JP2019183237A - 環状ワークの内周面冷却ジャケット、並びに、環状ワークの内周面の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環状ワークの内周面を良好に冷却することができる環状ワークの内周面冷却ジャケットと、環状ワークの内周面を良好に冷却することができる冷却方法を提供することである。【解決手段】冷却液導入部３と、冷却液導入部３から放射状にのびる複数の分岐配管４ａ〜４ｈと、各分岐配管４ａ〜４ｈの先端部に装着された噴射部材７ａ〜７ｈを有し、噴射部材７ａ〜７ｈは、冷却液を噴射する多数の噴射孔を有しており、噴射部材７ａ〜７ｈの両端領域の噴射孔には、中心軸線が、両端領域を除いた中央領域の噴射孔の中心軸線と交差するものが含まれており、隣接する両噴射部材７ｄ、７ｅにおける、それぞれの近接する側の端部領域Ｒ２、Ｒ３の噴射孔のうちの中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する噴射孔の中心軸線同士が、冷却液導入部３から離れるほど互いに接近するように交差する。【選択図】図７

Description

本発明は、環状ワークの内周面に冷却液を噴射する冷却ジャケットに関するものである。また、本発明は、環状ワークの内周面の冷却方法に関するものである。

一般に、鉄鋼材料からなるワークを高周波焼入する場合、まず、ワークに近接対向した加熱コイルに高周波電力を供給してワークを焼入温度に達するまで高周波誘導加熱し、引き続き冷却ジャケットからワークに向けて冷却液を噴射供給し、ワークを急冷する。
どの様な形状のワークであってもこの手順は変わらず、高周波焼入では、誘導加熱による加熱工程の後、冷却工程が実施される。

従来、環状ワークの内周面を熱処理する場合には、図１４（ａ）に示すような形態の冷却ジャケット９０が使用されている。
冷却ジャケット９０は、冷却液導入部９１、分岐配管９２ａ〜９２ｈ、噴射部材９３ａ〜９３ｈを有している。冷却液導入部９１は、図示しない冷却液供給源から冷却液が導入される部材であり、側面には複数の分岐配管９２ａ〜９２ｈが接続されている。すなわち、分岐配管９２ａ〜９２ｈは、冷却液導入部９１を中心に放射状にのびている。各分岐配管９２ａ〜９２ｈの先端には、噴射部材９３ａ〜９３ｈが取り付けられている。
各噴射部材９３ａ〜９３ｈは、同一の構造を有しており、分岐配管９２ａ〜９２ｈが接続された側とは反対側の面には、ノズルとして機能する多数の噴射孔９４が設けられている。

冷却ジャケット９０は、図１４（ｂ）に示すように、環状ワークＷの内部に配置され、焼入温度まで昇温した環状ワークＷの内周面Ｓに向けて冷却液を噴射する。内周面Ｓには、噴射部材９３ａ〜９３ｈが対向する対向領域Ｔ１と対向しない非対向領域Ｔ２とがあり、対向領域Ｔ１には、噴射部材９３ａ〜９３ｈから冷却液Ｌが噴射供給される。

環状ワークＷは、図示しない回転駆動装置によって回転駆動されており、図１４（ｂ）は、ある一瞬の回転角度位置における環状ワークＷを示している。環状ワークＷが回転することによって、内周面Ｓの全周囲が時間差をおいて噴射部材９３ａ〜９３ｈと対向し、内周面Ｓの全周囲（全領域）に冷却液が順次噴射供給されるようになっている。
すなわち、冷却ジャケット９０によって、環状ワークＷの内周面Ｓの全周囲が同等に冷却される。このような冷却ジャケットが、例えば、特許文献１に開示されている。

特許第６１９６４６９号公報

ところで、従来の冷却ジャケット９０では、内周面Ｓを全周に渡って均一に冷却することができるものの、図１４（ｂ）に非対向領域Ｔ２で示すように、噴射部材９３ａ〜９３ｈが対向しない瞬間があり、これが冷却効果に悪影響を及ぼす懸念がある。

そこで本発明は、環状ワークの内周面を良好に冷却することができる環状ワークの内周面冷却ジャケットと、環状ワークの内周面を良好に冷却することができる冷却方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、環状ワークの内周面に冷却液を噴射する環状ワークの内周面冷却ジャケットであって、冷却液導入部と、前記冷却液導入部から放射状にのびる複数の分岐配管と、前記各分岐配管の先端部に装着された噴射部材を有し、前記噴射部材は、冷却液を噴射する多数の噴射孔を有しており、前記噴射部材の両端領域の噴射孔には、中心軸線が、前記両端領域を除いた中央領域の噴射孔の中心軸線と交差するものが含まれており、隣接する両噴射部材における、それぞれの近接する側の端部領域の噴射孔のうちの中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する噴射孔の中心軸線同士が、前記冷却液導入部から離れるほど互いに接近するように交差することを特徴とする環状ワークの内周面冷却ジャケットである。

請求項１に記載の発明では、噴射部材の両端領域の噴射孔には、中心軸線が、両端領域を除いた中央領域の噴射孔の中心軸線と交差するものが含まれているので、噴射部材の両端領域に設けられた噴射孔から噴射された冷却液には、中央領域の噴射孔から噴射された冷却液とは噴射方向が相違するものが存在する。

また、隣接する両噴射部材における、それぞれの近接する側の端部領域の噴射孔のうちの中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する噴射孔の中心軸線同士が、冷却液導入部から離れるほど互いに接近するように交差している。すなわち、一つの噴射部材に着目すると、両端領域の噴射孔から噴射される冷却液の少なくとも一部が、中央領域の噴射孔から噴射される冷却液の両側に拡がって進む。そのため、冷却液の噴射範囲が拡がる。

その結果、各噴射部材から噴射される冷却液の噴射範囲が拡がり、環状ワークの内周面における噴射部材と対向していない部位にも冷却液が噴射される。すなわち、環状ワークの内周面の全周囲に渡って冷却液を同時に噴射供給することが可能になり、環状ワークの内周面を全周囲に渡って良好に冷却することができる。

ここで「交差」とは、各噴射部材から冷却液が水平方向に噴射される姿勢で内周面冷却ジャケットを配置した場合に、内周面冷却ジャケットを平面視すると、隣接する噴射部材の端部領域の噴射孔から噴射された両冷却液同士が、噴射孔から離れるほど互いに接近することを意味している。

また、「噴射部材の両端領域の噴射孔には、中心軸線が、両端領域を除いた中央領域の噴射孔の中心軸線と交差するものが含まれており」とは、両端領域の全ての噴射孔のうちの一部の噴射孔のみならず、両端領域の全ての噴射孔の中心軸線が中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する場合も含まれる。

すなわち、隣接する噴射部材の近接する側の両者の端部領域から噴射された各冷却液同士が、環状ワークの内周面に接近するほど互いに接近する。そのため、環状ワークの内周面には、冷却液が供給されない領域、又は冷却液の供給量が極めて少ない領域が減少する。その結果、環状ワークの内周面は全周囲に渡って均一に冷却され易い。

「噴射部材の両端領域」とは、噴射部材の各端部から噴射部材の全領域の１〜１０％程度の領域である。すなわち、両方の端部領域を合わせると、全領域の２〜２０％である。

噴射部材の噴射孔は、板部材に形成されているのが好ましい（請求項２）。

請求項３に記載の発明は、中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する前記噴射孔が、前記板部材の両端の縁の厚み部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の環状ワークの内周面冷却ジャケットである。

請求項３に記載の発明では、中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する噴射孔が、板部材の両端の縁の厚み部分に設けられているので、中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線の噴射孔を設け易い。また、中央領域の噴射孔の中心軸線に対する、両端領域の噴射孔の中心軸線の交差角を大きく設定することが可能である。そのため、冷却液をより広範囲に渡って噴射することができる。

請求項４に記載の発明は、中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する噴射孔には、中央領域の噴射孔の中心軸線に対して異なる交差角で交差するものが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環状ワークの内周面冷却ジャケットである。

請求項４に記載の発明では、中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する噴射孔には、中央領域の噴射孔の中心軸線に対して異なる交差角で交差するものが含まれているので、より広範囲に渡って均一に冷却液を噴射することができる。
ここで、噴射部材の端部領域において、より端部側にいくほど中央領域の噴射孔の中心軸線に対する交差角が大きい中心軸線を有する噴射孔を設けるのが好ましい。

請求項５に記載の発明は、前記冷却液導入部には、異なる長さの前記分岐配管を着脱可能に接続できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環状ワークの内周面冷却ジャケットである。

請求項５に記載の発明では、冷却液導入部には、異なる長さの分岐配管を着脱可能に接続できる。すなわち、環状ワークの内径に応じて適切な長さの分岐配管に交換することができる。

冷却液導入部に接続された分岐配管を、異なる長さの分岐配管に交換することによって、分岐配管の先端に装着した噴射部材の、冷却液導入部からの距離を変更することができる。そのため、異なる内径の環状ワークの内周面に各噴射部材を近接対向させることができる。その結果、環状ワークの内周面を良好に冷却することができる。

具体的には、内径の小さい環状ワークを冷却する場合には、冷却液導入部に短い分岐配管を接続し、内径の大きい環状ワークを冷却する場合には、冷却液導入部に長い分岐配管を接続する。

また、ワークを冷却する際には、噴射部材とワーク（冷却対象部分）までの距離を小さく設定することにより、良好な冷却効果を得ることができる。すなわち、噴射部材から噴射された冷却液が、速度低下する前にワーク表面に到達すると、低温の冷却液が、先に噴射されてワーク表面に付着して昇温した冷却液を突き破ってワーク表面に到達し、ワークを良好に冷却することができる。

一方では、同一の噴射部材を大径の環状ワークと小径の環状ワークとで共用できると、多数の噴射部材を用意したり保管する必要がなくなる。
そこで、小径の環状ワークに対して使用することができる噴射部材を、大径の環状ワークに対して使用すると、当然のことながら噴射部材同士の間隔が拡がり、環状ワークの内周面に冷却液が噴射されにくい領域が生じ易い。

このような場合であっても、本発明によると、環状ワークの内径に合わせて適切な長さの分岐配管を冷却液導入部に接続することにより、噴射部材から環状ワークの内周面までの距離を、良好な冷却効果が得られる距離に設定することが可能であると共に、隣接する噴射部材における、それぞれの近接する側の端部領域の噴射孔の中心軸線同士が、冷却液導入部から離れるほど互いに接近するように交差しているので、環状ワークの内周面における冷却液が噴射供給されない領域がなくなる、又は、減少する。

すなわち、本発明では、内径の相違する環状ワークの内周面を冷却するために、各環状ワークの内径に適した長さの分岐配管を用意するだけ済み、噴射部材は共用することができる。

環状ワークの内周面の冷却方法として、冷却液槽に貯留された冷却液に環状ワークを浸漬させた状態で、請求項１乃至５のいずれかに記載の内周面冷却ジャケットで前記環状ワークの内周面に向けて冷却液を噴射供給するのが好ましい（請求項６）。

本発明の環状ワークの内周面冷却ジャケット、並びに、本発明の環状ワークの内周面の冷却方法によると、環状ワークの内周面を良好に冷却することができる。

本発明を実施した内周面冷却ジャケットを示す斜視図であり、比較的小径の環状ワークの内部に配置される内周面冷却ジャケットを示す。 図１の内周面冷却ジャケットの分解斜視図である。 図１の内周面冷却ジャケットを、図２よりもさらに細かく分解した状態を示す分解斜視図である。 （ａ）は、噴射部材のノズル板の斜視図であり、（ｂ）は、噴射部材のノズル板の正面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１の内周面冷却ジャケットを、小径の環状ワーク内に配置した状態を示す斜視図である。 環状ワーク内に配置しない状態で、小径用の内周面冷却ジャケットから冷却液が噴射された直後の状態を示す平面図である。 環状ワーク内に配置した状態で、小径用の内周面冷却ジャケットから冷却液が噴射された直後の状態を示す平面図である。 図２の内周面冷却ジャケットにおいて、短い分岐配管を長い分岐配管に交換した状態を示す斜視図である。 本発明を実施した内周面冷却ジャケットを示す斜視図であり、比較的大径の環状ワークの内周面を冷却するのに適した内周面冷却ジャケットを示す。 環状ワーク内に配置しない状態で、大径用の内周面冷却ジャケットから冷却液が噴射された直後の状態を示す平面図である。 図９の内周面冷却ジャケットが、大径の環状ワーク内に配置された状態を示す斜視図である。 大径用の内周面冷却ジャケットから冷却液が噴射されて、大径の環状ワークの内周面を冷却している状態を示す平面図である。 図４とは別の噴射部材のノズル板を示しており、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、従来の冷却ジャケットの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の冷却ジャケットで環状ワークの内周面を冷却している状態を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら説明する。
図１、図２、図３に示すように、内周面冷却ジャケット１は、冷却液導入部３、分岐配管４ａ〜４ｈ、噴射部材７ａ〜７ｈを有している。

図３に示すように、冷却液導入部３は、中央筐体部８と複数（図３の例では八つ）の接続部１１を有している。

中央筐体部８は、冷却液導入部３の中央に配置された部位であって、内部には空洞が形成された中空の部位である。
中央筐体部８は上面側が閉じており、下面側には図示しない冷却液導入管が接続されている。また、中央筐体部８の側面は、円周状の曲面を構成している。中央筐体部８の側面には、円周方向に等間隔で接続部１１が設けられている。

接続部１１は、枝管部９とフランジ部１０を有している。
枝管部９は直線状の管を有する部位であり、中央筐体部８の側面に対して半径方向外方へ突出するように固定されている。また、枝管部９の中央筐体部８に接続された端部とは反対側の端部には、外向きのフランジ部１０が取り付けられている。枝管部９の内部と中央筐体部８の内部は連通している。中央筐体部８の側面とフランジ部１０の間に枝管部９を設けることにより、中央筐体部８の側面に対して接続可能な接続部１１（フランジ部１０）の数を増やすことができる。

すなわち、冷却液導入部３は、中央筐体部８の周囲に等間隔で放射状に八つの接続部１１が装着された構造を有しており、八つのフランジ部１０が隣接するように並んでいる。

分岐配管４ａ〜４ｈは、同じ構造の配管であり、以下では主に分岐配管４ｄについて説明し、その他の分岐配管については重複する説明を省略する。分岐配管４ｄは、直線状の配管部材であり、一方側の端部には内側フランジ部１２が設けられており、他方側の端部には外側フランジ部１３が設けられている。

内側フランジ部１２は、冷却液導入部３の接続部１１のフランジ部１０と接続されており、分岐配管４ｄは冷却液導入部３（接続部１１）と一体化されている。そして、分岐配管４ｄと冷却液導入部３は連通している。よって、冷却液導入部３を中心に、八つの分岐配管４ａ〜４ｄが放射状にのびるように接続されている。外側フランジ部１３は、後述の噴射部材７（７ａ〜７ｈ）の座部１４と接続されている。

噴射部材７ａ〜７ｈは、同じ構造を有する部材であり、以下では主に噴射部材７ｄについて説明し、その他の噴射部材については重複する説明を省略する。

噴射部材７ｄは、筐体５ｄとノズル板６ｄ（板部材）を有している。
筐体５ｄは角柱形状の外観を有し、筐体５ｄの内部には内部空間１５が形成されている。すなわち、筐体５ｄは、内部空間１５を仕切る箱体である。また、筐体５ｄの一面には開口部１６が設けられている。開口部１６が設けられた結果、筐体５ｄの一面は開放されている。開口部１６の縁部分には、複数のネジ穴１６ａが所定の間隔を置いて設けられている。

さらに、筐体５ｄにおける開口部１６とは反対側の位置には、孔２０を有する側壁２７が設けられている。図３の噴射部材７ｅに示すように、孔２０と開口部１６は対向する位置関係にある。また、孔２０は、内部空間１５及び開口部１６と連通している。

図３の噴射部材７ｈに示すように、側壁２７の孔２０の周囲には、座部１４が装着されている。座部１４には、孔２１が設けられている。側壁２７の孔２０と座部１４の孔２１は一致している。

図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、ノズル板６ｄは平らな板部材である。
ノズル板６ｄは外面２５（噴射面２５）と内面２６を有し、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、内面２６には凹部２３が設けられている。凹部２３の周囲には縁部２４がある。縁部２４には、所定の間隔毎に取付孔２２が設けられている。

また、ノズル板６ｄは、図４（ｂ）で見て左右の方向（幅方向）に、中央領域Ｒ１と
第一端部領域Ｒ２、第二端部領域Ｒ３を有している。すなわち、中央領域Ｒ１は、全領域Ｒ０の中央の大半の部位を占める領域であり、両端部領域Ｒ２、Ｒ３（両端領域）は、中央領域Ｒ１の両側の領域である。

両端部領域Ｒ２、Ｒ３は、各々全領域Ｒ０の１〜１０％程度の広さの面積を有している。すなわち、両端部領域Ｒ２、Ｒ３の幅の和は、全領域Ｒ０の幅の２〜２０％程度である。

中央領域Ｒ１には、多数の中央噴射孔１７が設けられている。各中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１はノズル板６ｄの噴射面２５に対して直交しており、中心軸線Ｌ１同士は平行である。また、図４（ｂ）に示すように、噴射面２５に設けられた中央噴射孔１７は、千鳥配列となっている。

端部領域Ｒ２は、図４（ｂ）で見て中央領域Ｒ１の左側に設けられた領域である。端部領域Ｒ２における取付孔２２を除いた部分には、第一傾斜面２８、第二傾斜面２９が設けられている。

第一傾斜面２８は、端部領域Ｒ２における中央側に形成されていて、中央領域Ｒ１と隣接している。また、第一傾斜面２８は、噴射面２５の中央領域Ｒ１部分と交差している。第一傾斜面２８には、複数（本実施形態では四つ）の第一端部噴射孔１８が高さ方向に間隔を置いて設けられている。第一端部噴射孔１８の開口は、水平方向に細長い長孔形状を呈している。図４（ｃ）に示すように、第一端部噴射孔１８は、ノズル板６の両端の縁部２４の厚み部分に設けられている。すなわち、第一端部噴射孔１８は、噴射面２５に対して傾斜して交差する第一傾斜面２８に設けられている。ノズル板６には厚みがあるが、ノズル板６の内面２６には凹部２３が設けられているため、縁部２４（ノズル板６の厚み部分）に第一端部噴射孔１８を容易に加工することができる。

また、第一端部噴射孔１８の中心軸線Ｌ２は、中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１と角度Ｄ１（交差角Ｄ１）を成して交差している。そのため、中心軸線Ｌ２と中心軸線Ｌ１は、噴射面２５から離れるほど離れる。さらに、第一端部噴射孔１８は、長孔形状を呈している。すなわち、第一端部噴射孔１８は、噴射面２５からの冷却液の噴射範囲が拡がるように形成されている。

第二傾斜面２９は、第一傾斜面２８と連続しており、端部領域Ｒ２における第一傾斜面２８の左側に形成されている。また、第二傾斜面２９は、第一傾斜面２８と交差している。すなわち、第二傾斜面２９は、第一傾斜面２８よりもさらに大きな角度で中央領域Ｒ１の噴射面２５と交差している。

第二傾斜面２９には、複数（本実施形態では五つ）の第二端部噴射孔１９が高さ方向に間隔を置いて設けられている。第二端部噴射孔１９は、第一端部噴射孔１８とは異なる高さ位置に設けられている。第二端部噴射孔１９の開口は、水平方向に細長い長孔形状を呈している。第二端部噴射孔１９の開口の大きさは、第一端部噴射孔１８の開口の大きさと同程度であるが、両者に差異を設けてもよい。図４（ｄ）に示すように、第二端部噴射孔１９は、ノズル板６の厚み部分である縁部２４に設けられている。ノズル板６の内面２６には凹部２３が設けられているので、第二端部噴射孔１９の加工は容易である。

また、第二端部噴射孔１９の中心軸線Ｌ３は、中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１と角度Ｄ２（交差角Ｄ２）を成して交差している。そのため、中心軸線Ｌ３と中心軸線Ｌ１は、噴射面２５から離れるほど離れる。さらに、第二端部噴射孔１９は、長孔形状を呈している。角度Ｄ２は角度Ｄ１よりも大きく、中心軸線Ｌ３は、中心軸線Ｌ２よりもさらに外側を向いてのびている。すなわち、第二端部噴射孔１９は、噴射面２５からの冷却液の噴射範囲が拡がるように形成されている。

端部領域Ｒ３は、図４（ｂ）で見て中央領域Ｒ１の右側に設けられた領域である。端部領域Ｒ３は、端部領域Ｒ２と左右対称形であり、重複する説明は省略する。

噴射部材７ｄは、筐体５ｄの開口部１６にノズル板６ｄ（板部材）が取り付けられた構造を有している。すなわち、ノズル板６ｄの各取付孔２２と開口部１６の縁に設けられた各ネジ穴１６ａとが一致しており、ノズル板６ｄと筐体５ｄはネジ止めされている。筐体５ｄとノズル板６ｄとが一体化されて噴射部材７ｄが構成されている。

次に、各部材の組立構造について説明する。

図３に示すように、内周面冷却ジャケット１は、内側から順に冷却液導入部３、分岐配管４ａ〜４ｈ、噴射部材７ａ〜７ｈが配置されている。

図２に示すように、分岐配管４ｄの外側フランジ部１３（先端部）と噴射部材７ｄの座部１４がネジ止めされている。すなわち、分岐配管４ｄと噴射部材７ｄは、着脱可能に接続されている。

また、冷却液導入部３の接続部１１のフランジ部１０に、分岐配管４ｄの内側フランジ部１２が接続され、両フランジ部がネジ止めされている。すなわち、分岐配管４ｄが冷却液導入部３（接続部１１）に対して、着脱可能に接続されている。

冷却液導入部３には、周囲に八つの接続部１１が設けられており、これらの接続部１１に、それぞれ分岐配管４ａ〜４ｈの内側フランジ部１２が接続されている（図１）。分岐配管４ａ〜４ｈの内側フランジ部１２と冷却液導入部３のフランジ部１０との接続と、分岐配管４ａ〜４ｈの外側フランジ部１３と噴射部材７ａ〜７ｈの座部１４との接続は、どちらを先に行ってもよい。

図１に示すように、組み立てられた内周面冷却ジャケット１は、冷却液導入部３を中心に分岐配管４ａ〜４ｈが放射状にのび、分岐配管４ａ〜４ｈの先端部に噴射部材７ａ〜７ｈが装着されている。

また、内周面冷却ジャケット１は、冷却液導入部３の内部、分岐配管４ａ〜４ｈ、噴射部材７ａ〜７ｈが連通している。すなわち、図示しない冷却液供給源から、冷却液導入部３に導入された冷却液は、分岐配管４ａ〜４ｈを経て噴射部材７ａ〜７ｈに導かれ、中央噴射孔１７、第一端部噴射孔１８、第二端部噴射孔１９から外部へ噴射される。

第二端部噴射孔１９と第一端部噴射孔１８では、冷却液の噴射範囲が異なる。すなわち、中央噴射孔１７から噴射された領域に隣接した両側に、第一端部領域Ｒ２及び第二端部領域Ｒ３の第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液の噴射領域があり、さらにその外側に、第一端部領域Ｒ２及び第二端部領域Ｒ３の第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液の噴射領域がある。

そのため、第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液は、中央噴射孔１７から噴射された冷却液よりも外側へ拡がり、第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液は、第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液よりも外側へ拡がる。

すなわち、内周面冷却ジャケット１の噴射部材７ａ〜７ｈでは、第一端部噴射孔１８の中心軸線Ｌ２（図４（ｃ））ののびる方向と、第二端部噴射孔１９の中心軸線Ｌ３（図４（ｄ））ののびる方向が、中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１ののびる方向と相違しており、冷却液の噴射範囲が広い。すなわち、第一端部噴射孔１８、第二端部噴射孔１９は、噴射面２５からの冷却液の噴射範囲が拡がるように形成されている。

図６に示すように、各噴射部材７ａ〜７ｈから冷却液を噴射すると、隣接する両噴射部材の一方側の噴射部材の端部領域Ｒ２の第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液３１ａ、３２ａ（図４で示す中心軸線Ｌ２、Ｌ３方向に噴射される冷却液）と、他方側の噴射部材の端部領域Ｒ３の第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液３１ｂ、３２ｂ（図４で示す中心軸線Ｌ２、Ｌ３方向に噴射される冷却液）とが交差する。

すなわち、隣接する一方側の噴射部材の端部領域Ｒ２の第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９の各中心軸線Ｌ２、Ｌ３と、他方側の噴射部材の端部領域Ｒ３の第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９の各中心軸線Ｌ２、Ｌ３（中心軸線同士）が、冷却液導入部３から離れるほど互いに接近するように交差する。

図６では、第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液３１と第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液３２を線で示しているが、第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９は水平方向にのびる長孔であり、冷却液は実際には扇状に噴射され、符号３１、３２で示す線を含む所定範囲に噴射される。

具体的には、噴射部材７ｄの端部領域Ｒ２の第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液３１ａ、及び第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液３２ａが、噴射部材７ｅの端部領域Ｒ３の第一端部噴射孔１８から噴射された冷却液３１ｂ、及び第二端部噴射孔１９から噴射された冷却液３２ｂと交差する。

すなわち、各噴射部材７ａ〜７ｈから冷却液を噴射すると、隣接する噴射部材における、それぞれの近接する側の端部領域Ｒ２、Ｒ３の噴射孔のうちの中央領域Ｒ１の中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１と交差する第一端部噴射孔１８及び第二端部噴射孔１９の中心軸線Ｌ２（例えば噴射部材７ｄの端部領域Ｒ２の冷却液３１）及びＬ３（例えば噴射部材７ｅの端部領域Ｒ３の冷却液３２）同士が、冷却液導入部３から離れるほど互いに接近するように交差する。

この交差する位置に、環状ワークＷ１がくるようにする。すなわち、図５、図７に示すように、環状ワークＷ１の内部に内周面冷却ジャケット１が配置された際に、隣接する噴射部材７ａ〜７ｈから噴射された冷却液同士が交差する位置に環状ワークＷ１の内周面Ｓ１がくるように、分岐配管４ａ〜４ｈの長さを調整する。

これにより、環状ワークＷ１の内周面Ｓ１の略全領域に対して、同時に冷却液が噴射供給される。すなわち、環状ワークＷ１の内周面Ｓ１における各噴射部材７ａ〜７ｈが対向しない非対向領域にも冷却液が噴射供給される。実際に内周面Ｓ１を高周波焼入する際には、環状ワークＷ１を図示しない回転駆動装置によって回転駆動するのが好ましい。

本実施形態では、噴射部材７ａ〜７ｈの全ての第一端部噴射孔１８が、同一の中心軸線Ｌ２の方向にのびている場合を例示したが、第一端部噴射孔１８の一部が中央噴射孔１７の中心軸線Ｌ１と同方向にのびていてもよい。また、一部の第一端部噴射孔１８の中心軸線Ｌ２が、中心軸線Ｌ１に対して角度Ｄ１以内の任意の角度を成していてもよい。

また、本実施形態では、全ての第二端部噴射孔１９が同一の中心軸線Ｌ３の方向にのびている場合を示したが、第二端部噴射孔１９の一部が第一端部噴射孔１８の中心軸線Ｌ２と同方向にのびていてもよい。また、一部の第二端部噴射孔１９の中心軸線Ｌ３が、中心軸線Ｌ１に対して角度Ｄ１と角度Ｄ２の間の任意の角度を成していてもよい。また、本実施形態では、ノズル板６の内面２６には凹部２３が設けられているが、凹部２３は必ずしも設けなくてもよい。

次に、環状ワークＷ１よりも大径の環状ワークＷ２の内周面Ｓ２を冷却する場合について説明する。

まず、図３に示すように内周面冷却ジャケット１を解体する。そして、分岐配管４ａ〜４ｈを、分岐配管４ａ〜４ｈよりも長い分岐配管３４ａ〜３４ｈ（図８）に交換する。分岐配管３４ａ〜３４ｈの両端には、分岐配管４ａ〜４ｈと同様の内側フランジ部４２と外側フランジ部４３が設けられている。

図８、図９に示すように、外側フランジ部４３と噴射部材７ｄ側の座部１４が接続し、内側フランジ部４２と冷却液導入部３の接続部１１のフランジ部１０が接続すると、内周面冷却ジャケット２が構成される。

そして、内周面冷却ジャケット２の冷却液導入部３に図示しない冷却液供給源から冷却液を導入すると、冷却液導入部３内の冷却液が、分岐配管３４ａ〜３４ｈを介して噴射部材７ａ〜７ｈに供給され、図１０に示すように噴射部材７ａ〜７ｈから噴射される。

内周面冷却ジャケット２を図１１に示すように環状ワークＷ２内に配置し、冷却液を噴射すると、図１２に示す状態となる。すなわち、大径の環状ワークＷ２の内周面Ｓ２には、全周に渡って冷却液が噴射供給され、内周面Ｓ２が全周に渡って良好に冷却される。

このように、本発明の内周面冷却ジャケットは、環状ワークの内径に応じた長さの分岐配管を使用することにより、各噴射部材（ノズル板の噴射面）を内周面に対して適切な位置に配置することができる。

次に、ノズル板６ａ〜６ｈの変形例について説明する。
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、図４のノズル板６ａ〜６ｈとは別のノズル板４６（４６ａ〜４６ｈ）を示している。ノズル板４６ａ〜４６ｈは、上述の筐体５ａ〜５ｈと一体化して噴射部材６７ａ〜６７ｈを構成する。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示すように、ノズル板４６ｄは平らな板部材である。
ノズル板４６ｄは外面５５（噴射面５５）と内面５６を有し、図１３（ｃ）、図１３（ｄ）に示すように、内面５６には凹部５３が設けられている。凹部５３の周囲には縁部５４がある。縁部５４には、所定の間隔毎に取付孔５２が設けられている。

また、ノズル板４６ｄは、図１３（ｂ）で見て左右の方向（幅方向）に、中央領域Ｒ５と端部領域Ｒ６、Ｒ７を有している。すなわち、中央領域Ｒ５は、全領域Ｒ４の中央の大半の部位を占める領域であり、端部領域Ｒ６、Ｒ７（両端領域）は、中央領域Ｒ５の両側の領域である。

端部領域Ｒ６、Ｒ７は、各々全領域Ｒ４の１〜１０％程度の広さの面積を有している。すなわち、両端部領域Ｒ６、Ｒ７の幅の和は、全領域Ｒ４の幅の２〜２０％程度である。

中央領域Ｒ５には、多数の中央噴射孔５７が設けられている。各中央噴射孔５７の中心軸線Ｌ１（図１３（ｃ））はノズル板４６ｄの噴射面５５に対して直交しており、中心軸線Ｌ１同士は平行である。また、図１３（ｂ）に示すように、噴射面５５に設けられた中央噴射孔５７は、千鳥配列となっている。

端部領域Ｒ６は、図１３（ｂ）で見て中央領域Ｒ５の左側に設けられた領域である。端部領域Ｒ６における取付孔５２を除いた部分には、傾斜面４８が設けられている。

傾斜面４８は、中央領域Ｒ５と隣接している。また、傾斜面４８は、中央領域Ｒ５の噴射面５５と交差している。傾斜面４８には、複数（本実施形態では三つ）の第一端部噴射孔６８が高さ方向に間隔を置いて設けられている。第一端部噴射孔６８の開口は、水平方向に細長い長孔形状を呈している。図１３（ｃ）に示すように、第一端部噴射孔６８は、主に縁部５４（ノズル板４６ｄの厚み部分）に設けられている。

また、第一端部噴射孔６８の中心軸線Ｌ４は、中央噴射孔５７の中心軸線Ｌ１と角度Ｄ３を成して交差している。そのため、中心軸線Ｌ４と中心軸線Ｌ１は、噴射面５５から離れるほど離れる。また、第一端部噴射孔６８は、長孔形状を呈している。すなわち、第一端部噴射孔６８は、噴射面５５からの冷却液の噴射範囲が拡がるように形成されている。

また、傾斜面４８には、第一端部噴射孔６８とは別の第二端部噴射孔６９が設けられている。第二端部噴射孔６９は、第一端部噴射孔６８と交互に設けられている。第二端部噴射孔６９は丸孔であり、傾斜面４８における中央領域Ｒ５との境界付近に開口している。

第二端部噴射孔６９の中心軸線Ｌ５は、中央噴射孔５７の中心軸線Ｌ１と角度Ｄ４を成している。すなわち、第二端部噴射孔６９の中心軸線Ｌ５は、噴射面５５から離れるほど中心軸線Ｌ１から離れる。角度Ｄ４は、角度Ｄ３より小さい。

端部領域Ｒ７は、図１３（ｂ）で見て中央領域Ｒ５の右側に設けられた領域である。端部領域Ｒ７は、端部領域Ｒ６と左右対称形であり、重複する説明は省略する。

噴射部材６７ｄは、筐体５ｄの開口部１６にノズル板４６ｄ（板部材）が取り付けられた構造を有している。すなわち、ノズル板４６ｄの各取付孔５２と開口部１６の縁に設けられた各ネジ穴１６ａとが一致しており、ノズル板４６ｄと筐体５ｄはネジ止めされている。筐体５ｄとノズル板４６ｄとが一体化されて噴射部材６７ｄが構成されている。

噴射部材６７ａ〜６７ｈも、噴射部材７ａ〜７ｈと同様に、冷却液が広範囲に渡って噴射される。よって、環状ワークの内周面の全周囲に冷却液を同時に噴射供給することができ、内周面を良好に冷却することができる。

以上では、噴射部材７ａ〜７ｈ（４７ａ〜４７ｈ）を、筐体５ａ〜５ｈとノズル板６ａ〜６ｈ（５６ａ〜５６ｈ）と組み合わせる構造について説明したが、筐体とノズル板とを一体構造とすることもできる。

以上では、内周面冷却ジャケット１、２を使用して環状ワークＷ１、Ｗ２を大気中で冷却する場合について説明した。しかし、内周面冷却ジャケット１、２は、以下のような冷却方法で環状ワークＷ１、Ｗ２を冷却することもできる。すなわち、環状ワークＷ１、Ｗ２を冷却液槽に貯留された冷却液に浸漬させた状態で使用することもできる。すなわち、内周面冷却ジャケット１、２による噴射冷却と浸漬冷却を併用することもできる。

冷却液槽に貯留された冷却液に浸漬された環状ワークＷ１、Ｗ２の内周面Ｓ１、Ｓ２に対して、内周面冷却ジャケット１、２が冷却液を噴射供給すると、内周面Ｓ１、Ｓ２付近における熱交換して昇温した冷却液と内周面冷却ジャケット１、２から噴射された低温の冷却液とが入れ替わり、内周面Ｓ１、Ｓ２は良好に冷却される。

１ 内周面冷却ジャケット
２ 内周面冷却ジャケット
３ 冷却液導入部
４ａ〜４ｈ、３４ａ〜３４ｈ 分岐配管
６ ノズル板（板部材）
７ａ〜７ｈ 噴射部材
１７、５７ 中央噴射孔（中央領域の噴射孔）
１８、５８、６８ 第一端部噴射孔
１９、５９、６９ 第二端部噴射孔
Ｄ１ 交差角
Ｄ２ 異なる交差角
Ｌ１ 中央噴射孔の中心軸線
Ｌ２ 第一端部噴射孔の中心軸線
Ｌ３ 第二端部噴射孔の中心軸線
Ｒ１ 中央領域
Ｒ２、Ｒ３ 端部領域（両端領域）
Ｓ１、Ｓ２ 環状ワークの内周面
Ｗ１、Ｗ２ 環状ワーク

Claims (6)

1. 環状ワークの内周面に冷却液を噴射する環状ワークの内周面冷却ジャケットであって、
   冷却液導入部と、
   前記冷却液導入部から放射状にのびる複数の分岐配管と、
   前記各分岐配管の先端部に装着された噴射部材を有し、
   前記噴射部材は、冷却液を噴射する多数の噴射孔を有しており、
   前記噴射部材の両端領域の噴射孔には、中心軸線が、前記両端領域を除いた中央領域の噴射孔の中心軸線と交差するものが含まれており、
   隣接する両噴射部材における、それぞれの近接する側の端部領域の噴射孔のうちの中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する噴射孔の中心軸線同士が、前記冷却液導入部から離れるほど互いに接近するように交差することを特徴とする環状ワークの内周面冷却ジャケット。
2. 前記噴射部材の噴射孔は、板部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の環状ワークの内周面冷却ジャケット。
3. 中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する前記噴射孔が、前記板部材の両端の縁の厚み部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の環状ワークの内周面冷却ジャケット。
4. 中央領域の噴射孔の中心軸線と交差する中心軸線を有する噴射孔には、
   中央領域の噴射孔の中心軸線に対して異なる交差角で交差するものが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環状ワークの内周面冷却ジャケット。
5. 前記冷却液導入部には、異なる長さの前記分岐配管を着脱可能に接続できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環状ワークの内周面冷却ジャケット。
6. 冷却液槽に貯留された冷却液に環状ワークを浸漬させた状態で、請求項１乃至５のいずれかに記載の内周面冷却ジャケットで前記環状ワークの内周面に向けて冷却液を噴射供給することを特徴とする環状ワークの内周面の冷却方法。

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