特許 5716218 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5716218

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 17/02 20060101AFI20150423BHJP

【ＦＩ】

   F25D17/02 304

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-207070(P2011-207070)

(22)【出願日】2011年9月22日

(65)【公開番号】特開2013-68357(P2013-68357A)

(43)【公開日】2013年4月18日

【審査請求日】2013年12月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103921

【氏名又は名称】オリオン機械株式会社

(72)【発明者】

【氏名】今福 明男

(72)【発明者】

【氏名】杉本 清太郎

(72)【発明者】

【氏名】菊池 隆文

(72)【発明者】

【氏名】松本 悠喜

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 淳一

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２４３０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２１０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３２０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１３３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５６４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５２８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３９２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４２−０１５２４７（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｄ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、被冷却対象との間で循環させる液を貯留しておく液槽と、液を前記液槽から液槽出口を介して前記被冷却対象に送り出すとともに液槽入口を介して前記液槽に回収するための圧送ポンプと、前記液を冷却するための冷却回路と、前記液槽と前記圧送ポンプを接続する配管と、前記液槽と前記圧送ポンプとを接続する配管を液槽に接続するための継手を備える装置であって、前記液槽の下部の壁面に取り付けられた前記継手は前記圧送ポンプと同じ高さか、前記圧送ポンプよりも高い位置に配置し、前記継手の前記液を導入する吸込位置は、前記液槽出口下端よりも低い位置に設定され、且つ前記継手には所定の大きさの孔が設けられており、前記孔は、前記継手の上面で、液槽出口の液槽出口中心位置以上の高さの面に設けられていることを特徴とする冷却装置。

【請求項2】

前記孔は液の流れ方向に沿った方向に複数個加工したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記孔は液の流れ方向に沿った方向に対して垂直な方向に複数個加工したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記継手の形状は、Ｔ字型であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の冷却装置。

【請求項5】

前記継手の形状は、曲線調逆Ｖ字型であることを特徴とする。請求項１〜３いずれかに記載の冷却装置。

【請求項6】

前記継手の形状は、段付Ｌ字型であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の冷却装置。

【請求項7】

前記継手の形状は、勾配部を有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の冷却装置。

【請求項8】

前記継手の形状は、水平導入部と勾配部を有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の冷却装置。

【請求項9】

前記配管は、水平部と勾配部を有することを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の冷却装置。

【請求項10】

前記配管は、勾配部のみを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生産現場で用いるレーザー加工機や医療現場で用いるＭＲＩ等の被冷却対象に冷却液を循環させて当該冷却物を冷却する冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷却装置は、被冷却対象との間で循環させる冷却液を貯留しておく液槽と、冷却液を液槽から冷却液出口を介して被冷却対象に送り出すとともに冷却液入口を介して液槽に回収するための圧送ポンプと、冷却液を冷却するための冷却器と、液槽と圧送ポンプを接続する配管などを搭載している。

【0003】

特許文献１に記載されているように、冷却液タンクから水を送り出すには、送液ポンプを用いる。特許文献２に記載されている渦流防止装置では、吸水槽内の終端側にポンプを設けると共に、該吸槽内のポンプよりも上流側に下方に延びる渦流防止壁が設けられ、渦流の発生を防止している。特許文献３に記載されている渦流防止装置では、ベルマウスを有する縦軸ポンプを吸水槽内に設置し、かつ吸水槽内底面の該ベルマウスに直下対向する位置に吸水槽底面に対して垂直方向に突出する渦防止板を設置して、渦流を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３２２６５８号公報

【特許文献2】特開平５−３２１８９７号公報

【特許文献3】特公平７−１０３８７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した従来における渦流防止装置は、次のような解決すべき課題が存在した。
特許文献１では、液槽内の液位が一定の液位以下になると、液槽内の液全体の重量と体積が小さくなるので、液槽内の液がポンプによる吸引力の影響を受けやすくなり、図９に示すように渦流２０が発生し易くなる。渦流２０が発生すると、渦流２０は空気を液中へ巻き込む。一般に、液用のポンプは、真空状態をつくり出すことにより液を吸い込むので、空気を巻き込むと、真空状態をつくり出すことができない。圧送ポンプ３は液を吸い込むことができず、空運転をする。圧送ポンプ３が空運転をすると、シール部材の膨張を促し、液漏れにつながったり、モータ発熱による故障につながったりする。

【0006】

また、渦流を防止するためには、特許文献２や特許文献３に示すように液槽内に渦流防止壁や、渦流防止板を設けることで、液槽内の加工、組立をしなければならないので、部品点数や組立工数が増加する。従って、全体のコストが増加し、製品価格が上昇してしまう。

【0007】

本発明は上述した課題を解決するもので、ポンプによる吸引力の影響を受けることにより液槽内の液が吸い込んだ空気をポンプが吸込まないようにしてポンプが動作不良或いは故障に至ることを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の冷却装置は、少なくとも、被冷却対象１７との間で循環させる液８を貯留しておく液槽２と、液８を液槽２から液槽出口１１を介して被冷却対象１７に送り出すとともに液槽入口１０を介して液槽に回収するための圧送ポンプ３と、液８を冷却するための冷却回路１３と、これらを接続する配管４と、液槽２と圧送ポンプ３とを接続する配管４を液槽２に接続するための継手６を備える装置であって、液槽２の下部の壁面に取り付けられた継手６は圧送ポンプ３と同じ高さか、圧送ポンプ３よりも高い位置に配置し、継手６の液８を導入する吸込位置６ａは、液槽出口下端１１ｂよりも低い位置に設定され、且つ継手６には所定の大きさの孔７が設けられており、孔７は、前記継手の上面で、液槽出口の液槽出口中心位置以上の高さの面に設けられていることを特徴とする。

【0010】

さらに、本発明に係る請求項２の冷却装置によれば、孔７は液８の流れ方向に沿った方向に複数個加工したことを特徴とする。

【0011】

さらに、本発明に係る請求項３の冷却装置によれば、孔７は液８の流れ方向に沿った方向に対して垂直な方向に複数個加工したことを特徴とする。

【0012】

さらに、本発明に係る請求項４の冷却装置によれば、継手６の形状は、Ｔ字型であることを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明に係る請求項５の冷却装置によれば、継手６の形状は、曲線調逆Ｖ字型であることを特徴とする。

【0014】

さらに、本発明に係る請求項６の冷却装置によれば、継手６の形状は、段付Ｌ字型であることを特徴とする。

【0015】

さらに、本発明に係る請求項７の冷却装置によれば、継手６の形状は、勾配部を有することを特徴とする。

【0016】

さらに、本発明に係る請求項８の冷却装置によれば、継手６の形状は、水平導入部と勾配部を有することを特徴とする。

【0017】

さらに、本発明に係る請求項９の冷却装置によれば、配管４は、水平部と勾配部を有することを特徴とする。

【0018】

さらに、本発明に係る請求項１０の冷却装置によれば、配管４は、勾配部のみを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

このような構成を有する本発明に係る請求項１の冷却装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
（１）液槽２内部に取り付けた継手６の液８を導入する吸込位置６ａを液槽出口１１よりも低い位置に設定し、且つ継手６に所定の大きさの孔７を設けたため、例えば、液面１２が一定の液位より低下して、液槽２内の液８に空気９が混入した場合であっても、圧送ポンプ３により液８が送り出される際には、継手６に設けた孔７から空気９が上方に抜けるため、圧送ポンプ３が空気９を吸い込むことを防ぐことができる。

【0020】

（２）
圧送ポンプ３が空気９を吸い込むことを防ぐことができるため、圧送ポンプ３が
空運転し、モータが発熱することにより、シール部材（図示なし）の膨張を促し、液漏れが発生したりすることや、モータ本体（図示なし）が損傷したりすることによる不具合を回避できる。

【0021】

。
（３）
継手６に所定の大きさの孔７を設ける単純な加工で済むので、液槽２内に渦流防
止壁や渦流防止板を設ける必要がなく、部品点数と組立工数を増やすこともないので、製品全体としてのコストダウンに寄与できる。

【0022】

（４）
孔７を継手６の上面、液槽出口中心位置１１ｂ以上の高さの面に加工することで、液８が継手６の中を流れる際に、比重の軽い空気９が孔７から抜けやすくなる。

【0023】

さらに本発明に係る請求項２の冷却装置によれば、孔７は液８の流れ方向に沿った方向に複数個加工したことにより、空気９が継手６から抜ける確実性を流れ方向において高めることができる。

【0024】

さらに、本発明に係る請求項３の冷却装置によれば、孔７は液８の流れ方向に沿った方向に対して垂直な方向に複数個加工したことにより、空気９が液６から抜ける確実性を液８の流れ方向と垂直な方向において高めることができる。

【0025】

さらに、本発明に係る請求項４の冷却装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。
継手６がＴ字型であることにより、空気の量が比較的に多くなっても少なくとも液槽出口中心位置１１ｂ以上の高さの位置に形成された空気溜用空間6dを確保することで、液８が空気９を混入したまま流出することを防止できる。

【0026】

さらに、本発明に係る請求項５の冷却装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。継手６が曲線調逆Ｖ字型であることにより、継手６の中を流れる液８の流れをスムーズにすることができる。

【0027】

さらに、本発明に係る請求項６の冷却装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。継手６が段付Ｌ字型であることにより、工具を用いて継手６を水槽２に取り付ける際の取付け易さを向上させることができる。

【0028】

さらに、本発明に係る請求項７の冷却装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。
継手６の形状は、継手勾配部６ｃを有することにより、継手６の中を流れる液８の流れをある程度スムーズにすることができ、且つ、継手６を水槽２に取り付ける際の取付け易さも確保することができる。

【0029】

さらに、本発明に係る請求項８の冷却措置によれば、継手６が水平導入部６ｅと勾配部６ｃを有することにより、液８の継手６へ導入をスムーズにすることができる。

【0030】

さらに、本発明に係る請求項９の冷却装置によれば、配管４が水平部と液槽出口１１から下降する方向に形成された勾配部を有することで、配管４の水槽２への取付け易さを確保した上で、配管４の中を流れる液８のポンプ３への流れをスムーズにすることができる。

【0031】

さらに、本発明に係る請求項１０の冷却装置によれば、配管４が液槽出口１１から下降する方向に形成された勾配部のみを有することで、配管４の中を流れる液８のポンプ３への流れを更にスムーズにすることができる。また、継手６を液槽２に取り付ける位置を圧送ポンプ３より高くし、液槽２と圧送ポンプ３を接続する配管４内と圧送ポンプ３内を液８により満たすため、圧送ポンプ３が作動開始する際に、空気９が混入することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施形態１に係る冷却装置の概略構成を示す図である。

【図2】図１における継手を拡大明示する図である。

【図3】図１の主要部の構成を拡大明示する図である。

【図4】本発明実施形態２に係る冷却装置の概略構成を示す図である。

【図5】本発明の継手の各実施例を示す図である。

【図6】本発明の継手の孔配置の実施例を示す図である。

【図7】本発明の液槽と配管の接続構造の各実施例を示す図である。

【図8】本発明の実施例を組みわせたものの１例を示した図である。

【図9】従来の冷却装置において渦流発生状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0033】

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る冷却装置１の構成について、図１を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の概略回路構成を示す。冷却装置１は、大別して、被冷却対象１７との間で循環させる液８を貯留しておく液槽２と、液８を液槽２から液槽出口１１を介して被冷却対象１７に送り出すとともに液槽入口１０を介して液槽２に回収するための圧送ポンプ３と、液８を冷却するための冷却回路１３と、液槽２と圧送ポンプ３を接続する配管４と、液槽２と圧送ポンプ３とを接続する配管４を液槽２に接続するための継手６を備える。

【0034】

冷却回路１３は、冷媒を圧縮して高圧化させる圧縮機１４と、冷媒を凝縮して液化させる凝縮器１５と、冷媒を膨張させるための膨張弁１６と、冷媒を蒸発させ、その気化熱を利用して液を冷却するための蒸発器５とを基本とする回路で構成する。

【0035】

液槽２内の継手６が取り付けられた液槽出口１１から圧送ポンプ３により送り出された液８は、被冷却対象入口１８から被冷却対象１７内へ導入され、被冷却対象１７を冷却した後に、被冷却対象出口１９から蒸発器５へと流れ、蒸発器５にて冷却された液８は液槽入口１０から液槽２内へと戻され、貯留される。貯留された液８は、再び圧送ポンプ３により送り出される。

【0036】

液槽出口１１に取り付けられた継手６は側面視でＬ字型に加工された管状の継手で、一方が液槽底面２ａに向けられ、もう一方が液槽出口１１に接続され、液槽底面２ａに向けられた側、つまり吸込位置６ａから液８を導入するように構成されている。この液８を導入する吸込位置６ａは液槽出口下端１１ａより低い位置に設定される。低い位置に設定された分だけ液面１２は継手６を介して圧送ポンプ３に吸い込まれる力の影響を受けにくくなるので、図９に示すような渦流２０の発生を抑制することができる。なお、ここでいう、高い、低いという表現は地上平面に対して垂直方向の高低を表現するものとする。

【0037】

図２は図１における継手６を拡大明示する図であり、（１）は継手６を上からみた平面図で、（２）は継手６を側面から見た側面図である。継手６は上面、液槽出口中心位置１１ｂ以上の高さの面に所定の大きさの孔７を有する（具体例としては、径約３０ｍｍの継手の場合、φ５ｍｍ程度の孔）。

【0038】

図３は図１の主要部の構成を拡大明示する図である。液槽２内の液８が圧送ポンプ３により送り出される際に、継手６内に空気９が混入していたとしても、液８よりも比重の軽い空気９は、液流により孔７から継手６の外へ押し出される。空気９が外へ押し出された後、圧送ポンプ３が液８を吸い込む。これにより、圧送ポンプ３が空気９を吸い込むことを防止する。

【0039】

圧送ポンプ３が空気９を吸い込むことを防止することで、圧送ポンプ３は連続的に液８を吸い込み、送り出すことができるので、圧送ポンプ３が空運転し、モータが過熱することにより、シール部材（図示なし）が膨張して液漏れが発生したりすることや、モータ本体（図示なし）が故障したりすることによる不具合を防ぐことができる。

【実施例2】

【0040】

図４は実施例２に係る冷却装置１００の概略構成を示す図である。実施例１とは液槽２と蒸発器５の位置関係が異なる。本実施例１において、液８は、液槽２、圧送ポンプ３、被冷却対象１７、蒸発器５の順番で流れ、液槽２へ戻るが、実施例２においては、液８は、液槽２、圧送ポンプ３、蒸発器５、被冷却対象１７の順番で流れ液槽２へ戻る。その他の構成は実施例１と同じである。従って、実施形態１の作用効果と同様な作用効果を有する。

【実施例3】

【0041】

図５の（ａ）〜（ｅ）は、本発明の継手の各実施例を示す図である。（ａ）は、Ｔ字型の継手である。Ｔの字が左へ９０度回転した向きになるように取り付けられている。図の下側から右側へと液８が流れる。継手の上側には孔７が形成されている。液槽出口中心位置１１ｂ以上の高さの位置に空気溜用空間６ｄを確保することで、液８と混入した空気９とが分離する際に、分離状態をより安定的にすることができる。

【0042】

図５の（ｂ）は、曲線調逆Ｖ字型の継手である。継手（ａ）同様、上側には、孔７が形成されている。曲線調にすることで、流れ易さをより高める効果がある。また、孔７が継手６のＶ次型の頂部に形成されていることで、液８の中に混在する空気９を分離させ易くする効果がある。

【0043】

図５の（ｃ）は、段付Ｌ字型の継手である。継手（ａ）同様、上側には、孔７が形成されている。液槽出口１１側の径を小さくすることで、圧送ポンプ３が空気９を吸い込む可能性をより小さくすることができる。また、継手６を液槽２に取り付ける際に、径の小さくなっている部分を取り付けるため、工具の使用性を向上することもできる。

【0044】

図５の（ｄ）は、継手勾配部６ｃを有する継手である。継手勾配部６ｃは液槽出口１１に対して継手６の反対側の端に当たる吸込口６ａから液槽出口１１へ向かい上昇する向きである。液８の流れ易さを高める効果があると同時に、継手水平部６ｂも構成されているので、液槽壁面２ｂに取付けもし易くなるという利点がある。

【0045】

図５の（ｅ）は、水平導入部６ｅ及び継手勾配部６ｃを有する継手である。継手勾配部６ｃの勾配は吸込口６ａから液槽出口１１へ向かい上昇する向きである。液８の継手６への流入のし易さと継手内における流れ易さを高め、取付けもし易いという利点がある。

【実施例4】

【0046】

図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の継手の孔配置の実施例を示す図で、各々（１）は平面図、（２）は（１）の側面図である。図６の（ａ）は、継手６の上面に孔７が２つ加工されている。１つの孔７では混入した空気９を押し出しきれない場合に、空気９をより押し出し易くすることができる。

【0047】

図６の（ｂ）は、継手の上面に孔７が液８の流れ方向に沿った方向に３つ加工されている。液８の流速が比較的速い場合でも、空気９を押し出すことができる。

【0048】

図６の（ｃ）は、継手の上面に継手の上面に孔７が液８の流れ方向に沿った方向に対して垂直な方向に３つ加工されている。液８の流速が比較的遅く、混入した空気９の量が比較的多い場合でも、空気９を押し出すことができる。
図６の（ａ）〜（ｃ）の孔７は２つ又は３つに限定されずそれ以上設けても良い。また、各複数の孔７は同一の大きさまたは形状でも良いし、異なった形状でも良い。

【0049】

また、図５に示す（ａ）〜（ｅ）の実施例と図６（ａ）〜（ｃ）の実施例を組み合わせても良い。図８にその例を示す。図８に示すのは、図５に示す（ｂ）と図６に示す（ｃ）を組み合わせた例である。（１）は上から継手６を見た平面図、（２）は横から見た側面図である。この例では、曲線調Ｖ字型継手の頂点に３つの孔７を加工したものである。こうすることにより、液８と空気９との分離をし易くし、分離する空気量も増やすことができる。このように、図４に示す実施例と図５に示す実施例を組みわせることにより、相乗効果を図ることが可能となる。

【実施例5】

【0050】

図７は本発明の液槽と配管の接続構造の各実施例を示す図である。図７の（ａ）は、液槽２に、配管水平部４ｂと配管勾配部４ｃを有する配管を取り付けた場合で、配管水平部４ｂがあることで、取付け易さを確保できることに加え、圧送ポンプ３への流入のし易さを高めることができる。

【実施例6】

【0051】

図７の（ｂ）は、液槽２に、配管勾配部４ｃのみの配管４を取り付けた場合で、液槽２への取付け易さに対する考慮が不要であれば、圧送ポンプ３への流入のし易さをより高めることができる。

【0052】

以上、好適な実施形態及び実施例を詳細に説明したが、本発明は各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。

【符号の説明】

【0053】

１：冷却装置，２：液槽，２ａ：液槽底面，３：圧送ポンプ，４：配管，配管水平部：４ｂ，配管勾配部：４ｃ，５：蒸発器，６：継手，６ａ：吸込位置，継手水平部：６ｂ，継手勾配部６ｃ，空気溜用空間６ｄ，水平導入部６ｅ，７：孔，８：液，９：空気，１０：液槽入口，１１：液槽出口，１１ａ：液槽出口下端，１１ｂ：液槽出口中心位置，１２：液面，１３：冷却回路，１４：圧縮機，１５：凝縮器，１６：膨張弁，１７：被冷却対象，１８：被冷却対象入口，１９：被冷却対象出口，２０：渦流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】