JP5997207B2

JP5997207B2 - 制御盤冷却装置

Info

Publication number: JP5997207B2
Application number: JP2014124138A
Authority: JP
Inventors: 勇太関川
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: CN204725235U; DE102015007357B4; US20150362262A1; DE102015007357A1; CN105269396A; CN105269396B; JP2016004891A

Description

本発明は、冷却装置に関し、特に工作機械の制御盤に設置される冷却装置に関する。

工作機械の制御盤内部には、発熱部を有する部品が多数設置されており、工作機械や工作機械周辺の状態によっては、制御盤内の温度が上昇し、制御盤内の部品に熱的ダメージを与えることがある。熱的ダメージを抑えるために、冷却ファンや熱交換器等の冷却装置を制御盤内に設置し、制御盤内の温度を低く抑える手法が一般的に知られている。

工作機械の設置環境は、周囲に切削液ミストが多く存在し、切削液ミスト雰囲気から電装部品を守るため、制御盤は密閉式が多く利用されるが、長時間の稼動で切削液ミストが制御盤内に侵入する場合がある。一般的な冷却装置は、制御盤内にファンを設置し制御盤内の雰囲気を攪拌させ金属製の制御盤からの放熱効率を増す方法や、ファンと熱交換部を用い制御盤内の熱を制御盤外部へ排熱し、さらに除湿することで制御盤内の結露を防止する方法がある。ファンを用いた冷却装置では、ファンが制御盤内の切削液ミストを集約するため、冷却装置から送風される風の通り道にある電装部品の故障率が高くなる場合がある。

工作機械の設置環境を考慮した冷却装置の従来技術として、水や油が飛散した環境下でも液滴、油摘の付着を抑え故障の少ないヒートシンクを有する冷却装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の冷却装置では、ヒートシンクまでの風の通り道に板状の部材を付けたり、吸入口を複数設け、液滴、油摘が冷却装置内部までたどりつきにくくすることで課題を解決している。

特許第４８５４６８７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される冷却装置は、板状の部材で下段ダクト部、中段ダクト部、上段ダクト部を形成し、これらダクトに沿って外部から取り込んだ空気を強制的に移動させるように構成しているために、冷却装置を構成する部品点数が多くなり、全体としてコストが高くなり、また、冷却装置自体が大きくなるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑み、省スペースでありながら水や油が飛散した環境下でも液滴、油摘の付着を抑える冷却装置を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、第１のヒートシンクを備えた冷却装置において、前記冷却装置は、冷却装置に周囲雰囲気を取り込む送風部を備え、前記第１のヒートシンクは、前記送風部によって取り込まれた周囲雰囲気が接触することで熱交換を行う複数のフィン部と、前記複数のフィン部の板面から水平方向に突出し周囲雰囲気中のミストを捕集するミスト捕集部を備えることを特徴とする工作機械の制御盤冷却装置である。

本願請求項２に係る発明は、前記冷却装置は、第２のヒートシンクを備えた排熱部を有し、前記第２のヒートシンクは、前記送風部によって取り込まれた周囲雰囲気が接触することで熱交換を行う複数のフィン部と、前記複数のフィン部の板面から水平方向に突出し周囲雰囲気中のミストを捕集するミスト捕集部とを備えることを特徴とした請求項１に記載の工作機械の制御盤冷却装置である。

本願請求項３に係る発明は、前記送風部は前記ヒートシンクより排気口側に備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御盤冷却装置である。

本願請求項４に係る発明は、前記ヒートシンクのミスト捕集部から滴下する液滴を溜める受け皿を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御盤冷却装置である。

本願請求項５に係る発明は、前記受け皿に溜まった液滴を制御盤外に排出するための穴部を備えることを特徴とする請求項４に記載の工作機械の制御盤冷却装置である。

本発明では、ヒートシンクが液滴、油摘を捕集する形状であるため、部品点数が少なく、省スペースな冷却装置を実現できる。

本発明の実施の形態における冷却装置の全体図である。本発明の実施の形態におけるヒートシンクの拡大図である。本発明の実施の形態における冷却装置の断面図である。本発明の実施の形態における冷却部内を流れる風の流れを示す図である。本発明の実施の形態における冷却装置を取り付けた制御盤を示す図である。

以下、本発明の工作機械の制御盤に設置される冷却装置の一実施形態について図面と共に説明する。
図１は、本実施の形態における冷却装置の全体図を示している。冷却装置１は、切削液ミスト捕集機能と冷却機能を持つ冷却部１０と排熱機能を持つ排熱部２０とを備えている。図１に示すように、冷却部１０と排熱部２０は、工作機械の制御盤筐体に取り付けるために用いられるブラケット３０に、冷却部１０は筐体内部側に、排熱部２０は筐体外部側に、それぞれ取り付けられている。排熱部２０の詳細な説明は後述する。

冷却部１０は、ヒートシンク１１、カバー１２、液滴ガイド１３、受け皿１４、及び送風部１５を備えている。図１に示すように、ヒートシンク１１、液滴ガイド１３、受け皿１４は、カバー１２内に収容されるように取り付けられている。また、カバー１２は上端が開放されており、下端には送風部１５が取り付けられている。
ヒートシンク１１は、送風部１５によりヒートシンク１１内部に導かれた周囲雰囲気を冷却する機能と、後述する切削液ミスト捕集する機能を有する。また、液滴ガイド１３は、ヒートシンク１１から冷却により結露して滴下した水分と、ミスト捕集機能により捕集され、滴下した切削液を受け皿１４へ導く機能を有する。

図２は、本発明の特徴であるヒートシンク１１の拡大図である。
ヒートシンク１１は冷却効果を有効にするために表面積を大きくするためのフィン１６と、切削液ミストを捕集するための形状が付与されたミスト捕集部１７からなる構造になっている。図２の点線矢印は、送風部１５により雰囲気の流れが生じ、ヒートシンク１１内を雰囲気が通過する際の風の流れを示している。このように、フィン１６の間に複数の突起形状であるミスト捕集部１７を備えることで、わざとフィン１６間を通る風の抵抗となるようにすることで、風が衝突した部分でヒートシンク内周囲雰囲気に含まれる切削液ミストが液滴化し、捕集することができる。

図３は、本実施の形態の冷却装置１の断面図である。
冷却部１０の内部には、ヒートシンク１１と熱交換部１８が接触した構造になっている。熱交換部１８は、一般的に使われているヒートパイプ式やペルチェ式の熱交換部であり、冷却部１０に導かれた周囲雰囲気からヒートシンク１１を用い吸熱し、排熱部２０側へと排熱する。ヒートシンク１１は、周囲温度より低くなるため、周囲雰囲気を冷やす機能と結露させる機能も持つ。

液滴ガイド１３は、ヒートシンク１１から結露して滴下した水分と、ミスト捕集部１７で捕集し滴下した切削液を受け皿１４へ導く。受け皿１４は、滴下した切削液を集約し、外に排出する穴部３１とつながっている。送風部１５は、制御盤内の雰囲気を冷却部１０に導くための装置である。

排熱部２０は、ケース２１、送風部２２、ヒートシンク２３を備えている。ヒートシンク２３は、熱交換部１８と近接する位置に取り付けられており、ケース２１に囲まれている。ケース２１の外側には送風部２２が取り付けられており、送風部２２が動作することによりヒートシンク２３に対して外気が送られることで、熱交換部１８から発生した熱を外へ排熱するように構成されている。なお、ケース２１は、送風部２２から送られてくる外気を効率よくヒートシンク２３を通して排出する機能を有するが、ヒートシンク２３の構造や排熱効率などによってはケース２１や送風部２２が必ずしも必要となるわけではなく、また、ケース２１を用いずにヒートシンク２３に直接送風部２２を取り付ける構造としてもよい。

図４に冷却部１０内を流れる風の流れを示す。送風部１５に導かれた周囲雰囲気はヒートシンク１１の上部から入り、送風部１５へ流れる。冷却部１０へ導かれた周囲雰囲気は、送風部１５より先に、ヒートシンク１１内部でミスト捕集部１７を通ることで、切削液ミストの送風部１５への付着を抑えることができる。よって、送風部１５や送風部１５の送風口周辺にある電装部品（図示せず）の切削液ミストによる故障率が低減される。
なお、排熱部２０にも送風部２２が備えられていることが一般的であり、送風部２２は工作機械周辺の切削液ミストの影響を大きく受ける。送風部２２の切削液ミストによる故障を低減させるため、ミスト捕集部１７を持つヒートシンク２３を排熱部２０内部に設置しても良い。

図５に制御盤４０内に本実施の形態の冷却装置１を設置した図である。制御盤４０内に冷却部１０を制御盤４０外に排熱部２０となるように冷却装置１を取り付けることで、制御盤４０内の温度を下げ捕集した切削液ミストを制御盤外に排出することが可能となる。

１冷却装置
１０冷却部
１１ヒートシンク
１２カバー
１３液滴ガイド
１４受け皿
１５送風部
１６フィン
１７ミスト捕集部
１８熱交換部
２０排熱部
２１ケース
２２送風部
２３ヒートシンク
３０ブラケット
３１穴部
４０制御盤

Claims

第１のヒートシンクを備えた冷却装置において、
前記冷却装置は、
冷却装置に周囲雰囲気を取り込む送風部を備え、
前記第１のヒートシンクは、
前記送風部によって取り込まれた周囲雰囲気が接触することで熱交換を行う複数のフィン部と、
前記複数のフィン部の板面から水平方向に突出し周囲雰囲気中のミストを捕集するミスト捕集部とを備えることを特徴とする冷却装置。
前記冷却装置は、第２のヒートシンクを備えた排熱部を有し、
前記第２のヒートシンクは、
前記送風部によって取り込まれた周囲雰囲気が接触することで熱交換を行う複数のフィン部と、
前記複数のフィン部の板面から水平方向に突出し周囲雰囲気中のミストを捕集するミスト捕集部とを備えることを特徴とした請求項１に記載の冷却装置。
前記送風部は、
前記第１のヒートシンクの排気口側に備え付けられていること特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記第１のヒートシンクのミスト捕集部から滴下する液滴を溜める受け皿を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記受け皿に溜まった液滴を制御盤外に排出するための穴部を備えることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。