KR100852099B1

KR100852099B1 - 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치

Info

Publication number: KR100852099B1
Application number: KR1020077015896A
Authority: KR
Inventors: 아키히토 야나기다; 다이치 후지타
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-08-13
Also published as: DE112007001460T5; KR20080015772A; JP2008014534A; US20100005815A1; JP4648877B2; US7870757B2; WO2008004352A1

Abstract

온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법으로서, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법.

Description

온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치{Liquid discharge method and liquid discharger in temperature controller}

본 발명은, 개괄적으로 냉매순환장치의 냉매에 의한 냉각과 히터에 의한 가열에 의하여 전열반(傳熱盤; 열전달 플레이트) 등의 온도제어대상의 온도제어를 행하는 온도제어장치에 관한 것이며, 특히, 온도제어장치의 액체 배출에 관한 것이다.

종래, 전열반 등의 온도제어대상의 온도를 제어하는 것을 목적으로 한 온도제어장치는, 온도제어대상을 실온(室溫) 이하로 온도제어하는 경우, 냉매 순환라인의 냉매를 순환시키고, 온도제어대상에 설치한 히터로 제어하고, 온도제어대상을 실온을 넘는 고온으로 온도제어하는 경우는, 냉매의 순환을 정지하고, 온도제어대상에 설치한 히터로 제어한다고 하는 방법이 일반적이다. 이로써, 온도제어대상의 온도는, 예컨대, －70℃∼200℃의 범위로 제어되고 있다. 도 1에, 종래의 온도제어장치의 플로우 개념도를 나타낸다.

온도제어장치는, 대기(大氣)개방형의 냉매탱크(104)와, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)를 냉각하는 냉동기(R')와, 냉매(103)나 전열반 히터(110)에 의하여 온도제어되는 온도제어대상( 이하, 「전열반(傳熱盤)(P')」이라고 함)과, 냉매탱크(104)와 냉동기(R') 사이에서 냉매(103)를 순환시키는 냉매 냉각라인(L1')과, 냉매탱크(104)와 전열반(P') 사이에서 냉매(103)를 순환시키는 냉매 순환라인(L2')을 구비하고 있다.

전열반(P')은, 냉매 순환라인(L2')을 순환하는 냉매(103)가 흐르는 냉매통로(109)와, 전열반(P')을 가열하는 전열반 히터(110)를 구비하고 있어, 냉매통로(109)를 흐르는 냉매(103)나 전열반 히터(110)에 의하여 소정의 설정온도로 온도제어되도록 되어 있다. 전열반(P')에는, 전열반(P')의 온도를 검지하여, 전열반(P')이 소정의 설정온도가 되도록 전열반 온도히터(110)를 제어하기 위한 전열반 온도센서(110a)가 설치되어 있다.

냉동기(R')는, 압축기(101)와, 열교환기(102)를 구비하고 있고, 압축기측 냉매가, 도 1에 나타낸 화살표 방향으로, 압축기(101) → 열교환기(102) → 압축기(101)로 흐르는 순환회로가 형성되어 있다. 열교환기(102)는, 압축기측 냉매가 흐르는 압축기측 냉매통로(102a)와, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)가 흐르는 냉매통로(102b)를 구비하고 있고, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)는, 이 냉매통로(102b)를 흐름으로써, 냉동기(R')에서 냉각되도록 되어 있다.

냉매 냉각라인(L1')은, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)의 온도를 전열반(P')의 소정의 설정온도에 따라 제어하는 것으로서, 냉매통로(102b)와, 냉매탱크(104)와, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)를 냉매통로(102b)에 송출하는 순환펌프(105)와, 냉매 냉각라인(L1')을 흐르는 냉매(103)의 유량을 조정하는 유량조정밸브(106)를 구비하고 있다. 이로써, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)는, 냉매탱크(104) → 순환펌프(105) → 냉매통로(102b) → 유량조정밸브(106) → 냉매탱크(104)로 냉매 냉각라인(L1')을 순환한다.

유량조정밸브(106)는, 냉매탱크(104)에 설치한 냉매 온도센서(106a)에 의하여 제어되어, 냉매통로(102b)를 흐르는 냉매(103)의 유량을 조정하여, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)의 온도가 전열반(P')의 소정의 설정온도에 대응한 온도가 되도록 제어한다.

냉매 순환라인(L2')은, 전열반(P')의 온도제어를 행하는 것으로서, 전열반(P')에 형성한 냉매통로(109)와, 냉매탱크(104)와, 냉매탱크(104)의 냉매(103)를 냉매통로(109)에 송출하는 순환라인 펌프(107)와, 순환라인 히터(108)를 구비하고 있다. 이로써, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)는, 냉매탱크(104) → 순환라인 펌프(107) → 순환라인 히터(108) → 냉매통로(109) → 냉매탱크(104)로 냉매 순환라인(L2')을 순환한다.

이와 같이 구성된 온도제어장치의 작동은 다음과 같다. 전열반(P')을 실온 이하로 온도제어할 때는, 냉동기(R')와 순환펌프(105)를 운전하여, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)를 냉매 냉각라인(L1')에서 순환시킴과 함께, 유량조절밸브(106)에서 냉매통로(102b)를 흐르는 냉매(103)의 유량을 조정하여, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)의 온도가 전열반(P')의 소정의 설정온도에 대응한 온도가 되도록 제어한다.

동시에, 냉매 순환라인(L2')의 순환라인 펌프(107) 및 전열반 히터(110)를 운전하여, 순환라인 펌프(107)에 의하여, 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)를 전열반(P')의 냉매통로(109)에 송출하고, 이 냉매통로(109)에 송출된 냉매(103)와 전열반(P')에 설치한 전열반 히터(110)에 의하여, 전열반(P')의 온도제어를 행한다. 전열반 히터(110)는, 전열반 온도센서(110a)가 검출하는 온도에 근거하여, 전열반(P')이 소정의 설정온도가 되도록 제어된다. 냉매통로(109)에 송출된 냉매(103)는, 전열반(P')과 열교환한 후, 냉매탱크(104)에 되돌려진다.

전열반(P')의 설정온도를 실온 이하의 저온, 예컨대, －40℃로부터 실온을 넘는 고온, 예컨대, 200℃로 변경하는 경우는, 순환라인 펌프(107)를 운전함과 함께, 순환라인 히터(108)와 전열반 히터(110)를 운전하여, 냉매 순환라인(L2')을 순환하는 냉매(103)의 온도를 승온시킨다. 이때 냉동기(R')와 순환펌프(105)는 운전을 정지하고 있다. 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)의 온도가 소정 온도, 예컨대 10℃(냉매(103)는 액체인 상태)로 승온하였을 때, 순환라인 펌프(107)의 운전을 정지하고, 냉매 순환라인(L2')의 냉매(103)의 순환을 정지함과 함께, 순환라인 히터(108)의 운전을 정지한다. 냉매탱크(104) 내의 냉매(103)의 온도가 10℃로 승온한 이후는, 전열반 히터(110)에 의하여, 전열반(P')의 온도가 200℃가 될 때까지 승온시킨다. 그 후, 전열반 히터(110)는, 전열반 온도센서(110a)가 검출하는 온도에 근거하여, 전열반(P')의 온도가 설정온도 200℃가 되도록 제어한다.

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

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2003－148852호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2002－124558호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2002－353297호 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

상술한 바와 같이 구성된 종래의 전열반의 온도제어장치에 의하여, 전열반(P')을 고온, 예컨대, 150℃ 이상으로 온도제어하는 경우, 순환라인 펌프(107)가 냉매(103)의 순환을 정지하여도, 냉매 순환라인(L2')에 냉매(103)가 남으므로, 전열반(P')의 냉매통로(109)에 잔류하고 있는 냉매(103)가 전열반 히터(110)에 의하여 고온으로 가열되며, 냉매(103)의 종류나 온도조건에 따라서는, 냉매(103)가 열분해하여 유독가스를 발생시키거나, 냉매(103)가 산화ㆍ증발하는 등 다양한 문제가 발생할 우려가 있다.

특히, 저온영역(예컨대, 0℃ 이하)에서 능력이 높은 냉매를 사용하고자 하는 경우이더라도, 전열반(P')의 온도를 고온으로 제어할 때에 상술한 문제가 발생하므로, 사용할 수 없는 등의 문제가 있어, 사용할 냉매의 선택폭을 좁게 하였다.

본 발명의 과제는, 온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 온도제어대상을 저온으로 온도제어할 때는, 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 히터에 의하여 온도제어하고, 온도제어대상을 고온으로 온도제어할 때는, 냉매 순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 히터에 의하여 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서, 온도제어대상의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 냉매가 산화하거나, 증발하거나, 혹은, 유독가스를 발생시키지 않도록 하여, 저온영역에서 능력이 높은 냉매이더라도, 고온제어할 수 있도록 하여, 사용할 냉매의 선택폭을 넓히는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 실시형태(실시예)에 의하면, 상기 문제의 하나 또는 다수가 해결 또는 저감될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 문제의 하나 또는 다수가 해결 또는 저감될 수 있는 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법으로서, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점(沸點) 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법이 제공된다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출장치로서, 이 액체 배출장치는, 상기 냉매 순환라인에 접속한 에어 공급라인을 구비하고, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출장치가 제공된다.

[발명의 효과]

본 발명의 일실시예에 의한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치에 의하면, 온도제어대상의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 온도제어대상이, 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도로 승온하였을 때, 냉매 순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하여 온도제어대상 내의 액체상태의 냉매를 배출하고, 그 후, 온도제어대상이, 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도까지 승온한 시점에서, 재차, 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하여 온도제어대상 내의 기화한 잔류 냉매를 배출한다는 식으로 액체 배출을 2단계로 행함으로써, 온도제어대상 내의 냉매를 모두 제거할 수 있으므로, 온도제어대상을 고온으로 온도제어할 때, 냉매가 증발하거나, 산화하거나, 혹은, 유독가스를 발생시키거나 하지 않는다. 또한, 저온영역에서 능력이 높은 냉매를 고온제어하는 것이 가능해져서, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있고, 냉각시간의 단축이나 냉동능력의 상승을 도모할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점(利點)은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써, 더욱 명료하게 될 것이다.

도 1은, 종래의 온도제어장치의 플로우 개념도이다.

도 2는, 본 발명의 일실시예에 의한 온도제어장치 및 액체 배출장치의 플로우 개념도이다.

도 3은, 본 발명의 일실시예에 의한 시험의 비교예이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

P : 전열반(傳熱盤)

R : 냉동기

L1 : 냉매 냉각라인

L2 : 냉매 순환라인

E : 액체 배출장치

CR1 : 유량조정밸브 제어부

CR2 : 전열반 히터 제어부

CR3 : 순환라인 펌프 제어부

CR4 : 순환라인 히터 제어부

CR5 : 액체 배출밸브 제어부

CR6 : 전열반 히터 정지 제어부

1 : 압축기

2 : 열교환기

3 : 냉매

4 : 냉매탱크

5 : 순환펌프

6 : 유량조정밸브

6a : 냉매 온도센서

7 : 순환라인 펌프

8 : 순환라인 히터

9 : 전열반(P)의 냉매통로

10 : 전열반 히터

10a : 전열반 온도센서

11 : 에어 공급원

12 : 에어 공급라인

13 : 액체 배출밸브

14 : 플로우 스위치

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치 의 실시예를 첨부도면에 근거하여 설명한다. 도 2는, 온도제어장치와 액체 배출장치의 플로우 개념도이다.

도 2를 참조하면, 온도제어장치는, 온도제어대상인 전열반(傳熱盤)(P)을 가열하는 히터(10)( 이하, 「전열반 히터(10)」라고 함)와, 냉매(3)를 저류(貯留)하는 냉매탱크(4)와, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)를 냉각하는 냉동기(R)와, 냉매(3)나 전열반 히터(10)에 의하여 온도제어되는 전열반(P)과, 냉매탱크(4)와 냉동기(R) 사이에서 냉매(3)를 순환시키는 냉매 냉각라인(L1)과, 냉매탱크(4)와 전열반(P) 사이에서 냉매(3)를 순환시키는 냉매 순환라인(L2)을 구비하고 있다.

전열반(P)은, 냉매 순환라인(L2)의 냉매(3)가 순환하는 냉매통로(9)와, 전열반(P)을 가열하는 전열반 히터(10)를 구비하고 있으며, 냉매(3)를 냉매통로(9)에 순환시키는 것이나 전열반 히터(10)로 가열하는 것에 의하여, 전열반(P)의 온도는, 예컨대, －70℃∼200℃의 범위로 제어된다. 냉매(3)는, 갈덴(Galden)(상품명)이나 플로리너트(Fluorinert)(상품명) 등의 불소계 냉매가 사용된다.

전열반 히터(10)는, 예컨대, 전열히터로 구성되어 있고, 전열반(P)에 설치한 온도센서(10a)의 검출하는 온도에 근거하여, 전열반(P)의 온도가 소정의 설정온도가 되도록 제어한다. 전열반 히터(10)의 제어는, 전열반 히터 제어부(CR2) 또는 상술한 특허문헌 1에 기재된 온도측정 저항체 등, 그 밖의 적절한 수단에 의하여 행하여진다. 다만, 도 2에 나타낸 전열반(P)은 모식도이며, 그 구체적인 구성으로서는, 예컨대, 상술한 특허문헌 2나 특허문헌 3에 나타내어진 것이 있다.

이와 같이 구성된 전열반(P)은, 전열반(P)을 실온 이하의 저온으로 온도제어 하는 경우는, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)와 전열반 히터(10)에 의하여 소정의 설정온도로 제어되고, 전열반(P)을 실온을 넘는 고온으로 온도제어하는 경우는, 전열반 히터(10)에 의하여 소정의 설정온도로 제어된다.

냉동기(R)는, 압축기(1)와 열교환기(2)를 구비하고 있고, 냉매( 이하, 「냉동기측 냉매」라 함)가, 도 2에 나타낸 화살표 방향으로, 압축기(1) → 열교환기(2) → 압축기(1)로 흐르도록 되어 있다. 열교환기(2)는, 냉동기측 냉매가 흐르는 냉동기측 냉매통로(2a)와, 냉매탱크(4)로부터의 냉매(3)가 흐르는 냉매통로(2b)를 구비하고 있고, 냉매 냉각라인(L1)의 냉매(3)는, 이 냉매통로(2b)를 흐름으로써 냉각된다.

냉매(3)를 저류(貯留)하는 냉매탱크(4)는, 거의 밀폐된 단열구조로 되어 있으며, 이 실시예에서는, 냉매탱크(4)의 상부는, 대기(大氣)개방 튜브(4a)에 의하여 대기에 개방되어 있다. 또한, 냉매탱크(4)의 상부공간에는, 냉매(3)를 0℃ 이하의 저온으로 온도제어하였을 때, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)가 냉매탱크(4)의 상부공간에 있는 공기로부터 수분을 흡수, 결로되어 얼음이 되는 것을 방지하기 위하여, 드라이 에어를 공급하면 좋다. 이 드라이 에어는, 드라이 에어 공급라인(미도시)의 드라이 에어를 스피드 컨트롤러(미도시)에 의하여 약한 양압((+)압력)까지 감압하여 공급된다. 또한, 증발 등에 의하여 냉매탱크(4)로부터 외부로 빠져나가는 냉매(3)는, 냉매탱크(4)에 설치된 물받이(미도시)로 회수하면 좋다.

냉매탱크(4)와 냉동기(R) 사이에서 냉매(3)를 순환시키는 냉매 냉각라인(L1)은, 전열반(P)을 실온 이하의 저온으로 온도제어할 때, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3) 의 온도를 전열반(P)의 소정의 설정온도에 대응한 온도로 제어하는 것으로서, 냉매통로(2b)와, 냉매탱크(4)와, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)를 냉매통로(2b)에 송출하는 순환펌프(5)와, 냉매 냉각라인(L1)을 순환하는 냉매(3)의 유량을 조정하는 유량조정밸브(6)를 구비하고 있다. 이로써, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)는, 냉매탱크(4) → 순환펌프(5) → 냉매통로(2b) → 유량조정밸브(6) → 냉매탱크(4)로 순환하여 흐른다.

냉매 냉각라인(L1)에 설치된 순환펌프(5)는, 후술하는 순환라인 펌프(7)와 마찬가지로, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)의 온도가 후술하는 제1 소정 온도 이상이 되었을 때나, 전열반(P)을 실온을 넘는 고온으로 온도제어할 때 운전이 정지되도록 되어 있다.

냉매 냉각라인(L1)에 설치한 유량조정밸브(6)는, 냉매탱크(4)에 설치한 냉매 온도센서(6a)에 의하여 제어되며, 전열반(P)을 실온 이하의 온도로 제어할 때, 열교환기(2)의 냉매통로(2b)를 흐르는 냉매(3)의 유량을 조정하여, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)의 온도가 전열반(P)의 소정의 설정온도에 대응한 온도가 되도록 제어한다. 이 온도센서(6a)에 의한 유량조정밸브(6)의 제어는, 예컨대, 도 2에 나타낸 유량조정밸브 제어부(CR1) 또는 상술한 특허문헌 1에 나타나는 온도측정 저항체 등, 그 밖의 적절한 수단에 의하여 행할 수 있다.

전열반(P)의 온도제어를 행하는 냉매 순환라인(L2)은, 전열반(P)에 설치한 냉매통로(9)와, 냉매(3)를 저류하는 냉매탱크(4)와, 냉매(3)를 전열반(P)의 냉매통 로(9)에 송출하는 순환라인 펌프(7)와, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)를 가열하는 순환라인 히터(8)를 구비하고 있다. 이 냉매 순환라인(L2)에 의하여, 냉매(3)는, 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이, 냉매탱크(4) → 순환라인 펌프(7) → 순환라인 히터(8) → 전열반(P)의 냉매통로(9) → 냉매탱크(4)로 순환하여 흐른다. 냉매 순환라인(L2)은, 바람직하게는 대기(大氣)개방형으로 하는 것이 좋고, 이 실시예에서는, 냉매탱크(4)를 대기에 개방함으로써 대기개방형으로 되어 있다.

냉매 순환라인(L2)에 설치되는 순환라인 펌프(7)는, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)의 온도가 제1 소정 온도 이상이 되었을 때나, 전열반(P)을 실온을 넘는 고온으로 온도제어할 때, 운전이 정지되도록 되어 있다.

이 제1 소정 온도는, 냉매(3)의 종류에 따라서 적절하게 설정되는데, 냉매(3)의 비점 이하의 온도로 설정된다. 예컨대, 수℃에서 수십℃로, 바람직하게는, 10℃ 정도로 하는 것이 좋다. 제1 소정 온도를 냉매(3)의 비점 이하의 온도로 한 것은, 후술하는 에어에 의한 액체 배출을 행하는 경우, 제1단의 액체 배출을 냉매(3)가 액체의 상태에 있을 때 행하도록 하기 위해서이다. 또한, 제1 소정 온도를 0℃ 이하로 하면, 에어에 의한 액체 배출을 행하는 경우, 에어에 포함되는 수분을 흡수하여, 결로될 우려가 있으므로, 제1 소정 온도는 0℃보다 높게 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 소정 온도는, 냉매 순환라인(L2)의 적절한 위치에 설치한 온도센서에 의하여 검출하는데, 도 2의 경우, 냉매탱크(4)에 설치한 냉매 온도센서(6a)에 의하여 검출된다. 또한, 전열반(P)의 온도를 전열반 온도센서(10a)에서 검출하여, 이 검출한 온도를 냉매(3)의 온도로 하여도 좋다.

냉매 순환라인(L2)에 설치되는 순환라인 히터(8)는, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때 운전되어, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)를 가열하는 것으로서, 순환라인 펌프(7)와 마찬가지로, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)의 온도가 제1 소정 온도 이상이 되었을 때, 운전이 정지된다. 다만, 순환라인 히터(8)는, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때 냉매 순환라인(L2)의 냉매(3)의 온도를 승온시키기 위한 것으로서, 반드시 설치할 필요는 없다.

순환펌프(5)나 순환라인 펌프(7)나 순환라인 히터(8)의 운전정지는, 냉매 순환라인(L2)에 설치한 온도센서의 표시를 모니터하여 수동으로 행하여도 좋고, 온도센서의 신호에 근거하여 자동적으로 행하여도 좋다. 도 2에는, 냉매탱크(4)에 설치한 냉매 온도센서(6a)의 신호에 근거하여 자동적으로 운전정지하는 예가 나타내어져 있다.

도 2에 나타낸 예에서는, 냉매 온도센서(6a)는, 순환펌프 제어부(미도시), 순환라인 펌프 제어부(CR3) 및 순환라인 히터 제어부(CR4)에 각각 전기적으로 접속되어 있으며, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 온도센서(6a)가 제1 소정 온도를 검출하였을 때, 이 검출한 신호가 순환펌프 제어부, 순환라인 펌프 제어부(CR3) 및 순환라인 히터 제어부(CR4)에 각각 보내지고, 이들 제어부가 순환펌프(5), 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)에 각각 운전정지 지령신호를 보내어, 순환펌프(5), 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)의 운전을 정지하도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 온도제어장치에 있어서, 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 냉매 순환라인(L2)에 에어나 질소 등의 불활성 가스를 공급하여, 전열반(P) 내에 있는 냉매(3)를 배출하도록 되어 있다. 이 냉매(3)를 배출하는 액체 배출은, 냉매(3)가 액체상태에 있는 온도일 때와, 냉매(3)가 기화상태에 있는 온도일 때의 2단계로 행하여지도록 되어 있다. 이하, 이 냉매를 배출하는 액체 배출방법 및 액체 배출장치의 실시예에 대하여 설명한다.

이 냉매를 배출하는 액체 배출방법은, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 냉매 순환라인(L2)을 흐르는 냉매(3)의 온도가 냉매(3)의 비점 이하에 있는 상술한 제1 소정 온도까지 승온하였을 때, 냉매 순환라인(L2)을 흐르는 냉매(3)의 순환을 정지하고, 에어 공급라인(12)으로부터 냉매 순환라인(L2)에 에어를 공급하여 전열반(P)의 냉매통로(9)에 흐르게 하여, 냉매통로(9) 내에 있는 냉매(3)(액체의 상태)를 밀어내고, 동시에, 전열반 히터(10)에 의하여 전열반(P)의 승온을 계속하여, 전열반(P)의 온도가, 냉매(3)의 비점을 넘는 제2 소정 온도로 승온하였을 때, 재차, 에어 공급라인(12)으로부터 냉매 순환라인(L2)에 에어를 공급하여 전열반(P)의 냉매통로(9)에 흐르게 하여, 이 냉매통로(9) 내에 잔류하고 있는 냉매(3)(기화되어 있음)를 밀어내어서 배출한다고 하는 것이다. 여기서, 에어 대신에 질소 등의 불활성 가스를 사용할 수 도 있다.

상술한 비점을 넘는 제2 소정 온도는, 냉매(3)의 종류에 따라서 적절하게 설정되는데, 냉매(3)의 비점을 넘는 온도이고, 또한, 전열반(P)의 냉매통로(9)에 잔류하는 냉매(3)가 가열되어서 산화나 유독가스가 발생하지 않도록 하는 온도로 설정된다. 예컨대, 냉매(3)의 비점이 76℃인 경우, 전열반(P)의 온도가 150℃ 이상이 되면, 전열반(P)에 잔류하는 냉매(3)가 산화나 유독가스를 발생시킬 우려가 있으므로, 제2 소정 온도는, 냉매통로(9) 내의 냉매(3)를 완전하게 기화시키는 것도 고려하여, 100℃ 정도로 설정된다.

에어를 냉매 순환라인(L2)에 공급하는 시간은, 적절하게 설정되는데, 도 3에 나타낸 예에서는, 제1 소정 온도에 대하여는, 1분 정도이고, 제2 소정 온도에 대하여는, 1∼2분 정도이다.

이 액체 배출방법을 실시하는 액체 배출장치(E)는, 냉매 순환라인(L2)에 가압된 에어 또는 질소 가스 등의 불활성 가스를 흐르게 하는 장치로서 구성된다.

이 실시예에서는, 액체 배출장치(E)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 에어 공급원(11)과, 에어 공급원(11)으로부터 가압 에어를 냉매 순환라인(L2)에 공급하기 위한 에어 공급라인(12)과, 에어 공급라인(12)의 개폐를 행하는 액체 배출밸브(13)를 구비하고 있다. 에어 공급라인(12)은, 냉매통로(9)의 상류측, 즉, 냉매통로(9)와 순환라인 히터(8)의 사이(에어 공급라인 접속점(12a))에서 냉매 순환라인(L2)으로 분기하여 접속된다. 에어 공급원(11)의 가압 에어는, 이 액체 배출밸브(13)를 오픈 함으로써, 냉매 순환라인(L2)에 공급되어, 냉매통로(9)를 흐르도록 되어 있다.

에어 공급라인 접속점(12a)과 순환라인 히터(8) 사이의 냉매 순환라인(L2)에는, 에어 공급원(11)으로부터 냉매 순환라인(L2)에 공급되는 에어가 순환라인 히터(8)나 순환라인 펌프(7) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위하여, 역류방지밸브(15)를 설치하는 것이 바람직하다.

에어 공급원(11)은, 에어 봄베에 의한 것, 가압 펌프에 의한 것 등 다양한 것을 사용할 수 있다. 특히, 저온으로 온도제어하는 장치에서는, 결로방지를 위하여 압력이 5㎏/㎠ 정도인 드라이 에어를 사용하고 있는 것이 많고, 이 드라이 에어 공급라인으로부터 분기하여 에어 공급원(11)으로 하면, 새로이 에어 공급원을 설치할 필요가 없다. 또한, 에어 대신에 질소 등의 불활성 가스를 사용하여도 좋다.

액체 배출밸브(13)는, 수동으로 조작하는 개폐밸브도 포함시켜 적절한 밸브를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 전자(電磁)밸브나 전동(電動)밸브로 하는 것이 좋다. 전자밸브나 전동밸브로 했을 경우, 수동으로 원격조작하도록 하여도 좋지만, 전자밸브나 전동밸브를 제어하는 액체 배출밸브 제어부(CR5) 등을 설치하여, 액체 배출밸브(13)를 자동적으로 개폐하도록 하면 좋다. 이 액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 에어 공급원(11)으로부터 냉매통로(9)에 가압 에어를 자동적으로 공급하여, 냉매통로(9) 내의 냉매를 배출하도록 하고 있다.

액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 도 2에 나타낸 실시예에서는, 순환라인 펌프(7)와, 순환라인 히터(8)와, 전열반 히터(10)와, 냉매탱크(4)에 설치한 냉매 온도센서(6a)에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 냉매 온도센서(6a)가 제1 소정 온도 이상을 검출한 신호와, 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)의 운전정지신호와, 전열반 히터(10)의 운전신호에 근거하여, 액체 배출밸브(13)에 제1 오픈 지령신호를 출력하여, 액체 배출밸브(13)를 제1 소정 시간 오픈하고, 전열반 온도센서(10a)가 제2 소정 온도를 검출한 신호와 전열반 히터(10)의 운전신호에 근거하여, 액체 배출밸브(13)에 제2 오픈 지령신호를 출력하여, 액체 배출밸브(13)를 제2 소정 시간 오픈하도록 되어 있다. 다만, 순환라인 히터(8)의 운전정지신호와 전열반 히터(10)의 운전신호는, 반드시 액체 배출밸브 제어부(CR5)에 보낼 필요는 없고, 생략하여도 좋다.

액체 배출밸브(13)를 오픈하여 두는 제1 소정 시간 및 제2 소정 시간은, 온도제어장치의 크기나 냉매(3)의 종류, 가압 에어의 공급량 등에 따라서 다르지만, 도 3에 나타낸 예에서는, 제1 소정 시간은, 1분 정도이고, 제2 소정 시간은, 1∼2분 정도이다.

여기서, 냉매 온도센서(6a)가 제1 소정 온도 이상을 검출하여, 에어의 공급을 1회 행한 후에는, 전열반 온도센서(10a)가 제2 소정 온도를 검출할 때까지는, 냉매 온도센서(6a)가 제1 소정 온도 이상을 검출하고 있어도, 액체 배출밸브 제어부(CR5)는 액체 배출밸브(13)에 오픈 지령신호를 출력하지 않고, 또한, 전열반 온도센서(10a)가 제2 소정 온도를 검출하여, 에어의 공급을 1회 행한 후에는, 전열반 온도센서(10a)가 제2 소정 온도 이상을 검출하고 있어도, 액체 배출밸브 제어부(CR5)가 액체 배출밸브(13)에 오픈 지령신호를 출력하지 않도록 되어 있다.

또한, 전열반(P)의 설정온도를 실온을 넘는 고온으로부터 실온 이하의 저온 으로 변경할 때는, 순환라인 펌프(7)가 운전되고 있고, 온도센서(6a)가 제1 소정 온도를 검출하거나 전열반 온도센서(10a)가 제2 소정 온도를 검출하여도, 액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 액체 배출밸브(13)를 오픈하지 않도록 되어 있다. 즉, 이 경우, 액체 배출장치(E)는 작동하지 않는다.

또한, 액체 배출시, 에어 공급원(11)에 가압 에어가 없거나, 혹은 액체 배출밸브(13)가 오픈되지 않거나 하여, 냉매 순환라인(L2)에 가압 에어의 공급이 없었을 때, 전열반(P)의 냉매통로(9)에 있는 냉매의 온도를 승온시키지 않기 위하여, 전열반 히터(10)의 운전을 자동적으로 정지하도록 하면 좋다.

이를 위하여, 도 2에 나타낸 실시예에서는, 전열반 히터(10)를 자동적으로 정지하는 수단(이하, 「전열반 히터 정지장치」라 함)이 설치되어 있다. 전열반 히터 정지장치는, 에어 공급라인(12)에 설치된 플로우 스위치(14)를 구비하며, 액체 배출시, 플로우 스위치(14)가 에어의 공급을 검출하지 않으면, 전열반 히터 정지 제어부(CR6)에 의하여 전열반 히터(10)의 운전이 자동적으로 정지되도록 되어 있다.

전열반 히터 정지 제어부(CR6)에는, 플로우 스위치(14)와, 액체 배출밸브 제어부(CR5)가 각각 전기적으로 접속되어 있고, 액체 배출밸브 제어부(CR5)로부터 제1 오픈 지령신호나 제2 오픈 지령신호를 받아도, 플로우 스위치(14)로부터의 작동신호가 없을 때, 전열반 히터(10)에 운전정지 지령신호를 보내어, 전열반 히터(10)의 운전을 정지한다.

다만, 플로우 스위치(14)는, 에어 공급라인 접속점(12a)과 액체 배출밸 브(13) 사이에 설치되어 있어도 좋다.

다만, 상술한 유량조정밸브 제어부(CR1), 전열반 히터 제어부(CR2), 순환펌프 제어부, 순환라인 펌프 제어부(CR3), 순환라인 히터 제어부(CR4), 액체 배출밸브 제어부(CR5), 전열반 히터 정지 제어부(CR6) 등의 각 제어부는, 적절한 컨트롤러(미도시) 내에 구성하면 좋고, 바람직하게는, 냉동기(R)에 기존 설치된 컨트롤러(미도시)를 사용하면 좋다.

다음으로, 도 2의 액체 배출장치(E)를 구비한 온도제어장치의 작동에 대하여 설명한다. 전열반(P)을 실온 이하의 저온으로 온도제어하는 경우의 동작은, 상술한 종래예와 마찬가지이므로 상술하지 않겠지만, 냉동기(R) 및 순환펌프(5)를 운전하여, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)를 냉매 냉각라인(L1)에 순환시키고, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)의 온도를 전열반(P)의 소정의 설정온도에 대응한 온도, 예컨대, 전열반(P)의 설정온도보다 수℃ 낮은 온도로 제어한다. 동시에, 순환라인 펌프(7)를 운전하여, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)를 전열반(P)에 설치한 냉매통로(9)에 송출하고, 이 냉매(3)와 전열반(P)에 설치한 전열반 히터(10)에 의하여 전열반(P)을 소정의 설정온도로 제어한다.

전열반(P)을 실온을 넘는 고온으로 온도제어하는 경우는, 순환라인 펌프(7)를 운전하지 않고, 즉, 냉매 순환라인(L2)의 냉매(3)의 순환을 정지하고, 전열반 온도센서(10a)가 검출하는 온도에 근거하여, 전열반(P)이 설정온도가 되도록 전열반 히터(10)를 제어한다. 이 경우, 후술하는 액체 배출에 의하여, 전열반(P)의 냉매통로(9)에는, 냉매(3)가 존재하지 않는다.

전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하여, 예컨대, －40℃로부터 200℃로 변경하여 온도제어하는 경우에 대하여, 이하 설명한다. 냉매의 비점은 76℃로 하고, 제1 소정 온도는 10℃, 제2 소정 온도는 100℃로 한다.

전열반(P)의 설정온도가 －40℃로부터 200℃로 변경되면, 검출부(미도시)에 의하여 이 변경이 검출된다. 동시에, 순환라인 펌프(7), 순환라인 히터(8) 및 전열반 히터(10)가 운전되어, 냉매 순환라인(L2)을 순환하는 냉매(3)의 온도가 승온된다. 다만, 이때, 냉매 냉각라인(L1)의 순환펌프(5)는, 운전하여도 좋고, 정지하여도 좋다.

이와 같이 하여, 냉매탱크(4) 내의 냉매(3)가 승온하여, 제1 소정 온도 10℃에 도달하면(냉매(3)는 액체의 상태), 냉매 온도센서(6a)가 이 제1 소정 온도를 검출하며, 이 검출한 신호는, 순환라인 펌프 제어부(CR3) 및 순환라인 히터 제어부(CR4)에 보내진다. 전열반(P)의 설정온도가 －40℃로부터 200℃로 변경된 것은 이미 검출되어 있으므로, 순환라인 펌프 제어부(CR3)나 순환라인 히터 제어부(CR4)는, 이 제1 소정 온도의 검출신호에 근거하여, 운전정지 지령신호를 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)에 보내서, 이들의 운전을 정지한다. 냉매 냉각라인(L1)의 순환펌프(5)를 운전하고 있었을 경우에는, 이 운전도 순환펌프 제어부에 의하여 마찬가지로 정지된다.

냉매 온도센서(6a)에서 검출한 이 신호는 액체 배출밸브 제어부(CR5)에도 보내진다. 액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 냉매 온도센서(6a)로부터의 신호와, 전열반 히터(10)로부터의 운전신호와, 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)로부터의 운전정지신호에 근거하여, 제1 오픈 지령신호를 액체 배출밸브(13)에 출력하여, 액체 배출밸브(13)를 제1 소정 시간, 예컨대 1분간 정도 오픈하여, 에어 공급원(11)으로부터 에어 공급라인(12)을 통하여 냉매 순환라인(L2)에 에어를 공급하여, 냉매통로(9) 내의 액체상태의 냉매(3)를 밀어내어, 냉매탱크(4)에 되돌린다.

동시에, 전열반(P)은 전열반 히터(10)의 운전에 의하여 더욱 승온한다. 전열반(P)이 제2 소정 온도 100℃까지 승온되면(냉매(3)는 기화되어 있음), 전열반 온도센서(10a)가 이 온도를 검출하며, 이 검출한 신호를 액체 배출밸브 제어부(CR5)에 보낸다. 액체 배출밸브 제어부(CR5)는, 이 전열반 온도센서(10a)로부터의 신호 및 전열반(P)의 운전신호에 근거하여, 제2 오픈 지령신호를 액체 배출밸브(13)에 출력하여, 액체 배출밸브(13)를 제2 소정 시간, 예컨대 1∼2분간 정도 오픈하여, 에어 공급원(11)으로부터 에어 공급라인(12)을 통하여 냉매 순환라인(L2)에 에어를 흐르게 하여, 이 냉매통로(9) 내에 잔류하고 있는 냉매(기화되어 있음)를 밀어내어, 냉매탱크(4)에 되돌린다.

상술한 제1 오픈 지령신호나 제2 오픈 지령신호는, 전열반 히터 정지장치의 전열반 히터 정지 제어수단(CR6)에도 보내진다. 이때, 플로우 스위치(14)로부터 전열반 히터 정지 제어부(CR6)에 플로우 스위치(14)가 작동하고 있지 않은 것을 나타내는 신호가 보내지면, 전열반 히터 정지 제어부(CR6)는, 제1 오픈 지령신호나 제2 오픈 지령신호와 플로우 스위치(14)가 작동하고 있지 않은 것을 나타내는 신호에 근거하여, 전열반 히터(10)에 운전정지 지령신호를 보내어, 전열반 히터(10)의 운 전을 자동적으로 정지하고, 전열반(P)의 온도제어를 중지한다.

액체 배출이 종료되면, 전열반(P)은, 전열반 히터(10)에 의하여 전열반(P)의 설정온도 200℃까지 승온되고, 그 후, 전열반 히터(10)는, 전열반 온도센서(10a)가 검출하는 온도에 근거하여, 전열반(P)의 온도를 설정온도 200℃로 제어한다.

여기서, 전열반(P)의 설정온도를 제1 소정 온도 10℃을 넘는 실온 이하의 온도로부터 실온을 넘는 고온 200℃로 변경하는 경우는, 냉매 온도센서(6a)가 검출하는 온도는, 이미 제1 소정 온도를 넘고 있으므로, 순환라인 펌프(7)의 운전을 정지하고, 상술한 바와 마찬가지로, 에어 공급라인(12)으로부터 냉매 순환라인(L2)에 에어를 공급하여, 냉매통로(9)에 있는 액체상태의 냉매(3)를 배출하고, 그 후, 전열반(P)의 온도가 제2 소정 온도 100℃로 승온하였을 때, 상술한 바와 같이, 에어 공급라인(12)으로부터 냉매 순환라인(L2)에 에어를 공급하여, 냉매통로(9)에 잔류하는 기화한 상태의 냉매(3)를 배출하면 좋다.

또한, 전열반(P)의 설정온도를 제1 소정 온도 10℃ 이하의 온도로부터 10℃을 넘는 실온으로 변경하는 경우는, 이 변경이 실온을 넘는 변경이 아니므로, 액체 배출장치(E)는 작동하지 않고, 전열반(P)은 냉매(3)와 전열반 히터(10)로 온도제어된다.

또한, 액체 배출밸브(13)를 수동으로 조작하는 경우에는, 전열반(P)에 설치한 온도센서(10a)의 표시를 모니터하면서, 상술한 순서로, 순환펌프(5), 순환라인 펌프(7) 및 순환라인 히터(8)의 운전정지와 액체 배출밸브(13)의 개폐 등을 수동으로 행하면 좋다. 다만, 액체 배출시, 플로우 스위치(14)가 작동하지 않을 때는, 전 열반 히터 정지장치에 의하여 전열반 히터(10)의 운전이 자동적으로 정지된다.

이 실시예의 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치(E)에 의하면, 전열반(P)의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 전열반(P)(냉매(3))이, 냉매(3)의 비점 이하인 제1 소정 온도로 승온하였을 때, 냉매 순환라인(L2)의 냉매(3)의 순환을 정지하고, 냉매통로(9) 내에 가압 에어를 흐르도록 하였으므로, 냉매통로(9) 내에 잔류하는 냉매(3)는, 액체의 상태에 있어서, 가압 에어에 의하여 단시간에 냉매통로(9) 내에 있는 대부분의 냉매(3)를 냉매통로(9) 밖으로 밀어낼 수 있다.

게다가, 전열반(P)이, 냉매(3)의 비점을 넘은 제2 소정 온도까지 승온된 시점에서, 재차, 냉매통로(9) 내에 가압 에어를 흐르도록 하였으므로, 상술한 액체상태의 액체 배출에서 완전히 배출될 수 없었던 소량의 잔류 냉매(3)는 기화하고, 이 기화한 냉매(3)를 가압 에어에 의하여 완전히 밀어낼 수 있으므로, 냉매통로(9) 내에 있는 냉매(3)를 모두 배출할 수 있다.

도 3에, 상술한 액체 배출의 효과의 구체예를 나타낸다. 도 3은, 비점 76℃의 냉매를 사용한 시험의 비교예이다. 전열반(P)의 온도, 즉 냉매의 온도가 10℃일 때, 냉매는 액체인 상태이며, 액체 배출밸브(13)를 오픈하여 가압 에어를 1분간, 3분간, 5분간, 냉매통로(9)에 공급하여도, 냉매통로(9)에는 각각 11.0g, 1.0g, 0.8g의 냉매가 잔류 액량(液量)으로서 남아서, 냉매를 완전하게 배출할 수 없다. 그러나, 전열반(P)의 온도가 10℃일 때, 액체 배출밸브(13)를 오픈하여 가압 에어를 1분간 공급하고, 또한, 전열반(P)의 온도가 100℃(냉매는 기화되어 있음)로 승온하 였을 때, 재차, 액체 배출밸브(13)를 오픈하여, 가압 에어를 1분간, 2분간, 냉매통로(9)에 공급하면, 잔류 액량은, 어느 경우도 0.0g이 되어, 냉매통로(9) 내의 냉매가 완전하게 배출되고 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 액체 배출을 2단계로 수행하면 복잡한 냉매통로(9)가 형성된 전열반(P)이더라도, 냉매통로(9)에 남은 냉매(3)를 단기간에 완전하게 배출할 수 있다. 따라서, 이 실시예에 의하면, 전열반(P)을 고온으로 제어하는 경우, 냉매통로(9)에 냉매(3)가 존재하지 않으므로, 냉매가 유독가스를 발생시키거나, 산화하거나, 증발하는 것과 같은 문제점이 없어져서, 저온영역(0℃ 이하)에서 능력이 높은 냉매이더라도 사용할 수 있어, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있음과 함께, 냉각시간의 단축이나 냉동능력의 상승을 도모할 수 있다.

또한, 전열반(P)을 실온을 넘는 고온으로 제어하는 경우, 냉매통로(9)에는 냉매(3)가 존재하지 않으므로, 전열반(P)의 열용량이 커지지 않아서, 전열반(P)을 승온시키는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 이 실시예에서는, 냉매 순환라인(L2)에 플로우 스위치(14)를 설치하여, 전열반(P)의 설정온도를 저온으로부터 고온으로 변경할 때, 온도센서(6a 및 10a)가 각각 제1 소정 온도 및 제2 소정 온도를 검출하여도, 가압 에어의 공급이 행하여지지 않았을 때, 이 플로우 스위치(14)에 의하여 이 공급이 없는 것을 검출하여, 전열반 히터(10)의 운전을 정지하고, 냉매통로(9)에 냉매(3)가 남은 상태에서 전열반(P)이 승온하지 않도록 하였으므로, 준비가 되지 않은 상태에서 전열반(P)이 승온하여, 냉매가 증발하거나, 산화하거나, 유독가스를 발생시키거나 하는 문제를 막을 수 있어서, 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 이 실시예에서는, 냉매 순환라인(L2)을 대기개방형으로 하였으므로, 액체를 배출할 때, 냉매통로(9)에 있는 냉매(3)를 막힘 없이 냉매탱크(4)까지 배출할 수 있다. 또한, 냉매 순환라인(L2)에 역류방지밸브(15)를 설치하도록 하였으므로, 냉매(3)를 배출할 때, 가압 에어가 순환라인 히터(8)나 순환라인 펌프(7)를 통하여 냉매탱크(4) 측으로 흐르지 않고, 모두 냉매통로(9)로 흐르므로, 효율적으로 냉매(3)를 배출할 수 있다.

본 발명의 일관점에 의하면, 온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법으로서, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉 매를 배출하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법이 제공된다.

또한, 상기 액체 배출방법에 있어서, 상기 냉매 순환라인 내에 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않았을 때, 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않은 것을 검출하여, 상기 히터의 운전을 정지하도록 하여도 좋다.

본 발명의 일관점에 의하면, 온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출장치로서, 이 액체 배출장치는, 상기 냉매 순환라인에 접속한 에어 공급라인을 구비하고, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 온도제어 장치에 있어서의 액체 배출장치가 제공된다.

또한, 상기 액체 배출장치는, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 없었을 때, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 없었던 것을 검지하여, 상기 히터의 운전을 정지하는 수단을 구비하고 있어도 좋다.

상기 액체 배출방법이나 액체 배출장치는 다음과 같이 작용한다. 온도제어대상의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경하는 경우, 냉매 순환라인의 냉매를 순환시킴과 함께, 온도제어대상에 설치한 히터를 운전하여 냉매 및 온도제어대상을 승온시킨다. 이 순환하는 냉매의 온도가, 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도까지 승온하였을 때, 냉매의 순환을 정지하고, 에어 공급라인으로부터 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하고, 온도제어대상 내에 있는 액체상태의 냉매를 이 온도제어대상으로부터 밀어내어, 온도제어대상 내에 있는 냉매의 대부분을 냉매 순환라인에 설치한 냉매탱크 등에 되돌린다.

동시에, 온도제어대상에 설치한 히터에 의하여 온도제어대상의 승온을 계속하여, 온도제어대상의 온도가, 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도까지 승온하여, 온도제어대상 내에 남아있는 냉매가 기화하였을 때, 재차, 에어 공급라인으로부터 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하여, 온도제어대상 내에 잔류ㆍ기화하고 있는 냉매를 이 온도제어대상으로부터 밀어내어, 냉매탱크 등으로 회수하여, 온도제어대상의 냉매를 완전하게 배출한다. 이어서, 온도제어대상에 설치한 히터에 의하여 온도제어대상을 더욱 승온하여, 이 히터에 의하여 온도제 어대상을 설정온도로 제어한다.

또한, 상기 액체 배출방법이나 액체 배출장치에 의하면, 온도제어대상의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 온도제어대상이 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도나 비점을 넘는 제2 소정 온도로 승온하여도, 에어 공급라인으로부터 온도제어대상에 설치한 냉매통로 내에 에어 또는 질소 가스 등의 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않았을 때, 이를 검출하여, 온도제어대상을 가열하는 히터의 운전을 정지하여, 온도제어대상에 잔류한 냉매가 히터에 의하여 준비가 되지 않은 상태에서 승온하지 않도록 한다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치에 의하면, 온도제어대상의 설정온도를 실온 이하의 저온으로부터 실온을 넘는 고온으로 변경할 때, 온도제어대상이, 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도로 승온하였을 때, 냉매 순환라인의 냉매의 순환을 정지하고, 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하여 온도제어대상 내의 액체상태의 냉매를 배출하고, 그 후, 온도제어대상이, 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도까지 승온한 시점에서, 재차, 냉매 순환라인에 에어 또는 질소 등의 불활성 가스를 흐르게 하여 온도제어대상 내의 기화한 잔류 냉매를 배출한다고 하는 식으로 액체 배출을 2단계로 행함으로써, 온도제어대상 내의 냉매를 모두 제거할 수 있으므로, 온도제어대상을 고온으로 온도제어할 때, 냉매가 증발하거나, 산화하거나, 혹은, 유독가스를 발생시키거나 하지 않는다. 또한, 저온영역에서 능력이 높은 냉매를 고온제어하는 것이 가능해져서, 사용할 냉매의 선택폭을 넓힐 수 있고, 냉각시간의 단축이나 냉동능력의 상승을 도모할 수 있다.

또한, 에어 공급라인으로부터 냉매 순환라인 내에 에어 또는 질소 가스 등의 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않았을 때, 이를 검출하여, 온도제어대상에 설치한 히터의 운전을 정지하도록 하면, 준비가 되지 않은 상태에서 냉매 순환라인의 냉매가 승온하지 않아, 냉매의 증발이나 산화 혹은 유독가스가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형예, 개량예가 행하여질 것이다. 예컨대, 본 발명의 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법 및 액체 배출장치는, 냉동장치나 압축기 등의 유체를 순환시키는 장치에도 적용할 수 있다. 또한 냉매 순환라인도 상술한 실시예의 것에 한정되지 않으며, 적절한 순환 라인이면 좋다.

액체 배출밸브 제어부는, 상술한 실시예의 것에 한정되지 않으며, 본 발명의 액체 배출방법을 실시할 수 있는 것이면 어떠한 방식이더라도 좋다. 또한, 순환펌프 제어부나 전열반 히터 제어부 등의 제어부에 대해서도, 상술한 제어를 할 수 있는 것이면 어떠한 방식이더라도 좋다.

본원은 2006년 7월 4일에 출원한 일본국 특허출원 제2006－184378호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본국 출원의 모든 내용은 참조함으로써 본원에 원용한다.

Claims

온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출방법으로서,

상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 액체 배출방법.
청구항 1에 있어서,

상기 냉매 순환라인 내에 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않았을 때, 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 행하여지지 않은 것을 검출하여, 상기 히터의 운전을 정지하도록 한 것을 특징으로 하는 액체 배출방법.
청구항 1에 있어서,

상기 에어 또는 불활성 가스는 상기 냉매 순환라인에 접속된 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 배출방법.
청구항 1에 있어서,

상기 불활성 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 액체 배출방법.
온도제어대상에 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인과, 상기 온도제어대상을 가열하는 히터를 가지고, 상기 온도제어대상을 실온 이하인 제1 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매를 순환시키고, 이 냉매와 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하고, 상기 온도제어대상을 실온을 넘는 제2 온도로 온도제어하는 경우, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상을 온도제어하도록 한 온도제어장치에 있어서의 액체 배출장치로서,

이 액체 배출장치는, 상기 냉매 순환라인에 접속한 에어 공급라인을 구비하고, 상기 온도제어대상의 설정온도를 상기 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 변경하는 경우, 상기 냉매의 온도가 상승하여 상기 냉매의 비점 이하인 제1 소정 온도에 도달하였을 때, 상기 냉매의 순환을 정지하고, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 냉매 를 배출하고, 동시에, 상기 히터에 의하여 상기 온도제어대상의 승온을 계속하여, 상기 온도제어대상이 승온하여 상기 냉매의 비점을 넘는 제2 소정 온도에 도달하였을 때, 재차, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 냉매 순환라인에 상기 에어 또는 불활성 가스를 공급하여 상기 온도제어대상 내의 잔류 냉매를 배출하도록 한 액체 배출장치.
청구항 5에 있어서,

상기 에어 공급라인으로부터 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 없었을 때, 상기 에어 공급라인으로부터 상기 에어 또는 불활성 가스의 공급이 없었던 것을 검지하여, 상기 히터의 운전을 정지하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 액체 배출장치.
청구항 5에 있어서,

상기 불활성 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 액체 배출장치.