JP2000296438A - 冷却気体吹き付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小精密部品の加工や研削による加工等の加
工時に、ノズルから冷却気体を工具や加工物に吹き付け
ることで、発生する熱及び切粉等を除去することがで
き、且つノズルに氷着が生じない構成が簡単で且つ安価
な冷却気体吹き付け装置を提供する。 【解決手段】 内側ノズル３と内側ノズル３の外壁を囲
んで流路を形成する外側ノズル４とを具備する。内側ノ
ズル３に冷却空気発生装置１から冷却空気９を供給する
と共に、外側ノズル４に除湿機２から水の氷結温度以上
で常温以下の温度の除湿した乾燥空気１０を供給し、こ
れによって内側ノズル３からは冷却空気９を吹き出すと
共に、外側ノズル４からは乾燥空気１０を吹き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工、研削加
工、穴開け加工等の加工時に、工具や被加工物に冷却気
体を吹き付けて冷却を行なう冷却気体吹き付け装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような切削加工、研削加工、
穴開け加工等の加工時には、多量の水溶性切削液を工具
や被加工物に流して、加工時に発生する摩擦抵抗の減
少、摩擦熱の除去等を行なっていた。しかしながらこの
方法の場合、環境汚染を引き起こす恐れがあった。

【０００３】このため近年、上記環境汚染防止等の観点
から、冷却空気を工具や被加工物に吹き付けて発生熱を
奪いながら加工する方法が提案されている。しかしなが
らこの方法の場合、冷却空気が周囲の湿った大気よりも
速度が大きいため、大気は噴出する冷却空気の流界面に
引き込まれる。このため冷却空気を噴出するノズル先端
部にも湿った大気が巻き込まれ、該ノズルに氷が生成・
成長し、この氷が突如欠落して被加工物を傷つけたり、
工具を破損したりする恐れがあった。また断熱材等によ
るノズルの被覆では、ノズル外径が大きくなり、加工部
からノズルまでの距離が制限される恐れがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、微小精密部品の加
工や研削による加工等の加工時に、ノズルから冷却気体
を工具や被加工物に吹き付けることによって、加工部
（時）に発生する熱・切粉を除去することができると同
時にノズルに氷着が生じない、構成が簡単で且つ安価な
冷却気体吹き付け装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、内側ノズルと、内側ノズルの外壁を囲んで流
路を形成する外側ノズルとを具備し、前記内側ノズルに
冷却気体供給手段から冷却気体を供給すると共に、前記
外側ノズルに乾燥気体供給手段から水の氷結温度以上で
常温以下の温度の除湿した乾燥気体を供給し、内側ノズ
ルからは前記冷却気体を吹き出すと共に、外側ノズルか
らは前記除湿した乾燥気体を吹き出すように構成したこ
とを特徴とする冷却気体吹き付け装置にある。以上のよ
うに内側ノズルから冷却気体を吹き出すと共に外側ノズ
ルから水の氷結温度以上で常温以下の温度の除湿した乾
燥気体を吹き出すように構成しているので、加工により
発生した熱を冷却気体によって奪いその冷却を行なうこ
とができる。同時に外側ノズルに流した乾燥気体により
ノズル部分への氷の生成を防止することができる。即ち
ノズルに氷を生成することなく冷却を行なうことが容易
に可能になり、熱容量の小さい微小精密部品の加工や研
削による加工等を安価な装置で環境汚染を防止しながら
実施できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一実施
形態にかかる冷却空気吹き付け装置（冷却気体吹き付け
装置）の概略構成を示す図であり、同図（ａ）はその全
体の概略構成を側面から見た図、同図（ｂ）はノズルＡ
部分の概略構成を上側から見た図である。

【０００７】同図に示すようにこの冷却空気吹き付け装
置は、冷却した空気を発生する冷却空気発生装置１と、
圧縮空気を除湿して乾燥空気を生成する除湿機２と、ノ
ズルＡとを具備して構成されている。また同図に示す１
１は工具（図示の例では研削盤の砥石を示しているが、
他の各種加工用工具であってもよい）、１２は被加工物
（被加工物も各種形状・構造のものでよい）である。

【０００８】ここでノズルＡは内側ノズル３と該内側ノ
ズル３の外壁を囲んで流路を形成する外側ノズル４とを
具備して構成されている。内側ノズル３はその先端が幅
広の略偏平形状となるように形成されており、また外側
ノズル４は内側ノズル３の先端形状に合わせて幅広の略
偏平形状に形成されている。

【０００９】冷却空気発生装置１は導管５を介して内側
ノズル３に接続されている。除湿機２は導管６を介して
外側ノズル４に接続され、また該除湿機２には導管７を
介して圧縮空気８が導入されている。除湿機２から外側
ノズル４に供給される除湿した乾燥気体の温度は、水
（水蒸気）の氷結温度以上で常温以下の温度になるよう
に設定されている。

【００１０】上記構成の冷却空気吹き付け装置におい
て、工具１１を回転して被加工物１２を加工すると同時
に、冷却空気発生装置１と除湿機２を稼働すると、冷却
空気発生装置１で発生した冷却空気９は導管５を通って
内側ノズル３内に導入されて内側ノズル３の先端から吹
き出され、一方除湿機２で除湿された乾燥空気１０は導
管６を通って外側ノズル４へ導入されて外側ノズル４の
先端から吹き出され、これによって冷却空気９と乾燥空
気１０は工具１１と被加工物１２の加工している部分に
吹き付けられ、該吹き付けられた冷却空気９によって工
具１１と被加工物１２の加工によって発生する熱が奪わ
れ、従って冷却されながら加工を行なうことができる。

【００１１】このとき乾燥空気１０が外側ノズル４内を
流れることにより、たとえ冷却空気９によって内側ノズ
ル３の外壁が冷却されても、内側ノズル３の外壁に氷が
生成することは防止され、且つ乾燥空気の温度が水蒸気
の氷結温度以上であること及び乾燥空気１０の断熱効果
により外側ノズル外壁が内側ノズル内の冷却空気によっ
て冷却されないため、湿った大気と接触している外側ノ
ズル４の外壁にも氷着が生じない。

【００１２】また乾燥空気１０が冷却空気９を囲んで吹
き出されるため、ノズル先端部で湿った大気が巻き込ま
れることがないので、ノズル先端部（特に内側ノズル３
先端部）に氷が生成されることもない。

【００１３】図２は本発明の第二実施形態にかかる冷却
空気吹き付け装置（冷却気体吹き付け装置）のノズルＡ
部分の概略構成を上側から見た図（図１（ｂ）に相当す
る部分を示す図）である。同図において第一実施形態と
同一又は相当する部分には同一符号を付してその詳細な
説明は省略する。

【００１４】この実施形態において図１に示す実施形態
と相違する点は、外側ノズル４の先端を、内側ノズル３
の先端よりも少し前方に突出させた点である。このよう
に構成すれば、外側ノズル４内での乾燥空気の流速が大
きいため、内側ノズル３の先端まで乾燥空気で被覆し易
くなり、より確実に乾燥空気１０が冷却空気９を囲んで
吹き出されるため、ノズル先端部で湿った大気が巻き込
まれることがない。従ってより確実にノズル先端部（特
に内側ノズル３先端部）に氷が生成されることがない。

【００１５】図３，図４は何れも図２に示す第二実施形
態を用いて構成したノズルＡ部分の具体例を示す図であ
り、図３（ａ），図４（ａ）は平面図、図３（ｂ），図
４（ｂ）は側断面図、図３（ｃ），図４（ｃ）は左側面
図、図３（ｄ），図４（ｄ）は図３（ｃ），図４（ｃ）
のＸ部分拡大図である。

【００１６】これらノズルＡは何れも、前記第一，第二
実施形態と同様に、内側ノズル３と内側ノズル３の外壁
を囲んで流路を形成する外側ノズル４とを具備して構成
されている。内側ノズル３はその上下面は先端に向かっ
てテーパ状に狭くなり、その幅は先端に向かってテーパ
状に幅広に広がり、全体として略偏平形状となるように
形成されている。一方外側ノズル４は内側ノズル３の外
周形状にほぼ合わせて上下面は先端に向かってテーパ状
に狭くなり、その幅は先端に向かってテーパ状に幅広に
広がり、全体として略偏平形状となるように形成されて
いる。そして外側ノズル４の先端は、内側ノズル３の先
端よりも前方に突出している。

【００１７】内側ノズル３の最も先端の部分には多数の
ノズル孔３３が並列に設けられている。また図３
（ｄ），図４（ｄ）に示すように内側ノズル３先端と外
側ノズル４先端の間には乾燥空気を吹き出す細いスリッ
ト状のノズル孔４３が内側ノズル３の周囲を囲むように
設けられている。一方内側ノズル３の後端部分には冷却
空気導入孔３７が設けられ、外側ノズル４の後端部分に
は乾燥空気導入孔４７が設けられている。

【００１８】また外側ノズル４と内側ノズル３の間の空
間、つまり乾燥空気の通路となる空間には、該空間を上
下方向に仕切る２枚又は３枚の補強兼整流板４５が平行
で左右対称となる位置に取り付けられている。

【００１９】これら具体例のように外側ノズル４内の乾
燥空気の通路内に補強兼整流板４５，４５を設ければ、
乾燥空気１０が整流され、乱れのない状態で外側ノズル
４先端から吹き出されるので、さらにより確実に乾燥空
気１０が冷却空気９を囲むように吹き出され、ノズルＡ
の先端部で湿った大気が巻き込まれることがなくなる。
またこれら補強兼整流板４５，４５はノズルＡの上下の
外壁が変形するのを防ぐ補強板としての作用をも有す
る。

【００２０】なおこの具体例には記載していないが、内
側ノズル３の内部にも同様の補強兼整流板を設けても良
い。そうすれば補強が更に確実になり、また冷却空気の
整流もできる。

【００２１】ところで上記各例ではノズルＡの形状は、
平面が台形状で先端部が扁平な内側ノズル３の外壁を囲
むように外側ノズル４を設けた形状としたが、ノズルの
形状はこれに限定されるものではなく、内側ノズル３の
外壁を囲むように外側ノズル４を設け、且つ工具や被加
工物の冷却を効果的に行なうことができるように、内側
ノズル３から冷却空気９を吹き出し、冷却空気９を囲ん
だ状態で外側ノズル４から乾燥空気１０を吹き出すこと
ができる形状であれば良い。

【００２２】また本発明の冷却気体吹き付け装置は上記
使用方法、即ちノズルＡから研削盤の工具１１と被加工
物１２に冷却空気を吹き付ける使用方法に限定されるも
のではなく、切削加工、研削加工、穴開け加工等の加工
時における工具や被加工物の冷却に広く利用できる。ま
た上記実施形態では気体として空気を用いた例を示した
が、本発明は空気に限定されるものではなく、例えば不
活性ガス（例えば窒素ガス）等の他の気体（環境汚染を
招かない気体が好ましい）を用いてもよい。

【００２３】また上記例では冷却空気発生装置１と導管
５によって冷却気体供給手段を構成したが、本発明はこ
の構造に限られず、要は内側ノズルに冷却気体を供給す
る構造の冷却気体供給手段であればどのような構造のも
のでも良い。また上記例では除湿機２と導管６によって
乾燥気体供給手段を構成したが、本発明はこの構造に限
られず、要は外側ノズルに水の氷結温度以上で常温以下
の温度の除湿した乾燥気体を供給する構造の乾燥気体供
給手段であればどのような構造のものでも良い。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願請求項１
に記載の発明によれば、冷却気体吹き付け装置を、内側
ノズルと、内側ノズルの外壁を囲んで流路を形成する外
側ノズルとを具備し、内側ノズルから冷却気体を吹き出
すと共に外側ノズルから水の氷結温度以上で常温以下の
温度の除湿した乾燥気体を吹き出すように構成している
ので、加工により発生した熱を冷却気体によって奪いそ
の冷却を行なうことができると同時に、外側ノズルに流
した乾燥気体によりノズル部分への氷の生成を防止する
ことができる。即ち本発明の装置を使用すれば、ノズル
に氷を生成することなく冷却を行なうことが容易に可能
になり、熱容量の小さい微小精密部品の加工や研削によ
る加工等を安価な装置で環境汚染を防止しながら実施で
きるという優れた効果を得ることができる。

【００２５】また本願請求項２に記載の発明によれば、
外側ノズルの先端が内側ノズルの先端よりも前方に突出
しているので、内側ノズルの先端まで乾燥気体で被覆し
易くなり、より確実に乾燥気体が冷却気体を囲んで吹き
出され、より確実にノズル先端部（特に内側ノズル先端
部）に氷が生成されることがなくなる。

【００２６】また本願請求項３に記載の発明によれば、
外側ノズル又は内側ノズル内に、乾燥気体又は冷却気体
を整流する整流板を取り付けたので、乾燥気体又は冷却
気体が整流され、乱れのない乾燥気体又は冷却気体がノ
ズル先端から吹き出されるので、さらにより確実に乾燥
気体が冷却気体を囲むように吹き出され、より確実にノ
ズル先端部に氷が生成されることがなくなる。またこれ
ら整流板は補強板として利用できるので、ノズルの変形
を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態にかかる冷却空気吹き付
け装置の概略構成図であり、図１（ａ）はその全体の概
略構成を側面から見た図、図１（ｂ）はノズルＡ部分の
概略構成を上側から見た図である。

【図２】本発明の第二実施形態にかかる冷却空気吹き付
け装置のノズルＡ部分の概略構成を上側から見た図であ
る。

【図３】ノズルＡ部分の具体例を示す図であり、図３
（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側断面図、図３（ｃ）は
左側面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＸ部分拡大図であ
る。

【図４】ノズルＡ部分の他の具体例を示す図であり、図
４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側断面図、図４（ｃ）
は左側面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＸ部分拡大図で
ある。

【符号の説明】

Ａ ノズル １ 冷却空気発生装置 ２ 除湿機 ３ 内側ノズル ４ 外側ノズル ５ 導管 ６ 導管 ７ 導管 ８ 圧縮空気 ９ 冷却空気（冷却気体） １０ 乾燥空気（乾燥気体） １１ 工具 １２ 被加工物 ４５，４５ 整流板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 聡美 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 Ｆターム(参考） 3C011 EE01 4F033 QA04 QB02X QB02Y QD21 QD24 QE21 QF07Y QG47

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側ノズルと、内側ノズルの外壁を囲ん
   で流路を形成する外側ノズルとを具備し、 前記内側ノズルに冷却気体供給手段から冷却気体を供給
   すると共に、前記外側ノズルに乾燥気体供給手段から水
   の氷結温度以上で常温以下の温度の除湿した乾燥気体を
   供給し、内側ノズルからは前記冷却気体を吹き出すと共
   に、外側ノズルからは前記除湿した乾燥気体を吹き出す
   ように構成したことを特徴とする冷却気体吹き付け装
   置。
2. 【請求項２】 前記外側ノズルはその先端が、前記内側
   ノズルの先端よりも前方に突出していることを特徴とす
   る請求項１記載の冷却気体吹き付け装置。
3. 【請求項３】 前記外側ノズル又は内側ノズル内に、乾
   燥気体又は冷却気体を整流する整流板を取り付けたこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の冷却気体吹き付け装
   置。