JP3038778U - ミスト生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成したミストを配管を通して遠方の被加工
領域にまで供給することが可能なミスト生成装置を提供
すること。 【解決手段】 内筒部５２の内部に基端側から供給され
たオイルを先端側に吐出するためのオイル流路部６０を
形成するとともに、先端側の外周面をその先端方向に向
けて外径寸法が順次縮径するテーパ状周面５４に仕上げ
る。この内筒部５２のテーパ状周面５４を覆うように外
套部８０を設けて、テーパ状周面５４と外套部８０内周
面との間にそのテーパ状周面５４に沿ったエア流路部８
５を形成する。エア流路部６０基端側から供給されたエ
アをそのエア流路部６０に沿って内筒部５２先端側に送
り出すとともに、オイル流路部６０にパルス状にオイル
を供給してミストを生成する。これにより非常に微細な
粒子からなるミストが生成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

この考案は、切断、穿鑿等の切削加工時における潤滑及び冷却を図るために用 いられるミストを生成するミスト生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

切断、穿鑿等の金属切削加工においては、加工能率の向上や工具の長寿命化を 図るため、被加工領域において潤滑及び冷却を行なう必要がある。

【０００３】 このため、従来では、油性又は水溶性のオイルをドリルやタップ等の加工工具 の近傍に設けられたノズルやあるいは加工工具そのものの内部に形成されたオイ ル流路を通して液状のまま被加工領域に供給する方法が一般的に行なわれている 。

【０００４】 しかしながら、このようにオイルを液状のまま被加工領域に供給する方法では 、大量のオイルを消費するため、加工コストが増大し、資源の無駄使いともなる 。また、周囲に飛散したオイルにより、加工機械の不具合、作業環境の悪化等を 招く。特に、近年地球規模の環境保全意識の高まりを背景にＩＳＯ１４０００が 規格された現状においては、このような状況を回避する必要がある。

【０００５】 そこで、オイルをミスト状に生成し、これを被加工領域に吹き付ける方法が別 途提案されている。

【０００６】 すなわち、この方法では、図１０に示すように、およそ１０ｋｇｆ／ｃｍ²の エアが供給されるノズル２００内にオイル２０２が連続して滴下され、ノズル２ ００内でオイル２０２をエアと混合してノズル先端部２００ａからミスト状に噴 出させるようにしている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述の方法では、ノズル先端部２００ａから比較的近傍の範囲 内でしかミスト状体を維持できず、そのため上記ノズル２００を加工工具近傍に 取付ける必要があり、加工機械の設計の自由度が制約されるという問題がある。 ちなみに、ノズル２００の先端側にオイル流路等の配管を接続してミストをノズ ル２００から遠く離れた被加工領域にまで供給しようとしても、配管途中でオイ ル粒子が互いに衝突して結合してしまいミスト状体が維持できなくなる。

【０００８】 そこで、この考案は上述したような問題を解決すべくなされたもので、生成し たミストを配管を介して遠方の被加工領域にまで供給することが可能なミスト生 成装置を提供する目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、この考案にかかる請求項１記載のミスト生成装置 は、内部に基端側から供給された水溶性オイルを先端側に吐出するためのオイル 流路部が形成されるとともに、先端側の外周面がその先端方向に向けて外径寸法 が順次縮径するテーパ状周面に仕上げられた内筒部を有し、前記テーパ状周面を 覆うように外套部が設けられて、前記テーパ状周面と前記外套部内周面との間に そのテーパ状周面に沿ったエア流路部が形成され、エア流路部基端側から供給さ れたエアを前記エア流路部に沿って前記内筒部先端側に送り出すとともに、前記 オイル流路部にパルス状にオイルを供給してミストを生成することを特徴とする 。

【００１０】 また、請求項２記載のように、前記エアを圧力２．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²で 供給するとともに、前記オイルを０〜２０ｋｇｆの圧力／ｃｍ²で毎分３〜５０ ｃｃの流量でパルス状に供給し、テーパ状周面の傾斜角度を１０〜１２度に設定 し、前記内筒部の前記オイル流路部開口端部における筒肉厚寸法を前記オイル流 路部の先端部内径とほぼ同じに形成し、前記オイル流路部の先端部内径寸法を１ 〜２ｍｍに設定してもよい。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、この考案にかかる一実施形態のミスト生成装置について説明する。

【００１２】 即ち、このミスト生成装置５０は、図１ないし図３に示すように、内部に基端 側から供給されたオイルを先端側に吐出するためのオイル流路部６０が形成され るとともに、先端側の外周面がその先端方向に向けて外径寸法が順次縮径するテ ーパ状周面５４に形成された内筒部５２を有し、この内筒部５２に略筒状の外套 部８０が外嵌されてテーパ状周面５４と外套部８０の内周面との間にそのテーパ 状周面５４に沿ったエア流路部８５が形成されている。

【００１３】 上記内筒部５２のオイル流路部６０は、図２に示すように、その先端側から順 に小径部６２，中径部６４，大径部６６が形成されてその先端側から基端側に向 けて段階的に径が増大するように形成され、また、その基端側には外部からオイ ルを供給するためのオイル配管（図１ないし図３では図示省略）接続用の連結部 ６８が設けられている。

【００１４】 なお、このようにオイル流路部６０の内径をその基端側に向けて段階的に増大 するようにしているのは、後述するようにミスト生成の条件として、その先端側 で必要な小径を確保するとともに、オイルの供給量に対して適切なオイル流路部 ６０の内部容量（後述する）を確保するためである。

【００１５】 また、内筒部５２先端面の外径寸法は上記小径部６２の内径寸法の３倍の外径 寸法、即ち、小径部６２の内径寸法と同じ内筒部５２の筒肉厚寸法とされている 。

【００１６】 そして、ここから内筒部５２外周面の小径部６２及び中径部６４に対応する領 域にその基端側に向かって外径寸法が順次大きくなるテーパ状周面５４が形成さ れている。また、このテーパ状周面５４基端側の最大外径部分から基端側の大径 部６６と対応する領域に胴部５６が形成されるとともに、その胴部５６基端側の 連結部６８と対応する領域に後述する外套部８０と密着状に嵌め込まれる周突部 ５８が形成されている。

【００１７】 一方、外套部８０は、図１及び図３に示すように、その先端側から順に噴出室 部８２，テーパ収容部８４，収容胴部８６，収容突部８８とを備える。

【００１８】 上記噴出室部８２は、内筒部５２の先端側領域に配置され、その内部領域でミ ストが生成される。なお、その先端側には、生成されたミストを外部の工具に供 給するためのミスト配管接続用の連結部８１が設けられている。

【００１９】 また、テーパ収容部８４は、テーパ状周面５４と対応する領域に配設され、テ ーパ状周面５４をその周面５４から所定距離離れた位置を覆って、テーパ状周面 ５４とテーパ収容部８４内周面との間に所定幅のエア流路部８５を形成している 。

【００２０】 このテーパ状周面８４基端側の最大外径部分から胴部５６と対応する領域に収 容胴部８６が配設されている。収容胴部８６は、胴部５６をその周面から所定距 離離れた位置を覆って胴部５６外周面と収容胴部８６内周面との間に所定幅のエ ア導入空間部８７を形成するとともに、その上方にエア供給用の配管（図示省略 ）が連結される連結部９０が設けられている。

【００２１】 また、収容胴部８６の基端側の周突部５８と対応する領域に、収容突部８８が 設けられ、この収容突部８８に周突部５８が密着状に装着され、エア流路部８５ 及びエア導入空間部８７の基端側を封止している。

【００２２】 以下、このミスト生成装置５０によるミストの生成方法及びその原理を概略的 に説明する。

【００２３】 まず、エア流路部８５基端側の連結部９０から所定圧力のエアを導入するとと もに、オイル流路部６０基端側の連結部６８からオイルを断続的に、即ちパルス 状に供給する。

【００２４】 すると、図４に示すように、オイルの供給が停止されている間では、エア流路 部８５に沿って流れるエアにより、内筒部５２の先端側のエア流路部８５延長上 に高速のエアの流路Ｇが形成される。

【００２５】 そして、この流路Ｇの内側には、テーパ状周面５４からその先端側に延長され た円錐状周面に囲まれる略円錐状の空間Ｖが形成され、上記流路Ｇを流れる高速 のエアはこの空間Ｖ内の気体を巻き込みながら先端方向へ流れる。

【００２６】 このように空間Ｖから高速エアにより流路Ｇ側に気体が巻き込まれると、図５ に示すように、その空間Ｖ内に回転速度の速い渦流が形成され、同時に、空間Ｖ 基端側のオイル流路部６０からはオイルの供給が停止された状態なので、極めて 真空状態に近い低圧状態になる。

【００２７】 このとき、空間Ｖでは、その円錐状表面に沿って真空度が高くなるが、このよ うな真空度の高い部分がオイル流路部６０内にも形成されるようになると、後述 するようにオイル流路部６０からオイルが吸引されにくくなるため、この装置で はそれを回避するために内筒部５２先端における管壁の厚さを小径部６２の内径 寸法と同程度に設定している。

【００２８】 この状態で、オイル流路部６０にオイルが供給されると、渦を巻く空間Ｖの負 圧により流路部６０内のオイルが吸い出され、その先端側の噴出室部８２内に噴 出される。

【００２９】 そして、オイルの供給が再度停止されると、再びオイル流路部６０開口部の先 端側に低圧の空間Ｖが形成され、上記動作が繰り返される。

【００３０】 以上のように構成されたミスト生成装置５０によると、流れの速い渦を巻く低 圧の空間Ｖによりオイル流路部６０内からオイルを吸引して、噴出室部８２内に 噴出させているので、非常に微細なオイルの粒子により構成されたミストを生成 することができる。

【００３１】 このように生成されたミストは、たとえ配管中に通しても粒子同士が衝突して 結合するようなこともほとんどなく、生成したミストをミスト配管を通してミス ト生成装置から遠く離れた位置まで供給することが可能となる。

【００３２】 また、このように非常に微細なオイルの粒子からなるミストを被加工領域に吹 き付けた場合、大きな粒子からなるミストを吹き付けた場合と比べて、被加工物 に対する付着性が良くなり、工具と被加工物間の潤滑性能が良くなるという効果 が得られる。さらに、微細な粒子のミストが被加工領域で容易に気化して冷却性 能にも優れる。

【００３３】 このようなミスト生成装置５０において微細な粒子のミストを生成するための 好ましい条件は、次のとおりである。まず、連結部９０から供給されるエアの圧 力は、２．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内であることが好ましい。これは、圧 力が２．５ｋｇｆ／ｃｍ²より小さいと、生成したミストをミスト配管を通して 遠距離まで送り出すことができなくなるからであり、また、圧力が１０ｋｇｆ／ ｃｍ²より大きくなると、生成されたミストがミスト配管の途中で互いに衝突し 結合してミスト状態を維持できなくなるからである。なお、本ミスト生成装置５ ０が通常用いられる工場内に配管されているエアの圧力は、７ｋｇｆ／ｃｍ²以 下であるので、かかる既存の工場エアをそのまま用いればよい。

【００３４】 また、オイル流路部６０から供給されるオイルは、０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²の 圧力で、毎分３〜３０ｃｃの流量で供給することが好ましい。

【００３５】 さらに、小径部６２，中径部６４，大径部６６及び連結部６８を含むオイル流 路部６０とこのオイル流路部６０にオイルを供給するためのポンプからのオイル 配管との総容量は、１回のパルス当たりで供給されるオイルの量とほぼ同じにす ることが好ましい。これは、１回のパルスで供給されたオイルがオイル流路部６ ０内を満たすようにするためである。

【００３６】 また、オイル流路部６０の中心軸Ｘに対するテーパ状周面５４の傾斜角θは、 １０〜１２度であることが好ましい。これは、テーパ状周面５４延長面により囲 まれる空間Ｖが、オイル流路部６０からオイルを吸引するために必要な体積とな るようにするためである。

【００３７】

【実施例】

以下、この考案にかかるミスト生成装置を備えたミスト供給装置の一実施例に ついて説明する。

【００３８】 図６及び図７に示すように、このミスト供給装置２は、タンク４内に貯蔵され た水溶性オイルをポンプ１０により吸い上げてミスト生成装置５０に供給すると ともに、外部から供給された所定圧力のエアを調整弁部２０及び圧力調整部３０ を介してミスト生成装置５０に供給するように構成されている。

【００３９】 上記ポンプ１０からタンク４下方に向けて、開口端にフィルタ１４を備えた吸 入管１２が延設され、この吸入管１２を介して吸い上げられたタンク４内の水溶 性オイルは、オイル配管１６を介してミスト生成装置５０の後端側から供給され る。

【００４０】 このポンプ１０は、吸い上げた水溶性オイルをパルス状にミスト生成装置５０ に供給するように構成され、その１分間当たりのパルス数とその１回のパルス当 たりの供給量であるストローク量を、ミスト供給装置２前面のパネル４０に設け られたストローク調整ダイアル４２及びパルス数調整ダイアル４４によりそれぞ れ調整可能なように構成されている。

【００４１】 また、エア配管１８ａを介して装置２内に供給された工場エア等のエアは、ま ず、調整弁部２０内に送り込まれる。この調整弁部２０としては、ポンプ１０に 電気的に接続された電磁弁が用いられ、ポンプ１０により水溶性オイルをパルス 状に供給している間のみ電磁弁を開状態にして、エアの供給が行なわれるように している。

【００４２】 エアは、この調整弁部２０からエア配管１８ｂを介して圧力調整部３０に供給 され、ここで測定されたエアの圧力がパネル４０に設けられた圧力計４６により 表示されるとともに、パネル４０の圧力調整ダイアル４８によりそのエアの圧力 が調整されてエア配管１８ｃを介してミスト生成装置５０に供給される。

【００４３】 このように水溶性オイル及びエアがミスト生成装置５０に供給されると、既述 したようにここで水溶性オイルがミスト状に生成され、ミスト配管６を介して外 部に供給される。

【００４４】 このミスト配管６は、図８又は図９に示すように、穿鑿等の加工装置１８０ａ ，１８０ｂに設けられた給油口１８２ａ，１８２ｂに連結され、給油口１８２ａ ，１８２ｂから加工装置１８０ａ，１８０ｂ内部の配管１８４ａ，１８４ｂを通 じてドリル１８８ａ内部のオイル流路１８８ａに供給されて、そのドリル１８８ ａ先端部と被加工物間の被加工領域に向けて吹き付けられたり（図３参照）、ま た、ドリル１８８ｂ周囲に設けられたノズル１９０ｂによりドリル１８８ｂ先端 の被加工領域に吹き付けられる。

【００４５】 なお、加工装置がドリルによる穿鑿用の加工装置でない場合、例えば、タップ やダイス加工、切断加工等他の加工装置の場合でも、同様に、その装置内の配管 を通して加工工具近傍に設けたノズルにより被加工領域に吹き付ければよい。

【００４６】 なお、上記ミスト生成装置５０は、図１ないし図３において説明したものであ るが、各部の寸法設定は以下のように設定されている。

【００４７】 即ち、内筒部５２において、小径部６２のＸ軸に沿った長さ寸法は８ｍｍ，そ の直径寸法は１ｍｍ、中径部６４の長さ寸法は９ｍｍ，直径寸法は１．５ｍｍ、 大径部６６の長さ寸法は１６ｍｍ，直径寸法は５ｍｍ、また、周突部５８の長さ 寸法は１０ｍｍであり、その内周面にはオイル配管１８ｃを螺合連結するための ねじ溝が形成されている。また、エア流路８５の径方向の幅を約３ｍｍにしてい る。

【００４８】 また、テーパ状周面５４のＸ軸方向に対する傾斜角度θは１０度に設定され、 そのＸ軸方向に沿った長さ寸法は２０ｍｍに設定され、そして、その先端側の最 小径部の外径寸法は３ｍｍに設定されるとともに、基端側の最大径部の外径寸法 は１０ｍｍに設定されている。

【００４９】 一方、外套部８０は、その全長（連結部８１を除き、噴出室部８２先端から収 容突部８８基端側まで）が８０ｍｍに設定されている。

【００５０】 そして、噴出室部８２の外径寸法は８ｍｍ，収容胴部８６の外径寸法は１６ｍ ｍに設定されるとともにそのＸ軸方向に沿った長さ寸法は１３ｍｍに設定され、 また、収容突部８８の長さ寸法は１０ｍｍに設定されている。

【００５１】 以上のように構成されたミスト供給装置によると、エアの圧力３ｋｇｆ／ｃｍ ² 、水溶性オイルを圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ²，毎分５ｃｃの流量で、毎分１５０パ ルスの条件で、ミストを生成させると、３０ｍの配管を介してミストを供給する ことが可能であった。

【００５２】 なお、このミスト供給装置により生成されたミストを被加工領域に吹き付けて バイト加工をした場合と、油性オイルを被加工領域に液状のまま流下してバイト 加工をした場合との比較結果は以下のようになった。

【００５３】 条件は加工工具の送りを０．３ｍｍ／ｒ，周速を１５０ｍ／ｍｉｎにして、０ ．３ｍｍの仕上げ取り代加工をした場合であって、ミスト供給装置では、エアの 圧力を３ｋｇ／ｃｍ²，オイルを毎分５ｃｃの流量で供給し、また、オイルとし て水溶性オイル（マイティミスト（商品名），マイティ科学株式会社製造）を用 いた。

【００５４】 その結果、油性オイルを液状のまま流下した場合には、逃げ面の摩耗が０．８ ２７ｍｍ生じたのに対し、このミスト供給装置により生成されたミストを吹き付 けた場合には、逃げ面摩耗が０．１３１ｍｍになり、油性オイルを流下した場合 よりも摩耗が少なくなった。

【００５５】 また、オイルをミスト状にして被加工領域に吹き付けているので、従来のオイ ルを流下させる場合と比較して、オイルの消費量を飛躍的に減少でき、ＩＳＯ１ ４０００の認定取得も可能となり、環境保全にも貢献することがわかった。

【００５６】

【考案の効果】

以上のように、この考案の請求項１記載のミスト生成装置によると、内部に基 端側から供給されたオイルを先端側に吐出するためのオイル流路部が形成される とともに、先端側の外周面がその先端方向に向けて外径寸法が順次縮径するテー パ状周面に仕上げられた内筒部を有し、前記テーパ状周面を覆うように外套部が 設けられて、前記テーパ状周面と前記外套部内周面との間にそのテーパ状周面に 沿ったエア流路部が形成され、エア流路部基端側から供給されたエアを前記エア 流路部に沿って前記内筒部先端側に送り出すとともに、前記オイル流路部にパル ス状にオイルを供給してミストを生成しているため、オイル流路部を沿って内筒 部の先端側に供給された高速エアによりエア流路部開口部先端側エアが吸い込ま れて、そこに渦を巻いた低圧の部分が形成される。この渦流の低圧部分によりオ イル流路部のオイルが吸引されて、ミストが生成されることとなる。従って、非 常に微細な粒子からなるミストが生成され、このようなミストはミスト配管を通 して遠方の被加工領域にまで供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案にかかる一実施形態のミスト生成装置
を示す断面図である。

【図２】同上のミスト生成装置の内筒部を示す断面図で
ある。

【図３】同上のミスト生成装置の外套部を示す側面図で
ある。

【図４】同上のミスト生成装置の原理を説明するための
要部拡大断面図である。

【図５】同上のミスト生成装置の原理を説明するための
要部拡大断面図である。

【図６】この考案にかかる一実施例のミスト生成装置を
示す正面図である。

【図７】同上のミスト生成装置を示す背面図である。

【図８】同上のミスト生成装置の使用例を説明する図で
ある。

【図９】同上のミスト生成装置の他の使用例を説明する
図である。

【図１０】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

５２ 内筒部 ５４ テーパ状周面 ６０ オイル流路部 ８０ 外套部 ８５ エア流路部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に基端側から供給されたオイルを先
   端側に吐出するためのオイル流路部が形成されるととも
   に、先端側の外周面がその先端方向に向けて外径寸法が
   順次縮径するテーパ状周面に仕上げられた内筒部を有
   し、 前記テーパ状周面を覆うように外套部が設けられて、前
   記テーパ状周面と前記外套部内周面との間にそのテーパ
   状周面に沿ったエア流路部が形成され、 エア流路部基端側から供給されたエアを前記エア流路部
   に沿って前記内筒部先端側に送り出すとともに、前記オ
   イル流路部にパルス状にオイルを供給してミストを生成
   することを特徴とするミスト生成装置。
2. 【請求項２】 前記エアが圧力２．５〜１０ｋｇｆ／ｃ
   ｍ²で供給されるとともに、前記オイルが０〜２０ｋｇ
   ｆ／ｃｍ²の圧力で毎分３〜５０ｃｃの流量でパルス状
   に供給され、 前記テーパ状周面の傾斜角度が１０〜１２度に設定さ
   れ、前記内筒部の前記オイル流路部開口端部における筒
   肉厚寸法が前記オイル流路部の先端部内径とほぼ同じに
   形成され、前記オイル流路部の先端部内径寸法が１〜２
   ｍｍに設定されることを特徴とする請求項１記載のミス
   ト生成装置。