(57)【要約】【課題】筒状表面燃焼バーナ１及びそれを備えた加熱装置において、燃焼筒２の側壁部２ｓの外表面における火移り性を改善して、点火後において早期に燃焼状態を安定化させることができ、更には燃焼音を低減する。【解決手段】内部に供給された混合気Ｍを外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔３が分散形成された筒状の燃焼筒２と、燃焼筒２の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒５とを備えた筒状表面燃焼バーナ１において、燃焼筒２の外表面に、当該燃焼筒２の周方向に延出形成される溝部１０を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に供給された混合気を外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナであって、
前記燃焼筒の外表面に、当該燃焼筒の周方向に延出形成される溝部を形成してなる筒状表面燃焼バーナ。
【請求項２】
前記複数の噴孔の夫々の外表面側の縁部が、外部に向けて拡径する状態に形成されている請求項１に記載の筒状表面燃焼バーナ。
【請求項３】
前記溝部が、前記噴孔の複数を連接する状態に形成されている請求項１又は２に記載の筒状表面燃焼バーナ。
【請求項４】
前記溝部が、前記燃焼筒の軸方向に対して垂直の方向に延出形成される溝部であり、
当該溝部が、前記燃焼筒の軸方向において複数個所に分散配置されている請求項１〜３の何れか１項に記載の筒状表面燃焼バーナ。
【請求項５】
前記燃焼筒の外部に噴出した混合気を点火する点火部を備え、
前記燃焼筒の外表面において、前記点火部近傍の点火領域に配置された噴孔の占有率が、当該点火領域以外の非点火領域に配置された噴孔の占有率よりも大きくしてある請求項１〜４の何れか１項に記載の筒状表面燃焼バーナ。
【請求項６】
前記通気筒の外表面に、当該通気筒の周方向に帯状の案内帯が巻き付けられている請求項１〜５の何れか１項に記載の筒状表面燃焼バーナ。
【請求項７】
排気開口部に通じる燃焼ガス通路を内部に形成した炉筒の一端側に筒状表面燃焼バーナの燃焼筒を挿入してなる加熱装置であって、
前記筒状表面燃焼バーナが、請求項１〜６の何れか１項に記載の筒状表面燃焼バーナとして構成されている加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に供給された混合気を外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナ及びそれを備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の噴孔を分散配置した燃焼面上で当該複数の噴孔から噴出した混合気を燃焼させる従来の表面燃焼バーナとして、側壁部の外表面を燃焼面とする筒状の燃焼筒を備えた所謂筒状表面燃焼バーナが知られている（例えば特許文献１及び２を参照。）。
かかる筒状表面燃焼バーナは、主に、加熱装置において排気開口部へ通じる燃焼ガス通路に挿入する形態で利用され、かかる加熱装置では、燃焼筒の側壁部の外表面における混合気の燃焼により燃焼ガス通路を内部に形成する炉筒等が加熱され、その炉筒の輻射熱により炉筒の外部に存在する加熱対象物が間接的に加熱される。
かかる筒状表面燃焼バーナとして、燃焼筒の側壁部の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒を備えたものが知られているが、例えば通気筒としてメタルニットを利用したものはメタルニットバーナと呼ばれることがある。
そして、このような通気筒を備えた筒状表面燃焼バーナは、燃焼筒の側壁部の外表面における混合気の燃焼を継続させて当該燃焼筒の側壁部の外表面を覆う通気筒を十分に赤熱させることにより、安定燃焼を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５４０８号公報
【特許文献２】特開２００９−７４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、筒状表面燃焼バーナは、燃焼面となる燃焼筒の側壁部の外表面が周方向において凸状の曲率を有するため、平面状の燃焼面を有する表面燃焼バーナと比較して、燃焼筒の側壁部の外表面における特に燃焼筒の周方向への火移り性が劣るものとなる。よって、点火栓による着火時点から通気筒全体が十分に赤熱されるまでの間は、燃焼箇所が逐次変化する所謂燃焼振動が発生することになり、安定燃焼までに比較的長い時間を要する上に、比較的大きな着火音や火移り音等の燃焼音が発生するという問題があった。
特に、このような筒状表面燃焼バーナを燃焼ガス通路に挿入してなる加熱装置では、燃焼音が燃焼ガス通路において共鳴することで増幅すると、非常に大きな音が燃焼ガス通路を外部へ開放する排気開口部から発生することがあるため、燃焼音の低減は解決すべき重要な課題であった。
【０００５】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、筒状表面燃焼バーナ及びそれを備えた加熱装置において、燃焼筒の側壁部の外表面における火移り性を改善して、点火後において早期に燃焼状態を安定化させることができ、更には燃焼音を低減することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための本発明に係る筒状表面燃焼バーナは、
内部に供給された混合気を外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナであって、
その第１特徴構成は、
前記燃焼筒の外表面に、当該燃焼筒の周方向に延出形成される溝部を形成してなる点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、燃焼筒の側壁部の外表面（以下、単に「外表面」と呼ぶ場合がある。）において、複数の噴孔から噴出した混合気の一部が、その燃焼筒の外表面を覆う通気筒に浸透する前に、燃焼筒の外表面に形成された溝部に流入し、燃焼筒の周方向に導かれることになる。このような溝部に沿った周方向への混合気の流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒全体が十分に赤熱されていなくても、溝部を通流することで十分に加熱された混合気又はその混合気が着火されて形成された火炎が良好に燃焼筒の周方向に流動することになるので、燃焼筒の外表面における火移り性を改善することができる。
従って、本発明により、着火後において早期に燃焼状態を安定化させることができ、更には燃焼音を低減することができる筒状表面燃焼バーナを実現することができる。
【０００８】
本発明に係る筒状表面燃焼バーナの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記複数の噴孔の夫々の外表面側の縁部が、外部に向けて拡径する状態に形成されている点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、燃焼筒の外表面において、複数の噴孔の縁部が外部に向けて拡径する状態、言い換えれば面取りされた状態に形成されているので、当該複数の噴孔から噴出した混合気の一部がその縁部に沿って拡散して良好に溝部に流入することになる。
よって、燃焼筒の外表面に形成された溝部に沿って周方向に流れる混合気の量が増加して、燃焼筒の外表面における火移り性を一層改善することができ、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とをより一層実現することができる。
【００１０】
本発明に係る筒状表面燃焼バーナの第３特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、
前記溝部が、前記噴孔の複数を連接する状態に形成されている点にある。
【００１１】
上記第３特徴構成によれば、燃焼筒の外表面において、周方向に並設された複数の噴孔が溝部によって連接されているので、複数の噴孔から噴出した混合気がより一層良好に溝部に流入することになる。
よって、燃焼筒の外表面に形成された溝部に沿って周方向に流れる混合気の量が増加して、燃焼筒の外表面における火移り性を一層改善することができ、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とをより一層実現することができる。
【００１２】
本発明に係る筒状表面燃焼バーナの第４特徴構成は、上記第１乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記溝部が、前記燃焼筒の軸方向に対して垂直の方向に延出形成される溝部であり、
当該溝部が、前記燃焼筒の軸方向において複数個所に分散配置されている点にある。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、燃焼筒の外表面において、燃焼筒の軸方向に対して垂直に延出形成される一重の溝部を、同軸方向に沿って複数個所に分散配置するというような簡単な構成のものを採用することができる。そして、燃焼筒の外表面において、複数の噴孔から噴出して溝部に流入した混合気は、燃焼筒の軸方向に沿って先端側に流動することが抑制された状態で、溝部に沿って良好に燃焼筒の周方向に流動することになる。よって、燃焼筒の周方向に積極的に混合気を流動させて、燃焼筒の外表面における火移り性を一層改善することができ、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とをより一層実現することができる。
【００１４】
本発明に係る筒状表面燃焼バーナの第５特徴構成は、上記第１乃至第４特徴構成の何れかに加えて、
前記燃焼筒の外部に噴出した混合気を点火する点火部を備え、
前記燃焼筒の外表面において、前記点火部近傍の点火領域に配置された噴孔の占有率が、当該点火領域以外の非点火領域に配置された噴孔の占有率よりも大きくしてある点にある。
【００１５】
上記第５特徴構成によれば、燃焼筒の外表面において、点火領域における噴孔の占有率が、点火領域以外の非点火領域における噴孔の占有率よりも大きくしてあるので、点火領域には、非点火領域よりも多くの混合気が噴出することになる。よって、点火領域において、点火部により多くの混合気を安定して着火させて、安定した火炎を形成することができるので、通気筒の外表面における火移り性を改善して、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とを実現することができる。
【００１６】
本発明に係る筒状表面燃焼バーナの第６特徴構成は、上記第１乃至第５特徴構成の何れかに加えて、
前記通気筒の外表面に、当該通気筒の周方向に帯状の案内帯が巻き付けられている点にある。
【００１７】
上記第６特徴構成によれば、通気筒の外表面に帯状の案内帯が巻き付けられているので、通気筒を透過することで高温となった混合気又はその混合気が着火されて形成された火炎の一部が、その案内帯に沿って良好に通気筒の外表面において周方向に導かれることになる。
このように通気筒の外表面における周方向への高温の混合気又は火炎の流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒全体が十分に赤熱されていなくても、通気筒の外表面における周方向への火移り性を改善して、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とを実現することができる。
【００１８】
また、この目的を達成するための本発明に係る加熱装置は、
排気開口部に通じる燃焼ガス通路を内部に形成した炉筒の一端側に筒状表面燃焼バーナの燃焼筒を挿入してなる加熱装置であって、
その特徴構成は、
前記筒状表面燃焼バーナが、本発明に係る筒状表面燃焼バーナとして構成されている点にある。
【００１９】
即ち、本発明に係る加熱装置の特徴構成によれば、上述した本発明に係る筒状表面燃焼バーナと同様の作用効果を奏することができ、燃焼ガス通路を外部へ開放する排気開口部からの燃焼音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態のメタルニットバーナの側断面図
【図２】図１に示すメタルニットバーナの分解斜視図
【図３】図１に示すメタルニットバーナの燃焼筒における噴孔及び溝部の配置状態を示す部分側面図
【図４】実施形態の蒸気発生器の側断面図
【図５】図４に示す蒸気発生器の立断面図
【図６】図４に示す蒸気発生器の斜視図
【図７】別の実施形態のオーブンの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図１〜図３に示すメタルニットバーナ１は、本発明に係る筒状表面燃焼バーナの実施形態として構成されたものであり、図４〜図６に示す蒸気発生器２０は、本発明に係る加熱装置として構成されたものである。以下、夫々の詳細構成について順に説明する。
【００２２】
〔メタルニットバーナ（筒状表面燃焼バーナ）〕
先ず、本発明に係る筒状表面燃焼バーナの実施形態として構成されたメタルニットバーナ１について、図１〜図３に基づいて説明する。
尚、図１は、実施形態に係るメタルニットバーナ１の側断面図であり、図２は、実施形態に係るメタルニットバーナ１の分解斜視図であり、図３は、実施形態に係るメタルニットバーナ１の燃焼筒２における噴孔３の配置状態を示す部分側面図である。
【００２３】
図１及び図２に示すように、メタルニットバーナ１は、内部に供給された混合気Ｍを外部に噴出して燃焼させる複数の噴孔３が分散形成された円筒状の燃焼筒２と、燃焼筒２の燃焼筒側壁部２ｓの外表面を覆う状態で設けられた繊維材からなる円筒状の通気筒５とを備えた筒状表面燃焼バーナとして構成されている。
燃焼筒２は、先端部２ｆが封鎖され基端部２ｒが開口する耐熱材料製（例えばステンレス製）の鋼管で構成されており、その側壁部に複数の噴孔３が穿設されている。
【００２４】
通気筒５は、耐熱材料製（例えばステンレス製）の線材をニット状に編み込むことで繊維材とされた所謂メタルニットで構成されている。また、この通気筒５は、燃焼筒２の外径とほぼ同じ大きさの内径を有しており、その内部に燃焼筒２を挿入することで、燃焼筒側壁部２ｓの外表面の全周を覆う状態とされている。
また、通気筒５は、燃焼筒２に対して、面内における複数個所でのスポット溶接並びに先端部及び基端部でのろう付け等により固定されている。
【００２５】
燃焼筒２の基端部２ｒには、天然ガス系都市ガス１３Ａと空気とを混合して混合気Ｍを形成するミキサ（図示省略）が接続されており、予め混合された混合気Ｍが基端部２ｒを通じて燃焼筒２の内部に供給される。
そして、この燃焼筒２の内部に供給された混合気Ｍが、当該燃焼筒２に形成された複数の噴孔３を介して、燃焼筒２の外部に噴出する。そして、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、燃焼筒２の外部に噴出した混合気Ｍは、その外側に配置された通気筒５を透過して通気筒５の外表面から流出しながら燃焼するのであるが、この燃焼により通気筒５が高温となって赤熱する状態となり、その赤熱により次に流出する混合気Ｍが加熱されることで、燃焼が継続されることになる。
【００２６】
また、燃焼筒２は、炉壁（図示省略）に固定されるフランジ部９を貫通する状態で固定されている。また、このフランジ部９には、先端側に向けて延出する姿勢で、燃焼筒２の外部に噴出し更に通気筒５を通過した混合気Ｍを点火ギャップ６ｇ（点火部の一例）に発生させる火花により点火するスパークロッド６と、通気筒５の外表面において火炎Ｆが形成されていることを検出するフレームロッド７とが固定されている。
尚、スパークロッド６としては、電圧を印加して先端部の点火ギャップ６ｇに火花を断続的に発生させる公知のスパークロッドが利用されており、一方、フレームロッド７としては、火炎Ｆによる電気の整流作用を利用して火炎Ｆを通して発生する微弱電流を検出する公知のフレームロッドが利用されている。
【００２７】
次に、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における複数の噴孔３の詳細な配置状態について説明を加える。
複数の噴孔３の配置状態は、燃焼筒２の周方向（即ち、当該燃焼筒２の軸方向Ｘに対するロール方向。以下「ロール方向Ｒ」と呼ぶ。）に沿って等間隔で並設された複数の噴孔３が、燃焼筒２の軸方向Ｘに沿って複数個所に等間隔で分散配置された状態となっている。
【００２８】
更に、図３に示すように、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、点火ギャップ６ｇ近傍の点火領域２ａ（図３において一点鎖線で囲われた領域）の噴孔３の占有率が、それ以外の非点火領域の噴孔３の占有率と比較して、大きくなるように設定されている。尚、本実施形態では、点火領域２ａは、点火ギャップ６ｇに最も近い位置に配置された噴孔３を中心に、例えば燃焼筒２の円形断面の略半分の距離にある噴孔３を含む領域とされている。
具体的には、上記点火領域２ａ以外の非点火領域では、ロール方向Ｒにおいて互いに同じ径の４つの噴孔３が等間隔で並設されている。
一方、点火領域２ａでは、上記非点火領域に配置された噴孔３と同じ径の噴孔３が複数配置されているが、そのロール方向Ｒにおける配置間隔が上記非点火領域に対して半分となっていることから、噴孔３の占有率が、上記非点火領域に対して２倍になっている。
【００２９】
そして、このように点火領域２ａにおける噴孔３の占有率が非点火領域における噴孔３の占有率よりも大きくしてあるので、点火領域２ａには、それ以外の非点火領域よりも多くの混合気Ｍが噴出することになる。よって、スパークロッド６へ電圧を印加して点火ギャップ６ｇに火花を発生させながら燃焼筒２の内部への混合気Ｍの供給を開始する着火時点直後において、その多くの混合気Ｍがスパークロッド６の点火ギャップ６ｇで発生する火花により安定して着火されることになるので、安定した火炎Ｆが形成されることになる。そして、このように点火領域２ａにおいて安定した火炎Ｆが形成されることで、通気筒５の外表面における火移り性が改善されて、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とが実現される。
【００３０】
更に、通気筒５の外表面には、当該通気筒５の周方向、具体的には通気筒５の螺旋方向に帯状の案内帯８が巻き付けられている。
この案内帯８としては、耐熱材料製（例えばステンレス製）の線材をコイル状としたコイルスプリングが利用されている。
そして、通気筒５を透過して高温となった混合気Ｍ又はその混合気Ｍが着火されて形成された火炎Ｆの一部が、その案内帯８に沿って良好に通気筒５の外表面において周方向に導かれることになる。よって、このように通気筒５の外表面における周方向への高温の混合気Ｍ又は火炎Ｆの流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒５全体が十分に赤熱されていなくても、点火領域２ａから周方向及び軸方向に順次火移りが安定的に起こる形態で、通気筒５の外表面における火移り性が改善され、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とが実現されることになる。
【００３１】
本実施形態のメタルニットバーナ１は、燃焼筒側壁部２ｓの外表面に溝部１０が形成されており、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍの一部が、その燃焼筒側壁部２ｓの外表面を覆う通気筒５に浸透する前に溝部１０に流入し、燃焼筒２の周方向に導かれることになる。このような溝部１０に沿った周方向（ロール方向Ｒ）への混合気Ｍの流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒５全体が十分に赤熱されていなくても、溝部１０を通流することで十分に加熱された混合気Ｍ又はその混合気Ｍが着火されて形成された火炎Ｆが良好に燃焼筒２の周方向に流動することになり、結果、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善されることになる。
そして、このように燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善されることで、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されることになる。
【００３２】
更に、燃焼筒側壁部２ｓの外表面に形成されている溝部１０は、燃焼筒２の周方向、具体的には燃焼筒２の筒軸に対するロール方向Ｒに延出形成される一重の溝部１０を、燃焼筒２の軸方向Ｘに沿って複数個所に等間隔で分散配置したものとして形成されている。
また、溝部１０は、略正方形の断面を有する凹部として形成されており、その幅は略噴孔３の幅と等しいものとなっている。そして、これら軸方向Ｘに沿って分散配置された複数の溝部１０の夫々は、ロール方向Ｒに並設された複数の噴孔３の中心を通過することで、当該複数の噴孔３を連接する状態に形成されている。
よって、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍがより一層良好に溝部１０に流入することになり、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が一層改善されることになる。
【００３３】
更に、その溝部１０に開口する複数の噴孔３の夫々の外表面側の縁部３ａは、外部に向けて拡径する状態、具体的には４５°の面取りが施された状態に形成されている。
よって、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍの一部が、その縁部３ａに沿って拡散して良好に溝部１０に流入することになり、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が一層改善されることになる。
る。
【００３４】
〔蒸気発生器（加熱装置）〕
次に、本発明に係る加熱装置として構成された蒸気発生器２０について、図４〜図７に基づいて説明する。
尚、図４は、実施形態に係る蒸気発生器２０の側断面図であり、図５は、実施形態に係る蒸気発生器２０の立断面図（図４のＶ−Ｖ断面）であり、図６は、実施形態に係る蒸気発生器２０の斜視図である。
【００３５】
図４〜図６に示すように、蒸気発生器２０は、排気開口部２５ａに通じる燃焼ガス通路５０で混合気Ｍを燃焼させるバーナを備えた加熱装置として構成されており、かかるバーナとしては、上述した図１〜図３に示すものと同様の構成を有するメタルニットバーナ１が設けられている。
このメタルニットバーナ１は、上述した図１〜図３に示すものと同様の構成を有するものであるために詳細構成の説明については割愛するが、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善され、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されている。よって、蒸気発生器２０の運転開始時において、排気開口部２５ａから流出する着火音や燃焼音が低減されている。
【００３６】
以下、蒸気発生器２０の全体構成について説明する。
図４に示すように、燃焼ガス通路５０は、炉筒２１と中間ヘッダ２２と煙管２３とを接続して構成されている。図４にて実線矢印にて示すように、炉筒２１は、メタルニットバーナ１による混合気Ｍの燃焼により発生した高温の排ガスＥを本体タンク６０の軸方向Ｘ（図４中左右方向）の一方側（図４中右側、以下「基端側」と呼ぶ）から本体タンク６０の内部に導入して軸方向Ｘの他方側（図４中左側、以下「先端側」と呼ぶ）に向けて流通させている。中間ヘッダ２２は、炉筒２１を通過した排ガスＥをその流動方向を折り返して煙管２３に案内流通させている。煙管２３は、炉筒２１を通過した排ガスＥを先端側から基端側に向けて流通させている。本体タンク６０の軸方向Ｘで基端側の外部には、排気ヘッダ２４が設けられており、煙管２３を通過した排ガスＥが排気ヘッダ２４に供給されて本体タンク６０の外部に排出されている。
このように、燃焼ガス通路５０は、本体タンク６０の軸方向Ｘで基端側と先端側との間で排ガスＥを２回流動させる２パス構造に構成されている。
【００３７】
本体タンク６０の内部空間を上方側空間と下方側空間とに区画する区画板６６が備えられている。その下方側空間が、水Ｗを加熱して水蒸気Ｓを発生させる水蒸気発生部として構成されている。区画板６６は、上方側空間と下方側空間とを密閉状態で区画するものではなく、本体タンク６０の軸方向Ｘの基端側と先端側に下方側空間と上方側空間とを連通する隙間を備えている。下方側空間である水蒸気発生部にて発生した水蒸気Ｓは、その隙間を通して区画板６６の上方側空間に供給される。
【００３８】
区画板６６の下方には、基準水位Ｔの水位まで水Ｗが貯留され、その基準水位Ｔよりも下方側に炉筒２１と煙管２３とが水没する状態で互いに横向きの姿勢で並設されている。炉筒２１と煙管２３の周囲が、水Ｗ及び水蒸気Ｓが通流自在な通路となっている。図５及び図６に示すように、炉筒２１は、１つ設けられ、その１つの炉筒２１の周囲を囲むように、複数の煙管２３が炉筒２１の周方向に間隔を隔てて設けられている。
【００３９】
本体タンク６０は、図１に示すように、円筒状の外周壁と、その円筒状の外周壁の両側面を塞ぐ一対の向かい合う外側壁とで構成された横置きの円筒状の形状とされている。
本体タンク６０の外周壁上方には、本体タンク６０内で発生した水蒸気Ｓを取り出すための水蒸気取出口６１が設けられ、その他、圧力計（図示せず）が取り付けられる圧力計取付口６２、温度計（図示せず）が取り付けられる温度計取付口６３が設けられている。一方、図５に示すように、本体タンク６０の外周壁下方には、本体タンク６０内で水蒸気Ｓを発生させるための水Ｗを供給する水供給口６４及び本体タンク６０内の水位を検知、表示する水位計（図示せず）が接続される水位計接続口６５が備えられる。水位計は本体タンク６０内において水蒸気取出口６１との間付近に設けられ、基準水位Ｔの検出を可能に構成される。また、水蒸気取出口６１には図示しない開閉弁が取り付けられている。
【００４０】
また、本体タンク６０の基端側の外側壁に、メタルニットバーナ１を挿入して固定するフランジ状のバーナ固定部６０ａが設けられている。そして、燃焼筒２を炉筒２１の内部に挿入した状態で、メタルニットバーナ１のフランジ部９がバーナ固定部６０ａに固定される。
そして、メタルニットバーナ１の燃焼筒２を覆う通気筒５の外表面での燃焼により排ガスＥが発生し、その排ガスＥが燃焼ガス通路５０に導入される。尚、メタルニットバーナ１はスパークロッド６により自動で着火が可能であり、着火後は火力調整装置により火力調整が可能なように構成されている。
【００４１】
図４に示すように、燃焼ガス通路５０は、炉筒２１、中間ヘッダ２２、煙管２３の順にそれらの内部を連通状態で接続されて構成されている。炉筒２１の基端側が、本体タンク６０の基端側外側壁に連結支持されている。
また、煙管２３も同様に、本体タンク６０の基端側外側壁に連結支持されるとともに、その連結支持において煙管２３からの排ガスＥの排出口である基端側開口部２３ｒを形成する。また、中間ヘッダ２２は、炉筒２１及び煙管２３の先端側に支持されている。
【００４２】
炉筒２１は、単一の円管で構成され、本体タンク６０の軸方向Ｘに沿って炉筒２１の中心軸を設けつつ、本体タンク６０の中心軸から下方に炉筒２１の中心軸が位置するように配設されている。炉筒２１は、本体タンク６０の基端側外側壁に沿って設けられた排気ヘッダ２４を貫通して先端側へ延びて、中間ヘッダ２２に接続されている。
【００４３】
中間ヘッダ２２は、本体タンク６０内部の先端側に設けられ、本体タンク６０の外周壁の内面に沿う円筒状外周部である中間ヘッダ外周部２２ｓと、その中間ヘッダ外周部２２ｓの基端側に設けられた中間ヘッダ基端側面２２ｒと、中間ヘッダ外周部２２ｓの先端側に設けられた中間ヘッダ先端側面２２ｆとで中空円柱状に形成されている。
そして、中間ヘッダ基端側面２２ｒの下方部位には炉筒２１が連通状態で接続されている。一方で、中間ヘッダ基端側面２２ｒの上方部位には、本体タンク６０の外周壁の内面に沿った６本の煙管２３が連通状態で接続されている。このように、中間ヘッダ２２は、炉筒２１から流入した排ガスＥを、６本の煙管２３に分岐して導入させる案内流通が可能となるように構成される。
【００４４】
また、中間ヘッダ２２の中間ヘッダ先端側面２２ｆは、本体タンク６０の先端側外側壁の内壁との間に、本体タンク６０の軸方向Ｘに間隔を隔てて非接触状態で配設されている。このように、中間ヘッダ先端側面２２ｆと本体タンク６０の先端側外側壁との間に間隙を設け、その間隙に存在する水Ｗによって中間ヘッダ先端側面２２ｆを冷却することで、中間ヘッダ先端側面２２ｆから本体タンク６０の先端側外側壁への熱伝達を抑制することができ、本体タンク６０の先端側外側壁の温度上昇を抑制することができる。そして、結果的に本体タンク６０内の水Ｗが加熱されることになり、より効果的に水蒸気Ｓを発生させることができる。また、中間ヘッダ２２と本体タンク６０の先端側外側壁との間における熱応力の発生をなくして、本体タンク６０の先端側外側壁や中間ヘッダ２２に歪み、亀裂、破損等が発生することを防止できる。
【００４５】
図５に示すように、炉筒２１の上方において、本体タンク６０の外周壁の上方内面に沿って６本の煙管２３が互いに横向きの姿勢で並設されている。そして、図４に示すように、これらの６本の煙管２３によって、煙管２３の基端側開口部２３ｒと排気ヘッダ２４の先端側面２４ｆとが連通状態で接続される。これにより、中間ヘッダ２２から煙管２３に導入された排ガスＥは、本体タンク６０の先端側から基端側に向けて流通し、排気ヘッダ２４の内部に形成された排気空間５１に流入する。
そして、排気空間５１に流入した排ガスＥは、当該排気ヘッダ２４の上方端部に設けられた排気開口部２５ａから外部に排出される。
尚、この排気開口部２５ａは、例えばシステムキッチン（図示せず）や当該蒸気発生器２０を内蔵した機器の筐体の天板７０の開口部として設けられて外気に開放された外気開放部７０ａに配置される。
【００４６】
図４〜図６に示すように、炉筒２１及び煙管２３が、本体タンク６０に収容された水Ｗの水面下に水没する状態で配置されて、排ガスＥにて水Ｗを加熱して水蒸気Ｓを発生させる水蒸気発生部を構成する。
また、水蒸気Ｓの発生によって水Ｗが消費されて本体タンク６０内の水位が下降するが、その水位が水位計（図示せず）により検知されており、水位が基準水位Ｔより低下すると、加圧ポンプ（図示せず）で加圧された水Ｗが本体タンク６０内に外周壁の下方に設けられた水供給口６４から供給されるように構成されている。
本体タンク６０の内部を下方の水蒸気発生部とその上方空間とに区画する区画板６６は、本体タンク６０の幅方向Ｙで外周壁に連結支持されている。
【００４７】
次に、水Ｗが水供給口６４から本体タンク６０内に供給されて、水蒸気取出口６１から水蒸気Ｓが取り出されるまでの流れについて説明する。まず、水Ｗは、図示しない加圧ポンプで加圧されて本体タンク６０の下部に設けられた水供給口６４から基準水位Ｔとなるように本体タンク６０内に充填される。そして、炉筒２１と煙管２３によって加熱されて蒸発して水蒸気Ｓとなって本体タンク６０の上部に上昇し、水滴が分離された後に、隙間を介して区画板６６の上方空間に流入し、水蒸気取出口６１から取り出される。
【００４８】
上記のように構成された蒸気発生器２０は、複数の煙管２３の夫々の内部に形成された複数の燃焼ガス通路５０を伝搬して排気空間５１で合流する燃焼音をできるだけ減衰させて、排気開口部２５ａから漏洩する騒音を低減することができるように構成されており、その詳細について以下に説明する。
【００４９】
排気ヘッダ２４は、これら複数の煙管２３が先端側面２４ｆに接続され、横断面において複数の煙管２３の軸方向Ｘを短手方向とし当該短手方向に直交する幅方向Ｙを長手方向とした偏平状の横断面を高さ方向Ｚに延出してなる排気空間５１を内部に形成するように構成されており、複数の煙管２３の内部を軸方向Ｘにおける基端側に向けて通流する排ガスＥが、排気ヘッダ２４の先端側面２４ｆから排気空間５１に流入した後に上昇し、その上方端部に設けられた排気開口部２５ａから排出されることになる。
【００５０】
更に、この排気ヘッダ２４は、その上方の天板７０に向けて延出して構成されており、その内部に形成された排気空間５１の天井部５１ｔは、天板７０に設けられた外気開放部７０ａの直下に位置するものとされている。
そして、排気開口部２５ａが、排気空間５１の天井部５１ｔにおいて、当該排気空間５１の横断面を長手方向である幅方向Ｙ（図５の左右方向）において絞った状態で開口されている。
具体的に、排気空間５１は、偏平状の横断面を変化させることなくそのまま上方に平行移動してなる偏平状の直方体の形状を有しており、その天井部５１ｔには、長手方向である幅方向Ｙ（図５の左右方向）の中央部分に開口が形成されている。そして、天井部５１ｔの中央部分に形成されたその開口に所定の高さの排気管路２５が接続されて、その上端開口部が排気開口部２５ａとされている。
即ち、排気ヘッダ２４の内部に形成された排気空間５１の天井部がその排気ヘッダ２４の上方に設けられた外気開放部７０ａの直下に位置するように、排気ヘッダ２４の高さができるだけ長く設定されている。
【００５１】
従って、メタルニットバーナ１の燃焼筒側壁部２ｓの外表面で発生した燃焼音が燃焼ガス通路５０を伝搬して排気空間５１に到達したとしても、夫々の煙管２３の内部に形成された燃焼ガス通路５０から排気空間５１への排ガスＥの流れ方向における流路断面積の拡張割合が非常に大きくなるので、排気空間５１が所謂拡張型消音器として有効に作用して、その燃焼音のエネルギが広範囲に分散することになって、減衰される。
そして、排気空間５１の天井部５１ｔに開口されている排気開口部２５ａが、排気空間５１の横断面を当該排気空間５１の偏平状の横断面における長手方向である幅方向Ｙにおいて絞った状態で開口されていることで、そのエネルギが分散した燃焼音のうち当該排気開口部２５ａを通過することができるものだけが、当該排気開口部２５ａから騒音として漏洩することになるので、結果、外部に漏洩する騒音が低減されている。
【００５２】
更に、排気空間５１の天井部５１ｔに接続された排気管路２５は、互いに非常に近接した排気空間５１の天井部５１ｔと外気開放部７０ａに配置された排気開口部２５ａとを接続するものであるために、非常に短い管路として形成されている。よって、当該排気管路２５における燃焼音の共鳴による増幅が好適に抑制されている。
【００５３】
次に、上記のように構成された蒸気発生器２０を用いて、図６に示すように排気管路２５の流路断面の幅ｗ及び高さｈを漸次変化させた場合に、排気開口部２５ａから漏洩する燃焼音の大きさを確認する聴音確認の実験例について説明する。
尚、本実験において利用した蒸気発生器２０に設けた排気ヘッダ２４の内部に形成される排気空間５１の寸法は、幅（図５の左右方向（幅方向Ｙ）の長さ）が１４０ｍｍ、厚さ（図４の左右方向（軸方向Ｘ）の長さ）が２０ｍｍ、高さ（図４の上下方向（高さ方向Ｚ）の長さ）が４００ｍｍとなっている。また、排気空間５１の厚さ方向における排気管路２５の流路断面の幅は、当該排気空間５１の厚さと同じ２０ｍｍとなっている。
下記の〔表１〕に本実験結果を示す。
【００５４】
【表１】
2014145486.tif 000003
【００５５】
上記表１の実験結果に示すとおり、排気開口部２５ａの流路断面積が小さくなるほど、排気開口部２５ａからの燃焼音の漏洩が低減されていることが確認できた。
また、排気開口部２５ａの流路断面積を小さく（幅ｗを１０〜１１ｍｍ）とした場合では、その排気管路２５の高さｈを１５ｍｍ以下とすることが燃焼音の漏洩が低減されており、より好ましくは高さｈを１０ｍｍ以下とすれば燃焼音の漏洩が一層低減されていることが確認できた。更に、排気管路２５を省略して（排気管路２５の高さｈを０ｍｍとして）、排気開口部２５ａを排気空間５１の天井部に直接形成した場合は、燃焼音の漏洩が最も低減されていることが確認できた。
尚、排気管路２５及び排気開口部２５ａの流路断面積については、小さくしすぎると排ガスＥの排出が阻害されて、メタルニットバーナ１の燃焼状態が不安定となり、ＣＯの排出等の要因となる。よって、かかる流路断面積は、メタルニットバーナ１の安定した燃焼状態を維持しえる最低限の断面積以上に維持する必要がある。
【００５６】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００５７】
（１）上記実施形態では、本発明に係る加熱装置を蒸気発生器２０に適用した例を説明したが、本発明に係る加熱装置を例えばオーブンなどの別の加熱装置に適用しても構わない。以下、本発明に係る加熱装置をオーブンに適用した例を、図７に基づいて説明する。
図７に示すオーブン１００は、上記実施形態で説明したものと同様の図４〜図６に示す蒸気発生器２０が内蔵されており、この蒸気発生器２０で発生した水蒸気Ｓが庫内１１０に供給される。
また、当該蒸気発生器２０が備えるメタルニットバーナ１とは別のメタルニットバーナ１’が内蔵されており、このメタルニットバーナ１’で発生した排ガスＥが庫内１１０に設けられた加熱管１０２の内部を通流することで、庫内１１０でファン１０３により撹拌される水蒸気Ｓが加熱され過熱蒸気となる。
そして、この過熱蒸気により庫内１１０の調理対象物を加熱調理される。
また、蒸気発生器２０の排気開口部２５ａ、及び、加熱管１０２の先端部に形成された排気開口部１０２ａは、天板１７０に形成された開口部に内挿される形態で配置されており、これら排気開口部２５ａ、１０２ａから排出された排ガスＥは、上空に設けられた換気扇（図示せず）から屋外へ放出されることになる。
そして、このように構成されたオーブン１００についても、内蔵するメタルニットバーナ１、１’の火移り性が改善され、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されていることから、運転開始時において着火音や燃焼音が低減されている。
【００５８】
（２）上記実施形態では、本発明に係る筒状表面燃焼バーナを、メタルニットの通気筒５を有するメタルニットバーナ１，１’として構成したが、通気筒５を多孔質セラミックスなどのメタルニット以外の多孔質材又は繊維材で構成しても構わない。
【００５９】
（３）上記実施形態のメタルニットバーナ１、１’では、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、複数の噴孔３の夫々の外表面側の縁部３ａに外部に向けて拡径する状態で４５°の面取りを施したが、かかる面取りを省略しても構わない。
【００６０】
（４）上記実施形態のメタルニットバーナ１、１’では、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、溝部１０を噴孔３の複数を連接する状態に形成したが、当該溝部１０を、噴孔３を連接することなく、当該噴孔３が形成されていない箇所を通る溝部１０として形成しても構わない。
【００６１】
（５）上記実施形態のメタルニットバーナ１、１’では、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、燃焼筒２の軸方向Ｘに対して垂直に延出形成される溝部１０を、燃焼筒２の軸方向Ｘにおいて複数個所に分散配置したが、例えば、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、らせん状に溝部１０を形成しても構わない。
【００６２】
（６）上記実施形態のメタルニットバーナ１、１’では、燃焼筒２を円筒状に形成したが、楕円筒又は角筒状に形成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、内部に供給された混合気を外部に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、前記複数の噴孔を前記燃焼筒の外表面から覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナ及びそれを備えた加熱装置として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１’    ：メタルニットバーナ
２          ：燃焼筒
２ａ        ：点火領域
２ｓ        ：側壁部
３          ：噴孔
３ａ        ：縁部
５          ：通気筒
６          ：スパークロッド
６ｇ        ：点火ギャップ（点火部）
８          ：案内帯
１０        ：溝部
２０，２０’：蒸気発生器（加熱装置）
２１        ：炉筒
２３        ：煙管
２４        ：排気ヘッダ
２５        ：排気管路
２５ａ      ：排気開口部
５０        ：燃焼ガス通路
５１        ：排気空間
５１ｔ      ：天井部
７０        ：天板
７０ａ      ：外気開放部
１００      ：オーブン（加熱装置）
１０２ａ    ：排気開口部
１７０      ：天板
Ｅ          ：排ガス
Ｍ          ：混合気
Ｓ          ：水蒸気
Ｒ          ：ロール方向
Ｘ          ：軸方向
Ｙ          ：幅方向
Ｚ          ：高さ方向
【図１】
2014145486.tif 000004
【図２】
2014145486.tif 000005
【図３】
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【図４】
2014145486.tif 000007
【図５】
2014145486.tif 000008
【図６】
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【図７】
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