JPH03523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明はセラミツクス棒を吊下げて使用する用
途において、二本以上のセラミツクス棒を連結す
るセラミツクス吊下げ棒の連結構造に関する。

「従来技術およびその問題点」 近年、炭化珪素や窒素珪素などの常圧焼成品が
発明され、製造技術の発達もあいまつて実用化が
急速に進みつつある。これらのフアインセラミツ
クスは、1000℃以上での高温においても極めて高
い引張り強度と耐酸化性とを有し、金属と異なり
クリープ現象が殆どなく、サーマルシヨツクにも
強い等の優れた特徴があるため、特に高温で用い
る構造材料として有用である。

従来、1000〜1300℃程度の高温の加熱炉の内部
にて炉の天井から例えば仕切壁のようなものを吊
下げる場合、荷重を支える部材には水冷した金属
管を用いるのが通例であつた。この場合、水冷金
属管は当然外周部を保温して加熱炉の熱損失を防
止するのであるが、ある程度の熱損失はまぬがれ
なかつた。また、水冷のための水の供給を確保す
るのも簡単ではなかつた。

ところで、最近、通気性を有するセラミツクス
部材、例えばセラミツクスハニカム体などを複数
組合せて輻射パネルとし、これを例えば加熱炉の
天井から吊下げて加熱効率を向上させる技術が開
発されつつある。この場合、充分な耐熱性を付与
するため、輻射パネルの吊下げ棒もセラミツクス
とすることが好ましい。この吊下げ棒には15〜40
Kg程度の荷重がかかり、しかも1000〜1300℃程度
の酸化雰囲気に晒されるのであるが、前述したフ
アインセラミツクス製のものを使用すれば、充分
な長寿命が得られる。

しかしながら、大型の製鋼用などに使用される
加熱炉においては、炉の天井から被加熱物までの
距離が遠く、輻射パネルを被加熱物に近接して配
置させるためには、全長2m以上もの長い吊下げ
棒が必要となる。そのような場合に、吊下げ棒を
一本のセラミツクス棒で形成すると、次のような
問題が生じる。第一には、輻射パネルが炉内の燃
焼ガスの流れによつて風圧を受け、吊下げ棒に大
きな曲げ荷重が作用して折れてしまう可能性があ
ることである。第二には、吊下げ棒が長くなるの
で、輻射パネルの取付け、取外し作業がしにくく
なることである。第三には、余りに長いフアイン
セラミツクス製の棒は製造が困難になことであ
る。

このため、上記のような吊下げ棒においてはセ
ラミツクス棒を複数本連結したものが好ましいの
であるが、かかる連結構造には次のような特性が
要求される。第一点は、輻射パネルの荷重を余裕
を持つて支えられることである。第二点は、吊下
げ棒の連結作業が現場にて容易にできることであ
る。第三点は、炉内における風圧、地震、補修時
における人為的な負荷などに耐えられるように、
吊下げ棒の連結部がある程度フレキシブルである
ことである。その他、応力集中による破損を受け
にくく、構成部材が製造容易でコストが安いこと
も望まれる。

「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
することにある。すなわち、大きな荷重を支える
ことができ、吊下げ棒の連結作業が容易にでき、
連結部がある程度フレキシブルであり、構成部材
が製造容易でコストが安いセラミツクス吊下げ棒
の連結構造を提供することにある。

「発明の構成」 本発明によるセラミツクス吊下げ棒の連結構造
は、連結すべき一対のセラミツクス吊下げ棒の端
部に棒の軸方向に長い透孔が形成され、前記各透
孔に挿通された一対の板状の係合部材と、前記各
係合部材の両側に設けられた突出部に引掛けられ
たリンク材とを備え、かつ前記係合部材の前記セ
ラミツクス吊下げ棒の前記透孔との接触部側が板
状の広い面側から見て膨らんだ円弧状に形成され
ていることを特徴とする。

したがつて、一対のセラミツクス吊下げ棒の端
部の長い透孔にそれぞれ板状の係合部材を挿通
し、この係合部材の両側突出部にリンク材を引掛
けることにより、簡単な操作でセラミツクス吊下
げ棒を連結することができ、セラミツクス吊下げ
棒がリンク材と膨らんだ内弧状の面で荷重を支え
る係合部材とを介して連結されるので連結された
セラミツクス吊下げ棒に横方向の力が作用した場
合、連結部がある程度折曲可能となり、セラミツ
クス吊下げ棒に過大な曲げ応力がかかることが避
けられる。さらに、連結構造および構成部品の構
造が比較的簡単なので、製造容易でコストも安く
できる。また接着、折りまげ、ねじ止めなどの手
段が一切不要なので、組み立てのみならず、分解
も容易である。

更に、前記透孔はセラミツクス吊下げ棒の軸方
向に長い長孔からなり、前記係合部材は板状体か
らなる。このように、係合部材を板状体として、
セラミツクス吊下げ棒の軸方向に沿うように配置
することにより、透孔を設けたセラミツクス棒が
引張り荷重に充分耐えられるようにすることがで
きる。言いかえると、連結部が支えられる引張り
荷重を、セラミツクス吊下げ棒自体が支えられる
引張り荷重に近いものとし、連結部による強度低
下が殆ど生じないようにすることができる。この
ことは同時にセラミツクス吊下げ棒、係合部材と
も小型化・軽量化できるという余地もある。

また、前記セラミツクス吊下げ棒の透孔内面の
前記係合部材との接触部分が前記透孔の開口する
側から見て窪んだ円弧状に形成されており、前記
係合部材の前記透孔との接触部分および前記リン
ク部材との接触部分の平板の平面に垂直な方向に
切つた断面の形状が、膨らんだ円弧状に形成され
ており、かつ前記係合部材の前記透孔との接触部
分の膨らんだ円弧の曲率半径が前記透孔の窪んだ
円弧の曲率半径より小さくなつているので、板状
の係合部材の動きがよりスムースになるととも
に、欠き易いエツジ部分で荷重を支えないので角
欠けが起きにくく、連結部の信頼性を更に増すこ
とができる。

「発明の実施例」 第３図には本発明によるセラミツクス吊下げ棒
の連結構造を輻射パネルの吊下げ構造に適用した
例が示されている。すなわち、加熱炉の天井１１
よりセラミツクス吊下げ棒１２，１２が吊下げ支
持されており、セラミツクス吊下げ棒１２，１２
の下端部に別のセラミツクス棒吊下げ１３，１３
が連結部１４，１４によつてそれぞれ連結されて
いる。セラミツクス吊下げ棒１３，１３は横方向
の支持枠１５，１６に挿通され、下端部は支持枠
１６に固定されている。また、横方向の支持枠１
５，１６の間には縦方向の支持枠１７が所定間隔
をおいて複数本配置されており、これらの支持枠
１５，１６，１７によつてセラミツクスハニカム
体１８がパネル状に組付けられている。こうして
できた輻射パネルは、セラミツクス吊下げ棒１
２，１３によつて吊下げ支持され、高温の雰囲気
ガスから対流伝熱により吸収した熱を被加熱物に
輻射熱として照射して加熱効率を高めることがで
きる。

第１図および第２図には連結部１４の要部が示
されている。セラミツクス吊下げ棒１２，１３の
連結すべき端部には透孔２１がそれぞれ形成され
ている。透孔２１は、第４図および第５図に示す
ように、セラミツクス吊下げ棒１２の軸方向に沿
つて幅ａで細長く形成されており、その上下端は
側方から見て窪んだ円弧状をなしている。セラミ
ツクス吊下げ棒１３においても同様である。透孔
２１には係合部材２２が挿通されている。係合部
材２２は、第６図および第７図に示すように、透
孔２１の幅ａより小さい厚さｂのセラミツクス製
の板状体からなり、第６図で見るようにテーパ状
に丸く縁取りされた膨らんだ円弧状に形成されて
いる先端部２３と、先端部２３に距離ｃをもつて
対向する辺２４と、辺２４の両側に形成された突
起２５とを有する。第７図で見るように先端部２
３は側方から見た場合にも円弧状に形成され、そ
の円弧は透孔２１の端部の円弧より小さな曲率半
径とされている。これにより、先端部２３が透孔
２１の端部に荷重を受けて当接した際、ヘルツ応
力が過大とならず角欠けを防止することができ
る。係合部材２２の両側突出部にはリンク材であ
る一対のリンクプレート２６，２６の両端部が引
き掛けられている。なお、リンクプレート２６を
引き掛けたとき、係合部材２２の突起２５が抜け
止めをなす。リンクプレート２６は、第８図およ
び第９図に示すように、セラミツクス製の板状体
からなり、両端部には丸孔２７，２７が形成され
ている。そして、丸孔２７に係合部材２２の両側
突出部を挿入することにより、リンクプレート２
６は係合部材２２に引き掛けられる。この場合、
係合部材２２の辺２４の側断面を円弧状としてお
くことにより、丸孔２７内周と辺２４との接触部
におけるヘルツ応力が過大とならないようにする
ことができる。

以上の構成において、セラミツクス吊下げ棒１
２および１３は係合部材２２およびリンクプレー
ト２６を介して連結される。そこで、連結部１４
にかかる引張り応力に対する負荷能力について考
察する。今、全ての部品を常圧焼結の炭化珪素焼
結体とし、セラミツクス吊下げ棒１２，１３は直
径15mmの円形断面とし、透孔２１の幅ａは５mmと
する。また、係合部材２２の厚さｂは透孔２１の
幅ａより小さく４mmとする。係合部材２２には三
点曲げの応力、すなわち先端部２３と透孔２１と
の接触点および辺２４と丸孔２７との接触点にお
ける集中的な引張り応力が生じるので、この部分
が連結強度のネツクポイントとなることが多い。
そこで、先端部２３と辺２４との距離ｃを大きく
することにより、この応力に対する負荷能力を大
きくすることが好ましく、ここでは距離ｃを24mm
とした。なお、リンクプレート２６は他の部品の
制約をあまり受けないで寸法を決めることができ
るので、全体の強度のネツクポイントにはならな
い。

上記の連結部に引張り荷重を与えると、破断は
セラミツクス吊下げ棒１２あるいは１３の透孔２
１部分で生じるが、計算で求めた強度は1109Kgと
なる。また、実際に引張り試験を実施したとこ
ろ、1200〜1500Kgの荷重に耐えることができた。
したがつて、輻射パネルなどの吊下げ棒に適用し
ても充分な吊下げ強度が得られることが確認され
た。

また、この種の連結構造としては、現場での組
立て作業性が良いことが重要であるが、第１図お
よび第２図から明らかなように、このセラミツク
ス吊下げ棒の連結構造は組立てが極めて容易であ
る。したがつて、輻射パネルなどの設置に際し、
加熱炉内での作業も短時間に行なうことができ
る。

さらに、この連結構造を輻射パネルの吊下げ棒
に適用した場合、前述の如く、輻射パネルは加熱
ガス流によつて風圧を受け、セラミツクス吊下げ
棒１２および１３に曲げ応力がかかるが、リンク
プレート２６が揺動することにより、連結部１４
は加熱ガス流と平行な向きに折曲するので、セラ
ミツクス棒１２および１３に過大な曲げ応力が発
生することを避けることができる。この場合、リ
ンクプレート２６の丸孔２７の形状を円形とした
とき、連結部１４は最も大きな角度で折曲可能と
なるが、折曲角度をある程度規制したい場合に
は、リンクプレート２６の丸孔２７をリンクプレ
ート２６の軸方向に長い長孔にすることが好まし
い。さらにまた、地震や補修作業などにおいて、
セラミツクス吊下げ棒１２および１３には加熱ガ
ス流に対して直角な方向に応力がかかることもあ
るが、この連結構造ではセラミツクス吊下げ棒１
２，１３とリンクプレート２６との間にある程度
の隙間を設けることにより、連結部１４が加熱ガ
ス流に対して直角な方向にもある程度折曲するこ
とができる。

第１０〜１２図には本発明の別の実施例に用い
られる管状のリンク材２８が示されている。すな
わち第１図に示す実施例においてはリンク材とし
て一対の板状のリンクプレート２６，２６を用い
たが、これに代えて一個の管状のリンク材２８を
採用してもよい。管状リンク材２８には四個の長
孔２９，２９，３０，３０が形成されており、長
孔２９，２９には一方の係合部材２２が引き掛け
られ、長孔３０，３０には他方の係合部材２２が
引き掛けられる。管状リンク材２８の内径をセラ
ミツクス吊下げ棒１２，１３の外径より大きく
し、さらに長孔２９，２９，３０，３０を係合部
材２２より大きくしておけば、同様にフレキシブ
ルなセラミツクス吊下げ棒の連結構造を実現でき
る。

なお、前述した実施例においては、セラミツク
ス吊下げ棒１２および１３が円形断面を有する形
状とされているが多角形など適宜の断面を有する
形状であつてもよい。また、係合部材２２の形状
は必要とされる強度に応じて適宜変更することが
できる。

さらにリンクプレート２６の両端部に形成され
た丸孔２７，２７あるいは管状リンク材２８の長
孔２９，３０は統合して一つの長孔とされても良
い。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によるセラミツク
ス吊下げ棒の連結構造によれば、一対のセラミツ
クス吊下げ棒の端部の長い透孔にそれぞれ板状の
係合部材を挿通し、この係合部材の両側に設けら
れた突出部にリンク材を引掛けるようにしたの
で、現場において簡単な操作で連結することがで
きる。また、係合部材を板状とすることにより、
係合部材が強度のネツクポイントとならないよう
にし、大きな引張り荷重にも充分に耐えられるよ
うにすることができる。さらに、連結されたセラ
ミツクス棒が横方向の力を受けたとき、連結部に
おいてある程度折曲可能なので、セラミツクス吊
下げ棒に過大な曲げ応力が発生することを避ける
ことができる。加えて、連結構造および構成部品
の構造が比較的簡単なので、製造容易でコストも
安くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミツクス吊下げ棒の
連結構造の一実施例を示す正面断面図、第２図は
同連結構造の側面断面図、第３図は同連結構造を
適用した輻射パネルの吊下げ構造を示す正面図、
第４図は同連結構造において使用されるセラミツ
クス吊下げ棒の端部を示す正面図、第５図は同セ
ラミツクス吊下げ棒の端部の側面図、第６図は同
連結構造において使用される係合部材を示す正面
図、第７図は同係合部材の側面図、第８図は同連
結構造において使用されるリンクプレートを示す
正面図、第９図は同リンクプレートの側面図であ
る。第１０図は本発明の別の実施例において使用
される管状リンク材を示す平面図、第１１図は同
管状リンク材の側面図、第１２図は第１０図にお
けるＸ−Ｘ線に沿つた断面図である。 図中、１２，１３はセラミツクス吊下げ棒、１
４は連結部、２１は透孔、２２は係合部材、２６
はリンクプレート、２７は丸孔、２８は管状リン
ク材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連結すべき一対のセラミツクス吊下げ棒の端
   部に棒の軸方向に長い透孔が形成され、前記各透
   孔に挿通された一対の板状の係合部材と、前記各
   係合部材の両側に設けられた突出部に引掛けられ
   たリンク材とを備え、かつ前記係合部材の前記セ
   ラミツクス吊下げ棒の前記透孔との接触部側が板
   状の広い面側から見て膨らんだ円弧状に形成され
   ていることを特徴とするセラミツクス吊下げ棒の
   連結構造。 ２ 請求項１において、前記セラミツクス吊下げ
   棒の透孔内面の前記係合部材との接触部分が前記
   透孔の開口する側から見て窪んだ円弧状に形成さ
   れており、前記係合部材の前記透孔との接触部分
   および前記リンク部材との接触部分の平板の平面
   に垂直な方向に切つた断面の形状が、膨らんだ円
   弧状に形成されており、かつ前記係合部材の前記
   透孔との接触部分の膨らんだ円弧の曲率半径が前
   記透孔の窪んだ円弧の曲率半径より小さくなつて
   いるセラミツクス吊下げ棒の連結構造。