| 【発明の名称】 |
電気炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅沼 忠
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| 【要約】 |
【課題】精密な温度制御及び温度管理が可能な配管を備える電気炉を提供することを目的とする。
【解決手段】電気炉１は、並列に屈曲し、処理対象物である流体を流す配管Ｈと、配管Ｈを流れる流体の温度を調節するための温度調節部２とを備え、温度調節部２は、配管Ｈの直管部Ｈ１〜Ｈ９の配列方向に沿うように形成されるとともに、配管Ｈを挟んで対向するように配置される。温度調節部２は、配管Ｈを挟んで対向するように配置されるので、並列状に屈曲する配管Ｈの各部分は、温度調節部２と均一に対面することができる。したがって、温度調節は均一に行われるので、安定した温度制御及び温度管理が行える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 並列に屈曲し、処理対象物である流体を流す配管と、該配管を流れる前記流体の温度を調節するための温度調節部とを備え、前記温度調節部は、前記配管の直管部の配列方向に沿うように形成されるとともに、前記配管を挟んで対向するように配置されることを特徴とする電気炉。
【請求項２】 請求項１に記載の電気炉において、前記温度調節部は、それぞれ所定温度に設定される複数の温度領域を備えることを特徴とする電気炉。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを熱源として処理対象物を処理する電気炉に関し、特に、処理対象物である流体を流す配管を備える電気炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気エネルギーを熱源として処理対象物を処理する電気炉において、処理対象物である流体を流すための配管を備えたものがある。このような電気炉には、例えば図４に示すようなものがある。図４において、電気炉４０は、屈曲する配管Ｋと、この配管Ｋの周囲に設けられたヒータ４１とを備えている。このとき、図４（ａ）は、側面図である図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
【０００３】配管Ｋは１本の管を屈曲して形成したものであって、図４（ａ）に示すように、配管Ｋの直管部が断面視３行３列の格子状に配列されるように屈曲されている。すなわち、配管Ｋのうち、直管部Ｋ１が図４（ａ）中、下側にＵ字状に屈曲されることにより直管部Ｋ２が形成され、さらにこの直管部Ｋ２が下側に屈曲されることにより直管部Ｋ３が形成される。次いで、この直管部Ｋ３が図４（ａ）中、右側にＵ字状に屈曲されることにより直管部Ｋ４が形成され、以下、同様に、直管部Ｋ５〜Ｋ９が形成される。また、ヒータ４１は、直管部が断面視３行３列になるように屈曲された配管Ｋの外周囲を囲むように、断面視矩形状に形成されている。
【０００４】処理対象物である流体Ｌはこの配管Ｋを流れることにより加熱される。そして、図５に示すように、上述のような配管Ｋとヒータ４１とを備えた電気炉４０を１ユニットとし、この電気炉４０を直列に連結するとともに、それぞれを独立して温度調節することにより、配管Ｋ内に流れる流体Ｌの温度制御が行われる。例えば、流体Ｌが反応性流体である場合、配管Ｋ内を流れる流体Ｌは、第１ゾーンＺ１において所定温度まで昇温された後、所定温度に保たれた第２ゾーンＺ２において反応し、下流側において空冷等により冷却される。なお、冷却用として、第２ゾーンＺ２の下流側に第３ゾーンＺ３を設けてもよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような電気炉４０において、配管Ｋは、直管部の断面視形状が格子状に配列されるように屈曲されているとともに、その外周囲に配置されたヒータ４１によって加熱される構造となっているので、配管Ｋを流れる流体Ｌの温度制御は安定して行われない。すなわち、例えば、直管部Ｋ５はヒータ４１と対面しない一方、直管部Ｋ１、Ｋ３、Ｋ７、Ｋ９などは２方向においてヒータ４１と対面する構造となっており、各部分によって加熱具合にばらつきが生じる。このように、各直管部Ｋ１〜Ｋ９を流れる流体Ｌの加熱具合にばらつきが生じるので、安定した温度制御が困難であった。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、精密な温度制御及び温度管理が可能な配管を備える電気炉を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、実施の形態に示す図１〜図３に対応付けした以下の構成を採用している。本発明の電気炉（１、３１）は、並列に屈曲し、処理対象物である流体（Ｌ）を流す配管（Ｈ）と、配管（Ｈ）を流れる流体（Ｌ）の温度を調節するための温度調節部（２、３２）とを備え、温度調節部（２、３２）は、配管（Ｈ）の直管部（Ｈ１〜Ｈ９）の配列方向に沿うように形成されるとともに、配管（Ｈ）を挟んで対向するように配置されることを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、温度調節部（２、３２）は、配管（Ｈ）を挟んで対向するように配置されるので、並列状に屈曲する配管（Ｈ）の各部分は、温度調節部（２、３２）と均一に対面することができる。したがって、温度調節は均一に行われるので、安定した温度制御及び温度管理が行える。
【０００９】また、温度調節部（２、３２）は、それぞれ所定温度に設定される複数の温度領域（２ａ〜２ｃ、３２ａ〜３２ｃ）を備えるので、例えば反応性を有する流体（Ｌ）を加熱する場合、反応に必要な温度を安定して得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による電気炉を図面を参照して説明する。図１は本発明の電気炉の一実施形態を示す構成図である。このとき、図１（ａ）は、側面図である図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【００１１】図１において、電気炉１は、並列に屈曲し、処理対象物である流体Ｌを流す配管Ｈと、この配管Ｈを流れる流体Ｌの温度を調節するための温度調節部２とを備えている。
【００１２】配管Ｈは、１本の管を屈曲して形成したものであって、複数の直管部Ｈ１〜Ｈ９と、それぞれの直管部をつなぐように形成される複数の屈曲部とを備えている。そして、図１（ａ）に示すように、直管部Ｈ１〜Ｈ９の断面視が直列状に配列されるように屈曲されている。すなわち、配管Ｈのうち、直管部である配管Ｈ１が図１（ａ）中、下側にＵ字状に屈曲されることにより直管部Ｈ２が形成され、さらにこの直管部Ｈ２が下側に屈曲されることにより直管部Ｈ３が形成される。以下、同様に、直管部Ｈ４、Ｈ５、…、Ｈ９が形成される。このようにして、９本の直管部Ｈ１〜Ｈ９とそれぞれの直管部をつなぐように形成された８つの屈曲部とを備える配管Ｈが形成される。
【００１３】温度調節部２は、配管Ｈの全てを覆うように、配管Ｈの９本の直管部Ｈ１〜Ｈ９の配列方向に沿うように設けられている。この温度調節部２は、配管Ｈを流れる流体Ｌの温度を調節するものであって、例えばヒータによって構成されている。そして、温度調節部２は、それぞれの直管部Ｈ１〜Ｈ９及び屈曲部の全てを挟んで対向するように配置されている。
【００１４】複数の配管Ｈ１〜Ｈ９のうち、任意の配管（直管部）どうしの間に仕切部３が設けられている。本実地形態においては、仕切部３は、直管部Ｈ３とＨ４との間、直管部Ｈ６とＨ７との間に設けられている。そして、仕切部３によって、各直管部Ｈ１〜Ｈ９は、直管部Ｈ１〜Ｈ３から構成される第１ゾーンＺ１と、直管部Ｈ４〜Ｈ６から構成される第２ゾーンＺ２と、直管部Ｈ７〜Ｈ９から構成される第３ゾーンＺ３に分けられている。この仕切部３は、断熱材によって構成されている。
【００１５】また、温度調節部２は、第１〜第３の各ゾーンＺ１〜Ｚ３に対応するように、それぞれ所定温度に設定される複数の温度領域２ａ〜２ｃを備えている。この場合、各ゾーンに対応する温度調節部２は、流体Ｌを所定温度に保つとともに、配管Ｈ内を流しながら所定温度まで昇温又は降温可能となっている。本実地形態においては、配管Ｈを流れる流体Ｌを、第１ゾーンＺ１で２００℃から８００℃まで昇温し、第２ゾーンＺ２で８００℃に保温し、第３ゾーンＺ３で８００℃から６００℃に降温するように設定する。
【００１６】温度調節部２の両端部には、断熱材４がそれぞれ設けられている。すなわち、断熱材４によって、温度調節部２により挟まれた空間は閉鎖され、配管Ｈはこの閉鎖された空間に収容される構成となっている。
【００１７】流体Ｌは、例えば所定温度において反応する反応性を有するものであって、温度調節部２によって温度を調節されながら、配管Ｈ内を流れる。
【００１８】このような構成を持つ電気炉１の動作について図１、図２を参照しながら説明する。図２は、各ゾーンＺ１〜Ｚ３に対応した流体Ｌの温度変化を説明するための図である。
【００１９】処理対象物である流体Ｌは、配管Ｈの一端から直管部Ｈ１に流入し、第１ゾーンＺ１の配管Ｈ内を流れる。このとき、それぞれの直管部Ｈ１〜Ｈ３及びこれらをつなぐ屈曲部は、両側から挟むように設置される温度調節部２により、均一に温度調節される。すなわち、各直管部Ｈ１〜Ｈ３及び屈曲部は、それぞれ等しく温度調節部２と対面するように設けられているため、各直管部Ｈ１〜Ｈ３及び屈曲部が温度調節部（ヒータ）２から受ける熱量はそれぞれ均一となる。
【００２０】そして、流体Ｌは、第１ゾーンＺ１を流れる間に８００℃まで昇温される。なお、温度調節部２はヒータによって構成されているが、例えば冷却用空気を供給するブロアーを併設することが可能である。このとき、配管Ｈに温度検出装置（温度センサ）を設け、この温度検出装置の検出結果に基づいて、流体Ｌ（配管Ｈ）が加熱され過ぎた場合には、冷却用空気を供給する、いわゆるフィードバック制御を行っても良い。このような構成とすることにより、配管Ｈは任意の位置で任意の温度を得ることができる。この場合、配管Ｈは並列に屈曲しているため、温度センサを設置しやすい構造となっている。
【００２１】第１ゾーンＺ１において、所定温度である８００℃まで昇温された流体Ｌは、第２ゾーンＺ２である直管部Ｌ４に流入する。第２ゾーンＺ２は反応性を有する流体Ｌを反応させるゾーンであって、直管部Ｈ４〜Ｈ６及びこれらをつなぐ屈曲部から構成されており、流体Ｌを所定温度である８００℃に保つように制御されている。各直管部Ｈ４〜Ｈ６及び屈曲部は、両側から挟むように設けられた温度調節部２によって温度調節される。
【００２２】このとき、第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２との間に設けられた仕切部３によって、直管部Ｈ３と直管部Ｈ４との間の熱交換が低減されるため、各ゾーンにおける温度制御は安定して行われる。
【００２３】なお、反応の形態によって、第２ゾーンＺ２における配管Ｈの任意の位置を、任意の温度に設定することが可能である。この場合も、温度調節部２としてヒータとブロアーとを併設した構成とし、配管の複数箇所に温度センサを設けてフィードバック制御を行うことができる。
【００２４】第２ゾーンＺ２において反応した流体Ｌは、第３ゾーンＺ３において所定温度である６００℃まで降温される。すなわち、直管部Ｈ６から直管部Ｈ７に流入した流体Ｌは、第３ゾーンＺ３に対応して設けられた温度調節部２により冷却される。第３ゾーンＺ３に対応する温度調節部２にはブロアーが設けられおり、第３ゾーンＺ３の配管はこのブロアーによって空冷され、これに伴って流体Ｌは冷却される。
【００２５】この場合も、流体Ｌを任意の温度勾配で冷却するように、フィードバック制御によりブロアーからの給気量の調節、あるいはヒータを設けて冷却し過ぎた場合に加熱することが可能である。
【００２６】また、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３との間にも、断熱材からなる仕切部３が設けられているので、直管部Ｈ６と直管部Ｈ７との間の熱交換は低減される。したがって、安定した温度制御を行うことができる。
【００２７】以上のように、配管Ｈを並列に屈曲するとともに、その両側に配管Ｈを挟み込むように温度調節部２を設けたことにより、各直管部Ｈ１〜Ｈ９及び屈曲部は、温度調節部２と等しく対面するようになる。したがって、配管Ｈの各部分における加熱量又は抜熱量の調節は安定して行うことができる。特に、処理対象物である流体Ｌが反応性である場合には、反応を目標通りに安定して行うことができる。
【００２８】次に、本発明の電気炉の第２実施形態を図３を参照しながら説明する。図３において、電気炉３１は、第１実施形態と同様、流体Ｌを流す配管Ｈと、この配管Ｈを流れる流体Ｌの温度を調節するための温度調節部３２とを備えている。第２実施形態に係る配管Ｈも、１本の管を屈曲し、複数の直管部と屈曲部とを有するように形成されている。この場合、配管Ｈは、直管部Ｈ１〜Ｈ３の断面視の配列が直列状になるように屈曲され、直管部Ｈ３から直管部Ｈ４に屈曲するときは、図３中、右側に屈曲される。直管部Ｈ４〜Ｈ６においては、その断面視の配列が直列状になるように屈曲され、直管部Ｈ６から直管部Ｈ７に屈曲するときは、図３中、右側に屈曲される。直管部Ｈ７〜Ｈ９においては、その断面視の配列が直列状に配列されるように屈曲される。そして、直管部Ｈ１〜Ｈ３及びこれらをつなぐ屈曲部によって第１ゾーンＺ１が、直管部Ｈ４〜Ｈ６及びこれらをつなぐ屈曲部によって第２ゾーンＺ２が、直管部Ｈ７〜Ｈ９及びこれらをつなぐ屈曲部によって第３ゾーンＺ３が形成されている。
【００２９】温度調節部３２は、それぞれのゾーンに対応して、それぞれのゾーンの配管Ｈの全てを覆うように、各直管部の配列方向に沿うように設けられている。すなわち、第１ゾーンＺ１には、直管部Ｈ１〜Ｈ３及び屈曲部を両側から挟むように温度調節部３２ａが設けられ、以下同様に、第２ゾーンＺ２には温度調節部３２ｂが、第３ゾーンＺ３には温度調節部３２ｃが設けられている。そして、これら温度調節部３２ａ〜３２ｃは、それぞれ独立した温度領域を備えている。
【００３０】なお、この温度調節部３２も、第１実施形態と同様に、ヒータとブロアーとを併設した構成とすることができ、配管Ｈに温度センサを設け、フィードバック制御によって温度調節を行うことが可能である。
【００３１】各温度調節部３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれの間には、断熱材３３が設けられている。すなわち、各ゾーンでの設定温度が異なる場合、、各ゾーン間での熱交換をこの断熱材３３で防止している。
【００３２】さらに、各温度調節部３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれの両端部にも、この両端部を覆うように断熱材３４が設けられている。すなわち、断熱材３４及び温度調節部３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって閉鎖された空間が形成され、配管Ｈはこの空間内に収容される構成となる。
【００３３】このような構成を持つ電気炉３１によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、各ゾーンを並列にすることにより、各ゾーン間での熱交換は低減される。
【００３４】なお、上記各実施形態において、直管部Ｈ１〜Ｈ９の長さ及び各直管部Ｈ１〜Ｈ９どうしの間隔は任意に設定することができる。また、直管部Ｈ１〜Ｈ９の配列が断面視直線状になるように形成されていれば、直管部Ｈ１〜Ｈ９を曲げて形成してもよい。この場合、例えば直管部を長くすることにより、加熱、冷却時間、又は反応時間を長く設定することができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の電気炉によれば、温度調節部は、配管を挟んで対向するように配置されるので、並列状に屈曲するそれぞれの配管は、温度調節部と均一に対面することができる。したがって、温度調節は均一に行われるので、安定した温度制御及び温度管理が行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１０日（１９９９．１１．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１３７４（Ｐ２００１−１４１３７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３２０３２２ |
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