(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、
ケーシングの一側面に設けられるモータと、ケーシングの他側面に形成される吸い込み口と、ケーシング内に設けられ、モータに接続される回転部材とを有し、モータ駆動により回転部材が回転し吸い込み口から周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出する吸引ポンプと、
吸引ポンプのケーシングの他側面に取り付けられ、バーナを収容する燃焼室と、
を含み、
バーナは、バーナからの炎が吸引ポンプ内の局部を集中的に温めるように燃焼室内に配置される、
ことを特徴とする空気加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気加熱装置であって、
前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする空気加熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の空気加熱装置であって、
前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、
前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、
前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする空気加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素・酸素混合ガスを燃焼させるバーナを用い、加熱された空気を効率よく吹き出すことのできる空気加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼バーナは、加熱炉、産業用ヒータ、溶接機などに多用されている。このような燃焼バーナは更に加熱した温風を吹き出す装置にも用いられ、このような装置は、ビニールハウスなどの温度調整装置、寒冷地における暖房機、融雪機、建物建設時の乾燥機などとして広く用いられている。
【０００３】
通常の燃焼バーナは、都市ガス、プロパンガスなどを燃料として、これに空気を供給して所定の燃焼を継続し、一般的には燃焼室の内部にブロアによって圧送空気を送り込み、この圧送空気が燃焼を助けるとともに、燃焼室内で加熱された温風を燃焼バーナから吹き出す。
【０００４】
しかしながら、近年において、燃焼ガスとして、水素・酸素混合ガスが用いられるようになってきた。
【０００５】
本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を発明し、各種の用途に提供している。
【０００６】
また、本発明者は、電気分解を用いた水素・酸素混合ガスの製造装置を用い、水素・酸素混合ガス燃焼バーナを各種の用途に提供している。
【０００７】
本発明者が従来において実施している技術を紹介する。
【０００８】
図１１は、水素・酸素混合ガスを燃焼させて、温風を吹き出す燃焼バーナの構造を示す図である。燃焼室６２内部にノズルを設け、このノズル６１によって燃焼室６２を加熱し、天井板等を加熱する。燃焼室６２の上部には、温風室６３が設けられており、両室の間に設けられた熱交換板６４が加熱されることによって、燃焼室６２の熱エネルギーを温風室６３に伝達する。温風室６３には温風フィンが設けられており、温風室６３の背面に設けられたブロア６０からの圧送空気を加熱して温風として吹き出す技術が紹介されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した発明では、燃焼室と温風室を設け、ブロアにより加熱空気を温風として吹き出すことにより、構造が複雑となりコストが高くなる。
【００１０】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼室で燃焼させているため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じやすい。
【００１１】
また、上述した炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐため、逆火防止装置が必要であり構造が複雑となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明では、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナと、ケーシングの一側面に設けられるモータと、ケーシングの他側面に形成される吸い込み口と、ケーシング内に設けられ、モータに接続される回転部材とを有し、モータ駆動により回転部材が回転し吸い込み口から周囲空気とともにバーナの炎を吸い込み加熱空気を吐出する吸引ポンプと、吸引ポンプのケーシングの他側面に取り付けられ、バーナを収容する燃焼室と、を含み、バーナは、バーナからの炎が吸引ポンプ内の局部を集中的に温めるように燃焼室内に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記吸引ポンプに取り付けられ、前記バーナ先端と嵌合する炎導入カバーと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記バーナの先端に複数のノズルを有することを特徴とする。
【００１５】
更に、前記バーナは、前記複数のノズルと、前記水素・酸素混合ガスが流通する本管とを接続するバーナチップを有し、前記バーナチップには、前記本管から流通する前記水素・酸素混合ガスを前記複数のノズルに供給するための複数の通路が設けられており、前記バーナチップに設けられた複数の通路面積の合計が、本管の通路面積より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、バーナと吸引ポンプを用い、空気加熱装置を提供することが可能であるため、構造が簡易であり製作費用を低減することができる。
【００１７】
また、本発明は水素・酸素混合ガスによる燃焼炎を吸引ポンプで吸引するため、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを防ぐことができる。
【００１８】
また、炎が混合ガス源へ逆流して逆火が生じることを抑えることができるので、逆火防止装置を簡単な構造とすることができる。
【００１９】
また、バーナと吸引ポンプを炎導入カバーで結合することにより、熱が逃げず効率のよい熱伝達を行うことができる。
【００２０】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２２】
［実施形態１］
以下に、本発明の実施形態１の詳細について説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図であり、図２は、本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図であり、図３は、バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【００２４】
実施形態１の全体構成を説明する。
【００２５】
空気加熱装置２０は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気２１を吐出する吸引ポンプ１２と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ１０と、水素・酸素混合ガスを発生させる装置２２から構成される。以下に要素部品の詳細について説明する。
【００２６】
吸引ポンプ１２は、周囲空気とともにバーナ１０の炎１１を吸い込む吸い込み口１３と、加熱された空気２１を吐出する吐出口１４を含む。水素・酸素混合ガス発生装置２２からガスが供給され、バーナ１０を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ１２の吸い込み口１３に吸引され、加熱された空気２１が吸引ポンプの吐出口１４から吐出し、空気加熱装置２０を形成する構成となっている。
【００２７】
また、吸引ポンプ１２の背面にはモータ１５が組み込まれており、吸引ポンプ内に軸支されているインペラー１６を回転させることで吸い込み口１３に入った空気と炎を巡回させポンプの吐出口１４から加熱された空気２１を吐出している。吸引ポンプ１２は、バーナ１０からの炎１１を直接受けることから、２５０℃の熱にも耐えうる材質のものを使用しており、例えばチタンなどを用いることが望ましい。
【００２８】
また、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ１０は、電気分解を利用することで水素・酸素混合ガス発生装置２２と接続されており、バーナ１０内のガス経路を流通し、炎１１を吸引ポンプ１２に吸引させる。バーナ１０の構造に関しては、後述する実施形態２で詳細に述べる。
【００２９】
これらの構成により、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ１０からの炎１１は、吸引ポンプ１２で吸引され、ポンプの吐出口１４から加熱された空気２１として吐出される。これによって、加熱された空気２１を外部に効率よく放出することが可能となる。
【００３０】
また、水素・酸素混合ガスは、燃焼時に炎が集束する特性を有するため、吸引ポンプ内の局部を集中的に温めることができる。そのため、ポンプが周囲空気を吸引するとこの空気が加熱されているポンプの部分から急速に熱を奪い、周囲の空間、ポンプ部分にこの熱を拡散させ、吸引ポンプ全体を迅速かつほぼ均一に加熱することができ、吐出する空気の温度を上げることが可能である。
【００３１】
以下に、本発明の実施形態２の詳細について説明する。
【００３２】
［実施形態２］
図４は、本発明に係る炎導入カバーの斜視図であり、図５は、炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。また、図６は、バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図である。上述した実施形態２における本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図を図９に示す。
【００３３】
上述した分解図より、実施形態２の全体構成を説明する。全体構成としては、吸引ポンプ１２と、吸引ポンプ１２の吸い込み口１３とバーナ先端部とが嵌合する炎導入カバー２４と、バーナ１０と、水素・酸素混合ガス発生装置２２から構成される。これら要素部品により空気加熱装置を構成する。また、バーナ１０は、ノズル３０とバーナチップ３１とコネクタ３３と本管３４から形成されている。要素部品の詳細を以下において説明する。
ただし、吸引ポンプ１２及び水素・酸素混合ガス発生装置２２に関しては、実施形態１と同様なので省略する。
【００３４】
バーナチップ３１は、前部に３〜５個のノズル３０を有し、内部にはノズル３０の数に対応した細い通路３２が設けられている。また、バーナチップ３１の後部は、コネクタ３３とガスが漏れないように嵌合する。バーナチップ３１後部の形状及びコネクタ３３形状は、ガスが漏れない形状であればよい。
【００３５】
ここで、重要なことは、本管内に設けられている通路３５とバーナチップ内に設けられている細い通路３２の経路面積である。詳細について以下に述べる。図７は、バーナチップ３１を図６の線Ａ−Ａに沿って切り取ったときの断面図である。図８は、バーナ本管を図６の線Ｂ−Ｂに沿って切り取ったときの断面図である。具体的には、バーナチップ３１にノズルが３個配置されていた場合、バーナチップ内に設けられる細い通路３２は３本である。そのときに、３本の通路３２の通路穴４０の面積の合計は、本管に設けられている通路穴４１の面積よりも小さい構造となっている。また、本説明では３本としたが、実際ノズルが搭載される本数を増した場合においても同様である。このように通路面積を小さくすることで、炎が混合ガス源へ逆流して逆火を生じさせにくい構造となっている。
【００３６】
また、炎導入カバー２４は、上述したように、吸引ポンプの吸い込み口１３とバーナ先端部と嵌合する。嵌合部の形状は、炎がもれないような構造であればよい。また、カバーを有することで、カバー内に炎が閉じ込められ熱が漏れることがないため、熱効率が非常に良好となる。
【００３７】
これらの構成とすることで、水素・酸素混合ガス発生装置２２から供給されるガスは、バーナ本管内に設けられている通路３５を流通し、バーナチップ内に設けられている細い通路３２を流通し、複数個のノズル３０から炎が噴射される。
【００３８】
また、炎導入カバー２４を通過した炎は実施形態１と同様、吸引ポンプ１２で吸引されポンプの吐出口１４から加熱された空気２１として吐出される。これによって、加熱した空気２１を外部に効率よく放出することが可能となる。
【００３９】
以下に、本発明の実施形態３の詳細について説明する。
【００４０】
［実施形態３］
図１０は、実施形態３におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【００４１】
全体構成としては、実施形態１に改良を加えたものである。
【００４２】
空気加熱装置２０は、空気とともに炎を吸引し、加熱された空気２１を吐出する吸引ポンプ１２と、水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナ１０を含む。以下に要素部品の詳細について説明する。
【００４３】
吸引ポンプ１２は、周囲空気とともにバーナ１０の炎を吸い込む吸い込み口１３と、加熱された空気２１を吐出する吐出口１４を含む。水素・酸素混合ガス発生装置から燃焼ガスが供給され、バーナ１０を流通し空気とともに炎が吸引ポンプ１２の吸い込み口１３に吸引される構成となっている。
【００４４】
バーナ１０は、中が空洞の外管５０を含み、後部には、４つの空気穴５４が設けられている。また、その内部に内管５２を有する。内管５２には、複数のノズル３０が設けられ、またその後部にはバーナチップ３１が軸方向に移動自在に挿入され、このバーナチップ３１の前端には、水素・酸素混合ガスが流通する本管３４が設けられている。また、外管５０と内管５２は、後部で一体に接合されており、前述したように、ノズル３０とバーナチップ３１が内管５２内を左右に移動でき、ノズル３０の種類混合ガスの圧力に応じて、ノズル３０の位置を適正に定めることができる構造となっている。
【００４５】
また、中が空洞の外管５０の後部には、回転可能な空気調整回転板５１が設けられている。回転板５１には、４つの空気調整回転穴５５が開いており、外管５０の後部に配置され、ガスが流通する本管３４と回転自在となっている。当該回転板５１を回転することで、外管５０に設けられている空気調整回転穴５４と、回転板５１に設けられている空気調整回転穴５５とで、外管５０内に吸入される空気の圧力を調整することができる。
【００４６】
また、外管５０と内管５２を貫通して点火プラグ５３が設置されており、水素・酸素混合ガスに点火できるようになっている。
【００４７】
また、吸引ポンプ１２の吸い込み口１３の後部には、吸引ポンプ網５６が設けられている。吸引ポンプ網５６は、吸引ポンプの吸い込み口１３の径と同じ大きさである。
【００４８】
以下、上述した要素部品を用いた実施形態３の詳細を示す。
【００４９】
実施形態３としては、吸引ポンプ１２の吸い込み口１３にバーナ１０の内管５２を接触させ、図１０に示すように外管５０で吸引ポンプ１２の吸い込み口１３全体を覆う。また、外管５０と接合された内管５２で吸引ポンプ１２の中央部を覆う。この状態で、水素・酸素混合ガス発生装置から水素・酸素混合ガスを供給し、バーナ本管３４、バーナチップ３１、複数のノズル３０を水素・酸素混合ガスが通過し点火プラグ５３により、水素・酸素混合ガスが着火する。このとき吸引ポンプ１２の運転により、炎とバーナ管１０内の空気を吸引ポンプ１２にて吸引し、加熱された空気２１を吐出する。
【００５０】
ここで、重要なのは、外管５０で吸引ポンプ１２を覆い、吸引ポンプ１２の吸い込み口１３の一部を内管５２で覆い、空気調整回転板５１により、外管５０と内管５２の間に設けられた空間の空気量を調整することができることである。当該構成とすることで、バーナ１０以外からはほとんど空気を吸引することができない。すなわち、外管５０以外からの大量の周辺空気を吸引ポンプ１２で自由に吸引する場合は、外管５０内における空気が吸引されにくくなり、ノズル３０の先端部における吸引力が低下し、ノズルから発生している炎を逆流させ逆火を生じさせる可能性を有する。しかし、本実施形態の当該構成とすることで、バーナ１０の空間のみの空気が図１０の矢印で示すように急速に吸引ポンプ１２より吸引され、この結果ノズル３０の炎周辺には大きな負圧が発生し、炎は吸引ポンプ側に引かれ逆火が生じることを確実に防止することができる。
【００５１】
すなわち、外管５０と内管５２を吸引ポンプ１２と接触させることで、空気調整回転板５１に設けられている４つ空気調整空気穴５５から流入する空気は、図１０の矢印の方向に流れることになる。すなわち、吸引ポンプ１２の吸い込み口１３のほぼ全体を内管５２で覆っているため、外管５０と内管５２との間に、負圧経路を形成することになる。よって、ノズル３０からの炎は吸引ポンプ１２の吸引力の低下を生じることなく、勢いよく吸引ポンプ１２に吸引され、またノズル３０から発生している炎の逆流を生じさせることはない。
【００５２】
以上の構成とすることで、吸引ポンプ１２で吸引されポンプの吐出口１４から加熱された空気２１として吐出される。これによって、加熱した空気２１を外部に効率よく放出することが可能となる。
【００５３】
また、上述した実施形態は、水素・酸素混合ガスを用いているが、その他可燃焼ガスでの実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る水素・酸素混合ガスを燃焼するバーナの斜視図である。
【図２】本発明に係るモータ駆動される吸引ポンプの斜視図である。
【図３】バーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の斜視図である。
【図４】本発明に係る炎導入カバーの斜視図である。
【図５】炎導入カバーを吸引ポンプに取り付けたときの斜視図である。
【図６】バーナチップに複数のノズルが設けられ、バーナチップとバーナ本管とが接続されるときの側面図を示す図である。
【図７】バーナチップを図６の線Ａ−Ａに沿って切り取ったときの断面図である。
【図８】バーナ本管を図６の線Ｂ−Ｂに沿って切り取ったときの断面図である。
【図９】本発明に係る空気加熱装置を主要部品ごとに分解したときの側面図である。
【図１０】実施形態３におけるバーナの炎を吸引ポンプで吸引し、加熱空気を吐出していることを示す本発明に係る空気加熱装置の断面図である。
【図１１】背景技術において引用した、本願発明者が発明した水素・酸素混合ガス燃焼バーナの内部構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  バーナ、１１，６６  炎、１２  吸引ポンプ、１３  吸い込み口、１４  吐出口、１５  モータ、１６  インペラー、２０  空気加熱装置、２１  加熱された空気、２２  水素・酸素混合ガス発生装置、２４  炎導入カバー、２５  炎導入カバーと嵌合した吸引ポンプ、３０  ノズル、３１  バーナチップ、３２  バーナチップ内に設けられている細い通路、３３  コネクタ、３４  本管、３５  本管内に設けられている通路、４０  バーナチップ内の通路穴、４１  本管の通路穴、５０  外管、５１  空気調整回転板、５２  内管、５３  点火プラグ、５４  本管にもうけられた４つの空気穴、５５  空気調整回転穴、５６  吸引ポンプ網、６０  ブロア、６１  ノズル、６２  燃焼室、６３  温風室、６４  熱交換板、６５  温風吹き出し口。
【図１】
0004745313.tif 000002
【図２】
0004745313.tif 000003
【図３】
0004745313.tif 000004
【図４】
0004745313.tif 000005
【図５】
0004745313.tif 000006
【図６】
0004745313.tif 000007
【図７】
0004745313.tif 000008
【図８】
0004745313.tif 000009
【図９】
0004745313.tif 000010
【図１０】
0004745313.tif 000011
【図１１】
0004745313.tif 000012