WO2022259730A1

WO2022259730A1 - ホットプレス装置

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Publication number: WO2022259730A1
Application number: PCT/JP2022/015902
Authority: WO
Inventors: 稔正山根; 篤中崎; 毅板岡; 晋作妹尾
Original assignee: 株式会社キーレックス・ワイテック・インターナショナル; 株式会社ワイテック; 株式会社キーレックス
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2022-12-15

Abstract

ホットプレス装置（１）は、成形領域（３）にて得られた高温状態の一次成形体（Ｐ）を冷却用金型（４０）の冷却用上型（４１）及び冷却用下型（４２）の上側加圧保持面（４１ａ）と下側加圧保持面（４２ａ）とにより加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた車体フレーム（Ｆ）を得る。冷却用下型（４２）には、液体冷媒を貯留する第１液体貯留部（４４）が設けられる。

Description

ホットプレス装置

　本発明は、成形領域にて得られた高温状態の成形体を冷却領域の冷却用金型で加圧保持して冷却することにより焼き入れするよう構成されたホットプレス装置に関する。

　従来より、板厚を厚くすることなく高強度な成形体を得るための成形方法として、ホットプレス装置を用いたホットプレス成形が知られている。例えば、特許文献１に開示されているホットプレス装置は、内部に液体冷媒が流通する成形用金型を備え、当該成形用金型の型閉じ動作により高温状態の鋼板を絞り成形して成形体を得るとともに、当該成形体を型閉じ状態で加圧保持して冷却することにより焼き入れするよう構成されている。成形用金型における上型の加圧面には、複数の冷却用溝が形成されていて、成形用金型の型閉じ状態において加圧保持状態の成形体の表面と各冷却用溝との間の空間に液体冷媒を満たすことにより、当該液体冷媒で成形体を直接冷却して焼き入れ時における成形体の冷却速度を向上させている。

特開２０１８―０１２１１３号公報

　ところで、特許文献１のように、成形用金型の加圧面に冷却用溝を設けると、ホットプレス成形の場合、鋼板が成形時において高温で軟化した状態であるので、成形体の表面に冷却用溝が転写されて成形体の表面が凹凸形状になってしまい、所望する成形体表面の精度を確保できなくなるおそれがある。

　これを回避するために、成形領域とは別に冷却領域を設け、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却領域に配置した冷却用金型で加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るようにして成形体表面の精度を確保することが考えられる。

　しかし、ホットプレス成形において冷却領域を別に設けると、成形領域から冷却領域に搬入される高温状態の一次成形体を型開きした冷却用金型における下型の加圧面に一旦載置する必要があり、冷却用金型における上型よりも下型の温度が上昇しやすくなってしまう。そうすると、例えば、ホットプレス成形を繰り返し行う際に冷却用金型において下型が高温の状態で維持されてしまい、焼き入れ時において一次成形体の冷却だけでなく下型の冷却をも液体冷媒で行われてしまうことになり、焼き入れ時における一次成形体の冷却速度が著しく低下して最終成形体の強度に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。

　本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形体表面の精度を確保しつつ成形体の冷却速度を向上させ、さらには、冷却用金型の下型の温度上昇を抑えて適切に焼き入れがなされた成形体を得ることができるホットプレス装置を提供することにある。

　上記の目的を達成するために、本発明は、冷却用下型に設けられた液体貯留部の液体冷媒を利用して該冷却用下型を冷却するようにしたことを特徴とする。

　具体的には、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型及び下型の両加圧保持面により加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

　すなわち、第１の発明では、前記下型には、液体冷媒を貯留する液体貯留部が設けられていることを特徴とする。

　第２の発明では、第１の発明において、前記上型と前記下型との少なくとも一方には、加圧保持状態の前記一次成形体に液体冷媒を付着させる液体供給部が設けられ、前記下型の内部には、前記液体貯留部として、前記液体供給部により前記一次成形体に付着させた液体冷媒を回収して貯留する第１液体貯留部が設けられていることを特徴とする。

　第３の発明では、第２の発明において、前記第１液体貯留部は、前記下型における前記一次成形体の加圧保持面に開口する冷却用開口部を有しており、前記液体供給部は、前記第１液体貯留部に配設された噴射ノズルを有し、当該噴射ノズルにより噴射させた液体冷媒を加圧保持状態の前記一次成形体に前記冷却用開口部を介して吹き付けるか、或いは、前記噴射ノズルにより前記第１液体貯留部に溜まる液体冷媒の中から噴射させた圧縮エアを液体冷媒の液面を通過させることにより当該液体冷媒を飛散させて加圧保持状態の前記一次成形体に前記冷却用開口部を介して吹き付けるよう構成されていることを特徴とする。

　第４の発明では、第２又は第３の発明において、前記上型には、当該上型における前記一次成形体の加圧保持面に開口する冷却用凹部が設けられ、前記液体供給部は、液体冷媒を前記冷却用凹部に供給可能に構成されていることを特徴とする。

　第５の発明では、第４の発明において、前記冷却用凹部は、前記下型の加圧保持面に対応する位置に設けられ、前記第１液体貯留部は、前記上型の加圧保持面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。

　第６の発明では、第４又は第５の発明において、前記上型の加圧保持面には、端部が前記冷却用凹部に開放する複数の上側冷却用溝が形成されていることを特徴とする。

　第７の発明では、第２から第６のいずれか１つの発明において、前記下型の加圧保持面には、端部が前記第１液体貯留部に開放する複数の下側冷却用溝が形成されていることを特徴とする。

　第８の発明では、第７の発明において、前記下型における前記第１液体貯留部の外側領域には、前記液体貯留部として、当該第１液体貯留部を囲うように延び、且つ、液体冷媒を貯留可能な第２液体貯留部が設けられ、該第２液体貯留部には、前記第１液体貯留部に溜まる液体媒体の嵩が増した際、液体冷媒が前記下側冷却用溝を介して移動して溜まるよう構成されていることを特徴とする。

　第９の発明では、第１の発明において、前記下型には、前記液体貯留部として、上方に開口し且つ液体冷媒を貯留可能に構成され、前記下型の加圧保持面が内側に位置する第３液体貯留部が設けられ、当該第３液体貯留部を構成する外側壁には、上端が前記下型の加圧保持面よりも高い位置に設定され、水平方向に移動して前記第３液体貯留部の貯留容積を可変させる容積可変壁部が設けられていることを特徴とする。

　第１０の発明では、第９の発明において、前記容積可変壁部は、前記下型の加圧保持面に接近又は離間して前記第３液体貯留部の貯留容積を可変させることを特徴とする。

　第１１の発明では、第１０の発明において、前記容積可変壁部における前記第３液体貯留部の反対側には、下方にいくにつれて次第に前記第３液体貯留部から遠ざかる位置となるよう傾斜する下側傾斜面が形成され、前記上型の前記容積可変壁部に対応する位置には、前記下側傾斜面に対応するよう傾斜しており、前記上型が前記下型に対して下降する際において前記下側傾斜面に摺接することにより前記容積可変壁部を前記下型の加圧保持面側に押圧して当該下型の加圧保持面に接近させるよう構成された上側傾斜面が形成されていることを特徴とする。

　第１２の発明では、第９から第１１のいずれか１つの発明において、前記下型の加圧保持面には、前記液体貯留部として、上方に開口する凹部が設けられていることを特徴とする。

　第１３の発明では、第１２の発明において、前記下型には、前記凹部の内側空間と前記第３液体貯留部とを連通させる連通路が形成されていることを特徴とする。

　第１４の発明では、第１の発明において、前記下型は、前記液体貯留部として、当該下型の加圧保持面に対応する位置に開口する下側凹部と、第１ピストン部が往復移動可能に収容された第１シリンダー室を有する第１シリンダー部と、当該第１シリンダー室と前記下側凹部とを連通させる第１連通路とを備え、前記第１シリンダー室には、前記液体貯留部として、前記第１ピストン部に仕切られ、且つ、前記第１連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第１貯留室が設けられていることを特徴とする。

　第１５の発明では、第１４の発明において、前記第１シリンダー室は、上方に開口しており、前記第１ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、前記第１貯留室は、前記第１ピストン部の下側に位置しており、前記上型における前記第１ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第１ピストン部を押し下げる第１押圧部が設けられていることを特徴とする。

　第１６の発明では、第１４又は第１５の発明において、前記上型は、当該上型の加圧保持面に対応する位置に開口する上側凹部と、第２ピストン部が往復移動可能に収容された第２シリンダー室を有する第２シリンダー部と、当該第２シリンダー室と前記上側凹部とを連通させる第２連通路とを備え、前記第２シリンダー室には、前記第２ピストン部に仕切られ、且つ、前記第２連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第２貯留室が形成されていることを特徴とする。

　第１７の発明では、第１６の発明において、前記第２シリンダー室は、下方に開口しており、前記第２ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、前記第２貯留室は、前記第２ピストン部の上側に位置しており、前記下型における前記第２ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第２ピストン部を押し上げる第２押圧部が設けられていることを特徴とする。

　第１８の発明では、第１７の発明において、前記第１押圧部は、前記第２ピストン部の下側端部で構成され、前記第２押圧部は、前記第１ピストン部の上側端部で構成されていることを特徴とする。

　第１９の発明では、第１８の発明において、前記第１貯留室には、当該第１貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第１ピストン部を付勢する第１付勢部材が設けられ、前記第２貯留室には、当該第２貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第２ピストン部を付勢する第２付勢部材が設けられ、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも小さな付勢力に設定されていることを特徴とする。

　第２０の発明では、第１９の発明において、前記液体冷媒を貯留可能な第４液体貯留部をさらに備え、前記上型には、前記第２貯留室と前記第４液体貯留部とを連通させる第３連通路が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。

　第１の発明では、液体貯留部に貯留された液体冷媒が冷却用金型の下型から熱を奪って当該下型を冷却するようになるので、当該下型の温度上昇を効果的に抑えることができる。したがって、焼き入れ時において下型の冷却を液体冷媒で行われてしまうことにより、一次成形体の冷却速度の低下を抑制できる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、ホットプレス成形において成形体表面の精度が確保できない事態を回避することができる。

　第２の発明では、液体供給部から供給される液体冷媒が高温状態の一次成形体に直接付着するので、液体冷媒により一次成形体から奪う熱の量が多くなる。したがって、一次成形体の冷却が効率良く行われるようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度を向上させることができる。また、一次成形体を冷却した後の液体冷媒は、第１液体貯留部に回収されて溜まった状態になるので当該第１液体貯留部に貯留する状態の液体冷媒が下型から熱を奪って当該下型を冷却するようになる。このように、第１液体貯留部に溜まった一次成形体冷却後の液体冷媒を再利用して冷却用金型の下型を冷却することができるので、効率良く冷却用金型における下型の温度上昇を抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、ホットプレス成形において成形体表面の精度が確保できない事態を回避することができる。

　第３の発明では、液体冷媒が冷却用金型に加圧保持された高温状態の一次成形体に下方から直接的に接触するので、一次成形体の裏面にあたった液体冷媒は、高温状態の成形体から熱を吸収して第１液体貯留部内において気化するようになる。したがって、当該液体冷媒が気化することにより生じる気化熱を利用して一次成形体の冷却速度を向上させることができる。また、一次成形体の裏面において跳ね返る液体冷媒は、冷却用開口部を介して第１液体貯留部に回収されて溜められるようになるので、一次成形体の冷却に使用する液体冷媒を下型の冷却に再利用できるようになり、冷却用金型における下型を効率良く冷却することができる。

　第４の発明では、冷却用金型を型閉じした状態で冷却用凹部に液体冷媒を供給すると、加圧状態の一次成形体の表面と冷却用凹部との間に形成される空間に液体冷媒が供給されて当該液体冷媒が高温状態の一次成形体の表面に接触するようになる。したがって、一次成形体の表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体から熱を奪って気化するようになり、気化熱を利用して効率良く一次成形体の冷却速度を向上させることができる。

　第５の発明では、冷却用金型にて加圧保持された一次成形体の表面側と裏面側とにおいて異なる領域が液体冷媒にてそれぞれ直接的にバランス良く冷却されるようになるので、焼き入れ時において成形体の冷却速度が領域毎にばらつくのを防いで適切な焼き入れを行うことができる。

　第６の発明では、冷却用凹部において加圧保持された一次成形体の表面に付着する液体冷媒の量が多くなると、当該加圧保持された一次成形体の表面と上側冷却用溝との間に形成される空間に冷却用凹部から一次成形体の表面伝いに流れ出た液体冷媒が満たされるようになる。したがって、冷却用凹部において一次成形体の表面を直接的に冷却した後の液体冷媒を再度一次成形体の直接的な冷却に利用して当該一次成形体を効率良く冷却することができる。

　第７の発明では、第１液体貯留部に溜まる液体冷媒の嵩が増すと、冷却用金型にて加圧保持された一次成形体の裏面と下側冷却用溝との間に形成される空間に第１液体貯留部から溢れ出た液体冷媒が満たされるようになる。したがって、第１液体貯留部に溜まる液体冷媒を再度一次成形体の直接的な冷却に利用して当該一次成形体を効率良く冷却することができる。

　第８の発明では、第１液体貯留部に溜まる液体冷媒の嵩が増すと、液体冷媒が下側冷却用溝を介して第２液体貯留部に流れ込んで当該第２液体貯留部に溜まるようになる。したがって、液体冷媒は、下側冷却用溝を通過する際に一次成形体を直接的に冷却した後、さらに第２液体貯留部にて下型の冷却に再利用されるようになり、冷却用金型における下型を効率良く冷却することができる。

　第９の発明では、容積可変壁部が移動して第３液体貯留部の貯留容積が減少すると、当該第３液体貯留部に溜まる液体冷媒の液面が次第に上昇して冷却用金型の下型の加圧保持面よりも高くなり、液体冷媒が下型の加圧保持面側に流れ込んで当該加圧保持面が液体冷媒で浸されるようになる。したがって、冷却用金型の下型の加圧保持面において載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体が液体冷媒に浸された状態になるので、当該液体冷媒が一次成形体の熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度を高めることができる。また、第３液体貯留部に溜まる液体冷媒が冷却用金型の下型から熱を奪って当該下型を冷却するようになるので、当該下型の温度上昇を効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

　第１０の発明では、容積可変壁部が下型の加圧保持面に接近すると、第３液体貯留部の液面付近では容積可変壁部側から下型の加圧保持面側に向かう液体冷媒の波が形成されるようになる。当該液体冷媒の波は、冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持された高温状態の一次成形体に到達すると、当該一次成形体の表面全体に覆いかぶさるよう広がることで、液体冷媒が該一次成形体の表面と直接的に接触するようになる。したがって、液体冷媒が、一次成形体の熱を直接的に奪って当該一次成形体の冷却が効率良く行われるようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度を高めることができる。

　第１１の発明では、冷却用金型における上型の下降動作に連動して第３液体貯留部における液体冷媒の液面を上昇させることができるので、一次成形体を冷却用金型で加圧保持する状態と一次成形体が液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになる。したがって、高温状態の一次成形体が液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体から下型の加圧保持面への伝熱を減らして冷却用金型の下型の温度上昇を抑えることができる。また、上型の下降動作を利用して容積可変壁部を移動させるので、容積可変壁部を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　第１２の発明では、冷却用金型の下型の加圧保持面の面積が、凹部の開口領域が設けられている分だけ狭いので、下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体から該加圧保持面への伝熱量が減り、冷却用金型の下型の温度上昇を抑えることができる。

　第１３の発明では、容積可変壁部を移動させて第３液体貯留部の貯留容積を減少させると、冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている一次成形体の裏面と凹部との間に形成される空間に連通路を介して第３液体貯留部から液体冷媒が流れ込むとともに流れ込んだ液体冷媒で前記空間が満たされるようになる。したがって、高温状態の一次成形体の裏面に液体冷媒が直接的に接触して当該液体冷媒により高温状態の一次成形体から奪う熱の量が多くなるので、当該一次成形体の冷却速度をさらに向上させることができる。

　第１４の発明では、第１貯留室の貯留容積が減少する方向に第１ピストン部が第１シリンダー室を移動すると、第１貯留室に溜まる液体冷媒が第１ピストン部により押されて第１連通路を介して下側凹部に流れ込む。すると、下側凹部の液体冷媒の液面が上昇して下型の加圧保持面と当該加圧保持面において載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体とが液体冷媒に浸された状態になる。したがって、液体冷媒が一次成形体の熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度を高めることができる。また、第１貯留室に溜まる液体冷媒が冷却用金型の下型から熱を奪って当該下型を冷却するようになるので、当該下型の温度上昇も効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

　第１５の発明では、冷却用金型における上型の下降動作に連動して第１ピストン部が下方に移動して第１貯留室の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第１貯留室に溜まる液体冷媒を下側凹部に移動させて当該下側凹部に溜まる液体冷媒の液面を上昇させることができるようになる。したがって、一次成形体を冷却用金型で加圧保持する状態と一次成形体が液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになり、高温状態の一次成形体が液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体から下型の加圧保持面への伝熱を減らして冷却用金型の下型の温度上昇を抑えることができる。また、上型の下降動作を利用して第１ピストン部を移動させるので、第１ピストン部を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　第１６の発明では、第２貯留室の貯留容積が減少する方向に第２ピストン部が第２シリンダー室を移動すると、第２貯留室に溜まる液体冷媒が第２ピストン部により押し出されて第２連通路を介して上側凹部に流れ込む。すると、上側凹部の開口部を介して液体冷媒が落下して冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体の表面に接触するようになる。したがって、一次成形体の表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体の熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度をより一層高めることができる。

　第１７の発明では、冷却用金型における上型の下降動作に連動して第２ピストン部が上方に移動して第２貯留室の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第２貯留室に溜まる液体冷媒が上側凹部に移動して当該上側凹部の開口部を介して冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体の表面に向かって落下するようになるので、一次成形体に降り注いだ液体冷媒が高温状態の一次成形体の表面を効率良く冷却することができる。また、上型の下降動作を利用して第２ピストン部を移動させるので、第２ピストン部を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　第１８の発明では、第２ピストン部の移動動作を下型の液体冷媒の移動を制御する第１ピストン部を利用して行う一方、第１ピストン部の移動動作を上型の液体冷媒の移動を制御する第２ピストン部を利用して行うようになるので、第１ピストン部及び第２ピストン部を移動させるためだけの押圧構造を別途設ける必要が無くなり、部品点数を少なくして製造にかかるコストを抑えることができるとともに、両ピストン部以外の領域に押圧構造を設けて冷却用金型が水平方向に大型化してしまうといったことを抑制できる。

　第１９の発明では、冷却用金型における上型の下降動作の際に第２ピストン部が第１ピストン部よりも遅れて第２貯留室の貯留容積を減少させる方向に移動開始するようになるので、下側凹部における液体冷媒の液面上昇による一次成形体の裏面の冷却と、上側凹部下方の開口部を介して供給される液体冷媒による一次成形体の表面の冷却とが同時或いは比較的少ない時間差で行われるようになり、一次成形体の表面と裏面をバランス良く冷却されるとともに、一次成形体全体の冷却速度を高めることができる。

　第２０の発明では、冷却用金型における上型の上昇動作の際に第２ピストン部が第２付勢部材の付勢力によって第２貯留室の貯留容積を増加する方向に移動して当該第２貯留室に負圧が発生する。すると、その負圧によって第２貯留室から第２連通路に流れ出た液体冷媒の一部が第２貯留室に還流するとともに、第４液体貯留部から第３連通路を介して液体冷媒が第２貯留室に流れ込み、当該第２貯留室が液体冷媒で満たされるようになる。したがって、冷却用金型の上型の昇降動作を繰り返し行っても第２貯留室が液体冷媒で常に満たされた状態になるので、冷却用金型の上型の下降動作時に第２貯留室から流れ出る液体冷媒の量が減少してしまって当該液体冷媒による一次成形体の表面の冷却速度が低下してしまうといったことを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係るホットプレス装置の概略正面図である。本発明の実施形態１に係るホットプレス装置の冷却用金型を示す概略断面図である。本発明の実施形態１に係るホットプレス装置の冷却用金型を構成する下型に一次成形体が載置されている状態を示す概略断面図である。本発明の実施形態１に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体を加圧保持して冷却している状態を示す概略断面図である。本発明の実施形態１に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体を加圧保持して冷却する際の液体冷媒の動きを示す概略断面図である。変形例に係る図４相当図である。変形例に係る図４相当図である。変形例に係る図５相当図である。変形例に係るホットプレス装置の冷却用金型を構成する下型を示す概略斜視図である。本発明の実施形態２に係るホットプレス装置の概略正面図である。本発明の実施形態２に係るホットプレス装置の冷却用金型を示す概略断面図である。本発明の実施形態２に係るホットプレス装置の冷却用金型を構成する冷却用下型に一次成形体が載置されている状態を示す概略断面図である。本発明の実施形態２に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体の冷却を開始した直後の状態を示す概略断面図である。本発明の実施形態２に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体を加圧保持して冷却している状態を示す概略断面図である。変形例に係る図１２相当図である。変形例に係る図１４相当図である。変形例に係る図１２相当図である。本発明の実施形態３に係るホットプレス装置の概略正面図である。本発明の実施形態３に係るホットプレス装置の冷却用金型を示す概略断面図である。本発明の実施形態３に係るホットプレス装置の冷却用金型を構成する下型に一次成形体が載置されている状態を示す概略断面図である。本発明の実施形態３に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体を加圧保持して冷却している状態を示す概略断面図である。変形例に係る図２０相当図である。変形例に係る図２０相当図である。変形例に係る図２１相当図である。変形例に係るホットプレス装置の冷却用金型の型開き状態を示す概略断面図である。変形例に係るホットプレス装置の冷却用金型の型開き状態を示す概略断面図である。

　以下、本発明の実施形態１、２及び３を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態１、２及び３の説明は、本質的に例示に過ぎない。

　＜実施形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係るホットプレス装置１を示す。該ホットプレス装置１は、断面ハット形状をなす車体フレームＦ（最終成形体）を生産するようになっていて、装置の上流側から順に、鋼板Ｓを加熱する加熱領域２と、ホットプレス成形を行って一次成形体Ｐを得る成形領域３と、一次成形体Ｐを冷却して車体フレームＦを得る焼き入れ領域４とが直線状に設定されている。

　加熱領域２には、遠赤外線式の加熱炉２０が配置され、該加熱炉２０は、フロアに設置された下側炉体２０ａと、該下側炉体２０ａの上方に対向配置された上側炉体２０ｂとを有している。

　上側炉体２０ｂには、当該上側炉体２０ｂと下側炉体２０ａとの間の雰囲気ガスの温度を上昇させるヒータ（図示せず）が取り付けられ、鋼板Ｓを所定の加熱時間だけ加熱して予め設定された焼き入れ温度である約９００℃にまで昇温させるようになっている。

　加熱領域２と成形領域３との間には、加熱炉２０にて昇温されて高温状態となった鋼板Ｓを成形領域３まで搬送する第１ロボットＲ１が配設されている。

　成形領域３は、ホットプレス成形用の成形用金型３０と、メカプレス５とを備えている。

　成形用金型３０は、互いに対向する成形用上型３１と成形用下型３２とを備え、成形用上型３１は、メカプレス５により、成形用下型３２に対して昇降するようになっている。

　成形用上型３１には、上方に窪む断面略凹状をなす第１加圧面３１ａが形成される一方、成形用下型３２には、上方に膨出する断面略凸状の第２加圧面３２ａが形成されている。

　そして、焼き入れ温度にまで昇温させた状態の鋼板Ｓを成形用下型３２の第２加圧面３２ａ上にセットした後、成形用上型３１を下降させて成形用金型３０を型閉じすることにより、鋼板Ｓから断面略ハット形状をなす一次成形体Ｐが得られるようになっている。

　成形領域３と焼き入れ領域４との間には、成形領域３にて得られた一次成形体Ｐを焼き入れ領域４まで搬送する第２ロボットＲ２が配設されている。

　焼き入れ領域４には、互いに対向する冷却用上型４１及び冷却用下型４２を備えた焼き入れ用の冷却用金型４０と、冷却用下型４２に対して冷却用上型４１を昇降させるサーボプレス６とが配置されている。

　冷却用上型４１には、図２に示すように、上方に窪む断面略凹状をなす上側加圧保持面４１ａが形成され、該上側加圧保持面４１ａには、上方が閉塞するとともに上側加圧保持面４１ａに開口する上側冷却用開口部４３ｂを有する複数の冷却用凹部４３が設けられている。

　該各冷却用凹部４３における天井面４３ａの略中央には、液体冷媒（例えば、工業用水）を噴射することにより冷却用凹部４３内に液体冷媒を供給可能な第１噴射ノズル５１（液体供給部）が取り付けられている。

　一方、冷却用下型４２には、上方に膨出する断面略凸状をなす下側加圧保持面４２ａが形成されている。該下側加圧保持面４２ａにおける冷却用上型４１の冷却用凹部４３に対応する位置には、下方に窪む凹状をなすとともに下側加圧保持面４２ａに開口する下側冷却用開口部４４ｂを有する複数の第１液体貯留部４４が設けられている。

　該各第１液体貯留部４４における底面４４ａの略中央には、下側冷却用開口部４４ｂに向かって液体冷媒を噴射可能な第２噴射ノズル５２（液体供給部）が取り付けられ、第１液体貯留部４４は、第２噴射ノズル５２から噴射された液体冷媒を貯留可能になっている。

　また、冷却用下型４２における第１液体貯留部４４の外側領域には、上方に開口する凹状をなすとともに第１液体貯留部４４を囲むように延び、且つ、液体冷媒を貯留可能な第２液体貯留部４５が設けられている。

　冷却用下型４２の下側加圧保持面４２ａにおける各下側冷却用開口部４４ｂを除く領域には、第１液体貯留部４４及び第２液体貯留部４５の列設方向に延び且つ上方に開口する複数の冷却用溝４６（下側冷却用溝）が形成されている。

　すなわち、冷却用溝４６は、下側加圧保持面４２ａに開口するとともに各端部が第１液体貯留部４４や第２液体貯留部４５に解放しており、隣り合う２つの第１液体貯留部４４、或いは、隣り合う第１液体貯留部４４と第２液体貯留部４５とは、冷却用溝４６を介して連通している。

　第２液体貯留部４５を形成する外壁４７の上端面４７ａは、冷却用溝４６の底面４６ａと略同一の高さに設定されている。

　冷却用下型４２の外側方には、液体冷媒を圧送可能な液体冷媒ポンプ１０が配置されている。

　該液体冷媒ポンプ１０の上流側には、一端が当該液体冷媒ポンプ１０の吸込口１０ａに接続される一方、他端が図示しない液体冷媒供給源に接続された吸込ラインＬ１が設けられ、該吸込ラインＬ１は、液体冷媒ポンプ１０の駆動時において吸込口１０ａを介して液体冷媒供給源に貯留された液体冷媒を液体冷媒ポンプ１０に導入するようになっている。

　液体冷媒ポンプ１０の下流側には、一端が各第１噴射ノズル５１に接続される一方、他端が液体冷媒ポンプ１０の吐出口１０ｂに接続された第１供給ラインＬ２が設けられている。

　該第１供給ラインＬ２は、吐出口１０ｂと冷却用上型４１との間に設けられた配管と、該配管と各第１噴射ノズル５１とを繋ぐ冷却用上型４１の内部に形成された連通孔とで構成され、液体冷媒ポンプ１０の駆動時において吐出口１０ｂから吐出された液体冷媒を各第１噴射ノズル５１に圧送するようになっている。

　また、液体冷媒ポンプ１０の下流側には、一端が各第２噴射ノズル５２に接続される一方、他端が吐出口１０ｂに接続された第２供給ラインＬ３が設けられている。

　該第２供給ラインＬ３は、吐出口１０ｂと冷却用下型４２との間に設けられた配管と、該配管と各第２噴射ノズル５２とを繋ぐ冷却用下型４２の内部に形成された連通孔とで構成され、液体冷媒ポンプ１０の駆動時において吐出口１０ｂから吐出された液体冷媒を各第２噴射ノズル５２に圧送するようになっている。

　そして、成形領域３にて得られた高温状態の一次成形体Ｐを型開き状態の冷却用下型４２の下側加圧保持面４２ａ上に載置するとともに、冷却用上型４１を下降させて冷却用金型４０を型閉じすることにより、上側加圧保持面４１ａと下側加圧保持面４２ａとで一次成形体Ｐを加圧保持するようになっている。

　また、冷却用金型４０により一次成形体Ｐを加圧保持した状態で液体冷媒ポンプ１０から冷却用金型４０に液体冷媒を供給すると、一次成形体Ｐは、液体冷媒により冷却された冷却用金型４０により冷却されるとともに、各第１噴射ノズル５１により上側冷却用開口部４３ｂを介して吹き付けられる液体冷媒や、各第２噴射ノズル５２により下側冷却用開口部４４ｂを介して吹き付けられる液体冷媒で冷却されることにより焼き入れが施されて最終成形体である車体フレームＦが得られるようになっている。

　そして、焼き入れ領域４にて得られた車体フレームＦは、図１に示すように、焼き入れ領域４の下流側に配設された第３ロボットＲ３により次領域に搬送されるようになっている。

　次に、図３乃至図５を用いて、焼き入れ領域４における冷却用金型４０を用いた焼き入れ方法について詳述する。

　まず、成形用金型３０にて一次成形体Ｐが成形されると、図３に示すように、当該一次成形体Ｐを第２ロボットＲ２にて搬送して型開き状態における冷却用下型４２の下側加圧保持面４２ａに載置する。

　次に、図４に示すように、冷却用上型４１を下降させて冷却用金型４０を型閉じする。すると、冷却用上型４１の上側加圧保持面４１ａと冷却用下型４２の下側加圧保持面４２ａとで一次成形体Ｐが加圧保持される。

　しかる後、液体冷媒ポンプ１０を駆動させて液体冷媒を第１噴射ノズル５１及び第２噴射ノズル５２へと送る。すると、冷却用上型４１と冷却用下型４２とにより加圧保持された状態の一次成形体Ｐに向けて第１噴射ノズル５１と第２噴射ノズル５２とから液体冷媒が噴射される。

　第１噴射ノズル５１から噴射された液体冷媒は、一次成形体Ｐの表面に直接付着して、主に一次成形体Ｐの表面側から熱を吸収する。一方、第２噴射ノズル５２から噴射された液体冷媒は、一次成形体Ｐの裏面に直接付着して、主に一次成形体Ｐの裏面側から熱を吸収する。

　このとき、一次成形体Ｐに付着した液体冷媒は、冷却用凹部４３の内側と第１液体貯留部４４の内側とにおいて気化し、その際、気化により生じる気化熱を利用して一次成形体Ｐの冷却が行われる。

　第２噴射ノズル５２から噴射した液体冷媒は、一次成形体Ｐの裏面に付着してその冷却に用いられた後、一次成形体Ｐの裏面から落下するとともに、下側冷却用開口部４４ｂを介して第１液体貯留部４４に回収されて溜められる。

　また、第２噴射ノズル５２から噴射した液体冷媒の一部は、一次成形体Ｐの裏面にあたって当該一次成形体Ｐの冷却に用いられた後、跳ね返って下側冷却用開口部４４ｂを介して第１液体貯留部４４に回収されて溜められる。

　第１液体貯留部４４に溜められた液体冷媒は、冷却用下型４２の本体部分から直接的に熱を吸収する。このように、一次成形体Ｐを直接的に冷却するために使用した液体冷媒を再利用して冷却用下型４２が冷却される。

　その後、一次成形体Ｐの冷却を続けて所定の時間が経過すると、第１液体貯留部４４に溜まる液体冷媒の嵩が増していく。すると、図５に示すように、第１液体貯留部４４に溜まる液体冷媒が冷却用溝４６に流れ込んで一次成形体Ｐの裏面と冷却用溝４６との間に形成される空間に液体冷媒が満たされ、冷却用溝４６周りの一次成形体Ｐと冷却用金型４０とが液体冷媒により冷却される。

　さらに、第１液体貯留部４４における液体冷媒の嵩が増すと、図５に示すように、液体冷媒は冷却用溝４６を介して第２液体貯留部４５に流れ込んで当該第２液体貯留部４５に溜められる。

　第２液体貯留部４５内に溜められた液体冷媒は、冷却用下型４２の本体部分から直接的に熱を吸収する。このように、冷却用溝４６において一次成形体Ｐを直接的に冷却するのに用いた液体冷媒を再利用して冷却用下型４２が冷却される。

　その後、冷却用金型４０を型開きして焼き入れが施された車体フレームＦが第３ロボットＲ３に取り出されて次領域に搬送される。

　以上より、本発明の実施形態１によると、第１噴射ノズル５１及び第２噴射ノズル５２により供給される液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐに直接付着するので、液体冷媒により一次成形体Ｐから奪う熱の量が多くなる。したがって、一次成形体Ｐの冷却が効率良く行われるようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を向上させることができる。

　また、一次成形体Ｐを冷却した後の液体冷媒は、第１液体貯留部４４に回収されて溜まった状態になるので、当該第１液体貯留部４４に貯留する状態の液体冷媒が冷却用下型４２から熱を奪って当該冷却用下型４２を冷却するようになる。このように、第１液体貯留部４４に溜まった一次成形体Ｐを冷却した後の液体冷媒を再利用して冷却用金型４０の冷却用下型４２を冷却することができるので、効率良く冷却用金型４０における冷却用下型４２の温度上昇を抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、ホットプレス成形において成形体表面の精度が確保できない事態を回避することができる。

　また、第２噴射ノズル５２から噴射される液体冷媒が冷却用金型４０に加圧保持された高温状態の一次成形体Ｐに下方から直接的に接触するので、一次成形体Ｐの裏面にあたった液体冷媒は、高温状態の成形体から熱を吸収して第１液体貯留部４４内において気化するようになる。したがって、当該液体冷媒が気化することにより生じる気化熱を利用して一次成形体Ｐの冷却速度を向上させることができる。

　また、一次成形体Ｐの裏面において跳ね返る液体冷媒は、下側冷却用開口部４４ｂを介して第１液体貯留部４４に回収されて溜められるようになるので、一次成形体Ｐの冷却に使用する液体冷媒を冷却用下型４２の冷却に再利用できるようになり、冷却用金型４０における冷却用下型４２を効率良く冷却することができる。

　また、冷却用金型４０を型閉じした状態で冷却用凹部４３に液体冷媒を供給すると、加圧状態の一次成形体Ｐの表面と冷却用凹部４３との間に形成される空間に液体冷媒が供給されて当該液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐの表面に接触するようになる。したがって、一次成形体Ｐの表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐから熱を奪って気化するようになり、気化熱を利用して効率良く一次成形体Ｐの冷却速度を向上させることができる。

　また、第１液体貯留部４４に溜まる液体冷媒の嵩が増すと、冷却用金型４０にて加圧保持された一次成形体Ｐの裏面と冷却用溝４６との間に形成される空間に第１液体貯留部４４から溢れ出た液体冷媒が満たされるようになる。したがって、第１液体貯留部４４に溜まる液体冷媒を再度一次成形体Ｐの直接的な冷却に利用して当該一次成形体Ｐを効率良く冷却することができる。

　また、第１液体貯留部４４に溜まる液体冷媒の嵩が増すと、液体冷媒が冷却用溝４６を介して第２液体貯留部４５に流れ込んで当該第２液体貯留部４５に溜まるようになる。したがって、液体冷媒は、冷却用溝４６を通過する際に一次成形体Ｐを直接的に冷却した後、さらに第２液体貯留部４５にて冷却用下型４２の冷却に再利用されるようになり、冷却用金型４０における冷却用下型４２を効率良く冷却することができる。

　尚、本発明の実施形態１では、冷却用凹部４３が第１液体貯留部４４に対応する位置に設けられているが、図６に示すように、冷却用凹部４３を下側加圧保持面４２ａに対応する位置に設けるようにしてもよい。つまり、冷却用凹部４３を冷却用下型４２における下側冷却用開口部４４ｂを除く領域に対応する位置に設けるととともに、第１液体貯留部４４を冷却用上型４１における上側冷却用開口部４３ｂを除く領域に対応するように設けてもよい。このようにすることで、冷却用金型４０にて加圧保持された一次成形体Ｐの表面側と裏面側とにおいて異なる領域が液体冷媒にてそれぞれ直接的にバランス良く冷却されるようになるので、焼き入れ時において一次成形体Ｐの冷却速度が領域毎にばらつくのを防いで適切な焼き入れを行うことができる。

　また、本発明の実施形態１では、第１供給ラインＬ２が液体冷媒ポンプ１０の吐出口１０ｂと第１噴射ノズル５１とを直接的に接続しているが、例えば、図７に示すように、液体冷媒を貯留可能な第３液体貯留部４８を冷却用上型４１に設けるとともに、当該第３液体貯留部４８を介して液体冷媒ポンプ１０の吐出口１０ｂと第１噴射ノズル５１とを間接的に接続しても良い。

　また、本発明の実施形態１では、第２噴射ノズル５２が第２供給ラインＬ３を介して液体冷媒ポンプ１０の吐出口１０ｂと接続されているが、図７に示すように、第３供給ラインＬ２１を介して第２噴射ノズル５２を圧縮エアポンプ１１と接続し且つ当該第２噴射ノズル５２が液体冷媒の中に位置するように第１液体貯留部４４に液体冷媒を溜めておくとともに、圧縮エアポンプ１１から圧送される圧縮エアを第２噴射ノズル５２から第１液体貯留部４４内に噴射させるようにしてもよい。そうすると、第２噴射ノズル５２から噴射した圧縮エアが液体冷媒の液面を通過する際に液体冷媒を飛散させて加圧保持状態の一次成形体Ｐの裏面に下側冷却用開口部４４ｂを介して吹き付けるようになる。このとき、一次成形体Ｐの裏面に液体冷媒が直接付着するので、当該液体冷媒により一次成形体Ｐから奪う熱の量が多くなる。したがって、一次成形体Ｐの冷却が効率良く行われるようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を向上させることができる。

　また、本発明の実施形態１では、第１液体貯留部４４が下側加圧保持面４２ａに開口しているが、例えば、図８に示すように、冷却用上型４１の上側加圧保持面４１ａに開口し且つ端部が冷却用凹部４３の内側面及び冷却用上型４１の外側面にそれぞれ開放する連通溝５５（上側冷却用溝）を設けるとともに、該連通溝５５における冷却用上型４１の外側面側の開放端に対応する位置に上方に開口し且つ連通溝５５を通過した後、下方に移動する液体冷媒を回収可能な回収凹部６０及び当該回収凹部６０と第１液体貯留部４４とを繋ぐ冷媒通路部４９を冷却用下型４２に設けるようにしてもよい。このようにすることで、冷却用凹部４３に第１噴射ノズル５１から噴射されて一次成形体Ｐの冷却に用いられた液体冷媒は、連通溝５５を介して冷却用上型４１の外側面まで流れ出た後、当該外側面伝いに下方に流れる或いは落下して、当該外側面の下方に設けられた回収凹部６０に回収され、その後、冷媒通路部４９を介して第１液体貯留部４４に流れ込んで第１液体貯留部４４に回収されるようになる。したがって、一次成形体Ｐの冷却に用いた冷却媒体を冷却用下型４２の冷却に再利用できるようになり、冷却用金型４０における冷却用下型４２を効率良く冷却することができる。

　また、本発明の実施形態１では、冷却用溝４６を第１液体貯留部４４及び第２液体貯留部４５の列設方向に延びるように設けているが、これに限らず、例えば、図９に示すように、第１液体貯留部４４及び第２液体貯留部４５の列設方向に延びる第１冷却用溝４６ｂに加えて当該第１冷却用溝４６ｂにおける前記列設方向の略中央部から該列設方向と直交かつ水平方向に延びる第２冷却用溝４６ｃを設けて平面視で略十字状をなす冷却用溝４６としても良い。

　また、本発明の実施形態１では、冷却用溝４６を下側加圧保持面４２ａに設けたが、当該下側加圧保持面４２ａの冷却用溝４６に加えて上側加圧保持面４１ａに開放し且つ端部が冷却用凹部４３の内側面に開放する図示しない上側冷却用溝を設けるようにしても良く、或いは、当該上側冷却用溝のみ設けるようにしても良い。さらに、上側冷却用溝は、端部が冷却用凹部４３の内側面及び冷却用上型４１の外側面にそれぞれ開放しても良く、或いは、端部が冷却用凹部４３の内側面にのみ開放するようにしても良い。このようにすることで、冷却用凹部４３において加圧保持された一次成形体Ｐの表面に付着する液体冷媒の量が多くなると、当該加圧保持された一次成形体Ｐの表面と上側冷却用溝との間に形成される空間に冷却用凹部４３から一次成形体の表面伝いに流れ出た液体冷媒が満たされるようになる。したがって、冷却用凹部４３において一次成形体Ｐの表面を直接的に冷却した後の液体冷媒を再度一次成形体Ｐの直接的な冷却に利用して当該一次成形体Ｐを効率良く冷却することができる。

　また、本発明の実施形態１では、第２噴射ノズル５２を第１液体貯留部４４の底面４４ａに設けたが、当該底面４４ａに加えて冷却用溝４６にも設けるようにしても良い。

　＜実施形態２＞
　図１０は、本発明の実施形態２に係るホットプレス装置１０１を示す。該ホットプレス装置１０１は、断面ハット形状をなす車体フレームＦ（最終成形体）を生産するようになっていて、装置の上流側から順に、鋼板Ｓを加熱する加熱領域１０２と、ホットプレス成形を行って一次成形体Ｐを得る成形領域１０３と、一次成形体Ｐを冷却して車体フレームＦを得る焼き入れ領域１０４とが直線状に設定されている。

　加熱領域１０２には、遠赤外線式の加熱炉１２０が配置され、該加熱炉１２０は、フロアに設置された下側炉体１２０ａと、該下側炉体１２０ａの上方に対向配置された上側炉体１２０ｂとを有している。

　上側炉体１２０ｂには、当該上側炉体１２０ｂと下側炉体１２０ａとの間の雰囲気ガスの温度を上昇させるヒータ（図示せず）が取り付けられ、鋼板Ｓを所定の加熱時間だけ加熱して予め設定された焼き入れ温度である約９００℃にまで昇温させるようになっている。

　加熱領域１０２と成形領域１０３との間には、加熱炉１２０にて昇温されて高温状態となった鋼板Ｓを成形領域１０３まで搬送する第１ロボットＲ１０１が配設されている。

　成形領域１０３は、ホットプレス成形用の成形用金型１３０と、メカプレス１０５とを備えている。

　成形用金型１３０は、互いに対向する成形用上型１３１と成形用下型１３２とを備え、成形用上型１３１は、メカプレス１０５により、成形用下型１３２に対して昇降するようになっている。

　成形用上型１３１には、上方に窪む断面略凹状をなす第１加圧面１３１ａが形成される一方、成形用下型１３２には、上方に膨出する断面略凸状の第２加圧面１３２ａが形成されている。

　そして、焼き入れ温度にまで昇温させた状態の鋼板Ｓを成形用下型１３２の第２加圧面１３２ａ上にセットした後、成形用上型１３１を下降させて成形用金型１３０を型閉じすることにより、鋼板Ｓから断面略ハット形状をなす一次成形体Ｐが得られるようになっている。

　成形領域１０３と焼き入れ領域１０４との間には、成形領域１０３にて得られた一次成形体Ｐを焼き入れ領域１０４まで搬送する第２ロボットＲ１０２が配設されている。

　焼き入れ領域１０４には、互いに対向する冷却用上型１４１及び冷却用下型１４２を備えた焼き入れ用の冷却用金型１４０と、冷却用下型１４２に対して冷却用上型１４１を昇降させるサーボプレス１０６とが配置されている。当該焼き入れ領域１０４では、一次成形体Ｐが液体冷媒で冷却されることにより焼き入れが施されて最終成形体である車体フレームＦが得られるようになっている。

　そして、焼き入れ領域１０４にて得られた車体フレームＦは、図１０に示すように、焼き入れ領域１０４の下流側に配設された第３ロボットＲ１０３により次領域に搬送されるようになっている。

　次に、冷却用金型１４０について詳述する。

　冷却用上型１４１は、図１１に示すように、幅広で且つ断面が下方を向く櫛歯状をなしており、その下面の内側領域には、上方が閉塞するとともに下方に開口する複数の第１上側凹部１４３を有する上側加圧保持面１４１ａと、該上側加圧保持面１４１ａの外側に位置し且つ上方に窪むとともに上側加圧保持面１４１ａを囲むように延びる第２上側凹部１４５とが形成されている。

　上側加圧保持面１４１ａにおける第１上側凹部１４３の開口部分を除く領域には、第１上側凹部１４３及び第２上側凹部１４５の列設方向に延び且つ下方に開口する上側溝部１４７が形成されている。

　すなわち、上側溝部１４７は、上側加圧保持面１４１ａに開口するとともに各端部が第１上側凹部１４３や第２上側凹部１４５に解放しており、隣り合う２つの第１上側凹部１４３、或いは、隣り合う第１上側凹部１４３と第２上側凹部１４５とが上側溝部１４７を介して連通している。

　第２上側凹部１４５の外側には、下方に突出する上側外壁１４９が設けられている。当該上側外壁１４９の内側面には、下方にいくにつれて次第に外側の位置、つまり、下方にいくにつれて次第に第２上側凹部１４５から遠ざかる位置となるよう傾斜する上側傾斜面１４９ａが形成されている。

　一方、冷却用下型１４２は、幅広で且つ断面が上方を向く櫛歯状をなしており、その上面の内側領域における上側加圧保持面１４１ａに対向する位置には、下側加圧保持面１４２ａが形成される一方、冷却用下型１４２の上面における外周領域には、上方に突出する下側外壁１５１が設けられている。

　下側加圧保持面１４２ａにおける冷却用上型１４１の第１上側凹部１４３と対向する位置には、上方に開口する複数の下側凹部１４４が設けられている。該各下側凹部１４４には、液体冷媒が溜まっていて、当該下側凹部１４４に溜まる液体冷媒が冷却用下型１４２から熱を奪って当該冷却用下型１４２を冷却するようになっている。

　冷却用下型１４２における下側加圧保持面１４２ａの外側には、上方に開口する凹状をなすとともに下側凹部１４４を囲むように延びる液体貯留部１４６が設けられ、該液体貯留部１４６は、液体冷媒を貯留可能になっている。そして、当該液体貯留部１４６に溜まる液体冷媒は、冷却用下型１４２から熱を奪って当該冷却用下型１４２を冷却するようになっている。

　また、冷却用下型１４２における下側加圧保持面１４２ａよりも下方の部分には、下側凹部１４４及び液体貯留部１４６の列設方向に延びる複数の連通路１４８が形成されている。

　該連通路１４８は、各端部が下側凹部１４４や液体貯留部１４６に解放しており、隣り合う２つの下側凹部１４４の内側空間、或いは、隣り合う下側凹部１４４の内側空間と液体貯留部１４６とが連通路１４８により連通している。

　そして、連通路１４８は、下側凹部１４４及び液体貯留部１４６の液面よりも下方に位置することで、常に液体冷媒で満たされた状態になっている。

　下側加圧保持面１４２ａと下側外壁１５１との間には、断面略台形状をなす容積可変壁部１５０が設けられ、該容積可変壁部１５０の上端１５０ｃは、下側加圧保持面１４２ａよりも高い位置に設定されている。

　容積可変壁部１５０は、冷却用上型１４１の上側傾斜面１４９ａに対応する位置に設けられ、容積可変壁部１５０の下側加圧保持面１４２ａ側には、液体貯留部１４６を形成する内側壁面１５０ｂが形成されている。

　すなわち、容積可変壁部１５０は、液体貯留部１４６を構成する外側壁の一部を構成している。

　容積可変壁部１５０における外側の壁面、つまり、内側壁面１５０ｂの反対側の壁面には、下方にいくにつれて次第に液体貯留部１４６から遠ざかる位置となるよう傾斜する下側傾斜面１５０ａが形成され、該下側傾斜面１５０ａは、上側傾斜面１４９ａに対応するように傾斜している。

　容積可変壁部１５０は、下側加圧保持面１４２ａに対して水平方向に接近離間可能になっていて、容積可変壁部１５０の移動動作によって液体貯留部１４６の貯留容積が可変する、つまり、貯留容積が変わるようになっている。すなわち、容積可変壁部１５０を下側加圧保持面１４２ａへと接近させると、液体貯留部１４６の貯留容積が減少する一方、容積可変壁部１５０を下側加圧保持面１４２ａから離間させると、液体貯留部１４６の貯留容積が増加するようになっている。

　そして、容積可変壁部１５０は、冷却用上型１４１を下降させると、上側傾斜面１４９ａが下側傾斜面１５０ａに摺接することにより冷却用上型１４１に押圧されて冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに接近するようになっている。

　次に、図１２乃至図１４を用いて、焼き入れ領域１０４における冷却用金型１４０を用いた焼き入れ方法について詳述する。

　まず、成形用金型１３０にて一次成形体Ｐが成形されると、図１２に示すように、当該一次成形体Ｐを第２ロボットＲ１０２にて搬送して型開き状態における冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置する。

　ここで、冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａの面積は、下側凹部１４４の開口領域が設けられている分だけ狭いので、下側加圧保持面１４２ａに載置されている高温状態の一次成形体Ｐから当該下側加圧保持面１４２ａへの伝熱量が減り、冷却用下型１４２の温度が上昇しにくくなっている。

　次に、図１３に示すように、冷却用上型１４１を冷却用下型１４２に対して下降させる。すると、冷却用上型１４１の上側傾斜面１４９ａと冷却用下型１４２における容積可変壁部１５０の下側傾斜面１５０ａとが摺接し、この摺接動作によって容積可変壁部１５０が冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａ側に押圧されて冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに接近する。

　容積可変壁部１５０が下側加圧保持面１４２ａに接近すると、液体貯留部１４６の貯留容積が減少する。すると、液体貯留部１４６に溜まる液体冷媒の液面が次第に上昇して冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａよりも高くなり、液体貯留部１４６の液体冷媒が下側加圧保持面１４２ａ側に流れ込んで下側加圧保持面１４２ａが液体冷媒で浸される。したがって、下側加圧保持面１４２ａに載置されている一次成形体Ｐが液体冷媒に浸されるようになるので、当該液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を直接的に奪って当該一次成形体Ｐの冷却が行われる。

　さらに、容積可変壁部１５０が下側加圧保持面１４２ａに接近すると、液体貯留部１４６の液面付近において容積可変壁部１５０側から下側加圧保持面１４２ａ側に向かう液体冷媒の波が形成される。この液体冷媒の波は、下側加圧保持面１４２ａに載置されている高温状態の一次成形体Ｐの表面全体に覆いかぶさるように広がり、液体冷媒が一次成形体Ｐの表面と直接的に接触するようになるので、当該接触する液体冷媒により当該一次成形体Ｐの表面の冷却が行われる。

　また、容積可変壁部１５０が下側加圧保持面１４２ａに接近して液体貯留部１４６の貯留容積が減少すると、下側加圧保持面１４２ａに載置されている一次成形体Ｐの裏面と下側凹部１４４との間で形成される空間に連通路１４８を介して液体貯留部１４６から液体冷媒が流れ込むこととなる。当該流れ込んだ液体冷媒は、前記空間を満たすので、下側加圧保持面１４２ａに載置されている一次成形体Ｐの裏面と液体冷媒とが直接的に接触するようになり、この液体冷媒が一次成形体Ｐの裏面を冷却するようになる。

　その後、図１４に示すように、さらに冷却用上型１４１を下降させて冷却用金型１４０を型閉じする。すると、冷却用上型１４１の上側加圧保持面１４１ａ及び冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａにより一次成形体Ｐが加圧保持される。

　冷却用金型１４０の型閉じ状態では、冷却用上型１４１の第１上側凹部１４３と上側溝部１４７とが液体冷媒で満たされるとともに、冷却用下型１４２の下側凹部１４４と連通路１４８とが液体冷媒で満たされる。

　そして、第２上側凹部１４５、液体貯留部１４６及び容積可変壁部１５０の内側壁面１５０ｂで形成される空間の液体冷媒は、その液面が第１上側凹部１４３の天井面よりも高く且つ容積可変壁部１５０の上端１５０ｃよりも低い位置になるので、上側加圧保持面１４１ａ及び下側加圧保持面１４２ａにより加圧保持されている一次成形体Ｐの全体が液体冷媒に浸される。このように、冷却用金型１４０における冷却用上型１４１の下降動作、つまり型閉じ動作に連動して液体冷媒の液面を上昇させることができるので、一次成形体Ｐを冷却用金型１４０で加圧保持する状態と一次成形体Ｐが液体冷媒で浸される状態とが同時或いは比較的少ない時間差で実現される。したがって、高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒に浸されない状態で冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体Ｐから冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａへの伝熱を減らすことができる。

　その後、冷却用金型１４０を型開きして焼き入れが施された車体フレームＦが第３ロボットＲ１０３に取り出されて次領域に搬送される。なお、容積可変壁部１５０は、冷却用金型１４０の冷却用上型１４１の型開き動作に合わせて、例えば、図示しないばねの弾性変形を利用した復元力によって容積可変壁部１５０を下側加圧保持面１４２ａから離間させることにより、図１２に示す元位置に復帰させる。

　以上より、本発明の実施形態２によると、容積可変壁部１５０が移動して液体貯留部１４６の貯留容積が減少すると、当該液体貯留部１４６に溜まる液体冷媒の液面が次第に上昇して冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａよりも高くなり、液体冷媒が冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａ側に流れ込んで当該下側加圧保持面１４２ａが液体冷媒で浸されるようになる。したがって、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａにおいて載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒に浸された状態になるので、当該液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を高めることができる。また、液体貯留部１４６に溜まる液体冷媒が冷却用金型１４０の冷却用下型１４２から熱を奪って当該冷却用下型１４２を冷却するようになるので、当該冷却用下型１４２の温度上昇を効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

　また、容積可変壁部１５０が冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに接近すると、液体貯留部１４６の液面付近では容積可変壁部１５０側から冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａ側に向かう液体冷媒の波が形成されるようになる。当該液体冷媒の波は、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持された高温状態の一次成形体Ｐに到達すると、当該一次成形体Ｐの表面全体に覆いかぶさるよう広がることで、液体冷媒が該一次成形体Ｐの表面と直接的に接触するようになる。したがって、液体冷媒が、一次成形体Ｐの熱を直接的に奪って当該一次成形体Ｐの冷却が効率良く行われるようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を高めることができる。

　また、冷却用金型１４０における冷却用上型１４１の下降動作に連動して液体貯留部１４６における液体冷媒の液面を上昇させることができるので、一次成形体Ｐを冷却用金型１４０で加圧保持する状態と一次成形体Ｐが液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになる。したがって、高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体Ｐから冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａへの伝熱を減らして冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の温度上昇を抑えることができる。また、冷却用上型１４１の下降動作を利用して容積可変壁部１５０を移動させるので、容積可変壁部１５０を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　また、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａの面積が、下側凹部１４４の開口領域が設けられている分だけ狭いので、冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐから当該下側加圧保持面１４２ａへの伝熱量が減り、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の温度上昇を抑えることができる。

　また、容積可変壁部１５０を移動させて液体貯留部１４６の貯留容積を減少させると、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持されている一次成形体Ｐの裏面と下側凹部１４４との間に形成される空間に連通路１４８を介して液体貯留部１４６から液体冷媒が流れ込むとともに流れ込んだ液体冷媒で前記空間が満たされるようになる。したがって、高温状態の一次成形体Ｐの裏面に液体冷媒が直接的に接触して当該液体冷媒により高温状態の一次成形体Ｐから奪う熱の量が多くなるので、当該一次成形体Ｐの冷却速度をさらに向上させることができる。

　尚、本発明の実施形態２では、互いに対応する上側傾斜面１４９ａ及び下側傾斜面１５０ａを設けるとともに冷却用上型１４１の下降動作に連動して容積可変壁部１５０を移動させるようにしているが、これに限らず、例えば、図１５に示すように、容積可変壁部１５０を冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに対して接近離間させるための専用の駆動源１５５を別途設けてもよい。そして、図１６に示すように、冷却用上型１４１の下降動作に合わせて、駆動源１５５を駆動させて容積可変壁部１５０を下側加圧保持面１４２ａに接近させることにより液体貯留部１４６の液体冷媒の液面を上昇させるようにしてもよい。このようにすることで、一次成形体Ｐは、液体貯留部１４６から下側加圧保持面１４２ａ側に流れ込む液体冷媒に浸されて冷却される。

　また、本発明の実施形態２では、冷却用下型１４２には、下側凹部１４４及び連通路１４８が設けられていたが、これらに代えて、図１７に示すように、下側加圧保持面１４２ａに開口するとともに、各端部が液体貯留部１４６に解放する下側溝部１５７を設けてもよい。このようにすることで、容積可変壁部１５０を下側加圧保持面１４２ａに接近させることにより液体貯留部１４６の貯留容積が減少すると、液体貯留部１４６の液面が上昇して、下側溝部１５７の各端部の開口から当該下側溝部１５７と下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持されている一次成形体Ｐの裏面との間の空間に液体貯留部１４６の液体冷媒が流れ込んで当該空間を満たすようになる。したがって、当該空間内の液体冷媒が一次成形体Ｐの裏面に直接的に接触するので、当該一次成形体Ｐの裏面を冷却することができる。さらに、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａの面積が、下側溝部１５７の開口領域が設けられている分だけ狭いので、冷却用下型１４２の下側加圧保持面１４２ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐから当該下側加圧保持面１４２ａへの伝熱量が減り、冷却用金型１４０の冷却用下型１４２の温度上昇を抑えることができる。

　尚、本発明の本実施形態２では、一次成形体Ｐは、上側加圧保持面１４１ａ及び下側加圧保持面１４２ａにより加圧保持される前の下側加圧保持面１４２ａに載置されている状態において、液体冷媒に浸されるようになっているが、上側加圧保持面１４１ａ及び下側加圧保持面１４２ａにより加圧保持された後に液体冷媒に浸されるようにしてもよい。

　＜実施形態３＞
　図１８は、本発明の実施形態３に係るホットプレス装置２０１を示す。該ホットプレス装置２０１は、断面ハット形状をなす車体フレームＦ（最終成形体）を生産するようになっていて、装置の上流側から順に、鋼板Ｓを加熱する加熱領域２０２と、ホットプレス成形を行って一次成形体Ｐを得る成形領域２０３と、一次成形体Ｐを冷却して車体フレームＦを得る焼き入れ領域２０４とが直線状に設定されている。

　加熱領域２０２には、遠赤外線式の加熱炉２２０が配置され、該加熱炉２２０は、フロアに設置された下側炉体２２０ａと、該下側炉体２２０ａの上方に対向配置された上側炉体２２０ｂとを有している。

　上側炉体２２０ｂには、当該上側炉体２２０ｂと下側炉体２２０ａとの間の雰囲気ガスの温度を上昇させるヒータ（図示せず）が取り付けられ、鋼板Ｓを所定の加熱時間だけ加熱して予め設定された焼き入れ温度である約９００℃にまで昇温させるようになっている。

　加熱領域２０２と成形領域２０３との間には、加熱炉２２０にて昇温されて高温状態となった鋼板Ｓを成形領域２０３まで搬送する第１ロボットＲ２０１が配設されている。

　成形領域２０３は、ホットプレス成形用の成形用金型２３０と、メカプレス２０５とを備えている。

　成形用金型２３０は、互いに対向する成形用下型２３１と成形用上型２３２とを備え、成形用上型２３２は、メカプレス２０５により、成形用下型２３１に対して昇降するようになっている。

　成形用下型２３１には、上方に膨出する断面略凸状の第１加圧面２３１ａが形成される一方、成形用上型２３２には、上方に窪む断面略凹状をなす第２加圧面２３２ａが形成されている。

　そして、焼き入れ温度にまで昇温させた状態の鋼板Ｓを成形用下型２３１の第１加圧面２３１ａ上にセットした後、成形用上型２３２を下降させて成形用金型２３０を型閉じすることにより、鋼板Ｓから断面略ハット形状をなす一次成形体Ｐが得られるようになっている。

　成形領域２０３と焼き入れ領域２０４との間には、成形領域２０３にて得られた一次成形体Ｐを焼き入れ領域２０４まで搬送する第２ロボットＲ２０２が配設されている。

　焼き入れ領域２０４には、互いに対向する冷却用下型２４１及び冷却用上型２４２を備えた焼き入れ用の冷却用金型２４０と、冷却用下型２４１に対して冷却用上型２４２を昇降させるサーボプレス２０６とが配置されている。当該焼き入れ領域２０４では、一次成形体Ｐが液体冷媒で冷却されることにより焼き入れが施されて最終成形体である車体フレームＦが得られるようになっている。

　そして、焼き入れ領域２０４にて得られた車体フレームＦは、図１８に示すように、焼き入れ領域２０４の下流側に配設された第３ロボットＲ２０３により次領域に搬送されるようになっている。

　次に、冷却用金型２４０について詳述する。

　冷却用下型２４１は、図１９に示すように、幅広で且つ断面が上方を向く櫛歯状をなしており、その上面の外周部に位置し且つ上方に突出する下側外壁２５１と、当該下側外壁２５１の内側に位置し且つ上方に突出する下側内壁２５３とを備えている。

　冷却用下型２４１の上面における長手方向一端に位置する下側外壁２５１と下側内壁２５３との間の領域には、下側加圧保持面２４１ａが設けられ、該下側加圧保持面２４１ａは、下側外壁２５１及び下側内壁２５３の上面よりも下方の位置に設定されている。

　下側加圧保持面２４１ａに対応する位置には、複数の下側凹部２４３が設けられている。

　下側凹部２４３には、液体冷媒が溜まっていて、当該下側凹部２４３に溜まる液体冷媒が冷却用下型２４１から熱を奪って当該冷却用下型２４１を冷却するようになっている。

　一方、冷却用下型２４１の上面における長手方向他端に位置する下側外壁２５１と下側内壁２５３との間の領域には、上方に開口する第１シリンダー室２４５ａを有する第１シリンダー部２４５が設けられ、第１シリンダー室２４５ａには、第１ピストン部２６１が上下方向に往復移動可能に収容されている。

　第１ピストン部２６１は、中心線が上下に向く円柱状をなし、水平に延びる第１上側端部２６１ａ（第２押圧部）を上端に備える一方、水平に延びる第１下側端部２６１ｂを下端に備えている。

　第１シリンダー室２４５ａの第１ピストン部２６１に仕切られた下側の領域には、液体冷媒を貯留可能な第１貯留室２５５が設けられ、該第１貯留室２５５に溜まる液体冷媒は、冷却用下型２４１から熱を奪って当該冷却用下型２４１を冷却するようになっている。

　第１貯留室２５５の貯留容積は、第１ピストン部２６１の上下動作によって可変するようになっている。つまり、第１ピストン部２６１が下動すると、第１貯留室２５５の貯留容積が減少する一方、第１ピストン部２６１が上動すると、第１貯留室２５５の貯留容積が増加するようになっている。

　また、第１貯留室２５５には、圧縮コイルばねタイプの第１ばね２５７（第１付勢部材）が配設されている。該第１ばね２５７は、一端が第１ピストン部２６１の第１下側端部２６１ｂに当接する一方、他端が第１貯留室２５５の底面に当接しており、第１貯留室２５５の貯留容積を増加させる方向、つまり、上方向に第１ピストン部２６１を付勢している。

　冷却用下型２４１には、各下側凹部２４３と第１貯留室２５５とを連通させる第１連通路２４７が設けられている。該第１連通路２４７は、一端が第１貯留室２５５に開口する一方、その中途部において分岐するとともに当該分岐部分の各端部が各下側凹部２４３の底面にそれぞれ開口している。さらに、第１連通路２４７は、液体冷媒で満たされており、当該液体冷媒が冷却用下型２４１の熱を奪って当該冷却用下型２４１を冷却するようになっている。

　一方、冷却用上型２４２は、図１９に示すように、幅広で且つ断面が下方を向く櫛歯状をなしており、その下面における下側外壁２５１に対応する位置で且つ下方に突出する上側外壁２５２と、当該下面における下側内壁２５３に対応する位置で且つ下方に突出する上側内壁２５４とをそれぞれ備えている。

　冷却用上型２４２の下面における下側加圧保持面２４１ａに対応する位置には、上側加圧保持面２４２ａが設けられ、該上側加圧保持面２４２ａは、上側外壁２５２の下面及び上側内壁２５４の下面よりも下方の位置に設定されている。

　上側加圧保持面２４２ａに対応する位置には、複数の上側凹部２４４が設けられ、当該複数の上側凹部２４４は、複数の下側凹部２４３と上下方向に対向するよう形成されている。

　また、冷却用上型２４２の下面における第１シリンダー部２４５に対応する位置には、下方に開口する第２シリンダー室２４６ａを有する第２シリンダー部２４６が設けられ、第２シリンダー室２４６ａには、第２ピストン部２６２が上下方向に往復移動可能に収容されている。

　第２ピストン部２６２は、中心線が上下に向く円柱状をなし、水平に延びる第２上側端部２６２ａを上端に備える一方、水平に延びる第２下側端部２６２ｂ（第１押圧部）を下端に備えていて、当該第２下側端部２６２ｂは、第１ピストン部２６１の第１上側端部２６１ａと上下方向において対向している。

　第２シリンダー室２４６ａの第２ピストン部２６２に仕切られた上側の領域には、液体冷媒を貯留可能な第２貯留室２５６が設けられている。

　第２貯留室２５６の貯留容積は、第２ピストン部２６２の上下動作によって可変するようになっている。つまり、第２ピストン部２６２が上動すると、第２貯留室２５６の貯留容積が減少する一方、第２ピストン部２６２が下動すると、第２貯留室２５６の貯留容積が増加するようになっている。

　また、第２貯留室２５６には、圧縮コイルばねタイプの第２ばね２５８（第２付勢部材）が配設されている。該第２ばね２５８は、付勢力が第１ばね２５７と同一に設定されるとともに、一端が第２ピストン部２６２の第２上側端部２６２ａに当接する一方、他端が第２貯留室２５６の天井部分に当接しており、第２貯留室２５６の貯留容積を増加させる方向、つまり、下方向に、第２ピストン部２６２を付勢している。

　冷却用上型２４２には、各上側凹部２４４と第２貯留室２５６とを連通させる第２連通路２４８が設けられている。当該第２連通路２４８は、一端が第２貯留室２５６に開口する一方、その中途部において分岐するとともに当該分岐部分の各他端が各上側凹部２４４の天井部分にそれぞれ開口している。さらに、第２連通路２４８は、液体冷媒を満たすことが可能になっている。

　次に、図２０及び図２１を用いて、焼き入れ領域２０４における冷却用金型２４０を用いた焼き入れ方法について詳述する。

　まず、成形用金型２３０にて一次成形体Ｐが成形されると、図２０に示すように、当該一次成形体Ｐを第２ロボットＲ２０２にて搬送して型開き状態における冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置する。

　ここで、冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａの面積は、下側凹部２４３の開口領域が設けられている分だけ狭いので、下側加圧保持面２４１ａに載置されている高温状態の一次成形体Ｐから当該下側加圧保持面２４１ａへの伝熱量が減り、冷却用下型２４１の温度が上昇しにくくなっている。

　次に、図２１に示すように、冷却用上型２４２を冷却用下型２４１に対して下降させて冷却用金型２４０を型閉じする。すると、第１ピストン部２６１の第１上側端部２６１ａと、第２ピストン部２６２の第２下側端部２６２ｂとが当接し、当該第２下側端部２６２ｂによって第１ピストン部２６１が押し下げられるとともに、第１上側端部２６１ａによって第２ピストン部２６２が押し上げられる。

　第１ピストン部２６１が押し下げられることで第１貯留室２５５の貯留容積が減少すると、当該第１貯留室２５５に溜まる液体冷媒が第１ピストン部２６１により第１連通路２４７を介して下側凹部２４３に押し出されて当該下側凹部２４３に溜まる液体冷媒の液面が上昇する。すると、冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒で浸されるようになり、当該液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を奪って当該一次成形体Ｐが冷却される。

　また、第２ピストン部２６２が押し上げられることで第２貯留室２５６の貯留容積が減少すると、当該第２貯留室２５６に溜まる液体冷媒が第２ピストン部２６２により第２連通路２４８を介して上側凹部２４４に押し出されて当該上側凹部２４４の開口部を介して冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に向かって落下するようになるので、一次成形体Ｐに降り注いだ液体冷媒によって高温状態の一次成形体Ｐの表面が冷却される。

　冷却用金型２４０の型閉じ状態では、一次成形体Ｐが冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａと冷却用上型２４２の上側加圧保持面２４２ａとにより加圧保持されるとともに、下側凹部２４３及び上側凹部２４４が液体冷媒で満たされることで一次成形体Ｐが液体冷媒で冷却されて焼き入れが施される。

　その後、冷却用金型２４０が型開きして焼き入れが施された車体フレームＦが第３ロボットＲ２０３に取り出されて次領域に搬送される。なお、冷却用金型２４０の冷却用上型２４２の型開き動作に伴って、第１ばね２５７及び第２ばね２５８の付勢力によって第１ピストン部２６１が上方に移動するとともに第２ピストン部２６２が下方に移動して、図２０に示す元位置に復帰する。

　以上より、本発明の実施形態３によると、第１貯留室２５５の貯留容積が減少する方向に第１ピストン部２６１が第１シリンダー室２４５ａを移動すると、第１貯留室２５５に溜まる液体冷媒が第１ピストン部２６１により押されて第１連通路２４７を介して下側凹部２４３に流れ込む。すると、下側凹部２４３の液体冷媒の液面が上昇して冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａと当該下側加圧保持面２４１ａにおいて載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐとが液体冷媒に浸された状態になる。したがって、液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を高めることができる。また、第１貯留室２５５に溜まる液体冷媒が冷却用金型２４０の冷却用下型２４１から熱を奪って当該冷却用下型２４１を冷却するようになるので、当該冷却用下型２４１の温度上昇も効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

　また、冷却用金型２４０における冷却用上型２４２の下降動作に連動して第１ピストン部２６１が下方に移動して第１貯留室２５５の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第１貯留室２５５に溜まる液体冷媒を下側凹部２４３に移動させて当該下側凹部２４３に溜まる液体冷媒の液面を上昇させることができるようになる。したがって、一次成形体Ｐを冷却用金型２４０で加圧保持する状態と一次成形体Ｐが液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになり、高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型２４０の冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体Ｐから冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａへの伝熱を減らして冷却用金型２４０の冷却用下型２４１の温度上昇を抑えることができる。また、冷却用上型２４２の下降動作を利用して第１ピストン部２６１を移動させるので、第１ピストン部２６１を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　また、第２貯留室２５６の貯留容積が減少する方向に第２ピストン部２６２が第２シリンダー室２４６ａを移動すると、第２貯留室２５６に溜まる液体冷媒が第２ピストン部２６２により押し出されて第２連通路２４８を介して上側凹部２４４に流れ込む。すると、上側凹部２４４の開口部を介して液体冷媒が落下して冷却用金型２４０の冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に接触するようになる。したがって、一次成形体Ｐの表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐの熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度をより一層高めることができる。

　また、冷却用金型２４０における冷却用上型２４２の下降動作に連動して第２ピストン部２６２が上方に移動して第２貯留室２５６の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第２貯留室２５６に溜まる液体冷媒が上側凹部２４４に移動して当該上側凹部２４４の開口部を介して冷却用金型２４０の冷却用下型２４１の下側加圧保持面２４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に向かって落下するようになるので、一次成形体Ｐに降り注いだ液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐの表面を効率良く冷却することができる。また、冷却用上型２４２の下降動作を利用して第２ピストン部２６２を移動させるので、第２ピストン部２６２を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

　また、第２ピストン部２６２の移動動作を冷却用下型２４１の液体冷媒の移動を制御する第１ピストン部２６１を利用して行う一方、第１ピストン部２６１の移動動作を冷却用上型２４２の液体冷媒の移動を制御する第２ピストン部２６２を利用して行うようになるので、第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２を移動させるためだけの押圧構造を別途設ける必要が無くなり、部品点数を少なくして製造にかかるコストを抑えることができるとともに、第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２以外の領域に押圧構造を設けて冷却用金型２４０が水平方向に大型化してしまうといったことを抑制できる。

　尚、本発明の実施形態３では、第１シリンダー部２４５及び第１ピストン部２６１と第２シリンダー部２４６及び第２ピストン部２６２とを上下方向に対向するように構成したが、図２２に示すように、第１シリンダー部２４５及び第１ピストン部２６１を冷却用下型２４１の上面における長手方向一側領域に設けることで、第１シリンダー部２４５及び第１ピストン部２６１と第２シリンダー部２４６及び第２ピストン部２６２とを長手方向の両側に分けて配置する構成にしてもよい。そして、冷却用上型２４２の下面における長手方向一側の上側外壁２５２を第１シリンダー部２４５及び第１ピストン部２６１に対応するよう幅広且つ水平形状とすることで、当該上側外壁２５２の下面を冷却用金型２４０の型閉じ動作の際に第１ピストン部２６１を押し下げる第１押圧部として機能させるとともに、冷却用下型２４１の下面における長手方向他側の下側外壁２５１を第２シリンダー部２４６及び第２ピストン部２６２に対応するよう幅広且つ水平形状とすることで、当該下側外壁２５１の上面を冷却用金型２４０の型閉じ動作の際に第２ピストン部２６２を押し上げる第２押圧部として機能させるようにしてもよい。

　また、本発明の実施形態３では、第１ピストン部２６１の第１上側端部２６１ａと第２ピストン部２６２の第２下側端部２６２ｂとを上下方向に対向配置するとともに、冷却用上型２４２の下降動作に連動して第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２を移動させるようにしているが、これに限らず、例えば、図２３に示すように、第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２を移動させるための専用の駆動源２６３、２６４を別途設けても良い。そして、図２４に示すように、冷却用上型２４２の下降動作に合わせて、駆動源２６３、２６４を駆動させて第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２を移動させることにより、第１貯留室２５５及び第２貯留室２５６の貯留容積を減少させてもよい。このようにすることで、第１貯留室２５５及び第２貯留室２５６から下側凹部２４３及び上側凹部２４４に流れ込む液体冷媒によって一次成形体Ｐを冷却することができる。

　また、本発明の実施形態３では、第２貯留室２５６に液体冷媒を補充するための液体貯留部を設けていなかったが、図２５に示すように、液体冷媒を貯留可能な液体冷媒タンク２７１を備えるとともに、冷却用上型２４２に設けられた第３連通路２４９及びホース２７２によって当該液体冷媒タンク２７１と第２貯留室２５６との間を連通させるようにしてもよく、また、図２６に示すように、冷却用上型２４２の上部領域に上方に開口する液体冷媒貯留槽２７３を備えるとともに、当該液体冷媒貯留槽２７３と第２貯留室２５６とを連通させる第３連通路２４９を冷却用上型２４２に設けてもよい。このようにすることで、冷却用金型２４０における冷却用上型２４２の上昇動作の際に第２ピストン部２６２が第２ばね２５８の付勢力によって第２貯留室２５６の貯留容積を増加する方向に移動して当該第２貯留室２５６に負圧が発生すると、その負圧によって第２貯留室２５６から第２連通路２４８に流れ出た液体冷媒の一部が第２貯留室２５６に還流するとともに、液体冷媒タンク２７１或いは液体冷媒貯留槽２７３から第３連通路２４９を介して液体冷媒が第２貯留室２５６に流れ込み、当該第２貯留室２５６が液体冷媒で満たされるようになる。したがって、冷却用金型２４０の冷却用上型２４２が上下動を繰り返し行っても第２貯留室２５６が液体冷媒で常に満たされた状態になるので、冷却用金型２４０における冷却用上型２４２の下降動作時において第２貯留室２５６から流れ出る液体冷媒の量が減少してしまって当該液体冷媒による一次成形体Ｐの表面の冷却速度が低下してしまうといったことを抑制することができる。

　また、本発明の実施形態３では、第１ばね２５７及び第２ばね２５８の付勢力を同一に設定していたが、第１ばね２５７を第２ばね２５８よりも小さな付勢力に設定してもよい。これにより、冷却用金型２４０における冷却用上型２４２の下降動作の際に第２ピストン部２６２が第１ピストン部２６１よりも遅れて第２貯留室２５６の貯留容積を減少させる方向に移動開始するようになるので、下側凹部２４３における液体冷媒の液面上昇による一次成形体Ｐの裏面の冷却と、上側凹部２４４の下方の開口部を介して供給される液体冷媒による一次成形体Ｐの表面の冷却とが同時或いは比較的少ない時間差で行われるようになり、一次成形体Ｐの表面と裏面とがバランス良く冷却されるとともに、一次成形体Ｐ全体の冷却速度を高めることができる。

　また、本発明の実施形態３では、圧縮コイルばねタイプの第１ばね２５７及び第２ばね２５８により第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２に対して付勢力を加えているが、板ばね、ゴム、ピストンなどの付勢部材で第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２に対して付勢力を加えてもよい。

　また、本発明の実施形態３では、冷却用下型２４１に第１シリンダー部２４５及び第１ピストン部２６１を設けるとともに、冷却用上型２４２に第２シリンダー部２４６及び第２ピストン部２６２とを設けているが、冷却用上型２４２に第２シリンダー部２４６及び第２ピストン部２６２を設けるのは必須ではない。

　また、本発明の実施形態３では、第１ピストン部２６１及び第２ピストン部２６２が円柱状をなしているが、断面が四角形状をなす角柱でもよく、柱状でなくてもよい。

　また、本発明の実施形態３では、第１ピストン部２６１の外面と第１シリンダー部２４５の内面との間の隙間、及び、第２ピストン部２６２の外面と第２シリンダー部２４６の内面との間の隙間にシール部材を配設していないが、双方の隙間を水密に封止するシール部材を配設するようにしてもよい。

　また、本発明の実施形態３では、下側加圧保持面２４１ａが下側内壁２５３及び下側外壁２５１の上面よりも下方の位置に設定されるとともに、上側加圧保持面２４２ａが上側内壁２５４及び下側外壁２５１の下面よりも下方の位置に設定されているが、下側加圧保持面２４１ａが下側内壁２５３及び下側外壁２５１の上面よりも上方の位置に設定されるとともに、上側加圧保持面２４２ａが上側内壁２５４及び下側外壁２５１の下面よりも上方の位置に設定された構成であってもよい。

　本発明は、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型と下型とで加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置に適している。

　１　　　　ホットプレス装置
　４０　　　冷却用金型
　４１　　　冷却用上型
　４２　　　冷却用下型
　４２ａ　　下側加圧保持面
　４３　　　冷却用凹部
　４４　　　第１液体貯留部
　４４ｂ　　下側冷却用開口部（冷却用開口部）
　４５　　　第２液体貯留部
　４６　　　冷却用溝（下側冷却用溝）
　５１　　　第１噴射ノズル（液体供給部）
　５２　　　第２噴射ノズル（液体供給部）
　５５　　　連通溝（上側冷却用溝）
　１０１　　ホットプレス装置
　１４０　　冷却用金型
　１４１　　冷却用上型
　１４２　　冷却用下型
　１４１ａ　上側加圧保持面
　１４２ａ　下側加圧保持面
　１４４　　下側凹部（凹部）
　１４６　　液体貯留部（第３液体貯留部）
　１４８　　連通路
　１４９ａ　上側傾斜面
　１５０　　容積可変壁部
　１５０ａ　下側傾斜面
　２０１　　ホットプレス装置
　２４０　　冷却用金型
　２４１　　冷却用下型
　２４２　　冷却用上型
　２４３　　下側凹部
　２４４　　上側凹部
　２４５　　第１シリンダー部
　２４５ａ　第１シリンダー室
　２４６　　第２シリンダー部
　２４６ａ　第２シリンダー室
　２４７　　第１連通路
　２４８　　第２連通路
　２４９　　第３連通路
　２５５　　第１貯留室
　２５６　　第２貯留室
　２５７　　第１ばね（第１付勢部材）
　２５８　　第２ばね（第２付勢部材）
　２６１　　第１ピストン部
　２６１ａ　第１上側端部（第２押圧部）
　２６２　　第２ピストン部
　２６２ｂ　第２下側端部（第１押圧部）
　２７１　　液体冷媒タンク（第４液体貯留部）
　２７３　　液体冷媒貯留槽（第４液体貯留部）
　Ｐ　　　　一次成形体
　Ｆ　　　　車体フレーム（最終成形体）

Claims

　成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型及び下型の両加圧保持面により加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置であって、
　前記下型には、液体冷媒を貯留する液体貯留部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１に記載のホットプレス装置において、
　前記上型と前記下型との少なくとも一方には、加圧保持状態の前記一次成形体に液体冷媒を付着させる液体供給部が設けられ、
　前記下型の内部には、前記液体貯留部として、前記液体供給部により前記一次成形体に付着させた液体冷媒を回収して貯留する第１液体貯留部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項２に記載のホットプレス装置において、
　前記第１液体貯留部は、前記下型における前記一次成形体の加圧保持面に開口する冷却用開口部を有しており、
　前記液体供給部は、前記第１液体貯留部に配設された噴射ノズルを有し、当該噴射ノズルにより噴射させた液体冷媒を加圧保持状態の前記一次成形体に前記冷却用開口部を介して吹き付けるか、或いは、前記噴射ノズルにより前記第１液体貯留部に溜まる液体冷媒の中から噴射させた圧縮エアを液体冷媒の液面を通過させることにより当該液体冷媒を飛散させて加圧保持状態の前記一次成形体に前記冷却用開口部を介して吹き付けるよう構成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項２又は３に記載のホットプレス装置において、
　前記上型には、当該上型における前記一次成形体の加圧保持面に開口する冷却用凹部が設けられ、
　前記液体供給部は、液体冷媒を前記冷却用凹部に供給可能に構成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項４に記載のホットプレス装置において、
　前記冷却用凹部は、前記下型の加圧保持面に対応する位置に設けられ、
　前記第１液体貯留部は、前記上型の加圧保持面に対応する位置に設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項４又は５に記載のホットプレス装置において、
　前記上型の加圧保持面には、端部が前記冷却用凹部に開放する複数の上側冷却用溝が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項２から６のいずれか１つに記載のホットプレス装置において、
　前記下型の加圧保持面には、端部が前記第１液体貯留部に開放する複数の下側冷却用溝が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項７に記載のホットプレス装置において、
　前記下型における前記第１液体貯留部の外側領域には、前記液体貯留部として、当該第１液体貯留部を囲うように延び、且つ、液体冷媒を貯留可能な第２液体貯留部が設けられ、
　該第２液体貯留部には、前記第１液体貯留部に溜まる液体媒体の嵩が増した際、液体冷媒が前記下側冷却用溝を介して移動して溜まるよう構成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１に記載のホットプレス装置において、
　前記下型には、前記液体貯留部として、上方に開口し且つ液体冷媒を貯留可能に構成され、前記下型の加圧保持面が内側に位置する第３液体貯留部が設けられ、
　当該第３液体貯留部を構成する外側壁には、上端が前記下型の加圧保持面よりも高い位置に設定され、水平方向に移動して前記第３液体貯留部の貯留容積を可変させる容積可変壁部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項９に記載のホットプレス装置において、
　前記容積可変壁部は、前記下型の加圧保持面に接近又は離間して前記第３液体貯留部の貯留容積を可変させることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１０に記載のホットプレス装置において、
　前記容積可変壁部における前記第３液体貯留部の反対側には、下方にいくにつれて次第に前記第３液体貯留部から遠ざかる位置となるよう傾斜する下側傾斜面が形成され、
　前記上型の前記容積可変壁部に対応する位置には、前記下側傾斜面に対応するよう傾斜しており、前記上型が前記下型に対して下降する際において前記下側傾斜面に摺接することにより前記容積可変壁部を前記下型の加圧保持面側に押圧して当該下型の加圧保持面に接近させるよう構成された上側傾斜面が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項９から１１のいずれか１つに記載のホットプレス装置において、
　前記下型の加圧保持面には、前記液体貯留部として、上方に開口する凹部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１２に記載のホットプレス装置において、
　前記下型には、前記凹部の内側空間と前記第３液体貯留部とを連通させる連通路が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１に記載のホットプレス装置において、
　前記下型は、前記液体貯留部として、当該下型の加圧保持面に対応する位置に開口する下側凹部と、第１ピストン部が往復移動可能に収容された第１シリンダー室を有する第１シリンダー部と、当該第１シリンダー室と前記下側凹部とを連通させる第１連通路とを備え、
　前記第１シリンダー室には、前記液体貯留部として、前記第１ピストン部に仕切られ、且つ、前記第１連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第１貯留室が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１４に記載のホットプレス装置において、
　前記第１シリンダー室は、上方に開口しており、
　前記第１ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、
　前記第１貯留室は、前記第１ピストン部の下側に位置しており、
　前記上型における前記第１ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第１ピストン部を押し下げる第１押圧部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１４又は１５に記載のホットプレス装置において、
　前記上型は、当該上型の加圧保持面に対応する位置に開口する上側凹部と、第２ピストン部が往復移動可能に収容された第２シリンダー室を有する第２シリンダー部と、当該第２シリンダー室と前記上側凹部とを連通させる第２連通路とを備え、
　前記第２シリンダー室には、前記第２ピストン部に仕切られ、且つ、前記第２連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第２貯留室が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１６に記載のホットプレス装置において、
　前記第２シリンダー室は、下方に開口しており、
　前記第２ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、
　前記第２貯留室は、前記第２ピストン部の上側に位置しており、
　前記下型における前記第２ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第２ピストン部を押し上げる第２押圧部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１７に記載のホットプレス装置において、
　前記第１押圧部は、前記第２ピストン部の下側端部で構成され、
　前記第２押圧部は、前記第１ピストン部の上側端部で構成されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１８に記載のホットプレス装置において、
　前記第１貯留室には、当該第１貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第１ピストン部を付勢する第１付勢部材が設けられ、
　前記第２貯留室には、当該第２貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第２ピストン部を付勢する第２付勢部材が設けられ、
　前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも小さな付勢力に設定されていることを特徴とするホットプレス装置。
　請求項１９に記載のホットプレス装置において、
　前記液体冷媒を貯留可能な第４液体貯留部をさらに備え、
　前記上型には、前記第２貯留室と前記第４液体貯留部とを連通させる第３連通路が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。