TWI576549B - Thermostatic liquid circulation device and temperature adjustment method of constant temperature liquid - Google Patents

Description

恆溫液循環裝置及恆溫液的溫度調整方法

本發明係關於藉由將調整溫度後的恆溫液供給至負載而冷卻或加熱該負載的恆溫液循環裝置及前述恆溫液的溫度調整方法。

藉由將調整溫度後的恆溫液供給至負載而冷卻或加熱該負載的恆溫液循環裝置，例如專利文獻1所記載之周知者。該恆溫液循環裝置，通常係概略地如圖3表示般，具有：恆溫液迴路41，係將調整溫度後的恆溫液循環地供給至負載40；冷凍迴路42，其調整前述恆溫液的溫度；及控制部43，其控制裝置全體。

前述恆溫液迴路41，係具有：液槽44，其收容前述恆溫液；泵45，將該液槽44內的恆溫液供給至負載40；及溫度感測器46，其測定供給至負載40之恆溫液的溫度，且，前述冷凍迴路42，具有：壓縮機47，其壓縮氣體狀冷媒而成為高溫高壓的氣體狀冷媒；冷凝器48，其冷卻從該壓縮機47所送出之高溫高壓的氣體狀冷媒，使其成為高壓的液狀冷媒；第一電子膨脹泵49，其 係使從該冷凝器48所送出之高壓的液狀冷媒膨脹，使其成為低溫低壓的液狀冷媒；及蒸發器50，其係將從該第一電子膨脹泵49所送出之低溫低壓的液狀冷媒藉由與前述恆溫液之間的熱交換而蒸發，使其成為低壓的氣體狀冷媒，並將該低壓的氣體狀冷媒送至前述壓縮機47。

然後，因應前述溫度感測器46所測定之恆溫液的溫度，以前述控制部43控制前述第一電子膨脹泵49的開度或前述壓縮機47的旋轉數等，藉由調整供給至前述蒸發器50之冷媒液的流量，而將前述恆溫液的溫度調整成接近設定溫度。

另一方面，此種恆溫液循環裝置中，當前述壓縮機47從關閉狀態變成開啟狀態時，該壓縮機47的高壓側(出口側)與低壓側(入口側)之間的壓差若太大時，會成為過負載而無法啟動該壓縮機47。因此，有必要在前述壓縮機47為關閉的狀態時，空出藉由將冷媒從前述高壓側流往低壓側來減低壓力差的時間(均壓動作時間)，且之後再開啟前述壓縮機47。該均壓時間通常為數分鐘左右。

但是，若空出該均壓動作時間的話，前述冷凍迴路42在該期間將無法動作，故負載40會使恆溫液的溫度大幅上升，而對之後該負載40的冷卻或加熱造成各種障礙。

然後，於前述恆溫液循環裝置，設有旁路流路51，其係連結前述壓縮機47的高壓側與低壓側(第一 電子泵49的出口側)，於該旁路流路51連接第二電子膨脹泵52，且當前述壓縮機47成為關閉時，開放該第二電子膨脹泵52使前述壓縮機47之高壓側之氣體狀冷媒的一部分流至該壓縮機47的低壓側，藉此可加快均壓動作。

但是，為了均壓動作而定為該構造的話，由於前述電子膨脹泵52昂貴，且亦必須設置前述旁路流路51，故裝置的成本提高或構造的複雜化將無法避免。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2003-28515號公報

本發明之目的為提供一種恆溫液循環裝置及恆溫液的溫度調整方法，其可藉由使用一個電子膨脹泵之簡易的迴路構造來進行恆溫液的溫度調整與均壓動作。

為了達成前述目的，本發明之恆溫液循環裝置，其特徵為具有：恆溫液迴路，其將經溫度調整過的恆溫液循環供給至負載；冷凍迴路，其將前述恆溫液的溫度藉由該恆溫液與冷媒的熱交換來進行調整；及控制部，其控制裝置全體，前述恆溫液迴路，具有：收容前述恆溫液 的液槽、將該液槽內的恆溫液供給至負載的泵、及用來測定供給至負載之恆溫液之溫度的溫度感測器，前述冷凍迴路，係將下列元件依序串連且連接成循環迴路狀而加以構成：壓縮機，其壓縮氣體狀冷媒使其成為高溫高壓的氣體狀冷媒；冷凝器，其冷卻從該壓縮機所送出之高溫高壓的氣體狀冷媒，使其成為高壓的液狀冷媒；電子膨脹泵，其係使從該冷凝器所送出之高壓的液狀冷媒膨脹，使其成為低溫低壓的液狀冷媒；及蒸發器，其係將從該電子膨脹泵所送出之低溫低壓的液狀冷媒藉由與前述恆溫液之間的熱交換而蒸發，使其成為低壓的氣體狀冷媒，並將該低壓的氣體狀冷媒送至前述壓縮機，前述控制部係構成為：因應前述溫度感測器所測定之恆溫液的溫度來控制前述壓縮機的開啟或關閉，當該壓縮機開啟時，進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比全開時還要小的限制開放狀態下來變化，當前述壓縮機關閉時，進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比前述限制開放狀態時的開度還要大的均壓用開度，並維持該均壓用開度一定時間。

本發明中，前述控制部，較佳係構成為當前述恆溫液的溫度超過設定溫度而到達上限值時，開啟前述壓縮機，並進行控制，使前述電子膨脹泵的開度成為比前述壓縮機開啟之前一刻的正常開度還要大，之後再緩緩縮小成為該正常開度；當前述恆溫液的溫度低於設定溫度而到達下限值時，關閉前述壓縮機，並進行控制，使前述電子膨脹泵的開度成為前述均壓用開度，且經過一定時間之 後使該電子膨脹泵的開度成為前述正常開度。

且，關於本發明之恆溫液的溫度調整方法，其特徵為，在前述恆溫液循環裝置中，以溫度感測器測定供給至負載之前述恆溫液的溫度，並因應該恆溫液的溫度來控制前述壓縮機的開啟或關閉，當該壓縮機開啟時，進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比全開時還要小的限制開放狀態下來變化；當前述壓縮機關閉時，進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比前述限制開放狀態時的開度還要大的均壓用開度，並保持該均壓用開度一定時間。

前述方法中，較佳為當前述恆溫液的溫度超過設定溫度而到達上限值時，開啟前述壓縮機，並進行控制，使前述電子膨脹泵的開度成為比前述壓縮機開啟之前一刻的正常開度還要大，之後再緩緩縮小成為該正常開度；當前述恆溫液的溫度低於設定溫度而到達下限值時，關閉前述壓縮機，並使前述電子膨脹泵的開度保持在前述均壓用開度一定時間，且經過一定時間之後使該電子膨脹泵的開度成為前述正常開度。

根據本發明，係藉由控制壓縮機的開啟或關閉來進行恆溫液之大致的溫度調整，且壓縮機在開啟時之細微的溫度調整，係使電子膨脹泵的開度在限制開放狀態下來進行細微的變化，且，在前述壓縮機成為關閉的時候，使前述電子膨脹泵的開度成為比前述限制開放狀態時 的開度還要大的均壓用開度，並保持一定時間使冷凍迴路內之高壓側與低壓側的壓差減小，謀求均壓化，並藉此防止在下次前述壓縮機成為開啟時的過負載，故可藉由僅使用一個電子膨脹泵之簡單的迴路構造，進行冷凍迴路內的均壓動作且安定地控制前述壓縮機的開啟或關閉，同時進行冷媒之細微的流量調整而進行恆溫液之細微的溫度調整。

1‧‧‧恆溫液迴路

2‧‧‧冷凍迴路

3‧‧‧控制部

4‧‧‧液槽

5‧‧‧負載

6‧‧‧泵

7‧‧‧溫度感測器

20‧‧‧壓縮機

21‧‧‧冷凝器

22‧‧‧電子膨脹泵

23‧‧‧蒸發器

O1‧‧‧正常開度

O3‧‧‧均壓用開度

T0‧‧‧設定溫度

T1‧‧‧上限值

T2‧‧‧下限值

圖1為表示關於本發明之恆溫液循環裝置之一實施型態的構造圖。

圖2為圖1之恆溫液循環裝置的動作時序圖。

圖3為以往之恆溫液循環裝置的構造圖。

圖1為表示關於本發明之恆溫液循環裝置的一實施型態者。該恆溫液循環裝置，係具有：恆溫液迴路1，其將經溫度調整過的恆溫液循環供給至負載而冷卻或加熱該負載；冷凍迴路2，其藉由與冷媒的熱交換來對前述恆溫液的溫度進行調整成所設定的溫度；及控制部3，其控制裝置全體。

前述恆溫液迴路1，具有：收容前述恆溫液的液槽4、將該液槽4內的恆溫液供給至前述負載5的泵 6、用來測定供給至前述負載5之恆溫液之溫度的恆溫液用溫度感測器7，及將由前述負載5回流的恆溫液在熱交換器8與前述冷凍迴路2的冷媒進行熱交換來調整至設定溫度的冷卻管9，並構成為使在該冷卻管9調整溫度後的恆溫液回到前述液槽4。

前述液槽4的出口4b與前述泵6的吸入口6a，係藉由第一供給管11連接，該泵6的吐出口6b與前述負載5之流入側配管13，係藉由第二供給管12連接，且於該第二供給管12連接有前述恆溫液用溫度感測器7。且，前述負載5的流出側配管14，連接於通過前述冷卻管9之入口9a的第一回流管15，該冷卻管9的出口9b係藉由第二回流管16連接於前述液槽4的入口4a，於該第二回流管16，連接有測定恆溫液之流量的流量開關17。且，於前述第一供給管11連接有排水排出管18，於該排水排出管18的一端設有排水排出通口18a。

另一方面，前述冷凍迴路2，係將下列元件依序串連且連接成循環迴路狀而加以構成：壓縮機20，其壓縮氣體狀冷媒使其成為高溫高壓的氣體狀冷媒；冷凝器21，其冷卻從該壓縮機20通過第一配管27所送出之高溫高壓的氣體狀冷媒，使其成為高壓的液狀冷媒；電子膨脹泵22，其係使從該冷凝器21通過第二配管28所送出之高壓的液狀冷媒膨脹，使其成為低溫低壓的液狀冷媒；及蒸發器23，其係將從該電子膨脹泵22通過第三配管29所送出之低溫低壓的液狀冷媒藉由與前述恆溫液之間的熱 交換而蒸發，使其成為低壓的氣體狀冷媒，並將該低壓的氣體狀冷媒通過第四配管30送至前述壓縮機20。前述冷凝器21係藉由電動馬達24a驅動風扇24b來冷卻冷媒的空冷式冷凝器。

於前述第二配管28，連接有測量液狀冷媒之壓力的冷媒用壓力感測器31，於前述第三配管29，連接有用來測量在前述電子膨脹泵22之出口22a的液狀冷媒之溫度的冷媒用第一溫度感測器32，於前述第四配管30，連接有用來測量由前述壓縮機20所吸入之氣體狀冷媒之溫度的冷媒用第二溫度感測器33。

前述恆溫液迴路1中的前述泵6、恆溫液用溫度感測器7、流量開關17、及前述冷凍迴路2中的前述壓縮機20、冷凝器21的電動馬達24a、電子膨脹泵22、冷媒用壓力感測器31、冷媒用第一溫度感測器32、冷媒用第二溫度感測器33，係分別連接於前述控制部3，構成為藉由該控制部3來控制裝置全體。

圖2中，表示藉由前述控制部3進行前述恆溫液之溫度控制的時序圖。該控制例，係以恆溫液來冷卻發熱之負載5的情況，以下依據該時序圖來說明進行前述恆溫液之溫度控制時的作用。

首先，於時刻t0啟動泵6，藉此將恆溫液供給至負載5。此時，前述冷凍迴路2中壓縮機20係關閉狀態，冷媒沒有循環，故不會進行前述恆溫液的冷卻。因此，供給至負載5的前述恆溫液係藉由冷卻該負載5而吸 收熱，使溫度從設定溫度T0開始漸漸上升。且，前述冷凍迴路2中前述電子膨脹泵22的開度係保持在比全開時還小的限制開放狀態下之一定的開度(正常開度)O1。

前述恆溫液的溫度，係以前述恆溫液用溫度感測器7隨時測定，且當該恆溫液的溫度，在時刻t1到達比設定溫度T0還高一定值的上限值T1時，前述壓縮機20成為開啟，使冷媒在冷凍迴路2內循環，並在前述熱交換器8中，藉由使在前述蒸發器23內流動的冷媒與在前述冷卻管9內流動的恆溫液進行熱交換來冷卻該恆溫液。此時，前述電子膨脹泵22的開度，於前述限制開放狀態下細微地被控制，且藉由伴隨於此之前述冷媒流量的變化，來進行前述恆溫液之細微的溫度調整。如圖2所示之例，如實線所示般，壓縮機20在成為開啟之後即刻，控制成將前述電子膨脹泵22的開度曲線地擴大成比前述正常開度O1還要略大的控制時最大開度O2，之後再緩緩縮小該開度，最後成為與前述正常開度O1相等。藉此，前述恆溫液的溫度，係在壓縮機20成為開啟之後即刻會暫時超過前述上限值T1，但之後便轉而緩緩下降。

然後，若前述恆溫液的溫度低於設定溫度T0，且在時刻t2到達比該設定溫度T0還低一定值的下限值T2時，前述壓縮機20成為關閉而停止冷凍迴路2內之冷媒的循環，來中止該冷媒與前述恆溫液在蒸發器23的熱交換。且，前述壓縮機20成為關閉之後即刻，較佳為與成為關閉的同時，將前述電子膨脹泵22的開度急遽且 直線地擴大成比前述控制時最大開度O2還大的均壓用開度O3，並保持該均壓用開度O3，維持該狀態一定時間之後，使該電子膨脹泵22的開度急遽且直線地回復成前述正常開度O1，並維持該狀態。

藉由前述壓縮機20的關閉，前述恆溫液的溫度，會在該壓縮機20成為關閉之後即刻暫時低於前述下限值T2，但之後便轉而緩緩上升。且，在前述電子膨脹泵22保持均壓用開度O3時，在前述冷凍迴路2內，冷媒由高壓側即前述電子膨脹泵22之上游側往低壓側即該電子膨脹泵22之下游側流動，進行均壓動作，藉此使前述冷凍迴路2內的壓差在短時間內縮小。

當前述恆溫液的溫度在時刻t3再次到達上限值時，前述壓縮機20成為開啟並再次進行該恆溫液的冷卻，但此時，於前述冷凍迴路2內，藉由前述電子膨脹泵22所致之均壓動作使高壓側與低壓側之壓差縮小，故前述壓縮機20在啟動時不會使該壓縮機20過負載，該壓縮機20的啟動係無障礙而圓滑地進行。然後，藉由重複前述動作進行前述恆溫液的溫度調整，來冷卻負載5。

如此般，藉由控制壓縮機20的開啟或關閉來進行前述恆溫液之大致的溫度調整的同時，壓縮機20在開啟時之細微的溫度調整，係使電子膨脹泵22的開度在限制開放狀態下以細微的變化來進行，且，前述壓縮機20在成為關閉時，將前述電子膨脹泵22的開度保持在比前述限制開放狀態時的開度還要大的均壓用開度O3一定 時間，使冷凍迴路2內之高壓側與低壓側之壓差減小而謀求均壓化，能防止前述壓縮機20在再次成為開啟之際的過負載，故可藉由僅使用一個電子膨脹泵22之簡易的迴路構造，來進行冷凍迴路2內的均壓動作，使前述壓縮機安定地控制開啟或關閉的同時，進行冷媒之細微的流量調整，而進行恆溫液之細微的溫度調整。

又，前述實施型態中，在前述壓縮機20成為開啟及關閉時之前述電子膨脹泵22之開度的控制，皆為與該壓縮機20成為開啟及關閉的同時進行，但在該壓縮機20成為開啟時及成為關閉時的至少一者，係如圖2的虛線所示般，在該壓縮機20成為開啟及/或關閉後經過一定時間之後，再進行前述電子膨脹泵22的開度控制亦可。

且，前述電子膨脹泵22的開度，沒有一定要沿著如圖2般的曲線變化，沿著其他曲線變化亦可。特別是將前述電子膨脹泵22的開度擴大成均壓用開度O3時、以及從該均壓用開度O3縮小至正常開度O1時，將該開度沿著傾斜的直線或曲線擴大及縮小亦可。

1‧‧‧恆溫液迴路

2‧‧‧冷凍迴路

3‧‧‧控制部

4‧‧‧液槽

4a‧‧‧入口

4b‧‧‧出口

5‧‧‧負載

6‧‧‧泵

6a‧‧‧吸入口

6b‧‧‧吐出口

7‧‧‧溫度感測器

8‧‧‧熱交換器

9‧‧‧冷卻管

9a‧‧‧入口

9b‧‧‧出口

11‧‧‧第一供給管

12‧‧‧第二供給管

13‧‧‧流入側配管

14‧‧‧流出側配管

15‧‧‧第一回流管

16‧‧‧第二回流管

17‧‧‧流量開關

18‧‧‧排水排出管

18a‧‧‧排水排出通口

20‧‧‧壓縮機

21‧‧‧冷凝器

22‧‧‧電子膨脹泵

22a‧‧‧出口

23‧‧‧蒸發器

24a‧‧‧電動馬達

24b‧‧‧驅動風扇

27‧‧‧第一配管

28‧‧‧第二配管

29‧‧‧第三配管

30‧‧‧第四配管

31‧‧‧壓力感測器

32‧‧‧第一溫度感測器

33‧‧‧第二溫度感測器

Claims (2)

1. 一種恆溫液循環裝置，其特徵為具有：恆溫液迴路，其將經溫度調整過的恆溫液循環供給至負載；冷凍迴路，其將前述恆溫液的溫度藉由該恆溫液與冷媒的熱交換來進行調整；及控制部，其控制裝置全體，前述恆溫液迴路，具有：收容前述恆溫液的液槽、將該液槽內的恆溫液供給至負載的泵、及用來測定供給至負載之恆溫液之溫度的溫度感測器，前述冷凍迴路，係將下列元件依序串連且連接成循環迴路狀而加以構成：壓縮機，其壓縮氣體狀冷媒使其成為高溫高壓的氣體狀冷媒；冷凝器，其冷卻從該壓縮機所送出之高溫高壓的氣體狀冷媒，使其成為高壓的液狀冷媒；電子膨脹泵，其係使從該冷凝器所送出之高壓的液狀冷媒膨脹，使其成為低溫低壓的液狀冷媒；及蒸發器，其係將從該電子膨脹泵所送出之低溫低壓的液狀冷媒藉由與前述恆溫液之間的熱交換而蒸發，使其成為低壓的氣體狀冷媒，並將該低壓的氣體狀冷媒送至前述壓縮機，前述控制部係構成為：因應前述溫度感測器所測定之恆溫液的溫度來控制前述壓縮機的開啟或關閉並且進行前述電子膨脹泵的開度控制；當前述恆溫液的溫度超過設定溫度而到達上限值時，開啟前述壓縮機，在該壓縮機開啟期間，進行控制使前述電子膨脹泵的開度：在比全開時還要小的限制開放狀態下，在正常開度與比該正常開度更大的控制時最大開度之間變化，來進行前述恆溫液的溫度調 整；當前述恆溫液的溫度低於設定溫度而到達下限值時，關閉前述壓縮機，並且進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比前述限制開放狀態時的開度還要大的均壓用開度，並維持該均壓用開度一定時間，之後在前述恆溫液的溫度低於上限值且在前述壓縮機關閉期間，使前述電子膨脹泵的開度回復到比前述控制時最大開度更小的前述正常開度，在前述壓縮機關閉期間維持該正常開度。
2. 一種恆溫液的溫度調整方法，係在恆溫液循環裝置中，控制冷凍迴路來調整前述恆溫液之溫度的方法，該恆溫液循環裝置係具有：恆溫液迴路，其將經溫度調整過的恆溫液循環供給至負載；及冷凍迴路，其將前述恆溫液的溫度藉由該恆溫液與冷媒的熱交換來進行調整，該冷凍迴路，係將下列元件依序串連且連接成循環迴路狀而加以構成：壓縮機，其壓縮氣體狀冷媒使其成為高溫高壓的氣體狀冷媒；冷凝器，其冷卻從該壓縮機所送出之高溫高壓的氣體狀冷媒，使其成為高壓的液狀冷媒；電子膨脹泵，其係使從該冷凝器所送出之高壓的液狀冷媒膨脹，使其成為低溫低壓的液狀冷媒；及蒸發器，其係將從該電子膨脹泵所送出之低溫低壓的液狀冷媒藉由與前述恆溫液之間的熱交換而蒸發，使其成為低壓的氣體狀冷媒，並將該低壓的氣體狀冷媒送至前述壓縮機，該恆溫液的溫度調整方法之特徵在於：以溫度感測器測定供給至負載之前述恆溫液的溫度，並因應該恆溫液的溫度來控制前述壓縮機的開啟或關閉並且進行前述電子膨 脹泵的開度控制；當前述恆溫液的溫度超過設定溫度而到達上限值時，開啟前述壓縮機，在該壓縮機開啟期間，進行控制使前述電子膨脹泵的開度：在比全開時還要小的限制開放狀態下，在正常開度與比該正常開度更大的控制時最大開度之間變化，來進行前述恆溫液的溫度調整；當前述恆溫液的溫度低於設定溫度而到達下限值時，關閉前述壓縮機，並且進行控制使前述電子膨脹泵的開度成為比前述限制開放狀態時的開度還要大的均壓用開度，並保持該均壓用開度一定時間，之後在前述恆溫液的溫度低於上限值且在前述壓縮機關閉期間，使前述電子膨脹泵的開度回復到比前述控制時最大開度更小的前述正常開度，在前述壓縮機關閉期間維持該正常開度。