(57)【要約】【課題】排気開口部２５ａに通じる燃焼ガス通路５０で混合気を燃焼させる加熱装置２０において、煙管２３の内部に形成された燃焼ガス通路５０を伝搬して排気空間５１に流入した燃焼音をできるだけ減衰させて、排気開口部２５ａから漏洩する騒音を低減する。【解決手段】排気空間５１の天井部５１ｔが外気開放部７０ａの直下に位置するように、当該排気空間形成部２４が上方に延出して構成され、排気開口部２５ａが、排気空間５１の天井部５１ｔにおいて、当該排気空間５１の横断面を絞った状態で開口されている。【選択図】図５
2014145487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス通路で混合気を燃焼させるバーナと、
前記燃焼ガス通路を内部に形成する煙管と、
前記煙管が接続され、上下方向に延出してなる排気空間を内部に形成する排気空間形成部とを備え、
前記煙管から前記排気空間形成部に流入した排ガスを、前記排気空間形成部の上方に位置し外気に開放された外気開放部に配置された排気開口部から外部に排出する加熱装置であって、
前記排気空間の天井部が前記外気開放部の直下に位置するように、当該排気空間形成部が上方に延出して構成され、
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部において、当該排気空間の横断面を絞った状態で開口されている加熱装置。
【請求項２】
前記煙管が横向きに配置され、
前記排気空間が、横断面において前記煙管の軸方向を短手方向とし当該短手方向に直交する方向を長手方向とした偏平状の断面を上下方向に延出してなり、
前記排気開口部が、前記排気空間の横断面を前記長手方向において絞った状態で開口されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部に直接形成された開口部として構成されている請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部から前記外気開放部にかけて延出形成される排気管路の上端開口部として構成されている請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記排気空間が、前記煙管が接続された部位よりも上方側において横断面を漸次縮小するように構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記煙管の複数が並設され、
前記排気空間形成部が、当該複数の煙管が接続された排気ヘッダとして構成されている請求項１〜５の何れか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記バーナが、
内部に供給された混合気を外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナとして構成され、
前記燃焼ガス通路を内部に形成した炉筒の一端側に筒状表面燃焼バーナの燃焼筒を挿入してなる請求項１〜６の何れか１項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガス通路で混合気を燃焼させるバーナと、
前記燃焼ガス通路を内部に形成する煙管と、
前記煙管が接続され、上下方向に延出してなる排気空間を内部に形成する排気空間形成部とを備え、
前記煙管から前記排気空間形成部に流入した排ガスを、前記排気空間形成部の上方に位置し外気に開放された外気開放部に配置された排気開口部から外部に排出する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような加熱装置として、バーナの燃焼部を配置した炉筒及び当該炉筒に接続された煙管を、本体タンク内に貯留された水に水没させた状態で横向きの姿勢で配置し、炉筒及び煙管の内部に形成された燃焼ガス通路において、バーナの燃焼部における混合気の燃焼により発生した高温の排ガスを通流させることで、炉筒及び煙管を介してその外側にある水を加熱し、水蒸気を発生する蒸気発生器が知られている（例えば特許文献１を参照）。
かかる蒸気発生器のように、煙管を横向きの姿勢で並設した加熱装置では、この煙管を排気空間形成部としての排気ヘッダの側面に接続して、煙管の内部に形成された燃焼ガス通路を、排気ヘッダの内部に形成される排気空間に流入させる必要がある。そして、この排気空間に流入した排ガスは、排気ヘッダの上方に位置し外気に開放された外気開放部に配置された排気開口部に導かれて、当該排気開口部から外部に排出される。
【０００３】
このような排気ヘッダは比較的広い幅を有することから、従来、装置高さをできるだけ小さくするために、その排気空間の天井部をできるだけ低くし、その低い排気空間の天井部と排気開口部とを、例えば数十センチ程度の比較的長い排気管路で接続している。
【０００４】
かかる加熱装置に設けられるバーナとして、複数の噴孔を分散配置した燃焼面上で当該複数の噴孔から噴出した混合気を燃焼させる表面燃焼バーナが知られており、更に、かかる表面燃焼バーナとして、外表面を燃焼面とする筒状の燃焼筒を備えた所謂筒状表面燃焼バーナが知られている（例えば特許文献２及び３を参照。）。
かかる筒状表面燃焼バーナとして、燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒を備えたものが知られているが、例えば通気筒としてメタルニットを利用したものはメタルニットバーナと呼ばれることがある。
そして、このような通気筒を備えた筒状表面燃焼バーナは、燃焼筒の外表面における混合気の燃焼を継続させて当該燃焼筒の外表面を覆う通気筒を十分に赤熱させることにより、安定燃焼を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３７２７４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５４０８号公報
【特許文献３】特開２００９−７４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように排気開口部に通じる燃焼ガス通路で混合気を燃焼させる加熱装置では、バーナの燃焼部で着火音や火移り音等の燃焼音が発生すると、その燃焼音が煙管の内部に形成された燃焼ガス通路を伝搬して、排気ヘッダの内部に形成された排気空間に流入し、その排気空間の天井部に接続された排気管路を通じて排気開口部から外部に比較的大きな騒音として漏洩するという問題が発生する。
このように排気開口部から漏洩する燃焼音を低減するためには、燃焼ガス通路に、耐熱性の吸音材を設けることが考えられるが、吸音材を設けることによる燃焼ガス通路の圧力損失の増加や、装置構成の煩雑化及びコストアップが懸念される。
【０００７】
また、バーナとして利用される筒状表面燃焼バーナは、燃焼面となる燃焼筒の外表面が周方向において凸状の曲率を有するため、平面状の燃焼面を有する表面燃焼バーナと比較して、燃焼筒の外表面における特に燃焼筒の周方向への火移り性が劣るものとなる。よって、点火栓による着火時点から通気筒全体が十分に赤熱されるまでの間は、燃焼箇所が逐次変化する所謂燃焼振動が発生することになり、安定燃焼までに比較的長い時間を要する上に、比較的大きな着火音や火移り音等の燃焼音が発生するという問題があった。
よって、かかる筒状表面燃焼バーナを上記のような加熱装置のバーナとして利用する場合には、特に、その燃焼音が伝搬することで、排気開口から外部に漏洩する騒音を低減することが重要な課題であった。
【０００８】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、排気開口部に通じる燃焼ガス通路で混合気を燃焼させる加熱装置において、煙管の内部に形成された燃焼ガス通路を伝搬して排気空間に流入する燃焼音をできるだけ減衰させて、排気開口部から漏洩する騒音を低減することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するための本発明に係る加熱装置は、
燃焼ガス通路で混合気を燃焼させるバーナと、
前記燃焼ガス通路を内部に形成する煙管と、
前記煙管が接続され、上下方向に延出してなる排気空間を内部に形成する排気空間形成部とを備え、
前記煙管から前記排気空間形成部に流入した排ガスを、前記排気空間形成部の上方に位置し外気に開放された外気開放部に配置された排気開口部から外部に排出する加熱装置であって、
その第１特徴構成は、
前記排気空間の天井部が前記外気開放部の直下に位置するように、当該排気空間形成部が上方に延出して構成され、
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部において、当該排気空間の横断面を絞った状態で開口されている点にある。
【００１０】
本発明の発明者らは、排気開口部に通じる燃焼ガス通路で混合気を燃焼させる加熱装置において、上記第１特徴構成のごとく、排気空間形成部及び排気開口部を構成すれば、煙管の内部に形成された燃焼ガス通路を伝搬して排気空間に流入する燃焼音が好適に減衰され、排気開口部から外部に漏洩する騒音を低減することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、従来のように排気空間形成部の高さを最小限に抑えるのではなく、排気空間形成部の内部に形成された排気空間の天井部がその排気空間形成部の上方に設けられた外気開放部の直下に位置するように、排気空間形成部の高さをできるだけ長くすれば、煙管の内部に形成された燃焼ガス通路から排気空間への排ガスの流れ方向における流路断面積の拡張割合が非常に大きくなるので、排気空間が所謂拡張型消音器として有効に作用して、その流路断面積の拡張により排気空間に流入する燃焼音のエネルギが広範囲に分散することになると考えられる。
そして、その排気空間の天井部に開口されている排気開口部が、排気空間の横断面を絞った状態で開口されていることで、そのエネルギが分散した燃焼音のうち当該排気開口部を通過することができるものだけが、当該排気開口部から騒音として漏洩することになるので、結果、外部に漏洩する騒音を低減することができる。
更に、排気空間形成部の内部に形成された排気空間の天井部が外気開放部の直下に位置することで、この排気開口部を通過する騒音は長い管路を通過することなく直ぐに外気開放部に到達し外部に放出されることから、当該排気開口部における燃焼音の共鳴による増幅を抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る加熱装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記煙管が横向きに配置され、
前記排気空間が、横断面において前記煙管の軸方向を短手方向とし当該短手方向に直交する方向を長手方向とした偏平状の断面を上下方向に延出してなり、
前記排気開口部が、前記排気空間の横断面を前記長手方向において絞った状態で開口されている点にある。
【００１２】
上記第２特徴構成のごとく、排気空間形成部の内部に形成される排気空間を、偏平状の横断面を上下方向に延出して形成することにより、当該偏平状の短手方向となる煙管の軸方向、即ち水平方向における装置寸法をできるだけ小さくすることができる。
また、このように排気空間の横断面を偏平状とする場合には、かかる排気空間の天井部に開口されている排気開口部を、排気空間の横断面を当該排気空間の偏平状の横断面における長手方向において絞った状態で開口させることで、排気開口部の内径を、排気空間の短手方向の幅程度に確保して、排ガスの排出を良好なものに維持することができる。
【００１３】
本発明に係る加熱装置の第３特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部に直接形成された開口部として構成されている点にある。
【００１４】
上記第３特徴構成のごとく、排気空間の天井部から排気開口部に排ガスを導くための排気管路を設けることなく、排気開口部を排気空間の天井部に直接形成することで、当該排気管路における燃焼音の共鳴による増幅を確実に回避して、排気開口部から漏洩する騒音を一層低減することができる。
【００１５】
本発明に係る加熱装置の第４特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、
前記排気開口部が、前記排気空間の天井部から前記外気開放部にかけて延出形成される排気管路の上端開口部として構成されている点にある。
【００１６】
上記第４特徴構成のごとく、排気開口部が排気空間の天井部から前記外気開放部にかけて延出形成される排気管路の上端開口部として構成されている場合でも、排気空間の天井部が外気開放部の直下に位置することにより、その排気管路の長さは極めて短くすることができる。よって、排気空間から外気開放部に排ガスを導くべく排気管路を設けた場合でも、その排気管路の高さが極めて短いことから、当該排気管路における燃焼音の共鳴による増幅を好適に抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る加熱装置の第５特徴構成は、上記第１乃至第４特徴構成の何れかに加えて、
前記排気空間が、前記煙管が接続された部位よりも上方側において横断面を漸次縮小するように構成されている点にある。
【００１８】
上記第５特徴構成によれば、内部に排気空間を形成する排気空間形成部の横断面における幅、煙管が接続された部位よりも上方側においてできるだけ小さくして、当該上方側における装置の幅をできるだけ小さくすることができる。
【００１９】
本発明に係る加熱装置の第６特徴構成は、上記第１乃至第５特徴構成の何れかに加えて、
前記煙管の複数が並設され、
前記排気空間形成部が、当該複数の煙管が接続された排気ヘッダとして構成されている点にある。
【００２０】
上記第６特徴構成によれば、複数の煙管を互いに並設して備える場合には、それら複数の煙管は、排気空間形成部として構成された排気ヘッダに接続されるので、排気ヘッダの幅を比較的広くする必要がある。
よって、バーナで発生した燃焼音は、複数の煙管の夫々の内部に形成された複数の燃焼ガス通路の夫々を伝搬して、排気ヘッダの内部に形成された比較的幅の広い排気空間で合流することになるので、当該排気空間を所謂拡張型消音器としてより一層有効に機能させることができる。
【００２１】
本発明に係る加熱装置の第７特徴構成は、上記第１乃至第６特徴構成の何れかに加えて、
前記バーナが、
内部に供給された混合気を外表面に噴出させて燃焼させる複数の噴孔が分散形成された筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外表面を覆う状態で設けられた多孔質材又は繊維材からなる筒状の通気筒とを備えた筒状表面燃焼バーナとして構成され、
前記燃焼ガス通路を内部に形成した炉筒の一端側に筒状表面燃焼バーナの燃焼筒を挿入してなる点にある。
【００２２】
上記第７特徴構成によれば、比較的大きな燃焼音が発生する筒状表面燃焼バーナをバーナとして利用した場合でも、その燃焼音が伝搬して排気開口部から外部に漏洩する騒音を低減することができる加熱装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】メタルニットバーナの側断面図
【図２】図１に示すメタルニットバーナの分解斜視図
【図３】図１に示すメタルニットバーナの燃焼筒における噴孔及び溝部の配置状態を示す部分側面図
【図４】実施形態の蒸気発生器の側断面図
【図５】図４に示す蒸気発生器の立断面図
【図６】図４に示す蒸気発生器の斜視図
【図７】別の実施形態のオーブンの概略構成図
【図８】別の実施形態の蒸気発生器の立断面図
【図９】別の実施形態における排気管路の構成を示す部分斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図１〜図３に示すメタルニットバーナ１は、後述する蒸気発生器２０にバーナとして設けられる筒状表面燃焼バーナであり、図４〜図６に示す蒸気発生器２０は、本発明に係る加熱装置として構成されたものである。以下、夫々の詳細構成について順に説明する。
【００２５】
〔メタルニットバーナ（筒状表面燃焼バーナ）〕
先ず、後述する蒸気発生器２０（図４〜図６参照）に設けられるメタルニットバーナ１について、図１〜図３に基づいて説明する。
尚、図１は、メタルニットバーナ１の側断面図であり、図２は、メタルニットバーナ１の分解斜視図であり、図３は、メタルニットバーナの燃焼筒２における噴孔３の配置状態を示す部分側面図である。
【００２６】
図１及び図２に示すように、メタルニットバーナ１は、内部に供給された混合気Ｍを外部に噴出して燃焼させる複数の噴孔３が分散形成された円筒状の燃焼筒２と、燃焼筒２の燃焼筒側壁部２ｓの外表面を覆う状態で設けられた繊維材からなる円筒状の通気筒５とを備えた筒状表面燃焼バーナとして構成されている。
燃焼筒２は、先端部２ｆが封鎖され基端部２ｒが開口する耐熱材料製（例えばステンレス製）の鋼管で構成されており、その側壁部に複数の噴孔３が穿設されている。
【００２７】
通気筒５は、耐熱材料製（例えばステンレス製）の線材をニット状に編み込むことで繊維材とされた所謂メタルニットで構成されている。また、この通気筒５は、燃焼筒２の外径とほぼ同じ大きさの内径を有しており、その内部に燃焼筒２を挿入することで、燃焼筒側壁部２ｓの外表面の全周を覆う状態とされている。
また、通気筒５は、燃焼筒２に対して、面内における複数個所でのスポット溶接並びに先端部及び基端部でのろう付け等により固定されている。
【００２８】
燃焼筒２の基端部２ｒには、天然ガス系都市ガス１３Ａと空気とを混合して混合気Ｍを形成するミキサ（図示省略）が接続されており、予め混合された混合気Ｍが基端部２ｒを通じて燃焼筒２の内部に供給される。
そして、この燃焼筒２の内部に供給された混合気Ｍが、当該燃焼筒２に形成された複数の噴孔３を介して、燃焼筒２の外部に噴出する。そして、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、燃焼筒２の外部に噴出した混合気Ｍは、その外側に配置された通気筒５を透過して通気筒５の外表面から流出しながら燃焼するのであるが、この燃焼により通気筒５が高温となって赤熱する状態となり、その赤熱により次に流出する混合気Ｍが加熱されることで、燃焼が継続されることになる。
【００２９】
また、燃焼筒２は、炉壁（図示省略）に固定されるフランジ部９を貫通する状態で固定されている。また、このフランジ部９には、先端側に向けて延出する姿勢で、燃焼筒２の外部に噴出し更に通気筒５を通過した混合気Ｍを点火ギャップ６ｇ（点火部の一例）に発生させる火花により点火するスパークロッド６と、通気筒５の外表面において火炎Ｆが形成されていることを検出するフレームロッド７とが固定されている。
尚、スパークロッド６としては、電圧を印加して先端部の点火ギャップ６ｇに火花を断続的に発生させる公知のスパークロッドが利用されており、一方、フレームロッド７としては、火炎Ｆによる電気の整流作用を利用して火炎Ｆを通して発生する微弱電流を検出する公知のフレームロッドが利用されている。
【００３０】
次に、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における複数の噴孔３の詳細な配置状態について説明を加える。
複数の噴孔３の配置状態は、燃焼筒２の周方向（即ち、当該燃焼筒２の軸方向Ｘに対するロール方向。以下「ロール方向Ｒ」と呼ぶ。）に沿って等間隔で並設された複数の噴孔３が、燃焼筒２の軸方向Ｘに沿って複数個所に等間隔で分散配置された状態となっている。
【００３１】
更に、図３に示すように、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、点火ギャップ６ｇ近傍の点火領域２ａ（図３において一点鎖線で囲われた領域）の噴孔３の占有率が、それ以外の非点火領域の噴孔３の占有率と比較して、大きくなるように設定されている。尚、本実施形態では、点火領域２ａは、点火ギャップ６ｇに最も近い位置に配置された噴孔３を中心に、例えば燃焼筒２の円形断面の略半分の距離にある噴孔３を含む領域とされている。
具体的には、上記点火領域２ａ以外の非点火領域では、ロール方向Ｒにおいて互いに同じ径の４つの噴孔３が等間隔で並設されている。
一方、点火領域２ａでは、上記非点火領域に配置された噴孔３と同じ径の噴孔３が複数配置されているが、そのロール方向Ｒにおける配置間隔が上記非点火領域に対して半分となっていることから、噴孔３の占有率が、上記非点火領域に対して２倍になっている。
【００３２】
そして、このように点火領域２ａにおける噴孔３の占有率が非点火領域における噴孔３の占有率よりも大きくしてあるので、点火領域２ａには、それ以外の非点火領域よりも多くの混合気Ｍが噴出することになる。よって、スパークロッド６へ電圧を印加して点火ギャップ６ｇに火花を発生させながら燃焼筒２の内部への混合気Ｍの供給を開始する着火時点直後において、その多くの混合気Ｍがスパークロッド６の点火ギャップ６ｇで発生する火花により安定して着火されることになるので、安定した火炎Ｆが形成されることになる。そして、このように点火領域２ａにおいて安定した火炎Ｆが形成されることで、通気筒５の外表面における火移り性が改善されて、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とが実現される。
【００３３】
更に、通気筒５の外表面には、当該通気筒５の周方向、具体的には通気筒５の螺旋方向に帯状の案内帯８が巻き付けられている。
この案内帯８としては、耐熱材料製（例えばステンレス製）の線材をコイル状としたコイルスプリングが利用されている。
そして、通気筒５を透過して高温となった混合気Ｍ又はその混合気Ｍが着火されて形成された火炎Ｆの一部が、その案内帯８に沿って良好に通気筒５の外表面において周方向に導かれることになる。よって、このように通気筒５の外表面における周方向への高温の混合気Ｍ又は火炎Ｆの流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒５全体が十分に赤熱されていなくても、点火領域２ａから周方向及び軸方向に順次火移りが安定的に起こる形態で、通気筒５の外表面における火移り性が改善され、燃焼状態の安定化と燃焼音の低減とが実現されることになる。
【００３４】
本実施形態のメタルニットバーナ１は、燃焼筒側壁部２ｓの外表面に溝部１０が形成されており、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍの一部が、その燃焼筒側壁部２ｓの外表面を覆う通気筒５に浸透する前に溝部１０に流入し、燃焼筒２の周方向に導かれることになる。このような溝部１０に沿った周方向（ロール方向Ｒ）への混合気Ｍの流れが形成されることによって、着火時点直後において通気筒５全体が十分に赤熱されていなくても、溝部１０を通流することで十分に加熱された混合気Ｍ又はその混合気Ｍが着火されて形成された火炎Ｆが良好に燃焼筒２の周方向に流動することになり、結果、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善されることになる。
そして、このように燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善されることで、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されることになる。
【００３５】
更に、燃焼筒側壁部２ｓの外表面に形成されている溝部１０は、燃焼筒２の周方向、具体的には燃焼筒２の筒軸に対するロール方向Ｒに延出形成される一重の溝部１０を、燃焼筒２の軸方向Ｘに沿って複数個所に等間隔で分散配置したものとして形成されている。
また、溝部１０は、略正方形の断面を有する凹部として形成されており、その幅は略噴孔３の幅と等しいものとなっている。そして、これら軸方向Ｘに沿って分散配置された複数の溝部１０の夫々は、ロール方向Ｒに並設された複数の噴孔３の中心を通過することで、当該複数の噴孔３を連接する状態に形成されている。
よって、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍがより一層良好に溝部１０に流入することになり、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が一層改善されることになる。
【００３６】
更に、その溝部１０に開口する複数の噴孔３の夫々の外表面側の縁部３ａは、外部に向けて拡径する状態、具体的には４５°の面取りが施された状態に形成されている。
よって、燃焼筒側壁部２ｓの外表面において、複数の噴孔３から噴出した混合気Ｍの一部が、その縁部３ａに沿って拡散して良好に溝部１０に流入することになり、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が一層改善されることになる。
【００３７】
〔蒸気発生器（加熱装置）〕
次に、本発明に係る加熱装置として構成された蒸気発生器２０について、図４〜図７に基づいて説明する。
尚、図４は、実施形態に係る蒸気発生器２０の側断面図であり、図５は、実施形態に係る蒸気発生器２０の立断面図（図４のＶ−Ｖ断面）であり、図６は、実施形態に係る蒸気発生器２０の斜視図である。
【００３８】
図４〜図６に示すように、蒸気発生器２０は、排気開口部２５ａに通じる燃焼ガス通路５０で混合気Ｍを燃焼させるバーナを備えた加熱装置として構成されており、かかるバーナとしては、上述した図１〜図３に示すものと同様の構成を有するメタルニットバーナ１が設けられている。
このメタルニットバーナ１は、上述した図１〜図３に示すものと同様の構成を有するものであるために詳細構成の説明については割愛するが、燃焼筒側壁部２ｓの外表面における火移り性が改善され、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されている。よって、蒸気発生器２０の運転開始時において、排気開口部２５ａから流出する着火音や燃焼音が低減されている。
【００３９】
以下、蒸気発生器２０の全体構成について説明する。
図４に示すように、燃焼ガス通路５０は、炉筒２１と中間ヘッダ２２と煙管２３とを接続して構成されている。図４にて実線矢印にて示すように、炉筒２１は、メタルニットバーナ１による混合気Ｍの燃焼により発生した高温の排ガスＥを本体タンク６０の軸方向Ｘ（図４中左右方向）の一方側（図４中右側、以下「基端側」と呼ぶ）から本体タンク６０の内部に導入して軸方向Ｘの他方側（図４中左側、以下「先端側」と呼ぶ）に向けて流通させている。中間ヘッダ２２は、炉筒２１を通過した排ガスＥをその流動方向を折り返して煙管２３に案内流通させている。煙管２３は、炉筒２１を通過した排ガスＥを先端側から基端側に向けて流通させている。本体タンク６０の軸方向Ｘで基端側の外部には、排気ヘッダ２４（排気空間形成部の一例）が設けられており、煙管２３を通過した排ガスＥが排気ヘッダ２４に供給されて本体タンク６０の外部に排出されている。
このように、燃焼ガス通路５０は、本体タンク６０の軸方向Ｘで基端側と先端側との間で排ガスＥを２回流動させる２パス構造に構成されている。
【００４０】
本体タンク６０の内部空間を上方側空間と下方側空間とに区画する区画板６６が備えられている。その下方側空間が、水Ｗを加熱して水蒸気Ｓを発生させる水蒸気発生部として構成されている。区画板６６は、上方側空間と下方側空間とを密閉状態で区画するものではなく、本体タンク６０の軸方向Ｘの基端側と先端側に下方側空間と上方側空間とを連通する隙間を備えている。下方側空間である水蒸気発生部にて発生した水蒸気Ｓは、その隙間を通して区画板６６の上方側空間に供給される。
【００４１】
区画板６６の下方には、基準水位Ｔの水位まで水Ｗが貯留され、その基準水位Ｔよりも下方側に炉筒２１と煙管２３とが水没する状態で互いに横向きの姿勢で並設されている。炉筒２１と煙管２３の周囲が、水Ｗ及び水蒸気Ｓが通流自在な通路となっている。図５及び図６に示すように、炉筒２１は、１つ設けられ、その１つの炉筒２１の周囲を囲むように、複数の煙管２３が炉筒２１の周方向に間隔を隔てて設けられている。
【００４２】
本体タンク６０は、図１に示すように、円筒状の外周壁と、その円筒状の外周壁の両側面を塞ぐ一対の向かい合う外側壁とで構成された横置きの円筒状の形状とされている。
本体タンク６０の外周壁上方には、本体タンク６０内で発生した水蒸気Ｓを取り出すための水蒸気取出口６１が設けられ、その他、圧力計（図示せず）が取り付けられる圧力計取付口６２、温度計（図示せず）が取り付けられる温度計取付口６３が設けられている。一方、図５に示すように、本体タンク６０の外周壁下方には、本体タンク６０内で水蒸気Ｓを発生させるための水Ｗを供給する水供給口６４及び本体タンク６０内の水位を検知、表示する水位計（図示せず）が接続される水位計接続口６５が備えられる。水位計は本体タンク６０内において水蒸気取出口６１との間付近に設けられ、基準水位Ｔの検出を可能に構成される。また、水蒸気取出口６１には図示しない開閉弁が取り付けられている。
【００４３】
また、本体タンク６０の基端側の外側壁に、メタルニットバーナ１を挿入して固定するフランジ状のバーナ固定部６０ａが設けられている。そして、燃焼筒２を炉筒２１の内部に挿入した状態で、メタルニットバーナ１のフランジ部９がバーナ固定部６０ａに固定される。
そして、メタルニットバーナ１の燃焼筒２を覆う通気筒５の外表面での燃焼により排ガスＥが発生し、その排ガスＥが燃焼ガス通路５０に導入される。尚、メタルニットバーナ１はスパークロッド６により自動で着火が可能であり、着火後は火力調整装置により火力調整が可能なように構成されている。
【００４４】
図４に示すように、燃焼ガス通路５０は、炉筒２１、中間ヘッダ２２、煙管２３の順にそれらの内部を連通状態で接続されて構成されている。炉筒２１の基端側が、本体タンク６０の基端側外側壁に連結支持されている。
また、煙管２３も同様に、本体タンク６０の基端側外側壁に連結支持されるとともに、その連結支持において煙管２３からの排ガスＥの排出口である基端側開口部２３ｒを形成する。また、中間ヘッダ２２は、炉筒２１及び煙管２３の先端側に支持されている。
【００４５】
炉筒２１は、単一の円管で構成され、本体タンク６０の軸方向Ｘに沿って炉筒２１の中心軸を設けつつ、本体タンク６０の中心軸から下方に炉筒２１の中心軸が位置するように配設されている。炉筒２１は、本体タンク６０の基端側外側壁に沿って設けられた排気ヘッダ２４を貫通して先端側へ延びて、中間ヘッダ２２に接続されている。
【００４６】
中間ヘッダ２２は、本体タンク６０内部の先端側に設けられ、本体タンク６０の外周壁の内面に沿う円筒状外周部である中間ヘッダ外周部２２ｓと、その中間ヘッダ外周部２２ｓの基端側に設けられた中間ヘッダ基端側面２２ｒと、中間ヘッダ外周部２２ｓの先端側に設けられた中間ヘッダ先端側面２２ｆとで中空円柱状に形成されている。
そして、中間ヘッダ基端側面２２ｒの下方部位には炉筒２１が連通状態で接続されている。一方で、中間ヘッダ基端側面２２ｒの上方部位には、本体タンク６０の外周壁の内面に沿った６本の煙管２３が連通状態で接続されている。このように、中間ヘッダ２２は、炉筒２１から流入した排ガスＥを、６本の煙管２３に分岐して導入させる案内流通が可能となるように構成される。
【００４７】
また、中間ヘッダ２２の中間ヘッダ先端側面２２ｆは、本体タンク６０の先端側外側壁の内壁との間に、本体タンク６０の軸方向Ｘに間隔を隔てて非接触状態で配設されている。このように、中間ヘッダ先端側面２２ｆと本体タンク６０の先端側外側壁との間に間隙を設け、その間隙に存在する水Ｗによって中間ヘッダ先端側面２２ｆを冷却することで、中間ヘッダ先端側面２２ｆから本体タンク６０の先端側外側壁への熱伝達を抑制することができ、本体タンク６０の先端側外側壁の温度上昇を抑制することができる。そして、結果的に本体タンク６０内の水Ｗが加熱されることになり、より効果的に水蒸気Ｓを発生させることができる。また、中間ヘッダ２２と本体タンク６０の先端側外側壁との間における熱応力の発生をなくして、本体タンク６０の先端側外側壁や中間ヘッダ２２に歪み、亀裂、破損等が発生することを防止できる。
【００４８】
図５に示すように、炉筒２１の上方において、本体タンク６０の外周壁の上方内面に沿って６本の煙管２３が互いに横向きの姿勢で並設されている。そして、図４に示すように、これらの６本の煙管２３によって、煙管２３の基端側開口部２３ｒと排気ヘッダ２４の先端側面２４ｆとが連通状態で接続される。これにより、中間ヘッダ２２から煙管２３に導入された排ガスＥは、本体タンク６０の先端側から基端側に向けて流通し、排気ヘッダ２４の内部に形成された排気空間５１に流入する。
そして、排気空間５１に流入した排ガスＥは、当該排気ヘッダ２４の上方端部に設けられた排気開口部２５ａから外部に排出される。
尚、この排気開口部２５ａは、例えばシステムキッチン（図示せず）や当該蒸気発生器２０を内蔵した機器の筐体の天板７０の開口部として設けられて外気に開放された外気開放部７０ａに配置される。
【００４９】
図４〜図６に示すように、炉筒２１及び煙管２３が、本体タンク６０に収容された水Ｗの水面下に水没する状態で配置されて、排ガスＥにて水Ｗを加熱して水蒸気Ｓを発生させる水蒸気発生部を構成する。
また、水蒸気Ｓの発生によって水Ｗが消費されて本体タンク６０内の水位が下降するが、その水位が水位計（図示せず）により検知されており、水位が基準水位Ｔより低下すると、加圧ポンプ（図示せず）で加圧された水Ｗが本体タンク６０内に外周壁の下方に設けられた水供給口６４から供給されるように構成されている。
本体タンク６０の内部を下方の水蒸気発生部とその上方空間とに区画する区画板６６は、本体タンク６０の幅方向Ｙで外周壁に連結支持されている。
【００５０】
次に、水Ｗが水供給口６４から本体タンク６０内に供給されて、水蒸気取出口６１から水蒸気Ｓが取り出されるまでの流れについて説明する。まず、水Ｗは、図示しない加圧ポンプで加圧されて本体タンク６０の下部に設けられた水供給口６４から基準水位Ｔとなるように本体タンク６０内に充填される。そして、炉筒２１と煙管２３によって加熱されて蒸発して水蒸気Ｓとなって本体タンク６０の上部に上昇し、水滴が分離された後に、隙間を介して区画板６６の上方空間に流入し、水蒸気取出口６１から取り出される。
【００５１】
従って、メタルニットバーナ１の燃焼筒側壁部２ｓの外表面で発生した燃焼音が燃焼ガス通路５０を伝搬して排気空間５１に到達したとしても、夫々の煙管２３の内部に形成された燃焼ガス通路５０から排気空間５１への排ガスＥの流れ方向における流路断面積の拡張割合が非常に大きくなるので、排気空間５１が所謂拡張型消音器として有効に作用して、その燃焼音のエネルギが広範囲に分散することになって、減衰される。
そして、排気空間５１の天井部５１ｔに開口されている排気開口部２５ａが、排気空間５１の横断面を当該排気空間５１の偏平状の横断面における長手方向である幅方向Ｙにおいて絞った状態で開口されていることで、そのエネルギが分散した燃焼音のうち当該排気開口部２５ａを通過することができるものだけが、当該排気開口部２５ａから騒音として漏洩することになるので、結果、外部に漏洩する騒音が低減されている。
【００５２】
更に、排気空間５１の天井部５１ｔに接続された排気管路２５は、互いに非常に近接した排気空間５１の天井部５１ｔと外気開放部７０ａに配置された排気開口部２５ａとを接続するものであるために、非常に短い管路として形成されている。よって、当該排気管路２５における燃焼音の共鳴による増幅が好適に抑制されている。
尚、排気管路２５は、排気空間５１の天井部５１ａの略中央部分において長方形又は正方形の横断面を上下方向に延出した矩形柱状の管路として構成されており、その上端部に形成された排気開口部２５ａは長方形又は正方形の開口部として形成されている。
【００５３】
次に、上記のように構成された蒸気発生器２０を用いて、図６に示すように排気管路２５の流路断面の幅ｗ及び高さｈを漸次変化させた場合に、排気開口部２５ａから漏洩する燃焼音の大きさを確認する聴音確認の実験例について説明する。
尚、本実験において利用した蒸気発生器２０に設けた排気ヘッダ２４の内部に形成される排気空間５１の寸法は、幅（図５の左右方向（幅方向Ｙ）の長さ）が１４０ｍｍ、厚さ（図４の左右方向（軸方向Ｘ）の長さ）が２０ｍｍ、高さ（図４の上下方向（高さ方向Ｚ）の長さ）が４００ｍｍとなっている。また、排気空間５１の厚さ方向における排気管路２５の流路断面の幅は、当該排気空間５１の厚さと同じ２０ｍｍとなっている。
下記の〔表１〕に本実験結果を示す。
【００５４】
【表１】
2014145487.tif 000003
【００５５】
上記表１の実験結果に示すとおり、排気開口部２５ａの流路断面積が小さくなるほど、排気開口部２５ａからの燃焼音の漏洩が低減されていることが確認できた。
また、排気開口部２５ａの流路断面積を小さく（幅ｗを１０〜１１ｍｍ）とした場合では、その排気管路２５の高さｈを１５ｍｍ以下とすることが燃焼音の漏洩が低減されており、より好ましくは高さｈを１０ｍｍ以下とすれば燃焼音の漏洩が一層低減されていることが確認できた。更に、排気管路２５を省略して（排気管路２５の高さｈを０ｍｍとして）、排気開口部２５ａを排気空間５１の天井部に直接形成した場合は、燃焼音の漏洩が最も低減されていることが確認できた。
尚、排気管路２５及び排気開口部２５ａの流路断面積については、小さくしすぎると排ガスＥの排出が阻害されて、メタルニットバーナ１の燃焼状態が不安定となり、ＣＯの排出等の要因となる。よって、かかる流路断面積は、メタルニットバーナ１の安定した燃焼状態を維持しえる最低限の断面積以上に維持する必要がある。
【００５６】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００５７】
（１）上記実施形態では、本発明に係る加熱装置を蒸気発生器２０に適用した例を説明したが、本発明に係る加熱装置を例えばオーブンなどの別の加熱装置に適用しても構わない。以下、本発明に係る加熱装置をオーブンに適用した例を、図７に基づいて説明する。
図７に示すオーブン１００は、上記実施形態で説明したものと同様の図４〜図６に示す蒸気発生器２０が内蔵されており、この蒸気発生器２０で発生した水蒸気Ｓが庫内１１０に供給される。
また、当該蒸気発生器２０が備えるメタルニットバーナ１とは別のメタルニットバーナ１’が内蔵されており、このメタルニットバーナ１’で発生した排ガスＥが庫内１１０に設けられた加熱管１０２の内部を通流することで、庫内１１０でファン１０３により撹拌される水蒸気Ｓが加熱され過熱蒸気となる。
そして、この過熱蒸気により庫内１１０の調理対象物を加熱調理される。
また、蒸気発生器２０の排気開口部２５ａ、及び、加熱管１０２の先端部に形成された排気開口部１０２ａは、天板１７０に形成された開口部に内挿される形態で配置されており、これら排気開口部２５ａ、１０２ａから排出された排ガスＥは、上空に設けられた換気扇（図示せず）から屋外へ放出されることになる。
そして、このように構成されたオーブン１００についても、内蔵するメタルニットバーナ１、１’の火移り性が改善され、点火後において早期に燃焼状態が安定化し、更には燃焼音が低減されていることから、運転開始時において着火音や燃焼音が低減されている。
【００５８】
（２）上記実施形態では、排気空間５１を、偏平状の長方形の横断面を変化させることなくそのまま上下方向に平行移動してなる偏平状の直方体の形状を有するものとして構成したが、例えば、排気空間５１を、円形または正方形の横断面を上下方向に延出してなる形状を有するものとして構成しても構わない。
また、図８に示すように、排気空間５１の角部を傾斜面として構成しても構わない。以下、その詳細例を説明する。尚、図８に示す蒸気発生器２０’は、内部に排気空間５１を形成する排気ヘッダ２４の形状以外の構成は上記実施形態の蒸気発生器２０と同様の構成であるため、詳細な説明を割愛する。
図８に示す排気ヘッダー２４の内部に形成される排気空間５１は、複数の煙管２３が接続された部位よりも上方側において、排気空間５１の偏平な横断面における長手方向（即ち幅方向Ｙ）における幅を漸次縮小するように構成されている。
具体的に、排気空間５１の天井部５１ａの幅方向Ｙにおける両端部と、排気空間５１の煙管２３が接続されている下方側の幅方向Ｙにおける両側面２４ｓの上端部とが、内側を下方に向けた傾斜面５１ａで接続されている。
このことにより、内部に排気空間５１を形成する排気ヘッダ２４の幅方向Ｙにおける幅が、煙管２３が接続された部位よりも上方側においてできるだけ小さくなり、当該上方側における蒸気発生器２０’の幅ができるだけ小さくなる。
【００５９】
（３）上記実施形態では、排気管路２５を長方形又は正方形の横断面を上下方向に延出したした矩形柱状の管路として構成したが、例えば、図９に示すように、排気管路２５’を円形の横断面を上下方向に延出した円柱状の管路として構成し、その上端部の円形の開口部を排気開口部２５’ａとしても構わない。
また、上記実施形態では、排気管路２５を排気空間５１の天井部５１ａの略中央部分に接続して設けたが、例えば、図９に示すように、排気管路２５’を排気空間５１の天井部５１ａの中央部分から幅方向Ｙに偏移した部分に接続して設けても構わない。尚、この場合には、排気管路２５’の幅方向Ｙの側面を、排気空間５１の幅方向Ｙの側面よりも若干内側に配置することで、排気空間５１の側面に沿って伝達された燃焼音が直接排気管路２５’に流入することを抑制することが望ましい。
【００６０】
（４）上記実施形態では、蒸気発生器２０として構成された加熱装置に設けるバーナを、筒状表面燃焼バーナであるメタルニットバーナ１、１’として構成したが、通気筒５を多孔質セラミックスなどのメタルニット以外の多孔質材又は繊維材で構成した別の筒状表面燃焼バーナや他の元混合式のバーナ等を利用しても構わない。
【００６１】
（５）上記実施形態では、排気空間５１の天井部５１ｔに排気管路２５を接続し、その上端部を排気開口部２５ａとして形成したが、例えば排気管路２５を省略して、排気空間５１の天井部５１ｔに形成された開口部を排気開口部２５ａとしても構わない。
【００６２】
（６）上記実施形態では、６本の煙管２３を並設した例を説明したが、当該煙管２３の本数は適宜変更しても構わず、例えば一の炉筒２１に対して一の煙管２３を接続し、その煙管２３を排気ヘッダ２４のように上下方向に延出する筒状の排気空間形成部に接続するように構成しても構わない。
【００６３】
上記実施形態では、煙管２３を横向きの姿勢で配置して排気空間形成部（排気ヘッダ２４）の一方側の側面に接続したが、例えば、煙管２３を縦向きの姿勢で配置したり、煙管２３を排気空間形成部の下端部などの一方側の側面以外の箇所に接続するなどのように、煙管２１の配置状態及び接続状態を適宜改変しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、燃焼ガス通路で混合気を燃焼させるバーナと、
前記燃焼ガス通路を内部に形成する煙管と、
前記煙管が接続され、上下方向に延出してなる排気空間を内部に形成する排気空間形成部とを備え、
前記煙管から前記排気空間形成部に流入した排ガスを、前記排気空間形成部の上方に位置し外気に開放された外気開放部に配置された排気開口部から外部に排出する加熱装置として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１、１’    ：メタルニットバーナ
２          ：燃焼筒
２ａ        ：点火領域
２ｓ        ：側壁部
３          ：噴孔
３ａ        ：縁部
５          ：通気筒
６          ：スパークロッド
６ｇ        ：点火ギャップ（点火部）
８          ：案内帯
１０        ：溝部
２０，２０’：蒸気発生器（加熱装置）
２１        ：炉筒
２３        ：煙管
２４        ：排気ヘッダ（排気空間形成部）
２５        ：排気管路
２５ａ      ：排気開口部
５０        ：燃焼ガス通路
５１        ：排気空間
５１ｔ      ：天井部
５１ａ      ：傾斜面
７０        ：天板
７０ａ      ：外気開放部
１００      ：オーブン（加熱装置）
１０２ａ    ：排気開口部
１７０      ：天板
Ｅ          ：排ガス
Ｍ          ：混合気
Ｓ          ：水蒸気
Ｒ          ：ロール方向
Ｘ          ：軸方向
Ｙ          ：幅方向
Ｚ          ：高さ方向
【図１】
2014145487.tif 000004
【図２】
2014145487.tif 000005
【図３】
2014145487.tif 000006
【図４】
2014145487.tif 000007
【図５】
2014145487.tif 000008
【図６】
2014145487.tif 000009
【図７】
2014145487.tif 000010
【図８】
2014145487.tif 000011
【図９】
2014145487.tif 000012