JPS6033414A - 繊維セラミックバ−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】 産業上の利用分野 本発明はアルミナ−シリカ系のような耐火性セラミック
繊維を骨格として構成された繊維セラミックスを用いた
バーナプレート、特に、板状の繊維セラミックス構造体
表面に凸起構造を持たせた上、裏面より表面へ貫通する
多数の炎孔を設けて燃料ガスを凸起の表面で効果的に燃
焼させることにより、大きな輻射熱を放出するようにな
されたバーナプレートに関するものである。

従来例の構成とその問題点 輻射型バーナとしては、セラミックプレートに炎孔を設
けたシュバンクバーナプレート、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が
良く知られている。

シュノ（ンクバーナプレートにおいてはプレートが加熱
冷却による熱衝撃によって亀裂を生じ易いという欠点が
あり寿命が短い。又セラミックプレート自体の熱伝導性
が比較的大きい為に燃焼表面の温度を９ｏｏ℃以上にす
るとプレート裏面の温度が土昇して燃料ガスに着火し、
いわゆる逆火の危険性が出てくる。シュバンクバーナプ
レートニおいて高輻射型のプレートを実現するためプレ
ートのセラミックスの熱伝導率を下げて燃焼表面温度を
上げようとする試みがなされているが、熱伝に 導率として０．１　弁ｃａｌ／ｒｎ＊ｈ・℃位が限度で
あり、熱衝撃による亀裂の発生を防止することが難しい
。

また炎孔を薄い壁を持った）・ニカム構造として炎孔壁
の熱勾配を］−げる４・どの方法が知られているが９０
０℃にて安全に燃焼させることは困難である０ メタリックバーナにおいては点火後赤熱湯度に至る丑で
の立ち上り時間が短く、加工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輻射熱の利用を期待することは実際
上無理である。

以上のような欠点を克服できるバーナプレートとして、
アルミナ−シリカ系の耐火セラミック繊維と粘土の混合
物を板状に成形し、焼成して得た繊維セラミックスを用
いたものが製造されている。

このバーナプレートは、０．　Ｉ　Ｋｃａ４／ｍ　＠ｈ
　ａ　℃より小さ８熱伝導率を実現でき、９００℃以上
に赤熱し得る特性を有する。そして燃焼表面には凹凸模
様が形成されるＬともに、裏面から表面に貫通する多数
の炎孔が形成され、その炎孔を通って供給されるガスが
凹凸模様上で燃焼することにより、良好な燃焼状態が得
られるよう工夫されている。

しかしながら、従来の繊維セラミックスを用いたバーナ
プレートは、高温における均一な燃焼を得るためには構
造が不完全であり、素材である繊維セラミックスの特性
を十分に活かすことができるものではなかった。

発明の目的 本発明は、繊維セラミックスにより構成され、９００℃
以上の高温においても、均一な燃焼を維持し得るバーナ
プレートを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明によるバーナプレートは、耐火性無機繊維を骨格
とする繊維セラミックスにより構成され、燃焼表面に、
基底の一辺が２喘〜３陶で高さが２關〜３＋＋ｌ＋１１
の六角錐状の凸起が連続して形成されるとともに、その
凸起基底の六角形の各頂点及び凸起の頂上部に裏面から
貫通する炎孔が設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、六角錐状凸起の基底部の炎孔に加え
て頂上部にも炎孔が設けられたことにより、燃焼が安定
し、高温で均一な燃焼を維持することが可能となる。

実施例の説明 第１図は本発明の一実施例におけるバーナプレートの断
面図を示し、繊維セラミックスにより構成された、板状
部１及びその表面の凸起部２とからなる。凸起部２は、
第２図の拡大平面図に示されたように、六角錐状であり
、バーナプレート表面に連続して形成されており燃焼表
面を構成する。

各凸起２の基底における六角形頂点には、バーナグレー
ト裏面から貫通する炎孔３ｄが設けられている０また、
凸起２の頂上部にも同様に炎孔３ｂが設けられている。

凸起２の基底の一辺は２Ｍ〜３聴、高さは２ｒｒｒｍ〜
３胴である。また炎孔３ａ、３ｂは０．８ｍｍ〜１．６
胴の径である。各寸法は、燃料ガスや燃焼条件に応じて
調節される。

炎孔３ａ　、３ｂは都市ガスを燃料ガスとする場合１．
２ｍ径までのものを用いる。炎孔径が１．２問以上にな
ると炎孔を通じて都市ガスの燃焼界面が裏面に走り、逆
火の危険性が生じる。プロパンガスを燃料ガスとするバ
ーナにおいては、１．６１＋１ｍ径までの炎孔にても逆
火を起すことなく安定な燃焼が得られた。

バーナプレートに用いるセラミック原料としては例えば
、熱膨張係数の小さいリチウムを含んだ粘土とムライト
原料の本節粘土の混合物と用いることができる。これら
セラミック原料粉末と無機繊維の複合物を吸引脱水によ
シ成形する際、セラミック原料粉末の粒度はセラミック
焼結体の均一性を損なわぬ程度に粗い方が脱水成形を容
易にすることができる。輻射型バーナに用いるセラミッ
クバーナプレートでは熱膨張による微小クラックの発生
を抑えると同時に発生したクラックの伝播をも抑えるこ
とが望１しく、繊維を主体とした多孔質の繊維セラミッ
クスでは特にクラックの伝播を抑える効果が大きい。

セラミック繊維としては例えば、アルミナ−シリカ系の
セラミック繊維を用いることができ、α１聴〜６朧長に
裁断した平均径４μｍ程度のものが良い。０．１喘より
短い無機繊維では多孔質の繊維セラミックスの形成が不
十分であり、６咽以上の長繊維物ではセラミックプレー
トに焼成した際プレート表面で繊維がけばだって燃焼時
の外観が損なわれると共にバーナプレートの炎孔内面に
向ってけばだった場合は実効的な炎孔断面積の減少とな
り、燃焼表面でのガスの燃焼を不均一にし、かつ燃焼性
を妨げ排ガス中のＣ○量を増加させる。

耐火性セラミック繊維とセラミック混合原料粉末の量比
は、所望の熱伝導率を得るに必要な割合で用い得るが、
セラミックプレートの強度はセラミック繊維量の増加に
伴って小さくなる。ノく−ナプレートとして用い得るに
は曲げ強度が０．５　ＭＰ　ａ以上であることが望まし
く、セラミック繊維量が９０％以上の量比では０．５Ｍ
Ｐａ以上の曲げ強度が得難く実用上好ましくない。

以上のようなセラミックプレートの燃焼表面に連続した
六角錐状の凸起を形成し、燃料ガスの通路となる炎孔の
配置と燃料ガスの燃焼性、セラミックプレート燃焼表面
の赤熱性の関係について試験した結果、底面六角形の各
頂点と凸起の頂上部に炎孔を設けることにより、よシ均
−性のよい燃焼と燃焼表面の赤熱性が得られたのである
。

以下本発明のバーナプレートのより具体的な実施例につ
いて説明する。

１００メツシユ〜２００メツシユに篩分けしたベタライ
ト粉末６．４ｙと平均粒径２μｍの水籟処理された本節
粘土８．０ｙを混合し、３ｔの水に分散してセラミック
原料粉末の懸濁液を調整した。

一方０．１削〜６胴長に切断粉砕したシリカ−アルミナ
組成のセラミック繊維３ｏｙを用意し、少量の界面活性
剤と共にセラミック原料粉末の懸濁液に加えて攪拌混合
した。攪拌しながら０．５モルＡｔＣｔ３・６Ｈ２ｏ溶
液３．６ｍｌを加え懸濁液中に十分混合した後、０．５
規定ＮａＯＨ溶液１０．８ｍｌと０．５％でんぷん溶液
１２．６ｍｌを加えてセラミック原料粉末を水中にて凝
集させた。この凝集スラリーを１０７の水中に移して希
釈した後援やかに攪拌しながら７ｏ喘Ｘ　１００ｍｍＸ
　２０朧の金型中にて脱水成形した。

脱水金型の底部には、−辺を１．４關とする六角形を底
面に持つ深さ３咽の六角錐状の連続的な凹みを施し、そ
の基底六角形の辺上には第２図に示す如く各頂点に１．
３５ｍｍ径の円孔を１ケ、および六角錐の頂上部に同じ
＜１．３５ｍｍ径の円孔１ケを穿孔した型板を用いた。

この底部の型板にはさらに下部より型板の円孔配置と同
じ配置にて１．ｏ６閣径で長さ２ｏＩ＋＋＋＋１のピン
を備えた板をはめこみ可動とし、脱水成形後に底部の型
板より抜きとって、繊維セラミック成形体中に１．０５
　ｍｍ径の貫通孔を残すよう操作した。

脱水成形後金型より取り出したものは６０％程度の水を
含んでおり、これを１２０℃にて３時間乾燥した。乾燥
後の成形体を１２３０’Ｃにて２．５時間焼成すること
により得られた繊維セラミックスは、高比重０．３９の
板状体であった０その片側表面には底面の一辺を１．３
關とした高さ２．８關の六角錐状の連続した凸起を有し
、底面六角形の各頂点および凸起頂上部には１．０ｍｍ
径の円孔が両面に貫通していた。

このようにして得られた繊維セラミックバーナ１０・・
−′ プレートを、ベンチュリー管を付したガス混合室よりな
るバーナ金枠に六角錐凸起面を外表面として取り付け、
５０　ｍｍ　Ｈ２０ガス圧の都市ガス（６Ｃ）を燃焼さ
せた。六角錐凸起は均一に９６０℃まで赤熱され、逆火
を起すことなく安定に燃焼した。

又１．６Ｉ＋Ｉ＋ｎ径の円孔を穿孔した型板を金型底部
に用い、これに１．３６　ｆｆａ径で長さ２０胴のピン
を備えた板をはめこんで脱水成形したものを、同じく１
２３０℃にて２．６時間焼成した。このバーナプレート
は、基底六角形の各頂点および六角錐凸起の頂上部にお
いて１．３喘径の炎孔がプレートを貫通したもので、２
００　ｍ＋ｎ　Ｈ２０ガス圧のプロパンガスを炎孔より
燃焼表面に噴出させ点火すると、表面温度が９５０℃程
度にて安定に燃焼が維持された０発明の効果 本発明によるバーナプレートは、繊維セラミックを板状
体の表面に六角錐の連続した凸起を設け、その基底六角
杉苔頂点と六角錐凸起頂上部にそれぞれ炎孔を穿設した
ものであり、燃焼表面の赤熱性と長寿命とを備えた高輻
射型であってかつ均一１１　− な燃焼を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る繊維セラミックバーナプレートの
断面図、第２図は第１図の繊維セラミックバーナプレー
トの部分拡大平面図である。 １・・・・・・板状部、２・・・・・・凸起、３ａ　、
　３ｂ・°・°・・炎孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火性無機繊維を骨格として構成された繊維セラミック
   スからなり燃焼表面に基底の一辺を２ｒｒｒｍ〜３削と
   し高さ２胴〜３朧の連続した六角錐状の凸起が形成され
   、前記凸起の基底六角形の各頂点部分及び六角錐凸起の
   頂上部分に１ヶ、気体燃料と空気との混合気体を裏面よ
   シ表面に通過させて燃焼させるための炎孔を備えたこと
   を特徴とする繊維セラミックバーナプレート。