JP2003207272A

JP2003207272A - 熱風循環式加熱炉

Info

Publication number: JP2003207272A
Application number: JP2002004486A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Sato; 健二郎佐藤; Katsunori Ishihama; 克則石浜; Noriyuki Matsumoto; 則幸松本
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】内壁と外壁の熱膨脹差に起因する炉体の破損
を防止し、安全で耐久性に優れた熱風循環式加熱炉を提
供する。【解決手段】長手方向両端部にそなえた蓋５，６と共
に被熱物を収容する加熱室７を囲繞する筒状の内壁２
と、内壁２を包囲して該内壁との間に気体流路３を形成
する筒状の外壁４と、気体流路３内に熱風を循環流とし
て流通させる送風機２４およびヒータ１０とを具備する
とともに、外壁４に、該外壁と内壁２の長手方向の熱膨
脹差を吸収する熱膨脹吸収部（蛇腹リング８）を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、炉壁を二重壁構
造として、内壁と外壁との間の気体流路に熱風を循環さ
せて被熱物を加熱する、熱風循環式加熱炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱炉において被熱物を加熱する場合、
炉体内に被熱物に直接対面する形で加熱用のヒータを設
けると、電熱ヒータの場合は被熱物からの蒸発物により
ヒータが損傷することがあり、ヒータとしてバーナを用
いると燃焼に伴うバーナの発生ガスにより被熱物を損傷
することがある。そこでこれらを防止するものとして、
被熱物を収容する加熱室の炉壁を二重構造とし、内壁と
外壁との間に熱風を流通させ被熱物を間接加熱する熱風
循環式加熱炉がある。

【０００３】図７は従来の熱風循環式加熱炉６０を示す
ものであり、横向きに開口する有底円筒状の内殻６１
と、これをすきまをもって包囲する有底円筒状の外殻６
２との間に、気体流路６３を形成して、該流路内にヒー
タ６４を設置した炉本体６５に、炉蓋６６を開閉自在に
取付けて成り、６７は外殻６２に内張りされた断熱材で
ある。

【０００４】外殻６２に設けた排気口６８から給気口６
９に至る循環管路７０内に送風機７１を設けてあり、こ
の送風機７１の運転により、ヒータ６４により加熱され
た熱風が気体流路６３内を流れて、内殻６１内の加熱室
７２に収容した図示しない被熱物を加熱し、加熱後の熱
風は循環管路７０を経て気体流路６３内へと循環使用さ
れる。なお気体流路６３内を流れる熱風が、内殻６１の
外周面に分散して流れるように、給気口６９と排気口６
８の配置等を選定してある。

【０００５】上記の熱風循環式加熱炉６０においては、
炉の操業時に加熱室７２の壁面を構成する内殻６１と、
断熱材６７を内張りされた外殻６２とでは、温度差を生
じるので、これに伴って炉長方向の熱膨脹差が生じる
が、従来の炉は炉長が短く、また内殻６１の鏡板部６１
ａ側は、外殻６２に設けた支持ローラなどにより摺動自
在に支持されているので、上記熱膨脹差によっても支障
を生じることはなかった。

【０００６】ところが最近は一度に多量の被熱物を加熱
処理して生産性を高めるために炉体の大型化が要求さ
れ、この場合炉体を大直径とするより炉長を長くする方
が、被熱物の均一加熱の点で望ましい。この炉長の長い
炉体の場合は、被熱物の装入・取出し、および炉内の保
守点検などの点から、炉体を長手方向両端部が開口した
二重壁状の筒状体で構成し、この両端部に蓋を設けた形
式のものとする必要が生じ、この炉長の増加により前述
の内外殻の熱膨脹差も大きな値（たとえば内外殻温度差
２５０℃，炉長５ｍのステンレス製炉体の場合、熱膨脹
差＝２０mm）となり、また炉体の内外壁は両端開口部で
一体に連結されるため、上記熱膨脹差により内外壁間に
は大きな引張および圧縮力が生じ、壁自身や接合部など
の炉体の破損事故が発生するおそれが大きい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の点に
かんがみてなされたもので、内壁と外壁の熱膨脹差に起
因する炉体の破損を防止し、安全で耐久性に優れた熱風
循環式加熱炉を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の熱風循環式加熱炉は、長手方向両端
部にそなえた蓋と共に被熱物を収容する加熱室を囲繞す
る筒状の内壁と、前記内壁を包囲して該内壁との間に気
体流路を形成する筒状の外壁と、前記気体流路内に熱風
を循環流として流通させる送風機およびヒータとを具備
するとともに、前記外壁に、該外壁と前記内壁の長手方
向の熱膨脹差を吸収する熱膨脹吸収部を設けたことを特
徴とする。

【０００９】請求項１の手段によれば、ヒータや熱風に
よる加熱により生じる内壁と外壁の長手方向の熱膨脹差
は、外壁に設けた熱膨脹差吸収部により吸収され、内壁
や外壁およびその接合部に上記熱膨脹差に起因する過大
な応力が生じるのが防止される。

【００１０】また請求項２記載の熱風循環式加熱炉は、
請求項１記載の熱風循環式加熱炉において、前記気体流
路内に、該気体流路を前記長手方向に複数区画に区画す
る仕切板を設けたことを特徴とする。

【００１１】この請求項２の手段によれば、加熱室内に
収容された被熱物の炉長方向各位置における量（たとえ
ば複数台の各パレット上に積載された被熱物の大きさや
個数）等に応じて、前記気体流路の各区画ごとにヒータ
熱量や熱風流通量を調節することにより、各被熱物を所
望の温度に加熱昇温させることができる。

【００１２】また請求項３記載の熱風循環式加熱炉は、
請求項１または２記載の熱風循環式加熱炉において、前
記加熱室に連通する真空排気口に、真空ポンプにより排
気される真空排気管を接続したことを特徴とする。

【００１３】この請求項３の手段によれば、被熱物を真
空加熱することができるとともに、熱膨脹吸収部は外壁
に設けられているので、内壁はこの熱膨脹吸収部による
影響を受けることなく通常の真空容器として容易に設計
・製作でき、所望の真空度を維持できる。

【００１４】また請求項４記載の熱風循環式加熱炉は、
請求項１または２または３記載の熱風循環式加熱炉にお
いて、前記熱風の循環する循環流路に、冷風供給路と排
気路とをそれぞれ切替可能に接続し、前記気体流路内に
前記熱風の循環流に替えて冷風流を形成するようにした
ことを特徴とする。

【００１５】この請求項４の手段によれば、被熱物を加
熱室に収容した状態で熱風循環加熱後に、気体流路内に
冷風流を形成することにより、被熱物を冷却し降温した
状態で炉外へ取出すことができ、また炉体の降温に伴う
内壁と外壁の収縮量の差も熱膨脹吸収部により吸収さ
れ、炉体の降温収縮時における過大応力の発生も防止さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図１〜図４に示す第１例によ
り、この発明の実施の形態を説明する。図中、１は二重
壁構造の炉体で、筒状の内壁２と、この内壁を包囲して
該内壁との間に気体流路３を形成する筒状の外壁４とを
そなえて成り、この炉体１の長手方向一端部には、被熱
物Ｗの装入取出時に開閉される蓋５が開閉自在に取付け
られ、同じく長手方向他端部には、炉内点検保守時等に
のみ開閉される蓋６が、ボルト等により締結取付されて
いる。７は、これらの蓋５，６と内壁２とにより囲繞さ
れた、被熱物を収容する加熱室であり、７ａはその出入
口である。

【００１７】筒状の内壁２および外壁４の一端部に形成
したフランジ部２ａ，４ａ（図２参照）は、ボルト等に
より相互に締結結合され、内壁２および外壁４の他端部
に形成したフランジ部２ｂと４ｂとの間には、熱膨脹吸
収部である環状の蛇腹リング８が介装されている。この
蛇腹リング８は、金属板（この例ではステンレス薄板）
を複数条の凹凸を有する襞状に加工したものを環状に成
形し、図３に示すように両端部にフランジ部８ａ，８ｂ
を形成して成り、これらフランジ部８ａ，８ｂを、内壁
２および外壁４の各フランジ部２ｂ，４ｂにボルト締結
により取付けるようにしたものである。

【００１８】９は外壁４および蛇腹リング８の内周面部
に内張りした断熱材、１０は気体流路３内に設けた電熱
式のヒータである。気体流路３は、環状の仕切板１１に
よって炉体１の長手方向に複数個（この例では３個）の
区画１２ａ，１２ｂ，１２ｃに区画されている。仕切板
１１の内周部は内壁２に固着され、外周部と断熱材９の
内周面との間には、少量（たとえば３〜５mm）のすきま
が設けられている。１３は必要に応じて蓋５，６部に設
けるヒータ、１４はこの外部を被覆する断熱材である。

【００１９】外壁４には上記の各区画１２ａ〜１２ｃに
対応して、気体流路３に連通する給気口２１と排気口２
２が各３個設けてあり、これら給気口２１と排気口２２
を接続する各循環流路２３内には、それぞれ気体循環用
の送風機２４が設置されるとともに、冷風供給路２５と
排気路２６を分岐管状に接続してある。２３ａは循環流
路２３に設けた開閉弁，２５ａおよび２６ａは冷風供給
路２５と排気路２６に設けた開閉弁である。

【００２０】２７は内壁２に設けた真空排気口で、この
真空排気口２７には真空ポンプ２８に至る真空排気管２
９を接続してあり、３０は真空排気管２９の途中に設け
たトラップ装置である。また図４において、３１は被熱
物Ｗを支承するハースロール、３２はこのハースロール
３１上の被熱物Ｗおよび内壁２の自重等を支承して、内
壁２と外壁４の熱膨脹差による炉体１の長手方向の相対
移動を許容する支持ローラ、３３は各区画１２ａ〜１２
ｃ内にそれぞれ設けられ上記長手方向に延びる帯板状の
仕切で、給気口２１と排気口２２の外壁４内開口部間を
仕切って、給気口２１から流入する熱風が内壁２の外周
面に沿って分散して流れ排気口２２に至るように規制・
誘導するガイドとして機能するものであり、仕切板１１
と同様に基部は内壁２に固着され、先端部と断熱材９の
内周面との間には、少量（たとえば３〜５mm）のすきま
が形成されている。

【００２１】次に上記構成の熱風循環式加熱炉４０を用
いて、切削加工などの油脂付着物から成る被熱物Ｗを真
空雰囲気で加熱して脱脂する真空脱脂をおこなう場合の
使用例について説明する。図２および図４に示すよう
に、被熱物Ｗを積載したトレー３４を、出入口７ａ部か
ら加熱室７内に装入してハースロール３１上に載置し、
蓋５閉鎖後に真空ポンプ２８により加熱室７内を所望の
真空度に減圧するとともに、ヒータ１０により加熱をお
こない、各区画１２ａ〜１２ｃの開閉弁２３ａを開、開
閉弁２５ａ，２６ａを閉状態として各送風機２４を運転
し、気体流路３内に熱風を循環させ、被熱物Ｗを所望の
温度（たとえば６００℃）に昇温させる。

【００２２】この昇温に伴って内壁２と外壁４が熱膨脹
し、このとき内壁２は、断熱材９を内張りされ外周面が
外気に位置する外壁４よりも、炉体１の長手方向に大き
く熱膨脹するが、この両者の熱膨脹差（長手方向の伸び
量の差）は、上記長手方向に撓みやすい蛇腹リング８の
撓みによって吸収され、内壁２と外壁４およびその接合
部（各フランジ締結部）等に、上記熱膨脹差による大き
な応力が生じるのが防止される。

【００２３】上記の真空加熱によりミスト化しあるいは
蒸発気化した油脂成分は、真空排気口２７から流出し真
空排気管２９内を流通し、トラップ装置３０の冷却面部
との接触により、凝縮液状体あるいは固化状体として回
収される。

【００２４】所定時間の上記真空脱脂後、各区画１２ａ
〜１２ｃのヒータ１０を断電し、開閉弁２３ａを閉、開
閉弁２５ａ，２６ａを開状態に切換えて、冷風供給路２
５から冷風（たとえば常温の大気）を気体流路３内に供
給して冷風流として循環させ、排気路２６から炉外へ放
出させる。これによって高温の被熱物Ｗを所望の低温度
（たとえば７０℃）迄冷却することができ、真空ポンプ
２８や送風機２４の停止後、出入口７ａから取出される
被熱物Ｗは、低温で安全であり作業環境の高温化を招く
こともない。

【００２５】また上記の冷却工程に伴って、内壁２およ
び外壁４は炉体長手方向に収縮するが、両者のこの収縮
量の差も、蛇腹リング８により吸収され、炉体１の降温
収縮時における過大応力の発生も防止されるのである。

【００２６】なお上記の真空脱脂時に、各トレー３４上
の被熱物Ｗの数量等に差がある場合は、各区画１２ａ〜
１２ｃのヒータ１０の加熱量や送風機２４による循環風
量を調節して、各被熱物Ｗの均熱化をはかることができ
る。

【００２７】次に図５に示す第２例により、この発明の
実施の形態を説明する。この例の熱風循環式加熱炉４１
は、異形筒状の外壁４に送風機２４を直接取付けて、該
送風機のケーシング部２４ａを気体流路３内に位置さ
せ、前記循環流路２３および冷風供給路２５，排気路２
６を省略した点が、前記第１例の熱風循環式加熱炉とは
異なるが、その他は第１例と同構成を有するので、図４
と同一または相当部分には同一符号を付して図示し、そ
れらの部分の詳細な説明は省略する。なおこの例におい
ては、熱風流の規制・誘導用の仕切３３は、送風機のケ
ーシング部２４ａの下面側に沿って、該ケーシング部の
吸気口に連通する開口部３３ａをそなえた広巾板とし
て、配設される。

【００２８】この例の熱風循環式加熱炉４１は、第１例
におけるような炉外に露出した循環流路２３を有しない
ので、熱風の炉外への放熱による熱損失が少なく、また
複雑な配管が不要で装置が簡潔で済む。

【００２９】次に図６は、この発明における熱膨脹吸収
部の他の例を示すもので、少量のすきまをもって嵌合す
る短円筒状の一対のスライドリング５１，５２を熱膨脹
吸収部として用いるものであり、その各フランジ部５１
ａ，５２ａを、内壁２および外壁４の各フランジ部２
ｂ，４ｂにボルト締結により取付けるようにしたもので
ある。そして両スライドリング５１，５２間には石綿パ
ッキンなどのパッキン５３を介装させるのが好ましい
が、これは断熱材９あるいはそのすきまを通して気体流
路３内の熱風が炉外へ多量に漏出するのを防ぐ程度のも
のでよく、真空シールのような高シール性は必要ではな
い。

【００３０】この熱膨脹吸収部においては、内壁２と外
壁４の熱膨脹差によるフランジ部２ｂと４ｂの炉体長手
方向の相対移動は、スライドリング５１，５２の相互摺
動に吸収されて、内壁２と外壁４およびその接合部等に
大きな応力が生じるのが防止される。

【００３１】この発明は上記各例に限定されるものでは
なく、たとえば可撓性を有する熱膨脹吸収部としては、
上記の多数条の凹凸部を有する蛇腹リング８のほかに、
外径側に湾曲した１条の凸部を有するものなど、他形状
のものを用いることができ、また熱膨脹吸収部は炉体長
手方向に２個所以上に設けてもよい。また炉体の長手方
向端部付近は内壁のみの一重壁構造とするなど、炉体の
一部が一重壁構造である場合にも、この発明は適用でき
る。

【００３２】また図１における蓋６を開閉自在として、
被熱物取出時の出口扉として使用してもよく、また被熱
物Ｗの支持構造としてスキッドレールなどハースロール
以外のものを用いたり、ラジアントチューブバーナなど
電熱式以外のヒータを用いたり、熱風流の規制・誘導用
のガイドとして仕切３３のかわりに螺旋状のガイドを気
体流路３内に設けるなど、炉内各部の具体的構造は上記
以外のものとしてもよい。

【００３３】さらに上記の例では各区画１２ａ〜１２ｃ
にそれぞれ１台ずつ送風機２４を配置して用いたが、複
数個の区画に対して１台の送風機を用いて、ヘッダによ
り分岐供給・集合吸気する配管系を循環流路として用い
ることもでき、また炉長が短い場合や被熱物の炉内分布
状態によっては、仕切板１１は省略してもよい。

【００３４】この発明の熱風循環式加熱炉は、上記の真
空脱脂炉の他、たとえば産業廃棄物を真空加熱してその
排ガス中の有用物質あるいは有害物質を回収する真空加
熱炉や、炉内圧が大気圧に近い状態で焼結材のバインダ
ーを加圧脱脂処理する雰囲気加熱炉など、各種の熱風循
環式加熱炉に適用できるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
外壁部に設けた熱膨脹吸収部により、内壁と外壁の熱膨
脹差に起因する炉体の破損が防止され、安全で耐久性に
優れた熱風循環式加熱炉が得られる。

【００３６】上記の効果に加えて、請求項２記載の発明
によれば、気体流路の各区画ごとにヒータ熱量や熱風流
通量を調節することにより、炉体長手方向の各位置にお
ける被熱物を所望の温度に加熱することができる。

【００３７】また上記の効果に加えて、請求項３記載の
発明によれば、被熱物を真空加熱することができるとと
もに、内壁は熱膨脹吸収部による影響を受けることなく
通常の真空容器として容易に設計・製作でき、所望の真
空度を維持できる。

【００３８】また上記の効果に加えて、請求項４記載の
発明によれば、熱風循環加熱後に、被熱物を冷却し降温
した状態で炉外へ取出すことができ、別個の冷却装置を
必要としないので設備費がかからず、装置設置スペース
も少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の第１例を示す熱風循環
式加熱炉の略示縦断面図である。

【図２】図１の熱風循環式加熱炉の一部切欠正面図であ
る。

【図３】図２のＡ部拡大断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】この発明の実施の形態の第２例を示す図４相当
図である。

【図６】この発明における熱膨脹差吸収部の他の実施形
態を示す図３相当図である。

【図７】従来の熱風循環式加熱炉の略示縦断面図であ
る。

【符号の説明】

２…内壁、３…気体流路、４…外壁、５…蓋、６…蓋、
７…加熱室、８…蛇腹リング（熱膨脹吸収部）、１０…
ヒータ、１１…仕切板、１２ａ…区画、１２ｂ…区画、
１２ｃ…区画、２１…給気口、２２…排気口、２３…循
環流路、２３ａ…開閉弁、２４送風機、２５…冷風供給
路、２５ａ…開閉弁、２６…排気路、２６ａ…開閉弁、
２７真空排気口、２８…真空ポンプ、２９真空排気管、
４０…熱風循環式加熱炉、４１…熱風循環式加熱炉、５
１…スライドリング（熱膨脹吸収部）、５２…スライド
リング（熱膨脹吸収部）、５３…パッキン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石浜克則愛知県名古屋市南区滝春町９番地大同特殊鋼株式会社機械事業部滝春テクノセンター内 (72)発明者松本則幸愛知県名古屋市南区滝春町９番地大同特殊鋼株式会社機械事業部滝春テクノセンター内Ｆターム(参考） 3L113 AA01 AB05 AC08 AC21 AC24 AC45 AC46 AC52 AC57 AC67 AC73 AC76 AC77 BA32 DA17 DA20 4K061 AA01 CA20 DA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向両端部にそなえた蓋と共に被熱
物を収容する加熱室を囲繞する筒状の内壁と、前記内壁
を包囲して該内壁との間に気体流路を形成する筒状の外
壁と、前記気体流路内に熱風を循環流として流通させる
送風機およびヒータとを具備するとともに、前記外壁
に、該外壁と前記内壁の長手方向の熱膨脹差を吸収する
熱膨脹吸収部を設けたことを特徴とする熱風循環式加熱
炉。
【請求項２】前記気体流路内に、該気体流路を前記長
手方向に複数区画に区画する仕切板を設けた請求項１記
載の熱風循環式加熱炉。
【請求項３】前記加熱室に連通する真空排気口に、真
空ポンプにより排気される真空排気管を接続した請求項
１または２記載の熱風循環式加熱炉。
【請求項４】前記熱風の循環する循環流路に、冷風供
給路と排気路とをそれぞれ切替可能に接続し、前記気体
流路内に前記熱風の循環流に替えて冷風流を形成するよ
うにした請求項１または２または３記載の熱風循環式加
熱炉。