JPH0438994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は油を使用する機器、例えば工作機械
における主軸系等の油の熱交換装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第６図は例えば「機械技術」（昭和56年第29巻
第６号P101、日刊工業新聞社刊）に開示された
従来の一般的な工作機械の主軸系の油の熱交換装
置の概略を示し、図において、１は機器である例
えば工作機械の主軸系（図示せず）にて加熱、加
温されて高温状態となつた油、２は工作機械の主
軸系から高温状態となつて排出される油１を貯留
する油タンク、３は配管４を介して油タンク２内
の油を冷却タンク５内に導くポンプ、５ａ及び５
ｂは冷却タンク５の外槽及び内槽であり、ポンプ
３により導かれる油は外槽５ａと内槽５ｂとの間
に導入し、内槽５ｂ上端からその内槽５ｂ内に導
入する。６は内槽５ｂの外周に巻回された冷却
管、７は冷却管６の一方側と配管８を介して接続
され、冷却管６の他方側と配管９を介して接続さ
れ、冷却タンク５の油を冷却して高温となつた冷
却媒体が配管８を通して導入され、その内部で低
温となつた冷却媒体を配管９を介して冷却管６に
供給する冷凍装置、１０は一方側が冷却タンク５
の内槽５ｂ内の底部近傍に配置され、他方側が工
作機械の主軸系に接続され、冷却管６により冷却
された冷却タンク５の内槽５ｂ内の低温の油１１
をその内槽５ｂ内の底部近傍から導入して工作機
械の主軸系に供給する供給配管、１２は供給配管
１０内の油温を検出するサーモスタツトであり、
このサーモスタツト１２の検出信号に応じて制御
手段（図示せず）により冷凍装置７をON，OFF
させる。

次に動作について説明する。工作機械の主軸系
において加熱、加温されて高温状態となつた油１
は油タンク２内に排出される。油タンク２内に貯
留された油はポンプ３により冷却タンク５の外槽
５ａと内槽５ｂとの間に導入され、内槽５ｂ上端
からその内槽５ｂ内に導入される。そして、内槽
５ｂの外周に巻回された冷却管６により熱交換さ
れて冷却され、低温状態となつた油１１は供給配
管１０を通して工作機械の主軸系に供給される。
一方、油を冷却した後の冷却管６の高温となつた
冷却媒体は冷凍装置７を通つて再び低温の冷却媒
体となつて冷却管６に供給される。又、油温度の
制御については、供給配管１０に配置されたサー
モスタツト１２等により油温を検出し、制御手段
により冷凍装置７をON，OFFさせることにより
制御する。従つて、冷凍装置７をONしていると
きは冷却運転しており、冷凍装置７により一定量
の低温状態の冷却媒体を冷却管６に供給して冷却
タンク５の内槽５ｂ内の油を強制的に冷却してい
る。又、工作機械側の発熱量が少ない場合は冷凍
装置７による冷却量が過大となつて冷やし過ぎと
なり、一時冷凍装置７をOFFさせて運転を停止
させ、油温が上昇すると再び冷凍装置７をONし
て冷却運転させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した従来の熱交換装置では、
冷凍装置７をON，OFFさせることにより油温度
の制御を行うようにしているので、供給配管１０
を通る油１１の油温度に脈動が生じる問題点があ
る。特に供給配管１０を通る油１１が工作機械の
主軸系に供給される場合は、油１１の油温度の脈
動がそのまま工作・加工精度の脈動につながると
言う致命的欠陥があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたものであり、油温度に脈動の生じない
熱交換装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる熱交換装置は、油タンク内に
配置される吸熱部と油タンク外に配置される放熱
部とを有し、吸熱部で吸収した熱を放熱部に輸送
して放熱するヒートパイプと、このヒートパイプ
の放熱部に配置された放熱装置と、ヒートパイプ
の吸熱部に配置され、高温状態の油を導入し、そ
の高温状態の油を一方側からヒートパイプの吸熱
部に案内し吸熱部で熱が吸収され低温状態となつ
た油を他方側から油タンク内に導出する案内手段
とを設けたものである。

〔作用〕

この発明における熱交換装置は、案内手段によ
りヒートパイプの吸熱部に案内される高温状態の
油がヒートパイプの吸熱部側の温度とヒートパイ
プの放熱部側との温度差により自然的に制御され
て冷却され、脈動のない安定した油が機器に供給
される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３
図に基づいて説明する。これら各図において、１
は機器である例えば工作機械の主軸系（図示せ
ず）にて加熱、加温されて高温状態となつた油、
２は油タンク、１３はこの油タンク２内に配置さ
れる吸熱部１３ａと油タンク２外に配置される放
熱部１３ｂとを有するヒートパイプであり、内部
を真空減圧後、例えばフロン、アンモニア等の作
動液体が所定量封入され、吸熱部１３ａで吸収し
た熱を放熱部１３ｂに輸送して放熱させる。又、
ヒートパイプ１３の吸熱効果、放熱効果を高める
ためにフイン１３ｃを配設している。１４はヒー
トパイプ１３の中央部に設けられた取付枠体であ
り、この取付枠体１４によりヒートパイプ１３は
油タンク２の上部に配設される。１５はヒートパ
イプ１３の放熱部１３ｂに配置された放熱装置で
あり、図は一例として放熱フアンからなる場合を
示している。１６はヒートパイプ１３の吸熱部１
３ａに配置された案内手段であり、図から明らか
なように箱状を成し、一方側１６ａの側部から高
温状態の油１を導入管１７を介して導入し、その
高温状態の油１を一方側１６ａから水平方向にヒ
ートパイプ１３の吸熱部１３ａに案内し、吸熱部
１３ａで熱が吸収され低温状態となつた油１８を
開口された他方側１６ｂから油タンク２内に導出
する。１９はヒートパイプ１３により冷却されて
低温状態となつた油１８を工作機械の主軸系に供
給する供給配管系であり、例えば油タンク２内の
油中に配置されたサクシヨンフイルター１９ａ
と、このサクシヨンフイルター１９ａと工作機械
の主軸系とを接続する配管１９ｂと、この配管１
９ｂに配設され、低温状態となつた油１８をサク
シヨンフイルター１９ａを通して取り入れて工作
機械の主軸系に導くためのポンプ１９ｃとにより
構成されている。

次の動作について説明する。工作機械の主軸系
において加熱、加温されて高温状態となつた油１
は導入管１７を経て油タンク２内に配置された案
内手段１６の側部からその一方側に導入し、その
高温状態の油１は水平方向でヒートパイプ１３の
吸熱部１３ａに案内されて流通する。このときヒ
ートパイプ１３の吸熱部１３ａを加熱し、この加
熱によりその内部に封入された作動液体も加熱さ
れ、油１の熱を蒸発潜熱として奪い蒸気化し、蒸
気となつてヒートパイプ１３の放熱部１３ｂ側へ
その内部で移動する。ヒートパイプ１３の放熱部
１３ｂ側へ移動したフロン等の作動液体の蒸気は
放熱フアン１５によつて周囲空気により冷やされ
る。このときフロン等の作動液体の蒸気は凝縮し
て液化するが、凝縮潜熱を周囲空気に放出し、油
１の熱を周囲空気に放出する。凝縮して液化した
作動液体はヒートパイプ１３の吸熱部１３側へそ
の内部で移動して戻る。このようにしてヒートパ
イプ１３内の作動液体の蒸気化、液化の繰り返し
により、ヒートパイプ１３の吸熱部１３ａを通過
する高温の油１の熱をヒートパイプ１３の吸熱部
１３ａからヒートパイプ１３の放熱部１３ｂへ熱
輸送して周囲空気に放熱する。従つて、案内手段
１６内に流入した高温の油１はヒートパイプ１３
の吸熱部１３ａで熱を奪われ温度が下がり冷却さ
れ、低温状態の油１８となり、案内手段１６の開
口した他方側１６ｂから油タンク２内に導出す
る。この低温状態となつた油１８はポンプ１９ｃ
によりサクシヨンフイルター１９ａを通して取り
入れられ、配管１９ｂを通して工作機械の主軸系
に導かれる。

以上のようにヒートパイプ１３の吸熱部１３ａ
側の温度、即ち、案内手段１６内に導入された油
１の温度とヒートパイプ１３の放熱部１３ｂ側の
温度、即ち、周囲空気側の温度との温度差により
ヒートパイプ１３内部での潜熱交換による冷却が
自然的に制御されて連続的に行われ、油タンク２
内に導出される油１８の温度を周囲空気側の温度
へ近づけるよう作用し、周囲空気側の温度と同様
となるとヒートパイプ１３内部での潜熱交換が生
じなくなり、それに伴い冷却作用も生じなくな
る。即ち、ヒートパイプ１３による熱交換量は、
案内手段１６内の油と周囲空気との温度差の大小
に比例しており、工作機械側の発熱量が少ない場
合は案内手段１６内の油温も低くなる。従つて、
案内手段１６内の油温と周囲空気側の温度差も小
さいためヒートパイプ１３による熱交換量も小さ
くなり、冷やし過ぎによる弊害も無く発熱量に見
合つた冷却量で自然的に制御されて連続的に冷却
できる。その結果、従来のような冷凍装置７の
ON，OFF制御に伴う油温度の脈動を生じること
がなく、従つて工作・加工精度の脈動も生じるこ
とがなく、高信頼性の工作精度が得られる。ま
た、油タンク２内の油面が大きく低下しても高温
状態の油１は案内手段１６内を通つてヒートパイ
プ１３の吸熱部１３ａで冷却された後、低温状態
の油１８となつて油タンク２内に導出される。従
つて、油面変動に関係なく低温状態の油１８を工
作機械の主軸系に確実に供給できる。

また、第４図及び第５図に示すように高温状態
の油１を案内手段１６の上部から導入筒２０によ
り導入するようにしてもよく、上記実施例と同様
の効果を奏する。また、案内手段１６と導入筒２
０とを板ブロツク等により一体的に構成すること
により、上記実施例に比して製造コストの低減を
図ることが考えられる。

ところで、ヒートパイプ１３は放熱フイン１
５、案内手段１６、取付枠体１４、導入管１７ま
たは導入筒２０とユニツトを構成しており、各種
油タンクへの取付が容易で汎用性があり、かつユ
ニツトとして輸送することもできるので、現地で
の油タンクへの設置も可能となる。

なお、上記実施例ではヒートパイプは油タンク
の上部に配設された場合について述べたが、ヒー
トパイプは油タンクの側部に配設するようにして
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

ところで、上記説明では機器が工作機械で主軸
系に油が供給される場合について述べたが、機器
として油が供給されるものであればよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、油タンク内に配
置される吸熱部と油タンク外に配置される放熱部
とを有し、吸熱部で吸収した熱を放熱部に輸送し
て放熱するヒートパイプと、このヒートパイプの
放熱部に配置された放熱装置と、ヒートパイプの
吸熱部に配置され、高温状態の油を導入し、その
高温状態の油を一方側からヒートパイプの吸熱部
に案内し吸熱部で熱が吸収され低温状態となつた
油を他方側から油タンク内に導出する案内手段と
を設けたことにより、ヒートパイプの吸熱部側の
温度とヒートパイプの放熱部側の温度との温度差
により自然的に制御されて連続的に冷却され、脈
動のない安定した油を機器に供給できる熱交換装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による熱交換装置
を示す正面断面図、第２図は第１図−線にお
ける断面図、第３図は第１図の左側面図、第４図
はこの発明の他の実施例による熱交換装置を示す
正面断面図、第５図は第４図−線における断
面図、第６図は従来の熱交換装置を示す系統図で
ある。 図において、１は高温状態の油、２は油タン
ク、１３はヒートパイプ、１３ａは吸熱部、１３
ｂは放熱部、１５は放熱装置、１６は案内手段で
ある。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機器から高温状態となつて排出される油を油
   タンク内に貯留し、熱交換して低温状態となつた
   油を上記機器に供給するものにおいて、上記油タ
   ンク内に配置される吸熱部と上記油タンク外に配
   置される放熱部とを有し、上記吸熱部で吸収した
   熱を上記放熱部に輸送して放熱するヒートパイプ
   と、このヒートパイプの放熱部に配置された放熱
   装置と、上記ヒートパイプの吸熱部を囲繞するよ
   うに配置され、上記高温状態の油を導入し、その
   高温状態の油を一方側から上記吸熱部に案内し上
   記吸熱部で熱が吸収され低温状態となつた油を他
   方側から上記油タンク内に導出する案内手段とを
   備えたことを特徴とする熱交換装置。 ２ 案内手段は高温状態の油を側部より導入し水
   平方向に案内することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の熱交換装置。 ３ 案内手段は高温状態の油を上部より導入する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱
   交換装置。 ４ ヒートパイプは油タンクの上部に配設された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項の何れかに記載の熱交換装置。 ５ ヒートパイプは油タンクの側部に配設された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項の何れかに記載の熱交換装置。