JPH06117785A - 排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法 - Google Patents

排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法

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JPH06117785A
JPH06117785A JP4266359A JP26635992A JPH06117785A JP H06117785 A JPH06117785 A JP H06117785A JP 4266359 A JP4266359 A JP 4266359A JP 26635992 A JP26635992 A JP 26635992A JP H06117785 A JPH06117785 A JP H06117785A
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JP
Japan
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refrigerant
temperature
heat pipe
heat
heater
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4266359A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Ueno
浩幸 上野
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 宇宙環境温度の急激な低下によりヒートパイ
プ内部の冷媒が凍結しても、迅速かつ確実に解凍するこ
とが可能な排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法を提供す
ることを目的としている。 【構成】 先ず、ヒートパイプにおける複数箇所の表面
温度を所定の計測時間をあけて連続して計測していき、
経時的な温度変化率を求め続ける。そして、各計測時間
における計測データ及び温度変化率から冷媒が凍結して
いることを判断すると、ヒートパイプに熱量を与える加
熱ヒータに、ヒートパイプに対して過度供給熱量となら
ない程度まで電力を供給し続ける。そして、各計測時間
における計測データから冷媒が完全に解凍したことを判
断し、かつ所定の確認時間において前記温度変化率が一
定値を示していることを確認した時点で、加熱ヒータへ
の電力を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、宇宙往環機に
搭載される排熱用ヒートパイプにおいて、周囲温度の急
激な低下により冷媒が凍結しても、短時間で確実に冷媒
を解凍させ、熱量輸送の機能を十分に果たすことが可能
な排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、宇宙と地球を結ぶ経済的な輸送手
段として、宇宙往環機の研究開発が積極的に行われてい
る。宇宙往環機には、通常、高熱となる各種機器の冷却
を行うための排熱用ヒートパイプが搭載されており、ヒ
ートパイプ内部を循環している冷媒により、各種装置か
ら高温熱量が輸送されてくるようになっている。ところ
で、上記ヒートパイプの冷媒としては、通常、水が使用
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、環境温
度の寒暖の差が大きい宇宙環境においては、ヒートパイ
プの周囲温度が急激に低下してしまうと冷媒(水)が凍
結してしまい、ヒートパイプが正常に作動しなくなるお
それがある。そのため、冷媒が凍結しても、迅速かつ確
実に冷媒を解凍することが可能な解凍方法の開発が望ま
れていた。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、宇宙環境温度の急激な低下によりヒートパイプ内部
の冷媒が凍結しても、迅速かつ確実に解凍することが可
能な排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法を提供すること
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の排熱用ヒートパ
イプの冷媒解凍方法は、宇宙往環機に搭載される排熱用
ヒートパイプにおいて、周囲温度の低下により凍結した
ヒートパイプ内部の冷媒を解凍する方法である。この方
法は、ヒートパイプにおける複数箇所の表面温度を所定
の計測時間をあけて連続して計測していき、経時的な温
度変化率を求め続けていく。
【0006】そして、各計測時間における計測データ及
び温度変化率から冷媒が凍結していることを判断する
と、ヒートパイプに熱量を与える加熱ヒータに、ヒート
パイプに対して過度供給熱量とならない程度まで電力を
供給し続ける。そして、各計測時間における計測データ
から冷媒が完全に解凍したことを判断し、かつ所定の確
認時間において温度変化率が一定値を示していることを
確認した時点で、加熱ヒータへの電力を停止するように
した方法である。
【0007】
【作用】本発明の排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法に
よれば、ヒートパイプにおける複数箇所の表面温度が所
定の計測時間をあけて連続して計測されているので、ヒ
ートパイプ内部の冷媒が凍結しているか、又は解凍され
ているかを即座に判断することができる。
【0008】そして、各計測時間おける計測データ及び
温度変化率から、冷媒が完全に凍結していることを判断
すると、ヒートパイプに対して過度供給熱量とならない
程度まで加熱ヒータに電力が供給し続けられるので、ヒ
ートパイプに対して、所定の加熱時間で効率的な加熱量
が付与される。
【0009】また、計測データにより冷媒が完全に解凍
していることを判断し、かつ所定の確認時間において温
度変化率が一定値を示していることを確認した時点で、
加熱ヒータへの電力が停止されるので、冷媒を確実に最
適温度に設定することができる。したがって、冷媒の状
態に拘わらず、迅速かつ確実に冷媒を最適温度に設定す
ることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図1は、本発明の排熱用ヒートパ
イプの冷媒解凍方法を行う装置の一例を示すものであ
る。
【0011】図中符号1は、内部に冷媒(水)が封入さ
れたヒートパイプである。そして、ヒートパイプ1の下
部には、所定の電力が供給されることにより、ヒートパ
イプ1に対して熱量を与える加熱ヒータ2が配設されて
いる。また、ヒートパイプ1の表面には、所定箇所に複
数の温度センサー3…が接合されている。なお、図1に
おいては、1つの温度センサー3のみを示している。
【0012】そして、温度センサー3…から得られる温
度データ(計測データ)は、数分間隔の計測時間をあけ
て、制御装置4のデータ記憶部5に連続して入力される
ようになっている。
【0013】制御装置4は、前記データ記憶部5と、デ
ータ解析部6と、ヒータ制御部7とで概略構成されてい
る。
【0014】データ解析部6は、データ記憶部5から所
定の計測時間をあけて随時入力されてくる計測データ
と、予め記憶設定された冷媒温度範囲(TL〜TH、ただ
しTL<TH)とを比較し、冷媒温度範囲のTLより計測
温度が低い場合には、冷媒が凍結していると判断する判
断回路を有している。また、前記判断回路は、計測デー
タが前記冷媒温度範囲内である場合、冷媒が解凍してい
ると判断する。そして、判断回路は、冷媒が凍結してい
ることを判断すると、ヒータ制御部7に加熱指示信号を
送信する。また、データ解析部6は、前後の計測データ
を基にして温度変化率(現時点の計測データと1つ前の
計測時間における計測データの変化率)を算出する変化
率算出回路を有している。さらに、データ解析部6は、
ヒートパイプ1が過度に加熱されるのを防止するため
(例えば、高温脆性によりヒートパイプ1が破壊するの
を防止するため)、記憶設定された過度最大温度THO
達した場合には、加熱ヒータ2への電力供給を停止して
過度供給熱量を抑える加熱ヒータ停止回路を有してい
る。
【0015】ヒータ制御部7は、データ解析部6の判断
回路から加熱指示信号が得られる間、加熱ヒータ2に所
定の電力を供給するようになっている。そして、電力が
供給された加熱ヒータ2は、ヒートパイプ1に対して熱
量を付与する。
【0016】次に、上記構成装置を使用した本発明のヒ
ートパイプの具体的な冷媒解凍方法について、図2に示
すフローチャートを使用して説明していく。なお、フロ
ーチャートにおいて、Tmaxは、解凍中における計測デ
ータの最大値(温度)を示し、Ttは、温度センサー3
から随時得られる現在温度(温度センサー3により計測
された直後の温度)を示し、Tt-3は、旧温度(現在温
度より所定の計測時間前の温度)を示し、tは、解凍経
過時間を示し、nは、定常温度カウンタを示している。
また、ヒータ電力=P1は、加熱ヒータ2に所定の電力
が供給されていることを示し、ヒータ電力=P0は、加
熱ヒータ2への電力が停止されていることを示してい
る。
【0017】そして、温度データの計測は3分後毎に行
われ、また、冷媒温度範囲は、TL=10℃、TH=10
0℃とし、過度最大温度THOは、130℃に記憶設定さ
れている。さらに、Tmax=Ttt=0、n=0、ヒータ
電力=P1に初期セットされている
【0018】ステップSP1 現在温度Ttと解凍中最大温度Tmaxを比較し、現在温度
tが解凍最大温度Tm axよりも高い場合には、その温度
を解凍中最大温度Tmaxとして置換する。
【0019】ステップSP2 過度最大温度THOと現在温度Ttとを比較し、現在温度
tが過度最大温度THOを越えている場合には、加熱ヒ
ータ2への電力を停止した後に、ステップSP6へ移行
する。また、現在温度Ttが過度最大温度THOより低い
場合には、加熱ヒータ2への電力供給を続ける。そし
て、旧温度Tt-3を現在温度Ttに置換して、3分後に計
測を行う。
【0020】ステップSP3 現在温度Ttと、冷媒温度範囲(10℃〜100℃)と
を比較し、現在温度Ttが冷媒温度範囲内であればステ
ップSP4に移行し、冷媒温度範囲外であれば、ステッ
プSP1に移行していく。
【0021】ステップSP4 現在温度Ttと旧温度Tt-3との絶対値の差(温度変化
率)を算出し、その結果を温度定常確認温度ΔT1(Δ
1=2℃)と比較し、冷媒の温度が一定しているか否
か判断する。そして、冷媒の温度が一定している場合に
は、定常温度カウンタnを、1だけ加算してステップS
P7へ移行する。
【0022】ステップSP5 解凍中最大温度Tmaxと現在温度Ttとの差を算出し、そ
の結果を解凍終了確認温度ΔT2(ΔT2=40℃)と比
較する。この解凍終了確認温度ΔT2は、冷媒が効率的
に熱交換を行うことが可能な最適温度に設定されてい
る。そして、上記結果が解凍終了確認温度ΔT2より大
きい場合には、終了へ移行する。また、結果が解凍終了
確認温度ΔT2より小さい場合には、ステップSP1へ
移行する。
【0023】ステップSP6 ステップSP2から移行してきた後、解凍経過時間
tが、解凍終了確認時間Tcを越えているか否かを判断す
る。解凍終了確認時間Tcを越えている場合には、終了
へ移行する。
【0024】ステップSP7 ステップSP4から移行してきた後、定常温度カウンタ
nが温度定常確認カウントTn(Tn=10)に達してい
るか否かを確認する。すなわち、先ず、ステップSP4
で冷媒の温度が一定していることを確認した後に、さら
に冷媒が定常温度に維持しているか否かを、30分間の
間確認動作を行う。
【0025】ステップSP8 ステップSP6と同様に、解凍経過時間tが、解凍終了
確認時間Tcを越えているか否かを判断する。解凍終了
確認時間Tcを越えていない場合には、ステップSP5
へ移行する。
【0026】上記フローチャートで示したヒートパイプ
の冷媒解凍方法の具体的結果を、図3及び図4に示す。
【0027】図3は、冷媒が、完全に凍結した状態から
解凍され、平衡温度(最適温度)Ttに設定された状態
を示したものである。これにより、初期段階で凍結して
いた冷媒は、約4時間後には確実に解凍し、さらに30
分後には平衡温度Ttに達する。
【0028】また、図4は、凍結していないが低温状態
となっている冷媒が、平衡温度Ttに設定された状態を
示したものである。これにより、約36分後には、冷媒
は平衡温度Ttに達する。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の排熱用ヒ
ートパイプの解凍方法は、ヒートパイプにおける複数箇
所の表面温度が所定の計測時間をあけて計測されている
ため、ヒートパイプ内部の冷媒が凍結しているか、又は
解凍されているかを即座に判断することができる。
【0030】そして、各計測時間の計測データ及び温度
変化率から、冷媒が完全に凍結していることを判断する
と、ヒートパイプに対して過度供給熱量とならない程度
まで加熱ヒータに電力が供給し続けられるため、ヒート
パイプに対し、所定の加熱時間で効率的な加熱量を付与
することができる。
【0031】また、計測データから冷媒が完全に解凍さ
れていることを判断し、かつ所定の確認時間において温
度変化率が一定値を示していることを確認した時点で、
加熱ヒータへの電力が停止するため、冷媒の温度を確実
に最適温度に設定することができる。したがって、本発
明は、冷媒の状態に拘わらず、迅速かつ確実に冷媒を最
適温度に設定することができるため、周囲温度の寒暖の
差が大きい宇宙環境に配設されても熱輸送の機能を十分
に果たす排熱用ヒートパイプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排熱用ヒートポンプの冷媒解凍方法に
使用される装置の一例を示す概略図である。
【図2】本発明のフローチャートの一例を示した図であ
る。
【図3】本発明の解凍方法により凍結した冷媒が最適温
度に設定される状態を示したグラフである。
【図4】解凍されているが最適温度より低い温度の冷媒
が最適温度まで昇温される状態を示したグラフである。
【符号の説明】
1 ヒートパイプ 2 加熱ヒータ 3 温度センサー 4 制御装置 5 データ記憶部 6 データ解析部 7 ヒータ制御部 Tc 確認時間(解凍終了確認時間) TH 過度供給熱量 Tt 冷媒の定常温度 Tmax 計測データの最大温度 Tt 現在温度 Tt-3 旧温度 ΔT2、Tt 最適温度(解凍終了温度)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 宇宙往環機に搭載される排熱用ヒートパ
    イプにおいて、周囲温度の低下により凍結したヒートパ
    イプ内部の冷媒を解凍する方法であって、 ヒートパイプにおける複数箇所の表面温度を所定の計測
    時間をあけて連続して計測していき、経時的な温度変化
    率を求め続けるとともに、 各計測時間における計測データ及び温度変化率から冷媒
    が凍結していることを判断すると、ヒートパイプに熱量
    を与える加熱ヒータに、ヒートパイプに対して過度供給
    熱量とならない程度まで電力を供給し続け、 一方、各計測時間における計測データから冷媒が完全に
    解凍したことを判断し、かつ所定の確認時間において前
    記温度変化率が一定値を示していることを確認した時点
    で、加熱ヒータへの電力を停止することを特徴とする排
    熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法。
JP4266359A 1992-10-05 1992-10-05 排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法 Withdrawn JPH06117785A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008035463A1 (de) 2007-07-31 2009-02-19 Denso Corp., Kariya-shi Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008035463A1 (de) 2007-07-31 2009-02-19 Denso Corp., Kariya-shi Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
US8069906B2 (en) 2007-07-31 2011-12-06 Denso Corporation Vehicular exhaust heat recovery apparatus with frozen working fluid melting

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