JPH06235508A - 表面燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により大きな表面積を持つ金属繊
維マットを燃焼面とした表面燃焼バーナを得る。 【構成】 燃焼面を構成する金属繊維マット１１と、該
金属繊維マットの裏面側に形成される混合ガス室と、該
混合ガス室を包囲するケーシング８３とを有する表面燃
焼バーナにおいて、金属繊維マット１１の裏面に耐熱性
多孔質金属板１２をボルトナット２０により一体に固設
する。 【効果】 簡単に構成でもって金属繊維マットの熱によ
る変形を抑制することができ、大面積の燃焼面を持つ表
面燃焼バーナを容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面燃焼バーナに関し、
特に、燃焼面である金属繊維マットに熱による歪みが生
じるのを最小限に抑制した表面燃焼バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼ガス混合体が拡散するに充分
な表裏連通した細孔を有する多孔質部材を有し、その裏
面に燃焼ガスが供給され、該燃焼ガスが拡散しつつ多孔
質部材を通過してその前面に達し、その前面近傍で着火
され燃焼するようになっている表面燃焼バーナは知られ
ている。この種の表面燃焼バーナは、多孔質部材を加熱
して赤熱させ、エネルギの一部分が輻射熱として放出さ
れるものであり、かつ通常セラミック等の多孔質部材の
熱伝導率は小さく表面の燃焼温度を相当に高くしても裏
面の温度はあまり上昇しないことから逆火の発生を防止
でき、熱効率の高いまた安全なバーナとして家庭用燃焼
機器に限らず広い分野で用いられている。

【０００３】表面燃焼バーナの基本的な構成の一例を図
８を参照しつつ説明するに、図８に示す表面燃焼バーナ
８０において、方形状あるいは円形状の平面多孔質部材
８１が、耐熱性パッキング８２を介して筒状のケーシン
グ８３の前方側に装着されている。ケーシング８３の内
部にはスペーサ８４が配置されており、該スペーサ８４
を介して多孔質部材８１が裏面板８５によりケーシング
８３に一体に固定される。裏面板８５の中央には円筒管
８６が装着されており、円筒管８６は図示しない適宜の
配管を介して燃焼ガス供給源に接続している。

【０００４】図示しないガス源からの燃焼ガスＡは円筒
管８６から圧入される。圧入された燃焼ガスＡは多孔質
部材８１の裏面からその連続する多孔内を通過して前面
に達し、前面において着火され燃焼する。その燃焼によ
り平面多孔質部材８１の前面は赤熱化し輻射熱を放出す
る。このような表面燃焼バーナにおいて、多孔質部材８
１は、多孔質セラミックスあるいは鉄、クロム、ケイ
素、アルミニウム、イットリウム等の合金からなる長繊
維の焼結体であって１２００℃以上の耐熱性をもついわ
ゆる金属繊維マットが用いられる。しかしそのような材
料は熱による変形を受けることから単一の表面燃焼バー
ナで使用可能な多孔質部材の大きさには従来ある程度の
制限があり、一定面積以上の燃焼面積を必要とする燃焼
機器を作成する場合には、図９に示すように、単位とな
るバーナ８０を所要数収容し得るケーシング９０を用意
し、その中に単位バーナ８０、８０を必要個数一体に寄
せ集めて作成するのが従来普通であった。その場合に、
図９からも明らかなように、各バーナ単体の周辺部に存
在するケーシングの側壁部分及びフランジ部分９１ａ、
ｂのように燃焼に直接には作用しない部分がバーナの表
面に多く存在することとなり、結果的に燃焼効率の低下
を引き起こしていた。

【０００５】本出願人は上記の不都合を解決すべく鋭意
研究を行い、有効燃焼面積を減少させることなく大きな
表面積の多孔質部材をより安定した状態でケーシングに
支持する構造を開発し、そのような構造を持つ表面燃焼
バーナを以前に提案した（特願平３−３４１３３５
号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の提案は、図１０
に示すようにケーシング８３の内部にその底部から複数
本の柱状体８８、８８を立設し、多孔質部材８１のケー
シング８３に対する固定をケーシング８３の周辺部に加
え該柱状体８８の先端においても行うようにしたもので
あり、従来５００mm×５００mm程度が限度であった多孔
質部材を６００mm×８００mm程度の表面積を持つものと
して作成しても、有効燃焼面積を減少させないでかつ熱
によるソリ等の大きな変形を十分に阻止できる表面燃焼
バーナを作成することが可能となった。しかし一方にお
いてケーシングに柱状体を固定立設するという付加的加
工が必要となった。

【０００７】本出願人はさらに大面積の多孔質部材の使
用について研究を継続した。そこにおいて、多孔質部材
の表面積の増大に応じてケーシングに立設する柱状体の
数を増加することが当然に必要となり、柱状部材を立設
する加工が一層煩雑となりかつケーシングへの多孔質部
材の組付け作業も困難となった。特に、多孔質部材の素
材として前記したような鉄、クロム、ケイ素、アルミニ
ウム、イットリウム等の合金からなる長繊維の焼結体か
らなる金属繊維マットを用いた場合に、同じ密度で柱状
体を立設しているにもかかわらず、該多孔質部材の表面
積が６００mm×８００mm程度の大きさとなると、その燃
焼面が約５００℃以上の温度となったときに大きなソリ
のような変形は生じないものの表面にしわが発生しまた
柱状体間で小さなソリが生じることを知覚した。

【０００８】図１はその状態を示したものであり、図に
おいて１は燃焼面を構成する金属繊維マット、８３はそ
れを支持するケーシング、３は該ケーシングに立設した
柱状部材の先端と金属繊維マットとの係止部である。実
際の燃焼において、図中Ｓで示すようなしわが多数発生
すると共に小さなソリが生じていた。特にこのしわは表
面に盛り上がった状態で現れ、その断面を分析したとこ
ろ他の部分よりも空隙率が高くなっていた。そしてしわ
の部分の燃焼ガスの透過度が他の部分よりも大きくなり
局所的高温部すなわちホットスポットが生じ、結果金属
繊維マットの損傷が局所的に進みマットの寿命が短くな
ると共に外観上も好ましくないものとなった。

【０００９】多孔質部材の面積の増加と共に柱状部材の
立設密度を高くすることによりしわや小さいソリの発生
を防止することはできたが、前記のように高密度でケー
シングに柱状部材を立設することは製造加工がきわめて
困難でありかつ構造的も複雑となり、ケーシング自体の
設計に困難をきわめた。本発明は、多孔質部材として大
面積の金属繊維マットを用いる場合に生じる上記のよう
な不都合を解消することを目的としており、より具体的
には、多孔質部材としての金属繊維マットを、有効燃焼
面積を減少することなくまた構成が簡単でありながら容
易かつ安定した状態でケーシングに支持できるように
し、それにより大きい燃焼面を持つ表面燃焼バーナを得
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決しかつ目的を達成するために、燃焼面を構成する金
属繊維マットと、該金属繊維マットの裏面側に形成され
る混合ガス室と、該混合ガス室を包囲するケーシングと
を有する表面燃焼バーナにおいて、該金属繊維マットの
裏面に金属繊維マット姿勢保持用構造部材を一体に固設
しそれにより金属繊維マットの変形を防止することを特
徴とする表面燃焼バーナを開示する。

【００１１】姿勢保持用の構造体としては、燃焼時の金
属繊維マット裏面の温度（通常２００〜３００℃程度）
に耐える耐熱性とある程度の機械的強度を持ちかつ所定
以上燃焼ガスの流れを阻害することのない構造体であれ
ば差し支えないが、金属繊維マットの裏面の実質上全域
に固設した耐熱性多孔質金属板であることは好ましい態
様である。また、該耐熱性多孔質金属板が、空孔率が約
７５％〜９５％の耐熱性Ｎｉ−Ｃｒ合金あるいはＣｒ合
金であることは特に好ましい態様である。

【００１２】金属繊維マットと耐熱性多孔質金属板とは
耐熱性ボルトとナットあるいは耐熱性リベット等適宜の
固定手段を複数本用いて固設する。ボルトとナットのよ
うな分離可能な手段により固設した場合には、金属繊維
マットの燃焼面が燃焼作用によりあるいは外的要件によ
り劣化損傷したときに、金属繊維マットと耐熱性多孔質
金属板とを一時的に分離し金属繊維マットの表裏を逆と
して再度耐熱性多孔質金属板に固設することができるこ
とから、金属繊維マットの両面を燃焼面として有効に用
いることができその寿命を長くすることができる。

【００１３】姿勢保持用の構造体の他の態様として、金
属繊維マットの裏面に適宜の間隔で複数本の金属条片を
一体に固設することも有効である。金属条片の素材とし
ては金属繊維マットの裏面温度である２００〜３００℃
程度の耐熱性がある材料であれば特に制限はないが、一
例としてＳＵＳ３１０が挙げられる。また形状も任意で
あるが偏平なものよりも断面Ｌ字型のものを用いその幅
の狭い部分を金属繊維マットの裏面に固設することは、
有効燃焼面積を必要以上に減少させないで所要の機械的
強度を持つことができることから好ましい態様である。

【００１４】金属繊維マットと金属条片とは耐熱性ボル
トとナットあるいは耐熱性リベット等適宜の固定手段を
用いて固着することもできるが、金属条片が位置する部
位において金属繊維マットの表面を押し潰しその部分に
おいてスポット溶接等の溶着手段を施して両者を固着す
ることは、無効となる燃焼面積を最小とした状態で金属
繊維マットの裏面に対して金属条片を確実に固着しそれ
により金属繊維マットの変形を阻止できることから、き
わめて好ましい態様である。

【００１５】金属条片は縦方向及び／又は横方向に好ま
しくは一定の間隔を置いて複数本固着する。さらにそれ
に加えて金属繊維マットの４周の外周辺に沿って固着す
るようにしてもよい。上記のようにして一体化された金
属繊維マットと姿勢保持用構造部材とからなる多孔質部
材を従来知られている適宜の固定手段によりケーシング
に固定する。なお、本発明において、前記した金属繊維
マット及びその裏面に一体に固設する金属繊維マット姿
勢保持用構造部材の構造を除く表面燃焼バーナを構成す
る他の構成は従来知られた表面燃焼バーナの構造をその
まま用いることができる。

【００１６】

【作 用】本発明による表面燃焼バーナにおいては、燃
焼面を構成する金属繊維マットの裏面側に燃焼ガスの流
通を所定以上には阻止しないすなわち燃焼ガスの圧力損
失が燃焼に実害を生じさせない状態で姿勢保持用構造部
材を一体に固設したものを用意し、それをケーシングに
固定する。それによりケーシングの構成をいたずらに複
雑にすることなく（すなわち柱状体の数を最小のものと
するあるいはまったく立設せずに）、燃焼時の金属繊維
マットの変形を実質的に抑止することが可能となる。従
って、燃焼面を大面積とした場合であっても金属繊維マ
ットの熱変形によるしわや小さいソリの発生を阻止する
ことができ、多孔質部材として大面積の金属繊維マット
を用いた表面燃焼バーナを得ることが可能となる。ま
た、金属繊維マットは長期間安定して燃焼面としての機
能を果たすことができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例の説明に基づき、本発明をより
詳細に説明する。本発明による表面燃焼バーナにおい
て、燃焼面としての作用をなす金属繊維マット及びその
裏面に一体に固設する姿勢保持用構造部材の構成の除
き、他の構成は例えば図８に基づいて説明した従来知ら
れたものと同様であり、金属繊維マットの面積の増加に
対応した設計変更を行うだけでそのまま使用できる。従
って、以下においては金属繊維マット及びその裏面に一
体に固設する姿勢保持用構造部材の構成を中心に説明
し、他の構成は必要に応じて触れるものとする。

【００１８】図２は本発明による表面燃焼バーナの一実
施例における燃焼面を上から見た図であり、図３はその
断面を模式的に描いたものである。説明の都合上、ケー
シング８３、スペーサ８４等は図３において説明したも
のと同じ形式のものを用いているがこれに限られない。
この実施例において、燃焼面を構成する金属繊維マット
１１は従来知られたものであり、鉄、クロム、ケイ素、
アルミニウム、イットリウム等の合金からなる長繊維の
焼結体から構成されている。金属繊維マット１１は６０
０mm×８００mmのものであり、その裏面には、Ｎｉ−Ｃ
ｒを素材とした空孔率９５％の耐熱性多孔質金属板（商
品名「セルメット」住友電工製）１２が金属繊維マット
姿勢保持用構造部材としてボルト・ナット２０により一
体に固設される。このようにして一体に固設された金属
繊維マット１１及び耐熱性多孔質金属板１２により表面
燃焼バーナにおけるいわゆる多孔質部材１０Ａが構成さ
れる。

【００１９】図４はボルト・ナット２０により金属繊維
マット１１と前記耐熱性多孔質金属板１２とを一体に固
設する状態を拡大して示しており、固設する箇所に金属
繊維マット１１と耐熱性多孔質金属板１２とを貫通する
孔を予め開けておき、該孔に頭部が平坦となったボルト
２１を挿通し、ワッシャ２２を嵌めた後ナット２３によ
り締めつけて固定する。

【００２０】金属繊維マット１１と耐熱性多孔質金属板
１２とを一体に固設する部位及びその数に特に制限はな
いが、金属繊維マットの表面積に応じてなるべく相互に
等しい間隔となるようにして設ける。この実施例におい
ては図２に示すように縦方向を大きく３分し横方向を大
きく４分してそこを５０mm間隔でボルト・ナット２０に
より固設すると共に区分された中央をさらに固設してい
る。

【００２１】このように構成した多孔質部材１０Ａを通
常の手段によりケーシング８３の固定する。この実施例
においては、ケーシング８３のフランジ部８９に複数本
のボルト３１、３１に立設すると共に、多孔質部材１０
Ａの周辺の対応する位置に開孔を形成し、ボルト３１に
多孔質部材１０Ａの前記開孔を挿入した後、ナット３２
により固定する。

【００２２】次いで、裏面材８５等をケーシング８３に
固定することにより表面燃焼バーナは形成される。この
実施例においては、金属繊維マット１１と耐熱性多孔質
金属板１２とを複数の箇所でボルトナットにより固定し
たことにより、ケーシング８３に柱状体を立設しなくて
も、立設してその先端と金属マットとを固定した場合と
同様に、金属マット１１の熱による変形を抑制すること
が可能となる。従って、大きな面積の金属繊維マットを
用いる場合であっても熱膨張によるしわの発生や変形の
ない燃焼面を得ることが可能となり、さらに柱状体を立
設しないことからケーシングの構造は複雑化せず、従来
のケーシングを必要に応じて表面性を変えるだけでその
まま用いることができる。また、金属繊維マット１１と
耐熱性多孔質金属板１２との固定と形成された多孔質部
材のケーシングへの組付けとは別の作業として行うこと
ができるのでバーナの組み立て工程も容易となる。

【００２３】さらに、ボルトとナットとの係合を解くこ
とにより金属繊維マット１１と耐熱性多孔質金属板１２
とを容易に分離できることから、いずれかが損傷した場
合に容易に交換することが可能であり、また、両者を一
時的に分離し金属繊維マット１１の表裏を逆として再度
耐熱性多孔質金属板１２に固設することにより金属繊維
マット１１の両面を燃焼面として有効に用いることがで
きその寿命を長くすることができる。

【００２４】なお、金属繊維マットと耐熱性多孔質金属
板との固定をボルトナットにより行うことは必ずしも必
須でなく、耐熱性のリベット等で行ってもよい。その場
合には上記した部材の交換性あるいは金属繊維マットの
反転利用等の効果は犠牲となるが反面多孔質部材の製造
工程を簡略化できる。また、耐熱性多孔質金属板として
上記の実施例ではＮｉ−Ｃｒを素材とした空孔率９５％
の耐熱性多孔質金属板（商品名「セルメット」住友電工
製）を用いたが、これはあくまでも例示であって、同じ
商品名で市販されているＮｉ合金性の耐熱性多孔質金属
板でもよく、また、前記したように燃焼時での金属繊維
マットの下面温度に対する耐熱性を有しかつ燃焼に支障
を生じさせないだけの燃焼ガス透過空孔率（好ましくは
金属繊維マットの空孔率と同程度またはそれより高い空
孔率であって、約７５％〜９５％の空孔率）を持つもの
であればすべて用いうることは理解されよう。

【００２５】図５は本発明による表面燃焼バーナの他の
実施例における断面を模式的に描いたものである。この
実施例においては金属繊維マット姿勢保持用構造部材と
して断面Ｌ字状の金属状片４０を用い、それを金属繊維
マット１１の裏面に縦方向及び横方向に一定の間隔をお
いて固設している。図６は前記断面Ｌ字形状の金属状片
４０、４０を十字状に組み込んだ状態を示しており、そ
の上平面を形成する短片部４１、４１が図５に示すよう
に金属繊維マット１１の裏面にスポット溶接により一体
に固定される。その際に少なくともスポット溶接に供さ
れる金属繊維マット部分は図７に示すように押し潰され
て凹部４２となっている。多孔質部材１０Ｂのケーシン
グ８３への組み付けは従来と同様にあるいは実施例１の
場合と同様に行えばよい。

【００２６】この実施例においても金属繊維マット１１
を多くの箇所で金属状片４０に固定することが可能とな
り、熱膨張による変位が抑制されると共に、金属状片４
０が断面Ｌ字形状であることから相当に大きな面積を持
つ場合であっても、たるみが生じることなく確実に保持
される。また、例えば図９に示した従来例のように多く
の正面積のバーナを多数組付ける場合と比べ、無効とな
る燃焼面積を大きく減少させることができる。

【００２７】この実施例において、金属繊維マット姿勢
保持用構造部材として断面Ｌ字状の金属状片４０を適宜
の間隔をおいて十文字に配置したものを用いたが、金属
状片は断面Ｌ字状のものに限ることはなく、矩形断面、
円形あるいは長円形断面等のものでもよく、それらを適
宜選択し組み合わせて用いてもよい。また、必ずしも十
文字状に配置する必要もなく縦あるいは横方向のみであ
ってもよい。それらは金属繊維マットの物性あるいは大
きさに応じて、適宜選択される。

【００２８】また、金属繊維マットと金属状片の接合は
スポット溶接に限らないことも前記の通りである。以上
の説明は本発明の好ましい態様の説明であって他に多く
の変形例が存在する。例えば、実施例においてはケーシ
ングに多孔質部材を支持するための柱状体を設けずに金
属繊維マット姿勢保持用構造部材のみで金属繊維マット
を保持するものを説明したが、金属繊維マットの物性及
び大きさあるいは燃焼条件に応じてケーシングに任意の
本数の柱状体を立設して多孔質部材の固定を該柱状体の
先端においても行うようにしてもよく、また、多孔質部
材を金属繊維マット、耐熱性多孔質金属板及び金属状片
の三層構造としてもよい。

【００２９】また、本発明により表面積の大きい燃焼面
を持つ表面燃焼バーナを得ることはもちろん可能となる
が、本発明は従来のような狭い面積の表面燃焼バーナに
も等しく適用し得ることは明らかである。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記の構成によりケーシングを
いたずらに複雑にすることなく簡単な構成でもって大き
な表面積を持つ金属繊維マットを燃焼面とした表面燃焼
バーナを得ることができる。また好ましい態様にあって
は金属繊維マットの寿命を延ばすことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 表面燃焼バーナの燃焼面にしわが生じる例を
示す図。

【図２】 本発明による表面燃焼バーナの一実施例の正
面図。

【図３】 本発明による表面燃焼バーナの一実施例の断
面図。

【図４】 固設部を示す拡大断面図。

【図５】 本発明による表面燃焼バーナの他の実施例の
断面図。

【図６】 金属条片の組付け状態を示す斜視図。

【図７】 金属繊維マットと金属条片との固設状態を示
す拡大断面図。

【図８】 表面燃焼バーナの従来例の断面図。

【図９】 表面燃焼バーナの他の従来例の断面図。

【図１０】 改良された表面燃焼バーナのケーシングを
示す図。

【符号の説明】

１０Ａ…多孔質部材、１１…金属繊維マット、１２…耐
熱性多孔質金属板、２０…ボルトナット、８３…ケーシ
ング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼面を構成する金属繊維マットと、該
   金属繊維マットの裏面側に形成される混合ガス室と、該
   混合ガス室を包囲するケーシングとを有する表面燃焼バ
   ーナにおいて、該金属繊維マットの裏面には金属繊維マ
   ット姿勢保持用構造部材が一体に固設されていることを
   特徴とする表面燃焼バーナ。
2. 【請求項２】 燃焼面を構成する金属繊維マットと、該
   金属繊維マットの裏面側に形成される混合ガス室と、該
   混合ガス室を包囲するケーシングとを有する表面燃焼バ
   ーナにおいて、該金属繊維マットの裏面の実質上全域に
   耐熱性多孔質金属板を適宜の固定手段により一体に固設
   し、それにより金属繊維マットの変形が抑制されること
   を特徴とする表面燃焼バーナ。
3. 【請求項３】 前記耐熱性多孔質金属板が、空孔率が約
   ７５％〜９５％の耐熱性Ｎｉ−Ｃｒ合金又はＮｉ合金で
   あることを特徴とする請求項２記載の表面燃焼バーナ。
4. 【請求項４】 燃焼面を構成する金属繊維マットと、該
   金属繊維マットの裏面側に形成される混合ガス室と、該
   混合ガス室を包囲するケーシングとを有する表面燃焼バ
   ーナにおいて、該金属繊維マットの裏面に複数の金属条
   片を適宜の固定手段により一体に固設し、それにより金
   属繊維マットの変形が防止されることを特徴とする表面
   燃焼バーナ。
5. 【請求項５】 該金属繊維マットは前記金属条片が位置
   する部位においてその表面側から押し潰されかつその部
   分において部分的に熔着されていることを特徴とする請
   求項４記載の表面燃焼バーナ。