加熱装置
【課題】燃焼室の外周面に設けられるフィンへの熱伝導率を高め、燃費の向上を図ることが可能な経済性の高い加熱装置を提供する。
【解決手段】熱媒水を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成した。
【解決手段】熱媒水を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置に関し、詳しくは施設園芸用ハウスや工場内の暖房、あるいは食品の乾燥などに用いることができる加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、施設園芸用ハウスや工場内を暖房するのには比較的小型の加熱装置が用いられており、一般に、かかる加熱装置として、バーナを用いて水や空気などの熱媒体を加熱する燃焼室を備えたものが用いられている。
【０００３】
このように、バーナを用いた燃焼熱によって熱源となる熱媒体を加熱するのであるが、本出願人は、効率よく熱媒体を加熱できるように、燃焼室を構成する壁体の外周面に放熱フィンを複数設けた加熱装置（温風送風機）を提案した（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１３８７３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１をはじめ、放熱フィンを設ける場合、かかる放熱フィンを前記壁体の外周面に重ね合わせて着脱自在に装着可能とした基板に接合することが考えられる。
【０００６】
しかし、かかる構成では、基板と燃焼室の壁体との間に、どうしても隙間が生じてしまうため、所望する熱伝導率を得られないことがあった。市場からは、燃費を抑えることが可能な、より経済性の高い加熱装置が常に求められているため、放熱フィンへの熱伝導率を高めることが大きな課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、前記伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成した。
【０００８】
（２）上記（１）の加熱装置において、前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着したことを特徴とする。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）の加熱装置において、前記伝熱体の金属板と放熱フィンとの接合を、スポット溶接による接合としたことを特徴とする。
【００１０】
（４）上記（２）又は（３）に記載の加熱装置において、前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体を配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面に放熱フィンとなる複数の金属片を接合した伝熱板を、溶融アルミニウムめっきを施すと、伝熱板の金属片との接合部位の裏面が、金属片の熱膨張によって膨出変形する。このため、伝熱板を燃焼室の外周面に巻着すると、金属片の真裏部分で膨出している変形部分が確実に燃焼室の外周面と接触して熱伝導効率が向上し、熱媒体を効果的に加熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る温水ボイラの内部構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の温水ボイラの正面の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の伝熱板の構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態の伝熱板の巻着状態を説明する略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の伝熱板の巻着状態を説明する斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の金属材料毎の熱伝導率のデータを説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態の伝熱板の熱伝導効率の差異を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態の伝熱板の変形例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態に係る加熱装置は、熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数のフィンを突設した伝熱板を巻着しており、しかも、前記伝熱板は、金属板表面に複数のフィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成している。
【００１４】
また、前記バーナ装置には、吸気装置及び点火装置が設置されており、バーナ装置に付設された燃料噴射ノズルが燃焼室の一端から水平方向に挿入される構成としている。そして、燃料噴射ノズルの先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室内で混合燃料が燃焼して燃焼室外周の熱媒体が加熱される。
【００１５】
この時、燃焼室が有する熱は、燃焼室の外周面に巻着された伝熱板に設けられた複数の放熱フィンに伝わるため、周囲の熱媒体との伝熱面積が広がることになり、より効率良く周囲の熱媒体を加熱することが可能となる。さらに、この伝熱板は、例えば鉄などの金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、鉄などよりも熱伝導率の高い溶融アルミニウムめっきを施して形成されているので、周囲の熱媒体との熱伝導効率が良くなり、混合燃料の消費を抑えた省エネ効果の高い加熱装置とすることができる。
【００１６】
また、前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させたた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着することもできる。
【００１７】
これにより、燃焼室で発生した排気ガスは、前記煙道を通過して加熱装置の外部に排気されることになるが、本実施形態においては、前記煙道は前記熱媒体と接するように配設されているため、煙道外周の熱媒体も加熱することができる。さらに、煙道内の外周面にも溶融アルミニウムめっきを施した前記伝熱板を巻着することで、前記煙道の周囲の熱媒体との熱伝導効率が良くなり、混合燃料の消費を抑えた省エネ効果の高い加熱装置とすることができる。
【００１８】
また、前記伝熱体の金属板とフィンとの接合は、スポット溶接による接合とすることが好ましい。これにより、前記伝熱体の表面に複数の放熱フィンを突設させる加工を行う場合の作業工程を縮小し、作業時間の短縮を図ることができる。
【００１９】
また、前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル状の伝熱体を配設することもできる。この伝熱体も、例えば、素材には鉄などの金属が用いられ、この鉄よりも熱伝導率の高い溶融アルミニウムめっきが施された伝熱体を、前記煙道内に配設することにより、排気ガスの熱を煙道の外周面に巻着された伝熱板に効果的に伝導させる構成とすることができる。
【００２０】
すなわち、排気ガスが有する熱を、煙道を介して熱媒体に伝えるために、排気ガスを単に煙道内に滞留させただけでは、排気効率が低下して燃焼室の燃焼効率を低下させてしまう可能性がある。そこで、溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体とすることにより、排気ガスの排出には何ら支障なく排気ガスが有する熱を効率良く煙道に巻着された伝熱板に伝えることを可能とし、さらに、高温酸性の排気ガスによる伝熱体への耐食性及び耐熱性を高めている。
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る加熱装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では加熱装置を、熱媒体として水（以下、熱媒水Ｗという）を用いた温水ボイラとして説明する。また、加熱装置（温水ボイラ）は施設園芸用ハウスや工場内で好適に使用できるものであるが、暖房が必要な場所であれば如何なる場所にも設置できる。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る温水ボイラ１０（加熱装置）の内部構成を示す側断面図、図２は図１に示す温水ボイラ１０（加熱装置）のＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
図示するように、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、内部に熱媒水Ｗを収容する缶体１を備えている。そして、この缶体１内に、バーナ装置３が臨設された耐熱性金属（例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４））からなる燃焼室２を設けるとともに、この燃焼室２に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体１の外部に伸延させた煙道４を配設している。
【００２４】
そして、燃焼室２及び煙道４の熱媒水Ｗと接触する外周面には、複数の放熱フィン６ｅを突設した伝熱板６が巻着されている。このように構成することにより、燃焼室２及び煙道４の外周面に設けられた伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと熱媒水Ｗとが接することになる。
【００２５】
また、詳しくは後述するが、伝熱板６は鉄板などに溶融アルミニウムめっきが施されて形成されている。このように鉄よりも熱伝導率の高いアルミニウムをめっきしたことにより、伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと熱媒水Ｗとの熱伝導の効率を高めることができる。
【００２６】
燃焼室２は、水平方向を長手方向とする円筒形状としており、長手方向一側端壁２１にバーナ装置３、そして、その上部位置にメンテナンス用の第２点検口２５を設けている。また、長手方向の他側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けている。
【００２７】
バーナ装置３は、燃料噴射ノズル３１を備えており、この燃料噴射ノズル３１の先端が燃焼室２内に臨むように、燃焼室２の一側端壁２１から水平方向に挿入されている。バーナ装置３には、吸気装置（図示せず）及び点火装置（図示せず）が付設されており、燃料噴射ノズル３１の先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室２内で混合燃料が燃焼することとなる。
【００２８】
また、煙道４は２本配設されている。各煙道４は、それぞれ缶体１内において、各煙道４の外周面に巻着された伝熱板６が熱媒水Ｗと接するように、燃焼室２の上方に所定間隔離隔した位置に配置され、上記燃焼室２と同様に水平方向を長手方向とする円筒形状としている。そして、かかる２本の煙道４は、点検口２３及び第２点検口２５と対向する位置で、燃焼室２の下流側上部と一端を連通連結するとともに、他端を、燃焼室２の一側端壁２１側から上方へ伸延して缶体１の外部と連通した煙突１２の基端と接続している。なお、本実施形態においては、煙道４と煙突１２とを別体として形成するようにしたが、例えば、煙道４と煙突１２とを別体とせずに、水平に伸延した煙道４の他端側を上方に略９０度屈曲させて煙突１２を形成してもよい。
【００２９】
また、缶体１の底壁１３には、熱媒水Ｗを循環させるための循環ポンプＰが中途に設けられた循環パイプ５の一端と、加熱された熱媒水Ｗを送湯する送湯パイプ８の一端とが連通連結されている。
【００３０】
なお、底壁１３の燃料噴射ノズル３１の先端直下位置に吸気孔１４を形成して、燃料噴射ノズル３１からの噴射気流に引き寄せられて外気が吸気孔から導入されるようにして、噴射燃料の完全燃焼を促進する構成としている。
【００３１】
また、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、後述する温度センサ１７により熱媒水Ｗの温度を検知して所定温度に維持する温度制御部（図示せず）と、熱媒水Ｗの水量を検知して所定水位に維持する水量制御部（図示せず）、各制御部と電気的に接続された操作パネル（図示せず）などを備えている。
【００３２】
上記構成の温水ボイラ１０が稼動して燃焼室２が加熱されると、缶体１に補充されている熱媒水Ｗのうち、まず燃焼室２の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと接触している熱媒水Ｗが熱交換により加熱される。そして、循環ポンプＰの作動により、燃焼室２の周辺の加熱された熱媒水Ｗが、循環パイプ５から吸い上げられることにより、燃焼室２の上方のまだ加熱されていない熱媒水Ｗが、燃焼室２の周辺を経由して加熱されながら缶体１の下方に移動する。一方、循環パイプ５から吸い上げられた熱媒水Ｗは、温水ボイラ１０の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充される。つまり、図２に示すように、温水ボイラ１０の稼働中は、缶体１に充填されている熱媒水Ｗは、上方から下方に循環しながら全体的に温められていくことになる。
【００３３】
このとき、図示するように、円筒形状の燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６には、放熱フィン６ｅが放射状に複数列突設されており、かかる放熱フィン６ｅを熱媒水Ｗと接触させることで熱交換効率を向上させている。
【００３４】
すなわち、本実施形態では、燃焼室２の周辺で熱媒水Ｗが熱交換されるだけではなく、燃焼室２の上部の煙道４を通過する燃焼室２からの排気ガスが有する熱も、煙道４を介して熱媒水Ｗに伝達される構成として、熱媒水Ｗの加熱効率を高めている。
【００３５】
しかも、放熱フィン６ｅは、図示するように、平面視略く字状（Ｖ字状）に形成し、熱媒水Ｗの対流方向に対し、適宜の抵抗を付与しつつ十分に接触できるように形成されている。したがって、煙道４の周辺の熱媒水Ｗは、上述した燃焼室２の外周の熱媒水Ｗと同様に、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅと接触し、排気ガスが有する熱を効率よく熱媒水Ｗと熱交換して加熱することができる。
【００３６】
また、缶体１の水面１１にはフロートスイッチ１６が配置されて、このフロートスイッチ１６は、上記水量制御部に接続されている。このフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部が循環ポンプＰを作動させて新たな熱媒水Ｗの補充を行う。
【００３７】
すなわち、本実施形態における循環ポンプＰは、水量制御部からの制御により、新たな熱媒水Ｗを供給口９から補充するための機能も備えたものである。このとき、循環ポンプＰによる熱媒水Ｗの循環は停止することになるが、この熱媒水Ｗの循環を作動させた状態で、同時に熱媒水Ｗの補充を行う構成とすることも可能である。
【００３８】
缶体１の上部には熱媒水Ｗの温度を計測するための温度センサ１７が配置されている。この温度センサ１７は温度制御部に接続されている。この温度センサ１７が熱媒水Ｗの温度が所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。なお、温度センサ１７の設定位置は、缶体１に補充された熱媒水Ｗの全体の温度を計測するために、上部の加熱された熱媒水Ｗの供給口９と下部の加熱部（つまり、燃焼室２及び煙道４）とのおよそ中間の位置として、上部から下部へ循環する熱媒水Ｗの、平均温度を計測するようにしている。
【００３９】
そして、缶体１の熱媒水Ｗの温度が所定温度以上になった場合は、缶体１の底壁１３に設けられた、加熱された熱媒水を送湯する送湯パイプ８から温水ボイラ１０の外部に供給されることになる。なお、本実施形態においては、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは、上述したように供給口９から新たに補充されて、缶体１内の熱媒水Ｗの量は常に一定の範囲内で確保され、缶体１内部の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御されている。
【００４０】
また、前記燃焼室２の基部にはバーナ装置３が配置され、このバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１が筒端中心の下側から燃焼室２に挿入されている。この燃料噴射ノズル３１は水平方向に挿入され、燃料噴射ノズル３１からは燃料と空気を混合した液体燃料が噴射される。これらの液体燃料は重油、灯油、軽油等の液体化石燃料を使用することができ、液体燃料を、空気と混合して霧状とし、圧力を掛けて噴射する。なお、燃料噴射ノズル３１には点火装置も付加されており、燃料噴射ノズル３１から液体燃料が噴射されると同時に、自動的に点火装置が作動して、液体燃料は点火されることになる。
【００４１】
燃料噴射ノズル３１の噴射孔の下方には、燃焼室２及び缶体１を貫通して温水ボイラ１０の外部に通じる吸気孔１４が形成されており、バーナ装置３が稼働すると、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引され、この吸引流により吸気孔１４から外気が吸入されることにより、外気が火炎を下から吹き上げるように燃焼空気と合流するため、噴霧燃料は、下から吹き上げられて燃焼室２内に広がり、燃料が未燃焼のまま落下するのを防止して、噴霧燃料を完全燃焼させる構成としている。しかし、この吸気孔１４は特になくても構わない。
【００４２】
なお、吸気孔１４を形成する場合は、バーナ装置３の燃料噴射ノズル３１は、燃焼室２の内径の４分の１の高さから挿入され、燃焼室内には十数ｃｍの燃料噴射ノズルを突起させて、燃料噴射ノズルの噴射孔の直下に吸気孔１４を１個形成するとよい。なお、この場合は、吸気孔１４の位置、大きさ・形状はバーナ装置３の出力にも関係するが、噴霧燃料を下から吹き上げられるように作用する部位であれば任意であり、噴射火炎の基部または噴射火炎の中央部分に相当する位置の直下に形成することも可能である。
【００４３】
そして、燃焼ガスは燃焼室２の奥に接続された２本の煙道４を通過して燃焼気流に流されて煙突１２から温水ボイラ１０の外部に、排気ガスとして自然排気される。このとき、２本の煙道４の内部には、図示するように伝熱体７が配設されている。
【００４４】
この伝熱体７は、スパイラル形状の羽根部７ａを有し、燃焼室２から排出される排気ガスは、この羽根部７ａと衝突して通過速度が減衰され、渦巻き状に回転しながら通過することになる。これにより、排気ガスが有する熱を効率よく羽根部７ａから吸収して、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに伝導する構成としている。なお、この伝熱体７の羽根部７ａの形状等は、排気ガスの通過速度が著しく減衰しないように設計されている。つまり、排気ガスの通過速度が減衰することで、燃焼室２において不完全燃焼が発生しないようにしている。
【００４５】
また、鉄などの素材で形成された伝熱体７には、熱伝導効率を高めるために溶融アルミニウムめっきが施されている。このように、素材としての鉄よりも熱伝導効率の高いアルミニウムによりメッキを施すことで、排気ガスの熱を効率よく羽根部７ａから吸収して煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに伝導することができる。また、溶融アルミニウムめっきを施された伝熱体７は、耐食性や耐熱性が向上するため、長時間酸性の高温な排気ガスと接触しても、錆や熱による変形などが生じることを防止することができる。
【００４６】
こうして、伝熱体７の羽根部７ａから吸収されたに熱は、さらに、羽根部７ａに外接する煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び当該伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅに伝えられて、煙道４の外周の熱媒水Ｗと熱交換されて、熱媒水Ｗを過熱することとなる。
【００４７】
また、図１に示すように、本実施形態においては、前述したように、側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けられ、この点検口２３にビス２４ａ、２４ａで取り付けられている点検カバー２４を外すことにより、伝熱体７を外部に取り出すことを可能としている。
【００４８】
これにより、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行なえるようにして、排気ガスの通過により煙道４及び伝熱体７に付着した液体燃料の燃焼により生じる煤等を除去することにより、煙道４を自然排気される排気ガスの通過を一定の速度に保つことができ、燃焼室２内での噴霧燃料の不完全燃焼を防止することが可能となる。なお、本実施形態においては、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行えるように、点検口２３を設けたが、この点検口２３は、燃焼室２の内部に付着した煤等を除去するための清掃口として用いることもできる。
【００４９】
また、本実施形態における伝熱体７には、図示するようにその中心軸の両端に引き出し部７ｂ、７ｂが設けられ、この引き出し部７ｂ、７ｂを引っ張ることにより煙道４からの抜き出しを容易としている。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、側端壁２２の点検口２３に対向する位置にも第２点検口２５が設けられている。そして、点検口２３と同様に、この第２点検口２５にビス２６ａ、２６ａで取り付けられている第２点検カバー２６を外すことにより、第２点検口２５側からも、伝熱体７を外部に取り出すことを可能として、温水ボイラ１０の設置状況に応じて、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃が容易に行なえるようにしている。
【００５１】
ここで、図３を用いて、温水ボイラ１０の缶体１における燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び当該伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅの構成について説明する。
【００５２】
まず、図３を用いて、燃焼室２の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅの構成について説明する。なお、以下においては、放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６の一方の面を表面６ａ、伝熱板６を燃焼室２に巻着するときに、燃焼室２の外周面と接触する他方の面を裏面６ｂとして説明する。
【００５３】
伝熱板６は、例えば、幅Ｈ１は２００ｍｍ、長さＬ１は２５０２ｍｍ、厚みＤ１は１ｍｍの長方形の鉄（Ｆｅ）製の金属板である。この伝熱板６の表面６ａには、一列７枚、合計２４列の放熱フィン６ｅが突設される。つまり、一枚の伝熱板６は、合計７×２４＝１６８（枚）の放熱フィン６ｅを有している。
【００５４】
一枚の放熱フィン６ｅは、幅Ｈ２は３５ｍｍ、長さＬ２は８０ｍｍ、厚みＤ２は１ｍｍの中心を折り曲げてＶ字状に形成された長方形の金属板であり、やはり鉄（Ｆｅ）製としている。そして、図３（ｂ）に示すように、一枚の放熱フィン６ｅは、合計６箇所の接合部６ｃでスポット溶接されて伝熱板６の表面６ａに垂直に接合されている。
【００５５】
このように、一枚の放熱フィン６ｅの形状をＶ字状とし、なおかつ、スポット溶接により伝熱板６の表面６ａに突設することで、複数の放熱フィン６ｅを垂直に突設させる加工の作業工程を縮小でき、作業時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
伝熱板６の表面６ａに放熱フィン６ｅを突設させた後、本実施形態においては、この伝熱板６に対して溶融アルミニウムめっきを施す。この溶融アルミニウムめっきとは、アルミニウム（Ａｌ：純度９９．７％）を、約６７０〜７２０℃で溶融した中に、伝熱板６を所定時間浸漬して、伝熱板６の母材となる鉄の金属板の上に鉄とアルミニウムの合金層、アルミニウムの層、酸化アルミ層を被覆させる複合メッキである。
【００５７】
すなわち、伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すことにより、伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、母材としての鉄の金属板の層を中心として、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、という順番で各層が形成され、表面は酸化アルミニウムの膜で覆われる。つまり、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄の金属板は、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、そして、酸化アルミニウムの膜の順でサンドイッチ状に被覆される。
【００５８】
伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄は、基本的に耐食性に劣る。しかしながら、上述したように伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すことにより、耐食性のみならず耐熱性も向上するため、例えば、放熱フィン６ｅにより熱媒水Ｗが高温に加熱された場合でも熱変形を生じることがない。
【００５９】
また、アルミニウムは、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄よりも熱伝導率が高いため、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの表面に形成されたアルミニウムから周囲の熱媒水Ｗに効率よく熱を伝導することができる。
【００６０】
すなわち、溶融アルミニウムめっきを施された伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、上述したように、鉄の金属板を中心として、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、そして、酸化アルミニウムの膜の順でサンドイッチ上に被覆されるので、周囲の熱媒水Ｗへは表面のアルミニウムの層が効率よく熱を伝導し、熱媒水Ｗに熱を伝導して冷却された表面のアルミニウムの層には、中心の鉄に蓄えられた熱が順次伝導されて、周囲の熱媒水Ｗに効率よく熱を伝導することができる。
【００６１】
また、煙道４の外周面に巻着される伝熱板６は、燃焼室２の外周面に巻着される伝熱板６のサイズと比較して、幅や長さが異なり、また、突設される放熱フィン６ｅの枚数が異なるが、その製造工程及び材質は同一である。そして、溶融アルミニウムめっきも同様に施される。
【００６２】
このように、伝熱板６及び放熱フィン６ｅに溶融アルミニウムめっきを施すことにより、燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、燃焼室２及び煙道４の外周面から伝導した、燃焼室２内のバーナ装置３による燃焼熱や煙道４内を通過する高温の排気ガスの熱を、周辺の熱媒水Ｗに効率よく伝導することができるので、燃費の向上を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、２つの煙道４の内部にそれぞれ設置される伝熱体７にも溶融アルミニウムめっきが施される。伝熱体７は、溶融アルミニウムめっきを施されることにより、排気ガスの熱をより効率よく吸収して、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに熱を伝導することができる。
【００６４】
また、伝熱体７は、上記伝熱板６及び放熱フィン６ｅと同様に素材には鉄が用いられる。このように、基本的に耐食性に劣る鉄を素材として用いても、溶融アルミニウムめっきを施すことで、耐食性や耐熱性が向上するため、長時間酸性の高温な排気ガスと接触しても、錆や熱による変形などが生じることを防止できる。
【００６５】
また、煙突１２から最終的に温水ボイラ１０の外部に排出される排気ガスの排気温度も、煙道４に設置された伝熱体７にその熱量を伝導することで下げることができる。これにより、昨今地球環境の温暖化が問題視される中で、温暖化対策にも繋がることになり、地球環境にも配慮した温水ボイラ１０を提供することができる。
【００６６】
上述した溶融アルミニウムめっきには、アルミニウムの付着量に応じて段階的に３種類があり、１種（耐候性を目的とする）、２種（耐食性を目的とする）、３種（耐熱性を目的とする）に分類される。そして、１種より２種、２種より３種の方がアルミニウムの付着量が多くなる。
【００６７】
燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６に施された溶融アルミニウムめっきの種類は、上記３種類のうち、加熱される熱媒体（例えば、水、油、空気）の種類に応じて、例えば、本実施形態のように熱媒水Ｗを使用する場合は最低でも２種の溶融アルミニウムめっきが施され、また、煙道４の内部に設置されたスパイラル形状の伝熱体７に施された溶融アルミニウムめっきの種類は、高温の排気ガスに耐えられるように３種の溶融アルミニウムめっきが施されることが望ましい。つまり、熱媒体の種類及び燃焼室２から排出される排気ガスとの温度に応じて、適宜必要な種類の溶融アルミニウムめっきが施される。
【００６８】
以下、図４及び図５を用いて、上述した溶融アルミニウムめっきが施された後の伝熱板６の燃焼室２及び煙道４の外周面への巻着について説明する。
【００６９】
図４（ａ）に示すように、伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すときに、高温のアルミニウム（約６７０〜７２０℃）の溶液に伝熱板６を所定時間浸漬することで、放熱フィン６ｅの熱膨張により、伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅを突設した箇所の裏面６ｂが膨出変形して凸部６ｄが形成される。
【００７０】
従来、伝熱板６を燃焼室２の外周面２ａに巻着させる場合は、巻着バンド（図示せず）等を用いて当該巻着バンドを締付けることで、燃焼室２の外周面２ａに伝熱板６の裏面６ｂをできるだけ密着するように巻着させていた。ところが、いかに薄板（例えば、厚み１ｍｍ）の伝熱板６であっても、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などで構成された燃焼室２の外周面２ａに完全に密着させることは困難であった。そのため、巻着させるときに、伝熱板６と燃焼室２の外周面２ａとの間に隙間などが生じると、燃焼室２の外周面２ａから伝熱板６への熱伝導効率が下がってしまう。
【００７１】
ところが、本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅを突設した箇所の裏面６ｂに形成された凸部６ｄが、燃焼室２の外周面２ａに接するため、燃焼室２の外周面２ａに接した凸部６ｄから伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅへ効率よく燃焼室２内の燃焼熱を伝導させることできる。
【００７２】
すなわち、本実施形態における伝熱板６は、従来のように伝熱板６と燃焼室２の外周面２ａと伝熱板６の裏面とを隙間なく巻着させる必要がない。つまり、燃焼室２の外周面２ａが伝熱板６の裏面６ｂに形成された凸部６ｄと接触するように巻着させるだけでよいので、伝熱板６の巻着に精密な作業を必要としない。
【００７３】
なお、図５では、燃焼室２の外周面２ａに一枚の伝熱板６を巻着させた状態を示しているが、実際には、燃焼室２の外周面２ａの長手方向のサイズに合わせて、複数枚の伝熱板６を連続して巻着させることができる。これにより、燃焼室２内の燃焼熱を外周面２ａから伝熱板６へより多く伝導させることができるので、伝熱板６の表面に突設された放熱フィン６ｅから周囲の熱媒水Ｗへ効率よく熱を伝導して加熱することができる。
【００７４】
さらに、上述したように、伝熱板６には溶融アルミニウムめっきが施されているため、燃焼室２の外周面２ａから伝熱板６の表面の放熱フィン６ｅへ伝導した燃焼室２内の燃焼熱は、さらに効率よく周辺の熱媒水Ｗとの熱伝導を行うことができる。また、煙道４に伝熱板６を巻着させる場合においても、燃焼室２の外周面２ａに伝熱板６を巻着させる場合と同じであるため、同様な熱伝導効率の向上を図ることができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として鉄（Ｆｅ）を用いることで、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として耐熱性金属のステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いるよりも熱伝導率を高めることができる。これは金属材料毎に熱伝導率が異なることに起因する。図６に示すように、ステンレスの熱伝導率（０．０３９）よりも鉄（Ｆｅ）の熱伝導率（０．１５０）が高く、鉄（Ｆｅ）の熱伝導率（０．１５０）よりもアルミニウム（Ａｌ）の熱伝導率（０．４９０）が高い。つまり、溶融アルミニウムめっきを施した場合、素材である鉄とアルミニウムの組合せの方が、ステンレスとアルミニウムの組合せよりも熱伝導率が高くなる。
【００７６】
このように、従来では、基本的に耐食性に劣る鉄は、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材に用いられることはなく、鉄よりも耐食性に優れたステンレスなどが用いられていた。しかし、本実施形態のように、溶融アルミニウムめっきを施すことで、耐食性のみならず耐熱性も向上させることが可能となり、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として鉄を用いることが可能となる。
【００７７】
しかも、伝熱板６の素材として鉄を用いた方がステンレスを用いるよりも、熱伝導率が高いため、燃焼室２や煙道４に伝熱板６を巻着させる場合に、燃焼室２の燃焼熱及び煙道４の排気ガスの熱を効率よく伝導して、周囲の熱媒水Ｗを過熱することが可能となり、より一層の消費燃料の燃費の向上を図ることができる。さらに、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材に鉄を用いることで、鉄はステンレスよりも廉価なため、材料費のコスト削減もできる。
【００７８】
ここで、図７を参照して、放熱フィン６ｅに溶融アルミニウムめっきを施した場合と、溶融アルミニウムめっきを施さない場合との、放熱フィン６ｅの温度上昇の差異を説明する。なお、条件を合わせるために、従来のステンレス（ＳＵＳ３０４）を伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材として用い、放熱フィン６ｅの一方はそのままで、他方は溶融アルミニウムめっきを施して、伝熱板６の表面６ａに載置して裏面６ｂから加熱した。
【００７９】
また、測定場所は無風の室内とし、加熱には携帯ガスコンロ（加熱温度８００℃）を用い、３分間の加熱後に、図７（ａ）に示す放熱フィン６ｅの上部測定ポイントＰＨ、中部測定ポイントＰＭ、下部測定ポイントＰＬの３箇所の温度を測定した。
【００８０】
図７（ｂ）に示すように、測定結果は、上部測定ポイントＰＨでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「２１８℃」、ステンレスのままの場合は「７９℃」である。中部測定ポイントＰＭでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「２５８℃」、ステンレスのままの場合は「１０８℃」である。下部測定ポイントＰＬでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「３６８℃」、ステンレスのままの場合は「１５３℃」である。
【００８１】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、溶融アルミニウムめっきを施した放熱フィン６ｅの方が、溶融アルミニウムめっきを施さない放熱フィン６ｅよりも、放熱フィン６ｅの上中下の３箇所とも高温の測定結果が得られた。なお、この測定結果は、あくまで一例であり、測定環境の変化により測定結果は変動すると考えられるが、少なくとも、溶融アルミニウムめっきを施すことで熱伝導の効率は高くなり、溶融アルミニウムめっきを施された放熱フィン６ｅは高温になることが証明された。
【００８２】
上述してきた構成からなる本実施形態における温水ボイラ１０が稼動すると、灯油、重油、軽油等の液体燃料を霧化して空気と混合し、圧力を掛けてバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１から噴射する。噴射すると同時に、点火装置によって燃焼し、火炎を形成する。ここで、燃焼室２には吸気孔１４が形成されているので、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引される作用により外気が流入する。そして、噴霧燃料は吸気流によって下から吹き上げるように燃焼室内に広がり、未燃焼のまま落下することが防止され完全燃焼される。
【００８３】
燃焼室２における液体燃料の燃焼に伴って燃焼室２の外周の熱媒水Ｗが加熱される。燃焼室２の外周面には、多数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させているので、効率的に熱交換が行われる。そして、加熱された熱媒水Ｗは循環ポンプＰにより缶体１の底壁１３に設けられた循環パイプ５から取水されて缶体１の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充されるため、加熱された熱媒水Ｗは流下して缶体１の底壁１３に集約される。
【００８４】
つまり、温水ボイラ１０が稼働した最初の時点では缶体１下方に温水が集約され、循環ポンプＰの動作により、缶体１の上方から下方に循環しながら、徐々に缶体１全体の熱媒水Ｗが温められることになる。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定の温度になったことが検知されると、缶体１の底壁１３に形成された送湯パイプ８からは、集約された熱媒水Ｗが優先的に各所へ送湯される。
【００８５】
缶体１ではフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部により、缶体１の上部に設けられた供給口９から新たな熱媒水Ｗの補充を行う。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。このようにして、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは補充が行われ、さらに、缶体１内の熱媒水Ｗの量は一定の範囲内で確保されるとともに、缶体１の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御される。
【００８６】
つまり、送湯パイプ８から規定温度の熱媒水Ｗを送湯すると、フロートスイッチ１６が水位の低下を検知して、送湯した量に相当する量の熱媒水Ｗが缶体１に補充され、缶体１の熱媒水Ｗの量は一定に保たれる。仮に送湯パイプ８から１時間に５００リットル送湯されると、缶体１の上部に設けられた供給口９から同量の５００リットルが補充される。
【００８７】
すなわち、本実施形態における温水ボイラ１０では、缶体１に熱媒水Ｗが補充されると、缶体１内の熱媒水Ｗの温度は規定温度より大幅に下がるため、バーナ装置３の燃焼を再開させて規定温度まで加熱している。そして、バーナ燃焼の輻射熱を最大限に得るために、燃焼室２の外周面に複数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させて熱媒水Ｗを加熱するとともに、燃焼室２の上部に設置した煙道４の外周にも燃焼室２と同様の複数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させて、煙道４を自然排気される排気ガスの熱量も熱媒水Ｗの加熱に利用している。
【００８８】
さらに、本実施形態においては、煙道４にスパイラル形状に形成した伝熱体７を設置することで、煙道４を通過する排気ガスの熱量が、効率よく伝熱体７に伝導して煙道４の周囲の熱媒水Ｗの加熱に利用されるようにしている。また、本実施形態においては、上述したように伝熱板６及び伝熱体７は、溶融アルミニウムめっきが施されているため、より熱伝導効率の高い熱媒水Ｗの加熱を行うことができる。
【００８９】
そして、温水ボイラ１０の一番下部に燃焼室２を設置し、バーナ装置３も燃焼室２下部に設置するとともに、燃焼室２の下方、缶体１の底壁１３に送湯パイプ８を取り付けている。この構造によって、缶体１の上部に設けられた供給口９より、新たな熱媒水Ｗを補充しても、送湯パイプ８周辺の熱媒水Ｗの温度低下を防ぎ、また、缶体１に補充されている熱媒水Ｗの加熱時間も短縮できるようにしている。
【００９０】
［伝熱板の変形例］
ここで、図８を用いて、伝熱板の変形例について説明をする。この変形例における伝熱板６０は、例えば、幅Ｈ３が１００ｍｍ、厚みＤ４は１ｍｍであり、上述した伝熱板６よりも幅が狭いだけで、長さや厚みは同様の長方形の金属板である。
【００９１】
この伝熱板６０には、切り起こされた矩形の放熱フィン６０ｃが形成されている。すなわち、矩形形状の４辺のうち、伝熱板６０の長手方向に直交する一辺を残して切り込みを入れ、切り込みのない前記一辺を支点として略９０度で引き起こすことで、厚みＤ４が１ｍｍ、高さＨ４が２０ｍｍ、幅Ｌ４が３０ｍｍの長方形の放熱フィン６０ｃを形成している。この例では、熱媒水Ｗの流れに対して放熱フィン６０ｃがあたかも対峙するように切り起こされているため、放熱フィン６０ｃと熱媒水Ｗとが十分に接触できるが、熱媒水Ｗの流れの抵抗力を考慮して、例えば、図示した切り起こし方向とは直交する方向に切り起こした放熱フィンを交互に配設するなどしてもよい。
【００９２】
伝熱板６０の素材としては、上述した伝熱板６と同様に鉄（Ｆｅ）が用いられる。このように、一枚の伝熱板６０に所定間隔で切り込みをいれて、この切込みを切り開け起こすだけで複数の放熱フィン６０ｃを形成できるので、放熱フィン６０ｃを伝熱板６０に溶接するなどの作業が不要となり、伝熱板６０の加工時間の短縮を図ることができる。
【００９３】
変形例においても、伝熱板６０の表面６０ａに放熱フィン６０ｃを形成した後、溶融アルミニウムめっきが施される。そして、溶融アルミニウムめっきが施された伝熱板６０は、燃焼室２及び煙道４の外周面に所定の巻着バンド（図示せず）等により巻着される。この場合、熱伝導効率を高めるために、伝熱板６０の裏面６０ｂと燃焼室２及び煙道４の外周面とを隙間なく密着させる必要がある。このため、変形例における伝熱板６０は、上述した伝熱板６の幅Ｈ１（２００ｍｍ）の半分の幅Ｈ３（１００ｍｍ）にして、巻着バンドによる締付密着度を高めることができるようにしている。
【００９４】
なお、上述した実施形態においては、熱媒体として水（熱媒水Ｗ）を加熱する温水ボイラ１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱媒体として空気を加熱する温風送風機等に適用することも可能である。
【００９５】
また、燃焼室２及び煙道４に巻着させる伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅは、その設置間隔、形状、個数及び熱媒体に接触する面積（つまり、長さ）等は、加熱装置の出力、さらに設置される燃焼室２及び煙道４のサイズに応じて適宜変更可能である。
【００９６】
また、燃焼室２及び煙道４の外周面に伝熱板６を巻着させるときは、巻着バンドを用いて、当該巻着バンドを締付けることで燃焼室２及び煙道４の外周面と伝熱板６との密着度を高めることができるようにしているが、伝熱板６を巻着させる始端部及び終端部を、燃焼室２及び煙道４の外周面に溶接して巻着させることもできる。
【００９７】
また、上述した実施形態では、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材に、鉄（Ｆｅ）やステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いて説明してきたが、本発明はこれに限らず、溶融アルミニウムめっきを施すことで、熱伝導率を高め、なおかつ、耐食性及び耐熱性が向上する金属であれば、素材として用いることができる。
【００９８】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 缶体
２ 燃焼室
３ バーナ装置
４ 煙道
５ 循環パイプ
６ 伝熱板
７ 伝熱体
８ 送湯パイプ
９ 供給口
１０ 温水ボイラ
１２ 煙突
３１ 燃料噴射ノズル
１４ 吸気孔
１７ 温度センサ
２３ 点検口
３１ 燃料噴射ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置に関し、詳しくは施設園芸用ハウスや工場内の暖房、あるいは食品の乾燥などに用いることができる加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、施設園芸用ハウスや工場内を暖房するのには比較的小型の加熱装置が用いられており、一般に、かかる加熱装置として、バーナを用いて水や空気などの熱媒体を加熱する燃焼室を備えたものが用いられている。
【０００３】
このように、バーナを用いた燃焼熱によって熱源となる熱媒体を加熱するのであるが、本出願人は、効率よく熱媒体を加熱できるように、燃焼室を構成する壁体の外周面に放熱フィンを複数設けた加熱装置（温風送風機）を提案した（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１３８７３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１をはじめ、放熱フィンを設ける場合、かかる放熱フィンを前記壁体の外周面に重ね合わせて着脱自在に装着可能とした基板に接合することが考えられる。
【０００６】
しかし、かかる構成では、基板と燃焼室の壁体との間に、どうしても隙間が生じてしまうため、所望する熱伝導率を得られないことがあった。市場からは、燃費を抑えることが可能な、より経済性の高い加熱装置が常に求められているため、放熱フィンへの熱伝導率を高めることが大きな課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、前記伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成した。
【０００８】
（２）上記（１）の加熱装置において、前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着したことを特徴とする。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）の加熱装置において、前記伝熱体の金属板と放熱フィンとの接合を、スポット溶接による接合としたことを特徴とする。
【００１０】
（４）上記（２）又は（３）に記載の加熱装置において、前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体を配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面に放熱フィンとなる複数の金属片を接合した伝熱板を、溶融アルミニウムめっきを施すと、伝熱板の金属片との接合部位の裏面が、金属片の熱膨張によって膨出変形する。このため、伝熱板を燃焼室の外周面に巻着すると、金属片の真裏部分で膨出している変形部分が確実に燃焼室の外周面と接触して熱伝導効率が向上し、熱媒体を効果的に加熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る温水ボイラの内部構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の温水ボイラの正面の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の伝熱板の構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態の伝熱板の巻着状態を説明する略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の伝熱板の巻着状態を説明する斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の金属材料毎の熱伝導率のデータを説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態の伝熱板の熱伝導効率の差異を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態の伝熱板の変形例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態に係る加熱装置は、熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数のフィンを突設した伝熱板を巻着しており、しかも、前記伝熱板は、金属板表面に複数のフィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成している。
【００１４】
また、前記バーナ装置には、吸気装置及び点火装置が設置されており、バーナ装置に付設された燃料噴射ノズルが燃焼室の一端から水平方向に挿入される構成としている。そして、燃料噴射ノズルの先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室内で混合燃料が燃焼して燃焼室外周の熱媒体が加熱される。
【００１５】
この時、燃焼室が有する熱は、燃焼室の外周面に巻着された伝熱板に設けられた複数の放熱フィンに伝わるため、周囲の熱媒体との伝熱面積が広がることになり、より効率良く周囲の熱媒体を加熱することが可能となる。さらに、この伝熱板は、例えば鉄などの金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、鉄などよりも熱伝導率の高い溶融アルミニウムめっきを施して形成されているので、周囲の熱媒体との熱伝導効率が良くなり、混合燃料の消費を抑えた省エネ効果の高い加熱装置とすることができる。
【００１６】
また、前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させたた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着することもできる。
【００１７】
これにより、燃焼室で発生した排気ガスは、前記煙道を通過して加熱装置の外部に排気されることになるが、本実施形態においては、前記煙道は前記熱媒体と接するように配設されているため、煙道外周の熱媒体も加熱することができる。さらに、煙道内の外周面にも溶融アルミニウムめっきを施した前記伝熱板を巻着することで、前記煙道の周囲の熱媒体との熱伝導効率が良くなり、混合燃料の消費を抑えた省エネ効果の高い加熱装置とすることができる。
【００１８】
また、前記伝熱体の金属板とフィンとの接合は、スポット溶接による接合とすることが好ましい。これにより、前記伝熱体の表面に複数の放熱フィンを突設させる加工を行う場合の作業工程を縮小し、作業時間の短縮を図ることができる。
【００１９】
また、前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル状の伝熱体を配設することもできる。この伝熱体も、例えば、素材には鉄などの金属が用いられ、この鉄よりも熱伝導率の高い溶融アルミニウムめっきが施された伝熱体を、前記煙道内に配設することにより、排気ガスの熱を煙道の外周面に巻着された伝熱板に効果的に伝導させる構成とすることができる。
【００２０】
すなわち、排気ガスが有する熱を、煙道を介して熱媒体に伝えるために、排気ガスを単に煙道内に滞留させただけでは、排気効率が低下して燃焼室の燃焼効率を低下させてしまう可能性がある。そこで、溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体とすることにより、排気ガスの排出には何ら支障なく排気ガスが有する熱を効率良く煙道に巻着された伝熱板に伝えることを可能とし、さらに、高温酸性の排気ガスによる伝熱体への耐食性及び耐熱性を高めている。
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る加熱装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では加熱装置を、熱媒体として水（以下、熱媒水Ｗという）を用いた温水ボイラとして説明する。また、加熱装置（温水ボイラ）は施設園芸用ハウスや工場内で好適に使用できるものであるが、暖房が必要な場所であれば如何なる場所にも設置できる。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る温水ボイラ１０（加熱装置）の内部構成を示す側断面図、図２は図１に示す温水ボイラ１０（加熱装置）のＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
図示するように、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、内部に熱媒水Ｗを収容する缶体１を備えている。そして、この缶体１内に、バーナ装置３が臨設された耐熱性金属（例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４））からなる燃焼室２を設けるとともに、この燃焼室２に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体１の外部に伸延させた煙道４を配設している。
【００２４】
そして、燃焼室２及び煙道４の熱媒水Ｗと接触する外周面には、複数の放熱フィン６ｅを突設した伝熱板６が巻着されている。このように構成することにより、燃焼室２及び煙道４の外周面に設けられた伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと熱媒水Ｗとが接することになる。
【００２５】
また、詳しくは後述するが、伝熱板６は鉄板などに溶融アルミニウムめっきが施されて形成されている。このように鉄よりも熱伝導率の高いアルミニウムをめっきしたことにより、伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと熱媒水Ｗとの熱伝導の効率を高めることができる。
【００２６】
燃焼室２は、水平方向を長手方向とする円筒形状としており、長手方向一側端壁２１にバーナ装置３、そして、その上部位置にメンテナンス用の第２点検口２５を設けている。また、長手方向の他側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けている。
【００２７】
バーナ装置３は、燃料噴射ノズル３１を備えており、この燃料噴射ノズル３１の先端が燃焼室２内に臨むように、燃焼室２の一側端壁２１から水平方向に挿入されている。バーナ装置３には、吸気装置（図示せず）及び点火装置（図示せず）が付設されており、燃料噴射ノズル３１の先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室２内で混合燃料が燃焼することとなる。
【００２８】
また、煙道４は２本配設されている。各煙道４は、それぞれ缶体１内において、各煙道４の外周面に巻着された伝熱板６が熱媒水Ｗと接するように、燃焼室２の上方に所定間隔離隔した位置に配置され、上記燃焼室２と同様に水平方向を長手方向とする円筒形状としている。そして、かかる２本の煙道４は、点検口２３及び第２点検口２５と対向する位置で、燃焼室２の下流側上部と一端を連通連結するとともに、他端を、燃焼室２の一側端壁２１側から上方へ伸延して缶体１の外部と連通した煙突１２の基端と接続している。なお、本実施形態においては、煙道４と煙突１２とを別体として形成するようにしたが、例えば、煙道４と煙突１２とを別体とせずに、水平に伸延した煙道４の他端側を上方に略９０度屈曲させて煙突１２を形成してもよい。
【００２９】
また、缶体１の底壁１３には、熱媒水Ｗを循環させるための循環ポンプＰが中途に設けられた循環パイプ５の一端と、加熱された熱媒水Ｗを送湯する送湯パイプ８の一端とが連通連結されている。
【００３０】
なお、底壁１３の燃料噴射ノズル３１の先端直下位置に吸気孔１４を形成して、燃料噴射ノズル３１からの噴射気流に引き寄せられて外気が吸気孔から導入されるようにして、噴射燃料の完全燃焼を促進する構成としている。
【００３１】
また、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、後述する温度センサ１７により熱媒水Ｗの温度を検知して所定温度に維持する温度制御部（図示せず）と、熱媒水Ｗの水量を検知して所定水位に維持する水量制御部（図示せず）、各制御部と電気的に接続された操作パネル（図示せず）などを備えている。
【００３２】
上記構成の温水ボイラ１０が稼動して燃焼室２が加熱されると、缶体１に補充されている熱媒水Ｗのうち、まず燃焼室２の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅと接触している熱媒水Ｗが熱交換により加熱される。そして、循環ポンプＰの作動により、燃焼室２の周辺の加熱された熱媒水Ｗが、循環パイプ５から吸い上げられることにより、燃焼室２の上方のまだ加熱されていない熱媒水Ｗが、燃焼室２の周辺を経由して加熱されながら缶体１の下方に移動する。一方、循環パイプ５から吸い上げられた熱媒水Ｗは、温水ボイラ１０の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充される。つまり、図２に示すように、温水ボイラ１０の稼働中は、缶体１に充填されている熱媒水Ｗは、上方から下方に循環しながら全体的に温められていくことになる。
【００３３】
このとき、図示するように、円筒形状の燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６には、放熱フィン６ｅが放射状に複数列突設されており、かかる放熱フィン６ｅを熱媒水Ｗと接触させることで熱交換効率を向上させている。
【００３４】
すなわち、本実施形態では、燃焼室２の周辺で熱媒水Ｗが熱交換されるだけではなく、燃焼室２の上部の煙道４を通過する燃焼室２からの排気ガスが有する熱も、煙道４を介して熱媒水Ｗに伝達される構成として、熱媒水Ｗの加熱効率を高めている。
【００３５】
しかも、放熱フィン６ｅは、図示するように、平面視略く字状（Ｖ字状）に形成し、熱媒水Ｗの対流方向に対し、適宜の抵抗を付与しつつ十分に接触できるように形成されている。したがって、煙道４の周辺の熱媒水Ｗは、上述した燃焼室２の外周の熱媒水Ｗと同様に、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅと接触し、排気ガスが有する熱を効率よく熱媒水Ｗと熱交換して加熱することができる。
【００３６】
また、缶体１の水面１１にはフロートスイッチ１６が配置されて、このフロートスイッチ１６は、上記水量制御部に接続されている。このフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部が循環ポンプＰを作動させて新たな熱媒水Ｗの補充を行う。
【００３７】
すなわち、本実施形態における循環ポンプＰは、水量制御部からの制御により、新たな熱媒水Ｗを供給口９から補充するための機能も備えたものである。このとき、循環ポンプＰによる熱媒水Ｗの循環は停止することになるが、この熱媒水Ｗの循環を作動させた状態で、同時に熱媒水Ｗの補充を行う構成とすることも可能である。
【００３８】
缶体１の上部には熱媒水Ｗの温度を計測するための温度センサ１７が配置されている。この温度センサ１７は温度制御部に接続されている。この温度センサ１７が熱媒水Ｗの温度が所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。なお、温度センサ１７の設定位置は、缶体１に補充された熱媒水Ｗの全体の温度を計測するために、上部の加熱された熱媒水Ｗの供給口９と下部の加熱部（つまり、燃焼室２及び煙道４）とのおよそ中間の位置として、上部から下部へ循環する熱媒水Ｗの、平均温度を計測するようにしている。
【００３９】
そして、缶体１の熱媒水Ｗの温度が所定温度以上になった場合は、缶体１の底壁１３に設けられた、加熱された熱媒水を送湯する送湯パイプ８から温水ボイラ１０の外部に供給されることになる。なお、本実施形態においては、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは、上述したように供給口９から新たに補充されて、缶体１内の熱媒水Ｗの量は常に一定の範囲内で確保され、缶体１内部の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御されている。
【００４０】
また、前記燃焼室２の基部にはバーナ装置３が配置され、このバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１が筒端中心の下側から燃焼室２に挿入されている。この燃料噴射ノズル３１は水平方向に挿入され、燃料噴射ノズル３１からは燃料と空気を混合した液体燃料が噴射される。これらの液体燃料は重油、灯油、軽油等の液体化石燃料を使用することができ、液体燃料を、空気と混合して霧状とし、圧力を掛けて噴射する。なお、燃料噴射ノズル３１には点火装置も付加されており、燃料噴射ノズル３１から液体燃料が噴射されると同時に、自動的に点火装置が作動して、液体燃料は点火されることになる。
【００４１】
燃料噴射ノズル３１の噴射孔の下方には、燃焼室２及び缶体１を貫通して温水ボイラ１０の外部に通じる吸気孔１４が形成されており、バーナ装置３が稼働すると、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引され、この吸引流により吸気孔１４から外気が吸入されることにより、外気が火炎を下から吹き上げるように燃焼空気と合流するため、噴霧燃料は、下から吹き上げられて燃焼室２内に広がり、燃料が未燃焼のまま落下するのを防止して、噴霧燃料を完全燃焼させる構成としている。しかし、この吸気孔１４は特になくても構わない。
【００４２】
なお、吸気孔１４を形成する場合は、バーナ装置３の燃料噴射ノズル３１は、燃焼室２の内径の４分の１の高さから挿入され、燃焼室内には十数ｃｍの燃料噴射ノズルを突起させて、燃料噴射ノズルの噴射孔の直下に吸気孔１４を１個形成するとよい。なお、この場合は、吸気孔１４の位置、大きさ・形状はバーナ装置３の出力にも関係するが、噴霧燃料を下から吹き上げられるように作用する部位であれば任意であり、噴射火炎の基部または噴射火炎の中央部分に相当する位置の直下に形成することも可能である。
【００４３】
そして、燃焼ガスは燃焼室２の奥に接続された２本の煙道４を通過して燃焼気流に流されて煙突１２から温水ボイラ１０の外部に、排気ガスとして自然排気される。このとき、２本の煙道４の内部には、図示するように伝熱体７が配設されている。
【００４４】
この伝熱体７は、スパイラル形状の羽根部７ａを有し、燃焼室２から排出される排気ガスは、この羽根部７ａと衝突して通過速度が減衰され、渦巻き状に回転しながら通過することになる。これにより、排気ガスが有する熱を効率よく羽根部７ａから吸収して、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに伝導する構成としている。なお、この伝熱体７の羽根部７ａの形状等は、排気ガスの通過速度が著しく減衰しないように設計されている。つまり、排気ガスの通過速度が減衰することで、燃焼室２において不完全燃焼が発生しないようにしている。
【００４５】
また、鉄などの素材で形成された伝熱体７には、熱伝導効率を高めるために溶融アルミニウムめっきが施されている。このように、素材としての鉄よりも熱伝導効率の高いアルミニウムによりメッキを施すことで、排気ガスの熱を効率よく羽根部７ａから吸収して煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに伝導することができる。また、溶融アルミニウムめっきを施された伝熱体７は、耐食性や耐熱性が向上するため、長時間酸性の高温な排気ガスと接触しても、錆や熱による変形などが生じることを防止することができる。
【００４６】
こうして、伝熱体７の羽根部７ａから吸収されたに熱は、さらに、羽根部７ａに外接する煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び当該伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅに伝えられて、煙道４の外周の熱媒水Ｗと熱交換されて、熱媒水Ｗを過熱することとなる。
【００４７】
また、図１に示すように、本実施形態においては、前述したように、側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けられ、この点検口２３にビス２４ａ、２４ａで取り付けられている点検カバー２４を外すことにより、伝熱体７を外部に取り出すことを可能としている。
【００４８】
これにより、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行なえるようにして、排気ガスの通過により煙道４及び伝熱体７に付着した液体燃料の燃焼により生じる煤等を除去することにより、煙道４を自然排気される排気ガスの通過を一定の速度に保つことができ、燃焼室２内での噴霧燃料の不完全燃焼を防止することが可能となる。なお、本実施形態においては、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行えるように、点検口２３を設けたが、この点検口２３は、燃焼室２の内部に付着した煤等を除去するための清掃口として用いることもできる。
【００４９】
また、本実施形態における伝熱体７には、図示するようにその中心軸の両端に引き出し部７ｂ、７ｂが設けられ、この引き出し部７ｂ、７ｂを引っ張ることにより煙道４からの抜き出しを容易としている。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、側端壁２２の点検口２３に対向する位置にも第２点検口２５が設けられている。そして、点検口２３と同様に、この第２点検口２５にビス２６ａ、２６ａで取り付けられている第２点検カバー２６を外すことにより、第２点検口２５側からも、伝熱体７を外部に取り出すことを可能として、温水ボイラ１０の設置状況に応じて、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃が容易に行なえるようにしている。
【００５１】
ここで、図３を用いて、温水ボイラ１０の缶体１における燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び当該伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅの構成について説明する。
【００５２】
まず、図３を用いて、燃焼室２の外周面に巻着された伝熱板６及び伝熱板６に複数突設された放熱フィン６ｅの構成について説明する。なお、以下においては、放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６の一方の面を表面６ａ、伝熱板６を燃焼室２に巻着するときに、燃焼室２の外周面と接触する他方の面を裏面６ｂとして説明する。
【００５３】
伝熱板６は、例えば、幅Ｈ１は２００ｍｍ、長さＬ１は２５０２ｍｍ、厚みＤ１は１ｍｍの長方形の鉄（Ｆｅ）製の金属板である。この伝熱板６の表面６ａには、一列７枚、合計２４列の放熱フィン６ｅが突設される。つまり、一枚の伝熱板６は、合計７×２４＝１６８（枚）の放熱フィン６ｅを有している。
【００５４】
一枚の放熱フィン６ｅは、幅Ｈ２は３５ｍｍ、長さＬ２は８０ｍｍ、厚みＤ２は１ｍｍの中心を折り曲げてＶ字状に形成された長方形の金属板であり、やはり鉄（Ｆｅ）製としている。そして、図３（ｂ）に示すように、一枚の放熱フィン６ｅは、合計６箇所の接合部６ｃでスポット溶接されて伝熱板６の表面６ａに垂直に接合されている。
【００５５】
このように、一枚の放熱フィン６ｅの形状をＶ字状とし、なおかつ、スポット溶接により伝熱板６の表面６ａに突設することで、複数の放熱フィン６ｅを垂直に突設させる加工の作業工程を縮小でき、作業時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
伝熱板６の表面６ａに放熱フィン６ｅを突設させた後、本実施形態においては、この伝熱板６に対して溶融アルミニウムめっきを施す。この溶融アルミニウムめっきとは、アルミニウム（Ａｌ：純度９９．７％）を、約６７０〜７２０℃で溶融した中に、伝熱板６を所定時間浸漬して、伝熱板６の母材となる鉄の金属板の上に鉄とアルミニウムの合金層、アルミニウムの層、酸化アルミ層を被覆させる複合メッキである。
【００５７】
すなわち、伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すことにより、伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、母材としての鉄の金属板の層を中心として、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、という順番で各層が形成され、表面は酸化アルミニウムの膜で覆われる。つまり、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄の金属板は、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、そして、酸化アルミニウムの膜の順でサンドイッチ状に被覆される。
【００５８】
伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄は、基本的に耐食性に劣る。しかしながら、上述したように伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すことにより、耐食性のみならず耐熱性も向上するため、例えば、放熱フィン６ｅにより熱媒水Ｗが高温に加熱された場合でも熱変形を生じることがない。
【００５９】
また、アルミニウムは、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材である鉄よりも熱伝導率が高いため、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの表面に形成されたアルミニウムから周囲の熱媒水Ｗに効率よく熱を伝導することができる。
【００６０】
すなわち、溶融アルミニウムめっきを施された伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、上述したように、鉄の金属板を中心として、鉄とアルミニウムとの合金層、アルミニウムの層、そして、酸化アルミニウムの膜の順でサンドイッチ上に被覆されるので、周囲の熱媒水Ｗへは表面のアルミニウムの層が効率よく熱を伝導し、熱媒水Ｗに熱を伝導して冷却された表面のアルミニウムの層には、中心の鉄に蓄えられた熱が順次伝導されて、周囲の熱媒水Ｗに効率よく熱を伝導することができる。
【００６１】
また、煙道４の外周面に巻着される伝熱板６は、燃焼室２の外周面に巻着される伝熱板６のサイズと比較して、幅や長さが異なり、また、突設される放熱フィン６ｅの枚数が異なるが、その製造工程及び材質は同一である。そして、溶融アルミニウムめっきも同様に施される。
【００６２】
このように、伝熱板６及び放熱フィン６ｅに溶融アルミニウムめっきを施すことにより、燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅは、燃焼室２及び煙道４の外周面から伝導した、燃焼室２内のバーナ装置３による燃焼熱や煙道４内を通過する高温の排気ガスの熱を、周辺の熱媒水Ｗに効率よく伝導することができるので、燃費の向上を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、２つの煙道４の内部にそれぞれ設置される伝熱体７にも溶融アルミニウムめっきが施される。伝熱体７は、溶融アルミニウムめっきを施されることにより、排気ガスの熱をより効率よく吸収して、煙道４の外周面に巻着された伝熱板６及び放熱フィン６ｅに熱を伝導することができる。
【００６４】
また、伝熱体７は、上記伝熱板６及び放熱フィン６ｅと同様に素材には鉄が用いられる。このように、基本的に耐食性に劣る鉄を素材として用いても、溶融アルミニウムめっきを施すことで、耐食性や耐熱性が向上するため、長時間酸性の高温な排気ガスと接触しても、錆や熱による変形などが生じることを防止できる。
【００６５】
また、煙突１２から最終的に温水ボイラ１０の外部に排出される排気ガスの排気温度も、煙道４に設置された伝熱体７にその熱量を伝導することで下げることができる。これにより、昨今地球環境の温暖化が問題視される中で、温暖化対策にも繋がることになり、地球環境にも配慮した温水ボイラ１０を提供することができる。
【００６６】
上述した溶融アルミニウムめっきには、アルミニウムの付着量に応じて段階的に３種類があり、１種（耐候性を目的とする）、２種（耐食性を目的とする）、３種（耐熱性を目的とする）に分類される。そして、１種より２種、２種より３種の方がアルミニウムの付着量が多くなる。
【００６７】
燃焼室２及び煙道４の外周面に巻着された伝熱板６に施された溶融アルミニウムめっきの種類は、上記３種類のうち、加熱される熱媒体（例えば、水、油、空気）の種類に応じて、例えば、本実施形態のように熱媒水Ｗを使用する場合は最低でも２種の溶融アルミニウムめっきが施され、また、煙道４の内部に設置されたスパイラル形状の伝熱体７に施された溶融アルミニウムめっきの種類は、高温の排気ガスに耐えられるように３種の溶融アルミニウムめっきが施されることが望ましい。つまり、熱媒体の種類及び燃焼室２から排出される排気ガスとの温度に応じて、適宜必要な種類の溶融アルミニウムめっきが施される。
【００６８】
以下、図４及び図５を用いて、上述した溶融アルミニウムめっきが施された後の伝熱板６の燃焼室２及び煙道４の外周面への巻着について説明する。
【００６９】
図４（ａ）に示すように、伝熱板６に溶融アルミニウムめっきを施すときに、高温のアルミニウム（約６７０〜７２０℃）の溶液に伝熱板６を所定時間浸漬することで、放熱フィン６ｅの熱膨張により、伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅを突設した箇所の裏面６ｂが膨出変形して凸部６ｄが形成される。
【００７０】
従来、伝熱板６を燃焼室２の外周面２ａに巻着させる場合は、巻着バンド（図示せず）等を用いて当該巻着バンドを締付けることで、燃焼室２の外周面２ａに伝熱板６の裏面６ｂをできるだけ密着するように巻着させていた。ところが、いかに薄板（例えば、厚み１ｍｍ）の伝熱板６であっても、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などで構成された燃焼室２の外周面２ａに完全に密着させることは困難であった。そのため、巻着させるときに、伝熱板６と燃焼室２の外周面２ａとの間に隙間などが生じると、燃焼室２の外周面２ａから伝熱板６への熱伝導効率が下がってしまう。
【００７１】
ところが、本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅを突設した箇所の裏面６ｂに形成された凸部６ｄが、燃焼室２の外周面２ａに接するため、燃焼室２の外周面２ａに接した凸部６ｄから伝熱板６の表面６ａの放熱フィン６ｅへ効率よく燃焼室２内の燃焼熱を伝導させることできる。
【００７２】
すなわち、本実施形態における伝熱板６は、従来のように伝熱板６と燃焼室２の外周面２ａと伝熱板６の裏面とを隙間なく巻着させる必要がない。つまり、燃焼室２の外周面２ａが伝熱板６の裏面６ｂに形成された凸部６ｄと接触するように巻着させるだけでよいので、伝熱板６の巻着に精密な作業を必要としない。
【００７３】
なお、図５では、燃焼室２の外周面２ａに一枚の伝熱板６を巻着させた状態を示しているが、実際には、燃焼室２の外周面２ａの長手方向のサイズに合わせて、複数枚の伝熱板６を連続して巻着させることができる。これにより、燃焼室２内の燃焼熱を外周面２ａから伝熱板６へより多く伝導させることができるので、伝熱板６の表面に突設された放熱フィン６ｅから周囲の熱媒水Ｗへ効率よく熱を伝導して加熱することができる。
【００７４】
さらに、上述したように、伝熱板６には溶融アルミニウムめっきが施されているため、燃焼室２の外周面２ａから伝熱板６の表面の放熱フィン６ｅへ伝導した燃焼室２内の燃焼熱は、さらに効率よく周辺の熱媒水Ｗとの熱伝導を行うことができる。また、煙道４に伝熱板６を巻着させる場合においても、燃焼室２の外周面２ａに伝熱板６を巻着させる場合と同じであるため、同様な熱伝導効率の向上を図ることができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として鉄（Ｆｅ）を用いることで、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として耐熱性金属のステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いるよりも熱伝導率を高めることができる。これは金属材料毎に熱伝導率が異なることに起因する。図６に示すように、ステンレスの熱伝導率（０．０３９）よりも鉄（Ｆｅ）の熱伝導率（０．１５０）が高く、鉄（Ｆｅ）の熱伝導率（０．１５０）よりもアルミニウム（Ａｌ）の熱伝導率（０．４９０）が高い。つまり、溶融アルミニウムめっきを施した場合、素材である鉄とアルミニウムの組合せの方が、ステンレスとアルミニウムの組合せよりも熱伝導率が高くなる。
【００７６】
このように、従来では、基本的に耐食性に劣る鉄は、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材に用いられることはなく、鉄よりも耐食性に優れたステンレスなどが用いられていた。しかし、本実施形態のように、溶融アルミニウムめっきを施すことで、耐食性のみならず耐熱性も向上させることが可能となり、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材として鉄を用いることが可能となる。
【００７７】
しかも、伝熱板６の素材として鉄を用いた方がステンレスを用いるよりも、熱伝導率が高いため、燃焼室２や煙道４に伝熱板６を巻着させる場合に、燃焼室２の燃焼熱及び煙道４の排気ガスの熱を効率よく伝導して、周囲の熱媒水Ｗを過熱することが可能となり、より一層の消費燃料の燃費の向上を図ることができる。さらに、伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材に鉄を用いることで、鉄はステンレスよりも廉価なため、材料費のコスト削減もできる。
【００７８】
ここで、図７を参照して、放熱フィン６ｅに溶融アルミニウムめっきを施した場合と、溶融アルミニウムめっきを施さない場合との、放熱フィン６ｅの温度上昇の差異を説明する。なお、条件を合わせるために、従来のステンレス（ＳＵＳ３０４）を伝熱板６及び放熱フィン６ｅの素材として用い、放熱フィン６ｅの一方はそのままで、他方は溶融アルミニウムめっきを施して、伝熱板６の表面６ａに載置して裏面６ｂから加熱した。
【００７９】
また、測定場所は無風の室内とし、加熱には携帯ガスコンロ（加熱温度８００℃）を用い、３分間の加熱後に、図７（ａ）に示す放熱フィン６ｅの上部測定ポイントＰＨ、中部測定ポイントＰＭ、下部測定ポイントＰＬの３箇所の温度を測定した。
【００８０】
図７（ｂ）に示すように、測定結果は、上部測定ポイントＰＨでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「２１８℃」、ステンレスのままの場合は「７９℃」である。中部測定ポイントＰＭでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「２５８℃」、ステンレスのままの場合は「１０８℃」である。下部測定ポイントＰＬでは、溶融アルミニウムめっきを施した場合は「３６８℃」、ステンレスのままの場合は「１５３℃」である。
【００８１】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、溶融アルミニウムめっきを施した放熱フィン６ｅの方が、溶融アルミニウムめっきを施さない放熱フィン６ｅよりも、放熱フィン６ｅの上中下の３箇所とも高温の測定結果が得られた。なお、この測定結果は、あくまで一例であり、測定環境の変化により測定結果は変動すると考えられるが、少なくとも、溶融アルミニウムめっきを施すことで熱伝導の効率は高くなり、溶融アルミニウムめっきを施された放熱フィン６ｅは高温になることが証明された。
【００８２】
上述してきた構成からなる本実施形態における温水ボイラ１０が稼動すると、灯油、重油、軽油等の液体燃料を霧化して空気と混合し、圧力を掛けてバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１から噴射する。噴射すると同時に、点火装置によって燃焼し、火炎を形成する。ここで、燃焼室２には吸気孔１４が形成されているので、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引される作用により外気が流入する。そして、噴霧燃料は吸気流によって下から吹き上げるように燃焼室内に広がり、未燃焼のまま落下することが防止され完全燃焼される。
【００８３】
燃焼室２における液体燃料の燃焼に伴って燃焼室２の外周の熱媒水Ｗが加熱される。燃焼室２の外周面には、多数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させているので、効率的に熱交換が行われる。そして、加熱された熱媒水Ｗは循環ポンプＰにより缶体１の底壁１３に設けられた循環パイプ５から取水されて缶体１の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充されるため、加熱された熱媒水Ｗは流下して缶体１の底壁１３に集約される。
【００８４】
つまり、温水ボイラ１０が稼働した最初の時点では缶体１下方に温水が集約され、循環ポンプＰの動作により、缶体１の上方から下方に循環しながら、徐々に缶体１全体の熱媒水Ｗが温められることになる。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定の温度になったことが検知されると、缶体１の底壁１３に形成された送湯パイプ８からは、集約された熱媒水Ｗが優先的に各所へ送湯される。
【００８５】
缶体１ではフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部により、缶体１の上部に設けられた供給口９から新たな熱媒水Ｗの補充を行う。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。このようにして、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは補充が行われ、さらに、缶体１内の熱媒水Ｗの量は一定の範囲内で確保されるとともに、缶体１の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御される。
【００８６】
つまり、送湯パイプ８から規定温度の熱媒水Ｗを送湯すると、フロートスイッチ１６が水位の低下を検知して、送湯した量に相当する量の熱媒水Ｗが缶体１に補充され、缶体１の熱媒水Ｗの量は一定に保たれる。仮に送湯パイプ８から１時間に５００リットル送湯されると、缶体１の上部に設けられた供給口９から同量の５００リットルが補充される。
【００８７】
すなわち、本実施形態における温水ボイラ１０では、缶体１に熱媒水Ｗが補充されると、缶体１内の熱媒水Ｗの温度は規定温度より大幅に下がるため、バーナ装置３の燃焼を再開させて規定温度まで加熱している。そして、バーナ燃焼の輻射熱を最大限に得るために、燃焼室２の外周面に複数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させて熱媒水Ｗを加熱するとともに、燃焼室２の上部に設置した煙道４の外周にも燃焼室２と同様の複数の放熱フィン６ｅが突設された伝熱板６を巻着させて、煙道４を自然排気される排気ガスの熱量も熱媒水Ｗの加熱に利用している。
【００８８】
さらに、本実施形態においては、煙道４にスパイラル形状に形成した伝熱体７を設置することで、煙道４を通過する排気ガスの熱量が、効率よく伝熱体７に伝導して煙道４の周囲の熱媒水Ｗの加熱に利用されるようにしている。また、本実施形態においては、上述したように伝熱板６及び伝熱体７は、溶融アルミニウムめっきが施されているため、より熱伝導効率の高い熱媒水Ｗの加熱を行うことができる。
【００８９】
そして、温水ボイラ１０の一番下部に燃焼室２を設置し、バーナ装置３も燃焼室２下部に設置するとともに、燃焼室２の下方、缶体１の底壁１３に送湯パイプ８を取り付けている。この構造によって、缶体１の上部に設けられた供給口９より、新たな熱媒水Ｗを補充しても、送湯パイプ８周辺の熱媒水Ｗの温度低下を防ぎ、また、缶体１に補充されている熱媒水Ｗの加熱時間も短縮できるようにしている。
【００９０】
［伝熱板の変形例］
ここで、図８を用いて、伝熱板の変形例について説明をする。この変形例における伝熱板６０は、例えば、幅Ｈ３が１００ｍｍ、厚みＤ４は１ｍｍであり、上述した伝熱板６よりも幅が狭いだけで、長さや厚みは同様の長方形の金属板である。
【００９１】
この伝熱板６０には、切り起こされた矩形の放熱フィン６０ｃが形成されている。すなわち、矩形形状の４辺のうち、伝熱板６０の長手方向に直交する一辺を残して切り込みを入れ、切り込みのない前記一辺を支点として略９０度で引き起こすことで、厚みＤ４が１ｍｍ、高さＨ４が２０ｍｍ、幅Ｌ４が３０ｍｍの長方形の放熱フィン６０ｃを形成している。この例では、熱媒水Ｗの流れに対して放熱フィン６０ｃがあたかも対峙するように切り起こされているため、放熱フィン６０ｃと熱媒水Ｗとが十分に接触できるが、熱媒水Ｗの流れの抵抗力を考慮して、例えば、図示した切り起こし方向とは直交する方向に切り起こした放熱フィンを交互に配設するなどしてもよい。
【００９２】
伝熱板６０の素材としては、上述した伝熱板６と同様に鉄（Ｆｅ）が用いられる。このように、一枚の伝熱板６０に所定間隔で切り込みをいれて、この切込みを切り開け起こすだけで複数の放熱フィン６０ｃを形成できるので、放熱フィン６０ｃを伝熱板６０に溶接するなどの作業が不要となり、伝熱板６０の加工時間の短縮を図ることができる。
【００９３】
変形例においても、伝熱板６０の表面６０ａに放熱フィン６０ｃを形成した後、溶融アルミニウムめっきが施される。そして、溶融アルミニウムめっきが施された伝熱板６０は、燃焼室２及び煙道４の外周面に所定の巻着バンド（図示せず）等により巻着される。この場合、熱伝導効率を高めるために、伝熱板６０の裏面６０ｂと燃焼室２及び煙道４の外周面とを隙間なく密着させる必要がある。このため、変形例における伝熱板６０は、上述した伝熱板６の幅Ｈ１（２００ｍｍ）の半分の幅Ｈ３（１００ｍｍ）にして、巻着バンドによる締付密着度を高めることができるようにしている。
【００９４】
なお、上述した実施形態においては、熱媒体として水（熱媒水Ｗ）を加熱する温水ボイラ１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱媒体として空気を加熱する温風送風機等に適用することも可能である。
【００９５】
また、燃焼室２及び煙道４に巻着させる伝熱板６に突設された複数の放熱フィン６ｅは、その設置間隔、形状、個数及び熱媒体に接触する面積（つまり、長さ）等は、加熱装置の出力、さらに設置される燃焼室２及び煙道４のサイズに応じて適宜変更可能である。
【００９６】
また、燃焼室２及び煙道４の外周面に伝熱板６を巻着させるときは、巻着バンドを用いて、当該巻着バンドを締付けることで燃焼室２及び煙道４の外周面と伝熱板６との密着度を高めることができるようにしているが、伝熱板６を巻着させる始端部及び終端部を、燃焼室２及び煙道４の外周面に溶接して巻着させることもできる。
【００９７】
また、上述した実施形態では、伝熱板６、放熱フィン６ｅ及び伝熱体７の素材に、鉄（Ｆｅ）やステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いて説明してきたが、本発明はこれに限らず、溶融アルミニウムめっきを施すことで、熱伝導率を高め、なおかつ、耐食性及び耐熱性が向上する金属であれば、素材として用いることができる。
【００９８】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 缶体
２ 燃焼室
３ バーナ装置
４ 煙道
５ 循環パイプ
６ 伝熱板
７ 伝熱体
８ 送湯パイプ
９ 供給口
１０ 温水ボイラ
１２ 煙突
３１ 燃料噴射ノズル
１４ 吸気孔
１７ 温度センサ
２３ 点検口
３１ 燃料噴射ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、
前記伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着したことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記伝熱体の金属板と放熱フィンとの接合を、スポット溶接による接合としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体を配設したことを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱装置。
【請求項１】
熱媒体を収容する缶体内にバーナ装置を設けた燃焼室を形成し、この燃焼室の外周面に複数の放熱フィンを突設した伝熱板を巻着した加熱装置において、
前記伝熱板は、金属板表面に複数の放熱フィンを接合した後、溶融アルミニウムめっきを施して形成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設し、前記燃焼室に加え、当該煙道の外周面にも前記伝熱板を巻着したことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記伝熱体の金属板と放熱フィンとの接合を、スポット溶接による接合としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記煙道内に溶融アルミニウムめっきを施したスパイラル形状の伝熱体を配設したことを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０２８７８（Ｐ２０１１−２０２８７８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０３７０（Ｐ２０１０−７０３７０）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０７３５８７４５）有限会社 江藤造船所 (4)
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０７３５８７４５）有限会社 江藤造船所 (4)
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