JPH046906Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、加熱炉の排気口などを断熱するため
に用いる通気性断熱材に関する。

従来の技術及びその問題点 従来、加熱炉の排気口などに、目の細かな六角
筒状セルを多数連設することにより形成されたセ
ラミツク製ハニカム構造体、或いは略斜め８の字
状に連設した一対の円筒状セルを多数連設するこ
とにより形成されたセラミツク製ロールコア構造
体等の多数の筒状セルが連設されてなる壁状構造
をなしたセラミツク多孔体や、セラミツクフオー
ム等の三次元網状の格子構造を有し内部を流体が
通過する際に流体が格子に衝突を繰り返しながら
流動するようになした網状構造のセラミツク多孔
体を通気性断熱材として配設し、加熱炉からの放
射冷却を遮断し、また排気ガスの熱エネルギーを
この排気ガスが通気性断熱材内を通過するときに
熱交換して通気性断熱材からの輻射熱として加熱
側に放射することにより、排気ガスの熱エネルギ
ーを直接再利用することが提案されている（例え
ば、特開昭58−27920号公報、同58−32090号公
報、“省エネルギーVol.35，No.13，1983，39−45
頁”など）。

しかし、セラミツク多孔体をこの種の用途に使
用する場合、セラミツク多孔体内の流体の通過す
る上流側と下流側との間に数百℃の温度差が生じ
ることがあり、その大きい熱応力のためにセラミ
ツク多孔体が破損するという問題があつた。この
場合、特にハニカム構造体は、急激な温度変化が
生じる条件下で使用するとその角部からの亀裂が
発生して破損し易いものであつた。

問題点を解決するための手段及びその作用 本考案は、上記事情に鑑みたなされたもので、
大きな熱応力が発生する用途に使用しても熱応力
によつて破損し易い通気性断熱材を提供するた
め、多数の筒状セルが連設されてなる壁状構造を
有するセラミツク多孔体の前記筒状セルを構成す
る壁体に、その軸方向一端側が外部に開放した中
空部を形成すると共に、この壁状構造を有するセ
ラミツク多孔体の前記中空部が閉塞した軸方向他
端面に、非直線状の内部連通空間を有する三次元
網状構造、即ち三次元網状の格子構造を有し内部
を流体が通過する際に流体が格子に衝突を繰り返
しながら流動するようになした網状構造のセラミ
ツク多孔体を積層したものである。

即ち、本考案の通気性断熱材は、通常上述した
壁状構造のセラミツク多孔体を高温の上流側、網
状構造のセラミツク多孔体を低温の下流側として
使用するものであるが、上流側の壁状構造をなし
たセラミツク多孔体の筒状セルを構成する壁体に
軸方向一端側（上流側）が開放した中空部を形成
することにより、このセラミツク多孔体の熱によ
る変形を起り易くし、これによつて壁状構造の多
孔体内の温度差により発生する熱応力を低減する
と共に、更に上述した２層構造とすることによ
り、上流側の壁状構造のセラミツク多孔体に生じ
た熱応力が下流側の網状構造のセラミツク多孔体
に直接伝達するのを防止し、これによつて熱応力
を低減し、破損を防止したものである。

以下、本考案の一実施例につき図面を参照して
説明する。

実施例 第１図は本考案の一実施例を示すもので、この
通気性断熱材１は、六角筒状セル２が多数連設さ
れてなるハニカム構造を有する壁状構造の第１セ
ラミツク多孔体３の前記筒状セル２を構成する壁
体４内に、その軸方向一端側が外部に開放した中
空部５を形成すると共に、前記第１セラミツク多
孔体３の軸方向他端面（中空部５が開放されてい
ない側の面）に、非直線状の内部連通空間を有す
る三次元網状構造、即ち三次元網状の格子構造を
有し内部を流体が通過する際に流体が格子に衝突
を繰り返しながら流動するようになした網状構造
を有する板状の第２セラミツク多孔体６を積層し
たものである。

また、第２図は本考案の他の実施例を示すもの
で、この通気性断熱材１は、略斜め８の字状に連
設した一対の円状の筒状セル２，２′が多数連設
されてなるロールコア構造を有する壁状構造の第
１セラミツク多孔体３の前記筒状セル２，２′を
構成する壁体４内に、その軸方向一端側が外部に
下方した中空部５を形成すると共に、前記第１セ
ラミツク多孔体３の軸方向他端面（中空部５が開
放されていない側の面）に、第１図に示したと同
様の網状構造の第２セラミツク多孔体６を積層し
たものである。

この場合、上記壁状構造の第１セラミツク多孔
体３の中空部５は、各筒状セル２，２′の壁体４
内において壁体４の周方向に沿つてもかつ筒状セ
ル２，２′の壁体４内に形成された各中空部５が
互に順次連続した状態に形成されている。また、
中空部５は、第３図に示したように壁体４内に軸
方向に沿つて壁体４一端面から他端面近傍まで連
続した状態に形成されている。従つて、これによ
り筒状セル２の壁体４はその厚さ方向に沿つて２
つに分割され、他端部においてこれら両分割壁４
ａ，４ａが一体に連結していると共に、一端部に
おいては両分割壁４ａ，４ａが互に自由状態にあ
るので、一端部側において厚さ方向に動き易くな
り、熱変形と易くなるように形成されている。

上述した各実施例の第１セラミツク多孔体３
は、ハニカム構造或いはロールコア構造のセラミ
ツク多孔体において、筒状セル２を構成する壁体
４にその軸方向一端側が外部に開放した中空部５
が形成され、しかもこれによつて各筒状セル２は
上述したようにその壁体４が２つに分割された如
き状態に形成され、特に一端部側はこれら両分割
壁４ａ，４ａが互に自由状態にあり、厚さ方向に
動き易く、熱変形し易いので、第１セラミツク多
孔体３に昇温、降温に基づく大きな温度差が与え
られ、かなりの熱衝撃が生じても熱応力が極めて
良好に分散され、従つて第１セラミツク多孔体３
は熱応力によつて容易に破損することがないもの
である。

なお、本考案セラミツクに係る壁構造の第１多
孔体及びこれを構成する筒状セルの形状は上記実
施例に制限されるものではなく、筒状セルが多数
連設されたいずれの形状をも採用することができ
る。例えば、筒状セルは六角筒状の代りに八角筒
状等の多角筒状に形成したり、円筒状のル代りに
楕円筒状に形成したりなど、種々変形可能である
が、このように多角筒状を多数連設したハニカム
構造のセラミツク多孔体及び円筒状又は楕円筒状
セルを多数連設したロールコア構造のセラミツク
多孔体が好適であり、とりわけ後者のロールコア
構造体は角部がなく、応力が集中し難いため有効
である。また、筒状セルは必要により傾斜させた
状態に形成し得る。ここで、第１セラミツク多孔
体３は、筒状セル２，２′の横幅ｄ（円筒状セルの
場合は直径、または楕円筒状セルにあつては短
径）を５〜30mm、高さ（第１セラミツク多孔体３
の厚さ）ｈを10〜100mm、更に筒状セル２，２′を
傾斜状態に形成する場合はその傾斜角度θを20°
〜70°にすることが好ましく、これにより排気ガ
ス中のダストの蓄積による目詰まりに基づく圧力
損失の増大、燃焼阻害が抑制され、放射冷却が良
好に遮断されると共に、耐熱衝撃性、強度の大き
い通気性断熱材が得られる。これに対し、前記横
幅ｄが５mmより小さいと圧力損失が高い上、排気
ガス中のダストが通路（空洞部７）に蓄積して目
詰まりを起し易くなり、このため圧力損失が比較
的短時間の使用で増大するので不適当であり、ま
た30mmを越えると空隙率が大きくなり、排気ガス
と熱交換を行なうべきセラミツク壁の表面積が相
対的に小さくなつて排気ガスからの断熱材への伝
熱が少なくなると共に、放射冷却が大きくなるの
で、本考案通気性断熱材に用いるには不適当であ
る。更に、筒状セル２，２′の高さ（セラミツク
多孔体３の厚さ）ｈが10mmより小さいとセラミツ
ク壁の表面積が小さくなつて排気ガスからの断熱
材への伝熱が少なくなり、不適当であり、また
100mmを越えると空気抵抗の増大やダストの目詰
まりが起こし易くなり、不適当である。なお、前
記横幅ｄの好適範囲は７〜18mm、高さｈの好適範
囲は15〜30mmである。

また、本考案においては、筒状セルの壁体に形
成する中空部の形状は上記実施例に限定されない
が、第３図に示したように壁体の周方向に沿つた
状態で連続的にしかも壁体の一端面から多端面近
傍に達する状態で形成することが好適である。こ
の場合、中空部の厚さは壁体の厚さ1/10〜1/2と
することが好ましく、中空部の深さは壁体の高さ
の9/10〜3/10とすることが好ましい。

また、本考案通気性断熱材に用いる網状構造を
なした第２セラミツク多孔体６としては、特開昭
58−32090号公報に記載されたようなセル膜のな
い軟質ポリウレタンフオームにセラミツク泥漿を
付着させたものを焼結して得られる非直線状の内
部連通空間を有する三次元網状骨格構造をなした
該ポリウレタンフオームと同一形状のセラミツク
フオームが好適に使用できる。この場合、上記セ
ラミツクフオームとしては、その嵩比重が0.25〜
0.7であり、内部連通空間の平均直径が0.2〜10mm
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0.1〜40mmであるものが好適であるが、圧
力損失の低減を目的として内部連通空間の平均直
径が１〜10mmのものを用いることが特に好まし
い。

更に、網状構造をなした第２セラミツク多孔体
６としては、セラミツク泥漿をヌードル状に押し
出したものを多孔性をもたせて光が直進しないよ
うに重ね合せ、これを焼成することにより得られ
るセラミツクヌードルをも好適に使用でき、本考
案においては下流側層に上記セラミツクフオーム
やセラミツクヌードルの如く非直線状の内部連通
空間を有し、内部を光が直進しない第２セラミツ
ク多孔体６を配設することにより、良好な放射冷
却の遮断作用を有する通気性断熱材を得ることが
できる。なお、セラミツクヌードルとしてはその
嵩比重、内部連通空間の平均直径、空隙率、空気
の圧力損失が上述したセラミツクフオームと同様
のものを用いることが好ましい。

また、網状構造を有する第２セラミツク多孔体
６の厚さは、壁状構造を有する第１セラミツク多
孔体３の厚さの1/3〜３倍とすることが好適であ
る。

更に、第１セラミツク多孔体に第２セラミツク
多孔体を積層してなる本考案断熱材は、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0.05〜10mm、特に0.1〜１mmとすることが
好ましい。

本考案通気性断熱材は、例えば紙又はプラスチ
ツクフイルムにより形成された第１図Ａに示した
如き形状のハニカム体、或いは第２図Ａに示した
如き形状のロールコア体の軸方向他端面に板状に
形成したセル膜のない軟質ポリウレタンフオーム
を積層一体化したものを芯材とし、これにセラミ
ツクを付着させて乾燥したり、或いはハニカム体
又はロールコア体とセル膜のない軟質ポリウレタ
ンフオームとをそれぞれ芯材として用い、これら
芯材にそれぞれセラミツクを付着させてからセラ
ミツクが未乾燥の状態の時にこれら積層一体化し
て乾燥した後、ハニカム体又はロールコア体の軸
方向一端面に付着したセラミツク泥漿を芯材が現
れるまで除去し、次いでこれを焼結することによ
つて製造することができる。この場合、芯材は炭
化除去され、これにより中空部が形成されるもの
である。

なお、芯材にセラミツク泥漿を付着させ、これ
を乾燥、焼結し、芯材を炭化した後、ハニカム体
又はロールコア体の軸方向一端面のセラミツクを
中空部が現れるまで除去する方法も採用され得る
が、この方法はセラミツク多孔体の破損が生じ易
いため、あまり推賞されない。

ここで、第２図Ａに示した第１セラミツク多孔
体は、特に一枚の長帯状の紙又はプラスチツクフ
イルムを略斜め８の字体を形成するように屈曲す
ると共に、この８の字体が連続状態で多数帯状に
並設するように屈曲することにより形成された紙
製もしくはプラスチツクフイルム製ロールコア、
又はこのロールコアの複数個を縦方向に配置し、
互に接着した第２図Ａに示した如き形状のものに
セラミツク泥漿を付着させ、上述したようなセラ
ミツク泥漿の除去処理を行なつた後、これを乾
燥、焼成することによつて簡単に製造することが
できる。

また、上述したように、第２セラミツク多孔体
をセル膜のない軟質ポリウレタンフオームから形
成されたセラミツクフオームにて構成することに
より、正十二面体の稜の部分のみからなる籠形の
セラミツクフオームが得られ、これは空隙率が大
きいので圧力損失が少ない状態で流体が通過する
と共に、内部連通空間が入り組んでいるので、被
処理流体がこの内部連通空間を通過する際格子と
確実に接触し、その効果を有効に発揮する。この
セラミツクフオームの一例を第３図に示すと、８
はこのセラミツクフオームの骨格格子であり、こ
れは三次元網状構造を有し、このセラミツクフオ
ームを製造するのに用いたセル膜のない軟質ポリ
ウレタンフオームと同一形状を有する。９は、こ
の格子８によつて規定される三次元網状の入り組
んだ非直線状の内部連通空間であり、流体流路を
構成するもので、上述したように高温流体がこの
内部連通空間（流路）を通過する際、格子８に高
温流体が確実に衝突し、接触して、格子８に熱が
伝導されるものである。

なお、セラミツクの種類に特に制限はないが、
耐熱衝撃性の点からコージライト、ムライト、ア
ルミナ、炭化珪素などが用いられる。

本考案通気性断熱材は、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、例えば第
１セラミツク多孔体を上流側（高温側）、第２セ
ラミツク多孔体を下流側とし、第１セラミツク多
孔体の中空部開放側の面が排気ガス入口面となる
ように排気口、排気通路を覆い、或いは被加熱物
を覆うようにして配設する。第５図は、本考案通
気性断熱材の一使用態様を示すもので、図中１０
は一端面（下端面）が閉塞され、かつ他端面（上
端部）の排気管１１が連結された筒状の加熱炉で
あり、この加熱炉１０内には、石油等の被加熱物
が流れるリボイラーチユーブ１２が配設され、上
記加熱炉１０の一端壁１３にはガスバーナー１４
が取り付けられていると共に、加熱炉１０内の他
端部には、その他開口部１５を閉塞して本考案の
通気性断熱材１がその第１セラミツク多孔体３を
上流側（一端側）、第２セラミツク多孔体６を下
流側（他端側）にして配設されている。この加熱
炉１０は、リボイラーチユーブ１２内を石油等の
被加熱物がその入口端１２ａから出口端１２ｂへ
流れ、この際ガスバーナー１４によつて燃焼せし
められたガスの燃焼熱によつて加熱されるもので
あるが、この燃焼排ガスは加熱炉１０内をその他
端開口部１５に向けて流れる。この場合、この他
端開口部１５近傍には該開口部１５を閉塞して通
気性断熱材１が配設されているので、燃焼排ガス
はまずこの通気性断熱材１の第１セラミツク多孔
体３を構成する筒状セル２，２′内を流れ、次い
で第２セラミツク多孔体３の非直線状内部連通空
間９に流入し、排ガスは第２セラミツク多孔体３
の格子８と接触、衝突を繰り返しながら該内部連
通空間９を通過し、更に他端開口部１５より排気
管１１内を通つて排出されるものである。

従つて、上記燃焼排ガスは、単に他端開口部１
５より排出されるものではなく、通気性断熱材１
を通り、これと熱交換された後、排出されるもの
である。

それ故、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、従つて従来は逃散して被加熱物の加熱に
利用されなかつた廃熱を被加熱物の加熱に使用す
ることができるので、非常に加熱効率が高いもの
である。しかも、上述したように壁状構造をなし
た第１セラミツク多孔体を構成する筒状セルの横
幅、高さや、網状構成をなした第２セラミツク多
孔体の嵩比重、内部連通空間の平均直径、空隙
率、空気の圧力損失を特定の範囲とした場合は、
熱応力を分散させる効果が高く、耐熱衝撃性が良
好であると共に、排気ガス中のダストの堆積が少
なく、目詰りが生じ難いので加熱炉などの燃焼阻
害を起こし難いものである。

なお、本考案通気性断熱材の配設態様は任意で
あるが、上述したように壁状構造をなした第１セ
ラミツク多孔体の中空部開放側が流体が流入する
上流側、即ち高温側となるように配設することが
好ましく、このように熱による第１セラミツク多
孔体の変形が特に生じ易い中空部開放側を高温側
とすることにより、第１セラミツク多孔体内の上
流側と下流側との間の温度差によつて生じる熱応
力が良好に分散され、破損が確実に防止されると
共に、温度の低い下流側に排ガス中に含まれる熱
との交換効率が高く、かつ光が直進せず放射冷却
を防ぐ構造である網状構造の第２セラミツク多孔
体を配することにより、優れた断熱性を得ること
ができる。

更に、本考案の通気性断熱材には、必要に応じ
て例えば重油バーナー加熱炉で発生するNOxを
除去する触媒作用を付加させることができ、その
他の構成についても本考案の要旨を逸脱しない範
囲で種々変更して差支えない。

考案の効果 以上説明したように、本考案に係る通気性断熱
材は、体熱応力性に優れ、通気性断熱材として大
きな熱応力が発生する用途に用いられた場合でも
破損し難いと共に、断熱効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る通気性断熱材
を示すもので、Ａは斜視図、Ｂは部分拡大横断面
図、第２図は本考案の実施例に係る通気性断熱材
を示すもので、Ａは斜視図、Ｂは部分拡大横断面
図、第３図は第１図−線に沿つた断面図、第
４図はセラミツクフオームの一例を示す一部省略
拡大斜視図、第５図は本考案の通気性断熱材の一
使用態様を示す概略断面図である。 １……通気性断熱材、２，２′……筒状セル、
３……第１セラミツク多孔体、４……壁体、５…
…中空部、６……第２セラミツク多孔体、７……
空洞部、８……骨格格子、９……非直線状内部連
通空間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 多数の筒状セルが連接されてなる壁状構造を
   有するセラミツク多孔体の前記筒状セルを構成
   する壁体に、その軸方向一端側が外部に開放し
   た中空部を形成すると共に、この壁状構造を有
   するセラミツク多孔体の前記中空部が閉塞した
   軸方向他端面に、非直線上の内部連通空間を有
   する三次元網状構造のセラミツク多孔体を積層
   してなることを特徴とする通気性断熱材。 ２ 壁状構造のセラミツク多孔体が、多角状の筒
   状セルを多数連接することにより形成されたハ
   ニカム構造体である実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の通気性断熱材。 ３ 壁状構造のセラミツク多孔体が、略斜め８の
   字状に連接した一対の円筒状又は楕円筒状セル
   を多数連接することにより形成されたロールコ
   ア構造体である実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の通気性断熱材。 ４ 壁状構造のセラミツク多孔体を構成する筒状
   セルの横幅が５〜30mmであり、高さが10〜100
   mmである実用新案登録請求の範囲第２項又は第
   ３項記載の通気性断熱材。 ５ 三次元網状構造の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セラミツ
   ク泥漿を付着させたものを焼結して得られる該
   ポリウレタンフオームと同形状のセラミツクフ
   オームである実用新案登録請求の範囲第１項乃
   至第４項いずれか記載の通気性断熱材。 ６ 三次元網状構造のセラミツク多孔体が、ヌー
   ドル状のセラミツクを重ね合せて形成したセラ
   ミツクヌードルである実用新案登録請求の範囲
   第１項乃至第４項いずれか記載の通気性断熱
   材。 ７ セラミツクフオーム又はセラミツクヌードル
   として、嵩比重が0.25〜0.7であり、内部連通
   空間の平均直径が0.2〜10mm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〜
   40mmのものを用いた実用新案登録請求の範囲第
   ５項又は第６項記載の通気性断熱材。