JPH07190631A - 炉の構造 - Google Patents

炉の構造

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JPH07190631A
JPH07190631A JP33131693A JP33131693A JPH07190631A JP H07190631 A JPH07190631 A JP H07190631A JP 33131693 A JP33131693 A JP 33131693A JP 33131693 A JP33131693 A JP 33131693A JP H07190631 A JPH07190631 A JP H07190631A
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Japan
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furnace
wall member
heat insulating
void
density
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JP33131693A
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Kimio Yamaguchi
喜美夫 山口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内壁部材が比較的密度の低い状態で成形され
たセラミック繊維で構成されていても、十分な断熱性を
発揮し、急速昇温が可能で、高温状態を安定に維持する
ことができ、十分に熱効率の高いコンパクト設計の炉の
構造を提供する。 【構成】 火口から火炎を導入して、炉体内を高温状態
にする炉の構造において、セラミック繊維を成形した軽
量耐火材で、炉体の内壁部材5を構成し、内壁部材の外
側の密度を高くするように、そこにセラミック系耐火硬
化剤11を含浸あるいは塗布し、炉体の外側部を構成す
る外壁部材4と内壁部材5との間に、断熱空隙10を形
成すると共に、断熱空隙10内の空気密度を、真空側に
低下させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、陶器などの
焼成や金属溶融に使用する炉の構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の炉の構造は、一般に、耐火煉瓦
などで構成され、炉体内は、例えば、陶器などの焼成の
場合で、750℃(素焼)ないし1250℃(本焼き)
程の高温にする必要がある。しかし、このような高温
を、炉内で安定的に維持するには、外部との十分な断熱
性が確保されなければならない。そこで、炉壁を厚くし
て、十分な熱勾配を維持できるように工夫されている。
このため、焼成炉、溶融炉などの炉を構成する場合、か
なり大規模な構造になる。しかも、炉壁の熱容量が大き
く、また、炉壁外表面の放熱量が大きいために、炉内温
度を高めるのに、相当な時間が必要であり、また、高温
度維持のためのエネルギー・コストが掛かる。
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
過去に、少なくとも、炉の外周と内周とを構成する炉壁
を、中間に空隙を有する二重構造にした組立式焼成炉を
提唱した。これによって、飛躍的に断熱性が向上し、小
型ガスバーナー等で、所望の炉内温度を、素早く確保で
きるようになった。ここでは、セラミック繊維を、圧縮
成形などの手段で、所要の形状、厚さに成形した軽量耐
火材が、炉体の内壁部材を構成している。この内壁部材
は、その素材の特徴から、断熱性に優れており、しか
も、熱容量が小さいので、炉内温度を効率的に高めるこ
とが可能である。また、外壁部材との間に空隙を持つこ
とで、構造的にも十分な断熱性を確保できる。
【0003】しかしながら、内壁部材を構成するセラミ
ック繊維の成形体は、耐火煉瓦等に比べて密度が低く、
比較的、気体の透過性が良いので、内・外壁部材間に空
隙を形成して、断熱性を確保しようとしても、その効果
が十分に発揮できない。また、炉内が高温になり、内壁
部材が白熱化した場合、輻射熱で、外壁部材が異常に昇
温し、熱エネルギーの損失が大きくなる。しかし、成形
体の密度を高くし、あるいは、厚さを増したのでは、熱
容量が大きくなり、少ない熱エネルギーで炉内を急速昇
温し、高温状態を維持するという本来の目的に反するこ
とになる。
【0004】
【発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたもの
で、内壁部材が、比較的密度の低い状態で成形されたセ
ラミック繊維で構成されていても、十分な断熱性を発揮
し、急速昇温が可能で、高温状態を安定に維持すること
ができ、十分に熱効率の高いコンパクト設計の炉の構造
を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
火口から火炎を導入して、炉体内を高温状態にする炉の
構造において、セラミック繊維を成形した軽量耐火材
で、炉体の内壁部材を構成し、上記内壁部材の外側の密
度を高くするように、セラミック系耐火硬化剤を含浸あ
るいは塗布し、炉体の外側部を構成する外壁部材と上記
内壁部材との間に断熱空隙を形成すると共に、上記断熱
空隙内の空気密度を真空側に低下させるように構成して
いる。
【0006】なお、この場合、内壁部材が白熱化した際
の断熱性を向上するため、上記外壁部材の内側を輻射熱
反射面に構成しているとよい。この場合の反射面は、セ
ラミック系耐火硬化剤などのセラミック系耐火材の白色
面もしくは鏡面によって構成される。また、上記内壁部
材の内側にも、セラミック系耐火硬化剤を含浸もしくは
塗布してもよい。
【0007】
【作用】これにより、内壁部材が、比較的密度の低い状
態で成形されたセラミック繊維で構成されていても、内
壁部材の外側に含浸もしくは塗布した耐火硬化剤の働き
で、気体の透過性を抑え、また、内・外壁部材間の断熱
空隙を真空側に低圧化するので、十分な断熱性を発揮
し、急速昇温が可能で、高温状態を安定に維持すること
ができる。また、外壁部材の内面を、白色もしくは鏡面
などの輻射熱反射面とすることで、熱の外部放出を抑
え、逆に、反射熱で、内壁部材の昇温を助けることにな
る。
【0008】そして、このように熱効率を向上すること
で、比較的小型の熱源を用いても、十分な所要炉内温度
を確保できるようになり、耐火煉瓦などの熱容量の大き
な耐火物で炉体を構成する従来の炉の構造に比較して、
かなりの規模で、炉のコンパクト化が実現できる。
【0009】また、炉体の上に被嵌した炉蓋と内壁部材
との間に形成した空隙を利用する場合など、上記断熱空
隙の空気を、炉体内からの排気の際のエゼクタ効果によ
って、炉体内に漏出させることにより、上記断熱空隙内
の空気密度を、真空側に低下させることができるので、
このための付帯設備を必要としない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の炉の構造を、陶器などの組立
式焼成炉に適用した実施例について、図面を参照して、
具体的に説明する。上記焼成炉は、図1に示すように、
ほぼ正方形の偏平な炉台1と、バーナーノズル挿入口を
有すると共に炉台1上に設置される偏平な火口部材2
と、火口部材の内部と連通する火炎導入口3Aを有する
と共に火口部材2上に設置される炉床部材3と、炉体外
周を炉床部材3上に組立・構成する複数の、この実施例
では、4枚の板状外壁部材4と、外壁部材4に対して所
要の(例えば、5mm程度の)断熱空隙10を介して炉
体内周を組立・構成するように炉床部材3上に設置され
る複数の、この実施例では、4枚の板状内壁部材5と、
天蓋を構成する排気孔6A付の偏平な炉蓋部材6と、炉
蓋部材6上に設置されて排気孔6Aに連通する煙突部材
7とより構成されている。そして、少なくとも内壁部材
5は、セラミック繊維を、例えば、圧縮成形の手段で、
成形した薄い軽量耐火材で構成されている。なお、上記
軽量耐火材は、好ましくは15mm〜35mm、例え
ば、25mm程度の厚さになっている。また、この実施
例では、運搬、その他の取扱上の便宜から、殆ど全ての
構成部材を、内壁部材と同じ材質の、軽量耐火材で構成
している。そして、内壁部材5で囲まれた炉内には、棚
板13を介して、被焼成物が置かれる。
【0011】特に、本発明の炉では、内壁部材5の外側
の密度を高くするように、そこにセラミック系耐火硬化
剤が含浸あるいは塗布されており、また、炉蓋部材6
は、内外二重の構成になっており、炉蓋部材6と内壁部
材5との間、この実施例では、炉蓋部材の内外壁間から
内壁部材5の上端にかけて、断熱空隙10内の空気密度
を真空側に低下させるように、例えば、排気孔6Aに連
通する僅かな空隙12が形成されている。なお、この場
合、内壁部材5の外側に含浸もしくは塗布されるセラミ
ック系耐火硬化剤とは、例えば、通常、高温耐熱材料と
して使用されている、シリカ、アルミナ、酸化鉄等の組
成よりなるセラミックスを主原料とするもの、その他、
例えば、コーティング・セメントなどである。また、内
壁部材5が白熱化した際の断熱性を向上するため、外壁
部材4の内側を、同じく、セラミック系耐火材の白色面
もしくは鏡面などの輻射熱反射面14に構成している。
【0012】なお、この実施例では、火口部材2は、3
個の直方体のブロックの組合せで構成されている。ま
た、炉床部材3および炉蓋部材6には、外壁部材4およ
び内壁部材5の設置位置を規制する段差3B、3Cおよ
び6B、6Cを、それぞれ形成している。また、外壁部
材4および内壁部材5は、それぞれ、組み合わされる隣
接側縁に、互いに嵌合する突出部4A、5Aおよび嵌合
溝4B、5Bを形成している。また、煙突部材7も、排
気孔6Aを囲む4枚の板部材7Aと、排気孔7Bを備え
た天蓋7Cとより構成されている。そして、これら板部
材7Aの側縁にも、互いに嵌合する突出部7Dおよび嵌
合溝7Eが形成されている。
【0013】従って、炉壁が、外壁部材4と、この内側
に対して所要の空隙を介して配置される内壁部材5とで
構成されており、更に、内壁部材5がセラミック繊維を
成形した薄い軽量耐火材で構成され、熱容量が小さく、
しかも、内壁部材5の外側に耐火硬化剤11を含浸ある
いは塗布して、空隙に対する気体透過性を抑えているの
で、高い断熱性が維持され、所要の高温度(陶器の焼成
には、通常、1250℃)に、炉内を素早く昇温するこ
とができ、高い熱効率を維持できる。このため、プロパ
ンガスなどの手軽な熱源を用い、これを、図示のよう
に、ガスボンベ8からガスバーナー9に導いて、バーナ
ー挿入口3Aにある、そのノズルから噴射し、燃焼させ
る程度の火力、熱エネルギーでも、火炎導入口3Aを介
して、炉内に導かれた火炎により、十分に、陶器などの
焼成を達成できるのである。
【0014】また、断熱空隙10が真空側に低圧化され
るので、断熱性が著しく向上する。このため、内壁部材
5が炉内温度で白熱化しても、外壁部材4の内面は、実
質的に、800℃を越えるようなことがないなので、表
面の耐火材が赤熱化することがなく、白色面を維持する
から、輻射熱の反射効率を高い値に維持でき、益々、炉
の断熱性を向上できる。また、この実施例では、排気孔
6Aにおける排気流のエゼクタ効果で、断熱空隙10の
低圧化が、特別な付帯設備を用いなくても、十分に達成
できる。なお、発明者の実験的経験によれば、断熱空隙
10と排気孔6Aとを結ぶ空隙12の通過断面積は、エ
ゼクタ効果を維持するために、排気孔6Aの通過断面積
の3分の1以下であることが必要である。
【0015】また、この実施例では、内壁部材5の内面
は、セラミック繊維の成形状態のままである。このた
め、急激な温度変化による熱膨張が起こっても、伸縮性
が十分で、亀裂などの熱的損傷が避けられる。なお、炉
の設計、使用などの条件によって、内壁部材5の気体透
過性の抑止を中心に考えるなら、内壁部材5の内面に
も、セラミック系耐火硬化剤を含浸あるいは塗布する構
造にしてもよい。
【0016】なお、この実施例では、平板状の外壁部材
4および内壁部材5の組合せで、二重構造の炉体を構成
したが、例えば、円筒状の外壁部材および内壁部材で構
成しても良いことは勿論である。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上詳述したようになり、火
口から火炎を導入して、炉体内を高温状態にする炉の構
造において、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で、
炉体の内壁部材を構成し、上記内壁部材の外側の密度を
高くするように、そこにセラミック系耐火硬化剤を含浸
あるいは塗布し、炉体の外側部を構成する外壁部材と上
記内壁部材との間に、断熱空隙を形成すると共に、上記
断熱空隙内の空気密度を、真空側に低下させるように構
成したので、内壁部材が、比較的密度の低い状態で成形
されたセラミック繊維で構成されていても、内壁部材の
外側に設けた耐火材の働きで、気体の透過性を抑え、ま
た、内・外壁部材間の断熱空隙を真空側に低圧化するの
で、十分な断熱性を発揮し、急速昇温が可能で、高温状
態を安定に維持することができる。
【0018】また、内壁部材が白熱化した際の断熱性を
向上するため、上記外壁部材の内側を輻射熱反射面に構
成していると、熱の外部放出を抑え、逆に、反射熱で、
内壁部材の昇温を助けることになる。
【0019】また、炉体の上に被嵌した炉蓋と内壁部材
との間の空隙を利用する場合など、上記断熱空隙の空気
を、炉体内からの排気の際のエゼクタ効果によって、炉
体内に漏出させることにより、上記断熱空隙内の空気密
度を、真空側に低下させることができるので、このため
の付帯設備を必要としない。
【0020】このようにして、急速昇温が可能で、高温
状態を安定に維持することができ、十分に熱効率の高い
コンパクト設計の炉の構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】上記実施例の分解斜視図である。
【図3】上記実施例の縦断側面図である。
【符号の説明】
1 炉台 2 火口部材 3 炉床部材 3A 火炎導入口 3B、3C 段差 4 外壁部材 4A 突出部 4B 嵌合溝 5 内壁部材 5A 突出部 5B 嵌合溝 6 炉蓋部材 6A 排気孔 6B、6C 段差 7 煙突部材 7A 板部材 7B 排気孔 7C 天蓋 7D 突出部 7E 嵌合溝 8 ガスボンベ 9 バーナー 10 断熱空隙 11 耐火材 12 空隙 13 棚板 14 輻射熱反射面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火口から火炎を導入して、炉体内を高温
    状態にする炉の構造において、セラミック繊維を成形し
    た軽量耐火材で、炉体の内壁部材を構成し、上記内壁部
    材の外側の密度を高くするように、そこにセラミック系
    耐火硬化剤を含浸あるいは塗布し、炉体の外側部を構成
    する外壁部材と上記内壁部材との間に、断熱空隙を形成
    すると共に、上記断熱空隙内の空気密度を、真空側に低
    下させるように構成したことを特徴とする炉の構造。
  2. 【請求項2】 上記断熱空隙の空気を、炉体内からの排
    気の際のエゼクタ効果によって、炉体内に漏出させるこ
    とにより、上記断熱空隙内の空気密度を、真空側に低下
    させるように構成していることを特徴とする請求項1に
    記載の炉の構造。
  3. 【請求項3】 上記断熱空隙の空気を炉体内に漏出させ
    る手段は、炉体の上に被嵌した炉蓋と内壁部材との間に
    形成した空隙よりなることを特徴とする請求項2に記載
    の炉の構造。
  4. 【請求項4】 火口から火炎を導入して、炉体内を高温
    状態にする炉の構造において、セラミック繊維を成形し
    た軽量耐火材で、炉体の内壁部材を構成し、上記内壁部
    材の外側の密度を高くするように、そこにセラミック系
    耐火硬化剤を含浸あるいは塗布し、炉体の外側部を構成
    する外壁部材と上記内壁部材との間に、断熱空隙を形成
    すると共に、上記外壁部材の内側を輻射熱反射面に構成
    したことを特徴とする炉の構造。
  5. 【請求項5】 上記内壁部材は、その内側にも、セラミ
    ック系耐火硬化剤を含浸もしくは塗布していることを特
    徴とする請求項4に記載の炉の構造。
  6. 【請求項6】 上記輻射熱反射面は、セラミック系耐火
    材よりなる白色面もしくは鏡面で構成されていることを
    特徴とする請求項4に記載の炉の構造。
  7. 【請求項7】 上記内壁部材は、実用上、機械構造的に
    耐えられる可及的に薄く形成された厚さ、好ましくは、
    15mm〜35mmであることを特徴とする請求項1も
    しくは4に記載の炉の構造。
  8. 【請求項8】 火口から火炎を導入して、炉体内を高温
    状態にする炉の構造において、セラミック繊維を成形し
    た軽量耐火材で、炉体の内壁部材を構成し、上記内壁部
    材の外側の密度を高くするように、そこにセラミック系
    耐火硬化剤を含浸もしくは塗布し、炉体の外側部を構成
    する外壁部材と上記内壁部材との間に、断熱空隙を形成
    すると共に、上記断熱空隙内の空気密度を、真空側に低
    下させるように構成し、また、上記外壁部材の内側を輻
    射熱反射面に構成したことを特徴とする炉の構造。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005071337A1 (ja) * 2004-01-23 2005-08-04 Kimio Yamaguti 炉の構造
CN103868356A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 季叶俊 一种改进的整体式高温炉
CN104279870A (zh) * 2014-10-17 2015-01-14 江苏腾天工业炉有限公司 高效蓄热式天燃气贯通炉

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