JPH0559454A - ストリツプ冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダクト内部のガスをｎ／４波長の定在波によ
る共鳴状態で振動させ、その中でストリップの冷却を行
なうストリップ冷却装置において、その冷却効率を更に
高めんとするものである。 【構成】 ストリップ4をダクト1内部に導くために該ダ
クト1に開けた開口部5a、5bにシールロール6a乃至6dを
設ける。 【効果】 該シールロール6a乃至6dによってダクト1開
口部5a、5bからのガス漏洩量を抑制すると共に、これら
のロール6a乃至6dによってストリップ4を挟み、ダクト1
内のストリップ4の形状を平面に保つことで、該ストリ
ップ4と冷却壁3aとの接触が防止されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続的に走行するスト
リップを冷却するストリップ冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低周波数で共鳴するダクトを利用
したストリップクーラの開発が行なわれている。図４は
このようなストリップクーラの一例を示す断面図であ
り、図中1はダクト、2a、2bは該ダクト1の両端に取付け
られていてダクト1内部に圧力振動を生じさせるための
圧力発生装置、3は前記ダクト1の中央部上下面に取付け
られていてダクト1内部のガスから熱を奪うための水冷
の冷却箱で、ダクト1側が冷却壁3aとなっているもの、4
は冷却しようとするストリップ、5は該ストリップ4をダ
クト1内部に導入及び排出するためのダクト1中央部の側
面に設けられた開口部である。又記号(イ)(ハ)は夫々、
ダクト1の終端を示し、記号(ロ)はダクト1の中央部を示
している。

【０００３】以上のストリップクーラの設計は次の様に
してなされている。

【０００４】まず、圧力発生装置2a、2bには空気等のガ
スが供給されるが、その流量、圧力は運転条件、設備容
量で異なる。この圧力発生装置2a、2bはガス、空気が供
給されると、16〜60Ｈzの範囲で同一周波数(Ｆ)のほぼ
サインカーブに近い圧力振動を発生する。このとき、圧
力振動の振幅は20〜40ｋＰaである。また該圧力発生装
置2a、2bの発生する圧力振動は位相が180°ずれてお
り、(イ)側の圧力発生装置2aが発生する圧力値が最大に
なっているとき、(ハ)側の圧力発生装置2bの発生する圧
力値は最小になっている。更にダクト1の長さ、すなわ
ち、(イ)〜(ロ)〜(ハ)間距離(Ｌ)はＬ＝Ｖ／(２・Ｆ)
（但しＶはダクト1中のガスを伝わる音の速さ）の関係
を満足するように決定されている。

【０００５】このように設計されているストリップクー
ラの動作時にはダクト1内部に１／２波長の定在波が形
成され、共鳴状態となる。その時のダクト1内部の圧力
分布を図５(a)に示す。またガスの流速分布を同図(b)に
示す。これらの図において、実線はダクトの終端(イ)
の圧力の値が最大になった時の分布を示している。また
破線はダクトの終端(イ)の圧力の値が最小になった時
の分布を示している。同図(a)(b)に示されるようにダク
ト１の両端では圧力の腹になっており圧力振動の振幅が
最も大きいが、ガスの流速はほぼゼロである。一方、ダ
クト1の中央部では圧力の節になっており、圧力振動の
振幅は最も小さいが、ガスの流速は最大である。圧力発
生装置2a、2bの発生する圧力振動の振幅が３０ｋＰaで
ある場合、理論的にはダクト1中央部でのガスの流速の
最大値（Ｖmax）は７０m／sにもなる。しかも、ガス流
速は圧力変動と同じ周波数で＋Ｖmaxから−Ｖmaxの範囲
で変化する。従って、そのような定在波が形成されてい
るダクト1の中央部(ロ)にストリップ4を置けば、ストリ
ップ4は、脈動する気流中に置かれることになり、スト
リップ4とダクト1内のガスとの間の熱伝達係数(h)が大
きくなる。同様に、ダクト1の冷却壁3a面とダクト1内の
ガスとの間の熱伝達係数(h)も大きくなる。従って、ス
トリップ4からの抜熱量が大きくできるのである。

【０００６】この他、ダクト内に前記圧力振動の１／４
波長、３／４波長等、ｎ／４波長（但しｎは正の整数）
の定在波を形成させ、共鳴させた場合にも同様な効果が
得られることになる。

【０００７】例えば１／４波長の定在波の場合は図６に
示されるような装置構成で形成されることになる。同図
ではダクト1aの片側が大気開放型に構成されており（そ
のため圧力発生装置2bも設置されていない）、その他の
構成は図３の場合と同じであるので、同一構成には同一
番号を付して示した。

【０００８】そして該ストリップクーラの設計は次の通
りになされている。

【０００９】即ち、圧力発生装置2aの作動条件は前述と
全く同一であり、何ら異なる所はないが、ダクト1aの長
さ、即ち、(イ)〜(ロ)間距離（Ｌ₁）は、Ｌ₁＝Ｖ／（４
・Ｆ）の関係を満足するように決定されている。

【００１０】この様に設計されているストリップクーラ
の動作時にはダクト1a内部に１／４波長の定在波が形成
され、共鳴状態となる。その時のダクト1a内部の圧力分
布を図７(a)に示す。又ガスの流速分布を同図(b)に示
す。これらの図において、実線はダクト1aの終端(イ)
の圧力の値が最大になった時の分布を示している。又破
線はダクト1aの終端(イ)の圧力の値が最小になった時
の分布を示している。同図(a)(b)に示される様にダクト
1aの終端（イ）は圧力の腹になっており、圧力振動の振
幅が最も大きいが、ガスの流速は略ゼロである。一方、
ダクト1aの終端（ロ）では圧力の節になっており、圧力
振動の振幅は最も小さいが、ガスの流速は最大である。

【００１１】従って、ガスの流速が最大となる、ダクト
1の終端（ロ）近傍にストリップ4を置けば、該ストリッ
プ4は脈動する気流中に置けれることになり、ストリッ
プ4とダクト1a内のガスとの間の熱伝達係数が大きくな
る。従ってストリップ4からの抜熱量が大きくなるので
ある。

【００１２】更に図８は３／４波長の定在波を形成する
場合の装置構成例の断面図であり、それによって得られ
るダクト1b内の圧力及び流速の分布は図９(a)(b)に夫々
示されたような状態となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上の様な構造を有す
るストリップクーラの登場により、低コストで短時間の
うちにストリップ4の冷却ができるようになったが、ダ
クト1内にストリップ4を導くための開口部5が大きく採
られているため、該ダクト1内部のガスが該開口部5から
外部に漏洩し、期待されていた程の冷却能力の向上が得
られないことが明らかとなった。即ち、該ストリップク
ーラではストリップ4がダクト1内の冷却壁3aに接触する
のを防止するため、前記開口部5を大きく形成してい
た。そのためダクト1内のガスがこの開口部5からダクト
1外部に漏洩し易く、圧力発生装置2a、2bで与えた圧力
波エネルギが外部に漏れて内部の圧力振幅を大きくでき
なくなり、その結果ダクト1内のガスの振動が弱まるこ
とになる。又この様な漏れがあると、ガスの振動の方向
がストリップ4に対して垂直でなくなる（斜めになる）
ため、安定した共鳴状態が保持できなくなる。その結
果、振動発生装置2a、2bに同一の動力を与えても発生す
る圧力振動値は小さく、ガスの振動幅も小さくなって、
冷却効果も低下する。

【００１４】更に、上記構成では同じくストリップ4と
前記冷却壁3aとの接触を避ける目的から両間をかなり大
きく離間せしめており、そのためダクト断面積が大きく
なって同一の圧力振幅に対するガス振動時のガス速度が
小さくなるので、伝熱効果もあまり上がらない。

【００１５】本発明は以上の様な問題に鑑み創案された
もので、ストリップクーラの構造に改良を加え、開口部
からのガスの漏洩を抑制すると共に、ダクト内の冷却壁
とストリップとの接触を防止できるようにするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのため本発明のストリ
ップ冷却装置は、ダクトに設けた前記開口部にシールロ
ールを設置したことを基本的特徴としている。

【００１６】

【作用】開口部に設けたシールロールでストリップを挟
み込むことで、該開口部からのガスの漏洩を抑制するこ
とができ、ダクト内の圧力振幅が高まることになるの
で、冷却能力が向上する。又このシールロールの挟み込
みにより、ダクト内部のストリップの形状を平面に保つ
ことができ、ストリップと冷却壁との接触が防止される
ことになる。そのため該ストリップと冷却壁との距離が
小さくでき、そのようにすれば冷却能力が向上すること
になる。

【００１７】

【実施例】以下本発明装置の具体的実施例につき説明す
る。

【００１８】図１は本発明の一実施例に係るストリップ
冷却装置を示す断面図である。同図において1はダク
ト、2a、2bは該ダクト1の両端に取付けられていてダク
ト1内部に圧力振動を生じさせるための圧力発生装置、3
はダクト1の中央部の上下面に取付けられていて該ダク
ト1内部のガスから熱を奪うための水冷の冷却箱であ
り、ダクト側が冷却壁3aとなっている。又4は冷却しよ
うとするストリップ、5は該ストリップ4をダクト1内部
に導入及び排出するためにダクト1中央部の側面に設け
られた開口部である。これらの構成は前記図４に示され
た従来のストリップクーラの構造と同じであり、且つそ
の設計条件も全く同一である。

【００１９】更に本実施例では、図１Ａ−Ａ断面を表わ
す図２に示される様に、ダクト1のストリップ進入口及
び出口となる前記開口部5a、5bにシールロール6a乃至6d
を配し、該ダクト1内へ進入しようとする或いはそこか
ら出ようとするストリップ4を両面から挟み込んで、該
開口部5a、5bからのガス漏洩量を減らすと共に、該ロー
ル6a乃至6dによりストリップ4をピンチすることで板形
状が平面に近づくよう矯正されるので、ストリップ4が
冷却壁3aに接触するのを防止できるようになる。

【００２０】以上の様な構成からなる本実施例の装置と
従来のストリップクーラの構成とを使用してストリップ
4を冷却する実験を行なった。図３はその実験から得ら
れた両装置によるストリップ4の冷却速度の測定値の比
較を示すグラフである。同図において、縦軸は本発明装
置によるストリップ4の冷却速度を従来装置の冷却速度
で割った値（Ｒ）を示しており、Ｒ＞１であれば、スト
リップ4の冷却速度が従来の装置より大きいことを示し
ている。又横軸の従来装置は前記開口部5a、5bにシール
ロール6a乃至6dを備えていないもの、本発明装置は同
部にシールロール6a乃至6dを配した場合及び本発明装置
はシールロール6a乃至6dを配した他、前記図２に示さ
れる様にストリップ4と冷却壁3aの間の距離Ｓをこれま
での装置（従来装置）の１／２にした場合について示し
ている。同図に示される様に、シールロール6a乃至6dを
配するだけで従来装置の略1.25倍の冷却速度が得られ、
更にストリップ4と冷却壁3aの間の距離Ｓを縮めること
でその冷却速度は従来の約1.5倍となった。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、従来のス
トリップクーラより大きな冷却速度でストリップが冷却
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のストリップ冷却装置の一実施例を示す
説明図である。

【図２】前図Ａ−Ａ断面を示す断面図である。

【図３】本実施例装置と従来のストリップクーラによる
冷却速度の比較を示すグラフである。

【図４】従来のストリップクーラの構成の一例を示す断
面図である。

【図５】該ストリップクーラのダクト内の圧力及び流速
の分布を示すグラフである。

【図６】ストリップクーラの他の構成例を示す断面図で
ある。

【図７】該ストリップクーラのダクト内の圧力及び流速
の分布を示すグラフである。

【図８】ストリップクーラの更に別の構成例を示す断面
図である。

【図９】該ストリップクーラのダクト内の圧力及び流速
の分布を示すグラフである。

【符号の説明】

1、1a、1b ダクト 2a、2b 圧力発生装置 3 冷却箱 3a 冷却壁 4 ストリップ 5、5a、5b 開口部 6a〜6d シールロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 峻一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト内に圧力振動を生じさせて該圧力
   振動のｎ／４波長の定在波による共鳴状態でダクト内の
   ガスを振動させ、該ダクト内に導いたストリップの冷却
   を行なうストリップ冷却装置において、ストリップをダ
   クト内に導くために該ダクトに開けた開口部にシールロ
   ールを設けたことを特徴とするストリップ冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のストリップ冷却装置にお
   いて、シールロールによってストリップを挟み、ダクト
   内のストリップの形状を平面に保つことを特徴とする請
   求項１記載のストリップ冷却装置 。