JPH0460323A - ボルテックスチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧縮空気を渦流にして渦室内を通過させ、そ
の渦流の中心から低温空気を外部に排出するボルテック
スチユーブに関する。

（従来の技術） 従来、この種のボルテックスチユーブ１００は、その概
略断面図である第２図（Ａ）に示すように、円筒状の渦
室本体１０２の両端部に、小径の空気吐出ポート１０４
を有する蓋体１０６と、渦室本体１０２の渦室１０２ａ
と外部を連通ずる排気孔１０８及び空気の通過方向を変
える整流突起１１Ｏを有する排出整流体１１２とを備え
、その■−■線断面図の第２図（、Ｂ）に示すように、
蓋体１０６近傍の渦室本体１０２に、その渦室１０２ａ
に接するよう供給ポート１１４を垂設して構成されてい
る。

そして、このボルテックスチユーブ１００は、次のよう
にして空気吐出ポート１０４から低温空気を吐出する。

供給ポート１１４から圧縮空気が供給されると、ボルテ
ックスチユーブ１００は、供給された圧縮空気を図中矢
印Ａで示すように渦室１０２ａ内周面にそった渦流にし
て、排出整流体１１２に向けて通過させる。そして、排
出整流体１１２に達した圧縮空気の一部を排気孔１０８
を介して図中矢印Ｂで表わすように外部に排出すると共
に、整流突起１１０により空気の通過方向を変えて図中
矢印Ｃで表わすように圧縮空気の残りを上記渦流の中心
、即ち渦室１０２ａの中心線にそって空気吐出ポート１
０４に向けて渦状に通過させる。

この際、渦室１０２ａ内周面にそった渦流状の圧縮空気
は高速回転しながら渦室１０２ａ内を通過するため、渦
室１０２ａ内周面側はその遠心力に基づく高圧渦流の領
域となり、この高圧渦流中心部は低圧渦流の領域となる
。この結果、両温流領域の間で熱交換が行なわれ、高圧
渦流は供給圧縮空気に比べて高温の空気流となり、低圧
渦流は冷却されて低温の空気流となる。こうして、低温
の空気が空気吐出ポート１０４から吐出される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のボルテックスチユーブから吐
出される低温空気の温度は十分低温となっておらず、よ
り一層の低温化が求められている。

具体的に説明すると、吐出空気を切削工具や金型等に吹
き付けてその工具等を冷却し、工具の長寿命化や金型の
冷却期間の短縮化等を図る場合には、より一層低温の空
気を吐出できることが要求されている。もっとも、ボル
テックスチユーブ自体を大型にして圧縮空気の供給量並
びに低温空気の吐出量を増加させればよいが、ボルテッ
クスチユーブは本来その設置位置に制約を受け、例えば
切削工具を冷却する場合には作業者の作業領域内にある
切削工具近傍に設置されることになるので、このように
大型化することは作業者の作業に支障をきたし現実的な
解決にはならない。

本発明は上記問題点を解決するためになされ、簡単な構
成で冷却能力の向上を図ることを目的とする。

（課題を解決するための手段１ かかる目的を達成するために、本発明の採用した手段は
、 円筒状の渦室本体を有し、 該渦室本体の内径より小径の空気吐出ポートを有する吐
出機構を、前記渦室本体の軸線にそって空気が該空気吐
出ポートから外部に吐出するようにして前記渦室本体の
一方の端部に設け、前記渦室本体内にその内周面に対し
て接線方向から圧縮空気を供給し該内周面にそった渦流
を発生する供給ポートを、該吐出機構の近傍に設け、該
渦流として渦室本体内を通過する圧縮空気の一部を外部
に排出すると共に該圧縮空気の残りを前記吐出ポート側
に整流して送気する排出整流機構を、前記渦室本体の他
方の端部に設けてなるボルテックスチユーブにおいて、 前記供給ポートを、その入口を前記吐出機構側にその出
口を前記排出整流機構側にして傾けて設けたこと をその要旨とする。

【作用１ 上記構成を有する本発明のボルテックスチユーブは、供
給ポートから圧縮空気が供給されると、圧縮空気を渦室
本体内周面にそった高速回転の渦流にして排出整流機構
に向けて通過させて、渦室本体内周面側をその遠心力に
基づく高圧渦流領域とし、この高圧渦流中心部を低圧の
渦流領域とする。そして、排出整流機構に達した高圧の
渦状圧縮空気の一部を排出整流機構を介して渦室本体外
部に排出する。また、この排出整流機構により空気の通
過方向を吐出機構側に変えて、圧縮空気の残りを低圧の
渦流として吐出機構の空気吐出ポートに向けて通過させ
る。

こうして圧縮空気の残りを低圧の渦流として高圧渦流の
中心にそって通過させる際に、両温流の間で熱交換を行
なって高圧渦流温度を高温に低圧渦流温度を低温にして
、排出整流機構から高温空気を渦室本体外部に排出し、
空気吐出ポートから低温空気を渦室本体外部に吹き出す
。

本発明のボルテックスチユーブは、供給ポートの傾斜に
基づいて、供給された圧縮空気を、渦室本体内への供給
（流入）直後から排出整流機構側に向けて傾斜して回転
する渦流とするので、その回転速度を一層高速度とする
。この結果、渦室本体内周面側にそった高圧渦流領域の
圧力を増加させてその中心部の低圧渦流領域との圧力差
を増大させるとともに、供給された圧縮空気をより短期
間のうちに排出整流機構側に到達させて両温流の境界に
おける空気の接触機会を増やすので、高圧渦流における
空気とその中心部の低圧渦流の空気との熱交換が促進さ
れる。

（実施例） 次に、本発明に係るボルテックスチユーブの実施例につ
いて図面に基づき説明する。第１図（Ａ）は実施例のボ
ルテックスチユーブの断面図、第１図（Ｂ）及び（Ｃ）
はその１−１線及びｎ−ｎ線断面図である。

図示するように、実施例のボルテックスチユーブ１は、
向かって右側が大径のテーバ状の渦室３（テーバ比的１
／２４０）を形成した円筒状の渦室本体５と、その両端
に配置される空気吐出ポートアダプタ７及び排気量を調
整可能な周知のサイレンサ付排気絞り弁９と、このサイ
レンサ付排気絞り弁９手前で渦室３内に配置されるくの
字状の整流板体１１と、空気吐出ポートアダプタ７を覆
う吐出側サイレンサ１３とをその主要な構成部材として
備え、次のような構成を備える。

渦室本体５の渦室３左側には、この渦室３の径より大径
の空気流入室１５が形成されており、第１図（Ｂ）に示
すように、空気流入室１５の外周と接するよう偏心させ
て供給ポート１７が空気流入室１５に連通されている。

一方、渦室３右側には、サイレンサ付排気絞り弁９を取
り付けるための排気室１９が形成されている。しかも、
上記供給ポート１７は、その入口を反排気室側にその出
口を排気室側に向けて、約２度傾斜して形成されている
。なお、この供給ポート１７には、その入口に螺刻され
たねじ１’７ａを介して、図示しなし１圧縮エアーノズ
ルが取り付けられる。

そして、空気吐出ポートアダプタ７は、０リング２１を
介在させて空気流入室１５内にその先端を嵌合させ、渦
室本体５に平行ねじ７ａにて螺合・組み付けされている
。更に、渦室３と同心の空気吐出口２３及び消音室２５
を有する吐出側サイレンサ１３は、この空気吐出ポート
アダプタ７外周の平行ねじ７ａを介して螺合・組み付け
され、空気吐出ポートアダプタ７を覆っている。これに
より、渦室３左側から流出しようとする空気は、空気吐
出ポートアダプタ７のテーバ状の吐出ポート２７をその
小径側から通過して消音室２５に至り、空気吐出口２３
から外部に吐出される。

一方、渦室３の右端部には、第１図（Ｃ）に示すように
、整流板体１１が渦室３内に組み込まれ自身の弾性によ
り当該組み込み位置に保持されている。また、排気室１
９には、サイレンサ付排気絞り弁９が、テーバ状のガス
ねじ９ａを介して螺合・組み付けされている。これによ
り、渦室３右側からは、渦室３内を通過してきた空気の
一部がサイレンサ付排気絞り弁９を介して外部に排出さ
れる。

このようにして構成されるボルテックスチユーブｌは、
供給ポート１７から圧縮空気が空気流入室１５に供給さ
れると、この空気流入室１５内で圧縮空気を膨張させ、
空気流入室１５両側の渦室３及びテーバ状の吐出ポート
２７のうちその径が大きい側、即ち渦室３側に、上記供
給された圧縮空気を渦室３内周面にそった高速回転の渦
流として、渦室３内をサイレンサ付排気絞り弁９に向け
て通過させる。そして、渦室３内周面側をその遠心力に
基づく高圧渦流領域とし、この高圧渦流中心部を低圧渦
流領域とする。

次いで、サイレンサ付排気絞り弁９に達した高圧の渦状
圧縮空気の一部を、サイレンサ付排気絞り弁９を介して
ボルテックスチユーブ１外部に排出する。また、サイレ
ンサ付排気絞り弁９手前に位置する整流板体１１により
、その残りの空気の通過方向を空気吐出ポートアダプタ
７側に向けて逆転させ、当該残りの空気を低圧の渦流と
して渦室３内周面側の高圧渦流領域中心にそって通過さ
せる。

本実施例のボルテックスチユーブ１によれば、こうして
圧縮空気の残りを低圧の渦流として高圧渦流の中心にそ
って通過させる際に、次のようにして活発に熱交換させ
空気吐出口２３から極めて低温の空気を外部に吹き出す
。

即ち、ボルテックスチユーブｌは、上記のように傾斜し
た供給ポート１７から供給された圧縮空気を、この供給
ポート１７の傾斜に基づいて、空気流入室１５延いては
渦室３内への流入直後から、サイレンサ付排気絞り弁９
　（整流板体１１）側に向けて傾斜して回転する渦流と
するので、その回転速度を一層高速度とする。この結果
、渦室３内周面側にそった高圧渦流領域の圧力増加を招
いてその中心部の低圧渦流領域との圧力差を増大させる
とともに、供給された圧縮空気をより短期間のうちにサ
イレンサ付排気絞り弁９　（整流板体１１）に到達させ
て両渦流の境界における空気の接触機会を増やし、高圧
渦流における空気とその中心部の低圧渦流の空気との熱
交換を促進し、空気吐出Ｄ２３から極めて低温の空気を
短時間の内に外部に吹き出す。

更に、渦室３をサイレンサ付排気絞り弁９側が大径のテ
ーバ状としたので、高圧渦流となって通過する圧縮空気
の回転速度をストレート状の渦室（従来品）に比べて一
層高速とし、やはり低圧渦流における空気との熱交換を
活発化させて吐出空気の低温化といった冷却能力の向上
を図ることができる。

このようにして熱交換の促進を図った本実施例のボルテ
ックスチユーブｌでは、従来品に比べて約３０％の冷却
能力の向上（吐出空気の低温度化）が見られた。

また、高圧の渦状圧縮空気の通過方向を逆転させるくの
字状の整流板体１１は自身の弾性に基づいて渦室３内に
保持されるので、溶接、接着といった固定処理を不要と
してその組み付けの手間を大幅に低減させることができ
る。

加えて、既述したようにして生じる低温空気の吐出ポー
ト２７を吐出側が大径のテーバ状に形成するとともに、
テーバ状の吐出ポート２７と空気吐出口２３との間に内
径及び内容積の大きな消音室２５を形成したので、低温
空気は、吐出ポート２７のテーバにそって徐々に大きな
径の渦流となって消音室２５に流入し、この消音室２５
内で渦を消滅させつつ空気吐出口２３から外部に吐出さ
れる。この結果、消音室のない従来品に比べて、低温空
気の吐出音を約２５ｄＢ低減させることができた。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得るこ
とは勿論である。

例えば、供給ポート１７の傾斜程度や渦室３のテーバ比
等は、上記実施例の数値に限定されるものではなく、ポ
ートの径、渦室長さ等に応じて適宜決定すればよい。ま
た、供給ポート１７を、例えば渦室軸線を中心とした点
対称の位置に設けたり、等間隔で複数個設けてもよい。

（発明の効果） 以上実施例を含めて詳述したように、本発明のボルテッ
クスチユーブによれば、圧縮空気の一部を外部に吐出し
その残りの圧縮空気を低圧の渦流として高圧渦流の中心
にそって通過させる際に、供給ポートの傾斜に基づいて
渦室本体内周面にそった高圧渦流領域の圧力増加を招い
てその中心部の低圧渦流領域との圧力差を増大させ、供
給された圧縮空気をより短期間のうちに排出整流機構に
到達させて両渦流の境界における空気の接触機会を増や
すことができる。この結果、高圧渦流における空気とそ
の中心部の低圧渦流の空気との熱交換を促進して冷却能
力を向上させ、空気吐出ポートから極めて低温の空気を
短時間の内に外部に吹き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は実施例のボルテックスチユーブの断面図
、第１図（Ｂ）及び（Ｃ）はそのＩ−１線及びＩｔ−４
線断面図、第２図（Ａ）は従来のボルテックスチユーブ
１００の概略断面図、第２図（Ｂ）＋、ｔそのＩＩＩ−
ＩＩＩ線断面図である。 １・・・ボルテックスチユーブ ３・・・渦室　　　　　５・・渦室本体７・・・空気吐
出ポートアダプタ ９・・・サイレンサ付排気絞り弁 １１・・・整流板体　　１５・・・空気流入室１７・・
・供給ポート　２３・・・空気吐出口２７・・・吐出ポ
ート 代理人　　弁理士　　五十嵐　単離

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状の渦室本体を有し、 該渦室本体の内径より小径の空気吐出ポートを有する吐
   出機構を、前記渦室本体の軸線にそって空気が該空気吐
   出ポートから外部に吐出するようにして前記渦室本体の
   一方の端部に設け、 前記渦室本体内にその内周面に対して接線方向から圧縮
   空気を供給し該内周面にそった渦流を発生する供給ポー
   トを、該吐出機構の近傍に設け、該渦流として渦室本体
   内を通過する圧縮空気の一部を外部に排出すると共に該
   圧縮空気の残りを前記吐出ポート側に整流して送気する
   排出整流機構を、前記渦室本体の他方の端部に設けてな
   るボルテックスチユーブにおいて、 前記供給ポートを、その入口を前記吐出機構側にその出
   口を前記排出整流機構側にして傾けて設けたこと を特徴とするボルテックスチユーブ。