JP5640123B1 - 加熱機器の熱効率改善方法及び加熱機器の熱効率改善装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記無機複合化成形物は、内部層と該内部層を前記加熱ガスから保護する無機材料被覆物からなる外部層とを備え、
前記内部層を、耐熱性無機繊維で形成された強化材と、該強化材の空隙に充填されたセラミックマトリックスで形成し、更に、前記強化材は布部材又は繊維加工品を有して形成され、
前記セラミックマトリックスは、(1)ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物、(2)ポリカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物、(3)ポリアルミノカルボシランの熱分解生成物、(4)ポリカルボシランの熱分解生成物、(5)溶融シリコンと炭素との炭化反応生成物、(6)溶融シリコンと炭素化合物との炭化反応生成物、(7)焼結助剤を含むSiC微粉末の焼結反応生成物、(8)Si及びNを含有するシラザン系ポリマーを熱分解して得られる無機化生成物、(9)焼結助剤を含むSi 3 N 4 微粉末の焼結反応生成物であるSi 3 N 4 結晶質超微粒子のいずれか1からなる。
ここで、羽根型部材を有する構造体とは、例えば、送風機の羽根車(風車)、軸流送風機あるいは軸流圧縮機に用いる回転羽根(回転羽根車)又は固定羽根(固定羽根を取り付けるケーシングを含む)をさす。
ここで、織物が、平織、繻子織、綾織、三次元織、及び多軸織のいずれか1である場合、織物の種類を選択することで、目的に応じた最適な内部層(強化材)を作製できる。
また、耐熱性無機繊維が、Al、Si、及びOを含有する無機物質で構成されている場合、輻射熱の放射効率は劣るものの酸化雰囲気中で使用しても、布部材(強化材)の劣化を防止することができる。
図1(A)、(B)に示すように、本発明の一実施の形態に係る加熱機器の熱効率改善装置(以下、単に熱効率改善装置という)10は、加熱機器の一例である加熱炉11の加熱室12の、例えば炉床部13に複数設けられた排気口14とそれぞれ連通する排気ガス経路15(加熱ガスの通路の一例)内に、排気ガス経路15内を通過する排気ガス(加熱ガスの一例)の流れに沿って、しかも排気ガスの流れを遮断することがないように配置(支持部材を用いず、排気ガス経路15に直接挿入)され、排気ガスによって加熱される耐熱性の無機複合化成形物16を有している。これにより、加熱された無機複合化成形物16から放射される輻射熱を、排気ガス経路15及び排気口14を介して加熱室12に戻し入れることにより、加熱室12から外部に流失する熱を減少させている。以下、詳細に説明する。
布部材を、有機ケイ素化合物が溶解した溶液中に室温下で浸漬(含浸)した後、溶液から取り出し、例えば、温度が90〜200℃の非酸化性雰囲気(例えば、窒素ガス雰囲気)中において、1〜5時間乾燥する。これにより、布部材を形成している複合化無機繊維の空隙に有機ケイ素化合物を存在させることができる。そして、乾燥後の布部材を、非酸化性雰囲気(例えば、窒素ガス雰囲気)中において、1000〜1900℃、2〜10時間熱処理する。これにより、複合化無機繊維の空隙に、有機ケイ素化合物から得られる無機化生成物からなるセラミックマトリックスを充填することができる。なお、複合化無機繊維の空隙にセラミックマトリックスが充填された布部材に対して、更に、有機ケイ素化合物の含浸と熱処理を繰り返すことで、複合化無機繊維の空隙に存在するセラミックマトリックスの充填率を向上させることができる。
材料Aが分散している溶液中に内部層(空隙にセラミックマトリックスが充填された状態の布部材)を浸漬して電気泳動により内部層の表面に材料Aの粉末を付着させる。次いで、材料Aの粉末が付着した内部層を溶液中から取り出し乾燥させた後、非酸化性雰囲気中で熱処理することにより、材料Aの粉末を焼結させて内部層に固着させる。その結果、内部層の外側に材料Aの焼結層からなる無機材料被覆物が、外部層として形成される。なお、非酸化性雰囲気中での熱処理条件(例えば、非酸化性雰囲気の種類、熱処理温度、熱処理時間、熱処理時の雰囲気圧力等)は、材料Aの組成に基づいて決定する。
加熱機器の熱効率改善装置10の無機複合化成形物16を加熱炉11の排気ガス経路15内に設置することで、排気ガスは、無機複合化成形物16を構成している平板状物17、18同士の隙間及び平板状物17、18と排気ガス経路15の側部との隙間を、排気ガス経路15に沿って流れて外部に排出されることになる。これにより、排気ガスで無機複合化成形物16(平板状物17、18)が効率的に加熱され、加熱された無機複合化成形物16から放射される輻射熱によって、排気ガス経路15の無機複合化成形物16が設置された位置よりも上流側の領域が加熱されて温度が上昇する。その結果、排気ガス経路15の上流側の領域から放射される輻射熱が多くなり、その一部が加熱室11内に入ることになって、加熱炉11から外部に流出する熱を減少させることができる。
Si、C、O、及びZrを含有する無機物質で形成された耐熱性無機繊維を用いて作製した不織布(繊維径が11μm、繊維目付が240g/m2、体積空隙率が95%、化学繊維の一例であるレーヨン繊維を20質量%含有し、幅が500mm、厚さが5mm、長さが10mのロール巻き)を裁断して、縦L1が320mm、横W1が200mmの基材を2枚、縦L2が320mm、横W2が110mmの基材を5枚作製した。そして、基材を熱処理炉内にセットし、アルゴンガス雰囲気中、800℃で1時間熱処理して、基材(不織布)に含有されているレーヨン繊維の一部を分解除去して残部を炭化させると共に、基材に施されているサイジング剤(有機物)の除去を行った(以上、第1工程)。
なお、その後の10回に及ぶ同一運転の確認試験でもほぼ同様の結果が得られ、また10回の確認試験後に回収した無機複合化成形物には劣化は全く認められず、無機複合化成形物が1200℃の高温でも、長期に亘って安定した性能を保持し得るものであることが確認できた。
Si、C、及びOを含有する無機物質で形成された耐熱性無機繊維で構成された平織物(繊維目付が289g/m2、幅が500mm、厚さが0.33mm、長さが5mのロール巻き)から、縦200mm、横60mm、厚さ0.33mmの布部材1枚と、縦200mm、横30mm、厚さ0.33mmの布部材2枚を切り出した(第1工程)。次いで、布部材を、キシレン溶媒中にパーヒドロポリシラザン,−Si(H2)−NH−n,を20wt%均一に溶解した溶液中に室温下で浸漬後、溶液から取り出し、窒素ガス雰囲気中150℃で2時間乾燥して布部材に含まれるキシレン溶媒を除去した。引き続き、キシレン溶媒を除去した布部材は、窒素ガス雰囲気中1200℃で1時間焼成して、布部材である平織物を構成する耐熱性無機繊維の表面にSi−N系(微量のOを含む)無機物(Si、Nからなる非晶質無機物質及び/又はSi3N4微結晶物)を被覆させた(第2工程)。
Si、C、O及びTiを含有する無機物質で形成された耐熱性無機繊維で構成された不織布(繊維径が11μm、繊維目付が240g/m2、体積空隙率が95%、化学繊維の一例であるレーヨン繊維を20質量%含有し、幅が500mm、厚さが5mm、長さが10mのロール巻き)を裁断して、縦200mm、横60mm、厚さ5mmの基材を1枚、縦200mm、横30mm、厚さ5mmの基材を2枚作製した。そして、基材を熱処理炉内にセットし、アルゴンガス雰囲気中、800℃で1時間熱処理して、基材(不織布)に含有されているレーヨン繊維の一部を分解除去して残部を炭化させると共に、基材に施されているサイジング剤(有機物)の除去を行った(第1工程)。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、本実施の形態では、非酸化物系の耐熱性無機繊維を用いたが、Al、Si、及びOを含有する無機物質で構成された耐熱性無機繊維を使用することもできる。
Claims (53)
- 耐熱性の無機複合化成形物を、加熱機器から発生する加熱ガスの通路に、該通路に沿って、かつ該通路を通過する加熱ガスの流れを遮断することなく設置し、加熱ガスで前記無機複合化成形物を加熱し、加熱された前記無機複合化成形物からの輻射熱を前記加熱機器内に戻し入れて、前記加熱機器から外部に流出する熱を減少させる加熱機器の熱効率改善方法であって、
前記無機複合化成形物は、内部層と該内部層を前記加熱ガスから保護する無機材料被覆物からなる外部層とを備え、
前記内部層を、耐熱性無機繊維で形成された強化材と、該強化材の空隙に充填されたセラミックマトリックスで形成し、更に、前記強化材は布部材又は繊維加工品を有して形成され、
前記セラミックマトリックスは、(1)ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物、(2)ポリカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物、(3)ポリアルミノカルボシランの熱分解生成物、(4)ポリカルボシランの熱分解生成物、(5)溶融シリコンと炭素との炭化反応生成物、(6)溶融シリコンと炭素化合物との炭化反応生成物、(7)焼結助剤を含むSiC微粉末の焼結反応生成物、(8)Si及びNを含有するシラザン系ポリマーを熱分解して得られる無機化生成物、(9)焼結助剤を含むSi 3 N 4 微粉末の焼結反応生成物であるSi 3 N 4 結晶質超微粒子のいずれか1からなることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。 - 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記無機複合化成形物は、1)平板体、2)円板体、3)複数の平板状物を、平面視して格子状に組み込んで形成した組み込み体、4)円筒体、5)中空円錐台体、6)中空の多角柱体、又は7)羽根型部材を有する構造体であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1又は2記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記無機複合化成形物を、支持部材を介して前記通路に設置することを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記布部材は、厚みが0.2mm以上10mm以下、開口率が30%以下の織物から作製され、該織物は、平織、繻子織、綾織、三次元織、及び多軸織のいずれか1であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記布部材は、厚みが1mm以上10mm以下、体積空隙率が50%以上97%以下の不織布から作製されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記布部材は、厚みが0.2mm以上10mm以下、開口率が30%以下の織物及び厚みが1mm以上10mm以下、体積空隙率が50%以上97%以下の不織布のいずれか一方又は双方を重ね合わせて作製された布材積層物から形成することを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記繊維加工品は、前記耐熱性無機繊維からなる長繊維の一方向引き揃え積層物又は該耐熱性無機繊維からなる長さ1〜70mmの短繊維であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、内殻構造と外殻構造を有する多層構造を備えた複合化無機繊維であって、前記外殻構造は、Al、Ti、Cr、Fe、Si、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Re、及びOsの各元素を第1群として、(1)前記第1群から選択された1の元素の酸化物、(2)前記第1群から選択された2以上の元素からなる複合酸化物、(3)前記第1群から選択された2以上の元素の固溶体酸化物、(4)前記酸化物と前記複合酸化物、(5)前記酸化物と前記固溶体酸化物、(6)前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び(7)前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか1からなる材料Aで構成され、前記外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±10%の範囲内にあり、前記外殻構造の厚さは0.2μm以上10μm以下であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記外殻構造を構成する前記固溶体酸化物は、Y、Yb、Er、Ho、及びDyの各元素を第2群とし、Y、Yb、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Nd、及びLuの各元素を第3群として、前記第2群から選択された少なくとも1の元素をQとし、前記第3群から選択された少なくとも1の元素をRとしたとき、一般式Q2Si2O7、QSiO5、R3Al5O12、及びRAlO3のいずれか1又は2以上からなることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記内殻構造は、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMeとして、Si、C、O、及びMeを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記内殻構造は、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMeとし、Ti及びZrから選択される1の金属成分をMs、その炭化物をMsCとして、1)β−SiCと、2)MsCと、3)β−SiCとMsCとの固溶体及び/又はMsC1−x(0<x<1)とを含有する粒子径が700nm以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、O、及びMeを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記内殻構造は、Si、C、及びOを含有する非晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記内殻構造は、粒子径が700nm以下であるβ−SiCの結晶質量微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、及びOを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記内殻構造は、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項8又は9記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記複合化無機繊維の前記内殻構造と前記外殻構造との間に、C、BN、Si3N4、Si−N系非晶質無機物質、及びSi−N−O系非晶質無機物質のいずれか1又は2以上の組み合わせからなり、厚さが0.1〜3.0μmの介在層が存在することを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、Ti、Zr及びAlから選択される1の金属成分をMeとして、Si、C、O、及びMeを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、Si、C、及びOを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とするによる加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、Al、Si、及びOを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項16〜18のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記耐熱性無機繊維は、C、BN、Si3N4、Si−N系非晶質無機物質、及びSi−N−O系非晶質無機物質のいずれか1又は2以上の組み合わせからなり、厚さが0.1〜3.0μmの被覆層を有することを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であって、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMdとして、Si、C、O、及びMdを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であって、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMdとし、Ti、Zrから選択される1の金属成分をMp、その炭化物をMpCとして、1)β−SiCと、2)MpCと、3)β−SiCとMpCとの固溶体及び/又はMpC1−x(0<x<1)とを含有する粒子径が700nm以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、O、及びMdを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であって、粒子径が700nm以下であるβ−SiCの結晶質超微粒子と該結晶質微粒子間に存在するSi、C、及びOを含有する非晶質無機物質との集合物、又は、Si、C、及びOからなる非晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリアルミノカルボシランの熱分解生成物、前記ポリカルボシランの熱分解生成物、前記溶融シリコンと炭素との炭化反応生成物、前記溶融シリコンと炭素化合物との炭化反応生成物、及び前記焼結助剤を含むSiC微粉末の焼結反応生成物のいずれか1であって、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記セラミックマトリックスは、前記Si及びNを含有するシラザン系ポリマーを熱分解して得られる無機化生成物であって、Si−N系非晶質無機物質、Si−N−O系非晶質無機物質、Si3N4結晶質超微粒子、Si−N系非晶質無機物質とSi3N4結晶質超微粒子、及びSi−N−O系非晶質無機物質とSi3N4結晶質超微粒子のいずれか1で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記外部層を形成する前記無機材料被覆物は、Al、Ti、Cr、Fe、Si、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Re、及びOsの各元素を第1群として、(1)前記第1群から選択された1の元素の酸化物、(2)前記第1群から選択された2以上の元素からなる複合酸化物、(3)前記第1群から選択された2以上の元素の固溶体酸化物、(4)前記酸化物と前記複合酸化物、(5)前記酸化物と前記固溶体酸化物、(6)前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び(7)前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか1からなる材料Aで構成され、前記外部層の厚さは、0.2μm以上10μm以下であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項26記載の加熱機器の熱効率改善方法において、前記固溶体酸化物は、Y、Yb、Er、Ho、及びDyの各元素を第2群とし、Y、Yb、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Nd、及びLuの各元素を第3群として、前記第2群から選択された少なくとも1の元素をQとし、前記第3群から選択された少なくとも1の元素をRとしたとき、一般式Q2Si2O7、QSiO5、R3Al5O12、及びRAlO3のいずれか1又は2以上からなることを特徴とする加熱機器の熱効率改善方法。
- 請求項1記載の加熱機器の熱効率改善方法に使用する加熱機器の熱効率改善装置であって、前記無機複合化成形物は、1)平板体、2)円板体、3)複数の平板状物を、平面視して格子状に組み込んで形成した組み込み体、4)円筒体、5)中空円錐台体、6)中空の多角柱体、又は7)羽根型部材を有する構造体であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記無機複合化成形物は、支持部材を介して前記通路に設置されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記布部材は、厚みが0.2mm以上10mm以下、開口率が30%以下の織物から作製され、該織物は、平織、繻子織、綾織、三次元織、及び多軸織のいずれか1であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記布部材は、厚みが1mm以上10mm以下、体積空隙率が50%以上97%以下の不織布から作製されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記布部材は、厚みが0.2mm以上10mm以下かつ開口率が30%以下の織物及び厚みが1mm以上10mm以下かつ体積空隙率が50%以上97%以下の不織布のいずれか一方又は双方を重ね合わせて作製された布材積層物から形成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記繊維加工品は、前記耐熱性無機繊維からなる長繊維の一方向引き揃え積層物又は該耐熱性無機繊維からなる長さ1〜70mmの短繊維であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、内殻構造と外殻構造を有する多層構造を備えた複合化無機繊維であって、前記外殻構造は、Al、Ti、Cr、Fe、Si、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Re、及びOsの各元素を第1群として、(1)前記第1群から選択された1の元素の酸化物、(2)前記第1群から選択された2以上の元素からなる複合酸化物、(3)前記第1群から選択された2以上の元素の固溶体酸化物、(4)前記酸化物と前記複合酸化物、(5)前記酸化物と前記固溶体酸化物、(6)前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び(7)前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか1からなる材料Aで構成され、前記外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±10%の範囲内にあり、前記外殻構造の厚さは0.2μm以上10μm以下であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記固溶体酸化物は、Y、Yb、Er、Ho、及びDyの各元素を第2群とし、Y、Yb、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Nd、及びLuの各元素を第3群として、前記第2群から選択された少なくとも1の元素をQとし、前記第3群から選択された少なくとも1の元素をRとしたとき、一般式Q2Si2O7、QSiO5、R3Al5O12、及びRAlO3のいずれか1又は2以上からなることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記内殻構造は、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMeとして、Si、C、O、及びMeを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記内殻構造は、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMeとし、Ti及びZrから選択される1の金属成分をMs、その炭化物をMsCとして、1)β−SiCと、2)MsCと、3)β−SiCとMsCとの固溶体及び/又はMsC1−x(0<x<1)とを含有する粒子径が700nm以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、O、及びMeを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記内殻構造は、Si、C、及びOを含有する非晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記内殻構造は、粒子径が700nm以下であるβ−SiCの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、及びOを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記内殻構造は、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項34又は35記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記複合化無機繊維の前記内殻構造と前記外殻構造との間に、C、BN、Si3N4、Si−N系非晶質無機物質、及びSi−N−O系非晶質無機物質のいずれか1又は2以上の組み合わせからなり、厚さが0.1〜3.0μmの介在層が存在することを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、Ti、Zr及びAlから選択される1の金属成分をMeとして、Si、C、O、及びMeを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、Si、C、及びOを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、Al、Si、及びOを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項42〜44のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記耐熱性無機繊維は、C、BN、Si3N4、Si−N系非晶質無機物質、及びSi−N−O系非晶質無機物質のいずれか1又は2以上の組み合わせからなり、厚さが0.1〜3.0μmの被覆層を有していることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であり、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMdとして、Si、C、O、及びMdを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリメタロカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であり、Ti、Zr、及びAlから選択される1の金属成分をMdとし、Ti、Zrから選択される1の金属成分をMp、その炭化物をMpCとして、1)β−SiCと、2)MpCと、3)β−SiCとMpCとの固溶体及び/又はMpC1−x(0<x<1)とを含む粒子径が700nm以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するSi、C、O、及びMdを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリカルボシランを熱分解して得られる無機化生成物であり、粒子径が700nm以下であるβ−SiCの結晶質超微粒子と該結晶質微粒子間に存在するSi、C、及びOを含有する非晶質無機物質との集合物、又はSi、C、及びOからなる非晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記セラミックマトリックスは、前記ポリアルミノカルボシランの熱分解生成物、前記ポリカルボシランの熱分解生成物、前記溶融シリコンと炭素との炭化反応生成物、前記溶融シリコンと炭素化合物との炭化反応生成物、及び前記焼結助剤を含むSiC微粉末の焼結反応生成物のいずれか1であって、β−SiCの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記セラミックマトリックスは、前記Si及びNを含有するシラザン系ポリマーを熱分解して得られる無機化生成物であって、Si−N系非晶質無機物質、Si−N−O系非晶質無機物質、Si3N4結晶質超微粒子、Si−N系非晶質無機物質とSi3N4結晶質超微粒子、及びSi−N−O系非晶質無機物質とSi3N4結晶質超微粒子のいずれか1で構成されていることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項28〜33のいずれか1項に記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記外部層を形成する前記無機材料被覆物は、Al、Ti、Cr、Fe、Si、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Re、及びOsの各元素を第1群として、(1)前記第1群から選択された1の元素の酸化物、(2)前記第1群から選択された2以上の元素からなる複合酸化物、(3)前記第1群から選択された2以上の元素の固溶体酸化物、(4)前記酸化物と前記複合酸化物、(5)前記酸化物と前記固溶体酸化物、(6)前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び(7)前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか1からなる材料Aで構成され、前記外部層の厚さは、0.2μm以上10μm以下であることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
- 請求項52記載の加熱機器の熱効率改善装置において、前記固溶体酸化物は、Y、Yb、Er、Ho、及びDyの各元素を第2群とし、Y、Yb、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Nd、及びLuの各元素を第3群として、前記第2群から選択された少なくとも1の元素をQとし、前記第3群から選択された少なくとも1の元素をRとしたとき、一般式Q2Si2O7、QSiO5、R3Al5O12、及びRAlO3のいずれか1又は2以上からなることを特徴とする加熱機器の熱効率改善装置。
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