JPS58224224A - ユニット化された炉壁用の輻射増進体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉に使用することにより熱効率を向上せしめ
うる輻射増進体に関するものであり、ユニット化したパ
ネルとしても供給できるばかりか現場施工で炉壁を構成
しうるものである。

ガラス溶融炉、セメント焼成炉、鉄鋼、非鉄゛々と金属
加熱炉その他一般工業用炉において、省エネルギーを目
的とした各種の改善がなされている。

例えばその−例として既設または新設の炉壁にセラミッ
クファイバーからなる断熱層を内張すすることが行われ
ている。この方法は熱が炉壁を伝わって炉外へにけるこ
とを防ぐにはそれなりの効果をもち断熱炉壁としては有
用であるが、加熱炉などとしての炉内での被加熱物の加
熱促進という点からすればＬ１熱層からの輻射効果は期
待できない。

丑だ、他の例として、表面に多数の凹凸をもつセラミッ
ク多孔板が輻射増進の効果を崩していることおよびその
ような多孔板７炉の内張りとして使用すると加熱促進に
役立つことも知られている。

この方法は輻射増進の効果は期待されるのであるが、多
孔板を炉壁耐大物の前面に直接内張りするものであるだ
め、炉壁耐大物を辿しての熱伝導による熱損失が大きい
こと、さらにｄ多孔板と炉壁耐大物の熱膨張差に起因す
ると考えら′１１る多孔板或はｉｔｌ大物への亀裂の発
生があることなどのだめ実用化が進んでいないのがｒ状
である。

本発明者らは、これらの点に鑑み種々研究さ・ハ　　；
ｔ＋−Ｉｔ□２．□□。２□４に、ｈ−−ｔｓ＆＃をも
だゼた輻射増進効果を炉内に形成せしめるとともにこの
効果を鳴動に発揮せしめるだめの耐久性をもだせると同
時に炉壁を伝わっての熱伝導による熱損失の防止をも可
能ならしめることに成功し、そのための（構成体を先に
提揃した。

即ち、そのような構成体は、表面に多数の孔又は溝を有
する輻射増進セラミック屑と耐熱綿：維からな、る可変
形断熱材層および耐熱固形断熱月層からなるものであり
、さらにこれらの各層を、これらの各層の面に垂直な方
向に共通孔を形成し、該共通孔にセラミック製の略Ｔ形
等の保持具を挿通するなどして炉壁を構成したものであ
る。

卯、１図はその典型例を示したもので本発明の基礎とも
なる構成体１は基本的には、炉の内張シとして使用する
或はＭｉ工するに際して炉内ｉ’ｊｉｉ側に位置する輻
射増進セラミック層２とその背面に中間層として介在す
る耐熱繊維からなる可変形断熱材層３およびそのさらに
背面に位置する固形耐火材層４とからなっている。

これらは、このようにすることにより輻射増進の目的が
達成されるのであるが、さらに一つの大きな利点として
これらの構造体をユニット化した耐火パネルとして供給
できるということである。

即ち、工場で製造し、現場でｔよ新設、既設或は補修を
問わず炉内張りとしてそのｉｔ設隘すれＣ」：よいもの
として使用できるのである。勿論、必要に応じて現場施
工によりこのような構造の炉（壁、天井等）を構成する
こともできる。

このように、これらは大変不益なものであるが、さらに
′４チ々検討の結果、これらの利点を生かした寸ま輻射
増進セラミック層からの輻射増進庖より促進することが
できることを見い出しことに成功し、本発明として提案
するものである。

即ち本発明は、表面に多ス）！の孔又は溝をその一部は
厚み方向に少くとも貫通したものとして不する輻射増進
セラミック層を、耐熱繊維からなるｉ衝利を介して耐火
ブロックに、該輻射増進セラミック層の貫通しだ孔又は
雛が該ノ曽の表裏両面で空…」に連通した状態で保持さ
れている輻射増進体であり、さらには表面に多数の孔又
は溝を、その一部は厚み方向に少くとも貝通しだものと
して有する輻射増進セラミック層奮、高温ガス流通路に
おいて、耐熱繊維からなる緩衝材を介して耐火ブロック
に、該輻射増進セラミック層の貫通した孔又は跡が、該
層の表裏両面で該流通路に連通ずるように、かつ高温ガ
スの上流側に輻射増進セラミック層が面するように配置
、保持せしめてなる輻射増進加熱炉を提供するものであ
る。

本発明を以下図面を参照して説明する。

本発明の輻射増進体１０は基本的には、第２図及び第３
図に例示するように、輻射増進セラミック層１１、耐熱
伜維からなる緩？ｌｌ１１月１２及び而・１火フ゛ロツ
ク１３からなるもので、それぞれについてまず説明する
。

輻射増進セラミック層】１（ｌ−Ｊ：、表面（少くとも
炉に使用したときその内面（高温側）に付着する外表面
）に多数の孔又は溝を有しており、これらの孔又は溝の
少くとも一部はセラミック層の面に垂ｉｆ＋な方向（厚
み方向）にＷ辿しているものとして形成されている。

第２図及び第３ン１に示すものは格子状の薄壁１１８−
で区画された多数の負通孔１１ｂを形成したいわゆるハ
ニカム状セラミック板状体であり第４図姓：示すものは
多数の貫通した円形孔１１ｂを形成した多孔板状体であ
り、第５図に示すものは格子状にその一表面に溝１１ｃ
を形成した版状体である。

これらにおいて、第２図乃至亀４図では孔が負通孔であ
るだめ本発明で必要な貫通路を特別に形成することなく
これらの部分ケ利用できるが、第５図の如く輻射増進目
的の韓（又は孔）か未貫通の場合には第５図には例示し
ていないがこれらの溝（孔）１１ｃとは別に後述するカ
ス流通路を形成するだめの貫通孔又は貫通溝を厚み方向
に形成しておくことが必要である。

ハ　　　　このようにセラミック層として少くともその
外表面に多数の孔又ンよ溝を有しているものを用いるの
で炉内張りとして使用した場合、壁面がらの輻射率の向
上が可能となるのであシ、形成する孔や溝の数、位置、
形状、深さ、大きさなどは目的に応じて適切なものとし
て選択決別することができる。

セラミックの材質としてハ、ジルコニア、ア、ルミナ、
ムライト、マグネシア、コージェライトなど通常の酸化
物からなるものであってもよいし、窒化珪素、炭化珪素
、ボロンカーバイドなどの非酸化物からなるものであっ
てもよい。

中間層となる耐熱繊維からなる緩衝層Ｉ２は、高温下に
使用しても耐熱性と柔軟性を紐持しているものであって
高融点のいわゆるセラミックファイバーからなるもので
ある。セラミックファイバーとして適当なものは、アル
ミナシリカ、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア
、炭化珪素などであり、層状体とするにはこれらからな
る織布、不織布、綿状物であってもよいし、これらをブ
ランケット状、シート状、束状なと任意の形態として使
用することができる。

このように、この緩衝材層１２は中間層として、高温で
強熱されて白熱化した内側セラミック層の高温下におけ
る有効な断熱層として作用するとともに、該セラミック
層と後述するその背後の固形１火ブロック間の緩衝層と
して、これりへの亀裂の発生を防ぎ耐久性のある柚造を
可能とするものであシ、具体的に介在せしめる厚みとし
ては５〜２０ｖｒｍ程度か適当である。

この緩衝層には、次にのべる面１火ブロックと同様後述
するガス流通容易な貫通路１２ａを形成しておくもので
、この貫通路１２ａは鞄３図１の如く緩イホエ月に直接
形成せず、これらの間に形成されるようなものであって
もよい。この貫通路１２ａに１−１１述の輻射増進セラ
ミックの貫通孔又は溝を合わせることにより、それらの
孔又は溝が空間に連）ＩＩＸＬ、だ状態を形成すること
ができる。

つぎにＩｔｊ火ブロブロック１３高温白熱セラミック層
の断熱を緩衝断熱制御２による断熱につづいて出来るだ
け補完せしめるものでりるとともに、輻射増進セラミッ
ク層を・保持するものである。

輻射増進セラミック層の保持については後述するとして
、耐火ブロックとしては次のようなものが適当である。

耐火ブロックとして好ましいことは目的に応じての士０
分な強度と可及的に熱伝導率が小さい耐火利層として十
分な厚みを形成しうるものである。これらは特別な材質
である必要はなく、通常よく知られている断熱耐火物か
らなるものでよく、例えば不定形耐火物（キャスタブル
）によるプレキャスト品であってもよく、またプレス品
であってもよい。具体的な例として多孔質シャモットや
アルミナ中空粒などを骨材とした軽年キャスタブル耐火
物が適当である。

−１：た、この固形断熱材層として、目的によっては脚
みを小さくすることが望ましい用途のＷ。

台や、この層でも高温下の有効な断熱を特に必要とする
場合などによっては、中間層として使用するようなセラ
ミックファイバーからなる繊維質の断熱材を応用するこ
とも有効であるが、この場合には無機ａのバインダーを
使って予め固形化しておくか、熱をかけたら硬化し固形
化するようにブロック化しておくことが必要である。こ
れｄ可変形のマ捷での使用は炉へのセットが困難である
ばかりか、安定した一部の使用ができないからである。

このような耐火ブロック１３には、本発明で←ｌ゛前述
した緩衝拐層と同様第２図に示す如くガス流通容易な貫
通路１３ａを形成しておくものであるが、この貫通路１
３ａは、第３図の如く緩衝材の駅１合と同様耐火ブロッ
ク自体に形成せず、これらの間に形成されるようなもの
であってもよい。

本発明の輻射増進体は基本的にはこのような３層構造か
らなるものであって、これらの使用態様としては、予め
３層を一体化したパネルユニットとして工場生産し、そ
のまま現場の炉に、４　　　適用１２・′″−２も１き
６し・　″ら０層層を主側。

としプこ構造を現場の炉で形成せしめることもできる。

前者のパネルユニットとして使用に供する場合や施工を
容易とするだめに１４３層の夫々の境界面を高温接着剤
で接合しておくことも望ましい。

この接着剤の使用の廟無にかかわらず、本発明輻射増進
体は、これらの３層乞一体化する手段としてセラミック
保持具或は押え板などの係止部材又はこ肛と併用して保
持具を固定するだめに不定形耐火材を使用するのが好ま
しく、これらの具体的な手段および炉への使用態様の好
ましい例についてさらに第６図乃至卯：１１図を参照し
て説明する。

和、６図は第３図に示したような３層を貫通路１２ａ、
１３ａか一致するようにし、セラミック層１１、緩衝材
１２及び証１火ブロック１３に共通して予め形成してお
いた共通孔１１ｄ、１２ａ及び１３ｄにセラミックから
なる保持具（スタッド）１４を嵌挿せしめ、保持具１４
の拡大座板１４ａでセラミック層を抑えて、脚部１４ｂ
を耐火ブロック１３の孔１３ｄに埋込むことにより、セ
ラミック層を耐火ブロックに保持させた例である。

第７図は第２図に示すよう々それ自体に貫通路＋２ａ、
１３ａを形成した緩衝材１２及び面耐火ブロック１３を
抗層し、第６図と同様にセラミック保持具１４を使用し
た例であるが、セラミック保持具１４の脚部を拡大脚部
１４　ｂとして、この部分に高強度の不定形耐火材１５
を充填して耐火ブロック１３に埋込むようにしだ例であ
る。

第８図及び第９図は、係止部材を必すしも使用しなくて
もセラミック層１１を面１火ブロック１３で保持し易い
例を示すものであるが、図面でＶ７１］係止部利として
セラミックからなる押え板１６を使用した例である。

第８図は耐火ブロック１３の月通路１３ａ内に帖、射増
進セラミック層を耐火ブロックの内側に形成したフラン
ジ部１３１）で緩償工材１２を介して保持するように嵌
め込んだもので、その上にリング状のセラミックからな
る押え板１６をさらに嵌めて固徒した例である。ここで
緩衝材１２は一セラミック層１】の外側面と耐火ブロッ
ク】３の内側面間に介在ぜしめてもよい。又、図示する
ように、押え板】６とセラミック層１】との間に別の緩
衝材１７を介在せしめてもよいし、押え板は面１火ブロ
ックに接着剤で接合するようにしてもよい。

第９図は耐火ブロック１３の貫ｊｌ」路１３ａを断面角
錐形とし、輻射増進セラミックＪ？′ｒ　Ｉ　］の保持
をより容易ならしめたものであり、この場合には押え板
１６の使用は殆んど必要なく、勃にこのような輻射増進
付を天井に使用する際には全く不必男゛である。

同、このような第８図及び第９図に示すような例におい
ては耐火ブロック１３ｉｊ：その使用に際しては輻射増
進セラミック層と同様被加熱物側、即ち炉内面の高温側
にその一部が位置することになるので、よシ耐火性のあ
る材ηが使用される。

第１Ｏ図及び第１１図は本発明による輻射増進体を使用
した加熱炉の実施態様を示すもので、第１０図に１天井
壁特に中天井壁として、また第１１図は高温域と低温域
の熱遮断としての間仕切壁としてそれぞれ使用したもの
である。（向、これらの図面において輻射増進体の炉内
への数個は手段Ｖ」、省略しである。） 吊１０し１において、２］）よ加熱炉２０の天井壁、２
２け本発明輻射増進体】０で形成した中天井である。炉
底にはレール２３が敷設され、レール２３上を被加熱物
２５を搭載する台車２４が移動し、熱風である高温ガス
は図面左側から送入されるようにかつている。

このような加熱炉で、被加熱物１のノル１過する領＋ｉ
ＪＩ、の」二側に４１ζ加熱物及び天井壁と適宜な間隔
を保って前述の中天井かあり、高湿ガスからの吸収熱を
輻射熱として被加熱物に与えることができるわけである
。ここで被加熱物を効率よく加り　　　熱するには高温
ガスからの輻射増進体への対流伝熱を多くすることがよ
く、このためには輻射体を通るカス流運を促進すること
が必要であシ、本発明によれば、輻射増進セラミック舶
の貫通孔（又は溝）が高温ガス流通路に連通ずるように
なっているのでそれが可能である。

例えば図示していないが中天井の下側の側壁に被加熱物
に向けて高温ガス吹出口を設け、中天井の上側の側壁に
取出口を設け、煙道２７を天井に設けておくことによシ
、高温ガスを矢印に示す方向に流れるようにできる。

則ち、このようにすることにより、中天井である輻射増
進体の加熱は促進され、これよりの輻射熱による被加熱
物の効率よい加熱が達成されるわけである。

第１１図において、輻射増進体１ｏは、高温ガス流通路
の島流側に向けて輻射増進セラミック層１１がくるよう
に配置することで、ガス流通路１矢印に示すカスの流通
を担うことなく高温域２０ａと低ｉＭｌ域２０’ｂとに
遮断してなるもので、本発明の効果を被加熱物２５に十
分与えることができるのである。

このように本発明は、輻射増進による加熱効果をより促
進することのできるものであり、その工業的個目的は多
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の輻射増進体を説明するだめの分部′した
斜視図、第２図及び第３図は本発明輻射増進体を説明す
るための分角イした斜視図、第４図及び第５図は輻射増
進セラミック層の一例を示す部分斜視図、第６図及び第
７図は本発明輻射体の実施態様を示す断面図、興８図及
び第９図は本発明の他の応用例を示すもので（ａ）は断
面図、（ｂ）は平面図、第１０図及びｌ＞−ｔ　１図は
本発明の他の実施態様としての加熱炉の構成を示す断面
図である。 図面にて、１０は本発明輻射増進体、１１は輻射増進セ
ラミック層、ｊ２は緩衝材、１３は口火ブロック、１２
ａ、１３ａは貫通路をそれぞれ示している。 才ｌ用 ７２　用 才４目 才６）￥Ｉ オフｆｆＩ １２０− １′　δ　閃 才９Ａ 似）７、・／６ （Ｊ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に多数の孔又は溝をその一部は厚み方向に少
   くとも貫通したものとして廟する輻射増進セラミック層
   を、配熱樟′維からなる緩衝セを介して耐火ブロックに
   、該輻射増進セラミック舶の貝通しだ孔又は溝が該層の
   表裏両面で空［１−ｉｌに連通した状態で保持されてい
   る輻射増進体。
2. （２）　　セラミック層は係止部材を使用して緩衝材を
   介して耐火ブロックに保持されている特許請求の範囲第
   １項記載のｉｌ’ｌ？ｌ射増進体。
3. （３）表面に多数の孔又は溝を、その一部は厚み方向に
   少くとも貫通したものとして有する輻射増進セラミック
   層を、高温ガス流通路において、酬熱片糾、からなる緩
   衝材を介して耐火ブロックに、該輻射増進セラミック層
   の貫通した孔又は溝が、該層の表鵡両面で該流通路に連
   通するように、かつ高温ガスの上流側に輻射増進セラミ
   ック層が面するように配置、保持せしめてなる輻射増進
   加熱炉。
4. （４）　　被加熱物体を輻射増進セラミック層側に配置
   してなる特許請求の範囲第３項記載の輻射増進加熱炉。