(57)【要約】【課題】順次次工程で使用される被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できるようにすることが可能である。【解決手段】被冷凍物を吊支し、冷凍機で冷却された冷凍用の冷却液が貯留される冷凍槽の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部から、冷却液から前記被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、被冷凍物を冷凍する。【選択図】図４
2004344966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷凍物を吊支し、
冷凍機で冷却された冷凍用の冷却液が貯留される冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部から、前記冷却液から前記被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、前記被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、
前記被冷凍物を冷凍することを特徴とする冷凍方法。
【請求項２】
前記離脱部で被冷凍物を上方へ移動させて離脱させるとともに、
前記浸漬部で前記被冷凍物を下方へ移動させて浸漬させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍方法。
【請求項３】
前記浸漬部から前記離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動する区間を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍方法。
【請求項４】
前記浸漬部から前記離脱部へ前記被冷凍物を間欠的に移動させ、停止中に、浸漬動作と離脱操作を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷凍方法。
【請求項５】
前記浸漬部と前記離脱部を隣接あるいは同一箇所とし、
前記浸漬部から前記離脱部への前記被冷凍物の移動経路をループ状にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の冷凍方法。
【請求項６】
冷凍後被冷凍物の搬出待機部を設け、前記離脱部の吊支部の前記被冷凍物を前記搬出待機部まで移動するとともに、
冷凍前被冷凍物を搬入待機部から前記浸漬部まで移動し、吊支部に前記被冷凍物を支持させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の冷凍方法。
【請求項７】
冷凍機で冷却された冷凍用の冷却液が貯留される冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部に、空装着状態の吊支部を配置させ、
冷凍前被冷凍物を待機させる搬入待機部の被冷凍物を、前記浸漬部の吊支部に装着した後離脱の被冷凍物を前記搬入待機部に移動し、
前記被冷凍物を離脱する離脱部の吊支部を空装着状態とし、
次に被冷凍物を装着動作する前に、空装着状態の吊支部を前記離脱部から前記浸漬部に移動するようにし、
前記搬入待機部を前記搬出待機部と兼用させたことを特徴とする冷凍方法。
【請求項８】
前記離脱部の被冷凍物を前記搬出待機部に移動し、
前記搬入待機部の前記被冷凍物を移動し、搬出で空となった前記吊支部に装着することを特徴とする請求項７に記載の冷凍方法。
【請求項９】
冷凍用の冷却液を冷却する冷凍機と、
冷却された前記冷却液が貯留される冷凍槽と、
被冷凍物を吊支する吊り下げ手段と、
前記冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部から、前記冷却液から前記被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、前記被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させる移動手段とを備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
冷凍用の冷却液を冷却する冷凍機と、冷却された前記冷却液が貯留される冷凍槽とからなり、
前記冷凍槽の上方に被冷凍物を吊支する吊支装置を配置し、
前記吊支装置が複数の吊支部を有し、
前記吊支部が、前記被冷凍物を冷却液への被冷凍物を下方へ移動させる浸漬部と、被冷凍物を冷却液から上方へ移動させて離脱させる離脱部と、前記浸漬部から前記離脱部へ移動可能であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１１】
前記浸漬部から前記離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動する区間を設けたことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の冷凍装置。
【請求項１２】
前記浸漬部から前記離脱部へ前記吊支部が間欠的に移動可能であり、停止中に、浸漬動作と離脱操作を行なうようにしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１０のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１３】
前記浸漬部と前記離脱部を隣接あるいは同一箇所とし、
前記浸漬部から前記離脱部への前記吊支部の移動経路をループ状にしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１４】
前記冷凍槽に隣接した搬入部にある冷凍前被冷凍物を前記浸漬部で移動し、前記吊支部に前記冷凍前被冷凍物を支持させるとともに、
前記離脱部における前記吊支部の冷凍済み被冷凍物を、前記冷凍槽に隣接した搬出部まで移動する搬出装置を配置したことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１５】
前記離脱部における前記吊支部の冷凍済み被冷凍物を、前記冷凍槽に隣接した搬出部まで移動するとともに、
前記離脱部において前記被冷凍物が空となった前記吊支部に、前記冷凍槽に隣接した搬入部にある冷凍前被冷棟物を移動し、前記吊支部に前記冷凍前被冷凍物を支持させる搬出装置を配置したことを特徴とする請求項１４に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍方法及び冷凍装置に関し、例えば、自動二輪車、雪上車、四輪自動車、船舶等のエンジンに用いられ、曲げ部を有する排気管の製造のため、次工程の曲げに先行して素材管内の充填液を凍結する冷凍方法及び冷凍装置、あるいは、気体や液体、粉体等の固形物、さらには固形物が混じった気体や液体あるいは気液混合流体の搬送用管で曲げ部を有するものの製造のため、次工程の曲げに先行して素材管内の充填液を凍結する冷凍方法及び冷凍装置、さらには、次工程で必要な加工を受ける食品を冷凍したり、容器内の液体を容器ごと凍結するのに有効な冷凍方法及び冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、管の冷凍曲げ加工用冷凍装置として、所定本数のワークをセットした台車を冷凍室内に挿入して部屋を閉じ、冷凍初期に液体窒素を噴出して急速冷凍し、循環ファンのモータの発熱を利用して、室内温度を氷の目標温度まで順次上昇させるものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１０８５７号公報（第１頁〜第４頁、図１〜図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように冷凍室内で冷凍され、冷凍が終わったものは、冷凍室から出されて、順次、次工程で利用されるが、次工程で利用されるまで放置される時間に差がでるので、ワーク間で温度が変化し、次工程に影響してしまう。
【０００５】
また、冷凍室内でのワーク位置により、ワーク間に冷凍状況に差がでるので、冷凍室から台車が出された状態で、ワーク間に、温度そのものあるいはワーク内における温度分布に、差がでることから次工程に影響してしまう。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、順次次工程で使用される被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できるようにすることが可能な冷凍方法及び冷凍装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、被冷凍物を吊支し、
冷凍機で冷却された冷凍用の冷却液が貯留される冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部から、前記冷却液から前記被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、前記被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、
前記被冷凍物を冷凍することを特徴とする冷凍方法である。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、被冷凍物を吊支し、冷凍槽の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部から、冷却液から被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、短時間に被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記離脱部で被冷凍物を上方へ移動させて離脱させるとともに、
前記浸漬部で前記被冷凍物を下方へ移動させて浸漬させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍方法である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、離脱部で被冷凍物を上方へ移動させ、被冷凍物を迅速に離脱させることができるとともに、被冷凍物を下方へ移動させ、被冷凍物を迅速かつ均等に浸漬させて冷凍することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記浸漬部から前記離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動する区間を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍方法である。
【００１３】
この請求項３に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動することで、被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記浸漬部から前記離脱部へ前記被冷凍物を間欠的に移動させ、停止中に、浸漬動作と離脱操作を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷凍方法である。
【００１５】
この請求項４に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部へ被冷凍物を間欠的に移動させ、この間欠的移動の停止中を利用して、浸漬動作と離脱操作同一停止に、あるいは複数の停止中に所望の順序で行なうことで、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記浸漬部と前記離脱部を隣接あるいは同一箇所とし、
前記浸漬部から前記離脱部への前記被冷凍物の移動経路をループ状にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の冷凍方法である。
【００１７】
この請求項５に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部への被冷凍物の移動経路がループ状であり、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、冷凍後被冷凍物の搬出待機部を設け、前記離脱部の吊支部の前記被冷凍物を前記搬出待機部まで移動するとともに、
冷凍前被冷凍物を搬入待機部から前記浸漬部まで移動し、吊支部に前記被冷凍物を支持させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の冷凍方法である。
【００１９】
この請求項６に記載の発明によれば、冷凍前被冷凍物を搬入待機部から浸漬部まで移動し、吊支部に被冷凍物を迅速に支持することができ、離脱部の吊支部の被冷凍物を搬出待機部まで迅速に移動することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、冷凍機で冷却された冷凍用の冷却液が貯留される冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部に、空装着状態の吊支部を配置させ、
冷凍前被冷凍物を待機させる搬入待機部の被冷凍物を、前記浸漬部の吊支部に装着した後離脱の被冷凍物を前記搬入待機部に移動し、
前記被冷凍物を離脱する離脱部の吊支部を空装着状態とし、
次に被冷凍物を装着動作する前に、空装着状態の吊支部を前記離脱部から前記浸漬部に移動するようにし、
前記搬入待機部を前記搬出待機部と兼用させたことを特徴とする冷凍方法である。
【００２１】
この請求項７に記載の発明によれば、搬入待機部の被冷凍物を、浸漬部の吊支部に装着した後離脱の被冷凍物を搬入待機部に移動し、被冷凍物を離脱する離脱部の吊支部を空装着状態とし、次に被冷凍物を装着動作する前に、空装着状態の吊支部を離脱部から浸漬部に移動し、連続して効率的に被冷凍物を冷凍することができるとともに、搬入待機部を搬出待機部と兼用させ、小型で、かつ低コストである。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記離脱部の被冷凍物を前記搬出待機部に移動し、
前記搬入待機部の前記被冷凍物を移動し、搬出で空となった前記吊支部に装着することを特徴とする請求項７に記載の冷凍方法である。
【００２３】
この請求項８に記載の発明によれば、離脱部の被冷凍物を搬出待機部に移動し、搬入待機部の被冷凍物を移動し、搬出で空となった吊支部に装着することで、より多くの吊支部に被冷凍物を吊支した状態で冷凍することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、冷凍用の冷却液を冷却する冷凍機と、
冷却された前記冷却液が貯留される冷凍槽と、
被冷凍物を吊支する吊り下げ手段と、
前記冷凍槽の上方から前記冷却液中に浸漬する浸漬部から、前記冷却液から前記被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、前記被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させる移動手段とを備えることを特徴とする冷凍装置である。
【００２５】
この請求項９に記載の発明によれば、被冷凍物を吊支し、冷凍槽の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部から、冷却液から被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、短時間に被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、冷凍用の冷却液を冷却する冷凍機と、冷却された前記冷却液が貯留される冷凍槽とからなり、
前記冷凍槽の上方に被冷凍物を吊支する吊支装置を配置し、
前記吊支装置が複数の吊支部を有し、
前記吊支部が、前記被冷凍物を冷却液への被冷凍物を下方へ移動させる浸漬部と、被冷凍物を冷却液から上方へ移動させて離脱させる離脱部と、前記浸漬部から前記離脱部へ移動可能であることを特徴とする冷凍装置である。
【００２７】
この請求項１０に記載の発明によれば、短時間で、冷凍前の被冷棟物を冷却液に浸漬でき、且つ冷凍後の被冷凍物を冷却液から離脱できて、実質的に被冷凍物を冷却液中に浸漬している時間割合を大きくできるので、十分被冷凍物を冷凍できる。結果として浸漬から離脱までの時間を短くできる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、前記浸漬部から前記離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動する区間を設けたことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の冷凍装置である。
【００２９】
この請求項１１に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動することで、被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、前記浸漬部から前記離脱部へ前記吊支部が間欠的に移動可能であり、停止中に、浸漬動作と離脱操作を行なうようにしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１０のいずれか１項に記載の冷凍装置である。
【００３１】
この請求項１２に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部へ被冷凍物を間欠的に移動させ、この間欠的移動の停止中を利用して、浸漬動作と離脱操作同一停止に、あるいは複数の停止中に所望の順序で行なうことで、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は、前記浸漬部と前記離脱部を隣接あるいは同一箇所とし、
前記浸漬部から前記離脱部への前記吊支部の移動経路をループ状にしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の冷凍装置である。
【００３３】
この請求項１３に記載の発明によれば、浸漬部から離脱部への被冷凍物の移動経路がループ状であり、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は、前記冷凍槽に隣接した搬入部にある冷凍前被冷凍物を前記浸漬部で移動し、前記吊支部に前記冷凍前被冷凍物を支持させるとともに、
前記離脱部における前記吊支部の冷凍済み被冷凍物を、前記冷凍槽に隣接した搬出部まで移動する搬出装置を配置したことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の冷凍装置である。
【００３５】
この請求項１４に記載の発明によれば、冷凍前被冷凍物を搬入待機部から浸漬部まで移動し、吊支部に被冷凍物を迅速に支持することができ、連続して効率的に被冷凍物を冷凍することができる。
【００３６】
請求項１５に記載の発明は、前記離脱部における前記吊支部の冷凍済み被冷凍物を、前記冷凍槽に隣接した搬出部まで移動するとともに、
前記離脱部において前記被冷凍物が空となった前記吊支部に、前記冷凍槽に隣接した搬入部にある冷凍前被冷棟物を移動し、前記吊支部に前記冷凍前被冷凍物を支持させる搬出装置を配置したことを特徴とする請求項１４に記載の冷凍装置である。
【００３７】
この請求項１５に記載の発明によれば、離脱部の被冷凍物を搬出待機部に移動し、搬入待機部の被冷凍物を移動し、搬出で空となった吊支部に装着することで、効率的被冷凍物を移動して冷凍することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の冷凍方法及び冷凍装置の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない、また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語の意義は、これに限定されない。
【００３９】
図１は冷凍装置の全体概略構成図、図２は冷凍装置の全体概略平面図、図３は冷凍槽の概略斜視図、図４は素材管セット時の冷凍槽の平面図、図５は素材管クランプ時の冷凍槽の側面図、図６は素材管上昇時の冷凍槽の側面図、図７は素材管浸漬時の冷凍槽の平面図、図８は素材管浸漬時の冷凍槽の側面図、図９は素材管離脱時の冷凍槽の側面図、図１０は冷凍装置の制御ブロック図、図１１は冷凍槽のタイムチャートである。
［冷凍装置］
この実施の形態の冷凍装置１は、冷凍機２、冷凍槽３、冷却液循環装置４、旋回式ワーク吊支装置５、ワーク搬送装置６からなる。冷凍機２は、冷凍用の冷却液を冷却する。冷凍槽３は、冷却液を所定の液面で貯留し、被冷凍物である素材管８を冷凍する。この冷凍槽３は、分離槽３ａと区画壁３ｂを備え、冷却液が可動堰３ｃの上部をオーバーフローしてスクリーン３ｄ１あるいはさらにスクリーン３ｄ２を通過して分離槽３ａへ供給される。冷却液循環装置４は、循環路４ａ，４ｂと循環ポンプ４ｃとを備え、循環ポンプ４ｃの駆動で循環路４ａ，４ｂを介して冷却液を冷凍機２と冷凍槽３の間で循環させ、冷却液を素材管８を冷凍可能な低温に維持する。
【００４０】
冷却液は例えば成分調整した撥水性（すなわち非水溶性）の液体からなり、例えば−２０℃以下でも液体状態を維持する不凍液で構成する。また、素材管８とは最終的には下記する曲げ部を有する排気管に加工されるものであり、冷凍装置１は後工程の曲げ加工のため素材管８に閉じ込める氷曲げ液を凍結させるために用いられる。
【００４１】
旋回式ワーク吊支装置５は、素材管８を吊支し、冷凍槽３の冷却液に浸漬しつつ旋回移動させる。また、ワーク搬送装置６は、素材管８を旋回式ワーク吊支５に搬送して渡し、冷凍済み素材管８を旋回式ワーク吊支装置５から搬出する。
【００４２】
次に、冷凍機２、冷凍槽３、冷却液循環装置４、旋回式ワーク吊支装置５、ワーク搬送装置６の構成を、詳細に説明する。
＜冷凍機＞
この実施の形態の冷凍機２は、図２に示すように、圧縮機２ａの駆動で冷凍機２の冷媒を放熱用熱交換器２ｂ（クーリングタワーからの水に放熱）、膨張弁２ｃ、吸熱用熱交換器２ｄ、圧縮機２ａと循環させ、吸熱用熱交換器２ｄで冷却液から冷凍機２の冷媒例えばフロン等ヘ熱を移動させて冷却液の温度を下げる。
【００４３】
この吸熱用熱交換器２ｄは、冷却液側表面に冷却液に混入した微小氷（大気中のＨ２Ｏが凍ったもの）が付着すると熱交換性能が低下するが、この霜付き状態の霜を取るのが緊急霜取りであり、時間が経過しても安定した凍結が可能である。
【００４４】
冷却水の循環路には循環ポンプ４ｃの前後にバイパス路４ｄ、４ｅが設けられ、バイパス路４ｅに、大気から吸熱するための大気熱吸熱用熱交換器４ｆが、循環路４ａに開閉弁４ａ１が、循環路４ｂには開閉弁４ｂ１，４ｂ２が配置され、バイパス路４ｅに開閉弁４ｅ１，４ｅ２が配置される。緊急霜取りは、開閉弁４ａ１、４ｂ１、４ｂ２が開とされ、開閉弁４ｄ１、４ｅ１，４ｅ２が開とされて実施される。循環ポンプ４ｃの駆動で冷却液が大気熱吸熱用熱交換器４ｆと吸熱用熱交換器２ｄとの開で循環され、この循環する冷却液で吸熱用熱交換器２ｄの冷却液側表面の微小氷が溶け、循環する冷却液に溶けることなく混じり込む。この循環の間、冷凍槽３の冷却液は循環されることなく徐々に温度上昇するが０℃以下の状態で緊急霜取りは終了する。すなわち、開閉弁４ａ１、４ｂ１、４ｂ２が開とされ、開閉弁４ｄ１、４ｅ１、４ｅ２が閉とされ、循環ポンプ４ｃの駆動で冷却液は吸熱用熱交換器２ｄと冷凍槽３との間で循環され、冷却液中に不溶の水が冷凍槽３に運ばれて直ちに凍結し、冷却液表面に浮上する。この浮上する氷はスクリーン３ｄ１で除去する。スクリーン３ｄ１は、分離槽３ａに設けられているが、これに限定しない。
【００４５】
冷凍糟３の冷却液量と循環途中の冷却液量の比は、例えば５：１程度が好ましいが、これに限定されない。また、流量計で霜取りの要否を点検するが、この場合流量計の流量を見る。吸熱用熱交換器２ｄで霜付きが増大すると、流路抵抗増大し、流量低下する。
＜冷凍槽＞
この実施の形態の冷凍槽３は、ドーナツ状であり、中央部に液排斥部３０を有するようにした構造である。
【００４６】
冷凍槽３は、素材管８の冷却液への浸漬深さを可変とし、素材管８が多種類である場合への対応性を向上させている。例えば、素材管８の冷却液への浸漬深さを可変する構成として、冷凍槽３の冷却液面高さを可変とする構成、冷凍槽３を上下動可能に支持する構成、素材管８の個別の吊支装置を上下動可能あるいは複数の吊支装置で一体的に上下動可能にする構成等がある。冷凍槽３の冷却液面高さ可変とする構成には、例えば、上下動可能な端部の堰、上下方向の位置を設定可能な堰、冷凍槽の中央部のパイプ状の堰、上下動（機械式）可能な堰と注液装置等で構成することができる。
【００４７】
この実施の形態の冷凍槽３では、分離槽３ａとの区画壁３ｂの上部に脱着式の可動堰３ｃを配置し、この可動堰３ｃを交換可能として、冷却液面高さを可変としており、構造が簡単である。
【００４８】
可動堰３ｃの反浴槽側に湿気が氷結して冷却液表面に浮遊する氷（水による）を除去するスクリーン３ｄ１あるいは３ｄ２を配置する。氷と冷却液では熱伝達性に差があり、素材管８の周囲に氷が集まってしまうと、素材管８の冷却液面近傍における凍結不良がおき、必要な長さの冷凍部が得られず、後工程の曲げ加工で曲げ不良を起こす原因となってしまう。また、氷や冷凍槽３の他の浮遊物が冷却液と一緒に冷凍機２へ流れ、吸熱用熱交換器２ｄの熱伝達間に付着すると冷凍機２の冷却性能が低下し、十分に冷却液を冷却できなくなり、素材管８の氷曲げ液の凍結温度が上昇してしまい、曲げ工程で曲げ不良を起こすことになってしまう。スクリーン３ｄ１は、浮遊物除去手段として氷や冷凍槽３の他の浮遊物が冷却液と一緒に冷凍機２へ流れるのを防止できるとともに、スクリーン３ｄ１に氷が集まることで、素材管８の周囲に氷が集まってしまうのを防止できるものである。これにより、素材管８の凍結不良を防止できる。なお、スクリーン３ｄ１のかわりに分離槽３ａの上方を全面に渡って覆うスクリーン３ｄ２としても良い。
【００４９】
また、冷凍機２からの冷却液の戻り口となる吐出口３ｅを、素材管８の浸漬層３ｇの下部に、冷凍機２への冷却液の行き口となる吸い込み口３ｆを分離槽３ａに設けたことで、氷の除去が容易となる構造の採用が可能である。
【００５０】
また、区画壁３ｂの外側の冷却液溜りの分離槽３ａの下部に、冷凍機２への吸い込み口３ｆが設けられ、冷凍槽３の下部に冷凍機２からの吐出口３ｅが設けられ、冷却液溜りである分離槽３ａの液面が低いと分離槽３ａで生成される湿気による氷が、冷却液とともに吸い込み口３ｅから吸われ、吸熱用熱交換器２ｄに到り霜付きの原因となる。冷却液の循環液量を管理し、冷却液溜りの分離槽３ａの液面高さを高くすることで、吸熱用熱交換器２ｄの氷付着を防止できる。
【００５１】
冷凍糟３では、図４に示すように、冷却液が旋回する。この実施の形態では、冷凍機２からの吐出口３ｅが冷凍槽３の平面視において左側下部に、浸漬槽３ｇからの排出口となる可動堰３ｃは右側上部にそれぞ温配置され、冷却液は浸漬槽３ｇの中で左旋回する。一方、素材管を吊るす旋回式ワーク吊支装置５は右旋回するために冷却液の素材管８内での早期の氷結に有利である。
【００５２】
冷凍槽３の吐出口３ｅと吸い込み口３ｆを左右方向で離間したことで、一層確実な旋回が可能である。素材管８の移動方向に対して、吐出口３ｅから可動堰３ｃへの液流が対向するように、吐出口３ｅと吸い込み口３ｆをそれぞれ配置している。この冷却液を比重が１以上の撥水性溶液すなわち非不溶性液で構成し、空気中の湿気での希釈がなく、凍結温度が安定し、時間が経過しても安定した凍結が可能である。また、冷却液の組成が変化しないようにして時間が経過しても安定した凍結が可能である。
【００５３】
冷凍槽３は、図１及び図３に示すように、浸漬槽３ｇ及び分離槽３ａの全体が囲い部材３２で覆われている。このように、浸漬槽３ｇ及び分離槽３ａを覆う囲い部材３２を配置したことで、冷却液の気化による損耗を防止する。囲い部材３２の―部に、素材管８の出し入れ口３２ａと、この出し入れ口３２ａを開閉する扉３５を設け、冷却液の気化が外部に漏れないようにしている。浸漬槽３ｇ及び分離槽３ａを覆う囲い部材３２に排気ダクト３３を接続し、囲い部材３２の内側空間に蒸気排出口３３ａを配した換気装置３４を設け、囲い部材３２の内側空間を換気することで素材管８の出し入れの際、囲い部材３２外側の空気が囲い部材３２の中に進入してもその空気や、素材管８に付着する水分が素材管８から気化して立ち上って蒸気となるが、この蒸気を排気することができる。囲い部材３２の外側の空気は湿り気があり、この水蒸気は囲い部材３２の中で冷却液に触れて凍り、前記した冷凍不良の原因となるが、換気によりこれを防止できる。
【００５４】
＜冷却液循環装置＞
この実施の形態の冷却液循環装置４は、冷凍機２と冷棟槽３の間に、冷却液の循環路４ａ，４ｂを形成し、循環ポンプ４ｃを配置する。
【００５５】
冷凍槽３から素材管８を引き上げる際に、素材管８にエアブローを行い冷却液を冷凍槽３側に落とすようにしている。高価な冷却液が素材管８に付着してワーク搬送装置６で囲い部材３２の外側に運ばれて蒸発してしまうのを少なくする機能と蒸発による環境悪化を防止する役割を有する。エアーは水分による霜の付着を防止するため、−５０度Ｃでも使えるスーパードライヤーを通すことが好ましい。
【００５６】
冷凍槽３から排出された素材管８は、一定時間内に曲げ加工を行わないと温度が上昇し氷の性状が変化しさらには融けて、曲げ加工で品質不良を起こすために、一定時間搬出ステージに放置された素材管８は、タイマーで管理し、オペレータが気付かず、加工してしまうことがないように、警報を行なう。
【００５７】
冷凍機２と冷棟槽３の間の循環路４ａ，４ｂの冷却液配管は、外周に１００ｍｍの断熱材を巻き付けている。
＜旋回式ワーク吊支装置＞
この実施の形態の旋回式ワーク吊支装置５は、冷凍槽３の上方で複数の素材管８を吊支し、これらの素材管８を冷凍槽３の冷却液に浸漬しつつ移動させ、凍結効率、管別の凍結性のばらつきが少ない。この旋回式ワーク吊支装置５は、冷凍槽３の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部Ａから、冷却液から被冷凍物である素材管８を離脱する離脱部Ｂまでの間で、素材管８を吊支し浸漬した状態で移動させる移動手段を構成し、浸漬部Ａから離脱部Ｂまでの間で素材管８を吊支し浸漬した状態で移動させ、短時間に素材管８をできる限り均等に冷凍することができる。
【００５８】
この旋回式ワーク吊支装置５には、吊支装置５０が備えられている。吊支装置５０は、床に支持されるフレーム５ａから回転自在に垂下される中心ポスト５１に円板の板部材５２を水平状に設け、この板部材５２には吊支部５３が円環状に複数個配置され、吊支部５３に素材管８を吊支する。この板部材５２は、フレーム５ａに連結固定される間欠移動シリンダ５４により所定ピッチで間欠的に移動し、この間欠移動速度あるいは停止時間を可変としてもよく、素材管８の多種類への対応性を向上させている。吊支部５３の数の内、実際に浸漬、搬出のための停止期間を設けると共に、移動距離を吊支部の複数個分としても良く、素材管８の多種類への対応性を向上させることができる。
【００５９】
停止期間中は、図４に示すように、各吊支部５３の内側近傍に配置されるピン部材５８に、フレーム５ａに連結固定されるロック装置５９が係合し、板部材５２の周方向の位置決めをしている。これにより、停止期間中における吊支部５３への素材管８の取り付け、吊支部５３からの素材管８の取り外しの各作業性を向上できる。前記する間欠的な移動の際にはロック装置５９が後退し．ピン部材５８への係合が解除される。
【００６０】
このように、冷凍槽３の上方に吊支装置５０を配置し、この吊支装置５０が複数の吊支部５３を有し、吊支部５３が素材管８を冷却液への浸漬部Ａと冷却液からの離脱部Ｂと、浸漬部Ｂから離脱部Ａへ移動可能であり、短時間に被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【００６１】
この吊支部５３には、図５に示すように、メスカプラ５５を備え、このメスカプラ５５に素材管８のカプラ側密栓１３を嵌合する。この嵌合時、メスカプラ５５内の不図示のロック装置がカプラ側密栓１３に係合し、カプラ側密栓１３を介して素材管８を保持する。吊支部５３からの素材管８の取り外しの際メスカプラ５５内のロック装置に作用し、係合を解除するカプラ外し５７が吊支部５３に設けられている。
【００６２】
カプラ側密栓１３がメスカプラ５５嵌合時、図１４（ｂ）に示すカプラ側密栓１３に設けられている連通路２１１ａを閉じ、オス側カプラ部２１５内に設けられるチェック弁２１５ａがメスカプラ５５内の不図示の連通路と前記連通路２１１ａがつながり、素材管８の内部を囲い部材３２で覆われる大気に連通する。エア抜き構造が簡単で、かつ凍結時の体積膨張で素材管８が歪まないようにできる。
【００６３】
この旋回式ワーク吊支装置５には、素材管８の冷却液への浸潰部Ａと、素材管８の冷却液からの離脱部Ｂとがある。この浸潰部Ａと離脱部Ｂとを隣接あるいは同じ位置とし、脱着の作業性が向上する。
【００６４】
浸漬部Ａから離脱部Ｂヘ吊支部５３がロータリー回転し、移動経路をループ状、最大浸漬深さに維持して水平移動する区間を設けて移動可能であり、凍結効率を向上させ、管別の凍結性すなわち素材管８の長手方向の冷凍範囲及び凍結氷の温度のばらつきが少なくなって、素材管８をできる限り均等に冷凍することができる。
【００６５】
浸漬部Ａから離脱部Ｂヘ吊支部５３を間欠的に移動させ、離脱作業時は停止しており、脱着性が向上する。また、離脱部Ｂにおいて、ワーク搬送装置６の着脱シリンダ６４を作動させてカプラ外し５７を移動し、吊支を自由にする。この時、素材管８はワーク搬送装置６で保持し、脱着性が向上し、自動化することができる。
＜ワーク搬送装置＞
この実施の形態のワーク搬送装置６は、図４及び図５の初期位置、図６の上昇中間位置、図７の下降前進位置、図８の挿入位置間を移動して素材管８の着脱を行なう。
【００６６】
このワーク搬送装置６は、前後進シリンダ６０、上下動シリンダ６１、クランプ移動シリンダ６２、クランプ駆動シリンダ６３、着脱シリンダ６４を有している。前後進シリンダ６０の駆動で、上下動シリンダ６１を支持する横ガイド６５を水平方向に前後進させる。上下動シリンダ６１の駆動で、クランプ移動シリンダ６２及びクランプ駆動シリンダ６３を支持する縦ガイド６６を上下動する。クランプ移動シリンダ６２の駆動で、クランプ駆動シリンダ６３が上下動し、このクランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７が素材管８を掴み、あるいは掴みを開放する。着脱シリンダ６４の駆動で、爪部６８により吊支部５３のカプラ外し５７を移動することで素材管８を着脱することができる。
【００６７】
この実施の形態のワーク搬送装置６で素材管８を挿着する場合には、次のように作動する。
【００６８】
図４及び図５の初期位置では、上下動シリンダ６１の駆動で縦ガイド６６が下方へ移動し、クランプ移動シリンダ６２の駆動でクランプ駆動シリンダ６３が下方へ移動し、クランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７が図１４で示す２つの係止溝２１３ｂの内、反オス側カプラ部２１５側の方に係合して素材管８を掴み、このクランプ６７が素材管８を掴んだ状態で上下動シリンダ６１の駆動で縦ガイド６６が上方へ移動し、素材管８を上昇させる。
【００６９】
図６の上昇中間位置では、素材管８の下部が冷凍槽３の冷却液の液面より上方位置まで上昇すると、前後進シリンダ６０の駆動で横ガイド６５を前進させて、素材管８を冷凍槽３の冷却液の液面の上方位置まで移動させる。
【００７０】
図７の下降前進位置では、上下動シリンダ６１の駆動で縦ガイド６６が下方へ移動し、クランプ６７が素材管８を掴んだ状態で素材管８を冷却液に浸漬させる。この浸漬させた状態で前後進シリンダ６０の駆動で横ガイド６５を僅かに前進させて素材管８のカプラ側密栓１３を吊支部５３の下方位置に位置決めする。
【００７１】
図８の挿入位置では、クランプ移動シリンダ６２の駆動で、クランプ駆動シリンダ６３を介しクランプ６７が上方へ移動し、素材管８のカプラ側密栓１３を吊支部５３へ挿入し、吊支部５３のメスカプラ５５にオス側カプラ部２１５が嵌合保持され、素材管８が吊支される。
【００７２】
この実施の形態のワーク搬送装置６で素材管８を取り外す場合には、前記した作動と反対の動作を行なう。但し、クランプ６７が、図１４に示すカプラ側密栓１３の２つの係止溝２１３ｂの内一方に係合し、カプラ側密栓１３を保持した状態で、着脱シリンダ６４が駆動し、つめ部６８によりメスカプラ５５内の不図示のロック装置に連結するカプラ外し５７を移動し、ロック装置をカプラ側密栓１３ヘの係合から解除する。この後クランプ移動シリンダ６２によりクランプ駆動シリンダ６３、クランプ６７を介してカプラ側密栓１３を下降させて素材管８を吊支部５３から取り外す。この後着脱シリンダ６４が駆動し、爪部６８がカプラ外し５７から離脱する。この離脱とほぼ同時に前後進シリンダ６０の駆動で横ガイド６５を僅かに後退させ、さらに上下動シリンダ６１の駆動で縦ガイド６６を所定高さまで上昇させ、引き続いて前後進シリンダ６０の駆動で縦ガイド６５を所定量後退させ、その後、上下動シリンダ６１の駆動で縦ガイド６６を所定量下降させ、この繰り返しで素材管８を次々間欠的に着脱して冷凍作業を自動的に行なう。
【００７３】
このワーク搬送装置６は、離脱部Ｂにおいて、素材管８を保特中に吊支を自由にされた素材管８を下方へ移動させて離脱させるようにし、その後水平手前に移動し、さらに上方に移動する。この上方への移動速度が水平方向への移動速度より速くすることで、作業性が向上する。このように、離脱部Ｂにおいて、素材管８を冷却液中から上方へ移動させて離脱させるようにし、素材管８を迅速に離脱させることができる。
【００７４】
また、浸漬部Ａにおいて、素材管８を下方へ移動させて冷却液中に浸漬させるようにし、吊支装置５０の間欠的な作動の停止中に、浸漬動作と離脱操作を行なうようにしている。このように、浸漬部Ａにおいて、素材管８を下方へ移動させて浸漬させ、被冷凍物を迅速かつ均等に浸漬させて冷凍することができる。また、浸漬部Ａから離脱部Ｂへ素材管８を間欠的に移動させ、この間欠的移動の停止中を利用して、浸漬動作と離脱操作を行なうことで、短時間に素材管８の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【００７５】
また、図４に示す通り、冷凍装置１には冷凍槽３の手前すなわち後方にはワーク保持装置４４０が配置されている。ワーク保持装置４４０は、左右方向に大移動可能とされる第１横ガイド６８ｃ、第１横ガイド６８ｃに対し左右方向に小移動可能に載置される第２横ガイド６８ｄ、第２横ガイド６８ｄに載置固定される搬入セット台６８ａ及び搬出セット台６８ｂ、第１横ガイド６３ｃを左右方向に移動する第１シフトシリンダ６９、及び第１横ガイド６８ｃに載置されて第２横ガイド６８ｄを左右方向に移動する第２シフトシリンダ６９ａからなる。
【００７６】
旋回式ワーク吊支装置５が旋回移動中、すなわちワーク搬送装置６が素材管８の吊支都への着脱繰作をしていない間、搬入セット台６８а及び搬出セット台６８ｂはそれぞれ左方に位置しており、オペレータは、この期間にオペレータセット部Ｃに位置する搬入セット台６８ａに、図１４で示す２つの係止溝２１３ｂの内オス側カプラ部２１５側を嵌め込むことで、素材管８をオス側カプラ部２１５を最上方位置として載置セットし、オペレータ搬出部Ｄに位置する搬出セット台６８ｂに冷凍を終えて載置されている素材管８を次工程のため搬出することができる。
【００７７】
ワーク搬送装置６が素材管８を冷凍槽３へ移動する搬入を開姶する前に第１シフトシリンダ６９が作動し、第１横ガイド６８ｃを右に大移動させるとともに、第２シフトシリンダ６９ａが作動し、第２横ガイド６８ｄを第１横ガイド６８ｃに対し右に小移動させる。これにより、搬入セット台６８ａを搬入待機部Ｅすなわちワーク搬送装置６のクランプ６７が前後進シリンダ６０により前後に移動するクランプ６７の上面視での前後方向移動線上に位置させる。この位置状況の搬入セット台６８ａと搬出セット台６８ｂが図４において想像線で図示される。なお、クランプ６７の上面視での前後方向移動線上に浸漬部Ａ、離脱部Ｂも配置されることになる。なお、搬出時には、第１横ガイド６８ｃを右の位置に保持した状態で第２シフトシリンダ６９ａが作動し、第２横ガイド６８ｄを第１横ガイド６８ｃに対し左小移動させ、図７に示すように搬出セット台６８ｂをクランプ６７の上面視での前後方向移動線上すなわち搬出待機部Ｆに位置させる。
【００７８】
この実施の形態のワーク搬送装置６では、搬入待機部Ｅの素材管８を浸漬部Ａまで移動し吊支部５３に素材管８を支持させ、冷凍後は、離脱部Ｂの吊支部５３の素材管８を搬出待機部Ｆまで移動し、作業性が向上する。
【００７９】
また、浸漬部Ａに空装着状態の吊支部５３を配置させ、搬入待機部Ｅの素材管８を浸漬部Ａの吊支部５３に装着した後、旋回式ワーク吊支装置５を所定角旋回させて素材管８を吊支する吊支部５３を離脱部Ｂに一致させ、離脱部Ｂの素材管８を搬出待機部Ｆに移動し、離脱部Ｂの吊支部５３を空装着状態としている。すなわち離脱部Ｂはそのまま浸漬部Ａに転換される。そして旋回式ワーク保持装置５が停止中に第１横ガイド６８ｃ、第２横ガイド６８ｄをそれぞれ左に移動し、空となった搬入セット台６８ａをオペレータセット部Ｃに、冷凍済み素材管８が搭載された搬出セット台６８ｂをオペレータ搬出部Ｄにそれぞれ位置させ、オペレータによる搬出セット台６８ｂからの冷凍済み素材管８の搬出と、搬入セット台６８ａへの冷凍前の素材管８の搬入セットがされる。セットが完了すると横ガイド６８ｃを右に移動し、冷凍前の素材管８をクランプして冷凍槽３へ浸漬が実施される。これによると、旋回式ワーク保持装置５の移動は、冷凍前の素材管８を冷凍槽３へ浸漬した後、冷凍済みの素材管８の吊支部５３をクランプ６７の上両視での前後方向移動線上に移動するまでの短い時間であり、大部分の時間旋回式ワーク保持装置５は停止している。これにより、素材管８に対して冷却液面が乱れることなく安定した冷凍範囲を持つ冷凍済みの素材管８を得ることができる。
【００８０】
吊支部５３の数の内、実際に浸漬に使用されている吊支部５３の数が少なくとも１箇所少なくなっている。
【００８１】
この実施の形態のワーク搬送装置６では、冷凍前、搬入待機部Ｅの素材管８を浸漬部Ａまで移動し吊支部５３に素材管８を支持させる装置と、冷凍後、離脱部Ｂの吊支部５３の素材管８を搬出待機部Ｆまで移動する装置とを兼用させている。離脱部Ｂと浸漬部Ａを同一位置とし、ワーク搬送装置６をＸ軸ロボッ卜とＺ軸ロボットで形成することができる。
【００８２】
搬入待機部Ｅを搬出待機部Ｆと兼用させるか、ワーク搬送装置６にさらにスカラーあるいはＹ軸ロボット機能を持たせることで、冷凍槽３を作業者床面と同一化することが可能で、設備コストを削減することができる。
【００８３】
なお、ワーク保持装置４４０は、搬入セット台６８ａと搬出セット台６８ｂの一方を廃止し、一つで両方の機能を持たせることができる。この場合は、この実施の形態と同様、旋回式ワーク保持装置５が停止中に第１横ガイド６８ｃを右に移し、先に冷凍前の素材管８をセット台から冷凍槽３へ浸漬し、旋回式ワーク保持装置５を作動させ吊支部５３を１ピッチ分移動させて停止し、冷凍済み素材管８を冷凍槽３からセット台に移動する。その後第１横ガイド６８ｃを左に移動する。オペレータは先にセット台から冷凍済み素材管８を搬出し、その後冷却前の素材管８をセット台に載置するようにする。これによりワーク保持装置４４０を安価にできる。一方、この実施の形態では、オペレータは、セット台からの素材管８の搬出、セット台への素材管８の載置の作業順序は限定されない。さらに、この実施の形態のワーク保持装置４４０を使い、旋回式ワーク保持装置５が停止中に先に搬出セット台６８ｂに冷凍済み素材管８を冷凍槽３から移動し、第１横ガイド６８ｃを右に少し移動させて冷凍前の素材管８が載置されている搬入セット台６８ａから素材管８を冷凍槽３へ浸漬するようにしても良い。第１横ガイド６８ｃを左に移動させて、搬入セット台６８ａと搬出セット台６８ｂをそれぞれ、オペレータセット部Ｃとオペレータ搬出部Ｄに位置させることで、オペレータは、セット台からの素材管８の搬出、セット台への素材管８の載置の作業順序は限定されない。しかも、冷凍済み素材管８の冷凍槽３からの取り出し操作と、冷凍前の素材管８の冷凍槽３への浸漬操作の間に旋回式ワーク保特装置５を駆動させる必要がなく、冷凍槽３からの搬出及び冷凍槽３への搬入のための停止から次の同停止までの時間中、旋回式ワーク保持装置５をゆっくり駆動させることができる。これにより、素材管８に対して冷却液面が乱れることなく安定した冷凍範囲を持つ冷凍済みの素材管８を得ることができる。
＜冷凍装置の制御＞
この実施の形態の冷凍装置１の制御を、図１０に示す。この冷凍装置１は装置全体制御部７０を有し、この装置全体制御部７０には、メモリ７１、警報機７２、表示装置７３が接続されている。
【００８４】
また、装置全体制御部７０には、入力信号が冷凍槽起動釦ＳＷ１、シフトシリンダオートスイッチＳＷ２、上下動シリンダオートスイッチＳＷ３、クランプ移動シリンダオートスイッチＳＷ４、クランプ駆動シリンダオートスイッチＳＷ５、着脱シリンダオートスイッチＳＷ６、前後進シリンダオートスイッチＳＷ７、間欠移動シリンダオートスイッチＳＷ８から入力され、この入力信号に基づき、冷凍槽３に配置される間欠移動シリンダ５４、前後進シリンダ６０、上下動シリンダ６１、クランプ移動シリンダ６２、クランプ駆動シリンダ６３、着脱シリンダ６４、シフトシリンダ６９へ制御信号が出力され、メモリ７１に記録される制御プログラムによって制御される。
【００８５】
この装置全体制御部７０には、冷凍機２からアラーム信号が入力され、警報機７２、表示装置７３に警報が出力される。冷凍機２は、冷凍機制御部９０を有し、この冷凍機制御部９０に入力信号が起動釦ＳＷ１１、自動起動タイマーＳＷ１２、温度センサＳ１、液面センサＳ２から入力される。この温度センサＳ１、液面センサＳ２は、冷凍槽３に配置され、この温度センサＳ１、液面センサＳ２からの入力信号に基づき、循環ポンプ４ｃ、冷凍部９１を駆動する。
【００８６】
このように、冷凍槽３には、冷却液の温度を検知する温度センサＳ１を配置し、この温度センサＳ１の温度検知値が第１の温度以上の場合、冷凍機２で冷却液を冷却し、第１の温度より低い第２の温度以上の場合が冷凍機２による液冷却を停止するように制御し、安定した素材管８の凍結が可能で、素材管８の曲げにおける品質が安定する。
【００８７】
また、冷凍機２と冷凍槽３とは、循環路４ａ，４ｂで連結され、循環ポンプ４ｃを備えて循環路を形成している。この冷凍槽３あるいは戻り路の内少なくとも一方に冷却液の温度を検知する温度センサＳ１を配置している。温度検知値が第１の温度以上の場合、冷凍機２で冷却液を冷却し、第１の温度より低い第２の温度以下の場合が冷凍機２による冷却液の冷却を停止するように制御する。
【００８８】
循環ポンプ４ｃは停止しないようにし、安定した素材管８の凍結が可能で、素材管８の曲げにおける品質が安定する。
【００８９】
冷凍槽３に攪拌装置を配置し、循環ポンプ４ｃが停止すると、攪拌装置を稼働するようにしても良く、安定した素材管８の凍結が可能で、素材管８の曲げにおける品質が安定する。
【００９０】
冷凍槽３の冷却液の管理温度を−３０℃〜−１２０℃の間で設定し、冷凍槽３と冷凍機２の間に冷却液の循環路を形成し、循環路の途中に液量検知センサを配置してもよい。循環路の途中に配置される分離槽３ａの液面高さセンサＳ２０で、液量検知センサを構成してもよい。また、所定時間経過毎に、冷却液を所定量自動的に補充するようにしてもよく、目視で補充、あるいは自動的に補充する。
【００９１】
次に、冷凍槽３の作動を、図１１に基づいて説明する。この実施の形態の冷凍槽３の横スライド部は、大ストロークの横スライドａと、この横スライドａに搭載され小ストロークの横スライドｂからなり、両セット台６８ａ、６８ｂは横スライドｂに搭載される。
【００９２】
搬入セット台６８ａと搬出セット台６８ｂの作動を示し、シフトシリンダ６９の駆動で第１横ガイド６８ｃが移動し、オペレータが冷凍槽３を操作する側から搬入セット台６８ａの移動を横スライドａの左側と右側とし、搬入セット台６８ａの作動をワーク置きＩＮの後退、前進とする。また、搬出セット台６８ｂの移動を横スライドｂの左側と右側とし、搬出セット台６８ｂの作動をワーク置きＯＵＴの後退、前進とする。
【００９３】
ローダー部は、ワーク搬送装置６の作動を示し、オペレータが冷凍槽３を操作する側から前後進シリンダ６０による作動を前後ローダーの奥、中、手前とし、上下動シリンダ６１による作動を上下ローダーの下、上とし、クランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７が素材管８を掴み、あるいは掴みを開放する作動をチャックの開、閉とし、吊支部５３のカプラ外し５７を移動することで素材管８を着脱する作動をカプラ挿入の抜き、入れとし、カプラ外しの戻り、出とする。
【００９４】
回転円盤部は、旋回式ワーク吊支装置５の作動を示し、間欠移動シリンダ５４の作動で板部材５２を所定ピッチで間欠的に移動し、位置決めの戻り、戻り、出とし、ピッチ送りの戻り、出とする。
【００９５】
オペレータは、素材管８を搬入セット台６８ａに挿着し、冷凍した素材管８の完成品を搬出セット台６８ｂから取り、冷凍槽起動釦ＳＷ１を押す。
【００９６】
シフトシリンダ６９の駆動で横スライドが右側へ移動し、前後進シリンダ６０の駆動で前後ローダーが手前側へ前進する。そして、上下動シリンダ６１の駆動で上下ローダーが下降する。
【００９７】
次に、クランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７がチャックを閉じ素材管８を掴む。ワーク置きＩＮである搬入セット台６８ａが後退する。上下動シリンダ６１による作動で上下ローダーが上昇する。前後進シリンダ６０による作動で前後ローダーが中間に位置する。
【００９８】
そして、上下動シリンダ６１による作動で上下ローダーが下降し、前後進シリンダ６０による作動で前後ローダーが僅かに後退して位置決めし、素材管８のカプラ挿入を行ない、クランプ６７がチャックを開きアンクランプとする。
【００９９】
前後進シリンダ６０による作動で前後ローダーを中間位置とする。回転円盤部は、位置決め戻り、そして間欠移動シリンダ５４の作動で円板５２を所定ピッチ送り、位置決め出、ピッチ戻りを行なう。
【０１００】
前後進シリンダ６０による作動で奥側に前後ローダーが後退し、クランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７が冷凍した素材管８の完成品を摘みクランプし、吊支部５３のカプラ外し５７を爪部６８により上方に移動するカプラ外し５７の上昇を行ない、クランプ移動シリンダ６２を駆動してクランプ６７によりカプラ挿入を下降し、次いでカプラ外し５７を下降する。
【０１０１】
そして、上下動シリンダ６１による作動で上下ローダーを中間位置にし、さらにローダーを上昇させて、前後進シリンダ６０による作動で前後ローダーが前進する。
【０１０２】
シフトシリンダ６９の駆動で横スライドｂが左側へ移動し、搬出セット台６８ｂのワーク置きＯＵＴに冷凍した素材管８の完成品をセットし、上下動シリンダ６１の駆動で上下ローダーが下降し、ワーク置きＯＵＴ前進し、クランプ駆動シリンダ６３の駆動でクランプ６７が冷凍した素材管８の完成品を摘みを解除しアンクランプ状態にする。そして、上下動シリンダ６１の駆動で上下ローダーが上昇し、ローダー後退し、シフトシリンダ６９の駆動で横スライドａ，ｂが戻り、搬入セット台６８ａと搬出セット台６８ｂが前進して初期位置に戻る。
【０１０３】
図１２はこの実施の形態の冷凍装置が組み込まれた多重管の製造装置、図１３はこの実施の形態の冷凍方法が用いられる多重管の製造工程、及び図１４はこの実施の形態の冷凍方法で冷凍される多重管の密栓構造をそれぞれ示す図である。［多重管の製造装置］
この実施の形態の多重管の製造装置は、図１２に示すように、作業者が作業する作業エリア４０の周囲に、完成台車４２、パレテーナ４３、リフト４４、圧力注水機１００、密栓注水機２００、泡抜き機３００、冷凍槽４００、冷凍機４０１、曲げ機５００、解凍機６００、開栓機７００、脱水機８００、検査装置９００、ハイドロユニット１０００が配置されている。
【０１０４】
次の曲げ加工の対象となる所定個数の多重管１０３からなる素材管がパレテーナ４３の上に置かれている。リフト４４は、パレテーナ４３を運搬するハンドリフトであり、オペレータは、パレテーナ４３をリフトアップした後に、所望の位置までパレテーナ４３を移動してリフトダウンして載置し、順次素材管を手で持って圧力注水機１００側へ移動する。
【０１０５】
オペレータが素材管を圧力注水機１００、密栓注水機２００、泡抜き機３００、冷凍槽４００、曲げ機５００、解凍機６００、開栓機７００、脱水機８００、検査装置９００と順に移動し、この検査装置９００で曲げ完成品の曲げ状態の検査を行なう。完成台車４２に検査済の曲げ完成品が順次収納され、完成台車４２に所定数の曲げ完成品が収納されると、完成台車４２を保管場所に移動する。
［多重管からなる素材管の冷凍曲げ方法］
この実施の形態の多重管からなる素材管の冷凍曲げ方法は、図１３に示すように、圧力注水工程Ａ１、密栓注水工程Ｂ１、気泡抜き工程Ｃ１、冷凍工程Ｄ１、曲げ工程Ｅ１、栓抜き工程Ｆ１、解凍工程Ｇ１、開栓工程Ｈ１、脱水工程Ｉ１及び検査工程Ｊ１を有し、多重管の各工程間の移動はオペレータが行なうが、移動装置で自動的に移動するようにしてもよい。
【０１０６】
圧力注水工程Ａ１では、少なくとも、内管１０１と外管１０２からなる多重管１０３であり、内管１０１と外管１０２の間に繊維状の充填材１０４を配置した直管（真直、略直）の素材管に氷曲げ液を圧力注水機１００により注水する。この氷曲げ液の注水は、素材管を直立させて内管１の内部にシール２０１を入れ、シール２０１の上方を押捧２０２で押圧してシール２０１を所定位置とし、その後シール２０１を拡張させて内管１０１の内壁との間を水密にし、内管１０１の下方から圧力を掛ける。氷曲げ液は、パンチング孔１０１ａから繊維状の充填材１０４を通り上方へ流れ、空気を押し出して充填材１０４に吸水させることができる。この圧力注水工程Ａ１が充填材配置部への第１注入工程を構成する。
【０１０７】
密栓注水工程Ｂ１では、密栓注水機２００により多重管１０３の一端にカプラ側密栓１３を設け、このカプラ側密栓１３を取り付けた一端側を下側にして多重管１０３を直立させ、他端に開にした状態のクランプ側密栓１４を嵌め合せ、カプラ側密栓１３側から一定量の氷曲げ液を注水する。注水後、クランプ側密栓１４を多重管１０３の一端にシールさせつつ、嵌合固着する閉状態とする。
【０１０８】
気泡抜き工程Ｃ１では、泡抜き機３００の直進フィーダ３０１にクランプ側密栓１４を下にして多重管１０３を直立させて取り付け、カプラ側密栓１３に真空引きカプラ３０２を接続し、直進フィーダ３０１により加振して多重管１０３の充填材配置部のエア抜きを行なう。
【０１０９】
なお、繊維状の充填材１０４の部分にエアが残り易いので、圧力注水工程Ａ１で気泡抜き工程Ｃ１を兼ねさせるようにしても良い。すなわち、内管１０１の下方からの氷曲げ液の注水の圧力を上げるようにするか、真空ポンプにより充填材１０４の上方の空間の圧力を下げるようにして、より確実に気泡抜きができるようにする。
【０１１０】
この密栓注水工程Ｂ１が非配置部への第２注入工程を構成し、圧力注水工程Ａ１である充填材配置部への第１注入工程後、密栓注水工程Ｂ１である非配置部への第２注入工程を実施することで、氷曲げ液を効率的に注入することができる。
【０１１１】
冷凍工程Ｄ１では、多重管１０３のカプラ側密栓１３にエア抜きカプラ１１７を接続し、カプラ側密栓１３をクランプして吊り下げ、多重管１０３を冷凍槽４００に入れ、冷凍機４０１により多重管１０３の内部を凍結させる。この凍結時に凝固に伴う氷曲げ液の体積膨張により押し出されるエアは、エア抜きカプラ１１７から排気される。
【０１１２】
曲げ工程Ｅ１では、多重管１０３からなる凍結した素材管を曲げ機５００により曲げる。
【０１１３】
栓抜き工程Ｆ１では、曲げ完了の多重管１０３のクランプ側密栓１４を栓抜き１１８に掛け、この栓抜き１１８によってクランプ側密栓１４を外す。
【０１１４】
解凍工程Ｇ１では、多重管１０３のカプラ側密栓１３に解凍機６００の注湯プラグ１５１を取り付け、多重管１０３を解凍槽６０１の氷曲げ液と同じ種類の湯に入れ、注湯プラグ１５１から多重管１０３の内部に氷曲げ液と同じ種類の湯を通して解凍する。
【０１１５】
開栓工程Ｈ１では、開栓機７００でカプラ側密栓１３を緩めて外す。
【０１１６】
脱水工程Ｉ１では、脱水機８００で多重管１０３を回転し、遠心分離で繊維状の充填材１０４に染み込んだ氷曲げ液を除去する。
【０１１７】
検査工程Ｊ１では、検査装置９００で多重管１０３の曲げ形状等を確認する。
［多重管の密栓構造］
カプラ側密栓１３は、図１４に示すように、蓋体２１３を回動すると、ねじ部２１３ａが多重管１０３の端部に螺着される。この蓋体２１３には、中空ボルト２１１が挿通され、この中空ボルト２１１に螺着されたナット２１０を回動すると、中空ボルト２１１により押圧板２１２を蓋体２１３側に引き寄せる。この押圧板２１２と蓋体２１３との間でシール２１４を押圧する。この押圧でシール２１４が外方へ広がり多重管１０３の内壁に圧着し、氷曲げ液を密封保持する。この中空ボルト２１１の先端に形成されるオス側カプラ部２１５にはバネで閉とされているチェック弁２１５ａが設けられ、中空ボルト２１１内の通路２１１ａを閉じている。オス側カプラ部２１５にメスカプラ５５が嵌合される時、チェック弁２１５ａがメスカプラ５５により押し開けられ、通路２１１ａとメスカプラ５５内の不図示の通路とがつながり、メスカプラ５５から連通２１１ａを通って氷曲げ液が多重管１０３の内部に注入される。
【０１１８】
この蓋体２１３には、クランプして吊り下げるための係止溝２１３ｂ，２１３ｂが形成されている。
【０１１９】
クランプ側密栓１４は、蓋体２２０に挿通したロッド２２１に回動可能に軸支したカムレバー２２２を押し込むと、カムレバー２２２がカム作用によりロッド２２１を引き、このロッド２２１に設けた押圧板２２３を蓋体２２０側に引き寄せる。この押圧板２２３と蓋体２２０との間でシール２２４を押圧し、この押圧でシール２２４が外方へ広がり多重管１０３の内壁に圧着し、氷曲げ液を密封保持する。
【０１２０】
この実施の形態の冷凍装置１を使用することで、多重管１０３を管別で凍結状態におけるばらつきが少なく、且つ多重管１０３の長手方向の冷凍範囲が所定の値とすることができ、且つ多重管１０３の曲げ部近傍の各位置において、凍結氷の温度を所定の値とすることができる。これにより、後工程の曲げにおいて、凍結氷が安定的に細かくなるので、多重管１０３の曲げ部の外側にひけ、へこみ等による凹凸や、曲げ部の内側に座屈による内側へのくびれ、あるいは外側への膨れによるしわ等が発生しないようにできる。内管１０１と外管１０２と、内管１０１と外管１０２の間に繊維状の吸音材を充填し、内管１０１にパンチング孔１０１ａを多数開けた多重管１０３を、曲げ加工して排気管として使用する場合において、管曲げ部の外観性を向上させることができ、さらに内管１０１が曲げ部において曲げ外側が引けて断面が小さくなることがなく、排気性能すなわち、排気管を内燃機関に用いる場合における出力性能を低下させない効果がある。多重管１０３の替わりに単管の内部に氷曲げ液を充填して冷凍し、曲げる場合も同様に管曲げ部の外観性を向上させ、管内通路を安定した断面形状が連続したものにでき、単管を流体等の搬送用管として使用する場合に、曲げ部における流動抵抗を増大させることがない。
【０１２１】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、被冷凍物を吊支し、冷凍槽の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部から、冷却液から被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、短時間に被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【０１２２】
請求項２に記載の発明では、離脱部で被冷凍物を上方へ移動させ、被冷凍物を迅速に離脱させることができるとともに、被冷凍物を下方へ移動させ、被冷凍物を迅速かつ均等に浸漬させて冷凍することができる。
【０１２３】
請求項３に記載の発明では、浸漬部から離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動することで、被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【０１２４】
請求項４に記載の発明では、浸漬部から離脱部へ被冷凍物を間欠的に移動させ、この間欠的移動の停止中を利用して、浸漬動作と離脱操作同一停止に、あるいは複数の停止中に所望の順序で行なうことで、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【０１２５】
請求項５に記載の発明では、浸漬部から離脱部への被冷凍物の移動経路がループ状であり、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【０１２６】
請求項６に記載の発明では、冷凍前被冷凍物を搬入待機部から浸漬部まで移動し、吊支部に被冷凍物を迅速に支持することができ、離脱部の吊支部の被冷凍物を搬出待機部まで迅速に移動することができる。
【０１２７】
請求項７に記載の発明では、搬入待機部の被冷凍物を、浸漬部の吊支部に装着した後離脱の被冷凍物を搬入待機部に移動し、被冷凍物を離脱する離脱部の吊支部を空装着状態とし、次に被冷凍物を装着動作する前に、空装着状態の吊支部を離脱部から浸漬部に移動し、連続して効率的に被冷凍物を冷凍することができるとともに、搬入待機部を搬出待機部と兼用させ、小型で、かつ低コストである。
【０１２８】
請求項８に記載の発明では、離脱部の被冷凍物を搬出待機部に移動し、搬入待機部の被冷凍物を移動し、搬出で空となった吊支部に装着することで、より多くの吊支部に被冷凍物を吊支した状態で冷凍することができる。
【０１２９】
請求項９に記載の発明では、被冷凍物を吊支し、冷凍槽の上方から冷却液中に浸漬する浸漬部から、冷却液から被冷凍物を離脱する離脱部までの間で、被冷凍物を吊支し浸漬した状態で移動させ、短時間に被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【０１３０】
請求項１０に記載の発明では、単時間で、冷凍前の被冷棟物を冷却液に浸漬でき、且つ冷凍後の被冷凍物を冷却液から離脱できて、実質的に被冷凍物を冷却液中に浸漬している時間割合を大きくできるので．十分被冷凍物を冷凍できる。結果として浸漬から離脱までの時間を短くできる。
【０１３１】
請求項１１に記載の発明では、浸漬部から離脱部の間において、最大浸漬深さに維持して水平移動することで、被冷凍物をできる限り均等に冷凍することができる。
【０１３２】
請求項１２に記載の発明では、浸漬部から離脱部へ被冷凍物を間欠的に移動させ、この間欠的移動の停止中を利用して、浸漬動作と離脱操作同一停止に、あるいは複数の停止中に所望の順序で行なうことで、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【０１３３】
請求項１３に記載の発明では、浸漬部から離脱部への被冷凍物の移動経路がループ状であり、短時間に被冷凍物の冷凍状態をできる限り均等化できる。
【０１３４】
請求項１４に記載の発明では、冷凍前被冷凍物を搬入待機部から浸漬部まで移動し、吊支部に被冷凍物を迅速に支持することができ、連続して効率的に被冷凍物を冷凍することができる。
【０１３５】
請求項１５に記載の発明では、離脱部の被冷凍物を搬出待機部に移動し、搬入待機部の被冷凍物を移動し、搬出で空となった吊支部に装着することで、効率的被冷凍物を移動して冷凍することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍装置の全体概略構成図である。
【図２】冷凍装置の全体概略平面図である。
【図３】冷凍槽の概略斜視図である。
【図４】素材管セット時の冷凍槽の平面図である。
【図５】冷凍槽クランプ時の側面図である。
【図６】素材管上昇時の冷凍槽の側面図である。
【図７】素材管浸漬時の冷凍槽の平面図である。
【図８】素材管浸漬時の冷凍槽の側面図である。
【図９】素材管離脱時の冷凍槽の側面図である。
【図１０】冷凍装置の制御ブロック図である。
【図１１】冷凍槽のタイムチャートである。
【図１２】この実施の形態の冷凍装置が組み込まれた多重管の製造装置を示す図である。
【図１３】この実施の形態の冷凍方法が用いられる多重管の製造工程を示す図である。
【図１４】この実施の形態の冷凍方法で冷凍される多重管の密栓構造を示す図である。
【符号の説明】
１  冷凍装置
２  冷凍機
３  冷凍槽
４  冷却液循環装置
５  旋回式ワーク吊支装置
６  ワーク搬送装置
【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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