WO2007052338A1 - 炉壁構成材 - Google Patents

Abstract

　炉壁構成材は、炉内側面21および炉外側面22を有する断熱ブロック11を備えている。炉外側面22にスリット31が形成されている。断熱ブロック11は、高断熱性芯材41と、芯材41を被覆している耐火断熱性皮材42とを備えている。皮材41は、炉内側面21を占有する内側ブロック61と、内側ブロック61と相対させられかつ炉外側面22を占有する複数の外側ブロック62とを備えている。複数の外側ブロック62は、これらの双方間にスリット31を形成する隙間をあけて炉外側面22に沿う方向に並べられている。

Description

明 細 書

炉壁構成材

技術分野

[0001] この発明は、例えば、熱処理炉の炉壁を構成するために用いられる炉壁構成材に 関する。

背景技術

[0002] 従来、この種の炉壁構成材としては、炉内側面および炉外側面を有する断熱ブロッ クを備えており、断熱ブロックの全体力 セラミックファイバーによって形成されている ものが知られている。

[0003] 熱処理炉用の断熱材としては、一般的に、安価で熱伝導率の低いセラミックフアイ バー製のものが使用されている（例えば、 1260°C級)。断熱材の厚み方向を貫通す る熱放散（以下、シェルロスという）を削減するには、断熱材自体の厚みを増加させる 事で対応されてきた。

[0004] しかし、省エネへの要求が大きくなるにつれ、一般のセラミックファイバーによって形 成された断熱ブロックだけでの対応が困難になっている。

[0005] この問題を解決するため、上記炉壁構成材の改良タイプとして、断熱ブロック力 高 断熱性芯材と、芯材を被覆している耐火断熱性皮材とを備えており、皮材は、セラミ ックファイバーである力 芯材が、シリカエア口ゲル等の微孔性材料によって形成され ているものが知られている（例えば、特許文献 1参照。 ) o

[0006] この改良型の炉壁構成材を使用した熱処理炉では、芯材を境として、炉内側では 高温になり、炉外側では低温になることによって、その温度差が大きぐこれにより、セ ラミックファイバーの熱収縮率の差が生じ、炉壁が変形して、割れなどが発生し、破損 する恐れがあった。

特許文献 1 :特開 2000— 351677号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] この発明の目的は、断熱材の厚みを増やさずにシェルロスを削減することができ、 炉壁の熱変形による割れなどの破損を防止し、長期間の使用を可能とする炉壁構成 材を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] この発明による炉壁構成材は、炉内側面および炉外側面を有する断熱ブロックを 備えており、炉外側面にスリットが形成されているものである。

[0009] この発明による炉壁構成材では、内外の温度差によって炉壁構成材が変形して破 損するのを、スリットが効果的に防止する。したがって、炉壁の熱変形による破損を防 止することができる。

[0010] さら〖こ、断熱ブロックが、高断熱性芯材と、芯材を被覆している耐火断熱性皮材とを 備えて 、ると、断熱材の厚みを増やさずにシェルロスを削減することができる。

[0011] また、皮材が、炉内側面を占有する内側ブロックと、内側ブロックと相対させられか っ炉外側面を占有する複数の外側ブロックとを備えており、複数の外側ブロックが、 これらの双方間にスリットを形成する隙間をあけて炉外側面に沿う方向に並べられて いると、複数の外側ブロックによってスリットを容易かつ確実に形成することができる。

[0012] また、芯材が、中央ブロックを備えており、内側ブロックおよび複数の外側ブロックの 対向面中央部の一方に嵌合凸部が、その他方に嵌合凹部がそれぞれ設けられてお り、嵌合凹部に中央ブロックを収容した状態で、嵌合凸部および嵌合凹部が嵌合さ れており、内側ブロックおよび複数の外側ブロックの対向面の、嵌合凸部および嵌合 凹部の外側の部分同士が当接させられてその当接部の所要部分が接合されている と、炉壁構成材を簡単に組み立てることができる。

[0013] また、炉内側面に発熱体の少なくとも一部が埋設されていることが好ましい。

発明の効果

[0014] この発明によれば、断熱材の厚みを増やさずにシェルロスを削減することができ、 炉壁の熱変形による破損を防止し、長期間の使用を可能とする炉壁構成材が提供さ れる。

発明を実施するための最良の形態

[0015] この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

[0016] 以下の説明において、図 1に矢印 Xで示す方向を前、これと反対側を後、矢印 Yで 示す方向を左、これと反対側を右、矢印 Zで示す方向を上、これと反対側を下というも のとする。

[0017] 図 1に組立前の炉壁構成材が、図 2に組立後の炉壁構成材がそれぞれ示されてい る。

[0018] 炉壁構成材は、断熱ブロック 11を備えている。断熱ブロック 11は、左右方向に長ぐ 上下方向を厚みとする直方体状のもので、下面を炉内側面 21とし、上面を炉外側面 22とするものである。断熱ブロック 11の左右方向長さ、前後方向幅、上下方向厚みは 、例えば、 375mm, 225mm, 125mmである。

[0019] 炉内側面 21には複数の前後方向発熱体用溝 23が左右方向に並んで形成されてい る。各発熱体用溝 23には蛇行状発熱体素子 24が各屈曲部を発熱体用溝 23の両側 面に埋め込むように装備されて 、る。全ての発熱体素子 24は直列に接続されて!ヽる 。左右両端の発熱体素子 24には板状端子 25が接続されている。端子 25は、発熱体 素子 24の接続端から断熱ブロック 11内を上向きにのびて、その上方に突出させられ ている。

[0020] 炉外側面 22にスリット 31が形成されている。スリット 31は、炉外側面 22を横断して前 後方向にのびている。スリット 31の前後両端は、断熱ブロック 11の前後両面の高さの 中程まで達している。

[0021] 断熱ブロック 11は、高断熱性芯材 41と、芯材を被覆している耐火断熱性皮材 42とを 備えている。

[0022] 芯材 41は、中央ブロック 51を備えている。中央ブロック 51は、シリカエア口ゲル等の 微孔性材料を、上下方向を厚みとする薄平板状に成型したものである。中央ブロック 51の前縁部と左右両縁部とが交わる角には、端子 25の逃げとなる切欠 52が形成され ている。中央ブロック 51の厚みは、例えば、 25mmである。

[0023] 皮材 42は、炉内側面 21を占有する内側ブロック 61と、内側ブロック 61と相対させられ かつ炉外側面 22を占有する左右 2つの外側ブロック 62とを備えている。

[0024] 内側ブロック 61は、セラミックファイバ一等を、上下方向を厚みとする厚平板状に成 型したものである。内側ブロック 61の上面の外周部の内側には隆起状嵌合凸部 63が 設けられている。嵌合凸部 63の先端は、平坦面であって、中央ブロック 51の外径より も大きく形成されている。嵌合凸部 63の高さは、例えば、 10mmである。

[0025] 両外側ブロック 62は、左右の向きは逆であるが、同一構造のものである。各外側ブ ロック 62は、内側ブロック 61を成型した材料と同じ材料によって、内側ブロック 6はりも やや薄 、上下方向を厚みとする厚平板状のものである。右側の外側ブロック 62の下 面には左方を開放した凹所 64が設けられている。凹所 64底壁の前右角には端子 25 を挿通させる長孔 65が形成されて 、る。左側の外側ブロック 62の下面には右方を開 放した凹所 64が設けられている。両外側ブロック 62は、スリット 31を形成する隙間をあ けて内側ブロック 61の上面に左右方向に並べられている。両外側ブロック 62の凹所 6 4は連通させられて 1つの嵌合凹部 66を形成している。嵌合凹部 66は、嵌合凸部 63 の周面にぴつたしはめ被せられる形状をなしている。

[0026] 中央ブロック 51、内側ブロック 61および外側ブロック 62は、別々に成型されたもので ある。これを断熱ブロック 11として組立てる手順は、以下の通りである。

[0027] 内側ブロック 61の嵌合凸部 63より外側の部分は、方形枠状の面をなしているが、こ れが接合面となる。接合のためにはコーティングセメントを使用する。接合面の短辺 には全体にコーティングセメントを塗布する。接合面の長辺には、その全体のうち、長 辺の左右両端から、長辺の長さの 1Z4程度の部分にだけコーティングセメントを塗 布する。接合面にコーティングセメントを塗布した部分にはハッチングを施して 、る。

[0028] コーティングセメントを塗布すると、嵌合凸部 63の先端上面に中央ブロック 51をのせ る。中央ブロック 51の切欠 52の底面が端子 25を臨む形となる。そして、嵌合凸部 63に 2つの外側ブロック 62の嵌合凹部 66が嵌合されるように内側ブロック 61の上に外側ブ ロック 62をのせる。このときに、端子 25は長孔 65に通される。嵌合深さは、嵌合凸部 63 の高さである 10mmである。コーティングセメントが固化すると、断熱ブロック 11の組 立作業が完了する。

[0029] 図 3を参照すると、断熱ブロック 11が組立てられた状態で、 2つの外側ブロック 62の 間にはスリット 31が形成され、その幅 Wは、例えば、 5mmである。また、中央ブロック 5 1上面と嵌合凹部 66底面との間には 3mm程度の隙間 C1が生じ、中央ブロック 51周面 と嵌合凹部 66周面の間に 2mm程度の隙間 C2が生じている。これらの隙間 Cl、 C2に より、各ブロック 51、 61、 62の熱収縮量の違いが吸収される。 [0030] 以上で説明した炉壁構成材を用いて、図 5に示す実験炉を作製し、温度測定実験 を行った。炉壁構成材は、実験炉の側壁を構成している。図 5における右側の側壁を 形成している断熱ブロック 11の中央ブロック 51の内側の温度を測定し、これを温度 1と する。同じように、左側の側壁を形成している断熱ブロック 11の中央ブロック 51の内側 の温度を測定し、これを温度 2とする。さらに、右側の側壁を形成している断熱ブロッ ク 11の中央ブロック 51の外側側の温度を測定し、これを温度 3とする。試験結果を図 6 に示す。炉内温度を 1100°Cまで上昇させると、温度 1および温度 2は、ともに約 800 °Cとなり、温度 3は約 180°Cとなる。約 620°Cの温度差が生じる。

[0031] つぎに、内側ブロック 61および外側ブロック 62の材質として用いる通常のセラミック ファイバー（1260°C級）および焼成バルタファイバーの熱収縮率を測定する実験を 行った。焼成バルタファイバーとは、通常のセラミックファイバーを焼成して、結晶化さ せたものである。その実験結果を図 7に示す。図 7中、通常のセラミックファイバ一は、 「レギュラー」、焼成バルタファイバ一は、「RSL」と表示している。通常のセラミックファ ィバーと比較して、焼成バルタファイバーの収縮率は相当に小さい。例えば、発熱体 の材質をカンタル A1とした場合、加熱炉として使用される最高温度は、 1100°C程度 であるが、この温度以下では焼成バルタファイバーの収縮率は、 1%以下である。し たがって、焼成バルタファイバーを採用することは極めて有効であることが分かる。

[0032] さらに、収縮率の小さい断熱材として、ムライトファイバ一等が知られている。これは 、アルミナとシリカの化合物（3A1 O - 2SiO〜2A1 O - SiO )力 なるファイバーで

2 3 2 2 3 2

あるが、これは、焼成バルタファイバーよりも収縮率がさらに小さぐムライトファイバー 等の採用も考慮される。

[0033] 本実施形態の開示内容に限定されず、本発明の構成により、 目的とする効果が発 現できる限り、種々の変形が可能である。

産業上の利用可能性

[0034] この発明による炉壁構成材は、熱処理炉の炉壁を構成するために用いられることを 達成するのに適している。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]この発明のよる炉壁構成材の組立前の分解斜視図である。 圆 2]同炉壁構成材の組立後の斜視図である。

圆 3]同炉壁構成材の縦断面図である。

圆 4]同炉壁構成材の内側面の方向力 見た側面図である。 圆 5]同炉壁構成材を用いた実験炉の断面図である。

圆 6]実験炉による温度測定結果を示すグラフである。

圆 7]同炉壁構成材の材料の熱収縮率を示すグラフである。 符号の説明

11 断熱ブロック

21 炉内側面

22 炉外側面

31 スリット

41 芯材

42 皮材

61 内側ブロック

62 外側ブロック

Claims

請求の範囲

[1] 炉内側面および炉外側面を有する断熱ブロックを備えており、炉外側面にスリットが 形成されている炉壁構成材。

[2] 断熱ブロックが、高断熱性芯材と、芯材を被覆して!/ヽる耐火断熱性皮材とを備えて

Vヽる請求項 1に記載の炉壁構成材。

[3] 皮材が、炉内側面を占有する内側ブロックと、内側ブロックと相対させられかつ炉外 側面を占有する複数の外側ブロックとを備えており、複数の外側ブロック力 これらの 双方間にスリットを形成する隙間をあけて炉外側面に沿う方向に並べられている請求 項 2に記載の炉壁構成材。

[4] 芯材が、中央ブロックを備えており、

内側ブロックおよび複数の外側ブロックの対向面中央部の一方に嵌合凸部が、そ の他方に嵌合凹部がそれぞれ設けられており、嵌合凹部に中央ブロックを収容した 状態で、嵌合凸部および嵌合凹部が嵌合されており、内側ブロックおよび複数の外 側ブロックの対向面の、嵌合凸部および嵌合凹部の外側の部分同士が当接させられ てその当接部の所要部分が接合されている請求項 3に記載の炉壁構成材。

[5] 炉内側面に発熱体の少なくとも一部が埋設されている請求項 1〜4のいずれか 1つ に記載の炉壁構成材。