JP2001519018A - ヒータ - Google Patents

ヒータ

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JP2001519018A JP54361398A JP54361398A JP2001519018A JP 2001519018 A JP2001519018 A JP 2001519018A JP 54361398 A JP54361398 A JP 54361398A JP 54361398 A JP54361398 A JP 54361398A JP 2001519018 A JP2001519018 A JP 2001519018A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、下方の空間に放射加熱及び吹出し温風加熱の両方を提供可能なスペースヒータを提供し、そのヒータは、燃焼管(32)を配置すべきチャンネル(28)を規定する窪んだ底面に有するハウジング(20)と、燃焼管の第1端部に連結するバーナー(40)と、燃焼管(32)に連結し、燃焼ガスを燃焼管(32)に沿って前記第1端部から第2端部へ移動させる第1のファン手段(48)と、を備え、ハウジング(20)は、前記ハウジングの上面に設けられ、第2のファン手段(64)と連結して空気をハウジング内の前記チャンネル(28)へ向ける開口(66)と、燃焼管(32)と開口(66)との間に配置され、燃焼管(32)の上面を取り囲む形状を有し、燃焼管(32)からの放射を吸収すると共に開口(66)からの空気が前記燃焼管に直接的に当たることを防止する熱交換プレート(50、52、54)と、を有し、空気は、チャンネル(28)の下端部を通って下方へ通り抜ける前に熱交換プレート(50、52、54)により加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】 ヒータ 本発明はヒータに関し、特に倉庫、工場、格納庫、その他などの大きな建物を 加熱することを意図するタイプのスペースヒータに関する。 スペースヒータは特に、WO-A-96/10720、GB-A-2145218、EP-A-0408396、EP-A- 0408397、及びEP-A-0410707から既知である。EP-A-0408396に開示されているヒ ータは、ハウジングと、細長い燃焼管と、燃焼管の一端にあるバーナーと、燃焼 管の他端にあり燃焼管を通じて燃焼ガスを導くためのファンと、を備える。ハウ ジングはその下端部が開放しており、燃焼管からの放射熱がヒータから地面へと 下方へ向かうことを許容する。放射加熱を提供することに加え、EP-A-0408396に 開示されるヒータは吹出し温風加熱をも提供するように構成される。これはエア ーダクトを設けることにより達成され、そのエアーダクトはハウジング内部を通 過し、内部の空気がエアーダクトを通って移動する時に暖められ、エアーダクト の開口により温風が下方へ逃げることが可能となる。加えて、空気の入口では、 空気の比率を偏向板により加減することができ、空気が燃焼管内へ直接的に当た るようにして、それにより空気がヒータの底部を通って外部の地面へ向かう前に より速い空気の加熱を提供する。偏向板の位置を変更し、より多い又はより少な い空気を直接的に燃焼管へ向かわせるようにして、ヒータから放射される放射熱 と対流熱との間の望ましい平衡を達成する。 空気を直接的に燃焼管へ向けることの1つの結果は、空気が燃焼管を冷却する ことであり、それは放射効率の低下につながると共に 燃焼管内でのすすと凝結の形成を引き起こすことがある。EP-A-0408396に開示さ れたヒータの別の潜在的な欠点は、ヒータの一端に1つの遠心ファンがあるのみ であるため、ファンの補助により対流するヒータからの加熱空気出力を、ヒータ 、特に長いヒータ内部についてヒータの長さにわたって有用かつ一定のレベルで 確実に維持することが困難であるということである。 本発明は、ヒータのハウジングの頂部に配置されるとともにヒータのハウジン グを通って下方へ外部空気を引き込むように構成された1つ以上のファンを設け ることにより、上述の問題を解決する。上述の付随的な問題と共に空気が燃焼管 を冷却することを防止するために、燃焼管の上面を、燃焼管の上部半分からの放 射により加熱される熱放射−吸収プレート又は熱交換器により取り囲む。そうし て、ヒータのハウジングの頂部上のファンによりヒータを通って送られる空気は 、ヒータの下端部を通じて地面へ向かって外へ出る前に熱交換プレートと接触す るときに加熱される。 従って、第1の観点によれば本発明は、下方の空間に、放射加熱及び吹出し温 風加熱の両方を提供可能なスペースヒータを提供し、そのヒータは、燃焼管を配 置すべきチャンネルを規定する窪んだ底面を有するハウジングと、前記燃焼管の 第1端部に通じるバーナーと、前記燃焼管と通じ、燃焼ガスを前記燃焼管を通じ て前記第1端部から第2端部へ移動させる第1のファン手段と、を備え、前記ハ ウジングは、前記ハウジングの上面に設けられ、第2のファン手段と連結して空 気をハウジング内の前記チャンネルへ向ける開口と、前記燃焼管と前記開口との 間に配置され、燃焼管の上面を取り囲む形状を有し、燃焼管からの放射を吸収す ると共に前記開口からの空気が前記燃焼管に直接的に当たることを防止する熱交 換プレートと、を有し、前記空気は、前記チャンネルの下端部を通って下方へ通 り 抜ける前に前記熱交換プレートにより加熱される。 ハウジングの窪んだ底面は、その内側に単一の燃焼管を配置することができ、 また、例えば2つ、3つ、4つなどの複数の燃焼管を配置することができる。複 数の燃焼管がある場合、例えばそれら燃焼管を横並びに配置することができる。 本発明の1つの特定の実施形態では、単一の燃焼管が存在する。 燃焼管の各々は2つ以上の肢部(limb)を有することができ、メインの第1の 肢部は一端部でバーナーに接続され、バーナーから遠い方の端部で、メインの第 1の肢部と実質的に平行である1つ以上の戻り肢部に接続される。1つの好適な 実施形態では、燃焼管は、メインの第1の肢部と、各々がバーナーから遠い側の 端部においてメインの第1肢部と連結された1組の戻り肢部と、を備え、2つの 戻り肢部はメインの第1の肢部の両側に配置される。 1つを超える戻り肢部がある場合、メインの第1の肢部は典型的に戻り肢部よ り大きな断面積を有する。例えば、2つの戻り肢部がある場合、メインの第1の 肢部の容積を各戻り肢部の約2倍とすることができる。 各戻り肢部は、自身に取り付けられ、燃焼ガスをメインの第1の肢部及び各戻 り肢部内へ導くファン、例えば遠心ファンを有することができる。 第2のファン手段は、好ましくはハウジングの頂部上に配置されたファンであ る。第2のファン手段は、ハウジングの頂部に沿って離隔して配置された複数の ファンを含む。ファンは有利には軸流ファンである。第2のファン手段によりチ ャンネル内へ向けられる空気は、典型的にハウジングの外部からの空気である。 有利に、例えば空気を熱交換器内に通過させて第2のファン手段によりハウジン グ内に導かれる空気を予め加熱し、燃焼プロセスから生じる排気ガ スから熱を除去することができる。これは、例えば自然給排気システムを使用し て実現することができる。 ハウジングは内皮と外皮を有することができ、内皮はチャンネルの壁を規定し 、外皮はハウジングの上面を規定し、内皮と外皮との間の空間は少なくとも部分 的に断熱材料により満たされる。断熱材料は、好ましくは500℃を超える温度 、特に600℃を超える温度に耐えうるものである。 ハウジング内のチャンネルの内面、例えば内皮は、好ましくは反射面を有し、 燃焼管からの熱放射を下方へ反射し、又は熱交換プレートからのあらゆる熱放射 を熱交換プレートへ戻すように反射する。チャンネルの反射面の反射効率を改善 するために、反射面は好ましくは表面間隙率及び不均一性を減らし、反射率を改 善するように処理された面とされる。例えば、その面は陽極処理アルミニウムと することができ、特に着色陽極処理アルミニウムとすることができ、最も好まし くは金着色陽極処理アルミニウムとすることができる。金着色陽極処理アルミニ ウムは、本発明のヒータとの関連において反射放射が特に効率的であると考えら れている。 対照的に、熱交換プレートの底面、及び好ましくはその上面は常に実質的に非 反射性であり、有利には反射吸収性を改善するように処理することができる。例 えば、その底面を黒くすることができる。その代わりに、又はそれに加えて、熱 交換プレートの表面を、例えばショット又はビードブラストにより表面にクレー ターとピットを形成して表面積が増加するように処理することができる。 熱い物体による放射は、その物体の温度とべき法則により関係付けられ、加熱 要素、即ち燃焼管が可能な限り熱くなるように放射ヒータを動作させることによ り、放射ヒータから増加した効率を得ることができる。しかし、ヒータの効率に 関する1つの制限因子はヒ ータの表面上の”ホットスポット”の形成であり、そこでは炎が燃焼管の壁と直 接接触するようになる。より高い動作温度をもたらすように可燃性混合物が調整 されれば、そのようなホットスポットの数及び温度が増加し、結局は要素の失敗 につながる。この問題を解決するため、燃焼管に内部ライナーを設け、そのライ ナーは燃焼管のバーナー端部から、可燃性混合物が供給される燃焼管内部に沿っ て延び、燃焼管より小さい断面積を有し、孔が設けられる。こうして、炎はライ ナー内にとどめられるが、ライナーと燃焼管の内壁の間の領域からの空気が供給 され、それは孔を通ってライナー内へ入ることができる。ホットスポット形成の 問題は可燃性混合物が供給される端部で最も激しいが、細長い燃焼管の遠端部で はそれほどでもなく無視できるので、ライナーを燃焼管の全長にわたって延ばす 必要はない。実際、コストを軽減させ、構造を単純化するために、ライナーは燃 焼管より短いことが好ましい。 ライナーにはフレア状部分を設けることができ、それは燃焼管から外部へ延び 、そのフレア状部分の内部へ可燃性混合物が向けられる。そうして、可燃性混合 物はより容易にライナー内へ向けられ、フレア状部分と燃焼管への入口の間にポ ジティブギャップ(positive gap)を残し、空気が燃焼管へ入ることを可能とす る。ライナーのおかげで、炎が加熱要素の壁から離れて維持されるので、炎の温 度が上がり、効率が上がる。 望まれれば、ヒータの効率を改善するために、燃焼管を通り過ぎるように方向 付けることにより、バーナーへの空気供給を混合以前に加熱することができる。 そうして、入り込む空気を炎の温度へ上昇させるために無駄に使用される熱がよ り少なくなり、よって炎はより効率的に働く。 別の観点では、本発明は、上述のように規定されるが、モジュー ルの形態を有するスペースヒータを提供し、1組の端部モジュールと1つ以上の 中間モジュールとを有し、前記端部モジュール及び中間モジュールはヒータを構 成するように相互連結可能であり、端部モジュールの少なくとも1つの上にバー ナーが配置され、端部モジュールの少なくとも1つは以下に述べるような第1の ファン手段が配置され、各中間モジュールは燃焼管及び前記熱交換プレートの中 間部分を含むハウジングの中間部分を有し、ハウジングの中間部分はその上面に 開口を有し、開口は第2のファン手段と通じて空気をハウジング内のチャンネル に向ける。 そのヒータは、単一の中間モジュールを有することができ、又は2つ以上の中 間モジュールを近端部モジュールと遠端部モジュールとの間に配置することがで きる。そうして、要求されるヒータの長さに従って中間モジュールの数を選択す ることができる。 中間モジュールの間、又は中間モジュールと端部モジュールとの間への挿入の ために、ファンを支えないスペーサモジュールを設けることもできる。スペーサ モジュールは、ハウジング部分を含むことができ、その内部に燃焼管と熱交換プ レートの一部が配置される。 端部モジュール、中間モジュール及びあらゆるスペーサモジュールは好ましく は協働構造を有し、モジュールを一体に結合可能とする。例えば、モジュールは 、隣接するモジュールの相補型のソケット又は差込み構造との接続のための1つ 以上の差込み及び/又はソケット構造を有することができる。 1つの実施形態では、1つの端部モジュールはバーナーを含み、他方の端部モ ジュールは第1のファン手段を含む。 別の実施形態では、ヒータは複数の別個の燃焼管を有することができ、1つの 端部モジュールは少なくとも1つのバーナーと少なくとも1つのファン手段を含 み、他方の端部モジュールは相補的な数 のバーナーと第1のファン手段を含み、バーナーと第1のファン手段の総数はそ れぞれ燃焼管の数に対応するようにすることができる。 さらに別の実施形態では、1つの端部モジュールが少なくとも1つのバーナー と少なくとも1つの第1のファン手段を有し、別の端部モジュールが以下に説明 するようにメインの第1の燃焼管と戻り管とを一体に接続するマニホールドを形 成することができる。 このように、本発明のモジュールの形態により、異なるサイズ及び構成の広範 囲のヒータを比較的少数のモジュールから製造することができることが理解され る。 以下、添付図面に示される具体的実施形態を参照して本発明を説明し、添付図 面において、 図1は、本発明の1実施形態によるモジュールヒータの側部断面立面図であり 、 図2は、図1のモジュールヒータの下方から見た分解概略図であり、 図3は、図1及び図2のモジュールヒータの1側面から見た分解概略図であり 、 図4a及び4bは、図1乃至図3のヒータのバーナー端部モジュール及び中間 モジュールの拡大図であり、及び 図5は、図1のラインI−Iに沿った断面図である。 図面を参照すると、本発明の1つの実施形態によるヒータは、近端部又はバー ナー端部モジュール2、3つの中間モジュール4、6及び8、並びに遠端部モジ ュール10の5つのモジュールを有する。5つのモジュールは、差し込み形成( 図2、3、4a及び4b)と相補型ソケット形成(図示せず)との間の差し込み とソケットによるジョイントにより一体的にはめ込まれる。 一体的に接続されると、ヒータはハウジング20を備え、そのハ ウジング20は絶縁性材料層26が間に挟まれた内壁22と外壁24を有する。 ハウジングは、4つのモジュールの端部壁2’、2’’、4’、4’’、6’、 6’’、8’、8’’、10’、10’’により強化される。ハウジングの窪ん だ底面はチャンネル28を規定し、チャンネル28内部には3つの燃焼管30、 32及び34が吊り下げられ、それら燃焼管は遠端部モジュール10内に配置さ れたマニホールド36により連結されている。近端部モジュール20はその内部 に配置されたガスバーナー40を有し、ガスバーナー40は模式的に示され、従 来の設計によるものとできる。ガスバーナーは単一のバーナーとすることができ 、又は複数のバーナーを配置することもできる。ガスバーナーの出口はメインの 燃焼管32の近端部内へ向けて開口(vent)している。メインの燃焼管32の内 部には1つ又は2つの有孔ライナーチューブ42が配置されている。そのような 構成で、空気はライナーチューブ42の外側と燃焼管32の内壁との間の空間4 4に通って流れることができ、ライナーチューブに沿って進む際にライナーチュ ーブの壁に設けられた貫通穴(図示せず)を通って炎を送る。こうして、より完 全な燃焼が達成される。 近端部モジュール2の底面にあるガスバーナー40の各側には、従来の構成と することができる遠心ファン48が配置される。遠心ファン48は戻り管30及 び34のそれぞれに取り付けられる。戻り管30及び34はメインの燃焼管32 のおよそ半分の容積であり、マニホールド36においてメインの燃焼管32に接 続される。燃焼管30、32及び34は鋼により形成され、放射効率を最大化す るように表面処理することができる。 下方に向かって開放したチャンネル部分からなる熱放射吸収熱交換プレート5 0、52及び54は、各燃焼管の上方に吊り下げられ て燃焼管の上側半分を取り囲む。熱交換プレートは接近して間隔を有して配置さ れ、限定された幅のギャップ56、58、60及び62を規定し、その重要性を 以下に述べる。熱交換プレート50、52及び54は最も好ましくはそれらの放 射吸収能力を増加させるように処理される。例えば、それらは少なくとも底面を 黒くしてそれらの熱吸収性を最大にする。その代わりに又はそれに加えて、例え ば、ビード又はショットブラストによりその表面積を増加するように処理するこ とができる。 各中間モジュールのハウジング部分20’’の頂部上には、軸流ファン64が 配置され、それらは模式的に示され、従来の構成とすることができる。ファン6 4の空気出力は、ハウジング部分20’’の上部壁内の開口66へ向けられる。 使用時には、バーナー40へガスが送られ、メイン燃焼管32内で燃焼が生じ る。燃焼の生成物は、メイン燃焼管32を通ってマニホールド36の周りへ導か れ、さらに戻り管30、34を通じて戻り、各戻り管の端部で遠心ファン48に より排気される。こうして燃焼管30、32、34は摂氏300度から600度 の間の温度まで加熱され、その温度では燃焼管の表面から熱が放射する。燃焼管 の底面から放射する熱は地面へ向けられ、放射加熱効果を生じる。 燃焼管32は戻り管30及び34よりも高温になり、燃焼管自体はそれに沿っ て段階的な温度を有するであろう。しかし、戻り管30及び34をメイン燃焼管 32と略平行に配置することにより、3つの燃焼管の平均温度はヒータの長さ方 向にわたってほぼ一定に保たれる。こうして、ヒータの総放射出力はその長さ方 向にわたってほぼ一定となる。 燃焼管30、32、34の上面から放射する熱は、熱交換プレート50、52 、54の吸収性面により捉えられる。ハウジングの上 部壁20’’の開口66を通じて軸流ファン64により取り入れられた空気は熱 交換プレート50、52、54上を通過し、熱交換プレート間の制限幅ギャップ 56、58、60、62を通じて下のフロアへ逃げる以前に加熱される。熱交換 プレート間のギャップの制限された幅の目的は、背圧がプレート上の空間内で増 加することを確実にし、空気がプレートと接触するようになってプレートから熱 を奪う最大の機会を得ることを確実にすることである。 こうして、ヒータは放射加熱効果と、ファンにより補助された温風加熱効果の 両方を提供する。熱交換プレートを燃焼管上に配置することにより、そうしなけ れば無駄になる熱を捉えて下のフロアへ向け、それによりヒータの効率を最大に することができる。さらに、燃焼管を空気流から遮蔽することにより、燃焼管の 放射出力を減少させて不完全燃焼につながるであろう望ましくない燃焼管の冷却 を防止することができる。ファンにより補助された対流の更なる長所は、既にあ る程度暖められており、通常の対流により屋根まで上っている建物の屋根の下の 領域から空気を導き出すことである。ヒータの効率をさらに高めるために、バー ナーからの排気ガスを、軸流ファンのための空気吸入口に接続された別の熱交換 器(例えば、自然給排気システム−図示せず)へ通過させ、それによりヒータの ハウジング内へ送られる前に空気をさらに事前加熱する。 本発明のヒータの更なる有利な特徴はそのモジュールによる構成であり、それ は、単に中間モジュールの数を変えることにより可変長さのヒータを得られるこ とである。図示の実施形態ではヒータは3つの中間モジュールを有するが、1つ だけ又は2つのモジュール、若しくは4つ以上のモジュールを有することも同様 に良好である。差込とソケットによるジョイントシステムのおかげで、個々のモ ジュールを現場で容易に組み立てることができるので、そうしなけれ ば非常に大型のヒータアセンブリになるであろうものを移送する問題を最小にす ることができる。 本発明の原理から逸脱することなく、図面に示されるヒータに大して多くの変 更及び改良が可能であり、そのような全ての変更及び改良は本発明に含まれるこ とは容易に理解されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.下方の空間に放射加熱及び吹出し温風加熱の両方を提供可能なスペースヒー タにおいて、 燃焼管を配置すべきチャンネルを規定する窪んだ底面を有するハウジングと、 前記燃焼管の第1端部に通じるバーナーと、 前記燃焼管と通じ、燃焼ガスを前記燃焼管を通じて前記第1端部から第2端部 へ移動させる第1のファン手段と、を備え、 前記ハウジングは、 前記ハウジングの上面に設けられ、前記第2のファン手段と通じて空気をハウ ジング内の前記チャンネルへ向ける開口と、 前記燃焼管と前記開口との間に配置され、前記燃焼管の上面を取り囲む形状を 有し、前記燃焼管からの放射を吸収すると共に前記開口からの空気が前記燃焼管 に直接的に当たることを防止する熱交換プレートと、を有し、 前記空気は、前記チャンネルの下端部を通って下方へ通り抜ける前に前記熱交 換プレートにより加熱されるスペースヒータ。 2.前記ハウジングの窪んだ底面は、内部に配置された単一の燃焼管を有する請 求項1に記載のスペースヒータ。 3.前記ハウジングの窪んだ底面は、内部に配置された複数の燃焼管を有する請 求項1に記載のスペースヒータ。 4.前記ハウジングの窪んだ底面は内部に配置された1つ以上の燃焼管を有し、 前記燃焼管の各々は2つ以上の肢部を有し、メインの 第1の肢部は一端において前記バーナーと接続されると共に、前記バーナーから 遠い方の端部において前記メインの第1の肢部と実質的に平行である1つ以上の 戻り肢部に接続されている請求項1乃至3のいずれかに記載のスペースヒータ。 5.前記燃焼管は、メインの第1の肢部と、各々が前記バーナーから遠い側の端 部において前記メインの第1肢部と連結された1組の戻り肢部と、を備え、前記 2つの戻り肢部は前記メインの第1の肢部の両側に配置される請求項4に記載の スペースヒータ。 6.各戻り肢部は、燃焼ガスを前記メインの第1の肢部を通じて各戻り肢部内へ 導くように取り付けられたファンを有する請求項4又は5に記載のスペースヒー タ。 7.前記第2のファン手段は、前記ハウジングの頂部上に配置されたファンを含 む請求項1乃至6のいずれかに記載のスペースヒータ。 8.前記第2のファン手段は、前記ハウジングの頂部に沿って離隔した位置に配 置された複数のファンを含む請求項7に記載のスペースヒータ。 9.前記第2のファン手段により前記チャンネル内へ向けられる空気は、前記ハ ウジングの外部からの空気である請求項1乃至8のいずれかに記載のスペースヒ ータ。 10.前記第1のファン手段は遠心ファンである請求項1乃至9のいずれかに記 載のスペースヒータ。 11.前記第2のファン手段は遠心ファンである請求項1乃至10のいずれかに 記載のスペースヒータ。 12.前記熱交換プレートの底面は実質的に非反射性である請求項1乃至11の いずれかに記載のスペースヒータ。 13.モジュールの形態を有し、1組の端部モジュールと1つ以上の中間モジュ ールとを有し、前記端部モジュール及び中間モジュールはヒータを構成するよう に相互連結可能であり、前記端部モジュールの少なくとも1つはバーナーを有し 、前記端部モジュールの少なくとも1つは第1のファン手段を有し、各中間モジ ュールは燃焼管及び前記熱交換プレートの中間部分を内部に含む前記ハウジング の中間部分を有し、前記ハウジングの中間部分はその上面に開口を有し、前記開 口は第2のファン手段と通じて空気をハウジング内のチャンネルに向ける請求項 1乃至12のいずれかに記載のスペースヒータ。 14.前記端部モジュール間に、2つ以上の中間モジュールが配置される請求項 13に記載のスペースヒータ。 15.前記モジュールは、前記モジュールを一体的に接続するための差込み及び /又はソケットを有する請求項13又は14に記載のスペースヒータ。
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