KR20230173665A - 냉동식 칠러 - Google Patents

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KR20230173665A
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마코토 아다치
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 부하의 온도를 일정한 시간에 걸쳐서 목표 온도까지 서서히 변화시키는 것에 적합한 냉동식 칠러를 얻는다.
(해결 수단) 냉각액을 부하(2)에 공급하는 냉각액 회로(3)와, 냉각액의 온도를 조정하는 냉동 회로(4)와, 칠러 전체를 제어하는 제어부(6)를 갖고, 제어부(6)는 부하(2)를 목표 온도로 하기 위한 냉각액의 온도를 조정 목표 온도로서 설정하는 온도 설정부(33)와, 냉각액의 온도를 조정 목표 온도까지 변화시키는 조정 시간을 설정하는 시간 설정부(34)와, 조정 목표 온도 및 조정 시간으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부(35)와, 목표 온도 구배에 추종해서 냉각액의 온도가 변화되도록 제 1 전자 팽창 밸브(24) 및 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도를 조정하는 온도 제어부(36)를 갖는다.

Description

냉동식 칠러
본 발명은 온도 조정된 냉각액을 부하에 공급함으로써 상기 부하의 온도를 조정하는 냉동식 칠러에 관한 것이다.
온도 조정된 냉각액을 부하에 공급함으로써 상기 부하의 온도를 일정하게 유지하는 냉동식 칠러 즉 냉각액 순환 장치는 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 공지이다. 이 공지의 냉각액 순환 장치는 냉각액을 부하에 공급하는 냉각액 회로와, 상기 냉각액의 온도를 냉매와 상기 냉각액의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로와, 상기 냉매와 냉각액의 열교환을 행하는 열교환기를 갖고 있다. 상기 냉동 회로는 상기 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 냉각하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 보내지는 저온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 1 전자 팽창 밸브와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브를 갖고 있으며, 이것들 제 1 전자 팽창 밸브 및 제 2 전자 팽창 밸브의 개도를 조정해서 상기 열교환기에 공급되는 고온의 냉매의 유량 및 저온의 냉매의 유량을 제어함으로써, 상기 냉각액의 온도를 부하의 냉각 또는 가열에 적합한 일정한 온도로 유지하고, 이 냉각액으로 상기 부하를 냉각 또는 가열함으로써 상기 부하의 온도를 일정하게 유지하는 것이다.
한편, 발효나 숙성 등을 수반하는 음식물의 가공에 있어서는, 그 공정 중에 섬세하고 또한 정밀한 온도 관리를 장시간 계속해서 행하는 것이 요구될 경우가 있다. 예를 들면, 크래프트 맥주의 제조 공정 중에는, 고온(예를 들면 30℃)의 원액을 저온(예를 들면 0℃)까지 냉각하는 공정이 있지만, 이 가열 공정에 있어서는, 효모를 살아 있는 채 취출하기 위해서, 상기 원액을 장시간(예를 들면 24-48시간)에 걸쳐서 서서히 또한 정밀하게 냉각할 필요가 있다. 또한, 그 반대로, 저온의 원액을 고온까지 가열하는 공정도 있다.
상기 냉각액 순환 장치는 이렇게 부하의 온도를 변화시키는 용도로도 사용하는 것이 가능하지만, 공지의 냉각액 순환 장치는 상기 냉각액의 온도를 부하의 냉각 또는 가열에 적합한 일정한 온도로 유지함으로써 상기 부하의 온도를 일정하게 유지하도록 구성되어 있기 때문에, 부하의 온도를 서서히 변화시키는 사용 방법에 즉시 적용할 수 있는 것이 아니고, 적용하기 위해서는 어떠한 개선을 실시할 필요가 있었다.
일본 특허공개 2015-14417호 공보
본 발명의 기술적 과제는 부하의 온도를 일정한 시간에 걸쳐서 목표 온도까지 서서히 변화시키는 것에 적합한 냉동식 칠러를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 냉동식 칠러는 온도 조정된 냉각액을 부하에 공급하는 냉각액 회로와, 상기 냉각액의 온도를 상기 냉각액과 냉매의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로와, 상기 냉각액과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기와, 칠러 전체를 제어하는 제어부를 갖고, 상기 냉각액 회로는 상기 냉각액을 수용하는 탱크와, 상기 탱크 내의 냉각액을 부하에 공급하는 펌프와, 상기 냉각액의 온도를 측정하는 온도 센서를 갖고, 상기 제어부는 부하의 온도를 목표 온도까지 변화시키기 위한 냉각액의 설정 초기 온도 및 조정 목표 온도를 설정하는 온도 설정부와, 상기 냉각액의 온도를 설정 초기 온도로부터 조정 목표 온도까지 변화시키기 위한 조정 시간을 설정하는 시간 설정부와, 상기 설정 초기 온도와 조정 목표 온도 및 조정 시간으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부와, 상기 목표 온도 구배에 추종해서 상기 냉각액의 온도가 변화되도록 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하는 온도 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 냉동 회로는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 냉각하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 보내지는 저온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 1 전자 팽창 밸브와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브를 갖고, 상기 제어부는 상기 조정 시간을 복수의 시간역으로 구분하고, 시간역마다 상기 목표 온도 구배와 시간역에서의 경과 시간으로부터 그 시간역에 있어서의 현재 목표 온도를 산출함과 아울러, 상기 현재 목표 온도와 상기 온도 센서로 측정된 냉각액의 현재 온도를 비교하고, 비교 결과에 기반해서 상기 제 1 전자 팽창 밸브 및 제 2 전자 팽창 밸브의 개도를 조정함으로써 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 냉동식 칠러는 온도 조정된 냉각액을 부하에 공급하는 냉각액 회로와, 상기 냉각액의 온도를 상기 냉각액과 냉매의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로와, 상기 냉각액과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기와, 칠러 전체를 제어하는 제어부를 갖고, 상기 냉각액 회로는 상기 냉각액을 수용하는 탱크와, 상기 탱크 내의 냉각액을 부하에 공급하는 펌프와, 상기 부하의 온도를 측정하는 부하 온도 센서를 갖고, 상기 제어부는 부하의 설정 초기 온도 및 조정 목표 온도를 설정하는 온도 설정부와, 상기 부하의 온도를 상기 설정 초기 온도로부터 상기 조정 목표 온도까지 변화시키기 위한 조정 시간을 설정하는 시간 설정부와, 상기 설정 초기 온도와 조정 목표 온도 및 조정 시간으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부와, 상기 목표 온도 구배에 추종해서 상기 부하의 온도가 변화되도록 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정해서 상기 냉각액의 온도를 변화시키는 온도 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 냉동 회로는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 냉각하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 보내지는 저온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 1 전자 팽창 밸브와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브를 갖고, 상기 제어부는 상기 조정 시간을 복수의 시간역으로 구분하고, 시간역마다 상기 목표 온도 구배와 시간역에서의 경과 시간으로부터 그 시간역에 있어서의 현재 목표 온도를 산출함과 아울러, 상기 현재 목표 온도와 상기 부하 온도 센서로 측정된 부하의 현재 온도를 비교하고, 비교 결과에 기반해서 상기 제 1 전자 팽창 밸브 및 제 2 전자 팽창 밸브의 개도를 조정함으로써 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 부하를 온도 조정할 때의 조정 목표 온도와 조정 시간으로부터 목표 온도 구배를 산출하고, 이 목표 온도 구배에 추종해서 냉각액의 온도를 변화시킴으로써 부하를 목표 온도까지 변화시키도록 했으므로, 상기 부하의 온도를 목표 온도까지 장시간에 걸쳐서 서서히 또한 정밀하게 변화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 냉동식 칠러의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 온도 변화와 시간의 관계를 나타내는 선도이다.
도 3은 온도 제어를 위한 플로우차트이다.
도 1은 본 발명에 의한 냉동식 칠러의 일실시형태를 나타내는 것이다. 이 칠러(1)는 부하(2)의 온도를 조정 개시 시의 온도로부터 목표 온도까지 변화시키는 것으로, 상기 부하(2)의 온도 조정에 적합하도록 온도 조정된 냉각액을 상기 부하(2)에 공급하는 냉각액 회로(3)와, 상기 냉각액의 온도를 상기 냉각액과 냉매의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로(4)와, 상기 냉각액과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기(5)와, 칠러 전체를 제어하는 제어부(6)를 갖고 있다. 상기 열교환기(5)는 상기 냉매가 흐르는 냉매관(5a)(증발기)과, 상기 냉각액이 흐르는 냉각액관(5b)을 갖고 있다.
상기 냉각액은 상기 부하(2)를 냉각할 뿐만 아니라, 상기 냉각액의 온도를 부하(2)의 온도보다 높게 함으로써, 상기 부하(2)를 가열할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 상기 부하(2)는 예를 들면 크래프트 맥주의 원액과 같은 액체이다.
상기 냉각액 회로(3)는 상기 냉각액을 수용하는 탱크(7)와, 상기 탱크(7) 내의 냉각액을 상기 부하(2)에 공급하는 펌프(8)와, 상기 부하(2)의 공급측 부하 배관(2a)을 접속하기 위한 공급측 접속구(9a) 및 복귀측 부하 배관(2b)을 접속하기 위한 복귀측 접속구(9b)와, 상기 부하(2)에 공급되는 냉각액의 온도를 검출하는 공급측 온도 센서(10)와, 상기 부하(2)로부터 환류하는 냉각액의 온도를 검출하는 복귀측 온도 센서(11)를 갖고 있다.
상기 펌프(8)의 흡입구(8a)는 제 1 공급관(12)에 의해 상기 탱크(7)의 출구(7b)에 접속되고, 상기 펌프(8)의 토출구(8b)는 제 2 공급관(13)에 의해 상기 공급측 접속구(9a)에 접속되고, 상기 제 2 공급관(13)에, 상기 공급측 온도 센서(10)와 압력 센서(14)가 접속되어 있다.
또한, 상기 복귀측 접속구(9b)는 제 1 복귀관(15)에 의해 상기 열교환기(5)의 냉각액관(5b)의 일단에 접속되고, 상기 냉각액관(5b)의 타단은 제 2 복귀관(16)에 의해 상기 탱크(7)의 입구(7a)에 접속되고, 상기 제 1 복귀관(15)에 상기 복귀측 온도 센서(11)가 접속되어 있다.
또한, 상기 탱크(7)의 내부에는, 냉각액의 액위를 감시하는 레벨 스위치(17)가 설치되고, 상기 제 1 공급관(12)에는 드레인 배출관(18)이 접속되고, 이 드레인 배출관(18)에 드레인 배출 포트(19)가 형성되어 있다.
상기 펌프(8), 공급측 온도 센서(10), 복귀측 온도 센서(11), 압력 센서(14), 레벨 스위치(17)는 상기 제어부(6)에 전기적으로 접속되고, 상기 제어부(6)에 의해 각각의 기기의 제어 혹은 감시가 행해진다.
상기 냉각액 회로(3)에 있어서, 상기 탱크(7) 내의 냉각액은 상기 펌프(8)에 의해 상기 제 2 공급관(13) 및 공급측 부하 배관(2a)을 통해서 부하(2)에 공급되어, 상기 부하(2)의 온도를 조정한다. 부하(2)의 온도를 조정함으로써 온도가 변화된 냉각액은 상기 복귀측 부하 배관(2b)을 통해서 제 1 복귀관(15)으로 환류하고, 상기 열교환기(5)에서 냉매와의 열교환을 행함으로써 온도 조정된 뒤, 상기 탱크(7) 내로 복귀된다.
한편, 상기 냉동 회로(4)는 가스상 냉매를 압축해서 고온고압의 가스상 냉매로 해서 토출하는 압축기(20)와, 상기 압축기(20)로부터 제 1 배관(21)을 통해서 보내지는 가스상 냉매를 냉각해서 저온고압의 액상 냉매로 하는 콘덴서(22)와, 상기 콘덴서(22)로부터 제 2 배관(23)을 통해서 보내지는 냉매를 팽창시켜서 저온저압의 액상 냉매로 하는 제 1 전자 팽창 밸브(24)와, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)로부터 제 3 배관(25)을 통해서 보내지는 액상 냉매를 상기 냉각액과의 열교환에 의해 증발시켜서 저압의 가스상 냉매로 하는 상기 증발기(5a)를 갖고 있다. 상기 증발기(5a)로부터 나온 가스상 냉매는 제 4 배관(26)을 통해서 상기 압축기(20)로 복귀된다. 또한, 상기 제 1 배관(21)과 제 3 배관(25)은 바이패스관(27)에 의해 접속되고, 이 바이패스관(27)에, 상기 압축기(20)로부터 토출된 고온고압의 가스상 냉매를 상기 증발기(5a)로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브(28)가 접속되어 있다.
상기 콘덴서(22)는 전동 모터(22a)로 구동되는 팬(22b)에 의해 냉매를 냉각하는 공랭식의 콘덴서이며, 후술하는 제 1 냉매 압력 센서(31)가 측정한 냉매의 압력에 따라서 그 회전수가 제어된다.
한편, 상기 펌프(8), 압축기(20)는 상용 전원에 의한 고정의 회전수로 풀 운전되는 것이다.
상기 제 1 배관(21)에는, 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매의 온도를 검출하는 제 1 냉매 온도 센서(29)가 접속되고, 상기 제 4 배관(26)에는, 상기 압축기(20)로 복귀하는 가스상 냉매의 온도를 검출하는 제 2 냉매 온도 센서(30)가 접속되어 있다. 또한, 상기 제 2 배관(23)에는, 고압의 냉매의 압력을 측정하는 상기 제 1 냉매 압력 센서(31)가 접속되고, 상기 제 4 배관(26)에는, 저압의 냉매의 압력을 측정하는 제 2 냉매 압력 센서(32)가 접속되어 있다.
상기 압축기(20), 콘덴서(22)의 전동 모터(22a), 제 1 전자 팽창 밸브(24), 제 2 전자 팽창 밸브(28), 제 1 냉매 압력 센서(31), 제 2 냉매 압력 센서(32), 제 1 냉매 온도 센서(29), 및 제 2 냉매 온도 센서(30)는 상기 제어부(6)에 전기적으로 접속되고, 상기 제어부(6)에 의해 각각의 기기의 제어 혹은 감시가 행해진다.
상기 냉동 회로(4)에 있어서, 상기 압축기(20)로부터 토출된 고온고압의 가스상 냉매는 상기 제 1 배관(21)을 통해서 상기 콘덴서(22)로 보내져, 상기 콘덴서(22)로 냉각됨으로써 저온고압의 액상 냉매가 된 뒤, 상기 제 2 배관(23)을 통해서 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)로 보내지고, 이 제 1 전자 팽창 밸브(24)에 있어서, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)의 개도에 따른 유량의 냉매가 팽창됨으로써 저온저압의 액상 냉매가 되고, 상기 제 3 배관(25)을 통해서 상기 열교환기(5)의 증발기(5a)로 보내진다.
또한, 상기 압축기(20)로부터 토출된 고온고압의 가스상 냉매의 일부는 상기 바이패스관(27)을 통해서 상기 제 2 전자 팽창 밸브(28)에도 보내지고, 이 제 2 전자 팽창 밸브(28)에 의해, 상기 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도에 따른 유량의 냉매가 팽창되어서 고온저압의 가스상 냉매로 된 뒤, 상기 제 3 배관(25)으로 보내져, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)로부터의 저온의 액상 냉매와 혼합됨으로써 온도 조정되고, 그 후 상기 열교환기(5)의 증발기(5a)로 보내진다. 그리고, 이 열교환기(5)에서 상기 냉각액과의 열교환을 행함으로써 저압의 가스상이 된 냉매는 상기 제 4 배관(26)을 통해서 상기 압축기(20)로 복귀된다.
따라서, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24) 및 제 2 전자 팽창 밸브(28)는 상기 열교환기(5)에 공급되는 냉매의 온도를 조정하는 냉매 온도 조정 기구를 구성하는 것이다.
상기 제어부(6)는 도시하지 않는 마이크로 컴퓨터를 구비하고 있고, 이 마이크로 컴퓨터는 상기 냉각액의 온도를 설정한 초기 온도(설정 초기 온도)로부터 조정 후의 온도인 목표 온도(조정 목표 온도)까지 일정한 시간에 걸쳐서 서서히 변화(상승 또는 하강)시킴으로써, 상기 부하(2)의 온도를 같은 목표 온도까지 일정한 시간에 걸쳐서 서서히 변화(상승 또는 하강)시키도록 구성되어 있다. 이하에 기술하는 제어예는, 상기 냉각액의 온도를 설정 초기 온도(예를 들면 0℃)로부터 조정 목표 온도(예를 들면 30℃)까지 상승시킴으로써, 상기 부하(2)의 온도를 같은 목표 온도까지 상승시키는 경우이다.
이것 때문에, 상기 제어부(6)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 냉각액의 설정 초기 온도(Ho) 및 조정 목표 온도(Hg)를 설정하는 온도 설정부(33)와, 상기 냉각액의 온도를 상기 설정 초기 온도(Ho)로부터 조정 목표 온도(Hg)까지 변화시키기 위한 조정 시간(Tg)을 설정하는 시간 설정부(34)와, 상기 설정 초기 온도(Ho)와 조정 목표 온도(Hg) 및 조정 시간(Tg)으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부(35)와, 상기 목표 온도 구배에 추종해서 상기 냉각액의 온도가 변화되도록 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24) 및 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도를 조정하는 온도 제어부(36)를 갖고 있다.
도 3에는, 상기 제어부(6)에 의해 부하(2)의 온도 제어를 행할 경우의 플로우차트가 나타내어져 있다. 이 플로우차트에 있어서는, 온도 제어의 개시 전에, 스텝(S1)에서, 상기 온도 설정부(33)에, 상기 냉각액의 설정 초기 온도(Ho) 및 조정 목표 온도(Hg)가 입력됨과 아울러, 상기 시간 설정부(34)에, 상기 조정 시간(Tg)(예를 들면 24시간)이 입력되고, 그 후에 온도 제어가 개시된다. 단, 상기 설정 초기 온도(Ho)는 종전부터 설정되어 있었던 것을 이용하고, 여기에서의 입력을 생략하도록 해도 좋다.
또한, 상기 설정 초기 온도(Ho), 조정 목표 온도(Hg), 및 조정 시간(Tg)은 상기 냉각액의 온도 변화와 부하(2)의 온도 변화의 관계를 실험이나 계산 등에 의해 미리 지득하고, 그 데이터에 기반해서 정할 수 있다.
또한, 상기 조정 시간(Tg)은 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 시간역(ta)으로 구분되어 있고, 시간역(ta)마다 냉각액의 온도 변화가 확인되며, 확인 결과에 기반한 온도 제어가 행해지도록 되어 있다. 상기 시간역(ta)은 서로 같은 시간폭이어도, 다른 시간폭이어도 좋다.
상기 스텝(S1) 후 온도 제어가 개시되면, 스텝(S2)으로 이행해서, 상기 연산부(35)에 있어서, 상기 설정 초기 온도(Ho)와 조정 목표 온도(Hg) 및 조정 시간(Tg)으로부터, 온도 변화의 구배가 목표 온도 구배(ΔH)로서 산출된다. 예를 들면, 상기 설정 초기 온도(Ho)를 0℃, 조정 목표 온도(Hg)을 30℃, 상기 조정 시간(Tg)을 24시간으로 했을 경우, 상기 목표 온도 구배(ΔH)는 0.02℃/min이다.
계속해서, 스텝(S3)에서, 상기 조정 시간(Tg) 중의 최초의 시간역(ta)에 대해서, 상기 목표 온도 구배(ΔH)와 상기 시간역(ta)의 경과 시간(t)으로부터 그 시간역(ta)의 종단에 있어서의 현재 목표 온도가 산출되고, 그것과 동시에, 스텝(S4)에서, 부하(2)에 공급되는 냉각액의 현재 온도가 상기 공급측 온도 센서(10)에 의해 측정되고, 이 현재 온도가 스텝(S5)에서 상기 현재 목표 온도와 비교된다.
그리고, 상기 현재 온도가 상기 현재 목표 온도보다 낮거나 또는 현재 목표 온도와 같을 경우에는, 스텝(S6)으로 진행되고, 상기 온도 제어부(36)에 의해, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)의 개도가 축소됨과 아울러, 상기 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도가 확대되고, 그 결과, 상기 열교환기(5)에 공급되는 저온의 냉매의 유량이 감소해서 고온의 냉매의 유량이 증대함으로써 상기 냉매의 온도가 상승되어, 상기 열교환기(5)의 가열 능력이 높여지기 때문에, 상기 냉각액의 온도는 상승한다.
그 반대로, 상기 현재 온도가 상기 현재 목표 온도보다 높을 경우에는, 스텝(S5)으로부터 스텝(S7)으로 진행되고, 상기 온도 제어부(36)에 의해, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24)의 개도가 확대됨과 아울러, 상기 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도가 축소되고, 그 결과, 상기 열교환기(5)에 공급되는 저온의 냉매의 유량이 증대해서 고온의 냉매의 유량이 감소함으로써 상기 냉매의 온도가 저하되어, 상기 열교환기(5)의 냉각 능력이 높여지기 때문에, 상기 냉각액의 온도는 하강한다.
상기 스텝(6) 또는 스텝(7)의 동작이 종료되면, 스텝(8)에 있어서 상기 조정 시간(Tg)이 경과했는지 아닌지가 판단되고, 경과하지 않았을 경우에는, 상기 스텝(3)으로 복귀하고, 2번째 이후의 시간역(ta)에 대해서, 상기 스텝(3), 스텝(4), 스텝(5), 스텝(6) 또는 스텝(7), 및 스텝(8)의 동작이 순차 반복된다.
한편, 상기 조정 시간(Tg)이 경과해 있을 경우에는, 스텝(9)으로 옮겨 가서 냉각액의 온도 조정은 종료되고, 상기 냉각액의 온도는 상기 조정 목표 온도(Hg)로 유지된다. 이것에 의해, 상기 부하(2)의 온도도, 상기 조정 목표 온도(Hg)와 실질적으로 같은 온도로 유지되게 된다.
또한, 상기 부하(2)에 부하 온도 센서(37)를 설치함으로써, 상기 부하(2)의 온도를 상시 감시하고, 이 부하(2)의 온도를 상기 냉각액의 현재 온도와 비교할 수도 있다.
또한, 상기 탱크(7) 내에 전기 히터를 설치해서, 상기 냉매에 의한 냉각액의 가열이 불충분할 경우에, 이 히터를 보조적으로 사용해서 냉각액의 온도를 상승시키도록 할 수도 있다.
상기 제어예에서는, 상기 부하(2)의 온도를 0℃로부터 30℃까지 1단계 상승시키고 있지만, 상기 조정 목표 온도(Hg)를 복수 단계 설정함으로써, 부하(2)의 온도를 복수 단계로 조정할 수도 있다. 예를 들면, 상기 조정 목표 온도(Hg)를 30℃와 60℃의 2단계로 설정함으로써, 상기 부하(2)의 온도를 30℃까지 상승시켜서 그 온도에 필요한 시간 유지한 뒤, 추가로 60℃까지 상승시키는 제어도 행할 수 있다.
또한, 상기 제어예에서는, 상기 부하(2)의 온도를 상승시키고 있지만, 상기 부하(2)의 온도를 저하시키는 제어를 행할 수도 있다. 예를 들면, 부하(2)의 온도를 30℃로부터 0℃로 저하시킬 경우에는, 상기 냉각액의 설정 초기 온도(Ho)를 30℃로 설정함과 아울러, 조정 목표 온도(Hg)를 0℃로 설정하고, 도 3에 나타내는 플로우차트를 따른 제어를 행하면 좋다. 단, 이 경우에는, 스텝(5)에 있어서, 냉각액의 현재 온도가 현재 목표 온도와 같을 경우에는, 목표 온도 구배를 따라 상기 냉각액의 온도를 낮출 필요가 있기 때문에, 스텝(7)으로 이행하고, 제 1 전자 팽창 밸브(24)의 개도가 확대됨과 아울러, 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도가 축소되도록 한다.
또한, 상술한 바와 같이 부하(2)의 온도를 상승시키거나 또는 저하시킬 뿐만 아니라, 온도를 상승시키는 제어와, 온도를 저하시키는 제어와, 온도를 일정 시간 유지하는 제어를 조합시켜서 행할 수도 있다.
또한, 상술한 제어예에서는, 상기 냉각액 회로(3)로부터 부하(2)에 공급되는 냉각액의 온도를 조정함으로써 부하(2)의 온도를 조정하고 있지만, 상기 부하(2)로부터 상기 냉각액 회로(3)로 환류하는 냉각액의 온도를 조정함으로써 부하(2)의 온도를 조정하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 3에 나타내는 플로우차트에 있어서, 스텝(4)에 있어서의 냉각액의 현재 온도는 상기 제 1 복귀관(15)에 접속된 복귀측 온도 센서(11)에 의해 측정된다.
또한, 상술한 제어예에서는, 상기 냉각액의 설정 초기 온도(Ho) 및 조정 목표 온도(Hg)를 설정하고, 상기 냉각액의 온도를 그 온도 구배를 따르도록 조정함으로써 상기 부하(2)의 온도를 목표 온도로 조정하고 있지만, 상기 부하(2)의 설정 초기 온도(Ho) 및 조정 목표 온도(Hg)를 설정하고, 상기 부하(2)의 온도가 그 온도 구배를 따라 변화되도록 상기 냉각액의 온도를 조정하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 부하(2)에 상기 부하 온도 센서(37)가 설치되어, 이 부하 온도 센서(37)로 부하(2)의 온도가 현재 온도로서 측정되고, 이 현재 온도가 도 3에 나타내는 플로우차트의 스텝(S5)에 있어서 현재 목표 온도와 비교된다. 그리고, 이 부하(2)의 현재 온도가 상기 목표 온도 구배에 추종해서 변화되도록, 상기 제 1 전자 팽창 밸브(24) 및 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도가 조정됨으로써 상기 냉각액의 온도가 조정된다.
또한, 도 1의 냉동식 칠러(1)에서 사용되고 있는 펌프(8), 압축기(20), 및 전동 모터(22a)는 인버터 제어 방식의 것을 사용할 수 있다. 그렇게 함으로써, 도 3에 나타내는 플로우차트의 스텝(S6) 및 스텝(S7)에 있어서, 냉매의 온도를 조정하기 위해서 제 1 전자 팽창 밸브(24) 및 제 2 전자 팽창 밸브(28)의 개도를 변경하는 것에 맞춰서, 상기 압축기(20)의 회전수를 인버터 제어해서 냉매의 순환량을 변경함으로써, 응답성을 높일 수 있음과 동시에, 냉매의 순환량을 줄임으로써 에너지 절약화를 꾀할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 펌프(8)에 대해서도, 부하에 따라서 회전수를 감소시킬 수 있으므로, 에너지 절약화로 이어진다.
1 칠러
2 부하
3 냉각액 회로
4 냉동 회로
5 열교환기
6 제어부
7 탱크
8 펌프
10 공급측 온도 센서
11 복귀측 온도 센서
20 압축기
22 콘덴서
24 제 1 전자 팽창 밸브
28 제 2 전자 팽창 밸브
33 온도 설정부
34 시간 설정부
35 연산부
36 온도 제어부
37 부하 온도 센서
Hg 조정 목표 온도
Ho 초기 온도
Tg 조정 시간
ta 시간역
t 경과 시간
ΔH 목표 온도 구배

Claims (4)

  1. 온도 조정된 냉각액을 부하에 공급하는 냉각액 회로와, 상기 냉각액의 온도를 상기 냉각액과 냉매의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로와, 상기 냉각액과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기와, 칠러 전체를 제어하는 제어부를 갖고,
    상기 냉각액 회로는 상기 냉각액을 수용하는 탱크와, 상기 탱크 내의 냉각액을 부하에 공급하는 펌프와, 상기 냉각액의 온도를 측정하는 온도 센서를 갖고,
    상기 제어부는 부하의 온도를 목표 온도까지 변화시키기 위한 냉각액의 설정 초기 온도 및 조정 목표 온도를 설정하는 온도 설정부와, 상기 냉각액의 온도를 설정 초기 온도로부터 조정 목표 온도까지 변화시키기 위한 조정 시간을 설정하는 시간 설정부와, 상기 설정 초기 온도와 조정 목표 온도 및 조정 시간으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부와, 상기 목표 온도 구배에 추종해서 상기 냉각액의 온도가 변화되도록 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하는 온도 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 냉동식 칠러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동 회로는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 냉각하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 보내지는 저온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 1 전자 팽창 밸브와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브를 갖고,
    상기 제어부는 상기 조정 시간을 복수의 시간역으로 구분하고, 시간역마다 상기 목표 온도 구배와 시간역에서의 경과 시간으로부터 그 시간역에 있어서의 현재 목표 온도를 산출함과 아울러, 상기 현재 목표 온도와 상기 온도 센서로 측정된 냉각액의 현재 온도를 비교하고, 비교 결과에 기반해서 상기 제 1 전자 팽창 밸브 및 제 2 전자 팽창 밸브의 개도를 조정함으로써 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 냉동식 칠러.
  3. 온도 조정된 냉각액을 부하에 공급하는 냉각액 회로와, 상기 냉각액의 온도를 상기 냉각액과 냉매의 열교환에 의해 조정하는 냉동 회로와, 상기 냉각액과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기와, 칠러 전체를 제어하는 제어부를 갖고,
    상기 냉각액 회로는 상기 냉각액을 수용하는 탱크와, 상기 탱크 내의 냉각액을 부하에 공급하는 펌프와, 상기 부하의 온도를 측정하는 부하 온도 센서를 갖고,
    상기 제어부는 부하의 설정 초기 온도 및 조정 목표 온도를 설정하는 온도 설정부와, 상기 부하의 온도를 상기 설정 초기 온도로부터 상기 조정 목표 온도까지 변화시키기 위한 조정 시간을 설정하는 시간 설정부와, 상기 설정 초기 온도와 조정 목표 온도 및 조정 시간으로부터 온도 변화의 구배를 목표 온도 구배로서 산출하는 연산부와, 상기 목표 온도 구배에 추종해서 상기 부하의 온도가 변화되도록 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정해서 상기 냉각액의 온도를 변화시키는 온도 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 냉동식 칠러.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉동 회로는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 냉각하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 보내지는 저온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 1 전자 팽창 밸브와, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 상기 열교환기로 보내는 제 2 전자 팽창 밸브를 갖고,
    상기 제어부는 상기 조정 시간을 복수의 시간역으로 구분하고, 시간역마다 상기 목표 온도 구배와 시간역에서의 경과 시간으로부터 그 시간역에 있어서의 현재 목표 온도를 산출함과 아울러, 상기 현재 목표 온도와 상기 부하 온도 센서로 측정된 부하의 현재 온도를 비교하고, 비교 결과에 기반해서 상기 제 1 전자 팽창 밸브 및 제 2 전자 팽창 밸브의 개도를 조정함으로써 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 냉동식 칠러.
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