JP2011075185A - Constant-temperature storage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、断熱箱体内の収容室内を冷却器にて冷却し、加熱手段にて加熱することで設定温度に調整される恒温庫に関し、特に、ハードディスクなどの電気部品や精密部品などを設定温度でテストを行うための恒温庫に関するものである。 The present invention relates to a thermostatic chamber which is adjusted to a set temperature by cooling a storage chamber in a heat insulation box with a cooler and heating with a heating means, and in particular, an electric component such as a hard disk or a precision component is set at a set temperature. This is related to a constant temperature chamber for testing.
ハードディスクなどの電気部品や精密部品などの生産過程では、かかる電気部品や精密部品の品質を一定以上に維持するため、各種のテストが実施されている。このうち、温度に関するテストを行う際に、この種の恒温庫が用いられている。かかる恒温庫は、テスト対象となる物品を所定のタイムスケジュールにて所定の温度を実現するため、収容室内の温度が精密に管理される。 In the production process of electrical parts such as hard disks and precision parts, various tests are carried out in order to maintain the quality of the electrical parts and precision parts above a certain level. Among these, this type of thermostatic chamber is used when performing a temperature test. Such a thermostatic chamber realizes a predetermined temperature in a predetermined time schedule for the article to be tested, so that the temperature in the storage chamber is precisely managed.
従来の恒温庫は、断熱箱体内に構成された庫内に、空気循環路を形成し、循環ファンにより庫内の空気循環を行う。空気循環路には、冷却器及び加熱ヒータが配置されており、温度検出器の出力に基づき、これら冷却器及び加熱ヒータを制御することで、庫内を所望の温度、例えば0℃から+60℃の温度とする(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional thermostatic chamber, an air circulation path is formed in a cabinet configured in a heat insulating box, and air circulation in the cabinet is performed by a circulation fan. In the air circulation path, a cooler and a heater are arranged. Based on the output of the temperature detector, the cooler and the heater are controlled, so that the inside of the cabinet has a desired temperature, for example, 0 ° C. to + 60 ° C. (See, for example, Patent Document 1).
上述した如き従来の恒温庫では、庫内温度を下げるために冷却ユニットが用いられており、庫内温度を上げるために加熱手段としての加熱ヒータが用いられている。冷却ユニットは、圧縮機、凝縮器、減圧手段、冷却器及び凝縮器用送風機等から構成されており、圧縮機や凝縮器からの廃熱を含んだ空気が当該恒温庫が設置されている室内に放出される。 In the conventional thermostat as described above, a cooling unit is used to lower the internal temperature, and a heater as a heating means is used to increase the internal temperature. The cooling unit is composed of a compressor, a condenser, a decompression means, a cooler, a condenser blower, and the like, and air containing waste heat from the compressor and the condenser is placed in the room where the thermostat is installed. Released.
上述したように、係る恒温庫では、ハードディスク等の電気部品のテストにおいて、例えば0℃から+60℃の温度に調整して行うため、加熱時における加熱ヒータの消費電力量は膨大なものとなる。そのため、当該加熱ヒータの消費電力量の低減し、省エネを図ることができる恒温庫の開発が望まれていた。 As described above, in such a thermostatic chamber, in the test of electrical parts such as a hard disk, the temperature is adjusted to, for example, 0 ° C. to + 60 ° C., so that the power consumption of the heater during heating becomes enormous. Therefore, it has been desired to develop a thermostatic chamber that can reduce the power consumption of the heater and save energy.
本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、大幅な消費電力量の削減を実現することができると共に、精度の高い温度制御を実現することができる恒温庫を提供する。 The present invention has been made in order to solve the conventional technical problem, and provides a thermostatic chamber that can realize a significant reduction in power consumption and can realize highly accurate temperature control. .
上記課題を解決するために、本発明の恒温庫は、圧縮機、放熱装置、減圧装置及び冷却器を順次接続して成る冷媒回路を備え、冷却器による冷却作用にて断熱箱体内の収容室を冷却し、加熱手段にて収容室内を加熱することにより、当該収容室内を設定温度に制御するものであって、圧縮機から吐出された高温冷媒が循環される加熱器と、この加熱器への高温冷媒の供給を制御する弁装置とを備え、加熱器にて加熱手段の少なくとも一部を構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the thermostatic chamber of the present invention includes a refrigerant circuit formed by sequentially connecting a compressor, a heat radiating device, a decompression device, and a cooler, and is a storage chamber in a heat insulating box by a cooling action by the cooler. And the heating chamber is heated by the heating means to control the storage chamber to a set temperature, and a high-temperature refrigerant discharged from the compressor is circulated to the heater. And a valve device for controlling the supply of the high-temperature refrigerant. At least a part of the heating means is configured by a heater.
請求項2の発明は、上記発明において、圧縮機から吐出された高温冷媒を放熱装置に通過させて一旦冷却し、圧縮機に戻してから再び放熱装置に吐出するための冷媒冷却回路を備え、放熱装置を通過する前の冷媒冷却回路から分流された高温冷媒を加熱器に循環させることを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、上記各発明において、放熱装置から出た冷媒を分流し、減圧した後、冷却器からの戻り冷媒と合流させるバイパス回路と、このバイパス回路への冷媒の流通を制御する弁装置を備え、加熱器からの戻り冷媒をバイパス回路に合流させたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in each of the above-described inventions, after the refrigerant discharged from the heat radiating device is diverted and depressurized, the bypass circuit is joined with the return refrigerant from the cooler, and the flow of the refrigerant to the bypass circuit is controlled. A valve device is provided, and the return refrigerant from the heater is joined to the bypass circuit.
請求項4の発明は、上記各発明において、加熱器からの戻り冷媒を冷却器の上部に通過させることを特徴とする。 The invention of claim 4 is characterized in that, in each of the above inventions, the return refrigerant from the heater is passed through the upper part of the cooler.
請求項5の発明は、上記各発明において、加熱器からの戻り冷媒を、冷却器からの戻り冷媒と熱交換させたことを特徴とする。
The invention of
請求項6の発明は、上記各発明において、放熱装置は、冷却水にて高温冷媒を冷却する水冷式放熱装置であることを特徴とする。
The invention of
請求項7の発明は、上記各発明において、圧縮機、及び、各弁装置を制御する制御手段と、収容室内の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度を、所定の低温度から高温度の間で予め設定された温度に制御することを特徴とする。 The invention of claim 7 comprises, in each of the above-mentioned inventions, a control means for controlling the compressor and each valve device, and a temperature detection means for detecting the temperature in the containing chamber, and the control means provides an output of the temperature detection means. On the basis of this, the temperature in the storage chamber is controlled to a preset temperature between a predetermined low temperature and a high temperature.
請求項8の発明は、上記発明において、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度を予め設定された温度勾配にて変化させることを特徴とする。
The invention of
請求項9の発明は、上記請求項7又は請求項8の発明において、放熱装置から出た冷媒を分流し、減圧した後、冷却器からの戻り冷媒と熱交換させてから圧縮機に戻すバイパス回路と、このバイパス回路への冷媒の流通を制御する弁装置を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度が所定温度以上である場合、弁装置によりバイパス回路に冷媒を流すことを特徴とする。
The invention of claim 9 is the bypass according to the invention of claim 7 or
請求項10の発明は、上記各発明において、冷媒回路に封入する冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。
The invention of
本発明によれば、圧縮機、放熱装置、減圧装置及び冷却器を順次接続して成る冷媒回路を備え、冷却器による冷却作用にて断熱箱体内の収容室を冷却し、加熱手段にて収容室内を加熱することにより、当該収容室内を設定温度に制御するものであって、圧縮機から吐出された高温冷媒が循環される加熱器と、この加熱器への高温冷媒の供給を制御する弁装置とを備え、加熱器にて加熱手段の少なくとも一部を構成したことにより、冷却器による冷却能力と加熱手段による加熱能力を調整して高い精度にて収納室内の温度を設定温度に調整する際、加熱手段による加熱能力の一部を圧縮機から吐出された高温冷媒が循環される加熱器が担うことにより、他の加熱手段、例えば加熱ヒータの能力を低減、即ち消費電力量を低減させることが可能となる。 According to the present invention, a refrigerant circuit comprising a compressor, a heat radiating device, a decompression device, and a cooler connected in sequence is provided, the housing chamber in the heat insulation box is cooled by the cooling action of the cooler, and is accommodated by the heating means. A heater that controls the interior of the storage room to a set temperature by heating the room, and that controls the supply of the high-temperature refrigerant to the heater, in which the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is circulated. And adjusting the cooling capacity of the cooler and the heating capacity of the heating means to adjust the temperature in the storage room to the set temperature with high accuracy. In this case, a part of the heating capacity of the heating means is borne by the heater in which the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is circulated, thereby reducing the capacity of other heating means, for example, the heater, that is, reducing the power consumption. Possible and That.
これにより、大幅な消費電力量の削減を実現することができると共に、精度の高い温度制御を実現することが可能となる。 As a result, it is possible to realize a significant reduction in power consumption and to realize highly accurate temperature control.
また、請求項2の発明によれば、上記において、圧縮機から吐出された高温冷媒を放熱装置に通過させて一旦冷却し、圧縮機に戻してから再び放熱装置に吐出するための冷媒冷却回路を備え、放熱装置を通過する前の冷媒冷却回路から分流された高温冷媒を加熱器に循環させることにより、圧縮機から吐出された最も温度の高い冷媒を加熱器に循環させることが可能となり、加熱器による加熱効率の向上を図ることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、上記各発明に加えて、放熱装置から出た冷媒を分流し、減圧した後、冷却器からの戻り冷媒と合流させるバイパス回路と、このバイパス回路への冷媒の流通を制御する弁装置を備え、加熱器からの戻り冷媒をバイパス回路に合流させたことにより、加熱器にて放熱された冷媒は、バイパス回路を流れる冷媒と共に減圧された後、冷却器からの戻り冷媒と合流させることが可能となる。これにより、圧縮機への液冷媒が流入する不都合を解消することができる。 According to the invention of claim 3, in addition to each of the above-described inventions, after the refrigerant discharged from the heat dissipation device is diverted and depressurized, the bypass circuit that joins the return refrigerant from the cooler, and the refrigerant to the bypass circuit With a valve device that controls the flow, the refrigerant radiated from the heater is decompressed together with the refrigerant flowing through the bypass circuit by merging the return refrigerant from the heater into the bypass circuit, and then from the cooler. It becomes possible to merge with the return refrigerant. Thereby, the problem that the liquid refrigerant flows into the compressor can be solved.
請求項4の発明によれば、上記各発明に加えて、加熱器からの戻り冷媒を冷却器の上部に通過させることにより、加熱器からの戻り冷媒を冷却器の上部の冷媒と熱交換させることにより、加熱器からの戻り冷媒が高温のまま戻ることを防止することができる。これにより、加熱器よりも冷媒下流側に設けられ、当該加熱器への高温冷媒の供給を制御する弁装置に、高温の冷媒が流れる不都合を防止することができ、当該弁装置の故障等を回避することが可能となる。 According to the invention of claim 4, in addition to the above inventions, the return refrigerant from the heater is passed through the upper part of the cooler so that the return refrigerant from the heater exchanges heat with the refrigerant at the upper part of the cooler. Thus, the return refrigerant from the heater can be prevented from returning at a high temperature. As a result, it is possible to prevent inconvenience that the high-temperature refrigerant flows to the valve device that is provided downstream of the heater and controls the supply of the high-temperature refrigerant to the heater. It can be avoided.
請求項5の発明によれば、上記各発明に加えて、加熱器からの戻り冷媒を、冷却器からの戻り冷媒と熱交換させることにより、請求項4と同様に、加熱器からの戻り冷媒が高温のまま戻ることを防止することができる。この場合、加熱器からの戻り冷媒と冷却器からの戻り冷媒とを熱交換させるため、冷却器における冷却能力に影響を与えないものとすることができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、上記各発明に加えて、放熱装置は、冷却水にて高温冷媒を冷却する水冷式放熱装置とすることにより、当該恒温庫が設置されている環境に放熱装置からの廃熱が排出される不都合を解消することができる。また、当該恒温庫が設置されている環境の温度に影響されることなく放熱装置における冷却能力を水冷式放熱装置にて担保することができ、円滑な温度制御を実現することが可能となる。更に、恒温庫が設置されている環境の空調負荷を低減でき、総じて省エネルギー化を図ることができる。
According to invention of
請求項7の発明によれば、上記各発明に加えて、圧縮機、及び、各弁装置を制御する制御手段と、収容室内の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度を、所定の低温度から高温度の間で予め設定された温度に制御することにより、冷却器による冷却能力と加熱手段による加熱能力を調整して高い精度にて収納室内の温度を設定温度に調整することが可能となる。 According to the invention of claim 7, in addition to the above inventions, the compressor and the control means for controlling each valve device, and the temperature detection means for detecting the temperature in the housing chamber are provided, and the control means comprises temperature detection Based on the output of the means, the temperature in the storage chamber is controlled to a preset temperature between a predetermined low temperature and a high temperature, thereby adjusting the cooling capacity by the cooler and the heating capacity by the heating means to achieve high accuracy. The temperature in the storage room can be adjusted to the set temperature.
請求項8の発明によれば、上記発明に加えて、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度を予め設定された温度勾配にて変化させることにより、収納室内を高温度から急激に低温度に冷却することによって生じる例えば収容室内壁面に付着する結露を防止することができる。
According to the invention of
これにより、収容室内に水を嫌うハードディスク等の電気部品を収納した場合であっても、当該収納物品に水が付着する不都合を解消でき、安定した温度テストを実現することができる。 Thereby, even when an electrical component such as a hard disk that dislikes water is stored in the storage chamber, the inconvenience of water adhering to the stored article can be eliminated, and a stable temperature test can be realized.
請求項9の発明によれば、上記請求項7又は請求項8の発明において、放熱装置から出た冷媒を分流し、減圧した後、冷却器からの戻り冷媒と熱交換させてから圧縮機に戻すバイパス回路と、このバイパス回路への冷媒の流通を制御する弁装置を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、収容室内の温度が所定温度以上である場合、弁装置によりバイパス回路に冷媒を流すことにより、冷却器への冷媒流量を制限する。
According to the invention of claim 9, in the invention of claim 7 or
これにより、特に、収納室内の温度上昇時には、冷却器による冷却能力が加熱手段による加熱能力より優れると、収納室内を更に温度上昇させるべく、加熱手段の能力を更に上げなければならなくなるのを、当該冷却器への冷媒流量の制限によって抑制することが可能となる。これにより、例えばヒータにて構成される加熱手段の通電量を低減させることが可能となる。 Thereby, especially when the temperature in the storage room rises, if the cooling capacity by the cooler is superior to the heating capacity by the heating means, the capacity of the heating means has to be further increased in order to further increase the temperature in the storage room. It can be suppressed by limiting the refrigerant flow rate to the cooler. Thereby, it becomes possible to reduce the energization amount of the heating means comprised, for example with a heater.
特に、請求項10の発明の如く、冷媒回路に封入する冷媒として二酸化炭素を用いることにより、高圧側が超臨界圧力となり高温となる冷媒を加熱器に供給することができ、加熱能力を向上させることができるようになる。 In particular, as in the tenth aspect of the invention, by using carbon dioxide as the refrigerant to be sealed in the refrigerant circuit, the refrigerant whose high pressure side becomes supercritical pressure and becomes high temperature can be supplied to the heater, thereby improving the heating capacity. Will be able to.
以下、図面に基づき本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、恒温庫1の概略構成図を示している。本実施例における恒温庫1は、例えばハードディスクなどの電気部品や精密部品などの生産過程において、温度に関するテストを行う際に用いられるものである。恒温庫1の上部は前面に開口を有する断熱箱体2により構成されており、当該前面開口は、ハードディスクなどの物品を納出するための物品納出口とされ、図示しない断熱扉にて開閉自在に閉塞される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a thermostatic chamber 1. The constant temperature chamber 1 in the present embodiment is used when a temperature-related test is performed in the production process of electrical parts such as hard disks and precision parts. The upper part of the thermostatic chamber 1 is composed of a
断熱箱体2の背面及び天面の内側には、間隔を存して仕切板4が取り付けられており、断熱箱体2の背面及び天面と仕切板4との間には、ダクト5が形成されている。そして、この仕切板4の内側が収容室6とされている。ダクト5内には循環ファン15が配置されて、この循環ファン15によってダクト5内及び収容室6内の空気が循環される。収容室6内には、複数段の物品載置用の棚8が上下に架設される。また、ダクト5内には、冷却器10及び加熱手段を構成する加熱器11と加熱ヒータ12が配置され、循環空気を冷却又は加熱することで所定の設定温度に調節する。
A partition plate 4 is attached to the back of the
ここで、本実施例では、ダクト5内における空気循環の上流側に冷却器10が配置され、下流側に加熱ヒータ12が配置される。そして、加熱器11は、これらの熱効率を考慮し冷却器10と加熱ヒータ12との間に配置される。尚、加熱ヒータ12は、複数設け、通電する加熱ヒータの数を調整することで、加熱ヒータの加熱能力を調整しても良く、単一の加熱ヒータへの通電量を制御することで、加熱能力を調整しても良い。
Here, in the present embodiment, the cooler 10 is disposed on the upstream side of the air circulation in the
収容室6内のダクト5からの循環空気吐出口側には、収容室6内の温度を検出する温度センサ(温度検出手段)14が配設されている。汎用のマイクロコンピュータにより構成される制御装置Cには、図示しないコントロールパネルが接続されており、当該コントロールパネルにより収容室6内の設定温度を設定可能とする。係る制御装置Cは、温度センサ14の検出値が設定値となるように、冷却器10と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機20、冷却器10への冷媒流量を制御する弁装置としての第1の電磁弁21、加熱器11への冷媒流量を制御する弁装置としての第2の電磁弁22、加熱ヒータ12を制御する。これにより、収容室6内はタイムスケジュールに応じて所定の低温度から高温度、例えば0℃〜+60℃又は−10℃〜+70℃の間で精密に制御される。
A temperature sensor (temperature detection means) 14 for detecting the temperature in the
一方、恒温庫1の下部、即ち、断熱箱体2の下側には、機械室17が区画形成されている。この機械室17内には、冷却器10と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機20、放熱器23や放熱器用送風機24等が収容されている。本実施例では、放熱器23及び放熱器用送風機24にて放熱装置を構成しているが、当該放熱装置はこれに限定されるものではなく、冷却水にて高温冷媒を冷却する水冷式放熱装置を採用しても良い。
On the other hand, a
ここで、図1を参照して本実施例の冷媒回路18を説明する。本実施例における冷媒回路18は、圧縮機20と、放熱器23と、レシーバタンク25と、ドライコア26と、減圧装置としての膨張弁27と、冷却器10とアキュムレータ28等を環状に接続することにより構成されている。本実施例における膨張弁27は、圧縮機20の吸込側の圧力を一定とさせるための定圧膨張弁が採用されており、圧縮機20の低圧側に設けられた低圧ゲージ31からの検出値に基づいて開度が制御される。
Here, the
圧縮機20の冷媒吐出管20Aは、放熱器23の入口側に接続され、放熱器23の出口側には、レシーバタンク23及びドライコア26が順次接続されている。このドライコア26と膨張弁27との間には、内部熱交換器33が設けられており、放熱器23にて冷却された冷媒と、冷却器10からの戻り冷媒とが熱交換する構成とされている。これにより、放熱器23にて冷却された冷媒は、冷却器10からの戻り冷媒によって更に冷却される。
The
また、この冷媒回路18には、放熱器23から出た冷媒を分流し、減圧装置、この場合、キャピラリーチューブ34にて減圧した後、冷却器10からの戻り冷媒と合流させるバイパス回路35が設けられている。このバイパス回路35は、ドライコア26の冷媒下流側であって膨張弁27に流入する前の熱交換器33の上流側に設けられた分流器36により分流され、冷却器10の下流側であって冷却器10からの戻り冷媒が流れる熱交換器33の上流側に設けられた合流器37によって合流される。このバイパス回路35には、キャピラリーチューブ34の冷媒上流側に第1の電磁弁21が設けられており、当該第1の電磁弁21の開閉制御によってバイパス回路35への冷媒の流通が制御される。
In addition, the
本実施例の圧縮機20は、内部高圧型圧縮機を採用しており、圧縮機20から吐出された高温冷媒を放熱器23に通過させて一旦冷却し、圧縮機20に戻してから再び放熱器23に吐出するための冷媒冷却回路30、この場合、ディスーパーヒータが設けられている。
The
この冷媒冷却回路30の放熱器23の上流側には分流器38が設けられており、当該分流器38にはホットガス回路39が接続されている。このホットガス回路39は、上記加熱器11と、当該ホットガス回路39(加熱器11)への高温冷媒の供給を制御する第2の電磁弁22と、逆止弁40とが順次接続されており、上記バイパス回路35に設けられた合流器41を介して加熱器11からの戻り冷媒がバイパス回路35に合流する構成とされている。
A
逆止弁40は、加熱器11からバイパス回路35に向かう方向を順方向とする。また、バイパス回路35に設けられるホットガス回路39との合流器41は、バイパス回路35の第1の電磁弁21とキャピラリーチューブ34との間に設けられている。
The
また、本実施例では、加熱器11の冷媒流出側に接続され、他端が第2の電磁弁22に接続される加熱器11からの戻り配管39Aには、加熱器11からの戻り冷媒と、冷却器10からの戻り冷媒とを熱交換する熱交換器43が設けられている。尚、係る熱交換器43は、単に加熱器11からの戻り配管39Aと、冷却器10からの戻り配管10Aとを半田付けなどによって抱き合わせた状態で交熱的に設けるものであっても良いものとする。
In the present embodiment, the
以上の構成により、図2に示す如き一例として挙げるタイムスケジュールによる恒温庫1の動作について説明する。本実施例における恒温庫1は、上述した如くハードディスクなどの電気部品や精密部品などを設定温度でテストを行うためのものであるため、所定の温度範囲、例えば+25℃から+35℃に空気調整された工場等に設置されるものとする。また、当該恒温庫1にて電気部品や精密部品などのテスト部品をテストする際には、テスト部品を収容室6内の棚8上に収納し、所定のタイムスケジュールに従い、温度センサ14の検出温度が所定の温度となるように、冷却器10、加熱器11、加熱ヒータ12にて収容室6内の温度が調整される。また、テストは、テスト部品が運転している状態で行われる。図2では、室温(例えば、+25℃)の状態から25分かけて略均一の温度勾配にて0℃まで冷却(冷却移行時)し、45分間0℃を維持(冷却安定時)する。その後、90分かけて略均一の温度勾配にて0℃から+60℃まで加熱(加熱移行時)し、75分間+60℃を維持(加熱安定時)する。その後、80分かけて略均一の温度勾配にて+60℃から+30℃まで冷却(冷却移行時)し、以後+30℃を維持(常温安定時)する。
With the above configuration, the operation of the thermostatic chamber 1 according to a time schedule given as an example as shown in FIG. 2 will be described. Since the constant temperature chamber 1 in this embodiment is for testing electrical parts such as hard disks and precision parts at a set temperature as described above, the air is adjusted to a predetermined temperature range, for example, + 25 ° C. to + 35 ° C. It shall be installed in a factory. When testing a test part such as an electrical part or a precision part in the thermostatic chamber 1, the test part is stored on the
尚、本実施例では、温度を変更する場合には、温度センサ14の検出出力に基づき、所定の時間をかけて予め設定された温度勾配にて温度を変化させる。これは、収容室6内に収容されるテスト品であるため、同一の環境にてテストを行う必要があるからである。また、電気部品や精密部品などの機器であることから結露を嫌う。急激な温度変化は、収容室6内における結露の発生を招くため、このような緩慢な温度変化を実現する制御を行う。
In this embodiment, when changing the temperature, the temperature is changed with a preset temperature gradient over a predetermined time based on the detection output of the
制御装置Cは、上述したような常温又は所定の高温状態から所定の低温状態に移行する冷却移行時、所定の低温状態を維持する冷却安定時、所定の低温状態から所定の高温状態に移行する加熱移行時、所定の高温状態を維持する加熱安定時、所定の常温(中温)を維持する常温安定時のいずれにおいても、冷却器10による冷却作用及び加熱器11、加熱ヒータ12による加熱作用を精度良く制御して設定温度を実現すべく、圧縮機20は、連続運転とする。また、これに伴い、放熱器用送風機24のファンモータ24M及び空気循環用送風機15のファンモータ15Mは連続運転とする。
The control device C shifts from the predetermined low temperature state to the predetermined high temperature state at the time of cooling transition to shift from the normal temperature or the predetermined high temperature state to the predetermined low temperature state as described above, and at the time of cooling stable to maintain the predetermined low temperature state. The cooling action by the cooler 10 and the heating action by the
これにより、制御装置Cによって、圧縮機20が運転されると、圧縮機20から吐出された高温高圧のガス冷媒は先ず冷媒冷却回路(ディスーパーヒータ)30に吐出して放熱器23を通過させて一旦冷却し、圧縮機20に戻る。そして再び圧縮機20の吐出側から吐出され、放熱器23に流れる。放熱器23の近傍には放熱器用送風機24が設けられているため、当該放熱器23に流入した高温高圧のガス冷媒は空冷されて凝縮し、液冷媒となってレシーバタンク23及びドライコア26を順次経て定圧膨張弁27に至る。膨張弁27にて減圧された冷媒は、冷却器10に流入して蒸発し、そのときに周囲から熱を吸収することにより冷却作用を発揮する。これにより、ダクト5内の空気は冷却される。
Thus, when the
そして、冷却器10から流出した低温のガス冷媒は、内部熱交換器33にて膨張弁27にて減圧される前の冷媒と熱交換し、当該膨張弁27に流入する冷媒を過冷却する。その後、アキュムレータ28を経て圧縮機20の吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。
The low-temperature gas refrigerant flowing out of the cooler 10 exchanges heat with the refrigerant before being decompressed by the
一方、上記圧縮機20の運転による冷却器10の冷却作用が発揮されるのみでは、収容室6内の温度が急激に低下してしまい上述したような予め設定された温度勾配にて収容室6内の温度を変化させることができない。そのため、冷却器10における冷却能力の調整は、例えば、収容室6内の温度が所定温度(t℃、第1の電磁弁21のON/OFF設定温度。一例として+32℃)以上では、冷媒回路18の第1の電磁弁21を開放し、冷却器10へ流入する冷媒の一部をバイパス回路35に流すことで冷却能力を下げる。そして、加熱手段による収容室6内の加熱を併用することで、所定の温度勾配にて収容室6内の温度を高い精度で変化させ、若しくは、所定温度に維持する。
On the other hand, if only the cooling action of the cooler 10 by the operation of the
制御装置Cは、冷却移行時では、冷却器10による冷却能力が加熱手段による加熱能力より優る状態となるように加熱手段の加熱能力を制御し、加熱移行時では、加熱手段による加熱能力が冷却器10による冷却能力より優る状態となるように加熱手段の加熱能力を制御する。
The control device C controls the heating capability of the heating unit so that the cooling capability by the cooler 10 is superior to the heating capability by the heating unit at the time of cooling transition, and the heating capability by the heating unit is cooled at the transition of heating. The heating capability of the heating means is controlled so as to be superior to the cooling capability of the
ここで、図2のタイムスケジュールに沿って各機器の制御について説明する。収容室6内にテスト部品を収納した状態において、収容室6内の温度が上記所定温度t℃(+32℃)以下である場合、制御装置Cは、第1の電磁弁21を閉じる。これにより、冷却移行時では、圧縮機20の冷媒吐出管20Aから吐出され、放熱器23にて放冷(凝縮)された冷媒は、定圧膨張弁27にて減圧されて冷却器10にて蒸発する。
Here, control of each device will be described along the time schedule of FIG. In a state where the test parts are stored in the
このとき、制御装置Cは、加熱器11への高温冷媒の供給を制御する第2の電磁弁22は閉じられており、温度センサ14が検出する温度に基づいて到達温度と時間とから加熱ヒータ12への通電をPID制御する。これにより、この設定された温度勾配に基づいて加熱ヒータ12が通電制御(例えばON/OFF制御)されることで、当該温度勾配となるように収容室6内が冷却される。
At this time, the controller C has the second
冷却移行時から冷却安定時に移行した場合であっても、同様に、冷却器10による冷却作用と、加熱ヒータ12への加熱作用との調整によって収容室6内が所定の低温(この場合0℃)に所定時間維持される。
Even in the case of transition from cooling transition to cooling stabilization, the interior of the
この冷却安定時から加温移行時に移行した場合には、収容室6内の温度が上記所定温度t℃(+32℃)以下では、制御装置Cは、第1の電磁弁21を閉じた状態を維持し、ホットガス回路39に設けられた第2の電磁弁22を開放して加熱器11に高温冷媒を供給する。これにより、放熱器23を通過する前の冷媒冷却回路30から分流器38にて分流されホットガス回路39に流入した高温冷媒、例えば、+80℃〜+110℃程度の高温冷媒は、加熱器11に至り、そのときに周囲に熱を放出することにより加熱作用を発揮し、ダクト5内の空気は加熱される。また、制御装置Cは、当該加熱器11の加熱作用に加えて、これと共に加熱手段を構成する加熱ヒータ12を収容室6内の温度を検出する温度センサ14の出力と、到達温度と時間とから加熱ヒータ12への通電をPID制御する。これによって、所定の温度勾配で収容室内の温度が上昇する。
In the case of transition from the stable cooling time to the warming transition time, when the temperature in the
このとき、本発明では、圧縮機20からの高温冷媒が循環される加熱器11によって、加熱ヒータ12と共に加熱手段を構成しているため、冷却器10による冷却能力と加熱手段による加熱能力を調整して高い精度にて収納室6内の温度を設定温度に調整する際、加熱手段による加熱能力の一部を加熱器11が担うことにより、他の加熱手段、本実施例では、加熱ヒータ12の能力を低減、即ち消費電力量や設置数を低減させることが可能となる。これにより、大幅な消費電力量の削減を実現することができると共に、精度の高い温度制御を実現することが可能となる。
At this time, in the present invention, since the heating means is configured together with the
また、本実施例では、放熱器23を通過する前の冷媒冷却回路30から分流された高温冷媒を加熱器11に循環させることにより、圧縮機20から吐出された最も温度の高い冷媒(+80℃〜+110℃程度)を加熱器11に循環させることが可能となり、加熱器11による加熱効率の向上を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the highest temperature refrigerant (+ 80 ° C.) discharged from the
そして、当該加熱器11からの温度の高い戻り冷媒は、熱交換器43において、冷却器10からの戻り冷媒と熱交換することで冷却される。これにより、第2の電磁弁22には、例えば+60℃程度にまで冷却された状態の加熱器11からの戻り冷媒が通過することとなる。これにより、電磁弁22が熱により故障等する不都合を回避することができる。また、この場合、加熱器11からの戻り冷媒と冷却器10からの戻り冷媒とを熱交換させるため、冷却器10における冷却能力に影響を与えないものとすることができる。
The high-temperature return refrigerant from the
第2の電磁弁22を通過した加熱器11からの戻り冷媒は、逆止弁40を経てバイパス回路35の合流器41に至り、当該バイパス回路35に設けられたキャピラリーチューブ34にて減圧された後、合流器37にて冷却器10からの戻り冷媒と合流する。これにより、合流器37における冷却器10からの戻り冷媒と加熱器11からの戻り冷媒との圧力差を低減させることができると共に、圧縮機20への液冷媒が流入する不都合を解消することができる。
The return refrigerant from the
このような加熱移行時において、収容室6内の温度が前記所定温度t℃(+32℃)以上に達すると、制御装置Cは、第1の電磁弁21を開放し、放熱器23から出た冷媒の一部をバイパス回路35に分流させる。バイパス回路35内に流入した冷媒は、この場合、加熱器11からの戻り冷媒と合流器41にて合流した後、キャピラリーチューブ34にて減圧され、合流器37にて冷却器10からの戻り冷媒と合流する。
When the temperature in the
これにより、収容室6内の温度が所定温度(t℃)以上である場合、第1の電磁弁21を開放することで、バイパス回路35に冷媒を流すことにより、冷却器10への冷媒流量を制限することができる。そのため、特に、係る収納室6内の温度上昇時には、冷却器10による冷却能力が加熱手段による加熱能力より優れると、収納室6内を更に温度上昇させるべく、加熱手段の能力を更に上げなければならなくなるのを、当該冷却器10への冷媒流量の制限によって抑制することが可能となる。これにより、加熱ヒータ12の通電量を低減させることが可能となる。
Thus, when the temperature in the
加熱移行時から加熱安定時に移行した場合であっても、同様に、冷却器10による冷却作用と、加熱器11及び加熱ヒータ12への加熱作用との調整によって収容室6内が所定の高温(この場合+60℃)に所定時間維持される。
Even in the case of transition from heating transition to stable heating, the interior of the
この加熱安定時から冷却移行時に移行した場合には、収容室6内の温度が上記所定温度t℃(+32℃)以上であるため、制御装置Cは、第1の電磁弁21を開いた状態を維持して冷却器10における冷却能力を制限する。そして、ホットガス回路39に設けられた第2の電磁弁22を閉鎖して加熱器11への高温冷媒の供給を停止する。これにより、冷却器10への冷媒流量を制限しつつ、加熱ヒータ12への通電量を収容室6内の温度を検出する温度センサ14の出力と、到達温度と時間とからPID制御する。これによって、所定の温度勾配で収容室6内の温度が下げることができる。
When the transition is made from the stable heating time to the cooling transition time, the temperature in the
そして、当該冷却移行時において、収容室6内の温度が所定温度(t℃)以下となった場合、第1の電磁弁21を閉塞して冷却器10への冷媒流量の制限を解除する。その後も、加熱ヒータ12への通電量を収容室6内の温度を検出する温度センサ14の出力と、到達温度と時間とからPID制御することで、所定の温度勾配で収容室6内の温度が下げることができる。
When the temperature in the
このように、本実施例における恒温庫1では、制御装置Cは、収容室6内の温度を検出する温度センサ14の出力に基づき、収容室6内の温度を、所定の低温度から高温度の間で予め設定された温度に制御することにより、冷却器10による冷却能力と加熱器11及び加熱ヒータ12による加熱能力を調整して高い精度にて収納室6内の温度を設定温度に調整することが可能となる。
Thus, in the thermostat 1 in the present embodiment, the control device C changes the temperature in the
この際、制御装置Cは、温度センサ14の出力に基づき、収容室6内の温度を予め設定された緩やかな温度勾配にて変化させることにより、収納室6内を高温度から急激に低温度に冷却することによって生じる例えば収容室6内壁面に付着する結露を防止することができる。
At this time, the control device C changes the temperature in the
これにより、本実施例の如く収容室6内に水を嫌うハードディスク等の電気部品を収納した場合であっても、当該収納物品に水が付着する不都合を解消でき、安定した温度テストを実現することができる。
As a result, even when an electrical component such as a hard disk that dislikes water is stored in the
尚、上実施例では、加熱器11からの戻り冷媒を冷却する手段として、冷却器10からの戻り冷媒と熱交換する熱交換器43を設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、加熱器11からの戻り冷媒が流れる戻り配管11Aを冷却器10の上部に通過させる構成としても良い。
In the above embodiment, the means for cooling the return refrigerant from the
これにより、加熱器11からの戻り冷媒を冷却器10の上部の冷媒と熱交換させることにより、加熱器11からの戻り冷媒が高温のまま第2の電磁弁22に流入し、また、バイパス回路35や圧縮機20に戻ることを防止することができる。従って、加熱器11よりも冷媒下流側に設けられ、当該加熱器11への高温冷媒の供給を制御する第2の電磁弁22に、高温の冷媒が流れる不都合を防止することができ、当該電磁弁22の故障等を回避することが可能となる。
As a result, the return refrigerant from the
また、上記各実施例において、冷媒回路に封入する冷媒として二酸化炭素を用いても良い。高圧側が超臨界圧力となり高温となる冷媒を加熱器11に供給することができ、加熱能力を向上させることができるようになり、本願発明において特に有効である。また、当該二酸化炭素を冷媒として採用した場合には、圧縮機20として、例えば、内部中間圧型2段圧縮式のロータリコンプレッサを採用しても良い。この圧縮機は、密閉容器内に駆動要素としての電動要素と、当該電動要素により駆動される第1及び第2の回転圧縮要素にて構成されている。そのため、上記実施例においてディスーパーヒータにて構成している冷媒冷却回路30は、圧縮機の第1の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管が接続された圧縮機の外部の中間冷却回路を採用する。この場合、最も高温の冷媒が吐出されるのは、中間冷却回路を経た後、圧縮機から吐出される冷媒であるため、係る冷媒を加熱器11に流入させる。これによっても、加熱器11による加熱効率の向上を図ることができる。
Further, in each of the above embodiments, carbon dioxide may be used as the refrigerant sealed in the refrigerant circuit. The refrigerant whose high pressure side becomes supercritical pressure and becomes high temperature can be supplied to the
また、上記各実施例では、放熱装置は、放熱器23及び放熱器用送風機24により構成しているが、上述したように、当該放熱装置はこれに限定されるものではなく、冷却水にて高温冷媒を冷却する水冷式放熱装置を採用しても良い。この場合、恒温庫1が設置されている環境に放熱器23からの廃熱が排出される不都合を解消することができる。そのため、恒温庫が設置されている環境の空調負荷を低減でき、総じて省エネルギー化を図ることができる。また、当該恒温庫1が設置されている環境の温度に影響されることなく放熱装置における冷却能力を水冷式放熱装置にて担保することができ、円滑な温度制御を実現することが可能となる。
Moreover, in each said Example, although the heat radiating device is comprised with the
C 制御装置(制御手段)
1 恒温庫
2 断熱箱体
6 収容室
10 冷却器
11 加熱器(加熱手段)
12 加熱ヒータ(加熱手段)
14 温度センサ(温度検出手段)
15 空気循環用送風機
18 冷媒回路
20 圧縮機
21 第1の電磁弁(バイパス回路の弁装置)
22 第2の電磁弁(加熱器用の弁装置)
23 放熱器
24 放熱器用送風機
27 膨張弁(減圧装置)
30 冷媒冷却回路
33 内部熱交換器
34 キャピラリーチューブ(減圧装置)
35 バイパス回路
39 ホットガス回路
43 熱交換器
C Control device (control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12 Heating heater (heating means)
14 Temperature sensor (temperature detection means)
15 Blower for
22 Second solenoid valve (valve device for heater)
23
30
35
Claims (10)
前記圧縮機から吐出された高温冷媒が循環される加熱器と、該加熱器への高温冷媒の供給を制御する弁装置とを備え、前記加熱器にて前記加熱手段の少なくとも一部を構成したことを特徴とする恒温庫。 A refrigerant circuit comprising a compressor, a heat radiating device, a decompression device, and a cooler connected in sequence is provided. In a thermostatic chamber that controls the accommodation chamber to a set temperature,
A heater through which the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is circulated; and a valve device that controls supply of the high-temperature refrigerant to the heater; and at least a part of the heating means is configured by the heater. A thermostatic chamber characterized by that.
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JP2015519533A (en) * | 2012-05-11 | 2015-07-09 | 杭州雪中炭恒温技術有限公司 | Cooling amount control device, test device using the control device, and control method thereof |
CN105300005A (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-03 | 苏州麦科威电气技术有限公司 | Static-wind chilling refrigerator |
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