JPS6225634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアルミナ成分、シリカ成分と耐熱性セ
ラミツク繊維との複合物に添加物としてリチウム
成分およびニツケル，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添加し
た繊維セラミツクの板状体に裏面より表面へ貫通
した多数の炎孔を設けて表面に連続した菱形の凸
起構造を持たせ、燃料ガスを菱形の凸起の表面で
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ツクバーナプ
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
ラミツクプレートに炎孔を設けたシユバンクバー
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ツクバーナなどが知られてい
る。シユ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が生じ易いという欠
点があり寿命時間が短い。またプレート自体の熱
伝導率が比較的大きいため燃焼表面の温度を900
℃以上にするとプレート裏面の特に炎孔付近の温
度が上昇して燃料ガスに着火し、逆火の危険性が
出てくる。したがつて熱輻射性を大きくするため
には900℃以上の燃焼面温度が望まれるにもかか
わらずセラミツクプレートの寿命、バーナの安全
性という点から燃焼面温度は900℃以下に抑えら
れているのが現状である。シ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
トのセラミツク構造を多孔質にするとか炎孔を薄
い壁をもつ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。メタリツク
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、高温における耐腐食性が小さいため
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シ
ユバンクバーナ，メタリツクバーナに比してより
高い温度（900℃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、Ａ₂O₃
成分を50.5重量％〜90重量％、SiO₂成分を49.5重
量％〜10重量％の範囲内の組成物に添加物として
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，クロム，バナジウムなどの成分
を加えたものをアルミナ繊維、，アルミナ−シリ
カ系繊維などと複合した繊維セラミツクを板状に
構成し、プレート表面に連続せる菱形の凸起状模
様を形成すると大きな熱輻射性を備えたバーナプ
レートが得られ、ガス燃焼時における排ガス中の
一酸化炭素量も少な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。 本発明によつて得られた燃焼装置用バーナプレ
ートは表面温度を900℃以上に保ち得るよう熱伝
導率がO1Kca／ｍ・ｈ・℃以下と小さく、菱
形凸起を有した表面構造からの大きな熱輻射性を
実現したものであつて、Ａ₂O₃粉末とSiO₂粉末
との混合物に耐熱性セラミツク繊維を複合した繊
維セラミツクに添加物として酸化リチウム、炭酸
リチウムまたはリチウム成分を含むペタライト，
スポンジユメンなどを加え、さらにニツケル，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
連続せる菱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つて繊
維セラミツ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。繊維セラミツクに用いるＡ
₂O₃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Ａ₂O₃成分として
γ型Ａ₂O₃，θ型Ａ₂O₃粉末などまたSiO₂成
分として非晶質SiO₂粉末を用いることにより、
リチウム成分，ニツケル，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つた複合セラミツク構
造体が得られた。 耐熱性セラミツク繊維に複合するＡ₂O₃，
SiO₂混合粉末中のＡ₂O₃成分が50.5重量％より
少い時はバーナプレートの耐熱性が悪く長時間の
燃焼加熱によつてプレートの変形が生じる。また
Ａ₂O₃成分が90重量％以上の時はセラミツク繊
維の結合性が悪くプレートの曲強度が５Kg／cm²以
下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、ガス燃焼の
際の排ガス中の一酸化炭素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
ない時はその効果が小さく５重量％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
ム成分の他にニツケル，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酸化
物として繊維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することが見い出
された。リチウムと組合わせて繊維セラミツク中
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，クロム，バナジウムは繊
維セラミツク成分に対して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
く、５重量％よりも多い時はプレートの曲強度が
小さくなる。繊維セラミツク構造体に含まれる耐
熱性繊維はアルミナ繊維，アルナ−シリカ系繊維
が望ましく、繊維セラミツクの総量に対して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
セラミツ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ツクプ
レートの強度が１Kg／cm²以下となるものである。
Ａ₂O₃，SiO₂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
ツク構造体とする。900℃より低い温度で焼成し
た場合Ａ₂O₃，SiO₂粉末粒子の反応が不十分で
バーナプレートの強度が５Kg／cm²以下となるとと
もにバーナプレート使用時の加熱によつて変形が
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ツ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図に示す如く菱形の凸
起が連続した構造をとるもので、一辺の長さは５
mm〜20mm程度に加工することができる。 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 θ型Ａ₂O₃粉末を８ｇ，8.1ｇ，9.6ｇ，11.2
ｇ，12.8ｇ，14.4ｇ，15.2ｇ秤量し、これにそれ
ぞれ微粉末の非晶質SiO₂を８ｇ，7.9ｇ，6.4ｇ，
4.8ｇ，3.2ｇ，1.6ｇ，0.8ｇ混合した。これら７
種の混合粉末を500mlの水に分散し懸濁液を調製
した。一方アルミナ−シリカ組成の耐熱性繊維35
ｇを秤量した後、カツターにて0.1mm〜５mm長と
し３の水に分散したもの７ケを調整した。これ
らのＡ₂O₃，SiO₂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
撹拌した。さらにこの混合液に炭酸リチウム1.5
ｇを加えて混合したものはＡ₂O₃，SiO₂混合成
分中にＡ₂O₃をそれぞれ50重量％，50.5重量
％，60重量％，70重量％，80重量％，90重量％，
90.5重量％の割合で含んだもので、リチウム成分
はＡ₂O₃，SiO₂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。これをさらに10の水中に移して
希釈された７種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。脱
水金型の底部には一辺を９mmとする菱形を底面に
もつ深さ５mmの菱形が連続した凹みを施し、第１
図に図示する如く、菱形の底面に相当する線上に
1.15mmφ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セラミツク繊維
をＡ₂O₃，SiO₂を主組成としたセラミツクで結
合したもので、表面には連続する菱形の凸起を備
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Ａ₂O₃，SiO₂を含有
した繊維セラミツクのバーナプレートをベンチユ
リー管を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菱形凸起を有
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、高い赤熱温度と菱形凸起による赤熱
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。さらにバーナプレートを950℃に加
熱し1000時間保持後の収縮率を測定し第１表に示
す。

【表】 第１表に見る如くＡ₂O₃成分が50重量％より
少ないものでは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Ａ₂O₃成分
量が90重量％よりも多くなるとプレートの曲強度
が５Kg／cm²以下となつて望ましくない。ここで得
られたバーナプレートは嵩密度が小さいためバー
ナ枠へはクツシヨ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Ａ₂O₃9ｇと非晶質の微粉末SiO₂3ｇの混
合粉末に炭酸リチウム（Li₂CO₃）と粉末状の
NiO，MnCO₃，CoO，TiO₂，CuO，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。一方アルミナ−シリカ系セラミツク繊維35
ｇを0.1mm〜５mmに切断した後３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撹拌混合した。
これらをさらに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
成形し乾燥した後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連続せる菱
形の凸起を備えたものでこれらの嵩密度、曲強
度、熱伝導率を第２表に示す。かようにして得ら
れ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ツケル，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種または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。

【表】

【表】 以上の実施例から明らかな如く、Ａ₂O₃，
SiO₂の混合セラミツク組成物と耐熱性セラミツ
ク繊維の複合物にリチウムおよびニツケル，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ツク構造体にて構
成された連続した菱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れたガス燃焼
特性を備えたものであつて、バーナ枠への取付け
も簡単でかつ長寿命の繊維セラミツクによるバー
ナプレートを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……菱形凸起、３……燃焼表
面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ₂O₃成分50.5重量％〜90重量％、SiO₂成
   分49.5重量％〜10重量％の範囲内よりなるセラミ
   ツク組成物と耐熱性セラミツク繊維の複合物に添
   加物として0.1重量％〜５重量％のリチウム成分
   を酸化物として含んだセラミツク構造体において
   裏面より表面に貫通せる多数の炎孔を有し、表面
   に連続した菱形の凸起を形成した燃焼装置用セラ
   ミツクバーナプレート。 ２ 上記添加物として0.1重量％〜５重量％のリ
   チウム成分と0.1重量％〜５重量％のニツケル，
   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種または２種以上の成分
   を酸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ツクバーナプレート。