JP6887068B1 - 冷媒制御システム、及び冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
まずは、実施の形態の基本的概念について説明する。実施の形態は、概略的に、圧縮手段によって圧縮された冷媒と冷却対象との熱交換が可能となるように冷媒を循環させるための循環流路内を流れる冷媒の制御を行う冷媒制御システム、及び冷却システムに関するものである。ここで、「冷媒」とは、冷却対象を冷却するために用いられる媒体を意味し、例えば、ガス状の冷媒(一例として、二酸化炭素、フロン、空気等)、液状の冷媒(一例として、水等)等を含む概念であるが、実施の形態では、二酸化炭素として説明する。また、「冷却対象」とは、冷却される対象を意味し、例えば、装置自体(又は、システム自体)、装置(又は、システム)の冷却用冷媒(一例として、ガス状又は液状の冷却用冷媒)等を含む概念であるが、実施の形態では、半導体製造システムの冷却用冷媒(具体的には、液状の冷却用冷媒)として説明する。
次に、実施の形態の具体的内容について説明する。
まず、実施の形態に係る冷却システムの構成を説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る冷却システムを示す概要図である。図2は、図1の後述の貯留部の領域の拡大図である。なお、以下の説明では、図1のX方向を冷却システムの左右方向(+X方向を冷却システムの左方向、−X方向を冷却システムの右方向)、図1のY方向を冷却システムの前後方向(+Y方向を冷却システムの前方向、−Y方向を冷却システムの後方向)、図2のZ方向を上下方向(+Z方向を冷却システムの上方向、−Z方向を冷却システムの下方向)と称する。
第1冷却システム10は、第1冷媒を第2冷媒及び第3冷媒の各々と熱交換させるためのシステムであり、図1に示すように、圧縮部20、貯留部30、第1熱交換部41〜第6熱交換部46、第1除去部47、第2除去部48、及び循環部50を備えている。ここで、「第3冷媒」とは、第1冷媒を冷却するために用いられるものであって、後述する第3冷却システム200の第1送出流路201又は第2送出流路202によって送出されるものであり、例えば、ガス状の冷媒、液状の冷媒等を含む概念であるが、実施の形態では、工業用水として説明する。
圧縮部20は、第1冷媒を圧縮するための圧縮手段である。この圧縮部20は、例えば公知のコンプレッサ(一例として、インバータドライブ回路を有するコンプレッサの如き周波数制御運転型の二段式コンプレッサ)等を用いて構成されており、具体的には、圧縮部本体21、第1流出口22、第1流入口23、第2流出口24、第2流入口25、及び第3流入口26を備えている。
貯留部30は、第1冷媒を貯めるための貯留手段である。この貯留部30は、例えば公知の冷媒用貯留器(一例として、第1冷媒を流入出させる流入出口(図示省略)を有する中空円柱状の膨張タンク)を用いて構成されており、図1に示すように、圧縮部20よりも第2冷却システム100側に設置されている。
第1熱交換部41は、後述する第1循環流路61内の第1冷媒と第2冷媒との熱交換を行うものであって、第2冷媒を冷却可能な第1熱交換手段である。この第1熱交換部41は、例えば公知の熱交換器(一例として、エバポレータ)等を用いて構成されており、図1に示すように、第2冷却システム100の近傍位置(図1では、後述する送出流路131の上流側の位置)に設置されている。
第1除去部47は、後述する第1循環流路61内の第1冷媒に含まれる異物(例えば、塵、埃等)又は水分等を除去するための第1除去手段である。この第1除去部47は、例えば公知の冷媒用除去器(一例として、フィルタドライヤ)等を用いて構成されており、図1に示すように、第3熱交換部43と第5熱交換部45との間に設けられている。
第2除去部48は、後述する第1循環流路61内の第1冷媒に含まれる異物(例えば、油等)を除去するための第2除去手段である。この第2除去部48は、例えば公知の油分離器等を用いて構成されており、図1に示すように、圧縮部20と貯留部30との間に設けられている。
循環部50は、第1冷媒を循環させるための循環手段であり、図1に示すように、第1循環部60及び第2循環部80を備えている。
第1循環部60は、第1冷媒を第2冷却システム100に向けて循環させるためのものであり、図1に示すように、第1循環流路61、第1サブ配管71a〜第6サブ配管71f、第1開閉弁72a〜第8開閉弁72h、温度検出部73、第1圧力検出部74a〜第3圧力検出部74c、及び第1排出弁75a、第2排出弁75bを備えている。
第1循環流路61は、圧縮部20によって圧縮された第1冷媒と第2冷媒との熱交換が可能となるように第1冷媒を循環させるための循環流路である。この第1循環流路61は、例えば公知の密閉式循環流路を用いて構成されており、図1に示すように、圧縮部20、第2除去部48、貯留部30、第1熱交換部41〜第6熱交換部46、及び第1除去部47を経由するように設置されている。また、図1に示すように、この第1循環流路61は、圧縮部側配管62及び冷却対象側配管63を備えている。
圧縮部側配管62は、第1循環流路61を構成する配管のうち圧縮部20側に位置する配管である。この圧縮部側配管62は、例えば公知の冷媒用配管等を用いて構成されており(なお、他の配管の構成についても同様とする)、図1に示すように、流出口側配管62a、流入口側配管62b、及び補助配管62cを備えている。
冷却対象側配管63は、第1循環流路61を構成する配管のうち第2冷却システム100側(冷却対象側)に位置する配管であり、図1に示すように、第1冷却対象側配管63a及び第2冷却対象側配管63bを備えている。
第1サブ配管71aは、当該第1サブ配管71aを介して流出口側配管62a内の第1冷媒を貯留部30に流入させるための第1配管である。この第1サブ配管71aは、流出口側配管62aに接続されており、具体的には、図1に示すように、第1サブ配管71aの上流側端部が流出口側配管62aにおける貯留部30よりも上流側部分と接続されていると共に、第1サブ配管71aの下流側端部が貯留部30の内部に収容されている。このような第1サブ配管71aにより、流出口側配管62a内の第1冷媒を貯留部30に流入させることができ、第1循環流路61内の圧力が過大になることを防止できる。特に、第1サブ配管71aが流出口側配管62aと接続されているので、第1サブ配管71aが流入口側配管62bと接続されている場合に比べて第1循環流路61内の圧力が過大になることを効果的に防止できる。また、貯留部30に流入した第1冷媒の熱によって貯留部30内の温度を第1冷媒の臨界温度以上(例えば、31℃以上等)に維持しやすくなることから、貯留部30内で第1冷媒が凝縮することで第1循環流路61内の冷媒量が低下することを抑制できる。
図1に戻り、第1開閉弁72aは、流出口側配管62a内の第1冷媒が貯留部30に流入させるか否かを切り替え可能な弁である。この第1開閉弁72aは、例えば公知の開閉弁(一例として、電磁弁)等を用いて構成され(なお、他の開閉弁の構成についても同様とする)、第1サブ配管71aに設けられており、具体的には、図1に示すように、第1サブ配管71aの圧縮部20側の部分に接続されている。
温度検出部73は、流出口側配管62a内の温度を検出するための検出手段である。この温度検出部73は、例えば公知の温度検出センサ等を用いて構成され(なお、他の温度検出部の構成についても同様とする)、流出口側配管62aに設けられており、具体的には、図1に示すように、流出口側配管62aにおける圧縮部20の近傍部分に接続されている。
第1圧力検出部74aは、流出口側配管62a内の圧力を検出するためのものである。この第1圧力検出部74aは、例えば公知の圧力センサ又は圧力スイッチ等を用いて構成され、流出口側配管62aに複数設けられており(図1では、2つ設けられている)、具体的には、図1に示すように、流出口側配管62aにおける圧縮部20の近傍部分に接続されている。
第1排出弁75aは、流出口側配管62a内の第1冷媒を図示しない第1排出部に排出させるか否かを切り替え可能な弁であり、図1に示すように、流出口側配管62aに設けられている。
第2循環部80は、第1冷媒を第2冷却システム100に向けて循環させるためのものであり、図1に示すように、第2循環流路81及び圧力検出部82を備えている。
第2循環流路81は、圧縮部20によって圧縮された第1冷媒と第3冷媒との熱交換が可能となるように第1冷媒を循環させるための流路である。この第2循環流路81は、例えば配管からなる公知の密閉式循環流路を用いて構成されており、図1に示すように、第4熱交換部44を経由するように設置されている。このような第2循環流路81により、第2循環流路81内の第1冷媒と後述する第1送出流路201内の第3冷媒との熱交換が可能となるように当該第1冷媒を循環させることができる。
圧力検出部82は、第2循環流路81内の圧力を検出するためのものであり、第2循環流路81に設けられており、具体的には、図1に示すように、第2循環流路81における下流側部分に接続されている。
第2冷却システム100は、第2冷媒を第1冷媒と熱交換させるためのシステムであり、図1に示すように、エアベント部110、貯留部120、及び送出部130を備えている。
エアベント部110は、後述する送出流路131内に溜まった空気を排気するためのものであり、例えば公知のエアベント器(一例として、エアベントタンク)等を用いて構成されており、図1に示すように、第2熱交換部42の近傍に設置されている。
貯留部120は、第2冷媒を貯めるものであり、例えば公知の冷媒用貯留手段(一例として、補助タンク121付きのリザーバタンク(又は、補助タンク121なしのリザーバタンク))等を用いて構成されており、図1に示すように、送出流路131の近傍に設置されている。
送出部130は、第2冷媒を第1冷却システム10に向けて送出させるための送出手段であり、図1に示すように、送出流路131、第1サブ送出配管132a〜第5サブ送出配管132e、第1送出開閉弁133a〜第5送出開閉弁133e、ポンプ部134、第1送出温度検出部135a〜第3送出温度検出部135c、送出圧力検出部136、流量検出部137、及びレベル検出部138を備えている。
送出流路131は、第2冷媒を第1冷却システム10に向けて送出させるための流路である。この送出流路131は、例えば配管からなる公知の流路を用いて構成されており(なお、他の送出流路の構成についても同様とする)、図1に示すように、第2冷媒を外部から送出流路131に流入させる第1流入部(図示省略)と、第1熱交換部41と、第2熱交換部42と、エアベント部110と、第2冷媒を送出流路131から外部に流出させる第1流出部(図示省略)とを経由するように設置されている。具体的には、送出流路131の上流側端部が第1流入部に接続されていると共に、送出流路131の下流側端部が第1流出部に接続されている。このような送出流路131により、送出流路131内の第2冷媒と第1循環流路61内の第1冷媒との熱交換が可能となるように当該第2冷媒を送出させることができる。
第1サブ送出配管132aは、当該第1サブ送出配管132aを介してエアベント部110内の第2冷媒を貯留部120に流入させるための配管であり、図1に示すように、第1サブ送出配管132aの上流側端部がエアベント部110と接続されていると共に、第1サブ送出配管132aの下流側端部が貯留部120に接続されている。
第1送出開閉弁133aは、第2冷媒を第1流入部から送出流路131に流入させるか否かを切り替え可能な弁である。この第1送出開閉弁133aは、例えば公知の開閉弁(一例として、ゲートバルブ)等を用いて構成され(なお、第2送出開閉弁133bの構成についても同様とする)、図1に示すように、送出流路131の上流側端部に設けられている。
ポンプ部134は、送出流路131内の第2冷媒を第1流入部から第1流出部に向けて送出するためのものであり、例えば公知のポンプ等を用いて構成されており、図1に示すように、送出流路131の下流側部分に設けられている。
第1送出温度検出部135aは、送出流路131内の温度を検出するためのものであり、図1に示すように、送出流路131の上流側部分に設けられている。
送出圧力検出部136は、送出流路131内の圧力を検出するためのものであり、図1に示すように、送出流路131の下流側部分に設けられている。
流量検出部137は、送出流路131内の第2冷媒の流量を検出するためのものであり、例えば公知の流量検出センサ等を用いて構成され、図1に示すように、送出流路131の下流側部分に設けられている。
レベル検出部138は、貯留部120の液面の高さを検出するためのものであり、例えば公知のレベル検出センサ等を用いて構成され、図1に示すように、第1サブ送出配管132aに設けられている。
第3冷却システム200は、第3冷媒を第1冷媒と熱交換させるためのシステムであり、図1に示すように、第1送出流路201、第2送出流路202、第6送出開閉弁203〜第8送出開閉弁205、送出温度検出部206、及び除去部207を備えている。
第1送出流路201は、第3冷媒を第1冷却システム10に向けて送出させるための流路であり、図1に示すように、第3冷媒を外部から第1送出流路201に流入させる第2流入部(図示省略)と、第3熱交換部43と、第1送出流路201から外部に流出させる第2流出部(図示省略)とを経由するように設置されている。具体的には、第1送出流路201の上流側端部が第2流入部に接続されていると共に、第1送出流路201の下流側端部が第2流出部に接続されている。このような第1送出流路201により、第1送出流路201内の第3冷媒と第1循環流路61内の第1冷媒との熱交換が可能となるように当該第3冷媒を送出させることができる。
第6送出開閉弁203は、第1送出流路201内の第3冷媒を第2流出部に流出させるか否かを切り替え可能な弁である。この第6送出開閉弁203は、例えば公知の開閉弁(一例として、水制御バルブ)等を用いて構成され、図1に示すように、第1送出流路201の下流側部分に設けられている。
送出温度検出部206は、第1送出流路201内の温度を検出するためのものであり、図1に示すように、第1送出流路201の上流側部分に設けられている。
除去部207は、第1送出流路201内の第3冷媒に含まれる異物を除去するための除去手段である。この除去部207は、例えば公知のろ過装置等を用いて構成されており、図1に示すように、第1送出流路201の上流側部分に設けられている。
図3は、制御装置300の電気的構成を示したブロック図である。制御装置300は、冷却システム1の各部を制御する装置であり、第1冷却システム10の近傍に設けられ、図3に示すように、操作部310、通信部320、出力部330、電源部340、制御部350、及び記憶部360を備えている。なお、実施の形態では、制御装置300は、第1冷却システム10、第2冷却システム100、及び第3冷却システム200の各々の電気的各部(例えば、各種の開閉弁、各種の検出部等)と図示しない配線を介して電気的に接続されているものとして説明する。
操作部310は、各種の情報に関する操作入力を受け付けるための操作手段である。この操作部310は、例えば、タッチパネル、リモートコントローラの如き遠隔操作手段、あるいはハードスイッチ等、公知の操作手段を用いて構成されている。
通信部320は、第1冷却システム10、第2冷却システム100、及び第3冷却システム200の各々の電気的各部、又は管理サーバ等の外部装置との間で通信するための通信手段であり、例えば、公知の通信手段等を用いて構成されている。
出力部330は、制御部350の制御に基づいて各種の情報を出力する出力手段であり、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの如きフラットパネルディスプレイ等の公知の表示手段やスピーカー等の公知の音声出力手段等を用いて構成されている。
電源部340は、商用電源(図示省略)から供給された電力又は当該電源部340に蓄電された電力を、制御装置300の各部に供給する電力供給手段である。
制御部350は、制御装置300の各部を制御する制御手段である。この制御部350は、具体的には、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)及びプログラムや各種のデータを格納するためのRAMの如き内部メモリを備えて構成されるコンピュータである。
記憶部360は、制御装置300の動作に必要なプログラム及び各種のデータを記録する記録手段であり、例えば、外部記録装置としてのハードディスク(図示省略)を用いて構成されている。ただし、ハードディスクに代えてあるいはハードディスクと共に、磁気ディスクの如き磁気的記録媒体、DVDやブルーレイディスクの如き光学的記録媒体、又はFlash Rom、USBメモリ、SDカードの如き電気的記録媒体を含む、その他の任意の記録媒体を用いることができる。
次に、このように構成された冷却システム1によって実行される制御処理について説明する。図4は、実施の形態に係る制御処理のフローチャートである(以下の各処理の説明ではステップを「S」と略記する)。図5は、第1開閉弁72a〜第4開閉弁72dの開閉に伴う第1冷媒の流れを示す図であり、(a)は第1開閉弁72a及び第3開閉弁72cを開放し、第2開閉弁72b及び第4開閉弁72dを閉鎖した状態を示す図、(b)は第1開閉弁72a及び第3開閉弁72cを閉鎖し、第2開閉弁72b及び第4開閉弁72dを開放した状態を示す図である。
次に、図4の第1温度調整処理(SA6)について説明する。図6は、第1温度調整処理のフローチャートである。第1温度調整処理は、冷却対象側配管63内の第1冷媒の温度を調整するための処理である。
次に、図4の第2温度調整処理(SA7)について説明する。図7は、第2温度調整処理のフローチャートである。第2温度調整処理は、流出口側配管62a内の第1冷媒の温度を調整するための処理である。
このように実施の形態によれば、第1循環流路61を構成する流出口側配管62aであって圧縮部20の流出口側に位置する流出口側配管62aに接続された第1サブ配管71aであり、当該第1サブ配管71aを介して流出口側配管62a内の冷媒を貯留部30に流入させるための第1サブ配管71aと、第1循環流路61を構成する流入口側配管62bであって圧縮部20の流入口側に位置する流入口側配管62bに接続された第2サブ配管71bであり、当該第2サブ配管71bを介して貯留部30内の冷媒を流入口側配管62bに流入させるための第2サブ配管71bと、流入口側配管62bに接続された第3サブ配管71cであり、流出口側配管62aの熱よりも低い当該第3サブ配管71cの熱を貯留部30内の冷媒に伝達可能となるように形成された第3サブ配管71cと、第1サブ配管71aに設けられた第1開閉弁72aであり、流出口側配管62a内の冷媒を貯留部30に流入させるか否かを切り替え可能な第1開閉弁72aと、第2サブ配管71bに設けられた第2開閉弁72bであり、貯留部30内の冷媒を流入口側配管62bに流入させるか否かを切り替え可能な第2開閉弁72bと、第3サブ配管71cに設けられた第3開閉弁72cであり、第3サブ配管71cにおける貯留部30よりも上流側部分内の冷媒を第3サブ配管71cにおける貯留部30側の部分に流入させるか否かを切り替え可能な第3開閉弁72cと、を備えるので、第3サブ配管71cの熱(冷熱)を用いて貯留部30内の冷媒を冷却できることから、貯留部30において冷媒を高密度に貯留でき、貯留部30の貯留量を高めながら貯留部30のコンパクト化を図ることが可能となる。また、冷却対象の設定温度に基づいて、第1開閉弁72a、第2開閉弁72b、及び第3開閉弁72cの開閉制御を行う開閉制御部351と、を備えるので、冷却対象の設定温度に基づいた第1開閉弁72a、第2開閉弁72b、及び第3開閉弁72cの開閉制御を行うことができることから、貯留部30内において冷媒の冷却を効果的に行うことができ、冷媒制御システム及び冷却システム1の使用性を高めることが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
また、上述した各電気的構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散又は統合して構成できる。また、本出願における「システム」とは、複数の装置によって構成されたものに限定されず、単一の装置によって構成されたものを含む。また、本出願における「装置」とは、単一の装置によって構成されたものに限定されず、複数の装置によって構成されたものを含む。また、上記実施の形態で説明した各情報については、そのデータ構造を任意に変更してもよい。例えば、制御装置300を、相互に通信可能に構成された複数の装置に分散して構成し、これら複数の装置の一部に制御部350を設けると共に、これら複数の装置の他の一部に記憶部360を設けてもよい。
実施の形態や図面において例示した構成要素に関して、形状、数値、又は複数の構成要素の構造若しくは時系列の相互関係については、本発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。
上記実施の形態では、第3冷媒が、工業用水であると説明したが、これに限らない。例えば、第3冷媒は、空気であってもよい。この場合には、第3冷却システム200は、第3熱交換部43に第3冷媒を送出する第1送出部(一例として、公知の送風器)と、第4熱交換部44に第3冷媒を送出する第2送出部(一例として、公知の送風器)とを備えてもよい。
上記実施の形態では、第1冷却システム10が、第5熱交換部45、第6熱交換部46、第1除去部47、及び第2除去部48を備えていると説明したが、これに限らず、例えば、第5熱交換部45、第6熱交換部46、第1除去部47、又は第2除去部48の少なくともいずれか1つを省略してもよい。なお、第5熱交換部45を省略する場合には、第8開閉弁72hを省略できる。
上記実施の形態では、循環部50の流出口側配管62aと第6サブ配管71fとが、それぞれ別体に形成されていると説明したが、これに限らない。図9は、冷却システム1の変形例を示す図である。例えば、配管数を低減する観点から、図9に示すように、流出口側配管62aと第6サブ配管71fとが、一体に形成されてもよい。
上記実施の形態では、貯留部30の設置数が1つであると説明したが、これに限らない。図11から図13は、冷却システム1の変形例を示す図である。例えば、図11に示すように、貯留部30の設置数が2以上であってもよい。この場合において、第1サブ配管71a及び第2サブ配管71bをそれぞれ分岐し、当該分岐したものを各貯留部30に設置することにより、各貯留部30での第1冷媒の流入出可能としてもよい。また、各貯留部30に第3サブ配管71c及び第4サブ配管71dをそれぞれ設けることにより、第3サブ配管71cの熱(冷熱)を用いて各貯留部30内の第1冷媒を冷却可能とすると共に、第4サブ配管71dの熱(温熱)を用いて貯留部30内の第1冷媒を加熱可能としてもよい。
上記実施の形態では、圧縮部20が、周波数制御運転型のコンプレッサであると説明したが、これに限らず、例えば、定速運転型のコンプレッサであってもよい。
上記実施の形態では、第2冷却システム100が、エアベント部110、貯留部120、第1サブ送出配管132a〜第4サブ送出配管132d、第1送出開閉弁133a〜第4送出開閉弁133d、ポンプ部134、第1送出温度検出部135a、第2送出温度検出部135b、送出圧力検出部136、及び流量検出部137を備えていると説明したが、これに限らず、例えば、エアベント部110、貯留部120、第1サブ送出配管132a〜第4サブ送出配管132d、第1送出開閉弁133a〜第4送出開閉弁133d、ポンプ部134、第1送出温度検出部135a、第2送出温度検出部135b、送出圧力検出部136、又は流量検出部137の少なくともいずれか1つを省略してもよい。
上記実施の形態では、第3冷却システム200が、第6送出開閉弁203〜第8送出開閉弁205、及び送出温度検出部206を備えていると説明したが、これに限らず、例えば、第6送出開閉弁203〜第8送出開閉弁205、又は送出温度検出部206の少なくともいずれか1つを省略してもよい。
上記実施の形態では、SA3において、温度検出部73の検出結果と、第1送出温度検出部135a〜第3送出温度検出部135cからの少なくともいずれか1つの検出結果とに基づいて、圧縮部20の運転周波数を制御すると説明したが、これに限らず、例えば、圧縮部20の運転周波数を一定の周波数で制御してもよい。
付記1の冷媒制御システムは、圧縮手段と接続された循環流路であり、前記圧縮手段によって圧縮された冷媒と冷却対象との熱交換が可能となるように前記冷媒を循環させるための循環流路内を流れる前記冷媒の制御を行う冷媒制御システムであって、前記冷媒を貯めるための貯留手段と、前記循環流路を構成する流出口側配管であって前記圧縮手段の流出口側に位置する流出口側配管に接続された第1配管であり、当該第1配管を介して前記流出口側配管内の前記冷媒を前記貯留手段に流入させるための第1配管と、前記循環流路を構成する流入口側配管であって前記圧縮手段の流入口側に位置する流入口側配管に接続された第2配管であり、当該第2配管を介して前記貯留手段内の前記冷媒を前記流入口側配管に流入させるための第2配管と、前記流入口側配管に接続された第3配管であり、前記流出口側配管の熱よりも低い当該第3配管の熱を前記貯留手段内の前記冷媒に伝達可能となるように形成された第3配管と、前記第1配管に設けられた第1開閉弁であり、前記流出口側配管内の前記冷媒を前記貯留手段に流入させるか否かを切り替え可能な第1開閉弁と、前記第2配管に設けられた第2開閉弁であり、前記貯留手段内の前記冷媒を前記流入口側配管に流入させるか否かを切り替え可能な第2開閉弁と、前記第3配管に設けられた第3開閉弁であり、前記第3配管における前記貯留手段よりも上流側部分内の前記冷媒を前記第3配管における前記貯留手段側の部分に流入させるか否かを切り替え可能な第3開閉弁と、前記冷却対象の設定温度に基づいて、前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、及び前記第3開閉弁の開閉制御を行う開閉制御手段と、を備える。
付記1に記載の冷媒制御システム、及び付記11に記載の冷却システムによれば、循環流路を構成する流出口側配管であって圧縮手段の流出口側に位置する流出口側配管に接続された第1配管であり、当該第1配管を介して流出口側配管内の冷媒を貯留手段に流入させるための第1配管と、循環流路を構成する流入口側配管であって圧縮手段の流入口側に位置する流入口側配管に接続された第2配管であり、当該第2配管を介して貯留手段内の冷媒を流入口側配管に流入させるための第2配管と、流入口側配管に接続された第3配管であり、流出口側配管の熱よりも低い当該第3配管の熱を貯留手段内の冷媒に伝達可能となるように形成された第3配管と、第1配管に設けられた第1開閉弁であり、流出口側配管内の冷媒を貯留手段に流入させるか否かを切り替え可能な第1開閉弁と、第2配管に設けられた第2開閉弁であり、貯留手段内の冷媒を流入口側配管に流入させるか否かを切り替え可能な第2開閉弁と、第3配管に設けられた第3開閉弁であり、第3配管における貯留手段よりも上流側部分内の冷媒を第3配管における貯留手段側の部分に流入させるか否かを切り替え可能な第3開閉弁と、を備えるので、第3配管の熱(冷熱)を用いて貯留手段内の冷媒を冷却できることから、貯留手段において冷媒を高密度に貯留でき、貯留手段の貯留量を高めながら貯留手段のコンパクト化を図ることが可能となる。また、冷却対象の設定温度に基づいて、第1開閉弁、第2開閉弁、及び第3開閉弁の開閉制御を行う開閉制御手段と、を備えるので、冷却対象の設定温度に基づいた第1開閉弁、第2開閉弁、及び第3開閉弁の開閉制御を行うことができることから、貯留手段内において冷媒の冷却を効果的に行うことができ、冷媒制御システム及び冷却システムの使用性を高めることが可能となる。
10 第1冷却システム
20 圧縮部
21 圧縮部本体
22 第1流出口
23 第1流入口
24 第2流出口
25 第2流入口
26 第3流入口
30 貯留部
41 第1熱交換部
42 第2熱交換部
43 第3熱交換部
44 第4熱交換部
45 第5熱交換部
46 第6熱交換部
47 第1除去部
48 第2除去部
50 循環部
60 第1循環部
61 第1循環流路
62 圧縮部側配管
62a 流出口側配管
62b 流入口側配管
62c 補助配管
62d 補助弁
63 冷却対象側配管
63a 第1冷却対象側配管
63b 第2冷却対象側配管
71a 第1サブ配管
71b 第2サブ配管
71c 第3サブ配管
71d 第4サブ配管
71e 第5サブ配管
71f 第6サブ配管
72a 第1開閉弁
72b 第2開閉弁
72c 第3開閉弁
72d 第4開閉弁
72e 第5開閉弁
72f 第6開閉弁
72g 第7開閉弁
72h 第8開閉弁
73 温度検出部
74a 第1圧力検出部
74b 第2圧力検出部
74c 第3圧力検出部
75a 第1排出弁
75b 第2排出弁
76 流入防止部
80 第2循環部
81 第2循環流路
82 圧力検出部
100 第2冷却システム
110 エアベント部
120 貯留部
121 補助タンク
130 送出部
131 送出流路
132a 第1サブ送出配管
132b 第2サブ送出配管
132c 第3サブ送出配管
132d 第4サブ送出配管
132e 第5サブ送出配管
133a 第1送出開閉弁
133b 第2送出開閉弁
133c 第3送出開閉弁
133d 第4送出開閉弁
133e 第5送出開閉弁
134 ポンプ部
135a 第1送出温度検出部
135b 第2送出温度検出部
135c 第3送出温度検出部
136 送出圧力検出部
137 流量検出部
138 レベル検出部
200 第3冷却システム
201 第1送出流路
202 第2送出流路
203 第6送出開閉弁
204 第7送出開閉弁
205 第8送出開閉弁
206 送出温度検出部
207 除去部
300 制御装置
310 操作部
320 通信部
330 出力部
340 電源部
350 制御部
351 開閉制御部
352 圧縮制御部
360 記憶部
Claims (15)
- 圧縮手段と接続された循環流路であり、前記圧縮手段によって圧縮された冷媒と冷却対象との熱交換が可能となるように前記冷媒を循環させるための循環流路内を流れる前記冷媒の制御を行う冷媒制御システムであって、
前記冷媒を貯めるための貯留手段と、
前記循環流路を構成する流出口側配管であって前記圧縮手段の流出口側に位置する流出口側配管に接続された第1配管であり、当該第1配管を介して前記流出口側配管内の前記冷媒を前記貯留手段に流入させるための第1配管と、
前記循環流路を構成する流入口側配管であって前記圧縮手段の流入口側に位置する流入口側配管に接続された第2配管であり、当該第2配管を介して前記貯留手段内の前記冷媒を前記流入口側配管に流入させるための第2配管と、
前記流入口側配管に接続された第3配管であり、前記流出口側配管の熱よりも低い当該第3配管の熱を前記貯留手段内の前記冷媒に伝達可能となるように形成された第3配管と、
前記第1配管に設けられた第1開閉弁であり、前記流出口側配管内の前記冷媒を前記貯留手段に流入させるか否かを切り替え可能な第1開閉弁と、
前記第2配管に設けられた第2開閉弁であり、前記貯留手段内の前記冷媒を前記流入口側配管に流入させるか否かを切り替え可能な第2開閉弁と、
前記第3配管に設けられた第3開閉弁であり、前記第3配管における前記貯留手段よりも上流側部分内の前記冷媒を前記第3配管における前記貯留手段側の部分に流入させるか否かを切り替え可能な第3開閉弁と、
前記冷却対象の設定温度に基づいて、前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、及び前記第3開閉弁の開閉制御を行う開閉制御手段と、
を備える冷媒制御システム。 - 前記開閉制御手段は、
前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を上回る場合には、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を開放させると共に、前記第2開閉弁を閉鎖させ、
前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を下回る場合には、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を閉鎖させると共に、前記第2開閉弁を開放させる、
請求項1に記載の冷媒制御システム。 - 前記開閉制御手段は、
所定方法で取得された前記圧縮手段の運転圧力値が閾値を上回る場合、又は前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を上回る場合の少なくともいずれかの場合に、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を開放させると共に、前記第2開閉弁を閉鎖させ、
前記圧縮手段の運転圧力値が閾値を下回る場合には、又は前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を下回る場合の少なくともいずれかの場合に、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を閉鎖させると共に、前記第2開閉弁を開放させる、
請求項2に記載の冷媒制御システム。 - 前記流出口側配管に接続された第4配管であり、前記第3配管の熱よりも高い当該第4配管の熱を前記貯留手段内の前記冷媒に伝達可能となるように形成された第4配管と、
前記第4配管に設けられた第4開閉弁であり、前記第4配管における前記貯留手段よりも上流側部分内の前記冷媒を前記第4配管における前記貯留手段側の部分に流入させるか否かを切り替え可能な第4開閉弁と、を備え、
前記開閉制御手段は、前記冷却対象の設定温度に基づいて、前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、前記第3開閉弁、及び前記第4開閉弁の開閉制御を行う、
請求項1から3のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記開閉制御手段は、
前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を上回る場合には、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を開放させると共に、前記第2開閉弁及び前記第4開閉弁を閉鎖させ、
前記冷却対象の設定温度が前記冷媒の臨界温度を下回る場合には、前記第1開閉弁及び前記第3開閉弁を閉鎖させると共に、前記第2開閉弁及び前記第4開閉弁を開放させる、
請求項4に記載の冷媒制御システム。 - 前記第1配管及び前記第2配管の各々の一部分が他の部分よりも上方に位置するように、前記第1配管及び前記第2配管を形成することにより、前記貯留手段内の前記冷媒が前記第1配管又は前記第2配管を介して前記流出口側配管又は前記流入口側配管に逆流することを回避可能とした、
請求項1から5のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記第1配管を介して前記貯留手段内に異物が流入することを防止するための流入防止手段を備えた、
請求項1から6のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記貯留手段内の前記冷媒の温度を調整するための温度調整手段を備える、
請求項1から7のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記冷媒は、二酸化炭素である、
請求項1から8のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記冷却対象は、半導体製造システムの冷却用冷媒である、
請求項1から9のいずれか一項に記載の冷媒制御システム。 - 前記冷媒を用いて前記冷却対象を冷却するための冷却システムであって、
前記冷媒を圧縮するための圧縮手段と、
前記圧縮手段と接続され、且つ前記冷却対象側に位置する冷却対象側配管を有する循環流路であり、前記圧縮手段によって圧縮された前記冷媒と前記冷却対象との熱交換が可能となるように前記冷媒を循環させるための循環流路と、
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の冷媒制御システムと、
前記冷却対象側配管に設けられた熱交換手段であり、前記冷却対象側配管内の前記冷媒と前記冷却対象との熱交換を行うための熱交換手段と、
を備える冷却システム。 - 前記熱交換手段は、
前記冷却対象を冷却可能な第1熱交換手段と、
前記第1熱交換手段によって冷却された前記冷却対象を加熱可能な第2熱交換手段と、を備え、
前記冷却対象側配管は、
前記第1熱交換手段側に位置する第1冷却対象側配管と、
前記第2熱交換手段側に位置する第2冷却対象側配管と、を備え、
前記流出口側配管内の温度又は前記流入口側配管内の温度を検出するための検出手段と、
前記第1冷却対象側配管における前記第1熱交換手段よりも上流側部分と、前記流入口側配管とに接続された第5配管と、
前記第5配管に設けられた第5開閉弁であり、前記冷却対象側配管内の前記冷媒が前記流入口側配管に流入する量を調整可能な第5開閉弁と、を備え、
前記開閉制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第5開閉弁の開度制御を行う、
請求項11に記載の冷却システム。 - 前記第1冷却対象側配管における前記第1熱交換手段よりも上流側部分に設けられた第6開閉弁であり、前記第1冷却対象側配管内の前記冷媒が前記第1熱交換手段に流入する量を調整可能な第6開閉弁と、
前記第2冷却対象側配管における前記第2熱交換手段よりも下流側部分に設けられた第7開閉弁であり、前記第2熱交換手段によって熱交換された前記冷媒が前記流入口側配管に流入する量を調整可能な第7開閉弁と、を備え、
前記開閉制御手段は、所定方法で取得された前記冷却対象の温度に基づいて、前記第6開閉弁及び前記第7開閉弁の開度制御を行う、
請求項12に記載の冷却システム。 - 前記検出手段の検出結果と、所定方法で取得された前記冷却対象の温度とに基づいて、前記圧縮手段の制御を行う圧縮制御手段を備える、
請求項12又は13のいずれか一項に記載の冷却システム。 - 前記第1冷却対象側配管における前記第1熱交換手段よりも上流側部分内の前記冷媒と、前記第2冷却対象側配管における前記第2熱交換手段よりも下流側部分内の前記冷媒との熱交換を行うための冷媒熱交換手段を備える、
請求項12から14のいずれか一項に記載の冷却システム。
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