JPS58120576A - 燃焼装置用セラミツクバ−ナプレ−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】 本発明はアルミナ成分、シリカ成分と耐熱性セラミック
繊維との複合物に添加物としてリチウム成分およびニッ
ケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、クロム、バナ
ジウムなどの成分を添加した繊維セラミックの板状体に
裏面より表面へ貫通せる多数の炎孔を設けて表面に連続
した三角形の凸起構造を持たせ、燃料ガスを三角形の凸
起の表面で効果的に燃焼させることにより大きな熱輻射
を得るようになされた燃焼装置用セラミックバーナプレ
ートに関するものである。

燃焼装置用輻射型ノく一ナプレートとしては、セラミッ
クプレートに炎孔を設けたシュバンクバーナ、金属金網
の表面にて燃焼ガスを燃焼させ金網を赤熱させるメタリ
ックバーナなどが知られている。シュバンクバーすにお
いてはプレートの加熱冷却による熱衝撃により亀裂が生
じ易いという欠点があり寿命時間が短い。スプレート自
体の熱伝導率が比較的大きい為燃焼表面の温度を９００
　℃以上にするとプレート裏面の特に炎孔附近の温度が
上昇して燃料ガスに着火し、逆火の危険性が出てくる。

したがって熱輻射性を大きくするためには９００’Ｃ以
上の燃焼面温度が望まれるにもかかわらずセラミックプ
レートの寿命、バーナの安全性という点から燃焼面温度
は９００°Ｃ以下に抑えられているのが現状である。シ
ュバンクバーナにおいて高輻射型のプレートを実現させ
るためプレートのセラミック構造を多孔質にするとか炎
孔を薄い壁をもったハニカム構造として炎孔壁の熱勾配
を下げるなどの方法が知られているが９００’Ｃにて安
全に燃焼させることは困難である。メタリックバーナに
おいては点火後赤熱温度に至るまでの立ち上り時間が短
く、加工が容易であるなどの特徴を有するが、高温にお
ける耐腐食性が小さい為燃焼表面の温度を上げて大きな
熱輻射性を期待することは実際上無理である。

本発明はかかる輻射型バーナにおいて従来のシュバンク
バーナ、メタリックバーナに比してより高い温度（９０
０℃以上）に赤熱し得る燃焼装置用高輻射型バーナプレ
ートに係るもので、Ａｌ２Ｏ３成分を５０・６重量％〜
９ｏ重Ｍ％、ＳｉＯ２成分を４９．６重景％〜１０重量
％の範囲内の組成物に添加物としてリチウム成分および
ニッケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、クロム、
バナジウムなどの成分を加えたものをアルミナ繊維、ア
ルミナ−シリカ系繊維などと複合した繊維セラミックを
板状に構成し、プレート表面に連続せる三角形の凸起模
様を形成すると大きな熱輻射性を備えたバーナプレート
が得られ、ガス燃焼時における排ガス中の一酸化炭素量
も少なくなることが見い出されたことに基づいてなさｔ
たものである。

本発明によって得られた燃焼装置用バーナプレートは表
面温度を９００℃以上に保ち得るよう熱伝導率がｏ、１
Ｖ４／ｍ、ｈ、・ｃ以下と小さく、三角形凸起を有した
表面構造からの大きな熱輻射性を実現したものであって
、Ａｌ２Ｏ３粉末（！：ＳｉＯ２粉末との混合物に耐熱
性セラミック繊維を複合した繊維セラミックに添加物と
して酸化リチウム、炭酸リチウム又はリチウム成分を含
むペタライト、スポンジュメンなどを加え、さらにニッ
ケル、マンガン。

コバルト、チタン、銅、クロム、バナジウムなどの成分
を含む酸化物、炭酸物などの粉末を加えた後水中でスラ
リー状で混合する。これを連続する三角形凸起構造の反
転した表面構造と炎孔に相当するピンを備えた成形型の
中で注型することにより均一な複合物成形体を得ること
ができるのである。これを乾燥し焼成することによって
繊維セラミックで構成された高熱輻射性のバーナプレー
トが得られる。繊維セラミックに用いるＡｌ２Ｏ３成分
。

ＳｉＯ２成分は微粒子状にて反応性に富んだものを用い
るのが望ましくＡｌ２Ｏ３成分としてγ型ム１２０ｓ。

θ型ム１２０３粉末など又ＳｉＯ２成分として非晶質Ｓ
ｉＯ２粉末を用いることにより、リチウム成分。

ニッケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、クロム、
バナジウムなどの成分を含んだ複合物にて空気中９００
℃〜１３ｏＯ°Ｃの温度で焼成し、良好なる焼結度をも
った複合セラミック構造体が得られた。

耐熱性セラミック繊維に複合せるＡ１２０ｓ　、　Ｓｉ
Ｏ２混合粉末中のＡｌ２Ｏ５成分が６０．６重量％より
少い時はバーナプレートの耐熱性が悪く長時間の燃焼加
熱によってプレートの変形が生じる。又Ａｌ２Ｏ３成分
が９０重量％以上の時はセラミック繊維の結合性が悪く
プレートの面強度が６”Ｖｃａ以下と小さく実用上好ま
しくない。リチウム成分は繊維セラミック中に酸化物（
Ｌｉ２０）として０．１重量％〜６重量％含まれること
により、ガス燃焼の際の排ガス中の一酸化炭素量が減少
することが明らかにされた。リチウム成分が０．１重量
％　より少い時はその効果が小さく５重量％より多い時
はプレートの曲げ強度が小さくなる。さらにリチウム成
分の他ニニノケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、
クロム、バナジウムなどの成分を酸化物として繊維セラ
ミック中に併合させることによりガス燃焼を触媒的に一
層助長することが見い出された。リチウムと組合わせて
繊維セラミック中に含有される成分としてのニッケル、
マンガン。

コバルト、チタン、銅、クロム、バナジウムは繊維セラ
ミック成分に対して０．１重量％よりも　少ない時はリ
チウムとの相乗的な燃焼触媒効果か弱く、５重量％より
も多い時はプレートの曲強度が小さくなる。繊維セラミ
ック構造体に含まれる耐熱性繊維はアルミナ繊維、アル
ミナ−シリカ系繊維が望ましく、繊維セラミックの総量
に対して４０重量％〜９６重量係の範囲で複合すること
が望ましい。耐熱性繊維が４０重量％より少ない場合は
繊維セラミックプレートの強度は大きいが嵩密度も大き
く低い熱伝導性の特長が失なわれ、逆に耐熱性繊維が９
６重量％より多い場合は繊維セラミックプレートの強度
がＩＫ９／ｃａ以下となるものである。Ａ１２　Ｑｓ　
、　　Ｓｉ　０２微粉末と他の成分を含んだ混合粉末と
上記組成範囲の耐熱性繊維の混合スラリーをバーナプレ
ート型中で脱水成形し、２ｏＯ℃で乾燥した後、９ｏｏ
℃〜１３００°Ｃで空気中焼成し繊維セラミック構造体
とする。９００℃より低い温度で焼成した場合Ａ１２０
３１　５ｉ０２粉末粒子の反応が不十分でバーナプレー
トの強度が５　ＫＶ　／　ｃａ以下となると共にバーナ
プレート使用時の加熱によって変形が生じるので好まし
くない。

一方１３００℃以上で焼成すると耐熱性セラミック繊維
の形がくずれ易くなる。

本発明における繊維セラミック構造体によるバーナプレ
ートの表面は第１図に示す如く三角形の凸起が連続した
構造をとるもので、−辺の長さは６悲〜２０８程度に加
工することが出来る。

以下本発明のセラミックバーナプレートとその製造法に
ついて、実施例により具体的に説明する。

実施例１ θ型ム１２０ｓ粉末を８！？、　８．１？、　９．６９
゜１１・２！？、１２・Ｂｆ、　１４．４ｙ、　１６．
２．ｐ秤量し、これにそれぞれ微粉末の非晶暫５ｉｏ２
を８９、　７・９ｆ？、６・４／ｐ　４・８／ツ　３・
２ノｔ　１・６ノ、ｏ・８ｙ−混合した。これら７種の
混合粉末を５００ｍ１の水に分散し懸濁液を調製した。

一方アルミナーシリカ組成の耐熱性繊維３５／を秤量し
た後、カッター７にて０．１　ｍ〜５期長とし３７１！
の水に分散したもの７コを調製した。これらのＡｌ２Ｏ
５，ＳｉＯ２混合懸濁液とアルミナ−シリカ繊維の分散
物をそれぞれに混合して緩やかに攪拌した。更にこの混
合液に炭酸リチウム１．５ノを加えて混合したものはム
１２０３．　　ＳｉＯ２混合成分中に１１２０３をそれ
ぞれ６０重量％、ｓｏ、ｓ重量％。

６０重量％、７０重量係、８０重量％、９０重量％、９
０．５重量％の割合で含んだもので、リチウム成分はム
１２０３，５ｉ０２成分とアルミナ−シリカ繊維の総量
に対して酸化リチウムとして１．１　重量％含んだもの
である。これを更に１０Ｊの水中に移して希釈された７
種のスラリーとした後、７２Ｘ１００−の金型中にて厚
みをほぼ２５１１１に脱水成形した。脱水金型の底部に
は一辺を７臥とする三角形を底面にもつ深さ３藺の三角
錐形が連続した凹みを施し、第１図に図示する如く三角
形の底面に相当する線上に１　、１５８φのピンを貫通
させて上下方向に可動とした構造のものである。

脱水成形後上記のビンを金型外に抜きとり成形物を１５
０℃にて６時間乾燥した。これを空気中１２６０℃にて
１．６時間加熱し急冷した。得られたバーナプレートは
セラミック繊維をＡｌ２Ｏ３゜ＳｉＯ２を主組成とした
セラミックで結合したもので、表面には連続する三角形
の凸起を備えたものである。得られたバーナプレートの
嵩密度と曲強度および熱伝導率を測定した結果を第１表
に示す。

これら各量比のム１２０３，５ｉ０２を含有した繊維セ
ラミックのバーナプレ２−トをベンチュリー管を取付け
たバーナ枠にセラミックウールのクッションを介して取
付け、例えば７０１１に水柱ガス圧の都市ガス６Ｃをノ
ズルより噴出させてバーナプレート表面にて燃焼させた
ところ三角形凸起を有した表面を９５０℃程度に赤熱さ
せても逆火を起すことはなく、高い赤熱温度と三角形凸
起による赤熱表面の増大により従来のシュバンクタイプ
のバーナプレートに比して３０％程度の熱輻射量の増大
が認められた。きらにバーナプレートを９５０’Ｃに加
熱し１０００時間保持後の収縮率を測定し第１表に示す
。第１表に見る如＜１１２０３成分が　５゜重量％より
少いもΩでは、９６０　’Ｃ＋　　１０００時間後の収
縮率が１％以上となり耐熱性が小さく、一方ム１２０３
成分量が９０重量％よりも多くなるとプレートの曲強度
が５　Ｋｑ　／　ｃ４以下となって望ましくない。ここ
でイ４Ｉられたバーナプレートは嵩密度が小さい為バー
ナ枠へはクッションを介して軽く取付けることができる
ものである。

第１表　バーナプレートの特性 実施例２ θ型Ａ１２０３９ノと非晶質の微粉末５ｉＯ２３ｙの混
合粉末に炭酸リチウム（Ｌｉ２００ｓ　）と粉末状のＮ
ｉｐ、　　ＭｎＣＯ５，Ｃｏｏ、　　Ｔｉ０ｚ、　　Ｃ
ｕｂ、　　Ｃｒ２Ｏ５゜Ｔ２Ｏ５を第２表に示す如くそ
れぞれの金属酸化物として種々の量にて混合した後５０
０−の水に分散した。一方アルミナーンリ力系セラミ・
ツク繊維３６ノを０．１３Ｂ〜６藺に切断した後３１の
水に分散したものをそれぞれ準備した。これらをそれぞ
れの粉末懸濁液中に投入して緩やかに攪拌混合した。こ
れらを更に１０１の水中に移して希釈されたスラリーと
した後実施例１と同様の方法により脱水成形し乾燥した
後１２００’Ｃにて２時間空気中焼成した。得られたバ
ーナプレートは表面に連続せる三角形の凸起を備えたも
のでこれらの嵩密度２曲強度、熱伝導率を第２表に示す
。かようにして得られたバーナプレートを実施例１と同
様のバーナ枠に取付けて７０μ水柱ガス圧の都市ガス（
６Ｇ）を用いてプレート表面にて燃焼させ、排ガス中の
００／ｃＪｏ２比を測定した結果を同じく第２表に示す
。第２表に見る如くリチウム成分とニッケル、マンガン
、コバルト＋　　チ”ンｐ銅、り。

ム、バナジウムの内より１種又は２粁以上の成分を添加
して得られるバーツープレートは特にガス燃焼による排
ガス中の００１００２比が低く、ガスの燃焼性に優れた
ものである。

第２表　バーナプレートの特性 以上の実施例から明らかな如く、Ａ１２０３．　Ｓｉ　
０２の混合セラミック組成物と耐熱性セラミック繊維の
複合物にリチウムおよびニッケル、マンガンジコバルト
、チタン、銅、クロム、ノ＜ナジウムなどの成分を含む
繊維セラミック構造体にて構成された連続せる三角形の
凸起模様を表面構造としたノ（−ナプレートは高熱輻射
性と優れたガス燃焼特性を備えたものであって、バーナ
枠への取付けも簡単でかつ長寿命の繊維セラミックによ
るバーナプレートを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバーナプレートの平面図、
第２図は第１図のムーＡ′線における断面図である。 １・・・・・・炎孔、２・・・・・・三角凸起、３・・
・・・・燃焼表面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ム１２０３成分６０．６重量％〜９ｏ重量％
   。 ＳｉＯ２成分４９．６重量％〜１ｏ重量％　の範囲内よ
   りなるセラミック組成物と耐熱性セラミック繊維の複合
   物に添加物として。、１重量％〜６重量−のリチウム成
   分を酸化物として含んだセラミック構造体において裏面
   より表面に貫通する多数の炎孔を有し、表面に連続した
   三角形の凸起を形成した燃焼装置用セラミックバーナプ
   レート。
2. （２）上記添加物として０．１重量％〜６重量％のリチ
   ウム成分と０．１重量％〜６重量％のニッケル！　マン
   ガン、コバルト、チタン、銅、クロム２　バナジウムの
   成分の内より１種又は２種以上の成分を酸化物として含
   んだ特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置用セラミック
   バーナプレート。