JP2774968B2

JP2774968B2 - Burner plate

Info

Publication number: JP2774968B2
Application number: JP1098698A
Authority: JP
Inventors: 直中村
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH02279908A

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、特に表面から火炎が浮上せず表
面に付着した状態で燃焼する表面燃焼方式のバーナ板に
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 particularly to a surface combustion in which a flame is not lifted from the surface but burns while adhering to the surface. It relates to a burner plate of the system.

［従来の技術］燃焼によって発生する高温ガスからの熱だけでなく、
放射エネルギーをも有効に利用しようとする燃焼方式の
バーナとしては、大別して次の２つに分類できる。[Prior art] Not only heat from hot gas generated by combustion,
Burners of the combustion type that attempt to effectively use radiant energy can be roughly classified into the following two types.

１つは、バーナで形成した火炎または燃焼ガスで下流
側にある固体壁を加熱して高温放射面を形成し、その赤
熱した固体壁より発生する放射熱を利用するものであ
る。（以下、固体壁輻射燃焼方式と呼ぶ）。この代表例
としてはラジアントバーナがあげられる。One is to heat a solid wall on the downstream side with a flame or combustion gas formed by a burner to form a high-temperature radiating surface, and to use radiant heat generated from the red-hot solid wall. (Hereinafter, referred to as a solid wall radiant combustion method). A typical example is a radiant burner.

他の１つは、放射性固体自体が通気性を有しており、
この内部を通過してきた予混合気が出口表面近くの層内
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（以下、表面燃焼方式と呼ぶ）。シュバングバ
ーナ、焼結金属バーナ（微細な金属粉を焼結したバー
ナ）がその代表例である。The other is that the radioactive solid itself has breathability,
The premixed gas that has passed through the interior burns in the layer near the outlet surface, and the solid itself becomes a radiator with the energy (hereinafter, referred to as a surface combustion method). Schwang burners and sintered metal burners (burners obtained by sintering fine metal powder) are typical examples.

［発明が解決しようとする課題］上記の固体壁輻射燃焼方式は、放射面の固体壁とバー
ナ本体とが分離した形式であり、放射面形状に自由度が
り、高い表面温度をつくることが可能で、逆火しにくい
という特長を有しているが、反面、排ガス温度に分布が
あるために加熱面に温度分布が生じやすく、広い面積で
均一な温度分布をつくりにくいといった問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] The solid wall radiant combustion method is a type in which the solid wall of the radiation surface and the burner main body are separated, and the radiation surface shape has a high degree of freedom, and a high surface temperature can be created. However, there is a problem that the temperature is easily generated on the heating surface due to the distribution of the exhaust gas temperature, and it is difficult to form a uniform temperature distribution over a wide area.

一方、表面燃焼方式は、放射固体とバーナ本体とが一
体のため、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が、特にシュバングバーナ
では空隙が大きすぎるので逆火が生じるおそれがあり、
また従来の焼結金属バーナでは、空隙率を上げることが
できない（従来の場合、最大でも40〜50％位である）た
め、高負荷の燃焼が不可能である、圧力損失が大きすぎ
るといった問題点がある。On the other hand, the surface combustion method has the advantage that the energy of fuel can be transmitted to the radiation surface very efficiently because the radiation solid and the burner body are integrated, and the surface temperature can be kept uniform. However, especially in the case of Schbang burner, there is a possibility that flashback will occur because the gap is too large,
In addition, conventional sintered metal burners cannot increase the porosity (in the conventional case, the maximum is about 40 to 50%), so that high-load combustion is impossible and the pressure loss is too large. There is a point.

本発明は、上記の表面燃焼方式のバーナの問題点を解
消するためになされたものであり、高負荷燃焼を可能に
したバーナ板を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the surface combustion type burner, and an object of the invention is to provide a burner plate that enables 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、
空隙率を少なくとも80％以上とした繊維焼結板により構
成したものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a burner plate according to the present invention comprises:
It is constituted by a fiber sintered plate having a porosity of at least 80% or more.

このような高い空隙率を得るためには、使用する繊維
は、径が10μｍ〜50μm,長さが10mm〜100mmの長繊維
で、金属もしくはセラミックスのものである。繊維焼結
板は金属もしくはセラミックスの長繊維を単独または適
当な割合で混合し焼結して板に成形する。In order to obtain such a high porosity, the fibers used are long fibers having a diameter of 10 μm to 50 μm and a length of 10 mm to 100 mm, and are made of metal or ceramic. The fiber sintered plate is formed by sintering metal or ceramic long fibers singly or in an appropriate ratio and sintering to form a plate.

空隙率の上限は、表面燃焼方式のバーナであることか
ら95％とする。The upper limit of the porosity is set to 95% because the burner is of the surface combustion type.

また、繊維焼結板の板厚は2mm〜5mmが適当である。 The thickness of the fiber sintered plate is suitably 2 mm to 5 mm.

［作用］本発明のバーナ板は、金属もしくはセラミックスの繊
維、特にその長繊維を素材として焼結し板に形成したも
のであるため、空隙率を著しく高めることができ、80％
以上もの空隙率が得られた。したがって、このような高
い空隙率をもつバーナ板では、単位面積当りの燃焼量が
最大80kcal/cm²・ｈにもなり、高負荷燃焼が可能になっ
た。もちろん、バーナ板の全面にわたって均一に微細な
空隙を有しているため、表面温度は均一に保たれる。[Operation] The burner plate of the present invention is formed by sintering a metal or ceramic fiber, particularly its long fiber as a raw material to form a plate.
The above porosity was obtained. Therefore, in the burner plate having such a high porosity, the combustion amount per unit area was as high as 80 kcal / cm ² · h, and high load combustion was possible. Needless to say, the surface temperature is kept uniform since the burner plate has uniformly fine voids over the entire surface.

なお、空隙率の範囲は本発明が高負荷燃焼（単位面積
当りの燃焼量で70kcal/cm²・ｈ以上）を目的としている
ことから定められたものである。Note that the range of the porosity is determined because the present invention aims at high load combustion (combustion amount per unit area of 70 kcal / cm ² · h or more).

上記のような空隙率を実現するためには、繊維径10μ
ｍ〜50μm,繊維長10mm〜100mmの長繊維を素材に使用す
る。ここに、繊維径の下限は繊維の加工が困難になるこ
と及び焼結板としての特性があまり良くないことなどの
理由からの制限であり、上限はバーナ板表面の均一燃焼
が困難になり、繊維自体が見えたような燃焼となるとい
う理由からの制限である。また、繊維長の下限は焼結板
の機械的強度が低下し、広い面積の焼結板の製作が困難
であるという理由から、上限は焼結時の空隙率の均質性
ができにくくなること、広い面積のバーナ板とした場合
に、熱膨張差による板の変形が生じるという理由からの
制限である。In order to achieve the above porosity, a fiber diameter of 10μ
A long fiber with a length of m to 50 μm and a fiber length of 10 to 100 mm is used for the material. Here, the lower limit of the fiber diameter is a limit due to the difficulty of processing the fiber and the fact that the properties as a sintered plate are not so good, and the upper limit makes uniform burning of the burner plate surface difficult, This is a limitation because the fibers themselves burn as if they were visible. In addition, the lower limit of the fiber length is that the mechanical strength of the sintered plate is reduced, and it is difficult to manufacture a large area sintered plate. In the case of a burner plate having a large area, the plate is deformed due to a difference in thermal expansion.

板厚の下限は逆火防止の理由からの制限であり、上限
は実際には5mm以上でも差し支えないが、あまり厚くな
ると通気抵抗が増加し圧損が大きくなるので、実用上上
限は5mmが適当である。The lower limit of the plate thickness is a limit for preventing flashback, and the upper limit may actually be 5 mm or more, but if it is too thick, the ventilation resistance increases and the pressure loss increases, so the upper limit of 5 mm is practically appropriate. is there.

［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
は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は側面図であ
る。図において、１はバーナ板であり、繊維素材として
ステンレス（SUS316）の長繊維２（繊維径25μm,繊維長
50mm）を使用し、外径350mm,板厚4mmの円板に焼結した
ものである。Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view. In the figure, reference numeral 1 denotes a burner plate, which is a long fiber of stainless steel (SUS316) 2 (fiber diameter 25 μm, fiber length) as a fiber material.
50mm) and sintered into a disk with an outer diameter of 350mm and a thickness of 4mm.

第３図はその断面を電子顕微鏡写真（倍率100）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、
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. 3 schematically shows the cross section from an electron micrograph (magnification: 100). As is clear from FIG.
It can be clearly seen that the fine voids 3 are provided uniformly.

上記のバーナ板１を用いて、第４図に示すような横型
の平面バーナを構成し、燃焼実験を行った。第４図はバ
ーナの正面図、第５図は側面図である。図において、10
はバーナ板１を取り付けたバーナ本体、12は燃料ガスの
供給装置で、燃料ガスをガスボンベ13からバーナ本体１
内に設けられたノズル14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。16は空気を供
給するブロワーで、バーナ本体１の上流側でノズル14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15の電源である。Using the above-mentioned burner plate 1, a horizontal planar burner as shown in FIG. 4 was constructed, and a combustion experiment was performed. FIG. 4 is a front view of the burner, and FIG. 5 is a side view. In the figure, 10
Is a burner body to which the burner plate 1 is attached, 12 is a fuel gas supply device, and the fuel gas is supplied from the gas cylinder 13 to the burner body 1.
The liquid is supplied to a nozzle 14 provided therein.
Propane gas is used as fuel gas. Reference numeral 16 denotes a blower for supplying air, which produces a premixed gas of fuel gas and air ejected from the nozzle 14 on the upstream side of the burner main body 1. Reference numeral 20 denotes a spark plug, and reference numeral 21 denotes a power supply for the spark plug 20 and the fuel gas solenoid valve 15.

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全面に伝播し、その表面に付着した状態で
燃焼を開始し表面から浮上しない。かくして、バーナ板
１の表面が均一に赤熱され、高温ガスからの熱と、高い
放射による熱が発生する。In the burner configured as described above, the premixed gas of the fuel gas and the air is jetted uniformly from the entire surface of the burner plate 1. Next, when the flame is ignited by the spark plug 20, the flame propagates over the entire surface of the burner plate 1, starts burning with the surface adhered thereto, and does not float from the surface. Thus, the surface of the burner plate 1 is uniformly red-heated, generating heat from the high-temperature gas and heat due to high radiation.

このバーナ板１の空隙率と単位面積当りの燃焼量（面
負荷）との関係を示すと第６図のようになる。第６図か
ら、本発明の高負荷燃焼を実現するためには空隙率は80
〜95％の範囲とする必要がある。従来の金属粉の焼結板
の場合、空隙率は40〜50％であるので、面負荷は最大15
kcal/cm²・ｈであったが、本発明によるバーナ板では最
大80kcal/cm²・ｈにもできる。FIG. 6 shows the relationship between the porosity of the burner plate 1 and the amount of combustion (surface load) per unit area. From FIG. 6, it can be seen that the porosity is 80 to realize the high load combustion of the present invention.
Must be in the range of ~ 95%. In the case of a conventional sintered plate of metal powder, the porosity is 40 to 50%, so the surface load is up to 15%.
Although it was kcal / cm ² · h, the burner plate according to the present invention can achieve a maximum of 80 kcal / cm ² · h.

また、第７図は予混合気体の当量比とバーナ板１から
のガス噴出速度（cm/sec）との関係を示した線図であ
り、均一赤熱領域とするためには、当量比は0.8〜1.2,
ガス噴出速度は２〜20cm/secの範囲が適当である。部分
赤熱の領域まで許容するとすればガス噴出速度は最大30
cm/secまで許されよう。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the equivalence ratio of the premixed gas and the gas ejection speed (cm / sec) from the burner plate 1. In order to obtain a uniform red hot region, the equivalence ratio is 0.8. ~ 1.2,
An appropriate gas ejection speed is in the range of 2 to 20 cm / sec. Up to 30 gas ejection velocities if partial red heat is allowed
It will be allowed up to cm / sec.

次に、第８図はバーナ板表面からの軸方向距離（mm）
と温度（℃）との関係を示した線図であり、投入熱量が
20kcal/cm²・h,40kcal/cm²・ｈ及び57kcal/cm²・ｈの場
合の３つの例で示されている。燃料ガスはメタンガス
で、当量比は1.0の場合である。第８図から、バーナ板
から遠く離れた場所でも高い温度となることが十分に想
定され、高放射熱を有するものであることが理解でき
る。Next, Fig. 8 shows the axial distance (mm) from the burner plate surface.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between the temperature and the temperature (° C.), and the input heat quantity is
20kcal / cm ² · h, is illustrated in three examples in the case of 40kcal / cm ² · h and 57kcal / cm ² · h. The fuel gas is methane gas and the equivalent ratio is 1.0. From FIG. 8, it can be sufficiently understood that the temperature becomes high even in a place far from the burner plate, and that the material has high radiant heat.

本発明によるバーナ板は、上述のように繊維焼結板か
らなるものであるため、その形状は自由にできる。例え
ば、球面板としたり、円筒形などすることもできる。ま
た、被加熱物の形状に合せて異形のものに形成すること
もできる。さらに、加熱方向も自由であり、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、可燃性の低いカロリー廃ガス（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。Since the burner plate according to the present invention is made of a fiber sintered plate as described above, its shape can be freely determined. For example, a spherical plate or a cylindrical shape may be used. Further, it can also be formed into an irregular shape according to the shape of the object to be heated. Further, the heating direction is also free, and is not influenced by the horizontal direction, the upward direction, the downward direction, and the like. In addition, any fuel can be used as long as it is a combustible gaseous mixture, such as 6B, 13A or propane, methane, butane, etc. used for home use. 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、空隙率がきわめて高い
ので、面負荷を上げることが容易となり、高負荷燃焼が
達成できる。また、放射効率、熱効率が向上し、大面積
のものでも表面の均一燃焼が可能になるという効果があ
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the porosity is extremely high, it is easy to increase the surface load, and high load combustion can be achieved. Further, radiation efficiency and heat efficiency are improved, and there is an effect that uniform combustion of the surface becomes possible even in a large area.

[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は側面
図、第３図はバーナ板断面の拡大模式図、第４図は本発
明のバーナ板を用いたバーナの正面図、第５図は同側面
図、第６図はバーナ板の空隙率と単位面積当りの燃焼量
との関係を示した線図、第７図は当量比とバーナ板から
のガス噴出速度との関係を示した線図、第８図はバーナ
板表面からの軸方向距離と温度との関係を示した線図で
ある。１…バーナ板２…長繊維３…空隙1 is a front view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view, FIG. 3 is an enlarged schematic view of a burner plate cross section, and FIG. 4 is a front view of a burner using the burner plate of the present invention. FIG. 5 is a side view of the same, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the porosity of the burner plate and the amount of combustion per unit area, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the equivalent ratio and the gas ejection speed from the burner plate. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the axial distance from the burner plate surface and the temperature. 1 burner plate 2 long fiber 3 void

Claims

(57) [Claims]

(1) a diameter of 10 μm to 50 μm and a length of 10 mm to 100 mm
A burner plate comprising a long fiber sintered plate having a porosity of at least 80% using a long fiber made of a metal or ceramic.

2. The burner plate according to claim 1, wherein the upper limit of the porosity is 95%.

3. The burner plate according to claim 1, wherein the thickness of the long fiber sintered plate is 2 mm to 5 mm.