JPS58120575A - 燃焼装置用セラミツクバ−ナプレ−ト - 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】 本発明はアルミナ成分、ンリカ成分と耐熱性セラミック
繊維との複合物に添加物としてリチウム成分およびニッ
ケル、マンガン、コバ／Ｌ＝）ｌチタン、銅、クロム、
バナジウムなどの成分を添加した繊維セラミックの板状
体に裏面より表面へ貰通せる多数の炎孔を設けて表面に
連続した六角形の凸起構造を持たせ、燃料ガスを六角形
の凸起の表面で効果的に燃焼させることにより大きな熱
輻射を得るようになされた燃焼装置用セラミックバーナ
プレートに関するものである、 燃焼装置用輻射型バー、ナプレートとしては、セラミッ
クプレートに炎孔を設けたノーパンクバーナ、金属金網
の表面にて燃焼ガスを燃焼させ金網を赤熱させるメタリ
ックバーナなどが知られている。シュバンクバーナにお
いてはプレートの加熱冷却による熱衝撃により亀裂か生
じ易いという欠点があり寿命時間が短い１．又プレート
自体の熱伝導率が比較的大きい為燃焼表向の温度を９０
０℃以上にするとプレート裏面の特に炎孔附近の温度が
上昇して燃料ガスに着火し、逆火の危険性か出てくる。

したがって熱輻射性を大きくするためには９ｏｏ℃以上
の燃焼面温度が望まれるにもががわらずセラミックプレ
ートの寿命、バーナの安全性という点から燃焼面温度は
９００’Ｃ以下に抑えられているのが現状である。ンユ
バンクバーナにおいて高輻射型のプレートを実現させる
ためプレートのセラミック構造を多孔質にするとが炎孔
を薄い壁をもったハニカム構造として炎孔壁の熱勾配を
下げるなどの方法が知られているが９ｏｏ℃にて安全に
燃焼させることは困難である。メタリックバーナにおい
ては点火後赤熱温度に至るまでの立ち上り時間が短く、
加ｊ°が容易であるなどの特徴を有するが、高温におけ
る耐腐食性が小さい為燃焼表面の温度を上げて大きな熱
輻射性を期待することは実際上無理である。

本発明はかかる輻射型バーナにおいて従来のンユバンク
バーナ、メタリックバーナに比してより高い温度（９０
０℃以上）に赤熱し得る燃焼装置用高輻射型バーナプレ
ートに係るもので、Ａｌ２Ｏ２成分を６０．５重量％〜
９０重量％　、　ＳｉＯ２成分を４９．６重址％〜１０
重量％の範囲内の組成物に添加物としてリチウム成分す
、・よび二／ケル、マンガン、コバルト、チタン＋　銅
、　、／ロム、バーｊ−シ’ｉｌ、などの成分を加えた
ものをアルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維なとと複
合した繊維セラミックを板−状に構成し、プレート表面
に連続せる六角形の凸起状模様を形成すると大きな熱輻
射性を備えたバーナグレートが得られ、ガス燃焼時にお
ける排ガス中の一酸化炭素駁も少なくなることか見い出
されたことに基ついてなされたものである。

本発明によってずＨられた燃焼装置用バーナプレートは
表面温凝を９００　’Ｃ以上に保ちイυるよう熱ｃａＱ 伝導率が０　、１　　　　／／ｍ、　ｈ１℃以丁と小さ
く、六角形凸起を有した表面構造からの大きな熱輻射性
を実現したものであって、Ａｎ２０３粉末とＳ　１０２
粉末との混合物に耐熱性セラミック繊維を複合した繊維
セラミックに添加物として酸化リチウム、炭酸リチウム
又はリチウム成分を含むベタライト、スポンジ−メンな
どを加え、さらにニッケル、マンガン、コバルト、チタ
ン、銅、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加えた後水中でスラリー状で混合す
る、これを連続せる六角形凸起構造の反転した表面構造
と炎孔に相当するピンを備えた成形型の中で注型するこ
とにより均一な複合物成形体を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って繊維セラミック
で構成された高熱輻射性のバーナプレートが得られる。

繊維セラミックに用いるＡβ２０３成分、ＳｉＯ２成分
は微粒子状にて反応性に富んだものを用いるのが望まし
く　Ａｌ２２０３成分としてγ型Ａλ２ｏ３．θ型Ａ１
２ｏ３粉末ナト又５ｌｏ２成分トシテ非晶質Ｓ　ｉ０２
粉末を用いることにより、リチウム成分、ニッケル、マ
ンガン、コバルト、チタン。

銅、クロム、バナジウムなどの成分を含んだ複合物にて
空気中９００℃〜１３００℃の温度で焼成し、良好なる
焼結度をもった複合セラミック構造体が得られた。

耐熱性セラミック繊維に複合したＡ２２０３．ＳｉＯ２
混合粉末中のＡｌ２Ｏ２成分が６０．６重量係より少い
時はバーナプレートの耐熱性が悪く長時間の燃焼加熱に
よってプレートの変形が生じる。又ＡＱ２０３成分が９
０１ｉ’ｉ’、　’ｔ□；チ以にの時ｔ１セラミック繊
維の結合性が悪くプレートの曲強反がｔｓ　Ｋｇ　、／
７以「と小さく実用上好ましくない。リチウム成分は繊
維セラミック中Ｖト酸化物（Ｌ　１２０）として０．１
市鼠チ〜６重ｆｉｔ％含まれることにより、ガス燃焼の
際の排ガス中の一酸化炭素ばが減少することが明らかに
された。リチウム成分が０．１重蔽チより少ない時はそ
の効果が小さく５重惜チより多い時はプレートの曲げ強
度が小さくなる、さらにリチウム成分の他ニニノケル、
マンガン、コバルト、チタン。

銅、クロム、バナジウムなとの成分を酸化物として繊維
セラミック中に併含さぼることによりガス燃焼を触媒的
に一層助長することか見い出された。

リチウムと組合わせて繊維セラミック中に含有される成
分としてのニック゛ル、マ／ガン、コバルト。

チタン、銅、り［コム、バナジウムは繊維セラミック成
分に対し−（’　０　、１４ｆｔ、Ｗ、’係よりも少な
い時はリチウムとの相乗的な燃焼触媒効果が弱く、５重
置％よりも多い時はプレートの面強度が小さくなる。

繊維セラミック構造体に含まれる耐熱性繊維は′ｆルミ
ナ繊維、アルミナーシリカ系繊維が望ましく、繊維セラ
ミックの総量に対して４０重量％〜９６重量％の範囲で
複合することが望ましい。耐熱性繊維が４０重量％より
少ない場合は繊維セラミックプレートの強度は大きいが
嵩密度も大きく低い熱伝導性の特長が失なわれ、逆に耐
熱性繊維が９６重量％より多い場合は繊維セラミックプ
レートの強度が１にり／　ｃｒｌ以下となるものである
。　Ａｆ１２０３゜Ｓ　ｉ０２微粉末と他の成分を含ん
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℃で空気中焼成し繊維セラミンク
構造体とする。９ｏ○℃より低い温度で焼成した場合Ａ
Ｉ！、２ｏ３，５ｌｏ２粉末粒子の反応が不十分でバー
ナグレートの強度が５　Ｋｙ　／　ｃｒＡ以下となると
共にバーナプレート使用時の加熱によって変形が生じる
ので好ましくない。一方１３００℃以上で焼成すると耐
熱性セラミック繊維の形がくずれ易くなる。

本発明における繊維セラミンク構造体によるバーナプレ
ートの表面は第１図に小す如く六角形Ｊ）凸起が連続し
た構造をとるもので、−辺の長さは５ａ〜１６肛程度に
加工することが出来る。

以下本発明のセラミックバーナプレートとその製造法に
ついて、実施例により基体的に説明する。

実施例１ θ型Ａρ２０３粉末′ｆ：ｓ　ｆ／　、　ｓ、１９　、
９．６Ｓ’　、　１１．２５’　、　１２．８９　、１
４．４　ｆ／　、　１６．２　ｆ／秤量し、これにそれ
ぞれ微粉末の非晶質Ｓｌ○２を８　ｆ／　、　７．９　
ｆ。

６．４　ｆ　、　４．８？　、　３．２９．１６名０．
８ｙ混合した。これら７種の混合粉末を６００ｍ１の水
に分散し懸濁液を調製した。−カアルミナーンリ力組成
の耐熱性繊維３−６９を秤縁した後、カッターにて０．
１謳〜６咽長とじ３２の水に分散したもの７コを調製し
た。これらのＡｌ２Ｏ３，Ｓ】０２混合懸濁液とアルミ
ナ−シリカ繊維の分散物をそれぞれに混合して緩やかに
攪拌した。更にこの混合液に炭酸リチウム１．６ｙを加
えて混合したものはＡ２２０３゜Ｓ　１０２混合成分中
にＡ１２Ｑ３をそｔｌそれ６０重量％。

、５０．５重ｇ係、ｅｏ重ｉｌｔ％、７０重ｈｔ％１８
０Ｍ：量係、９０重酸係、９０．５市に係の割合で含ん
だもので、リチウム成分はＡ２２０３，５ｉ０２成分と
アルミナ−シリカ繊維の総量に対して酸化リチウムとし
て１．１重量％含んだものである。これを更に１０！の
水中に移して希釈されｆｃ７　ｆ！のスラリーとした後
７２Ｘ１００−の金型中にて厚みをほぼ２５喘に脱水成
形した。脱水金型の底部には一辺を５８とする六角形を
底面にもつ深さ５間の六角錐形が連続した凹みを施し、
第１図に図示する如く六角形の底面に相当する線上に１
．１５　ｉｎφのピンを貫通させて上下方向に可動とし
た構造のものである。脱水成形後上記のビンを金型外に
抜きとり成形物を１５０℃にて５時間乾燥した。これを
空気中１２６０℃にて１．６時間加熱し急冷した。

得られたバーナプレートはセラミック繊維をＡｌ２Ｏ３
、５ｉ０２　ｋ主組成としたセラミンク結結合したもの
で、表面には連続した六角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曲強度および熱伝
導率を測定した結果を第１表に示す。これら各量比のＡ
ｌ２Ｏ３，５ｉ０２ヲ含有した繊維セラミックの・・−
ナプレー　トラベンチ−・り一看を取付けだバーナ枠に
セラミックウールのクツ／コンを介して取付け、例えば
７０ｍ＋ｎ水柱ガス圧の都市ガス（６Ｃ）をノズルより
噴出させてノく一ナプレート表面にて燃焼させたところ
六角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、高い赤熱湿層と六角形凸起によ
る赤熱表面の増大により従来のンーノくンクタイプのバ
ーナプレートに比して３ｏ％程度の熱輻射量の増大が認
められたつさらにノ・−ナプレートを９６０℃に加熱し
１０００時間保持後の収縮率を測定し第１表に示す。

（以　ト　余　白） 第１表　バーナプレートの特性 第１表に見る如りＡｌ２Ｏ３成分が６０．６重量係より
少いものでは９５０℃、１０００時間後の収縮率が１％
以上となり耐熱性が小さく、一方Ａｕ２０３成分敏が９
０重Ｍ％よりも多くなるとプレートの曲強度が５　Ｋｇ
／　ｃｒＡ以下となって望ましくない。ここで得られた
バーナプレートは嵩密度が小さい為バーナ枠へはクッシ
ョンを介して軽く取付けることができるものである。

実施例２ θ型Ａｒｔ２０３９　ｆと非晶り′ｆの微粉末８１０２
３　ｆの混合粉末に炭酸リナウｘ−（Ｌ　１２ＣＯ３）
と粉末状のＮｉＯ，ＭｎＣ０ＣａＯ，Ｔ　１０２　、　
Ｃｕ○、Ｃｒ２Ｏ３゜Ｉ ■２０６　を第２表に示す如くそ７′とそれの金属酸化
物として種々の鼠にて混合した後５００　ｍｅの水に分
散した。一方アルミナーノリ力系セラミック繊維３５７
を０．１端〜５肺に切断した後３必の水に分散したもの
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攪拌混合した。これらを更にｉｏｐ
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した後１２００℃ｔ（
て２時間空気中焼成した。傅ら）したパーナシレートは
表面に連続せる六角形の凸起を備えｋものでこ′ｉｔら
の嵩密度５曲強度、熱伝号率を第２表に〆３くす。かよ
うにしてず’Ｊｃ）ｔＬだパーナシレートを実施）９す
１と同様のバーナ枠に取付けて７０ｒＩｒｍ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同じく第
２表に示す。第２表に見る如くリチウム成分とニッケル
、マンガン、コバルト、チタン、銅、クロム、バナジウ
ムの内より１種又は２種以上の成分を添加して得られる
バーナプレート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たものである。

第２表　バーナプレートの特性 以上の実施例から明らかな如く、Ａμ２０３　、　ｂ　
１０２の混合セラミック組成物と耐熱性セラミック繊維
の複合物にリチウムおよびニッケル、マンガン。

コバルト、チタン、銅、クロム、バナジウムなどの成分
を含む繊維セラミック構造体にて構成された連続する六
角形の凸起模様を表面構造としたバーナプレートは高熱
輻射性と優７Ｌだガス燃焼特性を備えたものであって、
・・−す枠への取ｆ・１けも簡単でかつ長寿命の繊維セ
ラミックによる・・−ナプレートヲ提供するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバーナプレートの平面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ’　線における断面図である。 １・・・・・炎孔、２・・・・・六角凸起、３・・・・
・燃焼表面、。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ２Ｏ２成分６０．５重Ｊｆｆｔ　％　〜９０
   重量係。 ＄１０２成分４９．６重量％〜１ｏ重量係の範囲内より
   なるセラミック組成物と耐熱性セラミック繊維の複合物
   に添加物として０．１重量％〜６重量係のリチウム成分
   を酸化物として含んだセラミック構造体を設け、裏面よ
   り表面に貫通する多数の炎孔を有し、表面に連続した六
   角形の凸起を形成した燃焼装置用セラミックバーナプレ
   ート。
2. （２）　　上記添加物として０．１重敏％〜６重量％の
   リチウム成分と０．１重ｔ％〜６重Ｍ％のニッケル。 マンガン、コバルト、チタン、銅、クロム、バナジウム
   の成分の内より１種又は２種以上の成分を配化物として
   含んだ特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置用セラミッ
   クバーナプレート。