(57)【要約】本発明は、高温物品を冷却するための装置、特に、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための装置であって；該冷却装置は、少なくとも１つの冷却ブレードまたは冷却シリンダを有し；冷却ブレードまたは冷却シリンダは中空なものとして具体化され、冷却ブレードノズル縁または列状に設けられた複数の冷却シリンダを有し；ノズル縁内には、少なくとも１つのノズルが提供され、冷却されるべき物品に向けられており；冷却されるべき表面上の流れのパターンがハニカム状構造を形成するように、少なくとも７つの冷却ブレードが設けられることを特徴とする、装置；およびその方法に関する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温物品を冷却するための装置、特に、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための装置であって、前記冷却装置は、少なくとも１つの冷却ブレード（２）または１つの冷却シリンダを有し；前記冷却ブレード（２）または冷却シリンダは中空なものとして具体化され、冷却ブレードノズル縁（６）または列状に設けられた複数の冷却シリンダを有し；前記ノズル縁（６）内には、少なくとも１つのノズル（１０）が提供され、冷却されるべき物品に向けられており；前記冷却されるべき表面上の流れのパターンがハニカム状構造を形成するように、少なくとも７つの冷却ブレードが設けられることを特徴とする、装置。
【請求項２】
互いに平行に離間して設けられた複数の冷却ブレード（２）が提供されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記冷却ブレード（２）はそれぞれ、前記ノズル縁（６）で前記ノズル（１０）間の距離の半分互いにずれていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却ブレード（２）は、冷却ブレード基部（３）と、冷却ブレード幅広側部（４）と、冷却ブレード幅狭側部（５）と、ノズル縁（６）と、を有し；前記ノズル縁（６）と、前記冷却ブレード幅広側部（４）と、前記冷却ブレード幅狭側部（５）と、が空洞（７）を画成し、前記冷却ブレード（２）は、前記冷却ブレード基部（３）により冷却ブレードフレーム（８）内または冷却ブレードフレーム（８）上に置かれ；前記冷却ブレードフレーム（８）は、流体供給の目的で流体ボックス（１５）上に置かれうることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
移動デバイス（１６）が提供され、前記移動デバイス（１６）により、前記冷却ブレード（２）が冷却ブレードフレーム（８）および流体供給ボックス（１５）とともに、冷却されるべき物体を横断して揺動または振動する様式で移動することができる、または前記冷却されるべき物体が前記冷却ブレード（２）に対して揺動または振動する様式で移動することができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記冷却ブレードおよび／または前記冷却シリンダおよび／または前記冷却装置は、特にＸ、ＹまたはＺ軸の周りを揺動または振動する様式で移動することができるように前記装置が具体化されるユニットを有するか、または前記装置は、冷却されるべき物品が特に前記冷却ブレードおよび／または前記冷却装置に対してｘ、ｙまたはｚ軸の周りを揺動または振動する様式で移動することができる移動デバイスを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
以下の条件が存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置：
ノズルの水力直径＝ＤＨ、ＤＨ＝４×Ａ／Ｕ
物体からのノズルの距離＝Ｈ
二つの冷却ブレード／冷却シリンダ間の距離＝Ｓ
ノズルの長さ＝Ｌ
Ｌ≧６×ＤＨ
Ｈ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ
Ｓ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ（千鳥配列）
振動＝Ｘ、Ｙ（場合によってはＺ）における二つの冷却ブレード間の間隔距離の半分
【請求項８】
前記装置を移動させるための前記デバイスは、１サイクルあたり０．２５秒の振動速度を生じることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
高温物品を冷却するための方法、特に、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための方法、特に請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を用いることによる方法であって、冷却装置（１）と高温表面を有する物品とが互いに対して移動し；前記冷却装置（１）は、互いに平行な離間した少なくとも二つの冷却ブレード（２）を有し；前記冷却ブレード（２）は、前記冷却されるべき部品に向けられるノズル（１０）を備えたノズル縁（６）を有し；冷却流体が、前記ノズル（１０）により前記冷却されるべき物品の前記表面に向けられ、冷却流体は、前記高温表面に接触した後、前記ブレード（２）の間のスペース内を流れ去ることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術分野においては、例えば平板の冷却が必要な場合だけでなく、例えばガラス生産においてガラス表面の冷却が必要な場合またはプロセッサユニットの冷却が必要な場合など、多くの領域で冷却工程が必要である。
【０００３】
従来の冷却システムは、非常に高価であるか、例えば空気または水もしくは油等のその他の流体を吹きつけることによるなど非常に単純に保たれているが、これには表面上に好ましくない無制御の流れ状態が常に生じるという欠点があり、特に定義された冷却が必要な場合に問題となる。
【０００４】
従来技術では、冷却されるべき平面上に不利な流れ状態、いわゆる横流が存在し、これにより不均一な表面温度が生じることを主に想定しなければならない。均一な材料特性を達成するために表面の当該領域に均一な温度が必要である場合には、これは特に不利である。特に、不均一な表面温度は反りも生じさせる。
【０００５】
従来の冷却方法では、所定の目標温度の制御された達成ができず、達成可能な最大冷却速度に至るまでの実質的にいかなる冷却速度を系統的に設定することも不可能である。
【０００６】
均一な温度条件に冷却されるべき冷却表面に異なる材料厚みが存在する場合には、特に困難がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、主として非無端の高温表面の、所定表面温度への数秒以内での再現可能で系統的かつ均一な非接触冷却を達成することである。
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置により達成される。
【０００９】
有利な変更態様が、同請求項に従属する従属請求項に開示される。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、主として非無端の高温表面の、所定表面温度への数秒以内での再現可能で系統的かつ均一な非接触冷却のための方法を生み出すことである。
【００１１】
この目的は、請求項９の特徴を有する装置により達成される。
【００１２】
有利な変更態様が、同請求項に従属する従属請求項に開示される。
【００１３】
本発明によれば、２０〜９００℃の温度で、一平方メートル内で最大３０℃の温度偏差を許容する冷却を確保することが可能となるはずである。使用される冷却媒体は、空気ガス、混合ガス、不活性ガスなどの一般的なガスであるのが好ましいが、水または他の流体であってもよい。
【００１４】
本発明は、低い投資費用と低い操業費用で、高いシステム可用性、高い柔軟性、および既存の生産工程への簡単な組込みの達成を可能にするはずである。
【００１５】
本発明によれば、これは、冷却されるべき表面がロボットまたはリニアドライブによりＸ、ＹまたはＺ平面を移動することができ、冷却されるべき表面の任意の移動軌道および速度を予め設定することが可能である点で良好に達成される。この場合、ＸおよびＹ平面のレスト位置の周辺で振動が存在するのが好ましい。任意にＺ平面に（すなわち垂直方向に）振動が存在することが可能である。
【００１６】
片側または両側に冷却が存在することも容易に可能である。
【００１７】
本発明による冷却ユニットは、ノズルからなり、ノズルは互いからある距離離間される。単純な円筒幾何形状から複雑な幾何学的に定義された実施形態までにおよぶノズルすなわち出口開口部の幾何形状。冷却ユニットはこの場合、高温プレートから流れ去る媒体が十分な空間を見つけるように具体化され、その結果、冷却されるべき表面上に横流が生じない。ノズルおよび／またはノズル列の間のスペースは、冷却速度を上昇させ、ひいては高温プレートから流れ去る冷却剤をいわば吸い上げるために、追加の横流により作用を受けうる。しかしこの横流は、冷却剤のノズルからプレートへの流れ、すなわち自由流れを妨げてはならない。
【００１８】
本発明によれば、冷却されるべき表面上の好ましい流れのパターンは、ハニカム状構造を有するべきである。
【００１９】
この場合、冷却は少なくとも一つの冷却ブレードにより行われるのが好ましく、冷却ブレードはプレート状または円筒状要素であり、基部から出口ストリップに向けて先細になることもでき、少なくとも一つのノズルが出口ストリップ内に取り付けられる。この場合、ブレードは、中空ブレードからノズルに冷却流体が供給されうるように、中空なものとして具体化される。ノズル（単数または複数）は、くさび状要素により互いに離間されることができ、くさび状要素は、ノズルに向かう方向に流れる流体のためのスペースを狭めることもできる。
【００２０】
特にこれは、出てくる流体噴射のねじれを生み出す。
【００２１】
互いに隣り合って置かれた複数のブレードが提供され、ブレードは互いにずれているのが好ましい。
【００２２】
ずれた配置により、冷却も互いにずれたポイントで生じ、これらのポイントが互いに一体となって均一な冷却を生み出し、出てくる流体は二つのブレードの間の領域に吸い上げられ、運び去られる。
【００２３】
この場合、冷却されるべき要素、例えば冷却されるべきプレートは、一方ではプレートの移動と他方ではノズルのずれた配置とにより、均一な冷却が達成されるように冷却流体がプレートの全領域を横断して流れることが確保されるように、移動されるのが好ましい。
【００２４】
本発明は、図面に基づいて例として説明される。図面の説明は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】互いに平行に設けられた複数のノズルブレードの上面図である。
【図２】図１の断面Ａ‐Ａによるノズルブレードの配置を示した図である。
【図３】図２の断面線Ｃ‐Ｃによるノズルブレードの縦断面図である。
【図４】ノズルを示した図３の細部Ｄの拡大図である。
【図５】ノズルブレードの配置の概略斜視図である。
【図６】ブレードの配置にずれがある、ノズルブレードの縁領域の拡大詳細図である。
【図７】冷却ブロックに統合された本発明による冷却ブレードの配置の斜視図である。
【図８】図７による配置の後方斜視図である。
【図９】本発明による冷却ブレードの内部の図である。
【図１０】冷却されるべきプレート、温度分布および流体温度分布を示した、冷却ブレードとノズルの図である。
【図１１】速度分布を示した、図１０による配置の図である。
【図１２】互いにずらして設けられた本発明による複数の冷却ブレードから構成された二つの対向する冷却ボックスと、冷却されるべき物品を受け取って運ぶ移動台車との配置を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、一つの可能な実施形態を説明する。
【００２７】
本発明による冷却装置１は、少なくとも一つの冷却ブレード２を有する。冷却ブレード２は細長フラップの形で具体化され、冷却ブレード基部３と、冷却ブレード基部から遠ざかるように延びる二つの冷却ブレード幅広側部４と、冷却ブレード幅広側部を接続する二つの冷却ブレード幅狭側部５と、自由ノズル縁６とを有する。
【００２８】
冷却ブレード２は、冷却ブレード空洞７を有する中空のものとして具体化され、この空洞は、冷却ブレード幅広側部４と、冷却ブレード幅狭側部５と、ノズル縁６とにより囲まれ、冷却ブレードは基部３で開いている。冷却ブレードは冷却ブレード基部３により冷却ブレードフレーム８に挿入され、冷却ブレードフレーム８は、中空流体供給ボックス上に置かれうる。
【００２９】
ノズル縁６の領域には、空洞７内に達する複数のノズルまたは開口部が提供され、これにより流体がノズル１０を通って空洞から外に流出することができる。
【００３０】
ノズルからノズル導管１１が空洞７内へと延び、少なくともノズル縁６の領域でノズルを空間的に互いに分離する。ノズル導管はこの場合、ノズル導管またはノズルがくさび形ストラット１２により互いに分離されるように、くさび形であるものとして具体化されるのが好ましい。ノズル導管は、入って来る流体がノズル導管の狭小化によって加速されるように空洞７に向かう方向に広がるように、具体化されるのが好ましい。
【００３１】
冷却ブレード幅広側部４は、空洞がノズル縁６に向かう方向に狭くなるように、冷却ブレード基部３からノズル縁６に向かって収束するように具体化されうる。
【００３２】
加えて、冷却ブレード幅狭側部５は、収束または発散するように具体化されうる。
【００３３】
少なくとも二つの冷却ブレード２が提供され、幅広側部に対して互いに平行に設けられるのが好ましく、ノズル１０の間隔に関しては、冷却ブレード２は、ノズルの半分の距離互いにずれている。
【００３４】
二つより多い冷却ブレード２が存在することも可能である。
【００３５】
ノズル１０は、ノズル縁６のスパンに関して、同じくノズル縁６と縦方向に一列にあるように具体化されうるが、ノズル１０は、円形であるように、楕円形でノズル縁６と揃えられるようにまたは楕円形でノズル縁６に対して横断方向であるように、六角形、八角形または多角形であるようにも具体化されうる。
【００３６】
特に、ノズルもノズル縁の縦方向スパンに関して縦長に、特に縦長の楕円形または縦長の多角形の形で具体化される場合には、これにより、出てくる流体噴射のねじれが生じ（図１０および１１）、ノズルの離間距離の半分ずれた配置により、対応してずれた冷却パターンがプレート状物体上に得られる（図１０）。
【００３７】
対応する速度プロフィールは、対応する分布も生じる（図１１）。
【００３８】
本発明によれば、ノズル１０から流出する流体は確かに冷却されるべき物体の表面にぶつかるが（図１０および１１）、明らかに流れ去って冷却装置１の少なくとも二つのブレードの間に突入し、その結果冷却されるべき物体の表面での冷却流が中断されないことが分かっている。
【００３９】
以下の条件が存在するのが好ましい：
ノズルの水力直径＝ＤＨ、ＤＨ＝４×Ａ／Ｕ
物体からのノズルの距離＝Ｈ
二つの冷却ブレード／冷却シリンダ間の距離＝Ｓ
ノズルの長さ＝Ｌ
Ｌ≧６×ＤＨ
Ｈ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ
Ｓ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ（千鳥配列）
振動＝Ｘ、Ｙ（場合によってはＺ）における二つの冷却ブレード間の間隔距離の半分
【００４０】
例えば、冷却装置（図１２）は、冷却ブレードフレーム８内に二つの冷却ブレード２の配置を有し、冷却ブレードフレーム８は対応する流体供給源１４を備えて具体化され、特に冷却ブレード２と反対に向いた側には、特に加圧流体の供給により加圧流体を含む流体ボックスが提供される。
【００４１】
加えて、移動デバイス１６が提供され、移動デバイス１６は、冷却されるべき物体が、冷却されるべき物体の両側に冷却作用が及ぼされうるようなやり方で対向する冷却ブレードの配置の間を運ばれうるように具体化される。
【００４２】
この場合の冷却されるべき物体からノズル縁６までの距離は、例えば５〜２５０ｍｍである。
【００４３】
冷却されるべき物体に対する冷却装置の相対的移動または冷却装置に対する冷却されるべき物体の相対的移動、特に振動または揺動運動により、図１０による冷却パターンが冷却されるべき物体の表面を横断し、高温の物体から流れ去る媒体は、冷却ブレード２の間に十分な空間を見つけ、したがって冷却されるべき表面上には横流が生じない。
【００４４】
本発明によれば、間のスペースは、高温の物体に対して流れる媒体がブレードの間に吸い上げられるようにするために、追加の横流を利用しつつ、対応する流れ媒体によって作用を受ける。
【００４５】
本発明により、安価であり目標温度および可能なスループット時間に関して高度の可変性を有する、高温要素の均一な冷却を有利に達成することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  冷却装置
２  冷却ブレード
３  冷却ブレード基部
４  冷却ブレード幅広側部
５  冷却ブレード幅狭側部
６  ノズル縁
７  空洞
８  冷却ブレードフレーム
１０  ノズル
１１  ノズル導管
１２  くさび形ストラット
１４  流体供給源
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月16日(2017.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温物品を冷却するための装置、特に、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための装置であって、前記冷却装置は、少なくとも１つの冷却ブレード（２）または１つの冷却シリンダを有し；前記冷却ブレード（２）または冷却シリンダは中空なものとして具体化され、冷却ブレードノズル縁（６）または列状に設けられた複数の冷却シリンダを有し；前記ノズル縁（６）内には、少なくとも１つのノズル（１０）が提供され、冷却されるべき物品に向けられており；前記冷却されるべき表面上の流れのパターンがハニカム状構造を形成するように、少なくとも７つの冷却ブレードが設けられる、装置であって、
移動デバイス（１６）が提供され、前記移動デバイス（１６）により、前記冷却ブレード（２）が冷却ブレードフレーム（８）および流体供給ボックス（１５）とともに、冷却されるべき物体を横断して揺動または振動する様式で移動することができ、または前記冷却されるべき物体が前記冷却ブレード（２）に対して揺動または振動する様式で移動することができ；前記冷却ブレードおよび／または前記冷却シリンダおよび／または前記冷却装置は、前記装置がＸ、ＹまたはＺ軸の周りを振動するように装備されるユニットを有するか、または前記装置は、冷却されるべき物品が前記冷却ブレードまたは前記冷却装置に対してｘ、ｙまたはｚ軸の周りを振動する様式で移動することができる移動デバイスを有することを特徴とする、装置。
【請求項２】
互いに平行に離間して設けられた複数の冷却ブレード（２）が提供されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記冷却ブレード（２）はそれぞれ、前記ノズル縁（６）で前記ノズル（１０）間の距離の半分互いにずれていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却ブレード（単数または複数）（２）は、冷却ブレード基部（３）と、冷却ブレード幅広側部（４）と、冷却ブレード幅狭側部（５）と、ノズル縁（６）と、を有し；前記ノズル縁（６）と、前記冷却ブレード幅広側部（４）と、前記冷却ブレード幅狭側部（５）と、が空洞（７）を画成し、前記冷却ブレード（２）は、前記冷却ブレード基部（３）により前記冷却ブレードフレーム（８）内または前記冷却ブレードフレーム（８）上に置かれ；前記冷却ブレードフレーム（８）は、流体供給の目的で前記流体ボックス（１５）上に置かれうることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記冷却ブレードおよび／または前記冷却シリンダおよび／または前記冷却装置は、前記装置がＸ、ＹまたはＺ軸の周りを振動するように具体化されるユニットを有するか、または前記装置は、冷却されるべき物品が前記冷却ブレードおよび／または前記冷却装置に対してｘ、ｙまたはｚ軸の周りを振動する様式で移動することができる移動デバイスを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
以下の条件が存在することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置：
ノズルの水力直径＝ＤＨ、ＤＨ＝４×Ａ／Ｕ
物体からのノズルの距離＝Ｈ
二つの冷却ブレード／冷却シリンダ間の距離＝Ｓ
ノズルの長さ＝Ｌ
Ｌ≧６×ＤＨ
Ｈ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ
Ｓ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ（千鳥配列）
振動＝Ｘ、Ｙ（場合によってはＺ）における二つの冷却ブレード間の間隔距離の半分
【請求項７】
前記装置を移動させるための前記デバイスは、１サイクルあたり０．２５秒の振動速度を生じることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
高温物品を冷却するための方法、特に、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための方法、特に請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を用いることによる方法であって、冷却装置（１）と高温表面を有する物品とが互いに対して移動し；前記冷却装置（１）は、互いに平行な離間した少なくとも二つの冷却ブレード（２）を有し；前記冷却ブレード（２）は、前記冷却されるべき部品に向けられるノズル（１０）を備えたノズル縁（６）を有し；冷却流体が、前記ノズル（１０）により前記冷却されるべき物品の前記表面に向けられ、冷却流体は、前記高温表面に接触した後、前記ブレード（２）の間のスペース内を流れ去り；前記冷却装置は、ｘ、ｙまたはｚ軸の周りを振動させられる、または冷却されるべき物品が、前記冷却装置に対してｘ、ｙまたはｚ軸の周りを振動させられることを特徴とする、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の主として非無端の表面の均一な非接触冷却のための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術分野においては、例えば平板の冷却が必要な場合だけでなく、例えばガラス生産においてガラス表面の冷却が必要な場合またはプロセッサユニットの冷却が必要な場合など、多くの領域で冷却工程が必要である。
【０００３】
従来の冷却システムは、非常に高価であるか、例えば空気または水もしくは油等のその他の流体を吹きつけることによるなど非常に単純に保たれているが、これには表面上に好ましくない無制御の流れ状態が常に生じるという欠点があり、特に定義された冷却が必要な場合に問題となる。
【０００４】
従来技術では、冷却されるべき平面上に不利な流れ状態、いわゆる横流が存在し、これにより不均一な表面温度が生じることを主に想定しなければならない。均一な材料特性を達成するために表面の当該領域に均一な温度が必要である場合には、これは特に不利である。特に、不均一な表面温度は反りも生じさせる。
【０００５】
特許文献１は、移動する鋼ストリップを冷却するための装置を開示しており、この装置は、鋼ストリップの進行方向に対して横断方向に延びる複数の冷却フィンを有し、冷却フィンは冷却ノズルを有し、冷却ノズルは鋼ストリップに向けられ、移動鋼ストリップに冷却流体に吹きつけることができる。
【０００６】
特許文献２は、同様の装置を開示しているが、この装置は、ノズルを有する冷却フィンの代わりに、ストリップに向けられ、自由端が移動する鋼ストリップに供給される流体のための出口開口部を有する、複数の冷却シリンダを有する。
【０００７】
特許文献３は装置を開示しており、この装置は、同様に移動する鋼ストリップに向けられ、上述の先行技術と同様の方法で冷却流体のジェットにより鋼ストリップに作用する複数の冷却フィンを有し、ストリップの一方向に進行する移動から逸脱する移動を防ぐために、移動する鋼ストリップはローラにより張力をかけられる。
【０００８】
従来の冷却方法では、所定の目標温度の制御された達成ができず、達成可能な最大冷却速度に至るまでの実質的にいかなる冷却速度を系統的に設定することも不可能である。
【０００９】
均一な温度条件に冷却されるべき冷却表面に異なる材料厚みが存在する場合には、特に困難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，８７１，６８６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００１８１７８Ａ１号
【特許文献３】独国特許出願公開第６９８３３４２４Ｔ２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、主として非無端の高温表面の、所定表面温度への数秒以内での再現可能で系統的かつ均一な非接触冷却を達成することである。
【００１２】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置により達成される。
【００１３】
有利な変更態様が、同請求項に従属する従属請求項に開示される。
【００１４】
本発明のもう一つの目的は、主として非無端の高温表面の、所定表面温度への数秒以内での再現可能で系統的かつ均一な非接触冷却のための方法を生み出すことである。
【００１５】
この目的は、請求項８の特徴を有する装置により達成される。
【００１６】
有利な変更態様が、同請求項に従属する従属請求項に開示される。
【００１７】
本発明によれば、２０〜９００℃の温度で、一平方メートル内で最大３０℃の温度偏差を許容する冷却を確保することが可能となるはずである。使用される冷却媒体は、空気ガス、混合ガス、不活性ガスなどの一般的なガスであるのが好ましいが、水または他の流体であってもよい。
【００１８】
本発明は、低い投資費用と低い操業費用で、高いシステム可用性、高い柔軟性、および既存の生産工程への簡単な組込みの達成を可能にするはずである。
【００１９】
本発明によれば、これは、冷却されるべき表面がロボットまたはリニアドライブによりＸ、ＹまたはＺ平面を移動することができ、冷却されるべき表面の任意の移動軌道および速度を予め設定することが可能である点で良好に達成される。この場合、ＸおよびＹ平面のレスト位置の周辺で振動が存在するのが好ましい。任意にＺ平面に（すなわち垂直方向に）振動が存在することが可能である。
【００２０】
片側または両側に冷却が存在することも容易に可能である。
【００２１】
本発明による冷却ユニットは、ノズルからなり、ノズルは互いからある距離離間される。ノズルすなわち出口開口部の幾何形状は、単純な円筒幾何形状から複雑な幾何学的に定義された実施形態におよぶ。冷却ユニットはこの場合、高温プレートから流れ去る媒体が十分な空間を見つけるように具体化され、その結果、冷却されるべき表面上に横流が生じない。ノズルおよび／またはノズル列の間のスペースは、冷却速度を上昇させ、ひいては高温プレートから流れ去る冷却剤をいわば吸い上げるために、追加の横流により作用を受けうる。しかしこの横流は、冷却剤のノズルからプレートへの流れ、すなわち自由流れを妨げてはならない。
【００２２】
本発明によれば、冷却されるべき表面上の好ましい流れのパターンは、ハニカム状構造を有するべきである。
【００２３】
この場合、冷却は少なくとも一つの冷却ブレードにより行われるのが好ましく、冷却ブレードはプレート状または円筒状要素であり、基部から出口ストリップに向けて先細になることもでき、少なくとも一つのノズルが出口ストリップ内に取り付けられる。この場合、ブレードは、中空ブレードからノズルに冷却流体が供給されうるように、中空なものとして具体化される。ノズル（単数または複数）は、くさび状要素により互いに離間されることができ、くさび状要素は、ノズルに向かう方向に流れる流体のためのスペースを狭めることもできる。
【００２４】
特にこれは、出てくる流体噴射のねじれを生み出す。
【００２５】
互いに隣り合って置かれた複数のブレードが提供され、ブレードは互いにずれているのが好ましい。
【００２６】
ずれた配置により、冷却も互いにずれたポイントで生じ、これらのポイントが互いに一体となって均一な冷却を生み出し、出てくる流体は二つのブレードの間の領域に吸い上げられ、運び去られる。
【００２７】
この場合、冷却されるべき要素、例えば冷却されるべきプレートは、一方ではプレートの移動と他方ではノズルのずれた配置とにより、均一な冷却が達成されるように冷却流体がプレートの全領域を横断して流れることが確保されるように、移動されるのが好ましい。
【００２８】
本発明は、図面に基づいて例として説明される。図面の説明は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】互いに平行に設けられた複数のノズルブレードの上面図である。
【図２】図１の断面Ａ‐Ａによるノズルブレードの配置を示した図である。
【図３】図２の断面線Ｃ‐Ｃによるノズルブレードの縦断面図である。
【図４】ノズルを示した図３の細部Ｄの拡大図である。
【図５】ノズルブレードの配置の概略斜視図である。
【図６】ブレードの配置にずれがある、ノズルブレードの縁領域の拡大詳細図である。
【図７】冷却ブロックに統合された本発明による冷却ブレードの配置の斜視図である。
【図８】図７による配置の後方斜視図である。
【図９】本発明による冷却ブレードの内部の図である。
【図１０】冷却されるべきプレート、温度分布および流体温度分布を示した、冷却ブレードとノズルの図である。
【図１１】速度分布を示した、図１０による配置の図である。
【図１２】互いにずらして設けられた本発明による複数の冷却ブレードから構成された二つの対向する冷却ボックスと、冷却されるべき物品を受け取って運ぶ移動台車との配置を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、一つの可能な実施形態を説明する。
【００３１】
本発明による冷却装置１は、少なくとも一つの冷却ブレード２を有する。冷却ブレード２は細長フラップの形で具体化され、冷却ブレード基部３と、冷却ブレード基部から遠ざかるように延びる二つの冷却ブレード幅広側部４と、冷却ブレード幅広側部を接続する二つの冷却ブレード幅狭側部５と、自由ノズル縁６とを有する。
【００３２】
冷却ブレード２は、冷却ブレード空洞７を有する中空のものとして具体化され、この空洞は、冷却ブレード幅広側部４と、冷却ブレード幅狭側部５と、ノズル縁６とにより囲まれ、冷却ブレードは基部３で開いている。冷却ブレードは冷却ブレード基部３により冷却ブレードフレーム８に挿入され、冷却ブレードフレーム８は、中空流体供給ボックス上に置かれうる。
【００３３】
ノズル縁６の領域には、空洞７内に達する複数のノズルまたは開口部が提供され、これにより流体がノズル１０を通って空洞から外に流出することができる。
【００３４】
ノズルからノズル導管１１が空洞７内へと延び、少なくともノズル縁６の領域でノズルを空間的に互いに分離する。ノズル導管はこの場合、ノズル導管またはノズルがくさび形ストラット１２により互いに分離されるように、くさび形であるものとして具体化されるのが好ましい。ノズル導管は、入って来る流体がノズル導管の狭小化によって加速されるように空洞７に向かう方向に広がるように、具体化されるのが好ましい。
【００３５】
冷却ブレード幅広側部４は、空洞がノズル縁６に向かう方向に狭くなるように、冷却ブレード基部３からノズル縁６に向かって収束するように具体化されうる。
【００３６】
加えて、冷却ブレード幅狭側部５は、収束または発散するように具体化されうる。
【００３７】
少なくとも二つの冷却ブレード２が提供され、幅広側部に対して互いに平行に設けられるのが好ましく、ノズル１０の間隔に関しては、冷却ブレード２は、ノズルの半分の距離互いにずれている。
【００３８】
二つより多い冷却ブレード２が存在することも可能である。
【００３９】
ノズル１０は、ノズル縁６のスパンに関して、同じくノズル縁６と縦方向に一列にあるように具体化されうるが、ノズル１０は、円形であるように、楕円形でノズル縁６と揃えられるようにまたは楕円形でノズル縁６に対して横断方向であるように、六角形、八角形または多角形であるようにも具体化されうる。
【００４０】
特に、ノズルもノズル縁の縦方向スパンに関して縦長に、特に縦長の楕円形または縦長の多角形の形で具体化される場合には、これにより、出てくる流体噴射のねじれが生じ（図１０および１１）、ノズルの離間距離の半分ずれた配置により、対応してずれた冷却パターンがプレート状物体上に得られる（図１０）。
【００４１】
対応する速度プロフィールは、対応する分布も生じる（図１１）。
【００４２】
本発明によれば、ノズル１０から流出する流体は確かに冷却されるべき物体の表面にぶつかるが（図１０および１１）、明らかに流れ去って冷却装置１の少なくとも二つのブレードの間に突入し、その結果冷却されるべき物体の表面での冷却流が中断されないことが分かっている。
【００４３】
以下の条件が存在するのが好ましい：
ノズルの水力直径＝ＤＨ、ＤＨ＝４×Ａ／Ｕ
物体からのノズルの距離＝Ｈ
二つの冷却ブレード／冷却シリンダ間の距離＝Ｓ
ノズルの長さ＝Ｌ
Ｌ≧６×ＤＨ
Ｈ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ
Ｓ≦６×ＤＨ、特に４〜６×ＤＨ（千鳥配列）
振動＝Ｘ、Ｙ（場合によってはＺ）における二つの冷却ブレード間の間隔距離の半分
【００４４】
例えば、冷却装置（図１２）は、冷却ブレードフレーム８内に二つの冷却ブレード２の配置を有し、冷却ブレードフレーム８は対応する流体供給源１４を備えて具体化され、特に冷却ブレード２と反対に向いた側には、特に加圧流体の供給により加圧流体を含む流体ボックスが提供される。
【００４５】
加えて、移動デバイス１６が提供され、移動デバイス１６は、冷却されるべき物体が、冷却されるべき物体の両側に冷却作用が及ぼされうるようなやり方で対向する冷却ブレードの配置の間を運ばれうるように具体化される。
【００４６】
この場合の冷却されるべき物体からノズル縁６までの距離は、例えば５〜２５０ｍｍである。
【００４７】
冷却されるべき物体に対する冷却装置の相対的移動または冷却装置に対する冷却されるべき物体の相対的移動、特に振動または揺動運動により、図１０による冷却パターンが冷却されるべき物体の表面を横断し、高温の物体から流れ去る媒体は、冷却ブレード２の間に十分な空間を見つけ、したがって冷却されるべき表面上には横流が生じない。
【００４８】
本発明によれば、間のスペースは、高温の物体に対して流れる媒体がブレードの間に吸い上げられるようにするために、追加の横流を利用しつつ、対応する流れ媒体によって作用を受ける。
【００４９】
本発明により、安価であり目標温度および可能なスループット時間に関して高度の可変性を有する、高温要素の均一な冷却を有利に達成することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  冷却装置
２  冷却ブレード
３  冷却ブレード基部
４  冷却ブレード幅広側部
５  冷却ブレード幅狭側部
６  ノズル縁
７  空洞
８  冷却ブレードフレーム
１０  ノズル
１１  ノズル導管
１２  くさび形ストラット
１４  流体供給源
【国際調査報告】
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