JP4482764B2 - 外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置 - Google Patents

外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置 Download PDF

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Description

本発明は、恒温液循環装置に接続されるところの外部装置に設置される配管（以下、外部配管という。）に、その耐圧性能を超える循環液圧が作用しないように、その外部配管を保護する機能をもった恒温液循環装置に関するものである。
従来から、恒温液循環装置において、恒温の循環液を所期の流量に制御するために、インバータによるポンプの周波数制御などを行うことは、例えば、特許文献１において知られている。
しかしながら、流量のみを監視する従来の制御では、外部配管の抵抗が何らかの理由で大きくなった場合、必要以上に配管内圧力が高くなり、例えば、不意なバルブの閉じきり、外部配管の折れ、踏みつけなどにより、急激に圧力が上昇するなどの問題がある。
このように、外部配管内の圧力が高い状態となると、外部配管の耐圧性能が全体的または部分的に低い場合には、破裂などの事故につながる可能性がある。実際、外部配管自体はその外部装置の使用者が準備するものであるため、恒温液循環装置の送液能力を考慮せず、耐圧性能の低い配管を使用する場合があり、そのため、恒温液循環装置自体に外部配管の保護機能をもたせることが望まれる。
特開平９−３２５８２１号公報
本発明の技術的課題は、温調された恒温の循環液をポンプによって送給する管路を備えていて、該管路の入口と出口とに、外部配管の両端をそれぞれ接続することにより、上記循環液が環流する循環流路を形成する恒温液循環装置において、外部配管における循環液圧力を監視してそれが圧力上限設定値を超えないように制御する機能を付与し、外部配管を保護できる安全性の高い恒温液循環装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、温調された恒温の循環液をポンプによって送給する管路を備え、該管路の入口と出口とに、上記循環液により温調対象物との間で熱負荷の授受を行う熱授受領域を備えた外部装置における上記循環液の流路を形成する配管の両端をそれぞれ接続して、上記循環液が環流する循環流路を形成する恒温液循環装置において、上記外部装置の循環流路における配管の任意数の圧力上昇予測点に、その圧力検出を行う圧力センサが設けられ、上記恒温液循環装置の動作を制御するコントローラに、上記圧力上昇予測点の圧力検出を行う圧力センサの出力に基づいて、その検出圧力が該コントローラに予め設定した圧力上限設定値を超えないように、外部装置の配管に送給する循環液の流量または圧力を制御する制御機能をもたせたせたことを特徴とするものである。
本発明に係る恒温液循環装置の好ましい実施形態においては、上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能として、上記ポンプの回転数をインバータにより制御して、上記循環流路に送給する循環液の圧力を制御する機能が付与される。
本発明に係る恒温液循環装置の他の好ましい実施形態においては、上記恒温液循環装置における管路の出口と入口とを連通させるバイパス流路を設けると共に、該バイパス流路にそこを流れる液体の流量を調整して外部装置における上記配管を流れる循環液の流量を制御する電動弁を設け、上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能として、上記電動弁の制御によりバイパス流路を流れる液体の流量を制御する機能が付与される。
上記電動弁は、上記恒温液循環装置における管路の出口における、上記外部装置の配管と上記バイパス流路との分岐点に設けられた電動三方弁であることが望ましく、この場合に、上記圧力センサは、恒温液循環装置の管路の出口と入口におけるバイパス流路との接合点よりも外部装置側に設けるのが望ましい。
また、本発明に係る恒温液循環装置の他の好ましい実施形態においては、上記恒温液循環装置における管路の出口に、そこを通して外部装置の配管に流れる循環液の流量を制御する電動比例弁を設け、上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能として、上記電動比例弁の制御により外部装置の配管に流れる液体の流量を制御する機能が付与される。
この場合、上記圧力センサが、上記電動比例弁の下流側で、恒温液循環装置における温調部に至る間に設けるのが望ましい。
上記構成を有する本発明の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置は、外部装置の使用者が、恒温液循環装置との接続に際し、その外部配管の耐圧性能に応じた圧力上限設定値をコントローラに入力することにより、該コントローラにおいて外部配管内圧力をその上限設定値を超えないよう制御されるので、外部装置の使用者が接続する外部配管の耐圧性能を上回らないように恒温循環液が送給され、外部配管が保護される。
以上に詳述した本発明の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置によれば、温調された恒温の循環液をポンプによって送給する管路を備えていて、該管路の入口と出口とに、外部配管の両端をそれぞれ接続することにより、上記循環液が環流する循環流路を形成する恒温液循環装置において、外部配管における循環液圧力を監視してそれが圧力上限設定値を超えないように制御するので、外部配管を保護できる安全性の高い恒温液循環装置を提供することができる。
以下に、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る恒温液循環装置の第１実施例を示している。この恒温液循環装置１０は、熱交換器によって温調された恒温の循環液を収容するタンク１１、該タンク内の恒温液を外部装置２０を通して循環させるための入口１２ａ及び出口１２ｂを有する管路１２、該管路１２中に介在させて上記タンク１１内の恒温循環液を外部装置２０に送給するポンプ１３、並びに、上記管路１２の出口１２ｂに近い位置に設けられた流量センサ１４を備えている。
上記タンク１１に収容された循環液を温調するための手段は、特に限定されるものではなく、冷却の場合には、例えば、水冷式、冷凍式ペルチェ素子を利用する方式等があり、加熱の場合には、ヒータ方式、ホットガス方式等がある。
一方、上記恒温液循環装置１０に接続されて上記循環液により温調される外部装置２０は、該恒温液循環装置１０における管路１２の入口１２ａと出口１２ｂとに、該外部装置２０において上記循環液の流路を形成する配管２１の両端、すなわち、出口端２１ｂ及び入口端２１ａをそれぞれ接続して、恒温液循環装置１０におけるの管路１２と共に上記循環液が環流する循環流路を形成するもので、上記配管２１の途中には温調対象物との間で熱負荷の授受を行う熱授受領域２２が配設される。
なお、上記恒温液循環装置１０における管路１２の入口１２ａ及び出口１２ｂと、外部装置２０の配管２１における出口端２１ｂ及び入口端２１ａとの間には、必要に応じて接続管２３が接続される。
上記恒温液循環装置１０は、その動作を制御するコントローラ１５を備えている。このコントローラ１５は、外部装置２０の使用者が、その外部装置２０を恒温液循環装置１０と接続するに際し、その配管２１の耐圧性能に応じた圧力上限設定値を予め設定できるように構成され、上記循環流路に設けられた圧力センサ１８の出力に基づいて、配管２１内の圧力がコントローラ１５に設定した上記圧力上限設定値を超えないように、外部装置の配管２１に送給する循環液の流量または圧力を制御する制御機能をもたせ、具体的には、流量センサ１４において検出される流量が、上記配管２１内の圧力をコントローラ１５に設定した上記圧力上限設定値を超えない範囲に収めるように、上記ポンプ１３の回転数をインバータ１６により制御し、それによって、上記ポンプ１３から循環流路に送給する循環液の圧力が制御される。
上記圧力センサ１８は、外部装置２０における配管２１の圧力上昇予測点の圧力検出を行うために、恒温液循環装置１０の管路１２及び外部装置２０の配管２１の必要な位置に任意数を設けることができ、例えば、外部装置２０における配管２１にその入口端２１ａから送給する圧力を一定値以下に設定したい場合には、恒温液循環装置１０における管路１２の出口１２ｂの近傍に設け（図中のＰ１）、また、配管２１における抵抗が何らかの理由によって大きくなり、それに伴う配管２１内の急激な圧力上昇を抑制したい場合には、圧力上昇が起こりやすい位置、あるいは、圧力上昇をできるだけ避けたい位置に設けることになる（図中のＰ２〜Ｐ５等）。
上記圧力センサ１８を複数個設けた場合には、多点の圧力が検出できるため、外部装置２０のどの部分で発生するかわからない不意な圧力上昇を即座に検出でき、圧力制御のレスポンスを向上させることができる。なお、上記コントローラ１５においては、上記複数の圧力センサ１８に対応して、複数の圧力上限設定値を入力可能にすることもできる。
上記構成を有する外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置においては、循環流路中に圧力センサ１８を設置して、外部装置２０の配管２１における圧力情報をコントローラ１５で常時監視し、また、外部装置２０の使用者が、その配管２１の耐圧性能に応じた圧力上限設定値をコントローラ１５に入力することにより、該コントローラ１５において外部装置の配管２１内圧力がその上限設定値を超えないよう制御されるので、外部装置２０の使用者が接続する外部配管の耐圧性能を上回らないように恒温循環液が送給され、その配管２１が保護される。
次に、図２を参照して本発明に係る恒温液循環装置の第２実施例について説明する。
上記第１実施例では、コントローラ１５に、外部装置２０の配管２１に送給する循環液の流量または圧力を制御する制御機能をもたせるにあたり、上記ポンプ１３の回転数をインバータ１６により制御しているが、この第２実施例の恒温液循環装置３０では、当該構成に代えて、上記恒温液循環装置３０における管路１２の出口１２ｂと入口１２ａとを連通させるバイパス流路３１を設けると共に、該バイパス流路３１に、そこを流れる液体の流量を調整して外部装置２０における上記配管２１に流れる循環液の流量を制御し、結果的に該配管２１内の圧力を制御する電動弁３２を設けている。
上記電動弁３２は、それを、図示するように上記恒温液循環装置３０における管路１２の出口１２ｂにおける上記外部装置２０の配管２１と上記バイパス流路３１との分岐点に設ける場合には、配管２１側への流れとバイパス流路３１側への流れを無段階的または段階的に制御できる電動三方弁とすることができ、また、該電動三方弁とすることなく、配管２１側への流れとバイパス流路３１側への流れを制御できるようにした単一または複数の電動弁３２を配管２１側やバイパス流路３１側に設けることもできる。
この第２実施例の場合、外部装置２０の配管２１内の圧力が高くなったことが圧力センサ１８により検出された場合、コントローラ１５において、該圧力センサ１８の出力に基づいてバイパス回路３１への流量を増加させるように電動弁３２を制御することにより、該配管２１の圧力を低下させることができる。
また、このような電動弁３２を設ける場合、前記圧力センサ１８は恒温液循環装置３０の管路１２の出口１２ｂと入口１２ａにおけるバイパス流路３１との接合点よりも外部装置２０側に設ければよい。該圧力センサ１８を設ける位置は、第１実施例において説明したところに準じて定めればよい。
なお、この第２実施例におけるその他の構成及び作用は、第１実施例の場合と実質的に変わるところがないので、図中の同一または相当部分に同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
次に、図３を参照して本発明の第３実施例について説明する。
この第３実施例の恒温液循環装置４０は、上記第２実施例におけるバイパス流路３１及び電動弁３２に代えて、恒温液循環装置４０における管路１２の出口１２ｂに、そこを通して外部装置２０の配管２１に流れる循環液の流量を制御する電動比例弁４１を設け、コントローラ１５において、圧力センサ１８の出力に基づく上記電動比例弁４１の制御により、外部装置２０の配管２１に流れる液体の流量を制御するようにし、すなわち、電動比例弁４１の下流側の圧力が高くなった場合には、該電動比例弁４１を絞ることにより、圧力を低下させるものである。
この第３実施例における圧力センサ１８は、上記電動比例弁４１の下流側で、恒温液循環装置４０における温調部（タンク１１）に至る間に設ければよい。該圧力センサ１８を設ける位置は、第１実施例において説明したところに準じて定めればよい。
なお、この第３実施例におけるその他の構成及び作用は、第１実施例の場合と実質的に変わるところがないので、図中の同一または相当部分に同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
本発明に係る恒温液循環装置の第１実施例を示す構成図である。 同第２実施例を示す構成図である。 同第３実施例を示す構成図である。
符号の説明
１０，３０，４０ 恒温液循環装置
１２ 管路
１２ａ 入口
１２ｂ 出口
１３ ポンプ
１５ コントローラ
１６ インバータ
１８ 圧力センサ
２０ 外部装置
２１ 配管
３１ バイパス流路
３２ 電動弁
４１ 電動比例弁

Claims (7)

  1. 温調された恒温の循環液をポンプによって送給する管路を備え、該管路の入口と出口とに、上記循環液により温調対象物との間で熱負荷の授受を行う熱授受領域を備えた外部装置における上記循環液の流路を形成する配管の両端をそれぞれ接続して、上記循環液が環流する循環流路を形成する恒温液循環装置において、
    上記外部装置の循環流路における配管の任意数の圧力上昇予測点に、その圧力検出を行う圧力センサが設けられ、
    上記恒温液循環装置の動作を制御するコントローラに、上記圧力上昇予測点の圧力検出を行う圧力センサの出力に基づいて、その検出圧力が該コントローラに予め設定した圧力上限設定値を超えないように、外部装置の配管に送給する循環液の流量または圧力を制御する制御機能をもたせた、
    ことを特徴とする外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  2. 上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能が、上記ポンプの回転数をインバータにより制御して、上記循環流路に送給する循環液の圧力を制御する機能である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  3. 上記恒温液循環装置における管路の出口と入口とを連通させるバイパス流路を設けると共に、該バイパス流路にそこを流れる液体の流量を調整して外部装置における上記配管を流れる循環液の流量を制御する電動弁を設け、
    上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能が、上記電動弁の制御によりバイパス流路を流れる液体の流量を制御する機能である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  4. 上記電動弁が、上記恒温液循環装置における管路の出口における、上記外部装置の配管と上記バイパス流路との分岐点に設けられた電動三方弁である、
    ことを特徴とする請求項３に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  5. 上記圧力センサが、恒温液循環装置の管路の出口と入口におけるバイパス流路との接合点よりも外部装置側に設けられている、
    ことを特徴とする請求項４に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  6. 上記恒温液循環装置における管路の出口に、そこを通して外部装置の配管に流れる循環液の流量を制御する電動比例弁を設け、
    上記コントローラにおける循環液の流量または圧力を制御する制御機能が、上記電動比例弁の制御により外部装置の配管に流れる液体の流量を制御する機能である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
  7. 上記圧力センサが、上記電動比例弁の下流側で、恒温液循環装置における温調部に至る間に設けられている、
    ことを特徴とする請求項６に記載の外部配管保護機能をもつ恒温液循環装置。
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