JP2022114153A - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[冷却対象物]
最初に本発明の冷却対象物について説明する。図1に冷却対象物であるワーク7の模式図を示す。ワーク7は円筒の形状物である。なお、円筒面の一部に溝や凹み等を含むものも円筒状として扱う。このような円筒面は、平面状の受熱体を面接触させて冷却させることが難しい。
図1に第1実施形態の概要を示す。本実施形態の冷却装置9は、相対的に高温の円筒状のワーク7の外周面に、相対的に低温の一対の受熱ブロック11、12を接触させ、前記ワークを冷却する装置であり、一対の受熱ブロック11、12と、一対の駆動機構31、32を備える。図1に示す構成例では、一対の駆動機構31、32は上下方向に動作し、一対の受熱ブロック11、12が上下からワーク7を挟み込む。
図2、図3を参照して冷却装置9の動作を説明する。図3(a)にワーク7を挟持する前の離間位置にある一対の受熱ブロック11、12を示す。本実施形態では、受熱ブロックは左右二つの部品が結合されている。
(理論式1)Q=λ/d×(T1-T2)×S
上記の構成により、外形が曲面で構成されているために平面部を有するワーク向けの冷却装置ではうまく冷却できない円筒状ワークであっても、受熱部Hがより確実にワーク7表面の各所に接触することができ、接触面積を大きくする。その結果、ワーク7と受熱部Hとの接触箇所を介する熱伝導により、高温ワークに蓄積された熱が受熱部Hから受熱フィンFを通って受熱ブロック11、12側に効率的に移動し、ワーク7は相対的に冷却される。
次に図4、図5を参照し、第2実施形態について説明する。第1実施形態とほぼ共通の構成を有するが、受熱ブロック11が取り付けられた支持ブロック21に、ワーク7から受けとった熱を効率的に外部に逃がすためのしくみである空冷部41または水冷部42が設置されるところが異なっている。
図4に、空冷部41の正面図を、図5に空冷部41の斜視図を示す。ここでは、図1における冷却装置9の上側の構造のみ示す。空冷部41は、離間位置でのワーク7からの受熱を放熱する工程でのブローによる冷却効果を高めるため、支持ブロック21にスリットが多数形成され、ブローされた風との接触面積を増やしている。
図6に、水冷部42の正面断面図を示す。ここでは冷却水の流路は垂直に穿たれ、その流路を通過する平面で切ったときの断面図を示している。同上の設計仕様の支持ブロック21で試算したところ、図6の水冷部42に水を流した場合、空冷の約6分の1の時間で、ブローと同じ約30kJの熱を放熱可能である。
この構成により、受熱ブロックから支持ブロック、さらにその外部へと、ワークからの受熱をより効率的に逃がして放熱できる。その結果、放熱工程に要する時間が短縮され、作業効率が向上する。
次に図7を参照し、第3実施形態について説明する。第2実施形態とほぼ共通の構成を有するが、受熱ブロック11が取り付けられた支持ブロック21には、空冷部41や水冷部42の代わりにヒータ51、52が設置されるところが異なっている。本実施形態では、支持ブロック21の底部の温度をモニタするための温度センサ6も併せて設置されている。
上記の構成により、ワークの温度ばらつきが±50℃を超えない範囲に支持ブロック21、受熱ブロック11の温度を調節することができる。本実施形態は、例えば高温のワーク7について材料特性などを考慮し、複数の冷却ステップを用いて、ステップごとのワーク温度を±50℃の範囲に抑えながら順次急冷する必要がある場合に特に有効である。
上記実施形態では、一対の駆動装置により、一対の受熱ブロックがワークを上下から挟み込む機構としているが、本発明の挟み込み方式はこれに限定されない。前後の工程における作業の接続性、空間の制約などの状況に応じ、例えば左右からワークを挟み込む機構であってもよい。その場合、受熱ブロックのスリットは上下方向に形成され、受熱ブロックが左右からワークを挟み込んだとき、受熱フィンが左右にしなってワークの外周面に接触する。
D1 下降方向、D2 上昇方向、F 受熱フィン、H 受熱部、S スリット
Claims (3)
- 相対的に高温の円筒状のワーク(7)の外周面に、相対的に低温の一対の受熱ブロック(11、12)を接触させ、前記ワークを冷却する冷却装置(9)であって、
前記ワークの軸に直交する動作方向において互いに対向し、前記ワークの外周面に接触可能な複数の受熱部(H)を有し、前記ワークの軸に直交する断面で前記複数の受熱部の先端を結んだ曲線が円弧状をなす前記一対の受熱ブロックと、
前記ワークに接触する接触位置および前記ワークから離間した離間位置の間で前記一対の受熱ブロックを往復移動させる一対の駆動機構(31、32)と、
を備え、
各前記受熱ブロックは、前記動作方向と直交する方向に延びるスリット(S)で隔てられた複数の受熱フィン(F)を有し、各前記受熱フィンの先端が前記受熱部を構成し、
一対の前記受熱ブロックが前記ワークを挟み込んだとき、前記受熱フィンが弾性によりしなり、前記受熱部が前記ワークに押し付けられる冷却装置。 - 前記受熱ブロックは前記ワークから受け取った熱を放熱するように、前記離間位置に移動して空冷または水冷される請求項1に記載の冷却装置。
- 前記受熱ブロックにはヒータ(51、52)が設置され、所定の温度範囲に温度調節される請求項1または2に記載の冷却装置。
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