JP2010096394A - Liquid temperature control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を加熱して所定の温度とする液体温度調整装置に関する。 The present invention relates to a liquid temperature adjusting device that heats a liquid to a predetermined temperature.
タンク内に貯留させた液体の温度を調整する装置としては、図5に示すような構成のものが知られている。
この温度調整装置10では、冷却水が流通する冷却用蛇管11と、電気ヒータ12とを液体が貯留される容器13内に配置し、冷却用蛇管11と電気ヒータ12とで液体温度を調整する構成が開示されている(例えば特許文献1参照)。
また、この温度調整装置10では、液体温度のムラをなくすために撹拌装置15が設けられている。
As a device for adjusting the temperature of the liquid stored in the tank, one having a configuration as shown in FIG. 5 is known.
In this temperature adjusting
Further, in the temperature adjusting
また、液体が貯留(または流通)されるタンクの外周に加熱用のヒータを巻き付け、液体を加温する構成も従来より知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a configuration in which a heater for heating is wound around the outer periphery of a tank in which liquid is stored (or distributed) to heat the liquid is also conventionally known (see, for example, Patent Document 2).
上述したように、従来の液体温度の調整装置では、電気ヒータ等のヒータをタンクの内部またはタンクの外部に配置し、ヒータによって加熱するようにしていた。このため、従来の液体温度調整装置では、電力消費量が膨大となり、ランニングコストがかさんでしまうとともに、省エネルギーの観点からしてもヒータによる加熱は無駄なエネルギー消費であるという課題がある。 As described above, in the conventional liquid temperature adjusting device, a heater such as an electric heater is disposed inside the tank or outside the tank and is heated by the heater. For this reason, in the conventional liquid temperature control apparatus, the amount of power consumption becomes enormous, the running cost increases, and there is a problem that heating by the heater is wasteful energy consumption from the viewpoint of energy saving.
特に、液体温度を急速に調整しようとする場合においては、ヒータ加熱では非常に大きな電力を必要とし、通常の電源を用いている場合には目標温度にまで到達させるまで比較的時間がかかってしまう。 In particular, when the liquid temperature is to be adjusted rapidly, heater heating requires a very large amount of power, and when a normal power source is used, it takes a relatively long time to reach the target temperature. .
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ランニングコストの低減を図ることができるとともに、省エネルギーを図りつつ、液体を迅速に目標温度にすることができる液体温度調整装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to adjust the liquid temperature so that the running cost can be reduced and the liquid can be quickly brought to the target temperature while saving energy. To provide an apparatus.
本発明に係る液体温度調整装置によれば、タンク内の液体を加熱して目標温度となるように制御する制御装置が設けられた液体温度調整装置において、熱媒体を圧縮する圧縮機、熱媒体を液体に凝縮させる凝縮器、熱媒体を低圧化させる膨張器および熱媒体を気化させる蒸発器が、内部を熱媒体が流通する流通管によって接続されてなる温度調整回路が設けられ、前記温度調整回路の熱媒体の流通方向を逆転させる四方弁が設けられ、前記流通管の一部が、タンクの外壁面に取り付けられるか又はタンク内部に配置されて、前記温度調整回路の凝縮器又は蒸発器の機能を果たしてタンク内の液体を加熱又は冷却を行うように設けられ、前記タンクを加熱する際には、前記蒸発器が外部熱源から吸熱するように設けられることにより、前記温度調整回路がヒートポンプ回路を構成するように設けられ、前記タンク内の液体温度を測定する液温センサが設けられ、前記制御装置は、前記目標温度が、予め設定された第1の閾値未満であり、且つ前記目標温度と温度調整前の液体温度との温度差が予め設定された第2の閾値未満の場合には、低液温過小負荷状態であると判断し、前記目標温度が、予め設定された第1の閾値未満であり、且つ前記目標温度と温度調整前の液体温度との温度差が予め設定された第2の閾値以上の場合には、低液温高負荷状態であると判断し、前記目標温度が、予め設定された第1の閾値以上の場合には、高液温状態であると判断し、低液温過小負荷状態の場合と、低液温高負荷状態の場合と、高液温状態とではそれぞれ異なる制御方法を実行することを特徴としている。
この構成によれば、ヒータを用いずにヒートポンプで加熱して目標温度へ到達させるので、急速加熱が可能であり、また加熱に際して省エネルギーを図ることができる。また、この構成によれば、従来のようにヒータのオン−オフによる制御ではなく、温度調整回路で四方弁を切り換えることにより、加熱制御にもかかわらず冷却運転を利用して制御することもできる。
According to the liquid temperature adjusting device of the present invention, in the liquid temperature adjusting device provided with the control device for controlling the liquid in the tank to be heated to the target temperature, the compressor and the heat medium for compressing the heat medium A temperature adjusting circuit in which a condenser for condensing the liquid into a liquid, an expander for lowering the heat medium and an evaporator for vaporizing the heat medium are connected by a flow pipe through which the heat medium flows, and the temperature adjustment A four-way valve for reversing the flow direction of the heat medium in the circuit, and a part of the flow pipe is attached to the outer wall surface of the tank or disposed inside the tank, and the condenser or evaporator of the temperature adjustment circuit The tank is heated to cool or cool the liquid in the tank, and when the tank is heated, the evaporator is provided so as to absorb heat from an external heat source. A regulating circuit is provided so as to constitute a heat pump circuit, a liquid temperature sensor for measuring a liquid temperature in the tank is provided, and the control device is configured such that the target temperature is lower than a preset first threshold value. When the temperature difference between the target temperature and the liquid temperature before temperature adjustment is less than a preset second threshold, it is determined that the liquid temperature is under an overload state, and the target temperature is set in advance. If the temperature difference between the target temperature and the liquid temperature before temperature adjustment is greater than or equal to a preset second threshold value, it is determined that the low liquid temperature / high load state is present. When the target temperature is equal to or higher than a preset first threshold value, it is determined that the liquid temperature state is high, and the low liquid temperature overload state and the low liquid temperature high load state are used. It is characterized in that different control methods are executed in the high liquid temperature state. There.
According to this structure, since it heats with a heat pump without using a heater and makes it reach | attain target temperature, rapid heating is possible and energy saving can be aimed at at the time of a heating. In addition, according to this configuration, it is possible to control using the cooling operation in spite of the heating control by switching the four-way valve by the temperature adjustment circuit instead of the control by the heater on / off as in the conventional case. .
また、前記制御装置は、低液温過小負荷状態の場合には、前記温度調整回路の圧縮機を最大出力に対して80%〜100%の出力にしてタンク内の液体を急速加熱し、タンク内の液体温度が目標温度以上になったときに前記四方弁を切り換えてタンク内の液体を冷却して目標温度とし、その後は圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体が目標温度に維持されるように制御し、低液温高負荷状態の場合には、圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体を冷却しつつ液体が目標温度に維持されるように制御し、高液温状態の場合には、前記温度調整回路の圧縮機を最大出力に対して80%〜100%の出力にしてタンク内の液体を急速加熱し、タンク内の液体温度が目標温度以上になったときに、圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体が目標温度に維持されるように制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、特に低液温過小負荷状態のときには、一旦加熱してから冷却して目標温度にするので極めて迅速に目標温度に到達させることができる。
Further, in the case of a low liquid temperature underload condition, the control device rapidly heats the liquid in the tank by setting the compressor of the temperature adjustment circuit to an output of 80% to 100% with respect to the maximum output. When the liquid temperature in the tank reaches or exceeds the target temperature, the four-way valve is switched to cool the liquid in the tank to the target temperature, and then the rotation speed of the compressor is controlled so that the liquid in the tank reaches the target temperature. In the case of a low liquid temperature and high load state, the number of revolutions of the compressor is controlled to control the liquid in the tank so that the liquid is maintained at the target temperature. In the case of the liquid temperature state, the compressor in the temperature adjustment circuit is set to an output of 80% to 100% with respect to the maximum output to rapidly heat the liquid in the tank, and the liquid temperature in the tank becomes equal to or higher than the target temperature. Control the number of rotations of the compressor to check the liquid in the tank. It may be characterized by controlling so as to maintain the temperature.
According to this configuration, particularly in the case of a low liquid temperature underload condition, the target temperature can be reached very quickly because it is heated once and then cooled to the target temperature.
また、前記第1の閾値は40℃であり、前記第2の閾値は20℃であることを特徴としてもよい。 Further, the first threshold value may be 40 ° C., and the second threshold value may be 20 ° C.
前記タンクの水平方向のほぼ中央に設けられた第1温度センサと、前記凝縮器の下流側に配設されている流通管に設けられた第2温度センサとを具備し、前記制御装置は、前記第1温度センサと前記第2温度センサにおいて測定された温度の平均温度を算出し、算出された平均温度と前記液温センサで測定された温度が一致するように前記圧縮機の回転数を制御して、液体の温度を目標温度に維持させることを特徴としている。
これによれば、目標温度の維持を正確に行うことができる。
A first temperature sensor provided substantially at the center in the horizontal direction of the tank, and a second temperature sensor provided in a flow pipe disposed downstream of the condenser, An average temperature of the temperatures measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor is calculated, and the rotation speed of the compressor is set so that the calculated average temperature matches the temperature measured by the liquid temperature sensor. Control is performed to maintain the temperature of the liquid at the target temperature.
According to this, the target temperature can be accurately maintained.
さらに、前記タンク内を加熱する場合におけるタンクに設けられた流通管の上流側には、圧縮機からタンク方向へ流入する熱媒体の温度を測定する第3温度センサを具備し、前記制御装置は、前記第3温度センサで測定された温度が予め設定された閾値を越えた場合には、前記圧縮機の回転数を下げるように制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、液体の温度が上昇しすぎることを防止することができる。
Furthermore, a third temperature sensor for measuring the temperature of the heat medium flowing in the tank direction from the compressor is provided on the upstream side of the flow pipe provided in the tank when the inside of the tank is heated, When the temperature measured by the third temperature sensor exceeds a preset threshold value, the compressor may be controlled so as to reduce the rotational speed of the compressor.
According to this structure, it can prevent that the temperature of a liquid rises too much.
本発明の液体温度調整装置では、ランニングコストの低減および省エネルギーを図りつつ、液体を急速に目標温度まで加熱させることができる。 In the liquid temperature adjusting device of the present invention, the liquid can be rapidly heated to the target temperature while reducing running costs and saving energy.
以下本発明に係る液体温度調整装置の好適な実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、液体温度調整装置の実施形態の全体構成を示す説明図である。
本実施形態の液体温度調整装置30は、恒温水を生成するタンク31と、タンク31内の恒温水の温度を調整する温度調整回路32とを備えている。
Preferred embodiments of a liquid temperature adjusting device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an embodiment of a liquid temperature adjusting device.
The liquid
タンク31には、恒温水を用いる負荷50へタンク31で目標温度に設定された恒温水を流通させるべく負荷50に接続される恒温水用第1流通管53と、負荷50から出た恒温水をポンプ52を経てタンク31内に流入させるための恒温水用第2流通管55とが接続されている。
また、恒温水用第1流通管53と恒温水用第2流通管55は、タンク31を挟んで対向するよう、タンク31の水平方向の両対向面にそれぞれ取り付けられる。
In the tank 31, a constant-temperature water first distribution pipe 53 connected to the
Moreover, the 1st constant temperature water flow pipe 53 and the 2nd constant temperature water flow pipe 55 are each attached to both the horizontal opposing surfaces of the tank 31 so that it may oppose on both sides of the tank 31.
温度調整回路32は、熱媒体を圧縮させる圧縮機34と、圧縮機34で圧縮された熱媒体を液体に凝縮させる凝縮器36(40)と、凝縮器36で熱放出した熱媒体を断熱膨張させて圧力を下げる膨張器38と、膨張器38で圧力低下した熱媒体を気化させて外部から熱を吸熱する蒸発器40(36)とが設けられ、各構成は熱媒体を流通させる流通管33により連結されて構成されている。
The temperature adjustment circuit 32 includes a
また、圧縮機34の下流側に接続された流通管33と、上流側に接続された流通管33の間には、熱媒体の流通方向を逆転させて切り換える四方弁66が設けられている。
四方弁66の切り換えによって温度調整回路32においては加熱と冷却の双方の制御が1つの回路で実行可能となるように設けられている。四方弁66は、圧縮機34の上流側の流通管33が、凝縮器36の上流側(冷却時には蒸発器36の下流側)の流通管33または蒸発器40の下流側(冷却時には凝縮器40の上流側)の流通管33のいずれか一方と接続し、圧縮機34の下流側の流通管33が、凝縮器36の上流側(冷却時には蒸発器36の下流側)の流通管33または蒸発器40の下流側(冷却時には凝縮器40の上流側)の流通管33のいずれか他方と接続するように配置されている。そして、圧縮機34の上流側と下流側の流通管33の接続先が、上述した場合における一方と他方とが逆に切り替わるように制御される。
In addition, a four-way valve 66 is provided between the
By switching the four-way valve 66, the temperature adjustment circuit 32 is provided so that both heating and cooling can be controlled by one circuit. In the four-way valve 66, the
タンク31の加熱時には、圧縮機34で圧縮された熱媒体は、四方弁66から凝縮器36に流通し、凝縮器36で熱放出した熱媒体を膨張器38で断熱膨張させて圧力を下げ、膨張器38で圧力低下した熱媒体を気化させて外部から熱を吸熱する蒸発器40を通過して、四方弁66を経て圧縮機34に戻る。
When the tank 31 is heated, the heat medium compressed by the
タンク31の冷却時には、四方弁66を切り換え、上述した方向と逆方向に熱媒体を流す。つまり、凝縮器36が蒸発器として機能し、蒸発器40が凝縮器として機能する。
まず、圧縮機34で圧縮された熱媒体は、四方弁66から凝縮器40に流通し、ファン42によって空気に熱放出する。そして、凝縮器40で熱放出した熱媒体は膨張器38で断熱膨張させて圧力を下げ、蒸発器36でタンク31から熱を吸熱して四方弁66を経て圧縮機34に戻る。
When the tank 31 is cooled, the four-way valve 66 is switched to flow the heat medium in the direction opposite to the above-described direction. That is, the condenser 36 functions as an evaporator, and the
First, the heat medium compressed by the
なお、図1で凝縮器36として示されている部位は、圧縮機34の下流側の流通管33がタンク31内部で蛇行して形成されて設けられている。
タンク31の加熱時においては、凝縮器36では、圧縮されて高温となった熱媒体とタンク31内の恒温水との間で熱交換を行い、熱媒体はタンク31内へ放熱する。このため、タンク31内の恒温水は加温される。
In addition, the site | part shown as the condenser 36 in FIG. 1 is provided with the
During the heating of the tank 31, the condenser 36 exchanges heat between the heat medium compressed to a high temperature and the constant temperature water in the tank 31, and the heat medium radiates heat into the tank 31. For this reason, the constant temperature water in the tank 31 is heated.
また、蒸発器40は、流通管33の周囲に空気との接触面積を増加させるためのフィンが複数積層されて構成された熱交換器として設けられている。このような蒸発器40には、ファン42が設けられ、蒸発器40のフィンに向けて強制的に送風される。このため、外部熱源である空気との間で熱媒体が熱交換を行い、熱媒体は空気から熱を吸熱する。このように、温度調整回路32は、タンク31の加熱時には、蒸発器40で空気から熱を吸い上げて利用するヒートポンプ回路を採用しており、省エネルギーに寄与することができる。
蒸発器40で吸熱して気化した熱媒体は、圧縮機34に戻る。
Further, the
The heat medium that has absorbed heat and vaporized in the
また、温度調整回路32には、凝縮器(蒸発器)36の上流側の流通管33と蒸発器(凝縮器)40の下流側の流通管33を連結する2本のバイパス管43,46が配設されている。
これらは、加熱時に用いられるバイパス管43と、冷却時に用いられるバイパス管46である。
The temperature adjustment circuit 32 includes two bypass pipes 43 and 46 that connect the
These are a bypass pipe 43 used during heating and a bypass pipe 46 used during cooling.
加熱時に用いられるバイパス管43の中途部には、リリーフバルブ44と逆止弁45が設けられており、通常時はリリーフバルブ44が閉状態となっているが、圧縮機34で圧縮した熱媒体が所定の値よりも高圧となってしまった場合には、リリーフバルブ44を開状態とし、高圧となった熱媒体を圧縮機34の入力側に逃がすようにしている。
A
また冷却時に用いるバイパス管46にもリリーフバルブ47と逆止弁48が設けられている。冷却時における通常状態ではリリーフバルブ47が閉状態となっているが、圧縮機34で圧縮した熱媒体が所定の値よりも高圧となってしまった場合には、リリーフバルブ47を開状態とし、高圧となった熱媒体を圧縮機34の入力側に逃がすようにしている。
A relief valve 47 and a check valve 48 are also provided in the bypass pipe 46 used for cooling. In the normal state during cooling, the relief valve 47 is closed, but when the heat medium compressed by the
続いて、本実施形態の液体温度調整装置30の制御系について説明する。
タンク31およびその周辺の4箇所に温度センサ62,63,64,65が設けられており、各温度センサ62,63,64,65の検出温度に基づいて制御装置60が圧縮機34の回転数の制御、四方弁の切り換えおよび蒸発器40のファン42の回転数の制御を行う。
Subsequently, a control system of the liquid
制御装置60は、CPU、メモリ、表示部、入力スイッチ等を備えており、メモリ内に記憶されている制御プログラムをCPUが読み出し、各温度センサ62,63,64,65からの温度情報に基づいて圧縮機34、四方弁66およびファン42の制御を行うことができる。
The
タンク31に接続され、タンク31内部の恒温水を排出する恒温水用第1流通管には、タンク31から排出される恒温水の温度を計測する液温センサ62が設けられており、測定された液温は制御装置60に入力される。
タンク31の外壁面には、水平方向のほぼ中央(タンク31に対する熱媒体の流通方向のほぼ中央)に第1温度センサ63が取り付けられている。第1温度センサ63で測定されたタンク外壁面の温度は、制御装置60に入力される。
A liquid temperature sensor 62 for measuring the temperature of the constant temperature water discharged from the tank 31 is provided in the first flow pipe for constant temperature water that is connected to the tank 31 and discharges the constant temperature water inside the tank 31. The liquid temperature is input to the
A
凝縮器36の下流側に位置する流通管33には、第2温度センサ64が設けられている。第2温度センサ64で測定された流通管33の温度(凝縮器36で放熱した熱媒体の温度)は制御装置60に入力される。
また、凝縮器36の上流側に位置する流通管33には、第3温度センサ65が設けられている。第3温度センサ65で測定された流通管33の温度(圧縮機34で圧縮された熱媒体の温度)は、制御装置60へ入力される。
A
A third temperature sensor 65 is provided in the
図2に、目標の目標温度が40℃未満であり、温度調整前の水の温度が5℃の場合の温度上昇を表すグラフを示す。このグラフでは、例として目標温度が30℃であり、5℃の水を30℃にまで上昇させた後、30℃の温度を維持して恒温水とするところを示している。 FIG. 2 shows a graph representing the temperature rise when the target temperature is less than 40 ° C. and the temperature of the water before temperature adjustment is 5 ° C. In this graph, as an example, the target temperature is 30 ° C., and after 5 ° C. water is raised to 30 ° C., the temperature of 30 ° C. is maintained and constant temperature water is obtained.
図3に、目標の目標温度が40℃以上であり、温度調整前の恒温水の温度が20℃の場合の温度上昇を表すグラフを示す。このグラフでは、例として目標温度が60℃であり20℃の水を60℃まで上昇させた後、60℃の温度を維持して恒温水とするところを示している。 FIG. 3 is a graph showing a temperature rise when the target temperature is 40 ° C. or higher and the temperature of the constant temperature water before temperature adjustment is 20 ° C. In this graph, as an example, the target temperature is 60 ° C., 20 ° C. water is raised to 60 ° C., and then the temperature of 60 ° C. is maintained to obtain constant temperature water.
ちなみに液体温度調整装置30は、目標温度が40℃以上であるか否かで制御方法が異なってくる。なお、目標温度はユーザーが設定するものであり、ユーザーが図示しない入力スイッチを操作することによって、制御装置60に目標温度を入力させることができる。目標温度は、制御装置60内のメモリに記憶される。
Incidentally, the liquid
本実施形態の液体温度調整装置の制御方法について、図4のフローチャートに基づいて、説明する。
まず、液体温度調整装置の電源がオンになると(ステップS100)、制御装置60はユーザーが入力した目標温度をメモリから読み出し、この目標温度が、40℃未満か、40℃以上かを判断する(ステップS102)。
A control method of the liquid temperature adjusting apparatus of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
First, when the power supply of the liquid temperature adjusting device is turned on (step S100), the
以下では、最初に目標温度が40℃未満である場合についての制御を説明する。
目標温度が40℃未満である場合、制御装置60は、次に目標温度と現在のタンク31内の水の液温との温度差を算出する(ステップS104)。現在の液温は、液温センサ62から入力された温度に基づく。
制御装置60は温度差が20℃以上か否かを判断する(ステップS106)。温度差が20℃以上であれば、制御装置60は、温度調整回路32を圧縮機34が最大出力に対して80%〜100%の出力(例えば、通常時2500〜3500rpmに対して5000〜6000rpm)になるようにしてタンク31内の水の急速加熱を開始するように制御する(ステップS108)。
Below, the control in case the target temperature is initially less than 40 degreeC is demonstrated.
When the target temperature is lower than 40 ° C., the
The
加熱中、制御装置60は液温を常時チェックしており、液温が目標温度以上になったか否かを判断する(ステップS110)。そして、制御装置60は、液温が目標温度となったところで四方弁66を切り換えるよう、四方弁66に制御信号を出力する。四方弁66が切り換わると、タンク31内の水は冷却する方向に制御される(ステップS112)。これにより、タンク31内の水の温度は目標温度に接近する。
During the heating, the
その後、制御装置60は、第1温度センサ63と第2温度センサ64において測定された温度の平均温度を算出する(ステップS114)。そして、制御装置60は、第1温度センサ63と第2温度センサ64の平均温度と、液温センサ62で測定された現在の水の温度が一致するように圧縮機34の回転数を制御して、タンク31内の水の温度を目標温度に維持させ、恒温水を生成する(ステップS116)。
Thereafter, the
なお、ステップS106において、目標温度と現在のタンク31内の水の液温との温度差が20℃未満であると判断された場合は、ステップS112へ移行し、制御装置60は、温度調整回路32がタンク31を冷却するように制御する。
そして、その後はステップS114へ移行し、制御装置60のCPUは、第1温度センサ63と第2温度センサ64において測定された温度の平均温度を算出する。
さらにステップS116へ移行して、制御装置60は、第1温度センサ63と第2温度センサ64の平均温度と、液温センサ62で測定された現在の水の温度が一致するように圧縮機34の回転数を制御して、タンク31内の水の温度を目標温度に維持させ、恒温水を生成する。
When it is determined in step S106 that the temperature difference between the target temperature and the current liquid temperature of the water in the tank 31 is less than 20 ° C., the process proceeds to step S112, and the
Then, the process proceeds to step S <b> 114, and the CPU of the
Further, the process proceeds to step S116, where the
続いて、目標温度が40℃以上の場合について説明する。
ステップS102において、目標温度が40℃以上であると判断された場合、制御装置60は、温度調整回路32を圧縮機34が最大出力に対して80%〜100%の出力になるようにしてタンク31内の水の急速加熱を開始するように制御する(ステップS200)。
Then, the case where target temperature is 40 degreeC or more is demonstrated.
When it is determined in step S102 that the target temperature is 40 ° C. or higher, the
加熱中、制御装置60は液温を常時チェックしており、液温が目標温度以上となったところで、圧縮機34の80%〜100%の出力による急速加熱を停止し、回転数の制御に移行する(ステップS202)。
すなわち、制御装置60は、第1温度センサ63と第2温度センサ64において測定された温度の平均温度を算出する(ステップS114)。そして、制御装置60は、第1温度センサ63と第2温度センサ64の平均温度と、液温センサ62で測定された現在の水の温度が一致するように圧縮機34の回転数を制御して、タンク31内の水の温度を目標温度に維持させ、恒温水を生成する(ステップS116)。
During the heating, the
That is, the
上述してきたように、目標温度が高い場合には、冷却制御をしなくても外気により自然に液温は低下してくるので四方弁66を切り換えての冷却制御の必要はなくなる。
一方、目標温度が比較的低い(外気温と同程度)の場合には、液温が低下しにくいので、四方弁66を切り換えて冷却制御をかけて目標温度を維持する必要がある。
As described above, when the target temperature is high, the liquid temperature is naturally lowered by the outside air without performing the cooling control, so that it is not necessary to perform the cooling control by switching the four-way valve 66.
On the other hand, when the target temperature is relatively low (similar to the outside air temperature), the liquid temperature is unlikely to decrease. Therefore, it is necessary to switch the four-way valve 66 and perform cooling control to maintain the target temperature.
なお、加熱時において、蒸発器40に接触する空気温度が低い場合、十分な吸熱ができない場合もあるので、制御装置60はファン42の回転数を下げるように制御する。さらに、蒸発器40に接触する空気温度が高い場合、吸熱効率を上げるために、制御装置60はファン42の回転数を上げるように制御してもよい。
During heating, if the temperature of the air in contact with the
また、制御装置60内には、予め第3温度センサ65で測定される熱媒体の温度の閾値を記憶させておく。そして、タンク31内の水の温度を上昇させている最中は、制御装置60は第3温度センサ65で測定される熱媒体の温度と閾値とを比較している。第3温度センサ65で測定される熱媒体の温度が閾値を越えたことを制御装置60が検出した場合、制御装置60は、圧縮機34の回転数を下げるように制御する。このような制御が実行されることで、水の温度の急激な上昇による突沸等を避けることができる。また、加熱対象の液体が水以外である場合には、液体の変質等を防止できる。
Further, a threshold value of the temperature of the heat medium measured by the third temperature sensor 65 is stored in the
なお、圧縮機34の制御は、インバータ制御で実施できると、精密な温度調整および省エネルギーが実施できるので好適である。すなわち、圧縮機34の回転駆動は、図示しないモータにより行われており、モータの回転制御はインバータ回路68によって行われるようにするとよい。
Note that it is preferable that the
上述してきた実施形態ではタンク31内では水を加熱して恒温水を生成する例について説明したが、加熱対象となる液体は水に限定されることはなく、他の液体であってもよい。例えば、搾乳後の牛乳を一定温度に維持する場合に採用してもよい。 In the embodiment described above, an example in which water is heated in the tank 31 to generate constant temperature water has been described. However, the liquid to be heated is not limited to water, and may be other liquids. For example, you may employ | adopt when maintaining the milk after milking at a fixed temperature.
また、上述した実施形態では、タンク31で生成した恒温水を負荷へ供給する構成について開示したが、タンク31内に液体を貯留させたおくだけの構成に採用してもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the constant temperature water generated in the tank 31 is supplied to the load has been disclosed. However, the configuration may be employed in which only the liquid is stored in the tank 31.
30 液体温度調整装置
31 タンク
32 温度調整回路
33 流通管
34 圧縮機
36 凝縮器(蒸発器)
38 膨張器
40 蒸発器(凝縮器)
42 ファン
43,46 バイパス管
44,47 リリーフバルブ
45,48 逆止弁
50 負荷
52 ポンプ
53 恒温水用第1流通管
55 恒温水用第2流通管
60 制御装置
62 液温センサ
63 第1温度センサ
64 第2温度センサ
65 第3温度センサ
66 四方弁
68 インバータ回路
30 Liquid temperature adjusting device 31 Tank 32
38
42 Fan 43, 46
Claims (5)
熱媒体を圧縮する圧縮機、熱媒体を液体に凝縮させる凝縮器、熱媒体を低圧化させる膨張器および熱媒体を気化させる蒸発器が、内部を熱媒体が流通する流通管によって接続されてなる温度調整回路が設けられ、
前記温度調整回路の熱媒体の流通方向を逆転させる四方弁が設けられ、
前記流通管の一部が、タンクの外壁面に取り付けられるか又はタンク内部に配置されて、前記温度調整回路の凝縮器又は蒸発器の機能を果たしてタンク内の液体を加熱又は冷却を行うように設けられ、
前記タンクを加熱する際には、前記蒸発器が外部熱源から吸熱するように設けられることにより、前記温度調整回路がヒートポンプ回路を構成するように設けられ、
前記タンク内の液体温度を測定する液温センサが設けられ、
前記制御装置は、
前記目標温度が、予め設定された第1の閾値未満であり、且つ前記目標温度と温度調整前の液体温度との温度差が予め設定された第2の閾値未満の場合には、低液温過小負荷状態であると判断し、
前記目標温度が、予め設定された第1の閾値未満であり、且つ前記目標温度と温度調整前の液体温度との温度差が予め設定された第2の閾値以上の場合には、低液温高負荷状態であると判断し、
前記目標温度が、予め設定された第1の閾値以上の場合には、高液温状態であると判断し、
低液温過小負荷状態の場合と、低液温高負荷状態の場合と、高液温状態とではそれぞれ異なる制御方法を実行することを特徴とする液体温度調整装置。 In the liquid temperature adjusting device provided with a control device for controlling the liquid in the tank to be heated to the target temperature,
A compressor that compresses the heat medium, a condenser that condenses the heat medium into a liquid, an expander that lowers the heat medium, and an evaporator that vaporizes the heat medium are connected by a flow pipe through which the heat medium flows. A temperature adjustment circuit is provided,
A four-way valve for reversing the flow direction of the heat medium of the temperature adjustment circuit is provided,
A part of the flow pipe is attached to the outer wall surface of the tank or disposed inside the tank, and functions as a condenser or an evaporator of the temperature adjustment circuit to heat or cool the liquid in the tank. Provided,
When heating the tank, the evaporator is provided to absorb heat from an external heat source, so that the temperature adjustment circuit is provided to constitute a heat pump circuit,
A liquid temperature sensor for measuring the liquid temperature in the tank is provided;
The control device includes:
When the target temperature is less than a preset first threshold and the temperature difference between the target temperature and the liquid temperature before temperature adjustment is less than a preset second threshold, the low liquid temperature Judge that it is underload,
When the target temperature is less than a preset first threshold and the temperature difference between the target temperature and the liquid temperature before temperature adjustment is equal to or greater than a preset second threshold, the low liquid temperature Judging that the load is high,
When the target temperature is equal to or higher than a preset first threshold, it is determined that the liquid temperature state is high,
A liquid temperature adjusting device that executes different control methods for a low liquid temperature underload state, a low liquid temperature high load state, and a high liquid temperature state.
低液温過小負荷状態の場合には、前記温度調整回路の圧縮機を最大出力に対して80%〜100%の出力にしてタンク内の液体を急速加熱し、タンク内の液体温度が目標温度以上になったときに前記四方弁を切り換えてタンク内の液体を冷却して目標温度とし、その後は圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体が目標温度に維持されるように制御し、
低液温高負荷状態の場合には、圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体を冷却しつつ液体が目標温度に維持されるように制御し、
高液温状態の場合には、前記温度調整回路の圧縮機を最大出力に対して80%〜100%の出力にしてタンク内の液体を急速加熱し、タンク内の液体温度が目標温度以上になったときに、圧縮機の回転数を制御してタンク内の液体が目標温度に維持されるように制御することを特徴とする請求項1記載の液体温度調整装置。 The control device includes:
In the case of a low liquid temperature underload condition, the temperature adjustment circuit compressor is set to an output of 80% to 100% of the maximum output to rapidly heat the liquid in the tank, and the liquid temperature in the tank is the target temperature. When this occurs, the four-way valve is switched to cool the liquid in the tank to the target temperature, and thereafter, the number of revolutions of the compressor is controlled so that the liquid in the tank is maintained at the target temperature. ,
In the case of a low liquid temperature and high load state, the control is performed so that the liquid is maintained at the target temperature while cooling the liquid in the tank by controlling the rotation speed of the compressor,
In the case of a high liquid temperature state, the liquid in the tank is rapidly heated by setting the compressor of the temperature adjustment circuit to an output of 80% to 100% with respect to the maximum output, and the liquid temperature in the tank exceeds the target temperature. 2. The liquid temperature adjusting device according to claim 1, wherein when it becomes, the rotation speed of the compressor is controlled so that the liquid in the tank is maintained at a target temperature.
前記凝縮器の下流側に配設されている流通管に設けられた第2温度センサとを具備し、
前記制御装置は、
前記第1温度センサと前記第2温度センサにおいて測定された温度の平均温度を算出し、算出された平均温度と前記液温センサで測定された温度が一致するように前記圧縮機の回転数を制御して、液体の温度を目標温度に維持させることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項記載の液体温度調整装置。 A first temperature sensor provided at substantially the center in the horizontal direction of the tank;
A second temperature sensor provided in a flow pipe disposed downstream of the condenser;
The control device includes:
An average temperature of the temperatures measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor is calculated, and the rotation speed of the compressor is set so that the calculated average temperature matches the temperature measured by the liquid temperature sensor. 4. The liquid temperature adjusting device according to claim 1, wherein the liquid temperature adjusting device is controlled to maintain the temperature of the liquid at a target temperature.
前記制御装置は、
前記第3温度センサで測定された温度が予め設定された閾値を越えた場合には、前記圧縮機の回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項4記載の液体温度調整装置。 A third temperature sensor for measuring the temperature of the heat medium flowing in the tank direction from the compressor is provided on the upstream side of the flow pipe provided in the tank when heating the inside of the tank,
The control device includes:
5. The liquid temperature adjusting device according to claim 4, wherein when the temperature measured by the third temperature sensor exceeds a preset threshold value, control is performed so as to reduce the rotational speed of the compressor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008266656A JP2010096394A (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Liquid temperature control device |
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JP2008266656A JP2010096394A (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Liquid temperature control device |
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JP2010096394A true JP2010096394A (en) | 2010-04-30 |
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JP2008266656A Pending JP2010096394A (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Liquid temperature control device |
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Country | Link |
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-
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- 2008-10-15 JP JP2008266656A patent/JP2010096394A/en active Pending
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