(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024150340
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】冷却装置および線材コイルの冷却方法
(51)【国際特許分類】
C21D 9/52 20060101AFI20241016BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20241016BHJP
C21D 9/54 20060101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
C21D9/52 104
C21D1/00 123Z
C21D9/54
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063713
(22)【出願日】2023-04-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003713
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100076473
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100112900
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 路子
(74)【代理人】
【識別番号】100198247
【弁理士】
【氏名又は名称】並河 伊佐夫
(72)【発明者】
【氏名】中村 豪志
(72)【発明者】
【氏名】森 雅史
(72)【発明者】
【氏名】浅井 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】神▲辺▼ 省吾
(72)【発明者】
【氏名】牧野 佑哉
【テーマコード（参考）】
4K034
4K043
【Ｆターム（参考）】
4K034AA02
4K034AA05
4K034AA16
4K034AA19
4K034BA02
4K034DA06
4K034DB02
4K034DB03
4K034DB04
4K034DB05
4K034DB06
4K034FA01
4K034FA05
4K034FB03
4K034FB07
4K034FB08
4K034FB09
4K034GA08
4K034GA18
4K043AA02
4K043CA02
4K043CB01
4K043CB03
4K043CB04
4K043DA05
4K043EA01
4K043FA03
4K043FA07
4K043FA12
4K043FA13
4K043GA03
4K043GA06
(57)【要約】
【課題】従来の大気放冷や衝風冷却よりも短時間で線材コイルを冷却することが可能な新規な構造の冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置１６は、被処理物Ｓを収容する冷却室３４と、冷却室３４に配置された複数の噴霧ノズル４２を含んで構成され、冷却室３４内の被処理物Ｓに向けて冷却水を噴霧する水冷機構部４１と、送風ファン８５を含んで構成され、冷却室３４内の被処理物Ｓに対して外気を冷却風として送風する送風機構部８４と、を備えている。
【選択図】 図５
【解決手段】冷却装置１６は、被処理物Ｓを収容する冷却室３４と、冷却室３４に配置された複数の噴霧ノズル４２を含んで構成され、冷却室３４内の被処理物Ｓに向けて冷却水を噴霧する水冷機構部４１と、送風ファン８５を含んで構成され、冷却室３４内の被処理物Ｓに対して外気を冷却風として送風する送風機構部８４と、を備えている。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理物を収容する冷却室と、
該冷却室に配置された複数の噴霧ノズルを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に向けて冷却水を噴霧する水冷機構部と、
送風ファンを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に対して外気を冷却風として送風する送風機構部と、
を備えている、冷却装置。
該冷却室に配置された複数の噴霧ノズルを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に向けて冷却水を噴霧する水冷機構部と、
送風ファンを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に対して外気を冷却風として送風する送風機構部と、
を備えている、冷却装置。
【請求項2】
前記水冷機構部は、
前記被処理物の上方に設けられ、前記被処理物の上面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、
前記被処理物の側方に設けられ、前記被処理物の側面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、
を備えている、請求項１に記載の冷却装置。
前記被処理物の上方に設けられ、前記被処理物の上面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、
前記被処理物の側方に設けられ、前記被処理物の側面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、
を備えている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項3】
前記冷却室の上方に設けられた排気ダクトと、前記冷却室の上壁から上方に延びて前記排気ダクトに接続された排気管と、を更に備え、前記冷却室内のガスを前記排気管を介して前記排気ダクトへ排気するとともに、
前記排気管の上端は前記排気ダクトの底部よりも高く差し込まれて、前記排気管と前記排気ダクトとの繋ぎ部に水止め用の段差部が設けられ、
前記排気ダクトの底部にはドレン抜き配管が接続されている、請求項１に記載の冷却装置。
前記排気管の上端は前記排気ダクトの底部よりも高く差し込まれて、前記排気管と前記排気ダクトとの繋ぎ部に水止め用の段差部が設けられ、
前記排気ダクトの底部にはドレン抜き配管が接続されている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項4】
前記冷却室の上壁には側壁に近づくほど高さが低くなる傾斜部が形成されている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項5】
前記噴霧ノズルに水を供給する水供給管に接続されて、該水供給管および前記噴霧ノズルに向けて高圧エアを送出する高圧エア供給管と、
前記噴霧ノズルに対し水を供給する水供給流路と、前記噴霧ノズルに対し高圧エアを供給する高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段と、
を更に備えている、請求項１に記載の冷却装置。
前記噴霧ノズルに対し水を供給する水供給流路と、前記噴霧ノズルに対し高圧エアを供給する高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段と、
を更に備えている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項6】
前記送風機構部は、
前記冷却室の側壁に設けられた第1の冷却風吹出口と、
前記冷却室の側壁の、前記第1の冷却風吹出口とは異なる高さに設けられた第２の冷却風吹出口と、
前記送風ファンから送り出された冷却風をこれら第1の冷却風吹出口および第２の冷却風吹出口に案内する案内ダクトと、
該案内ダクトの、前記第1の冷却風吹出口と第２の冷却風吹出口と繋ぐ流路上に設けられた風量調整用ダンパと、
を更に備えている、請求項１に記載の冷却装置。
前記冷却室の側壁に設けられた第1の冷却風吹出口と、
前記冷却室の側壁の、前記第1の冷却風吹出口とは異なる高さに設けられた第２の冷却風吹出口と、
前記送風ファンから送り出された冷却風をこれら第1の冷却風吹出口および第２の冷却風吹出口に案内する案内ダクトと、
該案内ダクトの、前記第1の冷却風吹出口と第２の冷却風吹出口と繋ぐ流路上に設けられた風量調整用ダンパと、
を更に備えている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項7】
請求項１に記載の冷却装置を用いて、前記被処理物としての線材コイルを冷却する方法であって、
加熱された前記線材コイルを前記冷却室に収容するステップと、
前記冷却室に収容された前記線材コイルに向けて冷却水を噴霧する水冷ステップと、
前記水冷ステップの後、前記線材コイルに対して外気を冷却風として衝風して更に冷却する空冷ステップと、
を実行する、線材コイルの冷却方法。
加熱された前記線材コイルを前記冷却室に収容するステップと、
前記冷却室に収容された前記線材コイルに向けて冷却水を噴霧する水冷ステップと、
前記水冷ステップの後、前記線材コイルに対して外気を冷却風として衝風して更に冷却する空冷ステップと、
を実行する、線材コイルの冷却方法。
【請求項8】
上下２段に縦積みした縦積みコイル体の状態で加熱された前記線材コイルに対して、前記縦積みコイル体の状態のままで前記水冷ステップおよび空冷ステップを実行する、請求項７に記載の線材コイルの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は冷却装置およびこれを用いた線材コイルの冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
線材をコイル状に巻回した線材コイルの熱処理において、加熱・均熱の工程に続く冷却の工程は大気放冷もしくは衝風冷却によって行われるのが一般的である。ここで線材コイルの熱処理における生産性を高めるためには、短時間で冷却することが望ましい。
【0003】
下記特許文献１では、線材コイルを急速冷却する方法として、線材コイルの上端に塞ぎ板を当てた状態で、線材コイルの内部に空気を送り込む方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の急冷方法は１つのコイルごとに大型の送風ファンが必要となるため、複数の線材コイルを一度に冷却しようとするとランニングコストが高くなってしまう。またこれに加えて、２段に縦積みされた状態の線材コイルに適用することが難しいなどの問題がある。
しかしながら、特許文献１に記載の急冷方法は１つのコイルごとに大型の送風ファンが必要となるため、複数の線材コイルを一度に冷却しようとするとランニングコストが高くなってしまう。またこれに加えて、２段に縦積みされた状態の線材コイルに適用することが難しいなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平７－３００６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は以上のような事情を背景とし、従来の大気放冷や衝風冷却よりも短時間で線材コイルを冷却することが可能な新規な構造の冷却装置およびこれを用いた線材コイルの冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
而してこの発明の第１の局面の冷却装置は次のように規定される。即ち、
被処理物を収容する冷却室と、
該冷却室に配置された複数の噴霧ノズルを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に向けて冷却水を噴霧する水冷機構部と、
送風ファンを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に対して外気を冷却風として送風する送風機構部と、
を備えている。
被処理物を収容する冷却室と、
該冷却室に配置された複数の噴霧ノズルを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に向けて冷却水を噴霧する水冷機構部と、
送風ファンを含んで構成され、前記冷却室内の前記被処理物に対して外気を冷却風として送風する送風機構部と、
を備えている。
【0007】
このように規定された第１の局面の冷却装置によれば、加熱・均熱処理された高温の被処理物としての線材コイルを、ミスト（微粒子）状の冷却水による水冷の効果よって大気放冷や衝風冷却よりも短時間で冷却することができる。更に線材コイルに対して外気を冷却風として衝風することで、水冷時に線材コイルに付着した水分を乾燥除去することができる。このため、コイル表面に錆が生じることによる酸洗不良や製品不良を回避することができる。
【0008】
ここで、前記水冷機構部は、前記被処理物の上方に設けられ、前記被処理物の上面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、
前記被処理物の側方に設けられ、前記被処理物の側面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、を備えることができる（第２の局面）。
前記被処理物の側方に設けられ、前記被処理物の側面に向けて冷却水を噴霧する複数の前記噴霧ノズルから成るノズル群と、を備えることができる（第２の局面）。
【0009】
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第１または第２の局面で規定の冷却装置において、前記冷却室の上方に設けられた排気ダクトと、前記冷却室の上壁から上方に延びて前記排気ダクトに接続された排気管と、を更に備え、前記冷却室内のガスを前記排気管を介して前記排気ダクトへ排気するとともに、
前記排気管の上端は前記排気ダクトの底部よりも高く差し込まれて、前記排気管と前記排気ダクトとの繋ぎ部に水止め用の段差部が設けられ、前記排気ダクトの底部にはドレン抜き配管が接続されている。
第１または第２の局面で規定の冷却装置において、前記冷却室の上方に設けられた排気ダクトと、前記冷却室の上壁から上方に延びて前記排気ダクトに接続された排気管と、を更に備え、前記冷却室内のガスを前記排気管を介して前記排気ダクトへ排気するとともに、
前記排気管の上端は前記排気ダクトの底部よりも高く差し込まれて、前記排気管と前記排気ダクトとの繋ぎ部に水止め用の段差部が設けられ、前記排気ダクトの底部にはドレン抜き配管が接続されている。
【0010】
このように規定された第３の局面の冷却装置によれば、水冷時に生じる水蒸気を排気管を介して冷却室の外に排気することができる。また排気ダクト内に溜まった水（ドレン）は、排気管に逆流することなくドレン抜き配管を通じて外部に排出されるため、排気ダクト内に溜まった水が水滴として線材コイル上に落下し付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0011】
またこの第１～第３の何れかの局面で規定の冷却装置において、前記冷却室の上壁には側壁に近づくほど高さが低くなる傾斜部を形成することができる（第４の局面）。
このようにすれば、冷却室の天井に付着した水滴が線材コイル上に落下し付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
このようにすれば、冷却室の天井に付着した水滴が線材コイル上に落下し付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0012】
この発明の第５の局面は次のように規定される。即ち、
第１～第４の何れかの局面で規定の冷却装置において、前記噴霧ノズルに水を供給する水供給管に接続されて、該水供給管および前記噴霧ノズルに向けて高圧エアを送出する高圧エア供給管と、
前記噴霧ノズルに対し水を供給する水供給流路と、前記噴霧ノズルに対し高圧エアを供給する高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段と、
を更に備えている。
第１～第４の何れかの局面で規定の冷却装置において、前記噴霧ノズルに水を供給する水供給管に接続されて、該水供給管および前記噴霧ノズルに向けて高圧エアを送出する高圧エア供給管と、
前記噴霧ノズルに対し水を供給する水供給流路と、前記噴霧ノズルに対し高圧エアを供給する高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段と、
を更に備えている。
【0013】
このように規定された第５の局面の冷却装置によれば、水供給管から噴霧ノズルに到る流路に高圧エアが導入され、内部に残存する水分を除去することができる。このため、高温下に配置されノズル詰まりが生じ易い噴霧ノズルにおけるノズル詰まりの防止を図ることができる。
【0014】
この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、
第１～第５の何れかの局面で規定の冷却装置において、前記送風機構部は、
前記冷却室の側壁に設けられた第1の冷却風吹出口と、
前記冷却室の側壁の、前記第1の冷却風吹出口とは異なる高さに設けられた第２の冷却風吹出口と、
前記送風ファンから送り出された冷却風をこれら第1の冷却風吹出口および第２の冷却風吹出口に案内する案内ダクトと、
該案内ダクトの、前記第1の冷却風吹出口と第２の冷却風吹出口と繋ぐ流路上に設けられた風量調整用ダンパと、
を更に備えている。
第１～第５の何れかの局面で規定の冷却装置において、前記送風機構部は、
前記冷却室の側壁に設けられた第1の冷却風吹出口と、
前記冷却室の側壁の、前記第1の冷却風吹出口とは異なる高さに設けられた第２の冷却風吹出口と、
前記送風ファンから送り出された冷却風をこれら第1の冷却風吹出口および第２の冷却風吹出口に案内する案内ダクトと、
該案内ダクトの、前記第1の冷却風吹出口と第２の冷却風吹出口と繋ぐ流路上に設けられた風量調整用ダンパと、
を更に備えている。
【0015】
このように規定された第６の局面の冷却装置によれば、線材コイルが上下２段に縦積みされた場合であっても、上側の線材コイルと下側の線材コイルに対し冷却風を均等にあてることができる。
【0016】
この発明の第７の局面の線材コイルの冷却方法は次のように規定される。即ち、
第１～第６の何れかの局面に記載の冷却装置を用いて、前記被処理物としての線材コイルを冷却する方法であって、
加熱された前記線材コイルを前記冷却室に収容するステップと、
前記冷却室に収容された前記線材コイルに向けて冷却水を噴霧する水冷ステップと、
前記水冷ステップの後、前記線材コイルに対して外気を冷却風として衝風して更に冷却する空冷ステップと、
を実行する。
第１～第６の何れかの局面に記載の冷却装置を用いて、前記被処理物としての線材コイルを冷却する方法であって、
加熱された前記線材コイルを前記冷却室に収容するステップと、
前記冷却室に収容された前記線材コイルに向けて冷却水を噴霧する水冷ステップと、
前記水冷ステップの後、前記線材コイルに対して外気を冷却風として衝風して更に冷却する空冷ステップと、
を実行する。
【0017】
このように規定された第７の局面の冷却方法によれば、第１の局面と同等の効果を奏する。
【0018】
ここで上下２段に縦積みした縦積みコイル体の状態で加熱された前記線材コイルに対して、前記縦積みコイル体の状態のままで前記水冷ステップおよび空冷ステップを実行することができる（第８の局面）。
このようにすれば、加熱の工程から冷却の工程に到る一連の熱処理を効率良く実行することができる。
このようにすれば、加熱の工程から冷却の工程に到る一連の熱処理を効率良く実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】線材コイルを２段積みした状態の縦積みコイル体を示した図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図2】本発明の一実施形態の冷却装置を含んで構成された熱処理設備の概略全体構成を示した図である。
【図6】（Ａ）は第１のノズル群におけるスプレーパターンを示した模式図である。（Ｂ）は第２のノズル群および第４のノズル群におけるノズル配置を示した図である。
【図7】噴霧ノズルに流体を供給するための構成を示す配管図である。
【図8】同実施形態の冷却装置における衝風冷却動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
次に本発明の実施形態を以下に詳しく説明する。
図１は線材コイルを２段積みした状態の縦積みコイル体を示した図である。図１において、Ｗは縦積みコイル体、Ｓは線材をコイル状に巻回した線材コイル、２は積載治具である。
図１は線材コイルを２段積みした状態の縦積みコイル体を示した図である。図１において、Ｗは縦積みコイル体、Ｓは線材をコイル状に巻回した線材コイル、２は積載治具である。
【0021】
積載治具２は、下側の線材コイルＳ１が載置される第１の載置板３と、上側の線材コイルＳ２が載置される第２の載置板５と、これら載置板３，５の間に位置する第１の支柱４と、第２の載置板５の上方に位置する第２の支柱６と、を含んで構成されている。このように構成された積載治具２を用いて線材コイルＳ１とＳ２が縦積みされて、縦積みコイル体Ｗは組み立てられている。
【0022】
図２は本発明の一実施形態の冷却装置を含んで構成された熱処理設備の概略全体構成を示した図である。同図において、１０は縦積みコイル体Ｗを熱処理するための熱処理設備で、搬送台車１１と、加熱炉１５，１５と、冷却装置１６と、装入・抽出テーブル１７と、を備えている。
【0023】
搬送台車１１は、複数の搬送用ローラ１２を備えるとともに、図中上下方向に直線状に延設された搬送軌道たるレール１３に沿って移動可能とされており、図中左右方向に沿って列状に並んだ５つの縦積みコイル体Ｗの受け取りおよび引き渡しを、加熱炉１５、冷却装置１６、装入・抽出テーブル１７との間で実行する。
【0024】
加熱炉１５は、図３で示すように、箱形をなす炉体２１の内部に加熱室２２が形成されている。加熱室２２は、５つの縦積みコイル体Ｗが収容できるように、５つの収容領域に仮想的に区画されており、各収容領域には搬送手段としての複数のローラ２３が配設されている。
炉体２１の長手方向の一端側（詳しくは搬送台車１１と対向する側）には出入口２４が形成されており、縦積みコイル体Ｗは、ローラ２３により出入口２４を通じて炉内（加熱室２２）に装入される。なお、出入口２４は、駆動装置２５と連結された扉２６によって開閉可能とされている。
炉体２１の長手方向の一端側（詳しくは搬送台車１１と対向する側）には出入口２４が形成されており、縦積みコイル体Ｗは、ローラ２３により出入口２４を通じて炉内（加熱室２２）に装入される。なお、出入口２４は、駆動装置２５と連結された扉２６によって開閉可能とされている。
【0025】
加熱室２２には、ラジアントチューブバーナ２８および天井ファン２９が搬送方向（長手方向）に沿って複数設けられるとともに、各種のガスを導入するためのガス導入管３０が接続されている。加熱炉１５では、所定の雰囲気下において縦積みコイル体Ｗに対し所定の温度（例えば８００℃）で加熱および均熱処理が行なわれる。
【0026】
図４は本発明の一実施形態の冷却装置の搬送方向に沿った断面図である。
同図で示すように、冷却装置１６は、箱形をなす炉体３３の内部に冷却室３４が形成されている。冷却室３４は、５つの縦積みコイル体Ｗがそれぞれ収容できるように、５つの収容領域３５－１～３５－５に仮想的に区画されており、各収容領域には搬送手段としての複数のローラ３６が配設されている。なお、以下において収容領域３５－１～３５－５を一括して言及するときは「収容領域３５」と表記する場合がある。
同図で示すように、冷却装置１６は、箱形をなす炉体３３の内部に冷却室３４が形成されている。冷却室３４は、５つの縦積みコイル体Ｗがそれぞれ収容できるように、５つの収容領域３５－１～３５－５に仮想的に区画されており、各収容領域には搬送手段としての複数のローラ３６が配設されている。なお、以下において収容領域３５－１～３５－５を一括して言及するときは「収容領域３５」と表記する場合がある。
【0027】
炉体３３の長手方向の一端側（詳しくは搬送台車１１と対向する側）に出入口３７が形成されており、縦積みコイル体Ｗは、ローラ３６により出入口３７を通じて炉内（冷却室３４）に装入される。なお、出入口３７は、駆動装置３８と連結された扉３９によって開閉可能とされている。
【0028】
冷却室３４の各収容領域３５には、縦積みコイル体Ｗに向けて冷却水を噴霧する水冷機構部４１と、縦積みコイル体Ｗに対して外気を冷却風として送風する送風機構部８４（図５参照）が設けられている。
【0029】
水冷機構部４１は、収容領域３５に設けられた複数の噴霧ノズル４２を含んで構成されている。複数の噴霧ノズル４２は、それぞれ異なる高さの第１～第４のノズル群５１，５２，５３，５４を構成する。
第１のノズル群５１は、収容領域３５の上方に位置する複数の噴霧ノズル４２で構成されている。第１のノズル群５１を構成する噴霧ノズル４２は、図５および図６（Ａ）で示すように、上側の線材コイルＳ２の上面Ｓａおよびコイル内径穴Ｓｃにミスト状の冷却水が噴霧されるように、噴射口を略下向きとした状態で冷却室３４の長手方向に沿って列状（図４参照）に配置されている。
第１のノズル群５１は、収容領域３５の上方に位置する複数の噴霧ノズル４２で構成されている。第１のノズル群５１を構成する噴霧ノズル４２は、図５および図６（Ａ）で示すように、上側の線材コイルＳ２の上面Ｓａおよびコイル内径穴Ｓｃにミスト状の冷却水が噴霧されるように、噴射口を略下向きとした状態で冷却室３４の長手方向に沿って列状（図４参照）に配置されている。
【0030】
第２のノズル群５２は、図５で示すように、上側の線材コイルＳ２の側方に位置する複数の噴霧ノズル４２で構成されている。第２のノズル群５２を構成する噴霧ノズル４２は、図６（Ｂ）で示すように、線材コイルＳ２の外周面Ｓｂ全体にミスト状の冷却水が噴霧されるように、噴射口を上側の線材コイルＳ２の外周面Ｓｂに向けた状態で、冷却室３４の左右の側壁７８近傍において冷却室３４の長手方向に沿って列状（図４参照）に配置されている。
【0031】
第３のノズル群５３は、図５で示すように、下側の線材コイルＳ１の側方且つ上方に位置する複数の噴霧ノズル４２で構成されている。第３のノズル群５３を構成する噴霧ノズル４２は、積載治具２の載置板５と線材コイルＳ１との間に形成された隙間δを通じて線材コイルＳ１の上面Ｓａおよびコイル内径穴Ｓｃに向けてミスト状の冷却水が噴霧されるように、噴射口を斜め下向きとした状態で、冷却室３４の左右の側壁７８近傍において冷却室３４の長手方向に沿って列状（図４参照）に配置されている。
【0032】
第４のノズル群５４は、図５で示すように、下側の線材コイルＳ１の側方に位置する複数の噴霧ノズル４２で構成されている。第４のノズル群５４を構成する噴霧ノズル４２は、図６（Ｂ）で示すように、線材コイルＳ１の外周面Ｓｂ全体に冷却水が噴霧されるように、噴射口を線材コイルＳ１の外周面Ｓｂに向けた状態で、冷却室３４の左右の側壁７８近傍において冷却室３４の長手方向に沿って列状（図４参照）に配置されている。
【0033】
これら第１～第４のノズル群５１，５２，５３，５４の各噴霧ノズルから同時にミスト状の冷却水を噴霧すれば、線材コイルＳ１およびＳ２を含む縦積みコイル体Ｗ全体を噴霧ミストで覆う状態となり、かかる噴霧ミストとの接触により線材コイルＳ１およびＳ２を短時間で冷却することができる。
本例で用いられる噴霧ノズル４２としては、スプレーパターンが円形で均等な流量分布の充円錐ノズルを用いることができる。なお、第３のノズル群５３を構成する噴霧ノズルについては、スプレーパターンが横長状となるフラットタイプの噴霧ノズルを用い、隙間δを通じて線材コイルＳ１の上面Ｓａおよびコイル内径穴Ｓｃに、より集中的に冷却水を噴霧することも可能である。
本例で用いられる噴霧ノズル４２としては、スプレーパターンが円形で均等な流量分布の充円錐ノズルを用いることができる。なお、第３のノズル群５３を構成する噴霧ノズルについては、スプレーパターンが横長状となるフラットタイプの噴霧ノズルを用い、隙間δを通じて線材コイルＳ１の上面Ｓａおよびコイル内径穴Ｓｃに、より集中的に冷却水を噴霧することも可能である。
【0034】
図７は、噴霧ノズルに流体を供給するための構成を示す配管図である。
同図で示すように、各噴霧ノズル４２に噴霧用の水を供給する水供給ライン５７は、水供給源５８から延びる水供給管５９と、その流路上に設けられた送水ポンプ６０および電磁開閉弁６１と、水供給管５９から分岐した各分岐管６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄとを備えており、送水ポンプ６０により加圧された水が水供給管５９および各分岐管６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄを経て各噴霧ノズル４２に供給されている。なお、６４は圧力調整弁、６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄは各分岐管に設けられた電磁開閉弁である。
同図で示すように、各噴霧ノズル４２に噴霧用の水を供給する水供給ライン５７は、水供給源５８から延びる水供給管５９と、その流路上に設けられた送水ポンプ６０および電磁開閉弁６１と、水供給管５９から分岐した各分岐管６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄとを備えており、送水ポンプ６０により加圧された水が水供給管５９および各分岐管６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄを経て各噴霧ノズル４２に供給されている。なお、６４は圧力調整弁、６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄは各分岐管に設けられた電磁開閉弁である。
【0035】
また図７に示されているように本実施形態では、高圧エア源７０から延び、その端部が水供給管５９に接続された高圧エア供給管７１と、この高圧エア供給管７１の流路上に設けられた電磁開閉弁７２を更に備えている。ここで、電磁開閉弁７２を閉、電磁開閉弁６１を開とすることで、噴霧ノズル４２に対し水を供給する水供給流路が形成される。他方、電磁開閉弁７２を開、電磁開閉弁６１を閉とすることで、噴霧ノズル４２に対し高圧エアを供給する高圧エア供給流路が形成される。即ち、電磁開閉弁７２および電磁開閉弁６１は、水供給流路と高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段に相当する。
このように構成すれば、水冷動作終了後、高圧エア供給流路に切換えた状態で、複数ある電磁開閉弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄのうちの何れか１つを順に閉から開に切り替えることで、高圧エアが水供給管５９および選択された分岐管に接続された噴霧ノズル４２に順次導入され、配管内およびノズル内に残存する水分を除去することができる。これにより、高温下に配置されノズル詰まりが生じ易い噴霧ノズル４２におけるノズル詰まりの防止を図ることができる。
このように構成すれば、水冷動作終了後、高圧エア供給流路に切換えた状態で、複数ある電磁開閉弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄのうちの何れか１つを順に閉から開に切り替えることで、高圧エアが水供給管５９および選択された分岐管に接続された噴霧ノズル４２に順次導入され、配管内およびノズル内に残存する水分を除去することができる。これにより、高温下に配置されノズル詰まりが生じ易い噴霧ノズル４２におけるノズル詰まりの防止を図ることができる。
【0036】
図４，５で示すように、冷却装置１６における各収容領域３５の上壁（天井）７７には、排気管８０が設けられている。筒状を成す排気管８０の冷却室側の端部は排気口８０ａとされており、上壁７７から上方に延びた排気管８０の他方の端部８０ｂは排気ダクト８２に接続されている。これら排気管８０および排気ダクト８２を含む排気ガス流路上には図示を省略する排気ファンが設けられており、排気管８０の冷却室側の端部の排気口８０ａから吸引されたミストおよび水蒸気は、排気管８０を通じて冷却室３４の外に排気される。
【0037】
ここで排気管８０は、図５で示すように、その上端８０ｂが、排気ダクト８２の底部８２ａよりも高くなるように排気ダクト８２内に差し込まれており、排気管８０と排気ダクト８２との繋ぎ部には水止め用の段差部８１が設けられている。そして、排気ダクト８２の底部８２ａにはドレン抜き配管９５（図４参照）が接続されている。このように構成することで、排気ダクト８２内に溜まった水（ドレン）は、排気管８０に逆流することなくドレン抜き配管９５を通じて外部に排出される。このため、排気ダクト８２内に溜まった水が水滴として線材コイルＳ２上に落下し、線材コイルＳ２に付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0038】
また、図５で示すように、冷却室３４の上壁７７には左右の側壁７８，７８に近づくほど高さが低くなる傾斜部７７ａ、７７ａが形成されており、冷却室の上壁（天井）７７に付着した水滴を傾斜部７７ａ、７７ａに沿って側壁７８，７８側に移動させることができるため、冷却室３４の天井に付着した水滴が線材コイルＳ２上に落下して線材コイルＳ２に付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0039】
一方、ノズルから噴霧された冷却水のうち冷却室３４の底部に集まったものは、底壁７９に形成された排出口８３を通じて下方の排水ピット１８に排出される。
【0040】
次に送風機構部８４について説明する。
送風機構部８４は、図５で示すように、冷却室３４の外に設けられた送風ファン８５と、冷却室３４の側壁７８に設けられた冷却風吹出口８６，８７と、冷却風を案内する案内ダクト８９と、を備えている。
同図で示すように、送風ファン８５は冷却室３４の上壁７７よりも高い位置に取付られている。案内ダクト８９は送風ファン８５の吹出し部から冷却室３４の側壁７８に沿って下方に延び出して、送風ファン８５から送り出された冷却風としての外気を側壁７８に形成された吹出口８６，８７に案内している。
左右の側壁７８にそれぞれ形成された第1の冷却風吹出口８６は、図５で示すように、上側の線材コイルＳ２を臨む位置に設けられており、線材コイルＳ２の外周面Ｓｂに冷却風としての外気を衝風する。また、左右の側壁７８にそれぞれ形成された第２の冷却風吹出口８７は下側の線材コイルＳ１を臨む位置に設けられており、線材コイルＳ１の外周面Ｓｂに冷却風としての外気を衝風する。
送風機構部８４は、図５で示すように、冷却室３４の外に設けられた送風ファン８５と、冷却室３４の側壁７８に設けられた冷却風吹出口８６，８７と、冷却風を案内する案内ダクト８９と、を備えている。
同図で示すように、送風ファン８５は冷却室３４の上壁７７よりも高い位置に取付られている。案内ダクト８９は送風ファン８５の吹出し部から冷却室３４の側壁７８に沿って下方に延び出して、送風ファン８５から送り出された冷却風としての外気を側壁７８に形成された吹出口８６，８７に案内している。
左右の側壁７８にそれぞれ形成された第1の冷却風吹出口８６は、図５で示すように、上側の線材コイルＳ２を臨む位置に設けられており、線材コイルＳ２の外周面Ｓｂに冷却風としての外気を衝風する。また、左右の側壁７８にそれぞれ形成された第２の冷却風吹出口８７は下側の線材コイルＳ１を臨む位置に設けられており、線材コイルＳ１の外周面Ｓｂに冷却風としての外気を衝風する。
【0041】
また案内ダクト８９の内部には、送風ファン８５からの冷却風を上段側の吹出口８６と下段側の吹出口８７とに振り分けるための振り分けダンパ９０が設けられている。吹出口８６と吹出口８７への冷却風の振分量は、適宜調整すればよく、均等に振り分けてもよいし、どちらかが多くなるように振り分けてもよい。
【0042】
なお、上述の水冷動作に関連する送水ポンプ６０、電磁開閉弁７２および電磁開閉弁６１、空冷動作に関連する送風ファン８５等は、冷却装置１６における一連の動作を管理する制御部（図示省略）に接続されており、その動作が制御されている。
【0043】
次に熱処理設備１０を用いた線材コイルの熱処理動作について説明する。
先ず、図２の装入・抽出テーブル１７上の５つの縦積みコイル体Ｗを搬送台車１１が受け取ると、搬送台車１１は加熱炉１５に移動する。
加熱炉１５は、扉２６を開いて、搬送台車１１の縦積みコイル体Ｗを順次受け取り、加熱室２２の各収容領域に収容する。そして扉２６を閉じた後、所定のヒートパターンに基づいて縦積みコイル体Ｗに対し加熱・均熱処理を実行する。
先ず、図２の装入・抽出テーブル１７上の５つの縦積みコイル体Ｗを搬送台車１１が受け取ると、搬送台車１１は加熱炉１５に移動する。
加熱炉１５は、扉２６を開いて、搬送台車１１の縦積みコイル体Ｗを順次受け取り、加熱室２２の各収容領域に収容する。そして扉２６を閉じた後、所定のヒートパターンに基づいて縦積みコイル体Ｗに対し加熱・均熱処理を実行する。
【0044】
加熱炉１５は、加熱・均熱処理が終了した後、扉２６を開いて縦積みコイル体Ｗを加熱室２２から払い出す。搬送台車１１は加熱・均熱処理が終了した高温の縦積みコイル体Ｗを受け取って、冷却装置１６に向けて送り出す。
冷却装置１６は、扉３９を開いて搬送台車１１上の縦積みコイル体Ｗを順次受け取り、縦積みコイル体Ｗを冷却室３４の各収容領域３５に収容する。
冷却装置１６は、扉３９を開いて搬送台車１１上の縦積みコイル体Ｗを順次受け取り、縦積みコイル体Ｗを冷却室３４の各収容領域３５に収容する。
【0045】
冷却装置１６は、扉３９を閉じた後、図５で示すように、縦積みコイル体Ｗの周囲に配置された第１～第４のノズル群５１，５２，５３，５４の各噴霧ノズル４２から冷却水を噴霧し、線材コイルＳ１およびＳ２を含む縦積みコイル体Ｗ全体を噴霧ミストで覆う状態として、噴霧ミストとの接触により線材コイルＳ１およびＳ２を冷却する水冷ステップを所定時間実行する。この間、高温の線材コイルとの接触により生じる水蒸気は排気管８０を介して冷却室３４の外に排気される。
水冷ステップを実行する時間は、線材コイル内部の、温度が最も高い部位での温度が２００℃以上３００℃未満の範囲になるように予め評価しておくことが望ましい。
水冷ステップを実行する時間は、線材コイル内部の、温度が最も高い部位での温度が２００℃以上３００℃未満の範囲になるように予め評価しておくことが望ましい。
【0046】
水冷ステップ終了後は、引き続き、図８で示すように、線材コイルＳ１およびＳ２に対して外気を冷却風として衝風する空冷ステップを所定時間実行する。空冷ステップにおいては、線材コイルＳ１およびＳ２の温度を更に冷却するとともに、線材コイルＳ１およびＳ２に付着している水分を乾燥除去する。水分が残ることでコイル表面に錆が生じることによる酸洗不良や製品不良を回避するためである。
【0047】
水冷ステップおよび空冷ステップを含む冷却処理が終了した後、冷却装置１６は扉３９を開いて縦積みコイル体Ｗを冷却室３４から払い出す。搬送台車１１は冷却処理が終了した縦積みコイル体Ｗを受け取った後、装入・抽出テーブル１７に移動する。そして冷却処理が終了した縦積みコイル体Ｗを装入・抽出テーブル１７に払い出すことで、熱処理設備１０を用いた一連の熱処理動作が終了する。
【0048】
以上のように本実施形態の冷却装置１６によれば、加熱・均熱処理された高温の被処理物としての線材コイルＳ１，Ｓ２を、ミスト状の冷却水による水冷の効果よって大気放冷や衝風冷却よりも短時間で冷却することができる。更に線材コイルＳ１，Ｓ２に対して外気を冷却風として衝風することで、水冷時に線材コイルＳ１，Ｓ２に付着した水分を乾燥除去することができる。このため、コイル表面に錆が生じることによる酸洗不良や製品不良を回避することができる。
【0049】
また本実施形態の冷却装置１６では、線材コイルＳ１，Ｓ２の上面Ｓａに向けて冷却水を噴霧する複数の噴霧ノズル４２から成るノズル群５１，５３と、線材コイルＳ１，Ｓ２の側方に設けられ、線材コイルＳ１，Ｓ２の側面Ｓｂに向けて冷却水を噴霧する複数の噴霧ノズル４２から成るノズル群５２，５４と、備えており、これらノズル群５１，５２，５３，５４の各噴霧ノズル４２から同時にミスト状の冷却水を噴霧することで、線材コイルＳ１およびＳ２を含む縦積みコイル体Ｗ全体を噴霧ミストで覆う状態とすることができる。
【0050】
また本実施形態の冷却装置１６では、排気管８０を介して冷却室３４内のガスを排気ダクト８２へ排気するにあたって、排気管８０の上端８０ｂが排気ダクト８２の底部８２ａよりも高く差し込まれて、排気管８０と排気ダクト８２との繋ぎ部に水止め用の段差部８１が設けられ、また排気ダクト８２の底部８２ａにはドレン抜き配管９５が接続されている。このようにすることで、排気ダクト８２内に溜まった水が水滴として線材コイルＳ２上に落下し付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0051】
また本実施形態の冷却装置１６では、冷却室３４の上壁７７に、側壁７８に近づくほど高さが低くなる傾斜部７７ａが形成されており、冷却室３４の天井に付着した水滴が線材コイルＳ２上に落下し付着することによる品質上の不具合を回避することができる。
【0052】
また本実施形態の冷却装置１６では、噴霧ノズル４２に水を供給する水供給管５９に接続される高圧エア供給管７１と、水供給流路と高圧エア供給流路を切換える流路切換え手段としての電磁開閉弁６１，７２と、を備えており、高圧エアを水供給管５９および噴霧ノズル４２に導入することで配管内およびノズル内に残存する水分を除去することができ、噴霧ノズル４２におけるノズル詰まりの防止を図ることができる。
【0053】
また本実施形態の冷却装置１６では、上下２段に縦積みした縦積みコイル体Ｗの状態で加熱された線材コイルＳ１，Ｓ２に対して、縦積みコイル体Ｗの状態のままで水冷ステップおよび空冷ステップを実行する。このため、加熱の工程から冷却の工程に到る一連の熱処理を縦積みコイル体Ｗの状態で効率良く実行することができる。
【0054】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。例えば水冷時に用いる噴霧ノズルの位置や数については適宜変更可能である。噴霧ノズルに対し水とともに空気流を供給して冷却能力を高めることも可能である。また本実施形態では上下２段に縦積みした縦積みコイル体の状態で冷却を実行したが、本発明の冷却装置は単体の線材コイルの冷却に適用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【符号の説明】
【0055】
１６ 冷却装置
３４ 冷却室
４１ 水冷機構部
４２ 噴霧ノズル
５１ 第１のノズル群
５２ 第２のノズル群
５３ 第３のノズル群
５４ 第４のノズル群
５９ 水供給管
６１，７２ 電磁開閉弁（流路切換え手段）
７１ 高圧エア供給管
７７ 上壁
７７ａ 傾斜部
７８ 側壁
８０ 排気管
８１ 段差部
８２ 排気ダクト
８４ 送風機構部
８５ 送風ファン
８６ 第１の冷却風吹出口
８７ 第２の冷却風吹出口
８９ 案内ダクト
９５ ドレン抜き配管
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 線材コイル（被処理物）
Ｓａ 上面
Ｓｂ 外周面（側面）
Ｗ 縦積みコイル体
３４ 冷却室
４１ 水冷機構部
４２ 噴霧ノズル
５１ 第１のノズル群
５２ 第２のノズル群
５３ 第３のノズル群
５４ 第４のノズル群
５９ 水供給管
６１，７２ 電磁開閉弁（流路切換え手段）
７１ 高圧エア供給管
７７ 上壁
７７ａ 傾斜部
７８ 側壁
８０ 排気管
８１ 段差部
８２ 排気ダクト
８４ 送風機構部
８５ 送風ファン
８６ 第１の冷却風吹出口
８７ 第２の冷却風吹出口
８９ 案内ダクト
９５ ドレン抜き配管
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 線材コイル（被処理物）
Ｓａ 上面
Ｓｂ 外周面（側面）
Ｗ 縦積みコイル体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】