冷却装置及多室型热处理装置的制作方法

本发明涉及冷却装置及多室型热处理装置。

本申请基于2014年5月29日在日本申请的特愿2014－111545号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术：

在下述专利文献1中，公开了冷却室和3个加热室经由中间输送室连接的多室型热处理装置。在该多室型热处理装置中，构成为：在中间输送室的上侧设置3个的加热室，并且在中间输送室的下侧设置冷却室，中间输送室内的被处理物通过升降装置从冷却室的上侧被搬入到该冷却室内，再从冷却室排出。进而，在该多室型热处理装置中，相对于被搬入至冷却室的中央的被处理物，从设置在该被处理物侧方的多个部位的喷嘴喷射冷却介质(喷雾)，由此利用冷却介质的雾(mi st)进行冷却(喷雾冷却)。在上述各喷嘴中，经由集流管从冷却介质泵供给冷却介质。

此外，在下述专利文献2中，公开有具备能够喷射冷却介质的喷嘴的淬火装置；在下述专利文献3中，公开有具备冷却介质的喷出机构的热处理炉；在下述专利文献4中，公开有气水冷却装置的水集流管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2014－051695号公报

专利文献2：日本国特开昭58－141323号公报

专利文献3：日本国特开平7－90356号公报

专利文献4：日本国特开2004－315920号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1的多室型热处理装置中，难以从多个喷嘴相对于被处理物喷射均匀的量的冷却介质，由此存在难以均匀地对被处理物的各处冷却的情况。在通过加热室对被处理物的加热和冷却室对被处理物的冷却而对被处理物实施所希望的热处理的热处理装置中，被处理物的冷却中的不均匀性是不能忽视并且极其重要的技术问题。

本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供一种能够实现比以往更均匀的喷雾冷却的冷却装置及多室型热处理装置。

用于解决上述技术问题的方案

为了实现上述目的，本发明的第1方案的冷却装置，至少具备：多个冷却喷嘴，配置在容纳于冷却室的内部的被处理物的周围，朝向该被处理物喷雾冷却介质；集流管，与所述多个冷却喷嘴连通；冷却泵，向该集流管供给冷却介质。多个冷却喷嘴被分为多个组。此外，与多个冷却喷嘴的各组的每组对应地设置集流管。

根据本发明的第2方案，在上述第1方案的冷却装置中，多个冷却喷嘴在被处理物的横向上被分为2个以上的组。

此外，根据本发明的第3方案，在上述第1或第2方案的冷却装置中，在被处理物的侧方，多个冷却喷嘴在上下方向上设置为多层。

此外，根据本发明的第4方案，在上述第3方案的冷却装置中，多个冷却喷嘴中的最上层的冷却喷嘴配置在比被处理物的上端更高的位置、并且配置为比其他层的冷却喷嘴更靠近冷却室的内侧。

此外，根据本发明的第5方案，在上述第1～第4中的任一方案的冷却装置中，集流管设置在被处理物的周围，并且形成为该集流管与多个冷却喷嘴的距离为等距离。

本发明的第6方案的多室型热处理装置，具备加热被处理物的加热装置和上述第1～第5中的任一方案的冷却装置。

发明效果

根据本发明，因为集流管与多个冷却喷嘴的各组中的每组对应地设置，所以与使用单一的集流管向多个冷却喷嘴供给冷却介质的情况相比较，能够抑制由集流管的压损引起的各冷却喷嘴中的冷却介质的喷射量的不均匀。因此，根据本发明，能够比以往更均匀地相对于被处理物喷射冷却介质，因此能够实现比以往更均匀的喷雾冷却。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的冷却装置及多室型热处理装置的整体构成的第1纵剖视图。

图2是示出本发明的一实施方式的冷却装置及多室型热处理装置的整体构成的第2纵剖视图。

图3是示出本发明的一实施方式的冷却装置的整体构成的纵剖视图。

图4是图2中的Ⅳ-Ⅳ线剖视图。

图5是图2中的Ⅴ-Ⅴ线剖视图。

图6是图2中的Ⅵ-Ⅵ线剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的多室型热处理装置100是使冷却装置R、中间输送装置H以及2个的加热装置K1、K2合体的装置。另外，虽然实际的多室型热处理装置具备3个加热装置，但因为在图1中示出了包含冷却装置R的中心轴线(在垂直方向上延伸的中心轴线)的纵剖面，所以第3个加热装置没有被示出。即，多室型热处理装置100具备冷却装置R、中间输送装置H以及3个加热装置(包含加热装置K1、K2)。

如图1～图6所示，冷却装置R是冷却处理被处理物X的装置，具备：冷却腔1、多个冷却喷嘴2、多个喷雾集流管3(集流管)、冷却泵4、冷却排水管5(冷却水排出管)、冷却水槽6、冷却循环管7(冷却水循环管)以及多个搅拌喷嘴8等等。另外，在图1中省略了冷却循环管7的图示。

冷却腔1是纵型圆筒形的容器(中心轴线为垂直方向的容器)，内部空间为冷却室RS。该冷却腔1的上部连接有中间输送装置H，在冷却腔1中形成有使冷却室RS与中间输送装置H的内部空间(输送室HS)连通的开口1a。在冷却室RS中，被处理物X(被冷却物)经由该开口1a从输送室HS被搬入/搬出。

如图1～图3所示，多个冷却喷嘴2被离散配置(配置在多个位置上)在容纳于冷却室RS内的被处理物X的周围。多个冷却喷嘴2以朝向被处理物X喷雾(喷射)冷却介质的方式构成。更具体地说，多个冷却喷嘴2以如下的方式被离散配置：在被处理物X的周围，在垂直方向上设有多层(具体地为5层)并且在冷却腔1(冷却室RS)的圆周方向上隔开了一定间隔的状态下，将被处理物X作为整体包围并且和被处理物X的距离为大致等距离。上述“多层”表示若干个的冷却喷嘴2被分别设置在垂直方向上不同高度的位置(区域)。此外，本实施方式的多个冷却喷嘴2被设置在被处理物X的侧方。该“侧方”并不限定于与被处理物X的侧面对置的区域，而是表示在水平方向上与被处理物X相邻的区域(在水平方向上与被处理物X的配置位置不同的区域)，该区域也可以包含比被处理物X的上端高的位置以及比被处理物X下端低的位置。

此外，多个冷却喷嘴2被分为多个组。多个冷却喷嘴2在被处理物X的横向(水平方向)上被分为2个以上的组。虽然在各组中包含规定数量的冷却喷嘴2，但各组包含的冷却喷嘴2的数量可以相互相同，也可以不同。即，多个冷却喷嘴2在冷却室RS的垂直方向上的每一层被分为组，此外，在冷却腔1(冷却室RS)的圆周方向上也被分为多个组。如图3～图4所示，在这样的多个组(喷嘴组)中，单独地设置有喷雾集流管3。即，对应于多个冷却喷嘴2的各组来设置喷雾集流管3。

更具体地说，如图4所示，全部的冷却喷嘴2中属于最上层的多个冷却喷嘴2被分为2个喷嘴组，在各个喷嘴组中单独地设置有喷雾集流管3。另一方面，如图5所示，属于最下层以及中间的3层的各层的多个冷却喷嘴2被分为3个喷嘴组，各个喷嘴组单独地设置有喷雾集流管3。这样的各个喷嘴组的各冷却喷嘴2，其喷嘴轴(冷却介质的喷射轴)的方向被调节为朝向被处理物X，朝向被处理物X喷雾经由喷雾集流管3从冷却泵4供给的冷却介质。

此外，如图1或图3所示，全部的冷却喷嘴2中属于最上层的多个冷却喷嘴2在垂直方向上被配置在比被处理物X的上端更高的位置。另一方面，属于最下层的多个冷却喷嘴2被配置在与被处理物X的下端大致相同的高度。进而，属于最上层的多个冷却喷嘴2被配置在比其他层的冷却喷嘴2更靠内侧(冷却室RS的内侧)，即比其他层的冷却喷嘴2更远离冷却腔1的内表面。换言之，最上层的多个冷却喷嘴2被配置在比其他层的冷却喷嘴2更接近在冷却腔1(冷却室RS)的垂直方向上延伸的中心轴线的位置。

上述冷却介质是比在热处理的冷却用中一般使用的冷却油的粘性更低的液体，例如是水。上述冷却喷嘴2的喷射孔形状设定为水等的冷却介质在规定的喷雾角下成为均匀且恒定粒径的液滴。此外，如图1～图5所示，各冷却喷嘴2的喷雾角以及相互相邻的冷却喷嘴2的间隔被设定为：从冷却喷嘴2喷出的液滴中，位于冷却腔1的外周侧的液滴与从邻接的冷却喷嘴2喷出的外周侧的液滴交叉或者碰撞。换言之，各冷却喷嘴2的喷雾角以及相互邻接的冷却喷嘴2的间隔被设定为：分别从邻接的喷嘴被喷射的液滴在到达被处理物X前相互交叉或碰撞。

即，这样的多个冷却喷嘴2利用冷却介质的液滴的集合体、即冷却介质的喷雾(冷却介质喷雾)整体地包围被处理物X而朝向被处理物X喷雾冷却介质。上述冷却介质喷雾优选是通过均匀的粒径且均匀的浓度的液滴形成在被处理物X的周围。

本实施方式的冷却装置R使用这样的冷却介质来冷却被处理物X，即喷雾冷却被处理物X。另外，该冷却装置R中的冷却温度或冷却时间等的冷却条件根据被处理物X中的热处理的目的或被处理物X的材质等被适当地设定。

多个喷雾集流管3是与多个冷却喷嘴2连通的管道，与上述喷嘴组对应地设置。即，多个喷雾集流管3与上述喷嘴组对应，在上下方向上设置有多层(5层)并且在冷却腔1(冷却室RS)的圆周方向上设置有多个(2个或者3个)。各喷雾集流管3被设置在被处理物X的周围。

此外，如图4或图5所示，各喷雾集流管3以各喷雾集流管3与各冷却喷嘴2的距离为等距离的方式沿着冷却腔1的内表面被形状设定为圆弧状，在其圆周方向上以一定间隔安装有冷却喷嘴2。换言之，喷雾集流管3和被设置在该处的多个冷却喷嘴2构成为：该喷雾集流管3与多个冷却喷嘴2的喷射孔之间的距离大致相等。这样的多个喷雾集流管3相对于冷却介质的压损(压力损失)在各冷却喷嘴2中大致均等，因此相对于各冷却喷嘴2分配大致均等的量的冷却介质。

冷却装置R除了使用上述的冷却介质喷雾的被处理物X的喷雾冷却之外，还能够进行使被处理物X浸渍在冷却介质中的冷却(浸渍冷却)。该浸渍冷却通过从多个搅拌喷嘴8供给的冷却介质使冷却腔1内的被处理物X处于浸渍状态而冷却。即，上述冷却泵4的排出口处设置有切换阀(图示省略)，冷却泵4相对于上述多个喷雾集流管3或者多个搅拌喷嘴8择一地供给冷却介质。另外，该冷却泵4优选是选定冷却介质的排出压力的时间变动少的泵。若在冷却喷嘴2的喷射工作中能够以必要的压力向喷雾集流管3供给冷却介质，则冷却泵4也可以是任何的结构(离心泵、轴流泵、活塞泵等)。

冷却排水管5是使冷却腔1的下部和冷却水槽6连通的管道，在中间部位上设置有排水阀(图示省略)。冷却水槽6是储存从冷却腔1经由上述冷却排水管5或者冷却循环管7排出的冷却介质的液体容器。如图3所示，冷却循环管7是使冷却腔1的上部和冷却水槽6的上部连通的管道。该冷却循环管7是用于使在上述浸渍冷却时从冷却腔1中溢流的冷却介质返回冷却水槽6的管道。如图3或图6所示，多个搅拌喷嘴8被离散配置(配置在多个位置)在冷却腔1的下部，通过在浸渍冷却时朝向上方喷射冷却介质向冷却腔1内供给冷却介质，并且在冷却腔1内被冷却介质填满后搅拌该冷却介质。

中间输送装置H具备：输送腔10；冷却室载置台11；冷却室升降台12；冷却室升降缸13；一对输送导轨14；一对推进缸15、16；加热室升降台17以及加热室升降缸18等等。输送腔10是设置在冷却装置R与各加热装置K1、K2之间的容器，内部空间为输送室HS。被处理物X在被容纳在筐等的容器(收纳容器)内的状态下，通过中间输送装置H外部的输送装置从搬入/搬出口(图示省略)被搬入至输送腔10内。另外，被处理物X也可以不被容纳在收纳容器中而被搬入至输送腔10内。

冷却室载置台11是在冷却装置R内冷却被处理物X时承载被处理物X的支承台,优选是以被处理物X的底部广泛地露出的方式支承被处理物X。该冷却室载置台11被设置在冷却室升降台12上。冷却室升降台12是支承冷却室载置台11的支承台、即经由冷却室载置台11支承被处理物X的支承台，被固定在冷却室升降缸13的活动杆13a的前端。

冷却室升降缸13是使上述冷却室升降台12上下运动(升降)的致动器。即，冷却室升降缸13以及上述冷却室升降台12是冷却装置R的专用输送装置，将载置在冷却室载置台11上的被处理物X从输送室HS输送至冷却室RS，并且从冷却室RS输送至输送室HS。

一对输送导轨14铺设为在输送腔10内的底板部沿水平方向延伸。这些输送导轨14是在冷却装置R和加热装置K1之间输送被处理物X时的引导部件(导向部件)。推进缸15是朝向加热装置K1输送输送腔10内的被处理物X时，推压被处理物X的致动器。推进缸16是将被处理物X从加热装置K1输送至冷却装置R时，推压被处理物X的致动器。

即，一对输送导轨14以及推进缸15、16是在加热装置K1与冷却装置R之间输送被处理物X的专用输送装置。另外，虽然图1中示出了一对输送导轨14以及推进缸15、16，但实际的中间输送装置H具备合计3对的2个输送导轨14以及推进缸15、16。即，2个输送导轨14以及推进缸15、16不仅被设置用于加热装置K1，也被设置用于加热装置K2以及未图示的第3加热装置。

加热室升降台17是将被处理物X从中间输送装置H输送至加热装置K1时载置被处理物X的支承台。即，被处理物X被上述推进缸15向图1的右方向推压，由此被输送至加热室升降台17的正上方。加热室升降缸18是使上述加热室升降台17上的被处理物X上下运动(升降)的致动器。即，加热室升降台17以及加热室升降缸18是加热装置K1的专用输送装置，将被载置在加热室升降台17上的被处理物X从输送室HS输送至加热装置K1的内部(加热室KS)，并且从加热室KS输送至输送室HS。

之后，因为各加热装置K1、K2(以及第3加热装置)具有基本上相同的构成，所以以下作为代表，对加热装置K1的构成进行说明。加热装置K1具备：加热腔20、隔热容器21、多个加热器22、真空排气管23、真空泵24、搅拌叶片25以及搅拌电机26等等。

加热腔20是被设置在输送腔10上方的容器，内部空间为加热室KS。虽然该加热腔20与上述的冷却腔1同样为纵型圆筒形的容器(中心轴线为垂直方向的容器)，但被形成为比冷却腔1更小型。隔热容器21是设置在上述加热腔20内的纵型圆筒形的容器，由具有规定的隔热性能的隔热材料形成。

多个加热器22是棒状的发热体，以垂直姿势在隔热容器21的内侧且圆周方向上以规定间隔设置。这些多个加热器22将被容纳在加热室KS内的被处理物X加热到所希望的温度(加热温度)。另外，该加热温度或加热时间等的加热条件根据与被处理物X相关的热处理的目的或被处理物X的材质等被适当地设定。

上述加热条件中包含加热室KS(加热腔20)内的真空度(压力、气压)。真空排气管23是与加热室KS连通的管道，一端被连接在隔热容器21的上部，另一端被连接在真空泵24。真空泵24是经由这样的真空排气管23来抽吸加热室KS内的空气的排气泵。加热室KS内的真空度由真空泵24对空气的排气量来决定。

搅拌叶片25是以旋转轴的方向为垂直方向(上下方向)的姿势设置在隔热容器21内的上部的旋转叶片。该搅拌叶片25由搅拌电机26驱动，由此搅拌加热室KS内的空气(气体)。搅拌电机26是以输出轴的朝向为垂直方向(上下方向)的方式设置在加热腔20上方的旋转驱动源。位于加热腔20上方的搅拌电机26的输出轴以不损害加热器20的气密性(密封性)的方式相对于位于加热腔20内的搅拌叶片25的旋转轴轴结合。

另外，虽然在图1～图6中没有示出，但本实施方式的多室型热处理装置100具备专用的控制面板(控制装置)。该控制面板具备：操作部，使用者输入并设定热处理中的各种条件(设定信息)；控制部，基于预先被存储在内部的控制程序控制上述冷却泵4、加热器22、各种缸、真空泵24等的各驱动部，由此相对于被处理物X执行根据上述设定信息的热处理。

接着，对像这样地被构成的多室型热处理装置100的工作(热处理方法)、特别是冷却装置R的工作(冷却处置方法)详细地进行说明。该多室型热处理装置100的工作主要是上述控制面板基于设定信息执行的。另外，如周知的那样，在热处理中，根据目的存在各种各样的热处理。以下，作为热处理的一例，对被处理X淬火的情况下的工作进行说明。

淬火是通过例如将被处理物X加热至温度T1后急速冷却至温度T2，在该温度T2保持一定时间后缓慢地冷却至更低的温度而完成的。通过外部的输送装置从搬入/搬出口容纳至中间输送装置H内的被处理物X，例如通过推进缸15工作而被输送至加热室升降台17上，再通过加热室升降缸18工作而容纳在加热室KS内。

而且，若被处理物X利用加热器22通电一定时间产生的热量而被加热至温度T1，则通过加热室升降缸18工作而从加热室KS输送至中间输送装置H内，通过推进缸16工作而被输送至冷却室载置台11上，再通过冷却室升降缸13工作而被输送至冷却室RS内。

此处，冷却泵4预先工作而从多个搅拌喷嘴8供给冷却介质，冷却室RS内变为被冷却介质充满的状态。因此，被处理物X被浸渍在冷却介质中而急冷(浸渍冷却)至温度T2。虽然该浸渍冷却进行规定时间，但在该浸渍冷却中，从多个搅拌喷嘴8向冷却室RS内连续地供给冷却介质由此搅拌被充满在冷却室RS内的冷却介质，此外，在冷却室RS中溢流的冷却介质经由冷却循环管7被返回至冷却水槽6。

而且，若这样的浸渍冷却完成，则冷却排水管5的排水阀被开放，冷却室RS内的冷却介质经由冷却排水管5在短时间内被排向至冷却水槽6，由此，被处理物X的状态从被浸渍在冷却介质中的状态在短时间内转变为被放置在空气中(气体中)的状态。而且，经过规定时间放置后，冷却泵4的排出口从冷却循环管7切换至各喷雾集流管3，再通过冷却泵4工作，冷却介质的液滴(喷雾)从冷却喷嘴2朝向被处理物X被喷射。即，被处理物X通过被从冷却喷嘴2喷射的冷却介质的液滴被喷雾冷却。

在该喷雾冷却中，像上述那样地，按照喷嘴组来设置喷雾集流管3，更具体地说，将被设置在被处理物X的周围侧方的多个冷却喷嘴2在最上层分为2组、在最下层以及中间的3层的各层分为3组。即，与像以往那样地经由单一的喷雾集流管向多个冷却喷嘴供给冷却介质的情况相比较，从冷却泵4被排出的冷却介质被均匀地供给至各冷却喷嘴2。因此，因为从各冷却喷嘴2喷射的冷却介质的液滴朝向被处理物X的各部位被均匀地喷射，作为结果，被处理物X整体被均匀地喷雾冷却。

此外，在该喷雾冷却中，因为喷雾集流管3在上下方向上被设置为多层(5层)，所以能够朝向被处理物X表面的更广的范围喷射冷却介质的液滴，所以由此能够将被处理物X整体均匀地喷雾冷却。

进而，最上层的各冷却喷嘴2被配置在比被处理物X的上端更高的位置，并且被配置在比其他层的冷却喷嘴2更靠近冷却室RS的内侧，由此与被处理物X的距离被设定为和其他层的冷却喷嘴2大致相同。由此，冷却介质的液滴在被处理物X的上端也与在其他的部位同样地发挥作用，被处理物X的上端与其他的部位同样地被均匀地喷雾冷却。

以上，虽然一边参照附图一边对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各构成部件的各形状或组合等是一例，在不脱离本发明主旨的范围内，基于设计要求等能够进行构成的附加、省略、置换以及其他的变更。例如能够考虑如以下的变形例。

(1)在上述实施方式中，虽然对具备冷却装置R、中间输送装置H以及3个的加热装置的多室型热处理装置进行了说明，但本发明并不限定于此。本发明也能够应用于例如冷却装置R和单一的加热室经由开闭门而相邻的类型的多室型热处理装置。

(2)上述实施方式中的喷雾集流管3(集流管)的设置方案、即多个冷却喷嘴2的分组方案终归是一例，根据需要能够考虑各种变形例。例如在冷却喷嘴2的上下方向上的层数，根据需要也可以是4层以下或者6层以上，在圆周方向上的喷嘴组的个数也可以是2个或者3个以外的个数。

(3)此外，虽然上述实施方式的冷却装置R是将被处理物X从上方容纳至冷却室RS内的装置，但本发明并不限定于此。本发明也能够应用于将被处理物X从侧方(水平方向)或者从下方容纳至冷却室内的冷却装置。

(4)此外，虽然在上述实施方式中，全部的冷却喷嘴2中的最下层的多个冷却喷嘴2被配置在与被处理物X的下端大致相同的高度上，但本发明并不限定于此。例如，最下层的多个冷却喷嘴2也可以被配置在垂直方向上比被处理物X的下端更低的位置。此外，最下层的多个冷却喷嘴2也可以被设置在比中间层的冷却喷嘴2更靠近冷却室RS的内侧。另外，在该情况下，为了使被从最下层的冷却喷嘴2喷射的液滴能够高效地到达被处理物X，冷却室载置台11也可以是格子结构等(液滴能够通过的结构)。

工业实用性

本发明能够应用于使用冷却介质冷却被处理物的冷却装置、以及具备该冷却装置的多室型热处理装置。

附图标记说明

R 冷却装置

RS 冷却室

H 中间输送装置

HS 输送室

K1、K2 加热装置

KS 加热室

X 被处理物

1 冷却腔

2 冷却喷嘴

3 喷雾集流管(集流管)

4 冷却泵

5 冷却排水管

6 冷却水槽

7 冷却循环管

8 搅拌喷嘴

10 输送腔

11 冷却室载置台

12 冷却室升降台

13 冷却室升降缸

14 输送导轨

15、16 推进缸

17 加热室升降台

18 加热室升降缸

20 加热腔

21 隔热容器

22 加热器

23 真空排气管

24 真空泵

25 搅拌叶片

26 搅拌电机