JPS6099918A - 繊維セラミツクバ−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】 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の
燃焼部表面がセラミック板状裏面よりも緻密質で硬質化
された繊維セラミックスであり、表面に連続した菱形の
凸起構造を持たせた上、菱形凸起の頂上部と谷部にそれ
ぞれ裏面より表面へ貫通する多数の炎孔を設けて、燃料
ガスを菱形凸起の表面で効果的に燃焼させることにより
、大きな輻射熱を放射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、金属金網の表面で燃料ガ
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。また、セラミック
プレート自体の熱伝導性が比較的大きいために、燃焼表
面の温度を９ｏ○°Ｃ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。シーパ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ｏ、１ｋｃａｌ／ｍ
・ｈ・°Ｃ位が限度であり、熱衝撃による亀裂の発生を
防止することがむずかしい。寸だ、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下げるなどの
方法が知られているが、９００’Ｃ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、加工が容
易であるなどの特徴を有するが、高温におけるｉｌＩ；
Ｉ腐食性が小さいため、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、焼成して得だ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、０．１ｋｃａｌ／ｍ　−ｈ　・
０Ｃより小さい熱伝導率を実現でき、９ｏ○°Ｃ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、プレートコーナ、凹凸模様の凸起先端部な
どの剥離強度が構造」二不十分で、繊維セラミックスの
表面構造を十分にいかず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’
Ｃ以上の高温においても均一な燃焼を維持し得るもので
、燃焼表面が緻密質で硬質化された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シレー１・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、燃焼表面が
セラミックス板状体裏面よりも緻密−質で、燃焼表面に
複数個の凸起が形成されるとともに、セラミックス板状
体裏面より燃焼表面へ貫通ずる複数個の炎孔が設けられ
ていることを特徴とする。

上記の繊維セラミックスによれば、凸起部は強度の大き
い繊維セラミックスで構成されているため、凸起構造が
使用上欠損することがなく、燃焼が安定し、均一な燃焼
を維持することが可能である。

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
面を示し、繊維セラミックスにより構成された板状部４
．緻密質硬化表面層３．及びその表面の凸起１からなる
。凸起１は、第２図の拡大平面図に示されたように、菱
形錐状であシ、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１の基底における
菱形頂点と辺の中点には、バーナプレート裏面から貫通
する炎孔２ａが設けられている。まだ、凸起１の頂上部
にも同様に炎孔２ｂが設けられている。

凸起１の基底の一辺は２．５間〜５朋、高さは１．５ｆ
ｆｆｆ　〜３１１ｍＴある。また炎孔２ａ　、２ｂは０
．８問〜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２２Ｌ　、２ｂは都
市ガスを燃１１ガスとする場合１，２朋径までのものを
用いる。炎孔径が１．２１１Ｍ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トスるバーナにおいて
は１．６朋径までの炎孔にで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。これらセラミック原料粉末と無機繊維の複
合物を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ない程度に
、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
ラン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−シリカ系セラミック繊維を用いることができ
、ｏ、１ｍｍ〜５馴長に裁断した平均径４／Ｉｎ程度の
ものが良い。Ｑ、１１１［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、６ｍ１Ｎ以
上の長繊維物ではセラミックプレートに焼成した際グレ
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
とともに、バーナプレートの炎孔内面に向かってけばだ
った場合には、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。バー
ナプレートとして用い得るには曲げ強度が○、ｓ　Ｍｐ
ａ以上であることが望ましく、セラミ７り繊維量が９Ｃ
％以上の量比では０．６Ｍｐａ以上の曲げ強度が得がた
く実用上好ましくない。

さらに第２図に示す如く配置された炎孔が第１図に示す
ようにプレート裏面よシ表面へ貫通し、燃焼部表面がセ
ラミック板状裏面よりも緻密質で硬質化された構造をも
つものである。

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メソシユに篩分けしたベタライ
ト粉末５．４ｇと平均粒径２／１ｍの木酸処理された本
節粘土８．０ｇを混合し、３７１の水に分散してセラミ
ック原料粉末の懸濁液を調製した。

一方０．１　ＭＭ〜６朋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３０ｇ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撹拌
混合した。撹拌しながら０．６モルＡｌ　０１３−６Ｈ
２０溶液３．６ｔｒｔｌ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１２．６　ｍ　ｌ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１ｏβ
の水中に移して希釈した後、緩やかに撹拌しながら７（
ｌＩｆｆＸ１００ａＸ２０順の寸法の金型中にて脱水成
形した。脱水金型の底部には一辺を３．１Ｍとする菱形
を底面に持つ深さ２．０騎の菱形角錐形の連続的な凹み
を施し底面菱形の各辺の辺上には第２図に示す如く辺の
中心と他辺との交点に１．３５１１ｆｆ径の円孔を３ケ
、および菱形角錐の頂点に同じ（１，３６ＷＩｍ径の円
孔１ケをそれぞれ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、○ｔｓｍｍ径で長さ２０ｍｙｎのビンを備えた板を
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１．０５１ｆｆｆｆ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シ、これを１
２０°Ｃにて３時間乾燥した。乾燥後成形品（焼成前）
捷たは焼成品の凸部表面に珪酸成分を含有した化合物の
液状無機質硬化剤を均一に吹き付けるかまたはディピン
グすることによシ、表面層から板状体の係から％まで任
意の厚みまで含浸させ、１２０°Ｃで１時間乾燥するこ
とにより、燃焼部表面がセラミックス板状裏面よりも緻
密質で硬質化され、強度をもった成形体もしくは焼成体
を作る。乾燥後の成形体は１２３０’Ｃにて２．５時間
焼成することにより得られる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
辺が２９朋で高さ１８闘の菱形錐状の連続した凸起を有
し、底面菱形の頂点と各辺上および菱形凸起頂上部には
１０朋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
をペンチーリー管を付したガス混合室よりなるバーナ金
枠に菱形錐凸起面を外表面として取り付け、５０１１１
１ｆｆ　Ｈ２０ガス圧の都市ガス（６Ｃ）を燃焼させた
。菱形錐凸起は均一に９５０　’Ｃまで赤熱され、逆火
を起すことなく安定に燃焼した。

また、１．ｅｍｍ径の円孔を穿孔した型板を金型底部に
用い、これに１．３６闘径で長さ２０ｆｆｆｆ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（１２
３０’Ｃにて２．６時間焼成した。このバーナプレート
は基底菱形の各項と辺の中心および菱形錐凸起の頂上部
において１．３問径の炎孔がプレートを貫通しだもので
、２００　ＭＭＨ２，Ｏ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’
Ｃ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
の表面層を緻密質に加工し、板状体の表面に凸起を設け
、かつ裏面から表面へ貫通する炎孔を穿設したものであ
り、凸起部やプレートコーナの使用における欠損が々く
、燃焼が安定でしかも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図は本発明にかかる繊維セラミックバーナグレート
の断面図、第２図は繊維セラミックバーナプレートの部
分的な拡大平面図である。 １・・−・凸起、２炎孔、３・・・・・・緻密質硬化表
面層、４・・・・板状部。

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、燃焼表面側がセ
   ラミック板状体裏面側よりも緻密質で、強度も大きい繊
   維セラミックスからなシ、燃焼表面に複数個の凸起が形
   成されるとともに、前記セラミック板状体の裏面から前
   記燃焼表面へ貫通する複数個の炎孔を備えていることを
   特徴とする繊維セラミックバーナプレート。