WO2001044662A1

WO2001044662A1 - Dispositif de regulation de temperature d'un dispositif de refroidissement par liquide

Info

Publication number: WO2001044662A1
Application number: PCT/JP2000/008880
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Nakata
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2001-06-21
Also published as: KR100718447B1; EP2172650A2; KR100718448B1; JP4626000B2; CN1402813A; KR20020070457A; KR20070044073A; EP1239156A4; US20030079485A1; EP2172650A3; US6779354B2; EP1239156A1; JP2001165058A; CN1175960C

Description

曰月糸田 β 液体冷却装置の温度制御装置 (技術分野）

本発明は、工作機械等の機器で用いる冷却液を冷凍回路の利用により略一定温度に保持する液体冷却装置の温度制御装置に関し、特に、その省エネルギー化を図るための技術に関する。

(背景技術）

従来より、工作機械等の機器の冷却液を循環させて冷却するための液体冷却装置として、例えば特開平 2— 1 0 4 9 9 4号公報に示されるように、モー夕で駆動される循環ポンプにより機器の冷却液が循環する冷却液循環回路と、圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器を順に接続した冷凍回路とを設け、蒸発器での液冷媒の蒸発を利用して冷却液を冷却するとともに、機器の作動に伴う発熱の変化があつても冷却液の温度が略一定温度になるように圧縮機をィンバ一夕により可変容量制御するようにしたものは知られている。

ところで、上記従来のものでは、機器の冷却液を循環させる循環ポンプは一定流量の冷却液を吐出する定格流量のものが用いられ、その定格流量は機器が最大能力で作動したときでも十分な冷却能力等が確保できる流量に設定されており、この循環ポンプが常時運転されるようになっている。つまり、機器の休止等によりその発熱量が減少した状態となって、機器に対し冷却した定格流量の冷却液を送る必要がなく、潤滑等に必要な最少流量の冷却液を送るだけでよい場合があるが、その場合であつても、循環ポンプの運転が定格流量で継続される。このため、循環ポンプによる無駄なエネルギ一消費が行われていることとなり、改良の余地があった。

また、上記冷却液の温度の制御時に圧縮機が停止したときには、それに伴ってインバー夕も不要となり、このィンバ一夕を有効利用することが望ましい。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その第 1の目的は、上記のように機器の冷却液が循環する冷却液循環回路と、冷媒を循環させる冷凍回路とを備えた液体冷却装置において、その循環ポンプの制御態様に改良を加えることにより、循環ポンプによる無駄なェネルギ一の消費を抑制することにある。

また、本発明の第 2の目的は、同様の液体冷却装置において、その圧縮機の運転周波数を制御するためのィンバ一夕の制御態様に改良を加えることにより、ィンバ一夕を有効利用するようにすることにある。

(発明の開示）

上記の第 1の目的を達成するために、請求項 1の発明では、機器の作動状態又は作動環境状態に応じて循環ポンプによる冷却液の循環量を可変とするようにした。具体的には、この発明では、図 4、図 6、図 9及び図 10に示すように、モ一夕 ( 1 1) で駆動される循環ポンプ（ 12) により機器（ 1 ) の冷却液が循環する冷却液循環回路（8) と、モータ（ 14) で駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機（ 1 5) 、ガス冷媒を凝縮する凝縮器（ 16) 、液冷媒を減圧する減圧機構（ 17) 、及び冷媒との熱交換により上記冷却液循環回路（8) 中の冷却液を冷却する蒸発器（ 1 8) を順に接続してなる冷凍回路（20) とを備えた液体冷却装置が前提である。そして、上記循環ポンプ（ 12) による冷却液の循環量を上記機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に基づいて可変とする冷却液循環量制御手段（27) を設ける。上記の構成により、モ一夕（ 1 1) の駆動により循環ポンプ（12) が作動して機器（ 1) の冷却液が冷却液循環回路（8) を循環するとともに、その途中で冷凍回路 (20) の蒸発器（ 18) により冷媒と熱交換して冷却される。そして、冷却液循環量制御手段（27) により、上記冷却液循環回路（8) における冷却液の循環量が上記機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に応じて変更される。このため、例えば機器（ 1) の休止等によりその発熱量が減少した状態となって、機器（ 1) に対し冷却した定格流量の冷却液を送る必要がなく、潤滑等に必要な最少流量の冷却液を送るだけでよいときには、循環ポンプ（ 12) による冷却液の循環量が減少するように変更される。このことで、循環ポンプ（12) の無駄なエネルギー消費を抑えて省エネルギ一化を図ることができる。

また、図 10に示す如く、上記循環ポンプ（ 12) は、冷却液の吐出量が可変の可変容量ポンプとし、冷却液循環量制御手段（27) は、上記可変容量ポンプの吐出量を制御することで流量を可変とするものとしてもよい。

こうすれば、可変容量ポンプの冷却液の吐出量を制御することで冷却液の流量を可変とすることができ、冷却液循環量制御手段（27) を容易に具体化できる。

さらに、循環ポンプ（12) のモー夕（ 11) のポール数を変えるポールチェンジ手段を設け、冷却液循環量制御手段（27) は、上記ポールチヱンジ手段により上記モ一夕（ 1 1) のポール数を制御することで流量を可変とするものとすることもできる。

このことで、ポールチェンジ手段により循環ポンプ（ 12) のモ一夕（ 1 1) のポ —ル数を少なくなるように制御すれば、その循環ポンプ（ 12) による冷却液の循環量を減少させることができ、冷却液循環量制御手段（27) を具体化できる。

図 4及び図 9に示すように、上記循環ポンプ（ 12) のモー夕（ 1 1) の運転周波数を変えるインバー夕（ 28) , (28 P) を設け、冷却液循環量制御手段（27) は、上記インバ一夕（28) ， (28P) によりモー夕（ 1 1) の運転周波数を制御することで流量を可変とするものとすることもできる。

この構成によると、インバー夕（28) ， ( 28 P) によりモ一夕（ 1 1) の運転周波数を下げるように制御すれば、その循環ポンプ（ 12) による冷却液の循環量を減少させることができ、冷却液循環量制御手段（27) を具体化できる。

また、図 4に示す如く、上記インバー夕（28) は、圧縮機（15) のモー夕の運転周波数を制御するものとし、機器（1) の作動状態又は作動環境状態に応じて上記インバ一夕（28) の出力を、圧縮機（15) のモー夕（ 14) と循環ポンプ（ 1 2) のモー夕（ 1 1) とに切り換える切換手段（33) を設けてもよい。

この構成によれば、切換手段（33) によりインバー夕（28) の出力が機器 (1) の作動状態又は作動環境状態に応じて圧縮機 ( 15) のモー夕（ 14) と循環ポンプ（12) のモー夕（ 1 1) とに切り換えられ、例えば通常時にはインバ一夕 (28) の出力は圧縮機 ( 15) のモ一夕（14) に用いられ、循環ポンプ（12) のモー夕（1 1) にはインバー夕（28) を経由しない通常の電源が供給される。一方、機器（1) の休止等で冷却液の循環量を下げるときには、インバ一夕（28) の出力は圧縮機（15) のモー夕（14) から循環ポンプ（ 12) のモー夕（ 1 1) に切り換えられ、圧縮機 (15) の運転が停止されるとともに、循環ポンプ（ 12) の運転がインバー夕（28) により制御される。このように同じ 1つのインバ一夕（2 8) を圧縮機（15) 又は循環ポンプ（ 12) に切り換えるので、圧縮機（ 15) の停止時に不要となっているインバ一夕（28) を循環ポンプ（12) の運転に有効に利用することができ、 2つのインバ一夕の出力を圧縮機（ 15) 及び循環ポンプ（ 1 2) にそれぞれ独立して接続する場合に比べ、インバ一夕の必要数を低減してコストダウンを図るとともに、インバー夕の出力により循環ポンプ（12) を通常運転するときのィンバ一夕効率分の電力ロスを低減することができる。

また、上記冷却液循環量制御手段（27) は、循環ポンプ（12) の運転モードとして、冷却液の流量を一定にする定格流量モードと、冷却液の流量を可変にする可変流量モードとを有していて、両流量モードを機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に応じて切り換えるように構成されているものとしてもよい。

このことで、定格流量モードと可変流量モードとが機器（ 1 ) の作動状態又は作動環境状態に応じて切り換えられ、例えば通常運転時には定格流量モードが選択されて冷却液の流量が一定に保たれる一方、機器（1) の休止状態等では、可変流量モードが選択されて冷却液の流量が可変にされる。よって循環ポンプ（ 12) の運転状態を容易に切り換えることができる。

上記第 2の目的を達成すべく、この発明では、モー夕（ 1 1) で駆動される循環ポンプ（ 12) により機器（ 1) の冷却液が循環する冷却液循環回路（8) と、モー夕 ( 14) で駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機（15) 、ガス冷媒を凝縮する凝縮器（ 16) 、液冷媒を減圧する減圧機構（ 17) 、及び冷媒との熱交換により上記冷却液循環回路（8) 中の冷却液を冷却する蒸発器（18) を順に接続してなる冷凍回路（20) と、上記圧縮機 ( 15) のモー夕（ 14) の運転周波数を制御するィンバ —夕（28) とを備えた液体冷却装置において、上記機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に応じて上記インバ一夕（28) の出力を圧縮機（ 15) のモー夕（ 14) と他の 1つの電気作動手段との間で切り換える切換手段（33) を設ける。

この構成によると、切換手段（33) によりインバー夕（28) の出力が機器 (1) の作動状態又は作動環境状態に応じて圧縮機 ( 15) のモ一夕（ 14) と他の 1つの電気作動手段とに切り換えられ、例えば圧縮機（ 15) が運転されているときには、インバ一夕（28) の出力が圧縮機（15) に接続されて該圧縮機（ 15) の運転周波数が可変制御されるが、圧縮機（ 15) が停止したときには、インバー夕 (28) の出力は他の電気作動手段に接続されて該電気作動手段に対する電源周波数が可変制御される。このことで、インバ一夕（28) の出力は常に圧縮機（ 15) 又は他の電気作動手段のいずれかに接続されることとなり、インバ一夕（28) を作動停止させることなく使用して、その有効利用を図ることができる。

上記他の電気作動手段は、循環ポンプ（ 12) のモー夕（1 1) 、冷却液循環回路 (8) を循環する冷却液を電気的に加熱する電気加熱手段（24) 、又は凝縮器（ 1

6) に送風する電動送風手段（22) のいずれかとするのがよい。

このことで他の電気作動手段を具体化できる。特に、電気加熱手段（24) をインバー夕（28) により制御するようにすると、冷却液についての温度制御性能を高めることができる。

上記機器（1) の作動状態又は作動環境状態は、機器（ 1) 側から送られる信号、冷却液の液温、機器（ 1) の作動温度、環境温度のうちの少なくとも 1つを含んでいるものとしてもよい。このことで、機器（1) の作動状態又は作動環境状態の望ましい例を具体化できる。

上記機器（1) は、冷却液としての油を用いる工作機械又は産業機械とする。このことで、上記発明の効果が有効に発揮される最適な機器（ 1) が得られる。

(図面の簡単な説明）

図 1は、本発明の実施例 1の制御ュニッ卜においてインバ一夕の出力を圧縮機と循環ポンプとの間で切り換えて接続するために行われる信号処理動作の一半部を示すフ口—チヤ—ト図である。

図 2は、信号処理動作の他半部を示すフローチャート図である。

図 3は、制御ュニッ卜でインバー夕の出力を圧縮機とヒー夕との間で切り換えて接続するために行われる信号処理動作を示すフローチャート図である。

図 4は、本発明の実施例 1の全体構成を示す図である。

図 5は、ィンバ一夕切換回路を概略的に示す電気回路図である。

図 6は、ォイルコンの制御ュニッ卜における温度制御部の構成を示す図である。図 7は、インバ一夕を圧縮機とヒー夕との間で切り換えるときの制御ュニットにおける温度制御部の構成を示す図 6相当図である。

図 8は、インバー夕出力を圧縮機とヒー夕との間で切り換えるときの温度、インバ一夕出力の変化を示すタイミングチャート図である。

図 9は、実施例 2を示す図 4相当図である。

図 10は、実施例 3を示す図 4相当図である。

(発明を実施するための最良の形態）

本発明を実施するための最良の形態を実施例として図面により説明する。

〈実施例 1〉

図 4は本発明の実施例 1の全体構成を示し、（1) はワーク（図示せず）に対し所定の機械加工を行う機器としての例えばマシンニングセンタからなる工作機械である。この工作機械（1) は、フライス刃やドリル刃等の刃物（図示せず）を先端に取り付けるための主軸部（2) と、この主軸部（2) に対し、機械加工等により生じる熱負荷を吸収してその温度を一定に保持するための冷却油（冷却液）を流す油配管（3) と、この冷却油を蓄えるリザ一バ（4) と、工作機械（ 1) の作動を制御するための主機制御ユニット（5) とを備えている。

(7) は上記工作機械（ 1) の冷却油を冷却するための液体冷却装置としてのオイルコンで、このオイルコン（7) には冷却油を循環させる冷却油循環回路（8) が設けられ、この冷却油循環回路（8) の上流端は入口ポート（9) を介して上記工作機械（1) のリザ一バ（4) に、また下流端は出口ポート（10) を介して油配管

(3) の上流端にそれぞれ直列に接続されている。冷却油循環回路（8) には、電動モー夕からなるポンプモー夕（ 1 1) により回転駆動されて冷却油を強制循環させるための油ポンプ（12) (循環ポンプ）が配設されており、工作機械（ 1) の主軸部

(2) から油配管（3) を経てリザ一バ（4) 内に戻った冷却油を油ポンプ（12) により吸引してリザ一バ（4) からオイルコン（7) の入口ポート（9) を介して冷却油循環回路（8) に流入させるとともに、油ポンプ（12) から吐出された冷却油を冷却油循環回路（8) から出口ポート（10) を介して再び工作機械（ 1) の主軸部（2) に供給するように循環させる。

上記オイルコン（7) には、上記冷却油を冷却するための冷却装置（13) と、冷却油を加熱するための加熱手段としての電気ヒー夕（24) とが設けられている。上記冷却装置（ 13) は、電動モ一夕からなる圧縮機モー夕（ 14) により駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機（ 15) と、この圧縮機 ( 15) から吐出されたガス冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器（ 16) と、この凝縮器（ 16) からの液冷媒を減圧する減圧機構としてのキヤビラリチューブ（ 17) と、このキヤビラリチューブ（ 1 7) により減圧された液冷媒を蒸発させる蒸発器（ 18) と、この蒸発器（ 18) から圧縮機（ 15) に戻る冷媒中の気液を分離するためのアキュムレータ（ 19) とを順に接続してなる冷凍回路（20) を備えている。上記凝縮器（ 16) には、電動モ —夕からなるファンモ一夕（21) により駆動されて凝縮器（ 16) に送風する電動送風手段としての電動ファン（22) が具備されており、上記蒸発器（ 18) での冷媒との熱交換により冷却油循環回路（8) 中の冷却油を冷却するようになっている。また、上記電気ヒー夕（24) は、上記冷凍回路（20) の蒸発器（ 18) に対応する部分と出口ポート（10) との間の冷却油循環回路（8) に配置されて、例えば工作機械（1) の運転開始時等にオイルコン（7) から工作機械（1) に送られる冷却油をヒー夕（24) により加熱することで、工作機械（ 1) を暖機するようにしている。

上記オイルコン（7) には、上記圧縮機（15) のモー夕（ 14) 、油ポンプ（ 1 2 ) のモー夕（ 1 1) 、電気ヒータ（24) 及び電動フアン（22) のモー夕（ 2 1) を制御するための制御ユニット（26) が内蔵されている。この制御ユニット

(26) には、上記主機制御ュニヅト（5) が信号の授受可能に接続されている。また、後述する如く（図 6参照）、制御ユニット（26) に対し、工作機械（1) の主軸部（2) の温度（工作機械（ 1) の作動温度）を検出する主機温度サーミス夕（T H I) と、上記冷却油循環回路（8) の出口ポート（ 10) 近くの冷却油の温度を検出する出口油温サーミス夕（TH2) と、ォイルコン（7) の内部の雰囲気温度を検出する空気温度サ一ミス夕（TH3) と、冷却油循環回路（8) の入口ポート（9) 近くの冷却油の温度を検出する入口油温サーミス夕（TH4) との各検出信号が入力されている。尚、上記出口油温サ一ミス夕（TH2) は、主機（1) における油配管

(3) の上流端部近くに配置して、主軸部（2) から出て油配管（3) に流れる冷却油の温度を検出するようにすることもある。上記制御ユニット（26) には、冷却油の温度を制御するための温度制御部（2

7) と、電源周波数を変更可能なインバ一夕（28) とを備えている。上記温度制御部（27) は、工作機械（1) の作動状態又は作動環境状態として、後述の如く主機制御ユニット（5) からのモード選択のための ON/0 F F信号の組合せや、モード選択指令信号、サーミス夕（TH 1)〜（TH4) の出力信号に基づいて、冷却油の循環量を可変とする冷却液循環量制御手段を構成している。

そして、上記インバ一夕（28) の出力は、インバー夕切換回路（29) により上記油ポンプ（ 12) 、圧縮機（ 15) 、電動ファン（22) の各モー夕（ 1 1) ,

( 14) , (21) 又は電気ヒー夕（ 24) のいずれかに択一的に切り換えられて接続される。上記切換回路（29) は、図 5に示すように、圧縮機（15) 、油ポンプ

( 12) 、ヒー夕（24) 及びファン（22) 毎にそれぞれ 1対ずつ設けられた第 1 及び第 2の 2種類のリレー（30) , (30) , '··, (31) ，（31) ， .··を有し、各第 1リレー（30) の可動接点（30 a) は商用電源に、また ON接点（30b) は第 2リレー（31) の第 1接点（31 b) にそれぞれ接続されている。一方、各第 2リレー（31 ) の第 2接点（31 c) は上記インバー夕（28) に、また可動接点

(31 a) は対象機器（圧縮機（ 15) 、油ポンプ（ 12) 、ヒ一夕（24) 又はフアン（22) ) にそれぞれ接続されており、この合計 8つのりレ一（ 30) , (3 0) , …，（31) , (31) , …を温度制御部（27) により切換制御することで、油ポンプ（12) 、圧縮機（15) 、電動ファン（22) の各モー夕（1 1) ，（ 1 4) , (21) 又は電気ヒー夕（24) のいずれか 1つの対象機器にインバー夕（2

8) の出力を択一的に接続し、残りの 3つの対象機器には商用電源を接続するようにしている。例えば圧縮機 (15) に対応する第 1及び第 2リレー（30) ， (31) のみについて、その第 2リレー（31) の可動接点（31 a) を第 2接点（31 c) に、また第 1リレー（30) の可動接点（30 a) を ON接点（30 b) にそれぞれ切り換えたときに、圧縮機 (15) にインバ一夕（28) の出力を接続して圧縮機モ —夕（14) の運転周波数を制御する一方、他の対象機器.（油ポンプ（ 12) 、電動ファン（22) 又は電気ヒ一夕（24) ) には商用電源を接続してそれらを商用電源で作動させるようにしている。

図 6 (a) に示すように、上記制御ュニット（26) の温度制御部（27) は、上記油ポンプ（ 12) の運転モードを、冷却油の流量が一定になるように定格流量で運転する定格流量モード、又は冷却油の流量が可変になるように可変流量で運転する可変流量モードに切り換えるモード切換決定部（33) (切換手段）と、このモード切換部（33) によって可変流量モードに切り換えられたときにインバー夕（28) に対しポンプモー夕（ 1 1) の周波数指令又は速度指令を演算するための指令値演算部 (34) と、この指令値演算部（34) に対し可変流量モード運転の内容、具体的には例えば油ポンプ（ 12) のポンプモータ（1 1) の運転周波数、冷却油の流量、運転周波数の商用電源周波数に対する比率（対商用電源周波数比率）、運転周波数の商用電源周波数に対する低減比率（対商用電源周波数低減比率）等を記憶する可変流量モード運転内容記憶部（35) とを備えている。

上記モード切換決定部（33) は、油ポンプ（12) の運転モードを選択するために主機制御ユニット（5) から送られた複数の ON/OFF信号の組合せを外部信号として入力する複数のモード選択信号入力ポート（図示せず）を有し、これら複数の入力ポートの信号の組合せを、予め記憶した内部テーブルに参照することで、運転モ一ドを選択する。例えばモード選択信号入力ポートが 2つの場合、下記の表 1に示すように各ポートの ON/OFF信号の組合せに応じて流量モードが決定される。表 1 中の可変流量モ一ド 1〜 3は互いに冷却油の流量を互いに異ならせているものである。表 1

尚、上記モード切換決定部（33) に入力させる外部信号としては、上記のように主機制御ユニット（5) から送られた複数の ON/OFF信号の組合せの他、主機制御ユニット（5) から通信により送られるモード選択指令信号や、上記各温度サーミス夕（TH 1) ~ (TH4) の出力信号であってもよい。

また、図 6 (b) に示す如く、可変流量モード運転内容記憶部（35) を、制御ュニット（26) の温度制御部（27) ではなくて主機制御ュニット（ 5 ) に設け、この主機制御ュニット（5) における可変流量モード運転内容記憶部（35) から制御ユニット（26) の温度制御部（27) の指令値演算部（34) に対し、油ポンプ

( 12) のポンプモー夕（ 1 1) の運転周波数、冷却油の流量、対商用電源周波数比率、対商用電源周波数低減比率等の各信号を通信により送るように変更することもでぎる。

ここで、上記制御ユニット（26) において、インバー夕（28) の出力を圧縮機 (15) の圧縮機モータ（ 14) 又は油ポンプ（12) のポンプモ一夕（ 1 1) との間で切り換えて接続するために行われる信号処理動作について図 1及び図 2により説明する。まず、図 1に示すステップ S 1において、温度制御部（27) に設けられている複数のモード選択信号入力ポートの各信号を外部信号として読み出し、次のステップ S 2では、読み出した複数の信号の組合せを内部テーブルと参照して運転モードの候補を決定する（表 1参照）。

ステップ S 3では、上記ステップ S 2で決定したモード候補は現在の運転モードと同じかどうかを判定し、この判定が YE Sのときにはステップ S 4に進んで、現在の運転モ一ドが定格流量モードかどうかを判定する。この判定が NOのときにはそのままステップ S 1に戻るが、判定が YESのときには、ステップ S 5に進んで冷却油について温度制御の演算を行い、次のステップ S 6でインバ一夕（28) に運転指令を出力した後にステップ S 1に戻る。

一方、上記ステップ S 3の判定が NOのときには、ステップ S 7において現在の運転モードが定格流量モードか否かを判定する。この判定が NOのときにはステップ S 8に進み、上記ステップ S 3で決定されたモード候補が定格流量モードか否かを判定する。この判定が NOのときには、ステップ S 9に進んで、可変流量モード運転内容記憶部（35) に記憶されている可変流量運転モードの内容を読み出し、ステップ S 10で上記読み出した可変流量運転モードの内容を指令値演算部（34) に渡し、ステツプ S 1 1で上記モード候補を現在の運転モードに変更した後に上記ステップ S 1 に戻る。また、上記ステップ S 8の判定が YE Sのときには、ステップ S 12においてインバー夕（28) に停止指令を出力し、ステップ S 13で、切換回路（29) のうち油ポンプ（12) に対応する第 2リレー（31) の切換えによりインバー夕（28) と油ポンプ（ 12) との間の回路を遮断し、ステップ S 14で油ポンプ（12) に対応する第 1リレー (30) の切換えにより商用電源と油ポンプ（ 12) との間の回路を接続し、ステップ S 15で圧縮機（ 15) に対応する第 2リレー（31) の切換えによりインバ一夕（28) と圧縮機（ 15) との間の回路を接続した後、上記ステップ S 1 1に進む。

これに対し、上記ステップ S 7の判定が YE Sのときには、ステップ S 16に進んで冷却油についての制御対象温度とその制御目標温度との差が既定値よりも小さいかどうかを判定する。これは残留熱量による主機（ 1) の損傷や精度異常を保護するために行うもので、この判定が NOのときにはそのままステップ S 1に戻る。ステップ S 16の判定が YE Sのときには、ステップ S 17に進み、インバー夕（28) が運転中かどうかを判定する。ここで非運転中の NOのときにはそのまま、また運転中の YESのときには、ステップ S 18においてインバ一夕（28) に停止指令を出した後、それぞれステップ S 19に進む。このステップ S 19では、圧縮機 ( 15) に対応する第 2リレー（31) の切換えによりインパー夕（28) と圧縮機（ 15) との間の回路を遮断し、ステップ S 20で油ポンプ（ 12) に対応する第 1リレー（3 0) の切換えにより商用電源と油ポンプ（ 12) との間の回路を遮断する。次のステップ S 21で該油ポンプ（12) に対応する第 2リレー（31) の切換えによりインバ一夕（28) と油ポンプ（ 12) との間の回路を接続し、ステップ S 22に進んで、可変流量モード運転内容記憶部（35) に記憶されている可変流量運転モードの内容を読み出し、ステップ S 23で上記読み出した可変流量運転モードの内容を指令値演算部（34) に渡し、ステップ S 24でインバー夕（28) に運転指令を出力した後に上記ステップ S 11に進む。

この実施例においては、上記ステップ S l， S2により、工作機械（1) の作動状態又は作動環境状態として、工作機械（1)側の主機制御ユニット（5) からのモ一ド選択のための ON/OFF信号の組合せを検出するようにしている。

また、ステップ S 21〜S 24により、上記油ポンプ（ 12) による冷却油の循環量を主機制御ユニット（5) からのモード選択のための ON/OFF信号の組合せ

(工作機械（ 1) の作動状態又は作動環境状態）に基づいて可変とするように構成されている。

したがって、この実施例においては、例えば工作機械（ 1) が運転されている通常時には、工作機械（1) 側の主機制御ュニット（5) からオイルコン（7) 側の制御ユニット（26) の温度制御部（27) に入力されるモード選択のための ONZOF F信号は、定格流量モードを表す組合せとなり（表 1の例示のように両信号が共に 0 FF状態）、ォイルコン（7) における油ポンプ（ 12) のポンプモ一夕（ 1 1 ) が商用電源に接続されて油ポンプ（12) が定格流量モードで運転され、冷却油が冷却油循環回路（8) と工作機械（1) の油配管（3) 及びリザーバ（4) との間で強制循環される。一方、圧縮機（ 15) にインバー夕（28) が接続されて、該インバー夕（ 28 ) により圧縮機 (15) の運転周波数が制御される。この圧縮機 (15) によりガス冷媒が圧縮され、その圧縮されたガス冷媒は凝縮器（ 16) で冷却されて凝縮液化し、この液冷媒はキヤビラリチューブ（ 17) で減圧された後に蒸発器（ 1 8) で蒸発し、この蒸発器（ 18) での冷媒との熱交換により上記冷却油循環回路

(8) 中の冷却油が冷却される。以上により、工作機械（1) の主軸部（2) から油配管（3) を経てリザーバ（4) 内に戻った冷却油がリザ一バ（4) からオイルコン

(7) の入口ポート（9) を介して油ポンプ（ 12) に吸引されて吐出され、この油ポンプ（ 12) から吐出された冷却油は蒸発器（18) で冷却された後に冷却油循環回路（8) から出口ポート（10) を介して再び工作機械（ 1) の主軸部（2) に供給され、このことで主軸部（2) で生じた熱負荷を吸収してその温度が一定に保持される。

これに対し、例えば工作機械（ 1) が休止等してその発熱量が減少した状態となると、この工作機械（1) に対し冷却した定格流量の冷却油を送る必要がなく、潤滑等に必要な最少流量の冷却油を送るだけでよくなる。このときには、上記主制御ュニット（5) からの ON/OFF信号の組合せは可変流量モードとなり、上記圧縮機 ( 1 5) 及び油ポンプ（12) にそれぞれ接続されている第 1及び第 2のリレー（30) , (31) が切り換えられ、インバ一夕（28) と圧縮機（ 15) との間の回路が遮断されて圧縮機（ 15) の運転が停止される。また、油ポンプ（ 12) と商用電源との間の回路が遮断され、それに代えてインバ一夕（28) と油ポンプ（12) との間の回路が接続される。このことで、油ポンプ（12) はインバー夕（28) により可変流量モードで運転されて、必要最少量の冷却油が冷却油循環回路（8) と工作機械 (1) の油配管（3) 及びリザーバ（4) との間で強制循環される。このように油ポンプ（ 12) を可変流量モードで運転することで、その油ポンプ（12) による冷却油の循環量を減少させることができ、油ポンプ（12) の無駄なエネルギー消費を抑えて省エネルギー化を図ることができる。

また、同じ 1つのインバー夕（28) の出力を圧縮機 (15) 又は油ポンプ（ 1 2) に切り換えるので、圧縮機（ 15) の停止時に不要となっているインバー夕（2 8) を油ポンプ（ 12) の運転に有効に利用することができ、 2つのインバ一夕の出力をそれぞれ独立して圧縮機（ 15) 及び油ポンプ（ 12) に接続する場合（後述する実施例 2) に比べ、インバー夕（28) の必要数を低減してコストダウンを図ることができ、またインバー夕（28) の出力により油ポンプ（ 12) を商用電源を用いるのと同様にして通常運転するときのィンバ一夕効率分の電力ロスを低減することができる。

以上の説明では、インバ一夕（28) の出力を圧縮機 ( 15) と油ポンプ（ 12) との間で切り換えるようにしているが、このインバー夕（28) の出力を圧縮機（ 1 5) とヒー夕（24) との間で切り換えるようにしてもよい。すなわち、図 7はインバー夕（28) の出力を圧縮機（ 15) とヒー夕（24) との間で切り換える場合の制御ュニット（26) の温度制御部（27) の構成を示し、この温度制御部（27) は、インバ一夕切換回路（29) において圧縮機（15) 及びヒータ (24) に対応する第 1及び第 2リレー（3◦) , (31) に切換指令を出力するモード切換決定部

(33) と、制御対象温度及び温度目標値に基づいて温度制御の演算を行ってその演算結果に対応する周波数をインバ一夕（28) に出力する温度制御演算部（41) とを備えている。上記制御対象温度は主機温度、出口油温及び入口油温の各サーミス夕

(TH 1) , (TH2) , (TH4) によりそれぞれ検出された主機温度、出口油温もしくは入口油温、又は以上の 3つの温度及び空気温度サーミス夕（TH3) により検出された空気温度のうちの間の 2つの温度差のいずれか 1つとされている。

そして、インバ一夕（28) の出力を圧縮機 ( 15) とヒー夕（24) との間で切り換えるために行われる信号処理動作を図 3により説明すると、スタート後の最初のステップ T 1において、運転モードを、圧縮機 ( 15) をインバー夕（28) により運転制御する圧縮機ィンバ一タ運転モードに初期化する。続くステップ T 2では上記圧縮機ィンバ一夕運転モードが現在行われているかどうかを判定し、この判定が YE Sのときには、ステップ T 3に進んで上記温度制御対象について現在の温度を取得し、次のステップ T 4では上記取得した現在の温度がヒータ制御移行閾値（く目標温度）よりも低いか否かを判定する。この判定が NOのときには後述するステップ T 14に進むが、 YE Sのときにはステップ T 5〜T 9のヒータインバ一夕運転モードへの移行を行う。すなわち、まず、ステップ Τ 5においてインバー夕（28) の圧縮機（ 1 5) への出力を停止し、次のステップ Τ 6でインバー夕（28) の出力をヒー夕（2 4) に切り換え、さらにステップ Τ 7で温度制御演算部（41) での演算を初期化し、ステップ Τ 8で温度制御演算を行い、最後のステップ Τ 9でインバ一夕（28) に出力指令を出した後、ステップ Τ 2に戻る。

これに対し、上記ステップ Τ 2の判定が NOのときには、ステップ T 10に進んで現在の温度が圧縮機制御移行閾値（>目標温度）よりも高いかどうかを判定する。この判定が NOのときには上記ステップ T 8に進むが、 YE Sのときにはステップ T 1 1~T 15の圧縮機インバー夕運転モードへ移行させる。まず、ステップ Τ 1 1においてィンバ一夕（28) のヒー夕（24) への出力を停止し、次のステップ Τ 12でィンバ一夕（28) の出力を圧縮機（ 15) に切り換え、さらにステップ Τ 13で温度制御演算部（41) での演算を初期化し、ステップで 14で温度制御演算を行い、最後のステップ Τ 15でインバー夕（28) に出力指令を出した後、ステップ Τ 2に戻る。

したがって、この例の場合、図 8に示すように、温度制御対象（主機温度、出口油温もしくは入口油温、又は以上の 3つの温度及び空気温度のうちの間の 2つの温度差のいずれか 1つ）の現在の温度が圧縮機制御移行閾値よりも高いときには、ィンバー夕（28) の出力が圧縮機（ 15) に接続されて、圧縮機（ 15) をインバ一夕（2 8) により運転制御する圧縮機ィンバ一夕運転モードが行われる。

一方、温度制御対象の現在の温度がヒ一夕制御移行閾値よりも低いときには、ィンバ一夕（28) の出力がヒ一夕（24) に切り換えられて接続され、このヒ一夕（2 4) をインバー夕（28) により制御するヒー夕インバー夕運転モードが行われる。このようにインバ一夕（28) の出力をヒ一夕（24) に用いることで、ヒータ（2 4) を ON/OF F制御するのに比べ、温度制御性能を向上させることができる。尚、上記の各例では、インバー夕（28) の出力を圧縮機（ 15) と油ポンプ（ 1 2) 又はヒータ（24) とに切り換えて接続するようにしているが、インバー夕（2 8) の出力を圧縮機 (15) と電動ファン（22) とに切り換えて接続するようにしてもよい。

〈実施例 2 >

図 9は本発明の実施例 2を示し（尚、以下の各実施例では図 1〜図 8と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上記実施例 1では、 1つのィンバ一夕（28) を圧縮機（15) と、油ポンプ（ 12) 又はヒ一夕（24) (又は送風ファン（22) ) とに切り換えて接続するようにしているのに対し、それら圧縮機（ 15) 、油ポンプ（12) 及びヒ一夕（24) にそれぞれ専用のィンバ一夕を接続するようにしたものである。

すなわち、この実施例では、圧縮機（ 15) の圧縮機モー夕（14) に圧縮機用ィンバ一夕（ 28 C) が、また油ポンプ（ 12) のポンプモー夕（ 11) にポンプ用ィンバ一夕（28P) が、ヒー夕（24) にヒ一夕用インバー夕（28H) がそれぞれ接続されており、これらのインバー夕（ 28 C) , (28 P) , (28H) は制御ュニット（26) の温度制御部（27) により制御される。尚、この各インバ一夕（2 8C) , ( 28 P) , ( 28 H) の制御は、上記実施例 1のように 1つのインバー夕 (28) が接続されたときに行われるものと同様に行われる。

したがって、この実施例においては、冷却装置（ 13) の圧縮機（15) の運転周波数が圧縮機用インバ一夕（28 C) により制御される。また、ォイルコン（7) の冷却油循環回路（8) における油ポンプ（ 12) はポンプ用インバー夕（28P) により制御され、工作機械（1) の休止等によりその発熱量が減少した状態となって、工作機械（ 1) に対し冷却した定格流量の冷却油を送る必要がなく、潤滑等に必要な最少流量の冷却油を送るだけでよいときには、主機制御ユニット（5) からのモード選択のための ON/ 0 F F信号の組合せが可変流量モードとなり、上記ポンプ用ィンバー夕（28P) により油ポンプ（ 12) が可変流量モードで運転されて、冷却油の循環量が減少するように制御される。このことで、油ポンプ（12) の無駄なェネルギー消費を抑えて省エネルギー化を図ることができる。

さらに、ヒー夕（24) についてはヒー夕用インバー夕（28H) により制御されて、温度制御性能を向上させることができる。

〈実施例 3 >

図 10は実施例 3を示し、上記実施例 2では油ポンプ（ 12) のポンプモ一夕（ 1 1 ) をインバ一夕（28P) により制御しているのに対し、油ポンプ（12) 自体を可変容量型としたものである。

すなわち、この実施例では、油ポンプ（ 12) は冷却油の吐出量が可変の例えば斜板式可変容量ポンプからなり、このポンプ（ 12) のポンプモ一夕（ 1 1) には商用電源のみが印加される。また、油ポンプ（ 12) の斜板角（又はポンプ流量）を変えるコントローラ（43) が設けられており、このコントローラ（43) に対し制御ュニット（26) の温度制御部（27) から斜板角（又はポンプ流量）の指令信号を出力することで、油ポンプ（ 12) による冷却油の循環量を工作機械（1) の主機制御ユニット（5) からのモード選択の信号の組合せ（工作機械（1) の作動状態又は作動環境状態）に基づいて可変とするようにしている。その他の構成は上記実施例 2と同様であり、従ってこの場合も実施例 2と同様の作用効果が得られる。

尚、上記実施例 2における油ポンプ（ 12 ) (斜板式可変容量ポンプ）を実施例 1 と同様の通常の油ポンプ（ 12) とし、その代わりポンプモ一夕（ 1 1) のポール数を増減変更するボールチェンジ回路を設けて、このボールチェンジ回路によりポンプモ一夕（ 1 1) のポール数を制御することで冷却油の流量を可変としてもよく、同様の作用効果が得られる。

また、以上の実施例では、マシンニングセン夕からなる工作機械（1) の冷却油の温度を制御するォイルコン（7) について説明したが、本発明は、その他、 NC旋盤、研削盤、 NC専用機等の工作機械や、成形機、プレス機等の産業機械、或いはそれ以外の各種機器の冷却液の温度を制御する場合についても適用することができる。

(産業上の利用可能性）

本発明は、循環ポンプにより機器の冷却液を循環させるとともに、その機器の冷却 W

17

液を冷凍回路の冷媒との熱交換により略一定温度に保持し、その冷凍回路における圧縮機のモー夕の運転周波数をィンバ一夕により制御するシステムにおいて、機器の発熱量の減少時に循環ポンプによる冷却液の循環量を減少させるとともに、ィンバ一夕を作動停止させることなく使用することができ、循環ポンプによる省エネルギー化とィンバ一夕の有効利用化とを促進できる点で産業上の利用可能性は高い。

Claims

言青求の範囲

1. モー夕（ 1 1) で駆動される循環ポンプ（ 12) により機器（ 1) の冷却液が循環する冷却液循環回路（8) と、

モー夕（14) で駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機（ 15) 、ガス冷媒を凝縮する凝縮器（ 16) 、液冷媒を減圧する減圧機構（17) 、及び冷媒との熱交換により上記冷却液循環回路（8) 中の冷却液を冷却する蒸発器（ 18) を順に接続してなる冷凍回路（20) とを備えた液体冷却装置において、

上記循環ポンプ（12) による冷却液の循環量を上記機器（1) の作動状態又は作動環境状態に基づいて可変とする冷却液循環量制御手段（27) を設けたことを特徴とする液体冷却装置の温度制御装置。

2. 循環ポンプ（12) は、冷却液の吐出量が可変の可変容量ポンプからなり、冷却液循環量制御手段（27) は、上記可変容量ポンプの吐出暈を制御することで流量を可変とするものであることを特徴とする請求項 1記載の液体冷却装置の温度制御装置。

3. 循環ポンプ（ 12) のモータ（ 11) のポール数を変えるポールチェンジ手段を備え、

冷却液循環量制御手段（27) は、上記ポールチェンジ手段によりモー夕（ 1 1 ) のポール数を制御することで流量を可変とするものであることを特徴とする請求項 1記載の液体冷却装置の温度制御装置。

4. 循環ポンプ（ 12) のモー夕（11) の運転周波数を変えるィンバ一夕（2 8) ， (28P) を備え、

冷却液循環量制御手段（27) は、上記ィンバ一ダ（ 28 ) , ( 28 P ) によりモ一夕（11) の運転周波数を制御することで流量を可変とするものであることを特徴とする請求項 1記載の液体冷却装置の温度制御装置。ィンバ一夕（28) は、圧縮機 ( 15) のモー夕（ 14) の運転周波数を制御するものであり、

機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に応じて上記インバー夕（28) の出力を、圧縮機 ( 15) のモー夕（14) と循環ポンプ（12) のモー夕（ 1 1) とに切り換える切換手段（33) を備えていることを特徴とする請求項 4記載の液体冷却装置の温度制御装置。冷却液循環量制御手段（27) は、循環ポンプ（ 12) の運転モードとして、冷却液の流量を一定にする定格流量モードと、冷却液の流量を可変にする可変流量モードとを有していて、両流量モードを機器（ 1) の作動状態又は作動環境状態に応じて切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか 1つに記載の液体冷却装置の温度制御装置。モー夕（ 1 1) で駆動される循環ポンプ（12) により機器（ 1) の冷却液が循環する冷却液循環回路（8) と、

モー夕（ 14) で駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機（15) 、ガス冷媒を凝縮する凝縮器（ 16) 、液冷媒を減圧する減圧機構（17) 、及び冷媒との熱交換により上記冷却液循環回路（8) 中の冷却液を冷却する蒸発器（ 18) を順に接続してなる冷凍回路（20) と、

上記圧縮機（ 15) のモータの運転周波数を制御するインバー夕（28) とを備えた液体冷却装置において、

上記機器（1) の作動状態又は作動環境状態に応じて上記インバー夕（28) の出力を圧縮機（ 15) のモータ（ 14) と他の 1つの電気作動手段との間で切り換える切換手段（33) を設けたことを特徴とする液体冷却装置の温度制御装

他の電気作動手段は、循環ポンプ（ 12) のモー夕（ 1 1) 、冷却液循環回路 (8) を循環する冷却液を電気的に加熱する電気加熱手段（24) 、又は凝縮器 ( 16) に送風する電動送風手段（22) のいずれかであることを特徴とする請求項 7記載の液体冷却装置の温度制御装置。

9. 機器（ 1 ) の作動状態又は作動環境状態は、機器（ 1 )側から送られる信号、冷却液の液温、機器（1) の作動温度、環境温度のうちの少なくとも 1つを含んでいることを特徴とする請求項 1~8のいずれか 1つに記載の液体冷却装置の温度制御装置。

10. 機器（1) は、冷却液としての油を用いる工作機械又は産業機械であることを特徴とする請求項 1〜 9のいずれか 1つに記載の液体冷却装置の温度制御装置。