JPH01201416A - 輻射パネル - 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】 本発明は工業用加熱炉に好適な輻射パネル番こ関する。

高温ガス流により被加熱物を加熱する工業用加熱炉にお
ける熱伝達の手段として、従来は主に壁面と高温ガスか
らの輻射を利用しているが、ガスは本質的に輻射能が低
い為、炉内での被加熱物に対する熱伝達効率が低い。従
って従来の工業用加熱炉で加熱を促進する為には、炉の
天井を高くしてガスの厚みを大きくして輻射能を増加す
るか、炉の壁面の表面積を大きくして輻射面積を大きく
せざるを得ない。しかしこれらの方法では築炉費用が太
き（なり、更には周囲への熱放散も増加するなどの無駄
が生じることになる。また燃焼ガス等の高温ガスから被
加熱物への熱伝達効率が低いことは、この分排ガスの温
度を高くする必要があるため、排ガスに持ち去られる熱
ロスが大きくなり、従来の工業用加熱炉では熱の利用効
率が低く、被加熱物を加熱する好まし温度履歴を考慮す
ると築炉費用の節減は困難であった。

このため工業用加熱炉の熱の利用効率の向上を目的とし
て、炉内に輻射パネルを設置することや、この輻射パネ
ルに通気性ブロックを用いることも提案されているが、
今迄に提案された輻射パネルでは、設置しても輻射パネ
ルへの熱伝達あるいは輻射パネルの被加熱物への熱輻射
の両方又は何れかが小さくて熱の利用効率を充′分に向
上できず、また輻射パネルの構造および設置の方法につ
いても多くの問題点をかかえている。これらの問題点は
、本発明の輻射パネルを用いる加熱炉及び輻射パネルの
特徴及び効果の説明により明らかにされるであろう。

本発明の目的は、輻射パネルを設置することにより、高
温ガスから被加熱物への熱伝達効率を著しく向上させる
ことができる輻射パネルを用いる工業用加熱炉を提供す
ることにあり、更には設置の費用を低減出来る工業用加
熱炉を可能とするにあり、こうした工業用加熱炉に好適
に使用しつる設置の容易な輻射パネルを提供するにある
。

本発明の輻射パネルは、高温ガス流により被加熱物を加
熱する加熱炉の天井より吊下げて設置される平板状の輻
射パネルであって、該輻射パネルは複数の吊下棒、ずれ
防止材及び多数の通気孔を有するセラミックス製の複数
の通気性ブロックを有し、該通気性ブロックの間には該
ずれ防止材が配設されるとともに、底部には底板１３が
配設され、該底板には該吊下棒が挿通されて吊下げられ
ている輻射パネルである。

本発明の輻射パネルの好ましい態様ではセラミックス製
の通気性ブロックがセラミックス製ハニカムとなってい
る。

本発明の輻射パネルを用いる加熱炉での被加熱物の高温
ガス流による加熱は、主として、まず輻射パネルが高温
ガスからの対流伝熱により加熱され、ついで被加熱物が
輻射パネルからの熱輻射により輻射加熱される。輻射パ
ネルにはめ込まれるセラミックス製の通気性ブロックの
代表例としては、多数の通気孔を有するセラミックス製
ハニカム体が挙げられる。セラミックス製の通気性ブロ
ックは通気孔を多数有するので高温ガスが通気孔を低い
圧損で貫流できるとともに高温ガスとの接触表面積が大
となり、高温ガスが通気孔を貫流する間に、高温ガスか
ら輻射パネルに効率よく熱伝達される。

本発明の輻射体を、鋼材連続加熱炉のように、炉床、ス
キッドレール等の支持面上に静置され、又は支持面上を
移動する被加熱物の少くとも上側を高温ガス流が流れ、
これにより被加熱物を加熱する加熱炉に適用する場合に
は、天井より吊下げる輻射パネルの取付けが容易である
。

耐熱性のセラミックスからなる通気性ブロックの多数の
通気孔は炉内の高温ガス流の方向に概ね平行して設けら
れていることが好ましい。

そして燃焼ガス、排ガス等の高温ガスを輻射パネルの通
気孔内を通過させ、高温ガスからセラミックス製の通気
性ブロワ・りへの熱伝達をよ（するにはハニカム状のセ
ラミックスからなる通気性ブロックを利用するのが好ま
しい。ハニカム状のセラミックスからなる通気性ブロッ
クは、たとえば、１０×１０ｃｍ程度の断面積のものは
比較的容易に製造されるが、この数倍の断面積を有する
ものは製造がかなり困難となり、したがって鋼材連続加
熱炉などに用いる輻射パネルを作成するには通常多数の
ハニカム状セラミックスからなる通気゛性ブロックを組
込む必要がある。

本発明の輻射パネルは垂直に吊り下げて保持されるので
、取り付けが容易であり、輻射パネルは組立が容易な構
造となっている。

本発明の輻射パネルの一実施例を第１〜３図に示す。こ
の輻射パネルは複数個の通気性ブロック１１と二本の吊
下棒１２と、複数個のずれ防止材１４を有し、さらに最
下段には全体の荷重を支える一個の底板１３が設けられ
ている。底板１３は上側に溝１３Ａを有し、溝１３Ａ内
には溝１３Ａの一部を埋めてセラミックスファイバのよ
うな緩衝材１５が充填されている。底板１３はその両端
部に二本の吊下げ棒１２を通して吊下げられる。吊下棒
１２の上端は、要すればビン等による結合を介して、加
熱炉の天井に固定される。底板１３上には複数個（図示
の例では１０個）の通気性ブロック１１が、その下縁部
を溝１３Ａに嵌合させて並置され、第１段の通気性ブロ
ック段が形成されている。図示された実施例では、ずれ
防止材１４は底板１３とほぼ同じ長さと幅を有し、更に
両″゛端部に吊下棒１２を挿通する孔、及び上下両側に
通気性ブロックの下縁部と上縁部に嵌合する溝を有し、
従ってこの実施例においては第４図からも明らかなよう
にずれ防止材１４は断面Ｈ形をなしている。なお、ずれ
防止材はかかる形状に限定されないことはいうまでもな
い。

実施例においては底板１３上に第１段の通気性ブロック
１１を搭載した後に、ずれ防止材１４の孔に吊下棒１２
を挿通してずれ防止材１４を装着すると、ずれ防止材１
４の下側の溝が通気性ブロック１１に嵌合して通気性ブ
ロック１１が固定され、ずれ落ちることが防止される。

ついで同様にしてずれ防止材Ｉ４の上に別の複数個の通
気性ブロック１１をずれ防止材１４の溝に嵌合させて並
置することにより、次の段の通気性ブロックを形成でき
る。更に同様にして、別のずれ防止材１４及び通気性ブ
ロック１１を搭載することを繰返して、所望の段数の通
気性ブロック１１を有する輻射パネルとすることができ
る。なお本発明の輻射パネルを構成する通気性ブロック
はセラミックス製であり、パネル面にほぼ直交して貫通
する多数の通気孔を有することが肝要である。

図示の実施例では吊下棒１２、底板１３及びずれ防止材
１４をいずれもセラミックスで製作しであるが、使用条
件によっては、その一部又は全部を耐熱金属等で作成し
てもよい。また通気性ブロック１１としては、断面積１
０Ｘ　１０ｃｍ、厚さ２、５ｃｍのコージライト質ハニ
カム体を使用している。ハニカム状の通気性ブロックの
通気孔は通常代表径０．８〜２０ｍｍで、孔壁の厚さ　
０．１〜３ｍｍ程度のものが容易に製作可能であり、比
較的軽量に出来る。この実施例の通気性ブロックは５８
５ｍｍの角孔を孔壁の厚さ０．５ｎ＋＋ｎとして多数の
通気孔を有するハニカム形状のもので、強度が低いが、
上述の如き構造の輻射パネルとすることにより充分使用
に耐える。

吊下棒１２は特に強度を要する部材で、炭化ケイ素質、
窒化ケイ素質、アルミナ質、ムライト質等の耐熱セラミ
ックスを用いるか、又は内部を中空とし水冷もしくは空
冷し、断熱被覆を施した耐熱金属を用いるのが好ましい
。

底板１３には通気性ブロック１１、ずれ防止材１４等の
全荷重がかかるので、これに耐える強度が必要であり、
所要厚さのムライト質等のセラミックスが使用される。

ずれ防止材１４は通常は強度をさほど必要としないので
、例えばムライト質等の軽量な耐火物、セラミックスフ
ァイバ成形品等のセラミックスで製作することができる
。

また、加熱炉における被加熱物と炉の天井との間が広過
ぎて、この高さのほぼ全部にわたる輻射パネルを設ける
必要がない場合には、第１図および第２図にも示すよう
に、この輻射パネルを利用して、輻射パネルの上部に隔
壁１６を取付けるのが好ましい。隔壁１６は温度条件に
より、セラミックスファイバの成形ボード、珪酸カルシ
ウムボード等が用いられる。隔壁１６にも吊下棒挿通孔
を設けておくとよい。更に輻射パネルからの炉の天井へ
の熱の輻射による伝熱を抑制するためにほぼ反射板１８
を炉の天井に平行に設けることが好ましく、この場合の
反射板の取付は構造としては、隣りあう輻射パネルにそ
れぞれ取付けた隔壁１６相互間に支桿１７を架設し、支
桿１７の上に反射板１８を載置固定する構造が例示でき
る。

輻射パネルを上述のような構成とすることにより、炉内
への取り付けが容易で、かつな簡単な構造で多数の通気
性ブロックを輻射パネルに通気性ブロックが脱落しない
ように組込むことができる。

輻射パネルを構成するセラミックス製の通気性ブロック
は一般に高い黒度値を示す。例えば炭化ケイ素質、コー
ジライト質はそれぞれ０．９〜０．９５、約０．８であ
り、これをハニカム状通気性ブロックとすることにより
、前者はほとんど完全黒体に、後者は黒度０．９〜０．
９６となる。加熱炉は本発明の輻射パネルを用いること
により、高温ガスの有する熱は高い熱伝達効率で被加熱
物に伝えられ、炉壁からの熱放散も少（、排ガスの温度
を低くして煙道へ排出するこ′とができる。

本発明の輻射パネルは鋼材等を加熱する加熱炉に好適・
簡便に採用しつるものである。更に本発明の輻射パネル
を用いることにより以下の如き優れた効果が得られる。

（１）炉の天井よりの熱放散が少（なり、反射板を設け
る場合には、その効果はより顕著となる。

（２）熱伝達効率の向上により炉の寸法を小型化できる
。また炉の設置面積を小さくするのみならず、ガス厚み
を大きくする必要がないので炉の天井高さも低くでき、
燃費だけでなく築炉費も低減できる。

（３）複数列の輻射パネルを設けることにより、炉内の
仕切壁としても機能するので、炉内各部を所要の最適温
度分布に調整することが輻射パネルの相互の間隔毎に可
能となり、もって加熱効率を向上するのみならず、被加
熱物の加熱に要求される好ましい温度履歴を容易に実現
できる。゛

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の輻射パネルの実施例の正面図、第２図
及び第３図は第１図におけるそれぞれＡ−Ａ線及びＢ−
Ｂ線矢印断面図である。 代理人栂　村　緊　１部−゛　・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温ガス流により被加熱物を加熱する加熱炉の天
   井より吊下げうる輻射パネルであっ て、該輻射パネルは複数の吊下棒、ずれ防止材、底板及
   び多数の通気孔を有するセラミックス製の複数の通気性
   ブロックを有し、該通気性ブロックの間には該ずれ防止
   材が配置されるとともに、底板の端部には該吊下棒が挿
   通されて吊下げられていることを特徴とする輻射パネル
   。
2. （２）セラミックス製の通気性ブロックがセラミックス
   製ハニカムである特許請求の範囲第１項記載の輻射パネ
   ル。