(57)【要約】【課題】セラミックファイバー等を不定形耐火物により吹付（乾式、湿式）、鏝塗り施工等を実施した断熱構造において、不定形耐火物の施工時の自重による脱落、稼働時の強度低下による脱落を簡易かつ確実に防止する構造を提案する。【解決手段】炉壁に固定した支持体により炉壁に直接又は耐火物を介してセラミックファイバーが設置され、前記セラミックファイバーの表面に突出するように支持材が固定され、前記支持材を覆うように前記セラミックファイバーの表面が不定形耐火物により被覆されていることを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁に固定した支持体により炉壁に直接又は耐火物を介してセラミックファイバーが設置され、
前記セラミックファイバーの表面に突出するように支持材が固定され、セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分は前記セラミックファイバーの表面の１０％以上を覆う形状を有し、
前記支持材を覆うように前記セラミックファイバーの表面が不定形耐火物により被覆されていることを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造。
【請求項２】
セラミックファイバーに固定された支持材の部分が棒状、螺旋状、網目状又は板状であることを特徴とする請求項１記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【請求項３】
セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分が螺旋状、渦巻き状又は網目状であることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【請求項４】
支持材が、無機繊維、樹脂で被覆した無機繊維、断熱ボード、セラミックス及び金属からなる群より選ばれてなる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【請求項５】
支持体が、支持材と一体となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の断熱構造を施工する方法であって、セラミックファイバーの表面に突出させた支持材を覆うように不定形耐火物を吹付、鏝塗り、注入又は流し込み施工することを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉等に用いられる断熱構造に関し、特に軽量断熱材としてセラミックファイバーを有する断熱構造及びその補修の際の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉、焼却炉、溶融炉、熱処理炉等の各種工業炉の炉壁内面、又は耐熱構造が必要とされる壁の内面にセラミックファイバーブロックが使用されている。
【０００３】
特許文献１には炉壁（鉄皮）にフック状受け金具を固定し、棒状金具で貫通された無機繊維ブランケットがフック状受け金具に支持された耐熱ブロックの壁内内張り構造が開示されている。しかし、この構造は施工が簡単な点に特徴があり、無機繊維ブランケットの高寿命化の点では充分ではない。
【０００４】
また、窯炉、溶融金属容器等に用いられる無機質断熱ファイバーの耐熱性向上等を目的として、無機質断熱ファイバーの表面に表面硬化材の塗膜を介して耐火セラミックスの溶射皮膜を有する断熱材に関する発明が特許文献２に開示されている。
【０００５】
また、特許文献２に類似する構造として、クロス材が製造過程で燃焼焼失するまで装着されていた無機質断熱ファイバーの表面に、表面硬化材の塗膜を介して耐火セラミックスの溶射皮膜を有する断熱材に関する発明が特許文献３に開示されている。
【０００６】
特許文献２及び特許文献３に開示されている発明は何れも無機質断熱ファイバーの表面に耐火セラミックスの溶射皮膜を形成させることにより断熱材の高耐用性を実現するものであるが、溶射という工程自体がコスト上不利であり、さらに無機質断熱ファイバーと溶射皮膜の接着性を向上させるために、中間層として表面硬化剤の塗膜（特許文献２参照）又はさらにクロス材（特許文献３参照）を必要とするものであり、施工上も手間のかかる発明である。
【０００７】
特許文献４には鉄皮に取り付けたスタッドにより固定したセラミックファイバーブロックと、その表面に吹き付けられたセラミックファイバー層と、両者を結合する２本のセラミックパイプを一体成形したＸ型の止め具及びセラミックロッドからなるアンカーにより構成された耐火物構造が開示されている。しかし、この構造は施工面積を埋めるだけに充分な数のＸ型の止め具等からなるアンカーを準備しなければならず、コスト上、施工上からも不利な発明である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２５８０６９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４８９７２号公報
【特許文献３】
特開２００１−３２８８８６号公報
【特許文献４】
特開平６−１１２７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来セラミックファイバー等を不定形耐火物により吹付（乾式、湿式）、鏝塗り施工等を実施した断熱構造において、不定形耐火物の施工時の自重による脱落、稼働時の強度低下による脱落を簡易かつ確実に防止する構造を提案するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。
【００１１】
（１）炉壁に固定した支持体により炉壁に直接又は耐火物を介してセラミックファイバーが設置され、
前記セラミックファイバーの表面に突出するように支持材が固定され、セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分は前記セラミックファイバーの表面の１０％以上を覆う形状を有し、
前記支持材を覆うように前記セラミックファイバーの表面が不定形耐火物により被覆されていることを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造。
【００１２】
（２）セラミックファイバーに固定された支持材の部分が、棒状、螺旋状、網目状又は板状であることを特徴とする（１）記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【００１３】
（３）セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分が、螺旋状、渦巻き状又は網目状であることを特徴とする（１）又は（２）記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【００１４】
（４）支持材が、無機繊維、樹脂で被覆した無機繊維、断熱ボード、セラミックス及び金属からなる群より選ばれてなる少なくとも１種であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【００１５】
（５）支持体が、支持材と一体となっていることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造。
【００１６】
（６）前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の断熱構造を施工する方法であって、セラミックファイバーの表面に突出させた支持材を覆うように不定形耐火物を吹付、鏝塗り、注入又は流し込み施工することを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造の施工方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。
【００１９】
前記（１）に係る発明は、炉壁に固定した支持体により炉壁に直接又は耐火物を介してセラミックファイバーが設置され、
前記セラミックファイバーの表面に突出するように支持材が固定され、セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分は前記セラミックファイバーの表面の１０％以上を覆う形状を有し、
前記支持材を覆うように前記セラミックファイバーの表面が不定形耐火物により被覆されていることを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造である。
【００２０】
図１に実施態様を示す。炉壁１は鉄皮からなり、炉壁１に鉄製の支持体４が溶接又はボルトにより固定され、セラミックファイバーブロック３を支持するようになっている。セラミックファイバーブロック３は炉壁に直接設置しても良いし、耐火物（断熱材）２を介して炉内側に設置しても良い。
【００２１】
セラミックファイバーブロックはＺブロック（特許１１３０５４８号）、ユニブロック（特許１１９１８０７号）、ファインブロック等を使用でき、厚みはブロックの支持金物の温度を９００℃以下にするため２００ｍｍ以上とし、ブロックの自重による引きちぎれを防止するためには４００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
セラミックファイバーブロック３の表面に突出するように支持材６、７、８、９がセラミックファイバーブロック３に固定されている。支持材の固定方法として、セラミックファイバーに突き刺して固定する方法、螺旋状にねじ込み固定する方法、接着剤を塗布し、支持剤で固定する方法等を適宜実施することができる。
【００２３】
セラミックファイバーブロック３の表面を覆うように不定形耐火物１２が被覆されており、セラミックファイバーブロックと不定形耐火物はセラミックファイバーブロックの表面に突出している支持材６、７、８、９のアンカー効果により固定されるので、不定形耐火物の脱落を防止することができる。このとき、アンカー効果を得るためには、セラミックファイバーの表面に突出した支持材６、７、８、９の部分は、セラミックファイバーの表面の１０％以上、好ましくは２０％以上、更に好ましくは３０％以上を覆う形状とする。尚、この比率は、前記支持材の最外縁の投影面積とセラミックファイバーの面積の比率と定義する。
【００２４】
前記（２）に係る発明は、セラミックファイバーに固定された支持材の部分が棒状、螺旋状、網目状又は板状であることを特徴とする（１）記載のセラミックファイバーを有する断熱構造である。
【００２５】
図１において、セラミックファイバーブロック３に固定された支持材６が棒状であるとブロック目地間に挿入が容易となり、支持材７が螺旋状であると挿入した支持材の中にセラミックファイバーブロックの素材が食い込み支持材の固定が強固となり、支持材８が板状であると重力による曲げ応力がかからず折れ難くなるので、好適である。
【００２６】
前記（３）に係る発明は、セラミックファイバーの表面に突出した支持材の部分が螺旋状、渦巻き状又は網目状であることを特徴とする（１）又は（２）記載のセラミックファイバーを有する断熱構造である。
【００２７】
図１において、支持材６、７、８のセラミックファイバーブロックの表面に突出した部分１０が螺旋状、渦巻き状又は網目状であると、螺旋状、渦巻き状又は網目状の中に不定形耐火物１２が入り込み重力に対し保持力が向上し脱落し難くなるので、好適である。網目の間隔は５０〜１５０ｍｍとすることが好ましい。５０ｍｍ未満では施工時の材料充填が困難で１５０ｍｍ超では脱落防止に効果を充分に発揮できないからである。
【００２８】
前記（４）に係る発明は、支持材が無機繊維、樹脂で被覆した無機繊維、断熱ボード、セラミックス及び金属からなる群より選ばれてなる少なくとも１種であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造である。
【００２９】
図１において、支持材６、７、８がアルミナ質、カーボン質、ライム−マグネシア等の無機繊維とすることが好ましく、無機繊維を樹脂で被覆する場合は、樹脂は熱硬化性、熱軟化性何れも使用可能で補修材の膨張特性に合わせ選択すればよく、フェノール樹脂、セメント、スチロール樹脂系接着剤、パラフィン等の接合剤で被覆した無機繊維を使用できる。また、上記のほかに、アルミナ質、マグネシア質、カーボン質等の１種又は２種以上からなる断熱ボード、アルミナ質、ＳｉＣ質等のセラミックス、ステンレス、耐熱鋳鋼等の金属であれば、通常の加熱炉での使用について好適である。何れの支持材も使用温度及び不定形断熱材の比重により選択することができる。
【００３０】
支持材がアルミナ繊維からなる場合には、アルミナ繊維径は３ｍｍ以上とすることが好ましい。３ｍｍ以下では取り付け時の折損や、稼働時の強度不足により効果が発揮できないからである。上限は特に定めないが、加工性のためには１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
前記（５）に係る発明は、支持体が支持材と一体となっていることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載のセラミックファイバーを有する断熱構造である。
【００３２】
図１において、支持体５と支持材９は一体となっており、横加重に対し支持体で吸収し支持材の欠損が回避でき、好適である。一体となった支持体は溶接、ボルトにより炉壁１に固定することができる。
【００３３】
前記（６）に係る発明は、前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の断熱構造を施工する方法であって、セラミックファイバーの表面に突出させた支持材を覆うように不定形耐火物を吹付、鏝塗り、注入又は流し込み施工することを特徴とするセラミックファイバーを有する断熱構造の施工方法である。
【００３４】
不定形耐火物の施工自体は公知の方法を用いればよい。
【００３５】
【実施例】
図１に示すように、鉄皮１の内側に厚さ２５ｍｍのアルミナ４５質量％−シリカ５５質量％のセラミックファイバーからなる断熱材２を設置して、断熱材２を介して鉄皮１に溶接固定した長さ５０ｍｍ、奥行き２００ｍｍの鉄製のＴ字型支持体４で厚さ２７５ｍｍのアルミナ７２質量％−シリカ２８質量％のセラミックファイバーブロック３が固定された既存耐火ライニングの表面補修において、アルミナ８０質量％−シリカ２０質量％のアルミナ繊維の１／２の長さ（全長の半分）をフェノール系樹脂で厚さ０．５ｍｍに被覆した直径３ｍｍ、樹脂被覆長さ１５０ｍｍのアルミナ繊維棒６をセラミックファイバーブロックに串刺しして取り付け、同様の樹脂でアルミナ繊維製の網１０（網目１００ｍｍ間隔）に厚さ０．５ｍｍに被覆したものがセラミックファイバーブロック３の内側表面に突出するように、上記のアルミナ繊維棒６の樹脂で被覆していない部分で結んで結合し、アルミナ５０質量％−シリカ５０質量％不定形耐火物１２を厚さ５０ｍｍとなるように吹付施工し、一体化させる支持構造とした。
【００３６】
なお、上記において、樹脂被覆アルミナ繊維網１０がブロック３の内側表面に突出するように、アルミナ繊維棒６の樹脂で被覆していない部分で結んで結合した状態とは、図１に示すように、１枚の大きな樹脂被覆アルミナ繊維１０の数箇所に繊維棒６の先端部分（全長の半分）を巻きつけて（結び付けて）、ブロック３の表面から少し離れた位置（浮き揚がった位置）に固定した状態である。かかる結合状態にするための接合法としては、上記の方法以外にも、例えば、アルミナ繊維で結ぶ方法、接着剤で接合する方法等が可能であるなど、特に制限されるものではない。
【００３７】
セラミックファイバーブロック３への支持材の取り付け方法は、上記の他に支持材が螺旋状の樹脂被覆アルミナ繊維螺旋棒７をセラミックファイバーブロック３にねじ込む物、厚さ３０ｍｍ、奥行き３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのアルミナ５０質量％−シリカ５０質量％の断熱ボード８をセラミックファイバーブロック３に装入する物、鉄皮１に直接固定した直径１２ｍｍ、長さ２００ｍｍのボルトからなる支持体５に直径１５ｍｍ、長さ１００ｍｍのアルミナ９９．５質量％のセラミックススタッド９（セラミックファイバーの表面に突出したＹ字型の部分はセラミックファイバーの表面の２％）を一体になるように接続しセラミックファイバーブロック３を貫通させた物を作成し、夫々の先端に樹脂被覆アルミナ繊維網１０を接着材で固定した。
【００３８】
また、樹脂被覆アルミナ繊維網１０はセラミックファイバーブロック３の表面の８０％以上を覆うように平面状のものを設置したが、この他に図２に示すように渦巻き状の樹脂被覆アルミナ繊維渦巻き棒１１も施工した。なお、図２の渦巻き棒は、蚊取り線香と同様な形状であり、その接合は上記樹脂被覆アルミナ繊維網１０へのアルミナ繊維棒６の接合と同様に接合した。なお、ここでの接合法としては、この他にも上記樹脂被覆アルミナ繊維網１０へのアルミナ繊維棒６等の接合法で説明した方法を適用できるほか、更に樹脂被覆アルミナ繊維棒６と樹脂被覆アルミナ繊維渦巻き棒１１との組み合わせ、あるいは上記樹脂被覆アルミナ繊維螺旋棒７と樹脂被覆アルミナ繊維渦巻き棒１１との組み合わせは連続体で製造可能である。
【００３９】
この結果、▲１▼施工時の不定形耐火物の自重による落下を防止することができた。また、▲２▼既存材料表面の剥落損傷も軽減できた。▲３▼稼働時の強度劣化による脱落を防止でき、１〜２年間に渡り、無補修で使用することが可能になった。
【００４０】
（従来法）
図３に示すように本発明例と比較して支持材を施工せずにファイバーブロック３に不定形耐火物１２の直接吹付を実施した。
【００４１】
このため、施工時に不定形耐火物の自重による垂れ下がりがあり、既存ファイバーとの接着が弱く１〜２ヶ月で不定形耐火物が脱落した。また、本発明例と同じボルト５を鉄皮１に固定し、本発明例と同じセラミックススタッド９を使用しても、その先端の形状をＹ字型にしたのみの場合で樹脂被覆アルミナ繊維網を設けない場合は、不定形耐火物１２の拘束力が強く、セラミックススタッド９の欠損が発生した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果が期待できる。
【００４３】
▲１▼施工時の不定形耐火物の自重による、落下を棒状、渦巻き状、網目状の耐熱性材料で支持することで、既存材料との接合を補強することができ、施工を可能とすることができる。
【００４４】
▲２▼既存材料表面の剥落損傷を軽減できる。
【００４５】
▲３▼稼働時の強度劣化による脱落を防止でき、耐用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様についての断面図を示す。
【図２】本発明の別の実施態様についての断面図を示す。
【図３】比較例の実施態様についての断面図を示す。
【符号の説明】
１：鉄皮、
２：断熱材、
３：セラミックファイバーブロック、
４：支持体、
５：支持体（ボルト）、
６：樹脂被覆アルミナ繊維棒、
７：樹脂被覆アルミナ繊維螺旋棒、
８：断熱ボード、
９：セラミックススタッド、
１０：樹脂被覆アルミナ繊維網、
１１：樹脂被覆アルミナ繊維渦巻き棒、
１２：不定形耐火物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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