(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、
前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、
前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備え、
前記接続部材として、前記外殻部の前記炉内側に設けられた、前記つなぎ煉瓦の前記外殻部側の端部側を支持可能な支持部材と、前記つなぎ煉瓦とを係止する係止部材を備える、加熱炉の炉壁構造。
【請求項２】
炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、
前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、
前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備え、
前記接続部材として、前記外殻部に直接設けられ、前記外殻部に対して前記つなぎ煉瓦を係止して固定する係止部材を備える、加熱炉の炉壁構造。
【請求項３】
炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、
前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、
前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成されて前記外殻部の内側面に接触する長さを有し、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備え、
前記接続部材として、前記外殻部の前記炉外側から前記外殻部と前記つなぎ煉瓦とを固定する螺合部材を備える、加熱炉の炉壁構造。
【請求項４】
炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、
前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、
前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成されて前記外殻部の内側面に接触する長さを有し、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備え、
前記接続部材として、前記外殻部の前記内側面と前記つなぎ煉瓦の前記炉外側の端部を固定する接着部材を備える、加熱炉の炉壁構造。
【請求項５】
前記外殻部の前記炉内側に、前記つなぎ煉瓦の前記外殻部側の端部側を支持可能な支持部材が設けられている請求項２〜４のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項６】
前記つなぎ煉瓦は、前記高さ方向に積層された前記複数の離間煉瓦の所定数置きに設けられており、
前記複数のつなぎ煉瓦のそれぞれは、前記高さ方向において略均等間隔で配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項７】
前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のそれぞれの上面及び下面に、前記複数の耐火断熱煉瓦のそれぞれが前記高さ方向に隣接するもの同士で互いに嵌合可能な嵌合構造を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項８】
前記外殻部と前記離間煉瓦との間に形成される空間に、前記耐火断熱煉瓦よりも軽量かつ熱伝導率の低い断熱部材が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項９】
前記断熱部材は、密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3であると共に、１０００℃での熱伝導率が０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋであり、
前記耐火断熱煉瓦は、密度が０．７〜３．５ｇ／ｃｍ3であると共に、１０００℃での熱伝導率が０．６〜３．５Ｗ／ｍ・Ｋである、請求項８に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項１０】
前記外殻部と前記離間煉瓦との間に空間が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【請求項１１】
前記炉壁の高さ方向に積層された前記複数の耐火断熱煉瓦のそれぞれは、互いに接着剤で固定されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の加熱炉の炉壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉の炉壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、１６００℃を超える使用温度の焼成炉等の場合、一般的に、最内層に位置する炉材を煉瓦で形成する必要がある。また、焼成炉にて、炉材由来のコンタミネーションを嫌う製品を焼成する場合等では、前述の温度以下であっても最内層に位置する炉材を煉瓦で形成する必要がある。
【０００３】
加熱炉の炉壁の縦断面における炉内側の最内層に位置する炉材を煉瓦で形成する場合、炉壁の強度を保つために、一般的に、バックアップとして使用する最内層以外に位置する炉材についても一定の強度を有するものを使用している。
【０００４】
例えば特許文献１には、耐久性を向上させるとともに高熱慣性型の炉壁とするため、炉壁の耐火ライニング構成を断熱れんがと耐火れんがの２層構成とする一方、高熱慣性にすることによって本来の試験温度制御性が損なわれるため、冷却ガスの吹き込み口やガス排気口を設けて、炉内温度を制御しやすい構成とした高温曲げ試験炉が開示されている。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、外郭鉄皮と、該外郭鉄皮の内壁に裏張りされた複数の裏張り煉瓦と、該裏張り煉瓦の内側に積層された複数の内張り煉瓦とを備えた炉体構造に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３２０２８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３６７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
炉壁の炉内側に煉瓦を使用する場合の炉壁構造は、外殻部から炉内側まで一定以上の強度を持った素材で構成するのが一般的である。しかしながら、その場合に、炉外側の外殻部と炉内側の煉瓦部との間の中間層に使用する素材は、炉壁の構造物としての強度上の制約から、使用できる選択肢が狭く、省エネルギー効率となる素材を有効活用することが難しい。
【０００８】
そこで、本発明は、炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間に、空間、又は煉瓦よりも軽量な素材を設けた場合であっても構造物としての強度を確保可能な加熱炉の炉壁構造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】
【０００９】
本発明は、炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備える、加熱炉の炉壁構造を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間に、空間、又は煉瓦よりも軽量な素材を設けた場合であっても構造物としての強度を確保可能な加熱炉の炉壁構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る炉壁構造の一例を模式的に表す縦断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す領域Ｒの拡大図である。
【図２Ａ】図１Ａに示す一例の炉壁構造の変形例を模試的に表す、図１Ｂに対応する部分拡大断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａに示す一例の炉壁構造の別の変形例を模試的に表す、図１Ｂに対応する部分拡大断面図である。
【図２Ｃ】図１Ａに示す一例の炉壁構造のさらに別の変形例を模試的に表す、図１Ｂに対応する部分拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係り、炉壁構造における耐火煉瓦部の好適な構成例を模式的に表す、図１Ｂに対応する部分拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る炉壁構造の別の一例を模式的に表す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る加熱炉の炉壁構造は、炉壁の縦断面における炉外側に、炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備える。そして、耐火煉瓦部は、複数の耐火断熱煉瓦のうち、外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備える。
【００１４】
上記構成により、炉壁構造は、炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間に、空間、又は煉瓦よりも軽量な素材が設けられても、耐火煉瓦部における複数のつなぎ煉瓦が、接続部材で外殻部に対して固定されているため、炉壁の構造物としての強度を確保可能である。よって、強度上の制約をほとんど受けることなく、炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間の空間に、加熱炉の種類や用途に応じて、所望の素材を使用でき、使用できる素材の選択肢を広げることができる。また、炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間に、煉瓦よりも軽量な素材（煉瓦よりも密度の低い素材）や煉瓦よりも熱伝導率の低い素材を設けるなどして、そのような省エネルギー効率となる素材を有効活用することができる。
【００１５】
耐火煉瓦部を構成する複数の耐火断熱煉瓦のうち、複数の離間煉瓦は、外殻部との間に空間を形成可能であるため、その空間を設けたままとしても、その空間に煉瓦よりも軽量な断熱部材を設けても、耐火煉瓦部とともに炉壁構造の断熱機能を高めることが可能である。そして、耐火煉瓦部を構成する複数の耐火断熱煉瓦のうち、複数のつなぎ煉瓦が、離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成されていることで、つなぎ煉瓦と外殻部とを接続部材で容易に固定することが可能である。これによって、炉壁構造は、耐火煉瓦部と外殻部とが接続された一体的な構造となり、外殻部と耐火煉瓦部との間に空間、又は煉瓦よりも軽量な素材を設けた場合でも、炉壁の構造物としての強度を確保することが可能である。
【００１６】
なお、離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成されているつなぎ煉瓦は、外殻部と接していてもよく、外殻部との間に間隙を形成してもよい。離間煉瓦が外殻部との間に空間を形成可能であるとは、離間煉瓦と外殻部とが十分離れており、上述のつなぎ煉瓦と外殻部との間に形成されてもよい間隙よりも炉内側方向に広く離れていること、及びその空間には後述する断熱部材が充填されてもよいことを表す。
【００１７】
次に、図面を参照しながら本実施形態の一例の炉壁構造を挙げて、本実施形態の炉壁構造を詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成部については、同一の符号を付して説明を省略することがある。
【００１８】
図１Ａは、本実施形態の一例の炉壁構造１０を模式的に示す縦断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す領域Ｒの拡大図である。図１Ａに示すように、炉壁構造は、炉壁１０の縦断面における炉外側（炉外側方向を示す矢印Ｏ参照）に、炉壁１０の高さ方向Ｈに沿って設けられた外殻部２０を備える。外殻部２０は、好適には炉壁１０の最外層として配置される。外殻部２０の材質は、従来の加熱炉に用いられている鉄皮と同様、鉄、鋼、及び合金鋼等の金属が好適である。
【００１９】
また、図１Ａに示すように、炉壁構造は、炉壁１０の縦断面における炉内側（炉内側方向を示す矢印Ｉ参照）に、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４が炉壁１０の高さ方向Ｈに積層されて設けられた耐火煉瓦部３０を備える。耐火煉瓦部３０は、好適には、炉内側（炉内側方向Ｉ参照）の最内層として配置され、かつ、その最内層の位置に炉壁１０の高さ方向Ｈに耐火断熱煉瓦３２、３４が複数個積層されて形成される。
【００２０】
耐火煉瓦部３０を構成する耐火断熱煉瓦３２、３４の材質としては、炉壁構造を採用する対象となる加熱炉の種類に応じて、その加熱炉における従来から使用されている耐火断熱煉瓦を適宜用いることができる。耐火断熱煉瓦３２、３４の材質の具体例としては、マグネシア質、マグネシア・カーボン質、マグネシア・クロム質、ドロマイト質、マグネシア・ドロマイト質、マグネシア・ドロマイト・カーボン質、アルミナ・ジルコン質、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、及びアルミナ・シリカ・酸化鉄質等を挙げることができる。
【００２１】
耐火煉瓦部３０を構成する複数の耐火断熱煉瓦３２、３４は、外殻部２０との間に空間Ｓ１を形成可能な複数の第一の煉瓦３２と、その第一の煉瓦３２の長さよりも炉外側方向Ｏに長い第二の煉瓦３４とを有する。すなわち、耐火煉瓦部３０は、外殻部２０との間に空間Ｓ１を形成可能に配置された複数の第一の煉瓦（以下、「離間煉瓦」と称する）３２と、離間煉瓦３２よりも炉外側方向Ｏに長く形成された複数の第二の煉瓦（以下、「つなぎ煉瓦」と称する）３４と、を備える。そして、複数のつなぎ煉瓦３４は、接続部材４０で外殻部２０に対して固定されている。外殻部２０に対して固定されるつなぎ煉瓦３４が複数存在することで、耐火煉瓦部３０と外殻部２０とが接続された安定した構造をとることが可能となり、炉壁１０の構造物としての強度を確保することが可能である。
【００２２】
本実施形態において、外殻部２０に対してつなぎ煉瓦３４を固定する接続部材は、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４とを直接接続するものでもよく、外殻部２０に設けられた別部材とつなぎ煉瓦３４とを接続する場合などのように、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４とを間接的に接続するものでもよい。具体的な接続部材としては、例えば、フック部材等の係止部材、ネジ、ビス及びボルト等の螺合部材、接着剤及び両面テープ等の接着部材などを用いることができる。これらの接続部材の１種又は２種以上を用いることができ、複数のつなぎ煉瓦３４のそれぞれにおいて、異なる種類の接続部材を用いることもできる。
【００２３】
図１Ａ及びＢに示す炉壁構造（炉壁１０）のように、本実施形態では、接続部材として、外殻部２０に対してつなぎ煉瓦３４を固定する係止部材４０を備えることが好ましい。係止部材４０の材質は、熱によって劣化し難いように、鉄、鋼、及び合金鋼等の金属が好適であり、例を挙げれば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０Ｓ等を用いることができる。
【００２４】
図１Ａ及びＢに示すように、外殻部２０の炉内側（炉内側方向Ｉ参照）に、つなぎ煉瓦３４の外殻部２０側の端部３６側を支持可能な支持部材５０が設けられていることが好ましい。この支持部材５０がつなぎ煉瓦３４の外殻部２０側の端部３６側を支持することによって、つなぎ煉瓦３４と外殻部２０との固定をより容易にでき、かつ、接続部材４０との組み合わせで耐火煉瓦部３０と外殻部２０とのより安定した接続構造をとることが可能である。
【００２５】
支持部材５０としては、外殻部２０の内側面２０ａから炉内側方向Ｉに向かって設けられた板状の支持部材５０であることが、つなぎ煉瓦３４の外殻部２０側の端部３６側を載置可能な構成である点で好ましい。支持部材５０は、つなぎ煉瓦３４の垂れ下がりを防止可能であるという利点もある。支持部材５０の材質も、熱によって劣化し難いように、前述した係止部材４０の材質と同様の材質が好適である。
【００２６】
図１Ａ及びＢに示す炉壁構造（炉壁１０）のように、本実施形態では、接続部材として、外殻部２０に設けられた支持部材５０とつなぎ煉瓦３４とを係止する係止部材４０を備えることが、耐火煉瓦部３０の倒れこみをより防止しやすい観点から好ましい。この観点から、係止部材４０としてフック部材４０を用いることがより好ましい。本例の炉壁構造では、図１Ｂに示すように、つなぎ煉瓦３４に係止部材用溝部３８が設けられているとともに、支持部材５０に係止部材用取付部５２が設けられている構成が、それらの溝部３８及び取付部５２に係止部材４０を容易に取り付けることができる点でさらに好ましい。
【００２７】
炉壁１０の構造物としての強度をより確保しやすい観点から、炉壁１０の高さ方向Ｈに積層された複数の耐火断熱煉瓦３２、３４において、複数のつなぎ煉瓦３４の間には、少なくとも１つ（より好ましくは複数）の離間煉瓦３２を有することが好ましい。また、少なくとも１つのつなぎ煉瓦３４は、炉壁１０の高さ方向Ｈにおいて、耐火煉瓦部３０の最上端に設けられていることが好ましい。
【００２８】
さらに、つなぎ煉瓦３４は、高さ方向Ｈに積層された複数の離間煉瓦３２の所定数置きに設けられ、複数のつなぎ煉瓦３４のそれぞれは、高さ方向Ｈにおいて略均等間隔で配置されていることが好ましい。つなぎ煉瓦３４のそれぞれが高さ方向Ｈにおいて略均等間隔で配置されているとは、複数のつなぎ煉瓦３４において、つなぎ煉瓦３４間に配置される離間煉瓦３２の数が同じであることを意味する。つなぎ煉瓦３４間に配置される離間煉瓦３２の数（前記所定数）は、加熱炉の大きさに応じて適宜決定し得るが、好ましくは２〜１０、より好ましくは３〜６である。複数の耐火断熱煉瓦３２、３４において、つなぎ煉瓦３４は、最上端に設けられているとともに、高さ方向Ｈに積層された３〜６つの離間煉瓦３２置きに設けられていることがさらに好ましい。図１Ａに示す炉壁構造では、耐火煉瓦部３０において、高さ方向Ｈに積層された５つの離間煉瓦３２置きに、つなぎ煉瓦３４が設けられている構成が例示されている。
【００２９】
図１に示す炉壁構造（炉壁１０）では、高さ方向Ｈに積層された複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれは、互いにモルタル等の接着剤で固定されていてもよい。接着剤としては、加熱炉を構成する煉瓦に従来から用いられているものを用いることができる。
【００３０】
図１に示す炉壁構造（炉壁１０）のように、本実施形態では、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に形成される空間Ｓ１に、耐火断熱煉瓦３２、３４よりも軽量かつ熱伝導率の低い断熱部材６０が設けられていることが好ましい。この炉壁構造では、上述の通り、接続部材（係止部材４０）で外殻部２０に対してつなぎ煉瓦３４が固定され、炉壁１０の構造物としての強度を確保可能であることから、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に形成される空間Ｓ１に、耐火断熱煉瓦３２、３４よりも軽量な断熱部材６０を設けることができる。この断熱部材６０によって、炉壁構造の断熱機能をさらに高めることができる。また、断熱部材６０は、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４との間に形成される間隙Ｓ２に設けられていてもよい。
【００３１】
断熱部材６０が耐火断熱煉瓦３２、３４よりも軽量であるとは、断熱部材６０の密度が耐火断熱煉瓦３２、３４の密度よりも低いことを意味する。密度はアルキメデス法によって測定される値を用いることができる。また、熱伝導率は、ＪＩＳ  Ｒ２６１６：２００１の規定される熱線法（非定常法）によって測定される値を用いることができる。
【００３２】
断熱部材６０の密度は、０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3であることが好ましく、０．１〜０．３ｇ／ｃｍ3であることがより好ましい。耐火断熱煉瓦３２、３４の密度は、０．７〜３．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましく、１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。断熱部材６０の１０００℃での熱伝導率は、０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましく、０．１〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましい。耐火断熱煉瓦３２、３４の１０００℃での熱伝導率は、０．６〜３．５Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましく、１．０〜２．５Ｗ／ｍ・Ｋであることがより好ましい。
【００３３】
好適な断熱部材６０としては、例えば、セラミックファイバー、アルミナファイバー、シリカ−マグネシア−カルシア系ファイバー等を用いることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。断熱部材６０の形態としては、ファイバーを積層したブランケット、ブランケットに無機化合物又は有機化合物のバインダーを添加して成形された板状等の各種形状の成形体、複数のブランケットを積層した積層体が圧縮成形されたブロック等を用いることができる。
【００３４】
上述の断熱部材６０のうち、より軽量で、断熱性のよいことから、セラミックファイバーが好ましい。セラミックファイバーは、アルミナ及びシリカを主成分とする繊維であり、例えばアルミナの含有量が３０〜６０質量％及びシリカの含有量が４０〜７０質量％のアルミナ−シリカ質セラミック繊維や、アルミナの含有量が６５質量％以上のアルミナ質セラミック繊維が好ましい。
【００３５】
一般に、炉を加熱する際の熱損失として、炉壁温度を上昇させるための熱量が１０〜３０％程度必要となるが、炉壁温度を上昇させるための熱量は炉壁の熱容量に依存し、炉壁の熱容量が大きくなると、炉壁温度を上昇させるための熱量（熱損失）も大きくなる。これに対して、図１に示す炉壁構造（炉壁１０）では、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に形成される空間Ｓ１に断熱部材６０が設けられていることによって、炉壁１０の熱容量を低減させることも可能である。よって、この炉壁構造では、炉壁１０に冷却ガスの吹き込み口やガス排気口を設けるなどの炉壁構造を複雑化かつ高コスト化することなく、炉壁１０の熱容量を低減させることが可能である。
【００３６】
以上詳述した通り、図１Ａ及びＢに示す炉壁構造（炉壁１０）は、耐火煉瓦部３０における複数のつなぎ煉瓦３４が接続部材４０で外殻部２０に対して固定されている。そのため、炉外側（炉外側方向Ｏ参照）の外殻部２０と炉内側（炉内側方向Ｉ参照）の耐火煉瓦部３０との間に、空間Ｓ１、又は煉瓦よりも軽量な素材（例えば断熱部材６０）が設けられても、炉壁１１の構造物としての強度を確保することができる。よって、構造物としての強度上の制約を受けず、炉外側（炉外側方向Ｏ参照）の外殻部２０と炉内側（炉内側方向Ｉ参照）の耐火煉瓦部３０との間の空間Ｓ１に、加熱炉の種類や用途に応じて、所望の素材を使用でき、使用できる素材の選択の幅を広げることができる。炉壁１０では、外殻部２０と耐火煉瓦部３０との間に断熱部材６０を設けることで、省エネルギー効率となる素材が有効活用され、さらに、構造物として強度を向上させることができるとともに、炉壁構造を複雑化かつ高コスト化することなく、炉壁１０の熱容量を低減させることが可能である。
【００３７】
本実施形態の炉壁構造は、以下の図２Ａ〜Ｃ、図３及び図４を参照しながら説明される構成をとることも可能である。
【００３８】
図２Ａ〜Ｃは、図１Ａ及びＢに示す一例の炉壁構造の変形例を模試的に表す部分拡大断面図である。前述の図１Ａ及びＢに示す炉壁構造は、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４とを間接的に接続する係止部材（接続部材）４０を備えるが、図２Ａに示す炉壁構造のように、外殻部２０に直接設けられ、外殻部２０に対してつなぎ煉瓦３４を係止して固定する係止部材４２を用いることもできる。
【００３９】
また、前述の図１Ａ及びＢに示す炉壁構造では、つなぎ煉瓦３４は、外殻部２０との間に間隙Ｓ２を形成して設けられているが、つなぎ煉瓦３４は、外殻部２０の内側面２０ａに接触する長さを有し、外殻部２０の内側面２０ａに接触して設けられていてもよい。この場合、接続部材としては上述の係止部材４０、４２を好適に用いることができるほか、螺合部材や接着部材も用いることができる。例えば、図２Ｂに示すように、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４とが、外殻部２０の炉外側からビス又はネジ等の螺合部材４４で固定されている構成や、図２Ｃに示すように、外殻部２０の内側面２０ａとつなぎ煉瓦３４の炉外側（炉外側方向Ｏ参照）の端部３６とが接着剤又は接着テープ等の接着部材４６で固定されている構成をとることも可能である。図２Ａ〜Ｃに示す構成例では、前述の支持部材５０を有していてもよく、有していなくてもよい。
【００４０】
図３は、本実施形態に係る炉壁構造における耐火煉瓦部３０の好適な構成例を模式的に表す部分拡大断面図である。図３に示すように、耐火煉瓦部３０は、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれの上面３２ａ、３４ａ及び下面３２ｂ、３４ｂに、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれが高さ方向Ｈに隣接するもの同士で互いに嵌合可能な嵌合構造を有することが好ましい。この嵌合構造によって、炉壁１０の高さ方向Ｈに隣接する耐火断熱煉瓦３２、３４同士でずれを防止することが可能である。嵌合構造としては、複数の耐火断熱煉瓦それぞれの上面及び下面（すなわち、離間煉瓦３２の上面３２ａ及び下面３２ｂ、並びにつなぎ煉瓦３４の上面３４ａ及び下面３４ｂ）に形成された凹構造３２４、３４４及び凸構造３２２、３４２の組み合わせであることが、簡易な構成で確実にずれの防止を実現可能である点からより好ましい。
【００４１】
図３に示す炉壁構造では、離間煉瓦３２及びつなぎ煉瓦３４は、それぞれ、上面３２ａ、３４ａに凸構造３２２、３４２を有し、かつ下面３２ｂ、３４ｂに凹構造３２４、３４４を有する嵌合構造を備える構成が例示されているが、嵌合構造はこれに限定されない。すなわち、図示しないが、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれは、耐火断熱煉瓦３２、３４の上面に凹構造を有し、かつ下面に凸構造を有する嵌合構造を備えていてもよい。また、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれは、耐火断熱煉瓦３２、３４の上面に凹構造及び凸構造の両方を有し、耐火断熱煉瓦３２、３４の下面に、上面の凹構造に嵌合する凸構造及び上面の凸構造に嵌合する凹構造を有する嵌合構造を備えていてもよい。
【００４２】
また、耐火断熱煉瓦３２、３４の上面３２ａ、３４ａ及び下面３２ｂ、３４ｂに備える凹構造３２４、３４４及び凸構造３２２、３４２の数は、特に限定されず、１つでも複数でもよい。さらに、凹構造３２４、３４４及び凸構造３２２、３４２の耐火断熱煉瓦３２、３４の上下面における位置も特に限定されず、例えば、上下面における長さ方向又は幅方向の略中央位置にライン状又は点状に設けることができる。
【００４３】
なお、図３に示すように、炉壁構造は、外殻部２０とつなぎ煉瓦３４との間に形成される間隙Ｓ２に断熱部材６０が設けられておらず、その間隙Ｓ２を有する構成をとることもできる。
【００４４】
図４は、本実施形態に係る炉壁構造（炉壁１１）の別の一例を模式的に表す縦断面図である。図４に示す炉壁構造のように、本実施形態では、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に空間Ｓ１が設けられている構成とすることもできる。図４に示す炉壁構造は、図１に示す炉壁構造と比較して、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に形成される空間Ｓ１に前述の断熱部材が設けられていない点で異なる。また、図４に示す炉壁構造は、前述の図３に示す炉壁構造と同様に、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれの上面３２ａ、３４ａ及び下面３２ｂ、３４ｂに、複数の耐火断熱煉瓦３２、３４のそれぞれが高さ方向Ｈに隣接するもの同士で互いに嵌合可能な嵌合構造を有する点でも、図１に示す炉壁構造と異なる。
【００４５】
図４に示す炉壁構造（炉壁１１）のように、外殻部２０と離間煉瓦３２との間に形成される空間Ｓ１をそのまま空間Ｓ１の状態としておいても、炉壁構造の断熱機能を高めること、及び炉壁１１の熱容量を低減させることは可能である。なお、これらの効果の観点と、構造物としての強度を向上させ得る観点から、前記空間Ｓ１に前述の断熱部材６０を設けることがより好ましい。
【００４６】
本実施形態の炉壁構造は、これまでに述べた炉壁構造に関する各構成を任意に組み合わせて構成することもできる。
【００４７】
本実施形態の加熱炉の炉壁構造は、例えば、高温（例えば１６００℃を超える高温）の加熱炉を用いる産業分野（例えば、窯業、ガラス製造業、及び鉄鋼業等）で有効に利用される。本実施形態の加熱炉の炉壁構造を採用し得る対象の好適な加熱炉としては、例えば、焼成炉及びガラス溶解炉等のガラス・窯業炉、金属材料の焼入炉、焼鈍炉、及び窒化炉等の金属熱処理炉、並びに鉄鋼等の金属材料の圧延炉及び鍛造炉等の金属加熱炉などを挙げることができる。本実施形態の加熱炉の炉壁構造は、より好適には、焼成炉及びガラス溶解炉等のガラス・窯業炉に採用される。
【００４８】
以上詳述した通り、本実施形態の加熱炉の炉壁構造は、以下のような構成をとることができる。
［１］炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備え、前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備える、加熱炉の炉壁構造。
［２］前記接続部材として、前記外殻部に対して前記つなぎ煉瓦を固定する係止部材を備える前記［１］に記載の加熱炉の炉壁構造。
［３］前記外殻部の前記炉内側に、前記つなぎ煉瓦の前記外殻部側の端部側を支持可能な支持部材が設けられている前記［１］又は［２］に記載の加熱炉の炉壁構造。
［４］前記接続部材として、前記外殻部に設けられた前記支持部材と、前記つなぎ煉瓦とを係止する係止部材を備える前記［３］に記載の加熱炉の炉壁構造。
［５］前記つなぎ煉瓦は、前記高さ方向に積層された前記複数の離間煉瓦の所定数置きに設けられており、前記複数のつなぎ煉瓦のそれぞれは、前記高さ方向において略均等間隔で配置されている前記［１］〜［４］のいずれかに記載の加熱炉の炉壁構造。
［６］前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のそれぞれの上面及び下面に、前記複数の耐火断熱煉瓦のそれぞれが前記高さ方向に隣接するもの同士で互いに嵌合可能な嵌合構造を有する前記［１］〜［５］のいずれかに記載の加熱炉の炉壁構造。
［７］前記外殻部と前記離間煉瓦との間に形成される空間に、前記耐火断熱煉瓦よりも軽量かつ熱伝導率の低い断熱部材が設けられている前記［１］〜［６］のいずれかに記載の加熱炉の炉壁構造。
［８］前記外殻部と前記離間煉瓦との間に空間が設けられている前記［１］〜［６］のいずれかに記載の加熱炉の炉壁構造。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ：炉壁（炉壁構造）
２０  ：外殻部
３０  ：耐火煉瓦部
３２  ：離間煉瓦
３２２：凸構造
３２４：凹構造
３４  ：つなぎ煉瓦
３４２：凸構造
３４４：凹構造
４０  ：係止部材
４２  ：係止部材
４４  ：螺合部材
４６  ：接着部材
５０  ：支持部材
６０  ：断熱部材
Ｓ１  ：空間
【要約】
【課題】炉外側の外殻部と炉内側の耐火煉瓦部との間に、空間、又は煉瓦よりも軽量な素材を設けた場合であっても構造物としての強度を確保可能な加熱炉の炉壁構造を提供する。
【解決手段】炉壁の縦断面における炉外側に、前記炉壁の高さ方向に沿って設けられた外殻部と、前記炉壁の縦断面における炉内側に、複数の耐火断熱煉瓦が前記炉壁の高さ方向に積層されて設けられた耐火煉瓦部と、を備える加熱炉の炉壁構造である。前記耐火煉瓦部は、前記複数の耐火断熱煉瓦のうち、前記外殻部との間に空間を形成可能に配置された複数の離間煉瓦と、前記離間煉瓦よりも炉外側方向に長く形成され、かつ接続部材で前記外殻部に対して固定された複数のつなぎ煉瓦と、を備える。
【選択図】図１Ａ【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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