JP2010240698A - 溶接用冷却水循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量、圧力、放熱量を維持した状態で、小型化並びに軽量化を達成した溶接用冷却水循環装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷却対象である溶接機器からの冷却水の熱を放熱する放熱器と、冷却対象へ冷却水を循環する循環ポンプと、この循環ポンプを駆動し、一端に排気口並びに圧縮空気流入口を備えたエアモータと、冷却水を貯留する冷却水タンクとを具備し、排気口が設けられたエアモータの一端は放熱器に対向する如く配置され、排気口からのエアモーア排気によって放熱器内の冷却水を冷却することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、装置の小型化を図りかつ冷却水の冷却効果を増大させることを可能とした溶接用冷却水循環装置に関する。

一般的に配管や鋼材の現地溶接施工で使用される自動溶接装置は、自動走行台車や開先センサや溶接トーチの駆動部等、溶接部近傍で使用される機器を溶接熱から保護するために冷却する必要がある。また近年は、溶接用電源ケーブルの軽量小型化のために、水冷式のケーブルが用いられることが多い。これ以外にも、溶接電源は大電流を発生させる機器であるため、装置の小型化のために冷却装置が必要となっている。

すなわち、溶接施工場所と、溶接電源や制御装置や冷却水循環装置が設置される場所が３０〜５０ｍ程度離れていることが一般的で、冷却水循環装置から出た冷却水は、溶接電源と電源ケーブルを通過した後に、発熱量が最も多い溶接部近傍に到達することになり、冷却性能を確保するために冷却水循環装置が大型化する問題があった。

このため、溶接電源と電源ケーブルを冷却する系統と、溶接部近傍の機器を冷却する系統とを分離し、溶接部近傍の溶接施工場所に冷却水循環装置を配置することも検討されている。

例えば、従来の溶接用冷却水循環装置を、配管などの具体的構成を省略した模式図として図７に示す。すなわち、この装置は大別して冷却水タンク４１が着脱自在に装置本体４２上に載置され、装置本体４２は一方に冷却ファン４３が設けられており、下方にこの冷却ファン４３を点線で示すように駆動する電気モータ４４が設置されている。冷却ファン４３に近接して放熱パイプ４５が配置されており、この放熱パイプ４５は冷却水タンク４１と図示しない被冷却機器間を循環する冷却水の熱を放熱する機能を有している。

図７に示した溶接用冷却水循環装置にあっては、電気モータを使用してファンを駆動しているため、大型な構成となり、更に、電気モータ自身からの発熱をも放熱する必要がある。一例では、冷却水流量…１．５Ｌ／ｍｉｎ、圧力…０．３５ＭＰａ、放熱量…２．４ｋＷ、装置体積…約４９リットル、装置質量…約２４ｋｇと大型かつ大重量であった。このため、建設現場の溶接施工場所まで冷却水循環装置を運搬することに、困難を伴うものであった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、上記課題に示したと同様な流量、圧力、放熱量を維持した状態で、小型化並びに軽量化を達成した溶接用冷却水循環装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る溶接用冷却水循環装置は、冷却対象である溶接機器からの冷却水の熱を放熱する放熱器と、前記冷却対象へ冷却水を循環する循環ポンプと、この循環ポンプを駆動し、一端に排気口並びに圧縮空気流入口を備えたエアモータと、前記冷却水を貯留する冷却水タンクとを具備し、前記排気口が設けられたエアモータの一端は前記放熱器に対向する如く配置され、前記排気口からのエアモーア排気によって前記放熱器内の冷却水を冷却することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る溶接用冷却水循環装置は、前記エアモータが前記循環ポンプに連結された減速器を有し、前記エアモータ、減速器並びに循環ポンプは、前記冷却水タンク上に同軸的に配置されており、前記放熱器は出口配管を有し、この出口配管は前記冷却水タンクに接続されており、前記エアモータの圧縮空気流入口には圧縮空気を供給する圧縮空気配管が接続されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る溶接用冷却水循環装置は、前記エアモータ並びに前記放熱器を囲む箱体を有し、前記放熱器内の冷却水を前記エアモータの排気並びに前記エアモータの冷却された外側面によって冷却することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る溶接用冷却水循環装置は、冷却対象である溶接機器からの冷却水の熱を放熱し、出口配管を備えた放熱器と、上面に冷却水流入口が開口している冷却水タンクと、この冷却水タンク上に設置され、先端部に排気口並びに圧縮空気流入口が設けられたエアモータと、前記エアモータの先端は前記放熱器に対向する如く配置されるとともに、前記エアモータは前記冷却水タンクの上面に設けた冷却水流入口上に位置する如く配置され、前記エアモータは減速器を介して同軸的に循環ポンプに接続されており、前記冷却水タンク上には、前記エアモータの先端部を露出させ他を囲む如く冷却槽を設置し、前記放熱器の出口配管を前記冷却槽の内部の前記エアモータ上まで挿入し、前記エアモータの先端部の排気口からの排気によって放熱器内の冷却水を冷却するとともに、前記放熱器の出口配管からの冷却水を前記エアモータの外側面に接触させることによって、更に冷却水を冷却する如く構成したことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る溶接用冷却水循環装置は、前記冷却槽には前記エアモータを貫通させる貫通孔が設けられており、前記貫通孔と前記エアモータ間には水密を保持するためのシール部材が装着されていることを特徴とする。

溶接用冷却水循環装置にあって、簡単な構成により放熱機能を損なうことなく装置の小型化並びに軽量化を達成した。すなわち、上記課題に示した同一の流量、圧力、放熱量を維持しつつ、装置体積を約１５リットルに、装置質量を約１０ｋｇと、従来装置と比較して小型化並びに軽量化を達成した溶接用冷却水循環装置を提供することを可能とした。

本発明に係る一実施形態の構成を示した斜視図。 本発明に係る他の実施形態の要部を実線で示した斜視図。 本発明に係る更に他の実施形態の構成を示す斜視図。 図３に示した装置の一部を示す斜視図。 図３に示した装置の要部を示す図で、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は側面図。 図３に示した装置の動作を模式的に説明するための一部透視斜視図。 従来の溶接用冷却水循環装置を模式的に示す構成図。

以下に本発明に係る実施形態を図を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の構成を示す斜視図である。なお、図では立設部１３ａならびに底面部１３ｂに装着されている各パーツがカバーなしで表示してあるが、全体は図示しないボックスの中に収容される構成となっている。以下、他の図についても同様である。

すなわち、本発明に係る溶接用冷却水循環装置１１は、冷却対象物である本例では溶接トーチ１２へ冷却水を供給し、吸熱した戻り水を放熱して冷却対象へ循環供給する装置である。冷却水循環装置１１は、立設部１３ａと底面部１３ｂからなるＬ型のステイ１３に各部材が装着されている。なお、このステイ１３は、図４に示すように立設部１３ａと底面部１３ｂから構成されているが、立設部１３ａには後述する放熱器が装着される矩形の開口部１４が設けられている。

ステイ１３の底面部１３ｂ上には冷却水タンク１５が設置されている。冷却水タンク１５上の一端には循環ポンプ１６が設置されており、この循環ポンプ１６には減速器１７並びにエアモータ１８の一端が同軸的に連結されている。すなわち、循環ポンプ１６はエアモータ１８によって駆動される。エアモータ１８の他端、すなわち図において冷却水タンク１５上の他端に位置するエアモータの端面には、図示しないが圧縮空気流入口と排気口が設けられている。

ステイ１３の立設部１３ａに設けられている開口部１４には、エアモータ１８の端面に対向するように放熱器１９が設置されている。すなわち、放熱器１９の表面はエアモータ１８と排気口と対面する如く配置される。

エアモータ１８には圧縮空気配管２０が接続され、圧縮空気配管２０には図示していない圧縮空気生成設備から、矢印で示した圧縮空気が供給される。図１では構成を模式的に示していることから、圧縮空気配管２０は、エアモータ１８の図示しない端面に形成されている圧縮空気流入口に供給される。冷却水配管２１は、冷却水タンク１５→循環ポンプ１６→溶接トーチ１２→放熱器１９→冷却水タンク１５の順で図の矢印に示したように循環する如く設置されている。

このような構成により、エアモータ１８は圧縮空気で回転され、同軸上に連結された減速器１７で所定の回転数に減速され、同軸上に連結された循環ポンプ１６を回転駆動する。循環ポンプ１６は、冷却水タンク１５に蓄えられた冷却水を冷却水配管２１を経由して溶接トーチ１２へ送り、溶接トーチ１２で吸熱した冷却水は放熱器１９へ送られる。

一方、エアモータ１８を回転駆動した圧縮空気は排気口から放熱器１９に向って排気される。このとき、圧縮空気はエアモータ１８で断熱膨張して温度が下がるため、排気は冷風となり、放熱器１９に循環する冷却水と熱交換し冷却水を冷却する。そして、放熱器１９からの冷却水は出口配管２３を介して冷却水タンク１５へ供給する。

図２には本発明に係る他の実施形態の構成を示す斜視図で、点線で示す構成は図１と同一であり、この図１の構成に実線箇所を付加した構成であって、図１と重複する説明は省略する。図１の例においては、エアモータ１８の排出口からの冷風である排気を、放熱器１９へ吹きつけることによって、放熱器１９を通る冷却水を冷却する構成を示した。

然るに、エアモータ１８の内部での断熱膨張による冷却作用は、先に示したようにエアモータ１８の排気を冷風とするとともに、通常ステンレスなどの金属で形成されているエアモータ１８の外側面をも冷却する。そこで、図２に示したように、エアモータ１８並びに放熱器１９を箱体２２で囲む。これにより、箱体２２の内部は外部から熱遮蔽され、放熱器１９に対してはエアモータ１８の排気口からの排気により冷却されるとともに、エアモータ１８の冷却された外側面によって箱体２２内部が冷却され、この結果放熱器１９に対して更に付加的に冷却作用が増強される。

次に本発明に係る更に他の実施形態を図３、図５、図６を参照して説明する。図３は全体構成の斜視図を示し、図５は要部を拡大して示した図で、図（ａ）は要部正面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線から見た断面図である。また、図６はこの例の動作並びに構成を説明するための図で、一部透視斜視図である。なお、図１と同一箇所はその詳細な説明は省略する。

この例では、エアモータ１８の冷却された外側面による冷却効果を更に有効に利用する構成である。すなわち、エアモータ１８の先端部２４を露出させて、外側面を冷却槽２５で覆う。エアモータ１８は、底面が開放されている箱体からなる冷却槽２５の、対向する側面に設けられた一対の貫通孔２６ａ、２６ｂを貫通して装着される。エアモータ１８と貫通孔２６ａ、２６ｂ間は水密を保持するためにシール２７ａ、２７ｂで封止してある。

また、冷却槽２５が載置されている冷却水タンク１５上面には、エアモータ１８の真下の位置に冷却水流入口２８が設けられている。放熱器１９の出口配管２３は、冷却槽２５の前面上部に形成されたそう挿入孔２９から、冷却槽２５内へ導入されてエアモータ１８の上方に出口配管２３の開口端が来るように配置される。圧縮空気配管２０は、エアモータ１８の先端部２４の前面に設けられている圧縮空気流入口３０に接続されている。このエアモータ１８の先端部２４の前面には、２個の排気口３１が設けられている。

このような構成の動作を主として図６を利用して説明する。エアモータ１８の先端部２４が冷却槽２５外に配置されているため、エアモータ１８の排気口３１からの冷風である排気は図１、図２に示したと同様に放熱器１９に噴射され、冷却水を冷却する。

そして、放熱器１９の出口配管２３が冷却槽２５内へ導入されており、出口配管２３の開口端がエアモータ１８の上方に配置されていることから、冷却水は図６の矢印のようにエアモータ１８の外側面に噴霧あるいは滴下され、冷却されている外側面に接触して冷却水は更に冷却される。冷却された冷却水は冷却水タンク１５の上面に形成された冷却水流入口２８から冷却水タンク１５の内部へ回収される。こうして、冷却水は、放熱器１９にてエアモータ１８の排気によって冷却されると共に、更にエアモータ１８の外側面に接触することで冷却される。

本発明は、冷却性能を低下させることなく装置の小型化並びに軽量化を達成する溶接用冷却水循環装置に利用可能である。

１１…溶接用冷却水循環装置、１２…溶接トーチ、１３ａ…立設部、１３ｂ…底面部、１３…ステイ、１４…開口部、１５、４１…冷却水タンク、１６…循環ポンプ、１７…減速器、１８…エアモータ、１９…放熱器、２０…圧縮空気配管、２１…冷却水配管、２２…箱体、２３…出口配管、２４…先端部、２５…冷却槽、２６ａ、２６ｂ…貫通孔、２７ａ、２７ｂ…シール、２８…冷却水流入口、２９…挿入孔、３０…圧縮空気流入口、３１…排気口、４２…装置本体、４３…冷却ファン、４４…電気モータ、４５…放熱パイプ。

Claims (5)

1. 冷却対象である溶接機器からの冷却水の熱を放熱する放熱器と、前記冷却対象へ冷却水を循環する循環ポンプと、この循環ポンプを駆動し、一端に排気口並びに圧縮空気流入口を備えたエアモータと、前記冷却水を貯留する冷却水タンクとを具備し、前記排気口が設けられたエアモータの一端は前記放熱器に対向する如く配置され、前記排気口からのエアモーア排気によって前記放熱器内の冷却水を冷却することを特徴とする溶接用冷却水循環装置。
2. 前記エアモータは前記循環ポンプに連結された減速器を有し、前記エアモータ、減速器並びに循環ポンプは、前記冷却水タンク上に同軸的に配置されており、前記放熱器は出口配管を有し、この出口配管は前記冷却水タンクに接続されており、前記エアモータの圧縮空気流入口には圧縮空気を供給する圧縮空気配管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の溶接用冷却水循環装置。
3. 前記エアモータ並びに前記放熱器を囲む箱体を有し、前記放熱器内の冷却水を前記エアモータの排気並びに前記エアモータの冷却された外側面によって冷却することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の溶接用冷却水循環装置。
4. 冷却対象である溶接機器からの冷却水の熱を放熱し、出口配管を備えた放熱器と、上面に冷却水流入口が開口している冷却水タンクと、この冷却水タンク上に設置され、先端部に排気口並びに圧縮空気流入口が設けられたエアモータと、前記エアモータの先端は前記放熱器に対向する如く配置されるとともに、前記エアモータは前記冷却水タンクの上面に設けた冷却水流入口上に位置する如く配置され、前記エアモータは減速器を介して同軸的に循環ポンプに接続されており、前記冷却水タンク上には、前記エアモータの先端部を露出させ他を囲む如く冷却槽を設置し、前記放熱器の出口配管を前記冷却槽の内部の前記エアモータ上まで挿入し、前記エアモータの先端部の排気口からの排気によって放熱器内の冷却水を冷却するとともに、前記放熱器の出口配管からの冷却水を前記エアモータの外側面に接触させることによって、更に冷却水を冷却する如く構成したことを特徴とする溶接用冷却水循環装置。
5. 前記冷却槽には前記エアモータを貫通させる貫通孔が設けられており、前記貫通孔と前記エアモータ間には水密を保持するためのシール部材が装着されていることを特徴とする請求項４記載の溶接用冷却水循環装置。

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