專利名稱：燃燒加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使燃料燃燒而將被加熱物加熱的燃燒加熱器。本申請基于2010年11月4日在日本提出申請的特愿2010 - 247370號主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往以來，用通過燃料氣體的燃燒產(chǎn)生的燃燒熱將輻射體加熱、用來自輻射體的輻射面的輻射熱將工業(yè)材料或食品等加熱的燃燒加熱器已廣泛普及。關(guān)于這樣的燃燒加熱器，例如，提出了為了提高輻射強(qiáng)度而在輻射面中采用輻射率較高的材料及形狀的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
此外，提出了使熱效率提高的稱作微型燃燒器的燃燒加熱器。該燃燒加熱器將從燃料氣體的導(dǎo)入路到燃燒室及燃燒后的排放氣體的導(dǎo)出路的范圍做成密閉構(gòu)造，使導(dǎo)入路與導(dǎo)出路相鄰，用排放氣體的熱將燃燒前的燃料氣體預(yù)熱而提高了熱效率(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2004 - 324925號公報 專利文獻(xiàn)2:日本特開2007 - 212082號公報。發(fā)明內(nèi)容
在上述專利文獻(xiàn)I那樣的以往的燃燒加熱器中，在設(shè)在輻射面的表面上的燃料氣體排出口使燃料氣體燃燒，不將排放氣體回收而向周圍排氣。因而，不能將排熱回收，熱效率變低。此外，由于因燃料氣體排出口的形成而輻射面的面積變小，所以輻射強(qiáng)度的提高較困難。進(jìn)而，由于有因排放氣體的熱而裝置周邊的溫度上升或在裝置周邊充滿排放氣體的情況，所以需要對周圍的環(huán)境的改善提起充分的注意。
另一方面，專利文獻(xiàn)2那樣的燃燒加熱器將排放氣體的熱用于燃料氣體的預(yù)熱，將結(jié)束了功能的排放氣體也回收，所以周圍的環(huán)境不易惡化，而且熱效率較高。此外，由于不需要在輻射面形成燃料氣體排出口，所以能夠使輻射面的面積變大，輻射強(qiáng)度也較高。這樣的燃燒加熱器由于將排放氣體的熱效率地利用并將排放氣體自身也回收，所以為密閉構(gòu)造。例如，在盤型的燃燒加熱器的情況下，需要將構(gòu)成燃燒加熱器的主體容器的、具有輻射面的加熱板、外周壁、及與具有輻射面的加熱板對置配置的配置板之間密閉以使氣體不會泄漏。
但是，因燃燒熱產(chǎn)生的熱膨脹在加熱板、配置板及外周壁產(chǎn)生應(yīng)力。因此，僅通過將加熱板及配置板與外周壁單單接合，就可能在加熱板、配置板及外周壁自身以及其接合部分上產(chǎn)生因加熱和冷卻的反復(fù)帶來的熱疲勞。
本發(fā)明鑒于這樣的課題，目的是提供一種能夠抑制因加熱和冷卻的反復(fù)帶來的熱疲勞的燃燒加熱器。
為了解決上述課題，本發(fā)明的燃燒加熱器具備:加熱板；配置板，對置于加熱板而配置；環(huán)狀的外周壁，配設(shè)在加熱板與配置板之間；夾持部，將加熱板、配置板和外周壁夾持，以使加熱板和配置板的至少某一個能夠在它們的延伸設(shè)置方向上膨脹；分隔板，配置在加熱板與配置板之間；燃燒室，在外周壁的內(nèi)側(cè)沿著外周壁配置；導(dǎo)入路，以配置板和分隔板為側(cè)壁，使燃料氣體向燃燒室流入；導(dǎo)出路，以加熱板和分隔板為側(cè)壁，使排放氣體從燃燒室向燃燒加熱器的外部流出，并通過分隔板用排放氣體的熱將燃料氣體預(yù)熱。
也可以是，夾持部具有撓性。
也可以是，加熱板及配置板的至少一個能夠沿著其延伸設(shè)置方向相對于上述挾持部滑動。
此外，為了解決上述課題，本發(fā)明的另一燃燒加熱器，具備:加熱板；配置板，對置于加熱板而配置；環(huán)狀的外周壁，配設(shè)在加熱板與配置板之間；分隔板，配置在加熱板與配置板之間；燃燒室，在外周壁的內(nèi)側(cè)沿著外周壁配置；導(dǎo)入路，以配置板和分隔板為側(cè)壁，使燃料氣體向燃燒室流入；導(dǎo)出路，以加熱板和分隔板為側(cè)壁，使排放氣體從燃燒室向燃燒加熱器的外部流出，并通過分隔板用排放氣體的熱將燃料氣體預(yù)熱。此外，在該燃燒加熱器中，在加熱板和配置板的某一個上，以與外周壁的距離相等的方式形成有在加熱板及配置板的厚度方向上凹陷的槽。
也可以是，槽形成在加熱板和配置板的某一個的兩面上。在此情況下，也可以是，形成在一個面上的槽的與外周壁的距離與形成在另一個面上的槽的與外周壁的距離不同。
此外，也可以是，上述燃燒加熱器還具備 第I配管部，插通在導(dǎo)入路中，使燃料氣體流入燃燒加熱器內(nèi);第2配管部，配設(shè)在第I配管部的內(nèi)部，插通在導(dǎo)出路中，使排放氣體向燃燒加熱器的外部流出，并通過分隔板用排放氣體的熱將燃料氣體預(yù)熱；在這些配管部的至少一個上，沿著其外周，形成在這些配管部的厚度方向上凹陷的槽。
根據(jù)本發(fā)明的燃燒加熱器，能夠抑制因加熱和冷卻的反復(fù)帶來的熱疲勞。


圖1是用來說明本發(fā)明的第I實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的組裝圖。
圖2A是用來說明本發(fā)明的第I實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的、沿著圖1的A —A線的剖視圖。
圖2B是圖2A的部分放大圖。
圖3是用來說明燃燒加熱器中的燃料氣體的預(yù)熱的圖。
圖4A是用來說明多個突起部的、燃燒加熱器的立體圖。
圖4B是用來說明多個突起部的、沿著圖4A的B — B線的剖視圖。
圖5A是用來說明燃燒加熱器的熱膨脹的、沿著圖1的A — A線的剖視圖。
圖5B是圖5A的部分放大圖。
圖6A是用來說明夾持部的功能的剖視圖。
圖6B是用來說明夾持部的功能的剖視圖。
圖6C是用來說明夾持部的功能的剖視圖。
圖6D是用來說明夾持部的功能的剖視圖。
圖7A是用來說 明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的剖視圖。
圖7B是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的剖視圖。
圖7C是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的剖視圖。
圖8A是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的加熱板的俯視圖。
圖SB是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的配置板的俯視圖。
圖SC是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的加熱板的俯視圖。
圖9A是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的剖視圖。
圖9B是用來說明本發(fā)明的第2實施方式的燃燒加熱器的構(gòu)造的剖視圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式詳細(xì)地說明。以下的實施方式中表示的尺寸、材料、其他具體的數(shù)值等是用來使發(fā)明的理解變?nèi)菀椎睦?，除了特別解釋的情況以外，并不限定本發(fā)明。另外，在本說明書及附圖中，對于實質(zhì)上具有相同的功能或結(jié)構(gòu)的元件，通過賦予相同的附圖標(biāo)記而省略重復(fù)的說明。此外，與本發(fā)明沒有直接關(guān)系的元件省略圖示。
如上述那樣，在以往的燃燒加熱器中，不將結(jié)束了燃燒的排放氣體(燃燒后的氣體)回收而原樣向周圍排氣。結(jié)果，不能利用排放氣體的熱，所以熱效率較低。此外，有因排放氣體的熱而裝置周邊的環(huán)境的溫度上升、或排放氣體充滿裝置周邊的情況，所以需要對環(huán)境的改善提起充分的注意。
相對于此，密閉式的燃燒加熱器在主體容器內(nèi)以密閉的狀態(tài)形成有燃燒室、燃料氣體(燃燒前的氣體)的導(dǎo)入路、和排放氣體的導(dǎo)出路，通過用在導(dǎo)出路中流動的排放氣體的熱將在導(dǎo)入路中流動的燃料氣體預(yù)熱，在燃燒室中實現(xiàn)過焓燃燒。在密閉式的燃燒加熱器中，由于將排放氣體的熱回收，所以熱效率較高，由于將排放氣體自身也回收，所以周圍的環(huán)境不易惡化。此外，由于不需要在輻射面上形成燃料氣體排出口，所以輻射面的面積不會減小，輻射強(qiáng)度較高。
在這樣的密閉式的燃燒加熱器中，提出了瑞士卷型及盤型。在瑞士卷型中，在主體容器的中心形成燃燒室，導(dǎo)入路和導(dǎo)出路以渦旋狀并列配置。該瑞士卷型的燃燒加熱器由于形狀較復(fù)雜，所以制造成本較高。相對于此，盤型的燃燒加熱器中，承擔(dān)傳熱的分隔板由比構(gòu)成主體容器的一對平板(加熱板、配置板)小型的平板構(gòu)成，通過在加熱板與配置板之間設(shè)置空隙而配置的簡單的結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)入路與導(dǎo)出路之間進(jìn)行熱交換。此外，在盤型的燃燒加熱器中，具有輻射面的加熱板的形狀并不限于如瑞士卷型那樣為大致圓形，能夠根據(jù)用途而將加熱板形成為橢圓形或矩形。進(jìn)而，盤型的燃燒加熱器由于沿著外周壁配置有燃燒室，所以能夠使燃燒室自身的體積比瑞士卷型大，能夠抑制燃燒負(fù)載率(燃燒室內(nèi)的每單位體積的發(fā)熱)。也可以不沿著外周壁將外周全部作為燃燒室，而將外周的一部分作為燃燒室。
可是，如上述那樣，對于燃燒加熱器，為了將排放氣體回收而要求規(guī)定的密閉性。例如，在盤型的燃燒加熱器的情況下，需要確保規(guī)定的密閉性，以使燃料氣體及排放氣體不從構(gòu)成燃燒加熱器的主體容器的加熱板、外周壁、及配置板之間泄漏。
但是，如果因燃燒熱而加熱板和配置板產(chǎn)生熱膨脹，則在加熱板，配置板及外周壁產(chǎn)生應(yīng)力，所以僅通過單單將加熱板及配置板與外周壁接合，因為加熱和冷卻的反復(fù)，有可能在加熱板、配置板及外周壁自身以及其接合部分產(chǎn)生熱疲勞。
所以，在本實施方式的燃燒加熱器100中，以抑制因加熱和冷卻的反復(fù)帶來的熱疲勞為目的。以下，說明能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的目的的燃燒加熱器100的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
(第I實施方式:燃燒加熱器100) 圖1是用來說明第I實施方式的燃燒加熱器100的構(gòu)造的組裝圖。此外，圖2A是用來說明第I實施方式的燃燒加熱器100的構(gòu)造的、沿著圖1的A — A線的剖視圖，圖2B是將圖2A的用圓包圍的部分放大的圖。這里，圖2A表示圖1的用點劃線102表示的部分中的燃燒加熱器100的厚度方向的截面。如圖2A所示，燃燒加熱器100包括加熱板118、配置板120、外周壁122、分隔板124、燃燒室126、導(dǎo)入路128、導(dǎo)出路130、第I配管部132、第2配管部134、和夾持部136。另外，在本實施方式中，舉2維方向上的外形為220mmX140mm左右的燃燒加熱器100為例進(jìn)行說明。但是，燃燒加熱器100的外形并不限定于這樣的大小，可以設(shè)定為任意的大小。
本實施方式的燃燒加熱器100是對主體容器供給將城市煤氣等和作為燃燒用氧化劑氣體的空氣預(yù)先混合的燃料氣體(預(yù)混合氣體)的預(yù)混合型。但是，本發(fā)明作為對象的燃燒加熱器100并不限定于該類型，也可以是在燃燒室126或燃燒室126跟前的導(dǎo)入路128中兩者混合而進(jìn)行擴(kuò)散燃燒的擴(kuò)散類型。
加熱板118及配置板120由耐熱性及耐氧化性較高的原材料、例如鐵素體類的不銹鋼(SUS)、或熱傳導(dǎo)率較高的原材料、例如黃銅等形成，以相互為大致平行(本實施方式的用來不引起過焓燃燒的實質(zhì)的平行)的方式對置配置。此外，加熱板118及配置板120還作為用在燃燒室126中生成的燃燒熱加熱的輻射體發(fā)揮功能。但是，配置板120并不限于作為輻射體發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)，例如也可以具有絕熱構(gòu)造。
外周壁122在俯視中呈環(huán)狀，所述環(huán)狀內(nèi)周形成為跑道形狀(由大致平行的兩條線段、和將這兩條線段連接的兩個圓弧(半圓)構(gòu)成的形狀)并且外周形成為矩形。外周壁122配置在加熱板118及配置板120之間。此外，也可以使用外周壁122的外周面作為輻射面。
燃燒加熱器100的主體容器由外周壁122、和將外周壁122從上下封閉的加熱板118、配置板120構(gòu)成。在該容器主體中，上下壁面(加熱板118及配置板120的外表面)的面積比外周面(外周壁122的外周面)的面積大。即，上下壁面占主體容器的外表面的大部分。該上下壁面中的例如上側(cè)的面(加熱板118的上表面)為輻射面，如果在燃燒室126中燃料氣體燃燒，則首先，通過該燃燒將加熱板118加熱，接著，通過輻射及空氣的對流，熱從輻射面?zhèn)鬟f，將燃燒加熱器110的外部的被加熱物加熱。在本實施方式中，將上下壁面中的上側(cè)的面(加熱板118的上表面)作為輻射面，但并不限定于該情況，也可以僅將下側(cè)的面(配置板120的下表面)作為輻射面或?qū)⑸舷卤诿娴膬擅孀鳛檩椛涿妗?br> 分隔板124形成為外形比加熱板118及配置板120小、并且沿著外周壁122的內(nèi)周面的形狀。分隔板124在加熱板118及配置板120之間，與加熱板118及配置板120大致平行地配置。在分隔板124與加熱板118之間、以及分隔板124與配置120之間，分別形成空隙。此外，分隔板124由耐熱性及耐氧化性較高的原材料、例如鐵素體類的不銹鋼、或熱傳導(dǎo)率較高的原材料、例如黃銅等形成。
使用圖1，說明加熱板118、配置板120、外周壁122及分隔板124的位置關(guān)系。在配置板120上配置分隔板124，如箭頭150a所示那樣以外周壁122不與分隔板124重疊的方式疊加在配置板120上。詳細(xì)地講，如圖2A所示，配置板120固定在第I配管部132的端部上，相對于此，分隔板124固定在比第I配管部132突出到上方的第2配管部134的端部上，配置板120和分隔板124離開第I配管部132的端部與第2配管部134的端部之間的距離。此外，分隔板124配置在外周壁122的內(nèi)部，此時，在分隔板124的側(cè)面與外周壁122的圓筒狀的內(nèi)周面之間形成作為燃燒室126的空隙。最后，如箭頭150b所示，在外周壁122上疊加加熱板118。
燃燒室126被外周壁122、加熱板118、配置板120、及分隔板124的外周端部包圍，在比外周壁122靠內(nèi)側(cè)沿著外周壁122形成。由于這樣將燃燒室126沿著外周壁122形成，所以能夠充分確保燃燒室126的體積，此外，與瑞士卷型相比能夠降低燃燒負(fù)載率。在燃燒室126的任意的位置上，設(shè)有點火裝置(未圖示)。
如圖2A所示，在主體容器內(nèi)，在厚度方向(與加熱板118的上表面正交的方向)上，重疊形成有導(dǎo)入路128和導(dǎo)出路130。
導(dǎo)入路128是以配置板120和分隔板124為側(cè)壁、被配置板120和分隔板124夾著的空間。經(jīng)由第I配管部132流入到主體容器中央中的燃料氣體經(jīng)過導(dǎo)入路128被向燃燒室126以放射狀導(dǎo)引。
導(dǎo)出路130是以加熱板118和分隔板124為側(cè)壁、被加熱板118和分隔板124夾著的空間。來自燃燒室126的排放氣體經(jīng)過導(dǎo)出路130被集中到主體容器的中央，經(jīng)由第2配管部134被向燃燒加熱器100外引導(dǎo)。此外，如圖2A所示，在主體容器內(nèi)，在厚度方向上重疊形成導(dǎo)入路128和導(dǎo)出路130，所以能夠經(jīng)由分隔板124傳遞排放氣體的熱，將燃料氣體預(yù)熱。
第I配管部132連接在導(dǎo)入路128上，燃料氣體經(jīng)由第I配管部132被向燃燒加熱器100內(nèi)引導(dǎo)。具體而言，在配置板120的中心部，設(shè)有與第I配管部132的內(nèi)徑相同直徑的孔158，在該孔158的內(nèi)周部分上連接著第I配管部132。
第2配管部134配設(shè)在第I配管部132內(nèi)部。S卩，由第I配管部132和第2配管部134形成雙層管。此外，第2配管部134連接在導(dǎo)出路130上，排放氣體經(jīng)由第2配管部134被向燃燒加熱器100外引導(dǎo)。具體而言，在分隔板124的中心部，設(shè)有與第2配管部134的外徑相同直徑的孔160，在該孔160的內(nèi)周部分上連接著第2配管部134。進(jìn)而，第2配管部134還承擔(dān)將在其內(nèi)部流動的排放氣體的熱向在第I配管部132中流動的燃料氣體傳遞的作用。
在本實施方式中，在第I配管部132的內(nèi)部配設(shè)第2配管部134，但并不限定于該情況，也可以在第2配管部134的內(nèi)側(cè)配設(shè)第I配管部132、并將第I配管部132及第2配管部134分別從加熱板118側(cè)連接在導(dǎo)入路128及導(dǎo)出路130上。
接著，具體地說明燃料氣體及排放氣體的流動。圖3是用來說明燃燒加熱器100中的燃料氣體的預(yù)熱的圖。在圖3中，從右朝向左的中空的箭頭表示燃料氣體的流動，從左朝向右的中空的箭頭表示排放氣體的流動，用黑色涂滿的箭頭表示熱的移動。如果對第I配管部132供給燃料氣體，則燃料氣體從配置板120的中心部向?qū)肼?28流入，一邊在水平方向上以放射狀擴(kuò)大一邊朝向燃燒室126流動。燃料氣體在燃燒室126中燃燒而發(fā)熱后，成為高溫的排放氣體，排放氣體從燃燒室126通過導(dǎo)出路130向第2配管部134流入。
分隔板124由比較容易熱傳導(dǎo)的原材料形成，通過導(dǎo)出路130的排放氣體的熱經(jīng)由分隔板124向通過導(dǎo)入路128的燃料氣體傳遞。在本實施方式中，由于在導(dǎo)出路130中流動的排放氣體和在導(dǎo)入路128中流動的燃料氣體夾著分隔板124成為逆流(逆向流)，所以能夠用排放氣體的熱將燃料氣體效率地預(yù)熱，能夠得到較高的熱效率。通過這樣將燃料氣體預(yù)熱后燃燒的所謂過焓燃燒，使燃料氣體的燃燒穩(wěn)定化，能夠?qū)⑼ㄟ^不完全燃燒產(chǎn)生的CO (—氧化碳)的濃度抑制為極低濃度。
進(jìn)而，為了能夠進(jìn)行燃燒室126中的穩(wěn)定的燃燒，在導(dǎo)入路128與燃燒室126的連接部中，與排放氣體的流動垂直的截面形狀(以下，稱作流路截面形狀)中的代表尺寸優(yōu)選的是考慮能夠防止火焰的向?qū)肼?28側(cè)的進(jìn)入(燃燒反應(yīng)不傳播到導(dǎo)入路128)之程度的消焰距離(包括消焰等價直徑)而設(shè)為消焰距離以下。這里，代表尺寸是由燃料氣體即將流入到燃燒室126之前的流路的截面形狀決定的尺寸。例如，在流路截面形狀是圓形狀的情況下，代表尺寸是指圓形截面的直徑，在流路截面形狀是圓形狀以外的情況下，代表尺寸是指截面的水力等效直徑。水力等效直徑可以用4X流路截面積/濕周長度求出。濕周長度表示流路截面中的、燃料氣體接觸的壁(配置板120、分隔板124)部分的長度。
例如，如果使配置板120與分隔板124的距離為消焰距離以下，則防止火焰進(jìn)入到導(dǎo)入路128內(nèi)，使燃燒穩(wěn)定化。但是，為了使配置板120與分隔板124的距離在消焰距離以下變得均勻，需要提高配置板120與分隔板124的面精度及安裝精度。所以，在本實施方式中，為了容許使配置板120與分隔板124的距離比消焰距離大，在分隔板124的下表面(配置板120側(cè))的燃燒室126附近，隔開規(guī)定的間隔L而配置與配置板120抵接的多個突起部152。
圖4A及圖4B是用來說明多個突起部152的圖。圖4A是將用虛線表示的加熱板118透視的燃燒加熱器100的立體圖，圖4B是將沿著圖4A的B — B線的截面從箭頭的方向觀察的剖視圖。在圖4B中，為了使多個突起部152的構(gòu)造的理解變?nèi)菀祝瑢⑼黄鸩?52中的被分隔板124遮擋的部分用虛線表示。此外，箭頭154表示燃料氣體流動的方向。導(dǎo)入路128的流路截面被設(shè)在分隔板124上的多個突起部152縮窄。如圖2B及圖4B所示，燃料氣體通過導(dǎo)入路128中的相鄰的突起部152之間的空隙向燃燒室126流入。此時，突起部152彼此的間隔L為流路截面形狀的代表尺寸。即，能夠不嚴(yán)格地設(shè)定配置板120與分隔板124的距離，而通過間隔L設(shè)定流路截面形狀的代表尺寸。
這里，燃料氣體的消焰距離d用管壁模型的直徑的大小表示，通過式(I)求出。
d=2 λ -Nul/2/Cp.P u-Su …式(I) 在式(I)中，λ是熱傳導(dǎo)率 ，Nu是努塞爾數(shù)，Cp是定壓比熱，Pu是燃料氣體的密度，Su是燃燒速度。
本實施方式的燃燒加熱器100由于設(shè)計為、使上述代表尺寸(突起部152彼此的間隔L)成為消焰距離d以下，所以能夠進(jìn)行燃燒室126中的穩(wěn)定的燃燒。
此外，并不限定于設(shè)置多個突起部152的結(jié)構(gòu)，也可以在分隔板124的下表面的燃燒室126附近設(shè)置I個圓環(huán)形的突起部。在此情況下，突起部與配置板120的距離為代表尺寸。通過該結(jié)構(gòu)，能夠用更簡單的構(gòu)造使導(dǎo)入路128的代表尺寸成為消焰距離d以下。
進(jìn)而，在本實施方式的燃燒加熱器100中，為了抑制由起因于加熱和冷卻的反復(fù)的熱膨脹帶來的熱疲勞而設(shè)置夾持部136。關(guān)于該熱膨脹和夾持部136的效果，使用圖5A 圖6D進(jìn)行說明。
圖5A及圖5B是用來說明燃燒加熱器100的熱膨脹的圖。圖5A是沿著圖1的用點劃線102表示的部分中的燃燒加熱器100的厚度方向的A - A線的剖視圖，圖5B是將圖5A的用圓包圍的部分放大的圖。在燃燒加熱器100中，因燃燒熱，加熱板118及配置板120熱膨脹。特別是，加熱板118由于受到燃燒后的排放氣體的熱，所以與配置板120相比成為高溫。因而，由加熱板118的熱膨脹帶來的變形量(在圖5中，用中空箭頭156a表示)比由配置板120的熱膨脹帶來的變形量(在圖5中，用中空箭頭156b表示)大。
因此，如果將加熱板118及配置板120與外周壁122單單接合，則在加熱板118、配置板120及外周壁122的內(nèi)部以及接合部分，產(chǎn)生由上述熱膨脹的差帶來的應(yīng)力。并且，通過在燃燒加熱器100中反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻，有可能在加熱板118、配置板120及外周壁122自身以及其接合部分產(chǎn)生熱疲勞。所以，在本實施方式的燃燒加熱器100中設(shè)置夾持部136，防止該熱疲勞的產(chǎn)生。
夾持部136如圖1及圖5B所示，由截面形狀為C字狀的例如金屬材料形成，加熱板118及配置板120的至少任一方能夠在與外周壁122垂直的方向上膨脹地、將加熱板118、配置板120和外周壁122從上下夾持。例如，夾持部136以圖1所示的箭頭170的朝向安裝在加熱板118、配置板120和外周壁122上。
如果更詳細(xì)地說明，則在圖5B所示的例子中，截面形狀呈C字狀的夾持部136的開口側(cè)前端部(圖5B中用附圖標(biāo)記136a表示的部分)向相互接近的方向彎曲。并且，當(dāng)夾持部136將加熱板118、配置板120和外周壁122夾持時，這些彎曲的前端部136a分別緊貼在加熱板118的上表面及配置板120的下表面上。結(jié)果，能夠確保燃燒加熱器100的外周部、即由夾持部136覆蓋的、加熱板118、配置板120、與外周壁122的層疊部位的密閉性。
在此情況下，夾持部136不妨礙加熱板118、配置板120及外周壁122的因向在圖5B中用中空箭頭156a、156b表示的垂直于外周壁122的方向的熱膨脹帶來的變形。
本實施方式的燃燒加熱器100不將加熱板118、配置板120與外周壁122接合，而通過設(shè)置確保被燃燒加熱器100要求的規(guī)定的密閉性的夾持部136，在構(gòu)造上抑制因熱膨脹帶來的應(yīng)力。因此，能夠抑制因反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻帶來的燃燒加熱器100的熱疲勞。本實施方式的燃燒加熱器100通過將加熱板118及配置板120與外周壁122之間完全密閉，例如在液體中也能夠使用。但是，在氣體中使用的情況下，不需要將燃燒加熱器100必定完全做成密閉構(gòu)造，只要確保滿足需要的性能的規(guī)定的密閉性就可以。
此外，由于因熱膨脹帶來的應(yīng)力被抑制，所以不需要對加熱板118和配置板120的表面形狀及原材料設(shè)置制約。結(jié)果，能夠采用輻射率較高的原材料(例如，MSS HIB, NCA -UNCA - 2等含鋁原材料)，能夠進(jìn)一步提高輻射強(qiáng)度。
進(jìn)而，通過采用除了輻射率以外、熱傳導(dǎo)率也較高的原材料(例如，SiC陶瓷)，能夠在提高輻射強(qiáng)度的同時、提高表面溫度的均勻性。
此外，關(guān)于配置板120，也由于沒有表面形狀及原材料等的制約，所以能夠使用絕熱性較高的原材料抑制熱損失。
圖6A 圖6D是用來說明夾持部136的功能的圖。圖6A表示具有撓性的夾持部136的變形前，圖6B表示具有撓性的夾持部136的變形后。此外，圖6C表示將加熱板118及配置板120夾持以使其某個能夠滑動的夾持部136的滑動前，圖6D表示進(jìn)行夾持以使加熱板118及配置板120的某個能夠滑動的夾持部136的滑動后。圖6A 圖6D與圖2B所示的部分放大圖同樣，將燃燒加熱器100的沿著A — A線的剖視圖的一部分放大表示。
夾持部136如圖6A所示，也可以是具有撓性、根據(jù)加熱板118及配置板120的熱膨脹而彈性變形的構(gòu)造及原材料。具有該結(jié)構(gòu)的夾持部136單單僅通過與加熱板118及配置板120的接合，將加熱板118、配置板120和外周壁122從上下夾持。因此，如果做成例如加熱板118能夠相對于外周壁122經(jīng)由金屬O形環(huán)等密封部件在其延伸設(shè)置方向(圖中左右方向)上滑動的構(gòu)造，則如圖6B所示，能夠容易地將由熱膨脹帶來的加熱板118、配置板120及外周壁122的變形吸收。
此外，如圖6C所示，也可以形成為，加熱板118及配置板120的至少一個能夠經(jīng)由潤滑劑相對于夾持部136滑動。在圖6C中，在夾持部136與加熱板118之間，使用例如二硫化鑰、石墨等潤滑劑172等。這里，也如果做成例如加熱板118和外周壁122能夠經(jīng)由金屬O形環(huán)等密封部件滑動的構(gòu)造，則如圖6D所示，能夠?qū)⒂蔁崤蛎泿淼募訜岚?18、配置板120、及外周壁122的變形吸收。進(jìn)而，夾持部136并不限定于圖6A那樣的容易彈性變形的原材料及構(gòu)造，例如能夠使用絕熱性較高的原材料等提高絕熱性。
在以上說明的燃燒加熱器100中，能夠抑制因加熱和冷卻的反復(fù)帶來的熱疲勞。
(第2實施方式) 在上述第I實施方式中，說明了通過設(shè)置夾持部136而能夠抑制由熱膨脹帶來的疲勞的燃燒加熱器100。在接著的第2實施方式中，說明不新設(shè)置零件、而僅通過對構(gòu)成元件加以變形、就能夠抑制熱疲勞的燃燒加熱器。
(燃燒加熱器300) 圖7A 圖9B是用來說明第2實施方式的燃燒加熱器300的構(gòu)造的圖。這里，圖7A 圖7D及圖9A、圖9B與圖2同樣，表示圖1的點劃線102部分中的相當(dāng)于厚度方向的AA截面的截面。如這些圖所示，燃燒加熱器300包括加熱板118和配置板320或加熱板318和配置板120、外周壁122、分隔板124、燃燒室126、導(dǎo)入路128、導(dǎo)出路130、第I配管部132(或圖9B中的第I配管部332)、和第2配管部134 (或圖9A中的第2配管部334)。已經(jīng)作為第I實施方式的構(gòu)成元件敘述的加熱板118、配置板120、外周壁122、分隔板124、燃燒室126、導(dǎo)入路128、導(dǎo)出路130、第I配管部132、和第2配管部134，與第I實施方式實質(zhì)上功能相等，所以省略重復(fù)說明，以下，詳細(xì)地說明與第I實施方式結(jié)構(gòu)不同的加熱板318及配置板320、第I配管部332、和第2配管部334。
與第I實施方式不同，在本實施方式的燃燒加熱器300中沒有夾持部136，將加熱板118及配置板320 (或加熱板318及配置板120)與外周壁122單單接合。
如在圖5A及圖5B中說明那樣，由于受到燃燒后的排放氣體的熱，所以加熱板118與配置板120相比，由熱膨脹帶來的變形量更大。結(jié)果，在加熱板118、配置板120及外周壁122的內(nèi)部以及接合部分產(chǎn)生應(yīng)力，有可能因反復(fù)加熱和冷卻而產(chǎn)生熱疲勞。所以，在燃燒加熱器300中，將加熱板318及配置板320做成能夠變形的形體。
在加熱板318及配置板320的某一個上，如圖7A及圖7B所示，在加熱板318及配置板320的厚度方向(圖的上下方向)上凹陷的槽350a、350b與外周壁122的距離相等例如沿著外周壁122形成。圖8A對于如圖7A所示那樣設(shè)有槽350a的加熱板318，表示形成燃燒室126及導(dǎo)出路130的一側(cè)的面，圖8B對于如圖7B所示那樣設(shè)有槽350b的配置板320，表示形成導(dǎo)入路128及燃燒室126的一側(cè)的面。如圖8A及圖8B所示，在厚度方向上凹陷的槽350a、350b與外周壁122同樣，為跑道形狀。
這樣的設(shè)有槽350a、350b的加熱板318及配置板320在與外周壁122垂直的方向(加熱板318及配置板320的延伸設(shè)置方向)上容易彈性變形(伸縮)。
因此，例如如圖7A所示，在加熱板318上設(shè)置槽350a的情況下，加熱板318與配置板120相比，由熱膨脹帶來的變形量較大，但槽350a的部分在垂直于外周壁122的方向(圖7A中用箭頭180a表示)上收縮，將該變形量的差吸收。
此外，如圖7B所示，在配置板320上設(shè)置槽350b的情況下，加熱板118與配置板320相比因熱膨脹帶來的變形量較大，但槽350b的部分在與外周壁122垂直的方向(圖7B中用箭頭180b表示)上擴(kuò)大，將該變形量的差吸收。
這樣，燃燒加熱器300通過槽350a、350b將因加熱板318及配置板320的溫度差或加熱板318及配置板320的原材料的差異帶來的熱膨脹的變形量的差吸收，所以在與外周壁122的結(jié)合部分等產(chǎn)生的應(yīng)力變小。結(jié)果，能夠抑制因反復(fù)加熱和冷卻帶來的熱疲勞。特別是，如圖7A所示，在加熱板318上設(shè)置槽350a的情況下，輻射面的面積變大，所以也能夠提聞福射強(qiáng)度。
此外，在配置板320上設(shè)置槽350b的情況下，加熱板318不受因形成槽帶來的形狀上的制約。因此，如圖7B所示，例如也能夠使其厚度變厚。結(jié)果，通過熱傳導(dǎo)能夠提高表面溫度的均勻性。進(jìn)而，由于配置板320比加熱板318溫度低，所以在配置板320上設(shè)置槽350b更能夠?qū)椥宰冃蔚呐渲冒?20的耐受力維持得較高，更能夠提高燃燒加熱器300的耐久性。
進(jìn)而，如圖7C所示，也可以將槽350a形成在加熱板318的兩面上，使形成在一個面上的槽350a的與外周壁122的距離與形成在另一個面上的槽350a的與外周壁122的距離不同。圖8C對于如圖7C所示那樣設(shè)有多個槽350a的加熱板318，表示形成燃燒室126及導(dǎo)出路130的一側(cè)的面。如圖8C所示，在厚度方向上凹陷的槽350a為跑道形狀。并且，在圖8C所示的面上形成的多個槽350a的中間位置352，形成在另一個面(圖8C所示的面的相反側(cè)的面)上的槽350a位于那里。因而，如圖SC所示，將槽350a橫截的方向的截面以三角波狀起伏形成。
此外，在配置板320上設(shè)置槽350b的情況下也同樣，也可以將槽350b形成在配置板320的兩面上，使形成在一個面上的槽350b的與外周壁122的距離與形成在另一個面上的槽350b的與外周壁122的距離不同。
通過上述結(jié)構(gòu)，加熱板318及配置板320更容易彈性變形，能夠?qū)⒓訜岚?18及配置板320的因熱膨脹帶來的變形更好地吸收。此外，通過將槽350a、350b在兩面上相互不同地形成，能夠使加熱板318及配置板320的板材變薄。結(jié)果，在加熱板318及配置板320的成型時容易進(jìn)行壓力成型，在加熱時能夠更容易彈性變形。
此外，如果比較第I配管部132和第2配管部134，則第2配管部134通過更高溫的排放氣體，所以因熱膨脹帶來的變形量比第I配管部132更大。因此，在第2配管部134與配置板120或分隔板124的接合部分產(chǎn)生應(yīng)力，因反復(fù)加熱和冷卻，容易產(chǎn)生熱疲勞。
所以，也可以不僅是加熱板318及配置板320，在第2配管部334上也沿著其外周形成在第2配管部334的厚度方向(圖的左右方向)上凹陷的槽354a。
如圖9A所示，通過在第2配管部334上設(shè)置槽354a的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌?配管部334的因熱膨脹帶來的變形量通過槽354a的部分在第2配管部334的長度方向(圖9A中用箭頭182a表示)上收縮來吸收。結(jié)果，能夠抑制因反復(fù)加熱和冷卻帶來的第2配管部334的熱疲勞。此外，通過設(shè)置槽354a，從第2配管部334向第I配管部132的傳熱部分的面積變大，促進(jìn)熱傳遞，熱效率提高。通過作為設(shè)有槽354a的配管而采用例如已有的波紋管，與單獨進(jìn)行槽加工相比能夠降低制造成本。
此外，圖9B表示代替第2配管部334、而在第I配管部332上沿著其外周設(shè)置在第I配管部332的厚度方向(圖的左右方向)上凹陷的槽354b的情況。如圖9B所示，通過在第I配管部332上設(shè)置槽354b的結(jié)構(gòu)，也將第2配管部334的因熱膨脹帶來的變形量通過槽354b的部分在第I配管部332的長度方向(在圖9B中用箭頭182b表示)上伸展而吸收，結(jié)果，能夠抑制第I配管部332的疲勞。
通過上述那樣的燃燒加熱器300，能夠抑制因反復(fù)加熱和冷卻帶來的熱疲勞。
以上，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明當(dāng)然并不限定于該實施方式。顯然只要是本領(lǐng)域的技術(shù)人員就能夠在權(quán)利要求書所記載的范疇中想到各種變更例或修正例，明了的是關(guān)于它們當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性 本發(fā)明能夠在使燃料燃燒而將被加熱物加熱的燃燒加熱器中利用。
附圖標(biāo)記說明 100,300燃燒加熱器，118、318加熱板，120、320配置板，122外周壁，124分隔板，126 燃燒室，128 導(dǎo)入路，130 導(dǎo)出路，132、332 第I配管部，134、334第2配管部，136 夾持部、350 (350a,350b),354 (354a,354b)槽。
權(quán)利要求
1.一種燃燒加熱器，其特征在于，具備: 加熱板； 配置板，對置于上述加熱板而配置； 環(huán)狀的外周壁，配設(shè)在上述加熱板與上述配置板之間； 夾持部，將上述加熱板、上述配置板和上述外周壁夾持，以使上述加熱板和上述配置板的至少某一個能夠在它們的延伸設(shè)置方向上膨脹； 分隔板，配置在上述加熱板與上述配置板之間； 燃燒室，在上述外周壁的內(nèi)側(cè)沿著上述外周壁配置； 導(dǎo)入路，以上述配置板和上述分隔板為側(cè)壁，使燃料氣體向上述燃燒室流入； 導(dǎo)出路，以上述加熱板和上述分隔板為側(cè)壁，使排放氣體從上述燃燒室向外部流出，并通過上述分隔板用上述排放氣體的熱將上述燃料氣體預(yù)熱。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒加熱器，其特征在于， 上述夾持部具有撓性。
3.如權(quán)利要求1所述的燃燒加熱器，其特征在于， 上述加熱板及上述配置板的至少一個能夠沿著上述延伸設(shè)置方向相對于上述挾持部滑動。
4.一種燃燒加熱器，其特征在于， 具備: 加熱板； 配置板，對置于上述加熱板而配置； 環(huán)狀的外周壁，配設(shè)在上述加熱板與上述配置板之間； 分隔板，配置在上述加熱板與上述配置板之間； 燃燒室，在上述外周壁的內(nèi)側(cè)沿著上述外周壁配置； 導(dǎo)入路，以上述配置板和上述分隔板為側(cè)壁，使燃料氣體向上述燃燒室流入； 導(dǎo)出路，以上述加熱板和上述分隔板為側(cè)壁，使排放氣體從上述燃燒室向上述燃燒加熱器外流出，并通過上述分隔板用上述排放氣體的熱將上述燃料氣體預(yù)熱； 在上述加熱板和上述配置板的某一個上，以與外周壁的距離相等的方式形成有在上述加熱板及上述配置板的厚度方向上凹陷的槽。
5.如權(quán)利要求4所述的燃燒加熱器，其特征在于， 上述槽形成在上述加熱板和上述配置板的某一個的兩面上，形成在一個面上的槽的與外周壁的距離與形成在另一個面上的槽的與外周壁的距離不同。
6.如權(quán)利要求4所述的燃燒加熱器，其特征在于， 還具備: 第I配管部，插通在上述導(dǎo)入路中，將上述燃料氣體向上述燃燒加熱器內(nèi)引導(dǎo)； 第2配管部，配設(shè)在上述第I配管部內(nèi)部，插通在上述導(dǎo)出路中，將上述排放氣體向上述燃燒加熱器外引導(dǎo)，并通過上述分隔板用上述排放氣體的熱將上述燃料氣體預(yù)熱； 在這些配管部的至少一個上，沿著其外周，形成在這些配管部的厚度方向上凹陷的槽。
全文摘要
本發(fā)明的燃燒加熱器(100)具備加熱板(118)；配置板(120)，對置于加熱板而配置；環(huán)狀的外周壁(122)，配設(shè)在加熱板與配置板之間；夾持部(136)，將加熱板、配置板和外周壁夾持，以使加熱板和配置板的至少某一個能夠在它們的延伸設(shè)置方向上膨脹；分隔板(124)，配置在加熱板與配置板之間；燃燒室(126)，在外周壁的內(nèi)側(cè)沿著外周壁配置；導(dǎo)入路(128)，以配置板和分隔板為側(cè)壁，使燃料氣體向燃燒室流入；導(dǎo)出路(130)，以加熱板和分隔板為側(cè)壁，使排放氣體從燃燒室向燃燒加熱器的外部流出，并通過分隔板用排放氣體的熱將燃料氣體預(yù)熱。根據(jù)本發(fā)明的燃燒加熱器，能夠抑制因反復(fù)加熱和冷卻帶來的熱疲勞。
文檔編號F23D14/66GK103168200SQ20118005188
公開日2013年6月19日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者佐藤公美, 馬場秀成, 相原正雄, 須田俊之, 藤森俊郎 申請人:株式會社 Ihi