JPS6246514B2 - - 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
せる多数の炎孔を設けて表面に連続した三角形の
凸起構造を持たせ、燃料ガスを三角形の凸起の表
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。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三角形の凸起模様
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、三角
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
する三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せるAl₂O₃，SiO₂
混合粉末中のAl₂O₃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。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（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図に示す如く三角形の
凸起が連続した構造をとるもので、一辺の長さは
５mm〜20mm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７mmとする三角形を底面にもつ深さ３
mmの三角錐形が連続した凹みを施し、第１図に図
示する如く三角形の底面に相当する線上に1.5mm
φ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で結合し
たもので、表面には連続する三角形の凸起を備え
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三角形凸起を有し
た表面を950℃程度に赤熱させても逆火を起すこ
とはなく、高い赤熱温度と三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。第１表に見る如くAl₂O₃成分が50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
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。

【表】 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，
MuCO₃，CoO，TiO₂，CuO，Cr₂O₃，T₂O₅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三角形の凸起を
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
た連続せる三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……三角凸起、３……燃焼表
面。

Claims (1)

1. 【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
   連続した三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。