JP6842744B2

JP6842744B2 - 冷却ユニット

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Publication number: JP6842744B2
Application number: JP2016132070A
Authority: JP
Inventors: 近藤　悟; 悟近藤; 貴久奥山; 幹典原
Original assignee: 宏和工業株式会社
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-07-01
Also published as: JP2018004169A

Description

本明細書に開示する技術は、冷却ユニットに関する。詳細には、機械（例えば、工作機械、プレス機械等）を冷却するために用いられる作業流体を冷却する冷却ユニットに関する。

機械を作動させると部分的に発熱し、その発熱部位を冷却する必要が生じる場合がある。例えば、特許文献１の冷却ユニットは、工作機械の主軸を冷却するために冷却油（作動流体の一種）を工作機械に供給する。冷却ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒が供給される熱交換器とを備えている。熱交換器は冷却油に浸漬されており、熱交換器で冷媒と冷却油との間の熱交換が行われ、冷却油は冷却される。熱交換器で冷却された冷却油は工作機械に供給され、工作機械の主軸が冷却される。また、圧縮機と熱交換器との間には、凝縮器を介して冷媒が送られる冷媒供給流路と、凝縮器をバイパスして冷媒が送られるバイパス流路が設けられている。冷媒供給流路を流れる冷媒とバイパス流路を流れる冷媒が熱交換器に供給される。バイパス流路には、バイパス流路を流れる冷媒の量を調整する電動弁（流量調整機構の一種）が配置されている。電動弁の開度を調整することによって、熱交換器の冷却能力は調整される。すなわち、バイパス流路を流れる冷媒の流量を多くすると熱交換器の冷却能力が低下し、バイパス流路を流れる冷媒の流量が少なくすると熱交換器の冷却能力が上昇する。

特開２０１６−３６９００号公報

特許文献１の冷却ユニットは、作動流体を冷却するための熱交換器を１つしか備えていない。このため、作動流体の温度は１つの温度に調整され、作動流体によって冷却される冷却部位の温度も１つの温度に調整される。しかしながら、機械によっては複数の発熱部位を有しており、これら複数の発熱部位を異なる温度に調整したいことがある。あるいは、複数の機械のそれぞれの発熱部位を異なる温度に調整したいこともある。このような場合、従来の技術では、発熱部位毎に冷却機能（圧縮機、凝縮器、熱交換器等）を設ける必要がある。

ここで、圧縮機と凝縮器を共通化し、この圧縮機と凝縮器から複数の熱交換器に作動流体を供給することで、熱交換器毎に作動流体の温度を異なる温度に調整することが考えられる。このような構成では、圧縮機と凝縮器を共通化することで構造を簡易にすることはできるが、複数の熱交換器のそれぞれを異なる温度に独立して調整することが難しい場合がある。すなわち、複数の熱交換器の１つに供給される冷媒の流量及びその流量比（冷媒供給流路を流れる冷媒の流量／バイパス流路を流れる冷媒の流量）を変えると、他の熱交換器に供給される冷媒の流量及びその流量比（冷媒供給流路を流れる冷媒の流量／バイパス流路を流れる冷媒の流量）も変化するため、複数の熱交換器のそれぞれを異なる温度に独立して調整することが難しい。本明細書は、共通化した圧縮機と凝縮器から複数の熱交換器に冷媒を供給しながら、複数の熱交換器の各々の冷却能力を独立して調整する技術を開示する。

本明細書に開示する冷却ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、第１の冷却対象を冷却する第１熱交換器と、第２の冷却対象を冷却する第２熱交換器と、凝縮器と第１熱交換器とを接続し、凝縮器によって凝縮された冷媒を前記第１熱交換器に供給する第１冷媒供給流路と、凝縮器と第２熱交換器とを接続し、凝縮器によって凝縮された冷媒を第２熱交換器に供給する第２冷媒供給流路と、圧縮機と第１熱交換器とを接続し、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮器をバイパスして第１熱交換器に供給する第１バイパス流路と、圧縮機と第２熱交換器とを接続し、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮器をバイパスして第２熱交換器に供給する第２バイパス流路と、第１バイパス流路に配置され、第１バイパス流路を流れる冷媒の量を調整する第１流量調整機構と、第２バイパス流路に配置され、第２バイパス流路を流れる冷媒の量を調整する第２流量調整機構と、第１熱交換器と圧縮機を接続し、第１熱交換器から流出する冷媒を圧縮機に供給する第１リターン流路と、第２熱交換器と圧縮機を接続し、第２熱交換器から流出する冷媒を圧縮機に供給する第２リターン流路と、を備えている。第１熱交換器は、第１冷媒供給流路から供給される冷媒と第１バイパス流路から供給される冷媒によって第１の冷却対象を冷却し、第２熱交換器は、第２冷媒供給流路から供給される冷媒と第２バイパス流路から供給される冷媒によって第２の冷却対象を冷却する。また、第１リターン流路と第２リターン流路の一方には、当該リターン流路を流れる冷媒の量を調整する第３流量調整機構がさらに配置されている。

上記の冷却ユニットは、１つの圧縮機と１つの凝縮器に接続された第１熱交換器と第２熱交換器とを備えている。このため、圧縮機と凝縮器を共通化しながら、第１の冷却対象と第２の冷却対象を冷却することができる。また、第１流量調整機構と第２流量調整機構を備えると共に、さらに第３流量調整機構が配置されている。このため、第１バイパス流路及び第２バイパス流路を流れる冷媒の量を調整できると共に、第１リターン流路と第２リターン流路の一方を流れる冷媒の量を調整することができる。これによって、第１熱交換器において、第１冷媒供給流路から供給される冷媒の量と第１バイパス流路から供給される冷媒の量を調整することができると共に、第２熱交換器において、第２冷媒供給流路から供給される冷媒の量と第２バイパス流路から供給される冷媒の量を調整することができる。例えば、第１熱交換器の冷却能力を調整する場合、第１流量調整機構を調整して、第1バイパス流路から第１熱交換器に供給される冷媒の量を調整する。この場合、第１熱交換器に供給される冷媒の量が増加し、第２熱交換器に供給される冷媒の量が減少し、第２熱交換器の冷却能力が変化する。そこで、第２熱交換器に供給される冷媒の量が減少しないように、第３流量調整機構を調整する。これによって、第1熱交換器の冷却能力を調整しながら、第２熱交換器の冷却能力を一定に保つことができる。上記のことから明らかなように、３つの流量調整機構を調整することによって、第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却能力を独立して調整することができる。

工作機械と冷却ユニットとの概略構成を示す図。冷却ユニットの概略構成を示す図。冷却ユニットの制御部が実行する処理を示すフローチャート。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する冷却ユニットでは、第１リターン流路と第２リターン流路の他方には、当該リターン流路を流れる冷媒の量を調整する第４流量調整機構がさらに配置されていてもよい。このような構成によると、第１リターン流路と第２リターン流路のそれぞれに流量調整機構が配置され、第１リターン流路を流れる冷媒の量と第２リターン流路を流れる冷媒の量をそれぞれ調整することができる。このため、第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却能力をより容易に調整することができる。

（特徴２）本明細書が開示する冷却ユニットでは、第１流量調整機構と第２流量調整機構と第３流量調整機構と第４流量調整機構とを制御する制御部をさらに備えていてもよい。また、制御部は、第１熱交換器による冷却能力を調整する場合は、第１流量調整機構により第1バイパス流路を流れる冷媒の流量を調整すると共に、第３流量調整機構により第１熱交換器に供給される冷媒の総流量を調整してもよく、第２熱交換器による冷却能力を調整する場合は、第２流量調整機構により第２バイパス流路を流れる冷媒の流量を調整すると共に、第４流量調整機構により第２熱交換器に供給される冷媒の総流量を調整してもよい。このような構成によると、第１熱交換器において、第１流量調整機構を調整することによって、第１熱交換器に供給される冷媒のうち、第１バイパス流路を流れる冷媒の量を調整できる。また、第３流量調整機構を調整することによって、第１熱交換器から流出される冷媒の量が調整され、すなわち、第１熱交換器に供給される冷媒の総流量を調整できる。このため、第１冷媒供給流路を流れる冷媒の量も調整される。したがって、第１流量調整機構及び第３流量調整機構を調整することによって、第１熱交換器の冷却能力を調整することができる。同様にして、第２熱交換器において、第２流量調整機構を調整することによって、第２バイパス流路を流れる冷媒の量を調整でき、第４流量調整機構を調整することによって、第２熱交換器に供給される冷媒の総流量を調整できる。これにより、第２冷媒供給流路を流れる冷媒の量も調整される。したがって、第２流量調整機構及び第４流量調整機構を調整することによって、第２熱交換器の冷却能力を調整することができる。したがって、４つの流量調整機構によって、第１熱交換器の冷却能力と第２熱交換器の冷却能力をそれぞれ調整することができる。

（特徴３）本明細書が開示する冷却ユニットでは、制御部は、第１熱交換器に供給される冷媒の流量が一定となるように、第１流量調整機構と第３流量調整機構を制御してもよく、第２熱交換器に供給される冷媒の流量が一定となるように、第２流量調整機構と第４流量調整機構を制御してもよい。このような構成によると、第１熱交換器と第２熱交換器のそれぞれに供給される冷媒の量が一定となるため、一方の熱交換器の冷却能力を調整しても、他方の熱交換器の冷却能力に影響が生じることを抑制することができる。したがって、第１熱交換器の冷却能力と第２熱交換器の冷却能力のそれぞれを容易に調整することができる。

以下、図面を参照して実施例に係る冷却ユニット１０について説明する。図１に示すように、冷却ユニット１０は、工作機械１に隣接して配置されている。冷却ユニット１０と工作機械１の間は、供給管２，４及びリターン管６，８で接続されている。

工作機械１は、ワークを加工して部品形状とするための機械であり、例えば、ワークに切削加工を行う切削機械等が挙げられる。冷却ユニット１０で冷却された作動流体（例えば、切削液、作動油等）は、供給管２，４を通って工作機械１に供給される。工作機械１に供給された作動流体は、工作機械１の加熱部位を冷却する。加熱部位を冷却することで温度が上昇した作動流体は、リターン管６，８を通って冷却ユニット１０に戻される。リターン管６，８から戻された作動流体は、冷却ユニット１０によって冷却され、再び工作機械１に供給される。供給管２及びリターン管６は、工作機械１の加熱部位である主軸を冷却するために工作機械１と接続されており、供給管４及びリターン管８は、工作機械１の別の加熱部位であるボールネジを冷却するために工作機械１と接続されている。工作機械１においては、主軸（第１の加熱部位）とボールネジ（第２の加熱部位）とは異なる温度に制御される。このため、供給管２から工作機械１に供給される作動流体の温度は、供給管４から工作機械１に供給される作動流体の温度とは異なる。なお、本実施例では、工作機械１の加熱部位は主軸とボールネジであるが、工作機械１において冷却することが必要とされる加熱部位であれば、これらに限定されない。

図２に示すように、冷却ユニット１０は、圧縮機１２と、凝縮器１４と、膨張弁（又はキャピラリー等）２４，２６と、第１熱交換器４０及び第２熱交換器４２とを備えている。これらの間において冷媒を移動させるために、冷却ユニット１０は、冷媒供給流路１８と、第１冷媒供給流路２０と、第２冷媒供給流路２２と、第１バイパス流路３０と、第２バイパス流路３２と、第１リターン流路５０と、第２リターン流路５２とを備えている。冷媒供給流路１８は、圧縮機１２と凝縮器１４とを接続する。第１冷媒供給流路２０は、凝縮器１４と第１熱交換器４０を接続しており、第２冷媒供給流路２２は、凝縮器１４と第２熱交換器４２を接続している。第１バイパス流路３０は、冷媒供給流路１８から分岐しており、圧縮機１２と第１熱交換器４０を接続している。第２バイパス流路３２は、冷媒供給流路１８から分岐しており、圧縮機１２と第２熱交換器４２を接続している。第１リターン流路５０は、第１熱交換器４０と圧縮機１２を接続しており、第２リターン流路５２は、第２熱交換器４２と圧縮機１２を接続している。

圧縮機１２は、冷媒を圧縮する。圧縮機１２をオンすると、圧縮機１２は一定の速度で作動し、圧縮機１２によって圧縮された冷媒が圧縮機１２から送り出される。圧縮機１２が定速運転するため、圧縮機１２から送り出される冷媒の流量も一定となる。圧縮機１２をオフすると、圧縮機１２から送り出される冷媒の流れが停止する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は、高温高圧の気体となり、凝縮器１４に送られる。

凝縮器１４は、圧縮機１２によって圧縮された冷媒を凝縮する。凝縮器１４に送られた冷媒は、ファン６２によって冷却される。ファン６２は一定の速度で作動しており、図示しないモータによって駆動されている。

凝縮器１４によって凝縮された冷媒は、ストレーナ６３によって異物が除去され、第１冷媒供給流路２０又は第２冷媒供給流路２２に送られる。第１冷媒供給流路２０には膨張弁２４が配置されており、第２冷媒供給流路２２には膨張弁２６が配置されている。膨張弁２４，２６は、凝縮器１４によって凝縮された冷媒を減圧する。すなわち、凝縮器１４から第１冷媒供給流路２０に送られた冷媒は、膨張弁２４によって減圧され、第１熱交換器４０に送られる。凝縮器１４から第２冷媒供給流路２２に送られた冷媒は、膨張弁２６によって減圧され、第２熱交換器４２に送られる。

第１バイパス流路３０は、圧縮機１２によって圧縮された冷媒を第１熱交換器４０に送り、第２バイパス流路３２は、圧縮機１２によって圧縮された冷媒を第２熱交換器４２に送る。すなわち、第１バイパス流路３０は、圧縮機１２から送り出された冷媒を、凝縮器１４をバイパスして第１熱交換器４０に送り、第２バイパス流路３２は、圧縮機１２から送り出された冷媒を、凝縮器１４をバイパスして第２熱交換器４２に送る。第１バイパス流路３０には、第１流量調整機構３４が配置されており、第２バイパス流路３２には、第２流量調整機構３６が配置されている。第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量は、第１流量調整機構３４で調整することができ、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量は、第２流量調整機構３６で調整することができる。本実施例において、第１流量調整機構３４及び第２流量調整機構３６は、流量制御バルブであるが、第１バイパス流路３０又は第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量を調整できるものであれば特に限定されない。第１流量調整機構３４及び第２流量調整機構３６は、制御部６０によって制御されている。

上述したように、圧縮機１２によって圧縮された冷媒は、第１バイパス流路３０及び第２バイパス流路３２だけでなく、凝縮器１４にも送られる。すなわち、圧縮機１２によって圧縮された冷媒は、凝縮器１４、第１バイパス流路３０又は第２バイパス流路３２にそれぞれ分割して送られる。したがって、第１熱交換器４０には、凝縮されて第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒と、凝縮されずに第１バイパス流路３０を流れる冷媒とが供給される。すなわち、第１熱交換器４０には、冷却能力の高い冷媒が第１冷媒供給流路２０から供給され、冷却能力の低い冷媒が第１バイパス流路３０から供給される。このため、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量が多いと、第１熱交換器４０による冷却能力が高くなる。一方、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量が少ないと、第１熱交換器４０による冷却能力が低くなる。同様に、第２熱交換器４２には、凝縮されて第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒と、凝縮されずに第２バイパス流路３２を流れる冷媒とが供給される。すなわち、第２熱交換器４２には、冷却能力の高い冷媒が第２冷媒供給流路２２から供給され、冷却能力の低い冷媒が第２バイパス流路３２から供給される。このため、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量が多いと、第２熱交換器４２による冷却能力が高くなる。一方、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量が少ないと、第２熱交換器４２による冷却能力が低くなる。

第１熱交換器４０の冷却能力を高くする場合には、第１流量調整機構３４の開度を小さくして第１バイパス流路３０から供給される冷媒の量を減少させる。これにより、第１熱交換器４０に供給される冷媒のうち、第１冷媒供給流路２０から供給される冷媒の量を相対的に増加させる。このため、第１熱交換器４０の冷却能力を高くすることができる。一方、第１熱交換器４０の冷却能力を低くする場合には、第１流量調整機構３４の開度を大きくして第１バイパス流路３０から供給される冷媒の量を増加させる。これにより、第１熱交換器４０に供給される冷媒のうち、第１冷媒供給流路２０から供給される冷媒の量を相対的に減少させる。このため、第１熱交換器４０の冷却能力を低くすることができる。同様にして、第２熱交換器４２の冷却能力は、第２流量調整機構３６の開度を調整することによって調整することができる。

第１熱交換器４０及び第２熱交換器４２は、冷媒が流れる配管を螺旋状に成形したものである。第１熱交換器４０は、タンク６４内の作動流体に浸漬されており、第２熱交換器４２は、タンク６６内の作動流体に浸漬されている。第１熱交換器４０に送られた冷媒は、タンク６４内の作動流体と熱交換し、タンク６４内の作動流体を冷却する。第２熱交換器４２に送られた冷媒は、タンク６６内の作動流体と熱交換し、タンク６６内の作動流体を冷却する。タンク６４内には、温度センサ６８が配置されており、タンク６６内には、温度センサ７０が配置されている。温度センサ６８，７０は、制御部６０に接続されている。なお、熱交換器４０，４２の構成は、上記した構成に限られず、種々の形態を採ることができる。例えば、プレート式の熱交換器を用いることができる。プレート式の熱交換を用いた場合、熱交換器内に作動流体と冷媒を供給し、プレートを介して熱交換させることで、作動流体を冷却することができる。

タンク６４には、供給管２及びリターン管６が接続されており、タンク６６には、供給管４及びリターン管８が接続されている。第１熱交換器４０によって冷却された作動流体は、ポンプ７２によって供給管２に吐出され、工作機械１に供給される。供給管２から供給された作動流体は、工作機械１の主軸を冷却し、リターン管６を通ってタンク６４に戻される。第２熱交換器４２によって冷却された作動流体は、ポンプ７４によって供給管４に吐出され、工作機械１に供給される。供給管４から供給された作動流体は、工作機械１のボールネジを冷却し、リターン管８を通ってタンク６６に戻される。

第１熱交換器４０から流出される冷媒は、第１リターン流路５０に送られ、第２熱交換器４２から流出される冷媒は、第２リターン流路５２に送られる。第１リターン流路５０に送られた冷媒は、圧縮機１２に戻され、第２リターン流路５２に送られた冷媒は、圧縮機１２に戻される。第１リターン流路５０及び第２リターン流路５２から圧縮機１２に戻された冷媒は、圧縮機１２によって再び圧縮される。第１リターン流路５０には、第３流量調整機構５４が配置されており、第２リターン流路５２には、第４流量調整機構５６が配置されている。第１リターン流路５０を流れる冷媒の量は、第３流量調整機構５４で調整することができ、第２リターン流路５２を流れる冷媒の量は、第４流量調整機構５６で調整することができる。第３流量調整機構５４及び第４流量調整機構５６は、流量制御バルブであるが、第１リターン流路５０及び第２リターン流路５２を流れる冷媒の量を調整できるものであれば特に限定されない。第３流量調整機構５４及び第４流量調整機構５６は、制御部６０によって制御されている。

制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータによって構成されている。制御部６０には、第１流量調整機構３４と、第２流量調整機構３６と、第３流量調整機構５４と、第４流量調整機構５６と、温度センサ６８，７０と、表示部７６とが接続されている。表示部７６は、冷却ユニット１０の外部に露出して配置されている（図１参照）。表示部７６は、操作者が作動流体の設定温度に関する情報を入力することができるように構成されており、例えば、タッチパネル等を用いることができる。制御部６０は、表示部７６に入力された設定温度と、温度センサ６８で検出されたタンク６４内の作動流体の温度及び温度センサ７０で検出されたタンク６６内の作動流体の温度に基づいて、第１流量調整機構３４と、第２流量調整機構３６と、第３流量調整機構と、第４流量調整機構の開度を制御する。

図３を参照して、制御部６０が第１熱交換器４０及び第２熱交換器４２の冷却能力を調整する処理の一例について説明する。図３に示すように、制御部６０は、作動流体の温度に関する情報を取得する（Ｓ１０）。作動流体の温度に関する情報には、タンク６４内の作動流体の温度と、タンク６６内の作動流体の温度と、タンク６４内の作動流体の設定温度と、タンク６６内の作動流体の設定温度についての情報がある。制御部６０は、タンク６４内の作動流体の温度を温度センサ６８から取得し、タンク６６内の作動流体の温度を温度センサ７０から取得する。タンク６４内の作動流体の設定温度と、タンク６６内の作動流体の設定温度は、表示部７６から入力され、制御部６０に予め記憶されている。なお、本実施例において設定温度は操作者が入力する特定の値であるが、これに限定されない。例えば、設定温度は、冷却ユニット１０の外部の温度（例えば、工場内の気温等）に基づいて変動するように設定してもよい。タンク６４内の作動流体の温度とタンク６４内の作動流体の設定温度から第１熱交換器４０の冷却能力が決定され、タンク６６内の作動流体の温度とタンク６６内の作動流体の設定温度から第２熱交換器４２の冷却能力が決定される。

次に、制御部６０は、決定された熱交換器４０，４２の冷却能力に基づいて、第１流量調整機構３４の開度と第２流量調整機構３６の開度を調整する（Ｓ１２）。第１流量調整機構３４の開度によって、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が決定される。詳細には、第１熱交換器４０において、第１熱交換器４０の冷却能力を高くする場合には、第１流量調整機構３４の開度は小さくされ、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が少なくされる。一方、第１熱交換器４０の冷却能力を低くする場合には、第１流量調整機構３４の開度は大きくされ、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が多くされる。同様に、第２流量調整機構３６の開度によって、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が決定される。詳細には、第２熱交換器４２において、第２熱交換器４２の冷却能力を高くする場合には、第２流量調整機構３６の開度は小さくされ、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が少なくされる。一方、第１熱交換器４０の冷却能力を低くする場合には、第１流量調整機構３４の開度は大きくされ、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が多くされる。

次に、制御部６０は、第３流量調整機構５４の開度と第４流量調整機構５６の開度を調整する（Ｓ１４）。第３流量調整機構５４の開度によって、第１リターン流路５０を流れる冷媒の量が決定される。すなわち、第１熱交換器４０に供給される冷媒の総流量が決定される。また、第４流量調整機構５６の開度によって、第２リターン流路５２を流れる冷媒の量が決定される。すなわち、第２熱交換器４２に供給される冷媒の総流量が決定される。本実施例では、第１熱交換器４０に供給される冷媒の総流量が一定となり、第２熱交換器４２に供給される冷媒の総流量が一定となるように、第３流量調整機構５４の開度と第４流量調整機構５６の開度が調整される。

上述したように、第１熱交換器４０には、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒と、第１バイパス流路３０を流れる冷媒が供給される。したがって、第１バイパス流路を流れる冷媒の量が決定され（Ｓ１２）、第１熱交換器４０に供給される冷媒の総流量が決定される（Ｓ１４）と、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量も決定される。このため、第１流量調整機構３４と第３流量調整機構５４を調整することによって、第１熱交換器４０の冷却能力を調整することができる。ここで、流量調整機構３４，５４を調整しても、第１熱交換器４０に供給される冷媒の総流量は変化しない。また、上述したように、圧縮機１２から送り出される冷媒の流量は一定である。このため、流量調整機構３４，５４を調整しても、第２熱交換器４２に供給される冷媒の総流量は変化しない。したがって、流量調整機構３４，５４を調整しても、第２熱交換器４２の冷却能力が変化することはない。また、第２熱交換器４２には、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒と、第２バイパス流路３２を流れる冷媒が供給される。したがって、第２バイパス流路を流れる冷媒の量が決定され（Ｓ１２）、第２熱交換器４２に供給される冷媒の総流量が決定される（Ｓ１４）と、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量も決定される。このため、第２流量調整機構３６と第４流量調整機構５６を調整することによって、第２熱交換器４２の冷却能力を調整することができる。ここで、流量調整機構３６，５６を調整しても、第２熱交換器４２に供給される冷媒の総流量は変化しない。圧縮機１２から送り出される冷媒の流量は一定であるため、流量調整機構３６，５６を調整しても、第１熱交換器４０に供給される冷媒の総流量は変化しない。したがって、流量調整機構３６，５６を調整しても、第１熱交換器４０の冷却能力が変化することはない。

上述したことから明らかなように、第１熱交換器４０の冷却能力と第２熱交換器４２の冷却能力は、それぞれ独立して調整することができる。例えば、第１熱交換器４０の冷却能力を高くすると共に、第２熱交換器４２の冷却能力を高くする場合には、第１流量調整機構３４の開度と第２流量調整機構３６の開度をいずれも小さくする。また、各熱交換器４０，４２に供給される冷媒の総流量が変化しないように、第３流量調整機構５４の開度と第４流量調整機構５６の開度を調整する。これにより、各熱交換器４０，４２に供給される冷媒の流量を一定に保ったまま、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が少なくなり、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量が多くなる。また、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が少なくなり、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量が多くなる。このため、第１熱交換器４０の冷却能力を独立して高くすることができる共に、第２熱交換器の冷却能力を独立して高くすることができる。

また、第１熱交換器４０の冷却能力を低くすると共に、第２熱交換器４２の冷却能力を低くする場合には、第１流量調整機構３４の開度と第２流量調整機構３６の開度をいずれも大きくする。これにより、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が多くなり、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量が少なくなる。また、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が多くなり、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量が少なくなる。このため、第１熱交換器４０の冷却能力を低くすることができる共に、第２熱交換器の冷却能力を低くすることができる。この場合も、各熱交換器４０，４２に供給される冷媒の総流量が変化しないように、第３流量調整機構５４の開度と第４流量調整機構５６の開度を調整する。これによって、第１熱交換器４０と第２熱交換器４２の冷却能力を独立して調整することができる。

一方、第１熱交換器４０の冷却能力を高くすると共に、第２熱交換器４２の冷却能力を低くする場合には、第１流量調整機構３４の開度を小さくし、第２流量調整機構３６の開度を大きくする。これにより、第１バイパス流路３０を流れる冷媒の量が少なくなり、第１冷媒供給流路２０を流れる冷媒の量が多くなる。また、第２バイパス流路３２を流れる冷媒の量が多くなり、第２冷媒供給流路２２を流れる冷媒の量が少なくなる。このため、第１熱交換器４０の冷却能力を高くすることができる共に、第２熱交換器４２の冷却能力を低くすることができる。同様に、第１流量調整機構３４の開度を大きくし、第２流量調整機構３６の開度を小さくすることによって、第１熱交換器４０の冷却能力を低くすると共に、第２熱交換器４２の冷却能力を高くすることができる。これらの場合も、各熱交換器４０，４２に供給される冷媒の総流量が変化しないように、第３流量調整機構５４の開度と第４流量調整機構５６の開度を調整する。

上述したように、本実施例の冷却ユニット１０では、第１流量調整機構３４及び第２流量調整機構３６に加えて、第３流量調整機構５４及び第４流量調整機構５６を備える。これによって、第１熱交換器４０に供給される冷媒の量と第２熱交換器４２に供給される冷媒の量を、それぞれ一定になるように調整することができる。例えば、第１リターン流路及び第２リターン流路のいずれにも流量調整機構が配置されていない冷却ユニットでは、第１熱交換器に供給される冷媒の量と第２熱交換器に供給される冷媒の量がそれぞれ一定になるように調整することは困難である。このため、第１冷媒供給流路、第１バイパス流路、第２冷媒供給流路及び第２バイパス流路を流れる冷媒の量をそれぞれ所望の量に調整することは容易ではない。例えば、第１熱交換器の冷却能力を低くするために、第１流量調整機構の開度を大きくする。すると、第１バイパス流路を流れる冷媒の量が多くなり、それと共に、第１バイパス流路と並列に配置される他の３つの流路、すなわち、第１冷媒供給流路、第２冷媒供給流路及び第２バイパス流路を流れる冷媒の流量が変化する。これにより、第１熱交換器に供給される冷媒の総流量と第２熱交換器に供給される総流量が変化する。このため、第１熱交換器の冷却能力を調整した結果、第２熱交換器の冷却能力まで変化することとなる。冷却ユニット１０は、第１熱交換器４０に供給される冷媒の量と第２熱交換器４２に供給される冷媒の量をそれぞれ一定になるように調整するため、第１熱交換器４０と第２熱交換器４２の冷却能力を独立して、より容易に、かつ、精度よく調整することができる。

なお、本実施例では、第１リターン流路５０に第３流量調整機構５４が配置されていると共に、第２リターン流路５２に第４流量調整機構５６が配置されているが、このような構成に限定されない。例えば、第１リターン流路５０又は第２リターン流路５２のいずれか一方に流量調整機構が配置されており、他方には流量調整機構が配置されていなくてもよい。圧縮機１２には、第１リターン流路５０を流れる冷媒と、第２リターン流路５２を流れる冷媒が戻される。すなわち、第１リターン流路５０を流れる冷媒の量と第２リターン流路５２を流れる冷媒の量の合計は、圧縮機１２から送り出される冷媒の量と同量となる。したがって、第１リターン流路５０又は第２リターン流路５２のいずれか一方に配置された流量調整機構の開度によって、他方に流れる冷媒の量も決定される。したがって、第１リターン流路５０又は第２リターン流路５２のいずれか一方に流量調整機構が配置されていれば、第１熱交換器４０及び第２熱交換器４２の冷却能力を独立して調整することができる。

なお、本実施例では、温度センサ６８はタンク６４内に配置されており、温度センサ７０はタンク６６内に配置されているが、このような構成に限定されない。例えば、温度センサは、供給管２，４に配置され、タンク６４，６６から工作機械１に供給される作動流体の温度を検出してもよいし、リターン管６，８に配置され、工作機械１からタンク６４，６６に戻される作動流体の温度を検出してもよい。このような構成であっても、温度センサから取得した温度と設定温度に関する情報に基づいて、第１熱交換器４０及び第２熱交換器４２の冷却能力を決定することができる。

また、本実施例では、冷却ユニット１０は２つの熱交換器４０，４２を備えているが、このような構成に限定されない。例えば、冷却ユニットは、３以上の熱交換器を備えていてもよい。例えば、冷却ユニットは、第３の冷却対象を冷却する第３熱交換器と、凝縮器と第３熱交換器とを接続する第３冷媒供給流路と、圧縮機と第３熱交換器とを接続する第３バイパス流路と、第３熱交換器と圧縮機とを接続する第３リターン流路を備えるように構成され、第３バイパス流路及び第３リターン流路にはそれぞれ流量調整機構が配置されていてもよい。このような構成であっても、３つのバイパス流路にそれぞれ配置される流量調整機構と、３つのリターン流路にそれぞれ配置される流量調整機構について、それぞれの開度を調整することによって、３つの熱交換器の冷却能力をそれぞれ独立して調整することができる。したがって、１つの圧縮機から複数の熱交換器に冷媒を供給することができると共に、複数の熱交換器の冷却能力をそれぞれ精度よく調整することができる。なお、このような構成においても、複数のリターン流路のうちの１つに流量調整機構が配置されていなくてもよい。この場合にも、他のリターン流路に配置される流量調整機構をそれぞれ調整することによって、流量調整機構が配置されていないリターン流路に流れる冷媒の量を決定することができる。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

１：工作機械
２，４：供給管
６，８：リターン管
１０：冷却ユニット
１２：圧縮機
１４：凝縮器
２０：第１冷媒供給流路
２２：第２冷媒供給流路
２４，２６：膨張弁
３０：第１バイパス流路
３２：第２バイパス流路
３４：第１流量調整機構
３６：第２流量調整機構
４０：第１熱交換器
４２：第２熱交換器
５０：第１リターン流路
５２：第２リターン流路
５４：第３流量調整機構
５６：第４流量調整機構
６０：制御部
６２：ファン
６３：ストレーナ
６４，６６：タンク
６８，７０：温度センサ
７２，７４：ポンプ
７６：表示部

Claims

工作機械の第１の加熱部位と第２の加熱部位とを冷却するための冷却ユニットであって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
第１の冷却対象を冷却する第１熱交換器と、
第２の冷却対象を冷却する第２熱交換器と、
前記凝縮器と前記第１熱交換器とを接続し、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒を前記第１熱交換器に供給する第１冷媒供給流路と、
前記凝縮器と前記第２熱交換器とを接続し、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒を前記第２熱交換器に供給する第２冷媒供給流路と、
前記圧縮機と前記第１熱交換器とを接続し、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を前記凝縮器をバイパスして前記第１熱交換器に供給する第１バイパス流路と、
前記圧縮機と前記第２熱交換器とを接続し、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を前記凝縮器をバイパスして前記第２熱交換器に供給する第２バイパス流路と、
前記第１バイパス流路に配置され、前記第１バイパス流路を流れる前記冷媒の量を調整する第１流量調整機構と、
前記第２バイパス流路に配置され、前記第２バイパス流路を流れる前記冷媒の量を調整する第２流量調整機構と、
前記第１熱交換器と前記圧縮機を接続し、前記第１熱交換器から流出する前記冷媒を前記圧縮機に供給する第１リターン流路と、
前記第２熱交換器と前記圧縮機を接続し、前記第２熱交換器から流出する前記冷媒を前記圧縮機に供給する第２リターン流路と、を備えており、
前記第１熱交換器は、前記第１冷媒供給流路から供給される前記冷媒と前記第１バイパス流路から供給される前記冷媒によって前記第１の冷却対象を冷却し、
前記第２熱交換器は、前記第２冷媒供給流路から供給される前記冷媒と前記第２バイパス流路から供給される前記冷媒によって前記第２の冷却対象を冷却し、
前記第１リターン流路と前記第２リターン流路の一方には、当該リターン流路を流れる前記冷媒の量を調整する第３流量調整機構がさらに配置されており、
前記第１の冷却対象は、第１ポンプによって前記工作機械に供給されて前記第１の加熱部位を冷却し、前記冷却ユニットに戻される作動流体であり、
前記第２の冷却対象は、第２ポンプによって前記工作機械に供給されて前記第２の加熱部位を冷却し、前記冷却ユニットに戻される作動流体であり、
前記第１の冷却対象を第１の目標温度に調整すると共に、前記第２の冷却対象を第２の目標温度に調整するように、前記第１流量調整機構と前記第２流量調整機構と前記第３流量調整機構とを制御する制御部をさらに備え、
前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の流量と前記第２熱交換器を流れる冷媒の流量の比と、前記第１の加熱部位を冷却する前記作動流体の流量と前記第２の加熱部位を冷却する前記作動流体の流量の比が独立して制御可能となっている、冷却ユニット。
前記第１リターン流路と前記第２リターン流路の他方には、当該リターン流路を流れる前記冷媒の量を調整する第４流量調整機構がさらに配置されている、請求項１に記載の冷却ユニット。
前記制御部は、前記第４流量調整機構をさらに制御し、
前記制御部は、
前記第１熱交換器による冷却能力を調整する場合は、前記第１流量調整機構により前記第1バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整すると共に、前記第３流量調整機構により前記第１熱交換器に供給される前記冷媒の総流量を調整し、
前記第２熱交換器による冷却能力を調整する場合は、前記第２流量調整機構により前記第２バイパス流路を流れる前記冷媒の流量を調整すると共に、前記第４流量調整機構により前記第２熱交換器に供給される前記冷媒の総流量を調整する、請求項２に記載の冷却ユニット。
前記制御部は、
前記第１熱交換器に供給される前記冷媒の流量が一定となるように、前記第１流量調整機構と前記第３流量調整機構を制御し、
前記第２熱交換器に供給される前記冷媒の流量が一定となるように、前記第２流量調整機構と前記第４流量調整機構を制御する、請求項３に記載の冷却ユニット。