JP2002174403A - 加熱装置 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
- F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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- F23L15/04—Arrangements of recuperators
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- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＯxの排出の低減、放射熱表面の温度の均
一性の改良、及び加熱用に最適化されている形状係数を
得ることができる間接的な放射熱加熱用の装置を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 本質的に平行六面体形状であり、連続し
た放射熱表面で構成される放射熱カセット１の形に製造
され、その断面は、前記カセット１の軸に対して垂直な
平面中で長方形を形成する連続した線で区画され、その
高さ／幅の比が１．５より大きく、また、前記放射熱カ
セットは、前記カセット内に位置するバーナー３を備え
た燃焼トンネル２を含み、また、前記バーナー３は、炎
を前記カセット１の主たる表面に平行に広げ、前記平面
に平行な炎温度の均一な分布を作り出すために、前記カ
セット１の主たる表面の平面に平行に配置された少なく
とも２つの化石燃料噴射装置から成っている。
一性の改良、及び加熱用に最適化されている形状係数を
得ることができる間接的な放射熱加熱用の装置を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 本質的に平行六面体形状であり、連続し
た放射熱表面で構成される放射熱カセット１の形に製造
され、その断面は、前記カセット１の軸に対して垂直な
平面中で長方形を形成する連続した線で区画され、その
高さ／幅の比が１．５より大きく、また、前記放射熱カ
セットは、前記カセット内に位置するバーナー３を備え
た燃焼トンネル２を含み、また、前記バーナー３は、炎
を前記カセット１の主たる表面に平行に広げ、前記平面
に平行な炎温度の均一な分布を作り出すために、前記カ
セット１の主たる表面の平面に平行に配置された少なく
とも２つの化石燃料噴射装置から成っている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状又は液状化
石燃料により、製造中の製品を間接的に放射熱加熱する
ための装置に関する。本発明は、特には、望ましくは燃
焼により発生する特定のガス状成分が存在しない環境の
中で、製品（例えば、棒状、管状、ストリップ状製品及
び部品）が、移動中に加熱される熱処理炉に関する。本
発明は、例えば、化石燃料によって加熱される熱処理炉
中を通過する鋼ストリップの加熱に用いられ、その炉中
ではストリップは保護雰囲気下に維持される。
石燃料により、製造中の製品を間接的に放射熱加熱する
ための装置に関する。本発明は、特には、望ましくは燃
焼により発生する特定のガス状成分が存在しない環境の
中で、製品（例えば、棒状、管状、ストリップ状製品及
び部品）が、移動中に加熱される熱処理炉に関する。本
発明は、例えば、化石燃料によって加熱される熱処理炉
中を通過する鋼ストリップの加熱に用いられ、その炉中
ではストリップは保護雰囲気下に維持される。
【０００２】
【従来の技術】現在の技術では、製造中の製品を保護環
境下で化石燃料を用いて間接的に加熱することは、一般
に、放射熱管（radiant tubes）を用いて行なわれてい
る。図１は、縦断面図として概略的に示した図であっ
て、低熱容量の装置に用いられる、いわゆる‘シンブル
タイプ放射熱管’（thimble-type radiant tubes）の一
例を示している。円筒形状の管は、幅Ｌの炉の壁の間に
位置している。管の内部空間（internal cavity）に同
心の燃焼管が取り付けられ、この燃焼管の内側にはバー
ナーが位置し、上流には回収熱交換器が取り付けられて
いる。燃料は矢印Ｇの方向に噴射され、酸化剤は矢印Ａ
の方向に噴射され、排気筒ガス（flue gas）は矢印Ｆの
方向に排出される。
境下で化石燃料を用いて間接的に加熱することは、一般
に、放射熱管（radiant tubes）を用いて行なわれてい
る。図１は、縦断面図として概略的に示した図であっ
て、低熱容量の装置に用いられる、いわゆる‘シンブル
タイプ放射熱管’（thimble-type radiant tubes）の一
例を示している。円筒形状の管は、幅Ｌの炉の壁の間に
位置している。管の内部空間（internal cavity）に同
心の燃焼管が取り付けられ、この燃焼管の内側にはバー
ナーが位置し、上流には回収熱交換器が取り付けられて
いる。燃料は矢印Ｇの方向に噴射され、酸化剤は矢印Ａ
の方向に噴射され、排気筒ガス（flue gas）は矢印Ｆの
方向に排出される。
【０００３】この放射熱管の例示例は、燃焼が起きる部
分が小容積（容量）であるという点に特徴を有し、これ
は、窒素酸化物（ＮＯx）を大量に形成するという欠点
及び、この管に沿った大きな温度変化（the variation
in temperature）により燃焼管上に重大な熱応力をもた
らすという欠点を有する。
分が小容積（容量）であるという点に特徴を有し、これ
は、窒素酸化物（ＮＯx）を大量に形成するという欠点
及び、この管に沿った大きな温度変化（the variation
in temperature）により燃焼管上に重大な熱応力をもた
らすという欠点を有する。
【０００４】大きな加熱力を有する装置を必要とする工
業用装置においては、前記シンブルタイプ放射熱管及び
それと組み合わされたバーナーは、非常に多くの数が必
要となり、その費用が高くなることから、用いることは
考えられない。
業用装置においては、前記シンブルタイプ放射熱管及び
それと組み合わされたバーナーは、非常に多くの数が必
要となり、その費用が高くなることから、用いることは
考えられない。
【０００５】これが、高容量装置では、マルチストラン
ド（２ストランド又は４ストランド）放射熱管が用いら
れるという理由である。図２は、「Ｗ管」としても知ら
れている４ストランド放射熱管の一例を縦断面図として
概略的に示しており、この管は円形断面を有し、幅Ｌの
炉の壁の間に位置している。燃料は矢印Ｇの方向に噴射
され、酸化剤は矢印Ａの方向に噴射され、排気筒ガスは
矢印Ｆの方向に排出される。
ド（２ストランド又は４ストランド）放射熱管が用いら
れるという理由である。図２は、「Ｗ管」としても知ら
れている４ストランド放射熱管の一例を縦断面図として
概略的に示しており、この管は円形断面を有し、幅Ｌの
炉の壁の間に位置している。燃料は矢印Ｇの方向に噴射
され、酸化剤は矢印Ａの方向に噴射され、排気筒ガスは
矢印Ｆの方向に排出される。
【０００６】バーナーは、放射熱管の中で、その入り口
ストランドに取り付けられ、また回収熱交換器は燃焼生
成物が排出されるストランドに位置している。燃焼は、
図１に示されるシンブルタイプ放射熱管での場合より大
きな断面及び容積中で起き、内部に燃焼管が無いため、
この加熱装置は、総熱量が同じ場合に、より廉価になっ
ている。対照的に、その様な放射熱管の長大さ及びこれ
ら様々なストランド間の不可避の温度差は、熱応力及び
中間ストランドの支持手段によって引き起こされる変形
を生じ易くしている。そのような放射熱管を支持するた
めのシステムは、製造を複雑にし、この点に関しては、
その様な支持手段の一例を説明するＥＰ−Ａ−０３８３
６８７号を参照できる。
ストランドに取り付けられ、また回収熱交換器は燃焼生
成物が排出されるストランドに位置している。燃焼は、
図１に示されるシンブルタイプ放射熱管での場合より大
きな断面及び容積中で起き、内部に燃焼管が無いため、
この加熱装置は、総熱量が同じ場合に、より廉価になっ
ている。対照的に、その様な放射熱管の長大さ及びこれ
ら様々なストランド間の不可避の温度差は、熱応力及び
中間ストランドの支持手段によって引き起こされる変形
を生じ易くしている。そのような放射熱管を支持するた
めのシステムは、製造を複雑にし、この点に関しては、
その様な支持手段の一例を説明するＥＰ−Ａ−０３８３
６８７号を参照できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】管の全長に亘る表面温
度差は、一般に、加熱された製品、例えばストリップの
様な製品、の幅方向の加熱の差、特に、その中央とその
縁の間の温度差を生じさせ、これが、その様なストリッ
プの幅方向の張力をコントロールするときに問題となる
ことがある。
度差は、一般に、加熱された製品、例えばストリップの
様な製品、の幅方向の加熱の差、特に、その中央とその
縁の間の温度差を生じさせ、これが、その様なストリッ
プの幅方向の張力をコントロールするときに問題となる
ことがある。
【０００８】図３に示される様に、ストリップの垂直処
理用の炉の様な特別な場合には、管がストリップの複数
のストランドの間に置かれ、従来技術によるこれら放射
熱管は、その他の欠点、即ち、様々な管相互又は同一の
管の様々な位置に（温度の）差異が存在するため、放射
熱加熱用に最適化されていない形状係数（form facto
r）といわれる欠点を有している。
理用の炉の様な特別な場合には、管がストリップの複数
のストランドの間に置かれ、従来技術によるこれら放射
熱管は、その他の欠点、即ち、様々な管相互又は同一の
管の様々な位置に（温度の）差異が存在するため、放射
熱加熱用に最適化されていない形状係数（form facto
r）といわれる欠点を有している。
【０００９】本発明は、先に検証した従来技術の方法に
よる欠点を有しない、間接的な放射熱加熱用の装置を提
供することを提案する。この装置は、以下の様々な問題
点を同時に解決する様に設計されている。即ち、 −−ＮＯxの排出の低減、 −−加熱される製品に向かって（熱が）放射される表面
の温度の均一性の改良、及び −−加熱される製品に向かう（熱の）放射によって加熱
するのに最適な形状係数を得ること、である。
よる欠点を有しない、間接的な放射熱加熱用の装置を提
供することを提案する。この装置は、以下の様々な問題
点を同時に解決する様に設計されている。即ち、 −−ＮＯxの排出の低減、 −−加熱される製品に向かって（熱が）放射される表面
の温度の均一性の改良、及び −−加熱される製品に向かう（熱の）放射によって加熱
するのに最適な形状係数を得ること、である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
ガス状又は液状の化石燃料を用いて、保護雰囲気下に維
持された、例えば、棒状、管状、ストリップ状の製品及
び部品等の製造中の物品の間接的な放射熱加熱（radian
t heating）のための装置であって、以下のような特徴
を有する。即ち、前記放射熱加熱のための装置は、本質
的に平行六面体形状であり、連続した放射熱表面で構成
される放射熱カセットの形に製造され、その（カセット
の）断面は、前記カセットの軸に対して垂直な平面中で
長方形を形成する連続した線で区画され、その（カセッ
トの）高さ／幅の比が１．５より大きく、また、前記放
射熱カセットは、前記カセット内に位置するバーナーを
備えた燃焼トンネルを含み、また、前記バーナーは、炎
を前記カセットの主たる表面に平行に広げ、前記平面に
平行な炎温度の均一な分布を作り出すために、前記カセ
ットの主たる表面の平面に平行に配置された少なくとも
２つの化石燃料噴射装置から成っている。
ガス状又は液状の化石燃料を用いて、保護雰囲気下に維
持された、例えば、棒状、管状、ストリップ状の製品及
び部品等の製造中の物品の間接的な放射熱加熱（radian
t heating）のための装置であって、以下のような特徴
を有する。即ち、前記放射熱加熱のための装置は、本質
的に平行六面体形状であり、連続した放射熱表面で構成
される放射熱カセットの形に製造され、その（カセット
の）断面は、前記カセットの軸に対して垂直な平面中で
長方形を形成する連続した線で区画され、その（カセッ
トの）高さ／幅の比が１．５より大きく、また、前記放
射熱カセットは、前記カセット内に位置するバーナーを
備えた燃焼トンネルを含み、また、前記バーナーは、炎
を前記カセットの主たる表面に平行に広げ、前記平面に
平行な炎温度の均一な分布を作り出すために、前記カセ
ットの主たる表面の平面に平行に配置された少なくとも
２つの化石燃料噴射装置から成っている。
【００１１】本発明の他の実施の形態によると、前記カ
セットは、いわゆるシンブルタイプ放射熱管（thimble-
type radiant tubes）、又はＵ字型、Ｗ字型又はＥ字型
の放射熱管の原理にしたがって作動する。
セットは、いわゆるシンブルタイプ放射熱管（thimble-
type radiant tubes）、又はＵ字型、Ｗ字型又はＥ字型
の放射熱管の原理にしたがって作動する。
【００１２】本発明によれば、加熱装置は、カセットの
少なくとも２つの表面及びこれら表面の長さの一部上に
回収熱交換器を備え、この回収熱交換器が管状タイプ又
はフィン付きタイプであり、燃料又は酸化剤を加熱する
ことができる。
少なくとも２つの表面及びこれら表面の長さの一部上に
回収熱交換器を備え、この回収熱交換器が管状タイプ又
はフィン付きタイプであり、燃料又は酸化剤を加熱する
ことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴および利点は、
様々な実施例を説明する添付図面を参照して説明されて
いる以下の記載から明らかになるが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。
様々な実施例を説明する添付図面を参照して説明されて
いる以下の記載から明らかになるが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。
【００１４】図面において、図４は、本発明の第１の実
施例を説明する概略斜視図である。図５は、図４に示さ
れる装置の実施例の他の態様を説明する部分概略斜視図
である。図６及び図７は、本発明の装置の他の２つの実
施例を説明する縦断面図である。図８及び図９は、本発
明の装置のさらにその他の２つの実施例を説明する、図
６及び図７に類似の横断面図であり、図８の例は、従来
技術のＷ字型放射熱管の作動原理に相当する作動原理を
採用しており、図９の例は、従来技術のＥ字型放射熱管
の作動原理に相当する作動原理を採用している。図１０
は、本発明の他の実施例を説明した、一部切り欠き斜視
図である。
施例を説明する概略斜視図である。図５は、図４に示さ
れる装置の実施例の他の態様を説明する部分概略斜視図
である。図６及び図７は、本発明の装置の他の２つの実
施例を説明する縦断面図である。図８及び図９は、本発
明の装置のさらにその他の２つの実施例を説明する、図
６及び図７に類似の横断面図であり、図８の例は、従来
技術のＷ字型放射熱管の作動原理に相当する作動原理を
採用しており、図９の例は、従来技術のＥ字型放射熱管
の作動原理に相当する作動原理を採用している。図１０
は、本発明の他の実施例を説明した、一部切り欠き斜視
図である。
【００１５】先ず、本発明の第１番目の実施例を示す図
４について説明する。この装置は、符号１により全体を
示される様に、カセット形状をしていることが示されて
おり、熱処理される製品に放射熱によって熱を伝達する
様に作られている。カセット１の連続した外側部分は、
１．５より大きい高さ／幅の比を有する断面形状に、長
方形に形成され、前記カセットの内側には、燃焼トンネ
ル２があり、この中に化石燃料バーナー３が取り付けら
れている。本実施例では、燃焼トンネル２の断面は、長
方形に似た形状をしている。
４について説明する。この装置は、符号１により全体を
示される様に、カセット形状をしていることが示されて
おり、熱処理される製品に放射熱によって熱を伝達する
様に作られている。カセット１の連続した外側部分は、
１．５より大きい高さ／幅の比を有する断面形状に、長
方形に形成され、前記カセットの内側には、燃焼トンネ
ル２があり、この中に化石燃料バーナー３が取り付けら
れている。本実施例では、燃焼トンネル２の断面は、長
方形に似た形状をしている。
【００１６】この実施例のバーナーはガス状燃料を取り
扱い、ガス状燃料は、入り口４から複数のガス噴射装置
６に向かって開いている分配マニホルド５に供給され
る。これらの噴射装置は、炎をカセットの主たる表面に
平行に放射し、その表面の平面に平行に炎の温度の均一
な分配を行うように、前記カセットの主たる表面の平面
に平行に配置されている。
扱い、ガス状燃料は、入り口４から複数のガス噴射装置
６に向かって開いている分配マニホルド５に供給され
る。これらの噴射装置は、炎をカセットの主たる表面に
平行に放射し、その表面の平面に平行に炎の温度の均一
な分配を行うように、前記カセットの主たる表面の平面
に平行に配置されている。
【００１７】燃焼エアは、エア分配装置７によりバーナ
ー３に送られる。もちろん、このバーナーは、燃焼トン
ネル２の内側を監視するためのエレメント、及び点火し
炎をコントロールするための装置を備えており、これら
は従来の方法で製造されるため図示しない。
ー３に送られる。もちろん、このバーナーは、燃焼トン
ネル２の内側を監視するためのエレメント、及び点火し
炎をコントロールするための装置を備えており、これら
は従来の方法で製造されるため図示しない。
【００１８】数々の噴射装置からの全ての炎は、燃焼ト
ンネル２の内側で一緒に合わさってカセット１の大きな
面に平行な平面に広がり、燃焼生成物は、燃焼トンネル
２とカセット１との間を、矢印８の方向に、出口の方に
運ばれる。この実施例では、回収熱交換器が、カセット
と燃焼トンネルとの間に、多少バーナー３側に位置し
て、設けられている。この回収熱交換器は、この例で
は、２つのマニホルド９を有し、２つのマニホルドは燃
焼トンネル取り囲む管束１０で接続されており、それぞ
れ冷たいエアを導入し、また熱いエアを除去するための
（エアの）入口１１ａ及び（エアの）出口１１ｂから成
る。したがって、冷たいエアは、矢印Ａ方向の（エア
の）入口１１ａにより導入され、回収熱交換器（特に
９，１０）中で、燃焼生成物により加熱され、またこの
様にして作られた熱いエアは、２番目の（エアの）出口
１１ｂから取り出され、燃焼エアを加熱するために（あ
るいは加熱された燃焼エアとして）、エア分配装置７の
上流スペースに向けられる。燃焼ガスは、回収熱交換器
を通過すると、出口１２（矢印Ｆ）により除去され、排
出システム（図示せず）へ送られる。
ンネル２の内側で一緒に合わさってカセット１の大きな
面に平行な平面に広がり、燃焼生成物は、燃焼トンネル
２とカセット１との間を、矢印８の方向に、出口の方に
運ばれる。この実施例では、回収熱交換器が、カセット
と燃焼トンネルとの間に、多少バーナー３側に位置し
て、設けられている。この回収熱交換器は、この例で
は、２つのマニホルド９を有し、２つのマニホルドは燃
焼トンネル取り囲む管束１０で接続されており、それぞ
れ冷たいエアを導入し、また熱いエアを除去するための
（エアの）入口１１ａ及び（エアの）出口１１ｂから成
る。したがって、冷たいエアは、矢印Ａ方向の（エア
の）入口１１ａにより導入され、回収熱交換器（特に
９，１０）中で、燃焼生成物により加熱され、またこの
様にして作られた熱いエアは、２番目の（エアの）出口
１１ｂから取り出され、燃焼エアを加熱するために（あ
るいは加熱された燃焼エアとして）、エア分配装置７の
上流スペースに向けられる。燃焼ガスは、回収熱交換器
を通過すると、出口１２（矢印Ｆ）により除去され、排
出システム（図示せず）へ送られる。
【００１９】本発明によれば、均一性及び／又は例えば
ＮＯxの様な汚染物質の除去を更に改良するために、炎
を広げるように、燃料又は酸化剤を介して排気筒ガスの
いくらかを再循環させる手段が設けられている。すなわ
ち、先の実施例に代えて、図５に示される本発明の他の
実施例では、燃焼ガスの出口１２に枝管（ブランチ）１
３を設け、ガス状燃料の入り口４へ放出装置１６と結合
して、燃焼の過程で生成される窒素酸化物を更に減少さ
せるために、燃焼生成物で燃料を希釈するようにする。
ＮＯxの様な汚染物質の除去を更に改良するために、炎
を広げるように、燃料又は酸化剤を介して排気筒ガスの
いくらかを再循環させる手段が設けられている。すなわ
ち、先の実施例に代えて、図５に示される本発明の他の
実施例では、燃焼ガスの出口１２に枝管（ブランチ）１
３を設け、ガス状燃料の入り口４へ放出装置１６と結合
して、燃焼の過程で生成される窒素酸化物を更に減少さ
せるために、燃焼生成物で燃料を希釈するようにする。
【００２０】本発明の特徴を変えることなく、カセット
１の様々な変更例を考えることはもちろん可能である。
例えば、このカセットは、頂部壁と底部壁を丸く膨らま
せた（rounded）ものでも良いし、その側壁は、正弦波
状（sinusoidal）、台形状又はその他の幾つかの形状の
波形の輪郭をしていても良い。これは、加熱される物品
及び伝達熱交換器（回収熱交換器）に熱放射・伝達する
領域を増やすためである。このカセットの底は、平坦で
もドーム状でも良く、ドームの湾曲は凹状でも凸状でも
良い。
１の様々な変更例を考えることはもちろん可能である。
例えば、このカセットは、頂部壁と底部壁を丸く膨らま
せた（rounded）ものでも良いし、その側壁は、正弦波
状（sinusoidal）、台形状又はその他の幾つかの形状の
波形の輪郭をしていても良い。これは、加熱される物品
及び伝達熱交換器（回収熱交換器）に熱放射・伝達する
領域を増やすためである。このカセットの底は、平坦で
もドーム状でも良く、ドームの湾曲は凹状でも凸状でも
良い。
【００２１】バーナー３は、どのような機械的又は空力
的手段によって噴霧される液体燃料噴射装置を備えてい
ても良い。燃焼エア分配装置７は、エア通路開口部又は
燃料噴射装置と同心のノズルを有していてもよいし、噴
霧器を囲む環状に配置されたオリフィスを有していて
も、または場合によっては直線で構成された列(row)又
は格子（grid）の形でも良い。燃焼エア分配オリフィス
は、鋼板又はその他の材料の板に穿たれていても良く、
これらの板は平板、湾曲又はＶ字形状とすることも出来
る。
的手段によって噴霧される液体燃料噴射装置を備えてい
ても良い。燃焼エア分配装置７は、エア通路開口部又は
燃料噴射装置と同心のノズルを有していてもよいし、噴
霧器を囲む環状に配置されたオリフィスを有していて
も、または場合によっては直線で構成された列(row)又
は格子（grid）の形でも良い。燃焼エア分配オリフィス
は、鋼板又はその他の材料の板に穿たれていても良く、
これらの板は平板、湾曲又はＶ字形状とすることも出来
る。
【００２２】回収熱交換器１０は、フィン付きタイプの
ものでも良く、また、少なくとも燃焼トンネルの二つの
表面上に、鋳造又は板状金属を組立てて得られる、その
他のどのような類似の装置でも良い。
ものでも良く、また、少なくとも燃焼トンネルの二つの
表面上に、鋳造又は板状金属を組立てて得られる、その
他のどのような類似の装置でも良い。
【００２３】最後に、回収熱交換器エア入口及び出口手
段並びにバーナー高温エア供給手段の多くの変更例を想
起することは可能である。図６及び図７は、回収熱交換
器（マニホルド９及び管束１０）及び（エアの）出口１
１ｂから高温エアを放出する燃焼エア分配装置７の間の
高温エア回路の２つの他の実施例を示している。
段並びにバーナー高温エア供給手段の多くの変更例を想
起することは可能である。図６及び図７は、回収熱交換
器（マニホルド９及び管束１０）及び（エアの）出口１
１ｂから高温エアを放出する燃焼エア分配装置７の間の
高温エア回路の２つの他の実施例を示している。
【００２４】燃焼ガスを集めること（collection）及び
排出すること（removal）は、放射熱カセット１の一表
面上で行なうこともまた留意されるであろう。
排出すること（removal）は、放射熱カセット１の一表
面上で行なうこともまた留意されるであろう。
【００２５】もちろん、本発明の装置は、内部回収熱交
換器なしで製造することができる。即ち、例えば、外部
回収熱交換器に接続することができる。
換器なしで製造することができる。即ち、例えば、外部
回収熱交換器に接続することができる。
【００２６】図８及び図９は、本発明の装置の２つの他
の実施例を示している。
の実施例を示している。
【００２７】図８は、放射熱カセット１を示し、その外
側形状は連続的で、高さ／幅の比が１．５以上である長
方形をなしており、その作動原理は、従来技術における
Ｗ字型放射熱管の作動原理に相当する。燃料は、矢印Ｇ
の方向に噴射され、酸化剤は矢印Ａの方向に噴射され
る。さらに燃焼生成物は矢印Ｆの方向に除去される。こ
の放射熱カセットが備えるバーナーは、軸対称タイプの
もので良い。カセット１の内部容積は、隔壁（パーティ
ション）１４を有し、燃焼ガスを矢印８の方向に循環さ
せる。矢印Ａの方向に噴射される酸化剤を加熱するため
に、回収熱交換器を備えている。もちろん、この形態の
実施例は、Ｕ字型又はその他のどのような放射熱管にも
適合する。
側形状は連続的で、高さ／幅の比が１．５以上である長
方形をなしており、その作動原理は、従来技術における
Ｗ字型放射熱管の作動原理に相当する。燃料は、矢印Ｇ
の方向に噴射され、酸化剤は矢印Ａの方向に噴射され
る。さらに燃焼生成物は矢印Ｆの方向に除去される。こ
の放射熱カセットが備えるバーナーは、軸対称タイプの
もので良い。カセット１の内部容積は、隔壁（パーティ
ション）１４を有し、燃焼ガスを矢印８の方向に循環さ
せる。矢印Ａの方向に噴射される酸化剤を加熱するため
に、回収熱交換器を備えている。もちろん、この形態の
実施例は、Ｕ字型又はその他のどのような放射熱管にも
適合する。
【００２８】図１０は、一つ以上の内部隔壁１４を示し
ており、この隔壁１４は、プリズム状隔室（prismatic
chamber）の形状、あるいは管状の回路の形状に製造
されても良く、場合によっては仕切られていても良く、
この隔室は隔壁の全部又は一部を占め、その内側には、
前記隔壁が達する温度レベルに従って機械的な又は温度
的な健全性（the mechanical or thermal integrity）
を高めるために、冷却液又は燃料のいくらか又は酸化剤
のいくらかが流される。前記回路は、単独で使用される
か又は回収熱交換器と共に使用される。
ており、この隔壁１４は、プリズム状隔室（prismatic
chamber）の形状、あるいは管状の回路の形状に製造
されても良く、場合によっては仕切られていても良く、
この隔室は隔壁の全部又は一部を占め、その内側には、
前記隔壁が達する温度レベルに従って機械的な又は温度
的な健全性（the mechanical or thermal integrity）
を高めるために、冷却液又は燃料のいくらか又は酸化剤
のいくらかが流される。前記回路は、単独で使用される
か又は回収熱交換器と共に使用される。
【００２９】図９は、他の実施例を示し、この実施例の
作動原理は、Ｅ字型管の原理に相当する。放射熱カセッ
ト１は、図８に示される放射熱カセットと同じ特徴を有
する。燃料は、矢印Ｇの方向に噴射され、酸化剤は矢印
Ａの方向に噴射され、燃焼生成物は、矢印Ｆの方向に除
去される。バーナーはまた、軸対称に作られていても良
い。カセット１の内部容積は、中央枝ブランチ中に位置
するバーナーからの燃焼ガスの流れを矢印８の方向の反
転枝ブランチの方向に変更させるために、隔壁１４によ
り分割される。回収熱交換器１５は、矢印Ａの方向に噴
射される燃焼エアを加熱するために設けられている。こ
こで再び、図１０に示される様に、一つ以上の隔壁１４
は、この隔壁の全部又は一部を占めているプリズム状隔
室の形状又は環状回路の形状で製造されても良く、また
その内側には冷却液又は燃料のいくらか又は酸化剤のい
くらかが流れ、前記隔壁が達する温度レベルに従って、
機械的な又は温度的な健全性(the mechanical or therm
al integrity)を改善する。前記回路は、単独で又は回
収熱交換器と共に使用される。
作動原理は、Ｅ字型管の原理に相当する。放射熱カセッ
ト１は、図８に示される放射熱カセットと同じ特徴を有
する。燃料は、矢印Ｇの方向に噴射され、酸化剤は矢印
Ａの方向に噴射され、燃焼生成物は、矢印Ｆの方向に除
去される。バーナーはまた、軸対称に作られていても良
い。カセット１の内部容積は、中央枝ブランチ中に位置
するバーナーからの燃焼ガスの流れを矢印８の方向の反
転枝ブランチの方向に変更させるために、隔壁１４によ
り分割される。回収熱交換器１５は、矢印Ａの方向に噴
射される燃焼エアを加熱するために設けられている。こ
こで再び、図１０に示される様に、一つ以上の隔壁１４
は、この隔壁の全部又は一部を占めているプリズム状隔
室の形状又は環状回路の形状で製造されても良く、また
その内側には冷却液又は燃料のいくらか又は酸化剤のい
くらかが流れ、前記隔壁が達する温度レベルに従って、
機械的な又は温度的な健全性(the mechanical or therm
al integrity)を改善する。前記回路は、単独で又は回
収熱交換器と共に使用される。
【００３０】本発明によれば、放射熱カセット１の一つ
以上の壁は、図１０に説明される原理に従って、前記壁
の全て又は一部を占めるプリズム状隔室又は環状回路の
形状で製造されても良く、またその内側には冷却液又は
燃料のいくらか又は酸化剤のいくらかが流れ、前記壁、
特にロールの近く又は炉壁の近くの放射熱を制限する。
前記回路は、単独で又は回収熱交換器と共に使用され、
燃料又は酸化剤を加熱する。
以上の壁は、図１０に説明される原理に従って、前記壁
の全て又は一部を占めるプリズム状隔室又は環状回路の
形状で製造されても良く、またその内側には冷却液又は
燃料のいくらか又は酸化剤のいくらかが流れ、前記壁、
特にロールの近く又は炉壁の近くの放射熱を制限する。
前記回路は、単独で又は回収熱交換器と共に使用され、
燃料又は酸化剤を加熱する。
【００３１】以下の表は、従来技術に従って製造された
放射熱管の特徴及び本発明の望ましい実施例に従って製
造された放射熱カセットを使用することにより得られる
特徴間の比較を示す。上の３例は従来技術に従って製造
された放射熱管の例であり、最下行のカセットが、本発
明の望ましい実施例に従って製造された放射熱カセット
である。全ての例において、同一の炉幅、即ち２ｍであ
り、従来技術に従って製造された、表の上３例は、同一
の管外径：１６４ｍｍの放射熱管が採用されている。表
の第３欄、第５欄は、各例における燃焼（管）スペース
の内法に基づく数値である。
放射熱管の特徴及び本発明の望ましい実施例に従って製
造された放射熱カセットを使用することにより得られる
特徴間の比較を示す。上の３例は従来技術に従って製造
された放射熱管の例であり、最下行のカセットが、本発
明の望ましい実施例に従って製造された放射熱カセット
である。全ての例において、同一の炉幅、即ち２ｍであ
り、従来技術に従って製造された、表の上３例は、同一
の管外径：１６４ｍｍの放射熱管が採用されている。表
の第３欄、第５欄は、各例における燃焼（管）スペース
の内法に基づく数値である。
【００３２】
【表1】
【００３３】この表は、炎の通路の体積ｍ3（立方メー
ター）あたりの力（power）及び炎の通路の断面のｍ
2（平方メーター）あたりの力（power）が従来の放射熱
管のそれらより低いことを示し、それにより、より良好
な炎の広がりを確実にし、また、ＮＯxの発生を制限
し、炎温度の均一性を改良し、したがって、放射熱壁の
温度均一性を改良する。
ター）あたりの力（power）及び炎の通路の断面のｍ
2（平方メーター）あたりの力（power）が従来の放射熱
管のそれらより低いことを示し、それにより、より良好
な炎の広がりを確実にし、また、ＮＯxの発生を制限
し、炎温度の均一性を改良し、したがって、放射熱壁の
温度均一性を改良する。
【００３４】
【発明の効果】放射熱管を用いて、従来技術に従った間
接放射熱加熱装置と比較すると、本発明は、以下の特別
の利点を有する。 ・中で燃焼が起こるトンネルの断面は、かなり大きくな
る。即ち、これは、ＮＯ xの放出の低減および加熱され
る製品の方向に熱放射する表面の温度の均一性を改良す
るという役割を果たす。 ・加熱される製品の方向への熱放射についての形状係数
が改良される。即ち、これは、炉の加熱長さの低減又は
放射熱管に比べてカセットの作動温度の低減をもたら
す。 ・温度の均一性の改良は、カセットの放射熱壁中の熱応
力の大きさを小さくし、したがって、その変形を小さく
する。 ・放射熱カセットの表面温度の均一性の改良により、ス
トリップの幅方向の温度勾配を低減することが出来、し
たがって、張力のコントロールを改良することが出来
る。 ・放射熱カセットの表面温度の均一性の改良により、前
記カセットがより高い平均温度で作動でき、したがっ
て、同量の移送流量(transmitted flux)に対して放射熱
カセットの数を減らすことが出来、結果的に炉の長さを
短くすることが出来る。
接放射熱加熱装置と比較すると、本発明は、以下の特別
の利点を有する。 ・中で燃焼が起こるトンネルの断面は、かなり大きくな
る。即ち、これは、ＮＯ xの放出の低減および加熱され
る製品の方向に熱放射する表面の温度の均一性を改良す
るという役割を果たす。 ・加熱される製品の方向への熱放射についての形状係数
が改良される。即ち、これは、炉の加熱長さの低減又は
放射熱管に比べてカセットの作動温度の低減をもたら
す。 ・温度の均一性の改良は、カセットの放射熱壁中の熱応
力の大きさを小さくし、したがって、その変形を小さく
する。 ・放射熱カセットの表面温度の均一性の改良により、ス
トリップの幅方向の温度勾配を低減することが出来、し
たがって、張力のコントロールを改良することが出来
る。 ・放射熱カセットの表面温度の均一性の改良により、前
記カセットがより高い平均温度で作動でき、したがっ
て、同量の移送流量(transmitted flux)に対して放射熱
カセットの数を減らすことが出来、結果的に炉の長さを
短くすることが出来る。
【００３５】もちろん、本発明は、前記実施例に限定さ
れるものではなく、それらの全ての変形の態様を含むも
のであるということは明確に理解されなければならな
い。
れるものではなく、それらの全ての変形の態様を含むも
のであるということは明確に理解されなければならな
い。
【図１】縦断面面により、低熱容量の装置に用いられ
る、いわゆる‘シンブルタイプ放射熱管’（thimble-ty
pe radiant tubes）の一例を示す概略図である。
る、いわゆる‘シンブルタイプ放射熱管’（thimble-ty
pe radiant tubes）の一例を示す概略図である。
【図２】「Ｗ管」としても知られている４ストランド放
射熱管の一例を縦断面図として示す概略図である。
射熱管の一例を縦断面図として示す概略図である。
【図３】ストリップの垂直処理用の炉の一例を示す説明
図である。
図である。
【図４】本発明の第１の実施例を説明する概略斜視図で
ある。
ある。
【図５】図４に示される装置の実施例の他の態様を説明
する部分概略斜視図である。
する部分概略斜視図である。
【図６】本発明の装置の他の実施例を説明する縦断面図
である。
である。
【図７】本発明の装置のさらに他の実施例を説明する縦
断面図である。
断面図である。
【図８】本発明の装置の他の実施例を説明する横断面図
であり、Ｗ字型放射熱管の作動原理に相当する作動原理
を採用した図である。
であり、Ｗ字型放射熱管の作動原理に相当する作動原理
を採用した図である。
【図９】本発明の装置のさらに他の実施例を説明する横
断面図であり、Ｅ字型放射熱管の作動原理に相当する作
動原理を採用した図である。
断面図であり、Ｅ字型放射熱管の作動原理に相当する作
動原理を採用した図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例を説明する一部切
り欠き斜視図である。
り欠き斜視図である。
１…（放射熱）カセット ２…燃焼トンネル ３…（化石燃料）バーナー ４…（化石燃料の）入り口 ５…分配マニホルド ６…ガス噴射装置 ７…（エアの）分配装置 ８…矢印 ９…マニホルド １０…管束 １１ａ…（エアの）入口 １１ｂ…（エアの）出口 １２…（燃焼ガスの）出口 １３…枝管（ブランチ） １４…（内部）隔壁 １５…回収熱交換器 １６…放出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−クロード モンジェルモン フランス国、77350 ル メ シュール セーヌ、リュ デュ プレ リゴ 391 Ｆターム(参考） 3K017 BA06 BB09 BE05 BE11 3K065 TA01 TA14 TB01 TB13 TD04 TD05 TE04 TM02 TP03 3K091 AA01 AA16 BB07 BB08 BB25 CC02 CC06 CC22 DD03 EA04 EA12 EA14 EA15 EA22 EA34 4K061 AA01 BA02 CA08 DA03 DA10 FA03 FA13
Claims (24)
- 【請求項１】 保護雰囲気下に維持され、例えば棒状、
管状、ストリップ状の製品及び部品等の製造中の物品
を、ガス状又は液状化石燃料の燃焼手段によって間接的
に放射熱加熱する加熱装置であって、前記装置は、本質
的に平行六面体形状であり、連続した放射熱表面で構成
される放射熱カセット（１）の形に製造され、その（カ
セットの）断面は、前記カセット（１）の軸に対して垂
直な平面中で長方形を形成する連続した線で区画され、
その（カセットの）高さ／幅の比が１．５より大きく、
また、前記放射熱カセット（１）は、前記カセット内に
位置するバーナー（３）を備えた燃焼トンネル（２）を
含み、また、前記バーナー（３）は、炎を前記カセット
（１）の主たる表面に平行に広げ、前記平面に平行な炎
温度の均一な分布を作り出すために、前記カセット
（１）の主たる表面の平面に平行に配置された少なくと
も２つの化石燃料噴射装置から成っていることを特徴と
する加熱装置。 - 【請求項２】 前記カセットの少なくとも２つの表面及
びこれら表面の長さの一部上に回収熱交換器（９，１
０；１５）を備え、この回収熱交換器が管状タイプ又は
フィン付きタイプであり、燃料又は酸化剤を加熱するこ
とができることを特徴とする請求項１に記載の加熱装
置。 - 【請求項３】 前記カセット（１）の頂部壁及び底部壁
がまるくなっていることを特徴とする請求項１〜２のい
ずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項４】 前記カセット（１）が、正弦曲線波形又
は台形波形の輪郭の側壁を有することを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項５】 前記カセット（１）の底部壁が平坦であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の加熱装置。 - 【請求項６】 前記カセット（１）の底がドーム状であ
り、このドーム形状が凹状又は凸状であることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項７】 バーナー（３）用への燃焼エアが、バー
ナー（３）の燃料噴射装置と同心のエア通路開口又はノ
ズルを含む分配装置（７）により配られることを特徴と
する先行する請求項のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項８】 バーナー（３）用の燃焼エアが、バーナ
ー（３）の噴射装置を取り囲む輪の形に配置されたオリ
フィスを備えた分配装置（７）により配られることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装
置。 - 【請求項９】 バーナー（３）用の燃焼エアが、直線で
構成された列（row）または格子（grids）の形に配置さ
れたオリフィスを備えた分配装置（７）により配られる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の
加熱装置。 - 【請求項１０】 分配装置（７）中に設けられた前記オ
リフィス又は開口が、平坦であるか湾曲であるかＶ字形
状である板、特に、鋼板に穿たれていることを特徴とす
る請求項７〜９のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項１１】 炎を拡げることによってその均一性を
改良するため及び／又は例えばＮＯxの様な汚染物質の
放出を改善するために、排気筒ガスのいくらかが燃料又
は酸化剤の中を再循環する様に作られた手段（１３，１
４）を付加されたことを特徴とする先行する請求項のい
ずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項１２】 軸対称バーナーから成ることを特徴と
する先行する請求項のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項１３】 前記放射熱カセットの一つ以上の壁
が、少なくとも前記壁の一部を占める角柱状隔室(prism
atic chamber)回路又は管状回路の形に作られ、その内
側は冷却液又はいくらかの燃料又はいくらかの酸化剤が
流れて前記壁の温度又は放射熱を制限することを特徴と
する先行する請求項のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項１４】 前記回路がそれ自身で、又は回収熱交
換器と結合して使用され、燃料又は酸化剤を加熱するこ
とを特徴とする請求項１３に記載の加熱装置。 - 【請求項１５】 前記カセット（１）が、いわゆるシン
ブルタイプ放射熱管（thimble-type radiant tubes）の
原理に従って作動する様に作られていることを特徴とす
る先行する請求項のいずれか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項１６】 前記カセット（１）が、Ｕ字型放射熱
管の原理に従って作動する様に作られていることを特徴
とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の加熱装
置。 - 【請求項１７】 前記カセット（１）が、Ｗ字型放射熱
管の原理に従って作動する様に作られていることを特徴
とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の加熱装
置。 - 【請求項１８】 前記カセット（１）が、Ｅ字型放射熱
管の原理に従って作動する様に作られていることを特徴
とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の加熱装
置。 - 【請求項１９】 放射熱カセット（１）の内部容積が、
アウト・アンド・バック(out-and-back)通路中に燃焼ガ
スの循環を作り出す様な方法で配置された隔壁（１４）
により、つまりＵ字型放射熱管の作動により分割されて
いることを特徴とする請求項１６に記載の加熱装置。 - 【請求項２０】 放射熱カセット（１）の内部容積が、
アウト・アンド・バック通路中に燃焼ガスの循環を作り
出す様な方法で配置された隔壁（１４）により、つまり
Ｗ字型放射熱管の作動により分割されていることを特徴
とする請求項１７に記載の加熱装置。 - 【請求項２１】 放射熱カセット（１）の内部容積が、
バーナーが前記カセットの中央枝ブランチ中に設けられ
ることが出来る様に、そして前記中央枝ブランチの各側
面に２つの反転枝ブランチが位置する様に、２つの隔壁
（１４）により分割されており、Ｅ字型回路を備えた放
射熱管の原理に従って作動とする請求項１８記載の加熱
装置。 - 【請求項２２】 前記放射熱カセット（１）の一つ以上
の前記隔壁（１４）が、少なくとも前記隔壁の一部を占
める角柱状隔室または管状回路の形に作られ、その内側
を冷却液又は酸化剤のいくらかが流れて、前記隔壁が達
する温度レベルに従って機械的な又は温度的な健全性
（the mechanical or thermal integrity）を改善する
ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の加熱装
置。 - 【請求項２３】 前記回路が、単独で又は回収熱交換器
と共に使用され、燃料又は酸化剤を加熱することを特徴
とする請求項２２に記載の加熱装置。 - 【請求項２４】 先行する請求項のいずれか１項に記載
の放射熱カセットを使用することを特徴とする連続的に
ストリップに熱処理又はコーティングを施すための炉。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9913530A FR2800450B1 (fr) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Dispositif de chauffage indirect au combustible fossile, de produits au defile, notamment de bandes |
| EP00403052A EP1203921B1 (fr) | 1999-10-28 | 2000-11-02 | Dispositif de chauffage indirect au combustible fossile, de produits au defilé, notamment de bandes |
| ES00403052T ES2174765T3 (es) | 1999-10-28 | 2000-11-02 | Dispositivo de calentamiento indirecto por combustible fosil de productos en circulacion, especialmente bandas. |
| CNB001309560A CN1279189C (zh) | 1999-10-28 | 2000-11-22 | 行进中产品特别是板材的借助化石燃料的间接加热装置 |
| JP2000367677A JP4778611B2 (ja) | 1999-10-28 | 2000-12-01 | 加熱装置 |
| US09/729,849 US6450162B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-12-06 | Indirect radiant heating device |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9913530A FR2800450B1 (fr) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Dispositif de chauffage indirect au combustible fossile, de produits au defile, notamment de bandes |
| EP00403052A EP1203921B1 (fr) | 1999-10-28 | 2000-11-02 | Dispositif de chauffage indirect au combustible fossile, de produits au defilé, notamment de bandes |
| CNB001309560A CN1279189C (zh) | 1999-10-28 | 2000-11-22 | 行进中产品特别是板材的借助化石燃料的间接加热装置 |
| JP2000367677A JP4778611B2 (ja) | 1999-10-28 | 2000-12-01 | 加熱装置 |
| US09/729,849 US6450162B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-12-06 | Indirect radiant heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002174403A true JP2002174403A (ja) | 2002-06-21 |
| JP4778611B2 JP4778611B2 (ja) | 2011-09-21 |
Family
ID=27509621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367677A Expired - Fee Related JP4778611B2 (ja) | 1999-10-28 | 2000-12-01 | 加熱装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6450162B1 (ja) |
| EP (1) | EP1203921B1 (ja) |
| JP (1) | JP4778611B2 (ja) |
| CN (1) | CN1279189C (ja) |
| ES (1) | ES2174765T3 (ja) |
| FR (1) | FR2800450B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021125601A1 (ko) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 주식회사 포스코 | 복사관 장치 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US8047268B1 (en) | 2002-10-02 | 2011-11-01 | Alliant Techsystems Inc. | Two-phase heat transfer system and evaporators and condensers for use in heat transfer systems |
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| US7251889B2 (en) * | 2000-06-30 | 2007-08-07 | Swales & Associates, Inc. | Manufacture of a heat transfer system |
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