CN103688108A - 燃烧加热器 - Google Patents

Abstract

燃烧加热器(110)具备：加热板(126)；配置板(120)，其与加热板相向配置；外周壁(122)，其沿加热板以及配置板的外周配置；分隔板(124)，其在由加热板、配置板以及外周壁包围的空间内，与加热板以及配置板相向配置，通过与配置板之间的空隙形成导入部(134)，并且通过与加热板之间的空隙形成导出部(142)；连通部(136)，其将导入部与导出部连通；燃烧室(138)，其在连通部附近的导出部侧燃烧燃料气体；以及火焰保持部(140)，其设于燃烧室，维持燃烧室中燃料气体的燃烧。

Description

燃烧加热器

技术领域

本发明涉及使燃料燃烧以加热被烧成物的燃烧加热器。

本申请基于在日本于2011年7月27日申请的日本特愿2011-163867号而要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

一直以来，利用使燃料气体燃烧的燃烧热加热辐射体，利用来自辐射体的辐射面的辐射热加热工业材料、食品等的气体加热器得到广泛普及。

另外，提案有利用排气的热量将燃烧前的燃料气体预热以提高热效率的技术(例如，专利文献1)。在专利文献1中，记载了如下构成，该构成具备与配置于本体外周的外周壁相接的燃烧室、将燃料气体从本体中央导引至燃烧室的导入部、以及将燃烧后的排气集中于本体中央并导引至本体外的导出部，使导入部与导出部以分隔板为边界而邻接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4494346号。

发明内容

发明要解决的问题

例如，在上述专利文献1的构成等的燃烧加热器中，通过在燃烧室中使从导入部流入的燃料气体冲突并滞留于外周壁而保持火焰。在该情况下，必须使燃烧室接近外周壁。

另外，例如，如果能够使燃烧室与外周壁隔离，则抑制从燃烧室经由外周壁向燃烧加热器外的散热，能够期待进一步的热效率提高。

如此，若燃烧室的配置自由度能够增加，则进一步的效率化的可能性变大，因而在燃烧加热器的燃烧室配置中，追求设计上的自由度的提高。

本发明的目的在于提供能够提高燃烧室的配置自由度的燃烧加热器。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式所涉及的燃烧加热器具备：加热板；配置板，其与加热板相向配置；外周壁，其沿加热板以及配置板的外周配置；分隔板，其在由加热板、配置板以及外周壁包围的空间内，与加热板以及配置板相向配置，通过与配置板之间的空隙形成导入部，并且通过与加热板之间的空隙形成导出部；连通部，其将导入部与导出部连通；燃烧室，其在连通部附近的导出部侧燃烧燃料气体；以及火焰保持部，其设于燃烧室，维持燃烧室中燃料气体的燃烧。

在本发明的第二方式所涉及的燃烧加热器中，在上述第一方式中，连通部是设于分隔板的一个或多个贯通孔。

在本发明的第三方式所涉及的燃烧加热器中，在上述第一或第二方式中，火焰保持部还可以包含设于加热板的与连通部相向的位置的凹陷。

在本发明的第四方式所涉及的燃烧加热器中，在上述第一至第三的任一方式中，火焰保持部还可以包含催化剂。

在本发明的第五方式所涉及的燃烧加热器中，在上述第一至第四的任一方式中，火焰保持部还可以包含多孔体。

发明效果

根据本发明，能够提高燃烧室的配置自由度。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式中的燃烧加热系统的外观例的立体图。

图2是用于说明本发明的第一实施方式中的燃烧加热系统构造的图。

图3是图1的Ⅲ-Ⅲ线截面图。

图4A是用于说明连通部以及火焰保持部的图。

图4B是用于说明连通部以及火焰保持部的图。

图5是图3的局部放大图。

图6是用于说明本发明的第二实施方式中的燃烧加热器的图。

图7是用于说明本发明的第三实施方式中的燃烧加热器的图。

图8是用于说明本发明的第四实施方式中的燃烧加热器的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的优选实施方式。此外，在以下附图中，为了使各部件为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。此外，在本说明书以及附图中，对于具有实质上相同的功能、构成的要素，通过附以相同符号以省略重复说明，另外与本发明无直接关系的要素省略图示。

(第一实施方式：燃烧加热系统100)

图1是示出第一实施方式中的燃烧加热系统100的外观的立体图。本实施方式中的燃烧加热系统100是城市气(都市ガス)等与作为燃烧用氧化剂气体的空气在供给至本体容器之前混合的预混合类型。然而，燃烧加热系统100不限于此种情况，也可以是所谓进行扩散燃烧的扩散类型。

如图1所示，燃烧加热系统100为将多个(在图1中为两个)燃烧加热器110并列连接而成，接受城市气等与空气的混合气体(以下，称为“燃料气体”)的供给，通过燃料气体在各燃烧加热器110中燃烧而被加热。而且，在燃烧加热系统100中，对由该燃烧产生的排气进行回收。

图2是用于说明本发明的第一实施方式中的燃烧加热系统100构造的图。如图2所示，燃烧加热系统100具备配置板120、外周壁122、分隔板124、以及加热板126。

配置板120为由耐热性以及耐氧化性高的素材(例如不锈钢(SUS：Stainless Used Steel))、导热率低的素材等形成的平板状部件。

外周壁122由具有其外周面与配置板120的外周面成为同一面的外形的薄板状部件构成，如图所示地层叠于配置板120。在该外周壁122，设有两个孔122a(贯通孔)，孔122a的内周具有跑道(track)形状(由大致平行的两个线段和连接该两个线段的端部彼此的两个圆弧(半圆)构成的形状)，沿厚度方向(外周壁122与配置板120的层叠方向)贯通。

分隔板124与配置板120同样地，由耐热性以及耐氧化性高的素材(例如，不锈钢)、导热率高的素材(例如，黄铜等)形成。而且，分隔板124是具有嵌合于外周壁122的孔122a内周面的外形的薄板状部件。因此，分隔板124通过嵌合于外周壁122的孔122a而与配置板120大致平行地配置于外周壁122内侧。

加热板126与配置板120同样地，由使用耐热性以及耐氧化性高的素材(例如，不锈钢)、导热率高的素材(例如，黄铜等)而形成的薄板状部件构成。

而且，加热板126具有其外周面与配置板120以及外周壁122的外周面成为同一面的外形，层叠于外周壁122以及分隔板124。此时，加热板126以及配置板120相互大致平行(用于引起本实施方式中的超焓(超過エンタルピ)燃烧的实质平行)地相向配置。另外，外周壁122沿加热板126以及配置板120的外周配置，分隔板124在由加热板126、配置板120以及外周壁122包围的空间内与加热板126以及配置板120相向配置。

此种配置板120、分隔板124以及加热板126若在之间形成空隙，则还可以倾斜地相向配置。另外，配置板120、分隔板124以及加热板126对其厚度没有限制，不限于平板，以厚度变化的方式形成也可。

如此，利用加热板126以及配置板120闭塞外周壁122的上下而构成燃烧加热系统100的本体容器。而且，与外周壁122的外表面面积相比，上下壁面(加热板126以及配置板120的外表面)面积较大。即，上下壁面占据本体容器外表面的大部分。

另外，将两个燃烧加热器110并列连接而构成燃烧加热系统100，在两个燃烧加热器110之间的连接部位，形成将连接了的燃烧加热器110内的密闭空间连通的火焰转移部128。但是，虽说是密闭空间，但当在气体中使用时，不一定需要完全密闭。在本实施方式的燃烧加热系统100中，例如，通过点火器(未图示)等点火装置的一次点火，火焰蔓延至通过火焰转移部128而连接的燃烧加热器110而点火。如上所述，虽然在燃烧加热系统100设置两个燃烧加热器110，但是由于两个燃烧加热器110为相同构成，故以下说明一个燃烧加热器110。

图3是图1的Ⅲ-Ⅲ线截面图。如图3所示，在配置板120，设有在燃烧加热器110的中心部沿厚度方向贯通的流入孔132。流通燃料气体的第一配管部130连接于该流入孔132，燃料气体经由流入孔132而被导引至燃烧加热器110的本体容器内。

在本体容器内，导入部134与导出部142被分隔板124分隔而邻接地形成。之后说明分隔板124、导入部134以及导出部142的位置关系。

导入部134由配置板120与分隔板124之间的空隙形成，将从流入孔132流入的燃料气体放射状地导引至燃烧室138。

在本实施方式中，连通部136是设于分隔板124的一个或多个贯通孔。而且，连通部136将导入部134与导出部142连通。

燃烧室138配置于由配置板120、加热板126以及外周壁122包围的空间内。另外，燃烧室138配置于连通部136附近的导出部142侧。在燃烧室138的任意位置，设置发火装置(未图示)。而且，在燃烧室138中，从导入部134导入的燃料气体燃烧，将由该燃烧产生的排气朝导出部142导出。

火焰保持部140设于燃烧室138，维持燃烧室138中燃料气体的燃烧。在本实施方式中，火焰保持部140是设于加热板126中与连通部138相向的位置的凹陷。

图4A、图4B是用于说明连通部136以及火焰保持部140的图。在图4A、图4B中，示出使加热板126和分隔板124的加热板126与分隔板124的相向面朝向正面的正视图。如图4A所示，作为设于加热板126的凹陷(以阴影线示出)的火焰保持部140例如形成为与分隔板124的外形相似的跑道形状。另外，连通部136也以与火焰保持部140相向的方式配置为跑道形状(在图4A中，以虚线示出连接连通部136中心的假想线)。

而且，连通部136所配置的位置不限于跑道形状，如图4B所示，还可以以构成列的方式排列于分隔板124。在该情况下，火焰保持部140还可以是例如设于与各连通部136相向的位置的多个圆形凹陷。另外，连通部136以及火焰保持部140还可以配置为同心圆状等任意位置。

另外，如图3所示，导出部142由加热板126与分隔板124之间的空隙形成，将由燃烧室138中的燃烧产生的排气集中于燃烧加热器110的中心部。

如上所述，在本体容器内，导入部134与导出部142邻接地形成，因而能够将排气的热通过分隔板124而传递至燃料气体，将燃料气体预热。

辐射面144为加热板126外侧的面，通过流通导出部142的排气或燃烧室138中的燃烧而被加热，对被烧成物传递辐射热。

在分隔板124，设有在燃烧加热器110的中心部沿厚度方向贯通的排气孔146。在该排气孔146，第二配管部148嵌合于内周部分。而且，对辐射面144进行加热之后的排气经由排气孔146而被导出至燃烧加热器110外。

第二配管部148配置于第一配管部130内部。即，通过第一配管部130与第二配管部148形成双重管。另外，第二配管部148还具有将排气的热量传递至流过第一配管部130的燃料气体的功能。

在此，配置板120的形成流入孔132的部位(缘部)固定于第一配管部130端部，分隔板124的排气孔146固定于与第一配管部130相比突出的第二配管部148顶端，配置板120与分隔板124隔离第一配管部130的顶端与第二配管部148的顶端的差分的量。

此外，在本实施方式中，流入孔132设于配置板120，排气孔146设于分隔板124，但也可以是流入孔132设于分隔板124，排气孔146设于加热板126。在该情况下，将第一配管部130以及第二配管部148从加热板126侧贯通插入导入部134以及导出部142，第一配管部130配置于第二配管部148内部也可。另外，第一配管部130或第二配管部148也可以各自另行设置，在该情况下，流入孔132配置于配置板120或分隔板124中的任一个，排气孔146配置于加热板126以及分隔板124中的任一个即可。

接着，具体地说明燃料气体以及排气的流动。图5是图3的局部放大图。图5示出图3左侧的一部分的放大图。在图5中，留白箭头表示燃料气体的流动，以灰色涂色的箭头表示排气的流动，以黑色涂色的箭头表示热量的移动。若将燃料气体导入第一配管部130，则燃料气体从流入孔132流入导入部134，在沿水平方向放射状地扩展的同时朝连通部136流动。而且，燃料气体通过连通部136，与燃烧室138的火焰保持部140冲突，流速降低(滞留)。

在燃烧室138中因点火的火焰而燃烧之后，燃料气体变为高温的排气，排气在流过导出部142并对加热板126的辐射面144传热之后，通过排气孔146从第二配管部148被导出至外部。

分隔板124由比较易于导热的素材形成，通过导出部142的排气的热量经由分隔板124而传递至通过导入部134的燃料气体。即，流过导出部142的排气和流过导入部134的燃料气体隔着分隔板124而成为相向流(逆流(counter flow))。因而，能够利用排气的热量将燃料气体高效地预热，能够获得较高的热效率。通过如此在预热之后燃烧燃料气体的所谓超焓燃烧，能够使燃料气体的燃烧稳定化，将因不完全燃烧而产生的CO(一氧化碳)浓度抑制为极低浓度。

另外，本实施方式的燃烧加热器110在加热板126具备包括凹陷的火焰保持部140，若使燃料气体与该凹陷冲突，则和与平面冲突的情况相比，燃料气体难以扩散。因而，能够使所述燃料气体产生滞留，能够保持火焰。因而，即使与外周壁122隔离地设置燃烧室138，也能够保持火焰，燃烧室138的配置自由度即燃烧加热器110的设计自由度高。而且，若像本实施方式这样，使连通部136以及燃烧室138的位置与外周壁122分离地进行配置，则能够抑制从外周壁122的散热，提高热效率。

另外，根据本实施方式的燃烧加热器110，由于能够以将凹陷设于加热板126等简易的构成进行火焰保持，故也不需要特别的制造成本以进行火焰保持。而且，燃烧加热器110能够通过凹陷吸收热膨胀，而且辐射面积变大。因而，排气的接触面积变大，从排气向加热板126的传热效率提高，能够提高辐射效率。

另外，在燃烧加热器110中，通过使连通部136为贯通孔，能够以对分隔板124进行穿孔等简易的处理制作连通部136，能够降低制造成本。而且，通过设置多个连通部136的构成，形成多个对辐射面144进行加热的火焰。因此，燃烧加热器110能够使辐射面144的加热均匀化。

(第二实施方式)

接着，说明第二实施方式中的火焰保持部240。在第二实施方式中，由于火焰保持部240与上述第一实施方式不同，故在此对与上述第一实施方式相同的构成省略说明，仅仅对构成不同的火焰保持部240进行说明。

图6是用于说明第二实施方式中的燃烧加热器210的图。如图6所示，本实施方式的火焰保持部240例如包含白金、钒等催化剂而构成。如此，通过将催化剂配置于燃烧室138的构成，在燃烧加热器210中，燃烧稳定化，能够扩大能够燃烧的燃料气体的浓度、温度的范围。

另外，在本实施方式中，也能够实现与上述第一实施方式同样的作用效果。即，燃烧加热器210具备火焰保持部240，燃烧室138的配置自由度高。因此，例如，能够使连通部136以及燃烧室138的位置与外周壁122分离地进行配置，能够抑制从外周壁122的散热，提高热效率。

(第三实施方式)

接着，说明第三实施方式中的火焰保持部340。在第三实施方式中，由于火焰保持部340与上述第一实施方式不同，故在此对与上述第一实施方式相同的构成省略说明，仅仅对构成不同的火焰保持部340进行说明。

图7是用于说明第三实施方式中的燃烧加热器310的图。如图7所示，本实施方式的火焰保持部340包含多孔体而构成。多孔体例如包括将金属编织物(metal knit)、烧结金属、陶瓷、金属丝网、冲孔金属网(punching metal)、波形板组合的物体。通过将多孔体配置于燃烧室138的构成，在燃烧加热器110中，火焰保持性提高，燃烧稳定化。

另外，在本实施方式中，也能够实现与上述第一实施方式同样的作用效果。

(第四实施方式)

接着，说明第四实施方式中的连通部436。在第四实施方式中，由于连通部436与上述第一实施方式不同，故在此对与上述第一实施方式相同的构成省略说明，仅仅对构成不同的连通部436进行说明。

图8是用于说明第四实施方式中的燃烧加热器410的图。如图8所示，在本实施方式中，在分隔板124与外周壁122之间设置间隙，作为连通部436。在该情况下，通过如本实施方式这样作为火焰保持部240而设置催化剂，或者设置多孔体，能够使燃烧室138的配置远离外周壁122，接近排气孔146侧。在此情况下，通过火焰保持部240抑制逆火，不需要防止逆火的节气门等构成。

另外，例如，还可以在分隔板124的与燃烧室138相比外周壁122侧设置缩小导出部142的流路的突起部。通过此种构成，通过燃料气体以环绕突起部的方式流动而在突起部的燃烧室138侧产生滞留，火焰保持性进一步提高。

另外，在本实施方式中，也能够实现与上述第一实施方式同样的作用效果。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但无需赘言，本发明不限于此种实施方式。显然，本领域技术人员能够在专利权利要求所记载的范畴内想到各种变更例或修正例，认为它们也当然属于本发明的技术范围内。

例如，在上述各实施方式中，虽然对通过凹陷、多孔体、催化剂中的任一个构成火焰保持部的情况进行了说明，但是火焰保持部也可以包含凹陷、多孔体、催化剂中的多个。另外，火焰保持部的构成不限于凹陷、多孔体、催化剂。不管怎样，火焰保持部是在燃烧室内使燃料气体的流动停滞，能够进行火焰保持的构成即可。

另外，在上述实施方式中，虽然将连续设置两个燃烧加热器110的燃烧加热系统100举作例子，但也可以不采用燃烧加热系统100，以单体使用燃烧加热器110。

产业上的利用可能性

本发明能够利用于使燃料燃烧以加热被烧成物的燃烧加热器。

符号说明

110 燃烧加热器

120 配置板

122 外周壁

124 分隔板

126 加热板

134 导入部

136、436 连通部

138 燃烧室

140、240、340 火焰保持部

142 导出部。

Claims (9)

1. 一种燃烧加热器，具备：

加热板；

配置板，其与所述加热板相向配置；

外周壁，其沿所述加热板以及所述配置板的外周配置；

分隔板，其在由所述加热板、所述配置板以及所述外周壁包围的空间内，与所述加热板以及所述配置板相向配置，通过与所述配置板之间的空隙形成导入部，并且通过与所述加热板之间的空隙形成导出部；

连通部，其将所述导入部与所述导出部连通；

燃烧室，其在所述连通部附近的所述导出部侧燃烧所述燃料气体；以及

火焰保持部，其设于所述燃烧室，维持所述燃烧室中所述燃料气体的燃烧。

2. 根据权利要求1所述的燃烧加热器，其中，所述连通部是设于所述分隔板的一个或多个贯通孔。

3. 根据权利要求1所述的燃烧加热器，其中，所述火焰保持部包含设于所述加热板的与所述连通部相向的位置的凹陷。

4. 根据权利要求2所述的燃烧加热器，其中，所述火焰保持部包含设于所述加热板的与所述连通部相向的位置的凹陷。

5. 根据权利要求1所述的燃烧加热器，其特征在于，所述火焰保持部包含催化剂。

6. 根据权利要求2所述的燃烧加热器，其特征在于，所述火焰保持部包含催化剂。

7. 根据权利要求3所述的燃烧加热器，其特征在于，所述火焰保持部包含催化剂。

8. 根据权利要求4所述的燃烧加热器，其特征在于，所述火焰保持部包含催化剂。

9. 根据权利要求1至8中的任一项所述的燃烧加热器，其特征在于，所述火焰保持部包含多孔体。

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