JP4626000B2 - 液体冷却装置の温度制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍回路を利用して工作機械等の機器で用いる冷却液を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分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
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―１０４９９４号公報に示されるように、モータ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っても冷却液の温度が略一定温度になるように圧縮機をインバータ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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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であっても、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ー消費が行われていることとなり、改良の余地があった。
【０００４】
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タも不要となり、このインバータを有効利用することが望ましい。
【０００５】
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エネルギーの消費を抑制することにある。
【０００６】
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インバータの制御態様に改良を加えることにより、インバータを有効利用するようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００８】
具体的には、この発明では、図４及び図６に示すように、モータ（１１）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（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が前提である。
【０００９】
そして、上記循環ポンプ（１２）のモータ（１１）の運転周波数及び上記圧縮機（１５）のモータ（１４）の運転周波数を変えるインバータ（２８）と、そのインバータ（２８）により上記循環ポンプ（１２）のモータ（１１）の運転周波数を制御することで、該循環ポンプ（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）と、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タ（２８）の出力を、圧縮機（１５）のモータ（１４）と循環ポンプ（１２）のモータ（１１）とに切り換える切換手段（３３）とを設ける。
【００１０】
上記の構成により、切換手段（３３）によりインバータ（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）のモータ（１４）と循環ポンプ（１２）のモータ（１１）とに切り換えられる。例えば通常時にはインバータ（２８）の出力は圧縮機（１５）のモータ（１４）に用いられ、循環ポンプ（１２）のモータ（１１）にはインバータ（２８）を経由しない通常の電源が供給される。この循環ポンプ（１２）のモータ（１１）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。
【００１１】
一方、例えば機器（１）の休止等で冷却液の循環量を下げるときには、インバータ（２８）の出力は圧縮機（１５）のモータ（１４）から循環ポンプ（１２）のモータ（１１）に切り換えられ、圧縮機（１５）の運転が停止されるとともに、冷却液循環量制御手段（２７）により、循環ポンプ（１２）の運転周波数がインバータ（２８）により制御されて、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、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、インバータ（２８）によりモータ（１１）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ー化を図ることができる。
【００１２】
また、このように同じ１つのインバータ（２８）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ータ（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つのインバータの出力を圧縮機（１５）及び循環ポンプ（１２）にそれぞれ独立して接続する場合に比べ、インバータの必要数を低減してコストダウンを図るとともに、インバータの出力により循環ポンプ（１２）を通常運転するときのインバータ効率分の電力ロスを低減することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明では、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する。
【００１４】
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。
【００１５】
上記第２の目的を達成すべく、請求項３の発明では、モータ（１１）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（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（１４）の運転周波数を制御するインバータ（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タ（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）を設ける。
【００１６】
この発明の構成によると、切換手段（３３）によりインバータ（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）のモータ（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、インバータ（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、インバータ（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、インバータ（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、インバータ（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。
【００１７】
請求項４の発明では、上記他の電気作動手段は、循環ポンプ（１２）のモータ（１１）、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）のいずれかとする。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）をインバータ（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。
【００１８】
請求項５の発明では、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する。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。
【００１９】
請求項６の発明では、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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
図４は本発明の実施形態の全体構成を示し、（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って、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ーバ（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。
【００２１】
（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）のリザーバ（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、電動モータからなるポンプモータ（１１）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）を経てリザーバ（４）内に戻った冷却油を油ポンプ（１２）により吸引してリザーバ（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。
【００２２】
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タ（２４）とが設けられている。上記冷却装置（１３）は、電動モータからなる圧縮機モータ（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ャピラリチューブ（１７）と、このキャピラリチューブ（１７）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、電動モータからなるファンモータ（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。
【００２３】
また、上記電気ヒータ（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タ（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。
【００２４】
上記オイルコン（７）には、上記圧縮機（１５）のモータ（１４）、油ポンプ（１２）のモータ（１１）、電気ヒータ（２４）及び電動ファン（２２）のモータ（２１）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、上記主機制御ユニット（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タ（ＴＨ１）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タ（ＴＨ２）と、オイルコン（７）の内部の雰囲気温度を検出する空気温度サーミスタ（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タ（ＴＨ４）との各検出信号が入力されている。尚、上記出口油温サーミスタ（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。
【００２５】
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（２７）と、電源周波数を変更可能なインバータ（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／ＯＦＦ信号の組合せや、モード選択指令信号、サーミスタ（ＴＨ１）〜（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。
【００２６】
そして、上記インバータ（２８）の出力は、インバータ切換回路（２９）により上記油ポンプ（１２）、圧縮機（１５）、電動ファン（２２）の各モータ（１１），（１４），（２１）又は電気ヒータ（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）、ヒータ（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（３０ａ）は商用電源に、またＯＮ接点（３０ｂ）は第２リレー（３１）の第１接点（３１ｂ）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（３１ｃ）は上記インバータ（２８）に、また可動接点（３１ａ）は対象機器（圧縮機（１５）、油ポンプ（１２）、ヒータ（２４）又はファン（２２））にそれぞれ接続されており、この合計８つのリレー（３０），（３０），…，（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）の各モータ（１１），（１４），（２１）又は電気ヒータ（２４）のいずれか１つの対象機器にインバータ（２８）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（３１ａ）を第２接点（３１ｃ）に、また第１リレー（３０）の可動接点（３０ａ）をＯＮ接点（３０ｂ）にそれぞれ切り換えたときに、圧縮機（１５）にインバータ（２８）の出力を接続して圧縮機モータ（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）又は電気ヒータ（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。
【００２７】
図６（ａ）に示すように、上記制御ユニット（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タ（２８）に対しポンプモータ（１１）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（１１）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。
【００２８】
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、運転モードを選択する。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中の可変流量モード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。
【００２９】
【表１】

【００３０】
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タ（ＴＨ１）〜（ＴＨ４）の出力信号であってもよい。
【００３１】
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、制御ユニット（２６）の温度制御部（２７）ではなくて主機制御ユニット（５）に設け、この主機制御ユニット（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）のポンプモータ（１１）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きる。
【００３２】
ここで、上記制御ユニット（２６）において、インバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）の圧縮機モータ（１４）又は油ポンプ（１２）のポンプモータ（１１）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Ｓ１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Ｓ２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）。
【００３３】
ステップＳ３では、上記ステップＳ２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ＹＥＳのときにはステップＳ４に進んで、現在の運転モー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Ｓ１に戻るが、判定がＹＥＳのときには、ステップＳ５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Ｓ６でインバータ（２８）に運転指令を出力した後にステップＳ１に戻る。
【００３４】
一方、上記ステップＳ３の判定がＮＯのときには、ステップＳ７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Ｓ８に進み、上記ステップＳ３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Ｓ９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Ｓ１０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Ｓ１１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Ｓ１に戻る。
【００３５】
また、上記ステップＳ８の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ１２においてインバータ（２８）に停止指令を出力し、ステップＳ１３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タ（２８）と油ポンプ（１２）との間の回路を遮断し、ステップＳ１４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Ｓ１５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ータ（２８）と圧縮機（１５）との間の回路を接続した後、上記ステップＳ１１に進む。
【００３６】
これに対し、上記ステップＳ７の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ１６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Ｓ１に戻る。ステップＳ１６の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ１７に進み、インバータ（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Ｓ１８においてインバータ（２８）に停止指令を出した後、それぞれステップＳ１９に進む。このステップＳ１９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バータ（２８）と圧縮機（１５）との間の回路を遮断し、ステップＳ２０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）との間の回路を遮断する。次のステップＳ２１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ータ（２８）と油ポンプ（１２）との間の回路を接続し、ステップＳ２２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Ｓ２３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Ｓ２４でインバータ（２８）に運転指令を出力した後に上記ステップＳ１１に進む。
【００３７】
この実施形態においては、上記ステップＳ１，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）からのモード選択のためのＯＮ／ＯＦＦ信号の組合せを検出するようにしている。
【００３８】
また、ステップＳ２１〜Ｓ２４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。
【００３９】
したがって、この実施形態においては、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）側の主機制御ユニット（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ＯＮ／ＯＦＦ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ＯＦＦ状態）、オイルコン（７）における油ポンプ（１２）のポンプモータ（１１）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）にインバータ（２８）が接続されて、該インバータ（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、この液冷媒はキャピラリチューブ（１７）で減圧された後に蒸発器（１８）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ーバ（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。
【００４０】
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、上記主制御ユニット（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（１５）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、インバータ（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ータ（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）はインバータ（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。
【００４１】
また、同じ１つのインバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）又は油ポンプ（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ータ（２８）を油ポンプ（１２）の運転に有効に利用することができ、２つのインバータ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（後述する実施形態２）に比べ、インバータ（２８）の必要数を低減してコストダウンを図ることができ、またインバータ（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インバータ効率分の電力ロスを低減することができる。
【００４２】
以上の説明では、インバータ（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、このインバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）とヒータ（２４）との間で切り換えるようにしてもよい。すなわち、図７はインバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）とヒータ（２４）との間で切り換える場合の制御ユニット（２６）の温度制御部（２７）の構成を示し、この温度制御部（２７）は、インバータ切換回路（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（３０），（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ータ（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タ（ＴＨ１），（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タ（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。
【００４３】
そして、インバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）とヒータ（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Ｔ１において、運転モードを、圧縮機（１５）をインバータ（２８）により運転制御する圧縮機インバータ運転モードに初期化する。続くステップＴ２では上記圧縮機インバータ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ＹＥＳのときには、ステップＴ３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Ｔ４では上記取得した現在の温度がヒータ制御移行閾値（＜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Ｔ１４に進むが、ＹＥＳのときにはステップＴ５〜Ｔ９のヒータインバータ運転モードへの移行を行う。すなわち、まず、ステップＴ５においてインバータ（２８）の圧縮機（１５）への出力を停止し、次のステップＴ６でインバータ（２８）の出力をヒータ（２４）に切り換え、さらにステップＴ７で温度制御演算部（４１）での演算を初期化し、ステップＴ８で温度制御演算を行い、最後のステップＴ９でインバータ（２８）に出力指令を出した後、ステップＴ２に戻る。
【００４４】
これに対し、上記ステップＴ２の判定がＮＯのときには、ステップＴ１０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Ｔ８に進むが、ＹＥＳのときにはステップＴ１１〜Ｔ１５の圧縮機インバータ運転モードへ移行させる。まず、ステップＴ１１においてインバータ（２８）のヒータ（２４）への出力を停止し、次のステップＴ１２でインバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）に切り換え、さらにステップＴ１３で温度制御演算部（４１）での演算を初期化し、ステップＴ１４で温度制御演算を行い、最後のステップＴ１５でインバータ（２８）に出力指令を出した後、ステップＴ２に戻る。
【００４５】
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、インバータ（２８）の出力が圧縮機（１５）に接続されて、圧縮機（１５）をインバータ（２８）により運転制御する圧縮機インバータ運転モードが行われる。
【００４６】
一方、温度制御対象の現在の温度がヒータ制御移行閾値よりも低いときには、インバータ（２８）の出力がヒータ（２４）に切り換えられて接続され、このヒータ（２４）をインバータ（２８）により制御するヒータインバータ運転モードが行われる。このようにインバータ（２８）の出力をヒータ（２４）に用いることで、ヒータ（２４）をＯＮ／ＯＦＦ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。
【００４７】
尚、上記の各例では、インバータ（２８）の出力を圧縮機（１５）と油ポンプ（１２）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、インバータ（２８）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。
【００４８】
尚、以上の実施形態では、マシンニングセンタからなる工作機械（１）の冷却油の温度を制御するオイルコン（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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、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、減圧機構及び冷媒との熱交換により冷却液循環回路中の冷却液を冷却する蒸発器を順に接続してなる冷凍回路とを備えた液体冷却装置に対し、循環ポンプ及び圧縮機の各モータの運転周波数を制御するインバータを設け、機器の作動状態又は作動環境状態を検出して、この機器の作動状態又は作動環境状態に基づいてインバータにより循環ポンプのモータの運転周波数を制御し、循環ポンプによる冷却液の循環量を可変とするとともに、インバータの出力を機器の作動状態又は作動環境状態に応じて圧縮機のモータと循環ポンプのモータとに切り換えるようにしたことにより、例えば機器の休止等によりその発熱量が減少した状態となったときには、循環ポンプによる冷却液の循環量を減少させることができ、循環ポンプ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、インバータ出力の圧縮機のモータ又は循環ポンプのモータへの切換えにより、圧縮機の停止時に不要のインバータを循環ポンプの運転に有効に利用し、インバータの必要数を低減してコストダウンを図るとともに、インバータの出力により循環ポンプを通常運転するときのインバータ効率分の電力ロスを低減することができる。
【００５０】
請求項２の発明では、上記循環ポンプ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設けて、両流量モードを機器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したことにより、定格流量モードと可変流量モードとが機器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。よって循環ポンプの運転状態を容易に切り換えることができる。
【００５１】
請求項３の発明によると、モータ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、モータで駆動される圧縮機、凝縮器、減圧機構、及び冷媒との熱交換により冷却液循環回路中の冷却液を冷却する蒸発器を順に接続してなる冷凍回路と、圧縮機のモータの運転周波数を制御するインバータとを備えた液体冷却装置に対し、機器の作動状態又は作動環境状態に応じてインバータの出力を圧縮機のモータと他の１つの電気作動手段との間で切り換えるようにしたことにより、インバータの出力を常に圧縮機又は他の電気作動手段のいずれかに接続して、そのインバータを作動停止させることなく有効利用することができる。
【００５２】
請求項４の発明によれば、上記他の電気作動手段は、循環ポンプのモータ、冷却液循環回路を循環する冷却液を電気的に加熱する電気加熱手段、又は凝縮器に送風する電動送風手段としたことにより、電気作動手段を具体化できる。
【００５３】
請求項５の発明によると、上記機器の作動状態又は作動環境状態は、機器側から送られる信号、冷却液の液温、機器の作動温度、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たことにより、検出すべき機器の作動状態又は作動環境状態の望ましい状態を具体化できる。
【００５４】
請求項６の発明では、機器は、冷却液としての油を用いる工作機械又は産業機械としたことにより、上記発明の効果が有効に発揮される最適な機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の制御ユニットにおいてインバータ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ローチャート図である。
【図２】 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】 制御ユニットでインバータの出力を圧縮機とヒータ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】 本発明の実施形態の全体構成を示す図である。
【図５】 インバータ切換回路を概略的に示す電気回路図である。
【図６】 オイルコンの制御ユニットにおける温度制御部の構成を示す図である。
【図７】 インバータを圧縮機とヒータとの間で切り換えるときの制御ユ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】 インバータ出力を圧縮機とヒータとの間で切り換えるときの温度、インバータ出力の変化を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
（１） 工作機械（機器）
（５） 主機制御ユニット
（７） オイルコン（液体冷却装置）
（８） 冷却油循環回路（冷却液循環回路）
（１１） ポンプモータ
（１２） 油ポンプ（循環ポンプ）
（１３） 冷却装置
（１４） 圧縮機モータ
（１５） 圧縮機
（１６） 凝縮器
（１７） キャピラリチューブ（減圧機構）
（１８） 蒸発器
（２０） 冷凍回路
（２１） ファンモータ
（２２） 送風ファン（電動送風手段）
（２４） 電気ヒータ（電気加熱手段）
（２６） 制御ユニット
（２７） 温度制御部（冷却液循環量制御手段）
（２８） インバータ
（ＴＨ１）〜（ＴＨ４） サーミスタ
（３３） モード切換決定部（切換手段）

Claims (6)

1. モータ（１１）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（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）のモータ（１１）の運転周波数及び上記圧縮機（１５）のモータ（１４）の運転周波数を変えるインバータ（２８）と、
   上記インバータ（２８）により上記循環ポンプ（１２）のモータ（１１）の運転周波数を制御することで、該循環ポンプ（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）と、
   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タ（２８）の出力を、圧縮機（１５）のモータ（１４）と循環ポンプ（１２）のモータ（１１）とに切り換える切換手段（３３）と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. 請求項１の液体冷却装置の温度制御装置において、
   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液体冷却装置の温度制御装置。
3. モータ（１１）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（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タ（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タ（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置。
4. 請求項３の液体冷却装置の温度制御装置において、
   他の電気作動手段は、循環ポンプ（１２）のモータ（１１）、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液体冷却装置の温度制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つの液体冷却装置の温度制御装置において、
   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液体冷却装置の温度制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つの液体冷却装置の温度制御装置において、
   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液体冷却装置の温度制御装置。

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