JP2000088433A - 冷風加工用の冷却空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズルから加工部位へ吐出する冷却空気の流量
調節および冷却空気の供給停止を自由に行うことがで
き、しかも冷却空気供給装置からの排出冷却空気を工場
内外の被冷却機器に供給できて冷熱を無駄にすることな
く、有効に利用できて省エネルギ化を期せる冷風加工用
の冷却空気供給装置を提供する。 【解決手段】冷凍機からの冷媒が膨張弁６を経て冷却コ
イル３ａに供給される空気冷却器３の空気入口に、乾燥
圧縮空気を供給する空気流入管１が流量計２を介して接
続され、前記空気冷却器３の空気出口に一端が接続さ
れ、温度調節器８を途中に備える送気管７の他端に冷却
空気吐出用のノズル１１を備え、同送気管７における前
記ノズル１１近傍に流量調整弁１０を設けるとともに、
通常は閉ざされているが前記流量計により検知される空
気流量が予め設定された流量範囲の下限値になると開成
され、上限値になると閉止される開閉弁１４と定流量弁
１５とを途中に備える排気管１３を、前記送気管７の温
度調節器８と流量調整弁１０との間から分岐せしめて被
冷却機器１６に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば研削加工や
切削加工等において加工部位に冷却空気を供給する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】金属製品等を研削加工や切
削加工する際に、砥石や切削治具と被加工物との間に−
１℃以下の冷却空気を研削あるいは切削用の微量の油と
ともに吹き付ける冷風加工が従来から行われている。

【０００３】従来の冷風加工に用いられている冷却空気
供給装置は、図４に示すように予め除塵、乾燥された圧
縮空気を空気流入管３０から空気冷却器３１に送って冷
却し、温度調節器３２に所要の温度に調節して送気管３
３の先端ノズル３４から冷却空気を加工部位に吹き付け
るものとしてある。

【０００４】前記空気冷却器３１においては冷却コイル
３１ａに圧縮機３５、凝縮器３６よりなる冷凍機からの
冷媒が膨張弁３７を経て供給されるようになっており、
ノズル３４から吐出する冷却空気の風量はあまり大にす
る必要がないので、前記圧縮機３５にはアンローダのな
い小型のものを使用している。なお、同図において符号
３８は流量計を示す。

【０００５】ノズルから吐出する冷却空気の流量を制御
するには、前記送気管３３の途中に流量調整弁を設けれ
ばよいが、吐出流量を小にしたり、あるいは冷却空気の
吐出を一時中断して流量を０にすると前記圧縮機３５は
アンローダがないものなので、冷凍機の運転が不安定に
なったり、液バックを起こして圧縮機が損傷するという
問題点がある。

【０００６】冷凍機を安定して運転させるには、前記送
気管３３の途中から排気管を分岐せしめ、加工部位への
冷却空気の供給量が小である場合には、排気管から冷却
空気の一部または全部を外部に放出し、空気冷却器に一
定以上の空気を流過せしめる必要がある。

【０００７】しかし、排気管からの冷却空気の放出量を
調節するのはバルブの調節等の操作が煩雑で正確に調節
するのが困難であり、しかも冷却空気をそのまま外部に
放出するのは冷熱の無駄であった。

【０００８】ところで、冷風加工を行う工場において
は、工場内外の冷房や各種冷却プロセス用の冷却装置、
あるいは工場内設置機器用の冷却装置など冷熱を多く必
要とし、特に夏場においては移動式スポットクーラーを
用いて工場内設置機器の冷却を行わなければならないよ
うな場合さえある。

【０００９】そこで、本発明は工場内外における上述の
ような冷熱の需要に着目し、ノズルから吐出する冷却空
気の流量調節および冷却空気の供給停止を自由に行うこ
とができ、しかも冷却空気供給装置からの排出冷却空気
を工場内外の被冷却機器に供給できて冷熱を無駄にする
ことなく、有効に利用できて省エネルギ化を期せる冷風
加工用の冷却空気供給装置を提供できるようにした。

【００１０】

【本発明の構成】上記目的を達成するために、本発明に
係る冷風加工用の冷却空気供給装置は、冷凍機からの冷
媒が膨張弁を経て冷却コイルに供給される空気冷却器の
空気入口に、乾燥圧縮空気を供給する空気流入管が流量
計を介して接続され、前記空気冷却器の空気出口に一端
が接続され、温度調節器を途中に備える送気管の他端に
冷却空気吐出用のノズルを備え、同送気管における前記
ノズル近傍に流量調整弁を設けるとともに、通常は閉ざ
されているが前記流量計により検知される空気流量が予
め設定された流量範囲の下限値になると開成され、上限
値になると閉止される開閉弁と定流量弁とを途中に備え
る排気管を、前記送気管の温度調節器と流量調整弁との
間から分岐せしめて被冷却機器に接続したものとしてあ
る。

【００１１】また、本発明に係る冷却空気供給装置は、
前記被冷却機器が空冷式凝縮器であり、前記排気管の先
端に、多数の吐出ノズルを有する吐出ヘッダを接続し、
吐出ノズルを前記凝縮器の冷媒コイルに臨ませたもの
や、前記被冷却機器が冷却塔からの冷却水往管の途中に
設けられた熱交換器であり、前記排気管の先端を熱交換
器の低温側入口に接続したものや、あるいは前記被冷却
機器が蓄冷装置におけるブラインタンクや氷蓄槽等の蓄
冷槽であり、同蓄冷槽内に設けた熱交換用のコイルの一
端に前記排気管の先端を接続したものとしてある。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る冷風加工用の冷却空気供
給装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細
に説明する。空気流入管１には、エアコンプレッサや工
場の圧縮空気配管から図示省略のエアフィルタやエアド
ライヤを経た乾燥圧縮空気が供給され、同空気流入管１
は後述する流量計２を途中に備え、空気冷却器３の冷却
コイル３ａ入口に接続されている。

【００１３】冷却コイル３ａには圧縮機４、凝縮器５よ
りなる冷凍機からの冷媒が膨張弁６を経て供給され、前
記空気流入管１から空気冷却器３内に流入する乾燥圧縮
空気は所要の温度に冷却され、空気冷却器３の空気出口
に一端が接続された送気管７へ送り出される。なお、冷
凍機にはホットガスバイパス運転が可能で、ある程度低
負荷の状態でも運転できるものを使用する。

【００１４】前記送気管７は温度調節器８、第１開閉弁
９、流量調整弁１０をこの順に備え、他端にノズル１１
を設けてあって、同ノズルを例えば研削加工や切削加工
等の加工部位に臨ませてある。

【００１５】前記第１開閉弁９は電磁弁としてあって、
通常は開かれているが、後述する一時中断用スイッチ１
２のＯＮ・ＯＦＦにより開閉されるものとしてあり、前
記流量調整弁１０は手動で自由に開度を調節できるもの
としてある。

【００１６】また、前記温度調節器８と第１開閉弁９と
の間における送気管７には排気管１３の一端を接続して
あって、同排気管１３は第２開閉弁１４を途中に備え、
定流量弁１５を介して他端を被冷却機器たる空冷式凝縮
器１６に接続してある。空冷式凝縮器１６は例えば工場
内外の冷房や工場内の冷却プロセス、工場内設置機器の
冷却に用いられる冷凍機の冷媒凝縮用のものとしてあっ
て、排気管１３の先端には多数の吐出ノズル２０、２０
を有する吐出ヘッダ１９を接続してあり、吐出ノズルを
前記空冷式凝縮器１６内の冷媒コイル１６ｂに臨ませて
あって、吐出ノズルから吹き出される冷却空気を前記冷
媒コイルへ吹き付けるようにしてある。

【００１７】前記第２開閉弁１４は電磁弁としてあっ
て、通常は閉ざされているが、前記流量計２にて検知さ
れる流量および一時中断用スイッチ１２の操作により開
閉制御されるものとしてあり、前記定流量弁１５は例え
ばニードル弁としてあって、予め設定された一定流量の
空気を被冷却機器１６側へ送り出すためのものとしてあ
る。

【００１８】次ぎに、前記第１開閉弁９および第２開閉
弁１４を開閉する構成について詳述する。第２開閉弁１
４は信号線１７ａ、１７ｂを介して流量計２に取り付け
た上限センサＳ₁ 、下限Ｓ₂ にそれぞれ接続されてい
て、上限センサＳ₁ は空気流入管１を流過する空気の流
量、すなわち空気冷却器に送られる空気の流量が予め設
定された所定の流量範囲の上限になると第２開閉弁１４
を閉止させる上限信号を、下限センサＳ₂ は前記所定の
流量範囲の下限になると第２開閉弁１４を開成させる下
限信号をそれぞれ出力するものとしてある。

【００１９】流量計２には各種のものがあるが、一例と
して、図示のごとく管体２ａ内を下から上へ流れる流体
の流量増減に応じ、流体よりも比重の大なる移動子２ｂ
が上下動する面積式流量計があり、本発明の装置におい
ては例えば前記面積式流量計の管体２ａの上部と下部の
所定の位置にそれぞれ前記上限センサＳ₁ と下限センサ
Ｓ₂ を取り付け、各センサには移動子が近づくとそれぞ
れＯＮになるセンサ、例えば磁気センサや光電センサを
用いる。

【００２０】また、第１開閉弁９と第２開閉弁１４はと
もに一時中断用のスイッチ１２に信号線１８ａ、１８ｂ
を介してそれぞれ接続されており、前記スイッチ１２は
例えば加工部位の近傍に設けられ、加工部位への冷却空
気の供給を一時中断する中断ボタン１２ａと、冷却空気
の供給が停止されている状態から通常の運転状態に復帰
させる復帰ボタン１２ｂとを備えている。

【００２１】一時中断用のスイッチ１２は中断ボタン１
２ａが押されるとＯＮになり、通常は開かれている第１
開閉弁９は閉止され、通常は閉ざされている第２開閉弁
１４は開成されるようにしてある。

【００２２】また、一時中断用のスイッチ１２は復帰ボ
タン１２ｂが押されるとＯＦＦになり、一時中断状態に
おいて閉ざされていた第１開閉弁９は開成され、同状態
において開かれていた第２開閉弁１４は閉止されるよう
にしてある。

【００２３】一時中断用のスイッチ１２は装置本体に設
けてもよいし、電波や赤外線等により加工部位の近傍か
ら遠隔操作できるワイヤレスタイプのものとしてもよ
い。なお、上述した実施例では流量計２からの上限、下
限信号や一時中断用のスイッチ１２の操作により各開閉
弁９、１４が開閉操作されるが、上限、下限信号やスイ
ッチの操作１２と同時に開閉弁を動作させるとハンチン
グを起こすおそれがあるので、リレータイマ等により１
０秒程度のタイムラグを設定するのが望ましい。

【００２４】次ぎに、上述のように構成された本発明に
係る冷却空気供給装置の作用を詳細に説明する。通常運
転においては、乾燥圧縮空気は空気流入管１により流量
計２を経て空気冷却器３に送られて冷却され、送気管７
により温度調節器８に送られて所要の温度（−３５℃程
度）に調節され、第１開閉弁９、流量調整弁１０を経て
ノズル１１から被冷却部たる加工部位に供給される。

【００２５】前記流量調整弁１０の操作によりノズル１
１から吐出される冷却空気の流量が減少して下限値以下
になり、流量計２の移動子２ｂが下限位置に達すると、
下限センサＳ₂ から下限信号が発せられて低流量運転に
なり、第２開閉弁１４が開成されて排気管１３に一定流
量（下限値以上）の冷却空気が流れ、同冷却空気は排気
管先端の吐出ノズル２０、２０から吐出されて空冷式凝
縮器１６内の冷媒コイル１６ｂに吹き付けられる。

【００２６】図示省略の圧縮機から冷媒流入管１６ａに
より空冷式凝縮器１６内の冷媒コイル１６ｂに流入した
冷媒は吐出ノズル２０、２０からの冷却空気と熱交換し
て冷却され、冷媒流出管１６ｃにより例えば工場内冷房
用の冷却器等へ送り出される。したがって、凝縮器から
送り出される冷媒は十分に凝縮温度が低下され、前記圧
縮機の出力を小ならしめることができて、小エネルギ化
を期せる。

【００２７】また、低流量運転の状態から流量調整弁１
０の操作によりノズル１１から吐出される冷却空気の流
量が増加して上限値以上になり、流量計２の移動子２ｂ
が上限位置に達すると、上限センサＳ₁ から上限信号が
発せられ、第２開閉弁１４が閉成されて通常運転に戻
り、空気冷却器を流過した空気はすべてノズル１１から
吐出される。

【００２８】上述したように、空気冷却器３を流過する
空気の流量は通常運転、低流量運転に拘らず、常に下限
値以上に維持され、冷凍機を安定した状態で運転するこ
とができるとともに、低風量運転時においては排気管１
３からの冷却空気が空冷式凝縮器１６へ送られて冷却空
気の冷熱が冷媒コイル内における冷媒の凝縮に無駄なく
利用される。

【００２９】次ぎに、ノズルからの冷却空気の供給を一
時中断せしめる場合の作用について説明する。一時中断
スイッチ１２の中断ボタン１２ａを押すと、通常運転時
において開かれていた第１開閉弁９が閉成されてノズル
への冷却空気の供給が止まり、一方、通常運転時におい
て閉ざされていた第２開閉弁１４が開成され、冷却空気
はすべて排気管１３に流入して第２開閉弁１４、定流量
弁１５を経て吐出ヘッダ１９に送られ、吐出ノズル２
０、２０から空冷式凝縮器１６内の冷媒コイル１６ｂへ
吹き付けられる。

【００３０】したがって、一時中断時においても前述し
た低風量運転時と同様に、空冷式凝縮器の冷媒コイル１
６ｂに流入した冷媒は吐出ノズル２０、２０からの冷却
空気により十分に凝縮温度が低下され、前記圧縮機の出
力を小ならしめることができて、小エネルギ化を期せ
る。

【００３１】この一時中断時においても、排出される冷
却空気の流量は定流量弁によって下限値以上の一定流量
になっており、したがって空気冷却器３にも冷凍機を安
定運転させるための最低流量の空気が流れる。

【００３２】一時中断スイッチ１２の復帰ボタン１２ｂ
を押すと、一時中断時において閉ざされていた第１開閉
弁９が開成されてノズル１１への冷却空気の供給が再開
され、一方、一時中断時において開かれていた第２開閉
弁１４は、通常運転であれば閉止され、低流量運転であ
れば開かれたままとなる。

【００３３】上述した実施例においては、被冷却機器が
空冷式凝縮器１６である場合の具体例について説明した
が、他の被冷却機器としては例えば冷却塔の冷却水循環
路の途中に設けた熱交換器や、蓄冷装置の蓄冷槽の場合
があり、以下各例について説明する。

【００３４】図２は被冷却機器が冷却塔２４からの冷却
水往管２５ａの途中に設けた熱交換器２７である場合の
具体例を示し、同図において符号２５ｂは各種冷却装置
の水冷式凝縮器２６等に冷却水を送る冷却水復管を示し
ている。

【００３５】熱交換器２７の低温側入口２７ａには本発
明に係る冷却空気供給装置の排気管１３の先端を接続し
てあり、低温側出口２７ｂには一端が外部に開口するエ
ア放出管１３ａの他端を接続してある。

【００３６】冷却塔２４においてノズル２４ａから散布
された冷却水は、充填材２４ｂの表面を伝って流れ落
ち、ファン２４ｃによって内部に吸入された外気と熱交
換され、冷却塔下部の冷却水タンク２４ｄに溜められ
る。なお、図中の符号２４ｅは冷却塔内の水が外部へ飛
散しないようにするためのエリミネータを示す。

【００３７】冷却水は冷却水ポンプＰを備える冷媒往管
２５ａにより熱交換器２７へ送られ、同熱交換器におい
て排気管１３からの冷却空気と熱交換することによって
さらに低温に冷却され、各種冷却装置の水冷式凝縮器２
６に送られ、水冷式凝縮器内の冷媒を凝縮せしめること
によって温度が上昇して、冷却水復管２５ｂにより冷却
塔へ戻される。

【００３８】水冷式凝縮器２６においては、冷媒流入管
２６ａから冷媒コイル２６ｂに流入した冷媒が冷却水に
より十分に冷却されて冷媒流出管２６ｃにより例えば工
場内冷房用の冷却器等へ送られる。

【００３９】夏場など外気の湿球温度が高い場合では、
冷却塔における冷却水の冷却が十分に行われず、冷却塔
出口における冷却水温度は比較的高いままであるが、冷
却水は冷却水往管２５ａに設けられた熱交換器２７にお
いて排気管からの冷却空気によって十分に冷却されてか
ら水冷式凝縮器２６等へ送られる。

【００４０】図３は蓄冷装置の蓄冷槽たるブラインタン
ク２８内のブライン２８ａを冷却する場合の具体例を示
し、ブラインタンク内には排気管１３の先端に接続され
た熱交換用のコイル２９が設けられていて、同コイルの
先端はブラインタンクの外部に開口している。

【００４１】図示省略の冷却装置により冷却され、ブラ
イン流入管２８ｂによりブラインタンク２８内に流入し
て蓄えられたブライン２８ａは、排気管１３から熱交換
用コイル２９内に供給される冷却空気によりさらに冷却
され、ブライン流出管２８ｃにより、必要に応じて例え
ば工場内冷房用の冷却器へ送られる。したがって、冷却
空気供給装置からの冷熱を無駄にすることなく蓄えるこ
とができる。

【００４２】一方、排気管１３から熱交換用コイル２９
に流れ込んでブラインと熱交換した後の冷却空気は同コ
イルの先端から外部へ放出される。なお、前記蓄冷槽は
ブラインタンクでなく、氷蓄熱槽等の他の冷却媒体を蓄
えるものであってもよい。

【００４３】上述した各実施例においては排気管１３か
らの冷却空気を被冷却機器へ送るようにしてあるが、送
気管７の先端ノズル１１から加工部位に供給された冷却
空気を回収し、回収エア中の油や研削、切削屑をエアフ
ィルタで取り除き、排気管内の冷却空気とともに被冷却
機器へ供給する場合もある。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る冷却空気供給装置は、送気
管に設けた流量調整弁を操作することによりノズルから
の冷却空気吐出量を自由に調節することができ、しかも
前記流量調整弁の操作によりノズルからの冷却空気吐出
量が小になると、流量計のセンサから出力される流量の
下限信号により排気管にも冷却空気が流され、空気冷却
器を流れる空気の流量を一定の値以上に保つことがで
き、したがってノズルから冷却空気吐出量の増減に拘ら
ず空気冷却器には常に一定流量以上の空気が供給され、
負荷の減少に起因する冷凍機の運転不良や圧縮機の損傷
を防止することができ、冷却空気を安定して供給するこ
とができる。

【００４５】しかも、前記排気管への冷却空気は空冷式
凝縮器等の被冷却機器へ送られ、冷熱を無駄にすること
なく利用することができ、省エネルギ化を期せる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷却空気供給装置の実施例を示す
構成図。

【図２】冷却塔からの冷却水を冷却する場合の具体例を
示す構成図。

【図３】ブラインタンク内のブラインを冷却する場合の
具体例を示す構成図。

【図４】従来の冷却空気供給装置の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１ 空気流入管 ２ 流量計 ３ 空気冷却器 ３ａ 冷却コイル ４ 圧縮機 ５ 凝縮器 ６ 膨張弁 ７ 送気管 ８ 温度調節器 ９ 第１開閉弁 １０ 流量調整弁 １１ ノズル １２ 一時中断スイッチ １３ 排気管 １４ 第２開閉弁 １５ 定流量弁 １６ 空冷式凝縮器 １７ａ、１７ｂ 信号
線 １８ａ、１８ｂ 信号線 １９ 吐出ヘッダ ２０ 吐出ノズル ２４ 冷却塔 ２５ａ 冷却水往管 ２５ｂ 冷却水復管 ２６ 水冷式凝縮器 ２７ 熱交換器 ２８ ブラインタンク ２９ 熱交換用コイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍機からの冷媒が膨張弁を経て冷却コイ
   ルに供給される空気冷却器の空気入口に、乾燥圧縮空気
   を供給する空気流入管が流量計を介して接続され、前記
   空気冷却器の空気出口に一端が接続され、温度調節器を
   途中に備える送気管の他端に冷却空気吐出用のノズルを
   備え、同送気管における前記ノズル近傍に流量調整弁を
   設けるとともに、通常は閉ざされているが前記流量計に
   より検知される空気流量が予め設定された流量範囲の下
   限値になると開成され、上限値になると閉止される開閉
   弁と定流量弁とを途中に備える排気管を、前記送気管の
   温度調節器と流量調整弁との間から分岐せしめて被冷却
   機器に接続してなる冷風加工用の冷却空気供給装置。
2. 【請求項２】前記被冷却機器が空冷式凝縮器であり、前
   記排気管の先端に、多数の吐出ノズルを有する吐出ヘッ
   ダを接続し、吐出ノズルを前記凝縮器の冷媒コイルへ臨
   ませてなる請求項１に記載の冷風加工用の冷却空気供給
   装置。
3. 【請求項３】前記被冷却機器が冷却塔からの冷却水往管
   の途中に設けられた熱交換器であり、前記排気管の先端
   を熱交換器の低温側入口に接続してなる請求項１に記載
   の冷風加工用の冷却空気供給装置。
4. 【請求項４】前記被冷却機器が蓄冷装置におけるブライ
   ンタンクや氷蓄槽等の蓄冷槽であり、同蓄冷槽内に設け
   た熱交換用のコイルの一端に前記排気管の先端を接続し
   てなる請求項１に記載の冷風加工用の冷却空気供給装
   置。