(57)【要約】      （修正有）【課題】温度調整対象の流体に対する加熱能力が不足し、補助電気ヒータ等の補助加熱手段を必要とする従来の温度調整装置の課題を解決した温度調整装置を提供する。【解決手段】加熱回路の加熱器１４と冷却回路の冷却器１６とを通過する温度調整対象の流体を温度調整するように、圧縮機１８から吐出した高温の熱媒体の一部を加熱器１４に供給すると共に、残余部を凝縮・冷却してから断熱的に膨張して更に冷却して冷却器１６に供給する比例三方弁２０と、加熱器１４で冷却・凝縮してから断熱的に膨張して、外部雰囲気温度の空気流から吸熱する吸熱器３２と、冷却器１６と吸熱器３２で吸熱して昇温された熱媒体を合流し圧縮機１８に供給する供給手段と、温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、比例三方弁２０と、吸熱器のファン３０ａ，凝縮器のファン３０ｂの回転数を制御する制御部２２が設けられる。【選択図】図１
2009115442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱回路と、前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮器で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却回路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第１熱媒体が加熱回路と冷却回路とに分配され、且つ前記加熱回路と冷却回路との各々を通過した第１熱媒体が合流して圧縮機に再供給される温度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱回路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却回路側に分配し、且つ前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱回路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱器を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とを具備し、
前記冷却回路の凝縮器と前記ヒートポンプ手段の吸熱器との各々に個別に外部から第２熱媒体を供給する供給手段が設けられ、且つ前記供給手段の各々には、前記第２熱媒体の供給量を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする温度調整装置。
【請求項２】
第２熱媒体が、空気であって、冷却回路の凝縮器に空気流を送風する凝縮器用ファンと、ヒートポンプ手段の吸熱器に空気流を送風する吸熱器用ファンと、圧縮機に液状の熱媒体が供給されることを防止できるように、前記凝縮器用ファンと吸熱器用ファンとの各々の回転数を制御する制御部とが設けられている請求項１記載の温度調整装置。
【請求項３】
凝縮器用ファンと吸熱器用ファンとの各回転数が、圧縮機の入口温度が入口圧力での熱媒体の飽和温度又はその近傍温度であるとき、前記吸熱器用ファンの回転数を増加して、吸熱器での第1熱媒体の蒸発量を増加し、前記圧縮機の吐出圧力と予め制御部に設定された設定圧力との圧力差に基づいて、前記凝縮器用ファンの回転数を増減して、前記吐出圧力を設定圧力に維持できるように、前記制御部によって制御される請求項２記載の温度調整装置。
【請求項４】
第２熱媒体が、水であって、冷却回路の凝縮器に外部から水を供給する水供給回路と、ヒートポンプ手段の吸熱器に外部から水を供給する水供給回路とが設けられ、前記水供給回路の各々に水供給量を制御する制御手段が設けられている請求項１記載の温度調整装置。
【請求項５】
冷却回路の凝縮器に外部から水を供給する水供給回路には、圧縮機の吐出圧力が一定となるように、前記凝縮器に供給される水量を制御する制御手段が設けられている請求項４記載の温度調整装置。
【請求項６】
冷却回路の凝縮器に外部から水を供給する水供給回路には、圧縮機の吐出圧力が一定となるように、水の供給通路の開口面積を調整する弁体が形成された棒状部材と、前記供給通路が前記弁体によって閉塞される方向に前記棒状部材を付勢する付勢部材と、圧縮機の吐出圧力によって前記付勢手段の付勢力に抗して前記棒状部材を押圧し、前記弁体で閉塞した供給通路を前記圧縮機の吐出圧力に応じて開放する押圧部材とから成る制水弁が設けられている請求項４又は請求項５記載の温度調整装置。
【請求項７】
ヒートポンプ手段の吸熱器に外部から水を供給する水供給回路には、前記吸熱器に所定量の水量が常時供給されるように手動弁が設けられている請求項４〜６のいずれか一項記載の温度調整装置。
【請求項８】
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱回路と、前記高温の熱媒体の残余部が凝縮器で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却回路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の熱媒体が加熱回路と冷却回路とに分配され、且つ前記加熱回路と冷却回路との各々を通過した熱媒体が合流して圧縮機に再供給される温度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の熱媒体の一部を前記加熱回路側に分配すると共に、前記高温の熱媒体の残余部を冷却回路側に分配し、且つ前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱回路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて、外部雰囲気温度よりも冷却された熱媒体が、前記外部雰囲気温度の空気流から吸熱する吸熱器を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とを具備し、
前記冷却回路の凝縮器とヒートポンプ手段の吸熱器とに外部雰囲気温度の空気流を送風する１台のファンが設けられ、且つ前記凝縮器を通過した空気流が吸熱器に供給されるように、前記凝縮器と吸熱器とが配設されていることを特徴とする温度調整装置。
【請求項９】
ファンが、一定速度で回転するファンである請求項８記載の温度調整装置。
【請求項１０】
ファンが、回転数可変のファンであって、圧縮機に液状の熱媒体が供給されることを防止できるように、前記ファンの回転数を制御する制御部が設けられている請求項８記載の温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度調整装置に関し、更に詳細には加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整する温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、高い精密加工等が要求される工程は、精密な温度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１に図１８に示す温度調整装置が記載されている。
図１８に示す温度調整装置には、圧縮機１００、三方弁１０２、凝縮器１０４及び膨張弁１０６及び冷却器１０８から成る冷却回路と、圧縮機１００、三方弁１０２、加熱器１１０及び膨張弁１０６から成る加熱回路とが設けられている。
冷却器１０８と加熱器１１０とによって、ファン１１２により送風される温度調整対象の空気流の温度が調整される。
【０００３】
かかる温度調整装置では、圧縮機１００で圧縮された高温の第１熱媒体を三方弁１０２によって、冷却回路と加熱回路とに分配する。冷却回路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮器１０４で冷却・凝縮される。この冷却・凝縮された第１熱媒体は、膨張弁１０６によって断熱的に膨張されて冷却され、冷却器１０８に供給される。冷却器１０８では、ファン１１２により送風される温度調整対象の空気流を冷却しつつ吸熱して昇温された第１熱媒体は圧縮機１００に供給される。
一方、加熱回路側に分配された高温の第１熱媒体は加熱器１１０に供給され、冷却器１０８で冷却された温度調整対象の空気流を加熱して所望の温度に調整する。この様に、加熱器１１０において、冷却器１０８で冷却された温度調整対象の空気流を加熱しつつ放熱して降温された第１熱媒体は、膨張弁１０６及び冷却器１０８を通過して圧縮機１００に供給される。
【特許文献１】特開昭５１−９７０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１８に示す温度調整装置では、圧縮機１００で圧縮された高温第１熱媒体の全量が膨張弁１０６を通過して断熱的に膨張されて冷却され、冷却器１０８に供給されるため、ファン１１２により送風される温度調整対象の空気流を冷却する冷却エネルギー量は一定である。
一方、三方弁１０２によって加熱回路側に分配する高温第１熱媒体量を調整することによって、冷却器１０８で冷却された温度調整対象の空気流に対する加熱器１１０での加熱量を調整できる。
従って、冷却器１０８及び加熱器１１０を通過する温度調整対象の空気流の温度を調整でき、精密な温度管理がなされている空間ユニット内の温度管理を狭い温度範囲で行うことは可能である。
しかし、図１８に示す温度調整装置では、圧縮機１００で圧縮された高温の第１熱媒体の全量が膨張弁１０６を通過して断熱的に膨張されて冷却され、冷却器１０８に供給されるため、ファン１１２により送風される温度調整対象の空気流に対する温度調整は、専ら加熱器１１０に供給する圧縮機１００で圧縮された高温第１熱媒体の再加熱によって行われる。
【０００５】
従って、図１８に示す温度調整装置で採用された温度制御方式では、加熱に使用した第１熱媒体も冷却回路に流すため、加熱できる熱量は圧縮機の動力の熱量のみとなり、冷却器１０８及び加熱器１１０に対する負荷変動への対応が困難となっている。
このため、冷却器１０８及び加熱器１１０を通過する温度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合、温度調整対象の空気流の温度が設定温度に到達しなかったり、設定温度に到達するまでに著しく時間がかかることがある。
この様な、図１８に示す温度調整装置の加熱量不足を補うべく、図１９に示す様に、補助電気ヒータ１１４を設けることが考えられるが、エネルギー的に無駄である。
そこで、本発明では、温度調整対象の流体に対する加熱能力が不足し、補助電気ヒータ等の補助加熱手段を設けることを必要とする従来の温度調整装置の課題を解決し、温度調整対象の流体に対する加熱能力を向上できると共に、省エネルギーを図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】
【０００６】
本発明者等は、前記課題を達成するには、冷却回路と加熱回路とを設けること、冷却回路の冷却手段及び加熱回路の加熱手段を通過する温度調整対象の流体に対する冷却量と加熱量とを変更可能な分配手段を設けること、及び加熱回路の加熱能力を向上すべく、低温の部分から温度の高い部分へ熱を移動できるヒートポンプ手段を設けることが有効であると考え検討した結果、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、第１の本発明は、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱回路と、前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮器で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却回路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第１熱媒体が加熱回路と冷却回路とに分配され、且つ前記加熱回路と冷却回路との各々を通過した第１熱媒体が合流して圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱回路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却回路側に分配し、且つ前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱回路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱器を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とを具備し、前記冷却回路の凝縮器と前記ヒートポンプ手段の吸熱器との各々に個別に外部から第２熱媒体を供給する供給手段が設けられ、且つ前記供給手段の各々には、前記第２熱媒体の供給量を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする温度調整装置にある。
【０００８】
かかる第１の本発明において、第２熱媒体として、空気を用い、冷却回路の凝縮器に空気流を送風する凝縮器用ファンと、ヒートポンプ手段の吸熱器に空気流を送風する吸熱器用ファンと、前記圧縮機に液状の第１熱媒体が供給されることを防止できるように、前記凝縮器用ファンと吸熱器用ファンとの各々の回転数を制御する制御部とを設けることによって、冷却水を使用できない場所にも温度調整装置を設置できる。
この凝縮器用ファンと吸熱器用ファンとの各回転数を、圧縮機の入口温度が入口圧力での第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度であるとき、前記吸熱器用ファンの回転数を増加して、吸熱器での第１熱媒体の蒸発量を増加し、前記圧縮機の吐出圧力と予め制御部に設定された設定圧力との圧力差に基づいて、前記凝縮器用ファンの回転数を増減して、前記吐出圧力を設定圧力に維持できるように、前記制御部によって制御することによって、圧縮機に液状の第１熱媒体が供給されることを防止しつつ、圧縮機の吐出圧力を一定に保持できる。
また、第２熱媒体として、水を用い、冷却回路の凝縮器に外部から水を供給する水供給回路と、ヒートポンプ手段の吸熱器に外部から水を供給する水供給回路とを設け、前記水供給回路の各々に水供給量を制御する制御手段を設けることによって、空冷タイプの温度調整装置よりも小型化を図ることができる。
この冷却回路の凝縮器に外部から水を供給する水供給回路には、圧縮機の吐出圧力を一定にできるように、前記凝縮器に供給する水量を制御する制御手段を設けることにより、温度調整対象の流体を容易に精密温度調整できる。
かかる制御手段としては、水の供給通路の開口面積を調整する弁体が形成された棒状部材と、前記供給通路が前記弁体によって閉塞される方向に前記棒状部材を付勢する付勢部材と、圧縮機の吐出圧力によって前記付勢手段の付勢力に抗して前記棒状部材を押圧し、前記弁体で閉塞した供給通路を前記圧縮機の吐出圧力に応じて開放する押圧部材とから成る制水弁を好適に用いることができる。
更に、ヒートポンプ手段の吸熱器に外部から水を供給する水供給回路に、前記吸熱器に所定量の水量が常時供給されるように手動弁を設けることによって、冷却回路に高温の第１熱媒体の殆どが分配される場合にも、吸熱器に水が供給されるため、吸熱器が凍結してしまうことを防止できる。
【０００９】
また、第２の本発明は、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱回路と、前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮器で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却回路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第１熱媒体が加熱回路と冷却回路とに分配され、且つ前記加熱回路と冷却回路との各々を通過した第１熱媒体が合流して圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱回路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却回路側に分配し、且つ前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱回路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて、外部雰囲気温度よりも冷却された第１熱媒体が、前記外部雰囲気温度の空気流から吸熱する吸熱器を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱回路と冷却回路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とを具備し、前記冷却回路の凝縮器とヒートポンプ手段の吸熱器とに外部雰囲気温度の空気流を送風する１台のファンが設けられ、且つ前記凝縮器を通過した空気流が吸熱器に供給されるように、前記凝縮器と吸熱器とが配設されていることを特徴とする温度調整装置でもある。
かかる第２の本発明において、ファンとして、一定速度で回転するファンを用いることによって、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側に偏っても、一定量の空気流を吸熱器に供給でき、吸熱器に供給する外部熱量の過剰の低下に因る吸熱器の凍結を防止できる。
また、ファンとして、回転数可変のファンを用い、圧縮機に液状の第１熱媒体が供給されることを防止できるように、前記ファンの回転数を制御する制御部を設けることによって、圧縮機の液圧縮に因る故障を防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る温度調整装置では、加熱回路の加熱手段と冷却回路の冷却手段との各々に、圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体が供給される。更に、分配手段によって、加熱回路と冷却回路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を変更して、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体に対する加熱量と冷却量とを容易に調整できる。
しかも、本発明の温度調整装置では、ヒートポンプ手段を設けている。このヒートポンプ手段は、低温の部分から温度の高い部分へ熱を移動できる手段であるため、圧縮機によって圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体（温度の高い部分）のうち、加熱回路の加熱手段で熱を放出して冷却してから第２膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却した第１熱媒体を、ヒートポンプ手段を構成する吸熱器によって、外部雰囲温度の空気流（温度の低い部分）から吸熱し昇温して圧縮機に戻すことができる。
このため、本発明の温度調整装置では、圧縮機から吐出される高温の第１熱媒体（温度の高い部分）には、圧縮機による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段によって外部雰囲温度の空気流（温度の低い部分）から吸熱されたエネルギーを加えることができ、高温の第１熱媒体が供給される加熱手段の加熱能力を向上できる。
【００１１】
また、第１の本発明に係る温度調整装置では、冷却回路の凝縮器とヒートポンプ手段の吸熱器との各々に外部から第２熱媒体を供給する供給手段を個別に設け、供給手段の各々には第２熱媒体の供給量を制御する制御手段を設けており、冷却回路の凝縮器とヒートポンプ手段の吸熱器との各々を独立して制御できる。このため、冷却回路と加熱回路とに分配される第１熱媒体の分配率に応じて、凝縮器と吸熱器とに適正な第２熱媒体を供給でき、温度調整装置の適用幅の拡大を図ることができる。
一方、第２の本発明に係る温度調整装置では、冷却回路の凝縮器とヒートポンプ手段の吸熱器とに外部雰囲気温度の空気流を送風する１台のファンを設け、凝縮器を通過した空気流が吸熱器に供給されるように凝縮器と吸熱器とを配設している。このため、凝縮器で除熱された熱を吸熱器で利用でき、省エネルギー的に優れている。更に、凝縮器と吸熱器とに外部雰囲気温度の空気流を送風するファンが１台であるため、温度調整装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の本発明に係る温度調整装置の一例を説明する概略図を図１に示す。図１に示す温度調整装置には、温度調整が成されたクリーンルーム内に設置された空間ユニット１０内に、ファン１２によって吸込んだ流体としてのクリーンルーム内の温度及び湿度が調整された空気を更に精密に温度調整する加熱回路と冷却回路とが設けられている。
かかる加熱回路を構成する加熱手段としての加熱器１４と冷却回路を構成する冷却手段としての冷却器１６とが設けられ、空間ユニット１０内にファン１２によって吸引されたクリーンルーム内の空気を冷却した後、加熱して精密に温度調整する。この冷却器１６と加熱器１４との空気流に対する配置によれば、加熱器１４及び冷却器１６を通過する空気流の除湿を更に向上できる。
かかる加熱器１４及び冷却器１６には、第１熱媒体として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが供給され、第１熱媒体の気化・液化によってクリーンルーム内の空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段としての比例三方弁２０によって、加熱器１４が設けられた加熱回路側と冷却器１６が設けられた冷却回路側とに分配する。
この比例三方弁２０では、加熱回路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却回路側に分配する高温の第１熱媒体との合計量が圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように分配する。
かかる比例三方弁２０は、制御部２２によって制御されている。この制御部２２では、空間ユニット１０内に設けられた温度センサー２４によって測定された温度信号と目標設定温度とを比較判定手段によって比較して、加熱回路側と冷却回路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、空間ユニット１０内に吸込まれた流体を所定温度に調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁２０をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁２０がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。
かかる制御部２２に設定する目標設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。また、図１に示す温度センサー２４は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
【００１３】
加熱回路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器１４に直接供給され、空間ユニット１０内に、ファン１２によって吸引されて冷却器１６で冷却された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は、加熱器１４で放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
加熱器１４で放熱した第１熱媒体は、膨張弁３４によって断熱的に膨張され、外部雰囲気温度よりも低温（１０℃程度）に冷却される。冷却された第１熱媒体は、吸熱器３２に供給されて、吸熱器用ファンであるファン３０ａによって供給される第２熱媒体である外部雰囲気温度の空気流との温度差に基づいて空気流から吸熱できる。
一方、冷却回路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮器２６によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁２８によって断熱的に膨張され、外部雰囲気温度よりも低温に冷却される（例えば、１０℃に冷却）。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６に供給され、空間ユニット１０内に吸込まれた空気流を冷却し、その際に、冷却器１６に供給された第１熱媒体は空気流から吸熱して昇温される。
かかる凝縮器２６には、冷却器１６側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として、外部雰囲気温度の空気流が凝縮用ファンとしてのファン３０ｂによって供給される。
この様に、吸熱器３２と冷却器１６とで吸熱した第１熱媒体は、合流してアキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた流体から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いた。
アキュームレータ３６としては、確実に第１熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給すべく、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２と冷却器１６とを通過した第１熱媒体を合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
【００１４】
図１に示す温度調整装置では、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁３４での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部雰囲気との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、ファン３０ｂによって外部から外部雰囲気温度の空気流が凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給された空気流から吸熱できる。
従って、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器３２によって外部から供給された外部雰囲気温度の空気流から吸熱したエネルギーを加えることができる。その結果、補助ヒータ等の他の加熱手段を用いることを要しない。
【００１５】
この様に、図１に示す温度調整装置では、その加熱回路の加熱能力を向上でき、比例三方弁２０によって加熱回路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却回路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、空間ユニット１０内の温度に応じて実質的に変更できる。
このため、図１に示す温度調整装置では、加熱回路及び冷却回路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱回路の加熱器１４と冷却回路の冷却器１６とを通過する温度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、加熱回路と冷却回路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を比例三方弁２０によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
その結果、加熱回路の加熱器１４と冷却回路の冷却器１６とを通過する温度調整対象の空気流の温度を設定温度に対して±０．１℃以下の精度で制御でき、図１に示す温度調整装置が設置された空間ユニット１０の温度変化をクリーンルームの温度変化よりも小さくでき、精密加工が要求される工程を設置できる。
【００１６】
また、図１に示す温度調整装置では、加熱回路の加熱能力が向上されているため、加熱器１４と冷却器１６とを通過する温度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁２０によって高温の第１熱媒体の分配比率を冷却回路よりも加熱回路に分配する分配比率を大幅に高くすることによって、温度調整対象の空気流を所定温度に迅速に調整できる。
その結果、例えば、図１８に示す温度調整装置では、その温度設定範囲が２０〜２６℃程度であるが、図１に示す温度調整装置では、その温度設定範囲を１８〜３５℃と大幅に拡大できる。
更に、図１に示す温度調整装置では、加熱回路の加熱能力が向上され、補助ヒータ等の他の加熱手段を用いることを要しないため、図１９に示す補助ヒータ１１４を設けた温度調整装置に比較して、大幅な省エネルギーを図ることができる。
例えば、図１９に示す補助ヒータ１１４を設けた温度調整装置では、全消費エネルギーの内訳は、圧縮機１００が１８％、補助ヒータ１１４が６９％、及び送風機１１２が１３％である。この点、図１に示す温度調整装置では、補助ヒータ１１４の消費エネルギーをカットできる。
このため、吐出量が２０ｍ３／min程度の水冷式空調機に、図１９示す温度調整装置の方式を適用した場合には、最大消費電力が１１．７KWであったが、図１に示す温度調整装置の方式を適用すると、最大消費電力を２．４KW程度とすることができる。
【００１７】
図１の温度調整装置に用いた分配手段としての比例三方弁２０に代えて、図２に示す様に、２個の二方弁としてのゲートバルブ３８ａ，３８ｂを用いることができる。２個のゲートバルブ３８ａ，３８ｂの各々は、制御部２２によって制御されている。かかる制御部２２によって、二方弁３８ａ，３８ｂの各々の開度を調整し、圧縮機１８で圧縮・加熱された気体状の高温の第１熱媒体を加熱回路と冷却回路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器１４と冷却器１６とを通過する空気流を所定温度に制御する。その際に、加熱器１４側に分配する高温の第１熱媒体量と冷却器１６側に分配する高温の第１熱媒体量との合計量が、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように、ゲートバルブ３８ａ，３８ｂの開度を調整して連続的に比例分配される。
その際に、ゲートバルブ３８ａ，３８ｂの各々は、図３に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、制御部２２では、図３に示すゲートバルブ３８ａ，３８ｂの各々についての流量特性データを保持し、制御部２２からは、ゲートバルブ３８ａ，３８ｂの各流量特性に基づいて各ゲートバルブ３８ａ，３８ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱回路と冷却回路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、ゲートバルブ３８ａ，３８ｂをステップ制御によって駆動し、加熱回路と冷却回路との分配比率を調整する際に、ゲートバルブ３８ａ，３８ｂの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。
【００１８】
かかる図１に示す温度調整装置では、圧縮機１８の入口付近に、圧縮機１８に供給される第１熱媒体の温度を測定する温度センサー３８と、圧縮機１８に供給される第１熱媒体の圧力を測定する圧力センサー４０とを設け、温度センサー３８と圧力センサー３０との測定値は制御部２２に送信される。制御部２２では、受信した圧縮機の入口近傍の温度と圧力とに基づいてファン３０ａ，３０ｂの各々の回転数を制御する。ファン３０ａ，３０ｂの各回転数の制御には、スピードコントローラを用いることが好ましい。スピードコントローラによれば、ファン３０ａ，３０ｂは回転数の急激な変動を避けて滑らかに制御でき、応答性を向上でき、温度調整の精度を向上できる。
【００１９】
図１に示す制御部２２では、通常時には、受信した圧縮機１８の入口近傍の温度と圧力とに基づいて液バック推定手段で推定した圧縮器１８の吐出圧力と目標圧縮機吐出圧設定に設定された目標圧力とを比較判定手段で比較して、目標圧力となるように制御する。
具体的には、圧縮機１８の吐出圧が制御部２２に予め設定した設定圧力以上となったとき、ファン３０ｂの回転数を増加し、凝縮器２６に供給される送風量を増加して、凝縮器２６の冷却能力を向上する。このため、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧が設定圧力以下となったとき、ファン３０ｂの回転を減少し、凝縮器２６に供給される送風量を減少して、凝縮器２６の冷却能力を低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
また、制御部２２では、吸熱器３２に送風するファン３０ａも、加熱回路の加熱器１４に分配される高温の第１熱媒体の分配率に応じて回転数を制御し、適正範囲の送風量となるように調整している。
尚、図１に示す温度調整装置では、圧縮機１８の入口近傍の温度と圧力とに基づいて圧縮器１８の吐出圧力を推定しているが、圧縮機１８の吐出圧力を直接測定した測定値を採用してもよいことは勿論のことである。
【００２０】
図１に示す温度調整装置では、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側と加熱回路側との一方側に大きく偏ったとき、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される事態が生じることがある。
例えば、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側よりも加熱回路側に大きく偏って、吸熱器３２に供給される空気量が過少であるとき、圧縮機１８の入口温度が入口圧力での第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となり、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される現象（液バック現象）のおそれが生じる場合がある。この場合には、温度センサー５１と圧力センサー５３とからの各々の測定値に基づいて制御部５５の液バック推定手段から比例判定手段を経由してファン３０ａに回転数を増加し、吸熱器３２で吸熱される吸熱量を増加して、吸熱器３２での第１熱媒体の蒸発を促進することにより、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される事態を防止できる。
他方、高温の第１熱媒体の分配率が加熱回路側よりも冷却回路側に大きく偏って、凝縮器２６に供給される空気量が過大であるとき、圧縮機１８の入口温度が入口圧力における第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となり、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象のおそれが生じる場合がある。この場合にも、温度センサー５１と圧力センサー５３とからの各々の測定値に基づいて制御部５５の液バック推定手段から比例判定手段を経由してファン３０ｂに回転数を低下して、冷却器１６への第１熱媒体の供給量を減少し、冷却器１６での第１熱媒体の蒸発を促進することにより、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される事態を防止できる。
尚、これまで述べてきた図１に示す温度調整装置の制御について、図４に示すブロック図にまとめて示す。
【００２１】
図１に示す温度調整装置では、温度調整対象が空気流であったが、工作機械等に用いられる冷却液の温度調整装置にも適用できる。かかる冷却液の温度調整装置の一例を図５に示す。
図５に示す冷却液の温度調整装置では、インバータによって所定回転数で回転するように制御されている圧縮機５０で圧縮された高温の第１熱媒体は分配手段としての比例三方弁５２によって加熱回路と冷却回路とに分配される。
かかる比例三方弁５２は、加熱回路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却回路側に分配する高温の第１熱媒体との合計量が圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように、圧縮機５０で圧縮された高温の第１熱媒体を比例分配する。この比例三方弁５２は、制御部５５で制御されており、後述する様に、温度調整装置の出口の冷却液の温度を測定する温度センサー６２からの信号に基づいて、加熱回路と冷却回路とに分配する高温の第１熱媒体の分配率を実質的に連続して変更し、冷却液を所定温度に調整する。
尚、この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁５２をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁５２がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。
【００２２】
圧縮機５０から吐出された高温の第１熱媒体の一部が分配された冷却回路には、分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却手段として、高温の第１熱媒体を凝縮する凝縮器５６と、凝縮器５６によって凝縮された第１熱媒体を断熱的に膨張して更に冷却する第１膨張手段としての膨張弁５８と、この冷却された第１熱媒体が供給される冷却器６０とが設けられている。この冷却器６０には、貯留槽６４に貯留されているＵＳＥＲから戻った温度調整対象の冷却液がポンプ６６によって供給されて冷却される。冷却器６０で吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ７１に戻り圧縮機５０に供給される。かかる冷却回路の凝縮器５６には、凝縮用ファンとしてのファン７８ａによって外部雰囲気温度の空気流が冷却媒体として送風される。
また、加熱回路には、高温の第１熱媒体が供給される加熱手段としての加熱器５４が設けられている。この加熱器５４には、冷却器６０で冷却された温度調整対象の冷却液が供給され、供給された高温の第１熱媒体によって所定温度に調整されてＵＳＥＲに送液される。
かかる加熱回路及び冷却回路には、ヒートポンプ手段の吸熱器６８が設けられている。この吸熱器６８には、加熱器５４で放熱して凝縮した第１熱媒体を第２膨張手段としての膨張弁７０で断熱的に膨張して更に冷却された第１熱媒体と、吸熱器用ファンとしてのファン７８ｂによって外部雰囲気温度の空気流とが供給され、供給された空気流から吸熱した第１熱媒体はアキュームレータ７１に戻り圧縮機５０に供給される。
尚、アキュームレータ７１を設置しなくても、吸熱器６８で空気流から吸熱して昇温された第１熱媒体と、冷却器６０に供給された冷却液から吸熱した第１熱媒体とを合流して、圧縮機１８に供給できればよい。
【００２３】
図５に示す温度調整装置でも、図１に示す温度調整装置の様に、凝縮器５６と吸熱器６８との各々にファン７８ａ，７８ｂを設け、凝縮器５６と吸熱器６８との各々に外部雰囲温度の空気流を送風することによって、凝縮器５６と吸熱器６８とに加えられる負荷に応じてファン７８ａ，７８ｂの回転数を制御できる。
図５に示す温度調整装置では、圧縮機５０の入口付近に、圧縮機５０に供給される第１熱媒体の温度を測定する温度センサー５１と、圧縮機５０に供給される第１熱媒体の圧力を測定する圧力センサー５３とが設けられている。
かかる温度センサー５１と圧力センサー４５の測定値は制御部５５の液バック推定手段に送信され、液バック推定手段では、比例判定手段を経由して、受信した圧縮機の入口近傍の温度と圧力とに基づいて、凝縮器５６と吸熱器６８との各々に設けられたファン７８ａ，７８ｂの各回転数を制御する。
すなわち、図５に示す制御部５５では、通常時には、受信した圧縮機の入口近傍の温度と圧力とに基づいて液バック推定手段によって推定した圧縮器１８の吐出圧力が目標圧縮機吐出圧設定に設定された目標圧力となるように比較判定手段によって制御する。
具体的には、圧縮機５０の吐出圧が目標圧力以上となったとき、ファン７８ａの回転数を増加し、凝縮器５６に供給される送風量を増加して、凝縮器５６の冷却能力を向上する。このため、圧縮機５０の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機５０の吐出圧が所定圧以下となったとき、ファン７８ａの回転を減少し、凝縮器５６に供給される送風量を減少して、凝縮器５６の冷却能力を低下する。このため、圧縮機５０の吐出圧が高くなる。
また、制御部５５の比較判定手段では、吸熱器６８に送風するファン７８ｂも、加熱回路の加熱器５４に分配される高温の第１熱媒体の分配率に応じて回転数を制御し、適正範囲の送風量となるように調整している。
【００２４】
更に、図５に示す温度調整装置では、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側と加熱回路側との一方側に大きく偏ったとき、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象が生じることがある。
例えば、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側よりも加熱回路側に大きく偏って、吸熱器６８に供給される空気量が過少であるとき、圧縮機５０の入口温度が入口圧力における第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となって、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給されるおそれが生じる場合がある。この場合には、制御部５５の液バック推定手段から比較判定手段を経由してファン７８ｂの回転数を増加し、吸熱器６８で吸熱される吸熱量を増加して、吸熱器６８での第１熱媒体の蒸発を促進することにより、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給される事態を防止できる。
他方、高温の第１熱媒体の分配率が加熱回路側よりも冷却回路側に大きく偏って、凝縮器５６に供給される空気量が過大であるとき、圧縮機５０の入口温度が入口圧力における第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となって、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象のおそれが生じる場合がある。この場合にも、制御部５５の液バック推定手段から比較判定手段を経由してファン７８ａの回転数を低下して、冷却器６０への第１熱媒体の供給量を減少し、冷却器６０の第１熱媒体の蒸発を促進することにより、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給される事態を防止できる。
尚、これまで述べてきた図５に示す温度調整装置の制御について、図６に示すブロック図にまとめて示す。
【００２５】
図１及び図５に示す温度調整装置では、凝縮器２６，５６と吸熱器３２，６８として空冷タイプの熱交換器を用いていたが、図７に示す様に、水冷タイプの熱交換器を用いることができる。
図７に示す温度調整装置では、水冷タイプのプレート式熱交換器から成る凝縮器２７と吸熱器３３とを用いている。かかる凝縮器２７と吸熱器３３との各々には、外部から水を供給する水供給回路が互いに独立して設けられており、水供給回路の各々には、水の供給量を制御する制御弁が設けられている。
この制御弁のうち、凝縮器２７に外部の水を供給する水供給回路の途中には、圧縮機１８の吐出圧力を一定とするように、凝縮器２７に供給する水量を調整する制水弁８０が設けられている。
かかる制水弁８０は、図８に示す様に、水の供給通路８０ａの開口面積を調整する弁体８０ｂが形成された棒状部材８０ｃと、供給通路８０ａが弁体８０ｂによって閉塞される方向に棒状部材８０ｃを付勢する付勢部材としてのバネ８０ｄと、圧縮機１８の吐出圧力によってバネ８０ｄの付勢力に抗して棒状部材８０ｃを押圧し、弁体８０ｂで閉塞した供給通路８０ａを圧縮機１８の吐出圧力に応じて開放する押圧部材としてのベローズ８０ｅとから成る。
【００２６】
この制水弁８０によれば、圧縮機１８の吐出圧がバネ８０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ８０ｅによって弁体８０ｂが供給通路８０ａを開放する方向に移動し、凝縮器２７に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２７の冷却能力が向上される。このため、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ８０ｄの付勢力以下となったとき、弁体８０ｂが供給通路８０ａを閉じる方向に移動し、凝縮器２７に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２７の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器２７に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
また、吸熱器３３への水供給回路に制御手段としての手動弁３５が設けられている。この手動弁３５は、所定量の水が吸熱器３３に常時供給されるように開度調整されている。このため、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側に大きく偏り、吸熱器３３に流入する第１熱媒体量が大幅に低下しても、吸熱器３３には所定量の水が常時供給されているため、吸熱器３３内で第１熱媒体が凍結する事態を防止できる。
尚、図７に示す温度調整装置において、図１に示す温度調整装置の構成部材と同一部材については、図１と同一番号を付して詳細な説明を省略した。
【００２７】
図１及び図５に示す温度調整装置では、冷却回路に設けられた凝縮器と加熱回路に設けられた吸熱器との各々にファンを設けているため、温度調整装置が大型化する傾向にある。
この点、図９に示す温度調整装置の様に、凝縮器２６及び吸熱器３２に１台のファン３０から送風する構成を採用することによって、温度調整装置を小型化できる。
図９に示す温度調整装置では、ファン３０から送風された空気流が凝縮器２６を通過してから吸熱器３２に供給される。このため、凝縮器２６で高温の第１熱媒体から除去した熱を吸熱器３２で利用できる。従って、図９に示す温度調整装置は、省エネルギー的に有利である。
また、ファン３０は、一定の回転速度で回転しているため、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側に偏っても、一定量の空気流が吸熱器２６に供給される。このため、吸熱器２６に供給する外部熱量の過剰の低下に因る吸熱器２６の凍結を防止できる。
但し、図９に示す温度調整装置は、ファン３０の回転速度を変更して空気量を変更できないため、図１及び図５に示す温度調整装置に比較して、その適用範囲は狭くなるが、小型化が可能であるため、クリーンルーム内の様に、狭く且つ温度調整が成されている場所の精密温度調整用としては、充分に使用できる。
ここで、図９に示す温度調整装置において、図１に示す精密温度調整の構成部材と同一部材について、図１に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
更に、図９に示す温度調整装置においても、分配手段としての比例三方弁２０に代えて、図２に示す２個の二方弁としてのゲートバルブ３８ａ，３８ｂを用いることができる。ゲートバルブ３８ａ，３８ｂについては、図２及び図３について前述しているため、ここでは詳細な説明を省略する。
また、図５に示す温度調整対象が水である温度調整装置でも、図１０に示す様に、凝縮器５６と吸熱器６８に１台のファン７８から送風するようにしてもよい。この場合も、ファン７８から送風された空気流が凝縮器５６を通過してから吸熱器６８に供給される。
尚、図１０に示す温度調整装置において、図５に示す精密温度調整の構成部材と同一部材について、図５に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
図９に示す温度調整装置においても、図１１に示す様に、ファン３０を回転数可変とし、制御部２２によってファン３０の回転数を制御可能としてもよい。
図１１に示す温度調整装置では、圧縮機１８の入口付近に、圧縮機１８に供給される第１熱媒体の温度を測定する温度センサー３８と、圧縮機１８に供給される第１熱媒体の圧力を測定する圧力センサー４０とを設け、温度センサー３８と圧力センサー４０との測定値は制御部２２の液バック推定手段に送信される。制御部２２の液バック推定手段では、受信した圧縮機の入口近傍の圧力と温度とから圧縮機の吐出圧力を推定し、目標圧縮機吐出設定に設定された目標圧力とを比較する比較判定手段によってファン３０の回転数を制御する。
この場合、制御部２２の比較判定手段では、受信した圧縮機の入口近傍の温度と圧力とに基づいて液バック推定手段で求めた圧縮機１８の吐出圧が一定となるようにファン３０の回転数を制御してもよい。
また、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側と加熱回路側との一方側に大きく偏ったとき、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象の事態が生じる場合がある。
かかる場合には、圧縮機１８の保護のために、制御部２２の液バック推定手段は、比較判定手段を介してファン３０の回転数を強制的に変更する。
例えば、高温の第１熱媒体の分配率が冷却回路側よりも加熱回路側に大きく偏り、圧縮機５０の入口温度が入口圧力における第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となって、圧縮機５０に液状の第１熱媒体が供給されるおそれが生じる場合には、吸熱器６８で吸熱される吸熱量を増加して、吸熱器６８での第１熱媒体の蒸発を促進するように、制御部２２の液バック推定手段は、比較判定手段を介してファン３０の回転数を増加する信号を発信する。この場合には、凝縮器２６での第１熱媒体に対する冷却が促進されるが、冷却回路側に分配される高温の第１熱媒体量が少ないため、その影響は少ない。
他方、高温の第１熱媒体の分配率が加熱回路側よりも冷却回路側に大きく偏り、圧縮機１８の入口温度が入口圧力における第１熱媒体の飽和温度又はその近傍温度となって、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象のおそれが生じる場合には、冷却器１６での第１熱媒体の蒸発を促進するように、制御部２２の液バック推定手段は、比較判定手段を介してファン３０の回転数を減少する信号を発信する。この場合には、吸熱器３２における第１熱媒体に吸熱される吸熱量が低下するが、加熱回路側に分配される高温の第１熱媒体量が少ないため、その影響は少ない。
尚、これまで述べてきた図１１に示す温度調整装置の制御について、図１２に示すブロック図にまとめて示す。
【００２９】
ところで、図１に示す温度調整装置では、例えば、温度調整対象の空気が冷却側にある場合、空気温度が安定する所期運転状態では、図１３（ａ）に示す様に、冷却器１６を含む冷却側部で冷却した空気を加熱器１４を含む加熱側部で加熱している。図１３（ａ）に示す運転状態では、空気を冷却するに要するエネルギーＡに比較して、加熱側部で加熱するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図１３（ｂ）に示す様に、冷却側部と加熱側部との重複するエネルギーを可及的に少なくできれば、省エネルギーを図ることができる。
一方、温度調整対象の空気が加熱側にある場合、空気温度が安定する所期運転状態では、図１４（ａ）に示す様に、加熱器１４を含む加熱側部で加熱した空気を冷却器１６を含む冷却側部で冷却している。図１４（ａ）に示す運転状態では、空気を加熱するに要するエネルギーＢに比較して、冷却側部で冷却するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図１４（ｂ）に示す様に、冷却側部と加熱側部との重複するエネルギーを削減できれば、省エネルギーを図ることができる。
但し、互いに打ち消し合う熱負荷分をゼロとすべく、加熱器１４と冷却器１６とをＯＮ−ＯＦＦ制御すると、温度調整装置の運転が不安定となり、空間ユニット１０内を所定温度で安定するまで時間が掛かる。このため、温度調整装置を安定運転できる程度には、加熱器１４と冷却器１６との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を最小限存在させることが必要である。
尚、この必要最小限の互いに打ち消し合う熱負荷分は、温度調整装置によって多少異なるため、実験的に求めておくことが好ましい。
【００３０】
この様に、冷却側部と加熱側部との重複するエネルギーを削減できる温度調整装置を図１５に示す。図１５に示す温度調整装置では、加熱手段としての加熱器１４と冷却手段としての冷却器１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を連続的に変更して、加熱器１４と冷却器１６とを通過する温度調整対象の流体である空気を所定温度に調整するように分配手段としての比例三方弁２０を制御する比較判定手段と、圧縮機１８に供給される第１熱媒体の圧力及び温度とから液バック現象を推定する液バック推定手段とが設けられた第１制御部２２ａと、加熱器１４と冷却器１６との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を削減できる高温の第１熱媒体の分配比率となるように、圧縮機１８の回転数を制御する回転数制御手段であるインバータ１９を介して圧縮機１８の回転数を変更する回転数変更手段が設けられた第２制御部２２ｂとから成る制御部２２が設けられている。この第２制御部２２ａの回転数変更手段には、圧縮機１８の回転数を変更する変更量が予め設定されている。
尚、図１５に示す温度調整装置において、図１に示す温度調整装置と同一構成の構成部材については、図１と同一番号を付して詳細な説明を省略した。
【００３１】
かかる第２制御部２２ｂは、比例三方弁２０を制御する第１制御部２２ａと共に制御部２２を構成している。この第１制御部２２ａによる比例三方弁２０の制御と第２制御部２２ｂによる圧縮機１８の回転数の制御とを図１６のフローチャートに示す。
図１６に示す温度調整装置を試運転したところ、温度調整対象の空気を冷却側で運転する場合は、加熱器１４に加えられる熱負荷として、比例三方弁２０による加熱器１４側への高温の第１熱媒体（図１６では、「高温熱媒体」と記載している）の分配率を５〜１５％（比例三方弁２０による冷却器１６側への高温熱媒体の分配率を９５〜８５％）とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。他方、温度調整対象の空気を加熱側で運転する場合は、加熱器１４側に加えられる熱負荷として、比例三方弁２０による加熱器１４側への高温熱媒体の分配率を９５〜８５％（比例三方弁２０による冷却器１６側への高温熱媒体の分配率を５〜１５％）とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。
このため、図１６のフローチャートに示す制御では、加熱器１４側に加えられる熱負荷、具体的には比例三方弁２０による加熱器１４側への高温の第１熱媒体の分配率を、温度調整対象の空気を冷却側で運転する場合は、５〜１５％となるように圧縮機１８の回転数を制御し、温度調整対象の空気を加熱側で運転する場合は、９５〜８５％の分配率となるように圧縮機１８の回転数を制御することにした。
【００３２】
図１６に示すフローチャートでは、ステップＳ１０で圧縮機１８を起動した後、ステップＳ１２で空間ユニット１０内を所定温度とするように、空間ユニット１０内に設けられた温度センサ２４によって測定された温度信号に基づいて、比例三方弁２０による加熱器１４側と冷却器１６側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を連続的に変更し、空間ユニット１０内に吸込まれた空気を所定温度に調整する。
かかる空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定しているかをステップＳ１４で判断し、空間ユニット１０内の温度が安定していない場合は、ステップＳ１２に戻り、比例三方弁２０による加熱器１４側と冷却器１６側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を連続的に変更する。かかるステップＳ１２及びステップＳ１４は第１制御部２２ａで行う。
ここで、ステップＳ１４において、予め設定時間内（例えば、数分間）で測定した空間ユニット１０内の温度が所定温度にあるとき、空間ユニット１０内の温度が安定していると判断する。
一方、空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定している場合は、ステップＳ１６〜Ｓ２２で加熱器１４側に分配される高温の第１熱媒体の分配比率が所定の範囲内であるか否か判断する。このステップＳ１６〜Ｓ２２は第２制御部２２ｂで行う。
尚、図１６に示す平均高温熱媒体分配率とは、加熱器１４側に分配される高温の第１熱媒体の分配比率にはばらつきがあるため、所定時間内の熱媒体分配率の平均をとった値である。
【００３３】
先ず、ステップＳ１６とステップＳ１８とでは、温度調整対象の空気が冷却側にあると仮定したとき、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が５〜１５％内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が５〜１５％内にある場合は、加熱器１４と冷却器４４との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分が少なく、且つ温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップＳ１６を通過しステップＳ１８からステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、圧縮機１８が運転中か否か判断して、圧縮機１８が運転中であれば、ステップ１４に戻る。
一方、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が５％未満である場合には、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が低過ぎるため、温度調整装置の運転が不安定となり易い。このため、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率を増加すべく、ステップＳ１６からステップＳ２４に移行し、圧縮機１８の回転数を増加する。ステップＳ２４では、第２制御部２２ｂからインバータ１８に向けて、インバータ１８に設定されている圧縮機１８の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。圧縮機１８の回転数を最小変化量で増加することによって、温度調整装置を安定して運転できるからである。
ここで、圧縮機１８の回転数を変化させる変化量は、予め第２制御部２２ｂの回転数変更手段に設定されている。この変化量は、圧縮機１８の回転数の最小回転数とすることが好ましい。かかる最小回転数は、温度調整装置によって異なり、実験的に求めておくことが好ましいが、圧縮機１８の回転数が２０００〜５０００ｒｐｍのとき、最小変化量を３〜１０%の範囲とすることが好ましい。
【００３４】
また、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が１５％を越えている場合には、ステップＳ１６とステップＳ１８とを通過して、温度調整対象の空気が冷却側にないと判断し、ステップＳ２０とステップＳ２２とに移行する。ステップＳ２０とステップＳ２２とでは、温度調整対象の空気が加熱側にあると仮定したとき、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が９５〜８５％内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が８５〜９５％内にある場合は、加熱器１４と冷却器４４との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分が少なく、且つ温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップＳ２０を通過しステップＳ２２からステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、圧縮機１８が運転中か否か判断して、圧縮機１８が運転中であれば、ステップ１４に戻る。
一方、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が９５％を超えている場合には、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が高過ぎ、温度調整装置の運転が不安定となり易い。このため、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率を減少すべく、ステップＳ２０からステップＳ２４に移行し、圧縮機１８の回転数を増加する。ステップＳ２４では、制御部２２ｂからインバータ１８に向けて、インバータ１８に設定されている圧縮機１８の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。
【００３５】
また、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が８５％未満の場合には、ステップＳ２２において、加熱器１４と冷却器４４との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分が多い状態と判断される。このため、ステップＳ２６に移行し、圧縮機１８の回転数を低下する。ステップＳ２６では、制御部２２ｂからインバータ１８に向けて、インバータ１８に設定されている圧縮機１８の回転数を最小変化量で低下する低下信号を発信する。圧縮機１８の回転数を最小変化量で低下し、加熱器１４と冷却器４４との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を削減するためである。
次いで、ステップＳ２４又はステップＳ２６を通過してステップＳ２８に移行し、圧縮機１８が運転中であれば、ステップＳ１４に戻る。ステップＳ１４では、ステップＳ２４又はステップＳ２６において、圧縮機１８の回転数を最小変化量で増加又は低下した状態で、空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定しているかを判断する。空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定している場合には、ステップＳ１６〜Ｓ２６によって、再度、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率が所定範囲内に在るか否か判断する。
一方、ステップＳ１４において、空間ユニット１０内の温度が安定していないと判断した場合は、ステップＳ１２に戻り、比例三方弁２０による加熱器１４側と冷却器１６側とに分配する高温熱媒体の分配比率を連続的に変更する。空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定してからステップＳ１６〜Ｓ２６に移行する。
尚、ステップＳ２８において、圧縮機１８が運転状態にない場合には、制御部２２による制御は停止する。
【００３６】
以上、説明してきた図１６に示すフローチャートでは、第１制御部２２ａでは、加熱器１４側への平均高温熱媒体分配率に注目して制御しているが、冷却器１６側への平均高温熱媒体分配率に注目して制御してもよい。
図１５では、温度調整対象が空気の温度調整装置を例示したが、図５に示す温度調整装置の様に、温度調整対象が液体の温度調整装置にも、加熱器５４と冷却器６０との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を削減し得る高温の第１熱媒体の分配比率となるように、圧縮機５０の回転数を制御する回転数制御手段としてのインバータを介して圧縮機５０の回転数を変更する制御部を設けてよい。
また、図７に示す温度調整装置の様に、水冷タイプのプレート式熱交換器から成る凝縮器２７と吸熱器３３とを用いた温度調整装置、或いは図９、図１０、図１１に示す温度調整装置の様に、凝縮器及び吸熱器に対して一台のファンが設けられた温度調整装置でも、加熱器と冷却器との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を削減し得る高温の第１熱媒体の分配比率となるように、圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段としてのインバータを介して圧縮機の回転数を変更する制御部を設けてよいことは勿論のことである。
尚、これまで述べてきた図１５に示す温度調整装置の制御について、図１７に示すブロック図にまとめて示す。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る温度調整装置の一例を説明する概略図である。
【図２】図１に示す温度調整装置で用いることのできる他の分配手段を説明する説明図である。
【図３】図２に示す分配手段で用いるゲートバルブの流量特性を示すグラフである。
【図４】図１に示す温度調整装置の制御を説明するブロック図である。
【図５】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図６】図５に示す温度調整装置の制御を説明するブロック図である。
【図７】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図８】図７に示す制水弁８０の内部構造を説明する断面図である。
【図９】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図１０】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図１１】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図１２】図１１に示す温度調整装置の制御を説明するブロック図である。
【図１３】本発明に係る温度調整装置において、温度調整対象の流体が冷却側にある場合の省エネルギーの原理を説明する説明図である。
【図１４】本発明に係る温度調整装置において、温度調整対象の流体が加熱側にある場合の省エネルギーの原理を説明する説明図である。
【図１５】本発明に係る温度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図１６】図１５に示す制御部２２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１５に示す温度調整装置の制御を説明するブロック図である。
【図１８】従来の温度調整装置を説明する概略図である。
【図１９】従来の温度調整装置の改良例を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  空間ユニット
１２，３０，３０ａ、３０ｂ，７８，７８ａ，７８ｂ  ファン
１４，５４  加熱器
１６，６０  冷却器
１８，５０  圧縮機
２０，５２  比例三方弁
２２，５５  制御部
２４，３８，５１，６２  温度センサー
２６，２７，５６  凝縮器
２８，３４，５８，７０  膨張弁
３２，３３，６８  吸熱器
３６，７１  アキュームレータ
４０，５３  圧力センサー
６４  貯留槽
６６  ポンプ
８０  制水弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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