JP2007210055A - ミスト生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工具交換に伴うオイルホール径の変化に対応してミスト吐出し圧力を安定して適切な圧力に維持すると共に、サイズの大きい工具に適応してミスト吐出し量を増加させる。
【解決手段】液体と、ガス供給源２０からのガスとの供給を受けてミストを生成するミスト生成器１１と、液体と、ガス供給源からミスト生成器へガスを供給するガス供給路５から分岐し圧力制御部を介して減圧されて導かれたガスとの供給を受けてミストを生成する補助ミスト生成器４１と、ミスト生成器および補助ミスト生成器で生成されたミストをミスト合流部５０ｃで合流させて噴霧点に導く搬送流路５０ａ，５０ｂを備えている。圧力制御部は、ミスト合流部５０ｃの圧力がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率で減圧された圧力となるように、補助ミスト生成器４１の一次側圧力を制御する、例えばミスト合流部５０ｃをパイロット圧とした定比減圧弁３２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスと液体を供給してミストを生成し、この生成したミストを、搬送流路を介して搬送し目的物に向けて噴霧するミスト生成装置に関し、特にマシニングセンタ、旋盤等の工作機械の工具や被加工物を冷却および潤滑するためのミストを生成するのに使用されるミスト生成装置に関する。

ミスト（ガス中に含まれる液体微粒子）は、例えば医学の分野における吸入器、日常生活の分野における加湿器、洗浄または塗装剤への適用等、種々の技術の分野において広く用いられている。ミストはまた、工作機械の工具や被加工物の冷却や潤滑のためにも用いられている。例えば、機械加工にあっては、加工の間、工具と被加工物との間に高い摩擦力が作用し、この摩擦力によって多量の熱が発生する。従って、これらの部材間の摩擦を冷却潤滑媒体（冷却潤滑剤）を用いて減少させることが必要であり、これによって、これらの部材は同時に冷却される。

従来、この種の潤滑および冷却は、主に比較的多量の冷却潤滑剤を加工点に向けて噴射する方法を用いるのが一般的であった。しかしながら、この場合、一方では、過剰に供給された冷却潤滑剤が周囲に飛散し作業環境を悪化させる上に、冷却潤滑剤が多量に消費されるので、冷却および潤滑装置の稼動のコストが非常に高価なものとなり、他方では、環境上の理由から、使用済みの冷却潤滑剤を、複雑でコストのかかる方法で処分する必要があった。

このような問題に対処するため、近年、いわゆる最少量潤滑（ＭＱＬ）加工が実用化されており、工具や被加工物を冷却および潤滑するためのミストを生成するようにしたミスト生成装置が開発されている。
この種のミスト生成装置は、一般に、ガスと液体（冷却潤滑剤）の供給を受けてミストを生成するミスト生成部を有し、ミスト搬送流路を通して、ノズルもしくは工具のオイルホールからミストを加工点に噴霧するようになっている。

図７は、上述のミスト生成装置の特性曲線と搬送流路の抵抗曲線を併記した、いわゆるシステムカーブであり、ミスト生成装置が適正な運転条件で運転されている場合の一例を示す。
図７において、実線の曲線は、ミスト生成装置へのガス供給圧力をＰ_１とした場合における、ミスト生成装置の吐出し風量と吐出し圧力の関係を示すミスト生成装置の特性曲線Ａを示す。また、破線の曲線は、搬送流路の風量と圧力損失の関係を示すもので、搬送流路とノズルまたは工具のオイルホールの抵抗を合成した抵抗曲線Ｒ_１を示す。

この場合、ミスト生成装置の運転点は、特性曲線Ａと抵抗曲線Ｒ_１のバランスポイントである交点（運転点Ｃ_１）となり、ミスト生成装置の吐出し圧力はＰ_２、ミスト生成装置から吐出されるミスト風量はＱ_１となる。

上述のミスト生成装置を、例えばマシニングセンタ等の工作機械に使用する場合、工作機械は、ミストを工具のオイルホールを通して加工点に噴霧すると共に、加工毎に工具を自動的に交換するようになっている。このため、工具のサイズが異なる毎に工具のオイルホール径も異なり、工具のオイルホールから加工点に噴霧されるミストの吐出し圧力と噴霧速度が変化する。

図８は、図７に示す適正な運転状態から、工具をオイルホール径の大きい別の工具に交換してミスト生成装置を運転した場合、すなわち搬送流路の抵抗（抵抗曲線Ｒ_２）が適正な運転状態から小さくなった場合を示す。ミスト生成装置へのガス供給圧力Ｐ_１および抵抗曲線Ｒ_１は、図７の場合と同一である。このとき、ミスト生成装置は、特性曲線Ａと抵抗曲線Ｒ_２の交点（運転点Ｃ_１’）で運転され、ミスト生成装置の吐出し圧力はＰ_３、ミスト生成装置から吐出されるミスト風量は、図７の場合と同じくＱ_１となる。

図８を参照して判るように、この場合、工具のオイルホールから加工点に噴霧されるミストの吐出し圧力Ｐ_３が、適正な運転点における吐出し圧力Ｐ_２に比較して小さくなってしまう。そのため、工具のオイルホールから加工点に噴霧されるミストの噴霧速度が遅くなり、ミストの加工点への付着性と切粉等の排除能力が低下するという問題が発生する。また、サイズの大きい工具になってもミスト吐出し量が増えないので、ミスト吐出し量が工具サイズに対して不足し加工不良の原因となることがあるといった問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、工具交換に伴うオイルホール径の変化に対応してミスト吐出し圧力を安定して適切な圧力に維持すると共に、サイズの大きい工具に適応してミスト吐出し量が増加するようにしたミスト生成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のミスト生成装置は、液体と、ガス供給源からのガスとの供給を受けてミストを生成するミスト生成器と、液体と、前記ガス供給源から前記ミスト生成器へガスを供給するガス供給路から分岐し圧力制御部を介して減圧されて導かれたガスとの供給を受けてミストを生成する補助ミスト生成器と、前記ミスト生成器および前記補助ミスト生成器で生成されたミストをミスト合流部で合流させて噴霧点に導く搬送流路を備え、前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力が前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対して一定の比率で減圧された圧力となるように、前記補助ミスト生成器の一次側圧力を制御するように構成されていることを特徴とする。

ミスト生成装置を上記のように構成することにより、サイズ（オイルホール径）の異なる種々の工具に対して、ミスト生成装置へのガス供給圧力に追随させた煩わしい調整等を必要とすることなく、適正な吐出し圧力でミスト生成装置を運転することができる。しかも、工具サイズの増大に適応してミスト吐出し量が増加するので、サイズの大きい工具に対してミスト不足による加工不良が発生するリスクを回避することができる。
前記ミスト合流部の圧力の前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対する比率は、前記ミスト生成器および前記補助ミスト生成器の特性により多少異なるが、０．３〜０．７程度であることが好ましい。

前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力をパイロット圧とする定比減圧弁からなるようにしてもよい。
これにより、構成の簡素化と装置の低廉化を図ることができる。
前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力を検知する圧力センサからの信号で制御される比例圧力制御弁からなるようにしてもよい。
これにより、前記ミスト合流部の圧力を制度良く制御することができ、安定性を向上させることができる。

前記補助ミスト生成器は、前記液体を前記ミスト生成器へ供給する液体供給路から分岐し、前記液体を吸引作用で吸込む補助液体供給路に接続されてもよい。この場合、補助液体供給路の内部に弁装置またはチェック弁が設けられていることが好ましい。
このようなミスト生成装置によれば、前記ミスト生成器と前記補助ミスト生成器への前記液体の供給量を連動して調整でき、ミスト生成装置を安価に製作することができる。

本発明の他のミスと生成装置は、液体と、ガス供給源からのガスとの供給を受けてミストを生成するミスト生成器と、液体と、前記ガス供給源から前記ミスト生成器へガスを供給するガス供給路から分岐して導かれたガスとの供給を受けてミストを生成する複数の補助ミスト生成器と、前記ミスト生成器および前記複数の補助ミスト生成器で生成されたミストをミスト合流部で合流させて噴霧点に導く搬送流路とを備え、前記ミスト合流部の圧力が前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対して一定の範囲の比率で減圧された圧力となるように、前記複数の補助ミスト生成器の作動／不作動を選択して制御するように構成されていることを特徴とする。

ミスト生成装置を上記のように構成することにより、サイズ（オイルホール径）の異なる種々の工具に対して、ミスト生成装置へのガス供給圧力に追随させた煩わしい調整等を必要とすることなく、適正な範囲の吐出し圧力でミスト生成装置を運転することができる。しかも、工具サイズの増大に適応してミスト吐出し量が増加するので、サイズの大きい工具に対してミスト不足による加工不良が発生するリスクを回避することができる。
前記ミスト合流部の圧力の前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対する比率の範囲は、０．３〜０．７程度であることが好ましい。

前記ミスト生成器に供給される液体と異なる液体を前記補助ミスト生成器に供給して、異種ミストの複合ミストを噴霧点に導くようしてもよい。これにより、例えば、ミスト生成器では潤滑性に優れた液のミストを生成し、補助ミスト生成器では冷却性に優れた液のミストを生成し、この両ミストを合流させた複合ミストを噴霧点に導くことで、サイズの大きな工具になるほど（発熱が大きくなるほど）冷却性に優れた液のミスト量を増加させて加工性能を向上させることができる。

本発明のミスト生成装置によれば、ミスト生成装置へのガス供給圧力を変更したり、工具をオイルホール径の異なる他の工具に交換したりしても、ミスト生成装置の吐出し圧力が自動的に適正な圧力になり使い勝手が向上する。また、工具サイズが大きくなるのに適応して、ミスト量が自動的に増加すると共に、異種液の複合ミストを供給することもできるので、最少量潤滑（ＭＱＬ）加工の適用範囲が広がる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のミスト生成装置の概略構成を示す図である。このミスト生成装置は、例えばオイルのような液体冷却潤滑剤を供給する液体供給源（オイル源）２をその下部に収容する容器１を有している。この容器１は、カバー３によって覆われた圧力容器として構成されている。

オイル源２の上方に形成された容器１内の空間４には、ミスト生成器１１がカバー３に固設して設けられており、加圧空気（ガス）とオイル（液体）の供給を受けて、ミスト生成器１１から空間４にミストが噴射される。この例では、ミスト生成器１１として、液体導入口１４をスロート（最狭部）１２の直後に設けたラバルノズル（末広ノズル）が使用されている。つまり、ミスト生成器１１への加圧空気（ガス）の供給は、ガス供給路５を介して行われる。そして、加圧空気は、ミスト生成器１１のスロート１２を通過した後、その圧力は最小となり、その後、圧力は急上昇し、それから徐々に上昇して、ミスト生成器１１の出口１３に至る。その結果として、ミスト生成器１１のスロート１２の直後に設けた液体導入口１４に吸引力が発生し、この吸引力によって、オイルが液体供給路６を通してオイル源２からミスト生成器１１の内部に吸引される。

このように、ミスト生成器１１を、液体導入口１４をスロート１２の直後に設けたラバルノズル（末広ノズル）で構成することで、ミスト生成器（ラバルノズル）１１内部のミスト生成のためのガス流れを超音速流れとなし、ミスト生成器１１の内部に液体導入口１４から供給された液体を超音速で分断し霧化して、粒子径の細かい高濃度のミストを生成することができる。

ミスト生成器１１は、その拡り管１５において、加圧空気とオイルを混合しミストとして噴射する。ミスト生成器１１の出口１３の下側には、例えば発泡体の骨の部分のみ（膜を除去）を利用した３次元網目構造の連続気泡で構成した平板状のスポンジからなる発泡板１６が配置されている。発泡板１６は、吊下げロッド１７によりカバー３から吊り下げ保持されている。これにより、ミスト生成器１１から噴射されたミストのうち、微細な粒子径のミストは、発泡板１６に対し偏向して流れて空間４内に浮遊し、比較的粒径の大きなものは、発泡板１６に吸収、凝縮され液化してオイル源２に落下する。
カバー３には、空間４内のミストを容器１から導出するための導管７および吐出し圧力確認用の圧力計６０が設けられている。

オイル源２からミスト生成器１１へ延びる液体供給路６にはフロート式の流量計８が設けられている。流量計８には、流量指示部８ａ、フロート８ｃおよび逆流防止機構８ｂが備えられている。また、液体供給路６には、ミスト生成器１１へ供給するオイルの流量を調整するための可変絞り弁９が設けられている。

ミスト生成器１１へのガス（加圧空気）の供給は、ガス供給源（加圧空気供給源）２０から、フィルタ２１、減圧弁２２、圧力計２３および２ポート電磁弁２４を設置したガス供給路５を介して行われる。なお、２ポート電磁弁２４は、ミスト生成装置の運転および停止を操作するためのものであり、用途に応じて２ポート手動弁としてもよい。

導管７には、第１搬送流路５０ａの一端が接続され、第１搬送流路５０ａの他端は、工作機械のロータリジョイント５１に接続されている。これにより、第１搬送流路５０ａ、ロータリジョイント５１および中空主軸５２を通して、ドリル５３ａ等の工具のオイルホール５４ａからミスト５５ａを加工点に噴霧できるようになっている。

第１搬送流路５０ａには、その途中のミスト合流部５０ｃにおいて、一端が補助ミスト生成器４１の出口４３に接続されて補助ミスト生成器４１で生成されたミストを搬送する第２搬送流路５０ｂの他端が接続されている。
補助ミスト生成器４１は、例えばミスト生成器１１と同様に、液体導入口４４をスロート４２の直後に設けたラバルノズル（末広ノズル）で構成されている。

補助ミスト生成器４１への加圧空気（ガス）の供給は、２ポート電磁弁２４の下流側のガス供給路５から分岐した補助ガス供給路３１を介して行われる。補助ガス供給路３１の内部には、ミスト合流部５０ｃの圧力をパイロット圧とする、圧力制御部としての外部パイロット式定比減圧弁３２およびチェック弁３３が設置されている。

ここで、前記減圧弁２２は、ガス供給源２０からミスト生成器１１へ供給する加圧空気（ガス）の供給圧力を設定する役割を果たし、前記外部パイロット式定比減圧弁（圧力制御部）３２は、ミスト合流部５０ｃの圧力がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率、例えば、０．３〜０．７程度に減圧された圧力になるように、補助ミスト生成器４１へ供給される加圧空気（ガス）の圧力、つまり補助ミスト生成器４１の一次側圧力を制御する役割を果たす。

これにより、ミスト生成器１１へのガス供給圧力を変更したり、工具をオイルホール径の異なる他の工具に交換したりしても、補助ミスト生成器４１の一次側圧力が自動的に適正な圧力になる。従来のミスト生成装置によれば、ミスト生成器へのガス供給圧力を変更したり、工具をオイルホール径の異なる他の工具に交換したりする度毎に、吐出し圧力を調整するといった煩雑な作業が不要となるが、この例によれば、このような煩雑な作業が不要となって、ミスト生成装置の使い勝手が向上する。

補助ミスト生成器４１の液体導入口４４には、内部にチェック弁３５および容積形ポンプ３６を備え、一端を液体タンク３７に接続した補助液体供給路３４の他端が接続されている。そして、液体タンク３７の内部には、例えば、冷却能力が優れた水溶性オイル（いわゆるクーラント液）が貯蔵されている。これにより、容積形ポンプ３６を駆動することで、液体タンク３７内に貯蔵されているクーラント液が補助ミスト生成器４１の液体導入口４４に供給される。

この例によれば、ミスト生成器１１ではオイルミストが生成され、補助ミスト生成器４１では、冷却性能の優れたクーラント液ミストが生成される。そして、オイルミストは、第１搬送経路５０ａを通って流れ、この第１搬送経路５０ａに沿って流れるオイルミストに、第２搬送経路５０ｂを通って流れるクーラント液ミストがミスト合流部５０ｃで合流して複合ミストが生成され、この複合ミストが、ロータリジョイント５１および中空主軸５２を通して、ドリル５３ａ等の工具のオイルホール５４ａから加工点に噴霧される。

次に、上記構成のミスト生成装置において、ドリル５３ａを使用して加工を行う場合について説明する。
ここで、２ポート電磁弁２４を開くと共に、容積形ポンプ３６を駆動してミスト生成装置を運転すると、減圧弁２２で設定した圧力の加圧空気がガス供給路５を介してミスト生成器１１に流入する。同時に、外部パイロット式定比減圧弁３２によって、ミスト合流部５０ｃの圧力がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率に減圧された圧力になるように、補助ミスト生成器４１へ圧力制御された加圧空気が補助ガス供給路３１を介して供給される。

ミスト生成器１１に流入した加圧空気がスロート１２を通過することによって液体導入口１４に吸引力が発生し、この吸引力によって、容器１内のオイルが、液体供給路６を介してオイル源２からミスト生成器１１に吸引される。ミスト生成器１１は、その拡り管１５において、超音速でオイルを微細な粒子に分断し加圧空気とオイル粒子を混合してミストとして噴射する。噴射されたミストのうち、微細な粒子径のミストは、発泡板１６に対し偏向して流れて空間４内に浮遊し、比較的粒径の大きなものは、発泡板１６に吸収、凝縮され液化してオイル源２に落下する。このように、発泡板１６が気泡とオイル粒子の混濁した不完全なミストを吸収、凝縮して液化させる凝縮器として作用することにより、オイル源２のオイルがエマルジョン化することが防止される。

なお、ミスト生成器１１で生成されるミスト（液体微粒子）の量は、流量計８の指示値を見ながら可変絞り弁９を調整してミスト生成器１１に流入するオイルの流量を制御することによって変更することができる。

補助ミスト生成器４１に流入した加圧空気は、スロート４２を通過した直後に超音速流れとなり、補助ミスト生成器４１の内部に液体導入口４４から供給されたクーラント液を分断して霧化し、粒子径の細かい高濃度のミストを補助ミスト生成器４１の出口４３から噴射する。このとき、補助ミスト生成器４１の吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率に減圧された圧力になるように、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力は外部パイロット式定比減圧弁３２によって制御される。

補助ミスト生成器４１へのクーラント液の供給は、補助液体供給路３４を介して容積形ポンプにより液体タンク３７内のクーラント液を移送することによって行われる。なお、補助ミスト生成器４１で生成されるミスト量の調整は、例えば、容積形ポンプ３６の吐出し量を、図示しない制御回路（電気的または機械的）で制御することによって行うことができる。

図２は、図１に示すミスト生成装置におけるシステムカーブの一例であり、工具として、この装置で使用する最少サイズの工具（最小オイルホール径）、最大サイズの工具（最大オイルホール径）および中間サイズの工具（中間オイルホール径）を使用した場合について例示している。

図２において、実線の曲線Ａは、ミスト生成器１１へのガス供給圧力をＰ_１とした場合における、ミスト生成器１１の吐出し風量と吐出し圧力の関係を示すミスト生成器１１の特性曲線である。
破線の曲線Ｒ_１は、最小サイズの工具を使用した場合のオイルホールの抵抗を含む搬送流路の風量と圧力損失の関係を示す抵抗曲線である。また、破線の曲線Ｒ_２，Ｒ_３は、それぞれ最大サイズの工具、中間サイズの工具を使用した場合の抵抗曲線を示したものであり、これらの抵抗曲線Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３は、工具のオイルホールの抵抗によって一般に支配される。

二点鎖線の曲線Ｂ_２は、最大サイズの工具を使用した場合の補助ミスト生成器４１の吐出し風量と吐出し圧力の関係を示す補助ミスト生成器４１の特性曲線であり、特性曲線Ｂ_２と抵抗曲線Ｒ_２との交点である運転点Ｃ_２の吐出し圧力が、ミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対して一定の比率に減圧された圧力Ｐ_２となるように、外部パイロット式定比減圧弁３２によって、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力が制御されて、圧力Ｐ_４になっている。二点鎖線の曲線Ｂ_３は、中間サイズの工具を使用した場合の補助ミスト生成器４１の特性曲線であり、特性曲線Ｂ_３と抵抗曲線Ｒ_３との交点である運転点Ｃ_３の吐出し圧力が、ミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対して一定の比率に減圧された圧力Ｐ_２となるように、外部パイロット式定比減圧弁３２によって補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力が制御されて、圧力Ｐ_５になっている。

このように、補助ミスト生成器４１の特性曲線（二点鎖線）は、補助ミスト生成器４１の吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）がミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対して一定の比率に減圧された圧力Ｐ_２となるように、外部パイロット式定比減圧弁３２によって補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力が制御されるので、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力（一次側圧力）は、ミスト生成器１１へのガス供給圧力の変更や工具交換に追随して自動的に変化する。

最小サイズの工具を使用した場合、ミスト生成装置の運転点は、ミスト生成器１１の特性曲線Ａと最小サイズの工具の抵抗曲線Ｒ_１との交点Ｃ_１となり、ミスト生成装置の吐出し圧力はＰ_２、吐出し風量はＱ_１となる。このとき、吐出し圧力Ｐ_２のミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対する比Ｐ_２／Ｐ_１は、適正な値（例えば、０．３〜０．７）に設計されており、したがって、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力は、ミスト生成器１１の吐出し圧力と同じ圧力Ｐ_２に制御され、補助ミスト生成器４１には加圧空気が流れず、補助ミスト生成器４１ではミストが生成されない。このため、この時は、すべてミスト生成器１１で生成されたオイルミストのみが吐出し風量Ｑ_１で吐出される。

最大サイズの工具を使用した場合、ミスト生成装置の運転点は、補助ミスト生成器４１の特性曲線Ｂ_２と最大サイズの工具の抵抗曲線Ｒ_２との交点Ｃ_２となり、ミスト生成装置の吐出し圧力はＰ_２、吐出し風量はＱ_２となる。この時は、ミスト生成器１１で生成された風量Ｑ_１のオイルミストと、補助ミスト生成器４１で生成された風量Ｑ_２−Ｑ_１のクーラント液ミストからなる複合ミストが、吐出し風量Ｑ_２で吐出される。

中間サイズの工具を使用した場合、ミスト生成装置の運転点は、補助ミスト生成器４１の特性曲線Ｂ_３と最大サイズの工具の抵抗曲線Ｒ_３との交点Ｃ_３となり、ミスト生成装置の吐出し圧力はＰ_２、吐出し風量はＱ_３となる。この時は、ミスト生成器１１で生成された風量Ｑ_１のオイルミストと、補助ミスト生成器４１で生成された風量Ｑ_３−Ｑ_１のクーラント液ミストからなる複合ミストが、吐出し風量Ｑ_３で吐出される。

このように、ミスト生成器１１へのガス供給圧力を変更したり、工具をオイルホール径の異なる他の工具に交換したりしても、ミスト生成装置の吐出し圧力が自動的に適正な圧力になる。また、工具サイズが大きくなるのに適応してミスト量が自動的に増加すると共に、異種液の複合ミストを供給することもできる。

図３は、本発明の第２の実施の形態のミスト生成装置の概略構成を示す図である。図３において、図１と同一符号を付した部分は同一または相当部分を示す。
この実施の形態のミスト生成装置は、圧力制御部として、図１に示す第１の実施の形態のミスト生成装置における外部パイロット式定比減圧弁３２の代わりに、比例圧力制御弁１３２を補助ガス供給路３１に設けると共に、吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）検知用圧力センサ１６０およびミスト生成器１１へのガス供給圧力検知用の圧力センサ１２３を備えたものである。比例圧力制御弁（圧力制御部）１３２は、図示しない制御部を介して、圧力センサ１６０からの吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）のフィードバック信号と圧力センサ１２３からのミスト生成器１１へのガス供給圧力信号を受けて、吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率で減圧された圧力となるように、補助ミスト生成器１４１へのガス供給圧力を制御するように構成されている。

この例は、補助ガス供給路３１を通して移送され、比例圧力制御弁１３２で圧力制御された加圧空気の流れの中に、ガス／液混合部１４４でクーラント液を注入して加圧空気／クーラント液混合流体を作り、この加圧空気／クーラント液混合流体を、補助ミスト生成器１４１のノズル１４２から噴射してミストを生成するようにしている。この第２の実施の形態のミスト生成装置は、図１に示す第１の実施の形態のミスト生成装置の代替例であり、その作用は、図１に示す第１の実施の形態とほぼ同様である。

図４は、本発明の第３の実施の形態のミスト生成装置の概略構成を示す図である。図４において、図１と同一符号を付した部分は同一または相当部分を示す。
この実施の形態のミスト生成装置は、図１に示す第１の実施の形態のミスト生成装置における補助ミスト生成器４１へ供給する液体として、ミスト生成器１１へ供給されるオイル源２のオイルを使用し、更に容器１の上部の空間４をミスト合流部としている。

補助ミスト生成器４１へのオイルの供給は、可変絞り弁９の下流側の液体供給路６から分岐し、スロート４２の下流側で、補助ミスト生成器４１の液体導入口４４に接続された補助液体供給路９０を通して行われる。補助液体供給路９０中には、チェック弁９１が設けられている。サイズの大きな工具が使用された場合、外部パイロット式定比減圧弁３２によって、吐出し圧力（ミスト合流部）がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の比率に減圧された圧力に制御された加圧空気が、補助ガス供給路３１を通して、補助ミスト生成器４１に供給される。補助ミスト生成器４１へ流入した加圧空気は、その圧力が補助ミスト生成器４１のスロート４２を通過した後に最小となり、その後、急上昇し、それから徐々に上昇して、補助ミスト生成器４１の出口４３に至る。その結果として、補助ミスト生成器４１のスロート４２の直後に設けた液体導入口４４に吸引力が発生し、この吸引力によって、チェック弁９１が開き補助液体供給路９０を通してオイルが補助ミスト生成器４１の内部に吸引される。

使用する工具のサイズが小さくなるにつれて、補助ミスト生成器４１内を流れる加圧空気の流量は減少し、最小サイズの工具では全く流れなくなる。このように、補助ミスト生成器４１に加圧空気が流れない状態では、補助ミスト生成器４１の液体導入口４４の圧力は吐出し圧力と等しくなるが、チェック弁９１が閉じることで、補助ミスト生成器４１から液体供給路６への逆圧を遮断することができる。

なお、前記チェック弁の代用として、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力と吐出し圧力をパイロット圧として、補助ミスト生成器４１へのガス供給圧力が吐出し圧力より大きい場合のみ開くようにしたパイロット開閉弁等の弁装置を使用してもよい。
この第３の実施の形態のミスト生成装置は、図１に示す第１の実施の形態のミスト生成装置の代替例であり、その作用は、図１に示す第１の実施の形態とほぼ同様である。

図５は、本発明の第４の実施の形態のミスト生成装置の概略構成を示す図である。図５において、図３と同一符号を付した部分は同一または相当部分を示す。
この実施の形態のミスト生成装置は、図３に示す第２の実施の形態のミスト生成装置における比例圧力制御弁１３２の代わりに、複数（図では２個）の補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂと加圧空気ＯＮ／ＯＦＦ用の電磁弁１４５ａ，１４５ｂを設け、図示しない制御部を介して、圧力センサ１６０からの吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）のフィードバック信号と圧力センサ１２３からのミスト生成器１１へのガス供給圧力信号を受けて、吐出し圧力（ミスト合流部５０ｃの圧力）がミスト生成器１１へのガス供給圧力に対して一定の範囲の比率で減圧された圧力となるように、前記複数の補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂへの加圧空気の供給を前記電磁弁１４５ａ，１４５ｂで選択して制御するように構成したものである。

図６は、図５に示すミスト生成装置におけるシステムカーブの一例であり、工具として、この装置で使用する最小サイズの工具（最小オイルホール径）、最大サイズの工具（最大オイルホール径）および中間サイズの工具（中間オイルホール径）を使用した場合について例示している。

図６において、実線の曲線Ａは、ミスト生成器１１へのガス供給圧力をＰ_１とした場合における、ミスト生成器１１の吐出し風量と吐出し圧力の関係を示すミスト生成器１１の特性曲線である。実線の曲線Ｄ_２は、ミスト生成器１１と２つの補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂの特性曲線を合成した合成特性曲線を示し、実線の曲線Ｄ_３は、ミスト生成器１１と一方の補助ミスト生成器１４１ａの特性曲線を合成した合成特性曲線を示す。

破線の曲線Ｒ_１は、最小サイズの工具を使用した場合のオイルホールの抵抗を含む搬送流路の風量と圧力損失の関係を示す抵抗曲線を示す。また、破線の曲線Ｒ_２，Ｒ_３は、それぞれ最大サイズの工具、中間サイズの工具を使用した場合の抵抗曲線を示すものであり、これらの抵抗曲線Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３は、工具のオイルホールの抵抗によって一般に支配される。

使用する工具が大径工具（抵抗曲線Ｒ_２）の場合には、電磁弁２４，１４５ａ，１４５ｂをすべてＯＮ（開）にして、ミスト生成器１１および補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂをすべて作動させる。この場合、合成特性曲線はＤ_２となり、運転点は、合成特性曲線Ｄ_２と抵抗曲線Ｒ_２の交点Ｃ_４となる。この場合のミスト生成装置の吐出し風量はＱ_４、吐出し圧力はＰ_６となる。なお、ミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対する吐出し圧力Ｐ_６が一定の範囲の比率で減圧された圧力、例えば０．３≦Ｐ_６／Ｐ_１≦０．７となるようにミスト生成器１１および補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂの特性はそれぞれ構成されている。

この状態から、使用する工具を次第に小さなもの（オイルホール径の小さなもの）に交換していった場合、運転点は、特性曲線Ｄ_２上を上方に移動して徐々に吐出し圧力が高くなって、吐出し圧力Ｐ_２の点“ア”（例えばＰ_２／Ｐ_１＝０．７）に至る。ここで、工具を更に小さなもの（オイルホール径の小さなもの）に交換すると、ミスト生成器１１へのガス供給圧力Ｐ_１に対する吐出し圧の比率が一定の範囲の比率の上限０．７を超える。そこで、これを圧力センサ１６０，１２３で検知した時に、電磁弁１４５ｂをＯＦＦ（閉）にして、一方の補助ミスト生成器１４１ｂの作動を停止させる。このことにより、特性曲線は、ミスト生成器１１と補助ミスト生成器１４１ａの合成特性曲線Ｄ_３となり、運転点は、合成特性曲線Ｄ_２上の点“ア”から合成特性曲線Ｄ_３上の点“イ”に移る。このとき、ミスト生成器１１のガス供給圧力Ｐ_１に対する点“イ”の吐出し圧力Ｐ_６の比率が一定の範囲の比率の下限０．３より大きくなるようにミスト生成器１１および補助ミスト生成器１４１ａの特性は構成されている。

そして、使用する工具を更に小さなもの（オイルホール径の小さなもの）に交換してゆくと、前記と同様に、運転点は、合成特性曲線Ｄ_３上を上方に移動し、合成特性曲線Ｄ_３と抵抗曲線Ｒ_３の交点（運転点Ｃ_５）を経由して点“ウ”に至る。そして、これを圧力センサ１６０，１２３で検知した時に、電磁弁１４５ａをＯＦＦ（閉）にして、補助ミスト生成器１４１ａの作動を停止させることにより、運転点は、特性曲線Ａ上の点“エ”に移り、最終的に特性曲線Ａと抵抗曲線Ｒ_１の交点（運転点Ｃ_１）に到達する。

この例では、補助ミスト生成器１４１ａ，１４１ｂの作動／不作動の選択を、電磁弁１４５ａ，１４５ｂおよび圧力センサ１６０，１２３によって電気的に制御した例を示しているが、空圧回路で制御するように構成しても良い。また、補助ミスト生成器の数は、複数であれば３以上であっても良いことは勿論である。
このように、ミスト生成装置への供給圧力を変更したり、工具をオイルホールの径の異なる別の工具に交換したりしても、ミスト生成装置の吐出し圧力が自動的に適正な圧力範囲にできるので、煩雑な調整が不要となり使い勝手が向上する。

本発明の第１の実施の形態のミスト生成装置の概要構成を示す図である。 図１に示すミスト生成装置において、オイルホール径の異なる工具を使用した場合のシステムカーブの一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態のミスト生成装置の概要構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態のミスト生成装置の概要構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態のミスト生成装置の概要構成を示す図である。 図５に示すミスト生成装置において、オイルホール径の異なる工具を使用した場合のシステムカーブの一例を示す図である。 ミスト生成装置が正常な運転状態で運転されている場合におけるシステムカーブを示す図である。 図７に示す適正な運転状態からオイルホール径の大きい工具に交換してミスト生成装置を運転した場合におけるシステムカーブを示す図である。

符号の説明

１ 容器
２ オイル源
５ ガス供給路
６ 液体供給路
７ 導管
８ 流量計
１１ ミスト生成器
１２，４２ スロート
１４，４４ 液体導入口
１６ 発泡板
２０ ガス供給源
２２ 減圧弁
２３，６０ 圧力計
２４，１４５ａ，１４５ｂ 電磁弁
３１ 補助ガス供給路
３２ 定比減圧弁
３３，３５，９１ チェック弁
３４，９０ 補助液体供給路
３６ 容積形ポンプ
３７ 液体タンク
４１，１４１，１４１ａ，１４１ｂ 補助ミスト生成器
５０ａ，５０ｂ 搬送流路
５０ｃ ミスト合流部
５１ ロータリジョイント
５２ 中空主軸
５３ａ ドリル
５４ａ オイルホール
５５ａ ミスト
１２３，１６０ 圧力センサ
１３２ 比例圧力制御弁
１４２ ノズル

Claims (6)

1. 液体と、ガス供給源からのガスとの供給を受けてミストを生成するミスト生成器と、
   液体と、前記ガス供給源から前記ミスト生成器へガスを供給するガス供給路から分岐し圧力制御部を介して減圧されて導かれたガスとの供給を受けてミストを生成する補助ミスト生成器と、
   前記ミスト生成器および前記補助ミスト生成器で生成されたミストをミスト合流部で合流させて噴霧点に導く搬送流路を備え、
   前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力が前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対して一定の比率で減圧された圧力となるように、前記補助ミスト生成器の一次側圧力を制御するように構成されていることを特徴とするミスト生成装置。
2. 前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力をパイロット圧とする定比減圧弁からなることを特徴とする請求項１に記載のミスト生成装置。
3. 前記圧力制御部は、前記ミスト合流部の圧力を検知する圧力センサからの信号で制御される比例圧力制御弁からなることを特徴とする請求項１に記載のミスト生成装置。
4. 前記補助ミスト生成器は、前記液体を前記ミスト生成器へ供給する液体供給路から分岐し、前記液体を吸引作用で吸込む補助液体供給路に接続されており、該補助液体供給路の内部には、弁装置またはチェック弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のミスト生成装置。
5. 液体と、ガス供給源からのガスとの供給を受けてミストを生成するミスト生成器と、
   液体と、前記ガス供給源から前記ミスト生成器へガスを供給するガス供給路から分岐して導かれたガスとの供給を受けてミストを生成する複数の補助ミスト生成器と、
   前記ミスト生成器および前記複数の補助ミスト生成器で生成されたミストをミスト合流部で合流させて噴霧点に導く搬送流路とを備え、
   前記ミスト合流部の圧力が前記ミスト生成器へのガス供給圧力に対して一定の範囲の比率で減圧された圧力となるように、前記複数の補助ミスト生成器の作動／不作動を選択して制御するように構成されていることを特徴とするミスト生成装置。
6. 前記ミスト生成器に供給される液体と異なる液体を前記補助ミスト生成器に供給することを特徴とする請求項１，２，３または５記載のミスト生成装置。

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