JPH04371755A - 熱風熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器ハウジングの
底が実質的に外室の天井によって形成され、この外室内
にバーナーが収納され、バーナーの排気が流れる少なく
とも１本の熱交換管が、熱交換器ハウジングの底と天井
の間で熱交換ハウジング内に敷設され、加熱すべき空気
が熱交換管の周りを流れる熱風熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファンを設けることができるこのような
熱風熱交換器の場合には、外室の壁と天井が運転中非常
に高温であり、温度が１０００℃まで達する。これによ
り、特に熱交換ハウジングの底、すなわち外室の天井と
熱交換管との間の範囲に、非常に大きな熱応力が発生す
る。外室の天井と熱交換管の間の気密な連結を保証する
ために、この天井と熱交換管は互いに溶接される。部品
が腐食したり、または酸化被膜が形成されたときに、溶
接連結が部品の交換を困難にするということは別として
、溶接継目範囲が長時間の運転で非常に早く老化し、従
ってさほど抵抗力がないということが判った。熱交換管
から周囲の空間への良好な熱伝達を保証するために、横
断面が比較的に小さな多数の熱交換管を使用しなければ
ならないので、熱伝達範囲において熱応力の問題が何倍
も発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、良好な熱伝達特性を有しているだけでなく、個々の
部品の交換が問題なく可能である熱風熱交換器を提供す
ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題は冒頭に述べた
種類の熱風熱交換器において、請求項１記載の特徴によ
って解決される。有利な実施形は請求項２〜８の対象と
なっている。

【０００５】熱風熱交換器は本発明に従って、バーナー
が予室内に収納され、この予室の外壁がすべての側で外
室の内壁から離してこの外室内に配置され、予室がその
天井に、熱交換管の数と同じ数の排気口を備え、この排
気口が熱交換管の方へ縮小する周壁を備え、外室が排気
口と整列した開口を備え、この開口がそれぞれ、熱交換
管の方へ縮小する周壁を備え、この周壁にそれぞれ１本
の熱交換管がほぼ気密に固定され、外室の内壁と予室の
外壁の間の空間が周囲空気と連通し、空気が、排気口の
周壁と開口の周壁の間の環状隙間の方向に、この空間を
流れることができることを特徴とする。従って、壁と天
井がバーナーによって加熱される予室は実質的に、すべ
ての側が比較的に低温の空気によって取り囲まれている
。それによって、外室の天井は元々加熱温度が低い。 更に、予室の排気口と外室の開口が特別な形状であるこ
とにより、排気口の周りにベンチュリ状のノズルが形成
される。このノズルにより、空気が外室と予室の間の中
間室から排気によって吸い込まれる。特に熱交換管のた
めの接続個所が冷却され、しかも外室の天井が冷却され
るので、そこの温度は約５００℃にすぎない。

【０００６】それによって、通常はこの範囲に発生する
熱応力が大幅に小さくなる。吸い込まれた空気は冷却作
用のほかに、排気への混入時に容積増大を生じるので、
熱交換管内に達する排気は容積的に大きく拡がる。従っ
て、熱交換管の満足できる充填率と、周囲への良好な熱
伝達が保証される。上記の容積増大によって、排気は絞
られ、予室内に長く保持される。それによって、バーナ
ーで発生した熱は非常に良好に利用される。なぜなら、
排気が先ず高い温度になり、そして外室と予室の間の中
間室からの空気を混合することにより、熱伝達にとって
最適な低い温度まで温度が低下するからである。

【０００７】本発明による熱交換器は充填率が高いため
、比較的に大きな横断面の管を使用することができる。 熱交換管の大きな横断面は構造技術的に望ましく、そし
て熱風熱交換器の本発明による構成によって熱交換管に
充分な排気が充填されることにより可能となる。熱交換
管に充分な排気が充填されることにより、良好な熱伝達
と、熱交換管の周りを流れる周囲空気の迅速な加熱が達
成される。

【０００８】熱交換管の接続範囲の熱的な負荷が小さい
ので、溶接連結を省略することができる。各熱交換管が
先細の下側の端区間を備えていると有利であることが判
った。この端区間はその形状が外室の開口に適合し、半
径方向外方へ向いたフランジによって少なくとも部分的
に取り囲まれている。このフランジは外室の天井に固定
されている。他の実施形では、各々熱交換管のために、
前記の先細の端区間を取り巻く個別のリング状フランジ
を設けることができる。このフランジの内径は下側の端
区間の形に適合する大きさである。フランジは好ましく
はボルト継手を介して外室の天井に連結されている。そ
れによって、熱風熱交換器の個々の部品の分解が簡単で
ある。

【０００９】外室と各熱交換管の間にシールが設けられ
ていると有利である。このシールは熱膨張によって発生
する機械的な応力の一部を吸収する。なぜなら、熱交換
管が外室の天井に対して少しだけ動くことができるから
である。

【００１０】各々の熱交換管が熱交換ハウジングの天井
内で軸方向に滑動可能に、およびまたは角運動可能に配
置されていると非常に有利である。それによって、この
場所でも、機械的な応力を相殺することができる。

【００１１】

【実施例】次に、添付の図の基づいて、本発明を例示的
に詳しく説明する。図１は熱風熱交換器を示している。 熱交換器ハウジングのうち、外室１の天井によって形成
された底１０と、排気管６を有する天井６０だけが示し
てある。曲がった２本の熱交換管２，３が熱交換器ハウ
ジングを通って図示していないファンの周りに案内され
ている。垂直方向上方へ向いた多数の燃焼ノズルを有す
るガスバーナー４は、予室５の底範囲に設けられている
。この予室はすべての方向に間隔をおいて外室１内に配
置されている。従って、予室５と外室１の間の中間室内
を自由に流れ得る比較的に冷たい空気が、予室５の周り
をほとんど全体にわたって流れる。天井５０には二つの
排気口５２，５４が設けられている。この排気口は垂直
方向に円錐状に先細になっている。この排気口５２，５
４と整列して、開口１２，１４が外室１の天井１０に形
成されている。この開口は垂直方向に球面状に先細にな
っているが、排気口５２，５４よりも傾斜が緩やかであ
る。しかし、傾斜が同じかまたはほぼ同じに形成されて
いるときにも、ベンチュリ効果を利用することができる
。開口１２，１４には熱交換管２，３がかぶさっており
、この熱交換管は図２に関連して説明するフランジ継手
によって外室１の天井１０に連結されている。熱交換器
ハウジングの天井６０には同様に、各々の熱交換管２，
３のために開口６２，６４が設けられている。この場合
、接続個所はそれぞれグラファイトシール６６，６８に
よって実質的に気密に閉鎖されている。グラファイトシ
ール６６，６８により、各熱交換管２，３はその開口６
２，６４内で軸方向に滑動可能である。直径が適切であ
ると、角運動も可能である。冷却された排気は最後に排
気管６を通って排出される。

【００１２】図２は外室または予室と熱交換管との間の
接続個所の範囲を詳細に示している。予室５の天井５０
には排気口５４が形成されている。この排気口の壁５６
は垂直方向に円錐状に先細になっている。この傾斜角度
αは例えば４５°である。予室５の周りには、間隔をお
いて外室１が設けられている。外室１の天井１０には、
排気口５４に合わせて、開口１４が設けられている。こ
の開口の壁１６は垂直方向に凹形球面状に先細になって
いる。開口１４はリング状の条溝１８によって取り囲ま
れている。両開口、すなわち排気口５４と外室１の開口
１４の壁５６，１６は、これらの開口の範囲に、ベンチ
ュリ状ノズルとして作用する狭窄部を備えている。排気
口５４から出るバーナーの高温排気は、外室１と予室５
の間の中間室から、比較的に冷たい空気を吸引連行する
。この空気は開口範囲の狭窄部によって高速である。 それによって、比較的に多量の付加的な空気が熱交換器
３内に案内され、そこで良好な熱伝達のための重要であ
る高い充填率を生じる。熱交換管３自体はその下側の端
区間３２が円錐状に形成されている。この場合、勾配は
、周囲の壁１６に対して円周状の接触面ひいてはシール
を生じるように選定されている。外側端区間３２を取り
巻くフランジ３４が外側端区間の外側に取付けられてい
る。このフランジは半径方向外方へ延びている。このフ
ランジ３４のところで、熱交換管３がナットと共に充分
な数のボルト４０，４２によって外室１の天井１０に固
定されている。このボルトは２本だけが示してあり、フ
ランジ３４の孔３６，３８を通って案内されている。

【００１３】以上の説明、図および特許請求の範囲に開
示した本発明の特徴は、単独でも任意の組み合わせにお
いても、本発明をいろいろな実施形に実施するために必
要不可欠な特徴である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の熱風熱交換
器は、熱伝達特性が良好であり、しかも個々の部品を問
題なく交換することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱風熱交換器の概略断面図である
。

【図２】図１の熱風熱交換器の、外室と熱交換管との間
の範囲の拡大詳細図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　外室 ２　　　　　　　　　　熱交換管 ３　　　　　　　　　　熱交換管 ４　　　　　　　　　　ガスバーナー ５　　　　　　　　　　予室 ６　　　　　　　　　　排気管 １０　　　　　　　　　　底 １２　　　　　　　　　　開口 １４　　　　　　　　　　開口 １６　　　　　　　　　　壁 １８　　　　　　　　　　条溝 ３２　　　　　　　　　　下側の端区間３４　　　　　
　　　　　フランジ ３６　　　　　　　　　　開口 ３８　　　　　　　　　　開口 ４０　　　　　　　　　　ボルト ４２　　　　　　　　　　ボルト ４４　　　　　　　　　　シール ５０　　　　　　　　　　天井 ５２　　　　　　　　　　排気口 ５４　　　　　　　　　　排気口 ６０　　　　　　　　　　天井 ６２　　　　　　　　　　開口 ６４　　　　　　　　　　開口

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱交換器ハウジングの底が実質的に外
   室の天井によって形成され、この外室内にバーナーが収
   納され、バーナーの排気が流れる少なくとも１本の熱交
   換管が、熱交換器ハウジングの底と天井の間で熱交換ハ
   ウジング内に敷設され、加熱すべき空気が熱交換管の周
   りを流れる熱風熱交換器において、バーナー（４）が予
   室（５）内に収納され、この予室の外壁がすべての側で
   外室（１）の内壁から離してこの外室内に配置され、予
   室（５）がその天井に、熱交換管（２，３）の数と同じ
   数の排気口（５２，５４）を備え、この排気口が熱交換
   管（２，３）の方へ縮小する周壁（５６）を備え、外室
   （１）が排気口（５２，５４）と整列した開口（１２，
   １４）を備え、この開口がそれぞれ、熱交換管（２，３
   ）の方へ縮小する周壁（１６）を備え、この周壁にそれ
   ぞれ１本の熱交換管（２，３）がほぼ気密に固定され、
   外室（１）の内壁と予室（５）の外壁の間の空間が周囲
   空気と連通し、空気が、排気口（５２，５４）の周壁と
   開口（１２，１４）の周壁の間の環状隙間の方向に、こ
   の空間を流れることができることを特徴とする熱風熱交
   換器。
2. 【請求項２】　　開口（１２，１４）の周壁（１６）の
   勾配が、それぞれの排気口（５２，５４）の周壁の勾配
   よりも小さいことを特徴とする請求項１の熱風熱交換器
   。
3. 【請求項３】　　大きな横断面を有する２本の熱交換管
   （２，３）が設けられていることを特徴とする請求項１
   または２の熱風熱交換器。
4. 【請求項４】　　各々の熱交換管（２，３）が縮小して
   いる下側の端区間（３２）を備え、この端区間が半径方
   向外側へ向いたフランジ（３４）を備え、このフランジ
   が端区間（３２）の少なくとも一部を取り囲み、外室（
   １）の天井（１０）に固定されていることを特徴とする
   請求項１から３までのいずれか一つの熱風熱交換器。
5. 【請求項５】　　少なくとも１本の熱交換管（２，３）
   の下側の端区間（３２）または外室（１）の当該の開口
   （１２，１４）の周壁が、凹形または凸形の球面状に形
   成され、それに対応して周壁または当該の端区間がほぼ
   真っ直ぐに形成され、それによって端区間（３２）と周
   壁の間にリング状の接触範囲が形成されていることを特
   徴とする請求項１から４までのいずれか一つの熱風熱交
   換器。
6. 【請求項６】　　外室（１）とそれぞれの熱交換管（２
   ，３）の間に、シール（４４）が設けられていることを
   特徴とする請求項１から５までのいずれか一つの熱風熱
   交換器。
7. 【請求項７】　　熱交換管（２，３）が熱交換器ハウジ
   ングの天井（６０）内で、軸方向に滑動可能であり、お
   よびまたは角運動可能であることを特徴とする請求項１
   から６までのいずれか一つの熱風熱交換器。
8. 【請求項８】　　熱交換管（２，３）が熱交換器ハウジ
   ングの天井（６０）にシール（６６，６８）を備えてい
   ることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つ
   の熱風熱交換器。