JP3505076B2 - Heating furnace using radiant tube as heat source - Google Patents

Heating furnace using radiant tube as heat source

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JP3505076B2
JP3505076B2 JP01916998A JP1916998A JP3505076B2 JP 3505076 B2 JP3505076 B2 JP 3505076B2 JP 01916998 A JP01916998 A JP 01916998A JP 1916998 A JP1916998 A JP 1916998A JP 3505076 B2 JP3505076 B2 JP 3505076B2
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清文 栗太
耕一 福田
昌彦 犬塚
彰男 田村
雅夫 服部
敏春 清水
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアントチュー
ブの両端に一対の蓄熱型バーナを備え、これを交互に燃
焼させてチューブを加熱して熱源とする加熱炉に関す
る。更に詳述すると、本発明はラジアントチューブの炉
内での配置の改善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating furnace in which a radiant tube is provided with a pair of heat storage type burners at both ends thereof, and the burners are alternately burned to heat the tube to serve as a heat source. More specifically, the present invention relates to improved placement of radiant tubes within a furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】汚染雰囲気を嫌う加熱炉例えば鉄系磁性
材料の粉末冶金に用いられる焼結炉における熱源として
は、圧粉体の加熱は水素ガスや窒素、水素、炭酸ガスな
どの混合気を封入した還元性の雰囲気の中で行われるこ
と、1100〜1200℃の炉温を必要としかつ精密な
温度制御が要求されること、などから一般には電気加熱
が採用されている。
2. Description of the Related Art As a heat source in a heating furnace which dislikes a contaminated atmosphere, for example, a sintering furnace used for powder metallurgy of iron-based magnetic materials, heating of a green compact is carried out by using a gas mixture of hydrogen gas, nitrogen, hydrogen and carbon dioxide gas. Electric heating is generally adopted because it is performed in an enclosed reducing atmosphere, requires a furnace temperature of 1100 to 1200 ° C., and requires precise temperature control.

【0003】また、ラジアントチューブとこのチューブ
内で長炎燃焼を起こす1基のラジアントチューブバーナ
が熱源として採用されることもある。
Further, a radiant tube and one radiant tube burner which causes long-flame combustion in the tube may be adopted as a heat source.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気加
熱は、エネルギーコストが高いという問題を有してい
る。また、ラジアントチューブバーナを熱源とする場合
には、コスト的には安くなるが、以下のような技術上の
問題点があり、精密な温度制御が要求される焼結炉への
適用を困難にしている。即ち、ラジアントチューブの一
端から他端の排気口に向けてチューブ内を一方向に燃焼
が進行するので、図3に示すように焚き口部付近のチュ
ーブ表面温度が最も高くなり、燃焼量を増やし過ぎる
と、焚き口付近が過熱により焼損する。そのため、炉の
温度が1100〜1200℃という高温で操業する焼結
炉では、チューブの焚き口付近が過熱のため焼損する。
However, electric heating has a problem of high energy cost. Further, when the radiant tube burner is used as the heat source, the cost is low, but there are technical problems as described below, making it difficult to apply to a sintering furnace that requires precise temperature control. ing. That is, since the combustion progresses in one direction from the one end of the radiant tube toward the exhaust port of the other end, the tube surface temperature in the vicinity of the firing port becomes highest as shown in FIG. 3, and the combustion amount is increased. If it passes, the vicinity of the firing port will be burnt out due to overheating. Therefore, in a sintering furnace that operates at a high temperature of 1100 to 1200 ° C., the vicinity of the burning end of the tube is burned due to overheating.

【0005】チューブの焼損を防止するには、焚き口付
近のチューブ温度をチューブ材料の使用限界温度以下に
することが必要となるために、燃焼量を減らさなければ
ならない。このため、チューブ表面積当たりの伝熱量が
制限され、所定の炉温を維持するにはチューブの本数を
増やしてチューブ表面積を確保しなければならない。ま
た、場合によっては所定の炉温を維持することが困難と
なることも生じる。
In order to prevent the burnout of the tube, it is necessary to reduce the temperature of the tube in the vicinity of the firing port to a temperature below the limit of use of the tube material, so the amount of combustion must be reduced. Therefore, the heat transfer amount per tube surface area is limited, and in order to maintain a predetermined furnace temperature, it is necessary to increase the number of tubes to secure the tube surface area. Moreover, it may be difficult to maintain a predetermined furnace temperature in some cases.

【0006】また、チューブ内の燃焼ガス温度は、排気
口に向かうにつれて低下し、伝熱量がチューブの長さ方
向に減少する。そして、チューブの長さ方向に大きい温
度勾配を持つことになり、チューブの寿命を短くする。
また、均一でかつ精密な温度制御を必要とする材料への
均一加熱を行うことができない。
Further, the temperature of the combustion gas in the tube lowers toward the exhaust port, and the amount of heat transfer decreases in the lengthwise direction of the tube. Then, there is a large temperature gradient in the length direction of the tube, which shortens the life of the tube.
Further, it is impossible to uniformly heat a material that requires uniform and precise temperature control.

【0007】更に、伝熱量は燃焼ガス温度とワーク温度
の対数平均温度差に比例するから、排気温度を下げて省
エネルギーを図ろうとすると膨大な伝熱面積(チューブ
表面積)を必要とする。そこで、レキュペレータを設備
して、排気熱を回収して燃焼空気を予熱することも考え
られるが、この場合でも、焚き口付近のチューブ温度は
制限温度以下にしなければならず、伝熱量を増すことは
できない。更に、レキュペレータをチューブ排気口・他
端側へ備えて排ガスと燃焼用空気との熱交換を行うこと
によって熱回収を図っても、多少の省エネルギーは達成
されるものの、用いられるレキュペレータの温度効率は
60%以下の低率のため、その効果は低い。
Further, since the amount of heat transfer is proportional to the logarithmic mean temperature difference between the combustion gas temperature and the work temperature, a huge heat transfer area (tube surface area) is required in order to save energy by lowering the exhaust gas temperature. Therefore, it is possible to install a recuperator to recover the exhaust heat and preheat the combustion air, but even in this case, the tube temperature near the heating port must be below the limit temperature, increasing the amount of heat transfer. I can't. Furthermore, even if some heat saving is achieved even if a heat recovery is attempted by providing a recuperator at the tube exhaust port and the other end side for heat exchange between the exhaust gas and the combustion air, the temperature efficiency of the recuperator used is The effect is low due to the low rate of 60% or less.

【0008】斯様に、従来のラジアントチューブバーナ
は、焼結炉などの加熱炉の熱源として利用することは困
難であった。
As described above, it has been difficult to use the conventional radiant tube burner as a heat source for a heating furnace such as a sintering furnace.

【0009】本発明はチューブ長さ方向だけでなくチュ
ーブ間方向にも均一加熱が実現可能なラジアントチュー
ブを熱源とする加熱炉を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a heating furnace using a radiant tube as a heat source, which can realize uniform heating not only in the tube length direction but also in the tube-to-tube direction.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、蓄熱体を通して排ガスの排
気と燃焼用空気の供給とを交互に行う蓄熱型バーナをラ
ジアントチューブの両端にそれぞれ備え、その一対のバ
ーナを交互に燃焼させる蓄熱バーナシステムを装備した
ラジアントチューブを加熱源とし、かつ隣り合うラジア
ントチューブ間におけるチューブの有効表面積率と(チ
ューブのピッチ/チューブの直径)1/4との比が最大値
近傍の値であると共に2本のラジアントチューブからの
直接放射によって与えられるチューブ直下にある被加熱
物の熱流束とチューブの中間にある被加熱物の熱流束の
比が1近傍の値であることを同時に満足する範囲にある
チューブピッチを有するようにしている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a heat storage type burner for alternately discharging exhaust gas and supplying combustion air through a heat storage body at both ends of a radiant tube. A radiant tube equipped with a heat storage burner system that alternately burns a pair of burners is provided as a heating source, and the effective surface area ratio of the tubes between adjacent radiant tubes and (tube pitch / tube diameter) 1/4 Is close to the maximum value, and the ratio of the heat flux of the object to be heated under the tube given by the direct radiation from the two radiant tubes to the heat flux of the object to be heated in the middle of the tube is 1 The tube pitch is set in a range that simultaneously satisfies the values in the vicinity.

【0011】この場合、ラジアントチューブの両端に装
備された蓄熱型バーナの高周期交互燃焼によって、チュ
ーブ内の燃焼ガスの流れが一定周期で反転するので、チ
ューブ温度が全域で平均化し、被加熱材料への管軸方向
への均一加熱を実現できる。他方、隣り合う2本のチュ
ーブ間では、ラジアントチューブの有効表面積率と(チ
ューブのピッチ/チューブの直径)1/4 の逆数の双方が
最大値近傍であるため、ラジアントチューブの表面が有
効に利用されると共にチューブの表面温度が低下しチュ
ーブの表面熱負荷が同じであればチューブの焼損防止上
有利である。しかも、チューブ直下の被加熱物への熱流
束とチューブの中間にある被加熱物への熱流束の比は1
近傍であり、2本のチューブ間の被加熱物への熱流束分
布は平均化し均熱性が高いといえる。したがって、上述
の比の範囲を満足するチューブピッチとチューブ直径と
を選択すれば、チューブの表面を有効に活用してチュー
ブの温度を下げ、かつ、被加熱物の均一な加熱を可能と
する。
In this case, the flow of the combustion gas in the tube is reversed at a constant cycle by the high-cycle alternating combustion of the heat storage type burners installed at both ends of the radiant tube, so that the tube temperature is averaged over the entire area and the material to be heated is heated. It is possible to realize uniform heating in the tube axis direction. On the other hand, between two adjacent tubes, the effective surface area ratio of the radiant tube and the reciprocal of (tube pitch / tube diameter) 1/4 are both close to the maximum value, so the surface of the radiant tube is effectively used. At the same time, if the surface temperature of the tube is lowered and the surface heat load of the tube is the same, it is advantageous in preventing the tube from burning. Moreover, the ratio of the heat flux to the object to be heated directly below the tube and the heat flux to the object to be heated in the middle of the tube is 1
It is near, and it can be said that the heat flux distribution to the object to be heated between the two tubes is averaged and the heat uniformity is high. Therefore, by selecting the tube pitch and the tube diameter that satisfy the above range of the ratio, it is possible to effectively utilize the surface of the tube to lower the temperature of the tube and to uniformly heat the object to be heated.

【0012】また、請求項2記載の発明は、隣り合うラ
ジアントチューブ間におけるチューブの有効表面積率と
(チューブのピッチ/チューブの直径)1/4の比が最大
値の90%以上を示す範囲にあって、かつ、2本のラジ
アントチューブからの直接放射によって与えられるチュ
ーブ直下にある被加熱物の熱流束とチューブの中間にあ
る被加熱物の熱流束の比が0.9〜1.1の範囲にある
ことを同時に満足する範囲にあるチューブピッチを有す
るようにしている。この場合、実用上問題とならない程
度の均一加熱性が実現できる。
Further, the invention according to claim 2 is such that the ratio of the effective surface area ratio of the tubes between adjacent radiant tubes and (tube pitch / tube diameter) 1/4 is 90% or more of the maximum value. And the ratio of the heat flux of the object to be heated directly under the tube given by the direct radiation from the two radiant tubes to the heat flux of the object to be heated in the middle of the tube is 0.9 to 1.1. At the same time, the tube pitch is in a range that satisfies the range. In this case, it is possible to realize a uniform heating property that does not pose a practical problem.

【0013】更に、請求項3記載の発明は、加熱炉は焼
結炉であり直管型ラジアントチューブを加熱源とするよ
うにしている。この場合、還元性の雰囲気を形成してそ
の中で1100〜1200℃の炉温でかつ精密な温度制
御が可能となり、粉末冶金の焼結に好適な加熱条件を形
成しかつ維持できる。
Further, in the invention according to claim 3, the heating furnace is a sintering furnace and a straight tube type radiant tube is used as a heating source. In this case, a reducing atmosphere is formed, and the furnace temperature of 1100 to 1200 ° C. and precise temperature control can be performed therein, and heating conditions suitable for sintering of powder metallurgy can be formed and maintained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の一形態に基づいて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of the present invention will be described below in detail based on an embodiment shown in the drawings.

【0015】図1に本発明のラジアントチューブを熱源
とする加熱炉の一実施形態として焼結炉を示す。この焼
結炉は鉄系磁性材料の粉末冶金に用いられて好適なもの
であり、その熱源として蓄熱型ラジアントチューブバー
ナシステム2を採用している。尚、本実施形態の焼結炉
は、熱源として蓄熱型ラジアントチューブバーナシステ
ム2を採用し、ラジアントチューブ3の配列を特定の関
係に設定したことを除いて従来の焼結炉と特に構成上の
差異はないので、その詳細な説明は省く。図中の符号1
1は予熱部、12は高熱部、13は冷却部、14は入り
口扉、15は中間扉、16は熱電対、17は不活性ガス
等を供給するガス入り口、18はメッシュコンベア、1
9は水冷ジャケット、20は出口扉である。
FIG. 1 shows a sintering furnace as an embodiment of a heating furnace using the radiant tube of the present invention as a heat source. This sintering furnace is suitable for use in powder metallurgy of iron-based magnetic materials, and employs the heat storage type radiant tube burner system 2 as its heat source. Note that the sintering furnace of the present embodiment is particularly structurally different from the conventional sintering furnace except that the heat storage type radiant tube burner system 2 is adopted as a heat source and the arrangement of the radiant tubes 3 is set in a specific relationship. Since there is no difference, detailed explanation is omitted. Reference numeral 1 in the figure
1 is a preheating part, 12 is a high heating part, 13 is a cooling part, 14 is an entrance door, 15 is an intermediate door, 16 is a thermocouple, 17 is a gas inlet for supplying an inert gas or the like, 18 is a mesh conveyor, 1
9 is a water cooling jacket, and 20 is an exit door.

【0016】蓄熱型ラジアントチューブバーナシステム
2は、炉体1の側壁を貫通して被加熱物の搬送方向と直
交する水平方向に炉内を横切るように配置された直管形
ラジアントチューブ3と、その両端の炉外に設置された
部分に接続されて交互に燃焼する一対のラジアントチュ
ーブバーナ(以下単にバーナと呼ぶ)4a,4b及びこ
れら一対のバーナ4a,4bを交互に燃焼させるために
燃焼用空気と燃料を選択的に供給する燃焼用空気供給系
5と排気系6並びに燃料供給系7から構成されている。
バーナ4a,4bは、特にガン構造などには限定される
ものではないが、ハニカムセラミックスなどから成る蓄
熱体8を内装しあるいは外部に直に接続し、排ガスと燃
焼用空気とを四方弁9を介して交互に蓄熱体8に通過さ
せることによって得られる高温(排ガス温度に近い温
度)の燃焼用空気を用いてラジアントチューブ3内の密
閉空間で燃焼させるものである。ここで、作動させるバ
ーナ4a,4bの交換の周期は燃焼の有無に拘わらず一
定時間とされている。例えば、20〜30秒程度の短時
間で周期的に燃焼するバーナが切り替えられる。
The heat storage type radiant tube burner system 2 is a straight tube type radiant tube 3 which is arranged so as to pass through the side wall of the furnace body 1 and to traverse the inside of the furnace in a horizontal direction orthogonal to the conveying direction of the object to be heated. A pair of radiant tube burners (hereinafter simply referred to as burners) 4a, 4b which are connected to the parts installed outside the furnace at both ends thereof and burn alternately, and for burning the pair of burners 4a, 4b alternately It is composed of a combustion air supply system 5 for selectively supplying air and fuel, an exhaust system 6 and a fuel supply system 7.
The burners 4a and 4b are not particularly limited to a gun structure or the like, but the heat storage body 8 made of honeycomb ceramics or the like is internally provided or directly connected to the outside to connect the exhaust gas and the combustion air to the four-way valve 9. The combustion air at a high temperature (a temperature close to the exhaust gas temperature) obtained by passing the heat storage body 8 alternately through the heat storage body 8 is used for combustion in the closed space in the radiant tube 3. Here, the replacement cycle of the burners 4a and 4b to be operated is a constant time regardless of the presence or absence of combustion. For example, the burner that periodically burns in a short time of about 20 to 30 seconds is switched.

【0017】このように構成された焼結炉によれば、バ
ーナ4a,4bの燃焼は、蓄熱体8を通過して高温例え
ば800℃以上に予熱された二次空気を使用してチュー
ブ3の両端で短時間に交互に行われる。そして、例えば
一方のバーナ4aの燃焼で発生した燃焼ガスは、ラジア
ントチューブ3を加熱しながら他端側のバーナ4bの蓄
熱体8を経てから排気系6へ誘引され、所定の排気処理
が施された後大気に排出される。このため、排ガスの熱
は、蓄熱体8で回収される。そして、蓄熱体8に回収さ
れた熱は、他方のバーナ4bを燃焼させる際の燃焼用空
気の予熱に使用され、再びチューブ3内に戻される。こ
れによって図3に示すようなチューブ表面温度分布を形
成し、チューブ長手方向に均一加熱する。
According to the sintering furnace configured as described above, the burners 4a and 4b are burned by using the secondary air that has passed through the heat storage body 8 and has been preheated to a high temperature, for example, 800 ° C. or higher. Alternating at both ends in a short time. Then, for example, the combustion gas generated by the combustion of the one burner 4a is attracted to the exhaust system 6 after passing through the heat storage body 8 of the burner 4b on the other end side while heating the radiant tube 3 and subjected to a predetermined exhaust treatment. And then released into the atmosphere. Therefore, the heat of the exhaust gas is recovered by the heat storage body 8. Then, the heat recovered in the heat storage body 8 is used for preheating the combustion air when the other burner 4b is burned, and is returned to the tube 3 again. As a result, a tube surface temperature distribution as shown in FIG. 3 is formed, and uniform heating is performed in the tube longitudinal direction.

【0018】ここで、蓄熱体8は、例えば、通路断面積
が一定でかつ直線的に流路が貫通しているハニカム形状
のセラミックス例えばアルミナやコージライト、ムライ
ト等の使用が好ましいが、これに特に限定されるもので
はなく、細管を束ねたものやボール状あるいはナゲット
状のものでも使用可能である。最も、ハニカム形状のセ
ラミックスは熱容量が大きく耐久性が高い割に比較的圧
力損失が低く、排気と給気とが交互に淀みなく行われる
ので好ましい。また、セラミック以外の材質、例えば耐
熱鋼等の金属あるいはセラミックスと金属の複合体例え
ばポーラスな骨格を有するセラミックスの気孔中に溶融
した金属を自発浸透させ、その金属の一部を酸化あるい
は窒化させてセラミックス化し、気孔を完全に埋め尽く
したAl 2 3 −Al複合体、SiC−Al2 3 −A
l複合体などを用いて製作しても良い。
Here, the heat storage body 8 is, for example, a passage cross-sectional area.
Honeycomb shape with constant flow path and straight passages
Ceramics such as alumina, cordierite, murai
It is preferable to use, but it is not particularly limited to
Not a bundle of thin tubes, balls or nuggets
It is also possible to use the shape. Most honeycomb-shaped cell
Ramix has a large heat capacity and high durability, but it is relatively compressed.
Low power loss, alternating exhaust and air supply without stagnation
Therefore, it is preferable. Also, materials other than ceramics, such as
For example, a composite of metal such as hot steel or ceramic and metal
For example, it melts in the pores of ceramics with a porous skeleton
Voluntarily infiltrate the formed metal and oxidize or partially oxidize it.
Nitrids into ceramics, completely filling the pores
Done Al 2O3-Al composite, SiC-Al2O3-A
It may be manufactured using an l-complex or the like.

【0019】また、ラジアントチューブ3としては、通
常耐熱鋳鋼などの金属が使用されるがこれに特に限定さ
れるものではなく、SiC等のセラミックス製チューブ
を使用することもある。セラミックス製チューブの場
合、酸化しないばかりか軽量で含有熱も小さい(比重が
小さく薄肉にできるから)という利点がある。また、ラ
ジアントチューブ3としては、直管(I形)、U形、W
形などが挙げられるが、殊に、炉温が1100℃以上の
高温で操業する高温部12に用いるものとしては、直管
型ラジアントチューブが望ましい。高温部12では、チ
ューブ3の表面熱負荷(ラジアントチューブの表面積当
たりの伝熱量)を増やして炉温を高め被加熱物Wに多く
の熱を与えるようにする。ラジアントチューブ3から被
加熱物Wへの伝熱量は、ラジアントチューブ3の断面熱
負荷(チューブ3の断面積当たりの入熱量:入熱量=燃
焼熱量+燃焼空気顕熱)に依存する。即ち、被加熱物に
多くの伝熱量を与えようとするには、燃焼量を増して断
面熱負荷を大きくし、少なくてよければ、燃焼量を減ら
して断面熱負荷を小さくする。そして、断面熱負荷の大
きいものほどバーナ焚き口付近の過熱により焼損しやす
い。したがって、焼損防止の観点から、断面熱負荷には
自ずと制限を設けることになる。一方で、被加熱物への
伝熱量は、ラジアントチューブの表面熱負荷にも依存す
る。表面熱負荷は断面熱負荷とチューブ直径に比例し、
チューブ長さに反比例する関係にあるから、チューブ長
さが短いものほど断面熱負荷当たりの表面熱負荷が大き
くなり、チューブ焼損の恐れのなく一本当たりの伝熱量
を増やすことができる。
As the radiant tube 3, a metal such as heat-resistant cast steel is usually used, but it is not particularly limited to this, and a ceramic tube such as SiC may be used. Ceramic tubes have the advantages of not being oxidized, being lightweight, and containing a small amount of heat (because they have a low specific gravity and can be made thin). As the radiant tube 3, a straight pipe (I type), U type, W
Examples of the shape include a straight tube type radiant tube, which is preferably used as the high temperature section 12 which operates at a furnace temperature of 1100 ° C. or higher. In the high temperature section 12, the surface heat load on the tube 3 (heat transfer amount per surface area of the radiant tube) is increased to increase the furnace temperature and give a large amount of heat to the object W to be heated. The amount of heat transferred from the radiant tube 3 to the object to be heated W depends on the cross-sectional heat load of the radiant tube 3 (heat input per cross-sectional area of the tube 3: heat input = combustion heat + combustion air sensible heat). That is, in order to give a large amount of heat transfer to the object to be heated, the combustion amount is increased to increase the sectional heat load, and if it is small, the combustion amount is reduced to decrease the sectional heat load. The larger the cross-section heat load, the more likely it is to burn due to overheating near the burner firing port. Therefore, from the viewpoint of preventing burnout, the section heat load is naturally limited. On the other hand, the amount of heat transferred to the object to be heated also depends on the surface heat load of the radiant tube. Surface heat load is proportional to cross-section heat load and tube diameter,
Since the tube length is inversely proportional to the tube length, the shorter the tube length, the larger the surface heat load per cross-section heat load, and the more the heat transfer amount per tube can occur without fear of tube burnout.

【0020】ここで、直管型ラジアントチューブの長さ
は、U型の約半分、W型の約1/4に相当するから、同
一の直径では、断面熱負荷当たりU型の約2倍、W型の
約4倍の表面熱負荷を与えることができ、チューブ焼損
の恐れなく炉温を上げて、大きな熱を被加熱物に与える
ことができる。また、U型ラジアントチューブやW型ラ
ジアントチューブでは、直管をUベントで接合して形成
されているため、ベント部で管内の燃焼ガスが反転する
ためベント部の温度が直管部より高くなり、温度の均一
性が損なわれ、精密な均一加熱を困難にする場合もあ
る。
Since the length of the straight tube type radiant tube corresponds to about half of the U type and about 1/4 of the W type, for the same diameter, about twice the U type per section heat load, A surface heat load that is about four times that of the W type can be applied, the furnace temperature can be raised without fear of tube burning, and a large amount of heat can be applied to the object to be heated. Further, in the U-shaped radiant tube and the W-shaped radiant tube, since the straight pipe is joined by the U vent, the combustion gas in the pipe is reversed at the vent portion, so the temperature of the vent portion becomes higher than that of the straight pipe portion. In some cases, the uniformity of temperature is impaired and precise uniform heating becomes difficult.

【0021】依って、高温部12に用いる蓄熱型ラジア
ントチューブ3としては直管型ラジアントチューブが望
ましい。
Therefore, as the heat storage type radiant tube 3 used in the high temperature section 12, a straight tube type radiant tube is desirable.

【0022】また、直管型ラジアントチューブでは、ベ
ントの存在がないためチューブ間のピッチを自由に設定
でき、被加熱物Wに対する最適熱流束分布を与えるため
の最適ピッチを選ぶことができる。U型やW型ラジアン
トチューブでは、ベント部の曲率半径の制限のためチュ
ーブ3,3間のピッチLpがチューブ直径Dの約1.5
〜1.7倍の一定範囲に限定されており、被加熱物Wが
必要とする熱流束(被加熱物の表面積当たりの伝熱量)
分布を与えるための最適ピッチを選ぶことができない場
合も起こり得る問題を有している。これに対し、直管型
ラジアントチューブは、このようなベント部を持たない
から、チューブ間のピッチを自由に設定できる。
Further, in the straight tube type radiant tube, since there is no vent, the pitch between the tubes can be freely set, and the optimum pitch for giving the optimum heat flux distribution to the object W to be heated can be selected. In the U-type and W-type radiant tubes, the pitch Lp between the tubes 3 is about 1.5 of the tube diameter D due to the limitation of the radius of curvature of the vent portion.
It is limited to a certain range of up to 1.7 times, and the heat flux required by the object W to be heated (heat transfer amount per surface area of the object to be heated)
There is also a problem that may occur when the optimum pitch for giving the distribution cannot be selected. On the other hand, since the straight tube type radiant tube does not have such a vent portion, the pitch between the tubes can be freely set.

【0023】以上のように構成された蓄熱型ラジアント
チューブバーナシステム2は、必要に応じてその数や配
置方向等が選定されるが、ラジアントチューブ3のチュ
ーブ間ピッチLpとチューブ径Dとの間には一定の関係
が要求される。即ち、隣り合う前記ラジアントチューブ
間におけるチューブの有効表面積率と(チューブのピッ
チ/チューブの直径)1/4との比が最大値近傍であると
共に2本のラジアントチューブからの直接放射によって
与えられるチューブ直下にある被加熱物の熱流束とチュ
ーブの中間にある被加熱物の熱流束の比が1近傍である
ことを同時に満足する範囲にあるチューブピッチを有す
ることが、軸方向の均一加熱と幅方向の均一加熱の双方
を同時に満足する上で必要である。この配管条件に従う
とき、被加熱物Wに対する均一加熱が実現できる。以下
に管軸方向並びにチューブ間方向での加熱について説明
する。 (1)チューブ管軸方向の加熱 蓄熱型バーナをラジアントチューブの両端に装備し20
〜30秒程度の短い切換時間で交互に燃焼と排気とを切
換ることによって、チューブ内の燃焼ガスの流れが短時
間の一定周期で反転するので、チューブ温度が図3に示
すように局所的なピークを作らずに概ねチューブ長さ方
向全域で平均化し、チューブ3よりワークWへの伝熱量
はチューブ長さ方向に均一で被加熱材料への精密な均一
加熱を実現できる。しかも、チューブ3の局部過熱も回
避されるから、チューブの焼損の恐れなくチューブ全域
の温度を高くして、チューブ一本当たりの伝熱量を増や
すことも可能である。また、局所的高温域が発生しない
ので低NOx化を実現できる。加えて、蓄熱型熱交換で
は90%以上の温度効率が容易に得られ、チューブ出口
の排気温度に近い高温の空気が得られるから燃焼ガスと
ワーク間で均一で、かつ、高い温度落差が得られ、高い
省エネルギーが達成される。即ち、電気加熱に匹敵する
熱効率を得ることができる。したがって、電気の発電効
率を35%としたときの、60%以上の原燃料節約を果
たすことになり、地球温暖化防止に一役買うばかりか、
約80%以上のエネルギーコストを低減することにな
る。また、チューブの制限温度で均一加熱したとき、従
来型と同一表面積では伝熱量を約2倍にできるし、従来
型と同じ伝熱量とする場合には表面積を約半分にでき
る。従来型と同一表面積、同一伝熱量ではチューブのピ
ーク温度が下がるため耐熱性に劣る安価な低級材が使用
できる。尚、本明細書において使用する温度効率とは、
排気と空気の熱交換において排気の入口温度に対して、
空気の得られる温度の割合を示すもので次の数式1で与
えられる。
In the heat storage type radiant tube burner system 2 configured as described above, the number, arrangement direction, etc. of the radiant tubes 3 are selected as necessary. Requires a certain relationship. That is, the ratio of the effective surface area ratio of the tubes between the adjacent radiant tubes and (tube pitch / tube diameter) 1/4 is close to the maximum value, and the tube is given by direct radiation from the two radiant tubes. Having a tube pitch in a range that simultaneously satisfies the ratio of the heat flux of the object to be heated directly below to the heat flux of the object to be heated in the middle of the tube is at the same time uniform heating in the axial direction and width. It is necessary to satisfy both uniform heating in the same direction. When this piping condition is followed, uniform heating of the object W to be heated can be realized. The heating in the tube axis direction and the tube-to-tube direction will be described below. (1) Tube A heat storage type burner in the axial direction is installed at both ends of the radiant tube.
By alternately switching between combustion and exhaust with a short switching time of about 30 seconds, the flow of the combustion gas in the tube is reversed at a constant cycle of a short time, so that the tube temperature is locally changed as shown in FIG. It is possible to realize uniform and precise heating of the material to be heated, since the amount of heat transferred from the tube 3 to the work W is uniform in the tube length direction, and is averaged over the entire tube length direction without forming any peaks. Moreover, since local overheating of the tube 3 is also avoided, it is possible to increase the temperature of the entire tube and increase the amount of heat transfer per tube without fear of burning the tube. Further, since no local high temperature region is generated, low NOx can be realized. In addition, in the heat storage type heat exchange, temperature efficiency of 90% or more can be easily obtained, and high-temperature air close to the exhaust temperature of the tube outlet can be obtained, so that a uniform and high temperature difference can be obtained between the combustion gas and the work. And high energy saving is achieved. That is, it is possible to obtain thermal efficiency comparable to that of electric heating. Therefore, when the power generation efficiency of electricity is set to 35%, raw fuel consumption of 60% or more will be achieved, which not only helps prevent global warming,
The energy cost will be reduced by about 80% or more. Further, when the tube is uniformly heated at the limiting temperature, the amount of heat transfer can be approximately doubled with the same surface area as the conventional type, and the surface area can be halved with the same amount of heat transfer as the conventional type. With the same surface area and the same amount of heat transfer as the conventional type, the peak temperature of the tube decreases, so inexpensive low grade materials with poor heat resistance can be used. The temperature efficiency used in this specification is
In heat exchange between exhaust gas and air, for the inlet temperature of exhaust gas,
The ratio of the temperature at which air is obtained is given by the following formula 1.

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】(2)チューブ間方向での加熱 従来、ラジアントチューブからワークへの均一な熱伝達
は、ラジアントチューブのピッチを小さくして密に配列
するほど良く、ピッチを大きくしてラジアントチューブ
を離すにつれてチューブ間の中間点の熱伝達が遅れ、ワ
ークの均一熱伝達が阻害されると考えられていた。そこ
で、可能な限り密にチューブを配置することを前提に主
として経済性の観点からのみチューブのピッチが決めら
れて来た。しかし、実際にはワークのチューブとチュー
ブとの間での均一加熱が難しく、さらにチューブのピッ
チを経済上の要請を無視して小さくしても伝熱の均一性
が保たれないことを見いだした。
(2) Heating in the tube-to-tube direction Conventionally, uniform heat transfer from the radiant tube to the work is better as the pitch of the radiant tubes is made smaller and densely arranged, and the pitch is increased to separate the radiant tubes. Accordingly, it was thought that the heat transfer at the midpoint between the tubes was delayed and the uniform heat transfer of the work was hindered. Therefore, the pitch of the tubes has been decided mainly from the economical point of view on the assumption that the tubes are arranged as closely as possible. However, in reality, it was difficult to uniformly heat the tubes between the work pieces, and it was found that even if the tube pitch was made smaller by ignoring the economic requirements, the heat transfer could not be kept uniform. .

【0026】このことについて、本発明者等が更に種々
研究検討した結果、ラジアントチューブの配列ピッチL
pとチューブ直径Dとの間には相関関係を有することを
知見した。即ち、チューブからワークへの伝熱を仔細に
検討した結果、従来言われてきたように単にチューブの
ピッチを小さくするほど伝熱の均一性が保たれるもので
はなく、チューブ直径Dとチューブ間ピッチLpとの関
係がある範囲で加熱の均一性が最も保たれる領域が存在
し、それよりもピッチとチューブ直径との関係が小さく
ても、また逆に大きくても伝熱の均一性が阻害されるこ
とを見いだした。
As a result of various researches conducted by the present inventors on this point, the arrangement pitch L of the radiant tubes is shown.
It was found that there is a correlation between p and the tube diameter D. That is, as a result of detailed examination of the heat transfer from the tube to the work, the uniformity of the heat transfer is not maintained as the pitch of the tube is simply made smaller, as has been conventionally said. There is a region in which the heating uniformity is most maintained in a range having a relationship with the pitch Lp, and even if the relationship between the pitch and the tube diameter is smaller than that, or conversely, there is a uniform heat transfer. I found that it was hindered.

【0027】(A)(a)ラジアントチューブ3から被
加熱物Wへの伝熱は、主に直接被加熱物Wに達する直接
放射熱と炉壁に反射して与えられる反射熱(一部は炉壁
から放散熱として大気に放散するが大半は炉壁に反射し
て被加熱物に反射熱として与えられる)で構成される。
(A) (a) The heat transfer from the radiant tube 3 to the object W to be heated is mainly direct radiant heat directly reaching the object W to be heated and reflected heat given by being reflected on the furnace wall (partly). Most of the heat is dissipated into the atmosphere as heat radiated from the furnace wall, but most of it is reflected by the furnace wall and given to the object to be heated as reflected heat).

【0028】ここで、隣り合うラジアントチューブ3,
3間において、チューブ3から直接被加熱物Wに向かう
放射熱のうち、隣り合うチューブ3の死角となる部分
は、チューブ3,3間に作用し、直接被加熱物Wには届
かないから、被加熱物Wに有効に熱を与えるのは、チュ
ーブ中心角のα1 =π−2・Sin-1{0.5/(Lp
/D)}に相当する部分が代表すると考えて良い(図4
参照)。
Here, the adjacent radiant tubes 3,
Among the radiant heat directed from the tube 3 directly to the object W to be heated in the area 3, the dead zones of the adjacent tubes 3 act between the tubes 3 and 3 and do not reach the object W directly. It is the tube central angle α 1 = π−2 · Sin −1 {0.5 / (L p that effectively gives heat to the object W to be heated.
/ D)} can be considered to be representative (FIG. 4).
reference).

【0029】同様に、炉壁10に反射して被加熱物Wに
与えられる反射熱のうち、被加熱物Wに有効に熱を与え
るのは、当該チューブ3の死角と隣り合うチューブ3の
死角との間を通過する放射熱が代表すると考えると、被
加熱物Wに有効に熱を与えるのは、チューブ中心角の α2=π-2・[Sin-1{0.25/(Lr/D)}+tan-1{2(Lr/D)/(Lp/
D)}+sin-1[0.5/{(Lp/D)2+4(Lr/D)2}0.5]] >0 但し、Lr :チューブ中心から炉壁表面への距離に相当
する部分が反射熱を代表する(図5参照)。
Similarly, of the reflected heat reflected by the furnace wall 10 and given to the object W to be heated, it is effective to give heat to the object W to be heated because the dead angle of the tube 3 is adjacent to that of the adjacent tube 3. Considering that the radiant heat passing between and is representative, heat is effectively given to the object to be heated W by α 2 = π−2 · [Sin −1 {0.25 / (L r / D )} + tan -1 {2 (L r / D) / (L p /
D)} + sin -1 [0.5 / {(L p / D) 2 +4 (L r / D) 2 } 0.5 ]]> 0 where L r is the distance from the tube center to the furnace wall surface The part represents the reflected heat (see FIG. 5).

【0030】即ち、隣り合う2本のチューブ3,3間で
は、ラジアントチューブ3の有効表面積率(有効表面積
/チューブの全表面積)ψはψ=(α1+α2)/(2
π)で与えられ、この値の大きいものほどラジアントチ
ューブの表面が有効に利用されることになり、チューブ
の表面熱負荷が同じならチューブの温度が低下し有利で
ある。但し、チューブの長さは同じであるから省略して
いる。 (b) 一方、被加熱物Wに対し等しい熱流束が与えら
れている場合には、被加熱物Wの受熱表面積に対するラ
ジアントチューブ3の表面積が小さいものほど、より大
きなチューブの表面熱負荷を必要とするから、チューブ
の温度が上がりチューブ焼損の恐れを生じる。
That is, between two adjacent tubes 3 and 3, the effective surface area ratio of the radiant tube 3 (effective surface area / total surface area of the tube) ψ is ψ = (α 1 + α 2 ) / (2
It is given by π), and the larger the value, the more effectively the surface of the radiant tube is used, and if the surface heat load of the tube is the same, the temperature of the tube is lowered, which is advantageous. However, since the lengths of the tubes are the same, they are omitted. (B) On the other hand, when an equal heat flux is given to the heated object W, the smaller the surface area of the radiant tube 3 with respect to the heat receiving surface area of the heated object W, the larger the surface heat load of the tube required. Therefore, the temperature of the tube rises, and there is a risk of burning the tube.

【0031】ここで、チューブ3の表面積に対する被加
熱物Wの受熱面積の比は、Lp /(πD)で与えられる
から、チューブ温度Tは次の数式2で示される。
Here, since the ratio of the heat receiving area of the object to be heated W to the surface area of the tube 3 is given by L p / (πD), the tube temperature T is expressed by the following equation 2.

【0032】[0032]

【数2】 =(1/π)(Lp/D)(εw/ε)(Tf −Tw )+Tf T:チューブの絶対温度 Tf:炉の絶対温度 Tw:被加熱物の絶対温度 ε:チューブの放射率 εw:被加熱物の放射率 T 4 = (1 / π) (Lp / D) (εw / ε) (Tf 4 −Tw 4 ) + Tf 4 T: Absolute temperature of tube Tf: Absolute temperature of furnace Tw: Absolute of heated object Temperature ε: Emissivity of tube εw: Emissivity of heated object

【0033】 は(Lp/D)の小さいものほど小
さい。即ち、(L/D)1/4 の小さいものほど
チューブ温度が低くなり、チューブ焼損に対して有利で
ある。 (c)したがって、上述の(a),(b)の双方の条
件、即ち有効表面積率が大きく、かつ(L/D)
1/4 が小さいもの(換言すれば逆数が大きいという
こと)ほど良いということを同時に満たすことが必要で
ある。そこで、これらの2条件を掛け合わせた数値の最
大値が最適条件となる。
The smaller T 4 is (Lp / D), the smaller
Sai. That is, the smaller the (L p / D) 1/4 , the lower the tube temperature, which is advantageous for tube burnout. (C) Therefore, both the above conditions (a) and (b), that is, the effective surface area ratio is large, and (L p / D)
It is necessary to simultaneously satisfy that the smaller the 1/4 (in other words, the larger the reciprocal is), the better. Therefore, the maximum value of the numerical values obtained by multiplying these two conditions is the optimum condition.

【0034】即ち、図7に示すように、ψ/(Lp
D)1/4 の最大値付近を示す(Lp /D)が有効表面積
を増し、かつ、チューブ温度を低くするためのラジアン
トチューブのピッチと直径の比(Lp /D)の適性範囲
を示すことになる。ここで、ψ/(Lp /D)1/4 の値
は、最大値に限られず、その90%程度以上が本発明者
の経験からいって実用上問題ない値として採用可能であ
る。
That is, as shown in FIG. 7, ψ / (L p /
D) shows the vicinity of the maximum value of 1/4 (L p / D) increases the effective surface area, and the appropriate range of the ratio of the pitch and diameter of the radiant tubes for lowering the tube temperature (L p / D) Will be shown. Here, the value of ψ / (L p / D) 1/4 is not limited to the maximum value, and about 90% or more thereof can be adopted as a value that causes no practical problems from the experience of the present inventors.

【0035】(B)(a)また、一方では、2本のチュ
ーブ3,3間の被加熱物Wへの熱流束分布は、チューブ
3直下の被加熱物Wへの熱流束とチューブ3,3の中間
にある被加熱物Wへの熱流束の比を以て、その比が1に
近いものほど平均化し均熱性が高いといえる。
(B) (a) On the other hand, the heat flux distribution to the object W to be heated between the two tubes 3 and 3 is as follows: According to the ratio of the heat flux to the object W to be heated which is in the middle of 3, it can be said that the closer the ratio is to 1, the higher the average temperature is.

【0036】この際、炉壁10からの反射熱は乱反射に
よって、被加熱物Wに満遍なく与えられると考えれば、
被加熱物Wに与えられる熱流束の大きさは、チューブ3
よりの直接放射熱による熱流束を比較することで、熱流
束分布を評価できる。
At this time, considering that the reflected heat from the furnace wall 10 is evenly given to the object W to be heated by diffuse reflection,
The size of the heat flux given to the object to be heated W is determined by the tube 3
The heat flux distribution can be evaluated by comparing the heat flux due to direct radiant heat.

【0037】即ち、2本のチューブ3,3間における、
チューブ直下とチューブの中間にある被加熱物Wへのチ
ューブ3よりの直接放射によって与えられる熱流束の比
ξは次の数式3で与えられる(図6参照)。
That is, between the two tubes 3 and 3,
The heat flux ratio ξ given by the direct radiation from the tube 3 to the object to be heated W located immediately below and in the middle of the tube is given by the following mathematical expression 3 (see FIG. 6).

【0038】[0038]

【数3】 [Equation 3]

【0039】ここで、上式のξが1である条件が最も均
熱性を有するものと言えるが、実際には被加熱物Wにお
ける熱伝導などで1に近似する値例えば0.9〜1.1
の範囲を与えるチューブピッチと直径の比(Lp /D)
の範囲でも均熱性の適性ピッチと見ることができる(図
8参照)。
Here, it can be said that the condition that ξ in the above equation is 1 is the most uniform, but in reality, a value that approximates 1 due to heat conduction in the object W to be heated, for example, 0.9-1. 1
Ratio of tube pitch and diameter (L p / D)
Even in the range of, the pitch can be regarded as an appropriate pitch for uniform heating (see FIG. 8).

【0040】(C)そこで、(A)によって与えられる
ψ/(Lp /D)1/4 の適性範囲と(B)によって与え
られるξの適性範囲を同時に満足する(Lp /D)が、
チューブの表面を有効に活用してチューブの温度を下
げ、かつ、被加熱物の均一な加熱を可能とするラジアン
トチューブの最適ピッチの範囲を示すことになる(図9
参照)。 (実施例1)ラジアントチューブ直径Dに対してチュー
ブ中心から炉壁(天井)までの距離Lrと被加熱物Wま
での距離Lwとの比がLr/D=1.5,Lw/D=3
のケースでは、図9に示すような関係となった。ここ
で、チューブ径Dは、一般には加熱諸条件から必要とさ
れるチューブの表面熱負荷量が定まると、チューブ1本
当たりの燃焼量が定まることから、チューブ直径が求ま
る。そこで、このチューブ直径Dに対し4.3倍のピッ
チでチューブを配管することが、均一加熱を得る上で最
も好ましい。また、実用上好適な範囲と考えられるψ/
(Lp /D)1/4の最大値の90%以上を示す範囲にあ
って、かつ、ξが0.9〜1.1の範囲にあることを同
時に満足する場合における適正ピッチ範囲は、チューブ
直径Dの2.1〜5.3程度であった。
[0040] Therefore (C), simultaneously satisfy the appropriate range of ξ is given by the ψ / (L p / D) 1/4 of proper range given (B) by (A) (L p / D ) ,
This shows the range of the optimum pitch of the radiant tube that enables the temperature of the tube to be lowered by effectively utilizing the surface of the tube and allows the object to be heated to be uniformly heated (FIG. 9).
reference). (Example 1) The ratio of the distance Lr from the tube center to the furnace wall (ceiling) to the radiant tube diameter D and the distance Lw to the object W to be heated is Lr / D = 1.5, Lw / D = 3.
In the above case, the relationship is as shown in FIG. Here, the tube diameter D can be obtained as the tube diameter D, since the combustion amount per tube is determined when the surface heat load of the tube, which is generally required under various heating conditions, is determined. Therefore, it is most preferable to arrange the tubes at a pitch of 4.3 times the tube diameter D in order to obtain uniform heating. In addition, ψ / which is considered to be a practically preferable range
An appropriate pitch range in the case of satisfying 90% or more of the maximum value of (L p / D) 1/4 and simultaneously satisfying that ξ is in the range of 0.9 to 1.1 is: The tube diameter D was about 2.1 to 5.3.

【0041】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施形態では主に焼結炉の例を挙げて説
明したが、これに特に限定されず、ラジアントチューブ
バーナを熱源とする加熱炉全般に適用可能であることは
言うまでもない。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, an example of a sintering furnace has been mainly described, but the present invention is not particularly limited to this, and it goes without saying that the present invention is applicable to all heating furnaces using a radiant tube burner as a heat source.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の発明によると、ラジアントチューブの両端に装
備された蓄熱型バーナの高周期交互燃焼によって、チュ
ーブ内の燃焼ガスの流れが一定周期で反転するので、チ
ューブ温度が全域で平均化し、被加熱材料への管軸方向
への均一加熱を実現できる。他方、隣り合う2本のチュ
ーブ間では、ラジアントチューブの有効表面積率と(L
p /D)1/4 の逆数の双方が最大値近傍であるため、ラ
ジアントチューブの表面が有効に利用されると共にチュ
ーブの表面温度が低下しチューブの表面熱負荷が同じで
あればチューブの焼損防止上有利である。しかも、チュ
ーブ直下の被加熱物への熱流束とチューブの中間にある
被加熱物への熱流束の比は1近傍であり、2本のチュー
ブ間の被加熱物への熱流束分布は平均化し均熱性が高い
といえる。したがって、上述の比の範囲を満足するチュ
ーブピッチとチューブ直径とを選択すれば、チューブの
表面を有効に活用してチューブの温度を下げ、かつ、被
加熱物の均一な加熱を可能とする。ラジアントチューブ
の両端に装備される蓄熱型バーナの交互燃焼によって、
チューブ内の燃焼ガスの流れが一定周期で反転するの
で、チューブ温度が管軸方向で均一化し、被加熱材料へ
の精密な均一加熱を実現できる。また、チューブ間の加
熱も、均一性が保たれる。
As is apparent from the above description, according to the invention described in claim 1, the flow of the combustion gas in the radiant tube is kept constant by the high cycle alternating combustion of the heat storage type burners provided at both ends of the tube. Since the temperature is reversed in a cycle, the tube temperature is averaged over the entire area, and the material to be heated can be uniformly heated in the tube axis direction. On the other hand, between two adjacent tubes, the effective surface area ratio of the radiant tube and (L
Since both the reciprocals of p / D) 1/4 are close to the maximum value, the surface of the radiant tube is effectively used and the surface temperature of the tube decreases, and if the tube surface heat load is the same, the tube will burn out. It is advantageous for prevention. Moreover, the ratio of the heat flux to the object to be heated directly below the tube and the heat flux to the object to be heated in the middle of the tube is close to 1, and the heat flux distribution to the object to be heated between the two tubes is averaged. It can be said that the soaking property is high. Therefore, by selecting the tube pitch and the tube diameter that satisfy the above range of the ratio, it is possible to effectively utilize the surface of the tube to lower the temperature of the tube and to uniformly heat the object to be heated. By alternating combustion of the heat storage type burners equipped at both ends of the radiant tube,
Since the flow of the combustion gas in the tube is reversed at a constant cycle, the tube temperature becomes uniform in the tube axis direction, and precise uniform heating of the material to be heated can be realized. Further, the heating between the tubes also maintains uniformity.

【0043】したがって、ワークの加熱がチューブの長
手方向のみならずそれと直交するチューブピッチ方向に
も温度差が少なくなるようにできる。
Therefore, the heating of the work can be reduced not only in the longitudinal direction of the tube but also in the tube pitch direction orthogonal thereto.

【0044】また、請求項2記載の発明は、隣り合うラ
ジアントチューブ間におけるチューブの有効表面積率と
(チューブのピッチ/チューブの直径)1/4の比が最大
値の90%以上を示す範囲にあって、かつ、2本のラジ
アントチューブからの直接放射によって与えられるチュ
ーブ直下にある被加熱物の熱流束とチューブの中間にあ
る被加熱物の熱流束の比が0.9〜1.1の範囲にある
ことを同時に満足する範囲にあるチューブピッチを有す
るようにしている。この場合、実用上問題とならない程
度の均一加熱性が実現できる。
The invention according to claim 2 is such that the ratio of the effective surface area ratio of the tubes between adjacent radiant tubes and the ratio (tube pitch / tube diameter) 1/4 is 90% or more of the maximum value. And the ratio of the heat flux of the object to be heated directly under the tube given by the direct radiation from the two radiant tubes to the heat flux of the object to be heated in the middle of the tube is 0.9 to 1.1. At the same time, the tube pitch is in a range that satisfies the range. In this case, it is possible to realize a uniform heating property that does not pose a practical problem.

【0045】更に、請求項3記載の発明は、加熱炉は焼
結炉であり直管型ラジアントチューブを加熱源とするよ
うにしている。この場合、還元性の雰囲気を形成してそ
の中で1100〜1200℃の炉温でかつ精密な温度制
御が可能となる。
Further, in the invention according to the third aspect, the heating furnace is a sintering furnace and a straight tube type radiant tube is used as a heating source. In this case, a reducing atmosphere is formed, and the furnace temperature of 1100 to 1200 ° C. and precise temperature control can be performed therein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を焼結炉に適用した一実施形態を示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a sintering furnace.

【図2】直管形ラジアントチューブを使用する蓄熱型ラ
ジアントチューブバーナシステムの一実施形態を示す概
略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a heat storage type radiant tube burner system using a straight tube type radiant tube.

【図3】図2の蓄熱型ラジアントチューブバーナシステ
ムと通常のラジアントチューブバーナシステムとの管表
面温度の分布状態を比較するグラフである。
FIG. 3 is a graph comparing the distribution state of the tube surface temperature between the heat storage type radiant tube burner system of FIG. 2 and a normal radiant tube burner system.

【図4】チューブと被加熱物との間の直接放射について
示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing direct radiation between a tube and an object to be heated.

【図5】チューブと被加熱物との間の反射熱について示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing reflected heat between a tube and an object to be heated.

【図6】チューブ間における被加熱物の均熱性について
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the uniform heating property of an object to be heated between tubes.

【図7】Lp/Dとψ/(Lp /D)1/4の関係を示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between Lp / D and ψ / (L p / D) 1/4 .

【図8】Lp/Dとξの関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between Lp / D and ξ.

【図9】Lp/Dをψ/(Lp /D)1/4とξの関係で
示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing Lp / D as a relationship between ψ / (L p / D) 1/4 and ξ.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 蓄熱型ラジアントチューブバーナシステム 3 ラジアントチューブ 4a,4b 蓄熱型バーナ 10 炉壁(天井) W 被加熱物 D チューブ直径 Lp チューブ間ピッチ ψ チューブ有効表面積率 ξ チューブ直下にある被加熱物の熱流束とチューブの
中間にある被加熱物の熱流束の比
2 heat storage type radiant tube burner system 3 radiant tubes 4a, 4b heat storage type burner 10 furnace wall (ceiling) W object to be heated D tube diameter Lp tube pitch ψ tube effective surface area ratio ξ heat flux of object to be heated directly under the tube Heat flux ratio of the heated object in the middle of the tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F23D 14/12 F23D 14/12 A 14/66 14/66 C F23L 15/02 F23L 15/02 (72)発明者 栗太 清文 神奈川県横浜市鶴見区尻手2丁目1番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (72)発明者 福田 耕一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 犬塚 昌彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田村 彰男 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 服部 雅夫 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 清水 敏春 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−278007(JP,A) 特開 平10−298642(JP,A) 特開 平9−250716(JP,A) 特開 昭60−149872(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 9/36 B22F 3/10 C21D 1/34 F27D 17/00 101 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI F23D 14/12 F23D 14/12 A 14/66 14/66 C F23L 15/02 F23L 15/02 (72) Inventor Kiyota Kiyofumi Kanagawa 2-53, Shirute, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Japan Within Furnace Industry Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Fukuda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masahiko Inuzuka Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Town No. 1 Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Akio Tamura Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Town No. 1 Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Masao Hattori 19-18 Sakurada-cho, Atsuta-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Toho Gas Co., Ltd. (72) Inventor Toshiharu Shimizu 19-18 Sakurada-cho, Atsuta-ku, Nagoya-shi, Aichi Toho Gas Co., Ltd. (56) Reference JP-A-8-27 8007 (JP, A) JP 10-298642 (JP, A) JP 9-250716 (JP, A) JP 60-149872 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F27B 9/36 B22F 3/10 C21D 1/34 F27D 17/00 101

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 蓄熱体を通して排ガスの排気と燃焼用空
気の供給とを交互に行う蓄熱型バーナをラジアントチュ
ーブの両端にそれぞれ備え、その一対のバーナを交互に
燃焼させる蓄熱バーナシステムを装備した前記ラジアン
トチューブを加熱源とし、かつ隣り合う前記ラジアント
チューブ間におけるチューブの有効表面積率と(チュー
ブのピッチ/チューブの直径)1/4との比が最大値近
傍であると共に2本の前記ラジアントチューブからの直
接放射によって与えられるチューブ直下にある被加熱物
の熱流束と前記ラジアントチューブの中間にある前記
加熱物の熱流束の比が1近傍であることを同時に満足す
る範囲にあるチューブピッチを有することを特徴とする
ラジアントチューブを熱源とする加熱炉。
With claim 1, wherein each of the regenerative burner which performs the exhaust gas and supply of the combustion air alternately to opposite ends of the radiant tube through a regenerator, equipped with a heat storage burner system for burning the pair of burners alternately the Using a radiant tube as a heating source, and the ratio of the effective surface area ratio of the tubes between adjacent radiant tubes and (tube pitch / tube diameter) 1/4 is close to the maximum value, in the range of simultaneously satisfying a ratio of the heat flux of the object to be heated heat flux of the heated object directly under the tube given by direct radiation and the middle of the radiant tubes from the radiant tube is near 1 A heating furnace using a radiant tube as a heat source, which has a tube pitch.
【請求項2】 前記隣り合うラジアントチューブ間にお
けるチューブの有効表面積率と(チューブのピッチ/チ
ューブの直径)1/4の比が最大値の90%以上を示す
範囲にあって、かつ、前記2本のラジアントチューブか
らの直接放射によって与えられるチューブ直下にある被
加熱物の熱流束とチューブの中間にある被加熱物の熱流
束の比が0.9〜1.1の範囲にあることを同時に満足
する範囲にあるチューブピッチを有することを特徴とす
る請求項1記載のラジアントチューブを熱源とする加熱
炉。
Wherein in a range showing more than 90% of the effective surface area rate (the diameter of the pitch / tube of the tube) 1/4 of the ratio maximum value of the tube between the adjacent radiant tubes, and the two At the same time, the ratio of the heat flux of the object to be heated directly below the tube and the heat flux of the object to be heated in the middle of the tube, which is given by the direct radiation from the radiant tube of the book, is in the range of 0.9 to 1.1. A heating furnace using a radiant tube as a heat source according to claim 1, having a tube pitch within a range satisfying the conditions.
【請求項3】 前記加熱炉は焼結炉であり直管型ラジア
ントチューブを加熱源とすることを特徴とする請求項1
または2記載のラジアントチューブを熱源とする加熱
炉。
3. The heating furnace is a sintering furnace, and a straight tube type radiant tube is used as a heating source.
Or a heating furnace using the radiant tube according to 2 as a heat source.
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