JP6195599B2 - 冷却装置 - Google Patents

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Description

本発明は、被処理物の外周側に設けた外周側冷却ノズルから冷却液を被処理物の外周部に吹き付けて、被処理物を冷却させるようにした冷却装置に関するものである。特に、外周側冷却ノズルから冷却液を被処理物の外周部に吹き付けるにあたり、冷却させる被処理物に温度むらが生じるのを抑制して、冷却時に被処理物に歪が生じるのを防止すると共に、被処理物に冷却液が適切に吹き付けられて、被処理物が十分に冷却されるようにした点に特徴を有するものである。
従来から、被処理物に対して焼入れ等の熱処理を行うにあたっては、加熱された被処理物を冷却させることが行われている。
そして、このように加熱された被処理物を冷却させるにあたり、特許文献１においては、スリーブからなる被処理物を焼入れ液中に浸漬させると共に、この被処理物を周方向に回転させながら、この被処理物の外周部と内周部とに第１及び第２ジャケットから焼入れ液を噴射させるようにしたものが示されている。
しかし、このように被処理物を焼入れ液中に浸漬させた状態で、被処理物を周方向に回転させる場合、被処理物を回転させる抵抗が大きくなって、大きな動力が必要になると共に装置も大型化し、また焼入れ液の交換等の各種のコストが高く付き、さらに被処理物を周方向に回転させる際に、被処理物が偏心して回転し、冷却される被処理物に温度むら等が生じて、冷却された被処理物に歪みが発生する等の問題があった。
また、特許文献２においては、ピンからなる被処理物を回転機構により周方向に回転させながら、この被処理物の周囲に一定間隔を介して配置された複数の冷却用ノズルから冷却水等の冷却媒体を被処理物の外周部に噴射させるようにしたものが示されている。
また、特許文献３においては、リングからなる被処理物を下型と上型とに保持させた状態で回転させると共に、被処理物の外周側及び内周側における各ノズルから冷却水と空気の混合物を被処理物の外周部と内周部とにスプレーさせるようにしたものが示されている。
しかし、特許文献２，３に示されるものにおいても、被処理物を周方向に回転させながら、冷却媒体をこの被処理物の外周部や内周部に噴射させて被処理物を冷却させるため、特許文献１のものと同様に、被処理物を周方向に回転させる際に、被処理物が偏心して回転し、冷却される被処理物に温度むら等が生じて、冷却された被処理物に歪みが発生する等の問題があった。さらに、特許文献２，３に示されるものにおいては、被処理物を周方向に回転させるため、回転する被処理物の周囲に気流が発生し、この気流により被処理物に吹き付けられる冷却媒体が飛散されるようになり、特にギアのように周面に凹凸が形成された被処理物の場合には、被処理物の周面において飛散される冷却媒体の量が多くなって、ギアの歯の谷部のような周面における凹部に冷却媒体が当たりにくくなり、凹凸被処理物を十分に冷却させることが困難になるという問題もあった。
特開平７−２２４３２７号公報 特開平１１−５０１３７号公報 特表２００１−５０９５４７号公報
本発明は、加熱された被処理物を冷却させる場合における前記のような問題を解決することを課題とするものである。
特に、被処理物の外周側に設けた外周側冷却ノズルから被処理物の外周部に冷却液を吹き付けて、被処理物を冷却させるにあたり、冷却される被処理物に温度むら等が生じるのを抑制して、冷却された被処理物に歪が生じるのを防止すると共に、被処理物の外周部に冷却液が適切に吹き付けられて、被処理物を十分に冷却させることができるようにすることを課題とするものである。
本発明に係る冷却装置においては、前記のような課題を解決するため、被処理物の外周側に設けた外周側冷却ノズルから冷却液を被処理物の外周部に吹き付けて、被処理物を冷却させる冷却装置において、前記の被処理物として、中央部が開口されて環状になった被処理物を用い、この被処理物の内周部に冷却液を吹き付ける内周側冷却ノズルを設け、前記の外周側冷却ノズルを被処理物の外周部に沿って周方向に移動させながら冷却液を被処理物の外周部に吹き付けるにあたり、被処理物に吹き付ける冷却液の吹付け速度に強弱をつける手段を設けると共に、前記の内周側冷却ノズルを前記の被処理物の内周部に沿って周方向に移動させながら冷却液を被処理物の内周部に吹き付けるようにし、前記の外周側冷却ノズルに冷却液を導く外側冷却液供給管の内周側に、内周側冷却ノズルに冷却液を導く内側冷却液供給管を設け、前記の外側冷却液供給管の下端における分岐基部から外周側冷却ノズルに対応するようにして複数の案内管を放射方向に突出させ、各案内管と各外周側冷却ノズルとをそれぞれ連結管によって連結させると共に、前記の分岐基部の下に設けられた保持部材から外周側冷却ノズルに対応する複数の保持部を放射方向に突出させ、各外周側冷却ノズルをそれぞれ対応する保持部に取付部材を介して取り付けると共に、前記の内側冷却液供給管を、前記の保持部材を挿通させて保持部材の下方に延出させ、この内側冷却液供給管の下端における分岐基部から前記の各内周側冷却ノズルを放射方向に突出させるようにした。
また、前記の冷却装置において、前記の各案内管と各外周側冷却ノズルとを連結させる可撓性の連結管を用いると共に、前記の各外周側冷却ノズルをそれぞれ対応する保持部に取付部材を介して放射方向に移動可能に取り付け、各外周側冷却ノズルの位置を放射方向に移動可能にすることができる。
また、前記のように内周側冷却ノズルから被処理物の内周部に冷却液を吹き付けるにあたっては、被処理物の内周部に吹き付ける冷却液の吹付け速度に強弱をつけるように変化させる手段を設けることもできる。
なお、本発明に係る冷却装置において、前記の外周側冷却ノズルや内周側冷却ノズルの本数は特に限定されず、複数本設けるようにすることができる。
本発明における冷却装置においては、外周側冷却ノズルを被処理物の外周部に沿って周方向に移動させながら冷却液を被処理物の外周部に吹き付けるようにしたため、被処理物を周方向に回転させながら、冷却液を被処理物の外周部や内周部に吹き付ける場合のように、被処理物が偏心して回転して、冷却される被処理物に温度むら等が生じて、冷却された被処理物に歪みが発生するのが防止されると共に、回転する被処理物の周囲に発生する気流によって被処理物に吹き付けられた冷却液が飛散されるということもなく、被処理物を十分に冷却させることができるようになる。
本発明の一実施形態に係る冷却装置において、リング状の被処理物の外周側に設けた外周側冷却ノズルと、内周側に設けた内周側冷却ノズルとを被処理物の周方向に移動させながら、これらの冷却ノズルから冷却液を被処理物の外周部と内周部とに吹き付ける状態を示した概略底面図である。 前記の実施形態に係る冷却装置を示した概略正面図である。 前記の実施形態に係る冷却装置を示した概略平面図である。 前記の実施形態に係る冷却装置を示した概略部分断面図である。
以下、本発明の実施形態に係る冷却装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る冷却装置は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
この実施形態に係る冷却装置１０においては、図１に示すように、リング状になった被処理物１を冷却させるにあたり、この被処理物１の外周部１ａに冷却液２を吹き付ける外周側冷却ノズル１１を、被処理物１の外周側においてその周方向に所要間隔を介するようにして複数（図に示す例では４つ）設けると共に、被処理物１の内周部１ｂに冷却液２を吹き付ける内周側冷却ノズル１２を、被処理物１の内周側においてその周方向に所要間隔を介するようにして複数（図に示す例では４つ）設けている。なお、被処理物１の外周側に設ける外周側冷却ノズル１１や、被処理物１の内周側に設ける内周側冷却ノズル１２の数は、特に図に示す４つに限定されず、さらに多くしたり、少なくしたりすることができる。
そして、この実施形態に係る冷却装置１０においては、前記の各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とを、被処理物１の周方向に沿って所定の速度で回転移動させながら、前記の各外周側冷却ノズル１１から冷却液２を被処理物１の外周部１ａに吹き付けると共に、前記の各内周側冷却ノズル１２から冷却液２を被処理物１の内周部１ｂに吹き付けて、被処理物１をその外周側と内周側との両側から冷却させるようにしている。なお、前記のように外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを、被処理物１の周方向に沿って回転移動させるにあたっては、常に一定の速度で回転移動させる場合に限られず、冷却を行う途中で速度を変更させたり、周期的に速度を変更させたりすることもできる。
そして、前記の各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とを、被処理物１の周方向に沿って所定の速度で回転移動させながら、前記の各外周側冷却ノズル１１から冷却液２を被処理物１の外周部１ａに吹き付けると共に、前記の各内周側冷却ノズル１２から冷却液２を被処理物１の内周部１ｂに吹き付けるようにした場合、被処理物１を周方向に回転させる場合のように、被処理物１が偏心して回転し、冷却される被処理物１に温度むら等が生じるのが防止されると共に、回転する被処理物１の周囲に発生する気流によって被処理物１に吹き付けられる冷却液２が飛散されるということもなく、被処理物１を十分に冷却させることができるようになる。
次に、前記の実施形態に係る冷却装置１０において、前記の各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とに冷却液２を供給させると共に、各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させる場合について説明する。
ここで、この実施形態における冷却装置１０においては、図２〜図４に示すように、前記の外周側冷却ノズル１１に冷却液２を導く外側冷却液供給管１３の内周側に、内周側冷却ノズル１２に冷却液２を導く内側冷却液供給管１４を設けている。
そして、前記の外側冷却液供給管１３の下端における分岐基部１３ａから周方向に所要間隔を介するようにして、外周側冷却ノズル１１に対応する複数（図に示す例では４つ）の案内管１５を放射方向に突出させ、各案内管１５と前記の各外周側冷却ノズル１１とを、それぞれゴムチューブや金属性フレキシブルチューブ等の可撓性の連結管１６によって連結させると共に、前記の分岐基部１３ａの下に設けられた保持部材１７から外周側冷却ノズル１１に対応する複数（図に示す例では４つ）の保持部１７ａを放射方向に突出させ、前記の各外周側冷却ノズル１１をそれぞれ対応する保持部１７ａに取付部材１８を介して放射方向に移動可能に取り付けている。
ここで、前記の取付部材１８は、保持部１７ａに対して前後に移動させて固定位置を変更できるようになっており、被処理物１のサイズに応じて固定位置を変更させるようにしている。
また、外側冷却液供給管１３の内周側に設けた前記の内側冷却液供給管１４を、前記の保持部材１７を挿通させて保持部材１７の下方に延出させ、この内側冷却液供給管１４の下端における分岐基部１４ａから前記の各内周側冷却ノズル１２を放射方向に突出させるようにしている。
そして、この実施形態における冷却装置１０においては、前記の外側冷却液供給管１３と内側冷却液供給管１４とを回転装置（図示せず）により回転させて、前記の外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させると共に、前記の外側冷却液供給管１３と内側冷却液供給管１４とを通して冷却液２を前記の各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とに供給し、前記のように外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って所定の速度で回転移動させながら、各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とから冷却液２を被処理物１の外周部１ａと内周部１ｂとに吹き付けて、被処理物１をその外周側と内周側との両側から冷却させるようにしている。
ここで、前記のように外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させるにあたり、外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させる速度や回転移動させる方向は特に限定されず、外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させる速度を同じにしても異ならせてもよく、さらに外周側冷却ノズル１１と内周側冷却ノズル１２とを被処理物１の周方向に沿って回転移動させる方向を同じにしても異ならせてもよい。
また、前記のように各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とから冷却液２を被処理物１の外周部１ａと内周部１ｂとに吹き付けるにあたっては、各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とから吹き付ける冷却液２の吹付け速度を常に一定にする他、各外周側冷却ノズル１１と各内周側冷却ノズル１２とから吹き付ける冷却液２の吹付け速度を適当なタイミングで強弱を持たせるように変化させ、被処理物１の外周部１ａや内周部１ｂにおいて冷却液２が膜沸騰する位置と核沸騰する位置とをほぼ定位置に定めたり、ランダムに変更させたりすることにより、被処理物１の外周部１ａや内周部１ｂを冷却させる状態を制御することもできる。
１ ：被処理物
１ａ ：外周部
１ｂ ：内周部
２ ：冷却液
１０ ：冷却装置
１１ ：外周側冷却ノズル
１２ ：内周側冷却ノズル
１３ ：外側冷却液供給管
１３ａ ：分岐基部
１４ ：内側冷却液供給管
１４ａ ：分岐基部
１５ ：案内管
１６ ：連結管
１７ ：保持部材
１７ａ ：保持部
１８ ：取付部材

Claims (3)

  1. 被処理物の外周側に設けた外周側冷却ノズルから冷却液を被処理物の外周部に吹き付けて、被処理物を冷却させる冷却装置において、前記の被処理物として、中央部が開口されて環状になった被処理物を用い、この被処理物の内周部に冷却液を吹き付ける内周側冷却ノズルを設け、前記の外周側冷却ノズルを被処理物の外周部に沿って周方向に移動させながら冷却液を被処理物の外周部に吹き付けるにあたり、被処理物に吹き付ける冷却液の吹付け速度に強弱をつける手段を設けると共に、前記の内周側冷却ノズルを前記の被処理物の内周部に沿って周方向に移動させながら冷却液を被処理物の内周部に吹き付けるようにし、前記の外周側冷却ノズルに冷却液を導く外側冷却液供給管の内周側に、内周側冷却ノズルに冷却液を導く内側冷却液供給管を設け、前記の外側冷却液供給管の下端における分岐基部から外周側冷却ノズルに対応するようにして複数の案内管を放射方向に突出させ、各案内管と各外周側冷却ノズルとをそれぞれ連結管によって連結させると共に、前記の分岐基部の下に設けられた保持部材から外周側冷却ノズルに対応する複数の保持部を放射方向に突出させ、各外周側冷却ノズルをそれぞれ対応する保持部に取付部材を介して取り付けると共に、前記の内側冷却液供給管を、前記の保持部材を挿通させて保持部材の下方に延出させ、この内側冷却液供給管の下端における分岐基部から前記の各内周側冷却ノズルを放射方向に突出させたことを特徴とする冷却装置。
  2. 請求項１に記載の冷却装置において、前記の各案内管と各外周側冷却ノズルとを連結させる可撓性の連結管を用いると共に、前記の各外周側冷却ノズルをそれぞれ対応する保持部に取付部材を介して放射方向に移動可能に取り付け、各外周側冷却ノズルの位置を放射方向に移動可能にしたことを特徴とする冷却装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、前記の内周側冷却ノズルから被処理物の内周部に吹き付ける冷却液の吹付け速度に強弱をつける手段を設けたことを特徴とする冷却装置。
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