JPS59209846A - 通気性固体 - 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】 本発明は燃焼排ガス等の高温ガスの持つ熱エネ６゜ ルギーを輻射熱に変換して被熱物を加熱するのに有効利
用せんとする通気性固体に関するものである。

金属またはセラミック等の耐熱材料を網状、海綿状等の
適当な通気性を有する形態に形成し、この固体（本発明
ではこの固体のことを通気性固体という、）を加熱炉内
の燃焼排ガスの通路に配置し燃焼排ガスを貫流さ−せる
こ２によりこの通気性固体を高温に加熱せしめ、高温に
なった通気性固体から放射される輻射熱を通気性固体と
相対面する被熱物の加熱に利用して排熱の有効利用を図
ることについてはすでに知られている。

ところでこの通、気性固体としてセラミック製のものは
金属製のものに較べて高温時のクリープ特性が優れ、ま
た酸化されにくいというこよでセラ業ツタを海綿状の形
態に成形してなるセラミックフオームを従来から使用し
ているが、かかるセラミックフオームの場合海綿組織中
の通気路が曲りくねっているために熱回枢能力は高いが
通気抵抗が大きいために排気の圧力損失が大きい欠点が
あった。この欠点を解消するために大きな通気孔のセラ
ミックフオームを成形すると熱回収能力を保持するため
に大きい厚みが必要になり製作費が高くなる。またセラ
ミックフオームの厚さを薄くして通気抵抗を下げようと
すると機械的強度の低下を来たし長時間の使用に耐え得
ない欠点が生じるものであった。

本発明はこのような従来のセラミック製通気性固体の欠
点に艦みその改良を行うためにされたものであり、その
主たる目的とするところは、機械的強度が強く耐衝撃性
に優れ、しかも熱回収能力の高い通気性固体を提供せん
とするものである。

そしてこの目的を達成するため本発明は、一定厚さのセ
ラミック板に所定角度で一定方向に傾斜した多数の貫通
孔を設けることによりハニカム構造となした少なくとも
２枚の通気性板体を該貫通孔、に公知の海綿状のセラミ
ックフオームを重ね合せることによりセラミツク７オー
ム車体の通気性固体の欠点を解消したものである。

以下に本発明の実施例を図面と共に説明す石。

通気性板体１は一定厚さのセラミック板にその表裏面に
貫通する多数の六角形状の貫通孔を設けることによりハ
ニカム構造に形成したものであって、該各賞通孔２を所
定角度で一定方向に傾斜して開設する。そしてこの場合
、貫通孔２の通気性板体１の表面への法線に対する傾斜
角度なθ、通気性板体１の厚さをｔ１貫通孔２の内径を
通＼性板体１の表面に沿って測定した距離をδとすれば
、δ ｔａｎθ　〉Ｔ なる関係式を満たすように設定する。この関係式を満た
すように通気性板体１を形成することで該通気性板体１
０表面に垂直に入射した熱線は貫通孔２内を直進し得す
、必ず貫通孔２の内壁１面に衝突するようにゐる。なお
この実施例ではθ；／Ｓ＠、ｔ−１０′ｗＩ１１　δ≠
２厘とする。そしてこの通気性板体１を第一図に示した
ように２枚重ね合せ、このとき両逆気性板体１ａ、ｌｂ
の貫通孔２ａ、ｇｂの傾斜方向が互いに異なるようにす
る。なお、この場合両逆気性板体１ａ、ｌｂを非接着状
態で重ね合せることで該両逆気性板体１ａ、ｌｂが互い
に自由に熱膨張するようにして熱応力による亀裂や破壊
が生じにくいようにする。このようにして構成した通気
性固体は所期の光学的厚さを有し可視光線および赤外線
等の直進性を有する光線は両逆気性板体１ａ、ｌｂの貫
通孔２ａ、２ｂ内を通り抜けることはできず、少なくと
も７回はその内壁面に衝突する。なお燃焼排ガス等の原
体は両逆気性板体１ａ、ｌｂの貫通孔２Ｂ、２ｂをわず
かに屈曲することによって容易に通り抜けられるのでそ
れに伴なう通気抵抗は非常に小さい、第３図は３枚の通
気性板体１ａ、ｌｂ、　１０を重ね合せた実施例を示し
、この場合にも各通気性板体１ａ、ｌｂ、１０の貫通孔
２ａ、２ｂ、２ｏの傾斜方向がその重合するものについ
て異なるように配設する。この場合にはさらに光学的厚
さが増し貫通する燃焼排ガス等２の接触も増える。こう
して燃焼排ガス等がこの通気性固体を通過する際に貫通
孔の内壁面と接触することにより多くの熱が通気性固体
に回収されその熱エネルギーは輻射熱に変換されて加熱
炉においては被熱物を加熱するのに直接使用される。

次に本発明の通気性固体の耐熱強度と、従来のセラミッ
クフオームの耐熱強度を比較するため次のような試験を
行なったのでそれについて述べる。

テストピースとして、本発明の通気性固体はムライト系
セラミック材料（３ム（ｌｘ　Ｏｓ・、２ＳｉＯ＋）に
より厚さ／ＱｌｎＮ、直径３．２ＱｔＮ１貫通孔数／　
、２／１　ｎ　Ｏｈ　。

０貫通孔の傾斜角度／ｊ＠の通気性板体を３枚重ね合せ
たものを用いた。またセラミック７オームとしては同じ
ムライト系セラミック材料により厚さ３０１１１、ＵＫ
径３２０ｔ１０貫通孔数／２／　ｔ　ｎ　ｏ　ｈ　ノも
のを用いた。こうして両テストピースに夫々／３ｏｏ″
ｃの熱風と常温の冷風とをｓ分間隔で交互に通気し、こ
れを繰り返したところ、セラミックフオームは繰り返し
回ｔｋ１０回目で亀裂が入り声のに対して、本発明の通
気性固体は１７０回以上の繰り返しにも亀裂は全く入ら
なかった。これより本発明の通気性固体は従来のセラミ
ックフオームに較べてはるかに耐熱強度が優れているこ
とが確かめられた。

第７図に示した通気性固体は、ハニカム構造の通気性板
体がこのように耐熱強度が極めて大きいことに鑑みて、
該通気性板体１を公知のセラミック７オーム３に重ね合
わせ、セラミックフオームの欠点である強度不足を解消
ならしめた゛ものである。この場合にも通気性板体ｌに
設゛けられる貫通孔２は所定角度で一定方向に傾斜して
いるので、該通気性板体１は単に補強的効果を有するだ
けでなく、前述のように、熱線醇が貫通孔内を直進する
ことは妨げられ熱回収能力も高くなるようにして相乗的
効果が奏され−るようにしている。

第３図および第４図に示した通気性固体はハニカム構造
の通気性固体とセラミックフォー・ムとをサンドイッチ
構造に重合させたもので、このようにしても強度的に優
れなおかつ熱回収能力の高い通気性固体を構成できる。

なおハニカム構造の貫通孔の形状は上記実施例において
説明した六角形に限らず、その他の多角形成いは円形で
あってもよいし、ハニカムの孔にセラミックフオームを
充填したものであってもよいことは勿論である。

以上実施例について説明したように本発明は、多数の貫
通孔を傾斜状に設けたハニカム構造の通気性板体の重ね
合せにより、或いは該通気性板体と海綿状のセラミック
フオームとの重ね合せにより、耐熱強度に優れ、かつ熱
回収能力の高い通気性固体を構成できるものであるから
、長期の使用に耐え燃焼排ガスの持つ熟エネルギーを輻
射熱に効率的に変換して加熱炉醇において顕著な省エネ
ルギー効果を発揮し得る有益なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例図で、第１図は通気性板体の縦断
面図、第２図は２枚の通気性板体を重ね合せた縦断面図
、第３図は３枚の通気性板体を重ね合わせた縦断面図、
第グ図乃至第を図は通気性板体とセラミック７オームを
重ね合せた縦断面図である。 １、ｌａ、ｌｂ、　ＩＣ３・−−−通気性板体、２．２
Ｂ、２ｂ、２０・・・・貫通孔、３・・・・セラミック
フオーム。 特許出願人　　大同特殊鋼株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定厚さのセラミック板に所定角度で一定方向に傾
   斜した多数の貫通孔を設けることによりハニカム構造と
   なした少なくとも２枚の通気性板体を該貫通孔の傾斜方
   向が互いに異なるように重ね合せたことを特徴とする通
   気性固体。 ２、一定厚さのセラミック板に所定角度で一定方向に傾
   斜した多数の貫通孔を設けることによりハニカム構造の
   通気性板体を形成し、該通気性板体に海綿状のセラミッ
   クフオームを重ね合せてなることを特徴とする通気性固
   体。 ３、貫通孔の通気性板体の表面への法線に対する傾斜角
   度θと、通気性板体の厚さｔと、貫通孔の内径を通気性
   板体の表面に沿って測定した距離δとが、 δ ｔａｎθ〉τ なる関係式を満たすように設定したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の通気性固体。