JPWO2015122281A1 - バーナタイル、バーナ及び炉 - Google Patents

Abstract

耐火性、耐熱性、耐風食性、耐熱衝撃性が良好であるバーナタイルが提供される。無機繊維成形体よりなり、バーナ用の主孔３Ｅとを有するバーナタイル１Ｅにおいて、主孔３Ｅの内周面を無機繊維製板体１２１，１２２の積層体よりなる内套部１２０で構成する。内套部１２０の外周を無機繊維成形体で取り巻いて外套部１３０を構成する。主孔３Ｅの内周面に沿う部分が、高嵩密度となっている。内周面付近を構成する無機繊維に無機バインダーを多く付着させることにより高嵩密度とされる。

Description

本発明は、バーナが設置されるバーナタイルに係り、特に無機繊維成形体を用いたバーナタイルに関する。また、本発明は、このバーナタイルを有するバーナと、このバーナを有する炉に関する。

加熱炉や熱処理炉などの天井あるいは側壁に装着され挿入されるバーナの周囲は、耐火材としてのバーナタイルによって取り囲まれている。バーナタイルとしては、プラスチック耐火物のスタンピング成形品、あるいはキャスタブルの流し込み成形品が広く使用されている。しかしながらプラスチック耐火物のスタンピング成形品は、成形に高度な熟練を要する。また、キャスタブルの流し込み成形品は、時として乾燥不良による爆裂が発生する。しかも、バーナタイルは、バーナの燃焼、消火の切替が激しいため、バーナタイルへの熱衝撃が大きく、亀裂の発生や層状の剥落が発生し易いという問題があった。

このため最近では、熱衝撃に強いセラミックファイバー製バーナタイルが採用されつつある。

特許文献１には、セラミックファイバーブランケットを十文字または放射状あるいはモザイク状に積層し、バーナタイルの中央部に形成する炉内面側で拡開するラッパ状または円筒状のバーナ挿入孔にセラミックファイバーブランケットの繊維先端を位置せしめてなるセラミックファイバー製バーナタイルが記載されている。

特許文献２には、耐火性材料および無機繊維クロスからなるバーナタイルにおいて、無機繊維クロスが巻装されているバーナタイルが記載されている。

特許文献３には、無機繊維のニードルブランケットに、無機質ゾルを含浸後、乾燥させてなる無機繊維成形体であって、嵩密度が０．０８〜０．２０ｇ／ｃｍ^３である無機繊維成形体をバーナタイル等の断熱材として使用することが記載されている。

特許文献４には、無機繊維と無機バインダー粒子とを含有し、少なくとも一組の高繊維密度領域と低繊維密度領域とを有する無機繊維成形体であって、各領域のバインダー粒子含有量の比がそれぞれ、０．５：１〜５：１であり、成形体再表面における無機バインダー粒子の数平均粒子径が２０〜３５μｍであり且つ当該無機バインダー粒子の個数が１５個未満である無機繊維成形体が記載されている。

特許文献５には、耐熱材料で構成した囲壁部と、前記囲壁部に形成した空洞部内に圧縮された状態で保持された無機質繊維成形ブランケットと、前記無機質繊維成形ブランケットの復元力で保持されたライナー部材、とから成ることを特徴とするバーナタイルが記載されている。

特許文献６には、セラミックファイバーブランケットを複数枚積層し、積層方向に対し直角かつ一方が拡開する断面ラッパ形状の燃焼筒部を設けたバーナタイルにおいて、バーナタイルの積層方向両側部がセラミックファイバーをバインダにより圧搾結合してなる繊維質成型体で構成したバーナタイルが記載されている。

特許文献７には、炉心に接する内周面が無機繊維ブランケットの連続層からなり、連続層は前記バーナ用主孔の軸線を通る平面にそって隣接し、かつ前記軸線に近づくにつれて嵩密度が増加するバーナタイルが記載されている。

特開平６−２８１１３２号公報 特開平９−２６４５２８号公報 特開２０１１−２０８３４４号公報 国際公開第２０１３／０３５６４５号 特開２０００−９３０５号公報 特公平７−６９０５１号公報 特開昭６１―５９１１３号公報

バーナタイルは、バーナから噴射された燃料と燃焼用空気とを、高風速下で接触、混合させ、高温で燃焼させるために、高耐火性、高耐熱性、高耐風食性、高耐熱衝撃性及び均一な熱伝導性が要求される。

特許文献１に記載のバーナタイルにあっては、セラミックファイバーそのものを用いている為、風速が約３５ｍ／ｓを超えるとファイバーの飛散が多くなり、１００ｍ／ｓを超える高風速には到底耐えられない。そのため、バーナから火炎を高流速で噴出させて炉内を十分に撹拌させることができない。

特許文献２に記載のバーナタイルにあっては、材料マトリックスがキャスタブル材料であるため、重質でハンドリング性が低く、クラック発生防止の為の予備加熱も必要である。また、流し込み成形であるため、予備品を持つことができず、破損・再施工の工期長さも依然として課題であった。

また、ニードリング密度が単一のブランケットのみを使用している為に、バーナタイルの成形や性能発揮に課題があった。つまり、反発力の大きな高ニードリング密度のブランケットのみを用いた場合は、ブロック形状など加工ひずみ大きい形状を製作する際に、高精度での成形が困難であった。また、ニードリング密度の低いブランケットのみを用いた場合は、耐風食性などバーナタイルとしての性能に課題があった。

特許文献３に記載のバーナタイルにあっては、積層構造を作製する際に層間剥離が生じやすいという課題がある。

特許文献４に記載のバーナタイルにあっては、成形体最表面の無機バインダーが１５個未満と少なく、反発力のあるニードリングブランケットをブロック形状などに成形する際に、製品の外形状を保持しにくいという課題があった。

特許文献５に記載のバーナタイルにあっては、ライナー部材は、耐熱性長繊維と耐熱性粉末とリン酸アルミニウムによって構成したものであるが、薄いライナーであるため、長期間にわたって耐熱性を維持することはできない。

特許文献６に記載のバーナタイルにあっては、セラミックファイバーブランケットを単純に積層してシリカゾルで貼り合せたものであり、セラミックファイバーブランケットに収縮が生じた場合には、セラミックファイバーブランケット間に隙間が生じ、熱橋となるおそれがある。

特許文献７に記載のバーナタイルにあっては、オリフィスチューブにおいても、放射状に重ね合わされたセラミックファイバーブランケット同士の重ね合わせ面が熱橋となるおそれがある。

本発明は、耐火性、耐熱性、耐風食性、耐熱衝撃性が良好であるバーナタイルを提供することを目的とする。また、本発明は、このバーナタイルを有するバーナと、このバーナを有する炉を提供することを目的とする。

第１発明のバーナタイルは、無機繊維成形体よりなり、炉内外方向に貫通した、バーナ用の主孔を有するバーナタイルにおいて、該バーナタイルの少なくとも炉内側は、該主孔を取り囲む内套部と、該内套部の外周を取り囲む外套部とを有し、該内套部では、無機繊維製板体が、板面を主孔に対し略放射方向として積層されており、該外套部では、無機繊維ブランケットが該内套部の外周を複数回周回していることを特徴とする。
第２発明のバーナタイルは、無機繊維成形体よりなり、炉内外方向に貫通する、バーナ用の主孔を有するバーナタイルにおいて、該主孔の内周面に沿う部分が、該内周面と本体部外面との中間の中間部よりも嵩密度が大きい高嵩密度部となっていることを特徴とする。

本発明のバーナは、かかる第１又は第２発明のバーナタイルを有する。また、本発明の炉は、かかるバーナタイルを有する。

第１，第２発明のバーナタイルは、主孔の炉内側の内周面に沿う筒状体と、該筒状体が着脱可能に嵌め込まれた本体とで構成されており、該筒状体が本体から炉内側に抜け出すことを防止するための抜け出し防止手段を備えてもよい。

第１発明のバーナタイルは、前記主孔の形状を有したコア型の少なくとも炉内側に前記無機繊維製板体を板面が放射方向となるように配置する配置工程と、少なくとも該板体の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体を賦形板で求心方向に向って押圧して押し縮め、該賦形板をコア型に連結することにより無機繊維巻回体が押し縮め状態に保持された押縮体とする押縮工程と、該押縮体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された押縮体を乾燥する乾燥工程と、乾燥後、押縮体から前記コア型及び賦形板を取り外す脱型工程と、その後、押縮体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。

また、第１発明のバーナタイルは、外套部に内套部を嵌合させる方法によっても製造することができる。この内套部は、前記主孔の形状を有したコア型の少なくとも炉内側に前記無機繊維製板体を板面が放射方向となるように配置する配置工程と、少なくとも該板体の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された無機繊維巻回体を乾燥する乾燥工程と、その後、無機繊維巻回体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。外套部は、該内套部の形状を有したコア型の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体を賦形板で求心方向に向って押圧して押し縮め、該賦形板をコア型に連結することにより無機繊維巻回体が押し縮め状態に保持された押縮体とする押縮工程と、該押縮体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された押縮体を乾燥する乾燥工程と、乾燥後、押縮体から前記コア型及び賦形板を取り外す脱型工程と、その後、押縮体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。

第２発明のバーナタイルは、前記主孔の形状を有したコア型の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体を賦形板で求心方向に向って押圧して押し縮め、該賦形板をコア型に連結することにより無機繊維巻回体が押し縮め状態に保持された押縮体とする押縮工程と、該押縮体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された押縮体を乾燥する乾燥工程と、乾燥後、押縮体から前記コア型及び賦形板を取り外す脱型工程と、その後、押縮体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。

また、第２発明のバーナタイルは、外套部に内套部を嵌合させる方法によっても製造することができる。この内套部は、前記主孔の形状を有したコア型の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された無機繊維巻回体を乾燥する乾燥工程と、その後、無機繊維巻回体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。外套部は、該内套部の形状を有したコア型の外周に無機繊維積層体を巻き付けて無機繊維巻回体を形成する巻き付け工程と、該無機繊維巻回体を賦形板で求心方向に向って押圧して押し縮め、該賦形板をコア型に連結することにより無機繊維巻回体が押し縮め状態に保持された押縮体とする押縮工程と、該押縮体に無機バインダー含有液を含浸させる含浸工程と、無機バインダー含有液が含浸された押縮体を乾燥する乾燥工程と、乾燥後、押縮体から前記コア型及び賦形板を取り外す脱型工程と、その後、押縮体を焼成する焼成工程とを有する方法により製造することができる。

本発明のバーナタイルは、無機繊維によって構成されているので、耐火性、耐熱性、耐熱衝撃性が良好であり、均一な熱伝導性を有する。また、無機繊維がマトリックス材料である為、軽量でハンドリング性が良く、昇温時の予備加熱も不要である。さらに、現地での流し込み施工の必要がなく、予備品を持つことができ、工期短縮に寄与できる。本発明のバーナは、かかるバーナタイルを有するものである。本発明の炉は、このバーナタイルを有するものである。

第１発明のバーナタイルは、主孔内周面を、板面を放射方向として積層した無機繊維製板体の積層体よりなる内套部で構成し、この内套部を外套部で取り巻いているので、経年使用により内套部の無機繊維の結晶化が進行しても内套部の剥離や脱落が防止される。また、主孔内周面に高嵩密度部を形成することにより、主孔内周面の耐風食性が向上する。

第２発明のバーナタイルは、主孔内周面に高嵩密度部が形成されているので、主孔内周面が耐風食性に優れている。

また、この内套部の外周を、無機繊維ブランケットが複数回周回した外套部で囲んでいるので、内套部の無機繊維製板体同士の間が封じられた構成となり、断熱性に優れる。

実施の形態に係るバーナタイルの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 バーナタイルの内周領域、中間領域及び外周領域を説明する断面図である。 バーナタイルの嵩密度の分布の一例を示すグラフである。 図６ａはコア型の長手方向の断面図、図６ｂはコア型を示す図６ａのＶＩｂ−ＶＩｂ線矢視図である。 バーナタイルの製造方法を説明する断面図である。 バーナタイルの製造方法を説明する斜視図である。 バーナタイルの製造方法を説明する斜視図である。 巻回体の側面図である。 バーナタイルを備えた炉の一部を示す断面図である。 別の実施の形態に係るバーナタイルの断面図である。 別の実施の形態に係るバーナタイルの断面図である。 バーナタイルの嵩密度の分布の他の例を示すグラフである。 バーナタイルの嵩密度の分布の他の例を示すグラフである。 さらに別の実施の形態に係るバーナタイルの斜視図である。 さらに別の実施の形態に係るバーナタイルの斜視図である。 図１８ａは別の実施の形態に係るバーナタイルの断面図である。図１８ｂは図１８ａのXVIIIｂ−XVIIIｂ線に沿う断面図である。 実施の形態に係るバーナタイルの斜視図である。 図１のＸＸ−ＸＸ線断面図である。 図１，２のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。 図２２ａはコア型の長手方向の断面図、図２２ｂはコア型を示す図２２ａのＸＸＩＩｂ−ＸＸＩＩｂ線矢視図である。 バーナタイルの製造方法を説明する断面図である。 バーナタイルの製造方法を説明する斜視図である。 バーナタイルの製造方法を説明する斜視図である。 巻回体の側面図である。 別の実施の形態に係るバーナタイルの分解斜視図である。 別の実施の形態に係るバーナタイルの分解断面図である。 図２８のバーナタイルの分解斜視図である。 凸部付きの筒状体の製作方法を示す斜視図である。 凸部付きの筒状体の製作方法を示す斜視図である。 凸部付きの筒状体の製作方法を示す斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の記載は、本発明の実施形態の代表例であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。

第２発明のバーナタイルの一例について図１〜５を参照して説明する。図１〜４に示す通り、バーナタイル１は、無機繊維成形体よりなる本体部２と、この本体部２を貫通する主孔３を有する。主孔３にバーナの先端側が挿入される。主孔３の口径は、図２の右方向に向って次第に大きくなるテーパ形状となっているが、これに限定されない。

図４の通り、本体部２のうち主孔３の内周面３ｆに沿う部分が嵩密度の高い高嵩密度部４となっている。このバーナタイル１は、無機繊維集合体をバーナタイル形状に成形した後、無機バインダーを付着させ、その後、乾燥した後、焼成する工程を経て製造されたものである。無機バインダーを主孔内周面３ｆに沿う部分に多く付着させることにより、内周面３ｆに沿って高嵩密度部４が形成される。

この実施の形態では、図４，５の通り、本体部２を主孔３の軸心に対して放射方向に３等分し、最も主孔２側の１／３の領域を内周領域２ａとし、最も外側の１／３の領域を外周領域２ｃとし、領域２ａ，２ｃ間の１／３の領域を中間領域２ｂとし、内周領域２ａのうち、主孔内周面３ｆから厚み方向に距離ｄ＝５ｍｍまでの範囲の嵩密度をＤｉとし、中間領域２ｂの嵩密度をＤｍとした場合、ＤｉはＤｍよりも大きい。

Ｄｉの範囲は、Ｄｍより大きければ特段の制限はないが、通常０．３ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは０．４ｇ／ｃｍ^３以上であり、一方、３．０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは２．０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１．０ｇ／ｃｍ^３以下、特に好ましくは０．８ｇ／ｃｍ^３以下である。

Ｄｍの範囲は、Ｄｉより小さければ特段の制限はないが、通常０．１ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは０．１５ｇ／ｃｍ^３以上、特に好ましくは０．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、一方、２．０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３以下、特に好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^３以下である。

中間領域２ｂに、嵩密度が互いに異なる複数の無機バインダー担持無機繊維集合体層を有することが好ましく、より好ましくは、０．１０ｇ／ｃｍ３〜０．１８ｇ／ｃｍ^３無機バインダー担持無機繊維集合体層と嵩密度が０．１９〜０．２５ｇ／ｃｍ^３である無機バインダー担持無機繊維集合体層の積層構造を有し、特に好ましくは、上記積層構造を繰り返し有するものである。

そして、Ｄｉ−Ｄｍは好ましくは０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは０．１０ｇ／ｃｍ^３以上、さらに好ましくは０．１５ｇ／ｃｍ^３以上である。また、Ｄｉ−Ｄｍは好ましくは３．０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは２．０ｇ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１．０ｇ／ｃｍ^３以下である。Ｄｍ／Ｄｉは０．１〜０．９特に０．２〜０．８であることが好ましい。

図５では、嵩密度は内周面３ｆ側から外面に向って直線的に低くなっているが、これに限定されない。例えば、図１４のように内周側から中間領域にかけて比較的急激に嵩密度が減少し、中間領域から外面にかけて嵩密度がなだらかに低下してもよい。

本発明のバーナタイルでは、図１５のように外面付近において嵩密度が再び高くなってもよい。このように外面付近の嵩密度を高くすると、バーナタイルの外面に触れたときの外面の変形が小さくなり、バーナタイルの取り扱いが容易となる。外周領域２ｃのうち、外周面３ｇから厚み方向に距離ｈ＝５ｍｍまでの範囲の嵩密度をＤｏとした場合、Ｄｏの範囲に特段の制限はないが、通常０．１ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^３以上であり、一方、３．０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは２．０ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１．０ｇ／ｃｍ^３以下、特に好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３以下である。

このバーナタイル１は、主孔内周面３ｆに沿って高嵩密度部４が設けられているので、耐風食性に優れる。また、このバーナタイル１は、中間領域３ｂの嵩密度が小さいので、軽量であると共に、耐熱衝撃性に優れる。

複数の嵩密度が異なる無機バインダー担持無機繊維集合体層からなる巻層無機繊維成形体を有することで、均一な熱伝導性を満たす点で好ましく、また耐風食性と衝撃緩和性の両方を向上させることができる点で好ましい。

図１８ａ，図１８ｂに示すバーナタイル１００のように、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３より大きい無機バインダー担持無機繊維集合体層１０１と、嵩密度が０．１９〜０．２５ｇ／ｃｍ^３である無機バインダー担持無機繊維集合体層１０２を有することが好ましく、嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ^３〜０．１８ｇ／ｃｍ^３である無機バインダー担持無機繊維集合体層１０３を有することがより好ましい。無機繊維成形体に無機バインダーが含有されることにより、耐火性、耐熱性、耐風食性及び耐熱衝撃性が向上する点で好ましい。

次に、このバーナタイル１の製造方法の一例について図６〜１０を参照して説明する。図６ａはバーナタイル１の成形に用いられるコア型９の軸心線方向の断面図であり、図６ｂのＶＩａ−ＶＩａ線断面図である。図６ｂは図６ａのＶＩｂ−ＶＩｂ線矢視図である。

このコア型９は、フロントパーツ１０と、該フロントパーツ１０に組み付けられたリアパーツ２０とを有する。フロントパーツ１０は、筒状であり、多数の小孔を有したパンチングプレートによって製作されている。フロントパーツ１０は、フロント側に向って拡径するテーパ部１１と、該テーパ部１１のフロント側に連なる円筒部１２と、該円筒部１２の先端面において求心方向に設けられた複数本（この実施の形態では３本）のスポーク１３と、各スポーク１３の求心方向先端側が連なるボス１４と、該ボス１４に貫設されたボルト挿通孔１５と、該円筒部１２の外周に設けられたフランジ１６と、テーパ部１１のリア側から内周側に張り出した内向き鍔部１７とを有する。

リアパーツ２０は、筒状であり、多数の小孔を有したパンチングプレートによって製作されている。リアパーツ２０は、小径の第１円筒部２１と、該第１円筒部２１のリア側に連なった大径の第２円筒部２２と、該第２円筒部２２のリア側の外周に設けられたフランジ２３と、第１円筒部２１のフロント側から求心方向に設けられた複数本のスポーク２４と、各スポーク２４の求心方向先端側が連なるボス２５と、該ボス２５からフロントパーツ１０の軸心を通るように立設された長ボルト２６とを有する。

リアパーツ２０の第１円筒部２１をフロントパーツ１０の内向き鍔部１７に当接させ、長ボルト２６の先端をボルト挿通孔１５に通し、該長ボルト２６の先端にナット２７を螺合させて締め込むことにより、フロントパーツ１０とリアパーツ２０とが組み付けられて一体化し、略筒状のコア型９が構成される。各パーツ１０，２０は金属又は合成樹脂特に金属にて構成されることが好ましい。

このコア型９の外周面にガラスクロス等よりなる離型シート（図示略）を巻いた後、フロントパーツ１０の外周に第１の無機繊維積層体３０を巻く。テーパ部１１には扇形に裁断された無機繊維積層体を巻き、その後テーパ辺に沿って軸方向に３分割した長方形の帯状の無機繊維積層体を巻き、円筒部１２には長方形の帯状の無機繊維積層体を巻き、さらにテーパ部１１および円筒部１２を覆う態様で帯状の無機繊維積層体を巻くことにより、図７，８のように、無機繊維積層体３０の巻回体の外周面がフロントパーツ１０の軸心線に対して同軸状の円筒面となるようにすることが好ましい。

次に、図８のように、リアパーツ２０の外周と無機繊維積層体３０の巻回体の外周に無機繊維よりなる第２の無機繊維積層体３１を巻く。第２の無機繊維積層体３１は、先端側が細幅部３１ａとなっており、それに引き続く部分が中幅部３１ｂとなっており、該中幅部３１ｂに引き続く部分が全幅部３１ｃとなっている。

無機繊維積層体３０は、密度の異なる２種以上の無機繊維ブランケットを重ね合わせたものであってもよい。

細幅部３１ａの幅は、リアパーツ２０の第１円筒部２１の軸方向長さと同一であり、中幅部３１ｂの幅は、第１円筒部２１及び第２円筒部２２の軸方向長さと同じである。全幅部３１ｃの幅は、フランジ１６，２３間の距離と同じである。

細幅部３１ａを第１円筒部２１に巻き付けると、その巻回径が第２円筒部２２の直径とほぼ等しくなる。そこで、この細幅部３１ａの巻回体の外周と第２円筒部２２の外周とに跨がって中幅部３１ｂを巻回する。中幅部３１ｂのすべてが巻き付けられると、その巻回径は第１の無機繊維積層体３０の巻回体の巻回径とほぼ等しくなる。そこで、中幅部３１ｂの巻回体の外周面と無機繊維積層体３０の巻回体の外周面とに跨がって、全幅部３１ｃを巻回して図９，１０に示す巻回体３２を形成する。

この巻回体３２の外周に多孔性の接着シート（図示せず）を巻き付け、巻回体３２を保形することが好ましい。この巻回体３２を有したコア型９のフランジ１６，２３にエンドプレート５０，４０をボルト（図示略）によって取り付ける。エンドプレート４０，５０は、それぞれ正方形状の板状であり、４辺の外周縁にそれぞれリブ４１，５１が立設されている。各リブ４１，５１にそれぞれ小孔４２，５２がプレート板面と平行方向に貫設されている。エンドプレート５０には、コア型９の円筒部１２の内径と略等径の円形透口５３が設けられている。

コア型９にエンドプレート４０，５０を取り付けた後、巻回体３２を水平な作業台上に軸心方向が水平となるように配置する。この巻回体３２に対し、上方から賦形板を押し当てる。賦形板は、長方形の囲枠形状のフレームと、該フレームに張設されたメッシュとを有する。メッシュの代わりにパンチングプレートを用いてもよい。

賦形板は長辺方向が巻回体３２の軸心線と平行方向となるように水平に配置され、巻回体３２に上方から押し付けられる。巻回体３２を規定厚みまで押し縮めた後、エンドプレート４０，５０と賦形板とを連結する。

巻回体３２の外周面の残りの３方向に対しても同様に賦形板を押し当て、エンドプレート４０，５０に連結する。巻回体３２をこのように４枚の賦形板で４方向から押し縮めることにより、四角柱形状の無機繊維製押縮体が形成される。

この押縮体を無機質ゾルを含んだバインダー液中に浸漬する。この場合、押縮体の軸心線方向を上下方向とし、透口５３付きのエンドプレート５０が下方となるように押縮体をバインダー液中に浸漬することが好ましい。バインダー液は、コア型９のフロントパーツ１０及びリアパーツ２０の小孔を通って押縮体の内周面から押縮体の内部に浸透すると共に、賦形板を透過して押縮体の外周面から押縮体の内部に浸透する。また、バインダー液は、賦形板やエンドプレート４０，５０で覆われていない露呈面から直接に押縮体の内部に浸透する。

押縮体の少なくとも内周側と外周側とにバインダー液が浸透した後、押縮体をバインダー液から引き上げる。なお、浸漬時間を短目とし、バインダー液が押縮体の内周側と外周側にのみ浸透し、中間領域にはバインダー液が全く又は少ししか浸透しない状態で押縮体をバインダー液から引き上げることが好ましい。このようにすることで、中間領域２ｂの嵩密度が低くなり、軽量化によりハンドリング性が向上するとともに、原料であるアルミナゾル使用料を低減することができ、製造コストを低減することができる。

バインダー液から引き上げた押縮体のコア型９内を吸引する。そうすると、押縮体の露呈面や賦形板のメッシュを通して空気が押縮体の内部に吸い込まれ、押縮体に保持されていたバインダー液の一部がコア型９の内孔内に吸い出され、排出される。

所定時間バインダー液の吸引排出を行った後、押縮体を乾燥器（図示略）内へ移し、好ましくは１００℃以上の温度にて乾燥させる。その後、押縮体を乾燥器から取り出し、放冷後、賦形板を取り外し、さらにコア型９を脱型する。この際、巻回体３２に巻いた接着シート及びコア型９に巻いた離型シートも除去する。

このようにして乾燥及び脱型した押縮体を焼成炉（図示略）に移し、焼成し、無機バインダーを無機繊維に焼き付ける。これにより、バーナタイル素体が得られる。バーナタイル素体には、コア型９の脱型によりバーナ配置用の主孔３が形成される。その後、バーナタイル素体から、はみ出し部分（バリ）を切除すると共に、バーナタイル素体を規格寸法になるように整形加工し、また必要に応じパイロットバーナ孔やサイトホールを穿孔し、バーナタイル１とする。整形加工としては、例えばバンドソーなど高速の剪断装置を使用し、バーナとの接続部形状を加工する。

バーナタイルに対してパイロットバーナ孔やサイトホールを設ける場合には、角度や位置のセットされた箱状のガイドに上記バーナタイルを装填し、コルクボーラなどにより孔あけ加工を施すのが好ましいが、これに限定されない。

このようにして製造されたバーナタイル１にあっては、押縮体内に浸透したバインダー液の余剰分を内孔側に吸引して排出するので、押縮体の内周側の付着残留バインダー量が多く、しかもバインダー付着量は内孔側ほど徐々に多くなるので、バーナタイル１の主孔３の内周面に沿って高嵩密度部４が形成される。この高嵩密度部４は、嵩密度が高いため、耐風食性に優れる。このバーナタイル１は、無機繊維と無機バインダーとで構成されており、耐火性、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、昇温時の予備加熱が不要である。また、中間領域２ｂの嵩密度が小さいので、軽量でハンドリング性に優れる。

上記製造方法によれば、バーナタイルが複雑な形状を有していても、容易に製造することができる。

図１１は、バーナ及びこのバーナタイル１を備えた炉８０の炉壁の縦断面図である。炉８０の鉄皮８５に設けられたバーナ設置口８１の炉内側にバーナタイル１が配置されている。バーナ８２のバーナチップ８３がバーナタイル１の主孔３内に差し込まれている。バーナタイル１の周囲にはアルミナ繊維等の耐火断熱繊維成形体８４が配置されている。バーナタイル１にはパイロットバーナ孔８６が設けられている。バーナ８２から空気及び燃料を噴出させて点火することにより、燃焼ガスＧが主孔３から炉内に向って噴出する。主孔３の内周面に沿って高嵩密度部４が形成されているので、高流速でガスＧを噴出させても、主孔３の内周面の風食が防止される。

上記バーナタイル１の形状は本発明のバーナタイルの一例であり、本発明のバーナタイルはこれ以外の形状とされてもよい。図１２，１３はその他のバーナタイルの形状の一例を示す。図１２のバーナタイル１Ａでは、主孔３Ａは炉内側において等径円筒状である。また図１３のバーナタイル１Ｂでは、主孔３Ｂは炉内側において半球殻形状となっている。図示は省略するが、主孔は一端側から他端側に向って拡径するテーパ状であってもよい。

上記実施の形態では無機繊維積層体を巻回することによりバーナタイルを製造しているが、図１６のバーナタイル１Ｃのように、板状の無機繊維積層体９０を積層して立方体又は直方体形状とし、これに穿孔して主孔３を形成することによりバーナタイルを製造してもよい。また、図１７のように、長細い長方形板状の無機繊維積層体９１を交互に積層して、直方体形状とし、これに穿孔して主孔３を形成することによりバーナタイルを製造してもよい。バーナタイルの製造工程の簡便さ、及び製造されたバーナタイルの耐久性向上の点から、無機繊維積層体を巻回する態様が好ましい。無機繊維積層体を巻回する態様において、バーナタイル１の外形を四角柱形状とする際の外圧によりニードル無機繊維集合体が変形し、結果ニードル無機繊維集合体間で隙間が生じる傾向がある。しかし、本発明によれば、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体と相対的に高いニードル無機繊維集合体が積層した構造を有することで、嵩密度が相対的に高いニードル無機繊維集合体が変形したことにより生じる隙間を、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体が適度に変形することで、隙間が埋まることで、結果的に層間に隙間が生じないバーナタイルができる点で好ましい。上記点においては、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体と相対的に高いニードル無機繊維集合体が積層した構造を連続的に有することがより好ましい。

第１発明のバーナタイルの一例について図１９〜２１を参照して説明する。このバーナタイル１Ｅは、炉内外方向に貫通する主孔３Ｅを有する。主孔３Ｅに炉外側からバーナの先端側が挿入される。主孔３Ｅの口径は、図２１の左側の炉外側よりも右側の炉内側の方が大径となっているが、これに限定されない。

このバーナタイル１Ｅは、内套部１２０と、該内套部１２０を取り巻く外套部１３０とを有する。内套部１２０は、主孔３Ｅのうち炉内側を取り巻いている。外套部１３０は、主孔３Ｅのうち炉外側を取り巻くと共に、内套部１２０の外周側を取り巻いている。図２１の通り、内套部１２０は、先端側（炉内側）の外径が基端側の外径よりも若干小さくなっている。これにより、内套部１２０が炉内側に移動することが防止される。

内套部１２０は、主孔３Ｅの軸心と垂直な断面が三角形又は台形の第１の板体１２１と、主孔３Ｅの軸心と垂直な断面が長方形の第２の板体１２２とを交互に積層したものである。断面三角形又は台形の第１の板体１２１については、三角形の頂点側又は台形の短辺側が主孔３Ｅの内周面に臨むように配置する。断面長方形の第２の板体１２２については、長方形の一方の短辺が主孔３Ｅの内周面に臨むように配置する。また、板体１２１，１２２は、各々の長手方向を主孔３Ｅの軸心方向とする。板体１２１，１２２を主孔３Ｅの周方向に交互に配列することにより、主孔３Ｅを取り巻く板体１２１，１２２の積層体よりなる取巻体が構成される。この取巻体において、各板体１２１，１２２の板面は主孔３Ｅに対して略放射方向となっている。

外套部１３０は、マット状の無機繊維成形体（ブランケット）１３１を主孔３Ｅの後部及び内套部１２０の外周を複数回周回させることにより形成されている。前述の通り、この実施の形態では、バーナタイル１Ｅの炉外側では主孔３Ｅの内周面は外套部１３０によって構成されている。内套部１２０は、バーナタイル１Ｅの炉内側の先端面から炉内外方向の途中まで配置されている。図２１の通り、炉内外方向のバーナタイル１Ｅの全長をＬ_０とし、内套部１２０の長さをＬ_１とした場合、Ｌ_１／Ｌ_０の百分比は１５〜７０％特に２０〜６０％であることが好ましい。

外套部１３０は、後述の通り、無機繊維成形体（ブランケット）をコア型に巻回することにより形成される。内套部１２０を炉内側にのみ配置し、主孔３Ｅの内周面のうち炉外側を外套部１３０で形成した場合、炉外側の主孔内周面の形状精度を高くすることができる。そして、この結果、バーナノズルを主孔３Ｅと高精度で同軸配置することができる。

この実施の形態では、バーナタイル１Ｅの外形は直方体形状となっている。図２１の通り、主孔３Ｅの軸心から放射方向において最も厚みが小さくなる断面において、バーナタイル１Ｅの厚みをＴ_０とし、内套部１２０の平均厚みをＴ_１とした場合、Ｔ_１／Ｔ_０の百分比は２０〜７０％特に３０〜６０％であることが好ましい。

この実施の形態でも、図４と同様に、主孔３Ｅの内周面３ｆに沿う部分が嵩密度の高い高嵩密度部４となっている。後述の通り、このバーナタイル１Ｅは、無機繊維ブランケット製板状体１２１，１２２及びブランケット１３１を用いてバーナタイル形状の成形体を成形した後、無機バインダーを付着させ、その後、乾燥した後、焼成する工程を経て製造されたものである。無機バインダーを主孔内周面３ｆに沿う部分に多く付着させることにより、内周面３ｆに沿って高嵩密度部４が形成される。

この実施の形態に係るバーナタイル１Ｅ及びこのバーナタイル１Ｅを備えた炉壁の縦断面図は、図１１と同一である。

このバーナタイル１Ｅにあっては、燃焼ガスＧと接する主孔内周面が、無機繊維製板体１２１，１２２を、各々の板面を放射方向として積層した内套部１２０によって構成されており、また、内套部１２０と外套部１３０との界面が主孔３Ｅの内周面から離隔している。そのため、長期間にわたってバーナを作動させ、板体１２１，１２２を構成する無機繊維の結晶化が進行しても、内套部１２０と外套部１３０との結合面の健全性が保たれ、板体１２１，１２２の脱落が防止される。また、バーナ火炎は進行方向に対して偏心することがあり局部加熱が起こることがあるが、内壁を構成する無機繊維は円周方向に分割されており、さらに無機繊維の収縮方向には圧縮がなされている為、脱落が防止される。

また、内套部１２０を構成する板体１２１，１２２同士の重ね合わせ面が放射方向に延在しているが、内套部１２０の外周を無機繊維積層体を複数回周回させた外套部１３０が取り巻いているため、板体１２１，２２の重ね合わせ面からの伝熱が外套部１３０で遮断され、バーナタイル１Ｅの断熱性が良好である。主孔３Ｅの内周面に沿って高嵩密度部４が形成されているので、高流速でガスＧを噴出させても、主孔３Ｅの内周面の風食が防止される。

この実施の形態では、主孔３Ｅの炉外側の内周面が真円度の高い円筒状となっているので、バーナチップ８３を主孔３Ｅと高精度に同軸状に設置することができる。

上記バーナタイル１Ｅの形状は第３発明のバーナタイルの一例であり、第３発明のバーナタイルはこれ以外の形状とされてもよい。例えば、図示は省略するが、主孔は一端側から他端側に向って拡径するテーパ状であってもよい。

次に、このバーナタイル１Ｅの製造方法の一例について図２２ａ〜２６を参照して説明する。図２２ａはバーナタイル１Ｅの成形に用いられるコア型１０９の軸心線方向の断面図であり、図２２ｂのＸＸＩＩａ−ＸＸＩＩａ線断面図である。図２２ｂは図２２ａのＸＸＩＩｂ−ＸＸＩＩｂ線矢視図である。

このコア型１０９は、フロントパーツ１１０と、該フロントパーツ１１０に組み付けられたリアパーツ１１１とを有する。フロントパーツ１１０は、筒状であり、多数の小孔を有したパンチングプレートによって製作されている。フロントパーツ１１０は、円筒部１１２と、該円筒部１１２の先端面において求心方向に設けられた複数本（この実施の形態では３本）のスポーク１１３と、各スポーク１１３の求心方向先端側が連なるボス１１４と、該ボス１１４に貫設されたボルト挿通孔１１５と、該円筒部１１２の先端側の外周に設けられたフランジ１１６と、円筒部１１２の後端側から内周側に張り出した内向き鍔部１１７とを有する。

リアパーツ１１１は、筒状であり、多数の小孔を有したパンチングプレートによって製作されている。リアパーツ１１１は、小径の第１円筒部１１１ａと、該第１円筒部１１１ａのリア側に連なった大径の第２円筒部１１１ｂと、該第２円筒部１１１ｂのリア側の外周に設けられたフランジ１１１ｃと、第１円筒部１１１ａのフロント側から求心方向に設けられた複数本のスポーク１１１ｄと、各スポーク１１１ｄの求心方向先端側が連なるボス１１１ｅと、該ボス１１１ｅからフロントパーツ１１０の軸心を通るように立設された長ボルト１１１ｆとを有する。

リアパーツ１１１の第１円筒部１１１ａをフロントパーツ１１０の内向き鍔部１１７に当接させ、長ボルト１１１ｆの先端をボルト挿通孔１１５に通し、該長ボルト１１１ｆの先端にナット１１８を螺合させて締め込むことにより、フロントパーツ１１０とリアパーツ１１１とが組み付けられて一体化し、略筒状のコア型１０９が構成される。各パーツ１１０，１１１は金属又は合成樹脂特に金属にて構成されることが好ましい。

このコア型１０９の外周面にガラスクロス等よりなる離型シート（図示略）を巻いた後、図２４の通り、フロントパーツ１１０の外周に、無機繊維ブランケット製の板体１２１，１２２を、それぞれ板面がコア型１０９の軸心に対し放射方向となるようにして、周方向に板体１２１，１２２が交互に積層されるように配置し、フロントパーツ１１０を取り巻く。

板体１２１，１２２を配置する際に、該板体１２１，１２２を圧縮することが好ましい。これにより、主孔３Ｅの真円度が高くなり、かつ板体１２１，１２２間に隙間が生じないようになる。

板体１２１，１２２を圧縮する手段は、特段の制限はないが、締め付けベルトなどの補助器具を用い、所定の圧縮率に締め付けた後、包帯またはテープ類で固定する(図示略)ことで達成できる。前記の圧縮率は、耐風食性など求められる物性から10％以上とすることが好ましく、また、圧縮による繊維の圧壊を防止するために、50%以下とすることが好ましい。

次に、図２４のように、リアパーツ１１１の外周と無機繊維板体１２１，１２２の取巻体の外周に無機繊維積層体（ブランケット）１３１を巻く。無機繊維積層体１３１は、先端側が細幅部１３１ａとなっており、それに引き続く部分が中幅部１３１ｂとなっており、該中幅部１３１ｂに引き続く部分が全幅部１３１ｃとなっている。

無機繊維積層体１３１は、密度の異なる２種以上の無機繊維ブランケットを重ね合わせたものであってもよい。

細幅部１３１ａの幅は、リアパーツ１１１の第１円筒部１１１ａの軸方向長さと同一であり、中幅部１３１ｂの幅は、リアパーツ１１１の軸方向長さと同じである。全幅部１３１ｃの幅は、フランジ１１６，１１１ｃ間の距離と同じである。

細幅部１３１ａを第１円筒部１１１ａに巻き付けると、その巻回径が第２円筒部１１１ｂの直径とほぼ等しくなる。そこで、この細幅部１３１ａの巻回体の外周と第２円筒部１１１ｂの外周とに跨がって中幅部１３１ｂを巻回する。中幅部１３１ｂのすべてが巻き付けられると、その巻回径は板体１２１，１２２の取巻体の外径とほぼ等しくなる。そこで、中幅部１３１ｂの巻回体の外周面と板体１２１，１２２の取巻体の外周面とに跨がって、全幅部１３１ｃを巻回して図７，８に示す巻回体１３２を形成する。

この巻回体１３２の外周に多孔性の接着シート（図示せず）を巻き付け、巻回体１３２を保形することが好ましい。この巻回体１３２を有したコア型１０９のフランジ１１６，１１１ｃにエンドプレート５０，４０をボルト（図示略）によって取り付ける。前述の実施の形態と同様に、エンドプレート４０，５０は、それぞれ正方形状の板状であり、４辺の外周縁にそれぞれリブ４１，５１が立設されている。各リブ４１，５１にそれぞれ小孔４２，５２がプレート板面と平行方向に貫設されている。エンドプレート５０には、コア型１０９の第２円筒部１１１ｂの内径と略等径の円形透口５３が設けられている。

コア型１０９にエンドプレート４０，５０を取り付けた後、巻回体１３２を水平な作業台上に軸心方向が水平となるように配置する。この巻回体１３２に対し、上方から賦形板を押し当てる。賦形板は、長方形の囲枠形状のフレームと、該フレームに張設されたメッシュとを有する。メッシュの代わりにパンチングプレートを用いてもよい。

賦形板は長辺方向が巻回体１３２の軸心線と平行方向となるように水平に配置され、巻回体１３２に上方から押し付けられる。巻回体１３２を規定厚みまで押し縮めた後、エンドプレート４０，５０と賦形板とを連結する。

巻回体１３２の外周面の残りの３方向に対しても同様に賦形板を押し当て、エンドプレート４０，５０に連結する。巻回体１３２をこのように４枚の賦形板で４方向から押し縮めることにより、四角柱形状の無機繊維製押縮体が形成される。

この押縮体を無機質ゾルを含んだバインダー液中に浸漬する。この場合、押縮体の軸心線方向を上下方向とし、透口５３付きのエンドプレート５０が下方となるように押縮体をバインダー液中に浸漬することが好ましい。バインダー液は、コア型１０９のフロントパーツ１１０及びリアパーツ２０の小孔を通って押縮体の内周面から押縮体の内部に浸透すると共に、賦形板を透過して押縮体の外周面から押縮体の内部に浸透する。また、バインダー液は、賦形板やエンドプレート４０，５０で覆われていない露呈面から直接に押縮体の内部に浸透する。

押縮体の少なくとも内周側と外周側とにバインダー液が浸透した後、押縮体をバインダー液から引き上げる。浸漬時間は、押縮体の大きさ及び構造又はバインダー液の組成等に応じて、適宜調整できるが、押縮体をバインダー液に浸透させた後押縮体から空泡が目視にて確認できなくなる程度まで行うことが好ましい。なお、浸漬時間を短目とし、バインダー液が押縮体の内周側と外周側にのみ浸透し、中間領域にはバインダー液が全く又は少ししか浸透しない状態で押縮体をバインダー液から引き上げてもよい。このようにすることで、後述の中間領域１ｂの嵩密度が低くなり、軽量化によりハンドリング性が向上する。また、原料であるアルミナゾル使用量を減少させることができ、製造コストを低減することができる。

バインダー液から引き上げた押縮体のコア型１０９内を吸引する。そうすると、押縮体の露呈面や賦形板のメッシュを通して空気が押縮体の内部に吸い込まれ、押縮体に保持されていたバインダー液の一部がコア型１０９の内孔内に吸い出され、排出される。

所定時間バインダー液の吸引排出を行った後、押縮体を乾燥器（図示略）内へ移し、好ましくは１００℃以上の温度にて乾燥させる。その後、押縮体を乾燥器から取り出し、放冷後、賦形板を取り外し、さらにコア型１０９を脱型する。この際、巻回体１３２に巻いた接着シート及びコア型１０９に巻いた離型シートも除去する。

このようにして乾燥及び脱型した押縮体を焼成炉（図示略）に移し、焼成し、無機バインダーを無機繊維に焼き付ける。これにより、バーナタイル素体が得られる。バーナタイル素体には、コア型１０９の脱型によりバーナ配置用の主孔３Ｅが形成される。その後、バーナタイル素体から、はみ出し部分（バリ）を切除すると共に、バーナタイル素体を規格寸法になるように整形加工し、また必要に応じパイロットバーナ孔やサイトホールを穿孔し、バーナタイル１Ｅとする。整形加工としては、例えばバンドソーなど高速の剪断装置を使用し、バーナとの接続部形状を加工する。

バーナタイルに対してパイロットバーナ孔やサイトホールを設ける場合には、角度や位置のセットされた箱状のガイドに上記バーナタイルを装填し、コルクボーラなどにより孔あけ加工を施すのが好ましいが、これに限定されない。

このようにして製造されたバーナタイル１Ｅにあっては、押縮体内に浸透したバインダー液の余剰分を内孔側に吸引して排出するので、押縮体の内周側の付着残留バインダー量が多く、しかもバインダー付着量は内孔側ほど徐々に多くなるので、バーナタイル１Ｅの主孔３Ｅの内周面に沿って高嵩密度部４（図４）が形成される。この高嵩密度部４は、嵩密度が高いため、耐風食性に優れる。このバーナタイル１Ｅは、無機繊維と無機バインダーとで構成されており、耐火性、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、昇温時の予備加熱が不要である。また、中間領域１ｂの嵩密度が小さいので、軽量でハンドリング性に優れる。

上記製造方法によれば、バーナタイルが複雑な形状を有していても、容易に製造することができる。また、主孔３Ｅの内周面のうち炉外側を構成する外套部１３０は、コア型１０９の形状通りに成形されたものであるので、真円度の高い円筒形となっている。

この実施の形態でも、図４，５と同様に、バーナタイル１Ｅを主孔３Ｅの軸心に対して放射方向に３等分し、最も主孔３Ｅ側の１／３の領域を内周領域１ａとし、最も外側の１／３の領域を外周領域１ｃとし、領域１ａ，１ｃ間の１／３の領域を中間領域１ｂとし、内周領域１ａのうち、主孔内周面３ｆから厚み方向に距離ｄ＝５ｍｍまでの範囲の嵩密度をＤｉとし、中間領域１ｂの嵩密度をＤｍとした場合、ＤｉはＤｍよりも大きい。

Ｄｉ、Ｄｍ、Ｄｉ−Ｄｍ及びＤｉ／Ｄｍの好適な範囲は、前記実施の形態と同様である。

このバーナタイル１Ｅでも、中間領域１ｂに、嵩密度が互いに異なる複数の無機バインダー担持無機繊維集合体層を有することが好ましい。

このバーナタイル１Ｅでも、図５と同様に、嵩密度は内周面３ｆ側から外面に向って直線的に低くなっていてもよく、図１４のように内周側から中間領域にかけて比較的急激に嵩密度が減少し、中間領域から外面にかけて嵩密度がなだらかに低下してもよい。

このバーナタイル１Ｅでも、図１５のように外面付近において嵩密度が再び高くなってもよい。このように外面付近の嵩密度を高くすると、バーナタイルの外面に触れたときの外面の変形が小さくなり、バーナタイルの取り扱いが容易となる。外周領域１ｃのうち、外周面１ｇから厚み方向に距離ｈ＝５ｍｍまでの範囲の嵩密度をＤｏとした場合、Ｄｏの好ましい範囲はバーナタイル１と同様である。

このバーナタイル１Ｅは、主孔内周面３ｆに沿って高嵩密度部４が設けられているので、耐風食性に優れる。また、このバーナタイル１Ｅは、中間領域１ｂの嵩密度が小さいので、軽量であると共に、耐熱衝撃性に優れる。

複数の嵩密度が異なる無機バインダー担持無機繊維集合体層からなる巻層無機繊維成形体を有することで、均一な熱伝導性を満たす点で好ましく、また耐風食性と衝撃緩和性の両方を向上させることができる点で好ましい。

上記実施の形態において、バーナタイル１，１Ｅの外形を四角柱形状とする際の外圧によりニードル無機繊維集合体（ブランケット）が変形し、この結果ニードル無機繊維集合体間で隙間が生じる傾向がある。しかし、本発明によれば、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体と相対的に高いニードル無機繊維集合体が積層した構造を有することで、嵩密度が相対的に高いニードル無機繊維集合体が変形したことにより生じる隙間を、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体が適度に変形することで、隙間が埋まることで、結果的に層間に隙間が生じないバーナタイルができる点で好ましい。上記点においては、嵩密度が相対的に低いニードル無機繊維集合体と相対的に高いニードル無機繊維集合体が積層した構造を連続的に有することがより好ましい。

上記実施の形態では、バーナタイル１，１Ｅの外形は四角柱形状であるが、バーナタイルの外形は円柱形状や六角柱などの多角柱形状であってもよい。

円柱形状のバーナタイルは、二分円筒形状（二ツ割り形状）の２枚の賦形板を用いて略円筒形の押縮体を成形する工程を経て製造されることが好ましく、四分円筒形状（四ツ割り形状）の４枚の賦形板を用いて略円筒形の押縮体を成形する工程を経て製造されることも好ましい。六角柱形状のバーナタイルは、６枚の賦形板で巻回体を６方向から押し縮めて押縮体を成形する工程を経て製造されることが好ましい。

四角柱形状のバーナタイルに切削加工を施すことにより六角柱形状や八角柱形状のバーナタイルを製造してもよい。

上記実施の形態では、押縮体をバインダー液に浸漬するようにしているが、バインダー液を噴霧、塗布などによって押縮体の内周面側と外周面側とに含浸させてもよい。バインダー液は、無機繊維マットや押縮体とする前の巻回体に対し含浸されてもよい。

第１発明のバーナタイルの別の一例について図２７を参照して説明する。このバーナタイル１Ｆは、主孔の炉内側の内周面に沿う筒状体と、該筒状体が着脱可能に嵌め込まれた本体とで構成されており、該筒状体が本体から炉内側に抜け出すことを防止するための抜け出し防止手段を備えている。

このバーナタイル１Ｆは、バーナタイル１Ｅと同様に、内套部１５０（筒状体）と、該内套部１５０が差し込まれた外套部１６０（本体）とを有する。

内套部１５０（筒状体）は、主孔３Ｅの軸心と垂直な断面が三角形又は台形の第１の板体１２１と、主孔の軸心と垂直な断面が長方形の第２の板体１２２とを交互に積層して円筒状に保形し、バインダー液を含浸させ、乾燥及び焼成することにより製造されたものである。内套部１５０の後端側の外周面からの凸部１５２が放射方向に突設されている。この凸部は板体１２１及び１２２の少なくとも一つと一体となっている。なお、凸部、軸心線と平行方向に延在する溝及びキー溝はそれぞれ複数設けられてもよい。

前記バーナタイル１Ｅと同様に、断面三角形又は台形の第１の板体１２１については、三角形の頂点側又は台形の短辺側が主孔の内周面に臨むように配置する。断面長方形の第２の板体１２２については、長方形の一方の短辺が主孔の内周面に臨むように配置する。また、板体１２１，１２２は、各々の長手方向を主孔の軸心方向とする。板体１２１，１２２を主孔の周方向に交互に配列することにより、主孔を取り巻く板体１２１，１２２の積層体よりなる取巻体が構成される。この取巻体において、各板体１２１，１２２の板面は主孔に対して略放射方向となっている。

外套部１６０（本体）は、内套部１５０が差し込まれる内孔１６１を有する。この内孔１６１の内周面に、内孔１６１の軸心線と平行方向に延在する溝１６２が設けられている。溝１６２の最奥部は、内孔１６１の周方向に延出したキー溝１６２ａとなっている。

この外套部１６０を製造するには、無機繊維成形体（ブランケット）を図２２ａと同様のコア型に巻回した後、図２５のようにエンドプレート４０，５０を該コア型に取り付ける。そして、４枚の賦形板で４方向から押し縮めることにより、外面が四角柱形状となった押縮体とする。この押縮体にバインダー液を含浸させた後、乾燥し、脱型し、焼成する。次いで、外套部１６０の内周面に切削加工を施すことにより溝１６２及びキー溝１６２ａを形成する。また、上記溝１６２及びキー溝１６２aは、金型に同寸法の凸部を設けておくことにより、外套部成型時に形成するようにしてもよい。

凸部１５２を溝１６２に係合させて内套部１５０を外套部１６０の内孔１６１し、次いで内套部１５０を周方向に回して凸部１５２をキー溝１６２ａに係合させる。次いで、溝１６２に無機繊維積層体の充填物を充填する。これによりバーナタイル１Ｆが構成される。この場合、内套部１５０を外套部１６０に挿入するのに先立って、内套部１５０の外周に無機繊維積層体シート１５１を巻き付け、内套部１５０の外周と外套部１６０の内孔１６１の隙間に無機繊維積層体シート１５１を介在させることが好ましい。これにより、無機繊維積層体シート１５１の復元力（反発力）により、内套部１５０が外套部１６０の内孔１６１内に保持されやすくなる。なお、無機繊維積層体シート１５１を巻きつけた後、高温で消失する束縛用ロープ（図示省略）で束縛してもよい。

なお、前記バインダー液を含浸させる際に主孔の内周面側でバインダー付着量が多くなるようにし、主孔の内周面に沿って高嵩密度を形成する。

このバーナタイル１Ｆは、内套部１５０が外套部１６０に対し着脱可能であるので、内套部１５０が劣化した際に内套部１５０のみを取り出して補修したり、新品の内套部１５０と交換したりすることができる。

図２８，２９は、筒状体を本体に着脱可能な形態を適用したバーナタイル１Ｇを示している。筒状体１７０は、バーナタイル１Ｇの主孔３の炉内側の内周面を構成している。本体１８０は、この筒状体１７０が差し込まれる内孔１８１を有する。この内孔１８１の内周面に、内孔１８１の軸心線方向に延在する溝１８２が設けられている。溝１８２の長手方向の途中と最奥部に、内孔１８１の周方向に延在したキー溝１８２ａ，１８２ｂが設けられている。筒状体１７０の外周面には、筒状体１７０の軸心線方向に間隔をあけて２個の凸部１７１，１７２が突設されている。

凸部１７１，１７２を溝１８２に係合させて筒状体１７０を内孔１８１に挿入した後、筒状体１７０を周方向に回して凸部１７１，１７２をキー溝１８２ａ，１８２ｂに係合させ、次いで溝１８２に無機繊維積層体の充填物を充填することによりバーナタイル１Ｇが構成される。

このバーナタイル１Ｇにおいても、筒状体１７０を本体１８０から取り出して補修したり交換したりすることができる。

なお、この実施の形態では、筒状体１７０は炉内側ほど大径となるテーパ形状を有しており、炉内側へ移動し易い。そのため、それぞれ２個の凸部１７１，１７２及びキー溝１８２ａ，１８２ｂを設けて係合させることにより、筒状体１７０が炉内方向に移動することを阻止している。ただし、凸部及びキー溝の数は１個であってもよく、３個以上であってもよい。また、軸心線と平行方向に延在する溝は複数設けられてもよい。

溝１８２及びキー溝１８２ａ，１８２ｂは切削加工により形成することができる。また、上記溝１８２びキー溝１８２a、１８２ｂは、金型に同寸法の凸部を設けておくことにより、外套部成型時に形成してもよい。

凸部１７１，１７２付きの筒状体１７０を製作するには、図３０のように、外周面に周回凸条部１７３を有する筒状体を製作しておき、この周回凸条部１７３に切削加工を施して凸部１７１，１７２を形成すればよい。

図３１のように、凹穴１７４を筒状体１７０の外周面に設け、この凹穴１７４に無機繊維製のピース１７５を嵌め込むことによっても凸部付き筒状体１７０を製作することができる。

図３２のように、幅広部１７６ａと細幅部１７６ｂとを有する無機繊維製の帯状シート１７６の幅広部１７６ａを筒状体１７０の外面に無機接着剤で貼り付け、細幅部１７６ｂをジグザグに折り畳んで無機接着剤で幅広部１７６ａに重ねて接着することによっても凸部付き筒状体１７０を製作することができる。

これらのバーナタイル１Ｆ，１Ｇでも、前記バーナタイル１，１Ｅと同様に、バーナタイルを主孔の軸心に対して放射方向に３等分し、最も主孔側の１／３の領域を内周領域１ａとし、最も外側の１／３の領域を外周領域１ｃとし、領域１ａ，１ｃ間の１／３の領域を中間領域１ｂとし、内周領域１ａのうち、主孔内周面３ｆから厚み方向に距離ｄ＝５ｍｍまでの範囲の嵩密度をＤｉとし、中間領域１ｂの嵩密度をＤｍとした場合、ＤｉはＤｍよりも大きい。

［無機繊維積層体の好ましい形態］
無機繊維の板体１２１，１２２及び積層体３０, ３１，１３１は、特開２０１１−２０８３４４に基づいて製造されたものが好ましいが、これに限定されない。無機繊維積層体は、アルミナ重量分率が６５重量％以上である無機繊維についてニードリング処理が施されたニードルブランケットなどのニードル無機繊維集合体よりなることが好ましく、特に２種以上のニードル無機繊維集合体を積層したものであることが好ましい。

ニードル無機繊維集合体を構成する無機繊維としては、アルミナ重量分率が６５重量％以上のアルミナ質繊維が好ましく、具体的にはアルミナ／シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア等の単独、又は複合繊維が挙げられるが、特に好ましいのは耐熱性、繊維強度（靭性）、安全性の点で、アルミナ／シリカ系繊維、特に多結晶質アルミナ／シリカ系繊維である。

アルミナ／シリカ系繊維のアルミナ／シリカの組成比（重量比）は６５〜９８／３５〜２のムライト組成、又はハイアルミナ組成と呼ばれる範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは７０〜９５／３０〜５、特に好ましくは７０〜７４／３０〜２６の範囲である。

ニードルブランケットを構成する無機繊維の８０重量％以上、好ましくは９０重量％以上、特に好ましくはその全量が上記ムライト組成の多結晶アルミナ／シリカ系繊維であることが好ましい。

前記板体１２１，１２２及び積層体３０, ３１，１３１を構成する無機繊維積層体としては、後述するニードル無機繊維集合体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの少なくとも１つにて構成されることが好ましく、無機繊維積層体３１，１３１はニードル無機繊維集合体Ｂ，Ｃの少なくとも１つにて構成されることが好ましい。本願の効果を奏する範囲においては、アルミナ重量６５％未満である無機繊維からなるニードルブランケットを有していてもよい。

［ニードル無機繊維集合体Ａ］
ニードル無機繊維集合体Ａのニードル痕密度は、１．０打／ｃｍ^２以上であり、好ましくは１．５打／ｃｍ^２以上であり、一方、５．０打／ｃｍ^２未満であり、好ましくは３．０打／ｃｍ^２以下である。ニードル無機繊維集合体Ａのニードル痕密度がこの範囲にあることにより、巻回体１３２の形状変形性能が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ａの嵩密度は、０．０２〜０．１０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．０４〜０．０８ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましい。嵩密度がこの範囲にあることにより、巻回体１３２を賦形する工程のハンドリング性が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ａの面密度は、８００〜１４００ｇ／ｍ^２、特に９００〜１３００ｇ／ｍ^２、とりわけ１０００〜１２００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。ニードル無機繊維集合体Ａの面密度がこの範囲にあることにより、巻回体１３２を賦形する工程のハンドリング性が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ａの厚さは、特に制限はないが、通常厚さ３５〜６０ｍｍ程度が好ましい。

［ニードル無機繊維集合体Ｂ］
ニードル無機繊維集合体Ｂのニードル痕密度は、５．０打／ｃｍ^２より多く、好ましくは６．０打／ｃｍ^２以上であり、一方、１０．０打／ｃｍ^２以下であり、好ましくは９．０打／ｃｍ^２以下である。ニードル痕密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの形状保持性能およびバーナタイルの形状変形性能が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｂの嵩密度は、０．０６〜０．１６ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．０８〜０．１４ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましい。ニードル無機繊維集合体Ｂの嵩密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの形状保持性能が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｂの面密度は、２２００〜３６００ｇ／ｍ^２、特に２３００〜３５００ｇ／ｍ^２、とりわけ２４００〜３２００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。面密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの形状保持性能が良好であり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｂの厚さは特に制限はないが、通常２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。

［ニードル無機繊維集合体Ｃ］
ニードル無機繊維集合体Ｃのニードル痕密度は、１０．０打／ｃｍ^２より多く、好ましくは１２．０打／ｃｍ^２以上であり、一方、１７．０打／ｃｍ^２以下であり、好ましくは１６．０打／ｃｍ^２以下である。ニードル痕密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの耐風食性が良好となり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｃの嵩密度は、０．１２０〜０．１７５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．１３５〜０．１９ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましい。嵩密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの耐風食性が良好となり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｃの面密度は、１０００〜２０００ｇ／ｍ^２、特に１２００〜１８００ｇ／ｍ^２、とりわけ１４００〜１６００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。面密度がこの範囲にあることにより、バーナタイルの耐風食性が良好となり、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｃの厚さは特に制限はないが、通常厚さ８．０〜１２．０ｍｍ程度が好ましい。

［ニードル無機繊維集合体Ｄ］
ニードル無機繊維集合体Ｄのニードル痕密度および嵩密度は、ニードル無機繊維集合体Ｄと同様である。

また、面密度は１２００〜２０００ｇ／ｍ^２、特に１３００〜１９００ｇ／ｍ^２、とりわけ１４００〜１８００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。面密度がこの範囲にあることにより、放射状のバーナタイル内筒を板体１２１，１２２により形成した際、円周外側の形状保持性能が良好である点で、好ましい。

ニードル無機繊維集合体Ｄの厚さは特に制限はないが、通常８〜１５ｍｍ程度が好ましい。

第２発明のバーナタイルにおいて、ニードル無機繊維集合体Ｃ／ニードル無機繊維集合体Ａ／ニードル無機繊維集合体Ｂの３層構造の積層マットをコア型９に巻くか、又はニードル無機繊維集合体Ａ，Ｂ，Ｃを個別にコア型９に巻くことにより第１の無機繊維積層体３０の巻回体を構成することが好ましい。第２の無機繊維積層体３１を巻く場合、ニードル無機繊維集合体Ａ／ニードル無機繊維集合体Ｂの２層構造の積層体を巻いてもよく、ニードル無機繊維集合体Ａ，Ｂを個別に巻いてもよい。１枚のニードル無機繊維集合体を個別に巻く場合、複雑な形状のコア型にも容易に巻き付けることができる。

第１発明のバーナタイルにおいて、板体１２１，１２２はニードル無機繊維集合体Ｂ又はＤにて構成されることが好ましい。板体１２１，１２２の取巻体に無機繊維積層体１３１を爆場合、ニードル無機繊維集合体Ａ／ニードル無機繊維集合体Ｂの２層構造の積層マットを板体１２１，１２２の取巻体に巻くか、又はニードル無機繊維集合体Ａ，Ｂを個別に板体１２１，１２２の取巻体ことにより無機繊維積層体１３１の巻回体を構成することが好ましい。

＜無機バインダー＞
無機バインダー液を構成する無機バインダーとしては、特段の制限はなく、無機質ゾルおよび金属塩、またはその混合物など焼成後に酸化物を形成するものであればよい。以下、具体例を挙げて記述するが、本発明はこれに限定されるものではない。

無機質ゾルとしては、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル又はマグネシアゾル、カルシアゾルなどが挙げられる。また、金属塩としては上記金属種の蟻酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、リンゴ酸などの有機酸塩、また、硝酸などの鉱酸塩が挙げられる。なかでも、アルミナゾルは熱膨張係数値が無機繊維集合体と近い点で好ましい。無機バインダーとして複数の無機質ゾルを用いてもよい。

無機バインダー液の濃度は、固形分として６〜１４重量％、中でも８〜１１重量％であることが好ましい。また、バインダー液の粘度を５〜２００ｃｐに調製することが好ましい。

巻回体３２，１３２中の最外層および最内層における無機バインダーの添着率が、厚み方向における最外層と最内層との中点における添着率と比較してそれぞれ１．０倍以上２．０倍以下、及び１．５倍以上１０．０倍以下であることがバーナタイル外郭形状保持の点で好ましい。この比率は特に好ましくは、それぞれ１．１倍以上１．９倍以下、及び３．０倍以上８．０倍以下である。

ここで、無機バインダーの添着率とは、下記式の通り、無機繊維の重量に対する無機バインダー固形分の重量を百分率で表した割合をいう。
（添着率）＝（無機バインダー固形分重量）／（無機繊維集合体重量）×１００
無機繊維に対する無機バインダーの添着率の測定方法としては焼成法が挙げられ、具体的には公知文献（国際公開第２０１３／０３５６４５号）に記載の方法により測定することができる。

なお、本発明の効果を損なわない限り、バインダー液に分散剤等の添加剤が添加されてもよい。

＜離型シート＞
離型シートとしては、特段の制限はないが、フッ素樹脂等よりなる合成樹脂シート、ガラスクロスなどが挙げられる。

＜乾燥条件＞
乾燥条件としては、特段の制限はないが、具体的には、最外層を６０℃〜２００℃の熱風を接触させる方法、又は１００℃〜２００℃の雰囲気下で、２〜５時間程度静置させる方法が挙げられる。このようにすると、最外側の無機質ゾルの添着量を増加させることができ、好ましい。吸引脱水工程と乾燥工程とを同時に行ってもよく、このようにすれば作業効率が向上する。

＜焼成条件＞
押縮体を焼成することにより、無機質ゾルに含まれる揮発性の分散剤の除去や、水などにより濡れた際の無機質ゾルの再溶解、再溶解に伴う無機繊維成形体構造の崩れを防ぐ事が出来る。本発明においては、有機分が完全に消失し、アルミナゾル等の無機バインダーのコランダム化が為される空気などの酸素含有雰囲気中にて６００℃〜１２００℃で焼成することが好ましい。

＜後加工＞
必要に応じて、本発明に係るバーナタイルに対して後加工を行なってもよい。例えば、バリ１ａをＮＴカッターなどにより切落としたり、バーナタイル外面を整形して規格形状とする。

以下に、実施例により本発明の実施形態を説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。なお、本実施例に記載の項目は以下の方法によって測定した。

［主孔内周面に臨む高嵩密度部の嵩密度］
主孔内壁の最表面から火炎方向と垂直方向に５ｍｍの厚み位置かつ火炎方向に平行の開口部最前部１０ｍｍの円周を４分割して、測定サンプルを切り出し、各サンプルの重量を測定する。その後、タフダイン（クボタシーアイ株式会社）塗布により表面を疎水性とし、メスシリンダ内の水中に投入し、水液面位置の上昇から体積を測定する。上記重量をこの体積で除算することにより高嵩密度部の嵩密度を算出した。

［中間領域及び外周領域の嵩密度］
測定手順は次の通りである。
１） バーナタイルから所定サイズ（幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）のサンプルを切出す。
２） サンプル表面にタフダイン（クボタシーアイ株式会社）を塗布する。（表面に孔が無い様に、表面が平滑になるまで、場合によっては複数回塗布する。）
３） サンプルを十分に乾燥させる。
４） 乾燥後のサンプルの重量を測る。
５） 水を入れたメスシリンダに上記サンプルを投入し、体積増加を目盛りから読み取る。
６） 測定重量［ｇ］を測定体積［ｍＬ］で割ることで嵩密度［ｇ／ｍＬ］を求める。

［バーナ燃焼試験１］
下記仕様のバーナを用い、５分間の燃焼、消火を１０回繰り返した。次いで、試験炉内で炉内温度１４００℃で３２時間燃焼させた。

バーナ仕様：
１．四角型（２５４ｍｍ四角×２９８ｍｍ）２．円筒型（φ３００ｍｍ×２１８ｍｍ）
容量：１．５０００００ｋｃａｌ/ｈ、２．６０００００ｋｃａｌ/ｈ
燃料：１３Ａ都市ガス
空気温度：１．４００℃ ２．４００℃
燃焼空気比：１．０〜１．１

［同心円精度］
燃焼試験前後のバーナタイルについて、主孔の炉内側の開口径を内パスにより測定し、半径の変化の有無を確認する。

［内壁剥離有無］
燃焼試験前後のバーナタイルについて、主孔内周面を目視にて観察し、剥離の有無を観察する。

［割裂有無］
圧縮空気を移送できる配管の先端にバーナタイルを火炎開口部が上向きとなる様に設置し、主孔のフロント側（炉内側）開口部を密度０．１７．０ｇ／ｃｍ^３の無機繊維成形体にて塞いだ。その後、０．１ＭＰａの圧縮空気をバーナタイル内に下部から送風し、バーナタイル外表面に洗剤泡を塗布し、気泡膨張の有無を目視にて観察し、割裂の有無を確認する。

［目地開き有無］
焼成工程前後のバーナタイルにおいて、主孔のフロント側（炉内側）開口部を正面に位置させた際の目地開きの有無を目視にて観察する。

［実施例１］
図６に示す形状のコア型９を用いてバーナタイル１を製造した。コア型９の各部分の寸法は次の通りである。
フロントパーツ１０の軸方向長さ：１９２ｍｍ
フロントパーツ１０の最大内径：１２２ｍｍ
フロントパーツ１０の最小内径：８５ｍｍ
リアパーツ２０の軸方向長さ：１０６ｍｍ
リアパーツ２０の最大内径：８５ｍｍ
リアパーツ２０の最小内径：６１ｍｍ

［製造手順］
厚さ５０ｍｍ、ニードル痕密度 ３．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標）。以下ニードルブランケットＡ））を３２０ｍｍ幅、２０００ｍｍ長さに、また、厚さ２５ｍｍ、ニードル痕密度 ６．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ８Ｐ２５Ｔ 以下ニードルブランケットＢ）を３２０ｍｍ幅２５００ｍｍ長さに切出した。また、内抜き型を用いて、厚さ１０ｍｍ、ニードル痕密度 １２．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標）。以下ニードルブランケットＣ）を中心角度５５度、半径５２０ｍｍの半円から、中心角５５度、半径３６３ｍｍの半円をくり抜いた扇形に切出した。同様の操作で中心角度６５度、半径５６５ｍｍの半円から、中心角６５度、半径４０８ｍｍの半円をくり抜いた扇形を切出した。

コア型９に離型シートとして厚さ０．５ｍｍのガラスクロス（中興化成株式会社製：チューコーフロー（登録商標）Ｇタイプファブリック）を１周巻いた。その後、最も過酷な風速に晒されることが予想される部分にはニードルブランケットＣの扇形を対応するコア型部分（フロントパーツ１０）に巻付けて第１の無機繊維積層体３０を形成した。その後、ニードルブランケットＡをニードルブランケットＢの上に重ね合せて第２の無機繊維積層体３１を形成し、図８のように巻付け、直径３３０ｍｍ、長さ３２０ｍｍの巻回体３２を製作した。

図９のようにこの巻回体３２の両端面にエンドプレート４０，５０を取り付けた後、巻回体３２に賦形板を押し付け、エンドプレート４０，５０に連結し、一辺が２５４ｍｍの正方形の柱状の押縮体とした。

この押縮体を固形分濃度８重量％のアルミナゾル（日産化学株式会社 アルミナゾル２００）に３０分間浸漬させた後引き上げ、−１７．５〜−２２．５ｋＰａの負圧にて４５分間脱液した。その後、押縮体をボックスで囲み、吸引を継続しながら、ボックス内に１００〜１４０℃の温風を４時間導入し、乾燥させた。乾燥後、賦形板を取り外すと共に、コア型９を脱型した。次いで空気雰囲気で、１０００℃にて３時間焼成した。焼成後のバーナタイル素体の４隅のバリをカッターで切り落とした後、バンドソーにて外形を２５４×２５４×２９８ｍｍに整形した。また、パイロットバーナ孔及びサイトホールをバーナタイル設置用の前板を利用し、コルクボーラーにて穿設し、表１に示すバーナタイルを製造した。

このバーナタイルの特性の測定結果を表１に示す。表１の風食試験の欄の○は該当列深さの侵食が観察される層が存在することを表し、×は同侵食が観察されないことを表す。

［実施例２］
実施例１において、厚み１０．０ｍｍのニードルブランケットＣの代わりに厚みを１２．５ｍｍとしたニードルブランケットＣを用いたこと以外は実施例１と同様にして、表１に示すバーナタイルを製造した。

［実施例３（円筒形バーナタイル）］
前記ニードルブランケットＡを１９０ｍｍ幅６００ｍｍ長さに、前記ニードルブランケットＢを２４０ｍｍ幅２５００ｍｍ長さに切り出し、切出した。また、内抜き型を用いてニードルブランケットＣを中心角度２５０度、半径１１２ｍｍの半円から、中心角２５０度、半径５１ｍｍの半円をくり抜いた扇形を切出した。同様の操作でニードルブランケットＣから中心角度６５度、半径４６１ｍｍの半円から、中心角６５度、半径３３１ｍｍの半円をくり抜いた扇形を切出した。切出したニードルブランケットを実施例１と同様の順番で巻付けた。また、賦形板として半円形状のもの２枚を用いた。それ以外は実施例１と同様にして表１に示すバーナタイルを製造した。

［実施例４（円筒形バーナタイル）］
実施例３と同様の方法で、軸心からφ１００ｍｍまで成形し、その後ニードルブランケットＢをφ３００ｍｍまで巻付け、外周部の厚さ５０ｍｍ分にのみアルミナゾルを塗布（ドロップワイズ法）で含浸した後、乾燥した。それ以外は実施例３と同様にして表１に示すバーナタイルを製造した。

［実施例５］
実施例１においてニードルブランケットＡを使用しなかったこと以外は実施例１と同様にして表１に示すバーナタイルを製造した。

［実施例６］
実施例１においてニードルブランケットＢの代わりに、溶融法で製造されたセラミックファイバーブランケット（アルミナ／シリカ重量比＝４８／５２）を用いたこと以外は実施例１と同様にして表１に示すバーナタイルを製造した。

［比較例１］
実施例１において無機質ゾル（アルミナゾル）を含浸しなかったこと以外は実施例１と同様にして表１に示すバーナタイルを製造した。

［比較例２］
従来公知のシリカ−アルミナ系キャスタブルを使用し、型枠へ流し込み成形をして、表１に示すバーナタイルを製造した。

表１の通り、実施例に係るバーナタイルはいずれも耐風食性、耐熱衝撃性に優れる。
なかでも、特定の３種のブランケットを用いた実施例１〜４に係るバーナタイルは、耐風食性、耐熱衝撃性、低熱収縮率、製品外観成型性に優れるものである。まず、セルフニードリングにより強固な構造となっているニードルブランケットＣを最内壁に設置することで耐風食性が向上する。また、半バルク体であるニードルブランケットＡを層間に挟みこむことで、繊維集合体の反発力が小さくなり、即ち、成型性が向上する。さらに、繊維中ムライト結晶の結晶化を進行させたニードルブランケットＡおよびＢを成型体マトリックスとすることで、加熱した際に、熱収縮を起こしにくい構成となっている。

［実施例７］
図２４に示す形状のコア型１０９を用いてバーナタイル１Ｅを製造した。コア型１０９の各部分の寸法は次の通りである。

フロントパーツ１０の軸方向長さ：２７６ｍｍ
フロントパーツ１０の最大内径：１４０ｍｍ
フロントパーツ１０の最小内径：１４０ｍｍ
リアパーツ２０の軸方向長さ：２３７ｍｍ
リアパーツ２０の最大内径：１１８ｍｍ
リアパーツ２０の最小内径：７１ｍｍ

［製造手順］
厚さ５０ｍｍ、ニードル痕密度 ３．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標）。以下ニードルブランケットＡ））を３２０ｍｍ幅、２５００ｍｍ長さに、また、厚さ２５ｍｍ、ニードル痕密度 ６．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ８Ｐ２５Ｔ 以下ニードルブランケットＢ）を５３３ｍｍ幅３２００ｍｍ長さに切出した。

コア型に離型シートとして厚さ０．５ｍｍのガラスクロス（中興化成株式会社製：チューコーフロー（登録商標）Ｇタイプファブリック）を１周巻いた。その後、最も過酷な風速に晒されることが予想される部分には、短冊状にしたブランケットＢ及び三角錐状に切出した、厚さ１２．５ｍｍ、ニードル痕密度 ６．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ８Ｐ１２．５Ｔ 以下ニードルブランケットＤ）を一対ずつ固定したモジュールを放射状に２３対配置した。放射状に配置したモジュールは締結用ロープ等の補助道具を用いて圧縮率２５％となるように圧縮し、内套部を形成した。
その後、ニードルブランケットＡをニードルブランケットＢの上に重ね合せて第２の無機繊維積層体１３１を形成し、図２４のように、上記で得られた内套部の外側に巻付け、直径４６０ｍｍ、長さ５３３ｍｍの巻回体１３２を製作した。

図２５のようにこの巻回体１３２の両端面にエンドプレート４０，５０を取り付けた後、巻回体１３２に賦形板を押し付け、エンドプレート４０，５０に連結し、一辺が３２３ｍｍの正方形の柱状の押縮体とした。

この押縮体を固形分濃度８重量％のアルミナゾル（日産化学株式会社 アルミナゾル２００）に３時間浸漬させた後引き上げ、−２５．０〜−３０．０ｋＰａの負圧にて１００分間脱液した。その後、押縮体をボックスで囲み、吸引を継続しながら、ボックス内に１００〜１４０℃の温風を１２時間導入し、乾燥させた。乾燥後、賦形板を取り外すと共に、コア型１０９を脱型した。次いで空気雰囲気で、１０００℃にて３時間焼成した。焼成後のバーナタイル素体の４隅のバリをカッターで切り落とした後、バンドソーにて外形を３２３ｍｍ×３２３ｍｍ×５１３ｍｍに整形した。また、パイロットバーナ孔及びサイトホールをバーナタイル設置用の前板を利用し、コルクボーラーにて穿設し、表２に示すバーナタイルを製造した。得られたバーナタイルについて、物性試験（落球衝撃試験、耐熱衝撃性試験）、バーナ燃焼試験１及びバーナ燃焼試験２（各試験後の内壁剥離有無及び割裂有無）を行なった。結果を表２に示す。なお、物性試験及びバーナ燃焼試験２は以下の条件で行なった。

［落球衝撃特性］
重量５５０ｇの鋼球を１ｍの高さから、製品側面中央部に垂直に落下させ、外観（破壊）状態を観察した。

［耐熱衝撃性試験］
作成したバーナタイルから、炉心の軸線を通る平面に沿って所定の大きさに切出したサンプルを、１５００℃に加熱された電気炉内に１５分間静置する。その後、電気炉より取出し、空気中で１５分間静置する。この操作を１０回繰り返した後、目視にて、剥離や亀裂など外観状態を観察した。１０ｍｍ以上の深さまたは幅の亀裂、及び、剥離が見られた状態を○、見られない状態を×とした。

［バーナ燃焼試験２］
下記仕様のバーナを用い、５分間の燃焼、消火を１０回繰り返した。次いで、試験炉内で、炉内温度１３５０℃、７２０時間燃焼させた。
バーナ仕様：
型式：四角型（３２３ｍｍ四角×５１３ｍｍ ）
容量：８５００００ｋｃａｌ／ｈ
燃料：１３Ａ都市ガス
空気温度：４００℃
燃焼空気比：１．０〜１．１

なお、バーナ燃焼試験１及び２の後の評価（内壁観察）は以下の様に行なった。
燃焼試験前後のバーナタイルについて、主孔内周面を目視にて観察し、剥離の有無を観察する。目視にて認識できる深さ方向の局部的な侵食、または、広がり方向の脱落が認められない場合、内壁状態は良好と判断し、そうでない場合は、不良と判断した。

［比較例３］
従来公知のシリカ−アルミナ系キャスタブルを使用し、型枠へ流し込み成形をして内筒を製作した。その後、上記内筒にブランケットＡを巻付け、ついで上下左右前後面をバキュームフォーム成型体で囲うことで、表２に示すバーナタイルを製造した。上記で得られたバーナタイルについて、実施例７と同様に物性試験及びバーナ燃焼試験の評価を行なった。表２に結果を示す。

［比較例４］
ブランケットＢを３００ｍｍの正方形に１２枚切出し、各正方形ブランケットＢ間にアルミナゾルを塗布・接着させることでモジュールを製作した。一方、ブランケットＢにアルミナゾルを浸漬し、その後乾燥させることで上記正方形と同寸法の無機繊維成型体を２枚製作した。その後、上記モジュールと上記無機繊維成型体間にアルミナゾルを塗布し、無機繊維成型体を上下から挟みこみ、さらに２０％圧縮することにより無機繊維ブロックを製作した。上記無機繊維ブロックにフライス盤により実施例７と同寸法の燃焼用内筒を形成することで表２に示すバーナタイルを製造した。上記で得られたバーナタイルについて、実施例７と同様に物性試験及びバーナ燃焼試験の評価を行なった。表２に結果を示す。

［比較例５］
コア型１０９を用いてバーナタイルを製造した。
コア型１０９の各部分の寸法は次の通りである。

フロントパーツ１０の軸方向長さ：２７６ｍｍ
フロントパーツ１０の最大内径：１４０ｍｍ
フロントパーツ１０の最小内径：１４０ｍｍ
リアパーツ２０の軸方向長さ：２３７ｍｍ
リアパーツ２０の最大内径：１１８ｍｍ
リアパーツ２０の最小内径：７１ｍｍ

［製造手順］
コア型に離型シートとして厚さ０．５ｍｍのガラスクロス（中興化成株式会社製：チューコーフロー（登録商標）Ｇタイプファブリック）を１周巻いた。その後、最も過酷な風速に晒されることが予想される部分には、短冊状にした厚さ２５ｍｍ、ニードル痕密度 ６．０打／ｃｍ^２であるアルミナ繊維ニードルブランケット（三菱樹脂株式会社 ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ８Ｐ２５Ｔ 以下ニードルブランケットＢ）を放射状に３４対配置した。放射状配置したモジュールは締結用ロープ等の補助道具を用いて圧縮率２５％となるように圧縮し、内套部を形成した。

次いで、ニードルブランケットＢを１６１．５ｍｍ幅５１３ｍｍ長さに８枚切出した。上記８枚のニードルブランケットを厚み１６１．５ｍｍとなる様に圧縮・固定し、ブロックを製作した。該ブロックは４対製作し、各ブロックを隣り合うブロックの積層方向が垂直になる様に配置することで、形成される一辺が３２３ｍｍの正方形の柱状ブロックを得た。前記柱状ブロックの中心を、前記内套部が納まる様に加工し、加工後、内套部の外側から柱状ブロックを形成する前記の４対のブロックを外側から固定することで、前記内套部を構造内に有する一辺が３２３ｍｍの正方形の柱状ブロックを得た。パイロットバーナ孔及びサイトホールをバーナタイル設置用の前板を利用し、コルクボーラーにて穿設し、表２に示すバーナタイルを製造した。得られたバーナタイルについて、物性試験（落球衝撃試験、耐熱衝撃性試験）、バーナ燃焼試験１及びバーナ燃焼試験２（各試験後の内壁剥離有無及び割裂有無）を行なった。結果を表２に示す。

［比較例６］
比較例４において、形成された燃焼用内筒の表面約５ｍｍ分にのみアルミナゾルを塗布（刷毛塗り法）で含浸する工程を追加した以外は、比較例４と同様に行い、表２に示すバーナタイルを製造した。得られたバーナタイルについて、物性試験（落球衝撃試験、耐熱衝撃性試験）、バーナ燃焼試験１及びバーナ燃焼試験２（各試験後の内壁剥離有無及び割裂有無）を行なった。結果を表２に示す。

表２の通り、実施例に係るバーナタイルはいずれも耐風食性、耐熱衝撃性に優れる。
なかでも、主孔を取り囲む内套部と、該内套部の外周を取り囲む外套部とを有し、該内套部では、無機繊維製板体が、板面を主孔に対し略放射方向として積層され、さらには所定の圧縮率で充填されており、該外套部では、無機繊維ブランケットが該内套部の外周を複数回周回である実施例７に係るバーナタイルは、耐風食性、耐熱衝撃性、低熱収縮率、製品外観成型性に優れるものであることが判る。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０１４年２月１２日付で出願された日本特許出願２０１４−０２４４８７及び２０１５年１月７日付で出願された日本特許出願２０１５−００１６３４に基づいており、その全体が引用により援用される。

１，１Ａ〜１Ｆ，１００ バーナタイル
３，３Ｅ 主孔
３ｆ 主孔の内周面
４ 高嵩密度部
９，１０９ コア型
１０，１１０ フロントパーツ
２０，１１１ リアパーツ
３１，１３１ 無機繊維積層体
３２，１３２ 巻回体
４０，５０ エンドプレート
８０ 炉
８２ バーナ
１２０，１５０ 内套部
１２１，１２２ 無機繊維積層体よりなる板体
１３０，１６０ 外套部

Claims (17)

1. 無機繊維成形体よりなり、炉内外方向に貫通した、バーナ用の主孔を有するバーナタイルにおいて、
   該バーナタイルの少なくとも炉内側は、該主孔を取り囲む内套部と、該内套部の外周を取り囲む外套部とを有し、
   該内套部では、無機繊維製板体が、板面を主孔に対し略放射方向として積層されており、
   該外套部では、無機繊維ブランケットが該内套部の外周を複数回周回している
   ことを特徴とするバーナタイル。
2. 前記主孔の内周面に沿う部分が、該内周面とバーナタイル外面との中間の中間部よりも嵩密度が大きい高嵩密度部となっていることを特徴とする請求項１に記載のバーナタイル。
3. 前記内套部は、バーナタイルの炉内側にのみ配置されており、
   該バーナタイルの炉外側は、前記外套部が主孔の内周面を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバーナタイル。
4. 前記バーナタイルの主孔の軸心から放射方向において最も厚みが小さくなる断面において、バーナタイルの厚みをＴ_０とし、内套部の平均厚みをＴ_１とした場合、Ｔ_１／Ｔ_０の百分比は２０〜７０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバーナタイル。
5. 前記内套部を構成する前記無機繊維製板体として、主孔の軸心線と垂直な断面が三角形又は台形である板体と、該断面が長方形である板体とが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバーナタイル。
6. 無機繊維成形体よりなり、炉内外方向に貫通した、バーナ用の主孔を有するバーナタイルにおいて、
   該主孔の内周面に沿う部分が、該内周面とバーナタイル外面との中間の中間部よりも嵩密度が大きい高嵩密度部となっていることを特徴とするバーナタイル。
7. 前記バーナタイルの外周側は密度が異なる複数の無機繊維ブランケットを重ね合わせて周回させることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバーナタイル。
8. 前記主孔の軸心線と垂直な断面におけるバーナタイル外形が方形となるように賦形されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のバーナタイル。
9. 前記主孔の内周面に沿う部分の嵩密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のバーナタイル。
10. 前記主孔の軸心と垂直な断面を、主孔側の内周領域と、外面側の外周領域と、それらの間の中間領域との３領域に３等分した場合、
    前記主孔内周面から５ｍｍまでの範囲における嵩密度をＤｉとし、該中間領域の嵩密度をＤｍとしたときに、
    Ｄｉ−Ｄｍが０．０５〜３.０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のバーナタイル。
11. Ｄｍ／Ｄｉが０．１〜０．９であることを特徴とする請求項１０に記載のバーナタイル。
12. 前記バーナタイルは、無機繊維と、該無機繊維を結着する無機バインダーが酸化して生じたバインダー由来物とを含んでおり、前記主孔の内周面に沿う部分の単位体積当りのバインダー由来物量が前記中間領域の単位体積当りのバインダー由来物量よりも多いことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のバーナタイル。
13. 前記無機繊維はアルミナ質繊維であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のバーナタイル。
14. 前記アルミナ質繊維は、アルミナ重量分率６５重量％以上の結晶質アルミナ・シリカ繊維であることを特徴とする請求項１３に記載のバーナタイル。
15. 前記主孔の炉内側の内周面に沿う筒状体と、該筒状体が着脱可能に嵌め込まれた本体とで構成されており、
    該筒状体が本体から炉内側に抜け出すことを防止するための抜け出し防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のバーナタイル。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のバーナタイルを含むバーナ。
17. 請求項１６に記載のバーナを備えた炉。

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