JPS61189308A - セラミックス吊下げ棒の連結構造 - 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】 「技術分野」 本発明は、セラミックス棒を引張り状態で使用する用途
において、二本以上のセラミックス棒を連結するセラミ
ックス棒の連結構造に関する。

「従来技術およびその問題点」 近年、炭化珪素や窒化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って実用化が急速に進みつつ
ある。これらのファインセラミックスは、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
マルショッ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
が通例であった。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った。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った。

ところで、最近、通気性を有するセラミックス部材、例
えばセラミックス／Ｘニカム体なトヲ複数組合せて輻射
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ている。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
セラミックスとすることが好ましい、この吊下げ棒には
１５〜４０Ｋｇ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
述したファインセラミックス酸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なり、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２腸以りもの長い
吊下げ棒が必要となる。そのような場合に、吊下げ棒を
一本のセラミッ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
によって風圧を受け、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
ファインセラミックス酸の棒は製造が困難になることで
ある。

このため、上記のような吊下げ棒においてはセラミック
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
、輻射パネルのような大きな荷重を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、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
ラミックス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ックス棒の連結構造は。

連結すべき端部に透孔を形成された一対のセラミックス
棒と、前記各透孔に挿通された一対の係合部材と、前記
各係合部材の両側突出部に引掛けられたリンク材とを備
えていることを特徴とする。

したがって、一対のセラミックス棒の端部の透孔にそれ
ぞれ係合部材を挿通し、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ック
ス棒を連結することができる。このように、リンク材と
係合部材とを介して連結されるので、引張り荷重に充分
耐えられるようにすることが容易である。また、連結さ
れたセラミックス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なので、セラミックス棒に過大な
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１苗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。

本発明の好ましい態様によれば、前記透孔はセラミック
ス棒の軸方向に沿った長孔からなり、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、
セラミックス杯の軸方向に沿って設けることにより、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が、セラ
ミックス棒自体が支えられる引張り荷重と同じかそれよ
りも大きくして、連結部による強度低下が生じないよう
にすることができる。すなわちセラミックス棒、係合部
材とも小型化・軽量化できることとなる。

「発明の実施例」 第３図には本発明による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よりセラミックス杯１２：
　１２が吊下げ支持されており、セラミックス棒１２．
１２の下端部に別のセラミックス棒１３．１３が連結部
１４．１４によってそれぞれ連結されている。セラミッ
クス棒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１５．１６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
１５．１８．１７によってセラミ−、クスハニカム体１
８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、セラミックス棒１２．１３によって吊下げ支
持され、被加熱物に輻射熱を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。セラミックス棒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
ックス棒１２の軸方向に沿って＠ａで細長く形成されて
おり、その−Ｅ下端は何方から見て円弧状をなしている
。セラミックス棒１３においても同様である。透孔２［
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のセラミックス製の板状体からなり、テー
パ状に丸く縁取りされた先端部２３と、先端部２３に距
１１１ｃをもって対向する辺２４と、辺２４の両側に形
成された突起２５とを有する。先端部２３は側方から見
て円弧状に形成され、その円弧は透孔２１の端部の円弧
と同じかあるいは小さな曲率半径とされている。これに
より、先端部２３か透孔２１の端部に当接した際、ヘル
ツ応力が過大とならないようにすることができる。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２
２の突起２５が抜は止めをなす、リンクプレート２６は
、第８図および第８図に示すように、セラミックス製の
板状体からなり１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　ｅ　ａ　標
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、セラミックス棒１２およびセラミ
ックス棒１３は係合部材２２およびリンクプレート２８
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−、クス
棒１２．セラミックス棒１３は直径１５ｍ層の円形断面
とし、透孔２１の幅ａは５腸鳳とする。また、係合部材
２２の厚さｂは透孔２１の幅ａより小さく４腸鳳とする
。係合部材２２には三点面げの応力、すなわち先端部２
３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
分が連結強度のネッ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ｒａＣを大きくすること
により、この応力に対する負荷差力を大きく、すること
が好ましく、ここでは距離Ｃを２４ｍ■とじた。なお、
リンクプレート２１１ｉ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
ックポイントにはならない。

上記の連結棒に引張り荷重を与えると、破断はセラミッ
クス棒１２あるいはセラミックス棒１３の透孔２１部分
で生じるが、計算で求めた強度は１１０１３ｋｇ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。したがっ
て、輻射パネルなどの吊下げ棒に適用しても充分な強度
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７５２図か
ら明らかなよンに、この連結構造は組立てが極めて容易
である。したがって、輻射パネルなどの設置に際し、加
熱炉内での作業にも支障を生じることはない。

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って
風圧を受け、セラミックス棒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
、セラミックス棒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２Ｂの丸孔２７の形状を円形としたとき１Ｍｉ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２８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、セラミックス棒１２およびセラミックス棒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ックス棒１２．１３
とリンクプレート２Ｂ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り能とすることができる。

第１０−１２図には本発明Φ別の実施例に用いられる管
状リンク材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２
９．２９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の内径をセラミックス棒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−／クス棒１
２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ってもよい。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、それほど強度が必要とされない
場合には、例えばビンのようなものであってもよい。

さらに、リンクプレート２Ｂの両端２部＃ｙｔｊｓ、さ
れた丸孔２７．２７あるいは管状リンク材２８の長孔２
９．３０は統合して一つの長孔とされてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によるセラミックス棒の連
結構造によれば、一対のセラミックス棒の端部の透孔に
それぞれ係合部材を挿通し、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、各部材の形状
や寸法を適度に規定することにより、連結部が強度のネ
ッ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、
連結されたセラミックス棒が横方向の力を受けたとき、
連結部においである程度折曲可能なので、セラミックス
杯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ックス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Ｆ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
れるセラミックス棒の端部を示す正面図、第５図は同セ
ラミックス棒の端部の側面図、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１θ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１Ｏ図におけるｘ−Ｘ線に沿った断
面図である。 図中、　１２．＋３はセラミックス杯、１４は連結部、
２１は透孔、２２は係合部材、２６はリングブ第１図　
　　　　　　　　第２図 第３　図 第４図　　　　　　第５図 葉８図　　　　　第９図 第１０　口 第１１　図　　　　　　第１２図 手続補正書 昭和６０年１り月／ρ日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連結すべき端部に透孔を形成された一対のセラミ
   ックス棒と、前記各透孔に挿通された一対の係合部材と
   、前記各係合部材の両側突出部に引掛けられたリンク材
   とを備えていることを特徴とするセラミックス棒の連結
   構 造。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記透孔は前記
   セラミックス棒の軸方向に沿った長孔からなり、前記係
   合部材は板状体からなるセラミックス棒の連結構造。