JP2003075023A - 恒温装置および恒温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放出される熱量を低減するとともに、省電力
化を企図した恒温装置および方法を提供することであ
る。 【解決手段】 恒温室１２の内部に配置され、蒸発部１
４ａおよび凝縮部１４ｂを有する蒸発／凝縮器１４と、
恒温室の外部に配置された凝縮器１６とを備え、蒸発／
凝縮器の蒸発部の出口ポートと凝縮器の入口ポートと
が、第１の配管１８によって連結され、第１の配管に、
圧縮機２０が介在されており、凝縮器の出口ポートと蒸
発／凝縮器の凝縮部の入口ポートとが、第２の配管２２
によって連結されており、蒸発／凝縮器の凝縮部の出口
ポートと蒸発部の入口ポートとが、第３の配管２４によ
って連結され、第３の配管に、減圧器２６が介在されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、恒温装置お
よび恒温方法に関する。より詳細には、本発明は、放出
される熱量を再利用することを可能にした恒温装置およ
び恒温方法に関する。恒温装置は、エレクトロニクス、
自動車、機械、建設などの広範な分野において使用され
ており、とりわけ、大学や医薬品メーカーの実験・研究
施設のような、バイオテクノロジーやメディカルサイエ
ンスの分野で使用されている。なお、本発明の恒温装置
に湿度装置を組み込んで、恒温恒湿装置として使用する
こともできる。

【０００２】

【従来の技術】一般の冷蔵庫では、サーモスタットによ
り冷凍機のオンオフ制御を行っているが、サーモスタッ
トの作動又は作動停止と冷凍機の送風又は送風停止との
間にタイムラグがあるため、設定温度通りに制御するの
は難しく、設定温度に２〜３°Ｃの誤差が生ずる。一
方、一般の冷蔵庫とは異なり、温度条件を厳密に保持す
ることが要求される恒温装置では、冷凍機は常にオンの
状態になっており、蒸発器の前方に配置された加熱ヒー
ターにより温度を制御している。

【０００３】図４を参照して、従来の恒温装置５０につ
いてより詳細に説明すると、建物内に恒温装置５０の恒
温室５２が設置されている。恒温室５２の内部に蒸発器
５４が配置されており、蒸発器５４の前方に加熱ヒータ
ー６８が配置されている。また、恒温室５２の外部に配
置された凝縮器５６と蒸発器５４とが、配管５８で連結
されており、配管５８に、圧縮機６０が介在されてい
る。さらに、凝縮器５６と蒸発器５４とが、別の配管６
２で連結されており、配管６２に、減圧器６６が介在さ
れている。加熱ヒーター５６は、大容量（通常、使用電
力量が冷凍機の５倍程度）のものが用いられる。恒温装
置５０の作動に際して、装置を常時オンの状態にして蒸
発器５４から冷風を供給し続け、加熱ヒーター６８を作
動又は作動停止させることによって、恒温室５２内の温
度制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
恒温装置では、大容量の加熱ヒーターを使用するため、
消費電力が多くなり、コスト高を招くという弊害があっ
た。また、従来の恒温装置では、恒温室内で取得した熱
量を室外に放出しているため、建物内の温度が上昇し、
冷房機に負荷がかかるという不都合があった。

【０００５】したがって、 本発明は、放出される熱量
を低減するとともに、省電力化を企図した恒温装置およ
び恒温方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願請求項１に記載の恒
温装置は、恒温室の内部に配置され、蒸発部および凝縮
部を有する蒸発／凝縮器と、恒温室の外部に配置された
凝縮器とを備え、蒸発／凝縮器の蒸発部の出口ポートと
凝縮器の入口ポートとが、第１の配管によって連結さ
れ、第１の配管に、圧縮機が介在されており、凝縮器の
出口ポートと蒸発／凝縮器の凝縮部の入口ポートとが、
第２の配管によって連結されており、蒸発／凝縮器の凝
縮部の出口ポートと蒸発部の入口ポートとが、第３の配
管によって連結され、第３の配管に、減圧器が介在され
ている、ことを特徴とするものである。

【０００７】本願請求項２に記載の恒温装置は、前記請
求項１の装置において、恒温室の内部の蒸発／凝縮器の
蒸発部の前方に配置された加熱ヒーターを更に備えてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】本願請求項３に記載の恒温方法は、冷媒ガ
スを圧縮機で加圧する段階と、加圧された冷媒ガスを、
恒温室の外部に配置された凝縮器に供給する段階と、冷
媒ガスを、凝縮器で冷却して冷媒液にする段階と、冷媒
液を、恒温室の内部に配置された蒸発／凝縮器の凝縮部
に供給して過冷却する段階と、過冷却された冷媒液を、
減圧器で減圧する段階と、減圧された冷媒液を、蒸発／
凝縮器の蒸発部に供給して蒸発させる段階と、蒸発した
冷媒ガスを、圧縮機に供給する段階とを備えていること
を特徴とするものである。

【０００９】本願請求項４に記載の恒温方法は、前記請
求項３の方法において、恒温室内の温度に応じて、恒温
室内に配置された加熱ヒーターにより恒温室内に温風を
供給する段階を更に備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の好
ましい実施の形態に係る恒温装置について説明する。図
１において全体として参照符号１０で示される本発明の
好ましい実施の形態に係る恒温装置は、恒温室１２の内
部に配置された蒸発／凝縮器１４を備えている。蒸発／
凝縮器１４は、蒸発部１４ａと、凝縮部１４ｂとを有し
ており、蒸発部１４ａおよび凝縮部１４ｂには、互いに
共有するフィン（図示せず）が設けられている。なお、
蒸発／凝縮器１４には、蒸発／凝縮ファン１４ｃが設置
されている。

【００１１】また、恒温装置１０は、恒温室１２の外部
に配置された凝縮器１６を備えている。蒸発／凝縮器１
４の蒸発部１４ａの出口ポートと凝縮器１６の入口ポー
トは、第１の配管１８によって連結されており、第１の
配管１８には、圧縮機２０が介在されている。

【００１２】凝縮器１６の出口ポートと蒸発／凝縮器１
４の凝縮部１４ｂの入口ポートは、第２の配管２２によ
って連結されている。

【００１３】また、蒸発／凝縮器１４の凝縮部１４ｂの
出口ポートと蒸発部１４ａの入口ポートは、恒温室１２
の外部に延びた第３の配管２４によって連結されてお
り、第３の配管２４には、恒温室１２の外部に配置され
た減圧器２６が介在されている。減圧器２６としては通
常、膨張弁などが用いられる。

【００１４】なお、上述の蒸発／凝縮器１４の蒸発部１
４ａ、凝縮部１４ｂ、凝縮器１６、圧縮器２０および減
圧器２６は、通常のものを使用してよい。また、蒸発／
凝縮器１４の蒸発部１４ａの前方に加熱ヒーター（図示
せず）を配置してもよい。

【００１５】以上のように構成された本発明の恒温装置
１０の作動について説明する。低温低圧の冷媒ガスが、
圧縮機２０において加圧されて高温高圧の冷媒ガスとな
り、凝縮器１６の入口ポートから凝縮器１６に流入す
る。凝縮器１６に流入した高温高圧の冷媒ガスは、凝縮
器１６で冷却されて液化し、低温高圧の冷媒液となる。
低温高圧の冷媒液は、第２の配管２２を通り、蒸発／凝
縮器１４の凝縮部１４ｂの入口ポートから凝縮部１４ｂ
に流入する。凝縮部１４ｂに流入した低温高圧の冷媒液
は、更に過冷却されて、第３の配管２４を通り、減圧器
２６に流入する。低温高圧の冷媒液は、減圧器２６にお
いて減圧されて低温低圧の冷媒液となり、蒸発／凝縮器
１４の蒸発部１４ａの入口ポートに入り、蒸発部１４ａ
内で蒸発させ周囲から蒸発潜熱を奪うことにより、恒温
室１２内を冷却する。蒸発した低温低圧の冷媒ガスは、
蒸発部１４ａの出口ポートから、第１の配管１８を介し
て圧縮機２０に再び流入し、上述の作動を繰り返す。な
お、恒温室１２内の温度に応じて、恒温室１２内に配置
された加熱ヒーターにより恒温室１２内に温風を供給し
てもよい。

【００１６】次に、本発明に係る恒温装置の有効性を実
証するために実施した試験について説明する。試験に際
しては、恒温室と機械室とからなる設備（図２参照）を
準備した。そして、恒温室には、蒸発／凝縮器（本発明
の装置）又は蒸発器（従来技術の装置）を設置し、機械
室には、冷凍機・凝縮機を設置し、蒸発／凝縮器又は蒸
発器と冷凍機・凝縮機とを冷媒用配管で連結した。ま
た、本発明の装置には蒸発／凝縮器の前方に、従来技術
の装置には蒸発器の前方に、恒温室内の温度を一定に維
持するために加熱ヒーターをそれぞれ設置した。なお、
恒温室と機械室の寸法は、図２に示される通りである。

【００１７】以上の設備（本発明の装置と従来技術の装
置）において、恒温室内の温度を３５°Ｃに維持した場
合における機械室内の温度、および、設備の消費電力
（すなわち、加熱ヒーター、冷凍機、ファンを作動させ
るのに要する電力）をそれぞれ測定した。

【００１８】図３は、試験において測定したデータを示
したグラフであって、（ａ）は、本発明の装置における
データ、（ｂ）は、従来技術の装置におけるデータを示
したものである。図３（ａ）および図３（ｂ）におい
て、上半分のグラフは、恒温室内の温度を示しており、
下半分のグラフは、機械室内の温度および外気温度を示
している。また、各グラフにおいて、縦軸は温度（°
Ｃ）を、横軸は時間（分）をそれぞれ示している。

【００１９】これらのグラフから分かるように、外気温
度が約２０°Ｃのときに恒温室内の温度を３５°に維持
した場合における機械室内の温度は、本発明の装置で
は、２３°Ｃ〜２４°Ｃ、従来技術の装置では、２７°
Ｃ〜２８°Ｃである。また、設備の平均消費電力は、本
発明の装置では、０．７９ｋＷ／ｈ、従来技術の装置で
は、１．４２ｋＷ／ｈであった。

【００２０】以上のことから、本発明の装置において
は、従来技術の装置と比較して、上述の設定条件の下で
は、消費電力が５５％程度であり、機械室内の温度が４
°Ｃ程度低い。これにより、放出熱量の低減化および省
電力の実現を確認することができた。

【００２１】本発明は、以上の発明の実施の形態に限定
されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範
囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範
囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【００２２】たとえば、前記実施の形態においては、恒
温装置に関連して本発明を説明してきたが、恒温装置に
湿度装置を組み込んだ恒温恒湿装置に本発明を適用して
もよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、消費電力を低く抑えて
コストを低減するとともに、建物内の温度の上昇を抑え
て冷房機への負荷を軽減することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る恒温装置を
示した模式図である。

【図２】本発明の装置の効果を実証するために実施した
試験に用いた設備の概略図である。

【図３】本発明の装置の有効性を実証するために実施し
た試験における測定データを示したグラフである。

【図４】従来の恒温装置を示した模式図である。

【符号の説明】

１０ 恒温装置 １２ 恒温室 １４ 蒸発／凝縮器 １４ａ 蒸発部 １４ｂ 凝縮部 １６ 凝縮器 ２０ 圧縮機 ２６ 減圧器 １８、２２、２４ 配管 １４ｃ、１６ａ ファン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 恒温装置であって、 恒温室の内部に配置され、蒸発部および凝縮部を有する
   蒸発／凝縮器と、 前記恒温室の外部に配置された凝縮器とを備え、 前記蒸発／凝縮器の前記蒸発部の出口ポートと前記凝縮
   器の入口ポートとが、第１の配管によって連結され、第
   １の配管に、圧縮機が介在されており、 前記凝縮器の出口ポートと前記蒸発／凝縮器の前記凝縮
   部の入口ポートとが、第２の配管によって連結されてお
   り、 前記蒸発／凝縮器の前記凝縮部の出口ポートと前記蒸発
   部の入口ポートとが、第３の配管によって連結され、第
   ３の配管に、減圧器が介在されている、ことを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 前記恒温室の内部の前記蒸発／凝縮器の
   前記蒸発部の前方に配置された加熱ヒーターを更に備え
   ていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 恒温方法であって、 冷媒ガスを圧縮機で加圧する段階と、 前記加圧された冷媒ガスを、恒温室の外部に配置された
   凝縮器に供給する段階と、 前記冷媒ガスを、凝縮器で冷却して冷媒液にする段階
   と、 前記冷媒液を、恒温室の内部に配置された蒸発／凝縮器
   の凝縮部に供給して過冷却する段階と、 前記過冷却された冷媒液を、減圧器で減圧する段階と、 前記減圧された冷媒液を、前記蒸発／凝縮器の蒸発部に
   供給して蒸発させる段階と、 前記蒸発した冷媒ガスを、圧縮機に供給する段階と、を
   備えていることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 恒温室内の温度に応じて、恒温室内に配
   置された加熱ヒーターにより恒温室内に温風を供給する
   段階を更に備えていることを特徴とする請求項３に記載
   の方法。