JPH024166A - 液体冷却装置の温度制御装置 - 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） 本発明は、冷凍回路を利用して工作機械等の冷却液の温
度を一定に保持するための液体冷却装置の温度制御装置
に係り、特に装置起動時における冷却液の温度制御精度
の向上対策に関する。 （従来の技術） 従来より、工作機械等の機器の冷却液を循環して冷却す
るための液体冷却装置において、圧縮機、凝縮器、減圧
機構および蒸発器を順次接続した冷凍回路を配置し、蒸
発器における冷媒の蒸発作用を利用して液体を冷却する
とともに、液体温度が設定値に収束するように、圧縮機
を０Ｎ−ＯＦＦさせるいわゆるフィードバック制御を行
うものは一般的な技術として知られている。 （発明が解決しようとする課題） ところで、上記のように圧縮機を０Ｎ−ＯＦＦさせて冷
却液の液体冷却装置入口側における温度が所定の設定値
に収束するように制御する場合、冷凍回路における冷凍
能力が圧縮機のＯＮ状態とＯＦＦ状態とでは大きく変化
するために、液体温度の変化が大きくなり、ひいてはハ
ンチングを生ずる虞れもある。 そこで、圧縮機をインバータでその運転周波数可変に駆
動し、フィードバック制御により該インバークの出力周
波数を微細に調節して、ハンチングを防止しながら液体
温度をより正確に制御することが考えられる。 しかしながら、装置の起動時にあっては、冷却液温度、
室内の空気温度、冷却対象部温度等の雰囲気条件が季節
や時刻によって異なるために冷凍能力が変化するのに加
えて、機器側でも例えば工作機械では加工物によって熱
負荷が異なるために、機器の運転が安定するまでの時間
が変動することになる。そして、その結果、例えば工作
機械では加工精度が悪化する等、機器側で所定の効果を
十分発揮できないという問題があった。 本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、圧縮機の運転容量をインバータで微細に制御しな
がら、装置の起動時には圧縮機の運転容量を雰囲気条件
に応じた値に設定することにより、装置の起動時におけ
る安定状態への到達時間を短縮して温度制御精度の向上
を図ることにある。 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の第１の解決手段は、
第１図（破線部分を含まず）に示すように、機器（１）
の冷却液が循環する液体循環回路（３）と、圧縮機（８
）、凝縮器（９）、減圧機構（１０）および冷媒との熱
交換により上記液体循環回路（３）中の液体を冷却する
ための蒸発器（１１）を順次接続してなる冷凍回路（１
４）とを備えた液体冷却装置を前提とする。 そして、冷却装置の温度制御装置として、上記圧縮機（
８）をその運転周波数可変に駆動するインバータ（１５
）と、上記冷却液の温度と室内の空気温度とからなる雰
囲気条件をパラメータとして、予めインバータ（１５）
の起動出力周波数を冷却液の温度が低いほど高く設定さ
れた複数のモードに区画して記憶する記憶手段（３０）
と、上記機器（１）の冷却液の温度を検出する液体温度
検出手段（Ｔ　ｈ０）と、室内の空気温度を検出する空
気温度検出手段（Ｔ　ｈ２）と、装置の起動時、上記液
体温度検出手段（Ｔ　ｈ０）および空気温度検出手段（
Ｔ　ｈ２）の出力を受け、インバータ（１５）の出力周
波数を上記記憶手段（３０）に記憶された複数のモード
のうち起動時の雰囲気条件に対応するモードの出力周波
数値に設定する周波数設定手段（３１）とを設ける構成
としたものである。 また、第２の解決手段は、第２図に示すように、上記第
１の解決手段と同様の液体冷却装置を前提とし、該液体
冷却装置の温度制御装置として、圧縮機（８）をその運
転周波数可変に駆動するインバータ（１５）と、上記液
体循環回路（３）の蒸発器（１１）の上流側と下流側と
に交互に配置され、冷却液の温度を相異なる２箇所で検
出する第１、第２液体温度検出手段（Ｔｈｅ）　、　　
（Ｔｈｌ）と、室内の空気温度を検出する空気温度検出
手段（Ｔｈ２）と、上記第１液体温度検出手段（Ｔ　ｈ
０）の配置部位における液体温度と室内の空気温度とか
らなる雰囲気条件をパラメータとして、予めインバータ
（１５）の起動出力周波数を液体温度が低いほど高く設
定された複数のモードに区画して記憶する記憶手段（３
０）と、装置の起動時、上記第１液体温度検出手段（Ｔ
　ｈ０）および空気温度検出手段（Ｔ　ｈ２）の出力を
受け、インバータ（１５）の出力周波数を上記記憶手段
（３０）に記憶された複数のモードのうち起動時の雰囲
気°条件に対応する出力周波数値に設定する周波数設定
手段（３１）と、該周波数設定手段（３１）で設定され
た運転周波数による圧縮機（８）の始動から所定時間経
過後、上記第１．第２液体温度検出手段（Ｔｈ０）　、
　　（Ｔｈｌ）の出力を受け、蒸発器（１１）の上流側
と下流側とにおける冷却液の温度差を演算する温度差演
算手段（３２）と、該温度差演算手段（３２）で演算さ
れた冷却液の温度差に基づきインバータ（１５）の出力
周波数を上記設定手段（３１）の設定値から変更する周
波数変更手段（３４）とを設けたものである。 さらに、第３の解決手段は、第１図（破線部分をも含む
）に示すように、上記第１の解決手段と同様の液体冷却
装置を前提とし、該液体冷却装置の温度制御装置として
、圧縮機（８）をその運転周波数可変に駆動するインバ
ータ（１５）と、上記冷却液の温度と室内の空気温度と
からなる雰囲気条件をパラメータとして、予めインバー
タ（１５）の起動出力周波数を冷却液の温度が低いほど
高く設定された複数のモードに区画して記憶する記憶手
段（３０）と、冷却液の温度を検出する液体温度検出手
段（Ｔ　ｈ０）と、室内の空気温度を検出する空気温度
検出手段（Ｔ　ｈ２）と、上記機器（１）の冷却対象部
（１ａ）の温度を検出する冷却対象部温度検出手段（Ｔ
　ｈ３）と、上記液体温度検出手段（Ｔ　ｈ０）および
空気温度検出手段（Ｔ　ｈ２）の出力を受け、インバー
タ（１５）の出力周波数を上記記憶手段（３０）に記憶
された複数のモードのうち起動時の雰囲気条件に対応す
る出力周波数値に設定する周波数設定手段（３１）と、
該周波数設定手段（３１）で設定された運転周波数によ
る圧縮機（８）の始動から所定時間経過後、上記冷却対
象部温度検出手段（Ｔ　ｈ３）で検出された冷却対象部
（１ａ）の温度とその制御目標温度との温度偏差を演算
する温度偏差演算手段（３３）と、該温度偏差演算手段
（３３）で演算された温度偏差に基づきインバータ（１
５）の出力周波数を上記設定手段（３１）の設定値から
変更する周波数変更手段（３４）とを設けたものである
。 （作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、液体循環
回路（３）において、機器（１）の熱負荷を吸収して温
度上昇した冷却液の戻り液が冷凍回路（１４）の蒸発器
（１１）で冷媒との熱交換により冷却されて再び機器（
１）に供給される。一方、冷凍回路（１４）では、凝縮
器（９）で空気との熱交換により冷媒に付与された冷熱
を蒸発器（１１）で冷却液に付与するヒートポンプ作用
を行うように冷媒が循環する。 そして、装置の起動時、入口油温ＴＯが目標値Ｔｓに収
束するように出力周波数ｆを制御するフィードバック制
御に先立ち、出力周波数設定手段（３１）により、イン
バータ（１５）の出力周波数が、予め記憶手段（３０）
に記憶された雰囲気条件をパラメータとする複数の起動
周波数のモードのうち、液体温度検出手段（Ｔ　ｈ０）
と室内空気温度検出手段（Ｔ　ｈ２）とで検出された起
動時の雰囲気条件に対応するモードの出力周波数値に設
定される。 その場合、上記記憶手段（３０）に記憶されている複数
の起動周波数モードは、雰囲気条件のうち液体温度が低
いほどインバータ（１５）の出力周波数ｆが高くなるよ
うに設定されているので、圧縮機（８）の運転容量も液
体温度が低いほど大きくなることになり、冷却液の温度
が低い場合にも冷凍能力の低下が抑制される。したがっ
て、制御目標値が低い場合にも、制御目標値まで到達す
る時間の増大が可及的に防止され、よって、装置起動時
の温度制御精度の向上を図ることができることになる。 また、請求項（２）の発明では、液体循環回路（３）と
冷凍回路（１４）とにおいて、上記請求項（１）の発明
と同様の作用に加えて、周波数設定手段（３１）による
起動周波数値で圧縮機（８）が所定時間運転した後、湿
炭差演算手段（３２）により、第１．第２液体温度検出
手段（Ｔｈｅ）　、　　（Ｔｈｌ）で検出された冷却液
の蒸発器（１１）上流側と下流側とにおける温度差が演
算され、その温度差から、起動周波数値による圧縮機（
８）゛の運転で得られた冷却能力の目標冷却能力に対す
る過不足が求められる。そして、周波数変更手段（３４
）により、その温度差に応じて起動周波数が変更される
ので、冷却液循環回路（３）における冷却液の冷却能力
が本来必要な値に調節される。 よって、上記請求項（１）の発明と同様の効果に加えて
、機器（１）の熱負荷が仕事の種類等により変動し、起
動周波数値による圧縮機（８）の運転では十分正確に制
御目標値に到達しない場合にも、液体温度が速やかに制
御目標値に収束することになる。 さらに、請求項（３）の発明では、上記請求項（１）の
発明と同様の作用に加えて、周波数設定手段（３１）に
よる起動周波数値で圧縮機（８）が所定時間運転した後
、温度偏差演算手段（３３）により、冷却対象部温度検
出手段（Ｔ　ｈ３）で検出された冷却対象部（１ａ）の
温度とその制御目標温度との温度偏差が演算され、周波
数変更手段（３４）により、その温度差に応じて起動周
波数が変更されるので、その温度差から、起動周波数値
による圧縮機（８）の運転で到達した冷却対象部温度の
制御目標値からのずれが補正される。 よって、上記請求項（１）の発明と同様の効果に加えて
、機器（１）の熱負荷が仕事の種類等により変動し、起
動周波数値による圧縮機（８）の運転では十分正確に制
御目標値に到達しない場合にも、液体温度が速やかに制
御目標値に収束することになる。 （実施例） 以下、第３図以下の図面に基づき本発明の詳細な説明す
る。 第３図は請求項（１）〜（３）の発明に共通な装置の全
体構成を示し、（１）は所定の機械加工を行うための工
作機械、（２）は該工作機械（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ある。上記工
作機械（１）は、フライス刃、ドリル刃等の刃物を先端
に取付けるように構成された冷却対象部としての主軸部
（１ａ）と、その主軸部（１ａ）に機械工作等により生
じる熱負荷Ｑを吸収してその温度を一定に保持するため
の冷却油を循環するための油配管（１ｂ）と、その冷却
油を受けるためのリザーバ（ＩＣ）とを備えている。ま
た、上記オイルコン（２）には、上記工作機械（１）の
油配管（１ｂ）と油の流通可能に接続され、冷却油を循
環させる液体循環回路としての油循環回路（３）が内蔵
されている。該油循環回路（３）にはモータ（Ｍ）によ
り回転駆動され、冷却油を強制循環させるための定容量
形ポンプ（４）が介設されいて、工作機械（１）のリザ
ーバ（ＩＣ）からの戻り油がオイルコン（２）の入口ボ
ート（５）から流入し、後述の蒸発器（１１）で冷却さ
れた後、出口ポート（６）からふたたび工作機械（１）
の油配管（１ｂ）に送給されるようになされている。 一方、オイルコン（１）には、冷凍装置（７）が内蔵さ
れていて、該冷凍装置（７）には、圧縮機（８）と、フ
ァン（９ａ）を付設し、冷媒を凝縮させるための凝縮器
（９）と、冷媒を減圧する減圧機構としてのキャピラリ
ー（１０）と、冷媒を蒸発させて冷媒との熱交換により
上記油循環回路（３）の冷却油を冷却するための蒸発器
（１１）と、圧縮機（８）に戻る冷媒中の気液を分離す
るためのアキュムレータ（１２）とが配置されている。 そして、上記各機器（８）〜（１２）は冷媒配管（１３
）により冷媒の流通可能に接続され、凝縮器（９）で空
気との熱交換により得た冷熱を蒸発器（１１）で油循環
回路（３）の冷却油に付与するようにしたいわゆるヒー
トポンプ作用を行う冷凍回路（１４）が構成されている
。すなわち、上記油循環回路（３）において、工作機械
（１）の主軸部（１ａ）でその熱負荷Ｑを吸収して温度
が上昇した冷却油を蒸発器（１１）で冷却して再び工作
機械（１）側に供給することにより、工作機械（１）の
主軸部（１ａ）の温度を一定に保持してその温度変化に
よる寸法変化を抑制し、所定の機械加工精度を得るよう
にしている。 また、（１５）は上記圧縮機（８）の運転周波数を可変
に駆動するインバータ、（１６）は装置全体の運転を制
御するためのコントローラであって、該コントローラ（
１６）には、一定の制御目標に応じて装置をフィードバ
ック制御するためのメイン回路（１６ａ）と、外部機器
類の作動状態に応じて所定の外部信号を出力するための
インターフェイス回路（１６ｂ）とが設けられていて、
該両回路（１６ａ）および（１６ｂ）はそれぞれ信号の
授受可能に信号線で接続されている。 さらに、（Ｔ　ｈ０）はオイルコン（２）内で油循環回
路（３）の蒸発器（１１）下流側つまりポンプ（４）の
油入口継手に取付けられ、工作機械（１）からオイルコ
ン（２）に戻る入口油温Ｔ□を検出する第１液体温度検
出手段としての入口油温サーミスタ、（Ｔ　ｈｌ）は油
循環回路（３）の蒸発器（１１）下流側に取付けられ、
工作機械（１）への送給液温度Ｔ１を検出する第２液体
温度検出手段としての出口油温サーミスタであって、こ
れら２つのサーミスタ（Ｔｈｅ）　、　　（Ｔｈｌ）は
それぞれ蒸発器（１１）の上流側と下流側とに交互に設
けられ、いずれが上流側にあってもよいが、同時に上流
側又は下流側に配置されるものではない。 また、（Ｔｈ２）はオイルコン（２）コントローラ（１
６）のパネルに取付けられ、室内の空気温度つまり凝縮
器（９）への吸込空気温度ＴＡを検出する空気温度検出
手段としての空気温サーミスタ、（Ｔ　ｈ３）は工作機
械（１）の主軸部（１ａ）に取付けられ、主軸部（１ａ
）の温度を検出する冷却対象部温度検出手段としての主
軸部サーミスタである。 そして、上記人口油温サーミスタ（Ｔｈｅ）　、出口油
温サーミスタ（Ｔｈｌ）　、空気温サーミスタ（Ｔｈ２
）およびインバータ（１５）は直接に、主軸部サーミス
タ（Ｔ　ｈ３）はインターフェイス回路（１６ｂ）を介
して、それぞれコントローラ（１６）のメイン回路（１
６ａ）に信号線で接続されていて、該コントローラ（１
６）により装置の運転を制御するようになされている。 また、工作機械（１）の運転を制御するための制御装置
（１ｄ）には、加工物の寸法等を制御するためのＮＣ装
置（１ｆ）と、工作機械（１）の作動を制御するための
メイン回路（１ｅ）とが配置されている。該メイン回路
（１ｅ）は、上記オイルコン（２）のコントローラ（１
６）と（ｌ線で接続されていて、工作機械（１）の主軸
部（１ａ）の０Ｎ−ＯＦＦ等の外部信号がコントローラ
（１６）のインターフェイス回路（１６ｂ）に入力可能
になされている。 一方、上記コントローラ（１６）に内蔵されている記憶
装置（３０）には、第４図に示すように、上記人口油温
センサ（Ｔｈ０）、で検出される入口油温Ｔｏについて
、その制御目標値Ｔｓに対して０゜５℃間隔に多段の温
度ゾーンが設定されている。 すなわち、温度偏差の大きい方から順に、Ｔｏ〉Ｔｓ＋
１．５℃の範囲にある温度ゾーン（３−Ｕ）と、Ｔｓ＋
ｌ、５℃≧Ｔｏ＞ＴＳ＋１．０℃の範囲にある温度ゾー
ン（２−Ｕ）と、Ｔｓ＋ｌ、０℃≧Ｔｏ＞ＴＳ＋０．５
℃の範囲にある温度ゾーン（１−Ｕ）と、ＴＳ＋０．５
℃≧Ｔｏ＞Ｔｓの範囲にある温度ゾーン（０−Ｕ）と、
０℃≧ＴＯ＞Ｔｓ−０，５℃の範囲にある温度ゾーン（
〇−Ｌ）と、Ｔｓ−０，５℃≧Ｔ□　＞Ｔｓ−１，０℃
の範囲にある温度ゾーン（１−Ｌ）と、以下Ｔ。 ≦Ｔｓ−２，０℃の範囲にある温度ゾーン（５−Ｌ）ま
で合計１０段階の多段ステップに区画されている。 さらに、本発明の特徴として、記憶装置（３０）には、
第５図に示すように、装置起動時の雰囲気条件に対する
冷凍回路（１４）の冷凍能力の関係を定めた能カマツブ
が予め記憶されている。すなわち、冷却油の入口油温Ｔ
ｏと空気温度ＴＡとをパラメータとして、図中実線で囲
んだ運転可能領域が５本の破線で示す境界線により６個
のモード（Ａ）〜（Ｆ）に対応する小エリアに区画され
ている。 第１表 また、上記第５図の各モード（Ａ）〜（Ｆ）に対し、上
記第１表に示すように、インバータ（１５）の出力周波
数ｆ’１−ｆ６が設定されていて、上記出力周波数ｆは
、ｆ’ｌ＞ｆ’２）ｆ’８　＞ｆ４＞ｒ５＞ｆ’８とな
るように、つまり入口油温（冷却液温度）Ｔｏが低いほ
ど出力周波数ｆが高くなるようになされている。例えば
、ｆＬ−１００Ｈｚ　、［２−８０Ｈｚ、ｆ８＝６０Ｈ
ｚ、ｆ’４−５０Ｈｚ、ｆ’５−４０Ｈｚ、ｆ８＝３０
Ｈｚとなるように設定されている。 次に、請求項（１）の発明における制御内容について、
第６図のフローチャートに基づき説明するに、装置の運
転が開始すると、ステップＳ１で、電源のＯＮ後圧縮機
（８）の運転を６０秒間停止しておき、その間に上記人
口油温サーミスタ（Ｔ　ｈ０）および空気サーミスタ（
Ｔ　ｈ２）で検出される入口油温ＴｏおよびＴＡを入力
して、起動時の雰囲気条件から第５図に示す圧縮機（８
）の能カマツブの複数のモード（Ａ）〜（Ｆ）のうちど
のモードに相当するかを演算する。そして、ステップ８
２〜Ｓ６で、その値から能カマツブの各モード（Ａ）〜
（Ｆ）に該当するか否かを順に判別し、ステップＳ７〜
Ｓ＋２で、その判別結果から各モード（Ａ）〜（Ｆ）に
対応して上記インバータ（１５）の出力周波数ｆを１０
０Ｈｚ、８０Ｈｚ、−・−，３０Ｈ２にそれぞれ設定す
る。最後に、ステップＳ＋３で、上記で設定した運転周
波数ｆで圧縮ｍ　（８）を始動させて起動時の制御を終
了する。ただし、その場合、’ｒｏ≦Ｔｓ−０’、５℃
の場合、つまり第４図の温度ゾーン（０−Ｌ）よりも低
温側の温度ゾーン（１−Ｌ）〜（５−Ｌ）にある場合に
は、冷却油をさらに冷却する必要がないとして、圧縮機
（８）は始動させないでおく。また、上記起動周波数ｆ
による圧縮機（８）の運転時間は例えば２分程度の短時
間に設定されている。 そして、フローの詳細は省略するが、上記により起動時
の出力周波数制御を終了すると、以後、入口油温Ｔｏの
値が制御目標値Ｔｓに対して第４図の各温度ゾーン（３
−Ｕ）〜（５−Ｌ）のうちどのゾーンに位置しているか
を検出し、各温度ゾーン（３−Ｕ）〜（５−Ｌ）に対応
して、インバータ（１５）の出力周波数ｆをそれぞれ現
在周波数の値から＋３０Ｈｚ、＋２０Ｈｚ、−・−、−
４０Ｈ２＋　−５０Ｈｚだけ増減変更して制御するいわ
ゆるフィードバック制御を行うようになされている。 以上のフローチャートにおいて、ステップＳ２〜Ｓ＋２
により、インバータ（１５）の出力周波数を上記記憶装
置（記憶手段）（３０）に記憶された複数のモードのう
ち起動時の雰囲気条件に対応するモードの出力周波数値
に設定する周波数設定手段（３１）が構成されている。 したがって、上記実施例では、装置の起動時、入口油温
Ｔｏが目標値Ｔｓに収束するように出力周波数ｆを制御
するフィードバック制御に先立ち、出力周波数設定手段
（３１）により、起動時の雰囲気条件に対応して、入口
油温Ｔｏが低いほどインバータ（１５）の出力周波数ｆ
が高くなるように設定される。 その場合、通常インバータを付設していない圧縮機を使
用した場合の冷凍能力は、第９図の実線に示すように、
冷却油温度Ｔｏが低くなるにつれて大きく低下する。し
たがって、工作機械（１）における熱負荷Ｑが大きい場
合など冷却油の温度を低く制御する必要がある場合には
、冷却液の温度が制御目標値に近づくまでに長時間を要
することとなって、その間被加工物の加工精度が悪化す
る。 それに対し、本発明では、冷却液の温度が低いほどイン
バータ（１５）の出力周波数が高くなるように制御され
るので、圧縮機（８）の運転容量の増大により冷媒の循
環量が増大して、第９図の破線に示すごと（冷却油の温
度が低い場合にも冷凍能力の低下が抑制される。したが
って、制御目標値Ｔｓが低い場合にも、制御目標値Ｔｓ
まで到達する時間の増大が可及的に防止され、装置起動
時の温度制御精度の向上を図ることができるのである。 なお、本発明では、インバータ（１５）で圧縮機（８）
の運転周波数を可変に駆動することにより、運転容量を
微細に調節するようにしているので、従来のごとく圧縮
機（８）のＯＮφＯＦＦでもって蒸発器（１１）におけ
る油と冷媒との熱交換量を調節することにより冷却油温
度を一定に制御しようとする場合のように、圧縮機（８
）のＯＮ期間とＯＦＦ期間とで生ずる大きな温度変化は
なく、ハンチングを有効に防止することができるもので
ある。 また、上記実施例では、油循環回路（３）の蒸発器（１
１）上流側に配置された入口油温サーミスタ（Ｔ　ｈ０
）を第１液体温度検出手段とし、入口油温Ｔｏと室内空
気温度ＴＡとをパラメータとして起動周波数ｆを設定す
るようにしたが、例えば出口油温Ｔ１つまり送給液温度
を制御目標としてフィードバック制御を行う場合には、
蒸発器（１１）下流側に配置された出口油温サーミスタ
（Ｔｈｌ）を第１液体温度検出手段とし、出口油温Ｔ１
をパラメータとして起動周波数ｆを設定するようにして
もよい。 ただし、冷却油の入口油温Ｔｏが一定値に収束するよう
にフィードバック制御する場合、工作機械（１）の熱負
荷Ｑが増大しても、構成要素温度の変化が小さく抑制さ
れる利点がある。 次に請求項ｃ′２Ｊの発明における制御内容について、
第７図のフローチャートに基づき説明するに、ステップ
Ｒ１で、上記請求項（１）の発明と同様にして雰囲気条
件が能カマツブのどのモードに相当するかを演算すると
ともに、その雰囲気条件と制御目標値Ｔｓとから制御目
標値Ｔｓに到達するために必要な目標冷却能力Ｇｓを演
算し、さらにその値から Ｇ＝ｍρ・ＣＰ−Ｆｌ　・ΔＴ（１） （ただし、Ｇは冷却油の冷却能力、ρは冷却油の比重、
ＣＰは冷却油の比熱、Ｆｌは冷却油の循環流量、ΔＴは
入口油温Ｔｏと出口油温Ｔ１との温度差（以下、出入口
温度差とする）である）の関係に基づき、目標冷却能力
Ｇｓをその能力を得るために必要な目標出入口温度差Δ
Ｔｓに換算して演算しておく。 そして、ステップＲ２〜ＲＩ３で、上記請求項（１）に
おけるステップＳ２〜ＳＩ３と同様の制御を行った後、
ステップｋＩ４で、上記入口油温サーミスタ（Ｔ　ｈ０
）と出口油温サーミスタ（Ｔ　ｈｌ）との検出値から出
入口温度差ΔＴを演算すると同時に、その値ΔＴと上記
目標冷却能力Ｇｓの出入口温度差ΔＴｓへの換算値との
比から、上記ステップＲＩ３における圧縮機（８）の運
転周波数ｆの増減変更すべき周波数値ｆ′を演算する。 そして、ステップＲＩＳで現在周波数ｆをその周波数ｆ
′に設定して、ステップＲＩ６で圧縮機（８）の運転周
波数を補正して起動時の制御を終了する。 以上のフローにおいて、ステップＲ２〜ＲＩ２により、
上記請求項（１）の発明と同様に周波数設定手段（３１
）が構成されている。また、ステップＲ１４により、該
周波数設定手段（３１）で設定された運転周波数による
圧縮機（８）の始動から所定時間経過後、入口油温サー
ミスタ（Ｔ　ｈ０）および出口油温サーミスタ（Ｔ　ｈ
ｌ）の出力を受け、蒸発器（１１）の上流側と下流側と
における冷却液の温度差を演算する温度差演算手段（３
２）が構成され、ステップＲＩ５により、該温度差演算
手段（３２）で演算された冷却液の温度差に基づきイン
バータ（１５）の出力周波数を上記周波数設定手段（３
１）の設定値から変更する周波数変更手段（３４）が構
成されている。 したがって、請求項Ｃ′２Ｊの発明では、周波数設定手
段（３１）により起動周波数

【が設定され、圧縮機（８
）がその設定周波数で所定時間運転されると、液体温度
のフィードバック制御に入る前に、温度差演算手段（３
２）により、冷却液の出入口温度差ΔＴが演算される。 そのとき、上記（１）式において、比重ρおよび比熱Ｃ
Ｐは定数であり、冷却液の循環流量Ｆ１もポンプ（４）
の能力で定まるから、冷却能力Ｇは出入口温度差ΔＴに
比例する。よって、周波数設定手段（３１）の設定周波
数ｆによる圧縮機（８）の運転で得られた冷却能力Ｇの
目標冷却能力Ｇｓに対する過不足の比が出入口温度差Δ
Ｔの目標出入口温度差ΔＴｓに対する比として求められ
る。 具体的には、例えば最初のステップＲ１における演算結
果から目標冷却能力Ｇｓが１５００ｋｃａｌ／ｈｏｕｒ
で、それに相当する出入口温度差ΔＴが２゜０５℃とす
ると、その値を中心値として、０，３℃刻みでゾーンを
設定し、１ゾーン毎に出力周波数ｆを１０Ｈｚずつ増減
される（例えば実１ＴＩＩＪ値がΔＴ−１．７℃の場合
、ｆ’　−ｆ＋１０Ｈｚとなる）ことになる。 すなわち、以上のように、温度差演算手段（３２）で演
算された出入口温度差ΔＴに応じて、周波数変更手段（
３４）により、インバータ（１５）の出力周波数ｆを起
動周波数値ｆから増減変更するようにしているので、冷
凍回路（３）の蒸発器（１１）における熱交換】が目標
冷却能力Ｇｓに一致するように制御され、その結果、液
体温度が制御目標値Ｔｓに速やかに近付くことになる。 よってζ上記請求項（１）の発明の効果に加えて、工作
機械（１）の被加工物の熱負荷の違い等により、起動周
波数ｆによる圧縮機（８）の所定時間の運転では液体温
度が十分正確に制御目標値Ｔｓに一致しない場合にも、
液体温度を速やかに制御目標値Ｔｓに収束させることが
できるのである。 次に請求項（３）の発明に係る制御について、第８図の
フローチャートに基づき説明するに、ステッブＰ１〜Ｐ
１３で上記請求項（１）の発明におけるステップ８１〜
Ｓ１３と同様の制御を行い、同時にステップＰＩ３で圧
縮機（８）を所定時間６０ｓｅｃだけ運転して、ステッ
プＰＩ４で、上記主軸部サーミスタ（Ｔ　ｈ３）で検出
される制御目標温度としての主軸部温度Ｔ３とその制御
目標値Ｔｓ’　との温度偏差ΔＴ′を演算する。そして
、ステップＰＩ５でその制御目標値Ｔｓ’からのずれに
応じてインバータ（１５）の出力周波数ｆをｆ′に変更
する。 例えば主軸部温度Ｔ３の検出値が制御目標値Ｔｓ′より
も２℃高い場合、制御目標値から０．６℃刻みで分割さ
れたゾーンに対応して、１ゾーン毎に１０Ｈｚずつ出力
周波数ｆを増減変更する。つまり、この場合にはｆ’　
＝ｆ＋３０Ｈｚと変更する。しかるのち、ステップＰＩ
６で変更された周波数値ｆ′に圧縮機（８）の運転周波
数を補正して、起動時の周波数制御を終了する。 上記フローにおいて、ステップＰ２〜Ｐ１２により、上
記請求項（１）の発明と同様に周波数設定手段（３１）
が構成されている。また、ステップＰＩ４により、周波
数設定手段（３１）で設定された運転周波数による圧縮
機（８）の始動から所定時間経過後、主軸部サーミスタ
（冷却対象部温度検出手段）　　（Ｔｈ３）で検出され
た主軸部（１ａ）の温度Ｔ３とその制御目標温度Ｔｓ’
　との温度偏差ΔＴ′を演算する温度偏差演算手段（３
３）が構成され、ステップＰＩ５により、該温度偏差演
算手段（３３）で演算された温度偏差に基づきインバー
タ（１５）の出力周波数を上記周波数設定手段（３１）
の設定値から変更する周波数変更手段（３４）が構成さ
れている。 したがって、請求項（３）の発明では、上記請求項（１
）の発明の効果に加えて、工作機械（１）の被加工物の
熱負荷の変化等により、起動周波数ｆによる圧縮機（８
）の所定時間の運転後に、主軸部（１ａ）の温度Ｔ３が
制御目標値Ｔｓ’からずれている場合にも、周波数変更
手段（３４）により、そのずれを補正するようにインバ
ータ（１５）の出力周波数ｆが変更されるので、液体温
度を速やかに制御目標値Ｔｓ’　に近付けることができ
ることができるのである。 なお、上記請求項（２）および（３）の発明に係る実施
例において、蒸発器（１１）の上流側に配置した入口油
温サーミスタ（Ｔ　ｈ０）を第１液体温度検出手段とし
たが、出口油温サーミスタ（Ｔ　ｈｌ）を第１液体温度
検出手段として、出口油温Ｔ１を一定の制御目標値に収
束させるようにしてもよいのは上記請求項（１）の発明
と同様である。 また、上記実施例では、冷却対象部温度検出手段として
、主軸部サーミスタ（Ｔ　ｈ３）をＩＩＩ所にのみ設置
したが、主軸部（１ａ）の複数箇所に配置してより正確
な温度制御を行うことも可能である。 さらに、上記実施例では、記憶装置（３０）に第１表に
示すように、雰囲気条件で定まるモードに対してインバ
ータ（１５）の出力周波数ｆを一意的に設定したが、予
め工作機械（１）の構造、被加工物等から最大負荷率が
指定できるような場合には、予め選択スイッチ等により
、例えば下記第２表に示すように、冷却対象部（１ａ）
の熱負荷の大きさに応じて各モードに対応する出力周波
数値ｆを可変にしておくことも可能である。 第２表 ここで、上記第２表において、Ｈ−Ｌは、それぞれ主軸
部（１ａ）の被加工物により変化する熱負荷Ｑを大中小
の３つに分類したものであって、その各々に対して各モ
ードに対する出力周波数値が表中の数字（Ｈｚ）に設定
されるようになされている。このように設定する場合、
上記請求項（′２Ｊ又は（３）の発明のように周波数設
定手段（３１）の設定周波数ｆで圧縮機（８）を所定時
間運転した後、さらに周波数値ｆの変更を行う必要がな
く、初期の設定周波数値ｆによる運転だけで、請求項（
２）又は請求項（３）の発明と同等の効果を得ることが
できる。 また、本発明の冷却対象となる機器（１）は、上記実施
例における工作機械に限定されるものではなく、各種産
業機械に応用できることはいうまでもない。 さらに、上記実施例では冷却液として油を使用した場合
について説明したが、水等各種液体についても同様の効
果を得ることができる。 （発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、機
器の冷却液を冷却するための液体冷却装置において、液
体を冷却するための冷凍装置にインバータにより運転周
波数を可変に調節される圧縮機を配置するとともに、予
め起動前の雰囲気条件に応じてインバータの運転周波数
を冷却液温度が低いほど高く設定された複数のモードに
区画して記憶させ、装置の起動時にそのときの雰囲気条
件に対応する周波数値に圧縮機の運転周波数を設定する
ようにしたので、季節等の違い等による装置起動前の雰
囲気条件の変化に拘らず、冷却液温度を制御目標値に速
やかに近付けることができ、よって、装置起動時の温度
制御精度の向上を図ることができる。 また、請求項（２）の発明によれば、上記請求項（１）
の発明の構成に加えて、上記のように設定された起動周
波数で圧縮機を所定時間運転後、冷却液の戻り側と送給
側における温度差を検出し、その温度差に応じて圧縮機
の運転周波数値を変更するようにしたので、上記請求項
（１）の発明と同様の効果に加えて、被加工物の熱負荷
等の変動によって起動出力周波数による圧縮機の運転で
は液体温度が十分正確に制御目標値に到達しないような
場合にも、冷却能力のずれを補正することができ、よっ
て、冷却液温度を制御目標温度に速やかに近付けること
ができる。 さらに、請求項（３）の発明によれば、上記請求項（１
）の発明と同様の構成に加えて、起動周波数で圧縮機を
所定時間運転後、冷却対象部温度の制御目標温度との温
度偏差に応じて圧縮機の運転周波数を変更するようにし
たので、冷却対象部温度の制御目標値からのずれを補正
することができ、よって、上記請求項（ａの発明と同様
の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）および（３）の発明の構成を示す
ブロック図、第２図は請求項（２）の発明の構成を示す
ブロック図である。第３図〜第５図は請求項（１）〜（
３）の発明の実施例を示し、第３図はその全体構成図、
第４図は多段ステップ制御の温度ゾーンを示す説明図、
第５図は起動制御における入口油温および空気温をパラ
メータとするインバータ周波数の設定モードを示す能カ
マツブ図である。また、第６図は請求項（１）の発明の
制御を示すフローチャート図、第７図は請求項（２）の
発明の制御を示すフローチャート図、第８図は請求項（
３）の発明の制御を示すフローチャート図である。第９
図は本発明の共通の効果を示す冷却能力特性図である。 （１）・・・工作機械（機器）、（３）・・・油循環回
路（液体循環回路）、（８）・・・圧縮機、（９）・・
・凝縮器、（１０）・・・キャピラリー（減圧機構）、
（１１）・・・蒸発器、（１４）・・・冷凍回路、（１
５）・・・インバータ、（３０）・・・記憶装置（記憶
手段）、（３１）・・・周波数設定手段、（３２）・・
・温度差演算手段、（３３）・・・温度偏差演算手段、
（３４）・・・周波数変更手段、（Ｔ　ｈ０）・・・入
口油温サーミスタ（第１液体温度検出手段）、（Ｔ　ｈ
ｌ）・・・出口油温サーミスタ（第２液体温度検出手段
）、（Ｔ　ｈ２）・・・空気温サーミスタ（空気温度検
出手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機器（１）の冷却液が循環する液体循環回路（３
   ）と、圧縮機（８）、凝縮器（９）、減圧機構（１０）
   および冷媒との熱交換により上記液体循環回路（３）中
   の液体を冷却するための蒸発器（１１）を順次接続して
   なる冷凍回路（１４）とを備えた液体冷却装置において
   、上記圧縮機（８）をその運転周波数可変に駆動するイ
   ンバータ（１５）と、上記冷却液の温度と室内の空気温
   度とからなる雰囲気条件をパラメータとして、予めイン
   バータ（１５）の起動出力周波数を冷却液の温度が低い
   ほど高く設定された複数のモードに区画して記憶する記
   憶手段（３０）と、上記機器（１）の冷却液の温度を検
   出する液体温度検出手段（Ｔｈ０）と、室内の空気温度
   を検出する空気温度検出手段（Ｔｈ２）と、装置の起動
   時、上記液体温度検出手段（Ｔｈ０）および空気温度検
   出手段（Ｔｈ２）の出力を受け、インバータ（１５）の
   出力周波数を上記記憶手段（３０）に記憶された複数の
   モードのうち起動時の雰囲気条件に対応するモードの出
   力周波数値に設定する周波数設定手段（３１）とを備え
   たことを特徴とする液体冷却装置の温度制御装置。
2. （２）機器（１）の冷却液が循環する液体循環回路（３
   ）と、圧縮機（８）、凝縮器（９）、減圧機構（１０）
   および冷媒との熱交換により上記液体循環回路（３）中
   の液体を冷却するための蒸発器（１１）を順次接続して
   なる冷凍回路（１４）とを備えた液体冷却装置において
   、上記圧縮機（８）をその運転周波数可変に駆動するイ
   ンバータ（１５）と、上記液体循環回路（３）の蒸発器
   （１１）の上流側と下流側とに交互に配置され、冷却液
   の温度を相異なる２箇所で検出する第１、第２液体温度
   検出手段（Ｔｈ０）、（Ｔｈ１）と、室内の空気温度を
   検出する空気温度検出手段（Ｔｈ２）と、上記第１液体
   温度検出手段（Ｔｈ０）の配置部位における液体温度と
   室内の空気温度とからなる雰囲気条件をパラメータとし
   て、予めインバータ（１５）の起動出力周波数を液体温
   度が低いほど高く設定された複数のモードに区画して記
   憶する記憶手段（３０）と、装置の起動時、上記第１液
   体温度検出手段（Ｔｈ０）および空気温度検出手段（Ｔ
   ｈ２）の出力を受け、インバータ（１５）の出力周波数
   を上記記憶手段（３０）に記憶された複数のモードのう
   ち起動時の雰囲気条件に対応する出力周波数値に設定す
   る周波数設定手段（３１）と、該周波数設定手段（３１
   ）で設定された運転周波数による圧縮機（８）の始動か
   ら所定時間経過後、上記第１、第２液体温度検出手段（
   Ｔｈ０）、（Ｔｈ１）の出力を受け、蒸発器（１１）の
   上流側と下流側とにおける冷却液の温度差を演算する温
   度差演算手段（３２）と、該温度差演算手段（３２）で
   演算された冷却液の温度差に基づきインバータ（１５）
   の出力周波数を上記設定手段（３１）の設定値から変更
   する周波数変更手段（３４）とを備えたことを特徴とす
   る液体冷却装置の温度制御装置。
3. （３）機器（１）の冷却液が循環する液体循環回路（３
   ）と、圧縮機（８）、凝縮器（９）、減圧機構（１０）
   および冷媒との熱交換により上記液体循環回路（３）中
   の液体を冷却するための蒸発器（１１）を順次接続して
   なる冷凍回路（１４）とを備えた液体冷却装置において
   、上記圧縮機（８）をその運転周波数可変に駆動するイ
   ンバータ（１５）と、上記冷却液の温度と室内の空気温
   度とからなる雰囲気条件をパラメータとして、予めイン
   バータ（１５）の起動出力周波数を冷却液の温度が低い
   ほど高く設定された複数のモードに区画して記憶する記
   憶手段（３０）と、冷却液の温度を検出する液体温度検
   出手段（Ｔｈ０）と、室内の空気温度を検出する空気温
   度検出手段（Ｔｈ２）と、上記機器（１）の冷却対象部
   （１ａ）の温度を検出する冷却対象部温度検出手段（Ｔ
   ｈ３）と、上記液体温度検出手段（Ｔｈ０）および空気
   温度検出手段（Ｔｈ２）の出力を受け、インバータ（１
   ５）の出力周波数を上記記憶手段（３０）に記憶された
   複数のモードのうち起動時の雰囲気条件に対応する出力
   周波数値に設定する周波数設定手段（３１）と、該周波
   数設定手段（３１）で設定された運転周波数による圧縮
   機（８）の始動から所定時間経過後、上記冷却対象部温
   度検出手段（Ｔｈ３）で検出された冷却対象部（１ａ）
   の温度とその制御目標温度との温度偏差を演算する温度
   偏差演算手段（３３）と、該温度偏差演算手段（３３）
   で演算された温度偏差に基づきインバータ（１５）の出
   力周波数を上記設定手段（３１）の設定値から変更する
   周波数変更手段（３４）とを備えたことを特徴とする液
   体冷却装置の温度制御装置。