KR102342303B1

KR102342303B1 - 열풍 스토브

Info

Publication number: KR102342303B1
Application number: KR1020207005273A
Authority: KR
Inventors: 마사오 후지타
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이 폴워스
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2021-12-21
Also published as: JP2019094549A; TW201925482A; WO2019102851A1; KR20200033304A; JP6949683B2; TWI672381B

Abstract

열풍 스토브는, 철피(210)와, 철피(210)의 내측을 따라 설치되고, 1개 또는 복수 개의 관통공[송풍구(112a) 및 배기구(112b)]가 형성되고, 캐스터블 내화물로 구성된 하벽부(220)와, 하벽부(220)보다 위쪽에 설치되고, 철피(210)의 내측으로부터 돌출되는 제1 탑재면(상면(312)을 가지는 제1 지지 구조(300)와, 철피(210)의 내측을 따라 하벽부(220)의 위쪽에 설치되고, 제1 탑재면에 탑재된 복수 개의 외벽 벽돌(232)이 연직 방향으로 적층되어 구성된 상벽부(230)를 구비한다.

Description

열풍 스토브

본 개시는, 열풍 스토브(hot-blast stove)에 관한 것이다.

열풍 스토브는, 용광로에 1200℃ 정도의 열풍(공기)을 공급하는 장치이다. 열풍 스토브는, 연소실과, 연소실과 연통된 축열실(蓄熱室)을 구비한다. 열풍 스토브에서는, 축열 공정과, 송풍 공정이 교호적(交互的)으로 행해진다. 축열 공정은, 연소실에서 생성된 연소 배기 가스가 가지는 열을 축열실에서 축열하는 공정이다. 송풍 공정은, 축열실로부터 열풍을 송풍하는 공정이다.

축열실은, 축이 연직(沿直) 방향으로 되는 원통 형상의 외벽을 구비한다. 축열실의 외벽은, 수평 방향으로 연장되는 정반(定盤)에 의해, 내부 공간이 연직 방향으로 분할되어 있다. 축열실에서의 정반의 위쪽에는, 축열체(蓄熱體)로서, 복수 개의 체커(checker) 벽돌(격자 벽돌이라고도 함)이 다단으로 적층되고 있다. 축열실의 외벽에서의 정반의 아래쪽에는, 송풍구 및 배기구 등의 관통구가 형성되어 있다.

축열 공정에서는, 체커 벽돌의 위쪽으로부터 아래쪽을 향하여, 1400℃ 정도의 연소 배기 가스를 통과시킨다. 이로써, 축열 공정에서는, 체커 벽돌에 연소 배기 가스의 열을 축적시킨다. 체커 벽돌을 통과한(체커 벽돌에 열을 빼앗긴) 연소 배기 가스는, 배기구를 통해 열풍 스토브 밖으로 배기된다. 송풍 공정에서는, 송풍구를 통해 축열실 내로 공기가 공급된다. 송풍 공정에서, 체커 벽돌의 아래쪽으로부터 위쪽을 향해 공기를 통과시킴으로써, 체커 벽돌에 축열된 열로 공기를 가열한다.

이와 같이, 축열실은, 1200℃ ∼1400℃ 정도의 가스(연소 배기 가스, 열풍)가 통과하므로, 외벽은, 철피(鐵皮; steel shell)와, 외벽 벽돌과의 2층 구조로 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 상세하게는, 원통 형상의 철피의 내측에, 외벽 벽돌이 연직 방향으로 적층되어 있다.

일본 특허공고 소51―1205호 공보

상기한 바와 같이, 종래의 열풍 스토브의 외벽은, 복수 개의 외벽 벽돌이 적층되어 구성되어 있으므로, 관통구의 형성에 공정수를 요하거나, 고비용을 요하거나 한다.

본 개시는, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 제조 비용을 저감할 수 있는 열풍 스토브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양(態樣)에 관한 열풍 스토브는, 철피와, 철피의 내측을 따라 설치되고, 1개 또는 복수 개의 관통공이 형성되고, 캐스터블(castable) 내화물(耐火物)으로 구성된 하벽부와, 하벽부보다 위쪽에 설치되고, 철피의 내측으로부터 돌출되는 제1 탑재면을 가지는 제1 지지 구조와, 철피의 내측을 따라 하벽부의 위쪽에 설치되고, 제1 탑재면에 탑재된 복수 개의 외벽 벽돌이 연직 방향으로 적층되어 구성된 상벽부를 구비한다.

또한, 제1 지지 구조보다 아래쪽에 설치되고, 철피의 내측으로부터 돌출되는 제2 탑재면을 가지는 제2 지지 구조와, 제2 지지 구조에 탑재된 정반을 구비해도 된다.

또한, 정반을 지지하는 지주(支柱)를 구비하고, 정반은, 복수 개의 정반편(定盤片)으로 구성되어 있고, 정반편의 하면에는, 지주의 상단(上端)이 끼워맞추어지는 홈부가 형성되어 있고, 1개의 지주의 상단에, 2개 이상의 정반편의 홈부가 끼워맞추어져도 된다.

또한, 철피에서의 상벽부가 설치되는 부분은, 하벽부가 설치되는 부분보다 대경(大徑)이며, 하벽부는, 상벽부보다 수평 방향의 폭이 좁아도 된다.

본 개시에 의하면, 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다.

도 1은, 열풍 스토브를 설명하는 도면이다.
도 2의 (a)는, 종래의 축열실의 연직 단면(斷面)의 개략도이다. 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에서의 IIb 화살표도이다.
도 3은, 실시형태의 축열실을 설명하는 도면이다.
도 4의 (a)는, 실시형태의 축열실을 나타낸다. 도 4의 (b)는, 종래의 축열실을 나타낸다.
도 5의 (a)는, 제2 지지 구조, 지주의 평면도이다. 도 5의 (b)는, 정반편 및 지주를 설명하는 도면이다. 도 5의 (c)는, 일부의 정반편을 설명하는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이러한 실시형태에 나타내는 치수, 재료, 그 외에 구체적인 수치 등은, 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 지나지 않고, 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대하여는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소(要素; component)는 도시를 생략한다.

도 1은, 열풍 스토브(100)를 설명하는 도면이다. 그리고, 도 1 중, 실선의 화살표는, 열풍, 공기(냉풍), 연료 가스, 연소 배기 가스 등의 가스의 흐름을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 열풍 스토브(100)는, 축열실(110)과, 연소실(120)을 포함한다. 본 실시형태의 열풍 스토브(100)는, 축열실(110)과 연소실(120)이 별개로 구성된 외연식(外燃式) 열풍 스토브이다.

열풍 스토브(100)는, 도시하지 않은 용광로에 송출하는 열풍(예를 들면, 1200℃ 정도)을 제조하는 장치이다. 열풍 스토브(100)는, 축열 공정과, 송풍 공정을 교호적으로 행한다. 축열 공정은, 연소실(120) 내에서 연료 가스를 연소시켜 축열실(110)에 축열하는 공정이다. 송풍 공정은, 축열실(110)에서 열교환한 열풍을 용광로에 송풍하는 공정이다. 일반적으로 1기의 용광로에 대하여, 예를 들면, 3∼4대의 열풍 스토브(100)가 설치되어 있다. 그리고, 복수 개의 열풍 스토브(100)가 축열 공정과 송풍 공정을 교호적으로 전환하여 가동(稼動)함으로써, 열풍을 연속하여 용광로에 보낸다.

축열실(110)은, 기초(B) 상에 설치된다. 축열실(110)은, 외벽(112)과, 정반(114)과, 체커 벽돌(116)을 포함한다.

외벽(112)은, 축이 연직 방향으로 되는 원통 형상이다. 외벽(112)의 상부는, 연통관(130)을 통해 연소실(120)의 상부와 연통되어 있다. 외벽(112)의 하부에는, 송풍구(112a) 및 배기구(112b)가 형성된다. 외벽(112)의 자세한 것은 후술한다.

정반(114)은, 내열 주강제(鑄綱製) 또는 내열 주철제(鑄鐵製)이며, 복수 개의 구멍이 형성된 원판형의 구조체이다. 정반(114)은, 수평 방향으로 연장되도록 외벽(112) 내에 설치된다. 외벽(112)의 내부 공간은, 정반(114)에 의해 연직 방향으로 2분할된다. 정반(114)은, 송풍구(112a) 및 배기구(112b)의 위쪽에 설치된다. 즉, 외벽(112)의 내부 공간 중, 정반(114)에 의해 분할된 아래쪽의 공간(이하, 「아래쪽 공간」이라고 한다)과, 송풍구(112a) 및 배기구(112b)가 연통된다.

복수 개의 체커 벽돌(116)은, 정반(114) 상에 연직 방향으로 적층된다. 즉, 체커 벽돌(116)은, 외벽(112)의 내부 공간 중, 정반(114)에 의해 분할된 위쪽의 공간(이하, 「위쪽 공간」이라고 한다)에 적층된다. 체커 벽돌(116)의 적층 높이는, 예를 들면, 30m 정도이다. 체커 벽돌(116)은, 후술하는 축열 공정에서, 연소실(120)로부터 축열실(110)에 공급되는 연소 배기 가스의 열(연소열)을 축적(축열)한다. 또한, 체커 벽돌(116)은, 후술하는 송풍 공정에서, 축적된 열로 냉풍을 가열하여 열풍을 생성한다. 즉, 체커 벽돌(116)은, 열교환 기능을 가진다.

연소실(120)은, 축열실(110)의 측방에 병설된다. 연소실(120)은, 외통(122)과, 버너(124)를 포함한다. 외통(122)은, 원통 형상이다. 외통(122)의 상부는, 연통관(130)을 통해 축열실(110)의 외벽(112)의 상부와 연통된다. 외통(122)에서의 연통관(130)의 접속 개소(箇所)의 아래쪽에는, 송출구(122a)가 형성된다.

버너(124)는, 외통(122) 내의 하부[송출구(122a)의 아래쪽]에 설치된다. 외통(122)의 하부에는, 가스관(122b) 및 공기관(122c)이 접속된다. 가스관(122b)으로부터 공급된 연료 가스는 버너(124)로 안내된다. 공기관(122c)으로부터 공급된 공기는 버너(124)로 안내된다. 버너(124)는, 연료 가스를 공기로 연소시켜 연소 배기 가스를 생성한다.

이어서, 상기 열풍 스토브(100)의 동작에 대하여 설명한다. 상기한 바와 같이 열풍 스토브(100)는, 축열 공정과 송풍 공정을 교호적으로 반복하도록 하여 가동한다.

먼저, 축열 공정에서, 연소실(120)의 버너(124)는, 가스관(122b)으로부터 공급되는 연료 가스를, 공기관(122c)으로부터 공급되는 연소용의 공기로 연소시켜, 연소 배기 가스를 생성한다. 연소실(120)에 의해 얻어진 고온의 연소 배기 가스(예를 들면, 1300℃∼1400℃ 정도)는, 연소실(120)의 상부로부터 연통관(130)을 통해 축열실(110)에 송출된다. 연소 배기 가스는, 축열실(110)의 상부로부터 하부를 향해 흐른다. 연소 배기 가스의 통과 과정에 있어서, 연소 배기 가스와 체커 벽돌(116)에 의해 열교환이 행해져, 체커 벽돌(116)이 가열되고, 연소 배기 가스가 냉각된다. 이와 같이 하여, 연소 배기 가스가 가지는 연소열이, 체커 벽돌(116)에 축열된다. 그리고, 정반(114)을 통과한 연소 배기 가스는, 배기구(112b)를 통해 외부(예를 들면, 굴뚝)에 배기된다.

그 후, 송풍 공정에서, 연소실(120)의 버너(124)를 정지한다. 또한, 축열실(110)의 송풍구(112a)를 통하여, 외부로부터 축열실(110) 내에 공기(냉풍, 예를 들면, 200℃ 정도)를 보낸다. 냉풍은, 축열실(110)의 하부로부터 상부를 향해 흐른다. 냉풍의 통과 과정에 있어서, 냉풍과 체커 벽돌(116)에 의해 열교환이 행해져, 냉풍이 가열되어 열풍(예를 들면, 1200℃ 정도)으로 되고, 체커 벽돌(116)이 냉각된다. 이와 같이 하여, 생성된 열풍은, 연통관(130), 연소실(120)을 통과하고, 송출구(122a)를 통해 용광로에 송출된다.

도 2의 (a)는, 종래의 축열실(10)의 연직 단면의 개략도이다. 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에서의 IIb 화살표 도면이다. 그리고, 도 2의 (a), 도 2의 (b) 중, 이해를 용이하게 하기 위해, 축열실(10)의 하부만을 나타낸다. 또한, 도 2의 (b) 중, 철피(22)를 생략한다.

도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 종래의 축열실(10)은, 외벽(20)과, 지주(30)와, 빔(40)과, 정반(50)을 포함한다. 축열실(10)에는, 1200℃ 이상의 열풍 및 연소 배기 가스라는 고온의 가스가 통과하고, 체커 벽돌의 상부는, 1400℃ 정도로 가열된다. 그러므로, 외벽(20)은, 원통 형상의 철피(22)와, 외벽 벽돌(24)과의 2층 구조로 되어 있다. 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 외벽 벽돌(24)은, 철피(22)의 내측에 배치된다. 외벽 벽돌(24)는, 노상(爐床)(12)으로부터 연직 방향으로 적층되어 있다.

따라서, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 외벽 벽돌(24) 중, 송풍구(20a) 및 배기구(20b)를 형성하는 아치 벽돌(24a)[송풍구(20a) 및 배기구(20b)의 주위의 외벽 벽돌(24)]은 다른 외벽 벽돌(24)과는 달리, 일부 가공할 필요가 있다. 그러므로, 아치 벽돌(24a)의 가공 공정수가 많아지는 동시에 시공(施工) 공정수도 많아지게 되어, 고비용화되고 있었다. 또한, 아치 벽돌(24a)에는, 위쪽에 위치하는 외벽 벽돌(24)의 하중(荷重; load)이 작용한다. 그러므로, 아치 벽돌(24a)이 붕괴되고, 이로써, 외벽 벽돌(24)이 붕괴될 우려가 있다. 특히, 배기구(20b)는, 외벽(20)에 2개 설치되고, 또한 양쪽이 근접하고 있다. 따라서, 배기구(20b)를 형성하는 아치 벽돌(24a)이 붕괴될 가능성이 있었다.

또한, 종래의 축열실(10)은, 지주(30) 및 빔(40)과 정반(50)을 지지하고 있었다. 구체적으로 설명하면, 복수 개의 지주(30)가 노상(12)에 세워 설치되고, 수평 방향으로 연장된 빔(40)이 복수 개의 지주(30)에 걸쳐진다. 그리고, 정반(50)이 빔(40) 상에 지지된다. 정반(50)은, 복수 개(예를 들면, 20∼30개)의 정반편으로 분할되어 있다. 외벽(20) 내에 있어서 정반편이 정반(50)에 조립된다. 그러므로, 축열 공정과 송풍 공정과의 반복에 의해, 정반편끼리, 정반(50)과 빔(40), 빔(40)과 지주(30)가 상호 이동하고, 정반(50) 및 정반(50) 상에 적층된 체커 벽돌이 붕괴될 우려가 있었다.

또한, 송풍구(20a) 및 배기구(20b)의 중심축의 궤적 상에 지주(30)가 설치된다. 이와 같은 궤적 상의 지주(30) 중, 특히 정반(50)의 외측 에지를 지지하는 지주(30)는, 송풍 공정이나 축열 공정에서 가스가 직접 충돌하므로, 가스에 의한 항력을 받는다. 그러므로, 진동 방지 장치를 지주(30)에 설치할 필요가 있었다. 또한, 축열 공정으로부터 송풍 공정으로의 전환 시에, 송풍구(20a)로부터 안내되는 냉풍은 음속(音速)으로 된다. 그러므로, 송풍구(20a) 근방의 지주(30)를 수평 방향으로 지지하는 기구(機構)가 필요했었다.

또한, 축열실(10)의 내부에는, 송풍 공정 시의 송풍압이 작용한다. 그러므로, 철피(22)에 설치된 앵커 볼트(14)에는, 업 리프트(연직 상방향의 하중)가 작용한다. 예를 들면, 4000 m³ 이상의 대형의 용광로에 설치되는 열풍 스토브에 있어서 작용하는 업 리프트는, 3000∼4000톤 정도로 된다. 또한, 지진 시에는, 외벽 벽돌(24)이나 체커 벽돌에 대하여, 수평 방향의 하중이 작용한다. 이 수평력(수평 방향의 하중)에 의해, 축열실(10)의 노저(爐底)에는 전도(轉倒; fall down) 모멘트가 작용하고, 전술한 업 리프트에 더하여, 전도 모멘트에 의한 인발력(引拔力)이 앵커 볼트(14)에 작용한다. 그러므로, 앵커 볼트(14)를 60개 이상 설치할 필요가 있었다.

따라서, 본 실시형태의 축열실(110)은, 외벽(112)의 구조를 연구함으로써, 제조 비용을 저감한다. 도 3은, 본 실시형태의 축열실(110)을 설명하는 도면이다. 그리고, 도 3 중, 이해를 용이하게 하기 위해, 축열실(110)의 하부만을 나타낸다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 축열실(110)은, 외벽(112)과, 제1 지지 구조(300)와, 제2 지지 구조(400)와, 지주(450)와, 정반(114)을 포함한다.

외벽(112)은, 철피(210)와, 하벽부(220)와, 상벽부(230)를 포함한다. 철피(210)는, 원통 형상이다. 철피(210)는, 소경부(小徑部)(212), 확경부(擴徑部)(214), 대경부(大徑部)(216)를 구비한다. 소경부(212)는, 가장 연직 아래쪽에 위치한다. 소경부(212)에 송풍구(112a) 및 배기구(112b)가 형성된다. 확경부(214)는, 소경부(212)의 위쪽으로 연속된다. 확경부(214)는, 연직 아래쪽으로부터 연직 위쪽을 향해 직경[내경(內徑) 및 외경(外徑)]이 점증(漸增)한다. 대경부(216)은, 확경부(214)의 위쪽으로 연속된다.

하벽부(220)는, 소경부(212)의 내측을 따라 설치된다. 하벽부(220)는, 원통 형상이다. 하벽부(220)는, 캐스터블 내화물[부정형(不定形) 내화물, 내화 콘크리트]으로 구성된다. 캐스터블 내화물은, 내화물을 분쇄한 골재에 결합재를 배합하는 것이다. 캐스터블 내화물은, 소성(燒成)되어 있지 않고, 현장에서 시공할 수 있는 내화물이다. 하벽부(220)에는, 1개의 송풍구(112a)(관통공)와, 2개의 배기구(112b)(관통공)가 형성된다.

하벽부(220)를 부정형의 캐스터블 내화물로 구성함으로써, 송풍구(112a) 및 배기구(112b)를 형성하는 전용(專用)의 아치 벽돌이 불필요해진다. 따라서, 전용의 아치 벽돌의 가공 및 벽돌 적층 공정수나 비용을 감소시킬 수 있다.

상벽부(230)는, 대경부(216)의 내측을 따라 설치된다. 상벽부(230)는, 원통 형상이다. 상벽부(230)는, 복수 개의 외벽 벽돌(232)이 연직 방향으로 적층되어 구성된다. 상벽부(230)[외벽 벽돌(232)]은, 후술하는 제1 본체(310)의 상면(312)에 탑재된다.

제1 지지 구조(300)는, 제1 본체(310)와, 제1 지지부(320)(제1 접속부)를 구비한다. 제1 본체(310)는, 철피(210)의 내측으로부터 돌출되는 환형상(環形狀)의 판 부재이다. 제1 본체(310)의 외측 에지(제1 접속부)는, 확경부(214)와 대경부(216)와의 경계에 접속된다. 제1 본체(310)는, 상면(312)(제1 탑재면)이 수평으로 되도록 철피(210)에 접속된다. 상면(312)에는, 상벽부(230)에서의 최하층에 위치하는 외벽 벽돌(232)이 탑재된다. 제1 지지부(320)는, 연직 방향으로 연장된 판 부재[리브(rib)]이다. 제1 지지부(320)는, 철피(210)의 주위 방향으로 복수 개 설치된다. 제1 지지부(320)는, 제1 본체(310)의 하면과 확경부(214)를 접속한다. 제1 본체(310) 및 제1 지지부(320)는, 예를 들면, 용접에 의해 철피(210)에 접속된다.

제1 지지 구조(300)를 구비하는 구성에 의해 상벽부(230)[외벽 벽돌(232)]의 하중을 철피(210)에 작용하게 할 수 있다. 따라서, 상벽부(230)의 아래쪽에 위치하는 하벽부(220)[송풍구(112a), 배기구(112b)]가 파손(붕괴)되어 버리는 사태를 회피하는 것이 가능해진다. 이로써, 열풍 스토브(100)의 장수명화를 도모할 수 있다.

이어서, 축열실(110)의 내경, 즉 체커 벽돌(116)을 수용하는 내부 공간의 직경에 대하여 설명한다. 도 4의 (a)는, 본 실시형태의 축열실(110)을 나타낸다. 도 4의 (b)는, 종래의 축열실(10)을 나타낸다.

외벽 벽돌(24), (232)는, 1400℃ 정도의 고온으로 되는 체커 벽돌(116)로부터 철피(22), (210)을 보호하기 위해 설치된다. 그러므로, 외벽 벽돌(232)의 두께(수평 방향의 폭) Wa, 및 외벽 벽돌(24)의 두께 Wa는, 체커 벽돌(116)의 온도[또는 축열실(110)의 상부의 온도]에 의해 결정되어, 실질적으로 같다. 외벽 벽돌(232)[상벽부(230)]의 두께 Wa, 외벽 벽돌(24)의 두께 Wa는, 예를 들면, 500㎜ 이상 800㎜ 이하이다.

상기한 바와 같이, 종래의 축열실(10)은, 노상(12)으로부터 탑정에 걸쳐, 연직 방향으로 외벽 벽돌(24)이 적층되어 있다. 그러므로, 축열실(10)의 내경 D1은, 철피(22)의 내경 Da―2Wa로 된다. 즉, 종래의 축열실(10)에 있어서, 체커 벽돌(116)의 설치 면적은, ((Da―2Wa)/2)²π로 된다.

한편, 본 실시형태의 축열실(110)은, 하벽부(220)를 캐스터블 내화물로 구성하고 있다. 하벽부(220)가 배치되는 하부 공간은, 체커 벽돌(116)에 열을 빼앗긴 연소 배기 가스나 냉풍이 통과하는 것만이므로, 200℃ ∼350℃ 정도의 저온이다. 따라서, 하벽부(220)의 두께 Wb는, 75㎜ 이상 100㎜ 이하이면 된다. 그러므로, 하벽부(220)의 두께 Wb를, 상벽부(230)[외벽 벽돌(232)]의 두께 Wa보다 얇게 하는 것이 가능해진다.

여기서, 축열실(10)을 개장(開裝)하여 새로운 축열실(110)을 제작하는 경우, 철피(22)의 하부는 재이용되는 경우가 많다. 구체적으로 설명하면, 철피(22)의 상부는, 1200℃ 이상의 고온에 노출되므로, 열화(劣化)가 심하다. 이에 대하여, 철피(22)의 하부는, 200℃ ∼350℃ 정도의 저온 분위기이므로, 대부분 열화되어 있지 않다. 따라서, 철피(22)의 하부는, 소경부(212)로서 재이용할 수 있다.

이 경우, 소경부(212)의 내경은, 축열실(10)의 철피(22)의 내경 Da와 동일하게 되고, 하부 공간의 직경 D2는, 소경부(212)의 내경 Da―2Wb로 된다. 그리고, 이 직경 D2를 유지하여, 상부 공간을 형성할 수 있으면, 즉 축열실(110)의 내경을 D2로 할 수 있으면, 체커 벽돌(116)의 설치 면적을 확대할 수 있다.

그러므로, 대경부(216)은, 직경 D2을 유지하여, 외벽 벽돌(232)을 적층할 수 있는 크기로 설계된다. 즉, 대경부(216)의 내경 Db는, 하기 식(1)이 성립하도록 설계된다.

대경부의 내경 Db = 직경 D2＋2Wa

= 소경부(212)의 내경 Da―2Wb＋2Wa … 식(1)

이로써, 축열실(110)의 내경을, 종래의 축열실(10)의 내경 D1보다 큰 D2로 할 수 있다. 그러면, 종래의 축열실(10)과 같은 용적의 체커 벽돌(116)을 수용하는 경우, 즉 종래의 축열실(10)과 같은 축열 성능을 가지고 있어도, 축열실(110)은, 축열실(10)보다 높이를 낮게 하는 것이 가능해진다.

도 3으로 돌아와 설명하면, 제2 지지 구조(400)는, 철피(210)의 내측으로부터 수평 방향으로 돌출된 판 부재(브래킷)이다. 제2 지지 구조(400)의 기단부(基端部)(제2 접속부)는, 소경부(212)에 접속된다. 본 실시형태에 있어서, 제2 지지 구조(400)는, 하벽부(220)의 상단에 접촉하여, 소경부(212)에 접속된다. 제2 지지 구조(400)는, 예를 들면, 용접에 의해 철피(210)에 접속된다. 제2 지지 구조(400)는, 상면(402)(제2 탑재면)이 수평으로 되도록 철피(210)에 접속된다. 상면(402)에는, 정반(114)이 탑재된다. 제2 지지 구조(400)는, 철피(210)의 주위 방향으로 복수 개 설치된다. 그리고, 정반(114)은 200℃ ∼350℃ 정도로 되기 때문에, 확경부(214)의 내측을 따라 캐스터블 내화물로 구성된 벽부(75㎜ 이상 100㎜ 이하)가 설치된다.

지주(450)는, 노상(102)에 세워 설치된다. 지주(450)는, 원통 형상이다. 지주(450) 상에 정반(114)이 고정된다. 즉, 정반(114)은, 제2 지지 구조(400) 및 지주(450)에 지지된다.

도 5의 (a)는, 제2 지지 구조(400), 지주(450)의 평면도이다. 도 5의 (b)는, 정반편(500b), (500c) 및 지주(450)를 설명하는 도면이다. 도 5의 (c)는, 일부의 정반편(500a), (500b)를 설명하는 도면이다. 그리고, 도 5의 (a) 중, 이해를 용이하게 하기 위해, 제2 지지 구조(400) 및 지주(450)를 파선(破線)으로 나타낸다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 정반(114)은, 원판 형상이다. 정반(114)은, 복수(여기서는, 31개)의 정반편(500a), (500b), (500c)으로 구성된다. 구체적으로 설명하면, 육각형의 정반편(500a)이 중앙에 1개 배치된다. 그리고, 5각형의 정반편(500b)이 육각형의 정반편(500a)의 외주(外周)에 12개 배치된다. 또한, 사각형(상세하게는, 1개 편이 원호)의 정반편(500c)이 5각형의 정반편(500b)의 외주에 18개 배치된다. 정반편(500a)∼(500c)의 두께는 실질적으로 같다.

정반(114)의 외측 에지를 형성하는 사각형의 정반편(500c)끼리의 경계(이음매)는, 제2 지지 구조(400)에 의해 지지된다. 또한, 복수(여기서는 15개)의 지주(450)에 의해, 정반편(500a)과 정반편(500b), 정반편(500b)과 정반편(500c), 정반편(500b)끼리, 정반편(500c)끼리의 경계가 지지된다. 제2 지지 구조(400) 및 지주(450)는, 도 5의 (a) 중 크로스 해칭으로 나타내는 6개의 정반편(500b) 이외의 정반편(500a)∼(500c)을 3점 지지한다.

정반편(500a)∼(500c)의 하면에는, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 홈부(520)가 형성되어 있다. 홈부(520)는, 정반편(500a)∼(500c) 중, 지주(450)에 대응하는 개소에 형성된다. 정반편(500a)∼(500c)는, 홈부(520)에 지주(450)의 상단이 끼워맞추어져, 지주(450)에 지지된다. 즉, 1개의 지주(450)의 상단에, 2개 이상의 정반편(500a)∼(500c)의 홈부(520)가 끼워맞추어짐으로써 지지된다. 홈부(520)를 구비하는 구성에 의해, 정반편(500a)∼(500c)과, 지주(450)와의 수평 방향의 상대(相對) 이동을 방지할 수 있다. 그리고, 홈부(520)는, 정반편(500a)∼(500c)가 지주(450)에 지지되었을 때, 정반편(500a)∼(500c)의 상면(510)이 면일치(수평)로 되도록 형성된다.

또한, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 지주(450)의 측면에는, 내부 공간과 관통하는 개구(452)가 복수 개 형성되어 있다. 이로써, 정반(114)을 통과한 연소 배기 가스를 배기구(112b)에 원활하게 인도할 수 있다. 또한, 송풍구(112a)로부터 공급된 냉풍을 정반(114)[체커 벽돌(116)]에 원활하게 인도할 수 있다. 따라서, 연소 배기 가스나 냉풍의 압력 손실을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 크로스 해칭으로 나타내는 6개의 정반편(500b)에는, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로 돌출하는 돌출부(532)가 형성되어 있다. 돌출부(532)의 상면은, 정반편(500b)의 상면(510)과 면이 일치한다. 또한, 정반편(500a)의 외측 에지 중, 지주(450)에 의해 지지되지 않는 개소에는, 수평 방향으로 함몰된 함몰부(530)가 형성되어 있다. 그리고, 정반편(500a), (500b)가 조립될 때, 정반편(500a)의 함몰부(530)와 돌출부(532)가 끼워맞추어진다. 이로써, 새로운 지주(450)를 배치하지 않고도, 크로스 해칭으로 나타내는 6개의 정반편(500b)을 3점 지지하는 것이 가능해진다. 즉, 크로스 해칭으로 나타내는 6개의 정반편(500b)은, 2개의 지주(450)와, 정반편(500a)에 의해 3점 지지된다. 따라서, 아래쪽 공간에 있어서 가스의 흐름의 장애로 되는 지주(450)의 수를 삭감하는 것이 가능해진다. 그리고, 함몰부(530) 및 돌출부(532)는, 서로 끼워맞추어질 때, 정반편(500a)의 상면(510)과, 정반편(500b)의 상면(510)이 면일치(수평)로 되도록 형성(기계 가공)된다.

이와 같이, 정반(114)[정반편(500c)]의 외측 에지를 제2 지지 구조(400)에 의해 지지함으로써, 지주(450)의 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 송풍 공정이나 축열 공정에서 가스가 직접 충돌하는, 정반(114)의 외측 에지에 종래 설치되어 있었던 지주를 삭감하는 것이 가능해진다. 이로써, 진동 방지 장치나 지주를 수평 방향으로 지지하는 기구를 생략할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 제2 지지 구조(400), 지주(450), 및 함몰부(530)와 돌출부(532)와의 끼워맞춤 구조에 의해 정반편(500a)∼(500c)을 지지하는 구성에 의해, 빔을 생략할 수 있다.

도 3으로 돌아와 설명하면, 앵커 볼트(104)는, 철피(210)에 설치된다. 상기한 바와 같이, 외벽 벽돌(232)[상벽부(230)]의 하중은, 제1 지지 구조(300)를 통하여, 철피(210)에 작용하고, 정반(114)의 일부의 하중은, 제2 지지 구조(400)를 통해 철피(210)에 작용한다. 또한, 정반(114) 상에 탑재되는 체커 벽돌(116)의 하중의 일부에 대해서도, 제2 지지 구조(400)를 통해 철피(210)에 작용한다. 철피(210)에 작용하는 하중은, 송풍 공정 시 송풍압(업 리프트) 및 지진 시의 수평 방향의 하중에 의한 전도 모멘트로 된다. 따라서, 축열실(10)과 비교하여, 앵커 볼트(104)의 수 및 앵커 볼트(104)의 직경을 저감하는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 축열실(110)은, 하벽부(220)를 캐스터블 내화물로 구성하였으므로, 종래의 축열실(10)보다 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 종래의 축열실(10)보다 제조 공정을 1/3 정도로까지 저감하는 것이 가능해진다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 이러한 실시형태에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대하여도 당연하게 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 철피(210), 하벽부(220), 상벽부(230)가 원통 형상인 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 철피(210), 하벽부(220), 상벽부(230)는, 통형상이면 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 철피(210)이, 소경부(212), 확경부(214), 대경부(216)를 가지는 구성을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 철피(210)는, 같은 직경이라도 된다.

또한, 상기 실시형태의 상벽부(230)는, 수평 방향으로 1층의 외벽 벽돌(232)이 연직 방향으로 적층되어 구성되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 상벽부(230)는, 연직 방향뿐아니라, 수평 방향에 있어서도 다층 구조라도 된다. 예를 들면, 상벽부(230)는, 단열 벽돌, 제1 내화 벽돌, 및 제2 내화 벽돌이 수평 방향으로 적층되어도 된다. 그리고, 상벽부(230)는, 단열 벽돌이 연직 방향으로 적층되고, 단열 벽돌의 근처에 제1 내화 벽돌이 연직 방향으로 적층되고, 제1 내화 벽돌의 근처에 제2 내화 벽돌이 연직 방향으로 적층되는 구조라도 된다. 이 경우, 제1 지지 구조(300)는, 연직 방향의 위치가 상이한 3개의 상면(312)(제1 탑재면)을 가지고 있어도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 제1 지지부(320)가 리브인 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 제1 지지부(320)는, 제1 본체(310)의 하면과 확경부(214)를 접속할 수 있으면, 형상에 한정은 없다. 예를 들면, 제1 지지부(320)는, 원통 형상이라도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 제1 지지 구조(300)의 제1 본체(310)의 외측 에지(제1 접속부)가, 확경부(214)와 대경부(216)와의 경계에 접속되는 구성을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 제1 지지 구조(300)의 제1 본체(310)의 외측 에지(제1 접속부)는, 철피(210)에 접속되어 있으면, 위치에 한정은 없다. 예를 들면, 제1 지지 구조(300)의 제1 본체(310)의 외측 에지(제1 접속부)는, 대경부(216), 또는 확경부(214)에 접속되어도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 지주(450)가 원통 형상인 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 지주(450)는 통형상이면, 형상에 한정은 없다. 예를 들면, 지주(450)는, 다각(多角) 통형상이라도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 축열실(110)이 제2 지지 구조(400)를 구비하는 구성을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 축열실(110)은, 제2 지지 구조(400)를 구비하지 않아도 된다. 이 경우, 정반(114)은, 지주(450)만에 의해 지지되게 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 하벽부(220)는 상벽부(230)보다 수평 방향의 폭이 좁은 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 하벽부(220)의 수평 방향의 폭은, 상벽부(230)와 실질적으로 같아도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 열풍 스토브(100)로서, 외연식 열풍 스토브를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 열풍 스토브는, 연소실과 축열실이 일체 구성된 내연식 열풍 스토브나, 연소실이 축열실의 정상부(頂上部)에 설치된 정두식(頂頭式) 열풍 스토브라도 된다.

또한, 정반편(500a)∼(500c)의 형상에 한정은 없다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 개시는, 열풍 스토브에 이용할 수 있다.

100: 열풍 스토브, 110: 축열실, 112a: 송풍구(관통공), 112b: 배기구(관통공), 114: 정반, 210: 철피, 220: 하벽부, 230: 상벽부, 232: 외벽 벽돌, 300: 제1 지지 구조, 312: 상면(제1 탑재면), 400: 제2 지지 구조, 402: 상면(제2 탑재면)

Claims

철피(鐵皮; steel shell);
상기 철피의 내측을 따라 설치되고, 1개 또는 복수 개의 관통공이 형성되고, 캐스터블(castable) 내화물(耐火物)로 구성된 하벽부;
상기 하벽부보다 위쪽에 설치되고, 상기 철피의 내측으로부터 돌출되는 제1 탑재면을 가지는 제1 지지 구조;
상기 철피의 내측을 따라 상기 하벽부의 위쪽에 설치되고, 상기 제1 탑재면에 탑재된 복수 개의 외벽 벽돌이 연직(沿直) 방향으로 적층되어 구성된 상벽부;
상기 제1 지지 구조보다 아래쪽에 설치되고, 상기 철피의 내측으로부터 돌출되는 제2 탑재면을 가지는 제2 지지 구조; 및
상기 제2 지지 구조에 탑재된 정반(定盤);
을 포함하는 열풍 스토브.
제1항에 있어서,
상기 정반을 지지하는 지주(支柱)를 더 포함하고,
상기 정반은, 복수 개의 정반편(定盤片)으로 구성되어 있고,
상기 정반편의 하면에는, 상기 지주의 상단(上端)이 끼워맞추어지는 홈부가 형성되어 있고,
1개의 상기 지주의 상단에, 2개 이상의 상기 정반편의 홈부가 끼워맞추어지는, 열풍 스토브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 철피에서의 상기 상벽부가 설치되는 부분은, 상기 하벽부가 설치되는 부분보다 대경(大徑)이며,
상기 하벽부는, 상기 상벽부보다 수평 방향의 폭이 좁은, 열풍 스토브.
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