JPH0676841B2 - 表面燃焼バーナ - Google Patents
表面燃焼バーナInfo
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- JPH0676841B2 JPH0676841B2 JP2018956A JP1895690A JPH0676841B2 JP H0676841 B2 JPH0676841 B2 JP H0676841B2 JP 2018956 A JP2018956 A JP 2018956A JP 1895690 A JP1895690 A JP 1895690A JP H0676841 B2 JPH0676841 B2 JP H0676841B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/16—Radiant burners using permeable blocks
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- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/10—Flame diffusing means
- F23D2203/106—Assemblies of different layers
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- Gas Burners (AREA)
Description
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。
用が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。
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、他方の側の表層部で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。
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
バーナでは、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が、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ば、大面積、低圧
損、高燃焼度、高出力密度なものを容易に製作でき、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が
期待されている。
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が断面で示さ
れる。
度のSUS316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、運転中に
は、その表層部m1がガス燃焼域、および輻射熱の放出部
となっている。
は、ガスノズルGN、電磁弁SV、燃料のガスのボンベTを
含むガス供給系、送風機Fを含む空気供給系が接続され
る。また、バーナ板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SVと送風機Fを作動させ
るとともに、スパーク電極S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。
起動すると、電磁弁SVが開かれてノズルGNから燃料のガ
スが噴射、供給されるとともに送風機Fが起動して空気
が供給され、バーナ本体K内では、燃料のガスと空気と
が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、高電圧が印加
されたスパーク電極Sとバーナ板mの間には、スパーク
が発生し、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
て燃焼運転が開始される。
るためには、ガス供給量と空気供給量とが厳密に制御さ
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)をほぼ化学反応の量論比相当とし、バーナ
板mを通過するガス−空気混合体の流量は、火炎がバー
ナ板mの表面を離脱しない範囲に定められる。これによ
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、ほぼ表層部m1の温度に依存した量
の輻射熱が放射される。
熱状態となるバーナ板表層部の酸化劣化の進行が著し
く、SUSマットは急速に痩せ細って崩壊に至るため、バ
ーナ板の寿命が短く、例えば、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。
た場合の、バーナ板mの厚さ方向の温度分布を示す。
は、1200℃に達しており、常用温度として800℃以下を
採用すべきSUS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と低い材料であり、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がり、わ
ずか1mm内部では800℃以下となり、SUSマットが十分耐
える温度である。
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が行われた。しかし、SU
Sファイバーと耐熱材料ファイバーとでは、焼結温度が
相当に異なるため、焼結によるマット間の接合は困難で
ある。また、耐熱ビスとナットを用いた2層間のねじ止
めや、耐熱線材を用いた両者間の縫い合せ等による接合
も試みられたが、両者を貫通する孔や耐熱部材により燃
焼面における燃焼の均一性が失われ、この孔や耐熱部材
に沿ってSUSマットの劣化が進行するため、望むような
バーナ板の寿命延長効果は得られなかった。
で、しかも燃焼面における燃焼均一性が確保される寿命
の長い表面燃焼バーナを提供することを目的とする。
を形成し、耐燃焼性材料製のマットあるいはクロスから
なる第1層と、該第1層にガス供給を行うとともに前記
第1層を支持する金属ファイバーマットからなる表2層
とを有する表面燃焼バーナにおいて、 第1層に縫合せ接合され、第2層には燃焼接合された第
3層を、第1層、第2層間に配置したものである。
(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。
2層の側から空気とガスを予混合したものが供給され、
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が、また第2層には、
強度や経済性を考慮して一般的にはSUSマットが採用さ
れる。
第2層には燃焼結合された第3層を介して強固に接合さ
れている。すなわち、第3層は第2層と焼結容易な材
料、例えば同材料であり、第1層と第3層とを縫合せ接
合した後に、これを第2層に焼結接合、または第3層上
に第2層素材を積重ねて焼結してマット化する。
直接さらされずに済む。また、バーナ板を貫通する孔や
耐熱部材が無いから、その燃焼面における空気−ガス混
合体流量、および燃焼状態の均一性が保たれる。
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1層、第2層、第3層それぞれの材料
は、その空隙率を揃える、もしくは各接合部において空
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。また縫合せに用いる糸は、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が、燃焼状態を均一にする観点か
らは細いものが望ましい。
が、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ぶれや崩壊が発生しにくいセ
ラミッククロスであるから、例えば通常の工業用ミシン
等を用いて簡単に第1層と第3層の接合を行うことがで
きる。
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SUSマット1層構造のバーナ板mを、第1層とし
てAl2O3クロス1、第2層、第3層としてそれぞれSUSマ
ット2、3を採用した3層構造のバーナ板Mとしたもの
である。
1は、直径8μmのAl2O3長繊維からなる不織布で厚さ
1〜2mm、また、第2層、第3層のSUSマット2、3は、
直径20μm、長さ50mm程度のSUS316の長繊維をマット状
に成形して相互に焼結させたもので、それぞれ厚さが4m
mと0.5mmである。また、Al2O3クロス1およびSUSマット
2、3の空隙率は、ほぼ等しく90%以上となっている。
さ0.5mmのSUSマット3を重ねて、鉄、クロム等の合金で
あるカンタルの単線と工業用ミシンとを用いて約10mm角
の碁盤目状のステッチパターンに従って縦横に縫合せた
後、SUSマット3上に厚さ4mmのSUSマット2を重ね合
せ、高温状態で加圧して燃焼結合したものである。
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15cm/sec、ガ
ス燃料にはメタンCH4が選択されている。
温赤熱状態となる部分をAl2O3クロスで置換えたバーナ
板Mでは、種々のガス混合比に対してAl2O3クロスとSUS
マット3の界面で800℃以下、SUSマット2、3の界面で
600℃以下に保った運転となる。
00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、単純にAl2O3クロス1とSUSマ
ット2を縫い合せた2層構造のバーナ板に見られた、運
転中の燃焼面におけるステッチパターン上の火炎飛出し
も発生せず、燃焼の均一性が向上した。
で縫い合せたが、これらの素材は耐熱性や経済性を考慮
して種々に選択、組合せることが可能である。例えばAl
2O3クロスをTiO2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。
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層は、縫い合された第3層を介して第2
層に焼結接合されているから、バーナ板および表面燃焼
バーナの製作や取扱いが容易であることに加えて、縫い
合せによる燃焼面の燃焼不均一、およびこれに起因する
バーナ板の部分的な酸化劣化現象が発生しにくくなる。
従って、バーナ板の寿命が伸び、稼働率の向上、運転費
の削減が可能となる等、表面燃焼バーナの実用性が増
す。
結される場合のように焼結温度差や素材間の親和性等の
マッチングを考慮しないで自由な素材選択が可能であ
る。
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。
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バーナの運転
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……Al2O3クロス、2、3……SUSマット、4……カン
タル線
Claims (2)
- 【請求項1】ガス燃焼域を形成し、耐燃焼性材料製のマ
ットあるいはクロスからなる第1層と、該第1層にガス
供給を行うとともに前記第1層を支持する金属ファイバ
ーマットからなる第2層とを有する表面燃焼バーナにお
いて、 前記第1層に縫合せ接合され、前記第2層には燃焼結合
された第3層を、前記第1層、第2層間に配置したこと
を特徴とする表面燃焼バーナ。 - 【請求項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。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2018956A JPH0676841B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 表面燃焼バーナ |
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