JP7652136B2 - コイル水冷設備、及びコイル水冷方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルを冷却する設備に関する。

熱間圧延されたコイルは、温度が高い場合、そのまま梱包すると、梱包材が溶けたりすることがある。このため、コイルに冷却水を吹き付けて冷却する場合がある。
高温のコイルに水を掛けた場合、水が気化して蒸気となる。そして、発生した蒸気は室外に排気することが好ましい。
ここで、室内で発生した廃ガスの排出方法としては、例えば特許文献１に記載の方法がある。この方法では、インペラ（羽根車）をモーターで回転させることで、吸引ファンで室内の廃ガスをダクト内に吸引し、当該廃ガスを、ダクトを通じて外部に排出する。

特開平１１－２４７７９３号公報

上記従来の排気方法では、発生した廃ガスを含む室内の空気を、吸引ファンによって、ダクト内に強制的に吸引し、室内に存在する廃ガスを外部に排出する。
このように、吸引ファンを用いて排気する場合、ダクト内への空気の強制的な吸引を行う必要があることから、ファンに所要の容量（動力）が要求される。この結果、吸引ファンが大型化して、高価な設備となる。

本発明は、上記のような点に着目したもので、安価で且つ簡易な構成によって蒸気を排出可能なコイル水冷設備を提供することを目的としている。

発明者は、蒸気は大気よりも軽いため、コイルの水冷で発生した蒸気は上方に向けて移動し、その移動方向（上方）に向けて開口した凹部があれば、その凹部部分に、蒸気が溜まることに着目し、その溜まった蒸気を送風で押し出すなどによって移動させれば、コイル水冷に伴い発生した蒸気を、選択的に且つ簡易に排出できるとの知見を得た。
そして、この知見に基づき、本発明をなした。

課題解決のために、本発明の一態様は、圧延にて製造されたコイルを冷却する設備であって、コイルに冷却水を掛ける冷却装置と、上記冷却水を掛けられた上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な領域を横切る誘導路と、上記誘導路に対し、誘導路の延在方向に向けて空気を送る送風機と、を備え、上記誘導路は、上記上昇する蒸気が通過可能な位置で、蒸気が誘導可能な位置が開口している、ことを要旨とする。

また、本発明の態様は、圧延にて製造されたコイルに冷却水を掛けて冷却し、該冷却に伴って生じる上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な位置に該蒸気を誘導可能な開口が形成された誘導路に沿って蒸気を移動させて排出するにあたり、上記誘導路内を誘導路の延在方向に向けて流れる送風流によって、上記蒸気を移動させることを要旨とする。

本発明の態様によれば、蒸気を排気することで、コイルを水冷する設備の湿度などの雰囲気を調整可能となる。
また、本発明の態様によれば、コイルの水冷に発生した蒸気は上方へ移動するという特性を利用して、その上昇してきた蒸気を、誘導路を流れる送風流で外部に向けて誘導する。このため、本発明の態様によれば、送風機の容量（動力）を、蒸気の強制的な吸引方法に比べて大幅に小さくできるので、送風機を小型・軽量化することが可能となる。

この結果、本発明の態様によれば、安価且つ簡易な構成によって、水冷に伴い発生した蒸気を排出することができる。
また、送風を発生する送風機を小型化できることにより、排気のための稼働エネルギーも小さくすることが可能となる。

本発明の実施形態に係るコイル冷却設備を説明する概念図である。 誘導路（誘導溝）を説明する断面図である。 複数の誘導路（誘導溝）の配置例を示す図である。 複数の誘導路（誘導溝）の構成例を示す図である。 送風流が形成された誘導路への蒸気の侵入を示す断面図である。 変形例１を説明する図である。 変形例２を説明する図である。 変形例３の例を説明する、上方からみた部分断面図である。 変形例３の例を説明する、ガス誘導路の延在方向に直交する断面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、排気対象の蒸気に、他のガスや気化した溶剤等が混ざっていても良い。本開示によれば、蒸気への混入物も、蒸気と共に上方に移動すれば、蒸気と共に排出可能である。

（構成）
本実施形態のコイル水冷設備１は、図１に示すように、コイル１０を水冷する冷却装置と、コイル１０から発生した蒸気１１を誘導して外部に排出する蒸気排気機構を備える。蒸気排気機構は、図１に示すように、誘導路２と送風機３とを備える。

＜冷却装置＞
冷却装置は、コイル１０の表面に冷却水を噴射する複数の冷却水ノズル１２を備える。
冷却水ノズルから噴射される冷却水には、防錆材その他の添加剤が添加されていてもよい。

＜誘導路２＞
誘導路２は、コイル１０の水冷に伴い上昇する蒸気１１が通過可能な領域を横切るように配置されている。

水冷対象のコイル１０の上方に送風などの気流がない状態（無風に近い状態）では、コイル１０の上方が、上昇する蒸気１１が通過可能な領域となる。ただし、コイル１０の上方に何らかの気流がある場合には、気流によって、コイル１０から上昇する蒸気１１が、真上に移動せずに、横方向にオフセットして斜め上方に移動するおそれもある。蒸気１１が斜め上方に移動する場合には、コイル１０の真上が、上昇する蒸気１１が通過可能な領域とならない場合もある。そのような環境雰囲気に応じて、誘導路２の配置を決定すればよい。

誘導路２は、少なくとも上昇してきた蒸気１１が通過可能な位置で下方に開口２Ａとしている。この下方への開口２Ａは、蒸気が誘導可能な位置に形成した開口の一例である。開口の位置や向きは、蒸気が誘導可能であれば、下方に限定されない。
本実施形態の誘導路２は、下方に開口２Ａを有する凹部が横方向に延在してなる誘導溝からなる。誘導溝は、図２に示すように、開口を下方に向けた、Ｕ字状やコ字状の形状の断面となっている。

また、蒸気１１の発生領域が広い場合や、誘導路２の設置高さが高い場合には、平面視において、上昇する蒸気１１が横に広がる場合もある。
この場合には、図３のように、複数の誘導路２（誘導溝）を、幅方向に並列して設置すればよい。複数の誘導路は、個々の独立した部品から構成されていても良いし、図４に示すように、１つの部品から構成されていてもよい。個々の独立した部品である場合、コイル水冷設備１を設置する環境に応じて、必要な本数の誘導路２を、適宜、現場で選択して設置可能となる。
図４のように、複数の誘導路２（誘導溝）が１つの部品で構成する場合、隣り合う誘導路を区画する壁２Ｂが、整流板のような機能として働く。

また、誘導溝の下方への開口２Ａに、パンチングメタルやメッシュなどの板材を設置してもよい。板材は、蒸気が通過する領域において、蒸気１１が通過可能な複数の開口が形成されていれば問題ない。

誘導路２を構成する誘導溝の全てが下方に開口していなくても良い。少なくとも蒸気１１が上昇してくる領域に位置している部分が下方に開口し、その他が閉塞していてもよい。また、蒸気１１が侵入する開口２Ａの領域以外の部分を閉塞しなくてもよい。下方が開口している部分が多い方が、蒸気１１の導入領域が稼げて好ましい。

また、誘導溝は、水平に延在している必要はなく、延在方向が、水平から上向き若しくは下向きに若干傾斜していてもよい。ただし、コイル１０の上方を横切る位置では、直線状に延在していることが好ましい。誘導路２を流れる送風流Ｆを、安定して誘導路２に沿って移動可能とするためである。

誘導路２は、対象とする蒸気に対し耐食性を有する部材や、表面に耐食性の被膜が形成されていればよく、例えば鋼板や塩ビなどの樹脂で構成すればよい。例えば、鋼板をコ字状に折り曲げ加工して誘導路２を形成する。又は管体の下部の一部や全部に開口２Ａを設けて、誘導路２とする。

＜送風機３＞
送風機３は、誘導路２内に対し、誘導路２の延在方向に向けて空気を送風し、図５に示すように、誘導路２に沿った送風流Ｆを形成する装置である。そして、誘導路２は、送風機３からの送風の流れを規定するものである。

本実施形態では、送風機３を、誘導路２の一端部側に設置し、その送風が、例えば誘導溝の中心に向けて空気を送風するように配置する。
例えば、図２のように、送風機３の送風用開口や回転する羽根車３Ａの全部が、誘導溝の断面内に位置するように設置する。

すなわち、送風機３からの送風が確実に誘導路２内を流れるようにするためには、誘導溝の深さは、送風機３のファンの羽根車３Ａの直径以上であることが好ましい。例えば、誘導溝の深さを４０ｃｍ以上とする。
ここで、複数の誘導路２を設ける場合、図３のように、送風機３は、誘導路２毎に設置すれば良い。

送風機３による風量は、誘導路２内に、誘導路２に沿った送風流Ｆが形成可能な風量であって、図５に示すように、上昇してきた蒸気１１が送風流Ｆによって、誘導路２の延在方向に沿って移動可能（誘導可能）な風量以上かつ上昇してきた蒸気１１が逆流しない風量以下となっていればよい。

（動作その他）
コイル１０に冷却水を吹き付けると、コイル１０の熱によって冷却水は気化して蒸気となり、そのときの気化熱によってコイル１０が冷却される。
コイル１０の水冷に伴い発生した蒸気１１は、大気よりも軽量であるので、上方に移動する。このため、送風機３を駆動していない状態では、コイル１０の上方に設置した誘導路２における下方を向く開口２Ａから、上昇してきた蒸気１１が、誘導路２内に侵入する。つまり、上昇してきた蒸気１１が、誘導路２内に導入されて当該誘導路２内に溜まる。なお、誘導路２の延在方向に上下の傾斜が付いている場合には、誘導路２内に溜まる蒸気は、その傾斜に沿って若干流れる。

送風機３を駆動すると、誘導路２内に溜まった蒸気１１は、送風された空気の流れ（送風流Ｆ）によって誘導路２に沿って押されるように移動する。つまり、誘導路２内に溜まった蒸気１１は、送風流Ｆとともに誘導路２内を移動して外部に排出される。

続いて、送風機３の駆動中に、誘導路２の開口２Ａ（誘導溝）に向けて上昇してきた蒸気１１も、図５に示すように、誘導路２内に侵入し、侵入した蒸気１１は、誘導路２内を流れる送風流Ｆに巻き込まれるように混合し、又は送風流Ｆに誘導されて、送風流Ｆとともに誘導路２内を移動して外部に排出される。

ここで、本開示では、室内に存在する蒸気１１を誘導路２内に強制的に吸引する構成ではなく、誘導路２（誘導溝）内を流れる送風流Ｆに対し、上方に移動してきた蒸気１１が自動的に巻き込まれて混合又は誘導されることで、上昇してきた蒸気１１が、送風流Ｆによって誘導路２に沿って移動して排出される。このため、送風機３の容量（動力）は、誘導路２内に沿って空気の流れである送風流Ｆが形成できるだけの風量でよいので、送風機３は小型・軽量化できる。すなわち、コイル水冷設備１は、小型化かつ簡易な構成となる。

また、上方に移動して開口２Ａから侵入してきた蒸気１１を選択的に排出するため、より効率良く蒸気１１を外部に排出することができる。

ここで、誘導路２を構成する誘導溝の幅が広すぎると、誘導路２に沿った安定した送風流Ｆが形成し難くなる。このため、上述のように（図３，４参照）、送風機の幅相当の幅の誘導路２を複数個並列することが好ましい。また、誘導路２を流れる送風流Ｆをより整流とする整流板を誘導路２内に配置してもよい。

また、誘導路２を、蒸気コイル１０の上方において、下方全面に開口２Ａを有する誘導溝で構成した場合、上昇してきた蒸気１１の捕捉をより多くすることができる。
また、図２，図５のように、誘導路２内において、送風流Ｆの下方に蒸気溜まり２Ｂが形成されている場合、より確実に誘導路２内の送風流Ｆで蒸気１１を誘導しやすくなる。

（変形例１）
図６に変形例１の構成を例示する
図６のように、誘導路２の開口２Ａに連続して下方のコイル向けて延びる案内ダクト５を接続した例である。この案内ダクト５は、案内手段を構成する。
この場合、コイルから上昇する蒸気１１が広がる前に、上昇する蒸気１１が、案内ダクト５に案内されて誘導路２に向けて流れるようになる。

案内ダクト５の下端部の開口部５ａを拡径してもよい。
また、本例では、図６のように、案内ダクト５の上端部５ｂを、側面視で、誘導路２を流れる送風流Ｆの向きに沿った方向に傾斜させている。これは、案内ダクト５内を上昇してきた蒸気１１を、送風流Ｆに沿って流れやすくするためである。もっとも、上端部５ｂを傾斜させなくてもよい。

本例では、案内ダクト５によって蒸気１１を誘導路２に優先的に案内しているため、誘導路２の下方への開口２Ａを、案内ダクト５との接続部分だけとする場合が例示されているが、案内ダクト５との接続部分以外も開口２Ａとしても良い。

ここで、本例の案内ダクト５は、上昇する蒸気１１を、蒸気１１自体の上方への移動によって、誘導路２へ誘導するだけであって、強制吸引する目的はない。
なお、６・では、第２の送風機６を設けている。第２の送風機６は、送られてきた、蒸気１１を含む送風流Ｆを、上方に誘導するためである。第２の送風機６は、無くてもよい。第２の送風機６も蒸気を吸引する意図はない。誘導路２を流れてきた送風流Ｆを、上方に誘導する目的で第２の送風機６を設置している。

（変形例２）
変形例２の構成は、変形例１と同様であるが、図７のように、コイル１０の上方に、横向きの気流（図７では紙面方向の気流）がある場合の例である。（図７は、ファン２０で紙面方向の気流を有する例である。このファン２０も案内手段を構成する。
すなわち、ファンによってコイル１０の上方に気流がある結果、コイル１０からの蒸気１１が左右に分かれて流れる。このため、変形例２の構成は、左右方向にそれぞれ上記の案内ダクト５を設けた例である。
すなわち、変形例２は、上昇する蒸気１１の流れが、蒸気発生源から左右にずれている例である。

（変形例３）
上記説明では、ガス誘導路２に設ける、蒸気１１が誘導可能な位置の開口として、下方に開口２Ａを有する場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、開口２Ａは、蒸気１１が誘導可能な位置、あるいは方向であれば、下方への開口に限定されない。例えば、図８、図９に示すように、開口２Ａは、横方向を向いて開口していても良い。

図８、図９に示す例では、開口２Ａに蒸気１１を誘導する案内手段を有する。その案内手段は、一対の側板部３０Ａと天板部３０Ｂを有し下方が開口した案内路３０と、他の送風機３１とを備える。他の送風機３１は、案内路３０内に上昇してきた蒸気１１を、開口２Ａに向けて送る送風流Ｆ２を発生する。
この場合、ガス誘導路２を蒸気１１の上昇位置からオフセットして配置可能となる。

（その他）
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）圧延にて製造されたコイルを冷却する設備であって、
コイルに冷却水を掛ける冷却装置と、
上記冷却水を掛けられた上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な領域を横切る誘導路と、
上記誘導路に対し、誘導路の延在方向に向けて空気を送る送風機と、
を備え、
上記誘導路は、上記上昇する蒸気が通過可能な位置で、蒸気が誘導可能な位置が開口している。
（２）上記誘導路は、下方に開口し且つ横方向に延在する誘導溝からなる。
（３）上記上昇してきた蒸気を上記開口に誘導する案内手段を備える。
（４）圧延にて製造されたコイルに冷却水を掛けて冷却し、該冷却に伴って生じる上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な位置に該蒸気を誘導可能な開口が形成された誘導路に沿って蒸気を移動させて排出するにあたり、
上記誘導路内を誘導路の延在方向に向けて流れる送風流によって、上記蒸気を移動させる。
（５）上記上昇してきた蒸気を上記開口に誘導する案内手段を備える。

１ コイル水冷設備
２ 誘導路（誘導溝）
２Ａ 開口
３ 送風機
５ 案内ダクト
１０ コイル
１１ 蒸気
Ｆ 送風流

Claims (4)

1. 圧延にて製造されたコイルを冷却する設備であって、
   コイルに冷却水ノズルから噴射される冷却水を掛ける冷却装置と、
   上記冷却水を掛けられた上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な領域を横切る誘導路と、
   上記誘導路に対し、誘導路の延在方向に向けて空気を送る送風機と、
   を備え、
   上記誘導路は、上記上昇する蒸気が通過可能な位置で、蒸気が誘導可能な位置が開口し、
   上記誘導路は、下方に開口し且つ横方向に延在する誘導溝からなり、
   上記誘導路及び上記送風機が、上記冷却装置の上記冷却水ノズル及び上記コイルよりも上方に配置される、
   ことを特徴とするコイル水冷設備。
2. 上記上昇してきた蒸気を上記開口に誘導する案内手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載したコイル水冷設備。
3. 圧延にて製造されたコイルに対し冷却水ノズルから噴射される冷却水を掛けて冷却し、該冷却に伴って生じる上記コイルから上昇する蒸気が通過可能な位置に該蒸気を誘導可能な開口が形成された誘導路に沿って蒸気を移動させて排出するにあたり、
   上記誘導路内を誘導路の延在方向に向けて流れる送風流を形成する送風機によって、上記蒸気を移動させ、
   上記誘導路及び上記送風機が、上記冷却水ノズル及び上記コイルよりも上方に配置される、
   ことを特徴とするコイル水冷方法。
4. 上記上昇してきた蒸気を上記開口に誘導する案内手段を備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載したコイル水冷方法。

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