【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプと加熱手段を持ち、温度調節された冷媒を被冷却機器である外部機器に導いて冷却する冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシステムとしては、例えばレーザー加工機、超音波洗浄機などの高温を発生する機器の冷却システムがあり、これらの冷却には、温度調整された第２の冷媒が使用されることが一般的で、１台の冷却システムで複数の外部機器を冷却することが実行されている。
【０００３】
複数の冷却システムが同一水回路を共有するシステムは、図４で示すような構成となっている。
【０００４】
ヒートポンプの冷媒回路には圧縮機１５、凝縮器１６、膨張弁１７と蒸発器（熱交換器）６が順次冷媒配管１８により接続し、配管１８には第１の冷媒が流れている。
【０００５】
一方、第２の冷媒の回路は熱交換器６とヒータ７を備えたタンク１とポンプ２とからなり、配管１９で環状につながっている。そして、配管１９により外部機器４に接続され、外部機器４を冷却した後冷却システム２１へ還流するように構成される。
【０００６】
また、前出のヒートポンプの第１の冷媒の回路と第２の冷媒の回路は、熱交換器６を介して熱交換される。
【０００７】
仮に、冷却システム１台で構成する場合は、冷媒回路が閉サイクルであることから、タンク１の水位は特に制御することなく一定に保たれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−８２８１７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すように複数の冷却システム２１を並列に接続し運転すると、外部機器４からの戻り冷媒量はそれぞれの冷却システム２１にポンプ２で送出した冷媒量と同量の第２の冷媒が戻るとは限らず、タンク１からのオーバーフローもしくは水位低下を招く事となり、安定した運転は出来なかった。そのため複数のシステム２１を組合わせても、負荷に対して適切な能力とならない場合には、過分な冷却能力を持つ冷却システムを選択せざるを得ず、システムが大型となったり、無駄な電力を消費するなどの欠点があった。また冷却システムの能力も負荷の熱容量に応じて準備する必要があり、冷却システムの能力別の機種数が多大になる弊害があった。
【００１０】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、標準的な能力ランクの冷却システムを複数台組合わせることにより広範囲な負荷範囲に対応出来、外部熱負荷が増大した場合でも、より大能力の冷却システムへ交換するのでなく、増設することにより対応できるようになる冷却システムを提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明はヒートポンプと、前記ヒートポンプ内の第１の冷媒と別の流路を流れる第２の冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記第２の冷媒を加熱する加熱手段と、前記第２の冷媒を貯留し水位計を設けたタンクと、前記第２の冷媒を送出するポンプとによりなる冷却システムであって、前記第２の冷媒の流路は前記冷却システムから延出して外部機器を冷却し再び前記冷却システムへ環流し、前記水位計の出力値により前記外部機器からの環流冷媒量を調整する絞り部を前記外部機器からの戻り流路に設けたもので、この構成をなすことにより、複数台の冷却システムを並列運転することが可能となり、標準的な能力ランクの冷却システムを複数台くみ合わせることにより広範囲な負荷領範囲に対応出来き、外部熱負荷が増大した場合でも、冷却システムを入れ替えるのでなく増設することにより対応できるようになる冷却システムを提供する。さらに本発明は、前記冷却システムを外部機器に複数台並列に接続したものである。
【００１２】
さらに本発明は、全閉可能な流量調整弁あるいは電磁弁を絞り部に設け、ポンプ運転停止時に前記絞り部を全閉とするものである。
【００１３】
また本発明は、水位計からの情報に基づいて開度を調整する流量調整弁とポンプ運転に連動して開閉する電磁弁を直列に組み合わせたものを絞り部に採用したものである。
【００１４】
これらの構成をなすことにより、ポンプ運転に連動した全閉可能な絞り部により複数台の冷却システムを選択的に運転できるため、外部機器の冷却負荷に応じて不要な冷却システムの運転を停止でき無駄な電力消費を省くことが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態を示したものである。従来例と共通する構成については同符号を付け、詳細な説明は省略する。
【００１７】
タンク１に貯留された第２の冷媒は、ポンプ２によって冷却システム出口３から機外に送出され外部機器４を冷却した後冷却システム戻り口５に戻る。その後、絞り１１を通過し、熱交換器６により第１の冷媒と交換され、ヒータ７により所定の設定温度となり再び外部機器へ導かれる。尚、１台の冷却システムのみによる運転では、タンク水位は特に制御することなく一定に保たれる。また、冷熱源として冷媒圧縮によるヒートポンプ式冷凍サイクルをあげているが、ペルチェタイプの冷却手段を用いても良い。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態を示した図である。本実施の形態についても、上述の実施の形態と共通する構成については同符号を付け、詳細な説明は省略する。
【００１９】
図２に示すように、複数台（図２は２台接続の場合を図示）の冷却システムＡ・Ｂを外部機器に対し並列に接続し運転した場合、冷却システムＡから送出された第２の冷媒と冷却システムＢから送出された第２の冷媒は冷却システムの外部に設けられた合流点８において合流し、外部機器４へ導かれて外部機器４を冷却した後、分岐点９において分配される。
【００２０】
この時、第２の冷媒の流路は専ら互いに流通抵抗が異なるので、それぞれの冷却システムから送出した第２の冷媒量と分岐点を通ってそれぞれの冷却システムに戻る第２の冷媒量は同量とならず、タンクの水位が変動する。
【００２１】
そこでそれぞれの冷却システムのタンクに設けた水位計出力により、冷却システムに搭載した制御手段１４が冷却システム戻り口に設けた絞り部１１を動作させ、第２の冷媒の戻り量を調整しタンク内の水位をあらかじめ設定した上限と下限の間に保持する。
【００２２】
仮に冷却システムＡに過多な第２の冷媒が戻り、Ａのタンク１の上限を超えそうになった場合にはＡのタンク１に取り付けた水位計１０で水位を検出し、Ａの制御手段１４でＡの絞り部１１を調整し流路抵抗を増やすことにより、冷却システムＢへ戻る量が増加する。第２の冷媒の総量は一定であることから冷却システムＡ，Ｂともに第２の冷媒のオーバーフローを防止出来る。
【００２３】
一方、第２の冷媒の総量が不足気味の場合は特定のタンクの第２の冷媒が不足する場合が一時的に発生する可能性があるが、第２の冷媒を追加することにより以降は安定した運転を実現できる。
【００２４】
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態を示したものである。本実施の形態についても、上述の実施の形態と共通する構成については同符号を付け、詳細な説明は省略する。
【００２５】
複数台の冷却システムを並列に接続し運転した場合、冷却システムＡから送出された第２の冷媒と冷却システムＢから送出された第２の冷媒は冷却システムの外部に設けられた合流点８において合流し、外部機器４へ導かれて外部機器４を冷却した後、分岐点９において、冷却システムＡと冷却システムＢへ戻る。
【００２６】
第２の冷媒が流路抵抗に反比例して冷却システムＡ・Ｂに分配されるのは実施の形態２の場合と同様であるが、本実施の形態は、ポンプ運転停止時に全閉可能な電磁弁１２を絞り部１１の近傍に構成したもので、１台の冷却システムを停止させた場合は、停止中の冷却システムの第２の冷媒戻り口に設けた電磁弁１２が閉路状態となるため、他の運転中の冷却システムへ戻り流量の影響を与えずに運転可能であるため、本具体例の構成によれば、複数台の冷却システムを個別に運転することも可能となる。
【００２７】
なお、流量調整弁１１と電磁弁１２の位置を入れ替えても同様の効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、ヒートポンプと、前記ヒートポンプの第１の冷媒と別の流路を流れる第２の冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記第２の冷媒を加熱する加熱手段と、前記第２の冷媒を貯留し水位計を設けたタンクと、前記第２の冷媒を送出するポンプとによりなる冷却システムであって、前記第２の冷媒の流路は前記冷却システムから延出して外部機器を冷却し再び前記冷却システムへ環流し、前記水位計の出力値により前記外部機器からの環流冷媒量を調整する絞り部を前記外部機器からの戻り流路に設け、前記冷却システムを外部機器に複数台並列に接続し、絞り部に全閉可能な流量調整弁あるいは電磁弁を設け、ポンプ運転停止時に前記絞り部を全閉としたものである。
【００２９】
また本発明は、水位計からの情報に基づいて開度を調整する流量調整弁とポンプ運転に連動して開閉する電磁弁を直列に組み合わせたものを絞り部に採用したものである。
【００３０】
これらの構成をなすことにより、冷却システムを複数台並列運転してもそれぞれの冷却システムのタンクの第２の冷媒の水位を一定の範囲内で維持できるため、安定的な運転が可能となる効果を有する。さらに冷却システムを複数台運転時でもポンプ停止時は全閉となる絞り部を採用することにより個別運転可能な、負荷能力に合わせた経済的な運転が可能となる効果を奏する。
【００３１】
従って少数の標準的な冷却能力を持つ冷却システムを複数台組み合わせる事で、外部機器の広範囲な冷却負荷に対応できる冷却システムの構築が可能となり、冷却システムの機種ラインナップが削減でき、開発費用の削減、リードタイムの減少などが期待できる。また外部機器の負荷増大に対しても、必要能力分の冷却システムを追加することで対応可能となるため大容量冷却システムへの変更や、事前に負荷増大に対応するための大型冷却システムを設置する無駄を避けることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における冷却システムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３における冷却システムの構成図
【図４】従来例の冷却システムの構成図
【符号の説明】
１ タンク
２ ポンプ
３ 第２の冷媒の出口
４ 外部機器
５ 第２の冷媒の戻り口
６ 水熱交換器
７ ヒータ
８ 合流点
９ 分岐点
１０ 水位計
１１ 絞り部
１２ 電磁弁
１４ 制御手段
１５ 圧縮機
１６ 凝縮機
１７ 膨張弁
１８ 第１の冷媒の配管
１９ 第２の冷媒の配管
２１ 冷却システム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling system that includes a heat pump and a heating unit, and guides a temperature-controlled refrigerant to an external device, which is a device to be cooled, and cools it.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a system of this kind, there is a cooling system for a device that generates a high temperature such as a laser processing machine and an ultrasonic cleaning machine, and a temperature-controlled second refrigerant is used for cooling these systems. In general, a single cooling system cools a plurality of external devices.
[0003]
A system in which a plurality of cooling systems share the same water circuit has a configuration as shown in FIG.
[0004]
A compressor 15, a condenser 16, an expansion valve 17, and an evaporator (heat exchanger) 6 are sequentially connected to a refrigerant circuit of the heat pump via a refrigerant pipe 18, and the first refrigerant flows through the pipe 18.
[0005]
On the other hand, the circuit of the second refrigerant is composed of the tank 1 provided with the heat exchanger 6 and the heater 7 and the pump 2, and is connected in an annular manner by a pipe 19. The external device 4 is connected to the external device 4 via a pipe 19, and is configured to cool the external device 4 and then return to the cooling system 21.
[0006]
In addition, the circuit of the first refrigerant and the circuit of the second refrigerant of the heat pump are heat-exchanged via the heat exchanger 6.
[0007]
If a single cooling system is used, the water level in the tank 1 is kept constant without particular control because the refrigerant circuit is in a closed cycle (for example, see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-82817 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when a plurality of cooling systems 21 are connected and operated in parallel as shown in FIG. 4, the amount of refrigerant returned from the external device 4 is equal to the amount of refrigerant sent out to the respective cooling systems 21 by the pump 2. The refrigerant did not always return, causing overflow from the tank 1 or lowering of the water level, and stable operation was not possible. Therefore, even if a plurality of systems 21 are combined, if the capacity does not become appropriate for the load, a cooling system having excessive cooling capacity must be selected. There was a drawback such as consumption. In addition, it is necessary to prepare the capacity of the cooling system in accordance with the heat capacity of the load, and there is a problem that the number of models for each capacity of the cooling system becomes large.
[0010]
In view of the problems of the prior art, the present invention can cope with a wide load range by combining a plurality of cooling systems with standard performance ranks, and can provide a cooling system with a higher capacity even when the external heat load increases. It is an object of the present invention to provide a cooling system that can be coped with by adding, not replacing, a cooling system.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, the present invention provides a heat pump, a heat exchanger for exchanging heat between a first refrigerant in the heat pump and a second refrigerant flowing through another flow path, and a second refrigerant. A heating means for heating the second refrigerant, a tank for storing the second refrigerant and provided with a water level gauge, and a pump for sending the second refrigerant, wherein the flow path of the second refrigerant is A cooling unit that extends from the cooling system, cools the external device, circulates again to the cooling system, and adjusts the amount of circulating refrigerant from the external device according to the output value of the water level gauge in a return flow path from the external device. With this configuration, multiple cooling systems can be operated in parallel, and a wide range of load areas can be handled by combining multiple cooling systems with standard capacity ranks. , Even if the parts heat load is increased, to provide a cooling system that will allow the corresponding by adding rather than replacing the cooling system. Furthermore, in the present invention, a plurality of the cooling systems are connected in parallel to an external device.
[0012]
Further, in the present invention, a flow control valve or a solenoid valve which can be fully closed is provided in the throttle section, and the throttle section is fully closed when the operation of the pump is stopped.
[0013]
Further, the present invention employs, in the restrictor, a combination of a flow control valve for adjusting the opening based on information from the water level gauge and a solenoid valve which opens and closes in conjunction with the pump operation in series.
[0014]
With these configurations, multiple cooling systems can be selectively operated by the fully-closed restrictor linked to the pump operation, and unnecessary cooling system operation can be stopped according to the cooling load of external equipment. Unnecessary power consumption can be eliminated.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same components as those in the conventional example, and the detailed description is omitted.
[0017]
The second refrigerant stored in the tank 1 is sent out of the cooling system outlet 3 from the cooling system outlet 3 by the pump 2, cools the external device 4, and returns to the cooling system return port 5. After that, the refrigerant passes through the throttle 11 and is exchanged with the first refrigerant by the heat exchanger 6, reaches a predetermined set temperature by the heater 7, and is guided again to the external device. In the operation using only one cooling system, the tank water level is kept constant without any particular control. Further, although a heat pump refrigeration cycle by refrigerant compression is given as the cold heat source, a Peltier type cooling means may be used.
[0018]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment, and the detailed description is omitted.
[0019]
As shown in FIG. 2, when a plurality of cooling systems A and B (FIG. 2 shows a case where two units are connected) are connected in parallel to external equipment and operated, the second cooling system A sent from the cooling system A is operated. The refrigerant and the second refrigerant delivered from the cooling system B join at a junction 8 provided outside the cooling system, and are guided to the external device 4 to cool the external device 4, and then distributed at the junction 9. You.
[0020]
At this time, since the flow resistances of the second refrigerants are exclusively different from each other, the second refrigerant amount sent from each cooling system and the second refrigerant amount returning to each cooling system through the branch point are the same. The water level in the tank fluctuates, not the volume.
[0021]
Therefore, the control means 14 mounted on the cooling system operates the throttle unit 11 provided at the cooling system return port by the water level meter output provided in the tank of each cooling system, and adjusts the return amount of the second refrigerant to adjust the inside of the tank. Is maintained between a preset upper and lower limit.
[0022]
If the excess second refrigerant returns to the cooling system A and is about to exceed the upper limit of the tank 1 of A, the water level is detected by the water level gauge 10 attached to the tank 1 of A, and the control means 14 of A Then, the amount of return to the cooling system B increases by adjusting the throttle portion 11 of A and increasing the flow path resistance. Since the total amount of the second refrigerant is constant, both the cooling systems A and B can prevent the overflow of the second refrigerant.
[0023]
On the other hand, when the total amount of the second refrigerant is slightly insufficient, the case where the second refrigerant in the specific tank is insufficient may temporarily occur, but is stable thereafter by adding the second refrigerant. Driving can be realized.
[0024]
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment, and the detailed description is omitted.
[0025]
When a plurality of cooling systems are connected in parallel and operated, the second refrigerant sent from the cooling system A and the second refrigerant sent from the cooling system B are combined at a junction 8 provided outside the cooling system. After joining and leading to the external device 4 to cool the external device 4, the flow returns to the cooling system A and the cooling system B at the branch point 9.
[0026]
The second refrigerant is distributed to the cooling systems A and B in inverse proportion to the flow path resistance as in the case of the second embodiment. The valve 12 is configured near the throttle unit 11, and when one cooling system is stopped, the solenoid valve 12 provided at the second refrigerant return port of the stopped cooling system is closed. In addition, since the operation can be performed without affecting the flow rate of the returning cooling system to another cooling system during operation, a plurality of cooling systems can be individually operated according to the configuration of this specific example.
[0027]
The same effect can be obtained even if the positions of the flow control valve 11 and the solenoid valve 12 are interchanged.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a heat pump, a heat exchanger that exchanges heat between a first refrigerant of the heat pump and a second refrigerant flowing through another flow path, and a heating unit that heats the second refrigerant. A cooling system comprising: a tank for storing the second refrigerant and provided with a water level gauge; and a pump for delivering the second refrigerant, wherein the flow path of the second refrigerant extends from the cooling system. And cooling the external device to recirculate to the cooling system again, and a throttle portion for adjusting the amount of recirculating refrigerant from the external device based on the output value of the water level meter is provided in a return flow path from the external device, the cooling system Are connected in parallel to an external device, a flow regulating valve or a solenoid valve that can be fully closed is provided in the throttle section, and the throttle section is fully closed when the pump operation is stopped.
[0029]
Further, the present invention employs, in the restrictor, a combination of a flow control valve for adjusting the opening based on information from the water level gauge and a solenoid valve which opens and closes in conjunction with the pump operation in series.
[0030]
With these configurations, even when a plurality of cooling systems are operated in parallel, the water level of the second refrigerant in the tanks of each cooling system can be maintained within a certain range, so that stable operation can be performed. Having. Further, even when a plurality of cooling systems are operated, by adopting a throttle portion which is fully closed when the pump is stopped, an individual operation can be performed, and an economical operation according to a load capacity can be achieved.
[0031]
Therefore, by combining a plurality of cooling systems with a small number of standard cooling capacities, it is possible to construct a cooling system that can respond to a wide range of cooling loads of external equipment, reduce the model lineup of cooling systems, and reduce development costs , Lead time can be reduced. In addition, it is possible to respond to the increase in the load of external equipment by adding a cooling system for the required capacity, so it can be changed to a large capacity cooling system, and a large cooling system is installed in advance to cope with the increase in load Waste can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a cooling system according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration of a cooling system according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional cooling system.
REFERENCE SIGNS LIST 1 tank 2 pump 3 second refrigerant outlet 4 external equipment 5 second refrigerant return 6 water heat exchanger 7 heater 8 junction 9 branch point 10 water level gauge 11 throttle unit 12 solenoid valve 14 control means 15 compressor 16 Condenser 17 Expansion valve 18 First refrigerant pipe 19 Second refrigerant pipe 21 Cooling system
