(57)【要約】【課題】  高価な高温用セラミックファイバーの使用量を更に削減すると共に、耐久性に優れたセラミックファイバーモジュールを提供する。【解決手段】  短冊状の低温用セラミックファイバーブランケット１を所要枚数積層してなるブロックと、このブロックの高温雰囲気側を覆うように巻きつけて一体化した高温用セラミックファイバーブランケット２とを備えるセラミックファイバーモジュールである。高温用セラミックファイバーブランケット２は、アルミナファイバーブのランケットで、１４００℃で１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であることが好ましい。【選択図】      図１
2005206388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを所要枚数積層してなるブロックと、このブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うように巻き付けて一体化した高温用セラミックファイバーブランケットとを備えるセラミックファイバーモジュールであって、前記高温用セラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブのランケットであり、且つ１４００℃にて１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であることを特徴とするセラミックファイバーモジュール。
【請求項２】
前記ブロックの高温雰囲気側となる表面が低温用セラミックファイバーブランケットの積層面と垂直であり、且つ前記高温用セラミックファイバーブランケットが該ブロックの高温雰囲気側となる表面と共に、低温用セラミックファイバーブランケットの積層面と平行な側面を覆っていることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックファイバーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉、熱処理炉、鍛造炉等の工業炉の炉壁構成に用いられるセラミックファイバーモジュールである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種工業炉の炉壁構成は、低温の炉壁側にはシリカとアルミナを主体とした低温用セラミックファイバーブランケットを、及び高温となる炉内側（高温雰囲気側とも言う）にはアルミナファイバーなどの高温用セラミックファイバーブランケットを用い、これらを炉壁と水平方向に積層していた。
【０００３】
しかし、この方法では、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットを順次積層するため、施工が面倒で手間がかかっていた。そこで最近では、複数枚のセラミックファイバーブランケットを積層して一体化したモジュールを予め作製しておき、このモジュールを炉壁に施工する方法が取られるようになっている。
【０００４】
ところが、このようなモジュールは、施行時に取付金具で炉壁に固定する必要から、一般にセラミックファイバーブランケットの積層面を炉壁と垂直に、即ち積層端面を炉壁と平行に配置して施工される。そのため、モジュールを構成するセラミックファイバーブランケットとして高価な高温用セラミックファイバーブランケットを低温の炉壁側まで使用しなければならず、モジュールの材料コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、低温の炉壁側には低温用セラミックファイバーブランケットを用い、高温となる炉内側には高温用セラミックファイバーブランケットを使用したモジュールが提案されている。例えば、実開昭６２−５２８９３号公報には、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットを重ねて複数段折り畳み、更に折り目の両ブランケット間の高温雰囲気側に高温用セラミックファイバーブランケットを充填した構造が記載されている。
【０００６】
また、特開平９−１１３１４８号公報には、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットの突合せ面に嵌め合い部を形成し、互いに嵌め合わせて接合する方法が開示されている。更に、特開平１１−３１４９７３号公報には、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットの突合せ面を、接着剤で接合した構造が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】実開昭６２−５２８９３号公報
【特許文献２】特開平９−１１３１４８号公報
【特許文献３】特開平１１−３１４９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットを組み合わせた従来のセラミックファイバーモジュールでは、高価な高温用セラミックファイバーの削減量が不十分であるうえ、低温用と高温用のセラミックファイバーブランケットを嵌め合わせ又は接着しているため、その接合部分が高温下での長時間の使用に耐えられず、耐久性に乏しいなどの欠点があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、高価な高温用セラミックファイバーの使用量を更に削減すると共に、炉壁に施工したとき耐久性に優れたセラミックファイバーモジュール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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックファイバーモジュールは、短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを所要枚数積層してなるブロックと、このブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うように巻き付けて一体化した高温用セラミックファイバーブランケットとを備えるセラミックファイバーモジュールであって、前記高温用セラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブのランケットであり、且つ１４００℃にて１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記本発明のセラミックファイバーモジュールにおいては、前記ブロックの高温雰囲気側となる表面が低温用セラミックファイバーブランケットの積層面と垂直であり、且つ前記高温用セラミックファイバーブランケットが該ブロックの高温雰囲気側となる表面と共に、低温用セラミックファイバーブランケットの積層面と平行な側面を覆っていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高価な高温用セラミックファイバーは、セラミックファイバーモジュールを炉壁に施工したとき高温となる炉内側（高温雰囲気側）に１枚配置するだけであるから、その使用量を従来よりも更に削減し、材料費の低減を図ることが可能である。また、セラミックファイバーモジュール全体に嵌め込みや接着剤による接合部分がなく、更には高引張強度の高温用セラミックファイバーブランケットで外側を覆っているため、高温下で長時間の使用に耐える信頼性の高い炉壁構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のセラミックファイバーモジュールは、炉壁に施工する際に、ブロックの低温用セラミックファイバーブランケットが露出した面を炉壁側とし、その反対側（高温雰囲気側）を高温となる炉内側に向けて配置する。従って、低温の炉壁側は短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを所要枚数積層したブロックによって構成される一方、ブロックの炉壁と反対側の高温雰囲気側となる表面は、高温用セラミックファイバーブランケットで構成される。
【００１４】
そのため、炉内に露出した高温用セラミックファイバーブランケットにより十分な耐熱性を確保できると同時に、高価な高温用セラミックファイバーブランケットは低温用セラミックファイバーブランケットのブロックの高温雰囲気側を覆うだけなので、その使用量を従来に比べて削減することができる。しかも、高温用セラミックファイバーブランケットはブロックの高温雰囲気側を覆うように巻きつるだけなので、モジュールの製造も極めて簡単であるうえ、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットには嵌め合わせや接着により接合した部分が存在しないため、高温下での長時間の使用にも耐える十分な耐久性を有している。
【００１５】
次に、本発明のセラミックファイバーモジュールの一具体例を、図面に基づいて説明する。図１は本発明のセラミックファイバーモジュールの斜視図であり、図２はその断面図である。このセラミックファイバーモジュールは、短冊状の低温用セラミックファイバーブランケット１を所定の枚数（図では６枚）積層してなる２個のブロックと、各ブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うように巻きつけて一体化した高温用セラミックファイバーブランケット２とを備えている。尚、図１及び図２において、３は２個のセラミックファイバーモジュールを互いに串刺しして一体化した状態で炉壁５に取り付けるための取付金具であり、４は取付金具３を炉壁５に固定する際に治具などを挿通させる紙筒である。
【００１６】
この図１及び図２のブロックでは、積層した複数枚の低温用セラミックファイバーブランケット１を取付金具３が貫通するように、低温用セラミックファイバーブランケット１の積層面が高温雰囲気側となる表面と垂直になるように配置してある。そして、高温用セラミックファイバーブランケット２は、このブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うと共に、積層した低温用セラミックファイバーブランケット１の間が緩んだり、離れたりしないように、低温用セラミックファイバーブランケット１の積層面と平行なブロックの側面を覆っている。
【００１７】
セラミックファイバーモジュールを炉壁５に固定する際には、ブロックの低温用セラミックファイバーブランケット１が露出した面を炉壁５側に配置して、例えば、炉壁５に固定したスタッドボルトに取付金具３の穴を通し、治具（図示せず）を用いて紙筒４内からナット（図示せず）をスタットボルトに螺合する。その後、紙筒４を引き抜くことにより、セラミックファイバーモジュールが炉壁５に取り付けられる。
【００１８】
高温用セラミックファイバーブランケットとしては、炉内温度以上の最高使用温度を有するセラミックファイバー、例えば耐熱性が高いアルミナを主成分とするファイバーをニードリングしたブランケットが好ましい。また、低温用セラミックファイバーブランケットとしては、シリカ−アルミナファイバー、シリカ−アルミナ−ジルコニアファイバー、シリカ−アルミナ−クロミアファイバーなどを用いることができ、最高使用温度が炉内温度以下であっても良い。
【００１９】
特に、高温用セラミックファイバーブランケットについては、アルミナファイバーブのランケットであって、１４００℃で１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であるものが好ましい。高温用セラミックファイバーブランケットは低温用セラミックファイバーブランケットのブロックに巻きつけ、且つ弛まないように張った状態とするため、充分な引張強度がないと炉使用時の高温下でブランケットが裂けたり、下方へ垂れ下がったりするためである。尚、セラミックファイバーブランケットにおける１４００℃で１００時間保持後の引張強度は、従来品では１５〜２０ｋＰａ程度であったが、最近ではニードリングの改良などによって３０ｋＰａ以上の引張強度を有するものが提供されている。
【００２０】
本発明の高温用セラミックファイバーモジュールでは、施行にあたって、炉内温度からモジュールの温度勾配値を計算し、高温用セラミックファイバーブランケットの厚さを設計する。短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを複数枚数積層してなるブロックの厚み（各ブランケットの長さに相当する）は、定められたモジュール全体の厚みから上記高温用セラミックファイバーブランケットの厚さを減じたものである。
【実施例】
【００２１】
図１及び図２に示すように、シリカ−アルミナファイバー（最高使用温度１５００℃）からなり、縦２７５ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み２０ｍｍの短冊状に切断した低温用セラミックファイバーブランケット１を、６枚積層してなるブロックを作製した。このブロックの高温雰囲気側となる積層端面を覆うように、その積層端面と連続する両側面に、アルミナを主成分とするファイバー（最高使用温度１６００℃、１４００℃で１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上）からなり、横幅３００ｍｍ×厚み２５ｍｍの高温用セラミックファイバーブランケット２を巻きつけ、一体化してセラミックファイバーモジュールとした。
【００２２】
このように作製したセラミックファイバーモジュール２個を、それぞれの側面から取付金具３の両端で串刺しして一体化した後、一体化された２個のセラミックファイバーモジュールの間に紙筒４を挿入して、その下端部内に取付金具３を収納した。更に、一体化した２個のセラミックファイバーモジュール全体を、プラスチックフィルムでシール包装した。
【００２３】
このセラミックファイバーモジュールを用い、取付金具３により工業炉に取り付けて炉壁をライニングした。その際、高温用セラミックファイバーブランケット２が裂けたり、下方へ垂れ下がったりすることがなく、各セラミックファイバーモジュールを隙間なく取り付けることができた。また、この炉壁構造は、通常の炉内温度１４００℃で使用しても、長期間の使用に十分耐えることができた。尚、セラミックファイバーモジュールを包装しているプラスチックフィルムは、炉の使用開始時に焼失する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のセラミックファイバーモジュールの一具体例を示す概略の斜視図である。
【図２】図１のセラミックファイバーモジュールを炉壁に取り付ける状態示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      低温用セラミックファイバーブランケット
２      高温用セラミックファイバーブランケット
３      取付金具
４      紙筒
５      炉壁
【図１】
2005206388.tif 000003
【図２】
2005206388.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月22日(2004.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを所要枚数積層してなるブロックと、このブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うように巻き付けて一体化した高温用セラミックファイバーブランケットとを備えるセラミックファイバーモジュールであって、前記高温用セラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブランケットであり、且つ１４００℃にて１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であることを特徴とするセラミックファイバーモジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ところが、このようなモジュールは、施工時に取付金具で炉壁に固定する必要から、一般にセラミックファイバーブランケットの積層面を炉壁と垂直に、即ち積層端面を炉壁と平行に配置して施工される。そのため、モジュールを構成するセラミックファイバーブランケットとして高価な高温用セラミックファイバーブランケットを低温の炉壁側まで使用しなければならず、モジュールの材料コストが高くなるという問題があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックファイバーモジュールは、短冊状の低温用セラミックファイバーブランケットを所要枚数積層してなるブロックと、このブロックの高温雰囲気側となる表面を覆うように巻き付けて一体化した高温用セラミックファイバーブランケットとを備えるセラミックファイバーモジュールであって、前記高温用セラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブランケットであり、且つ１４００℃にて１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
そのため、炉内に露出した高温用セラミックファイバーブランケットにより十分な耐熱性を確保できると同時に、高価な高温用セラミックファイバーブランケットは低温用セラミックファイバーブランケットのブロックの高温雰囲気側を覆うだけなので、その使用量を従来に比べて削減することができる。しかも、高温用セラミックファイバーブランケットはブロックの高温雰囲気側を覆うように巻きつけるだけなので、モジュールの製造も極めて簡単であるうえ、低温用セラミックファイバーブランケットと高温用セラミックファイバーブランケットには嵌め合わせや接着により接合した部分が存在しないため、高温下での長時間の使用にも耐える十分な耐久性を有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
特に、高温用セラミックファイバーブランケットについては、アルミナファイバーブランケットであって、１４００℃で１００時間保持後の引張強度が３０ｋＰａ以上であるものが好ましい。高温用セラミックファイバーブランケットは低温用セラミックファイバーブランケットのブロックに巻きつけ、且つ弛まないように張った状態とするため、充分な引張強度がないと炉使用時の高温下でブランケットが裂けたり、下方へ垂れ下がったりするためである。尚、セラミックファイバーブランケットにおける１４００℃で１００時間保持後の引張強度は、従来品では１５〜２０ｋＰａ程度であったが、最近ではニードリングの改良などによって３０ｋＰａ以上の引張強度を有するものが提供されている。