JP2000343533A

JP2000343533A - 流体・粒体を利用した冷却加熱装置

Info

Publication number: JP2000343533A
Application number: JP11159904A
Authority: JP
Inventors: Osamu Aiuchi; 修相内
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の温度分布が得られ、エネルギ効率が高
く、保守が容易な流体・粒体を利用した冷却加熱装置を
提供する。【解決手段】長尺の対象物８を冷却又は加熱する装置
において、外周壁２で囲まれて端部が開口する空間部３
を有した短尺のエレメント１を形成し、このエレメント
１を複数個積層することにより、前記対象物８の少なく
とも一部を収容する温度処理槽を形成し、前記外周壁２
を貫通して前記空間部３に達する注入口６と排出口７と
を各々のエレメント１に設け、これらのエレメント１の
空間部３に流体・粒体等からなる冷却又は加熱用の流動
媒体を流すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺の対象物を冷
却又は加熱する装置に係り、特に、所望の温度分布が得
られ、エネルギ効率が高く、保守が容易な流体・粒体を
利用した冷却加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】線条等の長尺の製品を定置又は走行させ
つつ冷却、加熱等の温度処理を施す場合、或いは液状、
粒状の製品を移送しつつ大量に温度処理を施す場合、従
来技術では、この長尺の対象物（製品自体又は移送管）
を冷却又は加熱用の媒体（水や空気）で満たされた樋状
又は円筒状の容器内に通す冷却加熱装置が用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術には、以下の
問題点がある。

【０００４】（１）容器内の長手方向の温度分布が制御
できないので、温度処理に望ましい長手方向の温度分布
を得るのが困難である。

【０００５】（２）容器内の周方向の温度分布が制御で
きないので、温度処理に望ましい周方向の温度分布を得
るのが困難である。

【０００６】（３）容器への熱エネルギの出入りが制御
しにくく、放熱、蒸発等による熱エネルギの無駄があ
る。

【０００７】（４）容器の解体が困難で保守が容易でな
い。

【０００８】（５）冷却加熱装置を小型化するのが困難
である。

【０００９】（６）短距離で大きな温度差があるような
温度分布を与えると、容器が熱応力の影響を受ける。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、所望の温度分布が得られ、エネルギ効率が高く、保
守が容易な流体・粒体を利用した冷却加熱装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、長尺の対象物を冷却又は加熱する装置にお
いて、外周壁で囲まれて端部が開口する空間部を有した
短尺のエレメントを形成し、このエレメントを複数個積
層することにより、前記対象物の少なくとも一部を収容
する温度処理槽を形成し、前記外周壁を貫通して前記空
間部に達する注入口と排出口とを各々のエレメントに設
け、これらのエレメントの空間部に流体・粒体等からな
る冷却又は加熱用の流動媒体を流すようにしたものであ
る。

【００１２】前記外周壁の片端に前記外周壁の内周形状
にほぼ等しい外周形状を有する嵌合部を設け、この嵌合
部を隣のエレメントの外周壁に嵌合させてもよい。

【００１３】各エレメント毎に流動媒体を供給してもよ
い。

【００１４】前記空間部の開口形状を前記対象物の断面
形状に類似させてもよい。

【００１５】前記注入口及び排出口の周方向配置を各々
のエレメントで異ならせてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１７】図１に、本発明に係る冷却加熱装置のエレ
メントを示す。このエレメント１は、所定の外径、内
径、肉圧及び軸方向長さの短尺円筒状に形成された外周
壁２と、この外周壁２で囲まれた空間部３と、外周壁２
の片端に設けられて外周壁２の内周形状に等しい外周形
状を有する嵌合部４と、外周壁２と嵌合部４との間に設
けられて外周形状が外周壁２の外周形状に等しく、内周
形状が対象物（図示せず）の断面形状に類似した嵌合部
支持部５と、この嵌合部支持部５に接し外周壁２を貫通
して空間部３に達する注入口６と、注入口６に対して周
方向１８０°の位置に設けられた排出口７とからなる。
ここでは、対象物の断面形状が円であるため、嵌合部支
持部５の内周形状（即ち、空間部３の開口形状）は円で
ある。

【００１８】図２に、エレメント１を複数個積層してな
る温度処理槽を示す。この温度処理槽は、図１のエレメ
ント１を５段に積層したものであり、嵌合部４を隣のエ
レメント１の外周壁２に密に嵌合させてある。各エレメ
ント１の内部においては、空間部３が各嵌合部支持部５
及び嵌合部４の開口空間を介して連通している。嵌合部
４が円筒状であるため、エレメント１同士の周方向相対
位置は任意にして嵌合できる。従って、注入口６及び排
出口７の周方向配置を各々のエレメント１で異ならせる
ことができるが、ここでは、注入口６及び排出口７の周
方向配置が全てのエレメント１で同じになるよう揃えて
ある。エレメント１は５段に限定されるものではなく、
必要に応じて何段でも積層することができる。なお、こ
の温度処理槽は、水平に設置する必要はなく、垂直や斜
めでもよい。

【００１９】図３に示されるように、長尺の対象物８
は、各空間部３を通るように温度処理槽の軸方向に向け
て温度処理槽に収容される。各エレメント１の注入口６
には、図示されないポンプ、配管等により流体・粒体等
からなる流動媒体がそれぞれ個別に供給できるようにす
る。排出口７にも配管等を接続して流動媒体がそれぞれ
排出できるようにする。ここで、各エレメント１の空間
部３に点ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを定める。これらの点によ
り、製品（対象物）の長手方向位置を示す。

【００２０】図３の状態で、必要とされる温度処理槽の
長手方向の温度分布に応じて、各エレメント１に必要な
温度の流動媒体を供給することにより、図４に示される
ように、各点における温度が制御される。ケース１で
は、点ａから点ｅまで直線的に温度が高くなる。ケース
２では、点ａから点ｅまで交互に温度が上下する。ケー
ス３では、点ａから点ｅまで同じ温度である。ケース４
では、点ａのみ高温で、点ｂから点ｅまでは低温であ
る。このように、各エレメント１毎に流動媒体を供給で
きるように構成したので、流動媒体の温度を異ならせる
ことにより、温度処理槽の長手方向に所望の温度分布が
得られる。

【００２１】流動媒体の供給形態は図３のものに限らな
い。図５に示されるように、初段の排出口７を次段の注
入口６に連結し、その段の排出口７はさらに次段の注入
口６に連結するという順で最終段まで連結する。これに
より、図中の符号イ→ロ→ハ→ニ→ホ→ヘ→ト→チ→リ
→ヌを経由する流動媒体の流れが形成される。

【００２２】図５のように直列的に流動媒体を供給する
ことにより、図６に示されるように、各点における温度
が制御される。ケース５では、点ａから点ｅまで緩やか
に温度が高くなる。ケース６では、点ａから点ｅまで緩
やかに温度が低くなる。これらの温度分布は、走行又は
移送される製品を徐々に暖める徐熱、或いは製品を徐々
に冷やす徐冷の処理を行うのに適している。

【００２３】図５の形態では、温度処理槽を断熱材９で
囲むことにより、エネルギの無駄を省くことができる。

【００２４】次に、対象物の断面形状が円でない場合に
好適な実施形態を説明する。

【００２５】図７に示されるように、対象物の断面形状
は三角形である。従って、嵌合部支持部５の内周形状及
び嵌合部４の内周形状をほぼ三角形としてある。なお、
空間部３の内周形状は円のままである。注入口６は対象
物８の底面に臨ませて配置されており、排出口７は対象
物８の陵線上方に配置されている。注入口６から注入さ
れた流動媒体はまず対象物８の底面で熱交換することに
なる。

【００２６】図８の場合、対象物の断面形状は、かぎ形
である。従って、嵌合部支持部５の内周形状及び嵌合部
４の内周形状をかぎ形としてある。

【００２７】嵌合部支持部５の内周形状を対象物の断面
形状に類似させ、かつ寸法も極力近似させることで、隣
合うエレメント１の空間部３間での流動媒体の混合が少
なくなり、長手方向の温度分布制御が容易になる。

【００２８】次に、注入口６及び排出口７の周方向配置
を各々のエレメント１で異ならせた実施形態を説明す
る。

【００２９】図９に示されるように、エレメント１を２
段に積層した温度処理槽において、注入口６及び排出口
７を９０°ずらせて配置している。即ち、一段目の注入
口６及び排出口７が水平に配置されているのに対し、二
段目の注入口６及び排出口７が垂直に配置されている。
これにより、対象物の周囲における温度分布を、周方向
と長手方向とに変化する温度分布（スパイラル状の分
布）とすることができる。

【００３０】エレメント１の段数を増やし、図１０のよ
うに、注入口６及び排出口７の角度を少しずつ変化させ
てもよい。例えば、対象物の長手方向位置を示す点ａ，
ｂ，ｃ，ｄの順に注入口６及び排出口７の角度を変え
る。これにより、周方向の温度分布を細かく制御でき
る。エレメント１の段数だけでなく、一つのエレメント
１に設ける注入口６及び排出口７の個数を増やしても、
周方向の温度分布を制御することが容易になる。

【００３１】図１１に示した形態は、急峻な温度分布を
得るものである。ここでは、３台のポンプを使用し、流
動媒体を供給するエレメント１を割り当てる。図中の符
号イ→ロの流れとリ→ヌの流れとは同じ温度の流動媒体
を供給する２台のポンプによる流れであり、ハ→ニ、ホ
→ヘ、ト→チの流れは他の１台のポンプによる流れであ
る。イ→ロ、リ→ヌに流れる流動媒体は、他に比べて顕
著に低温のものであり、従って、図１２に示されるよう
に、点ａと点ｅとにおいて顕著に低温となるので、対象
物８として走行される製品又は対象物８内を移送される
製品は、点ａで初期急冷され、点ｂから点ｄまでは普通
に冷却され、点ｅで後期急冷される。

【００３２】エレメント１の段数を増やすか、エレメン
ト１の長さを短くするか、強制的に流動媒体を流すポン
プの数を増やせば、さらに細かい温度分布を得ることが
できる。

【００３３】図１２のような温度分布は、プラスチック
製品を押出機で押出し後に、その製品を冷却する場合に
効果がある。点ａ〜点ｂ間では製品表面の硬度を極力上
げ、点ｂ〜点ｄ間では製品の塑性加工で生じた熱を奪
い、点ｄ〜点ｅ間では再度表面の硬度を上げて疵等が付
かないようにすることができる。

【００３４】エレメント１の材質は、可能な限り熱伝導
率の小さいものを選ぶとよい。

【００３５】冷却加熱装置は、エレメント１の材質の強
度、温度、流体・粒体の種類、流量、圧力、温度等を考
慮して設計するとよい。

【００３６】エレメント１を積層する際に、互いに隣合
うエレメント１間の温度差が大きい場合には、図１３に
示されるように、エレメント１の一部にパッキン１０を
設ける。パッキン１０は、嵌合部４の外周と嵌合部支持
部５の端部とに設ける。これにより、図１４に示される
ように、隣合うエレメント１はパッキン１０を介して接
合されるので、温度差のあるエレメント１同士が直接触
れ合うことがなくなり、熱応力による歪みをなくするこ
とができる。

【００３７】本発明の冷却加熱装置は、次のような分野
に応用することができる。

【００３８】（１）長尺の対象物の歪みを温度処理によ
って除去する歪除去装置。

【００３９】（２）調理食品を大量生産する食品調理装
置。

【００４０】（３）穀物・種などの温度処理装置。

【００４１】（４）糸・繊維などの温度処理装置。

【００４２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４３】（１）容器内の長手方向の温度分布が制御
できるので、温度処理に望ましい長手方向の温度分布を
得られるようになる。

【００４４】（２）容器内の周方向の温度分布が制御で
きるので、温度処理に望ましい周方向の温度分布を得ら
れるようになる。

【００４５】（３）流体・粒体の流量を制御すること
で、容易に温度制御ができる。また、エレメントの段数
を増やせば細かい温度制御ができる。

【００４６】（４）温度処理槽の組立て・解体・保守が
容易である。

【００４７】（５）冷却加熱装置を小型化することがで
きる。

【００４８】（６）エレメントを積層するようにしたの
で、パッキンを挿入することが容易になり、短距離で大
きな温度差があるような温度分布を与えても、エレメン
トが熱応力の影響を受けないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す冷却加熱装置に使用
するエレメントの構造図である。（ａ）は正面図、
（ｂ）は側断面図である。

【図２】図１のエレメントを複数個積層してなる温度処
理槽の側断面図である。

【図３】図２の温度処理槽の運用の一形態を示す側断面
図である。

【図４】図３の温度処理槽の長手方向の温度分布図であ
る。

【図５】図２の温度処理槽の運用の一形態を示す側断面
図である。

【図６】図５の温度処理槽の長手方向の温度分布図であ
る。

【図７】本発明の他の実施形態を示すエレメントの構造
図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示すエレメントの構造
図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。

【図９】本発明の他の実施形態を示す温度処理槽の構造
図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態を示す温度処理槽の正
面図である。

【図１１】図２の温度処理槽の運用の一形態を示す側断
面図である。

【図１２】図１１の温度処理槽の長手方向の温度分布図
である。

【図１３】本発明の他の実施形態を示すエレメントの構
造図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図であ
る。

【図１４】図１３のエレメントを複数個積層してなる温
度処理槽の側断面図である。

【符号の説明】

１エレメント２外周壁３空間部４嵌合部６注入口７排出口８対象物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺の対象物を冷却又は加熱する装置に
おいて、外周壁で囲まれて端部が開口する空間部を有し
た短尺のエレメントを形成し、このエレメントを複数個
積層することにより、前記対象物の少なくとも一部を収
容する温度処理槽を形成し、前記外周壁を貫通して前記
空間部に達する注入口と排出口とを各々のエレメントに
設け、これらのエレメントの空間部に流体・粒体等から
なる冷却又は加熱用の流動媒体を流すようにしたことを
特徴とする流体・粒体を利用した冷却加熱装置。
【請求項２】前記外周壁の片端に前記外周壁の内周形
状にほぼ等しい外周形状を有する嵌合部を設け、この嵌
合部を隣のエレメントの外周壁に嵌合させることを特徴
とする請求項１記載の流体・粒体を利用した冷却加熱装
置。
【請求項３】各エレメント毎に流動媒体を供給するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の流体・粒体を利用
した冷却加熱装置。
【請求項４】前記空間部の開口形状を前記対象物の断
面形状に類似させたことを特徴とする請求項１〜３いず
れか記載の流体・粒体を利用した冷却加熱装置。
【請求項５】前記注入口及び排出口の周方向配置を各
々のエレメントで異ならせたことを特徴とする請求項１
〜４いずれか記載の流体・粒体を利用した冷却加熱装
置。