燃焼加熱器
【課題】熱変形による不具合を抑制し、燃料ガスの予熱効果を高め、高い熱効率を実現する。
【解決手段】燃焼加熱器１１０は、加熱板１２６と、加熱板に対向配置された配置板１２０と、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁１２２と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって導入部１３４を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部１３８を形成する仕切板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、導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当燃焼によって生成された排気ガスを導出部に向けて導出する燃焼室１３６と、を備え、仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部１４６が設けられている。
【解決手段】燃焼加熱器１１０は、加熱板１２６と、加熱板に対向配置された配置板１２０と、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁１２２と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって導入部１３４を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部１３８を形成する仕切板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、導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当燃焼によって生成された排気ガスを導出部に向けて導出する燃焼室１３６と、を備え、仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部１４６が設けられている。
【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。
【０００３】
このような燃焼加熱器に関し、燃料ガスを燃焼室に導く導入路から、燃焼室において燃焼した排気ガスを本体外に導く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、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る技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４９４３４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の燃焼加熱器においては、燃料ガスの予熱効果を高めることで、熱効率を一層向上することができる。そこで、導入路と導出路とを隔てる仕切板を薄くして、排気ガスから燃焼ガスへの伝熱効率を向上して予熱効果を高めることが考えられる。ところが、仕切板を薄くすると、当該仕切板が熱変形してしまい、導入路や導出路が変形して燃焼室に燃料ガスを均一に供給することができなくなってしまったり、排気ガスを十分に排気できなかったりして燃焼効率が低下するといった不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、熱変形による不具合を抑制し、燃料ガスの予熱効果を高め、高い熱効率を実現することが可能な、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】
【０００７】
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、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって導入部を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、配置板または仕切板に設けられ、燃料ガスが導かれる第１配管部が接続されると共に、当該第１配管部から導入部に燃料ガスを導入する流入孔と、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、導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部に向けて導出する燃焼室と、加熱板または仕切板に設けられ、排気ガスが導かれる第２配管部が接続されると共に、導出部から当該第２配管部に排気ガスを導出する排気孔と、を備え、仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
凹凸部の頂部は、加熱板および配置板のいずれか一方または双方に接触してもよい。
【０００９】
凹凸部は、仕切板に設けられた流入孔または排気孔から燃焼室に向かって放射状に延在してもよい。
【００１０】
仕切板の導入部側には、仕切板に設けられた流入孔または排気孔近傍に平板状の平板部が設けられ、凹凸部は、平板部の外周側に連続して設けられていてもよい。
【００１１】
導出部は、凹凸部によって周方向に区画された複数の排気流路を有し、排気流路は、燃焼室側から排気孔側に向かうに従って徐々に狭くなってもよい。
【００１２】
導入部は、凹凸部によって周方向に区画された複数の導入流路を有し、導入流路は、流入孔側から燃焼室側に向かうに従って徐々に狭くなってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱変形による不具合を抑制し、燃料ガスの予熱効果を高め、高い熱効率を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における燃焼加熱システムの外観例を示した外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態における燃焼加熱システムの構造を説明するための組立図である。
【図３】図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図である
【図４】第１の実施形態における仕切板の斜視図である。
【図５】第１の実施形態における仕切板の正面図である。
【図６】第１の実施形態における仕切板の断面図である。
【図７】燃料ガスおよび排気ガスの流れを説明するための説明図である。
【図８】第２の実施形態における仕切板の斜視図である。
【図９】第３の実施形態における仕切板の正面図である。
【図１０】第３の実施形態における仕切板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１の実施形態：燃焼加熱システム１００）
図１は、第１の実施形態における燃焼加熱システム１００の外観例を示した外観斜視図である。本実施形態における燃焼加熱システム１００は、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが本体容器に供給される前に混合される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、所謂、拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００１７】
図１に示すように、燃焼加熱システム１００は、複数（ここでは２つ）の燃焼加熱器１１０を連設してなり、都市ガス等と空気との混合ガス（以下、「燃料ガス」という）の供給を受けて、それぞれの燃焼加熱器１１０で燃料ガスが燃焼することで、加熱される。そして、燃焼加熱システム１００では、その燃焼によって生じた排気ガスが回収される。
【００１８】
図２は、第１の実施形態における燃焼加熱システム１００の構造を説明するための組立図である。図２に示すように、燃焼加熱システム１００は、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、加熱板１２６とを含んで構成される。
【００１９】
配置板１２０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（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が低い素材等で形成される平板部材である。
【００２０】
外周壁１２２は、配置板１２０と外周面が面一となる外形を有する薄板部材で構成され、図示のように配置板１２０に積層される。この外周壁１２２には、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）をなし、厚さ方向（外周壁１２２と配置板１２０との積層方向）に貫通する２つの貫通孔１２２ａが設けられている。
【００２１】
仕切板１２４は、配置板１２０と同様に、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。そして、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａの内周面に沿った外形形状を有する薄板状の部材で構成され、外周壁１２２の内側に配置板１２０と略平行に配置される。なお、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａ内に収容された状態で、外周面が貫通孔１２２ａの内周面と一定間隔を維持して離間する寸法関係を維持している。
【００２２】
加熱板１２６は、配置板１２０と同様、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薄板部材からなる。
【００２３】
そして、加熱板１２６は、配置板１２０および外周壁１２２と外周面が面一となる外形を有しており、外周壁１２２および仕切板１２４に積層される。このとき、加熱板１２６および配置板１２０は、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）に対向配置されている。また、外周壁１２２は、加熱板１２６および配置板１２０の外周に沿って配され、仕切板１２４は、加熱板１２６、配置板１２０および外周壁１２２によって囲繞される空間内において、加熱板１２６および配置板１２０と対向配置されることとなる。
【００２４】
かかる配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６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、配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６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】
このように、燃焼加熱システム１００の本体容器は、外周壁１２２の上下を加熱板１２６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１２６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。
【００２６】
また、燃焼加熱システム１００には、２つの燃焼加熱器１１０が連設して構成されており、両燃焼加熱器１１０間の接続部位には、連設された燃焼加熱器１１０内の密閉空間を連通する火移り部１２８が形成されている。ただし、密閉空間といっても、気体中で用いる場合、必ずしも完全密閉する必要はない。本実施形態の燃焼加熱システム１００では、例えば、イグナイタ（図示せず）等の点火装置による１回の点火によって、火移り部１２８を通じて連設する燃焼加熱器１１０に火炎が広がって点火される。上記したように、燃焼加熱システム１００には２つの燃焼加熱器１１０が設けられるが、両燃焼加熱器１１０は同一の構成であるため、以下では、一方の燃焼加熱器１１０について説明する。
【００２７】
図３は、図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図である。図３に示すように、配置板１２０には、燃焼加熱器１１０の中心部において厚さ方向に貫通する流入孔１３２が設けられている。この流入孔１３２には、燃料ガスが流通する第１配管部１３０が接続されており、流入孔１３２を介して燃料ガスが燃焼加熱器１１０の本体容器内に導かれる。
【００２８】
本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが仕切板１２４に仕切られて隣接して形成される。仕切板１２４、導入部１３４、および導出部１３８の位置関係については後に図示する。
【００２９】
導入部１３４は、配置板１２０と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、流入孔１３２から流入した燃料ガスを燃焼室１３６に放射状に導く。
【００３０】
燃焼室１３６は、配置板１２０、加熱板１２６、および外周壁１２２で囲繞される空間内に配置される。また、燃焼室１３６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２に沿って配置される。燃焼室１３６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。そして、燃焼室１３６では、導入部１３４から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部１３８に向けて導出する。
【００３１】
導出部１３８は、加熱板１２６と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、燃焼室１３６における燃焼によって生じた排気ガスを、燃焼加熱器１１０の中心部に集約する。
【００３２】
上述したように、本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接し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燃料ガスに伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３３】
輻射面１４０は、加熱板１２６の外側の面であり、導出部１３８を流通する排気ガスまたは燃焼室１３６における燃焼によって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する。
【００３４】
仕切板１２４には、燃焼加熱器１１０の中心部において厚さ方向に貫通する排気孔１４２が設けられている。この排気孔１４２には、内周部分に第２配管部１４４が嵌合されている。そして、輻射面１４０を加熱した後の排気ガスが排気孔１４２を介して燃焼加熱器１１０の外に導出される。
【００３５】
第２配管部１４４は、第１配管部１３０内部に配される。すなわち、第１配管部１３０と第２配管部１４４とで二重管を形成する。また、第２配管部１４４は、排気ガスの熱を、第１配管部１３０を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００３６】
ここで、配置板１２０の流入孔１３２が形成された部位（縁部）が第１配管部１３０の端部に固定され、仕切板１２４の排気孔１４２は第１配管部１３０より突出している第２配管部１４４の端部に固定され、第１配管部１３０の端部と第２配管部１４４の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板１２４とが離隔している。
【００３７】
なお、本実施形態においては、流入孔１３２は配置板１２０に設けられ、排気孔１４２は仕切板１２４に設けられるが、流入孔１３２が仕切板１２４に設けられ、排気孔１４２が加熱板１２６に設けられてもよい。この場合、第１配管部１３０および第２配管部１４４を加熱板１２６側から導入部１３４および導出部１３８に挿通させ、第２配管部１４４の内部に第１配管部１３０が配されてもよい。また、第１配管部１３０および第２配管部１４４は、それぞれ別個に設けてもよく、この場合、流入孔１３２は、配置板１２０または仕切板１２４のいずれかに配置され、排気孔１４２は、加熱板１２６または仕切板１２４のいずれかに配置されればよい。
【００３８】
そして、本実施形態における仕切板１２４には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられている。以下に、図４〜図７を用いて、仕切板１２４の構成について詳細に説明する。
【００３９】
図４は、第１の実施形態における仕切板１２４の斜視図である。特に、図４（ａ）は、仕切板１２４の導出部１３８側に位置する面を示し、図４（ｂ）は、仕切板１２４の導入部１３４側に位置する面を示す。図４（ａ）、（ｂ）において、排気孔１４２から放射状に延びる線は凹凸部１４６の頂部１４６ａを示しており、実線部分が凸となっている部分を示しており、波線部分が凹になっている部分を示している。この図に示すように、凹凸部１４６は、仕切板１２４の中央側から外周側に向かって放射状に延在する。なお、ここでは、説明の便宜上、凹凸の数を少なく記載しているが、凹凸部１４６としては、凹凸の数に制限はない。
【００４０】
図５は、仕切板１２４の導出部１３８側に位置する面を示す正面図であり、図６は、仕切板１２４の断面図である。特に、図６（ａ）は、図５のＶＩ（ａ）‐ＶＩ（ａ）線断面図であり、図６（ｂ）は、図５のＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線断面図であり、図６（ｃ）は、図５のＶＩ（ｃ）‐ＶＩ（ｃ）線断面図である。ただし、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図５における頂部１４６ａを示す、実線１６０ａから実線１６０ｂまでの範囲の断面とし、仕切板１２４とその上下の加熱板１２６および配置板１２０の断面のみを示す。
【００４１】
図５において、排気孔１４２から放射状に延びる実線は、凹凸部１４６のうち、導出部１３８側に凸となる頂部１４６ａを示し、排気孔１４２から放射状に延びる破線は、凹凸部１４６のうち、導入部１３４側に凸となる頂部１４６ａを示す。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、凹凸部１４６の頂部１４６ａ（破線の円で示す）は、仕切板１２４の燃焼室１３６側から排気孔１４２に向かうＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線までの範囲においては、加熱板１２６および配置板１２０の双方に接触する。
【００４３】
そして、ＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線を越えて排気孔１４２側に近づくにつれ、凹凸部１４６の凹凸は徐々に小さくなる（図６（ｃ）参照）。ここでは、凹凸部１４６の凹凸が小さくなると、頂部１４６ａは、加熱板１２６への接触を維持したまま、配置板１２０からは離隔する。
【００４４】
そして、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、導入部１３４における燃焼室１３６側（図５のＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ）線よりも仕切板１２４の外周側）には、凹凸部１４６によって周方向に区画された複数の導入流路１３４ａによって構成される。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、導出部１３８においては、仕切板１２４の外周端から排気孔１４２まで、凹凸部１４６によって周方向に区画された複数の排気流路１３８ａが形成される。
【００４５】
つまり、導入部１３４は、仕切板１２４の排気孔１４２近傍、すなわち、配置板１２０の流入孔１３２近傍においては、凹凸部１４６によって完全には区画されておらず、流入孔１３２から燃焼室１３６に向かう途中で、導入流路１３４ａが形成される。
【００４６】
また、排気流路１３８ａは、仕切板１２４の燃焼室１３６側から排気孔１４２に向かうに従って徐々に狭くなっている。
【００４７】
続いて、導入部１３４から導出部１３８までの燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図７は、燃料ガスおよび排気ガスの流れを説明するための説明図である。特に、図７（ａ）では、図３の断面図の左側の一部の拡大図を示し、図７（ｂ）では、図７（ａ）のＶＩＩ（ｂ）‐ＶＩＩ（ｂ）線断面図を示す。また、図７（ａ）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示し、図７（ｂ）中、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を、記号１５０ａは燃料ガスの流れ方向を、記号１５０ｂは排気ガスの流れ方向を示す。ただし、図７（ａ）中、破線で示す白抜き矢印は、仕切板１２４の背面側に隠れた燃料ガスの流れを示す。
【００４８】
図７（ｂ）に示すように、導入流路１３４ａと排気流路１３８ａとは仕切板１２４の凹凸部１４６を挟んで、交互に形成される。導入部１３４に流入した燃料ガスは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、導入流路１３４ａに沿って燃焼室１３６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１３６において外周壁１２２に衝突して流速が低下し、燃焼室１３６において燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは排気孔１４２に向けて徐々に狭くなる排気流路１３８ａを流れる。このとき、排気ガスの熱は、加熱板１２６の輻射面１４０に伝熱する。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示すように、排気流路１３８ａを通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４の凹凸部１４６を介して導入流路１３４ａを通過する燃料ガスに伝熱する。ここでは、排気流路１３８ａを流れる排気ガスと導入流路１３４ａを流れる燃料ガスとが、仕切板１２４の凹凸部１４６を挟んで左右（加熱板１２６と配置板１２０との対向方向）に並んだ対向流（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。
【００５０】
上述したように、本実施形態の燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４に設けられた凹凸部１４６によって仕切板１２４の熱変形が吸収されるので、仮に仕切板１２４が熱変形したとしても、ガタつきによる導入部１３４や導出部１３８の熱変形を抑制することができる。したがって、燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４の厚さを薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。また、仕切板１２４に凹凸部１４６を設けることによって、燃料ガスおよび排気ガスが仕切板１２４に接触する面積が大きくなるため、排気ガスから燃料ガスへの伝熱が促進され、予熱効果がさらに高まる。
【００５１】
また、排気流路１３８ａが排気孔１４２に向かって狭くなることで、排気ガスの流速が速められ、排気ガスから加熱板１２６および仕切板１２４への熱伝達率が向上する。そのため、燃焼加熱器１１０は、輻射面１４０の加熱効果および燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。
【００５２】
また、凹凸部１４６の頂部１４６ａが加熱板１２６や配置板１２０に接触することで、燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４が固定され、仕切板１２４の熱変形によるガタつきをさらに抑制可能となる。そのため、仕切板１２４の厚さをさらに薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。
【００５３】
また、仕切板１２４は、流入孔１３２付近においては、凹凸部１４６の凹凸が小さくなって加熱板１２６側にのみ接触しており、導入部１３４の流路を狭めない。そのため、長期の使用によって仕切板１２４に仮に熱変形が生じたとしても、流入孔１３２の近傍の導入部１３４の流路が狭くなることによる周方向の燃料ガスの供給量の偏りを抑制できる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における仕切板２２４について説明する。第２の実施形態では、上記第１の実施形態と仕切板２２４が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板２２４についてのみ説明する。
【００５５】
図８は、第２の実施形態における仕切板２２４の斜視図である。特に、図８（ａ）は、仕切板２２４の導出部１３８側に位置する面を示し、図８（ｂ）は、仕切板２２４の導入部１３４側に位置する面を示す。
【００５６】
仕切板２２４には、その中央近傍の一定範囲にわたって、平板状の平板部２５０が設けられており、凹凸部２４６およびその頂部２４６ａが、平板部２５０の外周側に連続して設けられている。ここで、頂部２４６ａは、実線部分が凸となっており、波線部分が凹になっている。
【００５７】
仮に、導入部１３４の流入孔１３２付近においても、凹凸部２４６の頂部２４６ａが配置板１２０に接触して導入流路１３４ａが区画形成されている場合、長期の使用によって仕切板２２４に熱変形が生じることで、流入孔１３２の近傍が極端に狭くなってしまい、周方向の燃料ガスの供給量に偏りが生じる可能性がある。第１の実施形態では、凹凸部１４６の凹凸を小さくすることでかかる事態を回避していたが、本実施形態においては、仕切板２２４に平板部２５０を設け、中央付近の導入部１３４の間隔（高さ）を周方向に対して一定に確保しているので、周方向の燃料ガスの供給量の偏りを、より一層抑制できる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における仕切板３２４について説明する。第３の実施形態では、上記第１の実施形態と仕切板３２４が異なるので、ここでは上記第３の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板３２４についてのみ説明する。
【００５９】
図９は、第３の実施形態における仕切板３２４の正面図であり、図１０は、第３の実施形態における仕切板３２４の断面図である。特に、図１０（ａ）は、図９のＸ（ａ）‐Ｘ（ａ）線断面図であり、図１０（ｂ）は、図９のＸ（ｂ）‐Ｘ（ｂ）線断面図であり、図１０（ｃ）は、図９のＸ（ｃ）‐Ｘ（ｃ）線断面図である。また、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）では、図９に示す頂部３４６ａを示す、実線３６０ａから実線３６０ｂまでの範囲の断面とし、仕切板１２４とその上下の加熱板１２６および配置板１２０の断面のみを示す。
【００６０】
図５と同様、図９において、排気孔１４２から放射状に延びる実線は、凹凸部３４６のうち、導出部１３８側に凸となる頂部３４６ａを示し、排気孔１４２から放射状に延びる破線は、凹凸部３４６のうち、導入部１３４側に凸となる頂部３４６ａを示す。ただし、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹凸部３４６のうち、導入部１３４側に凸となる部位は面となっており、ここでは、その面の端部を導入部１３４側の頂部３４６ａとする（図１０（ｂ）、（ｃ）において、頂部３４６ａを破線の円で示す）。
【００６１】
図１０（ａ）に示すように、仕切板３２４の平板部３５０においては、凹凸がないため、導入部１３４には導入流路１３４ａが区画形成されていない。そして、流入孔１３２から燃焼室１３６に向かうに従い、凹凸部３４６の高さ（深さ）が徐々に大きくなり、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹凸部３４６の頂部３４６ａが配置板１２０と加熱板１２６とに接触する。こうして、導入流路１３４ａおよび排気流路１３８ａが形成される。
【００６２】
この導入流路１３４ａは、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、流入孔１３２側から燃焼室１３６側に向かうに従って徐々に狭くなっている。
【００６３】
導入流路１３４ａが外周に向かって狭くなることで、逆火を防止することができる。また、中央付近の導入流路１３４ａを大きくとることで、上記と同様に、長期の使用によって仕切板３２４に仮に熱変形が生じたとしても、流路が極端には狭くならない。そのため、燃焼加熱器１１０は、周方向の燃料ガスの供給量の偏りが生じにくくなる。
【００６４】
上述した第２の実施形態および第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を実現可能である。すなわち、仕切板２２４、３２４に設けられた凹凸部２４６、３４６によって仕切板２２４、３２４の熱変形が吸収、抑制されるため、仕切板２２４、３２４の厚さを薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。また、凹凸部２４６、３４６によって、燃料ガスおよび排気ガスが仕切板２２４、３２４に接触する面積が大きくなるため、排気ガスから燃料ガスへの伝熱が促進され、予熱効果がさらに高まる。
【００６５】
なお、仕切板は、例えば、凹凸が滑らかに隆起する波板に限らず、任意の向きに折れ曲がって凹凸が形成されてもよい。また、凹凸部の向きは放射状に限らず、ロール状でもよいし、任意の向きに形成されてよい。また、凹凸部の頂部は、加熱板１２６および配置板１２０のいずれにも接触しなくともよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、燃焼室１３６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１３６は、外周壁１２２、加熱板１２６、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１３６は、例えば、加熱板１２６と仕切板との間の空間、または仕切板と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた流入孔１３２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。
【００６７】
また、上述した実施形態では、燃焼加熱器１１０が２つ連設された燃焼加熱システム１００を例に挙げたが、燃焼加熱システム１００とせずに、燃焼加熱器１１０を単体で用いてもよい。
【００６８】
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】
【００６９】
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】
【００７０】
１１０ …燃焼加熱器
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４、２２４、３２４ …仕切板
１２６ …加熱板
１３４ …導入部
１３４ａ …導入流路
１３６ …燃焼室
１３８ …導出部
１３８ａ …排気流路
１４６、２４６、３４６ …凹凸部
１４６ａ、２４６ａ、３４６ａ …頂部
２５０、３５０ …平板部
【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。
【０００３】
このような燃焼加熱器に関し、燃料ガスを燃焼室に導く導入路から、燃焼室において燃焼した排気ガスを本体外に導く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、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る技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４９４３４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の燃焼加熱器においては、燃料ガスの予熱効果を高めることで、熱効率を一層向上することができる。そこで、導入路と導出路とを隔てる仕切板を薄くして、排気ガスから燃焼ガスへの伝熱効率を向上して予熱効果を高めることが考えられる。ところが、仕切板を薄くすると、当該仕切板が熱変形してしまい、導入路や導出路が変形して燃焼室に燃料ガスを均一に供給することができなくなってしまったり、排気ガスを十分に排気できなかったりして燃焼効率が低下するといった不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、熱変形による不具合を抑制し、燃料ガスの予熱効果を高め、高い熱効率を実現することが可能な、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】
【０００７】
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、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって導入部を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、配置板または仕切板に設けられ、燃料ガスが導かれる第１配管部が接続されると共に、当該第１配管部から導入部に燃料ガスを導入する流入孔と、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、導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部に向けて導出する燃焼室と、加熱板または仕切板に設けられ、排気ガスが導かれる第２配管部が接続されると共に、導出部から当該第２配管部に排気ガスを導出する排気孔と、を備え、仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
凹凸部の頂部は、加熱板および配置板のいずれか一方または双方に接触してもよい。
【０００９】
凹凸部は、仕切板に設けられた流入孔または排気孔から燃焼室に向かって放射状に延在してもよい。
【００１０】
仕切板の導入部側には、仕切板に設けられた流入孔または排気孔近傍に平板状の平板部が設けられ、凹凸部は、平板部の外周側に連続して設けられていてもよい。
【００１１】
導出部は、凹凸部によって周方向に区画された複数の排気流路を有し、排気流路は、燃焼室側から排気孔側に向かうに従って徐々に狭くなってもよい。
【００１２】
導入部は、凹凸部によって周方向に区画された複数の導入流路を有し、導入流路は、流入孔側から燃焼室側に向かうに従って徐々に狭くなってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱変形による不具合を抑制し、燃料ガスの予熱効果を高め、高い熱効率を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における燃焼加熱システムの外観例を示した外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態における燃焼加熱システムの構造を説明するための組立図である。
【図３】図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図である
【図４】第１の実施形態における仕切板の斜視図である。
【図５】第１の実施形態における仕切板の正面図である。
【図６】第１の実施形態における仕切板の断面図である。
【図７】燃料ガスおよび排気ガスの流れを説明するための説明図である。
【図８】第２の実施形態における仕切板の斜視図である。
【図９】第３の実施形態における仕切板の正面図である。
【図１０】第３の実施形態における仕切板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１の実施形態：燃焼加熱システム１００）
図１は、第１の実施形態における燃焼加熱システム１００の外観例を示した外観斜視図である。本実施形態における燃焼加熱システム１００は、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが本体容器に供給される前に混合される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、所謂、拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００１７】
図１に示すように、燃焼加熱システム１００は、複数（ここでは２つ）の燃焼加熱器１１０を連設してなり、都市ガス等と空気との混合ガス（以下、「燃料ガス」という）の供給を受けて、それぞれの燃焼加熱器１１０で燃料ガスが燃焼することで、加熱される。そして、燃焼加熱システム１００では、その燃焼によって生じた排気ガスが回収される。
【００１８】
図２は、第１の実施形態における燃焼加熱システム１００の構造を説明するための組立図である。図２に示すように、燃焼加熱システム１００は、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、加熱板１２６とを含んで構成される。
【００１９】
配置板１２０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（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が低い素材等で形成される平板部材である。
【００２０】
外周壁１２２は、配置板１２０と外周面が面一となる外形を有する薄板部材で構成され、図示のように配置板１２０に積層される。この外周壁１２２には、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）をなし、厚さ方向（外周壁１２２と配置板１２０との積層方向）に貫通する２つの貫通孔１２２ａが設けられている。
【００２１】
仕切板１２４は、配置板１２０と同様に、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。そして、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａの内周面に沿った外形形状を有する薄板状の部材で構成され、外周壁１２２の内側に配置板１２０と略平行に配置される。なお、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａ内に収容された状態で、外周面が貫通孔１２２ａの内周面と一定間隔を維持して離間する寸法関係を維持している。
【００２２】
加熱板１２６は、配置板１２０と同様、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薄板部材からなる。
【００２３】
そして、加熱板１２６は、配置板１２０および外周壁１２２と外周面が面一となる外形を有しており、外周壁１２２および仕切板１２４に積層される。このとき、加熱板１２６および配置板１２０は、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）に対向配置されている。また、外周壁１２２は、加熱板１２６および配置板１２０の外周に沿って配され、仕切板１２４は、加熱板１２６、配置板１２０および外周壁１２２によって囲繞される空間内において、加熱板１２６および配置板１２０と対向配置されることとなる。
【００２４】
かかる配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６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、配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６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】
このように、燃焼加熱システム１００の本体容器は、外周壁１２２の上下を加熱板１２６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１２６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。
【００２６】
また、燃焼加熱システム１００には、２つの燃焼加熱器１１０が連設して構成されており、両燃焼加熱器１１０間の接続部位には、連設された燃焼加熱器１１０内の密閉空間を連通する火移り部１２８が形成されている。ただし、密閉空間といっても、気体中で用いる場合、必ずしも完全密閉する必要はない。本実施形態の燃焼加熱システム１００では、例えば、イグナイタ（図示せず）等の点火装置による１回の点火によって、火移り部１２８を通じて連設する燃焼加熱器１１０に火炎が広がって点火される。上記したように、燃焼加熱システム１００には２つの燃焼加熱器１１０が設けられるが、両燃焼加熱器１１０は同一の構成であるため、以下では、一方の燃焼加熱器１１０について説明する。
【００２７】
図３は、図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図である。図３に示すように、配置板１２０には、燃焼加熱器１１０の中心部において厚さ方向に貫通する流入孔１３２が設けられている。この流入孔１３２には、燃料ガスが流通する第１配管部１３０が接続されており、流入孔１３２を介して燃料ガスが燃焼加熱器１１０の本体容器内に導かれる。
【００２８】
本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが仕切板１２４に仕切られて隣接して形成される。仕切板１２４、導入部１３４、および導出部１３８の位置関係については後に図示する。
【００２９】
導入部１３４は、配置板１２０と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、流入孔１３２から流入した燃料ガスを燃焼室１３６に放射状に導く。
【００３０】
燃焼室１３６は、配置板１２０、加熱板１２６、および外周壁１２２で囲繞される空間内に配置される。また、燃焼室１３６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２に沿って配置される。燃焼室１３６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。そして、燃焼室１３６では、導入部１３４から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部１３８に向けて導出する。
【００３１】
導出部１３８は、加熱板１２６と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、燃焼室１３６における燃焼によって生じた排気ガスを、燃焼加熱器１１０の中心部に集約する。
【００３２】
上述したように、本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接し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燃料ガスに伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３３】
輻射面１４０は、加熱板１２６の外側の面であり、導出部１３８を流通する排気ガスまたは燃焼室１３６における燃焼によって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する。
【００３４】
仕切板１２４には、燃焼加熱器１１０の中心部において厚さ方向に貫通する排気孔１４２が設けられている。この排気孔１４２には、内周部分に第２配管部１４４が嵌合されている。そして、輻射面１４０を加熱した後の排気ガスが排気孔１４２を介して燃焼加熱器１１０の外に導出される。
【００３５】
第２配管部１４４は、第１配管部１３０内部に配される。すなわち、第１配管部１３０と第２配管部１４４とで二重管を形成する。また、第２配管部１４４は、排気ガスの熱を、第１配管部１３０を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００３６】
ここで、配置板１２０の流入孔１３２が形成された部位（縁部）が第１配管部１３０の端部に固定され、仕切板１２４の排気孔１４２は第１配管部１３０より突出している第２配管部１４４の端部に固定され、第１配管部１３０の端部と第２配管部１４４の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板１２４とが離隔している。
【００３７】
なお、本実施形態においては、流入孔１３２は配置板１２０に設けられ、排気孔１４２は仕切板１２４に設けられるが、流入孔１３２が仕切板１２４に設けられ、排気孔１４２が加熱板１２６に設けられてもよい。この場合、第１配管部１３０および第２配管部１４４を加熱板１２６側から導入部１３４および導出部１３８に挿通させ、第２配管部１４４の内部に第１配管部１３０が配されてもよい。また、第１配管部１３０および第２配管部１４４は、それぞれ別個に設けてもよく、この場合、流入孔１３２は、配置板１２０または仕切板１２４のいずれかに配置され、排気孔１４２は、加熱板１２６または仕切板１２４のいずれかに配置されればよい。
【００３８】
そして、本実施形態における仕切板１２４には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられている。以下に、図４〜図７を用いて、仕切板１２４の構成について詳細に説明する。
【００３９】
図４は、第１の実施形態における仕切板１２４の斜視図である。特に、図４（ａ）は、仕切板１２４の導出部１３８側に位置する面を示し、図４（ｂ）は、仕切板１２４の導入部１３４側に位置する面を示す。図４（ａ）、（ｂ）において、排気孔１４２から放射状に延びる線は凹凸部１４６の頂部１４６ａを示しており、実線部分が凸となっている部分を示しており、波線部分が凹になっている部分を示している。この図に示すように、凹凸部１４６は、仕切板１２４の中央側から外周側に向かって放射状に延在する。なお、ここでは、説明の便宜上、凹凸の数を少なく記載しているが、凹凸部１４６としては、凹凸の数に制限はない。
【００４０】
図５は、仕切板１２４の導出部１３８側に位置する面を示す正面図であり、図６は、仕切板１２４の断面図である。特に、図６（ａ）は、図５のＶＩ（ａ）‐ＶＩ（ａ）線断面図であり、図６（ｂ）は、図５のＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線断面図であり、図６（ｃ）は、図５のＶＩ（ｃ）‐ＶＩ（ｃ）線断面図である。ただし、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図５における頂部１４６ａを示す、実線１６０ａから実線１６０ｂまでの範囲の断面とし、仕切板１２４とその上下の加熱板１２６および配置板１２０の断面のみを示す。
【００４１】
図５において、排気孔１４２から放射状に延びる実線は、凹凸部１４６のうち、導出部１３８側に凸となる頂部１４６ａを示し、排気孔１４２から放射状に延びる破線は、凹凸部１４６のうち、導入部１３４側に凸となる頂部１４６ａを示す。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、凹凸部１４６の頂部１４６ａ（破線の円で示す）は、仕切板１２４の燃焼室１３６側から排気孔１４２に向かうＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線までの範囲においては、加熱板１２６および配置板１２０の双方に接触する。
【００４３】
そして、ＶＩ（ｂ）‐ＶＩ（ｂ）線を越えて排気孔１４２側に近づくにつれ、凹凸部１４６の凹凸は徐々に小さくなる（図６（ｃ）参照）。ここでは、凹凸部１４６の凹凸が小さくなると、頂部１４６ａは、加熱板１２６への接触を維持したまま、配置板１２０からは離隔する。
【００４４】
そして、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、導入部１３４における燃焼室１３６側（図５のＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ）線よりも仕切板１２４の外周側）には、凹凸部１４６によって周方向に区画された複数の導入流路１３４ａによって構成される。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、導出部１３８においては、仕切板１２４の外周端から排気孔１４２まで、凹凸部１４６によって周方向に区画された複数の排気流路１３８ａが形成される。
【００４５】
つまり、導入部１３４は、仕切板１２４の排気孔１４２近傍、すなわち、配置板１２０の流入孔１３２近傍においては、凹凸部１４６によって完全には区画されておらず、流入孔１３２から燃焼室１３６に向かう途中で、導入流路１３４ａが形成される。
【００４６】
また、排気流路１３８ａは、仕切板１２４の燃焼室１３６側から排気孔１４２に向かうに従って徐々に狭くなっている。
【００４７】
続いて、導入部１３４から導出部１３８までの燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図７は、燃料ガスおよび排気ガスの流れを説明するための説明図である。特に、図７（ａ）では、図３の断面図の左側の一部の拡大図を示し、図７（ｂ）では、図７（ａ）のＶＩＩ（ｂ）‐ＶＩＩ（ｂ）線断面図を示す。また、図７（ａ）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示し、図７（ｂ）中、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を、記号１５０ａは燃料ガスの流れ方向を、記号１５０ｂは排気ガスの流れ方向を示す。ただし、図７（ａ）中、破線で示す白抜き矢印は、仕切板１２４の背面側に隠れた燃料ガスの流れを示す。
【００４８】
図７（ｂ）に示すように、導入流路１３４ａと排気流路１３８ａとは仕切板１２４の凹凸部１４６を挟んで、交互に形成される。導入部１３４に流入した燃料ガスは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、導入流路１３４ａに沿って燃焼室１３６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１３６において外周壁１２２に衝突して流速が低下し、燃焼室１３６において燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは排気孔１４２に向けて徐々に狭くなる排気流路１３８ａを流れる。このとき、排気ガスの熱は、加熱板１２６の輻射面１４０に伝熱する。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示すように、排気流路１３８ａを通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４の凹凸部１４６を介して導入流路１３４ａを通過する燃料ガスに伝熱する。ここでは、排気流路１３８ａを流れる排気ガスと導入流路１３４ａを流れる燃料ガスとが、仕切板１２４の凹凸部１４６を挟んで左右（加熱板１２６と配置板１２０との対向方向）に並んだ対向流（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。
【００５０】
上述したように、本実施形態の燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４に設けられた凹凸部１４６によって仕切板１２４の熱変形が吸収されるので、仮に仕切板１２４が熱変形したとしても、ガタつきによる導入部１３４や導出部１３８の熱変形を抑制することができる。したがって、燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４の厚さを薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。また、仕切板１２４に凹凸部１４６を設けることによって、燃料ガスおよび排気ガスが仕切板１２４に接触する面積が大きくなるため、排気ガスから燃料ガスへの伝熱が促進され、予熱効果がさらに高まる。
【００５１】
また、排気流路１３８ａが排気孔１４２に向かって狭くなることで、排気ガスの流速が速められ、排気ガスから加熱板１２６および仕切板１２４への熱伝達率が向上する。そのため、燃焼加熱器１１０は、輻射面１４０の加熱効果および燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。
【００５２】
また、凹凸部１４６の頂部１４６ａが加熱板１２６や配置板１２０に接触することで、燃焼加熱器１１０は、仕切板１２４が固定され、仕切板１２４の熱変形によるガタつきをさらに抑制可能となる。そのため、仕切板１２４の厚さをさらに薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。
【００５３】
また、仕切板１２４は、流入孔１３２付近においては、凹凸部１４６の凹凸が小さくなって加熱板１２６側にのみ接触しており、導入部１３４の流路を狭めない。そのため、長期の使用によって仕切板１２４に仮に熱変形が生じたとしても、流入孔１３２の近傍の導入部１３４の流路が狭くなることによる周方向の燃料ガスの供給量の偏りを抑制できる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における仕切板２２４について説明する。第２の実施形態では、上記第１の実施形態と仕切板２２４が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板２２４についてのみ説明する。
【００５５】
図８は、第２の実施形態における仕切板２２４の斜視図である。特に、図８（ａ）は、仕切板２２４の導出部１３８側に位置する面を示し、図８（ｂ）は、仕切板２２４の導入部１３４側に位置する面を示す。
【００５６】
仕切板２２４には、その中央近傍の一定範囲にわたって、平板状の平板部２５０が設けられており、凹凸部２４６およびその頂部２４６ａが、平板部２５０の外周側に連続して設けられている。ここで、頂部２４６ａは、実線部分が凸となっており、波線部分が凹になっている。
【００５７】
仮に、導入部１３４の流入孔１３２付近においても、凹凸部２４６の頂部２４６ａが配置板１２０に接触して導入流路１３４ａが区画形成されている場合、長期の使用によって仕切板２２４に熱変形が生じることで、流入孔１３２の近傍が極端に狭くなってしまい、周方向の燃料ガスの供給量に偏りが生じる可能性がある。第１の実施形態では、凹凸部１４６の凹凸を小さくすることでかかる事態を回避していたが、本実施形態においては、仕切板２２４に平板部２５０を設け、中央付近の導入部１３４の間隔（高さ）を周方向に対して一定に確保しているので、周方向の燃料ガスの供給量の偏りを、より一層抑制できる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における仕切板３２４について説明する。第３の実施形態では、上記第１の実施形態と仕切板３２４が異なるので、ここでは上記第３の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板３２４についてのみ説明する。
【００５９】
図９は、第３の実施形態における仕切板３２４の正面図であり、図１０は、第３の実施形態における仕切板３２４の断面図である。特に、図１０（ａ）は、図９のＸ（ａ）‐Ｘ（ａ）線断面図であり、図１０（ｂ）は、図９のＸ（ｂ）‐Ｘ（ｂ）線断面図であり、図１０（ｃ）は、図９のＸ（ｃ）‐Ｘ（ｃ）線断面図である。また、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）では、図９に示す頂部３４６ａを示す、実線３６０ａから実線３６０ｂまでの範囲の断面とし、仕切板１２４とその上下の加熱板１２６および配置板１２０の断面のみを示す。
【００６０】
図５と同様、図９において、排気孔１４２から放射状に延びる実線は、凹凸部３４６のうち、導出部１３８側に凸となる頂部３４６ａを示し、排気孔１４２から放射状に延びる破線は、凹凸部３４６のうち、導入部１３４側に凸となる頂部３４６ａを示す。ただし、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹凸部３４６のうち、導入部１３４側に凸となる部位は面となっており、ここでは、その面の端部を導入部１３４側の頂部３４６ａとする（図１０（ｂ）、（ｃ）において、頂部３４６ａを破線の円で示す）。
【００６１】
図１０（ａ）に示すように、仕切板３２４の平板部３５０においては、凹凸がないため、導入部１３４には導入流路１３４ａが区画形成されていない。そして、流入孔１３２から燃焼室１３６に向かうに従い、凹凸部３４６の高さ（深さ）が徐々に大きくなり、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹凸部３４６の頂部３４６ａが配置板１２０と加熱板１２６とに接触する。こうして、導入流路１３４ａおよび排気流路１３８ａが形成される。
【００６２】
この導入流路１３４ａは、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、流入孔１３２側から燃焼室１３６側に向かうに従って徐々に狭くなっている。
【００６３】
導入流路１３４ａが外周に向かって狭くなることで、逆火を防止することができる。また、中央付近の導入流路１３４ａを大きくとることで、上記と同様に、長期の使用によって仕切板３２４に仮に熱変形が生じたとしても、流路が極端には狭くならない。そのため、燃焼加熱器１１０は、周方向の燃料ガスの供給量の偏りが生じにくくなる。
【００６４】
上述した第２の実施形態および第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を実現可能である。すなわち、仕切板２２４、３２４に設けられた凹凸部２４６、３４６によって仕切板２２４、３２４の熱変形が吸収、抑制されるため、仕切板２２４、３２４の厚さを薄くでき、燃料ガスの予熱効果を高めることが可能となる。また、凹凸部２４６、３４６によって、燃料ガスおよび排気ガスが仕切板２２４、３２４に接触する面積が大きくなるため、排気ガスから燃料ガスへの伝熱が促進され、予熱効果がさらに高まる。
【００６５】
なお、仕切板は、例えば、凹凸が滑らかに隆起する波板に限らず、任意の向きに折れ曲がって凹凸が形成されてもよい。また、凹凸部の向きは放射状に限らず、ロール状でもよいし、任意の向きに形成されてよい。また、凹凸部の頂部は、加熱板１２６および配置板１２０のいずれにも接触しなくともよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、燃焼室１３６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１３６は、外周壁１２２、加熱板１２６、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１３６は、例えば、加熱板１２６と仕切板との間の空間、または仕切板と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた流入孔１３２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。
【００６７】
また、上述した実施形態では、燃焼加熱器１１０が２つ連設された燃焼加熱システム１００を例に挙げたが、燃焼加熱システム１００とせずに、燃焼加熱器１１０を単体で用いてもよい。
【００６８】
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】
【００６９】
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】
【００７０】
１１０ …燃焼加熱器
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４、２２４、３２４ …仕切板
１２６ …加熱板
１３４ …導入部
１３４ａ …導入流路
１３６ …燃焼室
１３８ …導出部
１３８ａ …排気流路
１４６、２４６、３４６ …凹凸部
１４６ａ、２４６ａ、３４６ａ …頂部
２５０、３５０ …平板部
【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、
前記加熱板および前記配置板の外周に沿って配された外周壁と、
前記加熱板、前記配置板および前記外周壁によって囲繞される空間内において、前記加熱板および前記配置板と対向配置され、該配置板との間の空隙によって導入部を形成すると共に、前記加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、
前記配置板または前記仕切板に設けられ、燃料ガスが導かれる第１配管部が接続されると共に、当該第１配管部から前記導入部に燃料ガスを導入する流入孔と、
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、前記導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを前記導出部に向けて導出する燃焼室と、
前記加熱板または前記仕切板に設けられ、前記排気ガスが導かれる第２配管部が接続されると共に、前記導出部から当該第２配管部に前記排気ガスを導出する排気孔と、
を備え、
前記仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられていることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
前記凹凸部の頂部は、前記加熱板および前記配置板のいずれか一方または双方に接触し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】
前記凹凸部は、前記仕切板に設けられた前記流入孔または前記排気孔から前記燃焼室に向かって放射状に延在することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼加熱器。
【請求項４】
前記仕切板の前記導入部側には、前記仕切板に設けられた前記流入孔または前記排気孔近傍に平板状の平板部が設けられ、
前記凹凸部は、前記平板部の外周側に連続して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃焼加熱器。
【請求項５】
前記導出部は、前記凹凸部によって周方向に区画された複数の排気流路を有し、
前記排気流路は、前記燃焼室側から前記排気孔側に向かうに従って徐々に狭くなることを特徴とする請求項３または４に記載の燃焼加熱器。
【請求項６】
前記導入部は、前記凹凸部によって周方向に区画された複数の導入流路を有し、
前記導入流路は、前記流入孔側から前記燃焼室側に向かうに従って徐々に狭くなることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項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、
前記加熱板および前記配置板の外周に沿って配された外周壁と、
前記加熱板、前記配置板および前記外周壁によって囲繞される空間内において、前記加熱板および前記配置板と対向配置され、該配置板との間の空隙によって導入部を形成すると共に、前記加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、
前記配置板または前記仕切板に設けられ、燃料ガスが導かれる第１配管部が接続されると共に、当該第１配管部から前記導入部に燃料ガスを導入する流入孔と、
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、前記導入部から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを前記導出部に向けて導出する燃焼室と、
前記加熱板または前記仕切板に設けられ、前記排気ガスが導かれる第２配管部が接続されると共に、前記導出部から当該第２配管部に前記排気ガスを導出する排気孔と、
を備え、
前記仕切板には、厚み方向に凹凸を有する凹凸部が設けられていることを特徴とする燃焼加熱器。
【請求項２】
前記凹凸部の頂部は、前記加熱板および前記配置板のいずれか一方または双方に接触し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】
前記凹凸部は、前記仕切板に設けられた前記流入孔または前記排気孔から前記燃焼室に向かって放射状に延在することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼加熱器。
【請求項４】
前記仕切板の前記導入部側には、前記仕切板に設けられた前記流入孔または前記排気孔近傍に平板状の平板部が設けられ、
前記凹凸部は、前記平板部の外周側に連続して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃焼加熱器。
【請求項５】
前記導出部は、前記凹凸部によって周方向に区画された複数の排気流路を有し、
前記排気流路は、前記燃焼室側から前記排気孔側に向かうに従って徐々に狭くなることを特徴とする請求項３または４に記載の燃焼加熱器。
【請求項６】
前記導入部は、前記凹凸部によって周方向に区画された複数の導入流路を有し、
前記導入流路は、前記流入孔側から前記燃焼室側に向かうに従って徐々に狭くなることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の燃焼加熱器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２９２１６（Ｐ２０１３−２９２１６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３８６５（Ｐ２０１１−１６３８６５）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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