(57)【要約】【課題】軽便な方法で、切削（研磨）工具を冷却する冷風に切削用油剤を混合（ミスト化）できるようにする。【解決手段】切削（研磨）工具１０と前記工具１０へ冷却用の冷風を吹きつけるノズル１１間に、前記ノズル１１から吹き出す気流１７中に位置するように油剤ｆを放出する細管１２の一方の開口端１５を配置するとともに、前記細管１２の他方の開口端１６を挿通した油剤ｆ供給用の容器１３を設ける。そして、ノズル１１から工具１０へ冷風を吹き出させると、冷風の気流１７中に配置された細管１２の一方の開口端１５の周囲の圧力が低下し、冷風の気流１７による吸引力と大気圧とで容器１３内の油剤ｆは、細管１２の一方の開口端１５からノズル１１の気流１７中へ放出され、気流１７と混合されて工具を冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断（研磨）工具と前記工具へ冷却用の冷風を吹きつけるノズル間に冷却用の油剤を放出する細管と、前記細管へ油剤を供給する容器とからなり、
前記細管は、一方の開口端をノズルから工具へ吹きつける気流内に配置し、他方の開口端を容器内へ外壁の下方から連通あるいは、容器内の下方へ挿通した冷却用油剤の噴霧装置。
【請求項２】
切削（研磨）工具へ冷却用の冷風を吹き付けるノズルと、そのノズルへ冷風を供給する冷風源との間を接続する導管内に油剤を放出する細管と、前記細管へ油剤を供給する密閉容器と、その密閉容器内を加圧する圧力管とからなり、
前記細管は、一方の開口端を導管内の気流中へ配置し、他方の開口端を密閉容器内へ外壁の下方から連通あるいは容器内の下方へ挿通するとともに、圧力管の一方の開口端を導管の細管より上流に接続し、他方の開口端を密閉容器内の上方に配置して容器内の油剤面を加圧するようにした冷却用油剤の噴霧装置。
【請求項３】
上記容器に油面を検出するフロートスイッチを設けた請求項１または２に記載の冷却用油剤の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削（研磨）用の冷却用油剤の噴霧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削（研磨）加工には、大きく分けて乾式と湿式の２つの方法がある。乾式は、切削油を用いないで加工を行うもので、手間要らずで簡単ではあるが、加工面が切削時の熱の影響を受け易く、しかも、焼けや割れを生じることがある。そのため、加工面に冷風を供給して冷却しているが、冷却しても刃先と加工面との間に発生する粘性を解消することができず、加工精度が良くないという欠点がある。
【０００３】
一方、湿式は、切削油を加工面に流しながら加工を行うため、潤滑効果、冷却効果、洗浄効果が期待されるが、加工中に切削油が飛散し、作業環境を悪化させるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決する一つの方法として、（例えば、特許文献１）には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すようなものが記載されている。
【０００５】
図１０（ａ）は、冷風吹き出しノズル１と切削油の供給ノズル２を設け、供給ノズル２から供給される切削油を冷風で霧化しようとするものである。
【０００６】
しかし、この方法は、冷風吹き出しノズル１に切削油の供給ノズル２を並設した構造なので、冷風吹き出しノズル１から吹き出される冷風と、供給ノズル２から吹き出した切削油とが分離して一体となり難いため完全な霧化が難しく、切削油の供給量の制御も十分にできない問題があった。
【０００７】
そのため、図１０（ｂ）のように、冷風吹き出しノズル１にベンチュリー状の吸引部を設け、その吸引部にバルブを介して切削油のタンク３を接続し、そのタンク３に超音波振動子４を取り付けたものが記載されている。
【０００８】
この方法では、振動子４でタンク３内の切削油を霧化し、その霧化した切削油をベンチュリー状の吸引部で吸引し、冷気に一様に混合することで、潤滑効果、冷却効果、洗浄効果を維持しつつ、切削油の飛散も防止しようとするものである。
【特許文献１】特開平１０−８６０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記冷風吹き出しノズルにベンチュリー状の吸引部を設けたものでは、超音波振動子で霧化を図り、霧化を図ったものを吸引部へ吸引し、冷気に混合するので、均一な霧化が図れる。
【００１０】
しかしながら、そのためには、ベンチュリー状に絞った特殊なノズルを準備したり、超音波振動子を取り付けた切削油のタンクを準備しなければならない。また、超音波振動子には、駆動回路やコントロール手段も必要なので、装置自体も大がかりなものとなり、費用も掛かる問題がある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、もっと軽便な方法で有効な霧化を図れるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、切断（研磨）工具と前記工具へ冷却用の冷風を吹きつけるノズル間に冷却用の油剤を放出する細管と、前記細管へ油剤を供給する容器とからなり、前記細管は、一方の開口端をノズルから工具へ吹きつける気流内に配置し、他方の開口端を容器内へ外壁の下方から連通あるいは、容器内の下方へ挿通した構成を採用したのである。
【００１３】
このような構成を採用することにより、容器の油剤の油面には大気圧が付与される。一方、冷風を吹き付けるノズルの気流内に置かれた細管の端の開口端の周囲は、気流の流速に応じて圧力が低下する。そのため、容器内の油剤は細管の開口から気流中へ吸引され、吸引された気流は空気と混合し均一に霧化されて吹き付けられる。その際、吸引力は気流の流速、細管の開口の径及び容器の径とで適宜設定可能なので、霧化の量の設定も可能である。
【００１４】
また、このとき、切削（研磨）工具へ冷却用の冷風を吹き付けるノズルと、そのノズルへ冷風を供給する冷風源との間を接続する導管内に油剤を放出する細管と、前記細管へ油剤を供給する密閉容器と、その密閉容器内を加圧する圧力管とからなり、
前記細管は、一方の開口端を導管内の気流中へ配置し、他方の開口端を密閉容器内へ外壁の下方から連通あるいは容器内の下方へ挿通するとともに、圧力管の一方の開口端を導管の細管より上流に接続し、他方の開口端を密閉容器内の上方に配置して容器内の油剤面を加圧するようにした構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、密閉容器の油剤面には、細管よりも上流に接続した圧力管から冷風による圧力が付加される。一方、導管内の細管は、導管内の冷風による気流によって、開口端の周囲の圧力が低下する（ベルヌーイの定理）。そのため、細管を介して密閉容器の油剤が導管内の気流中へ吸引され、吸引された油剤は冷風の気流と混合され均一に霧化される。このとき、霧化の量は気流の流速、細管の開口の径及び容器の径、圧力管の径などによって適宜設定可能である。
【００１６】
その際、上記容器に油面を検出するフロートスイッチを設けた構成を採用すれば、油剤切れなども報知できる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のように構成したことにより、切削（研磨）の際に、潤滑効果、冷却効果、洗浄効果を維持しつつ、切削油の飛散を低コストで防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
この形態に示す冷却用油剤の噴霧装置は、図１及び図２に示すように切削（研磨）工具１０と前記工具１０へ冷却用の冷風を吹きつけるノズル１１間に冷却用の油剤ｆを放出する細管１２と、前記細管１２へ油剤ｆを供給する容器１３を設けた構成となっている。
【００２０】
前記ノズル１１は、例えば、冷凍装置、送風機などで構成される冷風源１４と接続されており、零下まで冷やした冷風を切削工具１０へ吹き付けることができる。
【００２１】
また、細管１２は、一方の開口端１５を前記ノズル１１から工具へ吹きつける気流１７内に配置し、他方の開口端１６を図２のように、容器１３の側面を貫通させて、容器１３内の下方へ挿通する構造となっている（図２では他端をＵ字に曲げて底面が開口を塞がないようにしてある）。
【００２２】
容器１３は、蓋付きの供給口２２を備えたもので、油剤ｆの量を容器外から把握できるように、フロート式の油面計１８（電池式でも可）を設けて、油剤の量を満タンとカラのランプ１９で表示できるようになっている。
【００２３】
なお、油剤ｆは、硫黄、燐、塩素などの添加剤入りのものや先の添加剤を除いた植物系のものなどどのようなものでも使用できる。
【００２４】
この形態は、上記のように構成され、図１のように、ノズル１１と工具１０の間のノズル１１から吹き出す気流１７中に、細管１２の一方の開口端１５を位置させるように配置した状態で、容器１３に油剤ｆを入れる。油剤ｆは、満タンランプ１９が点灯するまで入れる。これで装置の準備が整ったので、次に、冷風源１４を作動させてノズル１１から工具１０へ冷風を吹き出させる。すると、冷風の気流１７中に配置された細管１２の一方の開口端１５の周囲の圧力が低下する。このとき、容器１３内の油剤ｆの面は、大気圧による圧力が加わっており、この圧力と冷風の気流１７による吸引力とで容器１３内の油剤ｆは、細管１２の一方の開口端１５から気流１７中へ放出され、気流１７と混合される。このように油剤ｆは、気流１７中に吸い出されて気流１７と混合されるので、均一な霧化がなされ、切削工具１０を冷却することができる。
【００２５】
このとき、ノズル１１から放出される油剤ｆの量は、冷風の流速に依存し、細管１２の一方の開口端１５の径に依存するので、これらを適宜設定すれば、より油剤ｆの霧化を均一にするように調節できる。
【００２６】
このように、細管１２と容器１３とだけを用いた軽便な構成で均一な霧化が図れる。
【００２７】
第２実施形態の冷却用油剤の噴霧装置は、図３及び図４に示すように、切削（研磨）工具１０へ冷却用の冷風を吹き付けるノズル１１と、そのノズル１１へ冷風を供給する冷風源１４とを接続する導管２０と、その導管２０内に油剤ｆを放出する細管１２と、前記細管１２へ油剤ｆを供給する密閉容器１３’と、その密閉容器１３’内を加圧する圧力管２１とからなっている。
【００２８】
冷風源１４は、先に述べたのと同じ例えば、冷凍装置、送風機などで構成されるもので、零下まで冷やした冷風を発生することができる。
【００２９】
導管２０は、ここでは、両端に接合部を設けて、ノズル１１と冷風源１４間に接続できるようになっており、取り付けた導管２０は、取り外しも自由にできる。
【００３０】
また、導管２０は、図４のように密閉容器１３’の上部に対向した貫通孔を設け、その貫通孔に挿通している。
【００３１】
細管１２は、この形態では、図４のように、密閉容器１３’の中に設けており、一方の開口端１５を密閉容器１３’内の導管２０へ挿通して冷風源１４からの気流１７中へ配置している。また、他方の開口端１６をＵ字に曲げて密閉容器１３’の下方へ挿通してある。このとき、細管１２の導管２０内への挿通は、図５（ａ）のように垂直に挿入することもできるし、図５（ｂ）のように斜めに挿入して開口端をカットして、カットした端部を図のように水平にすることもできる。このように斜めに挿入したものは、斜めにカットされた開口の径が大きくなるので、油剤の導管への放出量を調整できる。
【００３２】
前記密閉容器１３’は、上面にシール蓋付きの油剤ｆの供給口２２’を設けて密閉度を保てるようにしたもので、先にも述べたように、上部に対向させた貫通孔を設けて導管２０を挿通しているため、その部分（導管と貫通孔との間）に、シールを施して空気漏れが起きないようにしてある。
【００３３】
そのため、ここでも油剤ｆの量を容器外から把握できるように、フロート式の油面計（電池式でも可）１８を設けて、油剤ｆの量を満タンとカラのランプ１９で表示できるようにしてある。
【００３４】
圧力管２１は、一方の開口端２３を細管１２より上流の導管２０に接続し、他方の開口端２４を密閉容器１３’の上方に配置して、油剤ｆ面より上になるように設けている。
【００３５】
なお、油剤ｆは、先に述べたとおり、硫黄、燐、塩素などの添加剤入りのものや先の添加剤を除いた植物系のものなどどのようなものでも使用できる。
【００３６】
この形態は、上記のように構成されており、図３のように、例えば、導管２０がノズル１１と冷風源１４とに接続された状態で、密閉容器１３’に油剤ｆを入れる。油剤ｆは、満タンランプ１９が点灯するまで入れる。次に、冷風源１４を作動させて導管２０に冷風を供給する。すると、図６の模式図に示すように、導管２０内を流れる冷風の気流１７の一部は圧力管２１に流れて密閉容器１３’内の油剤ｆ面に圧力を加える。一方、冷風の気流１７の主流は下流の導管２０に挿通された細管１２の一方の開口端１５に達すると、その流速によって前記開口端１５周囲の圧力を低下させる。そのため、吸引力が生じ、細管１２を介して密閉容器１３’内の油剤ｆを吸い上げる。その結果、圧力管２１からの圧力によって押された油剤ｆは、前記開口端１５から導管２０内へ吸い出され、吸い出された導管２０内で気流（冷風）１７と混合される。その結果、霧化が均一になされたのち、ノズル１１から放出されて、切削（研磨）工具１０を冷却することができる。
【００３７】
このとき、ノズル１１から放出される油剤ｆの量は、冷風の流速に依存し、細管１２と圧力管２１の開口の径に依存するので、これらを適宜設定すれば、より油剤ｆの霧化が均一になるように調整できる。
【００３８】
このように、細管１２と密閉容器１３’及び圧力管２１とを用いた軽便な構成で均一な霧化が図れる。
【実施例１】
【００３９】
図７に示すこの実施例は、導管２０が密閉容器１３’と別体の場合で、導管２０に細管１２と圧力管２１を装着するタイプのものである。そのため、配管の利便性を考えて密閉容器１３’への細管１２と圧力管２１の配管も密閉容器１３’の外から行うようにしたものである。
【００４０】
すなわち、細管１２は、一方の開口端１５を導管２０内の気流中へ配置し、他方の開口端１６を密閉容器１３’の外壁の下方へ連通するとともに、圧力管２１の一方の開口端２３を導管２０の細管１２より上流に接続し、他方の開口端２４を密閉容器１３’内の上方へ配置して密閉容器１３’の油剤ｆ面を加圧できるようにしてある。
【００４１】
他の構成及び作用効果は実施形態のものと同様なので、説明は省略する。
【００４２】
次に、この発明の噴霧装置の有効性を検証することにした。そのため、まず、図８（ａ）のように、エアーコンプレッサー５０とエアークーラー５１を冷風源１４として準備した。また開放タンク５２を開放容器１３として準備した。そして、圧力ゲージ５３と鋼管５４及びエアーホース５５と５ｍの断熱ホース５６を準備して、エアーコンプレッサー５０とエアークーラー５１間をエアーホース５５で接続し、エアークーラー５１と圧力ゲージ５３を断熱ホース５６で接続した。さらに、圧力ゲージ５３に鋼管５４を取り付けてノズル１１とした。次に、そのノズル１１とした鋼管５４の先端に、開放タンク５２に一端を挿入したキャピラリチューブ５７の他端を配置した。こうした装置を用いて、以下の実験を行った。
【００４３】
〔実験例１〕
この実験例では、開放タンク５２に油剤ｆとしてオイル（バーレルフリーズ３２Ｈ（ＶＧ３２）／日本興産株式会社製）を満たし、キャピラリチューブ５７の先端を図８（ｃ）のようにノズルの気流内に配置した。そして、下記のようにエアーコンプレッサー圧力とクーラー圧力を設定し、圧力ケージ５３で、鋼管（ノズル）５４の先端圧力が下記のように一定になるように測りながら、キャピラリチューブ５７の長さを一定（５０センチ）で径を変えて、その時のオイルｆの噴出をタンク５２の減少量から測定した。その結果を示す。
【００４４】
気温                              ８°
圧縮空気温度                      ０°
エアークーラ温度              −３６°
測定時間                        ６０分
エアーコンプレッサー圧力      ７Ｋｇ／平方センチ
クーラー圧力              ３．５Ｋｇ／平方センチ
ノズル先端圧力            １．５Ｋｇ／平方センチ
結果：
キャピラリー径            噴出量
０．８ｍｍ            約    ５ｍｌ
１．０ｍｍ            約  １０ｍｌ
１．２ｍｍ            約  ２０ｍｌ
であり、所要の噴出量が得られるので、この発明が有効であることが分かった。しかし、キャピラリーチューブ５７の径が０．２ｍｍ増すごとに噴出量が５→１０→２０ｍｌのように急激に増加することが分かった。この原因は、油剤の固有の粘性あるいは粒状性に原因があるのか考察するため、〔実験例２〕を行うことにした。
【００４５】
〔実験例２〕
このため、実験例２では、開放タンク５２に先程のオイルを入れた場合と、水を入れた場合で、噴出量の測定を行った。また、その際、水が凍ると困るので、図８（ａ）の鎖線で示すように、エアーコンプレッサ５０と圧力ゲージ５３をエアーホース５５で直接接続することにより、エアークーラ５１を除いた。また、キャピラリーチューブ５７に対する気流の作用を一定にするため、図８（ｂ）のようにセッティングして気流の真ん中に配するようにした。その他の条件は下記のとおりである。
【００４６】
オイルを使用
気温                              ９°
圧縮空気温度                      ０°
測定時間                        ６０分
エアーコンプレッサー圧力      ６Ｋｇ／平方センチ
ノズル先端圧力                １Ｋｇ／平方センチ
結果：
キャピラリー径            噴出量
０．８ｍｍ            約  １０ｍｌ
１．０ｍｍ            約  １５ｍｌ
１．２ｍｍ            約  ２０ｍｌ
次に、水を使用
気温                            １０°
圧縮空気温度                      ０°
測定時間                        ６０分
エアーコンプレッサー圧力      ５Ｋｇ／平方センチ
ノズル先端圧力            ０．５Ｋｇ／平方センチ
結果：
キャピラリー径            噴出量
０．８ｍｍ            約  ４００ｍｌ
１．０ｍｍ            約  ４８０ｍｌ
１．２ｍｍ            約  ６００ｍｌ
であった。これから、油剤ｆでは、キャピラリーチューブ５７の径と噴出量に比例関係が見られることが分かった。先の〔実験例１〕では、クーラー５１を使って温度を下げていたので、噴出量が比例しなかったと考えられる。また、水では、噴出量の増加から油剤ｆほどの比例関係は見られなかったが、噴出量の増加から粘性が噴出量に作用することが考えられた。
【００４７】
〔実験例３〕
さらに、密閉容器１３’と圧力管２１を用いたものについての有効性と冷風の影響を検証することにした。そのため、図９に示すように、開放タンク５２に代えて油剤ｆを満たした密閉タンク６０を使用し、その密閉タンク６０とエアークーラー５１とを圧力ホース６１で接続した場合と、鎖線のようにエアークーラー５１をパスして密閉タンク６０とエアーコンプレッサ５０とを圧力ホース６１で接続した場合とで噴出量を測定した。その際、キャピラリーチューブ５７は、鋼管５４と圧力ゲージ５３の間に挿入してこの発明と同様の構成となるようにしてある。
【００４８】
エアークーラー５１を使用して密閉容器に冷風による圧力を加えた場合
気温                              ７°
圧縮空気温度                      ０°
エアークーラ温度              −３６°
測定時間                        ６０分
エアーコンプレッサー圧力      ７Ｋｇ／平方センチ
クーラー圧力                  ４Ｋｇ／平方センチ
ノズル先端圧力                ２Ｋｇ／平方センチ
結果：
キャピラリー径            噴出量
０．８ｍｍ            約  ３０ｍｌ
１．０ｍｍ            約  ９０ｍｌ
１．２ｍｍ            約１７０ｍｌ
エアークーラー５１を使用しないで、常温風による圧力を加えた場合
気温                              ７°
圧縮空気温度                      ０°
エアークーラ温度              −３６°
測定時間                        ６０分
エアーコンプレッサー圧力      ７Ｋｇ／平方センチ
クーラー圧力                  ４Ｋｇ／平方センチ
ノズル先端圧力                ２Ｋｇ／平方センチ
結果：
キャピラリー径            噴出量
１．０ｍｍ            約２００ｍｌ
この結果から、所要の噴出量が得られることが分かり、この発明の有効性であることが分かった。また、先の実験と同様にキャピラリー径と圧力によって噴出量が増加することがわかる。そのため、使用する冷風の圧力の条件に基づいて細管１２の径を適宜設定する必要のあることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この形態では、主に切削（研磨）工具の冷却について述べたが、これ以外にも切断工具など油剤を使う他の工具の冷却に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態のブロック図
【図２】第１実施形態の斜視図
【図３】第２実施形態のブロック図
【図４】第２実施形態の斜視図
【図５】（ａ）、（ｂ）第２実施形態の要部の断面図
【図６】第２実施形態の作用説明図
【図７】第１実施例の斜視図
【図８】（ａ）実験装置を示すブロック図、（ｂ）（ａ）の要部の作用図、（ｃ）（ａ）の要部の作用図
【図９】実験装置を示すブロック図
【図１０】（ａ）、（ｂ）従来例の作用説明図
【符号の説明】
【００５１】
１０  工具
１１  ノズル
１２  細管
１３  容器
１３’  密閉容器
１４  冷風源
１５  一方の開口端
１６  他方の開口端
１７  気流
２０  導管
２１  圧力管
２３  一方の開口
２４  他方の開口
ｆ  油剤
【図１】
2005271170.tif 000003
【図２】
2005271170.tif 000004
【図３】
2005271170.tif 000005
【図４】
2005271170.tif 000006
【図５】
2005271170.tif 000007
【図６】
2005271170.tif 000008
【図７】
2005271170.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005271170.tif 000011
【図１０】
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