(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷気攪拌用送風装置を内部に配置した送風部と、
前記送風装置と連通した内部をマンドレルに被覆した内管ゴムホースが通過する内側金属パイプと、該内側金属パイプの外側に配置された中間金属パイプと、該中間金属パイプと内側金属パイプの間に前記送風部と連通するリング状第１空所を設けると共に、前記中間金属パイプの外側に配置された外側金属パイプと、該外側金属パイプと中間金属パイプの間にリング状第２空所とを有する内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と、
前記内側金属パイプ内に開口し液体窒素を注入するための液体窒素注入手段とを備えたホース冷却装置であって、
前記リング状第２空所の両端を気密に閉塞し脱気することにより真空断熱状態にすると共に、前記冷気攪拌用送風装置から送出され、液体窒素注入手段からの液体窒素で冷却された空気を内側金属パイプ内に流し込み、該内側金属パイプの先端部に設けた冷気リターン孔を通じてリング状第１空所へと誘導し、送風部に戻すことにより、冷気を冷却パイプ部と送風部の間で循環させるように構成したことを特徴とするホース冷却装置。
【請求項２】
前記冷気攪拌用送風装置の周囲に内外二重の鉄板壁を設け、該内側鉄板壁と外側鉄板壁の間の空所を真空断熱状態とした請求項１記載のホース冷却装置。
【請求項３】
前記外側鉄板壁の周囲に断熱材を被覆した請求項２記載のホース冷却装置。
【請求項４】
前記外側金属パイプの外周に断熱材を被覆した請求項１乃至３のいずれか１項記載のホース冷却装置。
【請求項５】
断熱材が硬質発泡ウレタンフォーム又は発泡スチロールである請求項３又は４記載のホース冷却装置。
【請求項６】
内側金属パイプに取付けた温度センサーで、該内側金属パイプ内の冷気の温度を検知し、液体窒素注入手段からの液体窒素の注入量をコントロール可能に構成した請求項１乃至５のいずれか１項記載のホース冷却装置。
【請求項７】
前記冷気攪拌用送風装置の回転軸を延出し、送風部の外部で電動モーターと連結し、該モーターの駆動力を送風装置に伝える構造とした請求項１乃至６のいずれか１項記載のホース冷却装置。
【請求項８】
ゴム又は熱可塑性エラストマーで形成された内管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１層以上の金属繊維で編組されてなる補強層と、該補強層を被覆する外面層とを有するワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを冷却するのに用いられる請求項１乃至７のいずれか１項記載のホース冷却装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項記載のホース冷却装置を用いてワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを冷却することを特徴とするホース冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホース冷却装置及びホース冷却方法に関し、特に内管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１層以上の補強層と、該補強層を被覆する外面層を有するワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを冷却するのに適したホース冷却装置及びホース冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワイヤーブレードホースは、事前にゴム製のマンドレル等の上に被覆した内管ゴムホースの弾性が無くなり、ある程度の表面硬度がでる温度まで冷却し、その上に補強用の金属線を編組し、更に外被ゴムをかぶせた後、加硫することにより製造されている。
【０００３】
このようなワイヤーブレードホースの内管ゴムホースの冷却方法としては、まず、内径５０〜１００ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ程度の金属製のパイプを用意し、その内部に液体窒素を吹き込むことにより氷点下１００℃前後まで冷却し、この冷却された金属パイプの内部を事前に内管ゴムホースを被覆したマンドレルを通過させることによって、内管ゴムホース自体の温度を下げる方法が一般的である。
【０００４】
しかしながら、従来の冷却方式の欠点としては、金属パイプの内側に液体窒素を吹き込むだけであるため、金属パイプを冷やすのに大半のエネルギーが消費されてしまい、かかるエネルギー消費の無駄の大半は金属パイプと外気温度の差（約１００℃）によるものである。この冷熱放射の無駄を減らすため、通常は金属パイプの外側に断熱材を巻き付けているが、硬質発泡ウレタンフォームのような比較的断熱性が高いとされる材料を用いても冷熱エネルギーの半分以上は大気中に失われてしまうという問題がある。
【０００５】
また、従来の冷却方式は、金属パイプの中でほぼ静止した状態の冷たい気体のなかを内管ゴムホースが１〜２ｍ／分のゆっくりとした速度で移動していくだけであるので内管ゴムホース表面付近の空気層は入れ替わることがなく、この内管ゴムホース表面付近の空気層は、そのまま動かない断熱層となってしまい、その結果、金属パイプ内側の冷気から内管ゴムホース表面への熱伝導は極めて効率が悪くなってしまうという問題がある。
【０００６】
一方、液体窒素の代わりに冷凍機にて冷却したマイナス３０℃程度の冷風を内管ゴムホースに直接吹き付ける冷却方式も試みられているが、冷却温度が不十分であり、内管ゴムホースの硬度が十分上がらない上に、この方式では冷凍機運転用に多大の電力を要し、コストアップを招くおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、断熱性及び熱伝導性に優れ、特にワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを効率よく冷却することができるホース冷却装置及びホース冷却方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、下記のホース冷却装置及びホース冷却方法を提供する。
【０００９】
請求項１の発明は、冷気攪拌用送風装置を内部に配置した送風部と、
前記送風装置と連通した内部をマンドレルに被覆した内管ゴムホースが通過する内側金属パイプと、該内側金属パイプの外側に配置された中間金属パイプと、該中間金属パイプと内側金属パイプの間に前記送風部と連通するリング状第１空所を設けると共に、前記中間金属パイプの外側に配置された外側金属パイプと、該外側金属パイプと中間金属パイプの間にリング状第２空所とを有する内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と、
前記内側金属パイプ内に開口し液体窒素を注入するための液体窒素注入手段とを備えたホース冷却装置であって、
前記リング状第２空所の両端を気密に閉塞し脱気することにより真空断熱状態にすると共に、前記冷気攪拌用送風装置から送出され、液体窒素注入手段からの液体窒素で冷却された空気を内側金属パイプ内に流し込み、該内側金属パイプの先端部に設けた冷気リターン孔を通じてリング状第１空所へと誘導し、送風部に戻すことにより、冷気を冷却パイプ部と送風部の間で循環させるように構成したことを特徴とするホース冷却装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記冷気攪拌用送風装置の周囲に内外二重の鉄板壁を設け、該内側鉄板壁と外側鉄板壁の間の空所を真空断熱状態とした請求項１記載のホース冷却装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記外側鉄板壁の周囲に断熱材を被覆した請求項２記載のホース冷却装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、前記外側金属パイプの外周に断熱材を被覆した請求項１乃至３のいずれか１項記載のホース冷却装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、断熱材が硬質発泡ウレタンフォーム又は発泡スチロールである請求項３又は４記載のホース冷却装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、内側金属パイプに取付けた温度センサーで、該内側金属パイプ内の冷気の温度を検知し、液体窒素注入手段からの液体窒素の注入量をコントロール可能に構成した請求項１乃至５のいずれか１項記載のホース冷却装置である。
【００１５】
請求項７の発明は、前記冷気攪拌用送風装置の回転軸を延出し、送風部の外部で電動モーターと連結し、該モーターの駆動力を送風装置に伝える構造とした請求項１乃至６のいずれか１項記載のホース冷却装置である。
【００１６】
請求項８の発明は、ゴム又は熱可塑性エラストマーで形成された内管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１層以上の金属繊維で編組されてなる補強層と、該補強層を被覆する外面層とを有するワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを冷却するのに用いられる請求項１乃至７のいずれか１項記載のホース冷却装置である。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項記載のホース冷却装置を用いてワイヤーブレードホースの内管ゴムホースを冷却することを特徴とするホース冷却方法である。
【００１８】
請求項１の発明によれば、内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と送風部を備え、外側金属パイプと中間金属パイプとの間のリング状第２空所を真空断熱状態とすることにより、外気温度との差が緩和され、冷熱エネルギーが大気中に失われることを効果的に防止できると共に、冷気を冷却パイプ部と送風部との間で循環させることにより、従来の冷却方式に比べて熱伝導性が大幅に向上できると共に、外部への無駄な冷熱の放出も防ぐことができる。
【００１９】
請求項２乃至５の発明によれば、送風部及び冷却パイプ部の周囲を断熱材で被覆することにより、更に断熱効果が向上するものである。
【００２０】
請求項６の発明によれば、温度センサーで常時温度を制御することにより、液体窒素の使用量の大幅な削減が可能となるものである。
【００２１】
請求項７の発明によれば、安価な電動モーターを用いることができるので、コストダウンが図れるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して更に詳しく説明する。
図１は、本発明のホース冷却装置２０の一例を示す概略断面図であり、図２は、図１のａ−ａ線に沿った断面図をそれぞれ示す。
【００２３】
本発明のホース冷却装置２０は、図１に示したように、冷気攪拌用送風装置２を内蔵した送風部１と、内中外の３重構造の金属製パイプ１２，１３，１４を設けてなる冷却パイプ部１０とを備えている。
【００２４】
前記送風部１は、内部に配置された冷気攪拌用送風装置２の周囲に内外二重の鉄板壁を設け、これら内側鉄板壁３と外側鉄板壁４との間の空所５を真空ポンプで脱気して真空断熱状態にすることが好ましい。これにより、断熱効果が更に向上する。
【００２５】
また、内側鉄板壁３の−１００℃の冷熱が機械的構造物のジョイント部を通じて外側鉄板壁４部分まで伝わり、大気の雰囲気温度以下となり、大気中の水分が外側鉄板壁４表面で結露又は結氷するおそれがあるため、図３に示したように、外側鉄板壁４の外側を発泡スチロール、硬質発泡ウレタンホーム等の断熱材７で被覆することが好ましい。なお、内外側鉄板壁３，４の厚み、大きさ、断熱材７の厚みなどは適宜設定することができる。
【００２６】
前記冷気攪拌用送風装置２としては、−１００℃の温度環境に耐える電動モーターは高価であるため、図示を省略しているが、冷気攪拌用送風装置の回転軸を装置の外側にまで延出し、送風部の外部で電動モーターと連結し、該電動モーターの駆動力を送風装置に伝える構造とすることがコストダウンを図る観点から好ましい。
【００２７】
前記３重パイプ構造の冷却パイプ部１０は、冷気攪拌用送風装置２と連通した内部にマンドレルに被覆した内管ゴムホース１１が通過する（図中矢印Ａ方向）内側金属パイプ１２と、該内側金属パイプ１２の外側に配置された中間金属パイプ１３と、該内側金属パイプ１２と中間金属パイプ１３との間に送風部１と連通するリング状第１空所１５を設けると共に、前記中間金属パイプ１３の外側に配置された外側金属パイプ１４と、該外側金属パイプ１４と中間金属パイプ１３の間にリング状第２空所１６を設けてなるものである。
【００２８】
前記冷却パイプ部１０は、一番外側の金属パイプ（外側金属パイプ１４）と、その内側の２番目の金属パイプ（中間金属パイプ１３）の間の空間（リング状第２空所１６）の両端を気密に閉塞し真空ポンプで脱気して真空状態とし、真空断熱効果を持たせている。これにより、従来の硬質発泡ウレタンフォームを被覆した金属パイプを用いた冷却方式に比べて約２倍の断熱性能が得られる。
【００２９】
前記冷却パイプ部１０において、外側金属パイプ１４は大気温度程度、中間金属パイプ１３と内側金属パイプ１２はいずれも−１００℃程度となるため、熱膨張係数によりパイプ長さに差が生じる。この差は冷却装置の製作時にはゼロであり、装置を起動させると絶対のパイプ長さの差となり、この差がパイプに熱応力を与える。この熱応力が冷却装置を起動、停止させる度に負荷のオン及びオフを繰り返すので熱による繰り返し疲労を発生させることになる。この熱疲労は原理上避けられないので、自ずから許容のパイプ長さが決定される。
【００３０】
なお、更に冷却パイプ部１０に断熱効果を発揮させる観点から、図３，４に示したように、外側金属パイプの外周に断熱材１８を被覆することが好ましい。この場合、断熱材としては、特に制限されないが、発泡スチロール、硬質発泡ウレタンホーム等を用いることが好ましい。
【００３１】
図１中６は、内側金属パイプ内に開口し液体窒素を注入するための液体窒素注入手段である。本発明においては、内側金属パイプに取付けた温度センサー（図示せず）により循環する冷気の温度を常時検知しつつ、液体窒素注入手段６からの液体窒素の注入量をコントロール可能に構成することが好ましい。かかる温度制御を行うことにより、従来の単なるパイプ構造の冷気の循環しない冷却方式に比べて、液体窒素の消費量を３０〜４０％減少させることができるものである。
なお、温度センサーの取付け位置は内側金属パイプ１２内に限られず、リング状第１空所１５であっても構わない。
【００３２】
本発明のホース冷却装置２０は、前記冷気攪拌用送風装置２から送出され、液体窒素注入手段６からの液体窒素で冷却された空気（冷気）を内側金属パイプ１２内に流し込み、該内側金属パイプの先端部に設けられた冷気リターン孔１７を通じてリング状第１空所１５に誘導し、送風部１へと循環させるように構成したものである（図１中矢印方向）。これにより、静止状態の冷気に比して熱伝達効率が大幅に向上すると共に、外部への無駄な冷熱の放出を防ぐことができる。
【００３３】
本発明のホース冷却装置は、特に制限されないが、ゴム又は熱可塑性エラストマーで形成された内管ゴムホースと、該内管ゴムホースの外周面に１層以上の金属繊維で編組されてなる補強層と、該補強層を被覆する外面層とを有するワイヤーブレードホースの内管ゴムホースの冷却に好適に用いることができるものであるが、これに制限されるものではない。
【００３４】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内中外の三重パイプ構造の冷却パイプ部と送風部を備え、外側金属パイプと中間金属パイプとの間のリング状第２空所を真空断熱状態とすることにより、外気温度との差が緩和され、冷熱エネルギーが大気中に失われることを効果的に防止できると共に、冷気を冷却パイプ部と送風部との間で循環させることにより、従来の冷却方式に比べて熱伝導性が大幅に向上できると共に、外部への無駄な冷熱の放出も防ぐことができ、特にワイヤーブレードホースの内管ゴムホースの冷却に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホース冷却装置の一例を示す断面概略説明図である。
【図２】図１のａ−ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の別のホース冷却装置の一例を示す断面概略説明図である。
【図４】図３のａ−ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１  送風部
２  冷気攪拌用送風装置
３  内側鉄板壁
４  外側鉄板壁
５  空所
６  液体窒素注入手段
７  断熱材
１０  ホース冷却部
１１  内管ゴムホース
１２  内側金属パイプ
１３  中間金属パイプ
１４  外側金属パイプ
１５  リング状第１空所
１６  リング状第２空所
１７  冷気リターン孔
１８  断熱材
２０  ホース冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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