TW202403250A - 兩相冷卻系統用循環裝置及兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法 - Google Patents
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Abstract
該兩相冷卻系統用循環裝置包括:入口側連接部及出口側連接部;以及旁通流路,在泵的下游側且入口側連接部的上游側分支並使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部而流通至冷凝器中,在蒸發器未連接於入口側連接部及出口側連接部的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部且經由旁通流路循環。
Description
本發明是有關於一種兩相冷卻系統用循環裝置及兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法,尤其是有關於一種構成藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環的兩相冷卻系統的、兩相冷卻系統用循環裝置及兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法。
先前,已知有一種藉由將能夠裝卸的蒸發器連接於連接部而使冷媒循環的兩相冷卻系統。此種兩相冷卻系統用循環裝置例如在日本專利特開2003-179375號公報中有所揭示。
在日本專利特開2003-179375號公報中揭示了一種冷卻裝置(兩相冷卻系統),其包括能夠選擇性地安裝於電子機器機櫃中的多個冷卻模組。冷卻模組分別包含具有蒸發流路的蒸發型冷板、具有冷凝流路的冷凝器、蒸汽管路及液體管路。藉由在冷卻模組中流動的工作流體按照蒸發流路、蒸汽管路、冷凝流路及液體管路的順序流通,而形成壓送兩相冷卻循環。在日本專利特開2003-179375號公報中揭示了,蒸發型冷板入口與液體管路的連接部分、及蒸發型冷板出口與蒸汽管路的連接部分有利的是藉由能夠卸下的連接部件連接。即,在日本專利特開2003-179375號公報中揭示了一種蒸發型冷板(蒸發器)能夠相對於包含冷凝器、蒸汽管路及液體管路的結構體裝卸地構成的冷卻裝置。
在日本專利特開2003-179375號公報的冷卻裝置中,由於工作流體在蒸發型冷板、蒸汽管路、冷凝器及液體管路中循環,因此在將蒸發型冷板自包含冷凝器、蒸汽管路及液體管路的結構體卸下的情況下,無法使工作流體循環。在該情況下,由於工作流體不會流入至冷凝器中,因此在使工作流體以遠遠低於外部氣溫的溫度循環的情況下,因基於冷卻裝置外部的溫度的供熱,工作流體的溫度上升。因此,在將蒸發型冷板卸下後並再次安裝蒸發型冷板之後不久,由於循環的是溫度上升的工作流體,因此無法使經冷卻的工作流體流入至蒸發型冷板中。因此,在再次安裝蒸發型冷板之後不久,無法藉由蒸發型冷板對冷卻對象立即進行冷卻。因此期望,即便在蒸發型的冷板(蒸發器)被卸下後並再次連接之後不久,亦可使經冷卻的溫度低的工作流體(冷媒)流入至蒸發型冷板(蒸發器)中,並且可藉由蒸發型冷板(蒸發器)對冷卻對象立即進行冷卻。
本發明是為了解決如上所述的課題而成者,本發明的一個目的在於提供一種即便在能夠裝卸的蒸發器被卸下後並再次連接之後不久,亦能夠使經冷卻的溫度低的冷媒流入至蒸發器中,並且能夠藉由蒸發器對冷卻對象立即進行冷卻的兩相冷卻系統用循環裝置及兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法。
本發明的第一方面中的兩相冷卻系統用循環裝置構成藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環的兩相冷卻系統,且所述兩相冷卻系統用循環裝置包括:泵,輸送冷媒;入口側連接部及出口側連接部,設置於泵的下游側,且所述入口側連接部與蒸發器中的冷媒的入口連接,所述出口側連接部與冷媒的出口連接;冷凝器,設置於出口側連接部的下游側,對冷媒進行冷卻;以及旁通流路,在泵的下游側且入口側連接部的上游側分支,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部而流通至冷凝器中,至少在蒸發器未連接於入口側連接部及出口側連接部的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部且經由旁通流路循環。
本發明的第二方面中的兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法為構成兩相冷卻系統的兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法,所述兩相冷卻系統藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環,所述冷媒循環方法包括如下步驟:至少在蒸發器未連接於與蒸發器中的冷媒的入口連接的入口側連接部及與冷媒的出口連接的出口側連接部的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部而經由供冷媒流通的旁通流路流通;以及對在旁通流路中流通並流入至冷凝器中的冷媒進行冷卻。
如上所述,本發明的第一方面中的兩相冷卻系統用循環裝置包括在泵的下游側且入口側連接部的上游側分支,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部而流通至冷凝器中的旁通流路,至少在蒸發器未連接於入口側連接部及出口側連接部的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部且經由旁通流路循環。藉此,即便在能夠裝卸的蒸發器未連接於入口側連接部及出口側連接部的狀態下,亦可使冷媒經由旁通流路循環,因此可藉由冷凝器持續使冷媒冷卻。因此,即便在能夠裝卸的蒸發器自入口側連接部及出口側連接部被卸下後並再次連接之後不久,亦可使經冷卻的溫度低的冷媒流入至蒸發器中,並且可藉由蒸發器對冷卻對象立即進行冷卻。
如上所述,本發明的第二方面中的兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法包括如下步驟:至少在蒸發器未連接於與蒸發器中的冷媒的入口連接的入口側連接部及與冷媒的出口連接的出口側連接部的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部及出口側連接部而經由供冷媒流通的旁通流路流通;以及對在旁通流路中流通並流入至冷凝器中的冷媒進行冷卻。藉此,與所述第一方面同樣,即便在能夠裝卸的蒸發器未連接於入口側連接部及出口側連接部的狀態下,亦可使冷媒經由旁通流路循環,因此可藉由冷凝器持續使冷媒冷卻。因此,即便在能夠裝卸的蒸發器自入口側連接部及出口側連接部被卸下後並再次連接之後不久,亦可使經冷卻的溫度低的冷媒流入至蒸發器中,並且可藉由蒸發器對冷卻對象立即進行冷卻。
以下,基於圖式對將本發明具體化的實施方式進行說明。
[第一實施方式]
(兩相冷卻系統用循環裝置的整體結構)
參照圖1,對基於第一實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置100的整體結構進行說明。圖1是連接有能夠裝卸的蒸發器80的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置100。兩相冷卻系統用循環裝置100構成藉由連接能夠裝卸的蒸發器80而使冷媒循環的兩相冷卻系統200。所謂連接有能夠裝卸的蒸發器80的狀態,例如是蒸發器80安裝於兩相冷卻系統用循環裝置100,對熱源81(冷卻對象)進行冷卻的通常運轉狀態。另外,第一實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置100是可攜式的循環裝置。此處,所謂能夠裝卸,是指能夠將直接安裝於兩相冷卻系統用循環裝置100的蒸發器80自兩相冷卻系統用循環裝置100卸下、或者直接安裝與卸下的蒸發器80相同的蒸發器80或其他蒸發器。再者,所謂兩相冷卻,是利用了液體變化為氣體時的氣化熱的、借助氣液混合流體進行的冷卻。
在圖式中,液相的冷媒1由自右上向左下的斜線(陰影線)表示,氣液混合的冷媒2由自左上向右下的斜線(陰影線)表示。另外,冷媒在兩相冷卻系統用循環裝置100中向由箭頭所示的方向移動。
如圖1所示,兩相冷卻系統用循環裝置100包括泵10、冷凝器20、貯存部30、入口側連接部41及出口側連接部42、入口側開閉閥51及出口側開閉閥52、流量調整部60、以及冷媒流路70。冷媒流路70包含第一冷媒流路71、第二冷媒流路72、第三冷媒流路73、第四冷媒流路74、及旁通流路75。另外,在兩相冷卻系統用循環裝置100連接有能夠裝卸的蒸發器80。再者,入口側連接部41中的所謂「入口側」,是蒸發器80中的入口側,出口側連接部42中的所謂「出口側」,是蒸發器80中的出口側。另外,入口側開閉閥51中的所謂「入口側」,是蒸發器80中的入口側,出口側開閉閥52中的所謂「出口側」,是蒸發器80中的出口側。
第一冷媒流路71的一端與泵10的出口連接,另一端與入口側連接部41連接。在第一冷媒流路71的一端與另一端之間形成有分支部76。第二冷媒流路72的一端與出口側連接部42連接,另一端與冷凝器20的入口連接。在第二冷媒流路72的一端與另一端之間形成有合流部77。第三冷媒流路73的一端與冷凝器20的出口連接,另一端與貯存部30的入口連接。第四冷媒流路74的一端與貯存部30的出口連接,另一端與泵10的入口連接。
旁通流路75構成為,在第一冷媒流路71中的泵10的下游側且入口側連接部41的上游側自第一冷媒流路71向第二冷媒流路分支,使冷媒不經由入口側連接部41及出口側連接部42而流通至冷凝器20中。自第一冷媒流路71分支出的旁通流路75與第二冷媒流路72中的出口側連接部42的下游側且冷凝器20的上游側連接。在第一實施方式中,旁通流路75的一端與形成於第一冷媒流路71的分支部76連接,另一端與形成於第二冷媒流路72的合流部77連接。
冷媒流路70由金屬材料形成。冷媒流路70例如由不鏽鋼材、鋁材或銅材形成。冷媒流路70形成為管狀。
泵10構成為輸送液相的冷媒1。泵10以規定範圍的輸出功率運轉。泵10構成為經由第一冷媒流路71而對蒸發器80輸送冷媒。泵10構成為經由第一冷媒流路71、旁通流路75及第二冷媒流路72對冷凝器20輸送冷媒。使冷媒經由第四冷媒流路74而自貯存部30流入泵10。泵10設置於第四冷媒流路74中的貯存部30的下游側且第一冷媒流路71中的蒸發器80的上游側。此處,所謂「泵10的上游側」,是指較泵10更靠上游側的部分,不包含泵10。另外,所謂「泵10的下游側」,是指較泵10更靠下游側的部分,不包含泵10。再者,對於冷凝器20的上游側及下游側、貯存部30的上游側及下游側、蒸發器80的上游側及下游側亦同樣如此。
泵10自泵10的入口取入液相的冷媒1,並自泵10的出口噴出液相的冷媒1。泵10是離心泵。然而,泵10並不限定於離心泵。泵10可為斜流泵,亦可為軸流泵,還可為其他公知的泵。另外,亦可為容積式泵。
冷凝器20構成為,在連接有蒸發器80的狀態下,使自蒸發器80流出的氣液混合的冷媒2中的氣相的冷媒冷凝而生成液相的冷媒1。在第一實施方式中,冷凝器20構成為,藉由與自外部流入的冷卻液23進行熱交換,對冷媒進行冷卻以使其冷凝。冷凝器20例如藉由使自設置於外部的冷卻器(chiller)(未圖示)流通至冷凝器20的內部的冷卻液23吸收冷媒的熱量,而使冷媒冷凝。冷凝器20包含供冷媒流動的流路21及供冷卻液23流動的冷卻液流路22。冷凝器20中,自冷凝器20的入口流入氣液混合的冷媒2,自冷凝器20的出口流出液相的冷媒1。
冷凝器20設置於第二冷媒流路72中的出口側連接部42的下游側。冷媒經由第二冷媒流路72流入至冷凝器20中。藉由冷凝器20冷凝後的冷媒經由第三冷媒流路73而流入至貯存部30中。冷卻液23使用溫度較液相的冷媒1低的冷卻液。在第一實施方式中,冷媒使用二氧化碳,冷卻液23使用以氫氟醚為主要成分的液體。冷卻液23的種類是根據冷媒的種類來選擇。冷卻液23只要是公知的冷卻液則並無特別限定。
貯存部30構成為貯存液相的冷媒1。另外,貯存部30構成為,於具有在冷凝器20中未完全冷凝的氣液混合的冷媒2的情況下,使該氣液混合的冷媒2中包含的氣泡(氣相的冷媒)分離並將其貯存於上部。貯存部30設置於第三冷媒流路73中的冷凝器20的下游側。貯存部30中,自貯存部30的入口流入液相的冷媒1,自貯存部30的出口流出液相的冷媒1。另外,貯存部30構成為,將液相的冷媒1經由第四冷媒流路74而送至泵10。
入口側連接部41構成為將第一冷媒流路71與蒸發器80中的冷媒的入口加以連接。入口側連接部41將第一冷媒流路71的另一端與設置於蒸發器80的冷媒的入口加以連接。入口側連接部41例如是相對於在蒸發器80的冷媒的入口形成的入口側接頭構件84而能夠裝卸的接頭構件。入口側連接部41例如使用螺紋接頭、凸緣接頭、快速接頭、嵌入接頭等公知的接頭。入口側連接部41設置於泵10的下游側。
出口側連接部42構成為將蒸發器80中的冷媒的出口與第二冷媒流路72加以連接。出口側連接部42將設置於蒸發器80的冷媒的出口與第二冷媒流路72的一端加以連接。出口側連接部42例如是相對於在蒸發器80的冷媒的出口形成的出口側接頭構件85而能夠裝卸的接頭構件。出口側連接部42例如使用螺紋接頭、凸緣接頭、快速接頭、嵌入接頭等公知的接頭。出口側連接部42設置於泵10及蒸發器80的下游側且冷凝器20的上游側。
入口側開閉閥51設置於第一冷媒流路71中所設置的分支部76與入口側連接部41之間。即,入口側開閉閥51設置於第一冷媒流路中的、在泵10的下游側自第一冷媒流路71分支出旁通流路75的分支部分與入口側連接部41之間。入口側開閉閥51構成為能夠對流路進行開閉。入口側開閉閥51例如是能夠將流路切換為全開狀態及全閉狀態的通斷閥(on-off valve)。再者,入口側開閉閥51亦可與入口側連接部41一體地設置。另外,入口側開閉閥51亦可設置於分支部76。
出口側開閉閥52設置於出口側連接部42與第二冷媒流路72中所設置的合流部77之間。即,出口側開閉閥52設置於第二冷媒流路中的、出口側連接部42與在出口側連接部42的下游側供旁通流路75連接的連接部分之間。出口側開閉閥52構成為能夠對流路進行開閉。出口側開閉閥52是例如能夠將流路切換為全開狀態及全閉狀態的通斷閥。再者,出口側開閉閥52亦可與出口側連接部42一體地設置。另外,出口側開閉閥52亦可設置於合流部77。
流量調整部60設置於旁通流路75。流量調整部60構成為,藉由減小旁通流路75的一部分的流路剖面面積,來增大旁通流路75的壓力損失。在第一實施方式中,流量調整部60是節流孔61。為了對連接有蒸發器80的狀態下的、流入至蒸發器80中的冷媒流量與流入至旁通流路75中的冷媒流量的分配進行調整,節流孔61的孔徑經預先設定。在第一實施方式中,以使流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量多的方式設定節流孔61的孔徑。
如圖1所示,在兩相冷卻系統用循環裝置100中,在入口側連接部41及出口側連接部42連接有蒸發器80。蒸發器80利用經由入口側連接部41輸送的液相的冷媒1的一部分蒸發而變化為氣液混合的冷媒2時的氣化熱,對熱源81進行冷卻。蒸發器80包含冷板82、及設置於冷板82的內部的冷媒的流路83。在冷媒的流路83中的冷媒的入口連接有入口側連接部41,在冷媒的出口連接有出口側連接部42。在冷板82的一面設置有熱源81。蒸發器80與熱源81一體地形成。再者,圖1所示的冷媒的流路83是示意性者。冷媒的流路83為了效率良好地進行熱交換而可在蒸發器80的內部具有多次彎曲的結構。另外,冷媒的流路83亦可形成為在入口處分成多個並通過蒸發器80的內部,且在出口處合流為一個。再者,蒸發器80的結構並無特別限定。
在第一實施方式中,冷媒是二氧化碳。然而,冷媒的種類並不限定於此。冷媒例如亦可為氟氯碳化物或氨。
圖2是未連接能夠裝卸的蒸發器80的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置100。所謂未連接能夠裝卸的蒸發器80的狀態,例如是由於熱源81或蒸發器80的維護等,將蒸發器80自兩相冷卻系統用循環裝置100卸下的狀態。在未連接蒸發器80的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置100中,入口側開閉閥51及出口側開閉閥52為關閉狀態。
冷凝器20構成為,在未連接蒸發器80的狀態下,對自泵10經由旁通流路75送來的液相的冷媒1進行冷卻。在未連接蒸發器80的狀態下,冷凝器20中,自冷凝器20的入口流入液相的冷媒1,自冷凝器20的出口流出經冷卻的液相的冷媒1。再者,未連接蒸發器80的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置100的其他結構與參照圖1說明的、連接有蒸發器80的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置100的結構相同,因此省略說明。
(冷媒的循環)
參照圖1,對在入口側連接部41及出口側連接部42連接有蒸發器80的狀態下兩相冷卻系統用循環裝置100內的冷媒的循環進行說明。
液相的冷媒1自泵10輸送。冷媒在第一冷媒流路71中流通。在第一冷媒流路71的分支部76處,冷媒的一部分在全開狀態的入口側開閉閥51及入口側連接部41中流通,並流入至蒸發器80中。冷媒的剩餘部分如後所述流入至旁通流路75中。流入至蒸發器80中的液相的冷媒1的一部分蒸發而變化為氣液混合的冷媒2。氣液混合的冷媒2自蒸發器80經由出口側連接部42而流入至第二冷媒流路72中。流入至第二冷媒流路72中的氣液混合的冷媒2在全開狀態的出口側開閉閥52及合流部77中流通。在合流部77中,氣液混合的冷媒2與自旁通流路75流入的液相的冷媒1合流。合流後的氣液混合的冷媒2及自旁通流路75流入的液相的冷媒1以氣液混合的狀態流入至冷凝器20中。流入至冷凝器20中的氣液混合的冷媒2中的氣相的冷媒被冷凝而變化為液相的冷媒1。冷凝出的液相的冷媒1自冷凝器20在第三冷媒流路73中流通並流入至貯存部30中。流入至貯存部30中的冷媒在第四冷媒流路74中流通並流入至泵10中。
另外,在第一冷媒流路71的分支部76處,液相的冷媒1的剩餘部分流入至旁通流路75中。流入至旁通流路75中的冷媒在設置於旁通流路75的節流孔61中流通,並流入至第二冷媒流路72的合流部77中。在合流部77中,自旁通流路75流入的液相的冷媒1與氣液混合的冷媒2合流。
接著,參照圖2,對在入口側連接部41及出口側連接部42未連接蒸發器80的狀態下兩相冷卻系統用循環裝置100內的冷媒的循環進行說明。
在未連接蒸發器80的狀態下,為了防止液相的冷媒1自入口側連接部41流出、及氣液混合的冷媒2自出口側連接部42流出,入口側開閉閥51及出口側開閉閥52呈全閉。藉此,與在入口側連接部41及出口側連接部42連接有蒸發器80的狀態不同,在第一冷媒流路71的分支部76處,液相的冷媒1中除已流入自分支部76至入口側開閉閥51之間者以外均流入至旁通流路75中。另外,在第二冷媒流路72的合流部77處,自旁通流路75流入的液相的冷媒1在第二冷媒流路72中流通並流入至冷凝器20中。
液相的冷媒1自泵10輸送。液相的冷媒1在第一冷媒流路71中流通。在第一冷媒流路71的分支部76處,液相的冷媒1流入至旁通流路75中。流入至旁通流路75中的液相的冷媒1在設置於旁通流路75的節流孔61中流通,並流入至第二冷媒流路72的合流部77中。流入至合流部77中的液相的冷媒1中除已流入自合流部77至出口側開閉閥52之間者以外均在第二冷媒流路72中流通並流入至冷凝器20中。流入至冷凝器20中的液相的冷媒1被冷卻或維持被冷卻的狀態。液相的冷媒1自冷凝器20在第三冷媒流路73中流通並流入至貯存部30中。流入至貯存部30中的冷媒在第四冷媒流路74中流通並流入至泵10中。
(第一實施方式的效果)
在第一實施方式中,可獲得如以下般的效果。
在第一實施方式中,如上所述,包括在泵10的下游側且入口側連接部41的上游側分支,使冷媒不經由入口側連接部41及出口側連接部42而流通至冷凝器20中的旁通流路75,至少在蒸發器80未連接於入口側連接部41及出口側連接部42的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部41及出口側連接部42且經由旁通流路75循環。藉此,即便在能夠裝卸的蒸發器80未連接於入口側連接部41及出口側連接部42的狀態下,亦可使液相的冷媒1經由旁通流路75循環,因此可藉由冷凝器20持續使液相的冷媒1冷卻。因此,即便在能夠裝卸的蒸發器80自入口側連接部41及出口側連接部42被卸下後並再次連接之後不久,亦可使經冷卻的溫度低的液相的冷媒1流入至蒸發器80中,並且可藉由蒸發器80對熱源81立即進行冷卻。
另外,在第一實施方式中,如上所述,冷媒循環方法包括如下步驟:至少在蒸發器80未連接於入口側連接部41及出口側連接部42的狀態下,使冷媒不經由入口側連接部41及出口側連接部42而經由供冷媒流通的旁通流路75流通;以及對在旁通流路75中流通並流入至冷凝器20中的冷媒進行冷卻。藉此,即便在能夠裝卸的蒸發器80未連接於入口側連接部41及出口側連接部42的狀態下,亦可使液相的冷媒1經由旁通流路75循環,因此可藉由冷凝器20持續使液相的冷媒1冷卻。因此,即便在能夠裝卸的蒸發器80自入口側連接部41及出口側連接部42被卸下後並再次連接之後不久,亦可使經冷卻的溫度低的液相的冷媒1流入至蒸發器80中,並且可藉由蒸發器80對熱源81立即進行冷卻。
另外,在第一實施方式中,藉由以如下方式構成,可獲得如下述般的進一步的效果。
即,在第一實施方式中,如上所述,在蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42的通常運轉狀態下,使冷媒的一部分經由蒸發器80循環,並且使冷媒的剩餘部分經由旁通流路75循環。藉此,在蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42的通常運轉狀態下,即便在因蒸發器80的堵塞而無法使冷媒經由蒸發器80循環的情況下,亦可使液相的冷媒1經由旁通流路75循環。因此,可抑制由於無法使冷媒循環所導致的泵10出口的壓力上升而產生兩相冷卻系統用循環裝置100的不良狀況的情況。
另外,在第一實施方式中,如上所述,更包括設置於旁通流路75的流量調整部60。藉由流量調整部60,可減小旁通流路75的一部分的流路剖面面積,因此可增大旁通流路75的壓力損失。藉此,在連接有蒸發器80的狀態下,可減少流入至旁通流路75中的冷媒流量。因此,在連接有蒸發器80的狀態下,可對流入至蒸發器80中的冷媒流量及流入至旁通流路75中的冷媒流量進行調整,以使流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量多。
另外,在第一實施方式中,如上所述,流量調整部60是對在旁通流路75中流動的冷媒的流量進行調整的節流孔61。藉由節流孔61,可增大旁通流路75的壓力損失,因此可減少流入至旁通流路75中的冷媒流量。因此,可藉由簡易的結構對在分支部76處流入至蒸發器80中的液相的冷媒1的冷媒流量及流入至旁通流路75中的液相的冷媒1的冷媒流量進行調整,以使流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量多。
另外,在第一實施方式中,如上所述,冷凝器20構成為,藉由自外部流入的冷卻液23,使冷媒中的氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒冷凝以將其冷卻、或者對冷媒中的液相的冷媒1進行冷卻。藉由自外部流入的冷卻液23對氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒及液相的冷媒1進行冷卻,因此可同時達成冷凝器20的結構的簡化與冷媒的可靠的冷卻。
另外,在第一實施方式中,如上所述,旁通流路75在泵10的下游側且入口側連接部41的上游側分支,並與出口側連接部42的下游側且冷凝器20的上游側連接。藉此,旁通流路75不與冷凝器20直接連接,而是連接於出口側連接部42與冷凝器20之間的流路。因此,在冷凝器20中不會連接多個冷媒流路,因此可進一步簡化冷凝器20的結構。因此,可進一步抑制兩相冷卻系統用循環裝置100的大型化。
另外,在第一實施方式中,如上所述,更包括:入口側開閉閥51,設置於在泵10的下游側分支出旁通流路75的分支部分與入口側連接部41之間,對冷媒的流路進行開閉;以及出口側開閉閥52,設置於出口側連接部42與在出口側連接部42的下游側供旁通流路75連接的連接部分之間,對冷媒的流路進行開閉。藉此,在未連接蒸發器80的狀態下,藉由使入口側開閉閥51及出口側開閉閥52呈全閉,可防止液相的冷媒1自入口側連接部41流出、及氣液混合的冷媒2自出口側連接部42流出。另外,在自入口側連接部41及出口側連接部42卸下蒸發器80時,藉由在使入口側開閉閥51及出口側開閉閥52呈全閉後卸下蒸發器80,可在不使冷凝器20停止的情況下藉由冷凝器20使經由旁通流路75循環的液相的冷媒1冷卻。因此,即便在能夠裝卸的蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42之後不久,亦可使經適當地冷卻的冷媒流入至蒸發器80中,並且可藉由蒸發器80對熱源81更即刻地立即進行冷卻。
另外,在第一實施方式中,如上所述,在冷凝器20的下游側且泵10的上游側更包括貯存部30。藉此,貯存部30於具有在冷凝器20中未完全冷凝的氣液混合的冷媒2的情況下,使該氣液混合的冷媒2中包含的氣泡(氣相的冷媒)分離,藉此可僅將液相的冷媒1送至泵10。因此,可抑制由冷媒中包含的氣泡(氣相的冷媒)引起的泵10的不良狀況的產生。
另外,在第一實施方式中,如上所述,在蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42的狀態下,自蒸發器80流出的氣液混合的冷媒2流入至冷凝器20中。藉此,在蒸發器80中不使液相的冷媒1完全蒸發而自蒸發器80流出氣液混合的冷媒2,因此可抑制在蒸發器80中利用了蒸發潛熱的熱源的冷卻變得不充分的情況。
[第二實施方式]
參照圖5~圖8,對基於第二實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置300的整體結構及自蒸發器80回收冷媒的冷媒回收方法進行說明。
例如,在對安裝於兩相冷卻系統用循環裝置的蒸發器進行維護的情況下,將安裝於兩相冷卻系統用循環裝置的蒸發器自兩相冷卻系統用循環裝置卸下。在將蒸發器自兩相冷卻系統用循環裝置卸下時,在液相的冷媒滯留於蒸發器內部的冷媒的流路中的情況下,有時會產生由所滯留的液相的冷媒氣化並流出導致的冷媒損失或由氣化熱導致的凍結。因此,為了減少將蒸發器自兩相冷卻系統用循環裝置卸下時的、蒸發器內部的冷媒滯留量,需要在將蒸發器自兩相冷卻系統用循環裝置卸下之前,將滯留於蒸發器內部的冷媒的流路中的冷媒回收至貯存部中。
(兩相冷卻系統用循環裝置的整體結構)
參照圖5及圖6,對基於第二實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置300的整體結構進行說明。圖5是自蒸發器80回收冷媒時的冷媒回收狀態的兩相冷卻系統用循環裝置300。兩相冷卻系統用循環裝置300中,在冷媒回收狀態下,蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42,入口側開閉閥51為關閉狀態,並且出口側開閉閥52為打開狀態。再者,對與所述第一實施方式相同的結構標註相同的標號,並省略說明。
基於第二實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置300與基於第一實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置100相比,更包括入口側開閉閥開閉機構53、出口側開閉閥開閉機構54、檢測部31、及控制裝置90(參照圖6)。
入口側開閉閥開閉機構53構成為能夠切換入口側開閉閥51的打開狀態與關閉狀態。入口側開閉閥開閉機構53例如包含馬達等。入口側開閉閥開閉機構53與控制部91(參照圖6)連接。入口側開閉閥51藉由入口側開閉閥開閉機構53並根據控制部91的控制進行開閉。
出口側開閉閥開閉機構54構成為能夠切換出口側開閉閥52的打開狀態與關閉狀態。出口側開閉閥開閉機構54例如包含馬達等。出口側開閉閥開閉機構54與控制部91(參照圖6)連接。出口側開閉閥52藉由出口側開閉閥開閉機構54並根據控制部91的控制進行開閉。再者,入口側開閉閥開閉機構53及出口側開閉閥開閉機構54的結構只要是公知的閥開閉機構則並無特別限定。
檢測部31構成為對冷媒的回收量進行檢測。具體而言,檢測部31構成為,對作為冷媒的回收量的貯存於貯存部30中的冷媒的貯存量進行檢測。檢測部31例如是液位感測器,對貯存於貯存部30中的液相的冷媒的液位3(參照圖7)進行測定。
如圖6所示,控制裝置90包括控制部91及儲存部92。控制部91構成為,基於由檢測部31所得的檢測結果,進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。另外,控制部91構成為,基於由檢測部31所得的檢測結果,進行藉由出口側開閉閥開閉機構54將出口側開閉閥52關閉以防止冷媒自出口側開閉閥52向出口側連接部42側流出的控制。控制部91例如包含中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)等處理器。儲存部92包含揮發性儲存裝置及非揮發性儲存裝置而構成。在儲存部92儲存有後述的貯存部30中的冷媒的設定貯存量、或用於對設定貯存量進行設定的程式等。再者,設定貯存量包含後述的設定液位5(參照圖7)。另外,用於對設定貯存量進行設定的程式包含用於對設定液位5進行設定的程式。另外,揮發性儲存裝置用於控制部91進行運算時的暫時儲存。
(自蒸發器回收冷媒時的冷媒的循環)
參照圖5,對自連接於兩相冷卻系統用循環裝置300的蒸發器80回收冷媒時的冷媒的循環進行說明。
在冷媒回收狀態的兩相冷卻系統用循環裝置300中,蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42。另外,入口側開閉閥51為關閉狀態,出口側開閉閥52為打開狀態。熱源81未發熱。
液相的冷媒1自泵10輸送。液相的冷媒1在第一冷媒流路71中流通。由於入口側開閉閥51處於全閉狀態,因此在第一冷媒流路71的分支部76處,液相的冷媒1中除已流入自分支部76至入口側開閉閥51之間者以外均流入至旁通流路75中。流入至旁通流路75中的液相的冷媒1流入至第二冷媒流路72的合流部77中。流入至合流部77中的液相的冷媒1在第二冷媒流路72中流通並流入至冷凝器20中。流入至冷凝器20中的冷媒在第三冷媒流路73中流通並流入至貯存部30中。流入至貯存部30中的冷媒在第四冷媒流路74中流通並流入至泵10中。
液相的冷媒1不自泵10輸送至蒸發器80中。因此,在兩相冷卻系統用循環裝置300中循環的液相的冷媒1不流入至冷媒回收狀態下的蒸發器80中。並且,在入口側開閉閥51的全閉狀態之後不久,液相的冷媒1滯留於蒸發器80內部的冷媒的流路83中。雖然熱源81的發熱停止,但由於來自外部空氣的熱量使得蒸發器80的內部的溫度上升。由於蒸發器80的內部的溫度的上升,滯留於蒸發器80中的液相的冷媒1的溫度及壓力上升,並且液相的冷媒1的一部分被蒸發而變化為氣液混合的冷媒2。
此處,自泵10輸送的液相的冷媒1自旁通流路75流入至第二冷媒流路72的合流部77中,並經過第二冷媒流路72、冷凝器20、第三冷媒流路73、貯存部30及第四冷媒流路74而循環。該進行循環的液相的冷媒1藉由冷凝器20被冷卻或維持被冷卻的狀態。因此,滯留於蒸發器80中的氣液混合的冷媒2中的氣相的冷媒的壓力較在兩相冷卻系統用循環裝置300中循環的液相的冷媒1的壓力大。即,蒸發器80內的氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒的壓力、與在自第二冷媒流路72的合流部77經過冷凝器20、貯存部30、泵10及旁通流路75的路徑內循環的液相的冷媒1的壓力的壓力差變大。由於該壓力差,蒸發器80內的氣液混合的冷媒2自蒸發器80朝向第二冷媒流路72的合流部77流出。具體而言,蒸發器80內的氣液混合的冷媒2中的氣相的冷媒自蒸發器80朝向第二冷媒流路72的合流部77流出,並且以將蒸發器80內的氣液混合的冷媒2中的液相的冷媒自蒸發器80內擠出的方式流出。然後,在合流部77中,自蒸發器80流出的氣液混合的冷媒2與自旁通流路75流入的液相的冷媒1合流,並且合流後的氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒被冷凝。合流後的液相的冷媒1在第二冷媒流路72中流通並流入至冷凝器20中。即,蒸發器80內的氣液混合的冷媒2在第二冷媒流路72中流通並被引導至冷凝器20中。
藉此,滯留於蒸發器80內部的冷媒的流路中的冷媒被回收至貯存部30中。再者,由於無法使蒸發器80的內部的流路83成為真空,因此無法回收蒸發器80內的所有冷媒。然而,可減少將蒸發器80自兩相冷卻系統用循環裝置300卸下時的蒸發器80內部的冷媒滯留量。
(基於檢測部的檢測結果並由控制部進行的結束冷媒回收處理的控制)
參照圖7,說明基於檢測部31的檢測結果並由控制部91進行的結束冷媒回收處理的控制。
在冷媒回收狀態下,在使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環時的藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況下,控制部91構成為,進行將出口側開閉閥52關閉以防止冷媒自出口側開閉閥52向出口側連接部42側流出的控制,並且進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。再者,設定貯存量包含設定液位5。另外,冷媒的貯存量包含冷媒的液位3。
首先,如圖2所示,在將蒸發器80連接於兩相冷卻系統用循環裝置300之前,使冷媒不經由入口側連接部41及出口側連接部42、且經由旁通流路75循環。即,於在入口側連接部41及出口側連接部42未連接蒸發器80的狀態下,冷媒在兩相冷卻系統用循環裝置300內循環。此時,檢測部31(參照圖5)對貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位進行測定。
此處,若在冷媒回收狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位3(參照圖7)與在未連接蒸發器80的狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位相同,則可謂滯留於蒸發器80內的冷媒已被回收至貯存部30中。然而,如上所述,無法回收蒸發器80內的所有冷媒。因此,如圖7所示,基於在未連接蒸發器80的狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位4來對設定液位5進行設定。所謂設定液位5,是相對於在未連接蒸發器80的狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位4減去上文所述的蒸發器80內的未完全回收的冷媒量等餘量(margin)而設定的、在冷媒回收狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位。因此,於在冷媒回收狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒的液位為設定液位5以上的情況下,可認為滯留於蒸發器80內的冷媒已被回收至貯存部30中。
設定液位5是藉由控制部91進行設定。即,控制部91獲取藉由檢測部31檢測出的、在未連接蒸發器80的狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位4,並且執行儲存於儲存部92中的用於對設定液位5進行設定的程式,藉此對設定液位5進行設定。所設定的設定液位5儲存於儲存部92中。
並且,例如,在為了進行蒸發器80的維護而自兩相冷卻系統用循環裝置300卸下蒸發器80的情況下,在卸下蒸發器80之前,自蒸發器80回收冷媒。即,自圖1所示的、在入口側連接部41及出口側連接部42連接有蒸發器80,入口側開閉閥51及出口側開閉閥52為打開狀態,並且藉由蒸發器80對熱源81進行了冷卻的狀態起,在如圖5所示般,蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42,並且入口側開閉閥51為關閉狀態,出口側開閉閥52為打開狀態的冷媒回收狀態下,使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環。在冷媒回收狀態下,熱源81的發熱停止。此時,檢測部31對在冷媒回收狀態下貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位3(參照圖7)進行測定。
控制部91獲取藉由檢測部31檢測出的、貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位3。如圖7所示,隨著時間t的經過,貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位h(液位3)上升。控制部91在藉由檢測部31檢測出的液相的冷媒1的液位3為預先設定的設定液位5以上的情況(時間t1)下,控制部91進行將出口側開閉閥52關閉以防止冷媒自出口側開閉閥52向出口側連接部42側流出的控制,並且進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。
(由控制部進行的冷媒的回收處理)
參照圖8,對基於第二實施方式的由控制部91進行的冷媒的回收處理進行說明。再者,只要處理步驟的順序不相互矛盾,則可前後調換或同時執行。
在步驟S1中,在連接有蒸發器80,入口側開閉閥51及出口側開閉閥52為打開狀態,並且藉由蒸發器80對熱源81進行了冷卻的狀態下,在熱源81的發熱停止後,控制部91藉由入口側開閉閥開閉機構53使入口側開閉閥51成為關閉狀態而形成冷媒回收狀態。在冷媒回收狀態下,冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環。然後,處理進入步驟S2。
在步驟S2中,控制部91獲取藉由檢測部31檢測出的貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位3。然後,處理進入步驟S3。
在步驟S3中,在所獲取的液相的冷媒1的液位3為設定液位5以上的情況下(在步驟S3中為是(Yes)),控制部91使處理進入步驟S4,在小於設定液位5的情況下(在步驟S3中為否(No)),控制部91使處理進入步驟S2。
在步驟S4中,控制部91藉由出口側開閉閥開閉機構54使出口側開閉閥52成為關閉狀態。然後,處理進入步驟S5。
在步驟S5中,控制部91使泵10的運轉停止。然後,冷媒回收處理結束。
(第二實施方式的效果)
在第二實施方式中,可獲得如以下般的效果。
在第二實施方式中,如上所述,更包括入口側開閉閥51,所述入口側開閉閥51設置於在泵10的下游側分支出旁通流路75的分支部76與入口側連接部41之間,對冷媒的流路進行開閉,在自蒸發器80回收冷媒時,於蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42,並且入口側開閉閥51被關閉的冷媒回收狀態下,使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環,並且將蒸發器80的冷媒引導至冷凝器20中。藉由將入口側開閉閥51關閉,正在循環的液相的冷媒1不流入至蒸發器80中,且蒸發器80自外部空氣被供熱,因此蒸發器80的內部的溫度上升。因此,滯留於蒸發器80中的液相的冷媒1的溫度及壓力上升,並且蒸發器80內的液相的冷媒1的一部分蒸發而變化為氣液混合的冷媒2。藉此,在蒸發器80內的氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒的壓力、與在自第二冷媒流路72的合流部77經過冷凝器20、貯存部30、泵10及旁通流路75的路徑內循環的液相的冷媒1的壓力之間產生壓力差,因此可使蒸發器80內的氣液混合的冷媒2自蒸發器80朝向第二冷媒流路72的合流部77流出。另外,由於可藉由蒸發器80的內部的溫度上升使蒸發器80內的液相的冷媒1變化為氣液混合的冷媒2,因此可不設置用於轉變為氣液混合的冷媒2的加熱器等追加設備。根據該些理由,可抑制零件數量的增加及結構的複雜化,並且可容易地回收滯留於蒸發器80內部的冷媒的流路83中的冷媒。
另外,在第二實施方式中,如上所述,更包括:檢測部31,對冷媒的回收量進行檢測;以及控制部91,基於由檢測部31所得的檢測結果,使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理。藉此,可基於由對冷媒的回收量進行檢測的檢測部31所得的檢測結果來結束冷媒的回收處理。因此,可基於由對冷媒的回收量進行檢測的檢測部31所得的檢測結果可靠地進行冷媒的回收處理。
另外,在第二實施方式中,如上所述,更包括設置於冷凝器20的下游側且泵10的上游側的貯存部30,檢測部31對作為冷媒的回收量的貯存於貯存部30中的冷媒的貯存量進行檢測。藉此,可基於作為冷媒的回收量的貯存於貯存部30中的冷媒的貯存量的檢測結果使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理。因此,藉由檢測部31這一簡易的結構,可獲取冷媒的回收量的檢測結果,因此可抑制兩相冷卻系統用循環裝置300的結構的複雜化。
另外,在第二實施方式中,如上所述,在冷媒回收狀態下,於使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環時的藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況下,控制部91進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。藉此,可基於設定貯存量更容易地對滯留於蒸發器80內的冷媒已被回收至貯存部30中的情況進行檢測。因此,可基於設定貯存量更容易且更可靠地進行冷媒的回收處理。
另外,在第二實施方式中,如上所述,更包括出口側開閉閥52,所述出口側開閉閥52設置於出口側連接部42與在出口側連接部42的下游側供旁通流路75連接的連接部分之間,對冷媒的流路進行開閉,控制部91基於由檢測部31所得的檢測結果,進行將出口側開閉閥52關閉以防止冷媒自出口側開閉閥52向出口側連接部42側流出的控制。藉此,例如在將蒸發器80自兩相冷卻系統用循環裝置300卸下時,可防止冷媒自出口側開閉閥52向外部流出,因此可抑制冷媒的追加填充。
另外,在第二實施方式中,如上所述,冷媒循環方法更包括如下步驟:在自蒸發器80回收冷媒時,於蒸發器80連接於入口側連接部41及出口側連接部42,並且設置於分支出旁通流路75的分支部76與入口側連接部41之間的入口側開閉閥51被關閉的冷媒回收狀態下,使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環,並且將蒸發器80的冷媒引導至冷凝器20中;以及基於冷媒的回收量的檢測結果,使冷媒的循環停止並結束冷媒的回收處理。藉由將入口側開閉閥51關閉,正在循環的液相的冷媒1不流入至蒸發器80中,且蒸發器80自外部空氣被供熱,因此蒸發器80的內部的溫度上升。因此,滯留於蒸發器80中的液相的冷媒1的溫度及壓力上升,並且液相的冷媒1的一部分蒸發而變化為氣液混合的冷媒2。藉此,在蒸發器80內的氣液混合的冷媒2中包含的氣相的冷媒的壓力、與在自第二冷媒流路72的合流部77經過冷凝器20、貯存部30、泵10及旁通流路75的路徑內循環的液相的冷媒1的壓力之間產生壓力差,因此可使蒸發器80內的氣液混合的冷媒2自蒸發器80朝向第二冷媒流路72的合流部77流出。另外,由於可藉由蒸發器80的內部的溫度上升使蒸發器80內的液相的冷媒1變化為氣液混合的冷媒2,因此可不設置用於轉變為氣液混合的冷媒2的加熱器等追加設備。根據該些理由,可抑制零件數量的增加及結構的複雜化,並且可容易地回收滯留於蒸發器80的內部的冷媒的流路83中的冷媒。
[變形例]
再者,應認為此次揭示的實施方式在所有方面為例示而並非限制性者。本發明的範圍由申請專利範圍而並非上文所述的實施方式的說明所示出,更包含與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更(變形例)。
例如,在所述第一實施方式中,示出流量調整部60設置於旁通流路75的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可如圖3所示的第一變形例般,在旁通流路75中不設置流量調整部60。在旁通流路75中不設置流量調整部60的情況下,連接有蒸發器80的狀態下的、流入至蒸發器80中的冷媒流量與流入至旁通流路75中的冷媒流量的分配的調整例如可藉由旁通流路75的管徑或流路長度來進行。
另外,在所述第一實施方式中,示出流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量多的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可構成為流入至蒸發器80中的冷媒流量與流入至旁通流路75中的冷媒流量相等,還可構成為流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量少。
另外,在所述第一實施方式中,示出流量調整部60為節流孔61的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可如圖4所示的第二變形例般,流量調整部60是流量調整閥62。流量調整閥62只要是針閥等能夠截止且能夠調整流量的公知的閥,則並無特別限定。另外,流量調整閥62的開度調整可藉由手動進行,亦可藉由電腦控制來進行。
在流量調整部60是流量調整閥62的情況下,亦可構成為根據作為熱源81的冷卻對象的冷卻水準對流量調整閥62的開度進行調整。例如,可使對冷卻對象的冷卻必要性較通常運轉狀態低的狀態下的流量調整閥62的開度大於通常運轉狀態下的流量調整閥62的開度。藉此,例如,可使流入至蒸發器80中的冷媒流量較流入至旁通流路75中的冷媒流量少。另外,可不藉由泵10進行向蒸發器80的冷媒流入量的調節,因此可減輕泵10的負擔。另外,在欲使流入至蒸發器80中的冷媒流量成為泵10的最低流量以下的情況下,藉由以流量調整閥62的開度變大的方式進行調整,可調整為流入至蒸發器80中的冷媒流量變少。
另外,在所述第一實施方式中,示出包括入口側開閉閥51及出口側開閉閥52的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可不設置入口側開閉閥51及出口側開閉閥52此兩者,還可不設置入口側開閉閥51及出口側開閉閥52中的任一者。
另外,在所述第一實施方式中,示出旁通流路75與出口側連接部42的下游側且冷凝器20的上游側連接的例子,但本發明並不限於此。例如,旁通流路75可直接連接於冷凝器20,而非連接於出口側連接部42與冷凝器20之間的流路。
另外,在所述第一實施方式中,示出包括貯存部30的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可不設置貯存部30。
另外,在所述第一實施方式中,示出兩相冷卻系統用循環裝置100為可攜式的例子,但本發明並不限於此。例如,兩相冷卻系統用循環裝置100亦可為固定設置型。
另外,在所述第一實施方式中,示出在連接有蒸發器80的狀態下,自蒸發器80流出的氣液混合的冷媒2流入至冷凝器20中的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可構成為自蒸發器80流出的冷媒為氣相單相狀態。
另外,在所述第二實施方式中,示出檢測部31是液位感測器,藉由對貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位3進行測定來檢測作為冷媒的回收量的貯存於貯存部30中的冷媒的貯存量的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可為,檢測部是差壓式液位感測器,藉由根據貯存部的底面的壓力與液面的壓力之差對液面的高度進行測定來檢測作為冷媒的回收量的貯存於貯存部中的冷媒的貯存量。另外,檢測部亦可為其他公知的感測器。
另外,在所述第二實施方式中,示出設定液位5是由控制部91設定的例子,但本發明並不限於此。例如,設定液位5亦可由用戶設定。
另外,在所述第二實施方式中,示出檢測部31對作為冷媒的回收量的貯存於貯存部30中的冷媒的貯存量進行檢測的例子,但本發明並不限於此。例如,兩相冷卻系統用循環裝置亦可構成為,在貯存部的入口附近及出口附近分別設置檢測部,基於藉由入口附近的檢測部檢測出的冷媒流量及藉由出口附近的檢測部檢測出的冷媒流量對冷媒的回收量進行檢測。在該情況下,在藉由入口附近的檢測部檢測出的冷媒流量與藉由出口附近的檢測部檢測出的冷媒流量之差為臨限值以下的情況下,控制部可進行使泵的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。另外,例如,兩相冷卻系統用循環裝置亦可構成為,在出口側開閉閥與合流部之間設置檢測部,基於藉由檢測部檢測出的冷媒流量對冷媒的回收量進行檢測。
另外,在所述第二實施方式中,示出在藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況下,控制部91進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可如第三變形例般,在藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為預先設定的設定變化量以下的情況下,控制部91進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。再者,冷媒的貯存量的變化量包含冷媒的液位的變化量6(參照圖9)。
如圖9所示,作為冷媒回收狀態,在將入口側開閉閥51關閉之後不久,貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位的每單位時間內的變化量6最大,隨著時間t的經過,液相的冷媒1的液位的每單位時間內的變化量6逐漸變小。因此,作為設定變化量7,預先設定了液相的冷媒1的液位的每單位時間內的變化量。設定變化量7是可視為滯留於蒸發器80內的冷媒已被回收至貯存部30中的基準值。設定變化量7是由用戶預先設定。設定變化量7儲存於儲存部92中。
在冷媒回收狀態下,控制部91獲取藉由檢測部31檢測出的、貯存於貯存部30中的液相的冷媒1的液位。控制器91基於藉由檢測部31檢測出的液相的冷媒1的液位,獲取液相的冷媒1的液位的每單位時間內的變化量6。並且,在液相的冷媒1的液位的變化量6為預先設定的設定變化量7以下的情況下(時間t2),控制部91進行將出口側開閉閥52關閉以防止冷媒自出口側開閉閥52向出口側連接部42側流出的控制,並且進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。
根據第三變形例,如上所述,在冷媒回收狀態下,於使冷媒不經由蒸發器80而經由旁通流路75循環時的藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為預先設定的設定變化量7以下的情況下,控制部91進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。藉此,例如,即便在對熱源81進行冷卻的通常運轉狀態下因冷媒減少而導致冷媒總量發生變化的情況下,亦可藉由控制部91並基於設定變化量7對滯留於蒸發器80內的冷媒已被回收至貯存部30中的情況可靠地進行檢測。
進而,控制部91亦可構成為,在藉由檢測部31檢測出的液相的冷媒1的液位3為預先設定的設定液位5以上(參照圖7),並且藉由檢測部31檢測出的液相的冷媒1的液位的變化量6為預先設定的設定變化量7以下的情況下,進行使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制。
另外,在所述第二實施方式中,示出控制部91構成為進行藉由入口側開閉閥開閉機構53使入口側開閉閥51成為關閉狀態的控制、基於設定貯存量並藉由出口側開閉閥開閉機構54使出口側開閉閥52成為關閉狀態的控制、及基於設定貯存量使泵10的運轉停止的控制的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可由用戶進行使入口側開閉閥51成為關閉狀態的操作、基於設定貯存量使出口側開閉閥52成為關閉狀態的操作、及基於設定貯存量使泵10的運轉停止的操作中的任一者或全部。在由用戶進行使入口側開閉閥51成為關閉狀態的操作、基於設定貯存量使出口側開閉閥52成為關閉狀態的操作、及基於設定貯存量使泵10的運轉停止的操作的全部的情況下,亦可不設置控制部。
例如,用戶可在自蒸發器80回收冷媒之前藉由手動使入口側開閉閥51成為關閉狀態。另外,用戶亦可基於液面計的目視確認,藉由手動使出口側開閉閥52成為關閉狀態。另外,用戶亦可基於液面計的目視確認執行使泵10的運轉停止的操作。
另外,在所述第二實施方式及第三變形例中,示出控制部91構成為在藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況、或者藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為設定變化量以下的情況下,進行藉由出口側開閉閥開閉機構54使出口側開閉閥52成為關閉狀態並且使泵10的運轉停止並結束冷媒的回收處理的控制的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可如第四變形例般,兩相冷卻系統用循環裝置300更包括通知部93,控制部91構成為藉由通知部93進行主旨為藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為設定貯存量以上的通知、或者主旨為藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為設定變化量以下的通知。藉此,用戶可辨識出藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為設定貯存量以上的情況、或者藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為設定變化量以下的情況,因此可使用戶迅速執行使出口側開閉閥52成為關閉狀態的操作、及使泵10的運轉停止的操作。
並且,在藉由通知部93通知了所述主旨的情況下,用戶進行使出口側開閉閥52成為關閉狀態的操作,並且進行使泵10的運轉停止的操作。
在該情況下,於通知部93包含顯示部94,且藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況、或者藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為設定變化量以下的情況下,控制部91可進行使顯示部94顯示「冷媒已被回收」的主旨的通知的控制。另外,在通知部93包含聲音輸出部95來代替顯示部94,或者包含顯示部94以及聲音輸出部95,且藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況、或者藉由檢測部31檢測出的冷媒的貯存量的變化量為設定變化量以下的情況下,控制部91可進行使聲音輸出部95通告「冷媒已被回收」的主旨的控制。
另外,在所述第一實施方式及所述第二實施方式中,示出包括入口側開閉閥51、出口側開閉閥52及流量調整部60的例子,但本發明並不限於此。例如,亦可如圖12所示的第五變形例般,在分支部76設置第一三通閥98,並且在合流部77設置第二三通閥99來代替入口側開閉閥51、出口側開閉閥52及流量調整部60。在該情況下,可構成為由控制部91進行第一三通閥98及第二三通閥99的切換控制,亦可由用戶進行第一三通閥98及第二三通閥99的切換。
[形態]
本領域技術人員可理解,上文所述的例示性的實施方式是以下形態的具體例。
(項目1)
一種兩相冷卻系統用循環裝置,構成藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環的兩相冷卻系統,所述兩相冷卻系統用循環裝置包括:
泵,輸送所述冷媒;
入口側連接部及出口側連接部,設置於所述泵的下游側,且所述入口側連接部與所述蒸發器中的所述冷媒的入口連接,所述出口側連接部與所述冷媒的出口連接;
冷凝器,設置於所述出口側連接部的下游側,對所述冷媒進行冷卻;以及
旁通流路,在所述泵的下游側且所述入口側連接部的上游側分支,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部而流通至所述冷凝器中,
至少在所述蒸發器未連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的狀態下,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部且經由所述旁通流路循環。
(項目2)
如項目1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,在所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的通常運轉狀態下,使所述冷媒的一部分經由所述蒸發器循環,並且使所述冷媒的剩餘部分經由所述旁通流路循環。
(項目3)
如項目1或2所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括流量調整部,所述流量調整部設置於所述旁通流路。
(項目4)
如項目3所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,所述流量調整部是對在所述旁通流路中流動的所述冷媒的流量進行調整的節流孔。
(項目5)
如項目3所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,所述流量調整部是對在所述旁通流路中流動的所述冷媒的流量進行調整的流量調整閥。
(項目6)
如項目1至5中任一項所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,所述冷凝器構成為,藉由自外部流入的冷卻液,使所述冷媒中的氣液混合的冷媒中包含的氣相的冷媒冷凝以將其冷卻、或者對所述冷媒中的液相的冷媒進行冷卻。
(項目7)
如項目1至6中任一項所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,所述旁通流路在所述泵的下游側且所述入口側連接部的上游側分支,並與所述出口側連接部的下游側且所述冷凝器的上游側連接。
(項目8)
如項目7所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括:入口側開閉閥,設置於在所述泵的下游側分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間,對所述冷媒的流路進行開閉;以及出口側開閉閥,設置於所述出口側連接部與在所述出口側連接部的下游側供所述旁通流路連接的連接部分之間,對所述冷媒的流路進行開閉。
(項目9)
如項目1至8中任一項所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,在所述冷凝器的下游側且所述泵的上游側更包括貯存部。
(項目10)
如項目1至9中任一項所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,在所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的狀態下,自所述蒸發器流出的氣液混合的所述冷媒流入至所述冷凝器中。
(項目11)
如項目1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括入口側開閉閥,所述入口側開閉閥設置於在所述泵的下游側分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間,對所述冷媒的流路進行開閉,
在自所述蒸發器回收所述冷媒時,於所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部、並且所述入口側開閉閥被關閉的冷媒回收狀態下,使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環,並且將所述蒸發器的所述冷媒引導至所述冷凝器中。
(項目12)
如項目11所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括:檢測部,對所述冷媒的回收量進行檢測;以及
控制部,基於由所述檢測部所得的檢測結果,使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理。
(項目13)
如項目12所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括貯存部,所述貯存部設置於所述冷凝器的下游側且所述泵的上游側,
所述檢測部對作為所述冷媒的回收量的、貯存於所述貯存部中的所述冷媒的貯存量進行檢測。
(項目14)
如項目13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,在所述冷媒回收狀態下,於使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環時的藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況下,所述控制部進行使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理的控制。
(項目15)
如項目13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中,在所述冷媒回收狀態下,於使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環時的藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量的變化量為預先設定的設定變化量以下的情況下,所述控制部進行使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理的控制。
(項目16)
如項目14或15所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括通知部,所述通知部進行主旨為藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量為所述設定貯存量以上的通知、或者主旨為藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量的變化量為所述設定變化量以下的通知。
(項目17)
如項目13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括出口側開閉閥,所述出口側開閉閥設置於所述出口側連接部與在所述出口側連接部的下游側供所述旁通流路連接的連接部分之間,對所述冷媒的流路進行開閉,
所述控制部基於由所述檢測部所得的檢測結果,進行將所述出口側開閉閥關閉以防止所述冷媒自所述出口側開閉閥向所述出口側連接部側流出的控制。
(項目18)
一種兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法,所述兩相冷卻系統用循環裝置構成兩相冷卻系統,所述兩相冷卻系統藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環,所述冷媒循環方法包括如下步驟:
至少在所述蒸發器未連接於與所述蒸發器中的所述冷媒的入口連接的入口側連接部及與所述冷媒的出口連接的出口側連接部的狀態下,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部而經由供所述冷媒流通的旁通流路流通;以及
對在所述旁通流路中流通並流入至冷凝器中的所述冷媒進行冷卻。
(項目19)
如項目18所述的冷媒循環方法,更包括如下步驟:在自所述蒸發器回收所述冷媒時,於所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部、並且設置於分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間的入口側開閉閥經關閉的冷媒回收狀態下,使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環,並且將所述蒸發器的所述冷媒引導至所述冷凝器中;以及
基於所述冷媒的回收量的檢測結果,使所述冷媒的循環停止並結束所述冷媒的回收處理。
1:液相的冷媒
2:氣液混合的冷媒
3、4、h:液位
5:設定液位
6:變化量
7:設定變化量
10:泵
20:冷凝器
21、83:流路
22:冷卻液流路
23:冷卻液
30:貯存部
31:檢測部
41:入口側連接部
42:出口側連接部
51:入口側開閉閥
52:出口側開閉閥
53:入口側開閉閥開閉機構
54:出口側開閉閥開閉機構
60:流量調整部
61:節流孔
62:流量調整閥
70:冷媒流路
71:第一冷媒流路
72:第二冷媒流路
73:第三冷媒流路
74:第四冷媒流路
75:旁通流路
76:分支部
77:合流部
80:蒸發器
81:熱源
82:冷板
84:入口側接頭構件
85:出口側接頭構件
90:控制裝置
91:控制部
92:儲存部
93:通知部
94:顯示部
95:聲音輸出部
98:第一三通閥
99:第二三通閥
100、300:兩相冷卻系統用循環裝置
200:兩相冷卻系統
S1、S2、S3、S4、S5:步驟
t、t1、t2:時間
圖1是表示基於第一實施方式的、連接有蒸發器的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
圖2是表示基於第一實施方式的、未連接蒸發器的狀態的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
圖3是表示基於第一實施方式的第一變形例的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
圖4是表示基於第一實施方式的第二變形例的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
圖5是表示基於第二實施方式的、冷媒回收狀態的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
圖6是表示基於第二實施方式的兩相冷卻系統用循環裝置的控制結構的框圖。
圖7是用於對基於第二實施方式的設定液位進行說明的圖表。
圖8是用於對基於第二實施方式的由控制部進行的冷媒回收處理進行說明的流程圖。
圖9是用於對基於第三變形例的設定變化量進行說明的圖表。
圖10是表示基於第四變形例的兩相冷卻系統用循環裝置的控制結構的框圖。
圖11是表示基於第四變形例的由顯示部顯示的通知的例子的示意圖。
圖12是表示基於第五變形例的兩相冷卻系統用循環裝置的結構的示意圖。
1:液相的冷媒
2:氣液混合的冷媒
10:泵
20:冷凝器
21、83:流路
22:冷卻液流路
23:冷卻液
30:貯存部
41:入口側連接部
42:出口側連接部
51:入口側開閉閥
52:出口側開閉閥
60:流量調整部
61:節流孔
70:冷媒流路
71:第一冷媒流路
72:第二冷媒流路
73:第三冷媒流路
74:第四冷媒流路
75:旁通流路
76:分支部
77:合流部
80:蒸發器
81:熱源
82:冷板
84:入口側接頭構件
85:出口側接頭構件
100:兩相冷卻系統用循環裝置
200:兩相冷卻系統
Claims (19)
- 一種兩相冷卻系統用循環裝置,構成藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環的兩相冷卻系統,所述兩相冷卻系統用循環裝置包括: 泵,輸送所述冷媒; 入口側連接部及出口側連接部,設置於所述泵的下游側,且所述入口側連接部與所述蒸發器中的所述冷媒的入口連接,所述出口側連接部與所述冷媒的出口連接; 冷凝器,設置於所述出口側連接部的下游側,對所述冷媒進行冷卻;以及 旁通流路,在所述泵的下游側且所述入口側連接部的上游側分支,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部而流通至所述冷凝器中, 至少在所述蒸發器未連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的狀態下,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部且經由所述旁通流路循環。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 在所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的通常運轉狀態下,使所述冷媒的一部分經由所述蒸發器循環,並且使所述冷媒的剩餘部分經由所述旁通流路循環。
- 如請求項1或2所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括流量調整部, 所述流量調整部設置於所述旁通流路。
- 如請求項3所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 所述流量調整部是對在所述旁通流路中流動的所述冷媒的流量進行調整的節流孔。
- 如請求項3所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 所述流量調整部是對在所述旁通流路中流動的所述冷媒的流量進行調整的流量調整閥。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 所述冷凝器構成為,藉由自外部流入的冷卻液,使所述冷媒中的氣液混合的冷媒中包含的氣相的冷媒冷凝以將其冷卻、或者對所述冷媒中的液相的冷媒進行冷卻。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 所述旁通流路在所述泵的下游側且所述入口側連接部的上游側分支,並與所述出口側連接部的下游側且所述冷凝器的上游側連接。
- 如請求項7所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括: 入口側開閉閥,設置於在所述泵的下游側分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間,對所述冷媒的流路進行開閉;以及出口側開閉閥,設置於所述出口側連接部與在所述出口側連接部的下游側供所述旁通流路連接的連接部分之間,對所述冷媒的流路進行開閉。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 在所述冷凝器的下游側且所述泵的上游側更包括貯存部。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 在所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部的狀態下,自所述蒸發器流出的氣液混合的所述冷媒流入至所述冷凝器中。
- 如請求項1所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括入口側開閉閥, 所述入口側開閉閥設置於在所述泵的下游側分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間,對所述冷媒的流路進行開閉, 在自所述蒸發器回收所述冷媒時,於所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部、並且所述入口側開閉閥被關閉的冷媒回收狀態下,使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環,並且將所述蒸發器的所述冷媒引導至所述冷凝器中。
- 如請求項11所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括: 檢測部,對所述冷媒的回收量進行檢測;以及 控制部,基於由所述檢測部所得的檢測結果,使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理。
- 如請求項12所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括貯存部, 所述貯存部設置於所述冷凝器的下游側且所述泵的上游側, 所述檢測部對作為所述冷媒的回收量的、貯存於所述貯存部中的所述冷媒的貯存量進行檢測。
- 如請求項13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 在所述冷媒回收狀態下,於使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環時的藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量為預先設定的設定貯存量以上的情況下,所述控制部進行使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理的控制。
- 如請求項13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,其中, 在所述冷媒回收狀態下,於使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環時的藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量的變化量為預先設定的設定變化量以下的情況下,所述控制部進行使所述泵的運轉停止並結束所述冷媒的回收處理的控制。
- 如請求項14或15所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括通知部, 所述通知部進行主旨為藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量為所述設定貯存量以上的通知、或者主旨為藉由所述檢測部檢測出的所述冷媒的貯存量的變化量為所述設定變化量以下的通知。
- 如請求項13所述的兩相冷卻系統用循環裝置,更包括出口側開閉閥, 所述出口側開閉閥設置於所述出口側連接部與在所述出口側連接部的下游側供所述旁通流路連接的連接部分之間,對所述冷媒的流路進行開閉, 所述控制部基於由所述檢測部所得的檢測結果,進行將所述出口側開閉閥關閉以防止所述冷媒自所述出口側開閉閥向所述出口側連接部側流出的控制。
- 一種兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法,所述兩相冷卻系統用循環裝置構成兩相冷卻系統,所述兩相冷卻系統藉由連接能夠裝卸的蒸發器而使冷媒循環,所述冷媒循環方法包括如下步驟: 至少在所述蒸發器未連接於與所述蒸發器中的所述冷媒的入口連接的入口側連接部及與所述冷媒的出口連接的出口側連接部的狀態下,使所述冷媒不經由所述入口側連接部及所述出口側連接部而經由供所述冷媒流通的旁通流路流通;以及 對在所述旁通流路中流通並流入至冷凝器中的所述冷媒進行冷卻。
- 如請求項18所述的兩相冷卻系統用循環裝置中的冷媒循環方法,更包括如下步驟: 在自所述蒸發器回收所述冷媒時,於所述蒸發器連接於所述入口側連接部及所述出口側連接部、並且設置於分支出所述旁通流路的分支部分與所述入口側連接部之間的入口側開閉閥經關閉的冷媒回收狀態下,使所述冷媒不經由所述蒸發器而經由所述旁通流路循環,並且將所述蒸發器的所述冷媒引導至所述冷凝器中;以及 基於所述冷媒的回收量的檢測結果,使所述冷媒的循環停止並結束所述冷媒的回收處理。
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