KR102456866B1 - 온조 시스템 - Google Patents

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마사카츠 야마와키
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료지 이치야마
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신와 콘트롤즈 가부시키가이샤
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Abstract

［해결 수단］
　온조 시스템은, 제1 냉동기 유닛(10)과, 제2 냉동기 유닛(40)과, 제1 냉동기 유닛(10)에 의해서 냉각되는 제1 유체를 통류시키는 제1 유체 통류 장치(20)와, 제2 냉동기 유닛(40)에 의해서 냉각되는 제2 유체를 통류시키는 제2 유체 통류 장치(60)와, 제1 유체 또는 제2 유체를 유출시키는 밸브 유닛(80)을 구비한다. 제1 냉동기 유닛(10)은, 중온측 냉동기에서 중온측 제1 팽창 밸브(203) 및 중온측 제2 팽창 밸브(223)를 가지고, 중온측 제2 팽창 밸브(223)에 대응하는 중온측 제2 증발기(224)와 저온측 냉동기의 저온측 응축기(302)로 캐스케이드 콘덴서를 구성한다. 그리고, 제1 유체는, 중온측 제1 팽창 밸브(203)에 대응하는 중온측 제1 증발기(204)에 의해서 냉각된 후, 저온측 냉동기의 저온측 증발기(304)에 의해서 냉각된다.

Description

온조 시스템
본 발명의 실시 형태는, 히트 펌프식의 냉동 장치에 의해서 유체를 냉각하고, 냉각된 유체에 의해서 온도 제어 대상을 온도 제어하는 온조(溫調, 온도 조절) 시스템에 관한 것이다.
일본특허출원 제2014－97156은 삼원(三元, three stage) 냉동 장치를 개시한다.
삼원 냉동 장치는, 각각 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 가지는 고온측 냉동기, 중온측 냉동기 및 저온측 냉동기를 구비하고 있으며, 고온측 냉동기는 고온측 냉매를 순환시키고, 중온측 냉동기는 중온측 냉매를 순환시키며, 저온측 냉동기는 저온측 냉매를 순환시킨다. 이러한 삼원 냉동 장치에서는, 고온측 냉매와 중온측 냉매를 열교환시키는 고중측(高中側) 캐스케이드 콘덴서가 고온측 냉동기의 증발기 및 중온측 냉동기의 응축기에 의해서 구성되며, 중온측 냉매와 저온측 냉매를 열교환시키는 중저측 캐스케이드 콘덴서가 중온측 냉동기의 증발기 및 저온측 냉동기의 응축기에 의해서 구성된다. 그리고, 저온측 냉동기의 증발기에 의해서, 온도 제어 대상을 지극히 저온까지 온도 제어할 수 있다.
또, 상술과 같은 삼원 냉동 장치의 저온측 냉동기의 증발기에 의해서 브라인(brine) 등의 유체를 냉각하고, 냉각된 유체에 의해서 온도 제어 대상을 온도 제어하는 온조(溫調, 온도 조절) 시스템이 종래부터 알려져 있다. 이러한 온조 시스템은, 반도체 제조 장치의 온도 제어에 이용되는 경우가 있다. 반도체 제조 장치용의 온조 시스템은, 근래의 반도체의 미세화에 따라, 온도 제어 정밀도의 향상이 한층 더 강하게 요구되는 경향이 있다.
삼원 냉동 장치는, 온도 제어 대상을 목표 냉각 온도까지 안정적으로 냉각하기 위해서, 각 냉동기에서 고성능인 압축기가 필요한 경우가 있다. 특히 저온측 냉동기의 압축기에 관해서는, 고성능인 것에 더하여, 지극히 저온인 저온측 냉매에 대한 내구 성능(내냉(耐冷) 성능)을 확보하기 위한 특수 구조가 필요한 경우도 생길 수 있다. 그 때문에, 장치 전체의 사이즈가 과도하게 대형화하거나, 압축기가 입수 곤란하게 되는 것에 의한 제조 코스트의 증가나 공기(工期, 공사기간) 지연이 생기거나 하는 경우가 있다.
한편으로, 삼원 냉동 장치에 의해서 냉각된 유체에 의해 온도 제어를 행하는 온조 시스템은, 온도 제어 대상을, 지극히 저온인 온도(－70℃)와, 이것보다도 어느 정도 높은 온도(예를 들면,－20℃~20℃)로 반복하고 또한 신속하게 온도 제어하는 운전 패턴의 실시가 요구되는 경우가 있다. 이 경우, 삼원 냉동 장치에서의 냉온측 냉동기의 증발기의 냉동 능력의 조정이나 히터에 의한 유체의 가열 등을 행함으로써, 대응하는 것도 가능하다. 그렇지만, 신속성이 부족하다.
본 발명은 상기 실정을 고려하여 이루어진 것이며, 지극히 저온까지의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있고, 또한 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있는 온조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템은,
제1 냉동기 유닛과,
제2 냉동기 유닛과,
상기 제1 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제1 유체를 통류(通流)시키는 제1 유체 통류 장치와,
상기 제2 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제2 유체를 통류시키는 제2 유체 통류 장치와,
상기 제1 유체 통류 장치로부터 상기 제1 유체를 받아들임과 아울러, 상기 제2 유체 통류 장치로부터 상기 제2 유체를 받아들이고, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체 중 어느 하나를 선택적으로 유출시키는 밸브 유닛을 구비하며,
상기 제1 냉동기 유닛은,
고온측 압축기, 고온측 응축기, 고온측 팽창 밸브 및 고온측 증발기가, 이 순서로 고온측 냉매를 순환시키도록 접속된 고온측 냉동 회로를 가지는 고온측 냉동기와,
중온측 압축기, 중온측 응축기, 중온측 제1 팽창 밸브 및 중온측 제1 증발기가, 이 순서로 중온측 냉매를 순환시키도록 접속된 중온측 냉동 회로를 가짐과 아울러, 상기 중온측 냉동 회로에서의 상기 중온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 중온측 제1 팽창 밸브의 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 중온측 제1 증발기의 하류측이고 또한 상기 중온측 압축기의 상류측의 부분에 접속되며, 상기 중온측 냉동 회로로부터 분기되는 상기 중온측 냉매를 통류시키는 분기 유로, 상기 분기 유로에 마련된 중온측 제2 팽창 밸브, 및 상기 분기 유로에서 상기 중온측 제2 팽창 밸브보다도 하류측에 마련된 중온측 제2 증발기를 포함하는 캐스케이드용 바이패스 회로를 가지는 중온측 냉동기와,
저온측 압축기, 저온측 응축기, 저온측 팽창 밸브 및 저온측 증발기가, 이 순서로 저온측 냉매를 순환시키도록 접속된 저온측 냉동 회로를 가지는 저온측 냉동기를 구비하며,
상기 고온측 냉동기의 상기 고온측 증발기와 상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 응축기가, 상기 고온측 냉매와 상기 중온측 냉매와의 열교환을 가능하게 하는 제1 캐스케이드 콘덴서를 구성하고,
상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 제2 증발기와 상기 저온측 냉동기의 상기 저온측 응축기가, 상기 중온측 냉매와 상기 저온측 냉매와의 열교환을 가능하게 하는 제2 캐스케이드 콘덴서를 구성하고,
상기 제1 냉동기 유닛은, 상기 제1 유체를 냉각할 때, 상기 중온측 제1 팽창 밸브 및 상기 중온측 제2 팽창 밸브 양쪽 모두를 개방한 상태로 하여, 상기 제1 유체를, 상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 제1 증발기에 의해서 냉각한 후, 상기 저온측 냉동기의 상기 저온측 증발기에 의해서 냉각하도록 되어 있고,
상기 제2 냉동기 유닛은, 제2측 압축기, 제2측 응축기, 제2측 팽창 밸브 및 제2측 증발기가, 이 순서로 제2측 냉매를 순환시키도록 접속된 제2측 냉동 회로를 가지고, 상기 제2측 증발기에 의해서 상기 제2 유체를 냉각하도록 되어 있으며,
상기 저온측 냉매의 비점(沸点)은, 상기 제2측 냉매의 비점보다도 낮은, 온조 시스템이다.
상기 온조 시스템에서는, 제1 유체 통류 장치가 통류시키는 제1 유체가, 중온측 냉동기의 중온측 제1 증발기에 의해서 냉각(프리쿨(precool))된 후, 중온측 제1 증발기보다도 큰 냉동 능력을 출력할 수 있는 저온측 냉동기의 저온측 증발기에 의해서 냉각된다. 이것에 의해, 제1 냉동기 유닛은, 온도 제어 대상물(제1 유체)에 대한 목표의 소망 온도까지의 냉각을 실현할 때에, 저온측 냉동기에서 고성능인 압축기를 채용한 단순한 삼원 냉동 장치보다도, 용이하게 제작될 수 있기 때문에, 구체적으로는 특히 저온측 냉동기의 저온측 압축기를 간소화할 수 있기 때문에, 지극히 저온인 온도역으로 설정되는 소망 온도까지의 온도 제어 대상의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있다.
또, 제1 냉동기 유닛과는 별도의 제2 냉동기 유닛에 의해, 제2 유체를 제1 유체보다도 낮은 온도로 온도 제어한다. 그리고, 각각 다른 온도로 온도 제어되는 제1 유체와 제2 유체를 밸브 유닛에 의해 선택적으로 전환하여 유출시킴으로써, 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있다.
따라서, 지극히 저온까지의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있고, 또한 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템은, 냉각수를 통류시키는 냉각수 통류 장치를 더 구비하며, 상기 냉각수 통류 장치는, 공통 배관으로부터 분기되는 제1 냉각관과 제2 냉각관을 가지고, 상기 고온측 응축기는, 상기 제1 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 고온측 냉매를 냉각하며, 상기 제2측 응축기는, 상기 제2 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 제2측 냉매를 냉각해도 괜찮다.
이 구성에서는, 고온측 응축기 및 제2측 응축기에 대한 냉각 계통을 공통화 함으로써, 온조 시스템의 복잡화 및 고비용화를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템은, 제3 냉동기 유닛과, 상기 제3 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제3 유체를 통류시키는 제3 유체 통류 장치를 더 구비하며, 상기 제3 냉동기 유닛은, 제3측 압축기, 제3측 응축기, 제3측 팽창 밸브 및 제3측 증발기가, 이 순서로 제3측 냉매를 순환시키도록 접속된 제3측 냉동 회로를 가지고, 상기 제3측 증발기에 의해서 상기 제3 유체를 냉각하도록 되어 있고, 상기 냉각수 통류 장치는, 상기 공통 배관으로부터 분기되는 제3 냉각관을 더 가지고, 상기 제3측 응축기는, 상기 제3 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 제3측 냉매를 냉각해도 괜찮다.
이 구성에서는, 제3 유체 통류 장치에 의해서, 온도 제어 패턴의 바리에이션(variation)을 증가시킬 수 있는 한편으로, 고온측 응축기, 제2측 응축기 및 제3측 응축기에 대한 냉각 계통을 공통화함으로써, 제3 유체 통류 장치의 설치에 의한 온조 시스템의 복잡화 및 고비용화를 가급적으로 억제할 수 있다.
상기 밸브 유닛은,
제1 유입구에 유입되는 상기 제1 유체를 통류시켜 제1 유출구로부터 유출시키는 제1 공급 유로와,
개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제1 공급 유로에서의 상기 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제1 공급측 전자 전환 밸브와,
상기 제1 공급 유로의 상기 제1 공급측 전자 전환 밸브보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 제1 공급 유로로부터 유입되는 상기 제1 유체를 통류시키는 제1 분기 유로와,
개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제1 분기 유로에서의 상기 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제1 분기측 전자 전환 밸브와,
제2 유입구에 유입되는 상기 제2 유체를 통류시켜 제2 유출구로부터 유출시키는 제2 공급 유로와,
개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제2 공급 유로에서의 상기 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제2 공급측 전자 전환 밸브와,
상기 제2 공급 유로의 상기 제2 공급측 전자 전환 밸브보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 제2 공급 유로로부터 유입되는 상기 제2 유체를 통류시키는 제2 분기 유로와,
개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제2 분기 유로에서의 상기 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제2 분기측 전자 전환 밸브와,
상기 제1 유출구로부터 유출되어 소정 영역을 경유한 후로 되돌아가는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유출구로부터 유출되어 상기 소정 영역을 경유한 후로 되돌아가는 상기 제2 유체를 받아들이는 받아들임 유로와,
상기 받아들임 유로로부터 두 갈래로 분기되는 제1 순환 유로 및 제2 순환 유로와,
상기 제1 순환 유로의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하는 제1 순환측 전자 전환 밸브와,
상기 제2 순환 유로의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하는 제2 순환측 전자 전환 밸브를 가져도 괜찮다.
이 구성에서는, 제1 유체를 유출시키는 상태로부터 제2 유체를 유출시키는 상태, 또는 그 반대로 전환할 때, 유체의 흐름의 전환을 위한 밸브가 전자 전환 밸브이기 때문에, 전류의 공급 및 차단에 의해, 제1 유체의 공급과 제2 유체의 공급이 신속하게 전환된다. 또, 유체의 흐름의 전환을 위한 밸브가 전자 전환 밸브이기 때문에, 비례식 전자 밸브보다도 밸브 시트의 구경(口徑)을 크게 할 수 있고, 대유량의 액체를 적정하게 개폐할 수 있다. 또, 비례식 전자 밸브를 이용한 경우보다도, 액체의 누출도 억제할 수 있다. 이것에 의해, 다른 온도의 유체(제1 유체 및 제2 유체)를 신속하게 전환하여 공급할 수 있음과 아울러, 공급되는 유체의 온도 변동을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템에서는, 상기 중온측 냉매와, 상기 저온측 냉매가 동일 냉매라도 좋다.
본 발명에서는, 중온측 냉매가 공급된 중온측 제1 증발기와, 저온측 냉매가 공급된 저온측 증발기에서, 제1 유체를 다른 온도로 온도 제어하는 것을 목적으로 하지 않기 때문에, 중온측 냉매와 저온측 냉매를 동일 냉매로 할 수 있고, 이것에 의해, 제1 유체를 지극히 저온까지 신속하게 냉각할 수 있다. 한편으로, 시동시에 있어서는, 제1 유체가 예를 들면 상온이면 중온측 냉매 및 저온측 냉매의 과열도가 과잉으로 크게 되어, 운전에 지장이 생길 수 있지만, 이 문제는, 제2 냉동기 유닛에 의해서 냉각된 제2 유체에 의해 온도 제어 대상을 냉각해 두고, 냉각된 온도 제어 대상에 제1 유체를 통과시켜 냉각함으로써, 해소될 수 있다.
상기 중온측 냉동기는, 상기 중온측 냉동 회로에서의 상기 중온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 중온측 제1 팽창 밸브의 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 캐스케이드용 바이패스 회로에서의 상기 중온측 제2 증발기의 하류측의 부분에 접속되며, 상기 중온측 냉동 회로로부터 분기되는 상기 중온측 냉매를 통류시키는 냉각용 유로와, 상기 냉각용 유로에 마련된 중온측 제3 팽창 밸브를 가지는 캐스케이드 냉각용 회로를 더 가져도 괜찮다.
이 구성에서는, 캐스케이드 냉각용 회로가, 중온측 제2 증발기로부터 유출된 중온측 냉매에, 중온측 제3 팽창 밸브에서 팽창시킨 저온 또한 저압의 중온측 냉매를 혼입시키고, 중온측 제2 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도를 조절함으로써, 중온측 제1 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도와, 중온측 제2 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도를 동일하게 할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 중온측 제1 증발기와, 중온측 제2 증발기가 서로 다른 유체(제1 유체와 저온측 냉매)를 냉각하기 때문에, 중온측 제1 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도와, 중온측 제2 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도가 다른 상황이 생길 수 있다. 이러한 상황이 생겼을 때에, 중온측 제1 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도와, 중온측 제2 증발기로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도를 동일하게 함으로써, 온도차가 있는 중온측 냉매가 혼합됨으로써 생길 수 있는 중온측 냉동기에 대한 부담을 경감할 수 있기 때문에, 중온측 냉동기의 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템에서는, 상기 저온측 냉동 회로에서의 상기 저온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 저온측 팽창 밸브의 상류측의 부분과, 상기 저온측 냉동 회로에서의 상기 저온측 증발기의 하류측이고 또한 상기 저온측 압축기의 상류측의 부분이, 각 상기 부분을 통과하는 상기 저온측 냉매의 열교환을 가능하게 하는 내부 열교환기를 구성해도 괜찮다.
이 구성에서는, 시동시에 생길 수 있는 저온측 냉매의 과열도(過熱度)의 증대를 내부 열교환기에 의해서 저감할 수 있다.
본 발명에 관한 온조 시스템에 의하면, 지극히 저온까지의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있고, 또한 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 온조 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 온조 시스템을 구성하는 중온측 냉동기 및 저온측 냉동기의 확대도이다.
도 3은 도 1의 온조 시스템을 구성하는 저온측 냉동기의 확대도이다.
도 4는 도 1의 온조 시스템을 구성하는 밸브 유닛의 개략도이다.
도 5는 도 1의 온조 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1의 온조 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 4의 밸브 유닛에 마련되는 밸브로서 이용될 수 있는 파일럿 킥식(pilot kick式) 전자(電磁) 밸브의 단면도이다.
도 8은 밸브 유닛의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 변형예에 관한 밸브 유닛을 구비하는 온조 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 10은 도 8에 나타내는 변형예에 관한 밸브 유닛을 구비하는 온조 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
이하에, 첨부의 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 온조 시스템(1)의 개략도이다. 본 실시 형태에 관한 온조 시스템(1)은, 제1 냉동기 유닛(10)과, 제2 냉동기 유닛(40)과, 제3 냉동기 유닛(50)과, 제1 냉동기 유닛(10)에 의해서 냉각되는 제1 유체를 통류(通流)시키는 제1 유체 통류 장치(20)와, 제2 냉동기 유닛(40)에 의해서 냉각되는 제2 유체를 통류시키는 제2 유체 통류 장치(60)와, 제3 냉동기 유닛(50)에 의해서 냉각되는 제3 유체를 통류시키는 제3 유체 통류 장치(70)와, 밸브 유닛(80)과, 제어 장치(90)를 구비하고 있다.
온조 시스템(1)은, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 제1 냉동기 유닛(10)에 의해서 냉각하고, 냉각된 제1 유체를 제1 유체 통류 장치(20)로부터 밸브 유닛(80)에 공급한다. 또, 온조 시스템(1)은, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체를 제2 냉동기 유닛(40)에 의해서 냉각하고, 냉각된 제2 유체를 제2 유체 통류 장치(60)로부터 밸브 유닛(80)에 공급한다. 여기서, 밸브 유닛(80)은, 제1 유체 통류 장치(20)로부터 제1 유체를 받아들임과 아울러, 제2 유체 통류 장치(60)로부터 제2 유체를 받아들이고, 제1 유체 및 제2 유체 중 어느 하나를 선택적으로 유출시키도록 되어 있다.
밸브 유닛(80)으로부터 유출되는 제1 유체 또는 제2 유체는, 온도 제어 대상(Ta)에 공급되고, 온도 제어 대상(Ta)의 일부를 온도 제어한 후에, 밸브 유닛(80)을 거쳐 제1 유체 통류 장치(20) 또는 제2 유체 통류 장치(60)로 되돌아간다. 또, 온조 시스템(1)은, 제3 냉동기 유닛(50)에 의해서 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체를 냉각하고, 냉각된 제3 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 공급하며, 온도 제어 대상(Ta)의 다른 일부를 온도 제어한다. 그 후, 제3 유체는, 제3 유체 통류 장치(70)로 되돌아간다.
본 실시 형태에 관한 온조 시스템(1)에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체가, 20℃ 내지 -70℃, 바람직하게는 -80℃까지의 범위에서 온도 제어되고, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체가, 80℃ 내지 -10℃까지의 범위에서 온도 제어되며, 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체가, 150℃~10℃까지의 범위에서 온도 제어된다. 다만, 온조 시스템(1)의 냉동 능력이나 유체를 냉각한 온도는 특별히 한정되는 것은 아니다.
또, 제어 장치(90)는, 각 냉동기 유닛(10, 40, 50), 각 유체 통류 장치(20, 60, 70) 및 밸브 유닛(80)에 전기적으로 접속되어 있고, 이들 각 장치의 동작을 제어하는 것이다. 제어 장치(90)는, 예를 들면 CPU, ROM, RAM 등을 포함하는 컴퓨터 라도 좋고, 기억된 컴퓨터 프로그램에 따라 각 냉동기 유닛(10, 40, 50), 각각의 유체 통류 장치(20, 60, 70) 및 밸브 유닛(80)의 동작을 제어해도 괜찮다. 이하, 온조 시스템(1)을 구성하는 각 부에 대해서 상술한다.
＜제1 냉동기 유닛＞
제1 냉동기 유닛(10)은 삼원(三元, three stage)식 냉동 장치이며, 각각 히트 펌프식의 냉동기로서 구성되는 고온측 냉동기(100)와, 중온측 냉동기(200)와, 저온측 냉동기(300)를 구비하고 있다.
고온측 냉동기(100)와 중온측 냉동기(200)와의 사이에는 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)가 구성되고, 중온측 냉동기(200)와 저온측 냉동기(300)와의 사이에는 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)가 구성된다. 이것에 의해, 제1 냉동기 유닛(10)은, 고온측 냉동기(100)가 순환시키는 고온측 냉매에 의해서 중온측 냉동기(200)가 순환시키는 중온측 냉매를 냉각할 수 있고, 냉각된 중온측 냉매에 의해서 저온측 냉동기(300)가 순환시키는 저온측 냉매를 냉각할 수 있다.
(고온측 냉동기)
고온측 냉동기(100)는, 고온측 압축기(101), 고온측 응축기(102), 고온측 팽창 밸브(103) 및 고온측 증발기(104)가, 이 순서로 고온측 냉매를 순환시키도록 배관 부재(파이프)에 의해서 접속된 고온측 냉동 회로(110)와, 고온측 핫 가스 회로(120)와, 냉각용 바이패스 회로(130)를 가지고 있다.
고온측 냉동 회로(110)에서는, 고온측 압축기(101)가, 고온측 증발기(104)로부터 유출된 기본적으로는 기체 상태의 고온측 냉매를 압축하여, 승온(昇溫) 및 승압(昇壓)시킨 상태에서 고온측 응축기(102)에 공급한다. 고온측 응축기(102)는, 고온측 압축기(101)에서 압축된 고온측 냉매를 냉각수에 의해서 냉각함과 아울러 응축하고, 소정의 온도의 고압인 액체 상태로 하여, 고온측 팽창 밸브(103)에 공급한다.
본 실시 형태에서는, 온조 시스템(1)이 냉각수 통류 장치(2)를 더 구비하고 있고, 냉각수 통류 장치(2)가, 공통 배관(2A)으로부터 분기되는 제1 냉각관(2B), 제2 냉각관(2C) 및 제3 냉각관(2D)을 가진다. 이 중의 제1 냉각관(2B)이 고온측 응축기(102)에 접속되고, 고온측 응축기(102)는, 제1 냉각관(2B)으로부터 유출되는 냉각수에 의해 고온측 냉매를 냉각한다. 냉각수 통류 장치(2)가 통류시키는 냉각수는, 물이라도 좋고, 그 외의 냉매가 이용되어도 괜찮다. 또, 후술하지만, 제2 냉각관(2C)은 제2 냉동기 유닛(40)의 제2측 응축기(42)에 접속되고, 제3 냉각관(2D)은 제3 냉동기 유닛(50)의 제3측 응축기(52)에 접속되어 있다.
고온측 팽창 밸브(103)는, 고온측 응축기(102)로부터 공급된 고온측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온(降溫) 및 강압(降壓)시킨 기액(氣液) 혼합 또는 액체 상태의 고온측 냉매를 고온측 증발기(104)에 공급한다. 고온측 증발기(104)는, 중온측 냉동기(200)의 후술하는 중온측 응축기(202)와 함께 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)를 구성하고, 공급된 고온측 냉매를, 중온측 냉동기(200)가 순환시키는 중온측 냉매와 열교환시켜 중온측 냉매를 냉각한다. 중온측 냉매와 열교환한 고온측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되어, 고온측 증발기(104)로부터 유출되어 다시 고온측 압축기(101)에서 압축된다.
고온측 핫 가스 회로(120)는, 고온측 냉동 회로(110)에서의 고온측 압축기(101)의 하류측이고 또한 고온측 응축기(102)의 상류측의 부분으로부터 분기되어, 고온측 팽창 밸브(103)의 하류측이고 또한 고온측 증발기(104)의 상류측의 부분에 접속되는 핫 가스 유로(121)와, 핫 가스 유로(121)에 마련된 유량 조절 밸브(122)를 가지고 있다.
고온측 핫 가스 회로(120)는, 유량 조절 밸브(122)의 개폐 및 개도 조절에 따라서, 고온측 압축기(101)로부터 유출된 고온측 냉매를 고온측 팽창 밸브(103)가 팽창시킨 고온측 냉매에 혼합시킴으로써, 고온측 증발기(104)의 냉동 능력을 조절한다. 즉, 고온측 핫 가스 회로(120)는, 고온측 증발기(104)의 용량 제어를 위해서 마련되어 있다. 고온측 냉동기(100)에서는, 고온측 핫 가스 회로(120)를 마련함으로써 고온측 증발기(104)의 냉동 능력을 신속하게 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
냉각용 바이패스 회로(130)는, 고온측 냉동 회로(110)에서의 고온측 응축기(102)의 하류측이고 또한 고온측 팽창 밸브(103)의 상류측의 부분으로부터 분기되며, 고온측 압축기(101)에 접속되는 냉각용 유로(131)와, 냉각용 유로(131)에 마련된 냉각용 팽창 밸브(132)를 가지고 있다. 냉각용 바이패스 회로(130)는, 고온측 응축기(102)로부터 유출된 고온측 냉매를 팽창시키고, 팽창 전에 비해서 강온시킨 고온측 냉매에 의해, 고온측 압축기(101)를 냉각할 수 있다.
이상과 같은 고온측 냉동기(100)에서 이용되는 고온측 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 온도 제어 대상에 대한 목표 냉각 온도에 따라 적절히 결정된다. 본 실시 형태에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 -70℃ 이하, 바람직하게는 -80℃ 이하까지 냉각하고, 냉각된 제1 유체에 의해서 온도 제어 대상을 냉각하기 위해서, 고온측 냉매로서 R410A가 이용되지만, 고온측 냉매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 고온측 냉매로서는, R32, R125, R134a, R407C, HFO계, CO2, 암모니아 등이 이용되어도 괜찮다. 또, 고온측 냉매는 혼합 냉매라도 좋다. 또, R410A, R32, R125, R134a, R407C, 혼합 냉매 등에서, 오일 캐리어로서, n－펜탄(pentane)이 첨가된 냉매가 이용되어도 괜찮다. n－펜탄이 첨가된 경우에는, 고온측 압축기(101)의 윤활을 위한 오일을 냉매와 함께 바람직하게 순환시킬 수 있어, 고온측 압축기(101)를 안정적으로 운전시킬 수 있다. 또, 오일 캐리어로서, 프로판(propane)이 첨가되어도 괜찮다.
(중온측 냉동기)
중온측 냉동기(200)는, 중온측 압축기(201), 중온측 응축기(202), 중온측 제1 팽창 밸브(203) 및 중온측 제1 증발기(204)가, 이 순서로 중온측 냉매를 순환시키도록 배관 부재(파이프)에 의해 접속된 중온측 냉동 회로(210)와, 캐스케이드용 바이패스 회로(220)와, 중온측 핫 가스 회로(230)와, 캐스케이드 냉각용 회로(240)를 가지고 있다.
중온측 냉동 회로(210)에서는, 중온측 압축기(201)가, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출된 기본적으로는 기체 상태의 중온측 냉매를 압축하여, 승온 및 승압시킨 상태로 중온측 응축기(202)에 공급한다. 중온측 응축기(202)는, 상술한 바와 같이 고온측 냉동기(100)의 고온측 증발기(104)와 함께 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)를 구성하고 있으며, 공급된 중온측 냉매를, 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)에서 고온측 냉매에 의해서 냉각함과 아울러 응축하고, 소정의 온도의 고압의 액체 상태로 하여, 중온측 제1 팽창 밸브(203)에 공급한다.
중온측 제1 팽창 밸브(203)는, 중온측 응축기(202)로부터 공급된 중온측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온 및 강압시킨 기액 혼합 또는 액체 상태의 중온측 냉매를 중온측 제1 증발기(204)에 공급한다. 중온측 제1 증발기(204)는, 공급된 중온측 냉매를, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각한다. 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환한 중온측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되고, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출되어 다시 중온측 압축기(201)에서 압축된다.
캐스케이드용 바이패스 회로(220)는, 중온측 냉동 회로(210)에서의 중온측 응축기(202)의 하류측이고 또한 중온측 제1 팽창 밸브(203)의 상류측의 부분으로부터 분기되며, 중온측 제1 증발기(204)의 하류측이고 또한 중온측 압축기(201)의 상류측의 부분에 접속되고, 중온측 냉동 회로(210)로부터 분기되는 중온측 냉매를 통류시키는 분기 유로(221)와, 분기 유로(221)에 마련된 중온측 제2 팽창 밸브(223)와, 분기 유로(221)에서 중온측 제2 팽창 밸브(223)보다도 하류측에 마련된 중온측 제2 증발기(224)를 가지고 있다.
중온측 제2 팽창 밸브(223)는, 중온측 냉동 회로(210)로부터 분기된 중온측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온 및 강압시킨 기액 혼합 또는 액체 상태의 중온측 냉매를 중온측 제2 증발기(224)에 공급한다. 중온측 제2 증발기(224)는, 저온측 냉동기(300)의 후술하는 저온측 응축기(302)와 함께 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)를 구성하고 있고, 공급된 중온측 냉매를, 저온측 냉동기(300)가 순환시키는 저온측 냉매와 열교환시켜 저온측 냉매를 냉각한다. 저온측 냉매와 열교환한 중온측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되어, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)로부터 유출된다. 그리고, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)(중온측 제2 증발기(224))로부터 유출된 중온측 냉매는, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출된 중온측 냉매와 합류하여, 중온측 압축기(201)에 유입된다.
중온측 핫 가스 회로(230)는, 중온측 냉동 회로(210)에서의 중온측 압축기(201)의 하류측이고 또한 중온측 응축기(202)의 상류측의 부분으로부터 분기되어, 캐스케이드용 바이패스 회로(220)에서의 중온측 제2 팽창 밸브(223)의 하류측이고 또한 중온측 제2 증발기(224)의 상류측의 부분에 접속되는 핫 가스 유로(231)와, 핫 가스 유로(231)에 마련된 유량 조절 밸브(232)를 가지고 있다.
중온측 핫 가스 회로(230)는, 유량 조절 밸브(232)의 개폐 및 개도 조절에 따라서, 중온측 압축기(201)로부터 유출된 중온측 냉매를 중온측 제2 팽창 밸브(223)가 팽창시킨 중온측 냉매에 혼합시킴으로써, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)(중온측 제2 증발기(224))의 냉동 능력을 조절한다. 즉, 중온측 핫 가스 회로(230)는, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)의 용량 제어를 위해서 마련되어 있다. 중온측 냉동기(200)에서는, 중온측 핫 가스 회로(230)를 마련함으로써 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)의 냉동 능력을 신속하게 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 중온측 핫 가스 회로(230)는, 중온측 압축기(201)에 흡입되는 냉매의 압력을 일정하게 유지하는 기능도 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 중온측 제1 증발기(204)와, 중온측 제2 증발기(224)가 서로 다른 유체(제1 유체와 저온측 냉매)를 냉각하기 때문에, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출되는 중온측 냉매의 압력과, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 압력이 다른 상황이 생길 수 있다. 이러한 상황이 생겼을 때에, 본 실시 형태에서는, 중온측 핫 가스 회로(230)가, 중온측 제2 팽창 밸브(223)의 하류측이고 중온측 제2 증발기(224)의 상류측의 부분을 흐르는 중온측 냉매에 고온 또한 고압의 중온측 냉매를 혼입시켜, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 압력을 조절할 수 있다. 이것에 의해, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출되는 중온측 냉매의 압력과, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 압력을 동일하게 하는 것이 가능하게 된다. 이들이 동일한 압력이 된 경우에는, 중온측 압축기(201)의 상류측에서 중온측 냉매의 상태가 흐트러지는 것이 억제되기 때문에, 온도 제어의 정밀도 저하가 억제된다.
또, 캐스케이드 냉각용 회로(240)는, 중온측 냉동 회로(210)에서의 중온측 응축기(202)의 하류측이고 또한 중온측 제1 팽창 밸브(203)의 상류측의 부분으로부터 분기되며, 캐스케이드용 바이패스 회로(220)에서의 중온측 제2 증발기(224)의 하류측의 부분에 접속되고, 중온측 냉동 회로(210)로부터 분기되는 중온측 냉매를 통류시키는 냉각용 유로(241)와, 냉각용 유로(241)에 마련된 중온측 제3 팽창 밸브(243)를 가지고 있다.
캐스케이드 냉각용 회로(240)는, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)를 구성하는 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출된 중온측 냉매의 온도가 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출된 중온측 냉매의 온도보다도 높은 경우에, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)를 구성하는 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출된 중온측 냉매의 온도를 내리는 기능을 가진다. 본 실시 형태에서는, 중온측 제1 증발기(204)와, 중온측 제2 증발기(224)가 서로 다른 유체(제1 유체와 저온측 냉매)를 냉각하기 때문에, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도와, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도가 다른 상황이 생길 수 있다. 이러한 상황이 생겼을 때에, 본 실시 형태에서는, 캐스케이드 냉각용 회로(240)가, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출된 중온측 냉매에, 중온측 제3 팽창 밸브(243)에서 팽창시킨 저온 또한 저압의 중온측 냉매를 혼입시켜, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도를 조절할 수 있다. 이것에 의해, 중온측 제1 증발기(204)로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도와, 중온측 제2 증발기(224)로부터 유출되는 중온측 냉매의 온도를 동일하게 하는 것이 가능하게 된다. 이들이 동일한 온도가 된 경우에는, 온도차가 큰 중온측 냉매가 혼합됨으로써 생길 수 있는 중온측 냉동기(200)에 대한 부담이 경감됨으로써, 중온측 냉동기(200)의 손상이 억제된다.
이상과 같은 중온측 냉동기(200)에서 이용되는 중온측 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고온측 냉매의 경우와 마찬가지로, 온도 제어 대상에 대한 목표 냉각 온도에 따라 적절히 결정된다. 본 실시 형태에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 -70℃ 이하, 바람직하게는 -80℃ 이하까지 냉각하기 위해서, 중온측 냉매로서 R23가 이용되지만, 중온측 냉매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
(저온측 냉동기)
저온측 냉동기(300)는, 저온측 압축기(301), 저온측 응축기(302), 저온측 팽창 밸브(303) 및 저온측 증발기(304)가, 이 순서로 저온측 냉매를 순환시키도록 배관 부재(파이프)에 의해 접속된 저온측 냉동 회로(310)와, 저온측 핫 가스 회로(320)를 가지고 있다.
저온측 냉동 회로(310)에서는, 저온측 압축기(301)가, 저온측 증발기(304)로부터 유출된 기본적으로는 기체 상태의 저온측 냉매를 압축하여, 승온 및 승압시킨 상태에서 저온측 응축기(302)에 공급한다. 저온측 응축기(302)는, 상술한 바와 같이 중온측 냉동기(200)의 중온측 제2 증발기(224)와 함께 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)를 구성하고 있고, 공급된 저온측 냉매를, 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)에서 중온측 냉매에 의해서 냉각함과 아울러 응축하며, 소정의 온도의 고압의 액체 상태로 하여, 저온측 팽창 밸브(303)에 공급한다.
저온측 팽창 밸브(303)는, 저온측 응축기(302)로부터 공급된 저온측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온 및 강압시킨 기액 혼합 또는 액체 상태의 저온측 냉매를 저온측 증발기(304)에 공급한다. 저온측 증발기(304)는, 공급된 저온측 냉매를, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각한다. 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환한 저온측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되어, 저온측 증발기(304)로부터 유출되어 다시 저온측 압축기(301)에서 압축된다.
저온측 핫 가스 회로(320)는, 저온측 냉동 회로(310)에서의 저온측 압축기(301)의 하류측이고 또한 저온측 응축기(302)의 상류측의 부분으로부터 분기되어, 저온측 팽창 밸브(303)의 하류측이고 또한 저온측 증발기(304)의 상류측의 부분에 접속되는 핫 가스 유로(321)와, 핫 가스 유로(321)에 마련된 유량 조절 밸브(322)를 가지고 있다.
저온측 핫 가스 회로(320)는, 유량 조절 밸브(322)의 개폐 및 개도 조절에 따라서, 저온측 압축기(301)로부터 유출된 저온측 냉매를 저온측 팽창 밸브(303)가 팽창시킨 저온측 냉매에 혼합시킴으로써, 저온측 증발기(304)의 냉동 능력을 조절한다. 즉, 저온측 핫 가스 회로(320)는, 저온측 증발기(304)의 용량 제어를 위해서 마련되어 있다. 저온측 냉동기(300)에서는, 저온측 핫 가스 회로(320)를 마련함으로써 저온측 증발기(304)의 냉동 능력을 신속하게 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 저온측 냉동기(300)에서는, 저온측 냉동 회로(310)에서의 저온측 응축기(302)의 하류측이고 또한 저온측 팽창 밸브(303)의 상류측의 제1 부분(311)과, 저온측 냉동 회로(310)에서의 저온측 증발기(304)의 하류측이고 또한 저온측 압축기(301)의 상류측의 제2 부분(312)이, 각 부분(311, 312)을 통과하는 저온측 냉매끼리의 열교환을 가능하게 하는 내부 열교환기(IE)를 구성하고 있다.
내부 열교환기(IE)에서는, 저온측 응축기(302)로부터 유출되고, 저온측 팽창 밸브(303)에 유입되기 전의 저온측 냉매와, 저온측 증발기(304)로부터 유출되고, 저온측 압축기(301)에 유입하기 전의 저온측 냉매가 서로 열교환한다. 이것에 의해, 저온측 응축기(302)로부터 유출된 저온측 냉매를 저온측 팽창 밸브(303)에 유입하기 전에 냉각할 수 있고, 저온측 증발기(304)로부터 유출된 저온측 냉매를 저온측 압축기(301)에 유입하기 전에 가열할 수 있다. 그 결과, 저온측 증발기(304)의 냉동 능력을 간이적으로 높게 할 수 있고, 또한 저온측 압축기(301)의 내구 성능(내냉 성능)의 확보에 대한 부담을 경감할 수 있다.
이상과 같은 저온측 냉동기(300)에서 이용되는 저온측 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고온측 냉매 및 중온측 냉매의 경우와 마찬가지로, 온도 제어 대상에 대한 목표 냉각 온도에 따라 적절히 결정된다. 본 실시 형태에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 -70℃ 이하, 바람직하게는 -80℃ 이하까지 냉각하기 위해서, 저온측 냉매로서 R23가 이용되지만, 저온측 냉매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
여기서, 본 실시 형태에서의 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300)는 모두, R23를 이용하지만, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300)에서는 서로 다른 냉매가 이용되어도 괜찮다. 또, 지극히 저온의 냉각을 실현하는 경우, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300) 중 적어도 어느 하나에서, R23을 대신하여, R1132a가 이용되어도 괜찮다. R1132a는, 그 비점이 약 -83℃ 이하이며, －70℃ 이하까지 강온 가능하기 때문에, 지극히 저온의 냉각을 행할 때에 바람직하게 이용될 수 있다. 게다가, R1132a의 지구 온난화 계수(GWP)는 매우 낮기 때문에, 환경에 뛰어난 장치를 구성할 수 있다.
또, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300) 중 적어도 어느 하나에서, R23와 그 외의 냉매를 포함하는 혼합 냉매나, R1132a와 그 외의 냉매를 포함하는 혼합 냉매가 이용되어도 괜찮다.
예를 들면, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300) 중 적어도 어느 하나에서는, R1132a와, CO2(R744)를 혼합시킨 혼합 냉매가 이용되어도 괜찮다. 이 경우, 지극히 저온의 냉각과 지구 온난화 계수의 억제를 실현하면서, 취급도 용이하게 될 수 있다.
또, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300) 중 적어도 어느 하나에서, R1132a와 R744와, R23를 혼합시킨 혼합 냉매가 이용되어도 괜찮다.
또, 중온측 냉동기(200) 및 저온측 냉동기(300) 중 적어도 어느 하나에서는, 예를 들면, R23, R1132a, 또는 이들 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합 냉매에, n－펜탄이 첨가된 냉매가 이용되어도 괜찮다. n－펜탄은 오일 캐리어로서 기능하기 때문에, 첨가된 경우에는, 압축기(201, 301)의 윤활을 위한 오일을 냉매와 함께 바람직하게 순환시킬 수 있어, 압축기(201, 301)를 안정적으로 운전시킬 수 있다. 또, 오일 캐리어로서 프로판이 첨가되어도 괜찮다.
또, 이상으로 설명한 제1 냉동기 유닛(10)은, 상술한 바와 같이, 중온측 제1 증발기(204)에 공급된 중온측 냉매에 의해, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각함과 아울러, 저온측 증발기(304)에 공급된 저온측 냉매에 의해, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각한다. 이 때, 제1 냉동기 유닛(10)은, 중온측 제1 팽창 밸브(203) 및 중온측 제2 팽창 밸브(223) 양쪽 모두를 개방 상태로 하여, 제1 유체를, 중온측 냉동기(200)의 중온측 제1 증발기(204)에 의해서 냉각한 후, 저온측 냉동기(300)의 저온측 증발기(304)에 의해서 냉각하도록 되어 있다. 이 때의 중온측 제1 팽창 밸브(203) 및 중온측 제2 팽창 밸브(223)의 개도는, 중온측 제1 증발기(204)에서 출력되는 냉동 능력이, 적어도 2kW 이상이 되고, 저온측 증발기(304)에서 출력되는 냉동 능력이, 적어도 2kW 이상, 본 예에서는 11kW 이상이 되도록 설정된다.
＜제2 냉동기 유닛＞
제2 냉동기 유닛(40)은, 제2측 압축기(41), 제2측 응축기(42), 제2측 팽창 밸브(43) 및 제2측 증발기(44)가, 이 순서로 제2측 냉매를 순환시키도록 접속된 제2측 냉동 회로(45)를 가지고, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체를 제2측 증발기(44)에 의해서 냉각하도록 되어 있다.
제2측 냉동 회로(45)에서는, 제2측 압축기(41)가, 제2측 증발기(44)로부터 유출된 기본적으로는 기체 상태의 제2측 냉매를 압축하여, 승온 및 승압시킨 상태에서 제2측 응축기(42)에 공급한다. 제2측 응축기(42)는, 제2측 압축기(41)에서 압축된 제2측 냉매를 냉각수에 의해서 냉각함과 아울러 응축하고, 소정의 온도의 고압의 액체 상태로 하여, 제2측 팽창 밸브(43)에 공급한다. 여기서, 제2측 응축기(42)는 냉각수 통류 장치(2)의 제2 냉각관(2C)과 접속되어 있고, 제2 냉각관(2C)로부터 유출되는 냉각수에 의해 제2측 냉매를 냉각한다.
제2측 팽창 밸브(43)는, 제2측 응축기(42)로부터 공급된 제2측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온 및 강압시킨 기액 혼합 또는 액체 상태의 제2측 냉매를 제2측 증발기(44)에 공급한다. 제2측 증발기(44)는, 공급된 제2측 냉매를, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각한다. 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체와 열교환한 제2측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되고, 제2측 증발기(44)로부터 유출되어 다시 제2측 압축기(41)에서 압축된다.
이상과 같은 제2 냉동기 유닛(40)에서의 제2측 냉동 회로(45)에서 이용되는 제2측 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 비점이, 제1 냉동기 유닛(10)의 저온측 냉동기(300)에서 사용하는 저온측 냉매의 비점보다도 높은 것 중에서 선택된다. 또, 제2측 냉매의 선택시에는, 온도 제어 대상에 대한 목표 냉각 온도도 고려한다. 본 실시 형태에서는, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체를 -10℃까지 냉각하는 것을 상정(想定)하고 있기 때문에, 제2측 냉매로서 R410A가 이용되지만, 제2측 냉매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, R410A의 비점은, 약 -52℃ 이며, R23의 비점은, 약 -82℃ 이다.
＜제3 냉동기 유닛＞
제3 냉동기 유닛(50)은, 제3측 압축기(51), 제3측 응축기(52), 제3측 팽창 밸브(53) 및 제3측 증발기(54)가, 이 순서로 제3측 냉매를 순환시키도록 접속된 제3측 냉동 회로(55)를 가지고, 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체를 제3측 증발기(54)에 의해서 냉각하도록 되어 있다.
제3측 냉동 회로(55)에서는, 제3측 압축기(51)가, 제3측 증발기(54)로부터 유출된 기본적으로는 기체 상태의 제3측 냉매를 압축하여, 승온 및 승압시킨 상태로 제3측 응축기(52)에 공급한다. 제3측 응축기(52)는, 제3측 압축기(51)에서 압축된 제3측 냉매를 냉각수에 의해서 냉각함과 아울러 응축하고, 소정의 온도의 고압의 액체 상태로 하여, 제3측 팽창 밸브(53)에 공급한다. 여기서, 제3측 응축기(52)는 냉각수 통류 장치(2)의 제3 냉각관(2D)과 접속되어 있고, 제3 냉각관(2D)으로부터 유출되는 냉각수에 의해 제3측 냉매를 냉각한다.
제3측 팽창 밸브(53)는, 제3측 응축기(52)로부터 공급된 제3측 냉매를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 팽창 전에 비해서 강온 및 강압시킨 기액 혼합 또는 액체 상태의 제3측 냉매를 제3측 증발기(54)에 공급한다. 제3측 증발기(54)는, 공급된 제3측 냉매를, 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체와 열교환시켜 당해 유체를 냉각한다. 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체와 열교환한 제3측 냉매는 승온하여 이상적으로는 기체 상태가 되고, 제3측 증발기(54)로부터 유출되어 다시 제3측 압축기(51)에서 압축된다.
이상과 같은 제3 냉동기 유닛(50)에서의 제3측 냉동 회로(55)에서 이용되는 제3측 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니고, 온도 제어 대상에 대한 목표 냉각 온도에 따라 적절히 결정된다. 본 실시 형태에서는, 제3측 냉매로서 R410A가 이용되지만, 제3측 냉매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
＜제1 유체 통류 장치＞
다음으로 제1 유체 통류 장치(20)는, 제1 유체가 통류하는 제1측 유체 유로(21)와, 제1측 유체 유로(21)에서 제1 유체를 통류시키기 위한 구동력을 부여하는 제1측 펌프(22)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서의 제1측 유체 유로(21)는, 상류구(21U)와 하류구(21D)와의 사이의 중간 부분을, 중온측 냉동기(200)의 중온측 제1 증발기(204)에 접속함과 아울러 저온측 냉동기(300)의 저온측 증발기(304)에 접속하고, 또한 상류구(21U)와 하류구(21D)를 밸브 유닛(80)에 접속하고 있다.
제1측 펌프(22)로부터 유출된 제1 유체는, 중온측 제1 증발기(204)에서 중온측 냉매에 의해서 냉각된 후, 저온측 증발기(304)에서 저온측 냉매에 의해서 냉각된다. 그 후, 제1 유체는 밸브 유닛(80)에 유입된다. 밸브 유닛(80)은, 받아들여진 제1 유체를 온도 제어 대상(Ta)측에 공급한 후에 제1측 유체 유로(21)로 되돌리는 상태와, 제1 유체를 온도 제어 대상(Ta)측에 공급하지 않고 제1측 유체 유로(21)로 되돌리는 상태를 전환하도록 되어 있다. 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는, 초저온용의 브라인이 이용된다.
＜제2 유체 통류 장치＞
제2 유체 통류 장치(60)는, 제2 유체가 통류하는 제2측 유체 유로(61)와, 제2측 유체 유로(61)에서 제2 유체를 통류시키기 위한 구동력을 부여하는 제2측 펌프(62)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서의 제2측 유체 유로(61)는, 상류구(61U)와 하류구(61D)와의 사이의 중간 부분을 제2 냉동기 유닛(40)의 제2측 증발기(44)에 접속함과 아울러, 상류구(61U)와 하류구(61D)를 밸브 유닛(80)에 접속하고 있다.
제2측 펌프(62)로부터 유출된 제2 유체는, 제2측 증발기(44)에서 제2측 냉매에 의해서 냉각된 후, 밸브 유닛(80)에 유입된다. 밸브 유닛(80)은, 받아들여진 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)측에 공급한 후에 제2측 유체 유로(61)로 되돌리는 상태와, 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)측에 공급하지 않고 제2측 유체 유로(61)로 되돌리는 상태를 전환하도록 되어 있다. 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체와 동일한 초저온용의 브라인이 이용된다. 다만, 제1 유체로서 이용되는 브라인에 혼입되어도 지장이 없는 것이면, 제2 유체로서 이용되는 브라인은, 제1 유체를 구성하는 브라인과 달라도 괜찮다.
＜제3 유체 통류 장치＞
제3 유체 통류 장치(70)는, 제3 유체가 통류하는 제3측 유체 유로(71)와, 제3측 유체 유로(71)에서 제3 유체를 통류시키기 위한 구동력을 부여하는 제3측 펌프(72)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서의 제3측 유체 유로(71)는, 그 중간 부분에서 제3 냉동기 유닛(50)의 제3측 증발기(54)에 접속되고, 하류측 단부에서 온도 제어 대상(Ta)에 접속됨과 아울러 상류측 단부에서 온도 제어 대상(Ta)에 접속되어 있다.
제3측 펌프(72)로부터 유출된 제3 유체는, 제3측 증발기(54)에서 제3측 냉매에 의해서 냉각된 후, 온도 제어 대상(Ta)에 유입되고, 그 후, 제3측 유체 유로(71)로 되돌아간다. 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는, 초저온용이 아니고, 150℃~10℃ 까지의 범위에서 지장없이 유동되는 브라인이 이용된다.
＜밸브 유닛＞
다음으로 도 4를 참조하면서 밸브 유닛(80)에 대해 설명한다. 도 4에는, 제1 유체 통류 장치(20) 및 제2 유체 통류 장치(60)도 개략적으로 나타내어져 있다.
밸브 유닛(80)은, 제1 유체 통류 장치(20)의 제1측 유체 유로(21)의 상류구(21U) 및 하류구(21D)에 유체적으로 접속됨과 아울러, 제2 유체 통류 장치(60)의 제2측 유체 유로(61)의 상류구(61U) 및 하류구(61D)에 유체적으로 접속되어 있고, 제1측 유체 유로(21)의 하류구(21D)로부터 제1 유체가 공급되며, 제2측 유체 유로(61)의 하류구(61D)로부터 제2 유체가 공급된다. 그리고, 밸브 유닛(80)은, 제1 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 유출시킨 후에 상류구(21U)로 되돌리고 또한 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 유출시키지 않고 상류구(61U)로 되돌리는 상태와, 제1 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 유출시키지 않고 상류구(21U)로 되돌리고 또한 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 유출시킨 후에 상류구(61U)로 되돌리는 상태를 전환하도록 구성되어 있다.
밸브 유닛(80)과 온도 제어 대상(Ta)은, 공급측 중계 유로(901) 및 리턴측 중계 유로(902)를 매개로 하여 밸브 유닛(80)에 유체적으로 접속되어 있고, 밸브 유닛(80)이 제1 유체 또는 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 공급하는 경우, 온도 제어 대상(Ta)을 통과한 제1 유체 또는 제2 유체는, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 밸브 유닛(80)으로 되돌아간다. 한편, 제1 유체 또는 제2 유체를 온도 제어 대상(Ta)에 공급하지 않는 경우, 제1 유체 또는 제2 유체는, 밸브 유닛(80) 내에서 방향 전환되어 제1측 유체 유로(21) 또는 제2측 유체 유로(61)로 되돌아간다.
밸브 유닛(80)은, 제1 공급 유로(831)와, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)와, 제1 분기 유로(851)와, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)와, 제2 공급 유로(832)와, 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)와, 제2 분기 유로(852)와, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)와, 받아들임 유로(870)와, 제1 순환 유로(871)와, 제2 순환 유로(872)와, 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)와, 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)를 구비하고 있다. 또, 본 명세서에서 이용하는 「전환 밸브」라고 하는 용어는, 전환 2방향 밸브를 의미한다.
제1 공급 유로(831)는, 제1 유입구(831A)와 제1 유출구(831B)를 가지며, 제1 유입구(831A)에 유입되는 제1 유체를 통류시켜 제1 유출구(831B)로부터 유출시키도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 유입구(831A)에 제1측 유체 유로(21)의 하류구(21D)가 직접적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1 유입구(831A)는, 제1측 유체 유로(21)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있다.
제1 공급측 전자 전환 밸브(841)는, 제1 공급 유로(831)에 마련되며, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제1 공급 유로(831)에서의 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다. 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)는 솔레노이드를 가지며, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자(勵磁) 및 비여자(非勵磁)를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
또, 제1 공급 유로(831)에는, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)보다도 하류측에 배치되는 제1 체크 밸브(891)가 마련된다. 제1 체크 밸브(891)는, 제1 유출구(831B)로부터 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)를 향한 제1 유체의 통류를 억제하도록 되어 있다.
제1 분기 유로(851)는, 제1 공급 유로(831)의 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 제1 공급 유로(831)로부터 유입되는 제1 유체를 통류시키도록 구성되어 있다.
제1 분기측 전자 전환 밸브(861)는, 제1 분기 유로(851)에 마련되고, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제1 분기 유로(851)에서의 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다. 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)는 솔레노이드를 가지고, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자 및 비여자를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
제2 공급 유로(832)는, 제2 유입구(832A)와 제2 유출구(832B)를 가지며, 제2 유입구(832A)에 유입되는 제2 유체를 통류시켜 제2 유출구(832B)로부터 유출시키도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 유입구(832A)에 제2측 유체 유로(61)의 하류구(61D)가 직접적으로 접속되어 있다. 따라서, 제2 유입구(832A)는, 제2측 유체 유로(61)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있다.
제2 공급측 전자 전환 밸브(842)는, 제2 공급 유로(832)에 마련되고, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제2 공급 유로(832)에서의 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다. 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)는 솔레노이드를 가지며, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자 및 비여자를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
또, 제2 공급 유로(832)에는, 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)보다도 하류측에 배치되는 제2 체크 밸브(892)가 마련된다. 제2 체크 밸브(892)는, 제2 유출구(832B)로부터 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)를 향한 제2 유체의 통류를 억제하도록 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에서의 밸브 유닛(80)은, 제1 공급 유로(831)의 제1 유출구(831B) 및 제2 공급 유로(832)의 제2 유출구(832B)와 접속되는 접속구(896A)와, 공급측 중계 유로(901)에 직접적으로 접속되는 단부구(896B)를 가지는 공급측 공통 유로(896)를 더 구비하고 있다.
공급측 공통 유로(896)의 단부구(端部口)(896B)는, 공급측 중계 유로(901)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 공급측 공통 유로(896)가 마련됨으로써, 제1측 유체 유로(21)로부터의 제1 유체 또는 제2측 유체 유로(61)로부터의 제2 유체가, 공통의 출구가 되는 공급측 공통 유로(896)의 단부구(896B)로부터 공급측 중계 유로(901)에 공급되게 된다.
제2 분기 유로(852)는, 제2 공급 유로(832)의 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 제2 공급 유로(832)로부터 유입되는 제2 유체를 통류시키도록 구성되어 있다.
제2 분기측 전자 전환 밸브(862)는, 제2 분기 유로(852)에 마련되고, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제2 분기 유로(852)에서의 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다. 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)는 솔레노이드를 가지며, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자 및 비여자를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
받아들임 유로(870)는, 제1 유출구(831B)로부터 유출되어 온도 제어 대상(Ta)를 경유한 후에 밸브 유닛(80)측으로 되돌아가는 제1 유체 또는 제2 유출구(832B)로부터 유출되어 온도 제어 대상(Ta)를 경유한 후에 밸브 유닛(80)측으로 되돌아가는 제2 유체를, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 받아들이도록 구성되어 있다. 받아들임 유로(870)의 상류구(上流口)는 리턴측 중계 유로(902)에 직접적으로 접속되어 있고, 리턴측 중계 유로(902)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있다.
받아들임 유로(870)의 하류구(下流口)로부터는 제1 순환 유로(871)와 제2 순환 유로(872)가 두 갈래로 분기되며, 제1 순환 유로(871)와 제2 순환 유로(872)는, 받아들임 유로(870)의 하류구로부터 유출되는 유체를 통류시키는 것이 가능하게 되어 있다.
제1 순환측 전자 전환 밸브(881)는 제1 순환 유로(871)에 마련되고, 제1 순환 유로(871)의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하도록 구성되어 있다. 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)는 솔레노이드를 가지며, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자 및 비여자를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
제2 순환측 전자 전환 밸브(882)는 제2 순환 유로(872)에 마련되며, 제2 순환 유로(872)의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하도록 구성되어 있다. 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)는 솔레노이드를 가지며, 솔레노이드에 대한 전류의 인가에 의한 여자 및 비여자를 전환함으로써, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환을 행하도록 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에서의 밸브 유닛(80)은, 제1 분기 유로(851)의 하류구 및 제1 순환 유로(871)의 하류구와 접속되는 접속구(897A)와, 제1측 유체 유로(21)의 상류구(21U)에 직접적으로 접속되는 단부구(897B)를 가지는 제1 배출측 공통 유로(897)를 더 구비하고 있다. 또, 밸브 유닛(80)은, 제2 분기 유로(852)의 하류구 및 제2 순환 유로(872)의 하류구와 접속되는 접속구(898A)와, 제2측 유체 유로(61)의 상류구(61U)에 직접적으로 접속되는 단부구(898B)를 가지는 제2 배출측 공통 유로(898)를 더 구비하고 있다.
제1 배출측 공통 유로(897)의 단부구(897B)는, 제1측 유체 유로(21)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있고, 제2 배출측 공통 유로(898)의 단부구(898B)는, 제2측 유체 유로(61)가 접속되기 전의 상태에서는 외부로 개구되도록 되어 있다.
또, 상술과 같은 밸브 유닛(80)에서, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841), 제2 공급측 전자 전환 밸브(842), 제1 분기측 전자 전환 밸브(861), 제2 분기측 전자 전환 밸브(862), 제1 순환측 전자 전환 밸브(881) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)는 각각, 동일 사이즈이고 또한 동일 구조의 파일럿식 전자 전환 밸브, 보다 상세하게는 파일럿 킥식 전자 전환 밸브로 구성되어 있다.
도 7은, 밸브 유닛(80)에서의 상기 각 밸브로서 이용될 수 있는 파일럿 킥식 전자 전환 밸브의 단면도이다. 도 7에 나타내는 파일럿 킥식 전자 전환 밸브는, 유입 포트(1001), 유출 포트(1002), 및 이들 사이에 형성되는 밸브 시트(1003)를 가지는 밸브 보디(10004)와, 밸브 시트(1003)에 이접(離接) 가능하게 배치되는 밸브체(1005)와, 밸브체(1005)를 밸브 시트(1003)로부터 이접시키는 솔레노이드 구동부(1010)를 구비하고 있다.
솔레노이드 구동부(1010)는, 축 모양의 가동 철심(1011)과, 가동 철심(1011)과 동축 상에 늘어서는 축 모양의 고정 철심(1012)과, 가동 철심(1011) 및 고정 철심(1012)의 주위에 배치되는 코일(1013)과, 가동 철심(1011)과 고정 철심(1012)과의 사이에 마련되고, 가동 철심(1011)에 대해서 밸브 시트(1003)측을 향한 탄성력을 부여하는 제1 스프링(1014)과, 가동 철심(1011)과 밸브체(1005)를 연결하고, 밸브 시트(1003)에 접한 상태의 밸브체(1005)에 대해서 가동 철심(1011)측을 향한 탄성력을 부여하는 제2 스프링(1015)을 구비한다. 밸브체(1005)에는 개구(1005A)가 형성되어 있고, 코일(1013)이 비여자 상태일 때, 가동 철심(1011)은, 제1 스프링(1014)의 탄성력에 의해서 개구(1005A)가 그 선단에서 닫혀져 있다. 코일(1013)에 전류가 공급되어 여자 상태가 되었을 때에는, 가동 철심(1011)이 고정 철심(1012)측으로 이동하여, 개구(1005A)가 열린다.
이러한 파일럿 킥식 전자 전환 밸브에서는, 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이행할 때에, 코일(1013)에 전류가 공급되어 여자 상태가 된다. 이 때, 먼저, 개구(1005A)로부터 유체가 하류측으로 흐른다. 그 후, 하류측에 유체가 흐름에 따라, 밸브체(1005)가 밸브 시트(1003)로부터 떨어져, 유체가 밸브 시트(1003)로부터 하류측으로 흐른다. 파일럿 킥식 전자 전환 밸브는, 단계적인 개방 동작에 의해서 밸브 시트(1003)의 구경(유로 면적)을 크게 확보할 수 있기 때문에, 예를 들면 20 L/min 이상 등의 대유량의 유체의 전환에 바람직하다.
또, 대유량시에 유속을 저하시키지 않고 하류측으로 흘리는 것이 가능하면, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841), 제2 공급측 전자 전환 밸브(842), 제1 분기측 전자 전환 밸브(861), 제2 분기측 전자 전환 밸브(862), 제1 순환측 전자 전환 밸브(881) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)는 직동식의 전자 전환 밸브로 구성되어도 괜찮다. 유량이 크지 않은 경우에는, 코스트면을 고려하면, 직동식의 전자 전환 밸브가 이용되는 것이 바람직하다. 또, 파일럿 킥식이 아닌 파일럿식 전자 밸브가 채용되어도 괜찮다.
또, 본 실시 형태에서는, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841), 제2 공급측 전자 전환 밸브(842), 제1 분기측 전자 전환 밸브(861), 제2 분기측 전자 전환 밸브(862), 제1 순환측 전자 전환 밸브(881) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)가 파일럿 킥식 전자 전환 밸브이다. 그렇지만, 예를 들면 제1 공급측 전자 전환 밸브(841) 및 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)가 파일럿 킥식 전자 전환 밸브이며, 그 외에는, 직동식의 전자 전환 밸브라도 괜찮다.
또, 본 실시 형태에서는, 제1 유체가 -70℃ 이하로 온도 제어되기 때문에, 각 전자 밸브의 재질은 저온에 충분히 견딜 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 밸브 보디(body)나, 밸브체는, PTFE(폴리 테트라 플루오르 에틸렌)로 형성되는 것이 바람직하다. 밸브 보디는 브라스(brass)로 형성해도 좋다. 또, 가동 철심, 고정 철심, 스프링 등은 스테인리스강으로 형성해도 좋다.
＜동작＞
다음으로, 온조 시스템(1)의 동작의 일 예를 설명한다.
온조 시스템(1)을 동작시킬 때에는, 먼저, 제어 장치(90)의 지령에 의해, 제1 냉동기 유닛(10)에서의 고온측 냉동기(100)의 고온측 압축기(101), 중온측 냉동기(200)의 중온측 압축기(201), 저온측 냉동기(300)의 저온측 압축기(301)가 구동되고, 제2 냉동기 유닛(40)에서의 제2측 압축기(41)가 구동되며, 제3 냉동기 유닛(50)에서의 제3측 압축기(51)가 구동된다. 또, 제어 장치(90)의 지령에 의해, 제1 유체 통류 장치(20)의 제1측 펌프(22), 제2 유체 통류 장치(60)의 제2측 펌프(62) 및 제3 유체 통류 장치(70)의 제3측 펌프(72)가 구동된다.
이것에 의해, 고온측 냉동기(100)에서 고온측 냉매가 순환하고, 중온측 냉동기(200)에서 중온측 냉매가 순환하며, 저온측 냉동기(300)에서 저온측 냉매가 순환한다. 제2 냉동기 유닛(40)에서 제2측 냉매가 순환하고, 제3 냉동기 유닛(50)에서 제3측 냉매가 순환한다. 또, 제1 유체 통류 장치(20)에서 제1 액체가 통류하고, 제2 유체 통류 장치(60)에서 제2 유체가 통류하며, 제3 유체 통류 장치(70)에서 제3 유체가 통류한다.
제어 장치(90)는, 냉각의 동작일 때, 고온측 냉동기(100)에서의 고온측 팽창 밸브(103), 유량 조절 밸브(122) 및 냉각용 팽창 밸브(132), 중온측 냉동기(200)에서의 중온측 제1 팽창 밸브(203), 중온측 제2 팽창 밸브(223), 유량 조절 밸브(232) 및 중온측 제3 팽창 밸브(243), 저온측 냉동기(300)에서의 저온측 팽창 밸브(303) 및 유량 조절 밸브(322)의 개도(開度)를 적절히 조절할 수 있다. 마찬가지로, 제2측 팽창 밸브(43)나 제3측 팽창 밸브(53)의 개도도 조절될 수 있다. 또, 상기 각 밸브는, 본 실시 형태에서, 외부 신호에 근거하여 개도를 조절할 수 있는 전자 팽창 밸브이다.
제1 냉동기 유닛(10)에서는, 고온측 냉동기(100)에 있어서, 고온측 압축기(101)가 압축시킨 고온측 냉매가 고온측 응축기(102)에서 응축되어, 고온측 팽창 밸브(103)에 공급된다. 고온측 팽창 밸브(103)는, 고온측 응축기(102)가 응축한 고온측 냉매를 팽창시켜 강온하여, 고온측 증발기(104)에 공급한다. 고온측 증발기(104)는, 상술한 바와 같이 중온측 냉동기(200)의 중온측 응축기(202)와 함께 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)를 구성하고 있고, 공급된 고온측 냉매를, 중온측 냉동기(200)가 순환시키는 중온측 냉매와 열교환시켜 중온측 냉매를 냉각한다.
중온측 냉동기(200)에서는, 중온측 압축기(201)가 압축시킨 중온측 냉매가 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)에서 응축되어, 도 2에 나타내어지는 분기점(BP)에서 분기되어, 화살표로 나타내는 바와 같이, 중온측 제1 팽창 밸브(203)와, 중온측 제2 팽창 밸브(223)로 보내어진다. 제1 유체를 지극히 저온까지 냉각할 때에는, 중온측 제1 팽창 밸브(203)와 중온측 제2 팽창 밸브(223)가 함께 열린다. 중온측 제1 팽창 밸브(203)는, 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)가 응축한 중온측 냉매를 팽창시켜 강온하여, 중온측 제1 증발기(204)에 공급한다. 한편, 중온측 제2 팽창 밸브(223)는, 제1 캐스케이드 콘덴서(CC1)가 응축한 중온측 냉매를 팽창시켜 강온하여, 중온측 제2 증발기(224)에 공급한다.
그리고, 중온측 제1 증발기(204)는, 중온측 냉매에 의해서, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 냉각한다. 중온측 제2 증발기(224)는, 상술한 바와 같이 저온측 냉동기(300)의 저온측 응축기(302)와 함께 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)를 구성하고 있으며, 공급된 중온측 냉매를, 저온측 냉동기(300)가 순환시키는 저온측 냉매와 열교환시켜 저온측 냉매를 냉각한다.
저온측 냉동기(300)에서는, 저온측 압축기(301)가 압축시킨 저온측 냉매가 제2 캐스케이드 콘덴서(CC2)에서 응축되어, 도 3에 나타내어지는 바와 같이 내부 열교환기(IE)를 거쳐 저온측 팽창 밸브(303)에 보내어진다. 저온측 팽창 밸브(303)는, 내부 열교환기(IE)를 통과한 저온측 냉매를 팽창시켜 강온하고, 저온측 증발기(304)에 공급한다. 그리고, 저온측 증발기(304)는, 저온측 냉매에 의해서, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체를 냉각한다. 그리고, 중온측 제1 증발기(204)에 의해서 냉각된 후, 저온측 증발기(304)에 의해서 냉각된 제1 유체는, 밸브 유닛(80)에 유입된다.
또, 내부 열교환기(IE)에서는, 저온측 응축기(302)로부터 유출되고, 저온측 팽창 밸브(303)에 유입하기 전의 저온측 냉매와, 저온측 증발기(304)로부터 유출되고, 저온측 압축기(301)에 유입하기 전의 저온측 냉매가 서로 열교환한다. 이것에 의해, 저온측 응축기(302)로부터 유출된 저온측 냉매에 과냉각도가 부여될 수 있다.
제2 냉동기 유닛(40)에서는, 제2측 냉동 회로(45)에 있어서, 제2측 압축기(41)가 압축시킨 제2측 냉매가 제2측 응축기(42)에서 응축되어, 제2측 팽창 밸브(43)에 공급된다. 제2측 팽창 밸브(43)는, 제2측 응축기(42)가 응축한 제2측 냉매를 팽창시켜 강온하여, 제2측 증발기(44)에 공급한다. 제2측 증발기(44)는, 공급된 제2측 냉매에 의해서, 제2 유체 통류 장치(60)가 통류시키는 제2 유체를 냉각한다. 그리고, 제2측 증발기(44)에 의해서 냉각된 제2 유체는, 밸브 유닛(80)에 유입된다.
또, 제3 냉동기 유닛(50)에서는, 제3측 냉동 회로(55)에 있어서, 제3측 압축기(51)가 압축시킨 제3측 냉매가 제3측 응축기(52)에서 응축되어, 제3측 팽창 밸브(53)에 공급된다. 제3측 팽창 밸브(53)는, 제3측 응축기(52)가 응축한 제3측 냉매를 팽창시켜 강온하여, 제3측 증발기(54)에 공급한다. 제3측 증발기(54)는, 공급된 제3측 냉매에 의해서, 제3 유체 통류 장치(70)가 통류시키는 제3 유체를 냉각한다. 그리고, 제3측 증발기(54)에 의해서 냉각된 제3 유체는, 온도 제어 대상(Ta)에 유입되어, 온도 제어 대상(Ta)를 온도 제어한 후, 제3 유체 통류 장치(70)로 되돌아간다.
한편으로, 밸브 유닛(80)에 유입되는 제1 유체 및 제2 유체는 선택적으로 온도 제어 대상(Ta)에 공급된다. 밸브 유닛(80)에 포함되는 각 밸브의 개폐는, 제어 장치(90)로부터의 제어 신호에 의해서 제어된다.
온도 제어 대상(Ta)에 제1 유체를 공급할 때에는, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841) 및 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)가 개방 상태로 됨과 아울러, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 폐쇄 상태로 된다. 또 제2 공급측 전자 전환 밸브(842) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)가 폐쇄 상태로 됨과 아울러, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)가 개방 상태로 된다.
이 때, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1측 유체 유로(21)로부터 유출되는 제1 유체는, 제1 공급 유로(831)를 거쳐 온도 제어 대상(Ta)으로 흐른다. 그리고, 온도 제어 대상(Ta)으로부터 유출된 제1 유체는, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 받아들임 유로(870)로 흐른다. 그 후, 제1 유체는, 제1 순환 유로(871) 및 제1 배출측 공통 유로(897)를 거쳐 제1측 유체 유로(21)로 되돌아간다. 또, 제2측 유체 유로(61)로부터 유출되는 제2 유체는, 제2측 유체 유로(61)와, 제2 공급 유로(832)의 일부와, 제2 분기 유로(852)와, 제2 배출측 공통 유로(898)로 구성되는 폐회로로 순환한다.
또, 온도 제어 대상(Ta)에 제2 유체를 공급할 때에는, 제2 공급측 전자 전환 밸브(842) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)가 개방 상태로 됨과 아울러, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)가 폐쇄 상태로 된다. 또, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841) 및 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)가 폐쇄 상태로 됨과 아울러, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 개방 상태로 된다.
이 때, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2측 유체 유로(61)로부터 유출되는 제2 유체는, 제2 공급 유로(832)를 거쳐 온도 제어 대상(Ta)으로 흐른다. 그리고, 온도 제어 대상(Ta)으로부터 유출된 제2 유체는, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 받아들임 유로(870)로 흐른다. 그 후, 제2 유체는, 제2 순환 유로(872) 및 제2 배출측 공통 유로(898)를 거쳐 제2측 유체 유로(61)로 되돌아간다. 또, 제1측 유체 유로(21)로부터 유출되는 제1 유체는, 제1측 유체 유로(21)와, 제1 공급 유로(831)의 일부와, 제1 분기 유로(851)와, 제1 배출측 공통 유로(897)로 구성되는 폐회로로 순환한다.
이상으로 설명한 온조 시스템(1)에서는, 제1 유체 통류 장치(20)가 통류시키는 제1 유체가, 중온측 냉동기(200)의 중온측 제1 증발기(204)에 의해서 냉각(프리쿨)된 후, 중온측 제1 증발기(204)보다도 큰 냉동 능력을 출력할 수 있는 저온측 냉동기(300)의 저온측 증발기(304)에 의해서 냉각된다. 이것에 의해, 온조 시스템(1)은, 온도 제어 대상에 대한 목표의 소망 온도까지의 냉각을 실현할 때에, 저온측 냉동기(300)에서 고성능인 압축기를 채용한 단순한 삼원 냉동 장치보다도 용이하게 제작될 수 있기 때문에, 구체적으로는 특히 저온측 냉동기(300)의 저온측 압축기(301)를 간소화할 수 있기 때문에, 지극히 저온인 온도역으로 설정되는 소망 온도까지의 온도 제어 대상의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있다.
또, 제1 냉동기 유닛(10)과는 별도의 제2 냉동기 유닛(40)에 의해, 제2 유체를 제1 유체보다도 낮은 온도로 온도 제어한다. 그리고, 각각 다른 온도로 온도 제어되는 제1 유체와 제2 유체를 밸브 유닛(80)에 의해 선택적으로 전환하여 유출시킴으로써, 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있다.
따라서, 지극히 저온까지의 냉각을 용이하게 또한 안정적으로 실현할 수 있고, 또한 지극히 저온인 온도역을 포함하는 온도 제어 범위 내에서의 온도차가 큰 온도 제어의 전환을 신속하게 실시할 수 있다.
또, 내부 열교환기(IE)에서는, 저온측 응축기(302)로부터 유출되고, 저온측 팽창 밸브(303)에 유입되기 전의 저온측 냉매와, 저온측 증발기(304)로부터 유출되고, 저온측 압축기(301)에 유입되기 전의 저온측 냉매가 서로 열교환한다. 이것에 의해, 저온측 응축기(302)로부터 유출된 저온측 냉매를 저온측 팽창 밸브(303)에 유입되기 전에 냉각할 수 있고, 저온측 증발기(304)로부터 유출된 저온측 냉매를 저온측 압축기(301)에 유입되기 전에 가열할 수 있다. 그 결과, 저온측 증발기(304)의 냉동 능력을 간이적으로 높게 할 수 있고, 또한 저온측 압축기(301)의 내구 성능(내냉 성능)의 확보에 대한 부담을 경감할 수 있다. 그 때문에, 저온측 압축기(301)의 능력을 과잉으로 높이지 않아도 소망의 냉각을 실현하기 쉬워지기 때문에, 제작 용이성을 향상시킬 수 있다.
또, 시동시에 있어서는, 저온측 증발기(304)로부터 유출된 저온측 냉매의 과열도가 증가할 수 있는 문제가 있지만, 내부 열교환기(IE)에 의해서 저온측 냉매의 과열도를 저감할 수 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 시동시에, 먼저, 제2 냉동기 유닛(40)에 의해서 냉각된 제2 유체에 의해 온도 제어 대상(Ta)이 냉각되고, 이어서, 제1 유체 통류 장치(20)가 운전된다. 그리고, 냉각된 온도 제어 대상(Ta)에 제1 유체를 통과시킴으로써, 제1 유체가 냉각된다. 이어서, 제1 냉동기 유닛(10)이 운전되고, 어느 정도 냉각된 제1 유체를 중온측 제1 증발기(204) 및 저온측 증발기(304)가 냉각함으로써, 과열도의 문제가 해소될 수 있다.
또, 밸브 유닛(80)에서는, 온도 제어 대상(Ta)에 제1 유체를 공급하는 상태로부터 온도 제어 대상(Ta)에 제2 유체를 공급하는 상태, 또는 그 반대로 전환할 때, 유체의 흐름을 전환하기 위한 밸브가 전자 전환 밸브(841, 842, 861, 862, 881, 882)이기 때문에, 전류의 공급 및 차단에 의해, 제1 유체의 공급과 제2 유체의 공급이 신속하게 전환된다. 또, 유체의 흐름을 전환하기 위한 밸브가 전자 전환 밸브이기 때문에, 비례식 전자 밸브보다도 밸브 시트의 구경을 크게 할 수 있어, 대유량의 액체를 적정하게 개폐할 수 있다. 또, 비례식 전자 밸브를 이용한 경우 보다도, 액체의 누출도 억제할 수 있다. 따라서, 다른 온도의 유체(제1 유체 및 제2 유체)를 신속하게 전환하여 공급할 수 있음과 아울러, 공급되는 유체의 온도 변동을 억제할 수 있다. 즉, 제1 유체에 의해서 제2 유체의 온도가 변동되는 것, 또는, 제2 유체에 의해서 제1 온도가 변동되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 제1 유체를 제1 유출구(831B)로부터 유출시킬 때에, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841) 및 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)가 개방 상태로 됨과 아울러, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 폐쇄 상태로 된다. 또 제2 공급측 전자 전환 밸브(842) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)가 폐쇄 상태로 됨과 아울러, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)가 개방 상태로 된다. 한편으로, 제2 유체를 제2 유출구(832B)로부터 유출시킬 때에는, 제2 공급측 전자 전환 밸브(842) 및 제2 순환측 전자 전환 밸브(882)가 개방 상태로 됨과 아울러, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)가 폐쇄 상태로 된다. 또, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841) 및 제1 순환측 전자 전환 밸브(881)가 폐쇄 상태로 됨과 아울러, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 개방 상태로 된다.
위에서 설명한 바와 같이 제1 유체를 제1 유출구(831B)로부터 유출시킬 때의 각 전자 전환 밸브의 상태와, 제2 유체를 제2 유출구(832B)로부터 유출시킬 때의 각 전자 전환 밸브의 상태는, 본 실시 형태에 있어서, 각 밸브에 대한 제어 신호를 반전시킴으로써 전환하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 다른 온도의 유체를 매우 신속하게 또한 용이하게 전환하여 공급할 수 있게 된다.
또, 제1 공급 유로(831)에는, 제1 공급측 전자 전환 밸브(841)보다도 하류측에 배치되는 제1 체크 밸브(891)가 마련되고, 제2 공급 유로(832)에는, 제2 공급측 전자 전환 밸브(842)보다도 하류측에 배치되는 제2 체크 밸브(892)가 마련되어 있다. 이것에 의해, 제1 유체를 제1 유출구(831B)로부터 유출시킬 때에, 제1 유체가 제2측 유체 유로(61)측으로 흐르는 것이 억제되고, 제2 유체를 제2 유출구(832B)로부터 유출시킬 때에, 제2 유체가 제1측 유체 유로(21)측으로 흐르는 것이 억제된다. 이것에 의해, 제1 유체 또는 제2 유체의 원하지 않는 누출 및 온도 변동이 억제됨으로써, 효율적인 유체 공급이 가능해진다.
또, 본 발명은 상술의 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 상술의 실시 형태에서는 여러 가지의 변경을 가할 수 있다.
＜밸브 유닛의 변형예＞
이하, 밸브 유닛(80)의 변형예에 대해 설명한다. 변형예에서의 구성 부분 중 상술의 실시 형태와 동일한 것은, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 8에 나타내는 변형예에 관한 밸브 유닛(80')은, 제1 공급 유로(831)와, 제2 공급 유로(832)와, 공급측 유로 전환 3방향 밸브(931)와, 제1 분기 유로(851)와, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)와, 제2 분기 유로(852)와, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)와, 순환측 유로 전환 3방향 밸브(932)와, 제1 순환 유로(871)와, 제2 순환 유로(872)를 구비한다.
제1 공급 유로(831)는, 제1 유입구(831A)와 제1 유출구(831B)를 가지며, 제1 유입구(831A)에 유입되는 제1 유체를 통류시켜 제1 유출구(831B)로부터 유출시키도록 구성되어 있다.
제2 공급 유로(832)는, 제2 유입구(832A)와 제2 유출구(832B)를 가지며, 제2 유입구(832A)에 유입되는 제2 유체를 통류시켜 제2 유출구(832B)로부터 유출시키도록 구성되어 있다.
공급측 유로 전환 3방향 밸브(931)는, 제1 유출구(831B)와 접속되어 제1 유체를 받아들이는 제1 유체 유입 포트(931A)와, 제2 유출구(832B)와 접속되어 제2 유체를 받아들이는 제2 유체 유입 포트(931B)와, 공급측 유출 포트(931C)를 가지고, 제1 유체 유입 포트(931A)와 공급측 유출 포트(931C)와의 유체적 접속 및 제2 유체 유입 포트(931B)와 공급측 유출 포트(931C)와의 유체적 접속을 전환하도록 구성되어 있다.
제1 분기 유로(851)는, 제1 공급 유로(831)로부터 분기되어, 제1 공급 유로(831)로부터 유입되는 제1 유체를 통류시킨다. 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)는 제1 분기 유로(851)에 마련되고, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제1 분기 유로(851)에서의 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다.
제2 분기 유로(852)는, 제2 공급 유로(832)로부터 분기되어, 제2 공급 유로(832)로부터 유입되는 제2 유체를 통류시킨다. 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)는 제2 분기 유로(852)에 마련되고, 개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 제2 분기 유로(852)에서의 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다.
순환측 유로 전환 3방향 밸브(932)는, 공급측 유출 포트(931C)로부터 유출되어 온도 제어 대상(Ta)를 경유한 후에 밸브 유닛(80')측으로 되돌아가는 제1 유체 또는 제2 유체를 받아들이는 순환측 유입 포트(932A)와, 제1 유출 포트(932B)와, 제2 유출 포트(932C)를 가지고, 순환측 유입 포트(932A)와 제1 유출 포트(932B)와의 유체적 접속 및 순환측 유입 포트(932A)와 제2 유출 포트(932C)와의 유체적 접속을 전환하도록 구성되어 있다.
순환측 유입 포트(932A)는 받아들임 유로(870)에 접속된다. 제1 순환 유로(871)는, 제1 유출 포트(932B)에 접속되고, 제2 순환 유로(872)는, 제2 유출 포트(932C)에 접속된다. 여기서, 본 실시 형태에서의 밸브 유닛(80')도, 제1 분기 유로(851)의 하류구 및 제1 순환 유로(871)의 하류구와 접속되는 접속구(897A)와, 제1측 유체 유로(21)에 직접적으로 접속되는 단부구(897B)를 가지는 제1 배출측 공통 유로(897)를 더 구비하고 있다. 또, 밸브 유닛(80')은, 제2 분기 유로(852)의 하류구 및 제2 순환 유로(872)의 하류구와 접속되는 접속구(898A)와, 제2측 유체 유로(61)에 직접적으로 접속되는 단부구(898B)를 가지는 제2 배출측 공통 유로(898)를 더 구비하고 있다.
밸브 유닛(80')의 동작에 대해 도 9 및 도 10을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에서는, 상술의 실시 형태와 마찬가지로, 밸브 유닛(80')에서의 각 밸브가 제어 장치(90)의 제어에 따라 동작하고 있다. 도 9 및 도 10에서, 굵은 선으로 나타내어진 부분은 유체가 흐르는 개소를 나타내고 있다.
제1 유체를 공급측 유출 포트(931C)로부터 유출시킬 때에, 공급측 유로 전환 3방향 밸브(931)가, 제1 유체 유입 포트(931A)와 공급측 유출 포트(931C)를 유체적으로 접속하고, 제2 유체 유입 포트(931B)와 공급측 유출 포트(931C)를 유체적으로 차단한다. 또, 순환측 유로 전환 3방향 밸브(932)는, 순환측 유입 포트(932A)와 제1 유출 포트(932B)를 유체적으로 접속하고, 순환측 유입 포트(932A)와 제2 유출 포트(932C)를 유체적으로 차단한다. 또, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 폐쇄 상태로 되고, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)는 개방 상태로 된다.
이 때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 유체는, 제1측 유체 유로(21)로부터 제1 공급 유로(831) 및 공급측 유출 포트(931C)를 거쳐 온도 제어 대상(Ta)으로 흐른다. 그리고, 온도 제어 대상(Ta)으로부터 유출된 제1 유체는, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 받아들임 유로(870)로 흐른다. 그 후, 제1 유체는, 제1 유출 포트(932B), 제1 순환 유로(871) 및 제1 배출측 공통 유로(897)를 거쳐 제1측 유체 유로(21)로 되돌아간다. 또, 제2측 유체 유로(61)로부터 유출되는 제2 유체는, 제2측 유체 유로(61)와, 제2 공급 유로(832)의 일부와, 제2 분기 유로(852)와, 제2 배출측 공통 유로(898)로 구성되는 폐회로로 순환한다.
또, 제2 유체를 공급측 유출 포트(931C)로부터 유출시킬 때에는, 공급측 유로 전환 3방향 밸브(931)가, 제1 유체 유입 포트(931A)와 공급측 유출 포트(931C)를 유체적으로 차단하고, 제2 유체 유입 포트(931B)와 공급측 유출 포트(931C)를 유체적으로 접속한다. 또, 순환측 유로 전환 3방향 밸브(932)는, 순환측 유입 포트(932A)와 제1 유출 포트(932B)를 유체적으로 차단하고, 순환측 유입 포트(932A)와 제2 유출 포트(932C)를 유체적으로 접속한다. 또, 제1 분기측 전자 전환 밸브(861)가 개방 상태로 되고, 제2 분기측 전자 전환 밸브(862)는 폐쇄 상태로 된다.
이 때, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제2측 유체 유로(61)로부터 유출되는 제2 유체는, 제2측 유체 유로(61)로부터 제2 공급 유로(832) 및 공급측 유출 포트(931C)를 거쳐 온도 제어 대상(Ta)으로 흐른다. 그리고, 온도 제어 대상(Ta)으로부터 유출된 제2 유체는, 리턴측 중계 유로(902)를 거쳐 받아들임 유로(870)로 흐른다. 그 후, 제2 유체는, 제2 유출 포트(932C), 제2 순환 유로(872) 및 제2 배출측 공통 유로(898)를 거쳐 제2측 유체 유로(61)로 되돌아간다. 또, 제1측 유체 유로(21)로부터 유출되는 제1 유체는, 제1측 유체 유로(21)와, 제1 공급 유로(831)의 일부와, 제1 분기 유로(851)와, 제1 배출측 공통 유로(897)로 구성되는 폐회로로 순환한다.
이상의 변형예에 관한 밸브 유닛(80')에서는, 상술의 실시 형태의 밸브 유닛(80)보다도 사용하는 밸브의 개수를 줄이는 것이 가능해지기 때문에, 조립 작업이나 코스트면에서 유리하게 된다.
1 - 온조 시스템 2 - 냉각수 통류 장치
2A - 공통 배관 2B - 제1 냉각관
2C - 제2 냉각관 2D - 제3 냉각관
10 - 제1 냉동기 유닛 20 - 제1 유체 통류 장치
21 - 제1측 유체 유로 21U - 상류구
21D - 하류구 22 - 제1측 펌프
100 - 고온측 냉동기 101 - 고온측 압축기
102 - 고온측 응축기 103 - 고온측 팽창 밸브
104 - 고온측 증발기 110 - 고온측 냉동 회로
120 - 고온측 핫 가스 회로 121 - 핫 가스 유로
122 - 유량 조절 밸브 130 - 냉각용 바이패스 회로
131 - 냉각용 유로 132 - 냉각용 팽창 밸브
200 - 중온측 냉동기 201 - 중온측 압축기
202 - 중온측 응축기 203 - 중온측 제1 팽창 밸브
204 - 중온측 제1 증발기 210 - 중온측 냉동 회로
220 - 캐스케이드용 바이패스 회로 221 - 분기 유로
223 - 중온측 제2 팽창 밸브 224 - 중온측 제2 증발기
230 - 중온측 핫 가스 회로 231 - 핫 가스 유로
232 - 유량 조절 밸브 240 - 캐스케이드 냉각용 회로
241 - 냉각용 유로 243 - 중온측 제3 팽창 밸브
300 - 저온측 냉동기 301 - 저온측 압축기
302 - 저온측 응축기 303 - 저온측 팽창 밸브
304 - 저온측 증발기 310 - 저온측 냉동 회로
311 - 제1 부분 312 - 제2 부분
320 - 저온측 핫 가스 회로 321 - 핫 가스 유로
322 - 유량 조절 밸브 40 - 제2 냉동기 유닛
41 - 제2측 압축기 42 - 제2측 응축기
43 - 제2측 팽창 밸브 44 - 제2측 증발기
45 - 제2측 냉동 회로 50 - 제3 냉동기 유닛
51 - 제3측 압축기 52 - 제3측 응축기
53 - 제3측 팽창 밸브 54 - 제3측 증발기
55 - 제3측 냉동 회로 60 - 제2 유체 통류 장치
61 - 제2측 유체 유로 61U - 상류구
61D - 하류구 62 - 제2측 펌프
70 - 제3 유체 통류 장치 71 - 제3측 유체 유로
72 - 제3측 펌프 80 - 밸브 유닛
831 - 제1 공급 유로 831A - 제1 유입구
831B - 제1 유출구 832 - 제2 공급 유로
832A - 제2 유입구 832B - 제2 유출구
841 - 제1 공급측 전자 전환 밸브 842 - 제2 공급측 전자 전환 밸브
851 - 제1 분기 유로 852 - 제2 분기 유로
861 - 제1 분기측 전자 전환 밸브 862 - 제2 분기측 전자 전환 밸브
870 - 받아들임 유로 871 - 제1 순환 유로
872 - 제2 순환 유로 881 - 제1 순환측 전자 전환 밸브
882 - 제2 순환측 전자 전환 밸브 891 - 제1 체크 밸브
892 - 제2 체크 밸브 896 - 공급측 공통 유로
896A - 접속구 896B - 단부구
897 - 제1 배출측 공통 유로 897A - 접속구
897B - 단부구 898 - 제2 배출측 공통 유로
898A - 접속구 898B - 단부구
901 - 공급측 중계 유로 902 - 리턴측 중계 유로
90 - 제어 장치 CC1 - 제1 캐스케이드 콘덴서
CC2 - 제2 캐스케이드 콘덴서 IE - 내부 열교환기
Ta - 온도 제어 대상

Claims (7)

  1. 제1 냉동기 유닛과,
    제2 냉동기 유닛과,
    상기 제1 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제1 유체를 통류(通流)시키는 제1 유체 통류 장치와,
    상기 제2 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제2 유체를 통류시키는 제2 유체 통류 장치와,
    상기 제1 유체 통류 장치로부터 상기 제1 유체를 받아들임과 아울러, 상기 제2 유체 통류 장치로부터 상기 제2 유체를 받아들이고, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체 중 어느 하나를 선택적으로 유출시키는 밸브 유닛을 구비하며,
    상기 제1 냉동기 유닛은,
    고온측 압축기, 고온측 응축기, 고온측 팽창 밸브 및 고온측 증발기가, 이 순서로 고온측 냉매를 순환시키도록 접속된 고온측 냉동 회로를 가지는 고온측 냉동기와,
    중온측 압축기, 중온측 응축기, 중온측 제1 팽창 밸브 및 중온측 제1 증발기가, 이 순서로 중온측 냉매를 순환시키도록 접속된 중온측 냉동 회로를 가짐과 아울러, 상기 중온측 냉동 회로에서의 상기 중온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 중온측 제1 팽창 밸브의 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 중온측 제1 증발기의 하류측이고 또한 상기 중온측 압축기의 상류측의 부분에 접속되며, 상기 중온측 냉동 회로로부터 분기되는 상기 중온측 냉매를 통류시키는 분기 유로, 상기 분기 유로에 마련된 중온측 제2 팽창 밸브, 및 상기 분기 유로에서 상기 중온측 제2 팽창 밸브보다도 하류측에 마련된 중온측 제2 증발기를 포함하는 캐스케이드용 바이패스 회로를 가지는 중온측 냉동기와,
    저온측 압축기, 저온측 응축기, 저온측 팽창 밸브 및 저온측 증발기가, 이 순서로 저온측 냉매를 순환시키도록 접속된 저온측 냉동 회로를 가지는 저온측 냉동기를 구비하며,
    상기 고온측 냉동기의 상기 고온측 증발기와 상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 응축기가, 상기 고온측 냉매와 상기 중온측 냉매와의 열교환을 가능하게 하는 제1 캐스케이드 콘덴서를 구성하고,
    상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 제2 증발기와 상기 저온측 냉동기의 상기 저온측 응축기가, 상기 중온측 냉매와 상기 저온측 냉매와의 열교환을 가능하게 하는 제2 캐스케이드 콘덴서를 구성하고,
    상기 제1 냉동기 유닛은, 상기 제1 유체를 냉각할 때, 상기 중온측 제1 팽창 밸브 및 상기 중온측 제2 팽창 밸브 양쪽 모두를 개방한 상태로 하여, 상기 제1 유체를, 상기 중온측 냉동기의 상기 중온측 제1 증발기에 의해서 냉각한 후, 상기 저온측 냉동기의 상기 저온측 증발기에 의해서 냉각하도록 되어 있고,
    상기 제2 냉동기 유닛은, 제2측 압축기, 제2측 응축기, 제2측 팽창 밸브 및 제2측 증발기가, 이 순서로 제2측 냉매를 순환시키도록 접속된 제2측 냉동 회로를 가지고, 상기 제2측 증발기에 의해서 상기 제2 유체를 냉각하도록 되어 있으며,
    상기 저온측 냉매의 비점(沸点)은, 상기 제2측 냉매의 비점보다도 낮은 온조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    냉각수를 통류시키는 냉각수 통류 장치를 더 구비하며,
    상기 냉각수 통류 장치는, 공통 배관으로부터 분기되는 제1 냉각관과 제2 냉각관을 가지고,
    상기 고온측 응축기는, 상기 제1 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 고온측 냉매를 냉각하며,
    상기 제2측 응축기는, 상기 제2 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 제2측 냉매를 냉각하는 온조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제3 냉동기 유닛과,
    상기 제3 냉동기 유닛에 의해서 냉각되는 제3 유체를 통류시키는 제3 유체 통류 장치를 더 구비하며,
    상기 제3 냉동기 유닛은, 제3측 압축기, 제3측 응축기, 제3측 팽창 밸브 및 제3측 증발기가, 이 순서로 제3측 냉매를 순환시키도록 접속된 제3측 냉동 회로를 가지고, 상기 제3측 증발기에 의해서 상기 제3 유체를 냉각하도록 되어 있고,
    상기 냉각수 통류 장치는, 상기 공통 배관으로부터 분기되는 제3 냉각관을 더 가지며,
    상기 제3측 응축기는, 상기 제3 냉각관으로부터 유출되는 상기 냉각수에 의해 상기 제3측 냉매를 냉각하는 온조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 유닛은,
    제1 유입구에 유입되는 상기 제1 유체를 통류시켜 제1 유출구로부터 유출시키는 제1 공급 유로와,
    개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제1 공급 유로에서의 상기 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제1 공급측 전자(電磁) 전환 밸브와,
    상기 제1 공급 유로의 상기 제1 공급측 전자 전환 밸브보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 제1 공급 유로로부터 유입되는 상기 제1 유체를 통류시키는 제1 분기 유로와,
    개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제1 분기 유로에서의 상기 제1 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제1 분기측 전자 전환 밸브와,
    제2 유입구에 유입되는 상기 제2 유체를 통류시켜 제2 유출구로부터 유출시키는 제2 공급 유로와,
    개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제2 공급 유로에서의 상기 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제2 공급측 전자 전환 밸브와,
    상기 제2 공급 유로의 상기 제2 공급측 전자 전환 밸브보다도 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 제2 공급 유로로부터 유입되는 상기 제2 유체를 통류시키는 제2 분기 유로와,
    개방 상태 및 폐쇄 상태의 전환에 의해, 상기 제2 분기 유로에서의 상기 제2 유체의 통류 및 차단을 전환하는 제2 분기측 전자 전환 밸브와,
    상기 제1 유출구로부터 유출되어 소정 영역을 경유한 후로 되돌아가는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유출구로부터 유출되어 상기 소정 영역을 경유한 후로 되돌아가는 상기 제2 유체를 받아들이는 받아들임 유로와,
    상기 받아들임 유로로부터 두 갈래로 분기되는 제1 순환 유로 및 제2 순환 유로와,
    상기 제1 순환 유로의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하는 제1 순환측 전자 전환 밸브와,
    상기 제2 순환 유로의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 전환하는 제2 순환측 전자 전환 밸브를 가지는 온조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중온측 냉매와, 상기 저온측 냉매가 동일 냉매인 온조 시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 중온측 냉동기는, 상기 중온측 냉동 회로에서의 상기 중온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 중온측 제1 팽창 밸브의 상류측의 부분으로부터 분기되고, 상기 캐스케이드용 바이패스 회로에서의 상기 중온측 제2 증발기의 하류측의 부분에 접속되고, 상기 중온측 냉동 회로로부터 분기되는 상기 중온측 냉매를 통류시키는 냉각용 유로와, 상기 냉각용 유로에 마련된 중온측 제3 팽창 밸브를 가지는 캐스케이드 냉각용 회로를 더 가지고 있는 온조 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 저온측 냉동 회로에서의 상기 저온측 응축기의 하류측이고 또한 상기 저온측 팽창 밸브의 상류측의 부분과, 상기 저온측 냉동 회로에서의 상기 저온측 증발기의 하류측이고 또한 상기 저온측 압축기의 상류측의 부분이, 각 상기 부분을 통과하는 상기 저온측 냉매의 열교환을 가능하게 하는 내부 열교환기를 구성하는 온조 시스템.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6957026B2 (ja) * 2018-05-31 2021-11-02 伸和コントロールズ株式会社 冷凍装置及び液体温調装置
US11566820B2 (en) * 2018-11-07 2023-01-31 Shinwa Controls Co., Ltd. Fluid temperature control system
EP4168724A1 (en) * 2020-06-23 2023-04-26 Hill Phoenix Inc. Cooling system with a distribution system and a cooling unit
CN111998569A (zh) * 2020-09-10 2020-11-27 上海海洋大学 可用于箱门防冻的冷藏集装箱制冷***
CN112770599B (zh) * 2020-12-22 2023-03-31 驻马店职业技术学院 具有多级冷却功能的英语教学服务器机柜
WO2023054441A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 伸和コントロールズ株式会社 冷却システム
EP4317843A1 (de) * 2022-08-02 2024-02-07 Weiss Technik GmbH Prüfkammer und verfahren zum betrieb

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4028079A (en) 1976-02-23 1977-06-07 Suntech, Inc. Cascade refrigeration system

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2680956A (en) * 1951-12-19 1954-06-15 Haskris Co Plural stage refrigeration system
JPS58178160A (ja) 1982-04-12 1983-10-19 トヨタ自動車株式会社 二元冷凍機における冷媒容量制御方法
US4484449A (en) * 1983-02-15 1984-11-27 Ernest Muench Low temperature fail-safe cascade cooling apparatus
US4987750A (en) * 1986-07-08 1991-01-29 Gershon Meckler Air conditioning apparatus
JPH03263556A (ja) 1990-03-12 1991-11-25 Sanyo Electric Co Ltd 多元冷凍装置
JPH04222355A (ja) * 1990-12-25 1992-08-12 Daikin Ind Ltd ブライン冷却用２元冷凍装置
JP2746025B2 (ja) * 1992-12-03 1998-04-28 ダイキン工業株式会社 ２チャンネル液体冷却装置
DE19907435C2 (de) 1999-02-22 2001-10-18 Teko Ges Fuer Kaeltetechnik Mb Kälteverbundanlage
DE10121544B4 (de) * 2001-05-03 2007-08-16 Axima Refrigeration Gmbh Verfahren zur Verflüssigung eines reaktiven Gases
JP4241699B2 (ja) * 2005-09-12 2009-03-18 三菱重工業株式会社 空気冷媒冷凍システム、空気冷媒冷凍システムによるバックアップ方法
JP4222355B2 (ja) 2005-09-29 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 駐車支援装置および車両と地上機器との間の電力授受方法
JP4471992B2 (ja) 2007-06-04 2010-06-02 株式会社東洋製作所 多元ヒートポンプ式蒸気・温水発生装置
JP5651317B2 (ja) 2009-03-31 2015-01-07 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置及び温調方法
JP5380226B2 (ja) * 2009-09-25 2014-01-08 株式会社日立製作所 空調給湯システム及びヒートポンプユニット
EP2363663B1 (en) * 2009-12-28 2015-04-08 Daikin Industries, Ltd. Heat-pump system
CN102725599B (zh) * 2010-01-29 2014-11-26 大金工业株式会社 热泵***
CN101865589B (zh) 2010-07-14 2012-03-28 天津商业大学 环保、无氟超低温库
US9664424B2 (en) * 2010-11-17 2017-05-30 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
KR101250100B1 (ko) * 2011-01-24 2013-04-09 엘지전자 주식회사 냉매시스템 및 그 제어방법
WO2012128229A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 東芝キヤリア株式会社 二元冷凍サイクル装置
WO2012161325A1 (ja) * 2011-05-25 2012-11-29 東芝キヤリア株式会社 加温装置
JP5175965B2 (ja) 2011-10-03 2013-04-03 国立大学法人東北大学 流量レンジ可変型流量制御装置
JP5912439B2 (ja) * 2011-11-15 2016-04-27 東京エレクトロン株式会社 温度制御システム、半導体製造装置及び温度制御方法
JP5788526B2 (ja) * 2011-11-29 2015-09-30 株式会社日立製作所 空調給湯システム
KR101873595B1 (ko) * 2012-01-10 2018-07-02 엘지전자 주식회사 캐스케이드 히트펌프 장치 및 그 구동 방법
JP5958819B2 (ja) 2012-09-24 2016-08-02 三浦工業株式会社 ヒートポンプシステムおよびそれを用いた冷却システム
JP5763037B2 (ja) 2012-11-14 2015-08-12 ノーブル株式会社 二重まぶた形成用テープ集合シート
CN105102905B (zh) 2013-03-29 2017-05-10 松下健康医疗控股株式会社 二元制冷装置
CN203657260U (zh) * 2013-11-20 2014-06-18 郑州长城科工贸有限公司 一种-120℃制冷循环装置
US10047985B2 (en) * 2014-03-10 2018-08-14 Johnson Controls Technology Company Subcooling system with thermal energy storage
JP2015186989A (ja) * 2014-03-12 2015-10-29 カルソニックカンセイ株式会社 車載温調装置、車両用空調装置及びバッテリ温調装置
JP2015178919A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 サンデンホールディングス株式会社 冷凍装置
JP6160555B2 (ja) * 2014-05-08 2017-07-12 三菱重工冷熱株式会社 多元冷凍装置の圧縮機の容量制御方法
JP5732709B1 (ja) 2014-09-04 2015-06-10 オリオン機械株式会社 水素ガス冷却装置
CN104833087B (zh) 2015-04-30 2017-09-29 南京理工大学 复叠式中高温空气源热泵热水机组
JP6537986B2 (ja) 2016-01-26 2019-07-03 伸和コントロールズ株式会社 温度制御システム
WO2017141722A1 (ja) 2016-02-17 2017-08-24 パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 冷凍装置
KR102421874B1 (ko) * 2016-03-25 2022-07-18 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 저gwp 캐스케이드 냉동 시스템
CN205641652U (zh) * 2016-04-06 2016-10-12 广东美的制冷设备有限公司 制冷***
KR102032283B1 (ko) 2016-09-19 2019-10-15 엘지전자 주식회사 공기조화기
JP6153684B1 (ja) * 2017-04-03 2017-06-28 伸和コントロールズ株式会社 酸素、水素及び水に対する耐久性を有する電磁弁
JP6928484B2 (ja) 2017-06-02 2021-09-01 伸和コントロールズ株式会社 流量制御用三方弁及びこれを用いた温度制御装置
CN108317760A (zh) * 2018-04-12 2018-07-24 合肥天鹅制冷科技有限公司 精确控温制冷***
JPWO2020095381A1 (ja) * 2018-11-07 2021-10-14 伸和コントロールズ株式会社 流体温調システム及び冷凍装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4028079A (en) 1976-02-23 1977-06-07 Suntech, Inc. Cascade refrigeration system

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