WO2006075592A1 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2006075592A1
WO2006075592A1 PCT/JP2006/300178 JP2006300178W WO2006075592A1 WO 2006075592 A1 WO2006075592 A1 WO 2006075592A1 JP 2006300178 W JP2006300178 W JP 2006300178W WO 2006075592 A1 WO2006075592 A1 WO 2006075592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacity
cooling
cooled
circuit
heat medium
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/300178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tsuyoshi Yonemori
Takahiro Yamaguchi
Shinichi Kasahara
Yuichi Terada
Katsumi Suzuki
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
Publication of WO2006075592A1 publication Critical patent/WO2006075592A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine

Definitions

  • the present invention includes a refrigerant circuit in which a variable capacity compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator are connected in order, and the evaporator is connected to a use side circuit through which a heat medium circulates. It is about.
  • this type of refrigeration apparatus is connected to a cooling oil circuit (use side circuit) in which a cooling oil for cooling a spindle of a machine tool circulates as a heat medium and connected to an evaporator of a refrigerant circuit, for example. It is used to cool oil to a predetermined temperature (see, for example, Patent Document 1).
  • the compressor of the refrigerant circuit performs capacity control by an inverter, so that the cooling oil whose temperature is controlled by the evaporator is supplied to the spindle of the machine tool by a pump.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-165058
  • the refrigeration system has a problem that the adjustment of the cooling capacity is delayed with respect to a sudden change in cooling load in the machine tool.
  • the capacity control by the compressor inverter cannot quickly control the temperature of the cooling oil in the cooling oil circuit. This is because the speed of frequency change is limited and the capacity changes step by step, and the follow-up of the cooling capacity of the evaporator is delayed.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to rapidly change a cooling load in a refrigeration apparatus that cools a heat medium of a usage-side circuit in a refrigerant circuit.
  • an object of the present invention is to rapidly change a cooling load in a refrigeration apparatus that cools a heat medium of a usage-side circuit in a refrigerant circuit.
  • Solution means taken by the present invention are as follows.
  • a first solution is a compressor (11), a condenser (12), an expansion mechanism (13), and an evaporator (14) in that order.
  • the refrigeration apparatus is provided with a refrigerant circuit (10) connected to the refrigerant and a utilization side circuit (20) for circulating the heat medium cooled by the evaporator (14) with the object to be cooled.
  • the use side circuit (20) suppresses the cooling capacity of the heat medium with respect to the object to be cooled and adjusts the amount of suppression of the cooling capacity according to the fluctuation state of the cooling load of the object to be cooled (26 ).
  • the refrigerant flows in the refrigerant circuit (10) through the compressor (11), the condenser (12), the expansion mechanism (13), and the evaporator (14) in this order, so that the vapor compression type A refrigeration cycle is performed.
  • the refrigerant also absorbs the heat medium force of the use side circuit (20), and the heat medium is cooled.
  • the capacity suppression means (17) adjusts the amount of suppression of the cooling capacity of the heat medium with respect to the object to be cooled, thereby adjusting the cooling capacity exhibited by the object to be cooled.
  • the capacity suppression means (17) suppresses a part of the cooling capacity that should be exhibited in the use side circuit (20) based on the predetermined capacity of the compressor (11), and the amount of suppression is reduced to the object to be cooled. Increase or decrease according to the cooling load. Therefore, the cooling capacity of the object to be cooled is adjusted more quickly than by the capacity control of the compressor (11).
  • the second solving means is the above-mentioned first solving means, wherein the capacity suppressing means (26) is configured such that the heat medium flows by bypassing the evaporator (14) or the object to be cooled and heat to the object to be cooled.
  • a bypass circuit (24) for suppressing the cooling capacity of the medium is provided, and the flow rate adjusting valve (25) is provided in the bypass circuit (24).
  • the capacity suppressing means (26) adjusts the cooling capacity suppression amount by adjusting the flow rate with the flow rate adjusting valve (25).
  • the flow rate adjustment valve (25) is adjusted so as to decrease the flow rate and decrease the amount of cooling capacity to be reduced.
  • the flow rate is adjusted to increase the amount of cooling capacity suppression.
  • the cooling capacity is suppressed by adjusting the supply amount of the heat medium to the evaporator (14) or the object to be cooled.
  • a third solution is the above-described second solution, wherein the bypass circuit (24) is connected to the condenser (12) of the refrigerant circuit (10) in the middle, and the condenser (12) It is configured so that the heat medium is heated by heat exchange with the refrigerant! RU [0012]
  • the bypassed heat medium is heated by the condenser (12), so that the amount of cooling capacity to be suppressed increases without providing another heating means. Therefore, even when the amount of change in the cooling load is large, it is possible to respond quickly.
  • a fourth solving means is the above first solving means, wherein the capacity suppressing means (26) suppresses the circulation amount of the heat medium in the use side circuit (20) and heats the object to be cooled.
  • the cooling capacity is controlled by adjusting the circulation amount of the heat medium.
  • the cooling capacity in the use side circuit (20) is suppressed by making the circulation amount of the heat medium smaller than the circulation amount corresponding to the cooling capacity of the evaporator (14).
  • the circulation amount is increased.
  • the cooling load of the object to be cooled is decreased, the circulation amount is decreased. Therefore, the cooling capacity is adjusted more quickly by controlling the capacity of the compressor (11).
  • a fifth solving means is the above-mentioned first solving means, wherein the capacity suppressing means (26) heats the heat medium cooled by the evaporator (14) to reduce the heat medium to the object to be cooled.
  • a heating means (28) for suppressing the cooling capacity is provided.
  • the said capability suppression means (26) adjusts the suppression amount of cooling capacity by adjusting the heating amount of a heating means (28).
  • the cooling medium is suppressed by heating the heat medium once cooled by the evaporator (14) and then supplying it to the object to be cooled. Since the amount of suppression of the cooling capacity is adjusted simply by adjusting the heating amount of the heating means (28), the cooling capacity is quickly controlled.
  • a sixth solving means is the first solving means, wherein the capacity suppressing means (26) includes a flow rate adjusting valve (25), and the outlet side of the evaporator (14) and the object to be cooled. And a bypass circuit (24) connected in parallel to the circuit between them, and a heating means (28) for heating the heat medium is provided in the bypass circuit (24).
  • the capacity suppressing means (26) mixes and heats the heat medium cooled by the evaporator (14) with the heat medium that has passed through the bypass circuit (24), and controls the heating means (28) and the flow rate.
  • the amount of cooling capacity control is adjusted by adjusting at least one of the valves (25).
  • a seventh solving means is the circuit according to the second solving means, wherein the use side circuit (20) is a circuit in which a spindle of a machine tool is cooled as an object to be cooled and cooling oil is circulated as a heat medium. is there.
  • the cooling capacity exerted in the use side circuit (20) is suppressed, and the suppression amount is adjusted according to the fluctuation of the cooling load, so that the compressor (11) Compared with the inverter control, the cooling capacity can be increased or decreased quickly. Therefore, the control temperature of the object to be cooled can be stabilized against sudden fluctuations in the cooling load.
  • the cooling capacity of the use side circuit (20) can be quickly increased by adjusting the opening of the flow rate adjusting valve (25) of the bypass circuit (24). Can be increased or decreased. Accordingly, it is possible to improve the follow-up performance of the cooling capacity against particularly a sudden change in cooling load. As a result, the control temperature of the heat medium in the use side circuit (20) can be stabilized.
  • the fourth solution means only by adjusting the circulation amount of the heat medium, and according to the fifth solution means, only by adjusting the heating amount of the heating means (28), Since the amount of suppression of the cooling capacity is increased or decreased, the cooling capacity can be adjusted reliably and easily, and the control temperature can be stabilized.
  • the amount of cooling capacity to be suppressed is adjusted by heating a part of the heat medium cooled by the evaporator (14) and mixing it with the remaining heat medium, Moreover, since the amount of suppression is adjusted by adjusting one or both of the heating amount and the flow rate of the heat medium, the cooling capacity can be adjusted with high accuracy. Therefore, the control temperature can be further stabilized.
  • the use side circuit (20) is intended for circulating coolant oil that cools the spindle of the machine tool, a machine that requires high-precision temperature control.
  • the control temperature can be reliably stabilized even for the machine.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing control of the inverter compressor and the flow rate adjustment valve with respect to load fluctuations in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 3 of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 2 of Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Modification 3 of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing control of the inverter compressor and the flow rate adjustment valve with respect to load fluctuations in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 5.
  • FIG. 14 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 6.
  • FIG. 16 is a circuit diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 7.
  • Cooling oil circuit (use side circuit)
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 1 is connected to the refrigerant circuit (10) that circulates refrigerant and performs a refrigeration cycle, and is cooled to a predetermined temperature by being connected to the refrigerant circuit (10).
  • a cooling oil circuit (20) is provided as a use side circuit that supplies the cooling oil as a heat medium to the spindle (21) that is a rotating part of the machine tool.
  • the refrigerant circuit (10) is a closed circuit configured by sequentially connecting a variable capacity compressor (11), a condenser (12), an expansion mechanism (13), and an evaporator (14).
  • An oil circuit (20) is connected to the evaporator (14).
  • the compressor (11) is configured by an inverter compressor (11) capable of controlling the operation capacity by inverter-controlling the electric motor.
  • the condenser (12) is configured such that the refrigerant exchanges heat with air
  • the evaporator (14) is configured such that the refrigerant exchanges heat with the cooling oil.
  • the expansion mechanism (13) includes an electric expansion valve (13) whose opening degree can be continuously controlled.
  • the cooling oil circuit (20) is configured as a closed circuit that circulates cooling oil between the evaporator (14) of the refrigerant circuit (10) and the main shaft (21) of the machine tool. ) Outlet side and main shaft (21) An oil tank (22) and a pump (23) are sequentially provided between the mouth side. That is, the pump (23) flows the cooling oil cooled by the evaporator (14) to the main shaft (21).
  • the cooling oil circuit (20) is provided with a bypass circuit (24).
  • the bypass circuit (24) has one end on the inlet side connected between the pump (23) and the main shaft (21) of the machine tool, and the other end on the outlet side connected to the main shaft (21) and the evaporator. Connected to (14). That is, the bypass circuit (24) is configured as a circuit in which the cooling oil cooled by the evaporator (14) flows by bypassing the spindle (21) of the machine tool. Further, in the middle of the bypass circuit (24), one electric valve capable of continuously changing the opening degree is provided as a flow rate adjusting valve (25).
  • the bypass circuit (24) and the flow rate adjusting valve (25) constitute a capacity suppressing means (26) for suppressing the cooling capacity of the cooling oil supplied to the main spindle (21) of the machine tool and adjusting the amount of the suppression. Then!
  • This refrigeration system (1) mainly cools the main shaft (21) by adjusting the opening of the flow rate adjustment valve (25) of the bypass circuit (24) with the capacity of the inverter compressor (11) fixed. The ability is adjusted. That is, when the cooling load increases, the capacity suppression means (26) decreases the amount of suppression of the cooling capacity by reducing the opening of the flow rate adjustment valve (16), and conversely, when the cooling load decreases, The flow control valve (16) is configured to increase the degree of cooling capacity suppression by increasing the opening. In short, the capacity control means (17) adjusts the control capacity of the cooling capacity by adjusting the flow rate of the bypass circuit (24) to increase or decrease the amount of cooling oil flowing through the spindle (21) of the machine tool. Yes.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant from which the compressor (11) force is also discharged undergoes heat exchange with air when flowing through the condenser (12), and is condensed and liquefied.
  • This liquid refrigerant expands in the electric expansion valve (13) and becomes a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • this gas-liquid two-phase refrigerant flows through the evaporator (14), it absorbs heat from the cooling oil in the cooling oil circuit (20) and gasifies, and at that time, the cooling oil is cooled to a predetermined temperature. .
  • the refrigerant gasified by the evaporator (14) returns to the compressor (11), and the above-described compression, condensation, expansion, and evaporation steps are repeated in order.
  • the cooling oil circuit (20) the cooling oil cooled by the evaporator (14) Then, the oil flows through the oil tank (22) and the pump (23) to the spindle (21) of the machine tool, and the spindle (21) is cooled to a predetermined temperature. And the cooling oil which passed the said main axis
  • the refrigeration system (1) adjusts the flow rate of the bypass circuit (24) in a state where the frequency of the inverter is fixed at, for example, the maximum frequency against a sudden change in the cooling load on the main shaft (21).
  • the opening degree of the valve (25) is controlled. For example, as shown in FIG. 2, the case where the cooling load of the machine tool increases rapidly (see FIG. 2 (A)) will be described.
  • the cooling capacity exerted by the main shaft (21) decreases rapidly, and the control temperature of the cooling oil can be stabilized as described above.
  • the cooling capacity can be changed more quickly than in the step-by-step capacity control of the inverter compressor (11), thus improving the response of capacity control to sudden cooling load fluctuations. To do.
  • the frequency of the inverter is fixed to the maximum frequency, but may be fixed to the minimum frequency.
  • the opening degree of the flow rate adjustment valve (25) the cooling capacity can be adjusted quickly in response to sudden changes in the cooling load, and the opening degree of the flow rate adjustment valve (25) is increased.
  • the cooling capacity can be continuously reduced to a low capacity range where the capacity control of the compressor (11) cannot be achieved.
  • the cooling capacity of the cooling oil with respect to the main shaft (21) is suppressed, and the amount of suppression is adjusted according to the fluctuation of the cooling load.
  • the cooling capacity for the spindle (21) can be changed quickly. Therefore, stabilize the control temperature of the spindle (21). Can do.
  • the opening degree of the flow rate adjusting valve (25) the flow rate of cooling oil that bypasses the spindle (21) of the machine tool is adjusted to adjust the amount of cooling capacity suppression. Therefore, the cooling capacity of the cooling oil circuit (20) can be adjusted quickly and reliably. Therefore, it is possible to perform quick control even for a sudden change in cooling load.
  • the spindle on the use side is compared with the case where the cooling capacity of the evaporator (14) is adjusted by controlling the capacity of the compressor (11). (21) The rapid fluctuation of the cooling load can be quickly followed.
  • the inverter frequency is lowered.
  • the cooling capacity can be increased by increasing the flow rate of the bypass circuit (24) by increasing the flow rate of the flow control valve (25) while setting the value to a minimum and the operating capacity of the compressor (11) being minimized. It is possible to perform control to further reduce Therefore, the controllable range can be expanded compared to the case where only inverter control of the compressor (11) is performed.
  • a three-way valve capable of adjusting the flow is provided. It is. Specifically, in modification 1, the three-way valve is provided at the connection point on the inlet side of the bypass circuit (24) (see Fig. 3), and in modification 2, the three-way valve is provided at the connection point on the outlet side of the bypass circuit (24). Provided (see Figure 4).
  • the flow rate adjusting valve (25) of the bypass circuit (24) is provided, for example, with three electromagnetic valves (25a, 25b, 25c) arranged in parallel (Fig. 5).
  • the flow rate of the bypass circuit (24) is increased or decreased in stages, and the amount of cooling capacity suppression is adjusted.
  • the number of solenoid valves is not limited to this, and flow control can be performed more continuously as the number increases.
  • the arrangement of the oil tank (22) and the pump (23) of the first embodiment is changed, and the configuration of the bypass circuit (24) of the capacity suppression means (26) is changed. It is an example.
  • the oil tank (22) and the pump (23) are sequentially provided between the outlet side of the main shaft (21) and the inlet side of the evaporator (14). That is, the pump (23) returns the cooling oil that has flowed through the main shaft (21) to the evaporator (14).
  • the bypass circuit (24) has an inlet side connected between the pump (23) and the evaporator (14), and an outlet side connected between the evaporator (14) and the main shaft (21). That is, the bypass circuit (24) is configured as a circuit in which the cooling oil discharged from the pump (23) flows bypassing the evaporator (14).
  • one motor-operated valve capable of continuously adjusting the opening degree is provided as the flow rate adjusting valve (25) as in the first embodiment.
  • this capacity control means (26) the cooling oil once cooled to a predetermined temperature in the evaporator ( 14 ) joins with the cooling oil that has flowed through the bypass circuit (24) to raise the temperature. It is suppressed. That is, the capacity suppressing means (26) adjusts the amount of cooling capacity to be suppressed by adjusting the flow rate of the bypass circuit (24) to increase or decrease the temperature of the cooling oil supplied to the main shaft (21).
  • the flow rate adjustment valve (25) of the bypass circuit (24) is opened while the inverter frequency is fixed at the maximum frequency against sudden cooling load fluctuations on the main shaft (21). Degree control is performed. For example, when the cooling load fluctuates rapidly, the opening of the flow rate adjustment valve (25) is reduced while the inverter frequency is fixed at the maximum frequency, and the amount of cooling capacity suppression in the main shaft (21) is reduced. That is, the flow rate of the bypass circuit (24) decreases and the amount of cooling oil cooled by the evaporator (14) increases, so the temperature of the cooling oil supplied to the main shaft (21) quickly decreases. As a result, the cooling capacity exhibited by the main shaft (21) increases rapidly, so that the control temperature of the cooling oil can be stabilized. As a result, the responsiveness of the cooling capacity to sudden changes in the cooling load is improved compared to the capacity control by the S inverter. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
  • the capacity of the compressor (11) is increased by fixing the frequency of the inverter to the minimum frequency and increasing the opening of the flow regulating valve (25) to increase the amount of cooling capacity suppression.
  • the cooling capacity can be continuously reduced to a low capacity range that cannot be reached.
  • Modification 1, Modification 2 and Modification 3 of this embodiment are the same as the modifications of Embodiment 1 described above.
  • the three-way valve is installed at the connection point on the outlet side of the bypass circuit (24) (see Fig. 7)
  • the three-way valve is installed at the connection point on the inlet side of the bypass circuit (24)
  • the flow rate adjusting valve (25) is configured by providing three solenoid valves (25a, 25b, 25c) in parallel (see FIG. 9).
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 3 is an example in which the control method of the capacity suppression means (26) of Embodiment 1 is changed. That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 10, a cooling load fluctuation signal is received in advance from the machine tool side.
  • the frequency of the inverter is increased to the maximum frequency and fixed (see FIG. 10B). ).
  • increase the opening of the flow control valve (25) see Fig. 10 (C).
  • the opening of the flow control valve (25) is reduced (see Fig. 10 (C)) while the inverter is fixed at the maximum frequency.
  • the opening degree of the flow rate adjustment valve (25) is increased again and held until a predetermined time elapses. The inverter is fixed at the maximum frequency until the predetermined time has elapsed.
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 4 is an example in which the configuration of the capacity suppressing means (26) in Embodiment 2 is changed.
  • this embodiment has a bypass circuit (24) and Instead of providing the flow rate adjusting valve (25), the pump (23) constitutes the capacity suppressing means (26).
  • the pump (23) has a variable operating capacity by inverter-controlling the electric motor.
  • the capacity suppression means (26) adjusts the amount of suppression of the cooling capacity by adjusting the inverter frequency of the pump (23).
  • the inverter frequency of the compressor (11) is less than the amount of cooling oil that can be cooled by the evaporator (14) at the maximum frequency! /, So that the cooling oil circulates at a flow rate.
  • the inverter frequency is set.
  • the cooling load increases, the inverter frequency of the pump (23) is increased.
  • the cooling load decreases, the inverter frequency of the pump (23) is decreased.
  • the circulation amount of the cooling oil in the cooling oil circuit (20) increases or decreases, so that the cooling capacity of the main shaft (21) can be increased or decreased quickly.
  • Other configurations, operations, and effects are the same as those in the second embodiment.
  • the opening degree is continuously changed as a flow control valve (27) between the pump (23) and the evaporator (14) in the fourth embodiment.
  • One electric valve that can be used is provided.
  • this modification by adjusting the opening of the flow rate adjustment valve (27) while the capacity of the pump (23) is fixed, the circulation amount of the cooling oil circuit (20) is increased or decreased, and the cooling capacity is increased. The amount of suppression is adjusted. Therefore, the cooling capacity of the main shaft (21) can be adjusted quickly.
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 5 is an example in which the configuration of the capacity suppressing means (26) in Embodiment 1 is changed. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 13, instead of providing the bypass circuit (24) and the flow rate adjusting valve (25), the cooling oil is supplied between the pump (23) and the main shaft (21). A heater (28) as a heating means is provided. The heater (28) constitutes an ability suppressing means (26)!
  • the capacity suppressing means (26) suppresses the cooling capacity by heating the cooling oil once cooled by the evaporator (14) with the heater (28), and the heating amount of the heater (28).
  • the amount of cooling capacity can be adjusted by adjusting. Specifically, when the cooling load increases while the heater (28) is operating at a predetermined heating amount, the heating amount of the heater (28) is decreased to reduce the cooling load. When the load decreases, the heating amount of the heater (28) is increased. As a result, the temperature of the cooling oil supplied to the main shaft (21) is quickly adjusted, so that the cooling capacity of the main shaft (21) can be increased or decreased.
  • Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
  • the capacity suppressing means (26) is constituted by a flow rate adjusting valve (27) and a heater (28).
  • three heaters (28) of Embodiment 5 are provided in parallel by connecting solenoid valves (27a, 27b, 27c) and heaters (28) in series. It is. That is, the three solenoid valves (7b) function as flow rate adjustment valves (27).
  • the number of solenoid valves is not limited to this, and flow control can be performed more continuously as the number increases.
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 6 is an example in which the configuration of the capacity suppressing means (26) in Embodiment 1 is changed. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 15, the oil tank (22) of Embodiment 1 is provided as a low-temperature oil tank (22a) and has a high-temperature oil tank (22b). A nopass circuit (24) for bypassing 22a) is provided.
  • the bypass circuit (24) has an inlet side connected between the evaporator (14) and the low temperature oil tank (22a), and an outlet side connected between the low temperature oil tank (22a) and the pump (23). Has been. At the connection point on the outlet side, a three-way valve is provided as a flow control valve (25).
  • the bypass circuit (24) is provided with a heater (28) as a heating means upstream of the high-temperature oil tank (22b).
  • the bypass circuit (24), the flow rate adjusting valve (25), the high-temperature oil tank (22b) and the heater (28) constitute the capacity suppressing means (26).
  • the cooling oil once cooled by the evaporator (14) joins the cooling oil heated by the heater (28) of the bypass circuit (24) and is heated to suppress the cooling capacity. Is done.
  • the capacity control means (26) described above if the heating amount of the heater (28) is increased, the cooling capacity can be simply adjusted by opening the flow regulating valve (25) and adjusting the flow rate of the bypass circuit (24). Significant amount of suppression Can be adjusted to.
  • the temperature of the cooling oil supplied to the main shaft (21) can be quickly adjusted, and the control responsiveness can be improved even when the cooling load greatly fluctuates.
  • Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
  • the refrigeration apparatus (1) of Embodiment 7 is an example in which the configuration of the capacity suppressing means (26) in Embodiment 6 is changed. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 16, instead of the bypass circuit (24) of Embodiment 6 bypassing only the low temperature oil tank (22a), the evaporator (14) and the low temperature oil tank ( 22a) is bypassed.
  • the bypass circuit (24) has an inlet side connected between the main shaft (21) and the evaporator (14), and an outlet side connected between the low temperature oil tank (22a) and the pump (23). Connected between. At the connection point on the outlet side, a three-way valve is provided as a flow control valve (25).
  • the bypass circuit (24) is connected to the condenser (12) of the refrigerant circuit (10) between the connection point on the inlet side and the high-temperature oil tank (22b). That is, the condenser (12) is configured such that the refrigerant in the above embodiments exchanges heat between the refrigerant and the air, whereas the refrigerant and cooling oil exchange heat.
  • the cooling oil that has flowed to the bypass circuit (24) is heated by exchanging heat with the refrigerant in the condenser (12) and then heated in the evaporator (14) via the flow rate adjustment valve (25). Merge with cooled cooling oil. That is, in the present embodiment, the capacity suppressing means (26) uses the condenser (12) as a cooling oil heating means instead of the heater (28). Therefore, even if no cooling oil heating means is installed, the amount of cooling capacity can be greatly adjusted by adjusting the flow rate of the bypass circuit (24) by controlling the opening of the flow control valve (25). be able to. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
  • the present invention may be configured as follows for each of the above embodiments.
  • the heat medium of the use side circuit (20) is the cooling oil of the machine tool
  • the heat medium is a machining fluid (water or oil) for electric discharge machining, a workpiece of the machine tool.
  • the heating element such as the cooling liquid of the bed actuator (linear motor, etc.) that moves the motor, the cooling liquid of the oscillator of the laser processing machine, or the cooling liquid of the semiconductor As a liquid to be cooled.
  • the present invention is useful as a refrigeration apparatus including a utilization side circuit in which a heat medium circulates between an evaporator of a refrigerant circuit and an object to be cooled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

　冷媒回路（10）の蒸発器（14）で冷却された冷却油を工作機械との間で循環させる冷却油回路（20）を備えている。冷却油回路（20）には、冷却油が主軸（21）をバイパスして流れて主軸（21）に対する冷却能力を抑制するバイパス回路（24）が設けられ、該バイパス回路（24）に流量調整弁（25）が設けられている。この流量調整弁（25）の開度調整により、冷却能力の抑制量が調節されるので、圧縮機（11）をインバータ制御で容量制御するより早く冷却能力が制御される。

Description

冷凍装置
技術分野
[0001] 本発明は、可変容量圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とが順に接続された冷媒 回路を備え、上記蒸発器が、熱媒体の循環する利用側回路に接続される冷凍装置 に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、この種の冷凍装置は、例えば工作機械の主軸を冷却する冷却油が熱媒 体として循環する冷却油回路 (利用側回路)を冷媒回路の蒸発器に接続して、冷却 油を所定温度に冷却するために用いられている（例えば、特許文献 1参照)。この特 許文献 1の冷凍装置では、冷媒回路の圧縮機をインバータによる容量制御を行うこと により、蒸発器で温度制御した冷却油をポンプによって工作機械の主軸部に供給し ている。
特許文献 1：特開 2001— 165058号公報
[0003] —解決課題一
しかし、上記冷凍装置では、工作機械における急激な冷却負荷の変動に対して冷 却能力の調整が遅れるという問題があった。つまり、圧縮機のインバータによる容量 制御では、冷却油回路の冷却油の温度制御が速やかに行えない。これは、圧縮機を 保護するという理由力 周波数の変化速度が制限されて容量が段階的に変化するこ とになり、蒸発器の冷却能力の追従が遅れてしまうからである。
[0004] 本発明は、斯カる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒回 路で利用側回路の熱媒体を冷却する冷凍装置において、急激な冷却負荷の変動に 対して利用側回路の冷却能力の調整を圧縮機の容量制御で行うよりも速やかに行う ことである。
発明の開示
[0005] 本発明が講じた解決手段は、以下に示すものである。
[0006] 第 1の解決手段は、圧縮機 (11)と凝縮器 (12)と膨張機構 (13)と蒸発器 (14)とが順 に接続された冷媒回路 (10)と、上記蒸発器 (14)で冷却された熱媒体を被冷却物と の間で循環させる利用側回路 (20)とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、上 記利用側回路 (20)は、被冷却物に対する熱媒体の冷却能力を抑制し、被冷却物の 冷却負荷の変動状態に応じて冷却能力の抑制量を調節する能力抑制手段 (26)を 備えている。
[0007] 上記の解決手段では、冷媒回路（10)内で冷媒が圧縮機（11)、凝縮器 (12)、膨張 機構（13)、及び蒸発器（14)を順に流れることにより蒸気圧縮式冷凍サイクルが行わ れる。その際、蒸発器 (14)において冷媒が利用側回路 (20)の熱媒体力も吸熱し、該 熱媒体が冷却される。
[0008] この解決手段では、能力抑制手段（17)が被冷却物に対する熱媒体の冷却能力の 抑制量を調節することにより、被冷却物で発揮される冷却能力が調節される。すなわ ち、能力抑制手段（17)は、圧縮機（11)の所定容量に基いて利用側回路 (20)で発揮 されるべき冷却能力の一部を抑制し、その抑制量を被冷却物の冷却負荷に応じて増 減させる。したがって、圧縮機（11)の容量制御によるよりも速やかに被冷却物の冷却 能力が調整される。
[0009] 第 2の解決手段は、上記第 1の解決手段において、上記能力抑制手段 (26)は、熱 媒体が蒸発器（14)または被冷却物をバイパスして流れて被冷却物に対する熱媒体 の冷却能力を抑制するバイパス回路 (24)を備え、該バイパス回路 (24)に流量調整 弁 (25)が設けられている。そして、上記能力抑制手段 (26)は、流量調整弁 (25)で流 量調整することによって冷却能力の抑制量を調節する。
[0010] 上記の解決手段では、流量調整弁 (25)が、被冷却物の冷却負荷が増大すると、流 量を減少させて冷却能力の抑制量が減少するように調整され、被冷却物の冷却負荷 が減少すると、流量を増大させて冷却能力の抑制量が増大するように調整される。つ まり、この解決手段では、蒸発器（14)または被冷却物への熱媒体の供給量を調節し て冷却能力を抑制する。
[0011] 第 3の解決手段は、上記第 2の解決手段において、上記バイパス回路 (24)は、途 中で冷媒回路（10)の凝縮器 (12)に接続され、該凝縮器 (12)で熱媒体が冷媒と熱交 換して加熱されるように構成されて！、る。 [0012] 上記の解決手段では、バイパスした熱媒体が凝縮器（12)で加熱されるので、別の 加熱手段を設けなくても冷却能力の抑制量が大きくなる。したがって、冷却負荷の変 動量が大き ヽ場合でも速やかに対応できる。
[0013] 第 4の解決手段は、上記第 1の解決手段において、上記能力抑制手段 (26)は、利 用側回路 (20)における熱媒体の循環量を抑制して被冷却物に対する熱媒体の冷却 能力を抑制するように構成され、上記熱媒体の循環量を調整することによって冷却能 力の抑制量を調節する。
[0014] 上記の解決手段では、熱媒体の循環量を蒸発器 (14)の冷却能力に対応する循環 量よりも少なくすることで利用側回路 (20)における冷却能力が抑制される。そして、 被冷却物の冷却負荷が増大すると、循環量を増大させ、被冷却物の冷却負荷が減 少すると、循環量を減少させる。したがって、圧縮機（11)の容量制御によるより速や かに冷却能力が調節される。
[0015] 第 5の解決手段は、上記第 1の解決手段において、上記能力抑制手段 (26)は、蒸 発器（14)で冷却された熱媒体を加熱して被冷却物に対する熱媒体の冷却能力を抑 制する加熱手段 (28)を備えている。そして、上記能力抑制手段 (26)は、加熱手段 (2 8)の加熱量を調整することによって冷却能力の抑制量を調節する。
[0016] 上記の解決手段では、一旦蒸発器（14)で冷却された熱媒体を加熱してから被冷 却物へ供給することにより、冷却能力を抑制する。そして、加熱手段 (28)の加熱量を 調節するだけで、冷却能力の抑制量が調節されるので、速やかに冷却能力が制御さ れる。
[0017] 第 6の解決手段は、上記第 1の解決手段において、上記能力抑制手段 (26)は、流 量調整弁 (25)を有し、蒸発器 (14)の出口側と被冷却物との間の回路に並列接続さ れるバイパス回路 (24)を備え、該バイパス回路 (24)に熱媒体を加熱する加熱手段 (2 8)が設けられている。そして、上記能力抑制手段 (26)は、蒸発器（14)で冷却された 熱媒体をバイパス回路 (24)を通過した熱媒体と混合させて加温し、加熱手段 (28)及 び流量調整弁 (25)の少なくとも何れか一方を調整することによって冷却能力の抑制 量を調節する。
[0018] 上記の解決手段では、蒸発器（14)で冷却された熱媒体の一部がバイパス回路 (24 )に流れて加熱された後、蒸発器 (14)で冷却された残りの熱媒体と合流し、熱媒体全 体の温度が蒸発器（14)での冷却温度より高くなることで、冷却能力が抑制される。そ して、加熱手段 (32)の加熱量と流量調整弁 (25)による流量の何れか一方または双 方を調整することにより、冷却能力が速やかに増減される。
[0019] 第 7の解決手段は、上記第 2の解決手段において、上記利用側回路 (20)は、被冷 却物として工作機械の主軸を冷却し、熱媒体として冷却油が循環する回路である。
[0020] 上記の解決手段では、工作機械の主軸に対する冷却油の冷却能力が調節される 。したがって、この種の工作機械では精度の高い温度制御が要求される力 制御温 度が確実に安定する。
[0021] 効果
したがって、第 1の解決手段によれば、利用側回路 (20)で発揮される冷却能力を 抑制し、その抑制量を冷却負荷の変動に応じて調節するようにしたので、圧縮機（11 )のインバータ制御に比べて冷却能力を速やかに増減させることができる。したがつ て、急激な冷却負荷の変動に対して、被冷却物の制御温度を安定させることができ る。
[0022] また、第 2及び第 3の解決手段によれば、バイパス回路 (24)の流量調整弁 (25)の 開度を調整することにより、利用側回路 (20)の冷却能力を速やかに増減させることが できる。したがって、特に急激な冷却負荷の変動に対する冷却能力の追従性を向上 させることができる。この結果、利用側回路 (20)の熱媒体の制御温度を安定させるこ とがでさる。
[0023] 特に、第 3の解決手段によれば、バイパス回路 (24)の熱媒体が凝縮器（12)で加熱 されるので、冷却能力の抑制量が大きくなり、冷却能力を大幅に調節することができ る。したがって、冷却負荷の大幅変動に対しても制御温度を確実に安定させることが できる。
[0024] また、第 4の解決手段によれば、熱媒体の循環量を調節するだけで、また第 5の解 決手段によれば、加熱手段 (28)の加熱量を調節するだけで、冷却能力の抑制量を 増減させるようにしたので、確実に且つ簡易に冷却能力を調節でき、制御温度を安 定させることができる。 [0025] また、第 6の解決手段によれば、蒸発器（14)で冷却された熱媒体の一部を加熱し て残りの熱媒体に混合させることにより冷却能力の抑制量を調節し、しかも熱媒体の 加熱量及び流量の一方または双方を調節して抑制量を調節するようにしたので、高 精度に冷却能力を調節することができる。したがって、制御温度を一層安定させるこ とがでさる。
[0026] また、第 7の解決手段によれば、利用側回路 (20)は工作機械の主軸を冷却する冷 却油が循環するものを対象としたので、高精度な温度制御が必要な工作機械に対し ても制御温度を確実に安定させることができる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]図 1は、実施形態 1に係る冷凍装置の回路図である。
[図 2]図 2は、実施形態 1の負荷変動に対するインバータ圧縮機及び流量調整弁の 制御を示す特性図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1の変形例 1に係る冷凍装置の回路図である。
[図 4]図 4は、実施形態 1の変形例 2に係る冷凍装置の回路図である。
[図 5]図 5は、実施形態 1の変形例 3に係る冷凍装置の回路図である。
[図 6]図 6は、実施形態 2に係る冷凍装置の回路図である。
[図 7]図 7は、実施形態 2の変形例 1に係る冷凍装置の回路図である。
[図 8]図 8は、実施形態 2の変形例 2に係る冷凍装置の回路図である。
[図 9]図 9は、実施形態 2の変形例 3に係る冷凍装置の回路図である。
[図 10]図 10は、実施形態 3の負荷変動に対するインバータ圧縮機及び流量調整弁 の制御を示す特性図である。
[図 11]図 11は、実施形態 4に係る冷凍装置の回路図である。
[図 12]図 12は、実施形態 4の変形例に係る冷凍装置の回路図である。
[図 13]図 13は、実施形態 5に係る冷凍装置の回路図である。
[図 14]図 14は、実施形態 5の変形例に係る冷凍装置の回路図である。
[図 15]図 15は、実施形態 6に係る冷凍装置の回路図である。
[図 16]図 16は、実施形態 7に係る冷凍装置の回路図である。
符号の説明 1 冷凍装置
10 冷媒回路
11 インバータ圧縮機 (圧縮機)
12 凝縮器
13 電動膨張弁 (膨張機構）
14 蒸発器
20 冷却油回路 (利用側回路）
21 主軸 (工作機械）
24 バイパス回路
25 流里! ^整弁
26 能力抑制手段
28 ヒータ (加熱手段）
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[0030] 《発明の実施形態 1》
本実施形態 1の冷凍装置（1)は、図 1に示すように、冷媒が循環して冷凍サイクルを 行う冷媒回路（10)と、該冷媒回路（10)に接続して所定温度に冷却した冷却油を熱 媒体として工作機械の回転部分である主軸 (21)へ供給する利用側回路としての冷 却油回路 (20)とを備えている。上記冷媒回路（10)は、可変容量圧縮機（11)と凝縮 器 (12)と膨張機構 (13)と蒸発器 (14)とを順に接続することにより構成された閉回路 であり、上記冷却油回路 (20)が上記蒸発器（14)に接続されている。
[0031] 上記圧縮機（11)は、電動機をインバータ制御することにより運転容量を制御するこ とのできるインバータ圧縮機（11)により構成されている。上記凝縮器（12)は、冷媒が 空気と熱交換するように構成され、上記蒸発器 (14)は、冷媒が冷却油と熱交換する ように構成されている。また、上記膨張機構 (13)は、開度を連続的に制御可能な電 動膨張弁（13)により構成されて 、る。
[0032] 上記冷却油回路 (20)は、冷媒回路（10)の蒸発器 (14)と工作機械の主軸 (21)との 間で冷却油を循環させる閉回路に構成され、蒸発器 (14)の出口側と主軸 (21)の入 口側との間に油タンク（22)及びポンプ (23)が順に設けられている。つまり、このボン プ (23)は、蒸発器（14)で冷却された冷却油を主軸 (21)へ流している。そして、上記 冷却油回路 (20)には、バイパス回路 (24)が設けられて 、る。
[0033] このバイパス回路 (24)は、入口側である一端がポンプ (23)と工作機械の主軸 (21) との間に接続され、出口側である他端が主軸 (21)と蒸発器 (14)との間に接続されて いる。つまり、上記バイパス回路 (24)は、蒸発器（14)で冷却された冷却油が工作機 械の主軸 (21)をバイパスして流れる回路に構成されている。また、上記バイパス回路 (24)の途中には、流量調整弁 (25)として、開度を連続的に変化させることができる電 動弁が 1つ設けられている。そして、上記バイパス回路 (24)及び流量調整弁 (25)は 、工作機械の主軸 (21)へ供給する冷却油の冷却能力を抑制し、その抑制量を調節 する能力抑制手段 (26)を構成して!/ヽる。
[0034] この冷凍装置（1)は、主としてインバータ圧縮機（11)の容量を固定した状態でバイ パス回路 (24)の流量調整弁 (25)を開度調節して主軸 (21)における冷却能力が調節 される。つまり、上記能力抑制手段 (26)は、冷却負荷が増大した場合、流量調整弁（ 16)の開度を小さくして冷却能力の抑制量を減少させ、逆に冷却負荷が減少した場 合、流量調整弁（16)の開度を大きくして冷却能力の抑制量を増大させるように構成 されている。要するに、上記能力抑制手段（17)は、バイパス回路 (24)の流量を調節 することにより、工作機械の主軸 (21)を流れる冷却油量を増減させて冷却能力の抑 制量を調節している。
[0035] 運転動作
次に、この冷凍装置（1)の運転動作について説明する。
[0036] 上記冷媒回路（10)において、圧縮機（11)力も吐出された高温高圧のガス冷媒は、 凝縮器（12)を流れるときに空気と熱交換をして凝縮し、液化する。この液冷媒は電動 膨張弁（13)において膨張し、低圧の気液二相冷媒となる。そして、この気液二相冷 媒が蒸発器（14)を流れるときに冷却油回路 (20)の冷却油から吸熱してガス化すると ともに、その際に上記冷却油が所定温度に冷却される。上記蒸発器（14)でガス化し た冷媒は、圧縮機（11)に戻り、以上の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各行程が順に繰り 返される。一方、上記冷却油回路 (20)において、蒸発器（14)で冷却された冷却油は 、油タンク（22)及びポンプ (23)を通って工作機械の主軸（21)へ流れ、該主軸（21)が 所定温度に冷却される。そして、上記主軸 (21)を通った冷却油は、再び蒸発器（14) へ戻る。
[0037] 次に、この冷凍装置（1)は、主軸 (21)における急激な冷却負荷の変動に対し、イン バータの周波数を例えば最大周波数で固定した状態で、バイパス回路 (24)の流量 調整弁 (25)の開度制御が行われる。例えば、図 2に示すように、工作機械の冷却負 荷が急激に増大した場合 (図 2(A)参照）について説明する。
[0038] この場合、インバータの周波数を最大周波数に固定したまま（図 2(B)参照）、流量 調整弁 (25)の開度を小さくし (図 2(C)参照）、主軸 (21)における冷却能力の抑制量 を減少させる。つまり、上記バイパス回路 (24)の流量が減少し、主軸 (21)を流れる所 定温度状態の冷却油量が速やかに増大する。これにより、主軸 (21)で発揮される冷 却能力が速やかに増大する（図 2(D)参照)。したがって、冷却油の制御温度を安定さ せることができる（図 2(E)参照)。また、図示しないが、冷却負荷が急激に減少した場 合は、主軸 (21)で発揮される冷却能力が速やかに減少し、上記と同様に冷却油の 制御温度を安定させることができる。すなわち、本実施形態では、インバータ圧縮機（ 11)の段階的な容量制御に比べて、冷却能力を速やかに変化させることができるの で、急激な冷却負荷の変動に対する能力制御の応答性が向上する。
[0039] なお、本実施形態では、インバータの周波数を最大周波数に固定したが、最小周 波数に固定するようにしてもよい。その場合、流量調整弁 (25)の開度調節を行うこと により、同様に急激な冷却負荷の変動に対して冷却能力を速やかに調節できる上に 、流量調整弁 (25)の開度を大きくして冷却能力の抑制量を増大させることにより、圧 縮機（11)の容量制御が及ばない低能力の範囲まで冷却能力を連続的に落とすこと ができる。
[0040] 一実施形態 1の効果
以上のように、本実施形態によれば、主軸 (21)に対する冷却油の冷却能力を抑制 し、その抑制量を冷却負荷の変動に応じて調節するようにしたので、圧縮機（11)をィ ンバータ制御によって容量制御する場合に比べて、主軸 (21)に対する冷却能力を 速やかに変動させることができる。したがって、主軸 (21)の制御温度を安定させること ができる。
[0041] 具体的に、上記流量調整弁 (25)の開度調整により、工作機械の主軸 (21)をバイパ スする冷却油の流量を調節して冷却能力の抑制量を調節するようにしたので、速や かに且つ確実に冷却油回路 (20)の冷却能力を調節することができる。したがって、 特に急激な冷却負荷の変動に対しても迅速な制御が可能となる。
[0042] また、上記冷却油回路 (20)の冷却能力を調節させるので、圧縮機（11)の容量制御 によって蒸発器（14)の冷却能力を調節する場合に比べて、利用側である主軸 (21) の冷却負荷の急変動に迅速に追従させることができる。
[0043] さらに、従来はインバータ圧縮機（11)の容量可変範囲でしか冷却油回路 (20)の冷 却能力を制御できな力つたのに対し、本実施形態によれば、インバータ周波数を下 限値に設定して圧縮機（11)の運転容量を最小にした状態で流量調整弁 (25)の開度 を大きくし、該バイパス回路 (24)の流量を増やすようにすることにより、冷却能力をさ らに低下させる制御が可能となる。したがって、圧縮機（11)のインバータ制御のみを 行う場合に比べて制御可能範囲を拡げることができる。
[0044] また、上記インバータ圧縮機（11)の周波数とバイパス回路 (24)の流量調整弁 (25) と冷媒回路（10)の電動膨張弁（13)の 3つを同時に制御すると、バイパス回路 (24)に よる対応能力幅が広がるため、制御の応答性が向上する。
[0045] 一実施形態 1の変形例
先ず、変形例 1及び変形例 2は、上記バイパス回路 (24)の途中に流量調整弁 (25) として電動弁を用いたのに代えて、流量調整が可能な三方弁を設けるようにしたもの である。具体的に、変形例 1は三方弁がバイパス回路 (24)の入口側の接続点に設け られ (図 3参照）、変形例 2は三方弁がバイパス回路 (24)の出口側の接続点に設けら れている（図 4参照)。
[0046] また、変形例 3は、上記バイパス回路 (24)の流量調整弁 (25)を、例えば 3つの電磁 弁（25a,25b,25c)を並列にして設けるようにしたものである（図 5参照）。この場合、各 電磁弁 (25a,25b,25c)を開閉させることにより、バイパス回路 (24)の流量が段階的に 増減され、冷却能力の抑制量が調節される。なお、電磁弁の数量はこれに限らず、 多いほど連続的に近い流量制御を行うことができる。また、電磁弁とキヤビラリチュー ブを直列に接続したものを複数並列にして設けてもょ ヽ。
[0047] 《発明の実施形態 2》
本実施形態 2の冷凍装置（1)は、実施形態 1の油タンク (22)及びポンプ (23)の配 置を変更し、能力抑制手段 (26)のバイパス回路 (24)の構成を変更した例である。
[0048] 図 6に示すように、上記油タンク（22)及びポンプ (23)は、主軸（21)の出口側と蒸発 器（14)の入口側との間に順に設けられている。つまり、このポンプ (23)は、主軸（21) を流れた冷却油を蒸発器（14)へ戻している。一方、上記バイパス回路 (24)は、入口 側がポンプ (23)と蒸発器 (14)との間に接続され、出口側が蒸発器 (14)と主軸 (21)と の間に接続されている。つまり、上記バイパス回路 (24)は、ポンプ (23)より吐出され た冷却油が蒸発器（14)をバイパスして流れる回路に構成されている。また、このバイ パス回路 (24)の途中には、流量調整弁 (25)として、上記実施形態 1と同様に開度を 連続的に調整することのできる電動弁が 1つ設けられている。この能力抑制手段 (26) では、一旦蒸発器（14)で所定温度に冷却された冷却油がバイパス回路 (24)を流れ た冷却油と合流して昇温することで、その分冷却能力が抑制される。すなわち、上記 能力抑制手段 (26)は、バイパス回路 (24)の流量を調節することにより、主軸 (21)へ 供給する冷却油の温度を上下させて冷却能力の抑制量を調節している。
[0049] この実施形態においても、主軸 (21)における急激な冷却負荷の変動に対し、イン バータの周波数を最大周波数で固定した状態で、バイパス回路 (24)の流量調整弁（ 25)の開度制御が行われる。例えば、冷却負荷が急激に変動した場合、インバータの 周波数を最大周波数に固定したまま、流量調整弁 (25)の開度を小さくし、主軸 (21) における冷却能力の抑制量を減少させる。つまり、上記バイパス回路 (24)の流量が 減少し、蒸発器（14)で冷却される冷却油量が増大するので、主軸 (21)へ供給される 冷却油の温度が速やかに低下する。これにより、主軸 (21)で発揮される冷却能力が 速やかに増大するので、冷却油の制御温度を安定させることができる。この結果、急 激な冷却負荷の変動に対する冷却能力の応答性力 Sインバータによる容量制御に比 ベて向上する。その他の構成、作用及び効果は上記実施形態 1と同様である。
[0050] なお、この形態でも、インバータの周波数を最小周波数に固定し、流量調整弁 (25) の開度を大きくして冷却能力の抑制量を増大させることにより、圧縮機（11)の容量制 御が及ばない低能力の範囲まで冷却能力を連続的に落とすことができる。
[0051] 実施形態 2の変形例
この実施形態の変形例 1、変形例 2及び変形例 3は、上記実施形態 1の各変形例と 同様である。つまり、変形例 1は三方弁をバイパス回路 (24)の出口側の接続点に設 け（図 7参照）、変形例 2は三方弁をバイパス回路 (24)の入口側の接続点に設け（図 8参照）、変形例 3は流量調整弁 (25)を 3つの電磁弁 (25a,25b,25c)を並列に設けて 構成したものである（図 9参照)。
[0052] 《発明の実施形態 3》
本実施形態 3の冷凍装置（1)は、実施形態 1の能力抑制手段 (26)の制御方法を変 更した例である。つまり、本実施形態 3は、図 10に示すように、工作機械側から冷却 負荷の変動信号を事前に受け取るようにしたものである。
[0053] 具体的に、本実施形態では、冷却負荷が例えば増大する所定時間前に増大の変 動信号を受け取ると、インバータの周波数を最大周波数まで増大させて固定する（図 10(B)参照)。その際、流量調整弁 (25)の開度も大きくする（図 10(C)参照)。そして、 実際に冷却負荷が増大すると（図 10(A)参照）、インバータを最大周波数で固定した まま、流量調整弁 (25)の開度を小さくする（図 10(C)参照)。続いて、冷却負荷が減 少すると、再び流量調整弁 (25)の開度を大きくして所定時間が経過するまで保持す る。この所定時間が経過するまで、インバータを最大周波数で固定させる。この場合 も、主軸 (21)で発揮される冷却能力が速やかに増大し（図 10(D)参照）、冷却油の制 御温度を安定させることができる（図 10(E)参照)。なお、冷却負荷が減少する場合は 、予めインバータの周波数を減少させることになる。
[0054] このように、本実施形態では、冷却負荷が変動する前にインバータの周波数を変動 状態に応じて予め変更するようにしたので、冷却能力を無駄に抑制することがなぐ 圧縮機（11)のエネルギー効率を向上させることができる。その他の構成、作用及び 効果は実施形態 1と同様である。
[0055] 《発明の実施形態 4》
本実施形態 4の冷凍装置（1)は、実施形態 2における能力抑制手段 (26)の構成を 変更した例である。つまり、本実施形態は、図 11に示すように、バイパス回路 (24)及 び流量調整弁 (25)を設けるのに代えて、ポンプ (23)が能力抑制手段 (26)を構成す るようにしたものである。このポンプ (23)は、電動機をインバータ制御することにより運 転容量が可変に構成されている。
[0056] この場合、能力抑制手段 (26)は、ポンプ (23)のインバータ周波数を調節することに より、冷却能力の抑制量を調節する。具体的に、例えば圧縮機（11)のインバータ周 波数が最大周波数における蒸発器（14)で冷却可能な冷却油量より少な!/、流量で冷 却油が循環するようにポンプ (23)のインバータ周波数を設定し、冷却負荷が増大し た場合はポンプ (23)のインバータ周波数を増大させ、冷却負荷が減少した場合はポ ンプ (23)のインバータ周波数を減少させる。これにより、冷却油回路 (20)における冷 却油の循環量が増減するので、主軸 (21)における冷却能力を速やかに増減させるこ とができる。その他の構成、作用及び効果は実施形態 2と同様である。
[0057] 実施形態 4の変形例
この実施形態の変形例は、図 12に示すように、実施形態 4におけるポンプ (23)と蒸 発器 (14)との間に流量調整弁 (27)として開度を連続的に変化させることができる電 動弁を 1つ設けるようにしたものである。つまり、本変形例では、ポンプ (23)の容量が 固定された状態で流量調整弁 (27)の開度調節を行うことにより、冷却油回路 (20)の 循環量が増減して冷却能力の抑制量が調節される。したがって、主軸 (21)における 冷却能力を速やかに調節することができる。
[0058] 《発明の実施形態 5》
本実施形態 5の冷凍装置（1)は、実施形態 1における能力抑制手段 (26)の構成を 変更した例である。つまり、本実施形態は、図 13に示すように、バイパス回路 (24)及 び流量調整弁（25)を設けるのに代えて、ポンプ (23)と主軸（21)との間に冷却油の加 熱手段であるヒータ (28)を設けるようにしたものである。そして、このヒータ (28)が能 力抑制手段 (26)を構成して!/、る。
[0059] この場合、能力抑制手段 (26)は、蒸発器（14)で一旦冷却された冷却油をヒータ (2 8)で加熱することで冷却能力を抑制し、ヒータ (28)の加熱量を調節することによって その冷却能力の抑制量を調節する。具体的に、ヒータ (28)が所定の加熱量で運転し ている状態で、冷却負荷が増大した場合はヒータ (28)の加熱量を減少させ、冷却負 荷が減少した場合はヒータ (28)の加熱量を増大させる。これにより、主軸 (21)へ供給 する冷却油の温度が速やかに調節されるので、主軸 (21)における冷却能力を速や 力に増減させることができる。その他の構成、作用及び効果は実施形態 1と同様であ る。
[0060] 一実施形態 5の変形例
この実施形態の変形例は、図 14に示すように、能力抑制手段 (26)を流量調整弁（ 27)とヒータ（28)とにより構成するようにしたものである。具体的に、本変形例は、上記 実施形態 5のヒータ (28)を、電磁弁 (27a,27b,27c)とヒータ（28)を直列に接続したもの を 3つ並列に設けるようにしたものである。つまり、 3つの電磁弁（7b)が流量調整弁 (2 7)として機能する。この場合、各電磁弁 (27a,27b,27c)を開閉させることにより、ヒータ (28)で加熱される冷却油量が段階的に増減され、冷却能力の抑制量が調節される。 なお、電磁弁の数量はこれに限らず、多いほど連続的に近い流量制御を行うことが できる。
[0061] 《発明の実施形態 6》
本実施形態 6の冷凍装置（1)は、実施形態 1における能力抑制手段 (26)の構成を 変更した例である。つまり、本実施形態は、図 15に示すように、実施形態 1の油タンク (22)が低温油タンク（22a)として設けられ、高温油タンク（22b)を有してその低温油タ ンク（22a)をバイパスするノ ィパス回路（24)が設けられて 、る。
[0062] 上記バイパス回路 (24)は、入口側が蒸発器（14)と低温油タンク (22a)との間に接続 され、出口側が低温油タンク（22a)とポンプ (23)との間に接続されている。その出口 側の接続点には、流量調整弁 (25)として三方弁が設けられている。また、上記バイパ ス回路 (24)は、高温油タンク (22b)の上流に加熱手段であるヒータ（28)が設けられて いる。そして、上記バイパス回路 (24)、流量調整弁 (25)、高温油タンク (22b)およびヒ ータ (28)が能力抑制手段 (26)を構成して!/、る。
[0063] この場合、蒸発器（14)で一旦冷却された冷却油がバイパス回路 (24)のヒータ (28) で加熱された冷却油と合流して昇温されることで、冷却能力が抑制される。つまり、上 記能力抑制手段 (26)では、ヒータ (28)の加熱量を上げれば、流量調整弁 (25)を開 度制御してバイパス回路 (24)の流量を調節するだけで、冷却能力の抑制量を大幅 に調節することができる。これにより、主軸 (21)へ供給する冷却油の温度を速やかに 調節することができると共に、冷却負荷の大幅な変動に対しても制御の応答性を向 上させることができる。その他の構成、作用及び効果は実施形態 1と同様である。
[0064] 《発明の実施形態 7》
本実施形態 7の冷凍装置（1)は、実施形態 6における能力抑制手段 (26)の構成を 変更した例である。つまり、本実施形態は、図 16に示すように、実施形態 6のバイパ ス回路 (24)が低温油タンク（22a)のみをバイパスしたのに代えて、蒸発器（14)及び 低温油タンク（22a)をバイパスするようにしたものである。
[0065] 具体的に、上記バイパス回路 (24)は、入口側が主軸 (21)と蒸発器（14)との間に接 続され、出口側が低温油タンク（22a)とポンプ (23)との間に接続されている。その出 口側の接続点には、流量調整弁 (25)として三方弁が設けられている。また、上記バ ィパス回路 (24)は、入口側の接続点と高温油タンク (22b)の間が冷媒回路（10)の凝 縮器（12)に接続されている。つまり、この凝縮器（12)は、上記各実施形態における 凝縮器が冷媒と空気とを熱交換させるのに対し、冷媒と冷却油とが熱交換するよう〖こ 構成されている。
[0066] この場合、バイパス回路 (24)に流れた冷却油は、凝縮器 (12)で冷媒と熱交換して 加熱された後、流量調整弁 (25)を介して蒸発器（14)で冷却された冷却油と合流する 。すなわち、本実施形態では、能力抑制手段 (26)が冷却油の加熱手段としてヒータ（ 28)に代わりに凝縮器（12)を利用している。したがって、冷却油の加熱手段を別途設 けなくても、流量調整弁 (25)を開度制御してバイパス回路 (24)の流量を調節すること により、冷却能力の抑制量を大幅に調節することができる。その他の構成、作用及び 効果は実施形態 1と同様である。
[0067] 《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
[0068] 上記実施形態では利用側回路 (20)の熱媒体が工作機械の冷却油である場合に ついて説明したが、熱媒体は、放電加工の加工液 (水や油）、工作機械のワークを移 動させるベッドのァクチユエータ（リニアモータなど）の冷却液、レーザー加工機の発 振部の冷却液、あるいは半導体の冷却液など、発熱体を直接的あるいは間接的に 冷却する各種液体としてもょ ヽ。
[0069] なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、 あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
産業上の利用可能性
[0070] 以上説明したように、本発明は、冷媒回路の蒸発器と被冷却物との間で熱媒体が 循環する利用側回路を備えた冷凍装置として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機 (11)と凝縮器 (12)と膨張機構 (13)と蒸発器 (14)とが順に接続された冷媒 回路 (10)と、上記蒸発器 (14)で冷却された熱媒体を被冷却物との間で循環させる利 用側回路 (20)とを備えた冷凍装置であって、
上記利用側回路 (20)は、被冷却物に対する熱媒体の冷却能力を抑制し、被冷却 物の冷却負荷の変動状態に応じて冷却能力の抑制量を調節する能力抑制手段 (26 )を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
[2] 請求項 1において、
上記能力抑制手段 (26)は、熱媒体が蒸発器 (14)または被冷却物をバイパスして 流れて被冷却物に対する熱媒体の冷却能力を抑制するバイパス回路 (24)を備え、 該バイパス回路 (24)に流量調整弁 (25)が設けられ、
上記能力抑制手段 (26)は、流量調整弁 (25)で流量調整することによって冷却能 力の抑制量を調節する
ことを特徴とする冷凍装置。
[3] 請求項 2において、
上記バイパス回路 (24)は、途中で冷媒回路（10)の凝縮器 (12)に接続され、該凝 縮器 (12)で熱媒体が冷媒と熱交換して加熱されるように構成されて!ヽる
ことを特徴とする冷凍装置。
[4] 請求項 1において、
上記能力抑制手段 (26)は、利用側回路 (20)における熱媒体の循環量を抑制し て被冷却物に対する熱媒体の冷却能力を抑制するように構成され、上記熱媒体の循 環量を調整することによって冷却能力の抑制量を調節する
ことを特徴とする冷凍装置。
[5] 請求項 1において、
上記能力抑制手段 (26)は、蒸発器 (14)で冷却された熱媒体を加熱して被冷却 物に対する熱媒体の冷却能力を抑制する加熱手段 (28)を備え、
上記能力抑制手段 (26)は、加熱手段 (28)の加熱量を調整することによって冷却 能力の抑制量を調節する
ことを特徴とする冷凍装置。
[6] 請求項 1において、
上記能力抑制手段 (26)は、流量調整弁 (25)を有し、蒸発器 (14)の出口側と被冷 却物との間の回路に並列接続されるバイパス回路 (24)を備え、該バイパス回路 (24) に熱媒体を加熱する加熱手段 (28)が設けられ、
上記能力抑制手段 (26)は、蒸発器（14)で冷却された熱媒体をバイパス回路 (24) を通過した熱媒体と混合させて加温し、加熱手段 (28)及び流量調整弁 (25)の少なく とも何れか一方を調整することによって冷却能力の抑制量を調節する
ことを特徴とする冷凍装置。
[7] 請求項 2において、
上記利用側回路 (20)は、被冷却物として工作機械の主軸を冷却し、熱媒体とし て冷却油が循環する回路である
ことを特徴とする冷凍装置。
PCT/JP2006/300178 2005-01-13 2006-01-11 冷凍装置 WO2006075592A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005006518A JP2006194518A (ja) 2005-01-13 2005-01-13 冷凍装置
JP2005-006518 2005-01-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006075592A1 true WO2006075592A1 (ja) 2006-07-20

Family

ID=36677617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2006/300178 WO2006075592A1 (ja) 2005-01-13 2006-01-11 冷凍装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2006194518A (ja)
WO (1) WO2006075592A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106642775A (zh) * 2017-02-17 2017-05-10 珠海格力电器股份有限公司 冷却系统及冷却控制方法
CN110216803A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 株式会社迪思科 恒温水提供装置
TWI676521B (zh) * 2019-02-27 2019-11-11 哈伯精密股份有限公司 熱交換系統

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5385046B2 (ja) * 2009-07-31 2014-01-08 シチズンホールディングス株式会社 流動体供給装置および流動体供給装置を備えた工作機械
CN102126160A (zh) * 2010-12-30 2011-07-20 苏州永添设备有限公司 内置式冷却过滤装置
KR101473950B1 (ko) * 2013-07-23 2014-12-17 송인호 온도조절수단이 구비된 절삭가공용 오일미스트 제조공급장치
DE102014001022A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Liebherr-Transportation Systems Gmbh & Co. Kg Fahrzeugkühlkreislauf
CN104089347B (zh) * 2014-06-24 2017-04-12 广东申菱环境系统股份有限公司 一种低温风冷冷水机组及其控制方法
JP6438717B2 (ja) * 2014-09-09 2018-12-19 株式会社竹中工務店 冷却システム
KR101653955B1 (ko) * 2014-12-31 2016-09-05 주식회사 블루텍 기계장치용 통합 쿨링 시스템
KR101742300B1 (ko) 2016-05-13 2017-05-31 김승일 온도 조절 기능을 가진 cnc 선반
JP6749792B2 (ja) * 2016-05-27 2020-09-02 伸和コントロールズ株式会社 温度制御装置
JP6884387B2 (ja) * 2017-10-30 2021-06-09 伸和コントロールズ株式会社 液体温調装置及びそれを用いた温調方法
WO2019193686A1 (ja) * 2018-04-04 2019-10-10 三菱電機株式会社 空気調和システムの制御装置、室外機、中継機、熱源機および空気調和システム
TWM584727U (zh) * 2019-05-20 2019-10-11 正鴻科技有限公司 對工具機主軸提供升降溫效果之輔助裝置
WO2023042268A1 (ja) * 2021-09-14 2023-03-23 三菱電機株式会社 空気調和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0180305U (ja) * 1987-11-16 1989-05-30
JPH074758A (ja) * 1993-06-14 1995-01-10 Mitsubishi Electric Corp 冷却装置
JP2001165058A (ja) * 1999-12-14 2001-06-19 Daikin Ind Ltd 液体冷却装置の温度制御装置
JP2004003753A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Tokyo Electron Ltd 冷媒の温度制御方法、冷却方法及び冷却装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0180305U (ja) * 1987-11-16 1989-05-30
JPH074758A (ja) * 1993-06-14 1995-01-10 Mitsubishi Electric Corp 冷却装置
JP2001165058A (ja) * 1999-12-14 2001-06-19 Daikin Ind Ltd 液体冷却装置の温度制御装置
JP2004003753A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Tokyo Electron Ltd 冷媒の温度制御方法、冷却方法及び冷却装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106642775A (zh) * 2017-02-17 2017-05-10 珠海格力电器股份有限公司 冷却系统及冷却控制方法
CN110216803A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 株式会社迪思科 恒温水提供装置
CN110216803B (zh) * 2018-03-01 2022-06-28 株式会社迪思科 恒温水提供装置
TWI676521B (zh) * 2019-02-27 2019-11-11 哈伯精密股份有限公司 熱交換系統

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006194518A (ja) 2006-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006075592A1 (ja) 冷凍装置
WO2006046394A1 (ja) 冷凍装置
JP3863480B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP3952951B2 (ja) 冷凍装置
EP2232230B1 (en) Refrigeration system comprising a test chamber with temperature and humidity control
WO2007015421A1 (ja) 工作機械の温度制御方法および装置
JP2004340470A (ja) 冷凍装置
WO2017203655A1 (ja) ヒートポンプ式空調給湯装置
WO2014196662A1 (ja) 恒温液循環装置及び恒温液の温度調整方法
JP2010281492A (ja) 空気調和機
JP5481838B2 (ja) ヒートポンプサイクル装置
US11137164B2 (en) Control systems and methods for heat pump systems
JP6714696B2 (ja) 半導体検査装置用の冷却装置
WO2019167250A1 (ja) 空気調和機
JP2011052913A (ja) ポンプ循環量制御温度調節装置
US11353234B2 (en) Air conditioning system
WO2019167249A1 (ja) 空気調和機
AU2020360865B2 (en) A heat pump
JPH07151441A (ja) 液体冷却装置の液温制御装置
JP7068861B2 (ja) チラーシステム
JP5268857B2 (ja) 温度調整装置
JP2006189254A (ja) 冷凍サイクル装置
JP6637874B2 (ja) 温度制御装置
JP5286324B2 (ja) 加熱・冷却温度制御装置
JP2007327720A (ja) ヒートポンプの冷凍回路

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06711527

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 6711527

Country of ref document: EP