JPS63163707A - バ−ナ−用成形体 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐火無機繊維を主材としており、かつ連続気孔
を有する成形体に関するものであって、さらに詳しくは
成形体中に燃料ガスを連続的に通過させ、その成形体表
面において、低騒音で、安定した燃焼をさせることがで
きるバーナー用成形体に関するものである。

［従来の技術とその問題点］ 従来、輻射効率をよくしながらガスを燃焼させるバーナ
ーとして、セラミックプレートに炎孔を設けたシュバン
クバーナープレート、金属金網の表面にてガスを燃焼さ
せて当該金網を赤熱させるメタリックバーナーが知られ
ている。また、特開昭５７−１８７５１３号公報、特開
昭５７−１８７５１５号公報、特開昭５７−１８７５１
６号公報、特開昭５７−１８７５１７号公報に開示され
ているごとく、無機繊維複合セラミックを板状体として
、片側表面より気体燃料と空気との混合気体を通過させ
る多数の炎孔を有し１表面に菱形、三角錐形等の連続し
た凸起を設けたバーナープレートなどが提案されている
。

シュバンクバーナープレートにおいては、加熱冷却によ
る熱衝撃により亀裂が発生しやすいため寿命が短かいも
のであり、またセラミックプレート自体の熱伝導率が高
いため、表面温度を９００°Ｃ以上にすると当該シュバ
ンクバーナープレートの表面温度も高くなって逆火する
恐れもある。一方、メタリックバーナーにおいては、点
火後赤熱までの立ち上り時間は早いが、金属自体の耐熱
温度および耐酸化性に限界があり、また金網自体の輻射
効率も少ない、特開昭５７−１８７５１３号公報で開示
されているバーナープレートにおいては、原料自体が耐
火粘土と無機繊維の複合体のため、従来のシュバンクバ
ーナーより熱伝導率および耐スポーリング性は大巾に向
上されたものの、まだ熱伝導率が高く、その構造として
多数の火炎孔を有する必要があり、また燃焼表面が複雑
な形状になるという欠点が残つていた。さらに、火炎孔
を通った燃料が燃焼する際に出る騒音があり、家庭用の
燃焼器具においては改良をせまられていた。

本発明は、かかる従来のバーナープレートの問題点を解
決するために、耐熱無機繊維を主体として有機及び無機
結合材と、金属又は非酸化物セラ　゛ミック粉体よりな
るバーナー用成形体であって、熱伝導率が小さく、６０
０℃以上の燃焼温度にも耐え、かつ耐スポーリング性も
まったく問題なく連続燃焼可使でしかも高い輻射効率が
得られるものである。さらに、繊維成形体の連続気孔中
を燃焼ガスが通過する騒音も吸音され、従来では考えら
れなかった低騒音タイプのバーナー成形品を得た。

本発明は、耐火無機繊維を主材としてなる連続気孔を有
する成形体であって、その成形体に酸化反応を有する粉
体な混入することにより、その触媒作用と粉末の火種的
役割とにより、火炎孔や表面の形状を変えることなく不
燃焼化物の蓄積の防止と、長期の連続燃焼とを可能とし
た画期的なものである。

［問題点を解決するための手段］ 以上の問題点を解決するために、本発明が採った手段は
。

「耐火無機繊維を主体とした連続気孔を有する成形体に
おいて、その成形体に金属又は非酸化物セラミック粉体
が１種又は２種以上混入されていることを特徴とするバ
ーナー用成形体」である。

次に、このような構成を有する本発明について詳細に説
明する。

本発明で使用する耐火無機繊維は、通常８００°Ｃ以上
の耐火性を有する無機繊維が良好であるが、添加する金
属又は非酸化物セラミックの粉末の触媒効果により比較
的低温でも燃焼させることができ、その場合には６５０
℃に酎えるロックウールも使用できる。通常８００°Ｃ
に耐える無機繊維とじては、シリカ−アルミナファイバ
ー、シリカファイバー、アルミナ結晶ファイバー、ムラ
イトファイバー等がある。この中て価格的に安価に入手
できるシリカ−アルミナ系ファイバーとしては、通常セ
ラミックファイバーと呼ばれている繊維が有利であるが
、高カロリーバーナー等の高温耐久性を要求される場合
には、アルミナ又はムライト系ファイバーが適している
。

また、燃焼ガスを均一に通過させるためには、当該バー
ナー用成形体は連続的な気孔、すなわち三次元網目構造
を有する８８〜９８％の気孔を有する必要があり、その
場合には、耐火無機繊維の平均繊維径が１〜２０ｐｍの
間であることが良好である。これは、繊維径が１ｇｍ以
下では成形体の気孔率が小さくなり、本発明の成形体の
圧力損失を６　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時において４０ｍｍ
Ｈｇ以下にすることが困難になり、また繊維径が２０１
Ｌｍ以上の場合には繊維の柔軟性が少なくなって成形保
持が困難となり、木！３？！明のバーナー用成形体には
不適である。また、耐火無機繊維の添加量はその混合物
により異なるが、熱伝導率及びスポーリング性、気孔率
を８５％以上に成形する必要があり、それらの理由によ
り気孔率を６０〜９５％にするのが適切である。

次に、本発明の成形体に混入される属又は非酸化物セラ
ミック粉体は、その粉体表面に酸化反応を有する粉体で
あって、触媒的要素と火種的要素を加味したものである
。したがって、金属では通常知られている酸化触媒のア
ルミニウム、銅、鉄、クロム、亜鉛、チタン、銀等が適
しており、この中では粒として使用でき安価であること
から１本発明で使用する金属としては金属アルミニウム
が良好ある。また、この場合に使用される金属粉の径と
しては、その酸化程度により異なるが、ｌ　ｐｍｚ２ｍ
ｍの範囲に入るものが適しており、１ｐｍ以下では酸化
反応により目づまりな起こし、２ｍｍ以上では成形時の
粉体の均一成形が困難となるから適していない。たとえ
ば、金属アルミニウムを用いた場合、１１００ＪＡ程度
が良好である。

また、本発明では通常温度域ではあまり知られていない
酸化反応を有するセラミック化合物、たとえば炭化珪素
、窒化珪素等、非酸化物セラミック粉体もセラミック粉
体表面の酸化、還元反応により本発明の添加物に適する
ものであることが判明した。非酸化物セラミック粉体の
場合には反応性が弱いことより、微粒径の方が良好であ
る。通常、　０．１　μｍ〜２００ｐｍが適しており、
たとえば炭化珪素粉末の場合、０．１１Ｌｍ〜２ルｍが
良好である。

本発明の特徴は、前記の様にこれら活性剤を粉末として
使用することにあり、通常使用されている酸化触媒化合
物を溶液で含浸させたものであり、担体に保持する成形
体とは異なるものである。

次に、これらの成形体を固定するために、結合剤を２〜
２０％使用する。これらの結合剤は通常使用されている
有機系結合剤、たとえば酢酸ビニール系、ＣＭＣ系等及
び無機系結合剤、たとえばコロイド状シリカ、コロイド
状アルミナ又はモンモリナイト等の微粒粘土等をバーナ
ー用成形体とし、保持できる強度に適時配合を変えて使
用することができる。その製造方法は１通常無機繊維体
の成形方法である水に無機繊維を分散させたスラリーよ
り真空吸引する方法で作られるが、粒状物と無機繊維を
よく混合し配合できる様に考慮する必要がある。

次に本発明を種々の例によって説明する。

［実施例］ 実施例１ 木２０１中に、耐火無機繊維として平均繊維径２．３１
Ｌｍのシリカ−アルミナ系ファイバー（商品名イビウー
ル）を１８０ｇ、金属粉体として３５０〜７００ｐｍの
アルミ金属を１８ｇ、無機結合剤としてモンモリナイト
を３ｇ、有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇを混合解繊
し、スラリーとしてこれに凝集剤としてポリアクリルア
ミドなＩｇ加えて凝集させ、３０ｃｍ’の手すき用金型
にて吸引成形した後、　１２０°Ｃにて乾燥すると密度
０．２：Ｉｇ／ｃゴ（気孔率９１．５％）の成形体を得
た。これを風量測定で圧力損失を測定すると、２　ｍ　
／　ｓ　ｅ　ｃ時で１２ｍｍＨｇ、６　ｍ　／　ｓ　ｅ
　ｃ時で２０ｍ　ｍ　Ｈｇであった。これをバーナーと
してセットし、酸素濃度４％、ガスｌ　６　Ｎ　ｍ’　
／　Ｈｒで連続して供給したところ、安定して燃焼した
。

夫産璽遣 水２０ｆＬ中に、耐火無機繊維として平均ｍｍ径２．３
ｐｍのシリカ−アルミナ系ファイバー（商品名イビウー
ル）を１８０　ｇ、金属粉体として５０〜１００ｇｍの
ニッケル金属を１０ｇ、無機結合剤としてモンモリナイ
トを３ｇ、有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇを混合解
繊し、スラリーとしてこれに凝集剤としてポリアクリル
アミドなＩｇ加えて凝集させ、３０ｃｍ’の手すき用金
型にて吸引形成した後、１２０℃にて乾燥すると、密度
０．２３ｇ／ｃｒｎ’（気孔率９１．５％）の成形体を
得た。これを風量測定で圧力損失を測定すると２　ｍ　
／　ｓ　ｅ　ｃ時でｌｌｍｍＨｇ、６ｍ／ｓ　ｅ　ｃ時
で１９ｍ　ｍ　Ｈｇであった。これをバーナーとしてセ
ラ１〜し、酸素濃度４％、ガスＮ　６　Ｎ　ｍ’　／　
Ｈｒで燃焼させた所、実施例１に比べ輝度が高く、連続
して燃焼した。

実施例３ 水２０文中に、耐火無機繊維として平均繊維径３終ｍの
ムライト系納品ファイバーを１２０　ｇ、金属粉体とし
て、３５０〜７００ルｍのアルミ金属を１２ｇ、無機結
合剤としてシリカゾルを固形分換算で８ｇ、有機結合剤
として、ＣＭＣを３．５ｇ混合解繊し、スラリーとして
これに凝集剤として硫酸バンドＩｇを加えて凝集させ、
：１Ｏｃｒｎ”の手すき用金型にて吸引成形した後、１
２０℃にて乾燥すると密度０．１５ｇ　／　ｃ　ｒＩｆ
（気孔率９６％）の成形体を得た。

これを風量測定で圧力損失を測定すると、２ｍ／ｓｅｃ
時で８ｍｍＨｇ、ａｍ／ｓｅｃ時で１８ｍｍＨｇを示し
た。これをバーナーとしてセットし、酸素濃度４％、ガ
ス量５Ｎｍ″／　Ｈｒで連続して燃焼させたところ安定
して燃焼した。

実施例４ 水２０文中に、耐火無機繊維として平均繊維系２．３４
ｍのシリカ−アルミナ系ファイバー（商品名イビウール
）を１８０ｇ、非酸化物セラミックとして０．５１Ｌｍ
の炭化珪素粉体を５ｇ、無機結合剤としてモンモリナイ
トを３ｇ、有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇを混合解
繊し、スラリーとしてこれに凝集剤としてポリアクリル
アミドな１ｇ加えて凝集させ、３０ｃｒｎ”の手すき用
金形にて吸引成形した後、１２０°Ｃにて乾燥すると、
密度０．２３ｇ／　ｃ　ｍ’　（気孔率９１．５％）の
成形体を得た。これを風量測定で圧力損失を測定すると
２　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時においてｌｌｍｍＨｇ、６　
ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時で１９ｍｍＨｇであった。これを
バーナーとしてセットし、酸素濃度４％、ガス量６　Ｎ
　ｒｎ’　／　Ｈｒで燃焼させたところ、連続した状態
で安定して燃焼した。

実施例５ 木２０！ｌ中に、耐火無機ｍ維として平均繊維系２、：
１ｇ、ｍのシルカ−アルミナ系ファイバー（商品名イビ
ウール）を１８０ｇ、無機結合剤としてシリカゾルを固
形分換算でＩＯｇ、有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇ
混合解繊し、スラリーとしてこれに凝集剤として硫酸バ
ンドをＩｇ加えて凝集させ、３０Ｃｒｎ′の手すき用金
型にて吸引成形した後、１２０°Ｃで乾燥すると密度０
．２１ｇ　／　ｃ　ｒｎ”　（気孔率９２．３％）の成
形体を得た。この表面に０．５ｇｍの炭化珪素粉末２ｇ
を無機結合剤シリカゾルと混合し、コーティング含浸し
た後乾燥した成形体を風量測定で圧力損失を測定すると
、２　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時において１４ｍｍＨｇ、６
　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時で２５ｍｍＨｇであった。これ
をバーナーとしてセットし、酸素濃度４％、ガス量６Ｎ
ゴ／　Ｈｒで燃焼させたところ、連続した状態で安定し
て燃焼した。

参考例１ 水２０文中に、耐火無機繊維として乎均ｌａ維径１．５
ｇｍのシリカ−アルミナ系ファイバーを２１０ｇ、金属
粉体として、３５０〜７００ｇｍのアルミ金属を２０ｇ
、無機結合剤としてシリカゾルを固形分換算で９０ｇ、
有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇを混合解繊し、スラ
リーとしてこれに凝集剤として硫酸バンドを５ｇ加えて
凝集させ、３０ｃｍ’の手すき用金型にて吸引成形した
後、１２０°Ｃで乾燥すると、密度０．３５ｇ　／　Ｃ
ｍ″（気孔率８７％）の成形体を得た。これを風量測定
で圧力損失を測定すると、２　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時に
おいて２５ｍＨｇ、　６　ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ時で６５ｍ
ｍＨｇであった。これをバーナーとじてセットし、酸素
濃度５％以下、ガス量２Ｎｒｎ’／Ｈｒ以上では燃焼で
きなかった。

参考例２ 水２０文中に、＃火無機繊維として平均繊維径２、：１
ｇ、ｍのシルカ−アルミナ系ファイバー（商品名イビウ
ール）を１８０　ｇ、無機結合剤としてシリカゾルを固
形分換算でｌＯｇ、有機結合剤としてＣＭＣを３．５ｇ
混合解繊し、スラリーとして、これに凝集剤として硫酸
バンドを１ｇ加えて凝集させ、　３０ｃｒｎ’の手すき
用金型にて吸引成形した後、１２０°Ｃで乾燥すると、
密度０．２１ｇ／ｃゴ（気孔率９２．３％）の成形体を
得た。これを風量測定で圧力損失を測定すると２ｍ／ｓ
ｅｃ時てｌｌｍｍＨｇ、６　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ時で１
９ｍｍＨｇであった。これを酸素濃度５％て、ガス量５
　Ｎ　ｎｆ　／　Ｈｒで燃焼させた時、内部で燃え出し
、中止せざるを得なかった。

以ヒの例を第１表にまとめた。

（以下余白） ［発ＩＪ１の効果］ この第１表に示した如く１本発明によれば８８％〜９８
％の連続した気孔を有する成形体に、金属または非酸化
物セラミック粉体な混入させることにより、安定した面
燃焼を持続できるバーナー用成形体を提供できるもので
ある。すなわち、このバーナーは、従来伝熱ヒーターに
多く使用されていた遠赤外線の分野にガス燃焼でも提供
できるものであり、多くの用途を持っているものである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、耐火無機繊維を主体とした連続気孔を有する成形
   体において、その成形体に金属又は非酸化物セラミック
   粉体が１種又は２種以上混入されていることを特徴とす
   るバーナー用成形体。 ２）、前記成形体は、直径が１〜２０μｍであって６５
   ０℃以上の耐熱性を有する耐火性無機繊維６０〜９５％
   と、金属又は非酸化物セラミック粉体１〜２０％と、有
   機又は無機結合剤１〜２０％とからなり、これらの合計
   が１００重量％である組成物から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のバーナー用成形体。 ３）、前記成形体の気孔率は、８８〜９８％であり、風
   量が６ｍ／ｓｅｃ時において、１〜４０ｍｍＨｇの圧力
   損失を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載のバーナー用成形体。 ４）、前記金属粉体は、その直径が１μｍ〜２ｍｍの白
   金、アルミニウム、マンガン、銀、亜鉛、銅、鉄等金属
   の単体及び、又はこれらを含む化合物のいずれか１種又
   は２種以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれかに記載のバーナー用成形体。 ５）、前記非酸化物セラミック粉体は、粒径が０．１μ
   ｍ〜２００μｍの炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素
   のいずれか１種又は２種以上の酸化物でないセラミック
   粉体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
   ４項のいずれかに記載のバーナー用成形体。