特許 5953254 加熱炉用天井ユニット、加熱炉用天井ユニットの製造方法、加熱炉および加熱炉の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5953254

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】加熱炉用天井ユニット、加熱炉用天井ユニットの製造方法、加熱炉および加熱炉の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F27D 1/04 20060101AFI20160707BHJP

   F27D 1/02 20060101ALI20160707BHJP

   F27D 1/00 20060101ALI20160707BHJP

   F27D 1/14 20060101ALI20160707BHJP

【ＦＩ】

   F27D1/04 F

   F27D1/02

   F27D1/00 D

   F27D1/14 F

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-56083(P2013-56083)

(22)【出願日】2013年3月19日

(65)【公開番号】特開2013-242131(P2013-242131A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2015年3月27日

(31)【優先権主張番号】特願2012-102272(P2012-102272)

(32)【優先日】2012年4月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000110804

【氏名又は名称】ニチアス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098682

【弁理士】

【氏名又は名称】赤塚 賢次

(74)【代理人】

【識別番号】100071663

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 保夫

(74)【代理人】

【識別番号】100131255

【弁理士】

【氏名又は名称】阪田 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100125324

【弁理士】

【氏名又は名称】渋谷 健

(72)【発明者】

【氏名】津村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】後藤 嘉彦

(72)【発明者】

【氏名】石附 泰成

(72)【発明者】

【氏名】塚田 竜司

【審査官】 佐藤 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−２１９３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２９６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０８０６９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−１３８９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−００１９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４８６０００５（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２７Ｄ １／００−１／１８

Ｆ２７Ｂ ９／００−９／４０

Ｆ２７Ｂ １７／００−１９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱炉の側壁から独立した別体として構成され、加熱炉の天井部材として加熱炉の側壁上に載置される加熱炉用天井ユニットであって、
無機繊維製ブロックを複数並置することにより形成されてなる内壁層と、
該内壁層上に積層配置されてなる断熱材層と、
該断熱材層上に積層配置される天板と、
一端が前記天板に固定され、他端が前記断熱材層を貫通しつつ前記無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材と、
前記無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合される、各無機繊維製ブロック内に一以上設けられた芯部材と
を有することを特徴とする加熱炉用天井ユニット。

【請求項2】

前記無機繊維製ブロックが、無機繊維集合体を複数積層した状態で積層方向に圧縮してなるものであり、前記内壁層が、隣接する無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体の主表面が互いに並行するように無機繊維製ブロックを複数並置して形成されてなるものである請求項１に記載の加熱炉用天井ユニット。

【請求項3】

前記無機繊維製ブロックが、アルミナ含有率４５質量％以上の耐熱性無機繊維を主構成繊維とするものである請求項１または請求項２に記載の加熱炉用天井ユニット。

【請求項4】

前記断熱材層が、断熱材を複数枚積層してなるものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニット。

【請求項5】

前記断熱材層の少なくとも一部が、８００℃における熱伝導率が０．０２〜０．０９Ｗ／（Ｋ・ｍ）である断熱材からなる請求項１〜請求項４のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニット。

【請求項6】

請求項１〜請求項５のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、
複数の無機繊維製ブロック内に無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材の一方の端部を挿入する工程と、
前記無機繊維製ブロック内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材を挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入させた吊り部材の端部に結合する工程と、
天板上に断熱材を積層して断熱材層を形成する工程と、
前記吊り部材の他端を前記断熱材層に挿入、貫通した後、天板に固定する処理を繰り返して、断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程と
を含むことを特徴とする加熱炉用天井ユニットの製造方法。

【請求項7】

請求項１〜請求項５のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、
天板の主表面に対して、複数の吊り部材の一方の端部をそれぞれ固定する工程と、
前記天板に固定した吊り部材の他端に対して断熱材を挿入、貫通させることにより前記天板上に断熱材層を形成する工程と、
前記天板に固定した吊り部材の他端に対してさらに無機繊維製ブロックを挿入した後、該無機繊維製ブロック内を横断する方向に一以上の芯部材を挿入して、前記吊り部材の端部に結合させる処理を繰り返すことにより、断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程と
を含むことを特徴とする加熱炉用天井ユニットの製造方法。

【請求項8】

底壁と、底壁に立設された側壁と、該側壁上に載置された請求項１〜請求項５のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットとを有し、前記加熱炉用天井ユニットの内壁層が底壁と対向するように配置されることにより、内部に加熱室が規定されてなることを特徴とする加熱炉。

【請求項9】

請求項８に記載の加熱炉を製造する方法であって、底壁から立設するように側壁を設ける工程と、該側壁上に、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを載置する工程とを有することを特徴とする加熱炉の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱炉用天井ユニット、加熱炉用天井ユニットの製造方法、加熱炉および加熱炉の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、リチウムイオン電池の普及等に伴い、Ｌｉ等のアルカリ金属を多量に含む電極材料や部材を焼成する機会が増加しつつあるが、Ｌｉ等のアルカリ金属の蒸気は、特定の温度域に達するとＳｉと反応するために、焼成炉材である煉瓦を融解し、煉瓦材の剥離や、強度の低下、耐火断熱性の低下を招来する。

【0003】

このため、側壁間に横架した剛性梁からアルミナ板を吊り下げ、この剛性梁とアルミナ板との間に耐熱性のセラミックボードを挟持させた天井ユニットを有する焼成炉が提案されるに至っている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−４５８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、近年、焼成対象となる電極材料の処理量の増加や部材の大型化に伴って焼成炉も大型化する傾向にある。特許文献１記載の焼成炉を大型化するためには、天井ユニットを構成する剛性梁やセラミックボードも大型のものを特別に製造し、提供する必要があるが、このために焼成炉の製造コストの上昇を招くとともに、剛性梁やセラミックボードが重量化してハンドリング性が低下してしまい製造工程の煩雑化を招いていた。
また、特許文献１記載の焼成炉は、剛性梁の剛性によって天井ユニット全体を吊り下げ、その形状を保持するものであるが、天井ユニットが大型化するとその重量も増加することから、天井ユニットが撓みを生じてその形状を保持でき難くなる。
さらに、特許文献１記載の焼成炉を構成する天井ユニットは、セラミックボードを挟持するアルミナ板や吊り部材の端部が加熱室に露出するものであることから、熱劣化を生じ易く、耐スポーリング性に劣るものであった。

【0006】

従って、本発明は、加熱炉が大型化した場合であっても、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、高い剛性および耐久性を有する加熱炉用天井ユニットおよび該加熱炉用天井ユニットを簡便に製造する方法を提供するとともに、上記天井ユニットを用いた加熱炉および加熱炉の製造方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明者等が鋭意検討を行った結果、無機繊維製ブロックを複数並置することにより形成されてなる内壁層と、該内壁層上に積層配置されてなる断熱材層と、該断熱材層上に積層配置される天板と、一端が前記天板に固定され、他端が前記断熱材層を貫通しつつ前記無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材と、前記無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入されつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合される、各無機繊維製ブロック内に一以上設けられた芯部材とを有する加熱炉用天井ユニットと、該天井ユニットを製造する方法、上記天井ユニットを用いた加熱炉および加熱炉の製造方法によって、上記目的を達成し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【0008】

すなわち、本発明は、
（１）加熱炉の側壁から独立した別体として構成され、加熱炉の天井部材として加熱炉の側壁上に載置される加熱炉用天井ユニットであって、
無機繊維製ブロックを複数並置することにより形成されてなる内壁層と、
該内壁層上に積層配置されてなる断熱材層と、
該断熱材層上に積層配置される天板と、
一端が前記天板に固定され、他端が前記断熱材層を貫通しつつ前記無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材と、
前記無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合される、各無機繊維製ブロック内に一以上設けられた芯部材と
を有することを特徴とする加熱炉用天井ユニット、
（２）前記無機繊維製ブロックが、無機繊維集合体を複数積層した状態で積層方向に圧縮してなるものであり、前記内壁層が、隣接する無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体の主表面が互いに並行するように無機繊維製ブロックを複数並置して形成されてなるものである上記（１）に記載の加熱炉用天井ユニット、
（３）前記無機繊維製ブロックが、アルミナ含有率４５質量％以上の耐熱性無機繊維を主構成繊維とするものである上記（１）または（２）に記載の加熱炉用天井ユニット、
（４）前記断熱材層が、断熱材を複数枚積層してなるものである上記（１）〜（３）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニット、
（５）前記断熱材層の少なくとも一部が、８００℃における熱伝導率が０．０２〜０．０９Ｗ／（Ｋ・ｍ）以下である断熱材からなる上記（１）〜（４）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニット、
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、
複数の無機繊維製ブロック内に無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材の一方の端部を挿入する工程と、
前記無機繊維製ブロック内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材を挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入させた吊り部材の端部に結合する工程と、
天板上に断熱材を積層して断熱材層を形成する工程と、
前記吊り部材の他端を前記断熱材層に挿入、貫通した後、天板に固定する処理を繰り返して、断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程と
を含むことを特徴とする加熱炉用天井ユニットの製造方法、
（７）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、
天板の主表面に対して、複数の吊り部材の一方の端部をそれぞれ固定する工程と、
前記天板に固定した吊り部材の他端に対して断熱材を挿入、貫通させることにより前記天板上に断熱材層を形成する工程と、
前記天板に固定した吊り部材の他端に対してさらに無機繊維製ブロックを挿入した後、該無機繊維製ブロック内を横断する方向に一以上の芯部材を挿入して、前記吊り部材の端部に結合させる処理を繰り返すことにより、断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程と
を含むことを特徴とする加熱炉用天井ユニットの製造方法、
（８）底壁と、底壁に立設された側壁と、該側壁上に載置された上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットとを有し、前記加熱炉用天井ユニットの内壁層が底壁と対向するように配置されることにより、内部に加熱室が規定されてなることを特徴とする加熱炉、
（９）上記（８）に記載の加熱炉を製造する方法であって、底壁から立設するように側壁を設ける工程と、該側壁上に、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱炉用天井ユニットを載置する工程とを有することを特徴とする加熱炉の製造方法、
を提供するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、 加熱炉が大型化した場合であっても、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、高い剛性および耐久性を有する加熱炉用天井ユニットおよび該加熱炉用天井ユニットを簡便に製造する方法を提供するとともに、上記天井ユニットを用いた加熱炉および加熱炉の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの一形態例を示す正面側断面図（図１（ａ））、上面図（図１（ｂ））および側面側断面図（図１（ｃ））である。

【図2】本発明に係る加熱炉用天井ユニットを構成する、無機繊維製断熱ブロックの一形態例を示す図（図２（ａ）および図２（ｂ））および内壁層の形成例を示す図（図２（ｃ）および図２（ｄ））である。

【図3】本発明に係る加熱炉用天井ユニットを構成する、断熱材層の一形態例を示す図である。

【図4】吊り部材の天板への固定方法の形態例（固定形態例１（図４（ａ））、固定形態例２（図４（ｂ））、固定形態例３（図４（ｃ）、固定形態例４（図４（ｄ）））を示す図である。

【図5】本発明に係る加熱炉用天井ユニットを構成する、吊り部材と芯部材との結合方法の一形態例を示す図（図５（ａ）および図５（ｂ））である。

【図6】本発明に係る加熱炉用天井ユニットを構成する、吊り部材および芯部材の結合物の一形態例を示す図（図６（ａ））および無機繊維製ブロック内に吊り部材と芯部材との結合物を配置する方法を説明する図（図６（ｂ）および図６（ｃ））である。

【図7】芯部材の形態例を説明するための図（図７（ａ）〜図７（ｃ））である。

【図8】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの製造方法の一形態例を示す図（図８（ａ）〜図８（ｃ））である。

【図9】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの製造方法の一形態例を示す図（図９（ａ）〜図９（ｃ））である。

【図10】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの製造方法の一形態例を示す図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））である。

【図11】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの製造方法の一形態例を示す図（図１１（ａ）〜図１１（ｄ））である。

【図12】本発明に係る加熱炉用天井ユニットの並置例を示す図であって、本発明に係る加熱炉用天井ユニットの一形態例を示す正面側断面図（図１２（ａ））と、上記加熱炉用天井ユニットを複数並置したときの加熱炉用天井ユニットの側面側断面図（図１２（ｂ））と、別形態に係る加熱炉用天井ユニットを複数並置したときの加熱炉用天井ユニットの側面側断面図（図１２（ｃ））を示す図である。

【図13】本発明に係る加熱炉の一形態例を示す正面側断面図である。

【図14】本発明に係る加熱炉の一形態例を示す側面側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、無機繊維製ブロックを複数並置することにより形成されてなる内壁層と、該内壁層上に積層配置されてなる断熱材層と、該断熱材層上に積層配置される天板と、一端が前記天板に固定され、他端が前記断熱材層を貫通しつつ前記無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材と、前記無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入されつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合される、各無機繊維製ブロック内に一以上設けられた芯部材とを有することを特徴とするものである。

【0012】

以下、本発明の加熱炉用天井ユニットについて、適宜図面を参照しつつ説明するものとする。
図１は、本発明の加熱炉用天井ユニット１の形態例を説明するための（ａ）正面側垂直断面図、（ｂ）上面図、（ｃ）側面側垂直断面図である（図１（ｂ）におけるＡ−Ａ’線断面図が図１（ａ）の垂直断面図に相当し、図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ’線断面図が図１（ｃ）の垂直断面図に相当する）。
図１に示すように、本発明の加熱炉用天井ユニット１は、無機繊維製ブロック２を複数並置することにより形成されてなる内壁層Ｘと、該内壁層Ｘ上に積層配置されてなる断熱材層Ｙと、該断熱材層Ｙ上に積層配置される天板４とを有している。

【0013】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロック２は、図２（ａ）に例示するように、無機繊維集合体２１を複数積層した状態で積層方向に圧縮してなるものであることが好ましい。

【0014】

無機繊維集合体２１としては、無機繊維ブランケットを挙げることができる。
無機繊維ブランケットは、無機（短）繊維を集綿したものをマット状に加工したものであり、保形性を維持するために、一般にニードルパンチ処理により毛布状に加工されてなるものである。
無機繊維ブランケットは、耐熱性無機繊維からなるブランケットであれば特に制限されないが、具体的には、例えば、ニチアス（株）製ファインフレックス（登録商標）ブランケット ＴＯＭＢＯ Ｎｏ．５１２０、５２２０−Ｚ等を挙げることができる。

【0015】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックや無機繊維集合体を構成する無機繊維は、耐熱性を有するものであれば特に制限されないが、アルミナ含有率が４５質量％以上（４５〜１００質量％）である耐熱性無機繊維を主構成繊維とするものが好ましく、７０質量％以上（７０〜１００質量％）である耐熱性無機繊維を主構成繊維とするものがより好ましく、アルミナ含有率が８０質量％以上（８０〜１００質量％）である耐熱性無機繊維を主構成繊維とするものがより好ましい。

【0016】

上記耐熱性無機繊維として、具体的には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を８５〜１００質量％含むアルミナ繊維、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を８５〜６８質量％、シリカ（ＳｉＯ_２）を１５〜３２質量％含むムライト繊維、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を６８〜４５質量％、シリカ（ＳｉＯ_２）を３２〜５５質量％含むアルミノシリケート繊維、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を５〜４５質量％、シリカ（ＳｉＯ_２）を４５〜６５質量％、ジルコニア(ＺｒＯ_２)を１０〜３０質量％含むアルミナジルコニア繊維、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維などが挙げられる。

【0017】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックや無機繊維集合体を構成する無機繊維は、鉄、ナトリウム、チタンといった不純物の含有割合が低いものが好ましく、これ等の不純物の含有割合が酸化物換算で１質量％以下であるものが好適であり、０．５質量％以下であるものがより好適である。

【0018】

なお、本出願書類において、「耐熱性無機繊維を主構成繊維とする」とは、無機繊維製ブロックや無機繊維集合体を構成する全繊維に対するアルミナ繊維の含有割合が、８０〜１００質量％であることを意味するものとする。

【0019】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックが、無機繊維集合体の積層物である場合、無機繊維製ブロックとしては、無機繊維集合体を複数積層し、圧縮した状態で紐材で緊縛したり、無機繊維集合体を複数積層し、圧縮した状態で、ピン部材で串刺し固定してなるものを挙げることができる。
図２（ｂ）に示すように、無機繊維製ブロック２が、無機繊維集合体２１を複数積層し、圧縮した状態で、ピン部材Ｐで串刺し固定してなるものである場合、ピン部材Ｐは、両端にそれぞれ頭部Ｐ１、Ｐ１を有するとともに、頭部Ｐ１、Ｐ１間に軸部Ｐ２を有するものであることが好ましく、頭部Ｐ１、Ｐ１と軸部Ｐ２とを有するピン部材Ｐを用いることにより、無機繊維集合体２１を容易に圧縮し、所望形状に保形することができる（なお、図２（ｂ）においては、ピン部材Ｐの形状を説明するために、便宜上、無機繊維製ブロック２の一部を切り欠きして表示している）。

【0020】

無機繊維集合体２１の圧縮に使用する紐材やピン部材は、ポリプロピレン等の樹脂製のバンドやピンであることが好ましく、樹脂製のバンドやピンを使用することにより、加熱炉の天井ユニットとして使用したときに容易に焼失して無機繊維ブランケットの圧縮状態が開放され、複数の無機繊維製ブロック２間に形成される目地を好適に減少させ、断熱性を効果的に向上させることができる。

【0021】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、加熱炉の天井材として使用されるときに、加熱室側に内壁層が面することになるが、内壁層を構成する無機繊維製ブロックが無機繊維集合体の積層物からなるものであることにより、熱収縮による劣化を抑制しつつ、加熱後に目地開きが少なくなり、天井ユニットに高い耐久性を付与することができる。

【0022】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックが、無機繊維集合体の積層物である場合、無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体同士は互いに圧縮されていてもよいし、圧縮されていなくてもよい。

【0023】

無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体同士が互いに圧縮されている場合、圧縮率が、０．１〜５０％であることが適当であり、２０〜４５％であることがより適当であり、３０〜４０％であることがさらに適当である。

【0024】

無機繊維製ブロックの圧縮率が上記範囲内にあることにより、内壁層を形成した際に、複数の無機繊維製ブロックが相互に押圧して、無機繊維間に形成される目地を好適に減少させることができる。
無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体同士が互いに圧縮されていない場合、上記圧縮率は０％となる。

【0025】

なお、本出願書類において、無機繊維製ブロックの圧縮率（％）は、下記式により算出される値を意味するものとする。
圧縮率（％）＝｛１−Ｗ／（Ｗ_１×ｎ）｝×１００
ここで、Ｗ（ｍｍ）は、無機繊維製ブロックの積層方向の長さ（図２（ａ）に示す無機繊維製ブロック２の左右方向の長さ）、Ｗ_１（ｍｍ）は、無機繊維集合体の厚み（図２（ａ）に示す無機繊維集合体２１の左右方向の長さ）、ｎは無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体の積層数である。

【0026】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックの厚み（図１（ａ）または図２（ａ）に示す無機繊維製ブロック２の上下方向の長さ）は、５０〜３００ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることがより好ましく、７５〜１００ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、無機繊維製ブロックの厚みが上記範囲内あることにより、天井ユニットに十分な耐熱性を付与することができる。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックの主表面を規定する縦方向および横方向の長さは、得ようとする天井ユニットのサイズに基づいて適宜規定すればよく、通常、縦１００〜９００ｍｍ、横１００〜６００ｍｍ程度である。

【0027】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックが、無機繊維集合体を複数積層した状態で積層方向に圧縮してなるものである場合、内壁層Ｘは、特に制限されないが、図２（ｃ）に例示するように、隣接する無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１の主表面が互いに並行するように（隣接する無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１の積層方向ｄが同一軸状になるように）無機繊維製ブロック２を複数並置して形成されてなるものであることが好ましい。無機繊維製ブロック２をこのように配置することにより、無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１が相互に押圧し合い、複数の無機繊維製ブロック２、２間に形成される目地を好適に減少させ、断熱性をより効果的に向上させることができる。

【0028】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層Ｘは、隣接する無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１が、互いに異なる方向に積層、配列されてなるものであってもよく（隣接する無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１の積層方向が同一軸状になくてもよく）、例えば、図２（ｄ）に例示するように、無機繊維製ブロック２は、隣接する無機繊維製ブロック２を構成する無機繊維集合体２１の積層方向が互いに垂直方向となるように（隣接する無機繊維製ブロックを構成する無機繊維集合体２１の積層方向が互いに９０°づつ相違するように）積層され、配置されてなるものであってもよい。

【0029】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層は、無機繊維製ブロックからなる層を複数積層してなるものであってもよく、本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、無機繊維製ブロックの積層数は、１〜２程度であることが好ましい。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層の厚み（図１（ａ）に示す内壁層Ｘの上下方向の長さ）は、５０〜３００ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることがより好ましく、７５〜１００ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、内壁層Ｘの厚みが上記範囲内にあることにより、天井ユニットに十分な耐熱性を付与することができる。

【0030】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層は、図１（ａ）等に示すように、無機繊維製ブロック２を並置することにより層状に（長尺状に）形成されるものであり、加熱炉が大型化して天井ユニットが大型化した場合であっても、大型のセラミックボード等を特別に製造する必要がなく、無機繊維製ブロック２を必要数並置することによって容易に層状化（長尺状化）し得るものであるため、製造コストの上昇を招くことなく簡便かつ安価に形成することができる。

【0031】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層の長手方向の長さ（図１（ａ）に示す内壁層Ｘの左右方向の長さ）は、特に制限されないが、５００ｍｍ以上であることが適当であり、５００〜５０００ｍｍであることがより適当であり、７００〜４０００ｍｍであることがさらに適当であり、１０００〜３０００ｍｍであることが一層適当であり、２０００〜３０００ｍｍであることがより一層適当である。
本発明の加熱炉用天井ユニットは、高い剛性を発揮し得るものであることから、内壁層が長尺化しても（天井ユニットが長尺化しても）好適に使用することができる。

【0032】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、内壁層上に断熱材層が形成されてなるものである。

【0033】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層は、内壁層上に断熱材を一枚配置してなるものであってもよいし、図１（ａ）や図３に示すように、断熱材３を複数枚積層して（重ね合わせて）配置してなるものであってもよい。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層が、断熱材３を複数枚積層配置してなるものである場合、断熱材の積層枚数は１〜６枚であることが適当である。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、断熱材を適宜折り畳んだ状態で積層配置することにより断熱材層を形成してもよい。
断熱材３を適宜折り畳んだ状態で積層配置することにより断熱材層を形成する場合、上記断熱材の積層枚数は、折り畳んだ断熱材の折り畳み数を当該断熱材の積層枚数とみなして積算することにより算出するものとする。例えば、３枚の断熱材を使用して、そのうち１枚の断熱材を２つ折りに折り畳んで使用した場合には、この折り畳んだ断熱材の積層枚数を「２枚」とみなし、断熱材の積層枚数を合計４枚とするものとする。
本発明の加熱炉用天井ユニットが、断熱材を適宜折り畳んだ状態で積層配置することにより断熱材層を形成してなるものである場合、例えば、後述するように、複数の加熱炉用天井ユニットを並置して加熱炉の天井を形成する場合に、加熱炉用天井ユニット間に生じる隙間（目地）を容易に塞ぐことができる。
また、本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層を構成する断熱材は、内壁層の長手方向を成す一方の端部から反対側端部まで連続する長尺物（一枚物）であってもよいし、適当な長さに切断した切断物を内壁層上に複数枚並置して長尺状にしたものであってもよい。

【0034】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層を構成する断熱材としては、断熱性を有する無機繊維を主構成繊維とするものが好ましく、例えば、無機繊維製を主構成繊維とする板状物または布状物、具体的には、無機繊維を主構成繊維とする、ボード、ブランケット、フェルト等を挙げることができる。
また、上記断熱材を構成する無機繊維としては、上述した耐熱性無機繊維の他に、ガラス繊維やロックウールといった比較的安価な無機繊維を用いることもできる。

【0035】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材を構成するガラス繊維は、石英ガラス等の無アルカリガラスを溶解し、牽引することによって繊維化される、グラスファイバーやグラスウールとも称されるものであって、短繊維と連続繊維（長繊維）とがあるが、本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、短繊維および連続繊維（長繊維）のいずれも使用することができる。

【0036】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、上記ガラス繊維の組成は特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ_２を５２〜５６質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１２〜１６質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１６〜２５質量％、Ｂ_２Ｏ_３を５〜１０質量％、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ_２を０〜１質量％含有するＥガラス繊維や、ＳｉＯ_２を６２〜６５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を２０〜２５質量％、ＭｇＯを１０〜１５質量％、ＣａＯを０〜１質量％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１質量％、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ_２を０〜１質量％含有するＴガラス繊維や、ＳｉＯ_２を５６〜６２質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を９〜１５質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１７〜２５質量％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１質量％、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ_２を０〜４質量％含有するＮＣＲガラス繊維や、ＳｉＯ_２を６０〜６７質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を２〜６質量％、ＭｇＯおよび／またはＣａＯを１０〜２０質量％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜８質量％、Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏを８〜１５質量％含有するＣガラス繊維（硼珪酸ガラスファイバー）等が挙げられる。

【0037】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材を構成するロックウールは、酸化ケイ素と酸化カルシウムとを主成分とする人造鉱物繊維であり、玄武岩、鉄炉スラグ等に石灰等を混合し、高温で溶解することにより作製することができる。
上記ロックウールとしては、原料によっても相違するが、一般的にＳｉＯ_２を３５〜４５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１０〜２０質量％、ＭｇＯを４〜８質量％、ＣａＯを２０〜４０質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を０〜１０質量％、ＭｎＯを０〜４質量％含有する繊維状物が挙げられる。

【0038】

このような無機繊維からなる断熱材としては、ニチアス（株）製ＴＯＭＢＯ（登録商標）Ｎｏ．５１２０（ファインフレックス（登録商標）ブランケット）、ＴＯＭＢＯ（登録商標）Ｎｏ．５１１２−２５０（ファインフレックス（登録商標）１３００ハードボード）等を挙げることができる。
なお、本出願書類において、無機繊維を主構成繊維とする断熱材とは、断熱材を構成する全繊維に対する無機繊維の含有割合が、８０〜１００質量％であることを意味するものとする。

【0039】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層を構成する断熱材の８００℃における熱伝導率は、通常、０．０２〜０．３Ｗ／（Ｋ・ｍ）である。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層の少なくとも一部は、８００℃における熱伝導率が０．０２〜０．０９Ｗ／（Ｋ・ｍ）であるか、０．０２〜０．０６Ｗ／（Ｋ・ｍ）であるか、０．０２〜０．０５Ｗ／（Ｋ・ｍ）である低熱伝導率断熱材であってもよい。

【0040】

上記低熱伝導率断熱材は、平均粒径５０ｎｍ以下のシリカ微粒子やアルミナ微粒子といった金属酸化物微粒子と、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維など有機繊維といった補強繊維とを含む乾式加圧成形体であればよい。

【0041】

上記乾式加圧成形体としては、例えば、８０〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜２０質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むものであってもよく、８５〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜１５質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むものであってもよい。

【0042】

また、上記乾式加圧成形体としては、炭化珪素、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、チタニアといった輻射散乱材を含むものであってもよい。この場合、乾式加圧成形体は、例えば、５０〜９３質量％の金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の補強繊維と、５〜４０質量％の輻射散乱材とを含むものであってもよいし、６５〜８０質量％の金属酸化物微粒子と、５〜１８質量％の補強繊維と、１５〜３０質量％の輻射散乱材とを含むものであってもよい。

【0043】

低熱伝導率断熱材として、具体的には、例えば、ニチアス（株）製ＴＯＭＢＯ（登録商標）Ｎｏ．４３５０−ＧＨ（ロスリム（登録商標）ボードＧＨ）を挙げることができる。

【0044】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層が複数の断熱材を積層してなるものである場合、断熱材層を構成する各断熱材の熱伝導率が異なるものであってもよく、このように断熱材層を構成する断熱材として、熱伝導率（断熱性）の異なるものを組み合わせて使用することにより、断熱材層の作製コストを低減することができる。

【0045】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層が複数の断熱材の積層物からなるものである場合、断熱材層は、圧縮されていてもよいし、圧縮されていなくてもよい。

【0046】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層が圧縮されている場合、圧縮率が、０．１〜４０％であることが適当であり、２０〜３５％であることがより適当であり、１５〜２５％であることがさらに適当である。
断熱材の圧縮率が上記範囲内にあることにより、複数の断熱材を用いて断熱材層を形成した際に、断熱材間に形成される目地を好適に減少させ、断熱性を高めることができる。
断熱材層が圧縮されていない場合、上記圧縮率は０％となる。

【0047】

なお、本出願書類において、断熱材層の圧縮率（％）は、下記式により算出される値を意味するものとする。
圧縮率（％）＝｛１−Ｘ／（Ｘ_１×ｎ）｝×１００
ここで、Ｘ（ｍｍ）は、断熱材層の積層方向の長さ（図３に示す断熱材層Ｙの上下方向の長さ）、Ｘ_１（ｍｍ）は、断熱材の厚み（図３に示す断熱材３の上下方向の長さ）、ｎは断熱材層を構成する断熱材の積層数である。

【0048】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層の厚み（図１（ａ）に示す断熱材層Ｙの上下方向の長さ）は、５０〜６００ｍｍであることが好ましく、１００〜３００ｍｍであることがより好ましく、１５０〜２００ｍｍであることがさらに好ましい。
断熱材層が複数の断熱材を積層してなるものである場合、積層数を調整することによって所望厚みを有する断熱材層を形成することができる。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、断熱材層の厚みが上記範囲内あることにより、天井ユニットに十分な断熱性を付与することができる。

【0049】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、内壁層と共に断熱材層を設けることにより、断熱材層を構成する断熱材を内壁層を構成する無機繊維製ブロックよりも断熱性の低いものを使用することができ、低コストな加熱炉用天井ユニットを提供することができる。
また、本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、断熱材層は、断熱材を内壁層上に配置することにより、長尺状に形成されてなるものであり、加熱炉が大型化して天井ユニットが大型化した場合であっても、高いハンドリング性の下で簡便かつ安価に天井ユニットを形成することができる。

【0050】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、断熱材層上に天板が積層配置されてなる。
天板の構成材料としては特に制限されないが、鋼板等の金属からなるものが好ましい。
また、天板はパンチングメタル等の穿孔されたものであってもよく、天板が穿孔されたものであることにより、加熱炉用天井ユニットの軽量化を図ることができる。

【0051】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、天板は、断熱材層の長手方向に対応する一方の端部から他方の端部まで連続する長尺物（一枚物）であってもよいし、図１（ｂ）に示すように、天板４が、複数の天板部材４ａ、４ｂ、４ｃを並置、連結することによって長尺化してなるものであってもよい。複数の天板部材は、相互に溶接するかまたはボルト等で締結することによって連結することができる。

【0052】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、天板４が、複数の天板部材を連結して断熱材層上に形成されてなるものである場合、加熱炉が大型化して天井ユニットが大型化した場合であっても、断熱材層上に配置する天板部材の数を適宜変更することにより、汎用の金属板を連結することで簡便かつ安価に天板を形成することができる。

【0053】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、一端が天板に固定され、他端が断熱材層を貫通しつつ無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材を有している。

【0054】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、吊り部材としては、内壁層、断熱材層および天板を吊り下げ得る剛性を有する棒状物であれば特に制限されず、鋼鉄等の金属からなるものや、アルミナ、ムライト等のセラミックからなるものが好ましい。

【0055】

吊り部材の一端を天板に固定する方法も特に制限されず、溶接またはボルト締め等により適宜固定することができる。
例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）、図４（ａ）に示すように、ボルト孔を設けた吊り部材５の端部の両側から、締結治具７、７を介してボルト締めすることにより天板４に固定することができる。
上記締結治具７、７は、ボルトを挿通する孔内にネジ山またはネジ溝が設けられてなるものであってもよいし、また、上記吊り部材のボルト孔や上記締結治具の孔内には、耐熱ゴム製で形成されたスリーブ状のクッション材が設置されていてもよい。

【0056】

吊り部材は、その一方の端部が天板上に突き出た状態で、当該端部に設けた挿入孔に棒状部材が差し込まれることによって天井板に固定されていてもよい。

【0057】

例えば、図４（ｂ）の左図に示すように、棒状部材Ｃ１を用いて、これを吊り部材５の端部に設けた挿入孔の片側から差し込んで挿入することにより、図４（ｂ）の右図に示すように、（図４（ａ）に示す締結治具７、７のボルト締め等を行うことなく）吊り部材５を簡便に天板に固定することができる。
また、上記棒状部材としては、吊り部材端部の挿入孔に嵌合するための凹部が設けられたものであってもよい。
例えば、図４（ｃ）の左図に示すように、中央に嵌合用の凹部を設けた棒状部材Ｃ２を吊り部材５の端部に設けた挿入孔の片側から挿入した後、図４（ｃ）の右図に示すように、棒状部材Ｃ２の凹部を吊り部材５の挿入孔内側上部に嵌め合せることにより、（図４（ａ）に示す締結治具７、７のボルト締め等を行うことなく）吊り部材５を強固にかつ簡便に天板に固定することもできる。
さらに、上記棒状部材としては、一本の吊り部材のみを固定するものでなく、複数の吊り部材を固定する長尺状のものであってもよい。
例えば、図４（ｄ）に示すように、長尺状の棒状部材Ｃ３を用いて、これを吊り部材（例えば、図４（ｄ）における吊り部材５ａ）の端部に設けた挿入孔の片側から挿入した後、他の吊り部材（例えば、図４（ｄ）における吊り部材５ｂおよび５ｃ）の端部に設けた挿入孔に順次挿入することによっても、（図４（ａ）に示す締結治具７、７のボルト締め等を行うことなく）吊り部材５ａ〜５ｃを簡便に天板に固定することができる。

【0058】

上記棒状部材を吊り部材の一方の端部に設けた挿入孔に挿入するだけの簡便な固定であっても、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、天板４が、天板４の下部に積層した断熱材層や内壁層によって押圧されるために、ボルト締め等を行わなくても、棒状部材の抜けや脱落を容易に抑制することができる。

【0059】

上記棒状部材の構成材料は特に制限されないが、ステンレス鋼等の金属材料や、アルミナ、ムライト等のセラミック材料等であってもよい。

【0060】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、吊り部材は、一端が天板に固定され、他端が断熱材層を貫通しつつ無機繊維製ブロック内に延びている。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、内壁層を構成する無機繊維製ブロック内に延びる吊り部材の数は特に制限されず、天井ユニットに付与しようとする剛性等を考慮して適宜決定すればよい。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例においては、中央部以外の各無機繊維製ブロック２に対して、二本の吊り部材５（吊り部材５ａおよび５ａ’、吊り部材５ｂおよび５ｂ’、吊り部材５ｅおよび５ｅ’、吊り部材５ｆおよび５ｆ’）をそれぞれ配置するとともに、中央部の三個の無機繊維製ブロック２に対して四本の吊り部材５（吊り部材５ｃ、５ｃ’、５ｄ、５ｄ’）を配置している。
本発明の加熱炉用天井ユニットにおいては、一個の無機繊維製ブロックに対して、複数本の吊り部材を配置してもよい。

【0061】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、吊り部材は、一端が天板に固定され、他端が断熱材層を貫通しつつ無機繊維製ブロック内に延びている。
本発明の加熱炉用天井ユニットは、加熱炉の天井材として使用されるときに無機繊維製ブロック（内壁層）が加熱室に面する（露出する）ことになるが、吊り部材の端部が無機繊維製ブロックの外部ではなく内部に配置されるために、吊り部材の熱劣化を抑制し、また、炉内の雰囲気、発生ガスからの影響を受け難くなって劣化を抑制することができ、天井ユニットに高い耐久性を付与することができる。

【0062】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入されつつ、無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合される、各無機繊維製ブロック内に一以上設けられた芯部材を有している。

【0063】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、芯部材としては、吊り部材に結合された状態で、内壁層、断熱材層および天板を押圧して天井ユニットに所望の剛性を付与し得る棒状物であれば特に制限されず、鋼鉄等の金属からなるものや、アルミナ、ムライト等のセラミックからなるものが好ましい。

【0064】

芯部材を吊り部材に結合する方法も特に制限されず、例えば、図１（ａ）、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、貫通孔を設けた吊り部材５の端部に対して芯部材６を貫通させ、吊り部材５に芯部材６を嵌合することによって結合することができる。
また、図６（ａ）に示すように、芯部材６および吊り部材５は、予め溶接等によって結合されてなるものであってもよい。この場合、図６（ｂ）に示すように、芯部材６の両端から無機繊維製ブロック２の断片化物２ａ、２ｂを挿入することにより、図６（ｃ）に示すように、芯部材６を、吊り部材５の端部に結合させつつ、無機繊維製ブロック２内を横断する方向に配置することができる。

【0065】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、芯部材は内壁層の内部に配置される。本発明の加熱炉用天井ユニットは、加熱炉の天井材として使用されたときに、内壁層が加熱室に面する（露出する）ことになるが、芯部材を内壁層の外部ではなく内部に配置することにより、芯部材の熱劣化を抑制し、また、炉内の雰囲気、発生ガスからの影響を受け難くなって、劣化を抑制することができ、天井ユニットに高い耐久性を付与することができる。

【0066】

本発明の加熱炉用天井ユニットにおいて、芯部材は、無機繊維製ブロック内を横断する方向に挿入されつつ、無機繊維製ブロック内に挿入された吊り部材の端部に結合されるものであり、無機繊維製ブロック内に設けられる芯部材の数は一本または複数本であって特に制限されない。
芯部材は、図７（ａ）に示すように、個々の無機繊維製ブロック内のみを横断するものであってもよいし、図７（ｂ）に示すように、複数の無機繊維製ブロックに亘って無機繊維製ブロック内を横断するものであってもよいし、図７（ｃ）に示すように、無機繊維製ブロック内に複数本を一列に配置することによって個々の無機繊維製ブロック内を横断するものであってもよい。また、芯部材は、無機繊維製ブロック内に並列に複数本配置されることにより、無機繊維製ブロック内を複数本が並列に横断するものであってもよい。

【0067】

各無機繊維製ブロック内に設けられる芯部材の数や、一本の芯部材が挿入される無機繊維製ブロックの数は、天井ユニットに付与しようとする剛性等を考慮して適宜決定すればよい。

【0068】

図１（ａ）に示す例においては、上述したように、中央部以外の無機繊維製ブロック２に対して、それぞれ吊り部材５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆが一本づつ配置されるとともに、中央部の三個の無機繊維製ブロック２に対して、吊り部材５ｃおよび５ｄが二本配置されている。
これに対して、図１（ａ）に示す例においては、芯部材６ａ、６ｂ、６ｄ、６ｅは、それぞれ吊り部材一本（吊り部材５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆ）に対して、一本の芯部材がそれぞれ無機繊維製ブロック２内を横断しつつ結合されて配置され、芯部材６ｃは、吊り部材二本（吊り部材５ｃおよび吊り部材５ｄ）に対して芯部材一本が三個の無機繊維製ブロック２内を横断しつつ結合されて配置されている。

【0069】

本発明に係る加熱炉用天井ユニットの長手方向の長さ（図１（ａ）に示す天井ユニット１の横方向の長さ）は、５００ｍｍ以上であることが適当であり、５００〜５０００ｍｍであることがより適当であり、７００〜４０００ｍｍであることがさらに適当であり、１０００〜３０００ｍｍであることが一層適当であり、２０００〜３０００ｍｍであることがより一層適当である。
本発明の加熱炉用天井ユニットは、高い剛性を発揮し得るものであることから、内壁層が長尺化しても（天井ユニットが長尺化しても）好適に使用することができる。

【0070】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、種々の加熱炉の天井ユニットとして使用することができ、焼成炉の天井ユニット、特にＬｉ等のアルカリ金属を多量に含む材料や部材を焼成する焼成炉の天井ユニットとして好適に使用することができる。

【0071】

本発明の加熱炉用天井ユニットは、加熱炉が大型化した場合であっても、無機繊維製ブロックの使用数や天板部材等の使用数を増加させて、内壁層および天板を長尺化し、断熱材層を挟持しつつ内壁層と天板とを吊り部材と芯部材によって結合して一体化することにより、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、簡便に天井ユニットの大型化を図ることができる。
また、本発明に係る加熱炉用天井ユニットは、後述するように天井ユニット全体を加熱炉の側壁上に載置するものであるので、従来の天井ユニットが剛性梁の剛性に依存してその形態を保持していたこととは対照的に、天井ユニット全体の剛性によって、自身の形態を容易に保持することができる。
さらに、本発明に係る加熱炉用天井ユニットは、内壁層と断熱材層と天板とを吊り部材および芯部材によって一体化してなるものであり、吊り部材および芯部材の使用数を変更することによって、容易に剛性を向上させることができる。
加えて、本発明に係る加熱炉用天井ユニットは、使用時に吊り部材等が加熱室に露出しない構造となっていることから、高い耐久性を付与することができる。

【0072】

次に、本発明の加熱炉用天井ユニットの製造方法について説明する。
本発明の加熱炉用天井ユニットの製造方法は、本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１および本発明の加熱炉用天井ユニットの製法２からなる。
本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１は、本発明の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、複数の無機繊維製ブロック内に無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材の一方の端部を挿入する工程と、前記無機繊維製ブロック内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材を挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入させた吊り部材の端部に結合する工程と、天板上に断熱材を積層することにより、天板と断熱材層との積層物を形成する工程と、前記吊り部材の他端を前記断熱材層に挿入、貫通させた後、天板に固定する処理を繰り返して、断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

【0073】

本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１においては、先ず、図５（ａ）に示すように、複数の無機繊維製ブロック２に対し、無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材５の一方の端部を挿入した後、図５（ｂ）に示すように、無機繊維製ブロック２内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材６を挿入し、無機繊維製ブロック２内に挿入させた吊り部材５の端部に結合する。図５に示す例においては、吊り部材５の端部に設けた貫通孔に芯部材６を貫通させることにより、吊り部材５の端部に芯部材６を嵌合させて結合している。
本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１においては、無機繊維製ブロックに対して予め吊り部材の端部を挿入する挿入孔を設けた上で、吊り部材の端部を挿入してもよいし、同様に無機繊維製ブロックに対して予め芯部材を挿入する挿入孔を設けた上で、無機繊維製ブロックに芯部材を挿入してもよい。

【0074】

次いで、図８（ａ）に示すように、天板４上に断熱材３を積層することにより、天板４と断熱材層Ｙとの積層物を形成する。
その後、図８（ｂ）に示すように、一端を無機繊維製ブロックに挿入した吊り部材５（図８（ａ）に示す例においては、吊り部材５ａ）の他端を断熱材層Ｙに挿入し、貫通させた後、天板４に締結治具等を用いて固定する処理を繰り返して、図８（ｃ）に示すように、断熱材層Ｙ上に無機繊維製ブロック２を複数並置してなる内壁層Ｘを形成し、目的とする天井ユニット１を得ることができる（図８（ｃ）に示す天井ユニット１は、図１（ａ）に示す天井ユニット１に対応するものであるが、製造工程の説明上、上下逆に記載している点に注意されたい）。
上記吊り部材５の他端を断熱材層Ｙに挿入し、貫通させた後、天板４に固定する際には、断熱材層Ｙを圧縮しながら固定してもよい。

【0075】

また、本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１の変形法ともいうべき方法（以下、本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１−１という）を挙げることもできる。
上記本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１−１は、複数の無機繊維製ブロック内に無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材の一方の端部を無機繊維製ブロック内に挿入する工程と、前記無機繊維製ブロック内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材を挿入させつつ、前記無機繊維製ブロック内に挿入させた吊り部材の端部に結合する工程と、前記吊り部材および芯部材を配置した無機繊維製ブロックを複数並置して内壁層を形成する工程と、前記複数並置した無機繊維製ブロックに設けられた吊り部材の他端に対して断熱材を挿入、貫通させて断熱材層を形成する工程と、前記断熱材を挿入、貫通させた吊り部材の端部に対して天板を固定する工程とを含むことを特徴とするものである。

【0076】

本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１−１においては、先ず、本発明の加熱炉用天井ユニットの製法１と同様に、図５（ａ）に示すように、複数の無機繊維製ブロック２に対し、無機繊維製ブロックの主表面側から吊り部材５の一方の端部を挿入した後、図５（ｂ）に示すように、無機繊維製ブロック２内を横断する方向にそれぞれ一以上の芯部材６を挿入し、無機繊維製ブロック２内に挿入させた吊り部材５の端部に結合する。
次いで、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、上記吊り部材５および芯部材６を配置した無機繊維製ブロック２を複数並置して内壁層Ｘを形成した後、図９（ｃ）に示すように、上記複数並置した無機繊維製ブロック２に設けられた吊り部材５の他端に対して断熱材３を挿入、貫通させて断熱材層Ｙを形成する。その後、図９（ｄ）に示すように、断熱材３を挿入、貫通させた吊り部材５の端部に対して締結治具等を用いて天板４を固定することにより、目的とする天井ユニット１を得ることができる。

【0077】

また、本発明の加熱炉用天井ユニットの製法２は、本発明の加熱炉用天井ユニットを製造する方法であって、天板の主表面に対して、複数の吊り部材の一方の端部をそれぞれ固定する工程と、前記天板に固定した吊り部材の他端に対して断熱材を挿入、貫通させることにより前記天板上に断熱材層を形成する工程と、前記天板に固定した吊り部材の他端に対してさらに無機繊維製ブロックを挿入した後、該無機繊維製ブロック内を横断する方向に一以上の芯部材を挿入して、前記吊り部材の端部に結合させる処理を繰り返すことにより、前記断熱材層上に無機繊維製ブロックを複数並置してなる内壁層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

【0078】

本発明の加熱炉用天井ユニットの製法２においては、先ず、図１０（ａ）に示すように、天板４の主表面に対して、複数の吊り部材５ａ〜５ｆの一方の端部をそれぞれ固定する。図１０（ａ）に示す例においては、ボルト孔を設けた吊り部材５の端部の両側から、締結治具を介してボルト締めすることにより吊り部材５ａ〜５ｆを固定している。

【0079】

次いで、図１０（ｂ）に示すように、天板４に固定した吊り部材５ａ〜５ｆの他端に対して断熱材３を挿入、貫通させることにより天板４上に断熱材層Ｙを形成し、天板４に固定した吊り部材５ａ〜５ｆの他端に対してさらに無機繊維製ブロック２を挿入する。

【0080】

さらに、図１０（ｃ）に示すように、無機繊維製ブロック２内を横断する方向に芯部材６ａを挿入し、吊り部材５ａの端部に結合する（図１０（ｃ）に示す例においては、吊り部材５ａの端部に設けた貫通孔に芯部材６ａを貫通させることにより、吊り部材５ａの端部に芯部材６ａを嵌合させて結合している。）。
上記無機繊維製ブロック２の吊り部材へ挿入する操作と該無機繊維製ブロックへ芯部材を挿入し、吊り部材の端部へ結合する操作を繰り返すことにより、断熱材層Ｙ上に無機繊維製ブロック２を複数並置してなる内壁層Ｘを形成し、目的とする天井ユニット１を得ることができる（図１０（ｄ）に示す天井ユニット１は、図１（ａ）に示す天井ユニット１に対応するものであるが、製造工程の説明上、上下逆に記載している点に注意されたい）。
上記吊り部材５の端部に芯部材を結合する際には、断熱材層Ｙを圧縮しながら両者を結合してもよい。

【0081】

また、本発明の加熱炉を製造する方法としては、図１１（ａ）に示すように、天井ユニットを分割した構造を有する複数のサブユニット（サブユニットＳＵ１、ＳＵ２・・・）を作製した後、図１１（ｂ）に断面図および図１１（ｃ）に上部斜視図で示すように、各サブユニットを締結治具等を介してボルト締めすること等により連結する。上記締結治具は、ボルトを挿通する孔内にネジ山またはネジ溝が設けられてなるものであってもよい。上記サブユニットを順次連結することにより、図１１（ｄ）に示すように、目的とする天井ユニット１を得ることもできる。
図１１（ｂ）に示すように、サブユニット（サブユニットＳＵ１、ＳＵ２・・・）を複数連結して加熱炉用天井ユニット１を形成する場合、複数のサブユニット（サブユニットＳＵ１、ＳＵ２・・・）間に隙間（目地）を生じ易くなる。このため、上述したように、サブユニットを構成する断熱材３は（図１１（ａ）のサブユニットＳＵ２に示すように）少なくとも一部を折り畳んだ状態で積層配置したものであってもよく、上記折り畳んだ断熱材の折り曲げ部（図１１（ａ）に示す折り曲げ部Ｉ）を、隣接するサブユニットに当接させつつ並置、連結することによって、上記隙間（目地）を塞ぐことが好ましい。

【0082】

本発明の加熱炉用天井ユニットの製造方法において、得られる天井ユニットの詳細については、本発明の加熱炉用天井ユニットの説明で詳述したとおりである。

【0083】

本発明の加熱炉用天井ユニットの製造方法においては、加熱炉が大型化した場合であっても、無機繊維製ブロックの使用数や天板部材の使用数を増加させて、内壁層および天板を長尺化し、断熱材層を挟持しつつ内壁層と天板とを吊り部材と芯部材によって固定して、一体化することにより、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、簡便に大型の天井ユニットを作製することができる。

【0084】

次に、本発明の加熱炉用天井ユニット１（または本発明の製造方法で製造された加熱用天井ユニット１）の使用形態について説明する。
図１２（ａ）は、本発明の加熱炉用天井ユニット１（または本発明の製造方法で製造された加熱用天井ユニット１）の一形態例を示す正面側断面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の側面方向（Ｄ方向）から見た上記加熱炉用天井ユニット１を複数並置した使用形態例を示すものであって、図１２（ｂ）に示すように、加熱炉用天井ユニット１を複数並置することにより、容易に加熱炉の天井を形成することができる。
図１２（ｂ）に示すように、加熱炉用天井ユニット１を複数並置して加熱炉の天井を形成する場合、複数の加熱炉用天井ユニット１、１間に隙間（目地）が生じ易くなる。このため、上述したように、加熱炉用天井ユニット１を構成する断熱材層の少なくとも一部を折り畳んだ断熱材３を積層することによって形成し、図１２（ｃ）に示すように、上記折り畳んだ断熱材の折り曲げ部Ｉを、隣接する加熱炉用天井ユニット１に当接させつつ並置することによって、上記隙間（目地）を塞ぐことが好ましい。

【0085】

次に、本発明の加熱炉について説明する。
本発明の加熱炉は、底壁と、底壁に立設された側壁と、該側壁上に載置された本発明の加熱炉用天井ユニットとを有し、前記加熱炉用天井ユニットの内壁層が底壁と対向するように配置されることにより、内部に加熱室が規定されてなることを特徴とするものである。

【0086】

図１３に断面図で例示するように、本発明の加熱炉８は、底壁９と、底壁の外周部に立設された側壁１０と、該側壁１０、１０上に載置された本発明の加熱炉用天井ユニット１とを有し、加熱炉用天井ユニット１の内壁層Ｘが底壁９と対向するように配置されることにより、内部に加熱室Ｒが規定されてなることを特徴とするものである。
本発明の加熱炉７の加熱室Ｒ内には、適宜加熱対象を搬送する搬送手段１１等を設けることが好ましい。
搬送手段１１としては、公知のものを適宜使用することができ、具体的には、ローラー、台車、ウォーキングビーム、ベルト等を挙げることができる。

【0087】

本発明の加熱炉において、天井ユニットの詳細については、本発明の加熱炉用天井ユニットの説明で詳述したとおりである。また、底壁、側壁等については、加熱炉に使用される従来公知のものを使用することができる。

【0088】

本発明の加熱炉は、本発明の加熱炉用天井ユニットが単に側壁上に配置されてなるものであってもよいし、金属製フレーム等によって両者が接合されてなるものであってもよい。
天井ユニットと側壁との間（天井ユニットと側壁との接触部）には、適宜目地材（隙間材）が配置されてなることが好ましく、目地材としては、特に制限されないが、無機繊維製のものが好ましく、具体的には、上述した耐熱性無機繊維からなるブランケット、バルク、ペーパー等を挙げることができる。

【0089】

本発明の加熱炉は、側壁上に本発明の加熱炉用天井ユニットが複数並置されてなるものであってもよい。
本発明の加熱炉が、側壁上に複数の天井ユニットが並置されてなるものである場合、各天井ユニット間には、目地材（隙間材）が配置されてなることが好ましく、目地材としては、特に制限されないが、無機繊維製のものが好ましく、具体的には、上述した耐熱性無機繊維からなるブランケット、バルク、ペーパー等を挙げることができる。

【0090】

本発明の加熱炉は、種々の加熱炉として使用することができ、焼成炉、特にＬｉ等のアルカリ金属を多量に含む材料や部材を焼成する焼成炉として好適に使用することができる。

【0091】

本発明によれば、本発明の加熱炉用天井ユニット全体を加熱炉の側壁上に載置したものであるので、従来の天井ユニットが剛性梁の剛性に依存してその形態を保持していたこととは対照的に、天井ユニット全体の高い剛性によって、自身の形態を容易に保持することができ、このために大型化しても天井ユニットに撓み等を生じ難い高い剛性を有する加熱炉を提供することができる。
また、本発明によれば、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、高い耐久性を有する本発明の加熱炉用天井ユニットを用いているために、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、高い耐久性を有する加熱炉を提供することができる。

【0092】

次に、本発明の加熱炉の製造方法について説明する。
本発明の加熱炉の製造方法は、底壁から立設するように側壁を設ける工程と、該側壁上に、本発明の加熱炉用天井ユニットを載置する工程とを有することを特徴とするものである。

【0093】

図１３に正面側断面図、図１４に側面側断面図で例示するように、本発明に係る加熱炉７の製造方法は、底壁８の外周部から立設するように側壁９を設け、該側壁９、９上に、本発明の加熱炉用天井ユニット１を載置するものであり、図１４に示すように、本発明の天井ユニット１を加熱炉の側壁上に必要数載置することによって天井を成し、目的とする加熱炉８を製造することができる。
加熱室Ｒ内には、適宜加熱対象を搬送するローラー等の搬送手段１１等を設けてもよい。

【0094】

本発明の加熱炉の製造方法において、本発明の加熱炉用天井ユニットは、単に側壁上に配置するだけであってもよいし、金属製フレーム等を介して両者を接合してもよい。
天井ユニットと側壁との間（天井ユニットと側壁との接触部）に、適宜目地材を配置してもよく、目地材としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。

【0095】

本発明の加熱炉の製造方法において、側壁上に複数の天井ユニットを並置する場合、各天井ユニット間には、目地材が配置してもよく、目地材としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。

【0096】

本発明の加熱炉の製造方法において、得られる加熱炉の詳細については、本発明の加熱炉の説明で詳述したとおりである。

【0097】

本発明によれば、本発明の加熱炉用天井ユニット全体を加熱炉の側壁上に載置するものであるので、天井ユニット全体の剛性によって、自身の形態を容易に保持することができ、このために大型化しても天井ユニットに撓み等を生じ難い高い剛性を有する加熱炉を簡便に製造する方法を提供することができる。

【産業上の利用可能性】

【0098】

本発明によれば、加熱炉が大型化した場合であっても、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化を招くことがなく、高い剛性および耐久性を有する加熱炉用天井ユニットおよび該加熱炉用天井ユニットを簡便に製造する方法を提供するとともに、上記天井ユニットを用いた加熱炉および加熱炉の製造方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0099】

１ 天井ユニット
２ 無機繊維製ブロック
３ 断熱材
４ 天板
５ 吊り部材
６ 芯部材
７ 締結治具
８ 加熱炉
９ 底壁
１０ 側壁
１１ 搬送手段
Ｘ 内壁層
Ｙ 断熱材層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】