JP2986982B2 - 小型ガス燃焼空気ヒーター - Google Patents

小型ガス燃焼空気ヒーター

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JP2986982B2 JP3256810A JP25681091A JP2986982B2 JP 2986982 B2 JP2986982 B2 JP 2986982B2 JP 3256810 A JP3256810 A JP 3256810A JP 25681091 A JP25681091 A JP 25681091A JP 2986982 B2 JP2986982 B2 JP 2986982B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1615Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • F28D7/1623Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気の進路に延びる金
属製の管状燃焼室を含み、ガス燃焼バーナを少なくとも
1つ含む空気または他のガスを加熱する熱交換器に関す
る。
【0002】本発明はまた、特に燃焼排ガスと処理空気
の混合が許されない、約400℃までの温度を利用する
オーブンや乾燥機において、処理空気を熱するのに適す
る空気ヒーターに関する。
【0003】
【従来の技術】そのような熱交換器、特に小型な設計の
熱交換器において考慮されるべき問題は、燃焼排ガスの
温度が加熱されるべき処理空気の予想される最終温度に
対して高く、また排ガスから空気への熱伝達は低いか、
少なくとも遅いということである。
【0004】
【発明が解決すべき課題】これらの問題に対する既知の
解決法として、管状燃焼室に高価な耐火材を使用するこ
と、およびまたは炎の温度を下げるために過剰な空気で
バーナを燃焼させる方法がある。前者は、高コストとい
う不利な点を有し、後者は熱効率が低く、高い煙道(f
lue)損失をまねく。燃焼空気を予熱することによっ
て、効率を高めることはNOxの生成を増加させるとい
う不利な点を有する。
【0005】本発明の目的は、上記の不利な点を解消す
る空気または他のガスを加熱するための熱交換器を提供
することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱されるべ
き空気の通路に延び、少なくとも1つのガス燃焼バーナ
1を含む金属製ガス燃焼室4であって、ガス燃焼室4
は、フィンVなどによる熱伝達表面を拡大する手段を含
む第1通路を形成し、ガス燃焼室4の両端部は、一対の
方向転換箱5,6を介してガス燃焼室4と平行な少なく
とも1つの第2通路の管7に連絡され、ガス燃焼バーナ
1は、ハイスピードバーナであることを特徴とする小型
ガス燃焼空気ヒータである。
【0007】また本発明は、第2通路の管7にもフィン
Vなどによる熱伝達表面を拡大する手段が設けられるこ
とを特徴とする。
【0008】また本発明は、第1通路4および第2通路
7双方において熱伝達の差に基づいて必要とされる以上
の多くのフィンを設置されることを特徴とする。
【0009】また本発明は、第2通路の後に、管状燃焼
室4、第2通路の管7に平行であり、それぞれが連続し
て接続される第3以下のいくつかの通路8,10,1
1,…,12が設置され、最後の通路12が煙道ガス収
集箱13を介して煙道14につながるように配置される
ことを特徴とする。
【0010】また本発明は、加熱されるべき空気の流れ
15が、管状燃焼室4、第2通路の管7と直交し、高い
番号の通路から低い番号の通路へ向かうことを特徴とす
る。
【0011】また本発明は、各通路に関して、番号が増
加するに従って、通路の数と合計断面積とを減らして、
連続的な通路が形成されることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明に従う熱交換器は、管状燃焼室が第1通
路を形成し、その両端部が一対の方向転換箱を介して、
第1通路と平行な少なくとも1つの第2通路に連絡され
る。第1通路はフィンなどの熱伝達表面を拡大する手段
を含み、管状燃焼室に設けられるガス燃焼バーナはハイ
スピードバーナである。
【0013】また本発明に従う熱交換器は、管状燃焼室
がステンレス鋼のみから作ることができ、ハイスピード
バーナによって管状燃焼室に注入されたガスと空気との
混合気は、燃焼室の入口で減圧を生じ、第2通路で加熱
すべき空気によって冷却された排ガスの一部を燃焼室の
バーナ側端部から燃焼室へ循環する。したがって炎の温
度が1100℃〜1200℃に制限され、NOx量が低
く達成される。同時に、第1通路中を循環する多量の燃
焼排ガスと熱伝達表面を拡大する手段のために、第1通
路における熱伝達が改善される。
【0014】また本発明に従えば、第2通路の管も熱伝
達表面を増加させるためのフィンを含む。
【0015】熱伝達の効率を高めるために、第1および
第2通路の双方において、熱伝達の差に基づいて必要と
される以上の多くのフィンを設ける。したがって、管の
壁の温度は燃焼ガスの温度より空気の温度により近くな
る。
【0016】また本発明に従えば、第2の通路の後に、
第3以下のいくつかの通路が、第1および第2通路と平
行に設けられ、加熱されるべき空気の流れは、これらの
通路と直交し、高い番号の通路から低い番号の通路への
方向であることが好ましく、これによってさらに排ガス
から空気への熱伝達の効率が高められる。
【0017】冷却フィンをバーナ室および第2通路の管
に設置することにより、処理空気の温度が約450℃
で、空気ヒーター中の処理空気の圧力が低下する場合に
おいてさえ、燃焼室と第2通路の管をステンレス鋼から
のみ作ることができるまで管の壁の温度を低くすること
ができる。
【0018】本発明をさらに精巧に実施すれば、複数の
通路を設けることができ、最初2本の通路に対して平行
ではあるが、連続的に接続され、煙道に通じるように配
置することができる。したがって、これらの通路上を対
向する空気の流れは、それぞれの通路において比較的ゆ
るやかな熱伝達により徐々に加熱される。
【0019】各通路ごとに関して、数と断面を減らして
管による連続的な通路を形成することによってこれを冷
却の結果として得られるガスボリュームの減少は補償さ
れ、煙道ガスの速度は高速度のままである。これによっ
て、設計が小型化されるとしてもなお良好な熱伝達を確
実にする。
【0020】第3およびその先の通路の管にもまた冷却
フィンが設置されてもよいが、このことは許容できる最
大限の壁の温度を超える危険がここでは小さいので、あ
まり関係はない。
【0021】ハイスピードバーナと、端部が燃焼排ガス
の再循環のための管状の第2煙道ガス通路に連絡する管
状燃焼室を含む、放熱による空気加熱のための熱交換器
が知られている。しかしながら、ここで、第2通路はバ
ーナ室のまわりに同心円状に配置され、双方とも高温度
に耐え得る材質で作られ、放熱による熱伝達に不適切で
ある。
【0022】
【実施例】本発明を明確にするために、ガス燃焼空気ヒ
ーターの一実施態様を添付の図面を参照して実施例によ
り述べる。
【0023】処理空気を加熱するための熱交換器の長手
方向部分の概略図である図面によれば、前記空気ヒータ
ーはガスの供給2と燃焼空気の供給3を受けるハイスピ
ードバーナ1を含む。バーナ1は、管状燃焼室(バーナ
室)4より幾分手前に載置される。バーナ室4は、第2
通路の管7が延びる方向と平行であり、その両端部は方
向転換箱5および6を介して第2通路の管7に通じる。
【0024】図示される実施例には、第1および第2通
路の管に外部熱伝達表面を増加させる冷却フィンが設置
される。
【0025】バーナ室4のバーナヘッド1の寸法と、第
2通路の管7の寸法およびまたは数によって、燃焼排ガ
スの再循環の程度が決まる。
【0026】直径35mmの翼形ノズルを有するバーナ
ヘッド1と、長さ600mm、直径100mmのバーナ
室4およびバーナ室4と同じ長さの20本の管7から成
り、23mmの直径を有する第2通路により、約120
kWのバーナ容量の好ましい結果が得られる。方向転換
箱5,6は、内部に耐火絶縁プレートが並べられてい
る。
【0027】バーナヘッド1側の方向転換箱5を介し
て、燃焼排ガスの大部分を長さ600mmで直径15m
mで管20本から成る第3の通路8に排出することがで
きる。方向転換箱9を通して、これらのガスは同じ直径
の16本の管から成る第4の通路10に達することがで
き、その後長さ600mmで直径が15mmの同じ12
本の管から成る第5通路11と第6通路12に達するこ
とができる。
【0028】実際上、2個の方向転換箱のみが設置さ
れ、異なる通路の接触は隔壁によっておこなわれた。
【0029】最後の通路は、煙道ガス収集箱13を介し
て煙道14に通じる。
【0030】加熱されるべき空気の流れの方向は、矢符
15によって示される。
【発明の効果】本発明によれば、ハイスピードバーナに
よって管状燃焼室に注入されたガスと空気との混合気
は、燃焼室の入口で減圧を生じ、第2通路で加熱すべき
空気によって冷却された排ガスの一部を、バーナ側端部
から燃焼室へ循環する。これによって炎の温度が抑制さ
れ、低NOx化が達成できる。また排ガス量が増加する
ことよる燃焼室内のガス流の乱れと熱伝達表面を拡大す
る手段によって、第1通路における熱伝達が改善され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バーナヘッド 2 ガスの供給 3 燃焼空気の供給 4 バーナ室 5,6,9 方向転換箱 7 第2通路のパイプ 8 第3通路 10 第4通路 11 第5通路 12 第6通路 13 煙道ガス収集箱 14 煙道 15 処理空気の流れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平2−58658(JP,U) 実開 昭62−134365(JP,U) 実開 昭51−163738(JP,U) 実開 昭56−61861(JP,U) 実開 昭60−2246(JP,U) 実開 平2−89258(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24H 3/06 301 - 304 F23D 14/10

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱されるべき空気の通路に延び、少な
    くとも1つのガス燃焼バーナ1を含む金属製ガス燃焼室
    4であって、 ガス燃焼室4は、フィンVなどによる熱伝達表面を拡大
    する手段を含む第1通路を形成し、 ガス燃焼室4の両端部は、一対の方向転換箱5,6を介
    してガス燃焼室4と平行な少なくとも1つの第2通路の
    管7に連絡され、 ガス燃焼バーナ1は、ハイスピードバーナであることを
    特徴とする小型ガス燃焼空気ヒータ。
  2. 【請求項2】 第2通路の管7にもフィンVなどによる
    熱伝達表面を拡大する手段が設けられることを特徴とす
    る請求項1記載の小型ガス燃焼空気ヒータ。
  3. 【請求項3】 第1通路4および第2通路7双方におい
    て熱伝達の差に基づいて必要とされる以上の多くのフィ
    ンを設置されることを特徴とする請求項1または2に記
    載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 第2通路の後に、管状燃焼室4、第2通
    路の管7に平行であり、それぞれが連続して接続される
    第3以下のいくつかの通路8,10,11,…,12が
    設置され、最後の通路12が煙道ガス収集箱13を介し
    て煙道14につながるように配置されることを特徴とす
    る請求項1〜3ののいずれかに記載の小型ガス燃焼空気
    ヒータ。
  5. 【請求項5】 加熱されるべき空気の流れ15が、管状
    燃焼室4、第2通路の管7と直交し、高い番号の通路か
    ら低い番号の通路へ向かうことを特徴とする請求項1〜
    4のいずれかに記載の小型ガス燃焼空気ヒータ。
  6. 【請求項6】 各通路に関して、番号が増加するに従っ
    て、通路の数と合計断面積とを減らして、連続的な通路
    が形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    に記載の小型ガス燃焼空気ヒータ。
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