高温零件的冷却装置及高温零件的冷却方法.pdf

提供在使铸造原料等高温零件依次断续地向长度方向传送的装置构成中考虑工厂内外的环境及冷却效率的冷却装置及冷却方法。冷却装置(1)包括：冷却室(2a)，收容高温零件；传送装置(5)，在上述冷却室(2a)内传送作为高温零件的铸造原料(4、4…)；冷却用空气供给装置(6)，向上述冷却室(2a)内吹送冷却用空气；水槽容器(7)，在上部空间(7a)与上述冷却室(2a)连通，并且在下部空间(7b)构成水槽；和喷雾装置(8)，向上述上部空间(7a)内喷射水雾，通过上述冷却用空气供给装置(6)使冷却用空气在上述冷却室(2a)和上述水槽容器(7)间循环，并且通过上述喷雾装置(8)冷却上述水槽容器(7)内的冷却用空气。

1.  一种高温零件的冷却装置，其特征在于，包括：
零件冷却部，通过冷却用空气来冷却高温零件；
空气冷却部，通过水冷来冷却上述冷却用空气；和
冷却用空气供给装置，使上述冷却用空气在上述零件冷却部和空气冷却部之间循环。

2.  一种高温零件的冷却装置，其特征在于，
包括：冷却室，收容高温零件；
传送装置，在上述冷却室内传送高温零件；
冷却用空气供给装置，向上述冷却室内吹送冷却用空气；
水槽容器，在上部空间与上述冷却室连通，并且在下部空间构成水槽；和
喷雾装置，向上述上部空间内喷射水雾，
通过上述冷却用空气供给装置使上述冷却用空气在上述冷却室和上述水槽容器间循环，并且
通过上述喷雾装置冷却上述水槽容器内的上述冷却用空气。

3.  根据权利要求2所述的高温零件的冷却装置，其特征在于，
在上述水槽容器内设置气液接触填充物。

4.  根据权利要求2或3所述的高温零件的冷却装置，其特征在于，
在上述冷却室的一侧端部构成用于送入上述高温零件的送入口，
在上述冷却室的另一侧端部构成用于送出上述高温零件的送出口，
在上述送入口设置用于关闭上述送入口的开口的开闭门，
在上述送出口设置用于关闭上述送出口的开口的开闭门，
在上述高温零件送入时/送出时以外，上述冷却室构成为关闭的空间。

5.  根据权利要求2～4的任一项所述的高温零件的冷却装置，其特征在于，
在上述冷却室设置吹入口和排出口，该吹入口用于将从上述冷却用空气供给装置供给的冷却用空气吹入到上述冷却室内，该排出口用于排出上述冷却室的上述冷却用空气，
上述吹入口设置于在上述冷却室内传送上述高温零件的方向中成为下游侧的位置，并设置于上述冷却室内侧，
上述排出口设置于在上述冷却室内传送上述高温零件的方向中成为上游侧的位置，并设置于上述冷却室内侧，并且
在上述水槽容器和上述冷却用空气供给装置之间设置除雾器，
在上述除雾器中进行上述冷却用空气的除雾，
使吹入到上述冷却室的上述冷却用空气的湿度降低到小于100％。

6.  一种高温零件的冷却方法，在冷却室内依次传送高温零件，并且从上述高温零件的流向的下游侧向上游侧吹送冷却用空气，其特征在于，
上述冷却用空气在上述冷却室外通过喷射水雾而冷却后，通过除雾器使湿度小于100％，然后吹入到上述冷却室内，进行循环利用。

高温零件的冷却装置及高温零件的冷却方法
技术领域
本发明涉及一种有效地冷却刚铸造之后的铸造原料等高温零件的冷却装置及冷却方法。
背景技术
由以铝等为材料的铸造原料制造的产品，为了维持/提高其生产率，需要尽可能迅速地使其从刚铸造之后的温度冷却到作业者可以处理的程度的温度。
在该高温状态的铸造原料的冷却法中，在铸造后在适当长度的箱形容器中使铸造原料依次断续地向长度方向传送，并且向箱形容器中强制地送入冷却用的空气，从而在传送的过程中冷却铸造原料。
图4表示该构成例，铸造原料41以从图的右上送入到箱形容器42中并从图的左下排出的方式被传送。并且向该箱形容器42供给来自吹入管道43的压缩空气，通过该压缩空气冷却铸造原料41。此外，冷却后的空气从排气管道44排出到工厂外。
此外如图6所示也实施有以下方法：固定多个由重叠多个托板而构成的棚架51、51…，在托板上放置铸造原料52、52…，并在工厂内放冷。
此外公知有与铸造原料等被冷却物的冷却用空气相关的技术(例如参照专利文献1)。
在该专利文献1中公开了如下技术：通过利用了超声波加湿器的喷雾机构使水颗粒附着到冷却容器内收容的被冷却物上，并对其吹送干燥冷却空气，使上述水颗粒蒸发，通过反复进行上述步骤，而因蒸发潜热急速冷却。
专利文献1：JP特开平8-285423号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在图4的构成的情况下，向箱形容器42内插入铸造原料41时，箱形容器42内的热气直接泄漏到外部，因此会产生工厂内气氛温度逐渐上升、工厂内的作业环境恶化的问题。特别是如图5所示，在箱形容器42和工作台45之间形成间隙46、46的装置构成的情况下，热气总是泄漏，因此该问题变得显著。
此外在夏季等工厂内的气氛温度较高的情况下，箱形容器42的周边温度也成为高温，必然导致冷却效率下降。
此外经由排气管道44向工厂外排出热气，因此会导致工厂外的环境恶化。
此外如图6所示放置在棚架51、51上进行散热的方式中，需要在工厂内确保用于设置棚架的空间，而棚架数量较多时，这些棚架会占用工厂内的较大空间，不仅会导致作业环境劣化，从铸造原料52、52散发的热气会使工厂内气氛温度上升，产生作业环境恶化的问题。
此外对于使专利文献1所示的冷却用空气循环的方式的适用也进行了考虑，但应用于使铸造原料依次断续地向长度方向传送的装置构成时，刚开始冷却后的铸造原料和进行完冷却后的铸造原料之间的温度存在大幅差异，需要进行考虑了该特有情况的最佳设计。
因此本发明提出了一种在使铸造原料等高温零件依次断续地向长度方向传送的装置构成中考虑了工厂内外的环境及冷却效率的冷却装置及冷却方法。
用于解决问题的手段
本发明要解决的问题如上所述，接下来对用于解决该问题的手段进行说明。
即，本发明的高温零件的冷却装置，包括：零件冷却部，通过冷却用空气来冷却高温零件；空气冷却部，通过水冷来冷却上述冷却用空气；和冷却用空气供给装置，使上述冷却用空气在上述零件冷却部和空气冷却部之间循环。
本发明的高温零件的冷却装置构成为，包括：冷却室，收容高温零件；传送装置，在上述冷却室内传送高温零件；冷却用空气供给装置，向上述冷却室内吹送冷却用空气；水槽容器，在上部空间与上述冷却室连通，并且在下部空间构成水槽；和喷雾装置，向上述上部空间内喷射水雾，通过上述冷却用空气供给装置使上述冷却用空气在上述冷却室和上述水槽容器间循环，并且通过上述喷雾装置冷却上述水槽容器内的上述冷却用空气。
此外在本发明中，在上述水槽容器内设置气液接触填充物。
此外在本发明中，在上述冷却室的一侧端部构成用于送入上述高温零件的送入口，在上述冷却室的另一侧端部构成用于送出上述高温零件的送出口，在上述送入口设置用于关闭上述送入口的开口的开闭门，在上述送出口设置用于关闭上述送出口的开口的开闭门，在上述高温零件送入时/送出时以外，上述冷却室构成为关闭的空间。
此外在本发明中，在上述冷却室设置吹入口和排出口，该吹入口用于将从上述冷却用空气供给装置供给的冷却用空气吹入到上述冷却室内，该排出口用于排出上述冷却室的上述冷却用空气，上述吹入口设置于在上述冷却室内传送上述高温零件的方向中成为下游侧的位置，并设置于上述冷却室内侧，上述排出口设置于在上述冷却室内传送上述高温零件的方向中成为上游侧的位置，并设置于上述冷却室内侧，并且在上述水槽容器和上述冷却用空气供给装置之间设置除雾器，在上述除雾器中进行上述冷却用空气的除雾，使吹入到上述冷却室的上述冷却用空气的湿度降低到小于100％。
此外，本发明的高温零件的冷却方法，在冷却室内依次传送高温零件，并且从上述高温零件的流向的下游侧向上游侧吹送冷却用空气，其中，上述冷却用空气在上述冷却室外通过喷射水雾而冷却后，通过除雾器使湿度小于100％，然后吹入到上述冷却室内，进行循环利用。
发明效果
在本发明中，通过构成为使冷却用空气循环，可以实现冷却装置的组件化、省空间化。此外，没有将冷却用空气排出到外部，可以防止工厂内外的环境恶化。
此外在上述水槽容器内，通过上述喷雾装置的水的喷雾来对冷却用空气进行冷却，因此可以提高冷却室内的冷却能力。
此外在本发明中，从高温零件发出的热气向冷却室外部的泄漏得到抑制，且冷却用空气不排出到冷却室的外部，因此工厂内气氛温度不会上升，可以防止作业环境的恶化。此外可以防止从高温零件产生的粉尘的飞散，同时可以通过水的喷雾回收粉尘。
此外在上述水槽容器内，通过上述喷雾装置的水的喷雾对冷却用空气进行冷却，因此可以提高冷却室内的冷却能力。
此外通过构成为使冷却用空气循环，可以实现冷却装置的组件化、省空间化。此外没有将冷却用空气排出到外部，可以防止工厂内外的环境恶化。
此外在本发明中，水对冷却用空气的冷却效率得到提高，可以提高冷却室内的冷却能力。
此外在本发明中，可以抑制冷却室内的热气向外部的泄漏，特别是在成为高温的送入口侧，开闭门内侧的热气没有直接泄漏到外部，因此可以降低泄漏到外部的热量。
此外在本发明中，可以防止冷却室内的水滴化，不需要排出机构而可以使装置构成简单，此外在存在铸造型芯时也可以防止水沁入到该铸造型芯中，可以防止因该水的沁入而产生不良产品。
此外在本发明中，通过构成为使冷却用空气循环，可以实现冷却装置的组件化、省空间化。此外，没有将冷却用空气排出到外部，可以防止工厂内外的环境恶化。
此外通过喷射水雾对冷却用空气进行冷却，因此可以提高冷却效率。
此外通过进行同时使用水喷雾和气液接触材料(气液接触填充物)的冷却，可以进一步提高冷却效率。
此外，通过除雾器进行冷却用空气的除雾，因此可以防止冷却室内的水滴化，防止因该水的沁入产生不良产品。
附图说明
图1是表示本发明的冷却装置的构成例的侧视图。
图2是表示本发明的冷却装置的构成例的透视图。
图3是表示本发明的冷却装置的构成的框图。
图4是表示现有的冷却装置的构成例的透视图。
图5是表示现有的冷却装置的构成例的正面剖视图。
图6是表示使用了棚架的冷却方式的图。
标号说明
1、冷却装置
2、密闭容器
2a、冷却室
4、铸造原料
6、冷却用空气供给装置
7、水槽容器
7a、上部空间
7b、下部空间
8、喷雾装置
9、除雾器
10、气液接触填充物
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的冷却装置1包括：作为零件冷却部的冷却室2a，通过冷却用空气冷却作为高温零件的铸造原料4、4…；作为空气冷却部的水冷装置(水槽容器7、喷雾装置8等)，通过水冷来冷却上述冷却用空气；及冷却用空气供给装置6，使上述冷却用空气在上述零件冷却部和空气冷却部之间循环。
此外，这些装置被封装在壳体12内而作为组件构成。
图1及图2表示上述冷却装置1的构成例，密闭容器2构成为具有预定的传送距离的箱形(隧道型)，内侧空间构成为冷却室2a。密闭容器2的一侧端部构成为送入口21，另一侧端部构成为送出口22。向上述送入口21例如送入热处理后的铝原料等铸造原料4、4…，通过传送装置5在冷却室2a内传送，并从上述送出口22送出。
此外，上述传送装置5载置多个铸造原料4、4…，并依次将铸造原料4、4…从上述送入口21向上述送出口22传送。
关于该传送装置5，除了作为马达驱动的自动传送装置构成以外，也可以构成为通过作业者的手动操作而移动铸造原料4、4…，因此对于具体的构成没有特别限定。
此外在上述送入口21处双重地设置开闭门21a、21b，通过双重的开闭门21a、21b隔断冷却室21a和外部经由送入口21的连通。
此外在上述送出口22设置开闭门22a，通过该开闭门22a隔断冷却室2a和外部经由送出口22的连通。
上述开闭门21a、21b仅在送入铸造原料4时打开，开闭门22b仅在送出铸造原料4时打开，从而确保冷却室2a的密闭性，防止热气向外部的泄漏。
此外在冷却室2a中，送入高温状态的铸造原料4的送入口21侧的温度成为特别高的高温，因此使送入口21的开闭门21a、21b为双重结构。从而，避免了从铸造原料4散发的高温热气泄漏到外部。
具体地说，在送入铸造原料4时，在关闭了里侧的开闭门21b的状态下，仅打开前侧(靠近外部的一侧)的开闭门21a，将铸造原料4送入到两个开闭门21a、21b之间，并在关闭上述开闭门21a后打开上述开闭门21b。这样一来，位于里侧的开闭门21b的内侧的冷却室2a内的热气没有直接泄漏到外部，因此可以降低泄漏到外部的热量。
此外该双重的开闭门21a、21b的动作构成为，通过连杆机构23使两个开闭门21a、21b连动，并通过踏板24的踏入操作来实施，从而作业者可以容易且切实地实施开闭门21a、21b的开闭操作。
另外，关于上述各开闭门21a、21b、22a，也可以根据按钮操作等通过马达驱动来进行开闭动作。
此外，在上述密闭容器2上设置有：用于将从冷却用空气供给装置6供给的冷却用空气吹入到冷却室2a内的吹入口2b；和用于排出冷却室2a的冷却用空气的排出口2c。
此外，上述吹入口2b设置于在冷却室2a内传送铸造原料4的方向中成为下游侧的位置，并设置于上述开闭门22a的附近中的冷却室2a内侧。
另外，上述排出口2c设置于在冷却室2a内传送铸造原料4的方向中成为上游侧的位置，并设置于上述里侧的开闭门21b附近中相对于该开闭门21b的冷却室2a内侧、即与外侧的开闭门21a的相反侧的位置上。
此外，上述吹入口2b经由通风管道等与上述冷却用空气供给装置6连通，由该冷却用空气供给装置6供给的冷却用空气由从该吹入口2b吹入到冷却室2a内。
此外，上述排出口2c经由通风管道等与上述水槽容器7的上部空间7a连通，冷却铸造原料4后的冷却用空气从该排出口2c排出到上部空间7a。
此外在上述水槽容器7中，在其上部空间7a处设置有向该上部空间7a内喷射水雾的喷雾装置8，从而降低从冷却室2a排出的冷却用空气的温度，同时湿度增高。
该喷雾装置8只要是可以喷射水雾的构成即可，例如可以为具有多个极小的喷口的简单构成等，对于具体的构成没有特别限定。
此外在上述水槽容器7中，在上下方向的大致中央部设置有气液接触填充物10，通过该气液接触填充物10增加水槽容器7内的空气和从喷雾装置8喷射的水雾的接触面积，提高水相对于上述空气的吸收率(换言之，空气相对于水的吸收率)。从而水对冷却用空气的冷却效率得到提高。
另外，关于该气液接触填充物10，例如可以是利用了将金属制的平板和金属制的网结合而成的气液接触板的一般构成、或利用了由高分子材料构成的气体接触板的构成，对于具体构成没有特别限定。
在上述水槽容器7中，在其下部空间7b处总是积存液体状态的水，该水由泵11汲取而供给到上述喷雾装置8，同时由该喷雾装置8在上部空间7a内喷雾。从而在水槽容器7内对冷却用空气进行冷却的水被循环利用。
这样由水槽容器7、喷雾装置8、泵11、气液接触填充物10等，构成通过水冷来冷却上述冷却用空气的空气冷却部。
上述下部空间7内的水可以由外部的未图示的冷却装置冷却，可以将从上述喷雾装置8喷射的水雾的温度总是设定在规定温度以下。
此外在上述气液接触填充物10和上述冷却用空气供给装置6之间设置有除雾器9，上述上部空间7内的空气通过除雾器9进行除雾后，被吸引到冷却用空气供给装置6。并且由除雾器9除雾后的空气作为冷却用空气从上述吹入口2b供给到冷却室2a内。
此外在上述除雾器9中进行除雾以使从吹入口2b吹入到冷却室2a内的冷却用空气的湿度小于100％。
关于该除雾器9的除雾控制可以考虑通过以下方式等来进行：在吹入口2b附近设置湿度传感器，由控制装置控制除雾器9的除雾功能部以使该湿度传感器的检测值小于湿度100％。关于具体构成并没有特别限定。
如上所述通过除雾器9使冷却用空气的湿度小于100％基于如下理由。
即，传送到上述吹入口2b附近并在从冷却室2a送出之前的铸造原料4温度下降到大致60度至小于100度，假如吹入湿度100％以上的冷却用空气，则冷却用空气内的水分不蒸发而水滴化，逐渐滞留在密闭容器2内，从而需要该滞留的水的排出机构，导致装置复杂化。
此外，附着在铸造原料4的表面上的湿气饱和而成为水滴时，在具有铸造型芯的情况下，水会沁入到该铸造型芯中，铸造型芯变质/劣化，在之后工序的型芯除去工序中，铸造型芯会部分残留在铸造原料4内，而成为不良产品。
基于上述理由，如上所述通过除雾器9使冷却用空气的湿度小于100％，从而可以避免产生问题。
并且在上述构成中，通过上述冷却用空气供给装置6从冷却室2a吹入的冷却用空气，在冷却铸造原料4、4…后从排出口2c排出到上部空间7a，在该上部空间7a中通过喷雾装置8进行的水的喷雾而冷却。其后，经由除雾器9由冷却用空气供给装置6吸引后，再次从吹入口2b吹入。
这样一来，冷却装置1内的冷却用空气不会泄漏到外部而在冷却室2a、上部空间7a内循环利用，因此可以防止工厂内外的作业环境恶化。
此外在以上构成中，也可以构成为使各开闭门21a、21b、22a的开闭动作及传送装置5对铸造原料4、4…的传送动作，与上述踏板24的操作连动。
例如通过踏入踏板24，首先打开送入口21的外侧的开闭门21a，送入高温状态的铸造原料4。在打开了该外侧的开闭门21a的状态下，内侧的开闭门21b为关闭的状态。并且在上述踏板24的踏入解除后，关闭外侧的开闭门21a，并且打开内侧的开闭门21b，传送装置5动作，使各铸造原料4、4…移动一个铸造原料4所对应的幅度。此时，成为送出口22的开闭门22a打开而取出冷却后的铸造原料4的状态。
这样一来，通过送入高温状态的铸造原料4同时送出冷却后的铸造原料4，可以依次冷却铸造原料4、4…。此外可以仅通过踏板24的操作来进行作业，因此作业者可以容易且切实地实施。
除了如上所述进行踏板24的操作以外，也可以通过控制装置自动地进行上述开闭门21a、21b、22a的开闭动作和传送装置5对铸造原料4、4…的传送动作。此外，关于用于使各装置连动的详细构成，可以通过公知的技术来实施，并无特别限定。
如上所述，本发明的冷却装置1包括：冷却室2a，收容高温零件；传送装置5，在上述冷却室2a内传送作为高温零件的铸造原料4、4…；冷却用空气供给装置6，向上述冷却室2a内吹送冷却用空气；水槽容器7，在上部空间7a与上述冷却室2a连通，并且在下部空间7b盛水而构成水槽；和喷雾装置8，向上述上部空间7a内喷射水雾，通过上述冷却用空气供给装置6使上述冷却用空气在上述冷却室2a和上述水槽容器7间循环，并且通过上述喷雾装置8冷却上述水槽容器7内的上述冷却用空气。
通过该构成，从高温零件发出的热气向冷却室2a外部的泄漏得到抑制，且冷却用空气不排出到冷却室2a的外部，因此工厂内气氛温度不会上升，可以防止作业环境的恶化。此外可以防止从高温零件产生的粉尘的飞散。
此外在上述水槽容器7内，通过上述喷雾装置8的水的喷雾对冷却用空气进行冷却，因此可以提高冷却室2a内的冷却能力。例如，可以在送入后30分钟内将高温零件从400度冷却到60度以下，与现有技术相比可以实现4倍左右的冷却速度。此外通过该冷却时间的缩短可以实现生产率的提高。
此外通过这样构成为使冷却用空气循环，可以实现冷却装置1的组件化、省空间化。此外没有将冷却用空气排出到外部，可以防止工厂内外的环境恶化。
此外在上述水槽容器7内设置气液接触填充物10。
通过该构成，水对冷却用空气的冷却效率得到提高，可以提高冷却室2a内的冷却能力。
此外，在构成上述冷却室2a的密闭容器2的一侧端部构成用于送入作为上述高温零件的铸造原料4、4…的送入口21，在构成上述冷却室2a的密闭容器2的另一侧端部构成用于送出上述铸造原料4、4…的送出口22，在上述送入口21设置用于关闭该送入口21的开口的第一开闭门21a和位于该第一开闭门21a的冷却室2a内侧的第二开闭门21b，上述第一开闭门21a为在打开上述第二开闭门21b时关闭的构成，在上述送出口22设置用于关闭该送出口22的开口的第三开闭门22a，在高温零件送入时/送出时以外，上述冷却室2a构成为关闭的空间。
通过该构成，可以抑制冷却室2a内的热气向外部的泄漏，特别是在成为高温的送入口21侧，位于里侧的第二开闭门21b的内侧的热气没有直接泄漏到外部，因此可以降低泄漏到外部的热量。
此外，在上述冷却室2a设置吹入口2b和排出口2c，该吹入口2b用于将从上述冷却用空气供给装置6供给的冷却用空气吹入到上述冷却室2a内，该排出口2c用于排出上述冷却室2a的上述冷却用空气，上述吹入口2b设置于在上述冷却室2a内传送铸造原料4的方向中成为下游侧的位置，并设置于上述第三开闭门22a的附近中的冷却室2a内侧，上述排出口2c设置于在上述冷却室2a内传送铸造原料4的方向中成为上游侧的位置，并设置于上述第二开闭门21b附近中的冷却室2a内侧，并且在上述水槽容器7和上述冷却用空气供给装置6之间设置除雾器9，在上述除雾器9中进行上述冷却用空气的除雾，使吹入到上述冷却室2a的冷却用空气的湿度降低到小于100％。
通过该构成，可以防止冷却室2a内的水滴化，不需要排出机构而可以使装置构成简单，此外在存在铸造型芯时也可以防止水沁入到该铸造型芯中，可以防止因该水的沁入而产生不良产品。
此外如上所述，高温零件的冷却方法，在冷却室2a内依次传送作为高温零件的铸造原料4、4…，并且从该铸造原料4、4…的流向的下游侧向上游侧吹送冷却用空气，其中，上述冷却用空气，在上述冷却室外通过喷射水雾而冷却后，通过除雾器9使湿度小于100％，然后吹入到上述冷却室2a内，进行循环利用。
在该冷却方法中，通过构成为使冷却用空气循环，可以实现冷却装置的组件化、省空间化。此外，没有将冷却用空气排出到外部，可以防止工厂内外的环境恶化。
此外通过喷射水雾对冷却用空气进行冷却，因此可以提高冷却效率。
此外，通过除雾器9进行冷却用空气的除雾，因此可以防止冷却室2a内的水滴化，防止因该水的沁入产生不良产品。
另外在上述实施方式中，通过马达驱动进行铸造原料4、4…在冷却室2a内的传送装置5的驱动，但例如也可以为使用汽缸装置等其他致动器的构成。
进而关于冷却室2a的送入口21，为开闭门21a、21b的双重门的构成，但只要是从密闭容器2向外部的热量泄漏处于容许范围内，也可以仅设置一个开闭门或不使用门而成为开放状态。在该构成的情况下，送入铸造原料4、4…时会产生些许热量的泄漏，但可以容许热量的些许泄漏时，构成为单重门或开放状态，可以实现设备成本降低。
工业利用性
本发明可以广泛用于有效地冷却刚铸造之后的铸造原料等高温零件的用途。