JP2010255879A - Temperature adjusting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は温度調整装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device.
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、厳格に温度管理された精密工作機械が要求される。
この様な精密工作機械の温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献1には、図7に示す温度調整装置が提案されている。
図7に示す温度調整装置は、圧縮機100で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱器102に供給される加熱流路と、高温の第1熱媒体の残余部が凝縮器104で冷却されてから第1膨張弁106で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却器108に供給される冷却流路とが設けられ、ポンプ112によって貯留槽110に貯留されている温度調整対象の水が加熱器102と冷却器108とを通過して所定温度に調整されるように、高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が圧縮機100に再供給される温度調整装置である。
この温度調整装置では、圧縮機100から吐出された高温の第1熱媒体の一部を加熱流路側に分配すると共に、高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な比例三方弁114と、加熱流路の加熱能力が向上するように、加熱器102で熱を放出して冷却されてから第2膨張弁116で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体としての水から吸熱する吸熱器118を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁114を制御し、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、加熱器102と冷却器108とを通過する温度調整対象の空気を所定温度に制御する制御部120とが設けられている。
Usually, in the precision processing field such as the manufacturing process of semiconductor devices, most of them are installed in a clean room in which temperature and humidity are controlled.
However, in recent years, in the precision processing field, processes requiring precision processing with higher processing accuracy than before have been emerging.
In processes that require such high precision machining, precision machine tools that are strictly temperature controlled are required.
As a temperature adjusting device used for adjusting the temperature of such a precision machine tool, for example, the following
The temperature adjusting device shown in FIG. 7 includes a heating flow path in which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by the
In this temperature adjusting device, a part of the high-temperature first heat medium discharged from the
図7に示す温度調整装置では、加熱器102と冷却器108とを通過して精密工作機械等のUSERに供給する水の温度を、目標温度に対して±0.1℃の精度で制御でき、且つ省エネルギーも図ることができる。
しかし、図7に示す温度調整装置では、凝縮器194とヒータポンプ手段の吸熱器118とを通過した水は、外部に排出されている。このため、凝縮器194で吸熱した熱量は、その一部が吸熱器118によって吸熱されているものの、大部分は廃棄されているため、省エネルギーが不完全である。
そこで、本発明は、省エネルギーが不完全な従来の温度調整装置の課題を解消し、更に一層の省エネルギーを図れる温度調整装置を提供することを目的とする。
In the temperature adjusting device shown in FIG. 7, the temperature of water supplied to the USER such as a precision machine tool through the
However, in the temperature adjusting device shown in FIG. 7, the water that has passed through the condenser 194 and the heat absorber 118 of the heater pump means is discharged to the outside. For this reason, although a part of the amount of heat absorbed by the condenser 194 is absorbed by the heat absorber 118, most of it is discarded, so that energy saving is incomplete.
Therefore, an object of the present invention is to provide a temperature adjusting device that can solve the problems of the conventional temperature adjusting device that is incomplete in energy saving and can achieve further energy saving.
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねたところ、図7に示した温度調整装置の凝縮器194と吸熱器118とを通過した水の温度は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配率が安定しているとき、所定温度で比較的安定しているため、凝縮器194と吸熱器118とを通過した水を、外部機器の温度調整用に用いることが可能であることを見出した。
すなわち、前記課題を解決するための手段としては、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した前記第2熱媒体が、外部機器の温度調整用又は前記温度調整対象の流体の予備温度調整用に供給される温度調整装置を提供できる。
この課題を解決するための手段において、凝縮手段と吸熱手段とを通過して温度調整した第2熱媒体と温度調整対象の流体とを供給する予備温度調整用の熱交換器を設けることによって、温度調整対象の流体を容易に予備温度調整できる。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have found that the temperature of water that has passed through the condenser 194 and the heat absorber 118 of the temperature adjustment device shown in FIG. When the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to each other is stable, it is relatively stable at a predetermined temperature, so that the water that has passed through the condenser 194 and the heat absorber 118 is adjusted to the temperature of the external device. It was found that it can be used for
That is, as means for solving the above problems, a heating flow path in which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by a compressor is supplied to the heating means, and the high-temperature first heat medium A cooling flow path is provided that is cooled by the condensing means and then adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied to the cooling means, and passes through the heating means and the cooling means. The high temperature first heat medium is distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and passes through each of the heating flow path and the cooling flow path so as to adjust the temperature adjustment target fluid to a predetermined temperature. 1 is a temperature adjusting device in which a heat medium is re-supplied to the compressor, and distributes a part of the high-temperature first heat medium discharged from the compressor to the heating flow path side, and the high-temperature first heat The remaining part of the medium is distributed to the cooling flow path side and distributed to the heating flow and the cooling flow path. Distributing means capable of changing the distribution ratio of the high-temperature first heat medium, and the second expansion means adiabatically after the heat is released by the heating means and cooled so that the heating capacity of the heating flow path is improved. The first heat medium expanded and further cooled by the heat pump means including heat absorption means for absorbing heat from the second heat medium, which is an external heat source, controls the distribution means, and the heating flow path and the cooling flow path A controller for adjusting a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating medium and controlling a fluid to be adjusted in temperature passing through the heating unit and the cooling unit to a predetermined temperature, and the condensing unit And the second heat medium that has passed through the heat absorbing means can be provided for temperature adjustment of an external device or for preliminary temperature adjustment of the fluid to be temperature adjusted.
In the means for solving this problem, by providing a heat exchanger for preliminary temperature adjustment for supplying the temperature-adjusted second heat medium and the temperature-adjusted fluid through the condensing means and the heat absorption means, Preliminary temperature adjustment can be easily performed for the fluid to be temperature adjusted.
また、前記課題を解決するための手段としては、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、前記温度調整対象の流体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した温度調整対象の流体が、前記加熱手段と冷却手段とに供給される温度調整装置を提供できる。 Further, as means for solving the above problems, a heating flow path in which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by a compressor is supplied to the heating means, and the high-temperature first heat medium A cooling flow path is provided that is cooled by the condensing means and then adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied to the cooling means, and passes through the heating means and the cooling means. The high temperature first heat medium is distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and passes through each of the heating flow path and the cooling flow path so as to adjust the temperature adjustment target fluid to a predetermined temperature. 1 is a temperature adjusting device in which a heat medium is re-supplied to the compressor, and distributes a part of the high-temperature first heat medium discharged from the compressor to the heating flow path side, and the high-temperature first heat The remaining portion of the medium is distributed to the cooling flow path side and is distributed to the heating flow and the cooling flow path. A distribution means capable of changing a distribution ratio of the first heat medium, and a second expansion means for adiabatic after the heat is released by the heating means and cooled so that the heating capacity of the heating flow path is improved. The first heat medium that has been expanded and further cooled is distributed to the heat pump means having heat absorption means for absorbing heat from the temperature adjustment target fluid, the distribution means, and distributed to the heating flow path and the cooling flow path. A controller for adjusting the distribution ratio of the first high-temperature heat medium to control the temperature adjustment target fluid passing through the heating unit and the cooling unit to a predetermined temperature, and the condensing unit and the heat absorbing unit. It is possible to provide a temperature adjustment device in which the fluid to be temperature-adjusted that has passed through is supplied to the heating means and the cooling means.
本発明者らが提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を加熱流路側に高い加熱サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第2熱媒体を前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも低温に調整するように、分配手段を制御することによって、加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも低温の第2熱媒体を外部機器等に供給できる。
一方、制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を冷却流路側に高い冷却サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第2熱媒体を前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも高温に調整するように、分配手段を制御することによって、加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも高温の第2熱媒体を外部機器等に供給できる。
尚、温度調整対象の流体と第2熱媒体とを水とすることが好ましい。
In the means for solving the problems provided by the present inventors, the following preferred embodiments can be raised.
In the control unit, the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path is set to a high heating side on the heating flow path side, and the second heat medium that has passed through the condensation means and the heat absorption means is By controlling the distribution means so that the fluid is adjusted to a temperature lower than the fluid adjusted to a predetermined temperature through the heating channel and the cooling channel, the heating channel and the cooling channel are passed through to the predetermined temperature. The second heat medium having a temperature lower than that of the adjusted fluid can be supplied to an external device or the like.
On the other hand, in the control unit, the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path is set to a high cooling side on the cooling flow path side, and the second heat medium that has passed through the condensation means and the heat absorption means By passing the heating channel and the cooling channel through the heating channel and the cooling channel, the distribution means is controlled so that the fluid is adjusted to a temperature higher than the fluid adjusted to a predetermined temperature. A second heat medium having a temperature higher than that of the fluid adjusted to a predetermined temperature can be supplied to an external device or the like.
In addition, it is preferable that the fluid to be temperature adjusted and the second heat medium are water.
本発明者らが提供した温度調整装置によれば、加熱流路と冷却流路とを通過する温度調整対象の流体を目標温度に対して高精度に温度調整できる。
更に、ヒートポンプ手段の吸熱手段を設け、且つ凝縮手段と吸熱手段とを通過した第2熱媒体を外部機器の温度調整用又は温度調整対象の流体の予備温度調整用に用いることによって、圧縮機によって第1熱媒体に加えられたエネルギーを充分に利用でき、図7に示す温度調整装置よりも更に一層の省エネルギーを図ることができる。
また、凝縮手段と吸熱手段とに温度調整対象の流体を供給する場合には、温度調整対象の流体の予備温度調整を容易に行うことができ、且つ圧縮機によって第1熱媒体に加えられたエネルギーを充分に利用できる。
According to the temperature adjustment device provided by the present inventors, the temperature adjustment target fluid that passes through the heating channel and the cooling channel can be adjusted with high accuracy with respect to the target temperature.
Furthermore, by providing the heat absorption means of the heat pump means, and using the second heat medium that has passed through the condensation means and the heat absorption means for adjusting the temperature of the external device or adjusting the preliminary temperature of the fluid to be adjusted by the compressor, The energy applied to the first heat medium can be sufficiently utilized, and further energy saving can be achieved as compared with the temperature adjusting device shown in FIG.
Further, when supplying the temperature adjustment target fluid to the condensing means and the heat absorption means, the preliminary temperature adjustment of the temperature adjustment target fluid can be easily performed and added to the first heat medium by the compressor. Enough energy can be used.
本発明者らが提供した温度調整装置の一例を説明する概略図を図1に示す。図1に示す温度調整装置では、工作機械等の外部機器(以下、単にUSERと称することがある)から戻って貯留槽64に貯留されている温度調整対象の水を、ポンプ66によって熱交換器50及び純水器52を経由して、冷却流路と加熱流路とに供給して、精密に温度調整した水をUSERに供給している。
かかる加熱流路を構成する加熱手段としての加熱器14と冷却流路を構成する冷却手段としての冷却器16とが設けられており、温度調整対象の水を冷却し加熱することによって精密に温度調整して、USERに供給する。
かかる加熱器14及び冷却器16には、第1熱媒体として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが供給され、第1熱媒体の気化・液化によって温度調整対象の水を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第1熱媒体は、圧縮機18によって圧縮・加熱されて高温(例えば70℃)の気体状となって吐出される。圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体を、分配手段としての比例三方弁20によって、加熱器14が設けられた加熱流路側と冷却器16が設けられた冷却流路側とに分配する。
この比例三方弁20では、加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体との合計量が圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように分配する。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a temperature adjusting device provided by the present inventors. In the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the water to be temperature adjusted that is returned from an external device (hereinafter simply referred to as USER) such as a machine tool and stored in the storage tank 64 is transferred to the heat exchanger by the pump 66. 50 and the deionizer 52 are supplied to the cooling flow path and the heating flow path, and the temperature-adjusted water is supplied to the USER.
A
The
Such a first heat medium is compressed and heated by the
In this proportional three-
かかる比例三方弁20は、制御部22によって制御されている。この制御部22では、温度調整した水をUSERに供給する供給配管に設けられた温度センサ24によって測定された測定温度と設定された設定温度と比較し、測定温度が設定温度と一致するように、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、加熱流路と冷却流路とに供給された温度調整対象の水を所定温度に調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁20をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁20がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。かかる制御部22に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。
冷却流路側に分配された高温の第1熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器26によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁28によって断熱的に膨張して更に冷却(例えば、10℃に冷却)される。冷却された第1熱媒体は、冷却器16に供給され、温度調整対象の水を冷却して所定温度に調整する。その際に、冷却器16に供給された第1熱媒体は水から吸熱して昇温される。
一方、加熱流路側に分配された高温の第1熱媒体は、加熱器14に直接供給され、冷却器16で冷却された温度調整対象の水を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第1熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第1熱媒体となる。
この様に、図1に示す温度調整装置では、冷却器16によって冷却された温度調整対象の水を加熱器14によって、温度調整対象の水の温度調整の精度を向上できる。
The proportional three-
This “substantially continuously changing” means that when the proportional three-
The high temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side is cooled by the
On the other hand, the high-temperature first heat medium distributed to the heating channel side is directly supplied to the
As described above, in the temperature adjustment device shown in FIG. 1, the accuracy of temperature adjustment of the temperature adjustment target water can be improved by using the
かかる凝縮器26には、加熱器14側に分配された高温の第1熱媒体を冷却する冷却水として、第2熱媒体として貯留槽29に貯留されている水をポンプ33によって供給している。かかる冷却水は、凝縮器26内で70℃程度の第1熱媒体によって30℃程度に加熱されて配管31から吐出される。この配管31から吐出された冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器32に加熱源として供給される。
この吸熱器32には、加熱器14で放熱した第1熱媒体を、膨張弁34によって断熱的に膨張して更に冷却した10℃程度の第1熱媒体が供給されている。このため、吸熱器32では、凝縮器26で吸熱して30℃程度に昇温された冷却水と10℃程度に冷却された第1熱媒体との温度差に基づいて、第1熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器32で冷却水から吸熱して昇温された第1熱媒体は、アキュームレータ36を経由して圧縮機18に供給される。このアキュームレータ36には、冷却器16に供給されて温度調整対象の水から吸熱した第1熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ36は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機18に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機18に供給できる。
このアキュームレータ36としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ36を設置しなくても、吸熱器32で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器16に供給されて温度調整対象の水から吸熱した第1熱媒体とを合流して、圧縮機18に再供給できればよい。
The
The
The first heat medium that has been heated by absorbing heat from the cooling water by the
As this
Even if the
図1に示す温度調整装置では、凝縮器26及び吸熱器32を通過した冷却水は熱交換器50に供給し、貯留槽64に貯留されている水の温度を純水器52に適した温度範囲に調整する。純水器52には、イオン交換樹脂が充填されており、所定の温度範囲となるように温度調整対象の水の温度を調整することによって、イオン交換樹脂の特性を充分に発揮できるからである。
ここで、凝縮器26及び吸熱器32を通過した冷却水は、温度調整装置が安定運転されているとき、つまり加熱器14と冷却器16とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率が安定しているとき、安定した温度となる。
但し、その温度は、制御部22が加熱器14と冷却器16とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を、加熱器14側に高い加熱サイドに制御するか、或いは制御部22が加熱器14と冷却器16とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を、冷却器16側に高い冷却サイドに制御するかで異なる。
例えば、制御部22が高温の第1熱媒体の分配比率を加熱サイドに制御している場合には、凝縮器26と吸熱器32とを通過した水の温度は、加熱器14と冷却器16とを通過したUSERに供給される水の温度よりも低温となる。加熱器14及び膨張弁34を通過して冷却された第1熱媒体が供給される吸熱器32に、圧縮機18から高温の第1熱媒体が直接供給される凝縮器26よりも多くの第1熱媒体が供給されるためである。
一方、制御部22が高温の第1熱媒体の分配比率を冷却サイドに制御している場合には、凝縮器26と吸熱器32とを通過した水の温度は、加熱器14と冷却器16とを通過したUSERに供給される水の温度よりも高温となる。凝縮器26に吸熱器32よりも多くの第1熱媒体が供給されるためである。
尚、凝縮器26と吸熱器32とを通過した水の温度の目標温度に対する精度は、加熱器14と冷却器16とを通過した水の温度の目標温度に対する精度に比較して劣るが、温度調整対象の水を、純水器52に充填されているイオン交換樹脂の特性を発揮できる温度範囲とする予備温度調整用としては充分に用いることができる。
In the temperature adjustment device shown in FIG. 1, the cooling water that has passed through the
Here, the cooling water that has passed through the
However, the temperature is controlled by the
For example, when the
On the other hand, when the
The accuracy of the temperature of water that has passed through the
また、制御部22によって高温の第1熱媒体の分配比率が加熱サイド又は冷却サイドにあっても、凝縮器26及び吸熱器32を通過した冷却水を熱交換器50に供給することによって、温度調整対象の水を、純水器52に充填されているイオン交換樹脂の特性を充分に発揮できる温度範囲に調整できる。
図1に示す温度調整装置では、加熱器14で放熱した第1熱媒体を、膨張弁34によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁34での断熱膨張による冷却では、第1熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第1熱媒体は、外部から凝縮器26を経由して吸熱器32に供給された第2熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機18から吐出される高温の第1熱媒体には、圧縮機18による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器32によって外部熱源としての冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。
更に、図1に示す温度調整装置では、外部から供給された冷却水が凝縮器26を経由して吸熱器32に供給されており、凝縮器26で除去した高温の第1熱媒体から除去したエネルギーの一部も、圧縮機18から吐出される高温の第1熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。
しかも、図1に示す温度調整装置では、凝縮器26及び吸熱器32を通過した冷却水を熱交換器50に供給して、温度調整対象の水を所定温度に調整している。このため、圧縮機18によって第1熱媒体に加えられたエネルギーを有効に利用でき、図7に示す温度調整装置よりも省エネルギーを更に一層向上できる。
In addition, even if the distribution ratio of the high-temperature first heat medium is on the heating side or the cooling side by the
In the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the first heat medium radiated by the
Therefore, energy absorbed from the cooling water as the external heat source by the
Further, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the cooling water supplied from the outside is supplied to the
Moreover, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the cooling water that has passed through the
図1に示す温度調整装置では、比例三方弁20によって加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体との分配比率を、USERに供給する水の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
このため、図1に示す温度調整装置では、加熱流路及び冷却流路に高温の第1熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器14と冷却流路の冷却器16とを通過する温度調整対象の水の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を比例三方弁20によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
その結果、加熱流路の加熱器14と冷却流路の冷却器16とを通過する温度調整対象の水の温度を設定温度に対して±0.1℃以下の精度で制御できる。
一方、凝縮器26及び吸熱器32を通過した冷却水の温度は、目標温度に対して±10℃程度の精度となるが、温度調整対象の水を純水器52に充填されているイオン交換樹脂の特性を充分に発揮し得る温度範囲に調整できる。
また、図1に示す温度調整装置では、上述した様に、加熱流路の加熱能力が向上され、且つ加熱流路と冷却手段とを含む流路のうち、分配手段としての比例三方弁20から冷却器16及び吸熱器32の各々を通過した第1熱媒体がアキュームレータ36で合流されるまでの加熱流路を含む流路と冷却流路を含む流路との各々が、流路的に独立して設けられている。このため、加熱器14と冷却器16とを通過する温度調整対象の水の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁20によって高温の第1熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くして、温度調整対象の水を所定温度に迅速に調整できる。
In the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the distribution ratio between the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path side and the high-temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side by the proportional three-
For this reason, in the temperature control apparatus shown in FIG. 1, the high temperature 1st heat medium is always supplied to the heating flow path and the cooling flow path, and the
As a result, the temperature of the temperature adjustment target water passing through the
On the other hand, the temperature of the cooling water that has passed through the
Further, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, as described above, the heating capacity of the heating channel is improved, and the proportional three-
以上、説明してきた図1に示す温度調整装置では、凝縮器26に冷却水を供給する配管に、冷却水制御手段としての制御弁40が設けられている。この制御弁40は、圧縮機18の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制御弁40は、図2に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部40aの開口部を開閉する弁体40bを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ40cによって弁体40bが弁部40aの開口部を閉鎖する方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機18から吐出された第1熱媒体の圧力が供給されるベローズ40dに当接し、棒状部をバネ40cの付勢力に抗して弁部40aの開口部を開放する方向に弁体40bを付勢している。
As described above, in the temperature adjusting apparatus shown in FIG. 1, the
このため、圧縮機18の吐出圧がバネ40cの付勢力以上となったとき、ベローズ40dによって弁体40dが弁部40aの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器26に供給される冷却水量が増加して、凝縮器26の冷却能力が向上される。このため、圧縮機18の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機18の吐出圧がバネ40cの付勢力以下となったとき、弁体40dが弁部40aの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器26に供給される冷却水量が減少して、凝縮器26の冷却能力が低下する。このため、圧縮機18の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機18の吐出圧を一定に保持することによって、温度調整装置を安定して運転できる。
ところで、加熱器14及び冷却器16を通過する温度調整対象の水の温度設定を大幅に昇温した場合、制御部22では、比例三方弁20の冷却流路側の吐出口の開度を全閉状態又は全閉状態に近い状態とすると共に、加熱流路側の吐出口を全開状態又は全開状態に近い状態とする。
また、温度調整対象の水の温度が低温である場合、加熱流路の加熱器14に供給された高温の第1熱媒体は、加熱器14で低温の水によって凝縮され、圧縮機18の吐出圧が所定圧よりも低圧となるため、制御弁40が閉じて凝縮器26に冷却水が供給されなくなる。
この様に、凝縮器26に冷却水が供給されなくなると、凝縮器26からヒートポンプ手段の吸熱器32に供給される冷却水も供給されなくなる。このため、吸熱器32が稼働停止状態となって、ヒートポンプ手段が機能しなくなる。
しかも、加熱器14で放熱して凝縮した第1熱媒体を膨張弁34で断熱的に膨張して冷却した第1熱媒体と冷却水との熱交換が行われず、吸熱器32が凍結するおそれがある。
For this reason, when the discharge pressure of the
On the other hand, when the discharge pressure of the
In this way, the temperature adjusting device can be stably operated by keeping the discharge pressure of the
By the way, when the temperature of the temperature adjustment target water passing through the
In addition, when the temperature of the temperature adjustment target water is low, the high temperature first heat medium supplied to the
In this way, when the cooling water is not supplied to the
In addition, heat exchange between the first heat medium, which is radiated and condensed by the
このため、図1に示す温度調整装置では、吸熱器32への冷却水の供給手段として、制御弁40のバイパス配管に制御弁44を設けている。この制御弁44は、比例三方弁20の冷却流路側の吐出口の開度が全閉状態又は全閉状態に近い状態となり、加熱流路側の吐出口が全開状態又は全開状態に近い状態となったとき、制御部22からの信号によって開き、強制的に冷却水を凝縮器26に供給し、吸熱器32を稼働状態としている。
このため、加熱器14及び冷却器16を通過する温度調整対象の水の温度設定を大幅に昇温した場合や加熱器14及び冷却器16を通過する空気流が低温の場合の様に、冷却流路側に分配される高温の第1熱媒体の分配率がゼロ又はその近傍となったときでも、吸熱器32に所定量の冷却水を供給でき、吸熱器32の凍結を防止し且つヒートポンプ手段の機能を発揮させることができる。
圧縮機18の吐出圧が上昇し所定圧近傍に到達したとき、制御弁44を制御部22からの信号によって閉じる。その後は、制御弁40によって圧縮機18の吐出側の圧力が一定に保持されるように、凝縮器26に供給される冷却水の供給量を制御する。
For this reason, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, a control valve 44 is provided in the bypass piping of the
Therefore, when the temperature setting of the temperature adjustment target water passing through the
When the discharge pressure of the
また、図1に示す温度調整装置では、分配手段として比例三方弁20を用いているが、図3(a)に示す様に、2個の二方弁38a,38bを用いることができる。2個の二方弁38a,38bの各々は、制御部22によって制御されている。かかる第1制御部22によって、二方弁38a,38bの各々の開度を調整し、圧縮機18で圧縮・加熱された気体状の高温の第1熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器14と冷却器16とを通過する温度調整対象の水を所定温度に制御する。その際に、加熱器14側に分配する高温の第1熱媒体量と冷却器16側に分配する高温の第1熱媒体量との合計量が、圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、二方弁38a,38bの開度を調整して連続的に比例分配される。
その際に、二方弁38a,38bの各々は、図3(b)に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、制御部22では、図3(b)に示す二方弁38a,38bの各々についての流量特性データを保持し、制御部22からは、二方弁38a,38bの各流量特性に基づいて各二方弁38a,38bへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、二方弁38a,38bをステップ制御によって駆動し、加熱流路と冷却流路との分配比率を調整する際に、二方弁38a,38bの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。
In the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the proportional three-
At that time, the relationship between the valve opening and the flow rate of each of the two-
Here, “to adjust the distribution ratio distributed to the heating flow path and the cooling flow path substantially continuously” or “to adjust the distribution ratio substantially continuously” means that the two-
図1〜図3に示す温度調整装置では、温度調整対象の水が貯留されている貯留槽64と異なる貯留槽29に貯留されている水を凝縮器26及び吸熱器32に供給しているが、図4に示す様に、凝縮器26及び吸熱器32に貯留槽64に貯留された温度調整対象の水を供給し、凝縮器26及び吸熱器32を通過した温度調整対象の水を純水器52に供給してもよい。
この様に、凝縮器26及び吸熱器32を通過した貯留槽64に貯留された温度調整対象の水の温度を、純水器52に充填されたイオン交換樹脂の特性を充分に発揮できる温度範囲に調整できる。
尚、図4に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図1に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
In the temperature adjusting device shown in FIGS. 1 to 3, water stored in a
Thus, the temperature range in which the temperature of the temperature adjustment target water stored in the storage tank 64 that has passed through the
4 that are the same as those of the temperature adjusting device shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those in FIG. 1 and detailed description thereof is omitted. .
図1〜図4に示す温度調整装置では、温度調整対象の水の予備温度調整に、凝縮器26及び吸熱器32を直接又は間接的に利用しているが、図5に示す様に、凝縮器26及び吸熱器32を通過した水を外部機器に供給するようにしてもよい。
図5に示す温度調整装置では、貯留槽64に1st USERから戻った水を貯留し、この水を直接冷却器16及び加熱器14に供給して精密な温度調整をすると共に、2nd USERから戻った水を貯留する貯留槽29から凝縮器26及び吸熱器32に供給し、凝縮器26及び吸熱器32を通過した水を2nd USERに供給している。
尚、図5に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図1に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
In the temperature adjusting device shown in FIGS. 1 to 4, the
In the temperature control apparatus shown in FIG. 5, the water returned from the 1st USER is stored in the storage tank 64, and this water is directly supplied to the cooler 16 and the
Note that, among the constituent members constituting the temperature adjusting device shown in FIG. 5, the same members as those of the temperature adjusting device shown in FIG. .
図1〜図5に示す温度調整装置では、凝縮器26及び吸熱器32に供給する流体として水を用いているが、図6に示す様に、凝縮器26及び吸熱器32に供給する流体として空気を用いてもよい。
図6に示す温度調整装置では、凝縮器26及び吸熱器32を収容するチャンバー60内に、ファン62によって空気を吸引することによって、凝縮器26及び吸熱器32を空気流が通過し、空気流を所定温度に調整できる。
尚、図6に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図1に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
1 to 5, water is used as a fluid to be supplied to the
In the temperature adjusting device shown in FIG. 6, air is passed through the
Of the constituent members constituting the temperature adjusting device shown in FIG. 6, the same members as the constituent members of the temperature adjusting device shown in FIG. .
14 加熱器
16 冷却器
18 圧縮機
20 比例三方弁
22 制御部
24 温度センサ
26 凝縮器
28,34 膨張弁
29,64 貯留槽
32,66 ポンプ
32 吸熱器
36 アキュームレータ
38a,38b 二方弁
40 制御弁
50 熱交換器
52 純水器
60 チャンバー
62 ファン
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、
且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した前記第2熱媒体が、外部機器の温度調整用又は前記温度調整対象の流体の予備温度調整用に供給されることを特徴とする温度調整装置。 A heating flow path in which a part of the high temperature first heat medium compressed and heated by the compressor is supplied to the heating means, and a first portion after the remaining portion of the high temperature first heat medium is cooled by the condensation means. A cooling flow path that is adiabatically expanded by the expansion means, is further cooled, and is supplied to the cooling means, so that the temperature adjustment target fluid that passes through the heating means and the cooling means is adjusted to a predetermined temperature. The temperature adjustment is such that the high-temperature first heat medium is distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and the first heat medium that has passed through each of the heating flow path and the cooling flow path is re-supplied to the compressor. A device,
A portion of the high temperature first heat medium discharged from the compressor is distributed to the heating flow path side, and the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the heating flow and cooling are distributed. A distribution means capable of changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the flow path;
In order to improve the heating capacity of the heating flow path, the first heat medium that is cooled by releasing heat by the heating means and then adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled is an external heat source. Heat pump means comprising heat absorption means for absorbing heat from a certain second heat medium;
Controlling the distribution means, adjusting the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and adjusting the temperature adjustment target fluid that passes through the heating means and the cooling means. And a control unit for controlling to a predetermined temperature,
The temperature adjusting device is characterized in that the second heat medium that has passed through the condensing means and the heat absorbing means is supplied for temperature adjustment of an external device or preliminary temperature adjustment of the fluid to be temperature adjusted.
前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、前記温度調整対象の流体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、
且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した温度調整対象の流体が、前記加熱手段と冷却手段とに供給されることを特徴とする温度調整装置。 A heating flow path in which a part of the high temperature first heat medium compressed and heated by the compressor is supplied to the heating means, and a first portion after the remaining portion of the high temperature first heat medium is cooled by the condensation means. A cooling flow path that is adiabatically expanded by the expansion means, is further cooled, and is supplied to the cooling means, so that the temperature adjustment target fluid that passes through the heating means and the cooling means is adjusted to a predetermined temperature. The temperature adjustment is such that the high-temperature first heat medium is distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and the first heat medium that has passed through each of the heating flow path and the cooling flow path is re-supplied to the compressor. A device,
A portion of the high temperature first heat medium discharged from the compressor is distributed to the heating flow path side, and the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the heating flow and cooling are distributed. A distribution means capable of changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the flow path;
In order to improve the heating capacity of the heating flow path, the first heat medium that is cooled by releasing heat by the heating means and then adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled is used for the temperature adjustment. Heat pump means comprising heat absorbing means for absorbing heat from the target fluid;
Controlling the distribution means, adjusting the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and adjusting the temperature adjustment target fluid that passes through the heating means and the cooling means. And a control unit for controlling to a predetermined temperature,
The temperature adjusting device is characterized in that the temperature adjustment target fluid that has passed through the condensing means and the heat absorbing means is supplied to the heating means and the cooling means.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190140013A (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-18 | 횔러 엘렉트로리제르 게엠베하 | How water electrolysis device works |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6366781U (en) * | 1986-10-18 | 1988-05-06 | ||
JPH04103571U (en) * | 1991-02-15 | 1992-09-07 | 関西電力株式会社 | Heat pump water heater |
WO2008078525A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Orion Machinery Co., Ltd | Device for precise temperature control |
-
2009
- 2009-04-22 JP JP2009103775A patent/JP2010255879A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6366781U (en) * | 1986-10-18 | 1988-05-06 | ||
JPH04103571U (en) * | 1991-02-15 | 1992-09-07 | 関西電力株式会社 | Heat pump water heater |
WO2008078525A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Orion Machinery Co., Ltd | Device for precise temperature control |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190140013A (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-18 | 횔러 엘렉트로리제르 게엠베하 | How water electrolysis device works |
KR20190140014A (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-18 | 횔러 엘렉트로리제르 게엠베하 | How water electrolysis device works |
JP2020518719A (en) * | 2017-04-24 | 2020-06-25 | ヘラー・エレクトロライザー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングHoeller Electrolyzer GmbH | Method of operating water electrolysis device |
KR102338591B1 (en) * | 2017-04-24 | 2021-12-13 | 횔러 엘렉트로리제르 게엠베하 | How Water Electrolyzer Works |
US11384442B2 (en) | 2017-04-24 | 2022-07-12 | Hoeller Electrolyzer Gmbh | Method for operating a water electrolysis device |
KR102448821B1 (en) | 2017-04-24 | 2022-09-28 | 횔러 엘렉트로리제르 게엠베하 | How Water Electrolyzer Works |
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