DE4403026A1

DE4403026A1 - Siliziumkarbid-Körper zum Ausstrahlen von Strahlung im fernen Infrarot sowie Trockner und Feuerungsvorrichtung mit diesem Körper

Info

Publication number: DE4403026A1
Application number: DE4403026A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hanzawa; Tsuneo Komiyama
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2014-02-02
Also published as: US5542194A; JPH06287091A; DE4403026C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Körper zum Ausstrahlen von Strahlung im fernen Infrarot, insbesondere auf einen Körper zum Ausstrahlen von Strahlung im fernen Infrarot, in dem SiC-Keramik verwendet wird, sowie auf einen Trockner und eine Feuerungsvorrichtung mit diesem Körper.

Die Strahlung im fernen Infrarot hat schwache Reflexion und Übertragung von Energie, weil sie annähernd einen solchen Wellenlängenbereich hat, dessen Wellenlängen durch Wasser, organisches Material, den menschlichen Körper oder ähnli ches absorbiert werden können. Deswegen kann eine Strahlung im fernen Infrarot auf diese Gegenstände Energie effektiv übertragen. Außerdem werden die Temperaturen im Inneren und Äußeren eines solchen Gegenstands durch die Strahlung im fernen Infrarot annähernd gleichzeitig erhöht, weil eine Resonanz durch die Übereinstimmung der obengenannten Wel lenlänge hervorgerufen wird, und im Inneren des Gegenstands Hitze erzeugt wird, weil die Strahlung im fernen Infrarot bis in die Tiefe eines organischen Materials oder ähnliches abgegeben wird. Aus diesem Grund sind bezüglich der Strah lung im fernen Infrarot neulich verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden.

Die Strahlung im fernen Infrarot kann in bezug auf ver schiedene Arten von Wärmebehandlung, wie zum Beispiel Trocknen, Erwärmen, Rösten, Fermentieren, Reifen und Wär meisolieren, breit verwendet werden. Diese Strahlung kann zum Beispiel nicht nur zum Vortrocknen von Kunststoff, zum Trocknen von Spot-Beschichtung, in einem kontinuierlichen Fisch-Backofen, zum Rösten von Kaffee, zum Fermentieren von Tee, zum Erwärmen von Essen, wie zum Beispiel Eierkuchen und Fleisch, sondern auch in Vorrichtungen zur medizini schen Behandlung durch Bestrahlung mit Strahlung im fernen Infrarot verwendet werden.

Für den Wirkungsgrad der Energie ist es vorzuziehen, daß der Körper die Strahlung im fernen Infrarot mit einer sol chen Frequenz ausstrahlt, die der Frequenz des zu behan delnden Gegenstandes entspricht. In Anbetracht der Be triebskosten ist es jedoch nicht angebracht, zu einem jeden der zu behandelnden Gegenstände individuell eine solche Ke ramik zum Ausstrahlen von Strahlung im fernen Infrarot her zustellen, deren Frequenz der Eigenfrequenz des entspre chenden Gegenstandes entspricht.

Aus diesem Grund sind in bezug auf Materialien mit hoher Emissionsfähigkeit in dem breiten Bereich aller der Strah lung im fernen Infrarot eigenen Wellenlängen verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden, um diese als Material für einen im fernen Infrarot strahlenden Körper zu verwen den. Als keramische Werkstoffe sind Aluminiumoxyd und Cor dierit gut bekannt.

Abgesehen davon sind die oben beschriebenen keramischen Werkstoffe noch nicht zufriedenstellend und es gibt genug Raum für weitere Verbesserungen in bezug auf das Emissions vermögen solcher Werkstoffe. Überdies wird ein Körper zum Ausstrahlen von Strahlung im fernen Infrarot häufig ver schiedenen Arten von chemischen Substanzen während der Wär mebehandlung ausgesetzt, so daß es in bezug auf die Anti korrosionsfähigkeit gegen diese chemischen Substanzen noch einige Probleme gibt. Es wird auch gefordert, daß der Werk stoff an sich eine hohe Festigkeit besitzt, um einen Bruch während seiner Handhabung zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung löst die vorerwähnten Probleme. Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist, einen solchen Körper zum Ausstrahlen im fernen Infrarot zu schaf fen, der ein hohes Emissionsvermögen im breiten Bereich al ler der Strahlung im fernen Infrarot eigenen Wellenlängen besitzt und hinsichtlich der Antikorrosionsfähigkeit und der Intensitätseigenschaften usw. ausgezeichnete Qualität aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Trockner und eine Feuerungsvorrichtung zu schaf fen, die den Körper zum Strahlen im fernen Infrarot verwen den.

Von den Erfindern wurden ernste Untersuchungen in bezug auf verschiedene Arten von Werkstoffen durchgeführt und gefun den, daß die obengenannten Aufgaben durch die Verwendung einer SiC-haltigen Keramik, die zur Vollendung der vorlie genden Erfindung führte, gelöst werden können.

Aus diesem Grund ist ein Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekenn zeichnet, daß er eine SiC-haltige Keramik enthält. Der Kör per zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine ausgezeichnete Qualität hinsichtlich des Emissionsvermögens im breiten Bereich aller der Strahlung im fernen Infrarot eigenen Wellenlängen. Der Körper ist deswe gen anwendbar bei verschiedenen Verwendungsarten,wobei die Energiekosten herabgesetzt werden können.

Der Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vor liegenden Erfindung besitzt außerdem eine ausgezeichnete Antikorrosionsfähigkeit und mechanische Festigkeit. Somit kann der Körper bei verschiedenen Anwendungen und zur Ver längerung der Lebensdauer der Produkte verwendet werden. Auch der Bruch des Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot kann während seiner Handhabung vermieden werden.

Fig. 1 zeigt die Strahlungscharakteristik des Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vorlie genden Erfindung und die Strahlungscharakteristik eines Körpers der herkömmlichen Art.

Fig. 2 zeigt die Strahlungscharakteristiken des Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vorlie genden Erfindung.

Fig. 3 zeigt Charakteristiken der Temperaturerhöhung der Oberfläche der Si-SiC-Platte, die in einem Mikro wellenbereich zum Erwärmen des Körpers zum Strah len im fernen Infrarot gemäß der vorliegenden Er findung angeordnet ist.

Fig. 4 ist eine Ansicht einer Feuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil davon eine Schnittdarstellung ist.

Im folgenden wird ein Körper zum Strahlen im fernen Infra rot gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Ein Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vor liegenden Erfindung enthält eine SiC-haltige Keramik. Eine SiC-haltige Keramik enthält nicht nur eine ausschließlich aus SiC bestehende Keramik, sondern auch eine Keramik, die zumindest eine weitere Substanz enthält - zum Beispiel Si- SiC-Keramik. Dementsprechend kann der Körper für verschie dene Arten von Behandlungen, wie zum Beispiel zum Trocknen, Erwärmen, Rösten, Wärmeisolieren und Fermentieren bei der Behandlung von verschiedenen Arten von Gegenständen verwen det werden, weil der Körper hinsichtlich des Emissionsver mögens im breiten Bereich aller der Strahlung im fernen Infrarot eigenen Wellenlängen ausgezeichnet ist. Der Körper erfüllt außerdem die gegenwärtigen Anforderungen der Ener gieeinsparung, weil er ein ausgezeichnetes Emissionsvermö gen aufweist und die bei der obenerwähnten Behandlung er forderliche Energie (gewöhnlich die Energie, die der Körper zum Strahlen im fernen Infrarot von einer exothermischen Quelle, wie zum Beispiel Gas, erhält) niedrig ist.

Ferner ist der Körper insbesondere bei der Behandlung zum Erwärmen und Verdampfen von Wasser in zu behandelnden Sub stanzen anwendbar, weil der Körper zum Strahlen im fernen Infrarot entsprechend der Erfindung insbesondere hinsicht lich seiner Emissionsfähigkeit in einem Wellenlängenbereich von ca. 4-8 µm ausgezeichnet ist; es sind die besten Wel lenlängen zur Wärmebehandlung von Wasser. Ein Körper zum Strahlen im fernen Infrarot, der eine Si-SiC-Keramik ent hält, besitzt eine stabile und hohe Emissionsfähigkeit im breiten Bereich aller der Strahlung im fernen Infrarot eigenen Wellenlängen, wobei eine steile Abnahme des Emissionsvermögens in der Nähe des einer Wellenlänge von 12 µm entsprechenden Bereichs, anders als bei einem herkömmli chen Körper zum Strahlen im fernen Infrarot, aus Aluminium oder ähnlichem nicht vorkommt.

Besonders vorteilhaft ist ein Körper zum Strahlen im fernen Infrarot, der zu einer weiteren Verbesserung des Emissions vermögens eine Oberflächenrauheit Ra 0,5 µm aufweist. Die Oberflächenrauheit kann zum Beispiel durch Sandstrahlen an gepaßt werden.

Der Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der vor liegenden Erfindung ist ausgezeichnet hinsichtlich der An tikorrosionsfähigkeit gegen verschiedene Arten von chemi schen Substanzen, weil der Körper eine SiC-haltige Keramik enthält. Aus diesem Grund kann der Körper zur Wärmebehand lung - zum Beispiel Trocknen, Erwärmen und Rösten - eben von solchen Stoffen in geeigneter Weise verwendet werden, die möglicherweise verschiedene Arten von chemischen Sub stanzen erzeugen.

Aus dem obengenannten Grund besitzt der Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß der Erfindung auch eine hohe Festigkeit (ca. 2500 kgf/cm² der nach JIS R 1601 standardi sierten Vier-Punkt-Biegefestigkeit unter normalen Bedingun gen). Deswegen neigt der Körper während seiner Handhabung - zum Beispiel bei Bearbeiten, Montage und Transport - nicht zum Brechen. Der Anteil von β-SiC an dem SiC-Gehalt einer Si-SiC-Keramik ist vorzugsweise hoch, um die Wärmeschock- Widerstandsfähigkeit zu verbessern.

Außerdem kann die Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Verletzung der Arbeitskraft während der obengenannten Hand habung infolge eines Bruchs des Körpers begrenzt werden, weil der Bruchabschnitt keine scharfe Gestalt annimmt.

Wenn auch die Anwendung des Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot sich je auf eine Vorrichtung, ein Verfahren oder ähnliches zur Wärmebehandlung von Gegenständen - zum Bei spiel auf einen Trockner, einen Brennofen, ein Element als Futter- bzw. als Kleidungsmaterial, eine Heizvorrichtung (einschließend eine Kochvorrichtung, wie zum Beispiel eine Heizplatte zum Grillen von Fleisch und eine Heiz- und Koch platte für einen Mikrowellenherd) und auf eine Fermenta tionsvorrichtung - bezieht, so ist die Anwendung dieses Körpers darauf nicht beschränkt. Die Feuerungsvorrichtung mit dem Körper zum Strahlen im fernen Infrarot, wie zum Beispiel ein Auskleidungsmaterial oder ähnliches, kann ins besondere zum Brennen von Keramik oder ähnlichem in passen der Weise verwendet werden, wobei eine Reihe von Verfahren vom Trocknen (Beseitigung von Wasser) bis zum Brennen aus geführt werden. In diesem Fall, insbesondere wenn der Kör per zum Strahlen im fernen Infrarot Si-SiC-Keramik enthält und als Auskleidungsmaterial verwendet wird, ergeben sich die nachfolgend beschriebenen Vorteile während des Brenn prozesses.

Zuerst wird die Lebensdauer der Feuerungs- bzw. Brennvor richtung erhöht, weil Si-SiC-Keramik eine ausgezeichnete Antikorrosionsfähigkeit, Antioxydationsfähigkeit usw. aufweist. Das heißt, daß die Auskleidung auch dann kaum korrodiert, wenn ein solches Material zur Erzeugung von Ke ramik gebrannt wird, das während des Brennens Korrosions- bzw. Ätzgas erzeugt. Es kann ein Verderben der Schönheit der äußeren Erscheinung des erzeugten Produkts vermieden werden, welches durch den Niederschlag von feinem Pulver der Auskleidung auf das Produkt bei Oxydation und Ver schleiß der Auskleidung hervorgerufen wird.

Weil eine Si-SiC-Keramik eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweist, können außerdem die Produktionskosten für die Brennvorrichtung durch die Verwendung einer dünnen Auskleidung gemindert und der thermische Wirkungsgrad er höht werden. Die Verwendung einer Ofenstütze in Kombination mit der Auskleidung erhöht zusätzlich den thermischen Wir kungsgrad.

Weil eine Si-SiC-Keramik ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann in einer Brennvorrichtung mit einer Si-SiC- Keramik als Auskleidung die Erwärmung schnell eingeregelt werden, was die Erzeugung eines homogen gebrannten Produk tes fördert. Es sei angemerkt, daß der Begriff "Auskleidung" auch eine Trennwand in einem Tunnelofen und ähnliches umfaßt.

In der obengenannten Vorrichtung zur Wärmebehandlung ist es für die Anwendung eines solchen Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot nur notwendig, Wärmeenergie von einer exo thermischen Quelle zuzuführen, zum Beispiel aus Elektrizi tät, Gas oder Öl bei einer hohen Temperatur. Die Verwendung des Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot in einem Trock ner verlangt nur, den Körper dicht an einer exothermischen Quelle, wie zum Beispiel an einem Nichromdraht, anzuordnen oder mit diesem zu verbinden.

Ein anderes Mittel, das zur Erzeugung von Strahlung im fer nen Infrarot durch den erfindungsgemäßen Körper benutzt werden kann, ist ein Mittel, bei dem Wellenenergie von einer beliebigen Wellenquelle auf den Körper übertragen wird: Zum Beispiel ein solches Mittel, in dem durch Be strahlung des in einem Mikrowellenherd angeordneten Körpers zum Ausstrahlen im fernen Infrarot gemäß der Erfindung eine Resonanz hervorgerufen wird.

Als nächstes wird im folgenden das Verfahren zur Herstel lung eines erfindungsgemäßen Körpers zum Strahlen im fernen Infrarot beschrieben. Die obengenannte SiC-Keramik kann durch ein normales Verfahren hergestellt werden.

Andererseits werden in einem Verfahren zur Herstellung einer Si-SiC-Keramik zuerst eine bestimmte Menge an C-Pul ver, SiC-Pulver, Bindemittel und Wasser oder ein organi sches Lösungsmittel geknetet und dann zu einem Preßkörper mit einer gewünschten Form geformt. Der Preßkörper wird anschließend in ein dekomprimierendes Inertgas oder in Va kuum mit einer Si-Metall-Atmosphäre gebracht und mit Si-Me tall imprägniert.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Si-SiC-Keramik besteht darin, daß zumindest eine Graphitplatte und/oder zumindest eine Kohlenstoffplatte in einen mit Si-Metall ge füllten Tiegel oder ähnliches angeordnet wird und dann der Tiegel zum Schmelzen des Si-Metalls erhitzt wird. SiC wird durch die Reaktion zwischen dem Si und dem C als Komponente der obengenannten Platte sowie mittels eines Kapillar effekts erzeugt, wobei der überflüssige Si übrigbleibt.

In diesem Verfahren können anstelle der obengenannten Plat ten natürliche Produkte wie Bambus, Holz und Insekten ver wendet werden. Erhältlich in diesem Fall ist ein Körper zum Strahlen im fernen Infrarot, welcher die Form des Naturpro dukts (oder eines Erzeugnisses eines solchen Naturprodukts, z. B. eines Bambuswerks), zum Beispiel einer keramischen Holzkohle, hat.

In einem jeden der oben beschriebenen Verfahren zur Her stellung einer Si-SiC-Keramik kann die Menge des β-SiC in den SiC-Komponenten der Keramik oder der restlichen Si durch eine geeignete Änderung der Reaktionsbedingungen - zum Beispiel der Dichte des Preßkörpers, der Brenntempera tur und der Reaktionstemperatur - kontrolliert werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Bei spielen und Vergleichsbeispielen im einzelnen beschrieben. Davon abgesehen ist die vorliegende Erfindung auf die fol genden Beispiele nicht beschränkt.

Beispiel 1

Zu einem β-SiC-Pulver (mit einem durchschnittlichen Teil chendurchmesser von 1 µm) wurden 0,5 Gew.-% und 3 Gew. -% Wasser beigemengt, worauf diese durch SiC-Kugeln in einem Tiegel für zwei Stunden gemischt wurden. Aus dem er haltenen Rohmaterial wurde ein Preßkörper mit Abmessungen 60 mm × 60 mm × 80 mm (Dicke) geformt. Der Preßkörper wurde auf 1800°C in einer Ar-Atmosphäre und dann auf 2200°C in Vakuum erhitzt, um eine SiC-Keramik zu erhalten.

Ein Probestück (der Köper zum Ausstrahlen im fernen Infra rot) mit den Abmessungen 40 mm × 40 mm × 5 mm (Dicke) wurde ausgeschnitten. An das Probestück wurde eine exothermische Quelle bzw. Wärmequelle angeschlossen. Das Teststück (Ra 1,0 µm) wurde auf 200°C erhitzt und auf sein Emissionsver mögen für Strahlung im fernen Infrarot gemessen. Die Ergeb nisse sind in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 ist das Emissi onsvermögen durch das Verhältnis zu einem schwarzen Körper mit einem auf 100 angesetzten Emissionsvermögen ausge drückt.

Beispiel 2

90 Gewichtsteile α-SiC-Pulver, 60 Gewichtsteile α-SiC-Pul ver (mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 30 µm) und 40 Gewichtsteile α-SiC-Pulver (mit einem durchschnitt lichen Durchmesser von 2 µm) wurden gemischt. Zur Erzeugung einer Vormischung wurden zu 100 Gewichtsteilen der so er haltenen Mischung 10 Gewichtsteile C-Pulver (mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1 µm), 2 Gewichtsteile Bindemittel und 3 Gewichtsteile Wasser beigemengt. An schließend wurde die Vormischung einem Druck von 500 kgf/cm² in einer Form ausgesetzt, um einen Preßkörper mit Abmessungen von 50 mm × 50 mm × 5 mm (Dicke) zu erhalten.

Der erhaltene Preßkörper wurde unter Vakuum in Kontakt mit einem Si-Metall gebracht und für zwei Stunden auf 1800°C gehalten, um eine fertig gesinterte Si-SiC-Keramik zu er halten. Ein Teststück mit den selben Abmessungen wie das Teststück in Beispiel 1 wurde aus dieser Keramik ausge schnitten. Die Oberfläche des Probestücks wurde einem Sand strahl mit Korundteilchen von 80# ausgesetzt, um eine Ober flächenrauheit von Ra 150 µm zu erhalten. Das Teststück wurde auf seine Emissionsfähigkeit, auf die selbe Weise wie das in Beispiel 1, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Das Probestück wurde auf gleiche Weise erzeugt und dem sel ben Verfahren wie in Beispiel 1 ausgesetzt, mit der Aus nahme, daß als Keramikmaterial eine Al₂O₃-Keramik verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt.

Beispiel 3

Das Probestück wurde auf die selbe Weise erhalten und dem selben Verfahren wie in Beispiel 2 ausgesetzt, mit der Aus nahme, daß die Oberflächenrauheit des Probestücks auf Ra 5 µm eingestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 ge zeigt. Die in Ergebnis 2 erhaltenen Ergebnisse sind auch in Fig. 2 gezeigt.

Beispiel 4

Das Probestück wurde auf die selbe Weise erhalten und dem selben Verfahren ausgesetzt wie in Beispiel 2, mit der Aus nahme, daß die Oberflächenrauheit des Probestücks auf Ra 0,5 µm eingestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, zeigen die Körper zum Strahlen im fernen Infrarot gemäß den Beispielen 1 und 2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß jeder Körper ein ausgezeichnetes Emissionsvermögen in dem breiten Bereich aller zu der Strahlung im fernen Infrarot gehörenden Wel lenlängen.

Aus der Darstellung in Fig. 2 ist außerdem klar, daß das Emissionsvermögen bzw. die Emissionsfähigkeit dann mit Ab stand ausgezeichnet wird, wenn die Rauheit Ra der Si-SiC- Keramik größer als 0,5 µm ist.

Beispiel 5

Eine SiC-Keramikplatte mit Abmessungen 400 mm × 350 mm × 5 mm (Dicke) wurde auf die selbe Weise wie in Beispiel 1 er zeugt. Die so erhaltene Keramikplatte (Ra 2 µm) wurde als Auskleidung innerhalb eines Elektroofens mit einem Nichrom- Draht als wärmeabgebende Quelle angeordnet, um einen Trock ner zu bilden.

Ein zu behandelnder (zu trocknender) Preßling wurde in fol gender Weise geformt: Um Schlicker zu erhalten, wurden 17 Gewichtsteile Wasser und 2 Gewichtsteile Wasserglas zu 83 Gewichtsteilen Si₃N₄ mit einem durchschnittlichen Teilchen durchmesser von 5 µm beigemengt. Der Schlicker wurde in einen Tiegel mit einem Außendurchmesser von 100 mm, einem Innendurchmesser von 80 mm und einer Höhe von 100 mm einge gossen, um einen Preßling zu erhalten.

Der Preßling wurde innerhalb des oben beschriebenen Trock ners untergebracht und entsprechend dem unten gezeigten Schema (1) getrocknet. Die Entstehung von Rissen im Preß ling wurde beobachtet; die Ergebnisse davon sind in Tabelle 1 gezeigt.

[Trocknungsschema]

(1) 20°C × 1 Stunde → 40°C × 1 Stunde → 60°C × 1 Stunde → 100°C × 1 Std.
(2) 20°C × 30 Min. → 40°C × 30 Min. → 60°C × 20 Min. → 100°C × 30 Min.

Beispiel 6

Eine Si-SiC-Keramikplatte wurde auf die selbe Weise wie im Beispiel 2 erhalten. Mindestens zwei Preßlinge wurden nach dem selben Verfahren wie im Beispiel 5 erhalten. Der eine Preßling wurde entsprechend dem Trocknungsschema (1) ge trocknet. Der andere Preßling wurde entsprechend dem Trocknungsschema (2) getrocknet. Die Ergebnisse sind in Ta belle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 2

Eine nicht rostende Platte wurde als Auskleidung in dem Trockner verwendet und die selben Verfahren wie im Beispiel 6 wurden ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 ge zeigt.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Al₂O₃-Platte wurde als Auskleidung im Trockner verwen det und die selben Verfahren wie im Beispiel 5 wurden aus geführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann der erfindungs gemäße Trockner in den Beispielen 5 und 6 eine ausgezeich nete Trocknung durchführen.

Beispiel 7

Eine Si-SiC-Platte [200 mm × 100 mm × 5 mm (Dicke), Ra 150 µm] wurde auf die selbe Weise wie im Beispiel 2 erhalten. Die Si-SiC-Platte wurde auf eine mit Schlitzen versehene Metallplatte (Heizplatte) einer Vorrichtung zum Grillen von Fleisch (hergestellt von SHINPO Inc.) angeordnet. Durch die Si-SiC-Platte wurde etwa die Hälfte der Oberfläche der Me tallplatte besetzt.

Anschließend wurde die Si-SiC-Platte auf etwa 250°C er hitzt. Auf die Si-SiC-Platte wurden drei Stück Rindfleisch - jedes Stück mit Abmessungen von etwa 60 mm × 60 mm × 10 mm (Dicke) aufgelegt. Nach Ablauf von 20 Sekunden wurde eines von den Stücken umgedreht. Das Stück wurde weitere 20 Sekunden gegrillt und dann entfernt, um den Zustand zu un tersuchen (Zustand des inneren Bereichs des Stückes, die Umwandlung des Fleisches usw.). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Ein anderes Stück Rindfleisch wurde nach 40 Sekunden umge dreht und dann noch weitere 40 Sekunden gegrillt. Das näch ste Stück Rindfleisch wurde nach 60 Sekunden umgedreht und dann weitere 60 Sekunden gegrillt. Die Zustände der Stücke wurden untersucht; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 ge zeigt.

Vergleichsbeispiel 4

Andere drei Stück Rindfleisch - wie die oben beschriebenen Stücke - wurden auf die andere Hälfte der Metallplatte (auf den von der Si-SiC-Platte nicht besetzten Bereich) gesetzt.

Das Grillen dieser drei Fleischstücke wurde zu der selben Zeit angefangen wie das Grillen im Beispiel 7, wobei jedes der drei Stücke auf dieselbe Weise gegrillt wurde wie im Beispiel 7. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2 zeigt, daß ein erfindungsgemäßer Körper zum Strahlen im fernen Infrarot ein gleichmäßiges Grillen der Fleischstücke von der Oberfläche zum mittleren Teil inner halb einer kurzen Zeit gewährleistet, wobei auch die Ände rung der Abmessungen gering ist. Daraus ergibt sich, daß ein erfindungsgemäßer Körper zum Strahlen im fernen Infra rot saftig gegrilltes Fleisch ohne größeren Verlust an Ge schmackskomponenten - zum Beispiel im Rindfleisch enthal tenes Wasser, Öl und Aminosäure - liefern kann.

Als Ergebnis einer Probe der im Beispiel 7 und im Ver gleichsbeispiel 4 erhaltenen Stücke Rindfleisch durch 25 Personen, haben 22 Personen geäußert, daß die im Beispiel 7 erhaltenen Stücke besser schmecken als die im Ver gleichsbeispiel 4 erhaltenen Stücke; nur 3 Personen äußer ten, daß die Stücke beider Arten fast gleich schmecken.

Tabelle 2 zeigt außerdem, daß die im Beispiel 7 erhaltenen Stücke weniger verbrannt sind als die im Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Stücke. Demzufolge hat das Fleisch weniger Karbide (übermäßige Verbrennung), deren krebserregende Wir kung kürzlich in den Zeitungen befürchtet wurde, als die mit einer herkömmlichen Vorrichtung zum Grillen von Fleisch erhaltenen Stücke. Das entspricht den gegenwärtigen Vorstel lungen auf der Welt hinsichtlich der Gesundheit.

Der angebrannte Satz auf der Si-SiC-Platte im Beispiel 7 konnte außerdem durch Eintauchen der Platte in Wasser für etwa 10 Stunden leicht entfernt werden. Danach verblieben keine angebrannten Reste und der Anfangszustand wurde wie derhergestellt.

Beispiel 8

Eine Si-SiC-Platte mit Abmessungen 100 mm × 100 mm × 10 mm (Dicke) und einer Rauheit von Ra 150 µm wurde auf die selbe Weise erhalten wie im Beispiel 2. Die Si-SiC-Platte wurde innerhalb eines Mikrowellenherdes [NE-1000 (Warenzeichen), hergestellt von National, 200 V, 60 Hz, Eingangsstrom von 2060 W, Ausgang für hohe Nennfrequenz von 1050 W] angeordnet und in Betrieb genommen, um die Temperaturänderung auf der Oberfläche der Si-SiC-Platte im Laufe der Zeit zu beobach ten. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt

Fig. 3 zeigt, daß wenn nur der Körper zum Strahlen im fer nen Infrarot innerhalb des Mikrowellenherdes angeordnet ist, der Mikrowellenherd die zusätzliche Funktion eines Backofens erhält.

Die Oberfläche der Si-SiC-Platte konnte nach dem Ablauf von 3 Minuten auf etwa 200°C erhitzt werden, welches zum Backen von Plätzchen oder Kuchen heiß genug ist. Das zeigt, daß die Temperaturerhöhung der Plattenoberfläche schnell genug ist.

Beispiel 9

Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel für eine erfindungsge mäße Feuerungsvorrichtung. Die Feuerungsvorrichtung 1 gemäß dieser Zeichnung hat in ihrer Struktur ein Gehäuse 7 und eine Auskleidung 8. Das Gehäuse 7 umfaßt ein äußeres Gerüst 2, eine wärmebeständige Stahlplatte 4 und eine Wärmeiso lierschicht 6. Zu der Feuerungsvorrichtung 1 ist eine Tür 12 vorgesehen, die mit einer Luftröhre 14 ausgerüstet ist. Die Atmosphäre in der Vorrichtung kann durch die Luftröhre 14 nach Wunsch eingestellt werden. Eine jede der Seiten wände ist mit einem Gasbrenner 10 als Beispiel für eine Wärmequelle ausgerüstet.

Eine erfindungsgemäße Si-SiC-Keramik findet Anwendung als Auskleidung 8 der Feuerungsvorrichtung 1. In diesem Bei spiel ist die Si-SiC-Keramik-Auskleidung 8 durch Streben 16 gestützt, so daß sie senkrecht steht.

[Prüfung des thermischen Wirkungsgrades]

In der in Fig. 4 gezeigten Feuerungsvorrichtung 1 wurde die Auskleidung 8 aus den im Beispiel 2 erhaltenen Si-SiC- Keramiken (5 mm Dicke, Ra 150 µm) gebildet. Die Vorrichtung hat eine Kapazität von 6 m³. Innerhalb der Feuerungsvorrich tung wurden sowohl Ofenstützen vom SiO-SiC-Typ mit Abmes sungen von 450 mm × 450 mm × 12 mm (Dicke) und einem Ge wicht von 7 kg als auch Mullitständer zum Abstützen der Ofenstützen angeordnet. Eine Stufe bestand aus 16 Ofen stützen und 26 Stufen wurden eingerichtet. Ständer zum Ab stützen der Ofenstützen wurden eingerichtet, um den Abstand einer jeden Stufe auf 50 mm zu halten. Das Gesamtgewicht der für die Ofenstützen verwendeten Elemente ist 3200 kg.

Preßlinge, die zu brennen waren (Preßlinge von Haushaltsge schirr mit einem Gesamtgewicht von 1000 kg), wurden auf die Ofenstützen geordnet und die oben beschriebene Tür wurde verschlossen.

Die Temperatur in der Feuerungsvorrichtung wurde von Zim mertemperatur auf eine Temperatur von 1250°C (die höchste Temperatur) innerhalb von 10 Stunden erhöht. Nach einem Aufrechterhalten der Temperatur für 1,5 Stunden wurde in nerhalb von 10,5 Stunden auf die Zimmertemperatur abge kühlt, um Haushaltsgeschirr zu erzeugen. Tabelle 3 zeigt die Menge an Flüssiggas, die zur Feuerung erforderlich war, und das Gewicht des durch Verfeuerung von 1 kg Flüssiggas hergestellten Haushaltsgeschirrs.

Beispiel 10

Der Aufbau der Feuerungsvorrichtung und das Feuerungs- bzw. Brennverfahren waren die selben wie im Beispiel 9, mit Aus nahme dessen, daß Si-SiC-keramische Ofenstützen (450 mm × 450 mm × 5 mm (Dicke), 3 kg, Ra 150 µm) verwendet wurden und daß 32 Stufen angeordnet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 5

Der Aufbau der Feuerungsvorrichtung und das Brennverfahren waren die selben wie im Beispiel 9, mit Ausnahme dessen, daß zur Ausbildung der Auskleidung acht feuerbeständige Ziegel mit einer Dicke von 100 mm (A-46, Klasse A, Gruppe 7, JIS R 2611) verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Ta belle 3 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 6

Der Aufbau der Feuerungsvorrichtung und das Brennverfahren waren die selben wie im Beispiel 9 mit Ausnahme dessen, daß zur Ausbildung der Auskleidung 8 Al₂O₃-SiO₂-Phase-Keramik mit einer Dicke von 150 mm verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 7

Der Aufbau der Feuerungsvorrichtung und das Brennverfahren waren die selben wie im Beispiel 10 mit Ausnahme dessen, daß zur Ausbildung der Auskleidung 8 Al₂O₃-SiO₂-Phase-Kera mik mit einer Dicke von 150 mm verwendet wurde. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Mit der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung in den Bei spielen 9 und 10, wie in Tabelle 3 gezeigt, kann die Menge des zur Feuerung verwendeten Flüssiggases reduziert werden, so daß der thermische Wirkungsgrad ausgezeichnet ist. Ent sprechend den Beispielen 9 oder 10 heißt das, daß das Ge wicht der durch Verfeuerung von 1 kg Flüssiggas erzeugten Produkte 1,1-2,3mal größer ist im Vergleich zu dem Ge wicht der in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 mit einer herkömmlichen Feuerungsvorrichtung hergestellten Produkte.

Es ist anzumerken, daß im Beispiel 9 oder im Beispiel 20 als Feuerungsvorrichtung ein einfacher Brennofen, wie zum Beispiel ein Herdwagenofen, verwendet wurde. Abgesehen da von ist die Feuerungsvorrichtung nicht auf diesen Typ be schränkt. Auch ein Durchlaufofen, ein Tunnelofen oder ein Rollenherdofen können zum Beispiel verwendet werden.

Außerdem ist der Abschnitt mit der Auskleidung 8 nicht auf einen senkrechten Abschnitt beschränkt; die Auskleidung 8 kann auch im horizontalen Abschnitt angeordnet werden. Es ist außerdem möglich, die Auskleidung zur Ausbildung von Trennwänden zu verwenden, um den inneren Raum eines Tunnel ofens oder ähnliches in Bereichen für eine jede Wärmebe handlung zu trennen.

[Messung der Wärmeleitfähigkeit]

Die im Beispiel 2 erhaltene Si-SiC-Keramik und andere Werkstoffe wurden hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit λ durch Laserlicht gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Für diese Messung wurde ein Probestück mit Abmessungen 10 mm ⌀ × 5 mm (Dicke) ausgearbeitet. Die Laserenergie wurde augenblicklich an der einen Seite des Probestücks eingelei tet. Die andere Seite des Probestücks wurde mit einem In frarot-Strahlungsdetektor von dem Zeitpunkt der Energiezu führung an gemessen, so daß daraus das Verhältnis zwischen der Temperaturerhöhung und der abgelaufenen Zeit erhalten wurde. Die Wärmeleitfähigkeit wurde durch Multiplikation des Wertes der spezifischen Wärme und der spezifischen Schwer kraft mit der Wärmeleitzahl, die aus dem obenerwähnten Verhältnis erhalten wird, erhalten.

Wie in der Tabelle 4 gezeigt, ist die Si-SiC-Keramik eine von den Materialien, die die höchste Wärmeleitfähigkeit λ haben. Wenn die Verwendung der Materialien in einer At mosphäre bei hoher Temperatur berücksichtigt wird, so ist die Si-SiC-Keramik das geeignetste Material hinsichtlich des Schmelzpunktes, der Festigkeit und der Kosten.

Tabelle 4

Wie oben beschrieben, ist ein Körper für Strahlung im fer nen Infrarot vorgesehen, welcher ein hohes Emissionsvermö gen in dem breiten Bereich aller zu der Strahlung im fernen Infrarot gehörenden Wellenlängen, eine ausgezeichnete Anti korrosionsfähigkeit, Intensitätseigenschaften und ähnliches aufweist; es sind auch ein Trockner und eine Feuerungsvor richtung vorgesehen, in denen dieser Körper Anwendung fin det.

Claims

1. Körper zum Strahlen im fernen Infrarot mit einer Kera mik, die SiC enthält.

2. Körper zum Strahlen im fernen Infrarot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Si-SiC-Kera mik enthält.

3. Körper zum Strahlen im fernen Infrarot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Si-SiC-Keramik 50 Gew.-% SiC oder mehr und 50 Gew.-% Si oder weniger enthält.

4. Körper zum Strahlen in fernen Infrarot nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober flächenrauheit Ra der Keramik 0,5 µm oder mehr beträgt.

5. Trockner mit einem Gehäuse und einer aus einem Körper zum Strahlen im fernen Infrarot bestehenden Auskleidung, wobei der Körper eine SiC-haltige Keramik enthält.

6. Trockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Si-SiC-Keramik enthält.

7. Feuerungsvorrichtung mit einem Gehäuse und einer aus einem Körper zum Strahlen im fernen Infrarot bestehenden Auskleidung, wobei der Körper eine SiC-haltige Keramik ent hält.

8. Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Körper eine Si-SiC-Keramik enthält.