CN108779507A - 冷却装置及热处理装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容为使用喷雾状冷却液冷却被处理物(X)的冷却装置(R)，具备热传导率切换装置，在被处理物(X)的冷却的中途，将喷雾状冷却液冷的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态。

Description

冷却装置及热处理装置

技术领域

本公开内容涉及冷却装置及热处理装置。

本申请基于2016年3月23日在日本申请的特愿2016-058930号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

例如，在专利文献1中记载有：作为淬火装置，将喷雾状的冷却材料吹出到被加热至预定温度的零件上进行冷却时，在零件的温度超过马氏体相变温度之前降低气氛压力，使上述冷却材料的沸点降低。根据这样的淬火装置，通过使冷却材料的沸点降低，维持在零件的表面与冷却材料的液滴之间产生的蒸汽膜，由此能够抑制零件的应变或变形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2013-181226号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述淬火装置中，通过维持蒸汽膜来抑制零件的应变或变形。但是，维持蒸汽膜与被处理物即零件的形状等复杂的因素相关，所以从冷却开始到超过马氏体相变温度为止的被处理物的冷却期间，仅通过使冷却材料的沸点降低难以稳定地维持蒸汽膜。即，为了抑制零件的应变或变形而维持蒸汽膜的方法未必现实，难以可靠地抑制被处理物的应变或变形。

本公开内容鉴于以上情况而提出，其目的在于在由喷雾状冷却液冷却被处理物时，比以往更可靠地抑制被处理物的变形。

用于解决上述技术问题的方案

为了实现上述目的，在本公开内容中，作为冷却装置的第1解决方案，是使用喷雾状冷却液来冷却被处理物的冷却装置，其具备热传导率切换装置，在被处理物的冷却的中途，将喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态。

发明效果

根据本公开内容，使用在被处理物的冷却中途将喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态的方法，因此能够比以往更可靠地抑制被处理物的变形。

附图说明

图1是示出本公开内容的一实施方式的冷却装置及多室型热处理装置的整体构成的第1纵剖视图。

图2是示出本公开内容的一实施方式的冷却装置及多室型热处理装置的整体构成的第2纵剖视图。

图3是图2的A-A线剖视图。

图4是图2的B-B线剖视图。

图5A是示出本公开内容的一实施方式的冷却处理的温度变化的曲线图。

图5B是示本公开内容的一实施方式的冷却处理的喷雾状冷却液的喷雾粒径的变化的曲线图。

图6是示出各冷却介质的热传导率的曲线图。

图7是示出本公开内容的实验结果中的各喷嘴的喷雾量与热传导率之间关系的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开内容的一实施方式的冷却装置R及多室型热处理装置M进行说明。

如图1所示，多室型热处理装置M是将冷却装置R、中间输送装置H以及3个加热装置一体化的热处理装置。另外，在图1中示出了中间输送装置H的水平方向的中心位置的纵剖视图，因此在图1中仅描述了3个加热装置中的2个加热装置、即加热装置K1以及加热装置K2。

该多室型热处理装置M是用于对被处理物X进行淬火处理的热处理装置。被处理物X是各种金属零件，是由模具钢(SKD材料)或高速钢(SKH材料)等的钢材构成的零件。

冷却装置R是对被处理物X进行冷却处理的装置，如图1～图4所示，具备冷却腔1、多个第1冷却喷嘴2a与第2冷却喷嘴2b(第1喷射喷嘴、第2喷射喷嘴)、多个喷雾集管3、冷却泵4、热交换器5、冷却排水管6、冷却水槽7、第1控制阀8a、第2控制阀8b以及冷却控制部9等。

多个喷雾集管3、冷却泵4、热交换器5、冷却水槽7、第1控制阀8a、第2控制阀8b以及冷却控制部9构成了本公开内容的冷却液供给装置。此外，这样的冷却液供给装置与多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b构成了本公开内容的热传导率切换装置。

冷却腔1是容纳被处理物X的立式圆筒形的容器(中心轴线为垂直方向的容器)，内部空间是冷却室RS。在该冷却腔1的上方设置有中间输送装置H。在冷却腔1中形成使冷却室RS与中间输送装置H的内部空间(输送室HS)连通的开口。被处理物X经由该开口被搬入冷却室RS或者从冷却室RS被搬出。

多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b是第1喷射喷嘴、第2喷射喷嘴，经由喷雾集管3以及热交换器5将从冷却泵4供给的预定的冷却液转换成喷雾状的冷却液(喷雾状冷却液)并向被处理物X喷射。第1冷却喷嘴2a是喷射孔的孔径(第1孔径)比较小的第1喷射喷嘴，第2冷却喷嘴2b是喷射孔的孔径(第2孔径)比第1冷却喷嘴2a大的第2喷射喷嘴。即，从第1冷却喷嘴2a喷射的喷雾状冷却液的粒径(第1喷雾粒径)小于从第2冷却喷嘴2b喷射的喷雾状冷却液的粒径(第2喷雾粒径)。并且，通过将冷却液的供给对象从第1喷射喷嘴(第1冷却喷嘴2a)切换至第2喷射喷嘴(第2冷却喷嘴2b)，将喷雾状冷却液的喷雾粒径从第1喷雾粒径调节至第2喷雾粒径。此外，热传导率切换装置将喷雾状冷却液的喷雾粒径从比较小的粒径调节至比较大的粒径，由此切换喷雾状冷却液的热传导率。

像这样的多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b，如图1～图4所示，分散配置在容纳于冷却室RS内的被处理物X的周围。更具体而言，多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b，在垂直方向上多层(具体为5层)且在冷却腔1(冷却室RS)的圆周方向上隔开了一定间隔的状态下，以包围被处理物X的整体且与以与被处理物X的距离尽量为等距离的方式分散地配置于被处理物X的周围。

此外，多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b按照预定数量被分组。即，多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b在冷却室RS的垂直方向的每一层都被分组化，此外在冷却腔1(冷却室RS)的圆周方向上也被分成多个组。如图3以及图4所示，在这样的多个组(喷嘴组)中逐一地设置有喷雾集管3。

更具体而言，如图1所示的喷雾集管3，在上下方向上配置为5层，最上层如图3所示，2个喷雾集管3以包围被处理物X的周围的方式设置成圆弧状。此外，关于从上方起第2层～最下层这4层，如图4所示，3个喷雾集管3以包围被处理物X的周围的方式设置成圆弧状。这样的5层构成的喷雾集管3中，上述多个第2冷却喷嘴2b被设置在最上层、从上方起第3层以及最下层的喷雾集管3上，此外多个第1冷却喷嘴2a被设置在从上方起第2层以及从上方起第4层的喷雾集管3上。这样的多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b，喷嘴轴的方向被调节为朝向被处理物X的方向，经由喷雾集管3将从泵4供给的冷却液朝向被处理物X喷射。

此外，属于最上层的多个第2冷却喷嘴2b，如图1所示，在垂直方向配置在比被处理物X的上端更高的位置。另一方面，属于最下层的多个第2冷却喷嘴2b配置在与被处理物X的下端大致相同的高度。进而，属于最上层的多个第2冷却喷嘴2b比其他层的第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b更靠内侧，即配置为比其他层的第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b更远离冷却室RS的内表面。

在此，上述冷却液是比一般用于热处理冷却用的冷却油粘度低的液体，例如是水。上述多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的喷射孔形状设定为使得水等的冷却液以预定的喷射角成为均匀且恒定粒径的液滴。此外，如图1～图4所示，多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的喷射角以及相互相邻的第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的间隔设定为：从第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b喷出的液滴中，位于外周侧的液滴与从相邻的第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b喷出且位于外周侧的液滴交叉或者碰撞。

此外，这样的多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b，以冷却液的液滴的集合体即喷雾状冷却液整体地包围被处理物X的方式朝向被处理物X喷射喷雾状冷却液。上述喷雾状冷却液的液滴的粒径例如为20～700μm。多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的位置或角度被适当地设定为使得被处理物X的周围的喷雾状冷却液为均匀的粒径且均匀的密度。

本实施方式的冷却装置R，是使用上述喷雾状冷却液冷却被处理物X的装置，即将被处理物X喷雾冷却的装置。另外，该冷却装置R的冷却温度或冷却时间等的冷却条件，根据被处理物X的热处理的目的或被处理物X的材质等而适当地设定。

上述多个喷雾集管3是与多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b连通的圆弧状的管道，将从供给口取入的冷却液分配至多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b。适当地设定这些喷雾集管3的供给口的位置，以使压力损失对多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b大致相等，将冷却液大致均匀地分配至多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b。

在此，从多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b朝向被处理物X喷射的喷雾状冷却液的热传导率，依存于上述喷雾状冷却液的粒径(喷雾粒径)。此外，该喷雾粒径由第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的喷射孔的孔径(第1孔径、第2孔径)决定。即，从第1孔径的第1冷却喷嘴2a喷射的第1喷雾粒径的喷雾状冷却液，因为喷雾粒径比较小，所以热传导率(第1热传导率)比较低，与此相对，从第2孔径的第2冷却喷嘴2b喷射的第2喷雾粒径的喷雾状冷却液，因为喷雾粒径大于第1喷雾粒径，所以具有比上述第1热传导率高的热传导率(第2热传导率)。

冷却泵4将冷却水槽7的冷却液压送到喷雾集管3。热交换器5是温度调节器，基于从冷却控制部9输入的温度指示，将从冷却泵4向喷雾集管3供给的冷却液的温度调节(维持)至预定温度。即，从冷却泵4向喷雾集管3供给的冷却液的温度由冷却控制部9管理。

冷却排水管6是使冷却腔1的下部与冷却水槽7连通的管道，在中途部位设置有排水阀(图示省略)。冷却水槽7是液体容器，储存从冷却腔1经由上述冷却排水管6或者冷却循环管(图示省略)排出的冷却液。另外，上述冷却循环管是如下管道：为了将在浸渍冷却时的从冷却腔1溢流的冷却液返回至冷却水槽7而使冷却腔1的上部与冷却水槽7的上部连通。

第1控制阀8a、第2控制阀8b是开闭阀，设置在多个喷雾集管3与热交换器5之间。第1控制阀8a、第2控制阀8b中，第2控制阀8b设置在设有第2冷却喷嘴2b的最上层的喷雾集管3、从上方起第3层的的喷雾集管3以及最下层的喷雾集管3与热交换器5之间，第1控制阀8a设置在设有第1冷却喷嘴2a的从上方起第2层以及从上方起第4层的喷雾集管3与热交换器5之间。即，第1控制阀8a基于从冷却控制部9输入的第1开闭信号，切换冷却液向多个第1冷却喷嘴2a的供给与非供给。另一方面，第2控制阀8b基于从冷却控制部9输入的第2开闭信号，切换向冷却液多个第2冷却喷嘴2b的供给与非供给。

冷却控制部9，使上述热交换器5、第1控制阀8a、第2控制阀8b以及排水阀等工作，由此控制冷却装置R的整体动作。该冷却控制部9，作为冷却装置R的控制的一环，控制第1控制阀8a、第2控制阀8b，以切换冷却液向多个的第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的供给、非供给。因此，在被处理物X的冷却的中途，将喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态。另外，关于冷却控制部9的喷雾状冷却液的热传导率的切换处理的详细情况将在后面说明。

中间输送装置H具备：输送腔10、输送室载置台11、冷却室升降台12、冷却室升降缸13、一对输送轨道14、一对推进压力缸(推进压力缸15以及推进压力缸16)、加热室升降台17以及加热室升降缸18等等。输送腔10是设置在冷却装置R与3个加热装置之间的容器，所述3个加热装置包含加热装置K1以及加热装置K2，输送腔10的内部空间为输送室HS。被处理物X在被容纳在筐等的容器内的状态下，通过外部的输送装置从搬入口或搬出口(图示省略)搬入至输送腔10内。

输送室载置台11是在冷却装置R冷却被处理物X时、将冷却腔1与输送腔10的交接口堵塞的支承台，能够载置其他的被处理物X。冷却室升降台12是在冷却装置R冷却被处理物X时承载被处理物X的支承台，支承被处理物X以使被处理物X的底部尽可能广泛地露出。该冷却室升降台12被固定在冷却室升降缸13的可动杆的前端。

冷却室升降缸13是使上述冷却室升降台12上下移动(升降)的致动器。即，冷却室升降缸13以及上述冷却室升降台12是冷却装置R的专用输送装置，将载置在冷却室升降台12上的被处理物X从输送室HS输送至冷却室RS，并且将被处理物X从冷却室RS输送至输送室HS。

一对输送轨道14铺设为在输送腔10的底部沿水平方向延伸。这些输送轨道14是在冷却装置R与加热装置K1之间输送被处理物X时的引导部件。推进压力缸15，是将输送腔10内的被处理物X向加热装置K1输送时推压被处理物X的致动器。推进压力缸16，是将被处理物X从加热装置K1输送至冷却装置R时推压被处理物X的致动器。

即，一对的输送轨道14、推进压力缸15以及推进压力缸16是将被处理物X在加热装置K1与冷却装置R之间输送的专用输送装置。另外，图1中示出了一对的输送轨道14、推进压力缸15以及推进压力缸16，但是实际的中间输送装置H具备共计3对的输送轨道14、推进压力缸15以及推进压力缸16。即，输送轨道14、推进压力缸15以及推进压力缸16不仅设置用于在加热装置K1，也设置用于在其他2个加热装置。

加热室升降台17，是将被处理物X从中间输送装置H输送至加热装置K1时载置被处理物X的支承台。即，被处理物X被上述推进压力缸15向图1的右方向推压，由此被输送至加热室升降台17的正上方。加热室升降缸18是使上述加热室升降台17上的被处理物X上下移动(升降)的致动器。即，加热室升降台17以及加热室升降缸18是加热装置K1的专用输送装置，将载置在加热室升降台17上的被处理物X从输送室HS输送至加热装置K1的内部(加热室KS)，并且将被处理物X从加热室KS输送至输送室HS。

因为3个加热装置具有基本相同的构成，所以以下以加热装置K1的构成为代表进行说明。加热装置K1具备加热腔20、隔热容器21、多个加热器22、真空排气管23、真空泵24、搅拌叶片25以及搅拌电机26等。

加热腔20是设置在输送腔10上方的容器，其内部空间为加热室KS。该加热腔20是与上述冷却腔1相同的立式圆筒形的容器(中心轴线为垂直方向的容器)，但形成为比冷却腔1小型。隔热容器21是设置在上述加热腔20内的立式圆筒形的容器，由具有预定隔热性能的隔热材料形成。

多个加热器22是棒状的发热体，以垂直姿势在隔热容器21的内侧且圆周方向上以预定间隔地设置。这些多个加热器22将容纳在加热室KS内的被处理物X加热到期望温度(加热温度)。另外，该加热温度或加热时间等的加热条件，根据关于被处理物X的热处理的目的或被处理物X的材质等而适当地设定。

在此，上述加热条件包含加热室KS的真空度(压力)。真空排气管23是连通至加热室KS的管道，一端连接在隔热容器21的上部，另一端连接至真空泵24。真空泵24是经由这样的真空排气管23来抽吸加热室KS内的空气的排气泵。加热室KS内的真空度由真空泵24对空气的排气量来决定。

搅拌叶片25是以旋转轴的方向为垂直方向(上下方向)的姿势设置在隔热容器21内的上部的旋转叶片。该搅拌叶片25被搅拌电机26驱动，由此搅拌加热室KS内的空气。搅拌电机26是以输出轴为垂直方向(上下方向)的方式设置在加热腔20上方的旋转驱动源。位于加热腔20上方的搅拌电机26的输出轴以不损害加热腔20的气密性(密封性)的方式与位于加热腔20内的搅拌叶片25的旋转轴结合。

另外，本实施方式的多室型热处理装置M，具备未图示的控制面板。该控制面板具备：操作部，用户设定并输入热处理的各种条件；控制部，基于从上述操作部输入的各种条件以及内部预先存储的控制程序，使冷却装置R、中间输送装置H以及3个加热装置彼此协同工作。即，该多室型热处理装置M，通过控制控制面板能自动控制冷却装置R、中间输送装置H以及3个加热装置，由此对被处理物X进行淬火处理。

在此，上述的冷却控制部9，是在上述控制面板的控制功能中承担由冷却装置R对被处理物X进行冷却控制的功能的构成要件。即，控制面板除了进行由冷却装置R对被处理物X进行冷却控制之外，还进行由中间输送装置H输送被处理物X的输送控制以及由3个加热装置加热被处理物X的加热控制。

接下来，参照图5A、图5B对本实施方式的多室型热处理装置M的动作(淬火处理)进行详细地说明。

多室型热处理装置M的淬火处理是以如下的方式进行的：将被处理物X加热至预定的温度T1(加热温度)后，一次冷却(急速冷却)到温度T2(冷却温度)后，二次冷却到马氏体相变点的温度。进行这样的被处理物X的淬火处理时，操作者从搬入口或搬出口将被处理物X容纳在中间输送装置H内。并且，上述搬入口或搬出口由操作者关闭而使输送室HS内成为密闭空间，中间输送装置H使推进压力缸15工作而使被处理物X移动到加热室升降台17上。进而，中间输送装置H使加热室升降缸18工作而将被处理物X容纳在加热装置K1的加热室KS内。

并且，若被处理物X被容纳在加热室KS内，则加热装置K1使加热器22工作，将被处理物X加热至温度T1。并且，当上述加热结束时，中间输送装置H通过使加热室升降缸18以及推进压力缸16工作而使被处理物X移动到冷却室升降台12上。此外，中间输送装置H通过使冷却室升降缸13工作而使被处理物X移动到冷却室RS，进而通过输送室载置台11堵塞输送腔10与冷却腔1的交接口。并且，冷却装置R通过使冷却泵4工作而使喷雾状冷却液从多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b朝向被处理物X喷射。其结果是，被处理物X被从温度T1一次冷却(喷雾冷却)到温度T2。

在该一次冷却(喷雾冷却)中，如图5A所示，将温度T1的被处理物X即具有奥氏体组织的被处理物X急速冷却，从而避开向珠光体组织转变的相变点Ps(所谓的珠光体鼻端)而达到温度T2。即，在图5A的时刻t1～时刻t2之间，通过来自多个第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b的喷雾状冷却液的喷射，使被处理物X的温度从温度T1急速冷却到温度T2。另外，图5A中，用实线表示被处理物X的表面温度履历，用虚线表示被处理物X的内部温度履历。

在此，在本实施方式的一次冷却(喷雾冷却)中，在时刻t1～时刻t2的中途时刻即时刻ta，进行一次将喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换到比较高的状态的切换动作。即，冷却控制部9，在时刻t1～时刻ta的期间(前期冷却期间S1)，将第1控制阀8a设定为打开状态且将第2控制阀8b设定为关闭状态，如图5B所示，使得从第1冷却喷嘴2a朝向被处理物X喷射第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液。即，该前期冷却期间S1中，通过第1热传导率的喷雾状冷却液冷却被处理物X。

并且，冷却控制部9，在时刻ta～时刻t2的期间(后期冷却期间S2)，将第1控制阀8a设定为关闭状态且将第2控制阀8b设定为打开状态，即将冷却液的供给对象从第1冷却喷嘴2a切换至第2冷却喷嘴2b，如图5B所示，使得从第2冷却喷嘴2b朝向被处理物X喷射第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液。即，该后期冷却期间S2中，通过比前期冷却期间S1的第1热传导率高的第2热传导率的喷雾状冷却液冷却被处理物X。

在此，前期冷却期间S1中的喷雾状冷却液的第1热传导率即第1喷雾粒径C1设定为能够最大限度地抑制因一次冷却(喷雾冷却)引起的被处理物X的变形。即第1喷雾粒径C1根据预先进行的实验、由被处理物X的材质或形状来决定。此外，即使是前期冷却期间S1即时刻ta，也根据预先进行的实验、由被处理物X的材质及形状来决定。

正如背景技术中说明的，由于在喷雾冷却中不能维持蒸汽膜而产生零件(被处理物)变形。但是，在本实施方式中，不是通过维持蒸汽膜，而是在被处理物X可能发生变形的被处理物X的高温期间、即前期冷却期间S1设定第1喷雾粒径C1，由此使喷雾状冷却液的热传导率降低。并且，作为该结果，通过抑制被处理物X的冷却效率而抑制被处理物X的变形。

在这样的前期冷却期间S1中的被处理物X的喷雾冷却，被处理物X的温度降低变得比较缓慢。因此，假如后期冷却期间S2也与前期冷却期间S1同样地用第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液进行喷雾冷却的情况下，可能无法在一次冷却中避开向珠光体组织转变的相变点Ps。因此，在本实施方式中，在后期冷却期间S2，用大于第1喷雾粒径C1粒径的第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液进行喷雾冷却。因此，使后期冷却期间S2的冷却效率比前期冷却期间S1的冷却效率提高，由此实现避开了向珠光体组织转变的相变点Ps的一次冷却。

在此，如图6所示，从作为代表性冷却剂的自来水、油(JIS日本工业规格C 2320-1999 1种2号油)、氮(10bar 15m/s)中的淬火的银圆柱试片(直径10mm、长30mm)的冷却曲线的数据，可以知道根据集中热容法计算出的各个冷却剂的表面的热传导特性曲线。

根据图6可知，在银圆柱试片的表面温度约为600℃以上的高温区域，30℃的自来水比80℃的上述油的表面热传导率大。

因此，模拟了上述实施方式，例如使用以下的冷却装置，进行了使用水作为试验体(被处理物)的喷雾状冷却液的喷雾冷却实验。

冷却装置由水箱、预定的管道以及喷嘴构成。

水箱容量为60L,储存冷却时使用的水。此外，上述水箱使用氮气进行加压并与预定的管道连接。

喷嘴采用仅喷射水的单流体喷嘴与使用气体使水细微化并喷射的双流体喷嘴这两种喷嘴。更详细而言，分别使用了：单流体喷嘴1-1、池内社制1/4M JJXP 060HTPVC，单流体喷嘴1-3、Everoy社制1/4KSFHS 0865,单流体喷嘴1-4、新仓工业社制M1/4 EX438,双流体喷嘴2-2、Everoy社制1/4 KSAMF 1875-1/4 A24 1/4 W20。另外，上述喷嘴设置在预定的管道的，与水箱安装端部相反侧的端部上。此外，喷嘴的前端被设置于距离试验体表面200mm的位置。

作为试验体，使用厚度50mm、直径100mm的圆盘形的不锈钢(JIS日本工业规格SUS304)。试验体插入至电炉，被加热到1000℃。

储存在水箱中的水，用氮气加压，加压后的水从喷嘴对加热到1000℃的试验体进行喷射。此外，从各喷嘴喷射水，使喷射液压达到0.03～0.5MPa。

然后，对温度测量方法进行说明。

热电偶被设置在共计6处的位置，即在实验体的中心位置、从表面起距深度方向2mm、6mm、10mm、25mm等4处以及在试验体的侧面从上端起25mm和表面起2mm的位置在圆周方向相互错开180°的2处。

并且，测量加热到1000℃的试验体被喷雾冷却到常温为止的温度变化。

图7示出了进行上述喷雾实验，根据插入至试验体的热电偶的温度的时间变化而计算出平均热传导率的结果。另，图7示出试验体的表面温度对应600℃～1000℃的范围的情况下的平均热传导率。

图7的虚线表示油冷却时的值，若使用单流体喷嘴1-3的喷嘴或双流体喷嘴2-2的喷嘴，则即使是使用水进行的喷雾冷却也能实现与油冷却几乎相同的热传导率。即，根据使用了本喷雾冷却的冷却装置，能够与油冷却几乎同等地降低喷雾状冷却液的热传导率。并且，通过抑制被处理物X的冷却效率，能够抑制被处理物X的变形。

如上所述，根据本实施方式的冷却装置R，因为在被处理物X处于比较高温的期间即前期冷却期间S1与被处理物X处于比较低温的期间即后期冷却期间S2中，将喷雾状冷却液的喷雾粒径从第1喷雾粒径C1调节至第2喷雾粒径C2，所以能够在一次冷却中抑制被处理物X的变形，并避开向珠光体组织转变的相变点Ps。

另外，本公开内容并不限于上述实施方式，也可以考虑如下变形例。

(1)在上述实施方式中，如图5B所示，通过将喷雾状冷却液的喷雾粒径从第1喷雾粒径C1调节至第2喷雾粒径C2，将喷雾状冷却液的热传导率从第1热传导率切换至第2热传导率，但本公开内容并不限于此。也可以通过切换喷雾状冷却液的密度(喷雾密度)而将喷雾状冷却液的热传导率从第1热传导率切换至第2热传导率。例如，也可以通过将喷雾状冷却液的密度从比较低的密度调节至比较高的密度来切换喷雾状冷却液的热传导率。

例如，将冷却液与预定气体的气液两相流作为喷雾状冷却液从喷嘴向被处理物X喷射，调节气体相对于冷却液的混合比而将喷雾状冷却液的密度从第1喷雾密度调节至第2喷雾密度，由此将热传导率从第1热传导率切换至第2热传导率。另外，代替这样的喷雾密度的调节，也可以通过调节供给至喷射喷嘴的冷却液的流量来切换喷雾密度。

(2)在上述实施方式中，如图5B所示，在时刻ta切换第1喷雾粒径C1与第2喷雾粒径C2,但本公开内容并不限于此。也可以是，例如从时刻ta起经过预定时间(重叠期间)，从第1冷却喷嘴2a、第2冷却喷嘴2b喷射第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液与第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液，在经过上述重叠期间之后，仅从第2冷却喷嘴2b喷射第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液。

即，也可以是，经过第1喷雾粒径的喷雾状冷却液与第2喷雾粒径的喷雾状冷却液混合的状态后，将喷雾状冷却液的喷雾粒径从第1喷雾粒径调节至第2喷雾粒径。

上述重叠期间，是第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液与第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液混合存在的期间。即，是具有位于第1热传导率与第2热传导率的中间的热传导率的喷雾状冷却液存在的期间。通过在经过这样的重叠期间而将喷雾状冷却液的喷雾粒径从第1喷雾粒径C1调节至第2喷雾粒径C2，可以缓慢地进行从第1热传导率向第2热传导率的切换。因此，根据上述构成，能够抑制被处理物X内的热应力的蓄积。

(3)在上述实施方式中，在前期冷却期间S1喷射第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液，在后期冷却期间S喷射第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液，但本公开内容并不限于此。也可以是，在后期冷却期间S2，除了喷射第2喷雾粒径C2的喷雾状冷却液以外，还喷射第1喷雾粒径C1的喷雾状冷却液。该情况下，不仅喷雾粒径变大而使热传导率上升，而且能够使喷雾密度也上升，因此能够使热传导率进一步上升。

(4)在上述实施方式中，如图1所示，对将冷却装置R、中间输送装置H以及3个加热装置一体化的多室型热处理装置M(热处理装置)进行了说明，但本公开内容并不限于此。热处理装置的必要最小构成要素是加热装置以及冷却装置，只要是具备加热被处理物的加热装置与冷却被加热装置加热的被处理物的冷却装置的热处理装置即可，也可以分体地设置中间输送装置H那样的输送装置。

工业实用性

根据本公开内容的冷却装置以及热处理装置，因为使用在被处理物的冷却中途、将喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态的方法，所以能够比以往更可靠地抑制被处理物的变形。

附图标记说明

K1、K2 加热装置

M 多室型热处理装置

R 冷却装置

X 被处理物

1 冷却室

2a 第1冷却喷嘴(第1喷射喷嘴)

2b 第2冷却喷嘴(第2喷射喷嘴)

3 喷雾集管

4 冷却泵

5 热交换器

6 冷却排水管

7 冷却水槽

8a 第1控制阀

8b 第2控制阀

9 冷却控制部

Claims (7)

1.一种冷却装置，使用喷雾状冷却液对被处理物进行冷却，所述冷却装置具备热传导率切换装置，在所述被处理物的冷却的中途，将所述喷雾状冷却液的热传导率从比较低的状态切换至比较高的状态。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热传导率切换装置，通过将所述喷雾状冷却液的喷雾粒径从比较小的粒径调节至比较大的粒径而切换所述喷雾状冷却液的热传导率。

3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述热传导率切换装置具备：

第1喷射喷嘴，具备第1孔径的喷射孔，将冷却液转换成喷雾粒径比较小的第1喷雾粒径的所述喷雾状冷却液；

第2喷射喷嘴，具备比所述第1孔径大的第2孔径的喷射孔，将所述冷却液转换成比所述第1喷雾粒径大的第2喷雾粒径的所述喷雾状冷却液；

冷却液供给装置，向所述第1喷射喷嘴以及所述第2喷射喷嘴供给所述冷却液，

将所述冷却液的供给对象从第1喷射喷嘴切换至第2喷射喷嘴，由此将所述喷雾状冷却液的喷雾粒径从所述第1喷雾粒径调节至所述第2喷雾粒径。

4.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述热传导率切换装置，经过所述第1喷雾粒径的所述喷雾状冷却液与所述第2喷雾粒径的所述喷雾状冷却液混合的状态后，将所述喷雾状冷却液的喷雾粒径从所述第1喷雾粒径调节至所述第2喷雾粒径。

5.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述热传导率切换装置，经过所述第1喷雾粒径的所述喷雾状冷却液与所述第2喷雾粒径的所述喷雾状冷却液混合的状态后，将所述喷雾状冷却液的喷雾粒径从所述第1喷雾粒径调节至所述第2喷雾粒径。

6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热传导率切换装置，通过将所述喷雾状冷却液的密度从比较低的密度调节至比较高的密度而切换所述喷雾状冷却液的热传导率。

7.一种热处理装置，其特征在于，具备：

加热所述被处理物的加热装置，

如权利要求1～6中的任一项所述的冷却装置，对由该加热装置加热的所述被处理物进行冷却。