JP2015148399A - Temperature regulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度調整対象物(ワーク)が設置される負荷回路に温度制御された熱媒体を供給することで前記温度調整対象物を所望の温度に制御する温調装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device that controls a temperature adjustment target to a desired temperature by supplying a temperature-controlled heat medium to a load circuit in which the temperature adjustment target (work) is installed.
半導体、液晶表示パネル、及び、太陽光発電パネル等の製造プロセスにおいては、ウェハやパネル等の温度調整対象物(ワーク)を、高温度領域において所望の一定温度に制御することが求められる場合がある。例えば、太陽光発電パネルにおける薄膜加工プロセスにおいては、温度調整対象物であるパネルを200℃超の高温度領域にて一定温度に制御することが求められる場合がある。 In manufacturing processes of semiconductors, liquid crystal display panels, and photovoltaic power generation panels, it may be required to control a temperature adjustment object (work) such as a wafer or a panel to a desired constant temperature in a high temperature region. is there. For example, in a thin film processing process in a photovoltaic power generation panel, it may be required to control the panel, which is a temperature adjustment target, at a constant temperature in a high temperature region exceeding 200 ° C.
温度調整対象物を温度制御する装置としては、熱媒体(例えば、ブライン)を利用した温調装置が従来から用いられている。温調装置は、温度調整した熱媒体を温度調整対象物が設置された負荷回路に供給して、温度調整対象物を所望の温度に制御する。このような温調装置は、従来から種々のものが提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献3)。 As a device for controlling the temperature of the temperature adjustment object, a temperature control device using a heat medium (for example, brine) has been conventionally used. The temperature control device supplies the temperature-adjusted heat medium to a load circuit in which the temperature adjustment object is installed, and controls the temperature adjustment object to a desired temperature. Various types of such temperature control devices have been conventionally proposed (for example, Patent Documents 1 to 3).
しかしながら、特許文献1〜3に開示された装置は、いずれも、温度制御に関する精度に改善の余地がある。 However, any of the devices disclosed in Patent Documents 1 to 3 has room for improvement in accuracy regarding temperature control.
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる温調装置を提供することである。 The present invention has been created based on the above findings. An object of the present invention is to provide a temperature control device that can control a temperature adjustment object to a desired temperature with higher accuracy.
本発明は、冷媒が通流される冷媒通流路と、前記冷媒通流路に設けられ、前記冷媒の通流量を調整する第1流量調整弁と、熱媒体を循環させる第1の熱媒体循環路と、前記冷媒通流路のうちの前記第1流量調整弁の下流側の一部と前記第1の熱媒体循環路の一部との間で前記冷媒によって前記熱媒体の冷却を可能にする熱交換器と、前記熱媒体を循環させる第2の熱媒体循環路と、前記第1の熱媒体循環路のうちの前記一部の下流側の部位と、前記第2の熱媒体循環路と、を接続する第1接続路と、前記第2の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側の部位に設けられ、前記熱媒体を加熱する加熱器と、前記第2の熱媒体循環路のうちの前記加熱器の下流側の部位に設けられ、温度調整対象物が設置される負荷回路と、前記第1の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側の部位と、前記加熱器のうちの下流端部又は前記第2熱媒体循環路のうちの前記加熱器の下流側であって前記負荷回路の上流側の部位と、を接続する第2接続路と、前記第1接続路に設けられ、前記第1の熱媒体循環路内から前記第2の熱媒体循環路内への前記熱媒体の通流量を調整する第2流量調整弁と、前記第1の熱媒体循環路のうちの前記一部の下流側であって前記第1接続路との接続位置の上流側の部位を通流する前記熱媒体の温度を検出する第1温度センサと、前記第2の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側であって前記加熱器の上流側の部位を通流する前記熱媒体の温度を検出する第2温度センサと、前記第1温度センサの検出結果に基づいて前記第1流量調整弁の開度を制御する第1流量制御装置と、前記第2温度センサの検出結果に基づいて前記第2流量調整弁の開度を制御する第2流量制御装置と、を備えたことを特徴とする温調装置である。 The present invention provides a refrigerant flow path through which a refrigerant flows, a first flow rate adjustment valve that is provided in the refrigerant flow path and adjusts the flow rate of the refrigerant, and a first heat medium circulation that circulates the heat medium. Cooling of the heat medium by the refrigerant between the passage, a part of the refrigerant flow path on the downstream side of the first flow rate adjustment valve, and a part of the first heat medium circulation path A heat exchanger that circulates, a second heat medium circuit that circulates the heat medium, a part of the first heat medium circuit that is downstream of the part, and the second heat medium circuit And a heater that heats the heat medium, provided at a site downstream of a connection position with the first connection path of the second heat medium circulation path. A load circuit provided at a downstream side of the heater in the second heat medium circulation path, where a temperature adjustment target is installed; The downstream part of the connection position with the first connection path in the first heat medium circulation path, the downstream end of the heater or the heater in the second heat medium circulation path A second connection path connecting the downstream side and the upstream side of the load circuit, and the second connection from the first heat medium circulation path provided in the first connection path A second flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the heat medium into the passage, and a downstream of the part of the first heat medium circulation path and a connection position of the first connection path. The first temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium flowing through the upstream portion and the downstream side of the connection position of the first connection path in the second heat medium circulation path and the heating A second temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium flowing through the upstream portion of the vessel, and a detection result of the first temperature sensor And a second flow control device for controlling the opening of the second flow rate adjustment valve based on a detection result of the second temperature sensor. And a temperature control device characterized by comprising:
本発明によれば、第1流量制御装置が、第1温度センサの検出結果に基づいて第1流量調整弁を制御して、冷媒通流路内の熱交換器側の冷媒の通流量を調整すると共に、第2流量制御装置が、第2温度センサの検出結果に基づいて第2流量調整弁を制御して、第1の熱媒体循環路内から第2の熱媒体循環路内への熱媒体の通流量を調整することにより、高精度に冷却制御された熱媒体を、加熱器に対して、高精度に調整された通流量で供給することができる。これにより、加熱器は、一層高精度に熱媒体を目標温度に制御することができる。その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる。 According to the present invention, the first flow rate control device controls the first flow rate adjustment valve based on the detection result of the first temperature sensor to adjust the flow rate of the refrigerant on the heat exchanger side in the refrigerant flow channel. In addition, the second flow rate control device controls the second flow rate adjustment valve based on the detection result of the second temperature sensor, and heat from the first heat medium circuit to the second heat medium circuit. By adjusting the flow rate of the medium, it is possible to supply a heat medium that is controlled to be cooled with high accuracy to the heater at a flow rate that is adjusted with high accuracy. Thereby, the heater can control the heat medium to the target temperature with higher accuracy. As a result, the temperature adjustment object can be controlled to a desired temperature with higher accuracy.
例えば、前記第1流量制御装置は、前記第1温度センサの検出結果に基づいて、前記第1の熱媒体循環路内の前記熱媒体の温度が所定の一定の温度となるように、前記第1流量調整弁の開度を制御するようになっている。 For example, the first flow rate control device is configured so that the temperature of the heat medium in the first heat medium circuit is a predetermined constant temperature based on a detection result of the first temperature sensor. 1 Opening of the flow rate adjusting valve is controlled.
これによれば、第1の熱媒体循環路内の熱媒体が所定の一定の温度に制御されることにより、加熱器での加熱前の熱媒体(第1接続路内の熱媒体が第2の熱媒体循環路内の熱媒体と合流したもの)の温度制御が容易である。 According to this, the heat medium in the first heat medium circulation path is controlled to a predetermined constant temperature, whereby the heat medium before heating by the heater (the heat medium in the first connection path is the second heat medium). It is easy to control the temperature of the heat medium in the heat medium circuit.
好ましくは、本発明は、前記第2の熱媒体循環路のうちの前記加熱器の下流側であって前記負荷回路の上流側の部位を通流する前記熱媒体の温度を検出する第3温度センサと、前記第3温度センサの検出結果に基づいて、前記加熱器の前記熱媒体に対する加熱量を調整する温度制御装置と、を更に備える。 Preferably, the present invention provides a third temperature for detecting a temperature of the heat medium flowing through a portion of the second heat medium circuit that is downstream of the heater and upstream of the load circuit. And a temperature control device for adjusting a heating amount of the heater to the heat medium based on a detection result of the third temperature sensor.
これによれば、加熱器は、一層高精度に熱媒体を目標温度に制御することができる。その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる。 According to this, the heater can control the heat medium to the target temperature with higher accuracy. As a result, the temperature adjustment object can be controlled to a desired temperature with higher accuracy.
本発明によれば、第1流量制御装置が、第1温度センサの検出結果に基づいて第1流量調整弁を制御して、冷媒通流路内の熱交換器側の冷媒の通流量を調整すると共に、第2流量制御装置が、第2温度センサの検出結果に基づいて第2流量調整弁を制御して、第1の熱媒体循環路内から第2の熱媒体循環路内への熱媒体の通流量を調整することにより、高精度に冷却制御された熱媒体を、加熱器に対して、高精度に調整された通流量で供給することができる。これにより、加熱器は、一層高精度に熱媒体を目標温度に制御することができる。その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる。 According to the present invention, the first flow rate control device controls the first flow rate adjustment valve based on the detection result of the first temperature sensor to adjust the flow rate of the refrigerant on the heat exchanger side in the refrigerant flow channel. In addition, the second flow rate control device controls the second flow rate adjustment valve based on the detection result of the second temperature sensor, and heat from the first heat medium circuit to the second heat medium circuit. By adjusting the flow rate of the medium, it is possible to supply a heat medium that is controlled to be cooled with high accuracy to the heater at a flow rate that is adjusted with high accuracy. Thereby, the heater can control the heat medium to the target temperature with higher accuracy. As a result, the temperature adjustment object can be controlled to a desired temperature with higher accuracy.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態の温調装置100の系統図である。図1に示すように、温調装置100は、冷媒が通流される冷媒通流路10と、当該冷媒通流路10に設けられ冷媒の通流量を調整する第1流量調整弁11と、を備えている。また、温調装置100は、熱媒体を循環させる第1の熱媒体循環路20と、冷媒通流路10のうちの第1流量調整弁11の下流側の一部と第1の熱媒体循環路20の一部との間で前記冷媒によって前記熱媒体の冷却を可能にする熱交換器30と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system diagram of a
更に、温調装置100は、熱媒体を循環させる第2の熱媒体循環路40と、第1の熱媒体循環路20のうちの前記一部(熱交換器30において冷媒により熱媒体が冷却される部位)の下流側の部位と第2の熱媒体循環路40とを接続する第1接続路50と、第2の熱媒体循環路40のうちの第1接続路50との接続位置の下流側の部位に設けられ熱媒体を加熱する加熱器41と、第2の熱媒体循環路40のうちの加熱器41の下流側の部位に設けられ温度調整対象物(パネル等のワーク)が設置される負荷回路42と、第1の熱媒体循環路20のうちの第1接続路50との接続位置の下流側の部位と加熱器41のうちの下流端部とを接続する第2接続路60と、第1接続路50に設けられ第1の熱媒体循環路20内から第2の熱媒体循環路40内への熱媒体の通流量を調整する第2流量調整弁51と、を備えている。
Furthermore, the
図1に示すように、冷媒通流路10は、冷凍機12に接続されている。冷媒通流路10では、ポンプ等の駆動源(不図示)によって、冷凍機12によって冷却された冷媒が第1流量調整弁11に供給されるようになっている。第1流量調整弁11に供給された冷媒は、第1流量調整弁11の開度に応じ当該第1流量調整弁11を通流し、熱交換器30側に供給されるようになっている。そして、熱交換器30を通流した冷媒は、冷凍機12に戻るようになっている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、第1の熱媒体循環路20には、タンク22と、当該タンク22内に浸漬されたポンプ23と、が設けられている。当該ポンプ23の駆動により、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が循環移動するようになっている。第1の熱媒体循環路20内を循環移動する熱媒体は、熱交換器30を通流するようになっている。熱交換器30を通流した後の熱媒体の一部は、第1接続路50側にも通流するようになっている。すなわち、第2流量調整弁51が開放されていれば、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が第2の熱媒体循環路40内へ通流するようになっている。この場合、第1の熱媒体循環路20と第2の熱媒体循環路40とにおける熱媒体の圧力ないし流量のバランスに基づいて、第2接続路60を通して、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体が第1の熱媒体循環路20に戻されるようになっている。具体的には、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体は、第2流量調整弁51の開度に比例した通流量で、第2接続路60を通して第1の熱媒体循環路20に戻されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the first heat
また、本実施の形態の温調装置100は、第1の熱媒体循環路20のうちの前記一部(熱交換器30において冷媒により熱媒体が冷却される部位)の下流側であって第1接続路50との接続位置の上流側の部位を通流する熱媒体の温度を検出する第1温度センサ24を、備えている。
Further, the
また、第1の熱媒体循環路20には、当該第1の熱媒体循環路20のうちの第1接続路50との接続位置の下流側であって第2接続路60との接続位置の上流側の部位に、上流側から下流側への熱媒体の通流のみを許容するリリーフ弁25が設けられている。リリーフ弁25は、第1の熱媒体循環路20を通流する熱媒体の圧力が高い程、大きく開くようになっている。
Further, the first heat
ここで、第1温度センサ24と第1流量調整弁11とには、第1温度センサ24の検出結果に基づいて第1流量調整弁11の開度を制御する第1流量制御装置70が電気的に接続されている。本実施の形態の第1流量制御装置70は、第1温度センサ24の検出結果に基づいて、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度が所定の一定の温度となるように、第1流量調整弁11の開度を制御するようになっている。
Here, the first flow
図1に示すように、第2の熱媒体循環路40は、加熱器41と負荷回路42との間の部位に、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体を循環させるためのポンプ43を有している。当該ポンプ43の駆動により、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体が循環移動するようになっている。第2の熱媒体循環路40内を循環移動する熱媒体は、負荷回路42を通流するようになっている。なお、負荷回路42は、温調装置100の他の部分から切離可能な別体の構成とされていてもよい。
As shown in FIG. 1, the second heat
また、第2の熱媒体循環路40は、当該第2の熱媒体循環路40のうちの第1接続路50との接続位置の下流側であって加熱器41の上流側の部位を通流する熱媒体の温度を検出する第2温度センサ44と、当該第2の熱媒体循環路40のうちの加熱器41の下流側であって負荷回路42の上流側の部位を通流する熱媒体の温度を検出する第3温度センサ45と、を有している。
Further, the second heat
ここで、第2温度センサ44と第2流量調整弁51とには、第2温度センサ44の検出結果に基づいて第2流量調整弁51の開度を制御する第2流量制御装置71が電気的に接続されている。また、第3温度センサ45と加熱器41とには、第3温度センサ45の検出結果に基づいて、加熱器41の熱媒体に対する加熱量を調整する温度制御装置72が電気的に接続されている。なお、本実施の形態において、加熱器41は、3台の加熱器本体41A〜41Cが直列に接続された構成となっており、温度制御装置72は、各加熱器本体41A〜41Cにそれぞれ別の信号を付与して各加熱器本体41A〜41Cを制御するようになっている。
Here, the second flow
冷媒通流路10に通流される冷媒として、本実施の形態では水が用いられている。一方、第1の熱媒体循環路20及び第2の熱媒体循環路40を循環する熱媒体として、本実施の形態ではソルベイ・ソレクシス社製のガルデン(登録商標)VB50Hが用いられている。
In the present embodiment, water is used as the refrigerant flowing through the
次に、本実施の形態の温調装置100の作用について説明する。
温調装置100の運転を開始させる際には、まず、冷凍機12が駆動されて冷媒の冷却が開始される。そして、冷媒の温度が所望の温度、本実施の形態では15〜25℃、に冷却されると、冷媒通流路10において、不図示の駆動源が駆動され、冷凍機12によって冷却された冷媒が第1流量調整弁11に供給され始める。この時、第1流量制御装置70によって第1流量調整弁11が低開度で開放され、冷凍機12によって冷却された冷媒は熱交換器30側に供給され始める。一方、第1の熱媒体循環路20においても、ポンプ23が駆動され、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体(本実施の形態の初期状態では25℃)が循環移動を始める。更に、第2の熱媒体循環路40においてポンプ43が駆動され、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体(本実施の形態の初期状態では25℃)が循環移動を始める(図2及び図3における「運転開始」状態。図2及び図3については後述する)。
Next, the effect | action of the
When starting the operation of the
この状態で、第2流量制御装置71によって第2流量調整弁51が中開度で開放され、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が第1接続路50を通って第2の熱媒体循環路40内へ通流する。これに応じて、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体が、当該第2流量調整弁51の開度(中開度)に比例した通流量で、第2の接続路60を通って第1の熱媒体循環路20に戻される。このような熱媒体の通流(循環移動)の際に、もしエアが各熱媒体循環路20,40ないし各接続路50,60内に混在しているならば、不図示の公知の弁機構を介して適宜に排出される。この運転状態は、エア抜き運転と呼ばれている(図2及び図3における「エア抜き運転」状態)。
In this state, the second flow
各熱媒体循環路20,40ないし各接続路50,60内にエアが混在していない場合、あるいは、混在していたエアがエア抜き運転によって十分に排出された後、第1流量調整弁11及び第2流量調整弁51が再び閉鎖される。
When air is not mixed in each heat
この状態から、熱媒体の加熱が開始される。まず最初に、負荷回路42に供給される熱媒体の温度を100℃に制御する場合について説明する(実施例1:図2)。当初は、熱媒体の温度が室温程度(25℃程度)と考えられるため、加熱器41は、高加熱量で熱媒体を加熱する状態とされる(図2における「加熱中」状態)。
From this state, heating of the heat medium is started. First, the case where the temperature of the heat medium supplied to the
そして、目標温度である100℃に到達した際には、加熱器41は、低加熱量で熱媒体を加熱する状態に切り替えられる。
And when reaching | attaining 100 degreeC which is target temperature, the
更に、本実施の形態では、後述する温度調整対象物の温度制御の精度向上のため、第1流量調整弁11及び第2流量調整弁51が予め低開度で開放される。これにより、冷媒通流路10では、熱交換器30に冷媒が通流されて、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が冷却される。そして、当該冷却された熱媒体が、第1接続路50を介して第2の熱媒体循環路40内へと通流してくる。これにより、加熱器41には、目標温度である100℃よりも低くなった熱媒体、具体的には98℃となった熱媒体、が通流してくる。そして、加熱器41は、このような熱媒体を低加熱量で加熱して、再び目標温度である100℃に制御する。この運転状態は、アイドリング運転と呼ばれている。本実施の形態では、このアイドリング運転中、第1の熱媒体循環路40内の熱媒体の温度は、42℃に維持される(図2の「温度到達,制御中(1)」状態)。
Furthermore, in the present embodiment, the first flow
このアイドリング運転の状態において、第2の熱媒体循環路40の負荷回路42に温度調整対象物が設置される。ここでは、温度調整対象物の温度は、100℃よりも高くなる傾向を有し、そのような傾向を有する温度調整対象物の温度を100℃に冷却制御する態様について説明する。この場合、第2の熱媒体循環路40の負荷回路42に温度調整対象物が設置されると、負荷回路42を通流した後の熱媒体は100℃を上回る温度に変動する。これにより、熱媒体の温度を検出する第2温度センサ44の検出温度が、100℃を上回る温度になる。これに基づいて、第2流量制御装置71が第2流量調整弁51の開度を増大して(高開度として)、第1の熱媒体循環路20内から第2の熱媒体循環路40内への熱媒体の通流量を増大させる。これにより、温度調整対象物の設定に起因する熱媒体の温度変動にもかかわらず、加熱器41に供給される熱媒体の温度が、目標温度である100℃よりも少しだけ低くなるように、具体的には98℃の温度となるように、高精度に安定的に調整される。
In this idling operation state, the temperature adjustment object is installed in the
ここで、第2流量調整弁51が開放されることに伴い、第2流量調整弁51の開度に比例した通流量で、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体が加熱器41から第2接続路60を通して第1の熱媒体循環路20に戻される。このため、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度が変動する。すなわち、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度を検出する第1温度センサ24の検出温度が上昇する。これに応じて、本実施の形態では、第1流量制御装置70が第1流量調整弁11の開度を増大して(高開度として)、冷媒通流路10内の冷媒の通流量を増大させる。これにより、温度調整対象物の設定に起因する熱媒体の温度変動にもかかわらず、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体は、熱交換器30において冷媒によって常時42℃程度に安定的に冷却制御される。これにより、このように高精度に温度制御された第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が第2の熱媒体循環路40内へ通流することで、加熱器41に高精度に温度制御された熱媒体を供給することが容易である(図2の「温度到達,制御中(2)」状態)。
Here, as the second flow
このように本実施の形態の温調装置100によれば、第1流量制御装置70が、第1温度センサ24の検出結果に基づいて第1流量調整弁11を制御して、冷媒通流路10内の熱交換器30側の冷媒の通流量を調整すると共に、第2流量制御装置71が、第2温度センサ44の検出結果に基づいて第2流量調整弁51を制御して、第1の熱媒体循環路20内から第2の熱媒体循環路40内への熱媒体の通流量を調整することにより、42℃に高精度に冷却制御された熱媒体を、加熱器41に対して、高精度に調整された通流量で供給することができる。これにより、加熱器41は、一層高精度に熱媒体を目標温度である100℃に制御することができる。その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度である100℃に制御することができる。
As described above, according to the
また、本実施の形態の温調装置100では、第1流量制御装置70が、第1温度センサ24の検出結果に基づいて、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度が所定の一定の温度(すなわち42℃)となるように、第1流量調整弁11の開度を制御するようになっている。このため、加熱器41での加熱前の熱媒体(第1接続路50内の熱媒体が第2の熱媒体循環路40内の熱媒体と合流したもの)の温度が一定温度(すなわち98℃)に容易に制御される。
Moreover, in the
また、本実施の形態の温調装置100は、第2の熱媒体循環路40のうちの加熱器41の下流側であって負荷回路42の上流側の部位を通流する熱媒体の温度を検出する第3温度センサ45と、第3温度センサ45の検出結果に基づいて、加熱器41の熱媒体に対する加熱量を調整する温度制御装置72と、を更に備える。このため、加熱器41は、一層高精度に熱媒体を目標温度に制御することができ、その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる。
In addition, the
次に、エア抜き運転の後に、負荷回路42に供給される熱媒体の温度を250℃に制御する場合について説明する(実施例2:図3)。運転開始の動作、及び、エア抜き運転の動作は、前述の実施例1(図2)と同様のため、説明は省略する。実施例2の場合も、当初は、熱媒体の温度が室温程度(25℃程度)と考えられるため、加熱器41は、高加熱量で熱媒体を加熱する状態とされる(図3における「加熱中」状態)。
Next, a case where the temperature of the heat medium supplied to the
そして、目標温度である250℃に到達した際には、加熱器41は、低加熱量で熱媒体を加熱する状態に切り替えられる。
And when reaching | attaining 250 degreeC which is target temperature, the
更に、実施例1と同様に、温度調整対象物の温度制御の精度向上のため、第1流量調整弁11及び第2流量調整弁51が予め低開度で開放される。これにより、冷媒通流路10では、熱交換器30に冷媒が通流されて、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が冷却される。そして、当該冷却された熱媒体が、第1接続路50を介して第2の熱媒体循環路40内へと通流してくる。これにより、加熱器41には、目標温度である250℃よりも低くなった熱媒体、具体的には248℃程度となった熱媒体、が通流してくる。そして、加熱器41は、このような熱媒体を低加熱量で加熱して、再び目標温度である250℃に制御する。この運転状態は、アイドリング運転と呼ばれている。本実施の形態では、このアイドリング運転中、第1の熱媒体循環路40内の熱媒体の温度は、42℃に維持される(図3の「温度到達,制御中(1)」状態)。
Further, as in the first embodiment, the first flow
厳密には、本実施の形態において、250℃のアイドリング運転における第2流量調整弁51の「低開度」は、100℃のアイドリング運転における第2流量調整弁51の「低開度」よりも、より低い開度である。この理由について以下に簡潔に説明する。
Strictly speaking, in the present embodiment, the “low opening degree” of the second flow
すなわち、温度条件の如何に関わらず、アイドリング運転の状態では、第2の熱媒体循環路40での発熱量は、ポンプ43の熱量(例えば、0.5kW)と加熱器41の微調による熱量(例えば、1.0kW)とを合算した熱量である。従って、アイドリング運転で温度を保持するためには、この熱量(例えば、1.5kW)に相当する冷却を行う必要がある。このために、第1の熱媒体循環路20内の42℃の熱媒体を、第2流量調整弁51から第2の熱媒体循環路40内に通流することで、第2の熱媒体循環路40の熱媒体を冷却している。
That is, regardless of the temperature condition, in the idling operation state, the heat generation amount in the second
具体的に、第2の熱媒体循環路40での発熱量が1.5kWであり、熱媒体の比熱がcであり、熱媒体の密度がρである場合において、第2の熱媒体循環路40に通流されるべき第1の熱媒体循環路20の42℃の熱媒体の通流量(L/sec)は、以下の式を満たす。
1.5kW=通流量×c×ρ×(熱媒体の第2の熱媒体循環路40における温度−42℃)
従って、
熱媒体の第2の熱媒体循環路40における温度が100℃である場合:
1.5kW=通流量×c×ρ×(100℃−42℃)=通流量×c×ρ×(58℃)
よって、通流量=1.5kW/c×ρ×(58℃)、
熱媒体の第2の熱媒体循環路40における温度が250℃である場合:
1.5kW=通流量×c×ρ×(250℃−42℃)=通流量×c×ρ×(208℃)
よって、通流量=1.5kW/c×ρ×(208℃)、となる。
Specifically, when the heat generation amount in the second
1.5 kW = flow rate × c × ρ × (temperature in the second
Therefore,
When the temperature of the heat medium in the second
1.5 kW = flow rate × c × ρ × (100 ° C.−42 ° C.) = Flow rate × c × ρ × (58 ° C.)
Therefore, flow rate = 1.5 kW / c × ρ × (58 ° C.),
When the temperature of the heat medium in the second
1.5 kW = flow rate × c × ρ × (250 ° C.−42 ° C.) = Flow rate × c × ρ × (208 ° C.)
Therefore, the flow rate is 1.5 kW / c × ρ × (208 ° C.).
すなわち、第2の熱媒体循環路40での1.5kWの発熱量に相当する冷却を行うための第1の熱媒体循環路20の熱媒体の流量は、100℃のアイドリング運転の時の方が、250℃のアイドリング運転の時よりも多い。
That is, the flow rate of the heat medium in the first heat
そして、このアイドリング運転の状態において、第2の熱媒体循環路40の負荷回路42に温度調整対象物が設置される。ここでは、温度調整対象物の温度は、250℃よりも低くなる傾向を有し、そのような傾向を有する温度調整対象物の温度を250℃に加熱制御する態様について説明する。この場合、第2の熱媒体循環路40の負荷回路42に温度調整対象物が設置されると、負荷回路42を通流した後の熱媒体は250℃を下回る温度に変動する。これにより、熱媒体の温度を検出する第2温度センサ44の検出温度が、250℃を下回る温度になる(本例では、248℃程度となっている)。これに基づいて、第2流量制御装置71が第2流量調整弁51を閉鎖して、第1の熱媒体循環路20内から第2の熱媒体循環路40内への熱媒体の通流量を0にさせる(通流を停止させる)。これにより、加熱器41に供給される熱媒体の温度が、目標温度である250℃よりも必要以上に低くならないように、調整される。
In this idling operation state, the temperature adjustment object is installed in the
ここで、第2流量調整弁51が閉鎖されることに伴い、第2の熱媒体循環路40内の熱媒体は加熱器41から第2接続路60を通して第1の熱媒体循環路20に戻されなくなる。このため、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度は基本的に変動しないが、第1流量制御装置70は、第1流量調整弁11の開度を低開度または閉鎖状態に適宜制御する。これにより、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体は、熱交換器30において冷媒によって常時42℃程度に安定的に冷却制御される。このため、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体を第2の熱媒体循環路40内に通流させる必要が生じた場合に、冷却制御された第1の熱媒体循環路20内の熱媒体(本実施の形態では42℃)を、第2の熱媒体循環路40内に早急に通流させることが可能となっている。これにより、このように高精度に温度制御された第1の熱媒体循環路20内の熱媒体が第2の熱媒体循環路40内へ通流し得ることで、加熱器41に高精度に温度制御された熱媒体を供給することが容易である(図3の「温度到達,制御中(2)」状態)。
Here, as the second flow
このように本実施の形態の温調装置100によれば、第1流量制御装置70が、第1温度センサ24の検出結果に基づいて第1流量調整弁11を制御して、冷媒通流路10内の熱交換器30側の冷媒の通流量を調整すると共に、第2流量制御装置71が、第2温度センサの検出結果に基づいて第2流量調整弁51を制御して、第1の熱媒体循環路20内から第2の熱媒体循環路40内への熱媒体の通流量を調整することにより、必要に応じて42℃に高精度に冷却制御された熱媒体を、加熱器41に対して、高精度に調整された通流量で供給することができる。これにより、加熱器41は、一層高精度に熱媒体を目標温度である250℃に制御することができる。その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度である250℃に制御することができる。
As described above, according to the
また、本実施の形態の温調装置100では、第1流量制御装置70が、第1温度センサ24の検出結果に基づいて、第1の熱媒体循環路20内の熱媒体の温度が所定の一定の温度(すなわち42℃)となるように、第1流量調整弁11の開度を制御するようになっている。このため、必要に応じて42℃に高精度に冷却制御された熱媒体を加熱器41に対して供給する場合に、加熱器41での加熱前の熱媒体(第1接続路50内の熱媒体が第2の熱媒体循環路40内の熱媒体と合流したもの)の温度が一定温度(すなわち248℃)に容易に制御され得る。
Moreover, in the
また、本実施の形態の温調装置100は、第2の熱媒体循環路40のうちの加熱器41の下流側であって負荷回路42の上流側の部位を通流する熱媒体の温度を検出する第3温度センサ45と、第3温度センサ45の検出結果に基づいて、加熱器41の熱媒体に対する加熱量を調整する温度制御装置72と、を更に備える。このため、加熱器41は、一層高精度に熱媒体を目標温度に制御することができ、その結果、温度調整対象物を一層高精度に所望の温度に制御することができる。
In addition, the
なお、図2には、温度調整対象物を100℃に冷却する際の動作毎の温調装置100の各部の状態を示す表が示されており、図3には、温度調整対象物を250℃に加熱する際の動作毎の温調装置100の各部の状態を示す表が示されている。
FIG. 2 shows a table showing the state of each part of the
図2及び図3の各表において、第1流量調整弁11及び第2流量調整弁51が閉鎖された状態が「Close」で示され、低開度で開放された状態が「Low」または「Very Low」(「Low」>「Very Low」)で示され、中開度で開放された状態が「Medium」で示され、高開度で開放された状態が「High」で示されている。また、加熱器41が停止されている状態が「Off」で示され、低加熱量で加熱する場合が「Low」で示され、中加熱量で加熱する場合が「Medium」で示され、高加熱量で加熱する場合が「High」で示されている。
2 and 3, the closed state of the first flow
10 冷媒通流路
11 第1流量調整弁
12 冷凍機
20 第1の熱媒体循環路
21 熱交換器
22 タンク
23 ポンプ
24 第1温度センサ
25 リリーフ弁
30 熱交換器
40 第2の熱媒体循環路
41 加熱器
42 負荷回路
44 第2温度センサ
45 第3温度センサ
50 第1接続路
51 第2流量調整弁
60 第2接続路
70 第1流量制御装置
71 第2流量制御装置
72 温度制御装置
100 温調装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記冷媒通流路に設けられ、前記冷媒の通流量を調整する第1流量調整弁と、
熱媒体を循環させる第1の熱媒体循環路と、
前記冷媒通流路のうちの前記第1流量調整弁の下流側の一部と前記第1の熱媒体循環路の一部との間で前記冷媒によって前記熱媒体の冷却を可能にする熱交換器と、
前記熱媒体を循環させる第2の熱媒体循環路と、
前記第1の熱媒体循環路のうちの前記一部の下流側の部位と、前記第2の熱媒体循環路と、を接続する第1接続路と、
前記第2の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側の部位に設けられ、前記熱媒体を加熱する加熱器と、
前記第2の熱媒体循環路のうちの前記加熱器の下流側の部位に設けられ、温度調整対象物が設置される負荷回路と、
前記第1の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側の部位と、前記加熱器のうちの下流端部又は前記第2熱媒体循環路のうちの前記加熱器の下流側であって前記負荷回路の上流側の部位と、を接続する第2接続路と、
前記第1接続路に設けられ、前記第1の熱媒体循環路内から前記第2の熱媒体循環路内への前記熱媒体の通流量を調整する第2流量調整弁と、
前記第1の熱媒体循環路のうちの前記一部の下流側であって前記第1接続路との接続位置の上流側の部位を通流する前記熱媒体の温度を検出する第1温度センサと、
前記第2の熱媒体循環路のうちの前記第1接続路との接続位置の下流側であって前記加熱器の上流側の部位を通流する前記熱媒体の温度を検出する第2温度センサと、
前記第1温度センサの検出結果に基づいて前記第1流量調整弁の開度を制御する第1流量制御装置と、
前記第2温度センサの検出結果に基づいて前記第2流量調整弁の開度を制御する第2流量制御装置と、
を備えたことを特徴とする温調装置。 A refrigerant flow path through which the refrigerant flows;
A first flow rate adjustment valve that is provided in the refrigerant flow path and adjusts the flow rate of the refrigerant;
A first heat medium circuit for circulating the heat medium;
Heat exchange enabling cooling of the heat medium by the refrigerant between a part of the refrigerant flow path on the downstream side of the first flow rate adjusting valve and a part of the first heat medium circulation path. And
A second heat medium circuit for circulating the heat medium;
A first connection path connecting the downstream part of the part of the first heat medium circulation path and the second heat medium circulation path;
A heater that is provided at a site downstream of the connection position with the first connection path in the second heat medium circulation path, and that heats the heat medium;
A load circuit provided at a site downstream of the heater in the second heat medium circulation path, where a temperature adjustment object is installed;
The downstream part of the connection position with the first connection path in the first heat medium circulation path, the downstream end of the heater, or the heater in the second heat medium circulation path. A second connection path for connecting the downstream side of the load circuit and the upstream side portion of the load circuit;
A second flow rate adjusting valve that is provided in the first connection path and adjusts the flow rate of the heat medium from the first heat medium circuit to the second heat medium circuit;
A first temperature sensor that detects a temperature of the heat medium that flows through a portion of the first heat medium circulation path downstream of the part and upstream of the connection position with the first connection path. When,
A second temperature sensor that detects the temperature of the heat medium that flows downstream from the connection position with the first connection path in the second heat medium circulation path and flows through the upstream portion of the heater. When,
A first flow rate control device for controlling an opening degree of the first flow rate adjustment valve based on a detection result of the first temperature sensor;
A second flow rate control device for controlling an opening degree of the second flow rate adjustment valve based on a detection result of the second temperature sensor;
A temperature control device characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の温調装置。 The first flow rate controller controls the first flow rate so that the temperature of the heat medium in the first heat medium circuit becomes a predetermined constant temperature based on a detection result of the first temperature sensor. The temperature control device according to claim 1, wherein the opening degree of the regulating valve is controlled.
前記第3温度センサの検出結果に基づいて、前記加熱器の前記熱媒体に対する加熱量を調整する温度制御装置と、
を更に備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の温調装置。 A third temperature sensor for detecting a temperature of the heat medium flowing through a portion of the second heat medium circulation path downstream of the heater and upstream of the load circuit;
A temperature control device that adjusts a heating amount of the heating medium for the heating medium based on a detection result of the third temperature sensor;
The temperature control device according to claim 1, further comprising:
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