JP2017020785A - 熱風生成装置及び熱風生成装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[全体構成]
本発明に係る熱風生成装置1は、図1に示すように、大略、流体としての空気Aを流す通路3を内部に有する筒状体2と、この通路3に空気Aの流れ方向Fに対し直交するように配置される加熱部4と、空気Aの通路3の下流方向への流れを制限する流れ制限部を有する流体流れ制限部材5とを有する。なお、本実施形態において、熱風生成装置1は横向きに設置される。空気Aの流れ方向Fは、鉛直方向Zに直交する。
図1に示すように、本実施形態において、筒状体2は略角筒状を呈し、その端部には、後述の外壁通路13からの空気Aを通路3へ導入する導入部21(上流側)と、通路3を通過し装置外部へ加熱された空気A’(熱風)を排出する排出部22(下流側)が設けられている。また、通路3は、その外周を例えばセラミックボード等の保温断熱材30で覆われている。なお、筒状体2を例えば略円筒形状に形成してもよく、その形状は特に限定されない。
図2,3に示すように、本実施形態において、加熱部4は板状で略矩形を呈し、四方に配置された保持部材41を介して保温断熱材30に固定される面状発熱体42を有する。面状発熱体42は、交互にスリット43が設けられた蛇行状に形成されている。このスリット43により、蛇行状の電流路44が構成され、面状発熱体42の抵抗が定められる。この電流路44の端部にはリード部材49が接続される。また、このスリット43は、通路3の流れ方向Fへ空気Aを流すエア通路を構成する。これにより、空気Aが下流側へ流れる際に乱流を生じさせることができ、この乱流によって接触抵抗が大きくなり、熱交換の効率が向上する。すなわち、このスリット43の間に位置する電流路が下流方向への流体の流れを制限(変更)する第二流れ制限部としても機能し、加熱部4を面状発熱体(加熱手段)を有する第二の流体流れ制限部材と捉えることもできる。
図4,5に示すように、本実施形態において、流体流れ制限部材5は板状で略矩形を呈し、四方に配置された保持部材51を介して保温断熱材30に固定されるじゃま板52を有する。じゃま板52には、通路3の流れ方向Fへ空気Aを流すエア通路としての円形の貫通孔53が複数設けられている。この貫通孔53により、空気Aが下流側へ流れる際に流速を増加させると共に、図7に示す如き乱流を生じさせることができ、この乱流によって接触抵抗が大きくなり、熱交換の効率が向上する。じゃま板52は、上述の面状発熱体42と同等の材料により構成してもよく、他の材料でもよい。例えば、耐熱材等のセラミックス材料でも構わない。また、じゃま板52にも、上記の黒体化塗料や遠赤外線塗料等の波長変換塗料を塗布してもよい。熱放射(輻射)しやすい物質は、熱吸収もしやすい。従って、面状発熱体42からの輻射熱をより吸収でき、さらに熱交換の効率を向上させる。このように、じゃま板52において、貫通孔53が形成されていない板状部54が、下流方向への空気Aの流れを制限する第一流れ制限部54として機能する。
ここで、図1に示すように、本実施形態において、面状発熱体42(加熱部4)及びじゃま板52(流体流れ制限部材5)は、空気Aの流れ方向F(通路3の長手方向)に直交するように配置され、且つ、流れ方向Fに沿って交互に配置されている。これにより、じゃま板52の流れ方向Fの前後に配置される面状発熱体42からの輻射熱によってじゃま板52の両面がほぼ均等に加熱される。従って、じゃま板52によっても空気Aは加熱され、さらに熱交換の効率が向上する。図1の例では、導入部21側にまず流体流れ制限部材5としての防ぎ板52を配置し、その下流側に加熱部4としての面状発熱体42を配置する。これを下流側に向けて順次繰り返し行い、最下流側(排出部22)に加熱部4を配置する。
ところで、通路3を流れる空気Aは流れ方向Fの上流側ほど低温であるので、面状発熱体42及びじゃま板52との熱交換が盛んに行われる。他方、下流側に流れるに従い、空気Aは高温となるので熱交換はさほど行われなくなる。従って、通路3の流れ方向Fに沿うように面状発熱体42の温度を異ならせる制御、構成を採用することが好ましいといえる。例えば、下流側に行くに従い面状発熱体42の抵抗を変え発熱量を減少調整すると同時に面状発熱体42の温度を制御する。本実施形態では、通路3の上流部S1、中流部S2、下流部S3に位置する面状発熱体42に熱電対45を設け、各部で独立して温度制御する。これにより、無駄なく効率よく熱交換を行うことができ、省エネとなる。
上記第一実施形態において、外部から取り込んだ空気Aを通路3を取り囲む保温断熱材30の外周に形成した外壁通路13を経由させて通路3の入り口となる導入部21へ誘導した。しかし、第二実施形態では、図8に示すように、外壁通路13を省略し、外部の空気Aを直接導入部21へ導入している。
上記各実施形態において、例えば図9に示す如く、面状発熱体42とじゃま板52とを流れ方向Fに沿って交互に配置したが、これに限られるものではない。面状発熱体42及びじゃま板52(流体流れ制限部材)の配列(枚数)は、導入する流体の流量等によって適宜設定することができる。なお、上記各実施形態の如く交互に配置する態様は熱交換の効率の点で優れている。
Claims (9)
- 流体を流す通路を内部に有する筒状体と、前記通路に設けられる面状発熱体とを有する熱風生成装置であって、
前記流体の流れを制限する第一流れ制限部を有する流体流れ制限部材を備え、
前記面状発熱体は、前記流体の流れを制限する第二流れ制限部を有し、
前記面状発熱体及び前記流体流れ制限部材が、前記通路の流れ方向に交差するように配置された熱風生成装置。 - 前記面状発熱体はスリットにより形成される蛇行状の電流路を有し、前記スリットの間の電流路は前記第二流れ制限部を構成する請求項1記載の熱風生成装置。
- 前記面状発熱体の少なくとも一つに熱電対が設けられ、この面状発熱体の前記流体の上流側で隣接する流体流れ制限部材には、前記熱電対に対向して前記流れ制限部が設けられている請求項1又は2記載の熱風生成装置。
- 前記面状発熱体と前記流体流れ制限部材とは、流れ方向に沿って交互に配置されている請求項1〜3のいずれかに記載の熱風生成装置。
- 前記面状発熱体と前記流体流れ制限部材とは、同一材料によりなる請求項1〜4のいずれかに記載の熱風生成装置。
- 前記面状発熱体及び前記流体流れ制限部材の少なくとも一方の少なくとも一つの表面に波長変換塗料が塗布されている請求項1〜5のいずれかに記載の熱風生成装置。
- 前記通路は、密閉部材を設けた保温断熱材に覆われている請求項1〜6いずれかに記載の熱風生成装置。
- 前記保温断熱材の外周には、前記流体を前記通路へ導入する導入路が設けられている請求項7記載の熱風生成装置。
- 前記通路は、圧力容器に収容された保温断熱材に覆われている請求項1〜6のいずれかに記載の熱風生成装置。
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