JP2011052913A

JP2011052913A - Pump circulation amount control temperature control device

Info

Publication number: JP2011052913A
Application number: JP2009203035A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawai; 昌宏河合; Masaki Iwasaki; 正樹岩崎; Taichi Ishihara; 太一石原
Original assignee: Nishiyama Corp
Current assignee: Nishiyama Corp
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately control load temperature and reduce operation cost by saving energy. <P>SOLUTION: This pump circulation amount control temperature control device 10 includes: a plurality of pipe arrangements 71 forming a brine circulating circuit 61 by interconnecting a tank 20, a pump 41, a load 51 and a heat exchanger 21; a cooler 30; an inverter 43 for performing variable control of the rotational frequency of the pump 41; a first sensor 81 for detecting the temperature of brine cooled by the heat exchanger 21; and a second sensor 82 for detecting the temperature T2a of the load 51. A controller (80) controls the operation of the cooler 30 so that a brine temperature T1 is maintained lower than a set temperature of the load 51. The controller (80) outputs operation frequency for variably controlling the rotational frequency of the pump 41 to the inverter 43, increases the rotational frequency of the pump 41 to increase a circulating flow rate of the brine when the temperature of the load 51 is lowered, and reduces the rotational frequency of the pump 41 to reduce the circulating flow rate of the brine when the temperature of the load 51 is increased. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、負荷にブラインを供給することによって負荷の温度を調節するポンプ循環量制御式の温度調節装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device of a pump circulation amount control type that adjusts the temperature of a load by supplying brine to the load.

液晶パネルや半導体を生産するプロセスあるいは試験においては、温度制御を行うことが必須条件であり、種々の温度調節装置が使用されている。温度調節装置のなかには、ワークや検査装置などの負荷に、温度を調節した熱媒体つまりブラインを供給し、負荷の温度を設定温度に制御している。例えば、特許文献１に示される温度調節装置にあっては、負荷に供給するブラインの循環流量を一定にしたまま、比較的低温のブラインを混合させる量を変更することによって、負荷に供給するブラインの温度を調節している。比較的低温のブラインの混合量は、バルブの開度を制御することによって変更している。 In a process or test for producing a liquid crystal panel or a semiconductor, temperature control is an essential condition, and various temperature control devices are used. In the temperature adjusting device, a heat medium whose temperature is adjusted, that is, brine, is supplied to a load such as a workpiece or an inspection device, and the temperature of the load is controlled to a set temperature. For example, in the temperature control device disclosed in Patent Document 1, the brine supplied to the load is changed by changing the amount of the relatively low temperature brine mixed while keeping the circulation flow rate of the brine supplied to the load constant. The temperature is adjusted. The mixing amount of the relatively low temperature brine is changed by controlling the opening of the valve.

特開平９−８９４３６号公報JP-A-9-89436

特許文献１の技術においては、バルブの開度を制御することによって負荷に供給するブラインの温度を調節しているが、バルブの可動機構には、機械的なあそびが必ず存在する。このような機械的なあそびによって、比較的低温のブラインの混合量を高精度に変更することは難しい。したがって、負荷に供給するブラインの温度を高精度に調節することが難しく、負荷の温度を高精度に制御することが難しくなる。 In the technique of Patent Document 1, the temperature of the brine supplied to the load is adjusted by controlling the opening of the valve. However, a mechanical play always exists in the movable mechanism of the valve. Due to such mechanical play, it is difficult to change the mixing amount of the relatively low temperature brine with high accuracy. Therefore, it is difficult to adjust the temperature of the brine supplied to the load with high accuracy, and it is difficult to control the temperature of the load with high accuracy.

負荷に供給するブラインの循環流量が一定であるので、ポンプの動力分による発熱は一定である。このため、負荷の発熱量が比較的少ない運転中においても、ポンプの動力分の発熱を除去する必要があり、冷却負荷が低減しない。したがって、省エネルギーを図ることができず、運転コストの低減を図ることができないという問題もある。 Since the circulation flow rate of the brine supplied to the load is constant, the heat generated by the power of the pump is constant. For this reason, even during operation with a relatively small amount of heat generated by the load, it is necessary to remove the heat generated by the power of the pump, and the cooling load is not reduced. Therefore, there is a problem that energy saving cannot be achieved and the operating cost cannot be reduced.

そこで、本発明は、負荷の温度を高精度に制御でき、省エネルギーを図って運転コストの低減を図り得るポンプ循環量制御温度調節装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pump circulation amount control temperature control device that can control the temperature of a load with high accuracy and can save energy and reduce operating costs.

上記目的を達成する本発明のポンプ循環量制御温度調節装置は、ブラインを収納するタンクと、ブラインの循環流量を調節自在なポンプと、ブラインが供給される負荷と、前記負荷から戻されるブラインが流れる熱交換器と、前記タンク、前記ポンプ、前記負荷、および前記熱交換器を接続してブライン循環回路を形成する複数の配管と、前記負荷から戻されるブラインを前記熱交換器において冷却するための冷却機と、前記ポンプの回転数を可変制御するためのインバータと、前記熱交換器において冷却されたブラインの温度を検出する第１センサと、前記負荷の温度を検出する第２センサと、前記第１センサによって検出したブライン温度の信号、および前記第２センサによって検出した負荷の温度の信号が入力されるコントローラと、を有している。 The pump circulation amount control temperature adjusting device of the present invention that achieves the above object includes a tank for storing brine, a pump capable of adjusting the circulation flow rate of brine, a load supplied with brine, and a brine returned from the load. A cooling heat exchanger, a plurality of pipes connecting the tank, the pump, the load, and the heat exchanger to form a brine circulation circuit, and cooling the brine returned from the load in the heat exchanger A cooler, an inverter for variably controlling the rotational speed of the pump, a first sensor for detecting the temperature of the brine cooled in the heat exchanger, and a second sensor for detecting the temperature of the load, A controller to which a brine temperature signal detected by the first sensor and a load temperature signal detected by the second sensor are input; It has.

前記コントローラは、ブライン温度を前記負荷の設定温度よりも低い温度に維持するように前記冷却機の作動を制御し、かつ、ポンプの回転数を可変制御する運転周波数をインバータに出力してブラインの循環流量を増減させるように前記ポンプの作動を制御する。コントローラは、前記負荷温度を下げるときには前記ポンプの回転数を増加してブラインの循環流量を増加させ、前記負荷温度を上げるときには前記ポンプの回転数を減少してブラインの循環流量を減少させる。 The controller controls the operation of the cooler so as to maintain the brine temperature at a temperature lower than the set temperature of the load, and outputs an operating frequency for variably controlling the rotation speed of the pump to the inverter. The operation of the pump is controlled so as to increase or decrease the circulation flow rate. The controller increases the circulating speed of the brine by increasing the pump rotational speed when the load temperature is lowered, and decreases the circulating flow speed of the brine by decreasing the rotational speed of the pump when the load temperature is increased.

本発明のポンプ循環量制御温度調節装置によれば、インバータによってポンプの回転数を制御することによってブラインの循環流量を調節しており、機械的なあそびに起因する不感帯が生じることがない。このため、ブラインの循環流量を高精度に変更することができ、その結果、負荷の温度を高精度に制御することが可能となる。 According to the pump circulation amount control temperature adjusting device of the present invention, the circulation flow rate of the brine is adjusted by controlling the rotation speed of the pump by the inverter, so that no dead zone due to mechanical play does not occur. For this reason, the circulating flow rate of the brine can be changed with high accuracy, and as a result, the temperature of the load can be controlled with high accuracy.

また、負荷に供給するブラインの循環流量を可変とすることによって、負荷の発熱量が比較的少ない運転中には、ブラインの循環流量が少なくなって、ポンプの動力分による発熱が少なくなる。したがって、負荷に供給するブラインの循環流量を一定にする形態に比べて冷却負荷が低減し、省エネルギーを図って、運転コストの低減を図ることができる。 Further, by making the circulation flow rate of the brine supplied to the load variable, during the operation in which the heat generation amount of the load is relatively small, the circulation flow rate of the brine is reduced and heat generation due to the power of the pump is reduced. Therefore, the cooling load is reduced as compared with a mode in which the circulation flow rate of the brine supplied to the load is constant, energy saving can be achieved, and the operation cost can be reduced.

もって、本発明によれば、負荷の温度を高精度に制御でき、省エネルギーを図って運転コストの低減を図り得るポンプ循環量制御温度調節装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a pump circulation amount control temperature control device that can control the temperature of the load with high accuracy and can save energy and reduce the operation cost.

本発明の第１の実施形態に係るポンプ循環量制御温度調節装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the pump circulation amount control temperature control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 冷却機の冷凍サイクルを示す構成図である。It is a block diagram which shows the refrigerating cycle of a cooler. 本発明の第２の実施形態に係るポンプ循環量制御温度調節装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the pump circulation amount control temperature control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

（第１の実施形態）
図１を参照して、ポンプ循環量制御温度調節装置１０（以下、単に、「温度調節装置１０」という）を概説する。温度調節装置１０は、ブラインを収納するタンク２０と、ブラインの循環流量を調節自在な第１ポンプ４１（ポンプに相当する）と、ブラインが供給される第１負荷５１（負荷に相当する）と、第１負荷５１から戻されるブラインが流れる熱交換器２１と、タンク２０、第１ポンプ４１、第１負荷５１、および熱交換器２１を接続して第１ブライン循環回路６１を形成する第１配管系７１（複数の配管に相当する）と、第１負荷５１から戻されるブラインを熱交換器２１において冷却するための冷却機３０と、第１ポンプ４１の回転数を可変制御するための第１インバータ４３（インバータに相当する）と、を有している。図示する温度調節装置１０は、第２ポンプ４２（他のポンプに相当する）と第２負荷５２（他の負荷に相当する）とを含む第２ブライン循環回路６２（他のブライン循環回路に相当する）が、タンク２０の出口側と熱交換器２１の入口側とに、第１ブライン循環回路６１と並列的に接続されている。具体的には、温度調節装置１０は、ブラインの循環流量を調節自在な第２ポンプ４２と、ブラインが供給される第２負荷５２と、タンク２０、第２ポンプ４２、第２負荷５２、および熱交換器２１を接続して、第１ブライン循環回路６１に対して並列的に接続される第２ブライン循環回路６２を形成する第２配管系７２（複数の他の配管に相当する）と、第２ポンプ４２の回転数を可変制御するための第２インバータ４４（他のインバータに相当する）と、を有している。温度調節装置１０は、熱交換器２１において冷却されたブラインの温度Ｔ１を検出する第１センサ８１と、第１負荷５１の温度Ｔ２ａを検出する第１負荷用センサ８２（第２センサに相当する）と、第２負荷５２の温度Ｔ２ｂを検出する第２負荷用センサ８３（他の第２センサに相当する）と、温度調節装置１０全体の制御を司るコントローラ８０と、を有している。コントローラ８０には、第１センサ８１によって検出したブライン温度Ｔ１の信号、第１負荷用センサ８２によって検出した第１負荷５１の温度Ｔ２ａの信号、および第２負荷用センサ８３によって検出した第２負荷５２の温度Ｔ２ｂの信号が入力される。 (First embodiment)
With reference to FIG. 1, an outline of a pump circulation amount control temperature control device 10 (hereinafter simply referred to as “temperature control device 10”) will be described. The temperature control device 10 includes a tank 20 for storing brine, a first pump 41 (corresponding to a pump) that can adjust the circulation flow rate of brine, and a first load 51 (corresponding to a load) to which brine is supplied. The heat exchanger 21 through which the brine returned from the first load 51 flows, the tank 20, the first pump 41, the first load 51, and the heat exchanger 21 are connected to form a first brine circulation circuit 61. A piping system 71 (corresponding to a plurality of piping), a cooler 30 for cooling the brine returned from the first load 51 in the heat exchanger 21, and a first for variably controlling the rotational speed of the first pump 41. 1 inverter 43 (corresponding to an inverter). The illustrated temperature control apparatus 10 includes a second brine circulation circuit 62 (corresponding to another brine circulation circuit) including a second pump 42 (corresponding to another pump) and a second load 52 (corresponding to another load). However, the first brine circulation circuit 61 is connected in parallel to the outlet side of the tank 20 and the inlet side of the heat exchanger 21. Specifically, the temperature control device 10 includes a second pump 42 that can adjust the circulation flow rate of brine, a second load 52 that is supplied with brine, a tank 20, a second pump 42, a second load 52, and A second piping system 72 (corresponding to a plurality of other piping) that connects the heat exchanger 21 and forms a second brine circulation circuit 62 connected in parallel to the first brine circulation circuit 61; And a second inverter 44 (corresponding to another inverter) for variably controlling the rotation speed of the second pump 42. The temperature control device 10 includes a first sensor 81 that detects the temperature T1 of the brine cooled in the heat exchanger 21, and a first load sensor 82 (corresponding to a second sensor) that detects the temperature T2a of the first load 51. ), A second load sensor 83 (corresponding to another second sensor) that detects the temperature T2b of the second load 52, and a controller 80 that controls the entire temperature control apparatus 10. The controller 80 includes a signal of the brine temperature T1 detected by the first sensor 81, a signal of the temperature T2a of the first load 51 detected by the first load sensor 82, and a second load detected by the second load sensor 83. The signal of temperature T2b of 52 is input.

コントローラ８０は、ブライン温度Ｔ１を負荷の設定温度よりも低い温度に維持するように冷却機３０の作動を制御する。コントローラ８０は、第１と第２のポンプ４１、４２の回転数を可変制御する運転周波数を第１と第２のインバータ４３、４４に出力して、第１と第２のブライン循環回路６１、６２におけるそれぞれのブラインの循環流量を増減させるように第１と第２のポンプ４１、４２の作動を制御する。 The controller 80 controls the operation of the cooler 30 so as to maintain the brine temperature T1 at a temperature lower than the set temperature of the load. The controller 80 outputs an operating frequency for variably controlling the rotation speeds of the first and second pumps 41 and 42 to the first and second inverters 43 and 44, and the first and second brine circulation circuits 61, The operation of the first and second pumps 41 and 42 is controlled so as to increase or decrease the circulating flow rate of each brine in 62.

以下、詳述する。 Details will be described below.

負荷５１、５２は、ワーク、検査装置、製造装置、あるいは恒温装置などであるが、本発明では特に限定されない。負荷側のブラインとしては、例えば、冷媒、純水などが用いられ、負荷Ｗに応じた媒体が選択される。冷却機側のブラインとしては、例えば、冷媒、冷水などが用いられ、負荷側のブラインに応じた媒体が選択される。 The loads 51 and 52 are a workpiece, an inspection device, a manufacturing device, or a thermostatic device, but are not particularly limited in the present invention. As the load-side brine, for example, a refrigerant, pure water, or the like is used, and a medium corresponding to the load W is selected. As the cooler side brine, for example, refrigerant, cold water, or the like is used, and a medium corresponding to the load side brine is selected.

熱交換器２１は、伝熱面積が広くて熱交換効率が高いが、負荷側のブラインを保有する量が比較的少ない構造を有する熱交換器である。熱交換器２１は、例えば、プレート式熱交換器から構成することができる。 The heat exchanger 21 is a heat exchanger having a structure in which the heat transfer area is wide and the heat exchange efficiency is high, but the amount of brine on the load side is relatively small. The heat exchanger 21 can be comprised from a plate type heat exchanger, for example.

図２をも参照して、冷却機３０の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮するコンプレッサ３１と、冷却水が流通する凝縮器３２と、膨張弁３３と、蒸発器として機能する熱交換器３４と、を有する。冷却機側のブラインの出口温度Ｔ０は、熱交換器３４に流入する冷媒の温度を調節することにより調節される。冷媒の温度は、冷却機３０の容量を制御することにより調節される。冷却機３０の容量制御は、ホットガス流量を制御することにより行われる。冷却機３０には、コンプレッサ３１の出口側と膨張弁３３の出口側とを連通するホットガスバイパス配管３５と、ホットガスバイパス配管３５の途上に配置される容量調節弁３６および第１電磁弁３７と、凝縮器３２の出口から膨張弁３３に至る配管の途上に配置される第２電磁弁３８と、が設けられている。第１、第２電磁弁３７、３８のそれぞれは、一方が閉のときには他方が開かれ、一方が開のときには他方が閉じられる。第１電磁弁３７が開かれると、コンプレッサ３１により圧縮された比較的高温のガス状冷媒は、容量調節弁３６およびホットガスバイパス配管３５を通り、膨張弁３３により断熱膨張されて比較的低温となった冷媒に混合される。膨張弁３３の出口側に流下するホットガス流量は、容量調節弁３６の設定値および第１電磁弁３７の開時間により定まる。第１、第２電磁弁３７、３８の開閉の結果、熱交換器３４に流入する冷媒の温度が調節され、熱交換器３４で冷却される冷却機側ブラインが所定の温度に調節される。 Referring also to FIG. 2, the refrigeration cycle of the cooler 30 includes a compressor 31 that compresses a refrigerant, a condenser 32 through which cooling water flows, an expansion valve 33, a heat exchanger 34 that functions as an evaporator, Have The outlet temperature T0 of the brine on the cooler side is adjusted by adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger 34. The temperature of the refrigerant is adjusted by controlling the capacity of the cooler 30. The capacity control of the cooler 30 is performed by controlling the hot gas flow rate. The cooler 30 includes a hot gas bypass pipe 35 that communicates the outlet side of the compressor 31 and the outlet side of the expansion valve 33, a capacity adjustment valve 36 and a first electromagnetic valve 37 that are disposed in the middle of the hot gas bypass pipe 35. And a second electromagnetic valve 38 disposed on the way from the outlet of the condenser 32 to the expansion valve 33. Each of the first and second electromagnetic valves 37 and 38 is opened when one is closed, and the other is closed when one is open. When the first electromagnetic valve 37 is opened, the relatively high-temperature gaseous refrigerant compressed by the compressor 31 passes through the capacity adjustment valve 36 and the hot gas bypass pipe 35 and is adiabatically expanded by the expansion valve 33 so that the temperature becomes relatively low. Mixed with the refrigerant. The hot gas flow rate flowing down to the outlet side of the expansion valve 33 is determined by the set value of the capacity adjustment valve 36 and the opening time of the first electromagnetic valve 37. As a result of opening and closing of the first and second electromagnetic valves 37 and 38, the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger 34 is adjusted, and the cooler side brine cooled by the heat exchanger 34 is adjusted to a predetermined temperature.

熱交換器２１の設計は、一般的に、負荷制御温度（温度設定値）より１０℃以上低い温度のブラインを、ポンプの最大定格流量で負荷に供給した場合に、負荷の発熱量が最大のときに負荷の温度を所定の温度に制御することが可能となるように設計されている。冷却機３０の温度制御は、負荷制御温度の一番低い設定値から１０℃低い温度に維持する必要はなく、負荷制御温度の一番低い設定値から１０℃以上低い温度で、冷却機３０の運転下限温度以下に低下しなければ問題はない。 The design of the heat exchanger 21 is generally such that when a brine having a temperature 10 ° C. or lower than the load control temperature (temperature set value) is supplied to the load at the maximum rated flow rate of the pump, the heat generation amount of the load is maximum. It is sometimes designed so that the temperature of the load can be controlled to a predetermined temperature. The temperature control of the cooler 30 does not need to be maintained at a temperature that is 10 ° C. lower than the lowest set value of the load control temperature. There is no problem if the temperature does not fall below the lower operating temperature limit.

図１を再び参照して、第１インバータ４３の運転周波数を調節することによって、第１ポンプ４１の回転数を可変制御して、第１ブライン循環回路６１におけるブラインの循環流量を調節することができる。第１ポンプ４１の回転数が大きくなるとブラインの循環流量が増加し、逆に、第１ポンプ４１の回転数が小さくなるとブラインの循環流量が減少する。 Referring again to FIG. 1, by adjusting the operating frequency of the first inverter 43, the rotational speed of the first pump 41 can be variably controlled to adjust the brine circulation flow rate in the first brine circulation circuit 61. it can. When the rotation speed of the first pump 41 is increased, the circulation flow rate of the brine is increased. Conversely, when the rotation speed of the first pump 41 is decreased, the circulation flow rate of the brine is decreased.

同様に、第２インバータ４４の運転周波数を調節することによって、第２ポンプ４２の回転数を可変制御して、第２ブライン循環回路６２におけるブラインの循環流量を調節することができる。第２ポンプ４２の回転数が大きくなるとブラインの循環流量が増加し、逆に、第２ポンプ４２の回転数が小さくなるとブラインの循環流量が減少する。 Similarly, by adjusting the operating frequency of the second inverter 44, the rotational speed of the second pump 42 can be variably controlled, and the circulation flow rate of the brine in the second brine circulation circuit 62 can be adjusted. When the rotation speed of the second pump 42 is increased, the circulation flow rate of the brine is increased. Conversely, when the rotation speed of the second pump 42 is decreased, the circulation flow rate of the brine is decreased.

第１配管系７１は、熱交換器２１の出口とタンク２０の入口とを接続する配管７３ａ、タンク２０の出口と第１ポンプ４１の吸入口とを接続する配管７３ｂ、第１ポンプ４１の吐出口と第１負荷５１の入口とを接続する配管７３ｃ、および第１負荷５１の出口と熱交換器２１の入口とを接続する配管７３ｄを含んでいる。 The first piping system 71 includes a piping 73 a that connects the outlet of the heat exchanger 21 and the inlet of the tank 20, a piping 73 b that connects the outlet of the tank 20 and the suction port of the first pump 41, and the discharge of the first pump 41. A pipe 73c that connects the outlet and the inlet of the first load 51 and a pipe 73d that connects the outlet of the first load 51 and the inlet of the heat exchanger 21 are included.

第２配管系７２は、配管７３ａ、タンク２０の出口と第２ポンプ４２の吸入口とを接続する配管７４ｂ、第２ポンプ４２の吐出口と第２負荷５２の入口とを接続する配管７４ｃ、および第２負荷５２の出口と熱交換器２１の入口とを接続する配管７４ｄを含んでいる。配管７４ｄは、配管７３ｄの途中に接続されている。 The second piping system 72 includes a piping 73a, a piping 74b that connects the outlet of the tank 20 and the inlet of the second pump 42, a piping 74c that connects the outlet of the second pump 42 and the inlet of the second load 52, And a piping 74 d that connects the outlet of the second load 52 and the inlet of the heat exchanger 21. The pipe 74d is connected in the middle of the pipe 73d.

第１センサ８１は、熱交換器２１に挿入配置され、熱交換器２１において冷却されたブライン温度Ｔ１を検出する。第１センサ８１は、例えば、熱交換器２１の厚さの１／２程度の深さまで挿入して配置する。第１負荷用センサ８２は、第１負荷５１に挿入配置され、第１負荷５１の温度Ｔ２ａを検出する。第２負荷用センサ８３は、第２負荷５２に挿入配置され、第２負荷５２の温度Ｔ２ｂを検出する。第１センサ８１、第１負荷用センサ８２、および第２負荷用センサ８３は、測温抵抗体や熱電対などから構成されている。 The first sensor 81 is inserted into the heat exchanger 21 and detects the brine temperature T1 cooled in the heat exchanger 21. For example, the first sensor 81 is inserted and arranged to a depth of about ½ of the thickness of the heat exchanger 21. The first load sensor 82 is inserted into the first load 51 and detects the temperature T2a of the first load 51. The second load sensor 83 is inserted into the second load 52 and detects the temperature T2b of the second load 52. The first sensor 81, the first load sensor 82, and the second load sensor 83 are composed of a resistance temperature detector, a thermocouple, and the like.

コントローラ８０は、ＣＰＵやメモリを主体に構成されている。コントローラ８０は、第１センサ８１、第１負荷用センサ８２、および第２負荷用センサ８３のそれぞれが接続され、ブライン温度Ｔ１の信号、第１負荷５１の温度Ｔ２ａの信号、および第２負荷５２の温度Ｔ２ｂの信号が入力される。コントローラ８０はまた、第１インバータ４３、および第２インバータ４４のそれぞれが接続され、第１ポンプ４１の回転数を可変制御する運転周波数を第１インバータ４３に出力し、第２ポンプ４２の回転数を可変制御する運転周波数を第２インバータ４４に出力する。 The controller 80 is mainly composed of a CPU and a memory. The controller 80 is connected to each of the first sensor 81, the first load sensor 82, and the second load sensor 83. The controller 80 has a brine temperature T 1 signal, a first load 51 temperature T 2 a signal, and a second load 52. The signal of the temperature T2b is input. The controller 80 is also connected to each of the first inverter 43 and the second inverter 44, and outputs an operating frequency for variably controlling the rotational speed of the first pump 41 to the first inverter 43, and the rotational speed of the second pump 42. Is output to the second inverter 44.

コントローラ８０には、第１と第２の負荷５１、５２のそれぞれの設定温度などを設定する例えばテンキーなどの図示しない入力装置が接続されている。コントローラ８０はまた、冷却機３０にも接続され、容量制御のための制御信号が第１、第２電磁弁３７、３８に出力されて、ホットガス流量が制御される。メモリには、温度調節装置１０の動作を制御するのに必要な各種パラメータやプログラムなどが記憶される。 The controller 80 is connected to an input device (not shown) such as a numeric keypad for setting the set temperatures of the first and second loads 51 and 52. The controller 80 is also connected to the cooler 30, and a control signal for capacity control is output to the first and second electromagnetic valves 37 and 38 to control the hot gas flow rate. The memory stores various parameters and programs necessary for controlling the operation of the temperature control apparatus 10.

ブライン温度Ｔ１を一定にしてブライン循環量を制御する本実施形態の時定数は、ブライン循環量を一定にしてブライン温度を所定の温度に制御する場合の時定数に比べて、極端に小さくなる。このため、通常のＰＩＤ演算制御がマッチングする。 The time constant of this embodiment for controlling the brine circulation amount with the brine temperature T1 constant is extremely smaller than the time constant for controlling the brine temperature to a predetermined temperature with the brine circulation amount constant. For this reason, normal PID calculation control matches.

温度調節装置１０および第１と第２の負荷５１、５２の全体の動特性を正確にシミュレーションすることは事実上不可能である。このため、最終的な各種パラメータの値については、温度調節装置１０および負荷Ｗの全体の試運転を行いながら、トライアンドエラーにより決定される。決定されたパラメータ値はメモリに記憶される。 It is virtually impossible to accurately simulate the overall dynamic characteristics of the temperature control device 10 and the first and second loads 51 and 52. For this reason, the final values of various parameters are determined by trial and error while performing a trial run of the entire temperature control device 10 and the load W. The determined parameter value is stored in the memory.

なお、タンク２０の容量は配管の長さ、第１ポンプ４１の最大循環量、負荷５１の発熱量の変動等により経験的に決定されるが、容量が最小限でも、配管のみでも、負荷の温度制御は可能である。但し、この場合は、配管７３ａと配管７３ｂとの間にブラインに混入した気泡を分離できる機能を有する、いわゆるバッファータンク（膨張タンク）を装着する必要がある。タンクの容量が少ないと、装置の運転を開始してから、ブライン温度が規定の温度にまで降下する時間が短くなり、短時間で負荷の温度制御が可能となる。一方、タンクの容量を増加すると、ブライン温度が規定の温度に降下する時間は長くなるものの、負荷の大きな変動に対しても、負荷を一定に温度制御することが可能となる。 The capacity of the tank 20 is determined empirically by the length of the pipe, the maximum circulation amount of the first pump 41, the fluctuation of the heat generation amount of the load 51, etc. Temperature control is possible. However, in this case, it is necessary to mount a so-called buffer tank (expansion tank) having a function of separating bubbles mixed in the brine between the pipe 73a and the pipe 73b. If the capacity of the tank is small, the time for the brine temperature to drop to a specified temperature after the start of operation of the apparatus is shortened, and the load temperature can be controlled in a short time. On the other hand, when the capacity of the tank is increased, the time during which the brine temperature falls to the specified temperature becomes longer, but the load can be controlled at a constant temperature even when the load varies greatly.

次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

コントローラ８０は、ブライン温度Ｔ１を負荷５１、５２の設定温度よりも低い温度に維持するように冷却機３０の作動を制御する。ここにおける負荷５１、５２の設定温度は、第１負荷５１の設定温度および第２負荷５２の設定温度のうち、温度が低い方の設定温度である。ブライン温度Ｔ１は、負荷の設定温度よりも低い温度に維持できていればよく、一定の温度に維持する必要はない。コントローラ８０は、冷却機３０の容量制御のための制御信号を第１、第２電磁弁３７、３８に出力し、ホットガス流量を制御する。この制御によって、熱交換器３４で冷却される冷却機側ブラインが所定の温度に調節され、熱交換器２１で冷却される負荷側のブラインが所定の温度に調節される。 The controller 80 controls the operation of the cooler 30 so as to maintain the brine temperature T <b> 1 at a temperature lower than the set temperature of the loads 51 and 52. The set temperature of the loads 51 and 52 here is the set temperature of the lower one of the set temperature of the first load 51 and the set temperature of the second load 52. The brine temperature T1 need only be maintained at a temperature lower than the set temperature of the load, and need not be maintained at a constant temperature. The controller 80 outputs a control signal for controlling the capacity of the cooler 30 to the first and second electromagnetic valves 37 and 38 to control the hot gas flow rate. By this control, the cooler side brine cooled by the heat exchanger 34 is adjusted to a predetermined temperature, and the load side brine cooled by the heat exchanger 21 is adjusted to a predetermined temperature.

コントローラ８０は、第１と第２のポンプ４１、４２の回転数を可変制御する運転周波数を第１と第２のインバータ４３、４４に出力して、第１と第２のブライン循環回路６１、６２におけるそれぞれのブラインの循環流量を増減させるように第１と第２のポンプ４１、４２の作動を制御する。 The controller 80 outputs an operating frequency for variably controlling the rotation speeds of the first and second pumps 41 and 42 to the first and second inverters 43 and 44, and the first and second brine circulation circuits 61, The operation of the first and second pumps 41 and 42 is controlled so as to increase or decrease the circulating flow rate of each brine in 62.

コントローラ８０は、第１負荷５１の温度Ｔ２ａを下げるときには第１ポンプ４１の回転数を増加して第１ブライン循環回路６１におけるブラインの循環流量を増加させ、第１負荷５１の温度Ｔ２ａを上げるときには第１ポンプ４１の回転数を減少して第１ブライン循環回路６１におけるブラインの循環流量を減少させる。 When the controller 80 decreases the temperature T2a of the first load 51, the controller 80 increases the rotational speed of the first pump 41 to increase the circulating flow rate of brine in the first brine circulation circuit 61, and when the temperature T2a of the first load 51 increases. The rotational speed of the first pump 41 is decreased to reduce the circulation flow rate of the brine in the first brine circulation circuit 61.

同様に、コントローラ８０は、第２負荷５２の温度Ｔ２ｂを下げるときには第２ポンプ４２の回転数を増加して第２ブライン循環回路６２におけるブラインの循環流量を増加させ、第２負荷５２の温度Ｔ２ｂを上げるときには第２ポンプ４２の回転数を減少して第２ブライン循環回路６２におけるブラインの循環流量を減少させる。 Similarly, when the temperature T2b of the second load 52 is lowered, the controller 80 increases the rotation speed of the second pump 42 to increase the circulation flow rate of the brine in the second brine circulation circuit 62, and the temperature T2b of the second load 52 is increased. Is increased, the rotational speed of the second pump 42 is decreased to reduce the brine circulation flow rate in the second brine circulation circuit 62.

このように、コントローラ８０は、第１ポンプ４１および第２ポンプ４２の作動をそれぞれ個別に制御することによって、第１ブライン循環回路６１および第２ブライン循環回路６２のそれぞれにおけるブラインの循環流量を制御して、第１負荷５１の温度Ｔ２ａおよび第２負荷５２の温度Ｔ２ｂのそれぞれを独立して調節することができる。 As described above, the controller 80 controls the circulation flow rate of the brine in each of the first brine circulation circuit 61 and the second brine circulation circuit 62 by individually controlling the operations of the first pump 41 and the second pump 42. Thus, the temperature T2a of the first load 51 and the temperature T2b of the second load 52 can be adjusted independently.

前述した特許文献１の技術にあっては、負荷に供給するブラインの循環流量を一定に維持したまま、ブライン温度を調節することによって、負荷の温度を制御している。一方、本実施形態にあっては、負荷５１、５２に供給するブライン温度Ｔ１を一定に維持したまま、ブラインの循環流量を調節することによって、負荷５１、５２の温度Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを制御している。 In the technique of Patent Document 1 described above, the temperature of the load is controlled by adjusting the brine temperature while keeping the circulating flow rate of the brine supplied to the load constant. On the other hand, in this embodiment, the temperature T2a and T2b of the loads 51 and 52 are controlled by adjusting the circulation flow rate of the brine while keeping the brine temperature T1 supplied to the loads 51 and 52 constant. Yes.

特許文献１の技術のように、バルブの開度を制御することによってブライン温度を調節する形態にあっては、バルブの可動機構に存在する機械的なあそびに起因する不感帯が生じる。このため、比較的低温のブラインの混合量を高精度に変更することが難しく、その結果、負荷の温度を高精度に制御することが難しくなる。モータで駆動するバルブの場合は極低温域（−３０℃〜−８０℃）で安定して使用できるバルブがなく、また電磁弁は極低温域で使用可能な液体窒素用のバルブがあるが、大きな口径のものが無いため、流量が増加すると電磁弁を複数使用して流量を確保する必要がある。 In the form of adjusting the brine temperature by controlling the opening of the valve as in the technique of Patent Document 1, a dead zone due to mechanical play existing in the movable mechanism of the valve occurs. For this reason, it is difficult to change the mixing amount of the relatively low temperature brine with high accuracy, and as a result, it becomes difficult to control the temperature of the load with high accuracy. In the case of a valve driven by a motor, there is no valve that can be used stably in an extremely low temperature range (-30 ° C to -80 ° C), and a solenoid valve is a liquid nitrogen valve that can be used in an extremely low temperature range. Since there is no one with a large diameter, when the flow rate increases, it is necessary to secure the flow rate by using a plurality of solenoid valves.

これに対して、本実施形態では、第１と第２のインバータ４３、４４によって第１と第２のポンプ４１、４２の回転数を制御することによってブラインの循環流量を調節しており、機械的なあそびに起因する不感帯が生じることがない。このため、ブラインの循環流量を高精度に変更することができ、その結果、負荷５１、５２の温度Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを高精度に制御することが可能となる。負荷の温度安定度が±０．５℃以内となるように、負荷５１、５２の温度Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを制御することができる。 On the other hand, in this embodiment, the circulation flow rate of the brine is adjusted by controlling the rotational speeds of the first and second pumps 41 and 42 by the first and second inverters 43 and 44, and the machine There is no dead zone caused by typical play. For this reason, the circulating flow rate of the brine can be changed with high accuracy, and as a result, the temperatures T2a and T2b of the loads 51 and 52 can be controlled with high accuracy. The temperatures T2a and T2b of the loads 51 and 52 can be controlled so that the temperature stability of the load is within ± 0.5 ° C.

また、負荷５１、５２に供給するブラインの循環流量を可変とすることによって、負荷５１、５２の発熱量が比較的少ない運転中には、ブラインの循環流量が少なくなって、ポンプ４１、４２の動力分による発熱が少なくなる。したがって、負荷に供給するブラインの循環流量を一定にする形態に比べて冷却負荷が低減し、省エネルギーを図って、運転コストの低減を図ることができる。 Also, by making the circulation flow rate of the brine supplied to the loads 51 and 52 variable, during the operation in which the heat generation amount of the loads 51 and 52 is relatively small, the circulation flow rate of the brine is reduced and the pumps 41 and 42 Heat generation due to power is reduced. Therefore, the cooling load is reduced as compared with a mode in which the circulation flow rate of the brine supplied to the load is constant, energy saving can be achieved, and the operation cost can be reduced.

もって、本実施形態の温度調節装置１０によれば、負荷の温度を高精度に制御でき、省エネルギーを図って運転コストの低減を図ることが可能となる。 Therefore, according to the temperature control apparatus 10 of this embodiment, it is possible to control the temperature of the load with high accuracy, to save energy, and to reduce the operating cost.

タンク２０に保有されるブライン温度Ｔ１を、第１と第２の負荷５１、５２の設定温度よりも低い温度に調節して保有している。このため、第１負荷５１の温度上昇が大きいときでも、第１ポンプ４１の回転数を増加し、第１ブライン循環回路６１におけるブラインの循環流量を直ぐに増加することによって、第１負荷５１の温度Ｔ２ａを迅速に下げることができる。同様に、第２負荷５２の温度上昇が大きいときでも、第２ポンプ４２の回転数を増加し、第２ブライン循環回路６２におけるブラインの循環流量を直ぐに増加することによって、第２負荷５２の温度Ｔ２ｂを迅速に下げることができる。したがって、第１と第２の負荷５１、５２の温度を応答性良く制御できる。 The brine temperature T1 held in the tank 20 is adjusted and held at a temperature lower than the set temperature of the first and second loads 51 and 52. For this reason, even when the temperature rise of the first load 51 is large, the temperature of the first load 51 is increased by increasing the rotation speed of the first pump 41 and immediately increasing the circulation flow rate of the brine in the first brine circulation circuit 61. T2a can be lowered quickly. Similarly, even when the temperature increase of the second load 52 is large, the temperature of the second load 52 is increased by increasing the rotation speed of the second pump 42 and immediately increasing the circulation flow rate of the brine in the second brine circulation circuit 62. T2b can be lowered quickly. Therefore, the temperatures of the first and second loads 51 and 52 can be controlled with good responsiveness.

複数の負荷を異なった温度に制御する場合、特許文献１の技術のように、ブラインを異なった温度に調節して、ポンプで一定量を循環させる形態にあっては、ポンプのほかにバルブなどが必要になったり、配管経路が増えたりして、装置が複雑化、大型化するという問題がある。 When controlling a plurality of loads at different temperatures, as in the technique of Patent Document 1, in a mode in which brine is adjusted to different temperatures and a fixed amount is circulated by the pump, a valve or the like is used in addition to the pump. However, there is a problem that the apparatus becomes complicated and large in size due to the necessity of a large number of pipes and an increase in the number of piping paths.

これに対して、本実施形態では、ブラインの循環流量を調節して負荷の温度を制御しているので、ポンプだけで制御することができ、バルブや配管経路の廃止などを通して、装置構成の簡素化、小型化を図ることが可能となる。 In contrast, in the present embodiment, the temperature of the load is controlled by adjusting the circulation flow rate of the brine, so that it can be controlled only by the pump, and the configuration of the apparatus can be simplified through the elimination of valves and piping paths. And miniaturization can be achieved.

なお、温度調節装置１０は、第１と第２の負荷５１、５２に要求される下限温度から上限温度までの温度範囲で、ブラインの温度を制御できなければならない。したがって、冷却機３０の冷却能力は、ブラインの循環流量、第１と第２の負荷５１、５２の下限温度、第１と第２の負荷５１、５２における発熱量などに基づいて決定される。 The temperature adjusting device 10 must be able to control the temperature of the brine in the temperature range from the lower limit temperature to the upper limit temperature required for the first and second loads 51 and 52. Therefore, the cooling capacity of the cooler 30 is determined based on the circulation flow rate of brine, the lower limit temperature of the first and second loads 51 and 52, the amount of heat generated in the first and second loads 51 and 52, and the like.

また、コントローラ８０の制御出力がゼロ、つまり冷却が不要の場合には、ブラインの循環流量がゼロになる。ブラインの循環が停止するため、冷却機３０の運転温度制御を行う場合は熱交換器２１の内部温度を調節する。 When the control output of the controller 80 is zero, that is, when cooling is not required, the circulating flow rate of brine is zero. Since the circulation of the brine is stopped, the internal temperature of the heat exchanger 21 is adjusted when the operation temperature control of the cooler 30 is performed.

（第２の実施形態）
図３は、本発明の他の実施形態に係る温度調節装置１０ａを示す構成図である。温度調節装置１０と同じ部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a temperature control device 10a according to another embodiment of the present invention. The same members as those of the temperature control device 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図３を参照して、この温度調節装置１０ａにあっては、第１と第２の負荷５１、５２と熱交換器２１との間に配置された熱交換循環ポンプ４５と、タンク２０の出口側と熱交換循環ポンプ４５のサクション側とを接続して第１と第２のポンプ４１、４２および第１と第２の負荷５１、５２をバイパスしてブラインを循環させるバイパス配管４６と、をさらに有している。 Referring to FIG. 3, in this temperature control device 10 a, the heat exchange circulation pump 45 disposed between the first and second loads 51 and 52 and the heat exchanger 21, and the outlet of the tank 20 A bypass pipe 46 that connects the suction side of the heat exchange circulation pump 45 and bypasses the first and second pumps 41 and 42 and the first and second loads 51 and 52 to circulate brine. In addition.

かかる形態によれば、第１と第２の負荷５１、５２へのブラインの供給を停止している待機運転中に、タンク２０内のブライン温度Ｔ１を冷却機３０の下限運転温度まで冷却することができる。したがって、第１と第２の負荷５１、５２を常温（例えば、２５℃）から、冷却温度（例えば、−１５℃）まで短時間（例えば、５分以内）に冷却することが可能になる。 According to this mode, the brine temperature T1 in the tank 20 is cooled to the lower limit operating temperature of the cooler 30 during the standby operation in which the supply of brine to the first and second loads 51 and 52 is stopped. Can do. Therefore, the first and second loads 51 and 52 can be cooled from normal temperature (for example, 25 ° C.) to a cooling temperature (for example, −15 ° C.) in a short time (for example, within 5 minutes).

熱交換循環ポンプ４５の装着位置については図示例に限られるものではない。熱交換循環ポンプ４５を熱交換器２１とタンク２０との間、またはバイパス配管４６の中間部に移動しても、運転に支障は生じない。 The mounting position of the heat exchange circulation pump 45 is not limited to the illustrated example. Even if the heat exchange circulation pump 45 is moved between the heat exchanger 21 and the tank 20 or to an intermediate portion of the bypass pipe 46, there is no problem in operation.

（他の変形例）
第１と第２のポンプ４１、４２は、ブラインを循環できればよいため、その配置位置は図示のように第１と第２の負荷５１、５２の入口側に限られるものではない。例えば、第１と第２のポンプ４１、４２を、第１と第２の負荷５１、５２の下流側に配置して、ブラインを循環させるようにすることもできる。 (Other variations)
Since the 1st and 2nd pumps 41 and 42 should just be able to circulate brine, the arrangement position is not restricted to the entrance side of the 1st and 2nd loads 51 and 52 as shown in the figure. For example, the first and second pumps 41 and 42 may be arranged on the downstream side of the first and second loads 51 and 52 to circulate the brine.

第１と第２のブライン循環回路６１、６２を有する実施形態について示したが、本発明は、この場合に限定されるものではない。ブライン循環回路は１つでもよいし、逆に、冷却機３０の冷却能力の限度内において、ポンプ、インバータ、負荷の温度を測定するセンサを追加することによって、３つ以上のブライン循環回路を有する温度調節装置に適用することができる。 Although the embodiment having the first and second brine circulation circuits 61 and 62 has been described, the present invention is not limited to this case. The number of brine circulation circuits may be one, or conversely, by adding a sensor that measures the temperature of the pump, inverter, and load within the limit of the cooling capacity of the chiller 30, it has three or more brine circulation circuits. It can be applied to a temperature control device.

インバータとインバータ用ポンプとを適用したが、インバータポンプをＤＣポンプに代替し、インバータの代わりにインバータと同等に機能するＤＣポンプ用ドライバーを適用してもよい。 Although the inverter and the inverter pump are applied, the inverter pump may be replaced with a DC pump, and a DC pump driver that functions in the same manner as the inverter may be applied instead of the inverter.

１０ポンプ循環量制御温度調節装置、
１０ａポンプ循環量制御温度調節装置、
２０タンク、
２１熱交換器、
３０冷却機、
４１第１ポンプ（ポンプ）、
４２第２ポンプ（他のポンプ）、
４３第１インバータ（インバータ）、
４４第２インバータ（他のインバータ）、
４５熱交換循環ポンプ、
４６バイパス配管、
５１第１負荷（負荷）、
５２第２負荷（他の負荷）、
６１第１ブライン循環回路（ブライン循環回路）、
６２第２ブライン循環回路（他のブライン循環回路）、
７１第１配管系（複数の配管）、
７２第２配管系（複数の他の配管）、
８０コントローラ、
８１第１センサ、
８２第１負荷用センサ（第２センサ）、
８３第２負荷用センサ（他の第２センサ）、
Ｔ１ブライン温度、
Ｔ２ａ第１負荷の温度（負荷の温度）、
Ｔ２ｂ第２負荷の温度（他の負荷の温度）。 10 Pump circulation rate control temperature control device,
10a Pump circulation amount control temperature control device,
20 tanks,
21 heat exchanger,
30 cooler,
41 First pump (pump),
42 Second pump (other pump),
43 first inverter (inverter),
44 second inverter (other inverter),
45 heat exchange circulation pump,
46 Bypass piping,
51 First load (load),
52 Second load (other load),
61 First brine circulation circuit (brine circulation circuit),
62 second brine circulation circuit (other brine circulation circuit),
71 1st piping system (plural piping),
72 second piping system (multiple other piping),
80 controller,
81 first sensor,
82 first load sensor (second sensor),
83 Second load sensor (other second sensor),
T1 brine temperature,
T2a First load temperature (load temperature),
T2b Temperature of second load (temperature of other load).

Claims

A tank (20) for storing brine;
A pump (41) with adjustable brine circulation flow rate;
A load (51) to which brine is supplied;
A heat exchanger (21) through which brine returned from the load (51) flows;
A plurality of pipes (71) connecting the tank (20), the pump (41), the load (51), and the heat exchanger (21) to form a brine circulation circuit (61);
A cooler (30) for cooling the brine returned from the load (51) in the heat exchanger (21);
An inverter (43) for variably controlling the rotational speed of the pump (41);
A first sensor (81) for detecting the temperature of the brine cooled in the heat exchanger (21);
A second sensor (82) for detecting the temperature of the load (51);
A controller (80) to which a signal of a brine temperature (T1) detected by the first sensor (81) and a signal of a temperature (T2a) of a load (51) detected by the second sensor (82) are input; Have
The controller (80) controls the operation of the cooler (30) to maintain the brine temperature (T1) at a temperature lower than the set temperature of the load (51), and rotates the pump (41). Controlling the operation of the pump (41) so as to increase or decrease the circulating flow rate of brine by outputting an operating frequency for variably controlling the number to the inverter (43),
When the temperature of the load (51) is lowered, the rotational speed of the pump (41) is increased to increase the circulation flow rate of brine, and when the temperature of the load (51) is increased, the rotational speed of the pump (41) is decreased. A pump circulation rate control temperature control device that reduces the circulation flow rate of brine.

A heat exchange circulation pump (45) disposed between the load (51) and the heat exchanger (21);
A bypass pipe (46) for connecting the outlet side of the tank (20) and the suction side of the heat exchange circulation pump (45) to bypass the pump (41) and the load (51) to circulate brine; The pump circulation amount control temperature control device according to claim 1, further comprising:

Another pump (42) with adjustable brine circulation flow rate,
Another load (52) supplied with brine;
The tank (20), the other pump (42), the other load (52), and the heat exchanger (21) are connected and connected in parallel to the brine circulation circuit (61). A plurality of other pipes (72) forming another brine circulation circuit (62);
Another inverter (44) for variably controlling the rotational speed of the other pump (42);
Another second sensor (83) for detecting the temperature (T2b) of the other load (52),
The controller (80) receives the temperature (T2b) signal of the other load (52) detected by the other second sensor (83), and the pump (41) and the other pump (42). Are controlled individually to control the circulation flow rate of the brine in each of the brine circulation circuit (61) and the other brine circulation circuit (62), and the temperature (T2a) of the load (51). 3. The pump circulation amount control temperature adjusting device according to claim 1, wherein each temperature of the other load (52) is controlled.