特許ウォッチ

公開番号2024004185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-16
出願番号2022103706
出願日2022-06-28
発明の名称温調装置
出願人SMC株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F25D 17/02 20060101AFI20240109BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】高温の循環液を使用する場合でも熱交換器の設計の自由度が高く、循環液の温度に対する汎用性に優れた温調装置を提供する。
【解決手段】温調装置1は、メインタンク5から循環液を外部の負荷に送出し、負荷から受け入れた循環液を再びメインタンクに戻す循環回路12と、サブタンク20から送出した循環液を熱交換器33で冷却して再びサブタンクに戻す冷却回路25と、冷却回路を流れる循環液の流量を制御する制御部40とを有する。サブタンクはメインタンクからの超過分の循環液を導出可能にメインタンクに接続される。冷却回路の第2冷却流路27はこれから分岐してメインタンクに接続された連結流路28を有する。循環回路に循環液の温度を測定する第1温度センサ61を設ける。制御部は、第1温度センサからの循環液の測定温度に基づいて冷却回路に設けられた冷却ポンプ55の出力を制御して冷却回路から循環回路への循環液の流量を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
循環液の温度を調節して外部の負荷に供給し、該負荷を所定の温度に制御するための温調装置であって、
前記温調装置は、
循環液を蓄えていて該循環液を加熱するヒータを備えたメインタンクと、該メインタンクと循環液を前記負荷に対して送り出す循環液吐出口との間を接続する吐出流路と、循環液を前記メインタンクから該吐出流路へと送り出す循環ポンプと、前記負荷から戻された循環液を受け入れる循環液戻り口と前記メインタンクとの間を接続する戻り流路と、を有する循環回路；
循環液を蓄えたサブタンクと、該サブタンク内の循環液を放熱水との熱交換により冷却する熱交換器と、前記サブタンクと前記熱交換器との間を接続し、該サブタンク内の循環液を前記熱交換器へと導く第１冷却流路と、前記サブタンク内の循環液を前記第１冷却流路へと送り出す冷却ポンプと、前記熱交換器と前記サブタンクとの間を接続し、前記熱交換器で冷却された循環液を該サブタンクへと導く第２冷却流路と、を有する冷却回路；
前記冷却回路を流れる循環液の流量を制御するプロセッサ；を有し、
前記サブタンクが、前記メインタンク内の循環液量が所定量を超えたときに、超過分の循環液が該メインタンクから該サブタンクへと導出されるように該メインタンクに対して接続され、
前記冷却回路の前記第２冷却流路には、これから分岐して前記循環回路に接続された連結流路が設けられ、
前記循環回路には、この前記循環回路内を流れる循環液の温度を測定する温度センサが設けられており、
前記プロセッサは、前記温度センサによって測定された循環液の温度に基づいて前記冷却ポンプの出力を制御することにより、前記冷却回路内から前記連結流路を通じて前記循環回路内へと供給される循環液の流量を制御する、ことを特徴とする温調装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記メインタンクは、前記超過分の循環液を該メインタンクから前記サブタンクへと導出させる開口部を有しており、前記開口部を前記サブタンクの底面よりも高い位置に配した状態で、前記サブタンクに対して接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の温調装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記温度センサによって測定された循環液の温度に基づいて、前記冷却ポンプを第１出力範囲又はそれよりも大きい第２出力範囲に切り換えて駆動するように構成され、それにより、
前記冷却ポンプの第１出力範囲での駆動状態においては、前記冷却回路内の循環液が、前記連結流路を通じて前記循環回路に供給されることなく前記冷却回路内で循環され、その一方で、前記冷却ポンプの第２出力範囲での駆動状態においては、前記冷却回路内の循環液が、前記連結流路を通じて前記前記循環回路に供給されると共に、前記冷却回路内で循環される、
ことを特徴とする請求項１に記載の温調装置。
【請求項４】
前記連結流路が、前記冷却回路の前記第２冷却流路から分岐され、上方に向けて延設されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の温調装置。
【請求項５】
前記温度センサは、前記吐出流路に設けられた第１温度センサであり、
前記プロセッサは、予め設定された目標温度と前記第１温度センサで測定された循環液の温度とを対比し、前記第１温度センサによる測定温度が前記目標温度よりも低い場合には前記冷却ポンプを前記第１出力範囲で駆動させ、前記第１温度センサによる測定温度が前記目標温度よりも高い場合には前記冷却ポンプを前記第２出力範囲で駆動させる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の温調装置。
【請求項６】
前記第１温度センサによる測定温度が前記目標温度よりも低い場合には、さらに、前記プロセッサが前記ヒータを制御して前記メインタンク内の循環液を加熱する、
ことを特徴とする請求項５に記載の温調装置。
【請求項７】
前記連結流路には、循環液の温度を測定する第２温度センサが設けられており、
前記プロセッサは、前記冷却ポンプの前記第２出力範囲での駆動状態において、前記目標温度と前記第２温度センサによる測定温度との温度差を算出して、その温度差を予め設定された基準値と比較し、前記温度差が前記基準値よりも大きくなる程、前記冷却ポンプの出力を前記第２出力範囲内で低下させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の温調装置。
【請求項８】
前記熱交換器が、中空のケースと、該ケース内に空隙を介在させて互いに平行に配設された３枚以上の伝熱板と、前記伝熱板間の空隙より該伝熱板の配設方向に沿って交互に形成された一連の第１熱交換流路及び一連の第２熱交換流路と、前記第１熱交換流路の一端に設けられ、前記第１冷却流路に接続された循環液流入口、及び、それと逆側の前記第１熱交換流路の他端に設けられ、前記第２冷却流路に接続された循環液流出口と、前記第２熱交換流路の一端に設けられ、前記第２熱交換流路に放熱水を導入するための放熱水流入口、及び、それと逆側の前記第２熱交換流路の他端に設けられ、前記第２熱交換流路から熱交換後の放熱水を排出するための放熱水流出口と、を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の温調装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調節された循環液を負荷に供給することによって、該負荷の温度を所望の温度に制御する温調装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
温度調節された循環液を負荷に供給することによって、該負荷の温度を所望の温度に制御する温調装置は、例えば特許文献１に開示されているように、既に広く知られている。そして、この特許文献に開示された温調装置には、循環液を負荷との間で循環させる循環回路と、この循環液を冷却する冷却回路とが設けられており、これら循環回路と冷却回路とが、タンクやバルブを通じて互いに接続されている。
【０００３】
ところで、特許文献１に記載されているように、温調装置は、半導体製造装置等において、大気圧下における水の沸点（１００℃）を大きく超える温度に負荷を制御するのに用いられる場合がある。そして、このような循環液が高温となる温調装置では、特に熱交換器において、高温の循環液とそれを冷却する冷却液との温度差が非常に大きくなるため、その温度差による熱交換器の損傷を未然に防止する対策が必要となる。
【０００４】
そこで、特許文献１の温調装置では、このような温度差に耐えることができる特殊な構造を備えた熱交換器を採用している。その一方で、たとえ循環液の高温での使用が想定される場合であっても、低コスト化や優れた熱交換効率等、ユーザの要望に応じた様々な設計の熱交換器を採用することができる、すなわち、循環液の温度に対する汎用性及び安全性に優れた温調装置の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１６９７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、たとえ循環液の高温での使用が想定される場合であっても熱交換器の設計に関して自由度が高く、循環液の温度に対する汎用性に優れた温調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記技術的課題を解決するため、本発明に係る温調装置は、循環液の温度を調節して外部の負荷に供給し、該負荷を所定の温度に制御するための温調装置であって、前記温調装置は、循環液を蓄えていて該循環液を加熱するヒータを備えたメインタンクと、該メインタンクと循環液を前記負荷に対して送り出す循環液吐出口との間を接続する吐出流路と、循環液を前記メインタンクから該吐出流路へと送り出す循環ポンプと、前記負荷から戻された循環液を受け入れる循環液戻り口と前記メインタンクとの間を接続する戻り流路と、を有する循環回路；循環液を蓄えたサブタンクと、該サブタンク内の循環液を放熱水との熱交換により冷却する熱交換器と、前記サブタンクと前記熱交換器との間を接続し、該サブタンク内の循環液を前記熱交換器へと導く第１冷却流路と、前記サブタンク内の循環液を前記第１冷却流路へと送り出す冷却ポンプと、前記熱交換器と前記サブタンクとの間を接続し、前記熱交換器で冷却された循環液を該サブタンクへと導く第２冷却流路と、を有する冷却回路；前記冷却回路を流れる循環液の流量を制御するプロセッサと；を有し、前記サブタンクが、前記メインタンク内の循環液量が所定量を超えたときに、超過分の循環液が該メインタンクから該サブタンクへと導出されるように該メインタンクに対して接続され、前記冷却回路の前記第２冷却流路には、これから分岐して前記循環回路に接続された連結流路が設けられ、前記循環回路には、この前記循環回路内を流れる循環液の温度を測定する温度センサが設けられており、前記プロセッサは、前記温度センサによって測定された循環液の温度に基づいて前記冷却ポンプの出力を制御することにより、前記冷却回路内から前記連結流路を通じて前記循環回路内へと供給される循環液の流量を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、好ましくは、前記メインタンクは、前記超過分の循環液を該メインタンクから前記サブタンクへと導出させる開口部を有しており、前記開口部を前記サブタンクの底面よりも高い位置に配した状態で、前記サブタンクに対して接続されている。
【０００９】
また、好ましくは、前記プロセッサが、前記温度センサによって測定された循環液の温度に基づいて、前記冷却ポンプを第１出力範囲又はそれよりも大きい第２出力範囲に切り換えて駆動するように構成され、それにより、前記冷却ポンプの第１出力範囲での駆動状態においては、前記冷却回路内の循環液が、前記連結流路を通じて前記循環回路に供給されることなく前記冷却回路内で循環され、その一方で、前記冷却ポンプの第２出力範囲での駆動状態においては、前記冷却回路内の循環液が、前記連結流路を通じて前記前記循環回路に供給されると共に、前記冷却回路内で循環される。
【００１０】
また、好ましくは、前記連結流路が、前記冷却回路の前記第２冷却流路から分岐され、上方に向けて延設されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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