特開 2023-92973 ラジアントチューブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092973

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】ラジアントチューブ

(51)【国際特許分類】

   F23C 3/00 20060101AFI20230627BHJP

   F23D 14/12 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

F23C3/00 301

F23D14/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021208314

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴彦

【テーマコード（参考）】

3K017

3K091

【Ｆターム（参考）】

3K017BB09

3K091AA18

3K091BB08

3K091BB25

3K091EA15

3K091EA33

(57)【要約】

【課題】熱応力による曲がりを抑制しつつ、ランニングコストを低減することのできるラジアントチューブを提供する。
【解決手段】ラジアントチューブ（１００）は、第１管（１０）と、第２管（２０）と、を備える。第１管（１０）は、燃焼ガスを導入可能である。第２管（２０）は、第１管（１０）に連なる。第２管（２０）は、第１管（１０）と直接及び間接的に接合されずに、第１管（１０）の軸方向の熱伸長を許容する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼ガスを導入可能な第１管と、
前記第１管に連なる第２管であって、前記第１管と直接及び間接的に接合されずに、前記第１管の軸方向の熱伸長を許容する前記第２管と、
を備える、ラジアントチューブ。

【請求項2】

請求項１に記載のラジアントチューブであって、
前記第１管は、前記第２管側に位置する第１開放端を有し、
前記第２管は、前記第１管側に位置する第２開放端を有しており、
前記第１開放端が前記第２開放端と対向し、前記第１開放端と前記第２開放端との間に隙間が設けられる、ラジアントチューブ。

【請求項3】

請求項２に記載のラジアントチューブであって、
前記第１管は、前記第１開放端を含む第１端部を有し、
前記第２管は、前記第２開放端を含む第２端部を有しており、
前記ラジアントチューブは、前記第１端部、前記隙間及び前記第２端部の径方向外側に配置される外筒を備える、ラジアントチューブ。

【請求項4】

請求項３に記載のラジアントチューブであって、
前記外筒は、前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方に接合され、他方に接合されていない、ラジアントチューブ。

【請求項5】

請求項３に記載のラジアントチューブであって、
前記外筒は、前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方と一体成形されていて、他方と別体成形されている、ラジアントチューブ。

【請求項6】

請求項２に記載のラジアントチューブであって、
前記第１管は、前記第１開放端を含む第１端部を有し、
前記第２管は、前記第２開放端を含む第２端部を有しており、
前記ラジアントチューブは、前記第１端部、前記隙間及び前記第２端部の径方向内側に配置される内筒を備える、ラジアントチューブ。

【請求項7】

請求項６に記載のラジアントチューブであって、
前記内筒は、前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方に接合され、他方に接合されていない、ラジアントチューブ。

【請求項8】

請求項６に記載のラジアントチューブであって、
前記内筒は、前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方と一体成形されていて、他方と別体成形されている、ラジアントチューブ。

【請求項9】

請求項１に記載のラジアントチューブであって、
前記第１管は、前記第２管側に位置する第１端部を有し、
前記第２管は、前記第１管側に位置する第２端部を有しており、
前記第１端部及び前記第２端部のうちの一方が他方に挿入される、ラジアントチューブ。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載のラジアントチューブであって、
前記第１管は、直線状に延び、
前記第２管は、前記第１管側に位置する曲がり管部と、前記曲がり管部につながって前記第１管の下方で前記第１管と平行に延びるストレート管部と、を含み、
前記ラジアントチューブは、前記ストレート管部上に設けられて前記第１管を支持する支持部材を備える、ラジアントチューブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ラジアントチューブに関する。

【背景技術】

【0002】

熱処理炉を用いて金属材料を熱処理するとき、炉内雰囲気が所定の温度に加熱される。通常、炉内雰囲気は、バーナーによって直接加熱される。この場合、バーナーによる燃焼で生じた燃焼ガスが炉内雰囲気に混入する。

【0003】

しかしながら、例えば被熱処理材の品質を維持するため、炉内雰囲気への燃焼ガスの混入を避けることが要求される場合がある。この場合、炉内雰囲気を加熱するのに、ラジアントチューブが用いられる。ラジアントチューブは、例えば耐熱鋼からなり、熱処理炉内に設置される。ラジアントチューブには、バーナーが挿入される。熱処理時、バーナーで生じた燃焼ガスは、ラジアントチューブに導入されて、ラジアントチューブ内を流通する。この燃焼ガスにより、ラジアントチューブ自体が加熱されて高温になる。高温になったラジアントチューブからの輻射熱により、炉内雰囲気を加熱することができる。

【0004】

ラジアントチューブを用いた熱処理では、ラジアントチューブのうち、バーナーのノズル付近で曲がりが発生しやすい。これは下記の理由による。バーナーのノズル付近では燃焼が起こっていて、極めて高温の燃焼ガスが導入される。このため、バーナーのノズル付近でラジアントチューブの温度は高く、バーナーから離れるに連れてラジアントチューブの温度は低い。つまり、ラジアントチューブの経路において、バーナーに近い部分とバーナーから遠い部分との間に温度差が生じ、熱膨張差が生じる。この熱膨張差により、ラジアントチューブに軸方向の熱応力が発生し、ラジアントチューブにクリープ変形が生じる。温度が高くて応力が大きいほどクレープ変形は顕著になるため、バーナーのノズル付近で曲がりが発生しやすい。ラジアントチューブの曲がりが大きくなると、ラジアントチューブを交換する必要がある。被熱処理材に悪影響が出るおそれがあるためである。

【0005】

ラジアントチューブのクリープ変形を抑える手法として、ラジアントチューブの軸方向の熱応力を緩和することが考えられる。例えば、特許文献１には、伸縮軸継手を含むラジアントチューブが開示されている。特許文献１のラジアントチューブは、軸方向に伸縮可能な伸縮軸継手を経路に備えるため、熱応力を吸収緩和することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８－９４００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ラジアントチューブを用いた熱処理では、ラジアントチューブのうち、バーナーのノズル付近で破孔が発生しやすい。バーナーのノズル付近では極めて高温の燃焼ガスが導入されることから、高温腐食によってラジアントチューブ自体の減肉が生じるためである。破孔が発生すると、ラジアントチューブ内を流通する燃焼ガスが、破孔を通じて、炉内雰囲気に漏出するおそれがある。そのため、ラジアントチューブに破孔が発生した場合、一体のラジアントチューブ全体を交換する必要がある。したがって、熱処理炉においてラジアントチューブを適切な状態で使用し続けるには、高いランニングコストを強いられる。

【0008】

本開示は、熱応力による曲がりを抑制しつつ、ランニングコストを低減することのできるラジアントチューブを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に係るラジアントチューブは、第１管と、第２管と、を備える。第１管は、燃焼ガスを導入可能である。第２管は、第１管に連なる。第２管は、第１管と直接及び間接的に接合されずに、第１管の軸方向の熱伸長を許容する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によるラジアントチューブによれば、熱応力による曲がりを抑制しつつ、ランニングコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態のラジアントチューブの断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態のラジアントチューブの要部を示す断面図である。

【図3】図３は、第２実施形態のラジアントチューブの要部を示す断面図である。

【図4】図４は、第３実施形態のラジアントチューブの断面図である。

【図5】図５は、第３実施形態のラジアントチューブの要部を示す断面図である。

【図6】図６は、第４実施形態のラジアントチューブの要部を示す断面図である。

【図7】図７は、第５実施形態のラジアントチューブの断面図である。

【図8】図８は、第５実施形態のラジアントチューブの要部を示す断面図である。

【図9】図９は、第５実施形態のラジアントチューブの変形例の要部を示す断面図である。

【図10】図１０は、第５実施形態のラジアントチューブの変形例の要部を示す断面図である。

【図11】図１１は、第６実施形態のラジアントチューブの断面図である。

【図12】図１２は、支持部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施形態に係るラジアントチューブは、第１管と、第２管と、を備える。第１管は、燃焼ガスを導入可能である。第２管は、第１管に連なる。第２管は、第１管と直接及び間接的に接合されずに、第１管の軸方向の熱伸長を許容する（第１の構成）。

【0013】

熱処理炉において、第１管は燃焼ガス経路の上流側に位置し、第２管は燃焼ガス経路の下流側に位置する。このため、第１の構成に係るラジアントチューブを用いた熱処理では、第１管は第２管と比較して高温になる。第１の構成に係るラジアントチューブにおいて、第１管は、第２管に対して軸方向に熱伸長することができる。そのため、高温になった第１管は、第２管によって軸方向の変形を拘束されない。したがって、第１の構成によれば、熱応力が緩和され、第１管のクリープ変形が低減する。これにより、第１管が曲がるのを抑制することができる。また、第１の構成に係るラジアントチューブでは、第１管と第２管とは、溶接やフランジ等により、直接的に接合されていない。第１管と第２管とは、例えば継手を介在する接合等、間接的にも接合されていない。そのため、第１管に破孔が発生した場合、第２管を熱処理炉内に残したまま、第１管のみを交換することができる。したがって、第１の構成によれば、従来技術のようにラジアントチューブ全体を交換する場合と比較して、ランニングコストを低減することができる。

【0014】

第１の構成のラジアントチューブにおいて、典型的な例では、第１管は第２管側に位置する第１開放端を有し、第２管は、第１管側に位置する第２開放端を有する。この場合、第１開放端が第２開放端と対向し、第１開放端と第２開放端との間に隙間が設けられる（第２の構成）。この隙間によって、第２管に対する第１管の熱伸長が許容される。そのため、熱応力がより緩和され、第１管が曲がるのを十分に抑制することができる。

【0015】

第２の構成のラジアントチューブにおいて、好ましくは、第１管は第１開放端を含む第１端部を有し、第２管は第２開放端を含む第２端部を有する。ラジアントチューブは、第１端部、上記の隙間及び第２端部の径方向外側に配置される外筒を備える（第３の構成）。

【0016】

第３の構成では、第１管と第２管との間に設けられた隙間は、外筒によって径方向外側を包囲されている。そのため、隙間から燃焼ガスが漏出するのを抑制することができる。

【0017】

第３の構成のラジアントチューブにおいて、例えば、外筒は、第１端部及び第２端部のうちの一方に接合され、他方に接合されていない（第４の構成）。第４の構成のラジアントチューブでは、外筒を第１管及び第２管とは別で成形することができる。この場合、単一の円筒管を外筒とすることができる。２つの半割り管を組み合わせて円筒状の外筒とすることもできる。そのため、製造上の観点から、第４の構成のラジアントチューブは実用的である。

【0018】

第３の構成のラジアントチューブにおいて、例えば、外筒は、第１端部及び第２端部のうちの一方と一体成形されていて、他方と別体成形されている（第５の構成）。第５の構成のラジアントチューブでは、外筒は、第１管及び第２管のいずれか一方と一体である。そのため、ラジアントチューブを使用するとき、外筒を第１管又は第２管に接合するという余計な作業が不要になる。

【0019】

第２の構成のラジアントチューブにおいて、好ましくは、第１管は第１開放端を含む第１端部を有し、第２管は第２開放端を含む第２端部を有する。ラジアントチューブは、第１端部、上記の隙間及び第２端部の径方向内側に配置される内筒を備える（第６の構成）。

【0020】

第６の構成では、第１管と第２管との間に設けられた隙間は、内筒によって径方向内側を塞がれている。そのため、隙間から燃焼ガスが漏出するのを抑制することができる。

【0021】

第６の構成のラジアントチューブにおいて、例えば、内筒は、第１端部及び第２端部のうちの一方に接合され、他方に接合されていない（第７の構成）。第７の構成のラジアントチューブでは、内筒を第１管及び第２管とは別で成形することができる。この場合、単一の円筒管を内筒とすることができる。そのため、製造上の観点から、第７の構成のラジアントチューブは実用的である。

【0022】

第６の構成のラジアントチューブにおいて、例えば、内筒は、第１端部及び第２端部のうちの一方と一体成形されていて、他方と別体成形されている（第８の構成）。第８の構成のラジアントチューブでは、内筒は、第１管及び第２管のいずれか一方と一体である。そのため、ラジアントチューブを使用するとき、内筒を第１管又は第２管に接合するという余計な作業が不要になる。

【0023】

第１の構成のラジアントチューブにおいて、別の典型的な例では、第１管は第２管側に位置する第１端部を有し、第２管は第１管側に位置する第２端部を有する。この場合、第１端部及び第２端部のうちの一方が他方に挿入される（第９の構成）。この場合、第２管に対する第１管の熱伸長が許容される。そのため、熱応力がより緩和され、第１管が曲がるのを十分に抑制することができる。

【0024】

第１～第９の構成のラジアントチューブのいずれか１つにおいて、好ましくは、第１管は直線状に延び、第２管は曲がり管部と、ストレート管部と、を含む。曲がり管部は、第１管側に位置する。ストレート管部は、曲がり管部につながって、第１管の下方で第１管と平行に延びる。この場合、ラジアントチューブは、ストレート管部上に設けられて第１管を支持する支持部材を備える（第１０の構成）。

【0025】

第１０の構成では、直線状の第１管は、第２管のうちのストレート管部の直ぐ上に配置される。このストレート管部上に、第１管を支持する支持部材が設けられる。要するに、第１管は、支持部材によって下方から支持される。第１管はラジアントチューブ全体の中で最も高温になりやすいため、第１管に発生するクリープ変形は顕著になる。第１０の構成に係るラジアントチューブによれば、このような第１管が自重によって下方に撓むのを抑制することができる。

【0026】

以下に、図面を参照しながら、本実施形態のラジアントチューブについてその具体例を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0027】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のラジアントチューブ１００の断面図である。図１では、熱処理炉内にラジアントチューブ１００が設置されたときの様子を示す。熱処理炉は、例えば連続焼鈍炉である。ラジアントチューブ１００全体の外形は、本実施形態の例ではＷ字型である。しかしながら、ラジアントチューブ１００全体の外形は特に限定されるものではなく、例えば直線状であってもよいし、Ｕ字型であってもよい。以下、ラジアントチューブ１００が延びる方向を軸方向と言う。

【0028】

図１を参照して、ラジアントチューブ１００は、第１管１０と、第２管２０と、を備える。第１管１０は、第１固定端部１１を有する。第２管２０は、第２固定端部２１を有する。第１管１０は、第１固定端部１１で熱処理炉の炉壁１に固定される。第２管２０は、第２固定端部２１で第１管１０が固定されている側の炉壁１に固定される。

【0029】

本実施形態の例のようにラジアントチューブ１００全体の外形がＷ字型の場合、あるいはＵ字型の場合は、第１管１０と第２管２０とは、熱処理炉の同じ側の炉壁１に固定される。ラジアントチューブ１００が直線状の場合は、第１管１０は第２管２０が固定された炉壁１とは反対側の炉壁１に固定される。

【0030】

第１管１０は、直線状であり、燃焼ガスを導入可能である。典型的な例では、燃焼ガスは、ラジアントチューブ１００内に設けられた加熱機構２による燃焼で生じる。例えば、加熱機構２は第１管１０内に設けられる。加熱機構２は、典型的にはバーナーであり、第１管１０に挿入される。

【0031】

第２管２０は、第１管１０に連なる。第１管１０及び第２管２０は、一つの流路（燃焼ガス経路）を形成する。この場合、第１管１０内に供給された燃焼ガスは、第２管２０に流入する。第２管２０内に流入した燃焼ガスは、第２管２０の第２固定端部２１から炉外に排出される。要するに、熱処理炉において、第１管１０は燃焼ガス経路の上流側に位置し、第２管２０は燃焼ガス経路の下流側に位置する。燃焼ガスが第１管１０に導入されて、第１管１０及び第２管２０をこの順に流通する。この燃焼ガスにより、第１管１０自体及び第２管２０自体が加熱されて高温になる。高温になったラジアントチューブ１００からの輻射熱により、炉内雰囲気を加熱することができる。

【0032】

第２管２０は、第１管１０と直接的に接合されていないし、第１管１０と間接的にも接合されていない。２つの管を接合する場合において、直接的な接合とは、例えば溶接やフランジによる接合である。また、間接的な接合とは、例えば継手を介在する接合である。第２管２０は、第１管１０の軸方向の熱伸長を許容する。第１管１０と第２管２０とは、互いに軸方向の変位を阻害しないように炉内に設置される。別の観点では、ラジアントチューブ１００は、第１管１０と、第２管２０とに分割されている。

【0033】

第１管１０は、第２管２０側に位置する第１端部１２を有する。第１端部１２は、第１管１０のうち第１固定端部１１とは反対側の端部である。第２管２０は、第１管１０側に位置する第２端部２２を有する。第２端部２２は、第２管２０のうち第２固定端部２１とは反対側の端部である。典型的な例では、第１端部１２の管軸と第２端部２２の管軸とは一致する。

【0034】

第２管２０は、第１曲がり管部２３と、第１ストレート管部２４と、第２曲がり管部２５と、第２ストレート管部２６と、第３曲がり管部２７と、第３ストレート管部２８と、を含む。これらの管は、この順番に直列に接続される。第１管１０と、第１ストレート管部２４と、第２ストレート管部２６と、第３ストレート管部２８とは、同一の垂直面内に配置されている。

【0035】

第１ストレート管部２４、第２ストレート管部２６、及び第３ストレート管部２８の各々は、第１管１０の下方に位置し、第１管１０と平行に延びる直線状の管である。第１曲がり管部２３、第２曲がり管部２５、及び第３曲がり管部２７の各々は、１８０°湾曲した曲管である。

【0036】

第１曲がり管部２３は、第２管２０における第２端部２２を含み、第１管１０側に位置する。要するに、第１曲がり管部２３は、第２管２０のうち第１管１０に連なる管である。第３ストレート管部２８は、第２管２０における第２固定端部２１を含む。

【0037】

図２は、第１実施形態のラジアントチューブ１００の要部を示す断面図である。図２では、第１端部１２及び第２端部２２の近傍を拡大して示す。図２を参照して、第１端部１２は、第１開放端１２１を含む。第２端部２２は、第２開放端２２１を含む。第１管１０の第１開放端１２１は開放されており、第１開放端１２１につながるものは何もない。同様に、第２管２０の第２開放端２２１は開放されており、第２開放端２２１につながるものは何もない。

【0038】

軸方向において、第１管１０と第２管２０との間には、隙間３１が設けられる。より具体的には、第１開放端１２１と第２開放端２２１との間に隙間３１が設けられる。第１開放端１２１は、軸方向に沿って第２開放端２２１と対向する。本実施形態のラジアントチューブ１００において、隙間３１の軸方向における寸法は、少なくとも５ｍｍ以上であることが好ましい。

【0039】

本実施形態の例では、第１端部１２の内径は、第２端部２２の内径とほとんど同じである。第１管１０と第２管２０との間に隙間３１が設けられる場合、第１端部１２の内径は、第２端部２２の内径よりも小さいか、同じであることが好ましい。このような場合、燃焼ガスが第１管１０から第２管２０にスムーズに流入する。

【0040】

ラジアントチューブ１００は、外筒３０を備える。外筒３０は、第１管１０の第１端部１２、第１管１０と第２管２０との間に設けられた隙間３１、及び第２管２０の第２端部２２の径方向外側に配置される。外筒３０は、第１管１０及び第２管２０とは別体である。外筒３０は、燃焼ガスがラジアントチューブ１００の外部に漏出することを抑制する役割を担う。また、外筒３０は、燃焼ガスを第１管１０から第２管２０に案内する役割も担う。

【0041】

外筒３０は、第２管２０の第２端部２２に接合され、第１管１０には接合されない。第１管１０は、外筒３０に対して熱伸長が可能である。外筒３０を接合する手段は、特に限定されるものではないが、例えばボルトで接合してもよい。外筒３０の材質は、特に限定されるものではないが、例えば第１管１０又は第２管２０と同じ材質であってもよい。

【0042】

２つの半割り管を組み合わせることによって、円筒状の外筒３０を形成することができる。ただし、外筒３０は、単一の円筒管から構成されていてもよい。このように外筒３０を容易に製造することができる。

【0043】

第１管１０の材質と第２管２０の材質とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１管１０及び第２管２０の材質は、典型的にはＪＩＳ Ｇ ５１２２（２００３年）に規定された耐熱鋼が用いられる。第１管１０及び第２管２０の材質は、例えば、ＳＣＨ２２又はＳＣＨ１３であってもよい。

【0044】

ラジアントチューブ１００の使用中、ラジアントチューブ１００内、すなわち第１管１０及び第２管２０の内部は負圧にされる。要するに、ラジアントチューブ１００内の気圧を、ラジアントチューブ１００外の気圧（炉内雰囲気の圧力）よりも低くする。ラジアントチューブ１００内を負圧にする手段は特に限定されないが、例えば、吸気ポンプによって第２管２０の第２固定端部２１側から第２管２０内の気体（燃焼ガス等）を抜いてもよい。

【0045】

ラジアントチューブ１００は、炉内に設けられた図示しない支持部材によって支持されていてもよい。支持部材は、典型的には炉壁１に取り付けられ、第１管１０又は第２管２０を構成する各管部の重量を支える。

【0046】

本実施形態のラジアントチューブ１００を用いた熱処理では、第１管１０に極めて高温の燃焼ガスが導入される。このため、第１管１０は第２管２０と比較して、高温になる。第１管１０は、第２管２０に対して軸方向に熱伸長することができる。そのため、高温になった第１管１０は、第２管２０によって軸方向の変形を拘束されない。したがって、熱応力が緩和され、第１管１０のクリープ変形が低減する。これにより、第１管１０が曲がるのを抑制することができる。

【0047】

また、極めて高温の燃焼ガスが導入される第１管１０には、破孔が発生しやすい。第１管１０と第２管２０とは、直接的にも間接的にも接合されていない。そのため、第１管１０に破孔が発生した場合、第２管２０を熱処理炉内に残したまま、第１管１０のみを交換することができる。したがって、従来技術のようにラジアントチューブ全体を交換する場合と比較して、ランニングコストを低減することができる。

【0048】

本実施形態に係るラジアントチューブ１００において、第１管１０の第１開放端１２１と第２管２０の第２開放端２２１との間には、隙間３１が設けられている。この隙間３１によって、第２管２０に対する第１管１０の熱伸長が許容される。そのため、熱応力がより緩和され、第１管１０が曲がるのを十分に抑制することができる。

【0049】

さらに、第１管１０と第２管２０との間に設けられた隙間３１は、外筒３０によって径方向外側を包囲されている。また、使用中のラジアントチューブ１００内が負圧にされていれば、その負圧が隙間３１を通じて外筒３０に作用する。これにより、外筒３０は、径方向で縮小するように変形し、隙間３１は外筒３０によって外側から塞がれる。したがって、隙間３１から燃焼ガスが漏出するのを抑制することができる。

【0050】

本実施形態のラジアントチューブ１００では、外筒３０が第１管１０及び第２管２０とは別体である。この場合、外筒３０を簡単な形状に成形することができる。そのため、製造上の観点から、本実施形態のラジアントチューブ１００は実用的である。

【0051】

上述した通り、本実施形態のラジアントチューブ１００において、第１管１０の材質と第２管２０の材質とは異なっていてもよい。例えば、第１管１０として、第２管２０と比較して高温強度及び耐酸化性に優れた金属（例えば、Ｎｉ基合金）を用いてもよい。この場合、第１管１０はラジアントチューブ１００全体の中で最も高温になりやすいため、ラジアントチューブ１００全体の寿命を向上させることができる。また、この場合、第１管１０のみを高温強度及び耐酸化性に優れた材質にするため、ラジアントチューブ１００全体をこのような材質にする場合と比較してコストを低減することができる。

【0052】

一般に、第１管１０と第２管２０とを相互に溶接によって接合している場合に、第１管１０として第２管２０よりも高温強度及び耐酸化性に優れた金属を用いると、ラジアントチューブ１００の寿命がかえって低下する恐れがある。第１管１０と第２管２０の線膨張係数の違いにより、第１管１０と第２管２０との接合部に熱応力が発生するからである。この点、本実施形態のラジアントチューブ１００の場合、第１管１０と第２管２０とは、直接的にも間接的にも接合されていない。そのため、ラジアントチューブ１００の寿命を向上させることができる。

【0053】

本実施形態の例では、外筒３０は、第２管２０の第２端部２２に接合され、第１管１０には接合されていない。ただし、外筒３０は、第１管１０と第２管２０のどちらに接合されてもよい。しかしながら、外筒３０は、第１管１０及び第２管２０の両方ともには接合されない。外筒３０は、第１端部１２及び第２端部２２の両方に接合されていなくてもよい。第１管１０及び第２管２０のうち、外筒３０と接合されない一方の管は、他方の管及び外筒３０に対して相対的に熱伸長が可能である。

【0054】

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態のラジアントチューブ１００ａの要部を示す断面図である。図３では、図２と同様にラジアントチューブ１００ａに設けられた隙間３１ａの近傍を拡大して示す。

【0055】

図３を参照して、本実施形態では、ラジアントチューブ１００ａの外筒３０ａは、第１管１０ａの第１端部１２ａ及び第２管２０ａの第２端部２２ａのうちの一方と一体成形されている。この場合、外筒３０ａは、第１端部１２ａ及び第２端部２２ａのうちの他方とは別体成形されている。

【0056】

図３に示す例では、外筒３０ａは、第２端部２２ａと一体成形されていて、第１端部１２ａとは別体成形されている。言い換えると、第２管２０ａは、外筒３０ａを含む。しかしながら、外筒３０ａは、第１端部１２ａと一体成形されていてもよい。その場合、外筒３０ａは第２端部２２ａとは別体成形される。

【0057】

本実施形態のラジアントチューブ１００ａの場合、外筒３０ａは、第２管２０ａと一体である。そのため、ラジアントチューブ１００ａを使用するとき、外筒３０ａを第１管１０ａ又は第２管２０ａに接合するという余計な作業が不要になる。要するに、第１管１０ａと第２管２０ａとを炉内の所定の位置に設置するだけで、ラジアントチューブ１００ａを使用することができる。

【0058】

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態のラジアントチューブ１００ｂの断面図である。図５は、第３実施形態のラジアントチューブ１００ｂの要部を示す断面図である。図５では、ラジアントチューブ１００ｂに設けられた隙間３１ｂの近傍を拡大して示す。

【0059】

図４及び図５を参照して、ラジアントチューブ１００ｂは、内筒３０ｂを備える。内筒３０ｂは、第１管１０ｂの第１端部１２ｂ、第１管１０ｂと第２管２０ｂとの間に設けられた隙間３１ｂ、及び第２管２０ｂの第２端部２２ｂの径方向内側に配置される。内筒３０ｂは、第１管１０ｂ及び第２管２０ｂとは別体である。

【0060】

内筒３０ｂは、第１端部１２ｂ及び第２端部２２ｂの両方に接合されていない。２つの半割り管を組み合わせることによって、円筒状の内筒３０ｂを形成することができる。ただし、内筒３０ｂは、単一の円筒管から構成されていてもよい。

【0061】

第１管１０ｂと第２管２０ｂとの間に設けられた隙間３１ｂは、内筒３０ｂによって径方向内側から塞がれている。そのため、隙間３１ｂから燃焼ガスが漏出するのを抑制することができる。

【0062】

内筒３０ｂは、第１端部１２ｂ及び第２端部２２ｂのうちのいずれか一方に接合されてもよい。内筒３０ｂは、第１管１０ｂと第２管２０ｂのどちらに接合されてもよいが、第１管１０及び第２管２０の両方ともには接合されない。このとき、第１管１０ｂ及び第２管２０ｂのうち、内筒３０ｂと接合されない一方の管は、他方の管及び内筒３０ｂに対して相対的に熱伸長が可能である。

【0063】

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態のラジアントチューブ１００ｃの要部を示す断面図である。図６では、図５と同様にラジアントチューブ１００ｃに設けられた隙間３１ｃの近傍を拡大して示す。

【0064】

図６を参照して、本実施形態では、ラジアントチューブ１００ｃの内筒３０ｃは、第１管１０ｃの第１端部１２ｃ及び第２管２０ｃの第２端部２２ｃのうちの一方と一体成形されている。この場合、内筒３０ｃは、第１端部１２ｃ及び第２端部２２ｃのうちの他方とは別体成形されている。

【0065】

図６に示す例では、内筒３０ｃは、第２端部２２ｃと一体成形されていて、第１端部１２ｃとは別体成形されている。言い換えると、第２管２０ｃは、内筒３０ｃを含む。しかしながら、内筒３０ｃは、第１端部１２ｃと一体成形されていてもよい。その場合、内筒３０ｃは第２端部２２ｃとは別体成形される。

【0066】

本実施形態のラジアントチューブ１００ｃの場合、内筒３０ｃは、第２管２０ｃと一体である。そのため、ラジアントチューブ１００ｃを使用するとき、内筒３０ｃを第１管１０ｃ又は第２管２０ｃに接合するという余計な作業が不要になる。要するに、第１管１０ｃと第２管２０ｃとを炉内の所定の位置に設置するだけで、ラジアントチューブ１００ｃを使用することができる。

【0067】

［第５実施形態］
図７は、第５実施形態のラジアントチューブ１００ｄの断面図である。図８は、第５実施形態のラジアントチューブ１００ｄの要部を示す断面図である。図８では、ラジアントチューブ１００ｄのうち、第１端部１２ｄ及び第２端部２２ｄの近傍を拡大して示す。本実施形態では、第１管１０ｄの第１端部１２ｄ及び第２管２０ｄの第２端部２２ｄのうちの一方が、他方に挿入される。この場合、第１端部１２ｄと第２端部２２ｄのうち、一方の内径が他方の外径よりも大きい。本実施形態でも、第２管２０ｄは、第１管１０ｄと直接的にも、間接的にも接合されていない。

【0068】

本実施形態の例では、第１端部１２ｄは、第２端部２２ｄに挿入される。第２端部２２ｄの内径が、第１端部１２ｄの外径よりも大きい。図７及び図８に示す例では、第１管１０ｄの内径及び外径は全長にわたって一定である。また、第２管２０ｄの内径及び外径は全長にわたって一定である。

【0069】

本実施形態のラジアントチューブ１００ｄでは、第１管１０ｄの第１端部１２ｄが第２管２０ｄの第２端部２２ｄに単に挿入されている。このため、第２管２０ｄに対する第１管１０ｄの熱伸長が許容される。そのため、熱応力がより緩和され、第１管１０ｄが曲がるのを十分に抑制することができる。

【0070】

第１管１０ｄの内径及び外径は、必ずしも全長にわたって一定である必要はない。図９は、第５実施形態のラジアントチューブ１００ｄの変形例の要部を示す断面図である。例えば、図９に示すように、第１管１０ｄにおいて、第１端部１２ｄの外径が、第１端部１２ｄを除く部分の外径と異なっていてもよい。この場合、第１端部１２ｄの外径は、第２管２０ｄの内径よりも小さくて、第１管１０ｄのうちで第１端部１２ｄを除く部分の外径は、第２管２０の外径と同じであってもよい。

【0071】

また、第２管２０ｄの内径及び外径は、必ずしも全長にわたって一定である必要はない。図１０は、第５実施形態のラジアントチューブ１００ｄの変形例の要部を示す断面図である。例えば、図１０に示すように、第１管１０ｄにおいて、第２端部２２ｄの内径が第２端部２２ｄを除く部分の内径と異なっていてもよい。この場合、第２端部２２ｄの内径は、第１端部１２ｄよりも大きくて、第２管２０ｄのうちで第２端部２２ｄを除く部分の内径は、第２管２０ｄの内径と同じであってもよい。

【0072】

［第６実施形態］
図１１は、第６実施形態のラジアントチューブ１００ｅの断面図である。ラジアントチューブ１００ｅは、第１実施形態のラジアントチューブ１００と比較して、支持部材４０を備える点で異なる。支持部材４０は、直線状の第１管１０ｅを支持する。第１管１０ｅは、第２管２０ｅのうちの第１ストレート管部２４ｅの直ぐ上に配置される。支持部材４０は、第１ストレート管部２４ｅ上に設けられる。図１２は、支持部材４０の断面図である。図１２では、支持部材４０、第１管１０ｅ、及び第１ストレート管部２４ｅの軸方向に沿って見た断面を示す。支持部材４０は、例えば溶接によって第１ストレート管部２４ｅに接合される。

【0073】

第１管１０ｅは、支持部材４０によって下方から支持される。第１管１０ｅはラジアントチューブ１００ｅ全体の中で最も高温になりやすいため、第１管１０ｅに発生するクリープ変形は顕著になる。本実施形態に係るラジアントチューブ１００ｅによれば、このような第１管１０ｅが自重によって下方に撓むのを抑制することができる。

【0074】

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【0075】

上記各実施形態において、ラジアントチューブ１００は、直線状の第１管１０（ストレート管部）と、その他の部分である第２管２０とに分割される。しかしながら、ラジアントチューブの分割位置は、これに限定されるものではない。例えば、ストレート管部と、ストレート管部に接続された第１曲がり管部までを第１管とし、その第１管がその他の部分と分割されていてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ：ラジアントチューブ
１０：第１管
１２：第１端部
１２１：第１開放端
２０：第２管
２２：第２端部
２２１：第２開放端
３０、３０ａ：外筒
３０ｂ、３０ｃ：内筒
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：隙間
４０：支持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】