燃焼加熱器
【課題】コストアップを招くことなく安定して火炎を形成でき、加熱効率を向上させる燃焼加熱器を提供する。
【解決手段】内部に燃焼用ガスの供給路２１を有する内管２０と、内管の外周に燃焼空間３０を隔てて配置された外管１０とを有する。燃焼用ガスＧを噴出する孔部２４が内管の管壁に形成される。外管の内周面１０Ａ上に燃焼用ガスのよどみ点Ｓを形成するとともに、よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で燃焼用ガスが噴出される。
【解決手段】内部に燃焼用ガスの供給路２１を有する内管２０と、内管の外周に燃焼空間３０を隔てて配置された外管１０とを有する。燃焼用ガスＧを噴出する孔部２４が内管の管壁に形成される。外管の内周面１０Ａ上に燃焼用ガスのよどみ点Ｓを形成するとともに、よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で燃焼用ガスが噴出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気との予混合ガス等を燃焼させる燃焼加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐熱材製の円管（放熱管）内で、燃料ガスと燃焼用空気との全予混合気を燃焼させ、この炎で該放熱管を赤熱させるラジアントチューブバーナが製造されており、炎が露出しない細長い発熱源として加熱炉、暖房などに使用されている。また、燃焼用ガスを内管中で燃焼させ、燃焼ガスの噴流を直交的に設置した遮蔽面に衝突させて流れの向きを変え、放熱管から熱を取り出す燃焼バーナが公知である。
【０００３】
この種の燃焼加熱器は、燃焼が放熱管の途中部分で終了してしまい、全長に沿って均一な温度分布が得られ難いとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生が多いという欠点がある。そこで、特許文献１には、内部が予混合気の供給路となっている多孔質管と、多孔質管の外周に同軸的に配設した放熱管とからなり、多孔質管から放射状に噴出させ層流となっている予混合ガスを、放熱管と多孔質管との中間において、火炎伝播速度と予混合気の流速とが釣り合う円筒面において燃焼させることにより、放熱管の全体を均一に高温化でき、大発熱量化が容易であり、低ＮＯｘを実現可能な燃焼加熱器が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２４１４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
別途保炎機構を設けることなく、予混合ガスの流速と燃焼速度を釣り合わせ続けることは困難であり、また多孔質体から流出する予混合ガスは、位置により流速・流量にばらつきがあり、安定した管状火炎の形成が困難であるという問題が生じる。
また、管状火炎が放熱管から離間した位置に形成されることから、放熱管を介して熱を取り出しにくく、加熱効率が低下する虞もある。
さらに、上記の技術は、内管の一部に多孔質管を設ける必要があるため、製造に手間がかかりコストアップを招くという問題もある。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成でき、加熱効率を向上させることが可能な燃焼加熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の燃焼加熱器は、内部に燃焼用ガスの供給路を有する内管と、該内管の外周に燃焼空間を隔てて配置された外管とを有し、前記燃焼用ガスを噴出する孔部が前記内管の管壁に形成された燃焼加熱器であって、前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成するとともに、該よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で前記燃焼用ガスが噴出されることを特徴とするものである。
従って、本発明の燃焼加熱器では、流速がゼロに近いよどみ点周辺の燃焼用ガスに点火（着火）することにより、容易に（すなわち、コストアップを招くことなく）安定した火炎を形成して保持することができる。また、よどみ点周りに循環流が形成されるため、安定な燃焼を実現することができる。従来では、ガスの流量が大きくなると、燃焼ガスの排気経路を十分に確保できないとともに、火炎の安定性が損なわれる可能性があるが、本発明では外管の内周面に火炎を安定して形成・保持することができる。
前記内管と前記外管とは同心で配置され、前記孔部が、前記外管の内周面上の特定位置に前記よどみ点を形成する位置に配置される場合には、外管の内周面上の特定位置に火炎を安定して形成・保持することができる。
また、前記内管の外周面が、前記外管の内周面との距離が最も短い第１領域と、前記第１領域よりも長い第２領域とを有し、外管の内周面との距離が短い第１領域に孔部を形成した場合には、第１領域と逆側の領域を含む第２領域と外管の内周面との間に燃焼ガスの排気経路を確保することが可能になる。
さらに、本発明では、外管の内周面のよどみ点に火炎が形成・保持されることから、外管を介して効率的に加熱することが可能になる。
【０００７】
前記内管としては、前記外管に対して任意の位置に配置され、偏心した配置とする場合は、前記孔部が前記内管の偏心方向に位置する外周面に形成される構成を好適に採用できる。これにより、本発明では、内管の外周面と外管の内周面との距離が短い第１領域を容易に形成することができる。
なお、課題を解決するための手段における以下の説明は、内管が外管に対して偏心して配置される場合についてのものである。
前記内管の中心軸周りに、周方向に間隔をあけて複数配設する構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管の内周面に対して周方向に間隔をあけて複数火炎を形成・保持することが可能になり、より効果的に加熱することが可能になる。
【０００８】
また、本発明において、前記内管を偏心した配置とする場合は、前記内管に前記第１領域から外れた位置に配置され、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第２孔部が設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、よどみ点に形成・保持された火炎を第２孔部から噴出した燃焼用ガスに火移りさせることが可能になる。そのため、本発明では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また内管及び外管を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管及び外管を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になる。そして、本発明では、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
【０００９】
前記第２孔部としては、前記第１領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記第１領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、火炎の形成・保持及び火炎の火移りを等分布で生じさせることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、基端側で片持ち支持された前記内管の先端側を該内管と前記外管との間で支持して、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有する構成を好適に採用できる。この支持部材としては、板状のものとすることもでき、また外管と内管との間に懸架されたロッド状のものとすることもできる。
これにより、本発明では、内管の先端部に振れが生じ、基端側と先端側とで内管の外周面と外管の内周面との間隔が一定にならなくなることを防止して、孔部が形成された第１領域と外管の内周面との間隔を一定に保持することが可能になり、よどみ点を安定して継続的に形成することができ、結果として安定、且つ継続的に火炎を形成・保持することが可能になる。
【００１１】
前記支持部材としては、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、最も先端側に位置する孔部から噴出され先端側へ向かう燃焼用ガスが支持部材に衝突して、第２領域側の燃焼空間に導かれるため、よどみ点の火炎も第２領域側の燃焼空間に導かれ当該燃焼空間の燃焼用ガスを着火させやすくすることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記孔部が前記第１領域に間隔をあけて複数配列され、前記支持部材は、前記孔部のそれぞれに対応するよどみ点を挟む配列方向の両側に、それぞれ前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、各孔部から噴出された燃焼用ガスが第２領域側の燃焼空間に導かれるため、よどみ点の火炎も第２領域側の燃焼空間に導かれ当該燃焼空間の燃焼用ガスを一層着火させやすくすることができる。
【００１３】
また、本発明では、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、低温の外管先端部に燃焼用ガスが滞留し未燃状態となってＣＯが生じたりする事態を回避することが可能になる。
【００１４】
さらに、本発明では、前記支持板が前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管と内管の温度差により、特に軸方向に熱膨張量に大きな差が生じた場合でも、支持板が外管に相対移動するため、支持板に変形等が生じることなく、内管の外周面と外管の内周面との間隔を保持することが可能になる。
【００１５】
また、本発明では、前記内管の前記供給路が前記先端側で閉塞されている構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、基端側から燃焼用ガスを供給するとともに、排気ガスを排気できる小型で低価格の燃焼加熱器を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成でき、加熱効率を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の燃焼加熱器の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る燃焼加熱器１の正面断面図であり、図１（ｂ）は側面断面図である。
燃焼加熱器１は、先端が閉塞された耐熱金属製の放熱管としての外管１０と、基端側（図１（ａ）の左側）で図示しない支持手段により片持ちで支持されて外管１０の内部に配設され、内部に燃焼用ガスＧの供給路２１を有する耐熱金属製の内管２０とから概略構成されている。
【００１９】
燃焼用ガスＧとしては、燃料と空気とを予混合したガスや、燃料と酸素含有ガスとを予混合したガスを用いることができ、燃料としては、メタンやプロパンなどが用いられる。また、液体燃料も予蒸発させる箇所を設けることで使用可能である。
【００２０】
外管１０は、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には燃焼したガスを排気する排気管１１が接続されている。
【００２１】
内管２０は、外管１０と同様に、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には、上述した燃焼用ガスＧを供給する予混合気供給機構（図示せず）が接続され、例えば空気過剰率１．０〜１．６程度の全予混合気が供給される。
この内管２０は、先端側において外管１０の内側に偏心して配置され、外周面２０Ａと外管１０の内周面１０Ａとの間に燃焼空間３０を形成する。
【００２２】
内管２０の外周面２０Ａは、外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域２２と、第１領域２２よりも長い第２領域２３とを有している。より具体的には、内管２０の偏心方向（図１中、下方向、図１（ｂ）参照）に位置する外周面２０Ａは、外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域（母線）２２が軸方向に沿って形成され、他の領域には第１領域２２よりも内周面１０Ａとの距離が長い第２領域２３が形成される。
【００２３】
この第１領域２２には、内管２０の先端側の位置に、当該第１領域２２に沿って互いに間隔をあけて複数（ここでは５つ）の孔部２４が径方向に管壁を貫通して形成されている。内管２０の孔部２４と対向する位置の近傍には、図示しない着火装置が設けられている。
なお、孔部２４が形成された領域よりも基端側（図１（ａ）では左側）の外周面２０Ａは、燃焼したガス（火炎）により供給路２１の燃焼用ガスＧを予熱するための予熱領域Ｐとされている。
【００２４】
次に、上記の燃焼加熱器１における燃焼動作について説明する。
予混合気供給機構から内管２０の供給路２１に供給された燃焼用ガスＧは、孔部２４から外管１０の内周面１０Ａに向けて噴出される。
ここで、孔部２４は外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域２２に形成されていることから、孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧは、対向する外管１０の内周面１０Ａと衝突し、各孔部２４毎に内周面１０Ａ上によどみ点Ｓを形成し、このよどみ点Ｓを境として内周面１０Ａに沿って分岐される。
【００２５】
そして、着火装置により、よどみ点Ｓ近傍の燃焼用ガスＧに着火することにより、火炎を形成する。また、よどみ点Ｓで分岐した燃焼用ガスＧは断面積が小さい第１領域２２の近傍から断面積が大きい第１領域２２とは逆側の燃焼空間に流れ、図１（ｂ）に示すように、燃焼空間３０の内管２０を挟んだ両側に火炎Ｆが形成される。
このとき、よどみ点Ｓにおけるガスの流速はゼロであるため、また、よどみ点Ｓに向かう噴流周囲に形成される循環流によって形成した火炎は安定して保持される。
【００２６】
そして、燃焼ガスは、燃焼空間３０を流れて排気管１１から排気されるが、燃焼空間３０から排気管１１に至る中途において、内管２０の予熱領域Ｐで内管２０の管壁を介して、燃焼用ガス（未燃ガス）Ｇとの熱交換が行われる。
これにより、供給路２１における燃焼用ガスＧは、高温に予熱された状態で孔部２４から噴出することになり、火炎Ｆの安定性が増し、狭隘な燃焼空間３０に噴出されても、未燃分を生じさせることなく、安定に燃焼することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態では、外管１０の内周面１０Ａ上に燃焼用ガスＧのよどみ点Ｓを形成するとともに、よどみ点Ｓの周囲に循環流を形成する噴出特性で燃焼用ガスＧが噴出されるために、内管２０の管壁に形成された孔部２４から燃焼用ガスＧを噴出させ、よどみ点Ｓに火炎Ｆを保持させるため、多孔質管を設ける場合のようにコストアップを招くことなく、流量を変えた場合でも容易に安定した火炎Ｆを形成することが可能になる。加えて、本実施形態では、燃焼量を増加させるためには、孔部２４の数を増やすだけで済み、従って、構成部品も少なく、構造もシンプルであることから、製造コストも抑えることができるとともに、多孔質管を用いた場合のように、燃焼用ガスＧの供給圧を大幅に上げる必要もなく、低圧の都市ガスラインであっても十分に適用可能になる。さらに、本実施形態では、内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとの距離が短い第１領域２２を、外管１０に対して内管２０を偏心させて配置するという簡単な構成で形成しているため、容易、且つ低コストで安定して火炎Ｆを形成・保持することが可能になる。
【００２８】
また、多孔質管を用いてガスの供給圧を高めた場合には、火炎が外管に達して保持できなくなるとともに、燃焼したガスの排気経路を充分に確保できなくなる可能性があるが、本実施形態では第１領域２２と逆側の領域（第２領域）と対向する燃焼空間３０、および、隣り合う孔部間の噴流の存在しない空間において十分な排気経路を確保することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、よどみ点Ｓが外管１０の内周面１０Ａ上に形成され、火炎Ｆも内周面１０Ａ上に沿って保持されることから、管状火炎のように外管１０から離間して形成された場合のように熱が取り出しにくくなることなく、外管１０を介した加熱効率を向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第２実施形態について図２を参照して説明する。
なお、この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、孔部２４とは別に、ガスの圧力損失を低下させるための第２孔部を設けたことである。
【００３１】
図２（ａ）は、内管２０を第１領域２２側から視た平面図であり、図２（ｂ）は、この内管２０が配設された燃焼加熱器１の側面断面図である。
図２（ａ）に示すように、内管２０の管壁には、第１領域２２に位置して孔部２４が設けられるとともに、第１領域２２に沿う方向に孔部２４と交互に、且つ第１領域２２を挟んだ両側に位置して第２孔部２５が設けられている。
これら第２孔部２５からは、図２（ｂ）に示すように、よどみ点Ｓから離間した位置に向けて燃焼ガスＧが噴出される。
また、第２孔部２５は、当該第２孔部２５から噴出された燃焼用ガスＧによどみ点Ｓで形成された火炎Ｓから安定して火移りする位置に設けられる。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００３２】
上記の構成の燃焼加熱器１では、よどみ点Ｓに形成・保持された火炎Ｆを第２孔部２５から噴出した燃焼用ガスＧに火移りさせることが可能になり、容易に流量を大きくした状態でガスを燃焼させることができる。そのため、本実施形態では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また流量を増やすために、内管２０及び外管１０を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管２０及び外管１０を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になるとともに、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
また、本実施形態では、孔部２４と第２孔部２５とが第１領域２２に沿って交互に、また第２孔部２５が第１領域２２を挟んだ両側に配置されることから、火炎Ｆの形成・保持及び火炎の火移りをほぼ等分布で安定した状態で生じさせることが可能になる。
【００３３】
（第３実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第３実施形態について図３を参照して説明する。
なお、この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第３の実施形態と上記の第１実施形態とが異なる点は、内管２０の先端側に支持板を設けたことである。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、内管２０の孔部２４よりも先端側には、軸方向と直交する方向に沿って耐熱金属等で形成された支持板（支持部材）４０が設けられている。この支持板４０は、図３（ｂ）に示すように、貫通孔４０Ａで内管２０の外周面２０Ａに嵌合固定され、外周面４０Ｂで外管１０の内周面１０Ａに軸方向に移動自在に支持される。
すなわち、支持板４０は、燃焼空間３０の全体を閉塞する大きさを有して内管２０と一体的に構成され、外管１０に対して軸方向に移動自在に設けられている。
【００３５】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、基端側で片持ちで支持された内管２０の先端側が支持板４０で支持されることにより、内管２０の外周面２０Ａ（すなわち第１領域２２）と、外管１０の内周面１０Ａとの間隔が一定に保持される。また、外管１０と内管２０との温度差に起因して、高温となる内管２０が熱膨張した場合でも、内管２０と一体的に構成された支持板４０が外管１０の内周面１０Ａと軸方向に相対移動するため、変形や歪を生じることが防止される。
【００３６】
また、最も先端側に位置する孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧは、対向する外管１０の内周面１０Ａと衝突し、各孔部２４毎に内周面１０Ａ上によどみ点Ｓを形成し、このよどみ点Ｓを境として内周面１０Ａに沿って分岐されるが、支持板４０により第１領域２２と対向する燃焼空間３０が閉塞されていることから、支持板４０に向けて分岐された燃焼用ガスＧは、支持板４０に衝突した後に第１領域２２と逆側（第２領域２３）と対向する燃焼空間３０に導かれる。そのため、よどみ点Ｓで保持される火炎により、周辺の燃焼用ガスＧに着火させやすくなる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、支持板４０によって燃焼空間３０が区画されているため、比較的低温である外管１０の先端部に燃焼用ガスＧが滞留し未燃状態となってＣＯが生じたりする事態を回避することが可能になる。
なお、上記実施形態では、支持部材として板状の支持板４０を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば外管１０の内周面１０Ａに軸方向に移動自在に支持されたリング部材と、このリング部材と内管２０とを連結するロッド部材とからなる支持部材を用いてもよい。
【００３８】
（第４実施形態）
続いて、上記第３実施形態の変形例としての第４実施形態について、図４を参照して説明する。
なお、この図において、図３に示す第３実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態における内管２０の外周面２０Ａには、支持板４０よりも基端側で孔部２４に対応するよどみ点Ｓを挟む孔部２４の配列方向両側に支持板４１がそれぞれ設けられている。この支持板４１は、第１領域２２と対向する燃焼空間３０を閉塞する大きさで設けられている。具体的には、各支持板４１は、孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧが逆側の燃焼空間３０に流れて排気管１１から排気可能なように、支持板４０のように燃焼空間３０を全体的に閉塞するのではなく、第１領域２２の周辺の燃焼空間３０のみを閉塞し、且つ外管１０に対する内管２０の位置を保持可能なように、内管２０の管壁から第１領域２２の周辺においてのみ外管１０に向けて突出し、内周面１０Ａに支持される、例えば扇形形状に形成される。
【００４０】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、各孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧが支持板４１に衝突した後に第１領域２２と逆側（第２領域２３）と対向する燃焼空間３０にそれぞれ導かれる。そのため、よどみ点Ｓで保持される火炎により、周辺の燃焼用ガスＧにより効果的に着火させやすくなる。
【００４１】
（第５実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第５実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、外管１０及び内管２０を模式的に示した図である。
この図に示すように、本実施形態における燃焼加熱器１においては、内管２０が外管１０内の燃焼空間３０に、外管１０の中心軸周りに周方向に間隔をあけて、且つそれぞれが外管１０と偏心して複数（図５では、６０°間隔で６つ）配置されている。
また、各内管２０には、外周面２０Ａと外管１０の内周面１０Ａとが最も短い距離となる第１領域２２に位置して、孔部２４（図５では図示せず）が軸方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００４２】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、複数設けられた内管２０（の孔部）からそれぞれ燃焼用ガスＧが噴出されて、外管１０の内周面１０Ａ上によどみ点を形成することになり、燃焼用ガスＧに着火することにより、外管１０の内周面に沿った軸周りに複数の安定した火炎が形成されることになる。
従って、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、より高温に外管１０を加熱することが可能になる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、上記第２実施形態では、孔部２４の他に第２孔部２５を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば第３実施形態〜第５実施形態で示した内管２０についても、孔部２４の他に第２孔部を設ける構成としてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、いずれも内管２０が外管１０に対して偏心して配置されることにより、外周面２０Ａが外管１０の内周面１０Ａに対して最も距離が短い第１領域２２が形成される構成としたが、これに限られるものではなく、例えば図６に示すように、内管２０と外管１０とを同心で配置し、外管１０の内周面１０Ａに燃焼空間３０に突出する突条４２を設け、この突条４２と対向し外周面２０Ａとの距離が最短となる第１領域２２に孔部２４を設ける構成や、図７に示すように、内管２０と外管１０とを同心で配置し、内管２０の外周面２０Ａに燃焼空間３０に突出し、内周面１０Ａとの距離が最短の第１領域２２となる突条４３を設け、この突条４２に孔部２４を設ける構成としてもよい。
【００４６】
さらに、図６及び図７に示したように、内管２０と外管１０とを同心で配置する場合にも、必ずしも内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとの間に最も距離が短い第１領域が形成される必要はなく、例えば図８に示すように、内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとが等間隔で配置される構成であっても本発明を適用できる。この場合、内管２０の孔部２４と対向する外管１０の内周面１０Ａ上の特定位置によどみ点Ｓが形成され、さらにこのよどみ点Ｓの周囲に循環流が形成されることになり、よどみ点Ｓに向かう噴流周囲に形成される循環流によって形成した火炎は安定して保持され、上記実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る燃焼加熱器１の（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】（ａ）は、内管２０を第１領域２２側から視た平面図であり、図２（ｂ）は、この内管２０が配設された燃焼加熱器１の側面断面図である。
【図３】第３実施形態に係る燃焼加熱器１の（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図４】第４実施形態に係る燃焼加熱器１の要部詳細図である。
【図５】第５実施形態に係る外管１０及び内管２０を模式的に示した図である。
【図６】同心配置された外管１０及び内管２０の断面図である。
【図７】同心配置された外管１０及び内管２０の断面図である。
【図８】同心配置の別形態の外管１０及び内管２０の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｇ…燃焼用ガス、 Ｓ…よどみ点、 １…燃焼加熱器、 １０…外管（放熱管）、 １０Ａ…内周面、 ２０…内管、 ２０Ａ…外周面、 ２１…供給路、 ２２…第１領域、 ２３…第２領域、 ２４…孔部、 ２５…第２孔部、 ３０…燃焼空間、 ４０、４１…支持板（支持部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気との予混合ガス等を燃焼させる燃焼加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐熱材製の円管（放熱管）内で、燃料ガスと燃焼用空気との全予混合気を燃焼させ、この炎で該放熱管を赤熱させるラジアントチューブバーナが製造されており、炎が露出しない細長い発熱源として加熱炉、暖房などに使用されている。また、燃焼用ガスを内管中で燃焼させ、燃焼ガスの噴流を直交的に設置した遮蔽面に衝突させて流れの向きを変え、放熱管から熱を取り出す燃焼バーナが公知である。
【０００３】
この種の燃焼加熱器は、燃焼が放熱管の途中部分で終了してしまい、全長に沿って均一な温度分布が得られ難いとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生が多いという欠点がある。そこで、特許文献１には、内部が予混合気の供給路となっている多孔質管と、多孔質管の外周に同軸的に配設した放熱管とからなり、多孔質管から放射状に噴出させ層流となっている予混合ガスを、放熱管と多孔質管との中間において、火炎伝播速度と予混合気の流速とが釣り合う円筒面において燃焼させることにより、放熱管の全体を均一に高温化でき、大発熱量化が容易であり、低ＮＯｘを実現可能な燃焼加熱器が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２４１４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
別途保炎機構を設けることなく、予混合ガスの流速と燃焼速度を釣り合わせ続けることは困難であり、また多孔質体から流出する予混合ガスは、位置により流速・流量にばらつきがあり、安定した管状火炎の形成が困難であるという問題が生じる。
また、管状火炎が放熱管から離間した位置に形成されることから、放熱管を介して熱を取り出しにくく、加熱効率が低下する虞もある。
さらに、上記の技術は、内管の一部に多孔質管を設ける必要があるため、製造に手間がかかりコストアップを招くという問題もある。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成でき、加熱効率を向上させることが可能な燃焼加熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の燃焼加熱器は、内部に燃焼用ガスの供給路を有する内管と、該内管の外周に燃焼空間を隔てて配置された外管とを有し、前記燃焼用ガスを噴出する孔部が前記内管の管壁に形成された燃焼加熱器であって、前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成するとともに、該よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で前記燃焼用ガスが噴出されることを特徴とするものである。
従って、本発明の燃焼加熱器では、流速がゼロに近いよどみ点周辺の燃焼用ガスに点火（着火）することにより、容易に（すなわち、コストアップを招くことなく）安定した火炎を形成して保持することができる。また、よどみ点周りに循環流が形成されるため、安定な燃焼を実現することができる。従来では、ガスの流量が大きくなると、燃焼ガスの排気経路を十分に確保できないとともに、火炎の安定性が損なわれる可能性があるが、本発明では外管の内周面に火炎を安定して形成・保持することができる。
前記内管と前記外管とは同心で配置され、前記孔部が、前記外管の内周面上の特定位置に前記よどみ点を形成する位置に配置される場合には、外管の内周面上の特定位置に火炎を安定して形成・保持することができる。
また、前記内管の外周面が、前記外管の内周面との距離が最も短い第１領域と、前記第１領域よりも長い第２領域とを有し、外管の内周面との距離が短い第１領域に孔部を形成した場合には、第１領域と逆側の領域を含む第２領域と外管の内周面との間に燃焼ガスの排気経路を確保することが可能になる。
さらに、本発明では、外管の内周面のよどみ点に火炎が形成・保持されることから、外管を介して効率的に加熱することが可能になる。
【０００７】
前記内管としては、前記外管に対して任意の位置に配置され、偏心した配置とする場合は、前記孔部が前記内管の偏心方向に位置する外周面に形成される構成を好適に採用できる。これにより、本発明では、内管の外周面と外管の内周面との距離が短い第１領域を容易に形成することができる。
なお、課題を解決するための手段における以下の説明は、内管が外管に対して偏心して配置される場合についてのものである。
前記内管の中心軸周りに、周方向に間隔をあけて複数配設する構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管の内周面に対して周方向に間隔をあけて複数火炎を形成・保持することが可能になり、より効果的に加熱することが可能になる。
【０００８】
また、本発明において、前記内管を偏心した配置とする場合は、前記内管に前記第１領域から外れた位置に配置され、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第２孔部が設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、よどみ点に形成・保持された火炎を第２孔部から噴出した燃焼用ガスに火移りさせることが可能になる。そのため、本発明では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また内管及び外管を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管及び外管を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になる。そして、本発明では、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
【０００９】
前記第２孔部としては、前記第１領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記第１領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、火炎の形成・保持及び火炎の火移りを等分布で生じさせることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、基端側で片持ち支持された前記内管の先端側を該内管と前記外管との間で支持して、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有する構成を好適に採用できる。この支持部材としては、板状のものとすることもでき、また外管と内管との間に懸架されたロッド状のものとすることもできる。
これにより、本発明では、内管の先端部に振れが生じ、基端側と先端側とで内管の外周面と外管の内周面との間隔が一定にならなくなることを防止して、孔部が形成された第１領域と外管の内周面との間隔を一定に保持することが可能になり、よどみ点を安定して継続的に形成することができ、結果として安定、且つ継続的に火炎を形成・保持することが可能になる。
【００１１】
前記支持部材としては、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、最も先端側に位置する孔部から噴出され先端側へ向かう燃焼用ガスが支持部材に衝突して、第２領域側の燃焼空間に導かれるため、よどみ点の火炎も第２領域側の燃焼空間に導かれ当該燃焼空間の燃焼用ガスを着火させやすくすることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記孔部が前記第１領域に間隔をあけて複数配列され、前記支持部材は、前記孔部のそれぞれに対応するよどみ点を挟む配列方向の両側に、それぞれ前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、各孔部から噴出された燃焼用ガスが第２領域側の燃焼空間に導かれるため、よどみ点の火炎も第２領域側の燃焼空間に導かれ当該燃焼空間の燃焼用ガスを一層着火させやすくすることができる。
【００１３】
また、本発明では、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、低温の外管先端部に燃焼用ガスが滞留し未燃状態となってＣＯが生じたりする事態を回避することが可能になる。
【００１４】
さらに、本発明では、前記支持板が前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管と内管の温度差により、特に軸方向に熱膨張量に大きな差が生じた場合でも、支持板が外管に相対移動するため、支持板に変形等が生じることなく、内管の外周面と外管の内周面との間隔を保持することが可能になる。
【００１５】
また、本発明では、前記内管の前記供給路が前記先端側で閉塞されている構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、基端側から燃焼用ガスを供給するとともに、排気ガスを排気できる小型で低価格の燃焼加熱器を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成でき、加熱効率を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の燃焼加熱器の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る燃焼加熱器１の正面断面図であり、図１（ｂ）は側面断面図である。
燃焼加熱器１は、先端が閉塞された耐熱金属製の放熱管としての外管１０と、基端側（図１（ａ）の左側）で図示しない支持手段により片持ちで支持されて外管１０の内部に配設され、内部に燃焼用ガスＧの供給路２１を有する耐熱金属製の内管２０とから概略構成されている。
【００１９】
燃焼用ガスＧとしては、燃料と空気とを予混合したガスや、燃料と酸素含有ガスとを予混合したガスを用いることができ、燃料としては、メタンやプロパンなどが用いられる。また、液体燃料も予蒸発させる箇所を設けることで使用可能である。
【００２０】
外管１０は、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には燃焼したガスを排気する排気管１１が接続されている。
【００２１】
内管２０は、外管１０と同様に、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には、上述した燃焼用ガスＧを供給する予混合気供給機構（図示せず）が接続され、例えば空気過剰率１．０〜１．６程度の全予混合気が供給される。
この内管２０は、先端側において外管１０の内側に偏心して配置され、外周面２０Ａと外管１０の内周面１０Ａとの間に燃焼空間３０を形成する。
【００２２】
内管２０の外周面２０Ａは、外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域２２と、第１領域２２よりも長い第２領域２３とを有している。より具体的には、内管２０の偏心方向（図１中、下方向、図１（ｂ）参照）に位置する外周面２０Ａは、外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域（母線）２２が軸方向に沿って形成され、他の領域には第１領域２２よりも内周面１０Ａとの距離が長い第２領域２３が形成される。
【００２３】
この第１領域２２には、内管２０の先端側の位置に、当該第１領域２２に沿って互いに間隔をあけて複数（ここでは５つ）の孔部２４が径方向に管壁を貫通して形成されている。内管２０の孔部２４と対向する位置の近傍には、図示しない着火装置が設けられている。
なお、孔部２４が形成された領域よりも基端側（図１（ａ）では左側）の外周面２０Ａは、燃焼したガス（火炎）により供給路２１の燃焼用ガスＧを予熱するための予熱領域Ｐとされている。
【００２４】
次に、上記の燃焼加熱器１における燃焼動作について説明する。
予混合気供給機構から内管２０の供給路２１に供給された燃焼用ガスＧは、孔部２４から外管１０の内周面１０Ａに向けて噴出される。
ここで、孔部２４は外管１０の内周面１０Ａとの距離が最も短い第１領域２２に形成されていることから、孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧは、対向する外管１０の内周面１０Ａと衝突し、各孔部２４毎に内周面１０Ａ上によどみ点Ｓを形成し、このよどみ点Ｓを境として内周面１０Ａに沿って分岐される。
【００２５】
そして、着火装置により、よどみ点Ｓ近傍の燃焼用ガスＧに着火することにより、火炎を形成する。また、よどみ点Ｓで分岐した燃焼用ガスＧは断面積が小さい第１領域２２の近傍から断面積が大きい第１領域２２とは逆側の燃焼空間に流れ、図１（ｂ）に示すように、燃焼空間３０の内管２０を挟んだ両側に火炎Ｆが形成される。
このとき、よどみ点Ｓにおけるガスの流速はゼロであるため、また、よどみ点Ｓに向かう噴流周囲に形成される循環流によって形成した火炎は安定して保持される。
【００２６】
そして、燃焼ガスは、燃焼空間３０を流れて排気管１１から排気されるが、燃焼空間３０から排気管１１に至る中途において、内管２０の予熱領域Ｐで内管２０の管壁を介して、燃焼用ガス（未燃ガス）Ｇとの熱交換が行われる。
これにより、供給路２１における燃焼用ガスＧは、高温に予熱された状態で孔部２４から噴出することになり、火炎Ｆの安定性が増し、狭隘な燃焼空間３０に噴出されても、未燃分を生じさせることなく、安定に燃焼することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態では、外管１０の内周面１０Ａ上に燃焼用ガスＧのよどみ点Ｓを形成するとともに、よどみ点Ｓの周囲に循環流を形成する噴出特性で燃焼用ガスＧが噴出されるために、内管２０の管壁に形成された孔部２４から燃焼用ガスＧを噴出させ、よどみ点Ｓに火炎Ｆを保持させるため、多孔質管を設ける場合のようにコストアップを招くことなく、流量を変えた場合でも容易に安定した火炎Ｆを形成することが可能になる。加えて、本実施形態では、燃焼量を増加させるためには、孔部２４の数を増やすだけで済み、従って、構成部品も少なく、構造もシンプルであることから、製造コストも抑えることができるとともに、多孔質管を用いた場合のように、燃焼用ガスＧの供給圧を大幅に上げる必要もなく、低圧の都市ガスラインであっても十分に適用可能になる。さらに、本実施形態では、内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとの距離が短い第１領域２２を、外管１０に対して内管２０を偏心させて配置するという簡単な構成で形成しているため、容易、且つ低コストで安定して火炎Ｆを形成・保持することが可能になる。
【００２８】
また、多孔質管を用いてガスの供給圧を高めた場合には、火炎が外管に達して保持できなくなるとともに、燃焼したガスの排気経路を充分に確保できなくなる可能性があるが、本実施形態では第１領域２２と逆側の領域（第２領域）と対向する燃焼空間３０、および、隣り合う孔部間の噴流の存在しない空間において十分な排気経路を確保することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、よどみ点Ｓが外管１０の内周面１０Ａ上に形成され、火炎Ｆも内周面１０Ａ上に沿って保持されることから、管状火炎のように外管１０から離間して形成された場合のように熱が取り出しにくくなることなく、外管１０を介した加熱効率を向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第２実施形態について図２を参照して説明する。
なお、この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、孔部２４とは別に、ガスの圧力損失を低下させるための第２孔部を設けたことである。
【００３１】
図２（ａ）は、内管２０を第１領域２２側から視た平面図であり、図２（ｂ）は、この内管２０が配設された燃焼加熱器１の側面断面図である。
図２（ａ）に示すように、内管２０の管壁には、第１領域２２に位置して孔部２４が設けられるとともに、第１領域２２に沿う方向に孔部２４と交互に、且つ第１領域２２を挟んだ両側に位置して第２孔部２５が設けられている。
これら第２孔部２５からは、図２（ｂ）に示すように、よどみ点Ｓから離間した位置に向けて燃焼ガスＧが噴出される。
また、第２孔部２５は、当該第２孔部２５から噴出された燃焼用ガスＧによどみ点Ｓで形成された火炎Ｓから安定して火移りする位置に設けられる。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００３２】
上記の構成の燃焼加熱器１では、よどみ点Ｓに形成・保持された火炎Ｆを第２孔部２５から噴出した燃焼用ガスＧに火移りさせることが可能になり、容易に流量を大きくした状態でガスを燃焼させることができる。そのため、本実施形態では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また流量を増やすために、内管２０及び外管１０を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管２０及び外管１０を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になるとともに、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
また、本実施形態では、孔部２４と第２孔部２５とが第１領域２２に沿って交互に、また第２孔部２５が第１領域２２を挟んだ両側に配置されることから、火炎Ｆの形成・保持及び火炎の火移りをほぼ等分布で安定した状態で生じさせることが可能になる。
【００３３】
（第３実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第３実施形態について図３を参照して説明する。
なお、この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第３の実施形態と上記の第１実施形態とが異なる点は、内管２０の先端側に支持板を設けたことである。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、内管２０の孔部２４よりも先端側には、軸方向と直交する方向に沿って耐熱金属等で形成された支持板（支持部材）４０が設けられている。この支持板４０は、図３（ｂ）に示すように、貫通孔４０Ａで内管２０の外周面２０Ａに嵌合固定され、外周面４０Ｂで外管１０の内周面１０Ａに軸方向に移動自在に支持される。
すなわち、支持板４０は、燃焼空間３０の全体を閉塞する大きさを有して内管２０と一体的に構成され、外管１０に対して軸方向に移動自在に設けられている。
【００３５】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、基端側で片持ちで支持された内管２０の先端側が支持板４０で支持されることにより、内管２０の外周面２０Ａ（すなわち第１領域２２）と、外管１０の内周面１０Ａとの間隔が一定に保持される。また、外管１０と内管２０との温度差に起因して、高温となる内管２０が熱膨張した場合でも、内管２０と一体的に構成された支持板４０が外管１０の内周面１０Ａと軸方向に相対移動するため、変形や歪を生じることが防止される。
【００３６】
また、最も先端側に位置する孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧは、対向する外管１０の内周面１０Ａと衝突し、各孔部２４毎に内周面１０Ａ上によどみ点Ｓを形成し、このよどみ点Ｓを境として内周面１０Ａに沿って分岐されるが、支持板４０により第１領域２２と対向する燃焼空間３０が閉塞されていることから、支持板４０に向けて分岐された燃焼用ガスＧは、支持板４０に衝突した後に第１領域２２と逆側（第２領域２３）と対向する燃焼空間３０に導かれる。そのため、よどみ点Ｓで保持される火炎により、周辺の燃焼用ガスＧに着火させやすくなる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、支持板４０によって燃焼空間３０が区画されているため、比較的低温である外管１０の先端部に燃焼用ガスＧが滞留し未燃状態となってＣＯが生じたりする事態を回避することが可能になる。
なお、上記実施形態では、支持部材として板状の支持板４０を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば外管１０の内周面１０Ａに軸方向に移動自在に支持されたリング部材と、このリング部材と内管２０とを連結するロッド部材とからなる支持部材を用いてもよい。
【００３８】
（第４実施形態）
続いて、上記第３実施形態の変形例としての第４実施形態について、図４を参照して説明する。
なお、この図において、図３に示す第３実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態における内管２０の外周面２０Ａには、支持板４０よりも基端側で孔部２４に対応するよどみ点Ｓを挟む孔部２４の配列方向両側に支持板４１がそれぞれ設けられている。この支持板４１は、第１領域２２と対向する燃焼空間３０を閉塞する大きさで設けられている。具体的には、各支持板４１は、孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧが逆側の燃焼空間３０に流れて排気管１１から排気可能なように、支持板４０のように燃焼空間３０を全体的に閉塞するのではなく、第１領域２２の周辺の燃焼空間３０のみを閉塞し、且つ外管１０に対する内管２０の位置を保持可能なように、内管２０の管壁から第１領域２２の周辺においてのみ外管１０に向けて突出し、内周面１０Ａに支持される、例えば扇形形状に形成される。
【００４０】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、各孔部２４から噴出された燃焼用ガスＧが支持板４１に衝突した後に第１領域２２と逆側（第２領域２３）と対向する燃焼空間３０にそれぞれ導かれる。そのため、よどみ点Ｓで保持される火炎により、周辺の燃焼用ガスＧにより効果的に着火させやすくなる。
【００４１】
（第５実施形態）
続いて、燃焼加熱器１の第５実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、外管１０及び内管２０を模式的に示した図である。
この図に示すように、本実施形態における燃焼加熱器１においては、内管２０が外管１０内の燃焼空間３０に、外管１０の中心軸周りに周方向に間隔をあけて、且つそれぞれが外管１０と偏心して複数（図５では、６０°間隔で６つ）配置されている。
また、各内管２０には、外周面２０Ａと外管１０の内周面１０Ａとが最も短い距離となる第１領域２２に位置して、孔部２４（図５では図示せず）が軸方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００４２】
上記の構成の燃焼加熱器１においては、複数設けられた内管２０（の孔部）からそれぞれ燃焼用ガスＧが噴出されて、外管１０の内周面１０Ａ上によどみ点を形成することになり、燃焼用ガスＧに着火することにより、外管１０の内周面に沿った軸周りに複数の安定した火炎が形成されることになる。
従って、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、より高温に外管１０を加熱することが可能になる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、上記第２実施形態では、孔部２４の他に第２孔部２５を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば第３実施形態〜第５実施形態で示した内管２０についても、孔部２４の他に第２孔部を設ける構成としてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、いずれも内管２０が外管１０に対して偏心して配置されることにより、外周面２０Ａが外管１０の内周面１０Ａに対して最も距離が短い第１領域２２が形成される構成としたが、これに限られるものではなく、例えば図６に示すように、内管２０と外管１０とを同心で配置し、外管１０の内周面１０Ａに燃焼空間３０に突出する突条４２を設け、この突条４２と対向し外周面２０Ａとの距離が最短となる第１領域２２に孔部２４を設ける構成や、図７に示すように、内管２０と外管１０とを同心で配置し、内管２０の外周面２０Ａに燃焼空間３０に突出し、内周面１０Ａとの距離が最短の第１領域２２となる突条４３を設け、この突条４２に孔部２４を設ける構成としてもよい。
【００４６】
さらに、図６及び図７に示したように、内管２０と外管１０とを同心で配置する場合にも、必ずしも内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとの間に最も距離が短い第１領域が形成される必要はなく、例えば図８に示すように、内管２０の外周面２０Ａと、外管１０の内周面１０Ａとが等間隔で配置される構成であっても本発明を適用できる。この場合、内管２０の孔部２４と対向する外管１０の内周面１０Ａ上の特定位置によどみ点Ｓが形成され、さらにこのよどみ点Ｓの周囲に循環流が形成されることになり、よどみ点Ｓに向かう噴流周囲に形成される循環流によって形成した火炎は安定して保持され、上記実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る燃焼加熱器１の（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】（ａ）は、内管２０を第１領域２２側から視た平面図であり、図２（ｂ）は、この内管２０が配設された燃焼加熱器１の側面断面図である。
【図３】第３実施形態に係る燃焼加熱器１の（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図４】第４実施形態に係る燃焼加熱器１の要部詳細図である。
【図５】第５実施形態に係る外管１０及び内管２０を模式的に示した図である。
【図６】同心配置された外管１０及び内管２０の断面図である。
【図７】同心配置された外管１０及び内管２０の断面図である。
【図８】同心配置の別形態の外管１０及び内管２０の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｇ…燃焼用ガス、 Ｓ…よどみ点、 １…燃焼加熱器、 １０…外管（放熱管）、 １０Ａ…内周面、 ２０…内管、 ２０Ａ…外周面、 ２１…供給路、 ２２…第１領域、 ２３…第２領域、 ２４…孔部、 ２５…第２孔部、 ３０…燃焼空間、 ４０、４１…支持板（支持部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃焼用ガスの供給路を有する内管と、該内管の外周に燃焼空間を隔てて配置された外管とを有し、前記燃焼用ガスを噴出する孔部が前記内管の管壁に形成された燃焼加熱器であって、
前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成するとともに、該よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で前記燃焼用ガスが噴出されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
請求項１記載の燃焼加熱器において、
前記内管と前記外管とは同心で配置され、
前記孔部は、前記外管の内周面上の特定位置に前記よどみ点を形成する位置に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃焼加熱器において、
前記内管の外周面は、前記外管の内周面との距離が最も短い第１領域と、前記第１領域よりも長い第２領域とを有し、
前記孔部は、前記第１領域に配置されて前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項４】
請求項３記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記外管に対して偏心した位置に配置され、
前記孔部は、前記内管の偏心方向に位置する外周面に形成されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項５】
請求項４記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記外管の中心軸周りに、周方向に間隔をあけて複数配設されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記内管には、前記第１領域から外れた位置に配置され、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第２孔部が設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項７】
請求項６記載の燃焼加熱器において、
前記第２孔部は、前記第１領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記第１領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
基端側で片持ち支持された前記内管の先端側を該内管と前記外管との間で支持して、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項９】
請求項８記載の燃焼加熱器において、
前記支持部材は、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１０】
請求項９記載の燃焼加熱器において、
前記孔部は、前記第１領域に間隔をあけて複数配列され、
前記支持部材は、前記孔部のそれぞれに対応するよどみ点を挟む配列方向の両側に、それぞれ前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の燃焼加熱器において、
最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記支持部材は、前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記供給路が前記先端側で閉塞されていることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１】
内部に燃焼用ガスの供給路を有する内管と、該内管の外周に燃焼空間を隔てて配置された外管とを有し、前記燃焼用ガスを噴出する孔部が前記内管の管壁に形成された燃焼加熱器であって、
前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成するとともに、該よどみ点の周囲に循環流を形成する噴出特性で前記燃焼用ガスが噴出されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
請求項１記載の燃焼加熱器において、
前記内管と前記外管とは同心で配置され、
前記孔部は、前記外管の内周面上の特定位置に前記よどみ点を形成する位置に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃焼加熱器において、
前記内管の外周面は、前記外管の内周面との距離が最も短い第１領域と、前記第１領域よりも長い第２領域とを有し、
前記孔部は、前記第１領域に配置されて前記外管の内周面上に前記燃焼用ガスのよどみ点を形成することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項４】
請求項３記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記外管に対して偏心した位置に配置され、
前記孔部は、前記内管の偏心方向に位置する外周面に形成されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項５】
請求項４記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記外管の中心軸周りに、周方向に間隔をあけて複数配設されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記内管には、前記第１領域から外れた位置に配置され、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第２孔部が設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項７】
請求項６記載の燃焼加熱器において、
前記第２孔部は、前記第１領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記第１領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
基端側で片持ち支持された前記内管の先端側を該内管と前記外管との間で支持して、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項９】
請求項８記載の燃焼加熱器において、
前記支持部材は、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１０】
請求項９記載の燃焼加熱器において、
前記孔部は、前記第１領域に間隔をあけて複数配列され、
前記支持部材は、前記孔部のそれぞれに対応するよどみ点を挟む配列方向の両側に、それぞれ前記第１領域と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の燃焼加熱器において、
最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記支持部材は、前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか一項に記載の燃焼加熱器において、
前記内管は、前記供給路が前記先端側で閉塞されていることを特徴とする燃焼加熱器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１８６０２１（Ｐ２００９−１８６０２１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２９７４（Ｐ２００８−２２９７４）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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