(57)【要約】【課題】小型でしかも冷却効率の高い冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１０は円筒状のワーク１２を冷却する。冷却装置１０は８つの冷却フィン群１４と、冷却フィン群１４に向かって冷媒を送出するファン１６とを有する。冷却フィン群１４は、互いに離間して層をなす複数の冷却フィン１８からなる。冷却フィン１８は、ワーク１２の軸に対して垂直な板形状であって、内径側部１９ａが柱面１２ａに接触し、層方向に貫通する複数の冷媒孔２０を備え、ある冷却フィン１８における冷媒孔２０は、層方向に隣接する他の冷却フィン１８における冷媒孔２０とずれている。冷却フィン群１４は柱面１２ａに対して進退可能に構成され、柱面１２ａに対して接触および離間する。【選択図】図１
2020010000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを冷却する冷却装置であって、
冷却フィン群と、
前記冷却フィン群に向かって冷媒を送出する冷媒送出手段と、
を有し、
前記冷却フィン群は、互いに離間して層をなす複数の冷却フィンからなり、
前記冷却フィンは、一部が前記ワークの外面に接触し、層方向に貫通する複数の冷媒孔を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
前記冷媒孔は、層方向に隣接する前記冷却フィンにおいて互いにずれた位置に形成されることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却装置において、
前記ワークは柱状物であって、
前記冷却フィン群は、複数設けられて前記ワークに対して放射状に配置され、前記ワークの柱面の全周を覆い、それぞれ前記外面に対して進退可能に構成され、前記外面に対して接触および離間することを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置において、
１の前記冷却フィン群における前記冷却フィンと、隣接する他の前記冷却フィン群における前記冷却フィンとは層方向にずれて積層されており、それぞれが非干渉で前記外面に当接可能であることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置において、
前記冷却フィンの内径側部は、鈍角に屈曲した対称形状であることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置において、
前記冷却フィンの内径側部は、前記外面に合わせた形状であることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却装置において、
前記冷却フィンの内径側部には、耐熱性柔軟物が設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
柱状物のワークを冷却する冷却装置であって、
前記ワークに対して放射状に配置され、前記ワークの全周を覆い、それぞれ前記ワークの柱面に対して進退可能に構成され、前記柱面に対して接触および離間する複数の冷却フィン群と、
前記冷却フィン群に向かって冷媒を送出する冷媒送出手段と、
を有し、
前記冷却フィン群は、互いに離間して層をなす複数の冷却フィンからなり、
前記冷却フィンは、前記柱状物の軸に対して垂直な板形状であって、内面が前記柱面に接触することを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対して加熱と冷却とを行う場合にはコンベア炉が用いられることがある。コンベア炉では加熱ゾーンと冷却ゾーンとが設けられ、コンベアで搬送されるワークの加熱・冷却を行っている。加熱ゾーンでは温度を目標値温度またはそれ以上に設定しておき気体伝熱及び輻射によってワークが加熱される。冷却ゾーンでは送風もしくは冷却ガスの導入によりワークを冷却する。また、ワークは例えば円筒状のものが想定されるがその径は様々である。コンベア炉においては、コンベアに載せられる径であれば加熱ゾーンおよび冷却ゾーンで加熱・冷却が可能である。
【０００３】
一般的にコンベア炉ではワークの昇温速度および冷却速度が遅く、そのため搬送経路が長くなり大きな設備となっている。加熱ゾーンと冷却ゾーンとの一体化は困難であり小型化できず、設備コストが高い。
【０００４】
このうち、加熱については誘導加熱を用いることにより装置の小型化と効率化とをはかることができる。特許文献１には円筒形状のワークに対して誘導加熱する装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−６６５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、冷却については、コンベア炉の冷却ゾーン全体に送風または冷却ガス導入をする必要があり、ランニングコストが高く、しかも冷却速度が遅い。
【０００７】
また、特許文献１に記載の装置では、加熱については様々な径のワークに適用可能であるが、冷却はできない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、小型でしかも冷却効率の高い冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、小型でありながら様々な径のワークを冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷却装置は、ワークを冷却する冷却装置であって、冷却フィン群と、前記冷却フィン群に向かって冷媒を送出する冷媒送出手段と、を有し、前記冷却フィン群は、互いに離間して層をなす複数の冷却フィンからなり、前記冷却フィンは、一部が前記ワークの外面に接触し、層方向に貫通する複数の冷媒孔を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記冷媒孔は、層方向に隣接する前記冷却フィンにおいて互いにずれた位置に形成されてもよい。
【００１２】
前記ワークは柱状物であって、前記冷却フィン群は、複数設けられて前記ワークに対して放射状に配置され、前記ワークの柱面の全周を覆い、それぞれ前記外面に対して進退可能に構成され、前記外面に対して接触および離間してもよい。
【００１３】
１の前記冷却フィン群における前記冷却フィンと、隣接する他の前記冷却フィン群における前記冷却フィンとは層方向にずれて積層されており、それぞれが非干渉で前記外面に当接可能であってもよい。
【００１４】
前記冷却フィンの内径側部は、鈍角に屈曲した対称形状であってもよい。
【００１５】
前記冷却フィンの内径側部は、前記外面に合わせた形状であってもよい。
【００１６】
前記冷却フィンの内径側部には、耐熱性柔軟物が設けられていてもよい。
【００１７】
また、本発明にかかる冷却装置は、柱状物のワークを冷却する冷却装置であって、前記ワークに対して放射状に配置され、前記ワークの全周を覆い、それぞれ前記ワークの柱面に対して進退可能に構成され、前記柱面に対して接触および離間する複数の冷却フィン群と、前記冷却フィン群に向かって冷媒を送出する冷媒送出手段と、を有し、前記冷却フィン群は、互いに離間して層をなす複数の冷却フィンからなり、前記冷却フィンは、前記柱状物の軸に対して垂直な板形状であって、内面が前記柱面に接触することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる冷却装置では、冷却フィンが、内面が柱面に接触し、貫通する複数の冷媒孔を備えている。また、１の冷却フィンにおける冷媒孔から噴出した冷媒は、層方向に隣接する他の冷却フィンにおける面に衝突するように構成されていて、衝突噴流となる。したがって、伝熱境界膜槽が非常に薄くなり熱伝導率・冷却効率が高まり、装置の小型化が可能となる。
【００１９】
さらに、本発明にかかる冷却装置では、冷却フィン群は柱面に対して進退可能に構成され、柱面に対して接触および離間することから、様々な径のワークに対して適用可能となり、しかも雰囲気を冷房するのではなく冷却フィンがワークの柱面に接触して伝熱・放熱させることから小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、冷却フィン群がワークから離れた状態の冷却装置の斜視図である。
【図２】図２は、冷却フィン群の断面側面図である。
【図３】図３は、冷却フィンの斜視図である。
【図４】図４は、小さい径のワークに適用した冷却装置を示す図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図５】図５は、大きい径のワークに適用した冷却装置を示す図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる冷却装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明にかかる冷却装置の実施形態である冷却装置１０を示す模式斜視図である。冷却装置１０はワーク（柱状物）１２を冷却する装置である。ワーク１２は円筒状の金属体であり、例えば、モータにおける複数の円盤状の薄板鋼板を積層したロータコアである。ロータコアの中央に形成された孔にシャフトを焼き嵌めにて固定する場合、ロータコアを加熱することにより、ロータコアの中央に形成された孔を拡径した後、この孔にシャフトを挿入し、ロータコアを冷却してロータコアとシャフトとを固定する。このとき、ロータコアは約１３０℃まで加熱された後に冷却される。
【００２３】
冷却装置１０は、８つの冷却フィン群１４と、冷却フィン群１４に向かって冷媒を送出するファン（冷媒送出手段）１６とを有する。ファン１６は、例えばワーク１２と同軸上に設けられ、冷媒は冷却フィン群１４およびワーク１２の端面に向かって送出される。冷媒は空気、冷却ガスまたは冷却液である。冷媒送出手段は例えば１以上のノズルでもよい。冷却フィン群１４はワーク１２に対して放射状に配置され、ワーク１２の柱面１２ａの全周を覆うように配置されている。ワーク１２の柱面１２ａの全周を覆うためには、冷却フィン群１４の数は４以上が適当である。
【００２４】
一方、冷却フィン群１４は数が少なければ機構が簡単になり、数が多ければ後述する内径側部１９ａ（図３参照）によるワーク１２との接触面積が広く確保されるので、条件に応じて４〜１２の範囲で設定するとよい。冷却フィン群１４は図示しない進退機構によりワーク１２の柱面１２ａに対して同期しながら径方向に進退する。このような進退機構によりワーク１２の径が異なる場合にも適用可能である。
【００２５】
冷却フィン群１４は、互いに冷却フィン１８の板厚以上の隙間を設けて離間して層をなす複数枚の冷却フィン１８からなる。冷却フィン１８はワーク１２の軸方向に積層されている。１つの冷却フィン群１４における冷却フィン１８は、例えば５〜８枚だが、ワーク１２の軸方向長さや冷却フィン１８の板厚等の条件によって枚数を増減してよい。冷却フィン１８の枚数が多いと表面積が増えて冷却効果が高まる。
【００２６】
冷却フィン１８は、ワーク１２の軸に対して垂直な板形状であって、層方向（板厚方向）に貫通する多数の冷媒孔２０を備える。冷媒孔２０は適度な間隔で冷却フィン１８のほぼ全域に設けられている。冷却フィン１８は２つの直線部とこれら直線部の間にある内径側部１９ａと外径側部１９ｂとからなる扇形であり、柱面１２ａに近い方向が狭く、遠い方向が広くなっている。なお、内径側部１９ａは２つの直線部から構成されているが、３つ以上の直線部で構成したり、円弧形状であってもよい。また、外径側部１９ｂは円弧形状となっているが、２つ以上の直線部から構成してもよい。冷却フィン群１４および冷却フィン１８は径方向に進退可能であり、内径側部１９ａの一部が柱面１２ａに接触および離間する。
【００２７】
ある冷却フィン群１４における冷却フィン１８と、周方向に隣接する他の冷却フィン群１４における冷却フィン１８とは層方向にずれて積層されており、一部が周方向で重複しながらもそれぞれの冷却フィン群４は互いに非干渉で柱面１２ａに当接可能である。これにより、隣接する冷却フィン群１４同士の周方向の隙間がなくなり、冷媒の漏れが少なく冷却フィン群１４に当たることになる。また、冷却フィン群１４の進退ストロークを長く確保することにより、径寸法が大きく異なるワーク１２に対しても適用可能となる。ある冷却フィン群１４における冷却フィン１８と、周方向に隣接する他の冷却フィン群１４における冷却フィン１８とは互いに層方向で接触していると構造的に安定するとともに熱伝達率が高まり、しかも冷媒の漏れが少なくなって冷媒孔２０を通過しやすくなる。
【００２８】
図２に示すように、冷却フィン１８のうちある層の冷却フィン１８ａにおける冷媒孔２０は、層方向に隣接する他の冷却フィン１８ｂにおける冷媒孔２０とずれた位置に形成されている。冷却フィン１８ａと冷却フィン１８ｂとは交互に配置されている。これにより、一部に矢印で示すように、冷却フィン１８ａの冷媒孔２０から噴出した冷媒は、次の下流側に位置する冷却フィン１８ｂに当たるとき冷媒孔２０のない箇所に当たり、衝突噴流となる。また、この冷却フィン１８ｂの冷媒孔２０から抜けて次の下流側に位置する冷却フィン１８ａに当たるときも冷媒孔２０のない箇所に当たり、同様に衝突噴流となる。このように、積層された冷却フィン１８の各面では衝突噴流により伝熱境界膜槽が非常に薄くなって熱伝導率・冷却効率が高まり、冷却装置１０の小型化が可能となる。冷却フィン１８ａにおける冷媒孔２０と隣接する冷却フィン１８ｂにおける冷媒孔２０とは完全にずれていることが望ましいが、条件によっては一部が重複していても相応の効果が得られる。また、冷媒孔２０から噴出した冷媒は、層方向に隣接する他の冷却フィン１８における面に衝突するように構成されていればよく、条件によっては、例えば冷媒孔２０の貫通方向がある程度斜めになっていてもよい。
【００２９】
図３に示すように、冷却フィン１８は扇形の板材であり、材質としては例えば熱伝導率のよい銅やアルミニウムまたはアルミニウム合金等を用いることができる。冷却フィン１８が形成する扇形の中心角は、例えば５０°であり、周方向に８つ並んだ冷却フィン群１４（つまり８枚の冷却フィン１８）によりワーク１２の柱面１２ａの全周３６０°を十分にカバーできる。すなわち、「扇形の中心角×周方向の冷却フィン１８の枚数≧３６０°」とするのがよい。冷却フィン１８の内径側部１９ａはワーク１２の柱面１２ａに対する当接面であり、鈍角に屈曲した対称形状となっている。内径側部１９ａには耐熱性柔軟物２２が設けられている。耐熱性柔軟物２２は例えばシリコーン材であり、高温のワーク１２に対しても変質することなく、しかも柱面１２ａと冷却フィン１８との接触面積が大きくなって熱伝導率が向上する。また、内径側部１９ａは鈍角に屈曲した形状であることから、様々な径のワーク１２に適用可能である。
【００３０】
なお、用途によりワーク１２の径が一定である場合には、内径側部１９ａはそのワーク１２の柱面１２ａに合わせた円弧面にしてもよい。これにより、接触面積が一層増加して熱伝導率が向上する。さらに、ワーク１２としては筒状体に限らず、例えば角柱でもよい。この場合、内径側部１９ａは屈曲のない平面にするとよい。
【００３１】
冷却装置１０を径の小さいワーク１２に対して適用する場合は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、隣接する冷却フィン群１４同士はやや広い範囲で重なり合いながら内径側部１９ａがワーク１２の柱面１２ａに当接する。また、冷却装置１０を径の大きいワーク１２に対して適用する場合は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、隣接する冷却フィン群１４同士は狭い範囲で重なり合いながら内径側部１９ａがワーク１２の柱面１２ａに当接する。このように冷却装置１０は様々な径のワーク１２に対して適用可能であって、汎用性が高い。なお、図４（ｂ）および図５（ｂ）では、煩雑とならないように冷却フィン群１４は周方向に連続して並ぶ３つだけを図示している。
【００３２】
図４および図５のいずれの場合においても、ワーク１２の柱面１２ａは内径側部１９ａの鈍角屈曲形状と耐熱性柔軟物２２とにより各冷却フィン１８に対して適度に広い面積で接触して伝熱および放熱する。内径側部１９ａの熱は外径側部１９ｂに向かって拡散する。冷却フィン１８は適度に広くしかも枚数が多いことから、いわゆるヒートシンクとして作用してワーク１２を冷却させる。
【００３３】
さらに、冷却装置１０ではファン１６により冷媒が送出され、冷却フィン１８の冷媒孔２０を通過しながら層方向に隣接する冷却フィン１８の面に衝突噴流として当たり、冷却効率が高める。冷媒は、冷却フィン群１４以外にワーク１２の端面や内周面にも当たって冷却を促進する。また、冷却装置１０はワーク１２が配置されている場所の雰囲気を冷却するのではなく、冷却フィン１８に伝熱させて該冷却フィン１８を強制空冷または強制液冷することから、従来技術の冷却ゾーンのような空間は必要なく小型でしかも冷却効率が高い。冷却効率が高いことにより、ワーク１２を急速に冷却することができるとともに、ランニングコストも低減される。
【００３４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  冷却装置
１２  ワーク
１２ａ  柱面
１４  冷却フィン群
１６  ファン
１８，１８ａ，１８ｂ  冷却フィン
１９ａ  内径側部
２０  冷媒孔
２２  耐熱性柔軟物
【図１】
2020010000.tif 000003
【図２】
2020010000.tif 000004
【図３】
2020010000.tif 000005
【図４】
2020010000.tif 000006
【図５】
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