加热冷却系统的制作方法

本发明涉及加热冷却系统。

背景技术：

作为对被冷却对象进行冷却或对被加热对象进行加热的加热冷却系统，在日本特开2013-139949号公报中，公开了如下的加热冷却系统：将通过热交换器(供给部)生成的冷水或温水等热介质输送到地面下的冷温水配管而对地板进行冷却或加温。

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，在使用了冷温水配管的方法中，从热介质的供给部到被冷却对象或被加热对象，热介质的温度会变化。因此，很难对任意的场所进行局部冷却或加热。

本发明鉴于上述事实，其目的是获得能够对任意的场所进行局部冷却或加热的加热冷却系统。

用于解决课题的手段

第1方式的加热冷却系统具有：供给部，其供给热介质；以及双层管单元，其与所述供给部连接，并且具有内管和外管，所述热介质在该内管中流动，该外管配置在该内管的外周侧，该外管与该内管之间的空间被维持为真空，且该双层管单元具有该空间的真空度不同的部位或能够对该空间的真空度进行调整的部位。

在第1方式的加热冷却系统中，供给热介质的供给部与双层管单元连接。这里，双层管单元具有内管和外管，构成为在内管中移送热介质。并且，内管与外管之间的空间被维持为真空。由此，内管与外管之间被有效地隔热，能够对热介质的温度变化进行抑制。

并且，在对供给部与被冷却对象或被加热对象之间的任意场所进行冷却或加热的情况下，通过使位于该场所(热交换部)的双层管单元的内管与外管之间的空间的真空度为不同的真空度，能够使双层管单元的隔热效果局部地变化。由此，能够在该场所促进与热介质的热交换，对任意场所进行局部冷却或加热。

关于第2方式的加热冷却系统，在第1方式中，所述双层管单元是将多个双层管体连结而构成的，该双层管体是将所述内管与所述外管之间的空间密封而成的，在多个所述双层管体中，至少位于进行热交换的热交换部的所述双层管体中的所述空间的真空度比其他的所述双层管体中的所述空间的真空度低。

在权利要求2所述的本发明的加热冷却系统中，与将1个双层管体与供给部连接的结构相比，能够提高设计自由度。即，即使在变更了供给部或热交换部的位置的情况下，仅通过去除或追加一部分的双层管体便能够构筑加热冷却系统。

关于第3方式的加热冷却系统，在第1方式中，所述双层管单元构成为包含：所述内管；和轴向长度比所述内管短且在轴向上连结的多个所述外管，并且在相邻的所述外管之间，所述空间被分隔，至少位于进行热交换的热交换部的所述空间的真空度比其他的所述空间的真空度低。

在第3方式的加热冷却系统中，通过使内管形成为比外管长，能够减少内管彼此的连接部，能够抑制热介质泄漏。

关于第4方式的加热冷却系统，在第2方式或第3方式中，所述空间的真空度被维持为低真空、中等真空和高真空中的任意真空度。

在第4方式的加热冷却系统中，仅通过组合替换真空度不同的3种双层管体，便能够对任意场所中的热介质的温度进行变更。例如，在任意场所中，如果将维持着高真空的双层管体替换为维持着低真空的双层管体，则能够促进与热介质的热交换而对热介质的温度进行变更。另外，这里所说的“低真空”、“中等真空”和“高真空”是指由jis规定的压力区域。即，“低真空”是指100pa以上的压力区域，“中等真空”是指100pa～0.1pa的压力区域，“高真空”是指0.1pa～1×10^-5pa的压力区域。

关于第5方式的加热冷却系统，在第1方式～第4方式的任一方式中，借助大气导入阀和真空泵中的至少一方改变所述空间的真空度。

在第5方式的加热冷却系统中，能够通过打开大气导入阀，向内管与外管之间的空间导入大气而使真空度变低。并且，能够通过使真空泵工作，将内管与外管之间的空间内的气体排出而使真空度变高。由此，能够改变内管与外管之间的空间的真空度。

关于第6方式的加热冷却系统，在第5方式中，该加热冷却系统具有：内部温度计，其对热介质的温度进行测定；以及控制部，其与所述内部温度计电连接，所述控制部根据所述内部温度计所测定出的热介质的温度对所述大气导入阀或所述真空泵进行控制，由此对所述空间的真空度进行调整。

在第6方式的加热冷却系统中，能够根据内部温度计所测量出的温度对内管与外管之间的空间的真空度进行调整，能够使流过任意场所的热介质的温度为规定的温度。例如，当热介质为制冷剂时，在想要使流过任意场所的制冷剂(热介质)的温度变高的情况下，控制部将大气导入阀打开而将大气导入到内管与外管之间的空间。由此，该空间的真空度变低而促进与热介质的热交换，能够使热介质的温度接近规定的温度。并且，反之，在想要使流过任意场所的制冷剂(热介质)的温度变低的情况下，控制部使真空泵工作而将空间内的气体排出。由此，该空间的真空度变高而抑制与热介质的热交换，能够使热介质的温度接近规定的温度。这样，不用改变供给时的热介质的温度，便能够对流过任意场所的热介质的温度进行改变。

关于第7方式的加热冷却系统，在第5方式中，该加热冷却系统具有：外部温度计，其对所述双层管单元的周围的温度进行测定；以及控制部，其与所述外部温度计电连接，所述控制部根据所述外部温度计所测定出的所述双层管单元的周围的温度对所述大气导入阀或所述真空泵进行控制，由此对所述空间的真空度进行调整。

在第7方式的加热冷却系统中，与第6方式同样，不用改变供给时的热介质的温度，便能够对流过任意场所的热介质的温度进行改变。

关于第8方式的加热冷却系统，在第2方式或第3方式中，所述双层管单元中的位于所述热交换部的部位仅由所述内管构成。

在第8方式的加热冷却系统中，在仅由内管构成的部位处，与其他的部位相比能够促进热交换。

关于第9方式的加热冷却系统，在第2方式或第3方式中，所述双层管单元中的位于所述热交换部的部位仅由被隔热材料包覆的所述内管构成。

在第9方式的加热冷却系统中，能够通过改变隔热材料的量或种类来调整隔热效果。

关于第10方式的加热冷却系统，在第2方式中，该加热冷却系统具有将相邻的所述双层管体连结的单管，所述单管位于所述热交换部的附近。

在第10方式的加热冷却系统中，与第8方式同样，在仅由单管构成的部位处，与其他的部位相比能够促进热交换。

发明效果

如以上说明的那样，根据本发明的加热冷却系统，具有能够对任意场所进行局部冷却或加热的优异效果。

附图说明

图1是概略地示出本发明的第1实施方式的加热冷却系统的整体结构的概略图。

图2是概略地示出构成本发明的第1实施方式的加热冷却系统的双层管体的截面的剖视图。

图3是示出构成本发明的第1实施方式的加热冷却系统的双层管体的构造的、局部剖切后的立体图。

图4是概略地示出本发明的第2实施方式的加热冷却系统的整体结构的概略图。

图5是示出本发明的第1实施方式的加热冷却系统的变形例的立体图。

图6是概略地示出本发明的第3实施方式的加热冷却系统的整体结构的概略图。

具体实施方式

<第1实施方式>

以下，参照图1～图3对本发明的加热冷却系统的第1实施方式进行说明。另外，在本实施方式中，作为一例，对使室内的空气冷却的冷气系统进行说明，但本发明并不限定于此。例如，也可以在对室内的空气加热的供暖系统中使用本发明的加热冷却系统。并且，被冷却对象和被加热对象不限于空气，能够广泛地适用于地板或热源等。

(加热冷却系统的整体结构)

如图1所示，本实施方式的加热冷却系统10主要具有作为供给部的供热设备12和将多个双层管体16连结而构成的双层管单元14。

供热设备12是使作为热介质的冷却水冷却至规定的温度而向双层管单元14供给的单元，具有用于输送冷却水的未图示的泵。并且，供热设备12具有未图示的冷冻机，通过使冷却水流过该冷冻机的内部而将冷却水冷却至规定的温度。

另外，由于本实施方式是将本发明应用于冷却空气的冷气系统中的实施例，所以利用供热设备12对冷却水进行冷却，但并不限定于此。例如，在供暖系统的情况下，也可以采用温水作为热介质，并且在供热设备12中设置用于加热温水的加热器。并且，作为热介质，可以使用液态氮等极低温的热介质，也可以使用油等高沸点的热介质。

双层管单元14是将设置在多个双层管体16的两端部的凸缘16a彼此紧固而连结成的。并且，在本实施方式中，以能够使冷却水在供热设备12与设施11之间循环的方式配设双层管体16。更详细地说，与设施11的热交换室18连接的双层管体17形成为大致u字状。并且，在该双层管体17的一端侧的凸缘17a上连接有用于使冷却水从供热设备12向设施11流动的双层管体16，在双层管体17的另一端侧的凸缘17a上连接有用于使通过了设施11的冷却水返回到供热设备12的双层管体16。并且，双层管体17中的在设施11的内部通过的部分并不是双层管构造，而是普通的管17b。另外，虽然后面对双层管体16进行了详述，但在本实施方式中，作为一例，使用长度为100m的双层管体16。

双层管单元14与设施11的作为热交换部的热交换室18连接。设施11构成为主要包含热交换室18和房间24。这里，作为房间24，列举了室温被管理的服务器房间或办公室等。并且，也可以是作为其他用途使用的房间。

在热交换室18与房间24之间连接有用于将冷却风从热交换室18导入到房间24的导入侧配管20和用于将经房间24升温后的空气排出到热交换室18的排出侧配管22。并且，在热交换室18中设置有风扇26，构成为能够通过该风扇26使空气在热交换室18与房间24之间循环。这里，供冷却水流过的管17b穿过热交换室18的内部，在该冷却水与热交换室18内的空气之间进行热交换。更详细地说，经房间24升温后的空气穿过排出侧配管22而排出到热交换室18。然后，该空气被流过双层管体17的冷却水冷却，之后使冷却后的空气通过导入侧配管20而导入到房间24中。

(双层管单元的结构)

如图2所示，构成双层管单元14的双层管体16构成为包含供冷却水流动的内管28和配置在内管28的外周侧的外管30。这里，内管28与外管30之间的空间38被维持为真空。并且，内管28与外管30之间的空间38被凸缘16a密封，该凸缘16a设置在双层管体16的两端部。

进而，外管30与大气导入阀32连接。并且，能够通过打开该大气导入阀32将大气导入到空间38内而使空间38的真空度降低。并且，大气导入阀32与真空泵36连接。并且，能够通过使该真空泵36工作而将空间38内的气体排出从而使真空度变高。即，构成为能够通过大气导入阀32和真空泵36中的至少一方对空间38的真空度进行调整。另外，在本实施方式中，在全部的双层管体16上设置同样的大气导入阀32和真空泵36，但本发明并不限定于此。例如，也可以构成为仅在构成双层管单元14的一部分双层管体16上设置大气导入阀32和真空泵36。并且，也可以构成为将仅设置有大气导入阀32的双层管体16和仅设置有真空泵36的双层管体16混在一起。

接着，对双层管体16的详细构造进行说明。在图2中概略地示出了双层管体16，但更详细地说，如图3所示，构成双层管体16的内管28被热绝缘层29包覆。并且，在本实施方式中，由波纹管形成内管28。进而，在热绝缘层29的外周侧配置有直径比内管28大的由波纹管形成的外管30。并且，内管28与外管30之间的空间38被维持为真空。并且，外管30被保护层31包覆而受保护。另外，在本实施方式中，内管28和外管30由波纹管形成，但并不限于此，也可以由表面没有凹凸的管体形成。并且，在本实施方式中，外管30由保护层31保护，但并不限于此，也可以是不设置保护层31的结构。

这里，在构成双层管单元14的多个双层管体16中，使一部分双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度成为与其他的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度不同的真空度。即，双层管单元14具有真空度与其他部位不同的部位。

在本实施方式中，在图1所示的加热冷却系统10中，一部分双层管体16在未图示的热源的附近通过，在该热源的附近配置的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度被维持为比其他的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度低(接近大气压)的真空度。更详细地说，在热源的附近配置的双层管体16中的空间38的真空度被维持为由jis规定的压力区域的低真空。并且，其他的双层管体16中的空间38的真空度被维持为由jis规定的压力区域的高真空或中等真空。

(作用和效果)

接着，对本实施方式的加热冷却系统的作用和效果进行说明。

在本实施方式的加热冷却系统10中，如图2所示，构成双层管单元14的双层管体16的内管28与外管30之间的空间38被维持为真空。由此，与使用了通常的冷水管或温水管的情况相比，能够得到较高的隔热效果。即，由于内管28与外管30之间被真空层隔热，所以能够有效地抑制在内管28中流动的冷却水与外界空气的热交换。其结果是，即使在从供热设备12到设施11的距离较远的情况下，也能够抑制冷却水的温度变化。

并且，在热源的附近配置的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度比其他的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38低。由此，能够在热源的附近促进与冷却水的热交换，对热源进行局部冷却。

如以上那样，通过使双层管单元14中的任意部位的真空度为比其他部位的真空度低的真空度，能够局部地进行与热介质的热交换。即，能够局部地进行冷却或加热。

并且，在本实施方式中，使用将真空度维持为低真空、中等真空和高真空中的任意真空度的双层管体16。由此，仅通过替换为真空度不同的双层管体16便能够对冷却水的温度进行调整。例如，在配置于任意场所的双层管体16中的空间38被维持为高真空的情况下，如果将该双层管体16替换为维持着中等真空的双层管体16，则能够在该场所促进与冷却水的热交换。并且，在双层管体16出现劣化的情况下，仅对该劣化的双层管体16进行替换即可，因此能够提高维护性。

此外，在本实施方式中，如图2所示，在外管30上设置有大气导入阀32和真空泵36。由此，能够通过打开该大气导入阀32而降低空间38的真空度。并且，能够通过使真空泵36工作而提高空间38的真空度。通过以这种方式对空间38的真空度进行改变，即便不替换双层管体16也能够对冷却水的温度进行调整。

另外，在本实施方式中，将设置于多个双层管体16的两端部的凸缘16a彼此连结而构成双层管单元14，但并不限定于此。例如，如图5所示的变形例那样，也可以由内管42和外管44来构成双层管单元40。

如图5所示，变形例的双层管单元40构成为包含内管42和外管44。这里，外管44以与第1实施方式的外管30在轴向上相同的长度形成。另一方面，内管42形成为比第1实施方式的内管28长。

外管44被上下分割，构成为包含上管部46和下管部48。并且，在上管部46的轴向的两端部形成有上侧凸缘46a，在下管部48的轴向的两端部形成有下侧凸缘48a。并且，通过该上管部46和下管部48夹住内管42而进行安装。

相邻的外管44彼此通过将上侧凸缘46a和下侧凸缘48a分别紧固而连结起来。这里，通过安装外管44，将内管42与外管44之间的空间密封。因此，构成为在相邻的外管44之间分隔出空间，能够使各个空间的真空度不同。

在本变形例中，通过使内管42的长度形成得较长，能够减少内管42彼此的连接部，能够抑制热介质泄漏。

<第2实施方式>

接着，对本发明的加热冷却系统的第2实施方式进行说明。另外，对与第1实施方式相同的结构标以相同的标号而适当省略说明。

如图4所示，本实施方式的加热冷却系统50构成为：在构成双层管单元14的各个双层管体16上设置有作为内部温度计的水温计52，能够对在双层管体16的内管28中流动的冷却水的温度进行测定。

并且，在设施11的房间24内设置有室温计54，构成为能够对房间24的室温进行测定。进而，水温计52和室温计54与控制部56电连接。因此，控制部56能够获取各个水温计52所测定出的冷却水的温度和室温计54所测定出的房间24的温度。

进而，控制部56与设置于双层管体17的大气导入阀32和真空泵36电连接(参照图2)。因此，能够通过来自控制部56的信号对大气导入阀32进行开阀和闭阀。并且，能够通过来自控制部56的信号使真空泵36进行工作。

这里，控制部56根据水温计52所测定出冷却水的温度和室温计54所测定出的房间24的温度中的至少一方的温度对大气导入阀32或真空泵36进行控制，从而对双层管体17的内管28与外管30之间的空间38的真空度进行调整。

另外，在本实施方式中，在构成双层管单元14的全部的双层管体16上设置水温计52，但本发明并不限定于此。例如，也可以采用仅在一部分双层管体16上设置水温计52的结构。

(作用和效果)

接着，对本实施方式的加热冷却系统的作用和效果进行说明。

在本实施方式的加热冷却系统50中，控制部56根据水温计52所测定出的水温和室温计54所测定出的室温中的至少一方的温度对大气导入阀32和真空泵36进行控制，从而能够将房间24的室温维持为规定的温度。

关于上述的作用，对控制部56根据室温计54的温度来控制大气导入阀32和真空泵36的情况的一例进行说明。在室温计54所测定出的房间24的室温比预先设定的温度低的情况下，控制部56使一部分双层管体16的大气导入阀32打开规定的时间。由此，向内管28与外管30之间的空间38导入大气而使该空间38的真空度降低。然后，一部分双层管体16中的隔热效果降低而促进了到达热交换室18之前的冷却水的热交换。其结果是，到达了热交换室18的冷却水的温度上升而使冷却能力降低，能够使房间24的温度升高。

并且，反之，在室温计54所测定出的房间24的室温比预先设定的温度高的情况下，控制部56使一部分双层管体16的真空泵36工作规定的时间。由此，将内管28与外管30之间的空间38的气体排出而使该空间38的真空度变高。然后，一部分双层管体16中的隔热效果提高，抑制了到达热交换室18之前的冷却水的热交换。其结果是，能够使到达了热交换室18的冷却水的温度下降，能够使房间24的温度下降。

另外，控制部56根据水温计52的温度来控制大气导入阀32和真空泵36的情况也同样。并且，在本实施方式中，对使房间24的室温维持为预先设定的温度的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，在想要使房间24的温度比预先设定的温度高的情况下或者低的情况下，也能够通过同样的方法来进行控制。

并且，在本实施方式中，对将房间24的室温维持为规定的温度的方法进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以对供热设备12与设施11之间的未图示的热源的温度进行测定，对双层管体16中的空间38的真空度进行调整以使该热源的温度为规定的温度。

<第3实施方式>

接着，对本发明的加热冷却系统的第3实施方式进行说明。另外，对与第1实施方式同样的结构标以相同的标号，适当省略说明。

如图6所示，本实施方式的加热冷却系统60适用于数据中心等服务器房间62，具有供热设备12和将多个双层管体16连结而构成的双层管单元14。

这里，双层管单元14配设在服务器房间62内的地面下或顶棚上。并且，在服务器房间62内配置有多个服务器64，双层管单元14沿着服务器64配设。

在服务器房间62内配置有作为外部温度计的多个室温计66，在本实施方式中，作为一例，配置有5个室温计66a、66b、66c、66d、66e。并且，室温计66分别配置在双层管单元14的周围，与未图示的控制部电连接。

并且，在构成双层管单元14的双层管体16上分别设置有大气导入阀32和真空泵36，控制部与这些大气导入阀32和真空泵36电连接(参照图2)。因此，能够通过来自控制部56的信号对大气导入阀32进行开阀和闭阀。并且，能够通过来自控制部56的信号使真空泵36工作。

这里，控制部构成为根据室温计66所测定出的所述双层管单元的周围的温度对大气导入阀32或真空泵36进行控制，从而能够对任意的位置(热交换部)处的双层管体16的内管28与外管30之间的空间38的真空度进行调整。

(作用和效果)

接着，对本实施方式的加热冷却系统的作用和效果进行说明。

在本实施方式的加热冷却系统60中，控制部根据室温计66所测定出的温度对大气导入阀32和真空泵36进行控制，从而能够对服务器房间62内的任意位置进行局部冷却。

关于上述的作用，对控制部根据室温计66的温度来控制大气导入阀32和真空泵36的情况进行说明。例如，在来自配置在室温计66a的附近的服务器64的发热量变多而使室温计66a所测定出的温度比预先设定的温度高的情况下，通过控制部使室温计66a附近的双层管体16上的大气导入阀32打开规定的时间。由此，该双层管体16的真空度变低，隔热效果降低。其结果是，能够在室温计66a附近促进冷却水的热交换，使该场所的温度局部降低。

另外，在本实施方式中，根据室温计66所测定出的温度对真空度进行调整，但并不限定于此。例如，如第2实施方式那样，也可以构成为设置能够对在双层管体16的内管28中流动的冷却水的温度进行测定的水温计，根据该水温计所测定出的冷却水的温度和室温计66所测定出的室温中的至少一方对真空度进行调整。

(试验例)

对使用长度为100m的双层管体来改变内管与外管之间的空间的真空度的情况下的制冷剂的冷却能力进行了调查。这里，外管使用了外径为54mm、内径为48mm的管。并且，内管使用了外径为33mm、内径为29mm的管。此外，制冷剂为液态氮(-200℃)。

在空间的真空度为1×10^-2pa(高真空)的情况下，冷却能力是每1m长度为1w。并且，在空间的真空度为10pa(中等真空)的情况下，冷却能力是每1m长度为30w。此外，在空间为大气压的情况下，冷却能力是每1m长度为150w。如以上那样，确认了制冷剂的冷却能力随着双层管体中的内管与外管之间的空间的真空度而改变。

以上，对本发明的第1实施方式～第3实施方式的加热冷却系统进行了说明，但也可以将这些实施方式适当组合而进行使用，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种各样的方式。例如，在上述的实施方式中，将多个双层管体16连结而构成双层管单元14，但本发明并不限定于此。例如，也可以使双层管单元14的一部分仅由内管28构成。在该情况下，与使双层管体16的内管28与外管30之间的空间38为大气压的情况相比，隔热效果降低，因此能够促进热介质的热交换。并且，也可以使双层管单元14的一部分仅由被隔热材料包覆的内管28构成。与该情况同样，与双层管体16相比也能够使隔热效果降低。并且，只要对隔热材料的量或材质进行变更，便能够对隔热效果进行调整。进而，也可以构成为双层管体16彼此由单管连结。通过使位于进行热交换的热交换部的附近的部位由单管构成，能够使该位置的隔热效果降低，促进热介质的热交换。

此外，在上述的实施方式中，将多个双层管体16连结而形成双层管单元14，但本发明并不限定于此。例如，在图1中，也可以构成为从供热设备12到设施11通过1个双层管体16来连接。在该情况下，只要将内管28与外管30之间的空间38分隔成多个区域，使各个区域内为不同的真空度，便能够获得与上述的实施方式同样的效果。但是，从提高设计自由度的观点和提高维护性的观点来看，优选将多个双层管体16连结而形成双层管单元14。

并且，在上述的实施方式中，使冷却水在供热设备12与设施11之间循环，但本发明并不限定于此。例如，也可以将通过了热交换室18的冷却水排出而不返回到供热设备12。此外，在使用液态氮作为热介质的情况下，在通过热交换室18之后，变成氮气而放出到大气中。

此外，在上述的实施方式中，被冷却对象仅为1个，但本发明并不限定于此。例如，也可以构成为使双层管体16分支而与多个被冷却对象或被加热对象连接。

并且，在上述的实施方式中，将双层管单元14连接在供热设备12与设施11之间，但本发明并不限定于此。例如，也可以在配设有电缆线等的地下的管道内(槽)配设双层管单元14。在该情况下，使配设在管道内的温度较高的场所的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度为比其他的双层管体16中的内管28与外管30之间的空间38的真空度低的真空度，从而能够对管道内进行有效地冷却。

标号说明

10：加热冷却系统；12：供热设备(供给部)；14：双层管单元；16：双层管体；17：双层管体；28：内管；30：外管；32：大气导入阀；36：真空泵；38：空间(内管与外管之间的空间)；50：加热冷却系统；52：水温计(内部温度计)；56：控制部；40：双层管单元；42：内管；44：外管；60：加热冷却系统；66：室温计(外部温度计)；w：冷却水(热介质)。