JPS62261893A - 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ｆ
３　Ｊ＋ＰＩＯ１，日刊工業新聞社列）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、図にかいて、＋１１は機器でちる例えば工作機
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＋１１を貯留する油タンク、（３１
ハ配管（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（５ｂ）は冷却
タンク（６）の外槽及び内槽であり、ポンプ（３１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）け内槽（５ｂ）の外周に巻回された冷却管
、（７）は冷却管（６）の一部側と配管（８）を介して
接続さね、冷却管（６）の他方側と配管（９１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
た冷却媒体か配管（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（９１を介して冷却管（６
）に供給する冷凍装置、（１０）は一部側が冷却タンク
（５１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ね、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
（２）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、＠は供給配管ｆｌ
ｏｌ内の油温を検出するサーモスタットであり、このサ
ーモスタット（２）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った油ｉｌｌけ油タン
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（３１により冷却タンク（５）の外槽（５
ａ）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、低温状態となった油α１Ｊは供給配管
＋１０１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ｆｉｏ＋に配置されたサーモスタッ
ト（２）等により油温を検出し、制御手段により冷凍装
置（７）をＯＮ、　ＯＦ’Ｆさせることにより制御する
。従って、・冷凍装置（７）をＯＮ　ｌ、ているときけ
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（
５１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　ｌ、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ααを通る油αυ
の油温度に脈動が生じる問題点がある。特に供給配管ｆ
ｌｏｌを通る油α乃が工作機械の主軸系に供給される場
合は、油αＤ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った。

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け、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っ
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ゎて連続的に冷却され、脈動の
ない安定した油が１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＠３図に基づ
いて説明する。これら各図において、（１１け機器であ
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）ｆｌ油タンク、（１
３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（１３＆）で吸収した熱を放熱部（ｘｓｂ）に輸
送して放熱させる。又、ヒートパイプ側の吸熱効果、放
熱効果を高めるためにフィン（１３ｃ　）を配設してい
る。ｑ◆けヒートパイプ（至）の中央部に設けられた取
付枠体であり、この取付枠体σ４によりヒートパイプＱ
３は油タンク（２）の上部に配設される。ａｆ３はヒー
トパイプαＪ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ァンからなる場合を示し
ている。αｌ１１げヒートパイプ側の吸熱部（１３ｍ　
）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（１６＆　）の側部から高温状態の
油ｆｉ＋を導入管αη全介して導入し、その高温状態の
油（！）を一方側（Ｘ６ｍ）から水平方向にヒートパイ
プ側の吸熱部（１３４ｋ　）に案内し、吸熱部（１３ａ
　）で熱が吸収さね低温状態となった油（至）を開口さ
れた他方側（１６ｂ）から油タンク（２）内に導出する
。卯はヒートパイプαａにより冷却されて低温状態とな
った油（至）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
クションフィルター（１９ａ）と、このサクションフィ
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（１９ｂ　）に配設され、低
温状態となった油（至）をサクションフィルター（１９
＆）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ｆｌｌけ導入管α
ηを経て油タンク（２）内に配置された案内手段αｅの
側部からその一方側に導入し、その高温状態の油ｆｌ＋
け水平方向でヒートパイプ（至）の吸熱部（１３ａ）に
案内さねて流通する。このときヒートパイプ側の吸熱部
（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、蒸気となってヒートパイプ側の放熱部
（１３ｂ）側へその内部で移動する。ヒートパイプ側の
放熱部（１３ｂ）側へ移動したフロン等の作動液体の蒸
気は放熱ファン叩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＠液体の蒸気ｒ！凝縮して液化す
るか。

凝縮ａ熱を周囲空気に放出し、油ｉｌ＋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（１３ａ）側へその内部で移動して戻る
。このようにしてビートバイブσ３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αＪの吸熱部
（１３ａ　）を通過する高温の油［１１の熱をと一ドパ
イブ（２）の吸熱部（１３ａ）からヒートパイプα３の
放熱部（１３ｂ）へ熱輸送して周囲空気に放熱する。従
って、案内手段αＱ内に流入した高温の油ｆｉｌけヒー
トパイプ側の吸熱部（１３ａ）で熱を奪われ温度が下が
り冷却さね、低温状態の油（至）となり、案内手段α０
の開口した他方側（１６ｂ）から油タンク（２）内に導
出する。この低温状態となった油（至）はポンプ（ユ９
ｃ）によりサクションフィルター（１９ａ）　’（ｉ−
通して取り入れらね、配管（１９ｂ）を通して工作機械
の主軸系に導かわる。

以上のようにヒートパイプ□□□の吸熱部（Ｘ３ａ　）
側の温度、即ち、案内手段αり内に導入された油ｆｉ＋
の湿質とヒートパイプα３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（至）内部での潜熱交換による冷却か自然的に制御さ
れて連続的に行わわ、油タンク（２）内に導出される油
（至）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叫内部
での潜熱交換が生じなくなり、そわに伴い冷却作用も生
じな（なる。即ち、ヒートパイプαＪによる熱交換着け
、案内手段αｅ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αｅ内の油温も低くなる。従って、案内手段αｅ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α
３による熱交換量も小さくなり、冷やし過ぎによる整置
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じる
ことが々く、従って工作・加工精度の脈動も生じること
がな（、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ｆｌ
ｌ＃−ｊ案内手段ａＱ内を通ってヒートパイプ叫の吸熱
部（１３ｍ　）で冷却された後、低温状態の油（至）と
なって油タンク（２）内に導出される。従って、油面変
動に関係なく低温状態の油（２）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ｆｉ
＋を案内手段αΩの上部から導入部側により導入するよ
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αｅと導入筒（４）とを板ブロック等によ
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Ｃ１３け放熱フィン凹、案内手
段σ６．Ｉｌ’Ｘ付枠体α々、導入管αηまたは導入部
側とユニットを構成しており、各種油タンクへの取付が
容易で汎用性があり、かつユニッ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投置も可能となる
。

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（、上記実権例と
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
されるものであわばよく、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った
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権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権
例による熱交換装置を示す正面断面図、第５図は第４図
マーＶ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、ｆｌｌは高温状態の油、（２）け油タンク
、ａ３はヒートパイプ、　　（１３＆）は吸熱部、（１
３ｂ）ｉｊ放熱部、ａｆ３は放熱装置、σｆ！Ｊは案内
手段である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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. （４）ヒートパイプは油タンクの上部に配置されたこと
   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. （５）ヒートパイプは油タンクの側部に配置されたこと
   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。