(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-15
(54)【発明の名称】高温の物体を冷却するための方法及び装置
(51)【国際特許分類】
C21D 1/04 20060101AFI20230308BHJP
【ＦＩ】
C21D1/04
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022537832
(86)(22)【出願日】2020-12-18
(85)【翻訳文提出日】2022-08-17
(86)【国際出願番号】 EP2020087087
(87)【国際公開番号】W WO2021123212
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】1951531-1
(32)【優先日】2019-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522143531
【氏名又は名称】オートテック エンジニアリング エス．エレ．
【氏名又は名称原語表記】ＡＵＴＯＴＥＣＨ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｓ．Ｌ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】パロ，ダニエル
(57)【要約】
本開示は、金属部品（２０）を冷却する方法に関し、当該方法は、部品（２０）の冷却を限定空間（１４）において行う工程を含み、冷却は、ガスによる冷却を含み、ガスは、限定空間（１４）の内部のヒートシンク（２２）の冷却面での熱交換によって冷却され、ガスと１以上のヒートシンク（２２）の冷却面との間、及びガスと金属部品（２０）との間の熱交換を向上させるべく、低周波数の音波が限定空間（１４）に提供され、冷却ガスは、１以上の保護用の不活性ガスを含む。本開示は更に、当該方法を実施するための装置に関する。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属部品（２０）を冷却する方法であって、該部品（２０）の冷却を、限定空間（１４）において行う工程を含み、
前記冷却は、ガスによる冷却を含み、
前記ガスは、前記限定空間（１４）の内部のヒートシンク（２２）の冷却面での熱交換によって冷却され、
前記ガスと１以上の前記ヒートシンク（２２）の冷却面との間、及び前記ガスと前記金属部品（２０）との間の双方の熱交換を向上させるべく、低周波数の音波は前記限定空間（１４）に提供され、
当該冷却ガスは、保護用の１以上の不活性ガスを含む
方法。
【請求項2】
前記冷却ガスは、ガスの混合物を含む請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記冷却ガスの熱伝達特性は、可能な限り良好である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ガスは窒素を含む請求項１～３のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記ガスは、前記限定空間（１４）に注入される請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記音波の周波数は、好適には５０Ｈｚ未満であり、さらに好適には２０Ｈｚ未満である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項7】
前記音波は、前記限定空間（１４）を介して伝播させるべく、前記限定空間の第１端部から提供され、前記第１端部と反対側の位置にある前記限定空間（１４）の第２端部で前記限定空間から離れるように提供される請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記限定空間において冷却すべき部品は、前記音波の方向に対して概して横断する方向に、第１端部から第２端部へと搬送される請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記部品の厚さは、４～７ｍｍの範囲にある請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
金属部品（２０）をガスによって冷却するための装置（１０）であって、限定空間（１４）を形成し、冷却すべき金属部品（２０）を受容するための開口部（１８，４０’）を有する冷却箱（１６）
を備え、
前記冷却箱（１６）の内部には、前記ガスでの冷却用の１以上のヒートシンク（２２）が設けられ、
前記装置（１０）は、
前記ガスと前記１以上のヒートシンク（２２）の冷却面との間、及び前記ガスと前記金属部品（２０）との間の熱交換を向上させるべく、前記冷却箱（１６）の内部に超低周波音を提供するように配置された１以上の超低周波音の鼓動装置（３０，３２）
を備え、
１以上の入口（１０６）は、前記限定空間（１４）と連通し、保護用の不活性ガスの供給源（１０８）に連結されている
装置（１０）。
【請求項11】
前記冷却箱（１６）の内壁は、前記１以上のヒートシンク（２２）の一部を形成し、可撓性の冷却導管（２４，２６）は、冷却流体を提供して、当該ヒートシンク（２２）を冷却するように配置されている
請求項１０に記載の装置（１０）。
【請求項12】
前記１以上のヒートシンク（２２）には、冷却フランジ（２８）が配置されている請求項１０又は１１に記載の装置（１０）。
【請求項13】
前記冷却箱（１６）の前記開口部（１８，４０）は、スリット形状であり、冷却すべき金属部品（２０）を受容するように構成されており、前記金属部品（２０）は、概して板状の細長い形状であり、
前記装置は、
前記開口部（１８，４０’）を介して、前記金属部品（２０）を前記冷却箱（１６）の内部及び／又は外部に案内するように構成された１以上の案内要素（４２）
を備える
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項14】
前記冷却箱（１６）の両側に、第１スリット状開口部（４０’）及び第２スリット状開口部（４０’’）が配置され、前記１以上の案内要素（４２）は、前記金属部品（２０）を、前記第１スリット状開口部（４０’）を介して前記冷却箱（１６）の内部に案内し、前記第２スリット状開口部（４０’’）を介して外部に案内するように構成されている
請求項１３に記載の装置（１）。
【請求項15】
前記案内要素（３２）は、各々の開口部（１２）に配置された一対のコンベアロール（３２）からなり、前記一対のコンベアロール（３２）は、前記一対のコンベアロール（３２）の間で金属部品（２０）を案内するように配置されている
請求項１２又は１３に記載の装置（１）。
【請求項16】
２以上の冷却箱（１６）が、連続して配置され、冷却すべき部品（２０）は、１つの冷却箱（１６）から次の冷却箱（１６）に搬送可能である
請求項１４又は１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、金属部品を冷却するための方法及び装置に関し、当該金属部品は、自動車製造における部品として用いる場合がある。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車産業における部品の製造においては、部品は多くの場合、熱間圧延工程から冷却工程を経て、成形工程及び周囲温度への最終冷却工程まで、複数の工程において処理される。効率を最良にするため、及び時間の損失を回避するために、全ての工程は迅速に行われるべきであり、全体的な効率は、最も低速な工程によって抑制されるため、各々の工程は、可能な限り効率的に維持すべきである。
【0003】
通常、成形工程の前に細部を冷却する冷却工程は、空気冷却を含むが故に、最も時間を浪費する工程となっている。したがって、冷却工程の時間を低減できれば、各々の工程の処理を等しく短縮できるため、冷却工程の低減時間の倍数だけ、全体の時間を低減できる。
【0004】
上述したように、空気冷却は、一般的には速度が遅すぎるため、特に数回の工程が相互の後に実行される処理においては、効率的な冷却ができない。しかしながら、空気冷却における冷却速度を向上させる方法はある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】スウェーデン国特許出願公告第４６２３７４号明細書（ＳＥ ４６２ ３７４ Ｂ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特に、周囲の空気との熱交換を向上させるべく、超低周波音を適用することにより、空気冷却が改善されることが知られている。特許文献１においては、低周波音の発生装置が記載されている。上述は有効であるが、従前において、産業上の用途においては実装に成功していない。
【0007】
高温の金属部品の冷却に関連する更なる問題は、例えば金属板に由来する高温の金属が、酸素への曝露のために、酸化物スケールの外層を形成することである。酸化物スケールは、様々な形状に押圧することによる後の成形など、金属板の後の加工に影響を与え、多くの場合、冷間硬化が生じるため望ましくない。更に、金属部品の押圧及び冷間硬化の前に、酸化物スケールの除去を要する。したがって、酸化物スケールの蓄積が低減されるように、材料を急速に冷却できれば好都合である。
【0008】
後の押圧工程において、特に冷間硬化を含む押圧工程において処理すべき高温の部品の冷却に関連する別の課題は、部品又は素材の厚さが４～７ｍｍの範囲である場合に存在する。通常、特に自動車産業において素材を処理する場合、自動車のホワイトボディを形成する部品に成形される板金の厚さは、０．６～０．８ｍｍの範囲である。当該厚さの範囲においては、急速冷却が可能であり、最初に炉と押圧装置との間での冷却、次いで押圧装置の器具間での冷却がなされる。更に厚い部品の場合、炉と押圧装置との間での自然冷却が非常にわずかであり、したがって、成形工程が開始する際には部品が高温となる。その結果、押圧装置の器具の摩耗に悪影響を及ぼし、押圧装置の器具の交換が更に頻繁となるが故に、製造費用が更に高くなる。したがって、押圧及び冷間硬化によって部品に成形される、更に厚い金属素材の処理のための需要がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の目的は、部品、特に金属部品の冷却の弱点を改善することである。本目的は、独立請求項の特徴を有する方法及び装置によって達成される。本開示の好適な実施形態は、従属請求項の主題を形成する。
【0010】
金属部品を冷却する方法によると、当該方法は、部品の冷却を、限定空間において行う工程を含むことができ、冷却は、ガスによる冷却を含み、ガスは、限定空間の内部のヒートシンクの冷却面での熱交換によって冷却され、ガスと１以上のヒートシンクの冷却面との間、及びガスと金属部品との間の熱交換を向上させるべく、低周波の音波を限定空間に提供することができる。本開示は、冷却ガスが、保護用の１以上の不活性ガスを含むことができることを特徴とする。
【0011】
上述の解決策の利点は、冷却箱による急速冷却と、不活性ガスの使用との間の組合せが存在することであり、双方が、部品の表面における酸化物スケールの蓄積を最小化するのに役立つ。上述により、例えば押圧工程の前の、冷却された部品の処理工程が更に最小化又は排除される。
【0012】
冷却ガスは、ガスの混合物を含むことができ、各々のガス成分は、冷却及び／又はスケールの蓄積防止において特定の特性を供することができる。これに関し、冷却ガスは、可能な限り良好な熱伝達特性を有しているとよい。これは、可能な限り迅速な冷却を供するという目的において有効である。１つの有効な解決策は、ガスが窒素を含む場合である。窒素は、上述の用途において有効なガスであり、他の不活性ガスと比較して比較的費用効果が高い。更に、ガスは、保護用の成分としてメタノールを更に含むことができる。少なくとも、ガスは、限定空間に注入可能である。
【0013】
本開示の更なる態様によると、音波の周波数は、好適には５０Ｈｚ未満、更に好適には２０Ｈｚ未満、好適な一実施形態によると１６Ｈｚ未満にできる。
【0014】
好適には、音波は、限定空間を介して伝播させるべく、限定空間の第１端部から提供され、第１端部と反対側の位置にある限定空間の第２端部で限定空間から離れるように、提供されうる。上述は、部品が扁平な板金素材である場合に特に有効な場合があり、音波が素材の両側で伝播して、素材の両側で同時に効果的な冷却を提供する。上述に関連して、限定空間において冷却すべき部品は、音波の方向に対して概して横断する方向に、第１端部から第２端部へと搬送されてもよい。ここで、部品の連続的な移動は、前記横断する方向であって、定在波が伝播する一方向になされうる。
【0015】
本開示は、金属部品をガスによって冷却するための装置を更に含む。本装置は、限定空間を形成し、冷却すべき部品を受容するための開口部を有する冷却箱を備えることができ、冷却箱の内部には、ガスでの冷却用の１以上のヒートシンクが設けられている。更に、本装置は、ガスと１以上のヒートシンクの冷却面との間、及びガスと部品との間の双方の熱交換を向上させるべく、冷却箱の内部に超低周波音を提供するように配置された１以上の超低周波音の鼓動装置を備えることができる。本装置は、限定空間と連通する１以上の入口を有し、当該入口は、保護用の不活性ガスの供給源に連結可能であってもよい。上述の方法と同様に、冷却の向上及び任意の酸化物スケールの蓄積の低減は、超低周波音による冷却と不活性ガスの使用との組み合わせによって対策可能であり、上述以外の場合に表面に悪影響を及ぼす可能性のある周囲空気の酸素から部品の表面を保護している。
【0016】
更なる態様によると、冷却箱の内壁は、１以上のヒートシンクの一部を形成でき、ヒートシンクを冷却するように冷却流体を提供する可撓性の冷却導管を配置できる。上述は、冷却箱の冷却の効果及び効率を更に向上させる。冷却効率を更に向上させるために、１以上のヒートシンクには、冷却フランジが配置可能である。
【0017】
本装置の更なる態様によると、冷却箱の開口部は、スリット形状であり、冷却すべき金属部品を受容するように構成可能である。この場合、部品は、概して板状の細長い形態にでき、本装置は、開口部を通して、部品を冷却箱の内部及び／又は外部に案内するように構成された１以上の案内要素を含むことができる。当該設計の展開として、冷却箱の両側に、第１スリット状開口部及び第２スリット状開口部が配置可能であり、１以上の案内要素は、金属部品を、第１スリット状開口部を介して冷却箱の内部に案内し、第２スリット状開口部を介して外部に案内するように構成可能である。
【0018】
更に、案内要素は、各々の開口部に配置された一対のコンベアロールからなるようにでき、一対のコンベアロールは、一対のコンベアロールの間で金属部品を案内するように配置可能である。更なる発展形として、２以上の冷却箱は、連続して配置可能であり、冷却すべき部品は、１つの冷却箱から次の冷却箱に搬送可能である。上述した配置の場合、１つの冷却箱よりも長い部品が、効率的に処理及び冷却可能である。ここで、部品は、効率的に冷却されるべく、一連の冷却箱に順次搬送可能である。部品の搬送速度は、変更可能である。特に、部品の後端部は、部品の前端部よりも長時間にわたって冷却箱の外側に配置される場合があるため、冷却すべき各々の部品の先頭においては搬送速度が増加され、後に速度が低減されるとよい。後端部が過度に長時間にわたり酸素に曝されないようにするために、コンベアの速度は、１以上の冷却箱を搬送される過程において、最初に増加され、後に低減される。
【0019】
本開示の上述の態様及び利点、並びに他の態様及び利点は、以降の本開示の詳細な説明及び添付の図面から明確となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本開示の以下の詳細な説明においては、添付の図面を参照する。
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１は、例えば、空気又は任意の他のガスであって、蒸気を含む又は蒸気を含まない冷却ガスで、自動車部品２０などの部品を冷却する装置１０を示している。装置は、冷却すべき部品２０を受容するための開口部１８を有する冷却箱１６の内部に配置された限定空間１４を有している。好適には、開口部は、再閉止が可能である。冷却箱１６には、好適にはガスを冷却すべく、冷却箱１６の内部に複数のヒートシンク２２が配置されている。ヒートシンク２２は、冷却媒体の流れがヒートシンク２２を介して循環するように、導管２４及び２６を介して冷却媒体に連結可能である。ヒートシンク２２は更に、冷却面全体を増加させる冷却フランジ２８（図３参照）を含むことができる。冷却効率は、１以上のヒートシンク２２の冷却面全体の増加と共に増加するが、冷却の効果は、１つのヒートシンク２２のみの小さな冷却面においても生じることは当業者に明白である。装置１０は、冷却ガスと１以上のヒートシンク２２の冷却面との間、及び冷却ガスと冷却すべき部品２０との間の熱交換を向上させるべく、冷却箱１６に超低周波音を提供するように配置された１以上の超低周波音の鼓動装置３０及び３２を更に備える。
【0023】
図２及び図３は、冷却箱１６を有する装置の一例を概略的に開示している。冷却箱１６は、略矩形であり、４つの側壁３４、頂部３６、及び底部３８を有し、限定空間１４を形成する。側壁の１つにおいては、第１開口部４０’が配置され、１以上の細長い開口部、すなわちスリット形状の開口部からなり、冷却箱１６の限定空間１０に鋼素材２０等を横方向に受容するように配置される。更に、冷却箱１６は、同様の第２開口部４０’’を備えることができ、２つの開口部４０’及び４０’’は、冷却すべき物体２０が、冷却箱１６の一方の側に入れられ、冷却後、冷却箱１６の反対側で取り出されることができるように、好適には図３に示されるように、冷却箱１６に相互に対向して配置される。したがって、上述の実施形態は特に、金属板などの素材の効率的な冷却に適用される。開口部４０’及び４０’’には、開口部を覆い、金属素材の出入りを可能にするように配置された可撓性のカーテン又は揺動可能な扉（図示せず）を設けることができる。当該カーテン又は扉は、冷却効果を最大化すべく、音の混合を最小化し、限定空間１４の内部において超低周波音の定在波を可能な限り完全な状態で維持するように配置される。
【0024】
図２及び図３に示すように、複数の案内要素４２は、各々の開口部１２に配置され、案内要素４２の間で、自動車部品などの部品２０を案内できる。図示した実施形態においては、複数の案内要素４２は、当該案内要素４２の間で素材を受容及び案内するように配置されたコンベアロールからなる。コンベアロールの代替としては、高温の金属素材が摺動することを可能にする任意の表面が採用されうるものであり、好適には、冷却箱１６の限定空間１４を介して金属素材を搬送するための装置との組み合わせが可能である。更に、図１及び図３に示すように、コンベアロール４４又は任意の他の型式の案内要素は、冷却箱の内側に配置できる。コンベアロール又は他の型式の案内要素は、冷却すべき部品２０の長さよりも小さい間隔で相互に等間隔に配置する必要があることは明白である。更に、冷却箱は、冷却工程における移動を停止すべく、部品２０が接触可能な停止要素４５を備えることができる。部品が所望の温度に冷却された場合、停止要素４５は、部品を次の処理位置に搬送可能なように接触を解除するように移動しうる。図２及び図３に示した冷却箱には、１以上のヒートシンク２２又は同様の冷却装置が更に配置される。ヒートシンクの効率を向上させるために、冷却フランジ２８を設けることができる。図１に示した実施形態と同様に、冷却導管２４及び２６は、好適には当該ヒートシンク２２を冷却すべく、冷却流体、例えば、水を提供するように配置される。
【0025】
図１及び図２に示すように、超低周波音の発生装置５０が設けられており、超低周波音の発生装置５０は、第１共振器導管５２を介して冷却箱１６に連結された第１超低周波音鼓動装置３０を有し、第１超低周波音鼓動装置３０は、第１共振器導管５２の第１外端部５４に配置される。超低周波音の発生装置５０には、第２共振器導管５６を介して冷却箱１６に連結された第２超低周波音鼓動装置３２が更に配置されており、第２超低周波音鼓動装置５６は、第２共振器導管５６の第２外端部５８に配置される。第１共振器導管５２及び第２共振器導管５６は、図２に示したように、第１共振器導管５２及び第２共振器導管５６の全長に沿って実質的に同一断面の管状にできる。しかしながら、上述の通路は、様々な断面にできる。ある断面積から別の断面積への移行部は、ディフューザと称される場合がある。図示した図１の実施形態においては、上述のディフューザは、第１共振器導管５２及び第２共振器導管５６の各々の外端部５４及び５８、並びに、共振器導管５２及び５６と冷却箱１６の限定空間１４との間の移行部６０及び６２の双方に配置される。管状の共振器導管５２及び５６は、屈曲していてもよいし、直管形状であってもよい。図１及び図２の実施形態、特に図２の矢印において示されるように、律動的な冷却空気ＣＡが、冷却すべき物品の供給方向ＦＤに対して概ね横切る方向に、特に物品の上方及び下方にわたって移動する。
【0026】
図４～９においては、３つの異なる型式の鼓動装置が示されている。超低周波音鼓動装置３０及び３２は、Ｐ型の鼓動装置又はＳ型の鼓動装置にできる。Ｐ型の鼓動装置は、空気の律動を送入する鼓動装置であり、Ｓ型の鼓動装置は、空気の律動を送出又は放出する鼓動装置である。空気の律動を交互に送入又は送出する鼓動装置は、ＰＳ型鼓動装置と称される。１つのＰ型鼓動装置及び１つのＳ型鼓動装置が、システムの対向する端部に配置されるか、あるいはＰＳ鼓動装置が双方の端部に配置されるかのいずれかである。対向する端部の鼓動装置は、定在波の音波が鼓動装置の間に留保可能なように、相互に同期の必要がある。通常、当該同期は、定在波の音波によって規制される自然な速度で鼓動装置を揺動させ、また自然な速度の方向に力を印加することにより動きを増進させることで実現される。
【0027】
図４においては、第１型式のＰＳ型鼓動装置３０’が示されている。シリンダの内部を前後に移動するピストン７０は、ＰＳ型鼓動装置として作用するように配置されている。図示した鼓動装置３０’は、管状の第１共振器導管５２の第１外端部５４において、導管７２に連結される。好適には、対応するＰＳ型鼓動装置は、逆位の端部に、管状の第２共振器導管７の第２外端部５において設けられる。対向するＰＳ型鼓動装置は、ＰＳ型鼓動装置の他方が、最外側の位置にある場合に、ＰＳ型鼓動装置の一方が最内側の位置にあるように、相互の位相が不一致となるように配置される。相互作用により、鼓動装置は、相互に対して半波長分、位相が不一致となる。上述によると、管状の共振器導管５２及び５６の各々の外端部５４及び５８の間にそれぞれ、半波長の定在波が生成される。
【0028】
図５においては、代替の鼓動装置３０’’が示されており、当該鼓動装置は、導管７２を介した第１共振器導管５２の第１外端部５４、及び導管７４を介した第２共振器導管５６の第２外端部５８の双方に連結される。上述の構成においては、ピストン７０は、共振器導管の一方の外端部５４又は５８に圧力を供給し、同時に、他方の共振器導管の外側部５８又は５４から圧力を解放する。
【0029】
図６～９においては、強度の高い音波を生成する特有の型式の鼓動装置３０’’’が様々なモードで示されている。鼓動装置３０’’’は、ばねで付勢されたピストン８０を含む。鼓動装置３０’’’は、弁入口開口部８４を有する入口チャンバ８２と、弁出口開口部８８を有する出口チャンバ８６とを含む。ばねで付勢されたピストン８０は、弁入口開口部８４及び弁出口開口部８８に面するように配置されたピストンポート９０を有する。入口チャンバ８２は、連続式の圧力源（図示せず）に連結され、出口チャンバ８６は連続式の負圧源（図示せず）に連結される。
【0030】
ばねで付勢されたピストン８０が移動すると、ピストンポート９０は、弁入口開口部８４を介して入口チャンバ８２をピストン８０の内部に、あるいは、弁出口開口部８８を介して出口チャンバ８６をピストン８０の内部に交互に連結する。弁入口開口部８４と入口チャンバ８２との間のピストン８０の内部への連結は、ばねで付勢されたピストン８０の位置によって定まる。弁入口開口部８４及び弁出口開口部８８のうちの１つのみが、ピストンポート９０と一致するように配置される。
【0031】
図６においては、ばねで付勢されたピストン８０は、最内側の位置にあり、ばねで付勢されたピストン８０を保持するばね９２は、最も圧縮された状態である。上述の位置では、ばね９２は、第１共振器導管５２において、冷却箱１６を経由して、第２の共振器導管５６を通る律動を生成すべく、ピストン８０を内部に押下して、第１の共振器導管５２の外端部５４において空気を圧縮するように、ばねで付勢されたピストン８０に作用する。
【0032】
図６に示される位置においては、ピストンポート９０は、弁入口ポート８４と並んで配置されて、共振器導管における圧力を更に増大し、かつ、共振器導管における定在波を構築すべく、入口チャンバ８２をピストン８０の内部に連結する。
【0033】
図７に示される位置においては、ピストン８０は、最外側の位置から移動し、共振器導管において空気を更に圧縮すべく、共振器導管の内側への移動が更に加速する。ピストンポート９０は、少なくとも部分的に弁入口ポート８４に沿って配置されていて、共振器導管における圧力を更に増大すべく、入口チャンバ８２をピストン８０の内部に連結する。
【0034】
図８に示す位置においては、ピストン８０の移動を減速させるべく、ピストン８０は、ばね９２が外側に、すなわちピストン８０の移動と逆方向に作用し始める位置に移動している。更に、空気がピストン８０の内側から弁出口ポート８８を介して出口チャンバに吸い込まれ、負圧源（図示せず）に吸い込まれるように、ばねが付勢されない位置を横切るのと実質的に同一の位置で、ピストンポート９０は、弁入口ポート８４との連結から弁出口ポート８８との連結へと移る。
【0035】
図９に示す位置においては、ピストン８０は、最内側の位置まで移動しており、当該位置から戻って、外側に移動し始める。ばね９２は伸長され、共振器導管において圧力を緩和すべくピストン８０を外側に引っ張るように作用し、空気がピストン８０の内側から出口チャンバ８６に向かって吸い込まれるように、ピストンポート９０は弁出口ポート８８に連結されるため、作用が増大する。
【0036】
図９に示される位置から、ピストン８０は、図８及び図７にそれぞれ示される位置を介して、図６に示される位置に向かって逆方向に移動する。したがって、鼓動装置３０’’’及び共振器導管の逆位の端部における対応する鼓動装置によって、半波長の定在波が生成及び留保されるように鼓動装置３０’’’は自己調整を行い、他の鼓動装置は、第１鼓動装置３０’’’と位相が半波長ずれるように自己調整が行われる。
【0037】
図１及び図２に示すように、第１共振器導管５２及び第２共振器導管５６は、好適には同様の長さであり、定在波は、第１超低周波音鼓動装置３０と第２超低周波音鼓動装置３２との間に生成され、第１超低周波音鼓動装置３０は、半波長が第１共振器導管５２及び第２共振器導管５６と冷却箱１６とを組み合わせた長さに対応する定在波を生成するように配置される。したがって、第１鼓動装置３０及び第２鼓動装置３２は、相互に位相が半波長ずれている。
【0038】
定在波の波長は、上述から明白なように、システムの長さ、すなわち、第１鼓動装置３０と第２鼓動装置３２との間の長さに各々が依存する。好適には、周波数は、５０Ｈｚ以下であり、上述により、波長が６．８メートルの音を産生するが故に、鼓動装置の間に３．４メートルの長さが求められる。しかしながら、冷却効果は、更に低い周波数で増大し、特定の実施形態においては、約２０Ｈｚの周波数の音波を産生する鼓動装置の間の長さは約８．５メートルである。非常に高い冷却効率を達成するために、周波数は、２０Ｈｚ以下、好適には１６Ｈｚに維持できる。そのような非常に高い冷却効率を得るために、第１共振器導管６及び第２共振器導管７と冷却箱１１との組み合わせの長さは、約８．５メートル以上にすべきである。
【0039】
本開示の超低周波音の冷却装置は、図２に示したように、保護用のガスのための１以上の入口１００を更に有することができる。一実施形態によると、入口は、共振器導管５２及び５６の一方又は双方に配置される。入口１００は、導管１０２に連結されたノズルとして配置可能であり、当該ノズルは更に保護用のガス供給源１０４に連結され、ガス、場合によっては加圧されたガスは、共振器導管５２及び５６に供給又は注入できる。ガスの種類は、好適には上述の環境と化学反応せず、冷却箱の内部において無酸素雰囲気を提供する不活性ガスにできる。最も用いられるガスの１つは、費用効率が高く、環境に対して無害な窒素である。しかしながら、他のガス又はガスの混合物は、同一の目的のために用いることができることは理解すべきである。例えば、冷却工程に有益となりうる熱伝達特性の増大を呈するガス及びその混合物は可能である。例えば、メタノールは、ガス混合物に添加できる。更に、粒子捕捉器１０６が、共振器導管５２又は５６に配置されうる。粒子捕捉器１０６は、冷却箱の内部において処理及び冷却された部品由来の任意の粒子が、鼓動装置に入るのを防止可能である。粒子捕捉器は好適には、真空供給源１０８に，好適な導管１１０を介して連結された一部の種類のノズル装置である。
【0040】
更に、一部の用途のため、及び一部の型式の処理すべき部品のために、数個の冷却箱は、図１０に示すように連続して配置できる。上述は、例えば、部品が、１つの冷却箱１６よりも相応に長い場合になされうる。更に、部品は、所望の冷却温度となるように、数個の冷却箱１６を介して搬送できる。上述の点について、搬送速度は、１つの細長い部品の搬送中に変更できる。上述は、部品の後端が外部にあり、かつ、未処理であるためであり、冷却箱に即時に入る前端よりも長く酸化雰囲気に曝されることを意味する。当該事例においては、全体の冷却時間を短縮し、特に部品の後部が１以上の冷却箱の外側にある時間を低減すべく、最初に搬送速度を増加し、次いで速度を低減することが有効となり得る。図１０の実施形態は４つの冷却箱を示しているものの、以降の処理工程において正確な冷却温度となるように、更に少ない又は更に多い冷却箱を用いることができることは理解すべきである。更に、当該図面は、各々の冷却箱に対し別個の超低周波音の発生装置を示しているが、１つの超低周波音の発生装置が同時に数個の冷却装置を処理可能なことは理解すべきである。数個の冷却箱を更に大きな筐体に配置すること、及び／又は、冷却箱の間に特別なコンベヤ構成が不要となるように、冷却箱を非常に近接して配置することは、更に可能である。
【0041】
更に、本開示による方法は更に、厚さ４～７ｍｍの範囲よりも厚い金属素材の処理に有効である。上述の素材は更に、炉などの加熱装置から冷却装置１０に搬送され、金属素材は、押圧などの成形工程において部品を成形する際に更に好適な温度に冷却される。したがって、当該冷却装置によれば、更に厚い金属素材を、非常に効果的に、かつ成形型の摩耗を大幅に低減させて処理できる。更に、冷却のための押圧の時間が短いため、サイクル時間が低減される。更に厚い金属素材を取り扱う場合、押圧前に素材を可能な限り迅速に冷却すべく、数個の冷却装置は、上述のように用いることができる。
【0042】
上述され、図面に示された実施形態は、本開示の非限定的な例示としてのみ解釈すべきであり、特許請求の範囲内で、多数の方法において改良可能なことは理解すべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】