JP2002372185A - ホース冷却装置及びホース冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にワイヤーブレードホースの内管ゴムホー
スを効率的に冷却することができるホース冷却装置及び
冷却方法を提供する。 【解決手段】 送風部と、該送風装置と連通した内部を
マンドレルに被覆された内管ゴムホースが送出する内側
金属パイプと、中間金属パイプと、該中間金属パイプと
内側金属パイプの間に前記送風部と連通するリング状第
１空所を設けると共に、外側金属パイプと、該外側金属
パイプと中間金属パイプとの間にリング状第２空所とを
有する内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と、液体
窒素注入手段とを備え、前記リング状第２空所の両端を
気密に閉塞し真空断熱状態にすると共に、液体窒素で冷
却された空気を内側金属パイプ内に流し込み、該内側金
属パイプの先端部に設けた冷気リターン孔を通じてリン
グ状第１空所へと誘導し、送風部に送り、冷気を冷却パ
イプ部と送風部との間で循環させるように構成したホー
ス冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホース冷却装置及
びホース冷却方法に関し、特に内管ゴムホースと、該内
管ゴムホースの外周面に１層以上の補強層と、該補強層
を被覆する外面層を有するワイヤーブレードホースの内
管ゴムホースを冷却するのに適したホース冷却装置及び
ホース冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワイヤーブレードホースは、事前
にゴム製のマンドレル等の上に被覆した内管ゴムホース
の弾性が無くなり、ある程度の表面硬度がでる温度まで
冷却し、その上に補強用の金属線を編組し、更に外被ゴ
ムをかぶせた後、加硫することにより製造されている。

【０００３】このようなワイヤーブレードホースの内管
ゴムホースの冷却方法としては、まず、内径５０〜１０
０ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ程度の金属製のパイプを用意
し、その内部に液体窒素を吹き込むことにより氷点下１
００℃前後まで冷却し、この冷却された金属パイプの内
部を事前に内管ゴムホースを被覆したマンドレルを通過
させることによって、内管ゴムホース自体の温度を下げ
る方法が一般的である。

【０００４】しかしながら、従来の冷却方式の欠点とし
ては、金属パイプの内側に液体窒素を吹き込むだけであ
るため、金属パイプを冷やすのに大半のエネルギーが消
費されてしまい、かかるエネルギー消費の無駄の大半は
金属パイプと外気温度の差（約１００℃）によるもので
ある。この冷熱放射の無駄を減らすため、通常は金属パ
イプの外側に断熱材を巻き付けているが、硬質発泡ウレ
タンフォームのような比較的断熱性が高いとされる材料
を用いても冷熱エネルギーの半分以上は大気中に失われ
てしまうという問題がある。

【０００５】また、従来の冷却方式は、金属パイプの中
でほぼ静止した状態の冷たい気体のなかを内管ゴムホー
スが１〜２ｍ／分のゆっくりとした速度で移動していく
だけであるので内管ゴムホース表面付近の空気層は入れ
替わることがなく、この内管ゴムホース表面付近の空気
層は、そのまま動かない断熱層となってしまい、その結
果、金属パイプ内側の冷気から内管ゴムホース表面への
熱伝導は極めて効率が悪くなってしまうという問題があ
る。

【０００６】一方、液体窒素の代わりに冷凍機にて冷却
したマイナス３０℃程度の冷風を内管ゴムホースに直接
吹き付ける冷却方式も試みられているが、冷却温度が不
十分であり、内管ゴムホースの硬度が十分上がらない上
に、この方式では冷凍機運転用に多大の電力を要し、コ
ストアップを招くおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、断熱性及び熱伝導性に優
れ、特にワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを効
率よく冷却することができるホース冷却装置及びホース
冷却方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、下記のホース冷却装置及びホース冷却方法
を提供する。

【０００９】請求項１の発明は、冷気攪拌用送風装置を
内部に配置した送風部と、前記送風装置と連通した内部
をマンドレルに被覆した内管ゴムホースが通過する内側
金属パイプと、該内側金属パイプの外側に配置された中
間金属パイプと、該中間金属パイプと内側金属パイプの
間に前記送風部と連通するリング状第１空所を設けると
共に、前記中間金属パイプの外側に配置された外側金属
パイプと、該外側金属パイプと中間金属パイプの間にリ
ング状第２空所とを有する内中外の三重パイプ構造の冷
却パイプ部と、前記内側金属パイプ内に開口し液体窒素
を注入するための液体窒素注入手段とを備えたホース冷
却装置であって、前記リング状第２空所の両端を気密に
閉塞し脱気することにより真空断熱状態にすると共に、
前記冷気攪拌用送風装置から送出され、液体窒素注入手
段からの液体窒素で冷却された空気を内側金属パイプ内
に流し込み、該内側金属パイプの先端部に設けた冷気リ
ターン孔を通じてリング状第１空所へと誘導し、送風部
に戻すことにより、冷気を冷却パイプ部と送風部の間で
循環させるように構成したことを特徴とするホース冷却
装置である。

【００１０】請求項２の発明は、前記冷気攪拌用送風装
置の周囲に内外二重の鉄板壁を設け、該内側鉄板壁と外
側鉄板壁の間の空所を真空断熱状態とした請求項１記載
のホース冷却装置である。

【００１１】請求項３の発明は、前記外側鉄板壁の周囲
に断熱材を被覆した請求項２記載のホース冷却装置であ
る。

【００１２】請求項４の発明は、前記外側金属パイプの
外周に断熱材を被覆した請求項１乃至３のいずれか１項
記載のホース冷却装置である。

【００１３】請求項５の発明は、断熱材が硬質発泡ウレ
タンフォーム又は発泡スチロールである請求項３又は４
記載のホース冷却装置である。

【００１４】請求項６の発明は、内側金属パイプに取付
けた温度センサーで、該内側金属パイプ内の冷気の温度
を検知し、液体窒素注入手段からの液体窒素の注入量を
コントロール可能に構成した請求項１乃至５のいずれか
１項記載のホース冷却装置である。

【００１５】請求項７の発明は、前記冷気攪拌用送風装
置の回転軸を延出し、送風部の外部で電動モーターと連
結し、該モーターの駆動力を送風装置に伝える構造とし
た請求項１乃至６のいずれか１項記載のホース冷却装置
である。

【００１６】請求項８の発明は、ゴム又は熱可塑性エラ
ストマーで形成された内管ゴムホースと、該内管ゴムホ
ースの外周面に１層以上の金属繊維で編組されてなる補
強層と、該補強層を被覆する外面層とを有するワイヤー
ブレードホースの内管ゴムホースを冷却するのに用いら
れる請求項１乃至７のいずれか１項記載のホース冷却装
置である。

【００１７】請求項９の発明は、請求項１乃至８のいず
れか１項記載のホース冷却装置を用いてワイヤーブレー
ドホースの内管ゴムホースを冷却することを特徴とする
ホース冷却方法である。

【００１８】請求項１の発明によれば、内中外の三重パ
イプ構造の冷却パイプ部と送風部を備え、外側金属パイ
プと中間金属パイプとの間のリング状第２空所を真空断
熱状態とすることにより、外気温度との差が緩和され、
冷熱エネルギーが大気中に失われることを効果的に防止
できると共に、冷気を冷却パイプ部と送風部との間で循
環させることにより、従来の冷却方式に比べて熱伝導性
が大幅に向上できると共に、外部への無駄な冷熱の放出
も防ぐことができる。

【００１９】請求項２乃至５の発明によれば、送風部及
び冷却パイプ部の周囲を断熱材で被覆することにより、
更に断熱効果が向上するものである。

【００２０】請求項６の発明によれば、温度センサーで
常時温度を制御することにより、液体窒素の使用量の大
幅な削減が可能となるものである。

【００２１】請求項７の発明によれば、安価な電動モー
ターを用いることができるので、コストダウンが図れる
ものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して更に詳しく説明する。図１は、本発
明のホース冷却装置２０の一例を示す概略断面図であ
り、図２は、図１のａ−ａ線に沿った断面図をそれぞれ
示す。

【００２３】本発明のホース冷却装置２０は、図１に示
したように、冷気攪拌用送風装置２を内蔵した送風部１
と、内中外の３重構造の金属製パイプ１２，１３，１４
を設けてなる冷却パイプ部１０とを備えている。

【００２４】前記送風部１は、内部に配置された冷気攪
拌用送風装置２の周囲に内外二重の鉄板壁を設け、これ
ら内側鉄板壁３と外側鉄板壁４との間の空所５を真空ポ
ンプで脱気して真空断熱状態にすることが好ましい。こ
れにより、断熱効果が更に向上する。

【００２５】また、内側鉄板壁３の−１００℃の冷熱が
機械的構造物のジョイント部を通じて外側鉄板壁４部分
まで伝わり、大気の雰囲気温度以下となり、大気中の水
分が外側鉄板壁４表面で結露又は結氷するおそれがある
ため、図３に示したように、外側鉄板壁４の外側を発泡
スチロール、硬質発泡ウレタンホーム等の断熱材７で被
覆することが好ましい。なお、内外側鉄板壁３，４の厚
み、大きさ、断熱材７の厚みなどは適宜設定することが
できる。

【００２６】前記冷気攪拌用送風装置２としては、−１
００℃の温度環境に耐える電動モーターは高価であるた
め、図示を省略しているが、冷気攪拌用送風装置の回転
軸を装置の外側にまで延出し、送風部の外部で電動モー
ターと連結し、該電動モーターの駆動力を送風装置に伝
える構造とすることがコストダウンを図る観点から好ま
しい。

【００２７】前記３重パイプ構造の冷却パイプ部１０
は、冷気攪拌用送風装置２と連通した内部にマンドレル
に被覆した内管ゴムホース１１が通過する（図中矢印Ａ
方向）内側金属パイプ１２と、該内側金属パイプ１２の
外側に配置された中間金属パイプ１３と、該内側金属パ
イプ１２と中間金属パイプ１３との間に送風部１と連通
するリング状第１空所１５を設けると共に、前記中間金
属パイプ１３の外側に配置された外側金属パイプ１４
と、該外側金属パイプ１４と中間金属パイプ１３の間に
リング状第２空所１６を設けてなるものである。

【００２８】前記冷却パイプ部１０は、一番外側の金属
パイプ（外側金属パイプ１４）と、その内側の２番目の
金属パイプ（中間金属パイプ１３）の間の空間（リング
状第２空所１６）の両端を気密に閉塞し真空ポンプで脱
気して真空状態とし、真空断熱効果を持たせている。こ
れにより、従来の硬質発泡ウレタンフォームを被覆した
金属パイプを用いた冷却方式に比べて約２倍の断熱性能
が得られる。

【００２９】前記冷却パイプ部１０において、外側金属
パイプ１４は大気温度程度、中間金属パイプ１３と内側
金属パイプ１２はいずれも−１００℃程度となるため、
熱膨張係数によりパイプ長さに差が生じる。この差は冷
却装置の製作時にはゼロであり、装置を起動させると絶
対のパイプ長さの差となり、この差がパイプに熱応力を
与える。この熱応力が冷却装置を起動、停止させる度に
負荷のオン及びオフを繰り返すので熱による繰り返し疲
労を発生させることになる。この熱疲労は原理上避けら
れないので、自ずから許容のパイプ長さが決定される。

【００３０】なお、更に冷却パイプ部１０に断熱効果を
発揮させる観点から、図３，４に示したように、外側金
属パイプの外周に断熱材１８を被覆することが好まし
い。この場合、断熱材としては、特に制限されないが、
発泡スチロール、硬質発泡ウレタンホーム等を用いるこ
とが好ましい。

【００３１】図１中６は、内側金属パイプ内に開口し液
体窒素を注入するための液体窒素注入手段である。本発
明においては、内側金属パイプに取付けた温度センサー
（図示せず）により循環する冷気の温度を常時検知しつ
つ、液体窒素注入手段６からの液体窒素の注入量をコン
トロール可能に構成することが好ましい。かかる温度制
御を行うことにより、従来の単なるパイプ構造の冷気の
循環しない冷却方式に比べて、液体窒素の消費量を３０
〜４０％減少させることができるものである。なお、温
度センサーの取付け位置は内側金属パイプ１２内に限ら
れず、リング状第１空所１５であっても構わない。

【００３２】本発明のホース冷却装置２０は、前記冷気
攪拌用送風装置２から送出され、液体窒素注入手段６か
らの液体窒素で冷却された空気（冷気）を内側金属パイ
プ１２内に流し込み、該内側金属パイプの先端部に設け
られた冷気リターン孔１７を通じてリング状第１空所１
５に誘導し、送風部１へと循環させるように構成したも
のである（図１中矢印方向）。これにより、静止状態の
冷気に比して熱伝達効率が大幅に向上すると共に、外部
への無駄な冷熱の放出を防ぐことができる。

【００３３】本発明のホース冷却装置は、特に制限され
ないが、ゴム又は熱可塑性エラストマーで形成された内
管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１層以上
の金属繊維で編組されてなる補強層と、該補強層を被覆
する外面層とを有するワイヤーブレードホースの内管ゴ
ムホースの冷却に好適に用いることができるものである
が、これに制限されるものではない。

【００３４】以上、本発明について詳細に説明したが、
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と送風部を備
え、外側金属パイプと中間金属パイプとの間のリング状
第２空所を真空断熱状態とすることにより、外気温度と
の差が緩和され、冷熱エネルギーが大気中に失われるこ
とを効果的に防止できると共に、冷気を冷却パイプ部と
送風部との間で循環させることにより、従来の冷却方式
に比べて熱伝導性が大幅に向上できると共に、外部への
無駄な冷熱の放出も防ぐことができ、特にワイヤーブレ
ードホースの内管ゴムホースの冷却に好適なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホース冷却装置の一例を示す断面概略
説明図である。

【図２】図１のａ−ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の別のホース冷却装置の一例を示す断面
概略説明図である。

【図４】図３のａ−ａ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 送風部 ２ 冷気攪拌用送風装置 ３ 内側鉄板壁 ４ 外側鉄板壁 ５ 空所 ６ 液体窒素注入手段 ７ 断熱材 １０ ホース冷却部 １１ 内管ゴムホース １２ 内側金属パイプ １３ 中間金属パイプ １４ 外側金属パイプ １５ リング状第１空所 １６ リング状第２空所 １７ 冷気リターン孔 １８ 断熱材 ２０ ホース冷却装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷気攪拌用送風装置を内部に配置した送
   風部と、 前記送風装置と連通した内部をマンドレルに被覆した内
   管ゴムホースが通過する内側金属パイプと、該内側金属
   パイプの外側に配置された中間金属パイプと、該中間金
   属パイプと内側金属パイプの間に前記送風部と連通する
   リング状第１空所を設けると共に、前記中間金属パイプ
   の外側に配置された外側金属パイプと、該外側金属パイ
   プと中間金属パイプの間にリング状第２空所とを有する
   内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と、 前記内側金属パイプ内に開口し液体窒素を注入するため
   の液体窒素注入手段とを備えたホース冷却装置であっ
   て、 前記リング状第２空所の両端を気密に閉塞し脱気するこ
   とにより真空断熱状態にすると共に、前記冷気攪拌用送
   風装置から送出され、液体窒素注入手段からの液体窒素
   で冷却された空気を内側金属パイプ内に流し込み、該内
   側金属パイプの先端部に設けた冷気リターン孔を通じて
   リング状第１空所へと誘導し、送風部に戻すことによ
   り、冷気を冷却パイプ部と送風部の間で循環させるよう
   に構成したことを特徴とするホース冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷気攪拌用送風装置の周囲に内外二
   重の鉄板壁を設け、該内側鉄板壁と外側鉄板壁の間の空
   所を真空断熱状態とした請求項１記載のホース冷却装
   置。
3. 【請求項３】 前記外側鉄板壁の周囲に断熱材を被覆し
   た請求項２記載のホース冷却装置。
4. 【請求項４】 前記外側金属パイプの外周に断熱材を被
   覆した請求項１乃至３のいずれか１項記載のホース冷却
   装置。
5. 【請求項５】 断熱材が硬質発泡ウレタンフォーム又は
   発泡スチロールである請求項３又は４記載のホース冷却
   装置。
6. 【請求項６】 内側金属パイプに取付けた温度センサー
   で、該内側金属パイプ内の冷気の温度を検知し、液体窒
   素注入手段からの液体窒素の注入量をコントロール可能
   に構成した請求項１乃至５のいずれか１項記載のホース
   冷却装置。
7. 【請求項７】 前記冷気攪拌用送風装置の回転軸を延出
   し、送風部の外部で電動モーターと連結し、該モーター
   の駆動力を送風装置に伝える構造とした請求項１乃至６
   のいずれか１項記載のホース冷却装置。
8. 【請求項８】 ゴム又は熱可塑性エラストマーで形成さ
   れた内管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１
   層以上の金属繊維で編組されてなる補強層と、該補強層
   を被覆する外面層とを有するワイヤーブレードホースの
   内管ゴムホースを冷却するのに用いられる請求項１乃至
   ７のいずれか１項記載のホース冷却装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項記載のホ
   ース冷却装置を用いてワイヤーブレードホースの内管ゴ
   ムホースを冷却することを特徴とするホース冷却方法。