JP2016011773A - 浸漬型液冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのコイル部が水平方向に離れて配置される場合、浸漬型液冷却装置の設置スペースが大きくなる。
【解決手段】本発明の浸漬型液冷却装置１は、圧縮機２ａ、凝縮器３ａ、膨張弁４ａおよび蒸発器５ａを接続した主冷媒回路１ａと、圧縮機２ｂ、凝縮器３ｂ、膨張弁４ｂおよび蒸発器５ｂを接続した補助冷媒回路１ｂとを備える。蒸発器５ａは、液体内に配置され、螺旋状に巻回されたコイル部１０ａを有し、蒸発器５ｂは、液体内に配置され、螺旋状に巻回されたコイル部１０ｂを有しており、コイル部１０ａおよびコイル部１０ｂは、一体に構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液体内に配置されたコイル部を有する浸漬型液冷却装置に関する。

液冷却装置は、例えば研削盤やマシニングセンタなどの工作機械の研削液や主軸潤滑油など（以下「液体」という）を冷却するための装置である。この液冷却装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を接続した冷媒回路を備え、液冷却装置には、蒸発器に含まれるコイル部がタンクに溜められた液体内に浸漬され、コイル部によって液体を冷却する浸漬型液冷却装置がある。

浸漬型液冷却装置における最大冷却能力は、圧縮機の最大出力に基づいて変化することが多い。例えば、非常に大きい最大冷却能力が必要であるときに、圧縮機の耐久性確保等のため、最大冷却能力が非常に大きい１台の浸漬型液冷却装置を用いて冷却する代わりに、複数台の浸漬型液冷却装置を用いて冷却することが考えられる。具体的には、最大冷却能力が５馬力の１台の浸漬型液冷却装置を用いて冷却する代わりに、最大冷却能力が２馬力と３馬力の２台の浸漬型液冷却装置を用いて冷却する場合がある。

特開昭５９−９５６０３

この場合、２台の浸漬型液冷却装置のそれぞれのコイル部が、タンクに溜められた液体内に浸漬されることになるが、２つのコイル部が水平方向に離れて配置される場合、２台の浸漬型液冷却装置の設置スペースが大きくなる問題がある。また、液体を溜めるタンクには、高温の液体が流入するので、２台の浸漬型液冷却装置のうち、タンクにおける液体の流入側に配置された浸漬型液冷却装置の負荷が大きく、その浸漬型液冷却装置の耐久性が低下する問題がある。

そこで、本発明の目的は、設置スペースを小さくできる浸漬型液冷却装置を提供することである。

第１の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張弁および第１蒸発器を接続した第１冷媒回路と、第２圧縮機、第２凝縮器、第２膨張弁および第２蒸発器を接続した第２冷媒回路とを備え、前記第１蒸発器は、液体内に配置され、螺旋状に巻回された第１コイル部を有し、前記第２蒸発器は、液体内に配置され、螺旋状に巻回された第２コイル部を有しており、前記第１コイル部および前記第２コイル部は、一体に構成されることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、従来の２台の浸漬型液冷却装置に対応した２つのコイル部が、一体に構成されるので、２台の浸漬型液冷却装置の２つのコイル部が液体内に離れて配置される場合と比べて、浸漬型液冷却装置の小型化が可能となる。また、２台の圧縮機の負荷の分散できる。

第２の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１の発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記第１コイル部および前記第２コイル部の内周側には、液体を攪拌するための攪拌部が配置されており、前記第１コイル部の少なくとも一部は、前記第２コイル部の内周側に配置されることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、攪拌部によって攪拌された液体の流れを考慮して、第１コイル部の一部を第２コイル部の内周側に配置することによって、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

第３の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第２の発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記第１コイル部の少なくとも一部は、前記第２コイル部の外周側に配置されることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、第１コイル部の一部を第２コイル部の内周側に配置すると共に、第１コイル部の一部を第２コイル部の外周側に配置することによって、攪拌部によって攪拌された液体の流れを考慮して、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

第４の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第３の発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記攪拌部は、前記第１コイル部および前記第２コイル部の高さ方向中央部より上方に配置され、上方から下方に向かう流れを形成するものであって、前記第１コイル部における前記第２コイル部より内周側の部分は、前記第１コイル部における前記第２コイル部より外周側の部分より下方に配置されることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、攪拌部によって攪拌された液体が、第１コイル部および第２コイル部の高さ方向中央部より下方において、第１コイル部および第２コイル部の内周側から外周側に流れるので、第１コイル部における第２コイル部より内周側の部分では、第１コイル部における第２コイル部より外周側の部分と比べて、熱交換効率が向上し、第１コイル部における冷却能力を大きくできる。

第５の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１−第４のいずれかの発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記第１コイル部を冷媒が下方から上方に流れると共に、前記第２コイル部を冷媒が下方から上方に流れることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、冷媒が第１コイル部や第２コイル部を下方から上方に流れるので、冷媒が第１コイル部や第２コイル部を上方から下方に流れるものと比べて、第１コイル部や第２コイル部における冷却能力を大きくできる。

第６の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１−第５のいずれかの発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記第１圧縮機の負荷と前記第２圧縮機の負荷とが均等になるように、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、第１圧縮機の負荷と第２圧縮機の負荷とが均等になるので、第１圧縮機および第２圧縮機のいずれかに負荷が集中するのを抑制できるので、圧縮機の耐久性が向上する。

第７の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１−第５のいずれかの発明にかかる浸漬型液冷却装置において、冷却負荷が所定出力以下のときに、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のいずれかだけを運転し、冷却負荷が所定出力を超えると、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機を運転する制御手段を備えることを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、冷却負荷が小さいときには、第１圧縮機および第２圧縮機のいずれかだけが運転され、冷却負荷が大きいときに限って第１圧縮機および第２圧縮機が運転されるので、常に第１圧縮機および第２圧縮機が運転されるものと比べて、省エネとなる。

第８の発明にかかる浸漬型液冷却装置は、第１−第７のいずれかの発明にかかる浸漬型液冷却装置において、前記第１圧縮機の最大出力は、前記第２圧縮機の最大出力より大きいことを特徴とする。

この浸漬型液冷却装置では、第１圧縮機の最大出力が第２圧縮機の最大出力より大きい場合のように、第１圧縮機および第２圧縮機の最大出力が異なる場合において、第１コイル部および第２コイル部の配置を変更することによって、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、従来の２台の浸漬型液冷却装置に対応した２つのコイル部が、一体に構成されるので、２台の浸漬型液冷却装置の２つのコイル部が液体内に離れて配置される場合と比べて、浸漬型液冷却装置の小型化が可能となる。また、２台の圧縮機の負荷の分散できる。

第２の発明では、攪拌部によって攪拌された液体の流れを考慮して、第１コイル部の一部を第２コイル部の内周側に配置することによって、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

第３の発明では、第１コイル部の一部を第２コイル部の内周側に配置すると共に、第１コイル部の一部を第２コイル部の外周側に配置することによって、攪拌部によって攪拌された液体の流れを考慮して、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

第４の発明では、攪拌部によって攪拌された液体が、第１コイル部および第２コイル部の高さ方向中央部より下方において、第１コイル部および第２コイル部の内周側から外周側に流れるので、第１コイル部における第２コイル部より内周側の部分では、第１コイル部における第２コイル部より外周側の部分と比べて、熱交換効率が向上し、第１コイル部における冷却能力を大きくできる。

第５の発明では、冷媒が第１コイル部や第２コイル部を下方から上方に流れるので、冷媒が第１コイル部や第２コイル部を上方から下方に流れるものと比べて、第１コイル部や第２コイル部における冷却能力を大きくできる。

第６の発明では、第１圧縮機の負荷と第２圧縮機の負荷とが均等になるので、第１圧縮機および第２圧縮機のいずれかに負荷が集中するのを抑制できるので、圧縮機の耐久性が向上する。

第７の発明では、冷却負荷が小さいときには、第１圧縮機および第２圧縮機のいずれかだけが運転され、冷却負荷が大きいときに限って第１圧縮機および第２圧縮機が運転されるので、常に第１圧縮機および第２圧縮機が運転されるものと比べて、省エネとなる。

第８の発明では、第１圧縮機の最大出力が第２圧縮機の最大出力より大きい場合のように、第１圧縮機および第２圧縮機の最大出力が異なる場合において、第１コイル部および第２コイル部の配置を変更することによって、第１コイル部における冷却能力と第２コイル部における冷却能力とを調整できる。

本発明の第１実施形態にかかる浸漬型液冷却装置の構成図である。 図１の浸漬型液冷却装置の側面図である。 図１の浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂの平面図と側面図である。 図１の浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂのうちの外側冷媒配管の平面図と側面図である。 図１の浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂのうちの内側冷媒配管の平面図と側面図である。 図１の浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂの配置を示す模式図である。 図１の浸漬型液冷却装置の制御ブロック図である。 図１の浸漬型液冷却装置における圧縮機２ａ、２ｂの制御方法を説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかる浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂの配置を示す模式図である。 本発明の第３実施形態にかかる浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂの配置を示す模式図である。 本発明の第４実施形態にかかる浸漬型液冷却装置のコイル部１０ａ、１０ｂの配置を示す模式図である。 本発明の第５実施形態にかかる浸漬型液冷却装置における圧縮機２ａ、２ｂの制御方法を説明する図である。

以下、図面を参照しつつ本発明にかかる浸漬型液冷却装置の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
本実施形態の浸漬型液冷却装置１は、図１に示すように、主冷媒回路１ａと、補助冷媒回路１ｂとを有している。主冷媒回路１ａは、圧縮機２ａ、凝縮器３ａ、膨張弁４ａおよび蒸発器５ａが接続されたものであって、補助冷媒回路１ｂは、圧縮機２ｂ、凝縮器３ｂ、膨張弁４ｂおよび蒸発器５ｂが接続されたものである。本実施形態では、主冷媒回路１ａの圧縮機２ａの最大出力は、３馬力であって、補助冷媒回路１ｂの圧縮機２ｂの最大出力は、２馬力である場合について説明する。主冷媒回路１ａにおいて、圧縮機２ａの吐出口に凝縮器３ａが接続され、その凝縮器３ａに膨張弁４ａが接続される。そして、膨張弁４ａに蒸発器５ａの一端が接続され、その蒸発器５ａの他端にアキュムレータ６ａを介して圧縮機２ａの吸入口が接続される。この主冷媒回路１ａでは、圧縮機２ａから吐出された冷媒が凝縮器３ａ、膨張弁４ａ、蒸発器５ａへと順に流れ、アキュムレータ６を介して圧縮機２ａに戻る冷却サイクルが形成される。また同様に、補助冷媒回路１ｂにおいて、冷却サイクルが形成される。

この浸漬型液冷却装置１は、図１および図２に示すように、圧縮機２ａ、２ｂ、凝縮器３ａ、３ｂおよび膨張弁４ａ、４ｂを収容する装置本体８を有しており、蒸発器５ａ、５ｂが、装置本体８よりも下方に配置されるとともに、蒸発器５ａ、５ｂがタンクＴ内に溜められた液体（例えば工作液）に浸漬される。その他、装置本体８内には、凝縮器３ａに対して空気流を供給する送風ファン７ａと、凝縮器３ｂに対して空気流を供給する送風ファン７ｂと、制御部１２などが配置される。

したがって、この浸漬型液冷却装置１では、タンクＴ内において工作液が冷却される。タンクＴには、例えば工作液搬送用のポンプが設けられており、図１に示すように、このポンプが駆動されることによって、工作機械から排出された工作液がタンクＴ内に供給され、タンクＴ内で冷却された工作液が工作機械に供給される。

この浸漬型液冷却装置１において、主冷媒回路１ａの蒸発器５ａは、上下方向に沿って螺旋状に巻回されたコイル部１０ａを有し、補助冷媒回路１ｂの蒸発器５ｂは、上下方向に沿って螺旋状に巻回されたコイル部１０ｂを有している。主冷媒回路１ａのコイル部１０ａは、圧縮機２ａの上流側および膨張弁４ａの下流側において１本の冷媒配管を２本に分岐させることによって形成されており、コイル部１１ａ、１２ａを有している。また、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂは、圧縮機２ｂの上流側および膨張弁４ｂの下流側において１本の冷媒配管を２本に分岐させることによって形成されており、コイル部１１ｂ、１２ｂを有している。

この浸漬型液冷却装置１では、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａと補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂとが一体に構成される。詳細には、コイル部１０ａとコイル部１０ｂとは、図３−図５に示すように、全体として、径方向に積層された二重管として構成される。本発明において、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａと補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂとが一体に構成されるとは、コイル部１０ａの範囲（最も外側の端部によって囲まれた範囲）とコイル部１０ｂの範囲（最も外側の端部によって囲まれた範囲）とが、平面視（螺旋状のコイル部の中心軸に沿った方向から見たとき）において、少なくとも一部で重なるように一体的に構成されることを意味する。図３に示すように、コイル部１１ａ、１２ａおよびコイル部１１ｂ、１２ｂは、外側冷媒配管および内側冷媒配管を有している。図４に示す外側冷媒配管および図５に示す内側冷媒配管は、その中心軸が同じ（中心軸Ｏ）であり、外側冷媒配管の巻回半径ｒ２は、内側冷媒配管の巻回半径ｒ１より大きい。外側冷媒配管および内側冷媒配管は、全域（巻き始めから巻き終わり）において管径の大きさが同じであり、かつ、等ピッチである。

したがって、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａは、図６に示すように、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１ａと、内側冷媒配管の一部であるコイル部１２ａとを有している。補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂは、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１ｂと、内側冷媒配管の一部であるコイル部１２ｂとを有している。図１および図６では、螺旋状に巻回されたコイル部の断面を模式的に図示している。したがって、外側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部１１ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）と、下方に配置されたコイル部１１ａ（主冷媒回路１ａの一部）とにより構成される。また、内側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部１２ａ（主冷媒回路１ａの一部）と、下方に配置されたコイル部１２ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）とにより構成される。このように、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１ｂは、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１２ａの外周側に配置され、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１２ｂは、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１ａの内周側に配置される。言い換えると、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１２ａは、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１ｂの内周側に配置され、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１ａは、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１２ｂの外周側に配置される。また、内側冷媒配管の一部であるコイル部１２ｂは、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１ｂより下方に配置される。

図３−図５では、主冷媒回路１ａの冷媒の流れ（コイル部１１ａ、１２ａへの流入方向、流出方向）を実線の矢印で示し、補助冷媒回路１ｂの冷媒の流れ（コイル部１１ｂ、１２ｂへの流入方向、流出方向）を点線の矢印で示している。図３の側面図において、コイル部１１ｂの流入方向を示す点線の矢印の右方には、コイル部１２ａの流出方向を示す実線の矢印が図示されている。このように、主冷媒回路１ａにおいて、冷媒は、螺旋状のコイル部１１ａ、１２ａの最も下方の管からそれぞれ流入し、その後、コイル部１１ａ、１２ａを下方から上方にそれぞれ流れた後、螺旋状のコイル部１１ａ、１２ａの最も上方の管からそれぞれ流出する。同様に、補助冷媒回路１ｂにおいて、冷媒は、コイル部１１ｂ、１２ｂの最も下方の管からそれぞれ流入し、その後、コイル部１１ｂ、１２ｂを下方から上方にそれぞれ流れた後、螺旋状のコイル部１１ｂ、１２ｂの最も上方の管からそれぞれ流出する。

本実施形態では、主冷媒回路１ａのコイル部１１ａ、１２ａの上下方向長さは、１８０ｍｍであって、補助冷媒回路１ｂのコイル部１１ｂの上下方向長さは、１２０ｍｍであって、コイル部１２ｂの上下方向長さは、１００ｍｍである。外側冷媒配管および内側冷媒配管の上端は、略同一平面上にあって、外側冷媒配管の下端は、内側冷媒配管の下端より下方にある。

図６に示すように、外側冷媒配管および内側冷媒配管の内周側には、タンクＴ内の液体を攪拌する攪拌部９が配置される。攪拌部９は、駆動軸を介して接続されたモータ９ａによって駆動される。この攪拌部９は、外側冷媒配管の高さ方向中央部より上方に配置され、上方から下方に向かう工作液の流れを形成する。したがって、タンクＴ内の工作液は、主として、外側冷媒配管および内側冷媒配管の上端周辺（攪拌部９より上方）を外周側から内周側に向かって流れた後、内側冷媒配管より内周側において上方から下方に向かって流れ、外側冷媒配管および内側冷媒配管の下端周辺（攪拌部９より下方）を内周側から外周側に向かって流れる。

この浸漬型液冷却装置１では、図１に示すように、タンクＴ内には、コイル部１０ａおよびコイル部１０ｂの周辺部の工作液の温度を検出する液温サーミスタＴａが配置される。液温サーミスタＴａは、コイル部１０ａおよびコイル部１０ｂより、工作機械から排出された工作液が供給される側に配置される。したがって、液温サーミスタＴａは、コイル部１０ａおよびコイル部１０ｂによって冷却される前の工作液の温度を検出する。

この液温サーミスタＴａによって検出された液体の温度は、制御部１２に対して出力される。制御部１２には、図７に示すように、液温サーミスタＴａの他、コントローラ８ａと、圧縮機２ａと、圧縮機２ｂとが接続されている。したがって、制御部１２は、例えば、液温サーミスタＴａによって検出された液体の温度と、コントローラ８ａを介してユーザによって決められた液体の目標温度との温度差や、比例ゲイン、積分ゲインなどに基づいて、液体を冷却するために必要となる冷却能力（馬力）を検知して、その冷却能力に基づいて、圧縮機２ａの周波数と圧縮機２ｂの周波数を制御する。

浸漬型液冷却装置１において、圧縮機２ａは、図８に示すように、負荷が１００％であるときに、最大出力が３馬力であって、周波数を変更することにより、圧縮機２ａの出力をリニアに制御できる。同様に、圧縮機２ｂは、負荷が１００％であるときに、最大出力が２馬力であって、周波数を変更することにより、圧縮機２ｂの出力をリニアに制御できる。本実施形態では、制御部１２は、圧縮機２ａの負荷と圧縮機２ｂの負荷とが均等になるように、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂを制御する。したがって、同一負荷における圧縮機２ａの出力と圧縮機２ｂの出力との合計が、制御部１２において検知した必要となる冷却能力（馬力）となるように、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂが常に運転される。

＜本実施形態の浸漬型液冷却装置の特徴＞
本実施形態の浸漬型液冷却装置１には、以下の特徴がある。

本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａと補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂとが、一体に構成されるので、２台の浸漬型液冷却装置のコイル部が液体内に離れて配置される場合と比べて、浸漬型液冷却装置１の小型化が可能となる。また、２台の圧縮機２ａ、２ｂの負荷を分散できる。

本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、攪拌部９が、外側冷媒配管の高さ方向中央部より上方に配置され、上方から下方に向かう流れを形成するものであって、内側冷媒配管の一部である補助冷媒回路１ｂのコイル部１２ｂが、外側冷媒配管の一部である補助冷媒回路１ｂのコイル部１１ｂより下方に配置されており、補助冷媒回路１ｂのコイル部１２ｂでは、補助冷媒回路１ｂのコイル部１１ｂと比べて、熱交換効率が向上し、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂにおける冷却能力を大きくできる。したがって、本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、図１１に示す第４実施形態の浸漬型液冷却装置のように、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの全て（または大部分）が、外側冷媒配管の高さ方向中央部より上方に配置されており、攪拌部９より下方に配置される部分が少ないものと比べて、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂにおける冷却能力を大きくできる。このように、本実施形態の浸漬型液冷却装置１において、図１１に示す第４実施形態の浸漬型液冷却装置と比べて、冷却能力を大きくできるのは、下記の理由に基づくと考えられる。コイル部の内周側には、攪拌部９が配置されるが、攪拌部９の水平方向外側の領域は、油の流れが大きくないので、油と冷媒との熱交換が行われにくい領域である。図１１では、攪拌部９の水平方向外側に占める補助冷媒回路１ｂのコイル部の割合が大きいため、補助冷媒回路１ｂにおいて熱交換が行われにくい状態となっている。これに対して、図６では、攪拌部９の水平方向外側に占める補助冷媒回路１ｂのコイル部の割合が図１１のコイル配置と比較して小さいため、補助冷媒回路１ｂでの熱交換が促進される。他方で、図６では、攪拌部９の水平方向外側に占める主冷媒回路１ａのコイル部の割合が図１１と比較して大きいため、図１１のコイル配置と比較して、主冷媒回路１ａでの熱交換能力が小さくなると考えられる。しかし、図６では、油の流入する上側の領域に、冷媒の出口部分となるコイル部を配置したため、油と冷媒とで対向流を形成でき、出口側冷媒が（熱交換される前の）高温の油と熱交換されることとなる。よって、油と冷媒との温度差を図１１のコイル配置よりも確保することができ、熱交換領域の減少を温度差の増加で補う（冷凍能力を示すφ＝κAΔT（κは熱通過率）の式において、A：（面積の減少）をΔT：（温度差）で補う）ことで、トータルでは図１１と同等の熱交換能力を確保することができる。

本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、主冷媒回路１ａのコイル部１１ａ、１２ａを冷媒が下方から上方に流れると共に、補助冷媒回路１ｂのコイル部１１ｂ、１２ｂを冷媒が下方から上方に流れるので、例えば、主冷媒回路１ａのコイル部１２ａや補助冷媒回路１ｂのコイル部１２ｂを流れる冷媒の流れと、攪拌部９によって攪拌された工作液の流れとが対向流となるので、並行流のときと比較して、工作液と冷媒との温度差を大きく確保することができて、コイル部を冷媒が上方から下方に流れるものと比べて、コイル部における冷却能力を大きくできる。

本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、主冷媒回路１ａの圧縮機２ａの負荷と、補助冷媒回路１ｂの圧縮機２ｂの負荷とが均等になるので、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂのいずれかに負荷が集中するのを抑制できるので、圧縮機の耐久性が向上する。

本実施形態の浸漬型液冷却装置１では、補助冷媒回路１ｂの圧縮機２ｂの最大出力が２馬力であって、主冷媒回路１ａの圧縮機２ａが３馬力より小さく、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂの最大出力が異なる場合において、コイル部１０ａ、１０ｂの配置を変更することによって、コイル部１０ａにおける冷却能力とコイル部１０ｂにおける冷却能力とを調整できる。

（第２実施形態）
本実施形態の浸漬型液冷却装置は、コイル部１０ａ、１０ｂの配置が、第１実施形態の浸漬型液冷却装置と大きく異なっている。

本実施形態では、図９に示すように、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａは、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１１ａと、内側冷媒配管の一部であるコイル部１１２ａとを有している。補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂは、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１１ｂと、内側冷媒配管の一部であるコイル部１１２ｂとを有している。したがって、外側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部１１ａ（主冷媒回路１ａの一部）と、下方に配置されたコイル部１１１ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）とにより構成される。また、内側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部１１２ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）と、下方に配置されたコイル部１１２ａ（主冷媒回路１ａの一部）とにより構成される。このように、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１１ｂは、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１２ａの外周側に配置され、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１２ｂは、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１１ａの内周側に配置される。言い換えると、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１２ａは、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１１ｂの内周側に配置され、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部１１１ａは、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部１１２ｂの外周側に配置される。また、外側冷媒配管の一部であるコイル部１１１ｂは、内側冷媒配管の一部であるコイル部１１２ａより下方に配置される。本実施形態では、第１実施形態と同様に、コイル部１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂにおいて、冷媒は、下方から上方に向かって流れる。

（第３実施形態）
本実施形態の浸漬型液冷却装置は、コイル部１０ａ、１０ｂの配置が、第１実施形態の浸漬型液冷却装置と大きく異なっている。

本実施形態では、図１０に示すように、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａは、外側冷媒配管であるコイル部２１１ａを有している。補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂは、内側冷媒配管であるコイル部２１２ｂとを有している。したがって、外側冷媒配管は、コイル部２１１ａ（主冷媒回路１ａの一部）だけにより構成される。また、内側冷媒配管は、コイル部２１２ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）だけにより構成される。このように、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部２１２ｂは、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部２１１ａの内周側に配置される。本実施形態では、第１実施形態と同様に、コイル部２１１ａ、２１２ｂにおいて、冷媒は、下方から上方に向かって流れる。

（第４実施形態）
本実施形態の浸漬型液冷却装置は、コイル部１０ａ、１０ｂの配置が、第１実施形態の浸漬型液冷却装置と大きく異なっている。

本実施形態では、図１１に示すように、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａは、外側冷媒配管の一部であるコイル部３１１ａと、内側冷媒配管の一部であるコイル部３１２ａとを有している。補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂは、外側冷媒配管の一部であるコイル部３１１ｂと、内側冷媒配管の一部であるコイル部３１２ｂとを有している。したがって、外側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部３１１ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）と、下方に配置されたコイル部３１１ａ（主冷媒回路１ａの一部）とにより構成される。また、内側冷媒配管は、上方に配置されたコイル部３１２ｂ（補助冷媒回路１ｂの一部）と、下方に配置されたコイル部３１２ａ（主冷媒回路１ａの一部）とにより構成される。このように、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの一部であるコイル部３１１ｂ、３１２ｂは、冷媒回路１ａのコイル部１０ａの一部であるコイル部３１１ａ、３１２ａの上方に配置される。本実施形態では、第１実施形態と同様に、コイル部３１１ａ、３１１ｂ、３１２ａ、３１２ｂにおいて、冷媒は、下方から上方に向かって流れる。

（第５実施形態）
本実施形態の浸漬型液冷却装置は、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂの制御方法が、第１実施形態の浸漬型液冷却装置と大きく異なっている。

図１２に示すように、圧縮機２ａは、負荷が１００％であるときに、最大出力が３馬力であって、周波数を変更することにより、圧縮機２ａの出力をリニアに制御できる。同様に、圧縮機２ｂは、負荷が１００％であるときに、最大出力が２馬力であって、周波数を変更することにより、圧縮機２ｂの出力をリニアに制御できる。本実施形態では、制御部１２は、圧縮機２ａを常に運転すると共に、圧縮機２ａだけでは出力不足になると、圧縮機２ａだけでなく圧縮機２ｂを運転する。したがって、出力が１．５馬力以下のときは、圧縮機２ａだけが運転され、出力が１．５馬力を超えると、圧縮機２ａだけでなく圧縮機２ｂが運転される。したがって、出力が１．５馬力を超える範囲では、圧縮機２ａの出力と圧縮機２ｂの出力との合計が、制御部１２において検知した必要となる冷却能力（馬力）となるように、圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂが制御される。このように、本実施形態の浸漬型液冷却装置では、冷却負荷が小さいときには圧縮機２ａだけが運転され、冷却負荷が大きいときに限って圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂが運転されるので、常に圧縮機２ａおよび圧縮機２ｂが運転されるものと比べて、省エネとなる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の第１、第２、第４実施形態では、主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの範囲と補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの範囲とが平面視において略一致し、第３実施形態では、補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの範囲の全てが主冷媒回路１ａのコイル部１０ａの範囲の内側に配置されることによって、浸漬型液冷却装置の小型化が可能となるものについて説明したが、本発明は、冷媒回路１ａのコイル部１０ａの範囲と補助冷媒回路１ｂのコイル部１０ｂの範囲とが、平面視において、少なくとも一部で重なるものは全て含まれ、浸漬型液冷却装置の小型化が可能となる本発明の効果が得られる。

上述の実施形態では、攪拌部９が、外側冷媒配管（コイル部）の高さ方向中央部より上方に配置され、下方に向かう流れを形成するものについて説明したが、攪拌部９が、外側冷媒配管（コイル部）の高さ方向中央部に配置されてよいし、外側冷媒配管（コイル部）の高さ方向中央部より下方に配置されてよい。また、攪拌部９は、上方から下方に向かう流れ以外の流れを形成するものであってよい。また、攪拌部９が、コイル部の内周側に配置されてなくてよいし、コイル部の外周側に配置されてよい。

上述の実施形態では、冷媒がコイル部１０ａ、１０ｂを下方から上方にそれぞれ流れるものについて説明したが、冷媒がコイル部１０ａ、１０ｂを上方から下方にそれぞれ流れるものであってよい。

上述の実施形態では、工作液を冷却する浸漬型液冷却装置について説明したが、その他の液体を冷却する浸漬型液冷却装置であってよい。上述の実施形態では、主冷媒回路１ａの圧縮機２ａの最大出力と補助冷媒回路１ｂの圧縮機２ｂの最大出力とが異なる場合について説明したが、主冷媒回路１ａの圧縮機２ａの最大出力と補助冷媒回路１ｂの圧縮機２ｂの最大出力とが同一であってよい。

上述の実施形態では、主冷媒回路１ａの凝縮器３ａに対して空気流を供給する送風ファン７ａと、補助冷媒回路１ｂの凝縮器３ｂに対して空気流を供給する送風ファン７ｂとがそれぞれ配置される場合について説明したが、１つの送風ファンによって、主冷媒回路１ａの凝縮器３ａおよび補助冷媒回路１ｂの凝縮器３ｂに対して空気流が供給されてよい。

本発明を利用すれば、浸漬型液冷却装置の設置スペースを小さくできる。

１ 浸漬型液冷却装置
１ａ 主冷媒回路（第１冷媒回路）
１ｂ 補助冷媒回路（第２冷媒回路）
２ａ 圧縮機（第１圧縮機）
２ｂ 圧縮機（第２圧縮機）
３ａ 凝縮器（第１凝縮器）
３ｂ 凝縮器（第２凝縮器）
４ａ 膨張弁（第１膨張弁）
４ｂ 膨張弁（第２膨張弁）
５ａ 蒸発器（第１蒸発器）
５ｂ 蒸発器（第２蒸発器）
９ 攪拌部
１０ａ コイル部（第１コイル部）
１０ｂ コイル部（第２コイル部）
１２ 制御部（制御手段）

Claims (8)

1. 第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張弁および第１蒸発器を接続した第１冷媒回路と、
   第２圧縮機、第２凝縮器、第２膨張弁および第２蒸発器を接続した第２冷媒回路とを備え、
   前記第１蒸発器は、液体内に配置され、螺旋状に巻回された第１コイル部を有し、
   前記第２蒸発器は、液体内に配置され、螺旋状に巻回された第２コイル部を有しており、
   前記第１コイル部および前記第２コイル部は、一体に構成されることを特徴とする浸漬型液冷却装置。
2. 前記第１コイル部および前記第２コイル部の内周側には、液体を攪拌するための攪拌部が配置されており、
   前記第１コイル部の少なくとも一部は、前記第２コイル部の内周側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の浸漬型液冷却装置。
3. 前記第１コイル部の少なくとも一部は、前記第２コイル部の外周側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の浸漬型液冷却装置。
4. 前記攪拌部は、前記第１コイル部および前記第２コイル部の高さ方向中央部より上方に配置され、上方から下方に向かう流れを形成するものであって、
   前記第１コイル部における前記第２コイル部より内周側の部分は、前記第１コイル部における前記第２コイル部より外周側の部分より下方に配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の浸漬型液冷却装置。
5. 前記第１コイル部を冷媒が下方から上方に流れると共に、前記第２コイル部を冷媒が下方から上方に流れることを特徴とすることを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の浸漬型液冷却装置。
6. 前記第１圧縮機の負荷と前記第２圧縮機の負荷とが均等になるように、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の浸漬型液冷却装置。
7. 冷却負荷が所定出力以下のときに、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のいずれかだけを運転し、冷却負荷が所定出力を超えると、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機を運転する制御手段を備えることを特徴とすることを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の浸漬型液冷却装置。
8. 前記第１圧縮機の最大出力は、前記第２圧縮機の最大出力より大きいことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載の浸漬型液冷却装置。