(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の排気口内に設置して、該排気口から流出する熱を減少させると共に、加熱されて前記加熱炉内に輻射熱を反射する加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置であって、
前記排気口に挿入される耐熱性の筒体と、
耐熱性の第１の布材を裁断して作製され、耐熱性無機接着剤が練り込まれた第１の帯部材を前記筒体の外周面に巻き付けて形成され、前記排気口に挿入された前記筒体と該排気口との隙間を塞いで該筒体を該排気口内に固定する充填部材と、
耐熱性の第２の布材を裁断して作製された第２の帯部材を隙間無く巻いた集合体から形成され、前記筒体内に挿入されて該筒体内を通過する前記加熱炉の排ガスにより加熱される通気性部材と、
前記筒体の側部を貫通し、該筒体の内側に突出した部分によって該筒体内の前記通気性部材を支持し、該通気性部材の該筒体内での移動を防止する複数の耐熱性の支持部材とを有することを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記筒体内側から該筒体及び該筒体外側にある前記充填部材をそれぞれ貫通し、その先部が前記排気口の内周面に当接する複数の耐熱性の固定部材を有することを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項３】
請求項２記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記固定部材は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項４】
請求項３記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記固定部材が高耐熱性非酸化物からなる場合、該固定部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記耐熱性無機接着剤は、アルミナ質であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記支持部材の前記筒体外側に配置された部分は、該筒体外側にある前記充填部材を貫通し、その端部を前記排気口の内周面に当接させていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項の記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記支持部材は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項８】
請求項７記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記支持部材が高耐熱性非酸化物からなる場合、該支持部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記筒体は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１０】
請求項９記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記筒体が高耐熱性非酸化物からなる場合、該筒体の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記通気性部材には、前記筒体内の排ガス通過方向に沿って形成された直径が１〜５０ｍｍの複数の貫通孔又は内径が１〜５０ｍｍの複数の貫通中空管が設けられ、該通気性部材の断面積に対する該貫通孔又は該貫通中空管の総断面積の割合は３０％以下であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記貫通中空管は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１３】
請求項１2記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記貫通中空管が高耐熱性非酸化物からなる場合、該貫通中空管の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記通気性部材の前記筒体内の排ガス通過方向に沿った厚みは、３〜３００ｍｍであることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第２の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、前記第２の布材は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維で形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、前記第２の布材は無機繊維で形成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、
前記外殻構造は、（１）前記第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）前記第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）前記第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）前記酸化物と前記複合酸化物、（５）前記酸化物と前記固溶体酸化物、（６）前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び（７）前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成され、
前記外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、前記外殻構造の厚さは、０．２μm以上１０μｍ以下であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記固溶体酸化物は、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、前記第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、前記第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとしたとき、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、
及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２２】
請求項１９又は２０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２３】
請求項１９又は２０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２４】
請求項１９又は２０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２５】
請求項１９又は２０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２６】
請求項１７又は１８記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記無機繊維は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２７】
請求項１７又は１８記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２８】
請求項１７又は１８記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項２９】
請求項１７又は１８記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記無機繊維は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＯからなる非晶質無機物質で構成されていることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項３０】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、前記第２の布材は無機繊維で形成され、前記集合体を形成している該第２の布材を構成している無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、前記集合体を第２の内殻構造と該第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維から形成し、
前記第２の内殻構造は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１で構成され、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、
前記第２の外殻構造は、（１）前記第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）前記第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）前記第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）前記酸化物と前記複合酸化物、（５）前記酸化物と前記固溶体酸化物、（６）前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び（７）前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成され、
前記第２の外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記第２の内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、前記第２の外殻構造の厚さは、０．２μm以上１０μｍ以下であることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項３１】
請求項３０記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記固溶体酸化物は、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、前記第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、前記第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置。
【請求項３２】
請求項３０又は３１記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法であって、前記通気性部材は、前記第２の布材を裁断して幅が３〜３００ｍｍの前記第２の帯部材を作製する第１工程と、
前記第２の帯部材の一部を芯管の外周面に一定張力下で隙間無く巻き付けて、前記筒体に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物を形成し、該第１の渦巻き物から前記芯管を除去した際に形成される空間部に前記第２の帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて形成した第２の渦巻き物を充填して前記集合体を作製する第２工程と、
前記集合体を、前記材料Ａの粉末が水中、有機溶媒中、あるいは水と有機溶媒の混合溶媒中に分散した分散溶液中に浸漬し、前記集合体を陰極側にして５０〜１５０ボルトの直流電圧を２〜１０分間印加して、電気泳動により、前記粉末を該集合体を形成している前記第２の帯部材を構成している前記無機繊維の外側に付着させて、処理集合体を得る第３工程と、
前記処理集合体を前記分散溶液中から取り出し、乾燥させて水及び／又は有機溶媒を除去する第４工程と、
乾燥した前記処理集合体を、不活性ガス雰囲気中１３００〜１７００℃で、０．２〜２時間加熱処理して前記粉末を前記無機繊維に固着させ、該無機繊維を前記第２の内殻構造と前記第２の外殻構造を持つ前記複合化無機繊維に変える第５工程とを経て作製されることを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法において、前記第２の布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記第２の布材にサイジング剤が施されている場合、前記第３工程の前に、前記集合体を不活性ガス雰囲気中８００〜１２００℃で０．５〜５時間加熱処理することを特徴とする加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉の排気口内に設置して、排気口から流出する熱を減少させると共に、高温になって加熱炉内に輻射熱を反射する加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス燃焼加熱炉あるいは雰囲気制御加熱炉における最も顕著な熱損失は、高温排ガスによる熱損失である。そこで、炭化ケイ素系の不織布マット（以下、単にマットという）を、炉内の天井に設けられた排気口に熱フィルタとして貼り付け、更に、炉内の天井並びに側壁に熱反射体としても貼り付けて、高温排ガスの顕熱を炉内で回収する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】鈴木謙爾、外3名、「Ｓｉ−Ｃ−（Ｍ）−Ｏ系繊維不織布マットによるガス燃焼加熱炉の省エネルギー化ならびに高性能化」、工業加熱、社団法人日本工業炉協会、２００７年７月１５日、第４４巻、第４号、ｐ．１７−２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マットを炉内の天井や側壁に貼り付けて高温排ガスの顕熱を炉内で回収することは、マットを炉内の天井や側壁に長期間に亘り安定して存在させることにより可能となる。ここで、柔軟体であるマットを、稼動中の加熱炉内の天井や側壁に設置するには、（１）セラミック接着剤を用いて接着する方法、（２）セラミックピン又はセラミックボルト（ネジ）を用いて固定する方法が一般的である。
【０００５】
しかし、炉内温度が一般に１０００℃以上の高温で、しかも排ガスが高速流転している状況下では、以下の問題がある。セラミック接着剤による接着では、加熱炉の運転中に接着剤層からマットが剥がれて落下する可能性が高い。また、セラミックピン又はセラミックボルトを用いてマットを固定する場合、高速流転する排ガスによる機械的衝撃や炉内の温度変動によりセラミックピン又はセラミックボルトが加熱炉の運転中に抜け落ち易く、これに伴ってマットも落下する可能性が高い。更に、セラミックピン又はセラミックボルトを用いてマットを固定するには、炉内の天井や側壁に、セラミックピン又はセラミックボルトを取付けるための穴加工を施さねばならず、天井や側壁が損傷する可能性も生じる。このため、既設の加熱炉にマットを取付けることについて、各ユ−ザ−は慎重になっている。そして、既設の加熱炉では、炉内構造、排ガス条件（温度、排ガス流量等）が加熱炉毎に異なるため、ひとつの加熱炉でマットの取付けが可能になったとしても、この事例を他の加熱炉に対しても適用できるという保証はない。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、既設の加熱炉の排気口内に設置して、排気口から流出する熱を減少させると共に、高温になって加熱炉内に輻射熱を反射することが可能な加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置は、加熱炉の排気口内に設置して、該排気口から流出する熱を減少させると共に、加熱されて前記加熱炉内に輻射熱を反射する加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置であって、
前記排気口に挿入される耐熱性の筒体と、
耐熱性の第１の布材を裁断して作製され、耐熱性無機接着剤が練り込まれた第１の帯部材を前記筒体の外周面に巻き付けて形成され、前記排気口に挿入された前記筒体と該排気口との隙間を塞いで該筒体を該排気口内に固定する充填部材と、
耐熱性の第２の布材を裁断して作製された第２の帯部材を隙間無く巻いた集合体から形成され、前記筒体内に挿入されて該筒体内を通過する前記加熱炉の排ガスにより加熱される通気性部材と、
前記筒体の側部を貫通し、該筒体の内側に突出した部分によって該筒体内の前記通気性部材を支持し、該通気性部材の該筒体内での移動を防止する複数の耐熱性の支持部材とを有している。
【０００８】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記筒体内側から該筒体及び該筒体外側にある前記充填部材をそれぞれ貫通し、その先部が前記排気口の内周面に当接する複数の耐熱性の固定部材を有することが好ましい。
ここで、前記固定部材は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１から構成することができる。
そして、前記固定部材が高耐熱性非酸化物からなる場合、該固定部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることが好ましい。
【０００９】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記耐熱性無機接着剤は、アルミナ質とすることができる。
【００１０】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記支持部材の前記筒体外側に配置された部分は、該筒体外側にある前記充填部材を貫通し、その端部を前記排気口の内周面に当接させることができる。
ここで、前記支持部材は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１から構成することができる。
そして、前記支持部材が高耐熱性非酸化物からなる場合、該支持部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることが好ましい。
【００１１】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記筒体は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１から構成することができる。
そして、前記筒体が高耐熱性非酸化物からなる場合、該筒体の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることが好ましい。
【００１２】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記通気性部材には、前記筒体内の排ガス通過方向に沿って形成された直径が１〜５０ｍｍの複数の貫通孔又は内径が１〜５０ｍｍの複数の貫通中空管が設けられ、該通気性部材の断面積に対する該貫通孔又は該貫通中空管の総断面積の割合は３０％以下であることが好ましい。
ここで、前記貫通中空管は、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１から構成することができる。
そして、前記貫通中空管が高耐熱性非酸化物からなる場合、該貫通中空管の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されていることが好ましい。
更に、前記通気性部材の前記筒体内の排ガス通過方向に沿った厚みは、３〜３００ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布であることが好ましい。
また、前記第２の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布であることが好ましい。
【００１４】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材を内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成し、前記第２の布材を内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維で形成することができる。
また、前記第１の布材を内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成し、前記第２の布材を無機繊維で形成することもできる。
【００１５】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、
外殻構造は、（１）前記第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）前記第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）前記第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）前記酸化物と前記複合酸化物、（５）前記酸化物と前記固溶体酸化物、（６）前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び（７）前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成され、
前記外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、前記外殻構造の厚さは、０．２μm以上
１０μｍ以下であることが好ましい。
ここで、前記固溶体酸化物は、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、前記第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、前記第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとしたとき、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、
ＱＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上から構成することが好ましい。
【００１６】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、Ｔｉ、
Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成することができる。
また、前記内殻構造は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、
Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、
β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、該結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物で構成することもできる。
更に、前記内殻構造は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成してもよい。
【００１７】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記内殻構造は、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在する
Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物で構成することが可能である。
また、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質で構成することも可能である。
【００１８】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記無機繊維は、Ｔｉ、
Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成することができる。
また、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成することもできる。
更に、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質で構成してもよい。
そして、前記無機繊維は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＯからなる非晶質無機物質で構成することも可能である。
【００１９】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、前記第１の布材は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、前記第２の布材は無機繊維で形成され、前記集合体を形成している該第２の布材を構成している無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、前記集合体を第２の内殻構造と該第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維から形成し、
前記第２の内殻構造は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１で構成され、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、
前記第２の外殻構造は、（１）前記第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）前記第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）前記第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）前記酸化物と前記複合酸化物、（５）前記酸化物と前記固溶体酸化物、（６）前記複合酸化物と前記固溶体酸化物、及び（７）前記酸化物と前記複合酸化物と前記固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成され、
前記第２の外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、前記第２の内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、前記第２の外殻構造の厚さは、０．２μm以上１０μｍ以下であることが好ましい。
ここで、前記固溶体酸化物は、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、前記第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、前記第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及び
ＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上から構成することが好ましい。
【００２０】
前記目的に沿う第２の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法は、第１の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法であって、前記通気性部材は、前記第２の布材を裁断して幅が３〜３００ｍｍの前記第２の帯部材を作製する第１工程と、
前記第２の帯部材の一部を芯管の外周面に一定張力下で隙間無く巻き付けて、前記筒体に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物を形成し、該第１の渦巻き物から前記芯管を除去した際に形成される空間部に前記第２の帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて形成した第２の渦巻き物を充填して前記集合体を作製する第２工程と、
前記集合体を、前記材料Ａの粉末が水中、有機溶媒中、あるいは水と有機溶媒の混合溶媒中に分散した分散溶液中に浸漬し、前記集合体を陰極側にして５０〜１５０ボルトの直流電圧を２〜１０分間印加して、電気泳動により、前記粉末を該集合体を形成している前記第２の帯部材を構成している前記無機繊維の表面に付着させて、処理集合体を得る第３工程と、
前記処理集合体を前記分散溶液中から取り出し、乾燥させて水及び／又は有機溶媒を除去する第４工程と、
乾燥した前記処理集合体を、不活性ガス雰囲気中１３００〜１７００℃で、０．２〜２時間加熱処理して前記粉末を前記無機繊維に固着させ、該無機繊維を前記第２の内殻構造と前記第２の外殻構を持つ前記複合化無機繊維に変える第５工程とを経て作製される。
【００２１】
第２の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法において、前記第２の布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記第２の布材にサイジング剤が施されている場合、前記第３工程の前に、前記集合体を不活性ガス雰囲気中８００〜１２００℃で０．５〜５時間加熱処理することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
第1の本発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置おいては、通気性部材が挿入された筒体を、加熱炉の排気口に挿入するので、排ガスの通過を妨げずに排気口を遮蔽することができ、排気口から流出する熱を減少させることができる。そして、排ガスは、筒体内を通過する際に通気性部材を加熱するため、加熱された通気性部材により加熱炉内に輻射熱を反射することができる。その結果、加熱炉内からの放熱量が減少し、燃料使用量を減少できる。また、排気口に挿入する筒体の外側に設けられた充填部材は、筒体の外周面と排気口の内周面との隙間を塞ぐので、排気口の内寸法に合った外寸法を有する筒体を使用する必要がなくなる。このため、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を、既設の加熱炉の排気口に容易に設置することができる。更に、通気性部材は、第２の布材を裁断して作製された第２の帯部材を隙間無く巻いて形成するので、保形性が著しく向上し、取扱いを容易に行うことができる。そして、通気性部材は、排気口に挿入される筒体内に挿入して使用するので、炉内で高速流転する排ガスによる変形の恐れが無くなると共に損傷を著しく低減でき、取付け、取外し、取替えを容易に行うことができる。
【００２３】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、筒体の内側から筒体及び筒体の外側の充填部材をそれぞれ貫通し、その先部が排気口の内周面に当接する複数の耐熱性の固定部材を有する場合、筒体の排気口内への固定力を高めることができる。
【００２４】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、固定部材が、耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなる場合、固定部材を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
そして、固定部材が高耐熱性非酸化物からなり、固定部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されている場合、加熱炉内で温度変動が発生しても、固定部材を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
【００２５】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、耐熱性無機接着剤が、アルミナ質である場合、高温下で安定した接着強度を維持することができ、筒体を排気口内に充填部材を介して確実に固定することができる。
【００２６】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、支持部材の筒体外側に配置された部分が、筒体外側にある充填部材を貫通し、その端部を排気口の内周面に当接させている場合、筒体の排気口内への固定を補強することができる。
【００２７】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、支持部材が、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなる場合、支持部材を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
そして、支持部材が高耐熱性非酸化物からなり、支持部材の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されている場合、加熱炉内で温度変動が発生しても、支持部材を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
【００２８】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、筒体が、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなる場合、筒体を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
そして、筒体が高耐熱性非酸化物からなり、筒体の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されている場合、加熱炉内で温度変動が発生しても、筒体を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
【００２９】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、通気性部材に、筒体内の排ガス通過方向に沿って形成された直径が１〜５０ｍｍの複数の貫通孔又は内径が１〜５０ｍｍの複数の貫通中空管が設けられ、通気性部材の断面積に対する貫通孔又は貫通中空管の総断面積の割合が３０％以下である場合、輻射熱の反射効率の大幅な低下を防止しながら、通気性部材の厚み方向両側で生じる圧力損失を小さくできる。
ここで、貫通中空管が、高耐熱性酸化物又は高耐熱性非酸化物のいずれか１からなる場合、貫通中空管を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
そして、貫通中空管が高耐熱性非酸化物からなって、貫通中空管の表面には耐熱酸化物の被覆層が形成されている場合、加熱炉内で温度変動が発生しても、貫通中空管を高温下で長期間に亘って安定して使用することができる。
【００３０】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、通気性部材の筒体内の排ガスの通過方向に沿った厚みが、３〜３００ｍｍである場合、通気性部材の寿命を調整することができ、加熱炉内への輻射熱の反射を安定して行うことができる。
【００３１】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、第１の布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布である場合、第１の帯部材に耐熱性無機接着剤を容易に練り込むことができると共に、第１の帯部材を筒体の外周面に巻き付ける回数を変えることで充填部材の厚みを容易に調整できる。
また、第２の布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布である場合、第２の帯部材を巻き取る回数を変えることで、筒体内に挿入するのに最適な寸法の通気性部材を容易に形成できる。
【００３２】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、（１）第１の布材が、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、第２の布材が内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維で形成されている場合、及び（２）第１の布材が、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、第２の布材が無機繊維で形成されている場合、使用環境に応じて、充填部材の寿命及びコストを、通気性部材の輻射熱反射効率、寿命、及びコストをそれぞれ調整することができる。
【００３３】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、外殻構造が、（１）第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）酸化物と複合酸化物、（５）酸化物と固溶体酸化物、（６）複合酸化物と固溶体酸化物、及び（７）酸化物と複合酸化物と固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成される場合、目的に応じて外殻構造の組成を選択することで、内殻構造の劣化を防止することができる。また、外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値が、内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、外殻構造の厚さが、０．２μm以上１０μｍ以下である場合、複合化無機繊維に温度変動が生じても、外殻構造が内殻構造から剥離することを防止できる。
ここで、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、
及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなる場合、固溶体酸化物の耐熱性及び耐食性を高めることができる。
【００３４】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、（１）内殻構造が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成されている場合、（２）内殻構造が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物で構成されている場合、（３）内殻構造が、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成されている場合、及び（４）内殻構造が、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物で構成されている場合、比熱が小さくなって温度変動に容易に追従できると共に、高温になった際に輻射熱の反射効率を高めることができる。
【００３５】
第1の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、（１）無機繊維が、Ｔｉ、
Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質で構成されている場合、（２）無機繊維が、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で構成されている場合、及び（３）無機繊維が、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質で構成されている場合、比熱が小さくなって温度変動に容易に追従できると共に、高温になった際に輻射熱の反射効率を高めることができる。
また、無機繊維が、Ａｌ、Ｓｉ、及びＯからなる非晶質無機物質で構成されている場合、高温の酸化雰囲気中で安定して存在できる。
【００３６】
第１の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、第１の布材が内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維又は無機繊維で形成され、第２の布材を形成する無機繊維の外側に第２の外殻構造を形成し、集合体を第２の内殻構造と第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維から形成し、
第２の内殻構造を、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１で構成し、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、
第２の外殻構造を、（１）第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）酸化物と複合酸化物、（５）酸化物と固溶体酸化物、（６）複合酸化物と固溶体酸化物、及び（７）酸化物と複合酸化物と固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成する場合、目的に応じて外殻構造の組成を選択することで、無機繊維の劣化を防止して、通気性部材の寿命を延長すると共に、輻射熱の反射効率を高位に維持することができる。そして、第２の外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値が、第２の内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、第２の外殻構造の厚さが０．２μm以上１０μｍ以下であるので、複合化無機繊維に温度変動が生じても、第２の外殻構造が第２の内殻構造から剥離することを防止できる。
【００３７】
第１の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、
一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなる場合、固溶体酸化物の耐熱性及び耐食性を高めることができる。
【００３８】
第2の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法においては、通気性部材が、集合体を構成している無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、無機繊維を第２の内殻構造と第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維に変えることで形成されるので、目的に応じて第２の外殻構造の組成を選択することで、第２の内殻構造の劣化を防止することができる。
【００３９】
第２の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、
一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなる場合、固溶体酸化物の耐熱性及び耐食性を高めることができる。
【００４０】
第２の発明に係る加熱炉の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の製造方法において、第２の布材に化学繊維が含有される場合、あるいは第２の布材にサイジング剤が施されている場合、第３工程の前に、集合体を不活性ガス雰囲気中８００〜１２００℃で０．５〜５時間加熱処理するので、集合体を無機化することができ、通気性部材の高温下での安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の説明図である。
【図２】変形例に係る通気性部材の説明図である。
【図３】第１の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の説明図である。
【図４】第２の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の説明図である。
【図５】第３の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の説明図である。
【図６】実施例１の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の設置状態を示す説明図である。
【図７】実施例１の消費電力削減率及び円盤状物１の温度の時間変化を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は実施例１の複合化無機繊維の表面状態を示す電子顕微鏡写真、（Ｂ）は実施例２の無機繊維の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】実施例５の円盤状物５、実施例６の円盤状物６をそれぞれ使用した場合の、電気炉内の温度分布の説明図である。
【図１０】実施例７で使用する熱放射率測定装置の説明図である。
【図１１】実施例７で測定した熱放射率の波長依存性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は、加熱炉の、例えば天井部１１を垂直に貫通して設けられた断面円形の排気口１２内に設置され、排気口１２から加熱炉外に流出する排ガスの熱を減少させる、すなわち、排ガス
を濾してその顕熱を取って排ガスの温度を低下させる熱フィルタ作用と共に、排気口１２内で取った顕熱で加熱されて加熱炉内に輻射熱を反射する（加熱炉内に向けて輻射熱を放射する）熱レフレクタ作用を有している。
【００４３】
そして、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は、先側が加熱炉内に突出するように排気口１２に挿入される耐熱性の筒体の一例である円筒体１３と、耐熱性の第１の布材を裁断して作製され、耐熱性無機接着剤（例えばアルミナ質）が練り込まれた第１の帯部材１４を円筒体１３の外周面に巻き付けて形成され、排気口１２に挿入された円筒体１３と排気口１２との隙間を塞いで円筒体１３を排気口１２内に固定する充填部材１５を有している。また、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は、耐熱性の第２の布材を裁断して作製された第２の帯部材１６を隙間無く巻いた集合体から形成され、円筒体１３の先側に挿入され、円筒体１３内に流入して通過する加熱炉の排ガスにより加熱されて高温になる通気性部材１７を有している。
【００４４】
更に、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は、円筒体１３の先側の側部を貫通し、円筒体１３の内側に突出する部分で、円筒体１３内に挿入された通気性部材１７の下端面を支持することによって、通気性部材１７が円筒体１３内で加熱炉内へ落下することを防止する複数（図１では２本）の耐熱性の支持部材の一例であるセラミックピン１８と、円筒体１３側部の軸方向中央部の周方向の複数位置において、内側から円筒体１３及び円筒体１３の外側にある充填部材１５をそれぞれ貫通し、その先部が排気口１２の内周面に当接する複数（図１では２本）の耐熱性の固定部材の一例であるセラミックボルト１９とを有している。以下、詳細に説明する。
【００４５】
円筒体１３は、高耐熱性酸化物（例えばアルミナ）又は高耐熱性非酸化物（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン）のいずれか１からなる。これによって、円筒体１３の高温下での変形や破損を防止して、長期間に亘って安定して使用することができる。加熱炉内で運転中に温度変動がある場合、円筒体１３を高耐熱性非酸化物で形成することで、円筒体１３の温度変化に伴う破損を更に防止できる。なお、高耐熱性非酸化物で形成した円筒体１３は、高温下の酸化性雰囲気中では、円筒体１３の表面が徐々に酸化するので、円筒体の表面には、例えば、アルミナ、ジルコニア等の耐熱酸化物のスラリーを塗布して被覆層を形成し、円筒体１３の表面の酸化を防止する。これによって、円筒体１３の高温特性（例えば、強度、熱衝撃抵抗）の低下を防いで、長期間に亘って安定して使用することができる。
【００４６】
セラミックピン１８（セラミックボルト１９も同様）は、高耐熱性酸化物（例えばアルミナ）又は高耐熱性非酸化物（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン）のいずれか１からなる。これによって、セラミックピン１８の高温下での変形や破損を防止して、長期間に亘って安定して使用することができる。加熱炉内で運転中に温度変動がある場合、セラミックピン１８を高耐熱性非酸化物で形成することで、セラミックピン１８の温度変化に伴う破損を更に防止できる。なお、高耐熱性非酸化物で形成したセラミックピン１８は、高温下の酸化性雰囲気中では、セラミックピン１８の表面が徐々に酸化するので、セラミックピン１８の表面には、例えば、アルミナ、ジルコニア等の耐熱酸化物のスラリーを塗布して被覆層を形成し、セラミックピン１８の表面の酸化を防止する。これによって、セラミックピン１８の高温特性（例えば、強度、熱衝撃抵抗）の低下を防いで、長期間に亘って安定して使用することができる。
【００４７】
第１の帯部材１４の作製に使用する第１の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布からなる。ここで、第１の帯部材１４への耐熱性無機接着剤の練り込みは、例えば、第１の帯部材１４の表裏両面にそれぞれ耐熱性無機接着剤を塗り付け、塗り付けた耐熱性無機接着剤をローラで加圧することにより行う。そして、充填部材１５は、第１の帯部材１４を円筒体１３の外周面に巻き付けて形成するので、第１の帯部材１４の巻き付け回数を変えることで、充填部材１５の厚みを容易に調整でき、円筒体１３の外周面から排気口１２の内周面まで隙間の距離に対応した最適厚み、すなわち、排気口１２内に挿入可能であって、しかも、円筒体１３と排気口１２の隙間を充填するのに十分な厚みの充填部材１５を、簡便に円筒体１３の外側に設けることができる。
【００４８】
充填部材１５を構成している第１の帯部材１４には、連通した空孔が存在し、空孔内には未硬化の耐熱性無機接着剤が充填されている。そのため、外側に充填部材１５が設けられた円筒体１３を排気口１２内に挿入する際、充填部材１５を隙間の形状に合わせて容易に変形させることができ、円筒体１３の外周面と排気口１２の内周面との隙間を確実に充填することができる。そして、円筒体１３が充填部材１５を介して排気口１２内に挿入された後、第１の帯部材１４の空孔内に充填されている耐熱性無機接着剤が硬化すると、充填部材１５を隙間の形状に合わせた形で固定することができ、隙間を安定して塞ぐことができる。更に、円筒体１３が充填部材１５を介して排気口１２内に挿入された場合、耐熱性無機接着剤を介して、円筒体１３と充填部材１５及び充填部材１５と排気口１２の内周面とが接合され、円筒体１３を排気口１２内に強固に固定することができる。ここで、円筒体１３の側部には複数のセラミックボルト１９が設けられているので、セラミックボルト１９の先端部で排気口１２の内周面を押圧することで、円筒体１３の排気口１２内への固定を更に強化できる。
【００４９】
第２の帯部材１６の作製に使用する第２の布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下である織物、又は厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％である不織布からなり、第２の帯部材１６の幅は３〜３００ｍｍである。そして、通気性部材１７は、第１の渦巻き物２０と、第１の渦巻き物２０の中央部に形成される空間部に充填される第２の渦巻き物２１とを用いて構成されている。通気性部材１７を形成する集合体は、第２の帯部材１６の一部を芯管の外周面に一定の張力下で隙間無く巻き付けて、円筒体１３に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物２０を形成し、この第１の渦巻き物２０から芯管を取外すことにより形成される空間部に、その中心部から第２の帯部材１６の他の一部を隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物２１を充填して構成される。このため、第２の帯部材１６の巻取り回数を変えることで、集合体の外径寸法を容易に調整でき、円筒体１３内に挿入するのに最適な寸法に作製できる。更に、集合体内には集合体の一方の端面側から他方の端面側に連通する空孔が存在するので、排ガスの通気性も容易に確保できる。
【００５０】
３〜３００ｍｍの幅の第２の帯部材１６を使用することで、通気性部材１７の円筒体１３内での排ガスの通過方向に沿った厚みを３〜３００ｍｍにすることができる。ここで、通気性部材１７の厚みが３mｍ未満では、排ガスの顕熱を濾し取って排ガスの温度を低下させる熱フィルタ作用が弱くなる。また、通気性部材１７の厚みが３００mｍを超えると、通気性部材１７の厚み方向両側で生じる圧力損失が大きくなる。このため、通気性部材１７の厚みを３〜３００ｍｍにした。なお、通気性部材１７の寿命は、通気性部材１７の厚みが厚いほど長くなるので、通気性部材１７の厚みを３〜３００ｍｍの範囲内で調整することで、加熱炉内へ輻射熱を一定期間に亘って安定して反射することができる
【００５１】
図２に変形例に係る通気性部材２２を示す。通気性部材２２は、第１の渦巻き物２３と、第１の渦巻き物２３の中央部に形成される空間部に充填される第２の渦巻き物２４とを用いて構成されている。そして、通気性部材２２には、円筒体１３内の排ガスの通過方向（円筒体１３の厚み方向）に沿って内径が１〜５０ｍｍの複数（図２では４個）の耐熱性の貫通中空管２５が設けられている。これにより、通気性部材２２の厚み方向両側で生じる圧力損失を小さくすることができる。また、通気性部材２２の断面積に対する貫通中空管２５中空部の総断面積の割合は３０％以下である。これにより、輻射熱の放射面積（反射面積）の大幅な低下を防止しながら、通気性部材の厚み方向両側で生じる圧力損失を小さくできる。なお、貫通中空管２５を設ける代わりに、通気性部材に排ガスの通過方向に沿って直径が１〜５０ｍｍの複数の貫通孔を形成してもよい。
【００５２】
ここで、貫通中空管２５は、高耐熱性酸化物（例えばアルミナ）又は高耐熱性非酸化物（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン）のいずれか１からなる。これによって、貫通中空管２５の高温下での変形や破損を防止して、長期間に亘って安定して使用することができる。加熱炉内で運転中に温度変動がある場合、貫通中空管２５を高耐熱性非酸化物で形成することで、貫通中空管２５の温度変化に伴う破損を更に防止できる。なお、高耐熱性非酸化物で形成した貫通中空管２５は、高温下の酸化性雰囲気中では、貫通中空管２５の表面が徐々に酸化するので、貫通中空管２５の表面に、例えば、アルミナ、ジルコニア等の耐熱酸化物のスラリーを塗布して被覆層を形成し、貫通中空管２５の表面の酸化を防止する。これによって、貫通中空管２５の高温特性（例えば、強度、熱衝撃抵抗）の低下を防いで、長期間に亘って安定して使用することができる。
【００５３】
第１及び第２の布材は、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造からなる複合化無機繊維で構成されている。そして、内殻構造は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物、（３）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、（４）粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物、及び（５）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１から構成されている。内殻構造は、炭化ケイ素系素材であるため、高温下で内殻構造は大きな熱放射率を有する。このため、内殻構造を有する複合化無機繊維で構成された第２の帯状材１６から形成された通気性部材１７は、高温下で大きな熱放射率を有することになる。
【００５４】
一方、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、外殻構造は、（１）第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）酸化物と複合酸化物、（５）酸化物と固溶体酸化物、（６）複合酸化物と固溶体酸化物、及び（７）酸化物と複合酸化物と固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成されている。そして、外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、外殻構造の厚さは、０．２μm以上１０μｍ以下である。これによって、複合化無機繊維に温度変動が生じても、外殻構造が内殻構造から剥離することを防止できる。その結果、複合化無機繊維が高温の酸化雰囲気中に存在しても、内殻構造が酸素と反応すること（内殻構造の酸化）を防止でき、内殻構造の材質変化に伴う特性の低下（例えば、強度低下、熱放射率の低下等）が抑制される。
【００５５】
なお、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとしたとき、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなる場合、固溶体酸化物の耐熱性及び耐食性が高まる。これに伴い、外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まった結果として、酸化に伴う内殻構造の材質変化を防止でき、複合化無機繊維の高温酸化雰囲気中での安定性を更に高めることができる。
【００５６】
図３に第１の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置２６を示す。
図３に示すように、加熱炉の天井部２７に断面四角形の排気口２８が設けられている場合、筒体を排気口２８に挿入可能な角筒体２９とし、角筒体２９内に挿入可能な形状の通気性部材３０を作製するだけで、熱遮蔽兼熱輻射反射装置２６を排気口２８に設置することが可能となる。
【００５７】
図４に第２の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置３１を示す。
図４に示すように、加熱炉の側壁３２に断面円形の排気口３３が設けられている場合、筒体を排気口３３に挿入可能な円筒体３４とするだけで、熱遮蔽兼熱輻射反射装置３１を排気口３３に設置することが可能となる。なお、円筒体３４内に挿入した通気性部材１７が炉外側に向けて移動することを防止するため、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０のセラミックピン１８の代わりに、円筒体３４内に挿入した通気性部材１７より炉外側となる円筒体３４側部の周方向の複数位置（例えば対向する２箇所）に、セラミックピン３５を内側から外側に向けて貫通させろことにより、セラミックピン３５の円筒体３４の内側に突出した部分で、円筒体３４内の通気性部材１７を支持している。更に、セラミックピン３５の円筒体３４の外側に配置された部分は、円筒体３４の外側にある充填部材１５を貫通し、その端部を排気口３３の内周面に当接している。
【００５８】
図５に第３の変形例に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置３６を示す。
図５に示すように、加熱炉の側壁３７に断面四角形の排気口３８が設けられている場合、筒体を排気口３８に挿入可能な角筒体３９とし、角筒体３９内に挿入可能な形状の通気性部材４０を作製するだけで、熱遮蔽兼熱輻射反射装置３６を排気口３８に設置することが可能となる。なお、角筒体３９内に挿入した通気性部材４０が炉外側に向けて移動することを防止するため、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０のセラミックピン１８の代わりに、角筒体３９内に挿入した通気性部材４０より炉外側となる角筒体３９側部の周方向の複数位置（例えば対向する２箇所）に、セラミックピン４１を内側から外側に向けて貫通させることにより、セラミックピン４１の角筒体３９の内側に突出した部分で、角筒体３９内の通気性部材４０を支持している。更に、セラミックピン４１の角筒体３９の外側に配置された部分は、角筒体３９の外側にある充填部材１５を貫通し、その端部を排気口３８の内周面に当接している。
【００５９】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０の作用について、説明する。
熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０を加熱炉の排気口１２内に設置することで、排ガスは、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０の円筒体１３内に挿入されている通気性部材１７を通過して外部に排出される。このため、排ガスの通過を妨げずに排気口１２を遮蔽して、排ガスの顕熱を通気性部材１７で取って排ガスの温度を低下させ（熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は熱フィルタ作用を有し）、排気口１２から外部に流出する熱を減少させることができる。また、排ガスは通気性部材１７を通過する際に、通気性部材１７を加熱して高温にする。このため、高温になった通気性部材１７で、加熱炉内からの輻射熱を反射し（熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０は熱レフレクタ作用を有し）、加熱炉内に戻すことができる。その結果、加熱炉内からの放熱量が減少し、燃料使用量を減少できる。
【００６０】
また、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０においては、加熱炉内からの輻射熱を反射する通気性部材１７を円筒体１３内に挿入し、更にセラミックピン１８で通気性部材１７を支持する構成であるため、通気性部材１７を円筒体１３内へ容易に挿入できると共に、高温の排ガスが通過する円筒体１３内で安定して保持することができる。更に、通気性部材１７を交換する際に、通気性部材１７を円筒体１３内から容易に取外すことができる。ここで、円筒体１３の排気口１２内への取付けは、耐熱性無機接着剤が練り込まれた第１の帯状部材１４で構成された充填部材１５で円筒体１３と排気口１２との隙間を塞ぎ、更に円筒体１３を内側から外側に向けて貫通するセラミックボルト１９の先端部を排気口１２の内周面に押圧させることにより行。従って、円筒体１３は、種々のタイプの加熱炉の排気口に容易に設置することができる。
【００６１】
本発明の第２の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置は、第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と比較して、第１の布材が複合化無機繊維で、第２の布材が無機繊維で構成されていることが特徴となっている。このため、第２の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の構成及び作用は、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と同一であるので、詳細な説明は省略し、第２の布材を構成する無機繊維について説明する。
【００６２】
無機繊維は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質、あるいは（４）Ａｌ、Ｓｉ、及びＯからなる非晶質の無機物質で構成されている。ここで、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質には、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。また、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質には、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。
【００６３】
無機繊維が（１）〜（３）の無機物質で構成されている場合、無機繊維は、複合化無機繊維の内殻構造と同一の組成（炭化ケイ素系素材）となるので、この無機繊維から構成された第２の布材から裁断した第２の帯部材を隙間無く巻いた集合体から形成される通気性部材も、第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０の通気性部材１７と同様の熱フィルタ作用及び熱レフレクタ作用を有する。なお、無機繊維は炭化ケイ素系素材であるため、高温の酸化雰囲気中では徐々に酸化して材質が変化し、特性低下（例えば、強度低下、熱放射率の低下等）が生じる。このため、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性の場合は、無機繊維の酸化速度は遅いので、熱遮蔽兼熱輻射反射装置の通気性部材を長期間に亘って破損することなく、高い輻射熱の反射効率を維持することができる。また、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁な通気性部材の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、炉内雰囲気が酸化性であっても、その交換を前提に通気性部材を使用することができる。
【００６４】
また、無機繊維が、（４）の無機物質で構成されている場合、複合化無機繊維の内殻構造及び（１）〜（３）の無機繊維と比較して、比熱が大きく、熱放射率が小さくなる。このため、複合化無機繊維、又は（１）〜（３）の無機物質で構成された無機繊維で形成した通気性部材と比較して、（４）の無機物質で構成された無機繊維で形成した通気性部材の熱フィルタ作用及び熱レフレクタ作用は低下する。更に、（４）の無機物質で構成された無機繊維では、高温下において酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気を問わず、非晶質の結晶化が進行するため（粒成長が生じるため）無機繊維が脆くなる。従って、通気性部材を形成している無機繊維が（４）の無機物質で構成されている場合、通気性部材を長期間に亘って使用することができない。
【００６５】
本発明の第３の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置は、第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と比較して、第１の布材が無機繊維で、第２の布材が複合化無機繊維で構成されていることが特徴となっている。このため、第３の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の構成及び作用は、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と同一である。そして、第１の布材を構成する無機繊維は、第２の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の第２の布材を構成している無機繊維と同一である。このため、第３の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の詳細な説明は省略する。
【００６６】
なお、充填部材を形成する第１の帯部材が（１）〜（３）の無機物質で構成された無機繊維で形成されている場合、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性であれば、無機繊維の酸化速度は遅いので、熱遮蔽兼熱輻射反射装置の充填部材を長期間に亘って使用することができる。一方、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が酸化性であれば、使用時間の経過と共に充填部材を形成している無機繊維は徐々に酸化して形態が変化する。このため、円筒体と排気口間のシール性が低下すると共に、円筒体を充填部材を介して排気口の内周面に固定する固定力も低下してくる。従って、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁な充填部材の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、炉内雰囲気が酸化性であっても、充填部材の交換を前提に熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置することができる。
また、第１の帯部材が（４）の無機物質で構成された無機繊維で形成されている場合、（４）の無機物質で構成された無機繊維では、高温下において酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気を問わず、非晶質の結晶化が進行するため無機繊維が脆くなる。従って、充填部材を形成している無機繊維が（４）の無機物質で構成されている場合、充填部材を長期間に亘って使用することができない。
【００６７】
本発明の第４の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置は、第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と比較して、第１及び第２の布材がそれぞれ無機繊維で構成されていることが特徴となっている。このため、第４の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の構成及び作用は、熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と同一である。そして、第１及び第２の布材を構成する無機繊維は、第２の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の第２の布材を構成している無機繊維と同一である。このため、第４の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の詳細な説明は省略する。
【００６８】
第１の布材を構成する無機繊維が（１）〜（３）の無機物質で構成され、第２の布材を構成する無機繊維が（４）の無機物質で構成されている場合、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性であれば、（１）〜（３）の無機物質で構成された無機繊維の酸化速度は遅いので、熱遮蔽兼熱輻射反射装置の充填部材を長期間に亘って使用することができる。一方、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が酸化性であれば、使用時間の経過と共に充填部材は徐々に酸化して形態が変化する。従って、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁な充填部材の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、炉内雰囲気が酸化性であっても、充填部材の交換を前提に熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置することができる。
また、通気性部材が（４）の無機物質で構成された無機繊維で形成されている場合、（４）の無機物質で構成された無機繊維では、高温下において酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気を問わず、非晶質の結晶化が進行するため無機繊維が脆くなる。従って、通気性部材を長期間に亘って使用することができない。
【００６９】
第１の布材を構成する無機繊維が（４）の無機物質で構成され、第２の布材を構成する無機繊維が（１）〜（３）の無機物質で構成されている場合、（４）の無機物質で構成された無機繊維では、高温下において酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気を問わず、非晶質の結晶化が進行するため無機繊維が脆くなる。従って、第１の布材から作製された充填部材を長期間に亘って使用することができない。
また、（１）〜（３）の無機物質で構成された無機繊維では、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性の場合は、（１）〜（３）の無機物質で構成された無機繊維の酸化速度は遅いので、第２の布材から作製された通気性部材を長期間に亘って使用することができる。一方、熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置する加熱炉内の雰囲気が酸化性の場合、使用時間の経過と共に通気性部材は徐々に酸化して形態が変化する。従って、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁な通気性部材の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、炉内雰囲気が酸化性であっても、通気性部材の交換を前提に熱遮蔽兼熱輻射反射装置を設置することができる。
【００７０】
本発明の第５の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置は、第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０と比較して、通気性部材１７の代わりに、無機繊維で構成された第２の布材を裁断して作製した第２の帯部材（幅が３〜３００ｍｍ）の一部を芯管の外周面に巻き付けて円筒体１３に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物を形成し、この第１の渦巻き物から芯管を取外すことにより形成される空間部に、その中心部から第２の帯部材の他の一部を隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物を充填（装入）して構成された集合体を形成し、次いで、この集合体を形成している第２の布材を構成している無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、集合体を第２の内殻構造と第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維から形成するようにした通気性部材を使用することが特徴となっている。
【００７１】
ここで、第２の内殻構造は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１で構成されている。なお、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質には、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分を
Ｍ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。また、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質には、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。
【００７２】
また、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、第２の外殻構造は、（１）第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）酸化物と複合酸化物、（５）酸化物と固溶体酸化物、（６）複合酸化物と固溶体酸化物、及び（７）酸化物と複合酸化物と固溶体酸化物のいずれか１からなる材料Ａで構成され、第２の外殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値は、第２の内殻構造を形成する無機物質の熱膨張係数の値の±１０％の範囲内にあり、第２の外殻構造の厚さは、０．２μm以上１０μｍ以下である。
【００７３】
ここで、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとしたとき、固溶体酸化物が一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上からなる場合、固溶体酸化物の耐熱性及び耐食性が高まる。これに伴い、第２の外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まった結果として、高温酸化雰囲気中において、第２の内殻構造の酸化に伴う材質変化を防止でき、複合化無機繊維の高温酸化雰囲気中での安定性を更に高めることができる。なお、第５の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置の構成及び作用は第１の実施の形態に係る熱遮蔽兼熱輻射反射装置１０の構成及び作用と同一なので説明は省略し、通気性部材の製造方法について詳細に説明する。
【００７４】
通気性部材の製造方法は、第２の布材を裁断して幅が３〜３００ｍｍの第２の帯部材を作製する第１工程と、第２の帯部材の一部を芯管の外周面に一定張力下で隙間無く巻き付けて、筒体に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物を形成し、第１の渦巻き物から芯管を除去した際に形成される空間部に第２の帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて形成した第２の渦巻き物を充填して集合体を作製する第２工程と、集合体を、材料Ａの粉末が水中、有機溶媒中、あるいは水と有機溶媒の混合溶媒中に分散した分散溶液中に浸漬し、次いで集合体を陰極側にして５０〜１５０ボルトの直流電圧を２〜１０分間印加して、電気泳動により、粉末を集合体を形成する第２の帯部材を構成する無機繊維の表面に付着させ、処理集合体を得る第３工程とを有している。更に、通気性部材の製造方法は、処理集合体を分散溶液中から取り出し乾燥させて、水及び／又は有機溶媒を除去する第４工程と、乾燥した処理集合体を、不活性ガス雰囲気中１３００〜１７００℃で、０．２〜２時間加熱処理して粉末を無機繊維に固着させ、無機繊維を第２の内殻構造と第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維に変える第５工程とを有している。以下詳細に説明する。
【００７５】
第２の帯部材は、（１）Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１として、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質、（２）Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質無機物質のいずれか１で構成される無機繊維で構成された第２の布材を裁断して作製される。ここで、第２の布材が織物の場合、厚みは０．２〜１０ｍｍ、開口率は３０％以下である。また、第２の布材が不織布の場合、厚みは１〜１０ｍｍ、体積空隙率は５０〜９７％である。そして、第２の帯部材の幅は、作製しようとする通気性部材が挿入される円筒体１３の長さに応じて、３〜３００ｍｍの範囲で決定する（以上、第１工程）。
【００７６】
なお、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する無機物質には、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｌから選択される１の金属成分をＭ１とし、Ｔｉ及びＺｒから選択される１の金属成分をＭ２とし、更にその炭化物をＭ２Ｃとして、β−ＳｉＣ、Ｍ２Ｃ、β−ＳｉＣとＭ２Ｃの固溶体及び／又はＭ２Ｃ１−ｘ（０＜ｘ＜１）からなる粒子径が７００ｎｍ以下の結晶質超微粒子と、結晶質超粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、Ｏ、及びＭ１を含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。また、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質には、粒子径が７００ｎｍ以下であるβ−ＳｉＣの結晶質超微粒子と、該結晶質超微粒子間に存在するＳｉ、Ｃ、及びＯを含有する非晶質無機物質との集合物が含まれる。
【００７７】
第１の渦巻き物の中央部に形成される空間部に第２の渦巻き物を充填して、柱状の集合体を作製する際、第２の布材に化学繊維（例えばレーヨン繊維）が含有される場合、あるいは第２の布材にサイジング剤が施されている場合は、集合体を不活性ガス雰囲気（窒素ガス雰囲気、好ましくはアルゴンガス雰囲気）中で、８００〜１２００℃の温度で、０．５〜５時間加熱処理する。これによって、化学繊維を完全に分解除去、又は一部を分解除去し残部を炭化させることができ、サイジング剤を完全に除去できる。その結果、集合体は、完全に無機物化する（以上、第２工程）。
【００７８】
次いで、集合体を、材料Ａの粉末が水中、有機溶媒中、あるいは水と有機溶媒の混合溶媒中に分散した分散溶液が貯留された浴槽中に浸漬する。ここで、有機溶媒は、例えば、アセトン、エタノール、又はノルマルヘプタンのいずれか１である。また、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、
Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、及びＯｓの各元素を第１群として、材料Ａは、（１）第１群から選択された１の元素の酸化物、（２）第１群から選択された２以上の元素からなる複合酸化物、（３）第１群から選択された２以上の元素の固溶体酸化物、（４）酸化物と複合酸化物、（５）酸化物と固溶体酸化物、（６）複合酸化物と固溶体酸化物、及び（７）酸化物と複合酸化物と固溶体酸化物のいずれか１からなる。なお、耐熱性及び耐食性の高い固溶体酸化物とする場合、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群とし、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、更に第２群から選択された少なくとも１の元素をＱＥとし、第３群から選択された少なくとも１の元素をＲＥとして、固溶体酸化物の組成を、一般式ＱＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ＱＥＳｉＯ５、ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＲＥＡｌＯ３のいずれか１又は２以上とする。
【００７９】
続いて、集合体を陰極側にして、直流安定化電源から５０〜１５０ボルトの直流電圧を２〜１０分間印加して、電気泳動により、粉末を集合体を形成する第２の帯部材を構成する無機繊維の外側に付着させて処理集合体を形成する。ここで、浴槽中には、例えば、Ｃ／Ｃコンポジット製のカソ−ド電極が距離を有して対向配置されており、集合体はアノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網に抱き合わされて（挟まれて）、カソ−ド電極間に配置される（以上、第３工程）。
【００８０】
処理集合体の形成が完了すると、処理集合体を分散溶液中から取り出し、分散溶液の液切りを行った後、１〜４時間風乾して水及び／又は有機溶媒の大半を飛散除去する。次いで、大気雰囲気中、４０〜８０℃の温度で３〜１０時間熱風乾燥して、残存する水及び／又は有機溶媒を完全に除去する（以上、第４工程）。
【００８１】
乾燥が完了した処理集合体を、アルゴンガス等の不活性ガス気流下、又は０．２〜１ＭＰａの微圧力の不活性ガス雰囲気中で、１３００〜１７００℃の温度で０．２〜２時間加熱処理する。これによって、無機繊維の外側に付着している粉末が焼結して無機繊維に固着し、無機繊維は第２の内殻構造と第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維に変わり（以上、第５工程）、通気性部材が形成される。なお、第２の外殻構造は、材料Ａで構成され、第２の内殻構造は、無機繊維が（１）の無機物質で構成されている場合は（１）の無機物質で、無機繊維が（２）の無機物質で構成されている場合は（２）の無機物質で、無機繊維が（３）の無機物質で構成されている場合は（３）の無機物質でそれぞれ構成される。
【実施例】
【００８２】
（実施例１）
先ず、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で形成された無機繊維で構成された不織布（繊維目付が２４０ｇ／ｍ２、化学繊維の一例であるレ−ヨン繊維を２０質量％含有し、幅が５００ｍｍ、長さが１０ｍのロール巻き）からなる第２の布材を裁断して、幅が２０ｍｍの第２の帯部材を作製した（第１工程）。次いで、第２の帯部材の一部が弛まないように一定の張力を加えながら、巻き取り機を用いて帯部材を芯管の外周面に隙間無く巻き付けて、外径５８ｍｍの第１の渦巻き物を形成し、第１の渦巻き物から芯管を除去し、芯管を除去した部分に形成される空間部に、第２の帯部材の他の一部から別途作製した第２の渦巻き物を充填して集合体を作製した。そして、集合体を熱処理炉内にセットし、アルゴンガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理して、不織布に含有されているレ−ヨン繊維の一部を分解除去して残部を炭化させると共に、不織布に施されているサイジング剤（有機物）を除去した（第２工程）。
【００８３】
続いて、熱処理された集合体を、アノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網で抱き合わせ、固溶体酸化物の一例であるジルコン（ＺｒＳｉＯ４）の粉末がエタノ−ルと水の混合溶媒中に均一分散した分散溶液を貯留している浴槽中に距離を設けて対向配置したＣ／Ｃコンポジット製の２枚のカソ−ド電極の間に配置した。次いで、直流安定化電源より１２０Ｖの直流電圧を５分間印加して、電気泳動により、ジルコン粉末を集合体を形成している（不織布を構成する）無機繊維の外側に付着させて、処理集合体を得た（第３工程）。そして、処理集合体を分散溶液中から取り出し、液切り、２時間の風乾、大気雰囲気中４０℃で６時間の熱風乾燥を行った後（第４工程）、アルゴンガス雰囲気中０．５ＭＰａの微加圧下において、１５００℃で０．５時間熱処理を行って、ジルコン粉末を焼結させると共に無機繊維に固着させて、集合体を形成している無機繊維を、第２の外殻構造（ジルコンの領域）と第２の内殻構造（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する領域）を持つ複合化無機繊維に変えて（第５工程）、直径５８ｍｍ、厚さ２０ｍｍの通気性部材（以下、円盤状物１という）を作製した。
【００８４】
また、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で形成された無機繊維で構成された織物（厚みが０．２５ｍｍ、幅が４０ｍｍの平織物）からなる第１の布材を裁断して、第１の帯部材を作製した。そして、第１の帯部材の一部にアルミナ質の耐熱性無機接着剤を練り込んだ後、外径が６８ｍｍ、内径が５８ｍｍ、長さが８０ｍｍのアルミナ製の円筒体（アルミナ管）の外周面に、耐熱性無機接着剤が練り込まれた第１の帯部材を巻き付けて、外径が７０ｍｍの充填部材を形成した。そして、図６に示す電気炉の天井部の中央に形成された内径７０ｍｍの排気口の入り口側から、外径７０ｍｍの充填部材が取付けられたアルミナ製の円筒体をその基側から挿入し、アルミナ製の円筒体の軸方向中央より基側の側部位置（周方向０度位置及び１８０度位置）に予め作製しておいた対向するボルト孔に、外径７ｍｍ、長さ１２ｍｍのアルミナ製のボルトをねじ込み、円筒体の内側から円筒体及び充填部材をそれぞれ貫通させて、その先部を排気口の内周面に当接させて押圧した。次いで、円盤状物１をアルミナ製の円筒体の炉内側の開口から挿入し、アルミナ製の円筒体の先側の側部位置（周方向０度位置及び１８０度位置）に予め作製しておいた対向する孔に、円筒体の外側から外径７ｍｍ、長さ３０ｍｍのアルミナ製のピンを差込む。これによって、熱遮蔽兼熱輻射反射装置の作製及び電気炉の排気口内への設置（取付け）が完了する。
【００８５】
続いて、電気炉の排気口内に設置した熱遮蔽兼熱輻射反射装置の熱フィルタ作用及び熱レフレクタ作用を確認するため、電気炉を常時１３００℃に保持（電気炉中央部の温度で制御）し、電気炉の炉床中央部に形成した空気送入口より、０．８リットル／分の流量で空気を２００時間電気炉内に流通させ、そのときの電気炉の消費電力Ｗ1の削減率を調べた。ここで、消費電力Ｗ1の削減率は、電気炉の排気口内に円盤状物１を設置しない状態で、炉床中央部の空気送入口より０．８リットル／分の流量で空気を電気炉内に流通させながら、電気炉を常時１３００℃一定に保持する際に必要な消費電力量をW０とした場合、１００×（Ｗ０−Ｗ１）／Ｗ０により求めた。その結果を図７に示す。なお、図７には、電気炉中央部に配置した熱電対で測定した温度（設定温度）、円盤状物１の炉内側表面に取付けた熱電対で測定した円盤状物下の温度、及び円盤状物１の炉外側表面に取付けた熱電対で測定した円盤状物上の温度も合わせて記載している。また、別の電気炉内に円盤状物１を配置し、１３００℃の空気中で３４０時間連続加熱し、円盤状物１の高温酸化による劣化の有無を観察した。
【００８６】
図７に示すように、円盤状物１を設置した場合は、設置しない場合に比べ消費電力削減率は３５％と高い値を示し、この削減率は２００時間中一定で、円盤状物１が優れた熱レフレクタ作用（輻射熱反射特性）を有することが確認でき、電気炉運転の省エネルギーに大きく寄与すること、結果的にはＣＯ２の発生低減に大きく寄与することが示唆された。また、円盤状物下の温度（炉内側表面温度）が１２５０℃であるのに対して、円盤状物上の温度（炉外側表面温度）は６３０℃であり、円盤状物１の上下で６２０℃もの温度差が発生しており、この温度差は２００時間に亘って常時一定であった。このことから、円盤状物１が優れた熱フィルタ作用（熱遮蔽特性）を持つことが確認できた。
【００８７】
大気中、１３００℃での円盤状物１の耐久試験（高温酸化抵抗性試験）において、耐久試験開始から１５０時間及び３４０時間を経過した時点における円盤状物１を形成する複合化無機繊維を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）に示すように、高温酸化による複合化無機繊維の劣化は全く認められず、この円盤状物１が１３００℃の高温でも、長期に亘って一定した性能を保持し得るものであることが確認できた。
【００８８】
（実施例２）
Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で形成された無機繊維で構成された第２の不織布（繊維目付が２４０ｇ／ｍ２、レ−ヨン繊維を２０質量％含有し、厚さ５ｍｍ、体積空隙率９５％）を裁断して、幅が２０ｍｍの第２の帯部材を作製した。次いで、第２の帯部材が弛まないように一定の張力を加えながら、巻き取り機を用いて第２の帯部材を中心部から外側まで（芯管を使用しないで）隙間無く巻き付けて、外径５８ｍｍ、厚さが２０ｍｍの円盤状物２を作製した。そして、実施例１の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の円盤状物１をアルミナ製の円筒体から取外し、作製した円盤状物２を挿入して、実施例１と同様に、電気炉を常時１３００℃に保持し、電気炉の炉床の空気送入口より、０．８リットル／分の流量で空気を２００時間電気炉内に流通させ、そのときの電気炉の消費電力の削減率を調べた。また、円盤状物２の上下にそれぞれ熱電対を取付け、円盤状物上下の温度を測定した。
【００８９】
その結果、円盤状物２の場合でも、電気炉の使用の初期段階（加熱を開始してから約１００時間程度）では、消費電力削減率は、実施例１とほぼ同等の値を示し、円盤状物２が優れた熱レフレクタ作用（輻射熱反射特性）を有することが確認できた。また、円盤状物２の上下の温度差が示す熱遮蔽効果も、実施例１とほぼ同等の結果を示した。一方、実施例１の円盤状物１と同様の方法で行った円盤状物２の大気中、１３００℃での耐久試験では、図８（Ｂ）に示すように、円盤状物２を形成している不織布を構成するＳｉ、Ｃ、ＯおよびＺｒの無機物質で形成された無機繊維は、１５０時間を経過した時点で既に無機繊維が著しく損傷を受けて劣化していることが認められた。従って、円盤状物２をこの温度で実用に供するためには、比較的短期間で取替えながら使用する必要がある。
【００９０】
（実施例３）
Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質で形成された無機繊維で構成された平織物（繊維目付が２８９ｇ／ｍ２、厚さ０．３３ｍｍ）を裁断して、幅が２０ｍｍの帯部材を作製した。次いで、帯部材が弛まないように一定の張力を加えながら、巻き取り機を用いて帯部材を中心部から外側まで（芯管を使用しないで）隙間無く巻き付けて、外径５８ｍｍ、厚さが２０ｍｍの円盤状物３を作製した。そして、実施例１の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の円盤状物１をアルミナ製の円筒体から取外し、作製した円盤状物３を挿入して、実施例１と同様に、電気炉を常時１３００℃に保持し、電気炉の炉床の空気送入口より、０．８リットル／分の流量で空気を２００時間電気炉内に流通させ、そのときの電気炉の消費電力の削減率を調べた。また、円盤状物３の上下にそれぞれ熱電対を取付け、円盤状物上下の温度を測定した。
【００９１】
その結果、円盤状物３の場合でも、電気炉の使用の初期段階（加熱を開始してから約１００時間程度）では、消費電力削減率は、実施例１とほぼ同等の値を示し、円盤状物３が優れた熱レフレクタ作用（輻射熱反射特性）を有することが確認できた。また、円盤状物３の上下の温度差が示す熱遮蔽効果も、実施例１とほぼ同等の結果を示した。一方、実施例１の円盤状物１と同様の方法で行った円盤状物３の大気中、１３００℃での耐久試験では、円盤状物２の場合と同様、円盤状物３を形成している平織物を構成するＳｉ、Ｃ、及びＯの非晶質無機物質で形成された無機繊維は、１５０時間を経過した時点で既に無機繊維が著しく損傷を受けて劣化していることが認められた。従って、円盤状物３をこの温度で実用に供するためには、比較的短期間で取替えながら使用する必要がある。
【００９２】
（実施例４）
実施例１で使用した不織布を裁断して、幅が５０ｍｍの帯部材を作製し、実施例１と同様の方法で円盤状物４を作製した。次いで、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ５０ｍｍのアルミナ製の貫通中空管１０本が、円盤状物４の表裏面上に均等に配置されるように、アルミナ製の短管を円盤状物４の軸方向に貫通させた。その結果、円盤状物４の開口率は７．４％となった。そして、実施例１の円盤状物１をアルミナ製の円筒体から取外し、作製した円盤状物４を挿入して、実施例１と同様に、電気炉を常時１３００℃に保持し、電気炉の炉床の空気送入口より、０．８リットル／分の流量で空気を２００時間電気炉内に流通させ、そのときの電気炉の消費電力の削減率を求めて省エネルギ−効果を調べた。また、円盤状物４の上下にそれぞれ熱電対を取付けて円盤状物４の上下面の温度を測定し、円盤状物４の熱遮蔽効果を調べた。
【００９３】
円盤状物４では、開口率が７．４％のため、加熱された空気による圧力損失が殆ど無く、高温空気が円盤状物４を素通りすると思われたが、消費電力削減率及び熱遮蔽効果は、いずれも実施例１（開口率が０％の円盤状物１）とほぼ同一の優れた結果を示した。その結果、円盤状物に複数の孔を開けて、円盤状物の厚み方向両側での熱風による圧損を無くす工夫を施しても、性能発現、すなわち、熱レフレクタ作用（輻射熱反射特性）及び熱フィルタ作用（熱遮蔽特性）には全く影響を及ぼさないことがわかった。
【００９４】
（実施例５）
実施例１で使用した不織布を裁断して、幅が５ｍｍの第２の帯部材を作製し、実施例１と同様の方法で直径５８ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状物５を作製した。そして、実施例１の円盤状物１をアルミナ製の円筒体から取外し、作製した円盤状物５を挿入して、実施例１と同様に、電気炉を常時１３００℃に保持した状態で、電気炉内の中心（温度制御点）と円盤状物５の炉内側端面の中心とを結ぶ直線に沿った温度分布、円盤状物５の炉内側端面の中央部温度、及び円盤状物５の炉外側端面の中央部温度を測定すると共に、円盤状物５の炉内側端面の中央部温度と炉外側端面の中央部温度との温度差（熱遮蔽効果）を調べた。その結果を、図９に示す。
【００９５】
図９に示すように、円盤状物５を使用すると、電気炉内の中心を１３００℃に温度制御した場合、円盤状物５の炉内側端面の中央部でも１２８５℃と高い温度が保たれており、円盤状物５を装着するだけで所望の温度を電気炉内に広域に亘って保持できる、すなわち炉均熱部を著しく広範に広げることができると確認できた。また、この円盤状物５の炉外側端面の中央部温度は６３０℃で、円盤状物５の両側で６５５℃に及ぶ熱遮蔽効果が確認できた。
【００９６】
（実施例６）
Ａｌ、Ｓｉ、及びＯを含有する非晶質無機物質（Ａｌ２Ｏ３が約３０％、ＳｉＯ２が約７０％）で形成された無機繊維（Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系無機繊維）で構成された不織布（厚さ５ｍｍ、体積空隙率８０％）を裁断して、幅が５ｍｍの第２の帯部材を作製した。次いで、第２の帯部材が弛まないように一定の張力を加えながら、巻き取り機を用いて第２の帯部材を中心部から外側まで（芯管を使用しないで）隙間無く巻き付けて、外径５８ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状物６を作製した。そして、実施例１の熱遮蔽兼熱輻射反射装置の円盤状物１をアルミナ製の円筒体から取外し、作製した円盤状物６を挿入して、実施例１と同様に、電気炉を常時１３００℃に保持し、電気炉内の中心（温度制御点）から円盤状物６の炉内側端面までの温度分布、円盤状物６の炉内側端面の近傍温度（円盤状物６の装着直下の温度）と円盤状物６の炉外側端面の近傍温度（円盤状物６の装着直上の温度）の温度差（熱遮蔽効果）を調べた。その結果を、図９に示す。
【００９７】
図９に示すように、円盤状物６を使用する場合、温度分布は、電気炉内の中心と円盤状物６の炉内側端面の中心とを結ぶ直線に沿って、電気炉の中心部から６ｃｍ程度の部位から温度が低下し始め、電気炉の中心部から１０ｃｍ程度の部位（円盤状物６の炉内側端面から炉内側に２．５ｃｍ程度入った部位）から急激に温度が低下し、円盤状物６の炉内側端面の中央部温度は１１５０℃まで低下した。しかしながら、この円盤状物６の炉外側端面の中央部温度は５３５℃であり、円盤状物６の厚み方向の両側で６１５℃に及ぶ熱遮蔽効果が確認できた。
【００９８】
（実施例７）
実施例５の円盤状物５、実施例６の円盤状物６から、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ５ｍｍの平板状の試験片をそれぞれ切り出し、図１０に示す測定装置を用いて各試験片の熱放射率を測定した。熱放射率の測定は、電気炉内に設けた試料ホルダーに、試験片の縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの一面が露出するようにセットし、試験片温度を８００〜１０００℃の範囲に加熱して、電気炉の外部に設けた光学系を用いて一定強度の光（０．７〜５μｍの波長範囲の赤外線）を試験片の露出した面に照射し、試験片の露出した面で反射した反射光の強度（放射強度）を測定した。その結果を図１１に示す。
【００９９】
ここで、試験片を構成する不織布は、体積空隙率が９５％で、直径が１０μｍの無機繊維から形成されているため、試験片で反射された光の大部分は散逸する。このため、炭化ケイ素の試験片を用いて測定した値をバックグラウンドとした装置係数を用いて、測定された放射強度の補正を行い、波長毎の単色放射率を算出した。なお、光学系は、試験片への光照射及び試験片からの反射光強度を測定する集束レンズを備えたフーリエ変換赤外分光器（ＦＴ−ＩＲ）と、試験片への外乱光の入射及びフーリエ変換赤外分光器への外乱光の入射を防止するピンホールスリットと、照射光及び反射光の進路を変えるミラー（反射面が金蒸着膜）と、試験片への照射光及び試験片からの反射光を集光する集光レンズとを有している。
【０１００】
図１１に示すように、８００〜１０００℃の温度範囲では、円盤状物５から作製した試験片複合化無機繊維の不織布）の熱放射率は約９０％であり、円盤状物６から作製した試験片（Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系無機繊維の不織布）の熱放射率（１５〜４０％）に比べ、著しく高い熱放射率を示すことがわかった。このことは、実施例１、４、５に示した複合化無機繊維の不織布からなる円盤状物１、４、５の高い消費電力削減率や優れた熱遮蔽効果は、円盤状物１、４、５が持つ高い熱放射率、言い換えると高輻射熱反射特性によるものであることを明示している。一方、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系無機繊維の不織布からなる円盤状物６は、図９に示すように、複合化無機繊維の不織布からなる円盤状物５に比べると性能は劣るものの、８００〜１０００℃の範囲で０．１５〜０．４の熱放射率を示し、これにより、円盤状物６がそれなりの熱遮蔽効果を持つことが裏付けられた。
【０１０１】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０：熱遮蔽兼熱輻射反射装置、１１：天井部、１２：排気口、１３：円筒体、１４：第１の帯部材、１５：充填部材、１６：第２の帯部材、１７：通気性部材、１８：セラミックピン、１９：セラミックボルト、２０：第１の渦巻き物、２１：第２の渦巻き物、２２：通気性部材、２３：第１の渦巻き物、２４：第２の渦巻き物、２５：貫通孔、２６：熱遮蔽兼熱輻射反射装置、２７：天井部、２８：排気口、２９：角筒体、３０：通気性部材、３１：熱遮蔽兼熱輻射反射装置、３２：側壁、３３：排気口、３４：円筒体、３５：セラミックピン、３６：熱遮蔽兼熱輻射反射装置、３７：側壁、３８：排気口、３９：角筒体、４０：通気性部材、４１：セラミックピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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