JPH0828822A

JPH0828822A - 表面燃焼バーナ

Info

Publication number: JPH0828822A
Application number: JP16801994A
Authority: JP
Inventors: Susumu Naito; 進内藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JP2977448B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強制給気手段を必要としない常圧燃焼が可能
であるとともに、表面の赤熱時間が短縮でき、かつ木材
または木炭の感覚が得られ暖炉など暖房の使用に好適な
表面燃焼バーナの提供。【構成】表面燃焼バーナ１００は、開口した他端１２
および開口１４が設けられたセラミック筒１の内面に、
前記開口した他端１２および開口１４を塞いで燃焼面を
形成するように、９〜２５μｍの太さのＳｉＣ繊維を用
い、ＳｉＣ繊維の密度を２．０〜３．０ｇ／ｃｍ³と
し、厚さが２．０〜１５．０ｍｍの炭化珪素繊維製面構
造体に、多数の炎孔３１を分散して設けたバーナエレメ
ント３を嵌め込んでなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭化珪素繊維でバーナ
エレメントを形成し、該バーナエレメントの表面が赤熱
するように燃焼させる表面燃焼バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック繊維でバーナエレメントを形
成してバーナの燃焼面に配置し、バーナエレメントの表
面が赤熱するように燃焼させて、暖房、調理などの用途
に使用する表面燃焼バーナが、種々提案されている（例
えば、特開昭５６−５９１１６号公報、特開昭５６−５
６５１４号公報、特開昭５７−４７１２０号公報）。こ
の種の表面燃焼バーナは、燃料ガスと燃焼用空気との予
混合気をバーナエレメントを形成するセラミック繊維の
隙間を通過させて供給し、バーナエレメントの表面で燃
焼させてセラミック繊維を赤熱させる。また、燃焼面の
通気抵抗が大きいため、ブロワなどの強制給気手段で燃
焼用空気を供給する加圧式バーナとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】加圧式バーナは、強制
給気手段が必要であるため構造が複雑となるとともに、
燃焼面の流速が大きくバーナエレメントの消耗が激しい
ため耐久性が乏しい。また、バーナエレメントの表面の
赤熱までに時間がかかる欠点があった。さらに、燃焼面
を形成しているバーナエレメントが平面であり、用途お
よびデザインが限定されていた。

【０００４】請求項１に記載の発明の目的は、強制給気
手段を必要としない常圧燃焼が可能であるとともに、表
面の赤熱時間が短縮でき、かつ木材または木炭の感覚が
得られ暖炉など暖房の使用に好適な表面燃焼バーナの提
供にある。請求項２に記載の発明の目的は、バーナエレ
メントの構造強度が大きくできる表面燃焼バーナの提供
にある。請求項３に記載の発明の目的は、バーナエレメ
ントを耐熱性筒状部材の内壁に強固に固着できる表面燃
焼バーナの提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の表面燃焼バー
ナは、開口が設けられた耐熱性筒状部材と、該耐熱性筒
状部材の内面に配設され前記開口を塞いで燃焼面を形成
するとともに、９〜２５μｍの太さのＳｉＣ繊維を用
い、ＳｉＣ繊維の密度を２．０〜３．０ｇ／ｃｍ ³と
し、厚さを２．０〜１５．０ｍｍに設定した炭化珪素繊
維製面構造体に、多数の炎孔を分散して形成したバーナ
エレメントとからなる。

【０００６】請求項２に記載の表面燃焼バーナは、バー
ナエレメントは、耐熱金属製または耐熱セラミック製の
補強骨体を有することを特徴とする。請求項３に記載の
表面燃焼バーナは、前記バーナエレメントを、金属アル
コキシド系の接着剤、アルミナゾルおよびシリカゾルま
たはこれらの混合物からなる接着剤などのセラミック接
着剤を、前記耐熱性筒状部材の内面の少なくとも前記開
口の縁に塗布して焼成した耐熱セラミック層により、前
記耐熱性筒状部材の内面に固着した。

【０００７】

【発明の作用および効果】この発明の表面燃焼バーナ
は、炭化珪素（ＳｉＣ）繊維の太さ、密度および全体の
厚さを最適に設定するとともに、多数の炎孔を分散して
形成したバーナエレメントを備えるので、常圧式燃焼も
可能であるとともに、赤熱が迅速にできる。また、筒状
部材の所望の位置に所望の形状の赤熱表面をデザインで
き、装飾性に優れるとともに、外観を木炭や薪が燃焼し
ている形状に似せることが可能で、風情に富み暖炉など
室内暖房用として好適である。

【０００８】請求項２に記載の構成では、開口の面積が
大きい場合に、バーナエレメントの形状維持が容易にで
きる。請求項３に記載の構成では、バーナエレメントが
薄い場合や、開口に対応した形状の小さなバーナエレメ
ントを用いる場合に、バーナエレメントを確実に耐熱性
筒状部材の内壁に固着できる。

【０００９】

【実施例】図１および図２はこの発明の第１実施例にか
かる表面燃焼バーナ１００を示し、図示しないエジェク
ターにより燃焼用空気が吸引され常圧式の全一次空気予
混合燃焼を行う。表面燃焼バーナ１００は、一端１１が
塞がれ、他端１２が開口した耐熱性筒状部材としてのセ
ラミック筒１に、燃料ガスと予混合空気との全一次予混
合気供給管１３を突設している。セラミック筒１の所定
位置に、複数の開口１４を設けている。

【００１０】セラミック筒１は、円、多角形、長円、異
形など所望の断面形状が選択でき、球形、卵形、環状、
繭形などであってもよい。開口１４も、形状、大きさ、
個数を任意に選ぶことが可能である。なお、この実施例
では全一次予混合気供給管１３はセラミック筒１の左側
壁に形成されているが、セラミック筒１の下面など他の
位置に形成してもよい。また、他の実施例として、ステ
ンレス、鋳鉄、鋳物等の他に板金加工などによる金属性
筒状部材が使用できる。

【００１１】セラミック筒１内には、一端が開口し他端
が閉じた筒状に成形したバーナエレメント３が嵌め込ま
れ、開口した他端１２および開口１４に燃焼面を形成し
ている。バーナエレメント３の開口した他端１２および
開口１４に望んだ部分には、貫通した炎孔３１がマトリ
クス状など所定のパターンで開けられるとともに、この
実施例では内面に耐熱補強骨体４が配設されている。

【００１２】バーナエレメント３は、金属アルコキシド
系のセラミック接着剤、またはアルミナゾル及びシリカ
ゾル又はこれらの混合物からなるセラミック接着剤を含
浸させてＳｉＣ繊維同士を接着させて形成されている。
これらの接着剤を用いる理由は、耐熱性および冷熱の繰
り返しに対する耐久性に優れ、接着強度の確保が得られ
るとともに、容易に希釈液で希釈できるためバーナエレ
メント３への吹付による含浸が容易であることによる。
例えばアルミナゾルの場合は５％以下に希釈してバーナ
エレメント３に噴霧するとＳｉＣ繊維相互の接触点に水
滴状となって集まりＳｉＣ繊維相互を接着する。

【００１３】バーナエレメント３は、図３に示す第２実
施例の如く一体の筒状体ではなく、開口した他端１２お
よび開口１４に対応した形状を有する複数の部分材を用
いてもよい。この場合、セラミック筒１の内壁の、開口
した他端１２および開口１４の縁には、金属アルコキシ
ド系の接着剤、アルミナゾルおよびシリカゾルまたはこ
れらの混合物からなる接着剤などのセラミック接着剤を
塗布して焼成された耐熱セラミック層２を設けることが
必要になる。耐熱セラミック層２の材料としてこれらの
セラミック接着剤を用いる理由は、耐熱性および冷熱の
繰り返しに対する耐久性に優れ、高い接着強度が得られ
ることによる。

【００１４】なお、耐熱セラミック層２は、図１に示す
第１実施例の表面燃焼バーナにおいて、セラミック筒１
の内壁面全体、または開口した他端１２および開口１４
の縁に形成されてもよい。これはバーナエレメント３の
厚さが薄い場合など、バーナエレメント３の構造強度が
低い場合に燃焼面の形状維持に有効となる。

【００１５】耐熱補強骨体４は、バーナエレメント３の
内面の前記開口した他端１２および開口１４に望んだ部
分に設けられ、ステンレス、ニッケル合金などの耐熱金
属製網、またはリブ等が用いられる。耐熱補強骨材４
は、バーナエレメント３が薄かったり、開口した他端１
２または開口１４の開口面積が大きいときに形状保持の
ため必要となる。補強骨体４は、バーナエレメント３の
壁内部に埋設して設けられてもよく、金属網の代わり
に、耐熱金属格子、耐熱金属多孔板、スリット付き耐熱
金属板、耐熱セラミック多孔板、金属またはセラミック
のハニカムなどであってもよい。また、補強骨体４は、
バーナエレメント３の厚さが厚く、かつ面積が小さいな
ど、ＳｉＣ繊維と耐熱接着剤のみで構造強度が十分に大
きい場合には、不要である。

【００１６】セラミック筒１は、直径５０〜２００ｍｍ
程度の太さを有し、所望の長さを備える。断面は円筒以
外に多角形、その他の異形であってもよい。炎孔３１は
直径１．０〜５．０ｍｍの丸孔、多角形孔、その他の形
状の孔以外にスリットであってもよい。炎孔３１の大き
さは、バーナエレメント３の厚さが厚い場合は大きく、
薄い場合は小さく設定されるが、直径が１ｍｍより小さ
いと通気抵抗の低減効果が少なく、常圧燃焼が円滑にで
きない。また、炎孔３１の直径が５ｍｍより大きいと混
合気は大部分が炎孔３１を通過し、バーナエレメント３
内に拡散しないため、開口部に臨んだバーナエレメント
３全体を均一に赤熱することが困難になる。

【００１７】ＳｉＣ繊維の太さ、密度およびバーナエレ
メント３の厚さの寸法限定は以下の理由による。ＳｉＣ
繊維の太さは、９μｍより細いと炭化珪素繊維面構造体
の強度が弱く、取り扱いが困難となり、２５μｍより太
いと比熱が大きくなり、燃焼時に赤熱状態が得られ難
い。また、繊維の密度は、２．０ｇ／ｃｍ³未満である
と強度が弱く耐久性が不充分であり、３．０ｇ／ｃｍ³
を超えると強度は強いが燃焼ガスの通過抵抗が大きくな
り燃焼状態が悪くなる。さらに、厚さは、２．０ｍｍ未
満であると強度が弱く耐久性が不充分であり、１５．０
ｍｍを超えると強度は強いが燃焼ガスの通過抵抗が大き
くなり燃焼状態が悪くなる。

【００１８】この表面燃焼バーナ１００では、例えば常
圧燃焼では空気過剰率λ＝０．９〜１．２の全一次予混
合気がセラミック筒１に供給され、図示しない点火装置
で点火されて着火する。燃焼は炎孔３１の出口およびバ
ーナエレメント３の外面付近でなされ、ＳｉＣ繊維は加
熱されて赤熱する。この燃焼において、炎孔３１の火炎
３２は瞬時に形成され、バーナエレメント３の表面は火
炎３２の加熱により炎孔３１の周囲から赤熱が始まり迅
速に拡大する。このため、全体としてバーナエレメント
３の表面の赤熱時間が短縮できる。

【００１９】また、ＳｉＣ繊維は、熱伝導度が大きく比
熱が小さいという特性と、形態がファイバー状であるた
めに熱容量が小さく、かつ比表面積が大きいという特性
との相乗効果により、燃焼面の赤熱時間の短縮が可能と
なる。また、高温となる燃焼面がＳｉＣ繊維であるた
め、空気中の窒素と酸素を結合させ窒素酸化物を生成さ
せる、いわゆる触媒作用が小さい。このため、窒素酸化
物の発生の少ない低ＮＯ _X燃焼が得られる。

【００２０】この実施例の表面燃焼バーナ１００は、開
口の形状（表面燃焼部分の形状）を所望にデザインで
き、装飾性に優れるとともに、加工性、組立性に優れ
る。また、暖炉に設置して暖房用に用いると、風情が楽
しめる利点がある。この発明の他の実施例としての表面
燃焼バーナは、ブロワなど強制給気手段を使用する強制
給気式（加圧燃焼式）バーナにも適用できるが、この場
合は、前記炎孔３１、およびバーナエレメント３の通気
抵抗を加圧燃焼に適するように調整することが必要にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかる表面燃焼バーナの断面図で
ある。

【図２】表面燃焼バーナの斜視図である。

【図３】第２実施例にかかる表面燃焼バーナの断面図で
ある。

【符号の説明】

１セラミック筒（耐熱性筒状部材）３バーナエレメント４耐熱補強骨体１４開口３１炎孔１００表面燃焼バーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口が設けられた耐熱性筒状部材と、該
耐熱性筒状部材の内面に配設され前記開口を塞いで燃焼
面を形成するとともに、９〜２５μｍの太さのＳｉＣ繊
維を用い、ＳｉＣ繊維の密度を２．０〜３．０ｇ／ｃｍ
³とし、厚さを２．０〜１５．０ｍｍに設定した炭化珪
素繊維製面構造体に、多数の炎孔を分散して形成したバ
ーナエレメントとからなる表面燃焼バーナ。
【請求項２】請求項１において、バーナエレメント
は、耐熱金属製または耐熱セラミック製の補強骨体を有
することを特徴とする表面燃焼バーナ。
【請求項３】請求項１において、前記バーナエレメン
トは、金属アルコキシド系の接着剤、アルミナゾルおよ
びシリカゾルまたはこれらの混合物からなる接着剤など
のセラミック接着剤を、前記耐熱性筒状部材の内面の少
なくとも前記開口の縁に塗布して焼成した耐熱セラミッ
ク層により、前記耐熱性筒状部材の内面に固着されたこ
とを特徴とする表面燃焼バーナ。