冷却装置
【課題】被冷却物の運用を停止することなく手軽に冷媒を交換可能な冷却装置を提供すること。
【解決手段】密閉型の冷却装置は、冷媒が満たされた管１と、管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて冷媒を循環させるポンプ５と、管１から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部８１と管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部８２とが液面よりも上部で連結されたタンク６と、管１および第１の液溜め部８１に接続される第１の３方弁Ａと、管１および第２の液溜め部８２に接続される第２の３方弁Ｂとを具備する。そして、冷媒の交換時に、管内の冷媒の流路を第１の液溜め部８１に切り替え、第２の液溜め部８２の冷媒を管内に導入すべく第１および第２の３方弁Ａ、Ｂを連動して切り替えるようにした。
【解決手段】密閉型の冷却装置は、冷媒が満たされた管１と、管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて冷媒を循環させるポンプ５と、管１から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部８１と管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部８２とが液面よりも上部で連結されたタンク６と、管１および第１の液溜め部８１に接続される第１の３方弁Ａと、管１および第２の液溜め部８２に接続される第２の３方弁Ｂとを具備する。そして、冷媒の交換時に、管内の冷媒の流路を第１の液溜め部８１に切り替え、第２の液溜め部８２の冷媒を管内に導入すべく第１および第２の３方弁Ａ、Ｂを連動して切り替えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタル放送用のテレビ送信装置などにおいては、多量の廃熱を処理するために冷却装置が用いられる。この種の用途においては水冷型の冷却装置（以下、水冷装置と称する）を用いるのが一般的である。水冷装置は冷媒として用いられる冷却水を循環させて使用する。このため一定の期間ごとに冷却水を交換しなければ冷却効果の低下や、装置の腐食などの問題が生じる。
【０００３】
水冷装置には密閉型と開放型がある。このうち開放型は冷却水が外気と接している。密閉型は冷却水が外気から完全に遮断されており、冷却水の劣化が少ない。冷却水交換の際はどちらも装置を一時停止させ、装置から冷却水を抜き取らなければならない。その間は冷却機能が停止するので、被冷却物（送信装置など）の運用を停止する必要がある。
【０００４】
冷却水の再充填に際して、開放型は装置に備わる循環ポンプを使用できるが、密閉型は充填用ポンプが別途必要になる。密閉型の冷却水交換周期は長いので充填用ポンプの稼働は数年ごとに１回という場合も想定され、ポンプの維持管理の面でも問題になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２３６０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存の冷却装置においては、冷媒の交換に際して被冷却物の運用を停止する必要がある。これは、常時稼動を前提として運用される大出力の送信装置やサーバ装置などへの適用に際してはぜひとも避けたいことである。また充填ポンプのような機材を別途用意する必要もあり、冷媒を手軽に交換できるとは言いがたい面もある。
目的は、被冷却物の運用を停止することなく手軽に冷媒を交換可能な冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、密閉型の冷却装置は、冷媒が満たされた管と、前記管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて前記冷媒を循環させるポンプと、前記管から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部と前記管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部とが液面よりも上部で連結されたタンクと、前記管および前記第１の液溜め部に接続される第１の３方弁と、前記管および前記第２の液溜め部に接続される第２の３方弁とを具備する。そして、前記冷媒の交換時に、前記管内の冷媒の流路を前記第１の液溜め部に切り替え、前記第２の液溜め部の冷媒を前記管内に導入すべく前記第１および第２の３方弁を連動して切り替えるようにした。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係わる冷却装置の一例を示す図。
【図２】図１に示される３方弁Ａ，Ｂを示す図。
【図３】比較のため既存の開放型の冷却装置を示す図。
【図４】比較のため既存の密閉型の冷却装置を示す図。
【図５】図４に示す冷却装置の冷媒交換時の様子を示す図。
【図６】交換用タンク８の形態の例を示す図。
【図７】交換用タンク８の形態の他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態に係わる冷却装置の一例を示す図である。この冷却装置は密閉型であり、管１内に満たされた水などの冷媒を循環させることにより、被冷却物の熱を冷媒を介して回収する。図１において、被冷却物２（例えばテレビ送信装置）に冷却部３が取り付けられる。冷却部３において被冷却物２の熱が回収され、管を介して連結された熱交換器４において、回収された熱が外気に廃熱される。管１には、管１内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて冷媒を循環させるポンプ５が接続される。また管１には、密閉タンク６や空気抜き弁７が設けられることもある。
ところで、図１の冷却装置は、いずれも管１の途中に接続され、管１内の冷媒の流路を切り替える第１の３方弁Ａおよび第２の３方弁Ｂを備える。３方弁Ａ，Ｂは交換用タンク８にも接続される。交換用タンク８は、管１から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部８１と、管１内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部８２とを備える。すなわち液溜め部８１には劣化した冷媒が溜まり、液溜め部８２には交換用の新鮮な冷媒が入れられている。なお冷媒の交換作業前には液溜め部８１は空であってよい。
【００１０】
交換用タンク８は全体として密閉されているが、液溜め部８１と液溜め部８２とは冷媒の液面よりも上部の空気口を介して互いに連結されている。液溜め部８１は３方弁Ａに、液溜め部８２は３方弁Ｂに、それぞれフレキシブルチューブやカプラなどで個別に接続される。
【００１１】
図２は、図１に示される３方弁Ａ，Ｂを示す図である。通常運用時（ａ）、すなわち冷媒の交換作業を行わない状態では３方弁Ａ，Ｂのいずれも、冷媒が管１内を循環するように切り替えられた状態になっている。つまり通常運用時（ａ）においては冷媒の流路は管１内で閉じており、ポンプ５から押し出された冷媒は管１内を通ってポンプ５に戻る格好である。
【００１２】
冷媒交換時（ｂ）においては、３方弁Ａ，Ｂが連動して切り替えられる。これにより冷媒の流路は、間に交換用タンク８を挟む格好になる。すなわち管１内の冷媒は、３方弁Ａから交換用タンク８の液溜め部８１に、ポンプ５による大気圧以上の力で押し出されることになる。そうすると液溜め部８１内の空気が液溜め部８２に押し出され、その圧力が液溜め部８２内の冷媒にかかり、新鮮な冷媒が液溜め部８２から押し出されて３方弁Ｂを介して管１内に注入される。以上の過程を経て、交換用タンク８に古い冷媒が回収されるともに、新しい冷媒が管１に補充される。
【００１３】
以上説明した作用により、古い冷媒の回収と新しい冷媒の補充とが一気に行なえるようになり、短時間のうちに交換作業が完了する。しかも循環用のポンプ５と大気圧による作用を利用しているので、給水用のポンプなどを別途用意する必要もない。
【００１４】
図３は、比較のため既存の開放型の冷却装置を示す図である。開放型の冷却装置においては開放型タンク９に交換用の冷媒（水）を注水し、ポンプ５で管内に冷媒を満たす。冷媒の交換時にはポンプ５を止め、排出口（ドレイン）１０を開き、さらに空気抜き弁７などを開けて冷媒を排出する。開放型タンク９への水の補充にあたってはポリタンクから手作業で注水するか、または注水用ポンプを用いるといった作業を要し、手間が大きい。また冷媒の交換時に冷却装置を停止しなければならず、よって被冷却物の運用も停止しなくてはならない。
【００１５】
図４は、比較のため既存の密閉型の冷却装置を示す図である。図４の装置においては、冷媒は注入口１１から注入される。冷媒を交換する場合は、やはりポンプ５を停止させ、排出口（ドレイン）を開き、さらに空気抜き弁７などを開けて冷媒を排出した後、図５に示すように別途用意した注入用ポンプ１２にて注水する。
【００１６】
以上のように既存の冷却装置では、冷媒の交換に際して冷媒を循環させるためのポンプを停止する必要があり、冷却効果が得られなくなるその間は被冷却物を停止せざるを得ない。よって常時稼動型の機器を冷却するには問題がある。たとえポンプを停止させずに作業を行なったとしても、注入用ポンプのような機器を別途用意する必要があり、手軽に交換作業を行えるとはいえない。
【００１７】
これに対し実施形態によれば、連動する３方弁Ａ，Ｂを切り替えれば循環用ポンプ５および大気圧の作用により冷媒が自動的に交換される。よって交換作業にかかる手間を飛躍的に軽減でき、時間も短縮できるのに加え、注入用のポンプを別途用意する必要も無くなる。また交換作業時においても管１内を冷媒が循環するので、冷却装置を停止させる必要が無く、よって被冷却物の運用を停止する必要も無い。さらには、劣化した冷媒が新しい冷媒に混入する割合が少ないという効果も得ることができる。これらのことから、被冷却物の運用を停止することなく手軽に冷媒を交換可能な冷却装置を提供することができる。
【００１８】
以下に、交換用タンク８の別の形態を示す。
図６は交換用タンク８の形態の例を示す図である。交換用タンク８は図６（ａ）に示すように一体型でなくても良く、図６（ｂ）に示すように、液面より上部がパイプやチューブなどで連結して気密が保たれていれば別体型でも良い。
【００１９】
図７は、交換用タンクの形態の例を示す図である。図７に示すタンクは第３の液溜め部８３を備える。液溜め部８３は、液面よりも上部で液溜め部８１と液溜め部８２とに連結される。このように液溜め部は２つに限らず、空気配管により連結されていれば、冷媒の交換時には実施形態と同様の作用をもたらす。さらには、冷媒の交換量に応じて複数の液溜め部やタンクそのものを連結するようにしても良い。
【００２０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１…管、２…被冷却物、３…冷却部、４…熱交換器、５…ポンプ、６…密閉タンク、７…空気抜き弁、Ａ，Ｂ…３方弁、８…交換用タンク、８１，８２，８３…液溜め部、９…開放型タンク、１０…排出口（ドレイン）、１１…注入口、１２…注入用ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタル放送用のテレビ送信装置などにおいては、多量の廃熱を処理するために冷却装置が用いられる。この種の用途においては水冷型の冷却装置（以下、水冷装置と称する）を用いるのが一般的である。水冷装置は冷媒として用いられる冷却水を循環させて使用する。このため一定の期間ごとに冷却水を交換しなければ冷却効果の低下や、装置の腐食などの問題が生じる。
【０００３】
水冷装置には密閉型と開放型がある。このうち開放型は冷却水が外気と接している。密閉型は冷却水が外気から完全に遮断されており、冷却水の劣化が少ない。冷却水交換の際はどちらも装置を一時停止させ、装置から冷却水を抜き取らなければならない。その間は冷却機能が停止するので、被冷却物（送信装置など）の運用を停止する必要がある。
【０００４】
冷却水の再充填に際して、開放型は装置に備わる循環ポンプを使用できるが、密閉型は充填用ポンプが別途必要になる。密閉型の冷却水交換周期は長いので充填用ポンプの稼働は数年ごとに１回という場合も想定され、ポンプの維持管理の面でも問題になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２３６０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存の冷却装置においては、冷媒の交換に際して被冷却物の運用を停止する必要がある。これは、常時稼動を前提として運用される大出力の送信装置やサーバ装置などへの適用に際してはぜひとも避けたいことである。また充填ポンプのような機材を別途用意する必要もあり、冷媒を手軽に交換できるとは言いがたい面もある。
目的は、被冷却物の運用を停止することなく手軽に冷媒を交換可能な冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、密閉型の冷却装置は、冷媒が満たされた管と、前記管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて前記冷媒を循環させるポンプと、前記管から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部と前記管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部とが液面よりも上部で連結されたタンクと、前記管および前記第１の液溜め部に接続される第１の３方弁と、前記管および前記第２の液溜め部に接続される第２の３方弁とを具備する。そして、前記冷媒の交換時に、前記管内の冷媒の流路を前記第１の液溜め部に切り替え、前記第２の液溜め部の冷媒を前記管内に導入すべく前記第１および第２の３方弁を連動して切り替えるようにした。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係わる冷却装置の一例を示す図。
【図２】図１に示される３方弁Ａ，Ｂを示す図。
【図３】比較のため既存の開放型の冷却装置を示す図。
【図４】比較のため既存の密閉型の冷却装置を示す図。
【図５】図４に示す冷却装置の冷媒交換時の様子を示す図。
【図６】交換用タンク８の形態の例を示す図。
【図７】交換用タンク８の形態の他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態に係わる冷却装置の一例を示す図である。この冷却装置は密閉型であり、管１内に満たされた水などの冷媒を循環させることにより、被冷却物の熱を冷媒を介して回収する。図１において、被冷却物２（例えばテレビ送信装置）に冷却部３が取り付けられる。冷却部３において被冷却物２の熱が回収され、管を介して連結された熱交換器４において、回収された熱が外気に廃熱される。管１には、管１内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて冷媒を循環させるポンプ５が接続される。また管１には、密閉タンク６や空気抜き弁７が設けられることもある。
ところで、図１の冷却装置は、いずれも管１の途中に接続され、管１内の冷媒の流路を切り替える第１の３方弁Ａおよび第２の３方弁Ｂを備える。３方弁Ａ，Ｂは交換用タンク８にも接続される。交換用タンク８は、管１から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部８１と、管１内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部８２とを備える。すなわち液溜め部８１には劣化した冷媒が溜まり、液溜め部８２には交換用の新鮮な冷媒が入れられている。なお冷媒の交換作業前には液溜め部８１は空であってよい。
【００１０】
交換用タンク８は全体として密閉されているが、液溜め部８１と液溜め部８２とは冷媒の液面よりも上部の空気口を介して互いに連結されている。液溜め部８１は３方弁Ａに、液溜め部８２は３方弁Ｂに、それぞれフレキシブルチューブやカプラなどで個別に接続される。
【００１１】
図２は、図１に示される３方弁Ａ，Ｂを示す図である。通常運用時（ａ）、すなわち冷媒の交換作業を行わない状態では３方弁Ａ，Ｂのいずれも、冷媒が管１内を循環するように切り替えられた状態になっている。つまり通常運用時（ａ）においては冷媒の流路は管１内で閉じており、ポンプ５から押し出された冷媒は管１内を通ってポンプ５に戻る格好である。
【００１２】
冷媒交換時（ｂ）においては、３方弁Ａ，Ｂが連動して切り替えられる。これにより冷媒の流路は、間に交換用タンク８を挟む格好になる。すなわち管１内の冷媒は、３方弁Ａから交換用タンク８の液溜め部８１に、ポンプ５による大気圧以上の力で押し出されることになる。そうすると液溜め部８１内の空気が液溜め部８２に押し出され、その圧力が液溜め部８２内の冷媒にかかり、新鮮な冷媒が液溜め部８２から押し出されて３方弁Ｂを介して管１内に注入される。以上の過程を経て、交換用タンク８に古い冷媒が回収されるともに、新しい冷媒が管１に補充される。
【００１３】
以上説明した作用により、古い冷媒の回収と新しい冷媒の補充とが一気に行なえるようになり、短時間のうちに交換作業が完了する。しかも循環用のポンプ５と大気圧による作用を利用しているので、給水用のポンプなどを別途用意する必要もない。
【００１４】
図３は、比較のため既存の開放型の冷却装置を示す図である。開放型の冷却装置においては開放型タンク９に交換用の冷媒（水）を注水し、ポンプ５で管内に冷媒を満たす。冷媒の交換時にはポンプ５を止め、排出口（ドレイン）１０を開き、さらに空気抜き弁７などを開けて冷媒を排出する。開放型タンク９への水の補充にあたってはポリタンクから手作業で注水するか、または注水用ポンプを用いるといった作業を要し、手間が大きい。また冷媒の交換時に冷却装置を停止しなければならず、よって被冷却物の運用も停止しなくてはならない。
【００１５】
図４は、比較のため既存の密閉型の冷却装置を示す図である。図４の装置においては、冷媒は注入口１１から注入される。冷媒を交換する場合は、やはりポンプ５を停止させ、排出口（ドレイン）を開き、さらに空気抜き弁７などを開けて冷媒を排出した後、図５に示すように別途用意した注入用ポンプ１２にて注水する。
【００１６】
以上のように既存の冷却装置では、冷媒の交換に際して冷媒を循環させるためのポンプを停止する必要があり、冷却効果が得られなくなるその間は被冷却物を停止せざるを得ない。よって常時稼動型の機器を冷却するには問題がある。たとえポンプを停止させずに作業を行なったとしても、注入用ポンプのような機器を別途用意する必要があり、手軽に交換作業を行えるとはいえない。
【００１７】
これに対し実施形態によれば、連動する３方弁Ａ，Ｂを切り替えれば循環用ポンプ５および大気圧の作用により冷媒が自動的に交換される。よって交換作業にかかる手間を飛躍的に軽減でき、時間も短縮できるのに加え、注入用のポンプを別途用意する必要も無くなる。また交換作業時においても管１内を冷媒が循環するので、冷却装置を停止させる必要が無く、よって被冷却物の運用を停止する必要も無い。さらには、劣化した冷媒が新しい冷媒に混入する割合が少ないという効果も得ることができる。これらのことから、被冷却物の運用を停止することなく手軽に冷媒を交換可能な冷却装置を提供することができる。
【００１８】
以下に、交換用タンク８の別の形態を示す。
図６は交換用タンク８の形態の例を示す図である。交換用タンク８は図６（ａ）に示すように一体型でなくても良く、図６（ｂ）に示すように、液面より上部がパイプやチューブなどで連結して気密が保たれていれば別体型でも良い。
【００１９】
図７は、交換用タンクの形態の例を示す図である。図７に示すタンクは第３の液溜め部８３を備える。液溜め部８３は、液面よりも上部で液溜め部８１と液溜め部８２とに連結される。このように液溜め部は２つに限らず、空気配管により連結されていれば、冷媒の交換時には実施形態と同様の作用をもたらす。さらには、冷媒の交換量に応じて複数の液溜め部やタンクそのものを連結するようにしても良い。
【００２０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１…管、２…被冷却物、３…冷却部、４…熱交換器、５…ポンプ、６…密閉タンク、７…空気抜き弁、Ａ，Ｂ…３方弁、８…交換用タンク、８１，８２，８３…液溜め部、９…開放型タンク、１０…排出口（ドレイン）、１１…注入口、１２…注入用ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型の冷却装置において、
冷媒が満たされた管と、
前記管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて前記冷媒を循環させるポンプと、
前記管から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部と前記管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部とが液面よりも上部で連結されたタンクと、
前記管および前記第１の液溜め部に接続される第１の３方弁と、
前記管および前記第２の液溜め部に接続される第２の３方弁とを具備し、
前記冷媒の交換時に、前記管内の冷媒の流路を前記第１の液溜め部に切り替え、前記第２の液溜め部の冷媒を前記管内に導入すべく前記第１および第２の３方弁を連動して切り替えるようにした、冷却装置。
【請求項２】
前記タンクは、さらに、前記第１の液溜め部と前記第２の液溜め部とに液面よりも上部で連結される第３の液溜め部を備える、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷媒は水である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記被冷却物はテレビ送信装置である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項１】
密閉型の冷却装置において、
冷媒が満たされた管と、
前記管内の冷媒に大気圧以上の圧力をかけて前記冷媒を循環させるポンプと、
前記管から排出された冷媒を溜める第１の液溜め部と前記管内に注入される冷媒を溜める第２の液溜め部とが液面よりも上部で連結されたタンクと、
前記管および前記第１の液溜め部に接続される第１の３方弁と、
前記管および前記第２の液溜め部に接続される第２の３方弁とを具備し、
前記冷媒の交換時に、前記管内の冷媒の流路を前記第１の液溜め部に切り替え、前記第２の液溜め部の冷媒を前記管内に導入すべく前記第１および第２の３方弁を連動して切り替えるようにした、冷却装置。
【請求項２】
前記タンクは、さらに、前記第１の液溜め部と前記第２の液溜め部とに液面よりも上部で連結される第３の液溜め部を備える、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷媒は水である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記被冷却物はテレビ送信装置である、請求項１に記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７４９０６（Ｐ２０１２−１７４９０６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５８９９（Ｐ２０１１−３５８９９）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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