JPS6245197B2

JPS6245197B2 -

Info

Publication number: JPS6245197B2
Application number: JP57003923A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Mihara; Takao Kusuda; Koichi Noma; Hiromitsu Tagi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-01-12
Filing date: 1982-01-12
Publication date: 1987-09-25
Also published as: JPS58120575A

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
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。又プレート自体の熱伝
導率が比較的大きい為燃焼表面の温度を900℃以
上にするとプレート裏面の特に炎孔附近の温度が
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、Al₂O₃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0.1kcal／ｍ・ｈ・℃以下と小さく、六角
形凸起を有した表面構造からの大きな熱輻射性を
実現したものであつて、Al₂O₃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
チウム又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Al₂O₃
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Al₂O₃成分としてγ型
Al₂O₃、θ型Al₂O₃粉末など又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したAl₂O₃、SiO₂
混合粉末中のAl₂O₃成分が50.5重量％より少い時
に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。又Al₂O₃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（Ii₂O）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、アルミナ−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。Al₂O₃、
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
Al₂O₃、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以下となると共にバーナ
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図に示す如く六角形の
凸起が連続した構造をとるもので、一辺の長さは
５mm〜15mm程度に加工することが出来る。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Al₂O₃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コを調製した。これ
らのAl₂O₃、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。更にこの混合液に炭酸リチウム1.5ｇを加
えて混合したものはAl₂O₃、SiO₂混合成分中に
Al₂O₃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Al₂O₃、
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。これを更に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５mmとする六角形を底面にもつ深さ５mm
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1.15mmφ
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
Al₂O₃、SiO₂を主組成としたセラミツク結合した
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Al₂O₃、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、高い赤熱温度と六角形凸起による赤
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Al₂O₃成分が50.5重量％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Al₂O₃成分量が
90重量％よりも多くなるとプレートの曲強度が５
Kg／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為バーナ枠へ
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Al₂O₃9ｇ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35ｇ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。これらを更
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六角形の凸起を
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70
mm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。

【表】

【表】以上の実施例から明らかな如く、Al₂O₃、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……六角凸起、３……燃焼表
面。

Claims

【特許請求の範囲】１ Al₂O₃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種又は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。