JP5775746B2 - 熱処理炉の熱効率改善方法 - Google Patents
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Description
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、前記耐熱性部材は、耐熱性繊維を用いて作製した紐を編んで形成した網材とする。
前記目的に沿う第2の発明に係る熱処理炉の熱効率改善方法は、加熱されたガスを排気口から外に排出する熱処理炉の熱効率改善方法において、
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、前記耐熱性部材は、耐熱性繊維を用いてそれぞれ作製された網材と布材又は複数の網材を重ね合わせて形成した積層体としている。
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、前記耐熱性部材は、前記排気口を通過するガスの流れに沿って複数の貫通孔が形成された耐熱性の孔集合体であって、前記孔集合体は、耐熱性繊維を用いて作製した紐を編んで形成した網材を水平方向に位置合せしながら上下方向に重ね、該網材の開口部がそれぞれ上下に連通して前記貫通孔を形成する。
また、前記孔集合体は、耐熱性繊維を用いて作製した複数の開口部を有する布材を水平方向に位置合せしながら上下方向に重ね、該布材の該開口部がそれぞれ上下に連通して前記貫通孔を形成することにより作製することもできる。
更に、前記孔集合体は、複数の開口部を有する耐熱性の板材を水平方向に位置合せしながら上下方向に重ね、該板材の該開口部がそれぞれ上下に連通して前記貫通孔を形成することにより作製してもよい。
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置している。
そして、排気口内で加熱された耐熱性部材からは、輻射熱が炉内に放出(放射)されるので、熱処理炉の消費エネルギーを減少(燃料使用量を減少)させ、熱処理炉を昇温する際には昇温性能を向上させ、熱処理炉内を所定温度に保持する際には炉内の温度分布を均一にすることが可能になる。
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る熱処理炉10は、内部に設けられた図示しない熱源(例えばバーナ)で発生した熱風を用いて対象物(図示せず)の熱処理を行い、加熱されたガスを排気ガスとして、例えば、熱処理炉10の天井部11を垂直に貫通させて形成した断面円形の排気口12から炉外に排出しており、排気口12の入口側には複数枚、例えば2枚の板状の耐熱性部材(以下、単に板材という)13、14が排気口12を通過する排気ガスの流れに沿って配置されている。そして、板材13、14は、排気口12を通過する排気ガスで加熱され、加熱された板材13、14から放出される輻射熱を熱処理炉10の内部に入れている。
熱処理炉10の排気口12の入口側に、排気口12を通過する排気ガスの流れに沿って円筒体15を設置することで、排気ガスは円筒体15内を軸方向に沿って通過して外部に排出されることになる。ここで、円筒体15内には、板材13、14が、平面視して1箇所で交差して放射状となった集合体24が、その長手方向(板材13、14の長手方向)を円筒体15の軸心方向(排気ガスの流れ方向)に向けて挿入されているので、排気ガスは、通過を妨げられることなく板材13、14に沿って通過することができる。これによって、排気ガスと板材13、14との接触を十分に確保することができ、排気ガスで板材13、14は効率的に加熱され、加熱された板材13、14によって、排気口12の入口端部(すなわち、熱処理炉10炉内との境界)の温度を上昇させると共に、加熱された板材13、14から放射される輻射熱を熱処理炉10内に入れて、排気口12から外部に流出する熱を減少させることができる。
また、排気口12の中央部を通過する排気ガスの流れを妨げないようにすることで、図6に示す第2の変形例のように、同心に配置した2つの円筒体44、44aに装着される板材の枚数が多くなった集合体45を形成するようにすることもできる。
また、集合体46を形成する第1の板材群49を2枚の板材47、48で構成したが、第1の板材群を3枚以上の板材を用いて構成することもできる。
更に、排気口12の中央部を通過する排気ガスの流れを妨げないようにすることで、図15に示す第8の変形例のように、排気口12に配置した円筒体87に装着する板材の枚数が多くなった、例えば6枚の板材88〜93からなる集合体94を形成することもできる。
ここで、円筒体には第1の実施の形態に係る熱処理炉10及びその変形例にかかる熱処理炉で使用した円筒体と同一のものを使用することができ、排気口12への円筒体の取付け方法も第1の実施の形態及びその変形例の場合と同様にすることができる。このため、網材95〜98と取付け枠体99、100についてのみ説明する。また、本発明の第2の実施の形態に係る熱処理炉の熱効率改善方法は、第1の実施の形態に係る熱処理炉の熱効率改善方法と同様なので説明は省略する。
ここで、炭化ケイ素系繊維の場合、内殻構造は、(1)Ti、Zr及びAlから選択される1の金属成分をM1として、Si、C、O、及びM1を含有する無機物質、(2)Ti、Zr及びAlから選択される1の金属成分をM1とし、Ti及びZrから選択される1の金属成分をM2とし、更にその炭化物をM2Cとして、β−SiC、M2C、β−SiCとM2Cの固溶体及び/又はM2C1−x(0<x<1)からなる粒子径が700nm以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するSi、C、O、及びM1を含有する非晶質無機物質との集合物、(3)Si、C、及びOを含有する無機物質、(4)粒子径が700nm以下であるβ−SiCの結晶質超微粒子と、結晶質超微粒子間に存在するSi、C、及びOを含有する非晶質無機物質との集合物、及び(5)β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか1の炭化ケイ素から構成されている。一方、炭素系繊維の場合、内殻構造は微結晶炭素から構成されている。
以下、炭化ケイ素系繊維又は炭素系繊維からなる耐熱性繊維で網材95〜98を構成する場合の製造方法について説明する。
QESiO5、RE3Al5O12、及びREAlO3のいずれか1又は2以上とする。
なお、縦桟101aには、長手方向一端(上端)の幅方向中央部から長手方向に沿って長さの半分の長さの切込み109が形成され、縦桟105には、長手方向他端(下端)の幅方向中央部から長手方向に沿って長さの半分の長さの切込み110が形成されている。
なお、ピンの代わりに耐熱性酸化物(例えばアルミナ)又は耐熱性非酸化物(例えば窒化ケイ素)からなるボルトを使用してもよい。
ここで、炭化ケイ素繊維又は炭素繊維を内殻構造と外殻構造を有する多層構造に変える方法は、第2の実施の形態に係る熱処理炉に使用した網材95〜98の場合と同様にすることができるので、方法の詳細な説明は省略する。
なお、炭化ケイ素繊維又は炭素繊維を内殻構造と外殻構造を有する多層構造に変える方法は、第2の実施の形態に係る熱処理炉に使用した網材95〜98の場合と同様に行うことができるので、方法の詳細な説明は省略する。
熱処理炉114の排気口119の入口側に、排気口119を通過する排気ガスの流れに沿って円筒体120を設置すると、排気ガスは円筒体120内を円筒体120の軸方向に沿って通過して外部に排出されることになる。このため、円筒体120内に、円筒体120の軸方向に沿って各貫通孔117の軸心が並ぶように孔集合体118を配置すると、円筒体120内を通過する排気ガスは各貫通孔117内を軸心方向に沿って通過することになって、排気口119を通過する排気ガスの流れを妨げることなく、排気ガスと貫通孔117の内壁との接触を十分に行うことができる。
ここで、開口部を有する耐熱性の板材は、第1の実施の形態の場合と同様に、炭化ケイ素粉末を使用して成形したシートに予め設定された形状の開口部を並べて形成した原板材を作製し、得られた原板材の表面にアルミナ又はジルコニア等の耐熱性酸化物の粉末からなるスラリーを塗布して被覆層を形成し、被覆層が形成された原板材を熱処理することにより製造できる。また、炭化ケイ素粉末の代わりに耐熱性酸化物(例えばアルミナ)の粉末を使用して成形したシートに予め設定された形状の開口部を並べて形成し焼結して板材を製造することができる。更に、アルミナ繊維で構成された織物又は不織布から裁断して作製したシートに予め設定された形状の開口部を並べて形成した後、アルミナ又はジルコニア等の耐熱性酸化物の粉末からなるスラリーを含浸して熱処理することにより板材を製造することもできる。
例えば、布材、板材を円筒体に取付ける場合、網材を取付けるのに使用した枠体に布材、板材を取付け、布材、板材が取付けられた枠体を円筒体に取付けるようにしてもよい。
また、第1の実施の形態で使用した板材の代わりに、第3の実施の形態で使用した積層体の作製に使用した原布材にアルミナ、ジルコニア等の耐熱性酸化物のスラリーを含浸すると共に表層に塗布し非酸化性雰囲気中で熱処理することにより板状としたものを使用することができる。ここで、原布材が炭化ケイ素繊維又は炭素繊維で構成されている場合、炭化ケイ素繊維又は炭素繊維の外側に外殻構造を設けて、原布材を炭化ケイ素系繊維又は炭素系繊維で構成される布材を変えて、この布材の表層に更に耐熱性酸化物のスラリーを塗布し酸化性雰囲気又は非酸化性雰囲気中で熱処理することにより板状とすることもできる。
更に、板材の代わりに、炭化ケイ素系繊維又は炭素系繊維で構成される布材を使用することも可能である。
Claims (4)
- 加熱されたガスを排気口から外に排出する熱処理炉の熱効率改善方法において、
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、
前記耐熱性部材は、耐熱性繊維を用いて作製した紐を編んで形成した網材であることを特徴とする熱処理炉の熱効率改善方法。 - 加熱されたガスを排気口から外に排出する熱処理炉の熱効率改善方法において、
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、
前記耐熱性部材は、耐熱性繊維を用いてそれぞれ作製された網材と布材又は複数の網材を重ね合わせて形成した積層体であることを特徴とする熱処理炉の熱効率改善方法。 - 加熱されたガスを排気口から外に排出する熱処理炉の熱効率改善方法において、
前記排気口の入口側に、該排気口を通過するガスの流れに沿って耐熱性部材を配置し、
前記耐熱性部材は、前記排気口を通過するガスの流れに沿って複数の貫通孔が形成された耐熱性の孔集合体であって、前記孔集合体は、耐熱性繊維を用いて作製した紐を編んで形成した網材を水平方向に位置合せしながら上下方向に重ね、該網材の開口部がそれぞれ上下に連通して前記貫通孔を形成していることを特徴とする熱処理炉の熱効率改善方法。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載の熱処理炉の熱効率改善方法において、前記耐熱性部材は、耐熱性の支持部材を介して前記排気口に取付けられていることを特徴とする熱処理炉の熱効率改善方法。
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