(57)【要約】【課題】セラミックス製でＷ字状などの複曲形状のラジアントチューブの製造方法及びそのラジアントチューブを備えたラジアントチューブバーナにおいて、セラミックス製の管部材どうしの接合部及び当該管部材の種類をできるだけ少なくして、低コストで製造可能且つ高強度なラジアントチューブを実現する点を目的とする。【解決手段】曲管領域に配置される曲管部１１ｂと当該曲管領域に接続される直管領域に配置される直管部１１ａとを一体成形してなるセラミックス製のＵ字状管部材１１の複数を、交互に反転させながら順に接合して、複曲形状を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状を有するセラミックス製のラジアントチューブの製造方法であって、
前記曲管領域に配置される曲管部と当該曲管領域に接続される前記直管領域に配置される直管部とを一体成形してなるセラミックス製のＵ字状管部材の複数を、交互に反転させながら順に接合して、前記複曲形状を構成するラジアントチューブの製造方法。
【請求項２】
前記Ｕ字状管部材を、前記曲管部の両端側から、同じ長さの前記直管部が延出するように形成する請求項１に記載のラジアントチューブの製造方法。
【請求項３】
３つの前記Ｕ字状管部材を交互に反転させながら順に接合して、前記複曲形状としてのＷ字状を構成する請求項１又は２に記載のラジアントチューブの製造方法。
【請求項４】
互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状を有するセラミックス製のラジアントチューブを、両端部を炉壁に取り付けた状態で炉内に配置し、
前記ラジアントチューブの内部に燃焼ガスを流通させて、当該燃焼ガスの熱を前記ラジアントチューブの外部に放射するラジアントチューブバーナであって、
前記ラジアントチューブの前記複曲形状が、前記曲管領域に配置される曲管部と当該曲管領域に接続される前記直管領域に配置される直管部とを一体成形してなるセラミックス製のＵ字状管部材の複数を、交互に反転させながら順に接合して構成されているラジアントチューブバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状を有するセラミックス製のラジアントチューブの製造方法、及び、そのラジアントチューブを備えたラジアントチューブバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジアントチューブバーナが備えるラジアントチューブは、炉内に露出される状態で、その両端部が炉壁に取り付けられる。そして、そのラジアントチューブの内部に燃焼ガスが流通され、その燃焼ガスの熱がラジアントチューブの外壁を介して外部に放射され、炉内が間接加熱される。
このようなラジアントチューブとして、耐熱性の向上などの目的で、ＳｉＣ（炭化珪素）やＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の耐熱性の高いセラミックス製の管部材で構成されたものがあり、更に、伝熱面積の拡大などの目的で、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる形状（本願では、この形状を「複曲形状」と呼ぶ。）、特に、互いに平行に配置された４つの直管領域と当該４つの直管領域の隣接間を接続する３つの曲管領域とからなるＷ字状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。）。
【０００３】
従来のセラミックス製で複曲形状のラジアントチューブの製造方法では、一般的に、両端部の直管領域に配置される一対の炉壁取付用直管部材を除いて、一の曲管領域を構成する曲管部材と、一の直管領域を構成する直管部材との、２種類の形状のセラミックス製の管部材を、反応焼結法や常圧焼結法等の公知の成形法により別々に製作し、これら曲管部材と直管部材とを交互に接合することで、このような複数回に渡って往復する形状の複曲形状を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のセラミックス製で複曲形状のラジアントチューブは、上述したように、曲管部材と直管部材とを交互に接合して複曲形状を構成しているので、互いに隣接する二つの曲管領域の間の管領域には、直管部材の両端側において夫々の曲管部材と接合される２箇所の接合部が存在することになる。そして、このような接合部の増加は、強度低下やコスト高の要因となるので、接合部の数はできるだけ少ないことが望まれる。
【０００６】
更に、上記従来のラジアントチューブでは、炉壁取付用直管部材を除いて、曲管部材と直管部材との２種類の形状のセラミックス製の管部材を製作する必要があるが、このようなセラミックス製の管部材の種類の増加は、製造工程の煩雑化及び金型種類が増えることに伴う製造コスト高の要因となるので、当該管部材の種類はできるだけ少ないことが望まれる。
【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、セラミックス製で複曲形状のラジアントチューブの製造方法及びそのラジアントチューブを備えたラジアントチューブバーナにおいて、セラミックス製の管部材どうしの接合部及び当該管部材の種類をできるだけ少なくして、低コストで製造可能且つ高強度なラジアントチューブを実現する点にある。
【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製造方法は、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状を有するセラミックス製のラジアントチューブの製造方法であって、その第１特徴構成は、前記曲管領域に配置される曲管部と当該曲管領域に接続される前記直管領域に配置される直管部とを一体成形してなるセラミックス製のＵ字状管部材の複数を、交互に反転させながら順に接合して、前記複曲形状を構成する点にある。
【０００９】
上記第１特徴構成によれば、上記のような１種類のセラミックス製のＵ字状管部材の複数を交互に反転させながら連結することで、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなり、複数回に渡って往復する形状の複曲形状を構成することができる。
よって、互いに隣接する二つの曲管領域の間の管領域に存在する管部材どうしの接合部が、互いに隣接するＵ字状管部材を接合するための１箇所のみとなり、従来のラジアントチューブでは上述したように直管部材の両端側において夫々の曲管部材に接合するための２箇所の接合部が存在するのと比較して、接合部の数を少なくして、強度低下やコスト高を抑制することができる。
更には、１種類のＵ字状管部材により上記複曲形状を構成することができるので、管部材の種類を少なくして、製造工程の煩雑化及び金型種類が増えることに伴う製造コスト高を抑制することができる。
従って、本発明により、セラミックス製で複曲形状のラジアントチューブを製造するにあたり、管部材どうしの接合部及び管部材の種類をできるだけ少なくして、低コストで製造可能且つ高強度なラジアントチューブを製造することができる。
【００１０】
本発明に係るラジアントチューブの製造方法の第２特徴構成は、前記Ｕ字状管部材を、前記曲管部の両端側から、同じ長さの前記直管部が延出するように形成する点にある。
【００１１】
上記第２特徴構成によれば、Ｕ字状管部材において曲管部の両端側から延出形成された夫々の直管部の長さが同じであるので、Ｕ字状管部材の形状を簡略化し、Ｕ字状管部材を製作するための製造コストを低く抑えることができる。
更に、ラジアントチューブの両端部の直管領域に配置される一対の炉壁取付用直管部材を、互いに同じ長さとすることができるので、セラミックス製の管部材の種類を更に少なくして、製造コストの低減を図ることができる。
更に、互いに接合される二つのＵ字状管部材の夫々の直管部の長さが同じことから、その接合部の位置が、互いに隣接する曲管領域に挟まれた管領域における中心に配置されることになるので、各Ｕ字状管部材の方向などをあまり気にすることなく、当該Ｕ字状管部材の複数を交互に反転させながら順に接合する作業を簡単且つ短時間に行うことができる。
【００１２】
本発明に係るラジアントチューブの製造方法の第３特徴構成は、３つの前記Ｕ字状管部材を交互に反転させながら順に接合して、前記複曲形状としてのＷ字状を構成する点にある。
【００１３】
上記第３特徴構成によれば、３つのＵ字型管部材を交互に反転させながら順に接合することで、互いに平行に配置された４つの直管領域と当該４つの直管領域の隣接間を接続する３つの曲管領域とからなるＷ字状を有するラジアントチューブを構成することができる。
【００１４】
上記目的を達成する本発明に係るラジアントチューブバーナは、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状を有するセラミックス製のラジアントチューブを、両端部を炉壁に取り付けた状態で炉内に配置し、
前記ラジアントチューブの内部に燃焼ガスを流通させて、当該燃焼ガスの熱を前記ラジアントチューブの外部に放射するラジアントチューブバーナであって、その特徴構成は、前記ラジアントチューブの前記複曲形状が、前記曲管領域に配置される曲管部と当該曲管領域に接続される前記直管領域に配置される直管部とを一体成形してなるセラミックス製のＵ字状管部材の複数を、交互に反転させながら順に接合して構成されている点にある。
【００１５】
即ち、本発明のラジアントチューブバーナは、これまで説明してきた本発明に係るラジアントチューブの製造方法により製造されたラジアントチューブを備えることから、当該ラジアントチューブの製造方法と同様の作用効果を発揮し、ラジアントチューブにおいて、管部材どうしの接合部及び管部材の種類が少なく、低コストで製造可能且つ高強度を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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に示す工業炉では、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１００は、ＳｉＣ等のセラミックス製のラジアントチューブ１０を、両端部１０ａ，１０ｂを炉壁２に取り付けた状態で炉内１に配置し、ラジアントチューブ１０の内部に燃焼ガスを流通させて、当該燃焼ガスの熱をラジアントチューブの外部に放射することで、炉内１を加熱するように構成されている。
即ち、ラジアントチューブ１０の一方側の端部１０ａ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の内部に燃焼ガスを流通させ、ラジアントチューブ１０自身を加熱する。
【００１７】
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の内部に流通する燃焼ガスの熱がラジアントチューブ１０の外部に放射されて、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の内部を流通した後の燃焼排ガスは、ラジアントチューブ１０のバーナ先端部１４が挿入される端部１０ａとは反対側の端部１０ｂから排出されて、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。
【００１８】
上記ラジアントチューブ１０の両端側には、炉壁２に取り付けられる一対の炉壁取付用直管部材１２が配置されており、その一対の炉壁取付用直管部材１２のそれぞれの開放端部が、上記ラジアントチューブ１０の両端部１０ａ，１０ｂとして炉壁２に取り付けられる。
即ち、炉壁２の炉内１とは反対側の面に、ラジアントチューブ１０の両端部１０ａ、１０ｂを夫々保持するための金属製の一対のフランジ部材２０が複数のボルトにより固定されおり、更に、夫々のフランジ部材２０には、炉壁２に形成された開口に挿入されるスリーブ部２０ａが延出形成されている。
そして、ラジアントチューブ１０の両端部１０ａ，１０ｂは、炉内１側から一対のスリーブ部２０ａ内に挿入され、更には、それら端部１０ａ，１０ｂとスリーブ部２０ａとの間に接着剤７が充填されて、当該両端部１０ａ，１０ｂが炉壁１０に取り付けられる。
【００１９】
上記ラジアントチューブ１０は、伝熱面積の拡大などの目的で、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる複曲形状に構成されており、本実施形態において具体的には、互いに平行に配置された４つの直管領域と当該４つの直管領域の隣接間を接続する３つの曲管領域とからなるＷ字状に構成されている。
【００２０】
更には、このラジアントチューブ１０の上記複曲形状は、Ｕ字状に一体成形されたセラミックス製のＵ字状管部材１１（図２参照）の複数を、交互に反転させながら順に接合して構成されており、これら互いに接合された複数のＵ字状管部材１１の両端部に、上述した一対の炉壁取付用直管部材１２が接合されている。
以下、このような複曲形状のラジアントチューブ１０の製造方法について詳細に説明する。
【００２１】
ラジアントチューブ１０の製造方法において、先ず、ラジアントチューブ１０を構成するのに必要なセラミックス製の管部材、即ちＵ字状管部材１１と炉壁取付用管部材１２との２種類の管部材を、公知の成形法により製作する。尚、これら管部材１１，１２は、同一肉厚で同一管径に形成されている。
【００２２】
上記Ｕ字状管部材１１は、図２に示すように、Ｕ字状に一体成形されたものであり、例えば反応焼結法等の公知の成形法により製作することができる。また、具体的に、このＵ字状管部材１１は、半円状に屈曲した曲管部１１ｂの両端側から、同じ長さの直線状の直管部１１ａが延出するように形成されており、Ｕ字状管部材１１の形状が簡略化され、かかるＵ字状管部材１１を製作するための製造コストが低く抑えられる。
【００２３】
一方、上記炉壁取付用直管部材１２は、図３に示すように単純な直線状の直管部材であり、例えば常圧焼結法や反応焼結法等の公知の成形法により、比較的簡単且つ低コストで製作することができる。
【００２４】
次に、上記のように製作した複数のＵ字状管部材１１を、図１に示すように、交互に反転させながら順に配置し、互いの端面を当接した状態で、又は、一方側の端面の外面と他方側の端面の内面とに段部を形成して互いの端面を嵌合させた状態で、耐熱接着材等にて接合することで、上述した複曲形状の管領域が構成される。
更に、このように構成した複曲形状の管領域の両端側の夫々に、上記炉壁取付用直管部材１２を上記と同じように接合することで、ラジアントチューブ１０が完成される。
【００２５】
このように製造したラジアントチューブ１０は、互いに隣接する二つの曲管領域の間の一の管領域には、Ｕ字状管部材１１どうしの接合部１３が、その中心部に１箇所存在することになり、接合部１３の数が少なく、強度低下やコスト高が抑制されている。
【００２６】
更に、両端に配置された一対のＵ字状管部材１１の直管部１１ａが夫々同じ長さであるので、その両端に接合される夫々の炉壁取付用直管部材１２の長さが同じものとなり、一対の炉壁取付直管部材１２についても同じ長さの二つの直管部材で構成することができ、管部材の種類の増加が抑制されている。
【００２７】
〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、ラジアントチューブ１０の複曲形状を、互いに平行に配置された４つの直管領域と当該４つの直管領域の隣接間を接続する３つの曲管領域とからなるＷ字状としたが、別に、かかる複曲形状は、互いに平行に配置された３つ以上の直管領域と当該３つ以上の直管領域の隣接間を接続する複数の曲管領域とからなる形状であればよく、このような複曲形状を、１種類のＵ字状管部材の複数を適切に接合して構成することができる。
尚、一般的には、炉壁に取り付けられる両端部を、互いに同方向に開口したものとして、同じ炉壁に取り付けるので、上記直管領域が偶数個となるが、例えば、図４（ａ）に示すように、炉壁２に取り付けられる両端部１０ａ，１０ｂを、互いに逆方向に開口したものとして炉内１を挟んで平行に配置された一対の炉壁２の夫々に取り付ける場合には、上記直管領域を奇数とする、即ち、偶数個（例えば２つ）のＵ字状管部材１１を交互に反転させて接続して、互いに平行に配置された奇数個（例えば３つ）の直管領域と当該奇数個の直管領域の隣接間を接続する偶数個（例えば２つ）の曲管領域とからなる復管形状を形成しても構わない。
【００２８】
（２）上記実施の形態では、Ｕ字状管部材を、曲管部の両端側から同じ長さの直管部が延出する形状としたが、別に、図４（ｂ）に示すように両直管部１１ａの長さを異ならせた形状や、曲管部の一方端側から直管部が延出する形状としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、セラミックス製で複曲形状のラジアントチューブの製造方法及びそのラジアントチューブを備えたラジアントチューブバーナにおいて、セラミックス製の管部材どうしの接合部及び当該管部材の種類をできるだけ少なくして、低コストで製造可能且つ高強度なラジアントチューブを実現するものとして有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ラジアントチューブバーナの概略断面図
【図２】Ｕ字状管部材の斜視図
【図３】取付用直管部材の斜視図
【図４】別実施形態のラジアントチューブバーナの概略構成図
【符号の説明】
【００３１】
１：炉内
２：炉壁
１０ａ，１０ｂ：端部
１０：ラジアントチューブ
１１：Ｕ字状管部材
１１ｂ：曲管部
１１ａ：直管部
１３：接合部
１００：ラジアントチューブバーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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