JPS62138688A - 熱交換装置 - 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〕 この発明は浦を使用ずろ機器９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２図は例えば「機械技術」　（昭和５６年第２９巻第
６号ｒ’ｌｏ１．口刊新聞社刊）に開示された従来の一
般的な工作機域の主軸系の油の熱交換装置の概略を示し
２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っ
た油、（２）は工作機械の主軸系から高温状態となって
排出される油（１）を貯留する油クック、（３）は配管
（４）を介して油タンク（２）内の油を１令却クンク（
５）内に導くポンプ、（５ａ）及び（５ｂ）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
かれろ油は外槽（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）の外周に券回された冷却管、（
７）は冷却管（６）の一方側と配ｖ（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った冷却媒体
が配管（８）を通して導入され、その内部で低温となっ
た冷却媒体を配管（１１）を介（７て冷却管（６）に供
給される冷凍装置、　　（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ッ
トてあり、このサーモスタット（１２）の検出４３号に
応じて制御手段（図示せず）により冷凍装置（７）をＯ
Ｎ、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った浦（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）の外周に券回された冷却管（６
）により熱交換されて冷却され、低温状態となった油（
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
温となった冷却媒体は冷凍装置（７）を通って再び低温
の冷却媒体となって冷却管（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
サーモスタット（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させろことによ
り制御する。従って、冷凍装置（７）をＯＮＬ、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っ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ｊπ決しようとずろ問題点〕

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Ｉ′ｌＩＩ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／ＩＩＩ（１１）
が工作機械の主軸系に供給される場合は、１ｄｌ（１１
）の１ｌＩｉＩ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った。

この発明は上記のような問題点を解消ずろためになされ
たものであり、油温度に脈動の生し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、油タンクを第１流路部
から第３流路部の３つの流路部を有する略コ字形状に形
成し、第１流路部に仕切部材を配設して返油部を設け２
機器から高温状態となって排出される油を返油部で収容
し２第１流路部流入させるように構成し、第３流路部に
仕切部材を配設して給油部を設け、第３流路部を通った
油を収容し、ヒートパイプの吸熱部を油タンクの第１流
路部、第２流路部、第３流路部内の何れかの油中に浸漬
させ、ヒートパイプの放熱部を油タンク外に配置させ、
ヒートパイプの放熱部に放熱装置を配設し、ピー１−パ
イプにより冷却されて浦タンクの第３流路部から給油部
内に流入した油を機器に供給する供給手段を設けたもの
である。

〔作用〕

この発明における熱交換装置は、油タンクの流路部の油
がピー１−パイプの吸熱部側の’ＩＱ度とヒードパイブ
の放熱部側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、又、浦タンクの返油部に流入した高温状態
の油が油タンクの流路部内に流入してヒートパイプの吸
熱部を流通して給油部内に流入し、冷却効果の高い脈動
のない安定した油が機器に供給されろ。

〔発明の実施例〕　仕切部材（２５） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づい
て説明する。第１図は側断面図を示し。

第２図は正面図を示し、第３図は油タンクの平面図を示
す。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った油、　（２０）は略コ字形
状に形成され、第１流路部（２１）　、第２流路部（２
２）。

第３流路部（２３）の３つの流路部を有する油タンク。

（２４）は油タンク（２０）の第１流路部（２１）に仕
切部材（２５）を配設し、工作機械の主軸系から高温状
態となって排出される油（１）を収容して第１流路部（
２１）に流入させるよう構成された返油部、　　（２６
）は油タンク（２０）の第３流路部（２３）に仕切部材
（２７）を配設し、第３流路部（２３）を通った油を収
容する給油部、　（２８）は工作機械の１軸系から高温
状態となって排出されろ油（１）を返油部（２４）に導
く返油管。

（２９）は例えば油タンク（２０）の第１流路部（２１
）と第３流路部（２３）内のそれぞれの曲中に吸熱部（
２９Ａ）。

（２９ａ）が浸漬され、　ｉｘｊタンク（２０）外に、
Ｉ！ｌ］ち周囲空気中にそれぞれ放熱部（２９ｂ）、　
（２９ｂ）が配置されたヒートパイプであり、内部を真
空減圧後２例えばフロン、アンモニア等の作動液体（３
０）が所定量封入され、油の熱分を吸熱部（２９ａ　）
、　（２９ａ　）て吸収し放熱部（２９ｂ）、（２９ｂ
）に熱輸送して放熱させる。（３１）は例えばビー１−
パイプ（２９）、　（２９）の放熱部（２９ｂ）、　（
２９ｂ）を共通して冷却するように配設された放熱装置
であり２図は一例として放熱ファンからなる場合を示し
ている。（３２）はエアフィルター、　　（３３）はヒ
ートパイプ（２９）、　　（２９）により冷却されて第
３流路部（２３）から給油部（２６）に流入した低温状
態となった油（３４）を工作機械の主軸系に供給する供
給手段であり２例えば油タンク（２０）の給油部（２６
）内に配置されたサクションフィルター（３３ｎ）と、
このサクションフィルター（３３ａ）と工作機械の主軸
系とを接続する配管（３３ｂ）と、この配管（３３ｂ）
に配設され、低温状態となった油（３４）をサクション
フィルター（３３ｎ）全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（３３ｃ）とにより構成されて
いる。

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った油（１）は油タンク
（２０）の返油部（２４）内に排出される。

油タンク（２０）の返油部（２４）内に流入した高温の
油は第１ｉＡ路部（２１）に流入し、ヒートパイプ（２
９）の吸熱８（Ｓ（２９ａ）を通り、このときヒートパ
イプ（２９）の吸熱部（２９ａ）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（３０）も加熱され
、肋の熱分を蒸発潜熱として奪い蒸気化し、ヒートパイ
プ（２９）の放熱部（２９ｂ）側へその内部で移動する
。

ヒートパイプ（２９）の放熱部（２９ｂ）側へ移動した
フロン等の作！１ｉｌｌＩ夜体（３０）の蒸気は放熱フ
ァン（３１）によっ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（３０）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、油の熱分を周囲空気に放
熱する。凝縮して液化した作動液体（３０）はヒートパ
イプ（２９）の吸熱部（２９ａ）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プ（２９）内の作
動液体（３０）の蒸気化、液化の繰り返しにより、ヒー
トパイプ（２９）の吸熱部（２９ａ）を通過する高温の
油（１）の熱分をヒートパイプ（２９）の吸熱部（２９
ｎ）からヒートパイプ（２９）の放熱部（２９ｂ）へ熱
輸送して周囲空気に放熱する。従って、油タンク（２０
）の第１流路部（２１）内に流入した高温の油（１）の
熱分はヒー）・パイプ（２９）の吸熱部（２９ａ　）で
奪われ温度が下がり冷却される。この冷却された油は第
２流路部（２２）に流入し、さらに第３？＆路部（２３
）に流入し、ヒートパイプ（２９）の吸熱部（２９ａ）
を通り、このときと−トパイプ（２９）の吸熱部（２９
ａ）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（３０）も加熱され、浦の熱分を蒸発潜熱として
奪い蒸気化し、ヒートパイプ（２９）の放熱部（２９ｂ
）側へその内部で移動する。ビー１−パイプ（２９）の
放熱部（２９ｂｊ側へ移動したフロン等の作動液体（３
０）の蒸気は放熱ファン（３１）によって周囲空気によ
り冷やされろ。このとき、フロン等の作動液体（３０）
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、油の熱分を周囲空気に放熱する。

凝縮して液化した作動液体（３０）はヒートパイプ（２
９）の吸熱部（２９ａ）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（２９）内の作動液体（３
０）の蒸気化２液化の繰り返しにより、ヒートパイプ（
２９）の吸熱部（２９ａ）を通過する油の熱分をヒート
パイプ（２９）の吸熱部（２９ａ）からヒートパイプ（
２９）の放熱部（２９ｂ）へ熱輸送して周囲空気に放熱
する。従って、油タンク（２０）の第１旅路部（２１）
。

第３流路部（２３）内に流入した油の熱分はヒートパイ
プ（２９）の吸熱部（２９ａ）で奪われ温度が下がり冷
却される。このように油タンク（２０）の第１流路部（
２１）、第３流路部（２３）で２つのヒートパイプ（２
９）　。

（２９）の冷却作用によって低温状態となった油（３４
）は第３流路部（２３）から給油部（２６）に流入し、
給油部（２６）内に流入した低温状態となつｔこ油（３
４）はポンプ（３３ｃｌによりサクションフィルター（
３３ａ）を通して取り入れられ、配管（３３ｂ）を通し
て工作機械の主軸系に導かれる。

以上のようにビー１−パイプ（２９）の吸熱部（２９ａ
）側の）品度、即ち、油タンク（２０）の第１流路部（
２］）。

第３流路部（２３）内の油温とヒートパイプ（２９）の
放熱部（２９ｂ）側の温度、即ち２周囲空気側の温度と
の温度差によりヒートパイプ（２９）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、第３
流路部（２３）内の油温の上昇を抑制して周囲空気側の
温度へ近づけようとする。油タンク（２０）の第１流路
部（２１）、第３流路部（２３）内の油温の上昇が抑制
され周囲空気側の温度と同様となるとヒートパイプ（２
９）内部での潜熱交換が生しなくなりそれに伴い冷却作
用も生じなくなる。即ち。

と−トパイプ（２９）による熱交換量は、油タンク（２
０）の第１流路部（２１）、第３流路部（２３）内の油
温と周囲空気側の温度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油タンク（２０）
の第１流路部（２１）、第３流路部（２３）内の油温の
上界も少ない。従って油タンク（２０）の第１流路部（
２１）　、第３流路部（２３）内のＩ′１１］温と周囲
空気側のｉＦｍ　Ｉｆとの温度差も小さいためヒートパ
イプ（２９）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っ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
を生しることがなく、従って工作・加工精度の脈動も生
じろことがなく、高イ１頼性の工作精度が得られる。又
、油タンク（２０）は略コ字形状に形成１／　、断面の
小さい返油管（２６）より断面の大きい七−トパイプ（
２９）の吸熱部（２９ａ　）に高温の浦（１）が均一に
急激に流れ込むように返浦部（２４）を設けてその油（
１）を収容するようにしており。

第１流路部（２１）、第３流路部（２３）に２箇所ヒー
）・パイプ（２９）を配置して２段構成で高温のハロ（
１）を冷却するようにしており、給油部（２６）は冷却
されて低温状態となった曲（３４）を断面の小さいサク
ションフィルター（３３ａ）に急激に絞り込、支れるよ
うに構成され、ヒートパイプ（２９）の吸熱部（２９ａ
）を流通する浦の流庄が不均一となるのを防止している
。その結果、ヒートパイプ（２９）の吸熱部（２９ａ）
を油が均一に流通するので、冷却効果が高いものとなる
。

尚、上記実施例ではヒートパイプが油クックの第１流路
部と第３流路部内に２箇所設けｔこ場合について述へた
が、ヒー）−パイプを油タンクの第２流路部内に設けて
もよく、要するに第１流路部。

第２流路部、第３流路部の何れかに設けておればよい。

又、上記実施例では放熱装置が２つのヒートパイーノ°
の放熱部を共通してＬＦｘ却ずろ場合について述へたが
、各ヒートパイプの放熱部にそれぞれ放熱装置を配設し
て別個に冷却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。

又、上記実施例では機器が工作（１械でよ軸系に油が供
給される場合について述へたが２機器としては油が供給
されるものであればｈ＜、上記実施例と同様の効果ｒｅ
奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、７ＴＩＩタンクを第１
流路部から第３流路部の３つの流路部を有する略コ字形
状に形成し、第１流路部に仕切部材を配設して返油部を
設け２機器から高温状態となって排出される油を返油部
で収容し、第１流路部に流入させろように構成し、＠３
３流路に仕切部材を配設して給油部を設け、第３流路部
を通った油を収容し、ヒートパイプの吸熱部を油タンク
の第１流路部、第２流路部、第３流路部内の何れかの油
中に浸漬させ、と−トパイプの放熱部を油タンク外に配
置させ、ヒートパイプの放熱部に放熱装置を配設し、ヒ
ートパイプにより冷却されて油タンクの第３流路部から
給油部内に流入した油を機器に供給する供給手段を設け
たことにより、ピー１−パイプの吸熱部側の温度とヒー
トパイプの放熱部側のｉＷ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、又、ピー１−パイプの吸
熱部を油が均一に流通し、冷却効果の高い脈動のない安
定した油を機器に供給できろ熱交換装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例による熱交換装
置を示す側断面図及び正面図、第３図はこの発明に係わ
る油タンクを示す平向図、第４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’ｔＬ’ｒ状態の曲、　（２０
）は油タンク、　　（２１）は第１流路部、　（２２）
は第２７に′ｆ８部、（２３）は第３流路部、　（２４
）は返油部、　　（２５）は仕切部材、　（２６）は給
油部、　（２７）は仕切部材、　（２９）はピー１−パ
イプ、　　（２９ａ）は吸熱部、　（２９ｂ）は放熱部
、（３１）は放熱装置、　（３３１は供給手段、　（３
４）は低温状態の油である。 尚２図中同一行号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）油を使用する機器と、第１流路部から第３流路部
   の３つの流路部を有する略コ字形状に形成された油タン
   クと、この油タンクの第１流路部に仕切部材を配設し、
   上記機器から高温状態となって排出される上記油を収容
   して上記第１流路部流入させるように構成された返油部
   と、上記油タンクの第３流路部に仕切部材を配設し、第
   ３流路部を通った油を収容する給油部と、上記油タンク
   の第１流路部、第２流路部、第３流路部内の何れかの油
   中に吸熱部が浸漬され、上記油タンク外に放熱部が配置
   され、上記油の熱分を上記吸熱部で吸収し上記放熱部に
   熱輸送して放熱するヒートパイプと、このヒートパイプ
   の放熱部に配設された放熱装置と、上記ヒートパイプに
   より熱分が吸収されて上記油タンクの第３流路部から上
   記給油部内に流入した油を上記機器に供給する供給手段
   とを備えた熱交換装置。
2. （２）ヒートパイプは油タンクの第１流路部と第３流路
   部に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の熱交換装置。
3. （３）放熱装置は複数のヒートパイプの放熱部を共通し
   て冷却することを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の熱交換装置。
4. （４）機器は工作機械であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の熱交換装置。