JPS5921479B2 - 冷却媒体の噴射方法及び冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換チューブの内部冷却に関する。

本発明はバッチコイル焼なまし炉に特に適用される。

本発明の背影は添付図面のうちバッチコイル焼なまし炉
１０の横断面を示す第１図を参照することによってより
詳しく理解されよう。

第１図にはベース１５上に積重ねられた金属コイルが示
されており、炉１０の外側カバー９内に収容されている
大気保護内側カバー１２内に金属コイルは収容されてい
る。

スチールコイルの装入物を加熱するバッチコイル焼なま
し処理においては、装入物は予め定められたすなわち制
御された状態のもとて温度時間に関して加熱された後、
冷却される。

加熱の後、外側カバー９は炉１０から取外され、その後
装入物が冷却される。

通常の非加速冷却方法によれば、装入物から発する熱は
対流および輻射によって周囲の内側カバー１２へ伝達さ
れる。

内側カバー１２からは対流および輻射によって外界・＼
熱が放散される。

内側カバー内での大気の強制対流がベースファン１９に
よって行われる。

内側カバーの外側において対流熱伝達を向上させるため
にファンあるいはファン型式の冷却フードが内側カバー
上方に備えられる。

この冷却方法は内側カバーからの熱除去が熱除去上の障
害となって遅い。

冷却は各スタンドのベース１５内に配置する熱交換装置
を使用して急速に行うことができる。

第２図は第１図の線２−２に沿う断面にてベース断面を
示す。

ベース内にはファンが中央に配置されている。

ファンのまわりには同心的に、イントラ−クール（ミド
ランド−ロス・コーポレーションのトレードマーク）の
ような熱交換チューブの２つのバンクが取付けられてい
る。

内側チューブバンク２０および外側チューブバンク２１
である。

ファン１９と内側チューブバンク２０との間にはディフ
ューザー形の支持部２４があり、冷却チューブの２つの
バンクの間には円形断面の支持部２５のような他の支持
部がある。

偏流リング２２が外側チューブバンク２１のまわりに同
心的に取付けられ得る。

バッチコイル焼なまし炉のベース用のイントラ−クール
のような熱交換チューブは、内側チューブバンク２０と
して標準長さの、また外側チューフハンク２１として標
準長さのものがそれぞれ人手可能である。

すべてのイントラ−クールチューブは１９．０５ｍｍ（
” ｉｎ）の内径（ＩＤ）を有している。

これら両者の最も広く使用されているチューブ材質は、
３１６Ｌステンレス鋼およびニッケルベース合金６００
（７５１％ニッケル、１５係クロミウム）なる材質とし
て知られている。

加熱段階に際し、熱交換チューブは内側カバー１２内の
高温の循環ガスに露出する外面が乾燥される。

内面は循環しない空気に露される。冷却段階においては
、熱交換チューブ内に空気または水が循環される。

チューブは据付けが安価にでき、また冷却水を循環させ
る場合に非常に急速な冷却を可能となすが、数ケ月にわ
たる作動の後にチューブの配置が悪化し、クラックを生
じる。

もしチューブにクランクが生じると、チューブ内の水が
装入物を損傷させることになる。

全部のチューブを交換することが一般に短期間で必要と
なり、これは極端な場合には１００回の加熱よりも短い
。

こ五らのチューブの損傷の主なる理由は熱衝撃である。

ここで定義するように熱衝撃は、チューブ熱の厚さを横
断する方向、全周まわり、あるいは長さに沿った方向の
温度勾配がチューブ材質の降伏強度を短時間内に超える
熱応力を発生することを意味する。

従来使用されていた急速冷却サイクルは、チューブが７
０４．４°Ｃ（１３０００Ｆ）以上の温度時に熱交換チ
ューブを通して冷却水を送られるものであった。

この温度において冷却水が加えられると厳しい熱衝撃が
発生し、また蒸気を発生する。

これは非常に大きな力を発生してチューブを急激に動か
すことになる。

熱交換チューブバンクにおける冷媒として水または空気
を使用するに加え、シー・コーンによる米国特許第３１
４０７４３号は、バッチコイル焼なまし炉のベース内に
熱交換チューブを使用する冷却方法を開示している。

先ず、４２６．６℃゛（８００°１′）の温度に達する
までチューブを通して冷却空気が供給される。

空気ラインが遮断された時、水供給が開始される。

コーンは、噴霧化した水の霧を冷却サイクルの空気およ
び水循環の段階の間に与えることを宗唆している。

コーンは霧化した水の使用を示唆しているが、彼は如何
にして霧化した水の噴霧を遂行するかについて記載せず
また示唆もしていない。

コーンは空気から露化した水、またさらに水へと異なる
段階を進めるにおける切換えの作動パラメーターについ
ても示唆していない。

バッチコイル焼なまし炉に使用されている熱交換チュー
ブ内へ霧化した水を導入する方法は、先ず装置を自然に
約５３７．７°Ｃ（１０００°Ｆ）まで冷却させ、次に
約５秒間にわたり水の露を加えるようになすことである
。

これに引続いて水のみが加えられる。

しかしながらこの方法は、共通のマニホールドに露化し
た水を供給するための１つの水霧ノズルを使用する。

この１つのマニホールドが次に熱交換チューブの総てに
供給する。

この方法は個々のチューブに対する分配が悪く、また個
々のチューブ内における分配が悪い。

本願特許の発明者は、空気、霧および水が個々のチュー
ブに流入する際のすべてにわたる制御が維持される時に
、重要な利点が熱交換チューブ特にバッチコイル焼な才
し炉の熱交換チューブの冷却において得られることを開
示した。

これは壁の長手方向、横断方向、および熱交換チューブ
の円周方向に沿う熱応力を考えた場合に価値があり、ま
た空気、水霧およびその後に水を使用するさらに急速な
冷却速度が熱交換器チューブに使用される場合に可能と
なる。

本発明は制御した状態のもとで熱交換チューブを冷却す
る装置および方法を提供する。

この装置は熱交換チューブにシール状態を有して連結さ
れるハウジングを含む。

ハウジングには水および空気の入口が形成されている。

露を発生する装置がハウジング内に配置され、またハウ
ジングから熱交換チューブ内へ霧を噴射するスプレージ
ェットに対して配置されて配向される。

空気の後には各チューブ内へ流れの制御された水霧が与
えられる。

キャリヤ空気は水霧を伴う。

水の制御された流れは水霧の後で各チューブ内へ噴射さ
れる。

ここに特に説明するように本発明は各チューブに対して
制御した流れにより空気、水霧および水を噴射すること
でイントラ−クール熱交換チューブのような複数のチュ
ーブを冷却することを目的とする。

このようにしてチューブ壁を横断する方向、コイルの長
さに沿う方向およびチューブの円周に沿う方向における
温度勾配の低減を可能にし、これによりそれぞれの応力
を最小となして寿命を向上させる。

装入物は比較的急速に冷却され、これにより従来の冷却
により得られていた生産速度を向上する。

本発明は添付図面を参照して説明する以下の記述により
さらによく理解されよう。

本発明は第１図〜第４図を参照することで当業者には理
解されよう。

本発明は制御した状態にて熱交換チューブを冷却するた
めの装置である。

本発明の基本的な実施例は第４図を参照して説明され
。

ハウジング３１は熱交換チューブ３２に対してシール状
態を有して連結される。

複数の熱交換チューブを有する装置においては、各熱交
換チー１−−ブ３２に対して別々のハウジング３１が備
えられる。

このハウジングはガス人口３４および水入口３５を有す
る。

霧を発生させる装置３６はハウジング内に配置される。

ガスライン３９は空気のような適当なガスをガス人口３
４へ導び匂液体ライン４０は水のような適当な液体を液
体人口３５て＼導ひき、霧流体ライン４１は水霧のよう
な霧を角生ずるために使用する流体を霧発生装置３６へ
導び匂ライン４１はハウジング３１内にシール状態を有
して配設されている。

ハウジングドレンライン３７がハウジング３１に接続で
きる。

霧を発生する装置３６は空気噴霧ノズルあるいは流体噴
霧ノズルとなし得る。

何れの形式のノズルも良好な結果を得る。

流体噴霧ノズルは、作動が容易であり配管が僅かですむ
ことから空気噴霧ノズルより上方にあることが好ましい
。

第３図は本発明の実施例を示し、これにおいて霧発生装
置３６は流体ノズルである。

好ましい実施例において本発明の装置は、バッチコイル
焼なまし炉１０のベース１５内にイントラ−クールチュ
ーブのような複数の熱交換チューブ３２とともに使用さ
れる。

第３図を参照すれば、ノ）ウジング３１はバッチコイル
焼なまし炉１０のベース１５内の各熱交換チューブ３２
にシール状態を有して連結される。

使用される流体は、ガスとし工空気が、液体として水が
、そして霧として水霧が使用されるのが好ましい。

本発明において使用できるガスライン装置２７では、ガ
スライン３９が各ハウジング３１のガス人口３４に連結
される。

ガスライン３９は共通のガスマニホールド４３から給送
される。

ガスマニホールド４３とガス人口３４との間のガスライ
ン３９の各々はガスラインバルブ４５を含むことができ
る。

ガス供給ライン４４はガスをガスマニホールド４３へ給
送する。

ガス供給ライン４４内にはモーター駆動バルブのような
ガス制御バルブ４６を含むことができ、このバルブ４６
はガス流量の制御を維持するために炉制御装置からの信
号に応答するようになされる。

チェックバルブ４７はガス供給ライン４４内に配置でき
、液体がガス供給ライン４３内に侵入して上流の装置を
損傷するのを防止するようにできる。

本発明に使用できる液体ライン装置２９において、液体
ライン４０は各ハウジング３１の液体人口３５に接続さ
れる。

この液体ライン４０は共通の液体ラインマニホールド４
８から給送できる。

液体ラインマニホールド４８と液体人口３５との間にて
各液体ライン４０に液体ラインバルブ４９を配置できる
。

液体供給ライン５０は液体を液体ラインマニホールド４
８・＼給送する。

液体供給ライン５０内には適当な液体制御バルブが配置
され、このバルブは液体の流量を制御された状態にて維
持するために炉制御装置からの信号に応答するようにな
される。

バッチコイル焼なまし炉に使用される本発明の好ましい
実施例においては、液体供給ラインのバルブはソレノイ
ドバルブ５１とされることができる。

本発明に使用されることのできる霧液体ライン装置２８
においては、霧液体ライン４１は各ハウジング３１内の
霧発生装置３６に接続される。

霧液体ライン４１は共通の霧液体マニホールド５３から
供給される。

各霧液体ライン４１には霧液体マニホールド５３と霧発
生装置３６との間に霧液体ラインバルブ５５および霧液
体ラインソレノイドバルブ５４が配置できる。

霧液体ソレノイドバルブ５４あるいは他の適当なバルブ
は炉制御装置からの信号に応答する。

霧液体供給ライン５２は霧液体を霧液体マニホールド５
３・＼給送する。

霧液体供給ライン５２内にはモーター付勢されたバルブ
のような霧液体制御バルブ５６が配置でき、このバルブ
５６は霧液体流量を制御状態に維持するために炉制御装
置からの信号に応答する。

圧力ゲージ５７が霧液体供給ライン５２内に配置できる
。

熱交換チューブ３２のドレン端部５８は給送端部５９の
入口と反対側となる。

給送端部内に給送される流体は熱交換チューブ３２要通
して流れ、トレン端部５８からドレンされる。

ドレン端部５８は適当なドレンライン装置に接続できる
。

適当なドレンライン装置は倒れの適当な配管構成にでき
、例えばドレンライン装置３′０となし得るのであり、
熱交換チューブ内の冷却を悪化させずに効果的なドレン
を行えるようになす。

好ましい実施例は各ドレン端部５８に接続されたドレン
ライン６０を有する。

ドレンライン６０はすべてデルンラインマニホールド６
１に接続され、このマニホールド６１は主ドレンライン
６２へ通じている。

ガスライン装置２７、液体ライン装置２９、霧流体ライ
ン装置２８、およびドレンライン装置３０は本発明とと
もに使用されるように好ましい配管構造とされる。

これらの配管構造の他の実施例は容易に予想される。

また図示した特定の配管構造は本発明の範囲を限定する
ことを意図するものではない。

注目されたように、各ハウジング３１はハウジングドレ
ンライン３７に接続できる。

各ハウジングドレンライン３７内にはハウジングドレン
バルブ６５およびハウジングドレンソレノイドバルブ６
６が配置できる。

ハウジングドレンラインソレノイドバルブ６６あるいは
他の適当なバルブは炉制御装置からの信号に応答する。

ハウジングドレンライン３７は作動において流体が必要
とされない時にハウジング内あるいはその付近に残らな
いことを保証する。

霧発生装置３６はハウジング内に配置され、熱交換チュ
ーブ３２の給送端部５９内に軸線方向へ噴霧するよう配
向される。

霧発生装置３６はハウジング３１内をシール状態を有し
て通っている。

ハウジング３１と霧発生装置３６との間には環状空間６
８がある。

霧発生装置３６のマウス６９は熱交換チューブ３２とガ
ス人口３４との間になければならない。

ハウジング３１内に流入する空気は霧発生装置３６のマ
ウス６９を通して流れ、霧発生装置３６のマウス６９か
らの霧を含んでこれを熱交換チューブ３２を通して送る
ようになっている。

作動 本発明はバッチコイル焼なまし炉１０のベース内の熱交
換チューブのような複数の熱交換チューブ３２内に冷却
媒体を噴射するために応用できる。

この作動は第１図に示したようなバッチコイル焼なまし
炉１０を参照してここに説明される。

第１図は第２図に示したベースの断面を示すが、このよ
うな炉に限定されるものではない。

バッチコイル焼なまし炉の基本的な構造および作動は前
述した。

ここでの説明はバッチコイル焼なまし炉１０における冷
却段階に関する。

バッチコイル焼なまし炉の冷却の間、冷却媒体が炉１０
のベース１５内の熱交換チューブ３２内へ導入される。

ベース１５は熱交換チューブの２つのバンクすなわち内
側バンク２０および外側バンク２１を有している。

これらのチューブは工業界では標準化されている。

臼型的なチューブは知られている長さおよび１９．０５
ｍｍ（３／４ ｉｎ ）の内径を有する。

この装置は前述したように、第３図および第４図に示し
たように熱交換チューブ３２の自由端５９に対してシー
ル状態にて連結される。

加熱段階の間熱交換チューブ３２は内部に一般に不活性
ガスを有する。

チューブは約７３２．２℃（１３５０°Ｆ）の温度にま
で達するが、この温度は本発明を制限するものと見なし
てはならない。

冷却段階において、空気のようなガスが流量および圧力
を制御されて各チューブ内に噴射される。

この空気の次は水霧のような霧が各熱交換チューブ３２
内・＼噴射される。

噴射されろ水霧の流量は制御される。

各チューブ内へ流されろ水霧はハウジング３１内へ給送
されたキャリヤ空気によって運ばれる。

この水霧段階の次に水のような流れを制御された液体が
各チューブ内に噴射される。

この水はハウジングを満し、空気ライン内に逆流する。

空気ラインはチェックバルブを有し、空気ライン内へ水
が漏れるのを防止するために、水の流れによりチェック
バルブが閉じられる。

空気、水霧および水が流量を制御されることは熱交換チ
ューブ３２およびこれによる内側カバー１２内の大気が
冷却される速度を定めるのに重要である。

好ましくは空気は次第に流量を増大するように噴射され
る。

次にチューブ内に水霧が流量を増大しつつ噴射される。

水霧および空気の流量は、水霧がキャリヤ空気の流れか
ら脱落するのを防止して蒸気または水ポケットを形成す
るように制御される。

冷媒の加えられる速度は熱交換チューブ３２内の軸線に
沿う方向、円周方向および半径方向の温度勾配を制御す
る。

もし温度勾配が大きすぎると、チューブに生じる過大の
応力が破損を生せしめる。

またチューブに生ずる応力は急激な動きを生ぜしめ、こ
れもチューブ３２の損傷を引起すことになる。

本発明の作動に関しての好ましい状態は内側カバー１２
内のコイル１１の急速冷却および熱交換チューブ特にイ
ントラ−クール熱交換チューブ３２の寿命を延長させる
ことを目的として定められた。

チューブは加熱段階の終りにおいて７３２．２℃（１３
５０°Ｆ）程度の温度になっている。

空気は２分間にわたり１時間当り０〜約７０．７９〜３
（０〜２５００ ｆｔ” ）”−と各チューブ内に噴射
される。

これに引続き約７０．７９ｍ３（２５００ｆｔ３）の空
気流量を維持しつつ、４分間にわたって１時間光り０〜
約０．０９５ｍ３（２５ガロン）へと水霧が各チューブ
内に噴射される。

空気流量および水霧流量の増大は直線的に行われる。

全体として６分間の後、キャリヤ空気および水霧の流れ
は停止され、水の流れが熱交換チューブ３２内へ導ひか
れる。

この水の流量は熱交換チューブ３２のドレンにおけるサ
ーモカプルによって測定された温度によって決められる
。

水はチューブが水霧によって最大温度約１２１．１°Ｃ
（２５０°Ｆ）まで冷却されるまで噴射されてはならな
い。

キャリヤ空気の圧力は０．８４４ ｋｑ／Ｃ１１１（１
２ｐｓｉｇ） であることが適している。

この圧力において水霧部の対象的なサスペンションが得
られる。

第３図を参照すれば、以下の作動シーケンスは作動のた
めの好ましい状態を得るのに使用できる。

先ず内部に不活性ガスを充填されて約７３２．２°Ｃ（
１３５０°Ｆ）にある熱交換チューブ３２内へは例も流
されていない。

ガス制御バルブ４６が制御されて開口され、空気が流量
を０から２分後の１時間当り７０．７９ｒｔ？（２５０
０ｆｔ”）まで増大するように制御されて流される。

霧流体ラインソレノイドバルブ５４が開口され、また霧
流体制御バルブ５６が制御されて開口され、１時間肖り
７０．７９ｍ”（２５００ｆｔ”）の空気流量を維持し
つつ水霧が０から４分後の１時間当り０．０９５ｍ（２
５ガロン）まで流量を増大するように制御されて流れる
ようになされる。

圧力ゲージ５７は水霧圧力をモニターし、霧を発生させ
るために特定装置３６に対する所望の霧の流れを得られ
るような適当な圧力の使用されていることを保証する。

全体として６分間の後、ガス制御バルブ４６、流体ライ
ンソレノイドバルブ５４、および霧流体制御バルブ５６
が閉じられ、さらに空気および水の流れの与えられるの
を阻止する。

同時に液体供給ラインソレノイドバルブ５１が開かれる
。

この水量は与えられた装置がドレンライン５８における
温度に応答して望まれるように変化されるか、あるいは
一定の値となし得る。

水量はコイル１１の所望の冷却が当業者により測定でき
るまで続けられる。

空気流、キャリヤ空気による水霧および水流のイントラ
−クールチューブにおける試験では、０から１時間当り
少くとも７０．７９ ｍ’（２５００ｆｔ”）まで増大
する空気流量を使用してチューブ応力を最小として効果
的な冷却が行えることが示された。

適当な例えば安定したキャリヤ空気流量を維持しつつ次
にＯから少くとも０．０６８４ｍ’／ｈ（１８ガ爾ン／
ｈ）まで流量を増大させて水霧が各チューブに噴射され
た。

約０．０９５ｍ”／ｈ（２５ガロン／ｈ）の水霧流量が
好ましい。

キャリヤ空気圧力は少くともゲージ圧で０．７０３ｋｇ
／ｃｒｉｌ（１０ｐｓｉｇ） とされねばならない。

０．４９２ｋｇ／ｃｙｒｔ（７ｐｓｉｇ）以下であって
はならず、この場合には蒸気圧力が過大なバックプレッ
シャーを生じて水霧およびキャリヤ空気の流れを阻害す
る。

水霧が噴射された抜水が噴射される。

水噴射流量は熱交換チューブ３２のドレン端部５８にお
いて測定された水の温度によって定まる。

キャリヤ空気圧はゲージ圧で０．２１１〜０．８４４ｋ
ｇ／ｃｒｙ（３〜１２ ｐｓｉｇ）の範囲にて試験され
た。

霧が加えられる場合、蒸気形成はバックプレッシャーを
生じて、キャリヤ空気圧力が０．４９２ｋｇ／Ｃ１１１
（７ｐｓｉｇ）以下においてキャリヤ空気の流れを阻害
する。

キャリヤ空気圧をゲージ圧で０．４９２ｋｇ／ｃＴＬ（
７ｐｓｉｇ）より高く上昇させ、霧噴射の間に空気の流
れを可能とする。

キャリヤ空気の流れにパルス脈動が見られた。

これはチューブ出口における温度のある程度の変動を生
せしめる。

０．７０３ｋｇ／ｃｙｙｔ（１０ｐｓｉｇ）のキャリヤ
空気ゲージ圧力がこのパルス脈動を解消するのに必要と
され、０．８４４ｋｇ／ｉ（１２ｐｓｉｇ）が安全に作
動するキャリヤ空気圧として使用できる。

従来技術により冷媒として水のみを使用する場合、水バ
ルブを開いた後すぐに比較的多量の蒸気がチューブから
出る。

これに引続いて出口からは水のスラグ流が出る。

換言すれば噴射された水の間歇的な「集団」は蒸気ポケ
ットにより分断されるのである。

水スラグの前の間歇的な蒸気のポケットは非常な高速度
にてチューブから出る。

チューブのかなりの動きは２〜３秒間見られる。

入口において記録された最高ゲージ圧力は６．３３ｋｇ
／ｃｒ？ｔ（９０ｐｓｉｇ）にも達した。

チューブ内に水が流入して７秒経つと、チューブ内は水
で完全に満される。

水に上る冷却の間の極めて短的間のうちに半径方向、円
周方向および軸線方向の温度勾配が生じる。

大きな温度勾配は０．１〜０．５秒内に生じる。この温
度勾配は最初のチューブ温度と最初の水温との間の差に
近い。

チューブ壁内に生じる大きなこれらの温度勾配は厳しい
応力を生じ、これは冷却するチューブを最悪の場合破損
したり早期に損傷させることになる。

チューブ、上流における水、そして噴射された水の下流
における空気および蒸気の高温部と低温部との間に第５
図に示すようにバンドすなわち遷移域７０がある。

この遷移域は水冷却によっては非常に短いので、チュー
ブ壁に生じる温度勾配はこの遷移域がチューブの長さ方
向に沿って通過する時に非常に大きくなる。

これらの理由により、水のみで冷却されたイントラ−ク
ールチューブにおいては軸線方向、半径方向および円周
方向に応力を生じる。

遷移域７０前後では５３８°Ｃ（１０００°Ｆ）程の差
がある。

本発明による霧冷却によれば、空気が先ず熱交換チュー
ブ内に噴射される。

前述したような最適条件において、空気は２分間にわた
りＯから少くとも７０．７９ ｍ／ｈ （２５００ｆｔ
３／ｈ）となるように噴射される。

然る時霧の噴射が開始されるのであり、霧の流量は４分
間にわたりＯから０−０９５ｒｒｌ／分（２５ガロン／
分）となるように直線的に増大される。

霧の流量が増大される際、高温蒸気および空気が先ずチ
ューブから流出する。

この相の後蒸気、水霧および空気の混合体がチューブか
ら出る。

チューブの出口から流出する霧の量は最大霧供給流量と
なるまで増大する。

この流量となった後に、チューブ全体は約９３．３°Ｃ
（２００°ｌＦ）以下に冷却される。

この時点において、霧から水冷却に切換えられる。

この遷移時において、チューブから水スラグや蒸気ポケ
ットの流出は全く見られず、またチューブの動きやバン
キングは見られない。

霧冷却によって生じる半径方向、軸線方向および円周方
向の温度勾配は水冷却はど大きくなく、長い時間にわた
って生じる。

第６図に示した遷移域７１は水噴射方法における遷移域
７０に相当するものであり、上流側の霧およびキャリヤ
空気と、下流側の空気および霧から生じた蒸気との間に
位置する。

この遷移域７１の在存することおよびこの霧冷却方法に
おける遷移域７１が従来技術によるバンド７０よりもゆ
っくりチューブに沿って移動することの事実が経験的に
確認された。

このゆっくりと動くという事実はチューブ壁における温
度勾配が小さく、特に霧噴射方法の使用の場合の軸線方
向の温度勾配が小さいことを意味する。

霧噴射で生じるバンド７１が水噴射で生じるバンド７０
よりかなり長いことが経験的に確認されているわけでな
いが、これは認められ得る推測である。

このことはバンドの長さ方向を横断してほぼ５３８°Ｇ
（１０００°Ｆ）もの温度差があるという事実を考慮し
た場合、特に重要である。

長いバンドによって拡長されたこの温度の変化により、
全方向におけるチューブの温度勾配は充分減小され、そ
れ故にチューブの応力は小さくなる。

水霧およびキャリヤ空気の制御した使用はチューブ内を
動く霧滴の対称的なサスペンションを生じる。

霧の移動および分配は霧ノズルのみによるのでなくキャ
リヤ空気にも左右される。

キャリヤ空気流量および霧流量は独立して制御できる。

霧の体積流量の変化はキャリヤガスに同様に変化を生じ
、霧の液滴がチューブ上に付着する量を最小にして霧の
所望の分配が確保されるようになす。

キャリヤ空気は霧がチューブ上に付着するのを防止し、
これにより局部的な蒸気のポケットの発生およびウォー
ターハンマーの発生を防止する。

霧を使用することをしない水冷却における他の欠点は大
気圧降下が（以下に説明するように）内側カバー１２内
にてベース１５と内側カバー１２との間のシール付近に
生じることである。

水冷却が急激な大気圧力の低下をシール付近にて生じる
ことから、内側カバー１２の外側の大気圧の空気はしば
しば内側カバー１２内に漏れ出てコイル１１を損傷する
。

本発明による霧冷却の使用による最初の温度低下は遅い
ので、内側カバー１２内の圧力降下はゆっくり生じるこ
とが判るであろう。

それ故に内側カバー１２の外部から内部・＼の空気の漏
れは減小する。

特に説明した作動方法によれば霧およびキャリヤ空気の
流量範囲を大きくできる。

熱交換チューブ壁の温度勾配は霧冷却の使用によって最
小限となる。

水霧を有するキャリヤ空気の使用は霧の水滴がチューブ
上に付着するのを最小限となして霧のサスペンション状
態を維持する。

大気圧の降下の可能性は減小される。

ここに開示し、説明しそして図示した本発明の好ましい
形態の変更、変形および改良が前述の説明を読んだ当業
者にとってなし得る。

従って本発明の範囲は先に述べた本発明の特定の実施例
に限定されると見なされるのではなく、本発明が技術分
野に寄与した進歩と一致するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はバッチコイル焼なまし炉の概略図、第２図は第
１図の線２−２に沿う炉のベースの断面図、第３図は制
御装置および詳細構成部分がバッチコイル焼なまし炉の
ベースの熱交換チューブの１つに接続された状態で本発
明の装置を示す概略構成図、第４図は本発明による実施
例の横断面図、第５図は従来技術による水冷却のチュー
ブにおける状態を示す部分的断面図、第６図は本発明に
よる霧冷却のチューブにおける状態を示す部分的断面図
。 １０・・・・・・バッジコイル焼なまし炉、１２・・・
・・・内側カバー、１５・・・・・・ベース、２０，２
１・・・・・・バンク、３１・・・・・・ハウジング、
３２・・・・・・熱交換チューブ、３４・・・・・・ガ
ス入口、３５・・・・・・水入口、３６・・・・・・霧
発生装置、３９・・・・・・ガスライン、４０・・・・
・・液体ライン、４１・・・・・・霧流体ライン、４３
・・・・・・ガスマニホールド、４４・・・・・・ガス
供給ライン、４５・・・・・・ガスラインバルブ、４６
・・・・・・ガス制御バルブ、４７・・・・・・チェッ
クバルブ、４Ｂ・・・・・・液体マニホールド、４９・
・・・・・液体ラインバルブ、５０・・・・・・液体供
給ライン、５１・・・・・・液体供給ラインソレノイド
バルブ、５２・・・・・・霧流体供給ライン、５３・・
・・・・霧流体マニホールド、５４・・・・・・霧流体
ラインソレノイドバルブ、５５・・・・・・霧流体ライ
ンバルブ、５８・・・・・・ドレン端部、５９・・・・
・・給送端部、６０・・・・・・ドレンライン、６１・
・・・・・ドレンラインマニホールド、６２・・・・・
・主ドレンライン、７０．７１・・・・・・遷移域すな
わちバンド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換チューブ内に冷却媒体を噴射する方法であっ
   て、 熱交換チューブ内に流量を制御されたガスを噴射し、 熱交換チューブ内へ流量の制御されたガスの噴射を維持
   し、熱交換チューブの各々に霧流体を流量制御してスプ
   レーし。 次に熱交換チューブの各々に流量を制御された液体を噴
   射する、 段階を含むことを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法であって、ガスが
   空気であり、 霧流体が水霧であり、 液体が水である。 ことを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の方法であって、空気が
   流量を増大しつつ熱交換チューブ内に噴射されることを
   特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項記載の方法であ
   って、水霧が安定したキャリヤ空気流量を維持しつつ次
   第に流量を増大させて熱交換チューブ内にスプレーされ
   ることを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の方法であって、空気の
   流れおよび水霧の流れを同時に停止し、熱交換チューブ
   ・＼水を流量制御して噴射する、段階をさらに含むこと
   を特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の方法であって、熱交換
   チューブを流出する水の温度を測定し、水の測定温度に
   もとずいて水の流量を制御する１段階をさらに含むこと
   を特徴とする冷却媒体の噴射方法。 ７ 特許請求の範囲第１項〜第６項の何れかに記載の方
   法であって、熱交換チューブがベース上の内側カバーを
   有するバッチコイル焼なまし炉のベースに備えられるチ
   ューブであって、該チューブがその外部および内側カバ
   ーの間を冷却するものであることを特徴とする冷却媒体
   の噴射方法。 ８ 特許請求の範囲第２項に従属する特許請求の範囲第
   ７項記載の方法であって、水がチェックバルブを通して
   空気ライン内・＼戻るのを防止するために、水の供給に
   応答して空気ライン内のチェックバルブを作動させて空
   気の供給を遮断する段階を含むことを特徴とする冷却媒
   体の噴射方法。 ９ 特許請求の範囲第４項記載の方法であって、キャリ
   ヤ空気圧がゲージ圧で０．４９２ｋｇ／ｃｍ（７ｐｓｉ
   ｇ）以上であることを特徴とする特許体の・噴射方法。 １０特許請求の範囲第９項記載の方法であって、キャリ
   ヤ空気圧がゲージ圧で０．８４４ ｋｇ／ｃｒｔｔ（１
   ２ｐｓｉｇ） であることを特徴とする冷却媒体の噴
   射方法。 １１ 特許請求の範囲第９項記載の方法であって、空気
   が約７０．７９ ｍ（２５００ｆｔ” ）／ｈまで流量
   を次第に増大させつつ各熱交換チューブ内に噴射され、 適当なキャリヤ空気の流量を維持しつつ 約０．０６８４ｍ”（１８ガロン）／ｈまで流量を次第
   に増大させて各熱交換チューブ内に水霧が噴射される、 ことを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 １２特許請求の範囲第１１項に記載の方法であって、 先ず空気が２分間にわたり０から７０．７９ｒｒｌ（２
   ５００ｆｔ”）／ｈの流量まで増大されつつ各熱交換チ
   ューブ・＼噴射され、 次にキャリヤ空気の流量を７０．７９ｒｎ’（２５００
   ｆｔ３）／ｈに維持しつつ、４分間にわたって水霧がＯ
   から約０．０９５ｍ３（２５ガロン）／ｈの流量まで増
   大されつつ各熱交換チューブ内に噴射される、 ことを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 １３特許請求の範囲第１１項または第１２項に記載の方
   法であって、熱交換チューブの温度が１２１°Ｃ（２５
   ０Ｆ０）より低い時に各熱交換チューブ内・＼水が噴射
   されることを特徴とする冷却媒体の噴射方法。 １４熱交換チユーブにシール状態にて連結されたハウジ
   ングと、 ハウジングに対するガス入口と。 ハウジングに対する液体入口と、 ハウジング内に配置され、熱交換チューブ内に霧の流れ
   を噴射するように配向された霧発生装置と、 を含んで構成されたことを特徴とする熱交換チューブの
   冷却装置。 １５特許請求の範囲第１４項記載の装置であって、ガス
   入口に連結されたガスライン装置と、ガスライン装置に
   配置されたガス制御バルブと、液体入口に連結された液
   体ライン装置と、液体ライン装置に配置された液体制御
   バルブと、霧発生装置に連結された霧流体ライン装置と
   、霧流体ライン装置に配置された霧流体制御バルブと、 をさらに含んでなることを特徴とする熱交換チューブの
   冷却装置。 １６特許請求の範囲第１５項記載の装置であって、ガス
   制御バルブを制御する制御装置と、 液体制御バルブを制御する制御装置と、 霧流体制御バルブを制御する制御装置と、をさらに含ん
   で構成されたことを特徴とする熱交換チューブの冷却装
   置。 １７特許請求の範囲第１６項記載の装置であってマルチ
   ベースのバッチコイル焼なまし炉におけるベースに使用
   される型式の熱交換チューブと組合わされる装置であり
   、 ガスが空気で、液体が水で、霧が水の霧であり、各熱交
   換チューブがそれぞれ空気入口、水入口、空気ライン、
   水ライン、水霧ラインを有しているハウジングを個々に
   有しており、 各ハウジングが霧発生装置を有し、霧発生装置が熱交換
   チューブ入口と空気入口との間にてハウジング内に配置
   されている。 ことを特徴とする熱交換チューブの冷却装置。 １８特許請求の範囲第１４項へ一箱１７項の倒れかに記
   載の装置であって、霧発生装置が流体ノズルであること
   を特徴とする熱交換チューブの冷却装置。 １９特許請求の範囲第１４項〜第１７項の倒れかに記載
   の装置であって、霧発生装置が空気ノズルであることを
   特徴とする熱交換チューブの冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１４項〜第１９項の何れかに記載
   の装置であって、 ハウジングに連結されたハウジングドレンライン、 をさらに含んで構成されたことを特徴とする熱交換チュ
   ーブの冷却装置。