以下、添付図面を参照して、冷温同時温度調整装置の実施の形態について説明する。
最初に、冷温同時温度調整装置1の構成について、添付図面を参照して説明する。
図1に示す冷温同時温度調整装置1は、「冷温同時温度調整装置」に相当し、一例として、高温の洗浄液によって対象物を洗浄する洗浄装置(図示せず)において洗浄液を加熱する加熱器(「加熱対象」の一例:以下、「加熱対象XH」ともいう)に熱媒液循環路LHを介して高温の熱媒液Wh(「第2熱交換流体」の一例)を供給すると共に、加熱対象XH(加熱器)における加熱によって気化した洗浄液を冷却して液化させる冷却器(「冷却対象」の一例:以下、「冷却対象XC」ともいう)に対して熱媒液循環路LCを介して低温の熱媒液Wc(「第1熱交換流体」の一例)を供給することができるように構成されている。
この冷温同時温度調整装置1は、二元冷凍サイクル2、熱媒液循環路3、操作部4、表示部5、制御部6および記憶部7を備えている。なお、本例では、洗浄装置の付帯設備である熱媒液循環路LH,LCを利用して加熱対象XHに対する熱媒液Whの供給や冷却対象XCに対する熱媒液Wcの供給を行う例について説明するが、「第1熱交換流体」を供給する供給用配管(上記の熱媒液循環路LC)や、「第2熱交換流体」を供給する供給用配管(上記の熱媒液循環路LH)を「冷温同時温度調整装置」の構成要素として備えることもできる。
一方、二元冷凍サイクル2は、「多元冷凍サイクル」の一例であって、「低温側冷凍回路」の一例である低温側冷凍回路(低段側冷凍回路)2Cと、「高温側冷凍回路」の一例である高温側冷凍回路(高段側冷凍回路)2Hとを備えている。この二元冷凍サイクル2は、低温側冷凍回路2C内を循環させられる低温側冷媒Rc(「低温側冷媒」の一例)と、高温側冷凍回路2H内を循環させられる高温側冷媒Rh(「高温側冷媒」の一例)とが「第1熱交換器」の一例であるカスケードコンデンサ12において相互に熱交換可能に構成されている。この場合、本例の冷温同時温度調整装置1では、カスケードコンデンサ12が「三流体熱交換器」で構成されており、後述するように熱媒液循環路3内を循環させられる熱媒液W3(「第3熱交換流体」の一例)、低温側冷媒Rcおよび高温側冷媒Rhの相互間の熱交換が可能に構成されている。
低温側冷凍回路2Cは、高温側冷凍回路2Hおよび熱媒液循環路3と共用の上記のカスケードコンデンサ12に加え、圧縮機11、流量調整弁13および蒸発器14を備えて構成されている。圧縮機11は、制御部6の制御に従って低温側冷媒Rcを圧縮(圧送)する。カスケードコンデンサ12は、前述したように、低温側冷凍回路2C内の低温側冷媒Rcと高温側冷凍回路2H内の高温側冷媒Rhとの熱交換が可能に配設されると共に、高温側冷媒Rhとの熱交換によって低温側冷媒Rcを凝縮させる「凝縮器」として機能する。
流量調整弁13は、低温側冷媒Rcの流路における蒸発器14の上流側に配設されており、低温側冷凍回路2Cにおける「膨張弁」として機能して、蒸発器14を通過させる(蒸発器14において蒸発させる)低温側冷媒Rcの流量を制御部6の制御に従って調整する。蒸発器14は、「第2熱交換器」の一例であって、後述するように流量調整弁13を通過させられた低温側冷媒Rcと熱媒液循環路LC内の熱媒液Wc(冷却対象XCに対して供給される熱媒液Wc)との熱交換によって熱媒液Wcを冷却すると共に低温側冷媒Rcを蒸発させる。
高温側冷凍回路2Hは、低温側冷凍回路2Cおよび熱媒液循環路3と共用の前述のカスケードコンデンサ12に加え、圧縮機21、凝縮器22、流量調整弁23、流量調整弁24、熱交換器25および開閉弁26a~26cを備えて構成されている。圧縮機21は、制御部6の制御に従って高温側冷媒Rhを圧縮(圧送)する。凝縮器22は、「第3熱交換器」の一例であって、圧縮機21によって圧送された(圧縮機21から吐出された)高温側冷媒Rhと熱媒液循環路LH内の熱媒液Wh(加熱対象XHに対して供給される熱媒液Wh)との熱交換によって熱媒液Whを加熱すると共に高温側冷媒Rhを凝縮させる。
流量調整弁23は、高温側冷媒Rhの流路におけるカスケードコンデンサ12の上流側に配設されており、高温側冷凍回路2Hにおける「膨張弁」の1つとして機能して、制御部6の制御に従ってカスケードコンデンサ12を通過させる高温側冷媒Rhの流量を調整する。なお、本例の高温側冷凍回路2Hでは、カスケードコンデンサ12が低温側冷媒Rcとの熱交換によって高温側冷媒Rhを蒸発させる「蒸発器」として機能する。
流量調整弁24は、高温側冷媒Rhの流路における熱交換器25の上流側に配設されており、高温側冷凍回路2Hにおける「膨張弁」の他の1つとして機能すると共に、熱交換器25を通過させる(熱交換器25において蒸発または凝縮させる)高温側冷媒Rhの流量を制御部6の制御に従って調整する。熱交換器25は、「第6熱交換器」の一例であって、凝縮器22において熱媒液Whと熱交換した高温側冷媒Rh、および後述の熱媒液循環路3内の熱媒液W3の両流体の熱交換が可能に配設されている。なお、本例の高温側冷凍回路2Hでは、後述の各動作モードの切替えに応じて、熱交換器25が、熱媒液W3との熱交換によって高温側冷媒Rhを蒸発させる「蒸発器」、または、高温側冷媒Rhを凝縮させる「補助凝縮器」として機能する。
開閉弁26a~26cは、制御部6の制御に従い、圧縮機21によって圧送されて凝縮器22において熱媒液Whと熱交換した高温側冷媒Rhのカスケードコンデンサ12の通過量、および熱交換器25の通過量を調整する。この場合、本例の冷温同時温度調整装置1(高温側冷凍回路2H)では、流量調整弁23,24および開閉弁26a~26cが相俟って「第1調整部」が構成されている。
熱媒液循環路3は、「流体循環路」の一例であって、熱媒液W3を循環可能に構成されている。具体的には、熱媒液循環路3は、高温側冷凍回路2Hおよび低温側冷凍回路2Cと共用の前述のカスケードコンデンサ12、並びに高温側冷凍回路2Hと共用の前述の熱交換器25に加え、ポンプ31、熱交換器32,33および三方弁34a,34bを備えて構成されている。ポンプ31は、制御部6の制御下で熱媒液W3を循環させる。なお、本例の冷温同時温度調整装置1(熱媒液循環路3)では、一例として、圧送量固定型の液送ポンプでポンプ31が構成されている。
熱交換器32は、「第4熱交換器」の一例であって、熱媒液W3と、「外部熱源」の一例である「外気(熱交換器32の周囲の空気)」との熱交換(外気が有する熱の熱媒液W3への吸熱、または、熱媒液W3が有する熱の外気への放熱)が可能に配設されている。この熱交換器32には、制御部6の制御下で熱交換器32に対して外気を送風する回転数可変型の送風機32a(「送風ファン」の一例)が配設されている。これにより、本例の冷温同時温度調整装置1(熱媒液循環路3)では、熱交換器32に対する送風量を変更することで熱交換器32における熱媒液W3と外気との熱交換量を調整することができるように構成されている。
熱交換器33は、「第5熱交換器」の一例であって、冷却対象XCの冷却によって温度上昇した熱媒液Wc、および熱交換器32において外気と熱交換した熱媒液W3の両流体の熱交換が可能に配設されている。三方弁34aおよび三方弁34bは、「第2調整部」の一例であって、三方弁34aが、制御部6の制御下で、熱交換器32において外気と熱交換した熱媒液W3の熱交換器33の通過量を調整可能に配設され、三方弁34bが、制御部6の制御下で、熱媒液W3のカスケードコンデンサ12の通過量および熱交換器25の通過量を調整可能に配設されている。
この場合、本例の熱媒液循環路3は、熱交換器32において外気と熱交換した熱媒液W3が、熱交換器33を通過せずにカスケードコンデンサ12および熱交換器25を通過する「第1流路」と、熱媒液W3が、カスケードコンデンサ12および熱交換器33を通過する(「少なくとも第5熱交換器および第1熱交換器を通過する」との状態の一例)「第2流路」と、熱媒液W3が熱交換器33,25を通過せずにカスケードコンデンサ12を通過する「第3流路」と、熱媒液W3が熱交換器33およびカスケードコンデンサ12を通過せずに熱交換器25を通過する「第4流路」とを備えている。
また、本例の熱媒液循環路3では、三方弁34a,34bが、制御部6の制御に従って熱媒液W3の「第1流路」の流量、熱媒液W3の「第2流路」の流量、熱媒液W3の「第3流路」の流量、および熱媒液W3の「第4の流路」の流量を調整することによって「第3熱交換流体の第1熱交換器の通過量(熱媒液W3のカスケードコンデンサ12の通過量)」、「第3熱交換流体の第5熱交換器の通過量(熱媒液W3の熱交換器33の通過量)」、および「第3熱交換流体の第6熱交換器の通過量(熱媒液W3の熱交換器25の通過量)」を調整する構成が採用されている。
操作部4は、熱媒液循環路LCを介して冷却対象XCに供給する熱媒液Wcの温度(冷温同時温度調整装置1による熱媒液Wcの冷却設定温度)や、熱媒液循環路LHを介して加熱対象XHに供給する熱媒液Whの温度(冷温同時温度調整装置1による熱媒液Whの加熱設定温度)などの各種の動作条件を設定するための操作スイッチを備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部6に出力する。表示部5は、制御部6の制御下で、冷温同時温度調整装置1の動作条件を設定するための動作条件設定画面や、冷温同時温度調整装置1の動作状態を示す動作状態表示画面(いずれも図示せず)などを表示する。
制御部6は、「制御部」の一例であって、冷温同時温度調整装置1を総括的に制御する。具体的には、制御部6は、熱媒液Wcを冷却すべき冷却設定温度(利用者によって指定される冷却目標温度)、および熱媒液Whを加熱すべき加熱設定温度(利用者によって指定される加熱目標温度)に応じて二元冷凍サイクル2や熱媒液循環路3の動作を制御する。この場合、制御部6は、低温側冷凍回路2Cによる熱媒液Wcの冷却処理、および高温側冷凍回路2Hによる熱媒液Whの加熱処理を並行して実行するか、或いは、加熱処理だけを単独で実行するかに応じて各部を制御する。また、冷却処理および加熱処理を並行して実行するときに、制御部6は、主として、熱媒液Wcを冷却設定温度まで冷却するための冷温同時温度調整装置1の冷却処理負荷と、熱媒液Whを加熱設定温度まで加熱するための冷温同時温度調整装置1の加熱処理負荷との大小関係に応じて各部を制御する。
この冷却処理負荷や加熱処理負荷は、冷却設定温度、加熱設定温度、熱媒液Wcの冷却処理前の温度、熱媒液Whの加熱処理前の温度、熱媒液Wcの流量、熱媒液Whの流量および外気温など(以下、これらのパラメータを総称して「使用環境」ともいう)に応じて変化する。したがって、本例の冷温同時温度調整装置1では、一例として、低温側冷凍回路2Cにおける低温側冷媒Rcの凝縮温度に基づいて冷却処理負荷を逐次特定すると共に、高温側冷凍回路2Hにおける高温側冷媒Rhの凝縮温度に基づいて加熱処理負荷を逐次特定する構成が採用されている。なお、制御部6による二元冷凍サイクル2(低温側冷凍回路2Cおよび高温側冷凍回路2H)や熱媒液循環路3の各構成要素の制御については、後に具体的な例を挙げて詳細に説明する。記憶部7は、制御部6の動作プログラムや、制御部6の演算結果などを記憶する。
なお、冷温同時温度調整装置1は、実際には、低温側冷凍回路2C内の低温側冷媒Rcの圧力や温度、高温側冷凍回路2H内の高温側冷媒Rhの圧力や温度、熱媒液循環路3内の熱媒液W3の温度、外気温、熱媒液Wcの温度、および熱媒液Whの温度などを検出する各種センサが配設されているが、冷温同時温度調整装置1の構成に関する理解を容易とするために、これらのセンサについての図示や詳細な説明を省略する。
この冷温同時温度調整装置1によって熱媒液Wcの冷却処理および熱媒液Whの加熱処理の双方を並行して実行するときに、制御部6は、図2に示すように、三方弁34aを制御して熱媒液W3の熱交換器33への流入を規制させ、かつ三方弁34bを制御して熱媒液W3のカスケードコンデンサ12への流入を規制させつつ熱交換器25への流入を許容させた状態において熱媒液循環路3のポンプ31を制御して熱媒液W3の圧送を開始させ、かつ送風機32aを制御して送風を開始させる。また、制御部6は、低温側冷凍回路2Cおよび高温側冷凍回路2Hの動作を開始させる。なお、同図および後に参照する図3~6では、低温側冷凍回路2Cにおいて低温側冷媒Rcの通過が許容されている流路を実線で図示し、かつ低温側冷媒Rcの通過が規制されている流路を破線で図示すると共に、熱媒液循環路3において熱媒液W3の通過が許容されている流路を実線で図示し、かつ熱媒液W3の通過が規制されている流路を破線で図示している。
具体的には、制御部6は、開閉弁26bを開口状態に制御し、かつ開閉弁26a,26cを閉塞状態に制御すると共に、流量調整弁24を最小の開度(閉塞状態)に制御し、かつ流量調整弁23を「膨張弁」として機能させるのに必要な開度に制御することにより、圧縮機21によって圧縮(圧送)される高温側冷媒Rhが、凝縮器22、開閉弁26b、流量調整弁23およびカスケードコンデンサ12を経て圧縮機21に吸引される冷媒流路を形成する。この際には、圧縮機21から吐出された高温の高温側冷媒Rhが凝縮器22において熱媒液Whに放熱して温度低下させられることで凝縮させられると共に熱媒液Whを加熱(温度上昇)させる。これにより、高温側冷凍回路2Hによって加熱された高温の熱媒液Whが加熱対象XHに供給される。
また、凝縮させられた高温側冷媒Rhは、流量調整弁23を通過後にカスケードコンデンサ12内において熱媒液Wcから吸熱して温度上昇させられることで蒸発すると共に熱媒液Wcを温度低下させて凝縮させる。一方、圧縮機11によって圧送されてカスケードコンデンサ12における高温側冷媒Rhへの放熱によって凝縮させられた低温側冷媒Rcは、流量調整弁13を通過後に蒸発器14内において熱媒液Wcから吸熱して温度上昇させられることで蒸発すると共に熱媒液Wcを冷却する。これにより、低温側冷凍回路2Cによって冷却された低温の熱媒液Wcが冷却対象XCに供給される。
なお、圧縮機11の回転数(低温側冷媒Rcの圧送量)や「膨張弁(流量調整弁13)」の開度などを冷却設定温度および熱媒液Wcの温度に応じて変化させる制御、並びに圧縮機21の回転数(高温側冷媒Rhの圧送量)や「膨張弁(この時点では、流量調整弁23)」の開度などを加熱設定温度および熱媒液Whの温度に応じて変化させる制御については、多元冷凍サイクルを有する冷温同時温度調整装置において一般的に行われる制御と同様のため、これらの制御に関する詳細な説明を省略する。
この場合、本例の冷温同時温度調整装置1では、前述したように、熱媒液Wcの冷却処理および熱媒液Whの加熱処理を並行して実行するときに、制御部6が、主として冷却処理負荷および加熱処理負荷の大小関係に基づいて二元冷凍サイクル2や熱媒液循環路3の各部の動作を制御する。具体的には、制御部6は、冷温同時温度調整装置1の動作を開始したときから、低温側冷媒Rcや高温側冷媒Rhの凝縮温度を特定し、特定した温度に基づいて冷却処理負荷および加熱処理負荷をそれぞれ特定する。
この際に、特定される冷却処理負荷および加熱処理負荷の両負荷が、予め規定された許容相違範囲内でバランスするような使用環境であるときに、制御部6は、熱媒液W3の熱交換器33およびカスケードコンデンサ12への流入を規制した状態を維持すると共に、高温側冷媒Rhの流路を始動時の状態(図2に示す状態)のまま維持する(通常モードでの動作)。なお、このような使用環境で長時間に亘って動作を継続したとき(後述の吸熱モードや放熱モードでの動作に直ちに移行しない可能性が高いとき)には、熱媒液循環路3のポンプ31や送風機32aを停止させてもよい。
一方、冷却処理および加熱処理を並行して実行する際に、冷却設定温度と冷却処理前の熱媒液Wcの温度差が小さい使用環境下や、加熱設定温度と加熱処理前の熱媒液Whとの温度差が大きいような使用環境下では、特定される冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも小さくなる(「第1条件」が満たされたときの一例)。このような使用環境下において、制御部6は、外気の温度と冷却設定温度との関係に応じて、第1吸熱モードおよび第2吸熱モードのいずれかで冷温同時温度調整装置1を動作させる。
この際に、外気の温度が冷却設定温度以下の予め規定された第1温度以下(一例として、「第1温度」=「冷却設定温度」)のときに(「第2条件」が満たされたときの一例)、制御部6は、二元冷凍サイクル2および熱媒液循環路3を制御して第1吸熱モードで動作させる(「第1制御態様」の一例)。
具体的には、制御部6は、図3に示すように、三方弁34aを制御して熱媒液W3の熱交換器33への流入を規制し、かつ三方弁34bを制御して熱媒液W3のカスケードコンデンサ12および熱交換器25への流入を許容させると共に、ポンプ31および送風機32aが停止しているときには、これらの動作を開始させる(「第3熱交換流体の第2流路の流量よりも第3熱交換流体の第1流路の流量の方が多くなるように第2調整部に調整させ」との制御の一例)。また、制御部6は、一例として、熱交換器32を通過した直後の熱媒液W3の温度が外気の温度と同程度となるように送風機32aを制御して熱交換器32に対する外気の送風量を調整させる。これにより、外気温と同程度の温度の熱媒液W3がポンプ31によって圧送された状態となる。
さらに、制御部6は、開閉弁26cを開口状態に制御し、かつ開閉弁26a,26bを閉塞状態に制御すると共に、流量調整弁23を最小の開度(閉塞状態)に制御し、かつ流量調整弁24を高温側冷凍回路2Hの「膨張弁」として機能させるのに必要な開度に制御する。これにより、高温側冷凍回路2Hにおいて、圧縮機21によって圧縮(圧送)される高温側冷媒Rhが、凝縮器22、流量調整弁24、熱交換器25および開閉弁26cを経て圧縮機21に吸引される(カスケードコンデンサ12を通過することなく熱交換器25を通過する)冷媒流路が形成される(「高温側冷媒が第1熱交換器を通過する通過量よりも高温側冷媒が第6熱交換器を通過する通過量の方が多くなるように第1調整部に調整させ」との制御の一例)。これにより、冷温同時温度調整装置1が第1吸熱モードで動作した状態となる。
この第1吸熱モードにおいて、熱媒液循環路3では、熱交換器32における外気との熱交換によって外気の温度と同程度の温度となった熱媒液W3が三方弁34bにおいて分流されてカスケードコンデンサ12および熱交換器25をそれぞれ通過させられる。
また、低温側冷凍回路2Cでは、圧縮機11から吐出された高温の低温側冷媒Rcがカスケードコンデンサ12において熱媒液W3に放熱して凝縮させられると共に熱媒液W3を温度上昇させる。この際には、冷却処理負荷が小さいことで圧縮機11によって圧送される低温側冷媒Rcが少量のため、外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3との熱交換によって必要量の低温側冷媒Rcがカスケードコンデンサ12において凝縮される。さらに、カスケードコンデンサ12において凝縮させられた低温側冷媒Rcは、流量調整弁24を通過後に熱交換器25内において熱媒液W3から吸熱して温度上昇させられて蒸発させられると共に熱媒液Wcを冷却する。これにより、冷却設定温度まで十分に冷却された熱媒液Wcが冷却対象XCに供給される。
さらに、高温側冷凍回路2Hでは、圧縮機21における圧縮によって温度上昇させられた高温の高温側冷媒Rhが凝縮器22において熱媒液Whに放熱して凝縮させられると共に熱媒液Whを加熱する。これにより、加熱設定温度まで十分に加熱された熱媒液Whが加熱対象XHに供給される。また、凝縮器22において凝縮させられた高温側冷媒Rhは、流量調整弁24を通過後に熱交換器25を通過させられる際に、外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3から吸熱して蒸発(温度上昇)させられると共に熱媒液W3を温度低下させる。
また、カスケードコンデンサ12において低温側冷媒Rcとの熱交換によって温度上昇した熱媒液W3、および熱交換器25において高温側冷媒Rhとの熱交換によって温度低下した熱媒液W3は、熱媒液循環路3における熱交換器32の上流側において合流させられた後に、熱交換器32を通過させられる際に外気との熱交換によって再び温度上昇させられる。
この際に、冷却処理負荷が過熱処理負荷よりも小さい(加熱処理負荷が冷却処理負荷よりも大きい)本例では、カスケードコンデンサ12における熱媒液W3に温度上昇の熱量よりも、熱交換器25における熱媒液W3の温度低下の熱量の方が多いため、熱交換器32の上流側で合流させられた熱媒液W3は、三方弁34bにおいて分流させられる前の熱媒液W3、すなわち、外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3よりも低い温度となる。したがって、上記のように合流後に熱交換器32を通過させられる熱媒液W3は、外気の熱を吸熱して再び外気の温度と同程度の温度まで温度上昇させられた後に、ポンプ31によってカスケードコンデンサ12および熱交換器25にそれぞれ圧送される。
つまり、冷却処理負荷が小さく、かつ外気の温度が冷却設定温度よりも低い使用環境下において移行させられる第1吸熱モードでは、蒸発器14における熱媒液Wcの冷却に必要な低温側冷媒Rcがカスケードコンデンサ12における熱媒液W3との熱交換によって十分に凝縮されると共に、外気との熱交換によって温度上昇した熱媒液W3の熱が熱交換器25において高温側冷媒Rhに吸熱され、この熱により、熱媒液Whを加熱するのに必要な十分な量の高温側冷媒Rhが蒸発させられる。これにより、過冷却や冷却不足を招くことなく熱媒液Wcを冷却設定温度に冷却しつつ、過加熱や加熱不足を招くことなく熱媒液Whを加熱設定温度まで加熱することが可能となっている。
この場合、この第1吸熱モードで動作させる際の判別条件の1つである前述の「第1温度」については、冷却設定温度と同じ温度から、冷却設定温度よりも10℃程度低い温度までの範囲内の温度(一例として、冷却設定温度よりも5℃程度低い温度)に規定することで、熱媒液Wcの過冷却および冷却不足や、熱媒液Whの過加熱および加熱不足を好適に回避することができる。
また、特定される冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも小さく、かつ外気の温度が冷却設定温度よりも高い予め規定された第2温度以上のときに(「第3条件」が満たされたときの一例)、制御部6は、二元冷凍サイクル2および熱媒液循環路3を制御して第2吸熱モードで動作させる(「第2制御態様」の一例)。
具体的には、制御部6は、図4に示すように、三方弁34aを制御して熱媒液W3の熱交換器33への流入を許容させ、かつ三方弁34bを制御して熱媒液W3の熱交換器25への流入を規制させつつカスケードコンデンサ12への流入を許容させると共に、ポンプ31および送風機32aが停止しているときには、これらの動作を開始させる(「第3熱交換流体の第1流路の流量よりも第3熱交換流体の第2流路の流量の方が多くなるように第2調整部に調整させ」との制御の一例)。また、制御部6は、一例として、熱交換器32を通過した直後の熱媒液W3の温度が外気の温度と同程度となるように送風機32aを制御して熱交換器32に対する外気の送風量を調整させる。これにより、外気温と同程度の温度の熱媒液W3がポンプ31によって圧送された状態となる。
さらに、制御部6は、開閉弁26bを開口状態に制御し、かつ開閉弁26a,26cを閉塞状態に制御すると共に、流量調整弁24を最小の開度(閉塞状態)に制御し、かつ流量調整弁23を高温側冷凍回路2Hの「膨張弁」として機能させるのに必要な開度に制御する。これにより、高温側冷凍回路2Hにおいて、圧縮機21によって圧縮(圧送)される高温側冷媒Rhが、凝縮器22、開閉弁26b、流量調整弁23およびカスケードコンデンサ12を経て圧縮機21に吸引される(熱交換器25を通過することなくカスケードコンデンサ12を通過する)冷媒流路が形成される(「高温側冷媒が第6熱交換器を通過する通過量よりも高温側冷媒が第1熱交換器を通過する通過量の方が多くなるように第1調整部に調整させる」との制御の一例)。これにより、冷温同時温度調整装置1が第2吸熱モードで動作した状態となる。
この第2吸熱モードにおいて、熱媒液循環路3では、熱交換器32における外気との熱交換によって外気の温度と同程度の温度(冷却設定温度よりも高い温度)まで温度上昇させられた熱媒液W3がポンプ31によって圧送され、その一部が熱交換器33を通過させられる際に、冷却対象XCの冷却によって温度上昇させられた熱媒液Wcと熱交換させられる。これにより、冷却対象XCの冷却(冷却対象XCからの吸熱)、および熱媒液W3との熱交換(熱媒液W3を介しての外気からの吸熱)によって熱媒液Wcが十分に温度上昇させられると共に、熱交換器33を通過した熱媒液W3がある程度温度低下させられる。また、熱交換器33を通過した熱媒液W3は、熱交換器33を通過しない熱媒液W3と合流させられた後に、三方弁34bを経てカスケードコンデンサ12に供給され、熱媒液Wcおよび熱媒液Whと熱交換させられる。また、カスケードコンデンサ12を通過させられた熱媒液W3は、熱交換器32を通過させられる際に外気と熱交換させられることで外気の温度と同程度の温度まで再び温度上昇させられる。
また、低温側冷凍回路2Cでは、圧縮機11による圧送によってカスケードコンデンサ12および流量調整弁13を経て蒸発器14に供給される低温側冷媒Rcが、熱媒液Wcから吸熱して蒸発(温度上昇)させられると共に熱媒液Wcを冷却する。この際には、蒸発器14を通過させられる熱媒液W3が前述のように十分に温度上昇させられているため、この熱媒液W3との熱交換によって蒸発器14において十分な量の低温側冷媒Rcを蒸発させる(低温側冷媒Rcに対して十分な熱量を吸熱させる)ことができる。言い換えれば、後述のようにカスケードコンデンサ12において大量の高温側冷媒Rhを蒸発させるために圧縮機11によって大量の低温側冷媒Rcが圧送されているにも拘わらず、蒸発器14において熱媒液Wcの過冷却を招く事態が好適に回避される。これにより、冷却設定温度まで冷却された熱媒液Wcが冷却対象XCに供給される。さらに、蒸発器14において蒸発させられた低温側冷媒Rcは、圧縮機11によって圧送されてカスケードコンデンサ12を通過させられる際に、高温側冷媒Rhに放熱して凝縮させられると共に高温側冷媒Rhを蒸発(温度上昇)させる。
また、高温側冷凍回路2Hでは、圧縮機21における圧縮によって温度上昇させられた高温の高温側冷媒Rhが凝縮器22において熱媒液Whに放熱して凝縮させられると共に熱媒液Whを加熱する。これにより、加熱設定温度まで十分に加熱された熱媒液Whが加熱対象XHに供給される。さらに、凝縮器22において凝縮させられた高温側冷媒Rhは、開閉弁26および流量調整弁23を経てカスケードコンデンサ12に供給される。
この際に、カスケードコンデンサ12では、低温側冷媒Rc、高温側冷媒Rhおよび熱媒液W3の3つの「熱交換流体」が相互に熱交換させられるが、「第1条件」が満たされている本例では、冷却処理負荷よりも加熱処理負荷が大きく、カスケードコンデンサ12における高温側冷媒Rhの吸熱量が多くなっている。したがって、高温側冷媒Rhが低温側冷媒Rcおよび熱媒液W3からの吸熱によって温度上昇(蒸発)させられると共に、低温側冷媒Rcが高温側冷媒Rhへの放熱によって温度低下(凝縮)させられ、かつ熱媒液W3が高温側冷媒Rhへの放熱によって温度低下させられる。また、カスケードコンデンサ12において蒸発させられた高温側冷媒Rhは、圧縮機21によって再び圧縮(圧送)される。
つまり、冷却処理負荷が小さく、かつ外気の温度が冷却設定温度よりも高い使用環境下において移行させられる第2吸熱モードでは、低温側冷凍回路2C(蒸発器14)による冷却に先立って熱交換器32において外気から熱媒液W3に吸熱した熱の一部を熱交換器33において熱媒液W3から熱媒液Wcに吸熱させることにより、蒸発器14において熱媒液Wcの熱を低温側冷媒Rcに十分に吸熱させても熱媒液Wcの過冷却を招くことなく冷却設定温度に冷却することが可能となっている。また、蒸発器14において吸熱した熱、および熱交換器32において外気から熱媒液W3に吸熱した熱の他の一部の分だけ、カスケードコンデンサ12において高温側冷媒Rhを十分に蒸発させることができる結果、凝縮器22において熱媒液Whを加熱設定温度まで十分に加熱することが可能となっている。
なお、上記の第2吸熱モードでの動作時に外気の温度が冷却設定温度よりも十分に高いときには、三方弁34aによって熱交換器33を通過させる熱媒液W3の通過量を減少させることで低温側冷凍回路2Cに対する放熱量(熱媒液W3から低温側冷媒Rcへの吸熱量)が過剰に多くなる(低温側冷媒Rcが過剰に温度上昇する)のを回避する。また、外気の温度が冷却設定温度に近い温度のときには、三方弁34aによって熱交換器33を通過させる熱媒液W3の通過量を増加させることで、蒸発器14において低温側冷媒Rcを十分に蒸発させ得る高温の熱媒液Wcを蒸発器14に供給させる。これにより、冷却設定温度まで冷却された低温の熱媒液Wcが冷却対象XCに供給されると共に、加熱設定温度まで加熱された高温の熱媒液Whが加熱対象XHに供給される。
この場合、この第2吸熱モードで動作させる際の判別条件の1つである前述の「第2温度」については、一例として、冷却設定温度を超える温度であって、冷却設定温度よりも10℃程度高い温度を上限とする範囲内の温度(一例として、冷却設定温度よりも5℃程度高い温度)に規定することで、熱媒液Wcの過冷却および冷却不足や、熱媒液Whの過加熱および加熱不足を好適に回避することができる。
さらに、冷却処理および加熱処理を並行して実行する際に、冷却設定温度と冷却処理前の熱媒液Wcの温度差が大きい使用環境や、加熱設定温度と加熱処理前の熱媒液Whとの温度差が小さいような使用環境下では、特定される冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも大きくなる(「第5条件」が満たされたときの一例)。このような使用環境下において、制御部6は、外気の温度がある程度低いとき(後述の「第6条件」が満たされたとき)に放熱モードで冷温同時温度調整装置1を動作させる。
具体的には、冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも大きく、かつ外気と熱交換する熱媒液W3の温度(熱交換器32の入口における熱媒液W3の温度)が、外気の温度よりも高い予め規定された第3温度以下のときに、制御部6は、図5に示すように、まず、三方弁34aを制御して熱媒液W3の熱交換器33への流入を規制させると共に、三方弁34bを制御して熱媒液W3のカスケードコンデンサ12への流入を規制させつつ、熱交換器25への流入を許容させ、ポンプ31および送風機32aが停止しているときには、これらの動作を開始させる(「第3熱交換流体の第4流路の流量が第3熱交換流体の他の流路の流量よりも多くなるように第2調整部に調整させ」との制御の一例)。また、制御部6は、一例として、熱交換器32を通過した直後の熱媒液W3の温度が外気の温度と同程度となるように送風機32aを制御して熱交換器32に対する外気の送風量を調整させる。これにより、外気温と同程度の温度の熱媒液W3がポンプ31によって圧送される状態となる。
さらに、制御部6は、開閉弁26a~26cのすべてを閉塞状態に制御すると共に、流量調整弁24を最大の開度(開口状態)に制御し、かつ流量調整弁23を高温側冷凍回路2Hの「膨張弁」として機能させるのに必要な開度に制御する。これにより、高温側冷凍回路2Hにおいて、圧縮機21によって圧縮(圧送)される高温側冷媒Rhが、凝縮器22、流量調整弁24、熱交換器25、流量調整弁23およびカスケードコンデンサ12を経て圧縮機21に吸引される(カスケードコンデンサ12および熱交換器25の双方を通過する)冷媒流路が形成される(「高温側冷媒が第1熱交換器および第6熱交換器の双方を通過するように第1調整部に調整させる」との制御の一例)。これにより、冷温同時温度調整装置1が放熱モードで動作した状態となる(「第4制御態様」の一例)。
この放熱モードにおいて、熱媒液循環路3では、熱交換器32における外気との熱交換によって外気の温度と同程度の温度となった熱媒液W3がポンプ31によって圧送されて熱交換器25を通過させられる。
また、低温側冷凍回路2Cでは、圧縮機11から吐出された高温の低温側冷媒Rcがカスケードコンデンサ12において高温側冷媒Rhに放熱して凝縮させられると共に、高温側冷媒Rhを蒸発(温度上昇)させる。さらに、凝縮させられた低温側冷媒Rcは、流量調整弁13を経て蒸発器14を通過させられる際に、熱媒液Wcとの熱交換によって温度上昇させられて蒸発させられ、再び圧縮機11によって圧縮される。これにより、低温側冷媒Rcとの熱交換によって冷却設定温度まで冷却された熱媒液Wcが冷却対象XCに供給される。
また、高温側冷凍回路2Hでは、圧縮機21から吐出された高温の高温側冷媒Rhが凝縮器22において熱媒液Whに放熱して凝縮させられると共に、熱媒液Whを加熱(温度上昇)させる。これにより、加熱設定温度まで十分に加熱された熱媒液Whが加熱対象XHに供給される。さらに、凝縮器22において凝縮させられた高温側冷媒Rh、および凝縮器22において凝縮し切れなかった気化状態の高温側冷媒Rhが流量調整弁24を経て熱交換器25を通過させられる。この際には、気液混合状態の高温の高温側冷媒Rhが、熱交換器25において外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3に放熱して十分に凝縮させられる。また、高温側冷媒Rhとの熱交換によって温度上昇した熱媒液W3は、熱交換器32において外気と熱交換(外気に放熱)して外気と同程度の温度まで冷却された後にポンプ31によって再び圧送される。
また、凝縮器22および熱交換器25において凝縮させられた低温側冷媒Rcは、流量調整弁23を経てカスケードコンデンサ12を通過させられる際に、低温側冷媒Rcとの熱交換によって温度上昇させられて蒸発させられ、再び圧縮機21によって圧縮される。これにより、カスケードコンデンサ12において大量の低温側冷媒Rcが凝縮させられる。
つまり、冷却処理負荷が大きく、かつ外気と熱交換する熱媒液W3の温度が、外気の温度よりもある程度高い使用環境下において移行させられる放熱モードでは、低温側冷凍回路2Cからカスケードコンデンサ12を介して高温側冷凍回路2Hに放熱した熱(高温側冷凍回路2Hにおける熱媒液Whの過加熱を招くおそれのある放熱)が、熱交換器25において熱媒液W3に放熱され、この熱が熱交換器32を介して外気に放熱される。これにより、高温側冷凍回路2Hにおける熱媒液Whの過加熱を招くことなく、低温側冷凍回路2Cにおいて熱媒液Wcを冷却設定温度まで冷却するのに必要な十分な量の低温側冷媒Rcを蒸発器14に供給させることが可能となっている。
なお、この放熱モードで動作させる際の判別条件の1つである前述の「第3温度」については、外気の温度を超える温度であって、外気の温度よりも10℃程度高い温度を上限とする範囲内の温度(一例として、外気の温度よりも5℃程度高い温度)に規定する。
一方、この種の「冷温同時温度調整装置」の用途のなかには、熱媒液Wcの冷却処理を不要としつつ、熱媒液Whの加熱処理を必要とする用途が存在する。一例として、洗浄装置において洗浄液を加熱する加熱器に高温の熱媒液Whを供給する本例の冷温同時温度調整装置1では、冷却器(冷却対象XC)に対する熱媒液Wcの供給を行うことなく、加熱器(加熱対象XH)に対して熱媒液Whを供給する処理を実行するときがこれに該当する。このような用途での動作に際して、制御部6は、第3吸熱モードで冷温同時温度調整装置1を動作させる(「第3制御態様」の一例)。
具体的には、操作部4の操作によって熱媒液Wcの冷却処理を行うことなく熱媒液Whの加熱処理を行うように指示されたとき(「第1熱交換流体の冷却が不要で第2熱交換流体の加熱を行うとの[第4条件]」が満たされたときの一例)に、制御部6は、図6に示すように、まず、三方弁34aを制御して熱媒液W3の熱交換器33への流入を規制させ、三方弁34bを制御して熱媒液W3の熱交換器25への流入を規制させつつ、カスケードコンデンサ12への流入を許容させると共に、ポンプ31および送風機32aが停止しているときには、これらの動作を開始させる(「記第3熱交換流体の第3流路の流量が第3熱交換流体の他の流路の流量よりも多くなるように第2調整部に調整させる」との制御の一例)。また、制御部6は、一例として、熱交換器32を通過した直後の熱媒液W3の温度が外気の温度と同程度となるように送風機32aを制御して熱交換器32に対する外気の送風量を調整させる。これにより、外気温と同程度の温度の熱媒液W3がポンプ31によって圧送されて、三方弁34a,34bを経てカスケードコンデンサ12に供給される状態となる。
さらに、制御部6は、低温側冷凍回路2Cによる熱媒液Wcの冷却処理を実行していないときには、低温側冷凍回路2Cを停止させた状態を維持すると共に、低温側冷凍回路2Cによる熱媒液Wcの冷却処理を実行しているときには、低温側冷凍回路2Cを停止させる(「低温側冷凍回路を停止させ」との制御の一例)。また、制御部6は、高温側冷凍回路2Hによる熱媒液Whの加熱処理を実行しているときには、高温側冷凍回路2Hを制御して加熱処理を継続して実行させ、高温側冷凍回路2Hによる熱媒液Whの加熱処理を実行していないときには、高温側冷凍回路2Hを制御して加熱処理を開始させる(「高温側冷凍回路による第2熱交換流体の加熱を実行させる」との制御の一例)。
この際に、制御部6は、開閉弁26bを開口状態に制御し、かつ開閉弁26a,26cを閉塞状態に制御すると共に、流量調整弁24を最小の開度(閉塞状態)に制御し、かつ流量調整弁23を高温側冷凍回路2Hの「膨張弁」として機能させるのに必要な開度に制御する。これにより、高温側冷凍回路2Hにおいて、圧縮機21によって圧縮(圧送)される高温側冷媒Rhが、凝縮器22、開閉弁26b、流量調整弁23およびカスケードコンデンサ12を経て圧縮機21に吸引される(熱交換器25を通過することなくカスケードコンデンサ12を通過する)冷媒流路が形成され(「高温側冷媒が第6熱交換器を通過する通過量よりも高温側冷媒が第1熱交換器を通過する通過量の方が多くなるように第1調整部に調整させ」との制御の一例)、冷温同時温度調整装置1が第3吸熱モードで動作した状態となる。
この第3吸熱モードにおいて、高温側冷凍回路2Hでは、圧縮機21によって圧縮(圧送)された高温側冷媒Rhが、凝縮器22において熱媒液Whに放熱して凝縮させられると共に熱媒液Whを加熱する。これにより、加熱設定温度まで加熱された熱媒液Whが熱媒液循環路LHを介して加熱対象XHに供給される。また、凝縮器22において凝縮させられた高温側冷媒Rhは、流量調整弁23を通過した後にカスケードコンデンサ12において熱媒液W3と熱交換させられる。この際に、熱交換器32における外気との熱交換(外気からの吸熱)によって十分に温度上昇した熱媒液W3と熱交換させられることで、熱媒液Whが十分に温度上昇させられて蒸発させられる。これにより、凝縮器22における熱媒液Whの加熱に必要な十分な量の高温側冷媒Rhを圧縮機21によって圧縮(圧送)することができる。
また、熱媒液循環路3では、カスケードコンデンサ12における高温側冷媒Rhとの熱交換によって温度低下した熱媒液W3が、熱交換器32において外気との熱交換によって外気から吸熱して十分に温度上昇させられた後に、再びカスケードコンデンサ12に供給されて高温側冷媒Rhと熱交換させられる。
つまり、冷却処理が不要で加熱処理だけを行う(冷却処理負荷がゼロで加熱処理負荷が生じる)使用環境下において移行させられる上記の第3吸熱モードでは、高温側冷凍回路2Hの凝縮器22における熱媒液Whの加熱に必要な高温側冷媒Rhをカスケードコンデンサ12において蒸発させる(温度上昇させる)ために、熱媒液循環路3の熱交換器32において外気の熱を吸熱した熱媒液W3をカスケードコンデンサ12に供給させる。これにより、低温側冷凍回路2Cを停止させた状態、すなわち、熱媒液Wcの冷却処理を行わない状態において、熱媒液Whを加熱設定温度まで十分に加熱することが可能となっている。
このように、この冷温同時温度調整装置1では、制御部6が、冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも小さいとの「第1条件」が満たされ、かつ外気の温度が、冷却設定温度以下の予め規定された「第1温度」以下との「第2条件」が満たされたときに、熱媒液W3の「第2流路」の流量よりも熱媒液W3の「第1流路」の流量の方が多くなるように「第2調整部」に調整させつつ、高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12を通過する通過量よりも高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過する通過量の方が多くなるように「第1調整部」に調整させる「第1制御態様」と、「第1条件」が満たされ、かつ外気の温度が、冷却設定温度よりも高い予め規定された「第2温度」以上との「第3条件」が満たされたときに、熱媒液W3の「第1流路」の流量よりも熱媒液W3の「第2流路」の流量の方が多くなるように「第2調整部」に調整させつつ、高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過する通過量よりも高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12を通過する通過量の方が多くなるように「第1調整部」に調整させる「第2制御態様」とで冷温同時温度調整装置1を制御可能に構成されている。
したがって、この冷温同時温度調整装置1によれば、冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも小さく、熱媒液Wcの過冷却や熱媒液Whの加熱不足を招くおそれのある使用環境下において、外気の温度が冷却設定温度以下のとき(「第2条件」が満たされる状態のとき)には、「第1制御態様」で冷温同時温度調整装置1が制御されて、外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3によって低温側冷媒Rcをカスケードコンデンサ12において冷却して凝縮させることで蒸発器14において熱媒液Wcを冷却設定温度まで冷却しつつ、外気の温度と同程度の温度の熱媒液W3によって低温側冷媒Rcを熱交換器25において温度上昇させて蒸発させることで凝縮器22において熱媒液Whを加熱設定温度まで加熱させることができる。また、外気の温度が冷却設定温度よりも高いとき(「第3条件」が満たされる状態のとき)には、「第2制御態様」で冷温同時温度調整装置1が制御されて、蒸発器14による冷却に先立ち、熱交換器32において外気から熱媒液W3に吸熱した熱を熱交換器33において熱媒液W3から熱媒液Wcに吸熱させることにより、蒸発器14において熱媒液Wcの熱を低温側冷媒Rcに十分に吸熱させても熱媒液Wcの過冷却を招くことなく熱媒液Wcを冷却設定温度まで冷却することができ、蒸発器14において低温側冷媒Rcに吸熱した熱と、圧縮機11における圧縮によって生じた熱とをカスケードコンデンサ12において高温側冷媒Rhに吸熱させることで凝縮器22において熱媒液Whを加熱設定温度まで十分に加熱することができる。
また、この冷温同時温度調整装置1によれば、制御部6が、「第1制御態様」において高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12を通過することなく熱交換器25を通過するように「第1調整部」に調整させることにより、「第1制御態様」において高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12および熱交換器25の双方を通過するように調整させる構成とは異なり、カスケードコンデンサ12における低温側冷媒Rcおよび熱媒液W3と高温側冷媒Rhとの熱交換が生じないため、凝縮器22において必要とされる高温側冷媒Rhを熱交換器25において熱媒液W3と熱交換させる容易な制御によって熱媒液Whを加熱設定温度まで確実に加熱することができると共に、カスケードコンデンサ12において低温側冷媒Rcと熱媒液W3とを効率よく熱交換させて低温側冷媒Rcを十分に凝縮させることができる結果、熱媒液Wcを冷却設定温度まで確実かつ容易に冷却することができる。
また、この冷温同時温度調整装置1によれば、制御部6が、「第2制御態様」において高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過することなくカスケードコンデンサ12を通過するように「第1調整部」に調整させることにより、「第2制御態様」において高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12および熱交換器25の双方を通過するように調整させる構成とは異なり、熱交換器25における熱媒液W3と高温側冷媒Rhとの熱交換が生じないため、圧縮機21における圧縮による高温側冷媒Rhの温度上昇では不足する熱量を、熱媒液W3を介して熱媒液Wcに吸熱させ、冷却対象XCの冷却によって加えられた熱と共に蒸発器14において熱媒液Wcから低温側冷媒Rcに吸熱させて高温側冷媒Rhに放熱させる容易な制御によって熱媒液Wcの過冷却を招くことなく、熱媒液Whを加熱設定温度まで確実に加熱することができる。
さらに、この冷温同時温度調整装置1では、制御部6が、熱媒液Wcの冷却が不要で熱媒液Whの加熱を行うとの「第4条件」が満たされたときに、高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過する通過量よりも高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12を通過する通過量の方が多くなるように「第1調整部」に調整させ、かつ熱媒液W3の「第3流路」の流量が熱媒液W3の他の流路の流量よりも多くなるように「第2調整部」に調整させると共に、低温側冷凍回路2Cを停止させ、かつ高温側冷凍回路2Hによる熱媒液Whの加熱を実行させる「第3制御態様」で冷温同時温度調整装置1を制御可能に構成されている。
したがって、この冷温同時温度調整装置1によれば、熱媒液Wcを冷却することなく熱媒液Whを加熱する必要があるとき(「第4条件」が満たされる状態のとき)に、「第3制御態様」で冷温同時温度調整装置1が制御されて低温側冷凍回路2Cが停止させられ、熱媒液Wcの不要な冷却が行われる事態を回避することができると共に、外気から熱媒液W3に吸熱された熱を利用してカスケードコンデンサ12において高温側冷媒Rhを蒸発させる(熱媒液W3から高温側冷媒Rhに吸熱させる)ことで高温側冷凍回路2Hによる熱媒液Whの加熱処理についても確実に実行することができる。これにより、熱媒液Wcの冷却処理を実行することなく熱媒液Whの加熱を正常に実行して加熱設定温度の熱媒液Whを加熱対象XHに対して確実に供給することができる。
また、この冷温同時温度調整装置1では、制御部6が、冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも大きいとの「第5条件」が満たされ、かつ外気と熱交換する熱媒液W3の温度が、外気の温度よりも高い予め規定された「第3温度」以上との「第6条件」が満たされたときに、熱媒液W3の「第4流路」の流量が熱媒液W3の他の流路の流量よりも多くなるように「第2調整部」に調整させつつ、高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12および熱交換器25の双方を通過するように「第1調整部」に調整させる「第4制御態様」で冷温同時温度調整装置1を制御可能に構成されている。
したがって、この冷温同時温度調整装置1によれば、冷却処理負荷が加熱処理負荷よりも大きく、熱媒液Whの過加熱や熱媒液Wcの冷却不足を招くおそれのある使用環境下において、外気と熱交換する熱媒液W3の温度が、外気の温度よりも高いとき(「第6条件」が満たされる状態のとき)に、「第5制御態様」で冷温同時温度調整装置1が制御されて、低温側冷凍回路2Cからカスケードコンデンサ12を介して高温側冷凍回路2Hに放熱された熱が、熱交換器25を介して熱媒液W3に放熱されて熱交換器32において熱媒液W3から外気に放熱されるため、高温側冷凍回路2Hにおける熱媒液Whの過加熱を招くことなく、熱媒液Wcを冷却設定温度まで冷却するのに必要な十分な量の低温側冷媒Rcを蒸発器14に供給させて熱媒液Wcを冷却設定温度まで十分に冷却することができる。
さらに、この冷温同時温度調整装置1によれば、制御部6が、熱交換器32に対して外部熱源としての周囲の空気(外気)を送風する送風機32aを制御して送風量を変更することで熱交換器32における外気と熱媒液W3との熱交換量を調整することにより、例えば、ポンプ31による熱媒液W3の圧送量を変化させることでカスケードコンデンサ12、熱交換器25および熱交換器33における熱交換量を変化させる構成と比較して、低温側冷媒Rc、高温側冷媒Rhおよび熱媒液Wcと熱交換させる熱媒液W3の温度を比較的容易に所望の温度に調整することができるため、カスケードコンデンサ12、熱交換器25および熱交換器33における熱交換量を確実かつ容易に所望の熱交換量に制御することができる。
なお、「冷温同時温度調整装置」の構成は、上記の冷温同時温度調整装置1の構成の例に限定されない。例えば、第3吸熱モードでの動作時(第3制御態様での制御時)に、制御部6が、三方弁34aを制御して熱媒液W3が「第3流路」だけを通過するように流路を切り替えさせる構成を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、熱媒液W3が「第2流路」を通過するように流路を切り替える構成を採用することもできる。この場合、低温側冷凍回路2Cによる冷却処理を行っていない熱媒液Wcが、冷却対象XCからの吸熱や外気からの吸熱によってある程度温度上昇しているときには、第3吸熱モードでの動作時(第3制御態様での制御時)に、「第3流路」に加え、少なくとも「第2流路(熱交換器33)」を通過するように流路を切り替えることにより、熱交換器32における外気から熱媒液W3への吸熱に加え、熱交換器33においても熱媒液Wcから熱媒液W3に吸熱させることができる。これにより、外気の温度がやや低めのときには、そのような構成を採用することで、カスケードコンデンサ12における熱交換によって高温側冷媒Rhを十分に温度上昇させることができる。
また、第1吸熱モード、第2吸熱モードおよび放熱モードでの動作時(第1制御態様、第2制御態様および第4制御態様での制御時)に、冷媒の凝縮温度に基づいて冷却処理負荷や加熱処理負荷を特定する構成を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、冷媒の凝縮圧力、冷凍回路内の任意の部位における冷媒温度、冷凍回路内の任意の部位における冷媒圧力、冷凍回路内の任意の2点における冷媒温度差、冷凍回路内の任意の2点における冷媒圧力差、冷媒圧縮機における電動機の単位時間当りの消費電力量、および冷媒圧縮機の任意の部位の温度などの各種のパラメータに基づいて特定する構成を採用することができる。また、蒸発器14の入口および出口における熱媒液Wcの温度差と蒸発器14を通過する熱媒液Wcの単位時間当りの流量とに基づいて冷却処理負荷を特定する構成や、凝縮器22の入口および出口における熱媒液Whの温度差と凝縮器22を通過する熱媒液Whの単位時間当りの流量とに基づいて加熱処理負荷を特定する構成を採用することもできる。
さらに、「第1制御態様」において高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12(第1熱交換器)を通過することなく熱交換器25(第6熱交換器)を通過させられる構成を例に挙げて説明したが、「高温側冷媒が第1熱交換器を通過する通過量よりも第6熱交換器を通過する通過量の方が多い」との条件を満たす範囲内において「高温側冷媒」が「第1熱交換器」および「第6熱交換器」の双方を通過させられる構成を採用することもできる。同様にして、「第2制御態様」において高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過することなくカスケードコンデンサ12を通過させられる構成を例に挙げて説明したが、「高温側冷媒が第6熱交換器を通過する通過量よりも第1熱交換器を通過する通過量の方が多い」との条件を満たす範囲内において「高温側冷媒」が「第1熱交換器」および「第6熱交換器」の双方を通過させられる構成を採用することもできる。
また、低温側冷媒Rc、高温側冷媒Rhおよび熱媒液W3の3つの流体間の熱交換が可能な「三流体熱交換器」で構成したカスケードコンデンサ12を備えた例について説明したが、「四流体熱交換器」や「五流体熱交換器」などの「多流体熱交換器(多流体式カスケードコンデンサ)」を「第1熱交換器」として採用することもできる。このような「多流体熱交換器」を採用することで、複数種類の「第3熱交換流体」を「第1熱交換器」に供給することができ、複数種類の「外部熱源」を対象として吸熱または放熱することが可能となる。
さらに、開閉弁26a~26cの開閉、および流量調整弁23,24の開度の変更によって高温側冷媒Rhがカスケードコンデンサ12を通過する量、および高温側冷媒Rhが熱交換器25を通過する量を調整する構成を例に挙げて説明したが、「第1調整部」の構成はこれに限定されない。例えば、「第1熱交換器を通過させられる高温側冷媒の流路」、および「第6熱交換器を通過させられる高温側冷媒の流路」に「流量調整弁」をそれぞれ配設して「第1調整部」を構成し、各「流量調整弁」の開度の変更によって「高温側冷媒」の通過量を調整する構成を採用することもできる。
また、三方弁34a,34bの2つによって熱媒液W3の「第1流路」の流量、「第2流路」の流量、「第3流路」の流量、および「第4流路」の流量を変化させる構成を例に挙げて説明したが、「第2調整部」の構成はこれに限定されない。例えば、「第1流路」、「第2流路」、「第3流路」および「第4流路」に「流量調整弁」をそれぞれ配設して「第2調整部」を構成し、各「流量調整弁」の開度の変更によって「第1流路」の流量、「第2流路」の流量、「第3流路」の流量、および「第4流路」の流量を調整する構成を採用することもできる。
また、圧送量固定型の液送ポンプで構成されたポンプ31を備えた例について説明したが、圧送量可変型の液送ポンプによって熱媒液W3を圧送させる構成を採用することもできる。さらに、「第1熱交換流体」、「第2熱交換流体」および「第3熱交換流体」として、熱媒液Wc,Wh,W3などの「液体」を使用する構成を例に挙げて説明したが、「第1熱交換流体」、「第2熱交換流体」および「第3熱交換流体」のいずれか、またはすべてについて、不活性ガスや空気などの「気体」を使用する構成を採用することもできる。
また、「第1制御態様」での制御(第1吸熱モードでの動作)、および「第2制御態様」での制御(第2吸熱モードでの動作)に加え、「第3制御態様」での制御(放熱モードでの動作)や、「第4制御態様」での制御(第3吸熱モードでの動作)が可能な冷温同時温度調整装置1の構成を例に挙げて説明したが、「第3制御態様」での制御を行わない(放熱モードで動作させない)構成や、「第4制御態様」での制御を行わない(第3吸熱モードで動作させない)構成を採用することもできる。
さらに、「外部熱源」として外気(冷温同時温度調整装置1の周囲の空気)を利用する構成の冷温同時温度調整装置1を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、水道水、河川の水、井戸水および貯水した水などの各種の液体(水)や、雪および氷などを「外部熱源」として利用する構成を採用することもできる。また、「冷温同時温度調整装置」の設置場所の床、壁および天井や、動作時に発熱する機械設備などを「外部熱源」として利用する構成を採用することもできる。
加えて、低温側冷凍回路2Cおよび高温側冷凍回路2Hを有する二元冷凍サイクル2を備えて構成した例について説明したが、「二元冷凍サイクル」に代えて「三元冷凍サイクル」や「四元冷凍サイクル」などの「多元冷凍サイクル」を備えて「冷温同時温度調整装置」を構成することもできる。この場合、例えば、「低温冷凍回路(低段冷凍回路)」、「中温冷凍回路(中段冷凍回路)」および「高温冷凍回路(高段冷凍回路)」の3つの冷凍回路を備えた「三元冷凍サイクル」では、「低温冷凍回路」を「低温側冷凍回路」としたときには「中温冷凍回路」が「高温側冷凍回路」に相当し、「中温冷凍回路」を「低温側冷凍回路」としたときには「高温冷凍回路」が「高温側冷凍回路」に相当する。