恒温液体循环装置.pdf

本发明提供了一种恒温液体循环装置，该恒温液体循环装置利用在容器周围形成的相同的空隙实现经过温度调节后被收容在容器内的恒温液体的保温和液位的调整，据此可以从容器上去除隔热材料，可以使装置整体小型轻量化，抑制制造成本。收容由温度调节机构(8)温度调节过的恒温液体(1)的主容器(2)的整体以使其周围存在作为隔热层的空隙(9)的方式支承在副容器(3)内，同时由液位调整机构在主容器(2)内与形成在副容器(3)内的空隙(9)之间供给和排出恒温液体(1)，由此，利用副容器(3)内的相同的空隙(9)实现主容器(2)内收容的恒温液体(1)的保温和液位调整。

1.  一种恒温液体循环装置，其特征在于，该恒温液体循环装置包括主容器、副容器、输送管和回流管以及循环泵；上述主容器有底且被闭盖，用于收容恒温液体；上述副容器有底且被封盖，在其内部配置主容器整体；上述输送管和回流管连接上述主容器与应该供给恒温液体的负荷，上述循环泵通过这些输送管和回流管向负荷循环地供给恒温液体，
在上述副容器内，主容器在其周围存在作为隔热层的空隙地被支承着，
具有液位调整机构，该液位调整机构通过在上述主容器与上述副容器内的空隙之间供给、排出恒温液体来调整主容器内的液位。

2.  如权利要求1所述的恒温液体循环装置，其特征在于，在上述副容器上设置用于将收容在该副容器内的空隙中的恒温液体排出到外部的液体排出机构。

3.  如权利要求2所述的恒温液体循环装置，其特征在于，上述液体排出机构具有排出口，该排出口开设在上述副容器的底部，用第1阀门开闭。

4.  如权利要求2或权利要求3所述的恒温液体循环装置，其特征在于，在上述主容器内设置了用于检测收容在主容器内的恒温液体的液位的第1液位检测机构，
在上述副容器内设置了第2液位检测机构，用于检测收容在该副容器内的空隙中的恒温液体的液位，
在正常运转时，在由上述第1液位检测机构测得主容器内的液位在规定的最低液位或规定的最低液位以上，并且由第2液位检测机构测得副容器内的液位在规定液位或规定液位以上时，由上述液体排出机构将收容在副容器内空隙中的恒温液体排出到外部。

5.  如权利要求1～3中任意一项所述的恒温液体循环装置，其特征在于，上述液位调整装置具有吐出口和调整泵；该吐出口设置在上述主容器的上部，用于使收容在该主容器内的恒温液体溢出到上述副容器内的空隙中；该调整泵用于将收容在副容器内空隙中的恒温液体供给到主容器内。

6.  如权利要求5所述的恒温液体循环装置，其特征在于，上述吐出口开设在上述主容器的侧壁上，具有用于开闭该吐出口的第2阀门。

7.  如权利要求1～3中任意一项所述的恒温液体循环装置，其特征在于，上述液位调整机构具有调整泵，该调整泵用于在上述主容器内与副容器内的空隙之间供给、排出恒温液体。

8.  如权利要求1～3中任意一项所述的恒温液体循环装置，其特征在于，上述液位调整机构的构造如下，具有气体供给源和供给排出口，该气体供给源用于向副容器内的空隙中提供压缩气体，该供给排出口开设在主容器的底部并由第3阀门开闭，通过调整上述副容器内空隙中的压力，利用上述供给排出口在主容器内和副容器内的空隙之间供给排出恒温液体，来调整主容器内的液位。

恒温液体循环装置
技术领域
本发明涉及一种循环装置，该循环装置像例如利用恒温液体冷却热负荷的情况那样向负荷循环提供恒温液体。
背景技术
利用这种循环装置例如冷却负荷时，在容器内收容作为经过温度调节的恒温液体的冷却液，通过用泵将该冷却液经过管道循环地提供给负荷而使该负荷冷却，因为冷却负荷而升温又流回容器的冷却液通过在热交换器中与制冷剂进行热交换而被调节温度。
上述负荷通常通过用户准备的管道与循环装置连接，但负荷的种类和放置地点等因每个用户而不同。因此在管道和负荷内流路容积大的情况下，当循环装置开始运转并向管道和热负荷提供冷却液时，容器内的液位大大降低，有时可能因为容器内的液位的降低，影响泵的运转。
另外，在这样的循环装置中，在运转结束时或维护检查等时，虽然最好能将充满在负荷和连接装置与负荷的管道中的冷却液全部回收到容器中，但是在装置正常运转的状态下使用在容器内保持适当液位的量的冷却液的场合，因为管道和负荷内的流路容积，回收冷却液时，容器内就有可能装不下这些冷却液，而从容器中溢出。
因此，为了解决这样的问题，日本专利公报特开2002-181427号(专利文献1)公开了如下方法，在容器内设置液位调节室，让其底部与上述容器的内部连通，通过相对于该液位调节室内供给或排出压缩气体而使恒温液体从该液位调节室向容器内流出，或者从容器内向该液位调节室内流入，从而调节容器内的恒温液体的液位。
该循环装置具有下述优点，在运转开始和运转结束等时，容器内的恒温液体的液位变化不大，并且可以高效率地利用少量的恒温液体。
可是，专利文献1所公布的循环装置，为了要保持经过温度调节后收存在容器内的恒温液体的温度，就必须在容器周围设置隔热材料。因此会导致装置整体的大型化和沉重化，而导致制造成本增高。
发明内容
本发明为了解决上述问题而做成的，其目的是提供了一种恒温液体循环装置，该恒温液体循环装置在容器周围形成相同的空隙，利用该空隙实现经过温度调节后被收存在容器中的恒温液体的保温和液位调节，据此可以从容器上排除隔热材料，可以使装置整体小型轻量化，而抑制制造成本。
为解决上述课题，本发明涉及的恒温液体循环装置的特征在于，具有主容器、副容器、输送管和回流管、循环泵，其中，该主容器有底且闭盖，用于收容调节温度后的恒温液体，该副容器有底且闭盖，将上述主容器整体设置在其内部，该输送管和回流管连接上述主容器和应该供给恒温液体的负荷，循环泵通过这些输送管和回流管向负荷循环地提供恒温液体，在上述副容器内，主容器是在其周围存在作为隔热层的空隙地被支承着，具有通过向上述主容器内和上述副容器内的空隙之间供给、排出恒温液体而调整主容器内的液位的液位调节机构。
据此，就可以利用形成在主容器与副容器之间的相同的空隙实现被收存在主容器中的恒温液体的保温和液位的调整。
在此，在上述副容器中最好设置用于将收容在该副容器内的空隙中的恒温液体向外部排出的液体排出装置。据此，特别是在循环装置的正常运转中，可以将残留在副容器空隙中的恒温液体向外部排出，可以防止上述空隙的隔热效果降低。
具体地说，上述液体排出装置具有开设在上述副容器的底部的、利用第1阀门开关的排出口，通过打开该阀门将排出口打开，可以将恒温液体排出到副容器的外部。
并且最好有如下构造，在上述主容器内设有用于检测被收容在该主容器中的恒温液体液位的第1液位检测机构，在上述副容器内设有用于检测被收容在该副容器内空隙中的恒温液体液位的第2液位检测机构，在正常运转时，利用上述第1液位检测机构检测出主容器内的液位高于或等于规定的最低液位，并且利用第2液位检测机构检测出副容器内的液位高于或等于规定液位时，利用上述液体排出装置将被收容在副容器内的空隙中的恒温液体排出到外部。
而且，在本发明涉及的恒温液体循环装置一个实施例中，上述液位调节机构具有吐出口和调整泵，该吐出口设置在上述主容器的上部，用于使被收容在上述主容器内的恒温液体溢出到上述副容器内地空隙中。该调整泵用于将被收容在上述副容器内的空隙中的恒温液体供给于上述主容器内。
这时，上述吐出口最好开设在上述主容器的侧壁上，具有用于开关该吐出口的第2阀门。
在另一个实施例中，上述液位调整机构具有用于在上述主容器内与上述副容器内的空隙之间供给排出恒温液体的调整泵。
在另外一个实施例中，上述液位调节机构的构造如下，具有气体供给源和供给排出口，该气体供给源用于向副容器内的空隙中供给压缩气体。该供给排出口开设在主容器的底部利用第3阀门进行开关。调整上述副容器内的空隙中的压力，通过上述供给排出口在主容器内与副容器内的空隙之间供给排出恒温液体，据此调整主容器内的液位。
如果利用本发明的恒温液体循环装置，收容有被调节温度后恒温液体的主容器整体被支承在副容器内，其周围存在作为隔热层的空隙，并且利用液位调节机构可以在主容器内和在副容器内形成的空隙之间供给和排出恒温液体，可以利用副容器内的相同空隙实现被收容在主容器内恒温液体的保温和液位调节。其结果，可以排出主容器上的隔热材料，可以使装置整体小型化轻量化，抑制制造成本。
图1是表示本发明的恒温液体循环装置的第1实施例的示意图。
图2是表示上述恒温液体循环装置开始运转时的操作的示意图。
图3是表示上述恒温液体循环装置结束运转时的操作的示意图。
图4是表示上述恒温液体循环装置的其他形态的示意图。
图5是表示上述恒温液体循环装置的第2实施例的示意图。
图6是表示上述恒温液体循环装置的第3实施例的示意图。
图7是表示上述恒温液体循环装置的第4实施例的示意图。
图1所示是本发明的恒温液体循环装置的第1实施例，该循环装置具有主容器2和副容器3和输送管5、回流管6和循环泵7以及温度调节机构8。上述主容器2收容有调节温度后的恒温液体1。上述副容器3内部设有该主容器2的整体，同样收容有恒温液体1。上述输送管5和回流管6连接在上述主容器2和应该供给恒温液体1的负荷4之间。上述循环泵7通过这些输送管5和回流管6将恒温液体1循环地提供给负荷4。上述温度调节机构8用于对从上述负荷4回流来的恒温液体1进行温度调节。
上述主容器2由筒状侧壁2a、封闭其下端形成主容器2的底部的底板2b和封闭其上端的盖板2C构成，形成有底并且封闭盖的构造。在该主容器2上连接有用于对负荷4输送恒温液体1的上述输送管5和用于从负荷4向主容器2回流恒温液体1的上述回流管6，在输送管5上设置上述循环泵7，在回流管6上设置上述温度调节机构8，该温度调节机构8由将对负荷4进行热量授受的恒温液体1的温度调节到适当的设定温度的热交换器和散热器等构成。另外循环泵7可以是浸没型泵，上述温度调节机构8可以设置在主容器2内。
另一方面，上述副容器3也与主容器2一样，由筒状的侧壁3a和封闭其下端形成副容器3的底部的底板3b以及封闭其上端的盖板3c构成，形成有底并且封闭盖的构造。该副容器3的侧壁3a的高度和底板3b以及盖板3c的大小都比主容器2大，可以将主容器2的整体收容在该副容器3内。在该副容器3的上部设有用于向该副容器3注入恒温液体1的注入口3d，可以利用盖3e开闭。
主容器2由适当的机构支承在上述副容器3内，其外面与副容器3的内面之间存在起隔热层作用的空隙9。利用主容器2外围整体与该副容器3之间形成的空隙9，可以使由上述温度调节机构8调节温度来对收容在主容器2内的恒温液体1保温。
另外，同时在本实施例的循环装置中利用下述的液位调整装置在主容器2的内部和副容器3内的空隙9之间供给排出恒温液体1，使恒温液体1在两者之间相互移动，据此如下所述地可以调节该主容器2内的液位，即，在回收了充满在负荷4内流路、输送管5以及回流管6内的恒温液体1时，将主容器2装不下的恒温液体1收容在副容器3内的空隙9中，在循环装置开始运转时，为了防止因主容器2液位低而给循环装置的运转带来障碍，而将副容器3内的空隙9中收容的恒温液体1供给到主容器2内。
收容调节温度后的恒温液体1的主容器2的整体被支承在副容器3内，并在其周围存在作为隔热层的空隙9，并且利用液位调整装置可以在主容器2内和形成于副容器3内的空隙9之间供给、排出恒温液体1，因此可以利用副容器3内的相同的空隙9实现收容在主容器2内的恒温液体1的保温和液位调整。其结果就可以从主容器2上排除过去使用的隔热材料，而使循环装置整体小型轻量化，可以控制制造成本。并且在废弃该装置时，不需要分离隔热材料的操作，可以抑制废弃成本。
在上述副容器3上设有用于将收容在该副容器3内的空隙9中的恒温液体1向外部排出的液体排出装置10。具体地说，该液体排出装置10由排出口10a和第1阀门10b构成，该排出口10a开设在上述副容器3的下部侧壁3a上并且开设于比上述主容器2的底面低的位置上。上述第1阀门10b用于开闭该排出口10a。另外，该排出口10a也可以开设在副容器3的底板3b上，如果恒温液体1收容在副容器3内的空隙9中，该空隙9的隔热效果就会降低，但在循环装置开始运转后，恒温液体1流到负荷4内的流路、输送管5以及回流管6中，并且确保主容器2内恒温液体1处于适当液位的的状态(参照图3(d))，也就是在正常运转时，打开上述第1阀门10b，打开上述排出口10a，使残留在副容器3内空隙9中的恒温液体1向外部排出，据此可以防止空隙9的隔热效果降低。
上述负荷4例如是热负荷，这时的恒温液体1就是冷却液。作为恒温液体1的冷却液可以使用完全氟元素类液体或纯水、乙二醇等。
具体地讲，上述液位调节机构具有吐出口11a和调整泵12，该吐出口11a开设在主容器2的上部的侧壁2a上，利用第2阀门11b打开和关闭。该调整泵12设置在连接主容器内与副容器内的空隙的供给管12a上。而且通过打开第2阀门11b打开吐出口11a，可以使收容在主容器2内的恒温液体1溢出到副容器3内的空隙9中，通过驱动调整泵12，收容在副容器3内空隙9中的恒温液体1通过供给管12a从副容器3的底部抽出，被提供到主容器2的上部。上述调整泵12可以是浸没型泵。
在上述主容器2上设有用于检测收容在该主容器2内的恒温液体1的液位的第1液位检测机构13，在上述副容器3上设有用于检测收容在该副容器3内空隙9中的恒温液体1的液位的第2液位检测机构14。具体地说就是上述第1检测机构13是由液面传感器A和液面传感器B构成。液位传感器A配置在主容器2内的比上述吐出口11a低的位置，且其高度与该主容器2的最低液位相对应。液位传感器B配置在主容器2内的比上述吐出口11a高的位置，其高度与该主容器2的最高液位相对应。另一方面，上述第2液位检测机构14是由液位传感器C构成，该液位传感器C配置在副容器3底部的比上述排出口10a高、且比主容器2底面低的位置。作为上述各液位检测机构13、14不仅限于上述的液面传感器，还可以使用液面开关等任何可以检测液位的机构。
另外，如果利用第1液位检测机构13测得主容器2内的液位比规定的最低液位低，并且由第2液位检测机构14测得副容器3内的液位为规定的液位或在规定的液位以上，也就是说利用液面传感器A不能检测到恒温液体1、并且利用液面传感器C能检测到恒温液体1时，则驱动调整泵12从副容器3内空隙9向主容器2内提供恒温液体1。
另外，当利用第1液位检测机构13测得主容器2内的液位为规定的最高液位或在规定的最高液位以上时，也就是说当利用液面传感器B检测到恒温液体1时，打开上述第2阀门11b，溢出的主容器2内的恒温液体1通过吐出口11a排出到副容器3内空隙9中。上述第2阀门11b也可以发出催促打开操作的警报，利用手动打开和关闭。
如上所述的循环装置在正常运转时，如果利用第1液位检测机构13测得主容器2内的液位在规定的最低液位或其以上，并且利用第2液位检测机构14测得副容器3内液位为规定的液位或其规定液位以上，也就是说当利用液面传感器A和液面传感器C同时检测到恒温液体1时，由上述第1阀门10b打开上述排出口10a，收容在副容器3内空隙9中的恒温液体1就被排出到外部。
当由第1液位检测机构13测得主容器2内的液位比规定的最低液位低，并且由第2液位检测机构14测得副容器3内的液位比规定的最低液位低时，也就是说当液面传感器A以及C的任何一个都检测不到恒温液体1时，就发出警报以催促从副容器3的注入口3d向空隙9中补充恒温液体1。
在此，如图4所示，通过第3阀门15a将装有恒温液体1的辅助容器15从外部连接到该副容器3上，当液面传感器A和C都没有检测到恒温液体1时，就可以打开第3阀门15a，从辅助容器15向副容器3的空隙9中补充恒温液体1，或者可以发出警报催促打开第3阀门15a的操作，利用手动方式开关第3阀门15a。
下面根据图2以及图3详细说明上述第1实施例的恒温液体循环装置的动作。
首先在开始运转时，如图2所示，从注入口3d向副容器3内的空隙9中注入恒温液体1，如果利用液面传感器C检测到恒温液体1，利用液面传感器A不能检测到恒温液体1时，就驱动调整泵12，将恒温液体1从副容器3内的空隙9中抽到主容器2内，直到液面传感器A检测到恒温液体1为止，这时将输送到负荷4内的流路、输送管5以及回流管6的恒温液体1的多余的部分注入到副容器3内。(图2(a))然后驱动循环泵7，主容器2内的恒温液体1被从输送管5顺序送到负荷4内的流路以及回流管6中，因此当主容器2内的液位降低，液面传感器A就检测不到恒温液体1时，再驱动调整泵12将副容器3内的恒温液体1抽到主容器2内。(图2(b)～图2(d))此时最终残留在副容器3内的恒温液体1，打开第1阀门10b从排出口10a被排出到副容器3的外部。
接着，在正常运转时，利用温度调节机构8调节了温度的恒温液体1利用循环泵7从主容器2通过输送管5以及回流管6被循环地提供给负荷4，同时经过温度调节被收容在主容器2内的恒温液体1通过副容器3内的空隙9所具有的隔热效果进行保温。
在使用随着温度的变化体积发生较大变化的完全氟元素类液体等作为恒温液体1的情况下，利用温度调节机构8大幅度改变恒温液体1的设定温度，当恒温液体1的温度变化到比此前的温度高的温度时，该恒温液体1的体积变大。因此当在正常运转时主容器2内的恒温液体1被液面传感器B检测到时，就打开第2阀门11b使恒温液体1从吐出口11a溢出到副容器3的空隙9中。如果副容器3内的恒温液体1被液面传感器C检测到时，就打开第1阀门10b使恒温液体1从排出口10a排出到副容器3的外部，如果液面传感器B没有检测到恒温液体1就关闭第2阀门11b。
另一方面，在由温度调节机构8小幅度改变恒温液体1的设定温度，使得恒温液体1的温度变化为比此前的温度低时，恒温液体1的体积变小。因此，在正常运转时，当由液面传感器A检测不到恒温液体1时，就指示向副容器3内补充必要量的恒温液体1。并且当补充的恒温液体1由液面传感器C检测到时，就用调整泵12抽出提供给主容器2，直到利用液面传感器A可以检测到为止。这时最终残留在副容器3内的恒温液体1打开第1阀门10b从排出口10a被排出到副容器3的外部。
在运转结束时，将恒温液体1回收到容器2、3的情况下，首先为了防止发生结露的情况，利用温度调节机构8将恒温液体1的温度调节到比室内的露点温度高。然后如图3所示利用空气净化等，将充满在负荷4内的流路、输送管5以及回流管6内的恒温液体1回收到主容器2内。主容器2内的液位上升(图3(b))，当由液面传感器B可以检测到恒温液体1时，就打开第2阀门11b使恒温液体1从吐出口11a向副容器3内的空隙9中溢出(图3(c))。恒温液体1回收结束，若确认到利用液面传感器B检测不到恒温液体1时，就关闭第2阀门11b(图3(d))。在回收结束前，副容器3的液位达到第2阀门11b的高度的情况下，液面传感器B最好能检测出液面异常并发出警报。
图5～7所示的是本发明的恒温液体循环装置的第2～第4实施例。对于与第1实施例结构相同的部分，为避免重复记载，在这里省略其详细说明。
首先，在图5所示的第2实施例中，上述液位调整机构具有吐出口16和作为调整泵12的浸没型泵。上述吐出口12开设在主容器2上部的侧壁2a上，其高度与恒温液体1的最高液位相对应。利用上述吐出口16经常连通主容器2内和副容器3内的空隙9，因此在本实施例中省略了第1实施例中的第2阀门11b。
其次，在图6所示的第3实施例中，上述液位调整机构具有用于在主容器2内和副容器3内的空隙9之间供给和排出恒温液体1的调整泵12，连接该调整泵12的供给管12a的主容器2一侧的端部开口于与主容器2的最高液位相对应的位置。因此，在本实施例中省略了上述第1实施例中的吐出口11a以及第2阀门11b。
还有，在图7所示的第4实施例中，上述液位调整机构具有气体供给源17和供给排出口18a，上述气体供给源17用于向副容器3内的空隙9中提供压缩气体。上述供给排出口18a开设在主容器2的底部的侧壁2a上，第3阀门18b打开和关闭。调整上述副容器3内的空隙9中的压力，通过上述供给排出口18a在主容器2内和副容器3内的空隙9之间供给排出恒温液体1，据此可以调整主容器2的液位。作为循环泵7采用浸没型泵。因此在本实施例中省略了第1实施例中的调整泵12、吐出口11a以及第2阀门11b。另外上述供给排出口18a也可以设置在主容器2的底板2b上。