(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉と，該加熱炉の炉壁に挿入したセラミック製ラジアントチューブと，該セラミック製ラジアントチューブの内部にバーナーノズルを挿入したバーナー本体とよりなるラジアント式加熱炉において，
上記セラミック製ラジアントチューブの端部は，該端部の外周面に配設したリング状パッキンと，該リング状パッキンの外周面に配設したバーナー取付フランジとを介して上記バーナー本体に接続されていると共に，上記バーナー取付フランジは上記炉壁に対して上記セラミック製ラジアントチューブの軸方向に移動可能に固定具を介して固定されており，
また上記リング状パッキンは，上記セラミック製ラジアントチューブの端部の外周面と上記バーナー取付フランジの内周面と，上記炉壁に設けたリング状の押し輪の先端面との間に配置され，かつ上記セラミック製ラジアントチューブの軸方向に圧縮された状態にあることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項２】
請求項１の発明において，上記バーナー取付フランジの炉壁への固定具は，炉壁に植接したボルトとナットであることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項３】
請求項２において，上記ボルトには上記押し輪の基部が挿通してあることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記押し輪は，炉壁との間に伸縮可能なベローズを介設していることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において，上記リング状パッキンは，グラファイト，セラミックファイバー，アスベストファイバーのいずれかであることを特徴とするラジアント式加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，鋼材の熱処理等に用いるラジアント式加熱炉，特にセラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接続構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
鋼材等の熱処理においては，ＣＯ２削減，省エネルギー化のために，電気加熱炉の代替技術としてガス加熱方式が注目されている。
かかるガス加熱方式としては，ラジアントチューブを用いたラジアント式加熱炉がある。
【０００３】
ここで，図５を用いて，ラジアントチューブを用いた加熱炉について説明すると，加熱炉９は，炉壁９１によって加熱室９０を形成しており，該加熱炉９０には，被熱処理材９８を載置搬送する搬送台９２が設けてある。そして，その上にはラジアントチューブ７が炉壁９１を貫通して配設してある。
【０００４】
即ち，上記ラジアントチューブ７の両端には，蓄熱式ラジアントバーナーであるバーナー本体８４，８５がそれぞれ接続してある。該バーナー本体８４，８５には，それぞれ燃料ガス用パイプ８６，空気用パイプ８７，排ガスパイプ８８が接続してある。このバーナーにおいては，例えば右方のバーナー本体８５を作動させてラジアントチューブ７内に火炎８５９を送る。
【０００５】
そのときの排ガスは，左方のバーナー本体８４の排ガスパイプ８８から排出する。この際，排ガス中の残熱は左方のバーナー本体８４の蓄熱部に蓄熱される。そして，上記右方のバーナー本体８５と左方のバーナー本体８４とを，例えば３０秒毎に交互に作動させる。このとき，他方のバーナー本体の蓄熱部に蓄熱されていた熱を利用して，燃焼用の燃料ガスと空気を予熱して省エネルギーを図る。
【０００６】
一方，従来のラジアント式加熱炉を用いた間接加熱は，最高使用温度が９５０℃位である。これは，ラジアントチューブとして耐熱鋼を用いたものである。そのため，それより高温の間接ガス加熱方式が所望されている。
【０００７】
そこで，ラジアントチューブとしてセラミック製のラジアントチューブを用いることが提案されている。
しかしながら，セラミックは，加工性が悪いために，ラジアントチューブの端部にフランジ加工を施したり，フランジを溶接することが困難である。
また，セラミックは靱性がないため，脆いという問題もある。そのため，仮にフランジを設けても取付ボルトを強く締め付けることができない。
【０００８】
そこで，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接続構造について，図６に示す方法が考えられる。
即ち，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との従来の接続構造は，図６に示すごとく，まずセラミック製ラジアントチューブ７の端部に傘状突起７１を設けておく。一方，バーナー本体８５は，ボルト９７を挿通するボルト穴を設けたフランジ８５１を有する。また，セラミック製ラジアントチューブ７には，上記傘状突起７１の背面側（ラジアントチューブ側）から，段部９５１を設けた金属環９５を配設する。
【０００９】
そして，セラミック製ラジアントチューブ７とバーナー本体８５とを接続するに当っては，上記セラミック製ラジアントチューブ７の傘状突起７１の背面側と上記金属環９５の段部９５１との間，及び傘状突起７１とバーナー本体８５のフランジ８５１との間にパッキン８０を配置する。そして，バーナー本体８５のフランジ８５１と上記金属環９５とをボルト９７，ナット９７１により固定する。
【００１０】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の接続構造には，次の問題がある。
即ち，上記従来のセラミック製ラジアントチューブ７においては，その端部に上記傘状突起７１を加工する必要がある。この加工は，脆くて硬いセラミックに対して行なうので，加工が困難である。
また，セラミックは靱性に劣るため，ボルトを強く締めることができず，チューブ内圧が十数Ｐａ（２０〜３０ｍｍ水柱）程度までしか使用できない。そのため，セラミック製ラジアントチューブの加熱能力に限界がある。一方，シール性能を向上させるためには，上記パッキン８０が接触するセラミックの表面を鏡面加工する必要がある。
【００１１】
また，上記従来の接続構造は，セラミック製ラジアントチューブ７の端面にバーナー本体８５のフランジ８５１の端面を当接させている。そのため，セラミック製ラジアントチューブ７の軸方向の熱膨張を吸収できない。そのため，上記図５に示した左右にバーナー本体を設けたラジアント式加熱炉を構成することが困難となり，左右いずれかのみにバーナー本体を設けたシングルエンド型のラジアント式加熱炉を採用せざるを得ない場合がある。
【００１２】
このように，従来のラジアント式加熱炉においては，セラミック製ラジアントチューブを用いた場合に，バーナー本体のフランジとの接続端部の加工が困難である。また，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接合部の締付け圧力が低いためにチューブ内圧が低い。更には，セラミック製ラジアントチューブの熱膨張を吸収することができず，その影響が大きい。
【００１３】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，セラミック製ラジアントチューブにおけるバーナー本体との接続端部の加工を必要とせず，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接合部の締付け圧力が大きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張の影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，加熱炉と，該加熱炉の炉壁に挿入したセラミック製ラジアントチューブと，該セラミック製ラジアントチューブの内部にバーナーノズルを挿入したバーナー本体とよりなるラジアント式加熱炉において，
上記セラミック製ラジアントチューブの端部は，該端部の外周面に配設したリング状パッキンと，該リング状パッキンの外周面に配設したバーナー取付フランジとを介して上記バーナー本体に接続されていると共に，上記バーナー取付フランジは上記炉壁に対して上記セラミック製ラジアントチューブの軸方向に移動可能に固定具を介して固定されており，
また上記リング状パッキンは，上記セラミック製ラジアントチューブの端部の外周面と上記バーナー取付フランジの内周面と，上記炉壁に設けたリング状の押し輪の先端面との間に配置され，かつ上記セラミック製ラジアントチューブの軸方向に圧縮された状態にあることを特徴とするラジアント式加熱炉にある。
【００１５】
本発明において最も注目すべき点は，セラミック製ラジアントチューブの端部にリング状パッキンを配置すると共に，該リング状パッキンをバーナー取付フランジの内周面と上記押し輪とにより囲み，かつ上記押し輪とバーナー取付フランジとによってセラミック製ラジアントチューブの軸方向に上記リング状パッキンを圧縮していることである。
【００１６】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，セラミック製ラジアントチューブの端部は，従来のセラミック製ラジアントチューブのごとく傘状突起を設けることなく通常のパイプ状態で良い。そのため，セラミック製ラジアントチューブの接続端部に特別の加工を施す必要がない。
【００１７】
また，セラミック製ラジアントチューブの端部の外周に，上記リング状パッキンを配置し，これをバーナー取付フランジ及び押し輪によって取り囲むと共に，軸方向に圧縮している。そのため，セラミック製ラジアントチューブの端部とバーナー取付フランジとの間のシール性能が大幅に向上する。そのため，約１００Ｐａ（１０００ｍｍ水柱）という高いシール圧を確保することができる。それ故，セラミック製ラジアントチューブの加熱能力を大幅に向上させることができる。
【００１８】
また，上記リング状パッキンを上記のごとく，セラミック製ラジアントチューブの軸方向に圧縮して，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体とを接続するので，従来のボルト固定のごとき，局所的な応力集中がなく，靱性の少ないセラミック製ラジアントチューブに無理な力がかからず，その損傷のおそれもない。
【００１９】
また，リング状パッキンによるシールは，セラミック製ラジアントチューブの側面で行ない，従来のごとくチューブ端面では行なわない。そのため，セラミック製ラジアントチューブの軸方向の熱膨張を吸収することができ，熱膨張によるシール面締付圧力への影響を与えることがない。
したがって，本発明によれば，セラミック製ラジアントチューブにおけるバーナー本体との接続端部の加工を必要とせず，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接合部の締付け圧力が大きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張の影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供することができる。
【００２０】
次に，請求項２の発明のように，上記バーナー取付フランジの炉壁への固定具は，炉壁に植接したボルトとナットであることが好ましい。
この場合には，炉壁へのバーナー取付フランジの固定が容易，確実となる。
【００２１】
次に，請求項３の発明のように，上記ボルトには上記押し輪の基部が挿通してあることが好ましい。
この場合には，炉壁の押し輪の取付けが容易となる。
【００２２】
次に，請求項４の発明のように，上記押し輪は，炉壁との間に伸縮可能なベローズを介設していることが好ましい。
この場合にはセラミック製ラジアントチューブが，その軸方向に熱膨張，収縮をした際，その伸縮を上記ベローズによっても吸収できるので，熱的負荷が少ない。
【００２３】
次に，請求項５の発明のように，上記リング状パッキンは，グラファイト，セラミックファイバー，アスベストファイバーのいずれかであることが好ましい。この場合には，シール性能が一層向上する。特にグラファイトを用いる場合には，バーナー本体のバーナー取付フランジの温度が約５５０℃という高温までシールが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるラジアント式加熱炉につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例のラジアント式加熱炉は，加熱炉の炉壁９１に挿入したセラミック製ラジアントチューブ１と該セラミック製ラジアントチューブ１の内部にバーナーノズル５１を挿入したバーナー本体５とを有する。そして，上記セラミック製ラジアントチューブ１の端部１１は，該端部１１の外周面に配設したリング状パッキン４と，該リング状パッキン４の外周面に配設したバーナー取付フランジ２とを介して上記バーナー本体５に接続されている。上記バーナー取付フランジ２は上記炉壁９１に対して上記セラミック製ラジアントチューブ１の軸方向に移動可能に固定具を介して固定されている。
【００２５】
また上記リング状パッキン４は，上記セラミック製ラジアントチューブ１の端部１１の外周面と上記バーナー取付フランジ２の内周面と，上記炉壁９１に設けたリング状の押し輪３の先端面３２１との間に配置され，かつ上記セラミック製ラジアントチューブ１の軸方向に圧縮された状態にある。
【００２６】
また，上記バーナー取付フランジ２を炉壁９１に固定するための固定具としては，炉壁９１の固定板９９に植設した４個のボルト９０１（図１〜図３）を用いる。
また，上記押し輪３は，フランジ３１と筒部３２とを有し，上記フランジ３１は，上記ボルト９０１とは別に上記固定板９９に植設したボルト３８に対して固定してある。また，該押し輪３のフランジ３１には，上記のバーナー取付フランジ２を固定するための上記ボルト９０１が挿通されている（図１，図３）。押し輪３の筒部３２は上記セラミック製ラジアントチューブ１の外周面に対面している。
【００２７】
上記バーナー本体５のバーナー取付フランジ２は，図１，図２に示すごとく，内周面が段状に形成された筒状の本体部２３と，炉壁９１のボルト９０１に固定する先端フランジ２１とバーナー本体５のフランジ５５に，ボルト２９を介して固定する後端フランジ２２とを有する。また，バーナー取付フランジ２の本体部２３の内周面には，リング状パッキン４の外周面を押さえる大径内面２３１とラジアントチューブ１の外径よりも若干大きい内径の中径内面２３２とバーナーノズル５１の外径よりも若干大きい小径内面２３３とを有する。
【００２８】
そして，セラミック製ラジアントチューブ１の接続用の端部１１と，上記バーナー取付フランジ２の上記大径内面２３１との間にリング状パッキン４を配置する。また，該リング状パッキン４における炉壁側は，上記押し輪３の端面３２１が位置している。
【００２９】
そして，上記先端フランジ２１に挿通したボルト９０１におけるナット９０９を，炉壁側へネジ込むことによって，リング状パッキン４はバーナー取付フランジ２の大径内面２３１の端面２３０と，押し輪３の端面３２１とによって圧縮される。これにより，ラジアントチューブ１とバーナー取付フランジ２との間のシールが行われる。また，上記ナット９０９を締付けた後には，ナット９０８を反対方向へ締付け，両ナットにより，バーナー取付フランジ２の位置を固定する。
【００３０】
なお，炉壁９１とラジアントチューブ１との間には断熱材１８が配置されている。
また，本例において，上記バーナー本体５は，従来例に示した蓄熱式ラジアントチューブバーナーであり，図５に示すごとく，セラミック製ラジアントチューブ１の左右に設けてある。
【００３１】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例のセラミック製ラジアントチューブ１の端部は，従来のセラミック製ラジアントチューブのごとく傘状突起を設けることなく通常のパイプ状態で良い。そのため，その接続用の端部１１に特別の加工を施す必要がない。
【００３２】
また，セラミック製ラジアントチューブ１の端部１１は，上記リング状パッキン４を，バーナー取付フランジ２及び押し輪３によって取り囲むと共に，軸方向に圧縮されている。そのため，セラミック製ラジアントチューブ１の端部１１とバーナー取付フランジ２との間のシール性能が大幅に向上する。そのため，約１００Ｐａ（１０００ｍｍ水柱）という高いシール圧を確保することができる。
【００３３】
また，上記リング状パッキン４を，上記のごとく，セラミック製ラジアントチューブ１の軸方向に圧縮しているので，局所的な応力集中がなく，靱性の少ないセラミック製ラジアントチューブに無理な力がかからず，その損傷のおそれもない。
【００３４】
また，リング状パッキン４によるシールは，セラミック製ラジアントチューブ１の側面で行なうので，該チューブの軸方向の熱膨張をバーナー取付フランジの上記中径内面２３２に沿って逃すことができ，熱膨張によるシール面締付け圧力への影響を与えることがない。
【００３５】
また，上記バーナー取付フランジの炉壁への固定具は，炉壁に植接したボルトを用いているので，バーナー取付フランジの固定が容易，確実となる。
また，上記リング状パッキンは，グラファイトを用いているのでバーナー本体のバーナー取付フランジの温度が約５５０℃という高温までシールが可能となる。
【００３６】
実施形態例２
本例は，図４に示すごとく，加熱炉の炉壁９１と押し輪６５との間にベローズ６を介設した例である。
即ち，上記ベローズ６は，同図に示すごとく，凹凸状円筒体により構成されたもので，ステンレス鋼製である。
該ベローズ６の基端部６１は，炉壁９１に設けた固定板９９に固定され，先端部６２は押し輪６５の第１フランジ６５１に固定されている。また，上記押し輪６５は，基端部に上記第１フランジ６５１を，先端部に第２フランジ６５２を有する。
【００３７】
そして，該第２フランジ６５２は，バーナー取付フランジ２の先端フランジ２３８とボルト６５９により固定されている。
これにより，押し輪６５の上記第１フランジ６５１の内側面６５５と，上記バーナー取付フランジ２の先端２３９とにより，リング状パッキン４を圧縮配置する。
【００３８】
なお，上記バーナー取付フランジ２の上記先端フランジ２３８は，ボルト９０１を介して，炉壁９１に設けた上記固定板９９に固定してある。該ボルト９０１は，ナット９０７により上記固定板９９に，ナット９０８，９０９によりバーナー取付フランジ２の先端フランジ２３８に固定してある。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００３９】
本例においては，押し輪６５と炉壁９１との間にベローズ６を介設したあるので，セラミック製ラジアントチューブ１が，その軸方向に熱膨張，収縮をした際，その伸縮を上記ベローズ６によっても吸収できるので，熱的負荷が少ない。
その他，実施形態例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
なお，上記の説明においては，セラミック製ラジアントチューブが直線状であるストレートスルー型チューブを用いた場合のシール構造について説明したが，本発明は，これに限らず，Ｕ字状のセラミック製ラジアントチューブを用いる場合のシール構造にも適用しうる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば，セラミック製ラジアントチューブにおけるバーナー本体との接続端部の加工を必要とせず，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接続圧力が大きく，かつセラミック製ラジアントチューブの熱膨張の影響を受け難いラジアント式加熱炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のラジアント式加熱炉における，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接続構造の説明図。
【図２】実施形態例１のラジアント式加熱炉における，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との具体的な接続構造の断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】実施形態例２のラジアント式加熱炉における，セラミック製ラジアントチューブとバーナー本体との接続構造の説明図。
【図５】従来例における，ラジアント式加熱炉の説明図。
【図６】従来例における，ラジアント式加熱炉の説明図。
【符号の説明】
１．．．セラミック製ラジアントチューブ，
２．．．バーナー取付フランジ，
２１．．．先端フランジ，
２２．．．後端フランジ，
２３．．．本体部，
３．．．押し輪，
３１．．．フランジ，
４．．．リング状パッキン，
５．．．バーナー本体，
５１．．．バーナーノズル，
６．．．ベローズ，
【図１】
0003845200.tif 000002
【図２】
0003845200.tif 000003
【図３】
0003845200.tif 000004
【図４】
0003845200.tif 000005
【図５】
0003845200.tif 000006
【図６】
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