通気性輻射熱反射体及びその製造方法
【課題】耐機械的衝撃性、耐磨耗性、及び形状保持性に優れた通気性輻射熱反射体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材１１を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０であって、通気性輻射熱反射体１０の一面側が加熱された際に、一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、一面側から輻射熱を放射する。
【解決手段】 耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材１１を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０であって、通気性輻射熱反射体１０の一面側が加熱された際に、一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、一面側から輻射熱を放射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加熱炉の排気口の入口や炉内壁に取付けて、炉外へ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通気性輻射熱反射体及びその製造方法に関する。
【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、炉内壁に熱輻射効率の高い物質を貼ること（例えば、特許文献１参照）や、炭化ケイ素系の不織布マット（以下、単にマットという）を炉内天井に設け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】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１０７８２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ここで、柔軟体であるマットを、炉内の天井や側壁に貼り付けるには、セラミック接着剤を用いて接着する方法が一般的となる。しかし、炉内温度が、例えば１０００℃以上の高温で、高温排ガスが高速で流転する炉内で、マットをセラミック接着剤による接着だけで長期に亘って安定して炉内の天井や側壁に付着させることは困難で、マットが剥がれて落下する可能性が高い。また、柔軟体であるマットが、高温排ガスによる機械的衝撃や磨耗に長期間に亘り耐えることができるかという問題もある。更に、柔軟体であるマットは保形性（形状保持性）が極端に低いため貼り付け作業が非常に煩雑になると共に、マット同士を組合わせて互いに支えあわせて一体化するような使用ができないため、貼り付けたマットの一部に剥離が生じると、その剥離は容易にマット全体に拡がって、マットが落下するという問題がある。そして、一旦マットが落下すると、落下の影響は周囲のマットに拡がり、マットの落下が連鎖して発生するという問題も生じる。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐機械的衝撃性、耐磨耗性、及び形状保持性に優れ、しかも組合わせて使用することが可能な通気性輻射熱反射体及びその製造方法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の発明に係る通気性輻射熱反射体は、耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射する。
【０００８】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物とすることができる。
また、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布とすることもできる。
【０００９】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記複合化無機繊維は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、
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、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、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以上からなることが好ましい。
【００１０】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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好ましい。
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、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ができる。
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することもできる。
そして、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してもよい。
あるいは、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成することも可能である。
【００１１】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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好ましい。
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の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。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係る通気性輻射熱反射体は、耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて断面円形又は断面多角形の柱状物とし、該柱状物を構成している前記無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、該柱状物を第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た通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射する。
【００１３】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物とすることができる。
また、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布とすることもできる。
【００１４】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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以上からなることが好ましい。
【００１５】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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から構成されていることが好ましい。
また、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質から構成することができる。
更に、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成することもできる。
【００１６】
前記目的に沿う第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法は、第２の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法であって、
前記布材を裁断して前記帯部材を作製する第１工程と、
前記帯部材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柱状物を作製する第２工程と、
前記柱状物を、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、前記板状物を陰極側にして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、前記粉末を該柱状物を形成している前記帯部材を構成している前記無機繊維の外側に付着させる第３工程と、
前記柱状物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、
乾燥した前記柱状物を、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工程とを有している。
【００１７】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法において、前記布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記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、前記柱状物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】
【００１８】
第１の発明に係る通気性輻射熱反射体においては、通気性輻射熱反射体が、耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材で形成されているので、加熱炉内に配置した場合、排ガスの通過を妨げることなく、しかも排ガスとの接触を十分に行うことができる。これにより、排ガスの有する熱を通気性輻射熱反射体で濾し取って排ガス温度を下げることができると共に、排ガスで加熱された際に、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、燃料使用量を減少させることができる。
また、通気性輻射熱反射体を、布材から作製した帯部材を巻いて柱状物としているので、平面状で柔軟体である布材と比較して保形性が著しく向上し、排ガスによる機械的衝撃や磨耗に長期間に亘り耐えることが可能になると共に、取扱い（取付け、取外し、取替え等）を容易に行うことができる。更に、柱状物のため、加熱炉の内壁や天井に沿って並べて配置することが可能となり、例えば、セラミック接着剤を使用して互いに接着することで、剥落や落下を抑制して長期間に亘り安定して使用することが可能になる。
【００１９】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物である場合、又は布材が、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布である場合、布材から作製した帯部材の巻き取る回数を変えることで、種々の寸法の通気性部材を容易に形成できる。
【００２０】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、複合化無機繊維が内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、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、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、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。
【００２１】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、第２群から選択された少なくとも１の元素をQE、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。
【００２２】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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、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場合、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、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、内殻構造が、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の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。
【００２３】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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、無機繊維が、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の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、加熱され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、加熱されても、酸化雰囲気中で使用できる。
【００２４】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体においては、通気性輻射熱反射体が、柱状物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。
【００２５】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物である場合、又は布材が、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布である場合、布材から作製した帯部材の巻き取る回数を変えることで、種々の寸法の通気性部材を容易に形成できる。
【００２６】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、第２の外殻構造が、（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。また、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以下である場合、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。
【００２７】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、第２群から選択された少なくとも１の元素をQE、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。
【００２８】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、無機繊維が、（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、又は（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成されている場合、第２の内殻構造の組成は（１）〜（３）のいずれかの無機物質と同一となり、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。
【００２９】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法においては、通気性輻射熱反射体の使用環境に応じて、最適な組成の第２の外殻構造を設けることができ、第２の内殻構造の劣化を防止することができる。
【００３０】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法において、布材に化学繊維が含有される場合、あるいは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、柱状物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、柱状物を無機化することができ、通気性輻射熱反射体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】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図２】変形例に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図４】実施例１に係る通気性輻射熱反射体の設置状況を示す説明図である。
【図５】同通気性輻射熱反射体の電力削減率及び温度の時間変化を示す説明図である。
【図６】（Ａ）は同通気性輻射熱反射体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に係る通気性輻射熱反射体の無機繊維の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】実施例５及び実施例６の円盤状物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８】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９】同熱放射率測定装置で測定した熱放射率の波長依存性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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通気性輻射熱反射体１０は、耐熱性の複合化無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材１１を長手方向に巻いて形成した、例えば断面円形の柱状物（巻物）である。そして、通気性輻射熱反射体１０は、加熱炉の、例えば天井部１２に設けられた断面円形の排気口１３に内装された円筒体１４の入口側に挿入され、天井部１２から加熱炉内に突出する円筒体１４の先側側部を貫通する複数のセラミックピン１５で支持されて落下が防止されている。
【００３３】
円筒体１４に挿入された通気性輻射熱反射体１０は、一面（炉内に向いた面）側が炉内からの輻射熱及び炉内から排気口１３内を通過して炉外に排出される高温の排ガスにより加熱される。その際に、通気性輻射熱反射体１０は、一面側から他面（炉外に向いた面）側への熱の移動を抑制して排気口１３から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として作用する。また、通気性輻射熱反射体１０は、加熱されて高温になった一面側から輻射熱を炉内に放射する（炉内に向けて輻射熱を反射する）熱レフレクタとしても作用する。
【００３４】
布材を構成する耐熱性の複合化無機繊維は、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有している。ここで、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帯状材１１から形成された柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０は、高温下で大きな熱放射率を有することになる。
【００３５】
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、通気性輻射熱反射体１０の温度が変動しても（通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維の温度が変動しても）、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、通気性輻射熱反射体１０を高温の酸化雰囲気中で使用しても、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。
【００３６】
なお、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、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。その結果、外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まることによって、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（通気性輻射熱反射体１０）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。
【００３７】
通気性輻射熱反射体１０を形成する帯部材１１は、布材を裁断して作製される。そして、帯部材１１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第１の渦巻き物１８を形成し、この第１の渦巻き物１８から芯管を取外して形成される空間部に、帯部材１１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１９を内装（充填）して柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０が構成される。このため、帯部材１１の巻取り回数を変える（巻き取る帯部材１１の長さを変える）ことで、通気性輻射熱反射体１０の外径寸法を容易に調整でき、任意の大きさの通気性輻射熱反射体を作製できる。
【００３８】
ここで、布材が織物である場合、織物の厚みは０．２〜１０ｍｍ、開口率は３０％以下である。また、布材が不織布である場合、不織布の厚みは１〜１０ｍｍ、体積空隙率は５０〜９７％である。このため、布材から作製した帯部材１１は通気性を有し、帯部材１１を巻いて形成した通気性輻射熱反射体１０も通気性を有する。なお、帯部材１１の幅が３ｍｍ未満の場合、通気性輻射熱反射体１０の厚みも３mｍ未満となり、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、帯部材１１の幅が３００mｍを超えると、通気性輻射熱反射体１０の厚みも３００mｍを超えるため、通気性輻射熱反射体１０の厚み方向の両側で生じる圧力損失が大きくなる。このため、帯部材１１の幅を３〜３００ｍｍにした。そして、通気性輻射熱反射体１０の寿命は、通気性輻射熱反射体１０の厚みが厚くなると伸びるので、通気性輻射熱反射体１０の厚みを３〜３００ｍｍの範囲で調整することで、通気性輻射熱反射体１０を一定期間に亘って安定して使用することができる。
【００３９】
円筒体１４の排気口１３内への取付けは、例えば、耐熱性無機接着剤が練り込まれた複合化無機繊維からなる織物１６を円筒体１４の外周面に巻き付け、この状態の円筒体１４を排気口１３に挿入して、円筒体１４と排気口１３との間の隙間を織物１６で充填することにより行う。外側に織物１６が巻き付けられた円筒体１４を排気口１３内に挿入すると、織物１６は円筒体１４と排気口１３との間の隙間の形状に合わせて変形し、円筒体１４の外周面と排気口１３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、織物１６に練り込まれた耐熱性無機接着剤が硬化すると、織物１６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と共に、耐熱性無機接着剤を介して円筒体１４と織物１６及び織物１６と排気口１３の内周面との接合が行われ、円筒体１４を排気口１３内で強固に固定することができる。更に、円筒体１４側部の軸方向中央部の周方向の複数位置には、内側から円筒体１４及び円筒体１４の外側の織物１６をそれぞれ貫通し、その先部が排気口１３の内周面に当接する複数（図１では２本）の耐熱性のセラミックボルト１７が設けられている。このため、セラミックボルト１７の先端部で排気口１２の内周面を押圧することで、円筒体１４の排気口１３内への固定を更に強化できる。
【００４０】
セラミックピン１５（セラミックボルト１７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１５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。ここで、加熱炉内で使用中に温度変動がある場合、セラミックピン１５を、高耐熱性非酸化物で形成することで、セラミックピン１５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構成したセラミックピン１５は、高温下の酸化性雰囲気中では、セラミックピン１５の表面が徐々に酸化されてくるので、セラミックピン１５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１５の表面の酸化を防止する。これによって、セラミックピン１５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。
【００４１】
ここで、織物１６は、例えば、（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から形成されている。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、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。
【００４２】
織物１６を形成する無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、通気性輻射熱反射体１０を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性の場合、（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成された無機繊維の酸化速度は小さいので、織物１６を長期間に亘って使用する（円筒体１４を排気口１３内に長期間に亘って固定する）ことができる。一方、通気性輻射熱反射体１０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織物１６は徐々に酸化して形態が変化する。したがって、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁に織物１６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、織物１６の交換を前提に通気性輻射熱反射体１０を設置することができる。
また、織物１６を形成する無機繊維が（４）の無機物質で構成されている場合、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して（粒成長が生じて）無機繊維が脆くなる。このため、織物１６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、織物１６を長期間に亘って使用することができない。
【００４３】
また、通気性輻射熱反射体の厚みを大きくする必要がある場合、図２に示すように、幅広の帯部材２０の一部を芯管の外周面に巻いて形成した環状の第１の渦巻き物２１の中心部に、帯部材２０の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物２２を内装（充填）して通気性輻射熱反射体２３を構成し、通気性輻射熱反射体２３内に、厚み方向に沿って内径が、例えば１〜５０ｍｍの複数（図２では４個）の耐熱性の中空管２４を設けることで、通気性輻射熱反射体２３の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくすることができる。また、通気性輻射熱反射体２３の断面積に対する中空管２４の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、通気性輻射熱反射体２３の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくできる。なお、中空管２４を設ける代わりに、通気性輻射熱反射体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。
【００４４】
ここで、中空管２４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、中空管２４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。ここで、加熱炉内で使用中に温度変動がある場合、中空管２４を、高耐熱性非酸化物で形成することで、中空管２４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構成した中空管２４は、高温下の酸化性雰囲気中では、中空管２４の表面が徐々に酸化されてくるので、中空管２４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、中空管２４の表面の酸化を防止する。これによって、中空管２４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。
【００４５】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０の作用について、説明する。
通気性輻射熱反射体１０を構成する耐熱性の複合化無機繊維は、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有しているので、高温の酸化雰囲気中でも内殻構造の変質が防止されて、無機繊維の形状を維持することができ、通気性輻射熱反射体１０内に形成されている排ガスの通過経路が安定に存在できる。このため、通気性輻射熱反射体１０を、円筒体１４を介して加熱炉の排気口１３内に設置すると、排ガスは円筒体１４内に挿入されている通気性輻射熱反射体１０を通過して外部に排出することができる。このとき、排ガスは通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維と効率的に接触するため、通気性輻射熱反射体１０は排ガスの顕熱を濾し取って排ガスの温度を低下させ（熱フィルタ作用を示し）、排気口１３から外部に流出する熱を減少させることができる。また、通気性輻射熱反射体１０は、排ガスにより加熱されて高温となる。このとき、内殻構造は酸化されず、炭化ケイ素系素材の特徴のひとつである大きな熱放射率を維持できる。これにより、高温になった通気性輻射熱反射体１０は、加熱炉内からの輻射熱を反射して（熱レフレクタ作用を示し）加熱炉内に戻すことができる。その結果、通気性輻射熱反射体１０を排気口１３に設けることで、加熱炉内からの放熱量を減少させ、燃料使用量を減少させることができる。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体は、第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０と比較して、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た布材の代わりに、（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た無機繊維で形成された布材を裁断して帯部材を形成す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通気性輻射熱反射体の構成及び作用は、通気性輻射熱反射体１０と同一であるので、詳細な説明は省略し、布材を形成する無機繊維について説明する。
【００４７】
ここで、（１）の無機物質には、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、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、（２）の無機物質には、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。
【００４８】
そして、無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、無機繊維は、通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維の内殻構造と同一の組成となるので、この無機繊維から構成された布材から作製した帯部材を隙間無く巻き取った柱状物から形成される通気性輻射熱反射体も、通気性輻射熱反射体１０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されて材質が変化し、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、通気性輻射熱反射体を設置する雰囲気が低酸化性の場合は、無機繊維の酸化速度は小さいので、通気性輻射熱反射体は長期間に亘って、破損せずに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、頻繁に通気性輻射熱反射体の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、雰囲気が酸化性であっても、交換を前提に通気性輻射熱反射体を使用することができる。
【００４９】
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、複合化無機繊維で形成した通気性輻射熱反射体１０、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輻射熱反射体と比較して、（４）の無機物質で構成された無機繊維で形成した通気性輻射熱反射体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、通気性輻射熱反射体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、通気性輻射熱反射体を長期間に亘って使用することができない。
【００５０】
図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体２５は、耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材２６の一部を長手方向に芯管の周囲に巻いて作製した環状の第１の渦巻き物２７の中心部（芯管を除去した際に形成される空間部）に、帯部材２６の他の一部を中心部から隙間無く巻いて作製した第２の渦巻き物２８を内装（充填）して断面円形の柱状物を形成した後、柱状物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、柱状物を第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ことが特徴となっている。そして、通気性輻射熱反射体２５は、本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０と同様に、加熱炉の、例えば天井部１２に設けられた排気口１３に内装された円筒体１４の入口側に挿入され、天井部１２から加熱炉内に突出する円筒体１４の先側側部を貫通する複数のセラミックピン１５で支持されて落下が防止されている。
【００５１】
円筒体１４に挿入された通気性輻射熱反射体２５は、一面（炉内に向いた面）側が炉内からの輻射熱及び炉内から排気口１３内を通過して炉外に排出される高温の排ガスにより加熱される。その際に、通気性輻射熱反射体２５は、一面側から他面（炉外に向いた面）側への熱の移動を抑制して排気口１３から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として作用する。また、通気性輻射熱反射体２５は、加熱されて高温になった一面側から輻射熱を炉内に放射する（炉内に向けて輻射熱を反射する）熱レフレクタとしても作用する。
【００５２】
帯部材２６を構成している無機繊維は、（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、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質のいずれか１で構成されている。ここで、（１）の無機物質には、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、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、（２）の無機物質には、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。
【００５３】
無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、複合化無機繊維の第２の内殻構造は、第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０を構成している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。このため、第２の内殻構造を有する複合化無機繊維で構成された柱状物からなる通気性輻射熱反射体２５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、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で構成されている。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。これによって、通気性輻射熱反射体２５の温度が変動しても（通気性輻射熱反射体２５を構成している複合化無機繊維の温度が変動しても）、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。その結果、通気性輻射熱反射体２５を高温の酸化雰囲気中で使用しても、第２の内殻構造が酸素と反応すること（第２の内殻構造の酸化）を防止でき、第２の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、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、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が高まる。その結果、第２の外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まることによって、酸化に伴う第２の内殻構造の材質変化を防止でき、複合化無機繊維（通気性輻射熱反射体２５）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】
通気性輻射熱反射体２５を形成する帯部材２６は、無機繊維で構成された織物（厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下）又は不織布（厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％）からなる通気性を有する布材を、例えば３〜３００ｍｍの幅に裁断して作製される。このため、帯部材２６の巻取り回数を変えることで、通気性輻射熱反射体２５の外径寸法を容易に調整でき、任意の大きさの通気性輻射熱反射体を作製できる。
【００５７】
ここで、帯部材２６の幅が３ｍｍ未満の場合、通気性輻射熱反射体２５の厚みも３mｍ未満となり、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、帯部材２６の幅が３００mｍを超えると、通気性輻射熱反射体２５の厚みも３００mｍを超えるため、通気性輻射熱反射体２５の厚み方向の両側で生じる圧力損失が大きくなる。このため、帯部材２６の幅を３〜３００ｍｍにした。そして、通気性輻射熱反射体２５の寿命は、通気性輻射熱反射体２５の厚みが厚くなると伸びるので、通気性輻射熱反射体２５の厚みを３〜３００ｍｍの範囲で調整することで、通気性輻射熱反射体２５を一定期間に亘って安定して使用することができる。
【００５８】
また、通気性輻射熱反射体の厚みを大きくする必要がある場合は、幅広の帯部材の一部を芯管の外周面に巻いて形成した環状の第１の渦巻き物の中心部に、帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物を内装（充填）して通気性輻射熱反射体を構成し、通気性輻射熱反射体内に、厚み方向に沿って内径が、例えば１〜５０ｍｍの複数の耐熱性の中空管を設けることで、通気性輻射熱反射体の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくすることができる。ここで、通気性輻射熱反射体の断面積に対する中空管の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、通気性輻射熱反射体の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくできる。なお、中空管を設ける代わりに、通気性輻射熱反射体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。なお、中空管には、通気性輻射熱反射体１０の変形例で説明した中空管２４と同一のものを使用できる。
【００５９】
続いて、本発明の第４の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体２５の製造方法について説明する。
通気性輻射熱反射体２５の製造方法は、無機繊維で構成された布材を裁断して帯部材２６を作製する第１工程と、帯部材２６の一部を芯管（図示せず）の外周面に一定の張力下で隙間無く巻き付けて第１の渦巻き物２７を形成し、第１の渦巻き物２７から芯管を除去した際に形成される空間部に、帯部材２６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２８を充填して柱状物を作製する第２工程とを有している。また、通気性輻射熱反射体２５の製造方法は、柱状物を、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、柱状物を陰極側にして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柱状物を構成している無機繊維の外側に付着させる第３工程と、柱状物を分散溶液中から取り出し、乾燥させて水及び／又は有機溶剤を除去する第４工程と、乾燥した柱状物を、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。
【００６０】
無機繊維で構成された布材を裁断して、帯部材２６を作製する。ここで、布材が織物の場合、厚みは０．２〜１０ｍｍ、開口率は３０％以下であり、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。また、布材を形成している無機繊維は、（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、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質のいずれか１で構成されている。なお、作製する帯部材２６の幅は、通気性輻射熱反射体２５を挿入する円筒体１４の長さに応じて、３〜３００ｍｍの範囲で決定する（以上、第１工程）。
【００６１】
作製した帯部材２６の一部を、例えば、不織布用送り出し機又は巻き取り機等を用いて、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１４に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物２７を形成する。次いで、第１の渦巻き物２７から芯管を取外し、第１の渦巻き物２７の中央部に形成される空間部に、帯部材２６の他の一部からなる第２の渦巻き物２８を充填して、柱状物を作製する。
【００６２】
ここで、帯部材２６を作製する布材に化学繊維（例えばレーヨン繊維）が含有される場合、あるいは布材にサイジング剤が施されている場合は、柱状物を、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して除去したり、一部を分解除去し残部を炭化させることができ、サイジング剤は完全に除去することができる。その結果、柱状物は、完全に無機物化する（以上、第２工程）。
【００６３】
柱状物を、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、ノルマルヘプタン等である。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。
【００６４】
次いで、柱状物を陰極側にして、直流安定化電源より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、分散溶液中の粉末を柱状物を形成している帯部材２６を構成している無機繊維の外側に付着させる（電気泳動処理）。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、柱状物はアノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網で抱き合わされて（挟まれて）、カソ−ド電極間に配置される（以上、第３工程）。
【００６５】
電気泳動処理が完了すると、柱状物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、無機繊維の外側に付着した粉末層に含まれる水及び／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、粉末層に残存する水及び／又は有機溶媒を完全に除去する（以上、第４工程）。
【００６６】
乾燥が完了した柱状物を、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）、通気性輻射熱反射体２５が形成される。そして、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】
【００６７】
（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）を裁断して、幅が２０ｍｍの帯部材を作製した（第１工程）。次いで、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の一部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た跡に形成される空間部に帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物を充填して、柱状物を作製した。そして、柱状物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）の除去を行った（第２工程）。
【００６８】
続いて、熱処理された柱状物をアノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網で抱き合わせ、第１群から選択されたＳｉ、Ｚｒの元素からなる固溶体酸化物であるジルコン（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。そして、直流安定化電源より１２０Ｖの直流電圧を５分間印加して、柱状物を形成している不織布を構成する無機繊維の外側にジルコンの粉末を電気泳動により付着させた（第３工程）。次いで、柱状物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（第４工程）後、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、無機繊維の外側に付着させたジルコン粉末を焼結させて無機繊維に固着させることにより、無機繊維を第２の内殻構造（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で構成されている）と第２の外殻構造（ジルコン）を持つ複合化無機繊維に変えて（第５工程）、直径５８ｍｍ、厚さ２０ｍｍの通気性輻射熱反射体（以下、円盤状物１という）を作製した。
【００６９】
一方、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、炭化ケイ素系の無機繊維で構成され、アルミナ質の耐熱性無機接着剤を練り込まれた平織物（厚みが０．２５ｍｍ、幅が４０ｍｍ）を巻き付けて、外径が７０ｍｍのシール部を形成した。そして、図４に示す電気炉の天井部の中央に形成された内径７０ｍｍの排気口の入口側（炉内側）から、外径７０ｍｍのシール部が取付けれた円筒体を基側から挿入し、円筒体の軸方向中央より基側の側部の対向する位置（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シール部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を円筒体の炉内側の開口から挿入し、円筒体の先側の側部の対向する位置（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み、円筒体内に挿入された円盤状物１を支持した。以上によって、電気炉の排気口内への円盤状物１の設置（取付け）が完了する。
【００７０】
続いて、電気炉の排気口内に設置した円盤状物１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℃一定に保持（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５に示す。なお、図５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。
【００７１】
図５に示すように、円盤状物１を設置する場合は、設置しない場合に比べ消費電力削減率は３５％の高い値を示し、この削減率は２００時間中変わることなく一定で、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−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。
【００７２】
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を形成してい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６（Ａ）に示す。図６（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。
【００７３】
（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２（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持し、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。
【００７４】
その結果、円盤状物２を挿入しても、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６（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、及びＺｒを含有する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。したがって、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。
【００７５】
（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（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持し、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。
【００７６】
その結果、円盤状物３を挿入しても、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を含有する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。したがって、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。
【００７７】
（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（通気性輻射熱反射体）を作製した。次いで、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ５０ｍｍのアルミナ製の１０本の中空管が円盤状物４の表裏面上に均等に配置されるように、中空管を円盤状物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℃一定に保持し、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。
【００７８】
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の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。
【００７９】
（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（通気性輻射熱反射体）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℃一定に保持した状態で、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７に示す。
【００８０】
図７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℃に温度制御する場合、円盤状物５の炉内側端面の中央部でも１２８５℃の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ことが確認できた。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。
【００８１】
（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％）で構成された無機繊維（Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系無機繊維）で形成された不織布（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５ｍｍの円盤状物６（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持した状態で、電気炉内の中心（温度制御点）と円盤状物６の炉内側端面の中心を結ぶ直線に沿った温度分布、円盤状物６の炉内側端面の中央部温度、及び円盤状物６の炉外側端面の中央部温度を測定すると共に、円盤状物６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。
【００８２】
図７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。
【００８３】
（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８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）を測定して求めた。その結果を図９に示す。
【００８４】
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、炭化ケイ素の試験体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。
【００８５】
図９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（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で構成された第２の内殻構造と、ジルコンから構成された第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維で形成されている）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系無機繊維で形成されている）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分かった。このことは、実施例１、４、５に示した複合化無機繊維で形成された円盤状物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系無機繊維で形成された円盤状物６は、図９に示すように、複合化無機繊維で形成された円盤状物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。
【００８６】
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。
例えば、加熱炉の排気口の断面形状が四角形の場合、排気口に角筒を挿入し、通気性輻射熱反射体を角筒に挿入可能な断面四角形の柱状物（全ての角部が外側に突出した多角形の柱状物の一例）とする。
また、通気性輻射熱反射体を、断面三角形、断面正方形、断面長方形、断面正六角形の柱状物とすることができる。これにより、通気性輻射熱反射体を加熱炉の内壁や天井に沿って並べて配置することが可能となり、例えば、セラミック接着剤を使用して互いに接着することで、剥落や落下を抑制して長期間に亘り安定して存在させることが可能になり、高温排ガスの顕熱を加熱炉内で効率的に回収することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０：通気性輻射熱反射体、１１：帯部材、１２：天井部、１３：排気口、１４：円筒体、１５：セラミックピン、１６：織物、１７：セラミックボルト、１８：第１の渦巻き物、１９：第２の渦巻き物、２０：帯部材、２１：第１の渦巻き物、２２：第２の渦巻き物、２３：通気性輻射熱反射体、２４：中空管、２５：通気性輻射熱反射体、２６：帯部材、２７：第１の渦巻き物、２８：第２の渦巻き物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加熱炉の排気口の入口や炉内壁に取付けて、炉外へ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通気性輻射熱反射体及びその製造方法に関する。
【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、炉内壁に熱輻射効率の高い物質を貼ること（例えば、特許文献１参照）や、炭化ケイ素系の不織布マット（以下、単にマットという）を炉内天井に設け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】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１０７８２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ここで、柔軟体であるマットを、炉内の天井や側壁に貼り付けるには、セラミック接着剤を用いて接着する方法が一般的となる。しかし、炉内温度が、例えば１０００℃以上の高温で、高温排ガスが高速で流転する炉内で、マットをセラミック接着剤による接着だけで長期に亘って安定して炉内の天井や側壁に付着させることは困難で、マットが剥がれて落下する可能性が高い。また、柔軟体であるマットが、高温排ガスによる機械的衝撃や磨耗に長期間に亘り耐えることができるかという問題もある。更に、柔軟体であるマットは保形性（形状保持性）が極端に低いため貼り付け作業が非常に煩雑になると共に、マット同士を組合わせて互いに支えあわせて一体化するような使用ができないため、貼り付けたマットの一部に剥離が生じると、その剥離は容易にマット全体に拡がって、マットが落下するという問題がある。そして、一旦マットが落下すると、落下の影響は周囲のマットに拡がり、マットの落下が連鎖して発生するという問題も生じる。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐機械的衝撃性、耐磨耗性、及び形状保持性に優れ、しかも組合わせて使用することが可能な通気性輻射熱反射体及びその製造方法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の発明に係る通気性輻射熱反射体は、耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射する。
【０００８】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物とすることができる。
また、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布とすることもできる。
【０００９】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記複合化無機繊維は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、
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、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、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以上からなることが好ましい。
【００１０】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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好ましい。
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、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ができる。
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することもできる。
そして、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してもよい。
あるいは、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成することも可能である。
【００１１】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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好ましい。
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の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。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係る通気性輻射熱反射体は、耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて断面円形又は断面多角形の柱状物とし、該柱状物を構成している前記無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、該柱状物を第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た通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射する。
【００１３】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物とすることができる。
また、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布とすることもできる。
【００１４】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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以上からなることが好ましい。
【００１５】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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から構成されていることが好ましい。
また、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質から構成することができる。
更に、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成することもできる。
【００１６】
前記目的に沿う第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法は、第２の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法であって、
前記布材を裁断して前記帯部材を作製する第１工程と、
前記帯部材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柱状物を作製する第２工程と、
前記柱状物を、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、前記板状物を陰極側にして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、前記粉末を該柱状物を形成している前記帯部材を構成している前記無機繊維の外側に付着させる第３工程と、
前記柱状物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、
乾燥した前記柱状物を、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工程とを有している。
【００１７】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法において、前記布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記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、前記柱状物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】
【００１８】
第１の発明に係る通気性輻射熱反射体においては、通気性輻射熱反射体が、耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材で形成されているので、加熱炉内に配置した場合、排ガスの通過を妨げることなく、しかも排ガスとの接触を十分に行うことができる。これにより、排ガスの有する熱を通気性輻射熱反射体で濾し取って排ガス温度を下げることができると共に、排ガスで加熱された際に、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、燃料使用量を減少させることができる。
また、通気性輻射熱反射体を、布材から作製した帯部材を巻いて柱状物としているので、平面状で柔軟体である布材と比較して保形性が著しく向上し、排ガスによる機械的衝撃や磨耗に長期間に亘り耐えることが可能になると共に、取扱い（取付け、取外し、取替え等）を容易に行うことができる。更に、柱状物のため、加熱炉の内壁や天井に沿って並べて配置することが可能となり、例えば、セラミック接着剤を使用して互いに接着することで、剥落や落下を抑制して長期間に亘り安定して使用することが可能になる。
【００１９】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物である場合、又は布材が、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布である場合、布材から作製した帯部材の巻き取る回数を変えることで、種々の寸法の通気性部材を容易に形成できる。
【００２０】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、複合化無機繊維が内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、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、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、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。
【００２１】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、第２群から選択された少なくとも１の元素をQE、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。
【００２２】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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、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場合、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、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、内殻構造が、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の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。
【００２３】
第1の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、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、無機繊維が、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の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、加熱され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、加熱されても、酸化雰囲気中で使用できる。
【００２４】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体においては、通気性輻射熱反射体が、柱状物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。
【００２５】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、布材が、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物である場合、又は布材が、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布である場合、布材から作製した帯部材の巻き取る回数を変えることで、種々の寸法の通気性部材を容易に形成できる。
【００２６】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、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、第２の外殻構造が、（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。また、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以下である場合、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。
【００２７】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、固溶体酸化物が、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、及びＤｙの各元素を第２群、Ｙ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、及びＬｕの各元素を第３群として、第２群から選択された少なくとも１の元素をQE、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。
【００２８】
第２の発明に係る通気性輻射熱反射体において、無機繊維が、（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、又は（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成されている場合、第２の内殻構造の組成は（１）〜（３）のいずれかの無機物質と同一となり、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。
【００２９】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法においては、通気性輻射熱反射体の使用環境に応じて、最適な組成の第２の外殻構造を設けることができ、第２の内殻構造の劣化を防止することができる。
【００３０】
第３の発明に係る通気性輻射熱反射体の製造方法において、布材に化学繊維が含有される場合、あるいは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、柱状物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、柱状物を無機化することができ、通気性輻射熱反射体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】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図２】変形例に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体の説明図である。
【図４】実施例１に係る通気性輻射熱反射体の設置状況を示す説明図である。
【図５】同通気性輻射熱反射体の電力削減率及び温度の時間変化を示す説明図である。
【図６】（Ａ）は同通気性輻射熱反射体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に係る通気性輻射熱反射体の無機繊維の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】実施例５及び実施例６の円盤状物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８】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９】同熱放射率測定装置で測定した熱放射率の波長依存性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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通気性輻射熱反射体１０は、耐熱性の複合化無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材１１を長手方向に巻いて形成した、例えば断面円形の柱状物（巻物）である。そして、通気性輻射熱反射体１０は、加熱炉の、例えば天井部１２に設けられた断面円形の排気口１３に内装された円筒体１４の入口側に挿入され、天井部１２から加熱炉内に突出する円筒体１４の先側側部を貫通する複数のセラミックピン１５で支持されて落下が防止されている。
【００３３】
円筒体１４に挿入された通気性輻射熱反射体１０は、一面（炉内に向いた面）側が炉内からの輻射熱及び炉内から排気口１３内を通過して炉外に排出される高温の排ガスにより加熱される。その際に、通気性輻射熱反射体１０は、一面側から他面（炉外に向いた面）側への熱の移動を抑制して排気口１３から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として作用する。また、通気性輻射熱反射体１０は、加熱されて高温になった一面側から輻射熱を炉内に放射する（炉内に向けて輻射熱を反射する）熱レフレクタとしても作用する。
【００３４】
布材を構成する耐熱性の複合化無機繊維は、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有している。ここで、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帯状材１１から形成された柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０は、高温下で大きな熱放射率を有することになる。
【００３５】
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、通気性輻射熱反射体１０の温度が変動しても（通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維の温度が変動しても）、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、通気性輻射熱反射体１０を高温の酸化雰囲気中で使用しても、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。
【００３６】
なお、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、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。その結果、外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まることによって、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（通気性輻射熱反射体１０）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。
【００３７】
通気性輻射熱反射体１０を形成する帯部材１１は、布材を裁断して作製される。そして、帯部材１１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第１の渦巻き物１８を形成し、この第１の渦巻き物１８から芯管を取外して形成される空間部に、帯部材１１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１９を内装（充填）して柱状物からなる通気性輻射熱反射体１０が構成される。このため、帯部材１１の巻取り回数を変える（巻き取る帯部材１１の長さを変える）ことで、通気性輻射熱反射体１０の外径寸法を容易に調整でき、任意の大きさの通気性輻射熱反射体を作製できる。
【００３８】
ここで、布材が織物である場合、織物の厚みは０．２〜１０ｍｍ、開口率は３０％以下である。また、布材が不織布である場合、不織布の厚みは１〜１０ｍｍ、体積空隙率は５０〜９７％である。このため、布材から作製した帯部材１１は通気性を有し、帯部材１１を巻いて形成した通気性輻射熱反射体１０も通気性を有する。なお、帯部材１１の幅が３ｍｍ未満の場合、通気性輻射熱反射体１０の厚みも３mｍ未満となり、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、帯部材１１の幅が３００mｍを超えると、通気性輻射熱反射体１０の厚みも３００mｍを超えるため、通気性輻射熱反射体１０の厚み方向の両側で生じる圧力損失が大きくなる。このため、帯部材１１の幅を３〜３００ｍｍにした。そして、通気性輻射熱反射体１０の寿命は、通気性輻射熱反射体１０の厚みが厚くなると伸びるので、通気性輻射熱反射体１０の厚みを３〜３００ｍｍの範囲で調整することで、通気性輻射熱反射体１０を一定期間に亘って安定して使用することができる。
【００３９】
円筒体１４の排気口１３内への取付けは、例えば、耐熱性無機接着剤が練り込まれた複合化無機繊維からなる織物１６を円筒体１４の外周面に巻き付け、この状態の円筒体１４を排気口１３に挿入して、円筒体１４と排気口１３との間の隙間を織物１６で充填することにより行う。外側に織物１６が巻き付けられた円筒体１４を排気口１３内に挿入すると、織物１６は円筒体１４と排気口１３との間の隙間の形状に合わせて変形し、円筒体１４の外周面と排気口１３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、織物１６に練り込まれた耐熱性無機接着剤が硬化すると、織物１６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と共に、耐熱性無機接着剤を介して円筒体１４と織物１６及び織物１６と排気口１３の内周面との接合が行われ、円筒体１４を排気口１３内で強固に固定することができる。更に、円筒体１４側部の軸方向中央部の周方向の複数位置には、内側から円筒体１４及び円筒体１４の外側の織物１６をそれぞれ貫通し、その先部が排気口１３の内周面に当接する複数（図１では２本）の耐熱性のセラミックボルト１７が設けられている。このため、セラミックボルト１７の先端部で排気口１２の内周面を押圧することで、円筒体１４の排気口１３内への固定を更に強化できる。
【００４０】
セラミックピン１５（セラミックボルト１７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１５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。ここで、加熱炉内で使用中に温度変動がある場合、セラミックピン１５を、高耐熱性非酸化物で形成することで、セラミックピン１５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構成したセラミックピン１５は、高温下の酸化性雰囲気中では、セラミックピン１５の表面が徐々に酸化されてくるので、セラミックピン１５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１５の表面の酸化を防止する。これによって、セラミックピン１５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。
【００４１】
ここで、織物１６は、例えば、（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から形成されている。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、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。
【００４２】
織物１６を形成する無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、通気性輻射熱反射体１０を設置する加熱炉内の雰囲気が低酸化性の場合、（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成された無機繊維の酸化速度は小さいので、織物１６を長期間に亘って使用する（円筒体１４を排気口１３内に長期間に亘って固定する）ことができる。一方、通気性輻射熱反射体１０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織物１６は徐々に酸化して形態が変化する。したがって、バッチ式の加熱炉等のように、頻繁に織物１６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、織物１６の交換を前提に通気性輻射熱反射体１０を設置することができる。
また、織物１６を形成する無機繊維が（４）の無機物質で構成されている場合、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して（粒成長が生じて）無機繊維が脆くなる。このため、織物１６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、織物１６を長期間に亘って使用することができない。
【００４３】
また、通気性輻射熱反射体の厚みを大きくする必要がある場合、図２に示すように、幅広の帯部材２０の一部を芯管の外周面に巻いて形成した環状の第１の渦巻き物２１の中心部に、帯部材２０の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物２２を内装（充填）して通気性輻射熱反射体２３を構成し、通気性輻射熱反射体２３内に、厚み方向に沿って内径が、例えば１〜５０ｍｍの複数（図２では４個）の耐熱性の中空管２４を設けることで、通気性輻射熱反射体２３の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくすることができる。また、通気性輻射熱反射体２３の断面積に対する中空管２４の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、通気性輻射熱反射体２３の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくできる。なお、中空管２４を設ける代わりに、通気性輻射熱反射体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。
【００４４】
ここで、中空管２４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、中空管２４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。ここで、加熱炉内で使用中に温度変動がある場合、中空管２４を、高耐熱性非酸化物で形成することで、中空管２４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構成した中空管２４は、高温下の酸化性雰囲気中では、中空管２４の表面が徐々に酸化されてくるので、中空管２４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、中空管２４の表面の酸化を防止する。これによって、中空管２４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。
【００４５】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０の作用について、説明する。
通気性輻射熱反射体１０を構成する耐熱性の複合化無機繊維は、内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有しているので、高温の酸化雰囲気中でも内殻構造の変質が防止されて、無機繊維の形状を維持することができ、通気性輻射熱反射体１０内に形成されている排ガスの通過経路が安定に存在できる。このため、通気性輻射熱反射体１０を、円筒体１４を介して加熱炉の排気口１３内に設置すると、排ガスは円筒体１４内に挿入されている通気性輻射熱反射体１０を通過して外部に排出することができる。このとき、排ガスは通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維と効率的に接触するため、通気性輻射熱反射体１０は排ガスの顕熱を濾し取って排ガスの温度を低下させ（熱フィルタ作用を示し）、排気口１３から外部に流出する熱を減少させることができる。また、通気性輻射熱反射体１０は、排ガスにより加熱されて高温となる。このとき、内殻構造は酸化されず、炭化ケイ素系素材の特徴のひとつである大きな熱放射率を維持できる。これにより、高温になった通気性輻射熱反射体１０は、加熱炉内からの輻射熱を反射して（熱レフレクタ作用を示し）加熱炉内に戻すことができる。その結果、通気性輻射熱反射体１０を排気口１３に設けることで、加熱炉内からの放熱量を減少させ、燃料使用量を減少させることができる。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体は、第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０と比較して、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た布材の代わりに、（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た無機繊維で形成された布材を裁断して帯部材を形成す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通気性輻射熱反射体の構成及び作用は、通気性輻射熱反射体１０と同一であるので、詳細な説明は省略し、布材を形成する無機繊維について説明する。
【００４７】
ここで、（１）の無機物質には、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、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、（２）の無機物質には、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。
【００４８】
そして、無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、無機繊維は、通気性輻射熱反射体１０を構成している複合化無機繊維の内殻構造と同一の組成となるので、この無機繊維から構成された布材から作製した帯部材を隙間無く巻き取った柱状物から形成される通気性輻射熱反射体も、通気性輻射熱反射体１０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されて材質が変化し、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、通気性輻射熱反射体を設置する雰囲気が低酸化性の場合は、無機繊維の酸化速度は小さいので、通気性輻射熱反射体は長期間に亘って、破損せずに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、頻繁に通気性輻射熱反射体の状況確認及びメンテナンスが可能な場合は、雰囲気が酸化性であっても、交換を前提に通気性輻射熱反射体を使用することができる。
【００４９】
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、複合化無機繊維で形成した通気性輻射熱反射体１０、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輻射熱反射体と比較して、（４）の無機物質で構成された無機繊維で形成した通気性輻射熱反射体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、通気性輻射熱反射体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、通気性輻射熱反射体を長期間に亘って使用することができない。
【００５０】
図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体２５は、耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材２６の一部を長手方向に芯管の周囲に巻いて作製した環状の第１の渦巻き物２７の中心部（芯管を除去した際に形成される空間部）に、帯部材２６の他の一部を中心部から隙間無く巻いて作製した第２の渦巻き物２８を内装（充填）して断面円形の柱状物を形成した後、柱状物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、柱状物を第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ことが特徴となっている。そして、通気性輻射熱反射体２５は、本発明の第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０と同様に、加熱炉の、例えば天井部１２に設けられた排気口１３に内装された円筒体１４の入口側に挿入され、天井部１２から加熱炉内に突出する円筒体１４の先側側部を貫通する複数のセラミックピン１５で支持されて落下が防止されている。
【００５１】
円筒体１４に挿入された通気性輻射熱反射体２５は、一面（炉内に向いた面）側が炉内からの輻射熱及び炉内から排気口１３内を通過して炉外に排出される高温の排ガスにより加熱される。その際に、通気性輻射熱反射体２５は、一面側から他面（炉外に向いた面）側への熱の移動を抑制して排気口１３から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として作用する。また、通気性輻射熱反射体２５は、加熱されて高温になった一面側から輻射熱を炉内に放射する（炉内に向けて輻射熱を反射する）熱レフレクタとしても作用する。
【００５２】
帯部材２６を構成している無機繊維は、（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、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質のいずれか１で構成されている。ここで、（１）の無機物質には、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、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、（２）の無機物質には、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。
【００５３】
無機繊維が（１）〜（３）のいずれかの無機物質で構成されている場合、複合化無機繊維の第２の内殻構造は、第１の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体１０を構成している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。このため、第２の内殻構造を有する複合化無機繊維で構成された柱状物からなる通気性輻射熱反射体２５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、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で構成されている。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。これによって、通気性輻射熱反射体２５の温度が変動しても（通気性輻射熱反射体２５を構成している複合化無機繊維の温度が変動しても）、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。その結果、通気性輻射熱反射体２５を高温の酸化雰囲気中で使用しても、第２の内殻構造が酸素と反応すること（第２の内殻構造の酸化）を防止でき、第２の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、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、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が高まる。その結果、第２の外殻構造の耐熱性及び耐食性が高まることによって、酸化に伴う第２の内殻構造の材質変化を防止でき、複合化無機繊維（通気性輻射熱反射体２５）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】
通気性輻射熱反射体２５を形成する帯部材２６は、無機繊維で構成された織物（厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下）又は不織布（厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％）からなる通気性を有する布材を、例えば３〜３００ｍｍの幅に裁断して作製される。このため、帯部材２６の巻取り回数を変えることで、通気性輻射熱反射体２５の外径寸法を容易に調整でき、任意の大きさの通気性輻射熱反射体を作製できる。
【００５７】
ここで、帯部材２６の幅が３ｍｍ未満の場合、通気性輻射熱反射体２５の厚みも３mｍ未満となり、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、帯部材２６の幅が３００mｍを超えると、通気性輻射熱反射体２５の厚みも３００mｍを超えるため、通気性輻射熱反射体２５の厚み方向の両側で生じる圧力損失が大きくなる。このため、帯部材２６の幅を３〜３００ｍｍにした。そして、通気性輻射熱反射体２５の寿命は、通気性輻射熱反射体２５の厚みが厚くなると伸びるので、通気性輻射熱反射体２５の厚みを３〜３００ｍｍの範囲で調整することで、通気性輻射熱反射体２５を一定期間に亘って安定して使用することができる。
【００５８】
また、通気性輻射熱反射体の厚みを大きくする必要がある場合は、幅広の帯部材の一部を芯管の外周面に巻いて形成した環状の第１の渦巻き物の中心部に、帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物を内装（充填）して通気性輻射熱反射体を構成し、通気性輻射熱反射体内に、厚み方向に沿って内径が、例えば１〜５０ｍｍの複数の耐熱性の中空管を設けることで、通気性輻射熱反射体の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくすることができる。ここで、通気性輻射熱反射体の断面積に対する中空管の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、通気性輻射熱反射体の厚み方向の両側で生じる圧力損失を小さくできる。なお、中空管を設ける代わりに、通気性輻射熱反射体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。なお、中空管には、通気性輻射熱反射体１０の変形例で説明した中空管２４と同一のものを使用できる。
【００５９】
続いて、本発明の第４の実施の形態に係る通気性輻射熱反射体２５の製造方法について説明する。
通気性輻射熱反射体２５の製造方法は、無機繊維で構成された布材を裁断して帯部材２６を作製する第１工程と、帯部材２６の一部を芯管（図示せず）の外周面に一定の張力下で隙間無く巻き付けて第１の渦巻き物２７を形成し、第１の渦巻き物２７から芯管を除去した際に形成される空間部に、帯部材２６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２８を充填して柱状物を作製する第２工程とを有している。また、通気性輻射熱反射体２５の製造方法は、柱状物を、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、柱状物を陰極側にして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柱状物を構成している無機繊維の外側に付着させる第３工程と、柱状物を分散溶液中から取り出し、乾燥させて水及び／又は有機溶剤を除去する第４工程と、乾燥した柱状物を、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。
【００６０】
無機繊維で構成された布材を裁断して、帯部材２６を作製する。ここで、布材が織物の場合、厚みは０．２〜１０ｍｍ、開口率は３０％以下であり、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。また、布材を形成している無機繊維は、（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、及び（３）β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質のいずれか１で構成されている。なお、作製する帯部材２６の幅は、通気性輻射熱反射体２５を挿入する円筒体１４の長さに応じて、３〜３００ｍｍの範囲で決定する（以上、第１工程）。
【００６１】
作製した帯部材２６の一部を、例えば、不織布用送り出し機又は巻き取り機等を用いて、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１４に挿入可能な外径を有する第１の渦巻き物２７を形成する。次いで、第１の渦巻き物２７から芯管を取外し、第１の渦巻き物２７の中央部に形成される空間部に、帯部材２６の他の一部からなる第２の渦巻き物２８を充填して、柱状物を作製する。
【００６２】
ここで、帯部材２６を作製する布材に化学繊維（例えばレーヨン繊維）が含有される場合、あるいは布材にサイジング剤が施されている場合は、柱状物を、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して除去したり、一部を分解除去し残部を炭化させることができ、サイジング剤は完全に除去することができる。その結果、柱状物は、完全に無機物化する（以上、第２工程）。
【００６３】
柱状物を、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、ノルマルヘプタン等である。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。
【００６４】
次いで、柱状物を陰極側にして、直流安定化電源より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、分散溶液中の粉末を柱状物を形成している帯部材２６を構成している無機繊維の外側に付着させる（電気泳動処理）。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、柱状物はアノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網で抱き合わされて（挟まれて）、カソ−ド電極間に配置される（以上、第３工程）。
【００６５】
電気泳動処理が完了すると、柱状物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、無機繊維の外側に付着した粉末層に含まれる水及び／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、粉末層に残存する水及び／又は有機溶媒を完全に除去する（以上、第４工程）。
【００６６】
乾燥が完了した柱状物を、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）、通気性輻射熱反射体２５が形成される。そして、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】
【００６７】
（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）を裁断して、幅が２０ｍｍの帯部材を作製した（第１工程）。次いで、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の一部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た跡に形成される空間部に帯部材の他の一部をその中心部から隙間なく巻いて作製した第２の渦巻き物を充填して、柱状物を作製した。そして、柱状物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）の除去を行った（第２工程）。
【００６８】
続いて、熱処理された柱状物をアノ−ド電極となる２枚のステンレス製金網で抱き合わせ、第１群から選択されたＳｉ、Ｚｒの元素からなる固溶体酸化物であるジルコン（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。そして、直流安定化電源より１２０Ｖの直流電圧を５分間印加して、柱状物を形成している不織布を構成する無機繊維の外側にジルコンの粉末を電気泳動により付着させた（第３工程）。次いで、柱状物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（第４工程）後、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、無機繊維の外側に付着させたジルコン粉末を焼結させて無機繊維に固着させることにより、無機繊維を第２の内殻構造（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で構成されている）と第２の外殻構造（ジルコン）を持つ複合化無機繊維に変えて（第５工程）、直径５８ｍｍ、厚さ２０ｍｍの通気性輻射熱反射体（以下、円盤状物１という）を作製した。
【００６９】
一方、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、炭化ケイ素系の無機繊維で構成され、アルミナ質の耐熱性無機接着剤を練り込まれた平織物（厚みが０．２５ｍｍ、幅が４０ｍｍ）を巻き付けて、外径が７０ｍｍのシール部を形成した。そして、図４に示す電気炉の天井部の中央に形成された内径７０ｍｍの排気口の入口側（炉内側）から、外径７０ｍｍのシール部が取付けれた円筒体を基側から挿入し、円筒体の軸方向中央より基側の側部の対向する位置（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シール部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を円筒体の炉内側の開口から挿入し、円筒体の先側の側部の対向する位置（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み、円筒体内に挿入された円盤状物１を支持した。以上によって、電気炉の排気口内への円盤状物１の設置（取付け）が完了する。
【００７０】
続いて、電気炉の排気口内に設置した円盤状物１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℃一定に保持（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５に示す。なお、図５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。
【００７１】
図５に示すように、円盤状物１を設置する場合は、設置しない場合に比べ消費電力削減率は３５％の高い値を示し、この削減率は２００時間中変わることなく一定で、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−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。
【００７２】
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を形成してい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６（Ａ）に示す。図６（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。
【００７３】
（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２（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持し、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。
【００７４】
その結果、円盤状物２を挿入しても、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６（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、及びＺｒを含有する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。したがって、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。
【００７５】
（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（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持し、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。
【００７６】
その結果、円盤状物３を挿入しても、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を含有する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。したがって、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。
【００７７】
（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（通気性輻射熱反射体）を作製した。次いで、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ５０ｍｍのアルミナ製の１０本の中空管が円盤状物４の表裏面上に均等に配置されるように、中空管を円盤状物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℃一定に保持し、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。
【００７８】
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の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。
【００７９】
（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（通気性輻射熱反射体）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℃一定に保持した状態で、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７に示す。
【００８０】
図７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℃に温度制御する場合、円盤状物５の炉内側端面の中央部でも１２８５℃の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ことが確認できた。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。
【００８１】
（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％）で構成された無機繊維（Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系無機繊維）で形成された不織布（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５ｍｍの円盤状物６（通気性輻射熱反射体）を作製した。そして、実施例１の円盤状物１を円筒体から取外し、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℃一定に保持した状態で、電気炉内の中心（温度制御点）と円盤状物６の炉内側端面の中心を結ぶ直線に沿った温度分布、円盤状物６の炉内側端面の中央部温度、及び円盤状物６の炉外側端面の中央部温度を測定すると共に、円盤状物６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。
【００８２】
図７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。
【００８３】
（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８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）を測定して求めた。その結果を図９に示す。
【００８４】
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、炭化ケイ素の試験体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。
【００８５】
図９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（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＺｒを含有する無機物質で構成された第２の内殻構造と、ジルコンから構成された第２の外殻構造を持つ複合化無機繊維で形成されている）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系無機繊維で形成されている）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分かった。このことは、実施例１、４、５に示した複合化無機繊維で形成された円盤状物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系無機繊維で形成された円盤状物６は、図９に示すように、複合化無機繊維で形成された円盤状物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。
【００８６】
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。
例えば、加熱炉の排気口の断面形状が四角形の場合、排気口に角筒を挿入し、通気性輻射熱反射体を角筒に挿入可能な断面四角形の柱状物（全ての角部が外側に突出した多角形の柱状物の一例）とする。
また、通気性輻射熱反射体を、断面三角形、断面正方形、断面長方形、断面正六角形の柱状物とすることができる。これにより、通気性輻射熱反射体を加熱炉の内壁や天井に沿って並べて配置することが可能となり、例えば、セラミック接着剤を使用して互いに接着することで、剥落や落下を抑制して長期間に亘り安定して存在させることが可能になり、高温排ガスの顕熱を加熱炉内で効率的に回収することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０：通気性輻射熱反射体、１１：帯部材、１２：天井部、１３：排気口、１４：円筒体、１５：セラミックピン、１６：織物、１７：セラミックボルト、１８：第１の渦巻き物、１９：第２の渦巻き物、２０：帯部材、２１：第１の渦巻き物、２２：第２の渦巻き物、２３：通気性輻射熱反射体、２４：中空管、２５：通気性輻射熱反射体、２６：帯部材、２７：第１の渦巻き物、２８：第２の渦巻き物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射することを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２】
請求項１記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項３】
請求項１記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記複合化無機繊維で構成され、該複合化無機繊維は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、
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、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通気性輻射熱反射体。
【請求項５】
請求項４記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項６】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項７】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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、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通気性輻射熱反射体。
【請求項８】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項９】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１０】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１１】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１２】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１３】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１５】
耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて断面円形又は断面多角形の柱状物とし、該柱状物を構成している前記無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、該柱状物を第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た通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射することを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１６】
請求項１５記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１７】
請求項１５記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１９】
請求項１８記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、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から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２１】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２２】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２３】
請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体の製造方法であって、
前記布材を裁断して前記帯部材を作製する第１工程と、
前記帯部材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柱状物を作製する第２工程と、
前記柱状物を、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、前記板状物を陰極側にして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、前記粉末を該柱状物を形成している前記帯部材を構成している前記無機繊維の外側に付着させる第３工程と、
前記柱状物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、
乾燥した前記柱状物を、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工程とを有することを特徴とする通気性輻射熱反射体の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の通気性輻射熱反射体の製造方法において、前記布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記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、前記柱状物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通気性輻射熱反射体の製造方法。
【請求項１】
耐熱性の複合化無機繊維又は無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて形成した断面円形又は断面多角形の柱状物からなる通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射することを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２】
請求項１記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項３】
請求項１記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記複合化無機繊維で構成され、該複合化無機繊維は内殻構造と外殻構造を持つ多層構造を有し、
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、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通気性輻射熱反射体。
【請求項５】
請求項４記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項６】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項７】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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、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通気性輻射熱反射体。
【請求項８】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項９】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１０】
請求項４又は５記載の通気性輻射熱反射体において、前記内殻構造は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１１】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１２】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１３】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶からなる結晶質の無機物質で構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は前記無機繊維で構成され、該無機繊維は、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１５】
耐熱性の無機繊維で構成された通気性を有する布材から作製した帯部材を、長手方向に巻いて断面円形又は断面多角形の柱状物とし、該柱状物を構成している前記無機繊維の外側に第２の外殻構造を設けて、該柱状物を第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た通気性輻射熱反射体であって、該通気性輻射熱反射体の一面側が加熱された際に、該一面側から他面側への熱の移動を抑制しながら、該一面側から輻射熱を放射することを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１６】
請求項１５記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが０．２〜１０ｍｍ、開口率が３０％以下の織物であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１７】
請求項１５記載の通気性輻射熱反射体において、前記布材は、厚みが１〜１０ｍｍ、体積空隙率が５０〜９７％の不織布であることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項１９】
請求項１８記載の通気性輻射熱反射体において、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通気性輻射熱反射体。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、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から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２１】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記無機繊維は、Ｓｉ、Ｃ、及びＯを含有する無機物質から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２２】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体において、前記無機繊維は、β−ＳｉＣの微結晶を含有する結晶質の無機物質から構成されていることを特徴とする通気性輻射熱反射体。
【請求項２３】
請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の通気性輻射熱反射体の製造方法であって、
前記布材を裁断して前記帯部材を作製する第１工程と、
前記帯部材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柱状物を作製する第２工程と、
前記柱状物を、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、前記板状物を陰極側にして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、前記粉末を該柱状物を形成している前記帯部材を構成している前記無機繊維の外側に付着させる第３工程と、
前記柱状物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、
乾燥した前記柱状物を、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工程とを有することを特徴とする通気性輻射熱反射体の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の通気性輻射熱反射体の製造方法において、前記布材に化学繊維が含有される場合、あるいは前記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、前記柱状物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通気性輻射熱反射体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図８】
【図９】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３１９５９（Ｐ２０１１−２３１９５９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１１８７（Ｐ２０１０−１０１１８７）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（５９４０８１３９７）株式会社超高温材料研究センター (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（５９４０８１３９７）株式会社超高温材料研究センター (15)
【Ｆターム（参考）】
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