JPH0261406A

JPH0261406A - 表面燃焼バーナ

Info

Publication number: JPH0261406A
Application number: JP21002388A
Authority: JP
Inventors: Shoji Doi; 祥司土肥
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-03-01
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2661978B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、遠赤外線放射体に多数の小炎孔を形成した表
面燃焼バーナに関する。

〔従来の技術〕

従来、遠赤外線放射体がセラミックスから成っていた。

〔発明が解決しようとする課題］しかし、セラミックスは成型面での制約のために形状を
任意に選択できず、また、機械的な強度や熱衝撃に対す
る強度が不十分で耐久性において欠点があった。

本発明の目的は、遠赤外線放射特性が優れているばかり
で無く、成型性及び耐久性においても優れた表面燃焼バ
ーナを提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本第１発明の特徴構成は、表面燃焼バーナにおいて多数
の小炎孔を形成する遠赤外線放射体が、Ｆｅ　、、Ｃｒ
及びＡ２を含有するステンレス鋼の表面に、大部分の長
さが２μｍ以上のアルミナウィスカを有すると共に、前
記表面の粗度Ｒａが０．５μｍ以上である遠赤外線放射
材から成り、前記アルミナウィスカ付の表面が燃焼面側
に配置されていることにあり、その作用は次の通りであ
る。

（作　用〕つまり、いかなる材料で遠赤外線放射体を形成すれば、
遠赤外線放射を効率良く実行でき、しかも、形状を任意
に選択できると共に、機械的強度及び熱衝撃に対する強
度を十分に向上できるかについて、各種実験により追究
した結果、次の事実が判明した。

Ｆｅ、　Ｃｒ、　Ａｌ含有のステンレス鋼の表面を、大
部分の長さが２μｍ以上のアルミナウィスカを有すると
共に、粗度Ｒａが０．５μｍ以上のものに形成し、ステ
ンレス鋼の加熱で表面から遠赤外線を放射させると、セ
ラミックスと同程度の高い放射率が得られた。

また、アルミナウィスカが十分に成長しているために外
力や熱衝撃によって剥離しない。その上、表面の粗度Ｒ
ａが十分に大きいためにアルミナウィスカの密度が大に
なり、そのことによってもアルミナウィスカの剥離が抑
制され、全体として、プレス加工等で任意の形状に容易
に成型でき、かつ、使用に際してのアルミナウィスカの
剥離を完全に防止できた。

したがって、上述のアルミナウィスカ付のステンレス鋼
で表面燃焼バーナの小炎孔形成用遠赤外線放射体を形成
し、アルミナウィスカを存する表面を燃焼面側に配置す
ると、効率良い遠赤外線放射を実現できるばかりで無く
、遠赤外線放射体の形状を用途に見合った最適形状にで
きると共に、遠赤外線放射体の耐久性向上を十分に図れ
る。

ちなみに、成型性を向上するに、（イ）普通のステンレ
ス鋼の表面に公知の遠赤外線放射塗料を塗布したもの、
又は、（日）金網を遠赤外線放射体にすることが考えら
れるが、（イ）項のものは早期に塗料が剥離して、遠赤
外線放射性能が低下し、（ロ）項のものは遠赤外線放射
性能が低い上に、熱歪みによって形状変化を生じやすい
が、上述のアルミナウィスカ付ステンレス鋼の場合は、
優れた遠赤外線放射性能、成型性、強度の全てを兼備さ
せることができる。

〔課題を解決するための手段〕

本第２発明の特徴構成は、表面燃焼バーナにおいて多数
の小炎孔を形成する遠赤外線放射体が、２０〜３５重量
％のＣｒ、　０．５〜５重量％のＭｏ。

３重量％以下のＭｎ及び３重量％以下のＳｉを含有する
Ｆｅ　−Ｃｒ　−Ｍｏステンレス鋼の表面に、０　、２
ｍｇ／ｃｉ以上の高温酸化膜を備えさせて成る遠赤外線
放射材から成り、前記高温酸化膜付の表面が燃焼面側に
配置されていることにあり、その作用は次の通りである
。

〔作　用〕

つまり、いかなる材料で遠赤外線放射体を形成すれば、
遠赤外線放射を効率良く実行でき、しかも、形状を任意
に選択できると共に、機械的強度及び熱衝撃に対する強
度を十分に向上できるかについて、各種実験によりさら
に追究した結果、次の事実が判明した。

ステンレス鋼の組成を、２０〜３５重量％のＣｒ。

０．５〜５重景％のＭｏ、３重量％以下のＭｎ及び３重
量％以下のＳｉを含有するように調整し、そのステンレ
ス鋼の表面に、０．２ｍｇ／ｃＪ以上の高温酸化膜を備
えさせ、ステンレス鋼の加熱で表面から遠赤外線を放射
させると、セラミックスと同程度の高い放射率が得られ
た。

また、０．２ｍｇ／ｃｍ２以上にした高温酸化膜は外力
や熱衝撃によって剥離せず、プレス加工等により任意の
形状に容易に成型でき、かつ、使用に際しての高温酸化
膜の剥離を完全に防止できた。

したがって、上述の高温酸化膜付のステンレス鋼で、表
面燃焼バーナの小炎孔形成用遠赤外線放射体を形成し、
高温酸化膜を有する表面を燃焼面側に配置すると、効率
良い遠赤外線放射を実現できるばかりで無く、遠赤外線
放射体の形状を用途に見合った最適形状にできると共に
、遠赤外線放射体の耐久性向上を十分に図れる。

〔発明の効果〕

その結果、遠赤外線放射性能が優れているばかりで無く
、成型性及び耐久性においても優れた、−段と優秀な表
面燃焼バーナを提供できるようになった。

〔実施例〕

次に図面により実施例を示す。

バーナ本体（１）に遠赤外線放射体（２）を取付け、多
数の小炎孔（３）を遠赤外線放射体（２）に形成し、グ
ラスウールなどの通気性の断熱材（４）を遠赤外線放射
体（２）の裏面側全体に配置し、バーナ本体（１）内に
ガス燃料を噴出供給するノズル（５）を設け、ノズル（
５）からのガス噴出に伴って外気を吸入する空気口（６
）をバーナ本体（１）に形成しである。

つまり、ノズル（５）からのガス燃料と、そのガス燃料
を完全燃焼できる量の空気口（６）からの燃焼用空気を
、バーナ本体（１）内で混合し、混合気を小炎孔（３）
に分配供給し、遠赤外線放射体（２）の燃焼面側で小炎
孔（３）からの混合気を表面燃焼させ、断熱材（４）の
作用で逆火を防止するように構成しである。

また、遠赤外線数゛射体（２）からの効率良い遠赤外線
放射によってマイルドな加熱や加熱性能向上などを可能
にしてあり、次に遠赤外線放射体（２）を形成する遠赤
外線放射材の詳細を説明する。

（実施例１）遠赤外線放射材は、Ｐｅ、　Ｃｒ及びＡｌを含有するス
テンレス鋼の表面にアルミナウィスカを有するものであ
り、その表面が燃焼面側に配置されている。

Ｃｒの含有量は、防錆面から１２重量％以上が、かつ、
脆化防止面から２８重量％以下が望ましい。

Ａｌｆｉの含有量は、アルミナウィスカ形成面から２重
量％以上が、かつ、脆化防止面から６重量％以下が望ま
しい。

ステンレス鋼にＣ５５ｔ、　Ｍｎが含まれる場合、Ｃの
含有量を割れ防止面から０．０３重量％以下に、Ｓｔの
含有量を延性維持面から１重量％以下に、Ｍｎの含有量
を靭性劣化防止面や高温耐酸化性維持面から１重量％以
下にすることが望ましい。

靭性や耐酸化性向上のために０．５重量％以下のＴｉや
ＮｂやＺｒをステンレス鋼に含有させたり、あるいは、
耐剥離性向上のために０．３重量％以下のＹ、　Ｃｅ、
　Ｌａ、　Ｎｄなどの希土類元素をステンレス鋼に含有
させてもよい。

アルミナウィスカは大部分の長さが２μｍ以上であり、
そのことによって遠赤外線放射効率向上とアルミナウィ
スカの外力によるｉ、ｌＪ離防止を図れるように構成し
である。

２μｍ以上のアルミナウィスカと形成するには、ステン
レスを酸化雰囲気で、８５０〜１０００°Ｃで４１１ｒ
以上高温酸化処理することが必要であり、望ましくは９
２０〜９３０°ＣでＬ　６　ｆｌ　ｒ程高温酸化処理す
る。

アルミナウィスカを密度の高い状態で形成して、遠赤外
線放射効率向上とアルミナウィスカの外力による剥離防
止を一層効果的に図れるようにするために、ステンレス
鋼の表面の粗度Ｒａを０．５μｍ以上にしである。尚、
粗度Ｒａは、触針式表面粗さ測定器（ＪＩＳ　ＢＯ６５
１）で測定した中心線平均粗さ（ＪＩＳ　８０６０１）
である。

表面の粗度Ｒａを０．５μｍ以上にするに、高温酸化処
理前にブラスト処理を施す。

ブラスト処理は、例えば、粗度１００〜４００番のアル
ミナや炭化硅素の砥粒、又は、直径０．０５〜１．０ｍ
ｍの鉄球や鉄グリッド等の投射で行う。

Ａｌの含有量が３重量％未満の場合や、ブラスト処理に
よるステンレス鋼表面の加工歪が不十分な場合、アルミ
ナウィスカの長さと密度を十分にするために、上記高温
酸化処理の前に予備酸化処理を施すことが望ましい。

予備酸化処理において、アルミナウィスカ形成を良好に
するために、雰囲気中の０□濃度を０．１％以下に、加
熱温度を７００″Ｃ以上に、処理時間を１ｏｓｅｃ以上
にし、また、脆化防止のために加熱温度を１０００″Ｃ
以下にする。

（実施例２）遠赤外線放射材は、Ｆｅ、　Ｃｒ及びＭｏを含有するス
テンレス鋼の表面に０．２ｍｇ／ｃＩｆ１以上の高温酸
化膜を有するものであり、その表面が燃焼面側に配置さ
れている。

Ｃｒの含有量は、耐食性向上の面から２０重量％以上に
、かつ、脆化防止と易加工性の面から３５重量％以下に
する必要がある。

Ｍｏの含有量は、耐食性向上の面から０．５重世％以上
に、かつ、脆化防止と易加工性の面から３５重量％以下
にする必要がある。

Ｍｎが含まれる場合、靭性及び高温での耐酸化性の劣化
を防止するために３重量％以下にする必要がある。

Ｓｉが含まれると、高温での耐酸化性が向上して、高温
酸化処理が容易になるが、延性劣化防止面から３重量％
以下が望ましい。

Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｚｒから成る群から選択された一種又
は複数種が含まれる場合、その含有率を０．３重量％以
下にして、靭性や耐酸化性を向上することが望ましい。

Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｎｄ、　Ｙから成る群から選択された
一種又は複数種が含まれる場合、その含有率を０．３重
量％以下にして、高温酸化膜の耐剥離性を向上すること
が望ましい。

高温酸化膜を形成するに、ステンレス鋼を酸化性雰囲気
中で９００〜１２００°Ｃで加熱することが望ましい。

つまり、加熱温度が９００°Ｃ未満では、ステンレス鋼
中でのＣｒの拡散が遅いために、表面で酸化物として抜
けるＣｒの量に対し、内部から表面へのＣｒの拡散補充
量が少なくなり、表面側の厚さ数十μｍにわたってＣｒ
含有率の低い層が形成されて、耐食性が顕著に劣化する
が、９００″Ｃ以上で加熱すると、内部でのＣｒの拡散
速度が十分に大きくなり、十分な耐食性が得られる。ま
た、加熱温度が１２００°Ｃを越えると、ステンレス鋼
の高温変形が激しくなって実用できないが、１２００°
Ｃ以下で加熱すると、変形を十分に抑制できる。

高温酸化膜を０．２■／ｃ４以上で形成するための加熱
プログラムは適当に選定できるが、−船釣には、９００
°Ｃ以上〜１１００°Ｃ未満では、温度をＴ　（”Ｃ）
、時間をｔ（ｍｉｎ）としてｔ≧１４２．５−０．Ｉ２
５Ｔとなるように加熱時間を設定し、また、１１００°Ｃ以
上〜１２００°Ｃ以下では５ｍ１ｎ以上加熱する。尚、
加熱温度を加熱途中で適当に変更してもよい。

酸化性雰囲気にするに、大気、酸素富化ガス、水蒸気富
化ガス、燃焼ガス、その他適当なガスを利用できる。

高温酸化膜は０．５〜２ｍｇ／ｃｒＡが最適であり、剥
離しにくくするためには１０■／ｃｒＡ以下にすること
が望ましい。

ステンレス鋼の表面粗度を大きくして、遠赤外線の放射
面積を増大することが望ましく、その場合、加熱前にブ
ラスト処理やダルスキンパス圧延で表面に加工歪みを与
える。

〔実験例〕

次に実験例を示す。

〈実験例１〉圧延、焼鈍、酸洗の順で処理したステンレス鋼から成る
下記表１の組成の鋼板を準備した。

尚、鋼板は１０ｃｍ角で厚さが１ｍｍであり、Ａ−１な
いし＾−３は本発明のステンレス鋼に相当する組成であ
り、Ｂ−１及びＢ−２は従来品に相当する組成であり、
表１の単位は重量％である。

表１表１の＾−１ないしＡ−３の試料にブラスト処理、予備
酸化処理、高温酸化処理の一部又は全部を施し、処理条
件を変更し、粗度Ｒａ、アルミナウィスカの長さ、放射
率を測定し、下記表２の結果を得た。

尚、ブラスト処理においてＳｉＣは１８０番のＳｉＣシ
ョットを用いた場合であり、Ｆｅは０．１ｍｍの鉄球シ
ョットを用いた場合である。また、放射率は、４００’
Ｃでの波長５〜１５μｍの遠赤外線放射強度を黒体放射
との平均比で示す。

表表２の結果から、大部分の長さが２μｍ以上のアルミナ
ウィスカを表面に有すると共に、その表面の粗度Ｒａが
０．５μｍ以上である場合に、０．７以上の高い放射率
が得られることが判明した。

次に、上記表２の試料Ｎｏｌないし５（本発明品）と、
上記表１の８−１　、Ｂ−２の試料に市販のアルミナ・
シリカ系遠赤外線塗料をコーティングしたもの（従来品
）について、下記（イ）及び（ｏ）項の加熱・冷却繰返
試験を行った。

（（）　７００℃に加熱した後、２０分間空中故冷し、
その加熱・冷却を繰返す。

（ｏ）　７００℃に加熱した後、２０分間霧吹、水冷し
、その加熱・冷却を繰返す。

その結果、本発明品はいずれも、２０回の加熱冷却繰返
し後に全く変化を生じず、外力や熱衝撃によって剥離し
ない良好な性状のままであった。しかし、従来品のＢ−
１は、上記（イ）の試験において１７回の加熱・冷却繰
返しにより塗料に割れを生じ、また、従来品の８−２は
、上記（［１）項の試験において５回の加熱・冷却繰返
しにより塗料に茶褐色の斑点を生じ、いずれも塗料が外
力や熱衝撃により剥離しやすい状態になった。

つまり、本発明品は、外力や熱衝撃により剥離しないの
で、プレス加工等で任意の形状に容易に成型でき、かつ
、表面燃焼バーナの小炎孔形成用遠赤外線放射体として
使用しても、耐久性を十分に向上できることが判明した
。

〈実験例２〉上記表３の組成のステンレス鋼板を準備した。

尚、鋼板は１ｏａｎ角ど厚さが１胴である。Ｃ−１ない
しＣ−６は市販品で焼鈍及び酸洗したステンレス鋼であ
り、Ｄ−１及びＤ−２は、実験的に溶製し、圧延、焼鈍
、酸洗の順で処理したステンレス鋼である。表３の単位
は重量％である。

表表３の試料に表面処理を施して、又は、表面処理無しで
高温酸化処理し、処理条件を変更し、粗度Ｒａ、高温酸
化膜の量、放射率を測定し、かつ、耐食性を調べ、上記
表４の結果を得た。

尚、表面処理において、ＳｉＣは１８０番のＳｉＣショ
ットを用いたプラスト処理であり、Ｆｅは０．１ｍ１１
１の鉄球ショットを用いたブラスト処理であり、圧延は
荒い表面のロールによる圧延で表面をあらすダルスキン
パス圧延処理である。

高温酸化膜の量は、ステンレス鋼板の高温酸化処理前後
夫々における重量を測定し、単位表面積当りの増加重量
を求め、その増加重量を３．３倍した値である。つまり
、高温酸化膜はＸ線分析によるとほとんどＣｒ、０３か
ら成り、Ｃｒ２Ｏ２と０２のモル重量比（ＣｒｚＯｉｌ
ｏｚ）が３．３であるから、上記のようにして高温酸化
膜の量を求めた。

放射率は実験例１と同様にして求めた。

耐食性は塩水噴霧試験（ＪＩＳ　ｚ２３７１）　　を４
時間行った。

表４表４の結果から、Ｆｅ　−Ｃｒ　−Ｍｏステンレス鋼が
、２０〜３５重量％のＣｒ、　０．５〜５重量％のＭｏ
、　３重量％以下のＭｎ及び３重量％以下のＳｉを含有
するものであり、表面に０．２ｍｇ／ｃｆｆ１以上の高
温酸化膜を備えたもの、つまりＮｏ１〜５において、０
．７以上の高い放射率が得られると共に、耐食性に優れ
て外力により剥離しないことが判明した。

したがって、表面燃焼バーナの小炎孔形成用遠赤外線放
射体として実用できる。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

遠赤外線放射体（２）の形状は変更自在であり、例えば
燃焼面を球状や樋状の凸面又は凹面にしたり、箱状にし
たり、平面状にする等が可能である。

小炎孔（３）は、寸法、個数、配置、その他において適
当に変更でき、炎が余り延びないで面状に形成されるよ
うになっていればよい。

表面燃焼バーナの具体構造や用途は不問であり、例えば
燃焼用空気を供給するファンを設けたり、バーナ本体（
１）内に多孔板などの混合気を小炎孔（３）に均等に分
配する分散具を設ける等が可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
および方法に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す断面図である。（２）・・・・・・遠赤外線放射体、（３）・・・・・
・小炎孔。

Claims

【特許請求の範囲】１、遠赤外線放射体（２）に多数の小炎孔（３）を形成
した表面燃焼バーナであって、前記遠赤外線放射体（２
）が、Ｆｅ、Ｃｒ及びＡｌを含有するステンレス鋼の表
面に、大部分の長さが２μｍ以上のアルミナウィスカを
有すると共に、前記表面の粗度Ｒａが０．５μｍ以上で
ある遠赤外線放射材から成り、前記アルミナウィスカ付
の表面が燃焼面側に配置されている表面燃焼バーナ。２、遠赤外線放射体（２）に多数の小炎孔（３）を形成
した表面燃焼バーナであって、前記遠赤外線放射体（１
）が、２０〜３５重量％のＣｒ、０．５〜５重量％のＭ
ｏ、３重量％以下のＭｎ及び３重量％以下のＳｉを含有
するＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏステンレス鋼の表面に、０．２ｍ
ｇ／ｃｍ＾２以上の高温酸化膜を備えさせて成る遠赤外
線放射材から成り、前記高温酸化膜付の表面が燃焼面側
に配置されている表面燃焼バーナ。