JPH0258237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は通気性を有する断熱材に関し、特に排
気ガス等の除去が必要な加熱炉などに好適に使用
される通気性断熱材に関する。 加熱炉は一般にガスや石油を燃焼させて加熱さ
せる型式のものが多く、このため独立気泡構造の
発泡体を断熱材として炉壁に取付けるなどして炉
壁を断熱し、これにより省エネルギー化を計るこ
とが行なわれるているが、従来排気ガスと共に排
出される熱に関してはせいぜい熱交換を行なつて
有効利用を計る程度であり、排気口等を断熱して
排熱を直接炉内の被加熱物の加熱に利用すること
は殆んど行なわれていなかつた。 この点に関し、排気を伴なう加熱炉の排気口、
排気通路などに通気性断熱材を配設し、高温の排
気ガスがこの通気性断熱材を通過する際に排気ガ
スの熱を通気性断熱材に移すと共に、この熱を通
気性断熱材からの輻射熱に変換して加熱炉側に戻
すことは、省エネルギー化にとつて非常に好まし
いことである。 本発明はかかる伝熱変換素子として使用される
通気性断熱材を提供するもので、輻射性能が非常
に高く、このためより高い省エネルギー化を達成
させることができる通気性断熱材を提供すること
を目的とする。 即ち、本発明は上記目的を達成するため、内部
連通空間を有する三次元網状構造をなしたセラミ
ツク多孔体からなり、その嵩比重が0.25〜0.6で
あり、網目の径が0.3〜10mmであり、空隙率が75
〜95％であり、かつ空気の圧力損失が毎秒風速１
ｍで１cmの厚みを通過するのに水柱0.1〜30mmで
ある通気性断熱材において、前記セラミツク多孔
体中に輻射能向上剤を分散させるか又はセラミツ
ク多孔体の格子全体もしくは排気ガス流入側に存
する格子を輻射能向上剤で被覆したものである。 以下、本発明につき更に詳しく説明する。 本発明に係る通気性断熱材は、排気ガス通路と
なる内部連通空間を有する三次元網状構造をなし
たセラミツク多孔体を主体としてなるものであ
る。なお、この場合、多孔体は実質的に目詰りの
ないものが好ましい。また、セラミツク多孔体
は、セル膜のない軟質ポリウレタンフオームにセ
ラミツク泥漿を付着させ、これを焼結することに
より前記軟質ポリウレタンフオームを炭化除去し
て製造したものを用いることが好ましく、このよ
うにセル膜のない軟質ポリウレタンフオームから
セラミツク多孔体を形成することにより、正十二
面体の陵の部分のみからなる籠形のセラミツク多
孔体が得られ、これは空隙率が大きいので圧力損
失が少ない状態で排気ガスが通過すると共に、内
部連通空間が入り組んでいるので排気ガスがこの
内部連通空間を通過する際格子と確実に接触し、
熱交換が効率よく行なわれる。 前記セラミツク多孔体の材質は特に制限されな
いが、温度変化の激しい場所で用いられる場合は
コージライト相を20重量％以上含むものが好まし
く、これにより耐熱衝撃性の高いものにすること
ができ、また1250℃を超える場所で使用される場
合は、耐熱性の高いもの、特にアルミナを87重量
％以上含むものが好ましい。 本発明において、通気性断熱材を構成するセラ
ミツク多孔体はその嵩比重が0.25〜0.6、網目の
径が0.3〜10mm、空隙率が75〜95％、空気の圧力
損失が毎秒風速１ｍで１cmの厚みを通過するのに
水柱0.1〜30mmであることが必要であり、これに
より通気性と断熱性の両者に優れ、効果の高い通
気性断熱材が得られる。これに対し、上記範囲を
はずれる場合は良好な通気性断熱材とならない。
即ち、嵩比重が0.25より小さいと断熱材としての
強度が不十分であり、また嵩比重が0.6より大き
いと目詰りが発生して圧力損失が高くなり、本発
明の目的が達成されない。また網目の径が0.3mm
より小さいと強度が低下し、圧力損失の上昇を招
くため本発明の目的には不適当であり、網目の径
が10mmより大きくなると断熱材と排気ガスとの接
触が不十分となる上、断熱材の表面（加熱側）か
ら裏面（排気側）への輻射熱の漏れが発生するの
で、本発明の目的を達成する断熱材とならない。
更に、空隙率が75％より小さい場合は、固体内熱
伝導が良くなつて断熱材表裏面間の温度差が小さ
くなり、このため断熱材裏面（排気側）からの輻
射熱の逸散を招き、本発明の目的を達成し得な
い。また、空隙率が95％を超えると強度が低下
し、好ましくない。なお更に、圧力損失が30mmを
超えるものは、加熱炉等の燃焼に不具合をもたら
す場合が多く、同様に本発明の目的を達成し得な
いものである。 本発明に係る通気性断熱材は、上述した構成の
セラミツク多孔体中に輻射能向上剤を分散させる
か又はセラミツク多孔体の格子全体もしくは排気
ガス流入側の格子を輻射能向上剤で被覆するもの
で、これにより通気性断熱材の輻射性能をより高
くすることができる。この場合、輻射能向上剤と
しては、炭化硅素や窒化硅素等を使用することも
できるが、特に顕著な効果を示すものは遷移金属
酸化物であり、バナジウム、クロム、マンガン、
鉄、コバルト、ニツケルの酸化物が好適に使用し
得る。なお、これら輻射能向上剤をセラミツク多
孔体中に分散させる場合は、セラミツク多孔体の
製造時にセラミツク泥漿中に輻射能向上剤を混入
してセラミツク多孔体を形成することにより、輻
射能向上剤をセラミツク多孔体中に分散させるこ
とができ、また輻射能向上剤をセラミツク多孔体
の格子に被覆させる場合は、形成されたセラミツ
ク多孔体の全体もしくは一部を水等の溶剤に輻射
能向上剤を分散させてなる分散液中に浸漬し、乾
燥或いは焼結することにより、輻射能向上剤を被
覆することができる。 本発明の通気性断熱材は、ガス、石油等の燃料
を燃焼して加熱する加熱炉などの排気口、排気通
路等に装着することにより用いることができ、例
えば被加熱物を覆うようにして配設する。これに
より、被加熱物は加熱側からの輻射熱によつて加
熱されると共に、通気性断熱材による加熱側から
の輻射熱の反射熱及び通気性断熱材中を高温の排
気ガスが通過することによつて生じる熱交換に基
づく通気性断熱材からの輻射熱によつても加熱さ
れるものであるが、特に本発明の通気性断熱材に
よれば、通気性断熱材からの輻射性能がより向上
しているので、被加熱体はこの通気性断熱材から
の輻射熱によつて効果的に加熱され得、加熱効率
が非常に高いものである。 次に、実施例により本発明を具体的に示すが、
本発明は下記実施例に限定されるものではない。 〔実施例〕 直径約1100mm、厚み30mmの円盤状のセル膜のな
い軟質ポリウレタンフオームを数個準備した。ま
た、コージライト（丸ス釉薬社製Ｋ−８）50重量
部及びアルミナ（住友アルミニウム社製AM−
31）50重量部からなる粉末原料とシリカゾル及び
水からなる液体原料（重量比２：１）とを混合し
てセラミツク泥漿を調製した。 次に、上記軟質ポリウレタンフオームに上記セ
ラミツク泥漿を含浸して余剰泥漿を除去し、70℃
で24時間乾燥するという操作を焼成後のセラミツ
ク多孔体が所定の比重となるように繰り返した
後、これを1350℃で焼成することによりセラミツ
ク多孔体（試験体Ａ）を得た。 また、試験体Ａと同様にして作製したセラミツ
ク多孔体の片面側を輻射能向上剤（クロミアをバ
インダーに分散したもの、日本熱放射材研究所社
製HRC）に浸漬した後、これを乾燥し、セラミ
ツク多孔体の片面側の格子（排気ガス流入側に存
する格子）に２重量％の輻射能向上剤が被覆され
た試験体Ｂを得た。 更に、上記セラミツク泥漿に輻射能向上剤（ク
ロミア）10重量部を添加した泥漿を用いて試験体
Ａと同様にしてセラミツク多孔体を作製し、これ
を試験体Ｃとした。 上記試験体Ａ〜Ｃのセラミツク多孔体は、実質
的に目詰まりがないものであつた。なお、セラミ
ツク多孔体の製造時には焼成による収縮が起こる
ので、試験体作製後に直径が1100mmとなるように
各試験体を寸法修正した。各試験体の物性を下記
第１表に示す。

【表】

【表】 内径2100mm、高さ8700mmのヘリカルコイル型管
式石油加熱炉の排気ガス出口付近に上記試験体Ａ
〜Ｃをそれぞれ装着し、同じ条件下で各加熱炉を
24時間運転し、その燃料消費量を調べたところ、
試験体Ａを装着した加熱炉の燃料消費量を100と
すると、試験体Ｂを装着した加熱炉では96、試験
体Ｃを装着した加熱炉では94であり、本発明の通
気性断熱材を用いることにより加熱炉の加熱効率
が向上することが認められた。 以上説明したように、本発明に係る通気性断熱
材は、嵩比重が0.25〜0.6であり、網目の径が0.3
〜10mmであり、空隙率が75〜95％であり、かつ空
気の圧力損失が毎秒風速１ｍで１cmの厚みを通過
するのに水柱0.1〜30mmである内部連通空間を有
する三次元網状構造をなしたセラミツク多孔体中
に遷移金属の酸化物等の輻射能向上剤を分散させ
又は該セラミツク多孔体の格子全体もしくは排気
ガス流入側に存する格子に輻射能向上剤を被覆し
たことにより、加熱側からの輻射熱を反射させて
加熱側に戻す作用が優れていると共に、排気ガス
が断熱材中を通過する際の熱交換が確実に行なわ
れ、しかも断熱材表面（加熱側）から輻射熱が非
常に効率よく十分に放射し、従つて排気と共に排
出される排熱を効率よく回収し、排熱を直接効果
的に炉内の被加熱物の加熱に再利用することがで
きるもので、顕著な省エネルギー化が達成でき
る。しかも、圧力損失も少なく、燃焼加熱炉に用
いられた場合もその燃焼を阻害することがなく、
かつ強度的にも高く、排気ガス等の除去が必要な
加熱炉等に好適に使用することができるものであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部連通空間を有する三次元網状構造をなし
   たセラミツク多孔体からなり、その嵩比重が0.25
   〜0.6であり、網目の径が0.3〜10mmであり、空隙
   率が75〜95％であり、かつ空気の圧力損失が毎秒
   風速１ｍで１cmの厚みを通過するのに水柱0.1〜
   30mmである通気性断熱材において、輻射能向上剤
   を前記セラミツク多孔体中に分散させるか又は前
   記セラミツク多孔体の格子全体もしくは排気ガス
   流入側に存する格子に被覆してなることを特徴と
   する通気性断熱材。 ２ 輻射能向上剤が遷移金属酸化物である特許請
   求の範囲第１項記載の通気性断熱材。 ３ セラミツク多孔体が、セル膜のない軟質ポリ
   ウレタンフオームに泥漿を付着させ、これを焼結
   することにより前記フオームを炭化除去して得ら
   れるものである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の通気性断熱材。 ４ セラミツク多孔体の材質がコージライト相を
   20重量％以上含むものである特許請求の範囲第１
   項乃至第３項いずれか記載の通気性断熱材。 ５ セラミツク多孔体の材質がアルミナを87重量
   ％以上含むものである特許請求の範囲第１項乃至
   第３項いずれか記載の通気性断熱材。