KR20160122719A

KR20160122719A - 버너 타일, 버너 및 로

Info

Publication number: KR20160122719A
Application number: KR1020167021718A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 후쿠이; 미츠오 스즈키; 슌스케 야마모토; 스케 야마모토; 다케시 오오하시; 겐스케 가와바타
Original assignee: 미쓰비시 쥬시 가부시끼가이샤; 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-10-24
Also published as: TWI636228B; CN105934631B; EP3372897A3; EP3106752B1; TW201541046A; EP3106752A1; US20160348905A1; JPWO2015122281A1; EP3372897A2; EP3372897B1; JP6409786B2; WO2015122281A1; CN105934631A; US10527283B2; KR102288856B1; EP3106752A4

Abstract

내화성, 내열성, 내풍식성, 내열 충격성이 양호한 버너 타일이 제공된다. 무기 섬유 성형체로 이루어지고, 버너용 주구멍(3E)을 갖는 버너 타일(1E)에 있어서, 주구멍(3E)의 내주면을 무기 섬유제 판체(121, 122)의 적층체를 포함하는 내투부(120)로 구성한다. 내투부(120)의 외주를 무기 섬유 성형체로 둘러싸 외투부(130)를 구성한다. 주구멍(3E)의 내주면을 따르는 부분이, 고벌크 밀도로 되어 있다. 내주면 부근을 구성하는 무기 섬유에 무기 바인더를 많이 부착시킴으로써 고벌크 밀도로 된다.

Description

버너 타일, 버너 및 로{BURNER TILE, BURNER, AND FURNACE}

본 발명은 버너가 설치되는 버너 타일에 관한 것이며, 특히 무기 섬유 성형체를 사용한 버너 타일에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 버너 타일을 갖는 버너와, 이 버너를 갖는 로에 관한 것이다.

가열로나 열처리로 등의 천장 혹은 측벽에 장착되어 삽입되는 버너의 주위는, 내화재로서의 버너 타일에 의해 둘러싸여 있다. 버너 타일로서는, 플라스틱 내화물의 스탬핑 성형품, 혹은 캐스터블의 주조 성형품이 널리 사용되고 있다. 그러나 플라스틱 내화물의 스탬핑 성형품은 성형에 고도의 숙련을 필요로 한다. 또한, 캐스터블의 주조 성형품은 때로는 건조 불량에 의한 폭렬이 발생한다. 게다가, 버너 타일은 버너의 연소, 소화의 전환이 심하기 때문에, 버너 타일에의 열 충격이 커, 균열의 발생이나 층상의 박락이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.

이 때문에 최근에는 열 충격에 강한 세라믹 파이버제 버너 타일이 계속 채용되고 있다.

특허문헌 1에는 세라믹 파이버 블랭킷을 십자 또는 방사상 혹은 모자이크 형상으로 적층하고, 버너 타일의 중앙부에 형성하는 로 내면측에서 확대 개방되는 나팔 형상 또는 원통 형상의 버너 삽입 구멍이 세라믹 파이버 블랭킷의 섬유 선단을 위치하게 하여 이루어지는 세라믹 파이버제 버너 타일이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는 내화성 재료 및 무기 섬유 직물을 포함하는 버너 타일에 있어서, 무기 섬유 직물이 권장(卷裝)되어 있는 버너 타일이 기재되어 있다.

특허문헌 3에는 무기 섬유의 니들 블랭킷에, 무기질 졸을 함침 후, 건조시켜 이루어지는 무기 섬유 성형체이며, 벌크 밀도가 0.08 내지 0.20g/㎤인 무기 섬유 성형체를 버너 타일 등의 단열재로서 사용하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 4에는 무기 섬유와 무기 바인더 입자를 함유하고, 적어도 1조의 고섬유 밀도 영역과 저섬유 밀도 영역을 갖는 무기 섬유 성형체이며, 각 영역의 바인더 입자 함유량의 비가 각각 0.5:1 내지 5:1이며, 성형체 최표면에 있어서의 무기 바인더 입자의 수 평균 입자 직경이 20 내지 35㎛이면서 또한 당해 무기 바인더 입자의 개수가 15개 미만인 무기 섬유 성형체가 기재되어 있다.

특허문헌 5에는 내열 재료로 구성한 위벽부와, 상기 위벽부에 형성한 공동부 내에 압축된 상태로 보유 지지된 무기질 섬유 성형 블랭킷과, 상기 무기질 섬유 성형 블랭킷의 복원력으로 보유 지지된 라이너 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 타일이 기재되어 있다.

특허문헌 6에는 세라믹 파이버 블랭킷을 복수매 적층하고, 적층 방향에 대하여 직각이면서 또한 한쪽이 확대 개방되는 단면 나팔 형상의 연소통부를 설치한 버너 타일에 있어서, 버너 타일의 적층 방향 양측부가 세라믹 파이버를 바인더에 의해 압착 결합하여 이루어지는 섬유질 성형체로 구성한 버너 타일이 기재되어 있다.

특허문헌 7에는 로심에 접하는 내주면이 무기 섬유 블랭킷의 연속층을 포함하고, 연속층은 상기 버너용 주구멍의 축선을 통하는 평면을 따라 인접하면서, 또한 상기 축선에 가까워짐에 따라 벌크 밀도가 증가되는 버너 타일이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 평 6-281132호 공보 일본 특허 공개 평 9-264528호 공보 일본 특허 공개 제2011-208344호 공보 국제 공개 제2013/035645호 일본 특허 공개 제2000-9305호 공보 일본 특허 공고 평 7-69051호 공보 일본 특허 공개(소) 61-59113호 공보

버너 타일은 버너로부터 분사된 연료와 연소용 공기를 고풍속 하에서 접촉, 혼합시켜, 고온에서 연소시키기 때문에, 고내화성, 고내열성, 고내풍식성, 고내열 충격성 및 균일한 열 전도성이 요구된다.

특허문헌 1에 기재된 버너 타일에 있어서는, 세라믹 파이버 그 자체를 사용하고 있기 때문에, 풍속이 약 35m/s를 초과하면 파이버의 비산이 많아져, 100m/s를 초과하는 고풍속에는 도저히 감당할 수 없다. 그로 인해, 버너로부터 화염을 고유속으로 분출시켜 로 내를 충분히 교반시킬 수 없다.

특허문헌 2에 기재된 버너 타일에 있어서는, 재료 매트릭스가 캐스터블 재료이기 때문에, 중질이고 핸들링성이 낮고, 크랙 발생 방지를 위한 예비 가열도 필요하다. 또한, 주조 성형이기 때문에, 예비품을 가질 수 없어, 파손·재시공의 공기 길이도 여전히 과제였다.

또한, 니들링 밀도가 단일 블랭킷만을 사용하고 있기 때문에, 버너 타일의 성형이나 성능 발휘에 과제가 있었다. 즉, 반발력이 큰 고니들링 밀도의 블랭킷만을 사용한 경우는 블록 형상 등 가공 왜곡이 큰 형상을 제작할 때에 고정밀도의 성형이 곤란했다. 또한, 니들링 밀도가 낮은 블랭킷만을 사용한 경우는 내풍식성 등버너 타일로서의 성능에 과제가 있었다.

특허문헌 3에 기재된 버너 타일에 있어서는, 적층 구조를 제작할 때에 층간 박리가 발생하기 쉽다는 과제가 있다.

특허문헌 4에 기재된 버너 타일에 있어서는, 성형체 최표면의 무기 바인더가 15개 미만으로 적어, 반발력이 있는 니들링 블랭킷을 블록 형상 등으로 성형할 때에 제품의 외형상을 유지하기 어렵다는 과제가 있었다.

특허문헌 5에 기재된 버너 타일에 있어서는, 라이너 부재는 내열성 장섬유와 내열성 분말과 인산알루미늄에 의해 구성한 것이지만, 얇은 라이너이기 때문에, 장기간에 걸쳐 내열성을 유지할 수는 없다.

특허문헌 6에 기재된 버너 타일에 있어서는, 세라믹 파이버 블랭킷을 단순하게 적층하여 실리카 졸로 접합한 것이며, 세라믹 파이버 블랭킷에 수축이 발생한 경우에는 세라믹 파이버 블랭킷 사이에 간극이 생겨, 열교가 될 우려가 있다.

특허문헌 7에 기재된 버너 타일에 있어서는, 오리피스 튜브에 있어서도, 방사상으로 중첩된 세라믹 파이버 블랭킷끼리의 중첩면이 열교가 될 우려가 있다.

본 발명은 내화성, 내열성, 내풍식성, 내열 충격성이 양호한 버너 타일을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 이 버너 타일을 갖는 버너와, 이 버너를 갖는 로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명의 버너 타일은 무기 섬유 성형체로 이루어지고, 로 내외 방향으로 관통한, 버너용 주구멍을 갖는 버너 타일에 있어서, 해당 버너 타일의 적어도 로 내측은, 해당 주구멍을 둘러싸는 내투부와, 해당 내투부의 외주를 둘러싸는 외투부를 갖고, 해당 내투부에서는 무기 섬유제 판체가 판면을 주구멍에 대하여 대략 방사 방향으로 하여 적층되어 있고, 해당 외투부에서는 무기 섬유 블랭킷이 해당 내투부의 외주를 복수회 주회하고 있는 것을 특징으로 한다.

제2 발명의 버너 타일은 무기 섬유 성형체로 이루어지고, 로 내외 방향으로 관통하는, 버너용 주구멍을 갖는 버너 타일에 있어서, 해당 주구멍의 내주면을 따르는 부분이, 해당 내주면과 본체부 외면의 중간의 중간부보다도 벌크 밀도가 큰 고벌크 밀도부로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 버너는, 이러한 제1 또는 제2 발명의 버너 타일을 갖는다. 또한, 본 발명의 로는, 이러한 버너 타일을 갖는다.

제1, 제2 발명의 버너 타일은 주구멍의 로 내측의 내주면을 따르는 통 형상체와, 해당 통 형상체가 착탈 가능하게 감입된 본체로 구성되어 있고, 해당 통 형상체가 본체로부터 로 내측으로 빠져 나가는 것을 방지하기 위한 빠짐 방지 수단을 구비해도 된다.

제1 발명의 버너 타일은, 상기 주구멍의 형상을 가진 코어형의 적어도 로 내측에 상기 무기 섬유제 판체를 판면이 방사 방향으로 되도록 배치하는 배치 공정과, 적어도 해당 판체의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아서 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체를 부형판으로 구심 방향을 향하여 가압하여 가압 축소하고, 해당 부형판을 코어형에 연결함으로써 무기 섬유 권회체가 가압 축소 상태로 유지된 가압 축소체로 하는 가압 축소 공정과, 해당 가압 축소체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 가압 축소체를 건조하는 건조 공정과, 건조 후, 가압 축소체로부터 상기 코어형 및 부형판을 제거하는 탈형 공정과, 그 후, 가압 축소체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다.

또한, 제1 발명의 버너 타일은, 외투부에 내투부를 끼워 맞추게 하는 방법에 의해서도 제조할 수 있다. 이 내투부는, 상기 주구멍의 형상을 가진 코어형의 적어도 로 내측에 상기 무기 섬유제 판체를 판면이 방사 방향으로 되도록 배치하는 배치 공정과, 적어도 해당 판체의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아서 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 무기 섬유 권회체를 건조하는 건조 공정과, 그 후, 무기 섬유 권회체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다. 외투부는, 해당 내투부의 형상을 가진 코어형의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아서 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체를 부형판으로 구심 방향을 향하여 가압하여 가압 축소하고, 해당 부형판을 코어형에 연결함으로써 무기 섬유 권회체가 가압 축소 상태로 유지된 가압 축소체로 하는 가압 축소 공정과, 해당 가압 축소체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 가압 축소체를 건조하는 건조 공정과, 건조 후, 가압 축소체로부터 상기 코어형 및 부형판을 제거하는 탈형 공정과, 그 후, 가압 축소체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다.

제2 발명의 버너 타일은, 상기 주구멍의 형상을 가진 코어형의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체를 부형판으로 구심 방향을 향하여 가압하여 가압 축소하고, 해당 부형판을 코어형에 연결함으로써 무기 섬유 권회체가 가압 축소 상태로 유지된 가압 축소체로 하는 가압 축소 공정과, 해당 가압 축소체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 가압 축소체를 건조하는 건조 공정과, 건조 후, 가압 축소체로부터 상기 코어형 및 부형판을 제거하는 탈형 공정과, 그 후 가압 축소체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다.

또한, 제2 발명의 버너 타일은 외투부에 내투부를 끼워 맞추게 하는 방법에 의해서도 제조할 수 있다. 이 내투부는, 상기 주구멍의 형상을 가진 코어형의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 무기 섬유 권회체를 건조하는 건조 공정과, 그 후, 무기 섬유 권회체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다. 외투부는, 해당 내투부의 형상을 가진 코어형의 외주에 무기 섬유 적층체를 감아 무기 섬유 권회체를 형성하는 감기 공정과, 해당 무기 섬유 권회체를 부형판으로 구심 방향을 향하여 가압하여 가압 축소하고, 해당 부형판을 코어형에 연결함으로써 무기 섬유 권회체가 가압 축소 상태로 유지된 가압 축소체로 하는 가압 축소 공정과, 해당 가압 축소체에 무기 바인더 함유액을 함침시키는 함침 공정과, 무기 바인더 함유액이 함침된 가압 축소체를 건조하는 건조 공정과, 건조 후, 가압 축소체로부터 상기 코어형 및 부형판을 제거하는 탈형 공정과, 그 후, 가압 축소체를 소성하는 소성 공정을 갖는 방법에 의해 제조할 수 있다.

본 발명의 버너 타일은, 무기 섬유에 의해 구성되어 있으므로, 내화성, 내열성, 내열 충격성이 양호하고, 균일한 열 전도성을 갖는다. 또한, 무기 섬유가 매트릭스 재료이기 때문에, 경량으로 핸들링성이 좋고, 승온 시의 예비 가열도 불필요하다. 또한, 현지에서의 주조 시공의 필요가 없고, 예비품을 가질 수 있고, 공기 단축에 기여할 수 있다. 본 발명의 버너는, 이러한 버너 타일을 갖는 것이다. 본 발명의 로는 이 버너 타일을 갖는 것이다.

제1 발명의 버너 타일은, 주구멍 내주면을, 판면을 방사 방향으로 하여 적층한 무기 섬유제 판체의 적층체를 포함하는 내투부로 구성하고, 이 내투부를 외투부로 둘러 싸고 있으므로, 경년 사용에 따라 내투부의 무기 섬유의 결정화가 진행되어도 내투부의 박리나 탈락이 방지된다. 또한, 주구멍 내주면에 고벌크 밀도부를 형성함으로써, 주구멍 내주면의 내풍식성이 향상된다.

제2 발명의 버너 타일은 주구멍 내주면에 고벌크 밀도부가 형성되어 있으므로, 주구멍 내주면은 내풍식성이 우수하다.

또한, 이 내투부의 외주를 무기 섬유 블랭킷이 복수회 주회한 외투부로 둘러싸고 있으므로, 내투부의 무기 섬유제 판체끼리의 사이가 봉해진 구성으로 되어, 단열성이 우수하다.

도 1은 실시 형태에 관한 버너 타일의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선 단면도이다.
도 4는 버너 타일의 내주 영역, 중간 영역 및 외주 영역을 설명하는 단면도이다.
도 5는 버너 타일의 벌크 밀도의 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 코어형의 길이 방향의 단면도, 도 6b는 코어형을 도시하는 도 6a의 VIb-VIb선을 따라 본 도면이다.
도 7은 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 8은 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 사시도이다.
도 9는 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 사시도이다.
도 10은 권회체의 측면도이다.
도 11은 버너 타일을 구비한 로의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 단면도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 단면도이다.
도 14는 버너 타일의 벌크 밀도의 분포의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 15는 버너 타일의 벌크 밀도의 분포의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 16은 또 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 사시도이다.
도 17은 또 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 사시도이다.
도 18a는 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 단면도이다. 도 18b는 도 18a의 XVIIIb-XVIIIb 선을 따르는 단면도이다.
도 19는 실시 형태에 관한 버너 타일의 사시도이다.
도 20은 도 19의 XX-XX선 단면도이다.
도 21은 도 19, 20의 XXI-XXI선 단면도이다.
도 22a는 코어형의 길이 방향의 단면도, 도 22b는 코어형을 도시하는 도 22a의 XXIIb-XXIIb선을 따라 본 도면이다.
도 23은 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 24는 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 사시도이다.
도 25는 버너 타일의 제조 방법을 설명하는 사시도이다.
도 26은 권회체의 측면도이다.
도 27은 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 분해 사시도이다.
도 28은 다른 실시 형태에 관한 버너 타일의 분해 단면도이다.
도 29는 도 28의 버너 타일의 분해 사시도이다.
도 30은 볼록부를 갖는 통 형상체의 제작 방법을 도시하는 사시도이다.
도 31은 볼록부를 갖는 통 형상체의 제작 방법을 도시하는 사시도이다.
도 32는 볼록부를 갖는 통 형상체의 제작 방법을 도시하는 사시도이다.

이하에 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 이하의 기재는, 본 발명의 실시 형태의 대표예이며, 본 발명은 그 요지를 초과하지 않는 한, 이들 내용에 한정되지 않는다.

제2 발명의 버너 타일의 일례에 대하여 도 1 내지 5를 참조하여 설명한다. 도 1 내지 4에 도시한 바와 같이, 버너 타일(1)은 무기 섬유 성형체를 포함하는 본체부(2)와, 이 본체부(2)를 관통하는 주구멍(3)을 갖는다. 주구멍(3)에 버너의 선단측이 삽입된다. 주구멍(3)의 구경은, 도 2의 우측 방향을 향하여 점차 커지는 테이퍼 형상으로 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

도 4와 같이, 본체부(2) 중 주구멍(3)의 내주면(3f)을 따르는 부분이 벌크 밀도가 높은 고벌크 밀도부(4)로 되어 있다. 이 버너 타일(1)은 무기 섬유 집합체를 버너 타일 형상으로 성형한 후, 무기 바인더를 부착시키고, 그 후, 건조한 후, 소성하는 공정을 거쳐 제조된 것이다. 무기 바인더를 주구멍 내주면(3f)을 따르는 부분에 많이 부착시킴으로써, 내주면(3f)을 따라 고벌크 밀도부(4)가 형성된다.

이 실시 형태에서는, 도 4, 5와 같이, 본체부(2)를 주구멍(3)의 축심에 대하여 방사 방향으로 3등분하여, 가장 주구멍(2)측의 1/3의 영역을 내주 영역(2a)으로 하고, 가장 외측의 1/3의 영역을 외주 영역(2c)으로 하고, 영역(2a, 2c) 사이의 1/3의 영역을 중간 영역(2b)으로 하고, 내주 영역(2a) 중 주구멍 내주면(3f)으로부터 두께 방향으로 거리 d=5㎜까지의 범위의 벌크 밀도를 Di로 하고, 중간 영역(2b)의 벌크 밀도를 Dm으로 한 경우, Di는 Dm보다도 크다.

Di의 범위는, Dm보다 크면 특별한 제한은 없지만, 통상 0.3g/㎤ 이상, 바람직하게는 0.4g/㎤ 이상이며, 한편 3.0g/㎤ 이하, 바람직하게는 2.0g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 1.0g/㎤ 이하, 특히 바람직하게는 0.8g/㎤ 이하이다.

Dm의 범위는, Di보다 작으면 특별한 제한은 없지만, 통상 0.1g/㎤ 이상, 바람직하게는 0.15g/㎤ 이상, 특히 바람직하게는 0.2g/㎤ 이상이며, 한편, 2.0g/㎤ 이하, 바람직하게는 1.0g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.5g/㎤ 이하, 특히 바람직하게는 0.3g/㎤ 이하이다.

중간 영역(2b)에, 벌크 밀도가 서로 상이한 복수의 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.10g/㎤ 내지 0.18g/㎤ 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층과 벌크 밀도가 0.19 내지 0.25g/㎤인 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층의 적층 구조를 갖고, 특히 바람직하게는, 상기 적층 구조를 반복하여 갖는 것이다.

그리고, Di-Dm은 바람직하게는 0.05g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.10g/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.15g/㎤ 이상이다. 또한, Di-Dm은 바람직하게는 3.0g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 2.0g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 1.0g/㎤ 이하이다. Dm/Di는 0.1 내지 0.9 특히 0.2 내지 0.8인 것이 바람직하다.

도 5에서는, 벌크 밀도는 내주면(3f)측으로부터 외면을 향하여 직선적으로 낮아지고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 14와 같이 내주측으로부터 중간 영역에 걸쳐 비교적 급격하게 벌크 밀도가 감소되고, 중간 영역으로부터 외면에 걸쳐 벌크 밀도가 완만하게 저하되어도 된다.

본 발명의 버너 타일에서는, 도 15와 같이 외면 부근에 있어서 벌크 밀도가 다시 높아져도 된다. 이와 같이 외면 부근의 벌크 밀도를 높이면, 버너 타일의 외면에 접촉했을 때의 외면의 변형이 작아져, 버너 타일의 취급이 용이해진다. 외주 영역(2c) 중 외주면(3g)으로부터 두께 방향으로 거리 h=5㎜까지의 범위의 벌크 밀도를 Do로 한 경우, Do의 범위에 특별한 제한은 없지만, 통상 0.1g/㎤ 이상, 바람직하게는 0.3g/㎤ 이상이며, 한편 3.0g/㎤ 이하, 바람직하게는 2.0g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 1.0g/㎤ 이하, 특히 바람직하게는 0.5g/㎤ 이하이다.

이 버너 타일(1)은, 주구멍 내주면(3f)을 따라 고벌크 밀도부(4)가 설치되어 있기 때문에, 내풍식성이 우수하다. 또한, 이 버너 타일(1)은 중간 영역(3b)의 벌크 밀도가 작으므로, 경량임과 함께 내열 충격성이 우수하다.

복수의 벌크 밀도가 상이한 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층을 포함하는 권층 무기 섬유 성형체를 가짐으로써, 균일한 열 전도성을 만족하는 점에서 바람직하고, 또한 내풍식성과 충격 완화성의 양쪽을 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.

도 18a, 도 18b에 도시하는 버너 타일(100)과 같이, 벌크 밀도가 0.25g/㎤보다 큰 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층(101)과, 벌크 밀도가 0.19 내지 0.25g/㎤인 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층(102)을 갖는 것이 바람직하고, 벌크 밀도가 0.10g/㎤ 내지 0.18g/㎤인 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층(103)을 갖는 것이 보다 바람직하다. 무기 섬유 성형체에 무기 바인더가 함유됨으로써, 내화성, 내열성, 내풍식성 및 내열 충격성이 향상되는 점에서 바람직하다.

이어서, 이 버너 타일(1)의 제조 방법의 일례에 대하여 도 6 내지 10을 참조하여 설명한다. 도 6a는 버너 타일(1)의 성형에 사용되는 코어형(9)의 축심선 방향의 단면도이며, 도 6b의 VIa-VIa선 단면도이다. 도 6b는 도 6a의 VIb-VIb선을 따라 본 도면이다.

이 코어형(9)은, 프론트 부품(10)과, 해당 프론트 부품(10)에 부착된 리어 부품(20)을 갖는다. 프론트 부품(10)은 통 형상이며, 다수의 작은 구멍을 가진 펀칭 플레이트에 의해 제작되어 있다. 프론트 부품(10)은, 프론트측을 향하여 직경 확장되는 테이퍼부(11)와, 해당 테이퍼부(11)의 프론트측으로 이어지는 원통부(12)와, 해당 원통부(12)의 선단면에 있어서 구심 방향으로 설치된 복수개(이 실시 형태에서는 3개)의 스포크(13)와, 각 스포크(13)의 구심 방향 선단측이 이어지는 보스(14)와, 해당 보스(14)에 관통 형성된 볼트 삽입 관통 구멍(15)과, 해당 원통부(12)의 외주에 형성된 플랜지(16)와, 테이퍼부(11)의 리어측으로부터 내주측으로 돌출된 내향 플랜지부(17)를 갖는다.

리어 부품(20)은 통 형상이며, 다수의 작은 구멍을 가진 펀칭 플레이트에 의해 제작되어 있다. 리어 부품(20)은 소직경의 제1 원통부(21)와, 당해 제1 원통부(21)의 리어측으로 이어진 대직경의 제2 원통부(22)와, 당해 제2 원통부(22)의 리어측의 외주에 형성된 플랜지(23)와, 제1 원통부(21)의 프론트측으로부터 구심 방향으로 설치된 복수개의 스포크(24)와, 각 스포크(24)의 구심 방향 선단측이 이어지는 보스(25)와, 해당 보스(25)로부터 프론트 부품(10)의 축심을 통하도록 기립 설치된 장볼트(26)를 갖는다.

리어 부품(20)의 제1 원통부(21)를 프론트 부품(10)의 내향 플랜지부(17)에 접촉시켜, 장볼트(26)의 선단을 볼트 삽입 관통 구멍(15)에 통과시키고, 해당 장볼트(26)의 선단에 너트(27)를 나사 결합시켜 조임으로써, 프론트 부품(10)와 리어 부품(20)이 부착되어 일체화되어, 대략 통 형상의 코어형(9)이 구성된다. 각 부품(10, 20)은 금속 또는 합성 수지 특히 금속으로 구성되는 것이 바람직하다.

이 코어형(9)의 외주면에 유리 직물 등을 포함하는 이형 시트(도시 생략)를 감은 후, 프론트 부품(10)의 외주에 제1 무기 섬유 적층체(30)를 감는다. 테이퍼부(11)에는 부채형으로 재단된 무기 섬유 적층체를 감고, 그 후 테이퍼변을 따라 축방향으로 3분할한 직사각형의 띠 형상의 무기 섬유 적층체를 감고, 원통부(12)에는 직사각형의 띠 형상의 무기 섬유 적층체를 감고, 또한 테이퍼부(11) 및 원통부(12)를 덮는 형태로 띠 형상의 무기 섬유 적층체를 감음으로써, 도 7, 8과 같이, 무기 섬유 적층체(30)의 권회체의 외주면이 프론트 부품(10)의 축심선에 대하여 동축형의 원통면이 되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 8과 같이, 리어 부품(20)의 외주와 무기 섬유 적층체(30)의 권회체의 외주에 무기 섬유를 포함하는 제2 무기 섬유 적층체(31)를 감는다. 제2 무기 섬유 적층체(31)는, 선단측이 세폭부(31a)로 되어 있고, 거기에 이어지는 부분이 중폭부(31b)로 되어 있고, 해당 중폭부(31b)에 이어지는 부분이 전폭부(31c)로 되어 있다.

무기 섬유 적층체(30)는 밀도가 상이한 2종 이상의 무기 섬유 블랭킷을 중첩한 것이어도 된다.

세폭부(31a)의 폭은, 리어 부품(20)의 제1 원통부(21)의 축방향 길이와 동일하고, 중폭부(31b)의 폭은 제1 원통부(21) 및 제2 원통부(22)의 축방향 길이와 동일하다. 전폭부(31c)의 폭은, 플랜지(16, 23) 사이의 거리와 동일하다.

세폭부(31a)를 제1 원통부(21)에 감으면, 그 권회 직경이 제2 원통부(22)의 직경과 거의 동등해진다. 따라서, 이 세폭부(31a)의 권회체의 외주와 제2 원통부(22)의 외주에 걸쳐 중폭부(31b)를 권회한다. 중폭부(31b) 모두가 감기면, 그 권회 직경은 제1 무기 섬유 적층체(30)의 권회체의 권회 직경과 거의 동등해진다. 따라서, 중폭부(31b)의 권회체의 외주면과 무기 섬유 적층체(30)의 권회체의 외주면에 걸쳐, 전폭부(31c)를 권회하여 도 9, 10에 도시하는 권회체(32)를 형성한다.

이 권회체(32)의 외주에 다공성의 접착 시트(도시하지 않음)를 감아, 권회체(32)를 보형하는 것이 바람직하다. 이 권회체(32)를 갖는 코어형(9)의 플랜지(16, 23)에 엔드 플레이트(50, 40)를 볼트(도시 생략)에 의해 설치한다. 엔드 플레이트(40, 50)는 각각 정사각 형상의 판상이며, 4변의 외주연에 각각 리브(41, 51)가 세워 형성되어 있다. 각 리브(41, 51)에 각각 작은 구멍(42, 52)이 플레이트판면과 평행 방향으로 관통 형성되어 있다. 엔드 플레이트(50)에는 코어형(9)의 원통부(12)의 내경과 대략 등직경의 원형 투구(透口: 53)가 형성되어 있다.

코어형(9)에 엔드 플레이트(40, 50)를 설치한 후, 권회체(32)를 수평한 작업대 상에 축심 방향이 수평이 되도록 배치한다. 이 권회체(32)에 대하여, 상방으로부터 부형판을 누른다. 부형판은, 직사각형의 둘레틀 형상의 프레임과, 해당 프레임에 장설된 메쉬를 갖는다. 메쉬 대신 펀칭 플레이트를 사용해도 된다.

부형판은 긴 변 방향이 권회체(32)의 축심선과 평행 방향으로 되도록 수평하게 배치되고, 권회체(32)에 상방으로부터 가압된다. 권회체(32)를 규정 두께까지 가압 축소한 후, 엔드 플레이트(40, 50)와 부형판을 연결한다.

권회체(32)의 외주면의 나머지 3방향에 대해서도 마찬가지로 부형판을 눌러, 엔드 플레이트(40, 50)에 연결한다. 권회체(32)를 이와 같이 4장의 부형판으로 4방향으로부터 가압 축소함으로써, 사각 기둥 형상의 무기 섬유제 가압 축소체가 형성된다.

이 가압 축소체를 무기질 졸을 포함한 바인더액 중에 침지한다. 이 경우, 가압 축소체의 축심선 방향을 상하 방향으로 하고, 투구(53)를 갖는 엔드 플레이트(50)가 하방으로 되도록 가압 축소체를 바인더액 중에 침지하는 것이 바람직하다. 바인더액은 코어형(9)의 프론트 부품(10) 및 리어 부품(20)의 작은 구멍을 통하여 가압 축소체의 내주면으로부터 가압 축소체의 내부로 침투함과 함께, 부형판을 투과하여 가압 축소체의 외주면으로부터 가압 축소체의 내부로 침투한다. 또한, 바인더액은 부형판이나 엔드 플레이트(40, 50)로 덮여 있지 않은 노출면으로부터 직접 가압 축소체의 내부로 침투한다.

가압 축소체의 적어도 내주측과 외주측에 바인더액이 침투한 후, 가압 축소체를 바인더액으로부터 인상한다. 또한, 침지 시간을 짧게 하여, 바인더액이 가압 축소체의 내주측과 외주측에만 침투하고, 중간 영역에는 바인더액이 전혀 또는 조금밖에 침투하지 않는 상태로 가압 축소체를 바인더액으로부터 인상하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 중간 영역(2b)의 벌크 밀도가 낮아지고, 경량화에 의해 핸들링성이 향상됨과 함께, 원료인 알루미나 졸 사용료를 저감시킬 수 있어, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

바인더액으로부터 인상한 가압 축소체의 코어형(9) 내를 흡인한다. 그렇게 하면, 가압 축소체의 노출면이나 부형판의 메쉬를 통하여 공기가 가압 축소체의 내부에 흡입되고, 가압 축소체에 유지되어 있던 바인더액의 일부가 코어형(9)의 내측 구멍 내에 분출되어, 배출된다.

소정 시간 바인더액의 흡인 배출을 행한 후, 가압 축소체를 건조기(도시 생략) 내로 옮겨, 바람직하게는 100℃ 이상의 온도에서 건조시킨다. 그 후, 가압 축소체를 건조기로부터 취출하고, 방냉 후, 부형판을 제거하고, 또한 코어형(9)을 탈형한다. 이때, 권회체(32)에 감은 접착 시트 및 코어형(9)에 감은 이형 시트도 제거한다.

이와 같이 하여 건조 및 탈형한 가압 축소체를 소성로(도시 생략)로 옮겨, 소성하여, 무기 바인더를 무기 섬유에 베이킹한다. 이에 의해, 버너 타일 소체가 얻어진다. 버너 타일 소체에는, 코어형(9)의 탈형에 의해 버너 배치용 주구멍(3)이 형성된다. 그 후, 버너 타일 소체로부터, 비어져 나온 부분(버)을 절제함과 함께, 버너 타일 소체를 규격 치수가 되도록 정형 가공하고, 또한 필요에 따라 파일럿 버너 구멍이나 사이트 홀을 천공하여, 버너 타일(1)로 한다. 정형 가공으로서는, 예를 들어 밴드쏘 등 고속의 전단 장치를 사용하여, 버너와의 접속부 형상을 가공한다.

버너 타일에 대하여 파일럿 버너 구멍이나 사이트 홀을 형성하는 경우에는, 각도나 위치가 세트된 상자 형상의 가이드에 상기 버너 타일을 장전하고, 코르크 보러 등에 의해 천공 가공을 실시하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다.

이와 같이 하여 제조된 버너 타일(1)에 있어서는, 가압 축소체 내에 침투한 바인더액의 잉여분을 내측 구멍측에 흡인하여 배출하므로, 가압 축소체의 내주측의 부착 잔류 바인더량이 많고, 게다가 바인더 부착량은 내측 구멍측일수록 서서히 많아지므로, 버너 타일(1)의 주구멍(3)의 내주면을 따라 고벌크 밀도부(4)가 형성된다. 이 고벌크 밀도부(4)는, 벌크 밀도가 높기 때문에, 내풍식성이 우수하다. 이 버너 타일(1)은 무기 섬유와 무기 바인더로 구성되어 있고, 내화성, 내열성, 내열 충격성이 우수하고, 승온 시의 예비 가열이 불필요하다. 또한, 중간 영역(2b)의 벌크 밀도가 작으므로, 경량으로 핸들링성이 우수하다.

상기 제조 방법에 의하면, 버너 타일이 복잡한 형상을 갖고 있어도, 용이하게 제조할 수 있다.

도 11은 버너 및 이 버너 타일(1)을 구비한 로(80)의 로벽의 종단면도이다. 로(80)의 철피(85)에 형성된 버너 설치구(81)의 로 내측에 버너 타일(1)이 배치되어 있다. 버너(82)의 버너 칩(83)이 버너 타일(1)의 주구멍(3) 내에 삽입되어 있다. 버너 타일(1)의 주위에는 알루미나 섬유 등의 내화 단열 섬유 성형체(84)가 배치되어 있다. 버너 타일(1)에는 파일럿 버너 구멍(86)이 형성되어 있다. 버너(82)로부터 공기 및 연료를 분출시켜 점화함으로써, 연소 가스 G가 주구멍(3)으로부터 로 내를 향하여 분출한다. 주구멍(3)의 내주면을 따라 고벌크 밀도부(4)가 형성되어 있으므로, 고유속으로 가스 G를 분출시켜도, 주구멍(3)의 내주면 풍식이 방지된다.

상기 버너 타일(1)의 형상은 본 발명의 버너 타일의 일례이며, 본 발명의 버너 타일은 이 이외의 형상으로 되어도 된다. 도 12, 13은 그 밖의 버너 타일의 형상의 일례를 나타낸다. 도 12의 버너 타일(1A)에서는, 주구멍(3A)은 로 내측에 있어서 등직경 원통 형상이다. 또한 도 13의 버너 타일(1B)에서는, 주구멍(3B)은 로 내측에 있어서 반구각(半球殼) 형상으로 되어 있다. 도시는 생략하지만, 주구멍은 일단부측으로부터 타단부측을 향하여 직경 확장되는 테이퍼 형상이어도 된다.

상기 실시 형태에서는 무기 섬유 적층체를 권회함으로써 버너 타일을 제조하고 있지만, 도 16의 버너 타일(1C)과 같이, 판상의 무기 섬유 적층체(90)를 적층하여 입방체 또는 직육면체 형상으로 하고, 이것에 천공하여 주구멍(3)을 형성함으로써 버너 타일을 제조해도 된다. 또한, 도 17과 같이, 가늘고 긴 직사각형 판상의 무기 섬유 적층체(91)를 교대로 적층하여, 직육면체 형상으로 하고, 이것에 천공하여 주구멍(3)을 형성함으로써 버너 타일을 제조해도 된다. 버너 타일의 제조 공정의 간편함 및 제조된 버너 타일의 내구성 향상의 관점에서, 무기 섬유 적층체를 권회하는 형태가 바람직하다. 무기 섬유 적층체를 권회하는 형태에 있어서, 버너 타일(1)의 외형을 사각 기둥 형상으로 할 때의 외압에 의해 니들 무기 섬유 집합체가 변형되어, 그 결과, 니들 무기 섬유 집합체 사이에서 간극이 생기는 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체와 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 적층된 구조를 가짐으로써, 벌크 밀도가 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 변형됨으로써 생기는 간극을, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체가 적절하게 변형됨으로써, 간극이 메워짐으로써, 결과적으로 층간에 간극이 생기지 않는 버너 타일이 생기는 점에서 바람직하다. 상기한 점에 있어서는, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체와 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 적층된 구조를 연속적으로 갖는 것이 보다 바람직하다.

제1 발명의 버너 타일의 일례에 대하여 도 19 내지 21을 참조하여 설명한다. 이 버너 타일(1E)은, 로 내외 방향으로 관통하는 주구멍(3E)을 갖는다. 주구멍(3E)에 로 외측으로부터 버너의 선단측이 삽입된다. 주구멍(3E)의 구경은, 도 21의 좌측의 로 외측보다도 우측의 로 내측쪽이 대직경으로 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

이 버너 타일(1E)은 내투부(120)와, 해당 내투부(120)를 둘러싸는 외투부(130)를 갖는다. 내투부(120)는 주구멍(3E) 중 로 내측을 둘러싸고 있다. 외투부(130)는 주구멍(3E) 중 로 외측을 둘러쌈과 함께, 내투부(120)의 외주측을 둘러싸고 있다. 도 21과 같이, 내투부(120)는 선단측(로 내측)의 외경이 기단부측의 외경보다도 약간 작게 되어 있다. 이에 의해, 내투부(120)가 로 내측으로 이동하는 것이 방지된다.

내투부(120)는 주구멍(3E)의 축심과 수직인 단면이 삼각형 또는 사다리꼴인 제1 판체(121)와, 주구멍(3E)의 축심과 수직인 단면이 직사각형인 제2 판체(122)를 교대로 적층한 것이다. 단면 삼각형 또는 사다리꼴의 제1 판체(121)에 대해서는, 삼각형의 정점측 또는 사다리꼴의 짧은 변측이 주구멍(3E)의 내주면에 면하도록 배치한다. 단면 직사각형의 제2 판체(122)에 대해서는, 직사각형의 한쪽의 짧은 변이 주구멍(3E)의 내주면에 면하도록 배치한다. 또한, 판체(121, 122)는 각각의 길이 방향을 주구멍(3E)의 축심 방향으로 한다. 판체(121, 122)를 주구멍(3E)의 주 방향으로 교대로 배열함으로써, 주구멍(3E)을 둘러싸는 판체(121, 122)의 적층체를 포함하는 권취체가 구성된다. 이 권취체에 있어서, 각 판체(121, 122)의 판면은 주구멍(3E)에 대하여 대략 방사 방향으로 되어 있다.

외투부(130)는 매트 형상의 무기 섬유 성형체(블랭킷)(131)를 주구멍(3E)의 후부 및 내투부(120)의 외주를 복수회 주회시킴으로써 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 이 실시 형태에서는 버너 타일(1E)의 로 외측에서는 주구멍(3E)의 내주면은 외투부(130)에 의해 구성되어 있다. 내투부(120)는 버너 타일(1E)의 로 내측의 선단면으로부터 로 내외 방향의 도중까지 배치되어 있다. 도 21과 같이, 로 내외 방향의 버너 타일(1E)의 전체 길이를 L₀로 하고, 내투부(120)의 길이를 L₁로 한 경우, L₁/L₀의 백분비는 15 내지 70％, 특히 20 내지 60％인 것이 바람직하다.

외투부(130)는, 후술하는 바와 같이 무기 섬유 성형체(블랭킷)를 코어형에 권회함으로써 형성된다. 내투부(120)를 로 내측에만 배치하고, 주구멍(3E)의 내주면 중 로 외측을 외투부(130)로 형성한 경우, 로 외측의 주구멍 내주면의 형상 정밀도를 높일 수 있다. 그리고, 이 결과, 버너 노즐을 주구멍(3E)과 고정밀도로 동축 배치할 수 있다.

이 실시 형태에서는, 버너 타일(1E)의 외형은 직육면체 형상으로 되어 있다. 도 21과 같이, 주구멍(3E)의 축심으로부터 방사 방향에 있어서 가장 두께가 작아지는 단면에 있어서, 버너 타일(1E)의 두께를 T₀로 하고, 내투부(120)의 평균 두께를 T₁로 한 경우, T₁/T₀의 백분비는 20 내지 70％, 특히 30 내지 60％인 것이 바람직하다.

이 실시 형태에서도, 도 4와 마찬가지로, 주구멍(3E)의 내주면(3f)을 따르는 부분이 벌크 밀도가 높은 고벌크 밀도부(4)로 되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이 버너 타일(1E)은, 무기 섬유 블랭킷제 판상체(121, 122) 및 블랭킷(131)을 사용하여 버너 타일 형상의 성형체를 성형한 후, 무기 바인더를 부착시키고, 그 후, 건조한 후, 소성하는 공정을 거쳐 제조된 것이다. 무기 바인더를 주구멍 내주면(3f)을 따르는 부분에 많이 부착시킴으로써, 내주면(3f)을 따라 고벌크 밀도부(4)가 형성된다.

이 실시 형태에 관한 버너 타일(1E) 및 이 버너 타일(1E)을 구비한 로벽의 종단면도는, 도 11과 동일하다.

이 버너 타일(1E)에 있어서는, 연소 가스 G와 접하는 주구멍 내주면이, 무기 섬유제 판체(121, 122)를, 각각의 판면을 방사 방향으로 하여 적층한 내투부(120)에 의해 구성되어 있고, 또한, 내투부(120)와 외투부(130)의 계면이 주구멍(3E)의 내주면으로부터 이격되어 있다. 그로 인해, 장기간에 걸쳐 버너를 작동시켜, 판체(121, 122)를 구성하는 무기 섬유의 결정화가 진행되어도 내투부(120)와 외투부(130)의 결합면의 건전성이 유지되어, 판체(121, 122)의 탈락이 방지된다. 또한, 버너 화염은 진행 방향에 대하여 편심하는 경우가 있어 국부 가열이 일어나는 경우가 있지만, 내벽을 구성하는 무기 섬유는 원주 방향으로 분할되어 있고, 또한 무기 섬유의 수축 방향에는 가압 축소가 이루어져 있기 때문에, 탈락이 방지된다.

또한, 내투부(120)를 구성하는 판체(121, 122)끼리의 중첩면이 방사 방향으로 연장되어 있지만, 내투부(120)의 외주를 무기 섬유 적층체를 복수회 주회시킨 외투부(130)가 둘러싸여 있기 때문에, 판체(121, 122)의 중첩면으로부터의 전열이 외투부(130)로 차단되어, 버너 타일(1E)의 단열성이 양호하다. 주구멍(3E)의 내주면을 따라 고벌크 밀도부(4)가 형성되어 있으므로, 고유속으로 가스 G를 분출시켜도, 주구멍(3E)의 내주면의 풍식이 방지된다.

이 실시 형태에서는, 주구멍(3E)의 로 외측의 내주면이 진원도가 높은 원통 형상으로 되어 있으므로, 버너 칩(83)을 주구멍(3E)과 고정밀도로 동축상으로 설치할 수 있다.

상기 버너 타일(1E)의 형상은 제3 발명의 버너 타일의 일례이며, 제3 발명의 버너 타일은 이 이외의 형상으로 되어도 된다. 예를 들어, 도시는 생략하지만, 주구멍은 일단부측으로부터 타단부측을 향하여 직경 확장되는 테이퍼 형상이어도 된다.

이어서, 이 버너 타일(1E)의 제조 방법의 일례에 대하여 도 22a 내지 26을 참조하여 설명한다. 도 22a는 버너 타일(1E)의 성형에 사용되는 코어형(109)의 축심선 방향의 단면도이며, 도 22b의 XXIIa-XXIIa선 단면도이다. 도 22b는 도 22a의 XXIIb-XXIIb선을 따라 본 도면이다.

이 코어형(109)은 프론트 부품(110)과, 해당 프론트 부품(110)에 부착된 리어 부품(111)을 갖는다. 프론트 부품(110)은 통 형상이며, 다수의 작은 구멍을 가진 펀칭 플레이트에 의해 제작되어 있다. 프론트 부품(110)은 원통부(112)와, 해당 원통부(112)의 선단면에 있어서 구심 방향으로 설치된 복수개(이 실시 형태에서는 3개)의 스포크(113)와, 각 스포크(113)의 구심 방향 선단측이 이어지는 보스(114)와, 해당 보스(114)에 관통 형성된 볼트 삽입 관통 구멍(115)과, 해당 원통부(112)의 선단측의 외주에 형성된 플랜지(116)와, 원통부(112)의 후단부측으로부터 내주측으로 돌출된 내향 플랜지부(117)를 갖는다.

리어 부품(111)은 통 형상이며, 다수의 작은 구멍을 가진 펀칭 플레이트에 의해 제작되어 있다. 리어 부품(111)은 소직경의 제1 원통부(111a)와, 당해 제1 원통부(111a)의 리어측으로 이어진 대직경의 제2 원통부(111b)와, 당해 제2 원통부(111b)의 리어측의 외주에 형성된 플랜지(111c)와, 제1 원통부(111a)의 프론트측으로부터 구심 방향으로 설치된 복수개의 스포크(111d)와, 각 스포크(111d)의 구심 방향 선단측이 이어지는 보스(111e)와, 해당 보스(111e)로부터 프론트 부품(110)의 축심을 통하도록 기립 설치된 장볼트(111f)를 갖는다.

리어 부품(111)의 제1 원통부(111a)를 프론트 부품(110)의 내향 플랜지부(117)에 접촉시켜, 장볼트(111f)의 선단을 볼트 삽입 관통 구멍(115)에 통과시키고, 해당 장볼트(111f)의 선단에 너트(118)를 나사 결합시켜 조임으로써, 프론트 부품(110)과 리어 부품(111)이 부착되어 일체화되어, 대략 통 형상의 코어형(109)이 구성된다. 각 부품(110, 111)은 금속 또는 합성 수지, 특히 금속으로 구성되는 것이 바람직하다.

이 코어형(109)의 외주면에 유리 직물 등을 포함하는 이형 시트(도시 생략)를 감은 후, 도 24와 같이 프론트 부품(110)의 외주에, 무기 섬유 블랭킷제의 판체(121, 122)를, 각각 판면이 코어형(109)의 축심에 대하여 방사 방향으로 되도록 하고, 주위 방향으로 판체(121, 122)가 교대로 적층되도록 배치하고, 프론트 부품(110)을 둘러싼다.

판체(121, 122)를 배치할 때에 해당 판체(121, 122)를 가압 축소하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 주구멍(3E)의 진원도가 높아지면서, 또한 판체(121, 122) 사이에 간극이 생기지 않게 된다.

판체(121, 122)를 가압 축소하는 수단은, 특별한 제한은 없지만, 체결 벨트 등의 보조 기구를 사용하여, 소정의 가압 축소률로 체결한 후, 붕대 또는 테이프류로 고정함으로써(도시 생략) 달성할 수 있다. 상기한 가압 축소률은, 내풍식성 등 요구되는 물성으로부터 10％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 가압 축소에 의한 섬유의 압괴를 방지하기 위하여, 50％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 24와 같이, 리어 부품(111)의 외주와 무기 섬유판체(121, 122)의 권취체의 외주에 무기 섬유 적층체(블랭킷)(131)를 감는다. 무기 섬유 적층체(131)는 선단측이 세폭부(131a)로 되어 있고, 거기에 이어지는 부분이 중폭부(131b)로 되어 있고, 해당 중폭부(131b)에 이어지는 부분이 전폭부(131c)로 되어 있다.

무기 섬유 적층체(131)는 밀도가 상이한 2종 이상의 무기 섬유 블랭킷을 중첩한 것이어도 된다.

세폭부(131a)의 폭은 리어 부품(111)의 제1 원통부(111a)의 축방향 길이와 동일하고, 중폭부(131b)의 폭은, 리어 부품(111)의 축방향 길이와 동일하다. 전폭부(131c)의 폭은, 플랜지(116, 111c) 사이의 거리와 동일하다.

세폭부(131a)를 제1 원통부(111a)에 감으면, 그 권회 직경이 제2 원통부(111b)의 직경과 거의 동등해진다. 따라서, 이 세폭부(131a)의 권회체의 외주와 제2 원통부(111b)의 외주에 걸쳐 중폭부(131b)를 권회한다. 중폭부(131b) 모두가 감기면, 그 권회 직경은 판체(121, 122)의 권취체의 외경과 거의 동등해진다. 따라서, 중폭부(131b)의 권회체의 외주면과 판체(121, 122)의 권취체의 외주면에 걸쳐, 전폭부(131c)를 권회하여 도 24, 25에 도시하는 권회체(132)를 형성한다.

이 권회체(132)의 외주에 다공성의 접착 시트(도시하지 않음)를 감아, 권회체(132)를 보형하는 것이 바람직하다. 이 권회체(132)를 가진 코어형(109)의 플랜지(116, 111c)에 엔드 플레이트(50, 40)를 볼트(도시 생략)에 의해 설치한다. 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 엔드 플레이트(40, 50)는, 각각 정사각 형상의 판상이며, 4변의 외주연에 각각 리브(41, 51)가 세워 형성되어 있다. 각 리브(41, 51)에 각각 작은 구멍(42, 52)이 플레이트판면과 평행 방향으로 관통 형성되어 있다. 엔드 플레이트(50)에는 코어형(109)의 제2 원통부(111b)의 내경과 대략 등직경의 원형 투구(53)가 형성되어 있다.

코어형(109)에 엔드 플레이트(40, 50)를 설치한 후, 권회체(132)를 수평한 작업대 상에 축심 방향이 수평이 되도록 배치한다. 이 권회체(132)에 대하여, 상방으로부터 부형판을 누른다. 부형판은, 직사각형의 둘레틀 형상의 프레임과, 해당 프레임에 장설된 메쉬를 갖는다. 메쉬 대신 펀칭 플레이트를 사용해도 된다.

부형판은 긴 변 방향이 권회체(132)의 축심선과 평행 방향으로 되도록 수평하게 배치되고, 권회체(132)에 상방으로부터 가압된다. 권회체(132)를 규정 두께까지 가압 축소한 후, 엔드 플레이트(40, 50)와 부형판을 연결한다.

권회체(132)의 외주면의 나머지 3방향에 대해서도 마찬가지로 부형판을 눌러, 엔드 플레이트(40, 50)에 연결한다. 권회체(132)를 이와 같이 4장의 부형판으로 4방향으로부터 가압 축소함으로써, 사각 기둥 형상의 무기 섬유제 가압 축소체가 형성된다.

이 가압 축소체를 무기질 졸을 포함한 바인더액 중에 침지한다. 이 경우, 가압 축소체의 축심선 방향을 상하 방향으로 하고, 투구(53)를 갖는 엔드 플레이트(50)가 하방으로 되도록 가압 축소체를 바인더액 중에 침지하는 것이 바람직하다. 바인더액은, 코어형(109)의 프론트 부품(110) 및 리어 부품(20)의 작은 구멍을 통하여 가압 축소체의 내주면으로부터 가압 축소체의 내부로 침투함과 함께, 부형판을 투과하여 가압 축소체의 외주면으로부터 가압 축소체의 내부로 침투한다. 또한, 바인더액은 부형판이나 엔드 플레이트(40, 50)로 덮여 있지 않은 노출면으로부터 직접 가압 축소체의 내부로 침투한다.

가압 축소체의 적어도 내주측과 외주측에 바인더액이 침투한 후, 가압 축소체를 바인더액으로부터 인상한다. 침지 시간은, 가압 축소체의 크기 및 구조 또는 바인더액의 조성 등에 따라, 적절히 조정할 수 있지만, 가압 축소체를 바인더액에 침투시킨 후 가압 축소체로부터 공포(空泡)를 눈으로 확인할 수 없게 될 정도까지 행하는 것이 바람직하다. 또한, 침지 시간을 짧게 하여, 바인더액이 가압 축소체의 내주측과 외주측에만 침투하고, 중간 영역에는 바인더액이 전혀 또는 조금밖에 침투하지 않는 상태로 가압 축소체를 바인더액으로부터 인상해도 된다. 이와 같이 함으로써, 후술하는 중간 영역(1b)의 벌크 밀도가 낮아지고, 경량화에 의해 핸들링성이 향상된다. 또한, 원료인 알루미나 졸 사용량을 감소시킬 수 있어, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

바인더액으로부터 인상한 가압 축소체의 코어형(109) 내를 흡인한다. 그렇게 하면, 가압 축소체의 노출면이나 부형판의 메쉬를 통하여 공기가 가압 축소체의 내부에 흡입되고, 가압 축소체에 유지되어 있던 바인더액의 일부가 코어형(109)의 내측 구멍 내에 분출되어, 배출된다.

소정 시간 바인더액의 흡인 배출을 행한 후, 가압 축소체를 건조기(도시 생략) 내로 옮겨, 바람직하게는 100℃ 이상의 온도에서 건조시킨다. 그 후, 가압 축소체를 건조기로부터 취출하고, 방냉 후, 부형판을 제거하고, 또한 코어형(109)을 탈형한다. 이때, 권회체(132)에 감은 접착 시트 및 코어형(109)에 감은 이형 시트도 제거한다.

이와 같이 하여 건조 및 탈형한 가압 축소체를 소성로(도시 생략)로 옮겨, 소성하여, 무기 바인더를 무기 섬유에 베이킹한다. 이에 의해, 버너 타일 소체가 얻어진다. 버너 타일 소체에는, 코어형(109)의 탈형에 의해 버너 배치용 주구멍(3E)이 형성된다. 그 후, 버너 타일 소체로부터, 비어져 나온 부분(버)을 절제함과 함께, 버너 타일 소체를 규격 치수가 되도록 정형 가공하고, 또한 필요에 따라 파일럿 버너 구멍이나 사이트 홀을 천공하여, 버너 타일(1E)로 한다. 정형 가공으로서는, 예를 들어 밴드쏘 등 고속의 전단 장치를 사용하여, 버너와의 접속부 형상을 가공한다.

버너 타일에 대하여 파일럿 버너 구멍이나 사이트 홀을 형성하는 경우에는 각도나 위치가 세트된 상자 형상의 가이드에 상기 버너 타일을 장전하고, 코르크 보러 등에 의해 천공 가공을 실시하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다.

이와 같이 하여 제조된 버너 타일(1E)에 있어서는, 가압 축소체 내에 침투한 바인더액의 잉여분을 내측 구멍측에 흡인하여 배출하므로, 가압 축소체의 내주측의 부착 잔류 바인더량이 많고，게다가 바인더 부착량은 내측 구멍측일수록 서서히 많아지므로, 버너 타일(1E)의 주구멍(3E)의 내주면을 따라 고벌크 밀도부(4)(도 4)가 형성된다. 이 고벌크 밀도부(4)는 벌크 밀도가 높기 때문에, 내풍식성이 우수하다. 이 버너 타일(1E)은 무기 섬유와 무기 바인더로 구성되어 있고, 내화성, 내열성, 내열 충격성이 우수하고, 승온 시의 예비 가열이 불필요하다. 또한, 중간 영역(1b)의 벌크 밀도가 작으므로, 경량으로 핸들링성이 우수하다.

상기 제조 방법에 의하면, 버너 타일이 복잡한 형상을 갖고 있어도, 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 주구멍(3E)의 내주면 중 로 외측을 구성하는 외투부(130)는 코어형(109)의 형상대로 성형된 것이므로, 진원도가 높은 원통형으로 되어 있다.

이 실시 형태에서도, 도 4, 5와 마찬가지로, 버너 타일(1E)을 주구멍(3E)의 축심에 대하여 방사 방향으로 3등분하여, 가장 주구멍(3E)측의 1/3의 영역을 내주 영역(1a)으로 하고, 가장 외측의 1/3의 영역을 외주 영역(1c)으로 하고, 영역(1a, 1c) 사이의 1/3의 영역을 중간 영역(1b)으로 하고, 내주 영역(1a) 중 주구멍 내주면(3f)으로부터 두께 방향으로 거리 d=5㎜까지의 범위의 벌크 밀도를 Di로 하고, 중간 영역(1b)의 벌크 밀도를 Dm으로 한 경우, Di는 Dm보다도 크다.

Di, Dm, Di-Dm 및 Di/Dm의 바람직한 범위는, 상기 실시 형태와 마찬가지이다.

이 버너 타일(1E)에서도, 중간 영역(1b)에, 벌크 밀도가 서로 상이한 복수의 무기 바인더 담지 무기 섬유 집합체층을 갖는 것이 바람직하다.

이 버너 타일(1E)에서도, 도 5와 마찬가지로, 벌크 밀도는 내주면(3f)측으로부터 외면을 향하여 직선적으로 낮아지고 있어도 되고, 도 14와 같이 내주측으로부터 중간 영역에 걸쳐 비교적 급격하게 벌크 밀도가 감소되고, 중간 영역으로부터 외면에 걸쳐 벌크 밀도가 완만하게 저하되어도 된다.

이 버너 타일(1E)에서도, 도 15와 같이 외면 부근에 있어서 벌크 밀도가 다시 높아져도 된다. 이와 같이 외면 부근의 벌크 밀도를 높이면, 버너 타일의 외면에 접촉했을 때의 외면의 변형이 작아져, 버너 타일의 취급이 용이해진다. 외주 영역(1c) 중 외주면(1g)으로부터 두께 방향으로 거리 h=5㎜까지의 범위의 벌크 밀도를 Do로 한 경우, Do의 바람직한 범위는 버너 타일(1)과 마찬가지이다.

이 버너 타일(1E)은, 주구멍 내주면(3f)을 따라 고벌크 밀도부(4)가 설치되어 있기 때문에, 내풍식성이 우수하다. 또한, 이 버너 타일(1E)은 중간 영역(1b)의 벌크 밀도가 작으므로, 경량임과 함께 내열 충격성이 우수하다.

상기 실시 형태에 있어서, 버너 타일(1, 1E)의 외형을 사각 기둥 형상으로 할 때의 외압에 의해 니들 무기 섬유 집합체(블랭킷)가 변형되어, 이 결과 니들 무기 섬유 집합체 사이에서 간극이 생기는 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체와 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 적층된 구조를 가짐으로써, 벌크 밀도가 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 변형됨으로써 생기는 간극을, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체가 적절하게 변형됨으로써, 간극이 메워짐으로써, 결과적으로 층간에 간극이 생기지 않는 버너 타일이 되는 점에서 바람직하다. 상기 관점에 있어서는, 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 니들 무기 섬유 집합체와 상대적으로 높은 니들 무기 섬유 집합체가 적층된 구조를 연속적으로 갖는 것이 보다 바람직하다.

상기 실시 형태에서는, 버너 타일(1, 1E)의 외형은 사각 기둥 형상이지만, 버너 타일의 외형은 원기둥 형상이나 육각 기둥 등의 다각 기둥 형상이어도 된다.

원기둥 형상의 버너 타일은, 2분 원통 형상(2개 분할 형상)의 2장의 부형판을 사용하여 대략 원통형의 가압 축소체를 성형하는 공정을 거쳐 제조되는 것이 바람직하고, 4분 원통 형상(4개 분할 형상)의 4장의 부형판을 사용하여 대략 원통형의 가압 축소체를 성형하는 공정을 거쳐 제조되는 것도 바람직하다. 육각 기둥 형상의 버너 타일은, 6장의 부형판으로 권회체를 6방향으로부터 가압 축소하여 가압 축소체를 성형하는 공정을 거쳐 제조되는 것이 바람직하다.

사각 기둥 형상의 버너 타일에 절삭 가공을 실시함으로써 육각 기둥 형상이나 팔각 기둥 형상의 버너 타일을 제조해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 가압 축소체를 바인더액에 침지하도록 하고 있지만, 바인더액을 분무, 도포 등에 의해 가압 축소체의 내주면측과 외주면측에 함침시켜도 된다. 바인더액은 무기 섬유 매트나 가압 축소체로 하기 전의 권회체에 대하여 함침되어도 된다.

제1 발명의 버너 타일의 다른 일례에 대하여 도 27을 참조하여 설명한다. 이 버너 타일(1F)은, 주구멍의 로 내측의 내주면을 따르는 통 형상체와, 해당 통 형상체가 착탈 가능하게 감입된 본체로 구성되어 있고, 해당 통 형상체가 본체로부터 로 내측으로 빠져 나가는 것을 방지하기 위한 빠짐 방지 수단을 구비하고 있다.

이 버너 타일(1F)은, 버너 타일(1E)과 마찬가지로, 내투부(150)(통 형상체)와, 해당 내투부(150)가 삽입된 외투부(160)(본체)를 갖는다.

내투부(150)(통 형상체)는 주구멍(3E)의 축심과 수직인 단면이 삼각형 또는 사다리꼴인 제1 판체(121)와, 주구멍의 축심과 수직인 단면이 직사각형인 제2 판체(122)를 교대로 적층하여 원통 형상으로 보형하고, 바인더액을 함침시켜, 건조 및 소성함으로써 제조된 것이다. 내투부(150)의 후단부측의 외주면으로부터의 볼록부(152)가 방사 방향으로 돌출 형성되어 있다. 이 볼록부는 판체(121 및 122)의 적어도 1개와 일체로 되어 있다. 또한, 볼록부, 축심선과 평행 방향으로 연장되는 홈 및 키홈은 각각 복수 형성되어도 된다.

상기 버너 타일(1E)과 마찬가지로, 단면 삼각형 또는 사다리꼴의 제1 판체(121)에 대해서는 삼각형의 정점측 또는 사다리꼴의 짧은 변측이 주구멍의 내주면에 면하도록 배치한다. 단면 직사각형의 제2 판체(122)에 대해서는, 직사각형의 한쪽의 짧은 변이 주구멍의 내주면에 면하도록 배치한다. 또한, 판체(121, 122)는, 각각의 길이 방향을 주구멍의 축심 방향으로 한다. 판체(121, 122)를 주구멍의 주 방향으로 교대로 배열함으로써, 주구멍을 둘러싸는 판체(121, 122)의 적층체를 포함하는 권취체가 구성된다. 이 권취체에 있어서, 각 판체(121, 122)의 판면은 주구멍에 대하여 대략 방사 방향으로 되어 있다.

외투부(160)(본체)는 내투부(150)가 삽입되는 내측 구멍(161)을 갖는다. 이 내측 구멍(161)의 내주면에, 내측 구멍(161)의 축심선과 평행 방향으로 연장되는 홈(162)이 형성되어 있다. 홈(162)의 최내측부는, 내측 구멍(161)의 주위 방향으로 연장(연장 돌출)된 키홈(162a)으로 되어 있다.

이 외투부(160)를 제조하기 위해서는, 무기 섬유 성형체(블랭킷)를 도 22a와 마찬가지의 코어형에 권회한 후, 도 25와 같이 엔드 플레이트(40, 50)를 해당 코어형에 설치한다. 그리고, 4장의 부형판으로 4방향으로부터 가압 축소함으로써, 외면이 사각 기둥 형상으로 된 가압 축소체로 한다. 이 가압 축소체에 바인더액을 함침시킨 후, 건조하고, 탈형하고, 소성한다. 계속해서, 외투부(160)의 내주면에 절삭 가공을 실시함으로써 홈(162) 및 키홈(162a)을 형성한다. 또한, 상기 홈(162) 및 키홈(162a)은, 금형에 동일 치수의 볼록부를 형성해 둠으로써, 외투부 성형 시에 형성하도록 해도 된다.

볼록부(152)를 홈(162)에 걸림 결합시켜 내투부(150)를 외투부(160)의 내측 구멍(161)에, 계속하여 내투부(150)를 주위 방향으로 돌려 볼록부(152)를 키홈(162a)에 걸림 결합시킨다. 계속해서, 홈(162)에 무기 섬유 적층체의 충전물을 충전한다. 이에 의해 버너 타일(1F)이 구성된다. 이 경우, 내투부(150)를 외투부(160)에 삽입하는 데 앞서, 내투부(150)의 외주에 무기 섬유 적층체 시트(151)를 감고, 내투부(150)의 외주와 외투부(160)의 내측 구멍(161)의 간극에 무기 섬유 적층체 시트(151)를 개재시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 무기 섬유 적층체 시트(151)의 복원력(반발력)에 의해, 내투부(150)가 외투부(160)의 내측 구멍(161) 내에 보유 지지되기 쉬워진다. 또한, 무기 섬유 적층체 시트(151)를 둘러 감은 후, 고온에서 소실되는 속박용 로프(도시 생략)로 속박해도 된다.

또한, 상기 바인더액을 함침시킬 때 주구멍의 내주면측에서 바인더 부착량이 많아지도록 하여, 주구멍의 내주면을 따라 고벌크 밀도를 형성한다.

이 버너 타일(1F)은, 내투부(150)가 외투부(160)에 대하여 착탈 가능하므로,내투부(150)가 열화되었을 때에 내투부(150)만을 취출하여 보수하거나, 신품의 내투부(150)와 교환하거나 할 수 있다.

도 28, 29는 통 형상체를 본체에 착탈 가능한 형태를 적용한 버너 타일(1G)을 도시하고 있다. 통 형상체(170)는 버너 타일(1G)의 주구멍(3)의 로 내측의 내주면을 구성하고 있다. 본체(180)는 이 통 형상체(170)가 삽입되는 내측 구멍(181)을 갖는다. 이 중 구멍(181)의 내주면에, 내측 구멍(181)의 축심선 방향으로 연장되는 홈(182)이 형성되어 있다. 홈(182)의 길이 방향 도중과 최내측부에 내측 구멍(181)의 주위 방향으로 연장된 키홈(182a, 182b)이 형성되어 있다. 통 형상체(170)의 외주면에는, 통 형상체(170)의 축심선 방향으로 간격을 두고 2개의 볼록부(171, 172)가 돌출 형성되어 있다.

볼록부(171, 172)를 홈(182)에 걸림 결합시켜 통 형상체(170)를 내측 구멍(181)에 삽입한 후, 통 형상체(170)를 주위 방향으로 돌려서 볼록부(171, 172)를 키홈(182a, 182b)에 걸림 결합시키고, 계속하여 홈(182)에 무기 섬유 적층체의 충전물을 충전함으로써 버너 타일(1G)이 구성된다.

이 버너 타일(1G)에 있어서도, 통 형상체(170)를 본체(180)로부터 취출하여 보수하거나 교환하거나 할 수 있다.

또한, 이 실시 형태에서는, 통 형상체(170)는 로 내측일수록 대직경이 되는 테이퍼 형상을 갖고 있어, 로 내측으로 이동하기 쉽다. 그로 인해, 각각 2개의 볼록부(171, 172) 및 키홈(182a, 182b)을 형성하여 결합시킴으로써, 통 형상체(170)가 로 내 방향으로 이동하는 것을 저지하고 있다. 단, 볼록부 및 키홈의 수는 1개이어도 되고, 3개 이상이어도 된다. 또한, 축심선과 평행 방향으로 연장되는 홈은 복수 형성되어도 된다.

홈(182) 및 키홈(182a, 182b)은 절삭 가공에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 홈(182) 및 키홈(182a, 182b)은 금형에 동일 치수의 볼록부를 형성해 둠으로써, 외투부 성형 시에 형성해도 된다.

볼록부(171, 172)를 갖는 통 형상체(170)를 제작하기 위해서는, 도 30과 같이, 외주면에 주회 돌조부(173)를 갖는 통 형상체를 제작해 두고, 이 주회 돌조부(173)에 절삭 가공을 실시하여 볼록부(171, 172)를 형성하면 된다.

도 31과 같이, 오목 구멍(174)을 통 형상체(170)의 외주면에 형성하고, 이 오목 구멍(174)에 무기 섬유제의 피스(175)를 감입함으로써도 볼록부를 갖는 통 형상체(170)를 제작할 수 있다.

도 32와 같이, 광폭부(176a)와 세폭부(176b)를 갖는 무기 섬유제의 띠 형상 시트(176)의 광폭부(176a)를 통 형상체(170)의 외면에 무기 접착제로 부착하고, 세폭부(176b)를 지그재그로 접어 무기 접착제로 광폭부(176a)에 포개어 접착함으로써도 볼록부를 갖는 통 형상체(170)를 제작할 수 있다.

이 버너 타일(1F, 1G)에서도, 상기 버너 타일(1, 1E)과 마찬가지로, 버너 타일을 주구멍의 축심에 대하여 방사 방향으로 3등분하여, 가장 주구멍측의 1/3의 영역을 내주 영역(1a)으로 하고, 가장 외측의 1/3의 영역을 외주 영역(1c)으로 하고, 영역(1a, 1c) 사이의 1/3의 영역을 중간 영역(1b)으로 하고, 내주 영역(1a) 중 주구멍 내주면(3f)으로부터 두께 방향으로 거리 d=5㎜까지의 범위의 벌크 밀도를 Di로 하고, 중간 영역(1b)의 벌크 밀도를 Dm으로 한 경우, Di는 Dm보다도 크다.

[무기 섬유 적층체의 바람직한 형태]

무기 섬유의 판체(121, 122) 및 적층체(30, 31, 131)는 일본 특허 공개 제2011-208344에 기초하여 제조된 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 무기 섬유 적층체는, 알루미나 중량분율이 65중량％ 이상인 무기 섬유에 대하여 니들링 처리가 실시된 니들 블랭킷 등의 니들 무기 섬유 집합체를 포함하는 것이 바람직하고, 특히 2종 이상의 니들 무기 섬유 집합체를 적층한 것인 것이 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체를 구성하는 무기 섬유로서는, 알루미나 중량분율이 65중량％ 이상인 알루미나질 섬유가 바람직하고, 구체적으로는 알루미나/실리카, 이들을 포함하는 지르코니아, 스피넬, 티타니아 등의 단독 또는 복합 섬유를 들 수 있지만, 특히 바람직한 것은 내열성, 섬유 강도(인성), 안전성의 관점에서, 알루미나/실리카계 섬유, 특히 다결정질 알루미나/실리카계 섬유이다.

알루미나/실리카계 섬유의 알루미나/실리카의 조성비(중량비)는 65 내지 98/35 내지 2의 멀라이트 조성, 또는 하이알루미나 조성이라고 불리는 범위에 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70 내지 95/30 내지 5, 특히 바람직하게는 70 내지 74/30 내지 26의 범위이다.

니들 블랭킷을 구성하는 무기 섬유의 80중량％ 이상, 바람직하게는 90중량％ 이상, 특히 바람직하게는 그 전량이 상기 멀라이트 조성의 다결정 알루미나/실리카계 섬유인 것이 바람직하다.

상기 판체(121, 122) 및 적층체(30, 31, 131)를 구성하는 무기 섬유 적층체로서는, 후술하는 니들 무기 섬유 집합체 A, B, C, D의 적어도 1개로 구성되는 것이 바람직하고, 무기 섬유 적층체(31, 131)는 니들 무기 섬유 집합체 B, C의 적어도 1개로 구성되는 것이 바람직하다. 본원의 효과를 발휘하는 범위에서는, 알루미나 중량 65％ 미만인 무기 섬유를 포함하는 니들 블랭킷을 갖고 있어도 된다.

[니들 무기 섬유 집합체 A]

니들 무기 섬유 집합체 A의 니들 자국 밀도는 1.0타/㎠ 이상이며, 바람직하게는 1.5타/㎠ 이상이며, 한편, 5.0타/㎠ 미만이고, 바람직하게는 3.0타/㎠ 이하이다. 니들 무기 섬유 집합체 A의 니들 자국 밀도가 이 범위에 있음으로써, 권회체(132)의 형상 변형 성능이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 A의 벌크 밀도는 0.02 내지 0.10g/㎤인 것이 바람직하고, 0.04 내지 0.08g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 벌크 밀도가 이 범위에 있음으로써, 권회체(132)를 부형하는 공정의 핸들링성이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 A의 면 밀도는 800 내지 1400g/㎡, 특히 900 내지 1300g/㎡, 특히 1000 내지 1200g/㎡인 것이 바람직하다. 니들 무기 섬유 집합체 A의 면 밀도가 이 범위에 있음으로써, 권회체(132)를 부형하는 공정의 핸들링성이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 A의 두께는, 특별히 제한은 없지만, 통상 두께 35 내지 60㎜ 정도가 바람직하다.

[니들 무기 섬유 집합체 B]

니들 무기 섬유 집합체 B의 니들 자국 밀도는 5.0타/㎠보다 많고，바람직하게는 6.0타/㎠ 이상이며, 한편 10.0타/㎠ 이하이고, 바람직하게는 9.0타/㎠ 이하이다. 니들 자국 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 형상 유지 성능 및 버너 타일의 형상 변형 성능이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 B의 벌크 밀도는 0.06 내지 0.16g/㎤인 것이 바람직하고, 0.08 내지 0.14g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 니들 무기 섬유 집합체 B의 벌크 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 형상 유지 성능이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 B의 면 밀도는 2200 내지 3600g/㎡, 특히 2300 내지 3500g/㎡, 특히 2400 내지 3200g/㎡인 것이 바람직하다. 면 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 형상 유지 성능이 양호하여, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 B의 두께는 특별히 제한은 없지만, 통상 20 내지 30㎜ 정도가 바람직하다.

[니들 무기 섬유 집합체 C]

니들 무기 섬유 집합체 C의 니들 자국 밀도는 10.0타/㎠보다 많고，바람직하게는 12.0타/㎠ 이상이며, 한편, 17.0타/㎠ 이하이고, 바람직하게는 16.0타/㎠ 이하이다. 니들 자국 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 내풍식성이 양호해져, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 C의 벌크 밀도는 0.120 내지 0.175g/㎤인 것이 바람직하고, 0.135 내지 0.19g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 벌크 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 내풍식성이 양호해져, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 C의 면 밀도는 1000 내지 2000g/㎡, 특히 1200 내지 1800g/㎡, 특히 1400 내지 1600g/㎡인 것이 바람직하다. 면 밀도가 이 범위에 있음으로써, 버너 타일의 내풍식성이 양호해져, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 C의 두께는 특별히 제한은 없지만, 통상 두께 8.0 내지 12.0㎜ 정도가 바람직하다.

[니들 무기 섬유 집합체 D]

니들 무기 섬유 집합체 D의 니들 자국 밀도 및 벌크 밀도는, 니들 무기 섬유 집합체 B와 마찬가지이다.

또한, 면 밀도는 1200 내지 2000g/㎡, 특히 1300 내지 1900g/㎡, 특히 1400 내지 1800g/㎡인 것이 바람직하다. 면 밀도가 이 범위에 있음으로써, 방사상의 버너 타일 내통을 판체(121, 122)에 의해 형성했을 때, 원주 외측의 형상 유지 성능이 양호한 점에서, 바람직하다.

니들 무기 섬유 집합체 D의 두께는 특별히 제한은 없지만, 통상 8 내지 15㎜ 정도가 바람직하다.

제2 발명의 버너 타일에 있어서, 니들 무기 섬유 집합체 C/니들 무기 섬유 집합체 A/니들 무기 섬유 집합체 B의 3층 구조의 적층 매트를 코어형(9)에 감거나, 또는 니들 무기 섬유 집합체 A, B, C를 개별로 코어형(9)에 감음으로써 제1 무기 섬유 적층체(30)의 권회체를 구성하는 것이 바람직하다. 제2 무기 섬유 적층체(31)를 감는 경우, 니들 무기 섬유 집합체 A/니들 무기 섬유 집합체 B의 2층 구조의 적층체를 감아도 되고, 니들 무기 섬유 집합체 A, B를 개별로 감아도 된다. 1매의 니들 무기 섬유 집합체를 개별로 감는 경우, 복잡한 형상의 코어형에도 용이하게 감을 수 있다.

제1 발명의 버너 타일에 있어서, 판체(121, 122)는 니들 무기 섬유 집합체 B또는 D로 구성되는 것이 바람직하다. 판체(121, 122)의 권취체에 무기 섬유 적층체(131)를 감는 경우, 니들 무기 섬유 집합체 A/니들 무기 섬유 집합체 B의 2층 구조의 적층 매트를 판체(121, 122)의 권취체에 감거나, 또는 니들 무기 섬유 집합체 A, B를 개별로 판체(121, 122)의 권취체에 의해 무기 섬유 적층체(131)의 권회체를 구성하는 것이 바람직하다.

<무기 바인더>

무기 바인더액을 구성하는 무기 바인더로서는, 특별한 제한은 없고, 무기질 졸 및 금속염 또는 그의 혼합물 등 소성 후에 산화물을 형성하는 것이면 된다. 이하, 구체예를 들어 기술하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

무기질 졸로서는, 알루미나 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸 또는 마그네시아 졸, 칼시아 졸 등을 들 수 있다. 또한, 금속염으로서는 상기 금속종의 포름산, 아세트산, 시트르산, 옥살산, 벤조산, 말산 등의 유기산염, 또한, 질산 등의 무기산염을 들 수 있다. 그 중에서도, 알루미나 졸은 열팽창 계수값이 무기 섬유 집합체와 가까운 점에서 바람직하다. 무기 바인더로서 복수의 무기질 졸을 사용해도 된다.

무기 바인더액의 농도는, 고형분으로서 6 내지 14중량％, 그 중에서 8 내지 11중량％인 것이 바람직하다. 또한, 바인더액의 점도를 5 내지 200cp로 제조하는 것이 바람직하다.

권회체(32, 132) 중의 최외층 및 최내층에 있어서의 무기 바인더의 첨착률이, 두께 방향에 있어서의 최외층과 최내층의 중점에 있어서의 첨착률과 비교하여 각각 1.0배 이상 2.0배 이하 및 1.5배 이상 10.0배 이하인 것이 버너 타일 외곽 형상 유지의 관점에서 바람직하다. 이 비율은 특히 바람직하게는, 각각 1.1배 이상 1.9배 이하 및 3.0배 이상 8.0배 이하이다.

여기서, 무기 바인더의 첨착률이란, 하기 식 대로, 무기 섬유의 중량에 대한 무기 바인더 고형분의 중량을 백분율로 나타낸 비율을 말한다.

(첨착률)=(무기 바인더 고형분 중량)/(무기 섬유 집합체 중량)×100

무기 섬유에 대한 무기 바인더의 첨착률의 측정 방법으로서는 소성법을 들 수 있고, 구체적으로는 공지 문헌(국제 공개 제2013/035645호)에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 바인더액에 분산제 등의 첨가제가 첨가되어도 된다.

<이형 시트>

이형 시트로서는, 특별한 제한은 없지만, 불소 수지 등을 포함하는 합성 수지 시트, 유리 직물 등을 들 수 있다.

<건조 조건>

건조 조건으로서는, 특별한 제한은 없지만, 구체적으로는 최외층을 60℃ 내지 200℃의 열풍을 접촉시키는 방법, 또는 100℃ 내지 200℃의 분위기 하에서, 2 내지 5시간 정도 정치시키는 방법을 들 수 있다. 이와 같이 하면, 최외측의 무기질 졸의 첨착량을 증가시킬 수 있어, 바람직하다. 흡인 탈수 공정과 건조 공정을 동시에 행해도 되고, 이와 같이 하면 작업 효율이 향상된다.

<소성 조건>

가압 축소체를 소성함으로써, 무기질 졸에 포함되는 휘발성의 분산제의 제거나, 물 등에 의해 젖었을 때의 무기질 졸의 재용해, 재용해에 수반하는 무기 섬유 성형체 구조의 붕괴를 방지할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 유기분이 완전히 소실되어, 알루미나 졸 등의 무기 바인더의 커런덤화가 이루어지는 공기 등의 산소 함유 분위기 중에서 600℃ 내지 1200℃에서 소성하는 것이 바람직하다.

<후속 가공>

필요에 따라, 본 발명에 관한 버너 타일에 대하여 후속 가공을 행해도 된다. 예를 들어, 버(1a)를 NT 커터 등에 의해 잘라내거나, 버너 타일 외면을 정형하여 규격 형상으로 한다.

실시예

이하에, 실시예에 의해 본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 초과하지 않는 한, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 기재된 항목은 이하의 방법에 의해 측정했다.

[주구멍 내주면에 면하는 고벌크 밀도부의 벌크 밀도]

주구멍 내벽의 최표면으로부터 화염 방향과 수직 방향으로 5㎜의 두께 위치이면서 또한 화염 방향에 평행한 개구부 최전방부 10㎜의 원주를 4분할하여, 측정 샘플을 잘라내고, 각 샘플의 중량을 측정한다. 그 후, 터프다인(구보타 시아이 가부시키가이샤) 도포에 의해 표면을 소수성으로 하고, 메스 실린더 내의 수중에 투입하고, 수액면 위치의 상승으로부터 체적을 측정한다. 상기 중량을 이 체적으로 제산함으로써 고벌크 밀도부의 벌크 밀도를 산출했다.

[중간 영역 및 외주 영역의 벌크 밀도]

측정 수순은 다음과 같다.

1) 버너 타일로부터 소정 사이즈(폭 20㎜×길이 50㎜×두께 5㎜)의 샘플을 잘라낸다.

2) 샘플 표면에 터프다인(구보타 시아이 가부시키가이샤)을 도포한다(표면에 구멍이 없도록, 표면이 평활해질 때까지 경우에 따라서는 복수회 도포함).

3) 샘플을 충분히 건조시킨다.

4) 건조 후의 샘플의 중량을 측정한다.

5) 물을 넣은 메스 실린더에 상기 샘플을 투입하고, 체적 증가를 눈금으로부터 판독한다.

6) 측정 중량[g]을 측정 체적[mL]으로 나눔으로써 벌크 밀도[g/mL]를 구한다.

[버너 연소 시험 1]

하기 사양의 버너를 사용하여, 5분간의 연소, 소화를 10회 반복했다. 계속해서, 시험 로 내에서 로 내 온도 1400℃에서 32시간 연소시켰다.

버너 사양:

1. 사각형(254㎜ 사각×298㎜) 2. 원통형(φ300㎜×218㎜)

용량: 1. 500000kcal/h, 2. 600000kcal/h

연료: 13A 도시가스

공기 온도: 1. 400℃ 2. 400℃

연소 공기비: 1.0 내지 1.1

[동심원 정밀도]

연소 시험 전후의 버너 타일에 대하여, 주구멍의 로 내측의 개구경을 내경 캘리퍼스에 의해 측정하여, 반경의 변화 유무를 확인한다.

[내벽 박리 유무]

연소 시험 전후의 버너 타일에 대하여, 주구멍 내주면을 눈으로 관찰하여, 박리의 유무를 관찰한다.

[할렬 유무]

가압 축소 공기를 이송할 수 있는 배관의 선단에 버너 타일을 화염 개구부가 상향이 되도록 설치하고, 주구멍의 프론트측(로 내측) 개구부를 밀도 0.170g/㎤의 무기 섬유 성형체로 막았다. 그 후, 0.1MPa의 가압 축소 공기를 버너 타일 내에 하부로부터 송풍하고, 버너 타일 외표면에 세제 기포를 도포하고, 기포 팽창의 유무를 눈으로 관찰하여, 할렬의 유무를 확인한다.

[줄눈 간격 유무]

소성 공정 전후의 버너 타일에 있어서, 주구멍의 프론트측(로 내측) 개구부를 정면에 위치시켰을 때의 줄눈 간격의 유무를 눈으로 관찰한다.

[실시예 1]

도 6에 도시한 형상의 코어형(9)을 사용하여 버너 타일(1)을 제조했다. 코어형(9)의 각 부분의 치수는 다음과 같다.

프론트 부품(10)의 축방향 길이: 192㎜

프론트 부품(10)의 최대 내경: 122㎜

프론트 부품(10)의 최소 내경: 85㎜

리어 부품(20)의 축방향 길이: 106㎜

리어 부품(20)의 최대 내경: 85㎜

리어 부품(20)의 최소 내경: 61㎜

[제조 수순]

두께 50㎜, 니들 자국 밀도 3.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표). 이하 니들 블랭킷 A)을 320㎜ 폭, 2000㎜ 길이로, 또한 두께 25㎜, 니들 자국 밀도 6.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표) 8P25T. 이하 니들 블랭킷 B)을 320㎜ 폭, 2500㎜ 길이로 잘라냈다. 또한, 펀칭형을 사용하여, 두께 10㎜, 니들 자국 밀도 12.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표). 이하 니들 블랭킷 C)을 중심 각도 55도, 반경 520㎜의 반원으로부터, 중심각 55도, 반경 363㎜의 반원을 도려 낸 부채형으로 잘라냈다. 마찬가지의 조작으로 중심 각도 65도, 반경 565㎜의 반원으로부터, 중심각 65도, 반경 408㎜의 반원을 도려 낸 부채형을 잘라냈다.

코어형(9)에 이형 시트로서 두께 0.5㎜의 유리 직물(추코 가세이 가부시키가이샤제: 추코플로우(등록 상표) G 타입 패브릭)을 1주 감았다. 그 후, 가장 가혹한 풍속에 노출되는 것이 예상되는 부분에는 니들 블랭킷 C의 부채형을 대응하는 코어형 부분(프론트 부품(10))에 감아 제1 무기 섬유 적층체(30)를 형성했다. 그 후, 니들 블랭킷 A를 니들 블랭킷 B 위에 중첩하여 제2 무기 섬유 적층체(31)를 형성하고, 도 8과 같이 감아, 직경 330㎜, 길이 320㎜의 권회체(32)를 제작했다.

도 9와 같이 이 권회체(32)의 양 단부면에 엔드 플레이트(40, 50)를 설치한 후, 권회체(32)에 부형판을 가압하고, 엔드 플레이트(40, 50)에 연결하여, 1변이 254㎜인 정사각형의 기둥 형상의 가압 축소체로 했다.

이 가압 축소체를 고형분 농도 8중량％의 알루미나 졸(닛산 가가쿠 가부시키가이샤 알루미나 졸 200)에 30분간 침지시킨 후 인상하여, -17.5 내지 -22.5kPa의 부압으로 45분간 탈액했다. 그 후, 가압 축소체를 박스로 둘러싸고, 흡인을 계속하면서, 박스 내에 100 내지 140℃의 온풍을 4시간 도입하여, 건조시켰다. 건조 후, 부형판을 제거함과 함께, 코어형(9)을 탈형했다. 계속하여 공기 분위기에서, 1000℃에서 3시간 소성했다. 소성 후의 버너 타일 소체의 네 코너의 버를 커터로 잘라낸 후, 밴드쏘로 외형을 254×254×298㎜로 정형했다. 또한, 파일럿 버너 구멍 및 사이트 홀을 버너 타일 설치용 전방판을 이용하여, 코르크 보러로 뚫어 형성하여, 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

이 버너 타일의 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1의 풍식 시험의 란의 ○는 해당 열 깊이의 침식이 관찰되는 층이 존재하는 것을 나타내고, ×는 동일 침식이 관찰되지 않는 것을 나타낸다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서, 두께 10.0㎜의 니들 블랭킷 C 대신 두께를 12.5㎜로 한 니들 블랭킷 C를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[실시예 3(원통형 버너 타일)]

상기 니들 블랭킷 A를 190㎜ 폭, 600㎜ 길이로, 상기 니들 블랭킷 B를 240㎜ 폭, 2500㎜ 길이로 잘라냈다. 또한, 펀칭형을 사용하여 니들 블랭킷 C를 중심 각도 250도, 반경 112㎜의 반원으로부터, 중심각 250도, 반경 51㎜의 반원을 도려 낸 부채형을 잘라냈다. 마찬가지의 조작으로 니들 블랭킷 C로부터 중심 각도 65도, 반경 461㎜의 반원으로부터, 중심각 65도, 반경 331㎜의 반원을 도려 낸 부채형을 잘라냈다. 잘라낸 니들 블랭킷을 실시예 1과 마찬가지의 순서로 감았다. 또한, 부형판으로서 반원 형상의 것 2장을 사용했다. 그 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[실시예 4(원통형 버너 타일)]

실시예 3과 마찬가지의 방법으로, 축심으로부터 φ100㎜까지 성형하고, 그 후 니들 블랭킷 B를 φ300㎜까지 감고, 외주부의 두께 50㎜만큼만 알루미나 졸을 도포(드롭 와이즈법)로 함침한 후, 건조했다. 그 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[실시예 5]

실시예 1에 있어서 니들 블랭킷 A를 사용하지 않은 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[실시예 6]

실시예 1에 있어서 니들 블랭킷 B 대신에 용융법으로 제조된 세라믹 파이버 블랭킷(알루미나/실리카 중량비=48/52)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서 무기질 졸(알루미나 졸)을 함침하지 않은 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

[비교예 2]

종래 공지의 실리카-알루미나계 캐스터블을 사용하여, 형틀에 주조 성형을 하여, 표 1에 나타내는 버너 타일을 제조했다.

표 1과 같이, 실시예에 관한 버너 타일은 모두 내풍식성, 내열 충격성이 우수하다.

그 중에서도, 특정한 3종의 블랭킷을 사용한 실시예 1 내지 4에 관한 버너 타일은, 내풍식성, 내열 충격성, 저열 수축률, 제품 외관 성형성이 우수한 것이다. 먼저, 셀프 니들링에 의해 견고한 구조로 되어 있는 니들 블랭킷 C를 최내벽에 설치함으로써 내풍식성이 향상된다. 또한, 반벌크체인 니들 블랭킷 A를 층간에 끼움으로써, 섬유 집합체의 반발력이 작아지는, 즉, 성형성이 향상된다. 또한, 섬유 중 멀라이트 결정의 결정화를 진행시킨 니들 블랭킷 A 및 B를 성형체 매트릭스로 함으로써, 가열했을 때 열 수축을 일으키기 어려운 구성으로 되어 있다.

[실시예 7]

도 24에 도시한 형상의 코어형(109)을 사용하여 버너 타일(1E)을 제조했다. 코어형(109)의 각 부분의 치수는 다음과 같다.

프론트 부품(10)의 축방향 길이: 276㎜

프론트 부품(10)의 최대 내경: 140㎜

프론트 부품(10)의 최소 내경: 140㎜

리어 부품(20)의 축방향 길이: 237㎜

리어 부품(20)의 최대 내경: 118㎜

리어 부품(20)의 최소 내경: 71㎜

[제조 수순]

두께 50㎜, 니들 자국 밀도 3.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표). 이하 니들 블랭킷 A)을 320㎜ 폭, 2500㎜ 길이로, 또한, 두께 25㎜, 니들 자국 밀도 6.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표) 8P25T. 이하 니들 블랭킷 B)을 533㎜ 폭, 3200㎜ 길이로 잘라냈다.

코어형에 이형 시트로서 두께 0.5㎜의 유리 직물(추코 가세이 가부시키가이샤제: 추코플로우(등록 상표) G 타입 패브릭)을 1주 감았다. 그 후, 가장 가혹한 풍속에 노출되는 것이 예상되는 부분에는, 직사각형으로 한 블랭킷 B 및 삼각추 형상으로 잘라낸, 두께 12.5㎜, 니들 자국 밀도 6.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표) 8P12.5T. 이하 니들 블랭킷 D)을 1쌍씩 고정한 모듈을 방사상으로 23쌍 배치했다. 방사상으로 배치한 모듈은 체결용 로프 등의 보조 도구를 사용하여 가압 축소률 25％가 되도록 가압 축소하여, 내투부를 형성했다.

그 후, 니들 블랭킷 A를 니들 블랭킷 B 위에 중첩시켜 제2 무기 섬유 적층체(131)를 형성하고, 도 24와 같이, 상기에서 얻어진 내투부의 외측에 감아, 직경 460㎜, 길이 533㎜의 권회체(132)를 제작했다.

도 25와 같이 이 권회체(132)의 양 단부면에 엔드 플레이트(40, 50)를 설치한 후, 권회체(132)에 부형판을 가압하고, 엔드 플레이트(40, 50)에 연결하여, 1변이 323㎜인 정사각형의 기둥 형상의 가압 축소체로 했다.

이 가압 축소체를 고형분 농도 8중량％의 알루미나 졸(닛산 가가쿠 가부시키가이샤 알루미나 졸 200)에 3시간 침지시킨 후 인상하여, -25.0 내지 -30.0kPa의 부압으로 100분간 탈액했다. 그 후, 가압 축소체를 박스로 둘러싸고, 흡인을 계속하면서, 박스 내에 100 내지 140℃의 온풍을 12시간 도입하여, 건조시켰다. 건조 후, 부형판을 제거함과 함께, 코어형(109)을 탈형했다. 계속하여 공기 분위기에서, 1000℃에서 3시간 소성했다. 소성 후의 버너 타일 소체의 네 코너의 버를 커터로 잘라낸 후, 밴드쏘로 외형을 323㎜×323㎜×513㎜로 정형했다. 또한, 파일럿 버너 구멍 및 사이트 홀을 버너 타일 설치용 전방판을 이용하여, 코르크 보러로 뚫어 형성하여, 표 2에 나타내는 버너 타일을 제조했다. 얻어진 버너 타일에 대하여, 물성 시험(낙구 충격 시험, 내열 충격성 시험), 버너 연소 시험 1 및 버너 연소 시험 2(각 시험 후의 내벽 박리 유무 및 할렬 유무)를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 물성 시험 및 버너 연소 시험 2는 이하의 조건에서 행했다.

[낙구 충격 특성]

중량 550g의 강구를 1m의 높이로부터, 제품 측면 중앙부에 수직으로 낙하시켜, 외관(파괴) 상태를 관찰했다.

[내열 충격성 시험]

제작된 버너 타일로부터, 로심의 축선을 통하는 평면을 따라 소정의 크기로 잘라낸 샘플을, 1500℃로 가열된 전기로 내에 15분간 정치한다. 그 후, 전기로로부터 취출하고, 공기 중에서 15분간 정치한다. 이 조작을 10회 반복한 후, 눈으로 박리나 균열 등 외관 상태를 관찰했다. 10㎜ 이상의 깊이 또는 폭의 균열 및 박리가 보인 상태를 ○, 보이지 않는 상태를 ×로 했다.

[버너 연소 시험 2]

하기 사양의 버너를 사용하여, 5분간의 연소, 소화를 10회 반복했다. 계속해서, 시험로 내에서, 로 내 온도 1350℃, 720시간 연소시켰다.

버너 사양:

형식: 사각형(323㎜ 사각×513㎜)

용량: 850000kcal/h

연료: 13A 도시 가스

공기 온도: 400℃

연소 공기비: 1.0 내지 1.1

또한, 버너 연소 시험 1 및 2 후의 평가(내벽 관찰)는 이하와 같이 행했다.

연소 시험 전후의 버너 타일에 대하여, 주구멍 내주면을 눈으로 관찰하고, 박리의 유무를 관찰한다. 눈으로 인식할 수 있는 깊이 방향의 국부적인 침식 또는 확대 방향의 탈락이 확인되지 않는 경우, 내벽 상태는 양호라고 판단하고, 그렇지 않은 경우에는 불량이라고 판단했다.

[비교예 3]

종래 공지의 실리카-알루미나계 캐스터블을 사용하여, 형틀에 주조 성형을 하여 내통을 제작했다. 그 후, 상기 내통에 블랭킷 A를 감고, 계속하여 상하좌우 전후면을 버큠폼 성형체로 둘러쌈으로써, 표 2에 나타내는 버너 타일을 제조했다. 상기에서 얻어진 버너 타일에 대하여, 실시예 7과 마찬가지로 물성 시험 및 버너 연소 시험의 평가를 행했다. 표 2에 결과를 나타낸다.

[비교예 4]

블랭킷 B를 300㎜의 정사각형으로 12장 잘라내고, 각 정사각형 블랭킷 B 사이에 알루미나 졸을 도포·접착시킴으로써 모듈을 제작했다. 한편, 블랭킷 B에 알루미나 졸을 침지하고, 그 후 건조시킴으로써 상기 정사각형과 동일 치수의 무기 섬유 성형체를 2장 제작했다. 그 후, 상기 모듈과 상기 무기 섬유 성형체간에 알루미나 졸을 도포하고, 무기 섬유 성형체를 상하로부터 끼우고, 또한 20％ 가압 축소함으로써 무기 섬유 블록을 제작했다. 상기 무기 섬유 블록에 프라이즈반에 의해 실시예 7과 동일 치수의 연소용 내통을 형성함으로써 표 2에 나타내는 버너 타일을 제조했다. 상기에서 얻어진 버너 타일에 대하여, 실시예 7과 마찬가지로 물성 시험 및 버너 연소 시험의 평가를 행했다. 표 2에 결과를 나타낸다.

[비교예 5]

코어형(109)을 사용하여 버너 타일을 제조했다.

코어형(109)의 각 부분의 치수는 다음과 같다.

프론트 부품(10)의 축방향 길이: 276㎜

프론트 부품(10)의 최대 내경: 140㎜

프론트 부품(10)의 최소 내경: 140㎜

리어 부품(20)의 축방향 길이: 237㎜

리어 부품(20)의 최대 내경: 118㎜

리어 부품(20)의 최소 내경: 71㎜

[제조 수순]

코어형에 이형 시트로서 두께 0.5㎜의 유리 직물(추코 가세이 가부시키가이샤제: 추코플로우(등록 상표) G 타입 패브릭)을 1주 감았다. 그 후, 가장 가혹한 풍속에 노출되는 것이 예상되는 부분에는, 직사각형으로 한 두께 25㎜, 니들 자국 밀도 6.0타/㎠인 알루미나 섬유 니들 블랭킷(미츠비시 주시 가부시키가이샤 MAFTEC(등록 상표) 8P25T. 이하 니들 블랭킷 B)을 방사상으로 34쌍 배치했다. 방사상 배치한 모듈은 체결용 로프 등의 보조 도구를 사용하여 가압 축소률 25％가 되도록 가압 축소하여, 내투부를 형성했다.

계속해서, 니들 블랭킷 B를 161.5㎜ 폭, 513㎜ 길이로 8장 잘라냈다. 상기 8장의 니들 블랭킷을 두께 161.5㎜가 되도록 압축·고정하여, 블록을 제작했다. 해당 블록은 4쌍 제작하고, 각 블록을 인접하는 블록의 적층 방향이 수직이 되도록 배치함으로써, 형성되는 1변이 323㎜인 정사각형의 기둥 형상 블록을 얻었다. 상기 기둥 형상 블록의 중심을, 상기 내투부가 수용되도록 가공하고, 가공 후, 내투부의 외측으로부터 기둥 형상 블록을 형성하는 상기한 4쌍의 블록을 외측으로부터 고정함으로써, 상기 내투부를 구조 내에 갖는 1변이 323㎜인 정사각형의 기둥 형상 블록을 얻었다. 파일럿 버너 구멍 및 사이트 홀을 버너 타일 설치용 전방판을 이용하여, 코르크 보러로 뚫어 형성하여, 표 2에 나타내는 버너 타일을 제조했다. 얻어진 버너 타일에 대하여, 물성 시험(낙구 충격 시험, 내열 충격성 시험), 버너 연소 시험 1 및 버너 연소 시험 2(각 시험 후의 내벽 박리 유무 및 할렬 유무)를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 6]

비교예 4에 있어서, 형성된 연소용 내통의 표면 약 5㎜만큼만 알루미나 졸을 도포(브러시 도포법)로 함침하는 공정을 추가한 것 이외는, 비교예 4와 마찬가지로 행하여, 표 2에 나타내는 버너 타일을 제조했다. 얻어진 버너 타일에 대하여, 물성 시험(낙구 충격 시험, 내열 충격성 시험), 버너 연소 시험 1 및 버너 연소 시험 2(각 시험 후의 내벽 박리 유무 및 할렬 유무)를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2와 같이, 실시예에 관한 버너 타일은 모두 내풍식성, 내열 충격성이 우수하다.

그 중에서도, 주구멍을 둘러싸는 내투부와, 해당 내투부의 외주를 둘러싸는 외투부를 갖고, 해당 내투부에서는, 무기 섬유제 판체가, 판면을 주구멍에 대하여 대략 방사 방향으로 하여 적층되고, 나아가 소정의 가압 축소률로 충전되어 있고, 해당 외투부에서는, 무기 섬유 블랭킷이 해당 내투부의 외주를 복수회 주회인 실시예 7에 관한 버너 타일은, 내풍식성, 내열 충격성, 저열 수축률, 제품 외관 성형성이 우수한 것임을 알 수 있다.

본 발명을 특정한 형태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능한 것은 당업자에게 명확하다.

본 출원은 2014년 2월 12일자로 출원된 일본 특허 출원 2014-024487 및 2015년 1월 7일자로 출원된 일본 특허 출원 2015-001634에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

1, 1A 내지 1F, 100: 버너 타일
3, 3E: 주구멍
3f: 주구멍의 내주면
4: 고벌크 밀도부
9, 109: 코어형
10, 110: 프론트 부품
20, 111: 리어 부품
31, 131: 무기 섬유 적층체
32, 132: 권회체
40, 50: 엔드 플레이트
80: 로
82: 버너
120, 150: 내투부
121, 122: 무기 섬유 적층체를 포함하는 판체
130, 160: 외투부

Claims

무기 섬유 성형체로 이루어지고, 로 내외 방향으로 관통한, 버너용 주구멍을 갖는 버너 타일에 있어서,
해당 버너 타일의 적어도 로 내측은, 해당 주구멍을 둘러싸는 내투부와, 해당 내투부의 외주를 둘러싸는 외투부를 갖고,
해당 내투부에서는, 무기 섬유제 판체가, 판면을 주구멍에 대하여 대략 방사 방향으로 하여 적층되어 있고,
해당 외투부에서는, 무기 섬유 블랭킷이 해당 내투부의 외주를 복수회 주회하고 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항에 있어서, 상기 주구멍의 내주면을 따르는 부분이, 해당 내주면과 버너 타일 외면 사이의 중간부보다도 벌크 밀도가 큰 고벌크 밀도부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내투부는 버너 타일의 로 내측에만 배치되어 있고,
해당 버너 타일의 로 외측은, 상기 외투부가 주구멍의 내주면을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너 타일의 주구멍의 축심으로부터 방사 방향에 있어서 가장 두께가 작아지는 단면에 있어서, 버너 타일의 두께를 T₀로 하고, 내투부의 평균 두께를 T₁로 한 경우, T₁/T₀의 백분비는 20 내지 70％인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내투부를 구성하는 상기 무기 섬유제 판체로서, 주구멍의 축심선과 수직인 단면이 삼각형 또는 사다리꼴인 판체와, 해당 단면이 직사각형인 판체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
무기 섬유 성형체로 이루어지고, 로 내외 방향으로 관통한, 버너용 주구멍을 갖는 버너 타일에 있어서,
해당 주구멍의 내주면을 따르는 부분이, 해당 내주면과 버너 타일 외면 사이의 중간부보다도 벌크 밀도가 큰 고벌크 밀도부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너 타일의 외주측은 밀도가 상이한 복수의 무기 섬유 블랭킷을 중첩하여 주회시킴으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주구멍의 축심선과 수직인 단면에 있어서의 버너 타일 외형이 사각형이 되도록 부형되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주구멍의 내주면을 따르는 부분의 벌크 밀도가 0.3 내지 1.0g/㎤인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주구멍의 축심과 수직인 단면을, 주구멍측의 내주 영역과, 외면측의 외주 영역과, 그것들 사이의 중간 영역의 3영역으로 3등분한 경우,
상기 주구멍 내주면부터 5㎜까지의 범위에 있어서의 벌크 밀도를 Di로 하고, 해당 중간 영역의 벌크 밀도를 Dm으로 했을 때에,
Di-Dm이 0.05 내지 3.0g/㎤인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제10항에 있어서, Dm/Di가 0.1 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너 타일은, 무기 섬유와, 해당 무기 섬유를 결착하는 무기 바인더가 산화되어 발생한 바인더 유래물을 포함하고 있고, 상기 주구멍의 내주면을 따르는 부분의 단위 체적당 바인더 유래물량이 상기 중간 영역의 단위 체적당 바인더 유래물량보다도 많은 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 섬유는 알루미나질 섬유인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제13항에 있어서, 상기 알루미나질 섬유는, 알루미나 중량분율 65중량％ 이상의 결정질 알루미나·실리카 섬유인 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주구멍의 로 내측의 내주면을 따르는 통 형상체와, 해당 통 형상체가 착탈 가능하게 감입된 본체로 구성되어 있고,
해당 통 형상체가 본체로부터 로 내측으로 빠져 나가는 것을 방지하기 위한 빠짐 방지 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버너 타일.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 버너 타일을 포함하는 버너.
제16항에 기재된 버너를 구비한 로.