空気加熱装置
【課題】水素・酸素混合ガスを燃焼させて、吸引ポンプで吸引し、過熱された空気を効率よく吹き出すことのできる空気加熱装置を提供する。
【解決手段】吸引ポンプ12の吸い込み口13にバーナ10の内管52を接触させ、図10に示すように外管50で吸引ポンプ12の吸い込み口13全体を覆う。また、外管50と接合された内管52で吸引ポンプ12の中央部を覆う。この状態で、水素・酸素混合ガス発生装置からガスを供給し、バーナ本管34、バーナチップ31、複数のノズル30をガスが通過し点火プラグ53により、ガスが着火する。このとき吸引ポンプ12の運転により、炎とバーナ管10内の空気を吸引ポンプ12にて吸引し、効率よく加熱された空気21を吐出する。
【解決手段】吸引ポンプ12の吸い込み口13にバーナ10の内管52を接触させ、図10に示すように外管50で吸引ポンプ12の吸い込み口13全体を覆う。また、外管50と接合された内管52で吸引ポンプ12の中央部を覆う。この状態で、水素・酸素混合ガス発生装置からガスを供給し、バーナ本管34、バーナチップ31、複数のノズル30をガスが通過し点火プラグ53により、ガスが着火する。このとき吸引ポンプ12の運転により、炎とバーナ管10内の空気を吸引ポンプ12にて吸引し、効率よく加熱された空気21を吐出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素・酸素混合ガスを燃焼させるバーナを用い、加熱された空気を効率よく吹き出すことのできる空気加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
燃焼バーナは、加熱炉、産業用ヒータ、溶接機などに多用されている。このような燃焼バーナは更に加熱した温風を吹き出す装置にも用いられ、このような装置は、ビニールハウスなどの温度調整装置、寒冷地における暖房機、融雪機、建物建設時の乾燥機などとして広く用いられている。
【0003】
通常の燃焼バーナは、都市ガス、プロパンガスなどを燃料として、これに空気を供給して所定の燃焼を継続し、一般的には燃焼室の内部にブロアによって圧送空気を送り込み、この圧送空気が燃焼を助けるとともに、燃焼室内で加熱された温風を燃焼バーナから吹き出す。
【0004】
しかしながら、近年において、燃焼ガスとして、水素・酸素混合ガスが用いられるようになってきた。
【0005】
本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を発明し、各種の用途に提供している。
【0006】
また、本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を用い、水素・酸素混合ガス燃焼バーナを各種の用途に提供している。
【0007】
本発明者が従来において実施している技術を紹介する。
【0008】
図11は、水素・酸素混合ガスを燃焼させて、温風を吹き出す燃焼バーナの構造を示す図である。燃焼室62内部にノズルを設け、このノズル61によって燃焼室62を加熱し、天井板等を加熱する。燃焼室62の上部には、温風室63が設けられており、両室の間に設けられた熱交換板64が加熱されることによって、燃焼室62の熱エネルギーを温風室63に伝達する。温風室63には温風フィンが設けられており、温風室63の背面に設けられたブロア60からの圧送空気を加熱して温風として吹き出す技術が紹介されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上述した発明では、燃焼室と温風室を設け、ブロアにより加熱空気を温風として吹き出すことにより、構造が複雑となりコストが高くなる。
【0010】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼室で燃焼させているため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じやすい。
【0011】
また、上述した炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐため、逆火防止装置が必要であり構造が複雑となる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明では、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出するモータ駆動される吸引ポンプと、を含むことを特徴とする。
【0013】
また、前記吸引ポンプに取り付けられ、前記バーナ先端と嵌合する炎導入カバーと、を含むことを特徴とする。
【0014】
また、前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする。
【0015】
更に、前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、バーナと吸引ポンプを用い、空気加熱装置を提供することが可能であるため、構造が簡易であり製作費用を低減することができる。
【0017】
また、本発明は水素・酸素混合ガスによる燃焼炎を吸引ポンプで吸引するため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐことができる。
【0018】
また、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを抑えることができるので、逆火防止装置を簡単な構造とすることができる。
【0019】
また、バーナと吸引ポンプを炎導入カバーで結合することにより、熱が逃げず効率のよい熱伝達を行うことができる。
【0020】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を説明する。
【0022】
[実施形態1]
以下に、本発明の実施形態1の詳細について説明する。
【0023】
図1は、本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図であり、図2は、本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図であり、図3は、バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【0024】
実施形態1の全体構成を説明する。
【0025】
空気加熱装置20は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気21を吐出する吸引ポンプ12と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10と、水素・酸素混合ガスを発生させる装置22から構成される。以下に要素部品の詳細について説明する。
【0026】
吸引ポンプ12は、周囲空気とともにバーナ10の炎11を吸い込む吸い込み口13と、加熱された空気21を吐出する吐出口14を含む。水素・酸素混合ガス発生装置22からガスが供給され、バーナ10を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ12の吸い込み口13に吸引され、加熱された空気21が吸引ポンプの吐出口14から吐出し、空気加熱装置20を形成する構成となっている。
【0027】
また、吸引ポンプ12の背面にはモータ15が組み込まれており、吸引ポンプ内に軸支されているインペラー16を回転させることで吸い込み口13に入った空気と炎を巡回させポンプの吐出口14から加熱された空気21を吐出している。吸引ポンプ12は、バーナ10からの炎11を直接受けることから、250℃の熱にも耐えうる材質のものを使用しており、例えばチタンなどを用いることが望ましい。
【0028】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10は、電気分解を利用することで水素・酸素混合ガス発生装置22と接続されており、バーナ10内のガス経路を流通し、炎11を吸引ポンプ12に吸引させる。バーナ10の構造に関しては、後述する実施形態2で詳細に述べる。
【0029】
これらの構成により、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10からの炎11は、吸引ポンプ12で吸引され、ポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱された空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0030】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【0031】
以下に、本発明の実施形態2の詳細について説明する。
【0032】
[実施形態2]
図4は、本発明に係る炎導入カバーの斜視図であり、図5は、炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。また、図6は、バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図である。上述した実施形態2における本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図を図9に示す。
【0033】
上述した分解図より、実施形態2の全体構成を説明する。全体構成としては、吸引ポンプ12と、吸引ポンプ12の吸い込み口13とバーナ先端部とが嵌合する炎導入カバー24と、バーナ10と、水素・酸素混合ガス発生装置22から構成される。これら要素部品により空気加熱装置を構成する。また、バーナ10は、ノズル30とバーナチップ31とコネクタ33と本管34から形成されている。要素部品の詳細を以下において説明する。
ただし、吸引ポンプ12及び水素・酸素混合ガス発生装置22に関しては、実施形態1と同様なので省略する。
【0034】
バーナチップ31は、前部に3〜5個のノズル30を有し、内部にはノズル30の数に対応した細い通路32が設けられている。また、バーナチップ31の後部は、コネクタ33とガスが漏れないように嵌合する。バーナチップ31後部の形状及びコネクタ33形状は、ガスが漏れない形状であればよい。
【0035】
ここで、重要なことは、本管内に設けられている通路35とバーナチップ内に設けられている細い通路32の経路面積である。詳細について以下に述べる。図7は、バーナチップ31を図6の線A−Aに沿って切り取ったときの断面図である。図8は、バーナ本管を図6の線B−Bに沿って切り取ったときの断面図である。具体的には、バーナチップ31にノズルが3個配置されていた場合、バーナチップ内に設けられる細い通路32は3本である。そのときに、3本の通路32の通路穴40の面積の合計は、本管に設けられている通路穴41の面積よりも小さい構造となっている。また、本説明では3本としたが、実際ノズルが搭載される本数を増した場合においても同様である。このように通路面積を小さくすることで、炎が混合ガス源へ逆流して逆火を生じさせにくい構造となっている。
【0036】
また、炎導入カバー24は、上述したように、吸引ポンプの吸い込み口13とバーナ先端部と嵌合する。嵌合部の形状は、炎がもれないような構造であればよい。また、カバーを有することで、カバー内に炎が閉じ込められ熱が漏れることがないため、熱効率が非常に良好となる。
【0037】
これらの構成とすることで、水素・酸素混合ガス発生装置22から供給されるガスは、バーナ本管内に設けられている通路35を流通し、バーナチップ内に設けられている細い通路32を流通し、複数個のノズル30から炎が噴射される。
【0038】
また、炎導入カバー24を通過した炎は実施形態1と同様、吸引ポンプ12で吸引されポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱した空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0039】
以下に、本発明の実施形態3の詳細について説明する。
【0040】
[実施形態3]
図10は、実施形態3におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【0041】
全体構成としては、実施形態1に改良を加えたものである。
【0042】
空気加熱装置20は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気21を吐出する吸引ポンプ12と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10を含む。以下に要素部品の詳細について説明する。
【0043】
吸引ポンプ12は、周囲空気とともにバーナ10の炎を吸い込む吸い込み口13と、加熱された空気21を吐出する吐出口14を含む。水素・酸素混合ガス発生装置から燃焼ガスが供給され、バーナ10を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ12の吸い込み口13に吸引される構成となっている。
【0044】
バーナ10は、中が空洞の外管50を含み、後部には、4つの空気穴54が設けられている。また、その内部に内管52を有する。内管52には、複数のノズル30が設けられ、またその後部にはバーナチップ31が軸方向に移動自在に挿入され、このバーナチップ31の前端には、水素・酸素混合ガスが流通する本管34が設けられている。また、外管50と内管52は、後部で一体に接合されており、前述したように、ノズル30とバーナチップ31が内管52内を左右に移動でき、ノズル30の種類混合ガスの圧力に応じて、ノズル30の位置を適正に定めることができる構造となっている。
【0045】
また、中が空洞の外管50の後部には、回転可能な空気調整回転板51が設けられている。回転板51には、4つの空気調整回転穴55が開いており、外管50の後部に配置され、ガスが流通する本管34と回転自在となっている。当該回転板51を回転することで、外管50に設けられている空気調整回転穴54と、回転板51に設けられている空気調整回転穴55とで、外管50内に吸入される空気の圧力を調整することができる。
【0046】
また、外管50と内管52を貫通して点火プラグ53が設置されており、水素・酸素混合ガスに点火できるようになっている。
【0047】
また、吸引ポンプ12の吸い込み口13の後部には、吸引ポンプ網56が設けられている。吸引ポンプ網56は、吸引ポンプの吸い込み口13の径と同じ大きさである。
【0048】
以下、上述した要素部品を用いた実施形態3の詳細を示す。
【0049】
実施形態3としては、吸引ポンプ12の吸い込み口13にバーナ10の内管52を接触させ、図10に示すように外管50で吸引ポンプ12の吸い込み口13全体を覆う。また、外管50と接合された内管52で吸引ポンプ12の中央部を覆う。この状態で、水素・酸素混合ガス発生装置から水素・酸素混合ガスを供給し、バーナ本管34、バーナチップ31、複数のノズル30を水素・酸素混合ガスが通過し点火プラグ53により、水素・酸素混合ガスが着火する。このとき吸引ポンプ12の運転により、炎とバーナ管10内の空気を吸引ポンプ12にて吸引し、加熱された空気21を吐出する。
【0050】
ここで、重要なのは、外管50で吸引ポンプ12を覆い、吸引ポンプ12の吸い込み口13の一部を内管52で覆い、空気調整回転板51により、外管50と内管52の間に設けられた空間の空気量を調整することができることである。当該構成とすることで、バーナ10以外からはほとんど空気を吸引することができない。すなわち、外管50以外からの大量の周辺空気を吸引ポンプ12で自由に吸引する場合は、外管50内における空気が吸引されにくくなり、ノズル30の先端部における吸引力が低下し、ノズルから発生している炎を逆流させ逆火を生じさせる可能性を有する。しかし、本実施形態の当該構成とすることで、バーナ10の空間のみの空気が図10の矢印で示すように急速に吸引ポンプ12より吸引され、この結果ノズル30の炎周辺には大きな負圧が発生し、炎は吸引ポンプ側に引かれ逆火が生じることを確実に防止することができる。
【0051】
すなわち、外管50と内管52を吸引ポンプ12と接触させることで、空気調整回転板51に設けられている4つ空気調整空気穴55から流入する空気は、図10の矢印の方向に流れることになる。すなわち、吸引ポンプ12の吸い込み口13のほぼ全体を内管52で覆っているため、外管50と内管52との間に、負圧経路を形成することになる。よって、ノズル30からの炎は吸引ポンプ12の吸引力の低下を生じることなく、勢いよく吸引ポンプ12に吸引され、またノズル30から発生している炎の逆流を生じさせることはない。
【0052】
以上の構成とすることで、吸引ポンプ12で吸引されポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱した空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0053】
また、上述した実施形態は、水素・酸素混合ガスを用いているが、その他可燃焼ガスでの実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図である。
【図2】本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図である。
【図3】バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【図4】本発明に係る炎導入カバーの斜視図である。
【図5】炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。
【図6】バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図を示す図である。
【図7】バーナチップを図6の線A−Aに沿って切り取ったときの断面図である。
【図8】バーナ本管を図6の線B−Bに沿って切り取ったときの断面図である。
【図9】本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図である。
【図10】実施形態3におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【図11】背景技術において引用した、本願発明者が発明した水素・酸素混合ガス燃焼バーナの内部構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【0055】
10 バーナ、11,66 炎、12 吸引ポンプ、13 吸い込み口、14 吐出口、15 モータ、16 インペラー、20 空気加熱装置、21 加熱された空気、22 水素・酸素混合ガス発生装置、24 炎導入カバー、25 炎導入カバーと嵌合した吸引ポンプ、30 ノズル、31 バーナチップ、32 バーナチップ内に設けられている細い通路、33 コネクタ、34 本管、35 本管内に設けられている通路、40 バーナチップ内の通路穴、41 本管の通路穴、50 外管、51 空気調整回転板、52 内管、53 点火プラグ、54 本管にもうけられた4つの空気穴、55 空気調整回転穴、56 吸引ポンプ網、60 ブロア、61 ノズル、62 燃焼室、63 温風室、64 熱交換板、65 温風吹き出し口。
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素・酸素混合ガスを燃焼させるバーナを用い、加熱された空気を効率よく吹き出すことのできる空気加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
燃焼バーナは、加熱炉、産業用ヒータ、溶接機などに多用されている。このような燃焼バーナは更に加熱した温風を吹き出す装置にも用いられ、このような装置は、ビニールハウスなどの温度調整装置、寒冷地における暖房機、融雪機、建物建設時の乾燥機などとして広く用いられている。
【0003】
通常の燃焼バーナは、都市ガス、プロパンガスなどを燃料として、これに空気を供給して所定の燃焼を継続し、一般的には燃焼室の内部にブロアによって圧送空気を送り込み、この圧送空気が燃焼を助けるとともに、燃焼室内で加熱された温風を燃焼バーナから吹き出す。
【0004】
しかしながら、近年において、燃焼ガスとして、水素・酸素混合ガスが用いられるようになってきた。
【0005】
本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を発明し、各種の用途に提供している。
【0006】
また、本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を用い、水素・酸素混合ガス燃焼バーナを各種の用途に提供している。
【0007】
本発明者が従来において実施している技術を紹介する。
【0008】
図11は、水素・酸素混合ガスを燃焼させて、温風を吹き出す燃焼バーナの構造を示す図である。燃焼室62内部にノズルを設け、このノズル61によって燃焼室62を加熱し、天井板等を加熱する。燃焼室62の上部には、温風室63が設けられており、両室の間に設けられた熱交換板64が加熱されることによって、燃焼室62の熱エネルギーを温風室63に伝達する。温風室63には温風フィンが設けられており、温風室63の背面に設けられたブロア60からの圧送空気を加熱して温風として吹き出す技術が紹介されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上述した発明では、燃焼室と温風室を設け、ブロアにより加熱空気を温風として吹き出すことにより、構造が複雑となりコストが高くなる。
【0010】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼室で燃焼させているため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じやすい。
【0011】
また、上述した炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐため、逆火防止装置が必要であり構造が複雑となる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明では、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出するモータ駆動される吸引ポンプと、を含むことを特徴とする。
【0013】
また、前記吸引ポンプに取り付けられ、前記バーナ先端と嵌合する炎導入カバーと、を含むことを特徴とする。
【0014】
また、前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする。
【0015】
更に、前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、バーナと吸引ポンプを用い、空気加熱装置を提供することが可能であるため、構造が簡易であり製作費用を低減することができる。
【0017】
また、本発明は水素・酸素混合ガスによる燃焼炎を吸引ポンプで吸引するため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐことができる。
【0018】
また、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを抑えることができるので、逆火防止装置を簡単な構造とすることができる。
【0019】
また、バーナと吸引ポンプを炎導入カバーで結合することにより、熱が逃げず効率のよい熱伝達を行うことができる。
【0020】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を説明する。
【0022】
[実施形態1]
以下に、本発明の実施形態1の詳細について説明する。
【0023】
図1は、本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図であり、図2は、本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図であり、図3は、バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【0024】
実施形態1の全体構成を説明する。
【0025】
空気加熱装置20は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気21を吐出する吸引ポンプ12と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10と、水素・酸素混合ガスを発生させる装置22から構成される。以下に要素部品の詳細について説明する。
【0026】
吸引ポンプ12は、周囲空気とともにバーナ10の炎11を吸い込む吸い込み口13と、加熱された空気21を吐出する吐出口14を含む。水素・酸素混合ガス発生装置22からガスが供給され、バーナ10を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ12の吸い込み口13に吸引され、加熱された空気21が吸引ポンプの吐出口14から吐出し、空気加熱装置20を形成する構成となっている。
【0027】
また、吸引ポンプ12の背面にはモータ15が組み込まれており、吸引ポンプ内に軸支されているインペラー16を回転させることで吸い込み口13に入った空気と炎を巡回させポンプの吐出口14から加熱された空気21を吐出している。吸引ポンプ12は、バーナ10からの炎11を直接受けることから、250℃の熱にも耐えうる材質のものを使用しており、例えばチタンなどを用いることが望ましい。
【0028】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10は、電気分解を利用することで水素・酸素混合ガス発生装置22と接続されており、バーナ10内のガス経路を流通し、炎11を吸引ポンプ12に吸引させる。バーナ10の構造に関しては、後述する実施形態2で詳細に述べる。
【0029】
これらの構成により、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10からの炎11は、吸引ポンプ12で吸引され、ポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱された空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0030】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【0031】
以下に、本発明の実施形態2の詳細について説明する。
【0032】
[実施形態2]
図4は、本発明に係る炎導入カバーの斜視図であり、図5は、炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。また、図6は、バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図である。上述した実施形態2における本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図を図9に示す。
【0033】
上述した分解図より、実施形態2の全体構成を説明する。全体構成としては、吸引ポンプ12と、吸引ポンプ12の吸い込み口13とバーナ先端部とが嵌合する炎導入カバー24と、バーナ10と、水素・酸素混合ガス発生装置22から構成される。これら要素部品により空気加熱装置を構成する。また、バーナ10は、ノズル30とバーナチップ31とコネクタ33と本管34から形成されている。要素部品の詳細を以下において説明する。
ただし、吸引ポンプ12及び水素・酸素混合ガス発生装置22に関しては、実施形態1と同様なので省略する。
【0034】
バーナチップ31は、前部に3〜5個のノズル30を有し、内部にはノズル30の数に対応した細い通路32が設けられている。また、バーナチップ31の後部は、コネクタ33とガスが漏れないように嵌合する。バーナチップ31後部の形状及びコネクタ33形状は、ガスが漏れない形状であればよい。
【0035】
ここで、重要なことは、本管内に設けられている通路35とバーナチップ内に設けられている細い通路32の経路面積である。詳細について以下に述べる。図7は、バーナチップ31を図6の線A−Aに沿って切り取ったときの断面図である。図8は、バーナ本管を図6の線B−Bに沿って切り取ったときの断面図である。具体的には、バーナチップ31にノズルが3個配置されていた場合、バーナチップ内に設けられる細い通路32は3本である。そのときに、3本の通路32の通路穴40の面積の合計は、本管に設けられている通路穴41の面積よりも小さい構造となっている。また、本説明では3本としたが、実際ノズルが搭載される本数を増した場合においても同様である。このように通路面積を小さくすることで、炎が混合ガス源へ逆流して逆火を生じさせにくい構造となっている。
【0036】
また、炎導入カバー24は、上述したように、吸引ポンプの吸い込み口13とバーナ先端部と嵌合する。嵌合部の形状は、炎がもれないような構造であればよい。また、カバーを有することで、カバー内に炎が閉じ込められ熱が漏れることがないため、熱効率が非常に良好となる。
【0037】
これらの構成とすることで、水素・酸素混合ガス発生装置22から供給されるガスは、バーナ本管内に設けられている通路35を流通し、バーナチップ内に設けられている細い通路32を流通し、複数個のノズル30から炎が噴射される。
【0038】
また、炎導入カバー24を通過した炎は実施形態1と同様、吸引ポンプ12で吸引されポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱した空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0039】
以下に、本発明の実施形態3の詳細について説明する。
【0040】
[実施形態3]
図10は、実施形態3におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【0041】
全体構成としては、実施形態1に改良を加えたものである。
【0042】
空気加熱装置20は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気21を吐出する吸引ポンプ12と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ10を含む。以下に要素部品の詳細について説明する。
【0043】
吸引ポンプ12は、周囲空気とともにバーナ10の炎を吸い込む吸い込み口13と、加熱された空気21を吐出する吐出口14を含む。水素・酸素混合ガス発生装置から燃焼ガスが供給され、バーナ10を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ12の吸い込み口13に吸引される構成となっている。
【0044】
バーナ10は、中が空洞の外管50を含み、後部には、4つの空気穴54が設けられている。また、その内部に内管52を有する。内管52には、複数のノズル30が設けられ、またその後部にはバーナチップ31が軸方向に移動自在に挿入され、このバーナチップ31の前端には、水素・酸素混合ガスが流通する本管34が設けられている。また、外管50と内管52は、後部で一体に接合されており、前述したように、ノズル30とバーナチップ31が内管52内を左右に移動でき、ノズル30の種類混合ガスの圧力に応じて、ノズル30の位置を適正に定めることができる構造となっている。
【0045】
また、中が空洞の外管50の後部には、回転可能な空気調整回転板51が設けられている。回転板51には、4つの空気調整回転穴55が開いており、外管50の後部に配置され、ガスが流通する本管34と回転自在となっている。当該回転板51を回転することで、外管50に設けられている空気調整回転穴54と、回転板51に設けられている空気調整回転穴55とで、外管50内に吸入される空気の圧力を調整することができる。
【0046】
また、外管50と内管52を貫通して点火プラグ53が設置されており、水素・酸素混合ガスに点火できるようになっている。
【0047】
また、吸引ポンプ12の吸い込み口13の後部には、吸引ポンプ網56が設けられている。吸引ポンプ網56は、吸引ポンプの吸い込み口13の径と同じ大きさである。
【0048】
以下、上述した要素部品を用いた実施形態3の詳細を示す。
【0049】
実施形態3としては、吸引ポンプ12の吸い込み口13にバーナ10の内管52を接触させ、図10に示すように外管50で吸引ポンプ12の吸い込み口13全体を覆う。また、外管50と接合された内管52で吸引ポンプ12の中央部を覆う。この状態で、水素・酸素混合ガス発生装置から水素・酸素混合ガスを供給し、バーナ本管34、バーナチップ31、複数のノズル30を水素・酸素混合ガスが通過し点火プラグ53により、水素・酸素混合ガスが着火する。このとき吸引ポンプ12の運転により、炎とバーナ管10内の空気を吸引ポンプ12にて吸引し、加熱された空気21を吐出する。
【0050】
ここで、重要なのは、外管50で吸引ポンプ12を覆い、吸引ポンプ12の吸い込み口13の一部を内管52で覆い、空気調整回転板51により、外管50と内管52の間に設けられた空間の空気量を調整することができることである。当該構成とすることで、バーナ10以外からはほとんど空気を吸引することができない。すなわち、外管50以外からの大量の周辺空気を吸引ポンプ12で自由に吸引する場合は、外管50内における空気が吸引されにくくなり、ノズル30の先端部における吸引力が低下し、ノズルから発生している炎を逆流させ逆火を生じさせる可能性を有する。しかし、本実施形態の当該構成とすることで、バーナ10の空間のみの空気が図10の矢印で示すように急速に吸引ポンプ12より吸引され、この結果ノズル30の炎周辺には大きな負圧が発生し、炎は吸引ポンプ側に引かれ逆火が生じることを確実に防止することができる。
【0051】
すなわち、外管50と内管52を吸引ポンプ12と接触させることで、空気調整回転板51に設けられている4つ空気調整空気穴55から流入する空気は、図10の矢印の方向に流れることになる。すなわち、吸引ポンプ12の吸い込み口13のほぼ全体を内管52で覆っているため、外管50と内管52との間に、負圧経路を形成することになる。よって、ノズル30からの炎は吸引ポンプ12の吸引力の低下を生じることなく、勢いよく吸引ポンプ12に吸引され、またノズル30から発生している炎の逆流を生じさせることはない。
【0052】
以上の構成とすることで、吸引ポンプ12で吸引されポンプの吐出口14から加熱された空気21として吐出される。これによって、加熱した空気21を外部に効率よく放出することが可能となる。
【0053】
また、上述した実施形態は、水素・酸素混合ガスを用いているが、その他可燃焼ガスでの実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図である。
【図2】本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図である。
【図3】バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【図4】本発明に係る炎導入カバーの斜視図である。
【図5】炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。
【図6】バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図を示す図である。
【図7】バーナチップを図6の線A−Aに沿って切り取ったときの断面図である。
【図8】バーナ本管を図6の線B−Bに沿って切り取ったときの断面図である。
【図9】本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図である。
【図10】実施形態3におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【図11】背景技術において引用した、本願発明者が発明した水素・酸素混合ガス燃焼バーナの内部構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【0055】
10 バーナ、11,66 炎、12 吸引ポンプ、13 吸い込み口、14 吐出口、15 モータ、16 インペラー、20 空気加熱装置、21 加熱された空気、22 水素・酸素混合ガス発生装置、24 炎導入カバー、25 炎導入カバーと嵌合した吸引ポンプ、30 ノズル、31 バーナチップ、32 バーナチップ内に設けられている細い通路、33 コネクタ、34 本管、35 本管内に設けられている通路、40 バーナチップ内の通路穴、41 本管の通路穴、50 外管、51 空気調整回転板、52 内管、53 点火プラグ、54 本管にもうけられた4つの空気穴、55 空気調整回転穴、56 吸引ポンプ網、60 ブロア、61 ノズル、62 燃焼室、63 温風室、64 熱交換板、65 温風吹き出し口。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、
周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出するモータ駆動される吸引ポンプと、
を含むことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項2】
請求項1記載の空気加熱装置であって、
前記吸引ポンプに取り付けられ、前記バーナ先端と嵌合する炎導入カバーと、
を含むことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項3】
請求項1または2記載の空気加熱装置であって、
前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする空気加熱装置。
【請求項4】
請求項3記載の空気加熱装置であって、
前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、
前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、
前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項1】
水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、
周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出するモータ駆動される吸引ポンプと、
を含むことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項2】
請求項1記載の空気加熱装置であって、
前記吸引ポンプに取り付けられ、前記バーナ先端と嵌合する炎導入カバーと、
を含むことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項3】
請求項1または2記載の空気加熱装置であって、
前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする空気加熱装置。
【請求項4】
請求項3記載の空気加熱装置であって、
前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、
前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、
前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする空気加熱装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−115349(P2009−115349A)
【公開日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−286755(P2007−286755)
【出願日】平成19年11月2日(2007.11.2)
【出願人】(507363532)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年11月2日(2007.11.2)
【出願人】(507363532)
【Fターム(参考)】
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