JPS6249169A - 可動部材の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、双ロール式連続鋳造装置、ピストン、ポペッ
ト弁等のように高温雰囲気内に露されながら可動する可
動部材の冷却構造に関する。

［従来の技術］ 一般に、ロール装置、ピストン、ポペット弁等のように
高温雰囲気下で可動される可動部材の高温強度や高温腐
食を防止するために、その可動部材の内部に冷却水や冷
媒を封入するものや、外部を直接冷却するものが知られ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の如く、上記可動部材を直接冷却する構造のものは
、冷Ｗ性に優れる反面に、冷媒と直接熱交換する放熱側
と、受熱側との温度差が大きいという問題点を残してい
る。この問題点は可動部材に大ぎな熱応力を発生させ、
可動部材を熱破壊させる要因になっている。そこで、放
熱側と受熱側との間隔つまり肉厚を薄くすることによっ
て温度分布を均等にしようとすると、可動部材の構成強
度が低下したりし、ざらに、内燃機関等では冷却性が高
くなるために機関の熱効率を低下させ、ロール装置では
、被ロール部材をロールさせる能力を低下させるため、
早急な解消が望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は上記問題を解消ずべく創案されたものである。

本発明の目的は高温雰囲気に曝される可動部材に、熱応
力を生じさせないように冷却を施して、熱破壊、熱腐食
を抑えることのできる可す３部材の冷却構造を提供する
にある。

［発明の概要］ 本発明は上記の目的を達成するために、放熱面が冷媒に
接し、受熱面が高温雰囲気に曝される可動部材内に、低
融点金属冷媒が封入された冷却室を形成したもので、受
熱面からの入熱を冷却室内の低融点金属冷媒の融解熱と
して伝熱させる一方、可動部材の回転または上下左右の
往復動に伴う慣性により、融解された低融点金属冷媒を
冷却室の放熱側に移動させて、冷媒と間接熱交換させる
ようにし、可動部材が急激に■つ過剰冷却されることを
抑えて熱応力による熱破壊を防止し、耐久性・冷却特性
の向上を図ろうとするものである。

［実施例］ 以下に、本発明の可動部材の冷却構造を添付図面に基づ
いて説明する。

第１図は可動部材の冷却構造を示す基本的な概略断面図
である。

図示するように、可動部材１は、高温雰囲気に曝され、
受熱面２を形成する筒体状の外殻部材１ａと、その外殻
部材１ａの半径方向に所定の間隔を有して包囲され、［
１つ放熱面３をなず筒体状の内殻部材１ｂとから主に構
成される。

内殻部材１ｂ内には、冷媒ａとして液冷媒〈水。

油、シリコン油、ダンサムＡ）または蒸気冷媒が封入あ
るいは循環されて、その内殻部材１ｂの放熱面３と熱交
換するように構成されている。他方、上記外殻部材１ａ
と内殻部材１ｂとが形成する間隔には、それらに挟持さ
れて、その間隔を保持し、構成強度を向上させるための
例えばビンフィン状のリブ４が、複数配設されている。

このように上記外殻部材１ａと内殻部材１ｂとの間には
冷却室５が形成される。冷却室５内には、ハンダ、鉛。

バビットメタル、ウッドメタル、水銀、金属ブ］〜リウ
ム及びこれらを主とする合金等の低融点金属冷ｔＲｂが
適度な隙間Ｃを残して封入されている。

以下に、本発明の実施例の作用について添付図面に基づ
いて説明する。

外殻部材１ａの受熱面２が高温雰囲気に曝されると、冷
却室５内に封入された低融点金属冷媒すは、外殻部材１
ａからの入熱により融解する。たとえばハンダ類では、
その成分割合を変化させることで融点が１６０℃から５
０３℃位まで調節可能であり、この融点温度を越えるま
で外殻部材１ａに冷却を施すことがなく、従来のように
不必要な過剰冷却を防止できることになる。また、上記
融点温度は、低融点金属冷媒すの種類と封入量で任意に
設定することができる。例えば上記外殻部材１ａが耐熱
合金から形成された場合は、受熱面２の表面温度は２７
０℃から４７０℃が望ましく、これに合せて上記低融点
金属冷媒すの種類及び封入機が設定される。他方、内殻
部材１ｂは、放熱面３に接する冷媒ａによって冷却され
ているため、この可動部材１が回転動されたときの慣性
によって、融解された低融点金属冷媒すは、冷却室５の
内殻部材１ｂ側に移動されるため、その内殻部材１ｂを
介して冷媒ａと熱交換し冷却される。

すなわち、ここで放熱する。また、上記隙間Ｃは、低融
点金属冷媒すの移動空間を形成するものであり、この隙
間Ｃにより、熱輸送量の大きな低融点金属冷媒すの冷却
能力を有力に寄与させることになる。

他方、可動部材１の回転速度が増されると、外殻部材１
ａへの入熱も増されるが、上述の如く、融解された低融
点金属冷媒すの波運動が速まると共に、慣性の増加に伴
う上記内殻部材１ｂへの接触圧力が増加されるため、内
殻部材１ｂどの接触面積が拡大される。

すなわち外殻部材１ａの入熱に比例して内殻部材１ｂに
放熱が行なわれるため、受熱面２は常１１）適正な湿度
に保たれ、また急激な冷却を施すことがないので、熱応
力による熱破壊を防止して安定した冷却を施すことがで
きる。

尚、上記実施例で説明した可動部材１の可動を一軸回り
の回転動として説明したが、上下方向の往復動において
も、融解された低融点金属冷媒すが、慣性によって移動
し受熱、放熱を繰返し、上述の冷却が確実になされるこ
とは明白である。

次に他の実施例について説明する。

第２図は例えばピストン等の可動部材に適用される場合
の概略断面図を示している。

図において、１は可動部材、１ａは外殻部材、１ｂは内
殻部材、２１．、よ受熱面、３は放熱面、ａは冷媒を示
す。

この実施例では、上記低融点金属冷媒すを、冷却に対し
て効串良く充填するために、外殻部材１ａと内殻部材１
ｂとの間の間隔に、上下方向に所定間隔をおいて、仕切
板４ａが設けられており、その各仕切板４ａによって複
数の冷却室５が形成されている。各冷却室５内には、適
度な隙間Ｃを有して低融点金属冷媒すが封入されており
、このように形成される可動部材１が、上下動されるこ
とによって、冷却室５内の低融点金属冷媒すは、上記の
如く、融解後冷却作用を開始して可動部材１の上下動に
伴う慣性により、冷却室５の上・下壁間を往復移動され
る。ゆえに受熱面２を良好に冷却することができる。

第３図乃至第５図は、本発明の可動部材の冷却構造を熱
間圧延装置、内燃機関のピストン、内燃機関のポペット
弁に適用させた実施例を示す概略図である。以下類に説
明する。

第３図に示すように、６は上記可８部材１に対応する圧
延ロールであり、この圧延ロール６間に、被圧延部材７
が挿入される。圧延ロール６は、外殻部材１ａと内殻部
材１ｂとの形成する間隔を周方向に適宜間隔をおいてリ
ブ４で仕切り、低融点金属冷媒すが封入される複数の冷
却室５を形成している。また圧延ロール６の両端には、
上記冷却室５を密閉するフランジ部材８がビス止めされ
ている。また、フランジ部材８には、その軸芯に中空の
シャフト９が設けられ、そのシャフト９の外周面が上記
内殻部材１ｂの内周面をなす放熱面３に嵌合される。シ
ャフト９の中空部１０には、゛上述の冷媒ａが供給され
ており、これによって内殻部材１ｂを介して冷却室５内
の低融点金属冷媒すと熱交換するように構成される。

したがって、この圧延ロール６は、被圧延部材７に対し
て、必要以上の熱を奪うことなく受熱面２の冷却を行う
ことができる。

第４図に示すように、１１は上記可動部材１に対応する
ピストンであり、そのピストン１１のピストンヘッド１
１ａはセラミックにて形成される。

そのためピストン１１の、ピストンヘッド１１ａどの接
合部１１ｂには、断面丁字形または断面かぎ形の突起部
材１２がこれに一体的に配設されており、ピストンヘッ
ド１１ａがけラミック製のビス１−ン１１に接合される
。一方、その突起部材１２内は中空に形成されて、その
中空部が上記低融点金属冷媒すを密封する冷却室５に形
成されると共に、他方、ピストン周側壁を形成する外殻
部材１ａ内は、適度の間隔を有して内殻部材１ｂによっ
て仕切られ、この仕切られた空間ｄに冷１１１ａを通過
させるように構成されている。

ゆえに、融解された低融点金属冷媒すがピストン１１の
往復動によって生じる慣性により冷却室５内で移動され
ることになり、ピストンヘッド温は適正に冷却されるこ
とになる。

第５図に示すように、可動部材１を成すポペット弁１３
は、その弁形状に沿って内部を中空とする外殻部材１ａ
によって形づくられている。ポペット弁１３の弁傘部１
３ａ内の中空部には、その中空部をポペット弁１３の作
動方向を切る平面で二分割するために、水平な内殻部材
１ｂが設けられ、下部の部屋は、上述の低融点金攬冷Ｉ
ｊＸｂを封入する冷却室５となる。一方、上部の部室は
、冷媒を供給される冷媒室１５であり、ステム部１３ｂ
が形成する冷媒通路１４内に管部材１６が挿通されて、
冷媒ａの往路１７と復路１８とが形成される。また、内
殻部材１ｂ上下面と弁傘部１３ａを成す外殻部材１ａと
の間には、ビン・フィン状のリブ４が設けられている。

ゆえに、ポペット弁１３の弁傘部１３ａよりの入熱によ
って、低融点金属冷媒すが融解されると同時に冷却が開
始され、この融解された冷媒が内殻部Ｉ（ｌｂを介して
冷奴と熱交換することになる。

したがって、ポペット弁１３は、低融点金属冷媒すの能
力に応じて、最適温度に冷却され、サルファアタックな
どの高温腐食から保護され、また高温割れ等の熱破壊か
ら保護されることになる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば次
の如ぎ優れた効果を発揮できる。

（１）　　可動部材の受熱面からの入熱を、低融点金属
冷媒により受熱融解させ、その融解冷媒の融解熱を他の
冷媒に放熱させるように構成したので、可動部材がおか
れる雰囲気温に合わせて低融点金属冷媒の種類、２．配
合成分を変えて融解温度を任意に設定でき、受熱面を過
剰冷却することなく冷却を施すことができる。

（２）　　可動部材の受熱面をサルファアタック等の高
温腐食から保護すると共に、急激冷却を解消したことに
よって高温熱破壊から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可動部材の冷却構造を示す概略断面図
、第２図は他の実施例を示す概略断面図、第３図乃至第
５図は本発明の可動部材の冷却構造を適用した実施例を
示す概略断面図である。 図中、１は可動部材、１ａは外殻部材、１ｂは内殻部材
、２は受熱面、３は成熱面、５は冷却室、ａは冷媒、ｂ
は低融点金属冷媒である。 特　許　出　願　人　　石川島播磨車工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　ぢ［第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放熱面が冷媒に接し、受熱面が高温雰囲気に曝される可
   動部材内に、低融点金属冷媒が封入された冷却室を形成
   したことを特徴とする可動部材の冷却構造。