(57)【要約】冷却剤送出装置（１００）は、冷却剤出口（１２４）および排気孔（１４０、１６０）を備える。冷却剤出口は、ハウジング（１５０）内に含まれ、ハウジングは、封止手段（１８０）が設けられた開口を有し、この開口には冷却剤出口が配置されて、冷却剤を方向づける。冷却剤は、冷却すべき表面へ送出され、この表面で蒸発して冷却ガスを生成する。封止手段は、ハウジングと表面との間にシールを形成するため、冷却ガスは、排気孔を通って装置を脱出するよう強制され、周囲環境を乱したり混乱させたりしない。装置は、極低温スプレーを溶接線へ送出することによって溶接へ熱張力を加える。【選択図】      図２
2008528934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に冷却剤出口を備える冷却剤送出装置であって、前記ハウジングは、開口および排気孔を画成し、前記開口には封止手段が設けられ、前記冷却剤出口は冷却剤を前記開口へ向けて方向づけるように配置され、冷却すべき表面へ前記冷却剤を送出するために前記装置を使用する際に、その表面で前記冷却剤が蒸発して冷却ガスを生成し、前記封止手段は前記ハウジングと前記表面との間にシールを形成するよう操作可能であり、これによって、前記冷却ガスが前記排気孔を通って前記装置を脱出するよう強制する冷却剤送出装置。
【請求項２】
前記排気孔は、前記装置から冷却ガスを抽出するように操作可能な抽出手段に接続可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記排気孔は、第１および第２の排気孔を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記封止手段は、第１および第２の封止部材を備え、各封止部材は前記ハウジングと前記表面との間にシールを形成するように操作可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２の封止部材は互いの間に空間を画成し、この空間は通路の一部を提供し、この通路を通って冷却ガスが前記第２の排気孔に到達することができる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の封止部材は前記第１の封止部材を取り囲む、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１および第２の排気孔は、独立して前記抽出手段に接続可能である、請求項３から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記排気孔は、冷却ガスを前記装置から抽出する速度を調節するように操作可能な調節手段を備える、請求項２から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記調節手段は、前記第１の排気孔に設けられる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは略円筒形であり、前記排気孔および前記封止手段は、前記ハウジングの向かい合う端に位置する、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記封止手段は、可撓性のあるシールを備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも部分的にはテフロン（登録商標）から製造される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
溶接機器とともに使用されるように適合された、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
溶接ツールを備える溶接リグに前記装置を取り付けるための取付手段をさらに備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記取付手段は、前記溶接ツールに対する前記装置の位置が調節可能であるように、構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記冷却剤は凍結剤である、請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
添付の図面を参照して実質的に本願に述べられた冷却剤送出装置。
【請求項１８】
表面を冷却する方法であって、
冷却ガスが発生するように冷却剤を前記表面へ送出することと、
冷却ガスが周囲環境へ漏れる影響を緩和するように排気孔を通って前記表面の近隣から冷却ガスを抽出することと、
の各ステップを備える方法。
【請求項１９】
緩和を提供するように、冷却剤を送出する速度と、冷却ガスを抽出する速度とのバランスを取るステップをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
添付の図面を参照して実質的に本願に述べられた表面を冷却する方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の方法にしたがって、前記溶接表面を冷却することを備える溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却剤送出に関する改良に関する。特に、本発明は、冷却剤を表面に送出し、それによって表面を冷却するための冷却剤送出装置に関する。本発明はまた、表面を冷却する方法にも関する。本発明の装置および方法は、他の分野の中でも、溶接の分野に用途が見出されると予想されている。
【背景技術】
【０００２】
溶接中に工作物に加えられる激しく且つ局所的な熱サイクルは、溶接された構成要素に歪みを招くことが多い残留応力を生成する。溶接歪みは、溶接構造物の製造においては深刻な問題であり、歪みのある構成要素を正しくするために、広範な溶接後修理手順を加える必要がある。最近の報告（「製造プロセス改良、フレームストレートニングの減少」、金属加工技術全国センターおよび海軍参加センターワークショップ（‘Manufacturing Process Improvement, Reduction of Flame Straightening’, The National Centre for Excellence in Metalworking Technologies and The Navy Joining Centre Workshop）、１９９５年８月２９日〜３０日）では、溶接誘発歪みを正す合計コストを、１船舶当たり２２０万ポンドと概算している。この問題への公知の解決法は、溶接中に、応力工学技術例えば熱張力等を使用することである。熱張力は、極低温液体を使用して加えることができ、応力のバランスを取るために局所引っ張り応力を誘発する。
【０００３】
残念ながら、極低温液体を使用して熱張力を溶接へ加えることは、現在では実際的ではない。必要な冷却効果を生成するために必要な凍結剤スプレーの強度は、大半の溶接プロセスを混乱させるようなものである。例えば、欧州特許第１，１５１，８２０号には、熱張力を提供するために液体凍結剤スプレーを使用する溶接方法が開示されている。凍結剤のスプレーは、溶接線に向けて方向づけられ、開示された装置を使用するときには、発生気体を含むための試みは行われない。この方法は、したがって、残念ながら、摩擦攪拌溶接にのみ適用可能であり、例えば、周囲気体環境に特に敏感なアーク溶接プロセスには適用可能ではなく、したがって、凍結剤スプレーから発生した気体が適切に含まれていない場合には容易に混乱する。
【０００４】
スプレーと溶接源との間に位置決めされたバリア（金属プレート等）を使用していくつかの試行が行われている。しかし、このようなバリアは、スプレーを含む際かまたは発生気体を含む際かのいずれかで、成功しておらず、したがって、溶接プロセスの混乱が、依然として生じる。バリアを効果的に作ることができたとしても、必要な冷却を提供するために必要な凍結剤スプレーの強度は、結果として、溶融材料を溶接線から噴出することになる。明らかに、このようなプロセスはいずれも、製造環境に加えられる場合には、危険である。したがって、以前は、工作物の反対側から溶接源へ冷却凍結剤を加えることが必要であった。しかし、溶接構造物の製造中に、反対側はアクセスすることができないことが多く、このため、このような技術は、工業的には実際的ではない。
【特許文献１】欧州特許第１，１５１，８２０号
【非特許文献１】「製造プロセス改良、フレームストレートニングの減少」（金属加工技術全国センターおよび海軍参加センターワークショップ（‘Manufacturing Process Improvement, Reduction of Flame Straightening’, The National Centre for Excellence in Metalworking Technologies and The Navy Joining Centre Workshop）、１９９５年８月２９日〜３０日））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上述の問題のいくつかを回避するかまたは少なくともその影響を減少する冷却剤を表面へ送出する改良された方法、および、改良された冷却剤送出装置の必要性がある。したがって、本発明の目的は、装置の周囲環境を混乱させないかまたはあまり乱さない方法で冷却剤を表面へ送出することを可能にする冷却剤送出装置および冷却方法を提供することである。特に、本発明の目的は、装置の周囲溶接環境を混乱させないかまたはあまり乱さない方法で冷却剤を溶接表面へ送出することを可能にする冷却剤送出装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、効果的な熱張力を任意の溶接方法へ加えることを可能にする装置を提供することである。
【０００６】
広い意味では、本発明は、冷却剤を表面へ送出するための冷却剤送出装置を提供するという概念をもち、この装置は、冷却剤が表面に作用することから発生する任意の気体を抽出するための抽出手段を組み込む。気体を抽出することによって、周囲外部環境は冷却によって影響されず、したがって、本装置を、広く様々な溶接装置と併せて使用することができることを確実にする。本発明は、周囲環境が冷却プロセスによって影響されないことを確実にする冷却の方法を提供するという概念へ拡張する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様にしたがって、ハウジング内に冷却剤出口を備える冷却剤送出装置が提供される。ハウジングは、開口および排気孔を画成する。開口には封止手段が設けられ、冷却剤出口は冷却剤を開口へ向けて方向づけるように配置される。冷却すべき表面へ冷却剤を送出するために装置を使用する際に、この表面で冷却剤が蒸発して冷却ガスを生成する。封止手段はハウジングと表面との間にシールを形成するよう操作可能であり、これによって、冷却ガスが排気孔を通って装置を脱出するように強制する。発生した気体は排気孔を通ってのみ脱出することができるため、外部環境は、冷却剤送出装置を使用して加えられた冷却によって影響されない。これは、周囲環境に高度に敏感であるアーク溶接プロセスへ熱張力を加えるような用途等に装置が使用されるべき場合に、有利である。
【０００８】
好ましくは、排気孔は、装置から冷却ガスを抽出するように操作可能な抽出手段に接続可能である。装置は、次いで、冷却ガスをより速く抽出することができるように、真空ポンプ等の抽出手段に接続されてもよい。
【０００９】
好都合なことに、排気孔は、第１および第２の排気孔を備える。第１および第２の排気孔は、独立して抽出手段に接続可能であってもよい。例えば、抽出手段が真空器具によって提供される場合には、排気孔は、独立して同一の真空ポンプに接続されてもよく、または、別々の真空ポンプに接続されてもよい。第１および第２の排気孔の両方を設けることにより、冷却剤の装置への流入と、冷却ガスの流出とのバランスをより容易に取ることが可能になる。このような流れのバランスを取ることは、有利なことに、効率的な冷却を維持しながら封止手段を通る冷却ガスの漏れを制限することを確実にする。
【００１０】
封止手段は、任意に第１および第２の封止部材を備え、各封止部材はハウジングと表面との間にシールを形成するように操作可能である。好ましくは、第１および第２の封止部材は互いの間に空間を画成し、この空間は通路の一部を提供し、この通路を通って冷却ガスは第２の排気孔に到達することができる。第２の排気孔は、次いで、第１の封止部材を通って、表面に抽出力を提供することができる。これにより、冷却剤が、表面に到達する前に、第１の排気孔を通って直接装置から抽出される可能性が減少し、したがって、装置と表面との間の封止を維持しながら、高い冷却効率を達成することが可能になる。１つの実施形態において、第２の封止部材は第１の封止部材を取り囲む。封止手段は、可撓性のあるシールを備えてもよい。可撓性のあるシールは、有利なことに、装置がシールを破ることなく表面に沿って動くのを依然として可能にしながら、表面とハウジングとの間にシールを形成する簡単な方法を提供する。例えば、封止手段は、ＰＴＦＥ可撓性シールを備えてもよい。ＰＴＦＥは、有利なことに、低温（したがって極低温冷却剤とともに使用することができる）および高温（したがって損傷を受けることなく、溶接したばかりのまだ熱い表面に接触して置くことができる）の両方で、使用されるのに適切である。ＰＴＦＥは、したがって、熱張力を溶接に提供するために装置が使用されるべき場合に使用するのに適切である。１つの好適な実施形態にしたがって、ハウジングは略円筒形であり、排気孔および封止手段は、ハウジングの向かい合う端に位置する。
【００１１】
好ましくは、排気孔は、冷却ガスを装置から抽出する速度を調節するように操作可能な調節手段を備える。調節手段は、第１の排気孔に設けられてもよい。このような調節手段は、第１の排気孔に設けられて排気孔を通る流れを絞るように作用する弁であってもよく、または、単に、可変量の空気が排気孔を通って流れ内に入るのを可能にするように配置されてもよい。有利なことに、調節手段が排気孔に存在すると、排気孔を通る冷却ガスの流れの速度を、変えることができる。これにより、装置は、冷却剤流入速度の値の一定の範囲にわたって冷却ガスの抽出の適切な速度を達成することができる。調節手段は、代替的に、第１および第２の排気孔の両方に設けられてもよく、これは流れパラメータにより大きな柔軟性を招き、したがって、柔軟性が高まる。
【００１２】
装置によってかけられる冷却力は、使用の際には、装置へ冷却剤が流入する速度を変えることによって、変えてもよい。冷却剤出口の高さもまた調節可能であってもよく、それによって、冷却力を調節する代替手段を提供する。
【００１３】
好ましくは、冷却剤は凍結剤である。凍結剤は、低温で冷却剤出口から噴出されるため、大きな冷却力をかけることができる。より好ましくは、冷却剤は液体二酸化炭素である。液体二酸化炭素は圧力下で保管され、大気圧環境内に入るときに凝固する。表面に衝突するときには、固体二酸化炭素は昇華し、したがって、大きな潜熱を吸収する。二酸化炭素は、したがって、効果的な冷却剤である。装置は、任意に、少なくとも部分的にＰＴＦＥから製造される。ＰＴＦＥは、凍結剤と併せて使用するのに適切な材料である。
【００１４】
任意に、装置は、溶接機器とともに使用されるように適合される。装置は、溶接ツールを備える溶接リグに装置を取り付けるために取付手段を備えてもよい。本発明の特別な利益は、既存の溶接リグに容易に後から固定されることである。装置は、溶接プロセスを混乱させることなく、結合すべき工作物の溶接側から、熱張力を溶接へ効果的に加えることができるため、溶接の分野で特に有用である。このようにして、本発明を使用することによって、熱張力を、工業的に実際的な方法で加えることができる。特に、周囲大気圧に敏感であるアーク溶接プロセスは、冷却ガスが溶接ツールの近隣内に脱出することなく熱張力を加えることができるため、本発明から利益を得ると予測される。さらに、発生ガスの抽出と組み合わされた凍結剤スプレーの封じ込めは、溶接線から噴出される溶融材料の問題を打ち消す。
【００１５】
取付手段は、溶接ツールに対する装置の位置が調節可能であるように、構成されてもよい。溶接ツールに対する装置の適切な位置は、溶接の性質にしたがって、変動する。この距離を変えることができるように取付手段を構成することによって、装置はより柔軟になり、装置を使用して、より広い範囲の溶接に、および、より広い範囲の溶接プロセスに、熱張力を加えることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様にしたがって、表面を冷却する方法が提供され、冷却ガスが発生するように冷却剤を表面へ送出することと、冷却ガスが周囲環境へ漏れる影響を緩和するように排気孔を通って表面の近隣から冷却ガスを抽出することと、の各ステップを備える。表面の近隣から冷却ガスを抽出することによって、有利なことに、周囲環境が冷却剤送出によって影響されないことが確実になる。本発明の方法は、したがって、熱張力をアーク溶接プロセスへ提供するように適用されてもよい。本方法は、緩和を提供するように、冷却剤を送出する速度と、冷却ガスを抽出する速度とのバランスを取るステップをさらに備えてもよい。このようにバランスを取ることは、例えば、排気孔を通ってかけられる抽出力を変えることによって達成することができ、効率的な冷却を、所与の用途の最小の冷却ガス漏れと組み合わせることができる。本発明は、上記方法にしたがって、溶接表面を冷却することを備える溶接方法に拡張する。
【００１７】
本発明の好適な実施形態は、次に、添付の図面を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず図１および２を参照すると、本発明の第１の実施形態にしたがった冷却剤送出装置１００の概略が示されている。図１は装置１００の斜視図であり、図２は、装置１００の断面図である。装置１００は、表面に接触すると蒸発する冷却剤を送出することによって表面を冷却するために使用されるように意図されている。冷却は、主に、冷却剤の蒸発の潜熱によって生じる。このような冷却剤は、極低温の流体または固体であってもよい。装置１００は、したがって、主に、ＰＴＦＥから作られ、すなわち、典型的に非常に低い温度である極低温材料に適合した材料である。固体二酸化炭素は、例えば、大気圧且つ１９４．７Ｋで昇華する。これはまた、大きな潜熱も呈し、したがって、特に効率的な冷却剤である。さらに、圧力下で液体として保管してもよく、大気圧環境内に入るときのみ凝固し、したがって、冷却されるべき表面に容易に方向づけることができる。
【００１９】
装置１００は、略円筒形であり中空であり且つ両端が開口しているハウジング１５０を備える。冷却剤は、冷却剤入口１２０を通って装置１００に入る。冷却剤入口１２０は、装置１００の内部内に拡張し（図２にもっともはっきり見ることができるように）、次いで、センタリングリング１２６を通って装置内に拡張し、ノズル１２４で終端する。ノズル１２４は、冷却剤を装置の１つの端へ向けて噴出する。この端にはシール１８０がある。装置１００の操作の際に、シール１８０は、装置と表面との間にシールを形成する。冷却剤は、一旦ノズル１２４から噴出されると、装置１８０のシール端に向けて動き、そこで表面に衝突する。冷却剤は、表面に接触すると蒸発し、それによって表面を冷却し、冷却ガスを発生する。
【００２０】
発生した冷却ガスは、シール１８０の作用のため装置のシール端で装置１００を脱出することはできない。代わりに、冷却ガスは、装置の反対側の端へ動くように実質的に強制される。この端には、第１の排気孔１４０が形成されている。シール１８０は、実際、２つの可撓性のあるシールを備える。すなわち、内側の可撓性のあるシール１８２および外側の可撓性のあるシール１８４である（図２に示す）。可撓性のあるシールを使用することによって、装置１００が、装置と表面との間のシールを破ることなく表面に沿って動くことができることが確実になる。内側および外側の可撓性のあるシール１８２および１８４は同心であり、互いの間に環状中空空間１０４（図２に示す）を一緒に画成する。環状中空空間１０４は、装置１００の側部を上へ第２の排気孔１６０へ拡張する。内側のブラシシール１８２は、装置１００の内部の下部部分を環状中空空間１０４の下部部分から分離し、一方、外側のブラシシール１８４は、環状中空空間１０４を外部環境から分離する。第１および第２の排気孔１４０および１６０の両方は、真空ポンプ（図示せず）に接続可能であり、このため、冷却ガスを、装置から盛んに抽出することができる。
【００２１】
装置１００は、入口１２０を通って冷却剤が装置へ流入する（図１および２の内向きに方向づけられた矢印で示す）のを、第１および第２の排気孔を通って冷却ガスが流出する（図１および２の外向きに方向づけられた矢印で示す）のとバランスを取ることができるように構成される。この流れのバランスを取ることは、装置１００の重要な特性である。抽出力が冷却剤流入に比較して大きすぎる場合には、冷却剤が表面に到達する前に装置から抽出されるため、効率的な冷却は可能ではない。他方、冷却剤流入が抽出力に比較して大きすぎる場合には、必然的に冷却ガスがブラシシールを通って漏れる。流れのバランスを取ることが達成されれば、効率的な冷却が、冷却ガスの最小の漏れと結びつく。流れのバランスを取ることは、装置１００の適切な流れパラメータを変えることによって達成される。
【００２２】
第１の排気孔１４０を通ってかけられる抽出力は、カラー１４２を使用して変えることができる。カラー１４２には、図１にもっともはっきり示されるように、多数の穴が設けられており、穴が装置１００の上部の切欠部分に種々の程度で整列配置されてもよいように、回転可能である。したがって、可変量の空気が、第１の排気孔１４０を通る流れ内に入ることができ、対応して、装置１００のシール端にかかる抽出力を減少する。流れのバランスを取ることは、それによって、カラー１４２の位置を変えることによって達成することができる。追加の第２の排気孔１６０を設けることで、流れのバランスを取ることをより容易に達成することが可能になる。これは、冷却されるべき表面に抽出力の追加源を設けることによって、ノズル１２４から噴出された冷却剤が、表面に衝突せずに、直接第１の排気孔を通って脱出する可能性を減少するためであると考えられる。加えて、内側の可撓性のあるシール１８２を取り巻く環状中空空間１０４を通って抽出力をかけることによって、冷却ガスが外部環境に漏れる可能性もまた減少する。実際、冷却剤の漏れに対して、二重バリア（内側および外側の可撓性のあるシール１８２および１８４によって）が設けられている。第２の排気孔１６０を通ってかけられる抽出力もまた、第１の排気孔の抽出力から独立して、可変である。この独立性は、例えば、第２の排気孔１６０を通る流れを、ポンプライン（図示せず）に弁を使用して、必要な程度に絞ることによって得られる。
【００２３】
実際、流れのバランスを取ることは、第１および第２の排気孔１４０および１６０を通ってかけられる抽出力を変更するによって完全に達成される。当然ながら、他の流れパラメータを変えてもよい。例えば、冷却剤入口１２０の高さおよびしたがって冷却剤ノズル１２４は、スライディングハイトアジャスタ１２２を使用して変えることができる。さらに、冷却剤流入の速度は、ノズル１２４のサイズを変更することによるか、冷却剤入口１２０に弁を使用することによるか、または、冷却剤が装置１００に供給される圧力を変更することによるか、のいずれかによって、可変である。しかし、ノズル１２４の高さおよび冷却剤流入の速度は、所与の用途によって必要な冷却力によって決定され、このため、流れのバランスを取ることを達成するためにこれらのパラメータのいずれかを変更することは、普通、可能ではない。対照的に、冷却剤が表面に到達する前に装置から冷却剤を抽出するほど第１の排気孔の抽出力が十分に大きいのでない限り、第１および第２の排気孔１４０および１６０を通ってかけられる抽出力を変更することによって、装置によりかけられる冷却力が変更されることはない。
【００２４】
本発明にしたがった冷却剤送出装置は広く様々な用途に使用してもよいが、装置１００は、熱張力を溶接に提供するのに特に適切である。故に、装置１００には、装置１００を溶接リグへ取り付けるためのねじ山を切ったインサート１１０が設けられる。装置１００は、このような用途では、溶接ツールまたはトーチの後ろおよそ６０〜９０ｍｍに位置決めされ、溶接プロセスが実行されるにつれて溶接線に沿って溶接ツールまたはトーチとともに動く。一般に、溶接プロセスからの熱入力が高ければ高いほど、より大きな分離が必要になる。装置１００は、分離を最適化するため溶接ツール３００に対する位置を変えることができるように、溶接リグへ取り付けられる。図３は、ミグ（金属不活性ガス）溶接ツール３００、すなわち、アーク溶接ツールにそのままで取り付けられた装置１００を例示する写真画像である。使用の際には、二酸化炭素冷却剤が使用され、装置１００は、冷却剤の流入を蒸発した二酸化炭素の流出とバランスを取るように調節される。周囲環境内に二酸化炭素は脱出せず、したがって、溶接プロセスは影響されない。
【００２５】
熱張力プロセスの適用の結果を図４に例示する。これは、３つの異なる溶接パネル（参照符号４０１、４０２および４０３を付す）の歪み指数（垂直軸上）の変化を示すグラフである。歪み指数は、パネルに存在する歪みの量の測度である。パネル４０１および４０２は、装置１００を使用して溶接されており、熱張力を溶接に加え、より高い冷却力がパネル４０１に加えられている（溶接された工作物表面へ冷却剤がより速く流れるのを可能にする、より大きなサイズのノズルを使用することによって）。パネル４０３は、熱張力を加えずに溶接されている。見ての通り、パネル４０３は、もっとも高い歪み指数を呈し、一方、パネル４０２および４０１は、だんだん低い歪みを呈する。パネル４０１においてさえ、幾分の残留歪みが存在するが、これは、溶接トーチと装置との間の分離を減少することによって一掃することができると思われる。結果をここに示した初期段階の試行において、この分離は、予測された最適分離の６０ｍｍに比較して、最小９５ｍｍに制限された。
【００２６】
本発明の第２の実施形態にしたがった冷却剤送出装置５００の写真を図５に示す。装置５００は、本発明の第１の実施形態の装置１００に非常に類似しており、本発明の第１の実施形態に関連して上述されたのと同一の方法で冷却剤を送出する。装置５００と装置１００との間の唯一の違いは、冷却されるべき表面に接触する、装置の頭部部分５１０が、装置５００の本体５２０に対してわずかに傾斜していることである。図示した例において、頭部部分５２０は、装置５００の本体５２０に対しておよそ３０度傾斜している。図５に見られるように、これにより、溶接トーチ５５０と冷却剤送出装置５００との間の分離が、本発明の第１の実施形態の装置１００で可能な最小と比較して、減少されることが可能になる。装置１００の場合には、図３に見られるように、冷却剤送出装置が溶接トーチに非常に近くに隣接して位置決めされるのを、溶接リグの他の部品が防止する。この問題は、これらのテストが実行された溶接リグの場合には、装置５００の頭部部分５１０を本体５２０に対してわずかに傾斜することによって、回避される。
【００２７】
図５に示す配置の場合には、装置５００と溶接トーチとの間の分離は、６０ｍｍである。この分離は、装置１００を使用して実行された初期試行に鑑みて選ばれ、結果として、装置１００を使用して見出されたものよりも、溶接によって誘発される歪みが有意に少ないと予測された。図示した溶接リグに装置５００を使用して溶接されたパネルの歪みは、溶接がない板材に見出される歪みと同程度であることがわかり、アーク溶接プロセスへ熱張力をうまく加えられたことを例証した。冷却剤送出装置と溶接トーチとの間の分離の類似の最適化を他の溶接作業に行うことができることを、当業者は認識するであろう。
【００２８】
図６ａおよび６ｂは、突き合わせ溶接ではなく、すみ肉溶接で使用するように意図された本発明の第３の実施形態にしたがった冷却剤送出装置６００の側部写真図である。装置６００もまた、本発明の第１の実施形態の装置１００および本発明の第２の実施形態の装置５００に非常に類似しており、本発明の第１の実施形態に関連して上述されたのと同一の方法で冷却剤を表面に送出する。本発明の第２の実施形態の場合と同様に、装置６００の頭部部分６１０は、装置の本体６２０に対してわずかに傾斜している。本発明の第２の実施形態に対する唯一の違いは、冷却されるべき表面に接触する頭部部分６１０の一部にある。これは、すみ肉溶接のＴ字形と等角であるように形作られる。図６ａまたは６ｂには示さないが、装置と冷却されるべき表面との間にシールを提供するために、本体６２０の等角部分に、可撓性のあるシールも存在する。
【００２９】
上述の実施形態は、純粋に例示的なものであることを認識すべきである。当業者には理解されるように、本発明にしたがった冷却剤送出装置は、例えば、冷却剤出口の高さを調節するための手段なしで、または、実際に、いずれの調節手段も装置１００に含まずに、作ることが可能である。特に、このような装置が単一作業のみ用に繰り返し使用されるものである場合には、この単一の作業用に、冷却剤流入と冷却剤流出とのバランスを取るように特別に設計された装置を生産することが有益であろう。いずれの冷却剤が装置１００と併せて使用されてもよく、例えば、固体二酸化炭素以外の凍結剤、例えば液体窒素等を使用することができることにもまた注意されたい。さらに、装置１００を製造するためにＰＴＦＥを使用すると先に述べたが、装置を製造するために凍結剤に適合した任意の材料を使用することができることは当業者には理解されよう。さらに、極低温状態と適合可能な任意の可撓性のあるシールを、シール１８０に使用することができる。
【００３０】
上述の実施形態にしたがった装置は、冷却剤をすみ肉溶接に送出することが望ましい場合にそうであってもよいように、平らな表面にまたは直角を組み込む表面に、冷却剤を送出するように構成されるが、冷却剤を任意の形状の表面に送出するために装置を修正することができることに注意されたい。１つの冷却剤送出装置を多数の異なる溶接構成に使用することができるように、１つの装置に、様々な頭部部分を接続するための手段を設けることができることが想定されている。また装置は、いずれの種類の溶接にも使用するのに適切な熱張力機構を提供するように適合されてもよいことも想定されている。
【００３１】
添付の特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲から逸脱せずに、上述のおよび他の変形例および修正例が可能である。さらに、いずれか１つの実施形態に関して述べられた任意の特徴も、単独で使用されてもよく、または、述べられた他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、且つ、他のいずれかの実施形態の１つまたはそれ以上の特徴と組み合わせて、または、他のいずれかの実施形態と組み合わせて、使用されてもよいことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態にしたがった装置の斜視図である。
【図２】図１に示された装置の断面図である。
【図３】溶接ツールとともに使用される図１および２に示された装置の写真である。
【図４】本発明の実施形態にしたがった方法を使用して加えられた冷却力を備えた溶接パネルの歪みの変化を例示するグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態にしたがった装置の写真である。
【図６ａ】本発明の第３の実施形態にしたがった装置の写真である。
【図６ｂ】図６ａと同様な図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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