JPH0818222B2 - ボルテックスチューブの冷気温度降下装置 - Google Patents
ボルテックスチューブの冷気温度降下装置Info
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- JPH0818222B2 JPH0818222B2 JP63168810A JP16881088A JPH0818222B2 JP H0818222 B2 JPH0818222 B2 JP H0818222B2 JP 63168810 A JP63168810 A JP 63168810A JP 16881088 A JP16881088 A JP 16881088A JP H0818222 B2 JPH0818222 B2 JP H0818222B2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
- F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はボルテックスチューブを利用して例えば工
作機械のバイトを冷却するために使用することができる
ボルテックスチューブにより冷気温度降下装置に関す
る。
作機械のバイトを冷却するために使用することができる
ボルテックスチューブにより冷気温度降下装置に関す
る。
ボルテックスチューブはランキ・ヒルシュのチューブ
と称され、渦流管内に圧縮空気を接線方向より導入する
ことにより、圧縮空気を冷気側と暖気側とに分離するこ
とができる。この場合は良く知られているように渦流の
中心より冷気の噴出が行われ、渦流の外側は暖気が形成
される。冷気の温度は−30℃にも達する低温とすること
ができる。そのため、種々の発熱部分であって冷却の必
要な部分、例えば切削中の切削工具の先端をボルテック
スチューブからの冷気によって冷却することが提案され
ている。
と称され、渦流管内に圧縮空気を接線方向より導入する
ことにより、圧縮空気を冷気側と暖気側とに分離するこ
とができる。この場合は良く知られているように渦流の
中心より冷気の噴出が行われ、渦流の外側は暖気が形成
される。冷気の温度は−30℃にも達する低温とすること
ができる。そのため、種々の発熱部分であって冷却の必
要な部分、例えば切削中の切削工具の先端をボルテック
スチューブからの冷気によって冷却することが提案され
ている。
ボルテックスチューブによる冷気温度は本体管を暖気
排出口に向けて排出される暖気の温度、即ち本体管の管
壁の温度に依存する。即ち、管壁の温度が低ければ低い
程冷気の温度を降下させるのが可能であるが、実際は本
体管の温度は管壁の内周にそって暖気がらせん状をなし
て流れるため相当に高くなる。ボルテックスチューブに
おいては暖気の温度が高ければ高いほど冷気の温度は低
くなり、冷気吐出口からの冷気の温度の下限となってい
る。
排出口に向けて排出される暖気の温度、即ち本体管の管
壁の温度に依存する。即ち、管壁の温度が低ければ低い
程冷気の温度を降下させるのが可能であるが、実際は本
体管の温度は管壁の内周にそって暖気がらせん状をなし
て流れるため相当に高くなる。ボルテックスチューブに
おいては暖気の温度が高ければ高いほど冷気の温度は低
くなり、冷気吐出口からの冷気の温度の下限となってい
る。
この発明はボルテックスチューブの冷気吐出口からの
温度を可及的に降下させることができる構成を提供する
ことを目的とする。
温度を可及的に降下させることができる構成を提供する
ことを目的とする。
この発明によれば、圧縮空気の渦流を本体管内に起こ
させて、その渦流中心より冷気を取出し、冷気取出口の
反対側の本体管より暖気を排出するボルテックスチュー
ブにおいて、冷気吐出口の反対方向に暖気排出口に向け
て延びる本体管の外壁を外部冷却流体により冷却する冷
却手段が具備され、冷気取出口よりの冷気の温度を降下
させることを特徴とするボルテックスチューブにおける
冷気温度降下装置が提供される。
させて、その渦流中心より冷気を取出し、冷気取出口の
反対側の本体管より暖気を排出するボルテックスチュー
ブにおいて、冷気吐出口の反対方向に暖気排出口に向け
て延びる本体管の外壁を外部冷却流体により冷却する冷
却手段が具備され、冷気取出口よりの冷気の温度を降下
させることを特徴とするボルテックスチューブにおける
冷気温度降下装置が提供される。
第１の実施例を示す第１図において、10はボルテック
スチューブの全体を示す。ボルテックスチューブ10は本
体管12を有し、その一端に渦流発生室14が設けられる。
この渦流発生室の構造自体は周知であるので詳細構造は
図示しない。渦流発生室14に圧縮空気導入口16が設けら
れ、この圧縮空気導入口16は図示しない圧縮空気供給源
に接続される。渦流発生室14の中心に冷気吐出口18が開
口され、渦流発生室14の中心部に形成される冷気はこの
冷気吐出口18より矢印ａのように噴出される。冷気吐出
口18の反対側において渦流発生室14より本体管12に暖気
が排出される。冷気吐出口18から離間した本体管12の出
口19に流量比制御弁20が配置され、暖気は矢印ｂのよう
に排出される。流量比制御弁20はねじ手段等によって暖
気の排出量を連続可変とすることができ、圧縮空気導入
口16から導入される空気の全量における、冷気吐出口18
から排出される冷気の量と本体管12から排出される暖気
の量との比率を制御するものであり、冷気排出口18から
の冷気の温度が最低となるようにその比率は調整され
る。
スチューブの全体を示す。ボルテックスチューブ10は本
体管12を有し、その一端に渦流発生室14が設けられる。
この渦流発生室の構造自体は周知であるので詳細構造は
図示しない。渦流発生室14に圧縮空気導入口16が設けら
れ、この圧縮空気導入口16は図示しない圧縮空気供給源
に接続される。渦流発生室14の中心に冷気吐出口18が開
口され、渦流発生室14の中心部に形成される冷気はこの
冷気吐出口18より矢印ａのように噴出される。冷気吐出
口18の反対側において渦流発生室14より本体管12に暖気
が排出される。冷気吐出口18から離間した本体管12の出
口19に流量比制御弁20が配置され、暖気は矢印ｂのよう
に排出される。流量比制御弁20はねじ手段等によって暖
気の排出量を連続可変とすることができ、圧縮空気導入
口16から導入される空気の全量における、冷気吐出口18
から排出される冷気の量と本体管12から排出される暖気
の量との比率を制御するものであり、冷気排出口18から
の冷気の温度が最低となるようにその比率は調整され
る。
本体管12の周囲にこれと同心に外周管22が配置され
る。本体管12と外周管22との間に冷却室23が形成され
る。この外周管22は本体管12の出口19より排出される暖
気の流れを利用して外気を引き込み、この引き込まれた
外気を利用して本体管12の管壁を冷却するのに役立たせ
るものである。このため、ベンチュリ部24が本体管12の
端部の外周面と外周管22の内周面との間に形成され、こ
のベンチュリ部24に開口する外気導入口26が外周管22の
壁面に貫通形成される。この外気導入口26は本体管12の
軸線28に対して幾分傾斜して配置され、ベンチュリ部24
より引き込まれた外気の本体管壁面への円滑な流れが実
現するようになっている。本体管12の渦流室14側の端部
に外気排出口32が配置される。
る。本体管12と外周管22との間に冷却室23が形成され
る。この外周管22は本体管12の出口19より排出される暖
気の流れを利用して外気を引き込み、この引き込まれた
外気を利用して本体管12の管壁を冷却するのに役立たせ
るものである。このため、ベンチュリ部24が本体管12の
端部の外周面と外周管22の内周面との間に形成され、こ
のベンチュリ部24に開口する外気導入口26が外周管22の
壁面に貫通形成される。この外気導入口26は本体管12の
軸線28に対して幾分傾斜して配置され、ベンチュリ部24
より引き込まれた外気の本体管壁面への円滑な流れが実
現するようになっている。本体管12の渦流室14側の端部
に外気排出口32が配置される。
このボルテックスチューブ10は工作機械のバイトによ
る切削部分の冷却のための応用を意図しており、冷気吐
出口18の前方に被冷却箇所としての工作機械のバイト34
が配置されている。36は被切削加工を受けるべき品物を
示す。
る切削部分の冷却のための応用を意図しており、冷気吐
出口18の前方に被冷却箇所としての工作機械のバイト34
が配置されている。36は被切削加工を受けるべき品物を
示す。
この実施例では第２図に示すようにバイト34はその先
端に交換可能なチップ38を取付したタイプのものであ
る。チップ38の切削面に二硫化タングステン（WS2）の
コーティング40を施したものである。WS2は融点が1800
℃程度と高く、相当な高温の切削にも十分な耐久性があ
る。また、摩擦係数が0.03と従来のコーティング材のそ
れと比較してオーダーが一桁低いので、切削温度自体を
下降させることができ、そして、WS2は母材との結合性
が強固なのでコーティングの剥離の恐れが小さい。尚、
二硫化タングステン（WS2）のコーティングは交換可能
なチップに限定されず、ドリルやその他の工具に施すこ
とができる。
端に交換可能なチップ38を取付したタイプのものであ
る。チップ38の切削面に二硫化タングステン（WS2）の
コーティング40を施したものである。WS2は融点が1800
℃程度と高く、相当な高温の切削にも十分な耐久性があ
る。また、摩擦係数が0.03と従来のコーティング材のそ
れと比較してオーダーが一桁低いので、切削温度自体を
下降させることができ、そして、WS2は母材との結合性
が強固なのでコーティングの剥離の恐れが小さい。尚、
二硫化タングステン（WS2）のコーティングは交換可能
なチップに限定されず、ドリルやその他の工具に施すこ
とができる。
尚、このコーティング40は好ましくは所謂一層コーテ
ィングであり、ここに一層コーティングとは母材42の表
面が１個だけの並んだWS2の分子で被覆されるようなコ
ーティング方法であり、厚さとして0.5μｍ程度のもの
である。一層コーティングを施すことにより、上述のよ
うな利点を保持しつつ、母材42の性質を活かすことがで
きる。例えば、母材42を硬度が高くない材質で形成する
ことにより、弾性を高め、切削工程時の弾性変形による
ショック軽減機能を持たせることができる。
ィングであり、ここに一層コーティングとは母材42の表
面が１個だけの並んだWS2の分子で被覆されるようなコ
ーティング方法であり、厚さとして0.5μｍ程度のもの
である。一層コーティングを施すことにより、上述のよ
うな利点を保持しつつ、母材42の性質を活かすことがで
きる。例えば、母材42を硬度が高くない材質で形成する
ことにより、弾性を高め、切削工程時の弾性変形による
ショック軽減機能を持たせることができる。
第１図のボルテックスチューブ10の作動を説明する
と、圧縮空気導入口16より渦流室14に導入された圧縮空
気の渦流によりその中心に冷気が形成され、冷気は矢印
ａのようにバイト34のチップ部分38に向けて噴出され、
その冷却が行われる。暖気は渦巻き状をなしながら本体
管12の内周に沿って流れ、暖気排出口19より流量比制御
弁20を介して矢印ｂのように排出される。暖気はその後
ベンチュリ部24を通過し、その際ベンチュリ部24に負圧
が発生するため、外気導入通路26を介して矢印ｃのよう
に外気が吸引される。吸引された外気は矢印ｄのように
冷却室23に指向される。冷却室23内に導入された外気は
本体管12の管壁に接触することで冷却作用を発揮し、そ
の管壁の温度を降下せしめる。このような本体管12の管
壁の温度降下によって冷気吐出口18から吐出される冷気
の温度が一層降下され、その結果バイト34の先端チップ
38の冷却性の向上を実現することができる。
と、圧縮空気導入口16より渦流室14に導入された圧縮空
気の渦流によりその中心に冷気が形成され、冷気は矢印
ａのようにバイト34のチップ部分38に向けて噴出され、
その冷却が行われる。暖気は渦巻き状をなしながら本体
管12の内周に沿って流れ、暖気排出口19より流量比制御
弁20を介して矢印ｂのように排出される。暖気はその後
ベンチュリ部24を通過し、その際ベンチュリ部24に負圧
が発生するため、外気導入通路26を介して矢印ｃのよう
に外気が吸引される。吸引された外気は矢印ｄのように
冷却室23に指向される。冷却室23内に導入された外気は
本体管12の管壁に接触することで冷却作用を発揮し、そ
の管壁の温度を降下せしめる。このような本体管12の管
壁の温度降下によって冷気吐出口18から吐出される冷気
の温度が一層降下され、その結果バイト34の先端チップ
38の冷却性の向上を実現することができる。
第５図に示す第２実施例では本体管の冷却を水冷によ
って行う。第１の実施例と同一の機能を達成する部品に
ついては第１の実施例の部番に100を付加した部番を使
用し、詳細説明は繰り返しを避けるため省略する。外周
管122は暖気排出口50を有しており、流量比制御弁128か
らの暖気は矢印ｇのようにそのまま外部に排出される。
本体管112と外周管122との間に本体管112の全長にわた
って冷却水室54が配置される。56は冷却水導入口、58は
冷却水排出口である。図示しない冷却水ポンプからの冷
却水は冷却水導入口56より冷却水室54に導入され、冷却
水排出口58より排出される。その結果、本体管112の管
壁部は冷却水との熱交換によって冷却され、前記実施例
と同様に冷気吐出口118からの冷気の温度を一層降下さ
せることができ、被冷却部の冷却性の向上の実現を図る
ことができる。
って行う。第１の実施例と同一の機能を達成する部品に
ついては第１の実施例の部番に100を付加した部番を使
用し、詳細説明は繰り返しを避けるため省略する。外周
管122は暖気排出口50を有しており、流量比制御弁128か
らの暖気は矢印ｇのようにそのまま外部に排出される。
本体管112と外周管122との間に本体管112の全長にわた
って冷却水室54が配置される。56は冷却水導入口、58は
冷却水排出口である。図示しない冷却水ポンプからの冷
却水は冷却水導入口56より冷却水室54に導入され、冷却
水排出口58より排出される。その結果、本体管112の管
壁部は冷却水との熱交換によって冷却され、前記実施例
と同様に冷気吐出口118からの冷気の温度を一層降下さ
せることができ、被冷却部の冷却性の向上の実現を図る
ことができる。
この発明によれば、ボルテックスチューブの本体管を
外部冷却流体により冷却する冷却手段を設けることによ
り、冷気取出口より取出される冷気の温度を効率的に降
下させることができ、被冷却部の冷却効率を向上させる
ことができる。
外部冷却流体により冷却する冷却手段を設けることによ
り、冷気取出口より取出される冷気の温度を効率的に降
下させることができ、被冷却部の冷却効率を向上させる
ことができる。
第１図はこの発明の装置の長手方向概略断面図。 第２図はバイトのチップ部分の概略斜視図。 第３図はチップの表面の構造を示す概略断面図。 第４図は一層コーティングにおける分子の並び方を説明
する図。 第５図は第２実施例におけるこの発明の装置の長手方向
断面図。 10……ボルテックスチューブ 12……本体管 14……渦流発生装置 16……圧縮空気導入口 18……冷気吐出口 20……流量比制御弁 23……冷却室
する図。 第５図は第２実施例におけるこの発明の装置の長手方向
断面図。 10……ボルテックスチューブ 12……本体管 14……渦流発生装置 16……圧縮空気導入口 18……冷気吐出口 20……流量比制御弁 23……冷却室
Claims (3)
- 【請求項１】圧縮空気の渦流を本体管内に起こさせて、
その渦流中心より冷気を取出し、冷気取出口の反対側の
本体管より暖気を排出するボルテックスチューブにおい
て、冷気吐出口の反対方向に暖気排出口に向けて延びる
本体管の外壁を外部冷却流体により冷却する冷却手段が
具備され、冷気取出口よりの冷気の温度を降下させるこ
とを特徴とするボルテックスチューブにおける冷気温度
降下装置。 - 【請求項２】外部冷却流体は空気であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の装置。 - 【請求項３】外部冷却流体は水であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168810A JPH0818222B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | ボルテックスチューブの冷気温度降下装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168810A JPH0818222B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | ボルテックスチューブの冷気温度降下装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224040A JPH0224040A (ja) | 1990-01-26 |
| JPH0818222B2 true JPH0818222B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=15874912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63168810A Expired - Fee Related JPH0818222B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | ボルテックスチューブの冷気温度降下装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818222B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017205919A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Cool Mine Pty Ltd | Cooling device |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04322943A (ja) * | 1991-04-19 | 1992-11-12 | Nkk Corp | 圧延ロールの旋削方法 |
| KR100455712B1 (ko) * | 2002-01-29 | 2004-11-08 | 구봉석 | 초저온 압축공기 분사장치 |
| AT9196U1 (de) * | 2006-03-07 | 2007-06-15 | Ceratizit Austria Gmbh | Schneidwerkzeug |
| JP5461476B2 (ja) | 2011-05-27 | 2014-04-02 | 三菱重工業株式会社 | 摩擦攪拌接合装置 |
| KR101200089B1 (ko) * | 2012-09-26 | 2012-11-12 | (주)경도상사 | 볼텍스 튜브 |
| CN204761936U (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-11 | 中兴通讯股份有限公司 | 散热结构和通讯设备 |
| CN109759611B (zh) * | 2019-03-21 | 2023-08-18 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 适于含能材料机械加工的一体式涡流冷却刀具 |
| CN112809032A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-18 | 周嘉诚 | 一种新材料车削车床刀头冷却装置 |
| CN113623087A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-09 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种便携式固体发动机冷增压试验系统 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63168810A patent/JPH0818222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017205919A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Cool Mine Pty Ltd | Cooling device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224040A (ja) | 1990-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |