JP3434211B2 - Nitrogen gas generator - Google Patents

Nitrogen gas generator

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JP3434211B2
JP3434211B2 JP22767098A JP22767098A JP3434211B2 JP 3434211 B2 JP3434211 B2 JP 3434211B2 JP 22767098 A JP22767098 A JP 22767098A JP 22767098 A JP22767098 A JP 22767098A JP 3434211 B2 JP3434211 B2 JP 3434211B2
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JP
Japan
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compressed air
nitrogen gas
gas generator
pressure
supplied
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久 鵜飼
敏之 鈴木
孝幸 鈴木
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Enshu Co Ltd
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Enshu Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、窒素ガス生成装置
に係り、特に、マシニングセンタ,フライス盤,歯切
盤,旋盤,研磨盤等に取付けられた工具に、ランニング
コストの低い窒素ガスを噴出できるように改良した窒素
ガス生成装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、工作機械の主軸に取付けられた工
具の冷却方法は、切削液(クーラント液)をノズルから工
具刃先に向けて噴射させ、工具先端の摩擦低減や温度上
昇を抑制させ、効率の良い切削と工具寿命を長くしてい
る。 【0003】上記切削液(クーラント液)を使用した工具
の冷却方法では、スラッジ処理が必要であり、このスラ
ッジは切削液が腐敗したものを含んでいるから、その廃
液処理を困難にする。特に、切削液(クーラント液)は、
循環して再使用されるから、その液温が次第に上昇する
こととなり、この液温上昇により機械各部の熱膨張を来
し、加工精度を損なう原因の1つになっている。 【0004】そこで、最近は低温空気の冷却手段や不燃
性ガスを加工点に噴射する方法が提案されている。特
に、不燃性ガスによる噴射方法は、特開平7−6062
1号公報に見るように、加工点の酸化防止やオイルミス
トによる発火の危険が防止できる利点を有している。し
かし、上記不燃性ガスに窒素を使用するときは、窒素を
充填したボンベから徐々に窒素を取り出し使用する形態
となるから、ランニングコストが高くなるし、ボンベの
設置スペースも必要になる。更に、窒素消費量が多い
と、度々のボンベ交換が必要であり、ワーク加工を中断
しなければならない。 【0005】 【0006】 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
窒素ガス生成装置における設備費やランニングコストの
増大その他の問題点に鑑みてなされたものである。
ち、本発明の目的は、工場内に配管で分岐供給されてい
る不安定な圧縮空気を圧縮空気源とし、この圧縮空気を
窒素ガス生成装置内等に備える小型のコンプレッサによ
り最適条件の圧縮空気にして窒素ガス成分を低い設備費
とランニングコストで得られるようにした窒素ガス生成
装置を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の窒素
ガス生成装置は、大気を圧縮した圧縮空気を配管で供給
する圧縮空気源と、上記圧縮空気中の水分を除去する水
分除去フィルタと、水分除去された圧縮空気を加熱する
電熱ヒータと、上記水分除去と加熱で得られた圧縮空気
(ドライエア)中から窒素ガス成分を分離・抽出する濾
過要素又は吸着要素と、分離・抽出された窒素ガスのガ
ス濃度を調節する開閉弁及び流量計とを備えた窒素ガス
生成装置において、上記圧縮空気源は工場内に設備され
ている各種エアー機器を作動させるべく、工場内に既設
されたエアコンプレッサから4〜8kg/cm2前後に
圧縮した圧縮空気とし、上記4〜8kg/cm2前後の
圧縮空気は、窒素ガス生成装置に備える小型の増圧手段
にて6〜10kg/cm2前後に増圧され、この後、水
分除去と加熱処理した圧縮空気として濾過要素又は吸着
要素に供給されることを特徴とする。 【0009】 【0010】 【作用】本発明によると、工場内の配管で分配供給され
ている4〜8kg/cm2の低い圧縮空気圧を圧縮空気
源としているものである。これにより、圧縮空気源のラ
ンニングコストは、通常の圧縮空気圧6〜7kg/cm
2よりも低く抑えての運転となって低減できる。そし
て、窒素ガス生成装置は、工場内の配管で分配供給され
ている圧縮空気源からの圧縮空気4〜8kg/cm2を
利用しており、この圧縮空気4〜8kg/cm2は、窒
素ガス生成装置に内蔵する増圧用のコンプレッサにより
圧縮空気圧6〜10kg/cm2に、僅かだけ増圧させ
れば良く、コンプレッサを小型化させることに貢献する
ばかりか、窒素ガス生成装置の製造費の低減やランニン
グコストを低く抑えることができる。そして、例え、工
場内の圧縮空気源から供給される圧縮空気の圧力が極端
に低くても、窒素ガス生成装置に内蔵する増圧用のコン
プレッサにより最適値の圧力に増圧されるから、常に最
適条件の窒素ガスを低コストに供給する窒素ガス生成装
置が提供できる。 【0011】 【0012】 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明の窒素ガス生成装置
を、図面の実施形態について説明する。図1〜図4は、
工作機械に使用される窒素ガス生成装置の各実施形態を
示している。 【0014】先ず、図1に示すように、本発明の窒素ガ
生成装置が使用される対象機械は、マシニングセン
タ,フライス盤,歯切盤,旋盤,研磨盤等の工作機械で
あり、これらの工作機械に取付けられた工具刃先に、窒
素ガスを供給又は噴出するものに適用される。図1に示
す工作機械1は、テーブルTの上に置かれたワークWに
対して、垂直方向に配置した主軸頭7の内部に内部に装
備する主軸3の下端に取り付けた工具5により加工す
る。このような工作機械1に、窒素ガス生成装置10か
らの窒素ガスNを噴射してワーク加工するワーク加工装
置100が装備されている。 【0015】先ず、第1実施形態となる窒素ガス生成
10を図2により説明する。この窒素ガス生成装置1
0は、窒素源として、窒素80%,酸素20%とからな
る周囲の大気を圧縮した圧縮空気源Eとすべく、空気圧
縮機ECにより大気を4〜8kg/cm2前後に圧縮
し、この圧縮空気源Eを工場内のいたる所に配管で供給
されて、エアー機器を作動させるための圧縮空気源Eに
求めている。 【0016】上記圧縮空気源Eは、開閉弁V1を介して
水分除去フィルタF1(1〜3段)により、水分除去し
たドライエアの圧縮空気E1とする。この圧縮空気E1
は、交換能率を高めるために、電熱ヒータHにて50〜
60℃前後の温度まで加熱したドライエアの圧縮空気E
2とし、低温による露結防止がなされている。上記電熱
ヒータHは、図3に示すように、AC100ボルト電源
に接続した温度検出制御部HCと、この温度検出センサ
S及び電熱ヒータHを電圧制御する電圧制御部VCとか
らなる。 【0017】上記加熱されたドライエアの圧縮空気E2
は、この圧縮空気E2中からの窒素ガス成分Nだけを分
離する並列接続した複数本の濾過要素Rに圧入される。
上記濾過要素Rは、図4に示すように、中空の糸型フィ
ルタIFを主要構成要素としている。この中空の糸型フ
ィルタIF内に、ドライエアの圧縮空気E2を圧入する
と、重くて分子量の多い、水分,酸素,炭酸ガスは糸型
フィルタIFを通過出来ず、軽くて分子量の少ない窒素
Nだけが通過出来る。上記フィルタ効果により、窒素ガ
ス成分Nだけを回収・生成する。水分,酸素,炭酸ガス
は大気へ放出される。 【0018】尚、水分,酸素,炭酸ガス等は、大気へ放
出して糸型フィルタIF内に停滞しないようになってい
る。上記糸型フィルタIFでの中空糸膜透過速度は、透
過速度の速い「H2O,H2,He,H2S,CO2,
O2」と、透過速度の遅い「Ar,CO,Ne,CH
4」とに分布される。 【0019】上記濾過要素Rの各出力側には、絞り弁V
2が接続され、1本に束ねられた配管Pには、開閉弁V
3から流量計Qや絞り弁V4,逆止弁V5等を介して、
外部へ供給できるように構成されている。尚、上記複数
本の濾過要素Rは、窒素ガスの使用量やガス純度によ
り、その本数を増減させたり、直列接続と並列接続とを
複合的に組み合せて使用される。また、上記開閉弁V3
と流量計Qとの調節操作により、生成された窒素ガスN
の噴出する流量調節と、窒素ガス濃度の調節を行うこと
ができる。 【0020】本発明の第1実施形態の窒素ガス生成装置
10は、上記のように構成されており、以下のように窒
素ガス生成が実行される。先ず、窒素源となる周囲の大
気(窒素80%、酸素20%)を、4〜8kg/cm2
前後に圧縮し、この圧縮空気源Eは工場内に配管で供給
してエアー機器を作動させるための圧縮空気源Eになっ
ている。 【0021】上記圧縮空気源Eは、水分除去フィルタF
1(1〜3段)により、水分除去されたドライエアの圧
縮空気E1となし、更に電熱ヒータHにて50〜60℃
前後の温度まで加熱してドライエアの圧縮空気E2と
し、低温による露結防止がなされる。上記電熱ヒータH
は、温度検出センサSによりドライエアE2の温度を検
出し、50〜60℃前後の温度となるように温度検出制
御部HCと電圧制御部VCとを制御する。 【0022】上記加熱されたドライエアの圧縮空気E2
は、この圧縮空気E2中から窒素ガス成分Nだけを分離
する複数本の濾過要素Rに圧入される。上記濾過要素R
において、重くて分子量の多い、水分,酸素,炭酸ガス
は糸型フィルタIFを通過出来ず、軽くて分子量の少な
い窒素Nだけが通過出来る。上記フィルタ効果により、
窒素ガス成分Nだけを回収・生成する作用が実行され
る。水分,酸素,炭酸ガス等は大気へ放出される。 【0023】本発明は、上記第1実施形態に限定されな
い。例えば、図6に示すような第2実施形態の窒素ガス
生成装置20を採用しても良い。この窒素ガス生成装置
20は、上記第1実施形態の窒素ガス生成装置10にお
いて、大気を圧縮した工場内の圧縮空気源Eを適宜圧力
に増圧させる増圧手段HPを増設したものである。この
増圧手段HPとして使用されるエア機器は、小型のエア
コンプレッサや増圧シリンダ等が適用される。 【0024】尚、増圧圧力は、4〜8kg/cm2前後
の工場内の圧縮空気源Eを、6〜10kg/cm2前後
の圧縮空気に増圧される。このため、大気圧を一気に
〜10kg/cm2前後に増圧する場合よりも小型のエ
アコンプレッサや小型の増圧シリンダで済まされるか
ら、設備費やランニングコストが低減される。その他の
構成は、上記第1実施形態の窒素ガス生成装置10と同
一につき、同一符号を付して説明を省略する。 【0025】上記第2実施形態の窒素ガス生成装置20
によると、工場内の圧縮空気源Eを増圧手段HPを介し
て適宜圧力に増圧させ、この増圧された圧縮空気を水分
除去フィルタF1と電熱ヒータHを介してドライエアの
圧縮空気E2として濾過要素Rに供給し、窒素ガス成分
Nだけが分離・抽出される。この窒素ガス生成装置20
によると、工場内の圧縮空気源よりも高い圧力の窒素ガ
スNを必要とするとき、簡便な増圧手段を介して適宜圧
力に増圧した窒素ガスが低コストに提供できる。 【0026】上記第1,第2実施形態による窒素ガス生
成装置10,20における特性性能を図5に示す。この
特性性能図によると、窒素ガス純度(窒素ガス濃度に同
じ)99%の窒素ガスNを毎時間10Nm3 /hだけ発
生させるには、これに似合った濾過要素Rを複数本並列
接続し、これに原料空気圧力3.0kg/cm2を供給
すれば良い。また、増圧6.0kg/cm2の原料空気
圧力を供給すれば、ガス純度99%,毎時間10Nm3
/h,ガス圧力4.0kg/cm2の窒素ガスNが得ら
れる。 【0027】上記窒素ガス生成装置10は、図1に示す
ように、工作機械1における主軸頭5の下端面にあるワ
ーク加工装置100に、窒素ガスNの噴射手段となる噴
射ノズル11を1つ又は複数個(図示は1つ)備え、こ
れに窒素ガス生成装置10の逆止弁V5から配管Pを接
続している。勿論、上記噴射ノズル11に替えて工具5
にセンタ孔を明け、ここから窒素ガスNを工具5の刃先
部5Aに供給しても良い。これにより、窒素ガス生成装
置から各種工作機械におけるワーク加工用の各種工具の
刃先部乃至この雰囲気内に窒素ガスNが供給される。従
って、あらゆる加工分野のワークWが対象となり得て、
この工具5の刃先部5A乃至この雰囲気内を窒素ガスN
で充満した状態にてワーク加工の遂行と、これを実行す
るワーク加工装置100が提供される。 【0028】本発明の第1,第2実施形態によると、以
下の効果を奏する。先ず、大気を圧縮して得られた工場
内の圧縮空気源Eを使用して、濾過要素Rに供給し、窒
素ガス成分だけを分離・抽出する窒素ガス生成装置であ
るから、専用のコンプレッサを必要とせず、装置全体の
小型化やランニングコストの低減が図れ、低価格な窒素
ガスN提供できる。 【0029】更に、工場内の圧縮空気源Eを、水分除去
と加熱した後に濾過要素Rに供給し、窒素ガス成分だけ
を分離・抽出し、開閉弁V3と流量計Qを介して送出さ
れる窒素ガス生成装置であるから、水分を多く含んだ工
場内の圧縮空気Eから水分が除去され、所定のガス濃度
高品質な窒素ガスNがランニングコストを低減して供
給できる。 【0030】また、第2実施形態によると、低コストに
供給できる工場内の圧縮空気は、簡便な増圧手段を介し
て適宜圧力に増圧させられ、水分除去と加温した後に増
圧した圧縮空気は濾過要素に供給され、窒素ガス成分
だけを分離・抽出し、開閉弁V3と流量計Qを介して送
出される窒素ガス生成装置であるから、高品質で高圧力
の窒素ガスNが低いランニングコストのもとに供給でき
る。上記窒素ガスNを工作機械等におけるワーク加工の
工具先端部に供給すると、ドライカットが実施できる。
そして、上記ドライカットにより、低いランニングコス
トの基に窒素ガスNを工具の加工点に効率良く噴射する
ことができる。 【0031】本発明における窒素ガス生成装置は、上記
第1,第2実施形態に限定されない。例えば、図7に示
すように、2つの吸着要素Kを利用した公知手段の窒素
ガス生成装置30採用できる。この窒素ガス生成装置
30には、2つの吸着槽K1,K2を備え、これに交互
に工場内で生成され圧縮空気E1を受け入れる。即
ち、図8に示すように、この受け入れ時に吸着槽K1が
「H2O,CO2,O2等」を吸着させ、窒素ガスN
みを通過させてバッファタンクBへ送り込む。この「H
2O,CO2,O2等」を吸着させた吸着槽K1は、吸
着物でその機能が麻痺するから、この麻痺時に圧縮空気
E1の受入れを中断して、図9に示すように、逆方向か
ら圧縮空気E1´を吸着槽K1に供給する。この逆流す
る圧縮空気E1´により吸着槽K1に吸着した「H2
O,CO2,O2等」を外部へ排ガスとして排出する。
この後、再び、図8に示すように、圧縮空気E1を供給
口側から受け入れ、吸着槽K1に「H2O,CO2,O
2等」を吸着させ、窒素ガスNのみを通過させてバッフ
ァタンクBへ送り込む作用を繰り返す。 【0032】上記吸着槽K2においても、吸着槽Kが圧
縮空気E1を吸引時に逆流する圧縮空気E1´により吸
着槽K2に吸着した「H2O,CO2,O2等」を外部
へ排出し、再び、圧縮空気E1を供給口側から受け入れ
ように、180度位相をずらして交互運転されるから、
バッファタンクBへは連続して窒素ガスNが送り込まれ
る。 【0033】以上のように、第3実施形態の窒素ガス生
成装置30は、上記構成からなり、以下のように窒素ガ
スが生成され、且つ窒素ガスによるドライカットが実施
される。先ず、窒素ガス生成装置30を運転して、工場
内で作られた圧縮空気E1を吸着要素Kの2つの吸着槽
K1,K2の何れかに圧入すると、重くて分子量の多
い、水分,酸素,炭酸ガスは吸着槽K1又はK2に吸着
される。そして、軽くて分子量の少ない窒素だけが通過
でき、窒素ガス成分NだけをバッファタンクBに回収
し、輸送手段となる配管Pから噴射手段となる噴射ノズ
ル10に供給する。以下は、上記第1実施形態のワーク
加工装置100と同様の作用を行なう。 【0034】本発明の第3実施形態によると、以下の効
果を奏する。先ず、工場内の圧縮空気を、吸着要素に供
給して窒素ガス成分だけが低いランニングコストのもと
に分離・抽出される。そして、低コストのもとに抽出し
た窒素ガスは、工作機械等のワーク加工の工具先端部に
供給することができ、ドライカットが実施できる。 【0035】本発明は、上記各実施形態によると下記の
効果を奏する。先ず、大気を圧縮して得られた工場内の
圧縮空気を使用して、窒素ガスを分離・抽出する窒素ガ
ス生成装置であるから、専用の大型コンプレッサを必要
とせず、装置全体の小型化やランニングコストの低減が
図られ、低価格な窒素ガスが提供できる。 【0036】また、工場内の圧縮空気源を増圧手段を介
して増圧させ、この増圧された圧縮空気を濾過要素又は
吸着要素等に供給し、窒素ガス成分を分離・抽出する窒
素ガス生成装置であるから、工場内の圧縮空気源よりも
高い圧力の窒素ガスを必要とするとき、簡便な増圧手段
を介して適宜圧力に増圧した窒素ガスが低コストに供給
できる。 【0037】また、工場内の圧縮空気を、水分除去と加
後に過要素又は吸着要素等に供給し、窒素ガス成分を
分離・抽出した後に開閉弁と流量計とを介して送出され
窒素ガス生成装置であるから、水分を多く含んだ工場
内の圧縮空気から水分が除去され、所定濃度の高品質な
窒素ガスがランニングコストを低減して供給できる。 【0038】 【発明の効果】本発明の請求項1によると、工場内の配
管で分配供給されている4〜8kg/cm2の低い圧縮
空気圧を圧縮空気源としているから、圧縮空気源のラン
ニングコストを低く抑えての運転ができる。工場内の圧
縮空気源から供給される4〜8kg/cm2の圧縮空気
は、窒素ガス生成装置に内蔵する増圧用のコンプレッサ
を小型化させることに貢献するばかりか、窒素ガス生成
装置の製造費の低減やランニングコストを低く抑えるこ
とができる。そして、例え、工場内の圧縮空気源から供
給される圧縮空気の圧力が極端に低くても、窒素ガス生
成装置に内蔵する増圧用のコンプレッサにより最適値の
圧力6〜10kg/cm2に増圧されるから、常に最適
条件の窒素ガスを低コストに供給することができる。 【0039】 【0040】
BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a nitrogen gas generator <br/>, particularly machining centers, milling machines, gear cutting machine, lathe, mounted on a polishing machine or the like Nitrogen has been modified so that low-cost nitrogen gas can be ejected to the tool.
The present invention relates to a gas generator . 2. Description of the Related Art Conventionally, a method of cooling a tool mounted on a main shaft of a machine tool has been known in which a cutting fluid (coolant fluid) is jetted from a nozzle toward a tool edge to reduce friction at a tool tip and increase temperature. It reduces the efficiency of cutting and extends tool life. In the method for cooling a tool using the above-mentioned cutting fluid (coolant fluid), sludge treatment is required. Since the sludge contains decaying cutting fluid, it becomes difficult to treat the waste fluid. In particular, cutting fluid (coolant fluid)
Since the liquid is circulated and reused, the liquid temperature gradually rises, and this liquid temperature rise causes thermal expansion of each part of the machine, which is one of the causes of impairing processing accuracy. [0004] Therefore, recently, a cooling means for low-temperature air and a method for injecting a non-combustible gas to a processing point have been proposed. In particular, an injection method using a nonflammable gas is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-6062.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 1 (1993), there is an advantage that oxidation of a processing point can be prevented and danger of ignition by oil mist can be prevented. However, when nitrogen is used as the non-combustible gas, nitrogen is gradually taken out from the cylinder filled with nitrogen and used, so that the running cost increases and the space for installing the cylinder is also required. Further, when the nitrogen consumption is large, the cylinder needs to be frequently replaced, and the machining of the work must be interrupted. SUMMARY OF THE INVENTION [0007] The present invention has been made in view of an increase in equipment costs and running costs and other problems in the above-described conventional nitrogen gas generator . That is, an object of the present invention is to supply a branch supply in a factory.
Unstable compressed air is used as the compressed air source, and this compressed air is
With a small compressor installed in the nitrogen gas generator, etc.
Reduces equipment costs by using compressed air under optimal conditions to reduce nitrogen gas components
And a nitrogen gas generating apparatus which can be obtained at a running cost . [0008] A nitrogen gas generator according to a first aspect of the present invention supplies compressed air obtained by compressing the atmosphere through a pipe.
Compressed air source and water for removing moisture in the compressed air
Heat the compressed air from which moisture has been removed
An electric heater and compressed air obtained by the above-described water removal and heating
Filtration to separate and extract nitrogen gas components from (dry air)
Gas of the separated or extracted nitrogen gas
Gas with on-off valve and flow meter for adjusting gas concentration
In the generator, the compressed air source is installed in a factory.
Existing in the factory to operate various air equipment
From 4 to 8 kg / cm2 from the compressed air compressor
Compressed air and the above 4 ~ 8kg / cm2
The compressed air is a small pressure booster provided in the nitrogen gas generator.
The pressure is increased to about 6 to 10 kg / cm2 with water.
Filtration element or adsorption as compressed air with minute removal and heat treatment
It is supplied to the element . According to the present invention , distribution and supply are performed by pipes in a factory.
4-8 kg / cm2 of compressed air pressure
It is the source. As a result, the compressed air source
The ning cost is 6-7 kg / cm for normal compressed air pressure.
Operation can be reduced by keeping it lower than 2. Soshi
The nitrogen gas generator is distributed and supplied through piping in the factory.
4-8 kg / cm2 of compressed air from a compressed air source
4-8 kg / cm2 of compressed air
By the pressure booster built in the raw gas generator
Increase the compressed air pressure slightly to 6-10kg / cm2
And contribute to downsizing the compressor.
Not only that, the production cost of nitrogen
Cost can be kept low. And, for example,
The pressure of the compressed air supplied from the compressed air source in the plant is extreme
The pressure booster built into the nitrogen gas generator
Since the pressure is increased to the optimum value by the presser,
Nitrogen gas generator that supplies nitrogen gas under suitable conditions at low cost
Can be provided. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a nitrogen gas generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4
1 shows respective embodiments of a nitrogen gas generator used for a machine tool . First, as shown in FIG. 1, the target machine to which the nitrogen gas generating apparatus of the present invention is used is a machine tool such as a machining center, a milling machine, a gear cutting machine, a lathe, a polishing machine, and the like. The present invention is applied to a tool that supplies or jets nitrogen gas to a tool edge attached to a tool. The machine tool 1 shown in FIG. 1 processes a workpiece W placed on a table T with a tool 5 attached to a lower end of a spindle 3 provided inside a spindle head 7 arranged vertically. . Such a machine tool 1 is equipped with a workpiece processing device 100 that performs workpiece processing by injecting nitrogen gas N from a nitrogen gas generator 10. [0015] First, the nitrogen gas generation instrumentation comprising a first embodiment
The device 10 will be described with reference to FIG. This nitrogen gas generator 1
Reference numeral 0 denotes an air compressor EC for compressing the atmosphere to about 4 to 8 kg / cm 2 in order to obtain a compressed air source E which compresses the surrounding atmosphere composed of 80% nitrogen and 20% oxygen as a nitrogen source. An air source E is supplied by piping all over the factory, and a compressed air source E for operating air equipment is required. The compressed air source E is dry air compressed air E1 from which moisture has been removed by a moisture removal filter F1 (1 to 3 stages) via an on-off valve V1. This compressed air E1
Is increased by 50% with the electric heater H to increase the exchange efficiency.
Compressed air E of dry air heated to a temperature around 60 ° C
2, to prevent dew condensation due to low temperature. As shown in FIG. 3, the electric heater H includes a temperature detection controller HC connected to a 100 volt AC power supply, and a voltage controller VC for controlling the voltage of the temperature detection sensor S and the electric heater H. The compressed air E2 of the heated dry air
Is press-fitted into a plurality of filter elements R connected in parallel for separating only the nitrogen gas component N from the compressed air E2.
As shown in FIG. 4, the filtering element R has a hollow fiber filter IF as a main component. When compressed air E2 of dry air is press-fitted into the hollow fiber type filter IF, heavy, high molecular weight moisture, oxygen and carbon dioxide gas cannot pass through the fiber type filter IF, and only light and low molecular weight nitrogen N is removed. You can pass. Due to the filter effect, only the nitrogen gas component N is recovered and generated. Moisture, oxygen, and carbon dioxide are released to the atmosphere. It should be noted that moisture, oxygen, carbon dioxide and the like are released to the atmosphere so that they do not stay in the thread type filter IF. The permeation speed of the hollow fiber membrane in the fiber type filter IF is “H2O, H2, He, H2S, CO2,
O2 "and" Ar, CO, Ne, CH with low permeation rate "
4 ". A throttle valve V is provided at each output side of the filter element R.
2 is connected, and a pipe P bundled together is provided with an on-off valve V
3 through a flow meter Q, a throttle valve V4, a check valve V5, etc.
It is configured so that it can be supplied to the outside. The number of the plurality of filtration elements R may be increased or decreased depending on the amount of nitrogen gas used or the gas purity, or a combination of series connection and parallel connection may be used. Further, the on-off valve V3
Gas N generated by the adjustment operation of
To adjust the flow rate of nitrogen spouting and nitrogen gas concentration
Can be. A nitrogen gas generator according to a first embodiment of the present invention
10 is configured as described above, and nitrogen gas generation is performed as follows. First, the surrounding air (nitrogen 80%, oxygen 20%) serving as a nitrogen source was set to 4 to 8 kg / cm2.
The compressed air is compressed back and forth, and the compressed air source E is a compressed air source E for supplying a pipe into the factory to operate the air equipment. The compressed air source E includes a water removal filter F
Pressure of dry air from which water has been removed by 1 (1 to 3 stages)
Compressed air E1 ungated, 50-60 ° C. at more electric heater H
Heat to the temperature before and after, and dry air compressed air E2
However, dew condensation due to low temperature is prevented. The electric heater H
Detects the temperature of the dry air E2 by the temperature detection sensor S, and controls the temperature detection control unit HC and the voltage control unit VC so that the temperature becomes about 50 to 60 ° C. The heated dry air compressed air E2
Is press-fitted into a plurality of filtration elements R for separating only the nitrogen gas component N from the compressed air E2. Filter element R
In, heavy, high molecular weight water, oxygen and carbon dioxide gas cannot pass through the thread type filter IF, but only light and low molecular weight nitrogen N can pass. Due to the above filter effect,
The action of collecting and generating only the nitrogen gas component N is executed. Moisture, oxygen, carbon dioxide and the like are released to the atmosphere. The present invention is not limited to the first embodiment. For example, a nitrogen gas generator 20 according to the second embodiment as shown in FIG. 6 may be employed. The nitrogen gas generator 20 is the same as the nitrogen gas generator 10 of the first embodiment described above, except that a pressure increasing means HP for increasing the pressure of the compressed air source E in the factory that has compressed the atmosphere to an appropriate pressure is added. As an air device used as the pressure increasing means HP, a small air compressor, a pressure increasing cylinder, or the like is applied. The pressurized pressure is about 4 to 8 kg / cm 2 and the compressed air source E in the factory is set to about 6 to 10 kg / cm 2.
Is increased to compressed air . For this reason, the atmospheric pressure at a stretch 6
Since it is sufficient to use a small air compressor or a small pressure boosting cylinder as compared with a case where the pressure is increased to about 10 kg / cm 2, equipment costs and running costs are reduced. The other components are the same as those of the nitrogen gas generator 10 of the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The nitrogen gas generator 20 of the second embodiment
According to the compressed air source E in the plant were boosted at appropriate pressure through the pressure boosting means HP, water the increased pressure compressed air
Dry air is removed through the removal filter F1 and the electric heater H.
The compressed air E2 is supplied to the filtration element R, and only the nitrogen gas component N is separated and extracted. This nitrogen gas generator 20
According to this, when nitrogen gas N having a higher pressure than that of a compressed air source in a factory is required, nitrogen gas appropriately increased in pressure can be provided at a low cost through a simple pressure increasing means. FIG. 5 shows the characteristic performance of the nitrogen gas generators 10 and 20 according to the first and second embodiments. According to this characteristic performance diagram, nitrogen gas purity (same as nitrogen gas concentration)
To produce 99% nitrogen gas N at 10 Nm3 / h per hour, a plurality of filter elements R suitable for this are connected in parallel, and a feed air pressure of 3.0 kg / cm2 may be supplied thereto. Further, if a raw material air pressure of 6.0 kg / cm 2 is supplied, the gas purity is 99%, and 10 Nm 3 per hour.
/ H, and a nitrogen gas N at a gas pressure of 4.0 kg / cm2. As shown in FIG. 1, the nitrogen gas generator 10 includes one injection nozzle 11 serving as an injection means for nitrogen gas N in a work processing apparatus 100 on the lower end surface of the spindle head 5 of the machine tool 1. Alternatively, a plurality (one as shown) is provided, and a pipe P is connected to the check valve V5 of the nitrogen gas generator 10 from the check valve V5. Of course, instead of the injection nozzle 11, the tool 5
A nitrogen gas N may be supplied to the cutting edge 5A of the tool 5 from here. As a result, the nitrogen gas N is supplied from the nitrogen gas generator to the cutting edges of various tools for processing a workpiece in various machine tools or the atmosphere. Therefore, works W in all processing fields can be targeted,
The cutting edge 5A of the tool 5 or the atmosphere is filled with nitrogen gas N
And a work processing apparatus 100 for performing the work in a state where the work is full. According to the first and second embodiments of the present invention, the following effects can be obtained. First, by using the compressed air source E in the plant obtained by compressing the air, it is supplied to the filtering element R, only because it is a nitrogen gas generator for separating and extracting nitrogen gas component, a dedicated compressor not required, Hakare to reduce the size and the running cost of the entire apparatus, low cost nitrogen gas N can be provided. Further, the compressed air source E in the factory is removed from the water.
After heating, it is supplied to the filtration element R to separate and extract only the nitrogen gas component , and is sent out via the on-off valve V3 and the flow meter Q.
Since the nitrogen gas generator, water is removed from the compressed air E in the laden plant water, a predetermined gas concentration
Thus, high-quality nitrogen gas N can be supplied at a reduced running cost. According to the second embodiment, the cost can be reduced.
The compressed air in the factory, which can be supplied, is increased to an appropriate pressure through simple pressure increasing means, and after increasing the water removal and heating , the pressure is increased.
The pressurized compressed air is supplied to the filtration element R , which separates and extracts only the nitrogen gas component and sends it through the on-off valve V3 and the flow meter Q.
High quality and high pressure
Nitrogen gas N can be supplied at low running cost
You. When the nitrogen gas N is supplied to the tip of a tool for processing a workpiece in a machine tool or the like, dry cutting can be performed.
By the dry cutting , the nitrogen gas N can be efficiently injected to the processing point of the tool based on low running cost. The nitrogen gas generator according to the present invention is not limited to the first and second embodiments. For example, as shown in FIG. 7, the nitrogen gas generator 30 of known means utilizing two adsorption elements K can be employed. The nitrogen gas generator 30 is provided with two adsorption tanks K1, K2, receiving compressed air E1 generated in the factory to alternately. That is, as shown in FIG. 8, at the time of this reception, the adsorption tank K1 adsorbs "H2O, CO2, O2, etc." and sends only the nitrogen gas N to the buffer tank B. This "H
Since the function of the adsorption tank K1 adsorbing "2O, CO2, O2, etc." is paralyzed by the adsorbed substance, the reception of the compressed air E1 is interrupted at the time of paralysis, and the compression is performed from the opposite direction as shown in FIG. The air E1 'is supplied to the adsorption tank K1. "H2" adsorbed on the adsorption tank K1 by the compressed air E1 'flowing backward.
O, CO2, O2, etc. "to the outside as exhaust gas.
Thereafter, as shown in FIG. 8, the compressed air E1 is again received from the supply port side, and "H2O, CO2, O2" is stored in the adsorption tank K1.
2) is adsorbed and only the nitrogen gas N is passed through and sent to the buffer tank B. Also in the adsorption tank K2, "H2O, CO2, O2, etc." adsorbed on the adsorption tank K2 by the compressed air E1 'flowing backward when the compressed air E1 is sucked is discharged to the outside, and compressed again. Since the air E1 is alternately operated by shifting the phase by 180 degrees so as to receive the air E1 from the supply port side,
The nitrogen gas N is continuously supplied to the buffer tank B. As described above, the nitrogen gas generator 30 according to the third embodiment has the above-described configuration, generates nitrogen gas, and performs dry cut with nitrogen gas as follows. First, when the compressed air E1 produced in the factory is pressed into one of the two adsorption tanks K1 and K2 of the adsorption element K by operating the nitrogen gas generator 30, water, oxygen, Carbon dioxide is adsorbed by the adsorption tank K1 or K2. Then, only light and low molecular weight nitrogen can pass through, and only the nitrogen gas component N is recovered in the buffer tank B and supplied to the injection nozzle 10 as the injection means from the pipe P as the transportation means. The following is the work of the first embodiment.
The same operation as the processing device 100 is performed. According to the third embodiment of the present invention, the following effects can be obtained. First, the compressed air in the factory is supplied to the adsorption element.
Supplying only low nitrogen gas components at low running cost
Separated and extracted. Then, the nitrogen gas extracted under low cost can be supplied to the tip of a tool for processing a workpiece such as a machine tool, and dry cutting can be performed . The present invention has the following effects according to the above embodiments. First, the inside of the factory obtained by compressing the atmosphere
Using compressed air, because it is a nitrogen gas generator for separating and extracting a nitrogen gas, without requiring a dedicated large compressor, reducing the size and the running cost of the entire apparatus is achieved, low cost nitrogen gas Can be provided. Further, the pressure of a compressed air source in the factory is increased through a pressure increasing means, and the increased compressed air is supplied to a filtering element or an adsorption element to separate and extract nitrogen gas components. Since the generator is a generator , when nitrogen gas having a higher pressure than the compressed air source in the factory is required, the nitrogen gas appropriately increased in pressure can be supplied at low cost through a simple pressure increasing means. Further, the compressed air in the factory is subjected to moisture removal and addition.
After the temperature , it is supplied to the excess element or the adsorption element, and the nitrogen gas component is separated and extracted, and then sent out via the on-off valve and the flow meter.
Because it is a nitrogen gas generator that water is removed from the compressed air in the laden plant moisture, high-quality nitrogen gas at a predetermined concentration can be supplied to reduce the running cost. According to the first aspect of the present invention , distribution in a factory is performed.
Low compression of 4-8 kg / cm2 distributed by pipe
Since the air pressure is used as the compressed air source, the run of the compressed air
Operation can be performed with a low ning cost. Factory pressure
4-8 kg / cm2 compressed air supplied from compressed air source
Is a compressor for increasing pressure built into the nitrogen gas generator
Gas generation as well as contributing to the miniaturization of
Reduction of equipment manufacturing costs and running costs
Can be. And even if it is supplied from a compressed air source in the factory,
Even if the pressure of the supplied compressed air is extremely low,
Optimum value by pressure booster built in
It is always optimal because the pressure is increased to 6-10 kg / cm2
The nitrogen gas under the condition can be supplied at low cost . [0040]

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施形態を示し、ワーク加工装置
を備えた工作機械の正面図である。 【図2】本発明の第1実施形態を示し、窒素ガス生成装
置の回路図である。 【図3】本発明の第1実施形態を示し、窒素ガス生成装
における電熱ヒータの回路図である。 【図4】本発明の第1実施形態を示し、中空糸膜透過速
度の説明図である。 【図5】本発明の第1実施形態を示し、窒素ガス生成装
置の特性図である。 【図6】本発明の第2実施形態を示し、窒素ガス生成装
置の回路図である。 【図7】本発明の第実施形態を示し、窒素ガス生成装
置の回路図である。 【図8】本発明の第3実施形態を示し、窒素ガスの分離
・抽出の作用図である。 【図9】本発明の第3実施形態を示し、水分他の排出の
作用図である。 【符号の説明】 1 工作機械、 10 窒素ガス生成装置 20 窒素ガス生成装置 30 窒素ガス生成装置 100 ワーク加工装置 E 圧縮空気 E1 圧縮空気(ドライエア) E2 圧縮空気(ドライエア) F1 水分除去フィルタ H 電熱ヒータ HC 温度検出制御部 HP 増圧手段 VC 電圧制御部 K 吸着要素 IF 中空の糸型フィルタ N 窒素ガス 流量計 R 濾過要素 S 温度検出センサ V1,V3 開閉弁 V2,V4 絞り弁 W ワーク
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and is a front view of a machine tool provided with a work processing device . FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention and is a circuit diagram of a nitrogen gas generator. FIG. 3 is a circuit diagram of an electric heater in the nitrogen gas generator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the first embodiment of the present invention and is an explanatory diagram of a permeation speed of a hollow fiber membrane. FIG. 5 shows the first embodiment of the present invention and is a characteristic diagram of the nitrogen gas generator. FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, and a nitrogen gas generator.
It is a circuit diagram of the location. FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention, in which a nitrogen gas generator is provided.
It is a circuit diagram of the location. FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention, in which nitrogen gas is separated.
-It is an operation | movement figure of extraction . FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, in which
Is a graph illustrating the operation. [Description of Signs] 1 Machine tool, 10 Nitrogen gas generator 20 Nitrogen gas generator 30 Nitrogen gas generator 100 Work processing equipment E Compressed air source E1 Compressed air (dry air) E2 Compressed air (dry air) F1 Moisture removal filter H Electric heating Heater HC Temperature detection control section HP Pressure increasing means VC Voltage control section K Adsorption element IF Hollow thread type filter N Nitrogen gas Q flow meter R Filtration element S Temperature detection sensors V1, V3 Open / close valve V2, V4 Throttle valve W Work

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−51532(JP,A) 特開 平9−40404(JP,A) 特開 平1−184017(JP,A) 特開 平3−157117(JP,A) 特開 平7−60621(JP,A) 国際公開98/006664(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 21/00 - 21/50 B23Q 11/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-7-51532 (JP, A) JP-A-9-40404 (JP, A) JP-A-1-184017 (JP, A) JP-A-3- 157117 (JP, A) JP-A-7-60621 (JP, A) WO 98/006664 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 21/00-21 / 50 B23Q 11/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 大気を圧縮した圧縮空気を配管で供給す
る圧縮空気源と、上記圧縮空気中の水分を除去する水分
除去フィルタと、水分除去された圧縮空気を加熱する電
熱ヒータと、上記水分除去と加熱で得られた圧縮空気
(ドライエア)中から窒素ガス成分を分離・抽出する濾
過要素又は吸着要素と、分離・抽出された窒素ガスのガ
ス濃度を調節する開閉弁及び流量計とを備えた窒素ガス
生成装置において、上記圧縮空気源は工場内に設備され
ている各種エアー機器を作動させるべく、工場内に既設
されたエアコンプレッサから4〜8kg/cm2前後に
圧縮した圧縮空気とし、上記4〜8kg/cm2前後の
圧縮空気は、窒素ガス生成装置に備える小型の増圧手段
にて6〜10kg/cm2前後に増圧され、この後、水
分除去と加熱処理した圧縮空気として濾過要素又は吸着
要素に供給されることを特徴とする窒素ガス生成装置。
(57) [Claims] [Claim 1] Compressed air compressed into the atmosphere is supplied by piping.
Compressed air source and moisture for removing moisture in the compressed air.
Removal filter and an electric
Heat heater and compressed air obtained by the above-mentioned moisture removal and heating
Filtration to separate and extract nitrogen gas components from (dry air)
Gas of the separated or extracted nitrogen gas
Gas with on-off valve and flow meter for adjusting gas concentration
In the generator, the compressed air source is installed in a factory.
Existing in the factory to operate various air equipment
From 4 to 8 kg / cm2 from the compressed air compressor
Compressed air and the above 4 ~ 8kg / cm2
The compressed air is a small pressure booster provided in the nitrogen gas generator.
The pressure is increased to about 6 to 10 kg / cm2 with water.
Filtration element or adsorption as compressed air with minute removal and heat treatment
A nitrogen gas generator, which is supplied to an element.
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