燃焼装置
【課題】予混合ガスと燃焼ガスとの間の熱交換の効率が高く、ガスの圧力損失が低減されている、燃焼装置を提供する。
【解決手段】ほぼ中心に配置され、燃焼室２と、供給流路３１のあるガス供給部３と、燃焼ガス流路４１のある排気部４と、供給流路３１及び燃焼室２に連通して予混合ガスＧ１を燃焼室２へ供給する流入流路１１と、燃焼室２及び燃焼ガス流路４１に連通して燃焼ガスＧ２を排気部４へ排出する排気流路１２と、流入流路１１と排気流路１２とを隔てるとともに燃焼ガスＧ２からの熱により予混合ガスＧ１を予熱する伝熱壁１３と、がある熱交換部５と、を有し、熱交換部５において、流入流路１１及び排気流路１２が、燃焼室２を中心として放射状に、交互に、並行させて、複数設けられて、流入流路１１及び排気流路１２の流路断面積が、中心の側から外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置１とする。
【解決手段】ほぼ中心に配置され、燃焼室２と、供給流路３１のあるガス供給部３と、燃焼ガス流路４１のある排気部４と、供給流路３１及び燃焼室２に連通して予混合ガスＧ１を燃焼室２へ供給する流入流路１１と、燃焼室２及び燃焼ガス流路４１に連通して燃焼ガスＧ２を排気部４へ排出する排気流路１２と、流入流路１１と排気流路１２とを隔てるとともに燃焼ガスＧ２からの熱により予混合ガスＧ１を予熱する伝熱壁１３と、がある熱交換部５と、を有し、熱交換部５において、流入流路１１及び排気流路１２が、燃焼室２を中心として放射状に、交互に、並行させて、複数設けられて、流入流路１１及び排気流路１２の流路断面積が、中心の側から外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合ガスとこれを燃焼させて生じる燃焼ガスとの間で熱が交換されることにより、エネルギー効率が向上されている燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境への負荷を小さくするために、省エネ化が進められている。熱エネルギーを使う際、エネルギー効率良く熱を発生させることができれば、化石燃料等の資源の節約、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出の低減にも貢献できる。
【０００３】
省エネ化の技術としては、熱交換器、あるいはマイクロコンバスタと呼ばれる燃焼装置がある。この燃焼装置では、燃焼後に排出される燃焼ガスの熱を活用して、予混合ガスの燃焼効率が向上している。
【０００４】
一般に、従来公知の燃焼装置では、燃焼ガスの流れる流路と予混合ガスの流れる流路とが伝熱壁を隔てて配置されて、燃焼ガスの熱が予混合ガスを予熱する。近年の技術としては、例えば、次の４つの特許文献に開示されている。特許文献１には、予混合ガスの流れる流路と燃焼ガスの流れる流路とが１つずつ設けられ、両流路が並行しながらスイスロール型に巻回している、マイクロコンバスタが開示されている。特許文献２には、予混合ガスの流れる流路が１つ巻回している層と、燃焼ガスの流れる流路が１つ巻回している層とが積層している、２層式燃焼器が開示されている。特許文献３には、予混合ガスの流れる流路と燃焼ガスの流れる流路とがそれぞれ複数設けられ、両流路が交互に配置されている、燃焼加熱器が開示されている。また、特許文献４には、熱交換の効率を向上させるために、セラミックス製の部材が用いられている、熱交換器の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０４１９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４１９７号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２０８１号公報
【特許文献４】特開平９−２５３９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている装置では、燃焼ガスの流れる流路が長いため、この流路の上流側と下流側での燃焼ガスの温度差が大きい。燃焼ガスに予熱される予混合ガスについてみると、予混合ガスは、燃焼場所から近く温度の高い燃焼ガスによって予熱されると体積の増加の割合が大きくなり、燃焼場所から遠く温度の低い燃焼ガスによって予熱されると体積の増加の割合が小さくなる。ガスの体積が流路内で大きく異なるとき、ガスの体積が小さい側から大きい側へ予混合ガスを流すためには、ガスの体積の増加に逆らって、ガスを押し込む圧力が必要になる。すなわち、ガスの圧力損失が生じてしまう。この問題への対策として、特許文献２では、温度によるガスの体積の変化を考慮し、流路の断面積が漸次変化されている。しかしながら、この特許文献２に開示される装置でも、熱交換器内でのガスの滞在時間である伝熱時間を長くするために、流路を巻回することにより伝熱時間を長くしている点では、特許文献１に開示されるスイスロール型の装置と同じであり、特許文献１の装置にて問題とされた圧力損失の増大は、本質的には解決されていない。
【０００７】
特許文献３に開示されている装置では、複数の流路が、放射状に形成されている。この装置では、予混合ガスが中心部から外周部へ放射状に流れ、外周部で予混合ガスが燃焼して燃焼ガスが発生し、燃焼ガスが中心部へ収束されように流れる。しかしながら、特許文献３では、予混合ガスを燃焼する燃焼室の体積を増大させて、燃焼負荷率を低くすることに焦点が向けられ、熱交換の効率を向上させる観点からの実施形態は開示されず、流路を流れるガスの圧力損失への対策が考慮されていない。
【０００８】
上記の問題に鑑みて、本発明の課題は、予混合ガスと燃焼ガスとの間の熱交換の効率が高く、内部を流れるガスの圧力損失が低減されている、燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者は、鋭意検討して本発明を完成するに至った。具体的に述べると、本発明として、以下に示す燃焼装置が提供される。
【００１０】
［１］ ほぼ中心に配置され、予混合ガスを燃焼させて燃焼ガスとするための着火手段が設けられている燃焼室と、外周側から前記燃焼室に向かって供給される前記予混合ガスを流す、供給流路が設けられているガス供給部と、前記燃焼室から前記外周側に向かって排出される前記燃焼ガスを流す、燃焼ガス流路が設けられている排気部と、前記外周側から前記中心の側に前記混合ガスを流すために、前記供給流路及び前記燃焼室に連通する流入流路と、前記中心の側から前記外周側に前記燃焼ガスを流すために、前記燃焼室及び前記燃焼ガス流路に連通する排気流路と、が設けられ、さらに、前記流入流路と前記排気流路とを隔てるとともに前記燃焼ガスからの熱により前記予混合ガスを予熱する伝熱壁が設けられている、熱交換部と、を有し、前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、それぞれ前記燃焼室を中心として放射状に複数設けられ、さらに前記流入流路と前記排気流路とが、並行して、交互に設けられて、前記流入流路及び前記排気流路の流路断面積が、前記中心の側から前記外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置。
【００１１】
［２］ 前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、渦巻き状に形成されている、前記［１］に記載の燃焼装置。
【００１２】
［３］ 前記熱交換部において、前記伝熱壁が、前記外周側から前記中心の側にかけて捩れるように形成されて前記流入流路と前記排気流路とを隔てている、前記［１］又は［２］に記載の燃焼装置。
【００１３】
［４］ 前記熱交換部において、前記流入流路の上流端である流入流路入口と、前記排気流路の下流端である排気流路出口とが、上下方向にずらされて設けられている、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼装置は、予混合ガスと燃焼ガスとの間の熱交換の効率が高く、内部を流れるガスの圧力損失が低減されている効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃焼装置の一実施形態の平面図であり、燃焼室の上壁及び側壁が除かれて燃焼室の内部が表されている。
【図２】図１中のＡ−Ａ’断面における、本発明の燃焼装置の縦断面図である。
【図３】図１中の燃焼装置に設けられている熱交換部の平面図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図４】図３に表す熱交換部の一部の斜視図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図５Ａ】図４中に示す流路方向に垂直なＡ−Ａ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図５Ｂ】図４中に示す流路方向に垂直なＢ−Ｂ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図６】図４中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【図７】本発明の燃焼装置に備えられる熱交換部の一形態を表す平面図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図８】図７中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【図９】熱交換部の一部の斜視図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図１０Ａ】図９中に示す流路方向に垂直なＡ−Ａ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図１０Ｂ】図９中に示す流路方向に垂直なＢ−Ｂ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図１１】図９中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１７】
１．本発明の燃焼装置の基本的な形態：
本発明の燃焼装置では、予混合ガスの燃焼によって燃焼ガスが発生し、その内部に予混合ガス及び燃焼ガスが流れる際に、燃焼ガスの熱によって、予混合ガスが予熱される。本発明の燃焼装置は、内部を両ガスが流れるときに、予混合ガスの予熱が効率よくなされる形態を備えている。
【００１８】
１−１．予混合ガス及び燃焼ガスの流れ、並びに各部の位置関係：
まず、本発明の燃焼装置における、予混合ガス及び燃焼ガスの流れを説明しつつ、燃焼装置を構成する各部の位置関係について述べる。
【００１９】
図１は、本発明の燃焼装置の一実施形態の平面図である。なお、図１は、燃焼室２の上壁６０及び側壁５９が取り除かれた状態で表す（上壁６０と側壁５９は図２参照）。図２は、図１中のＡ−Ａ’断面における、燃焼装置１の縦断面図であり、予混合ガスＧ１と燃焼ガスＧ２の流れも示す。本発明の燃焼装置１には、燃焼室２、ガス供給部３、排気部４、及び熱交換部５がある。本発明の燃焼装置１において、各部内には、予混合ガスＧ１及び／又は燃焼ガスＧ２の流れる流路がある。なお、「流路」は、予混合ガスＧ１又は燃焼ガスＧ２が所定の方向に流れている閉鎖空間のある構造である。具体例を挙げると、流路は、気密性の高い部材からなる壁に囲まれる中空部を有するものであり、筒形状あるいは管形状などである。
【００２０】
図２に示すように、燃焼室２は、燃焼装置１の中心又はほぼ中心にあり、着火手段が設けられている。図２では、着火装置５１が、着火手段の一実施形態として表されている。この着火装置５１（着火手段）によって、予混合ガスＧ１が燃焼し、燃焼ガスＧ２が発生する。
【００２１】
予混合ガスＧ１は、外周側から中心側に向かい、ガス供給部３から、熱交換部５を経由して、燃焼室２へと流れる（図２参照）。予混合ガスＧ１の流路としては、ガス供給部３には供給流路３１があり、熱交換部５には流入流路１１がある。熱交換部５の流入流路１１は、外周側にある流入流路入口２１にて供給流路３１と連通し、中心側にある流入流路出口２２にて燃焼室２と連通している。このような連通の位置関係が保たれる限り、燃焼室２、熱交換部５、ガス供給部３の配置は特に制限されない。
【００２２】
燃焼ガスＧ２は、中心側から外周側に向かい、燃焼室２から、熱交換部５を経由して、排気部４へと流れる（図２参照）。燃焼ガスＧ２の流路としては、熱交換部５には排気流路１２があり、排気部４には燃焼ガス流路４１がある。熱交換部５の排気流路１２は、中心側にある排気流路入口２３にて燃焼室２と連通し、外周側にある排気流路出口２４にて燃焼ガス流路４１と連通している。このような連通の位置関係が保たれる限り、燃焼室２、熱交換部５、ガス供給部３の配置は特に制限されない。
【００２３】
１−２．熱交換部における予混合ガスの予熱の仕組み：
図３は、図１中の熱交換部５を抽出し、予混合ガスＧ１と燃焼ガスＧ２の流れを示す平面図である。熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２が複数あり、両流路は燃焼室２を中心として放射状に形成されている。さらに、熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが、並行して交互に設けられている。よって、熱交換部５では、予混合ガスＧ１が外周側から中心の燃焼室２に向かって１つに収束されるように放射方向に流れ、燃焼ガスＧ２が中心側から外周側へ複数に分配されて放射方向に流れる。
【００２４】
図４は、図３に表されている熱交換部５の一部の斜視図である。図５Ａは、図４中のＡ−Ａ’断面における断面図であり、図５Ｂは、図４中のＢ−Ｂ’断面における断面図である。なお、図５Ａ及び５Ｂの断面は、流入流路１１及び排気流路１２の流路方向に垂直な断面（以下、「流路断面」）を表している。図４からわかるように、Ａ−Ａ’断面の位置では、流路方向はほぼ上下方向であるため、図５Ａは熱交換部５の横断面にあたり、Ｂ−Ｂ’断面の位置では、流路方向が放射方向であるため、図５Ｂは熱交換部５の縦断面にあたる。
【００２５】
図５Ａに示すように、熱交換部５では、伝熱壁１３が、流入流路１１と排気流路１２とを隔てている。図５Ａ中の符号Ｈの矢印で表すように、排気流路１２内を流れる燃焼ガスＧ２の熱が伝熱壁１３に伝わり、続いて伝熱壁１３の熱が予混合ガスＧ１へと伝わる。このようにして、熱交換部５では、伝熱壁１３を介して、予混合ガスＧ１が、燃焼ガスＧ２の熱によって予熱される。図６は図４中に表す伝熱壁１３ｂの斜視図であり、伝熱壁１３ｂが平面になっていることがわかる。
【００２６】
熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２が放射状に設けられているため、燃焼室２及び燃焼室２内にある燃焼装置５１（燃焼手段）は１つあればよく、予混合ガスＧ１の燃焼が簡単に調節できる。
【００２７】
「放射状」とは、燃焼装置１の中心側から外周側の方向にて、流入流路１１及び排気流路１２が形成されていることを意味する。なお、流入流路１１及び排気流路１２の延長が、燃焼装置１の中心側の１点に収束するほど厳密なものでなくても放射状にあたる。また、流入流路１１及び排気流路１２が、燃焼室２を中心として全方向へ均等に配置されていなくても放射状にあたる。
【００２８】
熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが並行して設けられているため、伝熱壁１３は、中心側から外周側の方向に長さがある。そのため、伝熱壁１３の面積が大きくなり、熱交換の効率が良くなる。
【００２９】
「並行」とは、流体流路１１と排気流路１２とが、隣接して、中心側から外周側の方向で並んでいることを意味する。二重螺旋形状などのように、流体流路１１と排気流路１２とがねじれながら並んでいることも並行にあたる。
【００３０】
熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが交互に設けられているため、流路方向に垂直な断面から流入流路１１をみたとき、１つの流入流路１１が伝熱壁１３を挟んで２箇所で排気流路１２に隣接するかたちとなり、流入流路１１を構成する壁のうち伝熱壁１３が占める比率が高くなることよって予熱の効率も良くなる。また、１つの流入流路１１に並行する２つの排気流路１２のうち、１つの排気流路１２に閉塞などの不具合が生じても、他の正常な排気流路１２によって補完される利点もある。
【００３１】
「交互」とは、流入流路１１が２以上の排気流路１２と並行する、又は、排気流路１２が２以上の流入流路１１と並行する、ことをいう。本発明の燃焼装置１では、全ての流入流路１１が、それぞれ２以上の排気流路１２と並行していることが好ましい。また、全ての排気流路１２が、２以上の流入流路１１と並行することが好ましい。さらに、流入流路１１と排気流路１２が、全て交互に並行していることも好ましい。ただし、本発明の燃焼装置１では、流入流路１１及び排気流路１２の全てが、ここにいう交互の状態にあることまでは要求されない。
【００３２】
熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２がそれぞれ複数あるため、伝熱壁１３の数が増えて、伝熱壁１３の総面積も大きくできる。また、流入流路１１及び排気流路１２は、伝熱壁１３の総面積の大きさを維持したまま、１つあたりの流路長を短くできる。そのため、予混合ガスＧ１及び燃焼ガスＧ２は、同一流路内での温度差が小さくなり、温度に依存した体積の変化も小さくなるため、これらガスの圧力損失を小さくできる。
【００３３】
１−３．熱交換部にける流入流路及び排気流路の流路断面積：
図４の斜視図、並びに図５Ａ及び５Ｂの流路断面の図に表すように、熱交換部５では、流入流路１１の流路断面積、及び排気流路１２の流路断面積が、燃焼装置１の中心側から外周側に向かって漸次減少している。燃焼ガスＧ２は燃焼室２に近い中心側では温度が高いため、これにより予熱される予混合ガスＧ２も、流入流路１１の中心側では温度が高く体積も大きい。中心側から外周側に向かって漸次減少している流路断面積にすると、流入流路１１内での予混合ガスＧ１の圧力損失が小さくなり、予混合ガスＧ１の体積の増加に逆らって無理に予混合ガスＧ１を押し込む必要がないため、ガスの流れをスムーズにできる。また、このような流路断面積の形態では、燃焼室２側の伝熱壁１３の面積が大きいため（図４、及び図５Ａと５Ｂとの比較参照）、燃焼ガスＧ２が中心側にあって高い温度のときに、予混合ガスＧ１を効果的に予熱できる。
【００３４】
本発明の燃焼装置１では、各部及び各流路が、上述の基本的な形態を備えて形成されているものあればよい。本発明の燃焼装置１は、１つの容体の内部が壁に仕切られた構造であっても、あるいは複数の部材を組み合わせて一体化させた構造であってもよい。上述の基本的な形態が具備されている限りは、製造・使用する者等の事情に応じて燃焼装置１を設計できる。
【００３５】
２．本発明の燃焼装置を構成する各部の説明：
以下、本発明の燃焼装置１を構成する、「熱交換部」、「ガス供給部」、「排気部」、及び「燃焼室」ついて順次詳しく説明する。
【００３６】
２−１．熱交換部：
熱交換部５は、先に述べた基本的な形態が備えられた上で、さらに以下に述べる実施形態にできる。
【００３７】
２−１−１．流入流路及び排気流路の方向：
図７は、熱交換部５の平面図を表す。図７に表される熱交換部５は、図３に表される熱交換部５について、流入流路１１及び排気流路１２の流路方向に変更が加えられたものである。図７に示すように、熱交換部５は、流入流路１１及び排気流路１２が、渦巻き状に形成されていることが好ましい。
【００３８】
図８は、図７中に表す伝熱壁１３の斜視図であり、図６の伝熱壁１３ｂの斜視図と対比できる。図８に表す伝熱壁１３は、湾曲しているが、捩れていない。この形態の伝熱壁１３では、図６に示す形態の伝熱壁１３と比較して、放射方向、言い換えれば流路方向において長くなり、伝熱壁１３の面積が大きくなるため、予混合ガスＧ１の予熱の効率が上がる。
【００３９】
２−１−２．伝熱壁が捩れるように形成されている実施形態：
図９は、熱交換部５の一部の斜視図を表しており、この図に表す熱交換部５は、図４に表す熱交換部５に対して伝熱壁１３の形状において対照となる。図１０Ａは、図９中のＡ−Ａ’断面における断面図であり、図１０Ｂは、図９中のＢ−Ｂ’断面の断面図であって、ともに流路断面を表している。図１１は、図９中に表す伝熱壁１３ｂの斜視図である。これらの図から理解できるように、熱交換部５では、伝熱壁１３が、外周側から中心側にかけて捩れるように形成されていることが好ましい。
【００４０】
図９に示す、捩れている伝熱壁１３を有する熱交換部５と、図４に示す、捩れていない伝熱壁１３を有する熱交換部５とを比較する。図１０Ａ及び図５Ａに表されるＡ−Ａ’断面上において比較すると、流入流路１１ａ、１１ｂ及び排気流路１２の流路断面の面積は同じであるが、図１０Ａの断面に表される伝熱壁１３、１３ａ、１３ｂの長さは、図５Ａの断面に表される伝熱壁１３、１３ａ、１３ｂよりも長い。流入流路１１ａを一例として伝熱壁１３以外の壁をみると、流入流路１１ａを構成する外周壁１４については、図１０Ａ及び５Ａの間でその長さが同じであり、流入流路１１ａを構成する内周壁１５についても同様である。以上から理解されるように、伝熱壁１３が捩れている形態では、流入流路１１及び排気流路１２を構成する壁の全面積において、伝熱壁１３の面積が占める割合が著しく増加する。すなわち、伝熱壁１３が捩れている形態では、伝熱壁１３が捩れていない形態と比較して、排気流路１２について述べれば、そこに流れる燃焼ガスＧ２の熱が伝熱壁１３にもれなく吸収され、また、流入流路１１について述べれば、そこに流れる予混合ガスＧ１が伝熱壁１３によって効率よく予熱される。
【００４１】
２−１−３．流入流路入口及び排気流路出口の位置：
図４の斜視図及び図５Ｂの断面図に表すように、熱交換部５は、流入流路入口２１と排気流路出口２４とが、上下方向にずらされて設けられていることが好ましい。この形態では、流入流路１１と供給流路３１との連通、及び排気流路１２と燃焼ガス流路４１との連通が、容易にできる。
【００４２】
図１〜４、並びに５Ａ及び５Ｂに示す燃焼装置１では、流入流路入口２１が下方に、排気流路出口２４が上方に設けられている。この形態では、ガス供給部３が下層にあり、排気部４が上層にある、環状の２層構造が適用できる。
【００４３】
２−１−４．熱交換部の材料：
熱交換部５は、流入流路１１及び排気流路１２が、気密性の保たれる材料から形成されることが好ましい。伝熱壁１３は、熱伝導の効率が高い材料から形成されることが好ましい。このような条件を満たす熱交換部５の材料としては、金属やセラミックスが挙げられる。
【００４４】
セラミックスは、熱伝導率が高く、複雑な形状にも成形されやすいため、熱交換部５の材料として好適である。具体的に述べると、熱交換部５は、窒化珪素、炭化珪素、コーディエライト、アルミナよりなる群から選ばれる少なくも１種以上を主成分するセラミックスからなることが好ましい。セラミックスからなる熱交換部５の作製は、熱交換部５の大きさ、形状、及び熱伝導などの性状に応じて、セラミックスに関連する技術分野の当業者が通常使う製法によりできる。
【００４５】
２−２．燃焼室：
図１及び２に表すように、燃焼室２での着火装置５１の配置は、着火点５２が燃焼室２の放射方向の中央付近にあるとよい。予混合ガスＧ１が、燃焼室２の中心付近に収束するように流れるためである。また、燃焼ガスＧ２が予混合ガスＧ１よりも燃焼室２内を上昇する傾向のあるときには、着火点５２が燃焼室２の下部にあると、予混合ガスＧ１が効率よく燃焼できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、予混合ガスとこれを燃焼させて生じる燃焼ガスとの間の熱交換がなされることにより、エネルギー効率が向上されている燃焼装置として利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１：燃焼装置、２：燃焼室、３：ガス供給部、４：排気部、５：熱交換部、１１：流入流路、１２：排気流路、１３：伝熱壁、１３ａ：伝熱壁、１３ｂ：伝熱壁、１４：外周壁、１５：内周壁、２１：流入流路入口、２２：流入流路出口、２３：排気流路入口、２４：排気流路出口、３１：供給流路、４１：燃焼ガス流路、５１：着火装置、５２：着火点、５８：底壁、５９：側壁、６０：上壁、６１：隔壁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合ガスとこれを燃焼させて生じる燃焼ガスとの間で熱が交換されることにより、エネルギー効率が向上されている燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境への負荷を小さくするために、省エネ化が進められている。熱エネルギーを使う際、エネルギー効率良く熱を発生させることができれば、化石燃料等の資源の節約、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出の低減にも貢献できる。
【０００３】
省エネ化の技術としては、熱交換器、あるいはマイクロコンバスタと呼ばれる燃焼装置がある。この燃焼装置では、燃焼後に排出される燃焼ガスの熱を活用して、予混合ガスの燃焼効率が向上している。
【０００４】
一般に、従来公知の燃焼装置では、燃焼ガスの流れる流路と予混合ガスの流れる流路とが伝熱壁を隔てて配置されて、燃焼ガスの熱が予混合ガスを予熱する。近年の技術としては、例えば、次の４つの特許文献に開示されている。特許文献１には、予混合ガスの流れる流路と燃焼ガスの流れる流路とが１つずつ設けられ、両流路が並行しながらスイスロール型に巻回している、マイクロコンバスタが開示されている。特許文献２には、予混合ガスの流れる流路が１つ巻回している層と、燃焼ガスの流れる流路が１つ巻回している層とが積層している、２層式燃焼器が開示されている。特許文献３には、予混合ガスの流れる流路と燃焼ガスの流れる流路とがそれぞれ複数設けられ、両流路が交互に配置されている、燃焼加熱器が開示されている。また、特許文献４には、熱交換の効率を向上させるために、セラミックス製の部材が用いられている、熱交換器の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０４１９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４１９７号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２０８１号公報
【特許文献４】特開平９−２５３９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている装置では、燃焼ガスの流れる流路が長いため、この流路の上流側と下流側での燃焼ガスの温度差が大きい。燃焼ガスに予熱される予混合ガスについてみると、予混合ガスは、燃焼場所から近く温度の高い燃焼ガスによって予熱されると体積の増加の割合が大きくなり、燃焼場所から遠く温度の低い燃焼ガスによって予熱されると体積の増加の割合が小さくなる。ガスの体積が流路内で大きく異なるとき、ガスの体積が小さい側から大きい側へ予混合ガスを流すためには、ガスの体積の増加に逆らって、ガスを押し込む圧力が必要になる。すなわち、ガスの圧力損失が生じてしまう。この問題への対策として、特許文献２では、温度によるガスの体積の変化を考慮し、流路の断面積が漸次変化されている。しかしながら、この特許文献２に開示される装置でも、熱交換器内でのガスの滞在時間である伝熱時間を長くするために、流路を巻回することにより伝熱時間を長くしている点では、特許文献１に開示されるスイスロール型の装置と同じであり、特許文献１の装置にて問題とされた圧力損失の増大は、本質的には解決されていない。
【０００７】
特許文献３に開示されている装置では、複数の流路が、放射状に形成されている。この装置では、予混合ガスが中心部から外周部へ放射状に流れ、外周部で予混合ガスが燃焼して燃焼ガスが発生し、燃焼ガスが中心部へ収束されように流れる。しかしながら、特許文献３では、予混合ガスを燃焼する燃焼室の体積を増大させて、燃焼負荷率を低くすることに焦点が向けられ、熱交換の効率を向上させる観点からの実施形態は開示されず、流路を流れるガスの圧力損失への対策が考慮されていない。
【０００８】
上記の問題に鑑みて、本発明の課題は、予混合ガスと燃焼ガスとの間の熱交換の効率が高く、内部を流れるガスの圧力損失が低減されている、燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者は、鋭意検討して本発明を完成するに至った。具体的に述べると、本発明として、以下に示す燃焼装置が提供される。
【００１０】
［１］ ほぼ中心に配置され、予混合ガスを燃焼させて燃焼ガスとするための着火手段が設けられている燃焼室と、外周側から前記燃焼室に向かって供給される前記予混合ガスを流す、供給流路が設けられているガス供給部と、前記燃焼室から前記外周側に向かって排出される前記燃焼ガスを流す、燃焼ガス流路が設けられている排気部と、前記外周側から前記中心の側に前記混合ガスを流すために、前記供給流路及び前記燃焼室に連通する流入流路と、前記中心の側から前記外周側に前記燃焼ガスを流すために、前記燃焼室及び前記燃焼ガス流路に連通する排気流路と、が設けられ、さらに、前記流入流路と前記排気流路とを隔てるとともに前記燃焼ガスからの熱により前記予混合ガスを予熱する伝熱壁が設けられている、熱交換部と、を有し、前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、それぞれ前記燃焼室を中心として放射状に複数設けられ、さらに前記流入流路と前記排気流路とが、並行して、交互に設けられて、前記流入流路及び前記排気流路の流路断面積が、前記中心の側から前記外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置。
【００１１】
［２］ 前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、渦巻き状に形成されている、前記［１］に記載の燃焼装置。
【００１２】
［３］ 前記熱交換部において、前記伝熱壁が、前記外周側から前記中心の側にかけて捩れるように形成されて前記流入流路と前記排気流路とを隔てている、前記［１］又は［２］に記載の燃焼装置。
【００１３】
［４］ 前記熱交換部において、前記流入流路の上流端である流入流路入口と、前記排気流路の下流端である排気流路出口とが、上下方向にずらされて設けられている、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼装置は、予混合ガスと燃焼ガスとの間の熱交換の効率が高く、内部を流れるガスの圧力損失が低減されている効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃焼装置の一実施形態の平面図であり、燃焼室の上壁及び側壁が除かれて燃焼室の内部が表されている。
【図２】図１中のＡ−Ａ’断面における、本発明の燃焼装置の縦断面図である。
【図３】図１中の燃焼装置に設けられている熱交換部の平面図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図４】図３に表す熱交換部の一部の斜視図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図５Ａ】図４中に示す流路方向に垂直なＡ−Ａ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図５Ｂ】図４中に示す流路方向に垂直なＢ−Ｂ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図６】図４中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【図７】本発明の燃焼装置に備えられる熱交換部の一形態を表す平面図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図８】図７中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【図９】熱交換部の一部の斜視図であり、伝熱壁の輪郭が透視されて破線で表されている。
【図１０Ａ】図９中に示す流路方向に垂直なＡ−Ａ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図１０Ｂ】図９中に示す流路方向に垂直なＢ−Ｂ’断面における、熱交換部の一部の断面図である。
【図１１】図９中に示す伝熱壁を１つ表している斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１７】
１．本発明の燃焼装置の基本的な形態：
本発明の燃焼装置では、予混合ガスの燃焼によって燃焼ガスが発生し、その内部に予混合ガス及び燃焼ガスが流れる際に、燃焼ガスの熱によって、予混合ガスが予熱される。本発明の燃焼装置は、内部を両ガスが流れるときに、予混合ガスの予熱が効率よくなされる形態を備えている。
【００１８】
１−１．予混合ガス及び燃焼ガスの流れ、並びに各部の位置関係：
まず、本発明の燃焼装置における、予混合ガス及び燃焼ガスの流れを説明しつつ、燃焼装置を構成する各部の位置関係について述べる。
【００１９】
図１は、本発明の燃焼装置の一実施形態の平面図である。なお、図１は、燃焼室２の上壁６０及び側壁５９が取り除かれた状態で表す（上壁６０と側壁５９は図２参照）。図２は、図１中のＡ−Ａ’断面における、燃焼装置１の縦断面図であり、予混合ガスＧ１と燃焼ガスＧ２の流れも示す。本発明の燃焼装置１には、燃焼室２、ガス供給部３、排気部４、及び熱交換部５がある。本発明の燃焼装置１において、各部内には、予混合ガスＧ１及び／又は燃焼ガスＧ２の流れる流路がある。なお、「流路」は、予混合ガスＧ１又は燃焼ガスＧ２が所定の方向に流れている閉鎖空間のある構造である。具体例を挙げると、流路は、気密性の高い部材からなる壁に囲まれる中空部を有するものであり、筒形状あるいは管形状などである。
【００２０】
図２に示すように、燃焼室２は、燃焼装置１の中心又はほぼ中心にあり、着火手段が設けられている。図２では、着火装置５１が、着火手段の一実施形態として表されている。この着火装置５１（着火手段）によって、予混合ガスＧ１が燃焼し、燃焼ガスＧ２が発生する。
【００２１】
予混合ガスＧ１は、外周側から中心側に向かい、ガス供給部３から、熱交換部５を経由して、燃焼室２へと流れる（図２参照）。予混合ガスＧ１の流路としては、ガス供給部３には供給流路３１があり、熱交換部５には流入流路１１がある。熱交換部５の流入流路１１は、外周側にある流入流路入口２１にて供給流路３１と連通し、中心側にある流入流路出口２２にて燃焼室２と連通している。このような連通の位置関係が保たれる限り、燃焼室２、熱交換部５、ガス供給部３の配置は特に制限されない。
【００２２】
燃焼ガスＧ２は、中心側から外周側に向かい、燃焼室２から、熱交換部５を経由して、排気部４へと流れる（図２参照）。燃焼ガスＧ２の流路としては、熱交換部５には排気流路１２があり、排気部４には燃焼ガス流路４１がある。熱交換部５の排気流路１２は、中心側にある排気流路入口２３にて燃焼室２と連通し、外周側にある排気流路出口２４にて燃焼ガス流路４１と連通している。このような連通の位置関係が保たれる限り、燃焼室２、熱交換部５、ガス供給部３の配置は特に制限されない。
【００２３】
１−２．熱交換部における予混合ガスの予熱の仕組み：
図３は、図１中の熱交換部５を抽出し、予混合ガスＧ１と燃焼ガスＧ２の流れを示す平面図である。熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２が複数あり、両流路は燃焼室２を中心として放射状に形成されている。さらに、熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが、並行して交互に設けられている。よって、熱交換部５では、予混合ガスＧ１が外周側から中心の燃焼室２に向かって１つに収束されるように放射方向に流れ、燃焼ガスＧ２が中心側から外周側へ複数に分配されて放射方向に流れる。
【００２４】
図４は、図３に表されている熱交換部５の一部の斜視図である。図５Ａは、図４中のＡ−Ａ’断面における断面図であり、図５Ｂは、図４中のＢ−Ｂ’断面における断面図である。なお、図５Ａ及び５Ｂの断面は、流入流路１１及び排気流路１２の流路方向に垂直な断面（以下、「流路断面」）を表している。図４からわかるように、Ａ−Ａ’断面の位置では、流路方向はほぼ上下方向であるため、図５Ａは熱交換部５の横断面にあたり、Ｂ−Ｂ’断面の位置では、流路方向が放射方向であるため、図５Ｂは熱交換部５の縦断面にあたる。
【００２５】
図５Ａに示すように、熱交換部５では、伝熱壁１３が、流入流路１１と排気流路１２とを隔てている。図５Ａ中の符号Ｈの矢印で表すように、排気流路１２内を流れる燃焼ガスＧ２の熱が伝熱壁１３に伝わり、続いて伝熱壁１３の熱が予混合ガスＧ１へと伝わる。このようにして、熱交換部５では、伝熱壁１３を介して、予混合ガスＧ１が、燃焼ガスＧ２の熱によって予熱される。図６は図４中に表す伝熱壁１３ｂの斜視図であり、伝熱壁１３ｂが平面になっていることがわかる。
【００２６】
熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２が放射状に設けられているため、燃焼室２及び燃焼室２内にある燃焼装置５１（燃焼手段）は１つあればよく、予混合ガスＧ１の燃焼が簡単に調節できる。
【００２７】
「放射状」とは、燃焼装置１の中心側から外周側の方向にて、流入流路１１及び排気流路１２が形成されていることを意味する。なお、流入流路１１及び排気流路１２の延長が、燃焼装置１の中心側の１点に収束するほど厳密なものでなくても放射状にあたる。また、流入流路１１及び排気流路１２が、燃焼室２を中心として全方向へ均等に配置されていなくても放射状にあたる。
【００２８】
熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが並行して設けられているため、伝熱壁１３は、中心側から外周側の方向に長さがある。そのため、伝熱壁１３の面積が大きくなり、熱交換の効率が良くなる。
【００２９】
「並行」とは、流体流路１１と排気流路１２とが、隣接して、中心側から外周側の方向で並んでいることを意味する。二重螺旋形状などのように、流体流路１１と排気流路１２とがねじれながら並んでいることも並行にあたる。
【００３０】
熱交換部５では、流入流路１１と排気流路１２とが交互に設けられているため、流路方向に垂直な断面から流入流路１１をみたとき、１つの流入流路１１が伝熱壁１３を挟んで２箇所で排気流路１２に隣接するかたちとなり、流入流路１１を構成する壁のうち伝熱壁１３が占める比率が高くなることよって予熱の効率も良くなる。また、１つの流入流路１１に並行する２つの排気流路１２のうち、１つの排気流路１２に閉塞などの不具合が生じても、他の正常な排気流路１２によって補完される利点もある。
【００３１】
「交互」とは、流入流路１１が２以上の排気流路１２と並行する、又は、排気流路１２が２以上の流入流路１１と並行する、ことをいう。本発明の燃焼装置１では、全ての流入流路１１が、それぞれ２以上の排気流路１２と並行していることが好ましい。また、全ての排気流路１２が、２以上の流入流路１１と並行することが好ましい。さらに、流入流路１１と排気流路１２が、全て交互に並行していることも好ましい。ただし、本発明の燃焼装置１では、流入流路１１及び排気流路１２の全てが、ここにいう交互の状態にあることまでは要求されない。
【００３２】
熱交換部５では、流入流路１１及び排気流路１２がそれぞれ複数あるため、伝熱壁１３の数が増えて、伝熱壁１３の総面積も大きくできる。また、流入流路１１及び排気流路１２は、伝熱壁１３の総面積の大きさを維持したまま、１つあたりの流路長を短くできる。そのため、予混合ガスＧ１及び燃焼ガスＧ２は、同一流路内での温度差が小さくなり、温度に依存した体積の変化も小さくなるため、これらガスの圧力損失を小さくできる。
【００３３】
１−３．熱交換部にける流入流路及び排気流路の流路断面積：
図４の斜視図、並びに図５Ａ及び５Ｂの流路断面の図に表すように、熱交換部５では、流入流路１１の流路断面積、及び排気流路１２の流路断面積が、燃焼装置１の中心側から外周側に向かって漸次減少している。燃焼ガスＧ２は燃焼室２に近い中心側では温度が高いため、これにより予熱される予混合ガスＧ２も、流入流路１１の中心側では温度が高く体積も大きい。中心側から外周側に向かって漸次減少している流路断面積にすると、流入流路１１内での予混合ガスＧ１の圧力損失が小さくなり、予混合ガスＧ１の体積の増加に逆らって無理に予混合ガスＧ１を押し込む必要がないため、ガスの流れをスムーズにできる。また、このような流路断面積の形態では、燃焼室２側の伝熱壁１３の面積が大きいため（図４、及び図５Ａと５Ｂとの比較参照）、燃焼ガスＧ２が中心側にあって高い温度のときに、予混合ガスＧ１を効果的に予熱できる。
【００３４】
本発明の燃焼装置１では、各部及び各流路が、上述の基本的な形態を備えて形成されているものあればよい。本発明の燃焼装置１は、１つの容体の内部が壁に仕切られた構造であっても、あるいは複数の部材を組み合わせて一体化させた構造であってもよい。上述の基本的な形態が具備されている限りは、製造・使用する者等の事情に応じて燃焼装置１を設計できる。
【００３５】
２．本発明の燃焼装置を構成する各部の説明：
以下、本発明の燃焼装置１を構成する、「熱交換部」、「ガス供給部」、「排気部」、及び「燃焼室」ついて順次詳しく説明する。
【００３６】
２−１．熱交換部：
熱交換部５は、先に述べた基本的な形態が備えられた上で、さらに以下に述べる実施形態にできる。
【００３７】
２−１−１．流入流路及び排気流路の方向：
図７は、熱交換部５の平面図を表す。図７に表される熱交換部５は、図３に表される熱交換部５について、流入流路１１及び排気流路１２の流路方向に変更が加えられたものである。図７に示すように、熱交換部５は、流入流路１１及び排気流路１２が、渦巻き状に形成されていることが好ましい。
【００３８】
図８は、図７中に表す伝熱壁１３の斜視図であり、図６の伝熱壁１３ｂの斜視図と対比できる。図８に表す伝熱壁１３は、湾曲しているが、捩れていない。この形態の伝熱壁１３では、図６に示す形態の伝熱壁１３と比較して、放射方向、言い換えれば流路方向において長くなり、伝熱壁１３の面積が大きくなるため、予混合ガスＧ１の予熱の効率が上がる。
【００３９】
２−１−２．伝熱壁が捩れるように形成されている実施形態：
図９は、熱交換部５の一部の斜視図を表しており、この図に表す熱交換部５は、図４に表す熱交換部５に対して伝熱壁１３の形状において対照となる。図１０Ａは、図９中のＡ−Ａ’断面における断面図であり、図１０Ｂは、図９中のＢ−Ｂ’断面の断面図であって、ともに流路断面を表している。図１１は、図９中に表す伝熱壁１３ｂの斜視図である。これらの図から理解できるように、熱交換部５では、伝熱壁１３が、外周側から中心側にかけて捩れるように形成されていることが好ましい。
【００４０】
図９に示す、捩れている伝熱壁１３を有する熱交換部５と、図４に示す、捩れていない伝熱壁１３を有する熱交換部５とを比較する。図１０Ａ及び図５Ａに表されるＡ−Ａ’断面上において比較すると、流入流路１１ａ、１１ｂ及び排気流路１２の流路断面の面積は同じであるが、図１０Ａの断面に表される伝熱壁１３、１３ａ、１３ｂの長さは、図５Ａの断面に表される伝熱壁１３、１３ａ、１３ｂよりも長い。流入流路１１ａを一例として伝熱壁１３以外の壁をみると、流入流路１１ａを構成する外周壁１４については、図１０Ａ及び５Ａの間でその長さが同じであり、流入流路１１ａを構成する内周壁１５についても同様である。以上から理解されるように、伝熱壁１３が捩れている形態では、流入流路１１及び排気流路１２を構成する壁の全面積において、伝熱壁１３の面積が占める割合が著しく増加する。すなわち、伝熱壁１３が捩れている形態では、伝熱壁１３が捩れていない形態と比較して、排気流路１２について述べれば、そこに流れる燃焼ガスＧ２の熱が伝熱壁１３にもれなく吸収され、また、流入流路１１について述べれば、そこに流れる予混合ガスＧ１が伝熱壁１３によって効率よく予熱される。
【００４１】
２−１−３．流入流路入口及び排気流路出口の位置：
図４の斜視図及び図５Ｂの断面図に表すように、熱交換部５は、流入流路入口２１と排気流路出口２４とが、上下方向にずらされて設けられていることが好ましい。この形態では、流入流路１１と供給流路３１との連通、及び排気流路１２と燃焼ガス流路４１との連通が、容易にできる。
【００４２】
図１〜４、並びに５Ａ及び５Ｂに示す燃焼装置１では、流入流路入口２１が下方に、排気流路出口２４が上方に設けられている。この形態では、ガス供給部３が下層にあり、排気部４が上層にある、環状の２層構造が適用できる。
【００４３】
２−１−４．熱交換部の材料：
熱交換部５は、流入流路１１及び排気流路１２が、気密性の保たれる材料から形成されることが好ましい。伝熱壁１３は、熱伝導の効率が高い材料から形成されることが好ましい。このような条件を満たす熱交換部５の材料としては、金属やセラミックスが挙げられる。
【００４４】
セラミックスは、熱伝導率が高く、複雑な形状にも成形されやすいため、熱交換部５の材料として好適である。具体的に述べると、熱交換部５は、窒化珪素、炭化珪素、コーディエライト、アルミナよりなる群から選ばれる少なくも１種以上を主成分するセラミックスからなることが好ましい。セラミックスからなる熱交換部５の作製は、熱交換部５の大きさ、形状、及び熱伝導などの性状に応じて、セラミックスに関連する技術分野の当業者が通常使う製法によりできる。
【００４５】
２−２．燃焼室：
図１及び２に表すように、燃焼室２での着火装置５１の配置は、着火点５２が燃焼室２の放射方向の中央付近にあるとよい。予混合ガスＧ１が、燃焼室２の中心付近に収束するように流れるためである。また、燃焼ガスＧ２が予混合ガスＧ１よりも燃焼室２内を上昇する傾向のあるときには、着火点５２が燃焼室２の下部にあると、予混合ガスＧ１が効率よく燃焼できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、予混合ガスとこれを燃焼させて生じる燃焼ガスとの間の熱交換がなされることにより、エネルギー効率が向上されている燃焼装置として利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１：燃焼装置、２：燃焼室、３：ガス供給部、４：排気部、５：熱交換部、１１：流入流路、１２：排気流路、１３：伝熱壁、１３ａ：伝熱壁、１３ｂ：伝熱壁、１４：外周壁、１５：内周壁、２１：流入流路入口、２２：流入流路出口、２３：排気流路入口、２４：排気流路出口、３１：供給流路、４１：燃焼ガス流路、５１：着火装置、５２：着火点、５８：底壁、５９：側壁、６０：上壁、６１：隔壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ中心に配置され、予混合ガスを燃焼させて燃焼ガスとするための着火手段が設けられている燃焼室と、
外周側から前記燃焼室に向かって供給される前記予混合ガスを流す、供給流路が設けられているガス供給部と、
前記燃焼室から前記外周側に向かって排出される前記燃焼ガスを流す、燃焼ガス流路が設けられている排気部と、
前記外周側から前記中心の側に前記混合ガスを流すために、前記供給流路及び前記燃焼室に連通する流入流路と、前記中心の側から前記外周側に前記燃焼ガスを流すために、前記燃焼室及び前記燃焼ガス流路に連通する排気流路と、が設けられ、さらに、前記流入流路と前記排気流路とを隔てるとともに前記燃焼ガスからの熱により前記予混合ガスを予熱する伝熱壁が設けられている、熱交換部と、を有し、
前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、それぞれ前記燃焼室を中心として放射状に複数設けられ、さらに前記流入流路と前記排気流路とが、並行して、交互に設けられて、前記流入流路及び前記排気流路の流路断面積が、前記中心の側から前記外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置。
【請求項２】
前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、渦巻き状に形成されている、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記熱交換部において、前記伝熱壁が、前記外周側から前記中心の側にかけて捩れるように形成されて前記流入流路と前記排気流路とを隔てている、請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記熱交換部において、前記流入流路の上流端である流入流路入口と、前記排気流路の下流端である排気流路出口とが、上下方向にずらされて設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項１】
ほぼ中心に配置され、予混合ガスを燃焼させて燃焼ガスとするための着火手段が設けられている燃焼室と、
外周側から前記燃焼室に向かって供給される前記予混合ガスを流す、供給流路が設けられているガス供給部と、
前記燃焼室から前記外周側に向かって排出される前記燃焼ガスを流す、燃焼ガス流路が設けられている排気部と、
前記外周側から前記中心の側に前記混合ガスを流すために、前記供給流路及び前記燃焼室に連通する流入流路と、前記中心の側から前記外周側に前記燃焼ガスを流すために、前記燃焼室及び前記燃焼ガス流路に連通する排気流路と、が設けられ、さらに、前記流入流路と前記排気流路とを隔てるとともに前記燃焼ガスからの熱により前記予混合ガスを予熱する伝熱壁が設けられている、熱交換部と、を有し、
前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、それぞれ前記燃焼室を中心として放射状に複数設けられ、さらに前記流入流路と前記排気流路とが、並行して、交互に設けられて、前記流入流路及び前記排気流路の流路断面積が、前記中心の側から前記外周側に向かって漸次減少している、燃焼装置。
【請求項２】
前記熱交換部において、前記流入流路及び前記排気流路が、渦巻き状に形成されている、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記熱交換部において、前記伝熱壁が、前記外周側から前記中心の側にかけて捩れるように形成されて前記流入流路と前記排気流路とを隔てている、請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記熱交換部において、前記流入流路の上流端である流入流路入口と、前記排気流路の下流端である排気流路出口とが、上下方向にずらされて設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１９６９９４（Ｐ２０１０−１９６９９４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３３４３（Ｐ２００９−４３３４３）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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