JP6076157B2 - 焼入装置の冷却ジャケット - Google Patents

Description

本発明は、被加熱物に向けて冷却液を噴射供給する焼入装置の冷却ジャケットに関するものである。

従来の高周波焼入装置の冷却ジャケットは、特許文献１や特許文献２に開示されているように、冷却液を冷却ジャケット内に供給し、冷却ジャケットに設けられた複数の噴射孔から噴射するように構成されている。

図６に示す様に、特許文献１や特許文献２に開示されている冷却ジャケット８０は、ジャケット本体８１、背面板８２、均圧板８３を有する。

ジャケット本体８１は、底壁８１ａと、側壁８１ｂとを有し、側壁８１ｂにおける底壁８１ａとは反対側の縁によって開口８１ｃが形成されている。底壁８１ａには複数の噴射孔８８が形成されている。背面板８２は、ジャケット本体８１の開口８１ｃを閉鎖する板状の部材である。

背面板８２には、冷却液供給管８６を装着するねじ孔８２ａが設けてある。また、背面板８２には、支柱８４、８５が設けられている。支柱８４、８５の自由端側端部は、小径で且つナット８９を螺合させるねじが切ってある。背面板８２は、図示しない固定手段によって、ジャケット本体８１に対して密着すると共に、着脱可能に固定することができる。

均圧板８３には、冷却液を通す複数の孔８３ａと、支柱８４、８５の先端部分を挿通させる孔８３ｂが設けられている。均圧板８３の２つの孔８３ｂに、各々支柱８４、８５の先端部が挿通されており、さらに支柱８４、８５の先端部のねじにナット８９が螺合しており、均圧板８３は背面板８２から所定距離をおいて固定されている。

ジャケット本体８１の開口８１ｃを背面板８２で閉鎖すると、冷却ジャケット８０内には内部空間７９が形成される。そして、内部空間７９には、均圧板８３が配置される。均圧板８３は、底壁８１ａ及び背面板８２と平行に配置されている。

均圧板８３は、冷却液供給管８６から供給された冷却液９０を、内部空間７９の全領域に分散させ、各噴射孔８８から略均一の圧力で冷却液９２を噴射させる機能を果たしている。すなわち、特許文献１に開示されている均圧板８３を設けることによって、各噴射孔８８から噴射される冷却液９２が均一化され、被加熱物８７に対して冷却液９２を略均等に噴射供給することができる。

特開平５−５４５３６号公報 特開平９−１１１３３３号公報

ところで、特許文献１や特許文献２に開示されているように冷却ジャケット８０に均圧板８３を設けると、各噴射孔８８から噴射される冷却液９２の噴射量を略均一化することができるが、ジャケット本体８１内に均圧板８３を設置するためには、背面板８２に支柱８４、８５を設け、さらに支柱８４、８５に均圧板８３を固定しなければならず、構成が複雑化すると共に、コスト高となる。

そこで本発明は、簡素な構成で各噴射孔から略均等に冷却液を噴射することができる焼入装置の冷却ジャケット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、誘導電流が励起されて加熱された被加熱物に、冷却液を噴射供給する焼入装置の冷却ジャケットであって、被加熱物に対向する部位に複数の噴射孔を有するジャケット本体と、ジャケット本体に冷却液を供給する供給管とを有し、前記供給管の一部がジャケット本体内に配置されており、ジャケット本体内の供給管の少なくとも側面に孔が設けてあり、ジャケット本体内に冷却液が満たされて、各噴射孔から冷却液が噴射されることを特徴とする焼入装置の冷却ジャケットである。

請求項１に記載の発明では、供給管の一部がジャケット本体内に配置されており、ジャケット本体内の供給管の少なくとも側面に孔が設けてあるので、供給管を流れる冷却液は、側面の孔からジャケット本体内に流入する。すなわち、供給管内を流れる冷却液の進行方向が、ジャケット本体内に流入する際に変更される。そして、ジャケット本体内に冷却液が満たされて、各噴射孔から冷却液が噴射されるので、各噴射孔から冷却液が略均等に噴射される。

請求項２に記載の発明は、供給管の側面に複数の孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の焼入装置の冷却ジャケットである。

請求項２に記載の発明では、供給管の側面に複数の孔を設けたので、供給管内の冷却液が、各孔からジャケット本体内に流入する。すなわち、ジャケット本体内に、複数の孔から冷却液が流れるので、ジャケット本体内に冷却液が流入し易い。

請求項３に記載の発明は、ジャケット本体内の供給管の向きが、ジャケット本体の噴射孔の向きと一致していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼入装置の冷却ジャケットである。

請求項３に記載の発明では、ジャケット本体内の供給管の向きが、ジャケット本体の噴射孔の向きと一致しているので、供給管の側壁の孔の向きは、必ずジャケット本体の噴射孔と不一致になる。その結果、供給管の孔からジャケット本体内に流入した冷却液は、直ちに噴射孔から噴射されることがなく、ジャケット本体内に冷却液が充満すると、略一様に噴射孔から噴射される。

請求項４に記載の発明は、ジャケット本体における供給管の接続部を、噴射孔を設けた部位と交差する部位に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼入装置の冷却ジャケットである。

請求項４に記載の発明では、ジャケット本体における供給管の接続部を、噴射孔を設けた部位と交差する部位に設けたので、ジャケット本体内において供給管は、噴射孔を設けた部位に沿ってのびる。そのため、冷却ジャケットにおける噴射孔の方向の寸法を短くし、冷却ジャケットを小型化することができる。すなわち、供給管の側壁の全ての孔が、ジャケット本体内に配置されていなければならないので、ジャケット本体は、供給管の側壁の全ての孔を収容できる大きさが必要である。ところが、請求項４の発明では、供給管がジャケット本体の噴射孔の設けた部位に沿ってのびるので、冷却ジャケットにおける噴射孔の方向の寸法を小さくすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記供給管の端面に孔を設け、前記端面の孔の総面積は、端面の面積の５０％以下であり、前記端面の孔の総面積は、側面の孔の総面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の焼入装置の冷却ジャケットである。

請求項５に記載の発明では、供給管の端面にも孔を設けたので、供給管内の冷却液が、端面の孔からもジャケット本体内に流入する。すなわち、供給管の端面と側面からジャケット本体内に冷却液が流入する。そのため、側面にのみ孔を設けた場合よりも、冷却液がジャケット本体内に流入し易い。
そして、供給管の向きが、ジャケット本体の噴射孔の向きと一致する場合には、供給管の端面がジャケット本体に近接する。この場合においては、供給管の端面の孔からジャケット本体内に流入した冷却液が、主に、ジャケット本体の噴射孔のうちの、供給管の端面に近接した噴射孔から良好に噴射される。また、前記端面の孔の総面積は、端面の面積の５０％以下であり、供給管の端面の孔の総面積は、供給管の側面の孔の総面積よりも小さいので、供給管内の冷却液は、主に側面の孔からジャケット本体内に流入する。そのため、ジャケット本体内の冷却液は、各噴射孔から略均一に被加熱物に向けて噴射される。

本発明では、ジャケット本体内の供給管の側壁に孔を設けることにより、供給管内を流れる冷却液の進行方向が、ジャケット本体内において容易に変更される。そして、ジャケット本体内に冷却液が満たされると、各噴射孔から冷却液が略均等に噴射される。

本発明の一実施形態に係る焼入装置の冷却ジャケットの一部を破断した斜視図である。 図１の冷却ジャケットの分解斜視図である。 図１の冷却ジャケットのIII−III断面図である。 （ａ）は、図１〜図３とは別の実施形態に係る焼入装置の冷却ジャケットの、図３に対応する断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図３に示す冷却ジャケットにおいて、別の装着部材を装着した焼入装置の冷却ジャケットの断面図である。 従来の焼入装置の冷却ジャケットの断面図である。

以下、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示す様に、冷却ジャケット１は、ジャケット本体２、背面板３、装着部材４、５を有する。
ジャケット本体２は、底壁８（被加熱物に対向する部位）と４つの側壁１０ａ〜１０ｄとで構成されている。底壁８は、矩形の薄板状の部材であり、複数の噴射孔９が設けられている。底壁８の各縁には、各々側壁１０ａ〜１０ｄが直交して連続している。すなわちジャケット本体２は、側壁１０ａ〜１０の縁で仕切られた開口１５を有する有底の器状の部材である。

背面板３は、矩形の薄板状の部材であり、中央付近にねじ孔１１、１２（ジャケット本体における供給管の接続部）が設けられている。背面板３の形状及び大きさは、ジャケット本体２の開口１５を閉じることができる形状及び大きさである。

図２に示す様に、装着部材４は、先端部２１、ねじ部２２、ストッパ２３、供給管接続部２４を有する。
先端部２１は、円筒状の側壁２１ａ（側面）と、円板状の端壁２１ｂとを有する。側壁２１ａの一端に端壁２１ｂが連続している。すなわち、筒状の先端部２１の一端は、端壁２１ｂで閉じられており、先端部２１内には空間２７（図３）が形成されている。側壁２１ａには、複数の孔２６が設けられている。孔２６は、空間２７と連通している。

先端部２１の他端側には、ねじ部２２を介してストッパ２３が連続している。ねじ部２２は、先端部２１よりも大径である。また、ストッパ２３は、ねじ部２２よりも半径方向に突出している。さらにストッパ２３におけるねじ部２２とは反対側には供給管接続部２４が連続している。供給管接続部２４には、後述の冷却液供給管６が装着される。ねじ部２２、ストッパ２３、供給管接続部２４には、冷却液通路２５が形成されている。冷却液通路２５は、先端部２１の空間２７と連通している。すなわち、装着部材４は、冷却液供給管６と一体化して、冷却液供給管６の一部を構成している。

装着部材５は、装着部材４と同じ構成を有する部材であり、重複する説明は省略する。

次に、各部材の関係を説明する。
ジャケット本体２の開口１５には、図示しない固定手段によって背面板３が固定されている。そのため、開口１５は背面板３で塞がれており、ジャケット本体２と背面板３の間は冷却液が漏れないように密着している。ジャケット本体２と背面板３によって、空間２８が形成されている。

背面板３のねじ孔１１（図２）には、装着部材４のねじ部２２が、液密を保ちながら螺合して装着されている。ストッパ２３は、背面板３に当接している。装着部材４は、背面板３から底壁８に向かって突出している。突出量は、ストッパ２３が背面板３に当接することによって規制されている。そして、装着部材４の突出方向は、噴射孔９の向きと一致している。換言すると、装着部材４の冷却液通路２５は、噴射孔９の向きにのびている。同様に、ねじ孔１２には、装着部材５が装着されている。

また、装着部材４の供給管接続部２４には、冷却液供給管６が液密を保ち接続されている。そのため、冷却液供給管６の冷却液通路６ａは、装着部材４の冷却液通路２５及び空間２７と連通している。すなわち、装着部材４は、冷却液供給管６の一部を構成し、先端部２１が空間２８内に配置されている。装着部材５についても同様に、冷却液供給管７の一部を構成している。

冷却液供給管６、７は、各々図示しない冷却液の供給源に接続され、加圧された冷却液を冷却ジャケット１に導く。冷却液供給管６、７には、図示しない電磁弁が設けられており、電磁弁の開閉によって、冷却ジャケット１への冷却液の供給と、供給の遮断とを切り換えることができるようになっている。

次に、冷却ジャケット１の動作を説明する。
図３に示す被加熱物が、図示しない高周波加熱装置によって加熱され、焼入れ温度に達した後、冷却ジャケット１を作動させる。すなわち、図示しない電磁弁を開くと、加圧された冷却液が、冷却液供給管６の冷却液通路６ａから装着部材４の冷却液通路２５内に入り、さらに空間２７に至る。そして空間２７内の冷却液は、側壁２１の孔２６を介して、空間２７から空間２８に、冷却液１８として流出する。ここで、冷却液の進行方向が、装着部材４（冷却液供給管６）がのびる方向と直交する方向に変更される。

装着部材４、５から噴射された冷却液１８、１９の噴射方向を見ると、いずれも噴射孔９の向き、すなわち、噴射された冷却液２０の進行方向に対して直交している。換言すると、冷却液１８、１９は、底壁８と平行に噴射される。これは、装着部材４が噴射孔９の向きと一致する方向（又は、底壁８と直交する方向）へ突出し、装着部材４の先端部２１の側壁２１ａに孔２６を設けたためである。よって、冷却液１８の進行方向は、噴射孔９の向きと直交しており、噴射孔９から直に排出されることがない。そして冷却液１８は、空間２８内に蓄積され、空間２８内の液位が上昇し充満すると、加圧された冷却液２０が、複数の噴射孔９から略一様に噴射される。

以上では、装着部材４（５）の端壁２１ｂには、孔を設けない例を説明したが、端壁２１ｂに、側壁２１ａに設けた孔２６の総開口面積に対して十分に小さい（例えば、十分の一以下）孔を設けてもよい。

次に、図４を参照しながら別の実施形態について説明する。
図４（ａ）に示す冷却ジャケット４１は、背面板３にねじ孔１１、１２（図２）が設けられておらず、代わりにジャケット本体２の側壁１０ｃ（噴射孔を設けた部位と交差する部位）にねじ孔４２（ジャケット本体における供給管の接続部）が設けられている。そして、ねじ孔４２に装着部材４のねじ部２２が、液密を保ちながら螺合している。冷却ジャケット４１には、装着部材４が１つだけ設けられており、その他の構成は図１〜図３に示す冷却ジャケット１と同様である。

冷却ジャケット４１では、装着部材４が、空間２８内において底壁８に沿って突出している。ところが、図４（ｂ）に示す様に、装着部材４の孔２６の向きは、いずれも噴射孔９の向きとは一致していない。そのため、孔２６から流出した冷却液４３は、直に噴射孔９から噴射されることはない。

また、冷却ジャケット４１では、装着部材４が、側壁８に沿って空間２８内に突出しているため、図３の冷却ジャケット１よりも厚さｔ（背面板３から底壁８までの距離）を薄くすることができる。すなわち、冷却ジャケット４１は、冷却ジャケット１よりも小型化を図ることができる。

以上説明した冷却ジャケット１、４１において、装着部材４、５の先端部２１等に相当する構成を、冷却液供給管６、７の端部に直に形成してもよい。

また、図３及び図４に示す冷却ジャケット１、４１では、装着部材４（５）の端壁２１ｂに、側壁２１ａの孔２６と同様の孔を設けても差し支えない。これを、図５を参照しながら説明する。

図５に示す冷却ジャケット５１は、装着部材４０、５０を備えている。すなわち、図５に示す冷却ジャケット５１は、図３に示す冷却ジャケット１に対して、装着部材４、５の代わりに、装着部材４０、５０を備えた点だけが相違しており、その他の構成は、冷却ジャケット１と同じである。そして、冷却ジャケット５１において、冷却ジャケット１と同じ構成には、同じ符号を付してある。

冷却ジャケット５１の装着部材４０は、図３に示す装着部材４の端壁２１ｂと同様の端壁１２１ｂ（端面）を有する。装着部材４０の端壁１２１ｂには、孔３１が設けてある。孔３１は、装着部材４０の内外を連通する孔である。孔３１の大きさや数は任意であるが、孔３１の総面積は、端壁１２１ｂの面積の５０％以下である。そのため、冷却液供給管６から装着部材４０内に供給された冷却液は、端壁１２１ｂから抵抗を受ける。よって、装着部材４０内の冷却液は、一部が端壁１２１ｂの孔３１からジャケット本体２の空間２８内に流入し、残りが側壁２１ａの孔２６から空間２８内に流入する。

また、孔３１の総面積は、装着部材４０の側壁２１ａに設けた孔２６の総面積よりも小さい。そのため、装着部材４０内の冷却液は、主に側壁２１ａの孔２６から空間２８内に流入する。

さらに、装着部材４０の端壁１２１ｂ（端面）は、ジャケット本体２の底壁８と近接している。そのため、装着部材４０の端壁１２１ｂと、ジャケット本体２の底壁８の間隔は狭く、空間２８内に充満した冷却液は、底壁８に設けられた噴射孔９ａから外部へ流出しにくい。

ところが、装着部材４０の端壁１２１ｂには孔３１が設けられている。そのため、装着部材４０内の冷却液は、孔３１から冷却液３２（図５）として空間２８内に流入する。冷却液３２は、底壁８の噴射孔９ａに達し易い。その結果、底壁８の他の噴射孔９と同様に、冷却液２０が噴射孔９ａからも被加熱物３０に向けて良好に噴射される。

また、底壁８の噴射孔９ｂ付近には、装着部材５０の端壁が近接している。ところが、装着部材５０の端壁には、装着部材４０の端壁１２１ｂの孔３１と同様の孔（図示せず）が設けられており、この孔から冷却液３３が噴射される。そのため、噴射孔９ａと同様に、噴射孔９ｂからも冷却液２０が被加熱物３０に向けて良好に噴射される。

図５の冷却ジャケット５１は、図３の冷却ジャケット１の変形例を示すものであるが、図４に示す冷却ジャケット４１において、装着部材４の代わりに、装着部材４０を使用することもできる。

１ 冷却ジャケット
２ ジャケット本体
４、５ 装着部材（冷却液供給管におけるジャケット本体内に配置される部位）
６、７ 冷却液供給管
８ 底壁（噴射孔を設けた部位）
９ 噴射孔
１０ｃ 噴射孔を設けた部位と交差する部位
２０ 冷却液
２１ａ 装着部材の先端部の側壁（側面）
２６ 孔
２８ 空間（ジャケット本体内）
３０ 被加熱物
４１ 冷却ジャケット
４２ ねじ孔（ジャケット本体における供給管の接続部）

Claims (5)

1. 誘導電流が励起されて加熱された被加熱物に、冷却液を噴射供給する焼入装置の冷却ジャケットであって、
   被加熱物に対向する部位に複数の噴射孔を有するジャケット本体と、ジャケット本体に冷却液を供給する供給管とを有し、
   前記供給管の一部がジャケット本体内に配置されており、
   ジャケット本体内の供給管の少なくとも側面に孔が設けてあり、
   ジャケット本体内に冷却液が満たされて、各噴射孔から冷却液が噴射されることを特徴とする焼入装置の冷却ジャケット。
2. 供給管の側面に複数の孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の焼入装置の冷却ジャケット。
3. ジャケット本体内の供給管の向きが、ジャケット本体の噴射孔の向きと一致していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼入装置の冷却ジャケット。
4. ジャケット本体における供給管の接続部を、噴射孔を設けた部位と交差する部位に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼入装置の冷却ジャケット。
5. 前記供給管の端面に孔を設け、
   前記端面の孔の総面積は、端面の面積の５０％以下であり、
   前記端面の孔の総面積は、側面の孔の総面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の焼入装置の冷却ジャケット。

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