JPH06241676A - 蓄熱室の仕切り壁および蓄熱室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス窯等の蓄熱室の仕切り壁を大きい単位の
ブロックからなる構成とし、ブロックの高温下における
耐圧強度と耐クリープ性を確保するとともに、機械力を
利用して短い工期と少ない人手で築炉が可能な蓄熱室の
仕切り壁を提供する。 【構成】中央部に高密度のアルミナ質焼成煉瓦２または
電融鋳造煉瓦からなる骨格を有し、骨格の周囲３に加熱
時における収縮が小さい不定形耐火物を鋳込んで一体化
されてなる上下左右の合わせ部に互いに嵌合する凸部４
または溝５を設けた一個の重量が400kg 以上のブロック
１を、合わせ部にモルタルを塗布して複数個積みあげて
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用技術】本発明はガラス窯の蓄熱室や製鉄
用の熱風炉等における蓄熱室の仕切り壁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス窯を例にとって説明すると、現在
蓄熱室を除いた部分の耐火物はほとんど人手で持ち上げ
ることができないような大型の耐火物が使用されるよう
になっており、これらの耐火物はクレーンやホイストを
使って機械的に積み上げられるようになっている。

【０００３】また、他の例では不定形耐火物を現場で流
し込み施工する方法が採用されており、相対的に人手の
かからない築炉工事が行われるようになっている。しか
しながら蓄熱室の部分については、省エネルギーを追求
するために大型化と断熱構造化が進行しているが、今の
ところ全体の構造が複雑なこともあって、例えば図６に
従来の仕切り壁９の斜視図が示されているように、大部
分が人手で持ち上げられる程度の小型の定形煉瓦を組み
合わせた構造となっており、蓄熱室の煉瓦の施工はもっ
ぱら人手に頼る方法が主体となっている。

【０００４】このため蓄熱室の部分に相対的に多くの人
手を必要としており、さらに蓄熱室の内部が狭いことに
より蓄熱室の内部で作業できる作業員の数が制限されて
おり、その結果ガラス窯の築炉には全体として多くの人
手と同時に長い工期が必要である。

【０００５】一方、比較的人手を必要としない不定形耐
火物による築炉方法がこの問題点を解決する一つの可能
性として存在するが、不定形耐火物は加熱時に収縮を示
す他、耐クリープ性が劣るという欠点を有しているの
で、未だ使いこなすに至っていない。

【０００６】他の手段として、不定形耐火物を大型の成
形体に鋳込んだものを焼成し、この焼成煉瓦を築炉に使
用する方法も考えられるが、肉厚の大きい煉瓦を焼成す
るには長時間の焼成を必要とするため、省エネルギーの
点で好ましくなく、不定形耐火物の長所を活かしていな
いことになる。

【０００７】蓄熱室以外の部分の省力化と工期の短縮を
目指した築炉に関しては、特開昭53-72707に電気炉炉壁
の築炉解体方法が開示されており、そこにはブロック体
を利用する工法が示されている。すなわち、複数の煉瓦
を積み上げた状態のものをブロック体と称して、このブ
ロック体を金具を用いて吊り上げ、ブロック体において
炉の外側になる箇所に取り付けられた金具はそのまま解
体時に使えるように取り外すことなく残し、炉の内側に
なる箇所に取りつけられた金具はブロック体を積み上げ
た後取り去るようになっており、この工法により目的を
達成したとしている。

【０００８】また、築炉はきつい、汚い、危険というい
わゆる３Ｋの職業と考えられていることもあり、職人の
人手不足という問題も抱え、省力化の必要性が痛切に叫
ばれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は蓄熱室の仕切
り壁に関するもので、その施工にホイストなどの機械力
を使えるようにし、これにより省力化と工期の短縮を同
時に達成できるような蓄熱室の仕切り壁を提供しようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明の蓄熱室の仕切り
壁は、中央部に高密度のアルミナ質焼成煉瓦または電融
鋳造煉瓦からなる骨格を有し、周囲に不定形耐火物を鋳
込んで一体化されてなる一個の重量が 400kg以上のブロ
ックが、複数個積み上げられて構築されていることを特
徴とする。

【００１１】本発明の蓄熱室の仕切り壁の好ましい態様
では、ブロックの一個の重量が 800kg以上である。本発
明の蓄熱室の仕切り壁の他の好ましい態様では、隣接す
るブロックとの合わせ部に嵌合構造が設けられ、積み上
げ施工時および使用時においてブロックの相対的なずれ
を防止し、構築された仕切り壁が安定化するようにして
いる。

【００１２】本発明の蓄熱室の仕切り壁の他の好ましい
態様では、隣接するブロックとの合わせ部にモルタルが
塗布され、仕切り壁を通してのガスの漏れを防ぐように
一体化されている。

【００１３】本発明の蓄熱室の仕切り壁の他の好ましい
態様では、骨格とする煉瓦に熱間荷重強度と耐クリープ
性が特に優れた電融鋳造煉瓦が用いられている。本発明
の蓄熱室の仕切り壁の他の好ましい態様では、構築され
た仕切り壁の両側端が蓄熱室の外壁中に嵌め込まれて、
気密性を確保するとともに倒れないように支持されてい
る。

【００１４】蓄熱室を構成する部分を大きく分けると、
炉壁、空積煉瓦が載せられる笄ぜり、空積煉瓦及び天井
の４つの部分に分けられ、炉壁は蓄熱室の周囲を囲む外
壁と蓄熱室の内部を仕切っている仕切り壁の部分に分け
ることができ、本発明はこの仕切り壁の部分を対象に、
機械力を利用した築炉が行えるように工夫して省力化と
工期の短縮を達成するようにしたものである。

【００１５】蓄熱室の仕切り壁はその配置されている場
所の関係上、両側面から加熱を受けるため、壁全体の平
均温度が外壁よりも高くなり、特に最近では高さが十数
メートルに及ぶ蓄熱室が構築されることもあって、特に
耐クリープ性を確保することが重要である。

【００１６】このため本発明の蓄熱室の仕切り壁では、
仕切り壁の構成単位となる大型のブロックの中央部に骨
格となる高密度のアルミナ質焼成煉瓦または電融鋳造煉
瓦を配し、この骨格によって積み上げられた煉瓦の荷重
を支えるようになっており、この骨格によってブロック
の耐圧強度と耐クリープ性を確保している。

【００１７】また、ブロックは骨格の周囲に不定形耐火
物を鋳込んで一体化され、築炉の単位を大きいブロック
で行うようになっている。本発明において高密度のアル
ミナ質焼成煉瓦とは見掛気孔率が18％以下のアルミナ質
焼成煉瓦をいい、通常高密度であれば煉瓦の圧縮強度は
大きくなる。

【００１８】この高密度のアルミナ質焼成煉瓦としては
少なくとも蓄熱室を流れる被加熱空気と燃焼排ガスの中
間の温度である1250℃において安定した耐クリープ性と
耐圧強度を確保する必要があるので、少なくとも40重量
％以上、好ましくは70重量％以上、さらに好ましくは90
重量％以上のアルミナ成分を含むアルミナ質焼成煉瓦を
使用する。

【００１９】このアルミナ質焼成煉瓦としては、勿論ア
ルミナ成分の多いムライト質焼成煉瓦も含まれる。ま
た、格段に緻密な組織を有していて高温における圧縮強
度が大きく耐クリープ性に優れているということから電
融鋳造煉瓦を用いるのがより好ましい。例えば、Al₂O₃
を75重量％以上含む旭硝子社製のコルハートブラックは
この目的に好適なムライト質の電融鋳造煉瓦である。

【００２０】また、不定形耐火物としては、アルミナセ
メント等の結合成分の含有量が少なく、緻密に鋳込むこ
とができ、加熱時における収縮が小さく、熱膨張率が骨
格とする煉瓦の熱膨張率に近いものを選定するのが好ま
しい。

【００２１】ガラス窯の場合、蓄熱室の温度は上方部に
おいて高く下方部においては低くなっているので、一般
的にはその施工位置に応じて仕切り壁を構成するブロッ
クの材料構成を変えて使用する方が全体の費用を節減で
きるので好ましい。

【００２２】本発明の蓄熱室の仕切り壁では、蓄熱室の
構築の際に機械力を利用して積み上げることにより大幅
な工期の短縮と省力化を達成できるように、ブロック一
個の重量を400 kg以上と大型のものにしている。機械力
を利用する場合には一個のブロックの重量をさらに大き
くすることも可能であり、工事の能率を上げるにはブロ
ック一個の重量を 800kg以上とするのがさらに好まし
い。

【００２３】しかし、ブロック中に温度差が生ずると温
度差にほぼ比例した熱応力が発生することになるので、
ブロックにどのような材質を選ぶかにもよるが、ブロッ
ク中に発生する温度差を小さくするにはブロックの大き
さは小さい方が良いこともあるので、ブロックの大きさ
を決めるのに先立ってこの点の考慮が必要である。

【００２４】

【実施例】以下本発明を実施例の図面によってさらに詳
しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら
限定されるものではない。

【００２５】図１は本発明の蓄熱室の仕切り壁に用いら
れるブロック１の一例を示す断面図である。図２は図１
のブロック１をＡＡ方向に切断した断面図であり、図１
は図２においてブロック１をＢＢ方向に切断した断面図
となっている。

【００２６】図１，図２において、ブロック１は高密度
のアルミナ質焼成煉瓦２を積み上げた骨格を有してお
り、骨格の周囲３には不定形耐火物が鋳込まれて一体化
され、一個の重量が 400kg以上の人手では持ち上げられ
ない大きさのブロック１となっている。また、このブロ
ック１の上下左右の隣接するブロックとの合わせ部に
は、隣接するブロックと嵌合するように凸部４と溝５か
らなる嵌合構造が設けられている。

【００２７】図３は本発明の仕切り壁７の一例を示す部
分図である。すなわち図３に示すように、例えば図１、
図２に示されたブロック１を複数個積み上げ、所要の大
きさを有する仕切り壁７が構築されている。

【００２８】図４は図３に示された仕切り壁７をＣＣ方
向に切り離した部分断面図である。ブロックの嵌合構造
である凸部４と溝５の合わせ部には図示せぬモルタルが
塗布されて気密性を高め、嵌合構造とモルタルの協働に
より仕切り壁の両側を流れるガスの漏れによる混合を防
いでいる。

【００２９】図５は仕切り壁７の側端部を蓄熱室の外壁
８に嵌め込んだ状態を示しており、仕切り壁の両側を流
れるガスはこの部分においても互いに気密に保持され、
仕切り壁が倒れないように支持している。

【００３０】ガラス窯の場合には、蓄熱室の仕切り壁の
両側はいずれも蓄熱体の積まれた小蓄熱室となってお
り、一方の小蓄熱室に燃焼廃ガスが流されて蓄熱体に熱
が蓄積されているとき、他方の小蓄熱室はバーナに送る
空気が供給され、燃焼用の空気を予熱するのに使用され
る。

【００３１】試験例 図１と図２に示した構造を有し、高さ1020mm、幅1398m
m、厚さ 465mm（但し、これは凸部と溝の部分を無視し
た寸法で凸部の高さと溝の深さはいずれも63mmとしてい
る。）で一個の重量が約1660kgのブロックを10個試作し
た。

【００３２】すなわち、骨格となる煉瓦に緻密なアルミ
ナ質焼成煉瓦２（旭硝子社製 CWK-2、Al₂O₃ 72重量％、
気孔率17％のもの）を用いてこれを鋳型の内部に積み上
げ、この骨格を鋳型の枠に押えつけて固定し、この鋳型
に不定形耐火物（旭硝子社製GIBRAM 、Al₂O₃ 84重量
％、アルミナセメント５重量％以下のもの）を骨格とな
る煉瓦の周囲３を埋めるように流し込み、これを 250℃
で24時間保持して乾燥固化させ、一体のブロック１とし
た。

【００３３】このブロック１には図７と図８に示したよ
うに、予め吊り上げることを想定して切り込み６を４箇
所に設けておいた。このようにして試作したブロック１
を図７と図８に示した方法で吊り上げ、ブロックを積み
上げて仕切り壁の構築試験を行った。

【００３４】すなわち、二個の煉瓦挟み12を用いてその
先端をブロックの両側に設けられた合計４個の切り込み
６に差し込み、煉瓦挟みに取りつけられたチェイン15を
アイビーム13に設けたずれ止め14の間に引っかけてアイ
ビーム13の中央部をホイストロープ10の先に取り付けら
れたホイストフック11で吊り上げる。

【００３５】このようにしてブロックの吊り上げと吊り
降ろしおよび積み上げの作業、すなわち仕切り壁の施工
が少ない人手で容易に実施できることを確認した。次に
９個のブロックを単独窯中に３段の高さに積みあげて図
３、図４に示されたような仕切り壁の部分モデルを構築
した。

【００３６】この際、隣接するブロックの嵌合構造を有
する合わせ部にはモルタルを塗布し、切り込み６の部分
にもブロックを積み上げた後に、予め準備したアルミナ
質焼成煉瓦の周りにモルタルを塗布したものを差し込ん
で充填した。仕切り壁の部分モデルを１時間に10℃の昇
温速度で1400℃まで上げ、そのまま72時間保持した。

【００３７】炉が冷却後仕切り壁の部分モデルの状態を
観察したが、問題にならない程度の細かい表面亀裂とモ
ルタルを塗布した厚みの分だけ少々高さが縮んだほかに
は全く異常を認めなかった。

【００３８】これらの試験の結果として、蓄熱室の築炉
において、従来の仕切り壁では一人の築炉工と３人の補
助者のチームによる一日の作業が、約 500個の煉瓦を積
んで合計約 1.7トンの作業量であるのに対して、本発明
の蓄熱室の仕切り壁の場合には、予め一個の重量が1000
kgのブロックを準備しておくことによって一人の玉掛工
と一人の補助者の組み合わせで作業し、前記の４人のチ
ームの10倍以上の作業量をこなせると見積もられた。

【００３９】

【発明の効果】本発明の蓄熱室の仕切り壁を採用するこ
とによって次のような効果を得られることが明らかにな
った。

【００４０】すなわち、不定形耐火物に骨格となるアル
ミナ質焼成煉瓦または電融鋳造煉瓦を組み合わせて作っ
た大きいブロックを蓄熱室の仕切り壁に用いることによ
って、高温において耐圧強度と耐クリープ性を有する大
型のブロックが長時間の焼成を行わなくても製作可能と
なると同時に、築炉を機械力を利用して行えるようにす
ることによって蓄熱室の仕切り壁部分の築炉、ひいては
蓄熱室全体の築炉が格段に能率よく行えるようになる。

【００４１】これによって大幅な省力化が達成されると
ともにガラス窯全体の工期が大幅に短縮でき、この分ガ
ラス窯の稼働率を向上できるとともに、熟練工である築
炉工の必要性がほとんどなくなる他、狭い場所における
重労働が排除されるなど、画期的な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱室の仕切り壁を構成する単位とな
るブロックの一例の断面図。

【図２】図１のブロックのＡＡ方向の断面図。

【図３】本発明の蓄熱室の仕切り壁の一例を示す部分立
面図。

【図４】図３の仕切り壁のＣＣ方向に切り離した部分切
断図。

【図５】本発明の蓄熱室の仕切り壁の一例で、仕切り壁
の側端部が蓄熱室の外壁に嵌合されている部分を水平方
向に切断した部分断面図。

【図６】従来の蓄熱室の仕切り壁の一例の構造を示す斜
視図。

【図７】本発明の蓄熱室の仕切り壁の構成単位であるブ
ロックの吊り上げ方法の一例を説明する正面図。

【図８】図７のＤＤ方向の断面図。

【符号の説明】

１：ブロック ２：アルミナ質焼成煉瓦 ３：骨格の周囲 ４：凸部 ５：溝 ６：切り込み ７：仕切り壁 ８：外壁 ９：仕切り壁 10：ホイストロープ 11：ホイストフック 12：煉瓦挟み 13：アイビーム 14：ずれ止め 15：チェイン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部に高密度のアルミナ質焼成煉瓦また
   は電融鋳造煉瓦からなる骨格を有し、周囲に不定形耐火
   物を鋳込んで一体化された一個の重量が 400kg以上のブ
   ロックが、複数個積み上げられて構築されていることを
   特徴とする蓄熱室の仕切り壁。
2. 【請求項２】ブロック一個の重量が 800kg以上である、
   請求項１の蓄熱室の仕切り壁。
3. 【請求項３】隣接するブロックとの合わせ部に嵌合構造
   が設けられている、請求項１または２の蓄熱室の仕切り
   壁。
4. 【請求項４】隣接するブロックとの合わせ部にモルタル
   が塗布されている、請求項１〜３のいずれか一の蓄熱室
   の仕切り壁。
5. 【請求項５】構築された仕切り壁の両側端が蓄熱室の外
   壁中に嵌め込まれて支持されている、請求項１〜４のい
   ずれか一の蓄熱室の仕切り壁。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか一の仕切り壁を有
   する蓄熱室。