JP2697155B2 - Burner plate - Google Patents

Burner plate

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放射エネルギーを利用するバーナの燃焼部
分たるバーナ板に関し、特に表面燃焼方式のバーナ板の
改良に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a burner plate which is a burning part of a burner using radiant energy, and more particularly to an improvement of a surface combustion type burner plate.

[従来の技術] 従来のシュバングバーナあるいは焼結金属バーナ(微
細な金属粉を焼結したバーナ)等で代表される表面燃焼
方式バーナは、通気性を有する放射性固体とバーナ本体
とが一体構造あるいは単層構造となっているものであ
り、このため燃焼帯が放射性固体の表面部に形成され
る。すなわち、放射性固体の内部を通過してきた予混合
気が出口表面にきわめて近い層内で燃焼し、そのエネル
ギーで固体自体が放射体となるものであるから、火炎が
放射性固体の表面から浮上せず表面に付着した状態で燃
焼する。そのため、非常に効率よく燃料のもつエネルギ
ーを放射面に伝えることができ、表面温度を均一に保つ
ことができるという特長を有している。
[Prior art] A surface-burning type burner represented by a conventional Schwang burner or a sintered metal burner (a burner obtained by sintering fine metal powder) has an integral structure of a radioactive solid having air permeability and a burner body. Alternatively, it has a single-layer structure, so that a combustion zone is formed on the surface of the radioactive solid. In other words, the premixed gas that has passed through the interior of the radioactive solid burns in a layer that is very close to the exit surface, and the solid itself becomes a radiator with that energy, so that the flame does not rise from the surface of the radioactive solid. It burns on the surface. Therefore, it has the advantage that the energy of the fuel can be transmitted to the radiation surface very efficiently, and the surface temperature can be kept uniform.

このバーナ本体の断面における温度分布曲線は、第5
図に示すように燃焼帯4の部分できわめて高く、燃料ガ
スの上流側すなわちバーナ本体の背面側にいくに従って
急激に低下する。したがって、表面燃焼方式バーナでは
表面部での温度が最も高くなるので、表面部の耐熱性、
耐酸化性がバーナの耐久性及び高負荷燃焼の面から重要
になってくる。
The temperature distribution curve in the cross section of this burner main body is the fifth.
As shown in the figure, the temperature is extremely high in the portion of the combustion zone 4, and rapidly decreases toward the upstream side of the fuel gas, that is, the rear side of the burner body. Therefore, in the surface combustion type burner, the temperature at the surface becomes the highest, so the heat resistance of the surface,
Oxidation resistance is important in terms of burner durability and high load combustion.

[発明が解決しようとする課題] このような見地から、従来においても、例えばセラミ
ックス繊維の焼結板によりバーナ板を構成したものがあ
るが、セラミックス繊維の単層焼結板では機械的強度に
劣るため大面積にできないという課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] From such a viewpoint, in the related art, for example, a burner plate is formed by a sintered plate of ceramic fiber, but a single-layer sintered plate of ceramic fiber has a low mechanical strength. There was a problem that the area could not be made large because of inferiority.

一方、従来の金属粉焼結板では空隙率が低く(普通、
40〜50%位)、表面部の耐熱性、耐酸化性に問題がある
ため、表面温度を上げることができず、高負荷燃焼がで
きないという課題があった。
On the other hand, the porosity of the conventional sintered metal powder plate is low (usually,
(Approximately 40 to 50%), and there is a problem in heat resistance and oxidation resistance of the surface portion. Therefore, there has been a problem that the surface temperature cannot be increased and high load combustion cannot be performed.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
であり、大面積にでき、しかも耐熱性、耐久性に富み、
高負荷燃焼が可能なバーナ板を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can be made to have a large area, and furthermore, has excellent heat resistance and durability,
It is intended to provide a burner plate capable of high load combustion.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明に係るバーナ板は、
繊維素材として、表面側すなわち燃料ガスの下流側の表
面層にはセラミックス繊維を、また上流側の背面層には
金属繊維を用いて2層に複合焼結したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a burner plate according to the present invention comprises:
As the fiber material, ceramic fibers are used for the surface side, that is, the surface layer on the downstream side of the fuel gas, and metal fibers are used for the back surface layer on the upstream side.

[作 用] 本発明のバーナ板は、燃焼帯を形成する高温部の表面
層にのみ耐熱性、耐酸化性にすぐれたセラミックス繊
維、例えばアルミナ繊維を用い、低温部の背面層には金
属繊維、例えばステンレス繊維を用いて2層に複合焼結
したものであるため、金属繊維焼結体により背面層の機
械的強度を高く保つことができるので、空隙率を上げる
ことができ、大面積にできるとともに面負荷を上げるこ
とができる。
[Operation] The burner plate of the present invention uses a ceramic fiber having excellent heat resistance and oxidation resistance, for example, an alumina fiber only in the surface layer of the high temperature portion forming the combustion zone, and uses the metal fiber in the back layer of the low temperature portion. For example, since the composite layer is sintered in two layers using stainless steel fibers, the mechanical strength of the back layer can be kept high by the metal fiber sintered body, so that the porosity can be increased, and And the surface load can be increased.

さらに、背面層の上記特長に呼応して表面層はセラミ
ックス繊維焼結体により耐熱性、耐酸化性が向上するの
で、表面温度の高い高負荷燃焼が可能になり耐久性が向
上する。
Further, in response to the above-described features of the back layer, the surface layer is improved in heat resistance and oxidation resistance by the ceramic fiber sintered body, so that high load combustion with a high surface temperature is possible and durability is improved.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を図により説明する。第1図
は本発明のバーナ板の断面図、第2図はこのバーナ板を
用いたバーナを示す正面図、第3図はその側面図であ
る。
Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a burner plate of the present invention, FIG. 2 is a front view showing a burner using this burner plate, and FIG. 3 is a side view thereof.

図において、1はバーナ板であり、セラミックス繊維
焼結体の表面層11と金属繊維焼結体の背面層12の2層構
造を有する複合焼結板である。すなわち、繊維素材とし
て、表面層11には例えばアルミナ繊維を用い、背面層12
には、例えばSUS316のステンレス繊維を用いている。こ
れらの繊維には、例えば繊維径12μm,繊維長50mmの長繊
維を用いている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a burner plate, which is a composite sintered plate having a two-layer structure of a surface layer 11 of a ceramic fiber sintered body and a back layer 12 of a metal fiber sintered body. That is, as the fiber material, for example, alumina fiber is used for the surface layer 11 and the back layer 12 is used.
For example, stainless steel fiber of SUS316 is used. For these fibers, for example, long fibers having a fiber diameter of 12 μm and a fiber length of 50 mm are used.

バーナ板1を製造するには、背面層12のステンレス繊
維層の上に表面層11のアルミナ繊維層を重ね、同時に焼
結する。第1図中の13はこのときの表面層11と背面層12
の混合領域を表している。
To manufacture the burner plate 1, the alumina fiber layer of the surface layer 11 is superimposed on the stainless steel fiber layer of the back layer 12 and simultaneously sintered. In FIG. 1, reference numeral 13 denotes the surface layer 11 and the back layer 12 at this time.
Represents a mixed region.

表面層11の厚さは燃焼帯4による高温領域が小さいの
で1mm以下で十分である。このバーナ板1は外径350mm,
全板厚4mmの円板に焼結してつくられている。
The thickness of the surface layer 11 is sufficient to be 1 mm or less because the high temperature region due to the combustion zone 4 is small. This burner plate 1 has an outer diameter of 350 mm,
It is made by sintering into a 4mm thick disc.

このようにバーナ板1は、低温部の背面層12が金属繊
維焼結体であるため、機械的強度が高く、したがって空
隙率を上げることができる。空隙率は最大95%にもでき
る。
As described above, the burner plate 1 has a high mechanical strength and a high porosity because the back layer 12 of the low-temperature portion is a metal fiber sintered body. The porosity can be as high as 95%.

第4図は背面層12の横断面を電子顕微鏡写真(倍率10
0)から模式的に示したものであり、同図から明らかな
ように、交錯したステンレスの長繊維2によって微細な
空隙3が均一に設けられていることがよくわかる。
FIG. 4 shows an electron micrograph (magnification: 10) of a cross section of the back layer 12.
0), and as can be clearly seen from the figure, fine voids 3 are uniformly provided by interlaced stainless steel long fibers 2.

また、背面層12の機械的強度及び空隙率の増大化が可
能であることから、バーナ板1の面積を広くすることが
でき、かつ単位面積当りの負荷(面負荷)を増すことが
できる。
Further, since the mechanical strength and the porosity of the back layer 12 can be increased, the area of the burner plate 1 can be increased, and the load per unit area (surface load) can be increased.

次に、表面層11は上記の背面層12上に複合されたセラ
ミックス繊維焼結体を形成しているので、燃焼帯4はこ
の表面層11にて形成される。このため、表面層11は高温
となるが、セラミックス繊維焼結体であるので、耐熱
性、耐酸化性を有し、したがって表面温度を上げても、
すなわち高負荷燃焼としても十分に耐え得る。例えば、
面負荷は、従来の金属粉焼結板の場合、最大15kcal/cm2
・hであるのに対し、本発明の場合は最大80kcal/cm2
hにもできる。なお、表面層11の空隙率は背面層12のそ
れに近いものにできる。
Next, since the surface layer 11 forms a ceramic fiber sintered body composited on the back layer 12, the combustion zone 4 is formed by the surface layer 11. For this reason, although the surface layer 11 is at a high temperature, since it is a ceramic fiber sintered body, it has heat resistance and oxidation resistance, and therefore, even if the surface temperature is increased,
That is, it can sufficiently withstand high load combustion. For example,
The surface load is up to 15 kcal / cm 2 for a conventional sintered metal powder plate.
H, whereas in the case of the present invention, a maximum of 80 kcal / cm 2
h. The porosity of the surface layer 11 can be close to that of the back layer 12.

上記バーナ板1を用いたバーナの構成は第2図、第3
図に示されている。図において、10はバーナ板1を取り
付けたバーナ本体、15は燃料ガスの供給装置で、燃料ガ
スをガスボンベ16からバーナ本体10内に設けられたノズ
ル17に供給するようになっている。燃料ガスにはプロパ
ンガスを用いている。18は空気を供給するブロワーで、
バーナ本体10の上流側でノズル17から噴出する燃料ガス
と空気との予混合気体をつくるようになっている。20は
点火プラグで、21は点火プラグ20及び燃料ガス用電磁弁
19の電源である。
The structure of a burner using the above-described burner plate 1 is shown in FIGS.
It is shown in the figure. In the drawing, reference numeral 10 denotes a burner main body to which the burner plate 1 is attached, and 15 denotes a fuel gas supply device, which supplies a fuel gas from a gas cylinder 16 to a nozzle 17 provided in the burner main body 10. Propane gas is used as fuel gas. 18 is a blower that supplies air,
On the upstream side of the burner main body 10, a premixed gas of the fuel gas and the air ejected from the nozzle 17 is produced. 20 is a spark plug, 21 is a spark plug 20 and a solenoid valve for fuel gas
19 power supplies.

上記のように構成されたバーナにおいて、燃料ガスと
空気との予混合気体は、バーナ板1の表面層11全面から
均一に噴出する。次いで、点火プラグ20により点火すれ
ば、火炎はバーナ板1全体に伝播し、焼結帯4はセラミ
ックス繊維焼結体からなる表面層11に形成され燃焼を開
始する。
In the burner configured as described above, the premixed gas of the fuel gas and the air is jetted uniformly from the entire surface layer 11 of the burner plate 1. Next, when ignited by the ignition plug 20, the flame propagates to the entire burner plate 1, and the sintering zone 4 is formed on the surface layer 11 made of the ceramic fiber sintered body, and starts burning.

なお、バーナの加熱方向は自由であり、横向き、上向
き、下向きなどにより左右されない。また、燃料につい
ても可燃性混合気体であれば何でも良く、家庭用に用い
られている6B,13Aか、またはプロパン、メタン、ブタン
等に限らず、可燃性の低カロリー廃ガス(CO等)でも差
し支えない。したがって、本発明によるバーナ板は、あ
らゆる用途の加熱手段、あるいは廃ガス処理手段として
用いることができ、高放射熱、高熱効率のバーナを実現
し得る。
Note that the heating direction of the burner is free and does not depend on the horizontal direction, the upward direction, the downward direction, or the like. In addition, any fuel may be used as long as it is a flammable gas mixture, and is not limited to 6B and 13A used for home use, or propane, methane, butane, etc., and may be flammable low-calorie waste gas (CO, etc.). No problem. Therefore, the burner plate according to the present invention can be used as a heating means for any application or a waste gas treatment means, and can realize a burner with high radiant heat and high thermal efficiency.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、表面燃焼方式のバーナ
板において、高温部の表面層にセラミックス繊維を、低
温部の表面層に金属繊維を用いた複合焼結板であるの
で、背面層の機械的強度及び空隙率を上げることがで
き、したがって大面積で面負荷の高いバーナ板が得られ
る。さらに、高温部の表面層がセラミックス繊維焼結体
であるので、耐熱性、耐酸化性が向上し、背面層の機械
的強度及び空隙率の増大化と相俟って高負荷燃焼が可能
となり、耐久性も向上する。さらに、セラミックス焼結
板は金属のものに比べ高温で高い放射率を示すなどの多
大の効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in the surface burning type burner plate, there is provided a composite sintered plate using ceramic fibers for the surface layer of the high-temperature portion and metal fibers for the surface layer of the low-temperature portion. Therefore, the mechanical strength and the porosity of the back layer can be increased, and a burner plate having a large area and a high surface load can be obtained. Furthermore, since the surface layer of the high-temperature portion is a ceramic fiber sintered body, heat resistance and oxidation resistance are improved, and high load combustion is possible in combination with the increase in mechanical strength and porosity of the back layer. , Durability is also improved. Further, the ceramic sintered plate has a great effect such as showing a high emissivity at a high temperature as compared with a metal sintered plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明のバーナ板を用いたバーナの正面図、第3図は同側面
図、第4図は背面層の横断面を示す拡大模式図、第5図
は従来のバーナ本体の断面における温度分布曲線を示し
た図である。 1……バーナ板 2……金属長繊維 3……空隙 4……燃焼帯 11……表面層(セラミックス繊維焼結体) 12……背面層(金属繊維焼結体)
1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a burner using a burner plate of the present invention, FIG. 3 is a side view of the same, and FIG. FIG. 5 is an enlarged schematic diagram showing a temperature distribution curve in a cross section of a conventional burner main body. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Burner plate 2 ... Long metal fiber 3 ... Void 4 ... Combustion zone 11 ... Surface layer (ceramic fiber sintered body) 12 ... Back layer (metal fiber sintered body)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料ガスの下流側にあたる表面層と上流側
にあたる背面層とがそれぞれセラミックス繊維焼結体及
び金属繊維焼結体である複合焼結板からなることを特徴
とするバーナ板。
1. A burner plate, wherein a surface layer on the downstream side of the fuel gas and a back layer on the upstream side are each a composite sintered plate of a ceramic fiber sintered body and a metal fiber sintered body.
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