JP4167773B2 - 液体加熱装置 - Google Patents
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Description
【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(NOX 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、前記熱室を、連通口を有する状態で平面視において千鳥状に設けた複数の仕切板により、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前記連通口を介して区画し、これにより、前記熱室に、前記バーナーによって発生した燃焼空気を前記燃焼室から前記連通口を介して複数の燃焼空気対流室に順次流すためのジグザグ状の流路を形成してあり、また、前記流路を流れる燃焼空気の温度降下に対応させて、前記燃焼室及び複数の燃焼空気対流室の各開口断面積のうち、燃焼室の開口断面積を最大とし、複数の燃焼空気対流室の各開口断面積においては、下流側の燃焼空気対流室ほど開口断面積が小となるようにしてあり、さらに、前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて、前記燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝達する熱伝達媒体を固定してあるとともに、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前記燃焼空気が当該液体加熱装置外部に排出されるようにしてある(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。
【0011】
ここで、前記熱伝達媒体は、水平部分と一対の垂直部分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、前記水平部分を液槽の底壁に固定してあってもよく(請求項2)、また、前記熱伝達媒体は、前記液槽の底壁下面に固定される二つの固定部と、これら二つの固定部の間において二つの固定部よりも下方に位置する平底部と、該平底部と前記二つの固定部とをつなぐ二つの傾斜部とを有し、前記平底部と前記二つの傾斜部と前記液槽の底壁とにより囲まれて形成された流路に燃焼空気を流すようにしてあってもよく(請求項3)、さらに、前記熱伝達媒体は、前記液槽の底壁下面に固定される水平部分と、この水平部分に連なり前記熱室の下層にまで延びた縦断面がノの字形状であるノの字形状部分とを有する板状をしており、前記熱室の下層を流れる燃焼空気を前記ノの字形状部分により前記液槽の底壁へと導くようにしてあってもよい(請求項4)。
【0012】
また、前記燃焼空気対流室に、前記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5)。
【0013】
また、前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて円弧状の凹入部を設けてあり、前記熱伝達媒体が、前記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ようにした場合には、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6)。
【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2a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6a、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、6c、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13、中間板2bが形成されており、中間板2bの床面2c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9a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=V0 T/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、9c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、9b、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9a、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、18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10a、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=1000mm、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 250 l
ガス消費量 78580 kcal/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=19000 kcal
ガスの消費量は
78580×(2452/3600)≒53521 kcal
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 250 l
ガス消費量 88645 kcal/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=19500 kcal
ガスの消費量は
88645×(1647/3600)≒40555 kcal
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、前記熱室を、連通口を有する状態で平面視において千鳥状に設けた複数の仕切板により、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前記連通口を介して区画し、これにより、前記熱室に、前記バーナーによって発生した燃焼空気を前記燃焼室から前記連通口を介して複数の燃焼空気対流室に順次流すためのジグザグ状の流路を形成してあり、また、前記流路を流れる燃焼空気の温度降下に対応させて、前記燃焼室及び複数の燃焼空気対流室の各開口断面積のうち、燃焼室の開口断面積を最大とし、複数の燃焼空気対流室の各開口断面積においては、下流側の燃焼空気対流室ほど開口断面積が小となるようにしてあり、さらに、前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて、前記燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝達する熱伝達媒体を固定してあるとともに、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前記燃焼空気が当該液体加熱装置外部に排出されるようにした。
【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。
【0051】
また、前記燃焼空気対流室に、前記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、前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて円弧状の凹入部を設けてあり、前記熱伝達媒体が、前記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ようにした場合には、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】
【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、9c…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。
Claims (6)
- 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、
前記熱室を、連通口を有する状態で平面視において千鳥状に設けた複数の仕切板により、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前記連通口を介して区画し、これにより、前記熱室に、前記バーナーによって発生した燃焼空気を前記燃焼室から前記連通口を介して複数の燃焼空気対流室に順次流すためのジグザグ状の流路を形成してあり、
また、前記流路を流れる燃焼空気の温度降下に対応させて、前記燃焼室及び複数の燃焼空気対流室の各開口断面積のうち、燃焼室の開口断面積を最大とし、複数の燃焼空気対流室の各開口断面積においては、下流側の燃焼空気対流室ほど開口断面積が小となるようにしてあり、
さらに、前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて、前記燃焼空気の熱エネルギーを前記液槽に伝達する熱伝達媒体を固定してあるとともに、
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前記燃焼空気が当該液体加熱装置外部に排出されるようにしてあることを特徴とする液体加熱装置。 - 前記熱伝達媒体は、水平部分と一対の垂直部分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、前記水平部分を液槽の底壁に固定してある請求項1に記載の液体加熱装置。
- 前記熱伝達媒体は、前記液槽の底壁下面に固定される二つの固定部と、これら二つの固定部の間において二つの固定部よりも下方に位置する平底部と、該平底部と前記二つの固定部とをつなぐ二つの傾斜部とを有し、前記平底部と前記二つの傾斜部と前記液槽の底壁とにより囲まれて形成された流路に燃焼空気を流すようにしてある請求項1に記載の液体加熱装置。
- 前記熱伝達媒体は、前記液槽の底壁下面に固定される水平部分と、この水平部分に連なり前記熱室の下層にまで延びた縦断面がノの字形状であるノの字形状部分とを有する板状をしており、前記熱室の下層を流れる燃焼空気を前記ノの字形状部分により前記液槽の底壁へと導くようにしてある請求項1に記載の液体加熱装置。
- 前記燃焼空気対流室に、前記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てあることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の液体加熱装置。
- 前記液槽の底壁下面において前記燃焼室、燃焼空気対流室及び連通口の上壁を構成する部分に、前記流路を下流側に向かう前記燃焼空気の流れに対応させて円弧状の凹入部を設けてあり、
前記熱伝達媒体が、前記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ようにしたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の液体加熱装置。
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