JPH0581838B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 伝熱性外壁によつて構成された閉鎖容器と、
該容器内に上記外壁から離れて置かれた熱源を有
する熱交換器において、 上記容器がヘリユウムガスを周囲温度において
200kPa以上の初期充填圧力で収容し、該ヘリユ
ウムガスが上記熱源から上記外壁への熱伝達のた
めの唯一の媒体であることを特徴とする熱交換
器。

２ 上記容器が円筒状で、伝熱性材料の内壁によ
つてさらに構成され、上記熱源が該内壁内に包含
されている請求項１記載の熱交換器。

３ 上記熱源が流れる流体であり、上記内壁が該
流れる流体を受入れる入口及び排出する出口を有
する導管の一部である請求項２記載の熱交換器。

４ 上記容器が少なくとも部分的に他の容器に収
容され、該他の容器は加熱された流体を受入れ及
び排出するための入口及び出口を持つている請求
項１記載の熱交換器。

５ 上記熱源が１つ又は複数の電熱エレメントで
ある請求項１記載の熱交換器。

６ 上記容器が円筒状であつて、ガス状熱源と熱
交換関係にある該電源用の移送導管を構成する内
壁を包含し、上記容器を少なくとも部分的に囲
み、上記容器の外壁によつて環状流路を形成する
壁を有する他の容器を備え、さらに上記他の容器
が加熱されるべき液体を上記流路に受入れ及び流
路から排出するための入口、出口を有する請求項
１記載の熱交換器。

７ 上記入口、出口が、上記流体の流れが上記導
管を抜けて熱いガスの流れに対向する方向に流れ
るように位置決めされている請求項６記載の熱交
換器。

技術分野 本発明は、流体（液体および気体）の迅速かつ
効果的な加熱または冷却に関連しており、特に、
一般用および室内暖房用の水加熱および蒸気発生
等の各種の用途に適した熱交換器に関連してい
る。

技術的背景 流体を加熱または冷却する多くの場合には、こ
の流体を容器または導管中に封じ込めて、これに
熱を与えたり、これから熱を奪うべき媒体から物
理的に隔離している。また、この流体に熱を与え
たり、これから熱を受けたりする媒体も、同様に
容器または導管中に封じ込められているのが普通
である。このような容器または導管、またはその
両方は熱交換器を形成している。

多くの熱交換器では、加熱または冷却される流
体と、加熱または冷却媒体との間の障壁として１
本または多数の管が使われている。この場合に熱
交換効率を上げるためには、バツフルや管から成
る複雑な装置を作つたり、ひだ、ひれ、波板等を
設けた多数の管を作つたりして、伝熱率を向上さ
せることが必要となることが多く、これには、設
備の耐久性を上げるため、銅のような可成り高価
な金属が多く使われている。このような複雑な構
造や高価な材料のため、効率的かつ永続的な熱交
換器は甚だしく高価につくことになる。

しかし、熱交換器を使用する多くの装置は、そ
の効率が可成り低いものであり、例えば、天然ガ
スや石油を使用する住宅用加熱器や温水器の平均
的な効率は約50％に過ぎない。熱交換器設計の現
行の技術を使えば、天然ガスや石油焚き設備の効
率を可成り上げることができるが、設備の大きさ
や複雑さを少しく増大するだけでも、可成り高価
につく。

発明の開示 本発明によれば、その構造が非常に簡単であ
り、従つて比較的低コストで作ることのできる熱
交換器が提供される。この熱交換器はまた、特に
現用の多くの熱交換器と比較すると、そのコスト
を幾らも増大することなく、効率を大きく上昇さ
せている。更に顕著な点として、本発明による熱
交換器は熱伝導性の壁を有し、その内部にヘリウ
ムガスを封じ込めている容器から成つており、こ
のヘリウムガスが熱交換回路中における上記の容
器壁と加熱または冷却源との間の熱交換媒体とな
つており、この容器壁が上記ヘリウムガスと流体
との間の熱交換媒体となつている。

ある実施形式では、この熱交換器の上記の容器
が管状になつていて、熱伝導性の内外両壁を備え
ている。この両壁の内の一方は、加熱または冷却
される流体と、上記ヘリウムガスとの間の伝熱媒
体となつており、他方の壁は、加熱または冷却源
とこのヘリウムガスとの間の伝熱媒体となつてい
る。例えば、この内壁は、流体熱源を流して、こ
れからの熱を容器内のヘリウムに伝える導管とし
て働くこともある。

また、本発明の他の形にあつては、ヘリウムを
充たしたこの容器の一部または全部が囲いの中に
入つている。熱を加えられたり、除かれたりする
流体は１つまたはそれ以上の受入れ口から供給さ
れ、加熱または冷却された後に、上記受入れ口か
ら遠く離れた１つまたはそれ以上の排出口から出
て行く。

本発明のある実施態様では、上記の容器が管状
になつていて、冷却すべき高温流体を流すように
なつている導管を形成している内壁を備えてい
る。この容器の外壁は囲いの壁で取りかこめられ
ていて、熱が伝えられるべき流体の流れ路となつ
ている。この実施態様では、ヘリウムを内臓する
容器の内外両壁が上記両流体間の熱伝達に関与し
ている。このような熱交換器は、安全のため両流
体間に２重障壁を備えることが望ましいような装
置中において特に有用である。なすわち、内部壁
が万一破損しても、、この容器の内部導管内を流
れる危険な流体は容器の外部壁内に留まることに
なる。

本発明はまた、下記のような幾つかの特性を持
つことができる。

すなわち、熱交換用容器が管状を成していて、
内部壁（または導管）中を流れる流体と、外部壁
上を流れる流体との間の熱伝達用に使われる場合
には、この２つの流体が反対向きに流れるように
なつている。また、容器中のこの導管には、この
導管の内側向きの縁部を有する多数の溝をその長
さ方向に設けて、管壁とその中を流れる流体との
間の熱の流れを促進するようにすることができ
る。更にまた、上記の容器には、幾つかの横向き
仕切り板を設けて容器内を多くの隣接する室に分
けて、これにより、ヘリウムが熱交換器の長さ方
向に流れることを防ぎ、かくして、この長さ方向
に大きな熱傾斜を形成することもできる。

本発明の重要な利点の１つは、容器内のヘリウ
ムガスが可成り高い伝熱率を示すことである。す
べての気体中でも、ヘリウムは非常に高い伝熱係
数を持つている。従つて、熱は迅速に容器壁に伝
えられ、そこから、熱を伝えられるべき流体媒質
にこの壁を通して伝えられる。

本発明による熱交換器では、可成り小さな面積
上に作動する高温源からの熱を、ヘリウムを内臓
する容器の外部壁のような大伝熱面積に伝えるこ
とが可能となる。加熱されるべき流体に熱を伝え
る容器壁の温度は、熱源の温度より可成り低いた
め、この壁と流体との間の伝熱条件が好適になる
ように設計することができる。例えば、流体に対
する効果的な伝熱は、膜沸騰が起らないような温
度条件下で効率的に行われる。高熱が集中してい
る熱源からの熱を、比較的低温な障壁の大面積に
安価な装置によつて伝えられることができると言
うことは、本発明の重要な利点となつている。

ヘリウムはその重量が非常に軽い。ある種の金
属および流体でも、狭い高温面積から大きな表面
積に熱を移すことができるが、これを行う装置し
大重量かつ高価なものとなる。本発明を体現する
熱交換器はその構造が簡単であると共に重量が軽
いため、装置の製作および据付けが非常に容易で
ある。

本発明は、日常製品や工業製品等に多くの用途
を有しており、特に、大温度差のある２流体間の
熱交換、２流体間に２枚以上の障壁を備けること
が必要であるか、もしくは望ましいような用途、
および、ある程度以上の貯溜能力を持つことが望
ましいような用途、および、ある程度以上の貯溜
能力を持つことが望ましいような用途に適してい
る。本発明による熱交換器の特に重要な用途は、
一般用および個人住宅、アパートメント、ホテ
ル、モテル、事務所並びに団体建物等の室内暖房
用の水加熱や蒸気発生向けのものである。本発明
の熱交換器を利用する温水ヒーターは、製作が安
価で据付けが容易であり、温熱水が使われる場所
の付近で、小規模な装置を数多く設けることがで
きる。建物中の各所に小規模な温水器を備える
と、投下資金と、繰業費とを節減することがで
き、また、これによつて、高価長大な設備や、こ
れに伴う熱損失が不要となる。

以下の記述は本発明を更に詳細に説明するもの
であり、添付した図面について述べる例示態様を
参照して記述を行つている。

【図面の簡単な説明】

図１は、簡単な電気ヒーターを使つた、本発明
による熱交換器の運転原理を説明する略図であ
る。

図２は、高温流体からの熱を低温流体に伝え
る、本発明による熱交換器を概略的に説明する別
の略図である。

図３は、冷蔵器中で、高温の冷媒を予冷するた
めの極く簡単かつ安価な熱交換器の側面切断面図
である。

図４は、本発明による熱交換器を利用した電気
温水ヒーターの側面切断面図である。

図５は、本発明による熱交換器を利用したガス
焚き温水ヒーターの側面切断面図である。

図６は図５に示した熱交換器中に設けられた内
壁管の部分的切断面図である。

発明の実施例 図１に略図で示された本発明による簡単な熱交
換器は、小規模な電力利用の室内ヒーターであ
る。このヒーターは、好ましくは、約1.5mHg乃
至5.3mHgの絶対圧力下でヘリウムガスが充たさ
れた閉鎖容器Ｖから成つている。この容器はどの
ような形であつてもよいが、その製作が容易なこ
とと、中心軸に対して放射的に総ての方向に熱を
均一に伝えることとから、円筒形に作ることが望
ましい。すなわち、図１に示した容器Ｖは円筒形
の外壁と上端および下端の平板壁とから成つてお
り、その中に１つ、又はそれ以上の電熱器Ｈが適
宜に設けられている。この電熱器は簡単、低コス
トのものでよく、例えば、裸電熱線を巻いた磁製
支持体から成るものでも使うことができる。電気
導線は電流源に接続されている。

この電熱器Ｈに電流を通すと電熱器は極く高温
Ｔ１に達する。この熱はヘリウムガスによつて、
容器中の矢線で示されるように、総ての方向に放
射状に伝えられる。上に述べたように、ヘリウム
は他の気体より比較的高い熱伝導係数を持つてい
るため、電熱器の熱は迅速に容器壁Ｖに伝えられ
る。この装置を室内暖房に使う場合には、その温
度がＴ２である周辺空気が、高温の容器壁によつ
て起される対流によつて、図２でＴ２として示さ
れる矢線で見られるように、上方に吸上げられ
る。この空気流が容器の外壁上を流れる時に、空
気は温度Ｔ３に加熱されて、矢線Ｔ３で示される
方向に昇つて行く。容器の高温壁もまた、熱を室
内に放散する。

図１に示した略図は、本発明を体現する総ての
熱交換器の基本的作動原理を示すものである。閉
鎖容器Ｖ中に充たされたヘリウムガスは、図１の
電熱器Ｈのように、容器中に設けられた適当な何
れの熱源からも、熱を受容する。この内部熱源と
しては、容器中を通る幾本かのパイプ中を流れた
り、または容器中の内部導管を通り抜けたりする
高温の流体または気体であつてもよい。熱は容器
内の熱源から、ヘリウムガスによつて、容器の外
壁に伝えられる。この容器はまた、その一部また
は全体が外側囲いＣによつて囲まれていてもよ
く、この囲いは図１で円筒形の囲いとして示され
るように、互に距離を置いて設けられた１つ、ま
たはそれ以上の受入れ口と排出口とを備えてい
て、容器の高温壁によつて加熱されるべき気体ま
たは液体を流すための通路Ｐを形成している。す
なわち、本発明による装置の作動は、温度Ｔ１の
熱源からの熱をヘリウムによつて受容し、この熱
をヘリウムによつて容器壁に伝え、次いで、この
熱を容器壁を通して、この壁に接触して流れる流
体（流体または気体）に伝えるものであり、この
流体の温度はＴ２からＴ３に上げられる。

図２には、本発明による熱交換器を、高温の流
体または気体からの熱を低温の流体または気体に
伝える装置に利用した場合の、幾つかの好ましい
特性が略図で示されている。ヘリウムガスは管状
の容器中に充たされており、この容器は、前述の
ように、適当などのような形であつてもよいが、
円筒形であることが好ましい。本説明の便宜上、
図２では、円筒形の外壁EW、同じく円筒形の内
壁IWおよび輪状の上下両壁TWとBWを備えたヘ
リウム容器Ｖを説明することとする。更に、図２
に示される容器は、内外両壁に適宜に接合された
何枚かの仕切板Ｓによつて、多数の輪状室に仕切
られている。これらの仕切板は容器の長さ方向へ
の対流による熱伝達を少くして、その両端間の温
度差を大きくするものである。従つて、この仕切
板と容器壁との接合は気密である必要はない。

温度Ｔ１の高温流体は容器の内壁IWによつて
形成される通路に入つて、この中を通り、熱はこ
の高温流体から内壁に伝えられる。従つて、この
流体は、Ｔ１より低い温度Ｔ２となつて通路から
出て行く。熱交換器の内壁によつて受容された熱
はヘリウムガスを通す伝導、このヘリウムガスの
対流、および放射によつて、外壁に伝えられる。
加熱されるべき温度Ｔ３の流体は、この熱交換器
の低温端から導入されて、内室の外壁EWに沿つ
て流下し、Ｔ３より高い温度Ｔ４となつて熱交換
器から出て行く。多くの場合には、加熱されるべ
き流体の流れは囲いＣによつて限定されており、
この囲いは図２中で円筒形の囲いとして略示され
ているように、ヘリウムが充たされた容器の一部
または全部を取囲んでいる。

本発明の重要な利点の１つは、極く高温の熱源
からの熱を大面積の熱出力伝達表面に伝えること
ができる点である。この熱交換器の特徴は、極く
高温の熱源から、比較的小面積で受容された熱
を、容器外壁から成る極く大面積の熱放出面に分
布することである。このような熱分布を行う場
合、上記熱放出面の温度は当然、熱源の温度より
可成り低くするが、熱交換器のこの熱放出面から
更に熱を取り去るべき事をも考慮に入れる。この
熱交換器が大表面に熱を伝えることができると言
う点が特に有利となるのは、低温流体を化学的変
質や不要な蒸発等の何等かの理由によつて、高温
に曝すことができないような用途に本発明を適用
する場合であり、この時の熱交換器は、低温流体
が規定された安全値以上の高温に接することのな
いように設計することができる。

この特性が特に有利となる例の１つは、前述し
た室内暖房である。この場合の室内暖房は、熱入
力を十分に広い受熱面に分布して、ヘリウム容器
外壁面と室内空気との間の熱伝達特性を定める
と、この外壁が危険を起こすような温度に到達す
ることがないように設計することができる。事
実、この外壁面は十分な低温に維持されていて、
加熱器に人が触れても甚だしい不快を感じること
はない。

多くの液体については、これが容器外壁面で膜
沸騰を起さないようにすることが望ましい。本発
明による熱交換器は、使用流体が伝熱面におい
て、その沸騰点以下、すなわち核沸騰の範囲内で
伝熱を行うように設計することができる。

本発明の更に別の利点は、添付図３に示された
特に簡単な熱交換器によつて説明される。１本の
パイプ５０によつて管状閉鎖容器５２の内部壁が
形成され、このパイプが高温液体流の通路とな
る。冷蔵装置等においては、圧縮されて高温にな
つたフレオン等の冷媒を予冷することが望まし
い。この冷媒の保有熱を有効に利用するために、
この熱交換器の低温側を、ビルデイング内用の飲
料水とし、ここに示した熱交換器は、このビルデ
イング内での必要温水の一部または全部を供給す
るための温水ヒーターとして使われる。このビル
では、規定によつて冷媒と飲料水との間を２重壁
として、熱交換器内の冷媒管路が破損して冷媒が
流れ出しても、第２の障壁によつて、冷媒が飲料
水中に混入することが無いようになつている。本
発明による熱交換器はこのような要望に十分適応
している。

特に、管状容器５２は、その外壁５３と導管５
０とによつて、冷媒と水との間で要求されている
２重障壁を形成している。圧力下のヘリウムが充
たされた熱交換容器５２の両端はその内外両壁の
それぞれ外周と内周とに接合された輪状端板５４
によつて閉鎖されている。熱交換容器５２の周囲
には、円筒形壁５６と、管壁５０および５３の、
それぞれ内面および外面に接合された輪状端板５
８とによつて形成される囲いが設けられている。
加熱されるべき水は、上記の囲いと、熱交換容器
周囲とによつて形成される輪状の通路中に入口５
９を通して供給され、矢線で示されるようにこの
通路中を流れ、次いで出口６０から出て行く。導
管５０中を流れる冷媒の熱は、容器中のヘリウム
に伝えられ、次いでこのヘリウムによつて、容器
外壁５３に伝達され、次に、この外壁から外側の
水に伝えられる。

図４は、本発明による熱交換器を流体加熱用電
気ヒーターに利用したものを示している。この装
置は、円筒形側壁１２、頂壁１４および底壁１６
を有する外側囲い１０から成つている。円筒形側
壁２０、頂壁２２および囲い底壁１６から成る閉
鎖容器１８中には適当数の電気抵抗加熱器２４が
設けられている。各電熱器は磁製支持体に通常の
ニクロム線を巻いたものであり、各電熱器用ニク
ロム線がブスバー装置（図示されていない）によ
つて直列に接続されており、適当な電気接続子２
６によつて電流が第１電熱器から以下の電熱器に
直列に流れるようになつていることが好ましい。
このように、各電熱器を直列に接続すると、太い
ニクロム線を使うことができ、これによつてその
使用寿命が長くなるが、並列巻き電熱器と直列巻
き電熱器とを適宜に混用することも、また可能で
ある。また、並列巻き電熱器は、適当な調整装置
からの信号に応じて、作動すべき電熱器数を何時
でも変更して、その熱出力を変えることができる
と言う利点もある。

囲い１０と容器１８とは、漏洩を防ぐために、
その全体が溶接構造になつていることが好ましい
と思われ、図示された実施態様はこの例に当たつ
ている。しかし、加熱装置（すなわち、電熱器Ｈ
２４を含めた容器１８）が囲い１０から抜き出さ
れるように製作することも考えられる。加熱装置
を抜出し可能にするための工学的技術としては、
多くのものが当業者技術者に取つて明かになつて
いる。本熱交換器の用途によつては、流体の性状
によつて囲い内に沈積物が貯るような事もあるた
め、時には囲い内に入つて十分な清掃を行う目的
で、囲いから加熱装置を抜き出し得ることが望ま
しい場合もある。液体流体を使う場合には、囲い
の底にバルブ付排出口（図示されていない）を設
けることが通常は望ましい。

加熱されるべき流体は外壁１２に近い囲い１０
の上端に設けられた入口２６を通つて囲い１０内
に供給される。この囲いの側壁１２と容器の側壁
２０との間の輪状空間と上記入口との間には多岐
配合装置（図されていない）を設けてもよいし、
また、多岐導入口を設けて、入つて来る流体を囲
いの上周囲りに平均して配合してもよい。側壁１
２と２０との間の輪状空間は、バツフルが接合さ
れている頂壁１４と囲いの底壁１６との間のほぼ
全長に亘つて伸びている円筒状バツフル板２８に
よつて、進入室３０と排出室３２との分けられて
いる。入口２６から入る流体は、バツフル板２８
に従つて、進入室を流れ下つて囲いの底に到達
し、そこから上方に流れを変え、排出室中を流れ
登つて囲いの上端に達する。かくして加熱された
流体は、囲いの中心軸の方に放射状に内向きに流
れて、容器１８中を垂直に伸びている排出管に入
り、囲いの底壁は１６中を通つて出口３６の方に
出て行く。

容器１８中には適当な圧力下、好ましくは約
1.5mHg乃至約5.3mHg、のヘリウムガスが充た
されている。容器１８中にヘリウムを導入する前
に必要があれば、この容器を真空にしてもよい。
容器中のヘリウムガスは、この中の電気抵抗が加
熱器２４からの熱を迅速に容器壁２０と中央管３
４とに伝える。

入口２６から入つた流体が、バツフル２８と囲
いの外壁１２との間の進入室３０を通る時に次第
に予熱され、また同様に排出室３２内を流れ登る
流体は、容器の高温外壁２０に直接に触れながら
上つて行き、容器壁から受けた熱の一部を外側の
バツフルに伝え、更にこのバツフルはこの熱を進
入室中を流れ下る流体に伝える。容器の高温外壁
２０に沿つて流れ上る流体は、外壁２０とバツフ
ル２８との間の比較的平らな流路内で迅速に加熱
される。外壁２０は非常に大きな表面積を持つて
おり、容器内の適当数の電熱器２４からの熱はヘ
リウムガスによつて迅速にこの大表面外壁２０に
伝えられる。このように、この流体ヒーターは、
流体の極く短時間中の加熱に理想的に適合してい
る。このヒーターからの熱損失は、進入して来る
流体が絶縁障壁となつているため、最小限に抑え
られている。すなわち、障壁による熱伝達量は、
この障壁両面間の温度差の関数であるため、進入
して来る流体は、排出室中を流れる流体の極く高
温に比較して、僅かしか加熱されていない故によ
つて、外壁１２を通しての熱損失は僅かな量でし
かない。進入室３０に入つて来る流体によるこの
自然の障壁は、この装置の高能率に大きく貢献し
ている。

排出室が非常に狭くて、流体流れに乱流を起さ
せることが好ましく、容器外壁に溝を付けるか、
またはひれまたはその他の装置を付けると、外壁
表面積と乱流と大きく増大することができる。

流体が排出室３２の上端に達すると、容器頂上
を中心方向に流れて、ここでまた更に熱を受容
し、次いで排出管３４を通り抜けて、容器内のヘ
リウムガスによつて、迅速、効果的に伝えられる
熱を排出管壁から受取る。

電気加熱器２４は何等かの適当な恒温調節装置
によつて調整することができ、この調節装置は、
入口２６付近の進入流体の温度熱電対３８によつ
て測り、流体が可成り加熱された後の温度を熱電
対４０で測つて、進入および排出両温度を勘案し
た何等かの統合数値に従つて電熱器２４を点滅す
る。このような各種の装置は当業技術者によつて
知られており、図４では「Controller」と記入し
た板によつて略示されている。その上を流体が流
れてこれによつて流体が加熱される容器壁への熱
が容器内のヘリウムガスの迅速な伝熱によつて伝
えられるため、この調節装置の感応速度は非常に
高いものになつている。

図４に示した実施態様には殆んど貯溜能力が無
いため、この装置は瞬間湯沸し型のものになつて
いる。この装置での流体の温度調整は、熱電対４
０が幾らかは加熱されるが、３６から出る排出流
体の温度までには至らない範囲で行われる。出口
３６で大量の流体が要求されると、熱電対３８が
温度降下を検知して、調節装置４２が電熱器２４
に電流を流す。すると、数秒の内に、容器内のヘ
リウムガスが、電熱器からの熱を外壁２０と管路
３４とに伝え始め、出口から出て来る流体は急速
に熱くなつて希望される温度に到達する。すると
電熱器は主として熱電対４０によつて調節され
て、電熱器は周期的に点滅され、可成り定常的な
温度の流体が出口３６から出て来ることになる。
温水器からの流体が引き出されないようになる
と、熱電対３８が温度の上昇を検知して、入口２
６を通て流体が入る必要のないことを表示する。
このような表示は調節器４２によつて操作され各
電熱器がその作動を停止される。

図４に示された実施態様はまた、貯溜式流体加
熱装置にも使用することができる。この装置に
は、温度調節のために囲い中からの液体を加熱器
を通して再循環させることができるような既知の
技術、その他の設計を組込むことができる。ま
た、この装置は、囲い中の空間を通したパイプや
導管を有する設備のようなプロセスガス加熱の用
途にも適合している。ヘリウム容器の側壁には、
その縦方向に多くの溝をつけて、一定の重量およ
び大きさについて伝熱表面積を大きくすることも
できる。

図５および６も、本発明による熱交換を利用し
た流体ヒーターを示しており、ある型式の断続的
燃焼室１０１を使つている。空気は燃焼室１０１
の導入口１１６から入り、天然ガスが同じく導入
口１１７から吹き込まれる。燃焼室内の燃料ガス
混合物を点火装置で爆発させると、高温の燃焼ガ
スがこの爆発力を受けて燃焼室から、閉鎖容器１
１２の内壁１２０によつて形成される導管１０２
中に吹き落される。このヘリウム容器には円筒形
外壁１１８があり、仕切板１１０によつて多数の
輪状室に仕切られている。この容器の製作には、
仕切板１１０を内壁１２０に溶接した後、外壁１
１８をその上から嵌め込む。必要があれば、この
仕切板１１０の外縁と外壁１１８との間を密閉し
てもよいが、仕切板を設けるのは、容器１２２内
ヘリウムガスの熱による対流を防いで、熱交換器
の長さ方向に大きな温度差を設けるだけの目的で
あるため、多くの場合には密封の必要がない。

燃焼室１０１からの高温燃焼ガス混合物は、爆
発力に押されて烈しい乱流を起しながら導管路１
０２を流れ落ちる。この時の高温燃焼ガスと内壁
１２０との間の熱伝達を促進するために、内壁１
２０の内面は、図６に示すように溝が付けてあ
る。更に、内壁１２０は、高温ガスの熱を受ける
時の熱溜めとなるようにその厚さが大きくなつて
いて、燃焼室内の燃焼間隔の間に、熱を貯えるこ
とになる。高温の燃焼ガスは通路１０２を流れ落
る間に急速に冷却され、比較的低温の容器底部に
到達する。燃焼ガス中の凝縮物はヒーター底部の
排出室に集り、排出口１０７から出て行き、トラ
ツプ（図示されていない）を通つて排出管路に到
る。廃ガスは出口１０５から出て行く。

容器１２２の側面と頂面とは、円筒形側壁１１
３と輪形頂壁１１３ａとから成る囲いによつて取
囲まれており、この囲いは容器１２０と共に、狭
い通路１１４を形成している。加熱されるべき流
体は入口１０４から通路室１１４内に入る。この
流体が通路室内を上るにつれて、容器の高温外壁
１１８の大表面積から熱を受容し、この外壁には
また、ヘリウムによつて伝えられる内壁１２０か
らの熱が迅速に伝えられる。加熱された流体は出
口１０３から出て行く。

別の閉鎖管状囲い１１５が内側囲い１１３の一
部を取囲んでいる。流体が入口１１１を通つて囲
い１１５内の通路を通り、通路１１４中の流体か
らの熱を受容する。このように、外側囲い中の流
体もまた、輪状通路を通る時に加熱され、高温流
体は出口１１２から出て行く。

図５および６に示した流体ヒーターは、燃焼炉
と温水ヒーターとを特に有益に組合わせたもので
ある。内側通路室で暖められて出口１０３から行
く比較的高温の温水は、燃焼炉で暖められた室内
の温水対流装置内に循環させることができる。出
口１１２から出て来る水は、ビルデイング内での
水加熱その他一般用の水が多く使われる場合には
特に、ある程度温度が低くなる。この装置は炉の
バーナーを適当な調節器によつて調節すれば、炉
と温水器とを別箇にでも、組合わせてでも使うこ
とができる。熱が要求されない時には、内側囲い
中の水は循環せずにヘリウム容器からの熱を外壁
囲いに伝えるだけの役目をするため、僅かな入力
熱しか必要としない。

図５および６に示した流体ヒーターでは、断続
的燃焼炉を底部に設置してもよいし、断続燃焼炉
の代りに他の形式の燃料バーナーを使つてもよ
い。この装置の著しい特長は、構造、運転が簡単
なため製作が安価でできるだけでなく、断続的燃
焼装置については、燃料発熱量の殆んど総ては、
流通流体に伝えられて、排出燃焼ガスと共に出て
行く熱が殆んど無い点である。

上記に説明した本発明の各実施態様は単に例と
して挙げたものであり、当業技術者は本発明の趣
旨と範囲内で各種の改造品、改変品を作ることが
できるであろうが、これらの物は総て本発明の範
囲内に包含されるものとする。