(57)【要約】【課題】極低温の加圧エアを確実に生成すること。【解決手段】極低温乾燥エア生成装置１０は１次冷凍サイクル１１と、１次冷凍サイクル１１に接続された２次冷凍サイクル２１と、２次冷凍サイクル２１に接続された冷却エア供給ライン３１とを備えている。冷却エア供給ライン３１は加圧エア供給源３２と、除湿ユニット３３と、風量調整器３４とを有している。除湿ユニット３３により水分が除去された加圧エアが２次冷凍サイクル２１の第２熱交換器２４により冷却され、極低温の加圧エアが得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮機と、第１膨張弁と、第１熱交換器と、これら第１圧縮機、第１膨張弁、および第１熱交換器を接続する第１ラインとを有する１次冷凍サイクルと、
第２圧縮機と、第２膨張弁と、第２熱交換器と、これら第２圧縮機、第２膨張弁、および第２熱交換器を接続する第２ラインとを有し、第２圧縮機と第２膨張弁との間の第２ラインが第１熱交換器を通る２次冷凍サイクルと、
加圧エア供給源と、除湿ユニットと、これら加圧エア供給源および除湿ユニットを接続するエアラインとを有し、除湿ユニット下流側のエアラインが第２熱交換器を通る冷却エア供給ラインとを備え、加圧エア供給源から供給され除湿ユニットを通る加圧エアが２次冷凍サイクルの第２熱交換器により冷却されることを特徴とする極低温乾燥エア生成装置。
【請求項２】
冷却エア供給ラインの除湿ユニットは、加圧エア供給源からの加圧エアを除湿して水分を０．０１％以下まで低下させることを特徴とする請求項１記載の極低温乾燥エア生成装置。
【請求項３】
加圧エア供給源から供給され除湿ユニットを通る加圧エアは、２次冷凍サイクルの第２熱交換器により−５０℃〜−７５℃まで冷却されることを特徴とする請求項１記載の極低温乾燥エア生成装置。
【請求項４】
冷却エア供給ラインの除湿ユニットと第２熱交換器との間に、風量調整器が設けられていることを特徴とする請求項１記載の極低温乾燥エア生成装置。
【請求項５】
請求項１記載の極低温乾燥エア生成装置の運転方法において、
冷却エア供給ラインの加圧エア供給源から供給された加圧エアを除湿ユニットにおいて除湿して加圧エア中の水分を０．０１％以下まで低下させる工程と、
除湿ユニットにおいて除湿された加圧エアを、２次冷凍サイクルの第２熱交換器において冷却して−５０℃〜−７５℃の加圧エアを生成する工程と、
を備えたことを特徴とする極低温乾燥エア装置の運転方法。
【請求項６】
第２熱交換器において生成された−５０℃〜−７５℃の加圧エアを切削加工機の被加工品および切削刃に供給する工程を更に備えたことを特徴とする請求項５記載の極低温乾燥エア生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削加工機へ供給される極低温乾燥エア生成装置に係り、とりわけ−５０℃〜−７５℃の極低温エアを精度良くかつ確実に生成することができる極低温乾燥エア生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より切削加工機においては、切削油が用いられ、この切削油が被加工品および切削刃に供給されている。
【０００３】
また切削加工機において、切削油の代わりに極低温エアを被加工品および切削刃に供給して、被加工品および切削刃が摩擦熱で変形したり欠けたりすることを防止する技術が考えられている。
【０００４】
切削油の代わりに極低温エアを被加工品および切削刃に対して供給する場合、極低温エアとしては、−５０℃〜−７５℃程度の極低温エアを用いると、被加工品および切削刃が摩擦熱で変形したり、欠けたりすることを未然に防ぐことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように切削加工機において、−５０℃〜−７５℃程度の極低温エアを被加工品および切削刃に供給することが考えられている。しかしながら、一般の製造プラントを使って−５０℃〜−７５℃程度の極低温エアを生成することは困難である。すなわち通常、極低温エアを生成する場合、エアが凍結してしまい、これにより冷凍機が目詰まりしてしまうため、極低温エアを生成することは困難である。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、極低温エアを精度良くかつ確実に生成することができる極低温乾燥エア生成装置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】
【０００７】
本発明は、第１圧縮機と、第１膨張弁と、第１熱交換器と、これら第１圧縮機、第１膨張弁、および第１熱交換器を接続する第１ラインとを有する１次冷凍サイクルと、第２圧縮機と、第２膨張弁と、第２熱交換器と、これら第２圧縮機、第２膨張弁、および第２熱交換器を接続する第２ラインとを有し、第２圧縮機と第２膨張弁との間の第２ラインが第１熱交換器を通る２次冷凍サイクルと、加圧エア供給源と、除湿ユニットと、これら加圧エア供給源および除湿ユニットを接続するエアラインとを有し、除湿ユニット下流側のエアラインが第２熱交換器を通る冷却エア供給ラインとを備え、加圧エア供給源から供給され除湿ユニットを通る加圧エアが２次冷凍サイクルの第２熱交換器により冷却されることを特徴とする極低温乾燥エア生成装置である。
【０００８】
本発明は、冷却エア供給ラインの除湿ユニットは、加圧エア供給源からの加圧エアを除湿して水分を０．０１％以下まで低下させることを特徴とする極低温乾燥エア生成装置である。
【０００９】
本発明は、加圧エア供給源から供給され除湿ユニットを通る加圧エアは、２次冷凍サイクルの第２熱交換器により−５０℃〜−７５℃まで冷却されることを特徴とする極低温乾燥エア生成装置である。
【００１０】
本発明は、冷却エア供給ラインの除湿ユニットと第２熱交換器との間に、風量調整器が設けられていることを特徴とする極低温乾燥エア生成装置である。
【００１１】
上記記載の極低温乾燥エア生成装置の運転方法において、冷却エア供給ラインの加圧エア供給源から供給された加圧エアを除湿ユニットにおいて除湿して加圧エア中の水分を０．０１％以下まで低下させる工程と、除湿ユニットにおいて除湿された加圧エアを、２次冷凍サイクルの第２熱交換器において冷却して−５０℃〜−７５℃の加圧エアを生成する工程と、を備えたことを特徴とする極低温乾燥エア装置の運転方法である。
【００１２】
本発明は、第２熱交換器において生成された−５０℃〜−７５℃の加圧エアを切削加工機の被加工品および切削刃に供給する工程を更に備えたことを特徴とする極低温乾燥エア生成装置の運転方法である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、冷却エア供給ラインにおいて加圧エア供給源からの加圧エアを除湿ユニットにより除湿することができ、除湿された加圧エアを２次冷凍サイクルの第２熱交換器において冷却することができる。このように予め除湿された加圧エアを２次冷凍サイクルの第２熱交換器において冷却するので、加圧エアを極低温まで冷却しても第２熱交換器内部に水分の凍結が生じることはなく、確実に加圧エアを極低温まで冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明による極低温乾燥エア生成装置の実施の形態を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、極低温乾燥エア生成装置１０は、１次冷凍サイクル１１と、１次冷凍サイクル１１に接続された２次冷凍サイクル２１と、２次冷凍サイクル２１に接続された冷却エア供給ライン３１とを備えている。このうち１次冷凍サイクル１１は第１圧縮機１２と、第１膨張弁１３と、第１熱交換器１４と、これら第１圧縮機１２、第１膨張弁１３および第１熱交換器１４を接続する第１ライン１５とを有している。なお、第１圧縮機１２と第１膨張弁１３との間の第１ライン１５は追加熱交換器１６を通過する。
【００１７】
また２次冷凍サイクル２１は第２圧縮機２２と、第２膨張弁２３と、第２熱交換器２４と、これら第２圧縮機２２、第２膨張弁２３および第２熱交換器２４を接続する第２ライン２５とを有している。また第２圧縮機２２と第２膨張弁２３との間の第２ライン２５が第１熱交換器１４内を通過するようになっている。
【００１８】
さらに冷却エア供給ライン３１は、加工エア供給源３２と、除湿ユニット３３と、風量調整器３４と、これら加圧エア供給源３２、除湿ユニット３３、および風量調整器３４を接続するエアライン３５とを有している。また除湿ユニット３３および風量調整器３４の下流側のエアライン３５が第２熱交換器２４内を通過するようになっている。
【００１９】
このうち加圧エア供給源３２は、一般工場に設置される加圧エア供給源からなり、０．７ＭＰａ（ゲージ圧）の加圧エアを供給するようになっている。また、除湿ユニット３３は、加圧エア供給源３２からの加圧エアを除湿して、その水分を０．０１％以下まで低下させるものである。
【００２０】
また除湿ユニット３３および風量調整器３４を通過した加圧エアは、０．５ＭＰａ（ゲージ圧）となって第２熱交換器２４内で、−５０℃〜−７５℃まで冷却され、切削加工機３６へ送られ、この切削加工機に３６において切削油の代わりに被加工品３６ａおよび切削刃３６ｂに対して供給される。
【００２１】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用（運転方法）について、以下説明する。
【００２２】
まず１次冷凍サイクル１１において、第１圧縮機１２によって加圧された例えばＲ−４０４Ａからなる冷媒が追加熱交換器１６により冷却された後、第１膨張弁１３で膨張して温度が低下する。その後１次冷凍サイクル１１の冷媒は第１熱交換器１４において、２次冷凍サイクル２１内の冷媒を冷却した後、第１圧縮機１２に戻る。
【００２３】
また２次冷凍サイクル２１において、第２圧縮機２２によって加圧された例えばＨＦＣ−２３からなる冷媒が第１熱交換器１４において、１次冷凍サイクル１１内の冷媒により冷却された後、第２膨張弁２３で膨張して温度が低下する。
【００２４】
その後２次冷凍サイクル２１の冷媒は、第２熱交換器２４において、冷却エア供給ライン３１内の加圧エアを冷却した後、第２圧縮機２２に戻る。
【００２５】
この間、冷却エア供給ライン３１において、加圧エア供給源３２から０．７ＭＰａ（ゲージ圧）の加圧エアが生成され、この加圧エアが除湿ユニット３３内に入る。
【００２６】
除湿ユニット３３はその除湿能力が高く、加圧エア供給源３２からの加圧エアを除湿して、エア分９９．９９％以上、水分０．０１％以下の加圧エアを生成する。このとき加圧エアの圧力は０．５ＭＰａ（ゲージ圧）となる。
【００２７】
加圧エア除湿ユニット３３からの加圧エアは、その後風量調整器３４を経て、第２熱交換器２４に入る。２次冷凍サイクル２１の第２熱交換器２４内に入った加圧エアは、第２熱交換器２４によって冷却されて、−５０℃〜−７５℃の加圧エアが生成される。
【００２８】
その後、−５０℃〜−７５℃まで冷却された加圧エアは、０．５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力を保ちながら切削加工機３６側へ送られ、切削油の代わりに被加工品３６ａおよび切削刃３６ｂに供給されて被加工品３６ａおよび切削刃３６ｂを冷却する。
【００２９】
ところで冷却エア供給ライン３１において、第２熱交換器２４に入る加圧エアは、上述のように予め湿分が除去され、そのエア分が９９．９９％以上、水分が０．０１％以下となっている。一般にエアを−５０℃〜−７５℃の極低温まで冷却する場合、熱交換器（または冷却器）の内側表面に水分の凍結が生じ、エアを−５０℃〜−７５℃の極低温まで冷却することは実質的に困難である。
【００３０】
これに対して本願発明によれば、加圧エア供給源からの加圧エアは除湿ユニット３３において除湿され、その水分が０．０１％以下まで低下している。このためエアを第２熱交換器２４において−５０℃〜−７５℃の極低温まで冷却しても第２熱交換器２４内部において水分の凍結が生じることはなく、確実に−５０℃〜−７５℃の極低温エアを第２熱交換器２４において生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明による極低温乾燥エア生成装置の一実施の形態を示す全体構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１０  極低温乾燥エア生成装置
１１  １次冷凍サイクル
１２  第１圧縮機
１３  第１膨張弁
１４  第１熱交換器
１５  第１ライン
１６  追加熱交換器
２１  ２次冷凍サイクル
２２  第２圧縮機
２３  第２膨張弁
２４  第２熱交換器
２５  第２ライン
３１  冷却エア供給ライン
３２  加圧エア供給源
３３  除湿器
３４  風量調整器
３５  エアライン
３６  切削加工機
【図１】
2010096445.tif 000003