DE102012006276A1

DE102012006276A1 - Zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung

Info

Publication number: DE102012006276A1
Application number: DE102012006276A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Sakaguchi
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: KR20120114181A; CN102737732A; US20120255352A1; CN102737732B; KR101363954B1; TWI461660B; TW201303269A; JP2012220068A; US8826732B2; JP5382593B2; DE102012006276B4

Abstract

Ein Außentank und ein Innentank, die Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperaturen aufweisen, und eine Last sind miteinander über einen Außentankflüssigkeitszirkulationskanal und einen Innentankflüssigkeitszirkulationskanal verbunden. Eine Ventileinheit mit einem ersten Öffnungs- und Schließventil ist mit einem ersten Bypassströmungskanal verbunden, welcher einen Außentankzufuhrkanal und einen Innentankrückführkanal verbindet. Ein zweites Öffnungs- und Schließventil ist mit einem zweiten Bypassströmungskanal verbunden, welcher einen Innentankzufuhrkanal und einen Außentankrückführkanal verbindet, um das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit in dem Außentank und das Flüssigkeit der Flüssigkeit in dem Innentank über einen Flüssigkeitsniveausensor zu erfassen und um die Flüssigkeitsniveaus durch wahlweises Öffnen des ersten Öffnungs- und Schließventils und des zweiten Öffnungs- und Schließventils einzustellen, wenn die Flüssigkeitsniveaus in den beiden Tanks während des Prozesses der zyklischen Zufuhr der Flüssigkeit von den beiden Tanks zu der Last ungleich werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[1] GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, Flüssigkeit zum Kühlen zirkulär einer Last zuzuführen, und insbesondere auf eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Last mithilfe von zwei Typen von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Flüssigkeitstemperaturen zu kühlen.
[2] BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In verschiedenen Produktionsvorrichtungen, wie Halbleiterproduktionsvorrichtungen und Flüssigkristallproduktionsvorrichtungen, wird bspw. zum Kühlen der Vorrichtungen (Last), die Wärme erzeugen, und um die Temperatur konstant zu halten Flüssigkeit zum Kühlen zyklisch von der zyklischen Flüssigkeitszufuhrvorrichtung zugeführt und kühlt die Last. Wie in Patentdokumenten ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegungsschriften Nummern 2009-293867 , 2009-287865 und 2008-292026 ) beschrieben, wird in diesem Fall zur Steuerung der Temperatur entsprechend der kalorischen Leistung der Last mit hoher Genauigkeit auch die Vorbereitung zweier Arten von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Flüssigkeitstemperaturen und die wahlweise Zufuhr von Flüssigkeit mit einer Flüssigkeitstemperatur, die zum Kühlen der Last geeignet ist, durch Mischeinrichtungen mit mehreren Dreiwegeventilen oder dergleichen oder durch Zuführen der Flüssigkeit zu einer Last in einem Zustand, in welchem die Flüssigkeit durch Mischen von zwei Arten von Flüssigkeiten auf eine Flüssigkeitstemperatur gebracht wird, die zum Kühlen der Last geeignet ist, durchgeführt.
Bspw. sind in den oben genannten Patentdokumenten JP 2009-293867 A und JP 2009-287865 A ein Wärmequellentank (Hochtemperaturtank), welcher eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur enthält, ein Kaltquellentank (Niedertemperaturtank), welcher eine Flüssigkeit mit niedriger Temperatur aufnimmt, und Mischeinrichtungen einschließlich einer Mehrzahl von Dreiwegeventilen oder dergleichen vorgesehen, und Flüssigkeit in dem Wärmequellentank oder dem Kaltquellentank wird der Last mit Hilfe der Mischeinrichtung in einer geeigneten Menge zugeführt. Bei dem Beispiel in dem Stand der Technik gemäß dem Patentdokument JP 2008-292026 A werden beinahe die gleichen Operationen durchgeführt.
Da aber in dem Stand der Technik der Hochtemperaturtank und der Niedertemperaturtank an unterschiedlichen Positionen separat voneinander angebracht sind, ist der Aufbau kompliziert und die Kosten werden erhöht, weil nicht nur die beiden Tanks einen großen Installationsraum einnehmen und dadurch die Größe der Vorrichtung erhöht wird, sondern weil auch Wärmeisoliervorgänge, wie eine Kondensationsverhinderung oder die Verhinderung von Wärmestrahlung, an jedem Tank vorgenommen werden sollten.
Wenn die Flüssigkeit von den beiden Tanks der Last zugeführt wird, bewegt sich außerdem die Flüssigkeit zwischen den beiden Tanks entsprechend einer Schaltoperation der Mischeinrichtung, so dass die Flüssigkeitsniveaus der Flüssigkeit in den beiden Tanks signifikant variieren und daher nicht ausgeglichen sind. Dies kann Probleme bei er Temperatureinstellung der Flüssigkeit in jedem der Tanks bewirken. Daher ist in dem Patentdokument JP 2008-292026 A ein Reservetank vorgesehen, um die Zunahme und Abnahme der Flüssigkeit in dem kühlseitigen (Niedertemperaturtank) und dem wärmeseitigen (Hochtemperaturtank) zu absorbieren. Der Installationsraum wird jedoch durch den Reservetank zusätzlich vergrößert. Wenn Flüssigkeit, deren Temperatur nicht kontrolliert ist, von dem Reservetank in den kühlseitigen Tank und den wärmeseitigen Tank fließt, wird außerdem die Temperatureinstellung der Flüssigkeit in den beiden Tanks noch schwieriger.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung vorzuschlagen, die dazu ausgestaltet ist, eine Last mit Hilfe von zwei Arten von Flüssigkeit mit unterschiedlichen Flüssigkeitstemperaturen zu kühlen, wobei eine Änderung des Flüssigkeitsniveaus entsprechend einer Bewegung von Flüssigkeit zwischen zwei Tanks einschließlich der darin gespeicherten Flüssigkeit absorbiert wird, um eine Temperatureinstellung der Flüssigkeit in den jeweiligen Tanks zu erleichtern und die Installation der Vorrichtung in kompakter Weise zu geringen Kosten zu ermöglichen.
Um die oben beschriebenen Aufgabe zu lösen, ist eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung umfassend: einen äußeren Tank, der eine erste Flüssigkeit aufnimmt, die auf eine erforderliche Temperatur eingestellt ist; einen inneren Tank, der im Inneren des äußeren Tanks eingebracht ist, so dass er oberhalb der ersten Flüssigkeit angeordnet ist, und der dazu ausgestaltet ist, eine zweite Flüssigkeit aufzunehmen, die auf eine zweite Temperatur eingestellt ist, welche sich von derjenigen der ersten Flüssigkeit unterscheidet, eine Ventileinheit, die dazu ausgestaltet ist, die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit einer Last allein oder gemischt zuzuführen, einen Außentankflüssigkeitszirkulationskanal einschließlich eines Außentankzufuhrkanals, der dazu ausgestaltet ist, die erste Flüssigkeit im Inneren des Außentanks der Ventileinheit zuzuführen, und einen Außentankrückführkanal, der dazu ausgestaltet ist, die Flüssigkeit von der Ventileinheit in den Außentank zurückzuführen; einen Innentankflüssigkeitszirkulationskanal einschließlich eines Innentankzufuhrkanals, der dazu ausgestaltet ist, die zweite Flüssigkeit im Inneren des Innentanks zu der Ventileinheit zu fördern, und einen Innentankrückführkanal, der dazu ausgestaltet ist, die Flüssigkeit von der Ventileinheit in den Innentank zurückzuführen; ein erstes Öffnungs- und Schließventil, das dazu ausgestaltet ist, einen ersten Bypassströmungskanal, welcher den Außentankzufuhrkanal und den Innentankrückführkanal miteinander verbindet, zu öffnen und zu schließen; ein zweites Öffnungs- und Schließventil, das dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Bypassströmungskanal, welcher den Innentankzufuhrkanal und den Außentankrückführkanal verbindet, zu öffnen und zu schließen; und Flüssigkeitsniveausensoreinrichtungen, die jeweils an dem Außentank und dem Innentank vorgesehen sind und dazu ausgestaltet sind, das erste Öffnungs- und Schließventil und das zweite Öffnungs- und Schließventil wahlweise zu öffnen, um die Flüssigkeitsniveaus einzustellen, wenn die Flüssigkeitsniveaus der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit in den beiden Tanks ungleich sind.
Bei einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Flüssigkeitsniveausensoreinrichtung einen Flüssigkeitsniveausensor für die untere Grenze des Außentanks, der dazu ausgestaltet ist, die Tatsache zu erfassen, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit in dem Außentank eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine untere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und einen Flüssigkeitsniveausensor für die untere Grenze des Innentanks, der dazu ausgestaltet ist, die Tatsache zu erfassen, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit in dem Innentank eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine untere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und wobei der Flüssigkeitsniveausensor für die untere Grenze des Außentanks das zweite Öffnungs- und Schließventil öffnet und wobei der Flüssigkeitsniveausensor für die untere Grenze des Innentanks das erste Öffnungs- und Schließventil öffnet.
Außerdem umfasst bei einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Flüssigkeitsniveausensoreinrichtung einen Flüssigkeitsniveausensor für die obere Grenze des Außentanks, der dazu ausgestaltet ist, die Tatsache zu erfassen, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit in dem Außentank eine obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine obere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und einen Flüssigkeitsniveausensor für die obere Grenze des Innentanks, der dazu ausgestaltet ist, die Tatsache zu erfassen, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit in dem Innentank eine obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine obere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und wobei der Flüssigkeitsniveausensor für die obere Grenze des Außentanks das erste Öffnungs- und Schließventil öffnet und wobei der Flüssigkeitsniveausensor für die obere Grenze des Innentanks das zweite Öffnungs- und Schließventil öffnet.
Außerdem umfasst bei der vorliegenden Erfindung der Innentank eine Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung an einer Position, die einem normalen Flüssigkeitsniveau entspricht, welches ein Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit während des normalen Betriebs ist, und kann so ausgestaltet sein, dass ein Teil der zweiten Flüssigkeit in einer Menge, welche dem gegenüber dem normalen Flüssigkeitsniveau angestiegenen Niveau entspricht, von der Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung in den äußeren Tank strömen kann, um das normale Flüssigkeitsniveau aufrecht zu erhalten, oder kann so ausgestaltet sein, dass er einen Überlaufanschluss aufweist, welcher es der zweiten Flüssigkeit ermöglicht, überzulaufen, wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit die obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus überschreitet.
Bei der vorliegenden Erfindung hat der Außentank vorzugsweise eine Kapazität, welche bei der Beendigung des Betriebs der Vorrichtung Flüssigkeit in dem Außentankflüssigkeitszirkulationskanal, dem Innentankflüssigkeitszirkulationskanal, der Ventileinheit und der Last sammeln und aufnehmen kann, und der Innentank ist an einer Position angeordnet, die auch dann nicht in Kontakt mit der ersten Flüssigkeit kommt, wenn das Flüssigkeitsniveau in der ersten Flüssigkeit in dem Außentank während des Betriebes der Vorrichtung zu der oberen Grenze des Flüssigkeitsniveaus ansteigt.
Die vorliegende Erfindung kann ein drittes Öffnungs- und Schließventil aufweisen, das dazu ausgestaltet ist, einen dritten Bypassströmungskanal zu öffnen und zu schließen, welcher den Außentankzufuhrkanal und den Innentankrückführkanal verbindet, wobei die Strömungskanalquerschnittsfläche des dritten Öffnungs- und Schließventils größer ist als die Strömungskanalquerschnittsfläche des ersten Öffnungs- und Schließventils.
Durch die Anordnung des Innentanks, in dem die zweite Flüssigkeit aufgenommen ist, im Inneren des Außentanks, in dem die erste Flüssigkeit aufgenommen ist, wird mit der vorliegenden Erfindung eine kompakte und preiswertere Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht als bei dem Stand der Technik, bei welchem die beiden Tanks an unterschiedlichen Stellen angebracht sind. Außerdem wird die Änderung des Flüssigkeitsniveaus, die durch die Verschiebung der Flüssigkeit zwischen den beiden Tanks bewirkt wird, durch das erste Öffnungs- und Schließventil und das zweite Öffnungs- und Schließventil absorbiert, so dass die abrupten und signifikanten Flüssigkeitsniveauänderungen in den jeweiligen Tanks vermieden werden können. Dadurch kann die Temperatureinstellung der Flüssigkeit erleichtert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer zyklischen Flüssigkeitszufuhrvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines wesentlichen Teils der zyklischen Flüssigkeitszufuhrvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine schematische Darstellung einer zyklischen Flüssigkeitszufuhrvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung umfasst einen Außentank 1 mit großer Kapazität, in dem eine erste Flüssigkeit F1 aufgenommen ist, einen Innentank 2 mit kleiner Kapazität, der im Inneren des Außentanks 1 angebracht ist und in dem eine zweite Flüssigkeit F2 aufgenommen ist, deren Temperatur sich von der der ersten Flüssigkeit F1 unterscheidet, eine Ventileinheit 3, die dazu ausgestaltet ist, die erste Flüssigkeit F1 und eine zweite Flüssigkeit F2 allein oder gemischt einer Last 4 zuzuführen, einen Außentankflüssigkeitszirkulationskanal 5, der dazu ausgestaltet ist, die erste Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 der Ventileinheit 3 zyklisch zuzuführen, einen Innentankflüssigkeitszirkulationskanal 6, der dazu ausgestaltet ist, die zweite Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 der Ventileinheit 3 zyklisch zuzuführen, eine erste Temperatureinstellvorrichtung 7, die dazu ausgestaltet ist, die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 auf eine geforderte Temperatur einzustellen, eine zweite Temperatureinstellvorrichtung 8, die dazu ausgestaltet ist, die zweite Flüssigkeit F2 auf eine geforderte Temperatur einzustellen, und eine Steuereinheit 9, die dazu ausgestaltet ist, die gesamte Vorrichtung gemäß einem eingestellten Programm zu steuern.
Bei dieser Ausführungsform wird die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 so eingestellt, dass sie höher ist als die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2, so dass bspw. die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 50°C beträgt und die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 –15°C beträgt.
Da sich die erste Flüssigkeit F1 und die zweite Flüssigkeit F2 lediglich hinsichtlich der Temperatur unterscheiden, aber die gleiche Flüssigkeit sind, werden die erste Flüssigkeit F1 und die zweite Flüssigkeit F2 vereinfacht als „Flüssigkeit” oder „Flüssigkeit F” bezeichnet, wenn eine Unterscheidung der beiden Flüssigkeiten in der nachfolgenden Beschreibung nicht erforderlich ist.
Der Außentank 1 wird von einer Bodenwand 1a und einer Seitenwand 1b und einer oberen Wand 1c über seine gesamte Außenfläche umgeben. In der oberen Wand 1c ist eine Flüssigkeitszufuhröffnung 1d ausgebildet, so dass dann, wenn die Flüssigkeit F vor der Verwendung der Vorrichtung in dem Außentank 1 und in dem Innentank 2 aufgenommen ist, die Flüssigkeit F von der Flüssigkeitszufuhröffnung 1d von oben in den Innentank 2 gefördert werden kann. Die geförderte Flüssigkeit F fließt aus der Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 und einer Überlauföffnung 12, die später beschrieben wird, des Innentanks 2 über und strömt in den Außentank 1, wodurch eine geforderte Menge der Flüssigkeit F in den beiden Tanks 1, 2 aufgenommen ist. An der Außenfläche des Außentanks 1 wird eine erforderliche Wärmeisolierung vorgesehen.
Das Bezugszeichen 13 in der Zeichnung bezeichnet einen Flüssigkeitsniveaumesser, der dazu ausgestaltet ist, die Überwachung des Flüssigkeitsniveaus der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 von außen zu gestatten.
Außerdem umfasst der Innentank 2 eine Bodenwand 2a und eine Seitenwand 2b und ist an seiner oberen Fläche offen. Er ist an einer unteren Fläche der oberen Wand 1c des Außentanks 1 in einem Zustand angebracht, in dem ein Abstand zu der oberen Wand 1c beibehalten wird, so dass der Innentank 2 so angebracht ist, dass er vollständig in einem Abschnitt oberhalb der Flüssigkeitsfläche der ersten Flüssigkeit F1 angeordnet ist. Dann ist die Überlauföffnung 12 zwischen einem oberen Ende der Seitenwand 2b des Innentanks und der unteren Fläche der oberen Wand 1c des Außentanks 2 ausgebildet.
Die Überlauföffnung 12 ist dazu ausgestaltet, eine Beschädigung des Innentanks 2 zu vermeiden, wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 in abnormaler Weise ansteigt und eine obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2H überschreitet, die einer Anstiegsgrenze während des normalen Betriebs entspricht, indem die Flüssigkeit in einer Menge, die der Zunahme entspricht, überlaufen kann. Außerdem ist die Überlauföffnung 12 an einer Position oberhalb der oberen Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2H ausgebildet, und die Öffnungsfläche ist ausreichend, damit die Flüssigkeit mit großer Zuverlässigkeit in einer Menge entsprechend der abnormalen Zunahme überlaufen kann.
Im Gegensatz dazu ist die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 als eine oder mehrere Öffnung(en) an Positionen unterhalb der Überlauföffnung 12 der Seitenwand 2b ausgebildet. Sie hat eine Öffnungsfläche, die kleiner ist als die der Überlauföffnung 12. Mit anderen Worten ist die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 an einer Position ausgebildet, die einem normalen Flüssigkeitsniveau F20 entspricht, welches ein Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 während des normalen Betriebs der Vorrichtung ist. Wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 während des Betriebs schwankt und von dem normalen Flüssigkeitsniveau F20 ansteigt, kann die Flüssigkeit F in einer der Zunahme entsprechenden Menge überlaufen und in den Außentank 1 strömen. Dadurch wird das normale Flüssigkeitsniveau F20 beibehalten. Daher ist die Öffnungsfläche der Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 so gewählt, dass sie eine Größe hat, die bewirkt, dass die zweite Flüssigkeit F2 in einer Menge überläuft, welche die Temperatureinstellung der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 nicht beeinflusst.
Wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 auf einem normalen Flüssigkeitsniveau F20 liegt, wird auch das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 ein normales Flüssigkeitsniveau F10.
Indem der Innentank 2 mit der darin aufgenommenen zweiten Flüssigkeit F2 geringer Temperatur im Inneren des Außentanks 1 angebracht wird, wird auf diese Weise die Notwendigkeit eines Verfahrens zur Verhinderung von Kondensation oder zur Wärmeisolierung an der Außenfläche der Bodenwand 2a und der Außenfläche der Seitenwand 2b des Innentanks 2 vermieden. Auch wenn das Verfahren durchgeführt würde, reicht ein einfaches Verfahren aus, so dass die Kosten verringert werden. Da der Installationsraum im Vergleich zu dem Fall, bei dem die beiden Tanks 1, 2 an unterschiedlichen Positionen angebracht werden, verringert werden kann, kann die Vorrichtung kompakt ausgestaltet werden.
Der Außentankflüssigkeitszirkulationskanal 5 umfasst einen Außentankzufuhrkanal 5a, der mit dem Außentank 1 verbunden und dazu vorgesehen ist, die erste Flüssigkeit F1 über eine erste Pumpe 16 zu der Ventileinheit 3 zu fördern, und einen Außentankrückführkanal 5b, der dazu vorgesehen ist, die Flüssigkeit F von der Ventileinheit 3 in den Außentank 1 zurückzuführen. Ein Wärmetauscher 17 ist an die Mitte des Rückführkanals 5b angeschlossen. Die Flüssigkeit F in den Rückführkanal 5b wird auf eine gewünschte Temperatur eingestellt und strömt in den Außentank 1 durch Wärmetausch zwischen der Flüssigkeit in dem Rückführkanal 5b und einem Kühlmittel (Kühlwasser) aus einem Kühlkreis 18 in dem Wärmetauscher 17. Wenn die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 auf ein Niveau unterhalb der eingestellten Temperatur absinkt, kann die Flüssigkeitstemperatur durch eine Heizung 19, die in dem Außentank 1 oder an einer geeigneten Position in dem Strömungskanal vorgesehen ist, erhöht werden. Die erste Temperatureinstellvorrichtung 7 kann durch den Wärmetauscher 17, den Kühlkreis 18 und die Heizung 19 gebildet werden.
Der Wärmetauscher 17 kann in dem Außentank 1 angebracht werden, wodurch der Wärmeisolierprozess des Wärmetauschers 17 erleichtert wird. Auch wenn die Flüssigkeit aus dem Wärmetauscher 17 leckt, kann außerdem die leckende Flüssigkeit von dem Außentank 1 aufgefangen werden, so dass ein hoher Grad an Sicherheit gewährleistet wird.
Abhängig von der eingestellten Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 kann lediglich ein Element, der Wärmetauscher 17 oder die Heizung 19, vorgesehen sein, während auf das andere verzichtet wird. In diesem Fall wird die erste Temperatureinstellvorrichtung 7 lediglich durch den Wärmetauscher 17 oder lediglich durch die Heizung 19 gebildet.
Die Temperatureinstellung der ersten Flüssigkeit F1 erfolgt durch Messen der Flüssigkeitstemperatur mit Hilfe von Temperatursensoren, die an einer Position oder an mehreren Positionen des Außentanks 1, des Außentankzufuhrkanals 5a, des Außentankrückführkanals 5b und der Last 4 angebracht sind, und durch Steuerung der ersten Temperatureinstellvorrichtung 7 durch die Steuereinheit 9 auf der Basis des Messergebnisses.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen PT1 einen Temperatursensor, der an den Zufuhrkanal 5a angeschlossen ist, PS1 bezeichnet einen Drucksensor, der auch an den Zufuhrkanal 5a angeschlossen ist, PT2 bezeichnet einen Temperatursensor, der an den Rückführkanal 5b angeschlossen ist, und PT3 bezeichnet einen Temperatursensor, der an den Außentank 1 angeschlossen ist. Die jeweiligen Sensoren sind mit der Steuereinheit 9 verbunden. Auf die Darstellung dieser Verbindungen wird jedoch verzichtet. Auch wenn Instrumente, wie ein Strömungsmesser, an den erforderlichen Positionen an den Zufuhrkanal 5a und den Rückführkanal 5b angeschlossen sind, wird außerdem auch auf deren Darstellung verzichtet.
Der Flüssigkeitszirkulationskanal 6 des Innentanks umfasst eine zweite Pumpe 20, die an der oberen Wand 1c des Außentanks 1 angebracht ist und in den Innentank 2 eintaucht, einen Innentankzufuhrkanal 6a, der mit der zweiten Pumpe 20 verbunden und so ausgestaltet ist, dass er die zweite Flüssigkeit F2 aus dem Innentank 2 der Ventileinheit 3 zuführt, und einen Innentankrückführkanal 6b, der dazu ausgestaltet ist, die Flüssigkeit von der Ventileinheit 3 in den Innentank 2 zurückzuführen. Ein Wärmetauscher 21 ist an die Mitte des Rückführkanals 6b angeschlossen. Die Flüssigkeit in dem Rückführkanal 6b wird auf eine erforderliche Temperatur eingestellt und in den Innentank 2 eingeleitet durch Wärmetausch zwischen der Flüssigkeit in dem Rückführkanal 6b und Kühlmittel von einem Kühlkreis 22 in dem Wärmetauscher 21. Die zweite Temperatureinstellvorrichtung 8 wird durch den Wärmetauscher 21 und den Kühlkreis 22 gebildet.
Die zweite Pumpe 20 kann an die Mitte des Innentankzufuhrkanals 6a in der gleichen Weise wie die erste Pumpe 16 angeschlossen werden, anstatt sie als Tauchpumpe vorzusehen.
Wenn die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 zu stark auf ein Niveau unterhalb der eingestellten Temperatur absinkt, kann die Flüssigkeitstemperatur bspw. durch eine in dem Innentank 2 oder an einer geeigneten Position des Strömungskanals vorgesehene Heizung erhöht werden.
Außerdem kann der Wärmetauscher 21 in dem Außentank 1 angebracht werden, wodurch der Wärmeisoliervorgang des Wärmetauschers 21 erleichtert wird. Auch wenn Flüssigkeit von dem Wärmetauscher 21 leckt, kann außerdem die leckende Flüssigkeit von dem Außentank 1 aufgefangen werden, so dass ein hoher Grad an Sicherheit gewährleistet wird.
Die Temperatureinstellung der zweiten Flüssigkeit F2 wird durch Messen der Flüssigkeitstemperatur mit Hilfe von Temperatursensoren durchgeführt, die an einer Position oder mehreren Positionen des Innentanks 2, des Innentankzufuhrkanals 6a, des Innentankrückführkanals 6b und der Last 4 installiert sind, und durch Steuerung der zweiten Temperatureinstellvorrichtung 8 durch die Steuereinheit 9 auf der Basis des Messergebnisses. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen PT4 einen Temperatursensor, der an den Zufuhrkanal 6a angeschlossen ist, PS1 bezeichnet einen Drucksensor, der auch an den Innentankzufuhrkanal 6a angeschlossen ist, PT5 bezeichnet einen Temperatursensor der an den Rückführkanal 6b angeschlossen ist, und PT6 bezeichnet einen Temperatursensor, der an den Innentank 2 angeschlossen ist. Die jeweiligen Sensoren sind an die Steuereinheit 9 angeschlossen. Diese Verbindungen sind jedoch nicht dargestellt. Auch wenn Instrumente, wie ein Strömungsmesser, an den erforderlichen Positionen an den Zufuhrkanal 6a und den Rückführkanal 6 angeschlossen sind, sind diese jedoch ebenfalls nicht dargestellt.
Der Außentankzufuhrkanal 5a des Außentankflüssigkeitszirkulationskanals 5 und der Innentankrückführkanal 6b des Innentankflüssigkeitszirkulationskanals 6 sind miteinander durch einen Bypassströmungskanal 23 verbunden. Ein erstes Öffnungs- und Schließventil 24 umfassend ein Zweiwegeventil ist an den ersten Bypassströmungskanal 23 angeschlossen, so dass es durch die Steuereinheit 9 gesteuert geöffnet und geschlossen werden kann. Das erste Öffnungs- und Schließventil wird bei Empfang eines Detektionssignals geöffnet, das generiert wird, wenn ein Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 25, der im Inneren des Innentanks 2 installiert ist, das Absinken des Flüssigkeitsniveaus der zweiten Flüssigkeit F2 erfasst und, füllt mit einem Teil der Flüssigkeit F in dem Außentankzufuhrkanal 5a in den Innentankrückführkanal 6b wieder auf.
Außerdem sind der Innentankzufuhrkanal 6a des Innentankflüssigkeitszirkulationskanals 6 und der Außentankrückführkanal 5b des Außentankflüssigkeitszirkulationskanals 5 miteinander über einen zweiten Bypassströmungskanal 26 verbunden. Ein zweites Öffnungs- und Schließventil 27 umfassend ein Zweiwegeventil ist so an den zweiten Bypassströmungskanal 26 angeschlossen, dass es durch die Steuereinheit 9 gesteuert geöffnet und geschlossen wird. Das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 wird bei Empfang eines Detektionssignals geöffnet, das generiert wird, wenn ein Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 28, der im Inneren des Außentanks 1 angebracht ist, das Absinken des Flüssigkeitsniveaus der ersten Flüssigkeit F1 erfasst, und füllt mit einem Teil der Flüssigkeit F in dem Innentankzufuhrkanal 6a in den Außentankrückführkanal 5b wieder auf.
Außerdem sind der Außentankzufuhrkanal 5a und der Innentankrückführkanal 6b miteinander über einen dritten Bypassströmungskanal 29 verbunden. Ein drittes Öffnungs- und Schließventil 30 umfassend ein Zweiwegeventil ist an den dritten Bypassströmungskanal 29 so angeschlossen, dass es durch die Steuereinheit 9 gesteuert geöffnet und geschlossen wird. Das dritte Öffnungs- und Schließventil 30 ist so ausgestaltet, dass es durch einen Schaltvorgang oder ein Betätigungssignal wie Elektrizität oder Außenluft, während der Wartung der Vorrichtung geöffnet und geschlossen wird. Es ist dazu ausgestaltet, mit einem Teil der Flüssigkeit F in dem Außentankzufuhrkanal 5a in den Innentankrückführkanal 6b wieder aufzufüllen, um die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 auf eine Temperatur im Bereich der normalen Temperatur anzuheben.
Daher sind die Strömungskanalquerschnittsflächen des ersten Öffnungs- und Schließventils 24 und des zweiten Öffnungs- und Schließventils 27 so gewählt, dass sie ausreichend kleiner sind als die Strömungskanalquerschnittsflächen der Außentank- und Innentankzufuhrkanäle 5a, 6a und der -rückführkanäle 5b, 6b, so dass eine kleine Flüssigkeitsmenge von dem Außentankzufuhrkanal 5a in den Innentankrückführkanal 6b oder von dem Innentankzufuhrkanal 6a in den Außentankrückführkanal 5b eingefüllt wird. Dadurch kann vermieden werden, dass die Temperatureinstellung der Flüssigkeit in dem Außentank 1 und dem Innentank 2 hierdurch signifikant beeinflusst wird.
Im Gegensatz dazu weist das dritte Öffnungs- und Schließventil 30 eine größere Querschnittsfläche des Strömungskanals auf als das erste Öffnungs- und Schließventil und das zweite Öffnungs- und Schließventil 27, so dass die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 schnell erhöht werden kann und eine große Flüssigkeitsmenge hindurchströmen kann.
Das dritte Öffnungs- und Schließventil 30 kann parallel zu dem ersten Öffnungs- und Schließventil 24 an den ersten Bypassströmungskanal 23 angeschlossen sein. In diesem Fall dient der erste Bypassströmungskanal 23 auch als der dritte Bypassströmungskanal 29.
Als die ersten bis dritten Öffnungs- und Schließventile 24, 27, 29 können Öffnungs- und Schließventile eingesetzt werden, die durch beliebige Methoden, wie ein Elektromagnetbetätigungssystem, ein Pilotbetätigungssystem oder ein elektrisches Betätigungssystem, geöffnet oder geschlossen werden können.
Der Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 28 erfasst die Tatsache, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 absinkt und eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1L erreicht, die eine untere Grenze während des Betriebes darstellt, und gibt ein Detektionssignal aus. Ein Notfallflüssigkeitsniveausensor 32 erfasst die Tatsache, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in abnormaler Weise unter die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1 L abgesunken ist, und gibt ein Detektionssignal aus. Die Sensoren sind im Inneren des Außentanks 1 vorgesehen und jeweils an die Steuereinheit 9 angeschlossen.
Dann wird in Reaktion auf das Detektionssignal von dem Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 28 das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 durch die Steuereinheit 9 geöffnet und Flüssigkeit aus dem Innentankzufuhrkanal 6a füllt den Außentankrückführkanal 5b auf, wodurch das Flüssigkeitsniveau in dem Außentank 1 ansteigt. Außerdem wird, wenn das Detektionssignal von dem Notfallflüssigkeitsniveausensor 32 ausgegeben wird, Alarm ausgelöst und die erste Pumpe 16 angehalten, oder die ersten und zweiten Pumpen 16, 20 werden angehalten.
Im Gegensatz dazu erfasst der Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 25 die Tatsache, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 absinkt und eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2L erreicht. Er gibt ein Detektionssignal aus und ein Notfallflüssigkeitsniveausensor 33 erfasst die Tatsache, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in abnormaler Weise unter die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2L abgesunken ist, und gibt ein Detektionssignal aus. Die Sensoren sind im Inneren des Innentanks 2 vorgesehen und jeweils an die Steuereinheit 9 angeschlossen.
Dann wird in Reaktion auf das Detektionssignal von dem Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor das erste Öffnungs- und Schließventil 24 geöffnet und Flüssigkeit wird aus dem Außentankzufuhrkanal 5a in dem Innentankrückführkanal 6b eingebracht, wodurch das Flüssigkeitsniveau in den Innentank 2 ansteigt. Außerdem wird, wenn das Detektionssignal von dem Notfallflüssigkeitsniveausensor 33 ausgegeben wird, Alarm gegeben und die zweite Pumpe 20 angehalten, oder die ersten und zweiten Pumpen 16, 20 werden angehalten.
Nachfolgend wird der Betrieb der zyklischen Flüssigkeitszufuhrvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Während des Betriebs der Vorrichtung werden sowohl die erste Pumpte 16 als auch die zweite Pumpe 20 angetrieben, die erste Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 und die zweite Flüssigkeit der F2 in dem Innentank F2 werden der Ventileinheit 3 zugeführt, wobei sie in dem Außentankflüssigkeitszirkulationskanal 5 und dem Innentankflüssigkeitszirkulationskanal 6 zirkulieren, so dass Flüssigkeit, die auf eine zum Kühlen der Last 4 geeignete Temperatur eingestellt ist, der Last 4 wahlweise über eine äußere Leitung 4a durch Schalten der Ventileinheit mittels der Steuereinheit 9 zugeführt wird oder die durch Mischen der ersten Flüssigkeit F1 und der zweiten Flüssigkeit F2 auf eine zur Kühlung der Last 4 geeignete Temperatur eingestellte Flüssigkeit wird der Last 4 durch die äußere Leitung 4a in geeigneten Mengen zugeführt. Die Ventileinheit 3 kann durch eine separate Steuereinheit 38, welche die Last 4 steuert, geschaltet werden.
Dann wird entsprechend dem Schalten der Ventileinheit 3 die Flüssigkeit über die Schalteinheit 3 zwischen dem Außentank 1 und dem Innentank 2 verschoben und das Flüssigkeitsniveau in den beiden Tanks 1, 2 variiert.
Wenn angenommen wird, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 gegenüber dem durch eine durchgezogene Linie angedeuteten normalen Flüssigkeitsniveaus F10 absinkt, steigt nun in 1 das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 entsprechend an.
Dann fließt unter der Voraussetzung, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Außentank 1 nicht unter die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1 L abgesunken ist, die zweite Flüssigkeit F2 in einer seiner Zunahme entsprechenden Menge über die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 in den Außentank 1.
Dadurch werden die Änderungen des Flüssigkeitsniveaus in dem Innentank 2 absorbiert, wodurch die Flüssigkeitsniveaus in beiden Tanks 1, 2 zu den normalen Flüssigkeitsniveaus F10 und F20 zurückgeführt werden.
Zu dieser Zeit neigt in dem Außentank 1 die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 durch den Zufluss der zweiten Flüssigkeit F2 mit einer niedrigen Temperatur dazu, etwas abzusinken. Da die Zuflussmenge aber gering ist, wird die Temperatureinstellung durch die erste Temperatureinstellvorrichtung 7 nicht signifikant beeinflusst, und die eingestellte Temperatur wird unmittelbar wiederhergestellt.
Wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Außentank 1 auf die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1L absinkt, wird dagegen der Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 28 in dem Außentank 1 aktiviert und gibt ein Detektionssignal aus, um das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 zu öffnen. Dadurch strömt ein Teil der Flüssigkeit aus dem Innentankzufuhrkanal durch den zweiten Bypassströmungskanal 26 in den Außentankrückführkanal 5b und der Außentank 1 wird hierdurch wieder aufgefüllt. Wenn zu dieser Zeit das Flüssigkeitsniveau in dem Innentank 2 auf ein Niveau ansteigt, das höher ist als das normale Flüssigkeitsniveau F20, erfolgt außerdem ein Überlauf über die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11.
Das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 wird nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach dem Wiederherstellen des Flüssigkeitsniveaus und dem Außentank 1 und nach Ausschalten des Untergrenzenflüssigkeitsniveausensors 28 oder nachdem das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 geöffnet hat geschlossen, und das Auffüllen der Flüssigkeit aus dem zweiten Bypassströmungskanal 26 wird unterbrochen. Da der Zufluss der zweiten Flüssigkeit F2 von der Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 in den Außentank 1 aber kontinuierlich durchgeführt wird, wird das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit in beiden Tanks 1, 2 auf die normalen Flüssigkeitsniveaus F10 und F20 zurückgeführt.
Da auch in diesem Fall die Strömungsmenge der zweiten Flüssigkeit F2 mit der niedrigen Temperatur, die in den Außentank 1 fließt, gering ist, wird die Temperatureinstellung der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 nicht signifikant beeinflusst.
Wenn das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in abnormaler Weise unter die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1L absinkt, erfasst der Notfallflüssigkeitsniveausensor 32 diese Tatsache und gibt ein Detektionssignal aus. Dann wird Alarm gegeben und die erste Pumpe 16 angehalten, oder die ersten und zweiten Pumpen 16, 20 werden angehalten.
Wenn zu dieser Zeit das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 die obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2H überschreitet und die Position der Überlauföffnung 12 in dem Innentank 2 erreicht, fließt die Flüssigkeit über die Überlauföffnung 12 über und eine Beschädigung des Innentanks 2 wird verhindert.
Wenn anschließend das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 von der Position des normalen Flüssigkeitsniveau F10, das durch eine durchgezogene Linie angedeutet wird, ansteigt, wird das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 entsprechend abgesenkt.
Wenn dann das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 auf die untere Grenze des Flüssigkeitsniveau F2L absinkt, steigt das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 zu der Position einer oberen Grenze des Flüssigkeitsniveau F1H. Jedoch wird der Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 25, der in dem Innentank 2 installiert ist, aktiviert und gibt ein Detektionssignal aus, um das erste Öffnungs- und Schließventil 24 zu öffnen. Dadurch fließt ein Teil der Flüssigkeit, die in dem Außentankzufuhrkanal 5a strömt, durch den ersten Bypassströmungskanal 23 in den Innentankrückführkanal 6b und der Innentank 2 wird hierdurch wieder aufgefüllt.
Das erste Öffnungs- und Schließventil 24 wird nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach der Wiederherstellung des Flüssigkeitsniveaus in dem Innentank 2 und nach Abschalten des Untergrenzenflüssigkeitsniveausensor 25 oder nachdem das erste Öffnungs- und Schließventil geöffnet hat geschlossen und das Auffüllen der Flüssigkeit aus dem ersten Bypassströmungskanal 23 wird unterbrochen.
Zu dieser Zeit neigt die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank aufgrund des Zustroms der ersten Flüssigkeit F1 mit einer hohen Temperatur dazu, etwas anzusteigen. Da die Zustrommenge aber gering ist, wird die Temperatureinstellung der zweiten Temperatureinstellvorrichtung 8 nicht signifikant beeinflusst und die eingestellte Temperatur wird unmittelbar wieder hergestellt.
Auch wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 in abnormaler Weise unter die untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus F2L absinkt, erfasst der Notfallflüssigkeitssensor 33 diese Tatsache und gibt ein Detektionssignal aus. Dann wird Alarm gegeben und die zweite Pumpe 20 angehalten. oder die ersten und zweiten Pumpen 16, 20 werden angehalten.
Auch wenn die Pumpen 16, 20 angehalten werden, kann in diesem Fall die Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Ventileinheit 3 in den Innentank 2 zurückkehren. Wenn hierdurch das Flüssigkeitsniveau in dem Innentank 2 ansteigt, läuft die Flüssigkeit über die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 oder die Überlauföffnung 12 über, so dass eine Beschädigung des Innentanks 2 verhindert wird.
In einem Zustand, in dem das erste Öffnungs- und Schließventil 24 geschlossen ist und das Auffüllen der Flüssigkeit von dem ersten Bypassströmungskanal 23 unterbrochen ist, erreicht das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit in beiden Tanks 1, 2 ggf. die normale Flüssigkeitsniveaus F10, F20 nicht. Es liegt jedoch innerhalb eines Bereiches, in dem der normale Betrieb durchgeführt werden kann, so dass die Arbeit der Vorrichtung nicht beeinträchtigt wird. Es ist jedoch auch möglich, durch einen Flüssigkeitsniveausensor zu erfassen, ob Flüssigkeit in wenigstens einem der Tanks auf einem normalen Flüssigkeitsniveau liegt und das erste Öffnungs- und Schließventil zu schließen, wenn das Flüssigkeitsniveau zu einem normalen Flüssigkeitsniveau zurückgekehrt ist. Das gleiche gilt für das zweite Öffnungs- und Schließventil 27.
Wenn die Betätigung der Vorrichtung beendet ist, wird die zirkulierende Flüssigkeit F vollständig gesammelt. Zu dieser Zeit fließt die Flüssigkeit, die in der Ventileinheit 3 und der Last 4 zirkuliert durch den Innentankflüssigkeitszirkulationskanal 6 zurück in den Innentank 2 und fließt über die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 und die Überlauföffnung 12 über und in den Außentank 1. Im Gegensatz dazu fließt die in der Ventileinheit 3 und der Last 4 durch den Außentankflüssigkeitszirkulationskanal 5 zirkulierende Flüssigkeit direkt in den Außentank 1 zurück.
Daher ist die Kapazität des Außentanks 1 so gewählt, dass er eine Größe hat, mit welcher die Flüssigkeit F von dem Außentankflüssigkeitszirkulationskanal 5, dem Innentankflüssigkeitszirkulationskanal 6, der Ventileinheit und der Last 4 in dem Außentank 1 aufgenommen werden kann. In diesem Fall müssen die Flüssigkeiten im Außentank 1 und im Innentank nicht notwendigerweise getrennt voneinander gehalten werden, nachdem die Flüssigkeit gesammelt wurde. Somit kann ein Teil oder der gesamte innere Tank 2 (bis zu der Position der Überlauföffnung 12) in die Flüssigkeit eingetaucht sein. Im Wesentlichen kann die Kapazität des Außentanks 1 die Größe aufweisen, die verhindert, dass die Flüssigkeit nach dem Sammeln der Flüssigkeit nach außen austritt.
Der Innentank 2 ist jedoch vorzugsweise an einer Position angeordnet, die nicht in Kontakt mit der ersten Flüssigkeit F1 kommt, auch wenn das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 während des Betriebs der Vorrichtung zu einer Position der oberen Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1H ansteigt.
Wenn die Wartung der Vorrichtung durchgeführt wird, müssen die Temperaturen der Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 und der Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 ausgeglichen werden. Daher wird, wenn eine große Strömungsmenge des dritten Öffnungs- und Schließventiles 30 durch Schalten oder ein Betätigungssignal, wie Elektrizität oder Umgebungsluft, geöffnet wird, der Innentankrückführkanal 6b mit der Flüssigkeit aus dem Außentankzufuhrkanal 5a aufgefüllt, und die Flüssigkeit fließt in den Innentank 2. Die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2 steigt an. Gleichzeitig läuft die Flüssigkeit F2 im Innentank 2 über die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 und die Überlauföffnung 12 über und strömt in den Außentank 1. Die Temperatur der Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 sinkt ab, und die Temperatur der Flüssigkeit in den beiden Tanks 1, 2 wird ausgeglichen.
Zu dieser Zeit kann anstelle des dritten Öffnungs- und Schließventils 30 oder zusätzlich zu dem dritten Öffnungs- und Schließventil 30 ein Überlaufrohr welches den Innentank 2 direkt mit dem Außentank 1 verbindet, vorgesehen sein, um das Überlaufrohr mit einer großen Strömungsmenge des Öffnungs- und Schließventils zu öffnen und zu schließen.
Bei der ersten Ausführungsform wird das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit in dem Außentank 1 und dem Innentank 2 durch die Untergrenzenflüssigkeitsniveausensoren 25 und 28 erfasst, wodurch die ersten und zweiten Öffnungs- und Schließventile 24, 27 geöffnet werden. Anstelle der Untergrenzenflüssigkeitsniveausensoren 25, 28 kann aber, wie bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2, auch eine Gestaltung vorgesehen sein, bei welcher die Obergrenzenflüssigkeitsniveausensoren 35, 36 im Inneren des Außentanks 1 bzw. im Inneren des Innentanks 2 vorgesehen sind. Die Tatsache, dass die Flüssigkeitsniveaus der Flüssigkeit in den jeweiligen Tanks 1, 2 zu den oberen Grenzen der Flüssigkeitsniveaus F1H, F2H, angestiegen sind, wird durch die Sensoren 35, 36 erfasst, wodurch die ersten und zweiten Öffnungs- und Schließventile 24, 27 geöffnet werden.
In diesem Fall wird das erste Öffnungs- und Schließventil 24 durch Betätigung des Obergrenzenflüssigkeitsniveausensoren 35 in dem Außentank 1 geöffnet, und ein Teil der in dem Außentankzufuhrkanal 5a strömenden Flüssigkeit fließt durch den ersten Bypassströmungskanal 23 in den Innentankrückführkanal 6b, um hierdurch den Innentank 2 aufzufüllen. Außerdem wird das zweite Öffnungs- und Schließventil 27 durch Betätigung des Obergrenzenflüssigkeitsniveausensors 36 in dem Innentank 2 geöffnet, und ein Teil der Flüssigkeit des Innentankzufuhrkanals 6a strömt durch den zweiten Bypassströmungskanal 26 in den Außentankrückführkanal 5b, so dass der Außentank 1 hierdurch aufgefüllt wird.
In übriger Hinsicht ist die Gestaltung und Betriebsweise bei der zweiten Ausführungsform die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Die gleichen Hauptkomponenten werden mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 in dem Innentank 2 vorgesehen. Wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit F2 auf ein Niveau ansteigt, das höher ist als das normale Flüssigkeitsniveau F20, werden die Flüssigkeitsniveaus in beiden Tanks auf den normalen Flüssigkeitsniveaus F10, F20 gehalten, indem ein Teil der zweiten Flüssigkeit F2 durch die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 in den Außentank einströmen kann. Die Vorrichtung kann jedoch normal betrieben werden, so lange die Flüssigkeitsniveaus der Flüssigkeit in beiden Tanks 1, 2 zwischen der oberen Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1H, F2H und der unteren Grenze des Flüssigkeitsniveaus F1L, F2L liegen. Somit ist die Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung 11 nicht unbedingt erforderlich und kann weggelassen werden.
Außerdem ist bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 höher eingestellt als die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2. Im Gegensatz dazu kann aber auch die Temperatur der ersten Flüssigkeit F1 in dem Außentank 1 niedriger eingestellt sein als die Temperatur der zweiten Flüssigkeit F2 in dem Innentank 2.
Außerdem kann nach Bedarf, wie durch die gestichelte Linie in 1 gezeigt, ein weiterer Flüssigkeitsniveausensor 37 vorgesehen sein, der einen Alarm aktiviert, wenn der Außentank 1 mit der ersten Flüssigkeit F1 gefüllt ist.
Außerdem ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Flüssigkeitsniveausensor ein Schwimmer und normalerweise in einem Aus-Zustand. Er ist so gestaltet, dass er eingeschaltet wird, wenn eine Änderung des Flüssigkeitsniveaus erfasst wird, und gibt ein Detektionssignal aus. Im Gegensatz dazu ist aber auch eine Gestaltung einsetzbar, bei welcher der Flüssigkeitsniveausensor normalerweise in einem Ein-Zustand ist und ausgeschaltet wird, wenn die Änderung des Flüssigkeitsniveaus erfasst wird. Dies dient dann als Detektionssignal. Alternativ ist anstelle des Schwimmer-Flüssigkeitsniveausensors auch ein optischer Flüssigkeitsniveausensor einsetzbar, der dazu ausgestaltet ist, die Flüssigkeitsoberfläche zu erfassen, d. h., das Flüssigkeitsniveau in einem analogen oder digitalen System auf der Basis eines optischen Verfahrens, oder ein Flüssigkeitsniveausensor oder ein Flüssigkeitsniveausensor, der dazu ausgestaltet ist, die Zunahme und Abnahme der in dem Tank vorliegenden Flüssigkeit zu erfassen, d. h. das Ansteigen oder Absinken des Flüssigkeitsniveaus durch Messung des Gewichts der Flüssigkeit in einem analogen oder digitalen System in schrittloser Weise oder in mehreren Schritten. In diesem Fall werden Detektionssignale von den jeweiligen Sensoren an die Steuereinheit ausgegeben und die ersten und zweiten Öffnungs- und Schließventile werden durch die Steuereinheit so gesteuert, dass sie geöffnet und geschlossen werden, wenn die festgelegten Flüssigkeitsniveaus erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-293867 [0002]
JP 2009-287865 [0002]
JP 2008-292026 [0002]
JP 2009-293867 A [0003]
JP 2009-287865 A [0003]
JP 2008-292026 A [0003, 0005]

Claims

Eine zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung mit: einem Außentank (2), der eine erste Flüssigkeit (F1) aufnimmt, die auf eine erforderliche Temperatur eingestellt ist; einem Innentank (2), der im Inneren des Außentanks (1) so angebracht ist, dass er oberhalb der ersten Flüssigkeit (F1) angeordnet ist, und der eine zweite Flüssigkeit (F2) aufnimmt, die auf eine Temperatur eingestellt ist, die sich von der der ersten Flüssigkeit (F1) unterscheidet; einer Ventileinheit (3), welche die erste Flüssigkeit (F1) und die zweite Flüssigkeit (F2) allein oder gemischt einer Last zuführt; einem Außentankflüssigkeitszirkulationskanal (5) mit einem Außentankzufuhrkanal (5a), welcher die erste Flüssigkeit (F1) im Inneren des Außentanks (1) einer Ventileinheit (3) zuführt, und einen Außentankrückführkanal (5b), welcher die Flüssigkeit von der Ventileinheit (3) in den Außentank (1) zurückführt; einen Innentankflüssigkeitszirkulationskanal (6) mit einem Innentankzufuhrkanal (6a), welcher die zweite Flüssigkeit (F2) im Inneren des Innentanks (F2) zu der Ventileinheit (3) fördert, und einem Innentankrückführkanal (6b), welcher die Flüssigkeit von der Ventileinheit (3) in den Innentank (2) zurückführt; einem ersten Öffnungs- und Schließventil (24), welches einen ersten Bypassströmungskanal (23), der den Außentankzufuhrkanal (5a) mit dem Innentankrückführkanal (6b) verbindet, öffnet und schließt; einem zweiten Öffnungs- und Schließventil (27), welches dazu ausgestaltet ist, einen Bypassströmungskanal (26), der den Innentankzufuhrkanal (6a) mit dem Außentankrückführkanal (5b) verbindet, zu öffnen und zu schließen; und Flüssigkeitsniveausensoreinrichtungen, die an dem Außentank (1) und dem Innentank (2) vorgesehen und dazu ausgestaltet sind, wahlweise das erste Öffnungs- und Schließventil (27) zu öffnen, um die Flüssigkeitsniveaus einzustellen, wenn die Flüssigkeitsniveaus der ersten Flüssigkeit (F1) und der zweiten Flüssigkeit (F2) in den beiden Tanks (1, 2) ungleich sind.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsniveausensoreinrichtungen einen Außentankuntergrenzenflüssigkeitsniveausensor (28), welcher die Tatsache erfasst, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit (F1) in dem Außentank (1) eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus (F1L) erreicht, die eine untere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und einen Innentankuntergrenzenflüssigkeitsniveausensor (27) umfasst, welcher die Tatsache erfasst, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit (F2) in dem Innentank (F2) eine untere Grenze des Flüssigkeitsniveaus (F2L) erreicht, die eine untere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und wobei der Außentankuntergrenzenflüssigkeitsniveausensor (28) das zweite Öffnungs- und Schließventil (27) öffnet und wobei der Innentankuntergrenzenflüssigkeitsniveausensor (25) das erste Öffnungs- und Schließventil (24) öffnet.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsniveausensoreinrichtungen einen Außentankobergrenzenflüssigkeitniveausensor (35), welcher die Tatsache erfasst, dass das Flüssigkeitsniveau der ersten Flüssigkeit (F1) in dem Außentank (1) eine Obergrenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine Obergrenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und einen Innentankobergrenzenflüssigkeitsniveausensor (36) umfasst, welcher die Tatsache erfasst, dass das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit (F2) in dem Innentank (2) die obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus erreicht, die eine obere Grenze für einen stabilen Betrieb darstellt, und wobei der Außentankobergrenzenflüssigkeitniveausensor (35) das erste Öffnungs- und Schließventil (24) öffnet und wobei der Innentankobergrenzenflüssigkeitsniveausensor (36) das zweite Öffnungs- und Schließventil (27) öffnet.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innentank (2) eine Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung (11) an einer Position aufweist, die einem normalen Flüssigkeitsniveau (F20) entspricht, das ein Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit (F2) während des normalen Betriebs ist, und so ausgestaltet ist, dass ein Teil der zweiten Flüssigkeit (F2) in einer dem Anstieg gegenüber dem normalen Flüssigkeitsniveau (F20) entsprechenden Menge aus der Flüssigkeitsniveaueinstellöffnung (11) in den Außentank (1) strömen kann, um das normale Flüssigkeitsniveau (F20) aufrecht zu erhalten.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Innentank (2) eine Überlauföffnung (12) aufweist, über welche die zweite Flüssigkeit (f2) überlaufen kann, wenn das Flüssigkeitsniveau der zweiten Flüssigkeit (F2) die obere Grenze des Flüssigkeitsniveaus (F2H) überschreitet.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Außentank (1) eine Kapazität aufweist, welche Flüssigkeit in dem Außentankflüssigkeitszirkulationskanal (5), dem Innentankflüssigkeitszirkulationskanal (6), der Ventileinheit (3) und der Last zu der Zeit der Beendigung des Betriebes der Vorrichtung sammeln und aufnehmen kann, und wobei der Innentank (2) an einer Position angeordnet ist, die nicht in Kontakt mit der ersten Flüssigkeit (F1) kommt, auch wenn das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit (F1) in dem Außentank (1) während des Betriebs der Vorrichtung zu der oberen Grenze des Flüssigkeitsniveau (F1H) ansteigt.
Die zyklische Flüssigkeitszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem dritten Öffnungs- und Schließventil (30), welches einen dritten Bypassströmungskanal (29) öffnet und schließt, der den Außentankzufuhrkanal (5a) und den Innentankrückführkanal (6b) verbindet, und wobei die Strömungskanalquerschnittsfläche des dritten Öffnungs- und Schließventils (30) größer ist als die Strömungskanalquerschnittsfläche des ersten Öffnungs- und Schließventils (24).