TWI460379B - 燃燒加熱器 - Google Patents

Description

燃燒加熱器

本發明係有關於一種燃燒加熱器，其係用以使燃料燃燒而加熱被鍛燒物。本案係根據2011年7月27日於日本申請之日本特願2011-163865號申請案而主張優先權，並將其內容援用於此。

以往廣為普及之煤氣加熱器(gas heater)，係利用使燃料氣體(gas)燃燒的燃燒熱來加熱輻射體，並利用來自輻射體之輻射面的輻射熱，以加熱工業材料或食品等。

再者，已提案有一種提高熱效率的技術，其係利用排放氣體的熱來預熱燃燒前之燃料氣體(例如，專利文獻1)。在專利文獻1中記載有下列構成：具備燃燒室、導入部、以及導出部，且將分隔板作為交界使導入部與導出部鄰接，該燃燒室係與配置在本體之外周的外周壁接觸，該導入部係用以將燃料氣體從本體中央引導至燃燒室，而該導出部係使燃燒後的排放氣體集中在本體中央而引導至本體外。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特許第4494346號公報。

例如，在前述專利文獻1之構成等的燃燒加熱器中， 係在燃燒室中使從導入部流入的燃料氣體與外周壁衝撞並滯留，從而進行攏焰。該情形下，必須使燃燒室接近外周壁。

再者，例如若能夠使燃燒室從外周壁隔離，即可抑制經由外周壁從燃燒室向燃燒加熱器外的散熱，且能夠期待進一步之熱效率的提升。

如前所述，因若使燃燒室之配置的自由度增加，會使效率化的可能性更加擴大，故在燃燒加熱器之燃燒室的配置上，要求設計上之自由度的提升。

本發明係以提供一種能夠使燃燒室之配置的自由度增高的燃燒加熱器為目的。

本發明之第1態樣的燃燒加熱器係具備：加熱板；配置板，與加熱板相對向配置；外周壁，沿著加熱板及配置板之外周而配置；分隔板，在藉由加熱板、配置板及外周壁所包圍之空間內，與加熱板及配置板相對向配置，且藉由與配置板之間的空隙形成導入部，並且藉由與加熱板之間的空隙形成導出部；連通部，用以連通導入部與導出部；燃燒室，在連通部之附近的導出部側供燃料氣體燃燒；以及攏焰部，設置在燃燒室，用以維持在燃燒室之燃料氣體的燃燒。

本發明之第2態樣之燃燒加熱器係在前述第1態樣中，連通部亦可為設置在分隔板之1個或者複數個貫穿孔。

本發明之第3態樣之燃燒加熱器係在前述第1或第2 態樣中，攏焰部亦可包含加熱板之設置在與與連通部相對向之位置的凹部。

本發明之第4態樣之燃燒加熱器係在前述第1至第3態樣中任一態樣中，攏焰部亦可包含觸煤。

本發明之第5態樣之燃燒加熱器係在前述第1至第4態樣中任一態樣中，攏焰部亦可包含多孔質體。

根據本發明，能夠使燃燒室之配置的自由度增高。

以下，一面參照圖式，一面針對本發明之最佳實施形態詳細地加以說明。此外，在以下的圖式中，為了使各構件成為能夠辨識之大小，適當變更各構件的比例尺。此外，在本說明書和圖式中，針對實質上具有相同之功能或構成之要素，係賦予相同的符號而省略重複說明，並省略與本發明無直接關係之要素的圖式。

(第1實施形態：燃燒加熱系統100)

第1圖係為顯示第1實施形態之燃燒加熱器系統100之外觀的斜視圖。本實施形態之燃燒加熱系統100係為預混合型，該預混合型係供應至本體容器之前混合都市煤氣等、以及作為燃燒用氧化劑氣體的空氣。惟燃燒加熱系統100並不限定於該情形，亦可為所謂進行擴散燃燒的擴散型。

如第1圖所示，燃燒加熱系統100係複數個(在第1圖中為2個)燃燒加熱器100並列連接所構成，且接受都市 煤氣等與空氣的混合氣體(以下稱「燃料氣體」)的供應，而分別利用燃燒加熱器110燃燒燃料氣體，從而被加熱。並且，在燃燒加熱系統100中係回收藉由該燃燒所產生的排放氣體。

第2圖係為用以說明本發明第1實施形態之燃燒加熱系統100的構造之圖。如第2圖所示，燃燒加熱系統100係具備有配置板120、外周壁122、分隔板124、以及加熱板126。

配置板120係為平板狀的構件，該配置板120係以耐熱性及耐氧化性高之素材，例如不鏽鋼(SUS：Stainless Used Steel)、或以熱傳導率低之素材等所形成。

外周壁122係以具有其外周面與配置板120的外周面為齊平之外形的薄板狀之構件所構成，並如圖式所示積層於配置板120。在該外周壁122中，其內周係具有跑道(track)形狀(由大致平行的兩條線段與連接該兩條線段之端部彼此的2個圓弧(半圓)所構成之形狀)，並設置有朝厚度方向(外周壁122與配置板120的積層方向)貫穿的2個孔122a(貫穿孔)。

分隔板124係與配置板120同樣地，以耐熱性及耐氧化性高之素材，例如不鏽鋼、或以熱傳導率高之素材，例如黃銅等所形成。並且，分隔板124係為具有嵌合在外周壁122之孔122a的內周面之外形形狀的薄板狀之構件。因此，分隔板124係藉由嵌合在外周壁122之孔122a，而大致與配置板120平行地配置在外周壁122之內側。

加熱板126係與配置板120同樣，由以耐熱性及耐氧化性高之素材，例如不鏽鋼、或以熱傳導率高之素材，例如黃銅等所形成之薄板狀的構件所構成。

並且，加熱板126係具有其外周面與配置板120和外周壁122之外周面為齊平之外形形狀，且積層於外周璧122和分隔板124。該情形下，加熱板126和配置板120係大致互相平行(為以使本實施形態超額焓(enthalpy)燃燒產生之實質性的平行)地相對向配置。再者，外周壁122係沿著加熱板126和配置板120之外周而配置，而分隔板124係在藉由加熱板126、配置板120、以及外周壁122所包圍的空間內，與加熱板126和配置板120相對向配置。

該配置板120、分隔板124、以及加熱板126，係只要在該等構件之間形成有空隙，則亦可傾斜地相對向配置。再者，配置板120、分隔板124、以及加熱板126並不限定該等構件之厚度，且不限於平板而亦可以厚度變化之方式形狀。

根據前述，燃燒加熱系統100的本體容器係利用加熱板126和配置板120來封閉外周壁122的上下所構成。並且，上下壁面(加熱板126和配置板120的外表面)的面積大於外周壁122之外表面的面積。換言之，上下壁面係佔本體容器之外表面的大部分。

再者，燃燒加熱系統100係將2個燃燒加熱器100並列連接而構成，且在兩個燃燒加熱器100間的連接部位，形成有火焰延燒部128，其係連通所連接之燃燒加熱器100 內的密閉空間。惟雖為密閉空間，但使用在氣體中時，不一定須完全地密閉。在本實施形態的燃燒加熱系統100中，係例如藉由點火器(igniter)(未圖示)等點火裝置之1次的點火，通過火焰延燒部128火焰蔓延至連接的燃燒加熱器110而點火。如前述雖在燃燒加熱系統100中設置有2個燃燒加熱器110，惟2個燃燒加熱器110係為相同的構成，因此，在以下中，針對一方的燃燒加熱器110加以說明。

第3圖係為第1圖之III-III線剖面圖。如第3圖所示，在配置板120中，於燃燒加熱器110的中心部係設置有朝厚度方向貫穿的流入孔132。在流入孔132中，係連接有供燃料氣體流通的第1配管部130，且燃料氣體經由流入孔132引導至燃燒加熱器110的本體容器內。

在本體容器內中，導入部134與導出部142係被分隔板124分隔而互相鄰接而形成。針對分隔板124、導入部134、以及導出部142的位置關係，容後述。

導入部134係由配置板120與分隔板124之間的空隙所形成，並將從流入孔132流入之燃料氣體放射狀地引導至燃燒室138。

在本實施形態中，連通部136係為設置在分隔板124之1個或複數個貫穿孔。並且，連通部136係連通導入部134與導出部142。

燃燒室138係配置在藉由配置板120、加熱板126、以及外周壁122所包圍的空間內。再者，燃燒室138係配 置在連通部136之附近的導出部142側。在燃燒室138的任意位置，設置有點火裝置(未圖示)。並且，在燃燒室138中，係燃燒從導入部134所導入之燃料氣體，並將由該燃燒所產生之排放氣體朝向導出部142進行導出。

攏焰部140係設置在燃燒室138，用以維持在燃燒室138之燃燒氣體的燃燒。在本實施形態中，攏焰部140係為設置在加熱板126之中之與連通部136相對向之位置的凹部。

第4A圖、第4B圖係為用以說明連通部136和攏焰部140之圖。在第4A圖、第4B圖中係顯示分別將加熱板126與分隔板124的對向面朝向正面之加熱板126與分隔板124的正面圖。如第4A圖所示，屬於設置在加熱板126之凹部(以陰影部所示)的攏焰部140，係例如形成為與分隔板124之外形形狀相似的跑道形狀。再者，連通部136亦以與攏焰部140相對向之方式配置成跑道形狀(第4A圖中，以虛線顯示連接連通部136之中心的虛擬線)。

配置有連通部136的位置並不侷限為跑道形狀，亦可如第4B圖所示，以在分隔板124呈列狀之方式排列。該情形下，攏焰部140亦可為例如設置於與各連通部136相對向位置的複數個凹部。再者，連通部136和攏焰部140係可配置成同心圓狀等或任意的位置。

再者，如第3圖所示，導出部142係藉由加熱板126與分隔板124之間的空隙而形成，並將由在燃燒室138中燃燒所產生之排放氣體，彙集到燃燒加熱器110的中心部。

如前所述，在本體容器內中，因導入部134與導出部142係鄰接而形成，故能夠通過分隔板124將排放氣體的熱傳達給燃料氣體，以預熱燃料氣體。

輻射面144係為加熱板126之外側的面，且藉由流通在導出部142的排放氣體或者在燃燒室138的燃燒所加熱，並將輻射熱傳熱至被燒製物。

在分隔板124中，於燃燒加熱器110的中心部係設置有朝厚度方向貫穿的排放孔146。在該排放孔146中，係在內周部分嵌合有第2配管部148。並且，加熱輻射面144之後的排放氣體，係經由排放孔146導出至燃燒加熱器110之外。

第2配管部144係配置在第1配管部130的內部。亦即，以第1配管部130與第2配管部148形成雙管。再者，第2配管部148亦具有將排放氣體的熱傳達至流動在第1配管部130的燃料氣體的功能。

在此，配置板120之形成有流入孔132的部位(緣部)係固定在第1配管部130的端部，而分隔板124的排放孔146係固定在比第1配管部130突出之第2配管部148的前端，且使配置板120與分隔板124隔開達第1配管部130之前端與第2配管部148之前端的差。

此外，在本實施形態中，流入孔132係設置於配置板120，而排放孔146係設置於分隔板124，惟亦可將流入孔132設置於分隔板124，而將排放孔146設置於加熱板126。在該情形下，亦可使第1配管部130和第2配管部 148從加熱板126側插通至導入部134和導出部142，且將第1配管部130配置在第2配管部148之內部。再者，第1配管部130或第2配管部148，亦可個別地設置，而該情形下，流入孔132係可配置於配置板120或分隔板124的任一者，而排放孔146係可配置於加熱板126或分隔板124的任一者。

接著，具體說明燃料氣體和排放氣體的流動。第5圖係為第3圖的部分放大圖。第5圖係顯示第3圖的左側之部分的放大圖。第5圖中，中空箭頭係顯示燃料氣體的流動，而塗滿灰色的箭頭係顯示排放氣體的流動，而塗滿黑色的箭頭係顯示熱的移動。當將燃燒氣體導入至第1配管部130時，燃燒氣體係從流入孔132流入至導入部134，且一邊朝水平方向放射狀地蔓延，一邊朝向連通部136流動。並且，燃燒氣體係通過連通部136，與燃燒室138的攏焰部140碰撞，使流速降低(滯留)。

燃料氣體係藉由在燃燒室138所點火之火焰進行燃燒後，形成高溫的排放氣體，且排放氣體係流通在於導出部142而傳熱至加熱板126的輻射面144之後，通過排放孔146而從第2配管部148向外部導出。

分隔板124係以比較性容易熱傳導之素材所形成，而通過導出部142之排放氣體的熱，係經由分隔板124而傳達給通過導入部134的燃燒氣體。亦即，流通於導出部142之排放氣體與流通於導入部134之燃料氣體，係成為包夾分隔板124的對向流(counter flow)。因此，能夠利用排 放氣體的熱有效地預熱燃料氣體，並能夠獲致高的熱效率。如此，藉由從預熱燃料氣體而進行燃燒之所謂之超額焓燃燒，即可使燃料氣體的燃燒穩定化，並能夠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。

再者，本實施形態的燃燒加熱器100係在加熱板具備有由凹部所構成的攏焰部140，使燃燒氣體與該凹部碰撞時，使燃料氣體比與平面碰撞時更難以擴散。因此，可使前述燃料氣體產生滯留，而能夠攏焰火焰。因此，即使從外周壁122隔離而設置燃燒室138，亦能夠攏焰火焰，且使燃燒室138的配置之自由度、亦即燃燒加熱器110的設計之自由度變高。並且，根據本實施形態，若使連通部136和燃燒室138的位置從外周壁122隔離而配置，即能夠提高熱效率。

再者，根據本實施形態的燃燒加熱器110，因利用在加熱板126設置凹部之簡易構成來進行攏焰，故亦無須為了攏焰所需之額外的製造成本。並且，燃燒加熱器110係能夠藉由凹部而吸收熱膨脹，同時增大輻射面積。因此，能夠使排放氣體的接觸面積變大，且提升從排放氣體對加熱板126的傳熱效率，並提高輻射效率。

再者，燃燒加熱器110係令連通部136作為貫穿孔，從而以在分隔板124進行穿孔之簡易的處理即可作成連通部136，而可減少製造成本。復藉由設置複數個連通部136之構成，複數形成加熱輻射面144的火焰。因此，燃燒加熱器110係能夠使輻射面144的加熱均勻化。

(第2實施形態)

接著，針對第2實施形態之攏焰部240加以說明。在第2實施形態中，因攏焰部240與前述第1實施形態不同，故在此省略與前述第1實施形態相同的構成之說明，僅針對不同構成之攏焰部240加以說明。

第6圖係為用以說明第2實施形態之燃燒加熱器210之圖。如第6圖所示，本實施形態的攏焰部240，係例如包含白金、釩(vanadium)等之觸煤所構成。如此，藉由在燃燒室138配置觸煤之構成，使燃燒加熱器210之燃燒穩定化，並能夠擴大能夠燃燒之燃料氣體的濃度及/或溫度的範圍。

再者，在本實施形態中，亦能夠實現與前述第1實施形態相同的作用效果。亦即，燃燒加熱器210係具備攏焰部240，且燃燒室138之配置的自由度高。因此，例如，可使從外周壁122隔離而配置連通部136和燃燒室138的位置，且抑制來自外周壁122的散熱，並能夠提高熱效率。

(第3實施形態)

接著，針對第3實施形態之攏焰部340加以說明。在第3實施形態中，因攏焰部340與前述第1實施形態不同，故在此省略與前述第1實施形態相同的構成之說明，僅針對不同構成之攏焰部340加以說明。

第7圖係為用以說明第3實施形態之燃燒加熱器310之圖。如第7圖所示，本實施形態的攏焰部340係包含多孔質體所構成。多孔質體係例如由將金屬針織物(Metal NIT)、燒結金屬、陶瓷、金網、衝孔金屬(punching metal)、波板予以組合者等所構成。藉由在燃燒室138配置多孔質體的構成，使燃燒加熱器110之攏焰性增高並使燃燒穩定化。

再者，在本實施形態中，亦能夠實現與前述第1實施形態相同的作用效果。

(第4實施形態)

接著，針對第4實施形態之連通部436加以說明。在第4實施形態中，因連通部436與前述第1實施形態不同，故在此省略與前述第1實施形態相同的構成之說明，僅針對不同構成之連通部436加以說明。

第8圖係為用以說明第4實施形態之燃燒加熱器410之圖。如第8圖所示，在本實施形態中，係在分格板124與外周壁122之間設置間隙，以作為連通部436。在該情形下，如本實施形態利用設置觸煤、或設置多孔質體以作為攏焰部240，而能夠使燃燒室138的配置遠離外周壁122，並接近排放孔146。在該情形下，因藉由攏焰部240抑制逆火，而不需要防止逆火之節流等的構成。

再者，例如，亦可在比分隔板124之燃燒室138更靠外周壁122側之處，設置節流導出部142之流路的突起部。藉由該構成，使燃料氣體以迂迴突起部之方式流動，俾在突起部之燃燒室138側產生滯留，進而提升攏焰性。

再者，在本實施形態中，亦能夠實現與前述第1實施形態相同的作用效果。

以上，雖已一面參照附圖，一面針對本發明之較佳實施形態加以說明，惟本發明並非限定於該實施形態。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能思及各種的變更例或修正例，該等亦當然屬於本發明之技術性範圍。

例如，在前述各實施形態中，雖針對利用凹部、多孔質體、觸媒之任一者來構成攏焰部之情形加以說明，惟攏焰部亦可包含凹部、多孔質體、觸煤之中複數個。再者，攏焰部的構成並不侷限於凹部、多孔質體、觸煤。在任何情形下，攏焰部只要係為使燃料氣體之流動在燃燒室內停滯，而能夠進行攏焰之構成即可。

再者，在前述實施形態中，雖例舉連設2個燃燒加熱器110的燃燒加熱系統100，惟亦可不使用燃燒加熱系統100，而使用單體之燃燒加熱器110。

(產業上之可利用性)

本發明係能夠利用於使燃料燃燒而加熱被鍛燒物的燃燒加熱器。

100‧‧‧燃燒加熱系統

110、210、310、410‧‧‧燃燒加熱器

120‧‧‧配置板

122‧‧‧外周壁

122a‧‧‧貫穿孔

124‧‧‧分隔板

126‧‧‧加熱板

128‧‧‧火焰延燒部

130‧‧‧第1配管部

132‧‧‧流入孔

134‧‧‧導入部

136、436‧‧‧連通部

138‧‧‧燃燒室

140、240、340‧‧‧攏焰部

142‧‧‧導出部

144‧‧‧輻射面

146‧‧‧排放孔

148‧‧‧第2配管部

第1圖係為顯示本發明第1實施形態之燃燒加熱器系統之外觀例的斜視圖。

第2圖係為用以說明本發明第1實施形態之燃燒加熱系統之構造之圖。

第3圖係為第1圖之III-III線剖面圖。

第4A圖係為用以說明連通部及攏焰部之圖。

第4B圖係為用以說明連通部及攏焰部之圖。

第5圖係為第3圖之部分放大圖。

第6圖係為用以說明本發明第2實施形態之燃燒加熱器之圖。

第7圖係為用以說明本發明第3實施形態之燃燒加熱器之圖。

第8圖係為用以說明本發明第4實施形態之燃燒加熱器之圖。

110‧‧‧燃燒加熱器

120‧‧‧配置板

122‧‧‧外周壁

124‧‧‧分隔板

126‧‧‧加熱板

130‧‧‧第1配管部

132‧‧‧流入孔

134‧‧‧導入部

136‧‧‧連通部

138‧‧‧燃燒室

140‧‧‧攏焰部

142‧‧‧導出部

144‧‧‧輻射面

146‧‧‧排放孔

148‧‧‧第2配管部

Claims (5)

1. 一種燃燒加熱器，係具備：加熱板；配置板，與前述加熱板相對向配置；外周壁，沿著前述加熱板及前述配置板之外周而配置；分隔板，在藉由前述加熱板、前述配置板及前述外周壁所包圍之空間內，與前述加熱板及前述配置板相對向配置，且藉由與前述配置板之間的空隙形成導入部，並且藉由與前述加熱板之間的空隙形成導出部；連通部，用以連通前述導入部與前述導出部；燃燒室，在前述連通部之附近的前述導出部供前述燃料氣體燃燒；以及攏焰部，設置在前述燃燒室，用以維持在前述燃燒室之前述燃料氣體的燃燒；其中，前述連通部係位於離開前述外周壁處且設置在前述分隔板之1個或者複數個貫穿孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒加熱器，其中，前述攏焰部係包含前述加熱板之設置在與前述連通部相對向之位置的凹部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒加熱器，其中，前述攏焰部係包含觸煤。
4. 如申請專利範圍第2項所述之燃燒加熱器，其中，前述攏焰部係包含觸煤。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之燃燒加熱器，其中，前述攏焰部係包含多孔質體。