WO2018051745A1 - 液体温調装置及び温度制御システム - Google Patents

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heat exchanger
heating
cooling
temperature control
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隆文 喜多
一智 市ノ木
克次 内野
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伸和コントロールズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid temperature control device for controlling the temperature of a temperature control object with a liquid, and a temperature control system including the same.
  • a liquid temperature control device that includes a cooling device having a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator and a circulation device that circulates a liquid such as brine and cools the liquid in the circulation device by the evaporator of the cooling device is known.
  • the circulation device usually has a heater for heating the liquid. Thereby, the liquid can be cooled and heated, and the temperature of the liquid can be accurately controlled to a desired temperature.
  • liquid temperature control device it may be required to supply the liquid in the circulation device to a plurality of temperature control objects.
  • a plurality of evaporators may be provided in parallel in the cooling device, and a number of circulation devices corresponding to the evaporators may be provided.
  • Such an aspect is useful in that the size of the cooling device can be suppressed as compared with the case where a plurality of circulation devices are provided for a plurality of cooling devices, and the installation space for the cooling device can be suppressed. .
  • the manufacturing cost of the circulation device and the simplification of the device configuration are not sufficiently achieved.
  • the manufacturing cost and energy cost can increase undesirably.
  • the heater is an electric heater, and the liquid can be heated with high accuracy.
  • the accuracy is high.
  • the cooling device provided with a plurality of evaporators and a plurality of electric heaters corresponding to each evaporator undesirably increases the manufacturing cost and undesirably increases the energy cost. .
  • the present invention has been made in consideration of such a situation, and is capable of supplying a temperature-controlled liquid to a plurality of temperature control objects while suppressing manufacturing costs and energy costs. And providing a temperature control system.
  • the present invention is directed to a cooling unit in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and a plurality of cooling heat exchangers are connected by piping so as to circulate a heat medium, and from the compressor to the condenser.
  • a heating unit for branching a part of the heat medium flowing out and returning the refrigerant to flow into the condenser on the downstream side of the compressor via a heat exchanger for heating and a heating amount adjusting valve.
  • the heating medium flowing through the liquid to be passed and the heat exchanger for heating Are connected to the heating heat exchanger, and the second liquid flow path of the plurality of liquid flow paths is configured to pass the liquid to be flowed and the plurality of cooling heats. It is connected to the second cooling heat exchanger so that heat exchange with the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger among the exchangers is possible, and the second liquid passage A liquid temperature adjusting device, wherein an electric heater for heating the liquid to be passed is provided.
  • liquid can be supplied to different temperature control objects from the first liquid passage and the second liquid passage. Cooling of the liquid flowing through the second liquid passage is performed by heat exchange between the liquid and the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger of the cooling unit, and heating is performed by an electric heater. Is called.
  • the cooling of the liquid flowing through the first liquid flow path is performed by heat exchange between the liquid and the heat medium flowing through the first cooling heat exchanger of the cooling unit. This is performed by heat exchange with a part of the heat medium that has been brought to a high temperature by the compressor of the cooling unit and flows through the heat exchanger for heating of the heating unit. At this time, the heating capacity of the heating heat exchanger can be adjusted by a heating amount adjusting valve.
  • the heating heat exchanger performs heating using the amount of heat generated in the cooling unit without being connected to a dedicated power supply circuit, the manufacturing cost and energy cost are suppressed.
  • the temperature-controlled liquid can be supplied to a plurality of temperature control objects while suppressing the manufacturing cost and the energy cost.
  • the liquid flowing through the first liquid flow path is heated by using a part of the heat medium of the cooling unit. Further, heating of the liquid flowing through the second liquid passage is performed by an electric heater.
  • a usage mode such as supplying a liquid from the second liquid passage for a temperature control target that is required to supply a liquid whose temperature is controlled with high accuracy. Therefore, for example, when applied to a situation where it is not always necessary to supply a liquid whose temperature is controlled with high precision to all temperature control objects, the liquid temperature control device according to the present invention is particularly effective in manufacturing cost and Energy costs can be reduced.
  • the second liquid passage is branched from a second main passage including a connection portion with the second cooling heat exchanger between an upstream end and a downstream end, and a downstream end of the second main passage.
  • a plurality of second branch flow paths, and the electric heater may be provided in each of the plurality of second branch flow paths. In this case, it becomes possible to supply the liquid to the plurality of temperature control objects from the plurality of second branch flow paths, and the application range of the liquid temperature control device can be expanded.
  • the first liquid flow path includes a first main flow path including a connection portion between the first cooling heat exchanger and the heating heat exchanger between an upstream end and a downstream end, And a plurality of first branch channels that branch from the downstream end of the one main channel.
  • a first main flow path including a connection portion between the first cooling heat exchanger and the heating heat exchanger between an upstream end and a downstream end, And a plurality of first branch channels that branch from the downstream end of the one main channel.
  • the heating unit has a plurality of flow paths for branching a part of the heat medium flowing out from the compressor toward the condenser, and the heat exchanger for heating and the heating amount adjusting valve are: Each of the plurality of flow paths may be provided.
  • the temperature of the liquid can be controlled by the plurality of heating heat exchangers and the heating amount adjustment valve, and the temperature control pattern of the liquid can be increased.
  • the liquid temperature control device may further include a control device that controls at least the electric heater, and the control device may control the electric heater via a solid state relay.
  • the control device may control the electric heater via a solid state relay.
  • the expansion valve in the cooling unit may be provided on the upstream side of each of the plurality of cooling heat exchangers.
  • the refrigeration capacity of the plurality of cooling heat exchangers can be individually adjusted by individually controlling the expansion valves corresponding to the plurality of cooling heat exchangers.
  • efficient temperature control is performed by individually adjusting the refrigeration capacity of each cooling heat exchanger according to the temperature of the liquid required by the temperature control object corresponding to each cooling heat exchanger. be able to.
  • a temperature-controlled liquid can be supplied to a plurality of temperature control objects while suppressing manufacturing costs and energy costs.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid temperature control apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the liquid temperature control apparatus 1 illustrated in FIG. 1 includes a heat medium circulation device 10, a liquid flow device 100, and a control device 200.
  • the heat medium circulation device 10 controls the temperature of the liquid that the liquid flow device 100 flows by using the heat medium circulating inside, and the liquid flow device 100 uses the temperature controlled liquid by the heat medium circulation device 10. Supply to temperature controlled object.
  • the liquid flowing through the liquid flow device 100 is adjusted to a desired temperature by the control device 200 controlling the heat medium circulation device 10 and the liquid flow device 100.
  • the liquid temperature control device 1 can supply a temperature-controlled liquid from the liquid flow device 100 to a plurality of temperature control objects.
  • the plurality of temperature control objects for supplying the liquid may be, for example, a plurality of processing apparatuses included in a semiconductor manufacturing facility. Further, the processing apparatus included in the semiconductor manufacturing facility may be, for example, a photoresist coating apparatus, a developing apparatus for developing photoresist, or the like. Below, each part of the liquid temperature control apparatus 1 is demonstrated.
  • the heat medium circulation device 10 First, the heat medium circulation device 10 will be described. As shown in FIG. 1, the heat medium circulation device 10 is connected by a pipe 15 in this order so that the compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 13, and the plurality of cooling heat exchangers 14 circulate the heat medium. A part of the heat medium flowing out from the compressor 11 toward the condenser 12 is branched, and the heat exchanger 21 for heating and the heating amount adjusting valve 22 provided on the downstream side thereof are branched. And a heating unit HU for returning to the condenser 12 on the downstream side of the compressor 11.
  • the compressor 11 compresses the heat medium in a low-temperature and low-pressure gas state that has flowed out from the plurality of cooling heat exchangers 14, and condenses it into a high-temperature (for example, 80 ° C) and high-pressure gas state.
  • the container 12 is supplied.
  • the compressor 11 is an inverter compressor that is operated at a variable operating frequency and whose rotation speed can be adjusted according to the operating frequency. Therefore, in the compressor 11, the higher the operating frequency, the more heat medium is supplied to the condenser 12.
  • the compressor 11 it is preferable to employ a scroll compressor that integrally includes an inverter and a motor.
  • the rotation speed of the compressor 11 in the present embodiment can be adjusted, the compressor 11 may be configured to be operated at a fixed rotation speed at a fixed operation frequency.
  • the condenser 12 cools and condenses the heat medium compressed by the compressor 11 with cooling water, and supplies it to the expansion valve 13 as a high-pressure liquid at a predetermined cooling temperature (for example, 40 ° C.). It has become.
  • Water may be used for the cooling water of the condenser 12, or other refrigerants may be used.
  • symbol 16 in a figure has shown the cooling water piping which supplies a cooling water to the condenser 12.
  • the expansion valve 13 expands the heat medium supplied from the condenser 12 to reduce the pressure so that the low-temperature (for example, 2 ° C.) and low-pressure gas-liquid mixed state is provided to the plurality of cooling heat exchangers 14. It comes to supply.
  • a plurality of cooling heat exchangers 14 are arranged in parallel, and each cooling heat exchanger 14 allows a heat medium supplied from the expansion valve 13 to flow therethrough.
  • the pipe 15 has a first branch portion 15A and a second branch portion 15B that branch into a plurality of branches, in this example, bifurcated on the downstream side of the condenser 12, and then merge with each other.
  • the first cooling heat exchanger 14A of the plurality of cooling heat exchangers 14A is connected to the first branch portion 15A
  • the second cooling of the plurality of cooling heat exchangers 14 is connected to the second branch portion 15B.
  • a heat exchanger 14B for use is connected.
  • the expansion valve 13 includes a first expansion valve 13A and a second expansion valve 13B.
  • the first expansion valve 13A is provided in the first branch portion 15A on the upstream side of the first cooling heat exchanger 14A.
  • the two expansion valve 13B is provided in the second branch portion 15B on the upstream side of the second cooling heat exchanger 14B.
  • each of the plurality of cooling heat exchangers 14 causes the heat medium supplied from the corresponding expansion valve 13 to exchange heat with the liquid of the liquid flow device 100.
  • the heat medium exchanged with the liquid becomes a low-temperature and low-pressure gas state, flows out from each cooling heat exchanger 14, and is compressed again by the compressor 11.
  • the supply amount of the heat medium supplied to the condenser 12 can be adjusted by changing the operating frequency of the compressor 11 and adjusting the rotation speed, and the opening degree of the expansion valve 13 can be adjusted. Can be adjusted, the supply amount of the heat medium supplied to the cooling heat exchanger 14 can be adjusted. By such adjustment, the cooling capacity is variable.
  • the heating unit HU has a return pipe 23 connected so as to straddle the upstream side and the downstream side of the part located between the compressor 11 and the condenser 12 in the pipe 15.
  • the heating heat exchanger 21 described above is connected to the return pipe 23.
  • the heating amount adjustment valve 22 is provided in the return pipe 23 on the downstream side of the heat exchanger 21 for heating.
  • the heating unit HU branches a part of the heat medium flowing out from the compressor 11 toward the condenser 12 and flows into the condenser 12 via the heating heat exchanger 21 and the heating amount adjustment valve 22. It is possible to return.
  • this heating unit HU a high-temperature and high-pressure gaseous heat medium compressed by the compressor 11 is supplied to the heating heat exchanger 21.
  • the heating heat exchanger 21 heats the liquid by exchanging the supplied heat medium with the liquid in the liquid flow device 100.
  • the heating capacity adjusting valve 22 can change the heating capacity of the heating heat exchanger 21 by adjusting the return amount of the heat medium from the heating heat exchanger 21 to the pipe 15. This heating capacity increases as the return amount of the heat medium increases.
  • the liquid flow device 100 includes a tank 101 that stores liquid, a common flow path 102 that is connected to the tank 101 and has a pump 103 for flowing liquid, and a common flow path 102. And a plurality of liquid flow paths 104 branched from the downstream end.
  • the liquid stored in the tank 101 may be water or brine.
  • the tank 101 in the present embodiment is connected to a pipe for returning the liquid flowing out from the temperature control object supplied with the liquid via the liquid flow path 104 to the tank 101. Yes.
  • the pump 103 draws the liquid in the tank 101 to the common flow path 102 side by the drive. As a result, the liquid in the tank 101 is distributed and supplied to the plurality of liquid flow paths 104.
  • the plurality of liquid passages 104 include the first liquid passage 104A and the second liquid passage 104B.
  • the first liquid flow path 104A is provided in the first cooling heat exchanger 14A so that heat exchange is possible between the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the first cooling heat exchanger 14A. It is connected.
  • the first liquid flow path 104A is connected to the heating heat exchanger 21 so that heat can be exchanged between the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the heating heat exchanger 21.
  • the connection portion with the first cooling heat exchanger 14 ⁇ / b> A in the first liquid flow path 104 ⁇ / b> A is located upstream of the connection portion with the heating heat exchanger 21.
  • the liquid flow path 104 includes a first main flow path 104A1 including a connecting portion between the first cooling heat exchanger 14A and the heating heat exchanger 21 between the upstream end and the downstream end. And a plurality of first branch channels 104A2 to 104A4 that branch from the downstream end of the first main channel 104A1. Accordingly, the liquid whose temperature is controlled by the first cooling heat exchanger 14A and the heating heat exchanger 21 can be supplied to a plurality of temperature control objects.
  • a first upstream temperature sensor 31 is provided in a portion of the first main channel 104A1 downstream of the first cooling heat exchanger 14A and upstream of the heating heat exchanger 21.
  • a first downstream temperature sensor 32 is provided in a portion of the first main channel 104A1 on the downstream side of the heat exchanger 21 for heating. The first upstream temperature sensor 31 and the first downstream temperature sensor 32 output detected liquid temperature information to the control device 200.
  • the second liquid flow path 104B is provided in the second cooling heat exchanger 14B so that heat exchange is possible between the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger 14B. It is connected.
  • the second liquid flow path 104B is provided with an electric heater 111 for heating the liquid to be circulated.
  • the second liquid flow path 104B in the present embodiment includes a second main flow path 104B1 including a connection portion between the upstream end and the downstream end of the second cooling heat exchanger 14B, and a second main flow path 104B1. And a plurality of second branch channels 104B2 to 104B4 that branch from the downstream end of the main channel 104B1.
  • the electric heater 111 includes a first electric heater 112, a second electric heater 113, and a third electric heater 114.
  • the first electric heater 112 is provided in the second branch flow path 104B2
  • the second electric heater 113 is provided in the second branch flow path 104B3
  • the third electric heater 114 is provided in the second branch flow path 104B4.
  • the type of the electric heater 111 is not particularly limited. However, in consideration of control stability and cost, a type using resistance heating is preferable.
  • a second upstream temperature sensor 33 is provided in the downstream portion of the second cooling heat exchanger 14B in the second main flow path 104B1.
  • a second downstream temperature sensor 34 is provided in the downstream portion of each of the electric heaters 112 to 114 in the second branch flow paths 104B2 to 104B4. The second upstream temperature sensor 33 and each second downstream temperature sensor 34 output temperature information of the detected liquid to the control device 200.
  • the control device 200 controls the compressor 11, the first expansion valve 13A, the second expansion valve 13B, and the heating amount adjustment valve 22 in the heat medium circulation device 10, and the first to third electrics in the liquid flow device 100.
  • the heaters 112 to 114 are controlled.
  • the control device 200 is electrically connected to each of the first upstream temperature sensor 31, the first downstream temperature sensor 32, the second upstream temperature sensor 33, and the second downstream temperature sensor 34.
  • the control device 200 can adjust the rotation speed of the compressor 11 by adjusting the operating frequency of the compressor 11.
  • the operation frequency of the compressor 11 is increased by the control device 200, the rotation speed of the compressor 11 is increased, and the compressor 11 is supplied to the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B.
  • the supply amount of the heat medium can be increased. Thereby, it becomes possible to increase a refrigerating capacity.
  • the operating frequency of the compressor 11 is lowered by the control device 200, the rotation speed of the compressor 11 is decreased, so that the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B are changed.
  • the supply amount of the heat medium to be supplied can be reduced. Thereby, it becomes possible to reduce a refrigerating capacity.
  • the compressor 11 is operated at a constant rotational speed. In this case, temperature control can be stabilized by suppressing fluctuations in the refrigerating capacity.
  • control device 200 can adjust the opening degree of the first expansion valve 13A and the opening degree of the second expansion valve 13B.
  • the control device 200 maintains the pressure of the heat medium flowing out from the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B at a desired value or refrigeration of the first cooling heat exchanger 14A.
  • the opening of the first expansion valve 13A and the opening of the second expansion valve 13B can be adjusted.
  • the control device 200 is based on temperature information from the first upstream temperature sensor 31. Then, the opening degree of the first expansion valve 13A may be adjusted, and the opening degree of the second expansion valve 13B may be adjusted based on the temperature information from the second upstream temperature sensor 33.
  • control device 200 controls the first expansion valve 13A via the first pulse converter 201 and controls the second expansion valve 13B via the second pulse converter 202.
  • the first pulse converter 201 and the second pulse converter 202 are each input with the operation amount calculated by the control device 200, convert the input operation amount into a pulse signal, and the first expansion valve 13A and the second expansion valve 13B. To output.
  • control device 200 can adjust the opening degree of the heating amount adjustment valve 22.
  • the heating capacity can be increased by increasing the supply amount of the heat medium to the heating heat exchanger 21.
  • the heating capacity can be reduced by reducing the supply amount of the heat medium to the heating heat exchanger 21.
  • the control device 200 may adjust the opening degree of the heating amount adjustment valve 22 based on the temperature information from the first downstream temperature sensor 32.
  • the control device 200 controls the heating amount adjustment valve 22 via the third pulse converter 203.
  • the third pulse converter 203 receives the operation amount calculated by the control device 200, converts the input operation amount into a pulse signal, and outputs the pulse signal to the heating amount adjustment valve 22.
  • control device 200 can adjust the heating amounts of the first to third electric heaters 112 to 114 individually.
  • the control device 200 controls the first electric heater 112 via the first solid state relay 211 and the second electric heater 113 via the second solid state relay 212.
  • the third electric heater 114 is controlled via the third solid state relay 213.
  • each of the first branch flow paths 104A2 to 104A4 and the second branch flow paths 104B2 to 104B4 in the liquid flow apparatus 100 is desired via, for example, a pipe (not shown). Connected to the temperature control object. A pipe for returning the liquid passing through each temperature control object to the tank 101 is connected to the tank 101. Thereafter, the pump 103 in the liquid flow device 100 is driven to flow the liquid. Further, the compressor 11 in the heat medium circulating device 10 is driven to circulate the heat medium.
  • the heat medium discharged from the compressor 11 is condensed by the condenser 12, and then flows into the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B via the expansion valves 13A and 13B. . At this time, a part of the heat medium discharged from the compressor 11 flows into the heating heat exchanger 21 and then returns to the downstream side of the condenser 12.
  • the heat medium that has flowed into the first cooling heat exchanger 14 ⁇ / b> A and the second cooling heat exchanger 14 ⁇ / b> B merges with the liquid in the liquid flow device 100 and then flows into the compressor 11. The heat medium flowing into the compressor 11 is compressed again and discharged.
  • the liquid from the tank 101 flows through each of the first liquid flow channel 104A and the second liquid flow channel 104B by driving the pump 103.
  • the liquid flowing through the first liquid flow path 104A is cooled by exchanging heat with the heat medium flowing through the first cooling heat exchanger 14A and cooled.
  • the liquid is heated by exchanging heat with the heat medium flowing through the heating heat exchanger 21.
  • the liquid is adjusted to a desired temperature by adjusting the refrigeration capacity of the first cooling heat exchanger 14A to a desired value and the heating capacity of the heating heat exchanger 21 to a desired value. Temperature controlled.
  • the liquid flows from the downstream end of the first main flow path 104A1 to each of the first branch flow paths 104A2 to 104A4, and is supplied to the corresponding temperature control object.
  • the liquid flowing through the second liquid flow path 104B is cooled by exchanging heat with the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger 14B. Thereafter, the liquid flows into each of the second branch flow paths 104B2 to 104B4, and is heated by the corresponding first to third electric heaters 112 to 114. Thereafter, the liquid flowing through the second branch flow paths 104B2 to 104B4 is supplied to the corresponding temperature control object. At this time, the liquid is adjusted such that the refrigerating capacity of the second cooling heat exchanger 14B is adjusted to a desired value, and the heating capacities of the first to third electric heaters 112 to 114 are adjusted to desired values, respectively. The temperature is controlled to a desired temperature.
  • liquid can be supplied to different temperature control objects from the first liquid flow path 104A and the second liquid flow path 104B. Cooling of the liquid flowing through the second liquid flow path 104B is performed by heat exchange between the liquid and the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger 14B of the cooling unit CU. This is done by the heaters 112-114. The cooling of the liquid flowing through the first liquid flow path 104A is performed by heat exchange between the liquid and the heat medium flowing through the first cooling heat exchanger 14A of the cooling unit CU.
  • the heating capacity of the heating heat exchanger 21 at this time can be adjusted by the heating amount adjusting valve 22.
  • the heating heat exchanger 21 performs heating using the amount of heat generated in the cooling unit CU without being connected to a dedicated power supply circuit, so that the manufacturing cost and energy cost are suppressed.
  • the temperature-controlled liquid can be supplied to a plurality of temperature control objects while suppressing the manufacturing cost and the energy cost.
  • the liquid flowing through the first liquid flow path 104A is heated by using a part of the heat medium of the cooling unit CU.
  • heating of the liquid flowing through the second liquid flow path 104B is performed by the electric heaters 112 to 114.
  • the liquid temperature control apparatus 1 according to the present embodiment is particularly effective when applied to a situation where it is not always necessary to supply a liquid whose temperature is controlled with high precision to all temperature control objects. Manufacturing cost and energy cost can be suppressed.
  • the first liquid flow path 104A branches from a first main flow path 104A1 including a connection portion between the first cooling heat exchanger 14A and the heating heat exchanger 21 and a downstream end of the first main flow path 104A1.
  • a plurality of first branch flow paths 104A2 to 104A4. As a result, it becomes possible to supply the liquid to the plurality of temperature control objects from the plurality of first branch flow paths 104A2 to 104A4, and the application range of the liquid temperature control apparatus 1 can be expanded.
  • control device 200 controls the electric heaters 112 to 114 via the solid state relays 211 to 213.
  • the use of the solid state relays 211 to 213 stabilizes the control of the electric heaters 112 to 114, so that the temperature of the liquid flowing through the second liquid passage 104B can be controlled with high accuracy.
  • the control device 200 controls the electric heaters 112 to 114 using the solid state relays 211 to 213, but the control device 200 controls the electric heaters 112 to 114 using a contact relay circuit. May be.
  • the first expansion valve 13A in the cooling unit CU is provided on the upstream side of the first cooling heat exchanger 14A
  • the second expansion valve 13B is provided on the upstream side of the second cooling heat exchanger 14B.
  • the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling are controlled by individually controlling the expansion valves 13A and 13B corresponding to the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B, respectively. It is possible to individually adjust the refrigeration capacity of the heat exchanger 14B.
  • the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B correspond to the temperature of the liquid required by the temperature control object corresponding to the first cooling heat exchanger 14A and the second cooling heat exchanger 14B.
  • efficient temperature control can be performed.
  • a return pipe 23 connected to a portion of the pipe 15 located between the compressor 11 and the condenser 12 is connected between the compressor 11 and the condenser 12.
  • the main flow path 23A extending from the upstream side of the portion located between the main flow path 23A and the downstream end of the main flow path 23A, and the connection position of the main flow path 23A in the portion of the pipe 15 located between the compressor 11 and the condenser 12 It has 1st subchannel 23B1 and 2nd subchannel 23B2 connected to a downstream part.
  • the heating heat exchanger 21 includes a first heating heat exchanger 21A and a second heating heat exchanger 21B.
  • the heating amount adjustment valve 22 includes a first heating amount adjustment valve 22A and a second heating amount.
  • the first heating heat exchanger 21A is connected to the first sub-channel 23B1, and the second heating heat exchanger 21B is connected to the second sub-channel 23B2.
  • the first heating amount adjustment valve 22A is provided corresponding to the first heating heat exchanger 21A
  • the second heating amount adjustment valve 22B is provided corresponding to the second heating heat exchanger 21B.
  • the pipe 15 has a first branch portion 15A, a second branch portion 15B, and a third branch portion 15C that branch into three branches on the downstream side of the condenser 12 and then merge with each other.
  • the first cooling heat exchanger 14A is connected to the first branch portion 15A
  • the second cooling heat exchanger 14B is connected to the second branch portion 15B
  • the third branch portion 15C is connected to the third branch portion 15C.
  • a cooling heat exchanger 14C is connected.
  • the expansion valve 13 includes a first expansion valve 13A, a second expansion valve 13B, and a third expansion valve 13C.
  • the first expansion valve 13A is provided in the first branch portion 15A on the upstream side of the first cooling heat exchanger 14A, and the second expansion valve 13B is on the upstream side of the second cooling heat exchanger 14B.
  • the third expansion valve 13C is provided in the second branch portion 15B, and is provided in the third branch portion 15C on the upstream side of the third cooling heat exchanger 14C.
  • the plurality of liquid passages 104 include the first liquid passage 104A, the second liquid passage 104B, and the third liquid passage 104C.
  • the first liquid flow path 104A is provided in the first cooling heat exchanger 14A so that heat exchange is possible between the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the first cooling heat exchanger 14A.
  • the liquid to be passed and the heat medium flowing through the first heating heat exchanger 21A are connected to the first heating heat exchanger 21A so that heat exchange is possible.
  • the second liquid flow path 104B is connected to the second cooling heat exchanger 14B so that heat exchange is possible between the liquid to flow and the heat medium flowing through the second cooling heat exchanger 14B. Yes.
  • the second liquid passage 104B is provided with an electric heater 111 (first to third electric heaters 112 to 114) for heating the liquid to be passed.
  • the third liquid flow path 104C is connected to the third cooling heat exchanger 14C so that heat exchange is possible between the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the third cooling heat exchanger 14C.
  • the liquid to be flowed and the heat medium flowing through the second heating heat exchanger 21B are connected to the second heating heat exchanger 21B so that heat exchange is possible.
  • the temperature of the liquid can be controlled by the plurality of heat exchangers 21A and 21B and the heating amount adjusting valves 22A and 22B, and the temperature control pattern of the liquid is increased. be able to.
  • FIG. 3 is a side view of a temperature control system in which the liquid temperature control apparatus 1 according to the first or second embodiment is integrated with the air conditioning apparatus 300.
  • An air conditioner 300 shown in FIG. 3 includes a cooling circuit 301, a heater 302, and a humidifier connected to each other by a pipe so that the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator 301A circulate the heat medium.
  • the air passage 304 has a first passage 304A that extends in the up-down direction and a second passage 304B that communicates with the upper portion of the first passage 304A and extends in the horizontal direction from the upper portion.
  • the first flow path 304A is provided with an air intake
  • the evaporator 301A of the cooling circuit 301 is disposed below the first flow path 304A
  • the heater 302 is disposed above the first flow path 304A.
  • a humidifier 303 is arranged in the second flow path 304B.
  • the air blower 305 is arrange
  • the first flow path 304A extends in the vertical direction
  • the second flow path 304B extends in the horizontal direction from the upper part of the first flow path 304A, so that the second flow path is located on the side of the first flow path 304A.
  • a space is formed below 304B.
  • a compressor, a condenser, and the like of the cooling circuit 301 are arranged.
  • the liquid temperature control apparatus 1 is arrange
  • the heater 302 has a configuration using a part of the heat medium flowing out from the compressor toward the condenser, like the heating unit HU of the liquid temperature control device 1. It may be an electric heater.
  • main flow path 23B1 main flow path 23B2 ... second sub flow channel CU ... cooling unit HU ... heating unit 100 ... liquid flow device 104 ... liquid flow channel 104A ... first liquid flow channel 104A1 ... first main flow channels 104A2-104A4 ... first Branch flow path 104B ... second liquid flow path 104 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 2nd main flow path 104B2-104B4 ... 2nd branch flow path 104C ... 3rd liquid flow path 111 ... Electric heater 112 ... 1st electric heater 113 ... 2nd electric heater 114 ... 3rd electric heater 200 ... Control apparatus 211 ... first solid state relay 212 ... second solid state relay 213 ... third solid state relay 300 ... air conditioner 400 ... temperature control system

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Abstract

【課題】製造コスト及びエネルギーコストを抑制しつつ、温度制御された液体を複数の温度制御対象物に供給する。 【解決手段】本発明にかかる液体温調装置１は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３及び複数の冷却用熱交換器１４Ａ，１４Ｂを含む冷却ユニットと、圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ加熱用熱交換器２１及び加熱量調節弁２２を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す加熱ユニットと、を有する熱媒体循環装置１０と、液体通流装置１００と、を備える。液体通流装置１００の第１液体通流路１０４Ａは、第１冷却用熱交換器１４Ａに接続されるとともに、加熱用熱交換器２１に接続される。第２液体通流路１０４Ｂは、第２冷却用熱交換器１４Ｂに接続される。また第２液体通流路１０４Ｂには、通流させる液体を加熱するための電気ヒータ１１１が設けられている。

Description

液体温調装置及び温度制御システム
　本発明は、温度制御対象物を液体により温度制御するための液体温調装置、及びそれを備える温度制御システムに関する。
　圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷却装置と、ブライン等の液体を循環させる循環装置と、を備え、冷却装置の蒸発器によって循環装置の液体を冷却する液体温調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような液体温調装置では、通常、循環装置が、液体を加熱するためのヒータを有する。これにより、液体の冷却及び加熱が可能となり、液体の温度を所望の温度に精度良く制御することができる。
特開２００６－３８３２３号公報
　上述のような液体温調装置では、循環装置の液体を複数の温度制御対象物に供給することが求められる場合がある。この場合、冷却装置において複数の蒸発器を並列に設けるとともに、蒸発器に対応する数の循環装置を設けてもよい。このような態様は、複数の冷却装置に対して複数の循環装置を設ける場合に比較して、冷却装置のサイズを抑制できるため、冷却装置の設置スペースを抑制することができる点で有用である。
　しかしながら、上述の態様では、循環装置の製造コストの抑制や装置構成の簡素化を十分に達成するまでには至らない。特に、循環装置の各々にヒータを設ける場合には、製造コスト及びエネルギーコストが不所望に増加し得る。具体的に、循環装置では、一般に、ヒータが電気ヒータであり、高精度に液体を加熱することが可能となっているが、液体を複数の温度制御対象物に供給する場合においては、高精度に温度制御された液体を必ずしも全ての温度制御対象物に供給する必要が無い状況がある。このような状況では、冷却装置において複数の蒸発器を設け且つ各蒸発器に対応して複数の電気ヒータを設ける態様が、不所望に製造コストを増加させるとともに、不所望にエネルギーコストを増加させる。
　本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、製造コスト及びエネルギーコストを抑制しつつ、温度制御された液体を複数の温度制御対象物に供給することができる液体温調装置及び温度制御システムを提供することを目的とする。
　本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び複数の冷却用熱交換器が熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続された冷却ユニットと、前記圧縮機から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱用熱交換器及び加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻す加熱ユニットと、を有する、熱媒体循環装置と、液体を通流させる複数の液体通流路を有する液体通流装置と、を備え、前記複数の液体通流路のうちの第１液体通流路は、通流させる前記液体と前記複数の冷却用熱交換器のうちの第１冷却用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記第１冷却用熱交換器に接続されるとともに、通流させる前記液体と前記加熱用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記加熱用熱交換器に接続され、前記複数の液体通流路のうちの第２液体通流路は、通流させる前記液体と前記複数の冷却用熱交換器のうちの第２冷却用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記第２冷却用熱交換器に接続され、前記第２液体通流路には、通流させる前記液体を加熱するための電気ヒータが設けられている、ことを特徴とする、液体温調装置、である。
　本発明にかかる液体温調装置によれば、第１液体通流路と第２液体通流路とから異なる温度制御対象物に液体を供給できる。第２液体通流路を通流する液体に対する冷却は、液体と冷却ユニットの第２冷却用熱交換器を通流する熱媒体との間の熱交換によって行われ、加熱は、電気ヒータによって行われる。また、第１液体通流路を通流する液体に対する冷却は、液体と冷却ユニットの第１冷却用熱交換器を通流する熱媒体との間の熱交換によって行われ、加熱は、液体と、加熱ユニットの加熱用熱交換器を通流する、冷却ユニットの圧縮機で高温の状態とされた熱媒体の一部との間の熱交換によって行われる。この際の加熱用熱交換器における加熱能力は加熱量調節弁で調節することができる。この構成においては、加熱用熱交換器が、専用の電源供給回路に接続されることなく、冷却ユニットで生じた熱量を利用して加熱を行うため、その製造コスト及びエネルギーコストが抑制される。これにより、製造コスト及びエネルギーコストを抑制しつつ、温度制御された液体を複数の温度制御対象物に供給することができる。
　とりわけ、本発明にかかる液体温調装置では、第１液体通流路を通流する液体に対する加熱が、冷却ユニットの熱媒体の一部を利用することによって行われる。また、第２液体通流路を通流する液体に対する加熱は、電気ヒータによって行われる。これにより、例えば、高精度に温度制御された液体の供給が求められる温度制御対象物に対しては、第２液体通流路から液体を供給する等の使用態様を、選択することができる。そのため、例えば、高精度に温度制御された液体を必ずしも全ての温度制御対象物に供給する必要が無い状況に適用される場合に、本発明にかかる液体温調装置は、特に有効に製造コスト及びエネルギーコストを抑制することができる。
　前記第２液体通流路は、その上流端と下流端との間に前記第２冷却用熱交換器との接続部分を含む第２主流路と、前記第２主流路の下流端から分岐する複数の第２分岐流路と、を有し、前記複数の第２分岐流路のそれぞれに、前記電気ヒータが設けられていてもよい。
　この場合、複数の第２分岐流路から複数の温度制御対象物に液体を供給することが可能となり、液体温調装置の適用範囲を拡大させることができる。
　また、前記第１液体通流路は、その上流端と下流端との間に前記第１冷却用熱交換器及び前記加熱用熱交換器との接続部分を含む第１主流路と、前記第１主流路の下流端から分岐する複数の第１分岐流路と、を有していてもよい。
　この場合、複数の第１分岐流路から複数の温度制御対象物に液体を供給することが可能となり、液体温調装置の適用範囲を拡大させることができる。
　また、前記加熱ユニットは、前記圧縮機から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させる複数の流路を有し、前記加熱用熱交換器及び前記加熱量調節弁は、前記複数の流路のそれぞれに設けられていてもよい。
　この場合、複数の加熱用熱交換器及び加熱量調節弁によって、液体を温度制御することが可能となり、液体の温度制御パターンを増加させることができる。
　また、本発明にかかる液体温調装置は、少なくとも前記電気ヒータを制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、ソリッドステートリレーを介して前記電気ヒータを制御するようになっていてもよい。
　この場合、ソリッドステートリレーの利用により電気ヒータの制御が安定することで、第２液体通流路を通流する液体を高精度に温度制御することができる。
　また、前記冷却ユニットにおける前記膨張弁は、前記複数の冷却用熱交換器のそれぞれの上流側に設けられていてもよい。
　この場合、複数の冷却用熱交換器のそれぞれに対応する膨張弁を個別に制御することで、複数の冷却用熱交換器の冷凍能力を個別に調節することが可能となる。これにより、各冷却用熱交換器に対応する温度制御対象物が要求する液体の温度に応じて各冷却用熱交換器の冷凍能力を個別に調節することで、効率的な温度制御を実施することができる。
　本発明によれば、製造コスト及びエネルギーコストを抑制しつつ、温度制御された液体を複数の温度制御対象物に供給することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る液体温調装置の概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液体温調装置の概略図である。 第１又は第２の実施の形態にかかる液体温調装置と、空気調和装置とを有する温度制御システムの側面図である。
　以下に、添付の図面を参照して、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
　図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる液体温調装置１の概略図である。図１に示す液体温調装置１は、熱媒体循環装置１０と、液体通流装置１００と、制御装置２００と、を備えている。熱媒体循環装置１０は、その内部を循環する熱媒体によって、液体通流装置１００が通流させる液体を温度制御し、液体通流装置１００は、熱媒体循環装置１０によって温度制御された液体を温度制御対象物へ供給する。液体通流装置１００を通流する液体は、制御装置２００の熱媒体循環装置１０及び液体通流装置１００に対する制御により、所望の温度に調節されるようになっている。
　液体温調装置１は、温度制御された液体を液体通流装置１００から複数の温度制御対象物に対して供給することが可能となっている。液体を供給する複数の温度制御対象物は、例えば、半導体製造設備に含まれる複数の処理装置であってもよい。また半導体製造設備に含まれる処理装置は、例えば、フォトレジストの塗布装置、フォトレジストの現像を行う現像装置等であってもよい。以下では、液体温調装置１の各部について説明する。
（熱媒体循環装置）
　まず、熱媒体循環装置１０について説明する。図１に示すように、熱媒体循環装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、及び複数の冷却用熱交換器１４が熱媒体を循環させるように当該順序で配管１５により接続された冷却ユニットＣＵと、圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱用熱交換器２１及びその下流側に設けられた加熱量調節弁２２を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す加熱ユニットＨＵと、を有している。
　冷却ユニットＣＵにおいて、圧縮機１１は、複数の冷却用熱交換器１４から流出した低温かつ低圧の気体の状態の熱媒体を圧縮し、高温（例えば８０℃）かつ高圧の気体の状態として、凝縮器１２に供給するようになっている。本実施の形態では、圧縮機１１が、可変運転周波数で運転され運転周波数に応じて回転数を調節可能なインバータ圧縮機となっている。そのため、圧縮機１１では、運転周波数が高いほど、より多くの熱媒体が凝縮器１２に供給されるようになっている。圧縮機１１としては、インバータとモータとを一体に有するスクロール型圧縮機が採用されることが好ましい。なお、本実施の形態における圧縮機１１は、回転数を調節可能であるが、圧縮機１１は、固定運転周波数にて一定の回転数で運転される構成であってもよい。
　凝縮器１２は、圧縮機１１で圧縮された熱媒体を冷却水によって冷却すると共に凝縮し、所定の冷却温度（例えば、４０℃）の高圧の液体の状態として、膨張弁１３に供給するようになっている。凝縮器１２の冷却水には、水が用いられてよいし、その他の冷媒が用いられてもよい。なお、図中の符号１６は、凝縮器１２に冷却水を供給する冷却水配管を示している。また、膨張弁１３は、凝縮器１２から供給された熱媒体を膨張させることにより減圧させて、低温（例えば、２℃）かつ低圧の気液混合状態として、複数の冷却用熱交換器１４に供給するようになっている。
　本実施の形態では、複数の冷却用熱交換器１４が並列に配置され、各冷却用熱交換器１４が、膨張弁１３から供給された熱媒体を通流させるようになっている。詳しくは、配管１５が、凝縮器１２の下流側において複数、本例では二股に分岐し、その後、互いに合流する第１分岐部１５Ａ及び第２分岐部１５Ｂを有しており、このうちの第１分岐部１５Ａに、複数の冷却用熱交換器１４のうちの第１冷却用熱交換器１４Ａが接続され、第２分岐部１５Ｂに、複数の冷却用熱交換器１４のうちの第２冷却用熱交換器１４Ｂが接続されている。つまり、複数の分岐部１５Ａ，１５Ｂのそれぞれに、一つの冷却用熱交換器１４が接続されている。また膨張弁１３は、第１膨張弁１３Ａと第２膨張弁１３Ｂとを含み、第１膨張弁１３Ａは、第１冷却用熱交換器１４Ａの上流側で第１分岐部１５Ａに設けられ、第２膨張弁１３Ｂは、第２冷却用熱交換器１４Ｂの上流側で第２分岐部１５Ｂに設けられている。
　詳細は後述するが、複数の冷却用熱交換器１４はそれぞれ、対応する膨張弁１３から供給された熱媒体を、液体通流装置１００の液体と熱交換させる。ここで、液体と熱交換した熱媒体は、低温かつ低圧の気体の状態となって各冷却用熱交換器１４から流出して再び圧縮機１１で圧縮されるようになっている。このような冷却ユニットＣＵでは、圧縮機１１の運転周波数を変化させ回転数を調節することにより、凝縮器１２に供給される熱媒体の供給量を調節可能であると共に、膨張弁１３の開度を調節可能であることで冷却用熱交換器１４に供給される熱媒体の供給量を調節可能となっている。このような調節により冷却能力が可変となっている。
　一方で、加熱ユニットＨＵは、配管１５における圧縮機１１と凝縮器１２との間に位置する部分の上流側と下流側とに跨がるように接続されたリターン配管２３を有している。上述した加熱用熱交換器２１は、このリターン配管２３に接続されている。また加熱量調節弁２２は、加熱用熱交換器２１の下流側で、リターン配管２３に設けられている。これにより、加熱ユニットＨＵは、圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱用熱交換器２１及び加熱量調節弁２２を介して凝縮器１２に流入するように戻すことが可能となっている。
　この加熱ユニットＨＵでは、圧縮機１１によって圧縮された高温かつ高圧の気体の状態の熱媒体が加熱用熱交換器２１に供給される。詳細は後述するが、加熱用熱交換器２１は、供給された熱媒体を液体通流装置１００の液体と熱交換させて、液体を加熱するようになっている。ここで、加熱量調節弁２２が、加熱用熱交換器２１から配管１５への熱媒体の戻り量を調節することにより、加熱用熱交換器２１における加熱能力を変更することが可能である。この加熱能力は、熱媒体の戻し量が多いほど、増加するようになっている。
（液体通流装置）
　次に液体通流装置１００について説明する。図１に示すように、液体通流装置１００は、液体を貯留するタンク１０１と、タンク１０１に接続され且つ液体を通流させるためのポンプ１０３を有する共通流路１０２と、共通流路１０２の下流端から分岐する複数の液体通流路１０４と、を有している。タンク１０１に貯留される液体は、水でもよいし、ブラインでもよい。図示しないが、本実施の形態におけるタンク１０１は、液体通流路１０４を介して液体を供給された温度制御対象物から流出する液体をタンク１０１に戻すための配管を接続されるようになっている。また、ポンプ１０３は、その駆動によって、タンク１０１内の液体を共通流路１０２側に引き込む。これにより、タンク１０１の液体が複数の液体通流路１０４に分配されて供給されるようになっている。
　本実施の形態では、複数の液体通流路１０４に、第１液体通流路１０４Ａ及び第２液体通流路１０４Ｂが含まれている。このうちの第１液体通流路１０４Ａは、通流させる液体と第１冷却用熱交換器１４Ａを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第１冷却用熱交換器１４Ａに接続されている。また第１液体通流路１０４Ａは、通流させる液体と加熱用熱交換器２１を通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、加熱用熱交換器２１に接続されている。図示の例では、第１液体通流路１０４Ａにおける第１冷却用熱交換器１４Ａとの接続部分が、加熱用熱交換器２１との接続部分よりも上流側に位置している。
　本実施の形態では、液体通流路１０４が、その上流端と下流端との間に第１冷却用熱交換器１４Ａ及び加熱用熱交換器２１との接続部分を含む第１主流路１０４Ａ１と、第１主流路１０４Ａ１の下流端から分岐する複数の第１分岐流路１０４Ａ２～１０４Ａ４と、を有している。これにより、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び加熱用熱交換器２１によって温度制御された液体を、複数の温度制御対象物に供給することが可能となっている。また、第１主流路１０４Ａ１における第１冷却用熱交換器１４Ａの下流側で且つ加熱用熱交換器２１の上流側の部分には、第１上流側温度センサ３１が設けられている。第１主流路１０４Ａ１における加熱用熱交換器２１の下流側の部分には、第１下流側温度センサ３２が設けられている。これら第１上流側温度センサ３１及び第１下流側温度センサ３２は、検出した液体の温度情報を制御装置２００に出力するようになっている。
　一方で、第２液体通流路１０４Ｂは、通流させる液体と第２冷却用熱交換器１４Ｂを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第２冷却用熱交換器１４Ｂに接続されている。また第２液体通流路１０４Ｂには、通流させる液体を加熱するための電気ヒータ１１１が設けられている。詳しくは、本実施の形態における第２液体通流路１０４Ｂは、その上流端と下流端との間に第２冷却用熱交換器１４Ｂとの接続部分を含む第２主流路１０４Ｂ１と、第２主流路１０４Ｂ１の下流端から分岐する複数の第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４と、を有している。また電気ヒータ１１１が、第１電気ヒータ１１２、第２電気ヒータ１１３、及び第３電気ヒータ１１４で構成されている。そして第１電気ヒータ１１２が第２分岐流路１０４Ｂ２に設けられ、第２電気ヒータ１１３が第２分岐流路１０４Ｂ３に設けられ、第３電気ヒータ１１４が第２分岐流路１０４Ｂ４に設けられている。これにより、第２冷却用熱交換器１４Ｂ及び各電気ヒータ１１２～１１４によって温度制御された液体を、複数の温度制御対象物に供給することが可能となっている。電気ヒータ１１１の形式は、特に限られものではないが、制御の安定性とコストを考慮すると、抵抗加熱を利用するタイプであることが好ましい。
　また、第２主流路１０４Ｂ１における第２冷却用熱交換器１４Ｂの下流側の部分には、第２上流側温度センサ３３が設けられている。第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４における各電気ヒータ１１２～１１４のそれぞれの下流側の部分には、第２下流側温度センサ３４が設けられている。これら第２上流側温度センサ３３及び各第２下流側温度センサ３４は、検出した液体の温度情報を制御装置２００に出力するようになっている。
（制御装置）
　次に制御装置２００について説明する。制御装置２００は、熱媒体循環装置１０における圧縮機１１、第１膨張弁１３Ａ、第２膨張弁１３Ｂ、及び加熱量調節弁２２を制御するとともに、液体通流装置１００における第１～第３電気ヒータ１１２～１１４を制御する。また制御装置２００は、第１上流側温度センサ３１、第１下流側温度センサ３２、第２上流側温度センサ３３、及び第２下流側温度センサ３４のそれぞれと電気的に接続している。
　制御装置２００は、圧縮機１１の運転周波数を調節することによって、圧縮機１１の回転数を調節することが可能となっている。制御装置２００によって圧縮機１１の運転周波数が上げられた場合には、圧縮機１１の回転数が増加することで、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂに供給される熱媒体の供給量を増加させることができる。これにより、冷凍能力を増加させることが可能となる。また、制御装置２００によって圧縮機１１の運転周波数が下げられた場合には、圧縮機１１の回転数が低下することで、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂに供給される熱媒体の供給量を低下させることができる。これにより、冷凍能力を低下させることが可能となる。なお、本実施の形態では、圧縮機１１が一定の回転数で運転される。この場合、冷凍能力の変動が抑制されることにより、温度制御を安定させることができる。
　また制御装置２００は、第１膨張弁１３Ａの開度及び第２膨張弁１３Ｂの開度を調節することが可能となっている。制御装置２００は、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂから流出する熱媒体の圧力を所望の値に維持するため、又は、第１冷却用熱交換器１４Ａの冷凍能力及び第２冷却用熱交換器１４Ｂの冷凍能力を所望の値に制御するために、第１膨張弁１３Ａの開度及び第２膨張弁１３Ｂの開度の調節を行うことができる。第１冷却用熱交換器１４Ａの冷凍能力及び第２冷却用熱交換器１４Ｂの冷凍能力を所望の値に制御する場合、制御装置２００は、第１上流側温度センサ３１からの温度情報に基づいて第１膨張弁１３Ａの開度を調整し、第２上流側温度センサ３３からの温度情報に基づいて第２膨張弁１３Ｂの開度を調節してもよい。
　また本実施の形態では、制御装置２００が、第１パルスコンバータ２０１を介して第１膨張弁１３Ａを制御し、第２パルスコンバータ２０２を介して第２膨張弁１３Ｂを制御する。第１パルスコンバータ２０１及び第２パルスコンバータ２０２はそれぞれ、制御装置２００が演算した操作量を入力され、入力された操作量をパルス信号に変換して、第１膨張弁１３Ａ及び第２膨張弁１３Ｂに出力するようになっている。
　また制御装置２００は、加熱量調節弁２２の開度を調節することが可能となっている。制御装置２００によって加熱量調節弁２２の開度を大きくした場合には、加熱用熱交換器２１への熱媒体の供給量が増加することで、加熱能力を増加させることが可能となる。また、制御装置２００によって加熱量調節弁２２の開度を小さくした場合には、加熱用熱交換器２１への熱媒体の供給量が低下することで、加熱能力を低下させることが可能となる。制御装置２００は、第１下流側温度センサ３２からの温度情報に基づいて加熱量調節弁２２の開度を調節してもよい。また本実施の形態では、制御装置２００が、第３パルスコンバータ２０３を介して加熱量調節弁２２を制御する。第３パルスコンバータ２０３は、制御装置２００が演算した操作量を入力され、入力された操作量をパルス信号に変換して、加熱量調節弁２２に出力するようになっている。
　また制御装置２００は、第１～第３電気ヒータ１１２～１１４の加熱量を各別に調節することが可能となっている。本実施の形態では、図１に示すように、制御装置２００が、第１ソリッドステートリレー２１１を介して第１電気ヒータ１１２を制御し、第２ソリッドステートリレー２１２を介して第２電気ヒータ１１３を制御し、第３ソリッドステートリレー２１３を介して第３電気ヒータ１１４を制御するようになっている。
（動作）
　次に液体温調装置１の動作について説明する。液体温調装置１を動作させる際には、まず、液体通流装置１００における第１分岐流路１０４Ａ２～１０４Ａ４及び第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４のそれぞれが、例えば、図示しない配管を介して所望の温度制御対象物に接続される。また、各温度制御対象物を通過する液体をタンク１０１に戻すための配管がタンク１０１に接続される。その後に、液体通流装置１００におけるポンプ１０３を駆動して、液体を通流させる。また、熱媒体循環装置１０における圧縮機１１を駆動して、熱媒体を循環させる。
　圧縮機１１から吐出される熱媒体は、凝縮器１２で凝縮された後、膨張弁１３Ａ，１３Ｂを介して第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂのそれぞれに流入する。この際、圧縮機１１から吐出される熱媒体の一部は、加熱用熱交換器２１に流入した後、凝縮器１２の下流側に戻る。そして、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂに流入した熱媒体は、液体通流装置１００の液体と熱交換した後に合流して、圧縮機１１に流入する。圧縮機１１に流入した熱媒体は、再度、圧縮されて吐出されることになる。
　また液体通流装置１００では、ポンプ１０３の駆動によって、タンク１０１からの液体が、第１液体通流路１０４Ａ及び第２液体通流路１０４Ｂのそれぞれを通流する。第１液体通流路１０４Ａを通流する液体は、第１冷却用熱交換器１４Ａを通流する熱媒体と熱交換して冷却される。その後、この液体は、加熱用熱交換器２１を通流する熱媒体と熱交換して加熱される。この際、液体は、第１冷却用熱交換器１４Ａの冷凍能力が所望の値に調節され、且つ加熱用熱交換器２１の加熱能力が所望の値に調節されることで、所望の温度に温度制御される。そして、液体は、第１主流路１０４Ａ１の下流端から、第１分岐流路１０４Ａ２～１０４Ａ４のそれぞれに流れ、対応する温度制御対象物へ供給される。
　また、第２液体通流路１０４Ｂを通流する液体は、第２冷却用熱交換器１４Ｂを通流する熱媒体と熱交換して冷却される。その後、この液体は、第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４のそれぞれに流れ、対応する第１～第３電気ヒータ１１２～１１４によって加熱される。その後、第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４を通流する液体は、対応する温度制御対象物へ供給される。この際、液体は、第２冷却用熱交換器１４Ｂの冷凍能力が所望の値に調節され、且つ第１～第３電気ヒータ１１２～１１４の加熱能力がそれぞれ所望の値に調節されることで、所望の温度に温度制御される。
　以上に説明した本実施の形態にかかる液体温調装置１では、第１液体通流路１０４Ａと第２液体通流路１０４Ｂとから異なる温度制御対象物に液体を供給できる。第２液体通流路１０４Ｂを通流する液体に対する冷却は、液体と冷却ユニットＣＵの第２冷却用熱交換器１４Ｂを通流する熱媒体との間の熱交換によって行われ、加熱は、電気ヒータ１１２～１１４によって行われる。また、第１液体通流路１０４Ａを通流する液体に対する冷却は、液体と冷却ユニットＣＵの第１冷却用熱交換器１４Ａを通流する熱媒体との間の熱交換によって行われ、加熱は、液体と、加熱ユニットＨＵの加熱用熱交換器２１を通流する、冷却ユニットＣＵの圧縮機１１で高温の状態とされた熱媒体の一部との間の熱交換によって行われる。この際の加熱用熱交換器２１における加熱能力は加熱量調節弁２２で調節することができる。この構成においては、加熱用熱交換器２１が、専用の電源供給回路に接続されることなく、冷却ユニットＣＵで生じた熱量を利用して加熱を行うため、その製造コスト及びエネルギーコストが抑制される。これにより、製造コスト及びエネルギーコストを抑制しつつ、温度制御された液体を複数の温度制御対象物に供給することができる。
　とりわけ、本実施の形態にかかる液体温調装置１では、第１液体通流路１０４Ａを通流する液体に対する加熱が、冷却ユニットＣＵの熱媒体の一部を利用することによって行われる。また、第２液体通流路１０４Ｂを通流する液体に対する加熱は、電気ヒータ１１２～１１４によって行われる。これにより、例えば、高精度に温度制御された液体の供給が求められる温度制御対象物に対しては、第２液体通流路１０４Ｂから液体を供給する等の使用態様を、選択することができる。そのため、例えば、高精度に温度制御された液体を必ずしも全ての温度制御対象物に供給する必要が無い状況に適用される場合に、本実施の形態にかかる液体温調装置１は、特に有効に製造コスト及びエネルギーコストを抑制することができる。
　また、第２液体通流路１０４Ｂは、第２冷却用熱交換器１４Ｂとの接続部分を含む第２主流路１０４Ｂ１と、第２主流路１０４Ｂ１の下流端から分岐する複数の第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４と、を有し、複数の第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４のそれぞれに、電気ヒータ１１２～１１４が設けられている。これにより、複数の第２分岐流路１０４Ｂ２～１０４Ｂ４から複数の温度制御対象物に液体を供給することが可能となり、液体温調装置１の適用範囲を拡大させることができる。
　また、第１液体通流路１０４Ａは、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び加熱用熱交換器２１との接続部分を含む第１主流路１０４Ａ１と、第１主流路１０４Ａ１の下流端から分岐する複数の第１分岐流路１０４Ａ２～１０４Ａ４と、を有する。これにより、複数の第１分岐流路１０４Ａ２～１０４Ａ４から複数の温度制御対象物に液体を供給することが可能となり、液体温調装置１の適用範囲を拡大させることができる。
　また、制御装置２００は、ソリッドステートリレー２１１～２１３を介して電気ヒータ１１２～１１４を制御する。この場合、ソリッドステートリレー２１１～２１３の利用により電気ヒータ１１２～１１４の制御が安定することで、第２液体通流路１０４Ｂを通流する液体を高精度に温度制御することができる。なお、本実施の形態では、制御装置２００が電気ヒータ１１２～１１４をソリッドステートリレー２１１～２１３を利用して制御するが、制御装置２００は、有接点のリレー回路により電気ヒータ１１２～１１４を制御してもよい。
　また、冷却ユニットＣＵにおける第１膨張弁１３Ａは、第１冷却用熱交換器１４Ａの上流側に設けられ、第２膨張弁１３Ｂは、第２冷却用熱交換器１４Ｂの上流側に設けられている。この場合、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂのそれぞれに対応する膨張弁１３Ａ，１３Ｂを個別に制御することで、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂの冷凍能力を個別に調節することが可能となる。これにより、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂに対応する温度制御対象物が要求する液体の温度に応じて、第１冷却用熱交換器１４Ａ及び第２冷却用熱交換器１４Ｂの冷凍能力を個別に調節することで、効率的な温度制御を実施することができる。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態について図２を参照しつつ説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第１の実施の形態の構成部分と同様のものについては、同一の符号を付して、説明を省略する。
　図２に示すように、第２の実施の形態では、配管１５における圧縮機１１と凝縮器１２との間に位置する部分に接続されるリターン配管２３が、圧縮機１１と凝縮器１２との間に位置する部分の上流側から延びる主流路２３Ａと、主流路２３Ａの下流端から分岐し、配管１５における圧縮機１１と凝縮器１２との間に位置する部分における主流路２３Ａの接続位置の下流側部分に接続する第１副流路２３Ｂ１及び第２副流路２３Ｂ２と、を有している。加熱用熱交換器２１は、第１加熱用熱交換器２１Ａと、第２加熱用熱交換器２１Ｂとを含み、加熱量調節弁２２は、第１加熱量調節弁２２Ａと、第２加熱量調節弁２２Ｂと、を含んでいる。そして、第１副流路２３Ｂ１に、第１加熱用熱交換器２１Ａが接続され、第２副流路２３Ｂ２に、第２加熱用熱交換器２１Ｂが接続されている。第１加熱量調節弁２２Ａは、第１加熱用熱交換器２１Ａに対応して設けられ、第２加熱量調節弁２２Ｂは、第２加熱用熱交換器２１Ｂに対応して設けられている。
　また、配管１５が、凝縮器１２の下流側において三つ股に分岐し、その後、互いに合流する第１分岐部１５Ａ、第２分岐部１５Ｂ及び第３分岐部１５Ｃを有している。このうちの第１分岐部１５Ａに、第１冷却用熱交換器１４Ａが接続され、第２分岐部１５Ｂに、第２冷却用熱交換器１４Ｂが接続され、第３分岐部１５Ｃに、第３冷却用熱交換器１４Ｃが接続されている。また、膨張弁１３は、第１膨張弁１３Ａと、第２膨張弁１３Ｂと、第３膨張弁１３Ｃとを含む。このうち、第１膨張弁１３Ａは、第１冷却用熱交換器１４Ａの上流側で第１分岐部１５Ａに設けられ、第２膨張弁１３Ｂは、第２冷却用熱交換器１４Ｂの上流側で第２分岐部１５Ｂに設けられ、第３膨張弁１３Ｃは、第３冷却用熱交換器１４Ｃの上流側で第３分岐部１５Ｃに設けられている。
　一方で、本実施の形態では、複数の液体通流路１０４に、第１液体通流路１０４Ａ、第２液体通流路１０４Ｂ及び第３液体通流路１０４Ｃが含まれている。このうち、第１液体通流路１０４Ａは、通流させる液体と第１冷却用熱交換器１４Ａを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第１冷却用熱交換器１４Ａに接続されるとともに、通流させる液体と第１加熱用熱交換器２１Ａを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第１加熱用熱交換器２１Ａに接続されている。
　第２液体通流路１０４Ｂは、通流させる液体と第２冷却用熱交換器１４Ｂを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第２冷却用熱交換器１４Ｂに接続されている。また第２液体通流路１０４Ｂには、通流させる液体を加熱するための電気ヒータ１１１（第１～第３電気ヒータ１１２～１１４）が設けられている。また第３液体通流路１０４Ｃは、通流させる液体と第３冷却用熱交換器１４Ｃを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第３冷却用熱交換器１４Ｃに接続されるとともに、通流させる液体と第２加熱用熱交換器２１Ｂを通流する熱媒体とが熱交換可能となるように、第２加熱用熱交換器２１Ｂに接続されている。
　以上に説明した第２の実施の形態では、複数の加熱用熱交換器２１Ａ，２１Ｂ及び加熱量調節弁２２Ａ，２２Ｂによって、液体を温度制御することが可能となり、液体の温度制御パターンを増加させることができる。
　以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、冷却用熱交換器１４の数、加熱用熱交換器２１の数は、上述の各実施の形態の態様に限定されるものではない。
　また、以上の各実施の形態にかかる液体温調装置１は、単体で用いられてもよいし、空気調和装置と一体化されて用いられてもよい。図３は、第１又は第２の実施の形態にかかる液体温調装置１を、空気調和装置３００と一体化した温度制御システムの側面図である。図３に示す空気調和装置３００は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器３０１Ａが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続された冷却回路３０１と、加熱器３０２と、加湿器３０３と、冷却回路３０１の蒸発器３０１Ａ、加熱器３０２及び加湿器３０３を収容した空気通流路３０４と、送風機３０５と、を有している。
　空気通流路３０４は、上下方向に延在する第１流路３０４Ａと、第１流路３０４Ａの上部に連通し当該上部から水平方向に延在する第２流路３０４Ｂと、を有している。第１流路３０４Ａには空気の取込口が設けられ、且つ第１流路３０４Ａの下側に冷却回路３０１の蒸発器３０１Ａが配置され、第１流路３０４Ａの上側に加熱器３０２が配置されている。また第２流路３０４Ｂ内に加湿器３０３が配置されている。また、送風機３０５は、水平方向で第２流路３０４Ｂの下流側端部に隣り合うように配置されている。
　第１流路３０４Ａが上下方向に延在し、第１流路３０４Ａの上部から第２流路３０４Ｂが水平方向に延在することにより、第１流路３０４Ａの側方で且つ第２流路３０４Ｂの下方に空間が形成される。この空間に、冷却回路３０１の圧縮機や凝縮器等が配置される。そして液体温調装置１は、送風機３０５の下方において、冷却回路３０１の圧縮機や凝縮器等に隣り合う状態で配置される。このような温度制御システムでは、空気調和装置３００及び液体温調装置１を効率的に配置できるため、全体のサイズの大型化を抑制することができる。なお、この温度制御システムにおいては、加熱器３０２が、液体温調装置１の加熱ユニットＨＵと同様に、圧縮機から凝縮器に向けて流出する熱媒体の一部を利用する構成を有していてもよいし、電気ヒータであってもよい。
１…液体温調装置
１０…熱媒体循環装置
１１…圧縮機
１２…凝縮器
１３…膨張弁
１３Ａ…第１膨張弁
１３Ｂ…第２膨張弁
１４…冷却用熱交換器
１４Ａ…第１冷却用熱交換器
１４Ｂ…第２冷却用熱交換器
１４Ｃ…第３冷却用熱交換器
１５…配管
１５Ａ…第１分岐部
１５Ｂ…第２分岐部
１５Ｃ…第３分岐部
２１…加熱用熱交換器
２１Ａ…第１加熱用熱交換器
２１Ｂ…第２加熱用熱交換器
２２…加熱量調節弁
２２Ａ…第１加熱量調節弁
２２Ｂ…第２加熱量調節弁
２３…リターン配管
２３Ａ…主流路
２３Ｂ１…第１副流路
２３Ｂ２…第２副流路
ＣＵ…冷却ユニット
ＨＵ…加熱ユニット
１００…液体通流装置
１０４…液体通流路
１０４Ａ…第１液体通流路
１０４Ａ１…第１主流路
１０４Ａ２～１０４Ａ４…第１分岐流路
１０４Ｂ…第２液体通流路
１０４Ｂ１…第２主流路
１０４Ｂ２～１０４Ｂ４…第２分岐流路
１０４Ｃ…第３液体通流路
１１１…電気ヒータ
１１２…第１電気ヒータ
１１３…第２電気ヒータ
１１４…第３電気ヒータ
２００…制御装置
２１１…第１ソリッドステートリレー
２１２…第２ソリッドステートリレー
２１３…第３ソリッドステートリレー
３００…空気調和装置
４００…温度制御システム

Claims (7)

  1. 　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び複数の冷却用熱交換器が熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続された冷却ユニットと、前記圧縮機から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱用熱交換器及び加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻す加熱ユニットと、を有する、熱媒体循環装置と、
    　液体を通流させる複数の液体通流路を有する液体通流装置と、を備え、
    　前記複数の液体通流路のうちの第１液体通流路は、通流させる前記液体と前記複数の冷却用熱交換器のうちの第１冷却用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記第１冷却用熱交換器に接続されるとともに、通流させる前記液体と前記加熱用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記加熱用熱交換器に接続され、
    　前記複数の液体通流路のうちの第２液体通流路は、通流させる前記液体と前記複数の冷却用熱交換器のうちの第２冷却用熱交換器を通流する前記熱媒体とが熱交換可能となるように、前記第２冷却用熱交換器に接続され、
    　前記第２液体通流路には、通流させる前記液体を加熱するための電気ヒータが設けられている、ことを特徴とする、液体温調装置。
  2. 　前記第２液体通流路は、その上流端と下流端との間に前記第２冷却用熱交換器との接続部分を含む第２主流路と、前記第２主流路の下流端から分岐する複数の第２分岐流路と、を有し、
    　前記複数の第２分岐流路のそれぞれに、前記電気ヒータが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液体温調装置。
  3. 　前記第１液体通流路は、その上流端と下流端との間に前記第１冷却用熱交換器及び前記加熱用熱交換器との接続部分を含む第１主流路と、前記第１主流路の下流端から分岐する複数の第１分岐流路と、を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体温調装置。
  4. 　前記加熱ユニットは、前記圧縮機から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させる複数の流路を有し、
    　前記加熱用熱交換器及び前記加熱量調節弁は、前記複数の流路のそれぞれに設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体温調装置。
  5. 　少なくとも前記電気ヒータを制御する制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、ソリッドステートリレーを介して前記電気ヒータを制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体温調装置。
  6. 　前記冷却ユニットにおける前記膨張弁は、前記複数の冷却用熱交換器のそれぞれの上流側に設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体温調装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかに記載の液体温調装置と、空気調和装置と、を備えることを特徴とする温度制御システム。
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