JPH10205717A - 繊維フェルトマットバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的複雑な形状に設定されて使用される繊
維ファイバマットを燃焼部に備えたバーナにあっても、
割れ等の問題が発生せず、長時間の継続使用が可能な繊
維ファイバマットバーナを得る。 【解決手段】 過半のニッケル中空繊維が、フェルトマ
ットの表面に沿って配設されるとともに、前記ニッケル
中空繊維が相互に一部結合されたニッケル中空繊維フェ
ルトマットを燃焼部に備え、前記ニッケル中空繊維フェ
ルトマットの表裏面間に渡って可燃性ガスが流通して燃
焼するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱等の目的に使
用される繊維フェルトマットバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような繊維フェルトマットバーナ
は、図４に示すように繊維フェルトマット（繊維焼結
板）４１の表裏面間に渡って可燃性混合気４２を噴出さ
せ、マット表面４３側で燃焼をおこなう。この構成の繊
維フェルトマットバーナは、比較的高い放射性能を得ら
れるとともに、燃焼排ガスがクリーンであるという特性
を有する。従来、このような繊維フェルトマットバーナ
の主要構成材であるファイバマットとしては、鉄を主成
分とした金属性ファイバマット、或いは、セラミックフ
ァイバをマット状に成型したものが使用されていた。そ
して、このような材料の特性要因にも起因して、繊維フ
ェルトマットバーナのマット面は、図４（イ）に示すよ
うな平板状のもの、あるいは図４（ロ）に示すように比
較的曲率の大きい円筒状のものに限られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような形状的な限
界は、上記のような材料からなる繊維を使用する場合、
図１、２に示すような比較的複雑な形状とすると、使用
に伴って割れ等が発生しやすく、長期的な安定使用が不
可能であるという理由による。さて、繊維フェルトマッ
トバーナの面負荷の向上、火炎の干渉による燃焼性能の
向上等を考えた場合、この部位の形状としては、比較的
複雑な形状を有している方が好ましいが、従来の技術で
は、実現不可能であり、一層の改良の余地があった。本
発明の目的は、比較的複雑な形状に設定されて使用され
る繊維フェルトマットを燃焼部に備えたバーナにあって
も、割れ等の問題が発生せず、長時間の継続使用に耐え
うるバーナを得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による繊維フェルトマットバーナの特徴構成
は、請求項１に記載されているように、フェルトマット
の表面に沿って配設される多数のニッケル中空繊維を有
し、且つ、前記ニッケル中空繊維が相互に一部結合され
てなるニッケル中空繊維フェルトマットを燃焼部に備
え、前記ニッケル中空繊維フェルトマットの表裏面間に
渡って可燃性ガスが流通して燃焼する構成とされている
ことにある。この構成の繊維フェルトマットバーナにあ
っては、従来、繊維フェルトマット（繊維焼結板）が使
用されてきた燃焼部に、本願独特の中空繊維フェルトマ
ットを主要材（主要な骨材）とするものが配設される。
この材料は、図３（イ）に示すように、ニッケルを主要
母材とする中空繊維が多数マットの表裏面に沿った方向
に分布されながら堆積され、部分的に連結された構成と
なっている。図３（ロ）に、繊維の構想と結合部の詳細
を示した。このバーナは、ニッケルを主要部材とするた
め、マット自体は柔軟性、成形性に富み、図１、図２に
示すような複雑な形状構成を採用しても、長時間の使用
でも割れ等の問題を発生することはない。結果、燃焼に
於ける面負荷を上げても問題を起こすことはない。さら
に、比較的複雑な形状を採用できるため、部分的に形成
される火炎の干渉を促し、保炎性能を向上させることが
できる。同時に、この特性から、波形などの形状加工が
簡単に行える。又、１枚の繊維フェルトマットの加工
で、燃焼部、全体に対するものを得ることができ、製造
コストの低下を図ることができるようになった。さら
に、形状加工が容易に行えるため、いろいろな燃焼器の
バーナに適応したバーナ加工が可能で、このような点か
ら製造工数を少なくすることができるようになった。さ
らに、このマットを使用する場合は、マットの製法上、
ニッケル繊維が中空構造とされるため、比較的少量の材
料を使用しながら、安価にバーナを得ることができる。
また、このマットにあっては、繊維の多数（過半）が、
マット表裏面に沿った方向に配設されたものとなるた
め、マット厚み方向の断熱性が、例えば、ニッケル粒子
を単純に焼結したものに対して高い。この断熱性は、本
願のような所謂、繊維フェルトマットバーナにおいて
は、燃焼性能を得る上で、不可欠な要件であり、この点
からも、本願のバーナは好ましい特性を備えたものとな
る。

【０００５】このような繊維フェルトマットバーナを得
る場合にあっては、複数の芯材繊維を形成されるフェル
トマットの表面に沿って配設して堆積した後、堆積状態
にある前記芯材繊維の露出面にニッケル被覆処理を施
し、被覆処理済のフェルトマットから前記芯材繊維を除
去して得ることが好ましい。この手法により、容易且つ
安価に所望の繊維ファイバマットを得ることができるか
らである。

【０００６】さて、ニッケル中空繊維フェルトマット
は、上記のような特性、利点を有するが、このマットを
構成するニッケル中空繊維に、クロム、コバルト、珪
素、アルミニウム、タングステンから選択された１種以
上の材料が添加されていることが好ましい。このような
材料をニッケル中空繊維に添加する場合は、少なくと
も、繊維の表面側に、これらの材料が添加されたものを
得ることができる。結果、後にも説明するように、これ
らの材料添加によりマットの耐熱性、耐酸化消耗性を向
上させることができる。

【０００７】さらに、除去される芯材繊維がカーボン繊
維もしくは有機繊維であり、芯材繊維の除去が加熱によ
り行われ、この加熱除去処理の後、ニッケル中空繊維フ
ェルトマットに対して還元処理を施すことが好ましい。
これらの繊維を選択しておくと、ニッケル被覆処理後に
得られた被覆処理済フェルトマットから芯材繊維を除去
する場合に、加熱処理だけで、除去をおこなうことがで
きる。そして、この加熱処理は、ニッケル繊維の相互の
結合を促し、本願が目的とする所望の特性を備えたフェ
ルトマットを得ることにより、これまで説明してきた好
ましい特性のバーナを得ることができる。又、還元処理
を施すため、酸化状態にあるニッケルが残ることも無
い。また、特に、炭素繊維等を芯材繊維として使用する
ため、非常に簡単な工程を経るだけの操作で、安価なマ
ットを得、有用なバーナを得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本願のバーナの実施の形態を図１
に基づいて説明する。図１には、本願の繊維フェルトマ
ットバーナ１の断面構成が示されている。このバーナ１
の基本構成は先に示した図４（イ）のものと同様であ
り、可燃性混合気２が、所定の形状（図１（イ）の場合
はのこぎり状、（ロ）の場合は波形、（ハ）の場合は台
形）に成形された繊維フェルトマット３の裏面側３ａに
導入され、その表裏面間に渡って通過する状態で燃焼が
行われる。ここで、この繊維フェルトマット３は、これ
まで説明してきたニッケル中空繊維フェルトマットであ
り、これは、各ニッケル中空繊維４の表面側にＣｒが添
加されたものである。さらに、図１に示す例にあって
は、各繊維フェルトマット３の厚みは１〜２ｍｍ程度で
ある。

【０００９】次に、ニッケル中空繊維フェルトマットの
製造について説明する。図３（ハ）は、本願のニッケル
中空繊維フェルトマットを連続的に製造する工程図であ
る。芯材繊維６をランダムに絡み合わせた長尺のフェル
ト７を、第１金属表面処理槽８に導入し、前記芯材繊維
６の外周面を一様な厚さで覆うニッケル被覆層９を設け
ることにより、芯材繊維６とニッケル被覆層９とからな
る複合繊維１０を形成する。このニッケル被覆層９によ
って芯材繊維６の接触部分に、ニッケル材からなる結合
部１１が形成され、複合繊維１０が、この結合部１１に
よって金属的に一体化する。この繊維フェルトマット３
の製造にあたっては、芯材繊維は、その大部分が、図３
（イ）に示すように、マット表裏面に沿った方向に配設
分布される。ただし、芯材繊維の配列は、ニッケル中空
繊維の配置から確認できるのみである。即ち、芯材繊維
６は、マットの厚み方向Ｄとは直交する方向（表裏面に
沿った方向）Ｈに、その過半が分布・配設される。従っ
て、ニッケル被覆層９も、フェルトマット３の方向Ｈの
分布が多いものとなる。

【００１０】次に、上記のようにして得られた複合繊維
１０からなるフェルトマット３が、第２金属表面処理槽
１２に導入される。そして、前記複合繊維１０の外周面
を一様な厚さで覆うクロム被覆層１３を設けることによ
り、芯材繊維６とニッケル被覆層９及びクロム被覆層１
３とからなる３層構造の複合繊維１４が形成される。こ
の状態を、図３（ロ）に示した、

【００１１】芯材繊維６としては、カーボン繊維等の無
機繊維、有機繊維、金属繊維などを用いうる。このよう
な芯材繊維６としては、繊維径１３μｍ、長さ１５ｍｍ
程度のものを使用することができる。

【００１２】前記第１金属表面処理槽８が、メッキ槽で
あるときには、芯材繊維６として、導電性繊維、例えば
カーボン繊維、金属繊維、導電処理をした有機繊維など
を用いることができる。又メッキ槽には、下地処理用の
無電解メッキ槽を併用することもできる。

【００１３】こうして得られた複合繊維１４に、さらに
後処理を施す。基本的な後処理は、脱炭焼結処理と、還
元処理である。

【００１４】脱炭は、前記芯材繊維６を除去する工程で
あり、例えばカーボン繊維を芯材繊維６として用いると
ともに、メッキによってニッケル被覆層９及びクロム被
覆層１３を形成した場合にあっては、熱処理部１５で、
８００〜１３００℃、１０分〜４時間程度の熱処理を行
う。このようにすると、前記芯材繊維６のみを除去で
き、図３（ロ）に示すニッケル中空繊維を主要部材とす
る繊維フェルトマット３を得ることができる。なお、こ
のような場合、このための芯材繊維６として、有機繊
維、カーボン繊維を用いることができ、とくにカーボン
繊維が好ましい。さらにこれに伴い、加圧することによ
り、薄肉化すると同時に焼結による結合部１１を追加
し、さらに強度を高めることができる。この工程にあっ
ては、第２金属表面処理により得られたクロム被覆層１
３とニッケル被覆層９との間で、合金化が進み、強固な
結合状態を得ることができる。

【００１５】前記還元処理は、前記脱炭処理に伴って酸
化物状態にある合金材料を、還元処理する工程であり、
還元処理部１６で、水素ガス等の還元ガスの共存下で、
還元と焼結を行わせることにより、高強度な合金フェル
トを得ることができる。このようにして得れるフェルト
マット３の目付は、一例として４２５ｇ／ｍ²程度とす
ることができ、空孔率を８０％程度とできる。

【００１６】上記のようにして得られたニッケル中空繊
維からなるフェルトマット３を、図１（イ）〜（ハ）に
示すような形状に成形し、このマット３をバーナ１の燃
焼部５に固定する。このようにして、本願のバーナ１を
得ることができる。

【００１７】さて、上記のようにして製造される製造フ
ェルトマット３と、ニッケル粉末を単純に焼結して得ら
れる多孔質シートとの材料表裏面間に於ける断熱性能を
比較した。ほぼ同一の厚みを有し、通気性能が同等と見
なせるものにおいて、本願のものは、単純な焼結構造の
ものと比較して、熱伝導比が１／１０程度であった。即
ち、十分な断熱性が得られていた。従って、バーナ燃焼
部５の構造材として、本願のものが、好適な断熱性能を
有している。さらに、これらの形状を採用しても、イン
プット１０⁷ｃａｌ／Ｈｒ、１００時間の燃焼にあっ
て、割れ等の問題を起こすことはなかった。

【００１８】〔別実施の形態例〕本願の別実施の形態に
ついて以下説明する。 （イ） 上記の実施の形態にあっては、繊維ファイバマ
ットの形状としてのこぎり形状、波形状、台形形状のも
のを示したが、本願の材料は、成形性、靱性に富むた
め、その形状選択性が非常に高い。図２（イ）に示すも
のは円形ドーム型としたもの、（ロ）に示すものはＶ形
状としたものを示している。これらの、形状を採用して
も、インプット１０⁷ｃａｌ／Ｈｒ、１００時間の燃焼
にあって、割れ等の問題を起こすことはなかった。 （ロ） 上記の実施の形態にあっては、第１金属表面処
理にあたって、メッキ手法を採用したが、ニッケル被覆
処理にあたって、電気メッキ、化学メッキなどの他、蒸
着、浸漬処理などの方法を使用してもよい。 （ハ） 上記の実施の形態にあっては、第２金属表面処
理の材料としては、クロムの例を示したが、ニッケルと
の合金化処理、表面強化処理にあたっては、コバルト、
珪素、アルミニウム、タングステン等の添加処理をおこ
なうことが好ましい。第２金属表面処理にあたって、ク
ロム、コバルト、アルミニウム、タングステンを処理材
とする場合は、メッキ手法を採用することができる。一
方、珪素等にあっては、材料粉内にフェルトマットを浸
漬し、熱処理を施すことでニッケル表面を処理すること
ができる。このような材料による処理層を各繊維の表面
側に形成しておくと、珪素、クロム、アルミニウムの場
合は、ニッケル材の表面に酸化膜を作り、バーナの燃焼
部に使用しても、酸化の内面側への進行を食い止めるこ
とができ、長寿命のバーナを得ることができる。一方、
タングステン、コバルトの場合は、ニッケルの構造強度
を高める利点がある。ここで、クロムを添加する場合
は、ニッケルに対する添加量は１０〜６０％が好まし
い。この添加量より少ない場合は、クロム、添加の効果
が出にくい。一方、６０％より大きい場合は、脆くなり
加工性が悪くなる問題が発生することもある。珪素を添
加する場合は、ニッケルに対する添加量は０．１〜２％
が好ましい。この添加量より少ない場合は、珪素添加の
効果が出にくい。一方、２％より大きい場合は、脆くな
り加工性が悪くなる問題が発生することもある。アルミ
ニウムを添加する場合は、ニッケルに対する添加量は
０．１〜４％が好ましい。この添加量より少ない場合
は、アルミニウム添加の効果が出にくい。一方、４％よ
り大きい場合は、脆くなり加工性が悪くなる問題が発生
することもある。

【００１９】このような添加操作は、本願の場合、後処
理で、芯材繊維の除去操作とともにおこなうことが可能
であるため、最初から合金状態にある材料を使用するよ
り、従来、施設を利用して容易におこなうことができ
る。これらの材料の添加にあたっては、添加材料によっ
て、電気メッキ、化学メッキなどの他、蒸着、浸漬処理
などの方法を、選択的に採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願のバーナの断面構成を示す図

【図２】本願の別実施形態のバーナの断面構成を示す図

【図３】ニッケル中空繊維フェルトマットの構成及び製
造工程の概念図

【図４】従来のファイバマットバーナの構成を示す図

【符号の説明】

１ バーナ ３ フェルトマット ５ 燃焼部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェルトマットの表面に沿って配設され
   る多数のニッケル中空繊維を有し、且つ、前記ニッケル
   中空繊維が相互に一部結合されてなるニッケル中空繊維
   フェルトマットを燃焼部に備え、 前記ニッケル中空繊維フェルトマットの表裏面間に渡っ
   て可燃性ガスが流通して燃焼する繊維フェルトマットバ
   ーナ。
2. 【請求項２】 前記ニッケル中空繊維フェルトマット
   が、多数の芯材繊維を形成されるフェルトマットの表面
   に沿って配設して堆積した後、堆積状態にある前記芯材
   繊維の露出面にニッケル被覆処理を施し、被覆処理済の
   フェルトマットから前記芯材繊維を除去して得られるも
   のである請求項１記載の繊維フェルトマットバーナ。
3. 【請求項３】 前記ニッケル中空繊維フェルトマットを
   構成するニッケル中空繊維に、クロム、コバルト、珪
   素、アルミニウム、タングステンから選択された１種以
   上の金属が添加された請求項２記載の繊維フェルトマッ
   トバーナ。
4. 【請求項４】 前記芯材繊維がカーボン繊維もしくは有
   機繊維であり、前記芯材繊維の除去が加熱により行わ
   れ、前記加熱除去処理の後、前記ニッケル中空繊維フェ
   ルトマットに対して還元処理が施されている請求項２ま
   たは３記載の繊維フェルトマットバーナ。