(57)【要約】      （修正有）【課題】最初に、細かい液体の粒子を含むエアロゾルを経済的に生成でき、噴霧および搬送が行われる際に適用場所への全ての過程において、搬送距離が長くともこのエアロゾルの濃度が維持されるような装置を提供する。【解決手段】エアロゾルの噴霧を行う噴霧器と、液体の供給部に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続され、液体を供給するポンプを有する液体供給ラインと、圧力ガス供給源に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続されたガス供給ラインと、前記噴霧器から噴霧される噴流の軌跡に設けられた、穴の開いた少なくとも１つの壁部であって、予め設定された大きさの液体の粒子を通過させ、それよりも大きい液体の粒子を分離させるような壁部と、を有する噴霧機構と、前記圧力スペースを、エアロゾルにより濡らされるべき処理箇所に接続させるエアロゾルラインと、を備えている。【選択図】図１
2009226402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の粒子をガス流の中に含むようなエアロゾルの生成および噴霧を行い、このエアロゾルを潤滑箇所に的確に供給するような装置であって、
液体の供給部と、この供給部における液体の高さレベルの上方にある圧力スペースとを有する容器と、
前記供給部における液体の高さレベルの上方にある圧力スペースに配置された噴霧機構であって、エアロゾルの噴霧を行う噴霧器と、前記液体の供給部に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続され、液体を供給するポンプを有する液体供給ラインと、圧力ガス供給源に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続されたガス供給ラインと、前記噴霧器から噴霧される噴流の軌跡に設けられた、穴の開いた少なくとも１つの壁部であって、予め設定された大きさの液体の粒子を通過させ、それよりも大きい液体の粒子を分離させるような壁部と、を有する噴霧機構と、
前記圧力スペースを、エアロゾルにより濡らされるべき処理箇所に接続させるエアロゾルラインと、
を備えた装置。
【請求項２】
穴の開いた壁部は円筒形であり、噴霧器のノズルヘッドはこの穴の開いた壁部の中央に配置されているとともに、前記穴の開いた壁部に向かって外方全周にエアロゾルを噴霧するよう配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
穴の開いた少なくとも１つの他の壁部は、穴の開いた一の壁部の下流側に、この壁部から離間して配置されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
穴の開いた３つの円筒形の壁部が、ノズルヘッドの周りに同心となるよう配置されている、請求項２または３記載の装置。
【請求項５】
穴の開いた壁部は、最大で５００μｍの直径の穴、好ましくは２００μｍまたはそれ以下の直径の穴を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
穴の開いた壁部の穴は規則的なパターンで配置され、これらの穴は、穴の直径よりも小さい幅のウェブにより互いに分離している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
穴の開いた壁部の穴は菱形、六角形または円形である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
穴の開いた壁部の穴は、ハチの巣のように相互に埋め合わせを行うような複数の列に配置されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
噴霧機構のノズルヘッドは、ねじり本体が内部に設けられた混合チャンバーを備え、ねじり本体は、そらせ板の表面とともにねじり本体の外周に設けられた少なくとも１つの螺旋形の溝を有し、ガス／液体の流れにねじりを発生させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
液体の流れは細長いホースを通ってノズル部材の中央の穴に入り、更に螺旋形の溝のそらせ板の表面に送られる、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ノズルヘッドは、排出開口の環状部分に形成されたノズル口を備え、それはノズル口に挿入された噴流そらせ本体のそらせ板の表面に向いており、穴の開いた壁部の方向に流出した噴流を案内させる、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
液体は、最小限の量の潤滑技術で使用されるオイルであり、ガスは、圧縮空気である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
穴の開いた壁部はシート材料より形成され、とりわけ０．５ｍｍより小さい厚さの壁部を有するステンレス鋼板より製造される、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
噴霧器および穴の開いた１または複数の壁部を有する噴霧機構は、容器内で固定された状態で配置される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
ガス操作圧力は、１バール〜７バールの範囲内の大きさに調整することができる、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の粒子をガス流の中に含むようなエアロゾルの生成および噴霧を行い、このエアロゾルを潤滑箇所に的確に供給するような装置に関し、とりわけ、材料の処理プロセスが行われる箇所、例えば切断または変形の対象物の場所に、微量の潤滑オイルが供給されなければならないような、最小限の量の潤滑技術で使用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等のこの種の公知の装置においては、ガスおよび液体の混合体を生成するような噴射装置が設けられている。ここで、ガスおよび液体の混合体は、排出口からガス／液体の噴流の態様で排出し、階段状ピラミッドのような衝突体の表面に衝突し、このことによりガス／液体の霧（ミスト）が形成される。
【０００３】
ガス／液体の混合体を生成する他の公知の装置は、噴霧器の原理に従って動作を行う。ここで、噴霧器により発生するガス／液体の噴流は、駆動手段により回転動作を行っているピラミッドの頂点に噴霧される（引用文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９８／２８０８５号（ＷＯ９８／２８０８５）
【特許文献２】ドイツ実用新案第２０３０９４５２号（ＤＥ２０３０９４５２Ｕ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズルのような噴霧器から排出されるガスの流れの中に含まれる液体の粒子は、１μｍまたはそれよりも小さい次数のような、非常に小さいものでなければならない。このため、この液体の粒子は、出来る限りの長い距離において噴霧後は浮動状態に維持され、適用場所に直接的に送られる。
【０００６】
本発明の目的は、最初に、細かい液体の粒子を含むエアロゾルを経済的に生成でき、噴霧および搬送が行われる際に適用場所への全ての過程において、搬送距離が長くともこのエアロゾルの濃度が維持されるような装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、上述のような目的を達成できる。請求項１は、以下のような装置を特定する。
【０００８】
液体の粒子をガス流の中に含むようなエアロゾルの生成および噴霧を行い、このエアロゾルを潤滑箇所に的確に供給するような装置は、
１．１  液体の供給部と、この供給部における液体の高さレベルの上方にある圧力スペースとを有する容器
１．２  前記供給部における液体の高さレベルの上方にある圧力スペースに配置された噴霧機構であって、
１．２１  エアロゾルの噴霧を行う噴霧器と、
１．２２  前記液体の供給部に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続され、液体を供給するポンプを有する液体供給ラインと、
１．２３  圧力ガス供給源に一端が接続され、前記噴霧器に他端が接続されたガス供給ラインと、
１．２４  前記噴霧器から噴霧される噴流の軌跡に設けられた、穴の開いた少なくとも１つの壁部であって、予め設定された大きさの液体の粒子を通過させ、それよりも大きい液体の粒子を分離させるような壁部と、
を有する噴霧機構と、
１．３  前記圧力スペースを、エアロゾルにより濡らされるべき処理箇所に接続させるエアロゾルラインと、
を備えている。
【０００９】
本発明による装置は、最も小さい寸法の液体の液滴を含むエアロゾルを提供でき、この液体の液滴は、適用箇所、例えば切断プロセスまたは冷却の変形が行われる場所への長い搬送距離でもその寸法を維持することができる。噴霧は、噴霧器と穴の開いた壁部との間での相対的な移動なしに、そして電気エネルギーの入力なしに行うことができ、単にガス／液体の流れの圧力エネルギーにより行うことができる。空気等の使用されるガスの操作圧力は、個々の処理のケース（例えば切断やフライス加工）に基づいて、１バール（ｂａｒ）〜７バール（ｂａｒ）の間の値に調整される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態においては、穴の開いた壁部は円筒形であり、噴霧機構はこの穴の開いた壁部の中央に配置されているとともに、この噴霧機構は穴の開いた壁部に向かって外側方向の全周にエアロゾルを噴霧するよう配置されている。このような方法により、穴の開いた壁部の周囲に均一に分配されるエアロゾルの霧（ミスト）が、穴の開いた壁部の外側に放射状にある圧力スペース内に生成される。
【００１１】
霧（ミスト）内で運ばれる液体の粒子の大きさは、穴の開いた他の壁部を、最初に述べた穴の開いた壁部の外面の下流側かつ離間して配置することによって更に、連続的に減少させることができる。
【００１２】
実際のテストにより、穴の開いた３つの円筒形の壁部を噴霧器の周囲に同心円状に配置することによって、有用な実施形態が得られることがわかった。
【００１３】
穴の開いた一のまたは各々の壁部は、例えば特にステンレス鋼のような、望ましい形状に容易に曲げることができる耐食性の金属の薄いシート材料から形成されることが好ましい。穴の開いた壁部に設けられる穴は、５００μｍより小さい直径、好ましくは２００μｍより小さい直径の穴であることが好ましい。
【００１４】
穴の開いた壁部における穴は規則的なパターンで配置され、これらの穴は、穴の直径よりも小さい幅のウェブにより互いに分離していてもよい。テストにおいて成功した実施形態における穴は、菱形である。穴は、ハチの巣のように相互に埋め合わせを行うような複数の列に配置されていてもよく、また、穴は六角形または円形であってもよい。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態において、噴霧機構はノズルヘッドを備え、このノズルヘッドは、混合チャンバーおよびこの混合チャンバー内に設けられたねじり本体を有している。ドイツ実用新案第２０３０９４５２号（ＤＥ２０３０９４５２Ｕ１）に記載されるように、ねじり本体の外周にはそらせ板の表面とともに少なくとも１つの螺旋形の溝が形成されており、ガス／液体の流れにねじりを発生させるようになっている。
【００１６】
混合チャンバー内で準備されたガス／液体の混合体を、穴の開いた壁部の内周にできるだけ均一に噴霧するために、噴霧機構は、排出開口の環状部分に形成されたノズル口を備えていてもよい。この排出開口は、ノズル口に挿入された噴流そらせ本体のそらせ板の表面に向いており、穴の開いた壁部の方向に流出した噴流を案内するようになっている。
【００１７】
本発明は、以下の添付図面を参照して、実施例により以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるエアロゾルの生成および噴霧を行う装置の概略図である。
【図２】本発明による装置の噴霧器を示す、図４のラインＩＩ−ＩＩ矢視による軸に沿った断面図である。
【図３】図２による軸に沿った断面図における斜視図である。
【図４】図２に示す噴霧器の上面図である。
【図５】噴霧器のノズルヘッドの拡大図である。
【図６】図５のラインＶＩ−ＶＩ矢視による断面図である。
【図７】菱形の穴を有するような、本発明による穴の開いた壁部の一部を大きく拡大した部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、エアロゾルの生成および噴霧を行う装置全体を図示する。
【００２０】
この装置は、圧力に関して密閉された容器１を備えており、容器１の下部にはオイル供給部２が設けられている。また、オイル供給部２のオイルの高さレベル３の上方に、圧力スペース４が画定されている。高さレベル３の表面は、レベルセンサ５により測定され、圧力スペース４内の圧力は、圧力センサ６により測定される。
【００２１】
ソレノイドバルブ９が圧力信号ライン１０により圧力センサ６に接続されており、このソレノイドバルブ９は圧力源８から延びる圧縮空気供給ライン７に設けられている。圧縮空気供給ライン７は、概して参照番号１２により示される噴霧器の空気入口接続部分１１に接続される。圧力センサ６は、圧力の最大値が超過したり、圧力の最小値が過小となったりしたときに、それぞれ、圧縮空気の供給をオフやオンに切り換える機能を有している。操作圧力は、処理の個々のケースに応じて、１バール（ｂａｒ）〜７バール（ｂａｒ）の範囲内で調節することができるようになっている。
【００２２】
オイル供給ライン１４に接続されたオイル入口接続部分１３は、空気入口接続部分１１の下方に設けられている。オイル供給ライン１４の他端は、容器１内のオイル供給部２に接続されている。ギア（歯車）ポンプ１５がオイル供給ライン１４に設けられており、スイッチがオンとなっている状態で、このギアポンプ１５は、オイル供給部２からオイル入口接続部分１３を介して噴霧器１２にオイルを送るようになっている。予め設定された最小高さレベルよりも低くなったときに、レベルセンサ５は「容器に補給すること」という警報信号を発し、最大レベルよりも高くなったときに、レベルセンサ５は「オイルの供給を停止すること」という警報信号を発する。空気入口接続部分１１およびオイル入口接続部分１３は、それぞれ容器１の壁部を貫通して固定的に延びており、このため噴霧器１２は容器１内に固定された状態に置かれている。
【００２３】
ソレノイドバルブ９および空気入口接続部分１１の間において圧縮空気供給ラインに逆止弁１６が設けられている。また、ギアポンプ１５およびオイル入口接続部分１３の間においてオイル供給ライン１４に逆止弁１７が設けられている。
【００２４】
噴霧器１２には、鉛直方向における長手方向に沿って穴１８が設けられている。空気入口接続部分１１およびオイル入口接続部分１３は、この長手方向に延びる穴１８に開口しており、細長いホース１９の内部をオイルが流れるようになっている。オイルは、オイル入口接続部分１３および長手方向に延びる穴１８の下部を通ってノズルヘッド２０に流れるようになっている。ノズルヘッド２０で生成されるオイル／空気の混合体は、ノズルヘッド２０により、圧力スペース４内における外向きの全ての方向に放射状に噴霧される。ここで、混合体は、連続的に設けられた穴の開いた３つの壁部２７、２８、２９を介して通過するよう噴霧される。これらの穴の開いた３つの壁部２７、２８、２９は、３つの同心の円筒形の、穿孔された穴のパターンを有する薄肉のシートから構成される。このため、圧力領域４が、オイル／空気の混合体の、生成されたエアロゾルにより満たされる。
【００２５】
エアロゾルライン２１は、圧力スペース４から延びており、ボール弁２２により閉止されたり閉止されなかったりするようになっている。ボール弁２２は、空気作動ライン２３ａ、２３ｂを介してソレノイドバルブ２４により制御されるようになっている。ソレノイドバルブ２４は、圧力源８からの圧縮空気により、空気供給ライン７を介して操作されるようになっている。
【００２６】
前述したように、図２乃至図４は、噴霧器１２を拡大してかつ装置全体の他の構成要素とは別に示す。噴霧器１２の各々の構成要素は、図１におけるこれらの図よりも、より明確に示されている。たしかに、穴の開いた３つの壁部２７、２８、２９が設けられており、これらの壁部２７、２８、２９の穴を通って、ノズルヘッド２０内に形成されたオイル／空気の混合体が内部から外部に放射状に噴霧されるようになっている。大きな液滴は、穴の開いた壁部２７、２８、２９の小さな穴を通過することができないようになっている。代わりに、これらの大きな液滴は、穴の開いた壁部において分離される。一方、穴を通過したオイルの小さい液滴は更に細かくなり、このため圧力スペース４内に最終的に形成されるエアロゾル内で浮遊することとなる。
【００２７】
図２および図３により、噴霧器１２が上部ケーシング部分２５を備えていることがわかるであろう。上部ケーシング部分２５は、空気入口接続部分１１およびオイル入口接続部分１３を有しているとともに、長手方向に延びる穴１８およびノズルヘッド２０を有している。また、噴霧器１２は、上部ケーシング部分２５と同軸の下部ケーシング部分２６を備えている。
【００２８】
２つのケーシング部分２５、２６は、同軸の栓２５ａ、２６ａをそれぞれ有している。これらの栓２５ａ、２６ａは反対方向に向いており、これらの栓２５ａ、２６ａの間には、最内側の穴の開いた壁部２７が保持されている。さらに、上部および下部ケーシング部分は、同軸の、放射状に外部に延びるよう配置された肩部２５ｂ、２６ｂを有している。これらの肩部２５ｂ、２６ｂは、中間の穴の開いた壁部２８を支持している。最後に、上部ケーシング部分２５は外部フランジ２５ｃを有しており、下部ケーシング部分２６は外部肩部２６ｃを有している。そして、フランジ２５ｃおよび肩部２６ｃは同軸に位置合わせされ、これらのフランジ２５ｃおよび肩部２６ｃにより外側の穴の開いた壁部２９が保持されるようになっている。
【００２９】
上部および下部ケーシング部分２５、２６は、それぞれ、３つのネジ３１により固く接続されている。これらのネジ３１は、鎖線で示す円Ｘに等間隔で設けられている。このため、これらの上部および下部ケーシング部分２５、２６の間に、穴の開いた壁部２７、２８、２９が固く保持される。図２および図６に示すように、ノズルヘッド２０は上部ケーシング部分２５内に固く装着されている。
【００３０】
図５および図６で拡大して示すように、噴霧器１２のノズルヘッド２０は、ねじり本体３３を受けるためのノズル部材３２を有している。オイルを搬送する細長いホース１９の内端部は、ねじり本体３３により形成される中央の穴３４の隙間に入れられる。螺旋形の溝３５がねじり本体３３の外周面に形成されており、溝内で流れのねじれを生じさせるためにバッフル面（流れの調節面）が設けられている。溝３５は、ねじり本体３３内で中央の穴３４とともに横方向穴３６に連通している。このため、ガスおよび液体が溝の内部でねじり効果および圧力によって十分に混合することができる。このためには、圧縮空気が溝３５の内部、ならびに細長いホース１９と中央の穴３４との間の隙間の内部に、矢印「ａ」および「ｂ」の方向に導入される。
【００３１】
螺旋形の溝３５は、下方にある前面壁部３７を介して、ノズルヘッド２０の混合チャンバー３２ａに開口している。オイル／空気の混合体は、ノズル部材３２のノズル口３９に形成された排出開口の環状部分３８を通って流れ、そらせ板ヘッド４０の鈍角のそらせ板の表面４１に衝突する。このそらせ板ヘッド４０は、ネジのトラニオン（ｔｒｕｎｎｉｏｎ）４２によりノズル口３９内のネジ穴に取り付けられている。
【００３２】
排出開口から流出した混合噴流は、円筒形の穴の開いた壁部２７に対して、ほぼ放射状方向に（図６の点線参照）、そらせ板の表面４１から外方に送られる。より大きな液滴は分離され、他の穴の開いた壁部２８、２９の穴を通って噴流は流れ続け、圧力スペース４に入る。最終的に、最も小さな分割されたオイルの液滴を含むようなエアロゾルが形成される。この液滴の最も小さい寸法は、１μｍよりも小さい大きさの次数であり、より好ましくは０．５μｍ以下の範囲内にある。このため、圧力スペース４内で得られるエアロゾルは、最終的に、エアロゾルライン２１およびボール弁２２を通って流れ、処理領域に送られる。この処理領域は、切断、または冷却による変形が行われる場所であり、例えば３０ｍまたはそれ以上の距離のような、非常に大きな距離だけ離れて設けられている。エアロゾルは、全過程において、圧縮空気内の小さなオイル粒子の浮遊した状態を損なうことなく、運ばれる。
【００３３】
上述した明細書、特許請求の範囲および図面に開示される特徴は、個々の、およびそれらを組み合わせた様々な改良において、本発明を理解するための本質的なものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2009226402000001.pdf