(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸上を線材が通過可能に構成した筒状燃焼室の内側に間隔をおいて同軸上に仕切り用円筒体を設置し、筒状燃焼室には、仕切り用円筒体の一端側に、この仕切り用円筒体に向かって径が拡大する円錐台形状の空間部を形成する空間部形成部材を設置し、この空間部形成部材の細端部に線材の案内孔を形成すると共に、周囲にバーナを配置し、前記筒状燃焼室の適所に排気筒を構成すると共に、バーナは、前記空間部形成部材の半径方向に設けて前記空間部形成部材の内周壁に開口した空気ノズルと、この空気ノズルの内側同軸上に設けた燃料ノズルとから構成し、燃料ガス及び酸化剤を前記空間部形成部材の内周壁方向で、且つ、線材の外周方向に向かって噴出して、前記内周壁で旋回流を形成する先混合方式のバーナとして構成し、仕切り用円筒体には、バーナから離れた位置に連通孔を設けたことを特徴とする線材加熱炉。
【請求項２】
バーナは、燃料ガスと酸化剤を線材と直角方向に噴出する構成とした請求項１に記載の線材加熱炉。
【請求項３】
バーナは、燃料ガスと酸化剤を線材と直角以外の方向に噴出する構成とした請求項１に記載の線材加熱炉。
【請求項４】
仕切り用円筒体は、耐熱性及び伝熱性を有する材質により構成したことを特徴とする請求項１に記載の線材加熱炉。
【請求項５】
排気筒には、バーナに供給する酸化剤と熱交換するための廃熱回収器を構成したことを特徴とする請求項１に記載の線材加熱炉。
【請求項６】
酸化剤は空気である請求項１〜５のいずれか１項に記載の線材加熱炉。
【請求項７】
酸化剤は酸素富化空気または酸素である請求項１〜５のいずれか１項に記載の線材加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タングステン線等の線材を高温に加熱するための線材加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば製造ライン上で搬送されるタングステン等の線材を短時間で高温に加熱するための線材加熱炉としては、中心軸上に線材が通過可能に構成した筒状燃焼室の一端側に、火炎を燃焼室の内壁に沿って旋回させるようにバーナを設置して、線材を旋回流の火炎と燃焼室内壁からの輻射熱により加熱する構成のものが従来から提案されている。
【０００３】
図４，図５に示すものは、その一例であり、図６，図７に示すものは他の例である。尚、図５は図４のＣ−Ｃ′断面図、図７は図６のＤ−Ｄ′断面図である。
これらの図において、符号ａは筒状燃焼室、ｂは筒状燃焼室ａの一端側に設置したバーナ、ｃは線材、ｄは排気筒、ｅは廃熱回収器であり、バーナｂは空気入口ｆから供給された空気と、燃料ガス入口ｇから供給された燃料ガスが予め混合され、混合気がノズルｈから噴出する構成の予混合バーナであり、空気は、燃料ガスと混合される前に廃熱回収器ｅにおいて排気との熱交換により予熱されており、火炎温度の上昇と効率の改善が図られている。
【０００４】
図４，図５に示すものでは、バーナａのノズルｈは、筒状燃焼室ａの軸方向に角度をもたせて混合気を噴射して旋回流を形成する構成としており、このような構成は、例えば実公昭５６−３２８７７号公報に記載されている。
【０００５】
また図６，図７に示すものでは、バーナａのノズルｈは筒状燃焼室ａの軸方向と直角の方向から混合気を噴射して旋回流を形成する構成としており、このような構成は、例えば実公昭５７−３２３４７号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明した従来の線材加熱炉では、筒状燃焼室の一端側に設置しているバーナが、いずれも混合気を燃焼させる予混合バーナであるため、逆火の危険があり、空気の予熱温度には限界がある。
このため、火炎温度及び炉内温度を、ある温度以上に上げることができず、線材の昇温に時間がかかる。
そのため、線材の搬送速度を上げることができず、また必要とされる炉長が長くなるため、スペースの限られた製造ラインでは設置が困難になるという課題があった。
本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、中心軸上を線材が通過可能に構成した筒状燃焼室の内側に間隔をおいて同軸上に仕切り用円筒体を設置し、筒状燃焼室には、仕切り用円筒体の一端側に空間部を構成して、その周囲にバーナを配置し、適所に排気筒を構成すると共に、バーナは、線材の外周方向に向かって燃料ガス及び酸化剤を噴出して旋回流を形成する先混合方式のバーナとして構成し、仕切り用円筒体には、バーナから離れた位置に連通孔を設けた構成の線材加熱炉を提案する。
【０００８】
そして本発明では、バーナは、燃料ガスと酸化剤を線材と直角方向に噴出する構成としたり、又は燃料ガスと酸化剤を線材と直角以外の方向に噴出する構成とすることを提案する。
【０００９】
また本発明では、以上の構成において、バーナは、中心に燃料ガスの噴射部を配置し、その周囲に空気噴射部を配置した噴射ノズルにより構成することを提案する。
【００１０】
そして本発明では上記の構成において、空間部は円錐台形状とすることを提案する。
【００１１】
さらに本発明では上記の構成において、仕切り用円筒体は、セラミックス等の耐熱性及び伝熱性を有する材質により構成することを提案する。
【００１２】
さらに本発明では、上記の構成において、排気筒には、バーナに供給する酸化剤と熱交換するための廃熱回収器を構成することを提案する。
【００１３】
また本発明では、酸化剤としては、空気、酸素富化空気又は酸素を使用することができる。
【００１４】
本発明によれば、仕切り用円筒体の一端側の空間部において、バーナから線材の外周方向に向かって燃料ガスと酸化剤が噴出するため、火炎は線材の外周に僅かに直接触れた後、空間部の内周壁で旋回し、次いで仕切り用筒体の他端側方向に旋回しながら移動する。
【００１５】
そのため、線材は火炎の対流熱と火炎及び仕切り用筒体の内壁面からの輻射熱で加熱されることになり、局部加熱が防止されつつ短時間で所定の加熱が行われる。
【００１６】
仕切り用筒体の一端側から他端側へと移動した火炎は、バーナから離れた位置に設けた連通孔を通過して筒状燃焼室との間の空間に至り、仕切り用筒体の外壁面を加熱した後、排気筒を経て排気される。
【００１７】
このように仕切り用筒体の内側と外側に火炎が形成されるため、仕切り用筒体は、より一層高温に加熱され、従って線材への輻射伝熱量も多くなり、線材を短時間で高温に加熱することができる。
【００１８】
線材を短時間で高温に加熱することができることより、炉長を短くすることができ、線材の搬送速度を速くすることができる。
【００１９】
本発明では、バーナは従来のように予混合バーナではなく、先混合方式のバーナとしているので、酸化剤をより高温に予熱しても逆火の危険はない。
【００２０】
このため排気筒に設けた廃熱回収器において酸化剤を予熱する場合、予熱温度を、より高くすることができるので、この点においても炉内温度の上昇を図ることができる。
【００２１】
仕切り用筒体の一端側に構成した空間部を円錐台形状とすれば、その端部を線材の案内手段として構成して、線材を中心軸からずれることなく通過させることができると共に、火炎の旋回流が仕切り用筒体方向に移動しやすくなる。
【００２２】
酸化剤としては、空気を使用することは勿論のこと、酸素富化した空気、又は酸素を使用すれば、さらに炉温を高温にすることができ、さらに昇温時間の短縮と炉のコンパクト化が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。
図１は本発明を適用した線材加熱炉を示す縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ′線断面図である。
符号１は中心軸２上を線材３が通過可能に構成した筒状燃焼室であり、この筒状燃焼室１は耐火断熱材を用いて構成している。この筒状燃焼室１の内側には、間隔をおいて同軸上に仕切り用筒体４を設置して、筒状燃焼室１内を内層ｉと外層ｏとに仕切っている。
【００２４】
筒状燃焼室１には、仕切り用筒体４の一端側、即ち図中右端側には、円錐台状の空間部５を形成する空間部形成部材６を設置しており、この空間部形成部材６は耐火断熱材により構成している。空間部形成部材６の細端部には、線材３のずれを防止して、中心軸上に維持するための案内孔７を形成している。
【００２５】
空間部形成部材６には、複数、この場合４つの空気ノズル８を半径方向に設けると共に、それらの内側同軸上に燃料ガスノズル９を設けて、先混合方式のバーナ１０を構成している。空間部形成部材６の外側には空気室１１を設け、さらにその外側に燃料ガス室１２を設けている。
【００２６】
上記４つのバーナ１０は、空気ノズル８からの空気と燃料ガスノズル９からの燃料ガスを、図１に示すように線材３と直角の方向で、図３中の破線で示すように線材３の外周方向に噴出する構成としている。
【００２７】
筒状燃焼室１には、ややバーナ１０寄りの位置に排気筒１３を設けており、この排気筒１３の外周には廃熱回収器１４を設けており、空気入口１５から廃熱回収器１４を経て空気室１１の予熱空気入口１６に至る予熱空気経路１７を構成している。
【００２８】
そして仕切り用筒体４の他端側には上記内層ｉと外層ｏを連通する複数の連通孔１８を設けている。
【００２９】
以上の構成において、空気入口１５から廃熱回収器１４に至り、そこで排気と熱交換して予熱された後、予熱空気経路１７を経て空気室１１に至った予熱空気は空気ノズル８から空間部５の内側に噴出すると同時に、燃料ガス入口１９から燃料ガス室１２に供給された燃料ガスは空気ノズル８の内側同軸上の燃料ガスノズル９から空間部５の内側に噴出し、適当な着火源により着火されて火炎を形成する。
【００３０】
この際、燃料ガスと空気は、バーナ１０から線材３の外周方向に向かって噴出するため、火炎は線材３の外周に僅かに直接触れた後、空間部５の内周壁２０で旋回し、次いで仕切り用筒体４内、即ち内層ｉで、その他端側方向に旋回しながら移動する。
【００３１】
そのため、線材３は火炎の対流熱と、火炎及び仕切り用筒体４の内壁面からの輻射熱で加熱されることになり、局部加熱が防止されつつ短時間で所定の加熱が行われる。
【００３２】
内層ｉを仕切り用筒体４の一端側から他端側へと移動した火炎は、バーナ１０から離れた位置に設けた連通孔１８を通過して筒状燃焼室１との間の空間、即ち外層ｏに至り、仕切り用筒体４の外壁面を加熱した後、排気筒１３を経て排気される。
【００３３】
このように仕切り用筒体４は、その内側と外側に火炎が形成されて加熱されるため、内側のみに火炎が形成されるものよりも、一層高温に加熱される。従って仕切り用筒体４の内壁面から線材３への輻射伝熱量も多くなり、線材３を短時間で高温に加熱することができる。
【００３４】
このように線材３を短時間で高温に加熱することができることから、筒状燃焼室１の長さ、従って線材加熱炉の炉長を短くコンパクトに構成することができ、以て線材３の製造ライン全体のコンパクト化が可能となると共に、線材３の搬送速度を速くすることができる。
【００３５】
以上の動作において、バーナ１０は従来のように予混合バーナではなく、先混合方式のバーナとしているので、廃熱回収器１４において空気をより高温に予熱しても逆火の危険はない。こうして、空気の予熱温度を、より高くすることができるので、この点においても炉内温度、特に内層ｉの温度の更なる上昇を図ることができると共に燃料消費量の削減も可能となる。
【００３６】
この実施の形態では、仕切り用筒体４の一端側に構成した空間部５を円錐台形状としているので、その端部に線材３の案内孔７を設けて、線材３を中心軸からずれることなく通過させることができると共に、火炎の旋回流が仕切り用筒体４方向に移動しやすくなる。
【００３７】
以上の実施の形態では、酸化剤として空気を使用しているが、酸化剤としては酸素富化した空気、又は酸素を使用することもでき、これらの場合には、さらに炉内温度を高温にすることができるので、さらに線材３の昇温時間の短縮と、線材加熱炉のコンパクト化が可能となる。
【００３８】
以上に説明したように、この実施の形態では、４つのバーナ１０は、空気と燃料ガスを、図１に示すように線材３と直角の方向に噴出する構成としているが、他の実施の形態として、バーナ１０は線材３に対して、直角以外の角度に適宜傾斜させることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．線材は、火炎の対流熱と火炎の輻射熱、及び内側と外側を火炎で加熱されて高温となった仕切り用筒体の内壁面からの輻射熱で加熱されるため、局部加熱を防止されつつ短時間で高温に加熱することができ、炉長を短くしてコンパクトとしたり、線材の搬送速度を速くすることができる。
ｂ．バーナは従来のように予混合バーナではなく、先混合方式のバーナとしているので、酸化剤をより高温に予熱しても逆火の危険はなく、排気筒に設けた廃熱回収器において酸化剤を予熱する場合、予熱温度を、より高くすることができるので、この点においても炉内温度の上昇を図ることができる。
ｃ．仕切り用筒体の一端側に構成した空間部を円錐台形状とすれば、その端部を線材の案内手段として構成して、線材を中心軸からずれることなく通過させることができると共に、火炎の旋回流が仕切り用筒体方向に移動しやすくなる。
ｄ．酸化剤としては、空気を使用することは勿論のこと、酸素富化した空気、又は酸素を使用すれば、さらに炉温を高温にすることができ、さらに昇温時間の短縮と炉のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した線材加熱炉の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】  図１のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図４】  従来の線材加熱炉の一例を示す縦断面図である。
【図５】  図４のＣ−Ｃ′断面図である。
【図６】  従来の線材加熱炉の他例を示す縦断面図である。
【図７】  図６のＤ−Ｄ′断面図である。
【符号の説明】
１                        筒状燃焼室
２                        中心軸
３                        線材
４                        仕切り用筒体
５                        空間部
６                        空間部形成部材
７                        案内孔
８                        空気ノズル
９                        燃料ガスノズル
１０                      バーナ
１１                      空気室
１２                      燃料ガス室
１３                      排気筒
１４                      廃熱回収器
１５                      空気入口
１６                      予熱空気入口
１７                      予熱空気経路
１８                      連通孔
１９                      燃料ガス入口
２０                      内周壁
【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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