温度調整装置
【課題】複数系統の液体の温度調整を、精密且つコストを増加せずに実行できる温度調整装置を提供する。
【解決手段】低温部３１ｂ，３２ｂ及び高温部３１ａ，３２ａによって液体の温度調整を行う複数の熱交換器３１，３２と、圧縮機３４から吐出された冷媒を高温側流通管３７，４１と低温側流通管４０，４５とに分岐させる流通管３６と、低温側流通管４０，４５の冷媒流通量を制御する複数の低温側バルブ３９，４３と、高温側流通管３７，４１の冷媒流通量を対応する低温側バルブ３９，４３と連動する複数の高温側バルブ３８，４２と、各低温側バルブ３９，４３を通過した冷媒を冷却する凝縮器４６と、凝縮器４６から吐出された冷媒及び各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、冷媒レヒート部において各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁５２，５４，５６とを具備する。
【解決手段】低温部３１ｂ，３２ｂ及び高温部３１ａ，３２ａによって液体の温度調整を行う複数の熱交換器３１，３２と、圧縮機３４から吐出された冷媒を高温側流通管３７，４１と低温側流通管４０，４５とに分岐させる流通管３６と、低温側流通管４０，４５の冷媒流通量を制御する複数の低温側バルブ３９，４３と、高温側流通管３７，４１の冷媒流通量を対応する低温側バルブ３９，４３と連動する複数の高温側バルブ３８，４２と、各低温側バルブ３９，４３を通過した冷媒を冷却する凝縮器４６と、凝縮器４６から吐出された冷媒及び各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、冷媒レヒート部において各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁５２，５４，５６とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の温度を精密に調整可能な温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を所定の温度に調整し、この液体を種々の産業機器に循環させて、対象物の冷却や温度調整に用いるチラー機器等の温度調整装置が知られている。
液体の温度を所定の温度に調整する温度調整装置として、特許文献１に示すように２系統の液体を温度調整可能となるように２槽の水槽が設けられている構成が開示されている。
【０００３】
この温度調整装置には、２つの水槽のうち第１水槽から供給される液体を冷却する凝縮器と、この凝縮器によって第１設定温度に設定された液体を送り出す第１供給管と、第２水槽から供給される液体に第１供給管から分岐して供給される液体を混合させて第２設定温度の液体を生成して送り出す第２供給管とが設けられている。
すなわち、この温度調整装置は、凝縮器で冷却された液体を第１設定温度とし、凝縮器で冷却された液体の一部を、凝縮器を通していない液体と混合することで第２設定温度とすることで、２系統の液体の温度制御を実行している。
【０００４】
また、特許文献２のヒートポンプ式チラーでは、市水とブラインの２系統の液体を温度調整することができることが開示されている。
このヒートポンプ式チラーでは、市水用の熱交換器と、ブライン用の熱交換器をそれぞれ別個に設けているが、市水又はブラインの温度調整を単独で運転するか、同時に運転するかによって、各熱交換器へ流通させる冷媒を不要な熱交換器に対してはバイパスさせるような構成となっている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、複数系統の冷水又は温水を供給することができる冷温水供給システムが開示されている。特許文献３では、２系統のシステムを例に挙げており、圧縮機から吐出された冷媒を２つの配管に分岐させ、分岐したそれぞれの配管を加熱用の回路と冷却用の回路に接続することで、冷媒を加熱又は冷却させることができる。また、加熱用の回路及び冷却用の回路のそれぞれは、複数のチラーユニットへ分岐されるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７１５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８０２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１においては、温度調整対象となる液体は圧縮機、凝縮器、蒸発器を用いた冷凍サイクルによって温度調整しておらず、また被対象物を冷却した後そのままの温度で水槽に戻している。したがって、特許文献１の構成では、２系統の精密な温度調整を実行することができないという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２の構成では、市水とブラインのそれぞれ単独運転のときには四方弁を切り換えるだけで、不使用の熱交換器側には冷媒を流通させないようにすることができる。しかし、四方弁の切り換えによってブライン側については冷却・加熱の切換が可能ではあるが、市水側では加熱のみであって冷却することができないという課題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３の構成では、圧縮機、凝縮器、蒸発器を用いた冷凍システムにより２系統の温度調整を図っているが、圧縮機に冷媒を戻す際に、内燃機関を用いた熱回収器で冷媒を所定温度に調整してから圧縮機に戻している。
しかし、このような構成では、内燃機関や熱回収器を用いているので部品点数が増加し、コスト増に繋がるという課題がある。さらに、この構成では内燃機関を駆動させるためのエネルギー（燃料）が必要となってくるので、燃料費がかさむという問題もあり、且つ省エネという観点からも問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、複数系統の液体の温度調整を、精密且つコストを増加せずに実行することができる温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる温度調整装置によれば、複数系統の液体の温度を調整する温度調整装置であって、各系統毎に設けられ、低温の冷媒が流入する低温部及び高温の冷媒が流入する高温部を有し、低温部と高温部によって温度調整対象の液体の温度調整を行う、複数の熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷媒を、温度調整対象の液体の系統毎に分岐させ、分岐されて各前記熱交換器方向に流入する冷媒を、さらに前記熱交換器の各高温部へ流入させる高温側流通管と各低温部へ流入させる低温側流通管に分岐させるように設けられた流通管と、低温部方向へ冷媒を流通させる各低温側流通管の中途部に設けられ、低温部方向への冷媒の流通量を制御する、複数の低温側バルブと、高温部方向へ冷媒を流通させる各高温側流通管の中途部に設けられ、高温部方向への冷媒の流通量を、同一の熱交換器の前記低温側バルブの開度と合わせて１００％の開度となるように前記低温側バルブと連動して制御する、複数の高温側バルブと、各前記低温側バルブを通過した冷媒を合流させ、各低温側流通管内の冷媒をまとめて冷却する凝縮器と、前記凝縮器から吐出された冷媒及び各前記高温部から吐出された冷媒を、各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、冷媒レヒート部において各低温部へ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、各前記低温部から吐出された冷媒を合流させて、前記圧縮機に戻すように配設されている戻り管とを具備することを特徴としている。
【００１２】
このような構成を採用することによる作用は以下の通りである。
複数系統の熱交換器に対して１台の圧縮機で圧縮した冷媒を高温側と低温側とに分配してその割合で温度制御を行うので、精密な温度調整を実行することができる。また、各高温部から吐出された冷媒を低温部へ流入させる冷媒レヒートを採用することにより、圧縮機に戻す冷媒を再加熱するヒータや内燃機関等の必要が無く、部品点数の削減や省エネ化を図ることができる。
【００１３】
また、各前記熱交換器から吐出される液体の温度を測定する、複数の液体温度センサと、各前記温度センサによって測定された温度に基づいて、該当する熱交換器へ冷媒を供給する低温側バルブ及び高温側バルブの開度を制御する制御部とを具備することを特徴としてもよい。
この構成によれば、各熱交換器の高温部と低温部に流入させる冷媒の割合を変更することにより、精密な温度制御が可能である。
【００１４】
さらに、各前記低温部の冷媒流入口側に、流入する冷媒の温度を測定する冷媒温度センサを具備し、前記制御部は、前記冷媒温度センサによって測定された温度に基づいて、各前記膨張弁の開度を制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、各熱交換器の低温部へ流入する冷媒の温度を調整することができるので、各熱交換器の低温部における過冷却の防止及び高温化の防止を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる温度調整装置によれば、複数系統の液体の精密な温度調整を、高コストとならずに実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図２】第２の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図３】第３の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図４】第４の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の温度調整装置３０は、２つの水槽１１，１２に貯留された液体（水）を別個に温度調整できる。１つの水槽１１，１２は下部で連通しており、各水槽は恒温水の行き来が自由である。温度調整装置３０によって温度調整されたそれぞれの水を１ｃｈ恒温水、２ｃｈ恒温水の２系統として、複数台の産業機器等に供給可能である。
【００１８】
１ｃｈ恒温水は、１ｃｈ恒温水配管１３を流通しており、１ｃｈ恒温水配管１３の中途部には１ｃｈ恒温水を所定温度に調整するための熱交換器３１が設けられている。１ｃｈ恒温水は、熱交換器３１を流通する冷媒によって、所定温度に調整される。
２ｃｈ恒温水は、２ｃｈ恒温水配管１４を流通しており、２ｃｈ恒温水配管１４の中途部には２ｃｈ恒温水を所定温度に調整するための熱交換器３２が設けられている。２ｃｈ恒温水は、熱交換器３２を流通する冷媒によって、所定温度に調整される。
【００１９】
熱交換器３１，３２はそれぞれ高温部３１ａ，３２ａと低温部３１ｂ，３２ｂとを有しており、高温部３１ａ，３２ａを流通する高温の冷媒と、低温部３１ｂ，３２ｂを流通する低温の冷媒によって、１ｃｈ恒温水及び２ｃｈ恒温水を所定温度に調整する。
【００２０】
また、本実施形態では、１ｃｈ恒温水は低温部３１ｂを通過して冷却された後に、高温部３１ａを通過して加熱されて所定温度に調整されている。２ｃｈ恒温水も同様に、まず低温部３２ｂを通過して冷却された後に、高温部３２ａを通過して加熱されて所定温度に調整されている。
ただし、各恒温水を熱交換器の高温部及び低温部を通過させる順序は、上記の順序に限定されるものではない。
【００２１】
１ｃｈ用の水槽１１の底面に接続された１ｃｈ恒温水配管１３の中途部には、１ｃｈ恒温水を熱交換器３１方向へ送り込むための圧送ポンプ１５が設けられている。
同様に、２ｃｈ用の水槽１２の底面に接続された２ｃｈ恒温水配管１４の中途部には、２ｃｈ恒温水を熱交換器３２方向へ送り込むための圧送ポンプ１６が設けられている。
【００２２】
１ｃｈ用の水槽１１には自動給水口９が設けられ、２ｃｈ用の水槽１２内のフロートスイッチ８により一定の水位となるように自動給水が可能である。
１ｃｈ用の水槽１１には、外部機器から戻った恒温水を水槽１１に供給する導入管１８が接続され、同様に２ｃｈ用の水槽１２には外部機器から戻った恒温水を水槽１２に供給する導入管１９が接続されている。
【００２３】
また、１ｃｈ恒温水配管１３の出口側近傍から導入管１８にかけてバイパス管７が設けられ、このバイパス管７の中途部にはバイパス弁６が設けられている。バイパス弁６は１ｃｈの恒温水を外部機器に供給時は閉となっているが、１ｃｈの恒温水を当該温度調整装置３０内を循環させない場合には、開とすることで導入管１８へ戻った恒温水を１ｃｈ恒温水配管１３の出口側近傍にバイパスさせることができる。
【００２４】
２ｃｈ恒温水配管１４の出口側近傍から導入管１９にかけてバイパス管５が設けられ、このバイパス管５の中途部にはバイパス弁４が設けられている。バイパス弁４は２ｃｈの恒温水を外部機器に供給時は閉となっているが、２ｃｈの恒温水を当該温度調整装置３０内を循環させない場合には、開とすることで導入管１９へ戻った恒温水を２ｃｈ恒温水配管１４の出口側近傍にバイパスさせることができる。
【００２５】
続いて、各熱交換器３１，３２へ流通させる冷媒の冷凍サイクル回路について説明する。
冷凍サイクル回路は、１台の圧縮機３４と、圧縮機３４から吐出された冷媒を１ｃｈ用と２ｃｈ用に分岐させ、さらに各熱交換器３１，３２の高温部側と低温部側とに分岐させる流通管３６とを有している。つまり、本実施形態の２系統の恒温水を温度調整するために、１台の圧縮機３４で圧縮された吐出された冷媒は、４つに分岐されるように設けられている。
【００２６】
さらに、１ｃｈ恒温水配管１３及び２ｃｈ恒温水配管１４には、ドレンを排出するドレン配管２，３が接続されている。
【００２７】
なお、各熱交換器３１，３２において、各高温部３１ａ，３２ａが冷凍サイクル回路の凝縮器に該当し、凝縮器では気体状の高温で高圧の冷媒が、恒温水との間で熱交換して凝縮されて液化される。
各低温部３１ｂ，３２ｂが冷凍サイクル回路の蒸発器に該当し、蒸発器では後述する膨張弁５２，５４，５６によって低圧となった冷媒が、恒温水との間で熱交換して蒸発気化される。
【００２８】
なお、この冷凍サイクル回路を循環する冷媒の例としては、フロン類、プロパン、イソブタン、シクロペンタン等の炭化水素、アンモニア、炭酸ガス等を用いることができる。
【００２９】
次に、１ｃｈ側の回路から説明する。
１ｃｈ側の高温部３１ａへ冷媒を流通させる高温側流通管３７は、高温側バルブ３８を介して、１ｃｈ側の熱交換器３１の高温部３１ａに接続されている。
また、１ｃｈ側の低温側流通管４０には、１ｃｈ側の高温側流通管３７の高温側バルブ３８と連動して動作する低温側バルブ３９が設けられている。高温側バルブ３８と低温側バルブ３９の制御は、高温部３１ａへの冷媒の流通量と低温部３１ｂへの冷媒の流通量との和が、常に一定となるように行われる。例えば、１ｃｈ側に全体に流通させる冷媒量を１００としたときに、高温部３１ａへの冷媒流通量と低温部３１ｂへの冷媒流通量の和が常に１００となるように、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９の開度が合わせて１００％となるように制御が行われる。制御するのは、後述する第１制御部６０である。
【００３０】
２ｃｈ側の回路も上記と同様である。
２ｃｈ側の高温部３２ａへ冷媒を流通させる高温側流通管４１は、高温側バルブ４２を介して、２ｃｈ側の熱交換器３２の高温部３２ａに接続されている。
また、２ｃｈ側の低温側流通管４５には、２ｃｈ側の高温側流通管４１の高温側バルブ４２と連動して動作する低温側バルブ４３が設けられている。高温側バルブ４２と低温側バルブ４３の制御は、高温部３２ａへの冷媒の流通量と低温部３２ｂへの冷媒の流通量との和が、常に一定となるように行われる。例えば、２ｃｈ側に全体に流通させる冷媒量を１００としたときに、高温部３２ａへの冷媒流通量と低温部３２ｂへの冷媒流通量の和が常に１００となるように、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３の開度が合わせて１００％となるように制御が行われる。制御するのは、後述する第２制御部６２である。
【００３１】
１ｃｈ側の低温側流通管４０及び２ｃｈ側の低温側流通管４５は、それぞれの低温側バルブ３９、４３の下流側で合流し、１本の低温側流通管４４として設けられる。この低温側流通管４４は凝縮器４６に接続され、低温側流通管４４内を流通する冷媒は冷却され凝縮する。
凝縮器４６は、外部から導入される冷却水と低温側流通管４４内の冷媒とを熱交換することによって、冷媒を冷却液化する。
この冷却水が流通する冷却水流通管４８には、冷却水温センサ４９と、制水弁５０が設けられている。冷却水温センサ４９は、冷却水の冷え過ぎなどによる結露防止のために冷却水温を測定している。冷却水温センサ４９の測定温度が所定温度以下のときに、第１制御部６０または第２制御部６２が警報を出す等の制御を実行する。制水弁５０と圧縮機３４とは配管８５が接続されており、配管８５を流通する圧縮機３４の吐出ガスの圧力に基づいて、制水弁５０の開度調整が自動的に行われる。
凝縮器４６によって冷却された冷媒は、膨張弁５２（凝縮器側の膨張弁）を通過することにより膨張して低圧化し、さらに冷却される。
【００３２】
なお、熱交換器３１の高温部３１ａを通過した冷媒は、膨張弁５４（特許請求の範囲でいう高温部出口側膨張弁）を通過することにより膨張して冷却される。
同様に、熱交換器３２の高温部３２ａを通過した冷媒は、膨張弁５６（高温部出口側の膨張弁）を通過することにより膨張して冷却される。
【００３３】
そして、凝縮器４６から膨張弁５２を経て冷却された冷媒と、高温部３１ａから出て膨張弁５４を経て冷却された冷媒と、高温部３２ａから出て膨張弁５６を経て冷却された冷媒とが合流するような配管が設けられている。そして、これら合流した冷媒は、各熱交換器３１，３２の低温部３１ｂ，３２ｂに分岐して導入される。このように各高温部３１ａ，３２ａから出た熱交換後の冷媒を、各低温部３１ｂ，３２ｂへ流入させるための配管が形成されている部位が特許請求の範囲でいう冷媒レヒート部５５である。
高温部３１ａ，３２ａから吐出されて凝縮した冷媒を、圧縮機３４に戻す前に低温部３１ｂ，３２ｂに導入させて蒸発させることによって、熱回収器やヒータなどが不要となり部品点数を削減することができ、さらに加熱用の別のエネルギーを使用することもないので省エネにも寄与することができる。
【００３４】
各低温部３１ｂ，３２ｂに導入され、各恒温水から吸熱した冷媒は、各低温部３１ｂ，３２ｂから吐出された後、合流して１本の戻り管５８内を圧縮機３４方向に流通する。
圧縮機３４の上流側には、アキュムレータ５９が設けられている。アキュムレータ５９を用いることにより、蒸発できなかった液体のままの冷媒を分離し、気体となっている冷媒のみを圧縮機３４へ導入させることができる。
【００３５】
次に、制御系について説明する。
本実施形態の温度調整装置３０は、１ｃｈ用の第１制御部６０と、２ｃｈ用の第２制御部６２の２つの制御部を備えている。各制御部６０，６２は、ＣＰＵ及びメモリを備えており、予めメモリに記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵが所定動作を実行する。
なお、ここでは、２つの制御部６０，６２を設けた実施形態を説明するが、制御部６０，６２の数自体は２つに限定するものではない。
【００３６】
圧縮機３４から吐出された高温の冷媒の温度を測定する吐出温度センサ６５が、流通管３６の圧縮機３４近傍に設けられている。吐出温度センサ６５で測定された温度データは、第１制御部６０（又は第２制御部６２でもよい）に入力される。
第１制御部６０は、吐出温度センサ６５で測定された温度データに基づき、予め設定された温度以上であると判断した場合には、回路保護のため圧縮機３４の回転数を減少させるべく、制御信号を圧縮機３４に設けられたインバータ６４に出力する。
【００３７】
また、１ｃｈ恒温水配管１３において熱交換器３１から吐出した部位には、１ｃｈ恒温水の温度を検出する出口温度センサ６６が設けられている。出口温度センサ６６によって測定された温度データは、第１制御部６０に入力される。
【００３８】
第１制御部６０では、入力してきた１ｃｈ恒温水の温度に基づいて、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９とを連動させて開度を調整する。例えば、１ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも高温の場合には、低温側バルブ３９の開度を大きくし、その分高温側バルブ３８の開度を小さくする。また、１ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも低温の場合には、低温側バルブ３９の開度を小さくし、その分高温側バルブ３８の開度を大きくする。すなわち、熱交換器３１に流入する冷媒の全体量（高温側と低温側を合わせた料）が常に一定となるように、第１制御部６０は、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９に制御信号を出力して温度制御を行っている。
【００３９】
２ｃｈ恒温水配管１４において熱交換器３２から吐出した部位には、２ｃｈ恒温水の温度を検出する出口温度センサ６７が設けられている。出口温度センサ６７によって測定された温度データは、第２制御部６２に入力される。
【００４０】
第２制御部６２では、入力してきた２ｃｈ恒温水の温度に基づいて、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３とを連動させて開度を調整する。例えば、２ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも高温の場合には、低温側バルブ４３の開度を大きくし、その分高温側バルブ４２の開度を小さくする。また、２ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも低温の場合には、低温側バルブ４３の開度を小さくし、その分高温側バルブ４２の開度を大きくする。すなわち、熱交換器３２に流入する冷媒の全体量（高温側と低温側を合わせた料）が常に一定であるように、第２制御部６２は、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３に制御信号を出力して温度制御を行っている。
【００４１】
また、冷媒レヒート部５５における各低温部３１ｂ，３２ｂへの分岐部上流側には、凝縮器４６から膨張弁５２を経由した冷媒と、各高温部３１ａ，３２ａから各膨張弁５４，５６を経由した冷媒が合流した部位における、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８が設けられている。冷媒温度センサ６８は、制御対象となるバルブ（膨張弁）の数に合わせて複数設けられているところが図示されているが、冷媒温度センサ６８の数は１つであってもよい。
冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０及び第２制御部６２の双方へ入力する。
【００４２】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて凝縮器４６の下流側の膨張弁５２の開度を制御するために制御信号を出力し、また検出された冷媒の温度に基づいて高温部３１ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁５４の開度を制御するために制御信号を出力する。
一方、第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、高温部３２ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁５６の開度を制御するために制御信号を出力する。
【００４３】
このように、冷媒レヒート部５５における、各低温部３１ｂ，３２ｂへの分岐前の冷媒温度に基づき、各膨張弁５２，５４，５６の開度を調整することで各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒の温度調整をすることができる。
このため、各低温部３１ｂ，３２ｂが過冷却になったり、高温状態になってしまうことを防止することができる。
【００４４】
また、圧縮機３４の上流側には、アキュムレータ５９から吐出された冷媒の温度を測定する吸入温度センサ７０が設けられている。吸入温度センサ７０で測定された温度データは、第１制御部６０及び第２制御部６２に入力される。吸入温度センサ７０の数は、制御部の数に合わせて２つ設けられているところが図示されているが、吸入温度センサ７０は１つであってもよい。
吸入温度センサ７０は、圧縮機３４の保護用に設けられており、圧縮機３４の吸入前の冷媒温度が予め設定された所定温度以下になったことを検出した第１制御部６０及び第２制御部６２は、圧縮機３４の回転数を減少させるべく、制御信号を圧縮機３４に設けられたインバータ６４に出力する。
【００４５】
圧縮機３４の下流側には、圧縮機３４から吐出された高温高圧の冷媒圧力を検出する圧力センサ７２と、所定圧力以上を検出した場合に圧縮機３４の駆動を停止できるように制御する圧力スイッチ７４とが設けられている。
圧力センサ７２は、作業者の目視用に設けられており、危険な圧力になったことを作業者が認識させることができる。また、圧力スイッチ７４は、所定圧力以上になったときには電気接点をオフすることができる。この電気接点を圧縮機３４の駆動電源と直列に配置させることで、圧縮機３４からの吐出冷媒が高圧になって危険なときは、圧力スイッチ７４が自動的に圧縮機３４の電源をオフして圧縮機３４の駆動を停止させることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、図２に基づいて、温度調整装置の第２の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
第２の実施形態と第１の実施形態との違いは、冷媒レヒート部５５における、膨張弁の配置位置にある。第２の実施形態では、各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を合流した後に、１台の膨張弁７６によって膨張させている点が、第１の実施形態と異なっている。凝縮器４６から吐出された冷媒は、冷媒レヒート部５５で合流する前に膨張弁５２によって膨張させている点は第１の実施形態と同様である。
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態よりも膨張弁の数が減らすことができるので、コスト的に有利である。
【００４７】
また、第２の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、膨張弁５２から吐出した冷媒と膨張弁７６から吐出した冷媒の合流位置よりも下流側に設けられている。冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁７６の開度を制御するための制御信号、及び凝縮器４６の下流側の膨張弁５２の開度を制御するための制御信号を出力する。このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７６，５２の開度制御は、第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、図３に基づいて、温度調整装置の第３の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態では、各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒と、凝縮器４６から吐出された冷媒とを合流させた後、各低温部３１ｂ，３２ｂへ冷媒を導入すべく分岐させた各配管８２，８３に膨張弁を設けている。
すなわち、配管８２における低温部３１ｂへの冷媒の導入前に膨張弁７７が設けられており、配管８３における低温部３２ｂへの冷媒の導入前に膨張弁７８が設けられている。
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態よりも膨張弁の数が減らすことができるので、第１の実施形態と比較すればコスト的に有利である。
【００４９】
また、第３の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、配管８２，８３における各膨張弁７７，７８の下流側、すなわち各低温部３１ｂ，３２ｂの導入口の直前に設けられている。
図３に示す実施形態では、低温部３１ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０へ入力している。一方、低温部３２ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。
【００５０】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて低温部３１ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７７の開度を制御するために制御信号を出力する。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、低温部３２ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７８の開度を制御するために制御信号を出力する。
このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７７，７８の開度制御は、それぞれ第１制御部６０と第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に、図４に基づいて、温度調整装置の第４の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態〜第３の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態においては、冷媒レヒート部５５において、凝縮器４６から吐出された冷媒をまず、低温部３１ｂへ導入させる側の配管８０と、低温部３２ｂへ導入させる側の配管８１とに分岐させる。
【００５２】
凝縮器４６から吐出された冷媒を低温部３１ｂへ導入させる配管８０には、高温部３１ａから吐出された冷媒が合流する。そして、合流した冷媒を膨張して冷却する膨張弁７７が、低温部３１ｂの導入口の直前に設けられている。
一方、凝縮器から吐出された冷媒を低温部３２ｂへ導入させる配管８１には、高温部３２ａから吐出された冷媒が合流する。そして、合流した冷媒を膨張して冷却する膨張弁７８が、低温部３２ｂの導入口の直前に設けられている。
【００５３】
また、第４の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、配管８０，８１における各膨張弁７７，７８の下流側、すなわち各低温部３１ｂ，３２ｂの導入口の直前に設けられている。
図４に示す実施形態では、低温部３１ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０へ入力している。一方、低温部３２ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。
【００５４】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて低温部３１ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７７の開度を制御するために制御信号を出力する。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、低温部３２ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７８の開度を制御するために制御信号を出力する。
このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７７，７８の開度制御は、それぞれ第１制御部６０と第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００５５】
（他の実施形態）
上述してきたような各実施形態では、２系統の恒温水の温度制御を実行すべく２つの熱交換器３１，３２を設けている。しかし、本発明としては温度制御対象は２系統に限定されるものではないので、熱交換器の数は２つに限定されるものではなく、温度調整対象となる液体の系統数に合わせて設けることが必要である。
例えば、３系統の恒温水の温度制御を実行する場合には、制御対象の恒温水の系統数に合わせた数である３つの熱交換器を設け、３つの熱交換器の高温部から出た冷媒を、圧縮機に戻す前に、各低温部へ導入させるようにし、冷媒レヒートを行うようにする。
【００５６】
さらに、各実施形態では、２系統の恒温水の温度制御を実行すべく、２つの制御部を設けた場合について説明した。
しかしながら、２系統の温度制御であっても２つの制御部を設けることに限定するものではなく、また３系統以上の温度制御であっても、系統数に応じた制御部の数を設けることに限定するものではない。系統数とは無関係に１つの制御部で全てを制御してもよい。
【００５７】
恒温水の水槽についても、上述した実施形態で図示したような形状に限定されるものではなく、１つの水槽から複数系統に分岐されるようなものであってもよい。
さらには、温度調整対象は水ではなく、他の液体であってもよい。
【００５８】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５９】
２，３ ドレン配管
４，６ バイパス弁
５，７ バイパス管
８ フロートスイッチ
９ 自動給水口
１１，１２ 水槽
１３，１４ 恒温水配管
１５，１６ 圧送ポンプ
１８，１９ 導入管
３０ 温度調整装置
３１，３２ 熱交換器
３１ａ，３２ａ 高温部
３１ｂ，３２ｂ 低温部
３４ 圧縮機
３６ 流通管
３７，４１ 高温側流通管
３８，４２ 高温側バルブ
３９，４３ 低温側バルブ
４０，４４，４５ 低温側流通管
４６ 凝縮器
４８ 冷却水流通管
４９ 冷却水温センサ
５０ 制水弁
５２，５４，５６，７６，７７，７８ 膨張弁
５５ 冷媒レヒート部
５８ 戻り管
５９ アキュムレータ
６０，６２ 制御部
６４ インバータ
６５ 吐出温度センサ
６６ 出口温度センサ
６７ 出口温度センサ
６８ 冷媒温度センサ
７０ 吸入温度センサ
７２ 圧力センサ
７４ 圧力スイッチ
８０，８１，８２，８３，８５ 配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の温度を精密に調整可能な温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を所定の温度に調整し、この液体を種々の産業機器に循環させて、対象物の冷却や温度調整に用いるチラー機器等の温度調整装置が知られている。
液体の温度を所定の温度に調整する温度調整装置として、特許文献１に示すように２系統の液体を温度調整可能となるように２槽の水槽が設けられている構成が開示されている。
【０００３】
この温度調整装置には、２つの水槽のうち第１水槽から供給される液体を冷却する凝縮器と、この凝縮器によって第１設定温度に設定された液体を送り出す第１供給管と、第２水槽から供給される液体に第１供給管から分岐して供給される液体を混合させて第２設定温度の液体を生成して送り出す第２供給管とが設けられている。
すなわち、この温度調整装置は、凝縮器で冷却された液体を第１設定温度とし、凝縮器で冷却された液体の一部を、凝縮器を通していない液体と混合することで第２設定温度とすることで、２系統の液体の温度制御を実行している。
【０００４】
また、特許文献２のヒートポンプ式チラーでは、市水とブラインの２系統の液体を温度調整することができることが開示されている。
このヒートポンプ式チラーでは、市水用の熱交換器と、ブライン用の熱交換器をそれぞれ別個に設けているが、市水又はブラインの温度調整を単独で運転するか、同時に運転するかによって、各熱交換器へ流通させる冷媒を不要な熱交換器に対してはバイパスさせるような構成となっている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、複数系統の冷水又は温水を供給することができる冷温水供給システムが開示されている。特許文献３では、２系統のシステムを例に挙げており、圧縮機から吐出された冷媒を２つの配管に分岐させ、分岐したそれぞれの配管を加熱用の回路と冷却用の回路に接続することで、冷媒を加熱又は冷却させることができる。また、加熱用の回路及び冷却用の回路のそれぞれは、複数のチラーユニットへ分岐されるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７１５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８０２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１においては、温度調整対象となる液体は圧縮機、凝縮器、蒸発器を用いた冷凍サイクルによって温度調整しておらず、また被対象物を冷却した後そのままの温度で水槽に戻している。したがって、特許文献１の構成では、２系統の精密な温度調整を実行することができないという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２の構成では、市水とブラインのそれぞれ単独運転のときには四方弁を切り換えるだけで、不使用の熱交換器側には冷媒を流通させないようにすることができる。しかし、四方弁の切り換えによってブライン側については冷却・加熱の切換が可能ではあるが、市水側では加熱のみであって冷却することができないという課題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３の構成では、圧縮機、凝縮器、蒸発器を用いた冷凍システムにより２系統の温度調整を図っているが、圧縮機に冷媒を戻す際に、内燃機関を用いた熱回収器で冷媒を所定温度に調整してから圧縮機に戻している。
しかし、このような構成では、内燃機関や熱回収器を用いているので部品点数が増加し、コスト増に繋がるという課題がある。さらに、この構成では内燃機関を駆動させるためのエネルギー（燃料）が必要となってくるので、燃料費がかさむという問題もあり、且つ省エネという観点からも問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、複数系統の液体の温度調整を、精密且つコストを増加せずに実行することができる温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる温度調整装置によれば、複数系統の液体の温度を調整する温度調整装置であって、各系統毎に設けられ、低温の冷媒が流入する低温部及び高温の冷媒が流入する高温部を有し、低温部と高温部によって温度調整対象の液体の温度調整を行う、複数の熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷媒を、温度調整対象の液体の系統毎に分岐させ、分岐されて各前記熱交換器方向に流入する冷媒を、さらに前記熱交換器の各高温部へ流入させる高温側流通管と各低温部へ流入させる低温側流通管に分岐させるように設けられた流通管と、低温部方向へ冷媒を流通させる各低温側流通管の中途部に設けられ、低温部方向への冷媒の流通量を制御する、複数の低温側バルブと、高温部方向へ冷媒を流通させる各高温側流通管の中途部に設けられ、高温部方向への冷媒の流通量を、同一の熱交換器の前記低温側バルブの開度と合わせて１００％の開度となるように前記低温側バルブと連動して制御する、複数の高温側バルブと、各前記低温側バルブを通過した冷媒を合流させ、各低温側流通管内の冷媒をまとめて冷却する凝縮器と、前記凝縮器から吐出された冷媒及び各前記高温部から吐出された冷媒を、各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、冷媒レヒート部において各低温部へ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、各前記低温部から吐出された冷媒を合流させて、前記圧縮機に戻すように配設されている戻り管とを具備することを特徴としている。
【００１２】
このような構成を採用することによる作用は以下の通りである。
複数系統の熱交換器に対して１台の圧縮機で圧縮した冷媒を高温側と低温側とに分配してその割合で温度制御を行うので、精密な温度調整を実行することができる。また、各高温部から吐出された冷媒を低温部へ流入させる冷媒レヒートを採用することにより、圧縮機に戻す冷媒を再加熱するヒータや内燃機関等の必要が無く、部品点数の削減や省エネ化を図ることができる。
【００１３】
また、各前記熱交換器から吐出される液体の温度を測定する、複数の液体温度センサと、各前記温度センサによって測定された温度に基づいて、該当する熱交換器へ冷媒を供給する低温側バルブ及び高温側バルブの開度を制御する制御部とを具備することを特徴としてもよい。
この構成によれば、各熱交換器の高温部と低温部に流入させる冷媒の割合を変更することにより、精密な温度制御が可能である。
【００１４】
さらに、各前記低温部の冷媒流入口側に、流入する冷媒の温度を測定する冷媒温度センサを具備し、前記制御部は、前記冷媒温度センサによって測定された温度に基づいて、各前記膨張弁の開度を制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、各熱交換器の低温部へ流入する冷媒の温度を調整することができるので、各熱交換器の低温部における過冷却の防止及び高温化の防止を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる温度調整装置によれば、複数系統の液体の精密な温度調整を、高コストとならずに実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図２】第２の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図３】第３の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【図４】第４の実施形態にかかる温度調整装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の温度調整装置３０は、２つの水槽１１，１２に貯留された液体（水）を別個に温度調整できる。１つの水槽１１，１２は下部で連通しており、各水槽は恒温水の行き来が自由である。温度調整装置３０によって温度調整されたそれぞれの水を１ｃｈ恒温水、２ｃｈ恒温水の２系統として、複数台の産業機器等に供給可能である。
【００１８】
１ｃｈ恒温水は、１ｃｈ恒温水配管１３を流通しており、１ｃｈ恒温水配管１３の中途部には１ｃｈ恒温水を所定温度に調整するための熱交換器３１が設けられている。１ｃｈ恒温水は、熱交換器３１を流通する冷媒によって、所定温度に調整される。
２ｃｈ恒温水は、２ｃｈ恒温水配管１４を流通しており、２ｃｈ恒温水配管１４の中途部には２ｃｈ恒温水を所定温度に調整するための熱交換器３２が設けられている。２ｃｈ恒温水は、熱交換器３２を流通する冷媒によって、所定温度に調整される。
【００１９】
熱交換器３１，３２はそれぞれ高温部３１ａ，３２ａと低温部３１ｂ，３２ｂとを有しており、高温部３１ａ，３２ａを流通する高温の冷媒と、低温部３１ｂ，３２ｂを流通する低温の冷媒によって、１ｃｈ恒温水及び２ｃｈ恒温水を所定温度に調整する。
【００２０】
また、本実施形態では、１ｃｈ恒温水は低温部３１ｂを通過して冷却された後に、高温部３１ａを通過して加熱されて所定温度に調整されている。２ｃｈ恒温水も同様に、まず低温部３２ｂを通過して冷却された後に、高温部３２ａを通過して加熱されて所定温度に調整されている。
ただし、各恒温水を熱交換器の高温部及び低温部を通過させる順序は、上記の順序に限定されるものではない。
【００２１】
１ｃｈ用の水槽１１の底面に接続された１ｃｈ恒温水配管１３の中途部には、１ｃｈ恒温水を熱交換器３１方向へ送り込むための圧送ポンプ１５が設けられている。
同様に、２ｃｈ用の水槽１２の底面に接続された２ｃｈ恒温水配管１４の中途部には、２ｃｈ恒温水を熱交換器３２方向へ送り込むための圧送ポンプ１６が設けられている。
【００２２】
１ｃｈ用の水槽１１には自動給水口９が設けられ、２ｃｈ用の水槽１２内のフロートスイッチ８により一定の水位となるように自動給水が可能である。
１ｃｈ用の水槽１１には、外部機器から戻った恒温水を水槽１１に供給する導入管１８が接続され、同様に２ｃｈ用の水槽１２には外部機器から戻った恒温水を水槽１２に供給する導入管１９が接続されている。
【００２３】
また、１ｃｈ恒温水配管１３の出口側近傍から導入管１８にかけてバイパス管７が設けられ、このバイパス管７の中途部にはバイパス弁６が設けられている。バイパス弁６は１ｃｈの恒温水を外部機器に供給時は閉となっているが、１ｃｈの恒温水を当該温度調整装置３０内を循環させない場合には、開とすることで導入管１８へ戻った恒温水を１ｃｈ恒温水配管１３の出口側近傍にバイパスさせることができる。
【００２４】
２ｃｈ恒温水配管１４の出口側近傍から導入管１９にかけてバイパス管５が設けられ、このバイパス管５の中途部にはバイパス弁４が設けられている。バイパス弁４は２ｃｈの恒温水を外部機器に供給時は閉となっているが、２ｃｈの恒温水を当該温度調整装置３０内を循環させない場合には、開とすることで導入管１９へ戻った恒温水を２ｃｈ恒温水配管１４の出口側近傍にバイパスさせることができる。
【００２５】
続いて、各熱交換器３１，３２へ流通させる冷媒の冷凍サイクル回路について説明する。
冷凍サイクル回路は、１台の圧縮機３４と、圧縮機３４から吐出された冷媒を１ｃｈ用と２ｃｈ用に分岐させ、さらに各熱交換器３１，３２の高温部側と低温部側とに分岐させる流通管３６とを有している。つまり、本実施形態の２系統の恒温水を温度調整するために、１台の圧縮機３４で圧縮された吐出された冷媒は、４つに分岐されるように設けられている。
【００２６】
さらに、１ｃｈ恒温水配管１３及び２ｃｈ恒温水配管１４には、ドレンを排出するドレン配管２，３が接続されている。
【００２７】
なお、各熱交換器３１，３２において、各高温部３１ａ，３２ａが冷凍サイクル回路の凝縮器に該当し、凝縮器では気体状の高温で高圧の冷媒が、恒温水との間で熱交換して凝縮されて液化される。
各低温部３１ｂ，３２ｂが冷凍サイクル回路の蒸発器に該当し、蒸発器では後述する膨張弁５２，５４，５６によって低圧となった冷媒が、恒温水との間で熱交換して蒸発気化される。
【００２８】
なお、この冷凍サイクル回路を循環する冷媒の例としては、フロン類、プロパン、イソブタン、シクロペンタン等の炭化水素、アンモニア、炭酸ガス等を用いることができる。
【００２９】
次に、１ｃｈ側の回路から説明する。
１ｃｈ側の高温部３１ａへ冷媒を流通させる高温側流通管３７は、高温側バルブ３８を介して、１ｃｈ側の熱交換器３１の高温部３１ａに接続されている。
また、１ｃｈ側の低温側流通管４０には、１ｃｈ側の高温側流通管３７の高温側バルブ３８と連動して動作する低温側バルブ３９が設けられている。高温側バルブ３８と低温側バルブ３９の制御は、高温部３１ａへの冷媒の流通量と低温部３１ｂへの冷媒の流通量との和が、常に一定となるように行われる。例えば、１ｃｈ側に全体に流通させる冷媒量を１００としたときに、高温部３１ａへの冷媒流通量と低温部３１ｂへの冷媒流通量の和が常に１００となるように、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９の開度が合わせて１００％となるように制御が行われる。制御するのは、後述する第１制御部６０である。
【００３０】
２ｃｈ側の回路も上記と同様である。
２ｃｈ側の高温部３２ａへ冷媒を流通させる高温側流通管４１は、高温側バルブ４２を介して、２ｃｈ側の熱交換器３２の高温部３２ａに接続されている。
また、２ｃｈ側の低温側流通管４５には、２ｃｈ側の高温側流通管４１の高温側バルブ４２と連動して動作する低温側バルブ４３が設けられている。高温側バルブ４２と低温側バルブ４３の制御は、高温部３２ａへの冷媒の流通量と低温部３２ｂへの冷媒の流通量との和が、常に一定となるように行われる。例えば、２ｃｈ側に全体に流通させる冷媒量を１００としたときに、高温部３２ａへの冷媒流通量と低温部３２ｂへの冷媒流通量の和が常に１００となるように、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３の開度が合わせて１００％となるように制御が行われる。制御するのは、後述する第２制御部６２である。
【００３１】
１ｃｈ側の低温側流通管４０及び２ｃｈ側の低温側流通管４５は、それぞれの低温側バルブ３９、４３の下流側で合流し、１本の低温側流通管４４として設けられる。この低温側流通管４４は凝縮器４６に接続され、低温側流通管４４内を流通する冷媒は冷却され凝縮する。
凝縮器４６は、外部から導入される冷却水と低温側流通管４４内の冷媒とを熱交換することによって、冷媒を冷却液化する。
この冷却水が流通する冷却水流通管４８には、冷却水温センサ４９と、制水弁５０が設けられている。冷却水温センサ４９は、冷却水の冷え過ぎなどによる結露防止のために冷却水温を測定している。冷却水温センサ４９の測定温度が所定温度以下のときに、第１制御部６０または第２制御部６２が警報を出す等の制御を実行する。制水弁５０と圧縮機３４とは配管８５が接続されており、配管８５を流通する圧縮機３４の吐出ガスの圧力に基づいて、制水弁５０の開度調整が自動的に行われる。
凝縮器４６によって冷却された冷媒は、膨張弁５２（凝縮器側の膨張弁）を通過することにより膨張して低圧化し、さらに冷却される。
【００３２】
なお、熱交換器３１の高温部３１ａを通過した冷媒は、膨張弁５４（特許請求の範囲でいう高温部出口側膨張弁）を通過することにより膨張して冷却される。
同様に、熱交換器３２の高温部３２ａを通過した冷媒は、膨張弁５６（高温部出口側の膨張弁）を通過することにより膨張して冷却される。
【００３３】
そして、凝縮器４６から膨張弁５２を経て冷却された冷媒と、高温部３１ａから出て膨張弁５４を経て冷却された冷媒と、高温部３２ａから出て膨張弁５６を経て冷却された冷媒とが合流するような配管が設けられている。そして、これら合流した冷媒は、各熱交換器３１，３２の低温部３１ｂ，３２ｂに分岐して導入される。このように各高温部３１ａ，３２ａから出た熱交換後の冷媒を、各低温部３１ｂ，３２ｂへ流入させるための配管が形成されている部位が特許請求の範囲でいう冷媒レヒート部５５である。
高温部３１ａ，３２ａから吐出されて凝縮した冷媒を、圧縮機３４に戻す前に低温部３１ｂ，３２ｂに導入させて蒸発させることによって、熱回収器やヒータなどが不要となり部品点数を削減することができ、さらに加熱用の別のエネルギーを使用することもないので省エネにも寄与することができる。
【００３４】
各低温部３１ｂ，３２ｂに導入され、各恒温水から吸熱した冷媒は、各低温部３１ｂ，３２ｂから吐出された後、合流して１本の戻り管５８内を圧縮機３４方向に流通する。
圧縮機３４の上流側には、アキュムレータ５９が設けられている。アキュムレータ５９を用いることにより、蒸発できなかった液体のままの冷媒を分離し、気体となっている冷媒のみを圧縮機３４へ導入させることができる。
【００３５】
次に、制御系について説明する。
本実施形態の温度調整装置３０は、１ｃｈ用の第１制御部６０と、２ｃｈ用の第２制御部６２の２つの制御部を備えている。各制御部６０，６２は、ＣＰＵ及びメモリを備えており、予めメモリに記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵが所定動作を実行する。
なお、ここでは、２つの制御部６０，６２を設けた実施形態を説明するが、制御部６０，６２の数自体は２つに限定するものではない。
【００３６】
圧縮機３４から吐出された高温の冷媒の温度を測定する吐出温度センサ６５が、流通管３６の圧縮機３４近傍に設けられている。吐出温度センサ６５で測定された温度データは、第１制御部６０（又は第２制御部６２でもよい）に入力される。
第１制御部６０は、吐出温度センサ６５で測定された温度データに基づき、予め設定された温度以上であると判断した場合には、回路保護のため圧縮機３４の回転数を減少させるべく、制御信号を圧縮機３４に設けられたインバータ６４に出力する。
【００３７】
また、１ｃｈ恒温水配管１３において熱交換器３１から吐出した部位には、１ｃｈ恒温水の温度を検出する出口温度センサ６６が設けられている。出口温度センサ６６によって測定された温度データは、第１制御部６０に入力される。
【００３８】
第１制御部６０では、入力してきた１ｃｈ恒温水の温度に基づいて、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９とを連動させて開度を調整する。例えば、１ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも高温の場合には、低温側バルブ３９の開度を大きくし、その分高温側バルブ３８の開度を小さくする。また、１ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも低温の場合には、低温側バルブ３９の開度を小さくし、その分高温側バルブ３８の開度を大きくする。すなわち、熱交換器３１に流入する冷媒の全体量（高温側と低温側を合わせた料）が常に一定となるように、第１制御部６０は、高温側バルブ３８と低温側バルブ３９に制御信号を出力して温度制御を行っている。
【００３９】
２ｃｈ恒温水配管１４において熱交換器３２から吐出した部位には、２ｃｈ恒温水の温度を検出する出口温度センサ６７が設けられている。出口温度センサ６７によって測定された温度データは、第２制御部６２に入力される。
【００４０】
第２制御部６２では、入力してきた２ｃｈ恒温水の温度に基づいて、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３とを連動させて開度を調整する。例えば、２ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも高温の場合には、低温側バルブ４３の開度を大きくし、その分高温側バルブ４２の開度を小さくする。また、２ｃｈ恒温水の出口温度が所定温度よりも低温の場合には、低温側バルブ４３の開度を小さくし、その分高温側バルブ４２の開度を大きくする。すなわち、熱交換器３２に流入する冷媒の全体量（高温側と低温側を合わせた料）が常に一定であるように、第２制御部６２は、高温側バルブ４２と低温側バルブ４３に制御信号を出力して温度制御を行っている。
【００４１】
また、冷媒レヒート部５５における各低温部３１ｂ，３２ｂへの分岐部上流側には、凝縮器４６から膨張弁５２を経由した冷媒と、各高温部３１ａ，３２ａから各膨張弁５４，５６を経由した冷媒が合流した部位における、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８が設けられている。冷媒温度センサ６８は、制御対象となるバルブ（膨張弁）の数に合わせて複数設けられているところが図示されているが、冷媒温度センサ６８の数は１つであってもよい。
冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０及び第２制御部６２の双方へ入力する。
【００４２】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて凝縮器４６の下流側の膨張弁５２の開度を制御するために制御信号を出力し、また検出された冷媒の温度に基づいて高温部３１ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁５４の開度を制御するために制御信号を出力する。
一方、第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、高温部３２ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁５６の開度を制御するために制御信号を出力する。
【００４３】
このように、冷媒レヒート部５５における、各低温部３１ｂ，３２ｂへの分岐前の冷媒温度に基づき、各膨張弁５２，５４，５６の開度を調整することで各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒の温度調整をすることができる。
このため、各低温部３１ｂ，３２ｂが過冷却になったり、高温状態になってしまうことを防止することができる。
【００４４】
また、圧縮機３４の上流側には、アキュムレータ５９から吐出された冷媒の温度を測定する吸入温度センサ７０が設けられている。吸入温度センサ７０で測定された温度データは、第１制御部６０及び第２制御部６２に入力される。吸入温度センサ７０の数は、制御部の数に合わせて２つ設けられているところが図示されているが、吸入温度センサ７０は１つであってもよい。
吸入温度センサ７０は、圧縮機３４の保護用に設けられており、圧縮機３４の吸入前の冷媒温度が予め設定された所定温度以下になったことを検出した第１制御部６０及び第２制御部６２は、圧縮機３４の回転数を減少させるべく、制御信号を圧縮機３４に設けられたインバータ６４に出力する。
【００４５】
圧縮機３４の下流側には、圧縮機３４から吐出された高温高圧の冷媒圧力を検出する圧力センサ７２と、所定圧力以上を検出した場合に圧縮機３４の駆動を停止できるように制御する圧力スイッチ７４とが設けられている。
圧力センサ７２は、作業者の目視用に設けられており、危険な圧力になったことを作業者が認識させることができる。また、圧力スイッチ７４は、所定圧力以上になったときには電気接点をオフすることができる。この電気接点を圧縮機３４の駆動電源と直列に配置させることで、圧縮機３４からの吐出冷媒が高圧になって危険なときは、圧力スイッチ７４が自動的に圧縮機３４の電源をオフして圧縮機３４の駆動を停止させることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、図２に基づいて、温度調整装置の第２の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
第２の実施形態と第１の実施形態との違いは、冷媒レヒート部５５における、膨張弁の配置位置にある。第２の実施形態では、各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を合流した後に、１台の膨張弁７６によって膨張させている点が、第１の実施形態と異なっている。凝縮器４６から吐出された冷媒は、冷媒レヒート部５５で合流する前に膨張弁５２によって膨張させている点は第１の実施形態と同様である。
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態よりも膨張弁の数が減らすことができるので、コスト的に有利である。
【００４７】
また、第２の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、膨張弁５２から吐出した冷媒と膨張弁７６から吐出した冷媒の合流位置よりも下流側に設けられている。冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒を冷却させる膨張弁７６の開度を制御するための制御信号、及び凝縮器４６の下流側の膨張弁５２の開度を制御するための制御信号を出力する。このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７６，５２の開度制御は、第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、図３に基づいて、温度調整装置の第３の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態では、各高温部３１ａ，３２ａから吐出された冷媒と、凝縮器４６から吐出された冷媒とを合流させた後、各低温部３１ｂ，３２ｂへ冷媒を導入すべく分岐させた各配管８２，８３に膨張弁を設けている。
すなわち、配管８２における低温部３１ｂへの冷媒の導入前に膨張弁７７が設けられており、配管８３における低温部３２ｂへの冷媒の導入前に膨張弁７８が設けられている。
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態よりも膨張弁の数が減らすことができるので、第１の実施形態と比較すればコスト的に有利である。
【００４９】
また、第３の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、配管８２，８３における各膨張弁７７，７８の下流側、すなわち各低温部３１ｂ，３２ｂの導入口の直前に設けられている。
図３に示す実施形態では、低温部３１ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０へ入力している。一方、低温部３２ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。
【００５０】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて低温部３１ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７７の開度を制御するために制御信号を出力する。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、低温部３２ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７８の開度を制御するために制御信号を出力する。
このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７７，７８の開度制御は、それぞれ第１制御部６０と第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に、図４に基づいて、温度調整装置の第４の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態〜第３の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態においては、冷媒レヒート部５５において、凝縮器４６から吐出された冷媒をまず、低温部３１ｂへ導入させる側の配管８０と、低温部３２ｂへ導入させる側の配管８１とに分岐させる。
【００５２】
凝縮器４６から吐出された冷媒を低温部３１ｂへ導入させる配管８０には、高温部３１ａから吐出された冷媒が合流する。そして、合流した冷媒を膨張して冷却する膨張弁７７が、低温部３１ｂの導入口の直前に設けられている。
一方、凝縮器から吐出された冷媒を低温部３２ｂへ導入させる配管８１には、高温部３２ａから吐出された冷媒が合流する。そして、合流した冷媒を膨張して冷却する膨張弁７８が、低温部３２ｂの導入口の直前に設けられている。
【００５３】
また、第４の実施形態では、合流した冷媒の膨張後の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ６８は、配管８０，８１における各膨張弁７７，７８の下流側、すなわち各低温部３１ｂ，３２ｂの導入口の直前に設けられている。
図４に示す実施形態では、低温部３１ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第１制御部６０へ入力している。一方、低温部３２ｂの導入口の直前の冷媒温度センサ６８は、検出した冷媒の温度データを第２制御部６２へ入力している。
【００５４】
第１制御部６０では、検出された冷媒の温度に基づいて低温部３１ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７７の開度を制御するために制御信号を出力する。第２制御部６２では、検出された冷媒の温度に基づいて、低温部３２ｂの冷媒の導入口の直前の膨張弁７８の開度を制御するために制御信号を出力する。
このように、各低温部３１ｂ，３２ｂへ導入される冷媒温度を調整することで、各低温部３１ｂ，３２ｂの過冷却や高温化を防止できる。
ただし、本実施形態における各膨張弁７７，７８の開度制御は、それぞれ第１制御部６０と第２制御部６２が実行することに限定するものではない。
【００５５】
（他の実施形態）
上述してきたような各実施形態では、２系統の恒温水の温度制御を実行すべく２つの熱交換器３１，３２を設けている。しかし、本発明としては温度制御対象は２系統に限定されるものではないので、熱交換器の数は２つに限定されるものではなく、温度調整対象となる液体の系統数に合わせて設けることが必要である。
例えば、３系統の恒温水の温度制御を実行する場合には、制御対象の恒温水の系統数に合わせた数である３つの熱交換器を設け、３つの熱交換器の高温部から出た冷媒を、圧縮機に戻す前に、各低温部へ導入させるようにし、冷媒レヒートを行うようにする。
【００５６】
さらに、各実施形態では、２系統の恒温水の温度制御を実行すべく、２つの制御部を設けた場合について説明した。
しかしながら、２系統の温度制御であっても２つの制御部を設けることに限定するものではなく、また３系統以上の温度制御であっても、系統数に応じた制御部の数を設けることに限定するものではない。系統数とは無関係に１つの制御部で全てを制御してもよい。
【００５７】
恒温水の水槽についても、上述した実施形態で図示したような形状に限定されるものではなく、１つの水槽から複数系統に分岐されるようなものであってもよい。
さらには、温度調整対象は水ではなく、他の液体であってもよい。
【００５８】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５９】
２，３ ドレン配管
４，６ バイパス弁
５，７ バイパス管
８ フロートスイッチ
９ 自動給水口
１１，１２ 水槽
１３，１４ 恒温水配管
１５，１６ 圧送ポンプ
１８，１９ 導入管
３０ 温度調整装置
３１，３２ 熱交換器
３１ａ，３２ａ 高温部
３１ｂ，３２ｂ 低温部
３４ 圧縮機
３６ 流通管
３７，４１ 高温側流通管
３８，４２ 高温側バルブ
３９，４３ 低温側バルブ
４０，４４，４５ 低温側流通管
４６ 凝縮器
４８ 冷却水流通管
４９ 冷却水温センサ
５０ 制水弁
５２，５４，５６，７６，７７，７８ 膨張弁
５５ 冷媒レヒート部
５８ 戻り管
５９ アキュムレータ
６０，６２ 制御部
６４ インバータ
６５ 吐出温度センサ
６６ 出口温度センサ
６７ 出口温度センサ
６８ 冷媒温度センサ
７０ 吸入温度センサ
７２ 圧力センサ
７４ 圧力スイッチ
８０，８１，８２，８３，８５ 配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系統の液体の温度を調整する温度調整装置であって、
各系統毎に設けられ、低温の冷媒が流入する低温部及び高温の冷媒が流入する高温部を有し、低温部と高温部によって温度調整対象の液体の温度調整を行う、複数の熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機から吐出された冷媒を、温度調整対象の液体の系統毎に分岐させ、分岐されて各前記熱交換器方向に流入する冷媒を、さらに前記熱交換器の各高温部へ流入させる高温側流通管と各低温部へ流入させる低温側流通管に分岐させるように設けられた流通管と、
低温部方向へ冷媒を流通させる各低温側流通管の中途部に設けられ、低温部方向への冷媒の流通量を制御する、複数の低温側バルブと、
高温部方向へ冷媒を流通させる各高温側流通管の中途部に設けられ、高温部方向への冷媒の流通量を、同一の熱交換器の前記低温側バルブの開度と合わせて１００％の開度となるように前記低温側バルブと連動して制御する、複数の高温側バルブと、
各前記低温側バルブを通過した冷媒を合流させ、各低温側流通管内の冷媒をまとめて冷却する凝縮器と、
前記凝縮器から吐出された冷媒及び各前記高温部から吐出された冷媒を、各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、
冷媒レヒート部において各低温部へ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、
各前記低温部から吐出された冷媒を合流させて、前記圧縮機に戻すように配設されている戻り管とを具備することを特徴とする温度調整装置。
【請求項２】
各前記熱交換器から吐出される液体の温度を測定する、複数の液体温度センサと、
各前記温度センサによって測定された温度に基づいて、該当する熱交換器へ冷媒を供給する低温側バルブ及び高温側バルブの開度を制御する制御部とを具備することを特徴とする請求項１記載の温度調整装置。
【請求項３】
各前記低温部の冷媒流入口側に、流入する冷媒の温度を測定する冷媒温度センサを具備し、
前記制御部は、
前記冷媒温度センサによって測定された温度に基づいて、各前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする請求項２記載の温度調整装置。
【請求項１】
複数系統の液体の温度を調整する温度調整装置であって、
各系統毎に設けられ、低温の冷媒が流入する低温部及び高温の冷媒が流入する高温部を有し、低温部と高温部によって温度調整対象の液体の温度調整を行う、複数の熱交換器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機から吐出された冷媒を、温度調整対象の液体の系統毎に分岐させ、分岐されて各前記熱交換器方向に流入する冷媒を、さらに前記熱交換器の各高温部へ流入させる高温側流通管と各低温部へ流入させる低温側流通管に分岐させるように設けられた流通管と、
低温部方向へ冷媒を流通させる各低温側流通管の中途部に設けられ、低温部方向への冷媒の流通量を制御する、複数の低温側バルブと、
高温部方向へ冷媒を流通させる各高温側流通管の中途部に設けられ、高温部方向への冷媒の流通量を、同一の熱交換器の前記低温側バルブの開度と合わせて１００％の開度となるように前記低温側バルブと連動して制御する、複数の高温側バルブと、
各前記低温側バルブを通過した冷媒を合流させ、各低温側流通管内の冷媒をまとめて冷却する凝縮器と、
前記凝縮器から吐出された冷媒及び各前記高温部から吐出された冷媒を、各低温部へ導入させる冷媒レヒート部と、
冷媒レヒート部において各低温部へ導入する前に冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、
各前記低温部から吐出された冷媒を合流させて、前記圧縮機に戻すように配設されている戻り管とを具備することを特徴とする温度調整装置。
【請求項２】
各前記熱交換器から吐出される液体の温度を測定する、複数の液体温度センサと、
各前記温度センサによって測定された温度に基づいて、該当する熱交換器へ冷媒を供給する低温側バルブ及び高温側バルブの開度を制御する制御部とを具備することを特徴とする請求項１記載の温度調整装置。
【請求項３】
各前記低温部の冷媒流入口側に、流入する冷媒の温度を測定する冷媒温度センサを具備し、
前記制御部は、
前記冷媒温度センサによって測定された温度に基づいて、各前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする請求項２記載の温度調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５９２６０（Ｐ２０１２−１５９２６０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６９４（Ｐ２０１１−２０６９４）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
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