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JP3316811B2 - ラジアントチューブおよびこれを用いた連続炉 - Google Patents

ラジアントチューブおよびこれを用いた連続炉

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Publication number
JP3316811B2
JP3316811B2 JP07895495A JP7895495A JP3316811B2 JP 3316811 B2 JP3316811 B2 JP 3316811B2 JP 07895495 A JP07895495 A JP 07895495A JP 7895495 A JP7895495 A JP 7895495A JP 3316811 B2 JP3316811 B2 JP 3316811B2
Authority
JP
Japan
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combustion gas
radiant tube
continuous furnace
tube
collecting box
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP07895495A
Other languages
English (en)
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JPH08278007A (ja
Inventor
靖博 梶浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、ラジアントチューブ
に関するものであり、更に詳細には、両端部に交互に燃
焼されるバーナを備え、放熱部が複数のチューブからな
るラジアントチューブおよびこれを用いた連続炉に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】 ラジアントチューブの熱効率及び温度
分布の均一性を向上させるために、チューブ本体の両端
にバーナを備え一定周期毎に各バーナを交互に燃焼させ
る方式のラジアントチューブが開発されている。また、
チューブ本体と各バーナとの間に蓄熱体を設けることも
特開平1−159511等で知られている。ところがこ
のようなラジアントチューブは放熱部が一本のチューブ
で構成されているため、隣合うラジアントチューブ同士
の中間では、両方のラジアントチューブの燃焼状態が少
しづつ異なるため温度差が生じることが避けられなかっ
た。このため、炉室内の長手方向の均熱性及び温度分布
の均一性を保つためには、炉の長手方向にわたってラジ
アントチューブを間隔を詰めて多数設ける必要があっ
た。ところが、ラジアントチューブには両端にバーナを
備える必要があるため設備費用が嵩むという欠点があっ
た。
【0003】 さらに、これまでのラジアントチューブ
は同じ材質の一本のチューブで構成されているため、せ
いぜいUの字状にして加熱領域を増すだけであった。特
に高温域で有効に使用されるセラミック製のラジアント
チューブでは、製造上の制約から直線状のチューブが用
いられるだけであり広い領域を均一な温度に保つために
は、間隔を狭めて何本ものラジアントチューブを備える
以外なかった。
【0004】 また、被焼成品の特性が温度や雰囲気依
存性が強いフェライト、セラミックコンデンサー等の電
子部品を主として焼成品するためのローラハースキルン
のような炉室内構造が炉幅に比べ高さが低く、かつ、短
時間で被焼成品が移動しながら焼かれる連続炉において
は、焼成帯の温度分布の管理がむづかしくラジアントチ
ューブの利用は試みられていなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は上記した従
来の問題点を解決し、高価な設備費用を要することな
く、広い均一加熱領域を有するラジアントチューブを提
供するためになされたものである。さらに、ローラハー
スキルンのような炉の長手方向にわたって広い均一加熱
領域が必要とされる連続炉の提供するためになされたも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決する
ためになれた本発明のラジアントチューブは、両端部に
一対のバーナを装備し連続炉に設置されるラジアントチ
ューブであって、一端のバーナからの燃焼ガスを集合さ
せる燃焼ガス集合ボックスと他端のバーナからの燃焼ガ
スを集合させる燃焼ガス集合ボックスとを前記連続炉の
対向する側壁内に配置し、その間を複数の、セラミック
スからなりストレート形状のチューブ本体により連通さ
せたことを特徴とするものである。連続炉では低温部か
ら高温部まで広い温度領域にわたるため燃焼ガス集合ボ
ックス及びチューブ本体は、耐熱鋼やセラミックスでつ
くることができるが、ラジアントチューブ自体が高温度
領域で使用される焼成温度域では耐熱性の点からセラミ
ックスを採用した。特に、燃焼ガス集合ボックスはバー
ナからの燃焼ガスの熱を直接受けるので、炭化珪素や窒
素化珪素等の耐火物や耐火煉瓦、さらには、キャスタブ
ル耐火物等で構成することが望ましい。
【0007】 また、両端部に設けられたバーナの燃焼
部に燃焼ガス集合ボックス内の燃焼ガスから排熱を回収
し、また燃焼ガス集合ボックス内へ供給される燃焼用空
気を予熱する蓄熱体を設けることができる。この蓄熱体
としては、高温に耐え軽量でしかも熱容量の大きいセラ
ミックスが好ましく、例えば、SiCやコージエライ
ト、ムライトが最適である。また、形状的には、軽量で
しかも熱容量の大きく構造体強度の点からハニカム構造
とすることが好ましい。
【0008】 さらに、ラジアントチューブのチューブ
部分は、耐熱鋼やセラミックスとすることが可能だが、
1000℃乃至1100℃以下の低温域では耐熱鋼、高
温領域ではセラミックスと使い分けることが耐久性の点
で望ましい。このセラミックスとしては、高温強度の点
からムライト、アルミナ、SiーSiC等が好ましい。
【0009】 また、本発明では、燃焼ガスを集合させ
る燃焼ガス集合ボックス及びその間を連通する複数のチ
ューブ本体のチューブ相互間の温度差をより小さくする
ため、燃焼ガス集合ボックス内にバーナからの燃焼ガス
が直接が燃焼ガス集合ボックス間を連通するチューブ本
体の開口部に流入しないように邪魔板を設けることがで
きる。この邪魔板はバーナ部から燃焼ガス集合ボックス
に入る部分に設けても、チューブ本体の開口部の前にそ
の直径より大きい邪魔板を設けても良い。また、邪魔板
の数及び位置はチューブ本体の数やバーナーからの燃焼
ガスがの流入位置等によって適宜定められる。その材質
は低温部では耐熱鋼が高温部では耐熱衝撃性の強いセラ
ミックスや耐火物が好ましい。
【0010】 また、本発明の連続炉は、予熱帯、焼成
帯、冷却帯、からなる連続炉において、少なくとも焼成
帯の被焼成物の移動面の上部に前記したラジアントチュ
ーブを設けたことを特徴とする連続炉である。ラジアン
トチューブの熱放射部を構成する複数のチューブ本体
は、連続炉の予熱帯、焼成帯、冷却帯のいずれにも設け
ることができるが、少なくともより均熱性を要求される
焼成帯の部分に設けることが望ましく、また、熱が直接
被焼成物に当たる被焼成物の移動面の上部に設けること
が好ましく、炉の天井面、炉の両側壁に設けることがで
きる。さらに好ましくは、ラジアントチューブを被焼成
物の移動面の上部および下部に設けることができる。な
お、連続炉としてはローラハースキルンや台板式のプシ
ャー炉、コンベアタイプの炉等各種型式の連続炉に適用
可能だがローラハースキルンが汎用性の点で好ましい。
【0011】
【作用】本発明はラジアントチューブの放熱部を構成す
るチューブ本体の部分を一つのバーナからの熱を一旦燃
焼ガス集合ボックスに集め均一化した後複数のチューブ
本体に分岐し放熱する構成とするため、この複数のチュ
ーブ本体が覆う領域全体の均熱性が改善される。また、
ラジアントチューブの両端部に蓄熱体を組み込んでいる
ため炉外への放熱が防止され熱効率の向上を図ることが
できる。
【0012】 さらに、本発明のラジアントチューブは
燃焼ガス集合ボックス間に燃焼ガスの流通が可能なチュ
ーブ本体を差し渡す方式であるため、差し渡すチューブ
本体の数を任意に選択でき、また材質の制約もほとんど
受けず広い領域を覆う均熱域を得ることができる。
【0013】 さらに、本発明のラジアントチューブを
用いた連続炉では、炉内の雰囲気が燃焼ガス中の未燃成
分等に汚染されず、焼成雰囲気のコントロールが容易で
あるだけでなく、広い面にわたって均熱性が保たれるた
め、温度依存性のある製品の焼成に特に好適である。
【0014】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。図1に本発明のラジアントチューブ及びこ
れを用いたローラハースキルンの焼成帯の実施例を概略
説明図で示す。このラジアントチューブはラジアントチ
ューブ本体1の両端に設けられたバーナ本体2にハニカ
ム状のSiCからなる蓄熱体3をバーナの燃焼部4の手
前に有している。この両端に設けられたバーナは交互に
燃焼されて、その燃焼部4からの燃焼ガスは燃焼ガス集
合ボックス5に一旦集められここで混合均熱化される。
そして、図1の通りローラハースキルンの焼成帯の対向
する側壁内に配置された燃焼ガス集合ボックス5、5の
間には複数、ここでは図示のようにストレート形状の
本のSi−SiCからなるセラミックス製のチューブ本
6が連通された構造となっている。図1に示した蓄熱
体3はバーナ本体2に組み込まれた構造であるが、この
蓄熱体3は特開平1−159511の第1図に示される
ようにバーナ本体とは別体に設けることもできる。一方
のバーナ本体と他端のバーナ本体とは燃焼の連動する空
気切替え装置(図示せず)に接続され、一方のバーナ本
体側から燃焼用の空気が供給される間は反対側のバーナ
本体側は排気口に連通されるようになっている。
【0015】 このように構成されたラジアントチュー
ブは、チューブ本体の両側のバーナを20〜30秒程
度の周期でバーナ及び空気切替え装置が切り替わり両方
が均等に燃焼されるようにする。この時、燃焼用空気は
高温に加熱された蓄熱体3を通って燃焼に供される。こ
の燃焼ガスを燃焼ガス集合ボックス5を介して複数のチ
ューブ本体6に供することになる。上記の動作を繰り返
すことにより、燃焼排ガスの保有熱は燃焼用空気の予熱
に有効に利用される。
【0016】 また、このように構成されたラジアント
チューブは、例えば、図1に示すようにローラハースキ
ルンに適用できる。図1は、ローラハースキルンの加熱
帯に設けた例であり、被焼成品が移動するローラ(図示
せず、ローラーレベルとしてローラが設けられる位置を
示す)の上下にラジアントチューブが設けられている。
このラジアントチューブは、被焼成品が移動するローラ
面の上方だけに設けてもよく、その際の設け方は、ロー
ラと天井の間に設けても、側壁に平行に設けてもよい。
【0017】 次に、図1に示すローラハースキルンの
加熱帯に設けた本願発明のラジアントチューブにおい
て、燃焼ガス集合ボックス及びその間を連通する複数の
チューブ本体間の温度差をより小さくするため、燃焼ガ
ス集合ボックス内にバーナからの燃焼ガスが直接燃焼ガ
ス集合ボックス間を連通するチューブ本体の開口部に流
入しないように邪魔板を設けた場合と設けない場合の各
設定温度における各チューブ内及び各チューブ間の温度
バラツキを測定した。用いたチューブ本体は外径38
φ、内径28φのSi−SiC製で、これを図2に示す
ように炉幅600mmのローラハースキルンの天井部に
100mm間隔で6本配置し、両端のガスバーナを25
乃至30秒サイクルで燃焼し予め設定した600℃から
1100℃の所定温度に昇温安定化したところで図2に
示した〜のチューブ本体のR,M,Lの位置での温
度を測定した。なお、バーナを燃焼ガス集合ボックスの
中央であるとに対向する位置に設置したので邪魔板
を設けるた場合にはチューブとの前に30mmの間
隔をおいて幅114mm高さ65mm長さ230mmの
耐火レンガを設けた。邪魔板なしの場合の結果を表1
に、邪魔板を設けた場合の結果を表2に示す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】 表1及び表2に見られるように、6本の
チューブ本体を1本のバーナからの熱を分配することに
より、邪魔板なしの場合でもその平面内での最大の温度
差が600℃の低い温度でも約15℃に抑えられ、11
00℃の高温でも10℃以下に制御できる。また、邪魔
板をチューブの開口の前に設けることにより600℃と
1100℃の平面内での最大の温度差がさらに邪魔板な
しの場合に比べ5℃前後下がる効果が認められた。
【0021】
【発明の効果】 本発明のラジアントチューブは、放熱
部のチューブ本体を複数とし、この間を流れる加熱ガス
流が一旦燃焼ガス集合ボックス内で混合された後分配さ
れ流れる構造としたため広い面積にわたり均熱領域が得
られる。また、両端にバーナを設け蓄熱体を組み込むこ
とにより、熱効率の向上が図られる。さらに、このラジ
アントチューブを連続炉に適用することにより、焼成温
度を厳密にコントロールし焼成することができる利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を概略説明図である。
【図2】 本発明の実施例における温度測定点を示す概
念図。
【符号の説明】
1:ラジアントチューブ本体 2:バーナ本体 3:蓄
熱体 4:バーナの燃焼部 5:燃焼ガス集合ボックス 6:
チューブ本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−157212(JP,A) 特開 平4−208302(JP,A) 特開 平5−39924(JP,A) 特開 昭62−116808(JP,A) 特開 平6−323738(JP,A) 特開 昭61−24981(JP,A) 実開 平2−28926(JP,U) 実開 昭58−131947(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/12 F23C 3/00 F23L 15/02 F27B 9/06 F27B 9/24

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端部に一対のバーナを装備し連続炉に
    設置されるラジアントチューブであって、一端のバーナ
    からの燃焼ガスを集合させる燃焼ガス集合ボックスと他
    端のバーナからの燃焼ガスを集合させる燃焼ガス集合ボ
    ックスとを前記連続炉の対向する側壁内に配置し、その
    間を複数の、セラミックスからなりストレート形状の
    ューブ本体により連通させたことを特徴とするラジアン
    トチューブ。
  2. 【請求項2】 両端部に設けられたバーナの燃焼部に燃
    焼ガス集合ボックス内の燃焼ガスから排熱を回収し、ま
    た燃焼ガス集合ボックス内へ供給される燃焼用空気を予
    熱する蓄熱体を設けたことを特徴とする請求項1に記載
    のラジアントチューブ。
  3. 【請求項3】 前記燃焼ガス集合ボックス内にバーナか
    らの燃焼ガスが直接が燃焼ガス集合ボックス間を連通す
    るチューブの開口部に流入しないように邪魔板を設ける
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のラジアントチ
    ューブ。
  4. 【請求項4】 予熱帯、焼成帯、冷却帯、からなる連続
    炉において、少なくとも焼成帯の被焼成物の移動面の上
    方に請求項1乃至3に記載のラジアントチューブを設け
    たことを特徴とする連続炉。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3に記載のラジアントチュ
    ーブを被焼成物の移動面の上方および下方に設けたこと
    を特徴とする請求項請求項4に記載の連続炉。
  6. 【請求項6】 前記連続炉がローラハースキルンである
    請求項4又は5に記載の連続炉。
JP07895495A 1995-04-04 1995-04-04 ラジアントチューブおよびこれを用いた連続炉 Expired - Lifetime JP3316811B2 (ja)

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Publication Number Publication Date
JPH08278007A JPH08278007A (ja) 1996-10-22
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