JPS61266519A - 高温物体の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は高温物体の冷却装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

本発明者らは先に、厚板スラブ、熱延板、連鋳スラブ等
の冷却法として「熱水による高温物体の冷却方法」（特
公昭５７−２７９２６）を提案している。この冷却方法
は１００℃を超える高温高圧水をノズルから噴射し、そ
の際自己圧力により自己蒸発した水蒸気と微細液滴から
なる高速二相流を高温物体表面に注浴し冷却を行なう方
法で、従来の水を空気で噴出させて冷却を行なうミスト
冷却法に比べ噴射のための高圧空気を必要としないこと
、少ない所要水量で大きな冷却能が得られること等の特
徴がある。

この冷却方法を次にさらに詳しく説明する。

第４図において熱水ドラム１には１００℃以上の熱水が
封入されている。この熱水をノズル２へ導き、ノズル２
より噴射すると、急厳な減圧によって熱水の一部が自己
蒸発し、体積が膨張すると共に、熱水自身を微細に砕き
、加速し、高速の蒸気液滴二相流となる。この高速二相
流を被冷却体４に注浴し冷却を行なう。

以上の熱水冷却法においては熱水ドラム１内の熱水は、
蒸気と平衡状態にあり、熱水が噴射されドラム内圧力が
低下しようとすると、熱水の一部がドラム内で蒸発して
一定圧力を維持するので噴出流■が安定している事、ま
た、熱水の圧力と温度は、第５図記載の関係があり、熱
水の圧力と温度が一義的に決まる事という特徴を有して
いる。

以上説明した熱水冷却を行なう場合、実操業上次に示す
ような問題点がある。現状設備のノズル２を変えずに流
量を増減させ冷却能力を制御する必要が生じた際、現状
の熱水冷却法では流量の制御が著しく困難である。すな
わち、例えば熱水の流量を増加させたい場合には熱水温
度を上昇させる必要がある（第５図）。

すなわち、熱水ドラム１内の熱水を加熱し温度上昇させ
、圧力をあげる必要があった。このことから、温度上昇
に不必要な時間がかかり流量制御の時間応答が悪いばか
りでなく、加熱に不必要なエネルギーを消費するという
問題がある。

又逆に流量を減少させる場合、熱水ドラム内熱水温度を
下げる有効な方法がなく、この場合も問題であった。以
上説明したように現状の熱水冷却法は、流量の制御性が
著しく悪く、ノズルを変更せずに冷却能力を制御するこ
とは難しいという問題がある。

本発明は、上記の様な熱水冷却法の問題点を検討した結
果考案されたもので熱水をノズルへ供給する際に熱水ド
ラム内の圧力を、熱水温度とは独立に制御し流量制御を
容易に行なえるようにすることにより工業的な応用が可
能な高温物体の冷却装置を提供することを目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明の高温物体の冷却装置は、熱水ドラムに熱水を飽
和圧力以上に加圧する加圧装置を接続すると共に、この
加圧圧力の調整装置を設゛ゆたことを特徴とするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。第１図
において１００℃以上の熱水を封入した熱水ドラム１に
加圧装置１１としての高圧空気のはンペを接続し、熱水
ドラム１内を飽和圧力以上に加圧する。この加圧するガ
スは空気に限らず、ドラム内を腐食しないような他のガ
スでもよい。

以上のようにして飽和圧力以上に加圧された熱水を、噴
射ノズル２から被冷却物４へ注浴する。

この場合熱水の加圧圧力は圧力調整装置１５により調整
される。この圧力調整装置１５は、圧力調節計１４と、
この調節計からの信号によって制御される封入制御弁１
２と排気制御弁１３とで構成されている。

〔発明の効果〕

以上の構成による装置によって改善された効果を次に説
明する。同装置のノズル２より噴射される熱水の流量は
、熱水の噴射圧力を変化させることにより、ノズル２を
変えることなく、また熱水温度を変えることなく制御が
可能となった。この具体的実施例の効果を、第２図を用
いて説明する。同図は２■および３Ｉ＋ＩＩ＋の単孔ノ
ズルから熱水を噴射した場合の熱水温度と流量の関係を
示したものである。従来法では熱水の圧力は温度から一
義的に決まり、流量は同図中の実線上でしか制御できな
かった。しかるに本装置では圧力を熱水の温度と独立に
操作することＫより、同図中の斜線領域まで流量制御が
可能となり、流量制御範囲が大巾に広がった。

このように同一の熱水温度に対し流量制御範囲が広がっ
たことは次の２点で大きなメリットとなる。その第１は
、熱水製造に際し、使用エネルギーが従来法に比べて大
巾に低減可能となる。例えば第１表に示すように 従来法において１３５℃の熱水９１７ｍ１ｎが噴射可能
なノズルから流量を２倍の１８４／ｍ１ｎ噴射させる場
合を考えると、従来法では１７０℃まで熱水をさらに加
熱し、噴射圧力を増やす必要があったため、タンク内熱
水の加熱に多くの熱が必要であったが、本装置では加圧
用ｊスで単に圧力を増せばよく、熱エネルギーにして、
約２３％が削減された。尚、流量を増加させた後の噴射
状態（噴射角、水量分布）および冷却能力は従来法と本
装置とで全く同じであったことを付記しておく。この時
使用するガス量も加圧手段としてしか使用しないのでコ
スト上はとんど問題とならない。

その第２は、流量制御の時間応答がかなり短く改善され
たことである。従来法では熱水ドラム内の熱水温度上昇
に時間がかかるため、流量操作変更後、実際流量が変化
するのに１ｍの熱水ドラムで１０〜２０　ｍｉｎかかる
のに対し、本装置では変更操作後ただちに流量が変更さ
れ、応答時間は大巾に短縮された。

〔他の実施例〕

次に他の実施例を第３図に示す。まず水槽３１の水は供
給ボンｆ３２にて熱交換器３３で所要の温度まで加熱さ
れた後、熱水ドラム１へ送うれる。熱水ドラム１内には
補助加熱装置３５が設けられ温度をコントロールし、ド
ラム内熱水の加圧を行な５ための加圧装置２１としての
コンプレッサかもの配管が接続されている。そして加圧
圧力は、前記実施例と同様に、圧力調整装置１５によっ
て制御されるようになっている。

こうして製造した熱水をノズル２より高温物体４に注浴
し冷却を行なう。尚、冷却後、蒸発しきれなかった液体
は高温のまま、排水トレイＨにて回収し水槽３１へ送り
再循環使用する。循環使用することで熱交換器３３およ
び補助加熱装置３５で加える熱が最小限で済むようくふ
うされている。この実施例も前記実施例と同様に同一の
熱水温度に対して圧力が独立に制御でき、流量制御の幅
が広く冷却制御性が非常によいことが確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は本発
明装置による流量制御範囲を従来法と対比して示す説明
図、第３図は本発明の他の実施例を示す説明図、第４図
は従来の冷却装置の説明図、第５図は飽和状態にある熱
水の温度と圧力との関係を示す説明図である。 Ｉ・・・熱水ドラム、２・・・ノズル、４・・・高温物
体、１１．２１・・・加圧装置、１５・・・圧力調整装
置。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱水ドラムに１００℃以上に加熱された飽和状態にある
   熱水を貯え、この貯蔵熱水をノズルより噴射して高温物
   体を冷却するものにおいて、上記熱水ドラムに熱水を飽
   和圧力以上に加圧する加圧装置を接続すると共に、この
   加圧圧力の調整装置を設けたことを特徴とする高温物体
   の冷却装置。