(57)【要約】【課題】ヒーターチューブ内での燃焼ガスの対流時間を従来よりも長くすることにより、燃焼ガスの熱エネルギーを金属溶湯に効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブを提供すること。【解決手段】ヒーターチューブ１００は、金属溶湯Ｌを加熱する際に当該金属溶湯Ｌに浸漬されるものであり、有底筒形のチューブ本体１０を備え、このチューブ本体１０の内周面に、当該チューブ本体１０の中心軸線Ａのまわりを螺旋状に延びる内側凸部１１または／及び内側凹部１２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯を加熱する際に当該金属溶湯に浸漬されるヒーターチューブであって、
有底筒形のチューブ本体を備え、
前記チューブ本体の内周面に、当該チューブ本体の中心軸線のまわりを螺旋状に延びる内側凸部または／及び内側凹部が設けられている、ヒーターチューブ。
【請求項２】
金属溶湯を加熱する際に当該金属溶湯に浸漬されるヒーターチューブであって、
有底筒形のチューブ本体を備え、
前記チューブ本体の内周面に、当該チューブ本体の軸線方向に進む高温気流を周方向に偏向させる内側凸部または／及び内側凹部が設けられている、ヒーターチューブ。
【請求項３】
前記チューブ本体の中心軸線に沿った断面において、前記内側凸部または／及び前記内側凹部は、当該中心軸線に対して傾斜した面を含む、請求項１または２に記載のヒーターチューブ。
【請求項４】
前記チューブ本体の外周面に、当該チューブ本体の中心軸線のまわりを螺旋状に延びる外側凸部または／及び外側凹部が設けられ、
前記外周面上の前記外側凸部は、前記内周面に前記内側凹部が設けられている位置に設けられている、あるいは、前記外周面上の前記外側凹部は、前記内周面に前記内側凸部が設けられている位置に設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒーターチューブ。
【請求項５】
前記ヒーターチューブが、セラミックスからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒーターチューブ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のヒーターチューブと、
前記ヒーターチューブの内部に挿入された内筒と、を備え、
前記内筒の外周面と前記ヒーターチューブの前記チューブ本体の内周面とが、燃焼ガスの流路を画定する、ヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯を加熱する際に当該金属溶湯に浸漬されるヒーターチューブに関する。更に、本発明は、そのようなヒーターチューブを備えたヒーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム、アルミニウム合金などを鋳造する際、金属溶湯を鋳込みに適した温度に加熱保持する金属溶湯保持炉が用いられている。金属溶湯保持炉は、金属溶湯に浸漬され、当該金属溶湯を加熱保温するためのヒーターを有している。このようなヒーターとしては、例えば、ヒーターチューブ内で燃焼ガスなどの高温気流を対流させることにより金属溶湯を加熱する対流式のヒーター（下記特許文献１参照）、熱線の輻射熱により金属溶湯を加熱する輻射式のヒーター（下記特許文献２参照）などが知られている。
【０００３】
いずれの方式のヒーターにおいても、金属溶湯保持炉の運転コストを削減するため、加熱効率を向上させることが望まれている。ここで、対流式のヒーターを例にして、高温気流から金属溶湯への熱エネルギーの伝達プロセスを検討すると、次の通りである。すなわち、熱エネルギーは、（ａ）ヒーターチューブ内の高温気流からヒーターチューブの内面に伝達され、（ｂ）ヒーターチューブの内面から外面に伝達され、そして、（ｃ）ヒーターチューブの外面から金属溶湯に伝達される。以上の（ａ）〜（ｃ）のプロセスのうち、（ａ）のプロセスの熱伝達率が最も小さいことが分かっている。したがって、上記（ａ）のプロセスにおける熱伝達率を向上させることができれば、ヒーターの加熱効率を向上させることができ、金属溶湯保持炉の運転コストの削減に大きく貢献できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４７７２０号公報
【特許文献２】特許第６１４８９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上記（ａ）のプロセスにおける熱伝達率を向上させるためには、ヒーターチューブ内での高温気流の対流時間を従来よりも長くすることが有効であることを知見した。
【０００６】
本発明は以上の知見に基づいている。すなわち、本発明は、ヒーターチューブ内での高温気流の対流時間をより長くすることにより、高温気流の熱エネルギーを金属溶湯に効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブ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】
【０００７】
本発明の第１の態様によるヒーターチューブは、金属溶湯を加熱する際に当該金属溶湯に浸漬されるものであり、有底筒形のチューブ本体を備え、このチューブ本体の内周面に、当該チューブ本体の中心軸線のまわりを螺旋状に延びる内側凸部または／及び内側凹部が設けられている。
【０００８】
また、本発明の第２の態様によるヒーターチューブは、金属溶湯を加熱する際に当該金属溶湯に浸漬されるものであり、有底筒形のチューブ本体を備え、このチューブ本体の内周面に、当該チューブ本体の軸線方向に進む高温気流を周方向に偏向させる内側凸部または／及び内側凹部が設けられている。
【０００９】
更に、以上のようなヒーターチューブを備えたヒーターも、本発明の範囲内である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒーターチューブ内での高温気流の対流時間を従来よりも長くすることにより、高温気流の熱エネルギーを金属溶湯に効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるヒーターチューブを備えた金属溶湯保持炉を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるヒーターチューブを示す概略縦断面図である。
【図３】図２の一点鎖線で示す領域IIIの拡大図である。
【図４】本発明の変形例によるヒーターチューブを示す概略縦断面図である。
【図５】本発明の更なる変形例によるヒーターチューブの内周面を示す概略的な展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
まず、ヒーターチューブ１００の説明に先だち、図１を参照して、当該ヒーターチューブ１００が用いられる金属溶湯保持炉１について説明する。
【００１４】
図１は、本発明によるヒーターチューブ１００を備えた金属溶湯保持炉１を示す概略断面図である。金属溶湯保持炉１は、アルミニウム等の金属溶湯Ｌを保持する浴槽２と、浴槽２の側壁２ｓを貫通して当該浴槽２の外部から内部に水平に延在するヒーター３と、を備えている。図１に示すように、ヒーター３のうち浴槽２の内部に位置している部分は、金属溶湯Ｌに完全に浸漬している。
【００１５】
図１に示すように、ヒーター３は、セラミックス製のヒーターチューブ１００と、ヒーターチューブ１００内に配置された金属製の内筒４と、ヒーターチューブ１００と内筒４との間隙に配置された着火部７と、を有している。ヒーターチューブ１００は、有底筒形のチューブ本体１０を備えている。チューブ本体１０は、先端１０ｔ（図１における右端）が閉鎖され、基端１０ｂ（図１における左端）が開放されている。この基端１０ｂは、燃料ガスと空気とをヒーターチューブ１００内に供給する供給管６に接続されている。また、内筒４は、チューブ本体１０と同軸に配置されており、先端４ｔ及び基端４ｂが共に開放されている。内筒４の外周面とチューブ本体１０の内周面とは、燃焼ガスの流路Ｃを画定している。そして、内筒４の基端４ｂには、燃焼ガスを排出するための排気管５が接続されている。
【００１６】
以上のような金属溶湯保持炉１では、供給管６から供給される燃料ガス及び空気が着火部７によって着火されることにより、高温気流である燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、チューブ本体１０の内周面と内筒４の外周面とによって画定された流路Ｃ（図１参照）を当該チューブ本体１０の先端１０ｔに向かって流れる。そして、チューブ本体１０の先端１０ｔまで到達した燃焼ガスは、進行方向を１８０°変え、内筒４内を先端４ｔから基端４ｂに向かって流れる。その後、燃焼ガスは、排気管５を介して金属溶湯保持炉１の外部に排出される。このような燃焼ガスの流れから理解されるように、燃焼ガスの熱エネルギーは、燃焼ガスが着火部７からチューブ本体１０の先端１０ｔに向かって流れる際にヒーターチューブ１００に伝達される。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して本発明の一実施の形態によるヒーターチューブ１００について説明する。図２は、ヒーターチューブ１００の概略縦断面図であり、図３は、図２の一点鎖線で示す領域IIIの拡大図である。
【００１８】
前述したように、ヒーターチューブ１００は、有底筒形のチューブ本体１０を備えている。図２に示すように、チューブ本体１０は、金属溶湯保持炉１の浴槽２（図１参照）に埋め込まれる基部区画１０ｓと、金属溶湯Ｌ（図１参照）に浸漬され、燃焼ガスが通過する流路区画１０ｃと、を有している。基部区画１０ｓと流路区画１０ｃとの接続部分に、着火部７（図１参照）が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、流路区画１０ｃにおいて、チューブ本体１０の内周面には、当該チューブ本体１０の中心軸線Ａのまわりを螺旋状に延びる内側凸部１１が設けられている。本実施の形態の内側凸部１１は、チューブ本体１０の流路区画１０ｃの全域に設けられている。そして、この内側凸部１１によって、当該内側凸部１１に挟まれた領域に螺旋状の内側凹部１２が画成されている。この内側凹部１２を通過して、燃焼ガスがチューブ本体１０の先端１０ｔまで流れることになる。また、図２及び図３に示すように、内側凸部１１及び内側凹部１２は、チューブ本体１０の中心軸線Ａに沿った断面において、中心軸線Ａに対して傾斜した面Ｓを含んでいる。本実施の形態では、内側凸部１１と内側凹部１２との境界面の全部が傾斜した面Ｓとなっている。
【００２０】
次に、図３を参照して、内側凸部１１及び内側凹部１２について詳細に説明する。図３に示すように、内側凹部１２が形成されている部分におけるチューブ本体１０の流路区画１０ｃの内径をＤとする。このとき、チューブ本体１０の縦断面において、本実施の形態の内側凸部１１及び内側凹部１２のピッチＷは、内径Ｄの３０％以上２００％以下であることが好ましい。幅Ｗが内径Ｄの３０％以上であると、ヒーターチューブ１００を成形する際の脱型が容易であるという利点がある。一方、幅Ｗが内径Ｄの２００％以下であると、燃焼ガスの対流時間を十分に確保することができ、燃焼ガスからヒーターチューブ１００へ効率よく熱伝達されるという利点がある。
【００２１】
また、チューブ本体１０の径方向内方への内側凸部１１の突出量Ｈは、流路区画１０ｃの内径Ｄの３％以上２０％以下であることが好ましい。突出量Ｈが内径Ｄの３％以上であると、燃焼ガスは、中心軸線Ａと平行にチューブ本体１０の先端１０ｔに向かうにつれ、内側凸部１１を迂回しながら流れることとなる。この場合、燃焼ガスの対流時間を十分に確保することができるため、燃焼ガスからヒーターチューブ１００への熱伝達の効率を十分に向上させることができる。一方、突出量Ｈが内径Ｄの２０％以下であると、内側凸部１１が内筒４（図１参照）と干渉することを回避できる。
【００２２】
以上の事情を考慮し、本実施の形態では、流路区画１０ｃの内径Ｄを１３５ｍｍとした上で、内側凸部１１及び内側凹部１２のピッチＷを８０ｍｍ（内径Ｄの約５９％）に、内側凸部１１の突出量Ｈを１５ｍｍ（内径Ｄの約１１％）に、それぞれ設定してある。
【００２３】
このようなヒーターチューブ１００は、セラミックス（炭化ケイ素、窒化ケイ素等）とバインダとを含むスラリーを成形型に流し込んで焼成する鋳込み成形によって製造され得る。あるいは、セラミックスの原料粉末を成形型に充填して加圧成形するプレス成形によっても製造され得る。
【００２４】
次に、ヒーターチューブ１００の作用について説明する。
【００２５】
上述したように、まず、供給管６から着火部７に向けて燃料ガス及び空気が供給される。燃料ガス及び空気が着火部７に到達すると、当該着火部７によって燃料ガスが着火され、高温気流である燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、チューブ本体１０の流路区画１０ｃにおいて、ヒーターチューブ１００の内周面と内筒４の外周面とにより画定された流路Ｃ（図１参照）をチューブ本体１０の先端１０ｔに向かって流れ始める。
【００２６】
燃焼ガスは、間もなく、チューブ本体１０の流路区画１０ｃに螺旋状に設けられた内側凸部１１に衝突し、当該内側凸部１１に沿って進行方向が径方向に偏向される。このことにより、燃焼ガスは、内側凸部１１によって画成された内側凹部１２内を、チューブ本体１０の先端１０ｔに向かって螺旋状に流れる。このような螺旋状の経路は、着火部７から先端１０ｔまでのチューブ本体１０の中心軸線Ａと平行な経路よりも長い。このため、チューブ本体１０の内周面に内側凸部１１及び内側凹部１２が設けられていない場合と比較して、燃焼ガスの対流時間が相対的に長くなる。この結果、燃焼ガスからヒーターチューブ１００への熱伝達がより良好に行われる。
【００２７】
ヒーターチューブ１００に伝達された燃焼ガスの熱エネルギーは、当該ヒーターチューブ１００の内面から外面に伝達され、その後、当該外面から金属溶湯Ｌ（図１参照）に伝達される。
【００２８】
前述したように、チューブ本体１０の先端１０ｔに達した燃焼ガスは、進行方向を１８０°変えて内筒４の先端４ｔの開口から当該内筒４の内部に流入し、チューブ本体１０の中心軸線Ａと平行に内筒４の基端４ｂに向かって流れる。内筒４の基端４ｂまで流れた燃焼ガスは、その後、排気管５を介して金属溶湯保持炉１の外部に排出される。
【００２９】
以上のような本実施の形態によれば、ヒーターチューブ１００内での燃焼ガスの対流時間を従来よりも長くすることができるため、燃焼ガスの熱エネルギーを金属溶湯Ｌに効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブ１００を提供することができる。
【００３０】
また、チューブ本体１０の中心軸線Ａに沿った断面において、内側凸部１１及び内側凹部１２が当該中心軸線Ａに対して傾斜した面Ｓを含むため、成形されたヒーターチューブ１００を成形型からスムーズに取り外すことができる。なお、以上の実施の形態では、内側凸部１１と内側凹部１２との境界面が全て傾斜した面Ｓとなっているが、他の実施の形態では、当該境界面のうち、チューブ本体の基端１０ｂ側及び先端１０ｔ側のいずれか一方のみが傾斜した面Ｓとなっていて良い。この場合も、成形されたヒーターチューブ１００を成形型からスムーズに取り外すことができる。
【００３１】
本実施の形態のヒーターチューブ１００は、セラミックスから製造されている。このため、ヒーターチューブ１００の長寿命化を達成することができる。
【００３２】
次に、図４を参照して、本発明の変形例によるヒーターチューブ２００について説明する。
【００３３】
図４は、本発明の変形例によるヒーターチューブ２００を示す概略縦断面図である。図４に示すように、ヒーターチューブ２００は、燃焼ガスが通流する流路区画２１０ｃの内周面に、当該チューブ本体２１０の中心軸線Ａのまわりを螺旋状に延びる内側凸部２１１が設けられている。そして、この内側凸部２１１によって、当該内側凸部２１１に挟まれた領域に螺旋状の内側凹部２１２が画成されている。内側凸部２１１及び内側凹部２１２の具体的な構造及び寸法は、上述した実施の形態と同様である。
【００３４】
また、図４に示すように、本変形例によるヒーターチューブ２００は、チューブ本体２１０の外周面に、当該チューブ本体２１０の中心軸線Ａのまわりを螺旋状に延びる外側凸部２１３が設けられている。外側凸部２１３は、チューブ本体２１０の流路区画２１０ｃの全域に設けられている。そして、この外側凸部２１３によって、当該外側凸部２１３に挟まれた領域に螺旋状の外側凹部２１４が画成されている。図４に示すように、外側凸部２１３は、チューブ本体２１０の内周面に内側凹部２１２が設けられている位置に設けられている。更に、外側凹部２１４は、チューブ本体２１０の内周面に内側凸部２１１が設けられている位置に設けられている。
【００３５】
更に、図４に示すように、外側凸部２１３と外側凹部２１４との境界面は、傾斜した面Ｔを含んでいる。この傾斜した面Ｔは、チューブ本体２１０の内周面に設けられた傾斜した面Ｓに対応する傾斜を有している。内側凸部２１１、内側凹部２１２、外側凸部２１３及び外側凹部２１４が以上のように形成されていることにより、チューブ本体２１０は、肉厚が実質的に均一になっている。具体的には、本変形例では、チューブ本体２１０の肉厚は、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下の範囲で実質的に均一になっているのが好ましい。
【００３６】
以上のような本変形例によるヒーターチューブ２００は、上述したヒーターチューブ１００と同様にして製造され得る。あるいは、ヒーターチューブ２００は、チューブ本体２１０の外面形状に対応した成形型にセラミックスの原料粉末を含むスラリーを流し込み、一定時間経過後に成形型から余分なスラリーを排出する排泥鋳込み成形によって成形しても良い。このような排泥鋳込み成形によれば、成形型の内周面にスラリーを実質的に均一な厚さに付着させることができるため、実質的に均一な肉厚のヒーターチューブ２００を容易に製造することができる。
【００３７】
以上のような本変形例によるヒーターチューブ２００では、外側凸部２１３及び外側凹部２１４の存在によってチューブ本体２１０の外周面の表面積が増大されているため、ヒーターチューブ２００から金属溶湯Ｌへより良好な熱伝達率が行われる。この他のヒーターチューブ２００の作用は、上述したヒーターチューブ１００の作用と同様である。このため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上のような本変形例によっても、ヒーターチューブ２００内での燃焼ガスの対流時間を従来よりも長くすることができるため、燃焼ガスの熱エネルギーを金属溶湯Ｌに効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブ２００を提供することができる。
【００３９】
また、チューブ本体２１０の中心軸線Ａに沿った断面において、内側凸部２１１及び内側凹部２１２が当該中心軸線Ａに対して傾斜した面Ｓを含み、外側凸部２１３及び外側凹部２１４が当該中心軸線Ａに対して傾斜した面Ｔを含んでいる。このため、成形されたヒーターチューブ２００を成形型からスムーズに取り外すことができる。とりわけ、ヒーターチューブ２００が排泥鋳込み成形によって成形される場合、傾斜した面Ｔの存在によって、ヒーターチューブ２００を成形型からスムーズに取り外すことができる。
【００４０】
もちろん、内側凸部２１１と内側凹部２１２との境界面のうち、チューブ本体の基端１０ｂ側及び先端１０ｔ側のいずれか一方のみが傾斜した面Ｓとなっており、且つ、外側凸部２１３と外側凹部２１４との境界面のうち、当該傾斜した面Ｓに対応する境界面のみが傾斜した面Ｔとなっていても良い。この場合も、成形されたヒーターチューブ２００を成形型からスムーズに取り外すことができる。
【００４１】
更に、本変形例によるヒーターチューブ２００もセラミックスから製造されている。このため、ヒーターチューブ２００の長寿命化を達成することができる。とりわけ、チューブ本体２１０が略均一な肉厚を有していることにより、熱応力がヒーターチューブ２００全体にわたって均等に作用する。このことにより、ヒーターチューブ２００の更なる長寿命化を達成することができる。
【００４２】
なお、本変形例では、外側凸部２１３及び外側凹部２１４の存在によってチューブ本体２１０の外周面の表面積が増大されている。すなわち、本変形例によるヒーターチューブ２００と金属溶湯Ｌとの接触面積は、上述したヒーターチューブ１００と金属溶湯Ｌとの接触面積より大きい。この結果、ヒーターチューブ２００から金属溶湯Ｌへの熱伝達率がより高められるため、燃焼ガスの熱エネルギーをより効率的に金属溶湯Ｌに伝達することができる。また、ヒーターチューブ２００は、金属溶湯Ｌとの接触面積が増大されているため、輻射式のヒーター３（図１参照）に採用された際にも、当該ヒーター３の加熱効率を向上させることができる。
【００４３】
以上の実施の形態及びその変形例では、チューブ本体１０、２１０の内周面に螺旋状の内側凸部１１、２１１及び内側凹部１２、２１２が設けられていた。しかしながら、このような例には限定されない。すなわち、本発明の目的を達成するためには、ヒーターチューブ内での高温気流の対流時間を従来よりも長くすることができればよい。このため、例えば、図５に示すような態様も考えられる。
【００４４】
図５は、本発明の更なる変形例によるヒーターチューブ３００の内周面を示す概略図である。図５において、ヒーターチューブ３００は、その中心軸線Ａと平行な直線によって切り開かれた展開図として示されている。ただし、図５において、チューブ本体３１０の先端３１０ｔを閉鎖している円盤状の部分は、図示を省略してある。
【００４５】
図５に示すように、本変形例によるヒーターチューブ３００は、チューブ本体３１０の内周面に、内側凸部３１１が設けられている。この内側凸部３１１が設けられていない領域は、相対的に窪んだ（中心軸線Ａからの距離が内側凸部３１１より大きい）内側凹部３１２となっている。図５に示す例では、チューブ本体３１０の基端３１０ｂに最も近位の内側凸部３１１は、周方向に間隙ｇを挟んで断続的に２条形成されている。これらの内側凸部３１１のチューブ本体３１０の先端３１０ｔ側にも、２条の内側凸部３１１が周方向に間隙ｇを挟んで断続的に形成されている。但し、これらの隣接する内側凸部３１１は、最も基端３１０ｂ側の内側凸部３１１に対し、中心軸線Ａのまわりに位相を９０°ずらして形成されている。同様にして、チューブ本体３１０の周方向に間隙ｇを挟んで断続的に形成された各２条の内側凸部３１１が、位相を９０°ずらしながら、当該チューブ本体３１０の先端３１０ｔに向かって一定の間隔で順次形成されている。したがって、間隙ｇも、位相を９０°ずつずらしながら、チューブ本体３１０の先端３１０ｔに向かって一定の間隔で形成されている。
【００４６】
このような内側凸部３１１の配置により、図５に示すように、同一の位相にある２つの間隙ｇ１、ｇ２の間には、少なくとも１つの内側凸部３１１が必ず存在することになる。これら内側凸部３１１及び内側凹部３１２は、後述されるように、チューブ本体３１０の軸線方向Ａに進む高温気流（例：燃焼ガス）、を周方向（図５における上下方向）に偏向させるように機能する。
【００４７】
この他の構成は、図２に示すヒーターチューブ１００と同様である。このため、図５において図２と共通する構成部分には同様の符号を付し、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に、以上のヒーターチューブ３００の作用について説明する。なお、以下の説明では、高温気体として燃焼ガスを例にして説明を行う。
【００４９】
上述したように、まず、供給管６から着火部７に向けて燃料ガス及び空気が供給される。燃料ガス及び空気が着火部７に到達すると、当該着火部７によって燃料ガスが着火され、燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、チューブ本体１０の流路区画３１０ｃにおいて、チューブ本体３１０の内周面と内筒４の外周面とにより画定された流路Ｃ（図１参照）をチューブ本体３１０の先端３１０ｔに向かって流れ始める。燃焼ガスは、間もなく、チューブ本体３１０の内側凸部３１１に衝突し、その進行方向が径方向に偏向される。その後、燃焼ガスは、内側凹部３１２内を流れ、間隙ｇを通過してチューブ本体３１０の先端３１０ｔに向かって流れる。
【００５０】
前述したように、中心軸線Ａのまわりに同一の位相にある２つの間隙ｇ１、ｇ２の間には、必ず内側凸部３１１が存在するため、間隙ｇを通過した燃焼したガスは、再び内側凸部３１１に衝突し、その進行方向が径方向に偏向される。そして、当該燃焼ガスは、内側凹部３１２内を流れ、次なる間隙ｇを通過してチューブ本体３１０の先端３１０ｔに向かって流れる。以後、燃焼ガスは、以上のように繰り返し進行方向を変えながら、内側凹部３１２内をチューブ本体３１０の先端３１０ｔまでジグザグに流れる。このようなジグザグの経路は、着火部７から先端３１０ｔまでのチューブ本体３１０の中心軸線Ａと平行な経路よりも長い。このため、チューブ本体３１０の内周面に内側凸部３１１及び内側凹部３１２が設けられていない場合と比較して、燃焼ガスの対流時間が相対的に長くなる。このことにより、燃焼ガスからヒーターチューブ３００への熱伝達がより良好に行われる。
【００５１】
ヒーターチューブ３００に伝達された燃焼ガスの熱エネルギーは、上述したヒーターチューブ１００、２００と同様に、ヒーターチューブ３００の内面から外面に伝わり、当該外面から金属溶湯Ｌ（図１参照）に伝達される。
【００５２】
チューブ本体３１０の先端３１０ｔに達した燃焼ガスは、進行方向を１８０°変えて内筒４の先端４ｔの開口から当該内筒４の内部に流入し、当該内筒４を経て排気管５から金属溶湯保持炉１の外部に排出される。
【００５３】
以上のような本変形例によっても、ヒーターチューブ３００内での燃焼ガスの対流時間を従来よりも長くすることができるため、燃焼ガスの熱エネルギーを金属溶湯Ｌに効率的に伝達させることが可能なヒーターチューブ３００を提供することができる。
【００５４】
また、チューブ本体３１０の中心軸線Ａに沿った断面において、内側凸部３１１及び内側凹部３１２が当該中心軸線Ａに対して傾斜した面（不図示）を含むため、成形されたヒーターチューブ３００を成形型からスムーズに取り外すことができる。
【００５５】
また、本実施の形態のヒーターチューブ３００は、セラミックスから製造されている。このため、ヒーターチューブ３００の長寿命化を達成することができる。
【００５６】
なお、本変形例によるヒーターチューブ３００においても、上述したヒーターチューブ２００と同様に、チューブ本体３１０の内周面に内側凹部３１２が設けられている位置に外側凸部を設け、且つ、チューブ本体３１０の内周面に内側凸部３１１が設けられている位置に外側凹部を設けても良い。この場合、チューブ本体３１０が略均一な肉厚を有するように形成し得るため、熱応力がヒーターチューブ３００全体にわたって均等に作用することになる。このため、ヒーターチューブ３００の更なる長寿命化を達成することができる。更に、この場合、上述したヒーターチューブ２００と同様に、ヒーターチューブ３００と金属溶湯Ｌとの接触面積を増大させることができる。このことにより、ヒーターチューブ３００から金属溶湯Ｌへの熱伝達率が高められるため、高温気体（例えば燃焼ガス）の熱エネルギーをより効率的に金属溶湯Ｌに伝達することができる。また、このようなヒーターチューブは、金属溶湯Ｌとの接触面積が増大されていることから、輻射式のヒーター３（図１参照）に採用された際にも、ヒーター３の加熱効率を向上させることができる。
【００５７】
なお、ヒーターチューブ内での高温気流の対流時間を従来よりも長くすることができれば、例えば、内側凸部３１１を中心軸線Ａに対して傾斜して設けたり、当該内側凸部３１１を弧状に湾曲させて設けたりするなど、様々な変形がなされ得る。もちろん、このような変形例も、本発明の範囲内である。
【００５８】
また、以上の説明では、金属溶湯保持炉１として、ヒーターチューブ１００、２００、３００が中心軸線Ａを水平にして金属溶湯Ｌに浸漬されるタイプを例示したが、これには限定されない。すなわち、各ヒーターチューブ１００、２００、３００は、当該ヒーターチューブ１００、２００、３００が中心軸線Ａを鉛直ないし傾斜させた角度から金属溶湯Ｌに浸漬されるタイプの金属溶湯保持炉にも、好適に採用され得る。
【００５９】
更に、以上の説明では、ヒーターチューブ１００及びヒーターチューブ３００については、対流式のヒーターに採用される例のみを示したが、もちろん、これらのヒーターチューブ１００、３００を、輻射式のヒーターに採用しても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１  金属溶湯保持炉
２  浴槽
２ｓ  側壁
３  ヒーター
４  内筒
４ｂ  内筒の基端
４ｔ  内筒の先端
５  排気管
６  供給管
７  着火部
１０  チューブ本体
１０ｂ  チューブ本体の基端
１０ｃ  流路区画
１０ｓ  基部区画
１０ｔ  チューブ本体の先端
１１  内側凸部
１２  内側凹部
１００  ヒーターチューブ
２００  ヒーターチューブ
２１０  チューブ本体
２１０ｃ  流路区画
２１１  内側凸部
２１２  内側凹部
２１３  外側凸部
２１４  外側凹部
３００  ヒーターチューブ
３１０  チューブ本体
３１０ｂ  チューブ本体の基端
３１０ｃ  流路区画
３１０ｔ  チューブ本体の先端
３１１  内側凸部
３１２  内側凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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