WO2016125711A1 - 加熱冷却システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heating / cooling system.
- JP 2013-139949 A discloses a heat medium such as cold water or hot water generated by a heat exchanger (supply unit) under the floor.
- a heating / cooling system is disclosed in which water is supplied to cold / hot water piping to cool or heat a floor panel.
- the temperature of the heat medium changes before reaching the object to be cooled or the object to be heated from the supply part of the heat medium. For this reason, it is difficult to locally cool or heat an arbitrary place.
- the present invention aims to obtain a heating / cooling system capable of locally cooling or heating an arbitrary place.
- a heating / cooling system includes a supply unit that supplies a heat medium, an inner pipe that is connected to the supply part and through which the heat medium flows, and is disposed on an outer peripheral side of the inner pipe, And a double tube unit including a portion having a different degree of vacuum in the space or a portion capable of adjusting the degree of vacuum in the space.
- a double pipe unit is connected to a supply unit that supplies a heat medium.
- the double tube unit includes an inner tube and an outer tube, and is configured such that the heat medium is transferred to the inner tube. Further, the space between the inner tube and the outer tube is maintained in a vacuum. Thereby, between the inner tube and the outer tube is effectively insulated, and the temperature change of the heat medium can be suppressed.
- a heating / cooling system is the first aspect, wherein the double pipe unit is configured by connecting a plurality of double pipe bodies in which a space between the inner pipe and the outer pipe is sealed.
- the degree of vacuum of the space in the double pipe located in the heat exchanging portion where heat exchange is performed is more than the degree of vacuum of the space in the other double pipe among the plurality of the double pipes. Is also low.
- the degree of freedom in design can be improved as compared with a configuration in which one double pipe is connected to the supply unit. That is, even when the positions of the supply unit and the heat exchange unit are changed, a heating / cooling system can be constructed only by removing or adding a part of the double tubes.
- the heating / cooling system according to a third aspect is the heating / cooling system according to the first aspect, wherein the double pipe unit includes the inner pipe and a plurality of the outer pipes that are shorter in the axial direction than the inner pipe and connected in the axial direction.
- the space is partitioned between the adjacent outer tubes, and the degree of vacuum of the space located at least in the heat exchanging portion where heat exchange is performed is the degree of vacuum of the other space. Is lower than.
- the heating / cooling system of the third aspect by forming the inner pipe longer than the outer pipe, the number of connecting portions between the inner pipes can be reduced, and the heat medium can be prevented from leaking.
- the degree of vacuum of the space is maintained at any one of low vacuum, medium vacuum, and high vacuum.
- the temperature of the heat medium at an arbitrary place can be changed by simply rearranging three types of double pipe bodies having different degrees of vacuum. For example, if a double tube body maintained at a high vacuum is replaced with a double tube body maintained at a low vacuum at an arbitrary place, heat exchange with the heat medium is promoted to change the temperature of the heat medium.
- low vacuum”, “medium vacuum”, and “high vacuum” refer to pressure regions defined by JIS. That is, “low vacuum” is a pressure region of 100 PA or more, “medium vacuum” is a pressure region of 100 to 0.1 PA, and “high vacuum” is 0.1 to 1 ⁇ 10 ⁇ 5 PA. It is a pressure region.
- the degree of vacuum of the space is varied by at least one of the air introduction valve and the vacuum pump.
- the atmosphere introduction valve by opening the atmosphere introduction valve, the atmosphere can be introduced into the space between the inner tube and the outer tube, and the degree of vacuum can be lowered. Further, by operating the vacuum pump, the gas in the space between the inner tube and the outer tube is discharged, and the degree of vacuum can be increased. Thereby, the degree of vacuum of the space between the inner tube and the outer tube can be changed.
- a heating / cooling system includes, in the fifth aspect, an internal thermometer that measures the temperature of the heat medium, and a control unit that is electrically connected to the internal thermometer, and the control unit includes the internal thermometer.
- the degree of vacuum in the space is adjusted by controlling the air introduction valve or the vacuum pump according to the temperature of the heat medium measured by the thermometer.
- the degree of vacuum in the space between the inner tube and the outer tube can be adjusted according to the temperature measured by the internal thermometer, and the temperature of the heat medium flowing in an arbitrary place is set to a predetermined value.
- Temperature For example, when the heat medium is a refrigerant and the temperature of the refrigerant (heat medium) flowing in an arbitrary place is to be increased, the control unit opens the atmosphere introduction valve and opens the atmosphere in the space between the inner pipe and the outer pipe. To introduce. Thereby, the degree of vacuum in this space is lowered, heat exchange with the heat medium is promoted, and the temperature of the heat medium can be brought close to a predetermined temperature.
- the control unit operates the vacuum pump to discharge the gas in the space.
- the degree of vacuum in this space is increased, heat exchange with the heat medium is suppressed, and the temperature of the heat medium can be brought close to a predetermined temperature. In this way, the temperature of the heat medium flowing through an arbitrary place can be changed without changing the temperature of the heat medium at the time of supply.
- a heating / cooling system includes, in the fifth aspect, an external thermometer that measures a temperature around the double tube unit, and a control unit that is electrically connected to the external thermometer.
- the unit adjusts the degree of vacuum of the space by controlling the air introduction valve or the vacuum pump according to the temperature around the double pipe unit measured by the external thermometer.
- the temperature of the heat medium flowing in an arbitrary place can be changed without changing the temperature of the heat medium at the time of supply.
- the portion located in the heat exchange part in the double tube unit is configured by only the inner tube.
- heat exchange can be promoted in a part constituted by only the inner tube, as compared with other parts.
- part located in the said heat exchange part in the said 2nd pipe unit in the 2nd aspect or the 3rd aspect is comprised only with the said inner pipe
- the heat insulating effect can be adjusted by changing the amount and type of the heat insulating material.
- a heating / cooling system includes a single pipe connecting the double pipes adjacent to each other in the second aspect, and the single pipe is positioned in the vicinity of the heat exchange section.
- heat exchange can be promoted in a part constituted by a single tube rather than other parts.
- the heating / cooling system according to the present invention has an excellent effect of being able to locally cool or heat an arbitrary place.
- FIG. 1 It is a schematic diagram showing roughly the whole composition of the heating cooling system concerning a 1st embodiment of the present invention.
- FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematically the cross section of the double pipe body which comprises the heating-cooling system which concerns on 1st Embodiment of this invention.
- It is the schematic which shows roughly the whole structure of the heating-cooling system which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
- It is the schematic which shows roughly the whole structure of the heating-cooling system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
- a first embodiment of a heating and cooling system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
- a cooling system that cools indoor air will be described as an example, but the present invention is not limited to this.
- the heating / cooling system according to the present invention may be used in a heating system that heats indoor air.
- the object to be cooled and the object to be heated are not limited to air, and can be widely applied to floor panels and heat sources.
- the heating and cooling system 10 mainly includes a heat plant 12 as a supply unit, and a double pipe unit 14 configured by connecting a plurality of double pipe bodies 16. It has.
- the heat plant 12 is a unit that cools cooling water as a heat medium to a predetermined temperature and supplies the cooling water to the double pipe unit 14, and includes a pump (not shown) for feeding the cooling water.
- the heat plant 12 includes a refrigerator (not shown), and cools the cooling water to a predetermined temperature by flowing the cooling water inside the refrigerator.
- this embodiment is an Example which applied this invention to the air_conditioning
- the cooling water is cooled in the heat plant 12,
- hot water may be employed as the heat medium and the heat plant 12 may be provided with a heater for heating the hot water.
- a heat medium a cryogenic heat medium such as liquid nitrogen may be used, or a high boiling point heat medium such as oil may be used.
- the double pipe unit 14 is connected by fastening flanges 16 ⁇ / b> A provided at both ends of the plurality of double pipe bodies 16.
- the double pipe body 16 is arrange
- FIG. Specifically, the double pipe body 17 connected to the heat exchange chamber 18 of the facility 11 is formed in a substantially U shape.
- a double pipe 16 for flowing cooling water from the heat plant 12 to the facility 11 is connected to the flange 17A on one end side of the double pipe 17 and the other end side of the double pipe 17 is connected.
- the double pipe body 16 for returning the cooling water that has passed through the facility 11 to the heat plant 12 is connected to the flange 17A.
- the part which has passed the inside of the facility 11 among the double pipe bodies 17 does not have a double pipe structure, but is a general pipe 17B.
- the double pipe body 16 having a length of 100 m is used as an example.
- the double pipe unit 14 is connected to a heat exchange chamber 18 as a heat exchange section of the facility 11.
- the facility 11 mainly includes a heat exchange chamber 18 and a room 24.
- the room 24 include a server room and an office where the room temperature is managed. It may also be a room used for other purposes.
- the heat exchange chamber 18 is provided with a fan 26, and the fan 26 is configured to circulate air between the heat exchange chamber 18 and the room 24.
- a pipe 17 ⁇ / b> B through which cooling water flows passes through the heat exchange chamber 18, and heat exchange is performed between the cooling water and the air in the heat exchange chamber 18.
- the air heated in the room 24 is discharged to the heat exchange chamber 18 through the discharge side pipe 22. Then, this air is cooled by the cooling water flowing through the double pipe body 17, and then the cooled air is introduced into the room 24 through the introduction side pipe 20.
- the double pipe body 16 constituting the double pipe unit 14 includes an inner pipe 28 through which cooling water flows and an outer pipe 30 disposed on the outer peripheral side of the inner pipe 28.
- the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is maintained in a vacuum.
- the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is sealed by flanges 16 ⁇ / b> A provided at both ends of the double tube body 16.
- an atmospheric introduction valve 32 is connected to the outer tube 30. By opening the atmosphere introduction valve 32, the atmosphere is introduced into the space 38, and the degree of vacuum of the space 38 can be lowered.
- a vacuum pump 36 is connected to the atmosphere introduction valve 32. And by operating this vacuum pump 36, the gas in the space 38 can be discharged and the degree of vacuum can be increased. That is, the degree of vacuum in the space 38 can be adjusted by at least one of the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36.
- the same air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 are provided in all the double tube bodies 16, but the present invention is not limited to this.
- the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 may be provided only in some of the double pipes 16 constituting the double pipe unit 14. Moreover, it is good also as a structure with which the double pipe body 16 provided only with the air
- the double pipe body 16 is schematically shown, but in detail, as shown in FIG. 3, the inner pipe 28 constituting the double pipe body 16 is covered with a heat insulating layer 29. Yes.
- the inner tube 28 is formed by a corrugated tube.
- an outer tube 30 formed of a corrugated tube having a diameter larger than that of the inner tube 28 is disposed on the outer peripheral side of the heat insulating layer 29.
- a space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is maintained in a vacuum.
- the outer tube 30 is covered and protected by a protective layer 31.
- the inner tube 28 and the outer tube 30 are formed of corrugated tubes.
- the present invention is not limited to this, and the inner tube 28 and the outer tube 30 may be formed of a tubular body having no irregularities on the surface.
- pipe 30 is protected by the protective layer 31, it is good not only as this but the structure which does not provide the protective layer 31.
- the vacuum degree of the space 38 between the inner pipe 28 and the outer pipe 30 in some of the double pipe bodies 16 of the plurality of double pipe bodies 16 constituting the double pipe unit 14 is other than
- the degree of vacuum in the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 in the double tube 16 is different from the degree of vacuum. That is, the double tube unit 14 includes a portion having a different degree of vacuum from other portions.
- a part of the double pipes 16 passes near a heat source (not shown), and the double pipes 16 arranged in the vicinity of the heat source
- the degree of vacuum of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is lower than the degree of vacuum of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 in the other double pipe body 16 (close to atmospheric pressure).
- Maintained vacuum Specifically, the degree of vacuum of the space 38 in the double pipe body 16 disposed in the vicinity of the heat source is maintained at a low vacuum in a pressure region defined by JIS. Moreover, the vacuum degree of the space 38 in the other double pipe body 16 is maintained at a high vacuum or a medium vacuum in a pressure region defined by JIS.
- the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 of the double tube 16 constituting the double tube unit 14 is maintained in a vacuum.
- the high heat insulation effect can be acquired compared with the case where a general cold water pipe and a warm water pipe are used. That is, since the inner tube 28 and the outer tube 30 are insulated from each other by the vacuum layer, heat exchange between the cooling water flowing through the inner tube 28 and the outside air can be effectively suppressed. As a result, even if the distance from the thermal plant 12 to the facility 11 is long, the temperature change of the cooling water can be suppressed.
- the degree of vacuum of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 in the double tube 16 disposed in the vicinity of the heat source is set between the inner tube 28 and the outer tube 30 in the other double tube 16.
- the space 38 is lower. Thereby, heat exchange with cooling water is promoted in the vicinity of the heat source, and the heat source can be locally cooled.
- heat exchange with the heat medium can be performed locally by setting the degree of vacuum in any part of the double-pipe unit 14 to a degree of vacuum lower than the degree of vacuum in other parts. That is, it can be locally cooled or heated.
- the double tube body 16 is used in which the degree of vacuum is maintained at any one of low vacuum, medium vacuum, and high vacuum.
- the temperature of cooling water can be adjusted only by recombining with the double pipe body 16 made into different vacuum degree.
- the double pipe body 16 can be replaced with the double pipe body 16 maintained at a medium vacuum.
- heat exchange with cooling water can be promoted at this place.
- the double pipe body 16 is deteriorated, only the deteriorated double pipe body 16 needs to be replaced, so that the maintainability can be improved.
- the outer pipe 30 is provided with an air introduction valve 32 and a vacuum pump 36.
- the vacuum degree of the space 38 can be lowered by opening the atmosphere introduction valve 32.
- the vacuum pump 36 the degree of vacuum of the space 38 can be increased.
- the double pipe unit 14 is configured by connecting the flanges 16A provided at both ends of the plurality of double pipe bodies 16, but the present invention is not limited to this.
- the double tube unit 40 may be configured by the inner tube 42 and the outer tube 44.
- the modified double pipe unit 40 includes an inner pipe 42 and an outer pipe 44.
- the outer tube 44 is formed with the same length in the axial direction as the outer tube 30 of the first embodiment.
- the inner tube 42 is formed longer than the inner tube 28 of the first embodiment.
- the outer tube 44 is divided into upper and lower parts and includes an upper tube portion 46 and a lower tube portion 48. Further, upper flanges 46A are formed at both axial ends of the upper tube portion 46, and lower flanges 48A are formed at both axial ends of the lower tube portion 48. The upper tube portion 46 and the lower tube portion 48 are attached so as to sandwich the inner tube 42.
- the adjacent outer tubes 44 are connected by fastening the upper flange 46A and the lower flange 48A, respectively.
- the space between the inner tube 42 and the outer tube 44 is sealed by attaching the outer tube 44.
- the space is partitioned between the adjacent outer tubes 44, and the degree of vacuum of each space can be made different.
- the length of the inner tube 42 by forming the length of the inner tube 42 to be long, the number of connecting portions between the inner tubes 42 can be reduced, and leakage of the heat medium can be suppressed.
- the heating and cooling system 50 is provided with a water thermometer 52 as an internal thermometer in each of the double pipes 16 constituting the double pipe unit 14.
- the temperature of the cooling water flowing through the inner pipe 28 of the heavy pipe body 16 can be measured.
- a room temperature meter 54 is provided in the room 24 of the facility 11 so that the room temperature of the room 24 can be measured. Further, the water temperature meter 52 and the room temperature meter 54 are electrically connected to the control unit 56. For this reason, the control part 56 can acquire the temperature of the cooling water which each water temperature meter 52 measured, and the temperature of the room 24 which the room temperature meter 54 measured.
- control unit 56 is electrically connected to the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 provided in the double pipe body 17 (see FIG. 2). For this reason, the air introduction valve 32 can be opened and closed by a signal from the control unit 56. Further, the vacuum pump 36 can be operated by a signal from the control unit 56.
- control unit 56 controls the air introduction valve 32 or the vacuum pump 36 according to at least one of the temperature of the cooling water measured by the water thermometer 52 and the temperature of the room 24 measured by the room temperature meter 54.
- the degree of vacuum of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 of the double tube body 17 is adjusted.
- the water temperature gauge 52 is provided in all the double pipe bodies 16 which comprise the double pipe unit 14, this invention is not limited to this. For example, it is good also as a structure which provided the thermometer 52 only in the some double pipe body 16. FIG.
- control unit 56 controls the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 according to at least one of the water temperature measured by the water temperature meter 52 and the room temperature measured by the room temperature meter 54.
- the room temperature of the room 24 can be maintained at a predetermined temperature.
- control unit 56 controls the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 according to the temperature of the room temperature meter 54.
- the control unit 56 opens the air introduction valves 32 of some of the double pipe bodies 16 for a predetermined time.
- the atmosphere is introduced into the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30, and the degree of vacuum in the space 38 is lowered.
- the heat insulation effect in some double pipe bodies 16 falls, and heat exchange of cooling water is promoted by the time it reaches the heat exchange chamber 18.
- the temperature of the cooling water that has reached the heat exchange chamber 18 rises and the cooling capacity decreases, and the temperature of the room 24 can be raised.
- the control unit 56 operates the vacuum pumps 36 of some of the double-pipe bodies 16 for a predetermined time. . Thereby, the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is discharged, and the degree of vacuum of the space 38 is increased. And the heat insulation effect in some double pipe bodies 16 is heightened, and heat exchange of the cooling water until it reaches the heat exchange chamber 18 is suppressed. As a result, the temperature of the cooling water reaching the heat exchange chamber 18 can be lowered, and the temperature of the room 24 can be lowered.
- control unit 56 controls the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 according to the temperature of the water temperature gauge 52.
- this embodiment demonstrated the case where the room temperature of the room 24 was maintained at the preset temperature, it is not limited to this. For example, when it is desired to raise or lower the temperature of the room 24 above a preset temperature, it can be controlled by a similar method.
- the method of maintaining the room temperature of the room 24 at a predetermined temperature has been described, but the present invention is not limited to this.
- the temperature of a heat source (not shown) between the heat plant 12 and the facility 11 may be measured, and the degree of vacuum of the space 38 in the double tube body 16 may be adjusted so that the temperature of the heat source becomes a predetermined temperature. .
- the heating / cooling system 60 is applied to a server room 62 such as a data center, and is configured by connecting a heat plant 12 and a plurality of double tubes 16. And a double pipe unit 14.
- the double pipe unit 14 is arranged under the floor or in the ceiling in the server room 62.
- a plurality of servers 64 are arranged in the server room 62, and the double pipe unit 14 is arranged along the servers 64.
- a plurality of room temperature meters 66 as external thermometers are arranged, and in this embodiment, as an example, five room temperature meters 66A, 66B, 66C, 66D, 66E are arranged.
- Each room temperature meter 66 is disposed around the double-pipe unit 14 and is electrically connected to a control unit (not shown).
- the double pipe body 16 constituting the double pipe unit 14 is provided with an air introduction valve 32 and a vacuum pump 36, respectively, and the control unit is electrically connected to the atmosphere introduction valve 32 and the vacuum pump 36. (See FIG. 2).
- the air introduction valve 32 can be opened and closed by a signal from the control unit 56.
- the vacuum pump 36 can be operated by a signal from the control unit 56.
- control unit controls the air introduction valve 32 or the vacuum pump 36 in accordance with the ambient temperature of the double pipe unit measured by the room temperature meter 66, so that the double unit at any position (heat exchange unit) can be used.
- the vacuum degree of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 of the tube body 16 can be adjusted.
- control unit controls the atmosphere introduction valve 32 and the vacuum pump 36 according to the temperature measured by the room temperature meter 66, so that an arbitrary position in the server room 62 is locally provided. Can be cooled.
- control unit controls the air introduction valve 32 and the vacuum pump 36 according to the temperature of the room temperature meter 66.
- the controller controls the two near the room temperature meter 66A.
- the air introduction valve 32 in the heavy pipe body 16 is opened for a predetermined time. Thereby, the vacuum degree of this double pipe body 16 becomes low, and the heat insulation effect falls. As a result, heat exchange of the cooling water is promoted in the vicinity of the room temperature meter 66A, and the temperature of this place can be locally reduced.
- the degree of vacuum is adjusted based on the temperature measured by the room temperature meter 66, but the present invention is not limited to this.
- a thermometer capable of measuring the temperature of the cooling water flowing through the inner pipe 28 of the double pipe body 16 is provided, and the temperature of the cooling water measured by the thermometer and the room temperature meter 66 are provided.
- the degree of vacuum may be adjusted based on at least one of the measured room temperatures.
- the cooling capacity of the refrigerant was examined when the degree of vacuum in the space between the inner tube and the outer tube was changed using a double tube having a length of 100 m.
- an outer tube having an outer diameter of 54 mm and an inner diameter of 48 mm was used.
- the inner tube used was an outer diameter of 33 mm and an inner diameter of 29 mm.
- the refrigerant was liquid nitrogen ( ⁇ 200 ° C.).
- the cooling capacity of the refrigerant changes according to the degree of vacuum in the space between the inner tube and the outer tube in the double tube.
- the double pipe unit 16 is configured by connecting a plurality of double pipe bodies 16, but the present invention is not limited to this.
- a part of the double pipe unit 14 may be constituted by the inner pipe 28 alone. In this case, since the heat insulation effect is lower than when the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 of the double tube body 16 is at atmospheric pressure, heat exchange of the heat medium can be promoted.
- a part of the double pipe unit 14 may be constituted only by the inner pipe 28 covered with a heat insulating material.
- the heat insulation effect can be reduced as compared with the double pipe body 16.
- the heat insulation effect can be adjusted.
- a plurality of double pipe bodies 16 are connected to form the double pipe unit 14, but the present invention is not limited to this.
- FIG. 1 it is good also as a structure connected by the single double pipe body 16 from the heat plant 12 to the plant
- FIG. 1 if the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 is partitioned into a plurality of regions and the degree of vacuum is different in each region, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
- the cooling water is circulated between the heat plant 12 and the facility 11, but the present invention is not limited to this.
- the cooling water that has passed through the heat exchange chamber 18 may be drained without returning to the heat plant 12.
- liquid nitrogen when liquid nitrogen is used as the heat medium, it may be discharged into the atmosphere as nitrogen gas after passing through the heat exchange chamber 18.
- the double pipe body 16 may be branched and connected to a plurality of objects to be cooled or objects to be heated.
- the double pipe unit 14 is connected between the heat plant 12 and the facility 11, but the present invention is not limited to this.
- the double-pipe unit 14 may be disposed in an underground cave (trough) where a power cable or the like is disposed.
- the degree of vacuum of the space 38 between the inner tube 28 and the outer tube 30 in the double tube 16 disposed at a high temperature in the sinus is set to be different from that of the inner tube 28 in the other double tube 16.
- Heating / cooling system 12 Heat plant (supply section) 14 Double tube unit 16 Double tube 17 Double tube 28 Inner tube 30 Outer tube 32 Atmospheric introduction valve 36 Vacuum pump 38 Space (space between inner tube and outer tube) 50 Heating / cooling system 52 Water thermometer (internal thermometer) 56 Control unit 40 Double pipe unit 42 Inner pipe 44 Outer pipe 60 Heating / cooling system 66 Room temperature meter (external thermometer) W Cooling water (heat medium)
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Abstract
任意の場所を局所的に冷却又は加熱することができる加熱冷却システムを得るために、加熱冷却システム(10)は、熱媒体(W)を供給する供給部と、供給部に接続されると共に、熱媒体(W)が流れる内管(28)と、内管(28)の外周側に配置されて内管(28)との間の空間(38)が真空に維持された外管(30)とを備え、且つ、空間(38)の真空度が異なる部位又は空間(30)の真空度を調整可能な部位を備えた二重管ユニット(14)と、を有する。
Description
本発明は、加熱冷却システムに関する。
被冷却対象を冷却し、又は被加熱対象を加熱する加熱冷却システムとして、特開2013-139949号公報には、熱交換器(供給部)によって生成された冷水又は温水などの熱媒体を床下の冷温水配管に送水して床パネルを冷却又は加温する加熱冷却システムが開示されている。
しかしながら、冷温水配管を用いた方法では、熱媒体の供給部から被冷却対象又は被加熱対象に到達するまでに熱媒体の温度が変化する。このため、任意の場所を局所的に冷却又は加熱することが難しい。
本発明は上記事実を考慮し、任意の場所を局所的に冷却又は加熱することができる加熱冷却システムを得ることを目的とする。
第1態様の加熱冷却システムは、熱媒体を供給する供給部と、前記供給部に接続されると共に、前記熱媒体が流れる内管と、該内管の外周側に配置されて該内管との間の空間が真空に維持された外管とを備え、且つ、該空間の真空度が異なる部位又は該空間の真空度を調整可能な部位を備えた二重管ユニットと、を有する。
第1態様の加熱冷却システムでは、熱媒体を供給する供給部に二重管ユニットが接続されている。ここで、二重管ユニットは、内管と外管とを備えており、内管に熱媒体が移送されるように構成されている。また、内管と外管との間の空間が真空に維持されている。これにより、内管と外管との間が効果的に断熱され、熱媒体の温度変化を抑制することができる。
また、供給部と被冷却対象又は被加熱対象との間の任意の場所を冷却又は加熱する場合、この場所(熱交換部)に位置する二重管ユニットの内管と外管との間の空間の真空度を異なる真空度とすることにより、局所的に二重管ユニットの断熱効果を変化させることができる。これにより、この場所で熱媒体との熱交換が促進され、任意の場所を局所的に冷却又は加熱することができる。
第2態様の加熱冷却システムは、第1態様において、前記二重管ユニットは、前記内管と前記外管との間の空間が密閉された二重管体を複数連結して構成されており、複数の前記二重管体のうち、少なくとも熱交換が行われる熱交換部に位置する前記二重管体における前記空間の真空度が、他の前記二重管体における前記空間の真空度よりも低くなっている。
請求項2に記載の本発明に係る加熱冷却システムでは、1つの二重管体を供給部に接続した構成と比較して、設計自由度を向上させることができる。すなわち、供給部や熱交換部の位置を変更した場合であっても、一部の二重管体を除去又は追加するだけで加熱冷却システムを構築することができる。
第3態様の加熱冷却システムは、第1態様において、前記二重管ユニットは、前記内管と、前記内管よりも軸方向の長さが短く軸方向に連結された複数の前記外管とを含んで構成されると共に、隣り合う前記外管の間で前記空間が仕切られており、少なくとも熱交換が行われる熱交換部に位置する前記空間の真空度が、他の前記空間の真空度よりも低くなっている。
第3態様の加熱冷却システムでは、内管を外管よりも長く形成することにより、内管同士の接続部を少なくすることができ、熱媒体が漏れるのを抑制することができる。
第4態様の加熱冷却システムは、第2態様又は第3態様において、前記空間の真空度は、低真空、中真空、及び高真空の何れかの真空度に維持されている。
第4態様の加熱冷却システムでは、真空度が異なる3種類の二重管体を組み替えるだけで、任意の場所における熱媒体の温度を変更することができる。例えば、任意の場所において、高真空に維持された二重管体を低真空に維持された二重管体と組み替えれば、熱媒体との熱交換が促進されて熱媒体の温度を変更することができる。なお、ここでいう「低真空」、「中真空」、及び「高真空」とは、JISで規定されている圧力領域を指している。すなわち、「低真空」とは100PA以上の圧力領域であり、「中真空」とは100~0.1PAの圧力領域であり、「高真空」とは0.1~1×10-5PAの圧力領域である。
第5態様の加熱冷却システムは、第1態様~第4態様の何れか1の態様において、大気導入弁及び真空ポンプの少なくとも一方によって、前記空間の真空度を可変させる。
第5態様の加熱冷却システムでは、大気導入弁を開弁することで、内管と外管との間の空間に大気が導入されて真空度を低くすることができる。また、真空ポンプを作動させることで、内管と外管との間の空間内の気体が排出されて真空度を高くすることができる。これにより、内管と外管との間の空間の真空度を変えることができる。
第6態様の加熱冷却システムは、第5態様において、熱媒体の温度を測定する内部温度計と、前記内部温度計と電気的に接続された制御部とを備え、前記制御部は、前記内部温度計が測定した熱媒体の温度に応じて前記大気導入弁又は前記真空ポンプを制御することで、前記空間の真空度を調整する。
第6態様の加熱冷却システムでは、内部温度計が計測した温度に応じて内管と外管との間の空間の真空度を調整することができ、任意の場所を流れる熱媒体の温度を所定の温度にすることができる。例えば、熱媒体が冷媒であるとき、任意の場所を流れる冷媒(熱媒体)の温度を高くしたい場合、制御部が大気導入弁を開弁して内管と外管との間の空間に大気を導入させる。これにより、この空間の真空度が低くなって熱媒体との熱交換が促され、熱媒体の温度を所定の温度に近づけることができる。また逆に、任意の場所を流れる冷媒(熱媒体)の温度を低くしたい場合、制御部が真空ポンプを作動させて空間内の気体を排出させる。これにより、この空間の真空度が高くなって熱媒体との熱交換が抑制され、熱媒体の温度を所定の温度に近づけることができる。このようにして、供給時の熱媒体の温度を変えることなく、任意の場所を流れる熱媒体の温度を変えることができる。
第7態様の加熱冷却システムは、第5態様において、前記二重管ユニットの周囲の温度を測定する外部温度計と、前記外部温度計と電気的に接続された制御部とを備え、前記制御部は、前記外部温度計が測定した前記二重管ユニットの周囲の温度に応じて前記大気導入弁又は前記真空ポンプを制御することで、前記空間の真空度を調整する。
第7態様の加熱冷却システムでは、第6態様と同様に、供給時の熱媒体の温度を変えることなく、任意の場所を流れる熱媒体の温度を変えることができる。
第8態様の加熱冷却システムは、第2態様又は第3態様において、前記二重管ユニットにおける前記熱交換部に位置する部位は、前記内管のみで構成されている。
第8態様の加熱冷却システムでは、内管のみで構成された部位において、他の部位よりも熱交換を促進させることができる。
第9態様の加熱冷却システムは、第2態様又は第3態様において、前記二重管ユニットにおける前記熱交換部に位置する部位は、断熱材に被覆された前記内管のみで構成されている。
第9態様の加熱冷却システムでは、断熱材の量や種類を変えることで断熱効果を調整することができる。
第10態様の加熱冷却システムは、第2態様において、隣り合う前記二重管体を連結する単管を備え、前記単管は、前記熱交換部の近傍に位置している。
第10態様の加熱冷却システムでは、第8態様と同様に、単管で構成された部位において、他の部位よりも熱交換を促進させることができる。
以上説明したように、本発明に係る加熱冷却システムによれば、任意の場所を局所的に冷却又は加熱することができるという優れた効果を有する。
<第1実施形態>
以下、図1~図3を参照して、本発明に係る加熱冷却システムの第1実施形態について説明する。なお、本実施形態では、一例として、室内の空気を冷却させる冷房システムについて説明するが、本発明はこれに限定しない。例えば、室内の空気を加熱させる暖房システムに本発明に係る加熱冷却システムを用いてもよい。また、被冷却対象及び被加熱対象は、空気に限らず、床パネルや熱源など広く適用することができる。
以下、図1~図3を参照して、本発明に係る加熱冷却システムの第1実施形態について説明する。なお、本実施形態では、一例として、室内の空気を冷却させる冷房システムについて説明するが、本発明はこれに限定しない。例えば、室内の空気を加熱させる暖房システムに本発明に係る加熱冷却システムを用いてもよい。また、被冷却対象及び被加熱対象は、空気に限らず、床パネルや熱源など広く適用することができる。
(加熱冷却システムの全体構成)
図1に示されるように、本実施形態に係る加熱冷却システム10は、主として、供給部としての熱プラント12と、複数の二重管体16を連結して構成された二重管ユニット14とを備えている。
図1に示されるように、本実施形態に係る加熱冷却システム10は、主として、供給部としての熱プラント12と、複数の二重管体16を連結して構成された二重管ユニット14とを備えている。
熱プラント12は、熱媒体としての冷却水を所定の温度に冷却させて二重管ユニット14へ供給するユニットであり、冷却水を送水するための図示しないポンプを備えている。また、熱プラント12は、図示しない冷凍機を備えており、この冷凍機の内部に冷却水を流すことで冷却水を所定の温度に冷却している。
なお、本実施形態は、空気を冷却する冷房システムに本発明を適用した実施例であるため、熱プラント12で冷却水を冷却しているが、これに限定しない。例えば、暖房システムの場合は、熱媒体として温水を採用すると共に熱プラント12に温水を加熱するためのヒータを設けてもよい。また、熱媒体として、液体窒素などの極低温の熱媒体を用いてもよく、オイル等の高沸点の熱媒体を用いてもよい。
二重管ユニット14は、複数の二重管体16の両端部に設けられたフランジ16A同士を締結することで連結されている。また、本実施形態では、熱プラント12と施設11との間で冷却水を循環できるように二重管体16が配設されている。詳細には、施設11の熱交換室18に接続された二重管体17は、略U字状に形成されている。そして、この二重管体17の一端側のフランジ17Aには、熱プラント12から施設11へ冷却水を流すための二重管体16が接続されており、二重管体17の他端側のフランジ17Aには、施設11を通過した冷却水を熱プラント12へ戻すための二重管体16が接続されている。また、二重管体17のうち、施設11の内部を通過している部分は、二重管構造になっておらず、一般的なパイプ17Bとなっている。なお、二重管体16の詳細については後述するが、本実施形態では一例として、長さが100mの二重管体16を用いている。
二重管ユニット14は、施設11の熱交換部としての熱交換室18に接続されている。施設11は、主として、熱交換室18と部屋24とを含んで構成されている。ここで、部屋24としては、室温が管理されたサーバルームやオフィス等が挙げられる。また、その他の用途で使用する部屋でもよい。
熱交換室18と部屋24との間には、熱交換室18から部屋24へ冷却風を導入するための導入側配管20と、部屋24で温められた空気を熱交換室18へ排出するための排出側配管22とが接続されている。また、熱交換室18には、ファン26が設けられており、このファン26によって熱交換室18と部屋24との間で空気を循環できるように構成されている。ここで、熱交換室18の内部には、冷却水が流れるパイプ17Bが通っており、この冷却水と熱交換室18内の空気との間で熱交換が行われる。詳細には、部屋24で温められた空気が排出側配管22を通って熱交換室18へ排出される。そして、この空気が二重管体17を流れる冷却水によって冷却され、その後に導入側配管20を通って冷却された空気が部屋24へ導入される。
(二重管ユニットの構成)
図2に示されるように、二重管ユニット14を構成する二重管体16は、冷却水が流れる内管28と、内管28の外周側に配置された外管30とを含んで構成されている。ここで、内管28と外管30との間の空間38は、真空に維持されている。また、内管28と外管30との間の空間38は、二重管体16の両端部に設けられたフランジ16Aによって密閉されている。
図2に示されるように、二重管ユニット14を構成する二重管体16は、冷却水が流れる内管28と、内管28の外周側に配置された外管30とを含んで構成されている。ここで、内管28と外管30との間の空間38は、真空に維持されている。また、内管28と外管30との間の空間38は、二重管体16の両端部に設けられたフランジ16Aによって密閉されている。
さらに、外管30には大気導入弁32が接続されている。そして、この大気導入弁32を開弁することで、空間38内に大気が導入されて空間38の真空度を低くすることができるようになっている。また、大気導入弁32には、真空ポンプ36が接続されている。そして、この真空ポンプ36を作動させることにより、空間38内の気体を排出して真空度を高くすることができる。すなわち、大気導入弁32及び真空ポンプ36の少なくとも一方によって空間38の真空度を調整できるように構成されている。なお、本実施形態では、全ての二重管体16に同様の大気導入弁32及び真空ポンプ36が設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、二重管ユニット14を構成する一部の二重管体16にだけ大気導入弁32及び真空ポンプ36が設けられた構成としてもよい。また、大気導入弁32だけが設けられた二重管体16と真空ポンプ36だけが設けられた二重管体16とが混在された構成としてもよい。
次に、二重管体16の詳細な構造について説明する。図2では二重管体16を概略的に示しているが、詳細には、図3に示されるように、二重管体16を構成する内管28は、熱絶縁層29によって被覆されている。また、本実施形態では、コルゲート管によって内管28が形成されている。さらに、熱絶縁層29の外周側には、内管28よりも大径のコルゲート管で形成された外管30が配置されている。そして、内管28と外管30との間の空間38が真空に維持されている。また、外管30は、保護層31に被覆されて保護されている。なお、本実施形態では、内管28及び外管30をコルゲート管で形成しているが、これに限らず、表面に凹凸がない管体で形成してもよい。また、本実施形態では、外管30を保護層31で保護しているが、これに限らず、保護層31を設けない構成としてもよい。
ここで、二重管ユニット14を構成する複数の二重管体16のうち、一部の二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度が、他の二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度とは異なる真空度とされている。すなわち、二重管ユニット14は、他の部位とは真空度が異なる部位を備えている。
本実施形態では、図1に示された加熱冷却システム10において、一部の二重管体16が図示しない熱源の近傍を通っており、この熱源の近傍に配置された二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度が、他の二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度よりも低い(大気圧に近い)真空度に維持されている。詳細には、熱源の近傍に配置された二重管体16おける空間38の真空度は、JISで規定された圧力領域の低真空に維持されている。また、その他の二重管体16における空間38の真空度は、JISで規定された圧力領域の高真空又は中真空に維持されている。
(作用並びに効果)
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
本実施形態に係る加熱冷却システム10では、図2に示されるように、二重管ユニット14を構成する二重管体16の内管28と外管30との間の空間38が真空に維持されている。これにより、一般的な冷水管や温水管を用いた場合と比較して、高い断熱効果を得ることができる。すなわち、内管28と外管30との間が真空層によって断熱されているため、内管28を流れる冷却水と外気との熱交換を効果的に抑制することができる。この結果、熱プラント12から施設11までの距離が離れている場合であっても、冷却水の温度変化を抑制することができる。
また、熱源の近傍に配置された二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度を他の二重管体16における内管28と外管30との間の空間38よりも低くしている。これにより、熱源の近傍において冷却水との熱交換が促進され、熱源を局所的に冷却することができる。
以上のようにして、二重管ユニット14における任意の部位の真空度を他の部位の真空度よりも低い真空度とすることにより、局所的に熱媒体との熱交換を行うことができる。すなわち、局所的に冷却又は加熱することができる。
また、本実施形態では、真空度を低真空、中真空、及び高真空の何れかに維持された二重管体16を用いている。これにより、異なる真空度とされた二重管体16に組み替えるだけで冷却水の温度を調整することができる。例えば、任意の場所に配置された二重管体16における空間38が高真空に維持されている場合において、この二重管体16を中真空に維持されている二重管体16と組み替えれば、この場所で冷却水との熱交換を促すことができる。また、二重管体16が劣化した場合、この劣化した二重管体16のみを取り換えればよいため、メンテナンス性を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、図2に示されるように、外管30に大気導入弁32及び真空ポンプ36が設けられている。これにより、この大気導入弁32を開弁することで、空間38の真空度を低くすることができる。また、真空ポンプ36を作動させることで、空間38の真空度を高くすることができる。このようにして空間38の真空度を変えることで、二重管体16を組み替えなくても冷却水の温度を調整することができる。
なお、本実施形態では、複数の二重管体16の両端部に設けられたフランジ16A同士を連結して二重管ユニット14を構成したが、これに限定されない。例えば、図5に示された変形例のように、内管42と外管44とで二重管ユニット40を構成してもよい。
図5に示されるように、変形例の二重管ユニット40は、内管42と外管44とを含んで構成されている。ここで、外管44は、第1実施形態の外管30と軸方向に同じ長さで形成されている。一方、内管42は、第1実施形態の内管28よりも長く形成されている。
外管44は、上下に分割されており、上管部46と下管部48とを含んで構成されている。また、上管部46における軸方向の両端部には、上側フランジ46Aが形成されており、下管部48における軸方向の両端部には、下側フランジ48Aが形成されている。そして、この上管部46と下管部48とで内管42を挟むようにして取り付けられる。
隣り合う外管44同士は、上側フランジ46A及び下側フランジ48Aをそれぞれ締結することによって連結される。ここで、外管44を取り付けることで、内管42と外管44との間の空間が密閉される。このため、隣り合う外管44の間で空間が仕切られており、それぞれの空間の真空度を異ならせることができるように構成されている。
本変形例では、内管42の長さを長く形成することで、内管42同士の接続部を少なくすることができ、熱媒体が漏れるのを抑制することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明に係る加熱冷却システムの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明に係る加熱冷却システムの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
図4に示されるように、本実施形態に係る加熱冷却システム50は、二重管ユニット14を構成する二重管体16のそれぞれに内部温度計としての水温計52が設けられており、二重管体16の内管28を流れる冷却水の温度を測定できるように構成されている。
また、施設11の部屋24には、室温計54が設けられており、部屋24の室温を測定できるように構成されている。さらに、水温計52及び室温計54は、制御部56と電気的に接続されている。このため、制御部56は、それぞれの水温計52が測定した冷却水の温度、及び室温計54が測定した部屋24の温度を取得できるようになっている。
さらに、制御部56は、二重管体17に設けられた大気導入弁32及び真空ポンプ36と電気的に接続されている(図2参照)。このため、制御部56からの信号によって大気導入弁32の開弁及び閉弁を行うことができるようになっている。また、制御部56からの信号によって真空ポンプ36を作動させることができるようになっている。
ここで、制御部56は、水温計52が測定した冷却水の温度、及び室温計54が測定した部屋24の温度の少なくとも一方の温度に応じて大気導入弁32又は真空ポンプ36を制御することで、二重管体17の内管28と外管30との間の空間38の真空度を調整している。
なお、本実施形態では、二重管ユニット14を構成する全ての二重管体16に水温計52を設けているが、本発明はこれに限定しない。例えば、一部の二重管体16のみに水温計52を設けた構成としてもよい。
(作用並びに効果)
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
本実施形態に係る加熱冷却システム50では、制御部56は、水温計52が測定した水温及び室温計54が測定した室温の少なくとも一方の温度に応じて大気導入弁32及び真空ポンプ36を制御することにより、部屋24の室温を所定の温度に維持することができる。
上述した作用について、室温計54の温度に応じて制御部56が大気導入弁32及び真空ポンプ36を制御する場合の一例について説明する。室温計54が測定した部屋24の室温が予め設定した温度よりも低くなった場合、制御部56は、一部の二重管体16の大気導入弁32を所定の時間だけ開弁させる。これにより、内管28と外管30との間の空間38に大気が導入されて、この空間38の真空度が低くなる。そして、一部の二重管体16における断熱効果が低下して、熱交換室18に到達するまでに冷却水の熱交換が促される。この結果、熱交換室18に到達した冷却水の温度が上がって冷却能力が低下することとなり、部屋24の温度を上げることができる。
また逆に、室温計54が測定した部屋24の室温が予め設定した温度よりも高くなった場合、制御部56は、一部の二重管体16の真空ポンプ36を所定の時間だけ作動させる。これにより、内管28と外管30との間の空間38が排出されて、この空間38の真空度が高くなる。そして、一部の二重管体16における断熱効果が高められ、熱交換室18に到達するまでの冷却水の熱交換が抑制される。この結果、熱交換室18に到達した冷却水の温度を下げることができ、部屋24の温度を下げることができる。
なお、水温計52の温度に応じて制御部56が大気導入弁32及び真空ポンプ36を制御する場合も同様である。また、本実施形態では、部屋24の室温を予め設定した温度に維持させる場合について説明したが、これに限定しない。例えば、部屋24の温度を予め設定した温度よりも上げたい場合、又は下げたい場合も同様の方法によって制御することができる。
また、本実施形態では、部屋24の室温を所定の温度に維持する方法について説明したが、これに限定しない。例えば、熱プラント12と施設11との間の図示しない熱源の温度を測定し、この熱源の温度が所定の温度となるように二重管体16における空間38の真空度を調整してもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明に係る加熱冷却システムの第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本発明に係る加熱冷却システムの第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
図6に示されるように、本実施形態に係る加熱冷却システム60は、データセンターなどのサーバールーム62に適用されており、熱プラント12と、複数の二重管体16を連結して構成された二重管ユニット14とを備えている。
ここで、二重管ユニット14は、サーバールーム62内の床下又は天井に配設されている。また、サーバールーム62には、複数のサーバ64が配置されており、二重管ユニット14は、サーバ64に沿って配設されている。
サーバールーム62内には、外部温度計としての複数の室温計66が配置されており、本実施形態では一例として、5つの室温計66A、66B、66C、66D、66Eが配置されている。そして、室温計66はそれぞれ、二重管ユニット14の周囲に配置されており、図示しない制御部と電気的に接続されている。
また、二重管ユニット14を構成する二重管体16にはそれぞれ、気導入弁32及び真空ポンプ36が設けられており、制御部は、これらの大気導入弁32及び真空ポンプ36と電気的に接続されている(図2参照)。このため、制御部56からの信号によって大気導入弁32の開弁及び閉弁を行うことができるようになっている。また、制御部56からの信号によって真空ポンプ36を作動させることができるようになっている。
ここで、制御部は、室温計66が測定した前記二重管ユニットの周囲の温度に応じて大気導入弁32又は真空ポンプ36を制御することで、任意の位置(熱交換部)における二重管体16の内管28と外管30との間の空間38の真空度を調整できるように構成されている。
(作用並びに効果)
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
次に、本実施形態に係る加熱冷却システムの作用並びに効果について説明する。
本実施形態に係る加熱冷却システム60では、室温計66が測定した温度に応じて制御部が大気導入弁32及び真空ポンプ36を制御することにより、サーバールーム62内の任意の位置を局所的に冷却させることができる。
上述した作用について、室温計66の温度に応じて制御部が大気導入弁32及び真空ポンプ36を制御する場合について説明する。例えば、室温計66Aの近傍に配置されたサーバ64からの発熱量が多くなり、室温計66Aが測定した温度が予め設定した温度よりも高くなった場合、制御部によって室温計66Aの近傍の二重管体16における大気導入弁32を所定の時間だけ開弁させる。これにより、この二重管体16の真空度が低くなり、断熱効果が低下する。この結果、室温計66Aの近傍において、冷却水の熱交換が促され、この場所の温度を局所的に低下させることができる。
なお、本実施形態では、室温計66の測定した温度に基づいて真空度を調整したが、これに限定されない。例えば、第2実施形態のように、二重管体16の内管28を流れる冷却水の温度を測定可能な水温計を設けて、この水温計が測定した冷却水の温度及び室温計66が測定した室温の少なくとも一方に基づいて真空度を調整する構成としてもよい。
(試験例)
長さが100mの二重管体を用いて内管と外管との間の空間の真空度を変えた場合における冷媒の冷却能力を調べた。ここで、外管は、外径54mm、内径48mmのものを用いた。また、内管は、外径33mm、内径29mmのものを用いた。さらに、冷媒は液体窒素(-200℃)とした。
長さが100mの二重管体を用いて内管と外管との間の空間の真空度を変えた場合における冷媒の冷却能力を調べた。ここで、外管は、外径54mm、内径48mmのものを用いた。また、内管は、外径33mm、内径29mmのものを用いた。さらに、冷媒は液体窒素(-200℃)とした。
空間の真空度が1×10-2PA(高真空)の場合、冷却能力は長さ1mあたり1Wとなった。また、空間の真空度が10PA(中真空)の場合、冷却能力は長さ1mあたり30Wとなった。さらに、空間が大気圧の場合、冷却能力は長さ1mあたり150Wとなった。以上のように、二重管体における内管と外管との間の空間の真空度に応じて冷媒の冷却能力が変わることを確認した。
以上、本発明の第1実施形態~第3実施形態に係る加熱冷却システムについて説明したが、これらの実施形態を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記の実施形態では、複数の二重管体16を連結して二重管ユニット14を構成したが、本発明はこれに限定しない。例えば、二重管ユニット14の一部を内管28のみで構成してもよい。この場合、二重管体16の内管28と外管30との間の空間38を大気圧にした場合よりも断熱効果が低下するため、熱媒体の熱交換を促すことができる。また、二重管ユニット14の一部を断熱材に被覆された内管28のみで構成してもよい。この場合も同様に、二重管体16よりも断熱効果を低下させることができる。また、断熱材の量や材質を変更すれば、断熱効果を調整することができる。さらに、二重管体16同士を単管で連結した構成としてもよい。熱交換が行われる熱交換部の近傍に位置する部位を単管で構成することにより、この位置の断熱効果が低下し、熱媒体の熱交換を促すことができる。
さらに、上記の実施形態では、複数の二重管体16を連結して二重管ユニット14を形成したが、本発明はこれに限定しない。例えば、図1において、熱プラント12から施設11まで1つの二重管体16で接続した構成としてもよい。この場合、内管28と外管30との間の空間38を複数の領域に仕切り、それぞれの領域で異なる真空度にすれば、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、設計自由度を向上させる観点、及びメンテナンス性を向上させる観点から、複数の二重管体16を連結して二重管ユニット14を形成するのが好ましい。
また、上記の実施形態では、熱プラント12と施設11との間で冷却水を循環させているが、本発明はこれに限定しない。例えば、熱交換室18を通過した冷却水を熱プラント12へ戻さずに排水してもよい。さらに、熱媒体として液体窒素を用いる場合は、熱交換室18を通過させた後、窒素ガスとして大気中に放出させてもよい。
さらに、上記の実施形態では、被冷却対象が1つのみであったが、本発明はこれに限定しない。例えば、二重管体16を分岐させて複数の被冷却対象又は被加熱対象へ接続させた構成としてもよい。
また、上記の実施形態では、熱プラント12と施設11との間に二重管ユニット14を接続したが、本発明はこれに限定しない。例えば、電力ケーブル等が配設された地中の洞道内(トラフ)に二重管ユニット14を配設してもよい。この場合、洞道内の温度が高い場所に配置された二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度を、他の二重管体16における内管28と外管30との間の空間38の真空度よりも低い真空度とすることで、洞道内を効果的に冷却させることができる。
10 加熱冷却システム
12 熱プラント(供給部)
14 二重管ユニット
16 二重管体
17 二重管体
28 内管
30 外管
32 大気導入弁
36 真空ポンプ
38 空間(内管と外管との間の空間)
50 加熱冷却システム
52 水温計(内部温度計)
56 制御部
40 二重管ユニット
42 内管
44 外管
60 加熱冷却システム
66 室温計(外部温度計)
W 冷却水(熱媒体)
12 熱プラント(供給部)
14 二重管ユニット
16 二重管体
17 二重管体
28 内管
30 外管
32 大気導入弁
36 真空ポンプ
38 空間(内管と外管との間の空間)
50 加熱冷却システム
52 水温計(内部温度計)
56 制御部
40 二重管ユニット
42 内管
44 外管
60 加熱冷却システム
66 室温計(外部温度計)
W 冷却水(熱媒体)
Claims (10)
- 熱媒体を供給する供給部と、
前記供給部に接続されると共に、前記熱媒体が流れる内管と、該内管の外周側に配置されて該内管との間の空間が真空に維持された外管とを備え、且つ、該空間の真空度が異なる部位又は該空間の真空度を調整可能な部位を備えた二重管ユニットと、
を有する加熱冷却システム。 - 前記二重管ユニットは、前記内管と前記外管との間の空間が密閉された二重管体を複数連結して構成されており、
複数の前記二重管体のうち、少なくとも熱交換が行われる熱交換部に位置する前記二重管体における前記空間の真空度が、他の前記二重管体における前記空間の真空度よりも低くなっている請求項1に記載の加熱冷却システム。 - 前記二重管ユニットは、前記内管と、前記内管よりも軸方向の長さが短く軸方向に連結された複数の前記外管とを含んで構成されると共に、隣り合う前記外管の間で前記空間が仕切られており、
少なくとも熱交換が行われる熱交換部に位置する前記空間の真空度が、他の前記空間の真空度よりも低くなっている請求項1に記載の加熱冷却システム。 - 前記空間の真空度は、低真空、中真空、及び高真空の何れかの真空度に維持されている請求項2又は請求項3に記載の加熱冷却システム。
- 大気導入弁及び真空ポンプの少なくとも一方によって、前記空間の真空度を可変させる請求項1~4の何れか1項に記載の加熱冷却システム。
- 熱媒体の温度を測定する内部温度計と、前記内部温度計と電気的に接続された制御部とを備え、
前記制御部は、前記内部温度計が測定した熱媒体の温度に応じて前記大気導入弁又は前記真空ポンプを制御することで、前記空間の真空度を調整する請求項5に記載の加熱冷却システム。 - 前記二重管ユニットの周囲の温度を測定する外部温度計と、前記外部温度計と電気的に接続された制御部とを備え、
前記制御部は、前記外部温度計が測定した前記二重管ユニットの周囲の温度に応じて前記大気導入弁又は前記真空ポンプを制御することで、前記空間の真空度を調整する請求項5に記載の加熱冷却システム。 - 前記二重管ユニットにおける前記熱交換部に位置する部位は、前記内管のみで構成されている請求項2又は請求項3に記載の加熱冷却システム。
- 前記二重管ユニットにおける前記熱交換部に位置する部位は、断熱材に被覆された前記内管のみで構成されている請求項2又は請求項3に記載の加熱冷却システム。
- 隣り合う前記二重管体を連結する単管を備え、
前記単管は、前記熱交換部の近傍に位置している請求項2に記載の加熱冷却システム。
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