(57)【要約】【課題】比較的簡単な手段によって、粒子の細かいミストからなる極めて低い濃度のオイルミスト・空気混合体を供給するミスト供給装置を提供する事を目的とする。【解決手段】  小流量の高圧空気を第１ベンチュリ管３内部に供給することにより、オイル導通管４開口部の圧力を低下させ、オイル６を第１ベンチュリ管３内部へ導き、空気流で粉砕して微粒化した１次ミストをミストタンク内へ噴霧する。  １次ミストがミストタンク５内に対流している間に、粒径の大きいオイル粒子を沈降させて除去した２次ミストを得る。  大流量の高圧空気を、第２ベンチュリ管９内部に供給することにより、２次ミスト導通管開口部の圧力を低下させ、２次ミストを第２ベンチュリ管９に導き、空気流に乗せることにより、均一で濃度の極めて低いオイルミスト・空気混合体をつくり、送出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気供給源から供給される小流量の高圧空気を、ミストタンク内に設けた第１ベンチュリ管内部のオイル導通管開口部に供給することにより、第１ベンチュリ管内部のオイル導通管開口部の圧力をミストタンク内の圧力より低下させ、ミストタンク下部に貯留したオイルを第１ベンチュリ管内部へ導き、空気流で粉砕して微粒化した１次ミストをミストタンク内へ噴霧することを特徴とするミスト供給装置。
【請求項２】
１次ミストがミストタンク内に対流している間に、粒径の大きいオイル粒子を沈降させて除去した２次ミストを得ることを特徴とする請求項１記載のミスト供給装置。
【請求項３】
圧縮空気供給源から供給される大流量の高圧空気を、第２ベンチュリ管内部の２次ミスト導通管開口部に供給することにより、第２ベンチュリ管内部の２次ミスト導通管開口部の圧力をミストタンクの圧力より低下させ、ミストタンク内に浮遊する２次ミストを第２ベンチュリ管に導き、大流量の高圧空気流に乗せることにより、均一で濃度の極めて低いオイルミスト・空気混合体をつくり、送出することを特徴とした請求項１又は請求項２記載のミスト供給装置。
【請求項４】
圧縮空気供給源と第１ベンチュリ管の中間に設けた流量制御弁により、第１ベンチュリ管に供給する空気流量を制御し、１次ミストの発生量を調節することを特徴とした請求項１記載のミスト供給装置。
【請求項５】
圧縮空気供給源と第１ベンチュリ管の中間に設けた間欠空気制御弁により、第１ベンチュリ管に供給する空気流量を間欠的に制御し、１次ミストの発生量を調節することを特徴とした請求項１記載のミスト供給装置。
【請求項６】
１次ミストを発生させる第１工程の後段に、大きな径のオイル粒子を除去した２次ミストを得る第２工程を設け、更に、大流量の高圧空気に２次ミストを乗せたオイルミスト・空気混合体をつくる第３工程を直列につないだことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のミスト供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、オイルをミスト状に粉砕し空気流に乗せて供給するためのミスト供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】機械加工の高速化に伴って、工作機械の主軸回転速度の高速化が求められている。高速主軸の潤滑に必要なオイル量は、摩擦表面に薄い皮膜をつくるための僅かな量で十分である。オイルの量が多すぎると摩擦が増加し発熱の原因になるばかりか、余分なオイルが外部に排出され、工場内の空気が汚染される。他方、オイルミストを運ぶ空気の流量は、軸受を冷却するために多量に必要である。すなわち、僅かのオイルミストを多量の空気に混合した濃度の低いオイルミスト・空気混合体をつくって供給する必要がある。【０００３】ここで、オイルミストとはオイルをミスト状に粉砕したもの、オイルミスト・空気混合体とはオイルミストを空気流に混合したもの、濃度とはオイルミスト・空気混合体に占めるオイル量の割合をいう。【０００４】従来のオイルミスト供給装置における濃度は、流量調節弁や流量調節機能を有するポンプによってオイルの流量を制御することによって調節しているが、オイルには粘性があるために微少領域の流量調整は極めて困難であり、濃度の低いオイルミスト・空気混合体が得られないという欠点がある。オイル液滴を超音波振動子で粉砕して空気と混合する手法（特許文献１）や、オイルポンプで噴霧したオイルをミストタンクに一旦ためてから空気と混合する手法（特許文献２）があるが、いずれも濃度むらを抑えるための手段であり、濃度の最低値は、オイル流量調節弁やオイルポンプの性能によって定まり、根本的な解決策にはなっていない。
【特許文献１】特開２０００−３２９２９２号公報
【特許文献２】特開２００３−７１３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】特許文献１及び特許文献２の手法は、いずれも濃度むらを抑えるための手段であり、極めて低い濃度のオイルミスト・空気混合体をつくり出す事はできない。本発明は、比較的簡単な手段によって、粒子の細かいミストからなる極めて低い濃度のオイルミスト・空気混合体を供給するミスト供給装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】請求項１のミスト供給装置は、圧縮空気供給源から供給される小流量の高圧空気を、ミストタンク内に設けた第１ベンチュリ管内部のオイル導通管開口部に供給することにより、第１ベンチュリ管内部のオイル導通管開口部の圧力をミストタンク内の圧力より低下させ、ミストタンク下部に貯留したオイルを第１ベンチュリ管内部へ導き、空気流で粉砕して微粒化した１次ミストをミストタンク内へ噴霧することを特徴としている。【０００７】請求項２のミスト供給装置は、１次ミストがミストタンク内に対流している間に、粒径の大きいオイル粒子を沈降させて除去し、粒子の細かい２次ミストを得ることを特徴としている。【０００８】請求項３のミスト供給装置は、圧縮空気供給源から供給される大流量の高圧空気を、第２ベンチュリ管内部の２次ミスト導通管開口部に供給することにより、第２ベンチュリ管内部の２次ミスト導通管開口部の圧力をミストタンクの圧力より低下させ、ミストタンク内に浮遊する２次ミストを第２ベンチュリ管に導き、大流量の高圧空気流に乗せることにより、均一で濃度の極めて低いオイルミスト・空気混合体をつくり、送出することを特徴としている。【０００９】請求項４のミスト供給装置は、圧縮空気供給源と第１ベンチュリ管の中間に設けた流量制御弁により、第１ベンチュリ管に供給する空気流量を連続的に制御して１次ミストの発生量を調節することを特徴としている。【００１０】請求項５のミスト供給装置は、圧縮空気供給源と第１ベンチュリ管の中間に、流量制御弁に代えて間欠空気制御弁を設置し、弁を駆動する信号の周波数およびパルス幅を制御することにより、第１ベンチュリ管に供給する空気流量を間欠的に制御し、１次ミストの発生量を調節することを特徴としている。【００１１】請求項６のミスト供給装置は、１次ミストを発生させる第１工程の後段に、大きな径のオイル粒子を除去した２次ミストを得る第２工程を設け、更に、大流量の高圧空気流に２次ミストを乗せたオイルミスト・空気混合体をつくる第３工程を直列につないだことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】本発明により、粒子の細かいミストからなる極めて低い濃度のオイルミスト・空気混合体を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】以下、本発明であるミスト供給装置について図１から図４に基づき説明する。【００１４】本発明は、
・オイル導通管４開口部に供給する空気によって、１次ミスト１１を発生させる。
・１次ミスト１１から大きな粒子を除いた２次ミスト１２をつくる。
・２次ミスト１２を大流量の高圧空気流に乗せる。
という、オイル６と空気を混合する工程を３段階設けることによって、均一かつ極めて低濃度のオイルミスト・空気混合体１３をつくり出す。
【実施例１】
【００１５】以下実施例１について詳細に説明する。
図１で、第１ベンチュリ管３でつくられるオイルミストを１次ミスト、１次ミストのうちから大きな径のオイルミストを除いたオイルミストを２次ミストとする。また、１次ミストをつくる工程を第１工程、２次ミストをつくる工程を第２工程、２次ミストを大流量の高圧空気流に乗せる工程を第３工程とする。【００１６】圧縮空気供給源１の圧力をＰ１、流量調整弁２ｂを開いて第１ベンチュリ管３に供給する空気の圧力をＰ５、第１ベンチュリ管３内のオイル導通管４開口部の圧力をＰ６、ミストタンク５内の圧力をＰ７、第２ベンチュリ管９に供給される空気の圧力をＰ２、第２ベンチュリ管９内の２次ミスト導通管７開口部圧力をＰ３、第２ベンチュリ管９から送出されるオイルミスト・空気混合体１３の圧力をＰ４とする。【００１７】圧縮空気供給源１からの圧力Ｐ５の空気を、第１ベンチュリ管３に供給すると、ベンチュリ管の原理によってオイル導通管４開口部の圧力Ｐ６は、ミストタンク５内の圧力Ｐ７より低くなる。ミストタンク５内のオイル６は、液面に働いている圧力Ｐ７とＰ６との差圧（Ｐ７−Ｐ６）によって、第１ベンチュリ管３内に押し出され空気流で粉砕され、１次ミスト１１となってミストタンク５内に噴霧される。これが第１工程である。【００１８】ミストタンク５内に送出された１次ミスト１１のうち、粒径の大きい粒子は対流中に沈降し、径の小さな粒子のみが２次ミスト１２としてミストタンク５上部に集まる。これが第２工程である。【００１９】Ｐ５より圧力の低いＰ２の大流量の高圧空気流を、流量制御弁２ａを開いて第２ベンチュリ管９に供給すると、ベンチュリ管の原理によって、ミスト導通管７開口部の圧力Ｐ３はミストタンク５内の圧力Ｐ７より低くなる。ミストタンク５内上部の２次ミスト１２は、差圧（Ｐ７−Ｐ３）によって、第２ベンチュリ管９内に押し出され主空気と混合され、オイルミスト・空気混合体１３となって第２ベンチュリ管９から送出される。これが第３工程である。【００２０】ここで、第１工程から送出されるオイルミスト・空気混合体に含まれるオイルの流量をＶ、このうち第２工程で２次ミストとして捕集されるオイルの割合をｋとすると、第３工程に送出されるオイル流量はｋＶである。第１ベンチュリ管３に供給される空気流量をＷ１、第２ベンチュリ管９に供給される主空気の流量をＷ２とすると、第２ベンチュリ管９から送出されるオイルミスト・空気混合体１３の濃度Ｄは、
【数１】
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と表す事ができる。【００２１】空気の流量Ｗ１を制御して間接的にオイル流量Ｖを制御する本方式には、オイル流量を直接制御する既存特許に比べて利点がある。オイルは粘性があるために、流量調整弁やポンプで微少流量を制御することは極めて難しい。その点、空気はオイルに比べて粘性が低く、流量制御が容易である。また、空気の圧力差でオイルを押し上げる間接方式であるために、制御する空気流量はオイル流量の１０万倍以上になり、制御が簡単である。【００２２】第２工程では、１次ミスト１１が第１ベンチュリ管３に供給される空気と混合されながらミストタンク５内を対流する。オイルミストのうち、粒子径の大きなものは対流中に沈降し、粒子径の小さなもののみミストタンク５内上部に残る。これを２次ミストという。【００２３】第３工程では、第２ベンチュリ管９に大流量の高圧空気流を供給し、差圧（Ｐ７−Ｐ３）によって２次ミスト１２を第２ベンチュリ管９内に導入して、濃度の低いオイルミスト・空気混合体１３をつくる。この混合体が軸受等に供給される。第１工程、第２工程、第３工程を経るに従い、低濃度化、濃度の平準化、オイルミストの微細化および分布の均一化が進行する。【００２４】なお、ミストタンク５内の２次ミスト１２と空気が第２ベンチュリ管９内に流出しても、ミストタンク５には圧力Ｐ５の空気が第１ベンチュリ管３から絶えず供給されるので、ミストタンク５内は常に圧力Ｐ７に保たれる。したがって、ミストタンク５は密閉構造とすることができ、外部と完全に遮断できる。密閉構造は埃等の進入を防ぐうえで重要である。【００２５】軸受等に供給するオイルミスト・空気混合体１３の流量を調節する方法、および混合体の流量とは独立に濃度を調節する方法について述べる。式１において、オイルミストの捕集率ｋはミストタンク５の大きさや形状によって決まるので、簡単に調節することはできない。第１ベンチュリ管３に供給する空気の流量Ｗ１と、第２ベンチュリ管９に供給する空気の流量Ｗ２の比（Ｗ２／Ｗ１）は１００倍以上であるから、
【数２】
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となる。【００２６】オイルミスト・空気混合体１３の流量を調節するには、第２ベンチュリ管９に供給する空気の流量Ｗ２を、濃度Ｄを調節するにはオイル流量Ｖを制御すればよい。
【実施例２】
【００２７】第１ベンチュリ管３に供給する空気流量を流量調整弁２ｂで調節して、オイル導通管４開口部より流出するオイル６の流量を制御する場合、空気流量が減少するにつれて第１ベンチュリ管３内の圧力Ｐ６が増加する。差圧（Ｐ７−Ｐ６）が小さくなると、オイル６には重力があるために、流出しなくなる。すなわち、図２に示すような不感滞がある。【００２８】この欠点を改めるために、流量制御弁に代えて間欠空気制御弁１０を使用する。図４は、第１ベンチュリ管３に流入する空気流量の制御に使用する流量制御弁を電磁力等で作動する間欠空気制御弁１０に置き換えた実施例２のブロック図を示す。間欠空気制御弁１０で圧力Ｐ５のパルス状の空気流をつくり、第１ベンチュリ管３に供給する。空気は間欠的にしか流れないが、確実な差圧を瞬間的につくり、オイル６を確実に流出させることができる。第１ベンチュリ管３内に流出するオイル流量は、図３に示すように空気パルスの周波数またはパルス幅を制御することにより制御する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】僅かのオイルミストを多量の空気に混合した濃度の低いオイル・空気混合体をつくって供給する事により、工作機械の主軸回転速度の高速化に対応したミスト供給装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１のブロック図
【図２】パルス幅とミスト濃度の関係を示した図
【図３】空気流量とオイル流量の関係を示した図
【図４】実施例２のブロック図
【符号の説明】
【００３１】１  圧縮空気供給源
２ａ  流量調整弁
２ｂ  流量調整弁
３  第１ベンチュリ管
４  オイル導通管
５  ミストタンク
６  オイル
７  ２次ミスト導通管
８ａ  圧力調整弁
８ｂ  圧力調整弁
９  第２ベンチュリ管
１０  間欠空気制御弁
１１  １次ミスト
１２  ２次ミスト
１３  オイルミスト・空気混合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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