DE10231982A1

DE10231982A1 - Wärmekollektor

Info

Publication number: DE10231982A1
Application number: DE10231982A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Tanaka; Kenichi Fujiwara; Hideaki Sato; Mitsuharu Inagaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2003-03-27
Also published as: US20030016499A1; SE524204C2; SE0202197D0; SE0202197L

Abstract

Die Reparatur oder der Austausch eines Wärme erzeugenden Geräts in einem Wärmekollektor bringt das Vorsehen eines elekromagnetischen Ventils (104a) auf einer in Strömungsrichtung oberen Seite eines Fluiddurchgangs zum Zuführen eines Fluiddrucks zu einer Wärme einfangenden Membran (101) mit sich. Der Wärmekollektor (100) besitzt eine Wärme empfangende Membran (101) zum Deformieren bei Empfang eines Fluiddrucks, um eine abstrahlende Fläche (122a) des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu kontaktieren, ein Wärmekollektorgehäuse (103), an dem die Wärme einfangende Membran (101) befestigt ist, um eine Druckkammer (102) zu definieren, um den Fluiddruck an die Wärme einfangende Membran (101) anzulegen, und eine Ventilvorrichtung (104), die an einer Fluideinlassseite der Druckkammer (102) zum Öffnen und Schließen eines Fluiddurchgangs vorgesehen ist. Der Wärmekollektor (100) kann von einem Wärme erzeugenden Gerät (120) ohne Entleeren eines Wärmemediums aus dem Wärmekollektor (100) gelöst werden. Der Wärmekollektor (100) ist zum Beispiel bei einem Kühlsystem einer Zellulartelefon-Basisstation anwendbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmekollektor zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts, wobei der Wärmekollektor zur Verwendung in einem Kühlsystem zum Kühlen eines elektronischen Geräts oder dergleichen innerhalb einer Zellulartelefon-Basisstation effektiv ist.
Allgemein ist ein Wärmekollektor zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts, wie beispielsweise eines elektronischen Geräts, zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO 63-283048 offenbart. Diese Offenbarung gibt einen akkordionartigen Balg aus einer dünnen Platte, die in einer Position gegenüber einer abstrahlenden Fläche eines Wärme erzeugenden Geräts angeordnet ist, zu erkennen. Kühlwasser ist in den Balg gefüllt und zirkuliert darin, um Wärme aus dem Wärme erzeugenden Gerät einzufangen, und der Balg wird gegen ein Wärme erzeugendes Element mit dem Fluiddruck des Kühlwassers gedrückt.
Ein Wärmekollektor muss von einem Wärme erzeugenden Gerät im Fall einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts gelöst werden. Jedoch ist es bezüglich des Wärmekollektors, der so ausgebildet ist, dass er ein bewegliches Element wie beispielsweise den Balg durch Fluiddruck deformiert und ausdehnt, wie bei der in der oben genannten Veröffentlichung offenbarten Erfindung, notwendig, im Fall des Lösens des Wärmekollektors von dem Wärme erzeugenden Gerät das Fluid aus dem Wärme- Stehtor zu entleeren. Demzufolge gibt es ein Problem, dass ein Vorgang des Lösens des Wärmekollektors von dem Wärme erzeugenden Gerät, d. h. ein Vorgang der Reparatur oder des Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts kompliziert und die Durchführbarkeit deshalb herabgesetzt ist. Da der Balg sich nicht in der waagerechten Richtung zusammenzieht, passt sich der Balg auch einer Form an, die es sehr schwierig macht, ein Wärmeelement zu lösen. Ein solches Problem wird nachfolgend als ein erstes Problem bezeichnet.
Außerdem ist gemäß der in der oben genannten Veröffentlichung offenbarten Erfindung eine Pumpe zum Erzeugen eines ausreichenden Fluiddrucks, um den Balg zu deformieren und auszudehnen, erforderlich. Deshalb gibt es ein Problem, dass eine Reduzierung der Herstellkosten schwierig zu erreichen ist. Ein solches Problem wird nachfolgend als ein zweites Problem bezeichnet.
Ferner ist es schwierig, einen ganz engen Kontakt (keine Zwischenräume) zwischen dem Balg und dem Wärme erzeugenden Gerät allein durch die Verwendung des Fluiddrucks innerhalb des Balges zu erreichen. Demzufolge gibt es ein Problem, dass eine Erhöhung der Wärmesammelfähigkeit schwierig ist. Ein solches Problem wird nachfolgend als ein drittes Problem bezeichnet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens ein Problem der vorgenannten ersten bis dritten Probleme 2 W lösen oder die Wärmesammelfähigkeit eines Wärmekollektors zu erhöhen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfassen die Ausführungsbeispiele der Erfindung einen Wärmekollektor zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts (120), der eine Wärme einfangende Membran (101) enthält, die sich bei Empfang eines Fluiddrucks deformiert, um eine abstrahlende Fläche (122a) des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu kontaktieren. Außerdem gibt es ein Wärmekollektor-Gehäuse (103), auf dem die Wärme einfangende Membran (101) befestigt ist, um eine Druckkammer (102) zu bilden, um auf die Wärme einfangende Membran (101) einen Fluiddruck auszuüben, und eine Ventilvorrichtung (104), die an einer Fluideinlassseite der Druckkammer (102) vorgesehen ist, zum Öffnen und Schließen eines Fluiddurchgangs.
Auf diese Weise stoppt im Fall einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) die Zufuhr des Fluids zu der Druckkammer (102), wenn die Ventilvorrichtung (104) schließt. Demzufolge verschwindet der auf die Wärme einfangende Membran (101) wirkende Fluiddruck und die Wärme einfangende Membran (101) löst sich von der abstrahlenden Fläche (122a).
Demzufolge ist es möglich, den Wärmekollektor von dem Wärme erzeugenden Gerät (120) ohne Entleeren des Fluids aus dem Wärmekollektor zu entfernen. Deshalb ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
Die Ventilvorrichtung (104) kann so ausgebildet sein, dass sie den Fluiddurchgang schließt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Geräts (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Schließen der Ventilvorrichtung (104) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
Alternativ kann die Ventilvorrichtung (104) so ausgebildet sein, dass sie den Fluiddurchgang schließt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Schließen der Ventilvorrichtung (104) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
Die Ventilvorrichtung (104) kann so ausgebildet sein, dass sie den Fluiddurchgang schließt, wenn ein elektrisches Signal des Wärme erzeugenden Geräts (120) nicht vorhanden ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zum Reparieren oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Schließen der Ventilvorrichtung (104) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demgemäß ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
Ferner ist eine Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) so ausgebildet, dass sie den Betrieb stoppt, wenn der Druck in der Druckkammer (102) unter einen vorgegebenen Druckwert fällt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zum Reparieren oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpenvorrichtung (10a, 10b) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern. Außerdem kann die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) so ausgebildet sein, dass sie den Betrieb stoppt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Geräts (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt.
Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpenvorrichtung (10a, 10b) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird.
Alternativ ist die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) so ausgebildet, dass sie den Betrieb stoppt, wenn ein elektrisches Signal des Wärme erzeugenden Geräts (120) nicht vorliegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpenvorrichtung (10a, 10b) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird.
Weiter in der Beschreibung der Erfindung ist ein Wärmekollektor zum Einfangen von durch ein Wärme erzeugendes Gerät (120) abgegebener Wärme vorhanden, der eine Wärme abstrahlende Membran (108) zum Verschließen einer Druckkammer (107), deren Innendruck bei Empfang von Wärme von dem Wärme erzeugenden Gerät (120) schwankt, und zum Deformieren entsprechend einem Druck innerhalb der Druckkammer (107) enthält. Ebenso vorhanden ist eine Wärme einfangende Platte (109) zum Kontaktieren der Wärme abstrahlenden Membran (108), wenn die Wärme abstrahlende Membran (108) durch einen Anstieg des Drucks in der Druckkammer (107) deformiert wird.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Wärme abstrahlende Membran (108) durch Benutzung der durch das Wärme erzeugende Gerät (120) erzeugten Wärme zu deformieren. Deshalb ist es möglich, eine Pumpleistung der Pumpe zum Pumpen des Fluids durch Druck zu reduzieren oder den Ausgabedruck der Pumpe zu reduzieren. Folglich ist es möglich, eine Pumpe mit einem relativ kleinen Ausgabedruck einzusetzen. Deshalb ist es möglich, die Herstellkosten des Wärmekollektors zu verringern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung (104) zum Öffnen und Schließen eines Fluiddurchgangs vorgesehen, um einen Fluidkreislauf zum Wiedergewinnen von auf einer Wärme einfangenden Platte (109) eingefangener Wärme zu bewirken. Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmekollektor von dem Wärme erzeugenden Gerät (120) ohne Entleeren des Fluids aus dem Kollektor ähnlich einem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung zu lösen. Deshalb ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Ventilvorrichtung (104) so ausgebildet, dass sie den Fluiddurchgang schließt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt. Auf diese Weise ist möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur oder zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu beginnen, ohne einen Schaltvorgang zum Schließen der Ventilvorrichtung (104) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Pumpenvorrichtung (10a, 10b) vorgesehen, um das Fluid zum Wiedergewinnen der auf der Wärme einfangenden Platte (109) eingefangenen Wärme zu zirkulieren, und die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) ist so ausgebildet, dass die den Betrieb stoppt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zur Reparatur und zum Austausch des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpenvorrichtung (10a, 10b) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austausches des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Pumpenvorrichtung (10a, 10b) vorgesehen, um das Fluid zum Wiedergewinnen der auf der Wärme einfangenden Platte (109) eingefangenen Wärme zu zirkulieren, und die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) ist so ausgebildet, dass sie den Betrieb stoppt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Geräts (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidaustritt zu minimieren und einen Vorgang zum Reparieren oder Austauschen des Wärme erzeugenden Geräts (120) unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpenvorrichtung (10a, 10b) auszuführen, wenn das Wärme erzeugende Gerät (120) repariert oder ausgetauscht wird. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu verbessern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung fängt ein Wärmekollektor Wärme von einem Wärme erzeugenden Gerät (120) ein, indem eine entsprechend einem Innendruck verformbare Membran (101, 108) eine Wärme übertragende Fläche (122a, 109) kontaktieren darf. In diesem Fall ist außerhalb der Membran (101, 108) ein geschlossener Raum (110) vorgesehen, und die Wärme übertragende Fläche (122a, 109) und die Membran (101, 108) können einander durch Reduzieren des Drucks im geschlossenen Raum (110) eng kontaktieren.
Auf diese Weise ist es möglich, die Membran (101) die Wärme übertragende Fläche (122a, 109) durch eine niedrigen Innendruck eng kontaktieren zu lassen. Demzufolge ist es möglich, einen Wärmekontaktwiderstand zwischen der Membran (101) und der Wärme übertragenden Fläche (122a, 109) zu verringern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fluid mit einer Wärmeleitfähigkeit zumindest höher als Luft in den geschlossenen Raum (110) gefüllt, nachdem der Druck in dem geschossenen Raum (110) erniedrigt ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmekontaktwiderstand zwischen der Membran (101) und der Wärme übertragenden Fläche (122a, 109) zu reduzieren.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kühlsystem zum Kühlen eines Wärme erzeugenden Geräts bestehend aus mehreren Wärme erzeugenden Elementen (121) vorgesehen, das Wärmekollektoren (100), die in einer den Wärme erzeugenden Elementen (121) entsprechenden Anzahl zum Einfangen von Wärme der Wärme erzeugenden Elemente (121) vorgesehen sind, und eine Kühlvorrichtung (4) zum Wiedergewinnen und Abkühlen der in den Wärmekollektoren (100) eingefangenen Wärme enthält. Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmekollektor (100) entsprechend dem einer Reparatur oder einem Austausch unterzogenen Wärme erzeugenden Element (121) zu lösen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Basiselement (106) mit einer Positioniereinrichtung (131, 132) zum Positionieren des Wärme erzeugenden Geräts (120) und des Wärmekollektors (100) vorgesehen. Auf diese Weise ist es beim Wiederanbringen des Wärme erzeugenden Geräts (120) an den Wärmekollektor (100), nachdem zum Beispiel das Wärme erzeugende Gerät (120) von dem Wärmekollektor (100) gelöst ist, möglich, ein Maß eines Spaltes zwischen dem Wärme erzeugenden Gerät (120) und dem Wärmekollektor (100) einfach und exakt zu steuern. Deshalb ist es möglich, einen Vorgang einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu vereinfachen. Da es möglich ist, die Spaltabmessung genau zu steuern, ist es außerdem möglich, einen Grad eines engen Kontakts (Druck auf eine Kontaktfläche) der Membran (101) genau zu steuern, wodurch eine deutliche Verringerung der Wärmesammelfähigkeit bei einem Vorgang einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts (120) vermeidbar ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Wärmekollektor (100) zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts (120) eine Wärme einfangende Membran (101) zum Kontaktieren einer abstrahlenden Fläche (122a) des Wärme erzeugenden Geräts (120) bei Empfang eines Fluiddrucks und eine Wärmekollektor-Innenkonstruktion (114), die mit einem Vorsprung (113) versehen ist, der der Wärme einfangenden Membran (101) in einer Position gegenüber der abstrahlenden Fläche (122a) gegenüber angeordnet ist. Die Wärme einfangende Membran (101) ist zwischen der Konstruktion (114) und der abstrahlenden Fläche (122a) angeordnet. Auf diese Weise funktioniert der Vorsprung (113) als ein Turbulenzaktivator, um eine Fluidströmung zu stören, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Fluid und der Wärme einfangenden Membran (101) erhöht wird. Deshalb wird eine Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche (122a) zu der Wärme einfangenden Membran gefördert, wodurch das Wärme erzeugende Gerät (120) abgekühlt werden kann.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Wärme einfangende Membran (101) aus einem dünnen Film gebildet. Auf diese Weise kann die Wärme einfangende Membran (101) leicht gebogen und deformiert werden. Demzufolge ist die Wärme einfangende Membran (101) an die abstrahlende Fläche (122a) in einer eng kontaktierenden Weise angelegt, wenn die Wärme einfangende Membran (101) die abstrahlende Fläche (122a) bei Empfang des Fluiddrucks kontaktiert. Folglich ist es möglich, einen Wärmekontaktwiderstand zwischen der abstrahlenden Fläche (122a) und der Wärme einfangenden Membran (101) zu reduzieren, wodurch eine Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche (122a) zu der Wärme einfangenden Membran (101) gefördert wird. Demzufolge ist es möglich, das Wärme erzeugende Gerät (120) abzukühlen.
Wenn eine Spaltabmessung (Δ1) zwischen der Wärme einfangenden Membran (101) und einer Spitze des Vorsprungs (113) auf 1 mm oder weniger eingestellt ist, wie dies in einem noch weiteren Aspekt der Erfindung definiert ist, dann ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit eines durch den Spalt zwischen der Wärme einfangenden Membran (101) und der Spitze des Vorsprungs (113) strömenden Wärmemediums zu erhöhen. Demzufolge ist es möglich, eine Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wärme einfangenden Membran (101) und dem Wärmemedium zu erhöhen.
In einem weiteren Aspekt sind viele Vorsprünge (113) in bestimmten Abständen in einer Zirkulationsrichtung des Fluids vorgesehen, und ein Außenmaß (L1) in einem Bereich des Vorsprungs (113), der etwa parallel zu der Zirkulationsrichtung des Fluids liegt, ist kleiner als ein Außenmaß (L2) in einem Bereich des Wärme erzeugenden Elements (121), das etwa parallel zu der Zirkulationsrichtung des Fluids liegt.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Rückfluss zu ermöglichen, der durch den Vorsprung (113) reflektiert wird, um so mit dem Vorsprung (113) stromaufwärts zu kollidieren und dadurch eine Zirkulationsrichtung davon umzulenken, um so gegen einen Bereich der Wärme einfangenden Membran (101) entsprechend den Wärme erzeugenden Elementen (121) zu kollidieren. Demgemäß ist es möglich, die Wärme des Wärme erzeugenden Elements (121) zuverlässiger von der abstrahlenden Fläche (122a) zu der Wärme einfangenden Membran (101) überzuleiten.
In einem weiterem Aspekt der Erfindung ist ein Endabschnitt (121a) des Wärme erzeugenden Elements (121) auf einer stromabwärtigen Seite eines Fluidstroms an einer mehr stromabwärtigen Seite als ein Endabschnitt (113b) des Vorsprungs (113) auf der stromabwärtigen Seite des Fluidstroms angeordnet, wenn der Vorsprung (113) und das Wärme erzeugende Element (121) Von der Seite des Vorsprungs (113) aus betrachtet werden. Auf diese Weise ist es sicher möglich, die Rückströmung gegen den Bereich der Wärme einfangenden Membran (101) entsprechend dem Wärme erzeugenden Element (121) kollidieren zu lassen. Demzufolge ist es möglich, die Wärme des Wärme erzeugenden Elementen (121) zuverlässiger von der abstrahlenden Fläche (122a) zu der Wärme einfangenden Membran (101) überzuleiten. Zusätzlich ist das Fluid so ausgebildet, dass es intensiv in einem Bereich entsprechend dem Wärme erzeugenden Element (121) strömt. Auf diese Weise ist es möglich, das Wärme erzeugende Element (121) abzukühlen.
Weitere Einsatzbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend vorgesehenen detaillierten Beschreibung offensichtlich. Selbstverständlich sollen die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, während sie das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung angeben, nur dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung begrenzen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A ist eine perspektivische Darstellung eines Wärmekollektors, eines Wärme erzeugenden Geräts und eines Wärme erzeugenden Elements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Strömung eines Wärmemediums in einem ersten Grundbetriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Strömung des Wärmemediums in einem zweiten Grundbetriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Strömung des Wärmemediums in einem Überhitzungs-Antriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Strömung des Wärmemediums in einem Überhitzungs-Antriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Strömung des Wärmemediums in einem Niedrigwärme-Antriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine weitere schematische Darstellung der Strömung des Wärmemediums in dem Niedrigwärme-Antriebsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer Strömung des Wärmemediums in einem Direktkühlungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10A ist eine perspektivische Darstellung eines Wärmekollektors, eines Wärme erzeugenden Geräts und eines Wärme erzeugenden Elements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11A ist eine perspektivische Darstellung eines Wärmekollektors in einem Zustand des Anpassens des Wärmekollektors an ein Wärme erzeugendes Gerät, an dem ein Wärme erzeugendes Element gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 11B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12A ist eine perspektivische Darstellung eines Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an ein Wärme erzeugendes Gerät, an dem ein Wärme erzeugendes Element gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 12B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13A ist eine perspektivische Darstellung eines Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an ein Wärme erzeugendes Gerät, an dem ein Wärme erzeugendes Element gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 13B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14A ist eine perspektivische Darstellung eines Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an ein Wärme erzeugendes Gerät, an dem ein Wärme erzeugendes Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 14B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15A ist eine perspektivische Darstellung eines Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an ein Wärme erzeugendes Gerät, an dem ein Wärme erzeugendes Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 15B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16A ist eine weitere perspektivische Darstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät, an dem das Wärme erzeugende Element gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 16B ist eine weitere Querschnittsdarstellung des Zustands des Anpassens des Wärmekollektors an das Wärme erzeugende Gerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ist eine perspektivische Darstellung des Wärmekollektors gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist eine vergrößerte Teilansicht des Wärmekollektors gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21A ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21B ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 26 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 27 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 28 ist eine perspektivische Darstellung des Wärmekollektors gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 29 ist eine perspektivische Darstellung des Wärmekollektors gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELE

Erstes Ausführungsbeispiel

Das vorliegende Ausführungsbeispiel setzt einen Wärmekollektor in einem Kühlsystem zum Kühlen eines elektronischen Geräts in einer Zellulartelefon-Basisstation 1 ein. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Kühlsystems.
Außerdem sind in der Zellulartelefon-Basisstation 1 ein erstes Wärme erzeugendes Element 2 mit einer Schaltungsschalttafel, einer Batterie und dergleichen, ein zweites Wärme erzeugendes Element 3 mit einem Radiowellen-Ausgangsverstärker, einer Radiowellen-Ausgangsschalttafel, einem Gleichrichter und dergleichen, und ein Kühlapparat 4 (ein durch strichpunktierte Linien umgebener Bereich) zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente 2 und 3 vorgesehen.
Hier ist der Kühlapparat 4 ein Kühlapparat des Absorptionstyps, der durch Aufnehmen von Wärme von dem ersten Wärme erzeugenden Element 2 und Erwärmen eines Absorptionsmittel mit der aufgenommenen Wärme arbeitet. Es folgt eine Beschreibung bezüglich des Kühlapparats 4.
Hier nimmt das Absorptionsmittel ein Kühlmittel (das in diesem Ausführungsbeispiel Wasser ist) auf und gibt das aufgenommene Kühlmittel mittels Erwärmen ab. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein festes Absorptionsmittel wie beispielsweise Silikagel oder Zeolith eingesetzt.
Ein Absorber 5 wird unterhalten, um einen Innenraum mit beinahe Vakuum aufzubauen, und das Kühlmittel wird darin eingefüllt. Ein erster Wärmetauscher 6 zum Austauschen von Wärme zwischen dem Absorptionsmittel und einem Wärmemedium und ein zweiter Wärmetauscher 7 zum Austauschen von Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem in den Absorber 5 gefüllten Kühlmittel sind in dem Absorber 5 aufgenommen. Hier in diesem Ausführungsbeispiel wird als Wärmemedium Wasser, gemischt mit einer Ethylenglykol-Frostschutzflüssigkeit eingesetzt.
Es ist zu beachten, dass dieses Ausführungsbeispiel mehrere Absorber 5a und 5b enthält, und dass der Absorber 5a auf der rechten Seite des Blattes (nachfolgend als erster Absorber 5a bezeichnet) und der Absorber 5b auf der linken Seite des Blattes (nachfolgend als zweiter Absorber 5b bezeichnet) die gleiche Struktur und Konstruktion aufweisen. Demgemäß werden beide Absorber gemeinsam als der Absorber 5 bezeichnet, wenn darauf gemeinsam Bezug genommen wird. Ferner gibt das dem Wärmetauscher 6 oder 7 hinzugefügte Suffix "a" an, dass der betreffende Wärmetauscher ein Wärmetauscher in dem ersten Absorber 5a ist, und das dem Wärmetauscher 6 oder 7 hinzugefügte Suffix "b" gibt an, dass der betreffende Wärmetauscher ein Wärmetauscher in dem zweiten Absorber 5b ist. Der Absorber 5a auf der rechten Seite des Blattes wird nachfolgend als der erste Absorber 5a bezeichnet und der Absorber 5b auf der linken Seite des Blattes wird nachfolgend als der zweite Absorber 5b bezeichnet.
Ein Außen-Wärmetauscher 8 ist außerhalb einer Konstruktion der Zellulartelefon-Basisstation 1 zum Austauschen von Wärme zwischen dem Wärmemedium und der Außenluft (ein Objekt für Wärmestrahlung) platziert. Der Außen-Wärmetauscher 8 enthält einen ersten und einen zweiten Kühler 8a und 8b und ein Gebläse 8c, um kühlenden Wind zu blasen. Der erste Kühler 8a ist in Strömungsrichtung eines Stroms des kühlenden Windes etwas vor dem zweiten Kühler 8b vorgesehen.
Außerdem ist ein erster Wärmekollektor 100a zum Einfangen von durch das erste Wärme erzeugende Element 2 erzeugter Wärme und zum Austauschen der eingefangenen Wärme mit dem Wärmemedium vorgesehen. Ein zweiter Wärmekollektor 100b ist zum Einfangen von durch das zweite Wärme erzeugende Element 3 erzeugter Wärme und zum Austauschen der eingefangenen Wärme mit dem Wärmemedium vorgesehen. Ventile 9a bis 9e sind Drehschieber zum Umschalten der Ströme des Wärmemediums, und die Bezugsziffern 10a bis 10c bezeichnen Pumpen zum Zirkulieren des Wärmemediums. Es wird darauf hingewiesen, dass der erste Wärmekollektor 100a und der zweite Wärmekollektor 100b den gleichen Aufbau haben. Deshalb werden die Wärmekollektoren 100a und 100b nachfolgend gemeinsam als der Wärmekollektor 100 bezeichnet, und das erste Wärme erzeugende Element 2 und das zweite Wärme erzeugende Element 3 werden nachfolgend gemeinsam als das Wärme erzeugende Element 120 bezeichnet.
Als nächstes folgt eine Beschreibung bezüglich des Wärmekollektors 100 basierend auf den Fig. 2A und 2B. Fig. 2A ist eine perspektivische Darstellung eines Zustands der Anbringung des Wärmekollektors 100 an das Wärme erzeugende Gerät 120, an welchem das Wärme erzeugende Element 121 angebracht ist. Fig. 2B ist eine Querschnittsdarstellung des Zustands der Anbringung des Wärmekollektors 100 an das Wärme erzeugende Gerät 120.
Eine Wärme abstrahlende Platte 122 bildet die abstrahlende Fläche 122a des Wärme erzeugenden Geräts 120 durch Kontaktieren des Wärme erzeugenden Elements 121. Eine Abdeckung 123 ist an der Wärme abstrahlenden Platte 122 zum Abdecken des Wärme erzeugenden Elements 121 befestigt. Die Abdeckung 123, die Wärme abstrahlende Platte 122, das Wärme erzeugende Elemente 121 und der gleichen bilden gemeinsam das Wärme erzeugende Gerät 120.
Dagegen enthält der Wärmekollektor 100 eine Wärme einfangende Dünnfilm-Membran 101, die sich bei Empfang eines Drucks des Fluidwärmemediums deformiert, um so die abstrahlende Fläche 122a zu kontaktieren, ein Wärmekollektorgehäuse 103, an dem die Wärme einfangende Membran befestigt ist, um eine Druckkammer 102 zu bilden, um auf die Wärme einfangende Membran 103 einen Fluiddruck auszuüben, Ventilvorrichtungen 104, die an einer Wärmemedium-Einlassseite der Druckkammer 102 vorgesehen sind, um Durchgänge für das Wärmemedium zu öffnen und zu schließen, eine mit einer Ebene an der Seite der Druckkammer 102 der Wärme einfangenden Membran 101 verbundene wellenförmige Kühlrippe 105 zum Fördern des Wärmeaustauschs zwischen dem Wärmemedium und der eingefangenen Wärme, und der gleichen.
Übrigens enthält jede Ventilvorrichtung 104 ein elektromagnetisches Ventil 104a zum Öffnen und Schließen des Durchgangs für das Wärmemedium, einen Drucksensor (Druckerfassungsvorrichtung) 104b zum Erfassen des Drucks in der Druckkammer 102, einen Temperatursensor (Temperaturerfassungsvorrichtung) 104c zum Erfassen einer Temperatur der Wärme abstrahlenden Platte 122 oder der Wärme einfangenden Membran 101 (in diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperatur der Wärme abstrahlenden Platte 122 gewählt). Eine elektronische Steuereinheit (nicht dargestellt) existiert zum Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Ventils 104a entsprechend von durch den Drucksensor 104b und dem Temperatursensor 104c erfassten Signalen, elektrischen Signalen des lärme erzeugenden Elements 121, und der gleichen.
Wie später beschrieben, sind die Wärme abstrahlende Platte 122 und die Wärme einfangende Membran 101 voneinander durch das Vorsehen eines bestimmten Spaltes δ getrennt wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 2B veranschaulicht, wenn der Fluiddruck nicht an die Druckkammer 102 angelegt ist. Außerdem ist die Wärme abstrahlende Platte 122 vorzugsweise aus einem sehr wärmeleitfähigen Metall wie beispielsweise Kupfer, Blei, Aluminium, Eisen, Gold, Silber, Beryllium, Magnesium, Wolfram oder Zink gefertigt.
Als nächstes folgt eine Beschreibung bezüglich der Funktionen und der Eigenschaften des Wärmekollektors 100. Die Pumpen 10a und 10b werden aktiviert, um das Wärmemedium in die Druckkammer 102 zu füllen und zu zirkulieren. Auf diese Weise wächst der Fluiddruck aufgrund des auf die Seite der Druckkammer 102 der Wärme einfangenden Membran 101 wirkenden Wärmemediums größer als der Druck auf die Seite der Wärme abstrahlenden Platte 122 der Wärme einfangenden Membran 101 (der Atmosphärendruck). Demzufolge wird die Wärme einfangende Membran 101 in einer sich dehnenden Weise deformiert, bis sie die Wärme abstrahlende Platte 122 kontaktiert, wie dies durch (gestrichelte) Wellenlinien in Fig. 2B veranschaulicht ist.
Deshalb kontaktiert die Wärme einfangende Membran 101 die Wärme abstrahlende Platte 122 in dem Zustand, in dem der Fluiddruck daran angelegt wird. Als Ergebnis kontaktiert die gesamte Wärme einfangende Membran 101 die Wärme abstrahlende Platte 122 beinahe gleichförmig und der Wärmekontaktwiderstand zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Platte 122 wird reduziert. Deshalb wird eine Strahlungsmenge von der Wärme abstrahlenden Platte 122 zu dem Wärmekollektor 100 erhöht.
Außerdem werden bei einer Reparatur oder einem Austausch des Wärme erzeugenden Geräts 120 die Pumpen 10a und 10b gestoppt und das elektromagnetische Ventil 104a geschlossen. Auf diese Weise wird die Zufuhr des Wärmemediums zu der Druckkammer 102 gestoppt. Demzufolge verschwindet der an die Wärme einfangende Membran 101 angelegte Fluiddruck und die Wärme einfangende Membran 101 wird dadurch von der Wärme abstrahlende Platte 122 getrennt.
Deshalb ist es möglich, den Wärmekollektor 100 von dem Wärme erzeugenden Gerät 120 ohne Entleeren des Wärmemediums aus dem Wärmekollektor 100 zu lösen. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu verbessern.
Außerdem sieht die elektronische Steuereinheit, wenn der durch den Drucksensor 104 erfasste Druck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt, einen solchen Abfall als ein Auftreten eines Austritts des Wärmemediums in einem bestimmten Bereich des Wärmekollektors 100, d. h. in dem Kühlsystem, an. Demzufolge schließt die elektronische Steuereinheit das elektromagnetische Ventil 104a und stoppt die Pumpen 10a und 10b. Wenn nur die Pumpe 10c in Betrieb ist, dann stoppt die elektronische Steuereinheit die Pumpe 10c.
Auf diese Weise ist es möglich, den Austritt des Wärmemediums zu minimieren und einen Vorgang zum Reparieren oder Austauschen des Wärme erzeugenden Geräts 120 unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Schließen des elektromagnetischen Ventils 104a, oder einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpen 10a und 10b oder der Pumpe 10c im Fall der Reparatur oder des Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 auszuführen. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu verbessern.
In ähnlicher Weise sieht die elektronische Steuereinheit, wenn die durch den Temperatursensor 104c erfasste Temperatur unter eine vorgegebene Temperatur fällt oder wenn kein elektrisches Signal von dem Wärme erzeugenden Element 121 vorliegt, einen solchen Aspekt als das Auftreten von Problemen im Wärme erzeugenden Gerät 120 an. Demzufolge schließt die elektronische Steuereinheit das elektromagnetische Ventil 104a und stoppt die Pumpen 10a und 10b. Falls nur die Pumpe 10c in Betrieb ist, dann stoppt die elektronische Steuereinheit die Pumpe 10c.
Auf diese Weise ist es möglich, den Austritt des Wärmemediums zu minimieren und einen. Betrieb zum Reparieren oder Austauschen des Wärme erzeugenden Geräts 120unmittelbar zu starten, ohne einen Schaltvorgang zum Schliefen des elektromagnetischen Ventils 104a oder einen Schaltvorgang zum Stoppen der Pumpen 10a und 10b oder der Pumpe 10c im Fall der Reparatur oder des Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 auszuführen. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu verbessern.
Während die Pumpen 10a und 10b oder die Pumpe 10c in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig mit dem Schließen des elektromagnetischen Ventils 104a gestoppt werden, kann das elektromagnetische Ventil 104a geschlossen werden, während die Pumpen 10a und 10b oder die Pumpe 10c in Betrieb gehalten werden bzw. wird, oder alternativ können bzw. kann die Pumpen 10a und 10b oder die Pumpe 10c gestoppt werden, während das elektromagnetische Ventil 104a in einer offenen Stellung gehalten wird. Jedoch müssen bzw. muss die Pumpen 10a und 10b oder die Pumpe 10c im Fall des Lösens des Wärme erzeugenden Geräts 120 von dem Wärmekollektor 100 gestoppt werden.
Als nächstes folgt eine Beschreibung bezüglich Funktionen des Kühlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

1. Grundbetriebsmodus des Kühlapparats 4 (des Absorptions-Kühlapparats,)

Dieser Modus betrifft einen Antriebsmodus zum Schalten eines ersten und eines zweiten Grundbetriebsmodus, wie sie nachfolgend beschrieben werden, nach jedem vorgegebenen Zeitintervall. Zusätzlich wird das Zeitintervall basierend auf einer Zeit, die zum Abgeben des Kühlmittels, das in dem Absorptionsmittel aufgenommen ist, erforderlich ist, geeignet ausgewählt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird darauf hingewiesen, dass das erste Wärme erzeugende Element 2 auf 150°C oder darunter gekühlt (Wärme aufgenommen) wird, und das zweite Wärme erzeugende Element 3 wird auf die Temperatur der Außenluft (35°C bis 45°C) oder darunter heruntergekühlt. Wichtige Spezifikationen werden derart bestimmt, dass der Kühlapparat 4 eine vorgegebene Kühlleistung in einem Temperaturbereich von 70°C bis einschließlich 100°C ausübt.

1.1 Erster Grundbetriebsmodus

In diesem Modus wird, wie in Fig. 3 dargestellt, das Wärmemedium zwischen dem zweiten Wärmekollektor 100b und dem zweiten Wärmetauscher 7b des zweiten Absorbers 5b zirkuliert, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Absorber 5b verdampft wird und das gekühlte Wärmemedium dem zweiten Wärmekollektor 100b zugeführt wird.
Auf diese Weise wird das zweite Wärme erzeugende Element 3 gekühlt und das in dem zweiten Absorber 5b verdampfte gasförmige Kühlmittel, d. h. Wasserdampf, wird durch das Absorptionsmittel im zweiten Absorber 5b aufgenommen.
In diesem Fall erzeugt das Absorptionsmittel Wärme in einer der Kondensationswärme relevanten Menge. Außerdem wird, da die Aufnahmekapazität reduziert ist, falls die Temperatur des Absorptionsmittels steigt, das durch den Außen-Wärmetauscher 8 gekühlte Wärmemedium dem ersten Wärmetauscher 6b des zweiten Absorbers 5b zugeführt, um das Absorptionsmittel herunterzukühlen.
Was dagegen den ersten Wärmetauscher 6a des ersten Absorbers 5a angeht, wird die in dem Wärmemedium mit dem ersten Wärmekollektor 100a aufgenommene Wärme dem Absorptionsmittel im ersten Absorber 5a über das Wärmemedium zugeführt, um das Absorptionsmittel zu erwärmen. Das im Absorptionsmittel aufgenommene Kühlmittel wird dadurch abgegeben, und das durch den Außen-Wärmetauscher 8 gekühlte Wärmemedium wird dem zweiten Wärmetauscher 7a des ersten Absorbers 5a zugeführt. Außerdem wird das abgegebene gasförmige Kühlmittel (der Wasserdampf) heruntergekühlt und im zweiten Wärmetauscher 7a kondensiert.
Der Absorber 5 im Zustand des Ausübens einer Kühlleistung durch Verdampfen des Kühlmittels und dadurch Aufnehmen des verdampften gasförmigen Kühlmittels mit dem Absorptionsmittel wird nachfolgend als der "Absorber 5 bei der Absorption" bezeichnet. Dagegen wird der Absorber 5 im Zustand des Abgebens des aufgenommenen Kühlmittels durch Erwärmen des Absorptionsmittels und dadurch Kühlen und Kondensieren des abgel; ebenen Kühlmittels als der "Absorber 5 bei der Desorption" bezeichnet.

1.2 Zweiter Grundbetriebsmodus

Dieser Modus ist umgekehrt zu dem ersten Grundbetriebsmodus, in dem der erste Absorber 5a auf einen Absorptionsvorgang gesetzt ist und der zweite Absorber 5b auf einen Desorptionsvorgang gesetzt ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird das Wärmemedium zwischen dem zweiten Wärmekollektor 100b und dem zweiten Wärmetauscher 7a des ersten Absorbers 5a zirkuliert, wodurch das Kühlmittel in dem ersten Absorber 5a verdampft wird und das gekühlte Wärmemedium dem zweiten Wärmekollektor 100b zugeführt wird. Auf diese Weise wird das zweite Wärme erzeugende Element 3 heruntergekühlt und das in dem ersten Absorber 5a verdampfte gasförmige Kühlmittel (der Wasserdampf) wird durch das Absorptionsmitte(im ersten Absorber 5a aufgenommen.
In diesem Fall wird das durch den Außen-Wärmetauscher 8 gekühlte Wärmemedium dem ersten Wärmetauscher 6a des ersten Absorbers 5a zugeführt, um das Absorptionsmittel herunterzukühlen.
Was dagegen den ersten Wärmetauscher 6b des zweiten Absorbers 5b angeht, wird die in dem Wärmemedium im ersten Wärmekollektor 100a aufgenommene Wärme dem Absorptionsmittel des zweiten Absorbers 5b über das Wärmemedium zugeführt, um das Absorptionsmittel zu erwärmen. Demzufolge wird das in das Absorptionsmittel aufgenommene Kühlmittel dadurch abgegeben, und das durch den Außen-Wärmetauscher 8 gekühlte Wärmemedium wird dem zweiten Wärmetauscher 7b des zweiten Absorbers 5b zugeführt. Außerdem wird das abgegebene gasförmige Kühlmittel gekühlt und in dem zweiten Wärmetauscher 7b kondensiert.

2. Überhitzungs-Antriebsmodus

Dieser Antriebsmodus ist ein Modus, der auszuführen ist, wenn ein Wärmewert des ersten Wärme erzeugenden Elements einen vorgegeben Wert, der durch den Kühlapparat 4 aufnehmbar ist, übersteigt. Hier betrifft der vorgegebene Wärmewert einen Wert, den man zum Beispiel durch Subtrahieren eines maximalen Leistungskoeffizienten des Kühlapparats 4 von einer maximalen Kühlkapazität des Kühlapparats erhält.
Genauer gesagt wird beim Umschalten zwischen dem ersten Grundbetriebsmodus und dem zweiten Grundbetriebsmodus das Ventil 9b zum Umschalten einer Wärmemedium- Auslassseite des ersten Wärmetauschers 6 umgeschaltet und dadurch vor dem Ventil 9a zum Umschalten einer Wärmemedium-Einlassseite des ersten Wärmetauschers 6 aktiviert, und dann wird das Ventil 9a nach Durchlaufen einer vorgegebenen Zeitdauer aktiviert.
Auf diese Weise wird, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, die in dem Wärmemedium im ersten Wärmekollektor 100a aufgenommene Wärme nicht dem Absorptionsmittel, d. h. dem Kühlapparat 4 zugeführt. Statt dessen wird die Wärme von dem Außen-Wärmetauscher 8 an die Außenluft abgeführt.
Es ist zu beachten, dass die Zeit zum Ausführen des Uberhitzungs-Antriebsmodus basierend auf der Wärmemenge des ersten Wärme erzeugenden Elements 2 des aufnehmbaren Wärmewerts des Kühlapparats 4, der Temperatur der Außenluft und dergleichen richtig bestimmt werden muss.
Fig. 5 zeigt den Überhitzungs-Antriebsmodus, der beim Umschalten von dem ersten Grundbetriebsmodus in den zweiten Grundbetriebsmodus auszuführen ist. Dagegen zeigt Fig. 6 den Überhitzungs-Antriebsmodus, der beim Umschalten von dem zweiten Grundbetriebsmodus in den ersten Grundbetriebsmodus auszuführen ist.

3. Niedrigwärme-Antriebsmodus

Dieser Modus ist auszuführen, wenn der Wärmewert des ersten Wärme erzeugenden Elements 2 unter einen vorgegeben Wert fällt, der zum Betrieb des Kühlapparats 4 erforderlich ist.
Beim Umschalten zwischen dem ersten Grundbetriebsmodus und dem zweiten Grundbetriebsmodus wird das Ventil 9a zum Umschalten der Wärmemedium-Einlassseite des ersten Wärmetauschers 6 umgeschaltet und dadurch vor dem Ventil 9b zum Umschalten der Wärmemedium-Auslassseite des ersten Wärmetauschers 6 aktiviert, und dann wird das Ventil 9b nach Durchlaufen eines vorgegebenen Zeitintervalls aktiviert.
Wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, kehrt auf diese Weise das dem ersten Wärmetauscher 6 zum Erwärmen des Absorptionsmittels zugeführte Wärmemedium in den ersten Wärmekollektor 100a zurück, ohne in den Außen-Wärmetauscher 8 zu strömen. Deshalb ist es möglich, die durch das erste Wärme erzeugende Element 2 erzeugte Wärme dem Kühlapparat 4 ohne Verlust zuzuführen.
Es ist zu beachten, dass die Zeit zum Ausführen des Niedrigwärme-Antriebsmodus ebenfalls basierend auf der Wärmemenge des ersten Wärme erzeugenden Elements, des aufnehmbaren Wärmewerts des Kühlapparats 4, d. h. des Absorptionsmittels, der Temperatur der Außenluft und der gleichen, ähnlich wie die Zeit für den Überhitzungs- Antriebsmodus richtig bestimmt werden muss. Fig. 7 zeigt den Niedrigwärme-Antriebsmodus, der beim Umschalten von dem ersten Grundbetriebsmodus in den zweiten Grundbetriebsmodus auszuführen ist. Dagegen zeigt Fig. 8 den Niedrigwärme-Antriebsmodus, der beim Umschalten von dem zweiten Grundbetriebsmodus in den ersten Grundbetriebsmodus auszuführen ist.

4. Direktkühlungsmodus

Dieser Modus ist auszuführen, wenn die Temperatur der Außenluft wie beispielsweise im Winter ausreichend niedrig wird und die Temperatur der Außenluft dadurch niedriger als eine Kühltemperatur des zweiten Wärme erzeugenden Elements 3, d. h. niedriger als eine zulässige warmfeste Temperatur des zweiten Wärme erzeugenden Elements 3 wird, oder wenn der Kühlapparat 4 außer Betrieb ist. Wie in Fig. 9 dargestellt, werden die Pumpen 10a und 10b gestoppt und das nur durch den ersten Kühler 8a gekühlte Wärmemedium wird dem ersten Wärme erzeugenden Element 2, d. h. dem ersten Wärmekollektor 100a zugeführt. Dagegen wird das mit dem ersten Kühler 8a und dem zweiten Kühler 8b gekühlte Wärmemedium dem zweiten Wärme erzeugenden Element 3, d. h. dem zweiten Wärmekollektor 100b zugeführt.
Es ist zu beachten, dass die Temperatur der Außenluft mit einem nicht dargestellten Außenluft-Temperatursensor erfasst wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird dieser Modus ausgeführt, wenn der erfasste Wert 15°C oder niedriger ist.
Was die Beurteilung angeht, ob der Kühlapparat 4 in Betrieb ist oder nicht, wird der Kühlapparat 4 außerdem in jedem der folgenden Fälle als außer Betrieb gesetzt angenommen, wenn der Druck in dem Absorber 5 auf einen vorgegeben Wert (der in diesem Ausführungsbeispiel 70 kPa ist) oder höher steigt, wenn die Temperatur des aus dem zweiten Wärmetauscher 7 des Absorbers 5 im Absorptionsprozess strömenden Wärmemediums auf eine vorgegebene Temperatur (die in diesem Ausführungsbeispiel 20°C ist) oder höher steigt, wenn die Temperatur des aus dem zweiten Wärmetauscher 7 des Absorbers 5 im Absorptionsprozess strömenden Wärmemediums gleich der Temperatur des Wärmemediums am Eingang des zweiten Wärmetauschers 7 wird, und wenn die Temperatur des in den ersten Wärmetauscher 6 des Absorbers 5 strömenden Wärmemediums und die Temperatur des aus dem ersten Wärmetauscher 6 strömenden Wärmemediums gleich werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 10A und 10B dargestellt, sind in diesem Ausführungsbeispiel ein Positioniervorsprung 131 und eine Positioniernut 132 zum Eingriff mit dem Positioniervorsprung 131 als Positioniervorrichtung zum Setzen der Positionen eines Wärme erzeugenden Geräts 120 und eines Wärmekollektors 100 vorgesehen. Ein Wärmekollektorgehäuse 103 ist an einem Plattenbasiselement 106 durch eine Verbindungsmethode wie beispielsweise Schweißen, Schrauben oder der gleichen befestigt, und der Positioniervorsprung 131 ist an dem Basiselement 106 vorgesehen. Die Positioniernut 132 ist an dem Wärme erzeugenden Gerät 120 (das in diesem Ausführungsbeispiel eine Wärme abstrahlende Platte 122 ist) vorgesehen.
Auf diese Weise ist es beim Wiederanbringen des Wärme erzeugenden Geräts 120 an den Wärmekollektor 100, nachdem das Wärme erzeugende Gerät 120 zum Beispiel von dem Wärmekollektor 100 gelöst ist, möglich, einen Abstand eines Spalts 5 zwischen der Wärme abstrahlenden Platte 122 und dem Wärmekollektor 100 einfach und exakt zu steuern. Deshalb ist es möglich, einen Vorgang des Reparierens oder Austauschens des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu vereinfachen.
Da eine exakte Steuerung des Maßes des Spaltes δ bewirkt wird, ist es außerdem möglich, eine Grad eines engen Kontakts (Druck auf eine Kontaktfläche) zwischen einer Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Platte 122 zu steuern. Deshalb kann eine deutliche Verringerung eines Strahlungsmaßes von der Wärme abstrahlenden Platte 122 an den Wärmekollektor 100 beim Vorgang einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 vermieden werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie in Fig. 11A dargestellt, sind mehrere Positioniervorsprünge 131 und mehrere Positioniernuten 132 (jeweils zwei in diesem Ausführungsbeispiel) vorgesehen. Ein Wärmekollektor 100 und ein Wärme erzeugendes Gerät 120 sind waagerecht angeordnet, so dass eine Wärme abstrahlende Platte 122 und eine Wärme einfangende Membran 101 im wesentlichen waagerecht platziert sind.

Viertes Ausführungsbeispiel

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Wärme einfangende Membran 101 in einer verformten Weise mit dem Fluiddruck des aus den Pumpen 10a und 10b oder der Pumpe 10c gepumpten (durch sie vorgesehenen) Wärmemediums ausgedehnt. Wie in Fig. 12 dargestellt, besteht dieses Ausführungsbeispiel jedoch aus einer geschlossenen Druckkammer 107, deren Innendruck bei Empfang von Wärme von einem Wärme erzeugenden Gerät 120 schwankt, wobei eine Wärme abstrahlende Platte 122 und eine Wärme abstrahlenden Dünnfilm-Membran 108 entsprechend dem Druck in der Druckkammer 107 verformt werden. Zusätzlich ist anstelle der Wärme einfangenden Membran 101 eine feste Wärme einfangende Platte 109, welche durch den Fluiddruck des von den Pumpen 10a und 10b oder der Pumpe 10c gepumpten Wärmemediums kaum deformiert wird, an einem Wärmekollektorgehäuse 103 befestigt.
Außerdem ist die Druckkammer 107 mit einem Kühlmittel gefüllt. Das Kühlmittel besitzt einen Siedepunkt und eine Verdunstungskälte von solchem Maße, dass die von einem Wärme erzeugenden Element 121 erzeugte Wärme das Kühlmittel verdampfen kann. Zusätzlich ist eine Kühlrippe 108a zum Fördern des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel und der Wärme abstrahlenden Membran 108 (einer Wärme einfangenden Platte 109) mit der Seite der Druckkammer 107 der Wärme abstrahlenden Membran 108 verbunden.
Das in die Druckkammer 107 zu füllende Kühlmittel wird vorzugsweise ausgewählt zum Beispiel aus Wasser, Alkohol, Chlorfluorkohlenwasserstoff, Ammoniak, Lithiumbromid, Öl, mit einer Frostschutzflüssigkeit einer Ethylenglykolreihe gemischtes Wasser oder der gleichen. Zahlreiche Optionen existieren für ein Kühlmittel und der Benutzer ist nicht auf irgendeine der obigen beschränkt.
Die Kühlrippe 108a ist in einer dünnen Streifenform geformt, und Längsseiten des Films 108a erstrecken sich in einer senkrechten Richtung, so dass das kondensierte Kühlmittel ruhig; in einen auf einer Unterseite angeordneten Kühlmittelbehälter 107a strömen oder tropfen kann. Die Wärme einfangende Platte 109 besteht vorzugsweise aus einem sehr wärmeleitfähigen Metall, wie beispielsweise Kupfer, Blei, Aluminium, Eisen, Gold, Silber, Beryllium, Magnesium, Wolfram oder Zink.
Als nächstes folgt eine Beschreibung bezüglich der charakteristischen Funktionen und Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels. Wenn das Wärme erzeugende Element 121, d. h. das Wärme erzeugende Gerät 120, Wärme erzeugt, wird das in der Druckkammer 107 in der Nähe des Wärme erzeugenden Elements 121 vorhandene Kühlmittel verdampft, wodurch der Druck in der Druckkammer 107 erhöht wird. Demzufolge wird die Wärme abstrahlende Membran 108 deformiert, so dass sie sich zu der Wärme einfangenden Platte 109 ausdehnt, wodurch die Wärme abstrahlende Membran 108 und die Wärme einfangende Platte 109 einander kontaktieren, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 12B dargestellt.
Deshalb kontaktiert die Wärme abstrahlende Membran 108 die Wärme einfangende Platte 109, wenn der Fluiddruck, d. h. der Dampfdruck, in der Druckkammer 107 daran angelegt wird. Als Ergebnis kontaktiert die gesamte Wärme abstrahlende Membran 108 die Wärme einfangende Platte 109 im wesentlichen gleichmäßig und der Wärmekontaktwiderstand zwischen der Wärme abstrahlenden Membran 108 und der Wärme einfangenden Platte 109 ist reduziert, wodurch eine Strahlungsmenge von der Wärme abstrahlenden Membran 108 zu der Wärme einfangenden Platte 109 erhöht wird.
Dagegen wird das im Kühlmittelbehälter 107a durch Aufnehmen der Wärme von dem Wärme erzeugenden Element 121 verdampfte Kühlmittel durch die Kühlrippe 108a gekühlt und kondensiert und strömt dadurch nach unten auf eine Fläche der Kühlrippe 108a. Anschließend wird das Kühlmittel wieder erwärmt und dadurch durch das Wärme erzeugende Element 121 im Kühlmittelbehälter 107a verdampft.
Auf diese Weise wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Wärme abstrahlende Membran 108 mittels der durch das Wärme erzeugende Gerät 120 erzeugten Wärme deformiert. Deshalb ist es möglich, die Pumpleistung der Pumpen 10a und 10b oder der Pumpe 10c zum Pumpen des Wärmemediums durch Druck zu verringern oder den Ausgangsdruck der Pumpe zu reduzieren. Deshalb ist es möglich, Pumpen mit einem relativ kleinen Ausgangsdruck für die Pumpen 10a und 10b oder die Pumpe 10c einzusetzen. Demzufolge ist es möglich, die Herstellkosten des Wärmekollektors 100, d. h. des Kühlsystems zu reduzieren.
Außerdem wird bei einem Vorgang des Reparierens oder Austauschens des Wärme erzeugenden Geräts 120 die Wärme abstrahlende Membran 108 spontan von der Wärme einfangenden Platte 109 nur durch Wegdrehen des Wärme erzeugenden Elements 121 getrennt. Demzufolge ist es möglich, Teile des Wärmekollektors 100 in einem Bereich des zirkulierenden Wärmemediums wie beispielsweise der Wärme einfangenden Platte 109, des Wärmekollektorgehäuses 103 und der gleichen separat von Teilen an der Seite der Druckkammer 107 davon wie beispielsweise der Wärme abstrahlenden Membran 108 auszubilden.
Deshalb ist es möglich, den Wärmekollektor 100 von dem Wärme erzeugenden Gerät 120 ohne Entleeren des Wärmemediums aus dem Wärmekollektor 100 zu lösen. Demzufolge ist es möglich, die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu verbessern.
Da Funktionen der Ventilvorrichtungen 104 ähnlich den vorherigen Ausführungsbeispielen sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Dieses Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem Versehen des vierten Ausführungsbeispiels mit einem Positioniervorsprung 131 und einer Positioniernut 132 zum Eingriff mit dem Positioniervorsprung 131 als Positioniervorrichtung zum Setzen von Positionen eines Wärme erzeugenden Geräts 120 und eines Wärmekollektors 100 ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Jedoch sind in diesem Ausführungsbeispiel eine Seite der Druckkammer 107 des Wärmekollektors 100 wie beispielsweise eine Wärme abstrahlende Membran 108, das Wärme erzeugende Gerät 120 und ein Basiselement 106 mit einem Verbindungsverfahren wie beispielsweise Schweißen oder Schrauben integriert, und die Positioniernut 132 ist an dem Wämekollektorgehäuse 103 vorgesehen, wie in Fig. 13 dargestellt.

Sechstes Ausführungbeispiel

Dieses Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem Einsetzen des dritten Ausführungsbeispiels in das vierte Ausführungsbeispiel. Wie in den Fig. 14A und 14B dargestellt, sind mehrere Positioniervorsprünge 131 und Positioniernuten 132 (jeweils zwei in diesem Ausführungsbeispiel) vorgesehen und ein Wärmekollektor 100 und ein Wärme erzeugendes Gerät 120 sind waagerecht angeordnet, so dass eine Wärme abstrahlende Platte 109 und eine Wärme abstrahlende Membran 108 im wesentlichen waagerecht angeordnet sind.
Es ist zu beachten, dass das Wärme erzeugende Gerät 120 in diesem Ausführungsbeispiel unter dem Wärmekollektor 100 angeordnet ist, weil ein Kühlmittelbehälter 107a an einer Unterseite positioniert werden muss.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 15A, 15B, 16A und 16B dargestellt, ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Abdichtung wie beispielsweise ein O-Ring 110a so angeordnet, dass er eine Wärme einfangende Membran 101 und eine Wärme abstrahlende Membran 108, d. h. Druckkammern 102 und 107 umgibt. Demzufolge ist außerhalb der Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Membran 108, d. h. der Druckkammern 102 und 107 ein geschlossener Raum 110 vorgesehen. Auf diese Weise stehen eine Wärme abstrahlende Platte 122 oder eine Wärme einfangende Platte 109, die eine Wärme übertragende Fläche ist, und die Wärme einfangende Membran 101 und die Wärme abstrahlende Membran 108 durch Reduzieren des Drucks in dem geschlossenen Raum 110 ohne Spalte in engem Kontakt zueinander.
Es ist zu beachten, dass die Fig. 15A und 15B Anwendungen dieses Ausführungsbeispiels auf das erste Ausführungsbeispiel zeigen und die Fig. 16A und 16B eine Anwendung dieses Ausführungsbeispiels auf das vierte Ausführungsbeispiel zeigen. Es folgt eine Beschreibung bezüglich der Funktionen und Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 15A und 15B als Beispiel.
Pumpen 10a und 10b oder eine Pumpe 10c werden aktiviert, um ein Wärmemedium in die Druckkammer 102 zu füllen und zu zirkulieren. Auf diese Weise wird die Wärme einfangende Membran 101 in einer ausdehnenden Weise deformiert, bis sie die Wärme abstrahlende Platte 122 kontaktiert, wie dies mit den gestrichelten Linien in Fig. 15B dargestellt ist. Zur gleichen Zeit wird Luft in dem geschlossenen Raum 110 aus einem Entleerungsanschluss 111 mittels einer Pumpenvorrichtung wie beispielsweise einer Vakuumpumpe evakuiert.
Auf diese Weise wird eine Druckdifferenz zwischen der Druckkammer 102 und dem geschlossenen Raum 110 erhöht, selbst wenn der Fluiddruck in der Druckkammer 102 niedrig ist. Demzufolge ist es möglich, zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Platte 122 enge Kontakte zu bewirken. Außerdem wird der Entleerungsanschluss 111 mit einem Ventil 112 geschlossen, wenn der Druck in dem geschlossenen Raum 110 auf einen vorgegebenen Druck sinkt, und ein Fluid mit einer Wärmeleitfähigkeit zumindest höher als Luft wird durch einen Flüssigkeitseinlass (nicht dargestellt) eingefüllt.
Auf diese Weise wird das Fluid mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als Luft in einen zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Platte 122 verbleibenden Spalt gefüllt. Demzufolge ist es möglich den Wärmekontaktwiderstand zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und der Wärme abstrahlenden Platte 122 zu verringern.
Vorzugsweise weist das Fluid, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt, bei 1 Atmosphäre (atm) einen Siedepunkt von 373,5 Kelvin (K) oder höher auf. Das Fluid wird vorzugsweise ausgewählt aus Wasser, Ethylenglykol, Glycerol, Toluol, Oktan, Chlorobenzol, Schmieröl, Spindelöl, Transformatorenöl, Kerosin, Siliziumöl, Quecksilber, Cäsium, Kalium, Rubidium, Natrium und der gleichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Ausführungsbeispiel auch bei einem Wärmekollektor, der einen Balg verwendet, wie er in der oben genannten Veröffentlichung offenbart ist, einsetzbar ist.

Achtes Ausführungsbeispiel

Fig. 17 ist eine schematische Darstellung eines Wärmekollektors 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Eine Wärmekollektor-Innenkonstruktion 114 ist mit mehreren Vorsprüngen 113 versehen, die an einer Stelle eines Wärmekollektorgehäuses 103 gegenüber einer abstrahlenden Fläche 122a mit der Wärme einfangenden Membran 101 zwischen der Konstruktion und der abstrahlenden Fläche und der Wärme einfangenden Membran 101 zugewandt angeordnet sind. Fig. 18 ist eine perspektivische Darstellung eines Teils der Vorsprünge 113.
Vorzugsweise besteht die Wärmekollektor-Innenkonstruktion 114 und das Wärmekollektorgehäuse 103 aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise Polypropylen oder Phenol. Jedoch ist auch ein metallisches Material oder ein geeignetes Harz akzeptabel.
Außerdem ist Fig. 19 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorsprünge 113 und der abstrahlenden Fläche 122a, in der die Vorsprünge 113 wenigstens entsprechend der Anzahl der Wärme erzeugenden Elemente 121 von den mehreren Vorsprüngen 113 in Bereichen entsprechend einem Wärme erzeugenden Gerät 120 positioniert sind. Außerdem ist ein Spaltmaß Δ1 eines Spalts 113a zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und einer Spitze des Vorsprungs 113 auf weniger als 1 mm eingestellt.
Ferner ist ein Außenmaß L1 in einem Bereich des Vorsprungs 113 etwa parallel zu einer Kreislaufrichtung eines Wärmemediums kleiner als ein Außenmaß L2 in einem Bereich des Wärme erzeugenden Elements 121 etwa parallel zu der Kreislaufrichtung des Wärmemediums eingestellt. Auf diese Weise funktioniert der Vorsprung 113 als Turbulenzförderer, um einen Strom des Wärmemediums, das ein Kühlmittel ist, zu stören, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Wärmemedium und der Wärme einfangenden Membran 101 erhöht wird. Deshalb wird die Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 gefördert, wodurch das Wärme erzeugende Element 121 gekühlt werden kann.
Da die Wärme einfangenden Membran 101 in diesem Ausführungsbeispiel ein dünner Film ohne die Kühlrippe 105 oder der gleichen ist, wird die Wärme einfangende Membran 101 außerdem leicht verbogen und deformiert.
Deshalb ist die Wärme einfangende Membran 101 an der abstrahlenden Fläche 122a in einer kontaktierenden Weise angebracht, wenn die Wärme einfangende Membran 101 deformiert wird und dadurch die abstrahlende Fläche 122a bei Empfang des Drucks des Wärmemediums kontaktiert. Demzufolge ist es möglich, den Wärmekontaktwiderstand zwischen der abstrahlenden Fläche 122a und der Wärme einfangenden Membran 101 zu senken. Folglich wird die Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 gefördert, wodurch das Wärme erzeugende Element 121 gekühlt werden kann.
Da das Spaltmaß Δ1 so klein wie 1 mm oder kleiner ist, ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit des in dem Spalt 113a strömenden Wärmemediums zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wärme einfangenden Membran 101 und dem Wärmemedium zu erhöhen. Demzufolge wird die Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 gefördert, wodurch das Wärme erzeugende Element 121 gekühlt werden kann.
Da der Vorsprung 113 in dem Bereich entsprechend dem Wärme erzeugenden Element 121 positioniert ist, ist es außerdem möglich, die Wärme des Wärme erzeugenden Elements 121 von der abstrahlenden Fläche 122a zuverlässiger zu der Wärme einfangenden Membran 101 zu leiten.
Wie in Fig. 19 dargestellt, strömt das Wärmemedium stromabwärts, während es über den Vorsprung 113 auf einer stromaufwärtigen Seite (auf der linken Seite des Blattes angeordnet) läuft, und dann stößt das Wärmemedium gegen den Vorsprung 113 auf der stronnabwärtigen Seite (auf der rechten Seite des Blattes angeordnet). Dann wird ein Teil des Wärmemediums durch den Vorsprung 113 reflektiert und stößt gegen den Vorsprung 113 auf der stromaufwärtigen Seite. Ferner lenkt das Wärmemedium seine Kreislaufrichtung zu der Wärme einfangenden Membran 101 und stößt gegen die Wärme einfangenden Membran 101. Eine solche Strömung des Wärmemediums, das gegen den Vorsprung 113 auf der stromabwärtigen Seite stößt und deshalb umgekehrt wird, wird nachfolgend als Umkehrströmung bezeichnet.
In diesem Fall ist gemäß dem Ausführungsbeispiel das Außenmaß L1 in dem Bereich des Vorsprungs 113 etwa parallel zu der Kreislaufrichtung des Wärmemediums kleiner als das Außenmaß L2 in dem Bereich des Wärme erzeugenden Elements 121 etwa parallel zu der Kreislaufrichtung des Wärmemediums eingestellt. Deshalb ist es möglich, die Umkehrströmung zu ermöglichen, um gegen die Wärme einfangende Membran 101 in einem Bereich entsprechend dem Wärme erzeugenden Element 121 zu stoßen. Auf diese Weise kann die Wärme von dem Wärme erzeugenden Element 121 von der abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 übergeleitet werden.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein modifiziertes Beispiel des achten Ausführungsbeispiels. Wie in Fig. 20 dargestellt, sind in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärme erzeugendes Gerät 120 und ein Wärmekollektor 100 derart angeordnet, dass eine abstrahlende Fläche 122a und eine Wärme einfangende Membran 101 einander vor der Aktivierung von Pumpen 10a und 10b, um ein Wärmemedium in eine Druckkammer 102 zu füllen und zu zirkulieren, kontaktieren.
Als nächstes folgt eine Beschreibung bezüglich der Funktionen und Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels. Wie in dem vorherigem Ausführungsbeispiel kann, falls ein Spalt δ (siehe Fig. 17) zwischen der abstrahlenden Fläche 122a und der Wärme einfangenden Membran 101 vor dem Füllen und Zirkulieren des Wärmemediums in der Druckkammer 102 vorgesehen ist, ein solcher Spalt δ im wesentlichen wegen der Schwankung der Anordnung des Wärme erzeugenden Geräts 120 und des Wärmekollektors 100 schwanken.
Falls der Spalt δ größer wird, wird der Kontaktdruck zwischen der abstrahlenden Fläche 122a und der Wärme einfangenden Membran 101 geringer, wodurch ein Wärmekontaktwiderstand zwischen beiden Gegenständen 122a und 101 größer wird. Folglich wird eine Wärmeübertragung von der abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 verhindert. Falls der Spalt δ (siehe Fig. 17) zwischen der abstrahlenden Fläche 122a und der Wärme einfangenden Membran 101 vor dem Füllen und Zirkulieren des Wärmemediums ist der Druckkammer 102 wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, muss demzufolge eine Positionseinstellung des Wärme erzeugenden Geräts 120 und des Wärmekollektors 100 genau gesteuert werden.
Dagegen sind in diesem Ausführungsbeispiel das Wärme erzeugende Element 121 und der Wärmekollektor 100 derart angeordnet, dass sich die abstrahlende Fläche 122a und die Wärme einfangende Membran 101 einander vor der Aktivierung der Pumpen 10a und 10b zum Füllen und Zirkulieren des Wärmemediums in der Druckkammer 102 kontaktieren. Falls der Druck in der Druckkammer 102 verringert wird, ist es demzufolge möglich, zu verhindern, dass der Kontaktdruck zwischen der abstrahlenden Fläche 122a und der Wärme einfangenden Membran 101 auf einen vorgegebenen Druckwert fällt, und eine deutliche Schwankung des Kontaktdrucks zu verhindern.
Deshalb ist es möglich, die Druckwiderstandskonstruktionen des Wärmekollektors 100 und des Wärme erzeugenden Geräts 120 zu vereinfachen und die Pumpen 10a und 10b mit relativ kleinen Ausgangsdrücken einzusetzen. Demzufolge kann das Wärme erzeugende Gerät 120 stabil gekühlt werden, während die Herstellkosten des Wärmekollektors 100 reduziert werden.

Zehntes Ausführungsbeispiel

In dem achten und dem neunten Ausführungsbeispiel sind eine Mittellinie CL des Vorsprungs 113 und eine Mittellinie des Wärme erzeugenden Elements 121 beinahe fluchtend (siehe Fig. 19). In diesem Ausführungsbeispiel jedoch ist, wie in Fig. 21 dargestellt, eine Mittellinie CL eines Wärme erzeugenden Elements 121 zu einer stromabwärtigen Seite eines Wärmemediums bezüglich einer Mittellinie CL eines Vorsprungs 113 verschoben, so dass ein Endabschnitt 121a auf der in Strömungsrichtung des Wärmemediums unteren Seite des Wärme erzeugenden Elements 121 auf einer in Strömungsrichtung des Wärmemediums weiter unten liegenden Seite als ein Endabschnitt 113b auf der Endströmungsrichung des Wärmemediums unteren Seite des Vorsprungs 113 angeordnet ist, wenn von der Seite des Vorsprungs 113 aus betrachtet, d. h. wenn der Vorsprung 113 und das Wärme erzeugende Element 121 auf einer hypothetischen Ebene S parallel zu einer Strömung des Wärmemediums vorstehen (siehe insbesondere Fig. 21B).
Auf diese Weise ist es möglich, eine Umkehrströmung zu ermöglichen, um gegen einen Bereich einer Wärme einfangenden Membran 101 entsprechend dem Wärme erzeugenden Element 121 zu stoßen. Demzufolge kann die Wärme des Wärme erzeugenden Elements 121 von einer abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangenden Membran 101 abgeleitet werden.

Elftes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 22 bis 27 dargestellt, sind in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Vorsprünge 101a an einer Wärme einfangenden Membran 101 auf einer mit einem Wärmemedium in Kontakt stehenden Seite vorgesehen. Aufgrund dessen wird eine Strömung des Wärmemediums mehr gestört und ein Wärmeübertragungsbereich zwischen dem Wärmemedium und der Wärme einfangenden Membran 101 wird dadurch erhöht. Demzufolge wird eine Wärmeübertragung von einer abstrahlenden Fläche 122a zu der Wärme einfangender. Membran 101 gefördert, wodurch ein Wärme erzeugendes Element 121 gekühlt werden kann.
Insbesondere sind gemäß einem in Fig. 27 dargestellten Beispiel Eckabschnitte 113c in einer Zirkulationsrichtung des Wärmemediums des Vorsprungs 113 abgerundet oder abgeschrägt und ein Auftreten von Wirbeln, die Druckverluste auf der stromabwärtigen Seite des Vorsprungs 113 induzieren können, wird dadurch verhindert, um so die Druckverluste des Wärmemediums in einer Druckkammer 102 zu reduzieren. Übrigens ist Fig. 28 eine perspektivische Darstellung von Fig. 27.

Zwölftes Ausführungsbeispiel

In dem achten bis zehnten Ausführungsbeispiel wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmemediums mittels Reduzierung der Größe des Spaltes 113a erhöht. In diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch zweite Vorsprünge 113d vorgesehen, wie in Fig. 29 dargestellt, um einen Durchgang für ein Wärmemedium zu verengen, so dass das Wärmemedium intensiv in einem Bereich entsprechend einem Wärme erzeugenden Element 121 strömt. Auf diese Weise kann das Wärme erzeugende Element 121 gekühlt werden.

Weitere Ausführungsbeispiele

Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärme erzeugenden Elemente 121 nicht auf jene in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebenen begrenzt sind. Zum Beispiel sind verschiedene elektrische Gerät wie beispielsweise Gleichrichter, Transformatoren, elektrische Umsetzer, elektrische Geräte, elektronische Geräte, Radioverstärker, Radiosender, Wechselrichter, Netzmodule, Kapazitäten, Heizgeräte, Brennstoffbatterien, Halbleiter und Batterien denkbar.
Außerdem sind die Wärmemedien nicht auf jene in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebenen beschränkt. Zum Beispiel sind natürliche Kühlmittel wie beispielsweise Wasser oder Ammoniak, Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel wie beispielsweise Fluorinert, Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel wie beispielsweise HCFC123 oder HFC134a, alkoholische Kühlmittel wie beispielsweise Methanol oder Ethanol, und Keton-Kühlmittel wie beispielsweise Aceton denkbar.
Ferner wurde die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsbeispiele unter Verwendung einer Zellulartelefon-Basisstation als Beispiel beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung auch auf das Kühlen von verschiedenen Arten von Wärme erzeugenden Elementen (wie beispielsweise Gasturbinentriebwerke, Gastriebwerke, Dieselmotoren, Benzinmotoren, Brennstoffbatterien, elektronische Geräte, elektrische Gerät, elektrische Umsetzer und Speicherzellen) die in Räumen von Gebäuden, Kellern, Fabriken, Lagerhäusern, Häusern, Garagen und Fahrzeugen angeordnet sind, anwendbar.
Außerdem ist in den vorherigen Ausführungsbeispielen ein Wärmekollektor 100 für mehrere (zum Beispiel zwei Stück) Wärme erzeugende Elemente 121 vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Falls die Wärmekollektoren 100 in der den mehreren Wärme erzeugenden Elementen 121 entsprechenden Anzahl vorgesehen sind, dann ist es ausreichend, nur einen Wärmekollektor 100 für jedes Wärme erzeugende Element 121, das einer Reparatur oder einem Austausch unterliegt, zu lösen. Deshalb kann die Durchführbarkeit einer Reparatur oder eines Austauschs verbessert werden.
Die Beschreibung der Erfindung ist natürlich nur beispielhaft und daher sollen Variationen, die nicht vom Wesentlichen der Erfindung wegführen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Solche Variationen werden nicht als Verlassen des Schutzumfangs der Erfindung angesehen.

Claims

1. Wärmekollektor (100) zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts (120), wobei der Wärmekollektor (100) aufweist:
eine Wärme einfangende Membran (101), die sich bei Empfang eines Fluiddrucks deformiert, um eine abstrahlende Fläche (122a) des Wärme erzeugenden Geräts (120) zu kontaktieren;
ein Wärmekollektorgehäuse (103), an dem die Wärme einfangende Membran (101) befestigt ist, um eine Druckkammer (102) zu definieren, um den Fluiddruck auf die Wärme einfangende Membran (101) auszuüben; und
eine Ventilvorrichtung (104), die an einer Fluideinlass-Seite der Druckkammer (102) zum Öffnen und Schließen eines Fluiddurchgangs vorgesehen ist.

2. Wärmekollektor nach Anspruch 1, bei dem die Ventilvorrichtung (104) den Fluiddurchgang schließt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Geräts (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt.

3. Wärmekollektor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ventilvorrichtung (104) den Fluiddurchgang schließt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegeben Druckwert fällt.

4. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Ventilvorrichtung (104) den Fluiddurchgang schließt, wenn ein elektrisches Signal des Wärme erzeugenden Geräts (120) nicht vorhanden ist.

5. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) den Betrieb stoppt, wenn ein Druck in der Druckkammer (102) unter einen vorgegebenen Druckwert fällt.

6. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) den Betrieb stoppt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Geräts (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt.

7. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zuführen des Fluids zu der Druckkammer (102) den Betrieb stoppt, wenn ein elektrisches Signal des Wärme erzeugenden Geräts (120) nicht vorliegt.

8. Wärmekollektor (100) zum Einfangen von durch ein Wärme erzeugendes Gerät (120) abgegebener Wärme, wobei der Wärmekollektor (100) aufweist:
eine Wärme abstrahlende Membran (108), die eine Druckkammer (107) definiert, deren Innendruck bei Empfang von Wärme von dem Wärme erzeugenden Gerät (120) variiert und die sich entsprechend dem Druck in der Druckkammer (107) deformiert; und
eine Wärme einfangende Platte (109) zum Kontaktieren der Wärme abstrahlenden Membran (108), wenn die Wärme abstrahlende Membran (108) durch einen Anstieg des Drucks in der Druckkammer (107) verformt wird.

9. Wärmekollektor nach Anspruch 8, ferner mit einer Ventilvorrichtung (104) zum Öffnen und Schließen eines Fluiddurchgangs, um eine Zirkulation eines Fluids zu bewirken, um die auf der Wärme einfangenden Platte (109) eingefangenen Wärme wiederzugewinnen.

10. Wärmekollektor nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Ventilvorrichtung (104) den Fluiddurchgang schließt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt.

11. Wärmekollektor gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit einer Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zirkulieren eines Fluids, um die auf der Wärme einfangenden Platte (109) eingefangenen Wärme wiederzugewinnen, wobei die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) den Betrieb stoppt, wenn der Fluiddruck unter einen vorgegebenen Druckwert fällt.

12. Wärmekollektor gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner mit einer Pumpenvorrichtung (10a, 10b) zum Zirkulieren eines Fluids, um die auf der Wärme einfangenden Platte (109) eingefangene Wärme wiederzugewinnen, wobei die Pumpenvorrichtung (10a, 10b) den Betrieb stoppt, wenn ein Wärmewert des Wärme erzeugenden Instruments (120) unter einen vorgegebenen Wert fällt.

13. . Wärmekollektor zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts (120), indem sich eine Membran (101, 108) entsprechend einem Druck deformieren darf, so dass die Membran (101, 108) eine Wärme übertragende Fläche (122a, 109) kontaktieren kann, wobei außerhalb der Membran (101, 108) ein geschlossener Raum (110) definiert ist, und die Wärme übertragende Fläche (122a, 109) und die Membran (101, 108) sich durch Reduzierung eines Drucks in dem geschlossenem Raum (110) gegenseitig kontaktieren können.

14. Wärmekollektor nach Anspruch 13, bei dem ein Fluid mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als Luft den geschlossenem Raum (110) füllt, nachdem der Druck in dem geschlossenem Raum (110) verringert ist.

15. Kühlsystem zum Kühlen eines Wärme erzeugenden Geräts (120) bestehend aus mehreren Wärme erzeugenden Elementen (121), wobei das Kühlsystem aufweist:
mehrere Wärmekollektoren (100) von gleicher Anzahl wie mehrere Wärme erzeugenden Elemente (121) zum Einfangen von Wärme von den Wärme erzeugenden Elementen (121); und
eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen der Wärmekollektoren (100) durch Wieder- gewinnen der darin eingefangenen Wärme.

16. Kühlsystem nach Anspruch 15, ferner mit einem Basiselement (106), das mit einer Positioniereinrichtung (131, 132) zum Positionieren des Wärme erzeugenden Geräts (120) und des Wärmekollektors (100) versehen ist.

17. Wärmekollektor (100) zum Einfangen von Wärme eines Wärme erzeugenden Geräts (120), wobei der Wärmekollektor (100) aufweist:
eine Wärme einfangende Membran (101) zum Kontaktieren einer abstrahlenden Fläche (122a) des Wärme erzeugenden Geräts (120) bei Empfang eines Fluiddrucks;
und
eine Wärmekollektor-Innenkonstruktion (114) mit einem Vorsprung (113), die beide gegenüber der Wärme einfangenden Membran (101) in einer Position gegenüber der abstrahlenden Fläche (122a) angeordnet sind, wobei die Wärme einfangende Membran (101) zwischen der Konstruktion (114) und der abstrahlenden Fläche (122a) angeordnet ist.

18. Wärmekollektor nach Anspruch 17, bei dem die Wärme einfangende Membran (101) aus einem dünnen Film geformt ist.

19. Wärmekollektor nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Wärme einfangende Membran (101) und eine Spitze des Vorsprungs (113) ein Spaltmaß (Δ1) zwischen sich definieren, das kleiner oder gleich 1 mm gesetzt ist.

20. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Vorsprünge (113) in bestimmten Abständen in einer Zirkulationsrichtung des Fluids vorgesehen sind, und ein Außenmaß (L1) in einem Bereich des Vorsprungs (113) etwa parallel zu der Zirkulationsrichtung des Fluids kleiner als ein Ausmaß (L2) in einem Bereich des Wärme erzeugenden Elements (121) etwa parallel zu der Zirkulationsrichtung des Fluids ist.

21. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem ein Endabschnitt (121a) des Wärme erzeugenden Elements (121) auf einer in Strömungsrichtung eines Fluidstroms unteren Seite an einer in Strömungsrichtung weiter unteren Stelle als ein Endabschnitt (113b) des Vorsprungs (113) an der in Strömungsrichtung des Fluidstroms unteren Seite positioniert ist, wenn der Vorsprung (113) und das Wärme erzeugende Element (121) von der Seite des Vorsprungs (113) betrachtet werden.

22. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem das Fluid intensiv in einem Bereich entsprechend dem Wärme erzeugenden Element (121) strömt.

23. Kühlsystem zum Kühle eines Wärme erzeugenden Geräts (120) bestehend aus mehreren Wärme erzeugenden Elementen (121), wobei das Kühlsystem aufweist:
mehrere Wärmekollektoren (100) von gleicher Anzahl wie die mehreren Wärme erzeugenden Elemente (121) zum Einfangen von Wärme von den Wärme erzeugenden Elementen (121); und
einen Kühlapparat (4) zum Kühlen der Wärmekollektoren (100) durch Wiedergewinnen der darin eingefangenen Wärme, wobei der Kühlapparat (4) weiter aufweist:
ein erstes Paar von Wärmetauschern (6) und ein zweites Paar von Wärmetauschern (7), wobei die Wärmetauscher (6, 7) ein Fluid mittels mehrerer Pumpen (9a-9e) austauschen; und
einen ersten Kühler (8a) und einen zweiten Kühler (8b), wobei die Kühler (8a, 8b) das von den Wärmetauschern (6, 7) benötigte Fluid enthalten und die Wärme mittels eines Gebläses (8c) ausstoßen.

24. Kühlsystem zum Kühlen nach Anspruch 23, bei dem die Wärmetauscher (6, 7), die Pumpen (9a-9e) und das Gebläse (8c) in einem Gerät angeordnet sind und die Kühler (8a, 8e) außerhalb des Geräts angeordnet sind.