(57)【要約】【課題】  供給路と排出路との間でガスリークが発生しないものを低コストで作成できる燃焼器を提供する。【解決手段】  燃焼室５と、燃料と酸化剤を燃焼室５へ供給する供給路６と、燃焼室５内の燃焼ガスを排出する排出路７とを備えた燃焼器に、板状の中間プレート２を継ぎ目なく一体に形成し、中間プレート２の両面に第１プレート３と第２プレート４をそれぞれ密着させて接合し、第１プレート３と第２プレート４の間には、中間プレート２に設けられた貫通孔によって燃焼室５を形成し、第１プレート３と中間プレート２の間に双方のプレート３，４の少なくともいずれか一方の溝によって供給路６と排出路７のいずれか一方を形成し、第２プレート４と中間プレート２の間に双方のプレート３，４の少なくともいずれか一方の溝によって供給路６と排出路７の他方を形成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室内の燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器であって、
板状の中間プレートが継ぎ目なく一体に形成され、
中間プレートの両面に第１プレートと第２プレートをそれぞれ密着させて接合し、
該第１プレートと該第２プレートの間には、該中間プレートに設けられた貫通孔によって前記燃焼室が形成され、
前記第１プレートと前記中間プレートの間には双方のプレートの少なくともいずれか一方の溝によって前記供給路と前記排出路のいずれか一方が形成され、
前記第２プレートと前記中間プレートの間には双方のプレートの少なくともいずれか一方の溝によって前記供給路と前記排出路の他方が形成されたことを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
請求項１記載の燃焼器であって、
前記供給路及び前記排出路は、板材からなる前記中間プレートの両面にそれぞれ設けられた溝によって形成されたことを特徴とする燃焼器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の燃焼器であって、
前記供給路及び前記排出路は、前記燃焼室を中心とする渦巻き形状に形成されたことを特徴とする燃焼器。
【請求項４】
燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室からの燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器の製造方法であって、
板材からなる中間プレートの両面を貫通し燃焼室となる貫通孔を形成する工程と、
板材からなる第１プレートと該中間プレートとの間に前記供給路と前記排出路のいずれか一方となる溝を形成する工程と、
板材からなる第２プレートと該中間プレートとの間に該供給路と該排出路の他方となる溝を形成する工程と、
該中間プレートの両面に該第１プレートと該第２プレートをそれぞれ密着させて接合する工程とを備えたことを特徴とする燃焼器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼による化学反応熱を利用する燃焼器及び燃焼器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の燃焼器としては、特許文献１に開示されたものがある。この燃焼器１００は、図１０及び図１１に示すように、容器本体１０１ａと容器本体１０１ａの開口を塞ぐ蓋体１０１ｂとからなる円盤状の容器１０１と、容器１０１内のほぼ中心に形成され、点火栓（図示せず）を有する燃焼室１０２と、この燃焼室１０２を中心として容器１０１内に渦巻き状に形成された予混合ガス流路１０３と、この予混合ガス流路１０３に隣接され、同じく燃焼室１０２を中心として容器１０１内に渦巻き状に形成された燃焼ガス流路１０４とを備えている。隣接する予混合ガス流路１０３と燃焼ガス流路１０４の間は仕切壁１０５によって仕切られている。
【０００３】
上記構成において、燃料と酸化剤からなる予混合ガスが予混合ガス流路１０３に圧送され、燃焼室１０２で予混合ガスに点火されると、予混合ガスが燃焼室１０２内で燃焼する。この燃焼部ａによって生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路１０４を通って容器１０１の外部に排出される。燃焼室１０２には予混合ガスが連続的に供給されるため、燃焼室１０２では予混合ガスが燃焼し続ける。そして、予混合ガス流路１０３を通って流入する予混合ガスは仕切壁１０５を介して燃焼ガスの熱を受けるため、予熱された状態で燃焼室１０２に供給される。これにより予混合ガスは、燃焼室１０２で安定して燃焼する。このような燃焼部ａで発生する熱を加熱器等の種々の目的に利用するものである。
【０００４】
ところで、予混合ガス流路１０３や燃焼ガス流路１０４は、切削加工で例えば容器本体１０１ａに渦巻き状の溝を形成し、この溝を蓋体１０１ｂで塞ぐことによって形成したり、又、鋳造によって渦巻き状の仕切り壁１０５及び溝を有する容器本体１０１ａを作成し、溝を蓋体１０１ｂで塞ぐことによって形成する。ここで、容器本体１０１ａの仕切り壁１０５と蓋体１０１ｂの内壁面との間に隙間があると、予混合ガスと燃焼ガスとが互いにガスリークし、燃焼効率が低下する。従って、予混合ガス流路１０３と燃焼ガス流路１０４とは、互いにガスリークしないように作成する必要がある。
【特許文献１】特開２００４−２００８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来例のように予混合ガス流路１０３と燃焼ガス流路１０４を切削加工や鋳造製造によって作成する場合には、非常に高度な製造技術と検査技術が要求される。つまり、燃焼器内部の仕切り壁１０５と蓋体１０１ｂの内壁面との間を隙間なく接合することは大変困難であるとともに、ガスリークが生じた場合に、リーク箇所の特定と補修が非常に困難であり、燃焼器１００の製造には非常にコストがかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、予混合ガス流路である供給路と燃焼ガス流路である排出路との間でガスリークが発生しないものを低コストで作成できる燃焼器及び燃焼器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室内の燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器であって、板状の中間プレートが継ぎ目なく一体に形成され、中間プレートの両面に第１プレートと第２プレートをそれぞれ密着させて接合し、該第１プレートと該第２プレートの間には、該中間プレートに設けられた貫通孔によって前記燃焼室が形成され、前記第１プレートと前記中間プレートの間には双方のプレートの少なくともいずれか一方の溝によって前記供給路と前記排出路のいずれか一方が形成され、前記第２プレートと前記中間プレートの間には双方のプレートの少なくともいずれか一方の溝によって前記供給路と前記排出路の他方が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の燃焼器であって、前記供給路及び前記排出路は、板材からなる前記中間プレートの両面にそれぞれ設けられた溝によって形成されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の燃焼器であって、前記供給路及び前記排出路は、前記燃焼室を中心とする渦巻き形状に形成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室からの燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器の製造方法であって、板材からなる中間プレートの両面を貫通し燃焼室となる貫通孔を形成する工程と、板材からなる第１プレートと該中間プレートとの間に前記供給路と前記排出路のいずれか一方となる溝を形成する工程と、板材からなる第２プレートと該中間プレートとの間に該供給路と該排出路の他方となる溝を形成する工程と、該中間プレートの両面に該第１プレートと該第２プレートをそれぞれ密着させて接合する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、中間プレートの一方面側に燃料と酸化剤を供給する供給路が、その他方面側に燃焼ガスが排出される排出路がそれぞれ形成され、双方の流路が中間プレートのみを仕切り壁として分離されるため、予混合ガスと燃焼ガス間でガスリークが発生することがない。中間プレートと第１プレートおよび第２プレートとの間に仮に接合不良があっても、供給路同士の間や排出路同士の間でガスリークが発生するに過ぎない。そして、従来例のように、供給路や排出路の形成、及び、これら流路間の気密性の保持に高い加工技術や製造技術が必要なく、低コストで作成が可能である。
【００１２】
また、第１プレートと第２プレートの一方は高温の燃焼ガスが通る排出路に接し、他方は燃焼ガスに較べて低温の燃料と酸化剤が通る供給路に接するため、第１プレートと第２プレートの一方のみを高温熱源として利用する場合に、熱エネルギーを無駄なく有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示し、図１は燃焼器１Ａの平面図、図２は燃焼器１Ａの正面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は燃焼器１Ａの製造過程を説明する図である。
【００１５】
図１〜図４において、燃焼器１Ａは、偏平円盤状を備え、中間プレート２と、この両面に密着状態で接合される第１プレートとしての第１伝熱板３と、第２プレートとしての第２伝熱板４とから構成されている。これらプレート２，３，４は、それぞれが熱に対して安定であり変質、劣化が少なく、熱伝導性に優れた素材より形成され、中間プレート２と第１伝熱板３及び第２伝熱板４との間の互いの密着箇所がろう付けや溶接によって固定されている。
【００１６】
中間プレート２は、略円板状であり、中心位置に両面に開口する円形状の貫通孔２ａが形成されている。中間プレート２の貫通孔２ａより外周側は、貫通孔２ａを中心とする渦巻き状に沿って波形に形成され、この波形形状によって中間プレート２の両面には貫通孔２ａを中心とする渦巻き状の溝２ｂ，２ｃがそれぞれ形成されている。各面の渦巻き状の溝２ｂ，２ｃは、一方端が貫通孔２ａに開口し、他方端が中間プレート２の外周端に開口されている。なお、本実施形態での各溝２ｂ，２ｃの断面形状は、ほぼ正三角形である。
【００１７】
このような形態の中間プレート２は、プレス加工、切削加工、鋳造製造等によって継ぎ目なく形成される。つまり、プレス加工の場合には、貫通孔２ａが形成された薄い円板状の原板をプレスして所定の波形形状に形成することによって両面に渦巻き状の溝２ｂ，２ｃを形成する。切削加工の場合には、貫通孔２ａが形成された厚い円板状の原板をエンドミル等で切削してその両面に渦巻き状の溝２ｂ，２ｃを形成する。鋳造製造の場合には、所定形状の鋳物型に溶融材を流し込み、これを固化することによって製造する。
【００１８】
第１伝熱板３と第２伝熱板４の間には、中間プレート２の貫通孔２ａによって燃焼室５が形成されている。燃焼室５には、点火栓（図示せず）が設けられている。
【００１９】
図３に示すように、第１伝熱板３は、少なくとも内面側が平らな面に形成され、この平らな面で中間プレート２の下方の溝２ｂの開口縁が塞がれている。この閉塞された溝２ｂによって、第１伝熱板３と中間プレート２の間には、燃料と酸化剤となる酸素を含む気体である酸化ガス（例えば酸素、空気）との予混合ガスを燃焼器１Ａの外部より燃焼室５に流入させる供給路としての予混合ガス流路６が形成されている。
【００２０】
第２伝熱板４は、少なくとも内面側が平らな面に形成され、この平らな面で中間プレート２の上方の溝２ｃの開口縁が塞がれている。この閉塞された溝２ｃによって、第２伝熱板４と中間プレート２の間には、燃焼室５からの燃焼ガスを燃焼器１Ａ外に流出させる排出路としての燃焼ガス流路７が形成されている。
【００２１】
つまり、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７は、燃焼室５を中心としてそれぞれ渦巻き状に形成され、且つ、互いに隣接する双方の流路６，７は、中間プレート２を介して仕切られている。予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７の幅は、火炎の通れない隙間距離である消炎距離より小さく設定されている。
【００２２】
次に、上記燃焼器１Ａの製造方法を説明する。少なくとも内面側が平らな第１伝熱板３と、少なくとも内面側が平らな第２伝熱板４を作成する。又、貫通孔２ａと両面に渦巻き状の溝２ｂ，２ｃを切削加工や鋳造等によって継ぎ目のない中間プレート２を作成する。そして、図５に示すように、中間プレート２の両面に第１伝熱板３と第２伝熱板４を密着させ、互いの密着箇所をろう付けや溶接で固定すれば、完了する。これらプレート材の積層構造によって、第１伝熱板３と第２伝熱板４の間には、中間プレート２の貫通孔２ａによって燃焼室５が形成される。第１伝熱板３と中間プレート２の間には下方の溝２ｂによって予混合ガス流路６が形成される。第２プレート４と中間プレート２の間には、上方の溝２ｃによって燃焼ガス流路７が形成される。
【００２３】
上記構成において、燃料ガスと酸化ガスである酸素（又は空気）からなる予混合ガスが予混合ガス流路６に圧送され、燃焼室５で予混合ガスに点火されると、予混合ガスが燃焼室５内で燃焼する。この燃焼によって生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路７を通って燃焼器１Ａの外部に排出される。燃焼室５には予混合ガスが連続的に供給されるため、燃焼室５では予混合ガスが燃焼し続ける。そして、予混合ガス流路６を通過する予混合ガスは中間プレート２を介して燃焼ガスの熱を受けるため適当な温度に予熱される。この予熱によって予混合ガスは、燃焼室５で安定して燃焼することになる。この燃焼過程において、第２伝熱板４は、燃焼ガスの高熱を直接的に受けて加熱される。第１伝熱板３は、燃焼ガスによって暖められる予混合ガスの熱を主に受けて加熱される。
【００２４】
以上、この燃焼器１Ａでは、中間プレート２の下面側に予混合ガス流路６が、その上面側に燃焼ガス流路７がそれぞれ形成され、双方の流路６，７が継ぎ目のない中間プレート２のみを仕切りとして分離されるため、予混合ガスと燃焼ガス間でガスリークが発生することがない。中間プレート２と第１伝熱板３や第２伝熱板４との間に仮に接合不良があっても、予混合ガス同士や燃焼ガス同士の間でガスリークが発生するに過ぎず、燃費の悪化等につながることはない。たとえば、略Ｖ字溝形状のレール状部材を渦巻き状に巻付け、溝の開口縁部を接合・密着させることで供給路と排出路を形成し、図５と同様の断面形状を有する中間プレートとした場合には、接合部分に継ぎ目ができてしまう。この継ぎ目を双方の流路全域に渡って密着させることは非常に困難で、これら継ぎ目に僅かでも隙間がある場合には、中間プレートと第１伝熱板、および第２伝熱板との間の隙間からリークしたガスがこれらの継ぎ目を通じて双方の流路に流入してしまう。この場合は、予混合ガスが燃焼する前に排出路から排出されたり、燃焼ガスが供給路に流入し、燃費の悪化をもたらすことになる。したがって、切削加工や鋳造等によって貫通孔２ａと両面に渦巻き状の溝２ｂ，２ｃを形成し、継ぎ目のない中間プレート２を作成することで、供給側と排出側との間のリークを防ぐことができる。
【００２５】
また、切削加工や鋳造等によって継ぎ目のない中間プレート２を作成することで、予混合ガス流路６や燃焼ガス流路７の形成、及び、これら流路６，７間の気密性の保持に高い加工技術や製造技術が必要なく、低コストに作成可能である。たとえば、完成品を検査する際に、内部の接合状態に関わらず、外周縁からのガス漏れの有無を確認するだけで済むため、従来からある気密検査の設備を使用することができることにより、コストをかけずに製造することができる。
【００２６】
また、第２伝熱板４は高温の燃焼ガスが通る燃焼ガス流路７に接し、第１伝熱板３は燃焼ガスに較べて低温の予混合ガスが通る予混合ガス流路６に接するため、第２伝熱板４のみを高温熱源として利用する場合に、熱エネルギーを無駄なく有効に利用できる。又、第１伝熱板３は低温熱源として利用できる。尚、第２伝熱板４のみを熱源として利用し、第１伝熱板３を熱源として利用しないような場合には、第２プレートとして伝熱板ではなく熱伝導性の低いプレートを使用する。
【００２７】
この第１実施形態では、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７は、中間プレート２の両面にそれぞれ形成された溝２ｂ，２ｃによって形成されたので、予混合ガス流路６と燃焼ガス流路７間の中間プレート２を介して接する面積が大きくなるため、燃焼ガスによって予混合ガスを確実に、且つ、十分に予熱できる。
【００２８】
さらに、第１伝熱板３側と第２伝熱板４側に溝を形成し、平板からなる中間プレート２に第１伝熱板３と第２伝熱板４を密着させて予混合ガス流路と燃焼ガス流路を形成しても良い。又、第１伝熱板３及び第２伝熱板４と中間プレート２の双方に溝を形成し、双方の溝の組み合わせによって予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７を形成するようにしても良い。第１及び第２伝熱板３，４側に溝を形成して予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７を形成するようにしても良い。又、第１伝熱板３及び第２伝熱板４と中間プレート２の双方に溝を形成し、双方の溝の組み合わせによって予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７を形成するようにしても良い。
【００２９】
この第１実施形態では、燃焼ガス流路７は、燃焼室５を中心として渦巻き状に配置されているので、第２伝熱板４上の温度分布をほぼ均一なものにできる。従って、燃焼器１Ａを加熱器として利用する場合に最適な温度分布にできる。
【００３０】
図６は本発明の第２実施形態に係る要部断面図である。図６において、第２実施形態の燃焼器１Ｂは、前記第１実施形態のものと比較するに、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７の断面形状が相違する。つまり、前記第１実施形態では正三角形状であったが、この第２実施形態では直角三角形状に形成されている。
【００３１】
他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【００３２】
この第２実施形態でも、前記第１実施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００３３】
図７は本発明の第３実施形態に係る要部断面図である。図７において、第３実施形態の燃焼器１Ｃは、前記第１実施形態のものと比較するに、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７の断面形状が相違する。つまり、前記第１実施形態では正三角形状であったが、この第３実施形態では略半円形状に形成されている。
【００３４】
他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【００３５】
この第３実施形態でも、前記第１実施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００３６】
図８は本発明の第４実施形態に係る要部断面図である。図８において、第４実施形態の燃焼器１Ｄは、前記第１実施形態のものと比較するに、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７の断面形状が相違する。つまり、前記第１実施形態では正三角形状であったが、この第４実施形態では四角形状に形成されている。
【００３７】
他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【００３８】
この第４実施形態でも、前記第１実施形態と同様な作用・効果が得られる。又、第４実施形態では、第２伝熱板４は直接に高温の燃焼ガスに接し、第１伝熱板３は中間プレート２を介するものの第２伝熱板４側と同じ面積だけ高温の燃焼ガスに接するため、他の実施形態に較べて第２伝熱板４側も高温になる。従って、第１伝熱板３と第２伝熱板４の双方を高温熱源として利用する場合に適する。
【００３９】
又、第４実施形態では、燃焼ガス流路７が第１伝熱板３に中間プレート２を介して接する幅と燃焼ガス流路７が第２伝熱板４に直接接する幅が同一に設定されているが、その割合を可変することによって第１伝熱板３側の温度と第２伝熱板４側の温度が可変できる。
【００４０】
図９は本発明の第５実施形態に係る要部断面図である。図９において、第５実施形態の燃焼器１Ｅは、前記第１実施形態のものと比較するに、中間プレート２が厚板である。そして、この厚板の中間プレート２の両面に円弧状の溝２ｂ，２ｃをそれぞれ形成され、この各溝２ｂ，２ｃによって予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７がそれぞれ形成されている。予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７の断面形状は、半円形状に形成されている。この形態の中間プレート２は、切削加工や鋳造等によって作成できる。
【００４１】
他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【００４２】
この第５実施形態でも、前記第１実施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００４３】
また、各実施形態の中間プレート２、第１伝熱板３、第２伝熱板４に使用される素材は、ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３１０等の耐熱性ステンレス鋼、インコネル等の耐熱性合金等である。予混合ガスの燃料としては、アルコール類、パラフィン系炭化水素等の炭化水素等の液体燃料、メタン、エタン、一酸化炭素、水素、アセチレン等の気体燃料である。
【００４４】
尚、前記各実施形態では、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７を共に渦巻き状に形成したが、予混合ガス流路６及び燃焼ガス流路７を互いに隣接するよう配置できれば渦巻き状以外に形成しても良いことはもちろんである。
【００４５】
また、上記実施形態では、中間プレートの各面に１条の溝が形成された場合の構成が記載されているが、中間プレートに多条の溝を形成することも可能であり、同様の効果を得ることができる。たとえば、中間プレートの各面に２条の溝を形成し、一面側の一方の溝を燃料ガスを燃焼室に供給する溝、一面側の他方の溝を空気や酸素などの酸化ガスを燃焼室に供給する溝、他面側の２条の溝をともに燃焼ガスを燃焼室から排出する溝として構成することが可能である。この場合はあらかじめ燃料ガスと酸化ガスとを混合する必要がなくなる。燃料ガスと酸化ガスは、燃焼室で混合されるため、途中の流路でガスリークし、混合しても問題はないうえ、燃焼ガスの流路同士でガスリークが生じても問題がないのは上記説明の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、燃焼器の平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、燃焼器の正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、燃焼器の要部断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、燃焼器の要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、燃焼器の要部断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示し、燃焼器の要部断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示し、燃焼器の要部断面図である。
【図１０】従来例の燃焼器の概略構成図である。
【図１１】従来例の燃焼器の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１Ａ〜１Ｅ  燃焼器
２  中間プレート
２ａ  貫通孔
２ｂ，２ｃ  溝
３  第１伝熱板（第１プレート）
４  第２伝熱板（第２プレート）
５  燃焼室
６  予混合ガス流路（供給路）
７  燃焼ガス流路（排出路）
【図１】
2006317107.tif 000003
【図２】
2006317107.tif 000004
【図３】
2006317107.tif 000005
【図４】
2006317107.tif 000006
【図５】
2006317107.tif 000007
【図６】
2006317107.tif 000008
【図７】
2006317107.tif 000009
【図８】
2006317107.tif 000010
【図９】
2006317107.tif 000011
【図１０】
2006317107.tif 000012
【図１１】
2006317107.tif 000013