JP2019051544A - 冷却装置、及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却対象物であるワークを短時間で冷却できるとともに、冷却後のワークを割れにくいものにすることの可能な冷却装置を提供する。【解決手段】本発明の冷却装置１は、ワークＷが内部に配置される容器２と、容器２の内部にミストＭを噴霧するミストノズル８と、容器２の内部に配置されるワークＷに向けて圧縮空気Ｂを吹き出すエアノズル７とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、金属部品等であるワークを冷却するための冷却装置、及び前記ワークを冷却する冷却方法に関する。

従来、自動車の金属部品等のワークの強度向上などを目的として、例えば、ダイキャスト法で鋳造されたワークが、２００℃〜１０００℃程度に加熱された状態で、以下の（１）〜（４）のいずれかの方法で冷却されている。

（１）ファンが生じさせる空気の流れを、ワークに吹き付ける方法（例えば特許文献１）
（２）無風の大気中にワークを静置して、ワークを自然放熱させる方法。
（３）水にワークを浸漬させる方法。
（４）図１４に示すようにミストノズルＺからミストＭをワークＷに噴霧する方法。

特開２０１０−１０７１９４号公報

しかしながら、上記の（１）や（２）の方法では、ワークの冷却に長い時間を要することで、製品の生産性が低下する問題が生じていた。

また上記の（３）の方法では、急激な温度変化による熱衝撃が原因で、ワークが割れやすくなるという問題があった。

また図１４に示す（４）の方法では、ワークＷに凹みや穴がある場合、ミストＭが凹みや穴に入らないことで、ワークＷの局所が冷却不能となって、温度ムラが生じる問題があった。さらに（４）の方法では、ライデンフロスト現象が生じることで、ワークの冷却に長い時間を要し得る。ライデンフロスト現象とは、図１５に示すように、高温のワークＷに接触したミストＭが蒸発することでワークＷの表面近傍に蒸気の膜Ｊが形成されて、この蒸気の膜ＪがワークＷへのミストＭの接触を阻止することで、ミストＭがワークＷの表面から浮き上がり、この浮き上がったミストＭによって水滴Ｓが生じる現象である。ミストＭが水の液滴であり、ワークＷの表面温度が１４０度付近から３００度前後の範囲にある場合には、上記のライデンフロスト現象により、図１６に示すように、ワークＷの表面温度が高いほど、ワークＷの熱がミストＭに伝わりにくく、ミストＭの蒸発に時間がかかるようになる。そしてこのようにミストＭの蒸発に時間がかかると（ワークＷの熱がミストＭに伝わりにくくなると）、ワークＷの冷却に長い時間がかかり、多量のミストＭが必要となって冷却効率が低下する。

そこで、本発明の目的は、短時間でワークを冷却できるとともに、冷却後のワークを割れにくいものにすることの可能な冷却装置及び冷却方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。

項１．冷却対象物であるワークの周辺にミストを噴霧するミストノズルと、
前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出すエアノズルとを有する冷却装置。

項２．前記ワークは、凹みを有するものであり、
前記凹みに圧縮空気が入るように、設置位置や圧縮空気の吹き出し方向が調整された前記エアノズルを有する項１に記載の冷却装置。

項３．前記エアノズルから吹き出された圧縮空気が、前記ワークの所定範囲のみに当たるように、前記エアノズルの設置位置や前記エアノズルからの圧縮空気の吹き出し方向が調整されている項１又は２に記載の冷却装置。

項４．前記ワークが内部に配置される容器をさらに備え、
前記ミストノズルは、前記容器の内部にミストを噴霧し、
前記エアノズルは、前記容器の内部に配置される前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出すことを特徴とする項１乃至３のいずれかに記載の冷却装置。

項５．送風ファンをさらに有し、
前記容器の壁には、空気の吸込口や吹出口が形成されており、
前記送風ファンは、前記吸込口から前記吹出口へ向かう空気の流れを前記容器の内部に生じさせる項４に記載の冷却装置。

項６．前記エアノズルとして、
前記空気の流れの上流側に向けて、圧縮空気を吹き出す第一エアノズルと、
前記空気の流れを横断する方向に、圧縮空気を吹き出す第二エアノズルとが設けられる項５に記載の冷却装置。

項７．前記エアノズルとして、前記空気の流れの下流側に向けて、圧縮空気を吹き出す第三エアノズルがさらに設けられる項６に記載の冷却装置。

項８．前記容器は、上下に相対する上壁及び下壁と、前記上壁及び前記下壁をつなぐ側壁とを有し、前記上壁、前記下壁、及び前記側壁によって囲まれる内部の空間に、前記ワークが配置され、
前記吸込口が前記下壁に形成され、前記吹出口が前記上壁に形成され、前記送風ファンの駆動により、前記吸込口から前記吹出口へ向けて前記容器の内部を上昇する空気の流れが生じ、
前記第一エアノズルは、前記容器の内部における前記吹出口の近傍に配置されて、下方に向けて圧縮空気を吹き出し、
前記第二エアノズルは、前記容器の内部における前記側壁の近傍に配置されて、前記容器の径内方に向けて圧縮空気を吹き出し、
前記第三エアノズルは、前記容器の内部における前記吸込口の近傍に配置されて、上方に向けて圧縮空気を吹き出す項７に記載の冷却装置。

項９．前記容器の下側に配置される下筒と、
前記容器の上側に配置される上筒とをさらに備え、
前記下筒は、上端及び下端に開口が形成される筒状を呈し、
前記下筒の上端における開口の周縁が前記容器の下壁における前記吸込口の周縁に接合されることで、前記下筒と前記容器とは、これらの内部が連通するように一体とされ、
前記上筒は、上端が上壁で塞がれ、下端や側壁に開口が形成された筒状を呈し、
前記上筒の下端における開口の周縁が、前記容器の上壁における前記吹出口の周縁に接合されることで、前記上筒と前記容器とは、これらの内部が連通するように一体とされ、
前記送風ファンは、前記上筒の内部に設けられる羽根車と、前記羽根車の駆動源であるモータとを備え、
前記モータは、前記上筒の上壁の上面に固定されるモータ本体と、前記モータ本体が発生する動力によって回転する回転軸とを備え、
前記回転軸は、前記モータ本体から下方に延びて、前記上筒の上壁を貫通するものであって、前記上筒の内部に延び出た前記回転軸の下部に前記羽根車が接続されており、
前記回転軸の回転に伴い、前記羽根車が回転駆動することで、前記下筒の下端の開口から前記下筒の内部に流入するとともに、前記容器の内部や前記上筒の内部を順次通過して、前記上筒の側壁の開口から排出される空気の流れが生じる項８に記載の冷却装置。

項１０．ワークを冷却する方法であって、
ミストノズルから前記ワークの周辺にミストを噴霧させることと、エアノズルから前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出させることとが行われる冷却方法。

項１１．項５乃至９のいずれかに記載の冷却装置を用いて、ワークを冷却する方法であって、
前記容器の内部に前記ワークを配置する配置工程と、
前記容器の内部に前記ワークが配置された状態で、前記送風ファンを駆動させて、前記吸込口から前記吹出口へ向かう空気の流れを前記容器の内部に生じさせるファン駆動工程とを有し、
前記ファン駆動工程が実施される間において、前記ミストノズルからミストを前記容器の内部に噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を前記容器の内部に吹き出させることとが行われる冷却方法。

項１２．前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
前記ファン駆動工程が実施される間では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの時間において、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることの双方が行われ、前記ワークの温度が前記第二温度から第三温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルからのミストの噴霧は行われず、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることのみが行われる項１１に記載の冷却方法。

項１３．前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
前記ファン駆動工程では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの時間や、前記ワークの温度が前記第二温度から第三温度に低下するまでの時間において、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることとの双方が行われ、
前記ワークの温度が前記第一温度から前記第二温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧されるミストの単位時間あたりの量が、第一量とされ、
前記ワークの温度が前記第二温度から前記第三温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧されるミストの単位時間あたりの量が、前記第一量よりも少ない第二量とされる項１１に記載の冷却方法。

項１４．前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
前記ファン駆動工程では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの間、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから空気を吹き出させることとの双方が行われて、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧するミストの単位時間あたりの量が一定とされる項１１に記載の冷却方法。

本発明によれば、短時間でワークを冷却できるとともに、冷却後のワークを割れにくいものにすることが可能である。

本発明の実施形態に係る冷却装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る冷却装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る冷却装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る冷却装置の側面図である。 冷却装置の内部を示す概略断面図である。 容器の内部を示す写真である。 冷却装置に設けられる管路を示す概略図である。 第一エアノズル７Ａから吹き出される圧縮空気Ｂが、第１ミストノズル８Ａから噴霧されるミストＭを、ワークＷの表面に押し付ける状態を示す概略図である。 本発明の冷却装置の変形例を示す概略断面図である。 比較例における冷却後のワークＷの状態を示す写真である。 本発明の実施例における冷却後のワークＷの状態を示す写真である。 比較例においてワークＷを冷却する間におけるワークＷの表面の状態を示す写真である。 本発明の実施例においてワークＷを冷却する間におけるワークＷの表面の状態を示す写真である。 ワークにミストを噴霧することで、ワークを冷却する従来の方法を示す概略斜視図である。 ライデンフロスト現象を示す概略図である。 ミストの蒸発時間と、ワークの表面温度との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る冷却装置１を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る冷却装置１の斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る冷却装置１の平面図である。図３は、本発明の実施形態に係る冷却装置１の正面図である。図４は、本発明の実施形態に係る冷却装置１の側面図である。図５は、冷却装置１の内部を示す概略断面図である。図６は、冷却装置１が備える容器２の内部を示す写真である。

本実施形態に係る冷却装置１は、容器２の内部に配置されるワークＷ（図５）を冷却可能なものである。冷却対象物であるワークＷは、例えば、ダイキャスト法で鋳造される自動車の金属部品である。当該ワークＷは、焼き入れ処理のために、２００℃〜１０００℃程度に加熱された状態で容器２の内部に配置されて冷却される。図５に示す例では、ワークＷは、３層構造を呈し、下層Ｗ１・上層Ｗ２・中間層Ｗ３の順に平面寸法が小さくなることで、中間層Ｗ３の側方に凹みＫを有している。

図１〜図５に示すように、冷却装置１は、上記の容器２と、下筒３と、上筒４と、送風ファン５と、エアノズル７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）と、ミストノズル８（８Ａ，８Ｂ）とを有する（送風ファン５やノズル７，８については図５参照）。

容器２は、直方体の箱状を呈している。すなわち、容器２は、上下に相対する上壁９及び下壁１０と、上壁９及び下壁１０をつなぐ４つの側壁１１とを有しており、上壁９、下壁１０、及び側壁１１によって囲まれる内部の空間にワークＷが配置される。図５に示すように、容器２の上壁９には空気の吹出口１２が形成される。容器２の下壁１０には空気の吸込口１３が形成される。

容器２が備える４つの側壁１１のうち、一の側壁１１には扉１４（図１〜図４）が設けられ、前記一の側壁１１と相対する二の側壁１１には扉１５（図４）が設けられる。これら扉１４，１５は公知の手段によって開閉可能とされたものであり、扉１４を開状態にすることで容器２の内部にワークＷを配置でき、扉１５を開状態にすることで容器２の内部からワークＷを取り出すことができる（容器２の内部でワークＷの冷却を行う際には、扉１４，１５は閉状態とされる）。

図６は、ワークＷが配置されていないときの容器２の内部の状態を示している。図６に示すように、容器２の内部には一対のレール１６，１６が設けられる。レール１６，１６は、下壁１０の内面に固定されるものであって、扉１４側（図６の手前側）から扉１５側（図６の奥側）へと延びて、吸込口１３の上方を通過する。容器２の内部にワークＷを配置する際には、レール１６の上にワークＷが載置される（具体的には、図６に示すようにレール１６の上に金属製の格子１７が配置されて、この格子１７の上にワークＷが載置される）。これにより、ワークＷが吸込口１３を塞ぐものとならず、吸込口１３から空気を流入させることができる。

図１，図３〜図５に示すように、下筒３は、容器２の下側に配置される。図５に示すように、下筒３は、上端に開口１８が形成され、下端に開口１９が形成される筒状を呈しており、下筒３の下部３ａは大径とされ、下筒３の上部３ｂは上側になるほど径が徐々に小さくなっている。そして下筒３の上端における開口１８の周縁が、容器２の下壁１０における吸込口１３の周縁に接合されることで、下筒３と容器２とは、これらの内部が連通するように一体とされている。

図１，図３〜図５に示すように、上筒４は、容器２の上側に配置される。上筒４は、上端が上壁２０で塞がれる略円筒状を呈しており、下端に開口２１が形成され、側壁２４に開口２２を有するダクト２３が形成される。そして上筒４の下端における開口２１の周縁が、容器２の上壁９における吹出口１２の周縁に接合されることで、上筒４と容器２とは、これらの内部が連通するように一体とされている。

ダクト２３は、上筒４の側壁２４から外側に突出するものであり、開口２２はダクト２３の上壁２３ａの先端側に形成され、ダクト２３の下壁２３ｂは先端側になるほど上方に湾曲する。このダクト２３の構造によって、上筒４の内部に流入した空気は、開口２２に向けて円滑に流れて、開口２２から上方に排出される。

図５に示すように、送風ファン５は、上筒４の内部に設けられる羽根車３０と、羽根車３０の駆動源であるモータ３１とを備える。

モータ３１は、モータ本体３２と、回転軸３３とを備える。モータ本体３２は、上筒４の上壁２０の上面に固定される。回転軸３３は、モータ本体３２から下方に延びるものであって、モータ本体３２が発生する動力によって回転する。この回転軸３３は、上筒４の上壁２０を貫通して、その下部が上筒４の内部に延び出ており、当該上筒４の内部に延び出た回転軸３３の下部に羽根車３０が接続される。

上記の送風ファン５によれば、回転軸３３の回転に伴い羽根車３０が回転駆動することで、冷却装置１内に空気の流れＲを生じさせることができる。この空気の流れＲは、下筒３の開口１９から下筒３の内部に流入した常温の空気が、容器２の内部や上筒４の内部を順次通過して、上筒４の開口２２（ダクト２３の開口２２）から排出されるものであり、容器２の内部では、空気の流れＲは、吸込口１３から吹出口１２へ向けて上昇する。

なお、下筒３の下端の開口１９から空気を流入させるために、冷却装置１は、架台４０に吊り下げられて、下筒３が宙に浮くものとされる（図１，図３，図４参照）。

架台４０は、キャスター取付板４１と、複数の支柱４２と、枠体４３と、一対の背面フレーム４４，４４と、連結フレーム４５と、固定部材４６と、門型フレーム４９とを有する。キャスター取付板４１は矩形の環状を呈しており、当該取付板４１の四隅の下面にキャスター７０が取り付けられる。このキャスター７０が床に載置されることで、架台４０は移動可能とされる。

支柱４２は、キャスター取付板４１の外周縁から上方に延びる。枠体４３は支柱４２の上端に支持される。枠体４３は矩形の環状を呈しており、枠体４３の内側の孔４３ａ（図３，図４）に下筒３の上部３ｂが通される。一対の背面フレーム４４，４４は、枠体４３から上方に延びる。連結フレーム４５は、背面フレーム４４，４４の上部を連結する。固定部材４６は、連結フレーム４５に固定される板材４７と、板材４７から前方に突出する突出部材４８とを備え、突出部材４８の先端に送風ファン５のモータ本体３２が公知の手段によって固定される。門型フレーム４９は、一対の脚部４９ａ，４９ａと、脚部４９ａ，４９ａの上端同士を連結する連結板４９ｂとを備える。脚部４９ａ，４９ａの下端は枠体４３に固定される。容器２は脚部４９ａ，４９ａの間に配置される。連結板４９ｂの幅中央には貫通孔４９ｃ（図３）が形成されており、この貫通孔４９ｃに上筒４の下端部４ａが通される。下端部４ａの外壁にはフランジ４ｂが形成されており、当該フランジ４ｂは連結板４９ｂの上面に支持されて連結板４９ｂに固定される。

上記の架台４０は、突出部材４８の先端にモータ本体３２が固定されることや、連結板４９ｂが上筒４のフランジ４ｂを支持することや、枠体４３が容器２の下壁１０（図５参照）を支持することにより、冷却装置１を吊り下げる。この吊り下げにより、下筒３が宙に浮いており、送風ファン５の駆動に伴い（羽根車３０の回転駆動に伴い）、下筒３の下端の開口１９から空気を流入させて、空気の流れＲを生じさせることできる。なお、冷却装置１を吊り下げる手段は、上記の架台４０に限定されず、冷却装置１を吊り下げ可能な種々の手段を適用できる。

ミストノズル８（図５）は、容器２の内部にミストＭを噴霧するものである。このミストＭは、コンプレッサＣ（後述の図７）から供給される圧縮空気Ｂと、水道源Ｄから供給される冷却水（水道水）とがミストノズル８で混合されることで生じる。本実施形態の冷却装置１では、上記のミストノズル８として、第一ミストノズル８Ａと、第二ミストノズル８Ｂとが設けられる。

第一ミストノズル８Ａは、容器２の内部における側壁１１の近傍に配置されて、容器２の径内方に向けてミストＭを噴霧する。

第二ミストノズル８Ｂは、下筒３の内部における吸込口１３の下側に配置されて、上方の容器２の内部に向けてミストＭを噴霧する。

上記の第一，第二ミストノズル８Ａ，８Ｂとして、例えば、株式会社いけうち製のSETOV0406S303+TS303やBIMV8022S303+TS303を使用できる。

エアノズル７（図５）は、コンプレッサによって圧縮された空気Ｂを、容器２の内部に配置されるワークＷに向けて吹き出すものである。このエアノズル７は、ライデンフロスト現象（ミストＭが高温のワークＷに接触することでワークＷの表面近傍に生じた蒸気の膜が、ワークＷへのミストＭの接触を阻止する現象）を抑制するために設けられる。本実施形態の冷却装置１では、上記のエアノズル７として、第一エアノズル７Ａと、第二エアノズル７Ｂと、第三エアノズル７Ｃとが設けられる。

第一エアノズル７Ａは、容器２の内部における吹出口１２の近傍に配置されて、下方に向けて圧縮空気Ｂを吹き出す。この第一エアノズル７Ａは、吸込口１３から吹出口１２へ向かう空気の流れＲの上流側に向けて、圧縮空気Ｂを吹き出すものである。

第二エアノズル７Ｂは、容器２の内部における側壁１１の近傍に配置されて、容器２の径内方に向けて空気を吹き出す。この第二エアノズル７Ｂは、吸込口１３から吹出口１２へ向かう空気の流れＲを横断する方向に、圧縮空気Ｂを吹き出すものである。また本実施形態では、第二エアノズル７Ｂから吹き出された圧縮空気ＢがワークＷの凹みＫに入るように、第二エアノズル７Ｂの設置位置や、第二エアノズル７Ｂから圧縮空気Ｂが吹き出される方向が調整されている。

第三エアノズル７Ｃは、容器２の内部における吸込口１３の近傍に配置されて、上方に向けて空気を吹き出す。この第三エアノズル７Ｃは、吸込口１３から吹出口１２へ向かう空気の流れＲの下流側に向けて、圧縮空気Ｂを吹き出すものである。

上記の第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃとして、例えば、株式会社ミスミ製のPNZRF2-3-10やHOSAJW2-30-2-R20-L20-A2を使用できる。

図７は、冷却装置１に設けられる管路Ｔを示す概略図である。

図７に示す管路Ｔは、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから圧縮空気Ｂを吹き出させ、第一・第二ミストノズル８Ａ，８ＢからミストＭを噴霧させるために設けられる。この管路Ｔでは、コンプレッサＣに対して、第一主管５０と、第一分岐管５１と、第二分岐管５２と、第三分岐管５３と、複数の第四分岐管５４と、複数の第五分岐管５５と、複数の第六分岐管５６とが設けられている。

第一主管５０の上流端は、コンプレッサＣに接続される。第一、第二、第三分岐管５１，５２，５３は、第一主管５０の下流端から分岐する。第四分岐管５４の各々は、第一分岐管５１の下流端から分岐する。第五分岐管５５の各々は、第二分岐管５２の下流端から分岐する。第六分岐管５６の各々は、第三分岐管５３の下流端から分岐する。そして各第四分岐管５４の下流端に第一ミストノズル８Ａが接続され、各第五分岐管５５の下流端に第二ミストノズル８Ｂが接続されている。また複数の第六分岐管５６のうち、一部の下流端に第一エアノズル７Ａが接続され、一部の下流端に第二エアノズル７Ｂが接続され、一部の下流端に第三エアノズル７Ｃが接続されている。また第一、第二、第三分岐管５１，５２，５３には、それぞれ圧縮空気用電磁弁５７，５８，５９が設けられている。

さらに図７に示す管路Ｔでは、水道源Ｄに対して、第二主管６０と、第七分岐管６１と、第八分岐管６２と、複数の第九分岐管６３と、複数の第十分岐管６４とが設けられている。

第二主管６０の上流端は、水道源Ｄに接続される。第七及び第八分岐管６１，６２は、第二主管６０の下流端から分岐する。第九分岐管６３の各々は、第七分岐管６１の下流端から分岐する。第十分岐管６４の各々は、第九分岐管６３の下流端から分岐する。そして各第九分岐管６３の下流端に第一ミストノズル８Ａが接続され、各第十分岐管６４の下流端に第二ミストノズル８Ｂが接続されている。また第七及び第八分岐管６１，６２には、それぞれ冷却水用電磁弁６５，６６が設けられている。

以上の管路Ｔによれば、第一主管５０・第三分岐管５３・第六分岐管５６を介して、コンプレッサＣが発生した圧縮空気を第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃに供給して、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから圧縮空気Ｂを吹き出させることができる。また圧縮空気用電磁弁５９の開閉を制御することで、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから吹き出される圧縮空気Ｂの単位時間当たりの量や、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから圧縮空気Ｂが吹き出される時間を調整可能である。

また上記の管路Ｔによれば、第一主管５０・第一分岐管５１・第四分岐管５４を介して、コンプレッサＣが発生した圧縮空気を第一ミストノズル８Ａに供給でき、第二主管６０・第七分岐管６１・第九分岐管６３を介して、水道源Ｄからの冷却水を第一ミストノズル８Ａに供給できる。これにより、第一ミストノズル８Ａで圧縮空気と冷却水とを混合してミストＭとし、このミストＭを第一ミストノズル８Ａから噴霧させることができる。また圧縮空気用電磁弁５７や冷却水用電磁弁６５の開閉を制御することで、第一ミストノズル８Ａから噴霧されるミストＭの単位時間当たりの量や、第一ミストノズル８ＡからミストＭが噴霧される時間を調整可能である。

さらに上記の管路Ｔによれば、第一主管５０・第二分岐管５２・第五分岐管５５を介して、コンプレッサＣが発生した圧縮空気Ｂを第二ミストノズル８Ｂに供給でき、第二主管６０・第八分岐管６２・第十分岐管６４を介して、水道源Ｄからの冷却水を、第二ミストノズル８Ｂに供給できる。これにより、第二ミストノズル８Ｂで圧縮空気Ｂと冷却水とを混合してミストＭとし、このミストＭを第二ミストノズル８Ｂから噴霧させることができる。また圧縮空気用電磁弁５８や冷却水用電磁弁６６の開閉を制御することで、第二ミストノズル８Ｂから噴霧されるミストＭの単位時間当たりの量や、第二ミストノズル８ＢからミストＭが噴霧される時間を調整可能である。

本実施形態の冷却装置１を用いてワークＷを冷却する際には、まず、加熱されて高温になったワークＷを容器２の内部に配置する工程（以下、配置工程）が実施される。ついで、送風ファン５を駆動させることで、吸込口１３から吹出口１２へ向かう空気の流れＲを容器２の内部に生じさせる工程（以下、ファン駆動工程）が実施される。そして当該ファン駆動工程が行われる間において（つまり容器２の内部に空気の流れＲが生じる間において）、ミストノズル８からミストＭを容器２の内部に噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを容器２の内部に吹き出させることとが行われる。

本実施形態によれば、エアノズル７から圧縮空気Ｂが吹き出されることで、蒸気の膜によってミストＭが浮き上がるライデンフロスト現象を抑制できる。つまり本実施形態では、ミストノズル８から噴霧されたミストＭが高温のワークＷに接触して蒸発することで、ワークＷの表面近傍に蒸気の膜が生じ得るが、図８に示すように、エアノズル７から吹き出される圧縮空気Ｂは、蒸気の膜が浮き上がらせようとするミストＭを、強制的にワークＷの表面に押し付ける（図８は、第一エアノズル７Ａから吹き出される圧縮空気Ｂが、第１ミストノズル８Ａから噴霧されるミストＭを、ワークＷの表面に押し付ける状態を示す）。このため本実施形態によれば、ライデンフロスト現象を抑制でき、ワークＷの熱を迅速にミストＭに奪わせることができる。
以上のことから本実施形態によれば、ワークＷを短時間で冷却できる。そしてこのことから、冷却に要するミストＭの量が少なく抑えられるので、冷却効率を向上させることができる。なお上記の効果を得るために、エアノズル７については、圧縮空気ＢがワークＷに向かうように、設置位置や圧縮空気の吹き出し方向が調整される必要があるが、ミストノズル８については、ワークＷの周辺にミストＭが噴霧されるように、設置位置やミストＭの噴霧方向が調整されればよい。上記の「ワークＷの周辺」とは、「ミストＭの浮遊によって、圧縮空気Ｂが吹き付けられるワークＷの位置に、ミストＭを到達させることの可能な空間」を意味するものであり、当該「ワークＷの周辺」には、「ワークＷが配置される空間」や、「ワークＷが配置されないワークＷ近傍の空間」が含まれる。この「ワークＷの周辺」にミストＭが噴霧されれば、浮遊するミストＭが圧縮空気ＢによってワークＷに押し付けられるため、上記の効果が得られる。図１に示す冷却装置１では、容器２の内部が、上記の「ワークＷの周辺」に相当する。

また本実施形態によれば、第一エアノズル７Ａからの圧縮空気Ｂが、ミストＭをワークＷの上面に押し付け、第二エアノズル７Ｂからの圧縮空気Ｂが、ミストＭをワークＷの側面に押し付け、第三エアノズル７Ｃからの圧縮空気Ｂが、ミストＭをワークＷの下面に押し付けることで、ワークＷの上面・側面・下面の全てにミストＭが押し付けられる。また第二エアノズル７Ｂから吹き出される圧縮空気ＢがワークＷの凹みＫに入るので、ワークＷの凹みＫの内面にもミストＭを押し付けることができる。以上のことから本実施形態によれば、ワークＷの全体を均一に冷却可能であり、ワークＷに温度ムラが生じることを防止できる。

また本実施形態の冷却装置１によれば、ミストノズル８Ａ，８Ｂから容器２の内部に噴霧されるミストＭの単位時間当たりの量（以下、ミスト噴霧量）や、ミストノズル８Ａ，８ＢからミストＭが噴霧される時間（以下、ミスト噴霧時間）や、エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから容器２の内部に吹き出される圧縮空気Ｂの単位時間当たりの量（圧縮空気吹き出し量）や、エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから圧縮空気Ｂが吹き出される時間（圧縮空気吹き出し時間）を調整することで、ワークＷに押し付けるミストＭの量を調整できる。そしてこのような調整を行うことで、ワークＷに急激な温度変化が生じることを回避できるので、冷却後のワークＷを割れにくいものとすることができる。また上記の調整を行うことで、冷却後にワークＷの表面に水分が残存することを防止できるので、冷却後におけるワークＷの乾燥を省略できる。

また本実施形態の冷却装置１によれば、上記のミスト噴霧量・ミスト噴霧時間・圧縮空気吹き出し量・圧縮空気吹き出し時間を調整することで、以下のモード１〜３の方法によって、ワークＷを冷却できる。

＜モード１＞
配置工程では、第一温度（例えば５００℃）に加熱されたワークＷが、容器２の内部に配置される。
ファン駆動工程が実施される間では（送風ファン５の駆動で空気の流れＲが生じる間では）、ワークＷの温度が前記第一温度から第二温度（例えば２００℃）に低下するまでの時間において、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることの双方が行われ、ワークＷの温度が前記第二温度から第三温度（例えば５０℃）に低下するまでの時間では、ミストノズル８からのミストＭの噴霧は行われず、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることのみが行われる。

＜モード２＞
配置工程では、第一温度（例えば５００℃）に加熱されたワークＷが、容器２の内部に配置される。
ファン駆動工程が実施される間では（送風ファン５の駆動で空気の流れＲが生じる間では）、ワークＷの温度が前記第一温度から第二温度（例えば２００℃）に低下するまでの時間や、ワークＷの温度が前記第二温度から第三温度（例えば５０℃）に低下するまでの時間において、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることとの双方が行われる。
そしてワークＷの温度が前記第一温度から前記第二温度に低下するまでの時間では、ミストノズル８から容器２の内部に供給されるミストＭの単位時間あたりの量が、第一量とされ、ワークＷの温度が前記第二温度から前記第三温度に低下するまでの時間では、ミストノズル８から容器２の内部に供給されるミストＭの単位時間あたりの量が、第一量よりも少ない第二量とされる。

＜モード３＞
配置工程では、第一温度（例えば５００℃）に加熱されたワークＷが、容器２の内部に配置される。
ファン駆動工程では、ワークＷの温度が前記第一温度から第二温度（例えば５０℃）に低下するまでの間、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から空気を吹き出させることとの双方が行われて、ミストノズル８から容器２の内部に供給されるミストＭの単位時間あたりの量が一定とされる。

上記のモード１によれば、冷却前半にミストＭが容器２の内部に供給されることで、冷却時間の短縮が図られる。そして冷却後半でワークＷの冷却が空気のみによって行われることで、冷却後のワークＷの表面に水分が残存することが防止される。

上記のモード２によれば、冷却前半に多量のミストＭが容器２の内部に供給されることで、冷却時間の短縮が図られる。そして冷却後半にミストＭの供給量が減らされることで、冷却後のワークＷの表面に水分が残存することが防止される。

上記のモード３は、冷却時間の短縮を重視する場合に行われる。このモード３によれば、ミストＭによる冷却効果が最大限に得られるため、冷却時間を大きく短縮できる。

なお、モード１〜３における以下の（１）〜（５）の時間は、実験によって予め確認される時間である。モード１〜３のファン駆動工程では、送風ファン５の駆動・ミストＭの噴霧・圧縮空気Ｂの吹き出しが、実験と同一の条件で行われることで、実験で確認された時間において、ワークＷの温度が第二温度や第三温度に低下する。

（１）モード１における「ワークＷの温度が第一温度（例えば５００℃）から第二温度（例えば２００℃）に低下するまでの時間」
（２）モード１における「ワークＷの温度が第二温度（例えば２００℃）から第三温度（例えば５０℃）に低下するまでの時間」
（３）モード２における「ワークＷの温度が第一温度（例えば５００℃）から第二温度（例えば２００℃）に低下するまでの時間」
（４）モード２における「ワークＷの温度が第二温度（例えば２００℃）から第三温度（例えば５０℃）に低下するまでの時間」
（５）モード３における「ワークＷの温度が第一温度（例えば５００℃）から第二温度（例えば５０℃）に低下するまでの時間」

なお上記のワークＷの温度とは、例えば、ワークＷの所定箇所における温度であり、上記の予め行われる実験では、上記のワークＷの温度が熱電対によって計測される。

本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲において種々改変できる。

例えば、本発明の冷却装置１によって冷却可能なワークＷは、自動車の金属部品に限定されない。本発明の冷却装置１によれば、容器２の内部に配置可能な様々なワークＷを冷却可能である。例えば、鉄などのアルミ以外の金属やＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastic）などの樹脂含有材料やセラミック等から形成された部品（ワーク）も、冷却装置１で冷却され得る。また、円筒や平板などの単純形状を呈する部品（ワーク）や、航空機や配管など自動車以外の用途に使用される部品（ワーク）も冷却装置１で冷却され得る。

またエアノズル７やミストノズル８の形状や数や位置や、エアノズル７から圧縮空気が吹き出される方向や、ミストノズル８からミストが噴霧される方向も、ワークＷの形状等に応じて種々設定され得る。

例えば、エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから吹き出される圧縮空気Ｂの方向は、それぞれワークＷの上面・側面・下面に対して垂直とされる。このようにすれば、ワークＷの上面・側面・下面に圧縮空気Ｂを強く吹き付けることができるので、圧縮空気Ｂによって確実にミストＭをワークＷの上面・側面・下面に押し付けることができる。或いは、エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから吹き出される圧縮空気Ｂの方向は、ワークＷの上面・側面・下面に対して、斜めとされてもよい（垂直でなくてもよい）。このようにすれば、ワークＷの上面・側面・下面の広い範囲に圧縮空気Ｂを吹き付けることができるため、ワークＷの上面・側面・下面の広い範囲にミストＭを押し付けることができる。

また例えば、図５に示すエアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃのうち、空気の流れＲの下流側に向けて圧縮空気Ｂを吹き出す第三エアノズル７Ｃは省略されてもよい。この場合、羽根車３０を高速回転して、空気の流れＲを速めることが行われる。このようにすれば、空気の流れＲが、蒸気の膜によって浮き上がるミストＭを強制的にワークＷの下面に押し付けるので、ワークＷの下面をミストＭによって冷却できる。

また、ワークＷ内部へのミストＭの侵入を防止すべく、ワークＷの表面にミストＭを当てたくない部分が存在する場合には、エアノズル７の設置位置やエアノズル７からの圧縮空気Ｂの吹き出し方向を調整することで、ワークＷの所定範囲のみに圧縮空気Ｂを当て、上記のワークＷの部分には圧縮空気Ｂを当てないようにしてもよい。

また、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させ、ミストノズル８からミストＭを噴霧させるために設けられる管路も、図７に示す管路Ｔに限定されない。例えば、上流端がコンプレッサＣに接続される管を、エアノズル７やミストノズル８の各々に対して設け、これらの管によって、コンプレッサＣが発生した圧縮空気Ｂをエアノズル７やミストノズル８に個別に供給してもよい。また上流端が水道源Ｄに接続される管を、ミストノズル８の各々に対して設け、これらの管によって水道水をミストノズル８に個別に供給してもよい。以上のようにしても、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させ、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることが可能である。さらに上記の場合には、各管に電磁弁を設けることが好ましい。このようにすれば、各電磁弁の開閉で、容器２の内部へのミストＭの噴霧量・噴霧時間や、容器２の内部への圧縮空気Ｂの吹き出し量・吹き出し時間を調整できるので、上記のモード１〜３の方法を実施できる。

また上記の実施形態では、水道源Ｄから供給される冷却水（水道水）と、コンプレッサＣから供給される圧縮空気とを混合してミストＭを生じさせていたが、ミストＭを生じさせるために圧縮空気と混合する液体は、上記の冷却水（水道水）に限定されない。例えば、メタノール・エタノール・プロパノールのアルコールや、フロンなど、粘性が低くて４０℃〜１５０℃で蒸発する液体を圧縮空気と混合することでミストＭを生じさせて、当該ミストＭをミストノズル８から噴霧させてもよい。このようにしても、ミストノズル８から噴霧されるミストＭによってワークＷを冷却できる（具体的には、エアノズル７から吹き出される圧縮空気が、ミストノズル８から噴霧されるミストＭをワークＷに押し付けることで、ワークＷを冷却できる）。なお上記のようにする場合には、本発明の冷却装置は、図７に示す管６０〜６４や冷却水用電磁弁６５，６６の代わりに、例えば、上記のアルコールやフロン等の液体を貯留するタンクと、当該タンクとミストノズル８Ａ，８Ｂとをつなぐ管と、当該管を介してタンク内の液体（アルコールやフロン等）をミストノズル８Ａ，８Ｂに圧送するポンプと、上記管に設けられる液体用電磁弁とを備えるものとされる。以上のようにする場合には、ポンプによってミストノズル８Ａ，８Ｂに圧送される液体とコンプレッサＣからの圧縮空気とが混合することでミストＭが生じ、当該ミストＭがミストノズル８Ａ，８Ｂから噴霧される。また上記液体用電磁弁や圧縮空気用電磁弁５７，５８（図７）の開閉が制御されることで、ミストノズル８Ａ，８Ｂから噴霧されるミストＭの単位時間当たりの量や、ミストノズル８Ａ，８ＢからミストＭが噴霧される時間が調整可能とされる。

さらに容器２の形状も、実施形態に示した直方体に限定されず、ワークＷを内部に配置可能であり、空気の吹出口１２・吸込口１３を形成可能な任意の形状に変更され得る。また上筒４や下筒３の形状も、上記実施形態に示した形状に限定されず、容器２に接続可能な種々の形状に変更され得る。例えば上記の実施形態では、下筒３の下端に開口１９（図５）が形成される例を示したが、下筒３は、下端が底壁で塞がれたものであってもよい。この場合、図５に示す開口１９の代わりに、下筒３の側壁を貫通する開口が形成されて、当該側壁の開口から下筒３の内部に空気を流入させることが行われる。このようにすれば、下筒３を宙に浮かせる必要がないので、架台４０を省略できる。また上壁９は、ダクト２３が省略されたものであってもよい。この場合、上筒４は、例えば、羽根車３０を内部に収容可能な略円筒形状とされる。そして図５に示す開口２２の代わりに、上筒４の側壁を貫通する開口が形成されて、この開口から上筒４の内部に流入した空気が排出される。

また上筒４や下筒３は省略されてもよい。この場合、冷却装置の構造は、例えば図９に示すように変更され得る。以下、図９に示す冷却装置８０について、上記実施形態に示した冷却装置１と異なる点を中心に説明する。

図９に示す冷却装置８０では、容器２の側壁１１の上側にダクト２３０が設けられて、このダクト２３０によって空気の吹出口１２が構成される。送風ファン５の羽根車３０は容器２の内部の上側に配置されており、この羽根車３０の下側にワークＷが配置される。モータ本体３２は容器２の上壁９の上面に固定されており、このモータ本体３２から回転軸３３が下方に延びている。この回転軸３３は、容器２の上壁９を貫通して、その下部が容器２の内部に延び出ており、当該容器２の内部に延び出た回転軸３３の下部に羽根車３０が接続される。図９に示す冷却装置８０によれば、回転軸３３の回転に伴い羽根車３０が回転駆動することで、容器２の吸込口１３から容器２の内部に流入する空気の流れＲが生じる。この空気の流れＲは、吸込口１３から吹出口１２に向けて容器２の内部を上昇して、吹出口１２から排出されるものである。そして図９に示す冷却装置８０では、第一ミストノズル８Ａが容器２の内部における側壁１１の近傍に配置され、第二ミストノズル８Ｂが容器２の内部における吸込口１３の近傍に配置される。また、第一エアノズル７Ａは、容器２の内部における羽根車３０の下側且つワークＷの上側に配置され、第二エアノズル７Ｂは、容器２の内部における側壁１１の近傍に配置され、第三エアノズル７Ｃは、容器２の内部におけるワークＷの下側且つ第二ミストノズル８Ｂの上側に配置される。以上の冷却装置８０によっても、上記実施形態に示した冷却装置１と同様の効果を奏し得る。また図９に示す冷却装置８０では、ダクト２３０を省略して、容器２の側壁１１を貫通する吹出口１２が形成されてもよい。

図１に示す冷却装置１や図９に示す冷却装置８０では、空気の流れＲを生じさせる送風ファン５は設けられなくてもよい。この場合でも、ミストノズル８から容器２の内部にミストＭを噴霧させるとともに、エアノズル７から容器２の内部に圧縮空気Ｂを吹き出させることで、圧縮空気ＢがミストＭをワークＷの表面に押し付ける作用が生じるので、ワークＷを短時間で冷却できる。

また本発明の冷却装置は、ワークＷを開放空間に配置するものであってもよい（つまり、本発明の冷却装置は、ワークＷを内部に配置する容器２を有しないものであってもよい）。この場合でも、ミストノズル８やエアノズル７をワークＷの近傍に配置して、ミストノズル８からワークＷの周辺にミストＭを噴霧し、エアノズル７からワークに向けて圧縮空気Ｂを吹き出せば、圧縮空気Ｂが、浮遊するミストＭをワークＷの表面に押し付ける作用が生じる。このため、ワークＷを短時間で冷却できる。なお図１に示す冷却装置１や図９に示す冷却装置８０のように、容器２が設けられれば、浮遊するミストＭが容器２内に留まるため、確実にワークＷの周辺にミストＭを滞留させることができる。したがって、ワークＷの表面に押し付けられるミストＭの量を増やすことができるので、より短時間でワークＷを冷却できる。

本発明者らは、本発明による効果を確認する試験を行っている。以下、この試験について説明する。

本発明者らは、本発明の実施例として、図１〜図７に示す冷却装置１を使用してワークＷを冷却することを行った。また比較例として、水への浸漬でワークＷを冷却することを行った。

実施例では、９００℃に加熱したワークＷ（０．３ｋｇの鋳鉄の配管部品）を容器２の内部に配置した後、送風ファン５を駆動させて容器２の内部に空気の流れＲを生じさせた。そして送風ファン５が駆動する間において、第一・第二ミストノズル８Ａ，８Ｂから容器２の内部にミストＭを供給し、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから容器２の内部に圧縮空気Ｂを供給して、ワークＷの温度を５０℃に低下させた。

一方、比較例では、９００℃に加熱したワークＷを水に浸漬することで、ワークＷの温度を５０℃に低下させた。

実施例では、ワークＷの温度が９００℃から５０℃に低下するまでの時間が４５秒であった。これに対し、比較例では、ワークＷの温度が９００℃から５０℃に低下するまでの時間が６秒であった。このことから、比較例ではワークＷに急激な温度低下が生じたこと、実施例では、比較例に比べてワークＷの温度が緩やかに低下することが確認された。

図１０は、比較例における冷却後のワークＷの状態を示す写真である。図１１は、実施例における冷却後のワークＷの状態を示す写真である。比較例では、ワークＷに急激な温度低下が生じたことで、図１０に示すように、冷却後のワークＷに割れＨが発生した。これに対して、ワークＷの温度が緩やかに低下した実施例では、図１１に示すように、冷却後のワークＷに割れは生じなかった。以上のことから、本発明によれば、ワークＷに急激な温度低下が生じることを回避し、冷却後のワークＷに割れが発生することを防止可能であることが確認された。

また本発明者らは、送風ファン５の駆動時に圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給する実施例と、送風ファン５の駆動時に圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給しない比較例とを比較する試験も行った。

実施例では、３００℃に加熱したワークＷ（アルミ製の自動車部品）を容器２の内部に配置した状態で、送風ファン５の駆動により空気の流れＲを生じさせた。そして送風ファン５が駆動する間において、第一・第二ミストノズル８Ａ，８ＢからミストＭを容器２の内部に供給し、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃから圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給した。

一方、比較例では、実施例と同様、３００℃に加熱したワークＷ（アルミ製の自動車部品）を容器２の内部に配置して、送風ファン５の駆動で空気の流れＲを生じさせたが、この送風ファン５の駆動時には、第一・第二ミストノズル８Ａ，８ＢからミストＭを容器２の内部に供給することのみを行い、第一・第二・第三エアノズル７Ａ，７Ｂ，７Ｃからの圧縮空気Ｂの供給は行わなかった。

図１２は、比較例でワークＷを冷却する間におけるワークＷの表面の状態を示す写真である。図１３は、実施例でワークＷを冷却する間におけるワークＷの表面の状態を示す写真である。

圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給しない比較例では、図１２に示すように、ワークＷを冷却する間に、ライデンフロスト現象による水滴ＳがワークＷの表面に生じた（水滴Ｓは、ワークＷの表面近傍に発生した蒸気の膜によって、ワークＷへの接触が阻まれ蒸発しなかったミストＭが、集積したものである）。一方、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給した実施例では、ライデンフロスト現象による水滴がワークＷの表面に生じなかった（図１３）。以上のことから、本発明によれば、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給することで、ライデンフロスト現象が抑制されることが確認された（つまり、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給することで、ミストＭがワークＷの表面に押さえ付けられて、ワークＷの熱でミストＭが蒸発することが確認された）。そしてこのことから、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給することで、ワークＷの熱を確実にミストＭに奪わせることが可能になることが確認された。

以下の表１は、上記の実施例及び比較例において、ワークＷの温度を３００℃から５０℃に低下させるために要した時間や冷却水（水道水）の量を示す（冷却水は、ミストＭを生じさせるために、ミストノズル８で圧縮空気Ｂと混合されるものである）。

表１から明らかなように、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給する実施例では、ワークＷの温度が５０℃になるまでの時間が、圧縮空気Ｂを容器２の内部に供給しない比較例の時間に比して、１／３程度に抑えられた。そしてこのことから、実施例では、比較例に比して、１／３程度の冷却水の量で、ワークＷの温度を５０℃に低下させることができた。以上のことから、容器２の内部に圧縮空気Ｂを供給することで、ワークＷの冷却時間が短縮して、冷却効率が向上することが実証された。

また本発明者らは、上述したモード１〜３の方法による冷却効果を確認するため、モード１〜３の各々の方法によって、ワークＷ（アルミ製の自動車部品）を冷却する試験も行った。この試験では、モード１〜３のいずれの方法においても、５００℃（第一温度）に加熱したワークＷを容器２の内部に配置し、これに続くファン駆動工程にて、送風ファン５を駆動させて、空気の流れＲを生じさせた。

そしてモード１の方法では、ファン駆動工程の前半で、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることの双方を行って、ワークＷの温度を５００℃（第一温度）から２００℃（第二温度）に低下させた。ファン駆動工程の後半では、ミストノズル８からのミストＭの噴霧は行わず、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることのみ行って、ワークＷの温度を２００℃（第二温度）から５０℃（第三温度）に低下させた。

モード２の方法では、ファン駆動工程を実施する前半・後半にて、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることの双方を行った。そしてファン駆動工程の前半では、容器２の内部に供給されるミストＭの単位時間あたりの量を第一量にして、ワークＷの温度を５００℃（第一温度）から２００℃（第二温度）に低下させた。ファン駆動工程の後半では、容器２の内部に供給されるミストＭの単位時間あたりの量を、第一量よりも少ない第二量にして、ワークＷの温度を２００℃（第二温度）から５０℃（第三温度）に低下させた。

モード３の方法では、ファン駆動工程を実施する間、ミストノズル８からミストＭを噴霧させることと、エアノズル７から圧縮空気Ｂを吹き出させることの双方を行い、ミストノズル８から噴霧されるミストＭの単位時間あたりの量を一定にして、ワークＷの温度を５００℃（第一温度）から５０℃（第二温度）に低下させた。

また本試験では、比較例として、５００℃に加熱したワークＷを、送風ファン５の駆動による空気の流れＲのみで冷却することも行っている（比較例では、ミストノズル８からのミストＭの噴霧や、エアノズル７からの圧縮空気Ｂの吹き出しは行っていない）。

そして本試験では、モード１〜３や比較例の各々における、ワークＷの冷却時間をタイマーで計測するとともに、冷却後のワークＷの表面に残存する水分を目視で確認した。その結果を以下の表２に示す。

ファン駆動時にミストＭを噴霧するモード１、２によれば、ミストＭを噴霧しない比較例に比べて、ワークＷの冷却時間が短縮された。このことから、ミストＭを噴霧することが冷却時間を短縮する上で効果的であることが実証された。さらにファン駆動時にミストノズル８から一定量のミストＭを噴霧させたモード３によれば、ワークＷの冷却時間が、モード１，２よりも短縮されることが確認された。したがってモード３によれば、ワークＷの冷却時間を大幅に短縮できることが確認された。

またファン駆動に一定量のミストＭを噴霧させたモード３ではワークＷの表面に残存する水分が確認されたものの、モード１，２によれば、ワークＷの表面に残存する水分が確認されなかった。このことから、モード１で冷却後半にミストＭの噴霧を行わないことや、モード２で冷却後半にミストＭの供給量を少なくすることが、ワークＷ表面に水分が残存することを防止する上で効果的であることが確認された。

１，８０ 冷却装置、
２ 容器、
３ 下筒、
４ 上筒、
５ 送風ファン、
７ エアノズル、
７Ａ 第一エアノズル、
７Ｂ 第二エアノズル、
７Ｃ 第三エアノズル、
８ ミストノズル、
８Ａ 第一ミストノズル、
８Ｂ 第二ミストノズル、
９ 容器の上壁、
１０ 容器の下壁、
１１ 容器の側壁、
１２ 吹出口、
１３ 吸込口、
１８ 下筒の上端の開口、
１９ 下筒の下端の開口、
２０ 上筒の上壁、
２１ 上筒の下端の開口、
２２ 上筒の側壁の開口、
３０ 羽根車、
３１ モータ、
３２ モータ本体、
３３ 回転軸、
Ａ 圧縮空気、
Ｍ ミスト、
Ｒ 空気の流れ、
Ｗ ワーク

Claims (14)

1. 冷却対象物であるワークの周辺にミストを噴霧するミストノズルと、
   前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出すエアノズルとを有する冷却装置。
2. 前記ワークは、凹みを有するものであり、
   前記凹みに圧縮空気が入るように、設置位置や圧縮空気の吹き出し方向が調整された前記エアノズルを有する請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記エアノズルから吹き出された圧縮空気が、前記ワークの所定範囲のみに当たるように、前記エアノズルの設置位置や前記エアノズルからの圧縮空気の吹き出し方向が調整されている請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記ワークが内部に配置される容器をさらに備え、
   前記ミストノズルは、前記容器の内部にミストを噴霧し、
   前記エアノズルは、前記容器の内部に配置される前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷却装置。
5. 送風ファンをさらに有し、
   前記容器の壁には、空気の吸込口や吹出口が形成されており、
   前記送風ファンは、前記吸込口から前記吹出口へ向かう空気の流れを前記容器の内部に生じさせる請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記エアノズルとして、
   前記空気の流れの上流側に向けて、圧縮空気を吹き出す第一エアノズルと、
   前記空気の流れを横断する方向に、圧縮空気を吹き出す第二エアノズルとが設けられる請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記エアノズルとして、前記空気の流れの下流側に向けて、圧縮空気を吹き出す第三エアノズルがさらに設けられる請求項６に記載の冷却装置。
8. 前記容器は、上下に相対する上壁及び下壁と、前記上壁及び前記下壁をつなぐ側壁とを有し、前記上壁、前記下壁、及び前記側壁によって囲まれる内部の空間に、前記ワークが配置され、
   前記吸込口が前記下壁に形成され、前記吹出口が前記上壁に形成され、前記送風ファンの駆動により、前記吸込口から前記吹出口へ向けて前記容器の内部を上昇する空気の流れが生じ、
   前記第一エアノズルは、前記容器の内部における前記吹出口の近傍に配置されて、下方に向けて圧縮空気を吹き出し、
   前記第二エアノズルは、前記容器の内部における前記側壁の近傍に配置されて、前記容器の径内方に向けて圧縮空気を吹き出し、
   前記第三エアノズルは、前記容器の内部における前記吸込口の近傍に配置されて、上方に向けて圧縮空気を吹き出す請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記容器の下側に配置される下筒と、
   前記容器の上側に配置される上筒とをさらに備え、
   前記下筒は、上端及び下端に開口が形成される筒状を呈し、
   前記下筒の上端における開口の周縁が前記容器の下壁における前記吸込口の周縁に接合されることで、前記下筒と前記容器とは、これらの内部が連通するように一体とされ、
   前記上筒は、上端が上壁で塞がれ、下端や側壁に開口が形成された筒状を呈し、
   前記上筒の下端における開口の周縁が、前記容器の上壁における前記吹出口の周縁に接合されることで、前記上筒と前記容器とは、これらの内部が連通するように一体とされ、
   前記送風ファンは、前記上筒の内部に設けられる羽根車と、前記羽根車の駆動源であるモータとを備え、
   前記モータは、前記上筒の上壁の上面に固定されるモータ本体と、前記モータ本体が発生する動力によって回転する回転軸とを備え、
   前記回転軸は、前記モータ本体から下方に延びて、前記上筒の上壁を貫通するものであって、前記上筒の内部に延び出た前記回転軸の下部に前記羽根車が接続されており、
   前記回転軸の回転に伴い、前記羽根車が回転駆動することで、前記下筒の下端の開口から前記下筒の内部に流入するとともに、前記容器の内部や前記上筒の内部を順次通過して、前記上筒の側壁の開口から排出される空気の流れが生じる請求項８に記載の冷却装置。
10. ワークを冷却する方法であって、
    ミストノズルから前記ワークの周辺にミストを噴霧させることと、エアノズルから前記ワークに向けて圧縮空気を吹き出させることとが行われる冷却方法。
11. 請求項５乃至９のいずれかに記載の冷却装置を用いて、ワークを冷却する方法であって、
    前記容器の内部に前記ワークを配置する配置工程と、
    前記容器の内部に前記ワークが配置された状態で、前記送風ファンを駆動させて、前記吸込口から前記吹出口へ向かう空気の流れを前記容器の内部に生じさせるファン駆動工程とを有し、
    前記ファン駆動工程が実施される間において、前記ミストノズルからミストを前記容器の内部に噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を前記容器の内部に吹き出させることとが行われる冷却方法。
12. 前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
    前記ファン駆動工程が実施される間では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの時間において、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることの双方が行われ、前記ワークの温度が前記第二温度から第三温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルからのミストの噴霧は行われず、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることのみが行われる請求項１１に記載の冷却方法。
13. 前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
    前記ファン駆動工程では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの時間や、前記ワークの温度が前記第二温度から第三温度に低下するまでの時間において、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから圧縮空気を吹き出させることとの双方が行われ、
    前記ワークの温度が前記第一温度から前記第二温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧されるミストの単位時間あたりの量が、第一量とされ、
    前記ワークの温度が前記第二温度から前記第三温度に低下するまでの時間では、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧されるミストの単位時間あたりの量が、前記第一量よりも少ない第二量とされる請求項１１に記載の冷却方法。
14. 前記配置工程では、第一温度に加熱された前記ワークが、前記容器の内部に配置され、
    前記ファン駆動工程では、前記ワークの温度が前記第一温度から第二温度に低下するまでの間、前記ミストノズルからミストを噴霧させることと、前記エアノズルから空気を吹き出させることとの双方が行われて、前記ミストノズルから前記容器の内部に噴霧するミストの単位時間あたりの量が一定とされる請求項１１に記載の冷却方法。