(57)【要約】【課題】制御対象を設定温度に維持するチラーにおいて、コンプレッサーの使用を制限することで、省エネルギー化を達成可能にすること。【解決手段】冷媒を循環させる循環回路３の途上にコンプレッサー４と凝縮器５と膨張弁６と熱交換器７を具備した冷凍サイクル２と、凝縮器に冷却水を供給する冷却水循環回路８と、熱交換器との間で循環液を循環させながら設定温度に制御された循環液を制御対象に供給する循環液循環回路９を具備するとともに、制御対象に供給する循環液を所定温度に制御する第２の熱交換器１５と、第２の熱交換器との間で循環液を循環させながら設定温度に制御された循環液を制御対象に供給する第２の循環液循環回路１７と、第２の熱交換器に冷却水を供給する第２の冷却水循環回路１６を具備し、制御対象に供給する循環液の温度に応じて、循環液循環回路と第２の循環液循環回路を切り替えて使用することとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種の装置、プロセス等の温度制御を必要とする制御対象に循環液を循環させることで前記制御対象を予め設定した設定温度に維持するチラーであって、
冷媒を循環させる循環回路（３）の途上に、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー（４）と、該コンプレッサー（４）により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器（５）と、該凝縮器（５）で液化された冷媒を低圧にするための膨張弁（６）と、該膨張弁（６）で低圧にされた冷媒を熱交換により気化にする熱交換器（７）と、を具備した冷凍サイクル（２）と、
前記凝縮器（５）に冷却水を供給するための冷却水循環回路（８）と、
前記熱交換器（７）と前記制御対象間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する循環液循環回路（９）と、を具備するとともに、
前記制御対象に供給する循環液を予め設定した温度に制御するための第２の熱交換器（１５）と、
該第２の熱交換器（１５）と前記制御対象との間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する第２の循環液循環回路（１７）と、
前記第２の熱交換器（１５）に冷却水を供給する第２の冷却水循環回路（１６）と、を具備して、
前記制御対象に供給する循環液の温度に応じて、前記循環液循環回路（９）と第２の循環液循環回路（１７）とを切り替えて使用することを可能にしたことを特徴とするエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラー。
【請求項２】
前記コンプレッサー（４）としてインバータ制御可能なコンプレッサーを用いるとともに、前記膨張弁（６）として電子膨張弁を用いて、前記循環液循環回路（９）を使用している場合において、前記制御対象に供給する循環液の設定温度に応じて、コンプレッサー（４）の運転周波数と電子膨張弁（６）の開度を調節可能としたことを特徴とする請求項１に記載のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラー。
【請求項３】
前記第２の冷却水循環回路（１６）の途上に電磁弁（１８ｂ）を配置して、前記第２の循環液循環回路（１７）を使用している場合において、前記電磁弁（１８ｂ）の作動を制御することで、前記制御対象に供給する循環液の設定温度に応じて、前記第２の熱交換器（１５）に冷却水を供給する時間を調節可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラー。
【請求項４】
冷媒を循環させる循環回路（３）の途上に、気化した気体状の冷媒を圧縮して高圧にするためのインバータ制御可能なコンプレッサー（４）と、該コンプレッサー（４）により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器（５）と、該凝縮器（５）で液化された冷媒を低圧にするための電子膨張弁（６）と、該電子膨張弁（６）で低圧にされた冷媒を熱交換により気体にする熱交換器（７）と、を具備した冷凍サイクル（２）と、
前記凝縮器（５）に冷却水を供給するための冷却水循環回路（８）と、
前記熱交換器（７）と前記制御対象間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する循環液循環回路（９）と、を具備するとともに、
前記制御対象に供給する循環液を予め設定した温度に制御するための第２の熱交換器（１５）と、
該第２の熱交換器（１５）と前記制御対象との間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する第２の循環液循環回路（１７）と、
前記第２の熱交換器（１５）に冷却水を供給する第２の冷却水循環回路（１６）と、
該第２の冷却水循環回路（１６）の途上に配置した電磁弁（１８ｂ）と、を具備したエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーを用いた循環液温度調節方法であって、
前記制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも低い場合には、前記冷凍サイクル（２）を作動させるとともに、前記冷却水循環回路（８）を介して前記凝縮器（５）に冷却水を供給し、熱交換器（７）において循環液を所定の温度に調整し、前記循環液循環回路（９）を用いて制御対象に循環液を循環させ、
前記制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも高い場合には、前記冷凍サイクル（２）を停止するとともに、凝縮器（５）への冷却水の供給を停止し、更に、前記第２の冷却水循環回路（１６）を介して第２の熱交換器（１５）に冷却水を供給し、前記第２の熱交換器（１５）において循環液を所定の温度に調整しながら、前記第２の循環液循環回路（１７）を用いて制御対象に循環液を循環させる、ことを特徴とする循環液温度調節方法。
【請求項５】
前記循環液循環回路（９）を使用して前記制御対象に循環液を供給している場合において、前記制御対象に供給する循環液の設定温度に応じて、予め設定したパラメータに従って、コンプレッサー（４）の運転周波数と電子膨張弁（６）の開度を調節することとしたことを特徴とする請求項４に記載の循環液温度調節方法。
【請求項６】
前記第２循環液循環回路（１７）を使用して前記制御対象に循環液を供給している場合において、前記制御対象に供給する循環液の設定温度に応じて、前記電磁弁（１８ｂ）の作動を制御することで、予め設定したパラメータに従って、前記第２の熱交換器（１５）に冷却水を供給する時間を調節することとしたことを特徴とする請求項４に記載の循環液温度調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置等の各種装置やプロセス等の温度を制御するために用いられるチラー及びそれを用いた循環液温度調節方法に係り、より詳しくは、設定温度に応じて、コンプレッサーを用いて循環液を冷却する方法と冷却水を用いて循環液を冷却する方法を使い分けることを特徴としたエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラー及びそれを用いた循環液温度調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、半導体製造に際しては、各工程内において、温度を一定に制御する必要があり、そのために、液温を管理した循環液を循環させることで温度制御を行うチラーが用いられている。
【０００３】
そして、従来から半導体業界で用いられているチラーでは、一定速のコンプレッサーを使用しているとともに、このコンプレッサーを最大能力で設定することにより、チラーの冷却能力の設定を行っていた。
【０００４】
即ち、チラーでは、温度制御の対象となるプロセス等に供給する循環液の温度を所定温度に調節するための冷凍サイクルを有しており、この冷凍サイクルでは、コンプレッサー、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器間で冷媒を循環させながら、この冷媒と、温度調節の対象となるプロセス等から戻ってきた循環液とを熱交換することで、循環液温度を必要温度以下に下げて、その後に、循環液を、ヒーターで加熱することで必要温度にすることとしている。
【０００５】
一方、例えば半導体のエッチングのプロセスはポリ、メタル、オキサイドの３種類で代表されるが、各プロセスで必要とされる循環液の温度は異なっているために、従来は、チラーの設定に際しては、すべてのプロセスに対応できるように、コンプレッサーを最大能力で設定することで、チラーの冷却能力が最大になるようにしていた。即ち、従来の使用に際しては、循環液の設定温度にかかわらず、コンプレッサーを最大能力で運転することでチラーの冷却能力を最大にして循環液の冷却を行い、その後に、ヒーターによって循環液の温度を上昇させることで、循環液の温度を所定の温度にしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４２７９号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、半導体製造における多数のプロセスの中には、チラーの冷却能力が必要冷却能力を大幅に上回る場合も出てきており、即ち、循環液を、必要冷却温度を大幅に下回る温度に冷却してしまい、その結果、必要以上の冷却を行うことになり、それに伴い必要以上の加熱が必要になってしまい、エネルギーを無駄にしてしまう事態が発生していた。そのために、特に昨今は、省エネルギーを求められることが多くなっているために、従来の、いわゆる力任せの制御は敬遠されている。
【０００８】
そこで、本発明は、コンプレッサーの能力を可変することで、省エネルギー化を達成可能なチラーを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーは、
各種の装置、プロセス等の温度制御を必要とする制御対象に循環液を循環させることで制御対象を予め設定した設定温度に維持するチラーであって、
冷媒を循環させる循環回路の途上に、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサーと、該コンプレッサーにより高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器と、該凝縮器で液化された冷媒を低圧にするための膨張弁と、該膨張弁で低圧にされた冷媒を熱交換により気体にする熱交換器と、を具備した冷凍サイクルと、
前記凝縮器に冷却水を供給するための冷却水循環回路と、
前記熱交換器と前記制御対象間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する循環液循環回路と、を具備するとともに、
前記制御対象に供給する循環液を予め設定した温度に制御するための第２の熱交換器と、
該第２の熱交換器と前記制御対象との間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する第２の循環液循環回路と、
前記第２の熱交換器に冷却水を供給する第２の冷却水循環回路と、を具備して、
前記制御対象に供給する循環液温度に応じて、前記循環液循環回路と第２の循環液循環回路とを切り替えて使用することを可能にした、ことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の循環液温度調節方法は、
冷媒を循環させる循環回路の途上に、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのインバータ制御可能なコンプレッサーと、該コンプレッサーにより高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器と、該凝縮器で液化にされた冷媒を低圧にするための電子膨張弁と、該膨張弁で低圧にされた冷媒を熱交換により気体にする熱交換器と、を具備した冷凍サイクルと、
前記凝縮器に冷却水を供給するための冷却水循環回路と、
前記熱交換器と前記制御対象間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する循環液循環回路と、を具備するとともに、
前記制御対象に供給する循環液を予め設定した温度に制御するための第２の熱交換器と、
該第２の熱交換器と前記制御対象との間で循環液を循環させながら、予め設定された液温に制御された循環液を前記制御対象に供給する第２の循環液循環回路と、
前記第２の熱交換器に冷却水を供給する第２の冷却水循環回路と、
該第２の冷却水循環回路の途上に配置した電磁弁と、を具備したエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーを用いた循環液温度調節方法であって、
前記制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも低い場合には、前記冷凍サイクルを作動させるとともに、冷却水循環回路を介して凝縮器に冷却水を供給し、熱交換器において循環液を所定の温度に調整し、前記循環液循環回路を用いて制御対象に循環液を循環させ、
前記制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも高い場合には、前記冷凍サイクルを停止するとともに、凝縮器への冷却水の供給を停止して、更に、前記第２の冷却水循環回路を介して第２の熱交換器に冷却水を供給し、第２の熱交換器において循環液を所定の温度に調整しながら、前記第２の循環液循環回路を用いて制御対象に循環液を循環させる、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーでは、冷凍サイクルによって所定温度まで下げた循環液を制御対象に供給する循環液循環回路と、冷却水によって所定温度まで下げた循環液を制御対象に供給する第２の循環液循環回路を有しており、制御対象に供給する循環液の設定温度が、コンプレッサーの運転を必要とする低温域の場合には、冷凍サイクルを作動させて所定温度まで下げた循環液を制御対象に供給し、一方、制御対象に供給する循環液の設定温度が冷却水で冷却可能な高温域の場合には、冷凍サイクルを使用せずに、冷却水によって所定温度まで下げた循環液を制御対象に供給することとしている。
【００１２】
従って、循環液の設定温度にかかわらず、即ち、チラーの冷却能力が必要冷却能力を大幅に上回る場合であっても、冷凍サイクルを最大能力で運転することでチラーの冷却能力を最大にして循環液の冷却を行い、それにより、循環液を必要冷却温度を大幅に下回る温度に冷却するとともに、それに伴い必要以上の加熱を行っていた従来のチラーと異なり、制御対象に供給する循環液の設定温度が冷却水で冷却可能な高温域の場合には、冷凍サイクルの稼働が不要であるとともにヒーターの負担も少なくて済むために、省エネルギーを達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーの実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーでは、一般的なチラーと同様にコンプレッサーを有しており、このコンプレッサーも、一般的なチラーと同様に、気化した冷媒を高圧に圧縮するためのコンプレッサーと、このコンプレッサーにより高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器と、この凝縮器で液体にされた冷媒を低圧にするための膨張弁と、膨張弁で低圧にされた冷媒を熱交換により気体にする熱交換器を具しており、コンプレッサーはインバータ制御可能とし、更に、膨張弁は電子膨張弁を用いている。
【００１５】
また、本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーでは、前記凝縮器に冷却水を供給するための冷却水循環回路を有しており、この冷却水循環回路は、例えばクーリングタワーと凝縮器間を循環して、凝縮器に冷却水を供給している。
【００１６】
更に、本発明では循環液循環回路を具備しており、この循環液循環回路は、熱交換器と制御対象間で循環液を循環させながら、熱交換器とヒーターによって予め設定された温度に制御された循環液を制御対象に供給するために用いられる。
【００１７】
そして、本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーでは、第２の熱交換器、第２の循環液循環回路、及び第２の冷却水循環回路を有しており、この第２の熱交換器、第２の循環液循環回路、第２の冷却水循環回路によって、冷凍サイクルを使用することなく、循環液を所定温度に制御することを可能にしている。
【００１８】
即ち、本発明では、第２の熱交換器を有しており、この第２の熱交換器には、例えばクーリングタワー等から供給される冷却水を供給する第２の冷却水循環回路が構成されており、第２の熱交換器と制御対象との間で循環液を循環させるための第２の循環液循環回路が連結されており、第２の冷却水循環回路の途上には電磁弁が配置されている。そして、循環液は、第２の熱交換器内において冷却水との熱交換によって液温が下げられ、その後、ヒーターによって設定温度に調整された後に制御対象に供給される。
【００１９】
そして、このように構成される本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラーによって循環液の温度制御を行う場合には、制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも低い場合には、冷凍サイクルを作動させるとともに、冷却水循環回路を介して凝縮器に冷却水を供給し、熱交換器において循環液を所定の温度に調整しながら、循環液循環回路を用いて制御対象に循環液を循環させる。
【００２０】
一方、制御対象に供給する循環液温度が予め設定した温度よりも高い場合には、冷凍サイクルを停止するとともに、凝縮器への冷却水の供給を停止し、更に、第２の冷却水循環回路を介して第２の熱交換器に冷却水を供給する。そして、第２の熱交換器において循環液を所定温度に調整しながら、第２の循環液循環回路を用いて制御対象に循環液を循環させる。
【００２１】
ここで、循環液循環回路を使用して制御対象に循環液を供給している場合において、制御対象に供給する循環液温度に応じて、予め設定したパラメータに従って、コンプレッサーの周波数と電子膨張弁の開度を調節するとよく、これにより、コンプレッサーを最大能力で運転することを防止でき、また、循環液温度に適した冷媒の蒸発温度を設定する事も出来、省エネルギーと最適な蒸発温度での運転を実現する事が可能となる。
【００２２】
また、第２循環液循環回路を使用して制御対象に循環液を供給している場合において、制御対象に供給する循環液温度に応じて、第２の冷却水循環回路の途上に配置した電磁弁の作動を制御し、それにより、予め設定したパラメータに従って、第２の熱交換器に冷却水を供給する時間を調節するとよく、これにより、循環液の液温を必要以上に下げることを回避し、ヒーターの負担を少なくし、それによっても省エネルギーを達成する事が出来る。
【実施例１】
【００２３】
本発明のエリア別パラメータ制御方式ハイブリッドチラー（以下単に「チラー」と言う。）の実施例について、図面を参照して説明すると、図１は、本実施例のチラーの構成を示すブロック図であり、図において１が本実施例のチラーである。
【００２４】
また、図において２は冷凍サイクルであり、本実施例のチラーに用いられる冷凍サイクル２は一般的に用いられている冷凍サイクルと同様に、冷媒を循環させる循環回路３を有しており、この循環路３の途上には、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー４と、このコンプレッサー４により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器５と、この凝縮器５で液化された冷媒を低圧にするための膨張弁６と、膨張弁６で低圧にされた冷媒を熱交換により気化させる蒸発器としての熱交換器７を具備している。そして、本実施例において前記コンプレッサー４はインバータ制御可能なコンプレッサーを用いており、更に、前記膨張弁６は電子膨張弁としている。
【００２５】
次に、図において８は冷却水循環回路であり、この冷却水循環回路８は、コンプレッサー４で高圧高温にされた気体状の冷媒を熱交換によって凝縮するために用いられている。
【００２６】
即ち、前記冷却水循環回路８は、クーリングタワー等で冷却された冷却水を前記凝縮器５へ供給する冷却水供給路８０１と、凝縮器５において冷媒との間で熱交換を行い温度が上昇した後の冷却水を再びクーリングタワー等に戻す冷却水戻り路８０２とを有しており、クーリングタワー等と凝縮器との間を循環する循環路としている。
【００２７】
次に、図において９は循環液循環路であり、この循環液循環回路９は、半導体のエッチングプロセス等の、温度制御を行う制御対象と、前記熱交換器７との間で循環液を循環させながら、この循環液を、予め設定された液温に制御して前記制御対象に供給するために用いられている。
【００２８】
即ち、この循環液循環回路９は、熱交換器７で温度が下げられた循環液を制御対象に供給するための循環液供給路９０１と、制御対象に置いて温度が上昇された循環液を熱交換器７に戻すための循環液戻り路９０２を有しており、循環液供給路９０１の途上には、熱交換器で温度が下げられた循環液を加熱して設定温度にするためのヒーター９０３が配置され、循環液戻り路９０２の途上にはポンプ９０４が配置されている。
【００２９】
なお、図において１１は、前記熱交換器７の手前において熱交換器７にホットガスを供給するためのホットガス供給路で、１２はホットガスの流量等を調節するための電子膨張弁である。また、図において１３は、コンプレッサー４を冷却するためにコンプレッサー４に冷媒を供給するための冷却用冷媒供給路であり、１４は、コンプレッサー４に供給する冷却用冷媒の流量等を調節するための電子膨張弁である。
【００３０】
また、図において２０は循環液タンク、２１はフロートスイッチ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは電磁弁、更に、２４は温度センサー、２３、２５は圧力センサー、１９は制水弁、２６はドレイン用バルブである。
【００３１】
次に、図において１５は、第２の熱交換器である。即ち、本実施例のチラー１では、冷凍サイクル２を用いて循環液の温度を下げる蒸発器としての熱交換器の他に、冷凍サイクルを用いずに冷却水によって循環液の液温を下げるための第２の熱交換器１５を有しており、制御対象に供給する循環液の設定温度が、コンプレッサー４の運転を必要とする低温域の場合には、冷凍サイクル２を作動させて循環液の液温を所定温度まで下げ、一方、制御対象に供給する循環液の設定温度が、コンプレッサー４の運転を必要としない高温域の場合には、冷凍サイクル２を使用せずに、冷却水によって循環液の液温を所定温度まで下げることとしている。
【００３２】
即ち、前記第２の熱交換器１５には、クーリングタワー等で冷却された冷却水を前記第２の熱交換器１５へ供給する第２の冷却水循環回路１６と、温度制御を行う制御対象と前記第２の熱交換器１５との間で循環液を循環させる第２の循環液循環回路１６が連結されている。
【００３３】
そして、前記第２の冷却水循環回路１６は、クーリングタワー等で冷却された冷却水を前記第２の熱交換器１５へ供給する第２の冷却水供給路１６０１と、第２の熱交換器１５において、設定温度よりも高温になって制御対象から戻ってきた循環液の間で熱交換を行って温度が上昇した後の冷却水を、再びクーリングタワー等に戻す第２の冷却水戻り路１６０２とを有しており、クーリングタワー等と第２の熱交換器１５との間を循環する循環路としている。
【００３４】
また、前記第２の循環液循環回路１７は、第２の熱交換器１５で温度が下げられた循環液を制御対象に供給するための第２の循環液供給路１７０１と、制御対象において温度が上昇された循環液を第２の熱交換器１５に戻すための第２の循環液戻り路１７０２を有している。
【００３５】
そして、この構成において、制御対象に供給され、制御対象において設定温度よりも高温になって戻ってきた循環液は、第２の熱交換器１５において、第２の冷却水供給路１６０１によって供給されてきた冷却水との間で熱交換が行われて、液温が所定温度まで下げられる。
【００３６】
従って、本実施例のチラーでは、制御対象に供給する循環液の設定温度が、コンプレッサー４の運転を必要としない高温域の場合には、第２の熱交換器１５において循環液の液温を下げることができるので、これにより、コンプレッサー４の作動を不要として、省エネを達成することが可能である。
【００３７】
なお、本実施例においては、図にも示されているように、冷却水供給路８０１を分岐させて第２の冷却水供給路１６０１を構成するとともに、第２の冷却水戻り路１６０２は前記冷却水戻り路８０２に合流させ、冷却水供給路８０１における第２の冷却水供給路１６０１の分岐箇所よりも凝縮器５側と、第２の第２の冷却水供給路１６０１の途上に電磁弁１８ａ、１８ｂを配置し、電磁弁１８ａ、１８ｂの切り替えによって冷却水の供給先を凝縮器５と第２の熱交換器１５のいずれかに切り替え可能としている。また１９は制水弁でコンプレッサー４の圧力に応じて冷却水の流量を調整している。
【００３８】
更に、本実施例における前記第２の循環液循環回路１７では、循環液戻り路９０２におけるポンプ９０４よりも熱交換器７側を分岐させて第２の循環液戻り路１７０２を構成するとともに、第２の循環液供給路１７０１を前記循環液供給路９０１におけるヒーター９０３の手前側に合流させて、循環液戻り路９０２における第２の循環液戻り路１７０２の分岐箇所よりも熱交換器側と、第２の循環液戻り路１７０２の途上に電磁弁１８ｃ、１８ｄを配置し、電磁弁１８ｃ、１８ｄの切り替えによって循環液の戻り先を熱交換器（蒸発器）７と第２の熱交換器１５のいずれかに切り替え可能としている。そのため、本実施例のチラー１では、コンプレッサー４の運転を行っている場合とコンプレッサー４を停止している場合の双方において、ポンプ９０４とヒーター９０３を共有可能とし、コスト削減を達成可能としている。
【００３９】
但し、必ずしもこのように構成する必要は無く、第２の冷却水循環回路１６、第２の循環液循環回路１７を冷却水循環回路８、循環液循環回路９とは別に構成しても良い。
【００４０】
次に、このように構成される本実施例のチラーを用いて、制御対象に供給する循環液の温度を調節する本発明の循環液温度調節方法の実施例について説明すると、本実施例の循環液温度調節方法では、予め、冷凍サイクル２によって循環液の液温を下げる場合と冷却水によって循環液の液温を下げる場合の境となる循環液の設定温度（基準温度）を設定しておく。即ち、循環液の設定温度が基準温度よりも低い場合には冷凍サイクル２を作動させ、冷凍サイクル２によって循環液の液温を下げ、一方、循環液の設定温度が基準温度よりも高い場合には、冷凍サイクル２は作動させず、冷却水によって循環液の液温を下げることとしている。
【００４１】
また、本実施例の循環液温度調節方法では、設定される可能性のある循環液の設定温度を、予め複数のエリアに分割しておくとともに、それぞれのエリアに応じて、コンプレッサー４の運転周波数、電子膨張弁６、１２、１４の開度、第２の冷却水供給路の途上に配置した電磁弁１８ｂのオンタイム等をパラメータ化して予め設定しておく。
【００４２】
そして、制御対象に供給する循環液の設定温度が基準温度よりも低い場合には、前記電磁弁１８ａ、１８ｂを切り替えて冷却水が凝縮器５に循環されるようにするとともに、循環液は熱交換器７と制御対象間を循環するように、電磁弁１８ｃと１８ｄを切り替える。そして、冷凍サイクル２を作動させるとともに、ポンプ９０４を駆動して熱交換器７と制御対象間で循環液を循環させ、冷却水循環回路８を介して凝縮器５に冷却水を供給し、熱交換器７において、循環液を所定温度迄下げ、更に所定温度まで下げた循環液をヒーター９０３によって設定温度まで上昇させながら、循環液循環回路９を用いて制御対象に循環液を供給する。
【００４３】
また、このとき、本実施例の循環液温度調節方法では、設定された循環液の温度が属するエリアに応じて、コンプレッサー４の運転周波数、電子膨張弁６、１２、１４の開度等のパラメータを、手動、あるいは自動で設定することとしている。
【００４４】
そのために、本実施例の循環液温度調節方法では、循環液の設定温度にかかわらずにコンプレッサー４を最大能力で運転してチラーの冷却能力を最大にしていた従来の方法と異なり、循環液の設定温度に応じてコンプレッサーの運転を制御することができ、省エネルギーを達成することが可能である。なおこのとき、前述したように、本実施例のチラー１では、前記熱交換器７の手前において熱交換器７にホットガスを供給するためのホットガス供給路１１と、ホットガスの流量等を調節するための電子膨張弁１２を有しているため、コンプレッサー４の運転周波数の調整だけでは希望の冷却能力に冷却能力の調整ができない場合等のときに、電子膨張弁１２を用いて熱交換器７に流入するホットガスの流量を制御することで、冷却能力を希望の冷却能力に調整することが可能である。
【００４５】
次に、本実施例の循環液温度調節方法では、制御対象に供給する循環液の設定温度が基準温度よりも高い場合には、前記冷凍サイクル２を作動させず、前記電磁弁１８ａ、１８ｂを切り替えて冷却水が第２の熱交換器１５に循環されるようにするとともに、電磁弁１８ｃ、１８ｄを切り替えて、循環液は第２の熱交換器１５と制御対象間を循環するようにする。そして、ポンプ９０４を駆動して第２の熱交換器１５と制御対象間で循環液を循環させ、第２の冷却水循環回路１６を介して第２の熱交換器１５に冷却水を供給し、第２の熱交換器１５において、冷却水との熱交換で循環液を所定温度まで下げ、更に所定温度まで下げた循環液をヒーター９０３によって設定温度に調整しながら、制御対象に循環液を供給する。
【００４６】
また、このとき、本実施例の循環液温度調節方法では、前記予め決めたパラメータに従って、設定された循環液の温度が属するエリアに応じて、オンタイムによる冷却水供給の時間を設定し、それにより、必要以上の循環液の冷却を回避することにより省エネルギーを達成する事が可能である。
【００４７】
即ち、循環液の設定温度が高温の場合には、冷却水を継続して第２の熱交換器１５に供給して循環液との熱交換を行うと、循環液を必要以上に冷却してしまい、それによりヒーター容量が大きくなってしまうことが考えられる。そこで、本実施例の循環液温度調節方法では、予め循環液の設定温度を複数のエリアに分割するとともにそれぞれのエリアに応じて電磁弁１８ｂのオンタイムによる冷却水供給の時間を決めておき、設定された循環液の温度が属するエリアに応じて、電磁弁１８ｂのオンタイムによる冷却水供給の時間を、自動、あるいは手動で設定することとしている。
【００４８】
そのために、本実施例の循環液温度調節方法では、循環液を必要以上に冷却してヒーター容量を大きくしてしまうことを回避でき、それにより、省エネルギーを達成することが可能である。
【００４９】
なお、冷却水によって循環液の冷却を行う従来のヒートイクスチェンジャーにおいては、広い温度範囲を制御するために、複数の熱交換器を使って対応していたが、この点、本実施例では、第２の熱交換器に冷却水を供給する時間を時間比例制御するために、熱交換器を複数設置する必要が無くなり、装置をコンパクトにすることが可能である。
【００５０】
このように、本実施例のチラー及び循環液温度調節方法では、冷凍サイクルによって循環液の温度を下げる回路と、冷凍サイクルを使用せずに、冷却水によって循環液の温度を下げる回路の２系統の回路を有しており、制御対象に供給する循環液の設定温度が、予め設定した基準温度よりも低い場合には冷凍サイクルを作動させて循環液の温度を下げ、一方、制御対象に供給する循環液の設定温度が基準温度よりも高い場合には冷凍サイクルを使用せずに冷却水によって循環液の温度を下げることとしているために、無駄なエネルギーの使用を回避することが可能である。
【００５１】
またそのとき、本実施例の循環液温度調節方法では、循環液の設定温度を複数のエリアに分割するとともに、それぞれのエリアにおいて、コンプレッサーの運転周波数、電磁膨張弁６、１２、１４の開度、更に、第２の熱交換器１５に冷却水を供給する電磁弁１８ｂのオンタイム等のパラメータを決めておき、設定された循環液の温度が属するエリアに応じて、冷凍サイクルを作動させているときにはコンプレッサー４の周波数と電子膨張弁６、１２、１４の開度を設定し、冷凍サイクルを作動していないときには第２の熱交換器１５に循環液を供給する電磁弁１８ｂのオンタイムを設定することとしているために、循環液を必要以上に冷却してヒーターの出力を大きくすることを回避でき、それにより、省エネルギーを達成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、各種装置、プロセス等の制御対象の温度を制御するためのチラーにおいて、冷凍サイクルによって循環液の温度を下げる回路と冷凍サイクルを使用せずに冷却水によって循環液の温度を下げる回路の２系統の回路を有して、循環液の設定温度に応じて２系統の回路を使い分け、且つ循環液の設定温度に応じて設定温度のエリア別にコンプレッサーの運転周波数、電子膨張弁の開度、電磁弁のオンタイムの時間等をパラメータ化して運転する事で省エネルギーを達成可能としているため、所定温度の循環液を制御対象に供給するチラーの全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    チラー
２    冷凍サイクル
３    循環路
４    コンプレッサー
５    凝縮器
６    電子膨張弁
７    熱交換器（蒸発器）
８    冷却水循環回路
８０１    冷却水供給路
８０２    冷却水戻り路
９    循環液循環回路
９０１    循環液供給路
９０２    循環液戻り路
９０３    ヒーター
９０４    ポンプ
１１    ホットガス供給路
１２    電子膨張弁
１３    コンプレッサー冷却用冷媒供給路
１４    電子膨張弁
１５    第２の熱交換器
１６    第２の冷却水循環回路
１６０１    第２の冷却水供給路
１６０２    第２の冷却水戻り路
１７    第２の循環液循環回路
１７０１    第２の循環液供給路
１７０２    第２の循環液戻り路
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ    電磁弁
１９    制水弁
２０    循環液タンク
２１    フロートスイッチ
２２    電磁弁
２３    圧力センサー
２４    温度センサー
２５    圧力センサー
２６    ドレイン用バルブ
【図１】
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