JP3397297B2 - 冷却用ジャケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は冷却用ジャケットに
関する。具体的には、金属製ワークの焼入れ時に冷却液
を噴射するために用いられる冷却用ジャケットに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】金属製ワークの表面硬化には、高周波に
よる誘導加熱処理を行った後、水や油等の冷却液を用い
て急冷を行う焼入れ処理が施される。この焼入れ処理
は、例えば図６に示すような冷却用ジャケットＥを用い
て、加熱処理されたワークＷに冷却液を噴射して行なわ
れる。 【０００３】冷却用ジャケットＥは、緩衝室１１０が形
成されたジャケット本体１００と、前記緩衝室１１０内
に納められた均圧板７００とを具備している。ジャケッ
ト本体１００には、送液パイプ４００が接続されてお
り、ジャケット本体１００の背面壁１３０には、当該送
液パイプ４００との接続部分に、緩衝室１１０内に向け
て広がった流入口１４０が形成されている。ジャケット
本体１００の正面に位置する前面壁１２０には、冷却液
を噴射するための噴射孔１２１が多数開孔されている。 【０００４】緩衝室１１０は、送液された冷却液が前記
噴射孔１２１から均一に噴射するように設けられたもの
であって、当該緩衝室１１０は常時送り込まれた冷却液
によってほぼ充満されるようになっている。 【０００５】均圧板７００は、流入口１４０から一定の
距離を隔てて、支持部材７２０によりジャケット本体１
００の背面壁１３０に固定されている。当該均圧板７０
０は、送液パイプ４００から送出された冷却液が直接噴
射孔１２１から噴射されないようにするために設けられ
ている。また、均圧板７００には、多数の緩衝孔７１０
が開孔されている。この緩衝孔７１０は、上記目的を担
保しながら冷却液が速やかに緩衝室１１０に充満するよ
うに、均圧板７００の周縁領域にのみ設けられ、すなわ
ち、流入口１４０に対向する領域には設けられておら
ず、その外周領域にのみ設けられている。 【０００６】送液パイプ４００は緩衝室１１０内に冷却
液を送液するためのものであって、当該送液パイプ４０
０には図７に示すように、冷却用ジャケットＥへ冷却液
を送るための送液ポンプ６００及び送液の開始・停止を
行う開閉弁５００が備えられる。 【０００７】当該冷却用ジャケットＥにあっては、開閉
弁５００を開くことによって冷却液が送液パイプ４００
を通ってジャケット本体１００の緩衝室１１０内に送ら
れる。このとき、冷却液は送液ポンプ６００によって加
圧されており、流入口１４０から排出された冷却液は均
圧板７００に向けて勢いよく噴射される。均圧板７００
に当たった冷却液は、その一部は均圧板７００で跳ね返
されて緩衝室１１０内に流れ込み、残る冷却液は均圧板
７００の周縁方向に流される。さらに周縁方向に流され
た冷却液の一部は緩衝孔７１０を通過し、残りは均圧板
７００の周縁から噴射孔１２１側へ流れ込む。また、緩
衝室１１０内に充満された冷却液は、一定の圧力で噴射
孔１２１から噴射され、加熱処理されたワークＷが冷却
される。 【０００８】こうして一定時間冷却液を噴射した後、開
閉弁５００を閉じると冷却液の送液が止まり、加熱処理
されたワークＷの冷却を終えることができる。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、当該冷
却用ジャケットＥは、緩衝室１１０内に充満された冷却
液を噴射する構造になっているため、開閉弁５００を閉
じて送液を止めた後にも、緩衝室１１０内や送液パイプ
４００内を冷却液で充満させた状態に維持する必要があ
る。このため、図７に示すように、冷却用ジャケットＥ
は開閉弁５００より上方に配置し、送液ポンプ６００よ
りも冷却用ジャケットＥ側に開閉弁５００を配置しなけ
ればならない。この結果、開閉弁５００や送液ポンプ６
００を含め、全体として広い設置場所を必要とし、しか
も送液パイプ４００が長くなるという問題点があった。 【００１０】また、このような配置であるにもかかわら
ず、開閉弁５００を閉じた場合でも、緩衝室１１０内か
ら冷却液が徐々に漏れ、緩衝室１１０内や送液パイプ４
００内に空気が入り込む。この結果、次のワークＷを冷
却する際には、空吹きをして緩衝室１１０内等に入り込
んだ空気を一旦追い出す必要があった。さらに、空吹き
をした場合でも、噴射初期には空気が液滴に混ざり込
み、冷却液と共に加熱されたワークＷの表面に噴射され
る場合があった。この結果、ワークＷの表面に未硬化の
部分がしみのような斑点として生じ、ワークＷの強度の
みならずワークＷの商品価値が低下するという問題もあ
った。 【００１１】さらに、送液パイプ４００は完全に水平に
なることはないから、図８に示すように、送液パイプ４
００の凹部４１０に冷却液が溜まることがある。このよ
うに凹部４１０に冷却液が溜まった状態で送液を開始す
ると、ワークＷに対して冷却液と空気とが交互に噴きか
かることになる。すると、冷却液が噴射されて冷却され
たワークＷの温度が空気が噴きかかる際には上昇し、ワ
ークＷの表面にトルースが出るため、ワークＷの強度等
の面から好ましくないという問題もある。 【００１２】本発明は叙上の従来技術の欠点に鑑みてな
されたものであり、冷却用ジャケットの設置に必要なス
ペースを小さくするとともに、空吹き等を不要にして、
安定した品質でワークの焼入れ作業ができる冷却用ジャ
ケットを提供することにある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明に係る冷却用ジャ
ケットは、冷却液を充満する緩衝室を設けた冷却用ジャ
ケット本体を具備し、前記冷却用ジャケット本体の背面
壁には冷却液の流入口が、前面壁には冷却液の噴射口が
各々開設されており、前記流入口を通じて前記緩衝室に
流入した冷却液を前記噴射口から噴射して加熱されたワ
ークを冷却する冷却用ジャケットであって、前記緩衝室
内に配設されており且つ前記冷却液の前記緩衝室内への
流入を制御する板状体であって、前記流入口と対向する
領域の外周領域に設けられた貫通孔又は前記噴射孔の開
設位置と異なる位置に設けられた多数の緩衝孔を有する
制御板と、前記制御板を移動させる駆動装置とを具備し
ており、前記制御板に貫通孔が設けられているときに
は、前記駆動装置は、前記制御板を前記緩衝室の前側か
ら後側にかけて移動させることにより前記流入口を開閉
可能にする一方、前記制御板に緩衝孔が設けられている
ときには、前記駆動装置は、制御板を前記緩衝室内の後
側から前側にかけて移動させることにより前記緩衝室の
噴射孔を開閉可能にすることを特徴としている。 【００１４】【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る冷却用ジャケットの概略的断面構造図であ って、噴射
時の様子を示す図、図２は当該冷却用ジャケットの背面
図、図３は当該冷却用ジャケットの概略的断面構造図で
あって、噴射停止時の様子を示す図、図４は本発明の別
な実施の形態に係る冷却用ジャケットの概略的断面構造
図であって、噴射時の様子を示す図、図５は当該冷却用
ジャケットの概略的断面構造図であって、噴射停止時の
様子を示す図である。以下、各図に従って本発明につい
て詳細に説明する。 【００１５】図１に示す冷却用ジャケットＡは、請求項
１記載の発明に係る第１の実施の形態である冷却用ジャ
ケットである。当該冷却用ジャケットＡは、緩衝室１１
０が設けられた冷却用ジャケット本体１００を具備して
おり、前記緩衝室１１０内には、当該緩衝室１１０内へ
の冷却液の流入を制御する制御板２００を備えている。 【００１６】冷却用ジャケット本体１００は中空となっ
た略直方体状をしており、冷却液が充満される緩衝室１
１０が設けられている。当該冷却用ジャケット本体１０
０の正面に位置する前面壁１２０には、多数の噴射孔１
２１が開孔されている。また、冷却用ジャケット本体１
００の背面壁１３０には送液パイプ４００が接続されて
おり、当該送液パイプ４００との接続部分には、緩衝室
１１０内に向けて広がった流入口１４０が形成されてい
る。さらに当該背面壁１３０には、駆動ピン２２０を挿
通するための挿通孔１３１が開設されている。 【００１７】制御板２００は、冷却液の緩衝室１１０内
への流入を開始させたり、流入を停止したりするための
ものであって、前記流入口１４０の開口面積よりも大き
な面積となるように設計され、図１に示す冷却用ジャケ
ットＡにあっては、従来の冷却用ジャケットＥにおける
均圧板７００の大きさとほぼ同じ程度の大きさに設計さ
れている。 【００１８】また、制御板２００には、前記流入口１４
０の対向する領域の外周領域に、多数の緩衝孔２１０が
開孔されている。つまり、この緩衝孔２１０は、送液パ
イプ ４００から送出された冷却液が直接噴射孔１２１か
ら噴射されず、しかも、冷却液が速やかに緩衝室１１０
に充満するように、制御板２００の周縁領域にのみ設け
られ、すなわち、流入口１４０に対向する領域には設け
られておらず、その外周領域にのみ設けられている。 【００１９】当該制御板２００は、ビス状をした２本の
駆動ピン２２０により、冷却液の流入方向とほぼ垂直方
向に駆動可能に冷却用ジャケット本体１００に取り付け
られている。すなわち、駆動ピン２２０は、背面壁１３
０に設けられた挿通孔１３１よりも大きな頭部２２１と
挿通孔１３１に挿入される棒軸状の胴部２２２を有して
おり、挿通孔１３１に挿通自在に挿通されている。制御
板２００は、このように挿通孔１３１に挿通された駆動
ピン２２０の胴部２２２の先端に、ナット２２３や溶接
あるいは接着等により固定されている。 【００２０】また、胴部２２２の長さは緩衝室１１０の
大きさによって適宜定められるが、図１に示すように、
駆動ピン２２０が最も押し込められた場合に、流入され
た冷却液が当該制御板２００に当たり、速やかに緩衝室
１１０内に充満される程度に設計するのが好ましい。つ
まり、当該制御板２００は、従来の冷却用ジャケットＥ
における上記均圧板７００の機能を合わせ持つものであ
り、胴部２２２の長さが短すぎると冷却液の流入が妨げ
られ、胴部２２２の長さが長すぎると均圧板７００の機
能を果たさず、しかもジャケット本体１００から突出す
る部分が長くなり、冷却用ジャケットＡが大きくなるた
め好ましくない。 【００２１】また、当該駆動ピン２２０は、頭部２２１
と冷却用ジャケット本体１００の背面壁１３０との間に
備えられた弦巻バネ２３０によって、常に冷却用ジャケ
ットＡの背面側に付勢されている。この付勢力は、送液
ポンプ６００から送られる冷却液の送液圧を考慮して定
められ、駆動ピン２２０の頭部２２１に背面壁１３０方
向の力が加えられていない状態では、制御板２００はジ
ャケット本体１００の背面壁１３０にぴったりと押さえ
つけられて流入口１４０を塞ぎ、冷却液の流入が停止さ
れる。 【００２２】また、冷却用ジャケットＡには、前記制御
板２００を駆動するための駆動装置３００が備えられて
いる。当該駆動装置３００は、上記駆動ピン２２０を背
面壁１３０方向に押圧可能な構造であればよく、例えば
図１に示すように、前記駆動ピン２２０を背面壁１３０
方向に押圧する押圧部３１０と当該押圧部３１０を駆動
する例えばアクチュエータのような駆動部３２０を備え
ている。当該押圧部３１０は、ジャケット本体１００の
背面壁１３０に固定された支持部３１１と、当該支持部
３１１にその一端を回転可能に支持されたレバー部３１
２と、前記駆動ピン２２０の頭部２２１に当接し前記レ
バー部３１２に連動する当接片３１３を具備している。 【００２３】駆動部３２０は、前記レバー部３１２を押
圧する連接棒３２１を具備しており、当該連接棒３２１
により上記駆動ピン２２０を背面壁１３０方向に押圧で
きる。つまり、駆動部３２０は、オンされることにより
連接棒３２１が飛び出し、オフされることにより連接棒
３２１が引っ込むようになっている。また、当該駆動部
３２０は固定部材３３０等により送液パイプ４００に取
り付けられる。 【００２４】従って、当該冷却用ジャケットＡにあって
は、駆動部３２０をオンすることにより、図１に示すよ
うに、飛び出した連接棒３２１によって押圧部３１０が
駆動され、弦巻バネ２３０の付勢力に打ち勝って駆動ピ
ン２２０がジャケット本体１００内に押し込まれる。こ
の結果、塞がれていた流入口１４０が開放され、冷却液
が緩衝室１１０内に送り込まれる。 【００２５】また、噴射された冷却液は制御板２００に
当たり、制御板２００に当たった冷却液は、その一部は
制御板２００で跳ね返されて緩衝室１１０内に流れ込
み、残る冷却液は制御板２００の周縁方向に流される。
さらに周縁方向に流された冷却液の一部は緩衝孔２１０
を通過し、残りは制御板２００の周縁から緩衝室１１０
内に流れ込む。また、緩衝室１１０内に充満していた冷
却液は、一定の圧力で噴射孔１２１から噴射される。 【００２６】また、駆動部３２０をオフすることによ
り、連接棒３２１が引っ込められ、弦巻バネ２３０の付
勢力が冷却液の流入圧に打ち勝って駆動ピン２２０が飛
び出す。この結果、図３に示すように開かれていた流入
口１４０が閉じられ、冷却水の噴射が止み冷却水の流入
が停止される。 【００２７】このように当該冷却用ジャケットＡにあっ
ては、緩衝室１１０内に設けられた制御板２００によっ
て冷却液の流入を制御することができるため、従来のよ
うに送液パイプ４００の途中で制御する場合と異なり、
送液パイプ４００の配管や電磁弁５００の設置位置を考
慮することなく、冷却用ジャケットＡを設けることがで
きる。この結果、送液パイプ４００等を含めて設置スペ
ースを小さくできる。 【００２８】また、停止後には緩衝室１１０内から冷却
液が徐々に漏れ、緩衝室１１０内に空気が入る場合があ
るが、この場合でも、緩衝室１１０内に入り込む空気の
量は少なく、しかも、送液パイプ４００内には入り込む
ことがない。このため、空吹きの量を少なくすることが
でき、気泡の入った冷却液がワークＷに噴射されること
も少なくなる。 【００２９】次に、図４及び図５に示す冷却用ジャケッ
トＢは、請求項１に記載の発明に係る第２の実施の形態
である冷却用ジャケットである。当該冷却用ジャケット
Ｂにあっては、上記第１の実施の形態である冷却用ジャ
ケットＡと同様に、制御板２００及び当該制御板２００
を駆動する駆動装置３００とによって冷却液の流入を制
御するようになっているが、この冷却用ジャケットＢに
あっては、制御板２００が冷却用ジャケットＢの前面壁
に設けられた噴射孔１２１を開閉することにより、冷却
液の流入を制御する仕組みになっている。 【００３０】すなわち、当該冷却用ジャケットＢにあっ
ては、制御板２００は冷却用ジャケット本体１００の前
面壁１２０よりもやや小さく作製されており、前面壁１
２０の噴射孔１２１をすべて塞ぐことができる程度の大
きさに設計されている。また 、制御板２００には、多数
の緩衝孔２１０が開孔されている。この緩衝孔２１０
は、前記噴射孔１２１の開設位置と異なる位置に設けら
れ、制御板２００をジャケット本体１００の前面壁１２
０に当接した場合には、当該噴射孔１２１から冷却液が
漏れないように設けられる。 【００３１】当該制御板２００は、ビス状をした１対の
駆動ピン２２０により、冷却液の流入方向と略垂直方向
に駆動可能に冷却用ジャケット本体１００に取り付けら
れている。当該駆動ピン２２０は、制御板２００よって
噴射孔１２１を開閉するために、図５に示すように、胴
部２２２の長さは、駆動ピン２２０が最も押し込められ
た場合にジャケット本体１００の前面壁１２０に密着で
きる長さに設計される。 【００３２】また、当該駆動ピン２２０は、頭部２２１
と冷却用ジャケット本体１００の背面壁１３０との間に
備えられた弦巻バネ２３０によって、冷却用ジャケット
Ｂの背面側に付勢されているが、この付勢力は、送液ポ
ンプ６００から送られる冷却液の送液圧を考慮して定め
られ、駆動ピン２２０の頭部２２１に背面壁１３０方向
の力が加えられていない状態では図４に示すように、制
御板２００がジャケット本体１００の前面壁１２０から
離れ、しかも背面壁１３０に押え付けられず、流入口１
４０との間に適当な距離を保つことができる程度に設定
される。すなわち、当該制御板２００は従来の冷却用ジ
ャケットＥにおける均圧板７００の機能を合せ持つもの
であり、制御板２００に当たった冷却液は、その一部は
制御板２００で跳ね返されて緩衝室１１０内に流れ込
み、残る冷却液は制御板２００の周縁方向に流される。
さらに周縁方向に流された冷却液の一部は緩衝孔２１０
を通過し、残りは制御板２００の周縁から緩衝室１１０
内に流れ込む。 【００３３】この冷却用ジャケットＢにあっては、駆動
部３２０をオンすることにより、図４に示すように、連
接棒３２１が引っ込み、弦巻バネ２３０の付勢力によっ
て駆動ピン２２０が飛び出す。この結果、塞がれていた
噴射孔１２１が開放され、冷却液がワークＷに向けて噴
射される。また、流入口１４０からは冷却液が緩衝室 １
１０内に送り込まれ、緩衝室１１０内は冷却液が満たさ
れた状態に保たれる。 【００３４】また、駆動部３２０をオフすることによ
り、図５に示すように連接棒３２１が飛び出し、弦巻バ
ネ２３０の付勢力に押し勝って、駆動ピン２２０を押し
込む。この結果、開放された噴射孔１２１が閉じられ、
冷却液の噴射が停止される。 【００３５】このように、このように当該冷却用ジャケ
ットＢにあっては、緩衝室１１０内に設けられた制御板
２００によって冷却液の流入を制御することができるた
め、上記第１の実施の形態と同様に、送液パイプ４００
等を含めて設置スペースを小さくできる。しかも、当該
冷却用ジャケットＢでは噴射孔１２１が閉じられる構造
になっているため、緩衝室１１０内に空気が侵入せず、
空吹きの必要もなくなる。 【００３６】なお、上記冷却用ジャケットＡや冷却用ジ
ャケットＢでは、制御板２００に多数の緩衝孔２１０を
設けたが、緩衝孔２１０は速やかに緩衝室１１０内に冷
却液を充満させるために設けられたものであり、本発明
の構成上必ずしも必要なものではなく、ジャケット本体
１００の大きさや冷却液の送液圧によっては設けなくと
もよい場合もある。 【００３７】もちろん、本発明にあっては、緩衝室１１
０内に設けられた制御板２００により緩衝室１１０内に
流入する冷却液を制御できる構造であれば、上記各実施
の形態に限らず、種々の実施の形態が考えられるのは言
うまでもない。 【００３８】【発明の効果】本発明に係る請求項１の冷却用ジャケッ
トは、冷却液を充満する緩衝室を設けた冷却用ジャケッ
ト本体を具備し、前記冷却用ジャケット本体の背面壁に
は冷却液の流入口が、前面壁には冷却液の噴射口が各々
開設されており、前記流入口を通じて前記緩衝室に流入
した冷却液を前記噴射口から噴射して加熱されたワーク
を冷却する冷却用ジャケットであって、前記緩衝室内に
配設されており且つ前記 冷却液の前記緩衝室内への流入
を制御する板状体であって、前記流入口と対向する領域
の外周領域に設けられた貫通孔又は前記噴射孔の開設位
置と異なる位置に設けられた多数の緩衝孔を有する制御
板と、前記制御板を移動させる駆動装置とを具備してお
り、前記制御板に貫通孔が設けられているときには、前
記駆動装置は、前記制御板を前記緩衝室の前側から後側
にかけて移動させることにより前記流入口を開閉可能に
する一方、前記制御板に緩衝孔が設けられているときに
は、前記駆動装置は、制御板を前記緩衝室内の後側から
前側にかけて移動させることにより前記緩衝室の噴射孔
を開閉可能にすることを特徴としている。 【００３９】このような請求項１の冷却用ジャケットに
よる場合、電磁弁を備えることなく冷却液の流入をコン
トロールすることができる。このため、冷却液を送り込
む送液パイプの設置距離が短くなり、設置スペースを少
なくできる。 【００４０】また、緩衝室内で冷却液の流入をコントロ
ールするため、送液パイプへ冷却液が逆流したり、送液
パイプ内に空気が入り込むことがなくなるため、冷却用
ジャケットの設置場所を考慮することもなくなる。 【００４１】さらに、上記したように送液パイプ内に空
気が入り込まないため、噴射時の空吹き量を少なくした
り、空吹きをなくすことができ、焼入れ作業を効率よ
く、しかも、品質のよい焼入れ作業ができる。 【００４２】また、前記制御板に貫通孔が設けられてい
るときには、速やかに緩衝室内冷却液が充満し、従来例
における均圧板と同じ機能を発揮させることができる。
一方、前記制御板に緩衝孔が設けられているときにも、
速やかに緩衝室内に冷却液が充満し、従来の均圧板と同
じ機能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る第１の実施の形態である冷却用ジ
ャケットの概略的断面構造図であって、噴射時の様子を
示す図である。 【図２】同上の冷却用ジャケットの背面図である。 【図３】同上の冷却用ジャケットの概略的断面構造図で
あって、噴射停止時の様子を示す図である。 【図４】本発明に係る第２の別な実施の形態である冷却
用ジャケットの概略的断面構造図であって、噴射時の様
子を示す図である。 【図５】同上の冷却用ジャケットの概略的断面構造図で
あって、噴射停止時の様子を示す図である。 【図６】従来例に係る冷却用ジャケットの概略的断面構
造図である。 【図７】当該冷却用ジャケットを用いた場合の欠点を示
す説明図である。 【図８】当該冷却用ジャケットを用いた場合の欠点を示
す説明図である。 【符号の説明】 Ａ，Ｂ 冷却用ジャケット １００ ジャケット本体 １１０ 緩衝室 １２０ 前面壁 １２１ 噴射孔 １３０ 背面壁 １４０ 流入口 ２００ 制御板 ２１０ 緩衝孔（貫通孔） ２２０ 駆動ピン ２３０ 弦巻バネ ２６０ 開閉用孔 ３００ 駆動装置 ３１０ 押圧部 ３２０ 駆動部 ４００ 送液パイプ ５００ 電磁弁 ６００ 送液ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/00 123 C21D 1/10 C21D 1/18 C21D 1/42 C21D 1/667 C21D 9/40 H05B 6/00 - 6/10 H05B 6/14 - 6/44

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷却液を充満する緩衝室を設けた冷却用
   ジャケット本体を具備し、前記冷却用ジャケット本体の
   背面壁には冷却液の流入口が、前面壁には冷却液の噴射
   口が各々開設されており、前記流入口を通じて前記緩衝
   室に流入した冷却液を前記噴射口から噴射して加熱され
   たワークを冷却する冷却用ジャケットであって、前記緩
   衝室内に配設されており且つ前記冷却液の前記緩衝室内
   への流入を制御する板状体であって、前記流入口と対向
   する領域の外周領域に設けられた貫通孔又は前記噴射孔
   の開設位置と異なる位置に設けられた多数の緩衝孔を有
   する制御板と、前記制御板を移動させる駆動装置とを具
   備しており、前記制御板に貫通孔が設けられているときには、前記駆
   動装置は、前記制御板を前記緩衝室の前側から後側にか
   けて移動させることにより前記流入口を開閉可能にする
   一方、前記制御板に緩衝孔が設けられているときには、
   前記駆動装置は、制御板を前記緩衝室内の後側から前側
   にかけて移動させることにより前記緩衝室の噴射孔を開
   閉可能にする ことを特徴とする冷却用ジャケット。