KR100844001B1

KR100844001B1 - 온도제어장치 및 그 운전방법

Info

Publication number: KR100844001B1
Application number: KR1020060074042A
Authority: KR
Inventors: 아키히토 야나기다; 지 야마다
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-07-04
Also published as: KR20060106909A; US7938174B2; JP2006284001A; US20070000641A1

Abstract

냉매에 의한 냉각과 전열히터의 가열에 의해 온도제어하는 온도제어장치에 있어서, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않아, 온도제어대상의 승온시간을 단축하며, 또한, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않아, 사용할 냉매의 선택폭을 넓히는 것에 있다.

온도제어대상(P)을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 온도제어대상(P1, P2, P3)의 냉각통로(8, 29)에 남는 냉매(4)를 냉각통로(8, 29)로부터 배출하는 냉매배출수단을 마련한 것에 있다. 냉매배출수단에는, 온도제어대상(P1)의 냉각통로입구(8a)로부터 에어를 냉각통로(8)에 보내는 에어공급라인(11)이나 온도제어대상(P2)의 냉각통로출구(8b)에 접속된 펌프(37)나 냉각통로(29) 내의 냉매(24)가 자연히 배출되도록 온도제어대상(P3)을 설치하는 구성 등이 있다.

온도제어장치, 냉각, 냉매, 펌프, 냉각통로, 순환펌프

Description

온도제어장치 및 그 운전방법{Temperature controlling apparatus and driving method thereof}

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치의 흐름의 개념도.

도 2는, 본 발명의 제2 실시형태의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치의 흐름도.

도 3은, 본 발명의 제3 실시형태의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치의 흐름도.

도 4는, 종래의 온도제어장치의 흐름의 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

P1 : 전열반(傳熱盤)

L : 순환라인

CR : 컨트롤러

1 : 냉동기

2 : 압축기

3 : 열교환기

4 : 냉각액

5 : 저온탱크

6 : 순환펌프

7 : 냉각액 히터

8 : 냉각통로

9 : 전열반 히터

10 : 에어공급원

11 : 에어공급라인

12 : 개폐밸브

P2, P3 : 전열반

L1, L2 : 순환라인

22 : 압축기

23 : 열교환기

24 : 냉각액

25 : 저온탱크

27 : 순환펌프

28 : 유량조정밸브

29 : 냉각통로

30 : 전열반 히터

37 : 배출펌프

본 발명은, 냉매순환장치의 냉매에 의한 냉각과 전열히터에 의한 가열에 의해 전열반(傳熱盤) 등의 온도제어대상의 온도제어를 행하는 온도제어장치에 관한 것이다.

종래, 전열반 등의 온도제어대상의 온도를 제어하는 것을 목적으로 한 온도제어장치는, 저온으로 온도제어할 경우, 냉매순환장치의 저온냉매를 온도제어대상에 형성한 냉각통로에 흐르게 하고, 고온으로 제어할 경우는, 온도제어대상에 장착되어 있는 전열히터로 가열한다고 하는 방법이 일반적이며, 예컨대, －70℃∼200℃의 범위로 온도제어되고 있다. 도 4에, 종래의 냉매순환장치를 구비한 온도제어장치의 개념도를 나타낸다.

도 4에 있어서, 부호(P')는, 전열반 등의 온도제어대상(이하, 「전열반(P')」이라 한다)이고, 이 전열반(P')은, 냉동기(101)에 의해 냉각된 냉매순환장치의 냉매(104)(이하, 「냉각액(104)」라고 한다)를 전열반(P')에 형성된 냉각통로(108)에 흐르게 하는 것이나 전열반(P')에 장착된 전열히터로 이루어지는 전열반 히터(109)로 가열함으로써 온도제어되고 있다. 이 전열반(P')은, 통상, 냉각통로(108)가 거의 수평해지도록 배치되어 있다.

냉동기(101)는, 압축기(102)와, 열교환기(103)를 구비하고 있고, 냉매(이하, 「냉동기측 냉매」라고 한다)가, 도 4에 나타낸 화살표 방향으로, 압축기(102) → 열교환기(103) → 압축기(102)로 흐르는 순환회로가 형성되어 있다. 열교환기(103) 는, 냉동기측 냉매가 흐르는 냉동기측 냉매통로(103a)와, 전열반(P')을 냉각하는 냉각액(104)이 흐르는 냉각액통로(103b)를 구비하고 있고, 냉각액(104)은, 이 냉각액통로(103b)를 지나감으로써, 냉동기(101)에서 차게 된 냉동기측 냉매와 열교환하여 온도를 내린다.

전열반(P')의 온도제어를 행하는 냉매순환장치는, 냉각액(104)을 저류(貯留)하는 저온탱크(105)과, 냉각액(104)을 순환시키는 순환펌프(106)와, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)을 가열하는 전열히터로 이루어지는 냉각액 히터(107)와, 전열반(P')에 형성된 냉각통로(108)와, 열교환기(103)에 마련한 냉각액통로(103b)로 구성되고 있으며, 순환라인(L')에 의해, 냉각액(104)이, 도 4의 화살표로 나타낸 방향으로, 저온탱크(105) → 순환펌프(106) → 전열반(P')의 냉각통로(108) → 열교환기(103)의 냉각액통로(103b) → 냉각액 히터(107) → 저온탱크(105)로 흐르는 순환회로를 구성하고 있다. 또한, 전열반(P')에는, 전열반(P')에 설치한 온도센서(109a)가 검지하는 온도에 근거해서 제어되어, 전열반(P')이 미리 정한 설정온도가 되도록 전열반(P')을 가열하는 전열반 히터(109)가 장착되어 있다.

도 4에 나타낸 냉매순환장치는 다음과 같이 동작한다. 전열반(P')을 40℃를 넘어서 온도제어할 때는, 순환펌프(106)의 운전을 정지하고, 전열반(P')에 장착한 전열반 히터(109)를 구동한다. 전열반 히터(109)는, 전열반(P')에 장착한 온도센서(109a)가 검지하는 온도에 근거하여, 전열반(P')의 온도가 설정온도가 되도록 제어된다.

전열반(P')을 40℃ 이하로 온도제어할 때는, 순환펌프(106)를 운전한다. 순 환펌프(106)는, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)을 전열반(P')의 냉각통로(108)에 내보낸다. 냉각통로(108)에 내보내진 냉각액(104)은, 전열반(P')과 열교환한 후, 열교환기(103)의 냉각액통로(103b)에 보내져서, 열교환기(103)의 냉동기측 냉매통로(103a)를 흐르는 냉동기측 냉매와 열교환하여 온도를 내리고, 냉각액 히터(107)를 통하여 저온탱크(105)에 되돌려보내진다. 이와 같이 하여, 냉각액(104)이 순환라인(L')을 순환함으로써, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)은, 서서히 그 온도를 내려 간다. 또한, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)의 온도는, 저온탱크(105)에 마련한 온도센서(107a)에서 모니터되고 있어서, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)이 지나치게 냉각되었을 때는, 온도센서(107a)의 검지온도에 근거해서 냉각액 히터(107)를 구동하여, 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)을 설정온도로 유지한다. 다만, 저온탱크(105)의 냉각액(104)의 온도제어의 구체예로서는, 나중에 게시하는 특허문헌 1의 도 1에 나타난 유량조정밸브에 의한 것이나 같은 도 2에 나타난 저온탱크에 마련한 히터에 의한 것이 있다.

전열반(P')은, 이 설정온도로 유지된 저온탱크(105) 내의 냉각액(104)이 전열반(P')의 냉각통로(108)를 흐름으로써 냉각된다. 동시에, 전열반(P')의 온도는, 온도센서(109a)에서 모니터되고 있어서, 온도센서(109a)의 검지온도에 근거해서 전열반 히터(109)를 제어하고, 냉각액(104)에 의한 냉각과 전열반 히터(109)에 의한 가열에 의해, 전열반을 설정온도로 제어한다.

온도제어장치에 관련한 선행기술문헌으로서 다음의 특허문헌 1이 있으며, 전열반에 관한 선행기술문헌으로서, 다음의 특허문헌 2, 3이 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2003-148852호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2002-124558호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2002-353297호 공보

상술한 바와 같이 구성된 종래의 전열반의 온도제어장치는, 전열반(P')을 고온, 예컨대 40℃를 넘어서 온도제어할 경우, 순환펌프(106)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(109)를 사용하여 온도제어를 행하는데, 전열반(P')의 냉각통로(108)에 냉각액(104)이 남아있기 때문에, 전열반(P')의 열용량이 크고, 전열반 히터(108)에 의한 전열반(P')의 승온에 시간이 소요되어 버린다는 문제가 있었다.

또한, 전열반(P')을 더 고온, 예컨대, 150℃를 넘어서 200℃까지의 고온으로 제어할 경우, 냉각액의 종류나 냉각액의 온도조건에 따라서는, 전열반(P')의 냉각통로(108)에 냉각액(104)이 남아있기 때문에, 냉각액의 증발이나 산화, 혹은, 유독한 가스가 발생할 우려가 있는 등 부적합한 현상이 생기는 경우가 있다. 특히, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 뛰어난 냉매는, 고온제어시에 상술한 부적합한 현상이 생길 우려가 있어, 사용할 수 없는 등의 문제가 있었다.

본 발명의 과제는, 온도제어대상에 형성한 냉각통로에 냉매를 순환시키는 대기(大氣)개방형의 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 전열반 히터를 가지며, 상기 온도제어대상을 저온으로 온도제어할 때는, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와, 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하고, 온도제어대상을 고온으로 온도제어할 때는, 상기 냉매순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서, 상기 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어하는 경우, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않아, 전열반 히터에 의한 온도제어대상의 승온시간을 단축하며, 또한, 온도제어대상을 고온으로 온도제어하여도 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않아, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있는 온도제어장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단은, 특허청구범위의 청구항 1(이하, 「청구항 1」 등이라 한다)과 같이, 온도제어대상에 형성한 냉각통로에 냉매를 순환시키는 대기(大氣)개방형의 냉매순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 전열반 히터를 가지며, 상기 온도제어대상을 저온으로 온도제어할 때는, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 고온으로 제어할 때는, 상기 냉매순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서, 상기 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 온도제어대상에 마련한 상기 냉각통로 내에 남는 냉매를 상기 냉각통로 내로부터 배출하는 냉매배출수단을 마련한 것에 있다.

청구항 1의 구성에 의하면, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 냉매의 순환을 정지하고, 냉매배출수단에 의해 온도제어대상의 냉각통로에 남아 있는 냉매를 냉각통로로부터 배출한다. 동시에, 전열반 히터를 구동해서 온도제어대상의 승온 및 온도제어를 행한다. 따라서, 온도제어대상의 냉각통로 에는, 냉매가 존재하지 않으므로, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않는다. 또한, 온도제어대상의 냉각통로 내에 남아 있던 냉매가, 이 냉각통로로부터 배출되고 있으므로, 냉매순환라인의 냉매가 전열반 히터에 의해 가열되어 고온으로 되지 않는다.

또한, 청구항 1의 냉매배출수단을, 청구항 2와 같이, 상기 냉각통로의 냉매입구측으로부터 가압된 에어를 상기 냉각통로 내에 보내는 에어공급라인으로 구성하면 좋다.

청구항 2의 구성에 의하면, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 냉매의 순환을 정지하고, 에어공급라인으로부터 가압된 에어를 온도제어대상의 냉각통로에 공급하여, 가압된 에어에 의해 냉각통로에 남아 있는 냉매를 냉각통로로부터 강제적으로 밀어낸다. 동시에, 전열반 히터를 구동해서 온도제어대상의 승온 및 온도제어를 행한다. 따라서, 냉각통로에는, 냉매가 존재하지 않기 때문에, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않는다. 또한, 냉각통로 내에 남아 있던 냉매가, 냉각통로로부터 배출되고 있으므로, 냉매순환라인의 냉매가 전열반 히터에 의해 가열되어 고온으로 되지 않는다.

또한, 청구항 1의 냉매배출수단을, 청구항 3과 같이, 상기 냉각통로의 냉매출구측에 마련한 펌프로 구성할 수도 있다.

청구항 3과 같은 구성으로 하면, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 냉매의 순환을 정지하고, 온도제어대상의 냉각통로의 냉매출구측에 마련한 펌프를 운전하여, 냉각통로에 남아 있는 냉매를 강제적으로 빼내어, 냉각통로로부터 배출한다. 동시에, 전열반 히터를 구동해서 온도제어대상의 승온 및 온도제어를 행한다. 따라서, 냉각통로에는, 냉매가 존재하지 않으므로, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않는다. 또한, 냉각통로 내에 남아 있던 냉매가, 냉각통로로부터 배출되고 있으므로, 냉매순환라인에 있는 냉매가 전열반 히터에 의해 가열되어 고온으로 되지 않는다.

또한, 청구항 1의 냉매배출수단을, 청구항 4와 같이, 냉매의 순환을 정지하면, 상기 냉각통로 내의 냉매가 자연히 배출되도록 온도제어대상을 설치하는 구성으로 할 수도 있다.

청구항 4와 같은 구성으로 하면, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 냉매의 순환을 정지하면, 온도제어대상에 형성한 냉각통로에 남아 있던 냉매가 자연히 배출된다. 동시에, 전열히터를 구동해서 온도제어대상의 승온 및 온도제어를 행한다. 따라서, 온도제어대상의 냉각통로에는, 냉매가 존재하지 않으므로, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않는다. 또한, 냉각통로 내에 남아 있는 냉매는, 냉각통로로부터 배출되고 있으므로, 냉매순환라인의 냉매가 전열반 히터에 의해 가열되어 고온으로 되지 않는다.

＜실시예＞

이하, 본 발명의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치의 실시형태를 도면에 근거해서 설명한다. 도 1은, 냉매배출수단을 에어공급라인으로 구성한 제1 실시형태의 온도제어장치의 흐름의 개념도이다. 여기서, 이 에어공급라인은, 도 2나 도 3 에 나타낸 바와 같은 순환라인(L2)을 채용한 경우에는, 순환라인(L2)의 냉각액 공급 호스(33)에 마련되는 것은 말할 필요도 없다.

도 1에 있어서, 부호(P1)는, 전열반 등의 온도제어대상(이하, 「전열반(P1)」이라 한다)으로서, 이 전열반(P1)은, 냉동기(1)에 의해 온도가 내려간 냉매순환장치의 냉매(4)(이하, 「냉각액(4)」이라 한다)를 전열반(P1)에 형성된 냉각통로(8)에 흐르게 함이나 전열반(P1)에 장착된 전열히터로 이루어지는 전열반 히터(9)로 가열함으로써, 예컨대, －70℃∼200℃의 범위에서 온도제어된다. 냉각액(4)은, GALDEN(상품명)이나 FLUORINERT(상품명) 등의 불소계 냉매가 사용되고 있다.

전열반(P1)은, 통상, 전열반(P1)에 형성한 냉각통로(8)가 거의 수평이 되도록 설치되어 있다. 전열반 히터(9)는, 전열반(P1)에 마련한 온도센서(9a)가 검지하는 온도에 근거해서 제어되어, 전열반(P1)이 미리 정한 설정온도가 되도록 전열반(P1)을 가열한다. 전열반 히터(9)의 제어는, 도시한 컨트롤러(CR)나 상술한 특허문헌 1에 기재된 측온저항체 등, 적절한 수단에 의해 행하여진다. 다만, 도 1에 나타낸 전열반(P1)은 모식도이며, 그 구체적인 구성으로서는, 예컨대, 상술한 특허문헌 2나 특허문헌 3에 나타낸 것이 있다.

냉동기(1)는, 압축기(2)와 열교환기(3)를 구비하고 있고, 냉매(이하, 「냉동기측 냉매」라고 한다)가, 도 1에 나타낸 화살표 방향으로, 압축기(2) → 열교환기(3) → 압축기(2)로 흐르도록 되어 있다. 열교환기(3)는, 냉동기측 냉매가 흐르는 냉동기측 냉매통로(3a)와, 전열반(P1)을 냉각하는 냉각액(4)이 흐르는 냉각액통 로(3b)를 구비하고 있고, 냉각액(4)은, 냉각액통로(3b)를 지나감으로써, 냉동기(1)에서 차게 된 냉동기측 냉매와 열교환해서 온도를 내린다.

전열반(P1)의 온도제어를 행하는 대기개방형의 냉매순환장치는, 냉각액(4)을 저류하는 대기개방형의 저온탱크(5)(상술한 해결수단에서 말하는 「냉매탱크」에 상당한다)와, 냉각액(4)을 순환시키는 순환펌프(6)와, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)이 소정의 설정온도가 되도록 가열하는 전열히터로 이루어지는 냉각액 히터(7)와, 전열반(P1)에 형성된 냉각통로(8)와, 열교환기(3)에 마련한 냉각액통로(3b)를 구비하고 있고, 순환라인(L)(상술한 해결수단에서 말하는 「대기개방형의 냉매순환라인」에 상당한다)에 의해, 냉각액(4)이, 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이, 저온탱크(5) → 순환펌프(6) → 전열반(P1)의 냉각통로(8) → 열교환기(3)의 냉각액통로(3b) → 냉각액 히터(7) → 저온탱크(5)로 흐르도록 되어 있다.

저온탱크(5)는, 거의 밀폐된 단열구조로 되어 있고, 저온탱크(5)의 상부공간은, 대기개방튜브(5a)에 의해 대기에 개방되어 있다. 또한, 저온탱크(5)의 상부공간에는, 0℃ 이하의 저온으로 온도제어했을 때, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)이 저온탱크(25)의 상부공간에 있는 공기로부터 수분을 흡수하여, 이 수분이 0℃ 이하의 저온으로 온도제어했을 때, 결로(結露)하여 얼음이 되는 것을 방지하기 위해서, 후술하는 드라이 에어 공급라인의 드라이 에어가 스피드 컨트롤러(미도시)에 의해 약한 정압(正壓)까지 감압되어 공급되도록 되어 있다.

전열반(P1)의 냉각통로입구(8a)측에는, 전열반(P1)을 저온에서 고온으로 온도제어할 때, 에어공급원(10)으로부터의 가압된 에어를 전열반(P1)의 냉각통로(8) 에 공급하여, 이 냉각통로(8)에 남아 있는 냉각액(4)을 배출하기 위한 에어공급라인(11)이 접속되어 있다. 에어공급라인(11)에는, 개폐밸브(12)이 마련되어 있고, 이 개폐밸브(12)를 오픈조작함으로써, 에어공급원(10)의 에어를 전열반(P1)의 냉각통로(8)에 보내 넣도록 하고 있다. 또한, 순환펌프(6)의 토출측에는, 역류방지밸브(13)가 마련되어 있다.

에어공급원(10)은, 에어봄베(고압용기)에 의한 것, 가압펌프에 의한 것 등 다양한 것을 사용할 수 있는데, 특히, 저온으로 온도제어하는 장치에서는, 결로방지를 위해 압력이 5㎏/㎠ 정도의 드라이 에어를 사용하고 있는 경우가 많아, 이 드라이 에어 공급라인으로부터 분기하여 에어공급원(10)으로 하면, 새로이 에어공급원을 마련할 필요가 없다.

개폐밸브(12)는, 수동으로 조작하는 것도 포함시켜 적절한 밸브를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 전자(電磁)밸브로 하는 것이 좋다. 도 1에 나타낸 것은, 전자밸브로 이루어지는 개폐밸브(12)이고, 컨트롤러(CR)에 의해 제어된다. 컨트롤러(CR) 내에 구성한 개폐밸브 구동지령수단은, 순환펌프(6)와, 전열반 히터(9)와, 전열반(P1)에 마련한 온도센서(9a)에 전기적으로 접속되어 있어, 순환펌프(6)의 운전정지신호와, 전열반 히터(9)의 운전개시신호와, 전열반(P1)에 마련한 온도센서(9a)로부터의 검지온도신호에 근거해서 개폐밸브(12)를 구동하도록 되어 있다.

개폐밸브 구동지령수단은, 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터 구동개시신호가 입력되며, 또한, 온도센서(9a)가 소정의 온도, 예컨대, 수도(度)∼십수도 사이의 온도, 바람직하게는 10℃ 전후 이상을 검지했을 때, 개폐밸브(12)에 구동지령 신호를 출력하도록 되어 있다. 다만, 상기 소정의 온도는, 미리 컨트롤러(CR)의 기억수단에 기억되어 있고, 개폐밸브 구동지령수단은, 이 미리 기억된 소정의 온도와 온도센서(9a)의 검지온도를 비교하여, 온도센서(9a)의 온도가 소정의 온도 이상에 있는지를 판단하고 있다. 또한, 개폐밸브(12)를 구동하는 시간은, 전열반(P1)의 냉각통로(8)에 있는 냉각액(4)을 저온탱크(5)까지 보낼만한 시간, 예컨대, 수 초(秒)∼수십초 정도로 설정되어 있다.

이와 같이 구성된 제1 실시형태의 온도제어장치는, 다음과 같이 작동한다. 전열반(P1)을 저온, 예컨대, 40℃ 이하로 온도제어할 때는, 순환펌프(6)를 운전한다. 순환펌프(6)는, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)을 전열반(P1)의 냉각통로(8)에 내보낸다. 냉각통로(8)에 내보내진 냉각액(4)은, 전열반(P1)과 열교환한 후, 열교환기(3)의 냉각액통로(3b)에 보내져서, 열교환기(3)의 냉동기측 냉매통로(3a)를 흐르는 냉동기측 냉매와 열교환해서 온도를 내리고, 냉각액 히터(7)를 지나 저온탱크(5)에 되돌려보내진다. 이와 같이 하여, 냉각액(4)이 순환라인(L)을 순환함으로써, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)은, 서서히 그 온도를 내려 간다. 또한, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)의 온도는, 저온탱크(5)에 마련한 온도센서(7a)로 모니터되고 있어, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)이 지나치게 냉각되었을 때는, 온도센서(7a)의 검지온도에 근거해서 냉각액 히터(7)를 구동하여, 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)을 설정온도로 한다. 온도센서(7a)에 의한 냉각액 히터(7)의 제어는, 예컨대, 컨트롤러(CR)나 상술한 특허문헌 1에 기재된 측온저항체 등, 적절한 수단에 의해 행하여진다.

전열반(P1)은, 이 설정온도로 유지된 저온탱크(5) 내의 냉각액(4)이 전열반(P1)의 냉각통로(8)를 흐름으로써 냉각된다. 동시에, 전열반(P1)의 온도는, 온도센서(9a)로 모니터되고 있어, 온도센서(9a)의 검지온도에 근거해서 전열반 히터(9)를 제어하여, 냉각액(4)에 의한 냉각과 전열반 히터(9)에 의한 가열에 의해, 전열반(P1)을 설정온도로 제어한다.

전열반(P1)을, 예컨대, 0℃ 이하의 저온에서 40℃를 넘는 고온까지 승온하여 온도제어할 때는, 순환펌프(6)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(9)를 구동한다. 컨트롤러(CR)에 구성한 개폐밸브 구동지령수단에는, 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터 구동개시신호가 입력, 유지된다. 또한, 개폐밸브 구동지령수단에는, 온도센서(9a)가 검지하는 온도가 입력되고 있어, 개폐밸브 구동지령수단은, 상술한 미리 기억되어 있는 소정의 온도와, 입력된 온도센서(9a)의 검지온도를 비교하여, 이 검지온도가 소정의 온도보다 낮은 경우는, 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터의 구동개시신호가 입력, 유지되고 있어도, 개폐밸브(12)에 구동지령신호를 출력하지 않는다.

전열반(P1)이 전열반 히터(9)의 가열에 의해 승온하고, 온도센서(9a)가 상술한 소정의 온도를 검지하면, 개폐밸브 구동지령수단에는, 이미 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터의 구동개시신호가 입력, 유지되고 있으므로, 개폐밸브 구동지령수단은, 개폐밸브(12)에 구동지령신호를 출력하여, 개폐밸브(12)를 일정시간 구동한다.

다만, 전열반(P1)을, 상술한 소정 온도보다 높은 온도에서 40℃를 넘는 고온 까지 승온하여 온도제어할 때는, 온도센서(9a)의 검지온도가 이미 상술한 소정의 온도를 넘어 있기 때문에, 순환펌프(6)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(9)를 구동했을 때, 개폐밸브 구동지령수단은, 개폐밸브(12)에 즉시 구동지령신호를 출력하고, 개폐밸브(12)를 일정시간 구동한다. 개폐밸브 구동지령수단은, 개폐밸브(12)의 구동이 종료하면 리셋 된다.

개폐밸브(12)가 구동되면, 에어공급원(10)으로부터의 가압된 에어가 에어공급라인(11), 순환라인(L1)을 통하여 전열반(P1)의 냉각통로입구(8a)로부터 냉각통로(8)에 공급된다. 이 냉각통로(8)에 공급된 가압 에어는, 저온탱크(5)가 대기개방형으로 되어 있으므로, 냉각통로(8) 내에 남아 있는 냉각액(4)을 냉각통로출구(8b)부터 용이하게 밀어내어, 저온탱크(5)까지 보낸다.

여기서, 순환펌프(6)의 토출(吐出)측에는, 역류방지밸브(13)가 마련되어 있으므로, 가압된 에어가 냉각액 히터(7), 펌프(6)를 지나서, 저온탱크(5)에 흘러들 어가지는 않는다. 또한, 가압된 에어는, 전열반(P1)의 온도가 상술한 소정의 온도, 예컨대 10℃ 전후 이상이 아니면 냉각통로(8)에 공급되지 않으므로, 에어가 수분을 포함하고 있더라도, 이 수분이 결로(結露)하지는 않는다.

이와 같이 하여, 냉각통로(8)의 냉각액(4)이 배출된 후에도, 전열반 히터(9)는, 더욱 전열반(P1)을 승온하고, 온도센서(9a)의 검지온도에 근거해서 전열반(P1)을 소정의 설정온도로 제어한다. 전열반(P1)이 고온으로 제어되어도, 전열반(P1)의 냉각통로(8)에는, 냉각액(4)이 남아 있지 않으므로, 순환라인(L)의 냉각액(4)의 온도가 크게 상승하지는 않는다.

다만, 가압된 에어의 결로를 문제로 하지 않을 때는, 개폐밸브 구동지령수단에 온도센서(13)의 검지신호를 입력하지 않는 구성으로 하여, 개폐밸브 구동지령수단에 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터 구동개시신호가 입력되었을 때, 개폐밸브(12)에 구동지령을 출력하도록 하여도 좋다. 또한, 개폐밸브(12)는 수동밸브로 하여도 좋다. 이 경우, 순환펌프(6)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(9)의 운전을 개시했을 때, 온도센서(9a)의 검지온도를 모터터하여, 수동으로 개폐조작을 하면 된다.

이 제1 실시형태의 온도제어장치에 의하면, 전열반(P1)을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 에어공급라인(11)으로부터의 가압된 에어에 의해 전열반(P1)의 냉각통로(8)에는 냉각액(4)이 존재하지 않으므로, 전열반(P1)의 열용량이 크게 되지 않아, 전열반 히터(9)에 의한 전열반(P1)의 승온시간을 단축할 수 있다.

또한, 전열반 히터(9)에 의해 전열반(P1)을 고온으로 제어해도, 전열반 히터(9)의 냉각통로(8)에는 냉각액(4)이 존재하지 않으므로, 순환라인(L)의 냉각액(4)이 고온으로 가열되지 않는다. 따라서, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 뛰어난 냉매를 사용해도, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않아, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있다.

또한, 전열반(P1)의 냉각통로(8)에 남아 있는 냉각액(4)은, 가압된 공기에 의해 강제적으로 밀어내지므로, 냉각통로(8)에 남아 있는 냉각액(4)을 확실하게 배출할 수 있다.

또한, 에어의 공급은, 전열반(P1)의 온도가 소정의 온도, 예컨대, 10℃ 전후 이상에서 행하므로, 에어에 포함되는 수분이 결로하지 않아, 냉매배출수단으로서, 에어를 사용해도, 순환라인(L)에 악영향을 미치지 않는다.

다음으로, 제2 실시형태의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치를 도 2에 근거해서 설명한다. 이 제2 실시형태는, 냉매배출수단으로서 펌프를 채용하며, 또한 제1 실시형태와는 다른 순환회로로 하고 있다.

도 2에 있어서, 부호(P2)는, 전열반 등의 온도제어대상(이하, 「전열반(P2)」이라 한다)이고, 이 전열반(P2)은, 칠러유닛(C)의 하우징체(21) 내에 수납된 냉동기(22)의 열교환기(23)에서 온도가 내려간 냉매순환장치의 냉매(액)(24)(이하, 「냉각액(24)」이라 한다)를 전열반(P2) 내에 형성된 냉각통로(29)에 흐르게 함이나 전열반(P2)에 장착된 전열반 히터(30)로 가열함으로써, 예컨대, －70℃∼200℃의 넓은 온도범위에서 온도제어된다. 냉각액(24)은, GALDEN이나 FLUORINERT 등의 불소계 냉매가 사용되고 있다.

전열반(P2)은, 통상, 전열반(P2)에 형성한 냉각통로(29)가 거의 수평이 되도록 배치되어 있다. 전열반 히터(30)는, 전열반(P2)에 설치한 온도센서(30a)가 검지하는 온도에 근거해서 제어되어, 전열반(P2)이 미리 정한 설정온도가 되도록 전열반(P2)을 가열한다. 전열반 히터(30)의 제어는, 상술한 전열반 히터(9)의 제어와 마찬가지로 행하여진다. 다만, 도 2에 나타낸 전열반(P2)은 모식도이고, 그 구체적인 구성으로서는, 예컨대, 상술한 특허문헌 2나 특허문헌 3에 나타낸 것이 있다.

전열반(P2)의 온도제어를 행하는 냉매순환장치는, 냉각액(24)을 저류하는 대기개방형의 저온탱크(25)(상술한 해결수단에서 말하는 「냉매탱크」에 상당한다) 와, 냉각액(24)을 순환시키는 순환펌프(27)와, 열교환기(23)에서 냉각되는 냉각액의 유량을 조정하는 유량조정밸브(28)와, 전열반(P2)에 형성된 냉각통로(29)와, 열교환기(23)에 마련한 냉각액통로(미도시)를 구비하고 있고, 후술하는 순환라인(L1과 L2)에 의해 순환회로가 구성되어 있다.

열교환기(23)는, 이중 관(管)으로 구성되고 있어, 그 내측관이 냉동기(22)측 냉매가 흐르는 냉매통로로 되고, 내측관과 외측관 사이에 형성되는 통로가 냉각액(24)이 흐르는 냉각액통로로 되어 있으며, 냉각액(24)은, 여기서 냉동기측 냉매와 열교환하여 냉각되도록 되어 있다. 또한, 저온탱크(25)로부터의 냉각액(24)을 내측관 속으로, 내측관과 외측관 사이에 형성되는 유로에 냉동기측 냉매를 흐르게 하도록 하여도 좋다.

저온탱크(25)는, 칠러유닛(C)의 하우징체(21) 내에 수납되어 있고, 거의 밀폐된 단열구조로 되어 있다. 저온탱크(25) 내의 상부공간에는, 이 상부공간을 대기에 개방하는 대기개방튜브(26)가 마련되어 있어, 저온탱크(25)의 액면(25a)이 상승이나 하강하여, 저온탱크(25)에 압력의 변동이 생겼을 때, 그 압력의 변동을 흡수하도록 하고 있다.

순환펌프(27)는, 저온탱크(25)에 장착되어 있고, 그 펌프부가, 저온탱크(25) 내의 냉각액(24) 속에 위치하고, 구동부가 저온탱크(25)의 외부에 위치하도록 배치되어 있다. 순환펌프(27)의 흡입구는, 저온탱크(25) 내에 개구(開口)하고, 그 토출구는, 열교환기(23)에 냉각액(24)을 보내는 냉각액 순환 호스(31)(이송관)에 접속됨과 함께, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 냉각액(24)을 보내는 냉각액 공급 호 스(33)에 접속되어 있다. 순환펌프(27)는, 적절한 것을 사용할 수 있지만, 기어펌프를 이용하는 것이 바람직하다.

유량조정밸브(28)는, 저온탱크(25)에 장착되어 있고, 구동부가 저온탱크(25)의 외부에 위치하고, 밸브부가 저온탱크(25) 내에 위치하도록 배치되어 있다. 유량조정밸브(28)의 냉매입구는, 열교환기(23)의 출구에 접속된 냉각액 순환 호스(32)(리턴관)에 접속되어 있다. 유량조정밸브(28)의 냉매출구는, 저온탱크(25)의 상부공간에 개구(開口)하고 있다. 유량조정밸브(28)는, 저온탱크(25)에 마련한 온도센서(28a)에 의해 제어되어, 저온탱크(25) 내의 냉각액(24)이 소정의 설정온도가 되도록 열교환기(23)를 흐르는 냉각액(24)의 유량을 조정한다. 여기서, 온도센서(28a)에 의한 유량조정밸브(28)의 제어는, 예컨대, 컨트롤러 등 적절한 수단으로 행할 수 있다.

전열반(P2)에 형성된 냉각통로(29)는, 그 냉각액입구(29a)가 전열반 접속 호스(35)(이송관)에 접속되고, 그 냉각액출구(29b)가 전열반 접속 호스(36)(리턴관)에 접속되어 있다. 전열반 접속 호스(35)는, 순환펌프(27)의 토출구에 접속하는 냉각액 공급 호스(33)에 접속되고, 전열반 접속 호스(36)는, 저온탱크(25) 내에 연결되어 통하는 냉각액 공급 호스(34)(리턴관)에 접속되어 있다.

전열반(P2)의 냉각통로출구(29b)에는, 순환펌프(27)의 운전을 정지했을 때, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 남아 있는 냉각액(24)을 저온탱크(25)에 보내는 배출펌프(37)가 접속되어 있다. 배출펌프(37)는, 바람직하게는, 도 1에 나타낸 바와 같이 냉각액 공급 호스(34)(리턴관)의 수평부에 설치하는 것이 좋다. 또한, 배출펌 프(37)의 능력은, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 남아 있는 냉각액(24)을 저온탱크(25)에 보낼 뿐이어서, 작은 능력으로 좋다.

배출펌프(37)는, 상술한 개폐밸브(12)와 마찬가지로 컨트롤러(미도시)에 의해 제어된다. 컨트롤러 내에 구성한 배출펌프 구동지령수단(미도시)은, 순환펌프(27)와, 전열반 히터(30)에 전기적으로 접속되어 있어, 순환펌프(27)의 운전정지신호와, 전열반 히터(30)의 운전개시신호가 보내져 왔을 때, 배출펌프(37)에 구동지령신호를 보내어, 배출펌프(37)를 소정 시간, 구동하도록 되어 있다. 또한, 배출펌프(37)를 구동하는 시간은, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 있는 냉각액(24)을 저온탱크(25)까지 보낼만한 시간이 적절하게 설정된다.

따라서, 냉매순환장치는, 냉각액(24)이, 저온탱크(25) → 순환펌프(27) → 냉각액 순환 호스(31) → 열교환기(23)의 냉각액통로 → 냉각액 순환 호스(32) → 유량조정밸브(28) → 저온탱크(25)로 흐르는 순환라인(L1)과, 냉각액(24)이, 저온탱크(25) → 순환펌프(27) → 냉각액 공급 호스(33) → 전열반 접속 호스(35) → 전열반(P2)의 냉각통로(29) → 전열반 접속 호스(36) → 냉각액 공급 호스(34) → 배출펌프(37) → 냉각액 공급 호스(34) → 저온탱크(25)로 흐르는 순환라인(L2)(상술한 해결수단에서 말하는 「대기개방형의 냉매순환라인」에 상당한다)을 구성하고 있다. 순환라인(L1)과 순환라인(L2)을 가지는 냉매순환장치는, 저온탱크(25) 내의 냉각액(24)이나 전열반(P2)의 온도 추종성(追從性)이 향상하고, 또한, 전열반(P2)에 마련하는 전열반 히터(30)의 용량을 작게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 제2 실시형태의 온도제어장치는, 다음과 같이 작동한다. 전열반(P2)을 저온, 예컨대, 40℃ 이하로 온도제어할 때는, 순환펌프(27)를 구동한다. 순환펌프(27)는, 저온탱크(25) 내의 냉각액(24)을, 냉각액 순환 호스(31)를 통해서 열교환기(23)의 냉각액통로에 보냄과 함께, 냉각액 공급 호스(33) 및 전열반 접속 호스(35)를 통해서 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 보낸다.

열교환기(23)의 냉각액통로에 보내진 냉각액(24)은, 열교환기(23)의 냉매통로를 흐르는 냉동기(22)측 냉매와 열교환하여 온도를 내려서, 냉각액 순환 호스(32), 유량조정밸브(28)를 통해서 저온탱크(25)에 되돌려보내진다. 이와 같이 하여, 순환라인(L1)을 흐르는 냉각액(24)은 열교환기(23)에 의해 서서히 온도가 내려 간다. 다른 한편, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 보내진 냉각액(24)은, 냉각통로(29)를 지나는 동안에 온도를 올려, 전열반 접속 호스(36), 냉각액 공급 호스(34)를 지나 저온탱크(25)에 되돌려보내진다.

유량조정밸브(28)는, 저온탱크(25) 내에 마련한 온도센서(28a)의 검지온도에 근거해서 제어되어, 저온탱크(25) 내의 냉각액(24)의 온도가 전열반(P2)의 설정온도에 대응한 소정의 설정온도가 되도록 순환라인(L1)을 흐르는 냉각액(24)의 액량을 조정한다. 전열반(P2)은, 이와 같이 하여 소정의 온도로 조정된 저온탱크(25)로부터의 냉각액(24)이 냉각통로(29)에 흐름으로써 냉각된다. 동시에, 전열반(P2)의 온도는, 온도센서(30a)로 모니터되고 있어, 온도센서(30a)에서 검지한 전열반(P2)의 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는, 전열반 히터(30)에 통전하여, 전열반(P2)의 온도가 설정온도가 되도록 제어한다.

전열반(P2)을 저온, 예컨대, 0℃ 이하로부터 고온, 예컨대, 40℃를 넘어 승 온하여 온도제어할 경우, 순환펌프(27)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(30)를 구동한다. 컨트롤러에 구성한 배출펌프 구동지령수단에는, 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터 구동개시신호가 입력, 유지된다. 배출펌프 구동지령수단은, 순환펌프 운전정지신호와 전열반 히터 구동개시신호를 받아, 배출펌프(37)에 구동지령을 출력하여, 배출펌프(37)를 소정시간 구동한다. 배출펌프(37)가 구동되면, 배출펌프(37)는, 저온탱크(25)가 대기개방형으로 되어 있으므로, 냉각통로(29)에 남아 있는 냉각액(24)을 냉각통로(29)로부터 용이하게 빼내어, 저온탱크(25)에 되돌려보내게 된다. 배출펌프(37)의 구동이 종료하면, 개폐밸브 구동지령수단은 리셋된다.

전열반 히터(30)는, 더욱 전열반(P2)을 승온하여, 온도센서(30a)의 검지온도에 근거해서 전열반(P2)을 소정의 설정온도로 제어한다. 전열반(P2)이 고온으로 제어되어도, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에는 냉각액(24)이 남아있지 않으므로, 순환라인(L2)의 냉각액(24)의 온도가 크게 상승하지 않는다.

이 제2 실시형태의 온도제어장치에 의하면, 전열반(P2)을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어하기 위해, 순환펌프(27)의 운전을 정지하고, 전열반 히터(30)를 구동할 때, 전열반(P2)의 냉각통로(29)에 남아 있는 냉각액(24)은, 배출펌프(37)에 의해 배출되고 있어, 전열반(P2)의 열용량이 크게 되지 않으므로, 전열반 히터(30)에 의한 전열반(P2)의 승온시간을 단축할 수 있다.

또한, 전열반 히터(30)에 의해 전열반(P2)을 고온으로 제어해도, 전열반 히터(30)의 냉각통로(29)에는 냉각액(24)이 존재하지 않으므로, 순환라인(L2)의 냉각액(24)이 고온으로 가열되지 않는다. 따라서, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 뛰어 난 냉매를 사용해도, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않아, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있다.

또한, 전열반 히터(30)의 냉각통로출구(29b)측의 냉각액 공급 호스(34)의 도중에 배출펌프(37)를 삽입하기만 하면 되므로, 간단한 구조로 냉각통로(29)의 냉각액(24)을 배출할 수 있다. 또한, 펌프로 배출하므로, 확실하게 냉각통로(29)의 냉각액(24)을 배출할 수 있다.

다음으로, 제3 실시형태의 냉매배출수단을 구비한 온도제어장치를 도 3에 근거해서 설명한다. 이 제3 실시형태는, 냉매배출수단을, 순환펌프의 운전을 정지하면, 냉각통로의 냉매가 자연히 배출되도록 온도제어대상을 설치한 구성으로 한 것이다.

도 3에 있어서, 도 2과 동일부호를 부가한 부재는, 특별한 설명이 없는 한 도 2에 나타낸 부재와 동일구성이고, 동일구성에 대해서는, 상술한 도 2 설명을 원용하고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 3의 온도제어장치가, 도 2의 온도제어장치와 다른 점은, 도 2에 마련한 배출펌프를 마련하지 않는 구성으로 한 점과, 온도제어대상인 전열반의 배치에 있다.

도 3의 것은, 도 2에 있어서의 배출펌프(37)가 마련되어 있지 않기 때문에, 도 3의 냉매순환장치는, 냉각액(24)이, 저온탱크(25) → 순환펌프(27) → 냉각액 순환 호스(31) → 열교환기(23)의 냉각액통로 → 냉각액 순환 호스(32) → 유량조정밸브(28) → 저온탱크(25)로 흐르는 순환라인(L1)과, 냉각액(24)이, 저온탱크(25) → 순환펌프(27) → 냉각액 공급 호스(33) → 전열반 접속 호스(35) → 전 열반(P3)의 냉각통로(29) → 전열반 접속 호스(36) → 냉각액 공급 호스(34) → 저온탱크(25)로 흐르는 순환라인(L2)(상술한 해결수단에서 말하는 「대기개방형의 냉매순환라인」에 상당한다)을 구성하고 있다. 다만, 배출펌프를 마련하지 않은 구성이기 때문에, 제2 실시형태와 같이, 컨트롤러에 배출펌프 구동지령수단을 구성할 필요는 없다.

상술한 순환라인(L1, L2)을 가지는 온도제어장치의 전열반(P3)은, 저온탱크(25)의 위쪽에 배치되며, 또한, 순환펌프(27)의 운전을 정지했을 때, 전열반(P3)의 냉각통로(29)에 남아 있는 냉각액(24)이, 중력에 의해 자연히, 냉각액 공급 호스(33, 34)측으로 흘러내리도록, 경사져서 설치되어 있다. 또한, 전열반(P3)에 형성되는 냉각통로(29)는, 순환펌프(27)의 운전을 정지했을 때, 이 냉각통로(29)에 있는 냉각액(24)이 냉각액 공급 호스(33, 34)에 흘러내릴 수 있도록 되는 형상, 유로로 되어 있다.

전열반(P3)의 설치예로서, 예컨대, 전열반(P3)의 냉각통로입구(29a)와 냉각통로출구(29b)가, 도 3이나 상술한 특허문헌 2나 3의 발명에 나타난 바와 같이 동일 방향에 있을 때는, 냉각통로입구(29a)와 냉각통로출구(29b)가 아래쪽을 향하도록 경사져서 전열반(P3)이 설치되고, 특허문헌 2, 3에 종래기술로서 나타나 있는 바와 같이, 냉각통로출구(29b)가 냉각통로입구(29a)의 180° 반대측에 있게 되는 경우는, 냉각통로출구(29b)가 아래쪽을 향하고, 냉각통로입구(29a)가 위쪽을 향하도록 경사져서 전열반(P3)이 설치된다. 다만, 특허문헌 2나 3의 발명과 같이, 냉각통로(29)를 방사상으로 형성한 경우에는, 이 방사상의 냉각통로(29)는, 순환펌 프(27)를 정지했을 때, 냉각액(24)이 냉각통로출구(29b)로부터 자연히 흘러내리게 되는 형상, 배치가 됨은 물론이다.

또한, 냉각액 공급 호스(33, 34)나 전열반 접속 호스(35, 36)도, 순환펌프(27)의 운전을 정지했을 때, 전열반(P3)의 냉각통로(29)로부터 흘러내리는 냉각액(24)이 저온탱크(25)측을 향해서 중력으로 흐르도록 배관되어 있다. 도 3에서는, 전열반 접속 호스(35, 36)를 경사지게 하고, 냉각액 공급 호스(33, 34)는 거의 수직으로 올려세우는 입상부(立上部)와 거의 수평으로 뻗는 수평부로 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 제3 실시형태의 온도제어장치에 있어서, 냉매순환장치는 제2 실시형태의 냉매순환장치와 마찬가지로 운전된다. 그리고, 전열반(P3)을 저온, 예컨대, 0℃ 이하로부터 고온, 예컨대, 40℃를 넘어 승온하여 온도제어할 경우, 전열반(P3)이 저온탱크(25)보다 높은 위치에 경사져 설치되고, 게다가, 저온탱크(25)는 대기개방형으로 되어 있으므로, 순환펌프(27)의 운전을 정지하면, 전열반(P3)의 냉각통로(29)에 있는 냉각액(24)은, 중력에 의해 자연히 전열반 접속 호스(35, 36)를 지나, 냉각액 공급 호스(33, 34)측으로 흘러내려서, 저온탱크(25)측으로 옮겨진다. 동시에, 전열반 히터(9)를 구동하여, 전열반(P3)을 승온하여, 전열반(P3)을 설정온도로 제어한다. 전열반(P3)이 고온으로 제어되어도, 전열반(P3)의 냉각통로(29)에는 냉각액(24)이 남아 있지 않으므로, 순환라인(L2)의 냉각액(24)의 온도가 크게 상승하지 않는다.

이 제3 실시형태의 온도제어장치에 의하면, 전열반(P3)을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 전열반(P3)의 냉각통로(29)의 냉각액(24)은, 순환펌 프(27)를 정지했을 때, 전열반(P3)의 설치구조에 의해 자연히 배출되므로, 전열반(P3)의 열용량이 크게 되지 않아, 전열반 히터(30)에 의한 전열반(P3)의 승온시간을 단축할 수 있다.

또한, 전열반 히터(30)에 의해 전열반(P3)을 고온으로 제어해도, 전열반 히터(30)의 냉각통로(29)에는 냉각액(4)이 존재하지 않기 때문에, 순환라인(L2)의 냉각액(4)이 고온으로 가열되지 않는다. 따라서, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 뛰어난 냉매를 사용해도, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않아, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있다.

게다가, 전열반(P3)을 저온탱크(25)의 상방에 기울여 설치하기만 하면 되므로, 별도의 각별한 장치를 필요로 하지 않아, 냉매배출수단을 간단한 구조로 할 수 있고, 게다가 특별한 조작도 필요로 하지 않으므로, 온도제어장치의 운전이 용이하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고 다양한 설계변경이 가능하며, 이들은 모두 본 발명에 포함된다. 예컨대, 본 발명의 온도제어장치는, 전열반의 온도제어를 행하는 것에 한정되지 않고, 순환라인도 상술한 실시예의 것에 한정되지 않으며, 적절한 순환라인으로 좋다.

본 발명의 온도제어장치에 의하면, 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어하는 경우, 온도제어대상에 마련한 냉각통로 내에 머무는 냉매를 냉 각통로로부터 배출하도록 하였으므로, 전열반 히터에 의해 온도제어대상을 고온으로 제어할 때, 온도제어대상에 마련한 냉각통로에는 냉매가 존재하지 않기 때문에, 온도제어대상의 열용량이 크게 되지 않는다. 따라서, 전열반 히터로 온도제어대상을 승온시키는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 전열반 히터에 의해 온도제어대상을 고온으로 제어하여도, 온도제어대상에 마련한 냉각통로의 냉매는, 냉각통로로부터 배출되고 있으므로, 냉매순환라인의 냉매가, 전열반 히터에 의해 고온으로 가열되지 않는다. 따라서, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 뛰어난 냉매를 사용해도, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하지 않으므로, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있다.

또한, 냉매순환장치를 대기개방형으로 하였으므로, 냉매배출수단은, 순환펌프의 운전을 정지했을 때, 냉각통로에 있는 냉매를 용이하게 냉각통로로부터 배출할 수 있다.

Claims

온도제어대상에 형성한 냉각통로에 냉매를 순환시키는 대기(大氣)개방형의 냉매순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 전열반(傳熱盤) 히터를 가지며, 상기 온도제어대상을 저온으로 온도제어할 때는, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 고온으로 온도제어할 때는, 상기 냉매순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 상기 전열반 히터에 의해 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서,

상기 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어할 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 온도제어대상에 마련한 상기 냉각통로 내에 남는 냉매를 상기 냉각통로 내로부터 배출하는 냉매배출수단을 마련한 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 냉매배출수단이, 상기 냉각통로의 냉매입구로부터 가압된 에어를 상기 냉각통로 내에 보내는 에어공급라인인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 냉매배출수단이, 상기 냉각통로의 냉매출구측에 마련한 펌프인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 냉매배출수단이, 냉매의 순환을 정지하면, 상기 냉각통로 내의 냉매가 자연히 배출되도록, 상기 온도제어대상을 설치하며,

상기 온도제어대상은, 상기 배출된 냉매가 모이는 저온탱크의 위쪽에 배치되고, 또한, 상기 냉매배출수단의 운전을 정지했을 때, 상기 냉각통로에 남아 있는 냉매가, 중력에 의해 자연히, 상기 저온탱크에 연결된 냉매순환라인 측으로 흘러내리도록, 경사져서 설치되어 있으며, 또한,

상기 냉각통로는, 상기 냉매배출수단의 운전을 정지했을 때, 상기 냉매가 중력에 의하여 자연히 상기 냉매순환라인에 흘러내릴 수 있게 되는 경사 형상의 유로로 되어 있는 구성인 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
청구항 1에 기재된 온도제어장치의 운전방법에 있어서,

상기 온도제어대상을 저온에서 고온으로 승온하여 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 냉매배출수단에 의해, 상기 온도제어대상에 형성한 상기 냉각통로 내에 남는 냉매를 상기 냉각통로 내로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치의 운전방법.