(57)【要約】【課題】小型、構造が簡単で温度変化が少なく、さらには空気等にも応用できる温度制御装置用減衰器を提供。【解決手段】蓄熱体としての液体２を貯留するタンク３内に蛇行又は／及び螺旋の流体管路４を埋没させ、流体管路の入口４ａに温度制御された流体２１を流入し、出口４ｂから加工機械２２に流体を供給するようにして、温度制御中は液体と流体管路内の流体との熱交換を行うが、液体とタンク外側との熱交換は微少又は行われていないようにする。さらに、タンクを断熱材５で覆う。または、流体の平均温度±３℃の恒温室内に設ける。さらには、ヒータ６、撹拌装置７を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱体としての液体と、該液体を貯留するタンクと、前記液体内に蛇行又は／及び螺旋に埋没された流体管路と、前記流体管路の両端に設けられた入口及び出口と、を備え、前記入口及び出口が前記タンクの外方に開口し、前記入口は温度制御された流体が流入され、前記出口は加工機械に前記温度制御された流体を供給する供給路に接続され、温度制御中は前記液体と前記流体管路内の流体との熱交換を行うが、前記液体と前記タンク外側との熱交換が微少又は熱交換が行われていないことを特徴とする温度制御装置用減衰器。
【請求項２】
前記タンクは断熱材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置用減衰器。
【請求項３】
前記温度制御装置用温度減衰器は前記温度制御された流体の平均温度±３℃の恒温室内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御装置用減衰器。
【請求項４】
前記タンク内にヒータが設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の温度制御用温度装置。
【請求項５】
前記タンク内に前記液体を撹拌する撹拌装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の温度制御用温度装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の温度制御装置用温度減衰器の前記液体を温度制御前に加熱又は冷却して、前記液体の温度を前記温度制御された流体の温度に近づけておくことを特徴とする温度制御装置用減衰器の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光学部品用金型等の高精度加工機械の静圧軸受に使用する静圧油、研削加工に使用する研削液、ミスト、空気軸受に使用する静圧空気等の流体の温度を制御する温度制御装置から流出される流体の温度変化を減衰させる温度制御装置用減衰器に関する。
【背景技術】
【０００２】
非球面、自由曲面加工機等の高精度加工機械では、高精度の加工を確保する一つの要素として温度変化による加工精度への影響を少なくするために静圧油、研削液、静圧空気、ミスト等の温度を一定にしている。例えば、特許文献１、２においては、図３又は図４に示すように、静圧油３９等を貯留する液槽３１内に、アキュムレータ３３、冷凍圧縮機３４、凝縮器３５、蒸発器３６、温度調節器３７を備えた冷却装置３０の蒸発器３６部分を液糟３１内に埋没させ、攪拌機３８により撹拌し温度制御を行っている。しかし、この温度制御は上限下限を定めて液温等がその間に入るように制御しているので一定温度ではなく、ある程度の温度変化が残る。そこで、図３に示す特許文献１の場合においては、じゃま板４１や多数の穴４２や、位相の異なる穴を通して流体を撹拌し温度を一定にする減衰槽４０が設けられている。この減衰槽４０に流体を通過させ、減衰槽内で静圧油３９を撹拌するような流れを生じさせ、減衰槽４０内での温度ムラを小さくして、温度調整精度の高精度化を図っている。また、図４に示すように、特許文献２の場合は、静圧油３９を液糟３１内からポンプ５１でくみ出し、さらにヒータ３２で微調整された後に減衰槽５０を通過するようにされている。しかし、特許文献２においては、減衰槽５０の具体的な構造の明示はない。
【０００３】
一方、特許文献３においては、特許文献２と同様ポンプからくみ出した後、密閉型減衰タンクを通過させる温度制御装置が紹介されているが、「密閉型減衰タンクは、温度変動幅を最小にするために減衰性をよくしたものであり、外部が断熱された一種のバッファーでもある」、「密閉型減衰タンクは、密閉された容器であり、熱が拡散することもないので、」との説明だけで、具体的な構造には触れていない。そこで、特許文献３中で述べられている特許文献４を参照すると、特許文献１とは若干異なるが、２つの液糟に分け、温度調整された第一の液糟から流体を孔あき管を通して隣の第二の液糟に導き、さらにじゃま板を設けて温度の均一化を図っている。従って、特許文献３のものはじゃま板、孔あき管を有する液糟を断熱材で覆った（密閉した）た減衰槽と予想される。
【特許文献１】特公平６−０１４２９９号公報  第３図
【特許文献２】特開平５−０９９２２７号公報  図１
【特許文献３】特開平５−２５３７９０号公報  図２、段落［００２６］、［００３３］
【特許文献４】特公平２−０４８３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の第２図に示すように、流体の温度は短いサイクルの温度ムラ（温度変化）と、それより周期の長い温度ムラがあり、短いサイクルのものは流体を小さく分割撹拌することにより比較的均一にし易いが、長い周期の流体の温度ムラを小さくするためには、減衰槽を複数設けたり、減衰槽のサイズを大きくする必要があるため、設備が複雑化し、大型となる等の問題があった。また、短いサイクルの温度ムラであっても、前述した孔やじゃま板の数を多く必要とし、複雑になるという問題があった。また、空気等の気体については、断熱圧縮や膨張等の影響が大きいため上述した液体用減衰槽等の利用は困難であった。
【０００５】
本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、周期の長短にかかわらず、温度ムラを小さくしてより温度変化の少ない流体を供給でき、さらには、小型で、構造の簡単な温度制御装置用減衰器を提供することである。また、空気等の気体にも応用できる温度制御装置用減衰器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、蓄熱体としての液体と、該液体を貯留するタンクと、前記液体内に蛇行又は／及び螺旋に埋没された流体管路と、前記流体管路の両端に設けられた入口及び出口と、を備え、前記入口及び出口が前記タンクの外方に開口し、前記入口は温度制御された流体が流入され、前記出口は加工機械に前記温度制御された流体を供給する供給路に接続され、温度制御中は前記液体と前記流体管路内の流体との熱交換を行うが、前記液体と前記タンク外側との熱交換が微少又は熱交換が行われない温度制御装置用減衰器を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００７】
即ち、本発明においては、従来のように流体を撹拌して熱交換させるのではなく、流体が通過する流体管路を通して、蓄熱体としてタンク内に貯留された液体と流体との間で熱交換を行う。流体の温度の高い部分が流体管路を通過しているときは流体の温度が液体側に伝達され、流体の温度の高い部分の温度が下がる。一方、流体の温度の低い部分が流体管路を通過しているときは液体側の熱が流体側に伝達され、流体の温度の低い部分の温度が上がる。これにより、短周期の温度ムラを容易に均一にできる。従来の場合は、流体そのものを撹拌するので、同じような温度の塊として互いに近傍に存在し、温度の異なる液塊同士での熱交換に携わる表面積が小さく熱交換率が悪い。これに対し、本発明においては、流体を流体管内に通すことにより、表面積を大きくして、熱交換を面積を容易に大きくできるので熱交換率がよく、温度ムラを短時間に均一化することができる。流体管路の液体中での表面積を確保するために、蛇行させたり、螺旋状にしたりして長さを確保する。また、液体とタンク外側との熱交換が微少又は熱交換が行われないようにしているので、高い温度が続く場合には液体に蓄熱され、低い温度が続く場合には液体から熱が流体に供給され、長周期の温度変化も均一化容易である。
【０００８】
なお、流体管路は径が小さい方が、また、長さも長い方が表面積が大きくなり好ましいが、流体抵抗等を考慮して適宜決定すればよい。また、温度変化の時間周期や比熱に応じて、最適な温度精度を実現するため、配管の長さや熱伝導率を選定することはいうまでもない。また、孔を開けたりじゃま板を用いないので、空気のような気体の場合でも膨張や圧縮が小さい又はないので、気体自体の温度変化が少ない。
【０００９】
液体とタンク外側との熱交換が微少又は熱交換を行われないようにするためには、請求項２に記載の発明においては、前記タンクは断熱材で覆われている温度制御装置用減衰器とした。断熱材で覆うことにより、液体の蓄熱効果が確保されるので、長周期の温度変化に対してより有効である。
【００１０】
かかる高精度の加工機械は機械装置自体が恒温室に設けられている場合が多い。この場合は、断熱材を設けなくても液体とタンク外側との熱交換量は微少である。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記温度制御装置用温度減衰器は前記温度制御された流体の平均温度±３℃の恒温室内に設けられている温度制御装置用減衰器とした。±３℃としたのはこの範囲を超えると蓄熱体としての液体のタンク壁部と流体管路壁との温度差を確保できず、流体の温度が恒温室温度により変化して本来の温度調整の範囲とは異なる値となるからである。なお、流体管路と液体とのみ熱交換できるように、流体管路はタンク壁とは接触させず、流体管路の径と同寸法以上できる限り離隔させるのが好ましい。
【００１１】
初期運転時には、液体が低温の場合がある。この場合は流体が流体管路を通過して液体の温度を上げ、安定した温度になるまでに時間を要する。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記タンク内にヒータが設けられている温度制御用温度装置とした。なお、ヒータに代えて、あらかじめ所定温度にされら液体をタンクに供給してもよいが、ヒータを内蔵することにより容易に調整できる。また、ヒータは流体の温度ムラ減衰中は使用しないのはいうまでもない。
【００１２】
均一化を促進するためには、液体温度を均一化するのが好ましい。そこで、請求項５に記載の発明においては、前記タンク内に前記液体を撹拌する撹拌装置が設けられている温度制御用温度装置とした。次々と通過していく流体を撹拌するのではなく、タンク内のみに貯留された所定量の液体を撹拌するので、均一化は容易である。なお、撹拌装置は液体内で羽等を回転させる撹拌翼を用いる。
【００１３】
かかる、温度制御装置用減衰器を用いて、作動させるには、請求項６に記載の発明においては、請求項１乃至５のいずれか一に記載の温度制御装置用温度減衰器の前記液体を温度制御前に加熱又は冷却して、前記液体の温度を前記温度制御された流体の温度に近づけておく温度制御装置用減衰器の使用方法とすればよい。これにより、容易に均一な温度の流体を得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、流体が通過する流体管路を通して、蓄熱体としてタンク内に貯留された液体と流体との間で熱交換を行い、流体管路を蛇行させたり、螺旋状にしたりして長さを確保し、熱交換を面積を大きくし熱交換率を上げ、温度ムラを均一化し、液体とタンク外側との熱交換が微少又は熱交換が行われないようにしているので、周期の長短にかかわらず、温度ムラを小さくしてより温度変化の少ない流体を供給でき、さらには、小型で、構造の簡単な温度制御装置用減衰器を提供するものとなった。また、従来のように、孔を開けたりじゃま板を用いないので、空気のような気体の場合でも膨張や圧縮が小さい又はなく、断熱膨張や圧縮による気体自体の温度変化が少ないので、空気等の気体にも応用できる温度制御装置用減衰器を提供するものとなった。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明においては、タンクを断熱材で覆い液体の蓄熱効果を確保し、長周期の温度変化に対してより有効としたので、高精度の温度制御ができるものとなった。一方、請求項３に記載の発明においては、断熱材に代え、温度制御装置用減衰器を温度制御された流体の温度±３℃の恒温室内に設けることにより温度の均一化を行うので、タンク構造が簡単で、配管、設置が容易である。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明においては、タンク内にヒータを設け、初期運転時に、ヒータにより液体を加温するようにしたので、速やかに本運転に移れるものとなった。また、請求項５に記載の発明においては、タンク内の液体を撹拌し、液体の均一化を促進できるので、通過する流体の温度がさらに均一化できるものとなった。また、請求項６に記載の発明においては、液体を温度制御前に加熱又は冷却して、液体の温度を温度制御された流体の温度に近づけておくようにしたので、温度管理が容易になり、待機時間も少なくなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。図１に示すように、温度制御装置２０は、静圧油３９を貯留する液槽３１内に、アキュムレータ、冷凍圧縮機、凝縮器、蒸発器３６、温度調節器等を備えた冷却装置３０の蒸発器３６部分を液糟３１内に埋没され、攪拌機３８により撹拌可能にされている。また、液糟３１内にヒータ５２が設けられ加熱できるようにされている。これ等を用いて静圧油３９の温度制御を行う。さらに、液糟３１内から、静圧油３９をポンプ５１でくみ出すことにより、温度制御された流体２１を供給するようにされている。
【００１８】
本発明の温度制御装置用減衰器１は、蓄熱体としての液体２と、液体を貯留するタンク３と、液体内に螺旋に埋没された流体管路４と、流体管路の両端に設けられた入口４ａ及び出口４ｂとを備えている。前記入口４ａ及び出口４ｂがタンク３の外方に開口し、入口は温度制御された流体２１が流入するようにされ、出口４ｂは加工機械２２に流体２１を供給する供給路２３に接続されている。タンク３の外側は断熱材５で覆われており、液体２とタンク３外側とを熱的に遮断している。タンク３内にヒータ６及び撹拌翼７が回転可能に取り付けられている。ヒータ６は電源及び制御装置６ａに接続され加熱制御できるようにされている。撹拌翼７の軸７ａはタンク３外に突出し、モータ８により回転可能にされている。
【００１９】
まず、流体２１の温度が所定温度より低い場合は所定の制御温度に達するまで、暖気運転又はヒータ５２により加熱される。一方、温度制御装置用減衰器１の液体の温度が所定温度より低い場合はヒータ６により加熱し、所定温度近傍に昇温する。一般には稼働後は加工機械で発生する熱が流体２１と共に戻り側２２ｂに戻り、温度制御装置２０の液糟３１内の温度を上昇させるので、冷却装置３０により温度制御が行われる場合が多い。
【００２０】
温度制御装置２０からポンプ５１で排出される温度制御された流体２１は、温度制御用減衰器１の入口４ａより流体管路４を通って出口４ｂより排出され、加工機械２２に供給される。流体２１は流体管路４を通過中に、液体２と熱交換し、流体の温度が高い場合は、液体に熱を与え、流体の温度が低い場合は液体から熱を奪う。液体２は流体管路４を通過する流体２１以外とは熱的に遮断されているので、流体２１の温度を均一化する。液体２を撹拌翼７で撹拌することにより、液体の温度を均一化し、流体との熱交換での温度をさらに均一化できる。流体２１は流体管路４を通過するので、熱伝達のための表面積を大きくでき、液体２との熱交換率が高く速やかに、均一となる。また、長周期の温度ムラであっても、液体２の蓄熱作用により均一化が促進される。これにより、温度が均一で安定した潤滑液等を供給できるので、加工機械２２の熱変形を無くし、高精度の加工を行うことができる。
【００２１】
次に本発明の他の実施の形態について説明する。図２は本発明を空気等の気体に使用した場合の温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。図２に示すように、温度制御装置６０は、図示しない圧縮機より供給される圧縮空気が流入する空気入り口６１、空気を浄化するラインフィルタ６２、ミストを吸収するミクロミストフィルタ６３、水分を除去するファインドライヤー６４、供給圧力を調整するレギュレータ６５を順次介して、熱交換器６６を通って温度制御された空気２１′が空気出口より排出するようにされている。熱交換器６６は蛇行して配置された空気２１′が通過する空気管を加熱又は冷却するサーモモジュール６７とサーモモジュールを冷却するヒートシング６８が設けられている。ヒートシング後方にファン６９が設けられ、ヒートシングを冷却できるようにされている。熱交換器６６には温度センサ７０が設けられており、温度調節器７１により直流電源７２を制御して、サーモモジュール６７を制御し、空気（流体）２１′の温度を制御する。温度が制御された空気２１′は空気出口７３より流出可能にされている。
【００２２】
温度制御装置用減衰器１は、前述した液体の場合と同様であるので、同符号を付し、説明の一部を省略する。温度制御装置６０から流出される温度制御された空気（流体）２１′は、温度制御用減衰器１の入口４ａより流体管路４を通って出口４ｂより排出され、加工機械２２に供給される。空気２１′は流体管路４を通過中に、液体２と熱交換し、空気の温度が高い場合は、液体に熱を与え、空気の温度が低い場合は液体から熱を奪う。液体２は流体管路４を通過する空気以外とは熱的に遮断されているので、空気２１′の温度を均一化する。液体２を撹拌翼７で撹拌することにより、液体の温度を均一化し、流体との熱交換での温度をさらに均一化できる。空気２１′は流体管路４を通過するので、熱伝達のための表面積を大きくでき、液体２との熱交換率が高く速やかに、均一となる。また、長周期の温度ムラであっても、液体２の蓄熱作用により均一化が促進される。じゃま板や小径孔を通過させることがないので、断熱膨張や断熱圧縮が少なく空気自体の温度変化も小さく、温度が均一で安定した空気やミスト等を供給できるので、加工機械の熱変形を無くし、高精度の加工を行うことができる。
【００２３】
なお、本発明温度制御装置用減衰器は１台の他複数台を直列に配置してもよい。また、冷却器やヒータ、温度制御装置は前述した例に限らず種々のものに適用できることはいうまでもない。又、流体管路にフィンを設ける等してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。
【図２】本発明を空気等の気体に使用した場合の温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。
【図３】従来の温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。
【図４】従来の温度制御装置及び温度制御装置用減衰器を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    温度制御装置用減衰器
２    液体
３    タンク
４    流体管路
４ａ  入口
４ｂ  出口
５    断熱材
６    ヒータ
７    撹拌装置
２１、２１′  温度制御された流体
２２  加工機械
２３  供給路
【図１】
2005081496.tif 000003
【図２】
2005081496.tif 000004
【図３】
2005081496.tif 000005
【図４】
2005081496.tif 000006