(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第2インジェクション回路には、前記冷却回路から前記加熱回路に冷媒が流入することを防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項1記載の温度調整装置。
【背景技術】
【0002】
半導体装置、液晶ディスプレイなどの製造工程では、高精度に温度制御された環境が必要となっている。また、種々の電子部品の製造工程においては低温環境においても作動するように環境試験が実施される。
いずれも温度環境を整えるために種々の温度調整装置が用いられている。
【0003】
従来の温度調整装置として、例えば特許文献1に示す構造のものが挙げられる。
特許文献1の温度調整装置は、室内の空気温度及び湿度を所定温度及び所定湿度に調整するものであって、圧縮機で圧縮された冷媒を、室外の凝縮器と、室内の加熱器に分配し、室外の凝縮器を通過した冷媒を室内の冷却器に導入させ、調整対象空気を加熱器と冷却器を通過させることで温度調整を実行している。
【0004】
特許文献1記載の温度調整装置は、室内の加熱器を通過して調整対象空気を加熱した後の冷媒を、圧縮機に戻す前に室外の凝縮器を通過した冷媒と混合して室内の冷却器に導入するようにしている。これがいわゆる冷媒レヒート回路である。
【0005】
なお、特に室内環境を低温に調整するための温度調整装置としては、特許文献2に示す構造のものが挙げられる。
特許文献2の温度調整装置は、冷凍サイクルにおいて、圧縮機の中間圧力部(インジェクション口)に冷媒を液インジェクションすることにより、圧縮機の過熱防止を図るようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述した特許文献1のような冷媒レヒート回路を採用した従来の温度調整装置において、低温域で主に使用する場合には、圧縮機の過熱を防止するために、特許文献2に示すようなインジェクション回路を採用することは効果的である。
しかし、温度調整装置を主に低温域で運転し続けると各熱交換器が着霜するので、各熱交換器のデフロストを実行する必要がある。デフロストは、加熱器側への冷媒流量を増やし、温度調整装置内の室内を高温にした状態で連続運転することによって行われる。
【0008】
従来の温度調整装置において、高温の連続運転を実行した場合、加熱器側に流れる冷媒量が多いため、冷却器側に流れる冷媒量が少なくなる。このため、液インジェクションによる圧縮機のインジェクション口へ導入する冷媒量も減少してしまい、圧縮機の過熱運転の回避ができなくなる。そして、高温の連続運転を行って過熱運転がなされることで、圧縮機の性能の低下及び圧縮機の寿命が短くなってしまうという課題がある。
【0009】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、圧縮機の過熱運転を防止でき、圧縮機の性能低下を防止するとともに寿命を長くすることができる温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明にかかる
温度調整装置によれば、調整対象空気の温度を
通常運転時には0℃以下の状態となるように調整する温度調整装置
であって、中間圧力部にインジェクション口が設けられた圧縮機と、圧縮機で圧縮されて送り出される冷媒が分配され、分配された一方の冷媒が、外部熱源である外部熱媒体へ熱を放出する凝縮器、第1膨張弁、冷却器、圧縮機の順に循環される冷却回路と、分配された他方の冷媒が、加熱器、第2膨張弁の順に通過した後、前記冷却回路の冷却器の上流側において前記冷却回路に合流するように設けられた加熱回路と、前記冷却回路において前記凝縮器を通過した冷媒を前記圧縮機のインジェクション口に液インジェクションするために、前記冷却回路の凝縮器の出口と第1膨張弁との中途部と前記圧縮機のインジェクション口との間を接続した第1インジェクション回路と、前記加熱回路において前記加熱器を通過した冷媒を前記圧縮機のインジェクション口に液インジェクション
して、高温で連続運転するデフロスト時に前記圧縮機の過熱運転を防止するために、前記加熱回路の加熱器の出口と第2膨張弁との中途部と前記第1インジェクション回路との間、又は前記加熱回路の加熱器の出口と第2膨張弁との中途部と前記冷却回路の前記凝縮器の出口と第1膨張弁との中途部との間を接続した第2インジェクション回路とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、高温で連続運転する場合には、高温回路側に多くの冷媒が流通し、低温回路を流通する冷媒量が減少してしまうが、第2インジェクション回路によって、必要な量の冷媒を圧縮機のインジェクション口に液インジェクションできる。このため圧縮機の過熱運転を防ぐことができる。
【0011】
また、前記第2インジェクション回路には、前記冷却回路から前記加熱回路に冷媒が流入することを防止する逆止弁が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、第2インジェクション回路における冷媒の逆流を防止できる。
【0012】
また、前記加熱器と前記第2膨張弁との間には、逆流防止用の逆止弁が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、装置の立ち下げ時に、加熱器に冷媒が逆流することを防止できる。
【0013】
本発明にかかる温度調整装置によれば、調整対象空気の温度を
通常運転時には0℃以下の状態となるように調整する温度調整装置
であって、圧縮機と、圧縮機で圧縮されて送り出される冷媒が分配され、分配された一方の冷媒が、外部熱源である外部熱媒体へ熱を放出する凝縮器、第1膨張弁、冷却器、圧縮機の順に循環される冷却回路と、分配された他方の冷媒が、加熱器、第2膨張弁の順に通過した後、前記冷却回路の冷却器の上流側において前記冷却回路に合流するように設けられた加熱回路と、前記冷却回路において前記凝縮器を通過した冷媒を前記圧縮機の上流側にバイパスするために、前記冷却回路の凝縮器の出口と第1膨張弁との中途部と前記圧縮機の上流側との間を接続した第1バイパス回路と、前記加熱回路において前記加熱器を通過した冷媒を前記圧縮機の上流側にバイパス
して、高温で連続運転するデフロスト時に前記圧縮機の過熱運転を防止するために、前記加熱回路の加熱器の出口と第2膨張弁との中途部と前記第1バイパス回路との間を接続した第2バイパス回路とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、高温で連続運転する場合には、高温回路側に多くの冷媒が流通し、低温回路を流通する冷媒量が減少してしまうが、第2バイパス回路によって、必要な量の冷媒を圧縮機の上流側にバイパスできる。このため圧縮機の過熱運転を防ぐことができる。
【0014】
また、前記第2バイパス回路には、前記冷却回路から前記加熱回路に冷媒が流入することを防止する逆止弁が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、第2バイパス回路における冷媒の逆流を防止できる。
【0015】
また、前記加熱器と前記第2バイパス回路との間には、逆流防止用の逆止弁が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、装置の立ち下げ時に、加熱器に冷媒が逆流するおそれがあるが、これを防止できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の温度調整装置では、圧縮機の過熱運転を防止することができ、圧縮機の性能低下を防止し、且つ圧縮機の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(第1の実施形態)
本発明に係る温度調整装置によって構成された低温槽の概略構成を
図1に示す。
図2は、構成要素の配置位置などについて、配管がわかりやすいように簡略化して図示したものである。
以下、
図1及び
図2に基づいて、本実施形態の温度調整装置について説明する。なお、本実施形態の温度調整装置は、低温環境試験等を実施するために用いられる低温槽を構成している。そこで、以下の説明では、本実施形態の温度調整装置を、低温槽と称して説明する。
【0019】
低温槽30は、電子部品や電子機器などの低温試験に用いられるものであって、冷媒レヒート回路を採用し、電気ヒータを採用しないヒータレス低温槽である。
低温槽30は、槽31内を所定の低温域に調整し、この温度を維持することができる。具体的には、低温槽30は、−40℃〜30℃の範囲で温度調整が可能となっている。ただし、低温槽30が30℃まで温度上昇させるのは、デフロストのときだけであって、通常運転時は槽内温度が0℃以下の状態となるように調整している。
【0020】
低温槽30は、電子部品や電子機器などが収納され、所定温度に維持できる槽31を備えている。
槽31内には、槽31内の空気を冷却する際に用いられる蒸発器32(特許請求の範囲でいう冷却器)と、槽31内の空気を加熱する際に用いられる再熱器34(特許請求の範囲でいう加熱器)とが配置されている。
また、槽31内には、蒸発器32及び再熱器34によって冷却又は加熱された空気を循環させるためのファン35が設けられている。
【0021】
槽31内のファン35からの空気流の出口付近には、温度センサ36が配置されており、槽31内の温度を検出することができる。温度センサ36は、制御部38に接続されており、制御部38は温度センサ36で検出した温度に基づいて、後述する制御弁を調整して温度制御を実行する。
【0022】
本実施形態の低温槽30は、冷媒を圧縮する圧縮機40を備えている。本実施形態の圧縮機40は、中間圧力部にインジェクション口40aが設けられ、液インジェクション可能な構成となっている。
圧縮機40から吐出される冷媒は、加熱回路50と、冷却回路52に分岐される。加熱回路50には、再熱器34と、再熱器34から出た冷媒を膨張させて低圧にする第2膨張弁48が設けられている。冷却回路52には、凝縮器44と、蒸発器32と、蒸発器32から出た冷媒を膨張させて低圧にする第1膨張弁46が設けられている。
【0023】
圧縮機40から吐出される冷媒は分岐され、分岐先の各管路に設けられた複数の制御弁42a,42bによって加熱回路50と冷却回路52に分配される。制御部38は複数の制御弁42a,42bの開度をそれぞれ調整することによって、加熱回路50に流れる冷媒量と冷却回路52に流れる冷媒量(すなわち、加熱回路50と冷却回路52に流れる冷媒の分配比率)を調整し、槽31内の温度を調整することができる。
なお、本明細書中では、加熱回路50と冷却回路52に分配される冷媒の分配比率は、複数の制御弁で制御することについて説明しているが、1つの三方弁を用いて冷媒の分配比率を制御してもよい。
【0024】
圧縮機40から吐出されたのち、制御弁42bを通過して冷却回路52に分配された一方の冷媒は、まず凝縮器44に導入される。凝縮器44には外部熱媒体である冷却水が導入されている。凝縮器44に導入された冷媒は、冷却水と熱交換して冷却され高圧液化される。冷却水としては、通常の水道水などを用いることができる。また、凝縮器44としては、水冷型に限定するものではなく、ファンなどを設けて低温槽30の外部空気と熱交換する空冷型であってもよい。
【0025】
凝縮器44で冷却され液化された冷媒は、その後、第1膨張弁46を経て蒸発器32に導入される。
蒸発器32に導入された冷媒は、槽31内の空気と熱交換して気化し、その蒸発潜熱により槽31内の空気を冷却する。蒸発器32で槽31内の空気と熱交換した冷媒は加熱されてガス化し、その後圧縮機40に戻る。
【0026】
一方、圧縮機40から吐出されたのち、制御弁42aを通過して加熱回路50に分配された他方の冷媒は、まず再熱器34に導入される。再熱器34に導入された冷媒は、槽31内の空気と熱交換して槽31内の空気を加熱する。再熱器34で槽31内の空気と熱交換した冷媒は冷却され液化される。再熱器34から出た冷媒は、第2膨張弁48を経て、冷却回路52の第1膨張弁46の下流側において、蒸発器32に導入される前に、冷却回路52を流れる冷媒に合流する。
【0027】
このように、加熱回路50側の再熱器34で加熱し、冷媒を圧縮機40に戻す前に、冷却回路52の冷媒とともに蒸発器32に導入して潜熱を利用する回路を冷媒レヒート回路という。冷媒レヒート回路を採用することで、電気ヒータで調整対象空気を加熱しなくてもよく、省エネ効果が高いという利点がある。
【0028】
本実施形態の圧縮機40は上述したようにインジェクション口40aを有しており、インジェクション口40aには冷却回路52から凝縮器44で冷却され液化された冷媒を液インジェクションさせるための第1インジェクション回路54が接続されている。第1インジェクション回路54は、冷却回路52における凝縮器44と第1膨張弁46との間から分岐し、圧縮機40のインジェクション口40aに接続されている。
【0029】
第1インジェクション回路54の中途部には、制御弁55と、制御弁55とインジェクション口40aとの間に減圧回路56が設けられている。制御弁55は、第1インジェクション回路54から圧縮機40のインジェクション口40aに液インジェクションする冷媒の量を制御することができる。また、インジェクション口40aに液インジェクションする前に減圧回路56が設けられていることで、液インジェクションする冷媒を減圧させている。減圧され膨張し低温となった冷媒(液)を、圧縮機40のインジェクション口40aに液インジェクションすることで、圧縮機40の過熱運転の防止が図れる。
【0030】
また、加熱回路50から分岐して加熱回路50を流れる冷媒を圧縮機40のインジェクション口40aに液インジェクションさせる第2インジェクション回路58が設けられている。
第2インジェクション回路58は、再熱器34の出口と第2膨張弁48との中途部から分岐し、第1インジェクション回路54の制御弁55の上流側に接続されている。このように、加熱回路50から圧縮機40のインジェクション口40aに冷媒を液インジェクションすることによって、低温槽30が高温で連続運転する場合(例えば、デフロスト時)には、加熱回路50に多くの冷媒が流通しているが、この第2インジェクション回路58によって、加熱回路50の冷媒を圧縮機40のインジェクション口40aに液インジェクションできる。このため圧縮機40の過熱運転を防ぐことができる。
【0031】
なお、再熱器34と第2膨張弁48の間の管路には、逆止弁60が設けられている。装置の立ち下げ時には、再熱器34に冷媒が逆流するおそれがあるが、この逆止弁60を設けることによってこの冷媒の逆流を防止できる。
さらに、第2インジェクション回路58の中途部にも逆止弁62が設けられており、冷却回路の高圧圧力側(凝縮器の出口から第1膨張弁)からの冷媒が第2インジェクション回路58を介して加熱回路50へ流入することを防止できる。
【0032】
(第2の実施形態)
図3に、低温槽としての温度調整装置の第2の実施形態の構成を示す。
図3は、
図2と同様に配置位置などを省略し、配管がわかりやすいように簡略化して図示したものである。
なお、上述した第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
【0033】
本実施形態の低温槽30は、第2インジェクション回路58の接続位置が、上述した第1の実施形態とは異なっていることが特徴である。
すなわち、本実施形態では、第2インジェクション回路58は、第1インジェクション回路54に接続されているのではなく、冷却回路52の凝縮器44の下流側であって、第1インジェクション回路54の接続部よりも上流側に接続されている。
このような実施形態であっても、低温槽30が高温で連続運転する場合には、加熱回路50に多くの冷媒が流通しているが、この第2インジェクション回路58によって、加熱回路50において再熱器34を出て第2膨張弁48に入る前の加熱回路50の冷媒を冷却回路52に導入させ、そして冷却回路52に導入された冷媒は第1インジェクション回路54を通して圧縮機40のインジェクション口40aに液インジェクションできる。このため圧縮機40の過熱運転を防ぐことができる。
【0034】
(第3の実施形態)
次に、低温槽としての温度調整装置において、インジェクション回路ではなく、バイパス回路を採用した実施形態について、
図4に基づいて説明する。
なお、上述してきた各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態ではインジェクション回路を採用していないので、圧縮機40はインジェクション口が設けられていないものを採用できる。
【0035】
そして、本実施形態の低温槽30は、冷却回路52から圧縮機40への戻り管(蒸発器32から圧縮機40へ冷媒を戻す管路)68へ、蒸発器32を経由せずに冷媒をバイパスする第1バイパス回路64が接続されている。第1バイパス回路64は、冷却回路52における凝縮器44と第1膨張弁46との間から分岐し、圧縮機40への流入口側の戻り管68に接続されている。
【0036】
また、加熱回路50から戻り管68へ、蒸発器32を経由せずに冷媒をバイパスする第2バイパス回路66が接続されている。第2バイパス回路66は、再熱器34の出口と第2膨張弁48との中途部から分岐し、第1バイパス回路64の制御弁55の上流側に接続されている。
このように、加熱回路50から圧縮機40の流入口側に冷媒をバイパスすることによって、低温槽30が高温で連続運転する場合(例えば、デフロスト時)には、加熱回路50に多くの冷媒が流通しているが、この冷媒を第2バイパス回路66を通して第1バイパス回路64へ導入し、加熱回路50の冷媒を圧縮機40の流入口側にバイパスできる。このため圧縮機40の過熱運転を防ぐことができる。
【0037】
(第4の実施形態)
次に、バイパス回路を採用した他の実施形態について、
図5に基づいて説明する。
なお、上述してきた各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態もインジェクション回路を採用していないので、圧縮機40はインジェクション口が設けられていないものを採用できる。
【0038】
本実施形態の低温槽30は、第2バイパス回路66の接続位置が、上述した第3の実施形態とは異なっていることが特徴である。
すなわち、本実施形態では、第2バイパス回路66は、第1バイパス回路64に接続されているのではなく、冷却回路52の凝縮器44の下流側であって、第1バイパス回路64の接続部よりも上流側に接続されている。
このような実施形態であっても、低温槽30が高温で連続運転する場合には、加熱回路50に多くの冷媒が流通しているが、再熱器34を出て第2膨張弁48に入る前の冷媒を第2バイパス回路66を通して冷却回路52へ導入させ、そして冷却回路52に導入した冷媒は第1バイパス回路64へ流れるので、加熱回路50の冷媒を圧縮機40の流入口側にバイパスできる。このため圧縮機40の過熱運転を防ぐことができる。
【0039】
なお、上述してきたように冷媒レヒート回路を採用した本発明においては、高温運転時に加熱回路側の冷媒をインジェクション回路又はバイパス回路にて圧縮機に導入する構成を採用している。
この場合、インジェクション回路により圧縮機のインジェクション口に液冷媒を導入する方が、バイパス回路で圧縮機の流入口側に液冷媒を導入する場合よりも圧縮機の熱容量を変化させずに行うことができる。
【0040】
上述してきた各実施形態では、本発明の温度調整装置の一例として低温槽における実施形態について説明してきた。
しかし、本発明にかかる温度調整装置としては、調整対象空気の温度を所定温度に調整できるものであればよく、低温槽に限定するものではない。