JPH0791788A - 金属材料の冷却方法と冷却装置 - Google Patents
金属材料の冷却方法と冷却装置Info
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- JPH0791788A JPH0791788A JP23668393A JP23668393A JPH0791788A JP H0791788 A JPH0791788 A JP H0791788A JP 23668393 A JP23668393 A JP 23668393A JP 23668393 A JP23668393 A JP 23668393A JP H0791788 A JPH0791788 A JP H0791788A
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 液体窒素などの冷媒の持つ蒸発潜熱と蒸発ガ
スが保有する顕熱を有効に利用した金属材料の冷却方法
と冷却装置であって、蒸発ガスが保有する顕熱で予冷を
行い、ついで液体窒素などの冷媒の持つ蒸発潜熱で冷却
する。 【効果】 冷却すべき金属材料を液体窒素の持つ蒸発潜
熱と蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用して冷却して
いるため液体窒素の消費量を約1/2 にすることができ、
また、予冷を行うことで、全体の冷却時間を短縮するこ
とができる。さらに金属材料を液体窒素に浸漬しないた
め、液体窒素の必要量は約1/4 になる。
スが保有する顕熱を有効に利用した金属材料の冷却方法
と冷却装置であって、蒸発ガスが保有する顕熱で予冷を
行い、ついで液体窒素などの冷媒の持つ蒸発潜熱で冷却
する。 【効果】 冷却すべき金属材料を液体窒素の持つ蒸発潜
熱と蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用して冷却して
いるため液体窒素の消費量を約1/2 にすることができ、
また、予冷を行うことで、全体の冷却時間を短縮するこ
とができる。さらに金属材料を液体窒素に浸漬しないた
め、液体窒素の必要量は約1/4 になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形加工処理等
の金属低温加工に用いられる金属材料の冷却方法と冷却
装置に関するものである。
の金属低温加工に用いられる金属材料の冷却方法と冷却
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高力アルミニウム合金をはじめ各種の金
属構造材にあっては、その金属自体の特性（機械的性
質、耐食性、加工性、耐応力腐食割れ性など）のみなら
ず、その加工処理の面からも検討を行う必要がある。例
えば、従来では実施されていない金属加工処理法を用い
ることによって、既存の金属材料の特性を向上させる可
能性があり、さらに新しい金属加工処理によって優れた
特性を備えた新規な金属材料の開発につながることか
ら、従来にない新規な金属材料加工技術が種々模索され
ている。このような新しい金属加工技術の一つとして、
金属材料を液体窒素温度などの低温に冷却して、プレス
加工等の成形を行う加工技術が考えられている。
属構造材にあっては、その金属自体の特性（機械的性
質、耐食性、加工性、耐応力腐食割れ性など）のみなら
ず、その加工処理の面からも検討を行う必要がある。例
えば、従来では実施されていない金属加工処理法を用い
ることによって、既存の金属材料の特性を向上させる可
能性があり、さらに新しい金属加工処理によって優れた
特性を備えた新規な金属材料の開発につながることか
ら、従来にない新規な金属材料加工技術が種々模索され
ている。このような新しい金属加工技術の一つとして、
金属材料を液体窒素温度などの低温に冷却して、プレス
加工等の成形を行う加工技術が考えられている。
【０００３】このように金属材料を液体窒素温度などの
低温に冷却して、プレス加工等の成形を行う加工技術
は、実験的な規模での加工処理は比較的容易に実施可能
であるが、実際の製造に適用させるためには、金属材料
を液体窒素などの冷媒で冷却し、直ちに成形機などの加
工装置に搬送する操作を自動的に効率よく行う必要があ
る。
低温に冷却して、プレス加工等の成形を行う加工技術
は、実験的な規模での加工処理は比較的容易に実施可能
であるが、実際の製造に適用させるためには、金属材料
を液体窒素などの冷媒で冷却し、直ちに成形機などの加
工装置に搬送する操作を自動的に効率よく行う必要があ
る。
【０００４】この目的を達成させるものとして、液体窒
素などの冷媒を満たした断熱冷却槽の一端から金属材料
を浸漬し、断熱冷却槽内を移動させながら冷却し、他端
から引き上げて成形機などの加工装置に搬送する冷却装
置などがある。
素などの冷媒を満たした断熱冷却槽の一端から金属材料
を浸漬し、断熱冷却槽内を移動させながら冷却し、他端
から引き上げて成形機などの加工装置に搬送する冷却装
置などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
液体窒素などの冷媒に金属材料を浸漬して冷却する方法
では、例えば、液体窒素が持っている蒸発潜熱しか利用
することができない。すなわち、金属材料を浸漬する
と、液体窒素は蒸気となり沸騰し、窒素ガスを放出す
る。この窒素ガスの中には液体窒素が混合された状態と
なっており、蒸発温度（-196℃）に近い温度である。こ
の低温の窒素ガスが保有している顕熱は有効に利用され
ていない。
液体窒素などの冷媒に金属材料を浸漬して冷却する方法
では、例えば、液体窒素が持っている蒸発潜熱しか利用
することができない。すなわち、金属材料を浸漬する
と、液体窒素は蒸気となり沸騰し、窒素ガスを放出す
る。この窒素ガスの中には液体窒素が混合された状態と
なっており、蒸発温度（-196℃）に近い温度である。こ
の低温の窒素ガスが保有している顕熱は有効に利用され
ていない。
【０００６】また、金属材料を浸漬するためには、それ
だけの深さが必要となり、浸漬する金属材料の間隔ある
いは金属材料と断熱冷却槽との間隔が広ければ、それだ
け多量の液体窒素が必要となる。冷却操作後は断熱冷却
槽内に残った多量の液体窒素は使用されないまま廃却さ
れることになる。
だけの深さが必要となり、浸漬する金属材料の間隔ある
いは金属材料と断熱冷却槽との間隔が広ければ、それだ
け多量の液体窒素が必要となる。冷却操作後は断熱冷却
槽内に残った多量の液体窒素は使用されないまま廃却さ
れることになる。
【０００７】さらに、断熱冷却槽の上部が開口している
場合は、断熱冷却槽から引き上げて成形機などの加工装
置に搬送するまで金属材料は室温の空気にふれるため、
約20〜50℃の温度上昇をきたし、一方、液体窒素は室温
の空気にふれ消費量が増加する。また、室内に窒素ガス
が充満するため、酸欠防止のため室内の空気とともに窒
素ガスを送風機で屋外に放出するが、この時も熱が奪わ
れ液体窒素の消費量が増加する。
場合は、断熱冷却槽から引き上げて成形機などの加工装
置に搬送するまで金属材料は室温の空気にふれるため、
約20〜50℃の温度上昇をきたし、一方、液体窒素は室温
の空気にふれ消費量が増加する。また、室内に窒素ガス
が充満するため、酸欠防止のため室内の空気とともに窒
素ガスを送風機で屋外に放出するが、この時も熱が奪わ
れ液体窒素の消費量が増加する。
【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、液体窒素などの冷媒の持つ蒸発潜熱と
蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用した金属材料の冷
却方法と冷却装置を提供することを目的とする。
なされたもので、液体窒素などの冷媒の持つ蒸発潜熱と
蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用した金属材料の冷
却方法と冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の手段は、断熱容器
内で、金属材料を液化ガスの蒸発ガス雰囲気中で蒸発ガ
スが保有する顕熱で予冷を行い、つぎに液化ガスに接触
させて液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却する金属材料の冷
却方法である。
内で、金属材料を液化ガスの蒸発ガス雰囲気中で蒸発ガ
スが保有する顕熱で予冷を行い、つぎに液化ガスに接触
させて液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却する金属材料の冷
却方法である。
【００１０】第２の手段は、金属材料の挿入口と抽出口
およびガス放出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾー
ンに分かれた断熱容器内に、断熱容器内の蒸発ガスを攪
拌する送風機と、前記挿入口と抽出口を結ぶ線上に設け
た複数の金属材料の搬送装置と、前記冷却ゾーンの搬送
装置の上方に、液化ガス供給配管と戻り配管を接続し、
底部に細孔を設け、かつ昇降装置で上下するた液化ガス
溜め容器と、前記搬送装置の下方で、かつ液化ガス溜め
容器の下方に液化ガスを循環ポンプで液化ガス溜め容器
に返す戻り配管を接続した液化ガス受け皿とを配設して
なる金属材料の冷却装置である。
およびガス放出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾー
ンに分かれた断熱容器内に、断熱容器内の蒸発ガスを攪
拌する送風機と、前記挿入口と抽出口を結ぶ線上に設け
た複数の金属材料の搬送装置と、前記冷却ゾーンの搬送
装置の上方に、液化ガス供給配管と戻り配管を接続し、
底部に細孔を設け、かつ昇降装置で上下するた液化ガス
溜め容器と、前記搬送装置の下方で、かつ液化ガス溜め
容器の下方に液化ガスを循環ポンプで液化ガス溜め容器
に返す戻り配管を接続した液化ガス受け皿とを配設して
なる金属材料の冷却装置である。
【００１１】第３の手段は、金属材料の挿入口と抽出口
およびガス放出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾー
ンに分かれ、冷却ゾーンに液化ガス供給配管を接続した
液化ガス溜め皿を設けた断熱容器内に、断熱容器内のガ
スを攪拌する送風機と、前記挿入口から挿入した金属材
料を保持して吊着する複数の搬送部材を取り付け、かつ
冷却ゾーンで液化ガス溜め皿内の液化ガスに金属材料の
裏面を浸す駆動装置で循環する循環搬送ロープとを配設
してなる金属材料の冷却装置である。
およびガス放出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾー
ンに分かれ、冷却ゾーンに液化ガス供給配管を接続した
液化ガス溜め皿を設けた断熱容器内に、断熱容器内のガ
スを攪拌する送風機と、前記挿入口から挿入した金属材
料を保持して吊着する複数の搬送部材を取り付け、かつ
冷却ゾーンで液化ガス溜め皿内の液化ガスに金属材料の
裏面を浸す駆動装置で循環する循環搬送ロープとを配設
してなる金属材料の冷却装置である。
【００１２】第４の手段は、断熱容器内で、複数個の冷
却金属部材に一連の液化ガスの流路を設け、この液化ガ
スの流路に液化ガスを流して、前記流路内で液化ガスを
蒸発させ、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスが保有す
る顕熱を利用して前記冷却金属部材を冷却し、この冷却
金属部材を金属材料に接触させて金属材料を冷却する金
属材料の冷却方法である。
却金属部材に一連の液化ガスの流路を設け、この液化ガ
スの流路に液化ガスを流して、前記流路内で液化ガスを
蒸発させ、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスが保有す
る顕熱を利用して前記冷却金属部材を冷却し、この冷却
金属部材を金属材料に接触させて金属材料を冷却する金
属材料の冷却方法である。
【００１３】第５の手段は、金属材料の挿入口と抽出口
を備えた断熱容器内に、一連の液化ガスの流路を設けた
下部冷却金属部材と、一連の液化ガスの流路を設けた上
部冷却金属部材とを配設し、断熱容器の挿入口に隣接し
て金属材料を断熱容器内に挿入し、移動する送り装置を
備えてなる金属材料の冷却装置である。
を備えた断熱容器内に、一連の液化ガスの流路を設けた
下部冷却金属部材と、一連の液化ガスの流路を設けた上
部冷却金属部材とを配設し、断熱容器の挿入口に隣接し
て金属材料を断熱容器内に挿入し、移動する送り装置を
備えてなる金属材料の冷却装置である。
【００１４】
【作用】以下に、本発明について詳細に説明する。第１
発明は、断熱容器内で、金属材料を液化ガスの蒸発ガス
雰囲気中で蒸発ガスが保有する顕熱で予冷を行い、つぎ
に液化ガスに接触させて液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却
する金属材料の冷却方法であり、液体窒素の場合、蒸発
ガスが保有する顕熱で-100℃程度まで予冷を行い、つぎ
に液体窒素の持つ蒸発潜熱で-196℃の温度まで冷却す
る。
発明は、断熱容器内で、金属材料を液化ガスの蒸発ガス
雰囲気中で蒸発ガスが保有する顕熱で予冷を行い、つぎ
に液化ガスに接触させて液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却
する金属材料の冷却方法であり、液体窒素の場合、蒸発
ガスが保有する顕熱で-100℃程度まで予冷を行い、つぎ
に液体窒素の持つ蒸発潜熱で-196℃の温度まで冷却す
る。
【００１５】この冷却方法によると、例えば、液体窒素
の蒸発潜熱は大気圧下で48kcal/kg、蒸発温度(-196 ℃)
〜室温(20 ℃) までの蒸発ガスの顕熱は約52kcal/kg
であり、蒸発ガスの顕熱を利用することによって、液体
窒素の消費量を約1/2 にすることができる。また、予冷
を行うことで、全体の冷却時間を短縮することができ
る。
の蒸発潜熱は大気圧下で48kcal/kg、蒸発温度(-196 ℃)
〜室温(20 ℃) までの蒸発ガスの顕熱は約52kcal/kg
であり、蒸発ガスの顕熱を利用することによって、液体
窒素の消費量を約1/2 にすることができる。また、予冷
を行うことで、全体の冷却時間を短縮することができ
る。
【００１６】第２発明は、第１発明の冷却方法による金
属材料の冷却装置であり、挿入口から挿入された金属材
料は搬送装置で断熱容器内を抽出口へ移動され、抽出口
から抽出される。この間、金属材料は予冷ゾーンで、送
風機で攪拌された蒸発ガスによって、蒸発ガスが保有す
る顕熱で予冷される。金属材料を予冷して温度が上昇し
た蒸発ガスはガス放出管から屋外に放出することによっ
て、液体窒素で問題となる酸欠の発生が防止でき、作業
の安全性が確保できる。液体窒素の場合、送風機で蒸発
ガスを攪拌することによって、蒸発ガスと金属材料間の
表面伝熱係数を自然対流では約10kcal/m2h℃のものを数
倍の60kcal/m2h℃にすることができる。
属材料の冷却装置であり、挿入口から挿入された金属材
料は搬送装置で断熱容器内を抽出口へ移動され、抽出口
から抽出される。この間、金属材料は予冷ゾーンで、送
風機で攪拌された蒸発ガスによって、蒸発ガスが保有す
る顕熱で予冷される。金属材料を予冷して温度が上昇し
た蒸発ガスはガス放出管から屋外に放出することによっ
て、液体窒素で問題となる酸欠の発生が防止でき、作業
の安全性が確保できる。液体窒素の場合、送風機で蒸発
ガスを攪拌することによって、蒸発ガスと金属材料間の
表面伝熱係数を自然対流では約10kcal/m2h℃のものを数
倍の60kcal/m2h℃にすることができる。
【００１７】つぎに、金属材料は冷却ゾーンで、表面が
液化ガス溜め容器の底部の細孔から浸み出た液化ガスで
濡らされることによって、液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷
却される。さらに金属材料の表面に昇降装置によって、
低温になっている液化ガス溜め容器の底部を接触させる
ことによって、冷却効果を増すことができる。金属材料
の表面を液化ガスで濡らすことによって、浸漬時に生じ
ていた金属材料の全面を覆う蒸発ガス膜の発生がなくな
り、液化ガスと金属材料間の伝熱係数の低下がなくな
る。このため、液化ガスと金属材料間の伝熱効率が数倍
向上する。また、金属材料の表面を濡らして冷却するた
め、浸漬して冷却する方法に比較して、液化ガスの必要
量は少量でよい。金属材料の表面を濡らした余分の液化
ガスは液化ガス受け皿で受け、循環ポンプで再び液化ガ
ス溜め容器に戻され、冷却に再使用される。冷却装置は
全体が断熱材で断熱されているため、装置外への冷熱の
放散はない。
液化ガス溜め容器の底部の細孔から浸み出た液化ガスで
濡らされることによって、液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷
却される。さらに金属材料の表面に昇降装置によって、
低温になっている液化ガス溜め容器の底部を接触させる
ことによって、冷却効果を増すことができる。金属材料
の表面を液化ガスで濡らすことによって、浸漬時に生じ
ていた金属材料の全面を覆う蒸発ガス膜の発生がなくな
り、液化ガスと金属材料間の伝熱係数の低下がなくな
る。このため、液化ガスと金属材料間の伝熱効率が数倍
向上する。また、金属材料の表面を濡らして冷却するた
め、浸漬して冷却する方法に比較して、液化ガスの必要
量は少量でよい。金属材料の表面を濡らした余分の液化
ガスは液化ガス受け皿で受け、循環ポンプで再び液化ガ
ス溜め容器に戻され、冷却に再使用される。冷却装置は
全体が断熱材で断熱されているため、装置外への冷熱の
放散はない。
【００１８】第３発明は、第１発明の冷却方法による金
属材料の冷却装置であり、挿入口から挿入された金属材
料は搬送部材で保持され循環搬送ロープで断熱容器内を
抽出口へ移動され、抽出口から抽出される。この間、金
属材料は予冷ゾーンで、送風機で攪拌された蒸発ガスに
よって、蒸発ガスが保有する顕熱で予冷される。金属材
料を予冷して温度が上昇した蒸発ガスはガス放出管から
屋外に放出することによって、液体窒素で問題となる酸
欠の発生が防止でき、作業の安全性が確保できる。液体
窒素の場合、送風機で蒸発ガスを攪拌することによっ
て、蒸発ガスと金属材料間の表面伝熱係数を自然対流で
は約10kcal/m2h℃のものを数倍の60kcal/m 2h℃にするこ
とができる。
属材料の冷却装置であり、挿入口から挿入された金属材
料は搬送部材で保持され循環搬送ロープで断熱容器内を
抽出口へ移動され、抽出口から抽出される。この間、金
属材料は予冷ゾーンで、送風機で攪拌された蒸発ガスに
よって、蒸発ガスが保有する顕熱で予冷される。金属材
料を予冷して温度が上昇した蒸発ガスはガス放出管から
屋外に放出することによって、液体窒素で問題となる酸
欠の発生が防止でき、作業の安全性が確保できる。液体
窒素の場合、送風機で蒸発ガスを攪拌することによっ
て、蒸発ガスと金属材料間の表面伝熱係数を自然対流で
は約10kcal/m2h℃のものを数倍の60kcal/m 2h℃にするこ
とができる。
【００１９】つぎに、金属材料は冷却ゾーンで、裏面が
液化ガス溜め皿内の液化ガスに浸されることによって、
液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却される。金属材料の裏面
を液化ガスに浸すことによって、浸漬時に生じていた金
属材料の全面を覆う蒸発ガス膜の発生がなくなり、液化
ガスと金属材料間の伝熱効率が数倍向上する。例えば、
このように、液体窒素の蒸発潜熱と蒸発ガスの顕熱を利
用することによって、液体窒素の消費量を1/2 にするこ
とができる。また、予冷を行うことで、全体の冷却時間
を短縮することができる。冷却装置は全体が断熱材で断
熱されているため、装置外への冷熱の放散はない。
液化ガス溜め皿内の液化ガスに浸されることによって、
液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却される。金属材料の裏面
を液化ガスに浸すことによって、浸漬時に生じていた金
属材料の全面を覆う蒸発ガス膜の発生がなくなり、液化
ガスと金属材料間の伝熱効率が数倍向上する。例えば、
このように、液体窒素の蒸発潜熱と蒸発ガスの顕熱を利
用することによって、液体窒素の消費量を1/2 にするこ
とができる。また、予冷を行うことで、全体の冷却時間
を短縮することができる。冷却装置は全体が断熱材で断
熱されているため、装置外への冷熱の放散はない。
【００２０】第４発明は、断熱容器内で、複数個の冷却
金属部材に一連の液化ガスの流路を設け、この液化ガス
の流路に液化ガスを流して、前記流路内で液化ガスを蒸
発させ、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスが保有する
顕熱を利用して前記冷却金属部材を冷却し、この冷却金
属部材を金属材料に接触させて金属材料を冷却する金属
材料の冷却方法であり、液化ガスの流れの上流側の冷却
金属部材は液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却され、下流側
の冷却金属部材は蒸発ガスが保有する顕熱で冷却され
る。このため、冷却金属部材は上流側の温度が低く、下
流側の温度が高くなる。したがって、下流側の冷却金属
部材で予冷を行い、上流側の冷却金属部材で冷却を行
う。このようにして、液化ガスの蒸発潜熱と蒸発ガスの
顕熱を有効に利用するこができ、例えば、浸漬のみで冷
却する方法に比較して、液体窒素の必要量は約1/4 とな
る。
金属部材に一連の液化ガスの流路を設け、この液化ガス
の流路に液化ガスを流して、前記流路内で液化ガスを蒸
発させ、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスが保有する
顕熱を利用して前記冷却金属部材を冷却し、この冷却金
属部材を金属材料に接触させて金属材料を冷却する金属
材料の冷却方法であり、液化ガスの流れの上流側の冷却
金属部材は液化ガスの持つ蒸発潜熱で冷却され、下流側
の冷却金属部材は蒸発ガスが保有する顕熱で冷却され
る。このため、冷却金属部材は上流側の温度が低く、下
流側の温度が高くなる。したがって、下流側の冷却金属
部材で予冷を行い、上流側の冷却金属部材で冷却を行
う。このようにして、液化ガスの蒸発潜熱と蒸発ガスの
顕熱を有効に利用するこができ、例えば、浸漬のみで冷
却する方法に比較して、液体窒素の必要量は約1/4 とな
る。
【００２１】第５発明は、第４発明の冷却方法による金
属材料の冷却装置であり、下部冷却金属部材と上部冷却
金属部材の液化ガスの流路には、抽出口側から挿入口側
へ液化ガスが流され、下部および上部冷却金属部材は抽
出口側から低温に冷却される。液化ガス流路内の液化ガ
スは、上下冷却金属部材を冷却しながら蒸発して蒸発ガ
スとなる。液化ガスの流路内で上下冷却金属部材を冷却
して温度が上昇した蒸発ガスは挿入口側の流路から屋外
に放出することによって、液体窒素で問題となる酸欠の
発生が防止でき、作業の安全性が確保できる。
属材料の冷却装置であり、下部冷却金属部材と上部冷却
金属部材の液化ガスの流路には、抽出口側から挿入口側
へ液化ガスが流され、下部および上部冷却金属部材は抽
出口側から低温に冷却される。液化ガス流路内の液化ガ
スは、上下冷却金属部材を冷却しながら蒸発して蒸発ガ
スとなる。液化ガスの流路内で上下冷却金属部材を冷却
して温度が上昇した蒸発ガスは挿入口側の流路から屋外
に放出することによって、液体窒素で問題となる酸欠の
発生が防止でき、作業の安全性が確保できる。
【００２２】金属材料は液化ガスの流れの下流側になる
挿入口から送り装置で挿入され、下部冷却金属部材の上
を、順次冷却されながら抽出口へ送られ、抽出口から抽
出される。この間、金属材料は抽出口側より温度の高い
挿入口側の下部冷却金属部材と上部冷却金属部材に挟ま
れて予冷され、予冷後、送り装置でつぎの下部冷却金属
部材の上まで送られ、同様につぎの上部冷却金属部材で
冷却される。この操作を繰り返して、金属材料は最後に
は、温度の最も低い上流側の下部冷却金属部材と上部冷
却金属部材に挟まれて冷却され、冷却後は送り装置で抽
出口に移動され抽出口から抽出される。このようにし
て、液化ガスの蒸発潜熱と蒸発ガスの顕熱を利用して金
属材料を冷却することができ、例えば、浸漬のみで冷却
する方法に比較して、液体窒素の必要量を約1/4 にする
ことができる。上下冷却金属部材が断熱容器内にあるた
め冷却装置外への冷熱の放散はない。
挿入口から送り装置で挿入され、下部冷却金属部材の上
を、順次冷却されながら抽出口へ送られ、抽出口から抽
出される。この間、金属材料は抽出口側より温度の高い
挿入口側の下部冷却金属部材と上部冷却金属部材に挟ま
れて予冷され、予冷後、送り装置でつぎの下部冷却金属
部材の上まで送られ、同様につぎの上部冷却金属部材で
冷却される。この操作を繰り返して、金属材料は最後に
は、温度の最も低い上流側の下部冷却金属部材と上部冷
却金属部材に挟まれて冷却され、冷却後は送り装置で抽
出口に移動され抽出口から抽出される。このようにし
て、液化ガスの蒸発潜熱と蒸発ガスの顕熱を利用して金
属材料を冷却することができ、例えば、浸漬のみで冷却
する方法に比較して、液体窒素の必要量を約1/4 にする
ことができる。上下冷却金属部材が断熱容器内にあるた
め冷却装置外への冷熱の放散はない。
【００２３】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。 実施例１ 図１は、第２発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、それぞれには温度
の高い外気を遮断するための二重のカーテン６が設けて
ある。また、断熱容器２内には挿入口４と抽出口５を結
ぶ線上に金属材料１を搬送するためのローラ７と蒸発ガ
スを攪拌する送風機８が設けてある。
する。 実施例１ 図１は、第２発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、それぞれには温度
の高い外気を遮断するための二重のカーテン６が設けて
ある。また、断熱容器２内には挿入口４と抽出口５を結
ぶ線上に金属材料１を搬送するためのローラ７と蒸発ガ
スを攪拌する送風機８が設けてある。
【００２４】断熱容器２内は予冷ゾーンＡと冷却ゾーン
Ｂに分かれ、予冷ゾーンＡには風向調節板９とガス放出
管10があり、冷却ゾーンＢには昇降装置11で上下するた
液化ガス溜め容器12があり、液化ガス溜め容器12の下方
には液化ガス受け皿13が設けてある。液化ガス溜め容器
12の底部には液化ガスが浸み出す細孔14が設けてある。
さらに液化ガス溜め容器12には液化ガス容器15から液化
ガスａを供給する液化ガス供給配管16と液化ガス受け皿
13の液化ガスを循環ポンプ17で返す戻り配管18が接続さ
れている。
Ｂに分かれ、予冷ゾーンＡには風向調節板９とガス放出
管10があり、冷却ゾーンＢには昇降装置11で上下するた
液化ガス溜め容器12があり、液化ガス溜め容器12の下方
には液化ガス受け皿13が設けてある。液化ガス溜め容器
12の底部には液化ガスが浸み出す細孔14が設けてある。
さらに液化ガス溜め容器12には液化ガス容器15から液化
ガスａを供給する液化ガス供給配管16と液化ガス受け皿
13の液化ガスを循環ポンプ17で返す戻り配管18が接続さ
れている。
【００２５】冷却すべき金属材料１は、ローラ７で挿入
口４から挿入され、予冷ゾーンＡへ搬送され、ここで、
送風機８で攪拌され、風向調節板９で向きが変えられた
蒸発ガス（図中の矢印）で予冷され、予冷して温度の上
がった蒸発ガスはガス放出管10から屋外に放出される。
予冷された金属材料１はローラ７で冷却ゾーンＢに搬送
され、ここで、液化ガス溜め容器12の底部の細孔14から
浸みだした液化ガスａで冷却される。さらに、昇降装置
11で液化ガス溜め容器12を下ろし、低温になっている液
化ガス溜め容器12の底部を金属材料１の表面に接触させ
て冷却効果を高める。冷却された金属材料１はローラ７
で搬送され抽出口５から抽出される。液化ガス溜め容器
12の液化ガスａは液化ガス容器15から供給され、金属材
料１の表面を濡らした余分の液化ガスは液化ガス受け皿
13で受け、循環ポンプ17で再び液化ガス溜め容器12に戻
される。このようにして、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸
発ガスの保有する顕熱を有効に利用して金属材料を冷却
する。
口４から挿入され、予冷ゾーンＡへ搬送され、ここで、
送風機８で攪拌され、風向調節板９で向きが変えられた
蒸発ガス（図中の矢印）で予冷され、予冷して温度の上
がった蒸発ガスはガス放出管10から屋外に放出される。
予冷された金属材料１はローラ７で冷却ゾーンＢに搬送
され、ここで、液化ガス溜め容器12の底部の細孔14から
浸みだした液化ガスａで冷却される。さらに、昇降装置
11で液化ガス溜め容器12を下ろし、低温になっている液
化ガス溜め容器12の底部を金属材料１の表面に接触させ
て冷却効果を高める。冷却された金属材料１はローラ７
で搬送され抽出口５から抽出される。液化ガス溜め容器
12の液化ガスａは液化ガス容器15から供給され、金属材
料１の表面を濡らした余分の液化ガスは液化ガス受け皿
13で受け、循環ポンプ17で再び液化ガス溜め容器12に戻
される。このようにして、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸
発ガスの保有する顕熱を有効に利用して金属材料を冷却
する。
【００２６】実施例２ 図２は、第３発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、それぞれには温度
の高い外気を遮断するための扉21が設けてある。また、
断熱容器２内には挿入口４から挿入した金属材料１を真
空吸着パッド22で吸着して吊着する複数の搬送部材23を
取り付け、駆動装置（図示せず）で循環する循環搬送ロ
ープ24と蒸発ガスを攪拌する送風機８が設けてある。
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、それぞれには温度
の高い外気を遮断するための扉21が設けてある。また、
断熱容器２内には挿入口４から挿入した金属材料１を真
空吸着パッド22で吸着して吊着する複数の搬送部材23を
取り付け、駆動装置（図示せず）で循環する循環搬送ロ
ープ24と蒸発ガスを攪拌する送風機８が設けてある。
【００２７】断熱容器２内は予冷ゾーンＡと冷却ゾーン
Ｂに分かれ、予冷ゾーンＡには風向調節板９とガス放出
管10があり、冷却ゾーンＢには液化ガス溜め皿25が設け
てある。液化ガス溜め皿25には液化ガス容器15から液化
ガスａを供給する液化ガス供給配管16が接続されてい
る。循環搬送ロープ24は、冷却ゾーンＢでは金属材料１
の裏面を液化ガス溜め皿25内の液化ガスａに浸すため
に、予冷ゾーンＡよりも低い位置を循環させる。
Ｂに分かれ、予冷ゾーンＡには風向調節板９とガス放出
管10があり、冷却ゾーンＢには液化ガス溜め皿25が設け
てある。液化ガス溜め皿25には液化ガス容器15から液化
ガスａを供給する液化ガス供給配管16が接続されてい
る。循環搬送ロープ24は、冷却ゾーンＢでは金属材料１
の裏面を液化ガス溜め皿25内の液化ガスａに浸すため
に、予冷ゾーンＡよりも低い位置を循環させる。
【００２８】冷却すべき金属材料１は、ローラ７で挿入
口４から挿入され、予冷ゾーンＡで真空吸着パッド22で
吸着して搬送部材23に吊着され、ここで、送風機８で攪
拌され、風向調節板９で向きが変えられた蒸発ガス（図
中の矢印）で予冷され、予冷して温度の上がった蒸発ガ
スはガス放出管10から屋外に放出される。予冷された金
属材料１は循環搬送ロープ24で冷却ゾーンＢに搬送さ
れ、ここで、裏面が液化ガス溜め皿25内の液化ガスａに
浸され冷却される。冷却された金属材料１は循環搬送ロ
ープ24で搬送され抽出口５から抽出される。このように
して、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスの保有する顕
熱を有効に利用して金属材料を冷却する。
口４から挿入され、予冷ゾーンＡで真空吸着パッド22で
吸着して搬送部材23に吊着され、ここで、送風機８で攪
拌され、風向調節板９で向きが変えられた蒸発ガス（図
中の矢印）で予冷され、予冷して温度の上がった蒸発ガ
スはガス放出管10から屋外に放出される。予冷された金
属材料１は循環搬送ロープ24で冷却ゾーンＢに搬送さ
れ、ここで、裏面が液化ガス溜め皿25内の液化ガスａに
浸され冷却される。冷却された金属材料１は循環搬送ロ
ープ24で搬送され抽出口５から抽出される。このように
して、液化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスの保有する顕
熱を有効に利用して金属材料を冷却する。
【００２９】実施例３ 図３は、第５発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、挿入口４の後方に
は金属材料１を挿入し、移動するためのエアシリンダで
作動する送り装置31が設けてある。断熱容器２内には複
数個の上部冷却金属部材32と下部冷却金属部材33とがあ
り、それぞれに一連の液化ガスの流路34が設けられてい
る。また、上部冷却金属部材32には昇降装置35が備えて
あり、金属材料１の挿入、移動時に、これで上部冷却金
属部材32を上下させる。上下冷却金属部材は熱伝導率の
高い金属を使用し、実施例ではアルミニウム合金を用い
た。液化ガスは抽出口５側の液化ガスの流路34から流
し、上下冷却金属部材32、33を冷却して、挿入口４側の
液化ガスの流路34から蒸発ガスとして屋外に放出され
る。
で、図中２は断熱材３で断熱された断熱容器で、断熱容
器２には挿入口４と抽出口５があり、挿入口４の後方に
は金属材料１を挿入し、移動するためのエアシリンダで
作動する送り装置31が設けてある。断熱容器２内には複
数個の上部冷却金属部材32と下部冷却金属部材33とがあ
り、それぞれに一連の液化ガスの流路34が設けられてい
る。また、上部冷却金属部材32には昇降装置35が備えて
あり、金属材料１の挿入、移動時に、これで上部冷却金
属部材32を上下させる。上下冷却金属部材は熱伝導率の
高い金属を使用し、実施例ではアルミニウム合金を用い
た。液化ガスは抽出口５側の液化ガスの流路34から流
し、上下冷却金属部材32、33を冷却して、挿入口４側の
液化ガスの流路34から蒸発ガスとして屋外に放出され
る。
【００３０】冷却すべき金属材料１は、挿入口４から送
り装置31で挿入され、下部冷却金属部材33の上を、順次
冷却されながら抽出口５へ送られ、抽出口５から抽出さ
れる。この間、金属材料１は抽出口５側よりも温度の高
い挿入口４側の下部冷却金属部材33と昇降装置35で下ろ
された上部冷却金属部材32に挟まれて予冷され、予冷後
昇降装置35で上部冷却金属部材32を上げ、送り装置31で
新たな金属材料１を挿入することによって、つぎの下部
冷却金属部材33の上まで送られ、同様につぎの上部冷却
金属部材32を下ろして冷却される。この操作を繰り返し
て、金属材料１は最後には、温度の最も低い抽出口５側
の下部冷却金属部材33と上部冷却金属部材32に挟まれて
冷却され、冷却後は送り装置31で抽出口５に送られ抽出
口５から抽出される。このようにして、液化ガスの持つ
蒸発潜熱と蒸発ガスの保有する顕熱を有効に利用して金
属材料を冷却する。
り装置31で挿入され、下部冷却金属部材33の上を、順次
冷却されながら抽出口５へ送られ、抽出口５から抽出さ
れる。この間、金属材料１は抽出口５側よりも温度の高
い挿入口４側の下部冷却金属部材33と昇降装置35で下ろ
された上部冷却金属部材32に挟まれて予冷され、予冷後
昇降装置35で上部冷却金属部材32を上げ、送り装置31で
新たな金属材料１を挿入することによって、つぎの下部
冷却金属部材33の上まで送られ、同様につぎの上部冷却
金属部材32を下ろして冷却される。この操作を繰り返し
て、金属材料１は最後には、温度の最も低い抽出口５側
の下部冷却金属部材33と上部冷却金属部材32に挟まれて
冷却され、冷却後は送り装置31で抽出口５に送られ抽出
口５から抽出される。このようにして、液化ガスの持つ
蒸発潜熱と蒸発ガスの保有する顕熱を有効に利用して金
属材料を冷却する。
【００３１】例えば、液体窒素で冷却する場合は、金属
材料１は挿入口４側から中央部付近までの間で約-100℃
まで冷却され、温度の最も低い抽出口５側の下部冷却金
属部材33と上部冷却金属部材32で-180から-190℃まで冷
却される。上下冷却金属部材32、33を冷却した液体窒素
は、約 0℃の蒸発ガスとなり屋外に放出される。この方
法では、浸漬のみで冷却する方法に比較して、液体窒素
の必要量を約1/4 にすることができる。
材料１は挿入口４側から中央部付近までの間で約-100℃
まで冷却され、温度の最も低い抽出口５側の下部冷却金
属部材33と上部冷却金属部材32で-180から-190℃まで冷
却される。上下冷却金属部材32、33を冷却した液体窒素
は、約 0℃の蒸発ガスとなり屋外に放出される。この方
法では、浸漬のみで冷却する方法に比較して、液体窒素
の必要量を約1/4 にすることができる。
【００３２】なお、実施例では液化ガスの流路34を上下
冷却金属部材32、33の内部に設けているが、液化ガスの
流路となる管を金属板の裏面にろう付け、はんだ付けし
て上下冷却金属部材を構成してもよい。また、送り装置
31も、金属材料１を挿入、移動することができる機構で
あれば、エアシリンダにこだわることはない。
冷却金属部材32、33の内部に設けているが、液化ガスの
流路となる管を金属板の裏面にろう付け、はんだ付けし
て上下冷却金属部材を構成してもよい。また、送り装置
31も、金属材料１を挿入、移動することができる機構で
あれば、エアシリンダにこだわることはない。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、液体窒素などの冷媒の持つ蒸
発潜熱と蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用した金属
材料の冷却方法と冷却装置であって、本発明によれば、
冷却すべき金属材料を液体窒素の持つ蒸発潜熱と蒸発ガ
スが保有する顕熱を有効に利用して冷却するため液体窒
素の消費量を約1/2 にすることができ、また、予冷を行
うことで、全体の冷却時間を短縮することができる。さ
らに金属材料を液体窒素に浸漬しないため、液体窒素の
必要量は約1/4 になる。
発潜熱と蒸発ガスが保有する顕熱を有効に利用した金属
材料の冷却方法と冷却装置であって、本発明によれば、
冷却すべき金属材料を液体窒素の持つ蒸発潜熱と蒸発ガ
スが保有する顕熱を有効に利用して冷却するため液体窒
素の消費量を約1/2 にすることができ、また、予冷を行
うことで、全体の冷却時間を短縮することができる。さ
らに金属材料を液体窒素に浸漬しないため、液体窒素の
必要量は約1/4 になる。
【図１】第２発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
である。
である。
【図２】第３発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
である。
である。
【図３】第５発明に係わる金属材料の冷却装置の断面図
である。
である。
１…金属材料、２…断熱容器、３…断熱材、４…挿入
口、５…抽出口、６…カーテン、７…ローラ、８…送風
機、９…風向調節板、10…ガス放出管、11…昇降装置、
12…液化ガス溜め容器、13…液化ガス受け皿、14…細
孔、15…液化ガス容器、16…液化ガス供給配管、17…循
環ポンプ、18…戻り配管、21…扉、22…真空吸着パッ
ド、23…搬送部材、24…循環搬送ロープ、25…液化ガス
溜め皿、31…送り装置、32…上部冷却金属部材、33…下
部冷却金属部材、34…液化ガスの流路、35…昇降装置、
36…架台、Ａ…予冷ゾーン、Ｂ…冷却ゾーン、ａ…液化
ガス。
口、５…抽出口、６…カーテン、７…ローラ、８…送風
機、９…風向調節板、10…ガス放出管、11…昇降装置、
12…液化ガス溜め容器、13…液化ガス受け皿、14…細
孔、15…液化ガス容器、16…液化ガス供給配管、17…循
環ポンプ、18…戻り配管、21…扉、22…真空吸着パッ
ド、23…搬送部材、24…循環搬送ロープ、25…液化ガス
溜め皿、31…送り装置、32…上部冷却金属部材、33…下
部冷却金属部材、34…液化ガスの流路、35…昇降装置、
36…架台、Ａ…予冷ゾーン、Ｂ…冷却ゾーン、ａ…液化
ガス。
Claims (5)
- 【請求項１】 断熱容器内で、金属材料を液化ガスの蒸
発ガス雰囲気中で蒸発ガスが保有する顕熱で予冷を行
い、つぎに液化ガスに接触させて液化ガスの持つ蒸発潜
熱で冷却することを特徴とする金属材料の冷却方法。 - 【請求項２】 金属材料の挿入口と抽出口およびガス放
出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾーンに分かれた
断熱容器内に、断熱容器内の蒸発ガスを攪拌する送風機
と、前記挿入口と抽出口を結ぶ線上に設けた複数の金属
材料の搬送装置と、前記冷却ゾーンの搬送装置の上方
に、液化ガス供給配管と戻り配管を接続し、底部に細孔
を設け、かつ昇降装置で上下するた液化ガス溜め容器
と、前記搬送装置の下方で、かつ液化ガス溜め容器の下
方に液化ガスを循環ポンプで液化ガス溜め容器に返す戻
り配管を接続した液化ガス受け皿とを配設してなること
を特徴とする金属材料の冷却装置。 - 【請求項３】 金属材料の挿入口と抽出口およびガス放
出管を備え、内部が予冷ゾーンと冷却ゾーンに分かれ、
冷却ゾーンに液化ガス供給配管を接続した液化ガス溜め
皿を設けた断熱容器内に、断熱容器内のガスを攪拌する
送風機と、前記挿入口から挿入した金属材料を保持して
吊着する複数の搬送部材を取り付け、かつ冷却ゾーンで
液化ガス溜め皿内の液化ガスに金属材料の裏面を浸す駆
動装置で循環する循環搬送ロープとを配設してなること
を特徴とする金属材料の冷却装置。 - 【請求項４】 断熱容器内で、複数個の冷却金属部材に
一連の液化ガスの流路を設け、この液化ガスの流路に液
化ガスを流して、前記流路内で液化ガスを蒸発させ、液
化ガスの持つ蒸発潜熱と蒸発ガスが保有する顕熱を利用
して前記冷却金属部材を冷却し、この冷却金属部材を金
属材料に接触させて金属材料を冷却することを特徴とす
る金属材料の冷却方法。 - 【請求項５】 金属材料の挿入口と抽出口を備えた断熱
容器内に、一連の液化ガスの流路を設けた下部冷却金属
部材と、一連の液化ガスの流路を設けた上部冷却金属部
材とを配設し、断熱容器の挿入口に隣接して金属材料を
断熱容器内に挿入し、移動する送り装置を備えてなるこ
とを特徴とする金属材料の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23668393A JPH0791788A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 金属材料の冷却方法と冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23668393A JPH0791788A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 金属材料の冷却方法と冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0791788A true JPH0791788A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=17004233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23668393A Withdrawn JPH0791788A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 金属材料の冷却方法と冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791788A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032378A1 (fr) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de refroidissement de pièces chaudes et procédé de refroidissement de pièces chaudes |
| US10674637B2 (en) | 2017-06-30 | 2020-06-02 | Fujitsu Limited | Cooling device, cooling system, and cooling method for electronic circuitry |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP23668393A patent/JPH0791788A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032378A1 (fr) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de refroidissement de pièces chaudes et procédé de refroidissement de pièces chaudes |
| US10674637B2 (en) | 2017-06-30 | 2020-06-02 | Fujitsu Limited | Cooling device, cooling system, and cooling method for electronic circuitry |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |