JPH051956U - 液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却油の温度を同調制御する際の同調基準温
度に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施する。 【構成】 第２サーミスタＴh２は油循環回路１３内を
循環する冷却油の温度を同調制御する際の同調基準温度
Ｔsを検出する。第３サーミスタＴh３は、冷凍回路１７
に係る圧縮機保護機能を動作させるための冷却装置雰囲
気温度Ｔaを検出する。コントローラ２６は、冷却油の
温度が同調基準温度Ｔsになるように圧縮機１８の最適
回転周波数を設定する。さらに、冷却装置雰囲気温度Ｔ
aが所定温度以下になった場合には圧縮機保護機能を動
作させて圧縮機１８を停止させる。このように、同調基
準温度Ｔsと冷却装置雰囲気温度Ｔaとを異なるサーミス
タによって検出することによって、同調基準温度Ｔsに
制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工作機械等の各種機器における冷却油あるいは切削油等の液体を 冷却する液体冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、工作機械等の各種機器における冷却油等の液体を冷却する液体冷却装置 が種々提案されている(特開昭６０−１３１１４９号公報および特開平２−８３ ７０１号公報等)。例えば、特開昭６０−１３１１４９号公報における油冷却装 置は、図３に示すように、機器Ａの油循環系統１に介設されて、上記機器Ａから の戻り油を冷凍機２によって冷却するようになっている。 上記冷凍機２は，冷媒圧縮を行なう圧縮機３と上記機器Ａからの戻り油を熱交 換媒体とする蒸発器４を有している。そして、圧縮機３によって圧縮された冷媒 は、凝縮器,膨張弁(共に図示せず)および上記蒸発器４を経て再び圧縮機３に戻 るようになっている。こうして、圧縮機３からの冷媒が有する熱量を上記凝縮器 によって外部に放出し、蒸発器４によって上記戻り油の有する熱量を冷媒に吸収 して戻り油を冷却するのである。

【０００３】 その際に、上記冷凍機２の蒸発器４から機器Ａへ向かう油配管１に取り付けら れた送給油温度検出手段５によって検出された送給油温度t₀と、上記機器Ａの雰 囲気温度を検出する機器雰囲気温度検出手段６によって検出された機器雰囲気温 度t_Aとの差の値に応じて、制御手段７によって圧縮機３の最適回転周波数が設定 されて周波数信号がインバータ８に出力されるようになっている。 したがって、上記送給油温度t₀が上記機器雰囲気温度t_Aよりも所定値だけ隔た った範囲内に在るように、上記機器雰囲気温度t_Aを同調基準温度として同調制御 されるのである。

【０００４】 また、通常、上述のような油冷却装置においては、冷媒回路の低圧側の冷媒が 液比率の高い冷媒となって圧縮機３が湿り運転となるのを防止するために圧縮機 保護機能を有している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記油冷却装置においては、上記機器雰囲気温度検出手段６に よって検出される機器雰囲気温度t_Aに基づいて圧縮機保護機能を動作させる場合 には、以下に述べるような問題がある。 すなわち、上述のように、上記送給油温度t₀を同調制御する際に用いられる同 調基準温度として、上記機器雰囲気温度検出手段６によって検出される機器雰囲 気温度t_Aを用いている。したがって、機器雰囲気温度t_Aと油冷却装置の雰囲気温 度とが異なる場合や、機器Ａの機体温度等のように機器雰囲気温度t_A以外の温度 を同調基準温度として用いた場合には、上記圧縮機保護機能を動作させるための 温度も油冷却装置雰囲気温度以外の温度となってしまうのである。 このように、上記圧縮機保護機能を動作させるための温度が上記油冷却装置雰 囲気温度とは異なる温度になった場合には、圧縮機保護機能を最適に動作させる ことができないという問題がある。

【０００６】 そこで、この考案の目的は、機器を冷却する冷却液の温度を同調制御する際に おける同調基準温度に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施できる液体冷 却装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、請求項１に係る考案は、図１に例示するように、機 器１１を冷却する冷却液が循環する液体循環回路１３に介設されると共に上記冷 却液を冷却するための冷凍回路１７を有する液体冷却装置において、上記液体循 環回路１３内を循環する冷却液の温度を検出する液体温度検出手段Ｔh１と、上 記液体温度検出手段Ｔh１によって検出された冷却液の温度が同調するための基 準となる同調基準温度を検出する基準温度検出手段Ｔh２と、上記冷凍回路１７ を構成する圧縮機１８を保護する圧縮機保護機能を動作させるための冷却装置雰 囲気温度を検出する冷却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３と、上記液体温度検出手 段Ｔh１,基準温度検出手段Ｔh２および冷却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３からの 検出信号を受けて、上記冷却液の温度を上記同調基準温度に基づく温度になるよ うに上記圧縮機１８の動作を同調制御すると共に、上記冷却装置雰囲気温度が所 定温度以下になった場合には上記圧縮機保護機能を動作させる圧縮機制御手段２ ６を備えたことを特徴としている。

【０００８】 また、請求項２に係る考案は、請求項１に係る考案の液体冷却装置において、 上記圧縮機制御手段２６は上記同調制御時あるいは圧縮機保護機能動作時におけ る上記圧縮機１８の最適回転周波数を設定してこの設定された最適回転周波数を 表す周波数信号を出力するように成すと共に、上記圧縮機１８には上記圧縮機制 御手段２６からの上記周波数信号に基づいて圧縮機１８の回転周波数を可変制御 するインバータ２５を付設したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

請求項１に係る考案では、冷却液が液体循環回路１３内を循環して機器１１を 冷却する。そうすると、液体温度検出手段Ｔh１によって上記冷却液の温度が検 出されて検出信号が出力される。また、基準温度検出手段Ｔh２によって、上記 冷却液の温度が同調するための基準となる同調基準温度が検出されて検出信号が 出力される。そして、上記液体温度検出手段Ｔh１および基準温度検出手段Ｔh２ から出力された検出信号は圧縮機制御手段２６に入力される。 そうすると、上記圧縮機制御手段２６によって、上記両検出信号に基づいて、 上記冷却液の温度が上記同調基準温度に基づく温度になるように圧縮機１８の動 作が同調制御される。こうして、上記冷却液を冷却するための冷凍回路１７の冷 却能力が最適に制御されて、上記冷却液の温度が同調基準温度に基づく温度に制 御される。

【００１０】 一方、冷却装置雰囲気温度検出手段Ｔh３によって冷却装置雰囲気温度が検出 されて検出信号が上記圧縮機制御手段２６に対して出力される。そして、上記圧 縮機制御手段２６によって、上記冷却装置雰囲気温度が所定温度以下になった場 合には圧縮機保護機能が動作されて、上記圧縮機１８の湿り運転が防止される。 この場合、上記圧縮機保護機能を動作させるための温度として、上記冷却装置 雰囲気温度検出手段Ｔh３によって上記同調基準温度とは独立して検出される冷 却装置雰囲気温度を用いている。したがって、上記基準温度検出手段Ｔh２の取 り付け箇所とは関係無く、常に冷却装置雰囲気温度に基づいて圧縮機保護機能の 動作時が決定される。

【００１１】 また、請求項２に係る考案では、上記圧縮機制御手段２６によって、上記同調 制御を実施する際における圧縮機１８の最適回転周波数、あるいは、上記圧縮機 保護機能を動作する際における圧縮機１８の最適回転周波数が設定されて、この 設定された最適回転周波数を表す周波数信号がインバータ２５に入力される。そ して、上記インバータ２５によって、入力された周波数信号に基づいて上記圧縮 機１８の回転周波数が制御される。 こうして、上記同調制御および圧縮機保護動作がより円滑に実施されるのであ る。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案を図示の実施例により詳細に説明する。 図１は本実施例における液体冷却装置のブロック図である。図１において、１ １は所定の機械加工を行うための工作機械であり、１２は上記工作機械１１の冷 却油を冷却するための液体冷却装置である。 上記工作機械１１は、フライス刃やドリル刃等の刃物を先端に取り付けるため の主軸部１１aと、機械工作等によって主軸部１１aに生ずる熱負荷Ｑを吸収して 主軸部１１aの温度を一定に保持するための冷却油を循環する油配管１１bと、上 記冷却油を受けるリザーバ１１cとを有している。

【００１３】 一方、上記液体冷却装置１２には、上記工作機械１１の油配管１１bと冷却油 を流通可能に接続されて、油配管１１bを介して冷却油を循環させる油循環回路 １３が内蔵されている。この油循環回路１３には電動機Ｍによって駆動されて冷 却油を強制循環させるための液体ポンプ１４が介設されている。そして、この液 体ポンプ１４の動作によって、リザーバ１１cからの戻り油が液体冷却装置１２ の入口ポート１５から流入して出口ポート１６から油配管１１bに送給されるよ うになっている。 また、上記液体冷却装置１２には冷凍回路１７が内蔵されている。この冷凍回 路１７は、冷媒を圧縮する圧縮機１８,圧縮冷媒を凝縮する凝縮器１９,圧縮冷媒 を減圧するキャピラリ２０,減圧冷媒を蒸発させる蒸発器２１および冷媒の気液 を分離させるためのアキュムレータ２２を冷媒配管２３を介して順次接続して形 成される。

【００１４】 その際に、上記液体ポンプ１４から吐出された冷却油は、上記冷凍回路１７に おける蒸発器２１内を通過して出口ポート１６に至るようになっている。したが って、上記工作機械１１の主軸部１１aでその熱負荷Ｑを吸収して温度が上昇し た冷却油は、上記蒸発器２１で冷却されて再び工作機械１１に供給されることに なる。すなわち、上記冷却油を冷凍回路１７によって冷却することによって、工 作機械１１の主軸部１１aの温度を一定に保持して、主軸部１１aの温度上昇によ るワークの寸法変化を防止するのである。

【００１５】 また、上記液体冷却装置１２には、液体冷却装置１２全体の運転を制御するコ ントローラ２６が内蔵されている。このコントローラ２６は、圧縮機１８の最適 回転周波数を設定して、この設定された最適回転周波数を表す周波数信号をイン バータ２５に出力する。そうすると、インバータ２５は、上記周波数信号に基づ いて、上記圧縮機１８の運転周波数を制御するのである。

【００１６】 上記液体冷却装置１２の油循環回路１３における入口ポート１５の継手には、 第１サーミスタＴh１を取り付ける。そして、この第１サーミスタＴh１から出力 される上記冷却油の温度(以下、入口油温と言う)Ｔ₀を表す第１検出信号が、コ ントローラ２６に送出される。また、工作機械１１の周囲には、工作機械雰囲気 温度を検出する第２サーミスタＴh２を配置している。そして、この第２サーミ スタＴh２から出力される同調基準温度(上記入口油温Ｔ₀が同調するための基準 となる温度)Ｔsを表す第２検出信号は、第１検出信号と同様にコントローラ２６ に送出される。 さらに、上記コントローラ２６のパネルには液体冷却装置１２の雰囲気温度を 検出する第３サーミスタＴh３を取り付ける。そして、この第３サーミスタＴh３ から出力される冷却装置雰囲気温度Ｔaを表す第３検出信号もコントローラ２６ に送出される。

【００１７】 すなわち、本実施例においては、第１サーミスタＴh１で上記液体温度検出手 段を構成し、第２サーミスタＴh２で上記基準温度検出手段を構成し、第３サー ミスタＴh３で上記冷却装置雰囲気温度検出手段を構成する。さらに、コントロ ーラ２６で上記圧縮機制御手段を構成するのである。

【００１８】 上記構成の液体冷却装置１２は、以下に述べるようにして工作機械１１からの 冷却油の温度を冷却する。 図２は上記コントローラ２６によって実施される圧縮機制御処理動作のフロー チャートである。以下、図２に従って圧縮機制御処理動作について詳細に説明す る。ここで、圧縮機１８はある最適回転周波数ｆ＝f₀で駆動されているものとす る。 ステップＳ1で、上記第１サーミスタＴh１からの第１検出信号,第２サーミス タＴh２からの第２検出信号および第３サーミスタＴh３からの第３検出信号に基 づいて、上記入口油温Ｔ₀,同調基準温度Ｔsおよび冷却装置雰囲気温度Ｔaを検知 する。 ステップＳ2で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが１０℃以下であるか否かが判別 される。その結果１０℃以下であればステップＳ3に進み、そうでなければステ ップＳ4に進む。 ステップＳ3で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔsが１０℃以下であるから、圧縮機 保護機能を動作させる必要があると判断される。そして、圧縮機１８の最適回転 周波数ｆに“０"がセットされてステップＳ9に進む。 ステップＳ4で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが４０℃以上であるか否かが判別 される。その結果４０℃以上であればステップＳ5に進む、そうでなければステ ップＳ6に進む。 ステップＳ5で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔsが４０℃以上であるから、圧縮機 保護機能を動作させる必要があると判断される。そして、圧縮機１８の最適回転 周波数ｆに“f₀/２"がセットされてステップＳ9に進む。 こうして、圧縮機１８はアンロード状態となる。

【００１９】 ステップＳ6で、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが所定の範囲内にあるので同調制 御を実施する必要があると判断される。 まず、上記入口油温Ｔ₀と同調基準温度Ｔsとの関係がＴ₀≦Ｔsであるか否かが 判別される。その結果Ｔ₀≦Ｔsである場合にはステップＳ7に進み、そうでなけ ればステップＳ8に進む。 ステップＳ7で、上記入口油温Ｔ₀が同調基準温度Ｔs以下であるので、上記圧 縮機１８の最適回転周波数ｆが現在の回転周波数“f₀"に応じたステップ数だけ 減少させるように設定されてステップＳ9に進む。 こうして、上記圧縮機１８の回転周波数を減少させて冷却能力を低下させるの である。 ステップＳ8で、上記入口油温Ｔ₀と同調基準温度Ｔsとの関係がＴ₀＞Ｔsであ って入口油温Ｔ₀は同調基準温度Ｔsより高いので、圧縮機１８の最適回転周波数 ｆが現在の回転周波数“f₀"に応じたステップ数だけ増加させるように設定され る。 こうして、上記圧縮機１８の回転周波数を増加させて冷却能力を上昇させるの である。

【００２０】 ステップＳ9で、上記ステップＳ3,ステップＳ5,ステップＳ7及びステップＳ8 で設定された圧縮機１８の最適回転周波数ｆの内容を表す周波数信号がインバー タ２５に対して出力される。 こうして、上記圧縮機１８の回転周波数が最適に制御されて、冷却油における 入口油温Ｔ₀が同調基準温度Ｔsになるように同調制御されるのである。 また、その際に、上記冷却装置雰囲気温度Ｔaが１０℃以下あるいは４０℃以 上になった場合には、圧縮機保護機能が動作されて圧縮機１８の保護が図られる のである。 ステップＳ10で、同調制御を続行するか否かが判定される。その結果、続行す る場合にはステップＳ1に戻って、次の入口油温Ｔ₀,同調基準温度Ｔsおよび冷却 装置雰囲気温度Ｔaが検知される。一方、そうでなければ同調制御を終了する。

【００２１】 ところで、上記第２サーミスタＴh２によって検出される同調基準温度Ｔsは、 冷却の対象となる液体の温度制御の目標値に応じて変更する必要が生ずる。した がって、例えば冷却対象の液体の温度を工作機械１１の機体温度に同調させる場 合には、第２サーミスタＴh２の取り付け箇所を工作機械１１の機体に変更する 必要がある。 その場合には、本実施例における同調基準温度Ｔsと圧縮機保護機能を動作さ せるための冷却装置雰囲気温度Ｔaとは異なるサーミスタによって検出するよう になっているので、圧縮機保護機能の動作判定能力に影響を及ぼさずに同調基準 温度Ｔs検出用のサーミスタの取り付け箇所を移動できるのである。 すなわち、本実施例によれば、同調基準温度検出用サーミスタの取り付け位置 に制限を与えることなく圧縮機保護動作を実施できるのである。

【００２２】 上記実施例においては、液体冷却装置１１が冷却する液体として工作機械１１ の冷却油を例に上げているが、この考案はこれに限定されるものではない。 上記実施例においては、上記コントローラ２６によって設定された圧縮機１８ の最適回転周波数に基づいてインバータ２５によって圧縮機１８の回転周波数を 制御して、冷凍回路１７の冷却能力を制御するようにしている。しかしながら、 この考案における冷凍回路１７の冷却能力制御方法はこれに限定されるものでは ない。例えば、上記圧縮機１８を“オン/オフ"制御することによって冷凍回路１ ７の冷却能力を制御してもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上より明らかなように、請求項１に係る考案の液体冷却装置は、圧縮機保護 機能を動作させるための冷却装置雰囲気温度を検出する冷却装置雰囲気温度検出 手段を、機器を冷却する冷却液の温度を同調制御する際における同調基準温度を 検出する基準温度検出手段とは別に設けたので、上記同調基準温度に制限を与え ることなく圧縮機保護動作を実施できる。

【００２４】 また、請求項２に係る考案の液体冷却装置は、上記同調制御および圧縮機保護 動作をインバータによる圧縮機の回転周波数制御によって実施するようにしたの で、請求項１に係る考案の効果に加えて、上記同調制御および圧縮機保護動作を 円滑に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の液体冷却装置における一実施例のブ
ロック図である。

【図２】図１におけるコントローラによって実施される
圧縮機制御処理動作のフローチャートである。

【図３】従来の油冷却装置のブロック図である。

【符号の説明】

１１…工作機械、 １２…液体冷却
装置、１３…油循環回路、 １４…液
体ポンプ、１７…冷凍回路、 １８…
圧縮機、１９…凝縮器、 ２１…
蒸発器、２５…インバータ、 ２６…
コントローラ、Ｔh１…第１サーミスタ、
Ｔh２…第２サーミスタ、Ｔh３…第３サーミスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 23/24 Ｎ 9132−3Ｈ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器(１１)を冷却する冷却液が循環する
   液体循環回路(１３)に介設されると共に、上記冷却液を
   冷却するための冷凍回路(１７)を有する液体冷却装置に
   おいて、上記液体循環回路(１３)内を循環する冷却液の
   温度を検出する液体温度検出手段(Ｔh１)と、上記液体
   温度検出手段(Ｔh１)によって検出された冷却液の温度
   が同調するための基準となる同調基準温度を検出する基
   準温度検出手段(Ｔh２)と、上記冷凍回路(１７)を構成
   する圧縮機(１８)を保護する圧縮機保護機能を動作させ
   る為の冷却装置雰囲気温度を検出する冷却装置雰囲気温
   度検出手段(Ｔh３)と、上記液体温度検出手段(Ｔh１),
   基準温度検出手段(Ｔh２)および冷却装置雰囲気温度検
   出手段(Ｔh３)からの検出信号を受けて、上記冷却液の
   温度を上記同調基準温度に基づく温度になるように上記
   圧縮機(１８)の動作を同調制御すると共に、上記冷却装
   置雰囲気温度が所定温度以下になった場合には上記圧縮
   機保護機能を動作させる圧縮機制御手段(２６)を備えた
   ことを特徴とする液体冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液体冷却装置におい
   て、上記圧縮機制御手段(２６)は、上記同調制御時ある
   いは圧縮機保護機能動作時における上記圧縮機(１８)の
   最適回転周波数を設定し、この設定された最適回転周波
   数を表す周波数信号を出力するように成すと共に、上記
   圧縮機(１８)には、上記圧縮機制御手段(２６)からの上
   記周波数信号に基づいて圧縮機(１８)の回転周波数を可
   変制御するインバータ(２５)を付設したことを特徴とす
   る液体冷却装置。