JP2005009689A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナーの運転時の騒音レベルと調整技術的なコストを低減するだけでなく、バーナーの燃焼室の外径寸法が小さくかつバーナーが高い熱出力を保証するように、熱交換装置を形成する。
【解決手段】本発明は、処理媒体を強制循環させるためのファン６と、ガスバーナー１８と、ファンを取り囲む熱交換管２１とを備え、バーナー１８が、燃焼のために必要なガスと空気の混合気を調節するためのガスと燃焼空気用の混合装置１７にのみ連結され、混合装置１７が１００％予混合されたガスと空気の混合気を調節するための調整装置とブロワを備え、このブロワがガスと空気の混合気をバーナー１８に供給し、燃焼した後でバーナーに気密に連結された熱交換管２１に圧力下で供給する、食品を熱処理するガス加熱式装置のための熱交換装置に関する。バーナー１８は、一端２６を閉鎖されかつガス流出口２７を周囲に分配配置した管として形成されている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理媒体を強制循環させるためのファンと、ガスバーナーと、ファンを取り囲む少なくとも１本の熱交換管とを備え、バーナーが、燃焼のために必要なガスと空気の混合気を調節するためのガスと燃焼空気用の混合装置にのみ連結され、混合装置が１００％予混合されたガスと空気の混合気を調節するための調整装置とブロワを備え、このブロワがガスと空気の混合気をバーナーに供給し、燃焼した後でバーナーに気密に連結された熱交換管に圧力下で供給する、食品を熱処理するガス加熱式装置のための熱交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧州特許第０５２６７６８号公報により、バーナーがブンゼンバーナーのように形成された熱交換装置が知られている。バーナーはベンチュリ管を備えている。ガスノズルからこのベンチュリ管にガスが吹き込まれる。この場合、ベンチュリ管とガスノズルの間の間隔に基づいて、空気が一緒に運ばれるので、空気とガスの或る程度の予混合が行われる。その際、バーナーが熱交換管の手前に配置されているので、バーナーから出る比較的に長く形成された火炎が熱交換管に侵入し、その際更に二次空気を吸い込む。この構造の場合、非常に長い火炎が発生し、この火炎を正確に形成すべきときには火炎が熱交換管の第１の直線区間を必要とするという欠点があり、更に、２つの空気吸込み個所で大きな騒音が発生するという欠点がある。これは食品の熱処理装置の場合、このような装置の設置個所において非常に大きな騒音を生じることになる。更に、この種のバーナー構造は空気圧とガス圧の常時圧力監視と、供給される量の監視を必要とする。これは大々的な調整装置（制御装置）を必要とする。比較的に長い火炎のためにできるだけ長い直線状の熱交換管が供されるようにバーナーを配置すると、一次燃焼空気と二次燃焼空気を供給するための空気圧を上昇させる空気室の形成に関連して、ファンに対して比較的に大きな間隔をおいてバーナーを配置する必要がある。従って、バーナー火炎が存在する熱交換装置の最高温度の個所がファンのすぐ隣に位置しておらず、ファンロータによって発生した媒体流が熱交換装置のこの個所に直接供給されない。
【０００３】
冒頭に述べた種類の熱交換装置は欧州特許出願公開第１１１６９２０号公報によって知られている。この公知の装置の場合、多数の穴を有する長方形のセラミックスの板からなるバーナーが設けられている。１００％予混合されたガスと空気の混合気がブロワによって上記穴から送出され、この穴の端部で点火される。このバーナーは燃焼室内に配置されている。この燃焼室の各々の側から、熱交換管が処理媒体循環のためのファンに対してほぼ接線方向に延びている。この熱交換管はほぼ半周にわたってファンを取り囲み、ループ状に再び戻る。両管は集合器に達し、この集合器から排出管が外側に案内されている。
【０００４】
この構造は、バーナーが長方形の面として形成され、バーナー出力の増大につれてこの面を大きくしなければならず、これは加熱調理装置内のスペース上の問題を生じるという欠点がある。なぜなら、この種のバーナーは比較的に大きな燃焼室を必要とするからである。この燃焼室から熱を幾分均一に排出できるようにするために、互いに反対向きに配置された複数の熱交換管が必要である。この熱交換管は構造的コストを増大させる。更に、反対向きに流れる両熱交換管部分の流れが均一になることが保証されない。この場合、個々の熱交換部分へのこの不均一な供給は、製作誤差によっても不利な影響を受ける。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バーナーの運転時の騒音レベルと調整技術的なコストを低減するだけでなく、バーナーの燃焼室の外径寸法が小さくかつバーナーが高い熱出力を保証し、バーナーが更に構造的に簡単な熱交換管形成のための必要条件を提供するように、請求項１の前提部分に記載の熱交換装置を形成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は冒頭に述べた種類の熱交換装置から出発して、本発明に従い、バーナーが、一端を閉鎖されかつガス流出口を周囲に分配配置した管として形成されていることによって解決される。
【０００７】
この構造の場合、燃焼のために１００％予混合されたガスと空気の混合気がバーナー内に供給される。それによって、既に述べたように、ベンチュリ管バーナーの場合の２回の空気吸込みが回避される。しかし、本発明によるこの構造の場合、周囲に流出口を配置し一端が閉じた管としてバーナーを形成することにより、技術水準に従ってバーナーを長方形に二次元状に形成する場合よりも多数の流出口を湾曲した管表面に形成することができるということが重要である。ガス流出口の数の増大は、直径を少しだけ大きくすることによって、あるいは特に管を長くすることによって達成可能である。これは組み込み状態を変更しない。というのは、ファンが比較的に大きな直径を有するので、非常に長くバーナーを形成することが可能であるからである。このバーナー形状は１本だけの熱交換管を備えた燃焼室の形成を可能にするので、構造的なコストが大幅に低減される。更に、この１本の熱交換管内の流れ状態は、反対向きに形成され互いに独立して供給可能な上記技術水準による熱交換管の場合よりもはるかに良好に予測および調節可能である。バーナーが細長いたいまつのように管状に形成され、小さな管直径で比較的に大きな表面に多数のガス流出口を設けることができるので、バーナーの高出力を得ることができる。その際、燃焼室壁を強く加熱せずに、直径が比較的に小さな燃焼室内にこのバーナーを収納することができる。なぜなら、燃焼時に発生する排気が圧力を加えて補給される新鮮なガスと空気の混合気によって一方向に押しのけられ、その際、反対向きの２つの方向に排気を分割する場合のように、燃焼室内で堰止め作用が発生することがないからである。
【０００８】
本発明の他の実施形では、直径を拡大した熱交換管の始端範囲が、バーナーを収容するための燃焼室としての働きをする。それによって、熱交換装置の最高温度の範囲の表面積がきわめて大きくなり、それに伴い熱交換装置の効率が改善される。
【０００９】
ガス流出口の軸線は好ましくはバーナー縦軸線に対して垂直である。それによって、多数のガス流出口を配置し、それに伴い多数の火炎を形成するにもかかわらず、この火炎が互いに妨害し合うことがない。しかし、異なる火炎形成を必要とする空間的な状況が存在するので、ガス流出口の軸線が、バーナー縦軸線に対して斜めに鋭角をなして流れ方向に傾斜していると有利である。
【００１０】
できるだけ良好な熱利用を達成できるようにするために、本発明の他の有利な実施形では、燃焼室がファンに対してほぼ接線方向にファンのすぐ近くに配置され、熱交換管の少なくとも一部が、ファンの半径方向外側に張設されている。それによって、高温の燃焼室がファンのすぐ近くに位置するので、熱交換が良好となるだけでなく、この燃焼室が充分に冷却される。熱交換管の少なくとも１つの区間を燃焼室に巻き付けることにより、既に強く冷却された熱交換管のこの区間が、非常に高い温度を有する、ファンとは反対の燃焼室の側によって再度加熱されるので、発生した熱が良好に利用される。
【００１１】
本発明の他の実施形に従って、熱交換管がファンと燃焼室の周りに複数回巻かれ、後続の少なくとも１つの巻きの少なくとも一部が、先行する巻きよりも、ファン軸線から大きな半径方向間隔を有すると、ファンを収容する加熱調理装置内の空間がきわめて良好に利用される。なぜなら、熱交換管がほぼ渦巻き状に、すなわち少なくとも一部がファン軸線からの間隔を増大するように、ファンと燃焼室の周りに巻付けられ、それによってきわめて良好な空間利用が達成可能であるからである。
【００１２】
本発明の有利な実施形によれば、燃焼室がＬ字状に形成され、短い脚部がその開放端部において、熱処理装置の壁に設けられた開口を取り囲み、かつ壁に固定され、長い脚部がファンに対して接線方向に配置されている。バーナーが、混合済みのガスと空気の混合気のための供給管の一部と共に、燃焼室に適合したＬ字状構造ユニットを形成し、熱処理装置の壁の開口部に固定されていると、燃焼室内でのバーナーの組立てがきわめて簡単になる。
【００１３】
熱交換装置が熱処理装置に２つだけの固定個所を有し、一方の固定個所が加熱調理装置の壁と燃焼室の間に形成され、第２の固定個所が熱処理装置から出る熱交換管の端部と熱処理装置のケーシング壁の間に形成されていると、熱交換装置は、充分に応力を生じないように、運転時に熱膨張を発生させることができる。固定個所が互いにすぐ近くに配置されていると、熱交換装置全体がほとんど制約を受けずに、発生する熱膨張に追従することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００１５】
食品を熱処理するための装置（以下、加熱調理装置と呼ぶ）はケーシング１を備えている。このケーシングは図示していない普通の前面板とドアのほかに、隔壁２を備えている。この隔壁はケーシングを互いに封止的に分離した室に分割している。一方の室内では、他の隔壁３によって、室４が室５から分離されている。室４はファン６と熱交換装置７を収容する働きをし一方、室５は処理すべき食品を収容するための加熱調理室としての働きをする。室４内には、図示していない蒸気発生器によって蒸気が供給されるので、蒸気と空気の混合気が発生する。この混合気はファン６によって矢印８に沿って隔壁３のスリット９，１０を経て加熱調理室に吹き込まれる。その際、この蒸気と空気の混合気は全体を７で示した熱交換装置によって加熱される。加熱調理室５の底１１は排出口１２を備えている。この排出口は凝縮液排出口としておよび油脂や洗浄液の出口としての働きをする。この排出口は混合凝縮器１３に接続されている。この混合凝縮器は流出する排出蒸気を凝結させる働きをし、その流出管は１４で示してある。
【００１６】
隔壁２によって封止的に分離された室１５内には、図示していない制御兼調整要素のほかに、ファン６用の駆動モータ１６と、ガスで運転される、熱交換装置７のバーナー１８のための混合装置１７が設けられている。
【００１７】
熱交換装置７は、混合装置１７を備えた供給管１９に接続されている既に述べたバーナー１８のほかに、燃焼室２０を備えている。この燃焼室２０には熱交換管２１が接続されている。この熱交換管はファン６だけでなく燃焼室２０にも巻かれている。この場合、ファン６の中心に対する個々の管部分の間隔は、巻くにつれて大きくなっている。燃焼室２０はファン６のすぐ近くにおいてファンに対して接線方向に設けられ、Ｌ字状に形成されている。短い脚部２０ａはフランジによって隔壁２に固定され、隔壁２の開口２３を取り囲んでいる。長い方の脚部２０ｂはバーナー１８を収容している。このバーナーはＬ字状に形成された供給管１９を介して混合装置１７に接続されている。燃焼室と、バーナー１８を装着した供給管１９のこのＬ字状形成に基づいて、バーナーを燃焼室に簡単に挿入することができる。熱交換管２１はその一端が移行部分２４を介して燃焼室２０に接続され、他端がフランジ２５を介してケーシング壁に固定されている。この固定個所はフランジ２２の近くにあり、従って燃焼室の固定個所の近くにある。特に図２から判るように、この両固定個所の相互間隔が比較的に短いので、熱交換管全体に固定個所が設けられておらず、それによって熱膨張の発生時に付加的な固定個所によって熱膨張が妨げられることがない。
【００１８】
混合装置１７は図示していないブロワと調量装置を備えている。この調量装置は燃焼のために必要なガスと空気の混合気を調節するための調整装置（制御装置）を備えている。この混合気は燃焼のために必要な割合で、バーナー１８に供給される。すなわち、完全にまたは１００％予混合されている。二次空気の付加的な供給は行われない。これは騒音発生にとって望ましい。
【００１９】
図４から判るように、バーナー１８は、一端２６が閉じた管を備えている。この管は燃焼室２０の長さの約半分である。バーナーの外周には穴２７が設けられている。この穴からガスと空気の混合気が流出し、点火の後で、並んだ多数の火炎２８を形成する。２９は穴２７の軸線を示している。この軸線は図示した実施の形態ではバーナー縦軸線３０に対して垂直である。穴２７の軸線２９はガスの流れ方向において鋭角をなして前方に傾斜していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】食品を熱処理する装置の垂直断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。
【図４】ＩＶで示した図３の範囲の拡大図である。
【符号の説明】
２ 壁
６ ファン
１７ 混合装置
１８ ガスバーナー
１９ 供給管
２０ 燃焼室
２０ａ，２０ｂ 脚部
２１ 熱交換管
２２，２５ 固定個所
２３ 開口
２６ バーナーの管の一端
２７ ガス流出口
２９ ガス流出口の軸線
３０ バーナー縦軸線

Claims (10)

1. 処理媒体を強制循環させるためのファン（６）と、ガスバーナー（１８）と、ファンを取り囲む少なくとも１本の熱交換管（２１）とを備え、バーナー（１８）が、燃焼のために必要なガスと空気の混合気を調節するためのガスと燃焼空気用の混合装置（１７）にのみ連結され、混合装置（１７）が１００％予混合されたガスと空気の混合気を調節するための調整装置とブロワを備え、このブロワがガスと空気の混合気をバーナー（１８）に供給し、燃焼した後でバーナーに気密に連結された熱交換管（２１）に圧力下で供給する、食品を熱処理するガス加熱式装置のための熱交換装置において、バーナー（１８）が、一端（２６）を閉鎖されかつガス流出口（２７）を周囲に分配配置した管として形成されていることを特徴とする熱交換装置。
2. 直径を拡大した熱交換管（２１）の始端範囲が、バーナー（１８）を収容するための燃焼室（２０）としての働きをすることを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
3. ガス流出口（２７）の軸線（２９）がバーナー縦軸線（３０）に対して垂直であることを特徴とする請求項１または２記載の熱交換装置。
4. ガス流出口（２７）の軸線（２９）が、バーナー縦軸線（３０）に対して斜めに鋭角をなして流れ方向に傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載の熱交換装置。
5. 燃焼室（２０）がファン（６）に対してほぼ接線方向にファンのすぐ近くに配置され、熱交換管（２１）の少なくとも一部が、ファン（６）の半径方向外側に張設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱交換装置。
6. 熱交換管（２１）がファン（６）と燃焼室（２０）の周りに複数回巻かれ、後続の少なくとも１つの巻きの少なくとも一部が、先行する巻きよりも、ファン軸線に対して大きな半径方向間隔を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱交換装置。
7. 燃焼室（２０）がＬ字状に形成されていることと、短い脚部（２０ａ）がその開放端部において、熱処理装置の壁（２）に設けられた開口（２３）を取り囲み、かつ壁（２）に固定されていることと、長い脚部（２０ｂ）がファン（６）に対して接線方向に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱交換装置。
8. バーナー（１８）が、混合済みのガスと空気の混合気のための供給管（１９）の一部と共に、燃焼室（２０）に適合したＬ字状構造ユニットを形成し、熱処理装置の壁（２）の開口部（２３）に固定されていることを特徴とする請求項７記載の熱交換装置。
9. 熱交換装置が熱処理装置における固定個所（２２，２５）を２つだけ有し、一方の固定個所（２２）が加熱調理装置の壁（２）と燃焼室（２０）の間に形成され、第２の固定個所（２５）が熱処理装置から出る熱交換管（２１）の端部と熱処理装置のケーシング壁の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の熱交換装置。
10. 固定個所（２２，２５）が互いにすぐ近くに配置されていることを特徴とする請求項９記載の熱交換装置。

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