KR100826889B1 - 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법 - Google Patents

항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법 Download PDF

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Abstract

항온액 순환장치에 있어서, 외부장치의 열부하변동에 의한 순환액의 온도변화폭을 작게 억제하여 외부장치의 성능을 안정화시킨다.
항온의 순환액을 펌프(14)에 의해서 공급하는 관로(12)의 토출구(12a)와 리턴구(12b)에, 외부장치(2)에 있어서의 순환액의 배관(3)을 접속하는 항온액 공급장치(1)에 있어서, 상기 관로에 유량센서(15)와 상기 관로로부터의 순환액의 토출온도(T1) 및 순환액의 리턴온도(T2)를 검출하는 온도센서(16,17)를 설치하고, 그들의 출력에 기초하여 구해지는 외부장치의 열부하에 따라서 컨트롤러(18)에 의해 순환액의 유량 및 온도를 제어한다. 그 제어는 토출 및 리턴온도의 차가 설정값보다 작을 경우, 순환액의 온도제어에 의해 그 열부하에 대응시키고, 상기 온도의 차가 설정값보다 클 경우, 상기 온도제어에 추가로 외부장치의 배관으로의 순환액 유량의 증가에 의해 상기 열부하에 대응시킨다.

Description

항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법{CONSTANT TEMPERATURE LIQUID CIRCULATING DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING TEMPERATURE IN THE DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 항온액 순환장치의 제1실시예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 상기 제1실시예에 있어서, 항온 순환액의 관로의 토출온도(T1)를 설정온도로 제어할 경우의 외부장치의 열부하변동과 상기 관로의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 관계를 설명하기 위한 모식적 설명도이다.
도 3은 동 실시예에 있어서, 항온 순환액의 관로의 리턴온도(T2)를 설정온도로 제어할 경우의 외부장치의 열부하변동과 상기 관로의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 관계를 설명하기 위한 모식적 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 항온액 순환장치의 제2실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 항온액 순환장치의 제3실시예를 나타내는 구성도이다.
도 6은 종래의 항온액 순환장치에 대한 구성도이다.
도 7은 상기 종래의 장치에 있어서, 항온 순환액의 관로의 토출온도(T1)를 일정온도로 제어할 경우의 외부장치의 열부하변동과 상기 관로의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 관계를 설명하기 위한 모식적 설명도이다.
도 8은 동 장치에 있어서, 항온 순환액의 관로의 리턴온도(T2)를 일정온도로 제어할 경우의 외부장치의 열부하변동과 상기 관로의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 관계를 설명하기 위한 모식적 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,5,6 : 항온액 공급장치 2 : 외부장치
3 : 배관 3a : 열부하부
12 : 관로 12a : 토출구
12b : 리턴구 13 : 열교환기
14 : 펌프 15 : 유량센서
16,17 : 온도센서 18 : 컨트롤러
19 : 인버터 31 : 바이패스 유로
32 : 전동밸브 35 : 전동 비례밸브
본 발명은 온도조절해야 할 외부장치의 열부하변동에 수반되는 순환액의 온 도변화폭을 작게 억제함으로써, 외부장치에 있어서 안정적인 성능이 얻어지도록 한 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법에 관한 것이다.
온도조절된 항온의 순환액을 펌프에 의해 공급하는 관로를 구비하고, 상기 관로의 토출구와 리턴구에 온도조절해야 할 외부장치에 있어서의 상기 순환액의 유로를 형성하는 배관의 양단을 각각 접속해서 상기 순환액이 환류하는 순환유로를 형성하도록 한 항온액 순환장치는, 예를 들면 특허문헌1 등에 개시되어 있는 바와 같이 종래부터 일반적으로 알려져 있다.
도 6은 그 일례의 구성을 설명하기 위한 것이고, 동 도면의 항온액 순환장치(40)에서는 온도조절액을 수용하는 탱크(41)와, 상기 탱크(41) 내의 온도조절액과 열교환기(43)를 통해서 열교환한 항온의 순환액을 외부장치(50)의 배관(51)을 통해서 순환시키기 위한 토출구(42a) 및 리턴구(42b)를 갖는 관로(42)와, 상기 관로(42) 속에 개재시켜서 상기 항온 순환액을 외부장치(50)의 배관(51)에 공급하는 펌프(44)를 구비하고, 상기 관로(42)의 토출구(441a) 및 리턴구(42a)에 상기 순환액의 온도(T1,T2)를 검출하는 온도센서(46,47)를 설치해서 그들의 온도를 감시하는 컨트롤러(48)에 의해 순환액의 온도를 제어하도록 하고 있다.
이러한 항온액 순환장치(40)에 있어서, 관로(42)의 토출구(42a)에서의 순환액 토출온도(T1)를 설정온도로 제어하는 종래의 온도제어방법으로서, 순환액 유량을 일정하게 하고, 외보장치(50)의 열부하변동에 따라 순환액 리턴온도(T2)가 상승/저하된 만큼을 탱크(41) 내의 열교환기(43)에 있어서 순환액을 냉각/가열함으로써 토 출온도(T1)가 설정온도로 되도록 제어하는 방법이 있다.
이 경우, 외부장치(50)에 있어서는 배관(51)에서의 순환액의 출입구 사이의 온도변화(ΔT)를 작게 해서 외부장치 자체의 온도를 안정시키는 것이 요구되지만, 유량이 일정하므로 도 7에 나타내는 바와 같이, 열부하에 따라 리턴온도(T2)가 크게 변화되고, 그 때문에 상기 출입구 사이의 온도변화(ΔT)는 열부하의 변동에 따라 크게 변화하여 당연히 외부장치 자체의 온도도 크게 변동하게 된다.
한편, 항온액 순환장치(40)에 있어서는 순환액 리턴온도(T2)의 변화를 작게 하고, 탱크(41) 내의 온도를 안정시킴으로써 토출온도(T1)를 안정시키는 것이 요구되지만, 실제로는 상술과 같이 리턴온도(T2)가 열부하에 의해 크게 변화되고, 그 결과 도 7에 나타내는 바와 같이 토출온도(T1)의 편차도 커져 안정되는 것에 시간이 걸리게 된다.
또한, 상기 도 6의 항온액 순환장치(40)에 있어서 관로(42)의 리턴구(42b)에 있어서의 순환액 리턴온도(T2)를 설정온도로 제어하는 종래의 온도제어방법에서는, 순환액 유량을 일정하게 하고, 외부장치(50)의 열부하변동에 따라 순환액 리턴온도(T2)가 상승/저하된 만큼을, 열교환기(43)에 있어서 순환액을 냉각/가열함으로써 상기 리턴온도(T2)가 설정온도로 되도록 제어된다.
이 경우, 외부장치(50)에 있어서는 상술한 부분과 마찬가지로 순환액의 출입 구 사이의 온도변화(ΔT)를 작게 해서 외부장치 자체의 온도를 안정시키는 것이 요구되지만, 유량이 일정하므로 우선 열부하에 따라 리턴온도(T2)가 크게 변화되고, 그러면 그 리턴온도(T2)를 일정하게 하기 위해 상기 토출온도(T1)의 저하/상승폭을 크게 해야 하며, 그 결과 상기 출입구 사이의 온도변화(ΔT)는 도 8에 나타내는 바와 같이 보다 커진다.
한편, 항온액 순환장치(40)에 있어서는 순환액 리턴온도(T2)를 제어하기 위한 토출온도(T1)의 저하/상승의 폭을 가능한 한 작게 하는 것이 요구되지만, 상술과 같이 부하변동시의 리턴온도(T2)의 편차가 커지므로(도 8 참조), 상기 리턴온도(T2)를 일정하게 하기 위한 상기 토출온도(T1)의 저하/상승폭을 크게 해야 하고, 또 리턴온도(T2)의 안정에는 시간이 걸리게 된다.
또한, 탱크(41) 내에 있는 모든 순환액을 넓은 온도폭으로 저하/상승시키기 위해 여분의 에너지가 필요하게 된다.
[특허문헌1 : 일본 특허공개 평9-325821호 공보]
본 발명의 기술적 과제는 상기 항온액 순환장치에 있어서 외부장치의 열부하에 따라 순환액의 온도 뿐만 아니라 유량도 변화시키고, 그것에 의해 열부하변동에 의한 순환액의 온도변화폭을 작게 억제하여 외부장치의 성능을 한정화할 수 있도록 한 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 순환액의 온도변화에 대한 응답성을 좋게 하여 온도의 안정성을 향상시키도록 한 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 항온액 순환장치에 있어서의 온도조절액 및 순환액의 냉각, 가열의 변화량을 저감시켜 에너지 절약화할 수 있도록 한 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 온도조절된 항온의 순환액을 펌프에 의해 공급하는 관로를 구비하고, 상기 관로의 토출구와 리턴구에 상기 순환액에 의해 온도조절되는 외부장치에 있어서 상기 순환액의 유로를 형성하는 배관의 양단을 각각 접속하여 상기 순환액이 환류하는 순환유로를 형성하는 항온액 순환장치에 있어서, 상기 관로에 유량센서를 설치함과 아울러, 상기 관로로부터의 순환액의 토출온도(T1) 및 상기 관로에 돌아오는 순환액의 리턴온도(T2)를 검출하는 온도센서를 설치하고, 그들 센서의 출력에 기초하여 구해지는 외부장치의 열부하에 따라 순환액의 유량 및 온도를 제어하는 컨트롤러에 상기 토출 및 리턴온도의 온도차가 설정값보다 작을 경우에는 순환액의 온도제어에 의해 그 열부하에 대응시키지만, 상기 온도차가 상기 설정값보다 커진 경우에는 상기 순환액의 온도제어에 추가로 외부장치의 배관의 열부하로의 순환액 유량 또는 압력의 증가에 의해 상기 열부하에 대응시키는 제어기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 항온액 순환장치의 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 컨트롤러에 있어서 온도센서에서 검출되는 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차와, 유량센서에서 검출되는 순환액 유량으로부터 외부장치의 열부하를 산출하고, 그 열부하가 일정한 설정값보다 클 때에 상기 온도차 또는 열부하에 따라 외부장치의 배관의 열부하부로의 순환액 유량 또는 압력을 증가시키는 제어가 행해진다.
본 발명에 따른 항온액 순환장치의 다른 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 컨트롤러에 있어서의 순환액의 유량 또는 압력을 제어하는 제어기능으로서 상기 펌프의 회전수를 인버터에 의해 제어해서 상기 순환유로에 공급하는 순환액을 제어하는 기능이 부여된다.
또한, 상기 관로의 토출구와 리턴구를 연통시키는 바이패스 유로를 형성함과 아울러, 상기 바이패스 유로에 그곳을 흐르는 유체의 유량을 조정해서 외부장치의 열부하부에 흐르는 순환액의 유랑을 제어하는 전동밸브를 설치하고, 상기 컨트롤러에 있어서의 순환액의 유량 또는 압력을 제어하는 제어기능으로서, 상기 전동밸브의 제어에 의해 바이패스 유로에 흐르는 액체의 유량을 제어하는 기능을 갖게 할 수도 있다. 이 경우, 상기 전동밸브는 상기 항온액 순환장치에 있어서의 관로의 토출구에서의 상기 외부장치의 열부하부에 이르는 배관과 상기 바이패스 유로의 분기점에 설치된 전동 3방향밸브로 할 수 있다.
또한, 상기 항온액 순환장치에 있어서의 관로의 토출구에 그곳을 통과해서 외부장치의 배관에 흐르는 순환액의 유량을 제어하는 전동 비례밸브를 설치하고, 상기 컨트롤러에 있어서의 순환액의 유량 또는 압력을 제어하는 제어기능으로서, 상기 전동 비례밸브의 제어에 의해 외부장치의 배관에 흐르는 액체를 제어하는 기능을 갖게 할 수도 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도제어방법은 온도조절된 항온의 순환액을 펌프에 의해 공급하는 관로를 구비하고, 상기 관로의 토출구와 리턴구에 상기 순환액에 의해 온도조절되는 외부장치에 있어서 상기 순환액의 유로를 형성하는 배관의 양단을 각각 접속해서 상기 순환액이 환류하는 순환유로를 형성하며, 상기 관로에 유량센서를 설치함과 아울러, 상기 관로로부터의 순환액의 토출온도(T1) 및 상기 관로로 돌아오는 순환액의 리턴온도(T2)를 검출하는 온도센서를 설치한 항온액 순환장치에 있어서의 온도제어방법으로서, 상기 항온액 순환장치의 동작제어를 행하는 컨트롤러에 있어서 상기 양 온도센서에서 검출되는 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차와, 유량센서에서 검출되는 순환유량으로부터 외부장치의 열부하를 산출하고, 그 열부하가 일정한 설정값보다 작을 경우에는 그 열부하에 대응하는 순환액의 온도제어를 행하고, 상기 열부하가 상기 일정한 설정값보다 클 때에는 상기 순환액의 온도제어에 추가로, 그 열부하에 대응해서 외부장치의 배관의 열부하부로의 순환액 유량 또는 압력을 증감시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 온도제어방법에 있어서는, 상기 컨트롤러에서의 순환액의 온도제어를 상기 순환액의 토출온도(T1)가 설정온도로 되도록 하는 제어로 하거나, 혹은 상기 순환액의 리턴온도(T2)가 설정온도로 되도록 하는 제어로 할 수 있다.
상기 구성을 갖는 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법에 있어서는, 외부장치의 열부하를 순환액의 온도만으로 제어하고 있었던 종래기술에, 외부장치에 흐르는 순환액의 유량을 열부하에 따라 가변으로 하는 기능을 추가한 복합적인 제어를 행하고, 구체적으로는 항온액 순환장치에 있어서의 관로에 설치한 온도센서에 의해 순환액의 토출온도(T1) 및 리턴온도(T2)를 검출하고, 컨트롤러에 있어서 상기 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차와, 유량센서에서 검출된 순환액 유량으로부터 외부장치의 열부하를 산출하여, 그 열부하가 일정한 설정값보다 작을 경우에는 그 열부하에 대응하는 순환액의 온도제어를 행하고, 상기 열부하가 상기 일정한 설정값보다 클 때에는 상기 순환액의 온도제어에 추가로 그 열부하에 대응하여 외부장치의 열부하부로의 순환액 유량 또는 압력을 증감시키는 제어를 행하도록 하고 있으므로, 순환액의 온도변화를 작게 억제하여 그것에 수반되는 외부장치 자체의 온도변화를 작게 안정시킬 수 있다.
이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 항온액 순환장치의 제1실시예를 나타내고 있다. 이 항온액 공급장치(1)는 온도조절액을 수용하는 탱크(11)와, 상기 탱크(11) 내의 온도조절액과 열교환기(13)를 통해서 열교환된 항온의 순환액을 외부장치(2)의 배관(3)을 통해서 순환시키기 위한 토출구(12a) 및 리턴구(12b)를 갖는 관로(12)와, 상기 관로(12) 속에 개재시켜서 상기 항온 순환액을 외부장치(2)의 배관(3)에 공급하는 펌프(14)를 구비하고 있다. 상기 관로(12)에는 상기 펌프(14)와 직렬로 유량센서(15)를 설치함과 아울러, 상기 관로(12)의 토출구(12a) 및 리턴구(12b) 부근에 상기 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)를 검출하는 온도센서(16,17)를 설치하고, 그들 센서가 출력하는 유량 및 온도를 감시하는 컨트롤러(18)의 제어기능에 의해 후술하는 바와 같이 순환액의 유량 또는 압력, 및 온도를 제어하도록 하고 있다.
상기 외부장치(2)는 상기 관로(12)와 함께 순환액의 유로를 형성하는 배관(3)의 도중에 열부하부(3a)를 구비하는 것이고, 외부장치(2)의 유저에 있어서, 상기 배관(3)의 양단의 출입구를 각각 상기 토출구(12a) 및 리턴구(12b)에 접속해서 상기 순환액이 환류하는 순환유로를 형성하여 상기 항온액 공급장치(1)에 접속되는 것이다. 상기 온도센서(16,17)는 도 1에서는 관로(12)의 토출구(12a) 및 리턴구(12b)에 설치하는 것으로 하고 있지만, 그들 센서(16,17)의 설치위치는 외부장치(2)에 있어서의 배관(3)의 입구측 및 출구측으로 할 수도 있고, 요컨대 온도제어의 대상위치에 가까운 곳이면 된다.
또한, 상기 펌프(14)는 유량센서(15)와 온도센서(16,17)의 출력에 기초하는 컨트롤러(18)에 의한 제어로, 인버터(19)를 통해서 주파수제어(회전수제어)되고, 상기 순환유로에 공급하는 순환액의 유량 또는 압력이 제어되는 것이다.
또한, 항온액 공급장치(1)에 있어서의 탱크(11) 내의 항온액을 일정한 온도로 제어하는 제어수단, 혹은 탱크를 구비하지 않은 열교환기(13)에 있어서 순환액의 온도를 일정하게 제어하는 제어수단으로서는, 냉각방식으로서 수냉식, 냉동식, 펠티에 방식 등이 있고, 가열방식에는 히터방식, 핫가스방식 등이 있다. 이들은 상기 컨트롤러(18)에 의해 제어되는 것이다.
상기 항온액 공급장치(1)의 컨트롤러(18)에 있어서는, 그 제어기능에 의해 기본적으로는 이하의 제어가 행해진다.
우선, 상기 컨트롤러(18)에 있어서, 온도센서(16,17)에서 검출되는 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차와, 유량센서(15)에서 검출되는 순환액 유량으로부터 외부장치(2)의 열부하가 순차 산출된다.
상기 항온액 공급장치(1)의 가동 중에 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차가 커지고, 컨트롤러(18)에 있어서 열부하가 적절하게 설정되는 설정값보다 커졌다고 판단되면, 인버터(19)를 통해서 그 온도차 또는 열부하에 따라 펌프(14)의 회전수를 늘려, 외부장치(2)의 배관(3)의 열부하부(3a)로의 순환액 유량 또는 압력을 증가시킴으로써 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차를 작게 하도록 제어된다.
순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차가 커져도, 그것이 상기 열부하의 설정값보다 작을 경우에는 인버터(19)에 의해 펌프(14)의 회전수를 제어하는 일 없이 열교환기(13)에 의한 순환액의 온도제어에 의해 그 열부하에 대응시킨다. 즉, 상기 종래기술과 마찬가지로 순환액 유량을 일정하게 해서 외부장치(2)의 열부하변동에 따라 순환액 토출온도(T1) 또는 리턴온도(T2)가 상승/저하된 만큼을 탱크(11) 내의 열교환기(13)에 있어서 순환액을 냉각/가열함으로써 그들 온도가 설정온도로 되도록 제어한다.
또한, 커진 상기 열부하가 없어져 순환액의 토출 및 리턴온도(T1,T2)의 온도차가 작아지면, 인버터(19)에 의해 펌프(14)의 회전수를 줄이고, 유량을 저하시켜 정상상태로 되돌린다.
즉, 상기 외부장치(2)의 열부하에 따라 순환액을 제어하는 컨트롤러(18)에, 상기 토출 및 리턴온도의 온도차가 설정값보다 작을 경우에는 순환액의 온도제어에 의해 그 열부하에 대응시키지만, 상기 온도차가 상기 설정값보다 커진 경우에는 상기 순환액의 온도제어에 추가로 외부장치(2)의 배관(3)의 열부하부(3a)로의 순환액 유량 또는 압력의 증가에 의해 상기 열부하에 대응시키는 제어기능을 갖게 하고 있다.
이렇게 열부하가 컨트롤러(18)에 설정된 일정한 설정값를 넘었을 때에는, 외부장치(2)의 열부하에 따라 순환액의 온도 뿐만 아니라 유량 또는 압력도 변화시키면, 열부하변동에 따른 순환액의 온도변화폭을 작게 억제하고, 외부장치(2) 자체의 온도변화도 작게 해서 성능을 안정화시킬 수 있으며, 상기 순환액의 온도변화에 대한 응답성도 개선하여 온도의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 항온액 순환장치에 있어서의 온도조절액 및 순환액 등의 냉각, 가열의 변화량을 저감시키므로 에너지 절약화할 수 있다.
상기 열부하에 대한 설정값은 상술한 열부하변동에 따른 순환액의 온도변화폭을 어느 정도 작게 억제할지에 따라 적절하게 설정되는 것이다.
상기 컨트롤러(18)에 있어서의 순환액의 온도제어에는 상기 순환액의 토출온도(T1)를 설정온도로 제어하는 방식과, 상기 순환액의 리턴온도(T2)를 설정온도로 제어하는 방식이 있다.
전자의 토출온도(T1)를 설정온도로 제어할 경우, 외부장치(2)측에서 본 제어동작으로서는 외부장치(2)의 열부하에 따라 펌프(14)에 의한 순환액 유량을 변화시킴으로써 배관(3)의 출입구 사이의 온도변화(ΔT)가 작아지므로(도 2 참조), 외부장치(2) 내에 있어서의 온도변화도 작게 억제되어 안정적인 성능이 얻어진다. 또, 도 2 중의 점선은 도 7에 나타낸 순환액 유량의 변화가 없는 종래예의 특성을 나타내고 있다.
항온액 공급장치(1)측에서 본 상기 제어동작으로서는 상기 온도변화(ΔT)가 작아지면 상기 리턴온도(T2)의 변동도 작아지고, 그 결과 탱크(11)의 내부의 온도는 안정되고, 토출온도(T1)의 진동이 작아져서 응답성이 향상되고, 토출온도(T1)의 온도안정성이 좋아진다(도 2 참조).
또한, 상기 토출온도(T1) 대신에 리턴온도(T2)를 설정온도로 제어할 경우, 외부장치(2)에서 본 제어동작으로서는 상기 토출온도(T1)로 제어하는 경우와 마찬가지로, 외부장치(2)의 열부하에 따라 순환액 유량을 변화시킴으로써 리턴온도(T2)의 변화는 작아진다. 이에 따라 리턴온도(T2)를 일정하게 하기 위한 토출온도(T1)의 저하/상승의 폭을 작게 할 수 있어 상기 온도변화(ΔT)는 작아진다(도 3 참조). 그 결과, 외부장치(2)의 온도변화도 작게 억제되어 안정적인 성능이 얻어진다.
항온액 공급장치(1)측에서 본 상기 제어동작으로서는, 상술과 같이 외부장치(2)의 열부하에 따라 순환액 유량을 변화시킴으로써 부하변동시의 리턴온도(T2)의 진동이 작아지고(도 3참조), 리턴온도(T2)의 안정이 빨라져서 응답성이 향상된다.
그 때문에 리턴온도(T2)를 일정하게 하기 위한 토출온도(T1)의 저하/상승폭도 작게 할 수 있고, 탱크(11) 내에 있는 모든 순환액의 온도저하/상승폭도 작아지므로 에너지 절약화할 수 있다.
다음에 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 항온액 순환장치의 제2실시예에 대해서 설명한다.
상기 제1실시예에서는, 컨트롤러(18)에 외부장치(2)의 배관(3)에 공급하는 순환액의 유량 또는 압력을 제어하는 제어기능을 갖게 함에 있어서, 상기 펌프(14)의 회전수를 인버터(19)에 의해 제어하고 있지만, 이 제2실시예의 항온액 공급장치(5)에서는 상기 구성 대신에 상기 항온액 공급장치(5)에 있어서의 관로(12)의 토출구(12a)와 리턴구(12b)를 연통시키는 바이패스 유로(31)를 형성함과 아울러, 상기 바이패스 유로(31)에 그곳을 토출구(12a)측으로부터 리턴구(2b)측으로 흐르는 액체의 유량을 조정하여 외부장치(2)에 있어서의 상기 배관(3)에 흐르는 순환액의 유량을 제어하여, 결과적으로 상기 배관(3) 내의 압력을 제어하는 전동밸브(32)를 설치하고 있다.
상기 전동밸브(32)는 그것을 도면에 나타내는 바와 같이 상기 항온액 공급장치(5)에 있어서의 관로(12)의 토출구(12a)에서의 상기 외부장치(2)의 배관(3)과 상기 바이패스 유로(31)의 분기점에 설치할 경우에는, 배관(3)측으로의 흐름과 바이패스 유로(31)측으로의 흐름을 무단계적 또는 단계적으로 제어할 수 있는 전동 3방향밸브로 할 수 있다. 또, 상기 전동 3방향밸브로 하지 않고, 배관(3)측으로의 흐름과 바이패스 유로(31)측으로의 흐름을 제어할 수 있도록 한 단일 또는 복수의 전동밸브(32)를 배관(3)측이나 바이패스 유로(31)측에 설치할 수도 있다.
이 제2실시예의 경우, 컨트롤러(18)에 있어서 온도센서(16,17)의 출력에 기초하여 외부장치(2)의 열부하가 커졌다고 판단된 경우, 상기 컨트롤러(18)에 있어서 전동밸브(32)를 제어함으로써 바이패스 유로(31)의 유량을 저하시키고, 그것에 의해서 배관(3)의 열부하부(3a)로의 유량을 증가시키도록 제어한다.
또한, 상기 외부장치(2)의 열부하가 작을 경우에는 바이패스 유로(31)의 유량을 증가시켜서 열부하부(3a)측의 유량을 저감시키고, 상기 열부하가 컨트롤러(18)에 설정된 설정값보다 작으면 상기 제1실시예와 마찬가지로 순환액의 온도제어에 의해 그 열부하에 대응시킨다.
이러한 전동밸브(32)를 설치할 경우, 상기 온도센서(16,17)는 항온액 공급장치(5)의 관로(12)의 토출구(12a)와 리턴구(12b)에 있어서의 바이패스 유로(31)와의 접합점보다 외부장치(2)측에 설치되고, 그 부분을 제어대상으로 하게 된다.
또한, 이 제2실시예에 있어서의 다른 구성 및 작용은 제1실시예의 경우와 실질적으로 바뀌는 부분이 없으므로, 도면 중의 동일 또는 상당부분에 동일한 부호를 붙여서 그들의 설명을 생략한다.
다음에 도 5를 참조해서 본 발명의 제3실시예에 대하여 설명한다.
이 제3실시예의 항온액 공급장치(6)는 상기 제2실시예에 있어서의 바이패스 유로(31) 및 전동밸브(32) 대신에, 항온액 공급장치(6)에 있어서의 관로(12)의 토출구(12a)에 그곳을 통해서 외부장치(2)의 배관(3)에 흐르는 순환액의 유량을 제어하는 전동 비례밸브(35)를 설치하고, 컨트롤러(18)에 있어서 온도센서(16,17)의 출력에 기초하는 상기 전동 비례밸브(35)의 제어에 의해 외부장치(2)의 배관(3)에 흐르는 액체의 유량을 제어하도록 하며, 즉 외부장치(2)에 있어서의 열부하가 커진 경우에는 상기 전동 비례밸브(35)를 그 열부하에 따라 개방함으로써 열부하부(3a)로의 유량을 증가시키는 것이다.
이 제3실시예에 있어서의 온도센서(16,17)는 상기 전동 비례밸브(35)의 하류측에서 항온액 공급장치(6)에 있어서의 열교환기(13)에 이르는 사이에 설치할 수 있다.
또한, 이 제3실시예에 있어서의 다른 구성 및 작용은 제1실시예의 경우와 실질적으로 바뀌는 부분이 없으므로, 도면 중의 동일 또는 상당부분에 동일한 부호를 붙여서 그들의 설명을 생략한다.
이상에 상세하게 서술한 본 발명의 항온액 순환장치 및 상기 장치에 있어서의 온도제어방법에 의하면, 외부장치의 열부하에 따라 순환액의 온도 뿐만 아니라 유량도 변화시키므로 열부하변동에 의한 순환액의 온도변화폭을 작게 억제하고, 외부장치 자체의 온도변화도 작게 해서 성능을 안정시킬 수 있으며, 상기 순환액의 온도변화에 대한 응답성도 개선하여 온도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 항온액 순환장치에 있어서의 온도조절액 및 순환액 등의 냉각, 가열의 변화량을 저감시키므로 에너지 절약화할 수 있다.

Claims (9)

  1. 열교환기에서 온도조절된 항온의 순환액을 펌프에 의해 공급하는 관로와, 상기 열교환기 및 펌프를 제어하는 컨트롤러를 구비한 항온액 공급장치, 및, 상기 관로의 토출구와 리턴구에 배관의 양단을 접속해서, 상기 배관 내를 흐르는 상기 순환액에 의해 온도조절되는 외부장치를 구비하며, 이 외부장치의 배관과 상기 관로에 의해 상기 순환액이 환류하는 순환유로가 형성되어 있는 항온액 순환장치에 있어서,
    상기 관로에 유량센서를 설치함과 아울러, 상기 관로로부터의 순환액의 토출 온도 및 상기 관로로 돌아오는 순환액의 리턴 온도를 검출하는 온도센서를 설치하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 유량센서 및 상기 온도센서의 출력으로부터 구해지는 외부장치의 열부하에 대응하여, 상기 열교환기 및 펌프를 제어하는 제어기능을 갖고 있고, 상기 토출 및 리턴 온도의 온도차가 설정값보다 작을 경우에는, 상기 열교환기를 제어함으로써 순환액의 온도제어를 행하고, 상기 온도차가 상기 설정값보다 클경우에는, 상기 열교환기 및 펌프를 제어함으로써 상기 순환액의 온도 및, 유량 또는 압력을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 온도센서에서 검출되는 순환액의 토출 및 리턴 온도의 온도차와, 상기 유량센서에서 검출되는 순환액의 유량으로부터, 외부장치의 열부하를 산출하고, 이 열부하가 설정값보다 작을 경우에는, 상기 순환액의 유량을 일정하게 하여 열교환기에 의해 상기 순환액의 온도제어를 행하고, 상기 열부하가 설정값보다 클 경우에는, 상기 온도차 또는 열부하에 대응하여 외부장치의 배관의 열부하부로의 순환액의 유량 또는 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 펌프의 회전수를 인버터로 제어하는 것에 의해 상기 순환액의 유량 또는 압력을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관로의 토출구와 리턴구를 연통시키는 바이패스 유로를 설치함과 아울러, 상기 바이패스 유로에, 상기 바이패스 유로를 흐르는 액체의 유량을 조정하는 전동밸브를 설치하고,
    상기 컨트롤러에서 상기 전동밸브를 제어하여 바이패스 유로에 흐르는 액체의 유량을 조정함으로써, 상기 외부장치의 열부하부에 흐르는 순환액의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전동밸브가, 전동 3방향 밸브이고, 이 전동 3방향 밸브가, 상기 항온액 공급장치에 있어서의 관로의 토출구로부터 상기 외부장치의 열부하부에 이르는 배관과 상기 바이패스 유로가 분기하는 분기점에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 항온액 공급장치에 있어서의 관로의 토출구에, 상기 토출구로부터 외부장치의 배관에 흐르는 순환액의 유량을 제어는 전동 비례밸브를 설치하고,
    상기 컨트롤러의 제어기능이, 상기 전동 비례밸브의 제어에 의해 외부장치의 배관에 흐르는 액체를 제어하는 기능인 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치.
  7. 열교환기에서 온도조절된 항온의 순환액을 펌프에 의해 공급하는 관로와, 상기 열교환기 및 펌프를 제어하는 컨트롤러를 구비한 항온액 공급장치, 및, 상기 관로의 토출구와 리턴구에 배관의 양단을 접속해서, 상기 배관 내를 흐르는 상기 순환액에 의해 온도조절되는 외부장치를 구비하며, 이 외부장치의 배관과 상기 관로에 의해 상기 순환액이 환류하는 순환유로가 형성되고, 또한, 상기 관로에 유량센서가 설치되는 것과 동시에, 상기 관로로부터의 순환액의 토출 온도 및 상기 관로로 돌아오는 순환액의 리턴 온도를 검출하는 온도센서가 설치된 항온액 순환장치에 있어서의 온도제어방법으로서,
    상기 컨트롤러에서, 상기 양 온도센서에서 검출되는 순환액의 토출 및 리턴 온도의 온도차와, 유량센서에서 검출되는 순환액 유량으로부터, 외부장치의 열부하를 산출하고, 그 열부하가 일정의 설정값 보다도 작을 경우에는 상기 열교환기를 제어함으로써 순환액의 온도제어를 행하고, 상기 열부하가 상기 일정의 설정값 보다도 클 경우에는 상기 열교환기 및 펌프를 제어함으로써 상기 순환액의 온도 및, 유량 또는 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치에 있어서의 온도제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컨트롤러에 있어서의 순환액의 온도제어가 상기 순환액의 토출온도가 설정온도로 되도록 하는 제어인 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치에 있어서의 온도제어방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 컨트롤러에 있어서의 순환액의 온도제어가 상기 순환액의 리턴온도가 설정온도로 되도록 하는 제어인 것을 특징으로 하는 항온액 순환장치에 있어서의 온도제어방법.
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