JP4292175B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置に関する。

半導体製造装置や半導体検査装置などでは、被冷却体としての集積回路素子に、冷却液としての冷媒を直接接触させながら流して、集積回路素子を冷却することが行われている。集積回路素子を冷却する場合には、素子端子間の短絡を防止するために、冷媒は水分が除去されていなければならない。水分を嫌う被冷却体に冷媒を供給する従来の冷却装置は、冷媒に混入、溶解している水分を吸着するための水分吸着フィルタが備えられている（特許文献１参照）。この冷却装置は、冷媒を貯溜するタンクと、冷媒を被冷却体に送り出すポンプと、被冷却体から戻ってきた冷媒を冷却するための熱交換器と、を有している。水分吸着フィルタは、吸着剤を含み、タンク内に組み込まれている。
特開２００１−５０６２４公報（図２参照）

冷却装置は、被冷却体に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件において運転されることがある。このような条件で冷却装置を運転すると、溶解できなくなった水分が冷媒から分離ないし遊離し、この分離した水分が微細な氷の結晶となって冷媒中に浮遊する。水分吸着フィルタは、氷の状態となった水分をもはや吸着することができない。このため、冷媒中に生成された微細な氷の結晶が熱交換器の伝熱表面に付着し、熱交換器における熱交換効率が低下する。熱交換器への氷の付着が進むと、冷却能力が低下して、冷却装置の連続運転ができなくなる。

本発明は、被冷却体に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件で運転しても、水分吸着フィルタによって冷媒中の水分を十分に吸着できるようにし、もって連続運転を可能とし得る冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、被冷却体に供給する冷媒が流れる供給配管と、
被冷却体から戻ってきた冷媒が流れる回収配管と、
前記回収配管と前記供給配管との間に配置され、冷媒を前記供給配管に送り出すポンプと、
前記供給配管または前記回収配管の途上に設けられ、前記被冷却体に供給する冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下の温度にまで冷却するための熱交換器と、
前記熱交換器を冷却するための冷凍機と、
一端が前記供給配管に連通し、他端が前記回収配管に連通し、前記ポンプから前記供給配管に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管と、
前記分岐配管の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部と、
前記分岐配管の途上に設けられ、前記加熱部によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタと、
前記被冷却体に供給される冷媒の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出した温度に基づいて前記冷凍機の出力を制御することによって、被冷却体に供給する冷媒の温度を所定の温度に維持するコントローラと、
前記水分吸着フィルタが交換時期に達した旨を通報する通報部と、を有し、
前記コントローラは、前記冷凍機の出力に関して予め設定されたしきい値が、予め設定された時間の間継続した場合に、前記水分吸着フィルタの交換時期に達したと判断し、前記通報部を作動させて前記水分吸着フィルタが交換時期に達した旨を通報する冷却装置である。
また、上記目的を達成するための本発明は、被冷却体に供給する冷媒が流れる供給配管と、
被冷却体から戻ってきた冷媒が流れる回収配管と、
前記回収配管と前記供給配管との間に配置され、冷媒を前記供給配管に送り出すポンプと、
前記供給配管または前記回収配管の途上に設けられ、前記被冷却体に供給する冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下の温度にまで冷却するための熱交換器と、
前記熱交換器を冷却するための冷凍機と、
一端が前記供給配管に連通し、他端が前記回収配管に連通し、前記ポンプから前記供給配管に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管と、
前記分岐配管の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部と、
前記分岐配管の途上に設けられ、前記加熱部によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタと、
前記分岐配管の途上に設けられ、冷媒を貯溜するタンクと、
前記分岐配管が前記回収配管に連通する部分に設けられる気液分離器と、
前記気液分離器によって分離されたガスを前記タンク内のガス層に戻すガス抜き配管と、を有し、
前記水分吸着フィルタは、前記タンク内のうち、前記気液分離器に連なる前記分岐配管が前記タンクに接続される部位に配置され、前記タンクから前記ポンプに吸入される冷媒の全量を前記水分吸着フィルタを通過させる冷却装置である。

ポンプから供給配管に送り出された冷媒の一部は、分岐配管に取り込まれ、加熱部において冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで加熱される。この状態では、微細な氷の結晶は存在せず、水分は冷媒に溶解しているので、水分吸着フィルタによって水分を効率よく吸着することができる。したがって、被冷却体に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件で冷却装置を運転しても、水分吸着フィルタによって冷媒中の水分を十分に吸着でき、もって長期間にわたる連続運転を行うことが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る冷却装置１０を示す概略構成図である。

本発明の実施形態に係る冷却装置１０は、被冷却体２０に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件において運転される。被冷却体２０としては、例えば、半導体製造装置や半導体検査装置などにおける集積回路素子が挙げられる。

この冷却装置１０は、概説すれば、被冷却体２０に供給する冷媒が流れる供給配管３１と、被冷却体２０から戻ってきた冷媒が流れる回収配管３２と、回収配管３２と供給配管３１との間に配置され、冷媒を供給配管３１に送り出すポンプ３３と、供給配管３１の途上に設けられ、被冷却体２０に供給する冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下の温度にまで冷却するための熱交換器３４と、熱交換器３４を冷却するための冷凍機３５と、一端が供給配管３１に連通し、他端が回収配管３２に連通し、ポンプ３３から供給配管３１に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管３６と、分岐配管３６の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部３７と、分岐配管３６の途上に設けられ、加熱部３７によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタ３８と、を有する。

前記加熱部３７は、冷凍機３５の排熱を利用することによって、冷媒を加熱している。冷凍機３５は、コンプレッサ、コンプレッサの吐出側配管に取り付けられるオイルセパレータ、冷却風がファンによって送られて外部に排熱するコンデンサなどを備える。本実施形態の加熱部３７は、冷凍機３５の排熱を利用した熱交換器から構成され、例えば、分岐配管３６の一部を比較的高温となるオイルセパレータに巻き付けたり、コンデンサを通過して比較的高温となった冷却風が流れる部位に分岐配管３６の一部を配置したりしている。

前記水分吸着フィルタ３８は、冷媒が通過する部位に、水分吸着剤を配置して構成されている。水分吸着剤には、例えば、シリカゲルや、モレキュラーシーブが使用される。シリカゲルは水分を吸着し水分吸着能力がなくなると色がかわり、シリカゲルの交換時期を判別することができる。したがって、水分吸着フィルタ３８には、シリカゲルの色の変化を調べるための検査窓を設けることが望ましい。

被冷却体２０に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件において冷却装置１０が運転されると、溶解していた水分が冷媒から分離し、この分離した水分が微細な氷の結晶となって冷媒中に浮遊する。このように氷の状態となった水分は、吸着剤を含む水分吸着フィルタ３８によって吸着することができない。

そこで、本実施形態では、ポンプ３３から供給配管３１に送り出された冷媒の一部を分岐配管３６に取り込み、この取り込んだ冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで加熱部３７によって加熱している。この状態では、水分は冷媒に溶解しているので、水分吸着フィルタ３８によって水分を効率よく吸着することができる。

冷媒に溶解していた水分が凍結する温度は、冷媒の種類や運転圧力などによって異なり一義的に定まるものではないが、本件出願人は、製作した種々の冷却装置の運転実績を基に、０℃〜−３７℃（運転圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）の範囲に存するとの知見を得ている。本明細書において「冷媒に溶解していた水分が凍結する温度」は、上記の０℃〜−３７℃（運転圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）の範囲に限定されるものではなく、この温度範囲以外の温度においても冷媒に溶解していた水分が凍結することがあり、冷媒の種類や運転圧力などによって種々異なる値であると理解されなければならない。

本実施形態では、冷媒を貯溜する後述するタンク４１を常温に保つことによってタンク４１の保冷を不要とする観点から、加熱部３７において、分岐配管３６に取り込んだ冷媒を常温まで加熱している。ここに「常温」とは、タンク４１の保冷が不要になる温度を意味するものであり、例えば、＋５℃〜＋２５℃、好ましくは、＋５℃〜＋１０℃である。

冷却装置１０はさらに、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を制御するために、被冷却体２０に供給される冷媒の温度を検出する温度センサ５１と、温度センサ５１によって検出した温度に基づいて冷凍機３５の出力を制御することによって、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を所定の温度に維持するコントローラ５２と、を有する。コントローラ５２は、温度センサ５１によって検出した冷媒の温度が設定温度よりも高い場合には、冷凍機３５の出力を上げて熱交換器３４の冷却能力を高くし、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を設定温度になるように下げる。逆に、温度センサ５１によって検出した冷媒の温度が設定温度よりも低い場合には、コントローラ５２は、冷凍機３５の出力を下げて熱交換器３４の冷却能力を低くし、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を設定温度になるように上げる。このようにして、コントローラ５２は、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を所定の温度に維持する。

水分吸着フィルタ３８の吸着剤の水分吸着能力が低下した場合には、水分吸着フィルタ３８を交換する必要がある。ここで、水分吸着フィルタ３８の水分吸着能力が低下すると、吸着されなかった水分が、冷却装置１０内の一番温度の低い熱交換器３４に氷となって付着する。氷の付着によって熱交換効率が低下し、熱交換器３４の冷却能力が低下する。冷却能力が低下すると、コントローラ５２は、上述したように、出力を上げるように冷凍機３５を制御する。したがって、冷凍機３５の出力、つまりコントローラ５２から出力される制御信号の変動を監視し、被冷却体２０の熱負荷が変わらないにも拘わらず冷凍機３５の出力が増加した場合には、水分吸着フィルタ３８を交換する時期に達したと判断することができる。

そこで、本実施形態では、水分吸着フィルタ３８が交換時期に達した旨を通報する通報部５３を有し、コントローラ５２は、冷凍機３５の出力に関して予め設定されたしきい値が、予め設定された時間の間継続した場合に、水分吸着フィルタ３８の交換時期に達したと判断し、通報部５３を作動させて水分吸着フィルタ３８が交換時期に達した旨を通報する。通報部５３は、交換時期に達した旨を表示するディスプレイ、交換時期に達した旨をプリント出力するプリンタ、交換時期に達した旨を音で報知するブザーなどから構成することができる。冷凍機３５の出力に関して予め設定するしきい値や、予め設定する継続時間は適宜の値を採用できる。一例を挙げると、しきい値として、冷凍機３５の最大出力の９０％、継続時間として、２時間である。

冷却装置１０の運転時には、ポンプ３３から供給配管３１に送り出された冷媒は、冷凍機３５によって冷却される熱交換器３４によって冷却され、被冷却体２０に供給される。被冷却体２０を冷却した後の冷媒は、回収配管３２を通って再びポンプ３３の吸入側に向けて流れる。説明の便宜上、ポンプ３３→熱交換器３４→被冷却体２０→ポンプ３３と流れる冷媒の流れを、メイン循環ラインと言う。

本実施形態の冷却装置１０にあっては、冷媒を貯溜するタンク４１は、メイン循環ラインから切り外して配置されている。さらに詳しくは、冷却装置１０は、分岐配管３６の途上に設けられ冷媒を貯溜するタンク４１と、分岐配管３６が回収配管３２に連通する部分に設けられる気液分離器４２と、気液分離器４２によって分離されたガスをタンク４１内のガス層に戻すガス抜き配管４３と、をさらに有する。水分吸着フィルタ３８は、ポンプ３３に吸入される冷媒が全量通過するように、タンク４１内に配置されている。水分吸着フィルタ３８の吸着剤にシリカゲルを使用する場合には、シリカゲルの色の変化を調べるための検査窓をタンク４１に設けることが望ましい。タンク４１は、上端が開口された本体部と、開口を塞ぐ蓋部とを有し、蓋部は、本体部に対して着脱自在にボルト締結されている。

また、分岐配管３６のうち水分吸着フィルタ３８よりも上流側には、分岐配管３６を開閉自在なバルブ４４が配置されている。本実施形態では水分吸着フィルタ３８をタンク４１内に配置しているので、このタンク４１の手前側にバルブ４４を取り付けてある。バルブ４４を閉じて分岐配管３６を閉じることによって、冷却装置１０を運転しながら水分吸着フィルタ３８を交換することができる。また、バルブ４４の開度を調整することによって、供給配管３１から分岐して流れる冷媒の流量を調整することができる。供給配管３１から分岐して流れる冷媒の流量は、冷却装置１０の冷却能力に影響を与えない程度の流量に設定される。供給配管３１から分岐して流れる冷媒の流量は、供給配管３１に配置したオリフィスによっても定めることができる。

タンク４１をメイン循環ラインから切り外すことにより、タンク４１の冷媒保有量を少なくすることができる。冷媒に溶解し得る水分の量は冷却装置１０が保有する冷媒の量に比例する。タンク４１の冷媒保有量が少なくなり、冷却装置１０が保有する冷媒の量が少なくなる結果、冷媒に溶解し得る水分の量が減少する。このため、比較的小型の水分吸着フィルタ３８を使用しても、冷媒に混入した水分を吸着して除去することができる。冷却装置１０が保有する冷媒の量が少なくなることから、冷媒の温度が設定温度にまで到達する時間は大幅に短縮される。

タンク４１をメイン循環ラインから切り外すことにより、タンク４１は、冷却装置１０を運転する設定温度の影響を受けることがない。したがって、冷却装置１０の運転中に水分吸着フィルタ３８を交換するためにバルブ４４を閉じても、冷却装置１０の温度制御に影響を与えることはない。

前述したように、分岐配管３６に取り込んだ冷媒を加熱部３７において常温まで加熱していることから、タンク４１を常温に保つことができる。タンク４１を保冷するための断熱材などが不要になるので、タンク４１の設置スペースが小さくなり、これを通して、冷却装置１０の小型化をも実現できる。タンク４１の温度が常温に保たれているため、タンク４１の蓋部を開けても、空気中の水分が冷媒表面で結露する可能性はない。

メイン循環ラインに混入しているエアや、運転中に冷媒から発生するガスは、気液分離器４２によって分離されるので、ポンプ３３の安定した運転を確保することができる。また、気液分離器４２はバッファタンクとしても機能し、温度制御の安定性を高めることができる。

回収配管３２には、ドレンパイプ６１を介してドレンバルブ６２が取り付けられている。ドレンパイプ６１の一部には、Ｕトラップ６３が設けられている。メイン循環ラインに連通するドレンパイプ６１内の冷媒の対流は、Ｕトラップ６３によって遮断される。したがって、メイン循環ラインの冷媒の温度が低くても、ドレンバルブ６２に結露や凍結などが発生することはなく、ドレンバルブ６２を保冷するための断熱材などが不要になる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

被冷却体２０に供給する冷媒の設定温度を例えば−５５℃に設定する。バルブ４４の開度は予め調整されており、タンク４１に戻る冷媒の流量が冷却装置１０の冷却能力に影響を与えない程度の流量に設定されている。

冷却装置１０の運転を開始すると、コントローラ５２は、温度センサ５１によって検出した冷媒の温度が設定温度よりも高いため、冷凍機３５の出力を上げて熱交換器３４の冷却能力を高くし、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を設定温度になるように下げる。分岐配管３６に取り込まれる冷媒の量に等しい量の冷媒がタンク４１から回収配管３２に流入する。タンク４１はメイン循環ラインから切り外されているので、タンク４１の冷媒保有量を少なくでき、冷却装置１０が保有する冷媒の量が少なくなる結果、比較的小型の水分吸着フィルタ３８を使用しても、冷媒に混入した水分を吸着して除去することができる。さらに、冷却装置１０が保有する冷媒の量が少なくなることから、冷媒の温度が設定温度にまで到達する時間を大幅に短縮することができ、冷却装置１０の始動後、設定温度に冷却された冷媒を被冷却体２０に迅速に供給することが可能となる。

定常状態に達すると、コントローラ５２は、温度センサ５１によって検出した温度に基づいて冷凍機３５の出力を制御することによって、被冷却体２０に供給する冷媒の温度を設定温度に維持する。

ポンプ３３から供給配管３１に送り出された冷媒の一部は、分岐配管３６に取り込まれ、加熱部３７において常温（例えば、＋２５℃）まで加熱され、タンク４１に戻る。冷媒が常温の状態では、微細な氷の結晶は存在せず、水分は冷媒に溶解しているので、水分吸着フィルタ３８によって水分を効率よく吸着することができる。したがって、被冷却体２０に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件で冷却装置１０を運転しても、水分吸着フィルタ３８によって冷媒中の水分を十分に吸着でき、もって長期間にわたる連続運転を行うことが可能となる。

運転中においては、コントローラ５２は、冷凍機３５の出力、つまり出力する制御信号の変動を監視している。そして、コントローラ５２は、冷凍機３５の出力に関して予め設定されたしきい値（例えば、冷凍機３５の最大出力の９０％）が、予め設定された時間（例えば、２時間）の間継続した場合には、水分吸着フィルタ３８の交換時期に達したと判断する。このとき、コントローラ５２は、通報部５３を作動させて水分吸着フィルタ３８が交換時期に達した旨をディスプレイなどに表示してユーザに通報する。

ユーザは、バルブ４４を閉じ、タンク４１の蓋部を開けて、水分吸着フィルタ３８を交換する。冷却装置１０の運転中にバルブ４４を閉じても、タンク４１はメイン循環ラインから切り外されているため、冷却装置１０の温度制御に影響を与えることはない。また、タンク４１温度が常温に保たれているため、タンク４１の蓋を開けても、空気中の水分が冷媒表面で結露する可能性はない。水分吸着フィルタ３８の交換が終了すると、バルブ４４を開いて定常運転に戻る。

タンク４１の温度が常温に保たれているため、タンク４１を保冷するための断熱材などが不要になり、冷却装置１０の小型化が実現される。また、ドレンパイプ６１の一部にＵトラップ６３を設けてあるので、メイン循環ラインの冷媒の温度が低くても、ドレンバルブ６２が冷却されることはなく、ドレンバルブ６２を保冷するための断熱材などが不要になる。

以上説明したように、本実施形態の冷却装置１０にあっては、一端が供給配管３１に連通し、他端が回収配管３２に連通し、ポンプ３３から供給配管３１に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管３６と、分岐配管３６の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部３７と、分岐配管３６の途上に設けられ、加熱部３７によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタ３８と、を有するので、被冷却体２０に供給する冷媒の温度が冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下となる条件で冷却装置１０を運転しても、水分吸着フィルタ３８によって冷媒中の水分を十分に吸着でき、もって長期間にわたる連続運転を行うことが可能な、信頼性の高い冷却装置１０を提供できる。

水分吸着フィルタ３８が交換時期に達した旨を通報する通報部５３をさらに有し、コントローラ５２は、冷凍機３５の出力に関して予め設定されたしきい値が、予め設定された時間の間継続した場合に、水分吸着フィルタ３８の交換時期に達したと判断し、通報部５３を作動させて水分吸着フィルタ３８が交換時期に達した旨を通報するので、水分吸着フィルタ３８の交換時期を簡単かつ正確に把握することができる。

加熱部３７は、冷凍機３５の排熱を利用することによって冷媒を加熱するので、無駄なエネルギを消費しない冷却装置１０を提供できる。

加熱部３７は、分岐配管３６に取り込んだ冷媒を常温まで加熱するので、分岐配管３６の経路（タンク４１も含まれる）を保冷するための断熱材などが不要となり、分岐配管３６の経路の設置スペースが小さくなり、これを通して、冷却装置１０の小型化をも実現できる。

分岐配管３６の途上に設けられ、冷媒を貯溜するタンク４１と、分岐配管３６が回収配管３２に連通する部分に設けられる気液分離器４２と、気液分離器４２によって分離されたガスをタンク４１内のガス層に戻すガス抜き配管４３と、をさらに有しているので、タンク４１をメイン循環ラインから切り外すことができ、タンク４１の冷媒保有量を少なくすることができる。冷却装置１０が保有する冷媒の量を少なくできる結果、冷媒に溶解し得る水分の量が減少する。このため、比較的小型の水分吸着フィルタ３８を使用しても、冷媒に混入した水分を吸着して除去することができる。また、冷媒の温度が設定温度にまで到達する時間を大幅に短縮することができ、冷却装置１０の始動後、設定温度に冷却された冷媒を被冷却体２０に迅速に供給することが可能となる。

分岐配管３６のうち水分吸着フィルタ３８よりも上流側に配置され、分岐配管３６を開閉自在なバルブ４４をさらに有するので、分岐配管３６を閉じることによって冷却装置１０を運転しながら水分吸着フィルタ３８を交換することができる。

（変形例）
熱交換器３４を供給配管３１の途上に設けた実施形態について図示したが、熱交換器３４は回収配管３２の途上に設けることもできる。

加熱部３７は、分岐配管３６を流れる冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで加熱し得るものであれば、その方式や構成は限定されるものでない。電気ヒータ、吸熱フィンなどから加熱部３７を構成してもよい。

（試作例）
ポンプ３３に吸入される冷媒が全量通過するように、水分吸着フィルタ３８をタンク４１内に取り付けた。冷媒保有量が４リットルのタンク４１を用いた。気液分離器４２は、内径４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円筒形の形状を有し、冷媒の流速が１５ｃｍ／ｓ以下となるようにした。加熱部３７は、冷凍機３５の排熱を利用した熱交換器から構成され、分岐配管３６の一部をなす外径３ｍｍの銅の細管をオイルセパレータに巻き付け、さらに、コンデンサを通過して比較的高温となった冷却風が流れる部位に分岐配管３６の一部を配置した。分岐配管３６内に、内径０．５ｍｍ、長さ５ｍｍのオリフィスを取り付け、分岐配管３６のうちタンク４１の手前側にはバルブ４４を取り付けた。被冷却体２０に供給する冷媒の設定温度は−５５℃とした。オリフィスが取り付けられた分岐配管３６における冷媒循環量は、３０ミリリットル／ｍｉｎであり、加熱部３７を通過した後の冷媒は＋２５℃まで昇温した。この温度の冷媒がタンク４１に戻されるようにした。

試作例の冷却装置１０は、−５５℃の実冷却能力が７５０Ｗであった。冷媒が−５５℃から＋２５℃まで昇温させた熱ロスを計算すると約７０Ｗであった。

水分吸着フィルタ３８を取り付けずに、冷却装置１０を−５５℃で運転しているときに、タンク４１に１０ミリリットルの水を供給した。冷媒液面に浮遊した水が冷媒に溶解した後、水分吸着フィルタ３８をタンク４１内に取り付け、連続運転を行い、コントローラ５２の制御出力を監視した。水分吸着フィルタ３８を取り付けたときのコントローラ５２の制御出力は８０％であった。１週間連続運転した後において、コントローラ５２の制御出力は６０％まで低下した。制御出力が６０％という運転状況は、冷媒がドライ状態のときの出力値である。したがって、低温で運転しても、冷媒に混入していた水分および運転中に混入した水分が水分吸着フィルタ３８に十分に吸着されたことを確認した。

配管長が約４０ｃｍのドレンパイプ６１に、８ｃｍのＵトラップ６３を形成した。冷却装置１０を１週間以上運転した後においても、ドレンバルブ６２の表面温度は２５℃であった。したがって、Ｕトラップ６３を設けることにより、ドレンバルブ６２の保冷を不要にできることを確認した。

本発明の実施形態に係る冷却装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 冷却装置、
２０ 被冷却体、
３１ 供給配管、
３２ 回収配管、
３３ ポンプ、
３４ 熱交換器、
３５ 冷凍機、
３６ 分岐配管、
３７ 加熱部、
３８ 水分吸着フィルタ、
４１ タンク、
４２ 気液分離器、
４３ ガス抜き配管、
４４ バルブ、
５１ 温度センサ、
５２ コントローラ、
５３ 通報部、
６１ ドレンパイプ、
６２ ドレンバルブ、
６３ Ｕトラップ。

Claims (8)

1. 被冷却体（２０）に供給する冷媒が流れる供給配管（３１）と、
   被冷却体（２０）から戻ってきた冷媒が流れる回収配管（３２）と、
   前記回収配管（３２）と前記供給配管（３１）との間に配置され、冷媒を前記供給配管（３１）に送り出すポンプ（３３）と、
   前記供給配管（３１）または前記回収配管（３２）の途上に設けられ、前記被冷却体（２０）に供給する冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下の温度にまで冷却するための熱交換器（３４）と、
   前記熱交換器（３４）を冷却するための冷凍機（３５）と、
   一端が前記供給配管（３１）に連通し、他端が前記回収配管（３２）に連通し、前記ポンプ（３３）から前記供給配管（３１）に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管（３６）と、
   前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部（３７）と、
   前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、前記加熱部（３７）によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタ（３８）と、
   前記被冷却体（２０）に供給される冷媒の温度を検出する温度センサ（５１）と、
   前記温度センサ（５１）によって検出した温度に基づいて前記冷凍機（３５）の出力を制御することによって、被冷却体（２０）に供給する冷媒の温度を所定の温度に維持するコントローラ（５２）と、
   前記水分吸着フィルタ（３８）が交換時期に達した旨を通報する通報部（５３）と、を有し、
   前記コントローラ（５２）は、前記冷凍機（３５）の出力に関して予め設定されたしきい値が、予め設定された時間の間継続した場合に、前記水分吸着フィルタ（３８）の交換時期に達したと判断し、前記通報部（５３）を作動させて前記水分吸着フィルタ（３８）が交換時期に達した旨を通報する冷却装置。
2. 前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、冷媒を貯溜するタンク（４１）と、
   前記分岐配管（３６）が前記回収配管（３２）に連通する部分に設けられる気液分離器（４２）と、
   前記気液分離器（４２）によって分離されたガスを前記タンク（４１）内のガス層に戻すガス抜き配管（４３）と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記水分吸着フィルタ（３８）は、前記タンク（４１）内のうち、前記気液分離器（４２）に連なる前記分岐配管（３６）が前記タンク（４１）に接続される部位に配置され、前記タンク（４１）から前記ポンプ（３３）に吸入される冷媒の全量を前記水分吸着フィルタ（３８）を通過させることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 被冷却体（２０）に供給する冷媒が流れる供給配管（３１）と、
   被冷却体（２０）から戻ってきた冷媒が流れる回収配管（３２）と、
   前記回収配管（３２）と前記供給配管（３１）との間に配置され、冷媒を前記供給配管（３１）に送り出すポンプ（３３）と、
   前記供給配管（３１）または前記回収配管（３２）の途上に設けられ、前記被冷却体（２０）に供給する冷媒を、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度以下の温度にまで冷却するための熱交換器（３４）と、
   前記熱交換器（３４）を冷却するための冷凍機（３５）と、
   一端が前記供給配管（３１）に連通し、他端が前記回収配管（３２）に連通し、前記ポンプ（３３）から前記供給配管（３１）に送り出された冷媒の一部が分岐して流れる分岐配管（３６）と、
   前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、冷媒に溶解していた水分が凍結する温度よりも高い温度にまで冷媒を加熱するための加熱部（３７）と、
   前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、前記加熱部（３７）によって加熱された冷媒が通過し、冷媒に混入している水分を吸着するための水分吸着フィルタ（３８）と、
   前記分岐配管（３６）の途上に設けられ、冷媒を貯溜するタンク（４１）と、
   前記分岐配管（３６）が前記回収配管（３２）に連通する部分に設けられる気液分離器（４２）と、
   前記気液分離器（４２）によって分離されたガスを前記タンク（４１）内のガス層に戻すガス抜き配管（４３）と、を有し、
   前記水分吸着フィルタ（３８）は、前記タンク（４１）内のうち、前記気液分離器（４２）に連なる前記分岐配管（３６）が前記タンク（４１）に接続される部位に配置され、前記タンク（４１）から前記ポンプ（３３）に吸入される冷媒の全量を前記水分吸着フィルタ（３８）を通過させる冷却装置。
5. 前記被冷却体（２０）に供給される冷媒の温度を検出する温度センサ（５１）と、
   前記温度センサ（５１）によって検出した温度に基づいて前記冷凍機（３５）の出力を制御することによって、被冷却体（２０）に供給する冷媒の温度を所定の温度に維持するコントローラ（５２）と、
   前記水分吸着フィルタ（３８）が交換時期に達した旨を通報する通報部（５３）と、をさらに有し、
   前記コントローラ（５２）は、前記冷凍機（３５）の出力に関して予め設定されたしきい値が、予め設定された時間の間継続した場合に、前記水分吸着フィルタ（３８）の交換時期に達したと判断し、前記通報部（５３）を作動させて前記水分吸着フィルタ（３８）が交換時期に達した旨を通報することを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記加熱部（３７）は、前記冷凍機（３５）の排熱を利用することによって、冷媒を加熱することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の冷却装置。
7. 前記加熱部（３７）は、前記分岐配管（３６）に取り込んだ冷媒を常温まで加熱することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の冷却装置。
8. 前記分岐配管（３６）のうち前記水分吸着フィルタ（３８）よりも上流側に配置され、前記分岐配管（３６）を開閉自在なバルブ（４４）をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の冷却装置。

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