JPH02223708A - セラミックフアイバーバーナプレート - 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】 産業上の利用分野 本発明は、セラミックファイバを用い、膜状の火炎を形
成して表面を赤熱させて、その赤外線放射熱で被加熱物
を加熱する表面燃焼バーナに用いられるセラミックファ
イバーバーナプレートに関する。

従来の技術 先行技術では、セラミック、ファイバが長繊維であり、
たとえば１５ｍｍ長のものを含み、したがって製造時に
セラミックファイバを水とともにスラリ状としたとき、
塊状のフロックが生じやすい。

このフロックが生じることによって、成形時にセラミッ
クファイバが均一に積層せず、気孔が不均一になる。そ
のため燃焼状態が不均一となり、温度分布が不均一とな
る。そのため製品としての品質の低下をきたすとともに
、耐久性が低下することになる。

またこのような先行技術では、製品としてのセラミック
ファイバーバーナプレートの温度分布が不均一であるこ
とによって、温度が異常に高い領域でセラミックファイ
バの結晶化が部分的に進行し、その部分が収縮し、繊維
が切断し、セラミックファイバーバーナプレートに亀裂
を生じる。これによっても、耐久性が低下することにな
る。ｔた燃焼性が悪化し、最終的に逆火に至る場合があ
る。

また先行技術では、断熱材料として用いられるセラミッ
クファイバを、品質管理が不十分なままでバーナプレー
トの原料として用いており、し、たがって」−述の問題
を生じやすいことになった。

発明が解決すべき課題 本発明の目的は、燃焼性が良好であり、温度分布が均一
であり、しかも耐久性に優れたたセラミックファイバー
バーナプレートを提供することである。

課題を解決ｒるための手段 本発明は、セラミックファイバの長さが０．０３〜２．
Ｏｍｒｒｉを主成分とすることを特徴とするセラミック
ファイバーバーナプレートである。

また本発明は、セラミックファイバは、結晶化を予め促
進してあることを特徴とする。

また本発明は、セラミックファイバは、ＡｌｚＯ＊と５
ｉＯｚとか１５成ることを特徴とする。

作　　用 本発明に従えば、主成分となるセラミックファイバは長
さ０．０３〜２．０ｍｍであり、これによって製造時に
セラミックファイバと水などの液体とを混合してスラリ
状として成形をする際に、フロックが生じに＜＜、生じ
たとしても、その数が少なく、また形状が小さい。これ
によって気孔を均一に形成することができる。そのｌ二
め燃焼状態が均一となり、温度分布が均一となる。こう
して燃焼性が良好となり製品の品質が向１ニされ耐久性
が向上されることになる。

また温度分布が均一となることによって、部分的に高温
度の領域が生ぜず、これによって亀裂の発生を抑制する
ことができ、燃焼温度がたとえば約８５０℃程度で均一
な温度分布となり、部分的に高温度となる領域が生じな
い３４シたが′）てセラミックファイバの結晶化が生ぜ
ず、このことによってもまた耐久性を向トし、燃焼性を
良好に維持することが可能となるとともに、品質管理の
行き届いた、高品質のセラミックファイバーバーナプレ
ートを実現することができる。

セラミックファイバの長さが０．０３ｒｎｒｎ未満では
、気孔の断面積の総和が小さくなり、圧力損失が増大す
るという問題が生じる。

またセラミックファイバの長さが２’、Ｏｍｍを超える
と、そのセラミックファイバと水などの液体との混合ス
ラリ状としたとき、フロックが大きくなる。そのため成
形時に均一な構造とならない。

本発明に従えば、セラミックファイバはスラリ状とする
前に、たとえば９５０〜１２００℃で約１〜３００分の
熱処理を行い、これによって結晶化を予め促進した原綿
として使用する。このようにセラ、ミックファイバの結
晶化を促進することによって、そのセラミックファイバ
の靭性が失われ、製造時にスラリ状体として撹拌し脱粒
操作を行う際に、繊維長さがたとえば（ａ＞０．０３〜
２、Ｏｍｍに８０％以上の分布を持ち、または（ｂ）０
．０３〜０．７ｍｍに８０％以上の分布を持つように切
断することができる。これによってスラリ状でのフロッ
クの大きさおよび数の減少を図ることができる。そのた
め積層して板状として成形する際に、層構造の成層性が
増大し、均一な成層を達成することができ、さらに均一
な正次元網Ｌ１構造を得ることができる。こうしてセラ
ミックファイババーナプレートを通過する燃料ガスと燃
焼用空気との混合ガスの偏流がなくなるのである。

本発明に従えば、セラミックファイバはＡｅ２０コとＳ
　ｉ　Ｏ２とから成る。

実施例 第１図は本発明の一実施例の断面図である。本発明に従
うセラミックファイバーバーナプレート１はケーシング
２に取イ４けられており、ガス室３には燃料ガスと燃焼
用空気との混合ガスが圧送される。セラミックファイバ
ーバーナプレート１の表面では膜状の火炎を形成して赤
熱され、赤外線放射される。

このセラミックファイバーバーナプレート１はたとえば
アルミナ・シリカ原料を溶融し、（ａ）溶融物の細流に
圧縮空気またはスチームジェットを吹き付けて溶体を分
裂引伸させるブローイング法によって、または（ｂ）高
速回転するロータの遠心力を利用するスピニング法など
によって線状とする。こうして得られる原綿は、繊維長
０．２〜１５ｍｍ（中央値１．５〜２．０ｍｍ）である
。

このような原綿を切断などして、たとえば０．０３〜２
．０ｍｍに８０％以上の分布を持つセラミックファイバ
を準備する。このようなセラミックファイバに水などの
、液体を混合してスラリ状として板状に形成する。

セラミックファイバは、Ａ　１２０　）成分２０〜７０
重量％と、５ｉｎ２成分８０〜３０重量％とから成って
もよい。

セラミックファイバーバーナプレートを構成するセラミ
ックファイバが前述のように０．０３〜１．０ｍｍの範
囲内に８０％以上の分布を有するようにすることによっ
て、前述のようにセラミックファイバに水などの液体を
加えてスラリ状体としたときのフロックの大きさおよび
数の減少を図ることができ、これによって積層状態とし
たときの積層構造の成層性が増して均一な成層を得るこ
とができる。これによって燃焼の均一性が改善され、赤
外線による加熱を十分に行うことができるようになる。

本発明の他の実施例として、セラミックファイバは、■
Ｚ　ｒ　Ｏ２（ジルコニア）、■５ｉＣ（炭化ケイ素）
、■Ａ１２ｏ３（アルミナ）、■５１０２（シリカ）、
■アルミナーボリアーシリカ、■アルミナークロミアー
シリカ、■タングステン、または■炭化ケイ素／タング
ステンなどから成ってもよい。

本件発明者の実験結果を述べる。

実施例Ｉ Ａｌ２Ｏ，（４９重量％）　　５ｉｆ２　（５１重量％
）の非晶質ファイバを０，０５〜０．８ｍｍに８０％の
分布を持つ長さに、ローラブレスなどによって折って切
断し、短繊維とする。このセラミックファイバ５００ｇ
を、５０１の水に加えて均一に分散して、スラリ濃度１
％とする。このスラリにさらに、有機系バインダである
澱粉を加えてセラミックファイバ同志をくっつけて強度
を向上する。また無機系バインダとしてコロイダルシリ
カと、顔料としてのＣｒ２Ｏ，を加える。コロイダルシ
リカは、セラミックファイバに顔料を付着させる働きを
果たす。このようにして得られるスラリを水平なフィル
タを底に設けた容器内に流し、フィルタの下方から真空
吸引を行い、ｍ　３５０　ｍｍ、横３５０ｍｍ、厚み２
０ｍｍの板状のセラミックファイバーバーナプレートを
製造した。

なお前記スラリ状体において、水中のセラミックファイ
バのフロックの大きさは約２〜３ｍｍφであり、これに
比べて同様な条件での前記切断を行わない長繊維のセラ
ミックファイバを用いたスラリ状体でのフロックの大き
さは約５〜２０ｍｍφであり、したがって本件実施ＰＡ
ｌでは、そのフロックの大きさを約１／４〜１７８とす
ることができることが確認された。

このようにして得られたセラミックファイバーバーナプ
レートを、前述の第１図の態様で用いて表面燃焼を行っ
たところ、表面温度分布の温度差ΔＴは２０℃未満であ
り、温度分布がほぼ均一であることが確認された。これ
に対して前述の切断を行わないセラミックファイバを用
いたセラミックファイバーバーナプレートでは、温度差
ΔＴは１００℃以上であった。

このようにして実施例１のセラミックファイバーバーナ
プレートによれば、積層構造の成層性が増して、均一な
成層を得ることができ、燃焼状態を均一にすることが可
能であった。

第２図のライン１１は本発明に従う実施例１のセラミッ
クファイバーバーナプレートの燃焼と休止を繰返したと
きにおける膨張収縮の程度を示すグラフである１本発明
によれば、膨張収縮がわずかであることが判る。これに
対して前述の長繊維を用いたセラミックファイバーバー
ナプレートはライン１２で示すように大きな収縮を生じ
る。

ここでセラミックファイババーナプレートの伸びまたは
縮みεは第１式で示される。

ここでΔ！は伸びまたは縮みの実際の長さであり、ｌは
セラミックファイバーバーナプレートの縦または横の長
さであり、αはセラミックファイバーバーナプレートの
熱膨張率であって５Ｘ１０−’［１／℃］であり、ΔＴ
１はセラミックファイバーバーナプレートの常温に対す
る表面燃焼状態の温度との差を表わす。

実施例２ ＡｌｚＯｓ（４９重量％）−３ｉ０２　　（５１重１％
）の非晶質ファイバを、１０００℃、５分間の滞留時間
の電気炉を利用して熱処理を行い、これによってセラミ
ックファイバのムライト結晶化処理を促進させる。

こうして得られたセラミックファイバのＸ線回折図は第
３図（１）に示されている。第３図（２）はムライト結
晶の回折角の値を示す、第３図（１）から、セラミック
ファイバはムライト結晶化が促進されたことが確認され
る。

このようにして得られたセラミックファイバを、前述の
実施例１と同様の方法でスラリ状体とし、均一性を得る
ためにそのスラリを撹拌し、これによってセラミックフ
ァイバは脆くなっているので、長さ０．０３〜０．７ｍ
ｍで８０％以上の分布を有する微細化を達成することが
できた。このスラリ状体では水中のフロックの大きさは
約０．５〜２ｍｍφであり、その数も少、なく、このフ
ロックの大きさは前述の切断処理を施さない長繊維のセ
ラミックファイバに比べて１／１５〜１／２０とするこ
とができ、したがってスラリを均一とすることが可能と
なった。

前述の実施例１と同様にしてセラミックファイバーバー
ナプレートを得、表面燃焼を行ったところ、その温度分
布の温度差ΔＴは１５℃未満であり、温度分布が著しく
均一になることを確１２することができた。

これに対して前述の実施例１において本発明に従うセラ
ミックファイバーバーナプレートの原料となるセラミッ
クファイバは第４図（１）のようなＸ線回折であり、第
４図（２）のムライト結晶の回折角と対比すると、ムラ
イト結晶化が行われていないことが判る。

実施例２の上述のようにムライト結晶化が促進されたセ
ラミックファイバを用いたセラミックファイバーバーナ
プレートは、耐久性が著しく優れていることが確認され
た。参考のために示す第５図では、Ａ’２０３（５０重
１％）　　５ｉＯｚ（５０重量％）のセラミックファイ
バーバーナプレートを各温度で２４時間加熱したときに
おける収縮を示している。この第５図からムライト結晶
化処理を施していないセラミックファイバを用いたセラ
ミックファイバーバーナプレートでは、たとえば９００
℃以上では収縮が約２％以上であり、それに対応した熱
応力がセラミックファイバーバーナプレートに作用する
ことになる。

これに対してムライト結晶化されたセラミックファイバ
を用いたバーナプレートでは、第２図のライン１３で示
すように伸びが約０．５％未満であり、熱応力−が緩和
され、ひび割れ等の劣化が生じにくい、第５図に示され
るセラミックファイバーバーナプレートでは、５００時
間の連続燃焼を行ったところ、ひび割れが複数箇所に見
受けられた。これに対してムライト結晶化されたセラミ
ックファイバを用いたバーナプレートでは、ひび割れが
全く発生しなかった。

発明の効果 以上のように本発明によれば、燃焼状態を均一とし、こ
れによって温度分布を均一にすることができ、赤外線に
よる有効な加熱を行うことができる。また耐久性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のセラミックファイババーナ
プレート１を用いた表面燃焼バーナの簡略化した断面図
、第２図は本件発明者の実職結果を示すセラミックファ
イバーバーナプレートの縮みと伸びを示すグラフ、第３
図は本件発明者によってムライト結晶化されたセラミッ
クファイバのＸ線回折を示す図、第４図は本件発明者の
実験によるムライト結晶化を施さないセラミックファイ
バのＸ線回折を示す図、第５図は比較のために示すセラ
ミックファイバの熱による収縮を示すグラフである。 １・・・セラミックファイバーバーナプレー１〜．２・
・・ケーシング、３・・・ガス室 第 図 第 図 時間 第 図 ヱ７！　（”Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックファイバの長さが０．０３〜２．０ｍ
   ｍを主成分とすることを特徴とするセラミックファイバ
   ーバーナプレート。
2. （２）セラミックファイバは、結晶化を予め促進してあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミ
   ックファイバーバーナプレート。
3. （３）セラミックフアイバは、Ａｌ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ
   ＿２とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のセラミックファイバーバーナプレー
   ト。