説明

温度調整装置

【課題】冷却処理能力および加熱処理能力を低下させることなく消費電力を低減する。
【解決手段】冷凍サイクル6を備えると共に、供給対象体の対象部位P1,P2に供給する水Wと冷凍サイクル6における冷媒との間で熱交換させる熱交換器7を備えて、熱交換器7において目標温度範囲内の温度に調整した水Wを供給対象体に供給する温度調整装置1であって、冷凍サイクル6における圧縮機31を収容可能に構成されたケーシング41を備えると共に、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気と水Wとの間で熱交換させる熱交換器8a、およびケーシング41内の空気と冷媒との間で熱交換させる熱交換器8bを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、目標温度範囲内の温度に調整した水を供給対象体に供給可能に構成された温度調整装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の温度調整装置として、出願人は、所定温度まで冷却した水をレーザー加工機に供給する冷却装置(ミラー回路温調装置)を特許第2880424号公報に開示している。この冷却装置は、レーザー加工機(ミラー回路)に供給する水を貯水する水槽と、水槽からレーザー加工機に冷却用の水を圧送する圧送ポンプと、水を冷却するための冷却器に接続された冷凍サイクルとを備え、レーザー加工機を冷却することで温度上昇させられた水を冷却器において冷却した後に水槽に貯水して、貯水した水(一例として、15℃〜25℃の範囲内の予め規定された温度の水)を圧送ポンプによってレーザー加工機に再び供給する構成が採用されている。
【0003】
また、出願人が開示している冷却装置では、レーザー加工機に水を供給するための配管が圧送ポンプの下流側において2つに分岐されており、一方の配管がレーザー加工機に直接接続されると共に、他方の配管がミラー用冷却水再熱器(以下、単に「再熱器」ともいう)を介してレーザー加工機に接続されている。この場合、再熱器は、冷凍サイクルの圧縮機における吐出口付近の冷媒管の外周に銅パイプ(上記の他方の配管)が周設されて構成されている。したがって、冷凍サイクルの運転によって圧縮機から冷媒管に高温の冷媒ガスが吐出されることによって銅パイプ(他方の配管)内の水が加熱される。これにより、出願人が開示している冷却装置では、上記の一方の配管を介して供給する水と、この水の温度よりも高温の水(一例として、室温まで温度上昇させられた水)とを供給対象体にそれぞれ供給することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第2880424号公報(第1−3頁、第1−4図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、出願人が開示している冷却装置には、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開示している冷却装置では、供給対象体において温度上昇させられた水を、冷却器において、膨張弁を通過した冷媒との間で熱交換させて冷却すると共に、供給対象体に供給すべき水の一部を、再熱器において、圧縮機から吐出された高温の冷媒ガスとの間で熱交換させて加熱する構成が採用されている。これにより、出願人が開示している冷却装置では、例えば、高温の水を生成するために電気ヒータ等の加熱装置を冷凍サイクルとは別個に設ける構成とは異なり、水の冷却処理および加熱処理の両処理を冷凍サイクルだけで実現することが可能となっている。
【0006】
一方、ランニングコストの低減および省エネルギー化が望まれている今日では、この種の装置(温度調整装置)に対しても消費電力を低減すべきとの要望がある。しかしながら、出願人が開示している冷却装置では、消費電力の低減を目的として冷凍サイクルにおける圧縮機の圧縮能力を低下させたとき(低速運転させたり、小型の圧縮機に改装したりしたとき)には、冷媒ガスの圧送量が低下することに起因して、水の冷却処理能力および加熱処理能力が低下してしまう。したがって、出願人が開示している冷却装置では、消費電力の低減が困難となっており、この点を改善するのが好ましい。
【0007】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、冷却処理能力および加熱処理能力を低下させることなく消費電力を低減し得る温度調整装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成すべく請求項1記載の温度調整装置は、冷凍サイクルを備えると共に、供給対象体に供給する水と前記冷凍サイクルにおける冷媒との間で熱交換させる第1の熱交換器を備えて、当該第1の熱交換器において目標温度範囲内の温度に調整した前記水を前記供給対象体に供給する温度調整装置であって、前記冷凍サイクルにおける圧縮機を収容可能に構成された容器体を備えると共に、前記圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた前記容器体内の空気と前記水および前記冷媒の少なくとも一方との間で熱交換させる第2の熱交換器を備えている。
【0009】
また、請求項2記載の温度調整装置は、請求項1記載の温度調整装置において、前記目標温度範囲としての第1の目標温度範囲内の温度に調整した前記水、および前記目標温度範囲としての第2の目標温度範囲内の温度であって前記第1の目標温度範囲よりも高い温度に調整した前記水を前記供給対象体にそれぞれ供給可能に構成されると共に、前記第2の熱交換器は、前記第2の目標温度範囲内の温度に調整すべき前記水と前記容器体内の空気との間で熱交換可能に配設されている。
【0010】
さらに、請求項3記載の温度調整装置は、請求項1または2記載の温度調整装置において、前記目標温度範囲としての第1の目標温度範囲内の温度に調整した前記水、および前記目標温度範囲としての第2の目標温度範囲内の温度であって前記第1の目標温度範囲よりも高い温度に調整した前記水を前記供給対象体にそれぞれ供給可能に構成されると共に、前記第2の熱交換器は、前記第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき前記水と前記容器体内の空気との間で熱交換可能に配設されている。
【0011】
また、請求項4記載の温度調整装置は、請求項1から3のいずれかに記載の温度調整装置において、前記第2の熱交換器は、前記容器体内の空気と前記冷凍サイクルにおける前記圧縮機に導入される前記冷媒との間で熱交換可能に配設されている。
【発明の効果】
【0012】
請求項1記載の温度調整装置によれば、容器体内に圧縮機を収容すると共に、圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた容器体内の空気と水および冷媒の少なくとも一方との間で熱交換させる第2の熱交換器を備えたことにより、冷凍サイクルによる冷却処理能力および加熱処理能力を低下させることなく、従来は大気解放していた圧縮機の排熱を利用して水や冷媒を加熱する分だけ、水や冷媒を加熱するのに消費される電力を低減することができる。
【0013】
また、請求項2記載の温度調整装置によれば、圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた容器体内の空気と、第2の目標温度範囲内の温度に調整して供給対象体に供給すべき水との間で熱交換可能に第2の熱交換器を配設したことにより、温度調整装置の運転開始時点において、第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき水と、第2の目標温度範囲内の温度に調整すべき水とがほぼ等しい温度であったとしても、運転開始からある程度経過した時点(圧縮機が温度上昇した時点)において圧縮機の排熱を利用して第2の目標温度範囲内の温度に調整すべき水を加熱できる分だけ、圧縮機の排熱を利用しない構成と比較して、第2の目標温度範囲内の温度に調整すべき水を、第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき水よりも高い温度に短時間で好適に温度上昇させることができる。これにより、圧縮機の排熱を利用しない構成と比較して、第2の目標温度範囲内の温度に調整された水を供給対象体に対して短時間で好適に供給することができる。
【0014】
さらに、請求項3記載の温度調整装置によれば、圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた容器体内の空気と、第1の目標温度範囲内の温度に調整して供給対象体に供給すべき水との間で熱交換可能に第2の熱交換器を配設したことにより、圧縮機の排熱を利用しない構成と比較して、第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき水を短時間で好適に温度上昇させることができるため、例えば、周囲温度が低い(すなわち、第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき水の温度が低い)ときであっても、圧縮機の排熱を利用しない構成と比較して、第1の目標温度範囲内の温度に調整された水を供給対象体に対して短時間で好適に供給することができる。
【0015】
また、請求項4記載の温度調整装置によれば、圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた容器体内の空気と、圧縮機に導入される冷媒との間で熱交換可能に第2の熱交換器を配設したことにより、圧縮機の排熱を利用して冷媒を加熱する分だけ、圧縮機における圧縮時に冷媒の温度を上昇させるのに要するエネルギー量を低下させることができるため、水を加熱する際の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施の形態に係る温度調整装置1の構成を示す構成図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る温度調整装置1,1A,1Bにおける圧縮機31、ケーシング41およびファン42の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る温度調整装置1,1A,1Bにおける圧縮機31、ケーシング51およびファン42の断面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る温度調整装置1Aの構成を示す構成図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る温度調整装置1Bの構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面を参照して、温度調整装置の実施の形態について説明する。
【0018】
図1に示す温度調整装置1は、一例として、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整した水W、および「第2の目標温度範囲内の温度」に調整した水Wを、レーザー加工機や切削機等の各種工作機械、射出成形機および医療機器などの各種の「供給対象体」に供給可能な循環型の温度調整装置であって、貯水槽2、配管3a〜3e、圧送ポンプ4a,4b、電磁弁5、冷凍サイクル6、熱交換器7,8a,8b、温度センサ9a,9bおよびコントローラ10を備えて構成されている。以下、一例として、「第1の目標温度範囲」の一例である「24℃±1℃」の水W(以下、「低温の水W」ともいう)、および「第2の目標温度範囲」の一例である「26℃±1℃」の水W(以下、「高温の水W」ともいう)を、「供給対象体」の一例であるレーザー加工機(図示せず)に供給する例について説明する。
【0019】
貯水槽2は、一例として、ステンレススチールの板材を溶接することによって上面開口箱形に形成した貯水槽本体21と、この貯水槽本体21の上面開口部を閉塞する蓋体22とを備えて構成されている。この場合、本例の貯水槽2では、貯水槽本体21内に仕切板23を配設することにより、レーザー加工機の対象部位P1(図示せず)に供給する低温の水Wを貯水する貯水部24aと、レーザー加工機の対象部位P2(図示せず)に供給する高温の水Wを貯水する貯水部24bとが設けられている。なお、上記の貯水槽2の構成に変えて、貯水部24aに相当する「貯水槽」と、貯水部24bに相当する「貯水槽」とを別個に配設することもできる。また、実際の貯水槽2には、給水口、オーバーフロー口および排水口などが設けられているが、温度調整装置1の構成に関する理解を容易とするために、これらについての図示および説明を省略する。
【0020】
また、この温度調整装置1では、貯水部24aから対象部位P1に水Wを供給するための配管3aに圧送ポンプ4aおよび熱交換器7が設けられると共に、貯水部24bから対象部位P2に水Wを供給するための配管3bに圧送ポンプ4bおよび熱交換器8aが設けられている。この場合、圧送ポンプ4aは、コントローラ10の制御に従い、貯水部24aに貯水されている水Wを対象部位P1に圧送する(供給する)と共に、この圧送によって、対象部位P1において温度上昇させられた水Wを対象部位P1から貯水部24aに回収する。また、圧送ポンプ4bは、コントローラ10の制御に従い、貯水部24bに貯水されている水Wを対象部位P2に圧送する(供給する)と共に、この圧送によって、対象部位P2において温度上昇させられた水Wを対象部位P2から貯水部24bに回収する。
【0021】
さらに、本例の温度調整装置1では、圧送ポンプ4aによる圧送によって対象部位P1に供給されて温度上昇させられた水Wを回収するための配管3cが貯水部24aに接続されると共に、圧送ポンプ4bによる圧送によって対象部位P2に供給されて温度上昇させられた水Wを回収するための配管3dが貯水部24bに接続されている。この場合、本例の温度調整装置1では、後述するようにして、貯水部24b内の水Wが過剰に温度上昇したときに、配管3c内の水Wを貯水部24bに導入するための配管3eが配管3cに接続されると共に、コントローラ10の制御に従って配管3eを通過する水Wの流量を調整するための電磁弁5が配管3eに設けられている。
【0022】
冷凍サイクル6は、圧縮機31、凝縮器32、電子膨張弁33、キャピラリチューブ34、ファン35および電磁弁36〜38を備えて構成されている。また、冷凍サイクル6のキャピラリチューブ34と圧縮機31との間には、熱交換器8bが接続されている。なお、実際の冷凍サイクル6には、圧力センサ、温度センサ、アキュムレータおよびストレーナ等が設けられているが、冷凍サイクル6の構成に関する理解を容易とするために、これらについての図示および説明を省略する。
【0023】
この場合、冷凍サイクル6の稼働時には、圧縮によって温度上昇させられた冷媒の熱や動力源としてのモーターの発熱等により、圧縮機31が非常に高い温度となる。したがって、従来の温度調整装置では、圧縮機の過剰な温度上昇による動作不良の発生を回避するために、圧縮機と大気との間で熱交換させるための放熱フィンを設けるなどして圧縮機を冷却する構成が採用されている。
【0024】
これに対して、本例の温度調整装置1では、圧縮機31がファン42と共にケーシング41内に収容されており、後述するようにして、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気をファン42によって熱交換器8a,8b(「第2の熱交換器」の一例)に送風することで、圧縮機31を冷却すると共に、熱交換器8aにおいて水Wを加熱し、かつ、熱交換器8bにおいて冷媒を加熱する構成が採用されている。この場合、ケーシング41は、「容器体」の一例であって、図2に示すように、周囲の空気をケーシング41内に導入するための導入口43と、ケーシング41内の空気を排気するための排気口44とが設けられて、排気口44が図示しないダクトを介して熱交換器8a,8bにそれぞれ接続されている。
【0025】
また、図1に示すように、本例の冷凍サイクル6では、圧縮機31から吐出された冷媒が、凝縮器32、電子膨張弁33および熱交換器7をこの順で通過して圧縮機31に戻る冷媒流路L1と、圧縮機31から吐出された冷媒が、凝縮器32および電子膨張弁33を通過することなく、直ちに熱交換器7に導入されて、その後に、キャピラリチューブ34および熱交換器8bをこの順で通過して圧縮機31に戻る冷媒流路L2との2つが設けられている。
【0026】
この場合、本例の温度調整装置1では、後述するように、熱交換器7において水Wを冷却処理するときには、コントローラ10によって電磁弁36,38が閉塞されると共に電磁弁37が開放されることにより、主として冷媒流路L1を通過するように冷媒が熱交換器7に供給される。この際には、熱交換器7において、凝縮器32および電子膨張弁33をこの順で通過させられた気液混合状態の冷媒と、圧送ポンプ4aによって圧送された水Wとの間で熱交換が行われて、水Wが冷却されると共に、冷媒が温度上昇させられて気化する。
【0027】
また、本例の温度調整装置1では、熱交換器7において水Wを加熱処理するときには、コントローラ10によって電子膨張弁33が十分に絞られ(または、閉じられ)、かつ、電磁弁37が閉塞されると共に電磁弁36,38が開放されることにより、主として冷媒流路L2を通過するように冷媒が熱交換器7に供給される。この際には、圧縮機31において圧縮されて温度上昇した高温の冷媒ガスが凝縮器32や電子膨張弁33を通過することなく熱交換器7に供給される結果、熱交換器7において、高温の冷媒ガスと、圧送ポンプ4aによって圧送された水Wとの間で熱交換が行われて、水Wが加熱されると共に、冷媒が温度低下させられて液化する。
【0028】
熱交換器7は、「第1の熱交換器」の一例であって、上記したように、冷媒流路L1を通過するように供給される気液混合状態の冷媒(電子膨張弁33を通過して供給される冷媒)、および冷媒流路L2を通過するように供給される高温の冷媒ガス(電子膨張弁33を通過することなく供給される冷媒)のいずれかと、配管3a内の水Wとの間で熱交換させることにより、配管3a内の水Wを24℃±1℃の範囲内の温度に調整する。熱交換器8aは、ケーシング41の排気口44に接続されたダクトを介して送風される高温の空気(圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられた空気)と、配管3b内の水Wとの間で熱交換させることにより、対象部位P2に供給すべき水Wを温度上昇させる。熱交換器8bは、ダクトを介して送風される高温の空気と、キャピラリチューブ34を通過して熱交換器8b内に供給される冷媒との間で熱交換させることにより、上記の冷媒流路L2を通過させられて圧縮機31に導入される冷媒を温度上昇させる。
【0029】
温度センサ9aは、熱交換器7において温度調整されて配管3aを介して対象部位P1に供給される水Wの温度を検出してコントローラ10にセンサ信号を出力する。温度センサ9bは、熱交換器8aにおいて温度調整されて配管3bを介して対象部位P2に供給される水Wの温度を検出してコントローラ10にセンサ信号を出力する。コントローラ10は、温度調整装置1を総括的に制御する。具体的には、コントローラ10は、圧送ポンプ4aを制御してレーザー加工機の対象部位P1に低温の水Wを供給させると共に、圧送ポンプ4bを制御してレーザー加工機の対象部位P2に高温の水Wを供給させる。また、コントローラ10は、電磁弁5を制御して、対象部位P1から回収した水Wを貯水部24bに導入することにより、貯水部24b内の水Wの温度を調整する。
【0030】
さらに、コントローラ10は、圧縮機31を制御して、必要量の冷媒を圧縮させると共に、ファン35を制御して周囲の空気を凝縮器32に向けて送風させ、かつ、電子膨張弁33を制御して熱交換器7に向けて吐出する冷媒の量を調整する。また、コントローラ10は、電子膨張弁33の開度、および電磁弁36〜38の開閉状態を制御することにより、上記の冷媒流路L1を流れる冷媒の流量、および冷媒流路L2を流れる冷媒の流量を調整する。さらに、コントローラ10は、ファン42を制御してケーシング41内の空気を熱交換器8a,8bに向けて送風させる。
【0031】
この温度調整装置1によるレーザー加工機(対象部位P1,P2)への水Wの供給に際しては、コントローラ10が、圧送ポンプ4aを制御して貯水部24a内の水Wを対象部位P1に供給させると共に、圧送ポンプ4bを制御して貯水部24b内の水Wを対象部位P2に供給させる。また、コントローラ10は、温度センサ9aからのセンサ信号に基づいて特定される配管3a内の水Wの温度が24℃±1℃の範囲内の温度となるように、圧縮機31の運転状態、電子膨張弁33の開度および電磁弁36〜37の開閉状態を制御する。
【0032】
具体的には、コントローラ10は、温度センサ9aからのセンサ信号に基づき、配管3aを介して対象部位P1に供給する水Wの温度が24℃±1℃の範囲よりも低いと判別したときには、電子膨張弁33を十分に絞る(または、閉じる)と共に電磁弁37を閉塞させ、かつ、電磁弁36,38を開放させることにより、圧縮機31からの冷媒を、主として冷媒流路L2を通過させるように熱交換器7に供給させる。この際には、圧縮機31における圧縮によって温度上昇させられた高温の冷媒ガスが、凝縮器32や電子膨張弁33を通過せずに熱交換器7に供給されることにより、熱交換器7において、この高温の冷媒ガスと、圧送ポンプ4aによって圧送される水Wとの間での熱交換が行われて、対象部位P1に供給すべき水Wが加熱されると共に、冷媒が温度低下させられて液化する。
【0033】
また、温度センサ9aからのセンサ信号に基づき、配管3aを介して対象部位P1に供給する水Wの温度が24℃±1℃の範囲よりも高いと判別したときには、コントローラ10は、電磁弁36,38を閉塞させると共に電磁弁37を開放させ、かつ電子膨張弁33を冷媒の膨張に必要な開度に調整することにより、圧縮機31からの冷媒を、主として冷媒流路L1を通過させるように熱交換器7に供給させる。この際には、圧縮機31における圧縮によって温度上昇させられた高温の冷媒ガスが凝縮器32において凝縮して液化冷媒となり、この液化冷媒が電子膨張弁33から噴出されて気液混合状態で熱交換器7に供給される。これにより、熱交換器7が蒸発器として機能して、圧送ポンプ4aによって圧送される水Wと、供給された冷媒との間での熱交換が行われて、対象部位P1に供給すべき水Wが冷却されると共に、冷媒が温度上昇させられて気化する。
【0034】
これにより、熱交換器7において24℃±1℃の範囲内の温度に調整された水Wがレーザー加工機の対象部位P1に供給される。また、対象部位P1を冷却することによって温度上昇させられた水W(一例として、25℃〜26℃程度に温度上昇した水W)は、配管3cを介して貯水槽2に回収されて貯水部24aに貯水される。
【0035】
また、圧送ポンプ4bによって配管3bを介して対象部位P2に供給された水Wは、対象部位P2を冷却することによって温度上昇させられた後に、配管3dを介して貯水槽2に回収されて貯水部24bに貯水される。したがって、この貯水部24b内の水Wを圧送ポンプ4bによって圧送することにより、上記の対象部位P1に供給している水Wの温度よりも高温の水Wが対象部位P2に供給されることとなる。この場合、本例の温度調整装置1では、貯水部24bから、配管3b、対象部位P2および配管3dを通過して再び貯水部24b貯水される流路中に水Wを冷却する冷却器が存在しない。このため、配管3b,3dを介して貯水部24bと対象部位P2との間で水Wを循環させているだけでは、貯水部24b内の水Wが徐々に高い温度となる。
【0036】
したがって、この温度調整装置1では、温度センサ9bからのセンサ信号に基づき、コントローラ10が、配管3bを介して対象部位P2に供給する水Wの温度が26℃±1℃の範囲を超えそうであると判別したときに、電磁弁5を制御することによって、配管3cを介して対象部位P1から貯水部24aに回収される比較的低温の水W(この例では、25℃〜26℃程度の水W)を、配管3eを介して貯水部24b内に導入する。これにより、温度センサ9bからのセンサ信号に基づく温度(貯水部24bから対象部位P2に供給される水Wの温度)が26℃±1℃の範囲内の温度となるように貯水部24b内の水Wの温度が調整される結果、対象部位P2に対して26℃±1℃の範囲を超える温度の水Wが供給される事態が回避される。
【0037】
一方、前述したように、冷凍サイクル6の稼働時には、圧縮機31からの発熱によってケーシング41内の空気が温度上昇させられるため、冷凍サイクル6の稼働中にファン42を動作させることで熱交換器8a,8bに高温の空気が送風される。この際に、熱交換器8aにおいては、ファン42によって送風された高温の空気と、圧送ポンプ4bによって配管3bを介して圧送される水Wとの間での熱交換が行われて、対象部位P2に供給すべき水Wが十分に加熱される。したがって、この温度調整装置1では、対象部位P2を冷却することで温度上昇させられた高温の水Wを貯水部24bに導入することで貯水部24b内の水Wの温度を上昇させるだけの構成(圧縮機31からの排熱を利用しない構成)と比較して、例えば、周囲温度が低い(すなわち、貯水部24b内の水Wの温度が低い)冬期間においても、熱交換器8aにおいて圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられた空気と熱交換する分だけ、対象部位P2に供給すべき水Wを短時間で好適に温度上昇させることが可能となっている。
【0038】
また、前述したように、この温度調整装置1では、コントローラ10が、配管3aを介して対象部位P1に供給する水Wの温度が24℃±1℃の範囲よりも低いと判別したときに、圧縮機31からの冷媒を、主として冷媒流路L2を通過させて熱交換器7に供給させる。この際には、圧送ポンプ4aによって圧送される水Wが熱交換器7において加熱される。また、熱交換器7において水Wを加熱した冷媒ガスは、水Wとの熱交換によって温度低下して液化冷媒となり、この液化冷媒がキャピラリチューブ34から噴出されて熱交換器8bに導入される。
【0039】
この際に、熱交換器8bには、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられた高温の空気が送風されている。したがって、熱交換器8bにおいて、キャピラリチューブ34を通過して熱交換器8b内に供給された冷媒と大気との間で熱交換させるだけの構成(圧縮機31からの排熱を利用しない構成)と比較して、熱交換器8bにおいて、高温の空気と熱交換させられる分だけ冷媒を短時間で好適に温度上昇させることが可能となっている。これにより、熱交換器8bからの冷媒が導入される圧縮機31において、圧縮時に冷媒の温度を上昇させるのに消費されるエネルギー量が十分に低下する。このため、この温度調整装置1では、圧縮機31の排熱を利用しない構成と比較して、圧縮機31から熱交換器7に十分に高い温度の冷媒を供給することができる結果、例えば、周囲温度が低い(すなわち、貯水部24a内の水Wの温度が低い)冬期間においても、対象部位P1に供給すべき水Wを熱交換器7において短時間で好適に温度上昇させることが可能となっている。
【0040】
このように、この温度調整装置1によれば、ケーシング41内に圧縮機31を収容すると共に、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気と、レーザー加工機に供給すべき水Wとの間で熱交換させる熱交換器8a、および圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気と冷媒との間で熱交換させる熱交換器8bの少なくとも一方(本例では、双方)を備えたことにより、冷凍サイクル6による冷却処理能力および加熱処理能力を低下させることなく、従来は大気解放していた圧縮機31の排熱を利用して水Wや冷媒を加熱する分だけ、水Wや冷媒を加熱するのに消費される電力を低減することができる。
【0041】
また、この温度調整装置1によれば、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気と、「第2の目標温度範囲内の温度(本例では、26℃±1℃の範囲内の温度)」に調整してレーザー加工機の対象部位P2に供給すべき水Wとの間で熱交換可能に熱交換器8aを配管3bに配設したことにより、温度調整装置1の運転開始時点において、「第1の目標温度範囲内の温度(本例では、24℃±1℃の範囲内の温度)」に調整すべき水W(本例では、貯水部24a内の水W)と、「第2の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水W(本例では、貯水部24b内の水W)とがほぼ等しい温度であったとしても、運転開始からある程度経過した時点(圧縮機31が温度上昇した時点)において圧縮機31の排熱を利用して「第2の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水Wを加熱できる分だけ、圧縮機31の排熱を利用しない構成と比較して、「第2の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水Wを、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水Wよりも高い温度に短時間で好適に温度上昇させることができる。これにより、圧縮機31の排熱を利用しない構成と比較して、「第2の目標温度範囲内の温度」に調整された水Wを対象部位P2に対して短時間で好適に供給することができる。
【0042】
さらに、この温度調整装置1によれば、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41内の空気と、圧縮機31に導入される冷媒との間で熱交換可能に熱交換器8bを配設したことにより、圧縮機31の排熱を利用して冷媒を加熱する分だけ、圧縮機31における圧縮時に冷媒の温度を上昇させるのに要するエネルギー量を低下させることができるため、水Wを加熱する際の消費電力を低減することができる。
【0043】
なお、「温度調整装置」の構成は、上記の温度調整装置1の構成に限定されるものではない。例えば、ファン42によって周囲の空気を導入口43からケーシング41内に導入することでケーシング41内の空気(圧縮機31からの排熱によって温度上昇した空気)を排気口44から熱交換器8a,8bに送風する構成を例に挙げて説明したが、図3に示すように、ケーシング51(「容器体」の他の一例)内の空気(圧縮機31からの排熱によって温度上昇した空気)をファン42によって排気口54から熱交換器8a,8bに送風することで周囲の空気を導入口53からケーシング51内に導入する構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、上記の温度調整装置1と同様の効果を奏することができる。
【0044】
また、「冷凍サイクル」の構成は、前述した温度調整装置1における冷凍サイクル6の構成に限定されず、図4に示す温度調整装置1Aや図5に示す温度調整装置1Bにおける冷凍サイクル6Aのような構成を採用することができる。なお、前述した温度調整装置1と同様の機能を有する温度調整装置1A,1Bの各構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0045】
冷凍サイクル6Aは、図4,5に示すように、圧縮機31、凝縮器62、電子膨張弁63、ファン35および電磁弁66を備えると共に、熱交換器7,8bが配設されている。この冷凍サイクル6Aでは、圧縮機31から吐出された冷媒が、凝縮器62および電子膨張弁63をこの順で通過して熱交換器7に導入され、その後に熱交換器8bを通過して圧縮機31に戻る冷媒流路L1aと、圧縮機31から吐出された冷媒が、凝縮器62および電子膨張弁63を通過することなく、直ちに熱交換器7に導入され、その後に熱交換器8bを通過して圧縮機31に戻る冷媒流路L2aとの2つが設けられている。
【0046】
この場合、この冷凍サイクル6Aを備えた温度調整装置1A,1Bでは、熱交換器7において水Wを冷却処理するときには、コントローラ10によって電磁弁66が閉塞されることにより、主として冷媒流路L1aを通過した冷媒(電子膨張弁63を通過した冷媒)が熱交換器7に供給される。また、熱交換器7において水Wを加熱処理するときには、コントローラ10によって電子膨張弁63が十分に絞られ、かつ、電磁弁66が開放されることにより、主として冷媒流路L2aを通過した冷媒(電子膨張弁63を通過していない冷媒)が熱交換器7に供給される。したがって、この冷凍サイクル6Aを備えた温度調整装置1A,1Bにおいても、冷凍サイクル6を備えて構成された温度調整装置1と同様にして、水Wの温度を任意に調整することが可能となっている。
【0047】
さらに、図5に示す温度調整装置1Bのように、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられた空気によって水Wや冷媒を加熱するための熱交換器8a,8bに加えて、圧縮機31から吐出された高温高圧の冷媒ガスによって水Wを直接的に加熱するための再熱器71を設けることもできる。この温度調整装置1Bでは、温度調整装置1,1Aにおける貯水槽2に代えて、単一の貯水部24を構成する貯水槽本体21を有する貯水槽2aを備えて構成されている。また、この温度調整装置1Bでは、対象部位P1に水Wを供給するための配管73aが、圧送ポンプ72aの下流側において分岐されて対象部位P2に水Wを供給するための配管73bに接続されている。また、配管73bには、圧送ポンプ72b、再熱器71および熱交換器8aが接続されている。さらに、この温度調整装置1Bでは、対象部位P1からの水Wを回収するための配管73c、および対象部位P2からの水Wを回収するための73dが貯水槽2aに接続されている。
【0048】
なお、再熱器71については、同図に示す位置に限定されず、例えば同図に矢印Bで示す位置に配設してもよい。この場合、再熱器71による水Wの温度調整原理については、出願人が開示している従来の冷却装置における再熱器による温度調整原理と同様のため、詳細な説明を省略する。このように、圧縮機31から吐出された高温の冷媒ガスによって水Wを加熱するための再熱器71を設けた温度調整装置1Bにおいても、熱交換器8a,8bにおいて、圧縮機31からの排熱によって温度上昇した高温の空気によって水Wや冷媒を加熱できる分だけ、消費電力を十分に低減することができる。
【0049】
また、図1,4,5に矢印Cで示す部位(「第1の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水の流路)に熱交換器8aと同様に構成された熱交換器(「第2の熱交換器」の他の一例)を配設することもできる。このように、圧縮機31からの排熱によって温度上昇させられたケーシング41,51内の空気と、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整して対象部位P1に供給すべき水Wとの間で熱交換可能に「第2の熱交換器」を配管3a(または、配管73a)に配設することにより、圧縮機31からの排熱を利用しない構成と比較して、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水Wを短時間で好適に温度上昇させることができる。このため、例えば、周囲温度が低い(すなわち、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整すべき水Wの温度が低い)ときであっても、圧縮機31からの排熱を利用しない構成と比較して、「第1の目標温度範囲内の温度」に調整された水Wを対象部位P1に対して短時間で好適に供給することができる。
【0050】
さらに、「圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた空気と冷媒との間で熱交換させる第2の熱交換器」の位置についても、冷凍サイクル6,6Aにおける熱交換器8bの位置(冷媒流路における圧縮機31の手前の部位)に限定されず、「冷凍サイクル」内を循環させられる冷媒の温度を上昇させることができる限り、任意の位置に配設することができる。また、「圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた空気と水との間で熱交換させる第2の熱交換器」としての熱交換器8a、および「圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた空気と冷媒との間で熱交換させる第2の熱交換器」としての熱交換器8bの双方を備えた温度調整装置1,1A,1Bを例に挙げて説明したが、いずれか一方の「第2の熱交換器」だけを配設して「温度調整装置」を構成することができる。さらに、「第1の目標温度範囲内の温度」および「第2の目標温度範囲内の温度」の2種類の温度に調整した水Wを供給する構成の温度調整装置1,1A,1Bを例に挙げて説明したが、「1つの目標温度範囲内の温度」に調整した水Wだけを「供給対象体」に供給可能に構成することもできる。
【0051】
さらに、圧送ポンプ4aに代えて(または、圧送ポンプ4aに加えて)、「吸引ポンプ(図示せず)」を配管3c(または、配管73c)に配設して対象部位P1から水Wを吸引して回収すると共に、この吸引によって、低温の水Wを対象部位P1に供給する構成を採用することができる。また、圧送ポンプ4bに代えて(または、圧送ポンプ4bに加えて)、「吸引ポンプ(図示せず)」を配管3d(または、配管73d)に配設して対象部位P2から水Wを吸引して回収すると共に、この吸引によって、低温の水Wを対象部位P2に供給する構成を採用することができる。これらの構成を採用した場合においても、上記の温度調整装置1,1A,1B等と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【0052】
1,1A,1B 温度調整装置
2,2a 貯水槽
3a〜3e,73a〜73d 配管
4a,4b 圧送ポンプ
5,36〜38,66 電磁弁
6,6A 冷凍サイクル
7,8a,8b 熱交換器
9a,9b 温度センサ
10 コントローラ
31 圧縮機
32,62 凝縮器
33,63 電子膨張弁
34 キャピラリチューブ
35 ファン
41,51 ケーシング
42 ファン
43,53 導入口
44,54 排気口
71 再熱器
L1,L1a,L2,L2a 冷媒流路
P1,P2 対象部位
W 水

【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷凍サイクルを備えると共に、供給対象体に供給する水と前記冷凍サイクルにおける冷媒との間で熱交換させる第1の熱交換器を備えて、当該第1の熱交換器において目標温度範囲内の温度に調整した前記水を前記供給対象体に供給する温度調整装置であって、
前記冷凍サイクルにおける圧縮機を収容可能に構成された容器体を備えると共に、前記圧縮機からの排熱によって温度上昇させられた前記容器体内の空気と前記水および前記冷媒の少なくとも一方との間で熱交換させる第2の熱交換器を備えている温度調整装置。
【請求項2】
前記目標温度範囲としての第1の目標温度範囲内の温度に調整した前記水、および前記目標温度範囲としての第2の目標温度範囲内の温度であって前記第1の目標温度範囲よりも高い温度に調整した前記水を前記供給対象体にそれぞれ供給可能に構成されると共に、前記第2の熱交換器は、前記第2の目標温度範囲内の温度に調整すべき前記水と前記容器体内の空気との間で熱交換可能に配設されている請求項1記載の温度調整装置。
【請求項3】
前記目標温度範囲としての第1の目標温度範囲内の温度に調整した前記水、および前記目標温度範囲としての第2の目標温度範囲内の温度であって前記第1の目標温度範囲よりも高い温度に調整した前記水を前記供給対象体にそれぞれ供給可能に構成されると共に、前記第2の熱交換器は、前記第1の目標温度範囲内の温度に調整すべき前記水と前記容器体内の空気との間で熱交換可能に配設されている請求項1または2記載の温度調整装置。
【請求項4】
前記第2の熱交換器は、前記容器体内の空気と前記冷凍サイクルにおける前記圧縮機に導入される前記冷媒との間で熱交換可能に配設されている請求項1から3のいずれかに記載の温度調整装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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