JP2000254012A

JP2000254012A - 液体加熱装置

Info

Publication number: JP2000254012A
Application number: JP11058919A
Authority: JP
Inventors: Yorito Tanimoto; 偉人谷本; Norihide Yamada; 憲秀山田; Kazuyuki Yamamoto; 和幸山本; Hirozo Chusa; 浩造中佐; Hiroshi Sugita; 弘杉田
Original assignee: Nakanishi Mfg Co Ltd
Current assignee: Nakanishi Mfg Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: JP4167773B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】燃焼空気を液槽底面全体に行き渡らせ滞留時
間を長くし熱伝達効果を上げまた、燃焼空気がバーナー
から排気経路に向かって規則的に流れることで効率よく
排出することのできる液体加熱装置を提供する。【解決手段】液槽１の下方に熱室２を設ける液体加熱
装置Ｄにおいて、液槽の底壁下面には円弧状の凹入部と
熱伝達板５を設け、熱室２は、複数の仕切板６ａ、６
ｂ、６ｃを千鳥状に設け、燃焼室８と複数の燃焼空気対
流室９ａ、９ｂ、９ｃとに区画し、前記燃焼空気対流室
は順次下流側に向かって区画幅が減少する様に区画し、
燃焼空気Ｇがジグザグ状に流して、加熱装置Ｄ外部に排
出する前記熱室２上方の液槽底壁下面に燃焼空気Ｇの前
記熱室２内での流れに対応させて熱伝達媒体５を連結し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揚げ物を揚げたり
麺を茹でたりする場合に用いる油や水などの液体を、液
槽内で加熱するための液体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、油槽の底部下方に熱室と排気経
路を形成してなるフライヤーなどの揚げ物機用液体加熱
装置において、油槽への熱伝達効率を向上させる従来技
術として、実開昭６１−６４８３７号明細書、図面に開
示されているように、油槽の底部に断面凹字形の熱導路
を設け、熱導路内にフィンを取り付けて、熱室内に設置
されたバーナーの燃焼により熱せられた空気（以下、燃
焼空気という）が排気経路へと導かれる過程の中で、燃
焼空気の進行を遅くして、前記熱導路またはフィンを介
して燃焼空気の熱エネルギーを回収して油槽に伝えて熱
伝達効率を高めるものがある。熱導路が油槽の底面に設
けられていることから熱伝達効率は上昇するが、熱室と
排気経路出口の温度差（空気の密度差）を利用して燃焼
空気を大気に放出する、いわゆる排気経路の煙突効果を
利用していることから、燃焼空気が油槽への熱伝達効果
を充分に達成する前に大気に放出されてしまい、それを
補うために、バーナーの燃焼カロリーを上げて燃焼空気
の温度を高める必要が生じる。

【０００３】そこで、熱室と排気経路との接続部に下向
き開口を設け、これに連結する横行ダクトを絞り込み形
状にして、また、油槽底面を直接加熱するバーナー室と
その後の燃焼空気を熱室に長時間溜めておくための滞留
室に区分し、あるいは、前記熱室と滞留室に対応する油
槽底面にスタッド（フィン）を設置して熱室内の燃焼空
気の熱エネルギーを有効に回収する技術が実公平０２−
６８９４号公報および特開平０８−１０１７５号公報に
開示されている。

【０００４】しかし、バーナーより発生した高温の燃焼
空気は下流の排気経路に行くに従い、温度が低下し、体
積も減少する（シャルル則）。従って、バーナー室と滞
留室の前半部では燃焼空気が高密度である高温領域が、
そして、滞留室後半部および熱室出口部では前者よりも
低密度の低温領域部がそれぞれ発生し、特に熱室出口部
では燃焼空気と排気ダクト内との温度差も相まって、高
温層が熱室上方に、低温層が熱室下方に発生し、燃焼空
気は熱室の上方つまり油槽底面に沿って進行するから、
燃焼空気自体の温度が低下すると、低温層が障害となっ
て排気経路へと導出されにくくなり、バーナー消火後再
着火時には、滞留作用によって生じた燃焼生成物（ＮＯ
_Xなど）の排出に時間がかかるという問題が発生する。

【０００５】さらに、前記公知技術は、排気経路の煙突
効果のみを利用しているので、排気経路に向かう燃焼空
気と油槽底面との接触の仕方にムラがあり、油槽底面に
満遍なく熱伝達効果をもたらすという目的が達成しにく
いという問題が生じる。

【０００６】また、バーナー室ではバーナーからの熱効
果を直接油槽に及ぼすため、油槽に対向する位置、つま
り熱室の底部（油槽の下方）にバーナーが設置されてい
るが、バーナーは供給ガス量の調節や、燃焼生成物の除
去などのメンテナンス機能も要求されるため、着脱が容
易に行える必要がある。そのため、バーナーを熱室の底
部に設けることは実用上メンテナンスが容易に行えると
はいえない。

【０００７】以上の問題を解決するには、バーナーを熱
室側面部に設置し、バーナーより発生する燃焼空気をで
きる限り長く熱室に止め、かつ油槽への熱伝達を達成し
た後の燃焼空気を排気経路より有効に排出できればよ
く、そのためには熱室内での燃焼空気の滞留時間が長
く、なおかつ燃焼空気がバーナーから排気経路に向かっ
て規則的に流れていけばよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事柄に
留意してなされたもので、その目的は、バーナーより発
生した燃焼空気を液槽底面全体にほとんどムラなく行き
渡らせるとともに燃焼空気の滞留時間を長くすることで
熱伝達効果を上昇させ、また、燃焼空気がバーナーから
排気経路に向かって規則的に流れることで液槽への熱伝
達を終えた燃焼空気を効率よく排出することのできる液
体加熱装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液体加熱装置は、液槽の底壁に熱室を連設
して液槽内の液体を加熱する液体加熱装置において、前
記熱室は、連通口を有する状態で複数の仕切板が平面視
において千鳥状に設けられて、バーナーを連結した一つ
の燃焼室と複数の燃焼空気対流室とに区画され、前記燃
焼室の底壁はバーナーより下流側が高くなる傾斜面を備
え、前記燃焼空気対流室の底壁と前記燃焼室底壁とを連
結して前記燃焼室および燃焼空気対流室の下方に空間断
熱層が形成され、前記燃焼室および燃焼空気対流室の前
記連通口に対面する位置に燃焼空気導出板を取り付け、
前記燃焼空気対流室は燃焼空気の温度降下に対応して順
次下流側に向かって区画幅が減少する様に区画され、燃
焼空気が前記連通口を介してジグザグ状に燃焼空気対流
室を流れて、最下流の燃焼空気対流室に連結した該最下
流の燃焼空気対流室開口断面積と略同一の開口断面積を
有する排気通路により当該液体加熱装置外部に排出さ
れ、前記熱室上方の液槽底壁下面に燃焼空気の前記熱室
内での流れに対応させて熱伝達媒体を連結した（請求項
１）。

【００１０】上記の構成により、バーナーより発生した
燃焼空気を液槽底面全体にほとんどムラなく行き渡らせ
るとともに燃焼空気の滞留時間を長くすることで熱伝達
効果が向上し、液槽の均一加熱が実現できる。また、燃
焼空気が燃焼室から排気経路に向かって規則的に流れる
ことで液槽への熱伝達を終えた燃焼空気を効率よく排出
することのできる液体加熱装置を提供することが可能と
なる。さらに、空間断熱層は、バーナーの燃焼により発
生した燃焼空気の熱エネルギーが燃焼室および燃焼空気
対流室の下方に放出するのを効果的に防止する役割を果
たす。

【００１１】また、前記燃焼空気対流室に燃焼空気を前
記熱伝達媒体および液槽底壁に導くための変流板を設け
た場合には、対流室内を流れる燃焼空気を燃焼空気対流
室の上部液槽底壁下面に導出し、前記熱伝達媒体を介し
て液槽に熱エネルギーを有効に回収することが可能とな
る（請求項２）。

【００１２】また、前記熱室上方の液槽底壁に前記燃焼
空気の流れに対応した円弧状の凹入部を設け、該円弧状
の凹入部を跨いで、燃焼空気を前記円弧状の凹入部に導
出し且つ燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝える前
記熱伝達媒体に連結した場合には、凹入部を円弧状とす
ることで液槽内に放射状に熱エネルギーを伝えることが
できるとともに、該凹入部を跨いで取り付けた熱伝達媒
体からも液槽内に熱エネルギーを伝達することができる
ため、より効果的な液槽の均一加熱が実現できる（請求
項３）。

【００１３】また、前記燃焼室と燃焼空気対流室の底壁
または仕切り板側面に熱線放射板を取り付けた場合（請
求項４）および前記変流板が熱線放射板で構成される場
合（請求項５）には、前記熱線放射板が、燃焼室および
燃焼空気対流室からの熱エネルギーの放出をさらに効果
的に防止するとともに、熱線の反射作用即ち輻射効果に
より液槽への熱エネルギーの有効回収を助長する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図を参
照しながら説明する。図１（Ａ）は本発明の第一実施例
における揚げ物機用液体加熱装置Ｄの正面からの縦断面
図であり、図１（Ｂ）は液体加熱装置Ｄの側面からの縦
断面図である。また、図２は液体加熱装置Ｄの横断面図
である。液体加熱装置Ｄは油が収容される液槽１と、液
槽１内の油を熱するために液槽１の底壁１ａ下方に設け
られた熱室２と、熱室２内を流通する燃焼空気Ｇを排出
するための排気通路３とから構成されている。ほぼ直方
体形状の液槽１の底壁１ａ下面には複数の円弧状の凹入
部４が並列に設けられており、また、各凹入部４には、
複数の熱伝達媒体５が凹入部４を跨ぐようにして設けら
れている。詳細は後述する。

【００１５】液槽１に連設されている熱室２は、底壁２
ａと４つの側壁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有
し、液槽１の底壁１ａが熱室２の上壁となっている。ま
た、熱室２の内部は、中間板２ｂおよび傾斜面部１３に
より、上下に分割され、中間板２ｂおよび傾斜面部１３
の下方には中空の空間断熱層１４が形成される。さら
に、熱室２内において、中間板２ｂおよび傾斜面部１３
の上方は、３枚の仕切板６ａ、６ｂ、６ｃが、それぞれ
連通口７を有するように平面視において千鳥状に設けら
れており、仕切板６ａ、６ｃは側壁１０ａに垂直に当接
するように設けられ、仕切板６ｂは側壁１０ｃに垂直に
当接するように設けられていることにより、燃焼室８と
３つの燃焼空気対流室９ａ、９ｂ、９ｃとに区画され
る。即ち、仕切板６ａ、側壁１０ａ、１０ｂ、１０ｃに
よって一つの連通口７を有する燃焼室８が、仕切板６
ａ、６ｂ、側壁１０ａ、１０ｃによって二つの連通口
７、７を有する燃焼空気対流室９ａが、仕切板６ｂ、６
ｃ、側壁１０ａ、１０ｃによって同じく二つの連通口
７、７を有する燃焼空気対流室９ｂが、仕切板６ｃ、側
壁１０ａ、１０ｃ、１０ｄによって一つの連通口７を有
する燃焼空気対流室９ｃがそれぞれ区画され形成されて
いる。

【００１６】燃焼空気対流室９ａ、９ｂ、９ｃのそれぞ
れ底部は中間板２ｂにより形成され、中間板２ｂの上面
である床面２ｃにはセラミックなどの熱線放射板が、ま
た、燃焼空気対流室９ｃの下流には排気通路３の一端を
形成する排出口１５がそれぞれ設けられている。

【００１７】前記燃焼室８の側壁１０ａには送風機およ
びバーナー（ともに図示せず）を備えたバーナー部１１
が側壁１０ａに着脱自在に設けられていて、バーナーの
炎１２および燃焼空気Ｇが支障をきたすことなく燃焼室
８内に導入される構造となっている。また、バーナー部
１１の側面には空気導入部１１’が設けられている。こ
のようにバーナー部１１を熱室２の側面に設ければ、取
り外しが簡単となるので、メンテナンスを容易に行うこ
とができる。さらに、燃焼室８の底部には、上流側から
順に、前記底壁２ａ、下流側ほど高くなる傾斜面部１
３、中間板２ｂが形成されており、中間板２ｂの床面２
ｃには前述したようなセラミックなどの熱線放射板が設
けられている。

【００１８】ここで、バーナー部１１から排気通路３ま
での燃焼空気Ｇの流れについて説明すると、まず、バー
ナー部１１から炎１２とともに燃焼室８に導入された燃
焼空気Ｇは、燃焼室８の連通口７から燃焼空気対流室９
ａ内に進入し、次いで燃焼空気対流室９ａの連通口７か
ら燃焼空気対流室９ｂ内に入り、最後に燃焼空気対流室
９ｂの連通口７から燃焼空気対流室９ｃ内に至り、その
まま燃焼空気対流室９ｃの下流にある排出口１５から燃
焼空気対流室９ｃとほぼ同じ大きさの開口断面積を有す
る排気通路３へ導出される。

【００１９】上記のようにして燃焼空気Ｇがバーナー部
１１から排出口１５にジグザグ状に流れる過程におい
て、燃焼空気Ｇの温度は必然的に下がり、その温度の低
下に伴って、燃焼空気Ｇの体積は減少する。ここで、一
定圧力下の気体の体積と温度の関係は、体積をＶ、温度
をｔとすると、シャルルの法則により、Ｖ＝Ｖ₀（１＋ｔ／２７３．１５）と表せる。ここで、Ｖ₀は０°Ｃでの気体の体積であ
る。ここで絶対温度Ｔを用いると上式は、Ｖ＝Ｖ₀Ｔ／２７３．１５と書ける。また、Ｖ＝ｋ’Ｔと変形できる。ｋ’は比例定数である。すなわち、一定
圧力の気体の体積は絶対温度に比例する。

【００２０】以上のことから、燃焼空気Ｇの体積は、燃
焼空気Ｇの絶対温度に比例して減少するので、この体積
の減少に対応するように燃焼空気対流室９ａ、９ｂ、９
ｃおよび燃焼室８の容積をあらかじめ減少させておけ
ば、燃焼空気Ｇの体積に対する燃焼空気対流室９ａ、９
ｂ、９ｃおよび燃焼室８の容積の割合を、どの点におい
てもほぼ等しくすることができ、流速を落とさずに燃焼
空気Ｇを規則的に流すことが可能となる。また、燃焼空
気対流室９ａ、９ｂ、９ｃおよび燃焼室８の容積を適宜
に設定すれば、燃焼空気Ｇを充満状態にしたり、燃焼空
気Ｇの流速を大きくすることもできる。このような理由
により、側壁１０ｂと仕切板６ａの間隔、仕切板６ａと
仕切板６ｂの間隔、仕切板６ｂと仕切板６ｃの間隔、仕
切板６ｃと側壁１０ｄの間隔は、この順番で狭くなって
いる。

【００２１】また、最下流の燃焼空気対流室９ｃと排気
通路３の開口断面積をほぼ同じ大きさとしてあるので、
最下流まで流れてきた燃焼空気Ｇを滞りなくかつ規則的
に排気通路３へと流すことが可能となる。

【００２２】さらに、前記燃焼室８、燃焼空気対流室９
ａ、９ｂ、９ｃの前記連通口７に対面する位置には、そ
れぞれ平面視円弧形状の燃焼空気導出板１６…が設けら
れており、燃焼空気Ｇの流れをよりスムーズにする効果
を有する。

【００２３】図１（Ａ）の右上には前記熱伝達媒体５の
概略的な構造を示す正面からの縦断面図を示しており、
熱伝達媒体５は水平部分１７と一対の垂直部分１８、１
８とを有する開口部が下方向きの縦断面コの字形状の板
状体であり、各熱伝達媒体５は水平部分１７が円弧状の
凹入部４を跨ぐようにして液槽１の底壁１ａに固定され
ている。なお、熱伝達媒体５の水平部分１７の左右と液
槽１底部との接触部分と、円弧状の凹入部４の直径との
比は、１：２：１の構成としたものが最も効果が高くな
る。

【００２４】そして、先端が下層にまで延びている垂直
部分１８、１８によって、熱室２の上層および中層はも
ちろん、下層を流れる燃焼空気Ｇの有する熱エネルギー
も液槽１に伝達される。

【００２５】熱伝達媒体５は、燃焼室８、燃焼空気対流
室９ａ、９ｂ内にはそれぞれ４つ、そして燃焼空気対流
室９ｃ内には２つ設けられ、全ての熱伝達媒体５は互い
に適度の間隔をあけて仕切板６ａ、６ｂ、６ｃと平行に
並んでおり、各熱伝達媒体５の両端は、それぞれ側壁１
０ａ、１０ｃの近くにまで設けられている。各熱伝達媒
体５の幅は全て同じでもよいし、適宜変えてもよく、ま
た、熱伝達媒体５の数や配置の仕方も上記の構成に限ら
れるものではない。

【００２６】ここで、液槽１底部の凹入部４を円弧状と
したのは、液槽１内に熱をより均一に伝達するためであ
り、この凹入部４と、凹入部４に燃焼空気Ｇを導く熱伝
達媒体５とを組み合わせて用いることで、熱伝達率を飛
躍的に上昇させることができるようになる。また、熱伝
達媒体５は、１つの凹入部４を跨ぐだけでなく、複数の
凹入部４を跨ぐようにしてもよい。

【００２７】図３（Ａ）は前記熱伝達媒体５の別実施例
の概略的な構造を示す正面からの縦断面図であり、図３
（Ｂ）はその側面からの縦断面図である。熱伝達媒体５
は水平部分１７’と縦断面ノの字形状部分１８’からな
る板状体であり、各熱伝達媒体５は水平部分１７が円弧
状の凹入部４を跨ぐようにして液槽１の底壁１ａに固定
されている。

【００２８】そして、先端が下層にまで延びているノの
字形状部分１８によって、熱室２の下層を流れる燃焼空
気Ｇが凹入部４へと導かれる。

【００２９】図４は熱伝達媒体５の他の実施例の概略的
な構造を示す正面からの縦断面図であり、熱伝達媒体５
は、２つの固定部２０、２０と、平底部２１と、固定部
２０と平底部２１をつなぐ２つの傾斜部２２とから構成
され、２つの固定部が凹入部４の外側に固定され、熱伝
達媒体５が凹入部４を覆うように設けられ、凹入部４と
熱伝達媒体５により囲まれた流路２３が形成される。こ
の構成によって、燃焼空気Ｇは流路２３の内部を通るも
のと外部を通るものとに分けられるが、より高温の燃焼
空気Ｇが流路２３内を通り、そのなかでもさらに高温の
ものが凹入部４を形成している液槽１の底壁１ａに接触
し、また、熱伝達媒体５の下方を流れる燃焼空気Ｇのう
ち、より高温のものが熱伝達媒体５に接触することか
ら、効率よく熱伝達を行うことができる。

【００３０】上記の構成を採用するとともに、後述する
変流板１９を設ける場合には、変流板１９に対応する熱
伝達媒体５の位置に間隙を設け、変流板１９により上方
へ導かれる燃焼空気Ｇの流れを妨げないようにすれば、
さらに効率のよい熱伝達を行うことが可能となる。な
お、熱伝達媒体５の形状は、上記の３例に限定されるも
のではない。

【００３１】図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ変流板１９
の一例の構成を概略的に示す横断面図である。図５
（Ａ）の変流板１９は、燃焼空気対流室９ａ、９ｂの底
部にそれぞれ２か所ずつ備えられている（図２参照）。
変流板１９は縦断面ヘの字形状の板状体で、一面が燃焼
空気対流室９ａ、９ｂの底部に固定され、他面が下流側
ほど高くなる傾斜面を形成していることから、各対流室
の下層を通る燃焼空気Ｇは、変流板１９により上方へ導
かれることとなる。また、変流板１９の構造を、図５
（Ｂ）に示すように、縦断面ノの字形状の板状体とし
て、凹面を上側にするとともに下流側ほど高くなる傾斜
面となるように燃焼空気対流室９ａ、９ｂの底部に固定
しても、同様の効果が得られる。

【００３２】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ変流板１９
の他の例の構成を概略的に示す横断面図である。図６
（Ａ）の変流板１９は燃焼空気対流室９ａ、９ｂの中層
にそれぞれ２か所ずつ備えられている。燃焼空気対流室
９ａ内の変流板１９の両端は、燃焼空気対流室９ａの側
壁となる仕切板６ａ、６ｂに、そして、燃焼空気対流室
９ｂ内の変流板１９の両端は、燃焼空気対流室９ｂの側
壁となる仕切板６ｂ、６ｃにそれぞれ固定されている。
変流板１９は縦断面ノの字形状の板状体で、凹面を上側
にするとともに下流側ほど高くなる傾斜面となるように
設けられていることから、各対流室の中層を通る燃焼空
気Ｇは上方に導かれ、さらに、下層を通る燃焼空気Ｇの
一部もその動きに引っ張られて上方へ導かれることにな
る。また、変流板１９の構造を、図６（Ｂ）に示すよう
に、縦断面一の字形状の板状体にして、下流側ほど高く
なるように傾斜させて設けることでも、同様の効果を得
ることが可能である。

【００３３】なお、変流板１９の構造は上記したものに
限られるものではなく、また、変流板１９の数や位置は
適宜変えてもよい。

【００３４】図７（Ａ）は、本発明の第二実施例におけ
る液体加熱装置Ｄの横断面図である。構成などは第一実
施例とほとんど同様であるが、相違点は、凹入部４およ
び熱伝達媒体５が、連通口７に対応する位置において
は、燃焼空気Ｇが各燃焼空気対流室９へと移動する流路
方向に沿うように複数配置されている点であり、この点
から、より細部にまで熱を効率的に伝達することが可能
となる。

【００３５】図７（Ｂ）は、本発明の第三実施例におけ
る液体加熱装置Ｄの横断面図である。構成などは第一実
施例とほとんど同様であるが、相違点は、凹入部４およ
び熱伝達媒体５が、途中で途切れない４つの通路状に設
けられている点であり、この点から、より規則的に燃焼
空気Ｇを流すことができる。

【００３６】図８は、本発明の第四実施例における液体
加熱装置Ｄの横断面図である。構成などは第一実施例と
ほとんど同様であるが、相違点は、凹入部４および熱伝
達媒体５が、連通口７に対応する位置においては、連通
口７を横切る方向に複数配置されている点であり、この
点から、熱をより細部にまで伝達することが可能とな
る。

【００３７】図９は、幅Ｂ＝８００ｍｍ、奥行きＡ＝１
０００ｍｍ、高さＨ＝１００ｍｍの熱室２の外枠の構成
を概略的に示す横断面図であり、側壁１０ａの右側から
３０ｍｍの間隔をあけて設置された幅が２７０ｍｍのバ
ーナー部１１から、４００００ｃａｌ／ｈの熱を送った
ときの側壁１０ｃ付近における温度分布を点ａ〜ｌで計
測した。

【００３８】図９は、熱室２の区分比率の決定図でもあ
る。横軸Ｂは側壁１０ｃ付近に設置した温度測定点ａ〜
ｌに対応しており、縦軸Ｔは、前記温度測定点ａ〜ｌに
おける測定温度に対応している。各温度測定点と測定温
度の関係は、Ｂ−ｔ線によって示されている。Ｂ−ｔ線
はθ０〜θ３の勾配を持つ４つの直線で近似的に示すこ
とができ、４つの直線のそれぞれの境界点は点ｃ，ｆ，
ｉである。それぞれの直線の勾配をみると、θ０が最も
勾配が小さく温度測定点ａ、ｂ、ｃ間の温度差が最も小
さく、ａ−ｃ間の距離は、対向面に取り付けたバーナー
の幅と大きな違いがないことがわかる。従って、ａ−ｃ
間はバーナーの熱的作用が直接及ぶ領域であること、即
ち燃焼室８として設定可能な領域であることがわかる。
θ１およびθ２は大きな勾配差はなく、温度低下率もほ
ぼ比例関係にあるため、ｃ−ｊ間は熱室での中温領域で
あると判断でき、４つの直線の中で最も勾配の大きい即
ち測定温度差の大きいｉ−ｌ間と区分する必要がある。
さらに、温度計測結果（図示せず）ではｌ点での測定温
度はｂ点での測定温度の約三分の一となっており、これ
はｉ−ｌとａ−ｃの距離比にほぼ一致した結果となっ
た。上記したシャルル則を合わせて考えると、熱室２を
ａ−ｃ、ｃ−ｆ、ｆ−ｉ、ｉ−ｌの４つに連通口７を有
する仕切り板６ａ、６ｂ、６ｃにより区分すれば燃焼空
気Ｇの温度および体積の減少に対応した熱室２の区分け
が実現でき有効な燃焼空気Ｇの流れによる熱エネルギー
の回収と熱伝達作用を終えた燃焼空気Ｇの有効排気が可
能となる。以上が第１〜第４実施例に示した熱室２の区
分に関する根拠であるが、熱室２を４つ以上に区分けす
る場合は、ａ−ｃに相当する燃焼室８およびｉ−ｌに相
当する最下流の燃焼空気対流室９ｃは固定領域と考え、
ｃ−ｆおよびｆ−ｉ間をさらに細分化することが考えら
れる。実用上は熱室２を４〜６室構造とすることが望ま
しい。

【００３９】また、液槽が長い液量の大きい液体加熱装
置を製作する場合は、上記において区分した熱室２を１
ユニットとして、これを複数ユニット連設していけばよ
い。

【００４０】液体加熱装置Ｄを冷却する場合には、バー
ナー部１１内のバーナーの燃焼を停止し、送風機により
送風すれば、燃焼空気Ｇを排出して、より早く冷却する
ことができる。

【００４１】なお、上記３つの実施例における液槽１と
熱室２を着脱自在としてもよい。

【００４２】また、上記第一実施例において、燃焼空気
対流室９ａ、９ｂ、９ｃの側面部、並びに燃焼室８の底
面および側面部にセラミックなどの熱線放射板を取り付
けてもよい。バーナー部１１ではバーナーの炎から赤外
線が放出されており、その赤外線は熱室２底部に向かっ
ても放出される。赤外線が物体に衝突すると発熱し、物
体はその一部を吸収し、残りを外部に放出することが知
られている。従って、燃焼室８の底部や傾斜面部１３に
熱線放射板を取り付ければ、赤外線は熱室２の上方、即
ち液槽１底部や熱伝達媒体５に向かって輻射熱という形
で反射されるので、熱室２底部の熱エネルギーの回収に
とっては有効であり、さらに、熱エネルギーの熱室２外
部への拡散を阻止するという断熱効果をも奏することが
できる。熱線放射板としては、例えば酸化ニッケル、酸
化鉄などを含有したセラミック板を採用すると、断熱と
輻射の効果を同時に備えることができる。

【００４３】そして、バーナーの炎の効果を直接受けな
い燃焼空気対流室９に設けると、前記セラミックは加熱
されることにより赤外線（遠赤外線）を放出することが
知られているので、燃焼空気Ｇにより昇温されると、熱
室２上方に赤外線を放出するようになり、燃焼空気対流
室９の熱エネルギーを回収することが可能となる。

【００４４】また、変流板１９にも熱線放射板を採用す
れば、燃焼空気Ｇを液槽１底部に導き熱エネルギーの有
効回収をはかるという効果をさらに向上させることがで
きるようになる。

【００４５】ここで、液槽内の液体を昇温させる性能に
関して、本発明の液体加熱装置と比較例の液体加熱装置
との比較結果を示す。なお、本発明の液体加熱装置とし
ては、上記第一実施例に記載の液体加熱装置を用い、比
較例の液体加熱装置としては、第一実施例の液体加熱装
置の仕切板が無く、排出口の断面積が約２分の１のもの
を用いた。

【００４６】まず、比較例の液体加熱装置において、液
槽内に１９°Ｃの水２５０ｌを入れ、水温が９５°Ｃに
昇温するまでの時間とガス消費量を測定し、熱効率を算
出した。以下に結果を示す。水２５０ｌガス消費量７８５８０ｋｃａｌ／ｈ昇温差７６ °Ｃ（１９ °Ｃ〜９５ °Ｃ）昇温時間４０分５２秒水の吸収熱量は７６×２５０＝１９０００ｋｃａｌガスの消費量は７８５８０×（２４５２／３６００）≒５３５２１ｋ
ｃａｌ熱効率は１９０００／５３５２１×１００≒３５．５％

【００４７】次に、本発明の液体加熱装置において、液
槽内に１７°Ｃの水２５０ｌを入れ、水温が９５°Ｃに
昇温するまでの時間とガス消費量を測定し、熱効率を算
出した。以下に結果を示す。水２５０ｌガス消費量８８６４５ｋｃａｌ／ｈ昇温差７８ °Ｃ（１７ °Ｃ〜９５ °Ｃ）昇温時間２７分２７秒水の吸収熱量は７８×２５０＝１９５００ｋｃａｌガスの消費量は８８６４５×（１６４７／３６００）≒４０５５５ｋ
ｃａｌ熱効率は１９５００／４０５５５×１００≒４８．８％

【００４８】以上の結果から、液体の加熱において、本
発明の液体加熱装置を用いると、比較例の液体加熱装置
の約１．４倍の熱効率をもって加熱することが可能とな
るといえる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体加熱
装置は、液槽の底壁に熱室を連設して液槽内の液体を加
熱する液体加熱装置において、前記熱室は、連通口を有
する状態で複数の仕切板が平面視において千鳥状に設け
られて、バーナーを連結した一つの燃焼室と複数の燃焼
空気対流室とに区画され、前記燃焼室の底壁はバーナー
より下流側が高くなる傾斜面を備え、前記燃焼空気対流
室の底壁と前記燃焼室底壁とを連結して前記燃焼室およ
び燃焼空気対流室の下方に空間断熱層が形成され、前記
燃焼室および燃焼空気対流室の前記連通口に対面する位
置に燃焼空気導出板を取り付け、前記燃焼空気対流室は
燃焼空気の温度降下に対応して順次下流側に向かって区
画幅が減少する様に区画され、燃焼空気が前記連通口を
介してジグザグ状に燃焼空気対流室を流れて、最下流の
燃焼空気対流室に連結した該最下流の燃焼空気対流室開
口断面積と略同一の開口断面積を有する排気通路により
当該液体加熱装置外部に排出され、前記熱室上方の液槽
底壁下面に燃焼空気の前記熱室内での流れに対応させて
熱伝達媒体を連結した。

【００５０】上記の構成により、バーナーより発生した
燃焼空気を液槽底面全体にほとんどムラなく行き渡らせ
るとともに燃焼空気の滞留時間を長くすることで熱伝達
効果が向上し、液槽の均一加熱が実現できる。また、燃
焼空気が燃焼室から排気経路に向かって規則的に流れる
ことで液槽への熱伝達を終えた燃焼空気を効率よく排出
することのできる液体加熱装置を提供することが可能と
なる。さらに、空間断熱層は、バーナーの燃焼により発
生した燃焼空気の熱エネルギーが燃焼室および燃焼空気
対流室の下方に放出するのを効果的に防止する役割を果
たす。

【００５１】また、前記燃焼空気対流室に燃焼空気を前
記熱伝達媒体および液槽底壁に導くための変流板を設け
た場合には、対流室内を流れる燃焼空気を燃焼空気対流
室の上部液槽底壁下面に導出し、前記熱伝達媒体を介し
て液槽に熱エネルギーを有効に回収することが可能とな
る。

【００５２】また、前記熱室上方の液槽底壁に前記燃焼
空気の流れに対応した円弧状の凹入部を設け、該円弧状
の凹入部を跨いで、燃焼空気を前記円弧状の凹入部に導
出し且つ燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝える前
記熱伝達媒体に連結した場合には、凹入部を円弧状とす
ることで液槽内に放射状に熱エネルギーを伝えることが
できるとともに、該凹入部を跨いで取り付けた熱伝達媒
体からも液槽内に熱エネルギーを伝達することができる
ため、より効果的な液槽の均一加熱が実現できる。

【００５３】また、前記燃焼室と燃焼空気対流室の底壁
または仕切り板側面に熱線放射板を取り付けた場合およ
び前記変流板が熱線放射板で構成される場合には、前記
熱線放射板が、燃焼室および燃焼空気対流室からの熱エ
ネルギーの放出をさらに効果的に防止するとともに、熱
線の反射作用即ち輻射効果により液槽への熱エネルギー
の有効回収を助長する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第一実施例における液体加熱
装置の構成を概略的に示す正面からの縦断面図であり、
（Ｂ）は同装置の構成を概略的に示す側面からの縦断面
図である。

【図２】同装置の構成を概略的に示す横断面図である。

【図３】（Ａ）は熱伝達媒体の他の例を概略的に示す正
面からの縦断面図であり、（Ｂ）はその側面からの縦断
面図である。

【図４】上記熱伝達媒体のまた別の例を概略的に示す正
面からの縦断面図である。

【図５】（Ａ）は同装置の変流板の構成を概略的に示す
縦断面図であり、（Ｂ）は変流板の他の例の構成を概略
的に示す縦断面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同装置の変流板のさ
らに他の例の構成を概略的に示す縦断面図である。

【図７】（Ａ）は本発明の第二実施例における液体加熱
装置の構成を概略的に示す横断面図であり、（Ｂ）は本
発明の第三実施例における液体加熱装置の構成を概略的
に示す横断面図である。

【図８】本発明の第四実施例における液体加熱装置の構
成を概略的に示す横断面図である。

【図９】本発明の液体加熱装置内の熱室の外枠の構成を
概略的に示す横断面図に、前記熱室を熱したときの温度
分布を概略的に示すグラフを対応させて表示した図であ
る。

【符号の説明】

１…液槽、１ａ…底壁、２…熱室、３…排気通路、４…
凹入部、５…熱伝達媒体、６…仕切板、６ａ…仕切板、
６ｂ…仕切板、６ｃ…仕切板、７…連通口、８…燃焼
室、９ａ…燃焼空気対流室、９ｂ…燃焼空気対流室、９
ｃ…燃焼空気対流室、１３…傾斜面、１６…燃焼空気導
出板、１９…変流板、Ｄ…液体加熱装置、Ｇ…燃焼空
気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本和幸奈良県大和郡山市今国府町６−３株式会社中西製作所奈良工場内 (72)発明者中佐浩造奈良県大和郡山市今国府町６−３株式会社中西製作所奈良工場内 (72)発明者杉田弘奈良県大和郡山市今国府町６−３株式会社中西製作所奈良工場内Ｆターム(参考） 4B059 AA01 AE02 AE12 BA01 BA12 BA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液槽の底壁に熱室を連設して液槽内の液
体を加熱する液体加熱装置において、前記熱室は、連通
口を有する状態で複数の仕切板が平面視において千鳥状
に設けられて、バーナーを連結した一つの燃焼室と複数
の燃焼空気対流室とに区画され、前記燃焼室の底壁はバ
ーナーより下流側が高くなる傾斜面を備え、前記燃焼空
気対流室の底壁と前記燃焼室底壁とを連結して前記燃焼
室および燃焼空気対流室の下方に空間断熱層が形成さ
れ、前記燃焼室および燃焼空気対流室の前記連通口に対
面する位置に燃焼空気導出板を取り付け、前記燃焼空気
対流室は燃焼空気の温度降下に対応して順次下流側に向
かって区画幅が減少する様に区画され、燃焼空気が前記
連通口を介してジグザグ状に燃焼空気対流室を流れて、
最下流の燃焼空気対流室に連結した該最下流の燃焼空気
対流室開口断面積と略同一の開口断面積を有する排気通
路により当該液体加熱装置外部に排出され、前記熱室上
方の液槽底壁下面に燃焼空気の前記熱室内での流れに対
応させて熱伝達媒体を連結してあることを特徴とする液
体加熱装置。
【請求項２】前記燃焼空気対流室に燃焼空気を前記熱
伝達媒体および液槽底壁に導くための変流板を設けるこ
とを特徴とする請求項１に記載の液体加熱装置。
【請求項３】前記熱室上方の液槽底壁に前記燃焼空気
の流れに対応した円弧状の凹入部を設け、該円弧状の凹
入部を跨いで、燃焼空気を前記円弧状の凹入部に導出し
且つ燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝える前記熱
伝達媒体が連結されていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の液体加熱装置。
【請求項４】前記燃焼室と燃焼空気対流室の底壁また
は仕切り板側面に熱線放射板を取り付けたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の液体加熱装置。
【請求項５】前記変流板が熱線放射板で構成されるこ
とを特徴とする請求項２または３に記載の液体加熱装
置。