(57)【要約】【課題】簡易な構造で実際的な支持手段を備え、それによって変形したラジアントチューブを上下反対に設置することができ、ラジアントチューブの長寿命化を図ることを可能とするラジアントチューブ式加熱装置を提供する。【解決手段】Ｗ形ラジアントチューブ２に蓄熱交番燃焼式バーナ７、８を取り付けるとともに、ラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａに固定された突設部１１の本体部１１ａにリング状部材１３を装着し、リング状部材１３を加熱炉２０の内壁面２０ａに開口した支持穴部１４の床面１４ａに当接させることによって、ラジアントチューブ２を支持するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブと、該ラジアントチューブの上下の開口部にそれぞれ取り付けられた蓄熱交番燃焼式バーナと、前記ラジアントチューブを炉内で支持するための支持手段とを備え、前記支持手段は、前記ラジアントチューブのＵ字状屈曲部の頂点近傍に固定されて炉幅方向へ突出する突設部と、加熱炉の内壁面に開口して前記突設部が挿入される支持穴部とを有し、前記突設部は、前記支持穴部の床面に当接するリング状部材を備えているとともに上下対称形状を呈することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項２】
リング状部材の外表面は炉幅方向に円弧形状となっていることを特徴とする請求項１記載のラジアントチューブ式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理炉等の加熱炉に配置されるラジアントチューブ式加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジアントチューブ式加熱装置は、ラジアントチューブ（放射伝熱管）を熱源として備えた加熱装置であり、無酸化炉等の熱処理炉に配置されている。ラジアントチューブは、通常耐熱合金をＵ字状に屈曲したＵ形管や、Ｗ字状に屈曲したＷ形管等で作られている。
【０００３】
図８に、代表例として、Ｗ形のラジアントチューブが加熱炉内に配置された状態を示す。図中、２がラジアントチューブであり、加熱炉２０の炉壁面２０ａに設けられた支持部６４と、ラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａの頂点に突設された突設部６７とにより、加熱炉２０の炉幅方向（図８における左右方向）へ架け渡されて多数配置される。
【０００４】
そして、これら多数のラジアントチューブ２の内部で、灯油やガス等の燃料を燃焼させることによりラジアントチューブ２を加熱し、ラジアントチューブ２の外面からの放射熱により被加熱材を加熱する。このようなラジアントチューブ２を用いた加熱炉によれば、炉内雰囲気ガスが汚染されないため、被加熱材を安定した雰囲気で加熱することができる。
【０００５】
このラジアントチューブ２は、加熱されることにより熱膨張し、特に炉幅方向への寸法変化が著しくなる。したがって、ラジアントチューブ２を支持部６４に固定してしまうと、加熱に伴う熱膨張により、ラジアントチューブ２には応力が作用し、熱膨張の程度によってはラジアントチューブ２の破損に至る。そこで、ラジアントチューブ２は、炉幅方向に関して変位することができるようにして支持される。
【０００６】
例えば、図８に示すように、ラジアントチューブ２は、３つのＵ字状屈曲部２ａの頂点にそれぞれ突設された３つの突設部６７が、炉壁面２０ａに設けられた支持部６４に搭載されて支持される。突設部６７と支持部６４との当接面には、半円柱部６７ａが設けられる。これにより、ラジアントチューブ２が熱膨張すると、半球状部６７ａが支持部６４の上面に接触しながら、突設部６７が支持部６４に対して炉幅方向へスライドすることができるようになっていた。
【０００７】
ところで、ラジアントチューブ２は、ある程度の期間使用すると、酸化減肉と自重とによって徐々に変形し、やがて図９を示すような状態となる。このような状態になると、Ｕ字状屈曲部２ａの項点に突設された突設部６７の突設方向が変化し、炉壁面２０ａに設けられている支持部６４の端部に衝突するようになって、ラジアントチューブ２が炉幅方向へ熱膨張しようとしても、ラジアントチューブ２の炉幅方向へ変位が拘束される。このため、熱膨張のエネルギーがラジアントチューブ２に作用して、ラジアントチューブ２を早期に曲損させてしまう。その結果、本来は酸化減肉で決定されるラジアントチューブ２の寿命を著しく短くしてしまうことになる。
【０００８】
仮に、曲損したラジアントチューブ２を、上下反対に取り付けることができれば、ラジアントチューブ２の寿命を延長することができるが、曲損したラジアントチューブ２を上下反対に設置すると、図１０に示すように、突設部６７と支持部６４との取り合い寸法が変わってしまい、支持部６４により半円柱状部６７ａを介して突設部６７を支持することができなくなってしまう。
【０００９】
そこで、ラジアントチューブが曲損した場合でも、上下反対に取り付けることができるというラジアントチューブの支持構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
図５は、前記特許文献１に記載されたラジアントチューブの支持構造を示す図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は要部の上面図、図５（ｃ）は要部の正面図である。このラジアントチューブの支持構造は、上下方向に略対称となるように加熱炉２０の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａの頂点近傍に炉幅方向へ突出して固定される上下対称形状の突設部５１と、加熱炉２０の内壁面２０ａに固定されて突設部５１を搭載して支持する支持部５４とを備えている。そして、突設部５１の本体部５１ａに丸棒材５３が取り付けられており、支持部５４は、丸棒材５３の両端５３ａ、５３ｂをそれぞれ搭載・支持する支持棒５４ａ、５４ｂによって構成されている。
【００１１】
そして、図６に示すように、ラジアントチューブ２が曲損した場合、図７に示すように、ラジアントチューブ２を上下反対に設置しても、丸棒材５３と支持部５４との取り合い寸法が変わらないので、支持部５４によって突設部５１を支持することができ、ラジアントチューブ２の寿命を酸化減肉による寿命と同程度まで延長することができるというものである。
【特許文献１】特開平１１−２５７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前記特許文献１に示されたような、突設部５１の本体部５１ａに丸棒材５３を横向きに取り付け、その丸棒材５３の両端５３ａ、５３ｂを支持棒５４ａ、５４ｂで支持するという支持構造は、かなり複雑な支持構造であり、数百ヶ所となる突設部５１の本体部５１ａに丸棒材５３を横向きに取り付けるとともに、壁面２０ａで同じく数百ヶ所となる支持部５４に支持棒５４ａ、５４ｂを取り付けるための費用とその工事による機会損失を考慮すると、そのような支持構造を有するラジアントチューブ式加熱装置を用いることは現実的ではない。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で実際的な支持手段を備え、それによって変形したラジアントチューブを上下反対に設置することができ、ラジアントチューブの長寿命化を図ることを可能とするラジアントチューブ式加熱装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、前記特許文献１に示されたラジアントチューブの支持構造が複雑な構造になっているのは、１個のバーナで片側から燃焼させる片側燃焼を前提にして、ラジアントチューブの変形が上下非対称で変形量も大きいことを想定しているためであり、上下に設置された２個の蓄熱バーナで交互に燃焼と蓄熱を繰り返す蓄熱交番燃焼式ラジアントチューブ加熱装置にすれば、ラジアントチューブの上下間の温度差が少なく、ラジアントチューブの変形がほぼ上下対称で変形量も低減させられるので、簡易な支持構造でもラジアントチューブを上下反対に設置することができるという考えに達し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。
【００１５】
前述の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１６】
［１］上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブと、該ラジアントチューブの上下の開口部にそれぞれ取り付けられた蓄熱交番燃焼式バーナと、前記ラジアントチューブを炉内で支持するための支持手段とを備え、前記支持手段は、前記ラジアントチューブのＵ字状屈曲部の頂点近傍に固定されて炉幅方向へ突出する突設部と、加熱炉の内壁面に開口して前記突設部が挿入される支持穴部とを有し、前記突設部は、前記支持穴部の床面に当接するリング状部材を備えているとともに上下対称形状を呈することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【００１７】
［２］リング状部材の外表面は炉幅方向に円弧形状となっていることを特徴とする前記［１］記載のラジアントチューブ式加熱装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、蓄熱交番燃焼式ラジアントチューブとして、ラジアントチューブの変形量を抑えた上で、ラジアントチューブの支持手段として、ラジアントチューブの突設部を上下方向について対称形状とするとともに、この突設部にリング状部材を装着し、このリング状部材を支持穴部の床面に当接させるようにしているので、突設部が炉幅方向へスライドしてラジアントチューブの熱膨張を吸収できるとともに、変形したラジアントチューブを上下反対に取り付けるができるようになった。
【００１９】
すなわち、突設部にリング状部材を装着し、このリング状部材を支持穴部の床面に当接させるという簡易で実際的な支持手段によって、変形したラジアントチューブを上下反対に設置することが可能となり、ラジアントチューブの寿命を延ばして、ラジアントチューブの保守及び交換コストを大幅に低減することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図1は、本発明の一実施形態に係るラジアントチューブ式加熱装置を示す正面図である。また、図２は、このラジアントチューブ式加熱装置におけるラジアントチューブの支持手段を示す三面図であって、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は側面図である。
【００２２】
図１において、２が上下方向に略対称となるように加熱炉２０の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブであり、ここでは、Ｗ形のラジアントチューブが用いられている。
【００２３】
また、ラジアントチューブ２の上下の開口部にそれぞれ蓄熱交番燃焼式バーナ７、８が取り付けられている。９は蓄熱交番燃焼式バーナ７、８の燃焼と蓄熱を切り替えるための制御部である。
【００２４】
そして、ラジアントチューブ２を炉内で支持するために、ラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａの頂点近傍に設けられた支持手段１０が備えられている。なお、この実施形態のラジアントチューブ２はＷ形であるので、３つのＵ字状屈曲部２ａを有しており、支持手段１０も３つ設けられている。これらの支持手段１０は、全て同一の構造である。
【００２５】
支持手段１０は、図２に示すように、ラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａの頂点近傍に固定されて炉幅方向へ突出する突設部１１と、加熱炉２０の内壁面２０ａに開口して突設部１１が挿入される支持穴部１４とを有している。
【００２６】
突設部１１の本体部１１ａは円形断面形状を有しており、取付部材１２に溶接等によって接合され、取付部材１２はラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部２ａの項点近傍に、溶接等によって接合されている。また、本体部１１ａの先端側には、リング状部材１３が装着されている。これによって、突設部11は、上下方向及び炉長方向に関して対称形状となっている。
【００２７】
そして、突設部１１の本体部１１ａの先端側が、加熱炉２０の内壁面２０ａに開口している支持穴部１４に挿入され、リング状部材１３が支持穴部１４の床面１４ａに当接することによって、突設部１１を支持するようになっている。
【００２８】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置においては、蓄熱交番燃焼式バーナ７、８によって、ラジアントチューブ２の内部で灯油やガス等の燃料を燃焼させてラジアントチューブ２を加熱し、ラジアントチューブ２の外面からの放射熱により被加熱材を加熱する。
【００２９】
その際に、ラジアントチューブ２が加熱されて熱膨張すると、突設部１１のリング状部材１３が支持穴部１４の床面１４ａに当接しながら炉幅方向へスライドすることによって、ラジアントチューブ２の熱膨張を吸収する。
【００３０】
そして、ある程度の期間の使用によりラジアントチューブ２に変形が発生した場合について、図３を用いて説明する。
【００３１】
まず、この実施形態においては、上下に設置された２個の蓄熱バーナ７、８で交互に燃焼と蓄熱を繰り返す蓄熱交番燃焼式のラジアントチューブとしているので、ラジアントチューブ２の上下間の温度差が少なく、ラジアントチューブ２の変形はほぼ上下対称でその変形量も少ない。
【００３２】
そして、ラジアントチューブ２が多少変形して下方に下降しても、リング状部材１３が支点となって突設部１１の本体部１１ａが回動するため、リング状部材１３は支持穴部１４の床面１４ａに当接し続け、ラジアントチューブ２が熱膨張した場合に、突設部１１のリング状部材１３が支持穴部１４の床面１４ａに当接しながら炉幅方向へスライドすることによって、ラジアントチューブ２の熱膨張を吸収する。
【００３３】
このようにして、ラジアントチューブ２が多少変形しても、ラジアントチューブ２の炉幅方向への変位を吸収しながら、適切にラジアントチューブ２を支持することができる。
【００３４】
次に、所定の使用期間が過ぎると、図４に示すように、変形したラジアントチューブ２を上下反対に設置する。蓄熱交番燃焼式なのでラジアントチューブ２の変形は小さいとは言っても、あまり長期間、図３に示すような状態でラジアントチューブ２を使用し続けると、ラジアントチューブ２の変形が大きくなってくるのと、バーナ７、８の火炎先端部近傍で、ラジアントチューブ２の底面が局所的に熱損傷を起こす危険性があるからである。
【００３５】
図４において、変形したラジアントチューブ２を上下反対に設置しても、上下対象形状である突設部１１と支持穴部１４との相対的な位置関係は変わらないため、支持穴部の底面１４ａにより、リング状部材１３を介して突設部１１を支持することができる。
【００３６】
このように、この実施形態によれば、突設部１１の本体部１１ａにリング状部材１３を装着し、リング状部材１３を支持穴部１４の床面１４ａに当接させるという簡易で実際的な支持手段によって、変形したラジアントチューブ２を上下反対に設置することが可能となり、ラジアントチューブ２の寿命を延ばして、ラジアントチューブ２の保守及び交換コストを大幅に低減することが可能となった。
【００３７】
なお、この実施形態では、Ｗ形ラジアントチューブを用いたが、上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブを用いることでもよく、例えば、Ｗ形以外に、Ｕ形等のラジアントチューブである。
【００３８】
また、この実施形態では、突設部が、垂直断面形状が円形である本体部を有していたが、支持穴部の床面に当接するリング状部材を有するとともに上下対称形状を呈するものであれば、その形状は何ら問わない。
【００３９】
また、リング状部材の外表面を炉幅方向で円弧形状としておけば、ラジアントチューブの変形にともなって突設部の本体部が回動する際に、滑らかに回動することができる。
【００４０】
さらに、リング状部材と支持穴部の床面とが接触する個所に、接触抵抗を低減する摺動材を設けておけば、ラジアントチューブに作用する応力を低減でき、変形をできるだけ抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態における支持手段を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態において、ラジアントチューブが変形した時の状態を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態において、変形したラジアントチューブを上下反対に取り付けた状態を示す正面図である。
【図５】特開平１１−２５７６１２号公報に記載されたラジアントチューブの支持構造を示す図である。
【図６】図５に示したラジアントチューブが曲損した状態を示す図である。
【図７】図６の曲損したラジアントチューブを上下反対に取り付けた状態を示す図である。
【図８】従来のラジアントチューブの支持横造を示す図である。
【図９】図８に示したラジアントチューブが曲損した状態を示す図である。
【図１０】図９の曲損したラジアントチューブを上下反対に取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  ラジアントチューブ
２ａ  Ｕ字状屈曲部
７、８  蓄熱交番燃焼式バーナ
９  蓄熱交番燃焼式バーナの制御部
１０  支持手段
１１  突設部
１１ａ  突設部の本体部
１２  取付部材
１３  リング状部材
１４  支持穴部
１４ａ  支持穴部の床面
２０  加熱炉
２０ａ  加熱炉の内壁面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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