(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣設された相対的に太い部位と相対的に細い部位とを有する段付きワークの焼入れ方法であって、
前記太い部位と前記細い部位との隣設方向に加熱コイルを相対移動させながら、前記段付きワークの外周を誘導加熱し、
冷却液の噴射方向が可変な冷却ジャケットを前記加熱コイルに後続して前記隣設方向に相対移動させながら、前記段付きワークの外周に冷却液を吹き付けて冷却し、
前記冷却液の噴射方向を、冷却部位が前記太い部位及び前記細い部位である場合と、前記太い部位と前記細い部位との間の段差部である場合とで、前記冷却ジャケットの移動方向で変化させる段付きワークの焼入れ方法。
【請求項２】
請求項１記載の段付きワークの焼入れ方法であって、
前記冷却ジャケットが前記太い部位側から前記細い部位側に向けて移動される場合において、冷却部位が前記段差部である場合の前記冷却液の噴射方向を、冷却部位が前記太い部位及び前記細い部位である場合の噴射方向に比べて、前記冷却ジャケットの移動方向後側に向けて傾ける段付きワークの焼入れ方法。
【請求項３】
請求項１記載の段付きワークの焼入れ方法であって、
前記冷却ジャケットが前記細い部位側から前記太い部位側に向けて移動される場合において、冷却部位が前記段差部である場合の前記冷却液の噴射方向を、冷却部位が前記太い部位及び前記細い部位である場合の噴射方向に比べて、前記冷却ジャケットの移動方向先側に向けて傾ける段付きワークの焼入れ方法。
【請求項４】
ワークが挿通可能な筒状に形成され、挿通されるワークに向けて冷却液を噴射する冷却ジャケットであって、
該冷却ジャケットの内周面の第１環状領域に噴射口が設けられた第１ノズル孔の群と、
該冷却ジャケットの内周面の第２環状領域に噴射口が設けられ、噴射方向が該冷却ジャケットの軸方向に前記第１ノズル孔と異なる第２ノズル孔の群と、
前記第１ノズル孔の群が接続された一つ以上の第１液溜め室と、
前記第２ノズル孔の群が接続され、前記第１液溜め室とは独立に冷却液が供給可能な一つ以上の第２液溜め室と、
を備え、
前記第１環状領域の少なくとも一部と前記第２環状領域の少なくとも一部とが該冷却ジャケットの軸方向に重畳している冷却ジャケット。
【請求項５】
請求項４記載の冷却ジャケットであって、
前記第１環状領域と前記第２環状領域との重畳領域において、前記第１ノズル孔の噴射口が該冷却ジャケットの軸方向に並んでなる第１噴射口列が該冷却ジャケットの周方向に間隔をあけて複数配置され、
前記第２ノズル孔の噴射口が該冷却ジャケットの軸方向に並んでなる第２噴射口列が、隣り合う前記第１噴射口列の間にそれぞれ配置されている冷却ジャケット。
【請求項６】
請求項４記載の冷却ジャケットであって、
前記第１環状領域と前記第２環状領域との重畳領域において、前記第１ノズル孔の噴射口が該冷却ジャケットの軸方向に並び、且つ隣り合う前記第１ノズル孔の噴射口の間に前記第２ノズル孔の噴射口がそれぞれ配置された噴射口列が、周方向に間隔をあけて配置されている冷却ジャケット。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項記載の冷却ジャケットであって、
前記第１ノズル孔の前記第１液溜め室との接続部は、該接続部の開口が設けられた前記第１液溜め室の内面に対して垂直に延びて形成されており、
前記第２ノズル孔の前記第２液溜め室との接続部は、該接続部の開口が設けられた前記第２液溜め室の内面に対して垂直に延びて形成されている冷却ジャケット。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項記載の冷却ジャケットであって、
該冷却ジャケットの内周面の第３環状領域に噴射口が設けられ、噴射方向が該冷却ジャケットの軸方向に前記第１ノズル孔及び前記第２ノズル孔と異なる第３ノズル孔の群と、
前記第３ノズル孔の群が接続され、前記第１液溜め室及び前記第２液溜め室とは独立に冷却液が供給可能な一つ以上の第３液溜め室と、
を備え、
前記第１環状領域の少なくとも一部と前記第３環状領域の少なくとも一部とが該冷却ジャケットの軸方向に重畳している冷却ジャケット。
【請求項９】
請求項４から８のいずれか一項記載の冷却ジャケットであって、
三次元積層造形体の一部材からなる冷却ジャケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段付きワークの焼入れ方法及びこの焼入れ方法に好適に用いられる冷却ジャケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された焼入れ方法は、段付き軸を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルによって加熱された段付き軸に冷却液を吹き付ける冷却ジャケットとを段付き軸の中心軸に沿って移動させながら、段付き軸の各部を連続的に加熱冷却して焼入れするものである。
【０００３】
そして、特許文献１に記載された焼入れ方法では、均一な焼入れ硬さを得るため、径差部（太い部位と細い部位との間にあって凹となる隅部）のうち、冷却液がかかり易い径差部では冷却液の噴射量を減少させ、冷却液がかかり難い径差部では冷却液の噴射量を増加させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４４１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された焼入れ方法では、冷却液がかかり難い径差部では冷却液の噴射量を増加させているが、焼入性を高める効果のある合金元素が少ない鋼材である場合などに、冷却液がかかり難い径差部で冷却速度が不足し、焼入れ硬さにムラが生じる虞があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、段付きワークの焼入れ品質を高めることができる焼入れ方法、及びこの焼入れ方法に好適に用いることができる冷却ジャケットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の焼入れ方法は、隣設された相対的に太い部位と相対的に細い部位とを有する段付きワークの焼入れ方法であって、前記太い部位と前記細い部位との隣設方向に加熱コイルを相対移動させながら、前記段付きワークの外周を誘導加熱し、冷却液の噴射方向が可変な冷却ジャケットを前記加熱コイルに後続して前記隣設方向に相対移動させながら、前記段付きワークの外周に冷却液を吹き付けて冷却し、前記冷却液の噴射方向を、冷却部位が前記太い部位及び前記細い部位である場合と、前記太い部位と前記細い部位との間の段差部である場合とで、前記冷却ジャケットの移動方向で変化させる。
【０００８】
本発明の一態様の冷却ジャケットは、ワークが挿通可能な筒状に形成され、挿通されるワークに向けて冷却液を噴射する冷却ジャケットであって、該冷却ジャケットの内周面の第１環状領域に噴射口が設けられた第１ノズル孔の群と、該冷却ジャケットの内周面の第２環状領域に噴射口が設けられ、噴射方向が該冷却ジャケットの軸方向に前記第１ノズル孔と異なる第２ノズル孔の群と、前記第１ノズル孔の群が接続された一つ以上の第１液溜め室と、前記第２ノズル孔の群が接続され、前記第１液溜め室とは独立に冷却液が供給可能な一つ以上の第２液溜め室と、を備え、前記第１環状領域の少なくとも一部と前記第２環状領域の少なくとも一部とが該冷却ジャケットの軸方向に重畳している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、段付きワークの焼入れ品質を高めることができる焼入れ方法、及びこの焼入れ方法に好適に用いることができる冷却ジャケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、段付きワークの焼入れ方法の一例の模式図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための、段付きワークの焼入れ方法の他の例の模式図である。
【図３】本発明の実施形態を説明するための、段付きワークの焼入れ方法の他の例の模式図である。
【図４】本発明の実施形態を説明するための、段付きワークの焼入れ方法の他の例の模式図である。
【図５】本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの一例の斜視図である。
【図６】図５の冷却ジャケットを構成する第１モジュールの斜視図である。
【図７】図５の冷却ジャケットを構成する第２モジュールの斜視図である。
【図８】図５の冷却ジャケットを図１に示した段付きワークの焼入れ方法に適用した例の模式図である。
【図９】図１１の冷却ジャケットの変形例の斜視図である。
【図１０】図９の冷却ジャケットを図３に示した段付きワークの焼入れ方法に適用した例の模式図である。
【図１１】本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの他の例の斜視図である。
【図１２】図１１におけるXII-XII線断面図である。
【図１３】図１１におけるXIII-XIII線断面図である。
【図１４】本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの他の例の斜視図である。
【図１５】図１４におけるXV-XV線断面図である。
【図１６】図１４におけるXVI-XVI線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本実施形態を説明するための、焼入れ方法の一例の模式図である。
【００１２】
段付きワーク１Ａは、断面円形状の軸材であって、軸方向に互いに隣設された相対的に太い部位１ａと、相対的に細い部位１ｂとを有し、太い部位１ａと細い部位１ｂとの間には、太い部位１ａから細い部位１ｂに向かって次第に縮径する段差部１ｃが設けられている。
【００１３】
段付きワーク１Ａの焼入れでは、段付きワーク１Ａが挿通可能な環状に形成された加熱コイル２を用い、加熱コイル２を段付きワーク１Ａの軸方向に相対移動させながら、加熱コイル２に高周波の電力を供給して段付きワーク１Ａの外周を段付きワーク１Ａの軸方向の全長に亘って誘導加熱する。
【００１４】
そして、段付きワーク１Ａが挿通可能な筒状に形成され、且つ冷却液の噴射方向が可変な冷却ジャケット３を用い、冷却ジャケット３を加熱コイル２に後続して段付きワーク１Ａの軸方向に相対移動させながら、段付きワーク１Ａの外周に冷却液を吹き付けて段付きワーク１Ａを冷却する。
【００１５】
なお、段付きワーク１Ａの加熱及び冷却において、加熱ムラや冷却ムラを抑制する観点から、段付きワーク１Ａの中心軸まわりに段付きワーク１Ａを回転させるようにしてもよい。
【００１６】
以上の段付きワーク１Ａの焼入れにおいて、冷却ジャケット３から噴射される冷却液の噴射方向を、冷却部位が段付きワーク１Ａの太い部位１ａ及び細い部位１ｂである場合と、段差部１ｃである場合とで、冷却ジャケット３の移動方向で変化させる。
【００１７】
図１に示す例では、加熱コイル２及び冷却ジャケット３は、段付きワーク１Ａの太い部位１ａ側から細い部位１ｂ側に向けて移動されている。この場合に、冷却部位が段差部１ｃである場合の冷却液の噴射方向を、冷却部位が太い部位１ａ及び細い部位１ｂである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向後側に向けて傾ける。
【００１８】
図示の例では、段付きワーク１Ａの太い部位１ａ及び細い部位１ｂが冷却部位である場合、つまりは、冷却ジャケット３が太い部位１ａや細い部位１ｂに重なっている場合に、冷却液の噴射方向は段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直とされており、段付きワーク１Ａの中心軸と略平行な太い部位１ａや細い部位１ｂの表面に対して冷却液が略垂直に吹き付けられている。
【００１９】
一方、冷却部位が段付きワーク１Ａの段差部１ｃである場合、即ち冷却ジャケット３が段差部１ｃに重なっている場合に、冷却液の噴射方向は段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直な方向から冷却ジャケット３の移動方向後側にあたる太い部位１ａ側に向けて傾けられている。
【００２０】
段差部１ｃの表面は段付きワーク１Ａの中心軸に対して勾配を有し、冷却ジャケット３の移動方向先側にあたる細い部位１ｂ側に向いている。冷却液が段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直な方向から太い部位１ａ側に向けて傾いて噴射されることにより、段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直に噴射される場合に比べて、冷却液が段差部１ｃの表面に対してより正面から吹き付けられる。
【００２１】
これにより、段差部１ｃの表面の冷却速度を、冷却液が略垂直に吹き付けられる太い部位１ａや細い部位１ｂの表面の冷却速度と同程度に高めることができ、段付きワーク１Ａの焼入れ硬さにムラが生じることを抑制することができる。また、段差部１ｃの表面に吹き付けられた冷却液が冷却ジャケット３の移動方向先側で加熱コイル２によって加熱されている細い部位１ｂ側に流れて細い部位１ｂの温度が下がることを防止することもできる。
【００２２】
図２は、図１の焼入れ方法の変形例を示す。
【００２３】
図２に示す例では、加熱コイル２及び冷却ジャケット３は、段付きワーク１Ａの細い部位１ｂ側から太い部位１ａ側に向けて移動されている。この場合に、冷却部位が段差部１ｃである場合の冷却液の噴射方向を、冷却部位が太い部位１ａ及び細い部位１ｂである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向先側にあたる太い部位１ａ側に向けて傾ける。
【００２４】
段差部１ｃの表面は段付きワーク１Ａの中心軸に対して勾配を有し、冷却ジャケット３の移動方向後側にあたる細い部位１ｂ側に向いている。冷却液が段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直な方向から太い部位１ａ側に向けて傾いて噴射されることにより、段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直に噴射される場合に比べて、冷却液が段差部１ｃの表面に対してより正面から吹き付けられる。
【００２５】
なお、冷却ジャケット３から噴射された冷却液による段差部１ｃの表面の冷却と並行して、冷却ジャケット３の移動方向先側では加熱コイル２による太い部位１ａの加熱が行われている。そこで、冷却ジャケット３から噴射された冷却液の最先側の流束が、冷却ジャケット３の移動に伴って段差部１ｃを超える前に冷却液の噴射方向を段付きワーク１Ａの中心軸に対して略垂直に切り替えることが好ましい。これにより、冷却液が太い部位１ａに及ぶことを防止することができる。
【００２６】
以上の焼入れ方法は、段差部を複数有する段付きワークに対しても適用可能である。
【００２７】
図３に示す段付きワーク１Ｂでは、相対的に太い部位１ａ、相対的に細い部位１ｂ、相対的に太い部位１ｃが軸方向にこの順に隣設されており、加熱コイル２及び冷却ジャケット３は、段付きワーク１Ｂの一方の太い部位１ａ側から他方の太い部位１ｃ側に向けて移動されている。
【００２８】
冷却部位が太い部位１ａと細い部位１ｂとの間の段差部１ｄである場合に、冷却ジャケット３は太い部位１ａ側から細い部位１ｂ側に向け移動されるので、冷却液の噴射方向を、冷却部位が太い部位１ａ及び細い部位１ｂである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向後側にあたる太い部位１ａ側に向けて傾ければよい。
【００２９】
また、冷却部位が細い部位１ｂと太い部位１ｃとの間の段差部１ｅである場合に、冷却ジャケット３は細い部位１ｂ側から太い部位１ｃ側に向け移動されるので、冷却液の噴射方向を、冷却部位が細い部位１ｂ及び太い部位１ｃである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向先側にあたる太い部位１ｃ側に向けて傾ければよい。
【００３０】
図４に示す段付きワーク１Ｃでは、相対的に細い部位１ａ、相対的に太い部位１ｂ、相対的に細い部位１ｃが軸方向にこの順に隣設されており、加熱コイル２及び冷却ジャケット３は、段付きワーク１Ｃの一方の細い部位１ａ側から他方の細い部位１ｃ側に向けて移動されている。
【００３１】
冷却部位が細い部位１ａと太い部位１ｂとの間の段差部１ｄである場合に、冷却ジャケット３は細い部位１ａ側から太い部位１ｂ側に向け移動されるので、冷却液の噴射方向を、冷却部位が細い部位１ａ及び太い部位１ｂである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向先側にあたる太い部位１ｂ側に向けて傾ければよい。
【００３２】
また、冷却部位が太い部位１ｂと細い部位１ｃとの間の段差部１ｅである場合に、冷却ジャケット３は太い部位１ｂ側から細い部位１ｃ側に向け移動されるので、冷却液の噴射方向を、冷却部位が太い部位１ｂ及び細い部位１ｃである場合の噴射方向に比べて、冷却ジャケット３の移動方向後側にあたる太い部位１ｂ側に向けて傾ければよい。
【００３３】
図５から図７は、本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの一例を示す。
【００３４】
冷却ジャケット３０Ａは、扇形状に形成された複数の第１モジュール３１と複数の第２モジュール３２とが円周方向に交互に並べられ、隣り合う第１モジュール３１と第２モジュール３２とが互いに接合されることにより、全体として円筒状に形成されている。
【００３５】
第１モジュール３１は、扇形状に形成された本体ブロック３４と、蓋部材３５とで構成されている。
【００３６】
本体ブロック３４の外径部には凹部４０が設けられている。蓋部材３５は凹部４０の開口部に接合され、蓋部材３５によって塞がれた凹部４０は第１液溜め室４２として構成される。蓋部材３５には冷却液の供給孔３５ａが形成されており、第１液溜め室４２には、図示しない冷却液供給部から蓋部材３５の供給孔３５ａを通して冷却液が供給される。
【００３７】
本体ブロック３４の内径部には、冷却液を噴射する複数の第１ノズル孔４５が設けられている。第１ノズル孔４５の噴射口４５ａは本体ブロック３４の内周面に設けられ、複数の噴射口４５ａが軸方向に並んでなる第１噴射口列Ｌ１が周方向に間隔をあけて複列（図示の例では六列）に配置されている。第１ノズル孔４５は、本体ブロック３４の内径部を貫通して形成され、凹部４０（第１液溜め室４２）に接続されている。
【００３８】
第１ノズル孔４５は、本体ブロック３４の径方向と平行に延びており、第１ノズル孔４５の噴射方向は本体ブロック３４の中心軸に略直交している。
【００３９】
第２モジュール３２もまた、扇形状に形成された本体ブロック３６と、蓋部材３７とで構成されている。
【００４０】
本体ブロック３６の外径部には凹部４１が設けられている。蓋部材３７は凹部４１の開口部に接合され、蓋部材３７によって塞がれた凹部４１は第２液溜め室４３として構成される。蓋部材３７には冷却液の供給孔３７ａが形成されており、第２液溜め室４３には、図示しない冷却液供給部から蓋部材３７の供給孔３７ａを通して冷却液が供給される。
【００４１】
本体ブロック３６の内径部には、冷却液を噴射する複数の第２ノズル孔４６が設けられている。第２ノズル孔４６の噴射口４６ａは本体ブロック３６の内周面に設けられ、複数の噴射口４６ａが軸方向に並んでなる第２噴射口列Ｌ２が周方向に間隔をあけて複列（図示の例では六列）に配置されている。第２ノズル孔４６は、本体ブロック３６の内径部を貫通して形成され、凹部４１（第２液溜め室４３）に接続されている。
【００４２】
第２ノズル孔４６は、本体ブロック３６の径方向に対して本体ブロックの軸方向一方側に向けて斜めに延びており、第２ノズル孔４６の噴射方向は、本体ブロック３６の軸方向一方側に向けられ、本体ブロック３６の中心軸に斜交している。
【００４３】
上記の第１モジュール３１と第２モジュール３２とが円周方向に交互に並べられ、隣り合う第１モジュール３１と第２モジュール３２とが互いに接合されてなる冷却ジャケット３０Ａの内周面には、複数列（図示の例では六列）を一組とする第１噴射口列Ｌ１の組と、複数列（図示の例では六列）を一組とする第２噴射口列Ｌ２の組と、が周方向に交互に配置されている。
【００４４】
そして、冷却ジャケット３０Ａの内周面において、全ての第２ノズル孔４６の噴射口４６ａを包含する第２環状領域３０ｂは、全ての第１ノズル孔４５の噴射口４５ａを包含する第１環状領域３０ａに対し、第２ノズル孔４６の噴射方向が向けられている冷却ジャケット３０Ａの軸方向一方側とは反対側に偏倚しており、第１環状領域３０ａの一部と第２環状領域３０ｂの一部とが重畳している。なお、第１環状領域３０ａと第２環状領域３０ｂとは一致していてもよい。
【００４５】
図８は、図１に示した段付きワーク１Ａの焼入れ方法への冷却ジャケット３０Ａの適用例を示す。
【００４６】
冷却ジャケット３０Ａは、第２ノズル孔４６の噴射口４６ａが設けられた内周面の第２環状領域３０ｂ（図５参照）を移動方向先側に配置し、第１ノズル孔４５の噴射口４５ａが設けられた第１環状領域３０ａ（図５参照）を移動方向後側に配置して、段付きワーク１Ａの太い部位１ａ側から細い部位１ｂ側に向けて移動される。また、段付きワーク１Ａは中心軸まわりに回転される。
【００４７】
冷却部位が段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂである場合に、第１液溜め室４２に冷却液が供給され、第１ノズル孔４５から冷却液が噴射される。噴射方向が冷却ジャケット３０Ａの中心軸に略直交している第１ノズル孔４５から噴射された冷却液は、太い部位１ａや細い部位１ｂの表面に略垂直に吹き付けられる。
【００４８】
冷却部位が段付きワーク１Ａの段差部１ｃである場合に、第２液溜め室４３に冷却液が供給され、第２ノズル孔４６から冷却液が噴射される。噴射方向が冷却ジャケット３０Ａの移動方向後側に向けられて冷却ジャケット３０Ａの中心軸に斜交している第２ノズル孔４６から噴射された冷却液は、冷却ジャケット３０Ａの移動方向先側に向いている段差部１ｃの表面に対して概ね正面から吹き付けられる。
【００４９】
そして、本例では、第１ノズル孔４５の噴射口４５ａが設けられた第１環状領域３０ａの一部と、第２ノズル孔４６の噴射口４６ａが設けられた第２環状領域３０ｂの一部とが重畳していることにより、両領域が重畳せずに隣り合って配置される場合に比べて第１環状領域３０ａと加熱コイル２との間の距離Ｄが短縮されている。これにより、第１ノズル孔４５から噴射された冷却液によって冷却される段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂにおいて、加熱コイル２によって加熱されてから冷却されるまでの時間を短縮することができ、焼入れ品質を高めることができる。
【００５０】
図９は、冷却ジャケット３０Ａの変形例を示す。
【００５１】
冷却ジャケット３０Ｂは、噴射方向が第２ノズル孔４６とは反対の軸方向一方側に向けられて冷却ジャケット３０Ｂの中心軸に斜交する複数の第３ノズル孔４７、及びこれらの第３ノズル孔４７が接続された第３液溜め室４４を有する第３モジュール３３が加えられ、第１モジュール３１と第２モジュール３２と第３モジュール３３とが円周方向に順に並べられ、隣り合うモジュール同士が接合されて構成されたものである。冷却ジャケット３０Ｂの内周面において、全ての第３ノズル孔４７の噴射口４７ａを包含する第３環状領域３０ｃの少なくとも一部は、全ての第１ノズル孔４５の噴射口４５ａを包含する第１環状領域３０ａの少なくとも一部に重畳している。
【００５２】
このように構成された冷却ジャケット３０Ｂは、図３に示した段付きワーク１Ｂや図４に示した段付きワーク１Ｃのように、複数の段差部を有し、これらの段差部の表面が軸方向一方側と他方側とで異なる方向に向けられている段付きワークの焼入れに用いることができる。
【００５３】
図１０は、図３に示した段付きワーク１Ｂの焼入れ方法への冷却ジャケット３０Ｂの適用例を示す。
【００５４】
図１０に示す例では、冷却ジャケット３０Ｂは、第２ノズル孔４６の噴射口４６ａが設けられた冷却ジャケット４０Ｂの内周面の第２環状領域３０ｂ（図９参照）を移動方向先側に配置し、第３ノズル孔４７の噴射口４７ａが設けられた冷却ジャケット３０Ｂの内周面の第３環状領域３０ｃ（図９参照）を移動方向後側に配置して、段付きワーク１Ｂの一方の太い部位１ａ側から他方の太い部位１ｃ側に向けて移動される。
【００５５】
冷却部位が太い部位１ａと細い部位１ｂとの間の段差部１ｄである場合に、第２液溜め室４３に冷却液が供給され、第２ノズル孔４６から冷却液が噴射される。噴射方向が、冷却ジャケット３０Ｂの軸方向下側、即ち冷却ジャケット３０Ｂの移動方向後側に向けられて冷却ジャケット３０Ｂの中心軸に斜交している第２ノズル孔４６から噴射された冷却液は、冷却ジャケット３０Ｂの移動方向先側に向いている段差部１ｄの表面に対して概ね正面から吹き付けられる。
【００５６】
冷却部位が細い部位１ｂと太い部位１ｃとの間の段差部１ｅである場合に、第３液溜め室４４に冷却液が供給され、第３ノズル孔４７から冷却液が噴射される。噴射方向が、冷却ジャケット３０Ｂの軸方向上側、即ち冷却ジャケット３０Ｂの移動方向先側に向けられて冷却ジャケット３０Ｂの中心軸に斜交している第３ノズル孔４７から噴射された冷却液は、冷却ジャケット３０Ｂの移動方向後側に向いている段差部１ｅの表面に対して概ね正面から吹き付けられる。
【００５７】
図１１から図１３は、本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの他の例を示す。
【００５８】
冷却ジャケット５０は、円筒状に形成された一つの部材で構成されている。
【００５９】
冷却ジャケット５０の内径部には、噴射方向が冷却ジャケット５０の中心軸に略直交する複数の第１ノズル孔５１と、噴射方向が冷却ジャケット５０の中心軸に斜交する複数の第２ノズル孔５２とが設けられている。
【００６０】
そして、冷却ジャケット５０の内周面には、第１ノズル孔５１の噴射口５１ａが軸方向に並んでなる第１噴射口列Ｌ１と、第２ノズル孔５２の噴射口５２ａが軸方向に並んでなる第２噴射口列Ｌ２とが周方向に一列おきに交互に配置されている。
【００６１】
冷却ジャケット５０の内周面において、全ての第２ノズル孔５２の噴射口５２ａを包含する第２環状領域５０ｂは、全ての第１ノズル孔５１の噴射口５１ａを包含する第１環状領域５０ａに対し、第２ノズル孔５２の噴射方向が向けられている冷却ジャケット５０の軸方向一方側とは反対側に偏倚しており、第１環状領域５０ａの一部と第２環状領域５０ｂの一部とが重畳している。なお、第１環状領域５０ａと第２環状領域５０ｂとは一致していてもよい。
【００６２】
また、冷却ジャケット５０の外径部には、第１ノズル孔５１が接続された第１液溜め室５４と、第２ノズル孔５２が接続された第２液溜め室５５とが設けられている。第１液溜め室５４は、主室６０と、主室６０に接続された複数の副室６１とで構成されており、第２液溜め室５５もまた、主室６２と、主室６２に接続された複数の副室６３とで構成されている。
【００６３】
第１液溜め室５４の主室６０及び第２液溜め室５５の主室６２は、それぞれ円環状に形成されており、冷却ジャケット５０の軸方向に並んで設けられている。第１液溜め室５４の主室６０には一つ以上の冷却液の供給孔６０ａが形成されており、図示しない冷却液供給部から供給孔６０ａを通して冷却液が供給される。第２液溜め室５５の主室６２にも一つ以上の冷却液の供給孔６２ａが形成されており、図示しない冷却液供給部から供給孔６２ａを通して第１液溜め室５４の主室６０とは独立に冷却液が供給される。
【００６４】
第１液溜め室５４の副室６１は、第１噴射口列Ｌ１毎に設けられており、第１噴射口列Ｌ１に沿って延び、第１噴射口列Ｌ１を構成する複数の第１ノズル孔５１がそれぞれ接続されている。第１液溜め室５４の主室６０に供給された冷却液は、副室６１それぞれに流入し、副室６１を経て第１ノズル孔５１から噴射される。
【００６５】
第２液溜め室５５の副室６３もまた、第２噴射口列Ｌ２毎に設けられており、第２噴射口列Ｌ２に沿って延び、第２噴射口列Ｌ２を構成する複数の第２ノズル孔５２がそれぞれ接続されている。第２液溜め室５５の主室６２に供給された冷却液は、副室６３それぞれに流入し、副室６３を経て第２ノズル孔５２から噴射される。
【００６６】
ここで、噴射方向が冷却ジャケット５０の中心軸に斜交する第２ノズル孔５２の噴射口５２ａに連なる先端部５２ｂは、冷却ジャケット５０の径方向に対して冷却ジャケット５０の軸方向下側に向けて斜めに延びているのに対し、第２ノズル孔５２の副室６３との接続部５２ｃは、先端部５２ｂとの間に屈曲部５２ｄを介在させて冷却ジャケット５０の径方向と平行に延びており、接続部５２ｃは、接続部５２ｃの開口が設けられた副室６３の内面に対して略垂直となっている。接続部５２ｃが副室６３の内面に対して略垂直であることより第２ノズル孔５２から噴射される冷却液の乱れが抑制される。
【００６７】
第２ノズル孔５２の副室６３との接続部が副室６３の内面に対して傾いている場合に、接続部に流れ込む冷却液の流れが不均一となり、接続部の内周面近傍の冷却液の流速に分布が生じ、この流速分布によって接続部を流れる冷却液に比較的大きな圧力分布が生じる。そして、この圧力分布によってキャビテーションが発生し、第２ノズル孔５２から噴射される冷却液の流れに乱れが生じるものと考えられる。
【００６８】
なお、冷却ジャケット５０の径方向と平行に延びる第１ノズル孔５１の副室６１との接続部もまた、接続部の開口が設けられた副室６１の内面に対して略垂直となっており、第１ノズル孔６１から噴射される冷却液の乱れが抑制される。
【００６９】
第１液溜め室５４及び第２液溜め室５５を内部に有し、複数のノズル孔が形成され、特に屈曲部が設けられた複数の第２ノズル孔５２が形成された、一部材からなる冷却ジャケット５０は、いわゆる三次元プリンターを用いて作製される三次元積層造形体で構成することができ、冷却ジャケット５０の三次元形状を任意の一方向（例えば軸方向）に垂直な多数の断層に分解し、樹脂や金属粉末などの造形材料を各層の断面形状に成形して一層ずつ積み上げていくことにより作製される。
【００７０】
冷却ジャケット５０を、上述した冷却ジャケット３０Ａと同様に、図１に示した段付きワーク１Ａの焼入れ方法に適用した場合に、冷却部位が段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂである場合には第１ノズル孔５１から冷却液が噴射され、冷却部位が段差部１ｃである場合には第２ノズル孔５２から冷却液が噴射される。
【００７１】
冷却ジャケット５０によれば、上述した冷却ジャケット３０Ａと同様に、第１ノズル孔５１の噴射口５１ａが設けられた第１環状領域５０ａの一部と、第２ノズル孔５２の噴射口５２ａが設けられた第２環状領域５０ｂの一部とが重畳していることにより、両領域が重畳せずに隣り合って配置される場合に比べて第１環状領域５０ａと加熱コイル２との間の距離が短縮される。これにより、第１ノズル孔５１から噴射された冷却液によって冷却される段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂにおいて、加熱コイル２によって加熱されてから冷却されるまでの時間を短縮することができ、焼入れ品質を高めることができる。
【００７２】
さらに冷却ジャケット５０によれば、第１ノズル孔５１の噴射口５１ａが軸方向に並んでなる第１噴射口列Ｌ１と、第２ノズル孔５２の噴射口５２ａが軸方向に並んでなる第２噴射口列Ｌ２とが、第１環状領域５０ａと第２環状領域５０ｂとの重畳領域において一列おきに交互に配置されており、複数列を一組とする第１噴射口列Ｌ１の組と、複数列を一組とする第２噴射口列Ｌ２の組と、が交互に配置されている上述した冷却ジャケット３０Ａと比べて、第１ノズル孔５１及び第２ノズル孔５２それぞれが冷却ジャケット５０の周方向に均一に分散して配置される。これにより、段付きワーク１Ａの周方向に冷却ムラが生じることを抑制することができ、焼入れ品質を高めることができる。
【００７３】
なお、図示は省略するが、噴射方向が第２ノズル孔５２とは反対の軸方向一方側に向けられて冷却ジャケット５０の中心軸に斜交する複数の第３ノズル孔、及びこれらの第３ノズル孔が接続された第３液溜め室を冷却ジャケット５０に加え、第１ノズル孔５１の噴射口５１ａが軸方向に並んでなる第１噴射口列Ｌ１と、第２ノズル孔５２の噴射口５２ａが軸方向に並んでなる第２噴射口列Ｌ２と、第３ノズル孔の噴射口が軸方向に並んでなる第３噴射口列と、を順に繰り返し配置するようにしてもよい。このように構成された冷却ジャケットは、図３に示した段付きワーク１Ｂや図４に示した段付きワーク１Ｃのように、複数の段差部を有し、これらの段差部の表面が軸方向一方側と他方側とで異なる方向に向けられている段付きワークの焼入れに好適に用いることができる。
【００７４】
図１４から図１６は、本発明の実施形態を説明するための、冷却ジャケットの他の例を示す。
【００７５】
冷却ジャケット７０は、上述した冷却ジャケット５０と同様に、円筒状に形成された一つの部材で構成されている。
【００７６】
冷却ジャケット７０の内径部には、噴射方向が冷却ジャケット７０の中心軸に略直交する複数の第１ノズル孔７１と、噴射方向が冷却ジャケット７０の中心軸に斜交する複数の第２ノズル孔７２とが設けられている。
【００７７】
そして、冷却ジャケット７０の内周面には、第１ノズル孔７１の噴射口７１ａと、第２ノズル孔７２の噴射口７２ａとが軸方向に交互に並んでなる噴射口列Ｌが周方向に間隔をあけて複数配置されている。
【００７８】
一つの噴射口列Ｌを構成する複数の第１ノズル孔７１及び複数の第２ノズル孔７２のうち、第２ノズル孔７２は、冷却ジャケット７０の中心軸及び噴射口列Ｌを含む面Ｓ１上に形成されており、第１ノズル孔７１は、噴射口７１ａに連なる先端部を除き、隣り合う噴射口列Ｌを含む面Ｓ１，Ｓ１の間の面Ｓ２上に形成されている。なお、第１ノズル孔７１が面Ｓ１上に形成され、第２ノズル孔７２が、噴射口７２ａに連なる先端部を除き、面Ｓ２上に形成されていてもよい。
【００７９】
冷却ジャケット７０の内周面において、全ての第２ノズル孔７２の噴射口７２ａを包含する第２環状領域７０ｂは、全ての第１ノズル孔７１の噴射口７１ａを包含する第１環状領域７０ａに対し、第２ノズル孔７２の噴射方向が向けられている冷却ジャケット７０の軸方向一方側とは反対側に偏倚しており、第１環状領域７０ａの一部と第２環状領域７０ｂの一部とが重畳している。なお、第１環状領域７０ａと第２環状領域７０ｂとは一致していてもよい。
【００８０】
また、冷却ジャケット７０の外径部には、第１ノズル孔７１が接続された第１液溜め室７４と、第２ノズル孔７２が接続された第２液溜め室７５とが設けられている。第１液溜め室７４及び第２液溜め室７５は、それぞれ円環状に形成されており、冷却ジャケット７０の軸方向に並んで設けられている。第１液溜め室７４及び第２液溜め室７５には、図示しない冷却液供給部から互いに独立に冷却液が供給される。
【００８１】
冷却ジャケット７０を、上述した冷却ジャケット３０Ａや冷却ジャケット５０と同様に、図１に示した段付きワーク１Ａの焼入れ方法に適用した場合に、冷却部位が段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂである場合には第１ノズル孔７１から冷却液が噴射され、冷却部位が段差部１ｃである場合には第２ノズル孔７２から冷却液が噴射される。
【００８２】
本例においても、第１ノズル孔７１の第１液溜め室７４との接続部は、接続部の開口が設けられた第１液溜め室７４の内面に対して略垂直となっており、第１ノズル孔７１から噴射される冷却液の乱れが抑制される。同様に、第２ノズル孔７２の第２液溜め室７５との接続部もまた、接続部の開口が設けられた第２液溜め室７５の内面に対して略垂直となっており、第２ノズル孔７２から噴射される冷却液の乱れが抑制される。
【００８３】
冷却ジャケット７０によれば、上述した冷却ジャケット３０Ａや冷却ジャケット５０と同様に、第１ノズル孔７１の噴射口７１ａが設けられた第１環状領域７０ａの一部と、第２ノズル孔７２の噴射口７２ａが設けられた第２環状領域７０ｂの一部とが重畳していることにより、両領域が重畳せずに隣り合って配置される場合に比べて第１環状領域７０ａと加熱コイル２との間の距離が短縮される。これにより、第１ノズル孔７１から噴射された冷却液によって冷却される段付きワーク１Ａの太い部位１ａや細い部位１ｂにおいて、加熱コイル２によって加熱されてから冷却されるまでの時間を短縮することができ、焼入れ品質を高めることができる。
【００８４】
さらに冷却ジャケット７０によれば、第１ノズル孔７１の噴射口７１ａと、第２ノズル孔７２の噴射口７２ａとが、第１環状領域７０ａと第２環状領域７０ｂとの重畳領域において軸方向に交互に並んでなる噴射口列Ｌが周方向に間隔をあけて複数配置されており、第１ノズル孔５１の噴射口５１ａが軸方向に並んでなる第１噴射口列Ｌ１と、第２ノズル孔５２の噴射口５２ａが軸方向に並んでなる第２噴射口列Ｌ２と、が周方向に交互に配置されている上述した冷却ジャケット５０と比べて、第１ノズル孔７１及び第２ノズル孔７２それぞれが冷却ジャケット７０の周方向に均一且つ密に分散して配置される。これにより、段付きワーク１Ａの周方向に冷却ムラが生じることを一層抑制することができ、焼入れ品質を高めることができる。
【００８５】
なお、図示は省略するが、噴射方向が第２ノズル孔７２とは反対の軸方向一方側に向けられて冷却ジャケット７０の中心軸に斜交する複数の第３ノズル孔、及びこれらの第３ノズル孔が接続された第３液溜め室を冷却ジャケット７０に加え、第１ノズル孔７１の噴射口７１ａと、第２ノズル孔７２の噴射口７２ａと、第３ノズル孔の噴射口とを順に繰り返し並べてなる噴射口列を、周方向に間隔をあけて複列に配置するようにしてもよい。このように構成された冷却ジャケットは、図３に示した段付きワーク１Ｂや図４に示した段付きワーク１Ｃのように、複数の段差部を有し、これらの段差部の表面が軸方向一方側と他方側とで異なる方向に向けられている段付きワークの焼入れに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ   段付きワーク
１ａ   太い部位
１ｂ   細い部位
１ｃ   段差部
２     加熱コイル
３     冷却ジャケット
３０Ａ 冷却ジャケット
３０ａ 第１環状領域
３０ｂ 第２環状領域
３０ｃ 第３環状領域
４２   第１液溜め室
４３   第２液溜め室
４４   第３液溜め室
４５   第１ノズル孔
４５ａ 噴射口
４６   第２ノズル孔
４６ａ 噴射口
４７   第３ノズル孔
４７ａ 噴射口
５０   冷却ジャケット
５０ａ 第１環状領域
５０ｂ 第２環状領域
５１   第１ノズル孔
５１ａ 噴射口
５２   第２ノズル孔
５２ａ 噴射口
５４   第１液溜め室
５５   第２液溜め室
７０   冷却ジャケット
７０ａ 第１環状領域
７０ｂ 第２環状領域
７１   第１ノズル孔
７１ａ 噴射口
７２   第２ノズル孔
７２ａ 噴射口
７４   第１液溜め室
７５   第２液溜め室
Ｌ     噴射口列
Ｌ１   第１噴射口列
Ｌ２   第２噴射口列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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