JPH09277139A - 機械用液剤の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルの冷媒蒸発を利用した機械用液
剤冷却システムがもっている熱交換効率が低下しやす
い、目詰まりや液圧縮によるトラブルを生じやすい、と
いう問題を解消する。 【解決手段】 液槽１に多数の噴孔を設けた空気噴出部
材８を設置し、圧縮空気を空気噴出部材８に送って噴孔
から液槽１に収容されている機械用液剤中に分散噴出さ
せ、噴出空気を冷媒として直接接触による冷却を行わせ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械において循
環使用される各種液剤を適正温度に冷却する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械においては、周知のように潤滑
油、切削油、研削液などの液剤が使用されている。これ
らの機械用液剤は循環使用され、加工精度の向上および
工具の長寿命化を計ること、更に液剤自身の劣化防止を
計るため、主に冷却によって適正範囲の温度に調整して
機械に供給している。

【０００３】前記液剤の冷却は、一般に冷媒を圧縮機か
ら凝縮器，膨張弁，蒸発器を経て圧縮機に戻す、という
広く知られた冷凍サイクルにおける蒸発器での熱交換作
用によって行っているが、切削屑や研削屑などの微細異
物を大量に含んでいて著しく汚れた状態で工作機械から
戻される液剤については、蒸発器を液槽にコイルを浸漬
して熱交換させる構造に代えたものが提供されている。

【０００４】図４は前記浸漬式液剤冷却システムの配管
系統図であって、液槽５１の液剤はポンプ５２で加圧さ
れて目的の工作機械５３に供給され、ここで切削屑、研
削屑などの異物を混入した液剤は液槽５１に戻って冷却
される。液剤冷却用の冷媒はアキュムレータ５５から圧
縮機５６，凝縮器５７，膨張弁（またはキャピラリチュ
ーブ）５８，コイル５９を経てアキュムレータ５５に戻
る、という冷凍サイクルによって循環する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液剤を蒸発器での熱交
換作用によって冷却するという冷却システムは、液剤を
ポンプによって強制的に蒸発器内を通過させながら循環
させて冷却するものである。従って、冷媒が流れるコイ
ルと液剤との接触が良好であるが、液剤に含まれている
微細異物がコイルに付着して熱交換効率を低下させた
り、更に大量に付着堆積して目詰まりを生じたりする、
という問題を生じやすく、保守が面倒である。

【０００６】一方、液剤を液槽５１に収容してコイル５
９を流れる冷媒との熱交換作用によって冷却するという
図４に示した冷却システムは、前記強制循環式のものと
異なり液剤の動きが小さいのでコイル５９との接触を良
好にするため羽根または板からなる攪拌部材６０を設置
して原動機６１で回転させる、という手段を採ってお
り、装置の複雑化を避けられない。加えて、液剤に含ま
れている微細異物がコイル５９に付着しやすく、熱交換
効率を低下させるばかりか、コイル５９で冷媒が蒸発ガ
ス化しないまま圧縮機５６に送られると液圧縮による破
損を生じる危険がある。

【０００７】更に、工作機械を長期間停止した場合、液
剤が放置されていわゆる腐敗を生じて悪臭を発したり使
用に耐えない程度に変質することがある。

【０００８】本発明は冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発
による冷却作用を利用して機械用液剤の冷却を行う前記
従来のシステムがもっている、熱交換効率が低下しやす
いという点を解決することを主な課題としてなされたも
のであって、液剤を液槽に収容して高効率で冷却するこ
とができ、加えて液剤を腐敗させないように管理するこ
とができる簡単且つ安全な手段を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は多数の噴
孔を設けた空気噴出部材を液槽内に設置し、圧縮空気を
そのまま或いは冷凍サイクルにより冷却して空気噴出部
材に送り噴孔から液剤中に分散噴出させ、この噴出空気
を冷媒として直接接触により液剤を冷却することとし
た。

【００１０】このように、コイルの管壁を介して冷媒と
熱交換させることなく、空気を冷媒に使用してこれが液
剤中を上昇しながら直接接触することによる熱交換を行
わせることにより、高効率で冷却することができるもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明における液槽は従来の浸漬
式液剤冷却システムにおける液槽と同様に、液剤温度調
節の基本要素である温度検知用の温度センサが具えられ
ており、これに加えて冬期の操業開始時のように液剤温
度が設定温度範囲よりも低いときこれを加熱するヒータ
を具えることもある。

【００１２】空気は工場の室内または室外からとり入れ
て空気圧縮機で圧縮し、これをそのまま或いは圧力タン
クに貯蔵して液槽に送る。多くの工場はさまざまな用途
のための圧縮空気設備を具えており、本発明においても
この設備を使用することができることは勿論である。

【００１３】次に、圧縮空気を液槽の液剤中に分散噴出
させる空気噴出部材は管または中空盤からなり、多数の
噴孔を有している。また、この空気噴出部材は液槽の底
部に設置されるか、または底部から中部乃至上部に亘っ
て設置される。即ち、うず巻き状とした管或いは中空盤
の場合は底部に設置し、コイル状とした管或いは放射状
や格子状に配列した管の場合は底部から中部乃至上部に
亘って設置するのが好ましい。また、これらの管や中空
盤を適宜に組合わせて設置することもできる。

【００１４】いずれの場合も、噴孔から噴出した圧縮空
気は液剤の中を連続した柱状または気泡状となって上昇
し、液面から放出されるまでの間に液剤を冷却すると同
時に攪拌して冷却効率を高める。放出された空気は有害
物質を含んでいないので、そのまま大気中に放散させる
ことができる。また、圧縮空気は噴孔から噴出したとき
膨張し、その際に温度が少し低下するので、液剤に直接
接触して冷却するのに有利である。

【００１５】本発明では冷媒である空気と液剤との熱交
換を、管壁を介して行うことなくこれらの直接接触によ
って行わせるので、噴孔は上向きに設けて空気がそのま
ま上昇するように構成するのが普通である。しかし、空
気噴出部材の壁も熱交換に利用すれば更に効率よく冷却
を行うことができる。そのために、噴孔を下向きまたは
斜め下向きに設けてこれより噴出した空気が壁に沿って
上向きに反転するように構成することも好ましい形態で
ある。即ち、空気が壁に沿って反転することにより、液
剤に含まれている微細異物の付着が防止され、また付着
異物が除去されて壁を介する熱交換効率が良好に維持さ
れるからである。

【００１６】また、工作機械を長期間停止させていると
きは、圧縮空気を適宜に噴出させて攪拌するという簡単
な保守管理により液剤の腐敗を防止することができる。

【００１７】尚、液剤は使用条件、総液量、循環速度な
どによってかなりの高温となり、５０℃を越えることも
しばしば起こる。このように高温の液剤は圧縮空気をそ
のまま噴出させても容易に適正温度範囲、通常は１０〜
４５℃の範囲内まで冷却することができる。

【００１８】この冷却を短時間で行い、または室温より
も低い温度に冷却する場合は、圧縮空気を通常の冷凍サ
イクルの蒸発器によって冷却してから空気噴出部材に供
給すればよい。この方式によると、蒸発器で冷却により
圧縮空気中の水分が除去され、液剤に水分を供給して劣
質化させるという不都合がなくなる。

【００１９】また、冷凍サイクルを熱ポンプ式とすれ
ば、圧縮空気を加熱して液剤中に噴出させ、設定温度範
囲よりも低温の液剤を加熱することができる。

【００２０】

【実施例】図１，図２は本発明を実施するための装置の
概略を示すものであって、１は液槽，２は空気圧縮機，
３は圧縮空気の供給管，４は電磁式の開閉弁である。液
槽１の液剤はポンプ５で加圧されて目的の工作機械６に
供給され、ここで切削屑、研削屑などの異物を混入して
液槽１に戻される。

【００２１】図１の実施例は空気圧縮機２で発生させた
圧縮空気を圧力タンク７に貯蔵しておき、図示しない温
度センサによって液槽１の液剤温度が設定温度範囲より
も高くなったことを検知したとき開閉弁４を開いて圧力
タンク７より供給管３を経て空気噴出部材８に圧縮空気
を送るようにしたものである。

【００２２】空気圧縮機２と圧力タンク７とは工場に既
設のものを使用することができるが、このような圧縮空
気設備を具えない工場については空気圧縮機２を組込ん
で提供し、液剤が設定温度範囲よりも高いとき空気圧縮
機２を運転し圧縮空気を直接供給管３から空気噴出部材
８に送るようにする。

【００２３】空気噴出部材８は管９を円錐コイル状に湾
曲成形してなり、そのほぼ全長に亘って多数の噴孔を適
宜の間隔、配列で有していて、液槽１の底部から中間高
さ部分に亘って設置されている。

【００２４】図２の実施例は空気圧縮機２で発生させた
圧縮空気を直接供給管３から空気噴出部材１５に送るよ
うにしたものにおいて、冷凍サイクル１０の蒸発器１１
を供給管３に挿入し、液槽１の液剤温度が設定温度範囲
よりも高いとき開閉弁４を開くとともに、冷凍サイクル
１０の圧縮機１２を運転して冷媒を凝縮器１３，膨張弁
１４，蒸発器１１の順に循環させ圧縮空気を冷却して空
気噴出部材１５に送るようにしたものである。

【００２５】空気噴出部材１５は液槽１の底壁に沿って
配置した扁平円形の中空盤１６と、底部から中間高さ部
分に亘って供給管３から放射状に突出させた多数本の管
１７とによって構成され、供給管３の先端は中空盤１６
の中心部に接続されている。

【００２６】図３は、図１，図２に示した空気噴出部材
８，１５を構成する管９，１７および中空盤１６の噴孔
の配列例を示したものである。同図の（Ａ）は管Ｐ₁の
上面に噴孔Ｈ₁を上向きに一定間隔で設けたものであっ
て、噴出空気は矢印Ａ₁のようにそのまま上方へ流れ
る。（Ｂ）は管Ｐ₂の下面に噴孔Ｈ２を下向きに一定間
隔で設けたものであって、噴出空気は矢印Ａ₂のように
二分されて両側面に沿い反転して上方へと流れる。
（Ｃ）は管Ｐ₃の両側面下方部位に斜め下向きの噴孔Ｈ₃
をじぐざぐに一定間隔で設けたものであって、噴出空気
は矢印Ａ₃のようにそれぞれの側面に沿い反転して上方
へと流れる。更に、（Ｄ）は薄形の中空盤Ｐ₄の上面に
ほぼ一定間隔で噴孔Ｈ₄を上向きに設けたものであっ
て、噴出空気は矢印Ａ₄のようにそのまま上方へ流れ
る。

【００２７】噴孔の配列は前記の実施例に限るものでな
く、（Ｂ），（Ｃ）のものに（Ａ）の上向き噴孔を設け
る、図１の管９について下方部分の噴孔間隔を小さくし
上方部分の噴孔間隔を大きくする、図２の管１７につい
て下方部分の管１７は多数の噴孔を設け上方部分の管１
７はこれよりも少数の噴孔を設ける、などの設計変更が
できる。

【００２８】以上二つの実施例のいずれによっても、空
気噴出部材８，１５から分散噴出した圧縮空気は液剤中
を上昇しながら直接接触による熱交換作用で液剤を冷却
するとともに、液剤を攪拌して冷却効率を高めるもので
ある。また、冷媒である圧縮空気は回収することなく使
い捨てとされるので配管が簡単なものとなり、殊に図１
の実施例のものは冷凍サイクルも具えていないためきわ
めて安価に提供でき、且つ保守も簡単である。

【００２９】

【発明の効果】このように、圧縮空気を冷媒に用いて液
剤中に分散噴出させ、直接接触により冷却させるものと
した本発明によると、常に高い効率で液剤を冷却するこ
とができるばかりか、従来品がもっている目詰まりや液
圧縮の心配がなく、且つ腐敗防止も容易に行える簡単且
つ安全なシステムで実施することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す配管系統図。

【図２】本発明の異なる実施例を示す配管系統図。

【図３】空気噴出部材の実施例を示す斜視部分図。

【図４】従来例の配管系統図。

【符号の説明】

１ 液槽， ２ 空気圧縮機， ３ 供給管， ７ 圧
力タンク， ８，１５空気噴出部材， １０ 冷凍サイ
クル， １１ 蒸発器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械用液剤を収容する液槽に多数の噴孔
   を設けた空気噴出部材を設置し、圧縮空気を前記空気噴
   出部材に送って前記噴孔から液剤中に分散噴出させ、こ
   の噴出空気を冷媒として直接接触により液剤を冷却する
   ことを特徴とする機械用液剤の冷却方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した冷却方法において、
   前記圧縮空気を冷凍サイクルの蒸発器で冷却して前記空
   気噴出部材に送ることを特徴とする機械用液剤の冷却方
   法。