JP2000234830A - 熱交換装置および冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスが平らな製品に衝突した後に、熱交換器
からのガスの噴射を容易にする。 【解決手段】 平らな製品用の熱交換装置はガス圧下に
ある少なくとも一つのプレナムチャンバを配置する手段
を具備する。プレナムチャンバは前面に幾つかのブレー
ドを具備する。これらブレードは前記平らな製品の表面
に向かってガスを噴射するためのダクトを形成する。ま
たブレードは平らな製品の移動方向において互いに重な
り合い且つ平らな製品の幅方向に延びるガスの吹出し口
を形成する。平らな製品の幅方向におけるプレナムチャ
ンバの幅はプレナムチャンバの両側の後方へ向かってガ
スを排出できる幅である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平らな製品用の熱交
換器に関する。詳細には、ストリップ状またはシート
状、または平行なワイヤの層から形成されたもの等の様
々な平らな製品に適する。さらに詳細には、ローラを通
過し連続して熱処理チャンバを横切る圧延金属などの圧
延製品の熱処理の分野に関する。例えば自動車のボディ
用の鋼帯を製造するときに焼きなましラインまたはメッ
キラインが連続的に使用される。このとき鋼の温度は６
００〜９００℃まで上昇する。必要とされる品質に応じ
て製品の温度を５００℃以下にするために、これら製品
の急速で均一な冷却が必要とされる。

【０００２】

【従来の技術】本願と同一の出願人のフランス特許第２
７３８５７７号で開示されているような公知の熱交換器
が存在する。この特許では冷却ガスの噴射用のダクトを
形成する一連のブレードの前を通過する圧延製品を連続
的に冷却することを可能にした。この装置はガス圧下に
あるプレナムチャンバを配置する手段を具備する。プレ
ナムチャンバはその前面に幾つかのブレードを具備す
る。これらブレードは圧延製品の表面に向かってガスを
噴射するためのダクトを形成する。ブレードは圧延製品
の移動方向に沿って互いに重なり合い、圧延製品の幅に
亘って延びるガス用の吹出し口を形成する。

【０００３】重なり合った二つのブレードを隔てる各空
間の圧延製品の表面に垂直な方向の深さと、圧延製品の
長手方向に沿った幅とは近接したブレードのガスの排出
を乱すことなくガスを排出するのに十分な深さであって
幅である。したがって、ブレード間に設けられた空間は
圧延製品の表面を含む平面にあるガスの排出を容易に
し、ブレードの吹出し口からのガスの吹き出しを妨害し
ない。

【０００４】事実、圧延製品に衝突した後の高温のガス
を排出する措置を予め講じていない場合、ガスの流量を
増加しても、熱伝導率、すなわち冷却速度が増大せ
ず、”飽和”効果が起こってしまう。この現象は、例え
ばC.Brugneraらによる論文”Revue de Metallurgie”
（1992年12月、1098頁、図８）で説明されており、この
論文によれば、吹出し口の圧力が水柱（ＣＥ）において
５００ｍｍ以上となると、たとえ８００ｍｍ（ＣＥ）に
圧力をあげても冷却速度は上昇しない。

【０００５】フランス特許第２７３８５７７号におい
て、圧延製品の表面上に高温ガスの層が形成されるのを
全面的に防止するために、ブレード間の空間はガスの戻
り速度が２０ｍ／ｓ以下であるような寸法でなければな
らず、このためガスが片側から横方向へ流出する場合に
は二つのブレード間の流路の断面積に対する重なり合っ
た二つのブレード各々から流出する流量の半分を合計し
た値（すなわち一つのブレードから流出する流量）の比
が２０以下である必要がある。したがって、処理すべき
製品の幅が広く且つブレードが製品の幅方向において一
体的であり、さらに必要とされる熱伝導率が高い場合、
ブレードの深さを過度に大きくしなければならないがこ
のようなブレードは設置が困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述し
た熱交換器を改良することにあり、特にガスが平らな製
品に衝突した後に、熱交換器からガスを容易に排出でき
るようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は平
らな製品用の熱交換器に関する。平らな製品は熱交換器
の前を移動する。熱交換器はガス圧下にある少なくとも
一つのプレナムチャンバを配置する手段を具備する。プ
レナムチャンバはその前面に幾つかのブレードを有す
る。これらブレードは平らな製品の表面に向かってガス
を噴射するためのダクトを形成する。ブレードは平らな
製品の移動方向に沿って互いに重なり合い、平らな製品
の幅方向に延びるガス用の吹出し口を備える。本発明に
よれば、平らな製品の幅方向における熱交換器の幅はプ
レナムチャンバがプレナムチャンバの両側で後方に向か
ってガスを排出できるような幅であることを特徴とす
る。またガス圧をかけられたプレナムチャンバの幅を狭
くすることにより、平らな製品の表面に衝突した後のガ
スをプレナムチャンバの両側でプレナムチャンバの前面
のガスダクトを形成するブレードの反対側で排出するこ
とができる。

【０００８】したがって、排出されるガスの流れはブレ
ードの吹出し口を介するガスの噴射を妨害せずに、熱交
換器の後方に向けられる。これにより、製品の幅方向と
移動方向とにおいて処理すべき製品の表面と平行なガス
流のようにガスが処理すべき製品の表面上に停滞する危
険性が慎重に回避される。実際的で利点のある構成で
は、プレナムチャンバの幅は平らな製品の幅方向に延び
るガスの吹出し口の幅より小さい。すなわち、各ブレー
ドはガスが熱交換器の後方へ向かって戻るようにプレナ
ムチャンバの両側で平らな製品に向かって幅が広くな
る。

【０００９】本発明の特徴によれば、熱交換器はプレナ
ムチャンバの前面の反対側の後面により画成された平面
上に噴射後のガスを放出するための開口を有する。プレ
ナムチャンバの後方で排出することにより従来の装置で
起こったような平らな製品の表面に沿ってガスが移動す
ることを防止できる。従来の装置ではプレナムチャンバ
は連続的であるかまたは並んで配置されて、冷却ガスが
後方へ向かって戻るのを妨げる。装置の側面でガスを排
出する従来の装置と異なり、本発明では平らな製品の縁
部を優先的に冷却してしまうことなくガスを本発明の熱
交換器から排出できる。

【００１０】排出の好適な特徴によれば、熱交換器は平
らな製品の幅方向に配置された少なくとも二つのプレナ
ムチャンバを具備し、これらプレナムチャンバ間の空間
はプレナムチャンバ間のガスの排出が２０ｍ／ｓ以下の
速度で行われるようになっている。こうすることで、均
一な熱交換の妨げとなる乱流が起こる危険性なく、装置
の後方へ向かう規則的なガスの排出が確実となる。

【００１１】本発明の利点がある現実的な特徴によれ
ば、製品の幅方向に沿って隣り合った二つのブレードの
吹出し口における半分のガス流量（ｍ³ ／ｓ）とブレー
ドを具備するプレナムチャンバを隔てる空間の断面の面
積（ｍ² ）との比は２０以下である。なお、ここでの断
面は平らな製品と平行な平面上にあって平らな製品の移
動方向に延びる。

【００１２】本発明の別の好適な特徴によれば、プレナ
ムチャンバ内のガスの速度とプレナムチャンバと一体的
なブレードの吹出し口におけるガスの速度との比は０．
２以下である。プレナムチャンバ内のガス速度とブレー
ドの吹出し口におけるガス速度とは大きく異なるので、
プレナムチャンバは事実上、循環のない加圧下でのガス
のリザーバを形成し、これによりガスの噴射速度を一定
に保つことができる。

【００１３】本発明の別の特徴によれば、ガス加圧手段
は一つ以上のプレナムチャンバにガスを供給するのに適
する幾つかのファンを具備する。これによれば、各プレ
ナムチャンバの圧力を個々に、または部分的なグループ
で調整でき、平らな製品の全幅に亘って所望の熱分布に
応じて冷却率を調整することができる。本発明の他の特
徴および利点を以下の発明の実施の形態により明らかに
する。なお図示した実施例は本発明を制限するものでは
ない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の平らな製品（圧延製品、
巻かれた製品、鋼帯）用に熱交換器により形成される冷
却装置を例として以下で説明する。なお、本発明の装置
を平らな製品の加熱装置としても使用できることは明ら
かである。

【００１５】図１を参照すると、圧延製品１のような平
らな製品の連続冷却用の設備は幾つかの冷却装置１０を
具備し、本実施例では四つである。これら冷却装置１０
はコンベアローラ２の間を移動する圧延製品１の通路周
りに分布せしめられる。圧延製品１は制限されることな
く冷却装置１０の間を鉛直方向に移動する。冷却装置１
０は圧延製品１の両面を同時に冷却するために概して対
になって圧延製品１の両側に配置される。コンベアロー
ラ２は圧延製品１の状態を安定させることができる。こ
れらコンベアローラ２は圧延製品１の振動を抑制するた
めに圧延製品１に１５°以下の僅かな偏角をもたせる。

【００１６】この冷却設備は例えば鋼帯を処理する連続
焼きなましラインに使用される。この連続焼きなましラ
インでは圧延製品は様々な処理チャンバ内の鉛直な通路
を移動する。これら鋼帯は厚さが０．１５〜２．３ｍｍ
であり、その幅は２ｍにも及ぶ。鋼の熱処理中は、鋼帯
にひずみができないように鋼帯を非常に急速に且つ均一
に冷却することが重要である。急速に且つ均一に冷却す
るために、冷却装置１０は加圧されたガスを包含するの
に適するプレナムチャンバ１１を具備する。各プレナム
チャンバ１１は幾つかのブレード１２を具備する。これ
らブレード１２は冷却すべき圧延製品１に向かってガス
を噴射するためのダクトを形成する。

【００１７】これらブレード１２は圧延製品１が熱交換
器１０を通る間にこの圧延製品１の表面を冷却するよう
に、図１に示したように圧延製品１の移動方向に沿って
互いに重なるように配置される。プレナムチャンバ１１
の全高に亘って重なるように配置された複数のブレード
１２からなる高さは好ましくは６ｍ以下である。図２に
示したように、ブレード１２は圧延製品１の幅方向に延
びる少なくとも一つの吹出し口（開口）１３を具備す
る。この吹出し口１３はプレナムチャンバ１１から圧延
製品１に向かって延びるブレード１２により形成される
ダクトの端部にある。

【００１８】好ましくは、圧延製品１に対して垂直な平
面におけるブレード１２の断面はプレナムチャンバ１１
から圧延製品１に向かうにつれて小さくなっていく。吹
出し口１３は円形、矩形または長円形等の孔であるか、
または各ブレード１２の端部に形成された小さなスロッ
トである。ブレード１２は圧延製品１と対面するスロッ
トを形成するただ一つの吹出し口１３を有してもよい。

【００１９】二つの重なり合ったブレード１２を隔てる
各空間（図２の斜線部分）の圧延製品１に対して垂直方
向の深さと、圧延製品１の長手方向の幅とは圧延製品１
の表面付近に冷却ガスが集積することを防止するのに十
分な深さと幅である。このためにはブレード１２を隔て
る空間の深さは２００ｍｍ以上であり、好ましくは３０
０ｍｍ以上である。これらブレード１２とその吹出し口
１３との構成は特にフランス特許第２７３８５７７号に
開示されている。

【００２０】概して、冷却装置１０のブレード１２の数
と吹出し１３の数とは吹出し口１３により形成される総
断面積が全てのブレード１２によりカバーされる面積の
１％〜５％に、好ましくは２％〜４％になるような数で
ある。さらに、プレナムチャンバ１１のブレード１２の
寸法はブレード１２間の断面Ｓ内でガスを排気する速度
を完全に全ての点で２０ｍ／ｓ以下とする寸法である。
断面Ｓは図２の平面で得られる空間の断面に対応してお
り、圧延製品１と垂直であって圧延製品１の移動方向と
平行である。

【００２１】圧延製品１と衝突した後のガスの速度は、
ブレード１２間の空間でのガスの排出を乱す乱流を抑制
するために、この空間において臨界値である２０ｍ／ｓ
以下に維持される。詳細には、重なり合った二つのブレ
ード１２間の流路の断面積は二つのブレード１２間の空
間の深さＰと二つのブレード１２間の平均自由高さＷと
の積に等しい。平均自由高さＷはＷ＝（ａ＋ｂ）／２で
あり、ここでａはプレナムチャンバ１１の前面を含む平
面上においてブレード１２を互いに隔てる距離であり、
ｂは吹出し口１３を含む平面上においてブレード１２を
互いに隔てる距離である。

【００２２】また、深さＰはブレード１２の全幅におい
て一定でもよいが、冷却装置の後方に向かう戻りガス
（圧延製品１と衝突して戻るガス）の流速を速くしたけ
れば、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示したように深さ
Ｐを変化させてもよい。ここではブレード１２の中央の
深さＰがその端部の深さより小さくなるように重なり合
ったブレード１２間においてプレナムチャンバ１１から
隔壁１２ａが延びる。概して、深さは連続関数Ｐ（ｘ）
であって、ガスが両側で対称的に戻る図３（Ａ）の場合
には、ブレード１２の対称軸線からの距離ｘに応じて変
化し、ガスがブレードの片側でのみ戻る図３( Ｂ) の場
合には、ブレード１２の端部からの距離ｘに応じて変化
する。

【００２３】図３( Ａ) の場合、対称軸線からの距離が
ｘである地点における二つのブレード１２間の流量はｑ
・ｘ/ ｌである。ここでｑはブレード一つ当たりの流量
（ｍ ³ ／ｓ）であり、ｌは圧延製品の幅に平行なブレー
ド１２の端部におけるブレード１２の幅であり、ｘ≦ｌ
／２である。同じ距離ｘにおける戻りガスの流路の断面
積はｗ・Ｐ( ｘ) である。したがって、戻り速度を２０
ｍ／ｓに制限するということは、０〜ｌ／２のｘの値に
対して式Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／２０／ｌ／ｗが適応されるこ
とを意味する。なおここでｘ、ｌおよびｗの単位はメー
トルである。同様に、図３（Ｂ）の場合においても、条
件は同様に、Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／２０／ｌ／ｗであり、ｘ
は０〜１である。図３（Ａ）の場合、ブレード間から出
るガスはブレードの両端部から排出される。このことは
半分の幅のブレードからの流量ｑ／２を二つのブレード
間の流路の断面積Ｓで割った値が２０である時、すなわ
ちｑ／Ｓ＝４０である時のみ、限界排出速度に到達する
ことを意味している。したがってフランス特許第２７３
８５７７号と比較すると、ブレードの両側でガスを排出
できれば断面積をＳ＝ｑ／２０からＳ＝ｑ／４０に減少
させることができる。

【００２４】図４に示したように、本発明によれば、冷
却装置１０は少なくとも一つのプレナムチャンバ１１を
有し、本実施例では五つである。これらプレナムチャン
バ１１は圧延製品１の全幅に亘って分布せしめられ、且
つ移動している圧延製品１の長手方向に沿って互いに平
行に延びる。

【００２５】各プレナムチャンバ１１の幅とプレナムチ
ャンバ１１を隔てる距離とはブレード１２からのガスの
吹出しを乱すことなくプレナムチャンバ１１の間でガス
を排出できるようになっている。図４ではプレナムチャ
ンバ１１を隔てる距離Ｄ1-2またはＤ2-3 は対のプレナ
ムチャンバ１１ごとに異なる値である。本実施例では、
プレナムチャンバ１１の形状はほぼ平行六面体であり、
またプレナムチャンバ１１間の距離は互いに対面するよ
うに配置された側面を隔てる距離に相当する。

【００２６】噴射後のガスを放出するための放出口１４
がプレナムチャンバ１１の前面の反対側の後面により画
成される平面上であってプレナムチャンバ１１間に配置
される。ガスは圧延製品とは反対側の熱交換器１０の後
面で回収される。このことはガスが圧延製品１の表面に
沿って循環することを防止し、且つ圧延製品１は中央部
より縁部でより冷却されるようになる。

【００２７】好ましくは、隣り合った二つのブレード１
２を具備するプレナムチャンバ１１を隔てる空間の断面
積（ｍ² ）に対する隣り合った二つのブレード１２の吹
出し口における半分のガス流量（ｍ³ ／ｓ）の比は２０
以下である。

【００２８】図３または図４の平面で得られる上記断面
は圧延製品１に平行な平面上にあって圧延製品１の移動
方向に延びる。プレナムチャンバ１１の前面を含む平面
における上記断面の面積は重なり合った二つのブレード
１２を隔てる距離Ｌ（ピッチまたは中央軸の距離）と、
隣り合った二つのプレナムチャンバ１１を隔てる距離Ｄ
1-2 またはＤ2-3 との積である。したがって、図６の例
における条件は（ｑ1 ／２＋ｑ2 ／２）／（Ｌ・Ｄ1-
2）≦２０であり且つ（ｑ2 ／２＋ｑ3 ／２）／（Ｌ・
Ｄ2-3 ）≦２０である。この実施例のように、冷却装置
が圧延製品１の幅方向において互いに平行に配置された
幾つかのプレナムチャンバ１１を有する時、プレナムチ
ャンバ１１を隔てる空間の断面積は対のプレナムチャン
バ１１を隔てる空間の断面積の合計に等しい。

【００２９】この場合、本発明を制限していない例で
は、断面積は各断面積の合計に等しく、図４の左から右
で得られるＬ・（Ｄ3-4 ＋Ｄ2-3 ＋Ｄ1-2 ＋Ｄ1-2 ＋Ｄ
2-3 ＋Ｄ3-4 ）である。例えば、距離Ｌは３００ｍｍ以
下であり、好ましくは１５０ｍｍ以下である。ブレード
がそれ自身を含む平面に対して対称である（図３
（Ａ））場合、関係式（ｑ1 ／２＋ｑ2 ／２）／（Ｄ1-
2 ・Ｌ）≦２０または（ｑ1 ＋ｑ2 ）／（Ｄ1-2 ・Ｌ）
≦４０はＤij≧（ｑi ＋ｑj ）／４０Ｌを満たす。これ
により、プレナムチャンバ間の空間を決定できる。なお
ｑi はプレナムチャンバｉのブレードの流量（ｍ³ ／
ｓ）であり、ｑj はプレナムチャンバｊのブレードの流
量（ｍ³／ｓ）であり、Ｄijはプレナムチャンバｉとこ
れに隣接したプレナムチャンバｊとの間の自由空間の幅
（ｍ）である。

【００３０】さらに、各プレナムチャンバ１１のブレー
ド１２はプレナムチャンバ１１の前面に圧延製品の移動
方向に規則的に分布せしめられる。また、第一のプレナ
ムチャンバ１１の各ブレード１２はガス吹出し口１３に
より画成される平面において第二のプレナムチャンバ１
１のブレード１２に近接している（特に図６参照）。す
なわち、プレナムチャンバ１１は冷却ガスの排出を容易
にするために互いに離間されているが、ブレード１２は
圧延製品の横方向の平面においてほぼ発散する形状であ
り、当該横方向の平面において隣接するブレード１２の
全ての端部において圧延製品１の全幅に亘って一様な一
つのガス吹出し口１３を形成する。なお、吹出し口１３
を一つのスロットで形成してもよいし、冷却装置の全幅
に亘って規則的に分布する一連の小さな吹出し口で形成
してもよい。

【００３１】圧延製品の幅方向においてガス吹出し口１
３の幅は、プレナムチャンバ１１の幅より大きい。さら
に、プレナムチャンバ１１内のガスの速度とプレナムチ
ャンバ１１と一体的であるブレード１２から吹出される
ガスの速度との比は好ましくは０．２以下である。した
がって、各プレナムチャンバ１１内のガスの速度は１０
ｍ／ｓのオーダー（次数、桁）であり、ブレード１２か
ら吹出すガスの速度は１５０ｍ／ｓ以上である。

【００３２】プレナムチャンバ１１は実際には循環する
ことのない加圧ガスのリザーバを形成する。このリザー
バはブレード１２の吹出し口１３でのガスの流れが規則
的になるようにする。各プレナムチャンバ１１は加圧ガ
スを供給するための供給口１５を具備する。供給口１５
はファン１６（図１）のようなガス加圧手段またはコン
プレッサに接続される。ファン１６は加圧された高速の
冷却ガスを各プレナムチャンバ１１に入れる。また、供
給口１５は本実施例においてプレナムチャンバ１１の後
面に互い違いに配置される。本実施例において、ガス加
圧手段は一つ以上のプレナムチャンバ１２にガスを供給
するのに適する幾つかのファン１６（図１）を具備す
る。

【００３３】好ましくは、本実施例のように冷却装置が
奇数のプレナムチャンバ１１を有する場合、ガス加圧手
段は中央のプレナムチャンバ１１にガスを供給するのに
適する一つのファン１６と、中央のプレナムチャンバ１
１の両側に対称的に配置されたプレナムチャンバ１１に
ガスを供給するのに適する少なくとも一つの別のファン
１６とを具備する。本実施例では、冷却装置は三つのフ
ァンを具備する。第一のファンが中央のプレナムチャン
バに接続され、第二のファンが中間のプレナムチャンバ
に接続され、第三のファンが縁部のプレナムチャンバに
接続される。

【００３４】これらファンは好ましくは変速モータによ
り駆動される。したがって、プレナムチャンバ内の圧力
を個別に調整することができ、よって確実に横方向にお
いて均一に冷却できる。さらに所望の熱分布に応じて圧
延製品１の全幅に亘って冷却強度を調整できる。さら
に、処理すべき製品の幅が例えば中央のプレナムチャン
バの幅と二つの中間のプレナムチャンバの幅とを合わせ
た幅以下であるとき、エネルギを節約するために縁部の
プレナムチャンバにガスを供給するファンを止めるかま
たはアイドリング速度で回転させてもよい。

【００３５】さらに図６に示したように、冷却装置１０
は気密囲い１７と結合される。プレナムチャンバ１１の
前面の反対側の気密囲い１７の後方壁１７ａに排出口１
８が提供される。ガス排出口１８は好ましくは気密囲い
１７の後方壁１７ａの中央であって冷却装置１０の中間
の高さに配置され、冷却装置１０とほぼ同じ幅を有する
（図５）。気密囲い１７は冷却中に圧延製品が酸化する
ことを防止するために保護雰囲気中で冷却することが必
要な場合に使用される。例えば、還元性はあるが起爆性
はないガスを使用できるように水素の含有量が少ない窒
素と水素の混合気が使用される。水素の割合は好ましく
は５％以下である。このガスは純粋な窒素でもよい。

【００３６】ガス排出口１８の出口でガスを回収し、こ
のガスをガス加圧手段で連続的にリサイクルしてもよ
い。このことは従来と同様に、リサイクルするためにガ
スを回収する工程と、ガスを冷却する工程と、供給口１
５を通ってプレナムチャンバ１１にガスを再噴射する工
程とを必要とする。

【００３７】図５、図６および図７に示したように、冷
却装置１０は好ましくは冷却装置１０を圧延製品１に対
して垂直方向に移動するのに適する調整手段１９を具備
する。したがって、図７に示した冷却実行位置では冷却
装置全体を圧延製品に近づけ、この冷却装置全体を図６
に示したように圧延製品１から遠ざけることができる。
冷却装置を遠ざかった位置にすることにより、特に、例
えば、圧延製品がねじれたり、その厚さが冷却装置１０
のブレード１２に損害を与えるほど過度に厚いなどの問
題が発生した場合に冷却装置を移動中の製品から遠ざけ
ることができるようになる。またブレード１２の吹出し
口１３と圧延製品１とを隔てる距離を変更し、冷却状態
を調整することができる。

【００３８】調整手段１９はプレナムチャンバ１１が取
付けられた冷却装置１０のフレーム２１と一体的なシャ
フト２０を具備する。例えば本実施例では、冷却装置１
０はこの冷却装置１０の両側に該冷却装置１０の上下方
向に対になって配置された四つのシャフト２０を具備す
る。

【００３９】従来と同様に、作動手段（図示せず）によ
りこれらシャフトをシャフトの軸線に対して垂直な方向
に予め定められた二つの位置の間で往復動させることが
できる。これら作動手段は例えばモータ、好ましくはエ
ンコーダを備えたステップモータである。エンコーダは
吹出し口１３と圧延製品１との距離を正確に認識し、ス
クリュージャッキ（ネジジャッキ）を作動することがで
きる。

【００４０】図５〜図７に示したように、冷却装置１０
を気密囲い１７内に入れたときには、作動手段を接続す
るために気密囲い１７から突出するシャフト２０周りに
可撓性を有する気密ベローズ（蛇腹）２２を提供すると
共に、ガス加圧手段１６に接続されたプレナムチャンバ
１１の供給口１５周りに気密ベローズ２３を提供する。

【００４１】作動時において、鋼帯１はこの鋼帯１の両
側に対になって配置された冷却装置１０の間を移動す
る。鋼帯１に衝突した後のガスをプレナムチャンバ１１
の間において冷却装置１０の後方に向かって回収するこ
とによりブレード１２からガスが１５０ｍ／ｓに近い高
速で吹き出されるので、鋼帯を効果的に冷却することが
できる。

【００４２】例えば、窒素が９５％で水素が５％の混合
気である４５℃のガスを使用した場合には幅１３００ｍ
ｍの鋼帯を６５０℃から４００℃に冷却できた。この試
験において、冷却装置１０は直径９．２ｍｍの孔の開い
たブレード１２を具備していた。これら孔は吹出し口１
３を形成し、ブレード１２の幅方向に沿って５０ｍｍ間
隔で離間されていた。また、ブレード１２間のピッチま
たは距離Ｌは５０ｍｍであり、吹出し口１３と鋼帯１と
の距離は５０ｍｍに調整されていた。吹出し口１３を含
む平面における中央プレナムチャンバ１１のブレード１
２の幅は７５０ｍｍであり、各ブレード１２は十五の孔
を具備していた。左右のプレナムチャンバ１１のブレー
ド１２の幅は３００ｍｍであり、各ブレードは六つの孔
を有していた。

【００４３】ブレード１２の深さＰは０．３５ｍで均一
であり、ブレード１２間の流路の断面積Ｓは７．３５×
１０^-3ｍ² であった。 中央のプレナムチャンバ１１と
左右のプレナムチャンバ１１との間の流路の幅Ｄ1-2 は
１５０ｍｍであった。冷却すべき鋼帯の単位熱交換面積
ｍ² 当たりのガス流量は２５０ｍ³ ／（ｍ²・min ・x
）である。

【００４４】この状態では、ブレード１２間のガスの放
出速度は１０．６３ｍ／ｓであり、中央のプレナムチャ
ンバ１１と左右のプレナムチャンバ１１との間のガス速
度は１４．６ｍ／ｓである。またこの状態では、平均熱
伝達率が６２３Ｋcal/（ｍ²・ｈ・℃）であり、６５０
℃と４５０℃との間において厚さ１ｍｍに対する平均冷
却速度は１２０℃/ ｓである。したがって、本発明の冷
却装置によれば、熱飽和を起こさずに高い効率で単位面
積当たりの流量を明らかに従来の装置より大きくでき
る。また上述したように、戻りガスの流量は噴射ガスの
流量と等しいと考えられるが、冷却すべき製品と接触し
て加熱せしめられたガスは分散していることは明らかで
ある。

【００４５】しかしながら、流量が多いので、加熱量は
加熱による増速が無視できる程度に微量である。したが
って噴出流量（ｍ³ ／ｓ）と等しい戻り流量（ｍ³ ／
ｓ）を断面積（ｍ² ）で割ることにより速度を計算でき
る。

【００４６】本発明は上述した実施例に制限されず、本
発明の範囲を逸脱することなく修正できることは明らか
である。したがって、本実施例では五つであるプレナム
チャンバの数は異なってもよいが、好ましくは奇数であ
る。さらに、熱交換器は冷却装置ではなく加熱装置であ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置を具備する冷却設備の概略図
である。

【図２】本発明の熱交換器の二つの重なり合ったブレー
ドの概略側面図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ図２の線III −
III におけるブレードの別の実施例の概略図である。

【図４】本発明の一つの実施例の熱交換器の後面図であ
る。

【図５】気密囲い内に配置された熱交換器の図４と同様
な図である。

【図６】図５の線VI−VIにおけるブレードの断面図であ
る。

【図７】図５の線VII −VII におけるブレードの断面図
である。

【符号の説明】

１…圧延製品（平らな製品、鋼帯） １０…冷却装置 １１…プレナムチャンバ １２…ブレード １３…吹出し口 １４…放出開口 １５…供給口

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置（１０）の前を移動する平らな製品
   （１）用の熱交換装置（１０）であって、ガス圧下にあ
   る少なくとも一つのプレナムチャンバ（１１）を配置す
   る手段を具備し、前記プレナムチャンバ（１１）は前面
   に幾つかのブレード（１２）を具備し、該ブレード（１
   ２）は前記平らな製品（１）の表面に向かってガスを噴
   射するためのダクトを形成し、前記ブレード（１２）は
   前記平らな製品（１）の移動方向において互いに重な
   り、前記平らな製品（１）の幅方向に延びるガスの吹出
   し口（１３）を形成し、前記平らな製品（１）の幅方向
   における前記プレナムチャンバ（１１）の幅は該プレナ
   ムチャンバ（１１）の両側で後方へ向かってガスを排出
   できるような幅であることを特徴とする熱交換装置。
2. 【請求項２】 前記プレナムチャンバ（１１）の幅は前
   記平らな製品（１）の幅方向に延びるガスの前記吹出し
   口（１３）の幅より小さいことを特徴とする請求項１に
   記載の熱交換装置。
3. 【請求項３】 噴射後のガスを放出するための開口（１
   ４）をさらに具備し、該開口（１４）は前記プレナムチ
   ャンバ（１１）の前面の反対側に位置する後面により画
   成される平面に配置されることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の熱交換装置。
4. 【請求項４】 前記平らな製品（１）の幅方向に配置さ
   れた少なくとも二つの前記プレナムチャンバを具備し、
   これらプレナムチャンバ（１１）間の空間では前記プレ
   ナムチャンバ（１１）間のガスが２０ｍ／ｓ以下の速度
   で排出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   一つに記載の熱交換装置。
5. 【請求項５】 前記平らな製品（１）の幅方向に沿って
   隣り合う二つの前記ブレード（１２）からの吹出し口に
   おける半分のガス流量（ｍ³ ／ｓ）と前記ブレード（１
   ２）を具備する前記プレナムチャンバ（１１）を隔てる
   空間の断面の面積（ｍ² ）との比は２０より小さく、前
   記断面は前記平らな製品（１）と平行な平面上にあって
   前記平らな製品（１）の移動方向に延びることを特徴と
   する請求項４に記載の熱交換装置。
6. 【請求項６】 圧延製品（１）の幅方向に互いに平行に
   配置された幾つかの前記プレナムチャンバを具備し、こ
   れらプレナムチャンバを隔てる前記空間の断面積は前記
   対のプレナムチャンバ（１１）を隔てる前記空間の断面
   積の合計に等しいことを特徴とする請求項５に記載の熱
   交換装置。
7. 【請求項７】 前記プレナムチャンバ（１１）の前記ブ
   レード（１２）は前記プレナムチャンバ（１１）の前面
   に亘って、前記平らな製品（１）の移動方向に規則的に
   分布せしめられ、第一のプレナムチャンバ（１１）の各
   ブレード（１２）は前記ガス吹出し口（１３）により画
   成される平面において第二のプレナムチャンバ（１１）
   のブレード（１２）に近接していることを特徴とする請
   求項４〜６のいずれか一つに記載の熱交換装置。
8. 【請求項８】 前記プレナムチャンバ（１１）の前記ブ
   レード（１２）は該ブレード（１２）間の断面（Ｓ）で
   のガスが全ての点で２０ｍ／ｓ以下の速度で排出される
   ような寸法であることを特徴とする請求項１〜７のいず
   れか一つに記載の熱交換装置。
9. 【請求項９】 Ｐ(x) ≧ｑ・ｘ／（２０・ｌ・ｗ）であ
   り、ここでＰ(x) は対称軸線からまたは前記ブレードの
   端部からの距離がｘである時の前記ブレードの深さであ
   り、ｗは二つの前記ブレード間の自由な高さであり、ｑ
   は前記ブレード一つ当たりの流量であり、ｌは前記ブレ
   ードの端部における幅であり、ｘ≦ｌ／２の時は両側で
   ガスが戻され、ｘ≦ｌの時は片側のみでガスが戻される
   ことを特徴とする請求項８に記載の熱交換装置。
10. 【請求項１０】 前記プレナムチャンバ（１１）内のガ
    スの速度と前記プレナムチャンバ（１１）と一体的な前
    記ブレード（１２）の前記吹出し口におけるガスの速度
    との比は０．２以下であることを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれか一つに記載の熱交換装置。
11. 【請求項１１】 ガス加圧手段は一つ以上の前記プレナ
    ムチャンバ（１１）にガスを供給するのに適する幾つか
    のファン（１６）を具備することを特徴とする請求項１
    〜１０のいずれか一つに記載の熱交換装置。
12. 【請求項１２】 奇数の前記プレナムチャンバ（１１）
    を具備し、前記ガス加圧手段は中央の前記プレナムチャ
    ンバ（１１）にガスを供給するのに適する一つのファン
    （１６）と、前記中央のプレナムチャンバ（１１）の両
    側に対称的に配置されたプレナムチャンバ（１１）にガ
    スを供給するのに適する少なくとも一つのファン（１
    ６）とを具備することを特徴とする請求項１１に記載の
    熱交換装置。
13. 【請求項１３】 前記熱交換装置は気密囲い（１７）に
    結合されており、排出口（１８）が前記プレナムチャン
    バ（１１）の前面の反対側に位置するガス気密囲い（１
    ７）の後壁（１７ａ）に提供されることを特徴とする請
    求項１〜１２のいずれか一つに記載の熱交換装置。
14. 【請求項１４】 前記平らな製品（１）に対して垂直な
    方向に前記冷却装置を移動するのに適する調整手段（１
    ９）をさらに具備することを特徴とする請求項１〜１３
    のいずれか一つに記載の熱交換装置。
15. 【請求項１５】 圧延鋼製品のような平らな製品の冷却
    装置であって、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の
    熱交換装置から形成されることを特徴とする冷却装置。