(57)【要約】【課題】急激な冷却負荷に対して速やかに利用側の冷却能力を調節することである。【解決手段】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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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いる
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項７】
請求項２乃至６の何れか１つにおいて、
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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から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、斯か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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、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。
【０００６】
この第１の発明では、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）の熱媒体から吸熱し、該熱媒体が冷却される。
【０００７】
この発明では、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。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、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。
【０００９】
この第２の発明では、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、本発明では、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。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、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いる。
【００１１】
この第３の発明では、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い場合でも速やかに対応できる。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、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。
【００１３】
この第４の発明では、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。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明において、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（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。
【００１５】
この第５の発明では、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。
【００１６】
第６の発明は、第１の発明において、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。
【００１７】
この第６の発明では、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。
【００１８】
第７の発明は、上記第２乃至第６の発明の何れか１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。      
【００１９】
この第７の発明では、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が、制御温度が確実に安定する。
【発明の効果】
【００２０】
したがって、第１の発明によれば、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。したがって、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。
【００２１】
また、第２及び第３の発明によれば、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きる。
【００２２】
特に、第３の発明によれば、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。
【００２３】
また、第４の発明によれば、熱媒体の循環量を調節するだけで、また第５の発明によれば、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。
【００２４】
また、第６の発明によれば、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きる。
【００２５】
また、第７の発明によれば、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
《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。
【００２８】
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）により構成されている。
【００２９】
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、このポンプ（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）が設けられている。
【００３０】
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）を構成している。
【００３１】
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。
【００３２】
−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。
【００３３】
上記冷媒回路（10）において、圧縮機（11）から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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
−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）をイ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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かったのに対し、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。
【００４１】
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。
【００４２】
−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）。
【００４３】
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、電磁弁とキャピ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よい。
【００４４】
《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。
【００４５】
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。
【００４６】
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がインバータによる容量制御に比べて向上する。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。
【００４７】
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。
【００４８】
−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）。
【００４９】
《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。
【００５０】
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。
【００５１】
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く、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。
【００５２】
《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。
【００５３】
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い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。
【００５４】
−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。
【００５５】
《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）を構成している。
【００５６】
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（28）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１と同様である。
【００５７】
−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（27）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。
【００５８】
《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）をバイパスするバイパス回路（24）が設けられている。
【００５９】
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）を構成している。
【００６０】
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。
【００６１】
《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。
【００６２】
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、上記バイパス回路（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に構成されている。
【００６３】
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。
【００６４】
《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。
【００６５】
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アクチュエータ（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よい。
【００６６】
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】
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態１に係る冷凍装置の回路図である。
【図２】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】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】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】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】実施形態２に係る冷凍装置の回路図である。
【図７】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】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】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】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】実施形態４に係る冷凍装置の回路図である。
【図１２】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】実施形態５に係る冷凍装置の回路図である。
【図１４】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】実施形態６に係る冷凍装置の回路図である。
【図１６】実施形態７に係る冷凍装置の回路図である。
【符号の説明】
【００６９】
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        流量調整弁
26        能力抑制手段
28        ヒータ（加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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