(57)【要約】【課題】加熱処理後の金属ストリップをより均一に冷却できる冷却装置を提供すること。【解決手段】加熱処理後の金属ストリップを連続搬送しながら冷却する冷却装置は、金属ストリップの搬送方向に沿って上流側から順に、金属ストリップに対して上方から空気を吹き付ける第１の空気ノズルと、金属ストリップに対して上方から水を吹き付ける第１の水ノズルと、金属ストリップの周辺の雰囲気を上方へ排気する排気部とを設け、第１の空気ノズルからの空気を金属ストリップに衝突させた後、金属ストリップの表面に沿って移動させ、第１の水ノズルからの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにし、かつ、排気部によって当該水蒸気を排気するようにした。【選択図】図３Ａ
2019002058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理後の金属ストリップを連続搬送しながら冷却する冷却装置であって、
前記金属ストリップの搬送方向に沿って上流側から順に、前記金属ストリップに対して上方から空気を吹き付ける第１の空気ノズルと、前記金属ストリップに対して上方から水を吹き付ける第１の水ノズルと、前記金属ストリップの周辺の雰囲気を上方へ排気する排気部とを設け、
前記第１の空気ノズルからの空気を前記金属ストリップに衝突させた後、前記金属ストリップの表面に沿って移動させ、前記第１の水ノズルからの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにし、かつ、前記排気部によって当該水蒸気を排気するようにした、金属ストリップの冷却装置。
【請求項２】
前記第１の空気ノズルからの空気の噴射量と、前記第１の水ノズルからの水の噴射量を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め設定された前記金属ストリップの所望の冷却速度に応じて、前記第１の空気ノズルからの空気の噴射量および前記第１の水ノズルからの水の噴射量を制御する、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記金属ストリップは、アルミニウムである、請求項１から３のいずれか１つに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記排気部よりも金属ストリップの搬送方向の下流側において、前記金属ストリップの搬送方向に沿って上流側から順に、前記金属ストリップに対して上方から水を吹き付ける第２の水ノズルと、前記金属ストリップに対して上方から空気を吹き付ける第２の空気ノズルとをさらに設け、
前記第２の空気ノズルからの空気を前記金属ストリップに衝突させた後、前記金属ストリップの表面に沿って移動させ、前記第２の水ノズルからの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにし、かつ、前記排気部によって当該水蒸気を排気するようにした、請求項１から４のいずれか１つに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加熱処理後の金属ストリップを連続搬送しながら冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属ストリップを加熱処理した後、冷却を行うには、当該金属ストリップに対して特許文献１のように空気を吹き付けて空冷するものや、特許文献２のように水を吹き付けて水冷するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０６５６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４０８０８号公報
【特許文献３】特開２００８−７３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、空冷のみでは、冷却効果が弱い。また水冷のみでは、高温の金属ストリップの表面で沸騰が生じて、水蒸気を包んだ水蒸気膜が形成され（これを「膜沸騰」と呼んでいる）、金属ストリップに水が液体として接触しにくくなり、そのような膜がランダムに生じて、金属ストリップが均一に冷却されない場合がある。
【０００５】
一方で、金属ストリップを冷却する際に水と空気の両方を用いるものがある。特許文献３の冷却装置は、空気と水とを繰り返して吹き付けて冷却するものである。
【０００６】
しかしながら、特許文献３の冷却装置においても、高温の金属ストリップの表面に水を吹き付けたときに膜沸騰が生じて、金属ストリップが均一に冷却されない場合がある。
【０００７】
本開示は、前記課題を解決するものであり、加熱処理した後の金属ストリップを冷却する冷却装置において、金属ストリップをより均一に急速に（短距離で）冷却できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様の冷却装置は、加熱処理後の金属ストリップを連続搬送しながら冷却する冷却装置であって、前記金属ストリップの搬送方向に沿って上流側から順に、前記金属ストリップに対して上方から空気を吹き付ける第１の空気ノズルと、前記金属ストリップに対して上方から水を吹き付ける第１の水ノズルと、前記金属ストリップの周辺の雰囲気を上方へ排気する排気部とを設け、前記第１の空気ノズルからの空気を前記金属ストリップに衝突させた後、前記金属ストリップの表面に沿って移動させ、前記第１の水ノズルからの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにし、かつ、前記排気部によって当該水蒸気を排気するようにしている。
【０００９】
前記構成によれば、膜沸騰によって水蒸気を包んだ水蒸気膜が形成されることを抑制することができ、金属ストリップをより均一に冷却することができる。
【００１０】
前記冷却装置は、前記第１の空気ノズルからの空気の噴射量と、前記第１の水ノズルからの水の噴射量を制御する制御部をさらに備えてもよい。前記構成によれば、金属ストリップの材質等に応じて最適な冷却速度を実現することが可能となり、所望の特性を有する金属ストリップの製造が可能となる。
【００１１】
前記冷却装置において、前記制御部は、予め設定された前記金属ストリップの所望の冷却速度に応じて、前記第１の空気ノズルからの空気の噴射量および前記第１の水ノズルからの水の噴射量を制御してもよい。前記構成によれば、金属ストリップに求められる所望の冷却速度に応じて最適な冷却速度を実現することが可能となり、所望の特性を有する金属ストリップの製造が可能となる。
【００１２】
前記冷却装置において、前記金属ストリップは、アルミニウムであってもよい。前記構成によれば、アルミニウムは冷却速度によって特性が変化しやすい部材であるが、本冷却装置によれば、膜沸騰の現象を防止しながら、空冷のみや水冷のみでは得られない所望の冷却速度を実現することができる。
【００１３】
前記冷却装置において、前記排気部よりも前記金属ストリップの搬送方向の下流側において、前記金属ストリップの搬送方向に沿って上流側から順に、前記金属ストリップに対して上方から水を吹き付ける第２の水ノズルと、前記金属ストリップに対して上方から空気を吹き付ける第２の空気ノズルとをさらに設け、前記第２の空気ノズルからの空気を前記金属ストリップに衝突させた後、前記金属ストリップの表面に沿って移動させ、前記第２の水ノズルからの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにし、かつ、排気部によって当該水蒸気を排気するようにしてもよい。前記構成によれば、冷却速度を向上させつつ、排気部の数を減らし、低コストを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、金属ストリップをより均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１における冷却装置の概略構成を示す図
【図２Ａ】比較例による金属ストリップの冷却形態を説明するための概略図
【図２Ｂ】比較例による金属ストリップの温度変化を示す図
【図３Ａ】実施形態１の実施例による金属ストリップの冷却形態を説明するための概略図
【図３Ｂ】実施形態１の実施例による金属ストリップの温度変化を示す図
【図４】実施形態２における冷却装置の概略構成を示す図
【図５】膜沸騰しない場合を説明するための概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示に係る冷却装置および冷却方法の好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本開示に含まれる。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１における冷却装置２および冷却装置２を備える熱処理装置１の概略構成を示す図である。
【００１８】
熱処理装置１は、金属ストリップＳを熱処理する装置である。図１に示すように、熱処理装置１は、冷却装置２と、加熱装置３とを備える。
【００１９】
冷却装置２は、加熱装置３で加熱処理された金属ストリップＳを連続搬送しながら冷却する金属ストリップＳの冷却装置である。
【００２０】
冷却装置２は、搬送部６と、空気ノズル８と、水ノズル１０と、排気部１２と、制御部１４とを備える。このような構成を備える冷却装置２は、加熱装置３で加熱後の金属ストリップＳを、搬送部６によって搬送方向Ｔに連続搬送しながら、空気ノズル８によって空気を吹き付けて冷却し、その下流側で水ノズル１０によって水を吹き付けて冷却する。
【００２１】
本開示の発明は特に、水ノズル１０の下流側に排気部１２を設け、金属ストリップＳの周辺の雰囲気を上方へ排気している。これにより、金属ストリップＳの表面に発生した水蒸気（雰囲気）の圧力を下げるとともに、水蒸気を内包した水の膜である水蒸気膜（沸騰膜）が形成されることを抑制し、金属ストリップＳの均一な冷却を促すものである。
【００２２】
以下、熱処理装置１のそれぞれの構成要素について説明する。
【００２３】
加熱装置３は、金属ストリップＳを加熱する加熱装置である。加熱装置３は、炉体４と、搬送部７とを備える。
【００２４】
炉体４は、金属ストリップＳを加熱する筐体である。炉体４では、金属ストリップＳが搬入される。例えば金属ストリップＳがアルミニウムの場合、約５８０℃に加熱された状態で炉体４から搬出され、冷却装置２の領域に移動する。アルミニウムは、冷却される冷却速度によって特性が変化しやすい材料であり、本実施形態１の冷却装置２による冷却が適した材料である。
【００２５】
炉体４の入口部分と出口部分には、金属ストリップＳを搬入出するためのスリット状の隙間Ｃが設けられている。
【００２６】
炉体４の搬送部７は、金属ストリップＳを浮き上がらせながら連続加熱するように金属ストリップＳに対して上下から熱風を吹き付けるものである。その状態で進行方向の端部で金属ストリップＳをコイル状に巻き取る巻取り装置（図示せず）で巻き取られることで、金属ストリップＳは搬送される。
【００２７】
冷却装置２の搬送部６は、金属ストリップＳを搬送方向Ｔに沿って連続搬送する部材である。ここでは、耐熱ローラＲで下から保持している例を示すが、どのような形であってもよい。
【００２８】
空気ノズル８は、金属ストリップＳに対して空気を吹き付ける部材である。空気ノズル８は、加熱後の金属ストリップＳに空気を接触させることにより、金属ストリップＳを冷却する機能、および後述する水の膜沸騰を防止する機能を有する。空気ノズル８は金属ストリップＳの上方に配置されており、金属ストリップＳに上方から空気を吹き付ける。
【００２９】
水ノズル１０は、金属ストリップＳに対して水を吹き付ける部材である。水ノズル１０は、加熱後の金属ストリップＳに水を接触させることにより、金属ストリップＳを冷却する機能を有する。水を用いた冷却効果は、空気ノズル８による空気を用いた冷却効果よりも高い。空気ノズル８と同様に、水ノズル１０は金属ストリップＳの上方に配置されており、金属ストリップＳに上方から水を吹き付ける。
【００３０】
排気部１２は、金属ストリップＳの周辺の雰囲気を排気し、水冷で生じた水蒸気を除去する部材である。本実施形態１における排気部１２は、吸引によって強制排気を行うものである。空気ノズル８および水ノズル１０と同様に、排気部１２は金属ストリップＳの上方に配置されており、空冷および水冷後の金属ストリップＳの周辺の雰囲気を上方へ排気する。
【００３１】
制御部１４は、冷却装置２および加熱装置３の運転を制御する部材である。本実施形態１の制御部１４は特に、空気ノズル８から吹き付ける空気の量と、水ノズル１０から吹き付ける水の量および排気部１２からの雰囲気の排気量を制御可能である。制御部１４は例えば、マイクロコンピュータにより構成される。
【００３２】
図１に示すように、金属ストリップＳの搬送方向Ｔに沿って上流側から順に、空気ノズル８、水ノズル１０、排気部１２が設けられている。このような構成により、空気および水を用いて金属ストリップＳを冷却する際に、水の噴射によって生じる沸騰膜を抑制し、金属ストリップＳを均一に冷却するものである。この点に関して、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図５を用いて説明する。
【００３３】
図２Ａ、図２Ｂは、比較例に対応する図であり、通常の膜沸騰の様子を示している。図３Ａ、図３Ｂは、本実施形態１の実施例に対応する図である。
【００３４】
図２Ａおよび図３Ａは、比較例と実施例のそれぞれによる金属ストリップＳの冷却形態を説明するための概略図である。図２Ｂおよび図３Ｂは、比較例と実施例のそれぞれによる金属ストリップＳの温度変化を示すグラフである。
【００３５】
図５は、膜沸騰が生じず、正常に水冷される場合の概略図である。金属ストリップＳの加熱温度が低ければ、このように、ノズルから噴射された水Ｗ１は全量が金属ストリップＳの表面に液体の状態で接触でき、沸騰して蒸発しながら水滴Ｗ６状になって消滅する（これを核沸騰という。）。金属ストリップＳの加熱温度が３５０℃以下であればこのようにして熱が奪われ、冷却される。
【００３６】
図２Ａに示す比較例の構成は、搬送方向Ｔに連続搬送される金属ストリップＳに対して、水ノズル１８からの水のみによって冷却する構成である（水冷のみ）。一方で、図３Ａに示す実施例の構成は、図１を用いて説明したように、搬送方向Ｔに連続搬送される金属ストリップＳに対して、空気ノズル８からの空気および水ノズル１０からの水によって冷却する構成である（水冷および空冷）。本実施例の構成はさらに、水の噴射によって生じた水蒸気を排気部１２によって排気する構成である。
【００３７】
本比較例および本実施例では、金属ストリップＳの一例として、約５８０度まで加熱処理されたアルミニウムの金属ストリップＳを３００℃まで冷却する例について説明する。
【００３８】
図２Ａに示すように、比較例の構成によれば、水ノズル１８から金属ストリップＳに水Ｗ１が吹き付けられる。金属ストリップＳが３５０℃以上の高温の場合は、金属ストリップＳに高圧で水を吹き付けても表面に接触する前、もしくは接触直後に沸騰して蒸発してしまう（Ｗ２）。ところが冷却水は大量に吹き付けられるため、全量が蒸発してしまうわけではなく、一部が液体のまま残り、水蒸気と水とが表面上に共存し、実際には図２Ａのように水蒸気層Ｂ１を内包した水の膜（これを以降「水蒸気膜」と呼ぶ）Ｂ２が形成される。これを「膜沸騰」という。これは、金属ストリップＳの表面上の各所にランダムで発生し、図２Ａのようにその状態を引きずったまま金属ストリップＳはＴの方向へ高速で搬送されていく。水蒸気は断熱性が高いため、その水蒸気膜Ｂ２の部分は冷却が十分になされない。また、水蒸気は高圧でもあるため、水蒸気膜Ｂ２の上から高圧で水を吹き付けても水蒸気膜Ｂ２を下から押し上げる力が働くため、水圧で水蒸気膜Ｂ２を破ることもできず、なおさら水Ｗ１が液体で金属ストリップＳの表面に接触することができない。しかし、水蒸気膜Ｂ２自体も蒸発するため金属ストリップＳの熱を奪い、表面の温度は下がっていくが、図２Ｂの変化点（変異点）Ｐの左側のように、このような不安定な冷却状態では冷却速度は遅い。
【００３９】
そして、３５０℃付近まで温度が下がると、次第に水蒸気の層はなくなっていき、水が液体の状態で金属ストリップＳの表面に接触できるようになり、水滴Ｗ６状となって通常の核沸騰となる。すると、図２Ｂの変化点Ｐの右側のように冷却速度は速くなり、本来の水冷効果が現れる。
【００４０】
この、水蒸気膜Ｂ２がなくなる変化点Ｐが発生する箇所が金属ストリップＳの表面上にランダムで生じるため、冷却時の熱履歴がばらばらとなり熱収縮にばらつきが出て、金属ストリップＳに凹凸が発生してしまう。また、膜沸騰の状態では冷却効果が劣るため、冷却に時間がかかり、長い冷却ゾーンが必要となる。
【００４１】
上述したように、金属ストリップＳが高温の場合、水冷のみによる方法によれば、膜沸騰の発生により、金属ストリップＳ表面の熱履歴がばらばらになるため、金属ストリップＳが均一に冷却されず、金属ストリップＳに歪が生じてしまう。
【００４２】
一方、図３Ａに示す実施例の構成によれば、搬送方向Ｔの最も上流側において、空気ノズル８から金属ストリップＳに空気Ａ１を吹き付けることにより、金属ストリップＳが冷却される。空気は水よりも冷却効果が弱いため、図３Ｂに示すように、金属ストリップＳの冷却速度は低い状態から始まる。
【００４３】
金属ストリップＳに吹き付けられた空気Ａ１はその後、金属ストリップＳの表面に沿って移動する。空気Ａ１が吹き付けられる速度は約７０ｍ／ｓであり、金属ストリップＳに衝突してもその速度をほぼ保ちながら、表面を７０ｍ／ｓで水平に流れていく。よって、金属ストリップＳの表面を移動する空気Ａ２は、水ノズル１０によって水Ｗ４が吹き付けられる箇所に即座に移動する。
【００４４】
水ノズル１０から水Ｗ４が吹き付けられる箇所では、前述したように水蒸気Ｗ５が生じる。比較例の構成では沸騰膜が形成されていたが、本実施例では、空気Ａ２が水蒸気Ｗ５の中を横切るように高速で移動するため、水蒸気Ｗ５が分散され、凝縮して水蒸気膜になりにくく、沸騰膜の形成が抑制される。これにより、膜沸騰を起こさずに核沸騰を生じさせることができ、金属ストリップＳの均一な冷却を促すことができる。
【００４５】
また、水蒸気Ｗ５の中に空気Ａ２が入りこみ、水蒸気Ｗ５が希釈される。この状態での水蒸気Ｗ５は高温で圧力が非常に高いため沸点が高く、金属ストリップＳの表面では水が蒸発しにくいが、空気Ａ２による希釈によって、圧力が低下する。圧力が低下することにより沸点が下がり、水蒸気Ｗ５の周辺に残存する水が蒸発しやすくなる。水の蒸発が促進されることで、金属ストリップＳの表面において水を均一に蒸発させることができ、金属ストリップＳの均一な冷却を促すことができる。
【００４６】
さらに、金属ストリップＳの表面上には多量の水蒸気が発生するため、本実施例では排気部１２による排気を行っている。これにより、更に金属ストリップＳ表面の圧力が下がり、水蒸気が凝縮して水蒸気膜になることを抑制することができる。また、水が蒸発して水蒸気になると、体積が約１８００倍になるが、排気部１２によって水蒸気を排気することにより、水の蒸発に伴う体積の増加によって水蒸気の圧力が上昇するのを抑制することができる。これにより、水の蒸発をより促進することができ、金属ストリップＳをさらに均一に冷却することができる。
【００４７】
上述した実施例による冷却装置およびその方法によれば、空気および水を用いて高温の金属ストリップＳを冷却する際に、膜沸騰が生じないようにしながら冷却することができる。これにより、金属ストリップＳを均一に冷却することができ、金属ストリップＳの歪みを最小限に留めることができる。
【００４８】
さらに比較例とは異なり、膜沸騰の発生を抑制し、核沸騰を継続することができるため、図３Ｂに示すように、途中で温度勾配を急変させることなく、傾斜のなだらかな温度勾配を実現することができる。図１を用いて説明したように、本実施形態１の冷却装置２では、空気ノズル８からの空気の噴射量および水ノズル１０からの水の噴射量は制御部１４によって制御される。本実施例では、アルミニウムに求められる所望の冷却速度を予め設定しており、当該冷却速度に応じてそれぞれの噴射量を制御している。これにより、図３Ｂに示すような所望の冷却速度を実現することができる。
【００４９】
本実施例の冷却装置・方法によれば、金属ストリップＳの急速冷却方法として有力な「空冷後の水冷」という方法が、膜沸騰を起こさずに実施できるため、現実的なものとなる。
【００５０】
さらに、空気ノズル８および水ノズル１０は、金属ストリップＳに対して垂直に配置した状態で実行可能な冷却装置・方法である。空気ノズル８や水ノズル１０を傾斜して配置する必要がないため、設置スペースも抑えることができる。また、急速に冷却できることで、装置の冷却ゾーンを短くできる。
【００５１】
上述したように、本実施形態１の冷却装置２は、加熱処理後の金属ストリップＳを連続搬送しながら冷却する冷却装置である。冷却装置２は、金属ストリップＳの搬送方向Ｔに沿って上流側から順に、第１の空気ノズル８と、第１の水ノズル１０と、排気部１２とを備える。第１の空気ノズル８は、金属ストリップＳに対して上方から空気を吹き付ける。第１の水ノズル１０は、金属ストリップＳに対して上方から水を吹き付ける。排気部１２は、金属ストリップＳの周辺の雰囲気を上方へ排気する。このような構成において、第１の空気ノズル８からの空気を金属ストリップＳに衝突させた後、金属ストリップＳの表面に沿って移動させ、第１の水ノズル１０からの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにしている。かつ、排気部１２によって当該水蒸気を排気するようにしている。
【００５２】
このような構成により、加熱処理した後の金属ストリップＳを冷却する冷却装置２において、金属ストリップＳをより均一かつ急速に（短距離で）冷却することができる。
【００５３】
また本実施形態１の冷却装置２は、第１の空気ノズル８からの空気の噴射量と、第１の水ノズル１０からの水の噴射量を制御する制御部１４をさらに備える。このような構成によれば、空気の噴射量と水の噴射量を制御することで、金属ストリップＳを冷却する冷却速度を調節することができる。これにより、金属ストリップＳの材質等に応じて最適な冷却速度を実現することが可能となり、所望の特性を有する金属ストリップＳの製造が可能となる。
【００５４】
また本実施形態１の冷却装置２によれば、制御部１４は、予め設定された金属ストリップＳの所望の冷却速度に応じて、第１の空気ノズル８からの空気の噴射量および前記第１の水ノズル１０からの水の噴射量を制御する。このような構成によれば、予め設定された金属ストリップＳの所望の冷却速度に応じて水と空気の噴射量を制御することで、最適な冷却速度を実現することが可能となり、所望の特性を有する金属ストリップＳの製造が可能となる。
【００５５】
また本実施形態１では、金属ストリップＳはアルミニウムである。アルミニウムは熱伝導性が高く冷却速度によって特性が変化しやすい部材であるが、本実施形態１の冷却装置２によれば、膜沸騰の発生を抑制しながら、空冷のみや水冷のみでは得られない所望の冷却速度を実現することができる。特に、冷却速度を制御可能な制御部１４を設けた場合、アルミニウムに最適な冷却速度を設定することが可能となり、所望の特性のアルミニウム製の金属ストリップＳを得ることが可能となる。
【００５６】
（実施形態２）
本開示に係る実施形態２の冷却装置３０について説明する。実施形態２では、主に実施形態１と異なる点について説明する。実施形態２においては、実施形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施形態２では、実施形態１と重複する記載は省略する。
【００５７】
実施形態１では、空気ノズル８および水ノズル１０を１つずつ設けたが、実施形態２では、第１の空気ノズル８および第１の水ノズル１０に加えて、第２の空気ノズル２０および第２の水ノズル２２をさらに設けた点が異なる。
【００５８】
図４に示すように、冷却装置３０は、排気部１２よりも金属ストリップＳの搬送方向の下流側において、金属ストリップＳの搬送方向Ｔに沿って上流側から順に、第２の水ノズル２２と、第２の空気ノズル２０とをさらに備える。
【００５９】
第２の空気ノズル２０は、第１の空気ノズル８と同様に金属ストリップＳに対して上方から空気を吹き付けて冷却する部材である。第２の水ノズル２２は、第１の水ノズル１０と同様に金属ストリップＳに対して上方から水を吹き付けて冷却する部材である。
【００６０】
このような構成において、第２の空気ノズル２０からの空気を金属ストリップＳに衝突させた後、金属ストリップＳの表面に沿って移動させ、第２の水ノズル２２からの水によって水蒸気が形成される箇所に当てるようにしている。
【００６１】
このような構成によれば、排気部１２を中心として搬送方向Ｔの両側に空気ノズル８、２０を設けることで、排出すべき水蒸気同士を中央部で衝突させて、金属ストリップＳから剥離できる。剥離した水蒸気は金属ストリップＳに対して垂直な方向に排出され、第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間の空間を抜けて、図中Ａ３のように、排気部１２から上方へ強制排気される。
【００６２】
上述したように、本実施形態２の冷却装置３０は、排気部１２よりも搬送方向下流側において、金属ストリップＳの搬送方向Ｔに沿って上流側から順に、第２の水ノズル２２と、第２の空気ノズル２０とをさらに備える。ここで、第２の空気ノズル２０からの空気を金属ストリップＳに衝突させた後、金属ストリップＳの表面に沿って移動させ、第２の水ノズル２２からの水によって水蒸気が形成された箇所に当てるようにしている。
【００６３】
このような構成によれば、排気部１２を中心とする両側に水ノズル１０、２２と空気ノズル８、２０を設けているため、金属ストリップＳを両側から冷却することができる。これにより、空冷のみや水冷のみでは得られない冷却速度を実現するとともに、冷却速度を向上させることができる。また、上流側の水ノズル１０および空気ノズル８と、下流側の水ノズル２２および空気ノズル２０に対して１つの排気部１２を割り当てているため、水ノズル１０、２２と空気ノズル８、２０の数に対して排気部１２の数を少なくすることができ、低コストを実現できる。
【００６４】
なお、第２の空気ノズル２０は搬送方向Ｔの下流側に存在するが、金属ストリップＳの搬送速度よりも空気Ａ２’の速度の方が十分に大きいため、空気Ａ２’は搬送方向Ｔの上流に向かって流れることができ、第１の空気ノズル８の空気Ａ２と同様の効果が得られる。
【００６５】
なお、排気部１２からの排気量は、第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間の間隔によって調整可能である。具体的には、第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間の間隔が大きくほど排気量を多くすることができ、間隔が小さくなるほど排気量は少なくすることができる。このため、望ましい排気量に応じて第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間の間隔を設定すればよい。例えば、第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間を流れる排気の流速が１０ｍ／ｓ以下になるように、第１の水ノズル１０と第２の水ノズル２２の間の間隔を設定することで、炉体４における炉圧の上昇を抑制することもできる。
【００６６】
以上、上述の実施形態１、２を挙げて本開示の発明を説明したが、本開示の発明は上述の実施形態１、２に限定されない。例えば、上記実施形態１、２では、金属ストリップＳがアルミニウムである場合について説明したが、このような場合に限らず、加熱処理後の金属であれば適用可能である。なお、アルミニウムの場合は前述したように冷却速度によって特性が変化しやすい部材であるため、本実施形態１、２のように冷却速度の調整が容易な方法が特に適している。
【００６７】
また、上記実施形態１、２では、制御部１４を設けて、空気ノズル８からの空気の噴射量および水ノズル１０からの水の噴射量を制御可能とする場合について説明したが、このような場合に限らず、制御部１４を設けず、手動で調整する場合であってもよい。しかし、制御部１４を設けた方が、金属ストリップＳの材質などに応じてより適切な冷却速度を実現することができる。
【００６８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００６９】
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本開示は、加熱処理後の金属ストリップを連続搬送しながら冷却する冷却装置であれば適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  熱処理装置
２  冷却装置
３  加熱装置
４  炉体
６  搬送部
７  搬送部
８  空気ノズル（第１の空気ノズル）
１０  水ノズル（第１の水ノズル）
１２  排気部
１４  制御部
１８  水ノズル
２０  空気ノズル（第２の空気ノズル）
２２  水ノズル（第２の水ノズル）
３０  冷却装置
Ａ１  空気
Ａ１’  空気
Ａ２  空気
Ａ２’  空気
Ａ３  上昇流
Ｂ１  水蒸気層
Ｂ２  水蒸気膜
Ｃ  隙間
Ｐ  変化点（変異点）
Ｒ  耐熱ローラ
Ｓ  金属ストリップ
Ｔ  搬送方向
Ｗ１  水
Ｗ２  水蒸気
Ｗ４  水
Ｗ５  水蒸気
Ｗ６  水滴
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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