(57)【要約】【課題】容器内の液体を加熱する手段として、バーナによる一次加熱と排気の噴出による  二次加熱を行う方式を提供することによって耐久性に優れた高効率低公害の液体燃焼装  置の実現を可能にする。【解決手段】液体を加熱するための液体収納容器に設けられた液体加熱面の一部を先ず予  混合燃焼バーナにて一次加熱を行い、次にやや温度の低下した排気を一次加熱面とは別  の二次加熱面付近に導き、多数の小穴を有する噴出体から二次加熱面に対して噴出させ  ることによって、表面の断熱性空気境界膜を破壊して高い伝熱性能を得るもので、比較  的簡単な構成の下で噴出体付近の及び燃焼装置の熱的耐久性を高めると共に装置全体の  高効率・低公害性を確保する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料又は石油をガス化させた燃料を用いて、加熱すべき液体を収納する容器に設けた液体加熱面から加熱する装置にあって、燃料を燃焼させるバーナは燃焼に必要な空気の大部分を予め燃料と混合させて燃焼させるいわゆる予混合燃焼式バーナとし、このバーナの燃焼によって発生する熱は先ず一次加熱を行う被加熱面に対して直接加熱効果が得られるように燃焼装置と伝熱部分を構成する。この面を加熱して温度がやや低下したバーナからの排気は一次加熱とは別の被加熱面に対してほぼ直角に噴出し得るよう多数の噴出用小穴を設けた噴出体から噴出せしめて容器内部の液体を二次的に加熱することを特徴とする液体加熱装置。
【請求項２】
前記の予混合燃焼式バーナは、セラミックスバーナに代表されるような表面燃焼式ガスバーナとし、一次加熱を行う被加熱面に対してバーナからの輻射熱が有効に利用できるようにバーナ表面と主な被加熱面が比較的接近した位置で対向して設置されることを特徴とする請求項１に示す液体加熱装置。
【請求項３】
燃料は送風機によって空気と予混合されてバーナへ押し込まれ、燃焼後の高温排気は一次加熱を行う被加熱面を加熱した後、外気に放出される前に十分な圧力を持った状態で噴出体の噴出口から噴出して一次加熱とは別の被加熱面を二次的に加熱し得る構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項２に示す液体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯式給湯器、貯蔵式給湯器、ふろ釜、炊飯器等、容器内に収納した液体を加熱する手段に関するもので、ガスバーナ又は石油をガス化して燃焼させるバーナによる直接加熱に加えて、排気に含まれる熱量を有効に加熱に用い比較的簡単な構成のもとで極めて熱利用効率が高く耐久性の良好な液体加熱装置を提供する技術についてのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来一般の液体加熱装置では、第一に炊飯器のように鍋底を直接加熱するものや貯湯式給湯器のように排気熱も利用して液体を加熱するものがあり、第二にふろ釜や瞬間式給湯機のように熱交換器を用いて熱効率を高めたものがあるが、前者では熱利用効率が低くて燃料のムダが多く又後者では装置が複雑となりコスト高となっていた。
【０００３】
また、予混合強制燃焼式ガスバーナを用いてバーナの下流側に多数の小穴を有する噴出体を設け、バーナ炎からの高温の燃焼排気をそのまま被加熱面に噴出衝突させることによって高い熱伝達効果を得、これを液体の加熱に用いる方法も近年開発され公知となっている。この方式においては熱利用効率が高く且つ有害な窒素酸化物の生成も少ないため、それ以前の一般的な加熱方式と比べて有用であるが、バーナ炎からの高温の燃焼排気を直接噴出体で処理するため噴出体自体の温度が極めて高温となり、さらに噴出体からの輻射熱を受けるバーナは温度が高くなりそれぞれの燃焼部構成要素の耐久性等に問題を生じる可能性が存在する。
【０００４】
上記公知の液体を加熱する装置の例は枚挙にいとまがないが、本発明と比較的共通する目的の公知例として、例えば次の特許文献が存在する。
【特許文献１】特開２０００−２５７８５２号公報（要約書、図１）
【特許文献２】特開２００２−３９５１３号公報（要約書、図１）
【特許文献３】特開２００３−５２５４９号公報（要約書、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の技術及びそれを前提とした各種の液体加熱装置の問題点を解決するため、比較的簡単な機器構成のもとで、高効率で耐久性・信頼性の高い液体加熱装置の提供を目的とするものである。そのため、バーナにて先ず被加熱物を収納する容器に設けた液体加熱面を直接的に一次加熱し、その後若干温度が低くなった燃焼排気を袋状の排気溜めの一部に設けた多数の小穴を有する噴出体から、前記容器のバーナによる一次加熱とは別の加熱面に向けてほぼ直角に排気が当たるようにして、その部に存在する断熱性の空気境界膜を破壊して有効に排気熱を被加熱物である液体に与えることにより、高効率で耐久性や信頼性が高く比較的廉価な液体加熱装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、ガス燃料又は石油をガス化させた燃料を用いて加熱すべき液体を収納する容器に設けた液体加熱面から加熱する装置にあって、燃料を燃焼させるバーナは燃焼に必要な空気の大部分を予め燃料と混合させるいわゆる予混合燃焼式バーナとし、このバーナの燃焼によって発生する熱が先ず一次加熱を行う被加熱面に対して直接加熱効果が得られるように燃焼装置と伝熱部分を構成する。この面を加熱して温度がやや低下した排気は、一次加熱とは別の被加熱面に対してほぼ直角に噴出し得るよう多数の噴出用小穴を設けた噴出体から噴出せしめて容器内部の液体を二次的に加熱することを特徴とする液体加熱装置についてのものである。
【０００７】
請求項２の発明は、前記した予混合燃焼式バーナは、セラミックスバーナに代表されるような表面燃焼式ガスバーナとし、一次加熱を行う被加熱面に対してバーナからの輻射熱が有効に利用できるようにバーナ表面と前記被加熱面とが比較的接近した位置で対向して設置されることを特徴とする請求項１に示す液体加熱装置についてのものである。
【０００８】
請求項３の発明は、燃料は送風機によって空気と予混合されてバーナへ押し込まれ、燃焼後の高温排気は一次加熱を行う被加熱面を加熱した後、外気に放出される前に十分な圧力を持った状態で噴出体の噴出口から噴出して、一次加熱とは別の被加熱面を二次的に加熱し得る構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項２に示す液体加熱装置についてのものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液体加熱装置は、以上説明したような手段で実施され、以下に記載するような効果を奏する。
【００１０】
１．液体を収納する容器を加熱する際、一次加熱を行う被加熱面にはバーナの炎からの高温度の熱が輻射熱を含めて直接伝達され、更にこの被加熱面の加熱により熱を奪われてやや温度の下がった排気が、一次加熱とは別の被加熱面が効果的に二次加熱されるよう、噴出体に設けた多数の小穴から二次加熱を行う被加熱面に対してほぼ直角に噴出され断熱性の空気境界膜が破壊されて極めて高い熱伝達率を確保できるため、液体の総合的加熱効率が向上する。
【００１１】
２．噴出体に到達した高温排気は、バーナ部で発生するものと比較して既に温度がやや低下しているため、噴出体及びその周辺構成材の耐久性を十分に確保できる。また、バーナ自体の温度もバーナに接近して噴出体を設け一次加熱を行う公知の構成のものより低下するためバーナの材質に対する選択性が向上し、装置自体の耐久性と信頼性が向上する。
【００１２】
３．予混合燃焼のため燃焼時に余分な空気が介在しないことと、燃焼排気が十分に熱を被加熱物に与えた後低温度となって外気に放出されるまで外気との接触が少ないため、有害な窒素酸化物の発生が抑制され、高効率、低公害の液体加熱装置を提供できる。
【００１３】
４．熱伝達効果が高いので、複雑な熱交換器を設ける必要が少ないため、装置が比較的簡単な構成となり低廉なコストでこの発明を実施することができる。
【００１４】
５．燃焼はセンサーからの信号を受け比較的簡単に良好な燃焼性及び絞り燃焼を電子的行うことができるので、装置の要求性能への対応が容易である。
【００１５】
６．一次加熱を行う被加熱面とは別の二次加熱を行う被加熱面を分離して構成できるため、液体容器内での最良の対流循環加熱が得られる他、局部加熱の防止も容易となるので液体の突沸や劣化等の悪現象を予防することが可能となる。また、必要に応じて容器内で部分的に液体の対流を生じさせたくないゾーンの設定も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
送風機又は排気のドラフトを利用した気流による表面燃焼式あるいは他の短炎燃焼式予混合燃焼式バーナを用いて、先ず液体収納容器の一部の被加熱面を一次加熱する。続いてやや温度の下がった排気を外気と遮断された状態のまま一次加熱とは別の被加熱面付近に導き、排気の圧力によって、袋状排気溜めに設けた多数の小穴を有する噴出体からこの被加熱面にほぼ直角に当たるよう吹きつけて二次加熱を行った後外気に放出する。このような構成形態によって上記発明の効果の項で示した多くの優れた性能を有する液体加熱装置が実現した。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明装置の１実施例の断面図であって、１は加熱される液体で容器２に収納される。容器２にはバーナ３の燃焼によって一次加熱が行われる被加熱面４と、排気熱を利用して二次的に加熱される被加熱面５が存在する。バーナ３への燃料は燃料ガスまたは予め気化された石油燃料を用いて、燃料供給管６から送風機７とバーナの間の適当な箇所に供給され、送風機７によって燃焼用空気と混合して混合気供給管８を経由してバーナに搬送される。バーナを支持するためのバーナホルダー９は混合気供給管と気密的に接続されるが、バーナホルダー内には燃料と空気の混合気体のバーナへの供給分布を良くするためのメッシュあるいはパンチングプレート等の分布板１０を設けるのが望ましい。また、バーナホルダー９は容器２に対してもほぼ気密的に接続されてバーナ３の燃焼熱の外部への漏れを防止する構成とする。
【００１８】
バーナからの燃焼熱は、先ず被加熱面４を直接的に一次加熱して液体に熱を与えるが、その後やや温度が低下した排気はバーナ炎の下流側に外気と気密的に設置された多数の小穴１１を有する噴出体１２から二次加熱を行うための被加熱面５に対してほぼ直角に噴出される。このような構成によって一次加熱後の排気に残存する熱は、温度が一次加熱時より低いにもかかわらず被加熱面５の表面に存在する断熱性空気境界膜を破壊して良好な二次的熱伝達加熱を行い液体を効果的に加熱することができ、噴出体及びその周辺の耐久性確保にもつながるものである。
【００１９】
なお、図１において１３は二次加熱を行って温度が低くなり加熱能力が殆どなくなった排気を外気に放出するための排気筒。１４はバーナ３への点火装置、１５は燃焼安全装置のセンサーで、燃料ガス供給弁及び送風機７の風量制御等の制御機能と共に通常電子制御装置（図示せず）によって動作させるものである。
【００２０】
また、図１の断面は装置を縦方向に切断した形であるが、装置の横断面（図示せず）の形状は円形、楕円形、方形、長方形等種々の形態が考えられる他、噴出体は必ずしも図１のように加熱溶液内の熱交換部を形成する被加熱面５内に収納する必要はなく、例えば一次加熱を行った後の排気を容器２の外周からの加熱に使えるよう、外周部に噴出体を設けることも可能である。さらに、バーナの燃焼炎も上方への上向き燃焼に限定されるものではなく、下向き、横向き等が可能である。従って本発明はその概念の範囲において多数の実施例が存在することとなる。
【００２１】
図２は、本発明の他の１実施例を示す断面図であって、炊飯器等の釜加熱に適用して効果の高い構成方式を示している。図において釜底は先ずバーナ３の燃焼炎によって直接に一次加熱され、次に燃焼排気は袋状排気溜め１６の一部に設けた噴出体１２の多数の小穴１１から釜の外壁に対してほぼ直角に噴出され二次加熱を行う。
二次加熱の後低温度となった排気は排気筒１３’に集められ外気に放出される。
なお、図中１７は袋状排気溜め１６の外気への放熱を減少させるための断熱材である。
【００２２】
ここにおいて、バーナ及び噴出体を有する袋状排気溜めの具体的構成形態は、液体収納容器の形状や回転の有無、加熱すべき液体の種類、加熱・非加熱ゾーンの有無等によって装置設計上対応すべきものであり、また、液体の温度制御が必要な場合は温度センサー（図示せず）からの信号によって加熱量を電子的制御方式等を用いて所定の値に自動制御することが可能である。
【００２３】
上記の実施例は、何れも燃料と空気の混合気体を送風機を用いて強制的にバーナに送って燃焼させ、二次加熱のための排気もそのまま噴出体に導き、噴出口から噴出させて加熱を行う構成を示したが、例えば排気筒１３，１３’を上方に延長させてドラフト効果を得ることによって送風機を用いずに類似の効果を生む実施例も考えられ、これらの手段も本発明の概念の範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
バーナの燃焼による発生熱を一次加熱と二次加熱に分けて効果的に液体の加熱に利用できる本発明手段の提供によって、水、薬品溶液、油脂等の液体加熱について幅広い用途に応用できるので、工業用・商業用・家庭用等のあらゆる産業用に適用でき、低公害で省エネ性が高く且つ比較的廉価で信頼性の高い液体加熱装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液体加熱装置の構成法を示した断面図である。（実施例１）
【図２】液体加熱装置の構成法を示した断面図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００２６】
１        加熱される液体
２        容器
３        バーナ
４        一次加熱が行われる被加熱面
５        二次的に加熱される被加熱面
６        燃料供給管
７        送風機
８        混合気供給管
９        バーナホルダー
１０        分布板
１１        小穴
１２        噴出体
１３，１３’排気筒
１４        点火装置
１５        センサー
１６        袋状排気溜め
１７        断熱材
【図１】
2005069614.tif 000003
【図２】
2005069614.tif 000004