(57)【要約】【課題】  本発明は、地震による揺れが直接伝わることがなく、倒壊の可能性を小さくすることができる仕切壁を提供するものである。【解決手段】  加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、炉天井から吊り下げられ、所定の距離を保って配置される少なくとも２本の縦柱と、該縦柱を繋ぐ梁部材と、該梁部材と該縦柱とにより区画される領域に配置される無機質断熱材とを備えることにより、仕切壁と炉底とを分離することができ、地震による揺れが炉底から直接仕切壁に伝わることはなくなる。その結果、大きな地震でも仕切壁が倒壊または破壊してしまう可能性は小さくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、炉天井から吊り下げられ、所定の距離を保って配置される少なくとも２本の縦柱と、該縦柱を繋ぐ梁部材と、該梁部材と該縦柱とにより区画される領域に配置される無機質断熱材とを備えることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項２】
請求項１に記載の仕切壁構造において、前記炉天井と前記縦柱とは可動的に連結されていることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の仕切壁構造において、前記梁部材は、前記縦柱に固定された環状部材に形成される中空部を貫通し、前記梁部材の少なくとも一方の端には脱落防止手段を備えることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１つに記載の仕切壁構造において、前記無機質断熱材は、前記縦柱に固定されていることを特徴とする仕切壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の仕切壁（センターウォールともいう。）は、耐火レンガを所定の高さまで積み上げる構造が主である（米国ＡＰＩ規格Ｎｏ．５６０）。このような従来の仕切壁に代わるものとして、加熱炉の床部に固定した二本の柱状部材間に配置された複数の梁部材の間に壁部構成用セラミック・ファイバ・ブランケットを固定した、重量が軽くしかも十分な強度を有する加熱炉の仕切壁が提案されている。（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３１９７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の耐火レンガを積み上げる構造や、特許文献１のような柱状部材が炉の床部に固定された構造では、地震が発生した場合に、揺れが直接炉底から仕切壁に伝わってしまい、揺れが大きい場合には、仕切壁が倒壊または破壊してしまうことが懸念される。
本発明はこうした状況を鑑みてなされたものであって、地震による揺れが直接に伝わることなく、倒壊または破壊の可能性が小さくなる仕切壁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明によれば、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、炉天井から吊り下げられ、所定の距離を保って配置される少なくとも２本の縦柱と、該縦柱を繋ぐ梁部材と、該梁部材と該縦柱とにより区画される領域に配置される無機質断熱材とを備えることを特徴とする仕切壁構造が提供される。こうした構成によれば、仕切壁と炉底とを分離することができるので、地震による揺れが炉底から直接仕切壁に伝わることはなくなる。その結果、大きな地震でも仕切壁が倒壊または破壊する可能性は小さくなる。
【０００５】
本発明においては、炉天井と縦柱とは可動的に連結されていることが好ましい。ここで、可動的に連結されているとは、炉天井に対して縦柱が自由に動くことができるような状態で連結されていることをいい、例えば金属製のワイヤーを用いて連結したり、柔軟な構造からなる接続具などを用いてフレキシブル（自重もしくは荷重に対して柔軟）に連結することをいう。こうした構成によれば、たとえ地震で加熱炉が激しく揺れたとしても、炉天井と縦柱との連結部で揺れが吸収されるので、炉天井から縦柱すなわち仕切壁へ伝わる揺れは少なく、仕切壁に大きな応力が発生することはなくなる。その結果、大きな地震でも仕切壁が倒壊したり破壊する可能性が小さくなる。
【０００６】
本発明においては、梁部材は、縦柱に固定された環状部材に形成される中空部を貫通し梁部材の少なくとも一方の端には脱落防止手段を備えることが好ましい。こうした構成によれば、梁部材と縦柱とが互いにわずかに動くことができるような状態で連結されるので、万が一、仕切壁に揺れが伝わっても、仕切壁の特定の箇所に応力が集中することはなくなり、応力集中によって仕切壁が破壊することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、地震による仕切壁の倒壊や破壊の可能性を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
図１は、本発明の仕切壁構造（以下単に仕切壁ともいう。）を概略的に示した説明図である。なお、他図において、同一物は同一の符号を付す。
【０００９】
本発明における仕切壁１０は、炉天井１１から吊り下げられ、所定の距離を保って配置される少なくとも２本の縦柱１と、縦柱１を繋ぐ梁部材２と、梁部材２と縦柱１とにより区画される領域に配置される無機質断熱材６とを備える。
こうした構成によれば、仕切壁１０は、炉底１２から離れて存在するので、地震等により揺れが発生した場合でも、炉底１２から仕切壁１０に直接揺れが伝わることはない。その結果、大きな地震でも仕切壁が倒壊または破壊する可能性が小さくなる。
【００１０】
本発明においては、縦柱１の材質、形状等は、所定の強度を備えていれば特に制限はないが、例えば金属製の柱材が用いられればよい。ここで、縦柱１同士の距離は、適宜設定されればよいが、４００〜６００ｍｍ、好ましくは５００〜６００ｍｍ、さらに好ましくは５５０〜６００ｍｍである。
【００１１】
本発明においては、梁部材２の材質、形状等は、所定の強度を備えていれば特に制限はないが、例えば金属製の円棒が用いられればよい。梁部材２は少なくとも２本の縦柱１を繋いだ状態で固定されればよい。梁部材２は縦柱１に対して公知の技術で固定されればよいが、本発明においては後述するように、梁部材２と縦柱１とが互いにわずかに動くことができるような状態で連結されることが好ましい。
【００１２】
本発明においては、無機質断熱材６は、梁部材２と縦柱１とにより区画される領域に配置される。無機質断熱材６は、１区画ごとに配置されてもよいし、複数の区画にまたがって配置されてもよい。こうした無機質断熱材６は、公知の技術を用いて縦柱１や梁部材２に対して固定されればよい。
【００１３】
本発明においては、無機質断熱材６は、要求される断熱性を備えていれば特に制限はないが、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミノシリケート繊維、珪酸アルカリ土類金属塩繊維、ガラス繊維、ロックウールといった無機繊維を集綿して成形した無機繊維質ブランケットを用いることが好ましい。なお、こうした無機繊維としては、特に制限はないが、繊維径１〜１０μｍ、繊維長５０μｍ〜１０mmの短繊維が一般的に使用される。
こうした無機繊維質ブランケットは、軽量で、柔軟性を備えているため、万が一、地震等により仕切壁に揺れが伝わったとしても、ブランケットが撓むことで応力が分散し、応力集中によって仕切壁が破壊することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明においては、無機繊維質ブランケットのかさ密度は、特に制限はないが、１００〜２００ｋｇ／ｍ３であればよく、１００〜１８０ｋｇ／ｍ３であればより好ましく、１００〜１６０ｋｇ／ｍ３であればさらに好ましい。かさ密度１００ｋｇ／ｍ３未満であると期待する断熱性能が得られず、２００ｋｇ／ｍ３を越えると仕切壁全体が重くなってしまい、連結部を強固にしなければならない。こうした無機繊維質ブランケットの大きさは特に制限はないが、施工性といった観点から、一般的に長さ１５００〜２０００ｍｍ、幅５００〜９００ｍｍ、厚さ２０〜６０ｍｍが用いられればよい。
【００１５】
こうした無機繊維質ブランケットは、図１に示されるように、その一部を折り曲げて、折り曲げ部を形成して、折り曲げ部を梁部材２に吊り下げられて設置されてもよい。こうした構成によれば、仕切壁を施工する際に、現場にて容易に梁部材に引掛けて施工することができる。こうした無機繊維質ブランケットは、必要に応じて梁部材や縦柱に固定されればよいし、無機繊維質ブランケット同士を貼り合わせて固定してもよい。ここで、折り返り部はブランケットの中央である必要はなく、適宜設定されればよい。
また、こうした無機繊維質ブランケットの端部は、縦柱１を覆っていてもよい。
【００１６】
図２は、縦柱１と炉天井１１との接続構造を概略的に示す説明図である。図２左図は、ワイヤー３で縦柱１を炉天井１１に吊り下げている状態を示しており、図２右図は、その他の回動自在なフレキシブル構造８（例えばある径のピンとそれより大径の孔からなる止め具）で縦柱１を炉天井１１に吊り下げている状態を示している。縦柱１と炉天井１１とをこのような柔軟な構造のもので接続することにより、炉天井１１から縦柱１へ伝わる揺れは少なくなり、仕切壁に大きな応力が発生することはなくなる。
【００１７】
図３および図４は、縦柱１と梁部材２との連結構造を概略的に示す説明図である。
梁部材２は、縦柱１に固定された環状部材４を介して連結される。ここで、環状部材４は縦柱１に溶接等の公知の技術で固定されればよい。この時、梁部材２は、環状部材４に形成される中空部１６を貫通する。また、梁端部５には、脱落防止手段９が備えつけられることにより、縦柱１からの梁部材２の脱落を防いでいる。こうした脱落防止手段９は両方の梁端部５に形成されることが好ましい。梁部材２と縦柱１が強固に固定されていると、その固定箇所に熱膨張、振動等による応力が集中して破壊する恐れがある。しかしながら、こうした構成によれば、縦柱１と梁部材２との遊嵌状態を実現することができ、応力集中によって仕切壁１０が破壊することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明において、脱落防止手段９の構成、形状等は、梁部材２が環状部材４から脱落を防止することができれば特に制限はなく、例えば、梁端部５の径を中空部１６よりも大きくすればよい。具体的には、図４に示されるように、梁端部５で梁部材２に嵌め込まれるワッシャー等の規制部材１３と、梁端部５に固定され、規制部材１３の脱落を防止するボルト等の固定具１４とで構成されてもよい。ここで、規制部材１３の外径は中空部１６より大きく、固定具１４の外径は規制部材１３に形成される孔よりも大きい。また、図示しないが、梁端部５を折り曲げるなどして脱落防止手段９としてもよい。
【００１９】
本発明において、無機質断熱材６は、無機繊維製ブランケット以外にも、例えばアルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、けい酸カルシウムといった無機材料を板状に成形した無機質成形板であってもよい。
無機質成形板のかさ密度は、特に制限はないが、１００〜３００ｋｇ／ｍ３であればよく、１５０〜３００ｋｇ／ｍ３であればより好ましく、２００〜３００ｋｇ／ｍ３であればさらに好ましい。かさ密度１００ｋｇ／ｍ３未満であると期待する断熱性能が得られず、３００ｋｇ／ｍ３を越えると仕切壁全体が重くなってしまい、連結部を強固にしなければならない。こうした無機質成形板の大きさは特に制限はないが、施工性といった観点から、一般的に長さ７００〜１０００ｍｍ、幅５００〜９００ｍｍ、厚さ２０〜６０ｍｍが用いられればよい。
【００２０】
こうした無機質成形板には、例えば、ワラストナイト（ＣａＳｉＯ３）、トバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ）、ゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ）といったけい酸カルシウム３０〜１００質量部を含む無機質成形板が挙げられる。こうした無機質成形板は、必要に応じて、従来から耐熱材料に使用されている公知の材料を添加してもよい。特に、ガラス繊維やパルプ、炭素繊維、セラミックス繊維といった補強繊維の添加は好ましく、その添加量はけい酸カルシウム１００質量部に対して０．１〜３質量部であればよい。なお、こうした補強繊維は、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１０ｍｍのものが補強効果に優れ、好ましい。
こうした無機質成形板は、公知の製造方法を用いることができ、例えば、抄造法や脱水プレス法が用いられればよい。具体的には、けい酸カルシウム原料およびその他の任意成分を含む水性スラリーを脱水成形して板状の脱水成形物をし、該脱水成形物を水熱処理してけい酸カルシウムを生成させればよい。
【００２１】
また、無機質成形板にはアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミノシリケート繊維、珪酸アルカリ土類金属塩繊維、ガラス繊維、ロックウールといった無機繊維が含まれていることが好ましい。こうした無機繊維を添加することにより、抄造法、吸引脱水法、脱水プレス成形法等の湿式成形法を採用することができ、大量生産が可能になる。なお、こうした無機繊維としては、特に制限はないが、繊維径１〜１０μｍ、繊維長５０μｍ〜１０mmの短繊維が一般的に使用される。
こうした無機質成形板には、無機繊維７０〜１００質量部と、無機バインダー１０〜１５質量部とを含む無機繊維質成形板が挙げられる。また、こうした無機繊維質成形板は、必要に応じてアルミナ、シリカ、ジルコニアといった無機充填材を含んでいてもよく、その添加量は無機繊維１００質量部に対して１０〜３０質量部であればよい。
【００２２】
こうした無機質成形板は、予め焼成されていてもよい。焼成条件は、施工する加熱炉内の加熱温度を考慮して設計されればよいが、８００〜１０００℃、３〜８時間であればよい。予め焼成されることにより、無機質成形板には、ある程度の収縮や反りが生じる。この焼成後の無機質成形板を削りだし、所望の寸法の無機質成形板を得ることもできる。こうすることにより、施工後の加熱炉の運転開始による初期加熱により収縮や反りが発生することを抑制することができ、無機質成形板に生じる収縮や反りが起因する不具合を減少させることができる。
【００２３】
こうした無機質成形板は、自重による破損を防ぐため、図５に示すように、縦柱１に例えば金属製のプレート等の押え部材７を介して固定されればよい。押え部材７はネジ等の固定具１５により縦柱１に固定されればよい。こうした固定方法によれば、無機質断熱材６は、梁部材２へかかる荷重を分散することができ、梁部材２と接触部で無機質断熱材６が破損することを防止できる。また、この場合には、梁部材２に無機質断熱材６を固定しなくてもよい。また、こうした固定方法は、無機質成形板に限ったものではなく、上述した無機繊維質ブランケットを固定する場合にも採用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造として広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の仕切壁構造を概略的に示した説明図。
【図２】縦柱と炉天井との接続構造を概略的に示す説明図。
【図３】縦柱と梁部材との連結構造を概略的に示す説明図。
【図４】縦柱と梁部材との連結構造の詳細を概略的に示す説明図。
【図５】無機質断熱材の別の固定方法を概略的に示す説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１  縦柱    
２  梁部材    
６  無機質断熱材    
１０  仕切壁    
１１  炉天井
１２  炉底  
【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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