JP2522867Y2

JP2522867Y2 - 液体冷却装置

Info

Publication number: JP2522867Y2
Application number: JP1991045392U
Authority: JP
Inventors: 正三津田; 修福永
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2006-06-17
Also published as: JPH051956U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、工作機械等の各種機
器における冷却油あるいは切削油等の液体を冷却する液
体冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械等の各種機器における冷
却油等の液体を冷却する液体冷却装置が種々提案されて
いる(特開昭６０−１３１１４９号公報および特開平２
−８３７０１号公報等)。例えば、特開昭６０−１３１
１４９号公報における油冷却装置は、図３に示すよう
に、機器Ａの油循環系統１に介設されて、上記機器Ａか
らの戻り油を冷凍機２によって冷却するようになってい
る。上記冷凍機２は，冷媒圧縮を行なう圧縮機３と上記
機器Ａからの戻り油を熱交換媒体とする蒸発器４を有し
ている。そして、圧縮機３によって圧縮された冷媒は、
凝縮器,膨張弁(共に図示せず)および上記蒸発器４を経
て再び圧縮機３に戻るようになっている。こうして、圧
縮機３からの冷媒が有する熱量を上記凝縮器によって外
部に放出し、蒸発器４によって上記戻り油の有する熱量
を冷媒に吸収して戻り油を冷却するのである。

【０００３】その際に、上記冷凍機２の蒸発器４から機
器Ａへ向かう油配管１に取り付けられた送給油温度検出
手段５によって検出された送給油温度t₀と、上記機器Ａ
の雰囲気温度を検出する機器雰囲気温度検出手段６によ
って検出された機器雰囲気温度t_Aとの差の値に応じて、
制御手段７によって圧縮機３の最適回転周波数が設定さ
れて周波数信号がインバータ８に出力されるようになっ
ている。したがって、上記送給油温度t₀が上記機器雰囲
気温度t_Aよりも所定値だけ隔たった範囲内に在るよう
に、上記機器雰囲気温度t_Aを同調基準温度として同調制
御されるのである。

【０００４】また、通常、上述のような油冷却装置にお
いては、冷媒回路の低圧側の冷媒が液比率の高い冷媒と
なって圧縮機３が湿り運転となるのを防止するために圧
縮機保護機能を有している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記油
冷却装置においては、上記機器雰囲気温度検出手段６に
よって検出される機器雰囲気温度t_Aに基づいて圧縮機保
護機能を動作させる場合には、以下に述べるような問題
がある。すなわち、上述のように、上記送給油温度t₀を
同調制御する際に用いられる同調基準温度として、上記
機器雰囲気温度検出手段６によって検出される機器雰囲
気温度t_Aを用いている。したがって、機器雰囲気温度t_A
と油冷却装置の雰囲気温度とが異なる場合や、機器Ａの
機体温度等のように機器雰囲気温度t_A以外の温度を同調
基準温度として用いた場合には、上記圧縮機保護機能を
動作させるための温度も油冷却装置雰囲気温度以外の温
度となってしまうのである。このように、上記圧縮機保
護機能を動作させるための温度が上記油冷却装置雰囲気
温度とは異なる温度になった場合には、圧縮機保護機能
を最適に動作させることができないという問題がある。

【０００６】そこで、この考案の目的は、機器を冷却す
る冷却液の温度を同調制御する際における同調基準温度
に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施できる液
体冷却装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る考案は、図１に例示するように、機
器１１を冷却する冷却液が循環する液体循環回路１３に
介設されると共に,上記冷却液を冷却するための冷凍回
路１７を有する液体冷却装置において、上記液体循環回
路１３内を循環する冷却液の温度を検出する液体温度検
出手段Ｔh１と、上記液体温度検出手段Ｔh１によって検
出された冷却液の温度が同調するための基準となる同調
基準温度を検出する基準温度検出手段Ｔh２と、上記冷
凍回路１７を構成する圧縮機１８を保護する圧縮機保護
機能を動作させる為の冷却装置雰囲気温度を検出する冷
却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３と、上記液体温度検出
手段Ｔh１および基準温度検出手段Ｔh２からの検出信号
を受けて,上記冷却液の温度を上記同調基準温度に基づ
く温度になるように上記圧縮機１８の動作を同調制御す
ると共に,上記冷却装置雰囲気温度検出手段(Ｔh３)から
の検出信号を受けて,冷却装置雰囲気温度が所定温度以
下になった場合には上記圧縮機保護機能を動作させる圧
縮機制御手段２６を備えたことを特徴とを特徴としてい
る。

【０００８】また、請求項２に係る考案は、請求項１に
係る考案の液体冷却装置において、上記圧縮機制御手段
２６は上記同調制御時あるいは圧縮機保護機能動作時に
おける上記圧縮機１８の最適回転周波数を設定してこの
設定された最適回転周波数を表す周波数信号を出力する
ように成すと共に、上記圧縮機１８には上記圧縮機制御
手段２６からの上記周波数信号に基づいて圧縮機１８の
回転周波数を可変制御するインバータ２５を付設したこ
とを特徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１に係る考案では、冷却液が液体循環回
路１３内を循環して機器１１を冷却する。そうすると、
液体温度検出手段Ｔh１によって上記冷却液の温度が検
出されて検出信号が出力される。また、基準温度検出手
段Ｔh２によって、上記冷却液の温度が同調するための
基準となる同調基準温度が検出されて検出信号が出力さ
れる。そして、上記液体温度検出手段Ｔh１および基準
温度検出手段Ｔh２から出力された検出信号は圧縮機制
御手段２６に入力される。そうすると、上記圧縮機制御
手段２６によって、上記両検出信号に基づいて、上記冷
却液の温度が上記同調基準温度に基づく温度になるよう
に圧縮機１８の動作が同調制御される。こうして、上記
冷却液を冷却するための冷凍回路１７の冷却能力が最適
に制御されて、上記冷却液の温度が同調基準温度に基づ
く温度に制御される。

【００１０】一方、冷却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３
によって冷却装置雰囲気温度が検出されて検出信号が上
記圧縮機制御手段２６に対して出力される。そして、上
記圧縮機制御手段２６によって、上記冷却装置雰囲気温
度が所定温度以下になった場合には圧縮機保護機能が動
作されて、上記圧縮機１８の湿り運転が防止される。こ
の場合、上記圧縮機保護機能を動作させるための温度と
して、上記冷却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３によって
上記同調基準温度とは独立して検出される冷却装置雰囲
気温度を用いている。したがって、上記基準温度検出手
段Ｔh２の取り付け箇所とは関係無く、常に冷却装置雰
囲気温度に基づいて圧縮機保護機能の動作時が決定され
る。

【００１１】また、請求項２に係る考案では、上記圧縮
機制御手段２６によって、上記同調制御を実施する際に
おける圧縮機１８の最適回転周波数、あるいは、上記圧
縮機保護機能を動作する際における圧縮機１８の最適回
転周波数が設定されて、この設定された最適回転周波数
を表す周波数信号がインバータ２５に入力される。そし
て、上記インバータ２５によって、入力された周波数信
号に基づいて上記圧縮機１８の回転周波数が制御され
る。こうして、上記同調制御および圧縮機保護動作がよ
り円滑に実施されるのである。

【００１２】

【実施例】以下、この考案を図示の実施例により詳細に
説明する。図１は本実施例における液体冷却装置のブロ
ック図である。図１において、１１は所定の機械加工を
行うための工作機械であり、１２は上記工作機械１１の
冷却油を冷却するための液体冷却装置である。上記工作
機械１１は、フライス刃やドリル刃等の刃物を先端に取
り付けるための主軸部１１aと、機械工作等によって主
軸部１１aに生ずる熱負荷Ｑを吸収して主軸部１１aの温
度を一定に保持するための冷却油を循環する油配管１１
bと、上記冷却油を受けるリザーバ１１cとを有してい
る。

【００１３】一方、上記液体冷却装置１２には、上記工
作機械１１の油配管１１bと冷却油を流通可能に接続さ
れて、油配管１１bを介して冷却油を循環させる油循環
回路１３が内蔵されている。この油循環回路１３には電
動機Ｍによって駆動されて冷却油を強制循環させるため
の液体ポンプ１４が介設されている。そして、この液体
ポンプ１４の動作によって、リザーバ１１cからの戻り
油が液体冷却装置１２の入口ポート１５から流入して出
口ポート１６から油配管１１bに送給されるようになっ
ている。また、上記液体冷却装置１２には冷凍回路１７
が内蔵されている。この冷凍回路１７は、冷媒を圧縮す
る圧縮機１８,圧縮冷媒を凝縮する凝縮器１９,圧縮冷媒
を減圧するキャピラリ２０,減圧冷媒を蒸発させる蒸発
器２１および冷媒の気液を分離させるためのアキュムレ
ータ２２を冷媒配管２３を介して順次接続して形成され
る。

【００１４】その際に、上記液体ポンプ１４から吐出さ
れた冷却油は、上記冷凍回路１７における蒸発器２１内
を通過して出口ポート１６に至るようになっている。し
たがって、上記工作機械１１の主軸部１１aでその熱負
荷Ｑを吸収して温度が上昇した冷却油は、上記蒸発器２
１で冷却されて再び工作機械１１に供給されることにな
る。すなわち、上記冷却油を冷凍回路１７によって冷却
することによって、工作機械１１の主軸部１１aの温度
を一定に保持して、主軸部１１aの温度上昇によるワー
クの寸法変化を防止するのである。

【００１５】また、上記液体冷却装置１２には、液体冷
却装置１２全体の運転を制御するコントローラ２６が内
蔵されている。このコントローラ２６は、圧縮機１８の
最適回転周波数を設定して、この設定された最適回転周
波数を表す周波数信号をインバータ２５に出力する。そ
うすると、インバータ２５は、上記周波数信号に基づい
て、上記圧縮機１８の運転周波数を制御するのである。

【００１６】上記液体冷却装置１２の油循環回路１３に
おける入口ポート１５の継手には、第１サーミスタＴh
１を取り付ける。そして、この第１サーミスタＴh１か
ら出力される上記冷却油の温度(以下、入口油温と言う)
Ｔ₀を表す第１検出信号が、コントローラ２６に送出さ
れる。また、工作機械１１の周囲には、工作機械雰囲気
温度を検出する第２サーミスタＴh２を配置している。
そして、この第２サーミスタＴh２から出力される同調
基準温度(上記入口油温Ｔ₀が同調するための基準となる
温度)Ｔsを表す第２検出信号は、第１検出信号と同様に
コントローラ２６に送出される。さらに、上記コントロ
ーラ２６のパネルには液体冷却装置１２の雰囲気温度を
検出する第３サーミスタＴh３を取り付ける。そして、
この第３サーミスタＴh３から出力される冷却装置雰囲
気温度Ｔaを表す第３検出信号もコントローラ２６に送
出される。

【００１７】すなわち、本実施例においては、第１サー
ミスタＴh１で上記液体温度検出手段を構成し、第２サ
ーミスタＴh２で上記基準温度検出手段を構成し、第３
サーミスタＴh３で上記冷却装置雰囲気温度検出手段を
構成する。さらに、コントローラ２６で上記圧縮機制御
手段を構成するのである。

【００１８】上記構成の液体冷却装置１２は、以下に述
べるようにして工作機械１１からの冷却油の温度を冷却
する。図２は上記コントローラ２６によって実施される
圧縮機制御処理動作のフローチャートである。以下、図
２に従って圧縮機制御処理動作について詳細に説明す
る。ここで、圧縮機１８はある最適回転周波数ｆ＝f₀で
駆動されているものとする。ステップＳ1で、上記第１
サーミスタＴh１からの第１検出信号,第２サーミスタＴ
h２からの第２検出信号および第３サーミスタＴh３から
の第３検出信号に基づいて、上記入口油温Ｔ₀,同調基準
温度Ｔsおよび冷却装置雰囲気温度Ｔaを検知する。ステ
ップＳ2で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが１０℃以下で
あるか否かが判別される。その結果１０℃以下であれば
ステップＳ3に進み、そうでなければステップＳ4に進
む。ステップＳ3で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔsが１０
℃以下であるから、圧縮機保護機能を動作させる必要が
あると判断される。そして、圧縮機１８の最適回転周波
数ｆに“０"がセットされてステップＳ9に進む。ステッ
プＳ4で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが４０℃以上であ
るか否かが判別される。その結果４０℃以上であればス
テップＳ5に進む、そうでなければステップＳ6に進む。
ステップＳ5で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔsが４０℃以
上であるから、圧縮機保護機能を動作させる必要がある
と判断される。そして、圧縮機１８の最適回転周波数ｆ
に“f₀/２"がセットされてステップＳ9に進む。こうし
て、圧縮機１８はアンロード状態となる。

【００１９】ステップＳ6で、上記冷却装置雰囲気温度
Ｔaが所定の範囲内にあるので同調制御を実施する必要
があると判断される。まず、上記入口油温Ｔ₀と同調基
準温度Ｔsとの関係がＴ₀≦Ｔsであるか否かが判別され
る。その結果Ｔ₀≦Ｔsである場合にはステップＳ7に進
み、そうでなければステップＳ8に進む。ステップＳ7
で、上記入口油温Ｔ₀が同調基準温度Ｔs以下であるの
で、上記圧縮機１８の最適回転周波数ｆが現在の回転周
波数“f₀"に応じたステップ数だけ減少させるように設
定されてステップＳ9に進む。こうして、上記圧縮機１
８の回転周波数を減少させて冷却能力を低下させるので
ある。ステップＳ8で、上記入口油温Ｔ₀と同調基準温度
Ｔsとの関係がＴ₀＞Ｔsであって入口油温Ｔ₀は同調基準
温度Ｔsより高いので、圧縮機１８の最適回転周波数ｆ
が現在の回転周波数“f₀"に応じたステップ数だけ増加
させるように設定される。こうして、上記圧縮機１８の
回転周波数を増加させて冷却能力を上昇させるのであ
る。

【００２０】ステップＳ9で、上記ステップＳ3,ステッ
プＳ5,ステップＳ7及びステップＳ8で設定された圧縮機
１８の最適回転周波数ｆの内容を表す周波数信号がイン
バータ２５に対して出力される。こうして、上記圧縮機
１８の回転周波数が最適に制御されて、冷却油における
入口油温Ｔ₀が同調基準温度Ｔsになるように同調制御さ
れるのである。また、その際に、上記冷却装置雰囲気温
度Ｔaが１０℃以下あるいは４０℃以上になった場合に
は、圧縮機保護機能が動作されて圧縮機１８の保護が図
られるのである。ステップＳ10で、同調制御を続行する
か否かが判定される。その結果、続行する場合にはステ
ップＳ1に戻って、次の入口油温Ｔ₀,同調基準温度Ｔsお
よび冷却装置雰囲気温度Ｔaが検知される。一方、そう
でなければ同調制御を終了する。

【００２１】ところで、上記第２サーミスタＴh２によ
って検出される同調基準温度Ｔsは、冷却の対象となる
液体の温度制御の目標値に応じて変更する必要が生ず
る。したがって、例えば冷却対象の液体の温度を工作機
械１１の機体温度に同調させる場合には、第２サーミス
タＴh２の取り付け箇所を工作機械１１の機体に変更す
る必要がある。その場合には、本実施例における同調基
準温度Ｔsと圧縮機保護機能を動作させるための冷却装
置雰囲気温度Ｔaとは異なるサーミスタによって検出す
るようになっているので、圧縮機保護機能の動作判定能
力に影響を及ぼさずに同調基準温度Ｔs検出用のサーミ
スタの取り付け箇所を移動できるのである。すなわち、
本実施例によれば、同調基準温度検出用サーミスタの取
り付け位置に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実
施できるのである。

【００２２】上記実施例においては、液体冷却装置１１
が冷却する液体として工作機械１１の冷却油を例に上げ
ているが、この考案はこれに限定されるものではない。
上記実施例においては、上記コントローラ２６によって
設定された圧縮機１８の最適回転周波数に基づいてイン
バータ２５によって圧縮機１８の回転周波数を制御し
て、冷凍回路１７の冷却能力を制御するようにしてい
る。しかしながら、この考案における冷凍回路１７の冷
却能力制御方法はこれに限定されるものではない。例え
ば、上記圧縮機１８を“オン/オフ"制御することによっ
て冷凍回路１７の冷却能力を制御してもよい。

【００２３】

【考案の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る考案の液体冷却装置は、圧縮機保護機能を動作させる
ための冷却装置雰囲気温度を検出する冷却装置雰囲気温
度検出手段を、機器を冷却する冷却液の温度を同調制御
する際における同調基準温度を検出する基準温度検出手
段とは別に設けて、圧縮機制御手段によって、上記冷却
装置雰囲気温度が所定温度以下になった場合に上記圧縮
機保護機能を動作させるようにしたので、上記同調基準
温度に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施でき
る。

【００２４】また、請求項２に係る考案の液体冷却装置
は、上記同調制御および圧縮機保護動作をインバータに
よる圧縮機の回転周波数制御によって実施するようにし
たので、請求項１に係る考案の効果に加えて、上記同調
制御および圧縮機保護動作を円滑に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の液体冷却装置における一実施例のブ
ロック図である。

【図２】図１におけるコントローラによって実施される
圧縮機制御処理動作のフローチャートである。

【図３】従来の油冷却装置のブロック図である。

【符号の説明】

１１…工作機械、１２…液体冷却
装置、１３…油循環回路、１４…液
体ポンプ、１７…冷凍回路、１８…
圧縮機、１９…凝縮器、２１…
蒸発器、２５…インバータ、２６…
コントローラ、Ｔh１…第１サーミスタ、
Ｔh２…第２サーミスタ、Ｔh３…第３サーミスタ。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】機器(１１)を冷却する冷却液が循環する
液体循環回路(１３)に介設されると共に、上記冷却液を
冷却するための冷凍回路(１７)を有する液体冷却装置に
おいて、上記液体循環回路(１３)内を循環する冷却液の温度を検
出する液体温度検出手段(Ｔh１)と、上記液体温度検出手段(Ｔh１)によって検出された冷却
液の温度が同調するための基準となる同調基準温度を検
出する基準温度検出手段(Ｔh２)と、上記冷凍回路(１７)を構成する圧縮機(１８)を保護する
圧縮機保護機能を動作させる為の冷却装置雰囲気温度を
検出する冷却装置雰囲気温度検出手段(Ｔh３)と、上記液体温度検出手段（Ｔh１)および基準温度検出手段
(Ｔh２)からの検出信号を受けて、上記冷却液の温度を
上記同調基準温度に基づく温度になるように上記圧縮機
(１８)の動作を同調制御すると共に、上記冷却装置雰囲
気温度検出手段(Ｔh３)からの検出信号を受けて、冷却
装置雰囲気温度が所定温度以下になった場合には上記圧
縮機保護機能を動作させる圧縮機制御手段(２６)を備え
たことを特徴とする液体冷却装置。
【請求項２】請求項１に記載の液体冷却装置におい
て、上記圧縮機制御手段(２６)は、上記同調制御時あるいは
圧縮機保護機能動作時における上記圧縮機(１８)の最適
回転周波数を設定し、この設定された最適回転周波数を
表す周波数信号を出力するように成すと共に、上記圧縮機(１８)には、上記圧縮機制御手段(２６)から
の上記周波数信号に基づいて圧縮機(１８)の回転周波数
を可変制御するインバータ(２５)を付設したことを特徴
とする液体冷却装置。