JP2009047368A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯留タンク部に収容した冷却液を所定の被冷却部に循環させて冷却を行う複数系統の冷却回路を備える冷却システムに関する。 The present invention relates to a cooling system including a plurality of cooling circuits that perform cooling by circulating a coolant stored in a storage tank portion to a predetermined portion to be cooled.
従来、複数系統の冷却回路により冷却した冷却液を所定の被冷却部に循環させて当該被冷却部の冷却を行う冷却システムは、例えば、特許文献1及び特許文献2等で知られている。この種の冷却システムは、複数系統の冷却回路を備えるため、被冷却部において要求される冷却性能や冷却精度に対応して各冷却回路を使い分けることができる。例えば、特許文献1の場合には複数系統の冷却回路を使い分けることにより冷却精度を高めているとともに、特許文献2の場合には複数系統の冷却回路を故障対策に利用している。また、冷却能力の小さい冷却回路であっても複数系統の冷却回路を同時に使用することにより実質的な冷却能力を大きくできるため、大きさの異なる各種の被冷却部に対して柔軟に対応させることができる。
Conventionally, a cooling system that circulates cooling liquid cooled by a plurality of cooling circuits to a predetermined portion to be cooled and cools the portion to be cooled is known, for example, in Patent Literature 1 and
ところで、複数系統の冷却回路を備えるこの種の冷却システムでは、特許文献1や特許文献2をはじめ、通常、冷却液を収容する一つの貯留タンク部に対して複数系統の冷却回路を接続している。即ち、図9に示す冷却システム100のように、共有する貯留タンク部102に複数系統の冷却回路101a,101b,101cを接続し、貯留タンク部102に収容した冷却液Wを各冷却回路101a,101b,101cにより冷却するとともに、貯留タンク部102に別途接続した送液ポンプ103pを含む循環回路103を使用して被冷却部110に貯留タンク部102内の冷却液Wを循環させていた。
しかし、上述した従来の冷却システムは、次のような問題点があった。 However, the conventional cooling system described above has the following problems.
第一に、複数系統の冷却回路に対して共有の貯留タンク部を使用するため、冷却システムの変更を容易に行うことができない。例えば、設置されている二系統の冷却回路を三系統の冷却回路にアップグレードする場合、二系統で使用していた貯留タンク部は使用できなくなるため、新たに設計した貯留タンク部を用意する必要があり、資材の無駄やコストアップを招く。 First, since a common storage tank is used for a plurality of cooling circuits, the cooling system cannot be easily changed. For example, when upgrading two installed cooling circuits to three cooling circuits, the storage tank part used in the two systems can no longer be used, so it is necessary to prepare a newly designed storage tank part. There is a waste of material and an increase in cost.
第二に、各冷却回路毎の冷却にバラツキを生じやすい。即ち、貯留タンク部内における冷却液の温度を完全に均一化できないため、冷却負荷が特定の冷却回路に片寄るなどの不具合を招きやすい。したがって、冷却効率の低下や冷却液全体の冷却温度の不安定化を生じやすいとともに、冷却システム全体における耐久性の低下要因にもなる。 Second, the cooling of each cooling circuit tends to vary. That is, since the temperature of the cooling liquid in the storage tank cannot be made completely uniform, it is likely to cause a problem such that the cooling load is shifted to a specific cooling circuit. Therefore, the cooling efficiency is likely to be lowered and the cooling temperature of the whole cooling liquid is unstable, and the durability of the entire cooling system is reduced.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した冷却システムの提供を目的とするものである。 The object of the present invention is to provide a cooling system that solves such problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、貯留タンク部2に収容した冷却液Wを所定の被冷却部Mに循環させて冷却を行う複数系統の冷却回路を備える冷却システム1を構成するに際して、貯留タンク部2を冷却回路3a,3b,3cの数に応じた複数のタンクメンバ2a,2b,2cにより構成するとともに、各タンクメンバ2a,2b,2cを複数系統の冷却回路3a,3b,3cにそれぞれ内蔵させ、かつ各冷却回路3a,3b,3cから冷却液W…が供給される供給路4a,4b,4c及び各冷却回路3a,3b,3cに冷却液W…が戻される戻り路5a,5b,5cをそれぞれ合流させて被冷却部Mに接続するとともに、各タンクメンバ2a,2b,2cに収容された冷却液W…の液面Wf…の高さHw…を検出する液面検出部6a,6b,6c及び各液面検出部6a,6b,6cの検出結果に応じて対応する戻り路5a,5b,5c又は供給路4a,4b,4cに流れる冷却液W…の流量を制御する流量制御部7a,7b,7cを設けてなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention configures a cooling system 1 including a plurality of cooling circuits that circulate cooling liquid W stored in a
この場合、発明の好適な態様により、液面検出部6a…には、タンクメンバ2a…に収容された冷却液W…の上方に設置して液面Wf…の高さHw…を非接触により検出する反射型距離センサ11a…を用いることができる。この際、タンクメンバ2a…には、反射型距離センサ11a…により検出される液面Wf…の波を抑制する波抑制板12a…を設けることができ、この波抑制板12a…は、熱伝導性素材により形成するとともに、反射型距離センサ11a…を支持する支持板13a…に兼用させることができる。また、反射型距離センサ11a…に送風して当該反射型距離センサ11a…の結露を防止する送風機14a…を設けることができる。一方、流量制御部7a…は、戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…の流量を制御する制御弁15a…と、液面検出部6a…から得る検出信号Sad…を信号処理して制御弁15a…に供給する信号処理回路16a…により構成できる。他方、戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…を遮断する冷却液遮断手段17a…を設けるとともに、この冷却液遮断手段17a…により冷却液W…を遮断したなら、所定の設定時間Tfが経過した後に冷却回路3a…に内蔵する送液ポンプ18a…を停止させる制御機能を有するコントローラ19を設けることができる。また、コントローラ19には、冷却液遮断手段17a…による冷却液W…の遮断を解除したなら、所定の設定時間Tsが経過した後に送液ポンプ18a…を始動する制御機能を設けることができる。さらに、コントローラ19には、液面Wf…の高さHw…が、所定の上限高さHe…以上のときに、冷却液遮断手段17a…により戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…を所定の設定時間Te…にわたって遮断する制御機能を設けることができる。なお、各供給路4a…には、逆流防止弁20a,20b,20cを接続することが望ましい。
In this case, according to a preferred aspect of the present invention, the liquid level detectors 6a ... are installed above the coolant W ... contained in the
このような構成を有する本発明に係る冷却システム1によれば、次のような顕著な効果を奏する。 According to the cooling system 1 according to the present invention having such a configuration, the following remarkable effects can be obtained.
(1) 貯留タンク部2を冷却回路3a…の数に応じた複数のタンクメンバ2a…により構成し、各タンクメンバ2a…を複数系統の冷却回路3a…にそれぞれ内蔵させるとともに、各タンクメンバ2a…に収容された冷却液W…の液面Wf…の高さHw…を検出する液面検出部6a…及び各液面検出部6a…の検出結果に応じて対応する戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…の流量を制御する流量制御部7a…を設けたため、冷却システム1を変更する場合であっても容易に対応することができる。特に、旧貯留タンク部が不要になったり、新たに設計した貯留タンク部を用意する必要がなくなるため、資材の無駄を回避できるとともに、全体のコストダウンにも寄与できる。
(1) The
(2) 各冷却回路3a…毎に冷却した冷却液W…を供給できるため、各冷却回路3a…毎の冷却(冷却負荷)のバラツキ(片寄り)を抑制できる。したがって、冷却システム1全体における冷却効率の向上及び冷却温度の安定化を図れるとともに、冷却システム1の耐久性向上にも寄与できる。 (2) Since the cooling liquid W that has been cooled for each of the cooling circuits 3a can be supplied, variation in cooling (cooling load) for each cooling circuit 3a can be suppressed. Therefore, the cooling efficiency of the entire cooling system 1 can be improved and the cooling temperature can be stabilized, and the durability of the cooling system 1 can be improved.
(3) 好適な態様により、液面検出部6a…に、タンクメンバ2a…に収容された冷却液W…の上方に設置して液面Wf…の高さHw…を非接触により検出する反射型距離センサ11a…を用いれば、冷却液W…に接触することなく液面Wf…の高さHw…を正確に検出できる。
(3) According to a preferred embodiment, the liquid level detectors 6a ... are installed above the cooling liquid W ... contained in the
(4) 好適な態様により、タンクメンバ2a…に、反射型距離センサ11a…により検出される液面Wf…の波を抑制する波抑制板12a…を設ければ、液面Wf…の無用な上下変動を抑制して精度の高い検出を行うことができる。
(4) According to a preferred embodiment, if the
(5) 好適な態様により、波抑制板12a…を、熱伝導性素材により形成するとともに、反射型距離センサ11a…を支持する支持板13a…に兼用させれば、冷却液W…と反射型距離センサ11a…間の温度差を小さくすることにより反射型距離センサ11a…の結露を防止できる。
(5) According to a preferred embodiment, when the
(6) 好適な態様により、反射型距離センサ11a…に送風して当該反射型距離センサ11a…の結露を防止する送風機14a…を設ければ、反射型距離センサ11a…に万が一結露が発生したとしても速やかに除去することができる。
(6) According to a preferred embodiment, if a blower 14a is provided to blow air to the
(7) 好適な態様により、流量制御部7a…を、戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…の流量を制御する制御弁15a…と、液面検出部6a…から得る検出信号Sad…を信号処理して制御弁15a…に供給する信号処理回路16a…により構成すれば、流量制御系のシンプル化により、制御の応答性向上及び信頼性向上を図れるとともに、低コスト性向上にも寄与できる。
(7) According to a preferred embodiment, the flow
(8) 好適な態様により、戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…を遮断する冷却液遮断手段17a…を設けるとともに、この冷却液遮断手段17a…により冷却液W…を遮断したなら、所定の設定時間Tfが経過した後に冷却回路3a…に内蔵する送液ポンプ18a…を停止させる制御機能を有するコントローラ19を設ければ、制御弁15a…を含む流量制御系の応答遅れを相殺できるため、冷却液W…が完全に遮断されていない状態での送液ポンプ18a…の停止を防止することができ、もって、タンクメンバ2a…内の冷却液W…が無用に増加してしまう不具合を回避できる。
(8) According to a preferred embodiment, there is provided a coolant blocking means 17a for blocking the coolant W flowing in the return path 5a or the supply path 4a, and the coolant W is blocked by the coolant blocking means 17a. If a
(9) 好適な態様により、コントローラ19に、冷却液遮断手段17a…による冷却液W…の遮断を解除したなら、所定の設定時間Tsが経過した後に送液ポンプ18a…を始動する制御機能を設ければ、制御弁15a…を含む流量制御系の応答遅れを相殺できるため、冷却液W…に対する遮断が完全に解除されていない状態での送液ポンプ18a…の始動を防止でき、もって、タンクメンバ2a…内の冷却液W…が無用に減少してしまう不具合を回避できる。
(9) According to a preferred embodiment, the
(10) 好適な態様により、コントローラ19に、液面Wf…の高さHw…が、所定の上限高さHe…以上のときに、冷却液遮断手段17a…により戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…を所定の設定時間Te…にわたって遮断する制御機能を設ければ、故障等の発生に対する速やかな保護を図ることができる。
(10) According to a preferred embodiment, when the height Hw of the liquid level Wf is equal to or greater than the predetermined upper limit height He ..., the return path 5a ... or the supply path 4a is supplied to the
(11) 好適な態様により、供給路4a…に、逆流防止弁20a…を接続すれば、複数系統の冷却回路3a…の供給路4a…を合流させた場合であっても、供給路4a…側への逆流が阻止されるため、各冷却回路3a…間の干渉を防止できる。
(11) If the
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る冷却システム1の構成について、図1〜図5を参照して説明する。 First, the configuration of the cooling system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
冷却システム1は、図1に示すように、三系統の冷却回路3a,3b,3cを備える。各冷却回路3a,3b,3cは、それぞれ独立したユニットとして構成する。したがって、例示は三系統の冷却回路3a…により構成するが、基本的には任意の数量を組合わせることができる。各冷却回路3a,3b,3cは、各冷却回路3a,3b,3cから外部に冷却液W…を供給する供給路4a,4b,4c及び各冷却回路3a,3b,3cに冷却液W…が戻される戻り路5a,5b,5cを備えるため、各供給路4a,4b,4cは合流させて被冷却部Mに接続するとともに、各戻り路5a,5b,5cは合流させて被冷却部Mに接続する。なお、被冷却部Mは、冷却システム1により冷却される電気機器や工作機械等である。したがって、冷却システム1から供給される冷却液Wは、被冷却部Mの内部を通過して熱交換され、熱交換された冷却液Wは再び冷却システム1に戻される。
As shown in FIG. 1, the cooling system 1 includes three systems of
一方、この種の冷却システムでは、被冷却部Mに対して所要量の冷却液Wを循環させる必要があるため、被冷却部Mに対応した量の冷却液Wを収容できる貯留タンク部2が必要となる。本実施形態に係る冷却システム1では、貯留タンク部2を冷却回路3a,3b,3cの数に応じた三つのタンクメンバ2a,2b,2cにより構成し、各タンクメンバ2a,2b,2cはそれぞれ冷却回路3a,3b,3cに内蔵させている。
On the other hand, in this type of cooling system, since it is necessary to circulate a required amount of the coolant W to the cooled portion M, the
図2には、一つの冷却回路3aの具体的な構成を示す。2aは、冷却回路3aに内蔵するタンクメンバであり、具体的な構成を図3〜図5に示す。タンクメンバ2aは、内部に冷却液Wを収容できる上端に開口を有する直方体形のタンク本体部2amと、このタンク本体部2amの上端を覆うカバー部2arにより構成し、冷却回路3aの冷却能力に対応した容積を選定する。なお、例示するタンク本体部2am及びカバー部2arの形成素材はステンレス材である。
FIG. 2 shows a specific configuration of one cooling circuit 3a. 2a is a tank member built in the cooling circuit 3a, and a specific configuration is shown in FIGS. The
また、タンクメンバ2aには液面Wfの波を抑制する波抑制板12aを設ける。波抑制板12aは、熱伝導性素材、望ましくはタンクメンバ2aと同一の素材(ステンレス材)により形成し、図3及び図5に示すように、多数の小孔h…を有するパンチングパネルPnを用いる。波抑制板12aは、図4に示すように、L形に折曲形成し、タンク本体部2am内の角部に付設する。この際、波抑制板12aの下端は、タンク本体部2amの底面又は底面付近まで至らせるとともに、波抑制板12aの上端(上部)は、タンク本体部2amの上端の開口から上方へ所定高さ突出させる。したがって、カバー部2arは、波抑制板12aが上方に貫通できる形状に形成又は構成する。これにより、タンク本体部2amの内部には、波抑制板12aにより囲まれる小室Raが形成され、この小室Raの外側における冷却液Wの液面Wfに波が発生しても、波抑制板12aにより抑制され、小室Ra内における液面Wfには伝播されない。
The
一方、タンクメンバ2aには、タンク本体部2aに収容された冷却液Wの液面Wfの高さHwを検出する液面検出部6aを付設する。液面検出部6aには、冷却液Wの上方に設置して液面Wfの高さHwを非接触により検出する反射型距離センサ11aを用いる。例示の反射型距離センサ11aは、発信部及び受信部からなる超音波センサである。液面検出部6aに、このような反射型距離センサ11aを用いれば、冷却液Wに接触することなく液面Wfの高さHwを正確に検出できる利点がある。この場合、波抑制板12aにおけるタンク本体部2amの上端開口から上方へ突出した部位は、反射型距離センサ11aを支持する支持板13aを兼用する。したがって、図5に示すように、この支持板13aに対して反射型距離センサ11aを取付けることができる。31は反射型距離センサ11aを支持板13aに取付けるための取付金具を示す。これにより、反射型距離センサ11aは、波抑制板12aにより波が抑制、即ち、液面Wfの無用な上下変動が抑制された小室Ra内の液面Wfの高さHwに対する精度の高い検出を行うことができる。しかも、波抑制板12aは、熱伝導性素材により形成するとともに、反射型距離センサ11aを支持する支持板13aと兼用するため、冷却液Wと反射型距離センサ11a間の温度差を小さくすることにより反射型距離センサ11aの結露を防止できる利点がある。
On the other hand, the
また、カバー部2arには送風機14aを取付ける。送風機14aは、送風機本体14af及び送風機カバー14acを備え、反射型距離センサ11aに送風して当該反射型距離センサ11aの結露を防止する機能を有する。この場合、反射型距離センサ11aと送風機14a間には、送風ガイド32を介在させる。この送風ガイド32により、送風機14aからの送風は、反射型距離センサ11aにおける最も結露防止の必要な部位までガイドされる。したがって、反射型距離センサ11a…に万が一結露が発生したとしても速やかに除去することができる利点がある。
The blower 14a is attached to the cover portion 2ar. The blower 14a includes a blower body 14af and a blower cover 14ac, and has a function of blowing air to the
他方、図2に示すように、タンクメンバ2aに設けた供給口33には供給路4aの流入側を接続するとともに、供給路4aの中途には、タンクメンバ2a側から、送液ポンプ18a,冷却部34,手動バルブ35,逆流防止弁20aを順次接続する。この場合、冷却部34は、熱交換器34m及び冷凍サイクル34cを備え、熱交換器34mの一次側を冷凍サイクル34cに接続するとともに、熱交換器34mの二次側を供給路4aに接続する。なお、36は熱交換器34mの流出側の供給路4aに接続した液圧計を示す。また、タンクメンバ2aに設けた戻り口37には戻り路5aの流出側を接続するとともに、戻り路5aの中途には、タンクメンバ2a側から、手動バルブ38,制御弁15a,流量計39を順次接続する。なお、41は熱交換器34mの流出側と上述した戻り口37間に接続した手動バルブ、42は手動バルブ38の流出側と手動バルブ35の流入側間に接続し、液圧が設定値以上になったなら冷却液Wをバイパスさせる調圧弁、43は制御弁15aに並列に接続し、制御弁15aの故障時に使用する手動バルブ、をそれぞれ示す。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
この場合、制御弁15aは、戻り路5aに流れる冷却液Wの流量を制御するものであり、電動バルブ15amを使用する。したがって、電動バルブ15amに付与される制御信号Sacの大きさに対応して電動バルブ15amの開度が可変制御される。一方、電動バルブ15amの制御信号入力部は、リレー45,信号処理回路16aを介して、反射型距離センサ11aに接続する。これにより、反射型距離センサ11aの検出結果、即ち、反射型距離センサ11aから出力する検出信号Sadは、信号処理回路16a,リレー45を介して電動バルブ15amの制御信号入力部に付与される。この信号処理回路16a及び電動バルブ15amは、反射型距離センサ11aから出力する検出信号Ssdに応じて戻り路5aに流れる冷却液Wの流量を制御する流量制御部7aを構成する。
In this case, the
また、リレー45は冷却液遮断手段17aを構成し、信号処理回路16aと電動バルブ15am間の信号ラインをON/OFFする機能を有する。さらに、19は冷却システム1の全体の制御を司るコントローラであり、少なくとも、上述した、リレー45,送液ポンプ18a,冷凍サイクル34cが接続される。このような制御系を構成することにより、上述した流量制御部7aによる制御は、コントローラ19を介することなく行われるため、流量制御系のシンプル化により、制御の応答性向上及び信頼性向上を図れるとともに、低コスト性向上にも寄与できる利点がある。
The
以上、一つの冷却回路3aについて説明したが、他の冷却回路3b,3cも冷却回路3aと同じに構成する。なお、冷却回路3b,3cにおいて、2b,2cはタンクメンバ、4b,4cは供給路、5b,5cは戻り路、6b,6cは液面検出部、7b,7cは流量制御部、15b,15cは制御弁、16b,16cは信号処理回路、17b,17cは冷却液遮断手段、20b,20cは逆流防止弁をそれぞれ示す。
Although one cooling circuit 3a has been described above, the
次に、本実施形態に係る冷却システム1の動作について、図7及び図8に示すフローチャートを含む各図を参照して説明する。 Next, operation | movement of the cooling system 1 which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to each figure including the flowchart shown to FIG.7 and FIG.8.
最初に、通常の冷却動作について説明する。なお、冷却回路3a,3b,3cについては、主に冷却回路3aについてのみ説明するが、他の冷却回路3b,3cも基本的には冷却回路3aと同一の動作を行う。
First, a normal cooling operation will be described. The
まず、送液ポンプ18aの作動により、タンクメンバ2aに収容された冷却液Wは、供給路4aを矢印Fs方向に送液される。この際、冷却液Wは冷却部34において目標温度に冷却される。即ち、冷凍サイクル34cにより冷却された冷媒と冷却液Wが熱交換器34m内で熱交換され、冷却液Wが冷却される。そして、供給路4aを送液された冷却液Wは、他の冷却回路3b,3cの供給路4b,4cを送られた冷却液Wと合流した後、被冷却部Mに供給される。この場合、各供給路4a,4b,4cには、逆流防止弁20a,320b,20cがそれぞれ接続されているため、三つの供給路4a…を合流させた場合であっても、供給路4a…側への逆流が阻止され、各冷却回路3a…間の干渉が防止される。一方、被冷却部Mに供給された冷却液Wは、被冷却部Mの内部を通過して熱交換され、熱交換された冷却液Wは、戻り路5aに送り出される。そして、戻り路5aを矢印Fr方向に送液されてタンクメンバ2aに戻される基本的な冷却動作が行われる。
First, by the operation of the liquid feed pump 18a, the coolant W accommodated in the
ところで、三系統の冷却回路3a,3b,3cを、上述した基本的な冷却動作の状態で継続させた場合、次のような問題を生じる。即ち、三系統の冷却回路3a,3b,3cは全く同じ状態で接続されているわけではないため、例えば、冷却回路3aの戻り路5aが他の冷却回路3b…の戻り路5b…よりも短いなどにより、相対的に水流に対する抵抗が小さい場合、タンクメンバ2aに戻される冷却液Wの流量が相対的に多くなる。この結果、時間の経過と共に、タンクメンバ2a内の冷却液Wが増加する問題を生じる。このため、本実施形態に係る冷却システム1では、それぞれの冷却回路3a,3b,3cに液面検出部6a,6b,6c及び流量制御部7a,7b,7cからなる独立したマイナループによる流量制御系を設けて当該問題を解決している。
By the way, when the three
以下、液面検出部6a及び流量制御部7aからなる流量制御系の動作について、図7に示すフローチャートを参照して説明する。
Hereinafter, the operation of the flow rate control system including the liquid level detection unit 6a and the flow
まず、液面検出部6aを構成する反射型距離センサ11aにより、タンクメンバ2aに収容された冷却液Wの液面Wfの高さHwが検出され、検出された高さHwに対応する大きさの検出信号Sadが出力する(ステップS1)。そして、この検出信号Sadは信号処理回路16aに付与され、増幅処理等を含む信号処理により制御信号Sacに変換される(ステップS2)。
First, the height Hw of the liquid level Wf of the coolant W accommodated in the
一方、この制御信号Sacは、リレー45を介して電動バルブ15amの制御信号入力部に付与される。この場合、初期状態においてタンクメンバ2a内の冷却液Wの高さHwを所定の高さに設定しておけば、電動バルブ15amの開度が当該設定した高さに対応して設定(制御)されるため、冷却液Wの高さHwが変動しない限り、この状態(開度)が維持される(ステップS3,S4,S5)。
On the other hand, the control signal Sac is applied to the control signal input portion of the electric valve 15am via the
これに対して、何らかの原因によりタンクメンバ2aに収容された冷却液Wの高さHwが高くなった場合を想定する(ステップS3)。この場合、検出信号Sadが小さくなるため、電動バルブ15amの開度が小さくなる方向に制御され、戻り路5aを流れる冷却液Wの流量を減少させる制御が行われる(ステップS6)。この結果、タンクメンバ2aに収容された冷却液Wの高さHwは初期状態に戻される。同様に、何らかの原因によりタンクメンバ2aに収容された冷却液Wの高さHwが低くなった場合を想定する(ステップS4)。この場合、検出信号Sadが大きくなるため、電動バルブ15amの開度が大きくなる方向に制御され、戻り路5aを流れる冷却液Wの流量を増加させる制御が行われる(ステップS7)。この結果、タンクメンバ2aに収容された冷却液Wの高さHwは初期状態に戻される。このような流量制御は、各制御回路3a,3b,3c単位で独立して行われ、各タンクメンバ2a,2b,2cに収容された冷却液W…は、常に、初期状態の高さHwに維持される。そして、以上の制御は、冷却システム1の運転中に継続して行われる(ステップS8)。
On the other hand, the case where the height Hw of the coolant W accommodated in the
よって、本実施形態に係る冷却システム1によれば、貯留タンク部2を冷却回路3a…の数に応じた複数のタンクメンバ2a…により構成し、各タンクメンバ2a…を複数系統の冷却回路3a…にそれぞれ内蔵させるとともに、各タンクメンバ2a…に収容された冷却液W…の液面Wf…の高さHw…を検出する液面検出部6a…及び各液面検出部6a…の検出結果に応じて対応する戻り路5a…又は供給路4a…に流れる冷却液W…の流量を制御する流量制御部7a…を設けたため、冷却システム1を変更する場合であっても容易に対応することができる。特に、旧貯留タンク部が不要になったり、新たに設計した貯留タンク部を用意する必要がなくなるため、資材の無駄を回避できるとともに、全体のコストダウンにも寄与できる。また、各冷却回路3a…毎に冷却した冷却液W…を供給できるため、各冷却回路3a…毎の冷却(冷却負荷)のバラツキ(片寄り)を抑制できる。したがって、冷却システム1全体における冷却効率の向上及び冷却温度の安定化を図れるとともに、冷却システム1の耐久性向上にも寄与できる。
Therefore, according to the cooling system 1 according to the present embodiment, the
他方、本実施形態に係る冷却システム1では、電動バルブ15am…(制御弁15a…)を用いて戻り路5a…の流量制御を行っているため、制御信号Sac…が付与されてから実際に電動バルブ15am…の開度が設定されるまで、時間的な応答遅れを生じる。また、冷却システム1の運転を停止する際には、安全上などの観点から電動バルブ15am…を全閉する制御を行う。したがって、電動バルブ15am…の時間的な応答遅れが問題となるため、本実施形態に係る冷却システム1では、この問題を解消する制御を行っている。以下、この制御動作について、図8に示すフローチャートを参照して説明する。
On the other hand, in the cooling system 1 according to this embodiment, since the flow rate control of the return path 5a ... is performed using the electric valves 15am ... (
今、停止状態にある冷却システム1の運転を開始する場合を想定する。冷却システム1の停止状態では、送液ポンプ18aが停止しており、また、冷却液遮断手段17aであるリレー45はOFFになっている。この状態において、不図示の運転スイッチをONにする(ステップS11)。運転スイッチのONにより、コントローラ19はリレー45をONにする。この結果、制御信号Sacが電動バルブ15amに付与されるため、電動バルブ15amは、全閉から制御信号Sacに対応した開度まで開く動作を行う(ステップS12)。一方、運転スイッチのONにより、コントローラ19は予め設定した所定の設定時間Tfだけ計時を行う(ステップS13)。この設定時間Tfは、電動バルブ15amの応答遅れに相当する時間(例示の場合、10秒前後)を設定する。そして、設定時間Tfに対する計時がタイムアップしたなら、送液ポンプ18aをONにする制御を行う(ステップS14,S15)。これにより、送液ポンプ18aが始動し、上述した通常の冷却動作が行われる(ステップS16)。このような制御を行うことにより、電動バルブ15amを含む流量制御系の応答遅れを相殺できるため、冷却液Wに対する遮断が完全に解除されていない状態での送液ポンプ18aの始動を防止でき、もって、タンクメンバ2a内の冷却液Wが無用に減少してしまう不具合を回避できる。
A case is assumed where the operation of the cooling system 1 in the stopped state is started. In the stopped state of the cooling system 1, the liquid feed pump 18a is stopped, and the
他方、冷却システム1の運転を停止するには、運転スイッチをOFFにする(ステップS17)。運転スイッチのOFFにより、コントローラ19はリレー45をOFFにする。この結果、信号処理回路16aと電動バルブ15am間の信号ラインが遮断されるため、電動バルブ15amに対する制御信号Sacはゼロ信号となり、電動バルブ15amは、開から全閉する動作を行う(ステップS18)。一方、運転スイッチのOFFにより、コントローラ19は予め設定した所定の設定時間Tsだけ計時を行う(ステップS19)。この設定時間Tsは、電動バルブ15amの応答遅れに相当する時間(例示の場合、10秒前後)を設定する。そして、設定時間Tsに対する計時がタイムアップしたなら、送液ポンプ18aをOFFにする制御を行う(ステップS20,S21)。これにより、送液ポンプ18aが停止する。このような制御を行うことにより、電動バルブ15amを含む流量制御系の応答遅れが相殺されるため、冷却液Wが完全に遮断されていない状態での送液ポンプ18aの停止を防止することができ、もって、タンクメンバ2a内の冷却液Wが無用に増加してしまう不具合を回避できる。
On the other hand, to stop the operation of the cooling system 1, the operation switch is turned OFF (step S17). The
さらに、コントローラ19は、液面Wfの高さHwが、所定の上限高さHe以上のときに、リレー45(冷却液遮断手段17a)をOFFにすることにより戻り路5aに流れる冷却液Wを所定の設定時間Teにわたって遮断する制御機能を備えている。液面Wfの高さHwが、所定の上限高さHe以上になるときは、故障等の発生が考えられるため、このような制御機能を設けることにより、冷却システム1に対する速やかな保護を図ることができる。
Furthermore, when the height Hw of the liquid level Wf is equal to or greater than the predetermined upper limit height He, the
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値,手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and the gist of the present invention is not limited to the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical value, technique, and the like. Any change, addition, or deletion can be made without departing from.
例えば、液面検出部6aと流量制御部7aは、図6に示す変更例のように構成してもよく、液面検出部6a…と流量制御部7a…には、同様の機能を発揮する他の各種構成を適用できる。図6に示す変更例は、液面検出部6aに、支持基部51に支持される長さの異なる三本の電極52c,52d,52uを使用する。なお、支持基部51はシャフト53に支持され上下位置を設定できる。流量制御部7aには、戻り路5aの中途に接続した絞り弁54と電磁開閉弁55の直列回路56と、直列回路56に並列接続した絞り弁57と、直列回路56に並列接続した電磁開閉弁58を使用するとともに、液面検出部6aから得る検出信号Sadを制御信号Sacに変換する信号処理回路59を使用する。この場合、絞り弁57の絞り量は、絞り弁54の絞り量よりも大きく設定する。これにより、コモン電極52nと第一電極52dの通電により下限液面を検出し、コモン電極52nと第二電極52uの通電により上限液面を検出するため、コモン電極52nと第一電極52dの通電時(下限液面のみの検出時)には、電磁開閉弁55を開に制御し、電磁開閉弁58を閉に制御する。これにより、冷却液Wは絞り弁54と絞り弁57の並列回路を流れる。一方、液面Wfが低下し、下限液面及び上限液面の双方が無検出になったときは、電磁開閉弁58を開に制御する。これにより、冷却液Wは絞り弁54と絞り弁57をバイパスして流れるため、戻り路5aにおける冷却液Wの流量を増加させることができる。さらに、液面Wfが上昇し、コモン電極52nと第二電極52uの通電時(下限液面及び上限液面双方の検出時)には、電磁開閉弁55及び58の双方を閉に制御する。これにより、冷却液Wは絞り弁57のみを流れるため、戻り路5aにおける冷却液Wの流量を減少させることができる。
For example, the liquid level detection unit 6a and the flow
その他、各冷却回路3a,3b,3cに対して一台のコントローラ19を設けた場合を示したが、必要により各冷却回路3a,3b,3cのそれぞれにコントローラを内蔵させることも可能である。即ち、一台のコントローラ19を三台のコントローラに置換することもできる。また、反射型距離センサ11aとして、発信部及び受信部からなる超音波センサを例示したが、発光部と受光部を備える光学的センサであってもよい。一方、制御弁15aにより戻り路5aに流れる冷却液Wの流量を制御するようにしたが、供給路4aに流れる冷却液Wの流量を制御してもよい。さらに、本発明に係る冷却システム1は、電気機器や工作機械等の冷却対象をはじめ、冷却液Wにより同様に冷却を行うことができる他の各種の冷却対象(被冷却部M)に利用できる。
In addition, although the case where one
1:冷却システム,2:貯留タンク部,2a:タンクメンバ,2b:タンクメンバ,2c:タンクメンバ,3a:冷却回路,3b:冷却回路,3c:冷却回路,4a:供給路,4b:供給路,4c:供給路,5a:戻り路,5b:戻り路,5c:戻り路,6a:液面検出部,6b:液面検出部,6c:液面検出部,7a:流量制御部,7b:流量制御部,7c:流量制御部,11a…:反射型距離センサ,12a…:波抑制板,13a…:支持板,14a…:送風機,15a…:制御弁,16a…:信号処理回路,17a…:冷却液遮断手段,18a…:送液ポンプ,19:コントローラ,20a:逆流防止弁,20b:逆流防止弁,20c:逆流防止弁,W:冷却液,Wf:液面,Hw:液面の高さ,M:被冷却部,Sad…:検出信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Cooling system, 2: Storage tank part, 2a: Tank member, 2b: Tank member, 2c: Tank member, 3a: Cooling circuit, 3b: Cooling circuit, 3c: Cooling circuit, 4a: Supply path, 4b: Supply path 4c: supply path, 5a: return path, 5b: return path, 5c: return path, 6a: liquid level detection unit, 6b: liquid level detection unit, 6c: liquid level detection unit, 7a: flow rate control unit, 7b: Flow control unit, 7c: Flow control unit, 11a ...: Reflective distance sensor, 12a ...: Wave suppression plate, 13a ...: Support plate, 14a ...: Blower, 15a ...: Control valve, 16a ...: Signal processing circuit, 17a ...: Coolant blocking means, 18a ...: Liquid feed pump, 19: Controller, 20a: Backflow prevention valve, 20b: Backflow prevention valve, 20c: Backflow prevention valve, W: Coolant, Wf: Liquid level, Hw: Liquid level Height, M: part to be cooled, Sad ...: detection signal
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