JP4435278B2 - Precision temperature control device and precision temperature control method - Google Patents
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Description
本発明は精密温度調整装置及び精密温度調整方法に関する。 The present invention relates to a precision temperature adjustment device and a precision temperature adjustment method.
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、高い精密加工等が要求される工程は、精密な温度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献1に図13に示す温度調整装置が記載されている。
図13に示す温度調整装置には、圧縮機100、三方弁102、凝縮器104、膨張弁106、冷却器108及び加熱器110が設けられており、冷却器108を具備する冷却流路と加熱器110を具備する加熱流路とが設けられている。
かかる冷却器108と加熱器110とによって、ファン112から吹き出す温度調整対象の空気流の温度が調整される。
Usually, in the precision processing field such as the manufacturing process of semiconductor devices, most of them are installed in a clean room in which temperature and humidity are controlled.
However, in recent years, in the precision processing field, processes requiring precision processing with higher processing accuracy than before have been emerging.
In a process that requires such high precision processing, it is usually required that the temperature change environment is smaller than that of a clean room. For this reason, a process requiring high precision processing or the like is provided in a space unit in which precise temperature management is performed.
As a temperature adjusting device used for adjusting the temperature of such a space unit, for example, the temperature adjusting device shown in FIG.
The temperature control apparatus shown in FIG. 13 includes a
The
この図13に示す温度調整装置では、圧縮機100で圧縮された高温の熱媒体を三方弁102によって、冷却流路と加熱流路とに分配する。冷却流路側に分配された高温の熱媒体は、凝縮器104で冷却される。この冷却された熱媒体は、膨張弁106によって断熱的に膨張されて冷却され、冷却器108に供給される。冷却器108では、ファン112から吹き出す温度調整対象の空気流を冷却しつつ吸熱して昇温された熱媒体は圧縮機100に供給される。
一方、加熱流路側に分配された高温の熱媒体は加熱器110に供給され、冷却器108で冷却された温度調整対象の空気流を加熱して所望の温度に調整する。この様に、加熱器110において、温度調整対象の空気流を加熱しつつ放熱して降温された熱媒体は、膨張弁106及び冷却器108を通過して圧縮機100に供給される。
In the temperature adjusting device shown in FIG. 13, the high-temperature heat medium compressed by the
On the other hand, the high-temperature heat medium distributed to the heating flow path side is supplied to the
図13に示す温度調整装置では、圧縮機100で圧縮された高温の熱媒体の全量が膨張弁106を通過して断熱的に膨張されて冷却され、冷却器108に供給されるため、ファン112から吹き出す温度調整対象の空気流を冷却する冷却エネルギー量は一定である。
一方、三方弁102によって加熱流路側に分配する高温の熱媒体の流量を調整することによって、冷却器108で冷却された温度調整対象の空気流に対する加熱器110での加熱量を調整できる。
従って、冷却器108及び加熱器110を通過する温度調整対象の空気流の温度を調整でき、空間ユニット内の温度管理を狭い温度範囲で行うことは可能である。
In the temperature adjusting device shown in FIG. 13, the entire amount of the high-temperature heat medium compressed by the
On the other hand, by adjusting the flow rate of the high-temperature heat medium distributed to the heating flow path side by the three-
Therefore, it is possible to adjust the temperature of the air flow to be temperature-adjusted that passes through the
しかし、図13に示す温度調整装置では、圧縮機100で圧縮された高温の熱媒体の全量が膨張弁106を通過して断熱的に膨張されて冷却され、冷却器108に供給されるため、ファン112から吹き出す温度調整対象の空気流に対する温度調整は、専ら加熱器110に供給する圧縮機100で圧縮された高温の熱媒体の再加熱によって行われる。
従って、図13に示す温度調整装置で採用された温度制御方式では、加熱に使用した熱媒体も冷却流路に流すため、加熱できる熱量は圧縮機の動力による熱量のみとなり、冷却器108及び加熱器110に対する負荷変動への対応が困難となっている。
このため、冷却器108及び加熱器110を通過する温度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合、温度調整対象の空気流の温度が設定温度に到達しなかったり、設定温度に到達するまでに著しく時間がかかることがある。
この様な、図13に示す温度調整装置の加熱量不足を補うべく、図14に示す様に、補助電気ヒータ114を設けることが考えられるが、エネルギー的に無駄である。
そこで、本発明では、温度調整対象の流体に対する加熱能力が不足する従来の温度調整装置の課題を解決し、温度調整対象の流体に対する加熱能力を向上できると共に、省エネルギーを図ることができる精密温度調整装置及び精密温度調整方法を提供することにある。
However, in the temperature adjusting device shown in FIG. 13, the entire amount of the high-temperature heat medium compressed by the
Therefore, in the temperature control method adopted in the temperature adjusting device shown in FIG. 13, the heat medium used for heating is also passed through the cooling flow path, so the amount of heat that can be heated is only the amount of heat generated by the power of the compressor. It is difficult to respond to load fluctuations on the
For this reason, when the set temperature of the air flow subject to temperature adjustment passing through the
In order to make up for such a shortage of heating amount of the temperature adjusting device shown in FIG. 13, it is conceivable to provide the auxiliary electric heater 114 as shown in FIG. 14, but this is wasteful in terms of energy.
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional temperature adjustment device that lacks the heating ability for the fluid whose temperature is to be adjusted, and can improve the heating ability for the fluid whose temperature is to be adjusted, and can also save energy. It is to provide an apparatus and a precise temperature control method.
本発明者らは、前記課題を達成するには、冷却流路と加熱流路とを設けること、冷却流路の冷却手段及び加熱流路の加熱手段を通過する温度調整対象の流体に対する冷却量と加熱量とを変更可能な分配手段を設けること、加熱流路の加熱能力を向上すべく、低温の部分から温度の高い部分へ熱を移動できるヒートポンプ手段を設けること、及び加熱流路の加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却流路の冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくすることが有効であると考え検討した。その結果、下記に示す様に、前記課題を解決する手段を見出した。 In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors provide a cooling channel and a heating channel, a cooling amount for the temperature adjustment target fluid that passes through the cooling unit of the cooling channel and the heating unit of the heating channel. Providing a distribution means capable of changing the heating amount and heating amount, providing a heat pump means capable of transferring heat from a low-temperature part to a high-temperature part in order to improve the heating capacity of the heating flow path, and heating the heating flow path Considering that it is effective to reduce the amount of heat that cancels each other out of the amount of heating applied to the fluid subject to temperature adjustment by the means and the amount of cooling applied to the fluid subject to temperature adjustment by the cooling means in the cooling channel did. As a result, as shown below, the present inventors have found a means for solving the above problems.
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が供給される加熱手段を具備する加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が供給される凝縮手段と、前記凝縮手段で冷却された第1熱媒体が第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて供給される冷却手段とを具備する冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が合流して圧縮機に再供給される精密温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する第1制御部と、前記圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段が設けられ、前記第1制御部によって制御される高温の第1熱媒体の分配比率が、前記加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくできる分配比率となるように、前記回転数制御手段を介して圧縮機の回転数を変更する第2制御部とが設けられている精密温度調整装置を提供できる。 That is, the present inventors, as means for solving the above problems, are a heating flow path comprising heating means to which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by a compressor is supplied, and the high temperature Condensing means to which the remaining portion of the first heat medium is supplied, and cooling means to which the first heat medium cooled by the condensing means is adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied. Provided with a cooling flow path, and the high temperature first heat medium includes a heating flow path and a cooling flow path so as to adjust a temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means to a predetermined temperature. And a high temperature discharged from the compressor, wherein the first heat medium that has passed through each of the heating flow path and the cooling flow path joins and is re-supplied to the compressor. A part of the first heat medium is distributed to the heating flow path side, and the high-temperature first heat is distributed. A distribution means for distributing the remainder of the body to the cooling flow path side and changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow and the cooling flow path; and for releasing heat by the heating means. A heat pump means comprising a heat absorbing means for absorbing heat from the second heat medium, which is an external heat source, after the first heat medium that has been adiabatically expanded by the second expansion means after being cooled by the second expansion means, and the distribution means. Controlling and adjusting the distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path to control the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means to a predetermined temperature. And a rotation speed control means for controlling the rotation speed of the compressor, the distribution ratio of the high temperature first heat medium controlled by the first control section is adjusted by the heating means. The amount of heat applied to the subject fluid and the cooling means A second control unit that changes the rotational speed of the compressor via the rotational speed control means so as to obtain a distribution ratio that can reduce the amount of heat that cancels each other out of the cooling amount applied to the fluid to be adjusted; The provided precise temperature control device can be provided.
また、本発明者らは、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が供給される加熱手段を具備する加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が供給される凝縮手段と、前記凝縮手段で冷却された第1熱媒体が第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて供給される冷却手段とを具備する冷却流路と、前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段とが設けられ、前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が合流して圧縮機に再供給される精密温度調整装置を用い、前記加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御しつつ、前記高温の第1熱媒体の分配比率を、前記加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくできる分配比率となるように、前記圧縮機の回転数を変更する精密温度調整方法を提供できる。 Further, as a means for solving the above problems, the inventors of the present invention have a heating flow path provided with a heating means to which a part of a high temperature first heat medium compressed and heated by a compressor is supplied, and the high temperature Condensing means to which the remaining portion of the first heat medium is supplied, and cooling means to which the first heat medium cooled by the condensing means is adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied. Distributing a cooling flow path and a part of the high temperature first heat medium discharged from the compressor to the heating flow path side, and distributing a remaining portion of the high temperature first heat medium to the cooling flow path side. And a distribution means capable of changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and a second expansion means after the heat is released and cooled by the heating means. The first heat medium, which has been expanded adiabatically and further cooled, absorbs heat from the second heat medium, which is an external heat source. A heat pump means comprising a heat absorption means, and using a precision temperature adjustment device in which the first heat medium that has passed through each of the heating flow path and the cooling flow path is joined and re-supplied to the compressor, The distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path is adjusted, and the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means is controlled to a predetermined temperature, while the high temperature The distribution ratio of the first heat medium can be reduced by the amount of heat that cancels each other out of the heating amount applied to the temperature adjustment target fluid by the heating unit and the cooling amount applied to the temperature adjustment target fluid by the cooling unit. It is possible to provide a precise temperature adjustment method for changing the rotation speed of the compressor so as to obtain a distribution ratio.
本発明者らが提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
第2制御部では、高温の第1熱媒体の加熱手段又は冷却手段への分配比率を5〜15%の範囲となるように、回転数制御手段を介して圧縮機の回転数を制御すること、特に、高温の第1熱媒体の分配比率を、温度調整対象の流体に対して加熱側の場合、高温の第1熱媒体の95〜85%を加熱手段に分配し且つ残余の高温の第1熱媒体の5〜15%を冷却手段に分配する範囲となるように、他方、前記温度調整対象の流体に対して冷却側の場合、高温の第1熱媒体の95〜85%を冷却手段に分配し且つ残余の高温の第1熱媒体の5〜15%を加熱手段に分配する範囲となるように、回転数制御手段を介して圧縮機の回転数を制御することによって、精密温度調整装置の省エネルギーを図りつつ、精密温度調整装置を安定して運転できる。この回転数制御手段としては、インバータを好適に用いることができる。
In the means for solving the problems provided by the present inventors, the following preferred embodiments can be raised.
The second control unit controls the rotation speed of the compressor via the rotation speed control means so that the distribution ratio of the high temperature first heat medium to the heating means or the cooling means is in the range of 5 to 15%. In particular, when the distribution ratio of the high temperature first heat medium is on the heating side with respect to the fluid to be adjusted, 95 to 85% of the high temperature first heat medium is distributed to the heating means and the remaining high temperature first heat medium is distributed. On the other hand, in the case where the temperature adjustment target fluid is on the cooling side so that 5 to 15% of the heat medium is distributed to the cooling means, 95 to 85% of the high temperature first heat medium is cooled. Precise temperature adjustment by controlling the rotational speed of the compressor through the rotational speed control means so that 5 to 15% of the remaining high temperature first heat medium is distributed to the heating means. The precise temperature control device can be stably operated while saving energy of the device. As this rotation speed control means, an inverter can be suitably used.
また、冷却流路の凝縮手段に供給されて高熱の第1熱媒体を冷却する冷却媒体とヒートポンプ手段の吸熱手段に供給される第2熱媒体とを、同一熱媒体とし、前記凝縮手段に供給されてから前記吸熱手段に供給することによって、凝縮手段で除去された高温の第1熱媒体の熱を有効利用でき好ましい。
この第2熱媒体としては、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第2熱媒体を用いることが、省エネルギーの観点から好ましい。
更に、分配手段から第1熱媒体が合流されるまでの流路のうち、冷却流路を含む流路と加熱流路及びヒートポンプ手段を含む流路との各々を流路的に独立して設けることによって、温度調整対象の流体の温度調整幅を広くできる。この加熱流路を含む流路には、加熱手段、第2膨張手段及び吸熱手段が設けられ、冷却流路を含む流路には、凝縮手段、第1膨張手段及び冷却手段が設けられている。
In addition, the cooling medium supplied to the condensing means of the cooling flow path to cool the high-heat first heat medium and the second heat medium supplied to the heat absorbing means of the heat pump means are made the same heat medium and supplied to the condensing means Then, it is preferable that the heat of the high-temperature first heat medium removed by the condensing means can be effectively utilized by supplying the heat absorbing means.
As the second heat medium, it is preferable from the viewpoint of energy saving to use the second heat medium supplied without being heated or cooled from the outside.
Further, among the flow paths from the distribution means to the first heat medium being joined, each of the flow path including the cooling flow path and the flow path including the heating flow path and the heat pump means is provided independently as a flow path. As a result, the temperature adjustment range of the temperature adjustment target fluid can be widened. The flow path including the heating flow path is provided with a heating means, a second expansion means and a heat absorption means, and the flow path including the cooling flow path is provided with a condensation means, a first expansion means and a cooling means. .
ここで、加熱流路と冷却流路とに高温の第1熱媒体を分配する分配手段としては、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更可能な分配手段を用いることによって、温度調整対象の流体の温度調整を更に一層精密調整できる。
かかる加熱流路と冷却流路とに高温の第1熱媒体を分配する分配手段としては、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更可能な分配手段を用いることによって、温度調整対象の流体の温度調整を更に一層精密調整できる。
この「実質的に連続して変更可能な分配手段」とは、分配手段として二方弁又は比例三方弁を用い、二方弁又は比例三方弁がステップ制御で駆動が制御されているとき、二方弁又は比例三方弁は微視的にはステップ的に駆動されているものの、全体的には連続的に駆動されている場合を含むことを意味する。
Here, as the distribution means for distributing the high temperature first heat medium to the heating flow path and the cooling flow path, the distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path is substantially set. By using the distribution means that can be changed continuously, the temperature adjustment of the fluid to be temperature-adjusted can be adjusted more precisely.
As a distribution means for distributing the high temperature first heat medium to the heating flow path and the cooling flow path, the distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path is substantially continuous. By using the changeable distribution means, the temperature adjustment of the temperature adjustment target fluid can be adjusted more accurately.
This “substantially changeable distribution means” means that a two-way valve or a proportional three-way valve is used as the distribution means, and when the two-way valve or the proportional three-way valve is driven by step control, This means that the three-way valve or the proportional three-way valve is microscopically driven stepwise, but includes a case where it is driven continuously as a whole.
また、分配手段として、加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体との合計量が圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、前記高温の第1熱媒体を比例分配する比例三方弁を用いることによって、圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の分配比率をスムーズに変更できる。
或いは、分配手段として、高温の第1熱媒体を加熱流路側と冷却流路側とに分岐する分岐配管と、前記分岐配管の各々に設けた二方弁とを具備し、制御部として、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御すると共に、前記加熱流路側に分配される高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配される高温の第1熱媒体との合計量が圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、前記二方弁の各々の開度を調整する制御部とすることによっても、圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の分配比率をスムーズに変更できる。
更に、冷却流路の凝縮手段には、高温の第1熱媒体を冷却する液状媒体を供給し、圧縮機の吐出側の圧力を一定に保持するように、前記凝縮手段に供給する前記液状媒体の供給量を制御する冷媒制御手段を設けることによって、凝縮手段に無駄に冷却媒体を流すことを防止できる。
また、温度調整対象の流体を、空気流である場合、冷却手段に吹き付けられて低湿度化された空気流が加熱手段に吹き付けられるように、前記冷却手段と加熱手段とを配設することによって、温度調整対象の空気流の除湿も併せて行うことができる。
他方、この場合、加熱手段に吹き付けられて昇温された空気流を冷却手段に吹き付けるように、前記加熱手段と冷却手段とを配設することによって、空気流の温度調整の精度を更に向上できる。
Further, as a distribution means, the total amount of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path side and the high temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side is the amount of the high temperature first heat medium discharged from the compressor. By using the proportional three-way valve for proportionally distributing the high temperature first heat medium so as to be equal, the distribution ratio of the high temperature first heat medium discharged from the compressor can be changed smoothly.
Alternatively, the distribution unit includes a branch pipe that branches the high-temperature first heat medium into the heating flow path side and the cooling flow path side, and a two-way valve provided in each of the branch pipes, The distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the flow path and the cooling flow path is adjusted to control the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means to a predetermined temperature, and the heating flow The total amount of the high temperature first heat medium distributed to the road side and the high temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side is equal to the amount of the high temperature first heat medium discharged from the compressor. The distribution ratio of the high-temperature first heat medium discharged from the compressor can also be changed smoothly by using a control unit that adjusts the opening of each two-way valve.
Further, the liquid medium for supplying the liquid medium for cooling the high-temperature first heat medium to the condensing means of the cooling channel and supplying the liquid medium to the condensing means so as to keep the pressure on the discharge side of the compressor constant. By providing the refrigerant control means for controlling the supply amount, it is possible to prevent the cooling medium from flowing unnecessarily to the condensing means.
In addition, when the fluid whose temperature is to be adjusted is an air flow, the cooling means and the heating means are arranged so that the air flow reduced in humidity by being blown to the cooling means is blown to the heating means. In addition, dehumidification of the air flow to be temperature adjusted can also be performed.
On the other hand, in this case, the accuracy of the air flow temperature adjustment can be further improved by disposing the heating means and the cooling means so as to blow the air flow heated by the heating means to the cooling means. .
本発明者らが提案した精密温度調整装置及び精密温度調整方法によれば、加熱流路の加熱手段と冷却流路の冷却手段との各々に、圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体が供給される。更に、分配手段によって、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を変更して、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体に対する加熱量と冷却量とを容易に調整できる。
かかる精密温度調整装置及び精密温度調整方法では、ヒートポンプ手段を設けている。このヒートポンプ手段は、低温の部分から温度の高い部分へ熱を移動できる手段であるため、圧縮機によって圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体(温度の高い部分)のうち、加熱流路の加熱手段で熱を放出して冷却してから第2膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却した第1熱媒体を、ヒートポンプ手段を構成する吸熱手段によって、外部熱源の第2熱媒体(温度の低い部分)から吸熱し昇温して圧縮機に戻すことができる。
このため、本発明者らが提案した精密温度調整装置及び精密温度調整方法によれば、圧縮機から吐出される高温の第1熱媒体(温度の高い部分)には、圧縮機による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段によって外部熱源の第2熱媒体(温度の低い部分)から吸熱されたエネルギーを加えることができ、高温の第1熱媒体が供給される加熱手段の加熱能力を向上できる。
従って、本発明者らが提案した精密温度調整装置及び精密温度調整方法では、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を微小調整することによって迅速に対応でき、温度調整対象の流体に対して精密な温度調整を図ることができる。
また、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体の設定温度を大幅に高くする場合でも、高温の第1熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くすることによって、温度調整対象の流体を所定温度に調整できる。
しかも、本発明者らが提案した精密温度調整装置及び精密温度調整方法において、圧縮機の回転数を変更して、高温の第1熱媒体の分配比率を調整し、加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくできる。このため、ヒートポンプ手段を設けたことと相俟って更に一層の省エネルギーを図ることができる。
この様に、本発明者らが提案した精密温度調整装置及び精密温度調整方法では、補助電気ヒータ等の補助ヒータの不要化或いは小型化を図っても、温度調整対象の流体を所定温度に精密に調整でき、且つ省エネルギーを図ることができる。
According to the precise temperature adjusting device and the precise temperature adjusting method proposed by the present inventors, the high-temperature first heat medium discharged from the compressor to each of the heating means of the heating channel and the cooling means of the cooling channel. Is supplied. Further, the distribution means changes the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, so that the heating amount and the cooling for the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means are changed. The amount can be adjusted easily.
In such a precise temperature adjusting device and a precise temperature adjusting method, a heat pump means is provided. Since this heat pump means is a means capable of transferring heat from a low-temperature part to a high-temperature part, among the high-temperature first heat medium (the high-temperature part) heated by being compressed by the compressor, the heat flow path The first heat medium which has been cooled by releasing heat by the heating means and then further adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled by the heat absorption means constituting the heat pump means (the second heat medium (external heat source)) It is possible to absorb heat from the lower temperature portion and raise the temperature and return it to the compressor.
For this reason, according to the precise temperature control apparatus and the precise temperature control method proposed by the present inventors, the high-temperature first heat medium (the high temperature part) discharged from the compressor contains the compression power energy generated by the compressor. In addition, energy absorbed from the second heat medium (low temperature portion) of the external heat source by the heat pump means can be applied, and the heating capability of the heating means to which the high temperature first heat medium is supplied can be improved.
Therefore, in the precise temperature adjustment device and the precise temperature adjustment method proposed by the present inventors, minute load fluctuations of the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means are caused in the heating flow path and the cooling flow path. By finely adjusting the distribution ratio of the high-temperature first heat medium to be distributed, it is possible to quickly cope with it, and it is possible to precisely adjust the temperature of the temperature adjustment target fluid.
Further, even when the set temperature of the fluid to be temperature adjusted that passes through the heating means and the cooling means is significantly increased, the distribution ratio that distributes the distribution ratio of the high-temperature first heat medium to the heating flow path rather than the cooling flow path. Is significantly increased, the temperature adjustment target fluid can be adjusted to a predetermined temperature.
Moreover, in the precise temperature adjustment device and the precise temperature adjustment method proposed by the present inventors, the rotation speed of the compressor is changed to adjust the distribution ratio of the high-temperature first heat medium, and the temperature adjustment target is adjusted by the heating means. Of the amount of heating applied to the fluid and the amount of cooling applied to the fluid whose temperature is to be adjusted by the cooling means, the amount of heat that cancels each other can be reduced. For this reason, in combination with the provision of the heat pump means, further energy saving can be achieved.
As described above, in the precise temperature adjustment device and the precise temperature adjustment method proposed by the present inventors, even if the auxiliary heater such as the auxiliary electric heater is made unnecessary or downsized, the fluid subject to temperature adjustment is precisely adjusted to a predetermined temperature. And energy saving can be achieved.
精密温度調整装置の参考例を説明する概略図を図1に示す。図1に示す精密温度調整装置には、温度調整が成されたクリーンルーム内に設置された空間ユニット10内に、ファン12によって吸込んだ流体としてのクリーンルーム内の温度及び湿度が調整された空気を更に精密に温度調整する加熱流路と冷却流路とが設けられている。
かかる加熱流路を構成する加熱手段としての加熱器14と冷却流路を構成する冷却手段としての冷却器16とが設けられ、空間ユニット10内に吸引したクリーンルーム内の空気を冷却した後、加熱して精密に温度調整する。この冷却器16と加熱器14との空気流に対する配置によれば、加熱器14及び冷却器16を通過する空気流の除湿を更に向上できる。
かかる加熱器14及び冷却器16には、第1熱媒体として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが供給され、第1熱媒体の気化・液化によってクリーンルーム内の空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第1熱媒体は、圧縮機18によって圧縮・加熱されて高温(例えば70℃)の気体状となって吐出される。圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体を、分配手段としての比例三方弁20によって、加熱器14が設けられた加熱流路側と冷却器16が設けられた冷却流路側とに分配する。
A schematic diagram illustrating a reference example of the precision temperature control apparatus is shown in FIG. In the precision temperature control apparatus shown in FIG. 1, the air in which the temperature and humidity in the clean room are adjusted as the fluid sucked by the
A
The
Such a first heat medium is compressed and heated by the
この比例三方弁20では、加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体との合計量が圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように分配する。
かかる比例三方弁20は、第1制御部22aによって制御されている。この第1制御部22aでは、空間ユニット10内に設けられた温度センサ24によって測定された測定温度と設定された設定温度と比較し、測定温度が設定温度と一致するように、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、空間ユニット10内に吸込まれた流体を所定温度に調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁20をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁20がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。
In this proportional three-
The proportional three-
This “substantially continuously changing” means that when the proportional three-
かかる第1制御部22aに設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。また、図1に示す温度センサ24は、ファン12の吐出側に設置されているが、ファン12の吸入側に設置してもよく、ファン12の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
加熱流路側に分配された高温の第1熱媒体は、加熱器14に直接供給され、空間ユニット10内に吸引された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第1熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第1熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第1熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器26によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁28によって断熱的に膨張して更に冷却(例えば、10℃に冷却)される。冷却された第1熱媒体は、冷却器16に供給され、空間ユニット10内に吸込まれて加熱器14によって加熱された空気流を冷却して所定温度に調整する。その際に、冷却器16に供給された第1熱媒体は空気流から吸熱して昇温される。この様に、加熱器14に吹き付けられて昇温された空気流を冷却器16に吹き付けることによって、空気流の温度調整の精度を向上できる。
The set temperature set in the first control unit 22a may be arbitrarily set. Further, the
The high temperature first heat medium distributed to the heating flow path side is directly supplied to the
On the other hand, the high-temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side is cooled by the
かかる凝縮器26には、加熱器14側に分配された高温の第1熱媒体を冷却する冷却用として配管30を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第2熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器26内で70℃程度の第1熱媒体によって30℃程度に加熱されて配管31から吐出される。この配管31から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器32に加熱源として供給される。
この吸熱器32には、加熱器14で放熱した第1熱媒体を、膨張弁34によって断熱的に膨張して更に冷却した10℃程度の第1熱媒体が供給されている。このため、吸熱器32では、凝縮器26で吸熱して30℃程度に昇温された冷却水と10℃程度に冷却された第1熱媒体との温度差に基づいて、第1熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器32で冷却水から吸熱して昇温された第1熱媒体は、アキュームレータ36を経由して圧縮機18に供給される。このアキュームレータ36には、冷却器16に供給されて空間ユニット10内に吸込まれた空気流から吸熱した第1熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ36は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機18に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機18に供給できる。
このアキュームレータ36としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ36を設置しなくても、吸熱器32で冷却水から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器16に供給されて空間ユニット10内に吸込まれた流体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機18に再供給できればよい。
The second heat medium supplied to the
The
The first heat medium that has been heated by absorbing heat from the cooling water by the
As this
Even if the
ところで、加熱器14で放熱した第1熱媒体を、膨張弁34によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁34での断熱膨張による冷却では、第1熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第1熱媒体は、外部から凝縮器26を経由して吸熱器32に供給された第2熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機18から吐出される高温の第1熱媒体には、圧縮機18による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器32によって外部から供給された冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。更に、図1に示す精密温度調整装置では、外部から供給された冷却水が凝縮器26を経由して吸熱器32に供給されており、凝縮器26で高温の第1熱媒体から除去されたエネルギーの一部も、圧縮機18から吐出される高温の第1熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。その結果、補助ヒータ等の他の加熱手段を用いることを要しない。
By the way, the first heat medium radiated by the
Therefore, energy absorbed from the cooling water supplied from the outside by the
この様に、図1に示す精密温度調整装置では、その加熱流路の加熱能力をヒートポンプ手段の設置によって向上でき、且つ比例三方弁20によって加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体との分配比率を、空間ユニット10内の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
このため、図1に示す精密温度調整装置では、加熱流路及び冷却流路に高温の第1熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器14と冷却流路の冷却器16とを通過する温度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を比例三方弁20によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
その結果、加熱流路の加熱器14と冷却流路の冷却器16とを通過する温度調整対象の空気流の温度を設定温度に対して±0.1℃以下の精度で制御でき、図1に示す温度調整装置が設置された空間ユニット10の温度変化をクリーンルームの温度変化よりも小さくでき、精密加工が要求される工程を設置できる。
As described above, in the precise temperature control apparatus shown in FIG. 1, the heating capacity of the heating channel can be improved by installing the heat pump means, and the high-temperature first heating medium distributed to the heating channel side by the proportional three-
For this reason, in the precise temperature control apparatus shown in FIG. 1, the high-temperature first heat medium is always supplied to the heating flow path and the cooling flow path, and the
As a result, it is possible to control the temperature of the air flow to be adjusted through the
また、図1に示す温度調整装置では、上述した様に、加熱流路の加熱能力が向上され、且つ加熱流路と冷却手段とを含む流路のうち、分配手段としての比例三方弁20から冷却器16及び吸熱器32の各々を通過した第1熱媒体がアキュームレータ36で合流されるまでの加熱流路を含む流路と冷却流路を含む流路との各々が、流路的に独立して設けられている。このため、加熱器14と冷却器16とを通過する温度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁20によって高温の第1熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くして、温度調整対象の空気流を所定温度に迅速に調整できる。
その結果、例えば、図13に示す温度調整装置では、その温度設定範囲が20〜26℃程度であるが、図1に示す温度調整装置では、その温度設定範囲を18〜35℃と大幅に拡大できる。
尚、加熱流路を含む流路には、加熱器14、第2膨張弁43及び吸熱器32が設けられており、冷却流路を含む流路には、凝縮器26、第1膨張弁28及び冷却器16が設けられている。
Further, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, as described above, the heating capacity of the heating channel is improved, and the proportional three-
As a result, for example, in the temperature adjusting device shown in FIG. 13, the temperature setting range is about 20 to 26 ° C., but in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the temperature setting range is greatly expanded to 18 to 35 ° C. it can.
The
更に、図1に示す温度調整装置では、加熱流路の加熱能力が向上され、補助ヒータ等の他の加熱手段を用いることを要しないため、図14に示す補助ヒータ114を設けた温度調整装置に比較して、大幅な省エネルギーを図ることができる。
例えば、図14に示す補助ヒータ114を設けた温度調整装置では、全消費エネルギーの内訳は、圧縮機100が18%、補助ヒータ114が69%、及び送風機112が13%である。この点、図1に示す温度調整装置では、補助ヒータ114の消費エネルギーをカットできる。
このため、吐出量が20m3/min程度の水冷式空調機に、図14に示す温度調整装置の方式を適用した場合には、最大消費電力が11.7KWであったが、図1に示す温度調整装置の方式を適用すると、最大消費電力を2.4KW程度とすることができる。
Further, in the temperature adjusting device shown in FIG. 1, the heating capacity of the heating channel is improved, and it is not necessary to use other heating means such as an auxiliary heater. Therefore, the temperature adjusting device provided with the auxiliary heater 114 shown in FIG. Compared with, significant energy saving can be achieved.
For example, in the temperature control apparatus provided with the auxiliary heater 114 shown in FIG. 14, the breakdown of the total energy consumption is 18% for the
For this reason, when the system of the temperature control apparatus shown in FIG. 14 is applied to a water-cooled air conditioner with a discharge amount of about 20 m 3 / min, the maximum power consumption is 11.7 KW, but it is shown in FIG. When the temperature control system is applied, the maximum power consumption can be reduced to about 2.4 KW.
以上、説明してきた図1に示す温度調整装置では、凝縮器26に冷却水を供給する配管30に、冷媒制御手段としての制御弁40が設けられている。この制御弁40は、圧縮機18の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制御弁40は、図2に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部40aの開口部を開閉する弁体40bを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ40cによって弁体40bが弁部40aの開口部を閉じる方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機18から吐出された第1熱媒体の圧力が供給されるベローズ40dに当接し、棒状部をバネ40cの付勢力に抗して弁部40aの開口部を解放する方向に弁体40bを付勢している。
従って、圧縮機18の吐出圧がバネ40cの付勢力以上となったとき、制御弁40のベローズ40dによって弁体40bが弁部40aの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器26に供給される冷却水量が増加して、凝縮器26の冷却能力が向上される。このため、圧縮機18の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機18の吐出圧が制御弁40のバネ40cの付勢力以下となったとき、弁体40bが弁部40aの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器26に供給される冷却水量が減少して、凝縮器26の冷却能力が低下する。このため、圧縮機18の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機18の吐出圧を一定に保持することによって、精密温度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器26に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
As described above, in the temperature adjusting apparatus shown in FIG. 1, the
Therefore, when the discharge pressure of the
On the other hand, when the discharge pressure of the
In this way, by keeping the discharge pressure of the
ところで、加熱器14及び冷却器16を通過する空気流の温度設定を大幅に昇温した場合、第1制御部22aでは、比例三方弁20の冷却流路側の吐出口の開度を全閉状態又は全閉状態に近い状態とすると共に、加熱流路側の吐出口を全開状態又は全開状態に近い状態とする。
また、温度調整対象の空気流の温度が低温である場合、加熱流路の加熱器14に供給された高温の第1熱媒体は、加熱器14で低温の空気流によって凝縮され、圧縮機18の吐出圧が所定圧よりも低圧となるため、制御弁40が閉じて凝縮器26に冷却水が供給されなくなる。
この様に、凝縮器26に冷却水が供給されなくなると、凝縮器26からヒートポンプ手段の吸熱器32に供給される冷却水も供給されなくなる。このため、吸熱器32が稼働停止状態となって、ヒートポンプ手段が機能しなくなる。
しかも、加熱器14で放熱して凝縮した第1熱媒体を膨張弁34で断熱的に膨張して冷却した第1熱媒体と冷却水との熱交換が行われず、吸熱器32が凍結するおそれがある。
By the way, when the temperature setting of the air flow passing through the
When the temperature of the air flow to be temperature adjusted is low, the high temperature first heat medium supplied to the
In this way, when the cooling water is not supplied to the
In addition, heat exchange between the first heat medium, which is radiated and condensed by the
このため、図3に示す精密温度調整装置の様に、吸熱器32への冷却水の供給手段として、制御弁40のバイパス配管42に制御弁44を設けている。この制御弁44は、比例三方弁20の冷却流路側の吐出口の開度が全閉状態又は全閉状態に近い状態となり、加熱流路側の吐出口が全開状態又は全開状態に近い状態となったとき、第1制御部22aからの信号によって開き、強制的に冷却水を凝縮器26に供給し、吸熱器32を稼働状態としている。
このため、加熱器14及び冷却器16を通過する空気流の温度設定を大幅に昇温した場合や加熱器14及び冷却器16を通過する空気流が低温の場合の様に、冷却流路側に分配される高温の第1熱媒体の分配率がゼロ又はその近傍となったときでも、吸熱器32に所定量の冷却水を供給でき、吸熱器32の凍結を防止し且つヒートポンプ手段の機能を発揮させることができる。
For this reason, a
For this reason, when the temperature setting of the air flow that passes through the
圧縮機18の吐出圧が上昇し所定圧近傍に到達したとき、制御弁44を第1制御部22aからの信号によって閉じる。その後は、制御弁40によって圧縮機18の吐出側の圧力が一定に保持されるように、凝縮器26に供給される冷却水の供給量を制御する。
図3に示す精密温度調整装置では、冷却器16に吹き付けられて冷却された空気流を加熱器14に吹き付けている。この様に、最初に空気流を冷却器16に吹き付けることによって、空気流中の水分を凝縮して除湿を行うことができる。
尚、図3に示す精密温度調整装置では、その構成部材が図1に示す精密温度調整装置の構成部材と同一部材である場合には、図1の構成部材と同一番号を付し、詳細な説明を省略した。
When the discharge pressure of the
In the precise temperature control apparatus shown in FIG. 3, the air flow blown to the cooler 16 and cooled is blown to the
In the precise temperature adjusting device shown in FIG. 3, when the constituent members are the same as those of the precise temperature adjusting device shown in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. The explanation was omitted.
図1及び図3に示す精密温度調整装置では、凝縮器26及びヒートポンプ手段の吸熱器32に供給する第2熱媒体として冷却水を用いていたが、図4に示す様に、凝縮器26及びヒートポンプ手段の吸熱器32に供給する第2熱媒体としてファン46による空気流を用いることができる。
図4に示す精密温度調整装置では、加熱器14で放熱した第1熱媒体が膨張弁34によって断熱膨張して更に冷却されて供給されている吸熱器32に、ファン46によって凝縮器26に吹き付けられて加熱された空気流が吹き付けられる。このため、吸熱器32では、加熱器14で放熱・凝縮し断熱膨張して更に冷却した第1熱媒体が空気流から吸熱して昇温される。
尚、図4に示す精密温度調整装置では、その構成部材が図1に示す精密温度調整装置の構成部材と同一部材である場合には、図1の構成部材と同一番号を付し、詳細な説明を省略した。
In the precise temperature control apparatus shown in FIGS. 1 and 3, cooling water is used as the second heat medium supplied to the
In the precision temperature control apparatus shown in FIG. 4, the first heat medium radiated by the
In the precise temperature adjusting device shown in FIG. 4, when the constituent members are the same as those of the precise temperature adjusting device shown in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. The explanation was omitted.
また、図1〜図4に示す温度調整装置に用いた分配手段としての比例三方弁20に代えて、図5に示す様に、2個の二方弁としてのゲートバルブ38a,38bを用いることができる。2個のゲートバルブ38a,38bの各々は、第1制御部22aによって制御されている。かかる第1制御部22aによって、ゲートバルブ38a,38bの各々の開度を調整し、圧縮機18で圧縮・加熱された気体状の高温の第1熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器14と冷却器16とを通過する空気流を所定温度に制御する。その際に、加熱器14側に分配する高温の第1熱媒体量と冷却器16側に分配する高温の第1熱媒体量との合計量が、圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、ゲートバルブ38a,38bの開度を調整して連続的に比例分配される。
Further, instead of the proportional three-
その際に、ゲートバルブ38a,38bの各々は、図6に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、第1制御部22aでは、図6に示すゲートバルブ38a,38bの各々についての流量特性データを保持し、第1制御部22aからは、ゲートバルブ38a,38bの各流量特性に基づいて各ゲートバルブ38a,38bへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、ゲートバルブ38a,38bをステップ制御によって駆動し、加熱流路と冷却流路との分配比率を調整する際に、ゲートバルブ38a,38bの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。
At that time, as shown in FIG. 6, in each of the gate valves 38a and 38b, the relationship between the valve opening and the flow rate is not linear. For this reason, the first control unit 22a holds the flow rate characteristic data for each of the gate valves 38a and 38b shown in FIG. 6, and the first control unit 22a is based on the flow rate characteristics of the gate valves 38a and 38b. An opening signal is transmitted to each gate valve 38a, 38b.
Here, “to adjust the distribution ratio distributed to the heating flow path and the cooling flow path substantially continuously” or “to adjust the distribution ratio substantially continuously” is step control of the gate valves 38a and 38b. When adjusting the distribution ratio between the heating flow path and the cooling flow path, the opening degree of the gate valves 38a, 38b is microscopically driven and adjusted, but as a whole, It means to include the case where it is continuously driven and adjusted.
図1〜図4に示す精密温度調整装置では、加熱器14と冷却器16とによる温度調整対象としての空気流の温度調整では、例えば、温度調整対象の空気流に対して冷却側にある場合、空気温度が安定する運転状態では、図7(a)に示す様に、冷却器16で冷却した空気を加熱器14で加熱している。図7(a)に示す運転状態では、空気流を冷却するに要するエネルギーAに比較して、加熱器14で加熱するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図7(b)に示す様に、冷却器16と加熱器14との重複するエネルギーを少なくできれば、省エネルギーを図ることができる。
一方、温度調整対象の空気流に対して加熱側にある場合、空気温度が安定する運転状態では、図8(a)に示す様に、加熱器14で加熱した空気流を冷却器16で冷却している。図8(a)に示す運転状態では、空気流を加熱に要するエネルギーBに比較して、冷却器16で冷却するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図8(b)に示す様に、冷却器14と加熱器16との重複するエネルギーを可及的に少なくできれば、省エネルギーを図ることができる。
但し、互いに打ち消し合う熱量分をゼロとすべく、加熱器14と冷却器16とに高温の第1熱媒体の供給をON−OFF制御すると、精密温度調整装置の運転が不安定となり、空気流を所定温度で安定するまで時間が掛かる。このため、精密温度調整装置を安定運転できる程度には、加熱器14に加えられる加熱量と冷却器16に加えられる冷却量のうち、互いに打ち消し合う熱量分を最小限存在させることが必要である。
尚、この必要最小限の互いに打ち消し合う熱量分は、精密温度調整装置によって多少異なるため、実験的に求めておくことが好ましい。
1 to 4, in the temperature adjustment of the air flow as the temperature adjustment target by the
On the other hand, when it is on the heating side with respect to the air flow to be adjusted, in the operation state where the air temperature is stable, the air flow heated by the
However, if the supply of the high-temperature first heat medium to the
The minimum necessary amount of heat that cancels each other is somewhat different depending on the precise temperature adjusting device, and is preferably obtained experimentally.
この様に、冷却器16と加熱器14との重複するエネルギーを少なくできるように、本発明者らが提案した精密温度調整装置では、図9に示す様に、加熱器14に加えられる加熱量と冷却器16に加えられる冷却量のうち、互いに打ち消し合う熱量分を可及的に少なくするように、回転数制御手段としてのインバータ19を介して圧縮機18の回転数を第2制御部22bによって制御している。
尚、図9に示す精密温度調整装置を構成する構成部材のうち、図1に示す精密温度調整装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
In this way, in the precision temperature control apparatus proposed by the present inventors so as to reduce the overlapping energy between the cooler 16 and the
9, the same members as those of the precise temperature adjusting device shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those in FIG. Omitted.
かかる第2制御部22bは、比例三方弁20を制御する第1制御部22aと協働して、加熱器14に加えられる加熱量と冷却器16に加えられ冷却量のうち、互いに打ち消し合う熱量分を可及的に少なくしつつ、空気流の精密温度制御を行う。
第1制御部22aによる比例三方弁20の制御と第2制御部22bによる圧縮機18の回転数の制御とを図10のフローチャートに示す。
図9に示す温度調整装置を試運転したところ、空気流に対して冷却側で運転する場合は、加熱器14に加えられる加熱量として、比例三方弁20による加熱器14側への高温の第1熱媒体の分配率を5〜15%(比例三方弁20による冷却器16側への高温の第1熱媒体の分配率を95〜85%)とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。
他方、空気流に対して加熱側で運転する場合は、加熱器14側に加えられる加熱量として、比例三方弁20による加熱器14側への高温の第1熱媒体の分配率を95〜85%(比例三方弁20による冷却器16側への高温の第1熱媒体の分配率を5〜15%)とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。
The second control unit 22b cooperates with the first control unit 22a for controlling the proportional three-
The control of the proportional three-
When the temperature adjusting device shown in FIG. 9 was trial run, when operating on the cooling side with respect to the air flow, as the amount of heating applied to the
On the other hand, when operating on the heating side with respect to the air flow, the distribution ratio of the high-temperature first heat medium to the
このため、図10のフローチャートに示す制御では、加熱器14側に加えられる加熱量、具体的には比例三方弁20による加熱器14側への高温の第1熱媒体の分配率を、空気流に対して冷却側で運転する場合は、5〜15%となるように圧縮機18の回転数を制御し、空気流に対して加熱側で運転する場合は、95〜85%の分配率となるように圧縮機18の回転数を制御することにした。
図10に示すフローチャートでは、ステップS10で圧縮機18を起動した後、ステップS12で空気流を所定温度とするように、空間ユニット10内に設けられた温度センサ24によって測定された温度信号に基づいて、比例三方弁20による加熱器14側と冷却器16側とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を連続的に変更し、空間ユニット10内に吸込まれた空気流を所定温度に調整する。
For this reason, in the control shown in the flowchart of FIG. 10, the amount of heating applied to the
In the flowchart shown in FIG. 10, after starting the
かかる空気流が所定温度に到達して安定しているかをステップS14で判断し、空気流の温度が安定していない場合は、ステップS12に戻り、比例三方弁20による加熱器14側と冷却器16側とに分配する高温熱媒体の分配比率を連続的に変更する。かかるステップS12及びステップS14は第1制御部22aで行う。
一方、空間ユニット10内の空気流が所定温度に到達して安定している場合は、ステップS16〜S22で加熱器14側に分配される高温の第1熱媒体の分配比率が所定の範囲内であるか否か判断する。このステップS16〜S22は第2制御部22bで行う。
尚、図10に示す高温の第1熱媒体の平均分配率とは、加熱器14側に分配される高温の第1熱媒体の分配比率にはばらつきがあるため、所定時間内の第1熱媒体の分配率の平均をとった値であって、以下、単に第1熱媒体の平均分配率と称することがある。
In step S14, it is determined whether the air flow reaches a predetermined temperature and is stable. If the temperature of the air flow is not stable, the process returns to step S12 and the
On the other hand, when the air flow in the
Note that since the distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the
先ず、ステップS16とステップS18とでは、空気流に対して冷却側にあると仮定したとき、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が5〜15%内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が5〜15%内にある場合は、空気流に対して冷却側にあり、且つ精密温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップS16を通過しステップS18からステップS16に戻る。
一方、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が5%未満である場合には、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が低過ぎるため、精密温度調整装置の運転が不安定となり易い。このため、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率を増加すべく、ステップS16からステップS24に移行し、圧縮機18の回転数を増加する。ステップS24では、第2制御部22bからインバータ19に向けて、インバータ19に設定されている圧縮機18の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。圧縮機18の回転数を最小変化量で増加することによって、精密温度調整装置を安定して運転できるからである。
尚、圧縮機18の回転数を変化させる最小変化量は、精密温度調整装置によって異なるため、実験的に求めておくことが好ましいが、圧縮機18の回転数が2000〜5000rpmのとき、最小変化量を3〜10%の範囲とすることが好ましい。
First, in step S16 and step S18, when it is assumed that the air flow is on the cooling side, it is determined whether or not the average distribution ratio of the first heat medium to the
Here, when the average distribution ratio of the first heat medium to the
On the other hand, when the average distribution ratio of the first heat medium to the
The minimum change amount for changing the rotation speed of the
また、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が15%を越えている場合には、ステップS16とステップS18とを通過して、空気流が冷却側にないと判断し、ステップS20とステップS22とに移行する。ステップS20とステップS22とでは、空気流が加熱側にあると仮定したとき、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が95〜85%内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が85〜95%内にある場合は、空気流が加熱側にあり、且つ精密温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップS20を通過しステップS22からステップS16に戻る。
一方、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が95%を超えている場合には、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が高過ぎ、精密温度調整装置の運転が不安定となり易い。このため、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率を減少すべく、ステップS20からステップS24に移行し、圧縮機18の回転数を増加する。ステップS24では、第2制御部22bからインバータ19に向けて、インバータ19に設定されている圧縮機18の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。
When the average distribution ratio of the first heat medium to the
Here, when the average distribution ratio of the first heat medium to the
On the other hand, when the average distribution ratio of the first heat medium to the
また、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が85%未満の場合には、ステップS22において、空気流は加熱側でもなく且つ冷却側でもない状態、すなわち加熱器14に加えられる加熱量と冷却器16に加えられる冷却量のうち、互いに打ち消し合う熱量が多い状態と判断される。このため、ステップS26に移行し、圧縮機18の回転数を低下する。ステップS26では、第2制御部22bからインバータ19に向けて、インバータ19に設定されている圧縮機18の回転数を最小変化量で低下する低下信号を発信する。圧縮機18の回転数を最小変化量で低下し、空気流を加熱側又は冷却側に移行させるためである。
次いで、ステップS24又はステップS26を通過してステップS28に移行し、圧縮機18が運転中か否か判断して、圧縮機18が運転中であれば、ステップS14に戻る。ステップS14では、ステップS24又はステップS26において、圧縮機18の回転数を最小変化量で増加又は低下した状態で、空間ユニット10内の空気流が所定温度に到達して安定しているかを判断する。空間ユニット10内の空気流が所定温度に到達して安定している場合には、ステップS16〜S26によって、再度、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率が所定範囲内に在るか否か判断する。
When the average distribution ratio of the first heat medium to the
Next, the process proceeds to step S28 after passing through step S24 or step S26, and it is determined whether or not the
一方、ステップS14において、空間ユニット10内の空気流の温度が安定していないと判断した場合は、ステップS12に戻り、比例三方弁20による加熱器14側と冷却器16側とに分配する第1熱媒体の分配比率を連続的に変更する。空間ユニット10内の空気流が所定温度に到達して安定してからステップS16〜S26に移行する。
ステップS28において、圧縮機18が運転状態にない場合には、第1制御部22a及び第2制御部22bによる制御は停止する。
以上、説明してきた図10に示すフローチャートの第1制御部22aでは、加熱器14側への第1熱媒体の平均分配率に注目して制御しているが、冷却器16側への第1熱媒体の平均分配率に注目して制御してもよい。
On the other hand, if it is determined in step S14 that the temperature of the air flow in the
In step S28, when the
As described above, in the first control unit 22a of the flowchart shown in FIG. 10 described above, control is performed by paying attention to the average distribution ratio of the first heat medium to the
図1〜図10に示す精密温度調整装置では、温度調整対象が空気流であったが、工作機械等に用いられる冷却液を温度調整対象とする精密温度調整装置にも適用できる。かかる温度調整対象としての冷却液の精密温度調整装置の一例を図11に示す。
図11に示す冷却液の精密温度調整装置では、インバータ51によって所定回転数で回転するように制御されている圧縮機50で圧縮された高温の第1熱媒体は分配手段としての比例三方弁52によって加熱流路と冷却流路とに分配される。
かかる比例三方弁52は、加熱流路側に分配する高温の第1熱媒体量と冷却流路側に分配する高温の第1熱媒体量との合計量が圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、圧縮機50で圧縮された高温の第1熱媒体を比例分配する。この比例三方弁52は、第1制御部55aで制御されており、後述する様に、精密温度調整装置の出口の冷却液の温度を測定する温度センサ62からの信号に基づいて、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配率を連続的に変更して、冷却液を所定温度に調整する。
1 to 10, the temperature adjustment target is an air flow, but the present invention can also be applied to a precision temperature adjustment device that uses a coolant used in a machine tool or the like as a temperature adjustment target. An example of the precise temperature adjusting device for the coolant as the temperature adjustment target is shown in FIG.
In the coolant precise temperature control apparatus shown in FIG. 11, the high-temperature first heat medium compressed by the
The proportional three-way valve 52 has a high-temperature first heat discharged from the compressor in which the total amount of the high-temperature first heat medium amount distributed to the heating flow path side and the high-temperature first heat medium amount distributed to the cooling flow path side is discharged. The high-temperature first heat medium compressed by the
圧縮機50から吐出された高温の第1熱媒体の一部が分配された冷却流路には、分配された高温の第1熱媒体を冷却する冷却手段として、高温の第1熱媒体を凝縮する凝縮器56と、凝縮器56によって凝縮された第1熱媒体を断熱的に膨張して更に冷却する第1膨張手段としての膨張弁58と、この冷却された第1熱媒体が供給される冷却器60とが設けられている。この冷却器60には、貯留槽64に貯留されているUSERから戻った温度調整対象の冷却液がポンプ66によって供給されて冷却される。冷却器60で吸熱して昇温された第1熱媒体は、アキュームレータ71に戻り圧縮機50に供給される。
In the cooling flow path in which a part of the high temperature first heat medium discharged from the
また、加熱流路には、高温の第1熱媒体が供給される加熱手段としての加熱器54が設けられている。この加熱器54には、冷却器60で冷却された温度調整対象の冷却液が供給され、供給された高温の第1熱媒体によって所定温度に調整されてUSERに送液される。
かかる加熱流路及び冷却流路には、ヒートポンプ手段の吸熱器68が設けられている。この吸熱器68には、加熱器54で放熱して凝縮した第1熱媒体を第2膨張手段としての膨張弁70で断熱的に膨張して更に冷却して供給され、且つ冷却流路に設けられた凝縮器56で高温熱媒体の熱を吸熱して昇温された第2熱媒体としての冷却水とが供給され、昇温された冷却水から吸熱した第1熱媒体はアキュームレータ71に戻り圧縮機50に供給される。
The heating channel is provided with a heater 54 as a heating means to which a high temperature first heat medium is supplied. The heater 54 is supplied with the coolant for temperature adjustment cooled by the cooler 60, adjusted to a predetermined temperature by the supplied high-temperature first heat medium, and sent to the USER.
A heat absorber 68 of a heat pump means is provided in the heating channel and the cooling channel. The heat absorber 68 is supplied with the first heat medium radiated and condensed by the heater 54 after being adiabatically expanded by the
かかる図11に示す精密温度調整装置では、凝縮器56に供給される第2熱媒体としての冷却水の配管途中に、圧縮機50の吐出側の圧力が一定に保持されるように、凝縮器56に供給される冷却水の供給量を制御する冷却媒体制御手段としての制御弁72が設けられている。この制御弁72は、図2に示す制御弁40と同一構造であって、圧縮機50の吐出圧が一定となるように制御する。
つまり、圧縮機50の吐出圧が所定圧以上となったとき、制御弁72の冷却流路内に設けられた弁部の開口部の開度が大きくなり、凝縮器56に供給される冷却水量が増加して、凝縮器56の冷却能力が向上される。このため、圧縮機50の吐出圧が低下する。他方、圧縮機50の吐出圧が所定圧以下となったとき、制御弁72の冷却流路内に設けられた弁部の開口部の開度が小さくなり、凝縮器56に供給される冷却水量が減少して、凝縮器56の冷却能力が低下する。このため、圧縮機50の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機50の吐出圧を一定に保持することによって、精密温度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器56に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
In the precise temperature control apparatus shown in FIG. 11, the condenser is arranged so that the pressure on the discharge side of the
That is, when the discharge pressure of the
In this way, by keeping the discharge pressure of the
ところで、冷却液の温度設定を大幅に昇温した場合、第1制御部55aでは、比例三方弁52の冷却流路側の吐出口を全閉状態又は全閉状態に近い状態とすると共に、加熱流路側の吐出口を全開状態又は全開状態に近い状態とし、加熱流路側に殆どの高温の第1熱媒体を分配する。
また、貯留槽64の冷却液が低温である場合、加熱流路の加熱器54に供給された高温の第1熱媒体は加熱器54で低温の冷却液で凝縮され、圧縮機50の吐出圧が所定圧よりも低圧となるため、制御弁72が閉じて凝縮器56に冷却水が供給されなくなる。
この様に、凝縮器56に冷却水が供給されなくなると、凝縮器56からヒートポンプ手段を構成する吸熱器68に供給される冷却水も供給されなくなる。このため、吸熱器68が稼働停止状態となって、ヒートポンプ手段が機能しなくなる。
しかも、加熱器54で放熱して凝縮した第1熱媒体を膨張弁70で断熱的に膨張して更に冷却された第1熱媒体と冷却水との熱交換が行われず、吸熱器68が凍結するおそれがある。
By the way, when the temperature setting of the coolant is significantly increased, the first control unit 55a sets the discharge port on the cooling flow path side of the proportional three-way valve 52 to a fully closed state or a state close to the fully closed state, The discharge port on the side of the road is in a fully open state or a state close to the fully open state, and most of the high-temperature first heat medium is distributed to the heating channel side.
Further, when the coolant in the storage tank 64 is at a low temperature, the high temperature first heat medium supplied to the heater 54 in the heating channel is condensed with the low temperature coolant in the heater 54 and discharged from the
In this way, when the cooling water is not supplied to the
In addition, heat exchange between the first heat medium that has dissipated heat and condensed by the heater 54 is adiabatically expanded by the
この点、図11に示す精密温度調整装置では、吸熱器68への冷却水の供給手段として、制御弁72のバイパス配管74に制御弁76を設けている。この制御弁76は、比例三方弁52の加熱流路側の吐出口が全開状態又は全開状態に近い状態(或いは冷却流路側の吐出口を全閉状態又は全閉状態に近い状態)となったとき、第1制御部55aからの信号によって開き、強制的に冷却水を凝縮器56に供給し、吸熱器68を稼働状態としている。
このため、冷却液の温度設定を大幅に昇温した場合の様に、冷却流路側に分配される高温の第1熱媒体の分配率がゼロ又はその近傍となったときでも、吸熱器68に所定量の冷却水を供給でき、吸熱器68の凍結を防止し且つヒートポンプ手段の機能を発揮させることができる。
In this regard, in the precise temperature adjusting device shown in FIG. 11, a
For this reason, even when the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the cooling flow path becomes zero or in the vicinity thereof, as in the case where the temperature setting of the coolant is significantly increased, the heat absorber 68 A predetermined amount of cooling water can be supplied, freezing of the heat absorber 68 can be prevented, and the function of the heat pump means can be exhibited.
圧縮機50の吐出圧が上昇し所定圧近傍に到達したとき、制御弁76を第1制御部55aからの信号によって閉じる。その後は、制御弁72によって圧縮機50の吐出側の圧力が一定に保持されるように、凝縮器56に供給される冷却水の供給量を制御する。
図11に示す冷却液の精密温度調整装置でも、比例三方弁52に代えて、図5に示す様に、2個の二方弁としてのゲートバルブ38a,38bを用いることができる。
また、図11に示す冷却液の精密温度調整装置では、凝縮器56及びヒートポンプ手段の吸熱器68に供給する第2熱媒体として冷却水を用いていたが、図12に示す様に、凝縮器56及びヒートポンプ手段の吸熱器68に供給する第2熱却媒体としてファン78による空気流を用いることができる。図12に示す精密温度調整装置では、加熱器54で放熱した第1熱媒体を、第2膨張手段としての膨張弁70によって断熱膨張し更に冷却して供給している吸熱器68に、ファン78によって凝縮器56に吹き付けられて加熱された空気流が吹き付けられる。このため、吸熱器68では、加熱器54で放熱・凝縮し膨張弁70で断熱膨張して冷却した第1熱媒体が空気流から吸熱できる。
尚、図12に示す精密温度調整装置では、その構成部材が図11に示す精密温度調整装置の構成部材と同一部材である場合には、図11の構成部材と同一番号を付し、詳細な説明を省略した。
When the discharge pressure of the
In the coolant precise temperature control apparatus shown in FIG. 11, two two-way gate valves 38 a and 38 b can be used instead of the proportional three-way valve 52, as shown in FIG. 5.
Further, in the precise temperature adjusting device for the coolant shown in FIG. 11, the cooling water is used as the second heat medium supplied to the
In the precise temperature control apparatus shown in FIG. 12, when the constituent members are the same as the constituent members of the precise temperature control apparatus shown in FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG. The explanation was omitted.
以上、説明した図11及び図12に示す精密温度調整装置にも、冷却器60と加熱器54との重複するエネルギーを少なくできるように、図9に示す精密温度調整装置と同様に、第2制御部を設けて圧縮機50を制御するインバータ51を介して圧縮機50の回転数を制御するようにしてもよい。この場合も。第1制御部55aと協働して図10に示すフローチャートに従って加熱器54に加えられる加熱量と冷却器60に加えられ冷却量のうち、互いに打ち消し合う熱量分を可及的に少なくしつつ、温度調整対象の冷却液の精密温度制御を行う。
また、図1〜図12に示す精密温度調整装置で用いた加熱器14,54、冷却器16,60、凝縮器26,56、吸熱器32,68は、温度差を有する二つの流体が向流又は並流として流れる公知の熱交換器を用いることができる。例えば、二重管、フィン付き管或いはプレート式熱交換器等を好適に用いることができる。
特に、凝縮器26,56に第2熱媒体として冷却水が供給される場合は、その使用温度がスケールの発生し易い温度帯であるため、比較的詰まりが発生し難い、二重管の内管と外管とに異なる温度の流体を流して熱交換を行う二重管式熱交換器を好適に用いることができる。
As described above, in the precision temperature adjustment apparatus shown in FIGS. 11 and 12, the second temperature is the same as that of the precision temperature adjustment apparatus shown in FIG. 9 so that the overlapping energy between the cooler 60 and the heater 54 can be reduced. You may make it control the rotation speed of the
In addition, the
In particular, when cooling water is supplied to the
一方、熱効率が要求される吸熱器32,68としては、複数枚のプレート状のフィンを積層した積層体に複数本の伝熱管を挿通したプレート式熱交換器を好適に用いることができる。
更に、図1〜図12に示す精密温度調整装置では、凝縮器26,56と吸熱器32,68とに供給される第2熱媒体として冷却水又は空気流であったが、凝縮器26,56と吸熱器32,68との一方に冷却水を供給し、他方に空気流を供給してもよい。
また、図1〜図12に示す精密温度調整装置では、凝縮器26,56で高温の第1熱媒体から除去した熱量の一部を回収すべく、第2熱媒体を凝縮器26,56を経由して吸熱器32,68に供給している。しかし、第2熱媒体の流速等によっては、その回収が殆ど期待できない場合がある。この場合、凝縮器26,56と吸熱器32,68との各々に個別に第2熱媒体を供給するようにしてもよい。具体的には、凝縮器26,56と吸熱器32,68とに各々に個別に冷却水を供給したり、凝縮器26,56と吸熱器32,68との各々に個別に冷却ファンを設けて個々に空気流を供給してもよい。
尚、本発明で適用できる温度調整対象の流体及び第2熱媒体は、空気又は水に限定されず、オイルや気液混合体であってもよい。
On the other hand, as the
Furthermore, in the precise temperature control apparatus shown in FIGS. 1 to 12, the second heat medium supplied to the
Moreover, in the precise temperature control apparatus shown in FIGS. 1-12, in order to collect | recover part of the calorie | heat amount removed from the high temperature 1st heat medium with the
The temperature adjustment target fluid and the second heat medium that can be applied in the present invention are not limited to air or water, but may be oil or a gas-liquid mixture.
10 空間ユニット
12,46 ファン
14,54 加熱器
16,60 冷却器
18,50 圧縮機
19,51 インバータ
20,52 比例三方弁
22a,55a 第1制御部
22b 第2制御部
24,62 温度センサ
26,56 凝縮器
28,58 第1膨張弁
32,68 吸熱器
34,70 第2膨張弁
36 アキュームレータ
40 制御弁
46 ファン
10
Claims (18)
前記高温の第1熱媒体の残余部が供給される凝縮手段と、前記凝縮手段で冷却された第1熱媒体が第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて供給される冷却手段とを具備する冷却流路とが設けられ、
前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第1熱媒体が合流して圧縮機に再供給される精密温度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する第1制御部と、
前記圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段が設けられ、前記第1制御部によって制御される高温の第1熱媒体の分配比率が、前記加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくできる分配比率となるように、前記回転数制御手段を介して圧縮機の回転数を変更する第2制御部とが設けられていることを特徴とする精密温度調整装置。A heating flow path comprising heating means to which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by the compressor is supplied;
Condensing means to which the remaining portion of the high temperature first heat medium is supplied, and cooling means to which the first heat medium cooled by the condensing means is adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied. A cooling flow path comprising:
The high temperature first heat medium is distributed to the heating flow path and the cooling flow path so that the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means is adjusted to a predetermined temperature, and the heating flow path A precision temperature control device in which the first heat medium that has passed through each of the cooling flow paths merges and is re-supplied to the compressor,
A portion of the high temperature first heat medium discharged from the compressor is distributed to the heating flow path side, and the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the heating flow path and A distribution means capable of changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the cooling flow path;
The first heat medium, which is cooled by releasing heat by the heating means and then adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled, includes heat absorption means for absorbing heat from the second heat medium as an external heat source. Heat pump means;
Controlling the distribution means, adjusting the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and adjusting the temperature adjustment target fluid that passes through the heating means and the cooling means. A first controller that controls to a predetermined temperature;
A rotation speed control means for controlling the rotation speed of the compressor is provided, and the distribution ratio of the high-temperature first heat medium controlled by the first control section is added to the fluid whose temperature is adjusted by the heating means. The rotational speed of the compressor is changed via the rotational speed control means so that a distribution ratio can be obtained in which the amount of heat canceling each other out of the amount and the cooling amount applied to the temperature adjustment target fluid by the cooling means is reduced. A precision temperature adjusting device, characterized in that a second control unit is provided.
第1制御部が、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御すると共に、前記加熱流路側に分配される高温の第1熱媒体と冷却流路側に分配される高温の第1熱媒体との合計量が圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体量と等しくなるように、前記二方弁の各々の開度を調整する第1制御部でもある請求項1〜9のいずれか一項記載の精密温度調整装置。 The distribution means includes a branch pipe that branches the high-temperature first heat medium into the heating flow path side and the cooling flow path side, and a two-way valve provided in each of the branch pipes,
The first control unit adjusts a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, and sets the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means to a predetermined temperature. And the total amount of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path side and the high temperature first heat medium distributed to the cooling flow path side is discharged from the compressor. The precise temperature adjusting device according to any one of claims 1 to 9, which is also a first control unit that adjusts the opening degree of each of the two-way valves so as to be equal to the amount.
前記加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御しつつ、
前記高温の第1熱媒体の分配比率を、前記加熱手段によって温度調整対象の流体に加えられる加熱量と冷却手段によって温度調整対象の流体に加えられる冷却量とのうち、互いに打ち消し合う熱量分を少なくできる分配比率となるように、前記圧縮機の回転数を変更することを特徴とする精密温度調整方法。 A heating flow path comprising heating means to which a part of the high temperature first heat medium compressed and heated by the compressor is supplied; a condensing means to which the remainder of the high temperature first heat medium is supplied; A cooling passage provided with a cooling means supplied by cooling the first heat medium cooled by the condensing means by adiabatic expansion by the first expansion means and further cooled, and a high temperature discharged from the compressor A part of the first heat medium is distributed to the heating flow path side, the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the high temperature is distributed to the heating flow path and the cooling flow path. A distribution means capable of changing a distribution ratio of the first heat medium, and a first heat medium that is cooled by releasing heat by the heating means and then adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled, And a heat pump means having a heat absorption means for absorbing heat from the second heat medium as an external heat source. A precision temperature regulating device first heat medium having passed through each is resupplied to merge to the compressor of the heating channel and the cooling channel,
While adjusting the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, while controlling the temperature adjustment target fluid passing through the heating means and the cooling means to a predetermined temperature,
The distribution ratio of the high-temperature first heat medium is a heat amount that cancels each other out of a heating amount applied to the temperature adjustment target fluid by the heating unit and a cooling amount applied to the temperature adjustment target fluid by the cooling unit. A precision temperature adjustment method, wherein the number of rotations of the compressor is changed so that the distribution ratio can be reduced.
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