燃焼加熱器
【課題】保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現する。
【解決手段】本発明の燃焼加熱器１００は、加熱板１１８と、加熱板に対向配置された配置板１２０と、加熱板と配置板の外周に沿って配され、加熱板と配置板とで空間を囲繞する外周壁１２２と、加熱板と配置板の間に配置された仕切板１２４と、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室１２６と、配置板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続し燃料ガスを導く導入路１２８と、加熱板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続し燃焼室から排気ガスを当燃焼加熱器外に導くと共に、仕切板を通じて排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する導出路１３０と、導入路と燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部１５２と、を備え、突起部は、導入路から燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位１５６を有する。
【解決手段】本発明の燃焼加熱器１００は、加熱板１１８と、加熱板に対向配置された配置板１２０と、加熱板と配置板の外周に沿って配され、加熱板と配置板とで空間を囲繞する外周壁１２２と、加熱板と配置板の間に配置された仕切板１２４と、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室１２６と、配置板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続し燃料ガスを導く導入路１２８と、加熱板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続し燃焼室から排気ガスを当燃焼加熱器外に導くと共に、仕切板を通じて排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する導出路１３０と、導入路と燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部１５２と、を備え、突起部は、導入路から燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位１５６を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を燃焼させて被加熱物を加熱する燃焼加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガスを燃焼させた燃焼熱で輻射体を加熱し、輻射体の輻射面からの輻射熱で、工業材料や食品等を加熱する燃焼加熱器が広く普及している。このような燃焼加熱器について、例えば、輻射強度を向上させるために輻射面に輻射率の高い材料、形状を適用する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、燃料ガスが流出して燃焼する炎孔の出口近傍に、燃料ガスの流路が拡大するように渦流部を設けて渦流を発生させることで、保炎効果を増大させる技術も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
さらに、熱効率を向上させた燃焼加熱器が提案されている。この燃焼加熱器は、燃料ガスの導入路から、燃焼室および燃焼後の排気ガスの導出路までを密閉構造とし、導入路と導出路とを隣接させることで、排気ガスの熱で燃焼前の燃料ガスを予熱して熱効率を高めている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２４９２５号公報
【特許文献２】特開平６−１４７４３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３のような燃焼加熱器では、燃焼室近傍の燃料ガスの導入路において、複数の突起部が流路を狭めることで、消炎距離を短くして逆火を防止している。そして、燃焼室に流出した燃料ガスは、燃焼室の壁面に衝突して壁面に沿って上方へ流れた後、壁面から離れる向きに折り返す。この折り返しにおいて燃料ガスの流速が低下することで、保炎性を向上させている。
【０００７】
しかし、燃料ガスが壁面に衝突するより以前に、複数の突起部の隙間から燃焼室に流入する際、流路が段階的に拡大するため、特許文献２と同様、渦流が形成される。しかし、特許文献３のような燃焼加熱器では、燃焼室に流入するとき発生する渦流は、燃料ガスの壁面への衝突が弱まる要因となる。そのため、本来、保炎すべき壁面近傍において折り返す燃料ガスの流れが安定せず、燃焼加熱器の保炎性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能な、燃焼加熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の燃焼加熱器は、加熱板と、加熱板に対向配置された配置板と、加熱板と配置板の外周に沿って配され、加熱板と配置板とで空間を囲繞する外周壁と、加熱板と配置板の間に配置された仕切板と、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室と、配置板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続して燃料ガスを導く導入路と、加熱板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続して燃焼室から排気ガスを当該燃焼加熱器外に導くと共に、仕切板を通じて排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する導出路と、導入路と燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部と、を備え、突起部は、導入路から燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位を有することを特徴とする。
【００１０】
突起部は、導入路において仕切板にのみ設けられてもよい。
【００１１】
突起部は、導入路において配置板にのみ設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃焼加熱器によれば、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃焼加熱器の構造を説明するための組立図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】複数の突起部を説明するための説明図である。
【図４】渦流を説明するための説明図である。
【図５】ＣＯ排出濃度の低下を説明するための説明図である。
【図６】複数の突起部に関する他の例を説明するための説明図である。
【図７】複数の突起部を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
従来の燃焼加熱器では、燃焼を終えた排気ガス（燃焼ガス：燃焼後のガス）を回収せずにそのまま周囲の環境に排気しており、排気ガスの熱を利用できないため熱効率が低く、また、排気ガスの熱によって装置周辺の環境の温度が上昇したり、排気ガスが充満してしまったりして、労働環境の改善を図れない場合があった。これに対して、密閉式の燃焼加熱器は、本体容器内に、燃焼室と、燃料ガス（未燃焼ガス：燃焼前のガス）の導入路と、排気ガスの導出路とが密閉された状態で形成され、導出路を流れる排気ガスの熱で導入路を流れる燃料ガスを予熱することで、燃焼室において超過エンタルピ燃焼を実現する。このような燃焼加熱器は、排気ガスの熱を回収しているので、熱効率が高く、排気ガス自体も回収されるため、労働環境を損なわない。また、炎口が不要なため、輻射面の面積は減少せず輻射強度が高いといった利点も有する。
【００１６】
このような密閉式の燃焼加熱器には、スイスロール型やディスク型が提案されている。スイスロール型では、本体容器の中心に燃焼室が形成され、導入路と導出路とが渦巻状に並列して配置される。このスイスロール型の燃焼加熱器は、形状が複雑なため製造コストが高くなってしまうといった難点がある。これに対して、ディスク型の燃焼加熱器は、伝熱を担う仕切板が、本体容器を構成する一対の薄板（加熱板、配置板）よりも小型の薄板からなり、加熱板と配置板の間に空隙を設けて配置するといった簡易な構成で、導入路と導出路とに熱交換をさせている。また、ディスク型の燃焼加熱器は、スイスロール型に比べ、輻射面を有する加熱板の形状の自由度が高く、スイスロール型のように略円形に限られず、用途に応じて、楕円形や矩形に形成することができる。さらに、ディスク型の燃焼加熱器は、燃焼室の配置が本体容器の中央に限られないため、スイスロール型よりも燃焼室自体の体積を大きくでき、燃焼負荷率（燃焼室内の単位体積あたりの発熱）を抑えることができる。
【００１７】
ところで、燃焼室近傍の燃料ガスの導入路では、複数の突起部が流路を狭め、代表距離を消炎距離より短くすることで逆火を防止している。しかし、複数の突起部の隙間から燃焼室に流入する際、流路が段階的に拡大するため、渦流が形成される。このような渦流は、本来、保炎すべき外周壁の壁面近傍における燃料ガスの流れを不安定にするため、外周壁の壁面近傍における保炎性が低下してしまう。
【００１８】
そこで、本実施形態の燃焼加熱器１００では、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を目的とする。以下、このような目的を実現可能な燃焼加熱器１００の詳細な構成を説明する。
【００１９】
（第１の実施形態：燃焼加熱器１００）
図１は、燃焼加熱器１００の構造を説明するための組立図であり、図２は、図１のＡＡ断面図である。図２（ａ）に示すように、燃焼加熱器１００は、加熱板１１８と、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、燃焼室１２６と、導入路１２８と、導出路１３０と、第１配管部１３２と、第２配管部１３４とを含んで構成される。なお、本実施形態では、燃焼加熱器１００は、外形が２２０ｍｍ×１４０ｍｍ程度のものを例に挙げて説明する。ただし、燃焼加熱器１００の外形は、かかる大きさに限定されず、任意の大きさに設定することができる。
【００２０】
本実施形態における燃焼加熱器１００は、本体容器に、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが予め混合された燃料ガス（予混合ガス）が供給される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、燃焼室１２６や燃焼室１２６の直前の導入路１２８において両者が混合して拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００２１】
加熱板１１８および配置板１２０は、対向して配置され、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅（真鍮）等で形成され、互いに略平行（本実施形態における超過エンタルピ燃焼を起こさせるための実質的な平行）に配置される。また、加熱板１１８および配置板１２０は、燃焼室１２６で生成された燃焼熱で加熱される輻射体としても機能する。ただし、配置板１２０は、輻射体として機能する構成に限らず、例えば、断熱構造としてもよい。
【００２２】
外周壁１２２は、上面視において、内周がトラック形状（略平行な２つの線分と、その２つの線分をつなぐ２つの円弧（半円）からなる形状）に、外周が矩形に形成され、加熱板１１８と配置板１２０の外周に沿って配され、加熱板１２２と配置板１２０とで空間を囲繞する。また、外周壁１２２の外周面を輻射面として用いることもできる。
【００２３】
燃焼加熱器１００の本体容器は、外周壁１２２と、外周壁１２２の上下を加熱板１１８および配置板１２０で閉塞してなるもので、外周面（外周壁１２２の外表面）の面積より上下壁面（加熱板１１８および配置板１２０の外表面）の面積の方が大きい。つまり、上下壁面は、本体容器の外表面の大部分を占める。そして、この上下壁面のうち、例えば上側の面が輻射面となり、燃焼室１２６で燃料ガスが燃焼すると、輻射や空気の対流によって輻射面から熱が伝達して被加熱物が加熱される。本実施形態においては、上下壁面のうち上側の面（加熱板１１８の上面）を輻射面とするが、かかる場合に限定されず、下側の面（配置板１２０の下面）を輻射面としたり上下壁面の両面を輻射面としたりしてもよい。
【００２４】
仕切板１２４は、加熱板１１８および配置板１２０よりも外形が小さく、外周壁１２２の内周面に沿った形状に形成され、加熱板１１８および配置板１２０の間で、加熱板１１８および配置板１２０と略平行に配置される。仕切板１２４と加熱板１１８および配置板１２０との間にはそれぞれ空隙が形成される。また、仕切板１２４は、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される。かかる仕切板１２４と加熱板１１８および配置板１２０は、間に空隙が形成されれば、傾いて対向配置されてもよい。また、仕切板１２４、加熱板１１８および配置板１２０は、その厚みに制限はなく、平板に限らず凹凸に形成されてもよい。
【００２５】
ここで、図１の組立図を用いて、加熱板１１８、配置板１２０、外周壁１２２および仕切板１２４の位置関係を説明する。配置板１２０には仕切板１２４が配置され、外周壁１２２が仕切板１２４と重畳しないように配置板１２０に重ねられる。詳細には、図２（ａ）に示すように、配置板１２０が第１配管部１３２の端部に固定されるのに対し、仕切板１２４は第１配管部１３２より突出している第２配管部１３４の端部に固定され、第１配管部１３２の端部と第２配管部１３４の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板１２４とが離隔することとなる。このとき、仕切板１２４の側面と、外周壁１２２の円筒状の内周面との間には燃焼室１２６としての空隙が形成される。最後に、外周壁１２２に、加熱板１１８が重ねられる。
【００２６】
燃焼室１２６は、外周壁１２２、加熱板１１８、および、配置板１２０で囲繞される空間内に配置される。また、燃焼室１２６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２より内側に外周壁１２２に沿って形成される。このように外周壁１２２に沿って燃焼室１２６を形成する構成により燃焼室１２６の体積を十分に確保でき、また、スイスロール型に比べ燃焼負荷率を低くできる。燃焼室１２６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、本体容器内では、厚み方向（加熱板１１８の上面に直交する方向）に、導入路１２８と導出路１３０とが重ねて形成される。
【００２８】
導入路１２８は、配置板１２０と、仕切板１２４とを側壁とする、配置板１２０と仕切板１２４に挟まれた空間であり、燃焼室１２６に連続して配され、本体容器中央に流入した燃料ガスを燃焼室１２６に放射状に導く。
【００２９】
導出路１３０は、加熱板１１８と、仕切板１２４とを側壁とし、燃焼室１２６に連続して配され、燃焼室１２６から排気ガスを本体容器の中央に集約して当該燃焼加熱器１００外に導く。また、図２（ａ）に示すように、本体容器内では、厚み方向に、導入路１２８と導出路１３０とが重なって形成されているので、仕切板１２４を通じて排気ガスの熱を伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３０】
第１配管部１３２は、導入路１２８に挿通し、燃料ガスを当該燃焼加熱器１００内に導く。具体的に、配置板１２０の中心部には、第１配管部１３２の内径と同一径の孔１５８が設けられており、この孔１５８の内周部分に第１配管部１３２が接続されている。
【００３１】
第２配管部１３４は、第１配管部１３２内部に配される。すなわち、第１配管部１３２と第２配管部１３４とで二重管を形成する。また、第２配管部１３４は、導出路１３０に挿通し、排気ガスを当該燃焼加熱器１００外に導く。具体的に、仕切板１２４の中心部には、第２配管部１３４の外径と同一径の孔１６０が設けられており、この孔１６０の内周部分に第２配管部１３４が嵌合される。さらに、第２配管部１３４は、排気ガスの熱を、第１配管部１３２を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００３２】
本実施形態においては、第１配管部１３２の内部に第２配管部１３４が配されるが、かかる場合に限定されず、第１配管部１３２および第２配管部１３４を加熱板１１８側から導入路１２８および導出路１３０に挿通させ、第２配管部１３４の内部に第１配管部１３２が配されてもよい。
【００３３】
ここで、燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図２（ａ）の円部分を拡大した図２（ｂ）中、白抜き矢印は燃料ガスの流れを、灰色で塗りつぶした矢印は排気ガスの流れを、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を示す。第１配管部１３２に燃料ガスを供給すると、燃料ガスは配置板１２０の中心部から導入路１２８に流入し、水平方向に放射状に広がりながら燃焼室１２６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１２６において外周壁１２２に衝突し、燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは加熱板１１８に伝熱した後、燃焼室１２６から導出路１３０を通じて第２配管部１３４に流入する。
【００３４】
仕切板１２４は比較的、熱伝導し易い素材で形成されており、導出路１３０を通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４を介して導入路１２８を通過する燃料ガスに伝わる。ここでは、導出路１３０を流れる排気ガスと導入路１２８を流れる燃料ガスとが、仕切板１２４を挟んで対向流（カウンタフロー）となっているため、排気ガスの熱で燃料ガスを効率的に予熱することが可能となり、高い熱効率を得ることができる。このように燃料ガスを予熱してから燃焼する、所謂、超過エンタルピ燃焼によって、燃料ガスの燃焼を安定化し、不完全燃焼によって生じるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を極低濃度に抑えることができる。
【００３５】
さらに、燃焼室１２６において安定した燃焼を可能とするために、導入路１２８と燃焼室１２６との境界において、排気ガスの流れに垂直な断面形状（以下、流路断面形状と称す）における代表寸法は、火炎を導入路１２８側に通さない（燃焼反応が導入路１２８の方に伝播されない）程度の消炎距離（消炎等価径を含む）を考慮し、消炎距離以下とするとよい。ここで、代表寸法は、燃料ガスが燃焼室１２６に流入する直前の流路の断面形状によって定まる寸法である。例えば、流路断面形状が円形状である場合には、代表寸法は円形断面の直径を指し、流路断面形状が円形状以外である場合には、代表寸法は断面の水力相当直径を指す。水力相当直径Ｄは、４×流路断面積／ぬれ縁長さで求められる。ぬれ縁長さは、流路断面における、燃料ガスが接触する壁（配置板１２０、仕切板１２４）部分の長さを示す。
【００３６】
例えば、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離以下とすれば、火炎が導入路１２８内に侵入することがなくなり、燃焼が安定化される。しかし、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離以下で均一にするためには、配置板１２０と仕切板１２４の面精度や取り付け精度を高める必要がある。そこで、本実施形態においては、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離よりも大きくしてもよいこととし、仕切板１２４の下面（配置板１２０側）の燃焼室１２６近傍に配置板１２０と当接する複数の突起部１５２を所定の間隔Ｌを空けて配置する。
【００３７】
図３は、複数の突起部１５２を説明するための説明図である。図３（ａ）は、破線で示す加熱板１１８を透過した燃焼加熱器１００の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢＢ断面を矢印の方向から見た説明図である。図３（ｂ）において、複数の突起部１５２の構造の理解を容易にするため、突起部１５２のうち、仕切板１２４で隠れている部分を破線で示す。また、矢印１５４は燃料ガスの流れの向きを示す。導入路１２８は、仕切板１２４に設けられた複数の突起部１５２によって、流路断面が狭められている。燃料ガスは、導入路１２８のうち、図２（ｂ）の部分拡大図および、図３（ｂ）の説明図で示すように、隣接する突起部１５２の間の空隙を通じて燃焼室１２６に流入する。このとき、突起部１５２同士の間隔Ｌが流路断面形状の代表寸法となる。
【００３８】
ここで、燃料ガスの消炎距離ｄは、管壁モデルの径の大きさで表されるものであり、式（１）により求められる。
ｄ＝２λ・Ｎｕ１／２／Ｃｐ・ρｕ・Ｓｕ …式（１）
式（１）において、λは熱伝導率、Ｎｕはヌセルト数、Ｃｐは定圧比熱、ρｕは燃料ガスの密度、Ｓｕは燃焼速度である。
【００３９】
本実施形態の燃焼加熱器１００は、上述した代表寸法（突起部１５２同士の間隔Ｌ）が消炎距離ｄ以下となるように設計されているため、燃焼室１２６において安定した燃焼が可能となる。
【００４０】
このような燃焼加熱器１００において、本来保炎すべき外周壁１２２近傍とは異なる箇所における渦流の発生が保炎性を低下させる現象が生じていた。かかる現象を図４を用いて説明する。
【００４１】
図４は、渦流を説明するための説明図である。図４（ａ）では、図２におけるＣＣ断面図のうち、２つの突起部１５２の近傍部分のみを示す。また、図４（ｂ）では、従来の燃焼加熱器における、図４（ａ）に対応する断面図を示す。さらに、図４（ａ）、（ｂ）では燃料ガスの流れを矢印で示す。
【００４２】
図４（ｂ）に示すように、従来の突起部１０では、燃料ガスが、複数の突起部１０の隙間から燃焼室１２６に流入するとき流路が急峻に拡大するため、渦流が形成されてしまう。そうすると、上述したように、本来、外周壁１２２に燃料ガスが衝突する前に流れが弱まってしまい、保炎性が低下する。その結果、不完全燃焼のＣＯの排出濃度が上昇してしまう可能性があった。
【００４３】
そこで、本実施形態の燃焼加熱器１００は、図４（ａ）に示すような形状の突起部１５２を備える。突起部１５２は、導入路１２８と燃焼室１２６とが連続する位置において、燃料ガスの流路１２８ａを狭める。また、突起部１５２は、突起部１５２の燃焼室１２６側において、導入路１２８から燃焼室１２６への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する、図４（ａ）中破線で示した漸減部位１５６を有する。突起部１５２は、燃料ガスの流れ方向に対して流線形状を成している。
【００４４】
かかる構成により、燃料ガスは、外周壁１２２に衝突するまで渦量が生じ難く、外周壁１２２に衝突後、外周壁１２２近傍（図４（ａ）に一点鎖線の楕円１５８で示す）において折り返す燃料ガスの流れが安定する。そのため、燃焼加熱器１００は、外周壁１２２近傍において高い保炎性を有する。
【００４５】
図５は、ＣＯ排出濃度の低下を説明するための説明図である。図５では、燃料ガスの当量比が一定の場合における燃料ガスの流速と、排出ガスにおけるＣＯの排出濃度との大凡の関係を示す。漸減部位１５６を有さない突起部を設けた場合、凡例１７０のように、燃料ガスの流速が低い低負荷になると、ＣＯの排出濃度は、自主規制値である１００ｐｐｍに近づく、もしくは超えてしまう。
【００４６】
しかし、本実施形態のように漸減部位１５６を有する突起部１５２を設けた場合、凡例１７２に示すように、燃焼加熱器１００は、特に低負荷においても安定して燃焼加熱を行うことが可能となり作動可能な負荷範囲を拡大できる。
【００４７】
図６は、複数の突起部１５２に関する他の例を説明するための説明図である。図６（ａ）に示すように、突起部１５２は、燃焼室１２６側が燃焼室１２６と反対側よりも幅が細く形成されてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、燃焼室１２６と反対側が燃焼室１２６側よりも幅が細く形成されてもよい。さらに、図６（ｃ）に示すように、突起部１５２は、コーナにＲが設けられているのみでもよい。
【００４８】
いずれの場合であっても、突起部１５２は、突起部１５２の厚みが外周に垂直な方向に漸減する漸減部位１５６を有する。そのため、燃料ガスは、外周壁１２２に衝突するまで渦流が生じ難く、燃料ガスの流れが安定し保炎性が向上する。
【００４９】
図７は、複数の突起部１５２を説明するための説明図である。図７では、突起部１５２の形状を説明するため、仕切板１２４の突起部１５２が配される部位を切り出し、突起部１５２が上面となる向きの斜視図を示す。
【００５０】
突起１５２の先端部分の漸減部位１５６は、図７に示すように、複数の突起１５２の間の隙間が矢印１５８の方向に向かって漸増すると共に、突起１５２の高さが漸減するように丸みを帯びている。
【００５１】
換言すれば、漸減部位１５６は、突起部１５２の幅方向に厚みが漸減する部分に限定されず、突起部１５２の高さ方向に厚みが漸減する部分であってもよい。また、漸減部位１５６は、突起部１５２の孔１６０側によって絞られた燃料ガスの流路を、当該漸減部位１５６に沿って燃焼室１２６側に向かって広げるものであればよい。
【００５２】
かかる構成により、燃料ガスの流れが、突起部１５２からより剥離しにくくなり、燃焼加熱器１００は、不要な渦流の発生をさらに抑制し、本来保炎すべき外周壁１２２近傍における渦流の発生を安定化することが可能となる。
【００５３】
また、図４（ｂ）に示す従来の突起部１０に比べて、本実施形態における突起部１５２は角がないため、プレス加工によっても容易に形成可能となり、燃焼加熱器１００は製造コストを低減できる。
【００５４】
本実施形態において、突起部１５２は、導入路１２８において仕切板１２４にのみ設けられている。そのため、突起部１５２を形成するための加工は仕切板１２４にのみ施せばよく、配置板１２０と仕切板１２４両方に設けられている場合に比べて、燃焼加熱器１００は製造コストを低減できる。
【００５５】
また、突起部１５２は、導入路１２８において配置板１２０にのみ設けられてもよい。かかる構成により、仕切板１２４を薄板として容易に加工することができ、燃焼加熱器１００は製造コストを低減することが可能となる。
【００５６】
以上、説明した燃焼加熱器１００によって、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能となる。
【００５７】
また、上述した実施形態では、燃焼室１２６は、外周壁１２２に沿って形成されるとしたが、かかる場合に限らず、燃焼室１２６は、外周壁１２２、加熱板１１８、および配置板１２０で囲繞される空間内であればよい。ただし、排気ガスによる燃料ガスの予熱効果を十分に確保するため、燃焼室１２６は、例えば、加熱板１１８と仕切板１２４との間の空間、または仕切板１２４と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた孔１５８から外周壁１２２までの中間位置より外周壁１２２に近い空間のいずれかの位置に設けられることが望ましい。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、燃料を燃焼させて被加熱物を加熱する燃焼加熱器に利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１００ …燃焼加熱器
１１８ …加熱板
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４ …仕切板
１２６ …燃焼室
１２８ …導入路
１２８ａ …流路
１３０ …導出路
１５２ …突起部
１５６ …漸減部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を燃焼させて被加熱物を加熱する燃焼加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガスを燃焼させた燃焼熱で輻射体を加熱し、輻射体の輻射面からの輻射熱で、工業材料や食品等を加熱する燃焼加熱器が広く普及している。このような燃焼加熱器について、例えば、輻射強度を向上させるために輻射面に輻射率の高い材料、形状を適用する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、燃料ガスが流出して燃焼する炎孔の出口近傍に、燃料ガスの流路が拡大するように渦流部を設けて渦流を発生させることで、保炎効果を増大させる技術も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
さらに、熱効率を向上させた燃焼加熱器が提案されている。この燃焼加熱器は、燃料ガスの導入路から、燃焼室および燃焼後の排気ガスの導出路までを密閉構造とし、導入路と導出路とを隣接させることで、排気ガスの熱で燃焼前の燃料ガスを予熱して熱効率を高めている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２４９２５号公報
【特許文献２】特開平６−１４７４３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３のような燃焼加熱器では、燃焼室近傍の燃料ガスの導入路において、複数の突起部が流路を狭めることで、消炎距離を短くして逆火を防止している。そして、燃焼室に流出した燃料ガスは、燃焼室の壁面に衝突して壁面に沿って上方へ流れた後、壁面から離れる向きに折り返す。この折り返しにおいて燃料ガスの流速が低下することで、保炎性を向上させている。
【０００７】
しかし、燃料ガスが壁面に衝突するより以前に、複数の突起部の隙間から燃焼室に流入する際、流路が段階的に拡大するため、特許文献２と同様、渦流が形成される。しかし、特許文献３のような燃焼加熱器では、燃焼室に流入するとき発生する渦流は、燃料ガスの壁面への衝突が弱まる要因となる。そのため、本来、保炎すべき壁面近傍において折り返す燃料ガスの流れが安定せず、燃焼加熱器の保炎性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能な、燃焼加熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の燃焼加熱器は、加熱板と、加熱板に対向配置された配置板と、加熱板と配置板の外周に沿って配され、加熱板と配置板とで空間を囲繞する外周壁と、加熱板と配置板の間に配置された仕切板と、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室と、配置板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続して燃料ガスを導く導入路と、加熱板と仕切板とを側壁とし燃焼室に連続して燃焼室から排気ガスを当該燃焼加熱器外に導くと共に、仕切板を通じて排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する導出路と、導入路と燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部と、を備え、突起部は、導入路から燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位を有することを特徴とする。
【００１０】
突起部は、導入路において仕切板にのみ設けられてもよい。
【００１１】
突起部は、導入路において配置板にのみ設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃焼加熱器によれば、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃焼加熱器の構造を説明するための組立図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】複数の突起部を説明するための説明図である。
【図４】渦流を説明するための説明図である。
【図５】ＣＯ排出濃度の低下を説明するための説明図である。
【図６】複数の突起部に関する他の例を説明するための説明図である。
【図７】複数の突起部を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
従来の燃焼加熱器では、燃焼を終えた排気ガス（燃焼ガス：燃焼後のガス）を回収せずにそのまま周囲の環境に排気しており、排気ガスの熱を利用できないため熱効率が低く、また、排気ガスの熱によって装置周辺の環境の温度が上昇したり、排気ガスが充満してしまったりして、労働環境の改善を図れない場合があった。これに対して、密閉式の燃焼加熱器は、本体容器内に、燃焼室と、燃料ガス（未燃焼ガス：燃焼前のガス）の導入路と、排気ガスの導出路とが密閉された状態で形成され、導出路を流れる排気ガスの熱で導入路を流れる燃料ガスを予熱することで、燃焼室において超過エンタルピ燃焼を実現する。このような燃焼加熱器は、排気ガスの熱を回収しているので、熱効率が高く、排気ガス自体も回収されるため、労働環境を損なわない。また、炎口が不要なため、輻射面の面積は減少せず輻射強度が高いといった利点も有する。
【００１６】
このような密閉式の燃焼加熱器には、スイスロール型やディスク型が提案されている。スイスロール型では、本体容器の中心に燃焼室が形成され、導入路と導出路とが渦巻状に並列して配置される。このスイスロール型の燃焼加熱器は、形状が複雑なため製造コストが高くなってしまうといった難点がある。これに対して、ディスク型の燃焼加熱器は、伝熱を担う仕切板が、本体容器を構成する一対の薄板（加熱板、配置板）よりも小型の薄板からなり、加熱板と配置板の間に空隙を設けて配置するといった簡易な構成で、導入路と導出路とに熱交換をさせている。また、ディスク型の燃焼加熱器は、スイスロール型に比べ、輻射面を有する加熱板の形状の自由度が高く、スイスロール型のように略円形に限られず、用途に応じて、楕円形や矩形に形成することができる。さらに、ディスク型の燃焼加熱器は、燃焼室の配置が本体容器の中央に限られないため、スイスロール型よりも燃焼室自体の体積を大きくでき、燃焼負荷率（燃焼室内の単位体積あたりの発熱）を抑えることができる。
【００１７】
ところで、燃焼室近傍の燃料ガスの導入路では、複数の突起部が流路を狭め、代表距離を消炎距離より短くすることで逆火を防止している。しかし、複数の突起部の隙間から燃焼室に流入する際、流路が段階的に拡大するため、渦流が形成される。このような渦流は、本来、保炎すべき外周壁の壁面近傍における燃料ガスの流れを不安定にするため、外周壁の壁面近傍における保炎性が低下してしまう。
【００１８】
そこで、本実施形態の燃焼加熱器１００では、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を目的とする。以下、このような目的を実現可能な燃焼加熱器１００の詳細な構成を説明する。
【００１９】
（第１の実施形態：燃焼加熱器１００）
図１は、燃焼加熱器１００の構造を説明するための組立図であり、図２は、図１のＡＡ断面図である。図２（ａ）に示すように、燃焼加熱器１００は、加熱板１１８と、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、燃焼室１２６と、導入路１２８と、導出路１３０と、第１配管部１３２と、第２配管部１３４とを含んで構成される。なお、本実施形態では、燃焼加熱器１００は、外形が２２０ｍｍ×１４０ｍｍ程度のものを例に挙げて説明する。ただし、燃焼加熱器１００の外形は、かかる大きさに限定されず、任意の大きさに設定することができる。
【００２０】
本実施形態における燃焼加熱器１００は、本体容器に、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが予め混合された燃料ガス（予混合ガス）が供給される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、燃焼室１２６や燃焼室１２６の直前の導入路１２８において両者が混合して拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００２１】
加熱板１１８および配置板１２０は、対向して配置され、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅（真鍮）等で形成され、互いに略平行（本実施形態における超過エンタルピ燃焼を起こさせるための実質的な平行）に配置される。また、加熱板１１８および配置板１２０は、燃焼室１２６で生成された燃焼熱で加熱される輻射体としても機能する。ただし、配置板１２０は、輻射体として機能する構成に限らず、例えば、断熱構造としてもよい。
【００２２】
外周壁１２２は、上面視において、内周がトラック形状（略平行な２つの線分と、その２つの線分をつなぐ２つの円弧（半円）からなる形状）に、外周が矩形に形成され、加熱板１１８と配置板１２０の外周に沿って配され、加熱板１２２と配置板１２０とで空間を囲繞する。また、外周壁１２２の外周面を輻射面として用いることもできる。
【００２３】
燃焼加熱器１００の本体容器は、外周壁１２２と、外周壁１２２の上下を加熱板１１８および配置板１２０で閉塞してなるもので、外周面（外周壁１２２の外表面）の面積より上下壁面（加熱板１１８および配置板１２０の外表面）の面積の方が大きい。つまり、上下壁面は、本体容器の外表面の大部分を占める。そして、この上下壁面のうち、例えば上側の面が輻射面となり、燃焼室１２６で燃料ガスが燃焼すると、輻射や空気の対流によって輻射面から熱が伝達して被加熱物が加熱される。本実施形態においては、上下壁面のうち上側の面（加熱板１１８の上面）を輻射面とするが、かかる場合に限定されず、下側の面（配置板１２０の下面）を輻射面としたり上下壁面の両面を輻射面としたりしてもよい。
【００２４】
仕切板１２４は、加熱板１１８および配置板１２０よりも外形が小さく、外周壁１２２の内周面に沿った形状に形成され、加熱板１１８および配置板１２０の間で、加熱板１１８および配置板１２０と略平行に配置される。仕切板１２４と加熱板１１８および配置板１２０との間にはそれぞれ空隙が形成される。また、仕切板１２４は、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される。かかる仕切板１２４と加熱板１１８および配置板１２０は、間に空隙が形成されれば、傾いて対向配置されてもよい。また、仕切板１２４、加熱板１１８および配置板１２０は、その厚みに制限はなく、平板に限らず凹凸に形成されてもよい。
【００２５】
ここで、図１の組立図を用いて、加熱板１１８、配置板１２０、外周壁１２２および仕切板１２４の位置関係を説明する。配置板１２０には仕切板１２４が配置され、外周壁１２２が仕切板１２４と重畳しないように配置板１２０に重ねられる。詳細には、図２（ａ）に示すように、配置板１２０が第１配管部１３２の端部に固定されるのに対し、仕切板１２４は第１配管部１３２より突出している第２配管部１３４の端部に固定され、第１配管部１３２の端部と第２配管部１３４の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板１２４とが離隔することとなる。このとき、仕切板１２４の側面と、外周壁１２２の円筒状の内周面との間には燃焼室１２６としての空隙が形成される。最後に、外周壁１２２に、加熱板１１８が重ねられる。
【００２６】
燃焼室１２６は、外周壁１２２、加熱板１１８、および、配置板１２０で囲繞される空間内に配置される。また、燃焼室１２６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２より内側に外周壁１２２に沿って形成される。このように外周壁１２２に沿って燃焼室１２６を形成する構成により燃焼室１２６の体積を十分に確保でき、また、スイスロール型に比べ燃焼負荷率を低くできる。燃焼室１２６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、本体容器内では、厚み方向（加熱板１１８の上面に直交する方向）に、導入路１２８と導出路１３０とが重ねて形成される。
【００２８】
導入路１２８は、配置板１２０と、仕切板１２４とを側壁とする、配置板１２０と仕切板１２４に挟まれた空間であり、燃焼室１２６に連続して配され、本体容器中央に流入した燃料ガスを燃焼室１２６に放射状に導く。
【００２９】
導出路１３０は、加熱板１１８と、仕切板１２４とを側壁とし、燃焼室１２６に連続して配され、燃焼室１２６から排気ガスを本体容器の中央に集約して当該燃焼加熱器１００外に導く。また、図２（ａ）に示すように、本体容器内では、厚み方向に、導入路１２８と導出路１３０とが重なって形成されているので、仕切板１２４を通じて排気ガスの熱を伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３０】
第１配管部１３２は、導入路１２８に挿通し、燃料ガスを当該燃焼加熱器１００内に導く。具体的に、配置板１２０の中心部には、第１配管部１３２の内径と同一径の孔１５８が設けられており、この孔１５８の内周部分に第１配管部１３２が接続されている。
【００３１】
第２配管部１３４は、第１配管部１３２内部に配される。すなわち、第１配管部１３２と第２配管部１３４とで二重管を形成する。また、第２配管部１３４は、導出路１３０に挿通し、排気ガスを当該燃焼加熱器１００外に導く。具体的に、仕切板１２４の中心部には、第２配管部１３４の外径と同一径の孔１６０が設けられており、この孔１６０の内周部分に第２配管部１３４が嵌合される。さらに、第２配管部１３４は、排気ガスの熱を、第１配管部１３２を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００３２】
本実施形態においては、第１配管部１３２の内部に第２配管部１３４が配されるが、かかる場合に限定されず、第１配管部１３２および第２配管部１３４を加熱板１１８側から導入路１２８および導出路１３０に挿通させ、第２配管部１３４の内部に第１配管部１３２が配されてもよい。
【００３３】
ここで、燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図２（ａ）の円部分を拡大した図２（ｂ）中、白抜き矢印は燃料ガスの流れを、灰色で塗りつぶした矢印は排気ガスの流れを、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を示す。第１配管部１３２に燃料ガスを供給すると、燃料ガスは配置板１２０の中心部から導入路１２８に流入し、水平方向に放射状に広がりながら燃焼室１２６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１２６において外周壁１２２に衝突し、燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは加熱板１１８に伝熱した後、燃焼室１２６から導出路１３０を通じて第２配管部１３４に流入する。
【００３４】
仕切板１２４は比較的、熱伝導し易い素材で形成されており、導出路１３０を通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４を介して導入路１２８を通過する燃料ガスに伝わる。ここでは、導出路１３０を流れる排気ガスと導入路１２８を流れる燃料ガスとが、仕切板１２４を挟んで対向流（カウンタフロー）となっているため、排気ガスの熱で燃料ガスを効率的に予熱することが可能となり、高い熱効率を得ることができる。このように燃料ガスを予熱してから燃焼する、所謂、超過エンタルピ燃焼によって、燃料ガスの燃焼を安定化し、不完全燃焼によって生じるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を極低濃度に抑えることができる。
【００３５】
さらに、燃焼室１２６において安定した燃焼を可能とするために、導入路１２８と燃焼室１２６との境界において、排気ガスの流れに垂直な断面形状（以下、流路断面形状と称す）における代表寸法は、火炎を導入路１２８側に通さない（燃焼反応が導入路１２８の方に伝播されない）程度の消炎距離（消炎等価径を含む）を考慮し、消炎距離以下とするとよい。ここで、代表寸法は、燃料ガスが燃焼室１２６に流入する直前の流路の断面形状によって定まる寸法である。例えば、流路断面形状が円形状である場合には、代表寸法は円形断面の直径を指し、流路断面形状が円形状以外である場合には、代表寸法は断面の水力相当直径を指す。水力相当直径Ｄは、４×流路断面積／ぬれ縁長さで求められる。ぬれ縁長さは、流路断面における、燃料ガスが接触する壁（配置板１２０、仕切板１２４）部分の長さを示す。
【００３６】
例えば、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離以下とすれば、火炎が導入路１２８内に侵入することがなくなり、燃焼が安定化される。しかし、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離以下で均一にするためには、配置板１２０と仕切板１２４の面精度や取り付け精度を高める必要がある。そこで、本実施形態においては、配置板１２０と仕切板１２４との距離を消炎距離よりも大きくしてもよいこととし、仕切板１２４の下面（配置板１２０側）の燃焼室１２６近傍に配置板１２０と当接する複数の突起部１５２を所定の間隔Ｌを空けて配置する。
【００３７】
図３は、複数の突起部１５２を説明するための説明図である。図３（ａ）は、破線で示す加熱板１１８を透過した燃焼加熱器１００の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢＢ断面を矢印の方向から見た説明図である。図３（ｂ）において、複数の突起部１５２の構造の理解を容易にするため、突起部１５２のうち、仕切板１２４で隠れている部分を破線で示す。また、矢印１５４は燃料ガスの流れの向きを示す。導入路１２８は、仕切板１２４に設けられた複数の突起部１５２によって、流路断面が狭められている。燃料ガスは、導入路１２８のうち、図２（ｂ）の部分拡大図および、図３（ｂ）の説明図で示すように、隣接する突起部１５２の間の空隙を通じて燃焼室１２６に流入する。このとき、突起部１５２同士の間隔Ｌが流路断面形状の代表寸法となる。
【００３８】
ここで、燃料ガスの消炎距離ｄは、管壁モデルの径の大きさで表されるものであり、式（１）により求められる。
ｄ＝２λ・Ｎｕ１／２／Ｃｐ・ρｕ・Ｓｕ …式（１）
式（１）において、λは熱伝導率、Ｎｕはヌセルト数、Ｃｐは定圧比熱、ρｕは燃料ガスの密度、Ｓｕは燃焼速度である。
【００３９】
本実施形態の燃焼加熱器１００は、上述した代表寸法（突起部１５２同士の間隔Ｌ）が消炎距離ｄ以下となるように設計されているため、燃焼室１２６において安定した燃焼が可能となる。
【００４０】
このような燃焼加熱器１００において、本来保炎すべき外周壁１２２近傍とは異なる箇所における渦流の発生が保炎性を低下させる現象が生じていた。かかる現象を図４を用いて説明する。
【００４１】
図４は、渦流を説明するための説明図である。図４（ａ）では、図２におけるＣＣ断面図のうち、２つの突起部１５２の近傍部分のみを示す。また、図４（ｂ）では、従来の燃焼加熱器における、図４（ａ）に対応する断面図を示す。さらに、図４（ａ）、（ｂ）では燃料ガスの流れを矢印で示す。
【００４２】
図４（ｂ）に示すように、従来の突起部１０では、燃料ガスが、複数の突起部１０の隙間から燃焼室１２６に流入するとき流路が急峻に拡大するため、渦流が形成されてしまう。そうすると、上述したように、本来、外周壁１２２に燃料ガスが衝突する前に流れが弱まってしまい、保炎性が低下する。その結果、不完全燃焼のＣＯの排出濃度が上昇してしまう可能性があった。
【００４３】
そこで、本実施形態の燃焼加熱器１００は、図４（ａ）に示すような形状の突起部１５２を備える。突起部１５２は、導入路１２８と燃焼室１２６とが連続する位置において、燃料ガスの流路１２８ａを狭める。また、突起部１５２は、突起部１５２の燃焼室１２６側において、導入路１２８から燃焼室１２６への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する、図４（ａ）中破線で示した漸減部位１５６を有する。突起部１５２は、燃料ガスの流れ方向に対して流線形状を成している。
【００４４】
かかる構成により、燃料ガスは、外周壁１２２に衝突するまで渦量が生じ難く、外周壁１２２に衝突後、外周壁１２２近傍（図４（ａ）に一点鎖線の楕円１５８で示す）において折り返す燃料ガスの流れが安定する。そのため、燃焼加熱器１００は、外周壁１２２近傍において高い保炎性を有する。
【００４５】
図５は、ＣＯ排出濃度の低下を説明するための説明図である。図５では、燃料ガスの当量比が一定の場合における燃料ガスの流速と、排出ガスにおけるＣＯの排出濃度との大凡の関係を示す。漸減部位１５６を有さない突起部を設けた場合、凡例１７０のように、燃料ガスの流速が低い低負荷になると、ＣＯの排出濃度は、自主規制値である１００ｐｐｍに近づく、もしくは超えてしまう。
【００４６】
しかし、本実施形態のように漸減部位１５６を有する突起部１５２を設けた場合、凡例１７２に示すように、燃焼加熱器１００は、特に低負荷においても安定して燃焼加熱を行うことが可能となり作動可能な負荷範囲を拡大できる。
【００４７】
図６は、複数の突起部１５２に関する他の例を説明するための説明図である。図６（ａ）に示すように、突起部１５２は、燃焼室１２６側が燃焼室１２６と反対側よりも幅が細く形成されてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、燃焼室１２６と反対側が燃焼室１２６側よりも幅が細く形成されてもよい。さらに、図６（ｃ）に示すように、突起部１５２は、コーナにＲが設けられているのみでもよい。
【００４８】
いずれの場合であっても、突起部１５２は、突起部１５２の厚みが外周に垂直な方向に漸減する漸減部位１５６を有する。そのため、燃料ガスは、外周壁１２２に衝突するまで渦流が生じ難く、燃料ガスの流れが安定し保炎性が向上する。
【００４９】
図７は、複数の突起部１５２を説明するための説明図である。図７では、突起部１５２の形状を説明するため、仕切板１２４の突起部１５２が配される部位を切り出し、突起部１５２が上面となる向きの斜視図を示す。
【００５０】
突起１５２の先端部分の漸減部位１５６は、図７に示すように、複数の突起１５２の間の隙間が矢印１５８の方向に向かって漸増すると共に、突起１５２の高さが漸減するように丸みを帯びている。
【００５１】
換言すれば、漸減部位１５６は、突起部１５２の幅方向に厚みが漸減する部分に限定されず、突起部１５２の高さ方向に厚みが漸減する部分であってもよい。また、漸減部位１５６は、突起部１５２の孔１６０側によって絞られた燃料ガスの流路を、当該漸減部位１５６に沿って燃焼室１２６側に向かって広げるものであればよい。
【００５２】
かかる構成により、燃料ガスの流れが、突起部１５２からより剥離しにくくなり、燃焼加熱器１００は、不要な渦流の発生をさらに抑制し、本来保炎すべき外周壁１２２近傍における渦流の発生を安定化することが可能となる。
【００５３】
また、図４（ｂ）に示す従来の突起部１０に比べて、本実施形態における突起部１５２は角がないため、プレス加工によっても容易に形成可能となり、燃焼加熱器１００は製造コストを低減できる。
【００５４】
本実施形態において、突起部１５２は、導入路１２８において仕切板１２４にのみ設けられている。そのため、突起部１５２を形成するための加工は仕切板１２４にのみ施せばよく、配置板１２０と仕切板１２４両方に設けられている場合に比べて、燃焼加熱器１００は製造コストを低減できる。
【００５５】
また、突起部１５２は、導入路１２８において配置板１２０にのみ設けられてもよい。かかる構成により、仕切板１２４を薄板として容易に加工することができ、燃焼加熱器１００は製造コストを低減することが可能となる。
【００５６】
以上、説明した燃焼加熱器１００によって、保炎性を向上し安定した燃焼加熱を実現可能となる。
【００５７】
また、上述した実施形態では、燃焼室１２６は、外周壁１２２に沿って形成されるとしたが、かかる場合に限らず、燃焼室１２６は、外周壁１２２、加熱板１１８、および配置板１２０で囲繞される空間内であればよい。ただし、排気ガスによる燃料ガスの予熱効果を十分に確保するため、燃焼室１２６は、例えば、加熱板１１８と仕切板１２４との間の空間、または仕切板１２４と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた孔１５８から外周壁１２２までの中間位置より外周壁１２２に近い空間のいずれかの位置に設けられることが望ましい。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、燃料を燃焼させて被加熱物を加熱する燃焼加熱器に利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１００ …燃焼加熱器
１１８ …加熱板
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４ …仕切板
１２６ …燃焼室
１２８ …導入路
１２８ａ …流路
１３０ …導出路
１５２ …突起部
１５６ …漸減部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱板と、
前記加熱板に対向配置された配置板と、
前記加熱板と前記配置板の外周に沿って配され、該加熱板と該配置板とで空間を囲繞する外周壁と、
前記加熱板と前記配置板の間に配置された仕切板と、
前記加熱板、前記配置板、および前記外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室と、
前記配置板と前記仕切板とを側壁とし前記燃焼室に連続して燃料ガスを導く導入路と、
前記加熱板と前記仕切板とを側壁とし前記燃焼室に連続して該燃焼室から排気ガスを当該燃焼加熱器外に導くと共に、該仕切板を通じて該排気ガスの熱で該燃料ガスを予熱する導出路と、
前記導入路と前記燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部と、を備え、
前記突起部は、前記導入路から前記燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位を有することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
前記突起部は、前記導入路において前記仕切板にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼加熱器。
【請求項３】
前記突起部は、前記導入路において前記配置板にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼加熱器。
【請求項１】
加熱板と、
前記加熱板に対向配置された配置板と、
前記加熱板と前記配置板の外周に沿って配され、該加熱板と該配置板とで空間を囲繞する外周壁と、
前記加熱板と前記配置板の間に配置された仕切板と、
前記加熱板、前記配置板、および前記外周壁で囲繞される空間内に配置された燃焼室と、
前記配置板と前記仕切板とを側壁とし前記燃焼室に連続して燃料ガスを導く導入路と、
前記加熱板と前記仕切板とを側壁とし前記燃焼室に連続して該燃焼室から排気ガスを当該燃焼加熱器外に導くと共に、該仕切板を通じて該排気ガスの熱で該燃料ガスを予熱する導出路と、
前記導入路と前記燃焼室とが連続する位置において、燃料ガスの流路を狭める突起部と、を備え、
前記突起部は、前記導入路から前記燃焼室への燃料ガスの流れ方向に厚みが漸減する漸減部位を有することを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
前記突起部は、前記導入路において前記仕切板にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼加熱器。
【請求項３】
前記突起部は、前記導入路において前記配置板にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼加熱器。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１５２５１（Ｐ２０１３−１５２５１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７８９７（Ｐ２０１１−１４７８９７）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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