JP2001070738A - 冷風発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続運転ができ、かつ、低ランニングコスト
の冷風発生装置を提供する。 【解決手段】 熱交換器２，２’を圧力容器１，１’に
内蔵し、その圧力容器１，１’に圧縮空気入口ａ，ａ’
と出口ｂ，ｂ’を設けた２台の空気冷却用ユニット３，
３’を並列に接続し、前記並列な一方のユニット３に冷
媒を供給する際は、他方のユニット３’を介して一方の
ユニット３に圧縮空気を供給して圧縮空気出口ｂから冷
風を出力する。逆に、他方のユニット３’に冷媒を供給
する際には、一方のユニット３を介して他方のユニット
３’に圧縮空気を供給し、圧縮空気出口ｂ’から冷風を
出力する。そして、２台のユニット３，３’を交互に冷
却用及び除湿用として用いることで、連続運転ができる
ランニングコストの安い冷風発生装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、切削、
研磨、成形などの機械加工の際の冷却用に用いられる冷
風発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械による切削加工や研磨加工で
は、加工時の発熱から工具を保護するため、切削油を用
いている。

【０００３】このような切削油の使用は、飛散や油煙に
より作業環境を悪化させる。また、使用後の廃油処理の
問題もあるため、近年、切削油に代わる冷却方法として
冷風発生装置が考えられている。

【０００４】この冷風発生装置は、例えば、図３に示す
ように、圧縮空気入口ａと圧縮空気出口ｂを設けた圧力
容器１に熱交換器２を内蔵した空気冷却ユニット３と、
前記空気冷却ユニット３の圧縮空気入口ａに接続される
圧縮空気発生手段（エアーコンプレッサ）５と、その冷
却ユニット３の熱交換器２に接続される冷凍装置４とを
備えており、圧縮空気発生手段５から冷却ユニット３の
圧縮空気入口ａへ高圧空気を入力し、入力した高圧空気
を容器１内の熱交換器２で冷却して圧縮空気出口ｂから
出力するようになっている。

【０００５】このとき、前記容器１に入力する圧縮空気
に水分が多く含まれていると、含まれていた水分が凝縮
して熱交換器２に氷結する。そのため、このまま冷却運
転を続けると霜が成長して熱の伝わりが悪くなり、空気
の通りも悪くなって冷却性能が低下する。したがって、
図３に示すように、圧縮空気発生手段５と空気冷却ユニ
ット３間に冷凍機械式ドライヤー６と吸着剤式のドライ
ヤー７を配置して圧縮空気の水分を冷却前に除去するよ
うにしている。

【０００６】ところが、上記の冷凍機械式ドライヤー６
と吸着剤式のドライヤー７を組み合わせる方法では、吸
着剤式のドライヤー７の吸着剤を定期的に交換する必要
があるため、連続運転ができない。また、吸着剤を交換
するため、ランニングコストも高くつくという問題があ
る。

【０００７】この問題を解決する一つの方法として吸着
剤式のドライヤー７を排して冷凍機械式ドライヤー６の
みで除湿を行うことが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷凍機
械式ドライヤーのみで除湿を行うようにすると、吸着剤
式のドライヤー７を組み合わせたものと同等の除湿能力
をうるためには、ドライヤーの冷却温度を下げて除湿能
力を高めなければならない。そうすると、冷凍機械式ド
ライヤーの熱交換器に霜が発生し、冷却効率が低下する
ので、除霜をする必要が生じる。その結果、運転を停止
して除霜をしなければならないので、連続運転ができな
いという問題が生じる。

【０００９】そこで、この発明の課題は、連続運転がで
きてランニングコストも安い冷風発生装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、圧縮空気入口と圧縮空気出口を設け
た圧力容器に熱交換器を内蔵した２台の空気冷却ユニッ
トと、前記空気冷却ユニットの圧縮空気入口と接続され
る圧縮空気発生手段と、前記空気冷却ユニットの熱交換
器に接続される冷凍装置を備え、上記冷却ユニットの熱
交換器を、切り換えバルブを介して冷凍装置と並列に接
続するとともに、一方の冷却ユニットの圧縮空気入口を
他方の冷却ユニットの圧縮空気出口と接続し、他方の冷
却ユニットの圧縮空気入口と一方の冷却ユニットの圧縮
空気出口とを接続して、前記切り換えバルブを切り換え
て一方の冷却ユニットの熱交換器と他方の冷却ユニット
の熱交換器へ交互に、冷媒を供給するとともに、一方の
冷却ユニットに冷媒を供給する際は、圧縮空気発生手段
から他方の冷却ユニットの圧縮空気入口に圧縮空気を供
給し、接続された他方の冷却ユニットを介して一方の冷
却ユニットの圧縮空気出口から冷風を出力し、他方の冷
却ユニットに冷媒を供給する際には、圧縮空気発生手段
から一方の冷却ユニットの圧縮空気入口に圧縮空気を供
給し、接続された一方の冷却ユニットを介して他方の冷
却ユニットの圧縮空気出口から冷風を出力するようにし
た構成を採用したのである。

【００１１】このような構成を採用することにより、一
方の空気冷却ユニットの熱交換器に冷凍装置から冷媒を
供給し、その冷媒の供給された空気冷却ユニットに圧縮
空気発生手段から圧縮空気を供給して、冷却された圧縮
空気を生成する。そして、前記空気冷却ユニットが着霜
すると、冷媒と圧縮空気の供給を他方の空気冷却ユニッ
トに切り換える。その際、一方の空気冷却ユニットの圧
縮空気出口と他方のユニットの圧縮空気入口とを接続し
てあるので、圧縮空気は着霜中の空気冷却ユニットの一
方を介して他方の冷却ニットへ供給されることになり、
高温の圧縮空気で、着霜中のユニットの除霜を行う。こ
の動作を交互に繰り返すことにより、連続して冷却され
た圧縮空気を出力する。

【００１２】また、上記各冷却ユニットの圧力容器に排
水バルブを設けた構成を採用することにより、前記バル
ブを操作して、空気冷却ユニットに溜まる除霜の際のド
レンを排水することができるので、除霜運転を連続して
行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１４】この冷風発生装置は、図１（ａ），（ｂ）
に示すように、２台の空気冷却ユニット３，３’と、圧
縮空気発生手段５と、冷凍装置４と、制御装置１０とで
構成されている。

【００１５】前記冷却ユニット３，３’は、図２に示す
ように、圧力容器１，１’に熱交換器２，２’を内蔵し
たもので、この形態では、圧力容器１，１’を５ｋｇ／
ｃｍ ² 以上の高圧に耐えられる円筒形に形成し、その円
筒容器１，１’の一端部に圧縮空気入口ａ，ａ’を設
け、他端部に圧縮空気出口ｂ，ｂ’を設けた構造となっ
ている。

【００１６】また、その圧力容器１，１’の端部には、
排水孔ｃ，ｃ’を設けて、電磁バルブ１１，１１’と流
量調節バルブ１２，１２’を取り付けてあり、前記排水
孔ｃ，ｃ’を下にして、図１のように、圧力容器１，
１’を縦に配置することで、除霜時に電磁バルブ１１，
１１’と流量調節バルブ１２，１２’を開放して容易に
排水できるようになっている。

【００１７】この２台の空気冷却ユニット３，３’は、
図２に示すように、一方の冷却ユニット３の圧縮空気入
口ａと他方の冷却ユニット３’の圧縮空気出口ｂ’とが
逆止弁１３を介して接続されており、圧縮空気を一方の
冷却ユニット３の圧縮空気入口ａ側へのみ流すようにな
っている。

【００１８】同様に、他方の冷却ユニット３’の圧縮空
気入口ａ’と一方の冷却ユニットの圧縮空気出口ｂとが
逆止弁１３’を介して接続され、圧縮空気を他方の冷却
ユニット３’の圧縮空気入口ａ’側へのみ流すようにな
っている。

【００１９】また同時に、両冷却ユニット３，３’の圧
縮空気入口ａ，ａ’は、それぞれ、電磁バルブ１５，１
５’を介して圧縮空気発生手段５と接続されており、両
冷却ユニット３，３’の圧縮空気出口ｂ，ｂ’も、電磁
弁１６，１６’を介して、それぞれ、冷風出力１７と接
続されている（逆止弁１３，１３’より圧縮空気出口側
に接続されている）。そのため、電磁バルブ１５，１
５’を切り換えることにより、圧縮空気を一方あるいは
他方の空気冷却ユニット３，３’から他方あるいは一方
の空気冷却ユニット３’，３へ入力して冷風出力１７か
ら放出できるようになっている。

【００２０】ここで、圧縮空気発生手段５は、エアーコ
ンプレッサ１８で、圧縮圧力５ｋｇ／ｃｍ² 、温度４０
°程度の圧縮空気を出力できるものである。

【００２１】一方、この２台の空気冷却ユニット３，
３’の熱交換器２，２’は、膨張弁２０，２０’と切り
換えバルブ２１，２１’を介して冷凍装置４と並列に接
続されている。

【００２２】冷凍装置４は、冷凍機用熱交換器２２、空
冷コンデンサ２３、ドライヤー２４、冷凍機用アキュー
ムレータ２５、冷凍機用コンプレッサ２６、レシーバタ
ンク２７からなるもので、冷凍機用コンプレッサ２６の
吸い込み口側に冷凍機用熱交換器２２を取り付けるよう
にしてある。このようにすることで、冷風のオン・オフ
に係わらず、常時運転ができるようにしてある。

【００２３】すなわち、冷風のオン・オフにともなって
冷凍装置４もオン・オフさせていたのでは、生成する冷
風の温度がばらついて一定温度の冷風を供給できない。
そのため、冷風がオフした時も冷凍装置４は運転を続け
る必要がある。しかし、圧縮空気を停止させると、冷凍
装置４のコンプレッサー２６が、液圧縮（液ハンマー）
などを起こし破損して危険である。そこで、冷凍機用熱
交換器２２を取り付けて負荷が少ない時に外気に熱を放
熱し、負荷を適性に保って連続運転ができるようにして
ある。

【００２４】制御装置１０は、タイマ及び温度設定用の
コントロール回路を備えており、上述した各バルブ１
１，１１’、１２，１２’，１５，１５’、１６，１
６’、２１，２１’を制御する。この制御については後
述する。

【００２５】この形態は、上記のように構成されてお
り、この冷風発生装置は、タイマ及び温度調節用のサー
モスタットで二台の空気冷却ユニット３，３’を交互に
使用することで、冷風を連続して出力する。

【００２６】例えば、一方の冷却ユニット３を冷却用に
使用する場合は、切り換えバルブ２１，２１’を切り換
えて、一方の冷却ユニット３に冷媒ガスを供給し、他方
の冷却ユニット３’への冷媒ガスの供給をストップす
る。このとき、圧縮空気発生手段５からの圧縮空気は、
バルブ１５，１５’を切り換えて、冷却ユニット３’の
圧縮空気入口ａ’へ供給する。この供給された圧縮空気
は、冷却ユニット３’の圧縮空気出口ｂ’から逆止弁１
３を介して一方の冷却ユニット３の圧縮空気入口ａへ供
給される。供給された圧縮空気は、一方の冷却ユニット
３の圧縮空気出口ｂからでる間に中の熱交換器２によっ
て所定の温度に冷やされる。そのため、電磁バルブ１６
を開放しておくことで、冷風出力１７から冷風が出力さ
れる。

【００２７】いま、タイマにより所定の時間経過後、あ
るいは、一方の冷却ユニット３の熱交換器２への着霜が
センサにより検出されると、切り換えバルブ２１，２
１’を切り換えて、他方の冷却ユニット３’に冷媒ガス
を供給する。同時に圧縮空気発生手段５からの圧縮空気
をバルブ１５，１５’を切り換えて一方の冷却ユニット
３の圧縮空気入口ａへ供給する。

【００２８】すると、圧縮空気発生手段５からの圧縮空
気は、一方の冷却ユニット３の圧力容器１に入力され、
この入力された高温の圧縮空気が熱交換器２の着霜を解
かすので、短時間で除霜できる。また、溶けたドレン
は、電磁バルブ１１と流量調節バルブ１２を同時に開放
することによって排出される。一方、熱交換器２の着霜
を解かした圧縮空気は、一方の冷却ユニット３の圧縮空
気出口ｂから逆止弁１３’を介して他方の冷却ユニット
３’の圧縮空気入口ａ’へ入力される。このとき、一方
の冷却ユニット３は先程まで冷却器として使用されてお
り、ここで、圧縮空気は予冷されるので、切り換え時の
温度の上昇を最小限に抑制することができる。この他方
の冷却ユニット３’へ供給された圧縮空気は、熱交換器
２’によって所定の温度に冷やされ、バルブ１６’を開
放しておくことにより、冷風出力１７から出力される。

【００２９】こうして、一方の冷却ユニット３の除霜が
できると、今度は、タイマにより所定の時間経過後、あ
るいは、他方の冷却ユニット３’の熱交換器２’への着
霜がセンサにより検出されると、切り換えバルブ２１，
２１’を切り換えて、一方の冷却ユニット３に冷媒ガス
を供給し、他方の冷却ユニット３’に圧縮空気を入力し
て除霜を行う。

【００３０】以後、この動作を交互に繰り返すことによ
り、連続して冷風を出力する。

【００３１】このように、空気冷却ユニット３，３’を
切り換えて使用することにより、冷風温度を上昇させる
ことなく、除霜を行いながら連続運転ができる。また、
その際、ドライヤーを使用しないので、ランニングコス
トも安くできる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成し、２台
の空気冷却用ユニットを交互に冷却用及び除湿用として
用いるようにしたので、冷風を連続して供給し、かつ、
ランニングコストの安い冷風発生装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施形態の側面図 （ｂ）実施形態の正面図

【図２】実施形態のブロック図

【図３】従来例のブロック図

【符号の説明】

１，１’ 圧力容器 ２，２’ 熱交換器 ３，３’ 空気冷却ユニット ４ 冷凍装置 ５ 圧縮空気発生機 ａ，ａ’ 圧縮空気入口 ｂ，ｂ’ 圧縮空気出口 ｃ，ｃ’ 排水孔 １１，１１’ 電磁バルブ １３，１３’ 逆止弁 １５，１５’ 電磁バルブ １６，１６’ 電磁バルブ ２１，２１’ 電磁バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気入口と圧縮空気出口を設けた圧
   力容器に熱交換器を内蔵した２台の空気冷却ユニット
   と、前記空気冷却ユニットの圧縮空気入口と接続される
   圧縮空気発生手段と、前記空気冷却ユニットの熱交換器
   に接続される冷凍装置を備え、 上記冷却ユニットの熱交換器を、切り換えバルブを介し
   て冷凍装置と並列に接続するとともに、一方の冷却ユニ
   ットの圧縮空気入口を他方の冷却ユニットの圧縮空気出
   口と接続し、他方の冷却ユニットの圧縮空気入口と一方
   の冷却ユニットの圧縮空気出口とを接続して、前記切り
   換えバルブを切り換えて一方の冷却ユニットの熱交換器
   と他方の冷却ユニットの熱交換器へ交互に、冷媒を供給
   するとともに、一方の冷却ユニットに冷媒を供給する際
   は、圧縮空気発生手段から他方の冷却ユニットの圧縮空
   気入口に圧縮空気を供給し、接続された他方の冷却ユニ
   ットを介して一方の冷却ユニットの圧縮空気出口から冷
   風を出力し、他方の冷却ユニットに冷媒を供給する際に
   は、圧縮空気発生手段から一方の冷却ユニットの圧縮空
   気入口に圧縮空気を供給し、接続された一方の冷却ユニ
   ットを介して他方の冷却ユニットの圧縮空気出口から冷
   風を出力するようにしたことを特徴とする冷風発生装
   置。
2. 【請求項２】 上記各冷却ユニットの圧力容器に排水バ
   ルブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷風発
   生装置。