JP2001296005A - 表面燃焼バーナ用マット及びその製造方法 - Google Patents

表面燃焼バーナ用マット及びその製造方法

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JP2001296005A
JP2001296005A JP2000112120A JP2000112120A JP2001296005A JP 2001296005 A JP2001296005 A JP 2001296005A JP 2000112120 A JP2000112120 A JP 2000112120A JP 2000112120 A JP2000112120 A JP 2000112120A JP 2001296005 A JP2001296005 A JP 2001296005A
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metal fibers
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burner
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English (en)
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Toshihiro Takehana
俊博 竹鼻
Ichiro Morita
伊知朗 森田
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面燃焼バーナ装置で繰り返し使用し
ても、常に均一な燃焼が得られると共に耐久性も向上し
た表面燃焼バーナ用マットを提供する。 【解決手段】 多数の金属繊維を、主に燃焼表面にほ
ぼ平行に延在する金属繊維と、燃焼表面と直交する厚さ
方向にほぼ平行に延在する金属繊維とで構成することに
より、厚さ方向の機械的強度が増し、弾性率が低くなる
ことにより、熱膨張による内部応力が発生しても、マッ
トの一部が剥離する心配がなく、マットの均一燃焼性や
耐久性が向上する。このようなマットは、或る平面にほ
ぼ平行に延在するように多数の金属繊維を配置したウェ
ブにニードルパンチ加工またはウォータパンチ加工を施
して、金属繊維の一部を前記平面と直交する厚さ方向に
ほぼ平行に延在させ、かつ嵩を当該加工前の10分の1
以下になるようにし、加工したウェブを実質的に無酸素
雰囲気または還元雰囲気にて焼結することにより製造す
ると良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用給湯器やガ
スストーブなどに使用する表面燃焼バーナ装置に関し、
特に表面燃焼バーナ装置内にて裏面側から燃焼ガス及び
空気の混合気を通過させて、その表面で燃焼させる表面
燃焼バーナ用マットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、家庭用給湯器やガスストーブ
などに用いられる表面燃焼バーナ装置の燃焼マットとし
て、耐高温酸化性の良い金属繊維(例えば、線径20μ
m〜50μm程度)を均一に分布させて、板状(例え
ば、厚さ1mm〜5mm程度)に焼結したものがある。
この表面燃焼バーナ用マットを用いた燃焼装置では、マ
ットの裏面側から燃焼用混合ガスを供給し、マットの表
面側で燃焼させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た表面燃焼バーナ用マットは、多数の金属細線を綿シー
ト状にしてなるウェブを焼結することにより得られる
が、ウェブの金属繊維のほぼ全部がマット面方向に向い
て配置されており、マットの厚さ方向の機械的強度が面
方向に比べて低い傾向があるという問題があった。ま
た、薄いシート状のウェブを複数枚重ねてマットにした
ものもあるが、層をなす各ウェブ間の結合が弱くなりが
ちであり、マットの厚み方向の機械的強度を得難く、上
記傾向が一層顕著に現れる。
【0004】また、このようなマットは、焼結前のウェ
ブの嵩が高い(厚い)ためにその取り扱いが不便である
ばかりでなく加圧焼結時にマット厚(密度)のむらが多
く発生しがちであった。このため、従来の表面燃焼バー
ナ用マットでは、表面燃焼バーナ装置で繰り返し使用す
ると、熱膨張・収縮サイクルにより厚さ方向の内部応力
が発生し、マットの一部が剥離したり、マット厚(密
度)のむらにより燃焼用混合ガスの流量むらが発生し
て、マットの耐久性や均一燃焼性が低下する問題があっ
た。
【0005】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その主な目的は、表面燃焼バー
ナ装置で繰り返し使用しても、常に均一な燃焼が得られ
ると共に耐久性も向上した表面燃焼バーナ用マットを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
によれば、裏面側から燃焼ガス及び空気の混合気を通過
させて、その表面で燃焼させるべく、多数の金属繊維か
らなると共に厚さがほぼ一定の多孔質の板状をなす表面
燃焼バーナ用マットであって、前記多数の金属繊維が、
主に前記燃焼表面にほぼ平行に延在する金属繊維と、前
記燃焼表面と直交する厚さ方向にほぼ平行に延在する金
属繊維とで構成されていることを特徴とする表面燃焼バ
ーナ用マットを提供することにより達成される。また、
このようなマットは、或る平面にほぼ平行に延在するよ
うに多数の金属繊維を配置したウェブにニードルパンチ
加工またはウォータパンチ加工を施して、前記金属繊維
の一部を前記平面と直交する厚さ方向にほぼ平行に延在
させ、かつ嵩を当該加工前の10分の1以下になるよう
にし、前記加工したウェブを実質的に無酸素雰囲気また
は還元雰囲気にて焼結することにより製造すると良い。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について、添付した図面を参照して詳しく説明する。
【0008】図1は本発明が適用された第1の実施形態
における表面燃焼バーナ用マットの要部拡大斜視図、図
2はその概略拡大断面図、図3は図2の更に拡大した断
面図である。表面燃焼バーナ用マット1は、例えば特開
平09−236215号公報に記載されているような表
面燃焼バーナ装置に用いるものであり、裏面側から燃焼
ガス及び空気の混合気を通過させて、その表面で燃焼さ
せるためのものである。この表面燃焼バーナ用マット1
は多数の金属繊維2からなる平板状をなし、製法上、多
くの金属繊維2がマット1の表面1aにほぼ平行に延在
しているが、該マット1の適所に形成された多数のパン
チ部1bでは図2に示すように金属繊維2の束が表面1
aに直交する方向、即ちマット1の厚さ方向にほぼ平行
に延在している(以下、水平繊維2aと記す)。尚、図
2及び図3に於いては、水平繊維2aの殆どを図示省略
し、マット1の厚さ方向にほぼ平行に延在する金属繊維
(以下、垂直繊維2bと記す)を強調して示している。
【0009】このマット1に於けるパンチ部1bの垂直
繊維2bは、多数の金属繊維2がほぼ平面上に延在する
ウェブを重ね合わせてニードルパンチ加工またはウォー
タパンチ加工することにより得られる。従って、図3に
良く示すように、部分2cのように水平繊維2aが折り
曲げられたり、部分2dのように水平繊維2aが切断さ
れて形成されたり、部分2eのように更に短く切断さ
れ、マット1の表裏面に露出していないものもある。
【0010】次に、表面燃焼バーナ用マット1の製造手
順を説明する。マット1の製造は、「金属細線形成」
→「ウェブ成形」→「パンチング」→「焼結」の
順に行われる。 金属細線形成 金属繊維の形成は、例えば特開平09−047846号
公報に記載されているように、周縁が鋭利なエッジをな
す円盤を回転させ、その下方から溶融する原料金属を供
給して連続的に金属細線を形成する溶湯抽出法を用い
る。ここで、金属繊維の線径が5μm未満では金属繊維
の酸化による劣化の影響度が強く、マット表面の劣化が
激しくなり、また、金属繊維の線径が60μmを越える
と金属繊維同士の絡みが弱くなり、後工程のウェブのハ
ンドリングが悪くなるので、表面燃焼バーナ用マットに
用いる金属繊維としては、線径5μm〜60μm程度の
ものが適している。また、金属繊維の長さが20mm以
下では、金属繊維同士の絡みが弱くなり、ウェブのハン
ドリングが悪くなるので、金属繊維の長さについては2
0mm程度以上のものが適している。更に金属繊維の材
料としては耐蝕性、加工性等からFe、Cr及びSiを
含む合金が望ましい。 ウェブ成形 ウェブ成形は、金属繊維の線径が比較的細いものに対し
ては、カード機で成形可能であるが、ある一定(概ね2
0μm程度)以上の線径の場合は、エアレイド方式等で
綿シート状に成形する。いずれの方法でも金属繊維はウ
ェブの表面とほぼ平行に延在した状態となる。 パンチング その後、所定の目付(単位面積当たりの質量)のウェブ
に、ニードルパンチまたはウォータパンチを用いて適所
にランダムにパンチングを行い、垂直繊維2bを形成
し、パンチ部1bとする。その際、ウェブの嵩を無負荷
時の10分の1以下になるようにすると密度むらが低減
される。 焼結 パンチングされてパンチ部1bが形成されたウェブを、
例えば真空焼結炉を使用して実質的に無酸素雰囲気また
は還元雰囲気にて板状に焼結する。
【0011】このようにして製造した表面燃焼バーナ用
マット1は、水平繊維2aと垂直繊維2bとが焼結され
ていることで厚さ方向の引張強度が増している。また、
垂直繊維2bによりマット1の表面1aに沿う方向の弾
性率が低下するため、熱膨張による変形に対して発生す
る応力が低くなり、剥離に対して有利になる。
【0012】表1にパンチング密度と、耐久性及び弾性
率との関係を示す。ここで、パンチング密度とは、マッ
ト1m2当たりのパンチング数である。また、耐久性と
は、燃焼時間100時間で、内部応力による剥離が発生
するか否かを表している。耐久性は、燃焼装置の燃焼
量、加熱対象物の形状、その他の環境により変化するの
で一概には言えないが、ここではその一例を示してい
る。
【0013】
【表1】
【0014】この表1に示すように、パンチング密度1
万箇所/m2以上、弾性率2GPa以下で耐久性が向上
することがわかる。
【0015】一方、表2にパンチング密度と、マットの
嵩及びマットの圧力損失のばらつきとの関係の一例を示
す。ここでばらつきとは、3σ/P(σは標準偏差、P
は圧力損失の平均値)で求められる数値である。マット
の嵩(厚さ)または密度と圧力損失とには相関があり、
圧力損失のばらつきを計測することによりマットの燃焼
むらを推定できる。
【0016】
【表2】
【0017】この表2に示すように、パンチング加工前
のウェブの嵩が200mmであるので、マットの嵩がパ
ンチング加工前の1/10程度以下に薄くなるとばらつ
きが30%以下となり、実用に耐えうる均一燃焼性を発
揮する。
【0018】図5は本発明が適用された第2の実施形態
における表面燃焼バーナ用マットの要部拡大斜視図、図
6はその概略拡大断面図である。本構成ではニードルパ
ンチまたはウォータパンチを用いて規則的に所定の間隔
でパンチングを行い、垂直繊維2bを形成し、パンチ部
1bとしている。それ以外の構造は第1の実施形態と同
様である。この構造の表面燃焼バーナ用マットに於いて
も厚さ方向の強度が増強されると共にマット面方向の弾
性率が低減され、熱膨張による内部応力が緩和されるこ
とにより剥離現象が発生しない。
【0019】
【発明の効果】上記した説明より明らかなように、本発
明による表面燃焼バーナ用マット及びその製造方法によ
れば、多数の金属繊維を、主に燃焼表面にほぼ平行に延
在する金属繊維と、燃焼表面と直交する厚さ方向にほぼ
平行に延在する金属繊維とで構成することにより、厚さ
方向の機械的強度が増し、弾性率が低くなることによ
り、熱膨張による内部応力が発生しても、マットの一部
が剥離する心配がなく、マットの均一燃焼性や耐久性が
向上する。このようなマットは、或る平面にほぼ平行に
延在するように多数の金属繊維を配置したウェブにニー
ドルパンチ加工またはウォータパンチ加工を施して、金
属繊維の一部を前記平面と直交する厚さ方向にほぼ平行
に延在させ、かつ嵩を当該加工前の10分の1以下にな
るようにし、加工したウェブを実質的に無酸素雰囲気ま
たは還元雰囲気にて焼結することにより製造すると良
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された第1の実施形態における表
面燃焼バーナ用マットの要部拡大斜視図。
【図2】図1の概略拡大断面図。
【図3】図2の更に拡大した断面図。
【図4】本発明が適用された第2の実施形態における表
面燃焼バーナ用マットの要部拡大斜視図。
【図5】図4の概略拡大断面図である。
【符号の説明】
1 表面燃焼バーナ用マット 1a 表面 1b パンチ部 2 金属繊維 2a 水平繊維 2b 垂直繊維 2c、2d、2e 部分

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面側から燃焼ガス及び空気の混合気
    を通過させて、その表面で燃焼させるべく、多数の金属
    繊維からなると共に厚さがほぼ一定の多孔質の板状をな
    す表面燃焼バーナ用マットであって、 前記多数の金属繊維が、主に前記燃焼表面にほぼ平行に
    延在する金属繊維と、前記燃焼表面と直交する厚さ方向
    にほぼ平行に延在する金属繊維とで構成されていること
    を特徴とする表面燃焼バーナ用マット。
  2. 【請求項2】 前記厚さ方向にほぼ平行に延在する金
    属繊維が束をなし、該束が当該マットに規則的に点在し
    ていることを特徴とする請求項1に記載の表面燃焼バー
    ナ用マット。
  3. 【請求項3】 前記厚さ方向にほぼ平行に延在する金
    属繊維が束をなし、該束が当該マットに1m2当たり1
    万箇所以上の密度となっていることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の表面燃焼バーナ用マット。
  4. 【請求項4】 前記金属繊維が、線径が5乃至60μ
    m、長さ20mm以上の溶湯抽出法により製造した金属
    繊維からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3の
    いずれかに記載の表面燃焼バーナ用マット。
  5. 【請求項5】 前記金属繊維が、Fe、Cr及びSi
    を含む合金からなることを特徴とする請求項1乃至請求
    項4のいずれかに記載の表面燃焼バーナ用マット。
  6. 【請求項6】 弾性率が2GPa以下となっているこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    の表面燃焼バーナ用マット。
  7. 【請求項7】 裏面側から燃焼ガス及び空気の混合気
    を通過させて、その表面で燃焼させるべく、多数の金属
    繊維からなると共に厚さがほぼ一定の多孔質の板状をな
    す表面燃焼バーナ用マットの製造方法であって、 或る平面にほぼ平行に延在するように多数の金属繊維を
    配置したウェブにニードルパンチ加工またはウォータパ
    ンチ加工を施して、前記金属繊維の一部を前記平面と直
    交する厚さ方向にほぼ平行に延在させ、かつ嵩を当該加
    工前の10分の1以下になるようにし、 前記加工したウェブを実質的に無酸素雰囲気または還元
    雰囲気にて焼結することを特徴とする表面燃焼バーナ用
    マットの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記ニードルパンチ加工またはウォー
    タパンチ加工により前記ウェブに1m2当たり1万箇所
    以上の密度でパンチングすることを特徴とする請求項7
    に記載の表面燃焼バーナ用マットの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8083867B2 (en) 2006-01-04 2011-12-27 Hitachi Metals, Ltd. Amorphous alloy ribbon, nanocrystalline soft magnetic alloy and magnetic core consisting of nanocrystalline soft magnetic alloy

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8083867B2 (en) 2006-01-04 2011-12-27 Hitachi Metals, Ltd. Amorphous alloy ribbon, nanocrystalline soft magnetic alloy and magnetic core consisting of nanocrystalline soft magnetic alloy

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