JPH0827110B2

JPH0827110B2 - 冷却装置における運転制御装置

Info

Publication number: JPH0827110B2
Application number: JP9667290A
Authority: JP
Inventors: 正光北岸; 修福永
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH03294773A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は圧縮機を用いた冷媒経路を有する冷却装置
における運転制御装置に関し、特に圧縮機の運転をイン
バータにより行う冷却装置における運転制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第８図は、例えば特開昭58−18046号公報に開示され
た冷却装置（空調機器）のように、圧縮機，凝縮器，膨
張弁および蒸発器を順次接続した冷媒経路を有し、圧縮
機の運転をインバータにより行う、従来の冷却装置の圧
縮機周辺を示すブロック図である。同図に示すように、
圧縮機81の回転数はインバータ82により可変に駆動され
ている。また、インバータ82に制御部83から指令運転周
波数CFが与えられており、インバータ82はこの指令運転
周波数CFに応じて圧縮機81の回転数を制御している。

制御部83は、空気，水，油等の被冷却物質の温度が目
標値に達するように、指令運転周波数CFを適宜変更して
インバータ82に与えている。

一方、インバータ82は過負荷状態になると垂下指令信
号SVを制御部83に出力する。垂下指令信号SVは、圧縮機
81を駆動するDC側の駆動電流を検出し、これが所定値
（例えば15A）以上になると出力される。垂下指令信号S
Vを出力することにより、DC電源からAC電源に変更する
ために用いられるパワートランジスタに不良が生じるお
それがあることを、制御部83に警告している。インバー
タ82が過負荷状態になる例としては、外気温度が非常に
高く、圧縮機が最高周波数で運転されている場合等が考
えられる。

制御部83は垂下指令信号SVを受信すると、インバータ
から垂下指令信号SVが出力されなくなるまで、インバー
タ82に与える指令運転周波数CFを下げつづけ、インバー
タ82を過負荷状態から解放させる。この一連の動作が、
インバータの垂下制御動作である。

このようにインバータにより制御する従来の冷却装置
における運転制御装置は、インバータ82が過負荷状態に
なると、垂下指令信号SVの出力ではじまる垂下制御を行
うことにより、インバータ82を過負荷状態から解放させ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷却装置における運転制御装置の垂下制御動作
は以上のように行われており、インバータ82から垂下指
令信号SVが出力されると、垂下指令信号SVが消えるま
で、制御部83がインバータ82に与える指令運転周波数CF
を下げつづけている。

この動作は、垂下指令信号SVが出力されると、被冷却
物質の温度，目標値に関係なく行われるため、被冷却物
質の温度が容易に目標値に収束しなくなってしまうとい
う問題点があった。

特に、被冷却物質が研削盤やマシニングセンタなどの
工作機械の研削液や主軸潤滑油である場合には、被冷却
物質の温度が目標値から離れると、工作機械により製造
される製品に不良を生じさせてしまうという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、被冷却物質の温度が目標値から必要以上に
離れる恐れがあるとき、このことを予め検知することが
できる、冷却装置における運転制御装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためこの発明にかかる冷却装置に
おける運転制御装置は、第１図に示すように構成され
る。すなわち、冷媒経路（17）中の圧縮機（９）に接続
された運転周波数制御手段（100）は、前記圧縮機
（９）の回転数を指令運転周波数信号に応答して制御す
るとともに、過負荷状態時に垂下指令信号を出力する。
温度検出手段（101）は、前記冷媒経路（17）により冷
却される被冷却物質の温度を検出する。また、目標温度
設定手段（102）は前記被冷却物質の目標温度を設定す
る。そして、第１の運転周波数設定手段（103）は、前
記被冷却物質の温度と前記被冷却物質の目標温度とに基
づき、第１の運転周波数を設定する。一方、第２の運転
周波数設定手段（104）は前記垂下指令信号が出力され
ると活性化し、前記第１の運転周波数を起点として、時
間経過に従って運転周波数を低下させることにより得ら
れる、第２の運転周波数を設定する。そして、運転周波
数指令手段（105）により、前記垂下指令信号が出力さ
れていない場合は、前記第１の運転周波数を指令する前
記指令運転周波数信号が、前記垂下指令信号が出力され
てる場合は、前記第２の運転周波数を指令する前記指令
運転周波数信号が運転周波数制御手段（100）に出力さ
れる。一方、異常信号出力手段（106）は、前記垂下指
令信号が出力されると活性化し、前記第１の運転周波数
と前記第２の運転周波数とを比較し、その差が所定レベ
ルを越えると異常信号を出力する。

また、第２図に示すように、第１図に示す構成に加え
て、前記異常信号出力手段（106）より前記異常信号が
出力されると、異常警告表示を行う異常警告表示手段
（107）をさらに備えてもよい。

〔作用〕

この発明における異常信号出力手段（106）は、垂下
指令信号が出力されると活性化し、第１の運転周波数と
第２の運転周波数とを比較し、その差が所定レベルを越
えると異常信号を出力するため、この異常信号を検出す
ることにより、第２の運転周波数が第１の運転周波数よ
り前記所定レベル以下に下がったことを検知することが
でき、これを適当な保護動作に結びつけることが可能と
なる。

また、異常信号が出力されると異常警告表示手段（10
7）により異常警告表示を行うようにすれば、第２の運
転周波数が第１の運転周波数より前記所定レベル以下に
下がったことを視覚的に警告することができる。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図に示す構成を有するこの発明
を具体化した一実施例について説明する。

第３図は、この発明が好適に適用される工作液冷却装
置１を示す概略図である。工作液冷却装置１は、例えば
研削盤やマシニングセンタなどの工作機械２の研削液や
主軸潤滑油など（以下「工作液」という）を冷却するた
めの装置であり、工作機械２と工作液冷却装置１間に循
環して流される工作液を冷却し、工作機械２の動作中に
おいても、工作液の温度を所定温度に維持する。この温
度制御により、高精度加工が容易になるとともに、工具
寿命の延長、工作液の劣化抑制、工作機械２の稼動率向
上などが実現される。

第４図は、工作液冷却装置１の内部を示す構成図であ
る。同図に示すように、工作液冷却装置１のハウジング
側壁に設けられた工作液入口３から工作液出口４にかけ
て、工作機械２の工作液が通過する工作液循環経路５が
形成されている。

工作液循環経路５中には、工作液入口３側から順に、
ポンプ6,蒸発器７が介挿されている。ポンプ６はモータ
８により回転駆動され、このポンプ６の駆動により工作
液冷却装置1,工作機械２間で工作液を強制循環させてい
る。また、工作液循環経路５中の蒸発器７の入口側に
は、工作液の液温を検知するための液温サーミスタ16が
設けられている。

一方、工作液冷却装置１は、圧縮機９から凝縮器10,
電子膨脹弁11,蒸発器７及びアキュームレータ12を経て
圧縮機９に戻るループより成る冷媒経路17を有してい
る。この冷媒経路17中の圧縮機９は、制御部30からの指
令に基づき、インバータ15により運転周波数が可変に駆
動される。また、凝縮器10には、冷却用のファン13が付
加されており、このファン13はモータ14により回転駆動
される。

上記した冷媒経路17において、圧縮機９で圧縮された
高圧ホットガスが凝縮器10内で放熱して液化し、この液
冷媒が電子膨脹弁11にて絞り膨脹されて蒸発器７で工作
液循環経路５を流れる工作液の熱を奪って気化する。そ
の結果、蒸発器７中で工作液は冷却される。そして、蒸
発器７を通過した気体状の冷媒は、アキュームレータ12
を通過することにより液相成分が取除かれ、完全な気体
として圧縮機９に戻る。

このようにして、工作液冷却装置１は、工作液循環経
路５中を流れる工作液を冷却し、再び工作機械２に供給
することにより、工作機械２の動作中においても、工作
液の温度を所定温度に維持している。

第５図は工作液冷却装置１の制御部30を示すブロック
構成図である。

同図に示すように、CPU31は、インバータ15、液温サ
ーミスタ16、およびLED19に接続されている。LED19は、
第４図には図示していないが、点灯したことが容易に認
識できるように工作液冷却装置１の外部の適当な個所に
設置されている。また、CPU31には、工作液の目標温度
を示す設定温度信号S_T0が外部入力信号として与えられ
る。さらに、従来同様、過負荷状態の時インバータ15か
らCPU31に垂下指令信号SVが出力されるようになってい
る。

インバータ15はCPU31から指令される運転周波数ステ
ップＮに従って運転周波数で稼動する。第１表に運転周
波数ステップＮとインバータ15の運転周波数Ｆとの関係
を示す。第１表に示すように運転周波数ステップＮが０
の時、インバータ15の運転周波数Ｆも０、つまり、圧縮
機９が停止状態となる。以下、運転周波数ステップＮが
増すごとに、運転周波数Ｆも増し、運転周波数ステップ
Ｎが16の時、運転周波数Ｆが最大値120Hzとなる。

設定温度信号S_T0によって指示される設定温度T0は、
図示しない操作パネルを通じて所望の温度に設定され、
CPU31は通常動作時には、後に詳述するが、この設定温
度T0と液温サーミスタ16により検出される工作液温T1と
から運転周波数ステップＮを決定している。

第６図は、CPU31によって行われる動作を示すフロー
チャートである。以下、同図を参照しつつ、本実施例に
おける運転制御動作の説明をする。なお、この動作を行
うためのプログラムは予めROM等に記憶されている。

まず、電源を投入すると、ステップS1で液温サーミス
タ16により工作液温度T1を検出し、ステップS2で設定温
度信号S_T0より工作液の目標温度である設定温度T0の検
出を行う。そして、ステップS3で設定温度T0と工作液温
度T1とに基づき、以下に示すように、運転周波数ステッ
プＮを設定する。

すなわち、まず、工作液温度T1から設定温度T0を差し
引き ΔＴ＝T1−T0 …（１）温度差ΔＴを求める。次に、この温度差ΔＴから、第７
図に示す区分に従って、該当するゾーンを決定する。な
お、T_Z（＞０）は予め定められた温度差である。そし
て、決定されたゾーンに基づき、第２表に示すように、
運転周波数ステップＮを決定する。

次に、ステップS4でインバータ15より垂下指令信号SV
が出力されているか否かをチェックする。垂下指令信号
SVが出力されていない場合は、ステップS5に移り、ステ
ップS3で設定された運転周波数ステップＮをインバータ
15に送信する。したがって、インバータ15は運転周波数
ステップＮに基づいた運転周波数Ｆで圧縮機９の運転を
行う。以降ステップS1に戻り、ステップS4で垂下指令信
号SVが検出されない限りステップS1〜S5を繰り返す。

一方、ステップS4で垂下指令信号SVが検出されると、
ステップS6に移り、運転周波数ステップＮを１ダウンし
た値を、垂下指令時運転周波数ステップN_Sに設定する。
そして、ステップS7で垂下指令時運転周波数ステップN_S
をインバータ15に出力する。

その後、ステップS8でゾーン変化が生じたかをチェッ
クし、ゾーン変化が生じておれば、運転周波数ステップ
Ｎが変更される可能性があるため、ステップS1に戻る。
ゾーン変化がなければステップS9に移る。

ステップS9でインバータ15からの垂下指令信号SVが消
えたか否かをチェックし、垂下指令信号SVが消えておれ
ば、運転周波数ステップＮを下回る垂下指令時運転周波
数ステップN_Sをインバータ15に送信する必要はなくなる
ため、ステップS1に戻り、ステップS1〜S5のループより
成る通常制御に移る。

ステップS9で未だ垂下指令信号SVの存在が認められる
と、ステップS10に移り、現状の垂下指令時運転周波数
ステップN_Sではインバータ15の過負荷状態を回避できな
いとみなし、垂下指令時運転周波数ステップN_Sを１ステ
ップ下げる（N_S＝N_S−１）。ただし、垂下指令時運転周
波数ステップN_Sを１ステップ下げる動作は、前回に垂下
指令時運転周波数ステップN_Sを１ステップ下げた時刻か
ら30秒経過するまで待って行われる。

次にステップS11で、運転周波数ステップＮと、垂下
指令時運転周波数ステップN_Sとの比較が行われ、Ｎ−N_S
＜Ａ（Ａは４程度）であれば、この程度の運転周波数ス
テップＮと垂下指令時運転周波数ステップN_Sとの差な
ら、設定温度T0と工作液温度T1との差が許容範囲に収ま
ると推測し、ステップS7に戻り、垂下指令時運転周波数
ステップN_Sをインバータ15に送信する。

以下、インバータ15から垂下指令信号SVが出力され続
け、かつゾーン変化が生じない限り、ステップS7〜S11
が繰り返され、しかる後、ステップS11でＮ−N_S≧Ａが
認められる。Ｎ−N_S≧Ａが認められると、運転周波数ス
テップＮと垂下指令時運転周波数ステップN_Sとが離れす
ぎであり、近い将来、設定温度T₀と工作液温度T1との差
が許容量を越えてしまうと判断し、ステップS12で異常
信号を出力し、この異常信号によりLED19を点灯させ異
常警告を行う。

このように異常警告が行われれば、工作機械２による
製造を直ちに中断することにより、工作機械２により不
良品が多数製造されるのを回避することができる。この
ようにして、工作液温度T1が目標温度TOから必要以上に
離れることを予め検知することにより、事前に対応策を
講じることができる。

なお、この実施例では、LED19を点灯させるという異
常警告表示を行ったが、異常信号が出力されると自動的
に工作機械２を停止させるように構成する等、異常信号
に基づいて自動的に様々な保護あるいは調整動作を行う
ことが考えられる。

また、この実施例では、工作液冷却装置おける運転制
御装置について述べたが、この発明は、冷媒経路中の圧
縮機をインバータにより制御する全ての冷却装置に適用
可能である。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、次
に記載する効果を奏する。

請求項１の冷却装置における運転制御装置によれば、
運転周波数制御手段（100）が垂下指令信号を出力した
場合、異常信号出力手段（106）が第１の運転周波数と
第２の運転周波数とを比較し、その差が所定レベルを越
えると異常信号を出力するため、この異常信号を検出す
ることにより、第２の運転周波数が第１の運転周波数よ
り前記所定レベル以下に下がったことを検知することが
できる。その結果、適当な保護動作を行ったり、予め被
冷却物質の温度が目標値から必要以上に離れないように
対応策を講じたりすることが可能となる。

また、請求項２の冷却装置における運転制御装置によ
れば、異常信号が出力されると異常警告表示手段（10
7）により異常警告表示を行っているため、第２の運転
周波数が第１の運転周波数より前記所定レベル以下に下
がったことを視覚に訴えて、警告することができる。

【図面の簡単な説明】第１図および第２図はこの発明による冷却装置における
運転制御装置の構成を示すブロック図、第３図はこの発
明に適用される工作液冷却装置を示す概略図、第４図は
第３図で示した工作液冷却装置の内部を示す構成図、第
５図は工作液冷却装置の制御部を示すブロック構成図、
第６図はCPUによって行われる動作を示すフローチャー
ト、第７図は設定温度と工作液温度との温度差により決
定するゾーンを示す説明図、第８図は従来の冷却装置の
圧縮機周辺を示すブロック図である。９……圧縮機、15……インバータ、16……液温サーミス
タ、17……冷媒経路、31……CPU なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（９）を用いた冷媒経路（17）を有
する冷却装置（１）における運転制御装置であって、前記圧縮機（９）に接続され、該圧縮機（９）の回転数
を指令運転周波数信号に応答して制御するとともに、過
負荷状態時に垂下指令信号を出力する運転周波数制御手
段（100）と、前記冷媒経路（17）により冷却される被冷却物質の温度
を検出する温度検出手段（101）と、前記被冷却物質の目標温度を設定する目標温度設定手段
（102）と前記被冷却物質の温度と前記被冷却物質の目標温度とを
基づき、第１の運転周波数を設定する第１の運転周波数
設定手段（103）と、前記垂下指令信号が出力されると活性化し、前記第１の
運転周波数を起点として、時間経過に従い運転周波数を
低下させることにより得られる、第２の運転周波数を設
定する第２の運転周波数設定手段（104）と、前記垂下指令信号が出力されていない場合は、前記第１
の運転周波数を指令する前記指令運転周波数信号を出力
し、前記垂下指令信号が出力されている場合は、前記第
２の運転周波数を指令する前記指令運転周波数信号を出
力する運転周波数指令手段（105）と、前記垂下指令信号が出力されると活性化し、前記第１の
運転周波数と前記第２の運転周波数とを比較し、その差
が所定レベルを越えると異常信号を出力する異常信号出
力手段（106）とを備えた冷却装置における運転制御装
置。
【請求項２】前記異常信号出力手段（106）より前記異
常信号が出力されると、異常警告表示を行う異常警告表
示手段（107）をさらに備える請求項１記載の冷却装置
における運転制御装置。