(57)【要約】【課題】洗浄設備や洗浄水を不要として設備コスト及びランニングコストを低減できるようにした金属材料の冷却方法及び金属材料の冷却装置を提供する。【解決手段】金属材料の温度tが切替温度t0よりも高い高温域１００Ｈにおいて、前記金属材料と冷却媒体との間の熱伝達率を向上させる添加剤を含む第１の冷却媒体２０Ｈを使用する第１冷却工程と、前記金属材料の温度tが高温域１００Ｈから切替温度t0以下の低温域に入ったときに前記第１の冷却媒体２０Ｈに代わる前記添加剤を含まない第２の冷却媒体２０Ｌとして水を使用する第２冷却工程とを備え、前記切替温度t0は、第１の冷却媒体２０Ｈと前記金属材料との間の熱伝達率KHから、第２の冷却媒体２０Ｌと前記金属材料との間の熱伝達率KLを減じた値ΔKが所定値以下となる温度である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の表面に冷却媒体を供給して前記金属材料を冷却する、金属材料の冷却方法であって、
前記金属材料の温度が切替温度よりも高い高温域において、前記金属材料と前記冷却媒体との間の熱伝達率を向上させる添加剤を含む第１の冷却媒体を使用する第１冷却工程と、
前記金属材料の温度が前記高温域から前記切替温度以下の低温域に入ったときに前記第１の冷却媒体に代わる前記添加剤を含まない第２の冷却媒体として水を使用する第２冷却工程とを備え、
前記切替温度は、前記第１の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率から、前記第２の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率を減じた値が所定値以下となる温度である
ことを特徴とする、金属材料の冷却方法。
【請求項２】
金属材料を搬送経路に沿って搬送しながら、前記搬送経路に沿って配設された複数の冷却媒体供給手段により前記金属材料の表面に冷却媒体を供給して前記金属材料を冷却する、金属材料の冷却装置であって、
前記複数の冷却媒体供給手段の内、切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段は、前記金属材料と前記冷却媒体との間の熱伝達率を向上させる添加剤を含む第１の冷却媒体を供給し、
前記複数の冷却媒体供給手段の内、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段は、前記添加剤を含まない第２の冷却媒体として水を供給し、
前記切替箇所は、前記金属材料の温度が、前記第１の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率から、前記第２の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率を減じた値が所定値以下となる切替温度以下になる箇所である
ことを特徴とする、金属材料の冷却装置。
【請求項３】
前記上流側の冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する上流側の回収手段と、
前記下流側の前記冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する下流側の回収手段とを備え、
前記上流側の回収手段で回収された冷却媒体を前記上流側の冷却媒体供給手段に返送し、
前記下流側の回収手段で回収された冷却媒体を前記下流側の冷却媒体供給手段に返送するようにした
ことを特徴とする、請求項２記載の金属材料の冷却装置。
【請求項４】
前記切替箇所は、前記金属材料の温度が前記切替温度以下となる箇所として予め一定の箇所に設定された
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の金属材料の冷却装置。
【請求項５】
前記搬送経路に沿って設定された複数の検出箇所について前記金属材料の温度をそれぞれ検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された前記温度が前記切替温度以下となった検出箇所に基づいて、前記複数の検出箇所の中から前記切替箇所を選択する、切替箇所選択手段と、
前記切替箇所選択手段により選択された前記切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段については、供給する冷却媒体として前記第１の冷却媒体を選択し、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段については、供給する冷却媒体として前記第２の冷却媒体を選択する冷却媒体選択手段とを備えた
ことを特徴とする、請求項２記載の金属材料の冷却装置。
【請求項６】
前記搬送経路に沿って複数設けられ、前記冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する回収手段と、
前記複数の回収手段の内、前記切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段から供給された冷却媒体を回収する上流側の回収手段については、回収した冷却媒体の返送先を前記上流側の冷却媒体供給手段に選択し、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段から供給された冷却媒体を回収する下流側の回収手段については、回収した冷却媒体の返送先を前記下流側の冷却媒体供給手段に選択する返送先選択手段とを備えた
ことを特徴とする、請求項５記載の金属材料の冷却装置。
【請求項７】
前記上流側の回収手段と前記上流側の冷却媒体供給手段との間の経路及び前記下流側の回収手段と前記下流側の冷却媒体供給手段との間の経路の少なくとも一方の経路には、回収された冷却媒体を貯留する冷却媒体貯留手段を備えた
ことを特徴とする、請求項３又は６記載の金属材料の冷却装置。
【請求項８】
前記下流側の回収手段で回収された冷却媒体から前記添加剤を除去する添加剤除去手段を備えた
ことを特徴とする、請求項３，６又は７記載の金属材料の冷却装置。
【請求項９】
前記添加剤除去手段により除去された前記添加剤を、前記上流側の回収手段により回収された冷却媒体に供給する
ことを特徴とする、請求項８記載の金属材料の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の表面に冷却媒体を供給して金属材料を冷却する、金属材料の冷却方法及び金属材料の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱処理後の金属材料に、ガスや液体（例えば水）などの冷却媒体をミスト冷却やスプレー冷却やラミナー冷却などの形態により噴射して冷却することで金属材料の変態組織を制御して強度や延性などを調整することが行われている。
このような噴射による冷却能力は、冷却媒体の噴射形態，冷却媒体の供給量，冷却媒体の温度，冷却媒体を噴射するノズルの距離（ノズルと金属材料との距離及び複数のノズルの相互間距離）及び冷却媒体の液滴径などの調整により制御できるが、冷却媒体に冷却性能を向上させるための試薬（以下、添加剤ともいう）を添加することで冷却能力を制御することもできる（例えば特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３００８７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、添加剤を含む冷却媒体を金属材料の表面に噴射して冷却する技術では、金属材料の表面に添加剤が残留するため金属材料を洗浄する必要がある。このため、洗浄設備及び洗浄水が必要となって設備コスト及びランニングコストの増大が生じてしまうといった課題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、洗浄設備や洗浄水を不要として設備コスト及びランニングコストを低減できるようにした金属材料の冷却方法及び金属材料の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の金属材料の冷却方法は、金属材料の表面に冷却媒体を供給して前記金属材料を冷却する、金属材料の冷却方法であって、前記金属材料の温度が切替温度よりも高い高温域において、前記金属材料と前記冷却媒体との間の熱伝達率を向上させる添加剤を含む第１の冷却媒体を使用する第１冷却工程と、前記金属材料の温度が前記高温域から前記切替温度以下の低温域に入ったときに前記第１の冷却媒体に代わる前記添加剤を含まない第２の冷却媒体として水を使用する第２冷却工程とを備え、前記切替温度は、前記第１の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率から、前記第２の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率を減じた値が所定値以下となる温度であることを特徴としている。
【０００７】
（２）上記の目的を達成するために、本発明の金属材料の冷却方装置は、金属材料を搬送経路に沿って搬送しながら、前記搬送経路に沿って配設された複数の冷却媒体供給手段により前記金属材料の表面に冷却媒体を供給して前記金属材料を冷却する、金属材料の冷却装置であって、前記複数の冷却媒体供給手段の内、切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段は、前記金属材料と前記冷却媒体との間の熱伝達率を向上させる添加剤を含む第１の冷却媒体を供給し、前記複数の冷却媒体供給手段の内、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段は、前記添加剤を含まない第２の冷却媒体として水を供給し、前記切替箇所は、前記金属材料の温度が、前記第１の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率から、前記第２の冷却媒体と前記金属材料との間の熱伝達率を減じた値が所定値以下となる切替温度以下になる箇所であることを特徴としている。
【０００８】
（３）前記上流側の冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する上流側の回収手段と、前記下流側の前記冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する下流側の回収手段とを備え、前記上流側の回収手段で回収された冷却媒体を前記上流側の冷却媒体供給手段に返送し、前記下流側の回収手段で回収された冷却媒体を前記下流側の冷却媒体供給手段に返送することが好ましい。
【０００９】
（４）前記切替箇所は、前記金属材料の温度が前記切替温度以下となる箇所として予め一定の箇所に設定されることが好ましい。
【００１０】
（５）前記搬送経路に沿って設定された複数の検出箇所について前記金属材料の温度をそれぞれ検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された前記温度が前記切替温度以下となった検出箇所に基づいて、前記複数の検出箇所の中から前記切替箇所を選択する、切替箇所選択手段と、前記切替箇所選択手段により選択された前記切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段については、供給する冷却媒体として前記第１の冷却媒体を選択し、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段については、供給する冷却媒体として、前記第２の冷却媒体としての水を選択する冷却媒体選択手段とを備えることが好ましい。
【００１１】
（６）前記搬送経路に沿って複数設けられ、前記冷却媒体供給手段から供給された前記冷却媒体を回収する回収手段と、前記複数の回収手段の内、前記切替箇所よりも上流側の冷却媒体供給手段から供給された冷却媒体を回収する上流側の回収手段については、回収した冷却媒体の返送先を前記上流側の冷却媒体供給手段に選択し、前記切替箇所よりも下流側の冷却媒体供給手段から供給された冷却媒体を回収する下流側の回収手段については、回収した冷却媒体の返送先を前記下流側の冷却媒体供給手段に選択する返送先選択手段とを備えることが好ましい。
【００１２】
（７）前記上流側の回収手段と前記上流側の冷却媒体供給手段との間の経路及び前記下流側の回収手段と前記下流側の冷却媒体供給手段との間の経路の少なくとも一方の経路には、回収された冷却媒体を貯留する冷却媒体貯留手段を備えることが好ましい。
（８）前記下流側の回収手段で回収された冷却媒体から前記添加剤を除去する添加剤除去手段を備えることが好ましい。
【００１３】
（９）前記添加剤除去手段により除去された前記添加剤を、前記上流側の回収手段により回収された冷却媒体に供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、添加剤を含む第１の冷却媒体の冷却効果の高い高温域（切替箇所よりも上流側）では、第１の冷却媒体により効果的に金属材料を冷却し、第１の冷却媒体の冷却効果の少ない低温域（切替箇所よりも下流側）では、添加剤を含まない第２の冷媒としての水により金属材料を冷却するので、添加剤の消費を抑制しながらも第１の冷却媒体を使用して効果的に金属材料を冷却することができる。しかも、後半の第２冷却工程（切替箇所よりも下流側）において供給される添加剤を含まない第２の冷却媒体は水であるので、この水により金属材料を冷却すると同時に金属材料を洗浄することができる。したがって、前半の第１冷却工程（切替箇所よりも上流側）で金属材料の表面に付着した添加剤を、後半の第２冷却工程（切替箇所よりも下流側）で洗い流すことができるので、金属材料の表面から添加剤を洗い流すための洗浄用設備や洗浄水を特別に用意する必要がなくなって、その分、設備費とランニングコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却方法及び切替箇所について説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態の冷却装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
なお、以下、特に説明なく上流側や前半と書いた場合は、金属材料の搬送方向Ｘにおける上流側を意味するものとし、特に説明なく下流側や後半と書いた場合は、前記搬送方向Ｘにおける下流側を意味するものとする。
【００１７】
［１．第１実施形態］
本発明の第１実施形態の金属材料の冷却方法及び金属材料の冷却装置について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１８】
［１−１．冷却装置の構成］
冷却装置１００は、熱処理（例えば焼鈍）を行う上流側の設備から、所定の間隔を空けて断続的に供給されてくる金属材料１０（例えば鉄，アルミニウム，合金など）を搬送しながら所定温度まで冷却するもので、図２に示すように構成される。つまり、冷却装置１００は、金属材料１０を搬送する複数の搬送ローラ１と、これらの搬送ローラ１により形成される搬送経路に沿ってそれぞれ複数配置される上方スプレーノズル（冷却媒体供給手段）２ａ〜２ｊ、下方スプレーノズル（冷却媒体供給手段）３ａ〜３ｊ及び冷却媒体回収槽（回収手段）４Ｈ，４Ｌとを備えて構成される（以下、特定の上方スプレーノズルを意図しない場合は単に上方スプレーノズル２といい、特定の下方スプレーノズルを意図しない場合は単に下方スプレーノズル３といい、特定の冷却媒体回収槽を意図しない場合は単に冷却媒体回収槽４という）。
なお、図２では搬送ローラ１の相互間の距離を誇張して広く示しており、実際には、搬送ローラ１の相互間距離は、金属材料１０の搬送に支障をきたさない程度には短い距離に設定されている。
【００１９】
各上方スプレーノズル２は、金属材料１０の搬送経路の上方に配置されており、後述の第１の冷却媒体２０Ｈ又は第２の冷却媒体２０Ｌ（以下、第１の冷却媒体２０Ｈと第２の冷却媒体水２０Ｌとを区別しない場合は単に冷却媒体２０という）を搬送経路に向けて（ここでは平行に）噴射することにより、搬送ローラ１上の金属材料１０の上表面に冷却媒体２０を供給するものである。
各下方スプレーノズル３は、前記搬送経路の下方に配置され、冷却媒体２０を、搬送ローラ１の各相互間を通して搬送経路に向けて（ここでは拡散させて）噴射することにより、搬送ローラ１上の金属材料１０の下表面に冷却媒体２０を供給するものである。
なお、冷却媒体２０の噴射による冷却方式は、例えば、ラミナー冷却、スプレー冷却、ジェット冷却、ミスト冷却である。ラミナー冷却とは、円管又はスリット形状のノズルから層流状態の液体を噴射する冷却方式である。スプレー冷却とは、液体を加圧して噴射することにより、液体を液滴群として噴射する冷却方式である。ジェット冷却とは、円管又はスリット形状のノズルから乱流状態の液体を噴射する冷却方式である。ミスト冷却とは、液体を噴霧するのに、加圧した気体と液体を混合させて液滴群にした冷却方式である。
冷却媒体回収槽４は、搬送経路及び下方スプレーノズル３よりも下方に配置され、上方スプレーノズル２及び下方スプレーノズル３により噴射されて落下する冷却媒体２０を回収するものである。冷却媒体回収槽４で回収された冷却媒体２０は後述するようにスプレーノズル２，３に返送されて再び金属材料１０の冷却に再利用されるようになっている。
【００２０】
ここで、本発明の冷却装置１００は、切替箇所５０を境にして、金属材料１０の温度の高い前半部分（上流域）１００Ｈと、金属材料１０の温度の低い後半部分（下流域）１００Ｌとに分かれており、前半部分１００Ｈでは、第１の冷却媒体２０Ｈ（以下、単に冷却媒体２０Ｈともいう）が使用され、後半部分１００Ｌでは第２の冷却媒体２０Ｌ（以下、単に冷却媒体２０Ｌともいう）が使用される。
前半部分１００Ｈで噴射される冷却媒体２０Ｈは、金属材料１０との熱伝達率を高める試薬（以下、添加剤ともいう）を含む水であり、後半部分１００Ｌで噴射される冷却媒体２０Ｌは前記添加剤を含まない水（すなわち単なる水。このため、冷却媒体２０Ｌを水２０Ｌともいう。）である。
すなわち、前半部分１００Ｈは試薬を用いた冷却ゾーンとし、前半部分１００Ｈは試薬を用いない冷却ゾーンとしている。
なお、水と金属材料１０との熱伝達率を高める添加剤としては、例えば、水溶性ポリマー添加冷却剤や、界面活性剤である、
【００２１】
以下、上記切替箇所５０について図１を参照して説明する。
図１に示すグラフは、金属材料１０と冷却媒体２０との間の熱伝達率K［W/m２K］と、金属材料１０の表面温度（以下、金属表面温度ともいう）t［℃］との相関関係を模式的に示す図であり、縦軸が熱伝達率K［W/m２K］であり、横軸が金属表面温度ｔ［℃］である。このグラフにおいて、破線の曲線は、冷却媒体（添加剤を含む水）２０Ｈを使用した時の熱伝達率KHと金属表面温度t0との相関関係を示す曲線、実線の曲線は、添加剤を含まない水２０Ｌを使用した時の熱伝達率KLと金属表面温度t0との相関関係を示す曲線、符号tINは冷却装置１００の入口の金属表面温度t、符号tOUTは冷却装置１００の出口の金属表面温度ｔである。なお、表面温度t0以下では熱伝達率KH，KLに差がないため、熱伝達率KHを示す破線の曲線と熱伝達率KLを示す実線の曲線とが重なっている。
図１からも明らかなように、表面温度ｔが冷却装置１００の入口での温度tINの時には、添加剤を含む冷却媒体２０Ｈの熱伝達率KHは、水２０Ｌの熱伝達率KLよりも高い。すなわち、添加剤を含む冷却媒体２０Ｈのほうが、水２０Ｌよりも冷却能力が高い。しかし、表面温度tが低くなるにしたがって、熱伝達率KHから熱伝達率KLを減じた値である差ΔK（＝KH−KL）が小さくなり、表面温度tが温度（切替温度）t0よりも低くなると上記の差ΔKが所定値C （ここではC=0）となり添加剤を使用することの効果が得られない。
そこで、差ΔKが所定値C以下（ΔK≦C）となる切替温度t0、さらには金属表面温度tが切替温度t0以下となる切替箇所５０を実験やシミュレーションで予め求めておき、この切替箇所５０を境に、冷却媒体２０として、添加剤による効果（冷却能力の向上）の高い高温域（前半部分）１００Ｈでは、添加剤を含む水である冷却媒体２０Ｈを使用し、添加剤による効果の低い低温域（後半部分）１００Ｌでは、添加剤を含まない水２０Ｌを使用するようにしている。
【００２２】
なお、熱伝達率KHと金属表面温度tの相関関係は、添加剤の濃度及び種類や、金属材料の表面性状や、冷却媒体２０Ｈの温度などに応じて変化し、熱伝達率KLと金属表面温度tの相関関係は、金属材料の表面性状や水２０Ｌの温度などに応じて変化するので、それに応じて切替温度ｔ0や切替箇所５０も変化する。したがって、切替温度ｔ0や切替箇所５０は、添加剤の濃度及び種類、金属材料の表面性状、冷却媒体２０Ｈの温度、水２０Ｌの温度などの条件に応じて適宜設定される。
【００２３】
また、上記所定値Cを0（零）として、熱伝達率KHと熱伝達率KLで差ΔKが0（零）となる金属表面温度tを切替温度ｔ0としたが、所定値Cは0（零）に限らない。例えば、所定値Cを正数として、図１に示すように切替温度ｔ0を少し高温側の温度ｔ0′に設定して、冷却媒体２０Ｈの熱伝達率KHが水２０Ｌの熱伝達率KLよりも高いうちに、冷却媒体２０Ｈから水２０Ｌに切り替えるようにしても良い。このような場合として、温度ｔ0と温度ｔ0′との温度範囲Wにおいて、冷却媒体２０Ｈの熱伝達率KHが水２０Ｌの熱伝達率KLよりも高いもののその冷却能力の向上分が少ないため費用対効果が少ない場合（つまり、添加剤を含む水を使用するよりも添加剤を含まない水を多めに噴射したほうが、ランニングコストが低くなるような場合）が挙げられる。
【００２４】
以下、再び図２を参照して冷却装置１００の構成についてさらに説明する。
冷却装置１００は、予め設定された固定の切替箇所５０を境に前半部分１００Ｈと後半部分１００Ｌとに分かれている。
つまり、上方スプレーノズル２の内、上方スプレーノズル２ａ〜２ｅが前半用のスプレーノズル（上流側の冷却媒体供給手段）であり、上方スプレーノズル２ｆ〜２ｊが後半用のスプレーノズル（下流側の冷却媒体供給手段）である。下方スプレーノズル３の内、下方スプレーノズル３ａ〜３ｅが前半用のスプレーノズル（上流側の冷却媒体供給手段）であり、下方スプレーノズル３ｆ〜３ｊが後半用のスプレーノズル（下流側の冷却媒体供給手段）である。冷却媒体回収槽４の内、冷却媒体回収槽４Ｈが前半用の冷却媒体回収槽（上流側の回収手段）であり、冷却媒体回収槽４Ｌが後半用の冷却媒体回収槽（下流側の回収手段）である。
そして、前半用のスプレーノズル２ａ〜２ｅ，３ａ〜３ｅは、冷却媒体として、添加剤を含む水である冷却媒体２０Ｈを噴射し、後半用のスプレーノズル２ｆ〜２ｊ，３ｆ〜３ｊは冷却媒体として水２０Ｌを噴射するようになっている。
また、冷却媒体回収槽４Ｈは、前半部分１００Ｈで噴射された冷却媒体２０Ｈを回収し、冷却媒体回収槽４Ｌは後半部分１００Ｌで噴射された水２０Ｌを回収する。
【００２５】
冷却媒体回収槽４Ｈにより回収された冷却媒体２０Ｈは、配管５Ｈを介して前半用の冷却媒体タンク（冷却媒体貯留手段）６Ｈに一旦貯留された後、この冷却媒体タンク６Ｈから、配管７Ｈを介して前半の上方スプレーノズル２ａ〜２ｅに返送されるとともに配管８Ｈを介して前半の下方スプレーノズル３ａ〜３ｅに返送されるようになっている。
【００２６】
冷却媒体回収槽４Ｌにより回収された水２０Ｌは、配管５Ｌを介して後半用の冷却媒体タンク６Ｌに一旦貯留された後、この冷却媒体タンク６Ｌから、配管７Ｌを介して後半の上方スプレーノズル２ｆ〜２ｊに返送されるとともに配管８Ｌを介して後半の下方スプレーノズル３ｆ〜３ｊに返送されるようになっている。なお、冷却媒体タンク６Ｈと冷却媒体タンク６Ｌとを特に区別しない場合は、以下、単に冷却媒体タンク６という。
【００２７】
後半部分１００Ｌまで搬送されてきた金属材料１０の表面には、前半部分１００Ｈで噴射された添加剤を含む冷却媒体２０Ｈが残留しているため、後半用の冷却媒体回収槽４Ｌにより回収される冷却水には、水２０Ｌに加え、水２０Ｌにより洗い流された添加剤も微量だけ含まれてしまう。このため、冷却媒体回収槽４Ｌから冷却水を排出する配管５Ｌには試薬分離装置（添加剤除去手段）９が備えられており、この試薬分離装置９により冷却媒体回収槽４Ｌにより回収される水２０Ｌから試薬（添加剤）２１が分離され除去されてから、この水２０Ｌが後半用のスプレーノズル２ｇ〜２ｊ，３ｇ〜３ｊへと返送されるようになっている。
【００２８】
なお、試薬分離装置９の設置個所は、冷却媒体回収槽４Ｌから後半用のスプレーノズル２ｆ〜２ｊ，３ｆ〜３ｊの間の返送経路であれば良く、例えば冷却媒体回収槽４Ｌや冷却媒体タンク６Ｌでも良い。
また、試薬分離装置９により試薬２１だけ分離できる場合（その他の成分を殆ど含まない高い純度で試薬２１を分離できる場合も含む）は、この試薬２１を、冷却媒体回収槽４Ｈから前半用のスプレーノズル２ａ〜２ｅ，３ａ〜３ｅの間の返送経路の適宜の箇所に供給するようにしても良く、例えば図２中に二点鎖線で示すように上流側の冷却媒体タンク６Ｈに供給するようにしても良いし、或いは冷却媒体回収槽４Ｈに供給するようにしても良い。
【００２９】
［１−２．作用・効果］
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態としての冷却装置及び冷却方法の作用効果を説明すると、搬送ローラ１により冷却装置１００に搬送されてきた温度tINの金属材料１０は、先ず、前半部分１００Ｈにおいてスプレーノズル２ａ〜２ｅ，３ａ〜３ｅから噴射される添加剤を含む水である冷却媒体２０Ｈにより冷却される（第１冷却工程）。
金属材料１０は、後半部分１００Ｌまで搬送されると、こんどはスプレーノズル２ｆ〜２ｊ，３ｆ〜３ｊから噴射される水２０Ｌにより所定の温度tOUTに冷却される（第２冷却工程）。しかも、水２０Ｌは添加剤を含まないので、この水２０Ｌにより、前半部分１００Ｈ（第１冷却工程）において噴射され金属材料１０に残留した添加剤が洗い落とされる。
したがって、冷却装置１００とは別に洗浄用設備を用意したり、特別に洗浄用水を用意したりすることが不要となるので、この分、設備コストやランニングコストを低減できる利点がある。
また、添加剤を含む冷却媒体２０Ｈの使用が、添加剤により高い効果の得られる金属表面温度ｔ0の高温域である前半部分１００Ｈに限られるので、冷却装置１００の全域にわたって添加剤を含む冷却媒体２０Ｈを使用するのに比べて、添加剤による冷却性能の向上を維持しつつ添加剤の無駄な使用を抑制することができるので、この点でもランニングコストを低減できる利点がある。
【００３０】
さらに、冷却媒体２０Ｈを冷却媒体回収槽４Ｈにより回収して前半用のスプレーノズル２ａ〜２ｅ，３ａ〜３ｅに返送し、水２０Ｌを冷却媒体回収槽４Ｌにより回収して後半用のスプレーノズル２ｆ〜２ｊ，３ｆ〜３ｊに返送しており、冷却媒体２０Ｈと水２０Ｌとの返送経路を別々に構成しているので、冷却媒体２０Ｈと水２０Ｌとのコンタミネーションを抑制することができる。したがって冷却媒体２０Ｈと水２０Ｌを金属材料１０の冷却に再利用することができる。
【００３１】
また、冷却媒体回収槽４からスプレーノズル２，３に冷却媒体２０を返送する経路に冷却媒体タンク６を備えているので、スプレーノズル２，３の噴射量などに変動が生じた場合でもこの変動分を冷却媒体タンク６の貯蔵容量により吸収することができる。
【００３２】
また、冷却媒体回収槽４Ｌに回収された水２０Ｌは、前半部分１００Ｈで金属材料１０に噴射された冷却媒体２０Ｈに含まれる添加剤を洗い流した後なので添加剤を含んでいる。この水２０Ｌをそのまま後半のスプレーノズル２ｆ〜２ｊ，３ｆ〜３ｊに戻して再利用してしまうと添加剤を含んでいるため添加剤を洗い流す洗浄水としての機能が低下してしまうが、回収された水２０Ｌに含まれる添加剤は、試薬分離装置９により分離されて除去される。したがって、水２０Ｌを、添加剤を含まないものとして維持することができ、水２０Ｌの添加剤洗浄用の機能を維持することができる。
また、図２中に二点鎖線で示すように、試薬分離装置９により分離した試薬２１を高温域冷却媒体タンク６Ｈに供給するようにした場合は、高温域用の冷却媒体２０Ｈの添加剤の濃度の低下や冷却媒体２０Ｈの減少を抑制することができる利点がある。
【００３３】
［１−３．その他］
上記第１実施形態では、前半部分１００Ｈに、複数の上方スプレーノズル２ａ〜２ｅと、複数の下方スプレーノズル３ａ〜３ｅとを設けたが、上方スプレーノズル２ａ〜２ｅに代えて、共通の一つの上方スプレーノズルを使用したり、下方スプレーノズル３ａ〜３ｅに代えて、共通の一つの下方スプレーノズルを使用したりしても良い。後半部分１００Ｌについても同様に共通の一つの上方スプレーノズルを使用したり、共通の一つの下方スプレーノズルを使用したりしても良い。
【００３４】
また、前半部分１００Ｈの出口において金属面温度tを検出し、この金属面温度tが切替温度t0になるように、冷却媒体２０Ｈの噴射量や搬送ローラ１による金属材料１０の搬送速度を制御するようにしても良い。これにより、上流側の設備から供給されてきた金属表面温度t（冷却装置１００の入口での金属表面温度tIN）に変動が生じた場合でも、前半部分１００Ｈを添加剤の効果の大きな温度域に維持することができる。
【００３５】
［２．第２実施形態］
本発明の第２実施形態の金属材料の冷却方法及び金属材料の冷却装置について、図３を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
［２−１．冷却装置の構成］
本実施形態の冷却装置の概略を先ず説明すると、搬送方向Ｘで同じ位置に配置された上方スプレーズル２，下方スプレーズル３及び冷却媒体回収槽１４を備えて構成された冷却ゾーンが、搬送方向Ｘに沿って複数そなえられている。そして、これらの冷却ゾーンの中から添加剤の効果が得られる温度範囲にある冷却ゾーンが特定されて、この冷却ゾーンにおいて添加剤を含んだ冷却水が使用され、その他の冷却ゾーンについては添加剤を含まない冷却水が使用されるようになっている。
【００３７】
以下、本実施形態の冷却装置２００について詳しく説明する。
本実施形態の冷却装置２００は、図３に示すように構成されており、搬送ローラ１により形成される搬送経路上の金属材料１０に、上方及び下方からスプレーノズル２，３により冷却媒体２０を噴射して冷却するものであって、金属表面温度tが切替温度t0以下となる切替箇所５０を境に冷却媒体２０の種類を変更する点は第１実施形態と同様であるが、後述するように切替箇所５０が可変である点が第１実施形態と相違する。ここでは、切替温度t0は実験やシミュレーションに基づいて予め求められており、出荷時には既に冷却装置２００の制御器１５０に記憶されている。
なお、図３では搬送ローラ１の相互間の距離を誇張して広く示しており、実際には、搬送ローラ１の相互間距離は、金属材料１０の搬送に支障をきたさない程度には短い距離に設定されている。
【００３８】
また、本実施形態の冷却装置２００では、搬送ローラ１によって形成される搬送経路及び下方スプレーノズル３よりも下方に、搬送経路に沿って複数の冷却媒体回収槽１４ａ〜１４ｊ（以下、特定の冷却媒体回収槽を意図しない場合は単に冷却媒体回収槽１４という）が設けられている。
上方スプレーノズル２ａ〜２ｊ，下方スプレーノズル３ａ〜３ｊ及び冷却媒体回収槽１４ａ〜１４ｊの内、符号中に同一のアルファベットを含むものは、搬送方向Ｘで略同じ位置に配置されて、上述した冷却ゾーンを形成している。例えば、スプレーノズル２ａ，３ａ及び冷却媒体回収槽１４ａにより一つの冷却ゾーンが形成されており、冷却媒体回収槽１４ａは、スプレーノズル２ａ，３ａの下方に配置されてスプレーノズル２ａ，３ａから噴射されて落下する冷却媒体２０を回収するようになっている。
ここでは、冷却装置２００には、スプレーノズル２ａ，３ａ及び冷却媒体回収槽１４ａからなる最上流側の冷却ゾーンから、スプレーノズル２ｊ，３ｊ及び冷却媒体回収槽１４ｊからなる最下流側の冷却ゾーンに至る１０個の冷却ゾーンが、搬送方向Ｘに沿って設けられている。
【００３９】
また、本実施形態の冷却装置２００では、搬送経路の上方に、金属材料１０の表面温度（上面温度）Tを検出する複数の表面温度検出装置（温度検出手段）３０ａ〜３０ｊが設けられている（以下、特定の表面温度検出装置を意図しない場合は単に表面温度検出装置３０という）。表面温度検出装置３０ａ〜３０ｊは、符号中に同じアルファベットを有する一対のスプレーノズル２ａ〜２ｊ，３ａ〜３ｊにより冷却中の金属材料１０の表面温度tを検出するものである。例えば、表面温度検出装置３０ａは、スプレーノズル２ａ，３ａの相互間を通過中の金属材料１０の表面温度taを検出するものであり、表面温度検出装置３０ｊは、スプレーノズル２ｊ，３ｊの相互間を通過中の金属材料１０の表面温度tjを検出するものである。つまり、上述の各冷却ゾーン毎に表面温度検出装置３０が設けられているのである。
なお、表面温度検出装置３０は非接触式のものが好ましく例えばサーモビュアーを使用できる。
【００４０】
本実施形態の冷却装置２００の特徴であるが、冷却装置２００は、表面温度検出装置３０の検出結果に基づいて、複数の冷却ゾーンの相互間の中から適宜の箇所を切替箇所５０として選択するようになっている。このため、冷却装置２００は、制御器１５０内に機能構成された切替箇所選択手段１５０ａを備えている。
そして、冷却装置２００は、切替箇所選択手段１５０ａにより選択された切替箇所５０の設定に応じて、スプレーノズル２,３から噴射する冷却水を、冷却媒体２０Ｈ及び水２０Ｌの何れかに選択する冷却水選択手段を備えている。
また、冷却媒体回収槽１４も、対応する上方のスプレーノズル２,３から噴射される冷却媒体の種類（すなわち回収する冷却媒体の種類）が切替箇所５０の設定に応じて変更されるので、冷却装置２００は、さらに、冷却媒体回収槽１４により回収された冷却水の返送先を適宜選択する返送先選択手段を備えている。
【００４１】
以下、切替箇所選択手段１５０ａ，冷却水選択手段及び返送先選択手段について詳しく説明する。
先ず、切替箇所選択手段１５０ａについて説明すると、各表面温度検出装置３０ａ〜３０ｊでそれぞれ検出された金属表面温度ta〜tjが、図３では簡略化して示しているが図中に一点鎖線で示す信号ラインを介して切替箇所選択手段１５０ａに個別に入力されるようになっている。切替箇所選択手段１５０ａは、金属材料１０の搬送方向Ｘで上流側から下流側に向かう金属表面温度ｔの変化を確認し、これらの金属表面温度ta〜tjの中から、切替温度ｔ0（図１参照）よりも高い温度から切替温度ｔ0以下に切り替わった表面温度を特定する。そして、切替箇所選択手段１５０ａは、その切り替わった表面温度を検出した表面温度検出装置３０の検出箇所に基づいて切替箇所５０を設定する。
図３は、表面温度検出装置３０ａ〜３０ｃにより検出された表面温度ｔa〜tcは切替温度ｔ0よりも高く、表面温度検出装置３０ｄにより検出された表面温度tdは切替温度ｔ0以下となった例（つまり、金属表面温度tが、表面温度tdにおいて切替温度ｔ0以下に切り替わった例）を示しており、スプレーノズル２ｄ，３ｄ及びその冷却媒体回収槽１４ｄと、その下流のスプレーノズル２ｅ，３ｅ及びその冷却媒体回収槽１４ｅとの相互間が切替箇所５０として選択されている。
【００４２】
次に、冷却水選択手段について説明する。冷却水選択手段は、上方スプレーノズル２用の切替弁２７ａ〜２７ｊ（以下、特定の上方切換弁を意図しない場合は単に上方切換弁２７という）と、下方スプレーノズル３用の下方切替弁３８ａ〜３８ｊ（以下、特定の下方切換弁を意図しない場合は下方切換弁３８という）と、制御器１５０内に機能構成され、これらの切替弁２７，３８の作動を個別に制御するノズル用切替弁制御手段１５０ｂとを備えて構成される。
各上方切換弁２７は、三方弁により構成され、各上方スプレーノズル２に冷却媒体２０を供給する各冷却水供給ラインに設けられている。同様に、各下方切換弁３８は、三方弁により構成され、下方スプレーノズル３に冷却媒体２０を供給する各冷却水供給ラインに設けられている。
各上方切換弁２７ａ〜２７ｊは、配管１７Ｈを介して冷却媒体タンク６Ｈと接続されるとともに、配管１７Ｌを介して冷却媒体タンク６Ｌと接続されており、冷却媒体タンク６Ｈからの添加剤を含む水である冷却媒体２０Ｈと、冷却媒体タンク６Ｌからの（添加剤を含まない）水２０Ｌとの何れかを選択的に各上方スプレー２に供給するものである。
同様に、各下方切換弁３８ａ〜３８ｊは、配管１８Ｈを介して冷却媒体タンク６Ｈと接続されるとともに、配管１８Ｌを介して冷却媒体タンク６Ｌと接続されており、冷却媒体タンク６Ｈからの冷却媒体２０Ｈと、冷却媒体タンク６Ｌからの水２０Ｌとの何れかを選択的に各下方スプレー３に供給するものである。
【００４３】
ノズル用切替弁制御手段１５０ｂは、図３では簡略化して示しているが図中に一点鎖線で示す信号ラインを介して切換弁２７ａ〜２７ｊ，３８ａ〜３８ｊに個別に制御指令を出力するものである。詳細には、ノズル用切替弁制御手段１５０ｂは、切替箇所選択手段１５０ａにより設定された切替箇所５０よりも上流側の（前半部分２００Ｈ内の）冷却ゾーンの切換弁２７，３８については、冷却媒体タンク６Ｈに貯留された冷却媒体２０Ｈをスプレーノズル２，３に供給するように作動を制御し、切替箇所５０よりも下流側の（後半部分２００Ｌ内の）冷却ゾーンのスプレーノズル２，３用の切換弁２７，３８については、冷却媒体タンク６Ｌに貯留された水２０Ｌをスプレー２，３に供給するように作動を制御するものである。
図３に示す例では、ノズル用切替弁制御手段１５０ｂにより、切換弁２７ａ〜２７ｄ，３８ａ〜３８ｄは配管１７Ｈ，１８Ｈからの冷却媒体２０Ｈをスプレーノズル２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄに供給するように作動を制御され、切換弁２７ｅ〜２７ｊ，３８ｅ〜３８ｊは配管１７Ｌ，１８Ｌからの水２０Ｌをスプレーノズル２ｅ〜２ｊ，３ｅ〜３ｊに供給するように作動を制御されている。
【００４４】
次に返送先選択手段について説明する。
返送先選択手段は、冷却媒体回収槽１４用の切替弁２５ａ〜２５ｊ（以下、特定の切換弁を意図しない場合は単に切換弁２５という）と、制御器１５０内に機能構成され、これらの切替弁２５の作動を個別に制御する回収槽用切替弁制御手段１５０ｃとを備えて構成される。
各切換弁２５は、三方弁により構成され、配管１５Ｈを介して冷却媒体タンク６Ｈと接続されるとともに、配管１５Ｌを介して冷却媒体タンク６Ｌとが接続されており、冷却媒体回収槽１４により回収された冷却媒体２０の返送先を、冷却媒体タンク６Ｈと冷却媒体タンク６Ｌとの何れかに選択するものである。
【００４５】
回収槽用切替弁制御手段１５０ｃは、図３では簡略化して示しているが図中に一点鎖線で示す信号ケーブルを介して切換弁２５ａ〜２５ｊに個別に制御指令を出力するものである。詳細には、回収槽用切替弁制御手段１５０ｃは、切替箇所５０よりも上流側の［前半部分（高温域）２００Ｈ内の］冷却媒体回収槽１４用の切換弁２５については、冷却媒体回収槽１４に回収された添加剤を含む冷却媒体２０Ｈを冷却媒体タンク６Ｈに戻すように作動を制御し、切替箇所５０よりも下流側の［後半部分（低温域）２００Ｌ内の］冷却媒体回収槽１４用の切換弁２５については、冷却媒体回収槽１４に回収された水２０Ｌを冷却媒体タンク６Ｌに戻すように作動を制御する。図３に示す例では、切換弁２５ａ〜２５ｄは冷却媒体２０Ｈを冷却媒体タンク６Ｈに戻し、切換弁２５ｅ〜２５ｊは水２０Ｌを冷却媒体タンク６Ｌに戻すように、回収槽用切替弁制御手段１５０ｃにより作動を制御されている。
【００４６】
［２−２．作用・効果］
以下、本発明の第２実施形態としての金属材料の装置及び冷却方法の作用効果を説明する。
搬送ローラ１により搬送される金属材料１０の表面温度tが表面温度検出装置３０ａ〜３０ｊによって検出され、この検出結果に基づいて切替箇所選択手段１５０ａにより、ここでは、スプレーノズル２ｄ，３ｄ及び冷却媒体回収槽１４ｄと、スプレーノズル２ｅ，３ｅ及び冷却媒体回収槽１４ｅとの間が切替箇所５０として選択される。すなわち、スプレーノズル２ａ，３ａ及び冷却媒体回収槽１４ａからなる冷却ゾーンからスプレーノズル２ｄ，３ｄ及び冷却媒体回収槽１４ｄからなる冷却ゾーンまでが添加剤の効果の高い冷却ゾーンと判定され、スプレーノズル２ｅ，３ｅ及び冷却媒体回収槽１４ｅからなる冷却ゾーンからスプレーノズル２ｊ，３ｊ及び冷却媒体回収槽１４ｊからなる冷却ゾーンまでが添加剤の効果の低い冷却ゾーンと判定される。
そして、切替弁２７，３８及びノズル用切替弁制御手段１５０ｂからなる冷却媒体選択手段により、切替箇所５０よりも上流側の前半部分２００Ｈ（添加剤の効果の高い冷却ゾーン）では冷却媒体２０として添加剤を含む冷却媒体２０Ｈが選択され、切替箇所５０よりも下流側の後半部分２００Ｌ（添加剤の効果の低い冷却ゾーン）では冷却媒体２０として添加剤を含まない水２０Ｌが選択される。
さらに、切替弁２５及び回収槽用切替弁制御手段１５０ｃからなる返送先選択手段により、前半部分２００Ｈで回収された冷却媒体２０Ｈの返送先として冷却媒体タンク６Ｈが選択され、切替箇所５０よりも下流側で回収された水２０Ｌの返送先として冷却媒体タンク６Ｌが選択される。
【００４７】
この結果、図３に示す状態では、スプレーノズル２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄから、添加剤を含む冷却媒体２０Ｈが噴射されて金属材料１０が冷却され（第１冷却工程）、この噴射された冷却媒体２０Ｈは、冷却媒体回収槽１４ａ〜１４ｄにより回収されて前半部分２００Ｈ用の冷却媒体タンク６Ｈに返送される。
また、スプレーノズル２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄを通過した金属材料１０は、スプレーノズル２ｅ〜２ｊ，３ｅ〜３ｊから噴射された水２０Ｌにより冷却されるとともにその表面から添加剤が洗い流され（第２冷却工程）、この噴射された水２０Ｌは、冷却媒体回収槽１４ｅ〜１４ｊにより回収されて後半部分２００Ｌ用の冷却媒体タンク６Ｌに返送される。
【００４８】
本実施形態の金属材料の冷却装置及び冷却方法では、表面温度検出装置３０により検出された検出結果に応じて、冷却媒体２０の種類を切り替える切替箇所５０が適宜変更されるので、上記実施形態の効果に加えて、冷却中の金属表面温度ｔに変動が生じた場合や、添加剤の種類及び濃度や冷却媒体温度や金属材料の表面状態など使用条件が異なるような場合でも、添加剤を含む水と添加剤を含まない水との切替箇所５０を、表面温度検出装置３０により検出された金属表面温度tに応じて適正な箇所に設定することができる。
【００４９】
［２−３．その他］
上記第２実施形態では、全部のスプレーノズル２ａ〜２ｊ，３ａ〜３ｊについて冷却媒体の種類を変更できるようにし、全部の冷却媒体回収槽１４ａ〜１４ｊについて返送先のスプレーノズル２，３を変更できるようにしたが、冷却媒体２０の種類が変更される可能性の低いスプレーノズル２，３（例えば、最上流側のスプレーノズル２ａ，３ａや、最下流側のスプレーノズル２ｊ，３ｊ）がある場合は、これらのスプレーノズル２，３及び対応する冷却媒体回収槽１４について冷却媒体の種類や返送先のスプレーノズル２，３を変更するための手段（切換弁２５，２７，３８や冷却媒体ライン）を設けない構成とすることもできる。
【００５０】
また、上記第２実施形態では、各上方スプレーノズル２にそれぞれ個別に切換弁２７を設け、各下方スプレーノズル３にそれぞれ個別に切換弁３８を設けたが、複数の上方スプレーノズル２（例えば、スプレーノズル２ａ，２ｂ）に共通の切換弁２７を一つ設けてこれらの上方スプレーノズル２へ供給する冷却媒体２０の種類をまとめて変更するようにしたり、複数の下方スプレーノズル３に共通の切換弁３８を一つ設けてこれらの下方スプレーノズルへ供給する冷却媒体２０の種類をまとめて変更するようにしたりしても良い。同様に、上記第２実施形態では、各冷却媒体回収槽１４についてそれぞれ切換弁２５を設けたが、複数の冷却媒体回収槽１４に共通の切換弁２５を一つ設けてこれらの冷却媒体回収槽１４から回収した冷却媒体２０の送り先をまとめて変更するようにしても良い。
また、上記のように複数のスプレーノズル２，３毎に冷媒の種類を変更したり、複数の冷却媒体回収槽１４毎に冷媒の送り先を変更するようにしたりする場合は、表面温度検出装置３０もこれにあわせて複数のスプレーノズル２，３及び冷却媒体回収槽１４毎に設ければよい。
【００５１】
また、上記第２実施形態では、冷却媒体２０Ｈを使用時の熱伝達率KHと金属表面温度tとの相関関係や、水２０Ｌを使用時の熱伝達率KLと金属表面温度tとの相関関係を、予め試験やシミュレーションにより求めて出荷時に既に記憶するものとしたが、冷却装置２００の試運転により、冷却媒体２０の噴射量や表面温度検出装置３０の検出結果などに基づいて、図１に示すような冷却媒体２０Ｈを使用時の熱伝達率KHと金属表面温度tとの相関関係や、水２０Ｌを使用時の熱伝達率KLと金属表面温度tとの相関関係を求め、これらの相関関係に基づいて切替温度t0を設定するようにしても良い。
さらには、実運転中の冷却媒体２０の噴霧量や表面温度検出装置３０の検出結果などを蓄積しておき、この蓄積された検出結果に基づいて、熱伝達率KH，KLと表面温度tとの各相関関係から、出荷時に又は試運転時に設定された切替温度t0を逐次補正するようにしても良い。
【００５２】
また、上記第２実施形態では、切替温度ｔ0以下の温度を検出した表面温度検出装置３０の検出箇所に基づいて切替箇所５０を設定し、この切替箇所５０よりも上流側の冷却ゾーンか下流側の冷却ゾーンかで冷却媒体の種類を変更するようにしているが、各冷却ゾーン毎に表面温度検出装置３０の検出温度に応じて冷却媒体の種類を選択するようにしても良い。つまり、例えばスプレーノズル２ａ，３ａ及び冷却媒体回収槽１４ａを備えて形成される冷却ゾーンについては、表面温度検出装置３０ａの検出温度taが切替温度ｔ0以下であるか否かに応じて冷却媒体の種類を選択し、スプレーノズル２ｂ，３ｂ及び冷却媒体回収槽１４ｂを備えて形成される冷却ゾーンについては、表面温度検出装置３０ｂの検出温度tbが切替温度ｔ0以下であるか否かに応じて冷却媒体の種類を選択するようにしても良い。下流側に進んで冷却が進むほど金属表面温度tは順次低下していくのであるから、この方法でも上記第二実施形態と同じ結果が得られる。
【００５３】
上記第２実施形態では、金属材料１０の温度を検出する温度検出手段として、金属材料の表面（上面）の温度を検出する表面温度検出装置を設けたが、上記温度検出手段として、表面温度検出装置に代えて金属材料の裏面（下面）の温度を検出する裏面温度検出装置を設けても良い。
【００５４】
［４．その他］
上記の各実施形態では、第１の冷却媒体として、添加剤を含む水としたが、これに限定されず、例えば水以外の溶剤に添加剤を加えた冷却媒体であってもよい。
【００５５】
上記の各実施形態では、熱伝達率KH，KLと相関関係にある金属材料１０の温度として表面温度（上面温度）を使用したが、金属材料１０の温度であれば、表面温度に限定されず、例えば、裏面温度（下面温度）や側面温度や内部温度でも良い。つまり、図１のグラフの横軸を表面温度に代えて裏面温度，側面温度又は内部温度にして熱伝達率KH，KLと相関関係を求め、この相関関係に基づいて切替温度ｔ0ひいては切替箇所５０を設定しても良い。
【００５６】
上記の各実施形態では、冷却媒体供給手段として、上方スプレーノズル２及び下方スプレーノズル３を備えた例を示したが、上方スプレーノズル２及び下方スプレーノズル３の何れか一方だけを設けるようにしても良い。第２実施形態において、下方スプレーノズル３のみを設けるようにした場合は、金属材料１０の温度を検出する温度検出手段として、金属材料の表面（上面）の温度を検出する表面温度検出装置に代えて、金属材料の裏面（下面）の温度を検出する裏面温度検出装置を設けるのが好ましい。
【００５７】
上記の各実施形態では、冷却媒体タンク（冷却媒体貯留手段）を、冷却装置の前半部分用と後半部分用とにそれぞれ設けたが、前半部分用及び後半部分用の一方に設ける構成としても良い。
【００５８】
上記の各実施形態では、金属材料１０が間隔を空けて搬送される例を説明したが、帯状の金属材料が連続的に搬送されるものであっても良い。
【符号の説明】
【００５９】
２，２ａ〜２ｊ，３，３ａ〜３ｊ  スプレーノズル（冷却媒体供給手段）
４，４Ｈ，４Ｌ，１４，１４ａ〜１４ｊ  冷却媒体回収槽（回収手段）
６，６Ｌ，６Ｈ  冷却媒体タンク（冷却媒体貯留手段）
１０  金属材料
２０  冷却媒体
２０Ｈ  添加剤を含む第１の冷却媒体
２０Ｌ  添加剤を含まない第２の冷却媒体としての水
２１  添加剤
５０  切替箇所
１００，２００  冷却装置    
１００Ｈ，２００Ｈ  前半部分（高温域）    
１００Ｌ，２００Ｌ  後半部分（低温域）
１５０  制御器
１５０ａ  切替箇所選択手段
１５０ｂ  ノズル用切替弁制御手段
１５０ｃ  回収槽用切替弁制御手段
t  金属材料の表面温度
t0  切替温度
KH  冷却媒体２０Ｈの熱伝達率    
KL  水２０Ｌの熱伝達率
【図１】
2016053193.tif 000003
【図２】
2016053193.tif 000004
【図３】
2016053193.tif 000005