JP5536489B2 - 生産ラインシステム - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプを利用した生産ラインシステムに関する。

従来の生産ラインシステムとして、炭酸飲料製造工場におけるものが知られている（下記特許文献１）。このシステムでは、製品原水を冷ブラインで冷却する冷却工程と、製品の容器充填後に行う高温水にて露点温度まで加熱する加熱工程が設けられ、加熱工程における加温部が工場排熱を熱源として駆動するヒートポンプサイクルで構成され、その凝縮器側の凝縮熱を利用して高温水を製造し、冷却工程における冷却部が加熱工程の排熱を熱源として駆動するヒートポンプサイクルで構成され、その蒸発機側の蒸発冷熱を利用して冷ブラインで冷却される。

特許第３８１００３６号公報

このような炭酸飲料製造工場における生産ラインシステムでは、ヒートポンプサイクルが複数存在し、しかもカーボネーション工程や瓶詰め工程を隔てた冷却工程及び加熱工程、並びに工場排熱に関わらせるため、加熱工程及び冷却工程からヒートポンプサイクルまでの距離が長く、その分エネルギーが無駄となるし、大規模な工場のほぼ全体にヒートポンプサイクル（加熱冷却システム）を巡らさなければならず、工程の拡大縮小に係る改修に手間がかかり、規模に関する柔軟性に劣る。

そこで、請求項１に記載の発明は、故障の可能性を低減し、又設置が容易であり、エネルギー効率が高く、フレキシブル性に富む機械加工機に関する生産ラインシステムを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークの機械加工機のクーラントを冷却する冷却処理工程と、前記機械加工機による加工前或いは加工後にワークの洗浄を行う洗浄機の洗浄液を加熱する加熱処理工程とを、ヒートポンプにより一つのヒートポンプサイクルで行う生産ラインシステムであって、前記冷却処理工程は、前記ヒートポンプの蒸発器を介して当該ヒートポンプの冷媒との熱交換によりクーラント用冷媒を冷却し、冷却された当該クーラント用冷媒で前記クーラントを冷却することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、上記発明にあって、前記クーラントは切削液槽に蓄えられており、前記切削液槽には、前記クーラント用冷媒と前記クーラントとの熱交換を行う熱交換器が配置されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、上記目的に加えて、エネルギー効率を良好なものとしながら加工精度の高い生産ラインシステムを提供する目的を達成するため、前記機械加工機が複数設置されており、それぞれの前記機械加工機に、前記クーラントの温度を制御するクーラント温度制御手段が配置されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、上記発明にあって、前記加熱処理工程は、前記ヒートポンプの凝縮器を介して当該ヒートポンプの冷媒との熱交換により前記洗浄液を加熱することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、上記発明にあって、前記洗浄液は洗浄液槽に蓄えられており、前記凝縮器には、前記洗浄液を受け入れる洗浄液戻り配管及び前記洗浄液を出す洗浄液供給配管が接続され、前記洗浄液供給配管は、前記洗浄液槽に接続され、前記凝縮器は、前記洗浄液戻り配管で受け入れた前記洗浄液を熱交換により加熱して前記洗浄液供給配管から出すことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、上記発明にあって、前記洗浄液槽に、前記洗浄液を加熱するヒーター用熱交換器が配置されており、前記ヒーター用熱交換器には、ヒーターにより加熱された媒体が通過可能であることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、上記目的に加えて、長時間の連続した冷暖同時運転が可能となってより一層エネルギー効率を良好なものとする目的を達成するため、上記発明にあって、前記加熱処理工程と前記冷却処理工程の何れか一方につき、その周辺温度に応じて設定温度を変更することで、前記加熱処理工程における加熱と前記冷却処理工程における冷却に関する熱収支を調整することを特徴とするものである。

請求項８，９に記載の発明は、上記目的に加えて、更に長時間の連続した冷暖同時運転が可能となり、より大幅な省エネルギー化を図る目的を達成するため、上記発明にあって、前記加熱処理工程における加熱と前記冷却処理工程における冷却に関する熱収支について、前記洗浄液の設定温度で調整したり、前記クーラントの設定温度で調整したりすることを特徴とするものである。

本発明によれば、加熱処理工程と冷却処理工程とを一つのヒートポンプサイクルで接続するため、エネルギー効率が高く、フレキシブル性に富む機械加工機に関する生産ラインシステムを提供することが可能となる、という効果を奏する。そして、一連の加工ラインにおいてヒートポンプを使用しているので、生産中は常に冷却と加熱を同時に必要とされ、よって長時間の冷暖同時運転とすることができ、エネルギー効率の高い生産ラインとすることができる。

本発明の第１形態に係る生産ラインシステムの説明図である。 図１の生産ラインシステムの、クーラント液の温度設定範囲が広い場合における動作を示すフローチャートである。 図１の生産ラインシステムの、クーラント液の温度設定範囲が狭い場合における動作を示すフローチャートである。 本発明の第２形態に係る生産ラインシステムの説明図である。 図４の生産ラインシステムの加熱運転状態を示すグラフである。 本発明の第３形態に係る生産ラインシステムの説明図である。

以下、本発明に係る実施の形態の例につき、適宜図面に基づいて説明する。尚、当該形態は、下記の例に限定されない。

［第１形態］
≪構成等≫
図１は本発明に係る第１形態の生産ラインシステム１の説明図である。生産ラインシステム１は、ここでは２つのラインＦ１，Ｆ２を有するものとされており、各ラインＦ１，Ｆ２には機械加工機である旋盤Ｍが複数配置されている。各ラインＦ１，Ｆ２の始点には、共通のワーク投入手段Ｔ１が配備されると共に、終点には、共通の洗浄機Ｒ及び次工程へのワーク搬送手段Ｔ２が設置されている。

生産ラインシステム１は、ヒートポンプ１０と、制御手段１２を備えている。ヒートポンプ１０は、各旋盤Ｍとの間において、クーラント（切削液）の往き及び戻りの冷却側配管２０を有すると共に、洗浄機Ｒとの間において、洗浄液の往き及び戻りの加熱側配管２２を有する。

ヒートポンプ１０は、ヒートポンプサイクルの要素である図示しない蒸発器及び凝縮器を備えており、当該蒸発器との熱交換により冷却側配管２０から導入したクーラントを冷却し（冷却処理工程）、当該凝縮器との熱交換により加熱側配管２２から導入した洗浄液を加熱する（加熱処理工程）。即ち、冷却処理工程と加熱処理工程は、一つのヒートポンプサイクルで結ばれている。

一方、制御手段１２は、クーラントの冷却時にヒートポンプの冷媒に加わる単位時間当たりの熱量Ｐｃ（キロワット，ｋＷ）を検知する図示しない蒸発器側熱量計と、洗浄液の加熱時にヒートポンプの冷媒から奪われる単位時間当たりの熱量Ｐｓ（ｋＷ）を検知する図示しない凝縮器側熱量計とが接続されている。なお、各種熱量計として、冷媒温度センサで検知した冷媒温度や冷媒流量計等からの演算により熱量を求めるものが含まれる。又、制御手段１２は、クーラント温度Ｔｃを検知する図示しないクーラント温度センサ、及び洗浄液温度Ｔｓを検知する図示しない洗浄液温度センサと接続されている。

更に、制御手段１２は、ヒートポンプ１０と電気的に接続されており、以下説明する動作を行うようにヒートポンプ１０を制御する。

≪動作等≫
図２は、粗加工時のようにクーラントに求められる温度の幅が広く、クーラントの温度設定範囲が広い場合における加熱冷却装置１の動作のフローチャートであり、図３は、高精度加工（仕上げ加工）時のようにクーラントに対して許容される温度の幅が狭く、クーラントの温度設定範囲が狭い場合における加熱冷却装置１の動作のフローチャートである。

図２の場合、制御手段１２は、ヒートポンプ１０の熱収支Ｐｃ−Ｐｓを監視し、所定の下限値−ΔＰ以下であるか、所定の上限値ΔＰ以上であるか、或いは下限値−ΔＰと上限値ΔＰの間であるかを判断する（ステップＳ１１）。下限値−ΔＰや上限値ΔＰは、ヒートポンプ１０の連続運転可能な冷媒熱量の許容値Ｋに基づいて設定され、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが下限値−ΔＰと上限値ΔＰの間であると、ΔＰの絶対値が許容値Ｋ未満であり、ヒートポンプ１０の連続運転が可能な熱量に収まっているものとされる。尚、制御手段１２は、ヒートポンプ１０につき、洗浄液温度が所定温度に固定されるように制御する。

制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが下限値−ΔＰと上限値ΔＰの間である場合、そのままの状態で運転を継続する。

一方、制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが下限値−ΔＰ以下である場合、加熱量が冷却熱量に比べ多い場合であるとして、クーラント温度センサから得たクーラント温度Ｔｃがクーラント設定温度の下限値Ｔｃｍｉより大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２でＹｅｓの場合、制御手段１２は、クーラント温度Ｔｃを下げるように制御して（Ｓ１３，例えば２０℃から１９℃）、熱収支Ｐｃ−Ｐｓを調整し、Ｎｏの場合、制御手段１２は、ヒートポンプ１０の加熱（冷気放熱）を実行する（Ｓ１４）。

他方、制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが上限値ΔＰ以上である場合、加熱量が冷却熱量に比べ少ない場合であるとして、クーラント温度Ｔｃがクーラント設定温度の上限値Ｔｃｍａ未満か否かを判断する（Ｓ１５）。Ｓ１５でＹｅｓの場合、制御手段１２は、クーラント温度Ｔｃを上げるように制御して（Ｓ１６，例えば２０℃から２１℃）、熱収支Ｐｃ−Ｐｓを調整し、Ｎｏの場合、制御手段１２は、ヒートポンプ１０の冷却（温気放熱）を実行する（Ｓ１７）。

このように、加熱量が冷却熱量に比べ（その差が連続運転可能な冷媒熱量の許容値Ｋを超える状態で）少ない夏季等で、気温が高く多くの加熱量を要しない場合に、制御手段１２がクーラント温度Ｔｃを上げる（Ｓ１６）ことにより、ヒートポンプ１０による冷却熱量を減らし、当該冷却熱量が少ない加熱量に見合ったものとなって、ヒートポンプ１０或いは生産ラインシステム１が全体としてより一層低エネルギーとなる。又、上限値Ｔｃｍａの限度においてクーラント温度Ｔｃを上げる（Ｓ１５）ため、低エネルギー化を図りながらクーラントの冷却性能が確保される。

図３の場合、制御手段１２は、Ｓ１１と同様、熱収支Ｐｃ−Ｐｓに応じて処理を分岐させる（Ｓ２１）。制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが下限値−ΔＰと上限値ΔＰの間である場合、ヒートポンプ１０において効率の良好な（効率が所定値以上である）連続運転が可能な熱量に収まっているとして、そのままの状態で運転を継続する。尚、制御手段１２は、ヒートポンプ１０につき、クーラント温度が所定温度に固定されるように制御する。

一方、制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが下限値−ΔＰ以下である場合、冷却熱量が加熱量に比べ少ない場合であるとして、洗浄液温度センサから得た洗浄液温度Ｔｓが洗浄液設定温度の下限値Ｔｓｍｉより大きいか否かを判断する（Ｓ２２）。Ｓ２２でＹｅｓの場合、制御手段１２は、洗浄液温度Ｔｓを下げるように制御して（Ｓ２３，例えば６０℃から５９℃）、熱収支Ｐｃ−Ｐｓを調整し、Ｎｏの場合、制御手段１２は、ヒートポンプ１０の加熱（冷気放熱）を実行する（Ｓ２４）。

このように、冷却熱量が加熱量に比べ（その差が連続運転可能な冷媒熱量の許容値Ｋを超える状態で）少ない冬季等で、気温が低く多くの冷却熱量を要しない場合に、制御手段１２が洗浄液温度Ｔｓを下げる（Ｓ２３）ことにより、ヒートポンプ１０による加熱量を減らし、当該加熱量が少ない冷却熱量に見合ったものとなって、ヒートポンプ１０或いは生産ラインシステム１が全体としてより一層低エネルギーとなる。又、上限値Ｔｓｍａの限度において洗浄液温度Ｔｓを上げる（Ｓ２２）ため、低エネルギー化を図りながら洗浄液の洗浄性能が確保される。

他方、制御手段１２は、熱収支Ｐｃ−Ｐｓが上限値ΔＰ以上である場合、冷却熱量が加熱量に比べ多い場合であるとして、洗浄液温度Ｔｓが洗浄液設定温度の上限値Ｔｓｍａ未満か否かを判断する（Ｓ２５）。Ｓ２５でＹｅｓの場合、制御手段１２は、洗浄液温度Ｔｓを上げるように制御して（Ｓ２６，例えば６０℃から６１℃）、熱収支Ｐｃ−Ｐｓを調整し、Ｎｏの場合、制御手段１２は、ヒートポンプ１０の冷却（温気放熱）を実行する（Ｓ２７）。

≪効果等≫
以上の生産ラインシステム１では、ワークの機械加工機（旋盤Ｍ）のクーラントを冷却する冷却処理工程と、旋盤Ｍによる加工前或いは加工後にワークの洗浄を行う洗浄機Ｒに係る洗浄液を加熱する加熱処理工程とを有し、前記加熱処理工程と前記冷却処理工程とをヒートポンプ１０により一つのヒートポンプサイクルで行うので、加熱及び冷却について互いの相手から奪った或いは奪われた熱を熱源として行うことができ、エネルギー効率を極めて高いものとすることができる。又、加工機における冷却処理工程の前又は後に洗浄液の加熱処理工程が隣接することとなり、冷却処理工程と加熱処理工程を一連のものとすることが可能となって、ヒートポンプ１０から冷却処理工程或いは加熱処理工程への距離が短くなって、配管等の短縮化により低コストとなるし、伝送ロス等が低減されて更に省エネルギーとなる。更に、工場内において一連の加工ライン毎に加熱冷却システムを完結させることができ、フレキシブル性を極めて良好なものとすることができる。そして、一連の加工ラインにおいてヒートポンプを使用しているので、生産中は常に冷却と加熱を同時に必要とされ、よって長時間の冷暖同時運転とすることができ、エネルギー効率の高い生産ラインとすることができる。

又、加熱処理工程における加熱と冷却処理工程における冷却に関する熱収支について、洗浄液の設定温度で調整するため（図３参照）、次に示す事項によって長時間の連続した冷暖同時運転が可能となり、大幅な省エネルギー化を図ることができる。即ち、高精度を要求される機械加工機の場合、温度変化によりワークや各種装置の熱膨張による影響を低減するため、クーラントの温度管理幅を非常に狭くする必要がある（例えばプラスマイナス１℃）。又、クーラントの冷却に必要な熱量は、季節毎の気温の変化により大きな差が出る。一方、洗浄液の加熱温度は、洗浄性能の発揮のため、又洗浄後の良好な乾燥のため、所定温度以上であることが求められるものの、当該所定温度以上であればどのような温度でも（比較的に高い温度であっても）許容され、設定温度幅が高精度切削時のクーラントと比べ広い。よって、季節による周辺温度の変化に応じたクーラントの冷却に必要な熱量に合わせるように洗浄液の温度を設定することができ、即ち冬季等は洗浄液温度を低く、夏季等は洗浄液温度を高く設定することができ、熱収支のバランスを確保して補助加熱や補助冷却を不要とすることができる。

更に、加熱処理工程における加熱と冷却処理工程における冷却に関する熱収支について、クーラントの設定温度で調整するため（図２参照）、高精度を要求されない荒削り機のような加工機での加工で、クーラントの温度設定幅に自由度を持たせられる場合に、洗浄液の加熱に必要な熱量に応じてクーラントの温度設定を調整し熱収支のバランスをとることができ、補助加熱や補助冷却が不要となって長時間の連続した冷暖同時運転が可能となり、大幅な省エネルギー化が可能となる。

≪変更例等≫
尚、主に第１形態を変更して成る、本発明の他の形態を例示する。加熱処理工程と冷却処理工程の何れか一方につき、その周辺温度に応じて設定温度を変更することで熱収支を調整する。加熱処理工程の周辺温度としては、洗浄機温度（洗浄機周辺気温）を挙げることができ、制御手段と接続された洗浄機温度を測定する洗浄機温度センサを洗浄機に設け、当該洗浄機温度が所定温度以上であるとＳ１５やＳ２５に移行するようにする。或いは、冷却処理工程の周辺温度としては、加工機温度（加工機周辺気温）を挙げることができ、制御手段と接続された加工機温度を測定する加工機温度センサを加工機に設け、当該加工機温度が所定温度以下であるとＳ１２やＳ２２を実行するようにする。この場合、周辺温度に応じて片側の処理工程の温度設定を変更して熱収支を安定させることができ、長時間の連続した冷暖同時運転が可能となってより一層エネルギー効率を良好なものとすることができる。

更に、冷却側配管にクーラントを冷却するクーラント用冷媒を通し、ヒートポンプが当該クーラント用冷媒を冷却するようにして良く、この場合加工屑を含み得るクーラントをヒートポンプに導入する必要が無くなって故障の可能性を低減することができ、又配管等の設置も容易となる。同様に、加熱側配管に洗浄液を加熱する洗浄液用冷媒を通し、ヒートポンプが当該洗浄液用冷媒を加熱するようにして良い。

加えて、それぞれの加工機に、クーラントの温度を制御するクーラント温度制御手段を配置する。各クーラント温度制御手段は、加工機の発熱量をセンサにより把握し、当該発熱量（から算出した要冷却量）に基づき、ヒートポンプから受け取った（冷却された）クーラント又はクーラント用冷媒を更に冷却し或いは加熱して、クーラントの温度を調整する。従って、各加工機に供給するクーラントの温度を独立して制御することが可能となり、各加工機の温度がそれぞれ安定して、エネルギー効率を良好なものとしながら加工精度の高い生産ラインシステムを提供することができる。尚、加工機の発熱量ないし要冷却量は、クーラント又はクーラント用冷媒の戻り温度から算出されて良く、この場合当該戻り温度を検知するセンサを配置する。

或いは、加工ラインにおける加工機の数やライン数或いはライン毎の加工機の数、ワークの投入機や搬送機の数、洗浄機の数ないしこれらの内容や配置につき、洗浄機をラインにおいて加工機より上流に配置し、洗浄を加工前に行うようにしたり、旋盤以外の加工機を採用したり、複数種類の加工機を混在させたりする等、上記形態以外の様々なものとする。熱収支の下限値や上限値につき、絶対値の異なるものとする。制御手段を加工機等に設け（加工機等の制御手段と共通とし）たり、制御手段を複数分散させ通信により協調処理するものとしたりする。

［第２形態］
≪構成等≫
図４（ａ）は本発明に係る第２形態の生産ラインシステム１０１の説明図である。生産ラインシステム１０１は、機械加工部品製造の切削工程における切削液の冷却及びその後の洗浄工程における洗浄液の加熱を行うために配備されており、切削液を蓄える複数の切削液槽１０２と、洗浄液を蓄える洗浄液槽１０４と、切削液を冷却し洗浄液を加熱するヒートポンプ１１０を備えている。ヒートポンプ１１０は、冷水を熱交換により冷却する蒸発器１１２と、洗浄液を熱交換により加熱する凝縮器１１４を備えている。蒸発器１１２と凝縮器１１４は、ヒートポンプサイクルに組み込まれている。

蒸発器１１２には、冷水を受け入れる冷水戻り配管１２０及び冷水を出す冷水供給配管１２２が接続されており、冷水供給配管１２２には冷水を送る冷水ポンプ１２４が取り付けられている。又、冷水供給配管１２２には、切削液槽１０２毎に配置された投げ込み式の熱交換器１２６が接続されており、各熱交換器１２６へ分岐した供給配管１２２には比例弁１２８が設置されている。熱交換器１２６は、切削液槽１０２に投入されて蒸発器１１２で冷却された冷水を通されることで、熱交換により切削液の冷却を行う。

更に、各切削液槽１０２に対し、他冷熱源としての冷却チラー１３０が配備されており、各冷却チラー１３０は、切削液槽１０２内に配置されたチラー用熱交換器１３２と接続されている。冷却チラー１３０は、チラー用熱交換器１３２から戻った冷媒を冷却してチラー用熱交換器１３２へ送り、チラー用熱交換器１３２を介した冷媒との熱交換による切削液の冷却を行う。尚、図４（ｂ）に示すように、冷却チラー１３０やチラー用熱交換器１３２を省略することができる。

一方、凝縮器１１４には、洗浄液を受け入れる洗浄液戻り配管１４０及び洗浄液を出す洗浄液供給配管１４２が接続されており、洗浄液戻り配管１４０には洗浄液を送る洗浄液ポンプ１４４が取り付けられている。凝縮器１１４は、洗浄液戻り配管１４０から導入された洗浄液を熱交換により加熱して洗浄液供給配管１４２に導出し、洗浄液槽１０４からの洗浄液を加熱して洗浄液槽１０４へ供給する。

又、洗浄液槽１０４には、他熱源としての、ヒーター１５０（電気ヒーターや蒸気コイル等）により加熱された媒体が通されるヒーター用熱交換器１５２が配置されている。ヒーター１５０は、ヒーター用熱交換器１５２から戻った媒体を加熱してヒーター用熱交換器１５２へ送り、ヒーター用熱交換器１５２を介した媒体との熱交換による洗浄液の加熱を行う。なお、図４（ｂ）に示すように、ヒーター１５０やヒーター用熱交換器１５２を省略することができる。

他方、ヒートポンプ１１０や冷却チラー１３０，ヒーター１５０は、図示しない制御手段とそれぞれ接続されている。又、制御手段には、冷水戻り配管１２０内の冷水温度を把握して送信する図示しない冷水温度センサと、洗浄液戻り配管１４０内の洗浄液温度を把握して送信する図示しない洗浄液温度センサが接続されている。更に、制御手段には、各比例弁１２８が、制御手段の発する開度指令に基づき開度調節可能に接続されている。加えて、制御手段には、各切削液槽１０２内の切削液温度を把握して送信する図示しない切削液槽温度センサがそれぞれ接続されている。

図５は時間の経過に対する洗浄液槽１０４内の洗浄液温度の変遷例を示したグラフである。制御手段は、ヒートポンプ１１０の加熱側につき、運転条件に温度幅Ｗを持たせた状態で運転する。即ち、加熱運転条件において洗浄液温度の下限値Ｌ（例えば５０℃）と上限値Ｈ（例えば６０℃）を設け、制御手段が洗浄液温度につき上限値Ｈを超えると加熱量を直前より減らし、下限値Ｌを下回ると加熱量を直前より増やす。温度幅Ｗ（上限値Ｈと下限値Ｌの差）は、好ましくは２〜１０℃である。

又、制御手段は、ヒートポンプ１１０の冷却側についても、運転条件に温度幅を持たせた状態で運転可能である。即ち、冷却運転条件において冷水温度の冷却下限値（例えば１５℃）と冷却上限値（例えば２５℃）を設け、制御手段が冷水温度につき冷却下限値を下回ると冷却量を直前より減らし、冷却上限値を上回ると冷却量を直前より増やす。制御手段は、ヒートポンプ１１０における温度幅を持たせた冷却運転を切削工程中の荒削り工程実施時に行い、荒削り工程実施中か否かについては、ボタンの押下の有無やスイッチの投入又は切断、或いは荒削り機へのワークの導入の有無（ワークセンサの検知の有無）の少なくとも何れかにより把握する。尚、温度幅（冷却上限値と冷却下限値の差）は、好ましくは２〜１０℃である。

≪動作等≫
制御手段により冷水ポンプ１２４が起動されて冷水戻り配管１２０を通じた冷水の導入がなされると共に、洗浄液ポンプ１４４が起動されて洗浄液戻り配管１４０を通じた洗浄液の導入がなされ、次いでヒートポンプ１１０が起動される。

ヒートポンプ１１０は、制御手段の指令に基づき、導入された冷水を蒸発器１１２により冷却し、冷却後の冷水につき冷水供給配管１２２を通じ熱交換器１２６に対して供給すると共に、導入された洗浄液を凝縮器１１４により加熱し、加熱後の洗浄液につき洗浄液供給配管１４２を通じ洗浄液槽１０４へ供給する。

ここで、洗浄液の加熱（図５等）に関し、洗浄液は洗浄性能を発揮するために所定の温度下限値以上とする必要があるが、上限値については制約が少ない。そこで、制御手段は、洗浄液温度センサにより把握した洗浄液温度が当該温度下限値に応じて設定された下限値Ｌを上回っても、ヒートポンプ１１０の加熱運転状態を変えずに洗浄液の加熱を継続する。そして、制御手段は、洗浄液温度が上限値Ｈを上回ったことを洗浄液温度センサにより把握すると、ヒートポンプ１１０による加熱量を減らし、洗浄液温度の下降を許容する（矢印Ｂ１，Ｂ２）。尚、矢印Ｂ２の手前は休憩時間における昇温を示す。

一方、制御手段は、洗浄液温度が下限値Ｌを下回ると、ヒートポンプ１１０による加熱量を増し、洗浄液温度を上昇させる（矢印Ｃ１，Ｃ２）。ここで、制御手段は、ヒーター１５０も適宜運転し、ヒートポンプ１１０による加熱を補助させる。このとき、制御手段は、ヒーター１５０につき、洗浄液温度を下限値Ｌより高く持って行ける最小限の発熱量で運転し、極力ヒートポンプ１１０による加熱を利用するようにする。尚、洗浄液温度の下降は、部品洗浄数（洗浄量）が急激に増加した場合や、洗浄水の補給水を注入した場合等に起こる。

他方、切削液の冷却に関し、荒削り工程においては精密切削工程（仕上げ工程）と比べ厳密な精度が要求されず、切削液も又厳密な温度精度が要求されず、所定の温度上限値以下とする必要があるが、下限値については制約が少ない。そこで、制御手段は、荒削り工程であることを把握している場合、冷水温度センサから把握した冷水温度（切削液温度に対応）が当該温度上限値に応じて設定された上限値を下回っても、ヒートポンプ１１０の冷却運転状態を変えずに切削液の冷却を継続する。そして、制御手段は、冷水温度が下限値を下回ったことを冷水温度センサにより把握すると、ヒートポンプ１１０による冷却量を減らし、切削液温度の上昇を許容する。

又、精密切削工程においては厳密な温度管理が求められる（例えば特定温度（旋盤ベッド温度）プラスマイナス１℃以内とする）ため、制御手段は、荒削り工程であることを把握しない場合、荒削り工程時の制御を行わず、切削液温度が要求される範囲に留まるように冷水の冷却を行う。尚、制御手段は、冷却チラー１３０も適宜運転し、ヒートポンプ１１０による切削液の冷却を補助させる。このとき、制御手段は、冷却チラー１３０につき、冷水温度（切削液温度）を上限値より低く持って行ける最小限の冷熱量で運転し、極力ヒートポンプ１１０による冷却を利用するようにする。

尚、制御手段は、切削液槽温度センサから得た個別の切削液槽１０２内の切削液温度や別途得た冷水温度に応じ、対応する比例弁１２８の開度をそれぞれ調節する。

≪効果等≫
以上の生産ラインシステム１０１では、切削液を冷却すると共に洗浄液を加熱するヒートポンプ１１０を備えており、ヒートポンプ１１０は、洗浄液の温度が所定の上限値Ｈを上回ると加熱量を減少し、所定の下限値Ｌを下回ると加熱量を増加するので、ヒートポンプで切削液温度及び洗浄液温度をそれぞれ特定温度に維持する従来の場合と比較して、共通のヒートポンプ１１０によって効率良く冷却及び加熱を行うことができ、又加熱運転状態の切替回数を少なくして更に効率に配慮することができ、切削液の冷却ないし洗浄液の加熱を省エネルギーである状態で行うことが可能となる。

又、ヒートポンプ１１０は、荒削り工程において切削液を冷却する場合に、切削液温度が所定の冷却下限値を下回ると冷却量を減少し、所定の冷却上限値を上回ると冷却量を増加するため、冷却運転についても運転状態の切替回数が少なく効率の極めて良好なものとすることができ、切削液の冷却ないし洗浄液の加熱をより一層省エネルギーである状態で行うことが可能となる。

更に、洗浄液の加熱に関し、上限値Ｈと下限値Ｌの差（温度幅Ｗ）が２℃ないし１０℃であるため、洗浄液温度として所望される条件を満たしながら、ヒートポンプ１１０における効率良い運転の継続度合を短すぎないものとし、或いは運転切替回数を頻繁にならないものとすることができ、加熱性能と効率のバランスが上手く取れたものとし、良好な加熱性能と高効率を両立することができる。同様に、冷却上限値と冷却下限値の差が２℃ないし１０℃であるため、荒削り工程時の切削液温度として所望される条件を満たしながら、良好な冷却性能と高効率を両立することができる。

加えて、洗浄液を加熱するヒーター１５０を別途備えているため、洗浄液温度が下限値Ｌを下回り洗浄性能を低下させる期間の長期化を防止することができ、又洗浄液温度急降下時やヒートポンプ１１０不調時のバックアップを確保して信頼性を向上することが可能となる。更に、切削液を冷却する他冷熱源を備えているため、切削液温度が冷却上限値を上回り切削精度に影響を及ぼし得る期間の長期化を防止することができ、又切削液温度急上昇時やヒートポンプ１１０不調時のバックアップを確保して信頼性を向上することが可能となる。

尚、切削液槽１０２毎に切削液温度を把握する切削液槽温度センサを設け、切削液槽１０２内の切削液温度（や冷水温度）に応じ、対応する比例弁１２８の開度を調節するため、各切削液槽１０２の負荷の状態に応じ適切に切削液を冷却することができる。

［第３形態］
≪構成等≫
図６（ａ）に示す第３形態に係る生産ラインシステム２０１は、ヒートポンプが３モード式ヒートポンプ２１０とされている点を除き、第２形態と同様に成る。３モード式ヒートポンプ２１０は、ファン２１１を備えており、冷却・加熱同時運転機能に加えて、冷却単独運転機能或いは加熱単独運転機能を有している。尚、図６（ｂ）に示すように、冷却チラー１３０やチラー用熱交換器１３２、或いはヒーター１５０やヒーター用熱交換器１５２を省略することができる。

≪動作等≫
制御手段は、切削液槽１０２に関する冷水の冷却負荷と洗浄液槽１０４に関する洗浄液の加熱負荷が同時に存在する場合、３モード式ヒートポンプ２１０につき、冷却・加熱同時運転を行わせる。又、制御手段は、冷却負荷が存在するものの加熱負荷が存在せず加熱不要である場合、３モード式ヒートポンプ２１０につき、冷却単独運転を行わせる。更に、制御手段は、加熱負荷が存在するものの冷却負荷が存在せず冷却不要である場合、３モード式ヒートポンプ２１０につき、加熱単独運転を行わせる。３モード式ヒートポンプ２１０は、冷却・加熱同時運転や加熱単独運転における加熱側につき、第２形態と同様、温度幅を持った状態で運転する。又、荒削り工程中の冷却・加熱同時運転や冷却単独運転における冷却側につき、冷却・加熱同時運転や加熱単独運転における加熱側につき、第２形態と同様、温度幅を持った状態で運転する。

≪効果等≫
生産ラインシステム２０１では、ヒートポンプとして、冷却・加熱同時運転、冷却単独運転或いは加熱単独運転が可能である３モード式ヒートポンプ２１０が用いられるため、冷却負荷や加熱負荷がどのように出現し或いは変化しても、運転状態を切替えることで柔軟に対応し適切に処理することができる。

又、３モード式ヒートポンプ２１０においても、洗浄液の温度が所定の上限値を上回ると加熱量を減少し、所定の下限値を下回ると加熱量を増加し、或いは荒削り工程中の切削液の冷却についても同様に処理するので、やはり運転効率を極めて良好なものとすることができる。更に、生産ラインシステム２０１においても、ヒーター１５０や冷却チラー１３０を配備するため、各液の性能維持やバックアップの確保を実現することができる。

≪発明等≫
ここで、主に第２形態ないし第３形態に係る発明を示す。

（１）切削液を冷却すると共に洗浄液を加熱するヒートポンプを備えており、
当該ヒートポンプは、前記洗浄液の温度が所定の上限値を上回ると加熱量を減少し或いは加熱を停止し、所定の下限値を下回ると加熱量を増加し或いは加熱を再開する
ことを特徴とする生産ラインシステム。
初期費用やランニングコストを抑えることができ、ヒートポンプの高効率運用を行うことで更なる省エネルギー化が可能となる生産ラインシステム（冷却加熱システム）を提供することを目的とする。

（２）前記ヒートポンプは、荒削り工程において前記切削液を冷却する場合に、前記切削液の温度が所定の冷却下限値を下回ると冷却量を減少し或いは冷却を停止し、所定の冷却上限値を上回ると冷却量を増加し或いは冷却を再開する
ことを特徴とする（１）に記載の生産ラインシステム。
上記目的に加えて、より一層のヒートポンプの高効率運用ないし装置の省エネルギー化を可能とする生産ラインシステムを提供することを目的とする。

（３）前記上限値と前記下限値の差が２℃ないし１０℃であり、及び／又は前記冷却上限値と前記冷却下限値の差が２℃ないし１０℃である
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の生産ラインシステム。
上記目的に加えて、良好な冷却加熱性能と高効率を両立させることを目的とする。

（４）前記ヒートポンプは、冷却・加熱同時運転、冷却単独運転或いは加熱単独運転が可能である３モード式ヒートポンプである
ことを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の生産ラインシステム。
上記目的に加えて、冷却負荷及び加熱負荷の双方につき大きさや出現タイミングが様々であっても適切に処理することを目的とする。

（５）前記洗浄液を加熱する他熱源を備えており、及び／又は前記切削液を加熱する他冷熱源を備えている
ことを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載の生産ラインシステム。
上記目的に加えて、洗浄液温度が下限値を下回る期間や切削液温度が上限値を上回る期間の長期化を防止し、バックアップを確保して信頼性を向上することを目的とする。

≪変更例等≫
尚、主に主に第２形態ないし第３形態を変更して成る、本発明の他の形態を例示する。制御手段をヒートポンプやヒーター、冷却チラー等に設け（ヒートポンプ等の制御手段と共通とし）たり、制御手段を複数分散させ通信により協調処理するものとしたりする。洗浄液温度につき洗浄液槽内や洗浄液供給配管内のものを得るようにし、洗浄液温度センサの設置位置もこれらに応じて変更し、或いは冷水温度（切削液温度）に関し同様に変更する。ヒートポンプの運転につき、洗浄液温度が上限値を超えると加熱を停止し、或いは下限値を下回ると加熱を再開するようにしたり、荒削り工程時の切削液温度に関し同様に変更したりする。切削液につき、投げ込み式の熱交換器を設けず、直接ヒートポンプに導入し冷却して戻したり、洗浄液につき、温水回路や熱交換器を設け、温水を加熱して熱交換器に送り熱交換器を介して加熱したりする。比例弁に代えて、オンオフ弁を設置する。荒削り工程においても冷却チラーを冷却補助のため運転する。

１，１０１，２０１ 生産ラインシステム
１０，１１０ ヒートポンプ
１２ 制御手段
１０２ 切削液槽
１０４ 洗浄液槽
１３０ 冷却チラー（他冷熱源）
１５０ ヒーター（他熱源）
２１０ ３モード式ヒートポンプ
Ｈ 上限値
Ｌ 下限値

Claims (9)

1. ワークの機械加工機のクーラントを冷却する冷却処理工程と、前記機械加工機による加工前或いは加工後にワークの洗浄を行う洗浄機の洗浄液を加熱する加熱処理工程とを、ヒートポンプにより一つのヒートポンプサイクルで行う生産ラインシステムであって、
   前記冷却処理工程は、前記ヒートポンプの蒸発器を介して当該ヒートポンプの冷媒との熱交換によりクーラント用冷媒を冷却し、冷却された当該クーラント用冷媒で前記クーラントを冷却する
   ことを特徴とする生産ラインシステム。
2. 前記クーラントは切削液槽に蓄えられており、
   前記切削液槽には、前記クーラント用冷媒と前記クーラントとの熱交換を行う熱交換器が配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の生産ラインシステム。
3. 前記機械加工機が複数設置されており、
   それぞれの前記機械加工機に、前記クーラントの温度を制御するクーラント温度制御手段が配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生産ラインシステム。
4. 前記加熱処理工程は、前記ヒートポンプの凝縮器を介して当該ヒートポンプの冷媒との熱交換により前記洗浄液を加熱する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の生産ラインシステム。
5. 前記洗浄液は洗浄液槽に蓄えられており、
   前記凝縮器には、前記洗浄液を受け入れる洗浄液戻り配管及び前記洗浄液を出す洗浄液供給配管が接続され、
   前記洗浄液供給配管は、前記洗浄液槽に接続され、
   前記凝縮器は、前記洗浄液戻り配管で受け入れた前記洗浄液を熱交換により加熱して前記洗浄液供給配管から出す
   ことを特徴とする請求項４に記載の生産ラインシステム。
6. 前記洗浄液槽に、前記洗浄液を加熱するヒーター用熱交換器が配置されており、
   前記ヒーター用熱交換器には、ヒーターにより加熱された媒体が通過可能である
   ことを特徴とする請求項５に記載の生産ラインシステム。
7. 前記加熱処理工程と前記冷却処理工程の何れか一方につき、その周辺温度に応じて設定温度を変更することで、前記加熱処理工程における加熱と前記冷却処理工程における冷却に関する熱収支を調整する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の生産ラインシステム。
8. 前記加熱処理工程における加熱と前記冷却処理工程における冷却に関する熱収支について、前記洗浄液の設定温度で調整する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載の生産ラインシステム。
9. 前記加熱処理工程における加熱と前記冷却処理工程における冷却に関する熱収支について、前記クーラントの設定温度で調整する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れかに記載の生産ラインシステム。

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