JP6912088B2

JP6912088B2 - 液体温調装置

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Publication number: JP6912088B2
Application number: JP2017183943A
Authority: JP
Inventors: 木真通梅; 本英明古; 屋亮守; 木繁雄青; 上紘文井
Original assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Current assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019060518A

Description

本発明は、温調した液体を温度制御対象物側に供給した後に循環させ、再度温調して温度制御対象物側に供給可能な液体温調装置であって、特に低温の液体を温度制御対象物側に供給する際に用いて好適な液体温調装置に関する。

圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍回路と、ブライン等の液体を循環させる循環回路とを備え、冷凍回路の蒸発器によって循環回路の液体を冷却する液体温調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような液体温調装置の循環回路には、温度制御対象物に配管を介して接続し、当該配管を介して直接的に温度制御対象物に液体を供給して温度制御を行うタイプや、液体を通流させる温調部を一体に有し、温調部を介して温度制御対象物を温度制御するタイプ等が存在する。前者では、温度制御対象物に液体を供給して当該温度制御対象物を介して液体を循環させ、後者では、温調部を介して液体を循環させる。

特許文献１は、温度制御対象物に配管を介して直接的に液体を供給するタイプの装置を開示しており、当該装置は一つの温度制御対象物のみに液体を供給して循環させるようになっている。

特開２０１５−１４４１７号公報

この種のシステムでは、温度制御対象物の温度変動等に応じて循環回路の冷凍能力或いは加熱能力を調節することが望まれる場合がある。この際、冷凍回路の蒸発器の冷凍能力や循環回路に設けたヒータの加熱能力を調節してもよいが、即応性に欠けるため、温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節することが望ましい。

しかしながら、循環回路が単なるループ状である場合において上述のような流量調節を行うと、温度制御対象物側からの液体の戻り量が変化し、冷凍回路によって循環回路側の液体を安定的に所望の温度に温調することが困難となる状況が生じ得る。その結果、温度制御対象物に望まれる冷凍能力或いは加熱能力を安定的に出力することができなくなる虞がある。

また、例えば−５０℃以下に温調された超低温のブライン等を上述のような循環回路で循環させる場合、循環回路上の各種機器に対して低温に耐え得るような対策を施さなければ、種々の不具合が生じてしまう。例えば液体に意図せずに水分が含まれた場合、凍結した水分が機器内の構成部品を損傷させたり、その動作に影響を及ぼしたりする状況が生じ得る。このような低温の液体により生じ得る問題への対策は、極力簡易に且つコストを抑制して実施することが望ましい。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節した場合にあっても循環される液体の流量を一定にすることができ、特に低温の液体によって温度制御対象物を安定的に且つ迅速に所望の温度に温調することができる液体温調装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる液体温調装置は、上流端部と下流端部との間に設けられるポンプの駆動によって前記上流端部から前記下流端部に向けて液体を通流させ、前記下流端部から温度制御対象物側へ供給した液体を前記上流端部に流入させることが可能なメイン流路と、前記メイン流路における前記上流端部と前記下流端部との間の部分に接続し、前記メイン流路を通流する液体を冷却する冷却器と、前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側に設けられる第１流量調節弁と、前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記第１流量調節弁よりも上流側の部分から分岐し、前記メイン流路における前記ポンプの上流側で且つ前記冷却器との接続部分の上流側の部分に接続されるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられる第２流量調節弁と、前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記バイパス流路の流入側端部との接続部分よりも上流側の部分に設けられ、その上流側を通流する液体の圧力をその下流側を通流する液体の圧力よりも低下させる絞り部材と、前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を検出する差圧センサと、前記差圧センサの検出結果に応じて、前記第２流量調節弁の開度を調節する制御部と、を備えることを特徴とする。

この液体温調装置では、温度制御対象物の温度変動等に応じて、第１流量調節弁の開度を調節することで温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節することが可能であり、この際、ポンプの運転を一定としたまま、第１流量調節弁の開度調節に連動して第２流量調節弁の開度を調節することで、冷却器に向けて戻る液体の流量を一定にすることが可能となる。具体的には第１流量調節弁の開度を調節した際、制御部が差圧センサによって検出される絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧に応じて、第２流量調節弁の開度を調節する。第１流量調節弁の開度が調節された際には、差圧センサが検出する差圧が変化し、流量変化を特定可能となり、変化に応じて第２流量調節弁の開度を調節することで、冷却器に向けて戻る液体の流量を一定にすることができる。ここで、このような絞り部材と差圧センサは、タービン式の流量計に設けられるような駆動部分を有さない静的なものであるため、簡易な構成で且つコストを抑制しながら、液体、特に低温の液体によって自身に損傷や動作不良が生じることを効果的に抑制することができる。これにより、温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節した場合にあっても循環される液体の流量を一定にすることができ、特に低温の液体によって温度制御対象物を安定的に且つ迅速に所望の温度に温調することができる。

本発明にかかる液体温調装置は、前記メイン流路における前記冷却器との接続部分の上流側であって、前記バイパス流路の流出側端部との接続部分の下流側に、液体を加熱するリターン側加熱器をさらに備えていてもよい。

この場合、バイパス流路を通流する液体の流量によって冷却器の上流側で変化し得る液体の温度をリターン側加熱器の加熱によって一定にすることができる。これにより、冷却器の上流側の液体の温度の一定化と冷却器に向けて戻る液体の流量の一定化とを両立させることで、液体を冷却器によって極めて安定的に所望の温度に温調することができ、温調精度を向上させることができる。

また本発明にかかる液体温調装置は、前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記バイパス流路の流入側端部との接続部分よりも上流側に、液体を加熱する供給側加熱器をさらに備えていてもよい。

この場合、供給側加熱器の加熱により、温度制御対象物側へ供給する液体の温度を所望の温度に柔軟に且つ精度良く温調することが可能となる。

また前記制御部は、前記第１流量調節弁が基準開度に設定され、前記第２流量調節弁が基準開度に設定され、且つ前記ポンプが基準回転数で駆動された際の前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を基準差圧として記憶しており、前記第１流量調節弁の開度が調節された際に、前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧が前記基準差圧となるように前記第２流量調節弁を調節するようになっていてもよい。

この場合、簡易的な制御で冷却器に向けて戻る液体の流量を一定にすることができる。

また本発明にかかる液体温調装置は、前記冷却器によって−５０℃以下に冷却された液体を通流させてもよい。

この場合、通流させる液体が−５０℃以下に冷却されたものであっても、絞り部材と差圧センサが静的なものであり、低温の液体によって生じ得る損傷や動作不良を効果的に抑制することができるものであるため、液体を支障無く通流させて、超低温域の温調を安定的に実現することが可能となる。

また前記絞り部材は、オリフィス板又はベンチュリ管であってもよい。

この場合、絞り部材を極めて簡易的に構成でき、特にベンチュリ管の場合には、全体が継ぎ目なく一体的となるため、損傷の発生を確実に抑制することができ、液体が低温である場合において特に有効に液体を温度制御対象物に供給することが可能となる。

本発明によれば、温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節した場合にあっても循環される液体の流量を一定にすることができ、特に低温の液体によって温度制御対象物を安定的に且つ迅速に所望の温度に温調することができる。

本発明の一実施の形態にかかる液体温調装置の概略図である。図１に示す液体温調装置の制御部の機能構成を示す図である。図１に示す液体温調装置の変形例を示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる液体温調装置１の概略図である。図１に示されるように、本実施の形態にかかる液体温調装置１は、冷却器１０と、液体供給回路１００と、制御部２００と、を備えている。

冷却器１０はヒートポンプ式の冷凍装置であり、図１に示される蒸発器１１によって液体供給回路１００を通流する液体を冷却する。冷却器１０は、図示省略する圧縮機、凝縮器、膨張弁を経た冷媒を蒸発器１１に供給するようになっている。本実施の形態では、蒸発器１１を通流する冷媒が極めて低温まで降下され、液体供給回路１００における液体が冷却器１０によって冷却された直後の状態において、一例として−５０℃以下まで冷却されるようになっている。

液体供給回路１００は、上流端部１０１Ｕと下流端部１０１Ｄとの間に設けられるポンプ１１１の駆動によって上流端部１０１Ｕから下流端部１０１Ｄに向けて液体を通流させるメイン流路１０１を有し、メイン流路１０１は、下流端部１０１Ｄから温度制御対象物である負荷１５０側へ供給した液体を上流端部１０１Ｕに流入させることが可能となっている。

負荷１５０は配管１５１を介して上流端部１０１Ｕと下流端部１０１Ｄとに接続されており、配管１５１は、例えば上流端部１０１Ｕ及び下流端部１０１Ｄのそれぞれに例えばカップリング部を介して接続される。本実施の形態では、負荷１５０が配管１５１を介して上流端部１０１Ｕ及び下流端部１０１Ｄに接続されるが、負荷１５０は直接的に上流端部１０１Ｕ及び下流端部１０１Ｄに接続されてもよい。また上流端部１０１Ｕ及び下流端部１０１Ｄは、液体供給回路１００に含まれる温調部に接続され、温調部を介して液体温調装置１とは別体の温度制御対象物を温調するようになっていてもよい。

メイン流路１０１においては、上流端部１０１Ｕと下流端部１０１Ｄとの間であって、ポンプ１１１の下流側の部分に上述した冷却器１０の蒸発器１１が接続され、ポンプ１１１から吐出された後の液体が蒸発器１１によって冷却されるようになっている。ポンプ１１１の配置位置はこのような態様に限られるものでなく、例えば冷却器１０の下流側でもよい。ただし、冷却器１０の下流側にポンプ１１１を配置すると、ポンプ１１１のモータ等の駆動部分が冷却後の液体を昇温させる虞がある。そのため、本実施の形態のように液体を極めて低温まで冷却する場合には、冷却器１０の接続部分の上流側にポンプ１１１を配置することが望ましい。

また本実施の形態におけるメイン流路１０１においては、図１に示されるように、第１流量調節弁１１２と、バイパス流路１１３と、第２流量調節弁１１４と、絞り部材１１５と、差圧センサ１１６と、供給側加熱器１１７と、リターン側加熱器１１８と、が設けられている。

第１流量調節弁１１２は、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側に設けられ、温度制御対象物である負荷１５０側に供給する液体の流量を調節可能となっている。第１流量調節弁１１２は、モータによって開度を調節可能な比例式の二方弁であるが、比例式である限りにおいて、例えばエアオペレートバルブや電磁弁等であっても構わない。

バイパス流路１１３は、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側であって、第１流量調節弁１１２よりも上流側の部分から分岐し、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の上流側で且つ冷却器１０との接続部分の上流側の部分に接続されている。ここで、第２流量調節弁１１４はバイパス流路１１３に設けられている。第２流量調節弁１１４は、温度制御対象物である負荷１５０側に供給されることなくポンプ１１１側に戻る液体の流量を調節するために設けられている。第２流量調節弁１１４は、第１流量調節弁１１２と同様にモータによって開度を調節可能な比例式の二方弁であるが、比例式である限りにおいて、例えばエアオペレートバルブや電磁弁等であっても構わない。

絞り部材１１５は、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側であって、バイパス流路１１３の流入側端部１１３Ａとの接続部分よりも上流側の部分に設けられ、その上流側を通流する液体の圧力をその下流側を通流する液体の圧力よりも低下させるために設けられている。具体的に本実施の形態における絞り部材１１５は円環状のオリフィス板であり、メイン流路１０１の配管内部に取り付けられている。

絞り部材１１５はオリフィス板に限られるものではなく、例えばベンチュリ管であってもよい。ベンチュリ管の場合には、全体が継ぎ目なく一体的となるため、液体が低温であることで生じ易くなる損傷の発生を確実に抑制することができ、コスト的にはオリフィス板の方が有利であるが、液体が低温である場合において特に有効に液体を供給することが可能となる。

そして差圧センサ１１６は、絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を検出する。差圧センサ１１６は、制御部２００に検出値を出力するために制御部２００に電気的に接続されている。本実施の形態では、差圧センサ１１６として日本電産コパル電子株式会社製のアンプ内蔵型圧力トランスジューサが用いられているが、特にその形式は限られるものではない。

また供給側加熱器１１７は、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側であって、バイパス流路１１３の流入側端部１１３Ａとの接続部分よりも上流側に設けられ、さらに本実施の形態では絞り部材１１５の下流側に位置している。供給側加熱器１１７は例えば電気ヒータであり、その内部を通流する液体を加熱することが可能となっている。一方で、リターン側加熱器１１８は、メイン流路１０１における冷却器１０との接続部分の上流側で且つポンプ１１１の上流側であって、バイパス流路１１３の流出側端部１１３Ｂとの接続部分の下流側に設けられている。リターン側加熱器１１８は、供給側加熱器１１７と同様に例えば電気ヒータであり、その内部を通流する液体を加熱することが可能となっている。

また本実施の形態における液体供給回路１００は、第１温度センサ１６１、第２温度センサ１６２及び第３温度センサ１６３をさらに有している。第１温度センサ１６１は、メイン流路１０１における供給側加熱器１１７と第１流量調節弁１１２との間を通流する液体の温度を検出するようになっている。第２温度センサ１６２は負荷１５０に接続され、負荷１５０の温度を検出するようになっている。第３温度センサ１６３は、メイン流路１０１において冷却器１０によって冷却される直前の液体の温度を検出するようになっている。各温度センサ１６１〜１６３は、制御部２００に検出値を出力するために制御部２００に電気的に接続されている。

制御部２００について説明すると、本実施の形態における制御部２００は上述したように各温度センサ１６１〜１６３に電気的に接続される一方で、第１流量調節弁１１２、第２流量調節弁１１４、供給側加熱器１１７及びリターン側加熱器１１８に電気的に接続されている。図２に示されるように、制御部２００は液体供給回路１００の各部を制御するための機能手段として、供給温度調節部２０１と、供給流量調節部２０２と、バイパス流量調節部２０３と、リターン温度調節部２０４と、を有している。これら各部は、例えばＣＰＵ等を含むコンピュータによって構成されるものであってもよい。

供給温度調節部２０１は、第１温度センサ１６１が検出する負荷１５０に供給される直前の液体の温度が目標供給温度となるように、供給側加熱器１１７の加熱能力を調節し、負荷１５０に供給される液体の温度を微調整するためのものである。上述の目標供給温度は、負荷１５０に応じて予め定められている。これにより、ポンプ１１１の運転を一定としたまま、つまりポンプ１１１が同一の流量で液体を吐出する状態としたまま、第１流量調節弁１１２の開度を一定とすることで、負荷１５０を一定の冷凍能力で冷却することが可能となる。

また供給流量調節部２０２は、第２温度センサ１６２の検出値に応じて、第１流量調節弁１１２の開度を調節する。負荷１５０には温度変化が生じる場合があり、この際、負荷１５０を一定の冷凍能力或いは加熱能力で温調すると、負荷１５０が所望の温度が外れる状況が生じ得る。これに対し、本実施の形態では供給流量調節部２０２が第２温度センサ１６２の検出値に応じて第１流量調節弁１１２の開度を調節することで、上述の状況を回避し、且つ負荷１５０を迅速に所望の温度に温調することが可能となる。

またバイパス流量調節部２０３は、差圧センサ１１６の検出結果に応じて、第２流量調節弁１１４の開度を調節する。上述のように供給流量調節部２０２が第２温度センサ１６２の検出値に応じて第１流量調節弁１１２の開度を調節した際には、負荷１５０側からポンプ１１１乃至冷却器１０側に戻る液体の流量が変化する。この際に、冷却器１０の冷凍能力が一定であると、液体は第１流量調節弁１１２の開度調節の前後で異なる状態に温調され、その下流側における液体に対する温調状態が不安定となる状況が生じ得る。これに対し、本実施の形態ではバイパス流量調節部２０３が差圧センサ１１６の検出結果に応じて第２流量調節弁１１４の開度を調節することで、負荷１５０側からポンプ１１１乃至冷却器１０側に戻る液体の流量が変化することを回避することが可能となる。

より詳しくは、本実施の形態におけるバイパス流量調節部２０３は、第１流量調節弁１１２が基準開度に設定され、第２流量調節弁１１４が基準開度に設定され、且つポンプ１１１が基準回転数で駆動された際の絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を基準差圧として記憶しており、第１流量調節弁１１２の開度が調節された際に、絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧が前記基準差圧となるように第２流量調節弁１１４を調節するようになっている。

より具体的には、第１流量調節弁１１２を絞って供給する液体の流量を下げた場合、絞り部材１１５の下流側の圧力が上昇するため、この際、バイパス流量調節部２０３は第２流量調節弁１１４の開度を大きくするよう調節する。一方、第１流量調節弁１１２を開いて供給する液体の流量を上げた場合には、絞り部材１１５の下流側の圧力が低下するため、この際、バイパス流量調節部２０３は第２流量調節弁１１４の開度を小さくするよう調節する。なお、上述した第１流量調節弁１１２に設定される基準開度及び第２流量調節弁１１４に設定される基準開度は柔軟に設定することができ、例えば第１流量調節弁１１２に設定される基準開度が全開に設定され、第２流量調節弁１１４に設定される基準開度が全閉に設定されてもよい。或いは、第１流量調節弁１１２に設定される基準開度及び第２流量調節弁１１４に設定される基準開度がともに、全開と全閉との間の中間開度に設定されてもよい。

またリターン温度調節部２０４は、第３温度センサ１６３が検出する冷却器１０によって冷却される直前の液体の温度が目標リターン温度となるように、リターン側加熱器１１８の加熱能力を調節する。上述の目標リターン温度は予め定められている。これにより、バイパス流路１１３を通流する液体の流量によって冷却器１０の上流側で変化し得る液体の温度をリターン側加熱器１１８の加熱によって一定にすることが可能となる。

次に、本実施の形態にかかる液体温調装置１の動作について説明する。

液体温調装置１による温調動作を開始する際に、本実施の形態では、まず、メイン流路１０１の上流端部１０１Ｕ及び下流端部１０１Ｄに負荷１５０が配管１５１を介して接続される。負荷１５０は、例えば温度制御が必要な領域や部材であり、例えば半導体製造装置においてウェハを保持するステージなどであってもよい。次いで、冷却器１０が駆動されるとともに、液体供給回路１００におけるポンプ１１１が駆動される。この際、冷却器１０では、膨張弁が基準開度に制御され、液体供給回路１００では、第１流量調節弁１１２が基準開度に設定され、第２流量調節弁１１４が基準開度に設定され、且つポンプ１１１が基準回転数で駆動される。

これにより、冷却器１０の蒸発器１１によってメイン流路１０１における液体が冷却され、供給側加熱器１１７で加熱調節された後に、負荷１５０に供給される。この際、供給温度調節部２０１は、第１温度センサ１６１が検出する負荷１５０に供給される直前の液体の温度が目標供給温度となるように、供給側加熱器１１７の加熱能力を調節する。その後、液体は負荷１５０を所望の温度に温調するために一定の冷凍能力での冷却を行い、メイン流路１０１に戻りポンプ１１１に循環される。

そして上述のような運転中に例えば負荷１５０に温度変化が生じた場合に、本実施の形態では、まず供給流量調節部２０２が、第２温度センサ１６２の検出値、すなわち負荷１５０の温度に応じて、第１流量調節弁１１２の開度を調節する。これにより、負荷１５０を迅速に所望の温度に温調することが図られる。次いでバイパス流量調節部２０３が、差圧センサ１１６の検出結果に応じて、第２流量調節弁１１４の開度を調節する。これにより、第１流量調節弁１１２の開度調節によって負荷１５０側からポンプ１１１乃至冷却器１０側に戻る液体の流量が変化することが回避される。

そしてリターン温度調節部２０４は、第３温度センサ１６３が検出する冷却器１０によって冷却される直前の液体の温度が目標リターン温度となるように、リターン側加熱器１１８の加熱能力を調節する。これにより、バイパス流路１１３を通流する液体の流量によって冷却器１０の上流側で変化し得る液体の温度をリターン側加熱器１１８の加熱によって一定に調節される。つまり、第１流量調節弁１１２の開度調節の前後において、冷却器１０の上流側の液体の温度を一定にすることが可能となる。

以上に説明した本実施の形態では、温度制御対象物である負荷１５０の温度変動等に応じて、第１流量調節弁１１２の開度を調節することで負荷１５０側へ供給する液体の流量を調節することが可能であり、この際、ポンプ１１１の運転を一定としたまま、第１流量調節弁１１２の開度調節に連動して第２流量調節弁１１４の開度を調節することで、冷却器１０に向けて戻る液体の流量を一定にすることが可能となる。具体的には第１流量調節弁１１２の開度を調節した際、制御部２００が差圧センサ１１６によって検出される絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧に応じて、第２流量調節弁１１４の開度を調節する。第１流量調節弁１１２の開度が調節された際には、差圧センサ１１６が検出する差圧が変化し、流量変化を特定可能となり、変化に応じて第２流量調節弁１１４の開度を調節することで、冷却器１０に向けて戻る液体の流量を一定にすることができる。ここで、このような絞り部材１１５と差圧センサ１１６は、タービン式の流量計に設けられるような駆動部分を有さない静的なものであるため、簡易な構成で且つコストを抑制しながら、液体、特に低温の液体によって自身に損傷や動作不良が生じることを効果的に抑制することができる。これにより、本実施の形態によれば、温度制御対象物側へ供給する液体の流量を調節した場合にあっても循環される液体の流量を一定にすることができ、特に低温の液体によって温度制御対象物を安定的に且つ迅速に所望の温度に温調することができる。

また本実施の形態では、液体温調装置１がメイン流路１０１における冷却器１０との接続部分の上流側であってバイパス流路１１３の流出側端部１１３Ｂとの接続部分の下流側に、液体を加熱するリターン側加熱器１１８をさらに備える。これにより、バイパス流路１１３を通流する液体の流量によって冷却器１０の上流側で変化し得る液体の温度をリターン側加熱器１１８の加熱によって一定にすることができる。これにより、冷却器１０の上流側の液体の温度の一定化と冷却器１０に向けて戻る液体の流量の一定化とを両立させることで、液体を冷却器１０によって極めて安定的に所望の温度に温調することができ、温調精度を向上させることができる。

とりわけ制御部２００は、第１流量調節弁１１２が基準開度に設定され、第２流量調節弁１１４が基準開度に設定され、且つポンプ１１１が基準回転数で駆動された際の絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を基準差圧として記憶しており、第１流量調節弁１１２の開度が調節された際に、絞り部材１１５の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧が基準差圧となるように第２流量調節弁１１４を調節する。これにより、簡易的な制御で冷却器１０に向けて戻る液体の流量を一定にすることができる。

＜変形例＞
次に上述の実施の形態にかかる液体温調装置１の変形例或いは参考例について図３を参照しつつ説明する。本実施の形態における構成部分のうちの上述の実施の形態の構成部分と同様のものについては、同一の符号を付して、説明を省略する。

図３に示されるように、本変形例では、絞り部材１１５及び差圧センサ１１６が設けられておらず、その代わりに、タービン式の流量センサ２１６が設けられている。流量センサ２１６は、メイン流路１０１におけるリターン側加熱器１１８の上流側であって、バイパス流路１１３の流出側端部１１３Ｂとの接続部分の下流側に設けられるが、他の位置に設けられてもよい。

そして制御部２００は、流量センサ２１６の検出値に応じて、第２流量調節弁１１４の開度を調節するようになっている。詳しくは、変形例における制御部２００は、リターン側加熱器１１８に戻る液体の流量が一定となるように第２流量調節弁１１４を調節するようになっている。より具体的には、第１流量調節弁１１２を絞って供給する液体の流量を下げた場合、流量センサ２１６が検出する流量は下がるため、この際、制御部２００は、第２流量調節弁１１４の開度を大きくするよう調節する。一方、第１流量調節弁１１２を開いて供給する液体の流量を上げた場合には、流量センサ２１６が検出する流量は上がるため、この際、制御部２００は、第２流量調節弁１１４の開度を小さくするよう調節する。

この変形例にかかる液体温調装置は、上流端部１０１Ｕと下流端部１０１Ｄとの間に設けられるポンプ１１１の駆動によって上流端部１０１Ｕから下流端部１０１Ｄに向けて液体を通流させ、下流端部１０１Ｄから温度制御対象物側へ供給した液体を上流端部１０１Ｕに流入させることが可能なメイン流路１０１と、メイン流路１０１における上流端部１０１Ｕと下流端部１０１Ｄとの間の部分に接続し、メイン流路１０１を通流する液体を冷却する冷却器１０と、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側に設けられる第１流量調節弁１１２と、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の下流側で且つ冷却器１０との接続部分の下流側であって、第１流量調節弁１１２よりも上流側の部分から分岐し、メイン流路１０１におけるポンプ１１１の上流側で且つ冷却器１０との接続部分の上流側の部分に接続されるバイパス流路１１３と、バイパス流路１１３に設けられる第２流量調節弁１１４と、第１流量調節弁１１２の開度が調節された際の温度制御対象物側へ供給される液体の変化量を検出するセンサ（流量センサ２１６）と、メイン流路１０１における冷却器１０との接続部分の上流側であって、バイパス流路１１３の流出側端部１１３Ｂとの接続部分の下流側に設けられるリターン側加熱器１１８と、前記センサの検出結果に応じて、第２流量調節弁１１４の開度を調節するとともに、リターン側加熱器１１８を調節することで冷却器１０に流入する液体を所定の温度に温調する制御部２００と、を備えるものである。

この変形例によれば、冷却器１０の上流側の液体の温度の一定化と冷却器１０に向けて戻る液体の流量の一定化とを両立させることで、液体を冷却器１０によって極めて安定的に所望の温度に温調することができ、温調精度を向上させることができる。なお本変形例においては、流量センサ２１６に代えて、第１流量調節弁１１２の開度変化から負荷１５０側に供給される液体の流量変化を検出するセンサが用いられてもよい。また流量センサ２１６は、例えばメイン流路１０１における第１流量調節弁１１２と下流端部１０１Ｄとの間に設けられてもよい。

１…液体温調装置
１０…冷却器
１１…蒸発器
１００…液体供給回路
１０１…メイン流路
１０１Ｕ…上流端部
１０１Ｄ…下流端部
１１１…ポンプ
１１２…第１流量調節弁
１１３…バイパス流路
１１３Ａ…流入側端部
１１３Ｂ…流出側端部
１１４…第２流量調節弁
１１５…絞り部材
１１６…差圧センサ
１１７…供給側加熱器
１１８…リターン側加熱器
１５０…負荷
２００…制御部

Claims

上流端部と下流端部との間に設けられるポンプの駆動によって前記上流端部から前記下流端部に向けて液体を通流させ、前記下流端部から温度制御対象物側へ供給した液体を前記上流端部に流入させることが可能なメイン流路と、
前記メイン流路における前記上流端部と前記下流端部との間の部分に接続し、前記メイン流路を通流する液体を冷却する冷却器と、
前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側に設けられる第１流量調節弁と、
前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記第１流量調節弁よりも上流側の部分から分岐し、前記メイン流路における前記ポンプの上流側で且つ前記冷却器との接続部分の上流側の部分に接続されるバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられる第２流量調節弁と、
前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記バイパス流路の流入側端部との接続部分よりも上流側の部分に設けられ、その上流側を通流する液体の圧力をその下流側を通流する液体の圧力よりも低下させる絞り部材と、
前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を検出する差圧センサと、
前記差圧センサが検出する前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧が記憶してある基準差圧となるように、前記第２流量調節弁の開度を調節する制御部と、を備えることを特徴とする液体温調装置。
前記メイン流路における前記冷却器との接続部分の上流側であって、前記バイパス流路の流出側端部との接続部分の下流側に、液体を加熱するリターン側加熱器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体温調装置。
前記メイン流路における前記ポンプの下流側で且つ前記冷却器との接続部分の下流側であって、前記バイパス流路の流入側端部との接続部分よりも上流側に、液体を加熱する供給側加熱器をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体温調装置。
前記制御部は、前記第１流量調節弁が基準開度に設定され、前記第２流量調節弁が基準開度に設定され、且つ前記ポンプが基準回転数で駆動された際の前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧を前記基準差圧として記憶しており、前記第１流量調節弁の開度が調節された際に、前記絞り部材の上流側を通流する液体と下流側を通流する液体との差圧が前記基準差圧となるように前記第２流量調節弁を調節することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体温調装置。
前記冷却器によって−５０℃以下に冷却された液体を通流させる請求項１乃至４のいずれかに記載の液体温調装置。
前記絞り部材は、オリフィス板又はベンチュリ管であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体温調装置。