JPH042440A - 工作機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、旋盤等の工作機械における主軸の軸受部や主
軸に直結するビルトインモータ等の発熱部を冷却する冷
却装置に関する。

（従来の技術） 従来、特開昭５Ｅ３−１３４１５３号公報に開示され且
つ第５図に示すように、工作機械における旋盤の主軸頭
（Ａ）に、主軸（Ｓ）及びその軸受（Ｂ、Ｂ）を取り囲
むブツシュ（Ｔ）を介装して、このブツシュ（Ｔ）にら
旋溝で構成する冷却器（Ｅ）を設けて、この冷却器（Ｅ
）を、圧縮機（Ｃ）、凝縮器（Ｄ）及びキャピラリーチ
ューブを用いた膨張機構（Ｖ）を備える冷凍装置（Ｒ）
の蒸発器として用い、該冷却器（Ｅ）での冷媒の蒸発作
用により軸受（Ｂ、Ｂ）等の発熱部を冷却し、発熱によ
る部材の熱膨張を低減して加工精度を向上できるように
している。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のように、冷媒の蒸発作用を利用して冷却
を行うものでは、通常一般に用いられるフロン２２を冷
媒とし、通常のロータリー圧縮機等をその冷媒の圧縮用
として用いる場合、圧縮機（Ｃ）に吸入する冷媒ガスの
飽和温度は全運転範囲内において一り０℃〜＋１５℃程
度、圧力は５ｋｇ／ｃ／ＡＢＳ前後となり、冷却器（Ｅ
）での冷却温度もこれに見合う温度となるため、この冷
却温度が、工作機械が置かれる約１５〜３０℃程度の外
気温度に対して低くなり、これら冷却温度と外気温度と
の差により各部に熱膨張の差ができて加工精度に悪影響
を及ぼすと共に、前記冷却器（Ｅ）での冷やし過ぎによ
り、工作機械の壁面等に結露が発生する問題が起こる。

この問題を回避するため、圧縮機（Ｃ）の吸入圧力を引
き上げて吸入ガス温度を高め、冷却器（Ｅ）での冷却温
度を外気温度に近づけるようにすることが考えられるが
、このようにする場合には、圧縮機（Ｃ）の吸入圧力と
吐出圧力との間の差圧が小さくなり、特殊な低圧縮比を
もつ圧縮機を必要とする等の新たな問題が生じる。

本発明の主たる目的は、特殊な圧縮機を用いず、圧縮機
の吸入圧力を高めることなく冷却器での冷却温度を外気
温度と同程度にでき、結露等を未然に防止できる工作機
械の冷却装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、上記目的を達成するため、工作機
械の発熱部に冷却器（４）を付設し、該冷却器（４）を
、圧縮機（１）、凝縮器（２）及び膨張機構（３）を備
える冷凍装置（５）における低圧配管に接続して、該冷
却器（４）を蒸発器とした工作機械の冷却装置において
、前記冷却器（４）の内部に油を充填することにした。

又、以上の構成で、冷却器（４）に油を充填した場合に
も吸入過熱度を適正に制御できるようにするために、膨
張機構（３）の出口側と冷却器（４）の出口側との間に
、前記冷却器（４）を側路する液管（６）を接続すると
共に、前記膨張機構（３）に感温膨張弁を用いて、感温
筒（３１）を、前記液管（６）の接続部下流側の低圧配
管に付設することにした。

更に、以上の各構成で、冷却器（４）に油を充填した場
合にも圧縮機（１）の保護が図れるようにするために、
圧縮機（１）を、冷却器（４）に対し高位置に配設する
ことにした。

（作用） 冷却器（４）に油を充填することにより、該冷却器（４
）内で油と冷媒とが混合されるため、冷媒のみの場合に
比べて、冷媒ガスの飽和圧力を低くすることができ、又
、冷媒のみの場合と同等な低い圧力下ではその飽和温度
を高めることができ、これにより、圧縮機（１）の吸入
圧力を低く保ちながら冷却器（４）での冷却温度を外気
温度近くに高めることができる。

又、液管（６）を設けることにより、冷却器（４）から
流出される温度の高い飽和ガスを、前記液管（８）から
注入される低温の低圧液により温度低下させることがで
き、この温度低下されたガス温度を感温筒（３１）で感
知できるため、過熱度制御が可能となる。

更に、圧縮機（１）を冷却器（４）に対し高位置とする
ことにより、冷却器（４）に充填した油が圧縮機（１）
側に過剰に流出するのを防止でき、圧縮機（１）の保護
が図れる。

（実施例） 第１図に示す冷却装置は、工作機械である旋盤の主軸頭
（１０〕に冷却器（４）を設け、該冷却器（４）を、ロ
ータリー式等の圧縮機（１）、ファン（２１）を付設す
る凝縮器（２）、感温膨張弁で構成する膨張機構（３）
を備える冷凍装置（５）における低圧液配管（３４）と
低圧ガス配管（４１）との間に接続して、蒸発器として
用いたものである。尚、冷凍装置ｔ　（５）の循環冷媒
には、フロン２２を用いている。

前記冷却器（４）は、第２図に示すように、主軸（１１
）の両端部軸受（１２）（１３）と、ステータ（１４）
及びロータ（１５）をもつ直結形のビルトインモータ（
１６）とを冷却するものであって、これら軸受（１２）
（１３）及びモータ（１６）を配設する内胴（１７）と
、これを取り囲む外胴（１８）及び端板（１９）（２０
）とで、内部を円筒形状に画成している。

以上の構成で、前記冷却器（４）の内部に油を充填する
。

これによれば、前記冷却器（４）内では、膨張機構（３
）で膨張した後の低圧液冷媒が油に混入されることにな
るため、第３図に示すように、冷媒だけの状態すなわち
横軸目盛りの冷媒量を率が１００％の状態に対し、この
ように油と冷媒とが混入した状態（冷媒含育率が１００
％以下）では、冷媒ガスの各飽和温度に対して圧力が低
下することになるのである。このため、圧縮機（１）の
吸入圧力を低く保ちながら冷却器（４）での冷却温度を
高めることができるのである。

具体的には、前記冷却器（４）内で、重量比で、冷媒が
１０％、油が９０％となるように両者を混合させるので
あり、この場合には、第３図中点（Ｐ）で示すように、
圧力は、油を充填しない状態（冷媒が１００％の状態）
における０℃相当の飽和圧力と同等な５ｋｇ／ｃ／ＡＢ
Ｓという低い値に保つことができる一方で、飽和温度は
、外気温度相当の約３０℃という高い値にできるのであ
る。

従って、以上のことから、特殊な圧縮機を用いなくとも
、冷却温度を外気温度と同等にでき、熱膨張の差による
加工精度への悪影響をなくし得ると共に、主軸頭（ｌＯ
）での結露を未然に防止することができるのである。

その上、前記冷却器（４）に油を充填したから、前記圧
縮機（１）の前段に、油溜めが確保されることになり、
吸入ガスの流速にのせて油を前記圧縮機（１）に導入さ
せることができ、該圧縮機（１）での油不足を防止する
こともできるのである。

又、以上の構成において、第１図に示したように、膨張
機構（３）の出口側となる低圧液配管（３４）と、冷却
器（４）の出口側となる低圧ガス配管（４１）との間に
、前記冷却器（４）を側路する液管（６）を接続すると
共に、感温膨張弁を構成する前記膨張機構（３）の感温
筒（３１）を、前記液管（６）の接続部下流側に位置す
る前記低圧ガス配管（４１）に付設する。尚、前記液管
（６）には、オリフィス等を用いて構成する絞り手段（
７）を介装しており、前記低圧ガス配管（４１）に注入
する低圧液冷媒量を制限できるようにしている。又、第
１図中（３２）は、感温膨張弁を構成する前記膨張機構
（３）の均圧管である。

以上の構成を付加すれば、第４図のモリエル線図に示す
ように、状態■で示される前記冷却器（４）から流出さ
れる温度の高い低圧の飽和ガス（例えば３０℃、５ｋｇ
／ｃｔ／ＡＢＳ）と、状態■で示される前記液管（６）
から注入される低温の低圧液（例えば０℃、約５ｋｇ／
ｃ／ＡＢＳ）とが混合されて、状態■に示すように例え
ば５℃前後の適度な過熱度が付与された状態に吸入ガス
の温度を低下でき、約２０℃が限界とされる感温膨張弁
による過熱度制御を可能にし、この過熱度制御による適
正な運転が行えるのである。

更に、以上の構成において、圧縮機（１）を冷却器（４
）詳しくは該冷却器（４）の液面に対しヘッド差（Ｈ）
をつけて高位置に配設する。

この場合には、冷却器（４）に充填した油が圧縮機（１
）側に過剰に流出して液圧縮等を招くのを未然に防止で
き、圧縮機（１）の保護が図れるのである。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、冷却器（４）の内部に油を充填
したから、該冷却器（４）での冷却温度を外気温度近く
にすることができ、工作機械における各部の温度差を少
なくできて熱膨張の差による加工精度への悪影響を低減
できると共に、工作機械の壁面等で結露が発生するのを
未然に防止できるのである。

又、液管（６）を設けて、感温膨張弁の感温筒（３１）
を該液管（６）の接続部下流側に付設する場合には、温
度低下されたガス温度を感温筒（３１）で感知でき、過
熱度制御による適正な運転も行えるのである。

更に、圧縮機（１）を冷却器（４）に対し高位置とする
場合、冷却器（４）に充填した油が圧縮機（１）側に過
剰に流出して液圧縮等を招くのを防止でき、圧縮機保護
をも図れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明冷却装置の配管系統図、第２図は冷却器
の横断面図、第３図は油と冷媒との混入杖態における飽
和温度と圧力との関係を示す図、第４図は液管を設けた
場合の作用を説明するモリエル線図、第５図は従来例の
断面図である。 （１）・・・・圧縮機 （２）・−・・・凝縮器 （３）・・・・膨張機構 （４）・・・・冷却器 （５）・・・・冷凍装置 （６）・・・・液管 （３１）・・・・感温筒 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の発熱部に冷却器（４）を付設し、該冷
   却器（４）を、圧縮機（１）、凝縮器（２）及び膨張機
   構（３）を備える冷凍装置（５）における低圧配管に接
   続して、該冷却器（４）を蒸発器とした工作機械の冷却
   装置において、前記冷却器（４）の内部に油を充填して
   いることを特徴とする工作機械の冷却装置。
2. （２）膨張機構（３）の出口側と冷却器（４）の出口側
   との間に、前記冷却器（４）を側路する液管（６）を接
   続すると共に、前記膨張機構（３）に感温膨張弁を用い
   て、感温筒（３１）を、前記液管（６）の接続部下流側
   の低圧配管に付設した請求項１記載の工作機械の冷却装
   置。
3. （３）圧縮機（１）を、冷却器（４）に対し高位置に配
   設した請求項１又は請求項２記載の工作機械の冷却装置
   。