JP2003065503A - ラジアントチューブ - Google Patents

ラジアントチューブ

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JP2003065503A
JP2003065503A JP2001250287A JP2001250287A JP2003065503A JP 2003065503 A JP2003065503 A JP 2003065503A JP 2001250287 A JP2001250287 A JP 2001250287A JP 2001250287 A JP2001250287 A JP 2001250287A JP 2003065503 A JP2003065503 A JP 2003065503A
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Japan
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pipe
radiant tube
fitting
curved
tube
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JP2001250287A
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English (en)
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Noriyasu Kimura
憲泰 木村
Hideaki Asano
秀昭 浅野
Takashi Yamagami
俊 山上
Hirotatsu Fujiwara
弘達 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い接合強度を有しながら、高温条件で熱膨
張した場合にも両管材の接合部分に過大なせん断応力が
発生しない、耐久性に優れたラジアントチューブを提供
する。 【解決手段】 同一肉厚で同一管径に形成したセラミッ
クス製の直管材1及び曲管材2の端部部分同士が管の全
周に亘って厚み方向に重なり合って嵌合するように、両
管材1,2の各端部部分の肉厚を薄くして各端部部分に
嵌合部K1,K2を形成し、且つ、その嵌合部K1,K
2で嵌合している両管材1,2の接当部分を耐熱接着剤
Pにて接合している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス製の
直管材と曲管材を直列に接続してなるラジアントチュー
ブに関する。
【0002】
【従来の技術】上記ラジアントチューブは、炉内に露出
されるとともに、内部にバーナの燃焼室を備えて、加熱
炉や熱処理炉等において間接的な加熱に使用される。か
かるラジアントチューブの形状は直管型(シングルエン
ド)のものが一般的であるが、伝熱面積を大きくして伝
熱効率を向上させるために、U型やW型等の曲管部分を
有する構造のものも少なくない。従来の曲管型のラジア
ントチューブでは、鋼等の金属製の直管材と曲管材を溶
接により接続する構造で形成されているが、近年の炉内
における処理温度の上昇に伴い、ラジアントチューブの
耐熱性を向上させて、長期間安定して使用できるように
するために、ラジアントチューブの材質として、SiC
(炭化珪素)やSi34(窒化珪素)等の耐熱性の高い
セラミックスを用いた曲管型のラジアントチューブの実
用化が検討されている。
【0003】セラミックス製のラジアントチューブで
は、金属製のものと異なり、直管材と曲管材の接続が簡
単ではない。通常は、図6(イ)に示すように、直管材
1の端面と曲管材2の両端面を突き当てて接合する面接
合構造、あるいは、図6(ロ)に示すように、直管材1
の外径と曲管材2の内径を同程度に形成して、直管材1
の端部部分を曲管材2の端部部分に内嵌させて接合する
嵌合接合構造で両管材を接続している。尚、図6はW型
のラジアントチューブの例を示し、図中、3はラジアン
トチューブの端部を受け止めて炉壁に取り付けるための
フランジ、4はラジアントチューブ内に設けたガス燃焼
式等のバーナである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセラミックス製ラジアントチューブの接続構造のう
ち、面接合構造では接合面積が少ないため接合強度が低
くなり(特にチューブの肉厚が薄い場合は接合強度が非
常に低くなる)、き裂が発生しやすい等の問題があり、
また、嵌合接合構造では、接合面積は面接合に比較して
大きいため接合強度を高くすることができるものの、両
管材の肉厚を等しくしたとしても管径が異なるため高温
で熱膨張した際に、両管材の接合部分に素材の破壊強度
以上の過大なせん断応力が発生してき裂が発生するおそ
れがあった。
【0005】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、従来の嵌合接合構造の場合と同程
度の接合強度を有しながら、しかも、高温条件で熱膨張
した場合でも両管材の接合部分に過大なせん断応力が発
生しない、耐久性に優れたラジアントチューブを提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この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第一の特徴構成
は、請求項1に記載した如く、同一肉厚で同一管径に形
成した前記直管材及び前記曲管材の端部部分同士が管の
全周に亘って厚み方向に重なり合って嵌合するように、
前記両管材の各端部部分の肉厚を薄くして各端部部分に
嵌合部を形成し、且つ、その嵌合部で嵌合している前記
両管材の接当部分を耐熱接着剤にて接合している点にあ
る。
【0007】同第二の特徴構成は、請求項2に記載した
如く、上記第一の特徴構成に加えて、前記両管材の各嵌
合部が、管縦断面視において角部分が曲線状に形成され
ている点にある。
【0008】同第三の特徴構成は、請求項3に記載した
如く、上記第一または第二の特徴構成に加えて、前記両
管材の各嵌合部の肉厚が、先端側から根元側になるほど
厚く形成されている点にある。
【0009】同第四の特徴構成は、請求項4に記載した
如く、上記第一から第三のいずれかの特徴構成に加え
て、前記両管材の各嵌合部が、管縦断面視において厚み
方向に並ぶ複数の嵌合面で嵌合するように凹凸形状に形
成されている点にある。
【0010】以下、本発明の作用並びに効果について説
明する。本発明の第一の特徴構成によれば、同一肉厚で
同一管径に形成したセラミックス製の直管材と曲管材の
端部部分同士が、両管材の各端部部分の肉厚を薄くして
各端部部分に形成した嵌合部によって、管の全周に亘っ
て厚み方向に重なり合って嵌合するとともに、その嵌合
部で嵌合している両管材の接当部分を耐熱接着剤にて接
合して、両管材を直列に接続したラジアントチューブを
構成している。
【0011】従って、接続する直管材と曲管材の端部部
分同士が、管の全周に亘って厚み方向に重なり合って嵌
合するので、その両管材の嵌合している部分を管長さ方
向に長くして充分な接合面積を確保し、従来の嵌合接合
構造と同程度の接合強度を実現することができる。ま
た、両管材を同一肉厚で同一管径に形成しながら、両管
材の各端部部分の肉厚を薄くして、両管材の端部部分同
士を嵌合接合させているので、その嵌合接合部を含む全
体が同一肉厚で同一管径に形成され、高温で熱膨張した
際においても、接合部分に過大なせん断応力が発生しな
いようにすることができる。もって、耐久性に優れたラ
ジアントチューブが提供される。
【0012】同第二の特徴構成によれば、両管材の各嵌
合部にある角部分の管縦断面視での形状が、曲線形状と
なっている。従って、各嵌合部の角部分が曲線形状でな
い尖った形状の場合には、角部分に応力が集中して部材
劣化が生じるおそれがあるが、角部分を曲線形状で滑ら
かな形状にした場合には、応力集中が生じ難く部材劣化
を抑制することができる。
【0013】同第三の特徴構成によれば、先端側から根
元側になるほど肉厚が厚くなっている両管材の各嵌合部
によって、両管材の端部部分が嵌合している。従って、
嵌合部の根元側の肉厚を厚くして、嵌合部を支える根元
側の強度を高くする一方、嵌合部の先端側の肉厚を薄く
して、嵌合部の重量を軽くして根元側にかかる負荷を小
さくすることで、両管材の肉厚を薄くして形成される嵌
合部の機械的な強度の低下を極力回避させることができ
る。
【0014】同第四の特徴構成によれば、管縦断面視に
おいて厚み方向に並ぶ複数の嵌合面で嵌合するように凹
凸形状に形成されている両管材の各嵌合部によって、両
管材の端部部分が嵌合している。従って、嵌合している
両管材の端部部分において厚み方向への変位が厚み方向
に並ぶ複数の嵌合面によって規制されるので、管の厚み
方向に応力や外力が加わった場合でも厚み方向への変位
を抑制して接合部分にき裂等を生じさせないようにし、
嵌合部の機械的な強度を高くすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕本発明に係るラ
ジアントチューブの第1実施形態を図面に基づいて説明
する。図1に示すように、ラジアントチューブ100
が、SiC(炭化珪素)セラミックス製の直管材1と曲
管材2を直列に接続して、全体としてW型の曲管状に形
成されている。直管材1と曲管材2は同一肉厚で同一管
径に形成され、管軸芯を水平方向にして炉内10に露出
されている。図中、3はチューブ取付け用のフランジ、
4はラジアントチューブ100内に設けたバーナであ
る。そして、ラジアントチューブ100の一端側から、
バーナ4に燃料供給すると共に、バーナ4とラジアント
チューブ100の間に燃焼用空気を供給して、ラジアン
トチューブ100内で燃料を燃焼させ、ラジアントチュ
ーブ100を内側から加熱することで、炉内10の加熱
対象物(図示せず)を間接的に加熱することができる。
尚、燃焼の排ガスはラジアントチューブ100の他端側
から外部に排出される。
【0016】次に、上記ラジアントチューブ100の接
続構造について説明する。図2に示すように(図2は、
図1のA部の拡大図である)、同一肉厚で同一管径に形
成した直管材1及び曲管材2の端部部分同士が管の全周
に亘って厚み方向に重なり合って嵌合するように、両管
材1,2の各端部部分の肉厚を薄くして各端部部分に嵌
合部K1,K2を形成し、且つ、その嵌合部K1,K2
で嵌合している両管材1,2の接当部分を耐熱接着剤P
にて接合している。図中、g1,g2は、各嵌合部K
1,K2の各嵌合面である。図2では、両管材1,2の
各端部部分の肉厚を薄くする場合に、夫々元の管材の肉
厚の1/2程度に形成しているが、一方の管材の肉厚を
元の管材の肉厚の1/2よりも厚くし、他方の管材の肉
厚を元の管材の肉厚の1/2よりも薄くしてもよい。耐
熱接着剤Pの材質としては、アルミナシリカベースの耐
熱接着剤が最も適しているが、その他、ジルコニアベー
ス、マグネシアベースなどの耐熱接着剤を使用すること
も可能である。
【0017】さらに、両管材1,2の各嵌合部K1,K
2が、管縦断面視において角部分(Rで示す)が曲線状
に形成されている。すなわち、角部分Rを図3に示すよ
うに、直角形状に形成することもできるが、このように
角部分Rが直角形状で尖っている場合には角部分Rに応
力が集中するおそれがあるので、第1実施形態では、上
記角部分Rを所定の曲率を有する滑らかな形状に形成し
ている。これによって、上記角部分Rに応力集中が生じ
るおそれを回避している。
【0018】〔第2実施形態〕本発明に係るラジアント
チューブの第2実施形態について説明する。この第2実
施形態では、図4に示すように、両管材1,2の各嵌合
部K1,K2の肉厚が、先端側から根元側になるほど厚
く形成されている。すなわち、各嵌合部K1,K2の各
嵌合面g1,g2が各管材1,2の管軸方向に対して傾
いたテーパ状に形成されている。尚、図4においても、
第1実施形態と同様に、各嵌合面g1,g2における角
部分Rが曲線状に形成されている。上記のように、嵌合
部K1,K2の肉厚を先端側では薄く、根元側になるほ
ど厚く形成することによって、図2及び図3に示すよう
に各嵌合部K1,K2の肉厚を、先端側から根元側に亘
って同一の肉厚に形成した場合に比べて、各嵌合部K
1,K2の機械的な強度の低下を抑制している。
【0019】〔第3実施形態〕本発明に係るラジアント
チューブの第3実施形態について説明する。この第3実
施形態では、図5に示すように、両管材1,2の各嵌合
部K1,K2が、管縦断面視において厚み方向に並ぶ複
数の嵌合面g1,g2で嵌合するように凹凸形状に形成
されている。図5には、嵌合面g1,g2が2つである
場合を示す。さらに、図5においても、第1実施形態と
同様に、各嵌合面g1,g2における角部分Rが曲線状
に形成され、また、第2実施形態と同様に、各嵌合面g
1,g2が各管材1,2の管軸方向に対して傾いたテー
パ状に形成されている。これによって、図2〜図4に示
すように、各嵌合部K1,K2に厚み方向に1つの嵌合
面しか形成していない場合に比べて、各嵌合部K1,K
2の厚み方向に加わる力(内部応力や外力)に対する機
械的な強度を高くしている。
【0020】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。上記実施形態では、直管材1及び曲管材2の端部部
分同士が管の全周に亘って厚み方向に重なり合って嵌合
する場合に、曲管材2の端部部分が管の外側に位置する
ように構成したが、逆に、直管材1の端部部分が管の外
側に位置するようにしてもよい。
【0021】上記実施形態では、セラミックス製の直管
材1と曲管材2を直列に接続した、W型の曲管部分を有
するラジアントチューブ100について説明したが、U
型等の種々の形状の曲管部分を有するラジアントチュー
ブにも適用可能である。
【0022】上記実施形態では、セラミックス製の直管
材1と曲管材2の材質として、SiC(炭化珪素)を用
いたが、これ以外に、Si34(窒化珪素)等の他の耐
熱性セラミックスを使用することができる。
【0023】上記実施形態では、ラジアントチューブ1
00の両端部のうち一端側にのみバーナ4を設けて、一
方向きに燃焼ガスを通流させる片側燃焼式のラジアント
チューブ100について説明したが、ラジアントチュー
ブの両端部に夫々バーナを設けて、交互に燃焼させる交
互燃焼式のラジアントチューブにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るラジアントチューブバーナ
の全体構成図
【図2】第1実施形態に係るラジアントチューブの接続
構造を示す図
【図3】別実施形態に係るラジアントチューブの接続構
造を示す図
【図4】第2実施形態に係るラジアントチューブの接続
構造を示す図
【図5】第3実施形態に係るラジアントチューブの接続
構造を示す図
【図6】従来のラジアントチューブバーナの全体構成図
【符号の説明】
1 直管材 2 曲管材 100 ラジアントチューブ g1 嵌合面 g2 嵌合面 K1 嵌合部 K2 嵌合部 P 耐熱接着剤 R 角部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山上 俊 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 藤原 弘達 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 3K017 BA10 BB07 BC05 BG03 3K091 AA16 BB08 EA12 4K056 BB02 EA00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス製の直管材と曲管材を直列
    に接続してなるラジアントチューブであって、 同一肉厚で同一管径に形成した前記直管材及び前記曲管
    材の端部部分同士が管の全周に亘って厚み方向に重なり
    合って嵌合するように、前記両管材の各端部部分の肉厚
    を薄くして各端部部分に嵌合部を形成し、且つ、その嵌
    合部で嵌合している前記両管材の接当部分を耐熱接着剤
    にて接合しているラジアントチューブ。
  2. 【請求項2】 前記両管材の各嵌合部は、管縦断面視に
    おいて角部分が曲線状に形成されている請求項1記載の
    ラジアントチューブ。
  3. 【請求項3】 前記両管材の各嵌合部の肉厚が、先端側
    から根元側になるほど厚く形成されている請求項1又は
    2記載のラジアントチューブ。
  4. 【請求項4】 前記両管材の各嵌合部が、管縦断面視に
    おいて厚み方向に並ぶ複数の嵌合面で嵌合するように凹
    凸形状に形成されている請求項1〜3のいずれかに記載
    のラジアントチューブ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012133539A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 株式会社クボタ ラジアントチューブ
JP2017033427A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 日軽熱交株式会社 サーバーラック冷却装置における配管構造

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