(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成で、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブバーナ及びラジアントチューブの取付構造を提供することを目的とする。【解決手段】  内部で燃料が燃焼し外部が炉内１に露出されると共に、炉壁２に設けられる一対の保持部２１の夫々に両端部１１が保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブ１０の取付構造において、一対の保持部２１が、炉壁２に設置される一体型のフランジ部材２０に設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に、炉壁に設けられる一対の保持部の夫々に両端部が保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブの取付構造であって、
前記一対の保持部が、前記炉壁に設置される一体型のフランジ部材に設けられているラジアントチューブの取付構造。
【請求項２】
前記一対の保持部の夫々が、接着剤層を介して前記ラジアントチューブの端部外面を外囲する筒状のスリーブ部として構成されている請求項１に記載のラジアントチューブの取付構造。
【請求項３】
炉壁側に設けられる一対の保持部と、内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に両端部が前記一対の保持部の夫々に保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブとを備えたラジアントチューブバーナであって、
請求項１又は２に記載のラジアントチューブの取付構造を有して構成されているラジアントチューブバーナ。
【請求項４】
請求項３に記載のラジアントチューブバーナを備え、
前記ラジアントチューブの内部で燃料を燃焼させて、前記炉内に設けられた加熱対象物を間接的に加熱する工業炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉壁側に設けられる一対の保持部と、内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に両端部が前記一対の保持部の夫々に保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブとを備えたラジアントチューブバーナ、及び、そのラジアントチューブの取付構造、及び、そのラジアントチューブバーナを備えた及び工業炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のラジアントチューブバーナは、加熱炉や熱処理炉等の工業炉において間接的な加熱に利用される。
このようなラジアントチューブバーナでは、ラジアントチューブの耐熱性等を向上させ長期間安定して使用することを可能にするために、ラジアントチューブを、ＳｉＣ（炭化珪素）やＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の耐熱性等に優れたセラミックス製とする場合がある。
また、このラジアントチューブの形状として、両端部が一対の保持部の夫々に保持される形態で折り返し形状に形成されるＵ型又はＷ型等の曲管型のものがある。
【０００３】
かかる曲管型のラジアントチューブは、炉内において高温に晒されると、熱膨張により両端部の間隔が広がる形態で変形が発生する場合がある。よって、このラジアントチューブの両端部を一対の保持部の夫々により強固に保持した場合には、上記ラジアントチューブの変形により、保持部からラジアントチューブの端部に大きな力が加えられて、低靱性のセラミックスからなるラジアントチューブが損傷する場合がある。
そこで、セラミックス製で曲管型のラジアントチューブの取付構造として、ラジアントチューブの少なくとも一方側の端部を保持する保持部を炉壁に沿ってスライド可能に構成し、上述した熱膨張によるラジアントチューブの変形に伴ってその保持部をスライドさせることで、ラジアントチューブの破損を防止するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
一方、セラミックス製のラジアントチューブの取付構造として、ラジアントチューブの両端部をつば無しの単純な直管型とし、そのラジアントチューブの端部の外面を外囲するスリーブ部を炉壁に固定される金属製のフランジ部材に保持部として形成し、そのスリーブ部内面とラジアントチューブの端部外面との間に形成された空間に耐熱性接着剤を充填して接着剤層を形成し、ラジアントチューブをフランジに取り付けるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。かかる取付構造によれば、ラジアントチューブの端部が比較的広い面積のスリーブ部内面で保持されることで、ラジアントチューブに発生する応力が低減され、低靱性のセラミックスからなるラジアントチューブの破損を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７４３２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１３８２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のセラミックス製で曲管型のラジアントチューブの取付構造では、ラジアントチューブの熱膨張に起因する変形による破損を防止するために、保持部をスライド可能とする非常に煩雑な構造を採用する必要があり、高コスト化や炉内の気密性が低下する等の問題がある。
一方、上記特許文献２に記載のセラミックス製のラジアントチューブの取付構造では、ラジアントチューブを一方側の端部のみが保持部に保持されている直管型とした場合では、ラジアントチューブの保持部に保持される部分での応力は低減されるものの、ラジアントチューブを曲管型とした場合では、そのラジアントチューブの熱膨張に起因する変形による応力を十分に低減することができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、炉壁側に設けられる一対の保持部と、内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に両端部が前記一対の保持部の夫々に保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブとを備えたラジアントチューブバーナにおいて、簡単な構成で、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブの取付技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るラジアントチューブの取付構造は、内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に、炉壁に設けられる一対の保持部の夫々に両端部が保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブの取付構造であって、その第１特徴構成は、前記一対の保持部が、前記炉壁に設置される一体型のフランジ部材に設けられている点にある。
【０００９】
上記ラジアントチューブの取付構造の第１特徴構成によれば、曲管型でセラミックス製のラジアントチューブの両端部を夫々保持する一対の保持部の両方が、炉壁に設置される一体型のフランジ部材に設けられているので、ラジアントチューブが炉内において高温に晒されて熱膨張によりその両端部の間隔が広がる形態で変形するのと同時に、フランジ部材が炉内からの伝熱により昇温して熱膨張し上記保持部の間隔が広がる形態で変形することになる。よって、ラジアントチューブの両端部の間隔が広がるのに伴って、夫々の保持部の間隔が広がるので、保持部からラジアントチューブの両端部に加えられる力が軽減され、低靱性なセラミックス製であるラジアントチューブの損傷が防止される。
従って、曲管型でセラミックス製のラジアントチューブの両端部を夫々保持する一対の保持部の両方を一体型のフランジ部材に設けるという簡単な構成で、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブの取付構造を実現することができる。
【００１０】
本発明に係るラジアントチューブの取付構造の第２特徴構成は、前記一対の保持部の夫々が、接着剤層を介して前記ラジアントチューブの端部外面を外囲する筒状のスリーブ部として構成されている点にある。
【００１１】
上記ラジアントチューブの取付構造の第２特徴構成によれば、炉壁側に設けられる一対の保持部の夫々を上記スリーブ部として構成することにより、夫々のスリーブ部の内面が上記曲管型のラジアントチューブの両端部外面を、上記接着剤層を介して外囲して、曲管型のラジアントチューブを保持するので、ラジアントチューブの両端部の形状を単純な直管型等としながら、ラジアントチューブの両端部が比較的広い面積の一対のスリーブ部内面で保持されることで、ラジアントチューブの両端部に発生する応力を一層低減し、低靱性のセラミックスからなるラジアントチューブの破損をより確実に防止することができる。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るラジアントチューブバーナは、炉壁側に設けられる一対の保持部と、内部で燃料が燃焼し外部が炉内に露出されると共に両端部が前記一対の保持部の夫々に保持される曲管型でセラミックス製のラジアントチューブとを備えたラジアントチューブバーナであって、その特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成を備えたラジアントチューブの取付構造を有して構成されている点にある。
【００１３】
上記ラジアントチューブバーナの特徴構成によれば、上述した上記ラジアントチューブの取付構造の第１又は第２特徴構成と同様の作用効果を発揮して、曲管型でセラミックス製のラジアントチューブの両端部を夫々保持する一対の保持部の両方を一体型のフランジ部材に設けるという簡単な構成で、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブバーナを実現することができる。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る工業炉の特徴構成は、上述した特徴構成を有するラジアントチューブバーナを備え、前記ラジアントチューブの内部で燃料を燃焼させて、前記炉内に設けられた加熱対象物を間接的に加熱する点にある。
即ち、上記工業炉の特徴構成によれば、上述したラジアントチューブバーナの特徴構成と同様の作用効果を発揮して、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブバーナにより適切に加熱対象物を間接的に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１に示す工業炉は、ラジアントチューブバーナ１００が設けられており、このラジアントチューブバーナ１０は、炉壁２側に設けられる一対の保持部２１と、内部で燃料が燃焼し外部が炉内１に露出されると共に両端部１１が一対の保持部２１の夫々に保持される形態で折り返し形状に形成された曲管型でＳｉＣ等のセラミック製であるラジアントチューブ１０とを備えて構成されている。
【００１６】
そして、ラジアントチューブ１０の一方側の端部１１ａ内には、バーナ先端部１４が挿入されており、炉壁２に対して炉内１の反対側（炉外側）に設けられたバーナ本体（図示せず）から、バーナ先端部１４内に燃料を供給すると共に、バーナ先端部１４とラジアントチューブ１０との間に燃焼用空気を供給して、ラジアントチューブ１０内で燃料を燃焼させることで、ラジアントチューブ１０自身を加熱する。
よって、このラジアントチューブバーナ１００を備えた工業炉では、ラジアントチューブ１０の内部で燃料を燃焼させて、炉内１に設けられた加熱対象物（図示せず）を間接的に加熱することができる。
また、ラジアントチューブ１０内の排ガスは、ラジアントチューブ１０内の空間を通過した後に、ラジアントチューブ１０の他方側の端部１１ｂから排出され、バーナ本体において熱交換器を通じて燃焼用空気の予熱に利用される。
【００１７】
ラジアントチューブ１０は、上述したように曲管型であり、詳しくは略中央部１２に１つの折り返し部を有するＵ型に形成されている。
従って、このような曲管型のラジアントチューブ１０は、炉内１において高温に晒されると、熱膨張により両端部１１の間隔が広がる形態で変形が発生する場合があり、ラジアントチューブ１０の両端部１１が、保持部２１から大きな力が加えられて損傷する恐れがある。
そこで、本ラジアントチューブバーナ１００においては、比較的簡単な構成で、ラジアントチューブ１０の熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブ１０の両端部１１を保持部２１により適切に保持することができるようなラジアントチューブ１０の取付構造を有しており、その取付構造の詳細について以下に説明する。
【００１８】
ラジアントチューブバーナ１００におけるラジアントチューブ１０の取付構造では、炉壁２側に設けられてラジアントチューブ１０の両端部１１を夫々保持する一対の保持部２１が、炉外側からボルト５により炉壁２に設置される一体型に形成されＳＵＳ３１０Ｓ製のフランジ部材２０に設けられている。
そして、ラジアントチューブ１０が炉内１において高温に晒されて熱膨張によりその両端部１１の間隔が広がる形態で変形するのと同時に、上記フランジ部材２０が炉内１からの伝熱により昇温して壁部２に沿って熱膨張することにより、そのフランジ部材２０に設けられた保持部２１の間隔が広がる形態で変形する。よって、ラジアントチューブ１０の両端部１１の間隔が広がるのに伴って、夫々の保持部２１の間隔が広がるので、保持部２１からラジアントチューブ１０の両端部１１に加えられる力が軽減され、低靱性なセラミックス製であるラジアントチューブ１０の損傷が防止される。
【００１９】
また、上記フランジ部材２０は、図２も参照して、炉壁２に沿った板状に形成された一のフランジ部２２と、そのフランジ部２２の一方側の面に端部が溶接固定された一対の筒状のスリーブ部２１ａ，２１ｂとで構成されている。
【００２０】
そして、このフランジ部材２０は、スリーブ部２１ａ，２１ｂを炉壁２に形成された一対の開口部２ａ，２ｂに内挿するように、フランジ部２２を炉壁２の外面側に対して間にガスケット９を挟んだ形態で取り付けられる。
【００２１】
そして、この一対のスリーブ部２１ａ，２１ｂが、接着剤が充填された接着剤層７を介してラジアントチューブ１の端部１１外面を外囲する形態で、ラジアントチューブ１０の両端部１１を保持する一対の保持部２１として機能する。
よって、保持部２１は、単純な直管型とされるラジアントチューブ１０の両端部１１を、比較的広い面積の一対のスリーブ部２１ａ，２１ｂ内面で保持するので、ラジアントチューブ１０の両端部１１に発生する応力が一層低減され、破損がより確実に防止されている。
【００２２】
また、フランジ部２２には、複数のボルト５が挿入される複数のボルト穴２３や、スリーブ部２１ａ，２１ｂ内においてラジアントチューブ１０の両端部１１の内部に連通する一対の開口部２４が穿設されている。
尚、上記ボルト穴２３は、フランジ部２２が熱膨張により炉壁２に沿った変形を許可するべく、適宜長穴状に形成されている。
【００２３】
尚、上記実施の形態では、曲管型のラジアントチューブとして、Ｕ型のラジアントチューブ１０を採用したが、例えばＷ型等の別の形態で曲管型ラジアントチューブを採用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係るラジアントチューブバーナ及びラジアントチューブの取付構造は、簡単な構成で、ラジアントチューブの熱膨張に起因する損傷を防止しながらラジアントチューブの両端部を保持部により適切に保持することができるラジアントチューブバーナ及びラジアントチューブの取付構造として好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ラジアントチューブバーナの概略構成図
【図２】フランジ部材の斜視図
【符号の説明】
【００２６】
１：炉内
２：炉壁
７：接着剤層
１０：ラジアントチューブ
１１，１１ａ，１１ｂ：端部
２０：フランジ部材
２１：保持部
２１ａ，２１ｂ：スリーブ部
１００：ラジアントチューブバーナ
【図１】
2006308175.tif 000003
【図２】
2006308175.tif 000004