JPS61211612A - 表面燃焼用砂質助燃体 - Google Patents

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】 ［発明の技術的背景］ この発明は、逆火の防止と高温燃焼を実現するために、
火焔伝播を有効に抑制することができるのみならず、優
れた熱伝達特性を発揮する表面燃焼用の助燃体を得るこ
とに着目してなされたちのである。

この種の燃焼システムでは、燃焼系内において熱平衡が
くずれると、逆火を起す危険性があることが知られてい
る。逆火現象は空気と燃料の混合ガスの平均流速が混合
ガスの燃焼速度（火焔伝播）より小さくなった時に起る
ものであるため、ガス流速を高めるようにすれば回避し
得る。このときの燃焼速度は、熱媒体の性質と燃焼温度
のｉ数として与えられるものである。

周知のように、一般的な表面燃焼バーナの多くは繊維状
のセラミックスより成る燃焼用パネルを含んでいる。そ
の例を挙げると、特開昭５５−５６５１２号、同５６−
１６０１８号、同５６−５９１）６号、同５６−１３０
５２４号、同５８−１７９７６６号、同５８−７８００
９号、同５７−１６９０１６号、同５７−１５５０１３
号あるいは、実開昭５９−１７５８４４号の他、多数の
公知技術がある。

発明者らは、これらの公知例についても逐次検討を行っ
たが、総じて、公知のものには、初期燃焼が不安定であ
ったり、多孔質素材の湿度上昇によって逆火を誘発した
りするだけでなく、燃焼表面の温度を７００〜８００℃
以上に高められない等の欠点があることが認められた。

しかも、従来の耐熱素材においては、不燃カーボンが表
面に付着したり、経年変化により均一な燃焼が得られな
くなるといった不具合が発生し、燃焼体の製造コストの
面でも、高度な技術を要する索材や構造物を使用してい
るために、高価なものとならざるを得ないことが推察さ
れた。

一方、発明者らは、上述したような種々の問題点解決に
は、熱媒体となる多孔性物質の熱伝達特性を改良すると
同時に、逆火の原因の１つである火焔伝播く混合ガスの
流れに逆行する方向の燃焼）を抑制することにより、表
面層では高温加熱を促進するが、それよりも下方の中間
層においては冷却領域を維持することの可能な表面燃焼
のための多孔性の助燃体を得ることが先決であるという
考えの下に、継続して種々様々な助燃体の製作を試みた
。勿論、工業化する上では、助燃体そのものの製造コス
トが低廉でなければならないことも考慮された。

そうした試筆を積み重ねた後、発明者らの研究部門では
、表面燃焼用の助燃体としては、多孔性物質を形成する
個々の微小な素体が不定形粒子であればよく、これを密
集させて所定の熱伝達特性を有する一体構造のユニット
を形成するのが望ましいとの結論に達し、種々の粒状物
質による助燃体を成形した結果、実用可能な範囲におい
ては、０．２〜２．５　（３，０）　ｍ程度の砂の粒子
を保形した構造体が、上述の要求を最大公約数的に充足
し得ることを見い出したのである。　” ［発明の概要］ この発明へ、以上のような背景に基づいてなされたもの
であって、不規則多角形状の砂の粒子を用いて下記の保
形手段の中の少なくとも１者により所望形状の砂質助燃
体を形成したことを特徴とする表面燃焼用砂質助燃体を
要旨としている。

前掲の保形手段としては、 ａ、アルミナゾル、水ガラス等の無機質結合剤ｂ、金属
ネット等で形成した箱状保形手段ｃ、パンチングメタル
等の補強手段 ｄ、耐熱性を有する４１維状シート材料で形成した袋状
構造物 が挙げられるが、これと同等の手段は、任意に選択使用
することができる筈である。

第１０は、このような砂質助燃体の特質を従来の一般的
なセラミックスによる同一形態のそれと比較して示した
もので、同図によれば、各々５０％の厚さの砂の層及び
、セラミックファイバーの層を準備し、その上面で表面
燃焼を生じさせて測定した場合、表面温度が８００℃の
ときの内部の温度勾配は、この発明のものでは図中の曲
線（Ａ）で承りごとく、又公知のセラミックファイバー
では曲線（Ｂ）のごとくそれぞれ特徴的に変化している
ことが確められた。これによると、砂質助燃体では、表
面層より内部へ向うに従って温度が急激に低下し、１０
〜２０間の深さになると、外気温度（この例では約２０
℃）で安定してそれ以上にほとんど降下しないのに対し
て、セラミックスでは、時間の経過とともに表面温度が
内部まで波及し、下面においてしなお高い温度が維持さ
れていることが認められる。

このことは、前者においては、助燃体自身の特性により
混合ガスの粒子間を通る流速を増大させることができる
のに加えて、層状体内部へ向う火焔伝播に対してはこれ
を有効に抑制する低温域を実現し、燃焼ガスの予熱の防
止並びに逆流ガスの冷却を可能にしているため、表面燃
焼温度をざらに高い温度、例えば１０００℃もしくはそ
れ以上［図中、曲線（Ａｏ）参照］に設定しても、逆火
現象を現実的に阻止し得ることを意味し、一方、後者に
おいては、表面温度そのものを低いレベルに抑えなけれ
ば、逆火を招き易いことを表している。

いくつかの実験によれば、上述のような現象を生じる砂
質助燃体の効果は、不規則多角形の砂質粒子から成る１
単位のユニット関しては、熱の授受が相互に点接触によ
って与えられるために、全体として比較的低い値の熱伝
導度が与えられること、単位面積当りの、燃焼ガスの流
路の開口断面積の大きさに比して粒子の外表面積が大き
いこと等によって保証されていると考えられる。

［発明の実施例〕 以下、この発明を図面に示した実施例に基づいて説明づ
る。第２図はこの発明を用いた燃焼装置の概略図である
。図面中の符号（１）はこの発明における砂質助燃体で
あって、該助燃体は好ましい大ぎざ、例えば０．２ｍｍ
〜０．６．の程度の砂質粒子からなり、前述の保形手段
により所要の形状に形成されている。（２）は燃料ガス
と空気とを所要の割合で混合し、前記砂質助燃体に移送
づる混合要素（例えばミキシングバルブ等）である。第
３図は砂質粒子の保形手段を示づ説明図である。即ち第
３図（ａ　）はアルミナゾル、水ガラス、ケイ酸塩素等
の無機質結合剤で前記砂質粒子（３）を接着することに
より所要の形状に形成されるバインダ一式砂質助燃体を
示づものであって、該助燃体の内部には粒子間相互の空
隙により多数の通気孔が平均に形成されている。第３図
（ｂ　）は適度のｍ目を有する金属ネットからなる支持
体（４）の上に前記砂質粒子（３）を適当な厚さく例え
ば３０ｍ）に形成した状態の金網式砂質［］ｊ＋燃体で
ある。砂質粒子は第３図（ａ）のようにバインダーで固
着されることなく自由に追加・削減・取替えができるよ
うになっている。

第３図（Ｃ）はパンチングメタル等剛性のある第２の支
持体の上に前記金網式砂質助燃体をｔｉした状態のパン
チングメタル式のものである。この例では全体が剛性の
ある第２の支持体で支持されているため、助燃体の形成
が確実で安定したものとすることができる。

第３図（ｄ　）は布状のセラミックファイバー（６）を
所要形状の袋体に形成し、内側に前記砂質粒子を充填し
て形成したバック状助燃体である。この例のものは砂状
粒子をセラミックファイバーからなる袋に充填したもの
であるので、燃焼面を自由な形状（例えば燃焼面を垂直
状態、あるいは下向き状態）ｋ支持することができる。

第３図（ｅ）は金網又はパンチングメタルからなる支持
体（４）、砂質粒子及び板状のセラミックファイバー（
′７）を順次層状に重ねることにより形成された積層状
の助燃体である。この助燃体も、砂質粒子を支持体と板
状セラミックスファイバーで保持する形態をとっている
ので、バック状助燃体と同様に燃焼面を自由に形状に支
持することができる。

次に、その作用について説明する。混合要素に導かれた
燃焼用ガスと空気は所定の割合で混合され燃焼用ガスと
空気の混合ガスとなって助燃体表面に供給される。助燃
体に達した混合ガスは砂の粒子相互間に形成される隙間
を通って助燃体表面に至り、加熱引火し燃焼する。この
とき、助燃体は砂状粒子で構成されているので、助燃体
全体にわたって均一なｌｊｉ間通路が形成され、表面全
域にわたって良好な燃焼が行われる。しかも、この助燃
体は砂状粒子であって粒子と粒子の接触部は点接触の状
態にあるので、熱伝導度が低い。しかも、粒子間は混合
ガスが流通しており常に冷却状態に保たれている。した
がって助燃体表面の燃焼によって加熱赤熱されるのは外
表面から５日程度の深さである。即ち、外表面下約１０
ｓ以下の層は混合ガス流入時の温度と同程度の温度層を
形成する。

従って不測の状態により燃焼速度と混合ガスの流速との
バランスがくずれ助燃体内部へ向って逆火現象が進行し
ても燃焼体の冷却領域で炎が冷却され、助燃体の裏面ま
で逆火が進展するといった危険は生じない。又、助燃体
は砂質粒子であって個々には熱容量が小さいので、燃焼
初期においても、燃焼表面の赤熱が速く（熱の応答性が
良い）、良好な燃焼性を得ることができる。ことに砂状
粒子を０．５〜１．Ｏｘの範囲内の粒度構成とづること
により砂粒子の熱応答性がよく燃焼初期の燃焼性が良好
であるとともに、赤熱層の厚さが簿くなり逆火の危険が
減少し、又燃焼体の厚さを小ざくづることができる。

［発明の効果］ この発明は上述した如き砂状粒子を用いた助燃体を形成
したものであるので、燃焼体表面に安定した薄い赤熱層
が形成され、その赤熱層の下流側に混合ガス温度と同程
度の冷却層が形成されるこれにより、逆火現象の進展を
防止し、高温で安全な表面燃焼を実現することができる
。しかも、燻焼初期においても助燃体表面に良好な赤熱
層が形成され、安定した燃焼が得られる。さらに該助燃
体が砂状粒子から構成されているので加熱面に適合した
任意の形状の燃焼部を容易に形成することもできる。又
この発明の助燃体は砂状粒子を主体とすることから、従
来のものに比べ材料の入手が容易で、安価であり、低コ
ストで製作（ることができる上に、表面に滞積した未燃
カーボン等の残滓を砂状粒子とともに容易に除去して、
砂状粒子を取り替えることができ、常に一定の性能を発
揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の砂質助燃体の性能を公知のセラミッ
クファイバーと比較して示ずグラフ、第２図はこの発明
の助燃体を用いた燃焼装置の概略図、第３図は砂状粒子
のための各種の保形手段を示す説明図である。 （１）　　砂質助燃体　　　（２）混合要素（３）砂状
粒子　　　　（４）支持体 （５）　　第２支持体 （６）　　袋状セラミックファイバー （７）板状セラミックファイバー 特許出願人　　　　　三浦工業株式会社代表者　三浦　
保 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 不規則多角形状の砂の粒子を用いて下記の保形手段の中
   の少なくとも１者により所望形状の砂質助燃体（１）を
   形成したことを特徴とする表面燃焼用砂質助燃体。 ａ、アルミナゾル、水ガラス等の無機質結合剤ｂ、金属
   ネット等で形成した箱状保形手段 ｃ、パンチングメタル等の補強手段 ｄ、耐熱性を有する繊維状シート材料で形成した袋状構
   造物