WO1991011657A1 - Surface combustion burner - Google Patents

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WO1991011657A1
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combustion
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stainless steel
gas
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Inventor
Sunao Nakamura
Original Assignee
Nippon Kokan Kabushiki Kaisha
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/16—Radiant burners using permeable blocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/106—Assemblies of different layers

Definitions

  • the present invention relates to a surface combustion burner, and in particular, is constituted by laminating a combustion-resistant material layer such as a ceramic material and a support layer such as a metal fiber mat for forming a gas combustion region.
  • the present invention relates to a multi-layer surface burning burner.
  • infrared heating devices that are expected to be used in a wide range of fields, such as cooking foods, heating and drying painted objects, as one of the technologies that use inexpensive, high-calorie gas fuel as the heat source.
  • Surface burning burners are known. .
  • the surface combustion burner efficiently converts the thermal energy of the combustion gas, which is mostly removed by convection in normal combustion, into radiant heat, and is one of air-permeable plate materials (hereinafter referred to as burner plate).
  • burner plate air-permeable plate materials
  • a mixture of premixed air and gaseous fuel is supplied from the side, and the mixture is burned by the surface on the other side, thereby heating the surface of the burner plate itself and releasing radiant heat to it. Is performed. Therefore, in the surface combustion burner, the flame adheres to the surface of the burner plate, or Gas combustion is maintained in the intruded state, and radiant heat is radiated from the flame and the surface layer of the burner plate heated to the red heat state.
  • Fig. 3 is a schematic diagram showing the structure of an infrared heater used at an outdoor work site as an example of a surface burning burner device using a burner plate made of stainless steel fiber mat. Is shown in cross section.
  • the burner plate m is made of stainless steel (JIS-SUS316) long fiber with a diameter of 20 ⁇ m and a length of about 50 mm in a mat shape. It is composed of a 5-mra-thick stainless steel fiber mill obtained by refining long fibers with each other.
  • the surface layer m 1 is a gas combustion region, and this gas combustion region is a radiant heat emission portion.
  • the burner body K on which the burner plate m is mounted has a gas nozzle N, a solenoid valve SV, a fuel gas containing a fuel gas cylinder T. a supply system, and a blower.
  • An air supply system containing F is connected.
  • a spark electrode S for ignition is provided opposite to the lower end of the burner plate m, and the control device fi C operates the solenoid valve SV by operating the switch.
  • blower F and at the same time, apply a high voltage in the form of a spike between the spark electrode S and the burner plate m to generate a discharge spark, and ignite the gas-air mixture on the burner plate m surface.
  • the components described above are mounted on a movable base B provided with wheels.
  • the solenoid valve SV is opened, fuel gas is injected from the nozzle N, and the blower F is started to supply air. Then, in the burner body K, the fuel gas and the air are mixed and flow to the burner plate m, pass through it, and ooze out from the surface layer m 1 to the outside. On the other hand, a spark is generated between the spark electrode S to which the high voltage is applied and the burner plate m, and the air-gas mixture leached into this part is ignited by the spark, and the flame is immediately burned to the burner plate m. Combustion operation starts after spreading over the entire surface Is done.
  • the gas supply amount and the air supply amount must be strictly controlled. That is, the ratio (mixing ratio) between the gas supply amount and the air supply amount is assumed to be approximately the chemical reaction-stoichiometric ratio, and the flow rate of the gas-air mixture passing through the burner plate m is fire. It is determined within a range that does not leave the surface of m. As a result, stable combustion is maintained in the surface layer m1 of the burner plate m, and the surface layer m1 becomes red-hot, and an amount of radiant heat substantially depending on the surface temperature of the surface layer m1 is radiated. -[Problems to be solved by the invention]
  • FIG. 4 shows the temperature distribution in the thickness direction of the burner plate m when the conventional surface combustion burner performs a normal operation.
  • the horizontal axis is the depth position D [mm] inside the burner plate m with the origin (0) at the surface of the surface layer ml, and the vertical axis is the temperature T.
  • the temperature at the surface layer m 1 of the burner plate m is approximately This is a harsh environment for this type of stainless steel fiber mat, which has reached 1200 ° C, and it is desired to keep the service temperature below about 800 ° C.
  • the stainless steel fiber mat itself is a material having relatively low thermal conductivity and is constantly cooled by the unburned gas-air mixture passing through it. The temperature drops sharply as it approaches the backside from the surface, and in fact in Fig. 4 it is 800 ° C or less at a position only 1 mni from the surface of the surface layer ml. Is the temperature that the stainless steel fiber mat can withstand sufficiently.
  • the inventors of the surface portion m 1 of the burner plate m burning resistance material for example A i 2 0 3 Se la Mi click off ⁇ Lee heat materials matte the bar was sintered Replacement, the remaining part, that is, the back side except the surface layer part mI— is used as the support layer of the stainless steel fiber mat, and the heat-resistant material mat and the stainless steel fiber mat are sintered.
  • stainless steel off done by I Ri attempt to burner plate having a two-layer structure Te bonded les in
  • the main object of the present invention is to improve the heat resistance of the Pana-plate by forming the surface layer of a flame-resistant material, and to improve the heat resistance of the combustion-resistant material layer without impairing the uniformity of gas combustion on the combustion surface.
  • An object of the present invention is to provide a long-life surface-fired burner in which a steel fiber mat layer is firmly joined.
  • a surface combustion burner according to the basic concept of the present invention, a first layer formed of a material having combustion resistance and forming a gas combustion zone, and a first layer that supplies gas to the first layer and supports the first layer A second layer, and a third layer that joins the first layer and the second layer to both layers, wherein the third layer is a fire-resistant yarn with respect to the first layer. It is characterized by being stitched and joined to the second layer by sintering. Things.
  • the first layer is made of ceramic cross.
  • the combustion-resistant yarn is made of a heat-resistant metal wire, and the heat-resistant metal wire forms a perforation by a sewing machine and is connected to the first layer.
  • the third layer is stitched.
  • the first layer is made of a flame-resistant material such as a ceramic fiber mat
  • the second layer is generally made of stainless steel in consideration of strength and economy. Steel fiber mat adopted
  • the first layer is stitched and joined to the third layer, and the second layer is joined to this third layer by sintering, so that these three layers are firmly joined to each other.
  • the third layer is a material that is easy to sinter with the second layer, for example, a material made of the same stainless steel, and the second layer is superimposed on the third layer after being sewn with the first layer and sintered. Better bonding.
  • the first layer has a certain thickness
  • the second layer and the third layer are separated from the high-temperature / combustion surface by the thickness of the first layer. So they are not directly exposed to the high temperatures of gas combustion.
  • Ma -Also since the second and third layers are joined by sintering, there is no hole that 'penetrates' the burner plate and no heat-resistant member, so the flow rate and combustion of the air-gas mixture on the combustion surface The uniformity of the state is maintained.
  • the first layer is made of various heat-resistant materials, such as a ceramic fiber mat, a high-melting-point metal fiber mat, or a woven cloth or pile cloth using a similar material. Adopted, but it is desirable to make the porosity equal to the material of the second layer and the third layer, or to avoid a step or sudden change in the porosity at each joint. .
  • the yarn used for sewing the first layer and the third layer is a material that is resistant to combustion, such as Fe-25 25Cr-53 ⁇ 4 / U-2Co Kanthal (Kanthal) wire.
  • a heat-resistant metal wire such as, for example, a twisted yarn of ceramic fiber material or a green wire material can be used, but the thickness of these yarns is the minimum necessary in terms of strength from the viewpoint of uniform combustion. It is desirable to select
  • the first layer is made of ceramic cross
  • the ceramic cloth is easier to handle than ceramic fiber mat and the like, and collapse and collapse due to sewing are generated.
  • the first and third layers can be easily joined using, for example, an ordinary industrial sewing machine or the like.
  • the burner plate surface layer which is the gas combustion region, is composed of the first layer of the combustion-resistant material, so the oxidation deterioration of the burner plate progresses slowly. Also, the first layer is stitched to the third layer. Secondly, since the third layer is firmly joined by sintering, it is easy to manufacture and handle the burner plate and surface burning burner. The partial oxidation deterioration of the burner plate does not easily occur. Therefore, the life of the burner plate can be extended, the utilization rate of the burner plate can be improved, and the operating cost of the combustion device using the burner plate can be reduced.
  • the first layer and the third layer are joined by sewing, there is no need to consider matching such as the sintering temperature difference and the affinity between materials as in the case of sintering. Material selection is possible.
  • FIG. 1a is a front view showing a configuration of a surface combustion burner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1b is a partially enlarged sectional view.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the operating conditions of the surface combustion burner according to the embodiment of the present invention and the temperature of each layer interface of the burner plate.
  • the horizontal axis represents the equivalence ratio ⁇ (actual fuel air ratio Z theoretical fuel The air ratio) and the vertical axis indicates the temperature T [t:].
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the structure of a heating device for outdoor work as an application example of a conventional surface combustion burner.
  • Fig. 4 is a diagram showing the temperature distribution of a conventional surface-burning burner in a cross section of one stainless steel fiber mat.
  • the horizontal axis represents the inside of the burner plate whose origin (0) is the surface of the surface layer.
  • the depth position D [mm], and the vertical axis shows the temperature T [° C].
  • the A 1 2 0 3 canceler mission-Kukuro scan 1 of the first layer should constitute the surface layer portion, the support layer Stainless steel fiber as the second layer to be composed of--mat 2 and the third layer for interposing the joining of the two layers between the first and second layers It is equipped with a three-layered Pana plate M made of stainless steel fiber 3.
  • the first layer ceramic cloth 1 and the third layer stainless steel fiber mat 3 are sewn together with Kanthal wire 4 as described later in detail, and the second layer is joined to the second layer.
  • the third layer is joined by sintering stainless steel fiber mats 2 and 3 of the same material.
  • a 1 2 0 3 Se la mission-Amblyseius loss 1 of the first layer is a nonwoven 'fabric having a thickness of 1-2 leakage consists Alpha 1 2 0 3 long fibers having a diameter of 8 ⁇ ⁇ ,
  • the second layer And the third layer stainless steel fins 2 and 3 are long fibers of stainless steel (JIS-SUS316) with a diameter of 20 ⁇ 1 and a length of about 501! 1! 11.
  • the long fibers are bonded together by sintering, and the thickness of each is 4 mm for the mat 2 and 0.5 mm for the mat 3. is there.
  • FIG. 2 shows the relationship between the interface temperature of each layer of the burner plate M and the equivalent ratio ⁇ ⁇ (actual fuel air ratio) of the gas-air mixture in the surface combustion burner of this embodiment.
  • the typical flow rate of the mixture is 15 cm / -sec and the fuel gas is methane (CH 4 ).
  • Curve T ms is A 1 2 0 3 canceler mission-Kukurosu 1 of the temperature of the surface
  • the curve T mb is A 1 2 0 3 canceler mission-Amblyseius loss 1 backside i.e. the interface temperature between the stainless steel off Aibamatsu DOO 3
  • Curve md indicates the temperature of the interface between stainless steel fiber mats 2 and 3.
  • the progress of oxidation of the stainless steel fiber mats 2 and 3 is slowed down, and the burner plate life, which was about 100 hours in the past, reaches 50,000 hours even under the maximum load operation in the embodiment.
  • the stainless steel fiber mats 2 and 3 were joined by sintering, there was no flame emission on the stitch pattern on the burning surface during operation, and the uniformity of surface combustion was improved.

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Description

明 細 書
表面燃焼バーナー
[技術分野] '
本発明は表面燃焼バーナーに関するものであり、 特に、 ガス燃焼 域を形成するための例えばセラ ミ ッ ク材などの耐燃焼性材料層と金 属ファイバーマツ ト などの支持層とを積層して構成した複層構造の 表面燃焼バーナーに関するものである。
[背景技術]
食品の調理、 加熱や塗装物の乾燥等、 幅広い分野での応用が期待 されている赤外線加熱装置のう ち、 その熱源に安価で高カ ロ リ ーな ガス燃料を用いる技術の 1 つと して表面燃焼バーナーが知られてい る。 . .
表面燃焼バーナーは、 通常の燃焼では対流によつて大部分持ち去 られる燃焼ガスの熱エネルギ一を輻射熱に効率的に変換するもので あり、 通気性のある板材 （以下バーナー板とする） の一方の側から 空気とガス燃料を予混合した混合気を供給し、 他方の側の表層部で これを燃焼させるこ と によ りバーナー板の表層部自身を加熱して、 これ'に輻射熱の放出を行わせるものである。 従って'、 表面燃焼バ一 ナ一においては、 火炎がバーナー板の'表面に密着、 または表層部に 侵入した状態でガス燃焼が維持され、 火炎と、 赤熱状態に加熱され たバーナー板表層部とから輻射熱が放射される。
従来の表面燃焼バーナーに.おいて、 そのバーナー板の素材にボー ラスな金属焼結板またはセラミ ツ クス焼結板を用いたものは、 調理 器具等、 いくつかの分野で既に実用化されており、 金属やセラミ ツ ： クスの繊維を層状に焼結したフ ァイバーマツ トを用いたものも盛ん に研究されている。 これらの表面燃焼バーナーでは、 輻射熱を高能 率に得られるこ とに加え、 風や温度等の外部環境に左右されない安 定した燃焼が可能であるという利点を有する。 特に、 ステンレスフ アイパーを焼結させたマツ 卜からなるバーナー板は、 表面形状の複 雑な整形も可能で、 その強度も良好であり、 空隙率の高い構造にす れば、 大面積、 低圧損、 高燃焼度、 高出力密度のバーナーを容易に 製作でき、 しかも比較的安価であるために、 例えば屋外作業現場に おける暖房装置や、 自動車塗装の焼付や乾燥等への応用が期待され ている。
第 3図は、 ステンレス鋼フ ァイバーマツ 卜製のバーナー板を用い た表面燃焼バーナー装置の一例と して、 屋外作業現場で用いられる 赤外線暖房器の構造を示す模式図で、 バーナー板を舍む部分が断面 で示されている。
第 3図においてバーナー板 mは、 直径 2 0 ^ m、長さ 5 0 mm程度の ステンレス鋼 （ J I S — S U S 3 1 6 ) の長繊維をマツ ト状に成形 し、 そして長繊維を相互に焼 吉させて得た厚さ 5 mraのステンレス鋼 フ ァイバ一マツ 卜で構成されている。 このバーナー板 mでは、 装置 の運転中はその表層部 m 1 がガス燃焼域となり、 このガス燃焼域は 輻射熱の放出部である。
こ こ で、 こ のバ一ナ一板 mが取付けられたバーナ一术体 K には、 ガスノ ズル N、 電磁弁 S V、 燃料のガスのボンべ Tを舍む燃料ガス . 供給系、 および送風機 Fを含む空気供給系が接続される。 また、 バ ーナ一板 mの下端に対向させて、 着火用のスパ―ク電極 Sが設けら れ、 制御装 fi Cは、 そのスィ ッ チを操作するこ と によ り、 電磁弁 S V と送風機 Fを作動させる と ともに、 スパーク電極 S とバーナー板 mの間にスパイク状の高電圧を印加して放電火花を発生させ、 バー ナ一板 m表面でガス -空気混合気の着火を行う。 以上の各構成部材 は、 車輪を設けた移動自在な基台 B上に搭載されている。
さて、 制御装置 Cのスイ ツ チを操作してこの暖房装置を起動する と、 電磁弁 S Vが開かれてノズル Nから燃料ガスが噴射されると と もに送風機 Fが起動して空気が供給され、 バーナー本体 K内では、 燃料ガスと空気とが混合状態となつてバーナー板 mへ流れ、 これを 通過して表層部 m 1 から外部に浸み出す。 一方、 高電圧が印加され · たスパーク電極 S とバーナー板 mの間にはスパークが発生し、 この 部分に浸み出した空気一ガス混合気がスパーク によって着火され、 火炎は速やかにバーナー板 mの表面全体に伝播して燃焼運転が開始 される。 . こ こで、 この表面燃焼バーナーに効率の良い燃焼を行わせるため には、 ガス供給量と空気供給量とが厳密に制御される必要がある。 すなわち、 ガス供給量と空気供給量の比 （混合比） をほぼ化学反応- 理論量比祖当と し、 バーナー板 mを通過するガス一空気混合気の流 量は、 火.炎がバーナー板 mの表面を離脱しない範囲に定められる。 これによ り バーナー板 mの表層部 m 1 では安定した燃焼が持続さ れて表層部 m 1 が赤熱状態となり、 ほぼ表層部 m 1 の表面温度に依 存した量の輻射熱が放射される。 - [発明が解決しょう とする課題]
ステンレス鋼ファイバ一マッ ト製バーナー板を用いた表面燃焼バ ーナ一では、 赤熱状態となるバーナー板表層部の酸化劣化の進行が 著しく、 ステンレス鋼フ ァイバ一マツ 卜 は急速に痩せ細って崩壊に 至るため、 バーナー板の寿命が短く、 例えば、 従来例の暖房機のバ - ーナ一板 mの寿命は、 通常の運転でも 1 0 0時間を越えるこ とがな かった o
第 4図は、 従来例の表面燃焼バーナーが通常の運転を行つた場合 の、 バーナー板 mの厚さ方向の温度分布を示す。 第 4図において、 横軸は表層部 m l の表面を原点 （ 0 ) とするバーナー板 mの内部の 深さ位置 D [mm]、 縦軸は温度 T である。
第 4図において、 バーナー板 mの表層部 m 1 における温度は、 約 1 2 0 0 °C に達しており、 常用温度を約 8 0 0 °C以下に保持するこ とが望まれるこの種のステンレス鋼フ ァイバ一マツ 卜 に対しては厳 — しい環境である。 一方、 ステン レス鋼フ ァ イ バ一マツ 卜 自身は熱伝 導度が比較的低い材料であり、 通過する未燃焼のガス -空気混合気 によ り常に冷却されるから、' 表層部 m 1 から裏面側へ近付く位置に · なる と温度は急激に下がり、 事実、 第 4図でも、 表層部 m l の表面 からわずか 1 mniの内部位置では 8 0 0 °C以下となっており、 そ こ で はステン レス鋼フ ァイバーマツ 卜が十分耐える温度である。
この点に注目 して、 発明者は、 バーナー板 mの表層部 m 1 を耐燃 焼性材料、 例えば A i 2 0 3 セ ラ ミ ッ ク フ ァ イ バーを焼結した耐熱材 料マッ ト に置換え、 残余の部分、 すなわち、 表層部 m I—を除く裏面 側をステン レス鋼フ ァィバーマッ 卜の支持層と し、 耐熱材料マッ ト とステン レス鋼フ ァ イ バ一マ ツ 卜 とを焼結によ り接合レて 2層構造 のバーナー板とする試みが行った e しかし、 ステンレス鋼フ
一と耐熱材料フ ァ イバーとでは、 それぞれの焼結に必要な条件が相 当に異なり、 耐熱材料フ アイバーの焼結に必要な温度条件下ではス テン レス鋼フ ァイバ一が溶解して しま う等、 焼結による両マツ 卜間 の接合ほ困難であるこ とが明らかとなった。 また、 焼結による接合 に代えて、 燃焼面に多数の耐熱ビスを配置して 2層間を賞き、 裏面 側でこれらビスのねじ止めを行—う こ とも試みられたが、 実際に燃焼 ' 試験を行ってみると、 特にバ一ナー板を貫通する耐熱ビスに沿つた 部分でステンレス鋼フ ァィパーマッ ト'の酸化劣化が他より もひどく - . 進行し、 しまいには耐熱ビス周囲に隙間を形成して燃焼面における ガス -空気混合気の流量および燃焼の均一性が損なわれる結果とな つた。
また、 2層間の接合が不充分なまま大面積のバーナー板を製作す ると、 2層間に部分的な隙間が形成されて空気 -ガス混合気の流れ が乱れ、 燃焼を不安定で不均一なものにしたり、 また、 繰り返し運 転に伴なつて 2層間の熱膨張差によ り、 比較的薄いセラ ミ ックフ ァ ィ—バ—マツ ト層が崩壊して脱落するこ とも確認された。
[発明の開示]
本発明の主要な目的は、 表層部を耐燃焼性材料で構成してパーナ —板の耐熱性を高めると ともに、 燃焼面におけるガス燃焼の均一性 を損なう こ となく耐燃焼性材料層とステンレス鋼フ ァイバ一マツ ト 層とを強固に接合した寿命の長い表面燃焼バーナーを提供するこ と にある。
本発明の基术理念に従う表面燃焼バーナーほ、 耐燃焼性を有する 材料からなり ガス燃焼域を形成する第 1 層と、 該第 1 層にガス供給 を行う と ともに該第 1 層を支持する第 2層と、 これら第 1 層と第 2 層との間で両層に対して接合を果たす第 3層とからなり、 前記第 3 層が、 前記第 1 層に対しては耐燃焼性の糸で縫合わせ接合され、 前 記第 2層に対しては焼結接合されているこ ど によつて特徴付けられ るものである。
本発明の好ま しい態様に従う表面燃焼バーナーによれば、 前記第 1 層はセ ラ ミ ッ ク ク ロスからなっ ている。
本発明の別の好ま しい態'様では、 前記耐燃焼性の糸が耐熱金属線 からな り、 前記耐熱金属線がソーイ ングミ シン によ り ミ シン 目 を形 成して前記第 1 層と第 3層とを縫合せている。
本発明の表面燃焼バーナーにおいては、 第 2層の側から空気とガ スを予混合した混合気が供給され、 この混合気は、 第 2層を通過し て-第 1 層に浸み出し、 第 1 層の表層部で燃焼し、 こ の表層部を加熱 して赤熱状態にする。 こ こ で、 第 ί 層には、 例えばセラ ミ ッ ク フ ァ ィバーマツ 卜のよう な耐燃焼性材料が、 また第 2層には、 強度や経 済性を考慮して一般的にはステン レス鋼フ アイバ一マッ トが採用さ
—方、 第 1 層は第 3層と縫合わされて接合され、 この第 3層にほ 第 2層が焼結によ り接合され、 かく してこれら三つの層が互いに強 固に接合されている。 すなわち、 第 3層は第 2層と焼結容易な材料 例えば同じステンレス鋼からなる材料であり、 第 1 層と縫合わせら れた後の第 3層に、 第 2層を重ねて焼結によ り接合する。
本発明のバーバ一板の構造によれば、 第. 1 層が或る厚みを持つて おり'、 第 2層と第 3層はこ の第 1 層の厚みだけ高温 ·の燃焼表面から 離れているので、 ガス燃焼による高温-に直接さらされずに済む。 ま - た、 第 2層と第 3層とが焼結によ り接合されるので、 バーナー板を ' 貫通 'する孔ゃ耐熱部材が無いから、 その燃焼面における空気-ガス 混合気の流量および燃焼状態の均一性が保たれる。
こ こ で、 第 1層には、 種々の耐熱材料、 すなわちセラミ ックファ ィバ一マッ トや高融点金属フ ァイバ一マッ ト、 または同様な素材を - 用いた織り布やパイル地ク ロス等が採用されるが、 第 2層および第 3層の材料に対して空隙率を等しく'するか、 もしく は各接合部にお いて空隙率の段差や急変が発生しないよう にするのが望ま しい。
また第 1 層と第 3層との縫合せに用いる糸にほ、 耐燃焼性のある 素材、 例えば F e - 25 ¾C r- 5¾/U - 2 C oのカ ンタル （ K a n th a l ) 線などの 耐熱金属線や、 セラ ミ ッ クス繊維材の撚り糸や单線材などが用い得 るが、 これらの糸の太さは、 燃焼状態を均一にする観点から、 強度 上で必要最低限度の太さを選択するこ とが望ま しい。
本発明の表面燃焼パーナ一において、 第 1 層をセラ ミ ッ クク ロス で構成すると、 セラ ミ ッククロスはセラ ミ ッ クフ ァイバ一マツ ト等 より も取扱い容易で、 しかも縫合せによるつぶれや崩壊が発生しに く いから、 例えば通常の工業用ソーィ ングミ シン等を用いて簡単に 第 1層と第 3層の接合を行う こ とができる。
本発明の表面燃焼バーナーにおいては、 そのガス燃焼域であるバ 一ナー板表面層が耐燃焼性材料の第 1 層で構成されるから、 パーナ 一板の酸化劣化の進行が遅い。 また.、 第 1 層は第 3層に縫い合わさ れており、 この第 3層は第 2 に焼結によって強固に接合されてい るから、 バーナー板および表面燃焼バーナーの製作や取扱いが容易 で、 縫い合わせによる燃焼面の燃焼不均一、 およびこれに起因する バーナー板の部分的な酸化劣化現象も発生しに く い。 従って、 バー ナー板の寿命が伸び、 バーナー板の利用率の向上、 それを用いた燃 焼装置の運転費の削減が可能となる。
また、 第 1 層と第 3層との間は縫合わせによる接合であるから、 焼結による場合のよう に焼結温度差や素材間の親和性等のマッ チン グを考慮しな.いで自由な素材選択が可能である。
従って、 バ一ナ一板の材料費、 製作費が削減される と ともに、 そ の寿命が伸び、 バーナー板を用いた燃焼装置の運転費の削減が可能 となる。 また、 運転に際してバーナー板の耐熱性をさほど考慮する 必要がないから、 プロパ ンガス等の高カロ リーガスを用いて高密度 の表面燃焼を行わせ、 燃焼面の表面温度をよ り高く設定して更に高 い輻射効率を得るこ とも可能となる。
本発明の前述およびそれ以外の目的と利点は以下の例示のための 添付図面による実施例の説明から一層明らかと なろう。
[図面の簡単な説明] . - 第 1 a図は、 本発明の実施例に係る表面燃焼バーナーの構成を示 す正面図である。
第 1 b図は、 同じく部分的な拡大断面図.である。 第 2図は、 本発明の実施例に係る表面燃焼バーナーの運転条件と. バーナー板の各層界面温度との関係を示す線図であり、 横軸は当量 比 ø (実燃料空気比 Z理論燃料空気比） 、 縦軸は温度 T [ t: ] を示 す。 - - 第 3図は、 従来の表面燃焼バーナーの応用例としての屋外作業用 の暖房装置の構造の一例を示す模式図である。
第 4図は、 '·従来の表面燃焼バーナーのステン レス鋼ファイバ一マ ッ ト断面における温度分布を示す線図であり、 横軸は表層部の表面 を原点 （ 0 ) とするバーナー板の内部の深さ位置 D [mm]、 縦軸は温 度 T [ °C ] を示す。
[発明を実施するための最良の形態]
第 1 a図と第 1 b図において、 この実施例に係る表面燃焼パーナ 一は、 表層部を構成すべき第 1層と しての A 1 2 0 3 セラ ミ ッ ククロ ス 1 と、 支持層を構成すべき第 2層と してのステンレス鋼フ ァイバ - —マッ ト 2と、 前記第 1層と第 2層との間で両層の接合を介在する ための第 3層と してのステンレス鋼フ ァイバ一マツ 卜 3 とからなる 3層構造のパーナ一板 Mを備えている。 こ こで第 1層のセラミ ック クロス 1 と第 3層のステンレス鋼フ ァイバ一マツ ト 3 とは後で詳し く述べるようにカンタルの单線 4によつて縫い合され、 第 2層と第 3層とは同じ材質のステンレス鋼フ アイバー'マツ ト 2 と 3 との焼結 によって接合されている。 第 1 層の A 1203 セ ラ ミ ッ クク ロス 1 は、 直径 8 μ πι の Α 1203 長繊維からなる厚さ 1 〜 2漏の不織'布で、 また、 第 2層と第 3層の ステンレス鋼フ ァイ ノ 一マツ 卜 2 と 3 は、 直径 2 0 ^1、長さ 5 01!1!11 程度のステ ン レス鋼 （ J I S — S U S 3 1 6 ) の長繊維を多数本ま とめてマツ ト状に成形し、 長繊維相互間を焼結によ り結合させたも ので、 それぞれ厚さはマ ッ ト 2で 4 mm、 マ ッ ト 3 で 0 · 5mmである。 ま た、 A i203 セ ラ ミ ッ ク ク ロス 1 およびステン レス鋼フ ァ イ バ一 マツ ト 2 と 3の空隙率は、 互いにほぼ等しく 9 0 %以上と なってい る。
このバ一ナ一板 Mでは、 厚さ l 〜 2 mtnの A 1203 セ ラ ミ ッ ク ク ロ ス 1 と厚さ 0 . 5 mraのステン レス鋼フ ァ イバ一マ ツ 卜 3 と を重ね、 こ の重ねられた両層は、 鉄一ク ロ ムその他の合金であるカ ンタルの 直径 0 . 1 m mの単線で工業用ミ シンを用いて約 1 0 角の碁盤目 状のステッチパタ ー ン に従って縦横に縫合わされて接合され、 その 後、 ステン レス鋼フ ァ イ バ一マ ツ 卜 3上に厚さ 4 mmのステン レス鋼 フ ァイバ一マツ ト 2を重ね合わせ、 高温状態で加圧してマツ ト 2 と 3の界面部分を焼結する.こ と によつて互いに接合されている。
第 2図は、 本実施例の表面燃焼バーナーにおけるガス -空気混合 気の当量比 ø (実際の燃料空気'比ノ理論燃料空気比） に対するバー ナ一板 Mの各層の界面温度の関係を示して.いる。 こ こで、'混合気の 代表流谏は 1 5 cm/-sec、 燃料ガスはメ タ ン （ C H 4 ) が選択されて いる。 曲線 Tmsは A 1203 セラ ミ ッ ククロス 1 の表面の温度、 曲線 Tmbは A 1203 セラ ミ ッ クク ロス 1 の裏面すなわちステン レス鋼フ アイバーマツ ト 3 との界面の温度、 曲線丁 mdはステンレス鋼フ アイ バーマッ 卜 2 と 3 との界面の温度を示している。
第 2図に示されるよう に、 ガス燃焼が進行して高温赤熱状態とな る部分を A 1203 セラ ミ ッ ク ク ロス 1 で置換えた本実施例のバーナ —板 Mでは、 種々 の当量比 ø に対して A 1203 セラ ミ ッ クク ロス 1 とステン レス鋼フ ァイバ一マツ 卜 3の界面で温度を約 8 0 0 °C以下 に保つこ とができ、 また、 ステン レス鋼フ ァ イバ一マ ッ ト 2 と 3の 界面でほ温度を約 6 0 0 t以下に保つこ とができ る。
従って、 ステン レス鋼ファイバーマツ 卜 2 と 3の酸化進行が遅く なり、 従来 1 0 0時間程度であったバーナー板寿命を、 术実施例で は最大負荷運転下でも 5 0 0 0時間にまで到達させるこ とができ、 ま た、 单純に A 1203 セ ラ ミ ッ クク ロス 1 とステン レス鋼フ ァ イ ノ 一マツ ト 3 との縫い合せによるステッチパターンが燃焼面に存在し ても、 ステンレス鋼ファイバーマツ 卜 2 と 3が焼結により接合され ているので、 運転中の燃焼面におけるステツチパター ン上の火炎飛 出しは全く発生せず、 表面燃焼の均一性が向上した。
尚、 以上に述べた実施例では、 ステン レス鋼フ ァ イ バ一マツ 卜 と A 1203 セラ ミ ッ ククロスとをカ ンタル線の糸で縫い合せたが、 こ れらの素材は耐熱性や経済性を考慮して種 に選択、 組合せるこ と が可能である。 例えば A 1 2 0 3 セラ ミ ッ クク ロスの代り に T i 0 2 セラ ミ ッククロスを用いたり、 カ ンタル線の代り に白金線を用いる など、 用いるなど、 種々の変形が可能である。

Claims

- 請求の範囲.
1 . ¾燃焼性を有する材料からなりガス燃焼域を形成する第 1 層 と、 該第 1 層にガス供給を行う と と もに該第 1 層を支持する第 2層 とを有する表面燃焼バーナーにおいて、
前記第 1 層に対して耐燃焼性の糸で縫合わせ接合され、 前記第 2 ； 層と焼結接合された第 3層が、 前記第 1 層と第 2層との間に配置さ れているこ とを特徴とする表面燃 ^バーナー。
2 . 前記第 1 層がセラ ミ ッ ク ク ロスからなる こ とを特徴とする請 求項 1 に記載の表面燃焼バーナー。
3 . 前記耐燃焼性の糸が耐熱金属線からなり、 前記耐熱金属線が ソーイ ング_ミ シンにより前記第 1.層と第 3層とを縫合せているこ と を特徴とする請求項 1 に記載の表面燃焼バーナー。
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