JPH0158403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアルミナ繊維、シリカ−アルミナ繊維
などの繊維状セラミツクとリチウム成分およびニ
ツケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、鉄、
クロム、バナジウムなどの成分を添加したシリカ
−アルミナ質系粘土との複合セラミツクを板状と
なし、裏面より表面へ貫通せる炎孔より噴出せる
ガスの燃焼により表面部が効果的に赤熱されるよ
うになされ、熱輻射性が大きくガスの燃焼性にも
優れたセラミツクバーナプレートに関するもので
ある。 輻射型バーナとしては金属金網を用いて金網表
面でのガスの燃焼により金網を赤熱させるメタリ
ツクバーナ、セラミツク板体に炎孔を穿つたシユ
バンクバーナなどが知られている。メタリツクバ
ーナにおいては金属の高温における耐腐食性の面
から燃焼表面温度を上げて大きな熱輻射を期待す
ることは難しい。またシユバンクタイプのバーナ
プレートは材質自体の耐熱性が大きい為比較的高
い温度に表面を熱つし得るが900℃以上に加熱す
ると裏面温度も上昇し逆火が生じ易くなる。また
表面温度を高くするとバーナの点火、消火による
熱衝撃も大きくなり亀裂を生じこの部位からの逆
火を起すのでプレートの寿命の点からも好ましく
ない。従来かかる欠点を改良するためセラミツク
クロスを赤熱表面に用いたり、多孔質セラミツク
を熱伝導率の小さいプレート素材としてバーナ部
に用いるなどの試みがなされている。さらに赤熱
表面を不規則に変形することにより表面積の大き
なバーナプレートを得ようとする試みがあるが燃
焼表面の変形による暗部でのガスの燃焼性が悪く
排ガス中のCO／CO₂比が大きくなるという欠点
があつた。 本発明はかかる熱伝導率の小さいセラミツク構
造体よりなるバーナプレートに係るものでアルミ
ナ繊維、シリカ−アルミナ繊維などの繊維状セラ
ミツクとリチウム成分およびニツケル、マンガ
ン、コバルト、チタン、銅、鉄、クロム、バナジ
ウムなどの成分を添加したシリカ−アルミナ質系
粘土との複合セラミツク構造体１を用い、板状に
成形した上プレート表面に全ての内角が直角でな
い連続せる平行四辺形の凸起状模様２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CO量も低く
なることが見い出されたことに基づいてなされた
ものである。３は炎口である。 本発明によつて得られたバーナプレートは熱伝
導率が0.1Kcal／ｍ・ｈ・℃以下と小さく、逆火
を起させないで表面温度を900℃以上に保ち得、
平行四辺形凸起を有した表面構造からの大きな熱
輻射を実現したものであつて、木節粘土、蛙目粘
土の如きシリカ−アルミナ質系の粘土粉末に酸化
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、スポンジユメンなどの粗粒粉末を加
え、さらにニツケル、マンガン、コバルト、チタ
ン、銅、鉄、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添加して0.1mm〜
10mm長に裁断した繊維状セラミツクを総量の40重
量％〜96重量％の割合で水スラリー中で混合す
る。これに澱粉溶液を加えると粘土粒子が耐熱性
繊維状セラミツクとの混合状態で凝集し二次構造
を形成することにより粘土粒子と耐熱性繊維状セ
ラミツクおよび他の成分を包含した混合状態が保
持され、全ての内角が直角でない連続せる平行四
辺形凸起模様の反転した表面模様と炎孔に相当す
るピンを備えた成形型中にて注型することにより
均一な複合物成形体として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り耐熱性繊
維状セラミツクを含む複合セラミツク構造体によ
る高熱輻射性のバーナプレートが得られ、ガス燃
焼時の排ガス中のCO量も少ないものであつた。
複合セラミツクに用いる粘土成分は木節粘土、蛙
目粘土を主たる成分としてこれにセリサイト系粘
土を併用し、900℃〜1300℃にて空気中焼成する
ことにより良好なる焼結度をもつた複合セラミツ
ク構造体が得られた。さらに、全ての内角が直角
でない連続せる平行四辺形凸起模様の反転模様と
ピンを備えた金型にて脱水しバーナプレートの成
形を行う工程からは粘土が200メツシユ以下の粗
粒子を10％程度含むよう粒度の調整がなされてい
ると水性の増大による所望のプレート厚みの成
形を容易にするものである。粗粒子粉末としてリ
チウムを含むペタライト、スポンジユメンなどの
粉砕粒子粉末を混入させることができる。リチウ
ム成分は複合セラミツク中に酸化物（Li₂O）と
して0.1重量％〜５重量％含まれることにより、
バーナプレート表面でガス燃焼させた時排ガス中
の一酸化炭素（CO）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％より多い時は粘土成
分の焼結性を損いセラミツクバーナプレートの強
度が小さくなる。さらにリチウム成分の他にニツ
ケル、マンガン、コバルト、チタン、銅、鉄、ク
ロム、バナジウムなどの成分を酸化物として複合
セラミツク中に併含させることによりガス燃焼を
触媒的に一層助長せしめることが見い出された。
リチウムと組合せで複合セラミツク中に含有され
る成分としてのニツケル、マンガン、コバルト、
チタン、銅、鉄、クロム、バナジウムは複合セラ
ミツクに対して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が弱、５重量％よ
りも多いと微粒子粘土成分の相対的な減少によつ
て成形時の凝集性が悪くなり、均一な複合セラミ
ツクが得難くなる。 複合セラミツク構造体に含まれる耐熱性繊維状
セラミツクはアルミナ、アルミナ−シリカ系組成
のセラミツク繊維が望ましく、岩綿、ガラス繊維
の如きは900℃以上の温度に耐え得ぬため使用さ
れない。シリカ−アルミナ質系粘土に複合せる耐
熱性繊維状セラミツクは複合セラミツク総量に対
して40重量％〜96重量％の範囲で使用すればより
望ましい。耐熱性繊維状セラミツクが40重量％よ
り少ない場合はバーナプレートの強度は大きいが
多孔性による低い熱伝導率の特長が失なわれ、逆
に耐熱性繊維状セラミツクが96重量％より多い場
合はバーナプレートの強度が１Kg／cm²以下となる
ものである。粘土粒子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状セラミツクの混
合スラリーをバーナプレート型中で脱水成形し
200℃で乾燥した後900℃〜1300℃で空気中焼成し
セラミツク構造体とする。900℃より低い温度で
焼成した場合は粘土粒子の焼結が不十分でバーナ
プレートの強度が１Kg／cm²以下となると共にバー
ナプレート使用時の高温加熱によつて収縮による
変形が生じるので不都合である。一方1300℃以上
で焼成すると繊維状セラミツクの繊維性がくずれ
易くなるので好ましくない。 本発明における複合セラミツク構造体によるバ
ーナプレートの表面は第１図に示す如く全ての内
角が直角でない平行四辺形の凸起が連続した構造
をとるもので、隣接する辺の長さも等しくないも
のである。一辺の長さは５mm〜20mm程度に加工す
ることが出来る。プレート裏面より表面に貫通せ
る炎孔は平行四辺形の凸起を有した表面構造と無
関係に穿孔されてよいが、平行四辺形凸起の形状
保持のため第２図に示す如く表面構造の凹状部な
いしは谷部部、斜面部に穿孔してもよい。 以下本発明のセラミツ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 シリカ−アルミナ系のセラミツク繊維35ｇをカ
ツターにて0.1mm〜10mm長とした後これを少量の
界面活性剤と共に３の水中に分散したもの８ケ
を調整した。一方セリサイト系粘土2.5ｇを混入
した木節粘土10ｇに炭酸リチウム（Li₂CO₃）を
それぞれ０ｇ、0.06ｇ、0.12ｇ、0.6ｇ、1.2ｇ、
3.7ｇ、6.2ｇ、6.8ｇ添加した８種の混合粉末に
500mlの水を加えて撹拌し懸濁液を調製した。こ
れら繊維状セラミツクの分散液を粘土と炭酸リチ
ウムの懸濁液に加えて緩やかに撹拌混合した。こ
れを更に10の水中に移して希釈された８種類の
スラリーとした後、72×100mm²の金型中にて厚み
をほぼ25mmに脱水成形した。金型底部は平行する
辺の長さがそれぞれ12mm、16mmの平行四辺形の底
辺を持つ深さ４mmの凹状の連続した平行四辺形を
表面構造とし、第１図にて図示する如く平行四辺
形の底辺に相当する線上に1.2mmφのピンを貫通
させて上下方向に可動せしめる構造のものであ
る。脱水成形後上記のピンを金型外に抜きとり成
形物を150℃にて５時間乾燥した。これを空気中
1250℃にて1.5時間加熱し急冷した。得られたバ
ーナプレートは複合セラミツク中にリチウム成分
を酸化リチウム（Li₂O）としてそれぞれ０重量
％、0.05重量％、0.1重量％、0.5重量％、１重量
％、３重量％、５重量％、5.5重量％含んだもの
で表面には全ての内角が直角でない連続せる平行
四辺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熱伝導率の測定結果を第１
表に示す。これら各量のリチウム成分を含有した
セラミツクバーナプレートをベンチユリー管に取
付けたバーナ枠にセラミツクウールのクツシヨン
を介して取付け、例えば70mm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平行四辺形凸起を有
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、高い赤熱温度と平行四辺形凸起によ
る赤熱表面の増大により従来のシユバンクタイプ
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。さらに排ガス中のCO／CO₂
比を測定し、結果をバーナプレートの強度と共に
第１表に示す。第１表に見る如くリチウムの成分
がLi₂Oとして0.1重量より多いと排ガス中のCO／
CO₂が小さくなる。またこれらのバーナプレート
は嵩密度が小さい為バーナ枠へはクツシヨン性を
持たせて軽く取付けることができるものである。

【表】 実施例 ２ セリサイト系粘土を混入した蛙目粘土11ｇに炭
酸リチウム（Li₂CO₃）と粉末状のNiO、
MnCO₃、CoO、TiO₂、CuO、Fe₂O₃、Cr₂O₃、
V₂O₅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500mlの水に分散
した。一方シリカ−アルミナ系のセラミツク繊維
35ｇをカツターにて0.1mm〜10mm長とした後これ
を少量の界面活性剤と共に３の水中に分散した
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撹拌混合した。こ
れらを更に10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
し乾燥後1200℃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全ての内角が直角で
ない連続せる平行四辺形の凸起を備えたものでこ
れらの嵩密度、熱伝導率を第２表に示す。 かようにして得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70mm水柱ガス圧の都市
ガス（6C）を用いてプレート表面にて燃焼させ
排ガス中のCO／CO₂比を測定した。結果をバー
ナプレートの強度と共に第２表に示す。第２表に
見る如くリチウム成分とニツケル、マンガン、コ
バルト、チタン、銅、鉄、クロム、バナジウムの
内より一種または二種以上の成分を添加して得ら
れるバーナプレートでは特にガス燃焼による排ガ
ス中のCO／CO₂比が低く、ガスの燃焼性に優れ
ていることが示されている。

【表】

【表】 実施例 ３ セリサイト系粘土を混入した木節粘土を19ｇ、
17ｇ、12ｇ、６ｇ、３ｇ、１ｇ、0.9ｇ秤量し、
これにそれぞれリチウムを成分として含む100μ
粒径のペタライト粉末を13ｇ、12ｇ、８ｇ、４
ｇ、２ｇ、１ｇ、0.6ｇ混合した。これら６種の
混合粉末を500mlの水に分散し懸濁液を調製した。
一方シリカ−アルミナ系のセラミツク繊維を17
ｇ、20ｇ、29ｇ、39ｇ、44ｇ、47ｇ、48ｇ秤量し
た後カツターにて0.1mm〜10mm長とした後これら
を少量の界面活性剤と共に３の水中に分散した
ものを準備した。これらの粘土混合懸濁液とセラ
ミツク繊維の分散液をそれぞれに混合して緩やか
に撹拌した。これらの混合スラリーは固形分とし
てセラミツク繊維をそれぞれ35重量％、41重量
％、59重量％、80重量％、90重量％、96重量％、
97重量％含んだものである。これらを更に10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後1300℃に
て1.5時間空気中焼成した。得られたバーナプレ
ートはリチウム成分を含んだもので表面には全て
の内角が直角でない連続せる平行四辺形の凸起を
備えたものである。これらのバーナプレートの嵩
密度と熱伝導率を第３表に示す。これら各量のセ
ラミツク繊維を含んだセラミツクバーナプレート
を実施例１と同様のバーナ枠に取付けて70mm水柱
ガス圧の都市ガス（6C）を用いてプレート表面
にて燃焼させ排ガス中のCO／CO₂比を測定し、
結果をバーナプレートの強度と共に第３表に示
す。第３表に見る如く繊維量が40重量％より多い
場合熱伝導率が0.1Kcal／ｍ・ｈ・℃より小さく
なり、さらに96重量％を越えるとプレート強度が
１Kg／cm²以下となる。

【表】 以上のように本発明のセラミツクバーナプレー
トは、シリカ−アルミナ質系粘土と、40重量％〜
96重量％の耐熱性繊維状セラミツクと、0.1重量
％〜５重量％のリチウムの酸化物と、0.1重量％
〜５重量％のニツケル、マンガン、コバルト、
銅、鉄、クロムおよびバナジウムのそれぞれの酸
化物の内の一種以上とを含むことにより、ガス燃
焼時における排ガス中のCO量がきわめてて少く
優れたガス燃焼特性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のセラミツクバーナ
プレートの平面図、第２図は第１図のＡ−A′線
断面図である。 １……複合セラミツク構造体、２……凸起状模
様、３……炎孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリカ−アルミナ質系粘土と、40重量％〜96
   重量％の耐熱性繊維状セラミツクと、0.1重量％
   〜５重量％のリチウムの酸化物と、0.1重量％〜
   ５重量％のニツケル、マンガン、コバルト、銅、
   鉄、クロムおよびバナジウムのそれぞれの酸化物
   の内一種以上とを含むセラミツクバーナプレー
   ト。