JP2011085266A - 精密温度制御空調機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一熱交換器において、空気循環路を循環する空気を、冷媒循環路を循環する冷媒と熱交換させて空気温度を目標値に制御する空調機であって、冷媒循環路に第一熱交換器の冷却コイル内の冷媒蒸発圧を制御することによって冷媒温度を調節することができる冷媒蒸発圧力調整バルブE1と、冷媒循環路内で調達する高温圧縮冷媒を利用して圧縮器2に入る低圧冷媒ガス圧力を、加熱調整する第二熱交換器6とを備える。
【選択図】 図4
Description
上記のような空調機の具体例としては、図2に示されるような直膨コイル方式と図3に示されるような水コイル方式の空調機が挙げられる。
しかし、前記「水冷媒循環路」とは別に、水冷媒を熱交換器で冷却するための別系統の冷媒循環路の設置が必要となるため、空調機全体が複雑で規模が大きくなるとともに、エネルギーコストが大きくなるし、空調機全体の制御システムも複雑になるという難点がある。
前記第一熱交換器から出る低圧冷媒ガスを、圧縮器で圧縮した後、凝縮器で凝縮して低温高圧冷媒液とし、該低温高圧冷媒液を膨張弁から前記第一熱交換器の冷却コイルに送る冷媒循環路とを有する空調機であって、
前記空気循環路には第一熱交換器で温度調節された空気用の温度センサーが設置されており、
前記冷媒循環路には、第一熱交換器と圧縮器の間の低圧冷媒ガス流路内に、第一熱交換器側から順次、第一圧力センサー、冷媒蒸発圧力調整バルブ、第二熱交換器、第二圧力センサーが設置され、圧縮器と凝縮器の間の圧縮冷媒流路には、圧縮器から凝縮器に直接接続されている圧縮冷媒流路と、該圧縮冷媒流路から分岐し、第二熱交換器を経由して凝縮器に接続されている圧縮冷媒分岐流路が設置されており、
前記冷媒蒸発圧力調整バルブは、空気循環路の温度センサーによる空気温度の測定値と前記冷媒循環路の第一圧力センサーによる低圧冷媒ガス圧力の測定値とに基づいてバルブ開度を自動制御することによって第一熱交換器の冷却コイル内の冷媒蒸発圧力を自動調節するバルブであり、
前記第二熱交換器は、圧縮冷媒分岐流路を流れる高温圧縮冷媒との熱交換により圧縮器に入る前の低圧冷媒ガスを加熱する熱交換器であることを特徴とする、精密温度制御空調機。
本発明の精密温度制御空調機は、図示していない精密装置チャンバー内から「空気流路a1」に抜き出された「還り空気」が、「第一熱交換器1」内で、「膨張弁4」から「第一熱交換器1」の冷却コイルに供給される膨張冷媒との熱交換により空気の露点温度より高い目標温度に冷却され、「温度センサーT1」が設置されている「空気流路a2」から「ヒーター5」を通って、「温度センサーT2」が設置されている「空気流路a3」から精密装置チャンバー内に「送り空気」として循環される「空気循環路」と、
前記第一熱交換器1の冷却コイルから出る熱交換済の低圧冷媒ガスが、「第二熱交換器6」を通って「圧縮器2」に至り、圧縮されて高温圧縮冷媒ガスとされた後、「凝縮器3」で凝縮されて低温高圧冷媒液とされ、該低温高圧冷媒液が「低温高圧冷媒液流路L3」により膨張弁4に送られ、該膨張弁4から「膨張冷媒流路L4」により第一熱交換器1の冷却コイルに送られる、という「冷媒循環路」とを有する空調機である。
冷媒蒸発圧力調整バルブE1は、前記空気流路の温度センサーによって測定される熱交換済みの空気温度の測定値と低圧冷媒流路L1aに設置されている第一圧力センサーP1による低圧冷媒ガスの圧力の測定値とに基づいて自動的にその開度が制御されるバルブであり、その開度によって冷却コイル内の冷媒蒸発ガス圧を制御し、それによって冷却コイル内の冷媒ガス温度を制御する機能を備えている。
逆に、前記空気流路の温度センサーP1による熱交換済みの空気温度の測定値が目標温度よりも高くなっていることを検知すると、冷媒蒸発圧力調整バルブE1は、「開」側に自動的に作動して冷却コイル内の冷媒圧を下げ、それによって冷却コイル内の冷媒ガス温度を目標値に調節する。
該第二熱交換器6は、その下流の低圧冷媒ガス流路L1cに冷媒圧縮器に入る低圧冷媒ガスの圧力を測定する第二圧力センサーP2によって測定される低圧冷媒ガスの圧力状態が該低圧冷媒ガスを加熱ガス化することが必要な状態である場合に自動的に作動する。
逆に、圧力センサーP2が検知する低圧冷媒ガスの圧力値が適正値である場合は、圧縮冷媒分岐流路L2bのバルブE3が「閉」状態のままで、圧縮冷媒流路L2aのバルブ2は「開」状態となり、高温圧縮冷媒ガスは全量が直接凝縮器に送られることとなる。
また、第二熱交換器6において低圧冷媒ガスを加熱する媒体を、本発明の空調機における冷媒循環路内で調達しているので、第二熱交換器への加熱媒体の循環系を新たに設置するための追加のスペースを殆ど必要としない。
凝縮液の温度、圧力を一定に保つために、圧縮冷媒凝縮器3から出る低温高圧冷媒液流路L3に冷媒液の圧力を測定する「第三圧力センサーP3」が設置され、該第三圧力センサーP3の測定圧力が常に一定となるように、水冷機構8が制御される。
膨張弁としては、温度式自動膨張弁と機械式膨張弁の何れも採用することができる。
2:冷媒ガス圧縮器
3:圧縮冷媒凝縮器
4:膨張弁
5:ヒーター(電気式)
6:第二熱交換器
7:アキュムレーター(液分離器)
8:水冷機構
9:レシーバタンク(受液器)
10:サイトグラス
T1:第一温度センサー
T2:第二温度センサー
P1〜P3:圧力センサー
E1:冷媒蒸発圧力調整バルブ
E2:圧縮冷媒流路用バルブ
E3:圧縮冷媒分岐流路用バルブ
a1〜a2:空気流路
L1a〜L1c:低圧冷媒ガス流路
L2a:圧縮冷媒流路
L2b:圧縮冷媒分岐流路
L3:低温高圧冷媒液流路
L4:膨張冷媒液流路
Claims (5)
- 精密装置設置チャンバー内の空気を、空気と冷媒との熱交換を行う第一熱交換器に送って空気の露点温度より高い目標温度に冷却してチャンバー内に戻す空気循環路と、
前記第一熱交換器から出る低圧冷媒ガスを、圧縮器で圧縮した後、凝縮器で凝縮して低温高圧冷媒液とし、該低温高圧冷媒液を膨張弁から前記第一熱交換器の冷却コイルに送る冷媒循環路とを有する空調機であって、
前記空気循環路には第一熱交換器で温度調節された空気用の温度センサーが設置されており、
前記冷媒循環路には、第一熱交換器と圧縮器の間の低圧冷媒ガス流路内に、第一熱交換器側から順次、第一圧力センサー、冷媒蒸発圧力調整バルブ、第二熱交換器、第二圧力センサーが設置され、圧縮器と凝縮器の間の圧縮冷媒流路には、圧縮器から凝縮器に直接接続されている圧縮冷媒流路と、該圧縮冷媒流路から分岐し、第二熱交換器を経由して凝縮器に接続されている圧縮冷媒分岐流路が設置されており、
前記冷媒蒸発圧力調整バルブは、空気循環路の温度センサーによる空気温度の測定値と前記冷媒循環路の第一圧力センサーによる低圧冷媒ガス圧力の測定値とに基づいてバルブ開度を自動制御することによって第一熱交換器の冷却コイル内の冷媒蒸発圧力を自動調節するバルブであり、
前記第二熱交換器は、圧縮冷媒分岐流路を流れる高温圧縮冷媒との熱交換により圧縮器に入る前の低圧冷媒ガスを加熱する熱交換器であることを特徴とする、精密温度制御空調機。 - 前記空気循環路には、前記第一温度センサーの下流側に、空気温度をさらに微調整するヒーターが設置されていることを特徴とする、請求項1記載の精密温度制御空調機。
- 前記第二熱交換器は、前記第二圧力センサーによる低圧冷媒ガス圧力の測定値に基づいて高温圧縮冷媒の供給量を自動制御するバルブを有する圧縮冷媒分岐流路を流れる高温圧縮冷媒との熱交換により、圧縮器に送られる冷媒ガス圧力を調節する熱交換器であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の精密温度制御空調機。
- 前記凝縮器は、該凝縮器から膨張器に至る低温高圧冷媒液流路に第三圧力センサーが設置され、該第三圧力センサーによる低温高圧冷媒液圧の測定値に基づいて、凝縮器に設置されている水冷機構が自動制御される凝縮機であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の精密温度制御空調機。
- 前記凝縮器から膨張器に至る低温高圧冷媒液流路に、低温高圧冷媒液の状態を目視できるサイトグラスが配置されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の精密温度制御空調機。
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CN102679650A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-09-19 | 东南大学 | 热泵蒸发压力的安全控制装置及其方法 |
CN102759157A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-31 | 西安工程大学 | 蒸发冷却与半导体制冷相结合的分体空调 |
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