(57)【要約】【課題】蒸気発生装置に使用する長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体を提供する。【解決手段】多孔質金属体を内蔵する蒸気発生体において、前記多孔質金属体は、多孔質金属の骨格表面がシリカからなるシリカコーティング層またはＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカコーティング層により被覆されている多孔質金属からなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質金属体を内蔵している蒸気発生体であって、前記多孔質金属体は、多孔質金属の骨格表面がシリカからなるシリカコーティング層により被覆されている多孔質金属からなることを特徴とする長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体。
【請求項２】
前記多孔質金属体は、多孔質金属の骨格表面がＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカコーティング層により被覆されている多孔質金属からなることを特徴とする請求項１記載の長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体。
【請求項３】
前記多孔質金属は、発泡金属であることを特徴とする請求項１または２記載の長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の蒸気発生体を有する蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気発生装置に使用する長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気発生装置は、蒸発液を吸い上げながら移送して蒸発をさせる蒸気発生体を組み込んだ構成を有していることは知られている。この蒸気発生体の具体的一例に説明すると、例えば、図１の一部断面概略図に示されるように、円筒状隔離壁２とこの円筒状隔離壁２の外周に取り付けられている多孔質金属からなる多孔質金属体３とで構成されており、円筒状隔離壁２と多孔質金属体３とはシーム溶接またはスポット溶接により接合して取付けられた構造を有している。この蒸気発生体１は一般に蒸気発生装置に内蔵して使用され、この蒸気発生体１により蒸気を発生させるには、蒸気発生体１の円筒状隔離壁２の内側に加熱ガスなどの加熱媒体を矢印５方向に流しながら円筒状隔離壁２を加熱し、円筒状隔離壁２を加熱した熱は多孔質金属体３にも伝達して多孔質金属体３をも加熱し、この加熱された多孔質金属体３の下に水などの蒸発液４を置いて多孔質金属体３の毛細管現象によりＡ方向に吸い上げられ、吸い上げられた蒸発液４を加熱して蒸気を発生させている。
【０００３】
前記円筒状隔離壁２は耐食性および耐熱性を備えた材料で構成されることが好ましいところから、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０などのステンレス鋼で構成されることが好ましく、一方、円筒状隔離壁２の外周に設けられた多孔質金属体３は、３次元構造を有する耐食性および耐熱性を備えた金属または合金からなる３次元構造を有するＳＵＳ３１６などのステンレス鋼からなる焼結体で構成されることが好ましいが、ステンレス鋼からなる不織布、メッシュなども使用できるとされている（特許文献１参照）。
さらに、多孔質金属体としては、一般の焼結金属の外に表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔を有する発泡金属などが知られており、この発泡金属は、原料粉末、水溶性樹脂結合剤、可塑剤、気泡剤および水を配合し混練して発泡スラリーを作製し、この発泡スラリーをキャリヤーシート上にドクターブレードなどにより薄板状に成形し、恒温・恒湿度槽において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用して発泡させ、さらに乾燥槽において乾燥させて発泡グリーン板を製造し、この発泡グリーン板を脱脂装置および焼成炉を通すことにより脱脂、焼成することにより製造されることも知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６９１８２号公報
【特許文献２】特開２００４−４３９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、蒸気発生体は一般に多孔質金属体を一部構成要素としているが、蒸気発生体は長期間使用すると徐々に蒸気発生効率が低下する。そのために、一層長期間使用しても蒸気発生効率が低下することのない蒸気発生体が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者は、一層長期間高い蒸気発生効率を維持することができる蒸気発生体を開発すべく研究を行った。その結果、
（イ）蒸気発生体を長期間使用すると蒸気発生体に組み込まれている多孔質金属体の親水性が徐々に低下することが原因の一つであり、この蒸気発生体に組み込まれている多孔質金属体の親水性を一層長期間維持させることにより一層長期間高い蒸気発生体の蒸気発生効率を維持することができる、
（ロ）多孔質金属の骨格表面にシリカをコーティングした多孔質金属体は親水性を一層長期間維持させることができ、この多孔質金属の骨格表面にシリカをコーティングした多孔質金属体を組み込んだ蒸気発生体の蒸気発生効率は長期間低下することはない、という研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）多孔質金属体を内蔵している蒸気発生体であって、前記多孔質金属体は、多孔質金属の骨格表面がシリカからなるシリカコーティング層により被覆されている多孔質金属からなる長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記多孔質金属の骨格表面にシリカからなるシリカコーティング層を被覆して多孔質金属体を作製するには、まず、耐食性および耐熱性に優れた多孔質金属を用意し、この多孔質金属の骨格表面に適宜の方法でシリカをコーティングすることにより作製することができ、例えば、シラン、ジシラン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、メチルトリメトキシシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン等のＳｉ系化合物を原料とし、プラズマＣＶＤ法によってコーティングすることにより作製することができる。
【０００８】
本発明者らは、さらに親水性に優れた多孔質金属体を得るべく研究を行った。その結果、通常のシリカよりもＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカを多孔質金属の骨格表面にコーティングした多孔質金属体を蒸気発生体における多孔質金属体として使用することによりさらに一層長期間高い蒸気発生効率を維持することができる蒸気発生体を得ることができる、という研究結果が得られたのである。
【０００９】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（２）多孔質金属体を内蔵している蒸気発生体であって、前記多孔質金属体は、多孔質金属の骨格表面がＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカコーティング層により被覆されている多孔質金属からなる長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体、に特徴を有するものである。
【００１０】
このＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカコーティング層は、Ｃ含有量が２．５質量％未満ではさらに一層長期間親水性を維持することができるという格別な効果が得られず、一方、Ｃ含有量が１５質量％を越えると、コーティング層の親水性が低下するようになるので好ましくない。したがって、この発明の多孔質金属体におけるシリカコーティング層に含まれるＣ含有量を２．５〜１５質量％に定めた。
【００１１】
このＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成を有するＣ含有シリカコーティング層を多孔質金属の骨格表面に形成するには、多孔質金属の骨格表面にシランカップリング剤を塗布したのち、Ｃを含むシランカップリング剤を酸化性雰囲気中（例えば、大気中）、温度：２８０〜５００℃で焼成することにより作製する。前記焼成温度を前述のごとく限定した理由は、シランカップリング剤の焼成温度が２８０℃未満ではシランカップリング剤の分解が十分でないために、十分な親水性が得られないので好ましくなく、一方、５００℃を越えるとコーティング層に含まれるＣ量が低くなるので長期間親水性を維持することができなくなるので好ましくないからである。
この発明の蒸気発生体に組み込まれる多孔質金属体を製造する際に使用するＣを含むシランカップリング剤とは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のＣを含有するＳｉ系化合物である。
【００１２】
この発明の蒸気発生体に組み込まれる多孔質金属体は、ステンレス鋼、ニッケル基合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｇなどの耐食性および耐熱性に優れた金属からなる焼結体、不織布、メッシュなどの多孔質金属であればいかなるものであってもよいが、焼結体、特に発泡金属であることが一層好ましい。したがって、この発明は、
（３）前記多孔質金属は、発泡金属である前記（１）または（２）記載の長期間蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体、に特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
多孔質金属の骨格表面にシリカまたはＣ含有シリカからなるコーティング層を形成した多孔質金属体を組み込んだ蒸気発生体は、従来よりも一層長期間にわたって蒸気発生性能が低下することのない蒸気発生体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
原料粉末として平均粒径：１０μｍのＳＵＳ３１６ステンレス鋼粉末、水溶性樹脂結合剤としてメチルセルロース：１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、気泡剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末：２０質量％、水溶性樹脂結合剤：１０質量％、可塑剤：１質量％、気泡剤：０．６質量％、残部：水となるように配合し、１５分間混練し、発泡スラリーを作製した。得られた発泡スラリーをブレードギャップ：１ｍｍでドクターブレード法によりＰＥＴフィルム上に塗布し、恒温高湿度槽に供給し、そこで温度：３５℃、湿度：９０％、２５分間保持することにより発泡させ、引き続いて温度：８０℃、２０分間保持の条件で温風乾燥を行い、スポンジ状グリーン成形体を作製した。この成形体をＰＥＴフィルムから剥し、アルミナ板上に載せ、Ａｒ雰囲気中、温度：５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気：５×１０−３Ｐａ、温度：１２００℃、１時間保持の条件で焼結することにより気孔率：９０％を有し、厚さ：１ｍｍを有し表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔を有する多孔質発泡ステンレス鋼板を作製した。得られた多孔質発泡ステンレス鋼板を幅：３０ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの寸法になるように切断して多孔質発泡ステンレス鋼試験片を作製した。
【００１５】
実施例１
メチルトリメトキシシランを原料とし、先に作製した多孔質発泡ステンレス鋼試験片の骨格表面にプラズマＣＶＤにより厚さ：５０ｎｍを有するシリカをコーティングすることによりシリカコーティング多孔質ステンレス鋼からなる本発明多孔質金属体１を作製した。
【００１６】
実施例２
シランカップリング剤（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を表１に示される倍率のエタノールで希釈した溶液に先に作製した多孔質発泡ステンレス鋼試験片を浸漬し、大気乾燥機にて５０℃、１０分間保持の条件で乾燥した。その後、これを大気中、温度：３５０℃、１０分間保持の焼成を行い、骨格表面に厚さ：５０ｎｍを有するＣ含有シリカコーティング層を形成した本発明多孔質金属体２〜７および比較多孔質金属体１を作製した。この本発明多孔質金属体２〜７および比較多孔質金属体１の骨格表面に形成されたＣ含有シリカコーティング層の成分組成を測定し、その結果を表１に示した。
【００１７】
従来例１
先に作製した多孔質発泡ステンレス鋼試験片そのまま使用して従来多孔質金属体１とした。
【００１８】
図２に示されるように、先に作製した本発明多孔質金属体１〜７、比較多孔質金属体１および従来多孔質金属体１の一端両面に幅：３０ｍｍ、長さ：５０ｍｍの寸法を有するヒーターおよび熱電対（図示せず）を取付け、本発明多孔質金属体１〜７、比較多孔質金属体１および従来多孔質金属体１の他端を純水：１リットルの入った水槽に深さ：５０ｍｍに渡って浸漬し、ヒーターにより本発明多孔質金属体１〜７、比較多孔質金属体１および従来多孔質金属体１の一端を１００℃になるように加熱し、下部から純水を吸い上げて上部にて水蒸気を発生させる操作を１日８時間連続で行い、その後、再度、純水を水槽に１リットル満たしてから、１０分間の試験を行いその時の重量変化を測定し、１０分間の平均から１分当りの蒸発量を算出し、この水槽内の純水の１分間当りの蒸発量の測定を毎日行い、蒸発量が１分間当たり１ｇ以下となったときを蒸気発生性能が無くなったと規定し、蒸気発生性能が無くなるまでの日数を耐久日数としてその結果を表１に示すことにより蒸発性能耐久試験を行った。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示される結果から、本発明多孔質金属体１〜７は従来多孔質金属体１に比べて蒸気発生性能が無くなるまでの日数が多いことから、蒸発性能耐久性に優れていること、特に、Ｃ含有シリカコーティング層を形成した本発明多孔質金属体２〜７は蒸気発生性能が無くなるまでの日数が格段に多くなることから一層蒸発性能耐久性に優れていることが分かる。しかし、Ｃ含有量が１５％を越える比較多孔質金属体１は蒸気発生性能が無くなるまでの日数が少なくなることから、蒸発性能耐久性に劣ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の蒸気発生体を説明するための一部断面概略図である。
【図２】蒸発性能耐久試験を実施するための装置の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：蒸気発生体、２：円筒状隔離壁、３：多孔質金属体、４：蒸発液
【図１】
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【図２】
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