TWI451049B - 燃燒加熱器 - Google Patents

Description

燃燒加熱器

本發明係關於使燃料燃燒而將被加熱物加熱之燃燒加熱器。本案係根據2010年11月4日於日本申請之日本特願2010-247370號申請案而主張優先權，並將其內容援用於此。

習知廣為普及之燃燒加熱器，係以藉由燃料氣體(gas)之燃燒而產生之燃燒熱將輻射體加熱，並藉由來自輻射體之輻射面的輻射熱，而將工業材料或食品等加熱。有關此種燃燒加熱器，例如已提案有一種為提升輻射強度而於輻射面應用輻射率高之材料或形狀的技術(例如參照專利文獻1)。

此外，目前已提案有一種提升熱效率之稱為微燃燒器(micro combustor)之燃燒加熱器。此燃燒加熱器係將遍及由燃燒氣體之導入路開始，至燃燒室以及燃燒後之排放氣體的導出路之範圍做成為密閉構造，並使導入路與導出路鄰接，以藉由排放氣體的熱而將燃燒前之燃燒氣體預熱，以提高熱效率。(例如參照專利文獻2)

(先前技術文獻) (專利文獻) [專利文獻1]

日本國特開2004-324925號公報

[專利文獻2]

日本國特開2007-212082號公報

在如同前述專利文獻1之習知的燃燒加熱器中，係使燃料氣體在設置於輻射面表面之燃料氣體排出口燃燒，且不回收排放氣體而排氣至周圍。因此，無法回收排熱而熱效率變低。而且，輻射面之面積因燃料氣體排出口之形成而變小，故難以提升輻射強度。進一步，會有裝置周邊之溫度因排放氣體的熱而上升，或排放氣體充滿於裝置周邊之情形，而必須對周圍環境之改善付出充分的注意。

另一方面，如同專利文獻2的燃燒加熱器，係將排放氣體的熱利用於燃料氣體的預熱，且亦回收已結束效能之排放氣體，故周圍環境不易惡化，且熱效率高。此外，因不須將燃料氣體排出口形成於輻射面，故能將輻射面之面積做大，且輻射強度亦高。此種燃燒加熱器係將排放氣體的熱有效率地利用，並且排放氣體自身亦被回收，故成為密閉構造。例如為碟(disc)型燃燒加熱器的情況，必須以氣體不會外漏的方式，將構成燃燒加熱器的本體容器之具有輻射面的加熱板、外周壁、以及與具有輻射面之加熱板對向配置的配置板之間予以密閉。

但是，因燃燒熱而產生之熱膨脹，會使應力產生於加熱板、配置板以及外周壁。因此，僅將加熱板以及配置板與外周壁單純地接合，在加熱板、配置板以及外周壁自身以及其接合部分，會有因反復的加熱與冷卻而導致產生熱疲勞的可能性。

本發明係有鑒於此種課題而研創者，其目的在於提供一種能抑制因反復地加熱與冷卻而導致之熱疲勞的燃燒加熱器。

為解決前述課題，本發明之燃燒加熱器係具備加熱板、與加熱板對向配置之配置板、配置於加熱板與配置板之間之環狀的外周壁、以使加熱板與配置板之至少任一方能朝該等之延伸設置方向膨脹的方式，而將加熱板、配置板、及外周壁予以夾持之夾持部、配置於加熱板與配置板之間的間隔板、沿著外周壁而配置於外周壁之內側的燃燒室、將配置板與間隔板作為側壁，且使燃料氣體流入燃燒室之導入路、及將加熱板與間隔板作為側壁，且使排放氣體由燃燒室朝燃燒加熱器之外部流出，並且透過間隔板而以排放氣體的熱將燃料氣體預熱的導出路。

夾持部亦可具有可撓性。

加熱板以及配置板之至少一方係亦可為能沿著其延伸設置方向而相對於前述夾持部滑動。

此外，為解決前述課題，本發明之其他加熱器係具備加熱板、與加熱板對向配置之配置板、配置於加熱板與配置板之間之環狀的外周壁、配置於加熱板與配置板之間的間隔板、沿著外周壁而配置於外周壁之內側的燃燒室、將配置板與間隔板作為側壁，且使燃料氣體流入燃燒室之導入路、及將加熱板與間隔板作為側壁，且使排放氣體由燃燒室朝燃燒加熱器之外部流出，並且透過間隔板而以排放氣體的熱將燃料氣體預熱的導出路。此外，在此燃燒加熱器中，於加熱板與配置板之任一方係以與外周壁的距離相等的方式形成有於加熱板以及配置板之厚度方向凹陷的溝。

溝係亦可形成於加熱板與配置板之任一方的兩面。此種情況，形成於一方的面的溝之與外周壁的距離亦可與形成於另一方的面的溝之與外周壁的距離不同。

此外，前述燃燒加熱器復具備：第1配管部，插通於導入路，且使燃料氣體朝燃燒加熱器內流入；及第2配管部，配置於第1配管部之內部，且插通於導出路，並使排放氣體朝燃燒加熱器之外部流出，且透過間隔板而以排放氣體的熱將燃料氣體預熱；且亦可於此等配管部之至少一方，沿其外周形成有在此等配管部的厚度方向凹陷的溝。

根據本發明之燃燒加熱器，係能抑制因反復的加熱與冷卻而導致之熱疲勞。

以下，一面參照所附圖式，一面詳細地說明有關本發明之較佳實施形態。以下之實施形態所示之尺寸、材料、及其他具體性的數值等，係為使發明容易理解之例示，除非特別聲明之情況，並非限定本發明。再者，於本說明書以及圖式中，關於實質上具有相同功能或構成之要素，係藉由賦予相同的符號而省略重複說明。此外，對本發明無直接關係之要素係省略圖式。

如同前述，在習知之燃燒加熱器中，係不回收結束燃燒之排放氣體(燃燒後之氣體)而就此排氣至周圍。結果，因無法利用排放氣體的熱，故熱效率低。而且，因會有裝置周邊環境的溫度因排放氣體的熱而上升，或排放氣體充滿於裝置周邊之情形，故必須對環境的改善付出充分的注意。

相對於此，密閉式的燃燒加熱器，係燃燒室、燃料氣體(燃燒前之氣體)之導入路、及排放氣體之導出路以密閉之狀態形成於本體容器內，且以流動於導出路之排放氣體的熱來將流動於導入路之燃料氣體預熱，藉以在燃燒室實現超焓(enthalpy)燃燒。因密閉式的燃燒加熱器係回收排放氣體的熱，故熱效率高，且因排放氣體自身亦被回收，故周圍環境不易惡化。此外，因不須將燃料氣體排出口形成於輻射面，故輻射面之面積不會減少而輻射強度高。

此種密閉式燃燒加熱器之中，係已提案有瑞士捲(swiss roll)型及碟(disk)型。在瑞士捲型方面，係燃燒室形成於本體容器之中心，且導入路與導出路並列配置為旋渦狀。此瑞士捲型之燃燒加熱器，係因形狀複雜故製造成本高。相對於此，碟型之燃燒加熱器，其負責傳熱之間隔板係由較構成本體容器之一對平板(加熱板、配置板)小型之平板所構成，且以於加熱板與配置板之間設置空隙而配置之簡易的構成，在導入路與導出路之間進行熱交換。此外，在碟型的燃燒加熱器中，其具有輻射面之加熱板的形狀，係並非限定於如同瑞士捲型之大致圓形，而可因應用途將加熱板形成為橢圓形或矩形。進一步，因碟型之燃燒加熱器的燃燒室係沿著外周壁而配置，故能將燃燒室自身的體積做成為較瑞士捲型大，而能抑制燃燒負荷率(燃燒室內之每單位體積的發熱)。亦可將外周的一部分作為燃燒室，而不沿著外周壁將全部外周作為燃燒室。

另一方面，如同前述，因回收排放氣體，故燃燒加熱器須要求預定的密閉性。例如，碟型之燃燒加熱器的情況，係為了使燃料氣體或排放氣體不會由構成燃燒加熱器之本體容器的加熱板、外周壁、以及配置板之間外漏，而必須確保預定的密閉性。

但是，當加熱板與配置板因燃燒熱而引起熱膨脹時，因應力產生於加熱板、配置板以及外周壁，故僅單純地將加熱板以及配置板與外周壁接合時，會有因反復地加熱與冷卻而導致在加熱板、配置板以及外周壁自身以及其接合部分產生熱疲勞的可能性。

因此，本實施形態之燃燒加熱器100係以抑制因反復地加熱與冷卻所導致的熱疲勞為目的。以下，說明能實現此種目的之燃燒加熱器100的詳細構成。

(第1實施形態：燃燒加熱器100)

第1圖係為用以說明第1實施形態之燃燒加熱器100之構造的組合圖。而且，第2A圖係為用以說明第1實施形態之燃燒加熱器100的構造之沿著第1圖之A-A線的剖面圖，第2B圖係為將以第2A圖的圓所包圍之部分予以擴大的圖。在此，第2A圖係顯示以第1圖之鎖鏈線102所示部分之燃燒加熱器100之厚度方向的剖面。如第2A圖所示，燃燒加熱器100係包含加熱板118、配置板120、外周壁122、間隔板124、燃燒室126、導入路128、導出路130、第1配管部132、第2配管部134、及夾持部136。再者，在本實施形態中，係舉在二維方向之外形為220mm×140mm左右之燃燒加熱器100為例進行說明。但是，燃燒加熱器100之外形並非限定於該大小，而能設定為任意大小。

本實施形態之燃燒加熱器100係為預先混合型，係對本體容器供給預先混合有都市煤氣等與作為燃燒用氧化劑氣體之空氣之燃料氣體(預先混合氣體)。然而，作為本發明對象之燃燒加熱器100並非限定於該類型，而亦可為兩者在燃燒室126或燃燒室126之前方的導入路128混合而進行擴散燃燒之擴散型。

加熱板118以及配置板120係以耐熱性以及耐氧化性高之素材，例如鐵氧體(ferrite)不鏽鋼(SUS)、或以熱傳導率高之素材，例如黃銅等形成，並以相互地大致平行(本實施形態中用以引起超焓燃燒之實質上的平行)的方式對向而配置。此外，加熱板118以及配置板120亦作為藉由在燃燒室126所生成之燃燒熱而被加熱之輻射體而發揮功能。但是，配置板120並非受限於作為輻射體而發揮功能之構成，例如亦可具有隔熱構造。

外周壁122係於俯視時，其內周係形成為軌(track)形狀(由大致平行的兩條線段與連接該兩條線段之2個圓弧(半圓)所構成之形狀)，且外周係呈形成為矩形之環狀。外周壁122係配置於加熱板118以及配置板120之間。此外，亦能將外周壁122之外周面作為輻射面使用。

燃燒加熱器100之本體容器係由外周壁122、從上下封閉外周壁122之加熱板118、及配置板120所構成。於此容器本體，其上下壁面(加熱板118以及配置板120之外表面)的面積係較外周面(外周壁122之外周面)為大。亦即，上下壁面佔了本體容器外表面的大部分。此上下壁面之中，例如上側的面(加熱板118之上表面)係成為幅射面，當燃料氣體在燃燒室126燃燒時，首先，加熱板118藉由該燃燒而被加熱，接著，因輻射及空氣之對流，熱由輻射面傳達而加熱燃燒加熱器110外部之被加熱物。於本實施形態中，雖在上下壁面中，將上側的面(加熱板118之上表面)作為輻射面，但並非限定於該情況，亦可僅將下側的面(配置板120之下表面)作為輻射面，或將上下壁面之兩面作為輻射面。

間隔板124之外形係較加熱板118以及配置板120為小，且形成為沿著外周壁122的內周面的形狀。間隔板124係在加熱板118以及配置板120之間，配置為與加熱板118以及配置板120呈大致平行。於間隔板124與加熱板118之間、以及間隔板124與配置板120之間，係分別形成空隙。此外，間隔板124係以耐熱性以及耐氧化性高之素材，例如鐵氧體不鏽鋼、或以熱傳導率高之素材，例如黃銅等形成。

使用第1圖以說明加熱板118、配置板120、外周壁122以及間隔板124之位置關係。間隔板124係配置於配置板120上，如箭號150a所示，外周壁122係以不與間隔板124重疊的方式而疊放於配置板120。詳細內容係如第2A圖所示，配置板120固定於第1配管部132的端部，相對於此，間隔板124係固定於較第1配管部132朝上方突出之第2配管部134的端部，且配置板120與間隔板124係離開達第1配管部132的端部與第2配管部134的端部之間的距離。此外，間隔板124係配置於外周壁122之內部，此時，於間隔板124之側面、及外周壁122之圓筒狀的內周面之間，係形成空隙以作為燃燒室126。最後，如箭號150b所示，加熱板118係疊放於外周壁122上。

燃燒室126係被外周壁122、加熱板118、配置板120、以及間隔板124之外周端部所包圍，且沿著外周壁122而形成於較外周壁122內側。因以此種方式沿著外周壁122形成燃燒室126，故能充分地確保燃燒室126的體積，此外，燃燒負荷率能比瑞士捲型低。點火裝置(未圖示)，可設置於燃燒室126之任意位置。

如第2A圖所示，在本體容器內，導入路128與導出路130係重疊而形成於厚度方向(正交於加熱板118之上表面的方向)。

導入路128係為將配置板120、及間隔板124作為側壁而被配置板120與間隔板124包夾之空間。透過第1配管部132朝本體容器中央流入之燃料氣體，係經由導入路128而被放射狀引導至燃燒室126。

導出路130係為將加熱板118、及間隔板124作為側壁，而被加熱板118與間隔板124包夾之空間。來自燃燒室126之排放氣體，係經由導出路130匯集於本體容器中央，並透過第2配管部134而被引導至燃燒加熱器100外。此外，如第2A圖所示，在本體容器內，因導入路128與導出路130係重疊而形成於厚度方向，故能透過間隔板124而傳達排放氣體的熱，並將燃料氣體預熱。

第1配管部132係連接於導入路128，且燃料氣體係透過第1配管部132被引導至燃燒加熱器100內。具體而言，於配置板120之中心部係設置有與第1配管部132的內徑相同直徑的孔158，且於該孔158的內周部分連接有第1配管部132。

第2配管部134係配置於第1配管部132內部。亦即，以第1配管部132與第2配管部134形成雙重管。此外，第2配管部134係連接於導出路130，且排放氣體透過第2配管部134被引導至燃燒加熱器100外。具體而言，於間隔板124之中心部係設置有與第2配管部134的外徑相同直徑的孔160，且第2配管部134連接於該孔160之內周部分。進一步，第2配管部134亦擔負將流動於其內部之排放氣體的熱，傳達至流動於第1配管部132之燃料氣體的作用。

於本實施形態中，雖於第1配管部132的內側配置第2配管部134，但並非限定於該情況，亦可於第2配管部134的內側配置第1配管部132，並且將第1配管部132以及第2配管部134由加熱板118側分別連接至導入路128以及導出路130。

接著，具體地說明燃料氣體以及排放氣體的流動。第3圖係為用以說明燃燒加熱器之燃料氣體的預熱的圖。第3圖中，由右朝向左的白底箭號係表示燃料氣體的流動，由左朝向右的白底箭號係表示排放氣體的流動，以黑色塗滿的箭號係表示熱的移動。當朝第1配管部132供給燃料氣體時，燃料氣體係由配置板120的中心部朝導入路128流入，且一面朝水平方向放射狀地擴大，一面朝向燃燒室126流動。燃料氣體係於燃燒室126燃燒而發熱後，成為高溫的排放氣體，且排放氣體係由燃燒室126通過導出路130而朝第2配管部134流入。

間隔板124係以比較容易熱傳導的素材形成，且通過導出路130之排放氣體的熱，係透過間隔板124而傳達至通過導入路128的燃料氣體。在本實施形態中，因流動於導出路130之排放氣體與流動於導入路128之燃料氣體，係隔著間隔板124而成為相對流(counter flow)，故成為能以排放氣體的熱有效率地將燃料氣體預熱，而能得到高的熱效率。藉由此種方式將燃料氣體預熱之後而燃燒之所謂超焓燃燒，以將燃料氣體的燃燒穩定化，而能將因不完全燃燒所產生之CO(一氧化碳)的濃度抑制在極低濃度。

進一步，因能於燃燒室126進行穩定的燃燒，故於導入路128與燃燒室126之連接部，其垂直於排放氣體的流動之剖面形狀(以下，稱為流路剖面形狀)的代表尺寸，係考量能防止(燃燒反應不傳播於導入路128內)火燄往導入路128側進入之程度的火焰熄滅距離(包含火焰熄滅等效直徑)，而宜設為火焰熄滅距離以下。在此，代表尺寸係為藉由燃料氣體朝燃燒室126流入瞬前之流路的剖面形狀所決定之尺寸。例如，於流路剖面形狀為圓形之情況時，代表尺寸係指圓形剖面之直徑，且於流路剖面形狀為圓形以外之情況時，代表尺寸係指剖面之水力等效直徑。水力等效直徑，係能以4×流路剖面積/濕周長而求得。濕周長係表示，於流路剖面中燃料氣體接觸的壁(配置板120、間隔板124)部分之長度。

例如當將配置板120與間隔板124之距離做成為火燄熄滅距離以下時，即防止火燄進入導入路128內，且燃燒穩定化。但是，為將配置板120與間隔板124之距離均勻地做成為在火燄熄滅距離以下，則必須提高配置板120與間隔板124之面精度及安裝精度。因此，於本實施形態中，因容許配置板120與間隔板124之距離較火焰熄滅距離為大，故將與配置板120抵接之複數個突起部152隔開預定之間隔L而配置於間隔板124之下表面(配置板120側)的燃燒室126附近。

第4A圖以及第4B圖係為用以說明複數個突起部152的圖。第4A圖係為將以虛線表示之加熱板118予以透視之燃燒加熱器100的斜視圖，且第4B圖係為由箭號的方向觀察沿著第4A圖之B-B線之剖面的剖面圖。第4B圖中，為容易理解複數個突起部152之構造，故以虛線表示突起部152之中被間隔板124隱藏的部分。此外，箭號154係表示燃料氣體之流動方向。導入路128之流路剖面係因設置於間隔板124之複數個突起部152而縮小。如第2B圖以及第4B圖所示，燃料氣體係經由導入路128之中鄰接之突起部152之間的空隙而朝燃燒室126流入。此時，突起部152彼此的間隔L係成為流路剖面形狀的代表尺寸。亦即，不須嚴密地設定配置板120與間隔板124之距離，即能藉由間隔L設定流路剖面形狀的代表尺寸。

在此，燃燒氣體之火焰消滅距離d係以管壁模型(model)的直徑大小來表示，並藉由式(1)求得。

D=2 λ．Nu^1/2 /Cp．ρ u．Su…式(1)

於式(1)中，λ係為熱傳導率，Nu係為納賽數(Nusselt number)、Cp係為定壓比熱、ρ u係為燃料氣體之密度、Su係為燃燒速度。

本實施形態之燃燒加熱器100，係以前述之代表尺寸(突起部152彼此之間隔L)成為火燄熄滅距離d以下的方式而設計，故燃燒室126之穩定的燃燒係為可能。

此外，並非限定於設置複數個突起部152之構成，亦可於間隔板124之下表面的燃燒室126附近設置1個圓環形的突起部。此種情況，突起部與配置板120之距離係成為代表尺寸。藉由該構成，能以更簡易的構造將導入路128的代表尺寸做成為火燄熄滅距離d以下。

進一步，在本實施形態的燃燒加熱器100中，為將肇 因於反復的加熱與冷卻之熱膨脹所導致之熱疲勞予以抑制，故設置夾持部136。有關該熱膨脹與夾持部136之效果，係使用第5A圖至第6D圖進行說明。

第5A圖以及第5B圖係為用以說明燃燒加熱器100之熱膨脹的圖。第5A圖係為以第1圖之鎖鏈線102所示部分之沿著燃燒加熱器100的厚度方向之A-A線的剖面圖，第5B圖係為將以第5A圖的圓包圍之部分予以擴大的圖。在燃燒加熱器100之中，加熱板118以及配置板120係因燃燒熱而熱膨脹。特別是加熱板118因為承受燃燒後之排放氣體的熱，而成為較配置板120高溫。因此，因加熱板118之熱膨脹所導致之變形量(第5圖中，以白底箭號156a表示)之一方，係較因配置板120之熱膨脹所導致之變形量(第5圖中，以白底箭號156b表示)為大。

因此，當將加熱板118以及配置板120與外周壁122單純地接合時，在加熱板118、配置板120以及外周壁122之內部以及接合部分，會因前述熱膨脹的差而導致應力產生。而且，因於燃燒加熱器100反復地加熱與冷卻，故在加熱板118、配置板120以及外周壁122自身以及其接合部分，會有產生熱疲勞的可能性。因此，在本實施形態之燃燒加熱器100係設置夾持部136，來防止該熱疲勞的產生。

夾持部136係如第1圖以及第5B圖所示，例如以其剖面形狀成為C字狀之金屬材料形成，且係以加熱板118以及配置板120之至少任一方能朝垂直於外周壁122的方向膨脹的方式，由上下夾持加熱板118、配置板120、及外周壁122。例如，夾持部136係朝第1圖所示之箭號170的方向而裝設於加熱板118、配置板120、及外周壁122。

當要更詳細地說明時，係在第5B圖所示之例中，剖面形狀呈C字狀的夾持部136之開口側前端部(於第5B圖以符號136a所示之部分)，係朝相互地接近之方向彎曲。而且，當夾持部136將加熱板118、配置板120、及外周壁122予以夾持之際，此等已彎曲之前端部136a係分別密著於加熱板118之上表面以及配置板120之下表面。結果，燃燒加熱器100之外周部、亦即以夾持部136所覆蓋之加熱板118、配置板120、及外周壁122之堆疊部位的密閉性被確保。

此種情況，夾持部136係不會妨礙第5B圖中以白底箭號156a、及156b所示之加熱板118、配置板120以及外周壁122因熱膨脹而導致往垂直於外周壁122之方向的變形。

本實施形態之燃燒加熱器100，係不將加熱板118、配置板120、及外周壁122接合，而係藉由設置夾持部136，以確保燃燒加熱器100所要求之預定的密閉性，來構造性地抑制因熱膨脹所導致之應力。因此，能抑制燃燒加熱器100因反覆地加熱與冷卻所導致之熱疲勞。本實施形態之燃燒加熱器100，係將加熱板118以及配置板120與外周壁122之間完全地密閉，而成為例如亦能使用於液體中。但是，在氣體中使用的情況，係未必必須將燃燒加熱器100做成完全密閉的構造，只要確保滿足必須性能之預定的密閉性即可。

此外，因熱膨脹所導致之應力被抑制，故不須於加熱板118與配置板120之表面形狀及素材設限。結果，係能採用輻射率高之素材，(例如MSS HIB、NCA-1、NCA-2等含有鋁之素材)，而能進一步提高輻射強度。

進一步，藉由採用輻射率及熱傳導率皆高的素材(例如，炭化矽(SiC)陶瓷(ceramics))，而能提高輻射強度，並提高表面溫度的均勻性。

此外，有關配置板120，亦因沒有表面形狀及素材等之限制，故能使用隔熱性高的素材，而抑制熱損失。

第6A圖至第6D圖係為用以說明夾持部136之功能的圖。第6A圖係顯示具有可撓性之夾持部136的變形前，第6B圖係顯示具有可撓性之夾持部136的變形後。此外，第6C圖係為顯示夾持部136將加熱板118以及配置板120之任一者以能滑動之方式夾持的滑動前，第6D圖係為顯示夾持部136將加熱板118以及配置板120之任一者以能滑動之方式夾持的滑動後。第6A圖至第6D圖係與第2B圖所示部分同樣，係將沿著燃燒加熱器100之A-A線的剖面圖之一部分予以擴大而顯示。

如第6A圖所示，夾持部136係亦可為具有可撓性，且因應加熱板118以及配置板120之熱膨脹而彈性變形之構造或素材。具有該構成之夾持部136，係僅單純地藉由與加熱板118以及配置板120之接合，而將加熱板118、配置板120、及外周壁120由上下夾持。因此，例如只要做成為加熱板118透過金屬O型環(Metal O-Ring)等之密封(ceiling)構件，而能於其延伸設置之方向相對於外周壁122滑動的構造，則如第6B圖所示，能容易地吸收因熱膨脹導致之加熱板118、及配置板120以及外周壁122的變形。

此外，如第6C圖所示，加熱板118以及配置板120之至少一方，亦可透過潤滑劑而形成為能相對於夾持部136滑動。第6C圖中，於夾持部136與加熱板118之間，係使用例如二硫化鉬(molybdenum)、及石墨(graphite)等潤滑劑172等。在此，例如當加熱板118與外周壁122透過金屬O型環等密封構件，而做成為能滑動的構造，則如第6D圖所示，能吸收因熱膨脹所導致之加熱板118、配置板120、以及外周壁122的變形。進一步，夾持部136並非限定於如第6A圖之容易彈性變形之素材或構造，例如使用隔熱性高之素材等而能提高隔熱性。

以上說明之燃燒加熱器100，係能抑制因反復地加熱與冷卻所導致之熱疲勞。

(第2實施形態)

在前述之第1實施形態中，已說明藉由設置夾持部136，而能抑制因熱膨脹所導致之疲勞的燃燒加熱器100。接著在第2實施形態中，係說明不新設置構件，而僅對構成要素施加變形，即能抑制熱疲勞的燃燒加熱器。

(燃燒加熱器300)

第7A圖至第9B圖係為用以說明第2實施形態之燃燒加熱器300之構造的圖。在此，第7A圖至第7D圖以及第9A圖、及第9B圖，係與第2圖同樣，係顯示相當於第1圖之鎖鏈線102部分之厚度方向的AA剖面之剖面。如同此等圖所示，燃燒加熱器300，係包含加熱板118與配置板320或加熱板318與配置板120、外周壁122、間隔板124、燃燒室126、導入路128、導出路130、第1配管部132(或第9B圖之第1配管部332)、及第2配管部134(或第9A圖之第2配管部334)。與作為第1實施形態構成要素之已敘述過的加熱板118、配置板120、外周壁122、間隔板124、燃燒室126、導入路128、導出路130、第1配管部132、及第2配管部134，係與第1實施形態實質上功能相等，故省略說明，且於以下詳細地說明與第1實施形態構成不同之加熱板318以及配置板320、第1配管部332、及第2配管部334。

與第1實施形態不同，本實施形態之燃燒加熱器300係沒有夾持部136，且加熱板118以及配置板320(或加熱板318以及配置板120)、及外周壁122，係單純地接合。

如同第5A圖以及第5B圖之說明，因承受燃燒後之排放氣體的熱，故加熱板118其因熱膨脹所導致之變形量亦較配置板120為大。結果，在加熱板118、配置板120以及外周壁122之內部以及接合部分產生應力，且會有因反復加熱與冷卻而產生熱疲勞的可能性。因此，燃燒加熱器300係將加熱板318以及配置板320做成為能變形的形體。

於加熱板318以及配置板320之任一方，係如第7A圖以及第7B圖所示，於加熱板318以及配置板320之厚度方向(圖之上下方向)凹陷的溝350a、及350b，係將距離做成為與外周壁122同等，例如，沿著外周壁122而形成。第8A圖係有關於第7A圖所示之設置有溝350a之加熱板318，並顯示形成燃燒室126及導出路130側的面，第8B圖係有關於第7B圖所示之設置有溝350b之配置板320，並顯示形成導入路128及燃燒室126側的面。如第8A圖以及第8B圖所示，於厚度方向凹陷的溝350a、及350b，係與外周壁122同樣成為軌(track)狀。

此種設置有溝350a、及350b之加熱板318以及配置板320，係在垂直於外周壁122的方向(加熱板318以及配置板320之延伸設置的方向)容易彈性變形(伸縮)。

因此，例如，如第7A圖所示，將溝350a設置於加熱板318的情況，加熱板318之因熱膨脹所導致的變形量雖較配置板120為大，但係將該變形量的差，朝溝350a的部分垂直於外周壁122的方向(於第7A圖以箭號180a表示)縮小而吸收。

此外，如第7A圖所示，將溝350b設置於配置板320的情況，加熱板118之因熱膨脹所導致的變形量雖較配置板320為大，但係將該變形量的差，朝溝350b的部分垂直於外周壁122的方向(於第7B圖以箭號180b表示)擴大而吸收。

如此，燃燒加熱器300，係將加熱板318以及配置板 320之溫度差或加熱板318以及配置板320之素材的差異所導致之熱膨脹的變形量，藉由溝350a、及350b來吸收，故於與外周壁122之結合部分等所產生之應力變小。結果，能抑制因反復加熱與冷卻所導致之熱疲勞。特別是如第7A圖所示，將溝350a設置於加熱板318的情況，因輻射面之面積變大，故亦能提高輻射強度。

此外，於配置板320設置溝350b的情況，加熱板318不會因要形成溝而導致受到形狀上的限制。因此，如第7B圖所示，例如，亦能增厚其厚度。結果，能藉由熱傳導而提高表面溫度的均勻性。進一步，相較於加熱板318，因配置板320溫度低，故設置有溝350b之配置板320，係較能維持彈性變形之配置板320的高耐力，而能提高燃燒器300的耐久性。

進一步，如第7C圖所示，亦能將溝350a形成於加熱板318的兩面，且將形成於一方的面之溝350a與外周壁122之距離，使其與形成於另一方的面之溝350a與外周壁122之距離不同。第8C圖係為有關第7C圖所示之設置有複數個溝350a之加熱板318，並顯示形成燃燒室126及導出路130之側的面。如第8C圖所示，於厚度方向凹陷的溝350a，係成為軌狀。而且，於形成於第8C圖所示之面的複數個溝350a之中間位置352，係配置有形成於另一方的面(第8C圖所示之面之相反側的面)的溝350a。因此，如第8C圖所示，橫切過溝350a之方向的剖面係起伏形成為三角波浪狀。

此外，將溝350b設置於配置板320的情況，亦同樣地可將溝350b形成於配置板320的兩面，且將形成於一方的面之溝350b與外周壁122之距離，使其與形成於另一方的面之溝350b與外周壁122之距離不同。

藉由前述構成，加熱板318以及配置板320更容易彈性變形，而更能吸收因加熱板318以及配置板320的熱膨脹所導致之變形。此外，藉由使溝350a、及350b成為於兩面相互不同的的方式形成，能薄化加熱板318以及配置板320之板材。結果，在加熱板318以及配置板320的成型時，變得容易壓製(press)成型，而能於加熱時更加容易彈性變形。

此外，當將第1配管部132與第2配管部134進行比較時，第2配管部134，因供較高溫之排放氣體通過，故其因熱膨脹所導致之變形量較第1配管部132為大。因此，於第2配管部134與配置板120或與間隔板124之接合部分會產生應力，且因反復加熱與冷卻而容易產生熱疲勞。

因此，不僅加熱板318以及配置板320，亦可對第2配管部334沿著其外周而形成於第2配管部334之厚度方向(圖的左右方向)凹陷的溝354a。

如第9A圖所示，藉由將溝354a設置於第2配管部334，能將因第2配管部334之熱膨脹所導致的變形量，由溝354a的部分於第2配管部334的長邊方向(於第9A圖以箭號182a表示)縮小而吸收。結果，能抑制因反復加熱與冷卻所導致之第2配管部334的熱疲勞。此外，由第2配管部334往第1配管部132之傳熱部分的面積因設置溝354a而變大而促進熱傳達，並提高熱效率。以設置溝354a的配管而言，例如藉由採用既有之伸縮管(bellows)，能較單獨地加工溝更降低製造成本。

此外，第9B圖係顯示於第1配管部332沿著其外周，將凹陷的溝354b設置於第1配管部332的厚度方向(圖的左右方向)，以取代第2配管部334。如第9B圖所示，亦藉由於第1配管部332設置溝354b的構成，溝354b的部分將因第2配管部334的熱膨脹所導致之變形量朝第1配管部332的長邊方向(於第9B圖以箭號182b表示)延伸而吸收，結果，能抑制第1配管部332的疲勞。

藉由如同前述之燃燒加熱器300，能抑制因反復加熱與冷卻所導致之熱疲勞。

以上，雖已一面參照圖式一面說明有關本發明之較佳實施形態，但自不待言，本發明並非限定於該實施形態。若為所屬技術領域中具有通常知識者於申請專利範圍所記載之範疇中，明顯能思及各種變更例或修正例者，則該等變更例或修正例亦當然屬於本發明之技術性範圍。

(產業上的利用可能性)

本發明係能利用於使燃料燃燒而將被加熱物加熱之燃燒加熱器。

100、300．．．燃燒加熱器

102．．．鎖鏈線

118、318．．．加熱板

120、320．．．配置板

122．．．外周壁

124．．．間隔板

126．．．燃燒室

128．．．導入路

130．．．導出路

132、332．．．第1配管部

134、334．．．第2配管部

136．．．夾持部

136a．．．前端部

150a、150b、180a、180b、182a、182b．．．箭號

152．．．突起部

158、160．．．孔

170．．．箭號

172．．．潤滑劑

350(350a、350b)、345(354a、354b)．．．溝

第1圖係為用以說明本發明之第1實施形態之燃燒加熱器之構造的組合圖。

第2A圖係為用以說明本發明之第1實施形態之燃燒加熱器之構造的沿著第1圖之A-A線的剖面圖。

第2B圖係為第2A圖之一部分擴大圖。

第3圖係為用以說明燃燒加熱器之燃料氣體的預熱的圖。

第4A圖係為用以說明複數個突起部之燃燒加熱器的斜視圖。

第4B圖係為用以說明複數個突起部之沿著第4(A)圖之B-B線的剖面圖。

第5A圖係為用以說明燃燒加熱器的熱膨脹之沿著第1圖之A-A線的剖面圖。

第5B圖係為第5A圖之一部分擴大圖。

第6A圖係為用以說明夾持部之功能的剖面圖。

第6B圖係為用以說明夾持部之功能的剖面圖。

第6C圖係為用以說明夾持部之功能的剖面圖。

第6D圖係為用以說明夾持部之功能的剖面圖。

第7A圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的剖面圖。

第7B圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的剖面圖。

第7C圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的剖面圖。

第8A圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的加熱板的平面圖。

第8B圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的配置板的平面圖。

第8C圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的加熱板的平面圖。

第9A圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的剖面圖。

第9B圖係為用以說明本發明之第2實施形態的燃燒加熱器之構造的剖面圖。

100．．．燃燒加熱器

102．．．鎖鏈線

118．．．加熱板

120．．．配置板

122．．．外周壁

124．．．間隔板

136．．．夾持部

150a、150b．．．箭號

152．．．突起部

160．．．孔

170．．．箭號

172．．．潤滑劑

Claims (6)

1. 一種燃燒加熱器，係具備：加熱板；配置板，係與前述加熱板對向配置；環狀的外周壁，係配置於前述加熱板與前述配置板之間；夾持部，係以使前述加熱板與前述配置板之至少任一方能朝該等之延伸設置方向膨脹的方式，將前述加熱板、前述配置板、及前述外周壁予以夾持；間隔板，係配置於前述加熱板與前述配置板之間；燃燒室，係沿著前述外周壁而配置於前述外周壁的內側；導入路，係將前述配置板與前述間隔板作為側壁，而使燃料氣體流入前述燃燒室；及導出路，係將前述加熱板與前述間隔板作為側壁，而使排放氣體由前述燃燒室朝外部流出，並且透過前述間隔板以前述排放氣體的熱將前述燃料氣體預熱；並且，前述夾持部係以確保前述加熱板、前述配置板、以及前述外周壁之堆疊部位的密閉性的方式夾持前述加熱板、前述配置板、以及前述外周壁。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒加熱器，其中，前述夾持部係具有可撓性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒加熱器，其中，前述加熱板以及前述配置板之至少一方係能沿著前述延伸 設置方向而相對於前述夾持部滑動。
4. 一種燃燒加熱器，係具備：加熱板；配置板，係與前述加熱板對向配置；環狀的外周壁，係配置於前述加熱板與前述配置板之間；間隔板，係配置於前述加熱板與前述配置板之間；燃燒室，係沿著前述外周壁而配置於前述外周壁的內側；導入路，係將前述配置板與前述間隔板作為側壁，而使燃料氣體流入前述燃燒室；及導出路，係將前述加熱板與前述間隔板作為側壁，而使排放氣體由前述燃燒室朝前述燃燒加熱器外流出，並且透過前述間隔板以前述排放氣體的熱將前述燃料氣體預熱，而於前述加熱板與前述配置板之至少一方係以與外周壁的在垂直於前述厚度方向之方向的距離相等的方式形成有於前述加熱板或前述配置板之厚度方向凹陷的溝。
5. 如申請專利範圍第4項所述之燃燒加熱器，其中，前述溝係形成於前述加熱板與前述配置板之任一方的兩面，且形成於一方的面的溝之與外周壁的在垂直於前述厚度方向之方向的距離係與形成於另一方的面的溝之與外周壁的在垂直於前述厚度方向之方向的距離不同。
6. 如申請專利範圍第4項所述之燃燒加熱器，其中，復具備：第1配管部，係插通於前述導入路，且將前述燃料氣體朝前述燃燒加熱器內引導；及第2配管部，係配置於前述第1配管部內部，且插通於前述導出路，並將前述排放氣體朝前述燃燒加熱器外引導，且透過前述間隔板而以前述排放氣體的熱將前述燃料氣體預熱，並於此等配管部之至少一方，沿其外周形成有在此等配管部的厚度方向凹陷的溝。