JPH10185126A

JPH10185126A - 表面燃焼バーナ用バーナエレメント

Info

Publication number: JPH10185126A
Application number: JP34377396A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Ihara; 寛彦井原; Akira Okamoto; 曉岡本; Masaaki Honda; 正明本多; Hiroyuki Mizuno; 裕之水野; Shigeo Nishimori; 茂男西森; Takeshi Noguchi; 雄野口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sunray Reinetsu Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sunray Reinetsu Co Ltd
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料の供給圧を高めるなどの特殊な方法を用
いなくても火炎の安定性に優れ、ＮＯ_Xの発生も少な
く、耐熱性や耐久性も十分な表面燃焼バーナ用バーナエ
レメントを提供することである。【解決手段】耐熱合金化された金属発泡体の板に０．
５〜２mm径の炎孔７ａを複数個あけた材料でバーナエレ
メント７を作る。これは気孔径、気孔形状、気孔分布の
ばらつきが少なく、気孔径の調整等もし易い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷温水器、貫流
ボイラ、塗装乾燥機などに利用される表面燃焼バーナ、
詳しくは、そのバーナの焚口部につけるバーナエレメン
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】表面燃焼バーナのバーナエレメントに
は、既に多種の材料が使われている。中でも多用されて
いるものは、燃焼温度に耐え得るセラミックを基材と
し、炎孔を一面にあけた板状のエレメントである。これ
は、セラミック自身が灼熱して赤外線を放出し、ガス炎
の輻射熱とともに、セラミック板全体が輻射熱を発する
ことで、面状の発熱部が得られる。

【０００３】また、セラミック製のバーナエレメント
は、ヒートサイクルによるクラック等が生じ易く、耐久
性に問題があることから、最近では、金属ファイバの不
織布シートを用い、そのシートを透過させてガスを燃焼
させ、不織布全体が面状発熱体になるバーナエレメント
も用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】表面燃焼バーナ用バー
ナエレメントの必要不可欠の特性は、表面全体に安定し
て火炎が生じることであるが、金属不織布で作られたバ
ーナエレメントは、炎の強弱コントロールが難しく、場
合によっては全面にきれいに火炎が発生せず、失火状態
の部分ができる可能性があるほか、金属ファイバの耐熱
限界を越える異常温度上昇も懸念される。この問題に対
しては、金属不織布シートに炎孔を設け、強燃焼になっ
ても失火せずに炎が残るようにして安定した着火状態を
保ち、異常温度上昇も防止する技術が示されているが、
これによる火炎の安定化には限界がある。

【０００５】金属不織布は、金属短繊維の重なり部にで
きる隙間（気孔）が必ずしも均一ではない。その製造工
程上、気孔の分布や気孔形状にもばらつきが出る。ガス
は、この気孔を通って表面に送り出されるので、より安
定した火炎を必要とする場合には、燃料ガス、燃焼用空
気の供給圧を上げるなどの工夫が必要になり、コストや
バーナサイズ等に影響が出てくる。また、金属不織布
は、ＮＯ_Xの低減効果ももの足りない面がある。

【０００６】そこで、この発明は、金属不織布のバーナ
エレメントに比べて火炎の安定化、ＮＯ_Xの低減に関す
る性能が優れ、耐熱性、耐久性の面でもひけをとらない
表面燃焼バーナ用のバーナエレメントを実現して提供す
ることを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の表面燃焼バー
ナ用バーナエレメントは、耐熱合金化された金属発泡体
の板に０．５〜２mm径の炎孔を複数個あけた材料で作ら
れており、ここに、この発明の特徴がある。

【０００８】金属発泡体は、金属不織布に比べて気孔径
が平均化されており、気孔分布や、気孔形状も安定して
いる。また、この金属発泡体は耐熱合金化処理されてい
るので耐熱性にも優れる。

【０００９】なお、この発明で用いる金属発泡体が、樹
脂発泡体の骨格表面に金属メッキした後、焼成し、その
焼成で樹脂を焼却して得られるものであると、気孔径が
均一であり、気孔分布や気孔形状もより安定していて好
ましい。

【００１０】また、その金属発泡体は、加圧圧縮するこ
とができる。その圧縮によってより強固な板となるほ
か、圧縮による気孔径の調整も可能である。従って、バ
ーナエレメントの必要強度を確保し易く、炎の強弱コン
トロール等も容易である。

【００１１】金属発泡体の板厚は、バーナの使用目的に
もよるが、１．５〜８．０mm程度がよく、また、失火防
止用炎孔の設置ピッチは、２．５〜１０．０mmが適当で
ある。

【００１２】素材は、用途がバーナであるので耐熱性の
良い金属を選ぶが、中でも、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属や
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系金属が適している。また、Ａｌを含
むと金属は展延性が悪化するので、樹脂発泡体に対する
金属メッキの後、焼成してＮｉ又はＦｅから成る骨格を
先ず作り、その後、熱拡散浸透法によってＣｒ、Ａｌを
添加し、所定の組成の合金となすのがよい。

【００１３】この発明では、合金化前の材料としてＮｉ
の発泡体を用いた場合に特に良い結果を得ている。

【００１４】なお、合金化後の最終組成は、Ｃｒ：１５
〜４０ｗｔ％、Ａｌ：０．５〜１０ｗｔ％、残部：Ｎｉ
又はＦｅであると耐久性に優れる。より好ましくはＣ
ｒ：２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ：２〜７ｗｔ％、残部：Ｎ
ｉ又はＦｅであるものがよい。

【００１５】このほか、金属発泡体の厚みと合金化後の
嵩比重を掛け合わせた値、即ち、単位面積当りの重量が
０．５ｇ／ｃｍ²以上あると保炎の安定性が良くて好ま
しい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に、この発明のバーナエレメ
ントを用いた表面燃焼バーナの一例を示す。

【００１７】図の１は、バーナ本体、２はミキシングフ
ァン、３は燃料ガス導入口、４は空気導入口、５は着火
用の電極棒、６は取付板、７はバーナエレメント、８は
エレメント押さえである。この表面燃焼バーナは、導入
口３、４から導入した燃料ガスと空気をミキシングファ
ンによって混合圧送し、バーナエレメント本体１の内室
出口部に配置されたバーナエレメント７を透過させてこ
のエレメントの表層部で燃焼させる。表面燃焼用バーナ
のバーナエレメントは筒状のものもあるが、この発明
は、図のような板状エレメントにして用いるのに特に適
している。バーナエレメント７は、金属発泡体の板に炎
孔７ａを設け、その後に（その前でもよい）、耐熱合金
化処理（熱拡散浸透によるＣｒ、Ａｌの添加）した材料
で作られている。

【００１８】ここでは、出発材料（合金化する前の材
料）に、住友電気工業（株）製のＮｉ基金属発泡体の板
｛商品名：セルメット＃７（＃７は品番であり、１イン
チ長さの横切るセル数が５０〜７０個であることを示
す）｝を用いた。この金属発泡体は、樹脂発泡体を導電
化処理した後、その発泡体の骨格表面にＮｉメッキを施
し、焼成（この段階で樹脂は焼却される）と還元を行っ
てＮｉの発泡体とするもので、原形である樹脂発泡体の
孔径が均一に近い状態であり、ばらつきが少ないため、
出来上がった金属発泡体も非常に孔径分布の偏りが少な
いものになる。この金属発泡体を数枚重ね合わせて加圧
し、所定の厚みにする。セルメット＃７は元の厚みが
１．６mmである。従って、必要厚みを確保するために数
枚重ね、これを元の厚みの３／４〜１／３に圧縮して適
当な強度と嵩密度を得る。

【００１９】また、この板をそのまま使用すると、エレ
メントの表面全体をまんべんなく包む火炎が得られない
ので、この板に０．５〜２．０mm径の炎孔を２．５〜１
０．０mmの間隔であけ、この板を必要な形、サイズに切
断してバーナエレメント７となす。

【００２０】なお、炎孔７ａは、大小２種類を組み合わ
せたり、エレメントの周囲と中央部の孔径を変えると言
ったことも考えられるが、各部の機能の均一化を考える
と、同一径の炎孔を等ピッチであける方が作業も楽で有
利である。炎孔のピッチや配列は、エレメントの使い方
にもよるが、枡目状に並ぶように孔開けしておけば特に
問題はない。

【００２１】このように構成したバーナエレメントは、
気孔径、気孔分布が均一であることにより、非常に安定
した火炎を形成し、ガス通過時に入口と出口間で生じる
差圧を低く抑えることができる。また、ＮＯ_X発生量も
少ないバーナとなる。

【００２２】

【実施例】上述した板厚１．６mmのセルメット＃７を用
いて表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の試料（発明品）
を作った。これ等の試料のセルメットの重ね枚数、圧縮
後の全体板厚は表１に示す通りである。

【００２３】各試料は、圧縮後の板に、１．０mm径の炎
孔をピッチ５．０mmで等間隔にあけ、その後、熱拡散浸
透法による合金化処理でＣｒとＡｌを加えて、Ｃｒ：２
５ｗｔ−Ａｌ：５ｗｔ％−残部Ｎｉの組成にしている。

【００２４】そして、これ等の試料で板状のバーナエレ
メントを作り、そのエレメントを図１の構造の表面燃焼
バーナの焚口に取付けて性能評価試験を実施した。

【００２５】評価試験は、都市ガス１３Ａと空気の混合
ガスをミキシングファンで押し込んで焚口部で燃焼さ
せ、着火後の燃焼状態、保炎性、燃焼後のガスに含まれ
る成分をチェックした。その結果を表１に示す。

【００２６】各試料とも試験での燃焼中、異常音や振動
は発生せず、安定して燃焼した。また、エレメント内温
度は７００℃以下に保たれ、逆火の発生もなかった。

【００２７】なお、表１中の比較例のメタルファイバと
しては、ＡＣＯＴＥＣ社製のメタルファイバ（ＭＦＢ）
マットを用いた。

【００２８】

【表１】

【００２９】この表１から判るように、保炎性に関して
は、単位面積当り重量が０．５ｇ／ｃｍ²以上のものが
良い結果が得られている。

【００３０】次に、表１の試料Ｎｏ．１〜７と比較例を
用いてバーナ面負荷とバーナ差圧の関係を調べた。その
結果を図３に示す。

【００３１】この図３から、この発明のバーナエレメン
トは、比較例と比べて同一の面負荷でも低いバーナ差圧
を維持することが判る。この結果は、燃料ガス及び燃焼
用空気の供給圧が低くても安定した燃焼が進むことを示
しており、従って、実用バーナの設計では燃料配管が細
くて済み、また、ガス、空気圧送用のファンも小さくて
済み、設置スペースやコスト面で有利になる。

【００３２】図４は、バーナ面負荷とＮＯ_X値の関係の
調査結果である。このように、この発明のバーナエレメ
ントは、比較例と対比して、同一の面負荷条件下で、Ｎ
Ｏ_X値が２０〜４０％も減少している。中でも、試料Ｎ
ｏ．４は、ＮＯ_X値が２０〜３０ｐｐｍであり、比較例
との対比で、最大５０％のＮＯ_X低減効果を生じてい
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のバーナ
エレメントは、耐熱合金化された金属発泡体に０．５mm
〜２mm径の炎孔をあけた材料で作られており、金属不織
布に比べて気孔径、気孔形状、気孔分布のばらつきが少
ないため、ガス、空気の供給圧を高めるなどの手法を用
いなくても燃焼が安定し、ＮＯ_Xの発生量も減少する。

【００３４】従って、このバーナエレメントを採用する
ことにより、低公害かつコンパクトで使い易く、コスト
的にも有利な表面燃焼用バーナを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）この発明のバーナエレメントを採用した
表面燃焼バーナの一例の側面図（ｂ）同上のバーナの正面図（ｃ）同上のバーナの平面図

【図２】この発明のバーナエレメントの一部を切欠いて
示す斜視図

【図３】バーナ面負荷とバーナ差圧の関係を示す図表

【図４】バーナ面負荷とＮＯ_X値の関係を示す図表

【符号の説明】１バーナ本体２ミキシングファン３燃料ガス導入口４空気導入口５電極棒６取付板７バーナエレメント７ａ炎孔８エレメント押さえ

フロントページの続き (72)発明者本多正明伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者水野裕之大阪府枚方市招提田近３丁目25番地サンレー冷熱株式会社内 (72)発明者西森茂男大阪府枚方市招提田近３丁目25番地サンレー冷熱株式会社内 (72)発明者野口雄大阪府枚方市招提田近３丁目25番地サンレー冷熱株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可燃性ガスを透過させて表面層で燃焼さ
せるバーナエレメントであって、耐熱合金化された金属
発泡体の板に０．５〜２mm径の炎孔を複数個あけた材料
で作られていることを特徴とする表面燃焼バーナ用バー
ナエレメント。
【請求項２】前記金属発泡体が、樹脂発泡体の骨格表
面に金属メッキした後、焼成し、その焼成で樹脂を焼却
して得られるものである請求項１記載の表面燃焼バーナ
用バーナエレメント。