JPS6033415A - 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ト設け
たシーバンクバーナプレート、金属金網の表面にて燃料
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。

シュバ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９００℃以上にする
とプレート裏面の温度が上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に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
が熱伝導率として０．１−・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９００℃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壕で
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
温度を上げて大き々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、０．１７／ｍ−ｈ・℃　より小
さい熱伝導率を実現でき、９　’Ｏ０℃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
れるとともに、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、高温における均一々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　、５ｗ□５ｍｍ　で高さが１．５咽〜
３喘　の菱形錐状の凸起が連続して形成されるとともに
、その凸起基底の菱形における各辺の中心と各頂点及び
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、凸起の基底部の炎孔に加えて頂上に
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ノく−ナプレートの
断面を示し、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２とからなる。凸起２は、第２
図の拡大平面図に示されたように、菱形錐状であり、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の基底菱形における各辺の中心と各
頂点には、バーナプレート裏面から貫通する炎孔３ａ、
３ｂが各々設けられている。また、凸起２の頂上部にも
同様に炎孔３Ｃが設けられている。

凸起２０基底の一辺は２．５胡〜６論、高さは１．５祁
〜３祁である。また炎孔３ａ、３ｂ及び３Ｃは０．８ｍ
ｍ〜１．６ｍｍ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及び３Ｃは都
市ガスを燃料ガスとする場合１．２＋＋ｌ＋＋１径まで
のものを用いる。炎孔径が１．２ｍ＋ｎ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。プロノ（ンガスを燃料ガスとするバーナ
においては、１．６筋　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
物を用いることができる。これらセラミ１．り原料粉末
と無機繊維の複合物と吸引脱水により成形する際セラミ
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ましく、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ンク
の伝播を抑える効果が大きい。

セラミック繊維として例えば、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、０．１鴫〜６．長に
裁断した平均径４μｍ程度のものが良い。０．１謔より
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筋以上の長繊維物ではセラミンクプレー
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ＯＣＯ量を増加させる。

耐火性セラミック繊維とセラミｙり混合原料粉末の量比
は、所望の熱伝導率と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。バーナプレートとして用い得るには
曲げ強度が０．５ＭＰ　ａ以上であることが望ましく、
セラミック繊維量が９ｏ％以上の量比では０．５ＭＰａ
以上の曲げ強度が得難く実用上好捷しくない。

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
菱形錐の凸起を形成し、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、基底菱形の辺上と
菱形錐凸起の頂上部に炎孔を設けることにより、より均
一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々実施例につ
いて説明する。

１００メツシユ〜２００メツシユに節分けしたベタライ
ト粉末５．４７と平均粒径２μｍの水液処理された本節
粘土８．０７を混合し、３ｔの水に分散してセラミック
原料粉末の懸濁液と調整した。

一方０．１　Ｆ−５ｍｍ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３Ｃ１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ＡｔＣ４３・６Ｈ
２０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１０ｊの水中
に移して希釈した後援やかに攪拌しなから７０ｍｍＸ　
１００ｍｍＸ　２０ｍｍの金型中にて脱水成形した。

脱水金型の底部には、−辺を３．１備とする菱形を底面
に持つ深さ２．０調の菱形角錐状の連続的な凹みを施し
、その基底菱形の各辺の辺上には第２図に示す如く辺の
中心と各頂点に１．３６ｍｍ径の円孔を３ケおよび菱形
角錐の頂上部に同じ（１，３５簡径の円孔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１．０５ｍｍ径で長さ２０
咽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ＶＣ
１，０５箇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チ程度の水を
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℃ｉＣて２．６時間の焼成するこ
とにより得られた繊維セラミックスは嵩比重０．３９の
板状体であった。その片側表面には底面の一辺を２．９
調とした高さ１．８ｍの菱形錐状の連続した凸起を有し
、菱形底面の各辺上および菱形錐凸起頂上部には１．０
ｍｍ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プレート
と、ベンチュリー管を付したガス混合室０ よりなるバーナ金枠に菱形錐凸起面を外表面として取り
付け、５０　ｔｍｎ　Ｈ２０ガス圧の都市ガス（６ｏ）
を燃焼させた。菱形錐凸起は均一に９６０℃まで赤熱さ
れ、逆火を起すことなく安定に燃焼した。

又１．６叫径の円孔を穿孔した型板を金型底部に用い、
これに１．３６ｍ＋ｎ径で長さ２０ｍｍ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１２３０℃
にて２．５時間焼成した。このバーナプレートは菱形底
面の各辺上および菱形錐凸起の頂上部において１．３順
径の炎孔がプレート両面に貫通したもので、２００　ｍ
ｍ　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９５０Ｃ程度にて安定
に燃焼が維持された。

発明の効果 本発明によるバーナプレートは、繊維セラミック板状体
の表面に菱形錐状の連続した凸起を設け、その菱形底面
辺上と菱形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１ｉ維セラミツ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、
３ｃ・・・・・・炎孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

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９、燃焼表面に基底の一辺を２．５咽〜５謔と
   し高さ１．５■〜３Ｂの連続した菱形錐の凸起が形成さ
   れ、前記凸起の基底菱形における辺の中心と各頂点及び
   菱形錐凸起の頂上部に気体燃料と空気との混合気体を裏
   面より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ンクバーナプレート。