(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置から排出される排気ガスの冷却システムであって、該排気ガスを外部へ誘導する煙道に、外気導入路を設けてなり、
前記外気導入路が、前記煙道の長手方向のほぼ中央部における排気ガス流入口直上の断面積を縮小し、該縮小された部分の近傍に配置した外気の吹出し口と、
前記煙道の少なくとも一部に設けた外気の入口開口部と、
前記煙道内の燃焼ガス流入口の概略直上又は直上近傍で排気ガスと外気とが熱交換する１個又は複数個に分割された壁により配置された外気の流路及び該煙道内の壁面に沿って設けた外気の流路と、
よりなることを特徴とする排気ガスの冷却システム。
【請求項２】
燃焼ガスを用いて加熱する熱交換部と、排気ガスを外部へ誘導する煙道とを備えた加熱装置であって、
該煙道の長手方向のほぼ中央部における排気ガス流入口直上の断面積を縮小し、該縮小された部分の近傍に配置した外気の吹出し口と、
前記煙道の少なくとも一部に設けた外気の入口開口部と、
前記煙道内の燃焼ガス流入口の概略直上又は直上近傍で排気ガスと外気とが熱交換する１個又は複数個に分割された壁により配置された外気の流路及び該煙道内の壁面に沿って設けた外気の流路と、
よりなる外気導入路を備えることにより、排気ガスを効率よく冷却することを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの冷却システムに関し、より詳しくは、燃焼ガスを用いた加熱装置から排出される排気ガスの冷却システム及び該システムを用いた加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼ガスを使った加熱装置は、一般的に排気ガスを装置の後方よりそのまま外部に放出している。図５及び図６には、このようなガス式フライヤーの概略を示す。図５及び図６のガス式フライヤーは、揚げ油を加熱する油槽１内に設けた浸管２と、浸管２の入口側にガスバーナー等の燃焼器具から燃焼ガスを送り出す燃焼室４と、浸管の出口側に燃焼ガス（排気ガス）を排出する煙道３とを備え、排気ガスを煙道３よりそのまま外部へ排気している。このため、浸管内で揚げ油と熱交換した燃焼ガスは約２５０〜３５０℃の温度を保ったまま、排気ガスとしてそのまま煙道３を通って外部へ放出される。煙道３は排気ガスで熱せられ１５０〜２５０℃にまで温度が上昇し、近接する背面パネル５にも伝熱されて、１００〜２００℃程度まで温度が上昇する。
【０００３】
他方、調理は、揚げ油を約１６０〜２００℃に加熱して行うため、油槽１を介して近接する前面パネルや側面パネルが加熱される。また、煙道カバー６は飾りとして、及び油の跳ね止めとしての機能しか果たしておらず、上端開口部７は煙道３によってほぼ独占されており、煙道３との隙間の空気を積極的に換気する構造にはなっていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ガス式フライヤー等の加熱装置において、煙道から放出される排気ガスの温度が該加熱装置周辺の気温と比べて著しく高いため該フライヤー等の加熱装置の作業者にとってうだるような暑さとなり、作業環境の劣悪が問題となっていた。また、高い排気ガス温度は煙道を高温にし、近傍する外面パネルをも高温にして、加熱装置を壁面に密着して設置できない等の安全上の問題があった。従って、本発明はこのような加熱装置からの排気ガスの温度を効率よく下げることを目的とする。また排気ガスの温度を下げることによって煙道に近接する外面パネルの温度を安全なレベルまで下げることを目的とする。併せて、排気ガスの放出を利用して、煙道や油槽等の加熱される装置部分とパネル間の空気を換気して外面パネルの温度を効率よく下げることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、排気ガスを外部に誘導する煙道に、煙道の外からの低温の外気を導入するための外気導入路を設けることにより、排気ガスの温度が効率よく下げられることを見出した。また、排気ガスの温度を効率よく下げることによって煙道の温度を下げ、煙道に近接する外面パネルの温度を、加熱装置を壁面に密着して設置できるのに十分安全なレベルまで下げられることをも見出し、その他、以下の具体的形態を併せて本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、第一の形態において、加熱装置から排出される排気ガスの冷却システムであって、該排気ガスを外部へ誘導する煙道に、外気導入路を設けることを特徴とする。また、前記外気導入路の一部又は全部が、排気ガスと外気とが熱交換する壁により配置されることが、外気を混合する前に排気ガスを事前に冷却できる点で、また外気の温度上昇による上昇気流を外気の導入量増加に利用できる点で望ましい。更に、該熱交換する壁は、前記煙道内の燃焼ガス入口の概略直上又は直上近傍で１個又は複数個に分割されて配置されることが、高温の排気ガスと効率よく熱交換できる点で望ましい。
【０００７】
本発明の好ましい形態において、前記外気導入路が、前記煙道の長手方向のほぼ中央部における断面積を縮小し、該縮小された部分の近傍に配置した外気の吹出し口と、前記煙道の少なくとも一部に設けた外気の入口開口部と、前記煙道の壁面に沿って設けた流路と、よりなることを特徴とする。
【０００８】
更に好ましい形態において、前記排気ガスの冷却システムは、前記加熱装置の部材と接する空気を、前記外気導入路の入口開口部へ流入させるように、更に外気誘導路を設けることを特徴とする。
【０００９】
また、前記壁面に沿って設けられた流路に代えて、又はその流路に加えて、該煙道内の燃焼ガス流入口の概略直上又は直上近傍で排気ガスと外気とが熱交換する１個又は複数個に分割された壁により配置された外気の流路を設けることが望ましい。
【００１０】
本発明の異なる形態において、燃焼ガスを用いて加熱する熱交換部と、排気ガスを外部へ誘導する煙道とを備えた加熱装置であって、該煙道の長手方向のほぼ中央部における断面積を縮小し、該縮小された部分の近傍に配置した外気の吹出し口と、前記煙道の少なくとも一部に設けた外気の入口開口部と、前記煙道の壁面に沿って設けた外気の流路とよりなる外気導入路を備えることにより、排気ガスを冷却しつつ、該煙道壁面外部と断熱することを特徴とする。
【００１１】
また、壁面に沿って設けられた流路に代えて、又はその流路に加えて、該煙道内の燃焼ガス流入口の概略直上又は直上近傍で排気ガスと外気とが熱交換する１個又は複数個に分割された壁により配置された外気の流路とよりなる外気導入路を備えることにより、排気ガスを効率よく冷却するのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本形態の排気ガスの冷却システムを説明するための概略図である。図１に示したフライヤーは、油槽１内の略中央で調理用揚げ油と熱交換を行う浸管２と該浸管に燃焼ガスを供給するガスバーナーを備えた燃焼室４と浸管２からの排気ガスを外部に誘導する煙道３とを備え、更に煙道内部に煙道仕切り板１０を設けて下端を開放することにより、煙道３の背面パネル５側の内壁に沿って低温の外気を導入する外気導入路９を備える。
【００１３】
煙道仕切り板１０は、排気ガスと外気とが熱交換する壁を兼ね、排気ガスを冷却すると共に、外気の温度を上昇させ、上昇気流による外気の導入量を増加させる。また、煙道３の長手方向のほぼ中央部で、排気ガス流路の断面積を部分的に狭くして、外気吹出し口８付近の排気ガス流速を速め、効率よく外気を取り込めるようにしている。煙道３の背面内壁を外気導入路９としたのは、流れる低温の外気の断熱効果によって、排気ガスの熱を背面パネル５に伝えないようにするためである。この断熱効果によって、従来は１００℃以上となっていた背面パネルの温度を４０℃以下に低下させることができる。
【００１４】
上記外気吹出し口８の位置は、煙道内を流れる排気ガスと外気導入路から流入する外気とが効率よく混合され、排気ガスの温度を下げることができれば任意の位置で良いが、一般的には煙道のほぼ中央部に配置することによって上記目的を効率よく達成することができる。外気吹出し口付近の排気ガス流路の断面積も、煙道の長さや排気ガスの流量などを考慮し、適宜最適な大きさを設定することができる。また、煙道や外気導入路の材質は、一般的にはステンレス等の金属が使用されるが、排気ガスの温度に対する耐熱性があれば何でも良く、例えば耐火性セラミックス等も使用可能である。好ましくは多孔質で断熱性があり、さらに急な温度変化にも抵抗性のある耐衝撃性セラミックスが特に好ましい。このようなセラミックスの例としては、珪藻土質、コーディエライト質、β−スポデュメン質、アルミナ質、ムライト質、炭化珪素質等を挙げることができる。
【００１５】
上記煙道３に煙道カバー６を設け、煙道の排気口７を煙道カバーの排気口１１よりも内部に配置すると共に、煙道排気口７の断面積を狭くして排気口付近の排気ガス流速を速くした。これにより、煙道３と煙道カバー６の隙間の空気が流動して装置周辺の空気が流れ込み、煙道３全体の加熱が抑えられる。
【００１６】
また図２に示したガスフライヤーは、外気導入路９の入口開口部１２に外気誘導路１３を設けて油槽１下部と接する空気を流動させる。油槽１は浸管２をはさんで上部と下部に分けられるが、燃焼ガスによって熱せられた油は油槽上部で調理に使用され、発生した酸化物等は油槽下部に溜まって下部の排出口から排出することができるようになっている。この油槽下部があまり高温になると油の劣化がより一層進むため、なるべく低温に保つことが好ましい。外気誘導路１３を流れる低温の外気によって、油槽下部に溜まった揚げ油の温度が低下し、油の劣化を抑えることができる。
【００１７】
更に、本発明の他の実施形態について図面を参照しながら説明する。図３及び図４は図１の煙道部分の別の実施形態の例を示す。図３（ａ）は、煙道の長手方向ほぼ中央に外気吹出し口を設けた例で、排気ガスの流速による外気の吸い込みと混合による排気ガスの冷却効果を目指したものである。図３（ｂ）は、外気導入路を煙道壁面に沿って延長し、外気導入路が排気ガスと外気との熱交換を兼ねるようにしたもので、熱交換によって外気と混合する前に排気ガスを事前に冷却し、他方外気は温度上昇による上昇気流を使って外気の吹出し量を増加し、より効率よく冷却することを目指したものである。併せて、排気ガス流路と煙道外壁面の間に外気導入路という層を設けることによって外部と断熱することを目指したものである。
【００１８】
図３（ｃ）は、煙道を外気吹出し口で狭くして排気ガスの流速を一時的に高め、外気の導入量をより増やそうとしたものである。図３（ｄ）は、煙道長手方向ほぼ中央に外気吹出し口を設けて、外気導入路の下面（下壁）全体で排気ガスと外気とが熱交換するようにしたもので、より温度の高い排気ガスと効率よく熱交換できることを目指したものである。図３（ｅ）は、熱交換の面積をより広くしたもので、更なる効率と、図３（ｂ）の効果を併せ持つことを目指したものである。図４（ａ）は、煙道の長手方向ほぼ中央で煙道断面積の縮小した部分に吹出し口と、背面（図４（ｂ）参照）にＵ字型の入口開口部を有し、Ｕ字管状の３個の外気導入路をそれぞれ排気ガス流入口（浸管との接続位置）の直上に、煙道断面積を縮小するように配置し、個別に浸管より吹出す排気ガスと１対１で熱交換するようにしたもので、より効率よく熱交換すると共に、排気ガスで外気の吹出し口を包み込むように流すことによって、より効率のよい外気の導入と混合をめざしたものである。煙道の排気ガス入り口付近をコンパクトにし、煙道の下部で外気混合前の温度の高い部位を背面パネルから離して、排気ガスの流速を落とすことなく流して混合を良くして、かつ外面パネルとの断熱を目指したものである。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例として、図５及び図６のフライヤーに、図４の煙道を組み合わせたものを試作した。これらを用いて油を加熱したときの試験結果について説明するが、本発明はこれらの結果に限定されるものではない。
【００２０】
フライヤーは、揚げ油２２Ｌ用の油槽と、１０,０００ｋｃａｌ／ｈのガスバーナーと、内径８６．１ｍｍ×有効長３２５ｍｍの浸管を３本備えたものである。外気導入路の入口開口部面積は、３,５３２ｍｍ２×３個、吹出し口面積は１,５４０ｍｍ２×３個、熱交換面積は１３,６５８ｍｍ２×３個である。煙道は、高温の排気ガスが当たる部分を外面パネルから従来より２０ｍｍ余分に離して外面パネルとの断熱を行った。また、従来煙道排気口と煙道カバーの間(図４（ａ）のＦ)に隙間がなかったが、試作品では平均５ｍｍ程度の隙間を設けた。温度センサーを煙道下部（図４（ａ）のＡ）、煙道上部（図４（ａ）のＢ）、外面パネル下部（図４（ａ）のＣ）、外面パネル上部(図４（ａ）のＤ)、煙道出口(図４（ａ）のＥ)に設置して測定した。
【００２１】
まず、従来の状態を模擬した試験として、外気導入路の入口開口部（図４（ｂ）のＧ）をステンレス板で全閉し、煙道排気口と煙道カバーの間（図４（ａ）のＦ）の隙間にステンレステープを貼り付けて隙間を埋めた。結果を表１の試験１「全閉」として示す。
【００２２】
次に、本発明の外気導入路を設けた場合の試験として、前記ステンレス板を取り外した。結果を表１の試験２「開」として示す。最後に、煙道排気口と煙道カバーの間の空気も流通させる試験として、前記ステンレステープを取り外した試験を行った。結果を表１の試験３「全開」として示す。測定時の外気温度は２０℃で、揚げ油の設定温度は１８０℃、実測値は１７８〜１８３℃であった。測定はあらかじめ１時間ほど油を温めて、温度を安定させてから行った。測定は自然冷却による保温加熱の５サイクル期間を連続して行い、各サイクルでの高い温度を取り出し、その平均値で示した。
【００２３】
【表１】
0003793710.tif 000002
【００２４】
従来の煙道を模擬した時の排気ガスの煙道出口における温度は、表１の試験１に示したとおり２６４℃であった。これに対して外気の導入路を設けた場合は、表１の試験２に示したとおり１７８℃と外気導入による十分な排気ガス冷却効果を確認できた。また、外面パネルの温度は上部が最も高く、従来装置を模擬した時の温度１０２℃に対して、外気導入路を設けた場合は７３℃と下げることができた。更に、煙道排気口と煙道カバーの間の空気も流通させることによって、５４℃と半分近くまで下げることができた。これによってフライヤーを壁面に密着して設置できるようになった。全体として、外気導入路を設けると排気ガス温度や外面パネル温度を大幅に下げることができ、煙道排気口と煙道カバーの間の空気も流通させることによって、更に追加の温度低下を達成できることが確認できた。
【００２５】
試験１の煙道出口温度２６４℃を試験２の外気導入によって１７８℃に低下できたことについて、排気ガスと外気との比熱は同一で、導入した外気の温度を２０℃と仮定して、排気ガスの流量に対する外気の導入量を、重量比による概算で見積もると、（２６４−１７８）÷（１７８−２０）=０．５４４となり、重量比で排気ガスの半分強の外気を導入したことになる。また排気ガスと外気との圧力を同じと仮定して、容量比に換算すると、０．５４４×（２０+２７３）÷（２６４+２７３）=０．２９７となり、容量比で排気ガスの約３０％の外気を導入したことになる。この外気導入路の入口開口部に、冷却したい部位の空気を流入するように外気誘導路を設ければ、排気ガスの流量（容積）に対して３０％程度まで、冷却したい部位の空気を換気して、冷却することが期待できる。また、この換気量は外気導入路の構造や入口開口部等の寸法で調整可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の排気ガスの冷却システムによれば、煙道の内部に設けた外気誘導路の作用によって、排気ガスと外気との熱交換、及び低温部から高温部へ気流が発生する原理を応用し、煙道概略下部から導入された低温の外気と燃焼ガスが煙道内部で混合され、排出ガスの温度を下げることができる。排出ガスの温度が下がることで、加熱装置周辺の温度も下がり、作業環境の改善に著しく役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガスの冷却システムを有するフライヤーの一実施形態を表す要部縦断面図である。
【図２】本発明の排気ガスの冷却システムを有するフライヤーの他の実施形態を表す要部縦断面図である。
【図３】本発明の排気ガスの冷却システムを有するフライヤーの煙道部分の他の実施形態（ａ）〜（ｅ）を表す要部縦断面図である。
【図４】本発明の排気ガスの冷却システムを有するフライヤーの煙道部分の他の実施形態を表す要部縦断面図（ａ）及び、（ａ）の外面パネルを外して右側面から見た図である。
【図５】従来のガス式フライヤーを示す斜視図である。
【図６】従来のガス式フライヤーを示す概略図である。
【符号の説明】
１  油槽
２  浸管
３  煙道
４  燃焼室
５  外面パネル
６  煙道カバー
７  煙道排気口
８  外気吹出し口
９  外気導入路
１０  煙道仕切り版
１１  煙道カバー排気口
１２  外気導入路の入口開口部
１３  外気誘導路
１４  排気ガスの流れ
１５  外気の流れ
Ａ  煙道下部
Ｂ  煙道上部
Ｃ  外面パネル下部
Ｄ  外面パネル上部
Ｅ  煙道出口
Ｆ  煙道排気口と煙道カバーの間
Ｇ  外気導入路の入口開口部
【図１】
0003793710.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003793710.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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