JPH0726353Y2 - 金属板冷却用ノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は金属板冷却用ノズルに係り、特に200〜1000℃
の温度に加熱された金属板を焼入，制御冷却あるいは高
速冷却等すべく水平に置かれて停止あるいは移動してい
る金属板上にその上方300〜2000mmから冷却液を流出す
るための金属冷却用ノズルに関するものである。

［従来の技術］ 従来、加熱された金属板上にその上方から冷却液を流出
して冷却する金属板冷却用ノズルとしては、圧力噴射
型、パイプラミナー型及びスリットラミナー型等があっ
た。

第４図は代表例としてスリットラミナー型の冷却用ノズ
ルを示すものである。図示するように、冷却用ノズル１
は密閉された中空直方体の容器にて形成されたヘッダ２
と、このヘッダ２の側壁下方に設けられた冷却液供給口
３と、上記ヘッダ２内から垂下されたスリットノズル部
４とからなっている。このスリットノズル部４の直下に
は水平に置かれた金属板５が停止或は移動されている。
尚、図中Ｌはノズル部４の入口からヘッダ２の天井まで
の距離を示し、Ｓはノズル部４の隙間を示すものであ
る。

この冷却用ノズル１の冷却液供給口３から供給された冷
却液はヘッダ２内で均圧化され、スリットノズル部４よ
り金属板５上に流出され、これを冷却する。

上記圧力噴射型の冷却用ノズルにあっては、上記スリッ
トノズル部４に相当する部分が圧力噴射ノズル部となっ
ており、上記パイプラミナー型の冷却用ノズルにあって
は、上記スリットノズル部４に相当する部分が複数のパ
イプノズル部になっている。

［考案が解決しようとする課題］ これらの冷却用ノズルにあっては次のような問題点があ
った。

スリットラミナー型の冷却用ノズルにあっては、ヘッダ
２内の液位，圧力の均一性が金属板５への流出量分布に
直接関係し、ヘッダ２の容量を大きくする必要があると
共に、流出量の可変幅が100〜80％と狭いという問題が
あった。

また、スリットノズル部４からの流出量が少ないとスリ
ットの隙間に空気が入り、ノズル部４の幅方向に冷却液
が均一に流れなくなったり、極めて不安定な流れになる
という問題があった。

更に、冷却液供給口３からの冷却液の供給を止めても、
ノズル部４の入口からヘッダ２の天井までの距離Ｌに対
して残冷却液の体積が大きいので、開閉弁（図示せず）
の閉成から冷却液の流出停止までの時間が長くなるとい
う問題があった。

また更に、ノズル部４の幅の大きい例えば1m〜5mの幅の
ノズル部４を有するスリットラミナー型冷却用ノズルに
あってはノズル部４の隙間Ｓを均一に保てないため、ノ
ズル部４の幅方向の流出量分布が悪いという問題があっ
た。

圧力噴射型の冷却用ノズルにあっては、圧力噴射ノズル
部の先端から金属板表面までの距離が、例えば300mm以
上と大きくなると、噴射される冷却液が拡大して冷却率
が低下するという問題があった。

パイプラミナー型の冷却用ノズルにあっては、ラミナー
フローが金属板上で円形に拡大していくため、隣接され
たパイプノズル部から流出される冷却液が互いに干渉を
生じて冷却能力が低下するという問題があった。

また、パイプノズル部の幅方向の流出量分布を変化させ
ることや、その清掃を行うことが困難であるという問題
があった。

上述の如き問題点に鑑みて本考案は、特に冷却液の流出
を安定化することができると共に、ノズル部の幅方向の
流出量分布を均一化することができる金属板の冷却用ノ
ズルを提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 従来技術における課題を解決すべく本考案は、冷却液を
貯留するヘッダと、このヘッダ上に設けられ、これより
小さな容量を有する均圧室と、これらヘッダと均圧室と
を連通する均圧孔と、上記均圧室の側部から垂下された
スリット空間を有するノズル部と、このノズル部のスリ
ット空間を縦列に仕切る複数の仕切板と、これら仕切板
によって仕切られたノズル部のスリット空間と上記均圧
室とを夫々連通するノズル孔とから構成される。

［作用］ 上述の如く構成され、冷却液はヘッダ内に供給され１次
的に均圧化される。このヘッダ内に貯留された冷却液は
均圧孔を通過することにより整流され均圧室内で２次的
に均圧化される。そして、均圧室内で均圧化された冷却
液は均圧室の側部から垂下されたスリット空間を有する
ノズル部にこれらを連通するノズル孔を通過することに
より流量精度良く導入され３次的に均圧される。このノ
ズル部のスリット空間にはこれを縦列に仕切る複数の仕
切板が設けられているので、金属板上にノズル部の幅方
向に沿って均一に冷却液が流出されるものである。

［実施例］ 以下に本考案の金属板冷却用ノズルの一実施例を添付図
面に基づいて詳述する。

第１図乃至第３図に示す如く、冷却用ノズル10の本体は
密閉された中空直方体の容器にて形成されたヘッダ11か
らなっている。このヘッダ11の一方の側部壁の下方には
冷却液供給口12が形成されている。また、ヘッダ11の上
部にはこれより小さな容積を有する中空直方体の容器に
て形成された均圧室13が設けられている。この均圧室13
は上記冷却液供給口12と反対側に位置され、その底部壁
はヘッダ11の上部壁14を兼用している。これらヘッダ11
及び均圧室13は第１図の紙面に対して垂直な方向をノズ
ルの幅方向として、該幅方向に長く形成されている。上
記ヘッダ11の上部壁14のヘッダ11と均圧室13とを隔てて
いる部分には、これらを連通させる均圧孔15が形成され
ている。この均圧孔15は上記幅方向に沿って一列に複数
個形成されている。この均圧孔15の開口面積はヘッダ11
の横断面積よりも十分小さく形成されている。そして、
上記均圧室13の横断面積は均圧孔15の開口面積よりも十
分大きく、例えば均圧孔15の開口面積の３〜４倍に形成
されている。また、この均圧室13の側部から垂下されて
ノズル部16が形成されている。このノズル部16は内部が
スリット空間となるように中空直方体にて形成され、そ
の底部は開口されて冷却用ノズル10の冷却液流出口17と
なっている。このノズル部16の上部壁18は上記均圧室13
の上部壁を延出させて形成されている。また、ノズル部
16の後方の側部壁19は上記ヘッダ11及び均圧室13の側部
壁と兼用するように形成されている。更に、ノズル部16
の幅方向の長さは上記ヘッダ11及び均圧室13の幅方向の
長さと一致している。そして、上記ノズル部16の後方の
側部壁19のノズル部16と均圧室13とを隔てている部分に
は、これらを連通させるノズル孔20が形成されている。
このノズル孔20は上記幅方向に沿って複数個形成されて
いる。このノズル孔20は相隣接する上記均圧孔15の丁度
中心に位置されており、ノズル孔20の数は均圧孔15の数
＋１となっている。更に、ノズル孔20の開口面積は均圧
孔15の開口面積の略2/3〜1/5程度に形成されている。ま
た、上記ノズル部16にはスリット空間を上記幅方向に沿
って縦列に仕切る複数の仕切板21が設けられている。こ
れら仕切板21は均圧孔15と同じ数だけ設けられており、
相隣接するノズル孔20間を区分している。すなわち、ノ
ズル部16のスリット空間は仕切板21によってノズル孔20
と同数の空間に区分され、各々の空間と上記均圧室13と
は夫々ノズル孔20にて連通されている。この仕切板21は
ノズル孔20の近傍は拡幅され例えば15mmに形成され、冷
却液流出口17の近傍は縮幅され例えば5mm以下に形成さ
れている。また、ノズル部16の前方の側部壁22は着脱自
在に形成され、仕切板21に形成されたボルト孔23にボル
ト24を締結することにより前方の側部壁22は仕切板21に
固定されている。

更に、上記ノズル部16の冷却液流出口17には冷却液の流
出を停止するための遮断弁25が設けられている。この遮
断弁25は上記冷却液流出口17を閉塞する平板にて形成さ
れたゲート部材26と、これを回動させるためのリンク機
構27と、このリンク機構27を作動させる例えば油圧シリ
ンダ28とらかなっている。本実施例にあっては、ゲート
部材26は１枚の平板にて形成され、上記冷却液流出口17
全体を一度に開閉するように形成されているが、上記仕
切板21にて区分された部屋と同数枚のゲート部材26を形
成して、夫々にリンク機構27及びシリンダ28を取り付
け、夫々のゲート部材を任意に開閉できるように形成し
てもよい。また更に、上記ヘッダ11の上部壁14には上記
遮断弁25により冷却液の流出が停止されたときに余分な
冷却液を排出するためのオーバーフロー装置29が備えら
れている。このオーバーフロー装置29は、ヘッダ11の幅
方向に沿って３箇所に起立された直立管30と、これら直
立管30を連通する一端部が閉塞された本管31と、この本
管31の開口端部に直立に取り付けられ、密閉された中空
円筒容器32と、この中空円筒容器32内上部から垂下され
た排出管33とからなっている。

次に、上記実施例における作用を述べる。

冷却液は冷却液供給口12からヘッダ11内に供給され、ヘ
ッダ11と均圧室13との間に形成された均圧孔15を経由し
て均圧室13内に導入され、さらに均圧室13とノズル部16
との間に形成されたノズル孔20を経由してノズル部16内
に導入され、その冷却液流出口17から下向きに流出され
加熱された金属板を冷却する。

上記ヘッダ11は冷却液の流れをできるだけ乱さない流速
にして１次的に均圧化する。しかし、ヘッダ11の寸法等
の制約から例えば0.5m/sのような低速にすることはでき
ず、未だ流れの乱れは残る。そこで、ヘッダ11の上部に
これより小さな容積を有する均圧室13を設け、これらを
均圧孔15で連通する。この均圧孔15の開口面積は、ヘッ
ダ11の横断面積よりも小さく形成されているため、均圧
孔15は流れを整流して２次的に均圧化して均圧室13内に
冷却液が導入される。この均圧室13内には仕切板は設け
られておらず、均圧室13の横断面積は均圧孔15よりも十
分大きく、例えは均圧孔15の３〜４倍に形成されている
ので、相隣接する均圧孔15を通過する冷却液の小さな圧
力差をなくする。加えて、均圧室13の容積がヘッダ11の
容積よりも小さく形成されているので、冷却液の供給を
停止した時の流れの停止時間を短くしている。

また、均圧室13とノズル部16との間に形成されたノズル
孔20の開口面積は上記均圧孔15の開口面積の略2/3〜1/5
程度に小さく形成されているので、このノズル孔20によ
り３次的に均圧化を図った後にノズル部20内に冷却液が
導入される。従って、ノズル部16の冷却液流出口17から
は冷却液が極めて均一な圧力が流出されることになる。

更に、ノズル部16のスリット空間は仕切板21で複数の部
屋に区分され、これらは夫々ノズル孔20により均圧室13
と連通されているので、各ノズル孔20からの流れは区分
された部屋内で独立して流れ、従来のスリットラミナー
型冷却用ノズルのように冷却液が幅方向で干渉すること
がない。そして、この仕切板21はノズル孔20近傍が拡幅
され、冷却液流出口17近傍で縮幅されているので、冷却
液はノズル部16の区分された部屋内で夫々拡大流とな
り、上記冷却液流出口17では幅方向に切れ目のない液流
となり、スリットラミナー型冷却用ノズルの正常時の液
流の如く幅方向に連続した液流となって下方に流出され
る。

また更に、ノズル部16の前方の側部壁22はボルト締結に
より仕切板21に着脱自在に装着されているので、この前
方の側部壁22は軽量化することができ、該側部壁22の変
形が少ないためノズル部16の隙間を均一に保つことがで
きる。そして、この前方の側部壁22を取り外せばノズル
部16内の清掃を容易に行うことができる。加えて、ノズ
ル部16内に仕切板21が設けられ、スリット空間が区分さ
れたことにより、絞り比を100〜40％程度に大きくする
ことができた。

また、ノズル部16の冷却液流出口17に設けられた遮断弁
25は上記油圧シリンダ28を進退させてリンク機構27によ
りゲート部材26が開閉される。この遮断弁25を油圧シリ
ンダ28を伸長させることにより閉成して、冷却液の流出
が停止されると、余分な冷却液はオーバーフロー装置29
の直立管30,本管31,中空円筒容器32及び排出管33を順に
経由して排出される。このオーバーフロー装置29によ
り、遮断弁25の開閉に伴う液流変化及びウォータハンマ
が防止されるものである。冷却液供給口12に遮断弁25を
設けることにより、開閉動作が正確で早くなり、供給口
側にこれを設ける必要がなくなる。そして、遮断弁25の
ゲート部材26をノズル部16の仕切板21により区分された
部屋毎に複数枚設けて、夫々にリンク機構27及び油圧シ
リンダ28を備えれば、ノズル部16の冷却液流出口17を任
意に開閉することができる。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次の如き優れた効果を発揮
する。

（１）ヘッダ上にこれより小さな容積を有し、均圧孔で
連通された均圧室が設けられたので、冷却液の流れが均
圧孔により整流化され、ヘッダ内の流れの乱れの干渉を
小さくすることができ冷却液の流れを安定化させ、さら
に冷却液の流出停止時の動作を早くすることができる。

（２）均圧室の側部から垂下された冷却液を流出するた
めのノズル部にこれらを連通するノズル孔から冷却液を
導入するので、ノズル部の流量精度を極めて向上させる
ことができる。

（３）ノズル部のスリット空間にこれを縦列に仕切る複
数の仕切板が設けられ、これら仕切板によって仕切られ
たノズル部のスリット空間と均圧室とがノズル孔によっ
て夫々連通されたので、ノズル部の幅方向の流れの干渉
がなくなり、ノズル部の幅の大きいものでも上記ノズル
孔により幅方向の流量分布を均一にすることができる。

従って、ノズル部の幅方向の干渉の少ないスリット型の
流れとなり流量絞り比を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の金属板冷却用ノズルの一実施例を示す
側断面図、第２図は第１図のII−II線矢視図、第３図は
第１図の一部破断正面図、第４図は従来の金属板冷却用
ノズルを示す側断面図である。 図中、10は冷却用ノズル、11はヘッダ、13は均圧室、15
は均圧孔、16はノズル部、20はノズル孔、21は仕切板で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却液を貯留するヘッダと、該ヘッダ上に
   設けられ、これより小さな容量を有する均圧室と、これ
   らヘッダと均圧室とを連通する均圧孔と、上記均圧室の
   側部から垂下されたスリット空間を有するノズル部と、
   該ノズル部のスリット空間を縦列に仕切る複数の仕切板
   と、これら仕切板によって仕切られたノズル部のスリッ
   ト空間と上記均圧室とを夫々連通するノズル孔とからな
   ることを特徴とする金属板冷却用ノズル。