JPH03294773A - 冷却装置における運転制御装置 - 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〕 この発明は圧縮機を用いた冷媒経路を有する冷却装置に
おける運転制御装置に関し、特に圧縮機の運転をインバ
ータにより行う冷却装置における運転制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第８図は、例えば特開昭５８−１８０４６号公報に開示
された冷却装置（空調機器）のように、圧縮機、凝縮器
、膨張弁および蒸発器を順次接続した冷媒経路を有し、
圧縮機の運転をインバータにより行う、従来の冷却装置
の圧縮機周辺を示すブロック図である。同図に示すよう
に、圧縮機８１の回転数はインバータ８２により可変に
駆動されている。また、インバータ８２に制御部８３か
ら指令運転周波数ＣＦが与えられており、インバータ８
２はこの指令運転周波数ＣＦに応じて圧縮機８１の回転
数を制御している。

制御部８３は、空気、水、油等の被冷却物質の温度が目
標値に達するように、指令運転周波数ＣＦを適宜変更し
てインバータ８２に与えている。

一方、インバータ８２は過負荷状態になると垂下指令信
号ＳＶを制御部８３に出力する。垂下指令信号ＳＶは、
圧縮機８１を駆動するＤＣ側の駆動電流を検出し、これ
が所定値（例えば］５Ａ）以上になると出力される。垂
下指令信号Ｓ■を出力することにより、ＤＣ電源からＡ
Ｃ電源に変更するために用いられるパワートランジスタ
に不良が生じるおそれがあることを、制御部８３に警告
している。インバータ８２が過負荷状態になる例として
は、外気温度が非常に高く、圧縮機が最高周波数で運転
されている場合等が考えられる。

制御部８３は垂下指令信号ＳＶを受信すると、インバー
タから垂下指令信号Ｓｖが出力されなくなるまで、イン
バータ８２に与える指令運転周波数ＣＦを下げつづけ、
インバータ８２を過負荷状態から解放させる。この一連
の動作が、インバタの垂下制御動作である。

このようにインバータにより制御する従来の冷却装置に
おける運転制御装置は、インバータ８２が過負荷状態に
なると、垂下指令信号ＳＶの出力ではじまる垂下制御を
行うことにより、インバタ８２を過負荷状態から解放さ
せている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷却装置における運転制御装置の垂下制御動作は
以上のように行われており、インバータ８２から垂下指
令信号ＳＶが出力されると、垂下指令信号ＳＶが消える
まで、制御部８３がインバータ８２に与える指令運転周
波数ＣＦを下げつづけている。

この動作は、垂下指令信号ＳＶが出力されると、被冷却
物質の温度、目標値に関係なく行われるため、被冷却物
質の温度が容易に目標値に収束しなくなってしまうとい
う問題点があった。

特に、被冷却物質が研削盤やマシニングセンタなどの工
作機械の研削液や主軸潤滑油である場合には、被冷却物
質の温度が目標値から離れると、工作機械により製造さ
れる製品に不良を生じさせてしまうという問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、被冷却物質の温度が目標値から必要以上に離
れる恐れがあるとき、このことを予め検知することがで
きる、冷却装置における運転制御装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためこの発明にかかる冷却装置にお
ける運転制御装置は、第１図に示すように構成される。

すなわち、冷媒経路（１７）中の圧縮機（９）に接続さ
れた運転周波数制御手段（Ｊ、　００　）は、前記圧縮
機（９）の回転数を指令運転周波数信号に応答して制御
するとともに、過負荷状態時に垂下指令信号を出力する
。温度検出手段（＋、ＯＪ）は、前記冷媒経路（１７）
により冷却される被冷却物質の温度を検出する。また、
目標温度設定手段（１，０２）は前記被冷却物質の目標
温度を設定する。そして、第１の運転周波数設定手段（
ｉｏａ）は、前記被冷却物質の温度と前記被冷却物質の
目標温度とに基づき、第１の運転周波数を設定する。一
方、第２の運転周波数設定手段（１０４）は前記垂下指
令信号が出力されると活性化し、前記第１の運転周波数
を起点として、時間経過に従って運転周波数を低下させ
ることにより得られる、第２の運転周波数を設定する。

そして、運転周波数指令手段（１０５’）により、前記
垂下指令信号が出力されていない場合は、前記第１の運
転周波数を指令する前記指令運転周波数信号が、前記垂
下指令信号が出力されてる場合は、前記第２の運転周波
数を指令する前記指令運転周波数信号が運転周波数制御
手段（１００）に出力される。一方、異常信号出力手段
（１０６）は、前記垂下指令信号が出力されると活性化
し、前記第１の運転周波数と前記第２の運転周波数とを
比較し、その差が所定レベルを越えると異常信号を出力
する。

また、第２図に示すように、第１図に示す構成に加えて
、前記異常信号出力手段（１０ｆ３）より前記異常信号
が出力されると、異常警告表示を行う異常警告表示手段
（１０７）をさらに備えてもよい。

〔作用〕

この発明における異常信号出力手段（１０６）は、垂下
指令信号が出力されると活性化し、第１の運転周波数と
第２の運転周波数とを比較し、その差が所定レベルを越
えると異常信号を出力するため、この異常信号を検出す
ることにより、第２の運転周波数が第１の運転周波数よ
り前記所定レベル以下に下がったことを検知することが
でき、これを適当な保護動作に結びつけることが可能と
なる。

また、異常信号が出力されると異常警告表示手段（１０
７）により異常警告表示を行うようにすれば、第２の運
転周波数が第１の運転周波数より前記所定レベル以下に
下がったことを視覚的に警告することができる。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図に示す構成を有するこの発明を
具体化した一実施例について説明する。

第３図は、この発明が好適に適用される工作液冷却装置
１を示す概略図である。工作液冷却装置１は、例えば研
削盤やマシニングセンタなどの工作機械２の研削液や主
軸潤滑油など（以下「工作液」という）を冷却するため
の装置であり、工作機械２と工作液冷却装置１間に循環
して流される工作液を冷却し、工作機械２の動作中にお
いても、工作液の温度を所定温度に維持する。この温度
制御により、高精度加工が容易になるとともに、工具寿
命の延長、工作液の劣化抑制、工作機械２の稼動率向上
などが実現される。

第４図は、工作液冷却装置１の内部を示す構成図である
。同図に示すように、工作液冷却装置１のハウジング側
壁に設けられた工作液人口３がら工作液出口４にかけて
、工作機械２の工作液が通過する工作液循環経路５が形
成されている。

工作液循環経路５中には、工作液入口３側がら１１［ｉ
！！に、ポンプ６、蒸発器７が介挿されている。ポンプ
６はモータ８により回転駆動され、このポンプ６の駆動
により工作液冷却装置１．工作機械２間で工作液を強制
循環させている。また、工作液循環経路５中の蒸発器７
の入口側には、工作液の液温を検知するための液温サー
ミスター６が設けられている。

一方、工作液冷却装置１は、圧縮機９から凝縮器１０．
電子膨張弁１１．蒸発器７及びアキュームレータ］２を
経て圧縮機９に戻るループより成る冷媒経路１７を有し
ている。この冷媒経路１７中の圧縮機９は、制御部３０
からの指令に基づき、インバータ１５により運転周波数
が可変に駆動される。また、凝縮器１０には、冷却用の
ファン１３が付加されており、このファン１３はモータ
１４により回転駆動される。

上記した冷媒経路１７において、圧縮機９で圧縮された
高圧ホットガスが凝縮器１ｏ内で放熱して液化し、この
液冷媒が電子膨張弁１１にて絞り膨張されて蒸発器７で
工作液循環経路５を流れる工作液の熱を奪って気化する
。その結果、蒸発器７中で工作液は冷却される。そして
、蒸発器７を通過した気体状の冷媒は、アキュームレー
タ１２を通過することにより液相成分が取除かれ、完全
な気体として圧縮機９に戻る。

このようにして、工作液冷却装置１は、工作液循環経路
５中を流れる工作液を冷却し、再び工作機械２に供給す
ることにより、工作機械２の動作中においても、工作液
の温度を所定温度に維持している。

第５図は工作液冷却装置１の制御部３ｏを示すブロック
構成図である。

０ 同図に示すように、ＣＰＵ３１は、インバータ１５、液
温サーミスタ１６、およびＬＥＤ１９に接続されている
。ＬＥＤ１９は、第４図には図示していないが、点灯し
たことが容易に認識できるように工作液冷却装置１の外
部の適当な個所に設置されている。また、ＣＰＵ３１に
は、工作液の目標温度を示す設定温度信号Ｓ１６が外部
入力信号として与えられる。さらに、従来同様、過負荷
状態の時インバータ］５からＣＰＵ３１に垂下指令信号
Ｓｖが出力されるようになっている。

インバータ１５はＣＰＵ３１から指令される運転周波数
ステップＮに従った運転周波数で稼動する。第１表に運
転周波数ステップＮとインバータ１５の運転周波数Ｆと
の関係を示す。第１表に示すように運転周波数ステップ
Ｎが０の時、インバータ１５の運転周波数Ｆも０、つま
り、圧縮機９が停止状態となる。以下、運転周波数ステ
ップＮが増すごとに、運転周波数Ｆも増し、運転周波数
ステップＮが１６の時、運転周波数Ｆが最大値１２０Ｈ
ｚとなる。

１ 第１表 　２ 設定温度信号ＳＴｏによって指示される設定温度ＴＯは
、図示しない操作パネルを通じて所望の温度に設定され
、ＣＰＵ３１は通常動作時には、後に詳述するが、この
設定温度ＴＯと液温サーミスタ１６により検出される工
作液温Ｔ１とから運転周波数ステップＮを決定している
。

第６図は、ＣＰＵ３１によって行われる動作を示すフロ
ーチャートである。以下、同図を参照しつつ、本実施例
における運転制御動作の説明をする。なお、この動作を
行うためのプログラムは予めＲＯＭ等に記憶されている
。

まず、電源を投入すると、ステップＳ１で液温サーミス
タ１６により工作液温度Ｔ１を検出し、ステップＳ２で
設定温度信号Ｓ□。より工作液の目標温度である設定温
度ＴＯの検出を行う。そして、ステップＳ３で設定温度
ＴＯと工作液温度Ｔ１とに基づき、以下に示すように、
運転周波数ステップＮを設定する。

すなわち、まず、工作液温度Ｔ１から設定温度ＴＯを差
し引き ΔＴ　＝　Ｔ　　１．−　Ｔ　Ｏ・・・（１）温度差へ
Ｔを求める。次に、この温度差へＴから、第７図に示す
区分に従って、該当するゾーンを決定する。なお、Ｔｚ
　（〉０）は予め定められた温度差である。そして、決
定されたゾーンに基づき、第２表に示すように、運転周
波数ステップＮを決定する。

第２表 次に、ステップＳ４てインバ タ１５より垂下 　３ ４ 指令信号Ｓ■が出力されているか否かをチエツクする。

垂下指令信号ＳＶが出力されていない場合は、ステップ
Ｓ５に移り、ステップＳ３で設定された運転周波数ステ
ップＮをインバータ１５に送信する。したがって、イン
バータ１５は運転周波数ステップＮに基づいた運転周波
数Ｆで圧縮機９の運転を行う。以降ステップＳ１に戻り
、ステップＳ４で垂下指令信号Ｓ■が検出されない限り
ステップ８１〜Ｓ５を繰り返す。

一方、ステップＳ４で垂下指令信号ＳＶが検出されると
、ステップＳ６に移り、運転周波数ステップＮを１ダウ
ンした値を、垂下指令待運転周波数ステップＮｓに設定
する。そして、ステップＳ７で垂下指令待運転周波数ス
テップＮ８をインバータ１５に出力する。

その後、ステップＳ８でゾーン変化が生じたかをチエツ
クし、ゾーン変化が生じておれば、運転周波数ステップ
Ｎが変更される可能性があるため、ステップＳ１に戻る
。ゾーン変化がなければステップＳ９に移る。

５ ステップＳ９でインバーター５からの垂下指令信号Ｓｖ
が消えたか否かをチエツクし、垂下指令信号Ｓｖが消え
ておれば、運転周波数ステップＮを下回る垂下指令待運
転周波数ステップＮ８をインバーター５に送信する必要
はなくなるため、ステップＳ１に戻り、ステップ８１〜
Ｓ５のループより成る通常制御に移る。

ステップＳ９で未だ垂下指令信号ＳＶの存在が認められ
ると、ステップＳ１０に移り、現状の垂下指令待運転周
波数ステップＮ８ではインバーター５の過負荷状態を回
避できないとみなし、垂下指令待運転周波数ステップＮ
８を１ステップ下げる（Ｎ　　＝Ｎ８−１）。ただし、
垂下指令待運転周波数ステップＮ８を１ステップ下げる
動作は、前回に垂下指令待運転周波数ステップＮ８を１
ステップ下げた時刻から３０秒経過するまで待って行わ
れる。

次にステップＳｌｌで、運転周波数ステップＮと、垂下
指令待運転周波数ステップＮ８との比較が行われ、Ｎ−
Ｎ３＜Ａ　（Ａは４程度）であれば、１　に の程度の運転周波数ステップＮと垂下指令待運転周波数
ステップＮ８との差なら、設定温度ＴＯと工作液温度Ｔ
１との差が許容範囲に収まると推測し、ステップＳ７に
戻り、垂下指令待運転周波数ステップＮｓをインバータ
１５に送信する。

以下、インバータ１５から垂下指令信号ＳＶが出力され
続け、かつゾーン変化が生じない限り、ステップ８７〜
Ｓｌｌが繰り返され、しかる後、ステップＳ１１でＮ−
Ｎ５≧Ａが認められる。ＮＮ８≧Ａが認められると、運
転周波数ステップＮと垂下指令待運転周波数ステップＮ
８とが離れすぎであり、近い将来、設定温度ＴＯと工作
液温度Ｔ１との差が許容量を越えてしまうと判断し、ス
テップＳ１２で異常信号を出力し、この異常信号により
ＬＥＤ１９を点灯させ異常警告を行う。

このように異常警告が行われれば、工作機械２による製
造を直ちに中断することにより、工作機械２により不良
品が多数製造されるのを回避することができる。このよ
うにして、工作液温度Ｔ１が目標温度ＴＯから必要以上
に離れることを予め７ 検知することにより、事前に対応策を講じることができ
る。

なお、この実施例では、ＬＥＤ１９を点灯させるという
異常警告表示を行ったが、異常信号が出力されると自動
的に工作機械２を停止させるように構成する等、異常信
号に基づいて自動的に様々な保護あるいは調整動作を行
うことが考えられる。

また、この実施例では、工作液冷却装置おける運転制御
装置について述べたが、この発明は、冷媒経路中の圧縮
機をインバータにより制御する全ての冷却装置に適用可
能である。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、次に
記載する効果を奏する。

請求項１の冷却装置における運転制御装置によれば、運
転周波数制御手段（１００）が垂下指令信号を出力した
場合、異常信号出力手段（１０１３）が第１の運転周波
数と第２の運転周波数とを比較し、その差が所定レベル
を越えると異常信号を出力するため、この異常信号を検
出することにより、第２８ の運転周波数が第１の運転周波数より前記所定レベル以
下に下がったことを検知することができる。

その結果、適当な保護動作を行ったり、予め被冷却物質
の温度が目標値から必要以上に離れないように対応策を
講じたりすることが可能となる。

また、請求項２の冷却装置における運転制御装置によれ
ば、異常信号が出力されると異常警告表示手段（１０７
）により異常警告表示を行っているため、第２の運転周
波数が第１の運転周波数より前記所定レベル以下に下が
ったことを視覚に訴えて、警告することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明による冷却装置における
運転制御装置の構成を示すブロック図、第３図はこの発
明に適用される工作液冷却装置を示す概略図、第４図は
第３図で示した工作液冷却装置の内部を示す構成図、第
５図は工作液冷却装置の制御部を示すブロック構成図、
第６図はＣＰＵによって行われる動作を示すフローチャ
ート、第７図は設定温度と工作液温度との温度差により
１．９ 決定するゾーンを示す説明図、第８図は従来の冷却装置
の圧縮機周辺を示すブロック図である。 ９・・・圧縮機、　　　　　　］５・・・インバータ、
１６・・・液温サーミスタ、　１７・・・冷媒経路、３
１・・・ＣＰＵ なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 出　願　人　ダイキン工業株式会社 代　理　人　弁理士　吉田茂明

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（９）を用いた冷媒経路（１７）を有する
   冷却装置（１）における運転制御装置であって、前記圧
   縮機（９）に接続され、該圧縮機（９）の回転数を指令
   運転周波数信号に応答して制御するとともに、過負荷状
   態時に垂下指令信号を出力する運転周波数制御手段（１
   ００）と、 前記冷媒経路（１７）により冷却される被冷却物質の温
   度を検出する温度検出手段（１０１）と、前記被冷却物
   質の目標温度を設定する目標温度設定手段（１０２）と 前記被冷却物質の温度と前記被冷却物質の目標温度とに
   基づき、第１の運転周波数を設定する第１の運転周波数
   設定手段（１０３）と、 前記垂下指令信号が出力されると活性化し、前記第１の
   運転周波数を起点として、時間経過に従い運転周波数を
   低下させることにより得られる、第２の運転周波数を設
   定する第２の運転周波数設定手段（１０４）と、 前記垂下指令信号が出力されていない場合は、前記第１
   の運転周波数を指令する前記指令運転周波数信号を出力
   し、前記垂下指令信号が出力されている場合は、前記第
   ２の運転周波数を指令する前記指令運転周波数信号を出
   力する運転周波数指令手段（１０５）と、 前記垂下指令信号が出力されると活性化し、前記第１の
   運転周波数と前記第２の運転周波数とを比較し、その差
   が所定レベルを越えると異常信号を出力する異常信号出
   力手段（１０６）とを備えた冷却装置における運転制御
   装置。
2. （２）前記異常信号出力手段（１０６）より前記異常信
   号が出力されると、異常警告表示を行う異常警告表示手
   段（１０７）をさらに備える請求項１記載の冷却装置に
   おける運転制御装置。