JPH03225104A - 表面燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐燃焼性材料層と金属ファイバーマット層と
を接合して構成した２層構造の表面燃焼バーナ、特にそ
の両層間の接合方法に関する。

［従来の技術］ 食品の調理、加熱や塗装物の乾燥等、幅広い分野での応
用か期待されている赤外線加熱装置、その熱源に安価で
高カロリーなガス燃料を用いる技術の１つとして表面燃
焼バーナがある。

表面燃焼バーナは、通常の燃焼ては対流によって大部分
持ち去られる燃焼ガスの熱エネルギーを輻射熱に効率的
に変換するもので、通気性のある板材（以下バーナ板と
する）の一方の側から空気とガス燃料を予混合したもの
を供給し、他方の側の表層部てこれを燃焼させることに
より、バーナ板の表層部自身を加熱して、これに輻射熱
の放出を行わせるものである。従って、表面燃焼バーナ
においては、火炎がバーナ板の表面に密着、または表層
部に侵入した状態でガス燃焼が維持され、火炎と、赤熱
状態に加熱されたバーナ板表層部とから輻射熱が放射さ
れる。

表面燃焼バーナにおいて、そのバーナ板の素材に金属焼
結板やセラミックス焼結板を用いたものは、調理器具等
、いくつかの分野で既に実用化されており、金属やセラ
ミックスの繊維を層状に焼結したファイバーマットを用
いたものも盛んに研究されている。これらの表面燃焼バ
ーナては、輻射熱を高能率に得られることに加え、風や
温度等の外部環境に左右されない安定した燃焼が可能で
あるという利点を有するか、特に、ステンレスファイバ
ーを焼結させたマット（以下ＳＵＳマットと呼ぶ）製の
バーナ板は、表面形状の複雑な整形も可能で、その強度
も良好、空隙率の高い材料を選択すれは、大面積、低圧
損、高燃焼度、高出力密度なものを容易に製作てぎ、し
かも比較的安価であるために、例えば屋外作業現場にお
ける暖房装置や、自動車塗装の焼付や乾燥等への応用か
期待されている。

第３図は、ＳＵＳマット製のバーナ板を用いた表面燃焼
バーナの一例、屋外作業現場で用いられる赤外線暖房器
の構造を示す模式図で、バーナ板を含む部分か断面で示
される。

第３目においてバーナ板ｍは、直径２０μｍ、長さ５０
ｎ＋ｍ程度のＳ［ＪＳ３１６の長繊維を、マット状に成
形した後に相互に焼結させた厚さ５ｍｍのＳＵＳマット
で構成され、運転中はその表層部ｍ１がガス燃焼域、お
よび輻射熱の放出部となる。

ここて、このバーナ板ｍか取付けられたバーナ本体Ｋに
は、ガスノズルＧＮ、電磁弁Ｓ■、燃料のガスのホンベ
Ｔを含むガス供給系、および送風機Ｆを含む空気供給系
が接続される。また、ハナ板ｍの下端に対向させて、着
火用のスパーク電極Ｓが設けられ、制御装置Ｃは、その
スイッチを操作することにより、電磁弁Ｓ■と送風機Ｆ
を作動させるとともに、スパーク電Ｆｉｌｓとバーナ板
ｍの間にスパイク状の高電圧を印加してバーナ板ｍ表面
のガス−空気混合体の着火を行う。以上の各構成部材は
、車輪を設けた移動自在な基台Ｂ上で相互に位置関係を
固定されている。

さて、制御装置Ｃのスイッチを操作してこの暖房装置を
起動すると、電磁弁ＳＶが開かれてノズルＧＮから燃料
のガスか噴射、供給されるとともに送風機Ｆか起動して
空気か供給され、バーナ本体に内では、燃料のガスと空
気とか混合状態となってバーナ板ｍ方向に流れ、これを
通過して表層部ｍ１から外部に浸み出す。一方、高電圧
か印加されたスパーク電極Ｓとバーナ板ｍの間には、ス
パークか発生し、この部分に浸み出した空気−ガス混合
体は着火され、火炎は速やかにバーナ板ｍの表面全体に
伝播して燃焼運転か開始される。

ここで、この表面燃焼バーナに効率の良い燃焼を行わせ
るためには、カス供給量と空気供給量とか厳密に制御さ
れる必要がある。すなわち、ガス供給量と空気供給量の
比（混合比）をほぼ化学反応量論比相当とし、バーナ板
ｍを通過するガス−空気混合体の流量は、火炎かバーナ
板ｍの表面を離脱しない範囲に定められる。こねにより
、バーナ板ｍの表層部ｍ１では、安定した燃焼が持続さ
れて赤熱状態となり、はぼ表層部ｍ１の温度に依存した
量の輻射熱が放射される。

［発明か解決しようとする課題］ ＳＵＳマット製バーナ板を用いた表面燃焼バーナては、
赤熱状態となるバーナ板表層部の酸化劣化の進行か著し
く、ＳＵＳマットは急速に痩せ細って崩壊に至るため、
バーナ板の寿命か短く、例えは、従来例の暖房機のバー
ナ板ｍの寿命は、通常の運転でも１００時間を越えなか
った。

第４図は、従来例の表面燃焼バーナか通常の運転を行っ
た場合の、バーナ板ｍの厚さ方向の温度分布を示す。

第４図において、バーナ板ｍの表層部ｍ１における温度
は、１２００℃に達しており、常用温度として８００℃
以下を採用すへｑｓｕｓマットに対しては厳しい環境で
ある。一方、ＳＵＳマット自身は熱伝導度の低い材料で
あり、通過する未燃焼なガス−空気混合体により常に冷
却されているから、表層部ｍ１から離れると温度は急激
に下かり、わずか１　ｍｍ内部ては８００℃以下となり
、ＳＯＳマットが十分耐える温度である。

この点に注目して、バーナ板ｍの表層部ｍ１を耐燃焼性
材料、例えばＡｌ２Ｏ３ファイバーを焼結したマットに
置換える、すなわち、ＳＵｓマットと耐熱材料マットを
接合して２層構造のバーナ板とする試みか行われた。し
かし、ＳＵＳファイバと耐熱材料ファイバーとては、そ
れぞれの焼結の必要条件か相当に異なり、耐熱材料ファ
イバの焼結に必要な温度条件下ではＳＵＳファイバか溶
解してしまう等、焼結によるマット間の接合は困難であ
る。また、燃焼面に多数の耐熱ヒスを配置して２層間の
ねし止めを行うと、バーナ板を貫通する耐熱ヒスに沿っ
たＳＵＳマットの酸化劣化が選択的に進行し、耐熱ビス
周囲に隙間を形成して燃焼面におけるガス−空気混合体
の流量および燃焼の均一性を損なわせた。

また、２層間の接合が不十分なまま大面積なバナ板を製
作すると、２層間に部分的な隙間か形成されて空気−ガ
ス混合体の流れが乱れ、燃焼を不安定で不均一なものに
したり、また、繰返し運転に伴って２層間の熱膨張差に
より、比較的薄いセラミックファイバーマット層が崩壊
して脱落する。

本発明は、表層部を耐燃焼性材料て構成してバーナ板の
耐熱性を高めるとともに、燃焼面におけるガス燃焼の均
一性を損なうことなく耐燃焼性材料層とＳＵ３７７８層
とを強固に接合した表面燃焼バーナ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］ 本発明の請求項（１）の表面燃焼バーナは、耐燃焼性を
有しガス燃焼域を形成する第１層と、第１層にガス供給
を行うとともに第１層を支持する第２層とからなる表面
燃焼バーナにおいて、第１層と第２層とを耐燃焼性の糸
により縫合せ接合したものである。

本発明の請求項（２）の表面燃焼バーナは、請求項（１
）に記載の表面燃焼バーナにおいて、第１層としてセラ
ミッククロスを用いたものである。

本発明の請求項（３）の表面燃焼バーナは、請求項（１
）、（２）のいずれかに記載の表面燃焼バーナにおいて
、 耐熱金属線を用いてソーイングミシンにより第１層と第
２層とを縫合せたものである。

［作用］ 本発明の請求項（１）の表面燃焼バーナにおいては、第
２層の側から空気とカスを予混合したものか供給され、
この混合体は、第２層を通過して第１層に浸み出して第
１層の表層部で燃焼し、この表層部を加熱して赤熱状態
にする。ここで、第１層には、例えばセラミックファイ
バーマットのような耐燃焼性材料か、また第２層には、
強度や経済性を考虜して一般的にはＳＵＳマットか採用
される。

方、第１層、第２層は、耐燃焼性の糸により重ねて縫合
せられ、相互の位置関係か固定されているので、第１層
か赤熱して強度が低下し、さらに熱膨張を生じた場合で
も、形状、およびバーナ板上での位置は、第２層によっ
て支持されて変化しない。ここで、縫合せはバーナ板を
貫通して行うのか作業上容易であるが、燃焼面における
空気−ガス混合体の流量の均一性の観点からは、縫目か
バーナ板表面、または裏面に出ないように、ステッチを
完全には貫通させないで行うのが望ましい。また、この
両層の縫合せに用いる糸には、耐燃焼性のある素材、例
えば、耐熱金属のカンタルやセラミックス繊維材の撚り
糸や単線材が用いられるか、同様な観点から、必要最小
限度の太さのものか選択される。

これにより、第２層は、ガス燃焼による高温に直接さら
されすに済む。また、縫合せ用の糸はヒス等に比へ細く
、バーナ板を貫通することによる第１層および第２層の
通気性への影響が少ないから、燃焼面における空気−ガ
ス混合体の流量の均性は維持され、ばらつきの無い均一
な燃焼状態が得られる。

ここで、第１層には、種々の耐熱材料、すなわちセラミ
ックファイバーマットや高融点金属ファイバーマット、
または同様な素材を用いた織り布やパイル地クロス等が
採用されるが、第２層の材料に対して空隙率を等しくす
る、もしくは接合部において空隙率の段差や急変が発生
しないようにするのが望ましい。

本発明の請求項（２）の表面燃焼バーナては、第１層か
、セラミックファイバーマット等よりも取扱い容易で、
しかも縫合せによるつふれや崩壊が発生しにくいセラミ
ッククロスであるから、例えは通常のソーイングミシン
等を用いて簡単に第１層と第２層の接合を行うことかで
きる。

本発明の請求項（３）の表面燃焼バーナては、白金やニ
クロム線の単線材を用いて、ソーイングミシンにより、
任意の軌跡に沿って第１層と第２層とか縫合せられてい
る。

［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る表面燃焼バーナのバー
ナ板部分の構造を示し、（ａ）はバーナ板Ｍの正面図、
（ｂ）はその一部分を拡大して側面から見た断面図であ
る。本実施例の表面燃焼バーナは、従来例の表面燃焼バ
ーナのＳＵ３７９８１層構造のバーナ板ｍを、第１層と
してＡ　Ｉ２０３クロス１、第２層としてＳＵＳマット
２を採用して２層構造のバーナ板Ｍとしたものである。

第１図（ａ）、（ｂ）において、第１層のＡｌ２Ｏ３ク
ロスｌは、直径８μｍのＡ　Ｉ２０　、長繊維からなる
不織布で厚さ１〜２ｍｍ、また、第２層のＳＵＳマット
２は、直径２０μｍ、長さ５０ｍｍ程度の５ＵＳ３１６
の長繊維をマット状に成形して相互に焼結させた厚さ４
ｍｍのものである。ここで、両者の空隙率は、はぼ等し
く９０％以上となっている。

方、Ａｌ２Ｏ３クロス１とＳＵＳマット２とは重ねられ
、鉄、クロム等の合金であるカンタルの直径０．１ｍｍ
の単線３と工業用ミシンとを用いて約１０ｍｍ角の基盤
目状のステッチパターンに従って縦横に縫合されている
。

第２図は、本実施例の表面燃焼バーナにおけるガス−空
気混合体のガス混合比（実際の空気供給量と量論比相当
量との比）と、バーナ板Ｍの各層の界面温度との関係を
示す線図である。ここで、混合体の流速は１５　ｃｍ／
ｓｅｃ、ガス燃料にはメタンＣＨ４が選択されている。

第２図の線図に示されるように、ガス燃焼が進行して高
温赤熱状態となる部分をＡｌ２Ｏ３クロスて置換えたバ
ーナ板Ｍては、種々のカス混合比に対してＡｌ２Ｏ３ク
ロスｌとＳＵＳマット２の界面温度を８００℃以下に保
った運転となる。

従って、ＳＵＳマット２．３の酸化進行か遅くなり、従
来ｉｏｏ時間程度であったバーナ板寿命は、最大負荷運
転下でも５０００時間に達し、また、運転中の燃焼面に
おける燃焼の均一性も維持された。

本実施例では、ＳＵＳマットとＡｌ２Ｏ３クロスとをカ
ンタル線で縫い合せたか、これらの素材は耐熱性や経済
性を考慮して種々に選択、組合せることか可能である。

例えはＡｌ２Ｏ３クロスをＴ１０、クロスに、カンタル
線を白金線に置換える等の応用が可能である。

［発明の効果］ 本発明の請求項（１）の表面燃焼バーナにおいては、そ
のガス燃焼域であるバーナ板表面層が耐燃焼性材料の第
１層で構成されるから、バーナ板の酸化劣化の進行が遅
い。また、第１層と第２層とは、相互に縫合されて固定
されているから、バーす板の取扱いか容易で、繰返し運
転に伴う両層間のずれか無い。また、両層を焼結接合す
る場合のように、焼結温度差や素材間の親和性等のマツ
チングを考慮しないで、両層の自由な素材選択か可能で
ある。

従って、バーナ板の材料費、製作費か削減されるととも
に、その寿命か伸び、稼働率の向上、運転費の削減か可
能となる。また、運転に当ってバーナ板の耐熱性を考慮
する必要か無いから、プロパンガス等の高カロリーガス
を用いて、高密度な燃焼を行わせ、燃焼面の表面温度を
より高く設定すれば、さらに高い輻射効率を得ることも
可能となる。

本発明の請求項（２）の表面燃焼バーナにおいては、焼
結構造のマット等と比較して格段に取扱いが容易で、安
価なセラミッククロスが用いられるから、縫合せ作業を
楽に高能率に行える。

本発明の請求項（３）の表面燃焼バーナにおいては、ソ
ーイングミシンによる高能率でコストの低い縫合せ作業
が可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の実施例に係る表面燃焼バーナの構成
を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分的な断面図であ
る。 第２図は、本発明の実施例に係る表面燃焼ハナの運転条
件と、バーナ板の各層界面温度との関係を示す線図であ
る。 第３図は、従来の表面燃焼バーナを説明するためのもの
で、屋外作業用の暖房装置の構造を示す模式図である。 第４図は、従来の表面燃焼バーナのＳＵＳマット断面に
おける温度分布を示す線図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・Ａ　１２０３クロス　　２・・・ＳＵＳマット
３・・・カンタル線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐燃焼性を有しガス燃焼域を形成する第１層と、
   該第１層にガス供給を行うとともに該第１層を支持する
   第２層とからなる表面燃焼バーナにおいて、 前記第１層と前記第２層とを、耐燃焼性の糸により縫合
   せ接合したことを特徴とする表面燃焼バーナ。
2. （２）前記第１層としてセラミッククロスを用いたこと
   を特徴とする請求項（１）に記載の表面燃焼バーナ。
3. （３）耐熱金属線を用いてソーイングミシンにより前記
   第１層と第２層とを縫合せたことを特徴とする請求項（
   １）、（２）のいずれかに記載の表面燃焼バーナ。