(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の内部を気密に保つためのシール構造であって、加熱炉側に設けられている冷却手段と締め付け部材との間に、加熱炉に取り付けられる熱源体に形成された取付フランジが位置し、該取付フランジの外周と、この外周に対向する位置において冷却手段または締め付け部材に設けられた壁部との間にシール部材が配置され、熱源体の取付フランジと冷却手段とを相互の平坦面で接触させているとともに、締め付け部材によってシール部材に圧縮力を加えるように設定されている加熱炉のシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、冷却手段に、熱源体の取付フランジの外周を受け止めて位置決めするストッパーが設けられている加熱炉のシール構造。
【請求項３】
請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、前記冷却手段あるいは締め付け部材に、前記シール部材を取付フランジの外周に押し付ける方向に圧縮する斜面が設けられている加熱炉のシール構造。
【請求項４】
請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、前記締め付け部材により前記シール部材に圧縮力を加えた状態において、この締め付け部材と前記取付フランジとの間に僅かな隙間が設定されている加熱炉のシール構造。
【請求項５】
請求項４に記載された加熱炉のシール構造であって、前記熱源体の取付フランジと締め付け部材との間の隙間にスペーサを介在させている加熱炉のシール構造。
【請求項６】
請求項３に記載された加熱炉のシール構造であって、シール部材を取付フランジの外周に押し付ける方向に圧縮する斜面が、取付フランジの外周に対向する位置に設けられた壁部を兼ねている加熱炉のシール構造。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６に記載された加熱炉のシール構造であって、前記熱源体が取付フランジを備えたラジアントチュ−ブバーナであるとともに、冷却手段が水冷ジャケットであり、前記取付フランジの外周に、この取付フランジと水冷ジャケットとの間をシールするシール部材が配置されている加熱炉のシール構造。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載された加熱炉のシール構造であって、前記締め付け部材が水冷ジャケットである加熱炉のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空加熱炉のように炉内を気密に保った状態で加熱することが要求される加熱炉のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば真空加熱炉のシール構造においては、特許第2531496号公報に開示されている技術が公知である。この技術では、真空加熱炉内の気密を保つために、この加熱炉に取り付けられるラジアントチュ−ブバーナの外筒フランジ部と炉体との間をシール部材（ゴム製のＯリング）でシールしている。なおラジアントチュ−ブバーナの内部は高温の燃焼ガスや蒸気などが流れるので、その熱からＯリングを保護するための冷却手段が採り入れられている。この冷却手段としては、前記の外筒フランジ部を加熱炉側に設けられた水冷ジャケットに接触させて冷却することにより、この外筒フランジ部からＯリングに高温の熱が伝わるのを抑えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記の公報に開示されているシール構造では、ラジアントチュ−ブバーナの外筒フランジ部と一方の水冷ジャケットとの間に、前記のＯリングを介在していることから、どうしても外筒フランジ部と水冷ジャケットとの密着性がわるくなる。したがって水冷ジャケットによる取付フランジの冷却機能が低くなり、Ｏリングに高熱が伝わる。またＯリングはラジアントチュ−ブバーナの近くに配置されているので、このバーナの中を流れる高温の燃焼ガスや蒸気などの熱影響を受けやすい。結果としてラジアントチュ−ブバーナからの熱影響によりＯリングが劣化しやすい。
【０００４】
本発明は前記課題を解決しようとするもので、その目的は、ラジアントチュ−ブバーナなどの熱源体における取付フランジの冷却効果を促進してシール部材への伝導熱を減少させ、かつ熱源体から可能な限り離れた位置にシール部材を配置することで、熱源体からの熱影響によるシール部材の劣化を解消して耐久性をもたせることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するためのもので、請求項１に記載の発明は、加熱炉の内部を気密に保つためのシール構造であって、加熱炉側に設けられている冷却手段と締め付け部材との間に、加熱炉に取り付けられる熱源体に形成された取付フランジが位置している。該取付フランジの外周と、この外周に対向する位置において冷却手段または締め付け部材に設けられた壁部との間にシール部材が配置されている。そして熱源体の取付フランジと冷却手段とを相互の平坦面で接触させているとともに、締め付け部材によってシール部材に圧縮力を加えるように設定されている。
このように熱源体の取付フランジと冷却手段との接触面からシール部材を排除して相互の密着性を高めることにより、この取付フランジの冷却効果を促進してシール部材への伝導熱を減少させることができる。またシール部材が熱源体から可能な限り離れた取付フランジの外周に配置されていることから、熱源体からの熱影響によるシール部材の劣化が解消され、安定したシール性能が維持される。しかもシール部材を締め付け部材によって直接圧縮することにより、この締め付け部材の締め付け力が熱源体の取付フランジに加わらないように設計することが可能となる。その結果、熱源体の外殻がセラミック材などで成形されている場合においても、締め付け力によって取付フランジが破損するといった事態が解消される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、冷却手段に、熱源体の取付フランジの外周を受け止めて位置決めするストッパーが設けられている。
このように冷却手段にストッパーを設けることにより、熱源体における取付フランジの位置が安定し、ひいてはこの取付フランジと壁部との間に配置されているシール部材によるシール性能も安定したものとなる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、前記冷却手段あるいは締め付け部材に、前記シール部材を取付フランジの外周に押し付ける方向に圧縮する斜面が設けられている。
この斜面により、シール部材によるシール機能が向上する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載された加熱炉のシール構造であって、前記締め付け部材により前記シール部材に圧縮力を加えた状態において、この締め付け部材と前記取付フランジとの間に僅かな隙間が設定されている。
前記の隙間により、締め付け部材を締めつけてシール材に適度の圧縮力を加えた状態でも、前記の取付フランジに作用する締め付け荷重はゼロとなり、セラミック材などの取付フランジが締め付け荷重で破損することが解消される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載された加熱炉のシール構造であって、前記熱源体の取付フランジと締め付け部材との間の隙間にスペーサを介在させている。
この構成によれば、前記スペーサの肉厚を選定することにより、取付フランジと締め付け部材との接触荷重を管理することができる。これにより、締め付け部材やその他の部材の寸法精度に多少のばらつきがあっても、取付フランジに過大な荷重が加わることが回避される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載された加熱炉のシール構造であって、シール部材を取付フランジの外周に押し付ける方向に圧縮する斜面が、取付フランジの外周に対向する位置に設けられた壁部を兼ねている。
これによってシール構造の簡素化を図ることができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６に記載された加熱炉のシール構造であって、前記熱源体が取付フランジを備えたラジアントチュ−ブバーナであるとともに、冷却手段が水冷ジャケットであり、前記取付フランジの外周に、この取付フランジと水冷ジャケットとの間をシールするシール部材が配置されている。
これにより、ラジアントチュ−ブバーナにおける取付フランジの冷却効果が促進され、ラジアントチュ−ブバーナの内部を流れる燃焼ガスなどの熱影響によるシール部材の劣化が防止される。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載された加熱炉のシール構造であって、前記締め付け部材が水冷ジャケットである。
これにより、取付フランジの冷却効果がさらに促進され、シール部材の熱劣化が効果的に防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず図１，２にしたがって実施の形態１を説明する。図１は真空加熱炉の熱源体であるラジアントチュ−ブバーナの取付部を表した断面図である。この図面で示すようにラジアントチュ−ブバーナ２０（以下、RTB２０と略称する）は、加熱炉１０の外殻を構成する炉壁１２と一体の固定フランジ１３に対し、加熱炉１０の外側から内側に挿通させた状態で取り付けられている。つまりRTB２０はその熱放射チューブ２１を炉内１１に挿入させた状態で炉壁１２の固定フランジ１３に取り付けられており、無酸化（真空）の炉内１１において所定の処理物を加熱するために高温の熱を放射することができる。
【００１５】
ここでRTB２０の構造およびその機能について簡単に説明する。
図面で示すRTB２０はシングルエンド形式であって、熱放射チューブ２１は耐熱素材（合金鋼やセラミック）からなる内筒２２および外筒２４によって構成されている。この内筒２２において、その基端部は加熱炉１０の外に位置するバーナボデー２８の内部に固定され、先端部は外筒２４の内部で開口している。内筒２２の内部にはバーナノズル３０があり、ここにはガスパイプ３２を通じてガスが供給される。またバーナボデー２８は、パイロットバーナに点火するための点火プラグ３４、エア供給口３６およびその他の必要部品を備えている。
【００１６】
バーナノズル３０に供給されるガスは、エア供給口３６から取り込まれたエアと予め混合され、パイロットバーナにより着火されてバーナノズル３０の箇所で燃焼する。この燃焼に伴う外筒２４の外表面からの放射熱によって炉内１１が加熱される。また燃焼ガスは、内筒２２の先端開口部で上方へ反転したのち、内筒２２と外筒２４との間の空間を流れ、バーナボデー２８のガス排出口３８から外部に排出される。
【００１７】
炉壁１２の固定フランジ１３に対するRTB２０の取付け箇所においては、加熱炉１０の外部と真空の炉内１１とをシールしてこの炉内１１の気密、さらに炉内１１と外筒２４の内部との気密を保持し、同時に冷却によってシール部材を熱劣化から保護する温度以下に保つ必要がある。そこで固定フランジ１３とRTB２０の取付け箇所との間には冷却手段の一つとして用いた水冷ジャケット１４が設けられている。そして水冷ジャケット１４とRTB２０における外筒２４の取付フランジ２６との間をゴム製のＯリング４０（シール部材）でシールしている。
【００１８】
水冷ジャケット１４は、その中央の開口部に外筒２４が位置した環状をしているとともに、中空の内部を冷却水が循環するようになっている。なお外筒２４の外側には、炉外寄りの所定の範囲において炉壁１２に固定された耐熱壁１８が位置している。
【００１９】
図２は図１の一部を拡大して表した断面図である。この図面からも明らかなように水冷ジャケット１４の上面には段差部１５があり、この段差部１５によって水冷ジャケット１４の外周部に壁部１６が構成されている。この壁部１６の内側における水冷ジャケット１４の上面に外筒２４の取付フランジ２６が位置し、この取付フランジ２６の外周と壁部１６の内周との間にＯリング４０が配置されている。
【００２０】
また水冷ジャケット１４（取付フランジ２６）とバーナボデー２８との間には締め付け部材４２が位置しており、この締め付け部材４２は取付フランジ２６の外周と壁部１６の内周との間に上側から入り込む突起部分４４を備えている。この突起部分４４と水冷ジャケット１４との間でＯリング４０に圧縮力が加えられている。これによって水冷ジャケット１４と取付フランジ２６との間、つまり炉内１１と炉外との間および炉内１１と外筒２４の内部との間がそれぞれシールされている。なお取付フランジ２６と締め付け部材４２との間には隙間があり、ここに銅板などを用いたスペーサ４６を介在させている。
【００２１】
外筒２４の取付フランジ２６は、熱放射チューブ２１の中を流れる高温の燃焼ガスや蒸気などの伝導熱で加熱される。そこで、この取付フランジ２６からの熱影響によってＯリング４０が劣化するのを避けるために、取付フランジ２６を水冷ジャケット１４によって冷却（冷却水との熱交換）している。そして前記のシール構造では、水冷ジャケット１４と取付フランジ２６とを直接接触させて相互の密着性を高めている。これによって取付フランジ２６の冷却効果が促進され、Ｏリング４０に対する熱影響も当然に減少する。またＯリング４０は、熱放射チューブ２１の中を流れる高温ガスから可能な限り離れた取付フランジ２６の外周に配置されている。これらのことから、RTB２０からの熱影響によるＯリング４０の劣化が解消される。
【００２２】
Ｏリング４０は締め付け部材４２の突起部分４４によって必要な圧縮力を受けるようになっており、これによって外筒２４の取付フランジ２６に対してはＯリング４０に圧縮力を加えるための荷重をかける必要がない。そこでスペーサ４６の肉厚を任意に選定することにより、締め付け部材４２から取付フランジ２６に加わる荷重を管理することができる。
【００２３】
さらに前記のスペーサ４６を設ける代わりに取付フランジ２６と締め付け部材４２との間に、他に支障をきたさない程度の隙間を残すことにより、締め付け部材４２から取付フランジ２６に加わる荷重をゼロにできる。いずれにしても、締め付け部材４２などの寸法精度のばらつきにかかわらず、取付フランジ２６に過大な荷重が加わることがなくなり、例えばセラミック製の取付フランジ２６が締め付け荷重によって破損するといった事態を解消できる。
【００２４】
つぎに図３によって実施の形態２を説明する。図３は実施の形態２におけるシール構造とその冷却手段を図２と対応させて表した断面図である。この図面で示すように実施の形態２では、実施の形態１の締め付け部材４２を水冷ジャケット５０に代えている。この水冷ジャケット５０は、取付フランジ２６の外周と壁部１６の内周との間に上側から入り込む突起部分５２を備えている。この突起部分５２と水冷ジャケット１４との間でＯリング４０に圧縮力が加えられてシール機能が保持されている。そして水冷ジャケット５０と取付フランジ２６との間には銅板などを用いたスペーサ４６を介在させている。
【００２５】
この実施の形態２では、熱放射チューブ２１の中を流れる高温の燃焼ガスや蒸気などの伝導熱で加熱される取付フランジ２６が水冷ジャケット１４，５０によってその両面から冷却される。したがってこの冷却効果がより高められ、Ｏリング４０への熱影響が効果的に抑えられる。
なお実施の形態２において、実施の形態１と同一もしくは均等構成と考えられる部材には図面に同一符号を付して重複する説明は省略する。また、つぎに説明する実施の形態３，４についても同様に、重複する説明は省略する。
【００２６】
つぎに図４によって実施の形態３を説明する。図４は実施の形態３のシール構造とその冷却手段を図２あるいは図３の一部と対応させて表した断面図である。この実施の形態３では、締め付け部材４２（または水冷ジャケット５０）の突起部分４４（５２）におけるＯリング４０との接触面が斜面６０になっている。この斜面６０によってＯリング４０を圧縮すると、このＯリング４０が取付フランジ２６の外周に押し付けられる方向に変形する。したがってＯリング４０によるシール機能がより高められる。
【００２７】
つづいて図５によって実施の形態４を説明する。図５は実施の形態４のシール構造を表した断面図である。この実施の形態４における水冷ジャケット７０の段差部７２は、その外周部に構成された壁部７４から取付フランジ２６の外周を受け止める位置まで突出させたストッパー７８とを備えている。そして、この壁部７４とストッパー７８との間は斜面７６になっている。この斜面７６の箇所、つまり取付フランジ２６の外周と壁部７４の内周との間にＯリング４０が配置されている。
【００２８】
また取付フランジ２６の外周と壁部７４の内周との間に、締め付け部材４２（または水冷ジャケット５０）の突起部分４４（５２）が入り込み、前記の斜面７６との間においてＯリング４０に圧縮力が加えられる。この斜面７６の傾斜により、実施の形態３において突起部分４４（５２）に斜面６０を設けた場合と同様にＯリング４０が取付フランジ２６の外周に押し付けられる方向に変形する。したがってＯリング４０によるシール機能が高められる。なお斜面７６と突起部分４４（５２）の斜面６０とを併用することも当然可能である。
【００２９】
さらに実施の形態４では、前記のストッパー７８によって取付フランジ２６の外周を受け止めることにより、この取付フランジ２６の位置、つまり水冷ジャケット７０と外筒２４との芯出し位置が安定し、結果としてＯリング４０によるシール性能も安定したものとなる。
【００３０】
つぎに図６によって実施の形態５を説明する。図６は実施の形態５のシール構造を表した断面図である。この実施の形態５では、実施の形態４（図５）のシール構造における締め付け部材４２（または水冷ジャケット５０）から突起部分４４（５２）を廃止している。しかも水冷ジャケット７０の斜面７９が、取付フランジ２６の外周と対向する位置でＯリング４０を位置決めする前記壁部７４の機能と、Ｏリング４０を取付フランジ２６の外周に押し付けるように変形させる機能とを兼用している。なお実施の形態５の水冷ジャケット７０における段差部７２のストッパー７８などについては、実施の形態４と同じ機能を果たす。
【００３１】
つづいて図７によって実施の形態６を説明する。図７は実施の形態６のシール構造を表した断面図である。この実施の形態６のシール構造にあっては、例えば実施の形態４，５の水冷ジャケット７０を、図７の水冷ジャケット８０に変更している。この水冷ジャケット８０は、その段差部８２に実施の形態４，５のストッパー７８と同じ機能のストッパー８４が設けられているのみである。これに対し、締め付け部材４２（または水冷ジャケット５０）は取付フランジ２６の外周と対向する位置において斜面８６を備えている。そして、この斜面８６と取付フランジ２６の外周との間にＯリング４０が配置されている。したがって斜面８６は、Ｏリング４０を取付フランジ２６の外周と対向する位置で位置決めする壁部の機能と、Ｏリング４０を取付フランジ２６の外周に押し付けるように変形させる機能とを兼用している。
【００３２】
以上のように前記の各実施の形態におけるシール構造では、加熱炉１０の熱源体であるRTB２０の取付フランジ２６と水冷ジャケットとの接触部からＯリング４０などのシール部材を排除することで、相互の密着性を高めている。これにより取付フランジ２６が効果的に冷却され、この取付フランジ２６からシール部材への熱影響によるシール部材の劣化が解消される。
【００３３】
なお前記の各実施の形態では、加熱炉１０の熱源体としてシングルエンド形式のRTB２０を用いた場合について説明したが、これを他の形式のラジアントチュ−ブバーナに代えることは当然可能である。ラジアントチュ−ブバーナの他の形式としては、ストレートタイプ、Ｕ形タイプあるいはＷ形タイプなどが知られている。
また冷却手段として用いた水冷ジャケット１４，７０，８０あるいは締め付け部材を兼ねた水冷ジャケット５０は、熱伝導性の高い鋼材などで形成されたプレートに代えることもできる。この場合、プレートからの放熱作用によって取付フランジ２６の冷却を促進する。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空加熱炉に対するラジアントチュ−ブバーナの取付部を表した断面図。
【図２】図１の一部を拡大して表した断面図。
【図３】実施の形態２のシール構造を表した断面図。
【図４】実施の形態３のシール構造を表した断面図。
【図５】実施の形態４のシール構造を表した断面図。
【図６】実施の形態５のシール構造を表した断面図。
【図７】実施の形態６のシール構造を表した断面図。
【符号の説明】
１０  加熱炉
１４  水冷ジャケット
１６  壁部
２０  ラジアントチュ−ブバーナ（熱源体）
２６  取付フランジ
４０  Ｏリング（シール部材）
【図１】
0003819278.tif 000002
【図２】
0003819278.tif 000003
【図３】
0003819278.tif 000004
【図４】
0003819278.tif 000005
【図５】
0003819278.tif 000006
【図６】
0003819278.tif 000007
【図７】
0003819278.tif 000008