(57)【要約】【課題】気体と液体が混合した混合流体が発する音を低減することができる消音器及び工作機械を提供する。【解決手段】消音器２０は、気体とワークに供給された液体であるクーラント液が混じる混合流体Ｍｘ２を排出するエジェクタの排出側に設けられる。消音器２０は、内部に連なった多数の微細気孔を有し、エジェクタから排出された混合流体Ｍｘ２を微細気孔に沿って拡散させる多孔質体２２を備える。これにより、混合流体Ｍｘ２が発する音を低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体とワークに供給された液体が混じる混合流体を排出するエジェクタの排出側に設けられる消音器であって、
内部に連なった多数の微細気孔を有し、前記エジェクタから排出された前記混合流体を前記微細気孔に沿って拡散させる多孔質体を備える、
消音器。
【請求項２】
前記消音器は、前記エジェクタからの前記混合流体が通過する管が位置する貫通孔が形成され、前記多孔質体を支持する基板を備え、
前記多孔質体は、
前記管の端部に対向し、前記管の前記端部から出射される前記混合流体が流入する流入面と、
前記流入面の裏側に位置し、前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体を吐出可能に露出する吐出面と、を備える、
請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
前記消音器は、円板状の前記多孔質体と前記基板の間に前記多孔質体の周方向に沿って配列され、前記多孔質体と前記基板の間に位置し、前記混合流体に含まれる加工屑が溜まる隙間を形成する複数のスペーサを備える、
請求項２に記載の消音器。
【請求項４】
前記スペーサは接着剤により形成される、
請求項３に記載の消音器。
【請求項５】
前記多孔質体は、前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体を吐出可能に露出する側周面を備え、
前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体は、前記吐出面の少なくとも一部と前記側周面の少なくとも一部から吐出される、
請求項２から４のいずれか１項に記載の消音器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の消音器と、
前記ワークが設置される多孔質パッドと、
前記多孔質パッドに吸着された前記ワークを加工する加工部と、
加工中の前記ワークに前記液体であるクーラント液を供給するクーラント液供給部と、
圧縮エアを供給するエア供給部と、
前記エア供給部からの前記圧縮エアに基づき前記多孔質パッドにおける前記ワークと反対側の負圧空間を負圧とすることにより前記ワークを前記多孔質パッドに吸着し、前記圧縮エアと前記クーラント液を混合した前記混合流体を前記消音器に排出する前記エジェクタと、を備える、
工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消音器及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、真空によりワークを吸着する真空発生装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の真空発生装置は、圧縮空気が供給されることにより真空を形成するエジェクタと、エジェクタの排気口に接続される消音器と、を備える。この消音器は、消音室にマフラが組み込まれてなる。エジェクタの排気口から排出される圧縮空気は、マフラにより流速が低減されることにより消音されて外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の真空発生装置においてワークが吸着された状態で、このワークにクーラント液等の液体が供給されつつ加工が行われることがある。この場合、この液体と気体が混じった混合流体がエジェクタを介して消音器を通過する。液体は気体に比べて密度が高いため、上記特許文献１に記載のマフラでは、消音器により混合流体が発する音を低減することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、気体と液体が混合した混合流体が発する音を低減することができる消音器及び工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る消音器は、気体とワークに供給された液体が混じる混合流体を排出するエジェクタの排出側に設けられる消音器であって、内部に連なった多数の微細気孔を有し、前記エジェクタから排出された前記混合流体を前記微細気孔に沿って拡散させる多孔質体を備える。
【０００７】
また、前記消音器は、前記エジェクタからの前記混合流体が通過する管が位置する貫通孔が形成され、前記多孔質体を支持する基板を備え、前記多孔質体は、前記管の端部に対向し、前記管の前記端部から出射される前記混合流体が流入する流入面と、前記流入面の裏側に位置し、前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体を吐出可能に露出する吐出面と、を備える、ようにしてもよい。
【０００８】
また、前記消音器は、円板状の前記多孔質体と前記基板の間に前記多孔質体の周方向に沿って配列され、前記多孔質体と前記基板の間に位置し、前記混合流体に含まれる加工屑が溜まる隙間を形成する複数のスペーサを備える、ようにしてもよい。
【０００９】
また、前記スペーサは接着剤により形成される、ようにしてもよい。
【００１０】
また、前記多孔質体は、前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体を吐出可能に露出する側周面を備え、前記多孔質体の内部を通過した前記混合流体は、前記吐出面の少なくとも一部と前記側周面の少なくとも一部から吐出される、ようにしてもよい。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る工作機械は、前記消音器と、前記ワークが設置される多孔質パッドと、前記多孔質パッドに吸着された前記ワークを加工する加工部と、加工中の前記ワークに前記液体であるクーラント液を供給するクーラント液供給部と、圧縮エアを供給するエア供給部と、前記エア供給部からの前記圧縮エアに基づき前記多孔質パッドにおける前記ワークと反対側の負圧空間を負圧とすることにより前記ワークを前記多孔質パッドに吸着し、前記圧縮エアと前記クーラント液を混合した前記混合流体を前記消音器に排出する前記エジェクタと、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、消音器及び工作機械において、気体と液体が混合した混合流体が発する音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る消音器の概略断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る消音器の部分的な概略断面図であり、（ｂ）は比較例に係る消音器の部分的な概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る消音器及び工作機械の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、工作機械１は、真空チャック装置１０と、加工部４０と、クーラント液供給部５０と、を備える。
加工部４０は、真空チャック装置１０に固定されたワークＷを切削又は研磨する工具４１を備える。クーラント液供給部５０は、加工中の工具４１とワークＷの間で発生する摩擦熱を冷却するためにワークＷにクーラント液Ｃｌｔを供給する。
ワークＷは、例えば、太陽電池パネル、半導体パネル、液晶パネル、プリント基板、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル、ガラス板又はポリマー等のフィルムである。
【００１５】
図１に示すように、真空チャック装置１０は、多孔質パッド１１と、ケース部１３と、エア供給部１４と、エジェクタ１５と、消音器２０と、管１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、を備える。
【００１６】
ケース部１３は、例えば、金属により形成され、上方向に開口した箱状をなす。
多孔質パッド１１は、長方形の板状に形成され、流体を通過させる通気性及び通水性を有するセラミックである。多孔質パッド１１は、ケース部１３の開口部を塞ぐように位置する。多孔質パッド１１によりケース部１３内の負圧空間Ｓｐが閉じられる。負圧空間Ｓｐが負圧とされることにより、ワークＷが多孔質パッド１１の上面である設置面１１ｃに吸着される。
多孔質パッド１１は、例えば、アルミナ又は炭化ケイ素等の無機質材料の粉粒体からなる骨材とその骨材相互を結合するための結合材、例えば、ビトリファイドボンド、レジノイド、セメント、ゴム及びガラス等の混合材料を成型金型に投入して焼結することで形成される。多孔質パッド１１は、微細気孔が多数形成された多孔質構造となっている。多孔質パッド１１の気孔率（気孔密度）は、骨材と結合材の混合割合により調整することができる。また、気孔の平均孔径は、骨材の粒度を選定することにより調整することができる。多孔質パッド１１は、連なった微細気孔を介して気体又は液体を通過させることができる通気性及び通水性を有する。
【００１７】
エア供給部１４は、管１９ａを介してエジェクタ１５の流入口１５ｉに接続され、図示しない制御部による制御のもと、流入口１５ｉに圧縮エアＣａを供給する。
【００１８】
エジェクタ１５は、ノズル１５ｎと、ディフューザ１５ｄと、流入口１５ｉと、排出口１５ｏと、真空吸引口１５ｖと、を備える。
エジェクタ１５の流入口１５ｉは管１９ａを介してエア供給部１４に接続される。エジェクタ１５の真空吸引口１５ｖは管１９ｂを介して負圧空間Ｓｐに接続される。エジェクタ１５の排出口１５ｏには管１９ｃを介して消音器２０に接続される。
【００１９】
ノズル１５ｎは、エア供給部１４からの圧縮エアＣａの流路を狭めることにより流速を上げ、流速を上げた高速の圧縮エアＣａをディフューザ１５ｄに供給する。この高速の圧縮エアＣａがディフューザ１５ｄに流れ込む際に、真空吸引口１５ｖから空気とクーラント液Ｃｌｔの混合流体Ｍｘ１が吸引される。これにより、負圧空間Ｓｐが真空となる。従って、ワークＷが設置面１１ｃに対して吸着する。
ノズル１５ｎからの高速の圧縮エアＣａと真空吸引口１５ｖからの混合流体Ｍｘ１が混合した混合流体Ｍｘ２はディフューザ１５ｄの排出口１５ｏから排出される。
【００２０】
図２に示すように、消音器２０は、基板２１と、多孔質体２２と、複数のスペーサ２３と、ケース部２５と、を備える。
【００２１】
基板２１は、金属、例えばアルミにより円板状に形成され、複数のスペーサ２３を介して多孔質体２２を支持する。
基板２１の中央には、基板２１の厚さ方向に貫通した貫通孔２１ａが形成される。基板２１の貫通孔２１ａには、管１９ｃにおけるエジェクタ１５とは反対側の端部が嵌め込まれている。
【００２２】
多孔質体２２は、基板２１と同一径の円板状に形成される。多孔質体２２は、多孔質パッド１１と同様のセラミックにより形成され、内部に連なる多数の微細気孔を有し、通気性及び通水性を有する。
多孔質体２２は、基板２１に対向する流入面２２ａと、流入面２２ａと反対側の吐出面２２ｂと、側周面２２ｃと、を備える。吐出面２２ｂと側周面２２ｃは、ケース部２５の内部空間に露出しており、多孔質体２２の内部を通過した混合流体Ｍｘ２が吐出される。多孔質体２２は、混合流体Ｍｘ２が通過する際に、騒音を低減する機能と、混合流体Ｍｘ２に混じる加工屑Ｋｚを濾過する機能と、を有する。多孔質体２２は、加工屑Ｋｚを流入面２２ａと多孔質体２２の内部にて止める。
多孔質体２２の平均孔径及び気孔率は、混合流体Ｍｘ２に含まれる加工屑Ｋｚが多孔質体２２により止められるように、かつ、混合流体Ｍｘ２が多孔質体２２の略全域に広がるように設定される。この略全域は、多孔質体２２の全体積に対して７割以上の体積を指す。
多孔質体２２の平均孔径は、大きすぎる場合には加工屑Ｋｚが多孔質体２２を通過するため加工屑Ｋｚを除去できず、小さすぎる場合には混合流体Ｍｘ２が多孔質体２２の全域に広がりづらく混合流体Ｍｘ２の流速を低減することが困難となる。このような観点から多孔質体２２の平均孔径は、例えば、１０μｍ〜４０μｍに設定されることが好ましい。多孔質体２２の平均孔径は、多孔質パッド１１の平均孔径よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。加工屑Ｋｚを含むクーラント液Ｃｌｔは、多孔質パッド１１と多孔質体２２を順に通過する。このため、加工屑Ｋｚは、多孔質パッド１１と多孔質体２２により確実に除去される。
また、多孔質体２２の気孔率は、例えば、２０％〜６０％に設定されることが好ましい。多孔質体２２の気孔率が２０％未満では混合流体Ｍｘ２が多孔質体２２内に浸入しづらく、混合流体Ｍｘ２が多孔質体２２の全域に広がりづらい。また、多孔質体２２の気孔率が６０％より大きい場合には、多孔質体２２の強度低下することが懸念される。
【００２３】
複数のスペーサ２３は、基板２１と多孔質体２２の間に配置され、基板２１と多孔質体２２を隙間Ｓｍだけ離間させた状態で固定する。スペーサ２３は、接着剤が硬化したものであり、略円柱状をなす。スペーサ２３の第１端面は多孔質体２２の流入面２２ａに密着し、スペーサ２３の第２端面は基板２１における流入面２２ａに対向する面に密着する。複数のスペーサ２３は、多孔質体２２の周方向に沿って等角度間隔に配置される。隙間Ｓｍは、多孔質体２２の流入面２２ａに止められた加工屑Ｋｚを溜めるとともに、管１９ｃの端部から出射された混合流体Ｍｘ２を多孔質体２２の径方向外側に導くために形成される。隙間Ｓｍは、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定される。
【００２４】
ケース部２５は、金属又は樹脂により箱状に形成され、基板２１及び多孔質体２２が収容される。ケース部２５は、多孔質体２２を通過した混合流体Ｍｘ２を外部に排出する排出口２５ｏを有する。
【００２５】
次に、工作機械１の使用方法について説明する。
まず、図１に示すように、作業者により、ワークＷが多孔質パッド１１の設置面１１ｃに設置される。そして、エア供給部１４が動作することにより、圧縮エアＣａがエジェクタ１５の流入口１５ｉに供給される。これにより、負圧空間Ｓｐの空気がエジェクタ１５の真空吸引口１５ｖに吸引されて、負圧空間Ｓｐが真空とされる。これにより、ワークＷが設置面１１ｃに吸着される。吸着されたワークＷは加工部４０により加工される。加工中のワークＷには、クーラント液供給部５０からクーラント液Ｃｌｔが供給される。ワークＷが加工される際に出る加工屑はクーラント液Ｃｌｔとともに流れる。よって、エジェクタ１５の真空吸引口１５ｖには、加工屑を含むクーラント液Ｃｌｔと空気が混合した混合流体Ｍｘ１が流入する。
混合流体Ｍｘ１はエジェクタ１５内においてエア供給部１４からの圧縮エアＣａと混じる。混合流体Ｍｘ１と圧縮エアＣａが混合した混合流体Ｍｘ２はエジェクタ１５の排出口１５ｏから管１９ｃを介して消音器２０に流入する。
【００２６】
図２に示すように、管１９ｃの多孔質体２２に対向する端部から多孔質体２２に向けて混合流体Ｍｘ２が出射される。混合流体Ｍｘ２は多孔質体２２の内部に浸入する。この際、図２の矢印Ｙ１で示すように、混合流体Ｍｘ２は、多孔質体２２の内部で、多孔質体２２の径方向外側に向けて拡散する。すなわち、混合流体Ｍｘ２は、多孔質体２２内で多孔質体２２の径方向外側に浸透していく。このように、混合流体Ｍｘ２の流路が広がることにより、混合流体Ｍｘ２の流速が低下する。また、混合流体Ｍｘ２は多孔質体２２の内部の連なる気孔に沿って非直線的に移動するため、これによっても、混合流体Ｍｘ２の流速が低下する。混合流体Ｍｘ２の流速が低下すると、混合流体Ｍｘ２が発する音が低減される。
また、混合流体Ｍｘ２に含まれる加工屑Ｋｚのうち流入面２２ａに形成される開孔径よりもサイズの大きいものは、多孔質体２２の流入面２２ａで止められる。また、混合流体Ｍｘ２に含まれる加工屑Ｋｚのうち開孔径よりもサイズの小さいものは多孔質体２２内部に溜まる。これにより、混合流体Ｍｘ２から加工屑Ｋｚが除去される。多孔質体２２の内部を通過する混合流体Ｍｘ２は、吐出面２２ｂと側周面２２ｃからケース部２５の内部空間に吐出される。これにより、ケース部２５の内部空間には、多孔質体２２を通過した混合流体Ｍｘ２のうちクーラント液Ｃｌｔが溜められる。ケース部２５に溜められたクーラント液Ｃｌｔは排出口２５ｏを介して外部に排出される。外部に排出されたクーラント液Ｃｌｔは、ポンプ又は手作業により、クーラント液供給部５０に供給されることにより再利用される。
【００２７】
図３（ｂ）の比較例では、隙間Ｓｍがなく、管１９ｃの端部は多孔質体２２の流入面２２ａに接触する。この場合、加工屑Ｋｚが流入面２２ａのうち管１９ｃに囲まれた範囲に溜まると、混合流体Ｍｘ２の流路を遮り、混合流体Ｍｘ２の多孔質体２２内での拡散が妨げられ、混合流体Ｍｘ２の流速の低減が十分ではないおそれがある。
一方、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、加工屑Ｋｚが流入面２２ａに溜まった場合でも、隙間Ｓｍが形成されることにより、混合流体Ｍｘ２は加工屑Ｋｚを避けた流路から多孔質体２２内に浸入する。言い換えると、隙間Ｓｍが形成されることにより、流入面２２ａのうち混合流体Ｍｘ２が浸入可能な面積を広げることができる。このため、混合流体Ｍｘ２の流速を低減することができる。
【００２８】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）消音器２０は、気体である空気とワークＷに供給された液体であるクーラント液Ｃｌｔが混じる混合流体Ｍｘ２を排出するエジェクタ１５の排出側に設けられる。消音器２０は、内部に連なった多数の微細気孔を有し、エジェクタ１５から排出された混合流体Ｍｘ２を微細気孔に沿って拡散させる多孔質体２２を備える。
この構成によれば、多孔質体２２は、その内部にて混合流体Ｍｘ２を拡散することにより、混合流体Ｍｘ２の流速を低減させる。これにより、混合流体Ｍｘ２が発する音を低減することができる。
【００２９】
（２）消音器２０は、エジェクタ１５からの混合流体Ｍｘ２が通過する管１９ｃが位置する貫通孔２１ａが形成され、多孔質体２２を支持する基板２１を備える。多孔質体２２は、管１９ｃの端部に対向し、管１９ｃの端部から出射される混合流体Ｍｘ２が流入する流入面２２ａと、流入面２２ａの裏側に位置し、多孔質体２２の内部を通過した混合流体Ｍｘ２を吐出可能に露出する吐出面２２ｂと、を備える。
この構成によれば、吐出面２２ｂが露出されるため、多孔質体２２の内部を通過する混合流体Ｍｘ２を円滑に吐出面２２ｂから吐出させることができる。よって、多孔質体２２からの混合流体Ｍｘ２の吐出が制限されず、混合流体Ｍｘ２の流速が高まることが抑制される。
【００３０】
（３）消音器２０は、円板状の多孔質体２２と基板２１の間に多孔質体２２の周方向に沿って配列され、多孔質体２２と基板２１の間に位置し、混合流体Ｍｘ２に含まれる加工屑Ｋｚが溜まる隙間Ｓｍを形成する複数のスペーサ２３を備える。
この構成によれば、図３（ａ）に示すように、加工屑Ｋｚが流入面２２ａに溜まった場合でも、隙間Ｓｍが形成されることにより、混合流体Ｍｘ２は加工屑Ｋｚを避けた流路から多孔質体２２内に浸入する。このため、加工屑Ｋｚが流入面２２ａに溜まった場合であっても、混合流体Ｍｘ２の流速を低減することができる。
【００３１】
（４）スペーサ２３は接着剤により形成される。
この構成によれば、スペーサ２３は、隙間Ｓｍを形成しつつ基板２１に対して多孔質体２２を固定することができる。よって、隙間Ｓｍを形成する手段と固定手段を別々に設ける必要がなく、簡易な構成を実現できる。また、スペーサ２３がクーラント液Ｃｌｔに触れることを考慮すると、金属製のスペーサよりも錆びに強い接着剤は好適である。
【００３２】
（５）多孔質体２２は、多孔質体２２の内部を通過した混合流体Ｍｘ２を吐出可能に露出する側周面２２ｃを備える。多孔質体２２の内部を通過した混合流体Ｍｘ２は、吐出面２２ｂの少なくとも一部と側周面２２ｃの少なくとも一部から吐出される。
この構成によれば、多孔質体２２の側周面２２ｃからの混合流体Ｍｘ２の吐出が制限されないため、多孔質体２２の内部における混合流体Ｍｘ２の流路の自由度が高まり、混合流体Ｍｘ２の流速を低減することができる。
【００３３】
（６）多孔質体２２の平均孔径は、混合流体Ｍｘ２に含まれる加工屑Ｋｚが多孔質体２２により止められる程度に小さく設定され、混合流体Ｍｘ２が多孔質体２２の略全域に浸透する程度に大きく設定される。
この構成によれば、多孔質体２２における加工屑Ｋｚを除去するフィルタ機能と、混合流体Ｍｘ２を多孔質体２２の内部で拡散させて騒音を抑える消音機能と、が両立される。
【００３４】
（７）工作機械１は、消音器２０と、ワークＷが設置される多孔質パッド１１と、多孔質パッド１１に吸着されたワークＷを加工する加工部４０と、加工中のワークＷに液体であるクーラント液Ｃｌｔを供給するクーラント液供給部５０と、圧縮エアＣａを供給するエア供給部１４と、エア供給部１４からの圧縮エアＣａに基づき多孔質パッド１１におけるワークＷと反対側の負圧空間Ｓｐを負圧とすることによりワークＷを多孔質パッド１１に吸着し、圧縮エアＣａとクーラント液Ｃｌｔを混合した混合流体Ｍｘ２を消音器２０に排出するエジェクタ１５と、を備える。
この構成によれば、工作機械１において、混合流体Ｍｘ２が発する音を低減することができる。
【００３５】
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態においては、基板２１と多孔質体２２の間には隙間Ｓｍが形成されていたが、隙間Ｓｍは省略されてもよい。すなわち、本発明は図３（ｂ）に示す比較例の構成を含んでいてもよい。さらに、図３（ｂ）に示す構成から基板２１が省略されてもよい。
【００３７】
上記実施形態においては、多孔質体２２及び多孔質パッド１１はセラミックにより形成されていたが、流体を通過可能な多孔体であれば樹脂により形成されていてもよい。
【００３８】
上記実施形態においては、スペーサ２３は、接着剤であったが、接着剤に限らず、樹脂又は金属の柱状の部材であってもよい。この場合、柱状の部材と基板２１及び多孔質体２２との間はねじ又は接着剤で固定されてもよい。
【００３９】
上記実施形態においては、多孔質体２２の側周面２２ｃは露出していたが、これに限らず、ケース部２５により塞がれていてもよい。また、基板２１とケース部２５は一体で形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  工作機械
１０  真空チャック装置
１１  多孔質パッド
１１ｃ  設置面
１３  ケース部
１４  エア供給部
１５  エジェクタ
１５ｄ  ディフューザ
１５ｉ  流入口
１５ｎ  ノズル
１５ｏ  排出口
１５ｖ  真空吸引口
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ  管
２０  消音器
２１  基板
２１ａ  貫通孔
２２  多孔質体
２２ａ  流入面
２２ｂ  吐出面
２２ｃ  側周面
２３  スペーサ
２５  ケース部
４０  加工部
５０  クーラント液供給部
Ｗ  ワーク
Ｓｍ  隙間
Ｓｐ  負圧空間
Ｋｚ  加工屑
Ｍｘ１，Ｍｘ２  混合流体
Ｃｌｔ  クーラント液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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