JPS5843641B2 - 間接熱伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は間接熱伝達装置の改良に係り、特に、それを通
して燃料バーナからの燃焼ガスが送られる管を有し、従
って、その中に絞管が浸没されている流体へ管壁を介し
て熱が伝達されるように構成された装置に係る。

加熱さるべき流体が液体であるときは、前記装置はタン
ク浸没加熱装置として知られ、前記管はタンク内の液体
のレベルの下方においてタンク内に曲りくねった経路に
配列され、その２個の端部はタンク壁を貫いて延びてい
るヶガス・バーナの如き燃料バーナが前記管の一端に結
合され、煙管が前記管の他端に結合され、これによって
排気ガスを運び去るようにされる。

燃料はバーナにおいて空気と混合され、可燃性混合物は
バーナの下流において点火される。

タンク浸没加熱装置のためには、ノ・イ・インテンシテ
イ・バーナ（ｈｉｇｈ １ｎｔｅｎｓｉｔｙ ｂｕｒｎ
ｅｒ ） 。

即ち、前記管の横断面積毎平方インチ当り５００００Ｂ
ＴＵを超える熱を発生するバーナ、を使用することが望
ましい。

しかし、浸没される管は小径にされる、即ち直径に督い
て約１０ｃＩｒＬ（４′つを超えない、ことが望筐しい
。

また、好！しくは、長い管、即ち少くとも２５：１の長
さ対直径比を有するもの、にさるべきである。

ハイ・インテンシテイ・バーナの特徴は、空気が（バー
ナの上流にふ・いて空気を加圧することによって、また
はバーナの下流において吸引作用を生じさせることによ
って、昔たはこれら２方法を併用することによって）圧
力下で導入されることである。

バーナを包囲する直径約１０ｃＩｆＬ（４′つ以下の管
を通じて空気を導入することは実際的でない。

何故ならば、バーナを通って炎に進入する空気の速度は
大きくなりすぎ、従って、炎は不安定になり、バーナの
消炎を招く゛１リフト・オブ（１ｉｆｔ−ｏｆｆ ）と
して知られる現象を生じるからである。

従って、浸没された管内に直接にバーナを配置すること
は、タンクの外部への熱の消散を防ぐために明らかに最
適の構成であるが、可能でない。

管内に於て直接にバーナを燃焼させる方法が発見される
としても避けることができない別の問題は、いわゆる１
１火炎冷却１１である、もし火炎が燃焼過程においてあ
まりにも早期に低温の熱交換器に対して露出されるなら
ば、燃焼は不完全になる。

以上の諸問題に対する一対策は、浸没された管よりも大
きい内径を有し、バーナから遠いその端部に釦いて絞管
と連通ずる燃焼室内で混合物を燃焼させることである。

しかし、もし燃焼室がタンクの外部に配置され、耐火材
を以て作られているならばタンクの外部において若干の
放射熱損失を生じ、且つ、燃焼室は追加費用を要し、追
加の空間を占有し、さらに、このきわめて高温の構成要
素はタンクの外部において偶然触れられる、捷たは破損
される、場所に配置されているから、安全上も危険であ
る。

本発明の主たる目的は、・・イ・インテンシテイ燃料バ
ーナが、燃焼室を介在されることを要せずに、小径浸没
管と結合されて用いられ、これによって、燃焼の少くと
もより大きい部分が浸没管内において生じることを可能
にすることである。

本発明によれば、空気を圧力下にバーナ組立体に導入す
る空気導入装置を有し、該バーナ組立体において燃料が
空気と漸進的に混合され、燃焼するガスは加熱されるべ
き流体中に浸没された管に排出されて、熱が絞管の壁を
介して燃焼ガスから流体へ伝達される間接熱伝達装置に
おいて、燃焼空気が前記管に連結されたケーシングを通
して導入され、該ケーシングはバーナに近い位置におい
ては絞管よりも大きい横断面積を有しているが絞管に向
かって、燃焼空気の速度が該バーナと絞管との間で漸増
するように、その横断面積が漸減されており、これによ
って、前記空気の速度は該バーナのところにおいて火炎
の安定性をもたらすのに充分な程度に小さくされている
が、燃焼のより大きな部分が前記ケーシング内でよりも
前記管内において生じるように、この速度が漸増される
ようになっていることを特徴とする間接熱伝達装置が提
供される。

好１しくは、前記ケーシングは切頭円錐形の環状室を有
し、該室の大径端部分は前記バーナを包囲し、該室の小
径端は前記管に結合される。

好筐しくば、前記切頭円錐体は２０°程度の全開先角度
を有する。

好普しくは、穴を形成された管形のシールドが、燃焼空
気がシールドの穴を通過するように前記ケーシング内に
釦いて前記バーナと前記管との間に延在する。

好昔しくは前記ケーシングと前記管は、外方へ指向され
たフランジを以て成る結合手段によって相互に結合され
、該結合手段はさらに組立体をタンク壁の開口に装架す
る働らきもする。

前記管内に燃焼するガスを引き入れこれによって燃焼空
気の供給を誘起する吸引作用を前記管内に生じさせるた
めの装置が、前記管に添って前記バーナから離された位
置に於て前記管に配設される。

このように吸引作用発生装置は、前記管内に同軸に配置
された圧縮空気ノズルであって前記管に添って前記バー
ナから遠ざかるように指向されたものであり得、筐たば
それは前記管に同軸に配置されたコアンダ誘引器であっ
てそれからの流体の流れが前記管に添って前記バーナか
ら遠ざかるように指向されたものであり得、昔たは前記
管内に吸引作用を生じさせるようにファンが使用されう
る。

以下、添付図面を参照して本発明の推奨実施例に就で説
明する。

第１図に示される装置は、加熱さるべき液体を概ねレベ
ル１１筐で満たさうるタンク１０を有する。

レベル１１の下には、曲りくねった（実施例においては
Ｕ形）管１２がタンク１０内に配置され、その２端がタ
ンク１０の一方の壁の穴に夫々整合して位置されている
。

全体として１３を以て示されるハイ・インテンシテイ燃
料ガス・バーナ組立体がタンク１０の外部に配置されて
管１２の一端と連通し、管１２の他端は、全体として１
５を以て示されてタンク１０の外部に配置される吸引力
発生装置を通じてタンク１０の外部に卦いて煙管１４ど
連通している。

管１２とバーナ組立体１３と管１２と吸引力発生装置１
５は互いに結合され、且つ半径方向に延びたフランジ１
６と１７とによって、タンク壁に固定されて訃り、該７
ランジ１６．１７は、タンク壁に対して液密シールを構
成するようにされて釦り、フランジ１６の場合において
は、さらに、浸没された管の進入端とバーナ組立体の熱
からタンク壁を保護するのに役立つ。

もしタンク１０が、例えばガラス補強された塑性物質の
如く熱に対して特に弱い材料を以て成っているときは、
フランジ１６の半径方向広さは拡大され得、またはそれ
らは比較的薄い金属ダイヤフラム（図示されていない）
によって代替され得る。

必要とされる場合、バーナ組立体の熱からタンク壁を保
護するために採用される他手段として、バーナ組立体と
タンク壁との間に、カラー（図示されていない）が設け
ちれ、該カラーは熱を消散するため半径方向に延びたフ
ィンを設けられる。

バーナ組立体１３はガス入口管１９の端部に取付けられ
たガス・バーナ１８を有する。

ガス・バーナ１８は、好１しくは、英国特許第１３２５
４４３号及び第１３６０７９６号の特許明細書に記載さ
れている”マトリックス”型であり、空気導入口（図示
されていない）を設けられ、それによって−次空気が導
入されて、管１９からのガスと混合され、混合物はガス
・バーナ１８の下流に釦いて点火され、ガス・バーナ１
８の周囲に導入された二次空気が該下流において火炎に
供給される。

本発明に従って、二次空気は切頭円錐形の環状室の形に
されたケーシング２０を通して導入される。

ケーシング２０の細い直径の端部は管１２と概ね同じ直
径にされ、鉄管１２にフランジ１６によって結合され、
一方、太い直径の端部は、ガス・バーナ１８を同軸的に
包囲している。

ケーシング２０の形状は、ガス・バーナ１８に近い比較
的低いレベルから管１２の進入端に近い比較的高いレベ
ルへ、導入された空気の速度が漸増されるように計算さ
れており、ガス・バーナ１８に近いほど二次空気の速度
はリフト・オフ（１ｉｆｔ−ｏｆｆ ）を防止するのに
充分なくらいに低くされ以て安定した火炎を保証するよ
うに仕組昔れるが、管１２へ向かっての二次空気の漸次
的加速は、燃焼混合物が管１２内へ運搬されたのちに燃
焼の大部分がケーシング２０内において生じることを保
証するようにされる。

かくの如き手段によって、燃焼の大部分が管１２内にお
いて生じ、その結果、ケーシング２０がガス・バーナ１
８の出熱に対し比較的僅かに露出されるに過ぎないよう
に保証される。

ケーシング２０は何れの場合においても導入する二次空
気によって冷却され、以上の諸素因の総合によって、バ
ーナ組立体１３は、タンク１０の外部において、高温度
に達し従って熱を無駄に消費することなしに働らくよう
に保証される。

タンク１０の外部にはきわめて熱い構成要素が全く存在
しないという事実は、また、本装置の安全特色を表わし
ている。

本質的に知られているように、ガス・パーナ１８は二次
空気の導入を遅延させる切頭円錐形のシールド２１を有
し、該シールド２１はケーシング２０に対して逆にされ
た関係を以てケーシング２０内に同軸に位置される。

シールド２１の大径端から、穴を形成されたスリーブ２
２が管１２の入口端へ延び、従って、二次空気はスリー
ブ２２の穴２３を通じて炎に達する。

もし必要ならば、炎への二次空気の進入率は、スリーブ
２２の長さに沿う穴２３の寸法及び分布を変更すること
によって変更されうろことは明らかである。

第３図に−そう詳細に示されている吸引力発生装置１５
であって管１２の出口端に接続されたものは、コアンダ
誘引器の形にされてむり、該誘引器の環状のコア２４は
１．それと共にベンチュリ２５を形成する煙管１４の一
部分内に同軸に配置されている。

コア２４は２個の抜差部分２６と２７とを以て成り、こ
れら抜差部分２６．２７はそれらの間に環状の空気通路
２８を画成し、該空気通路２８へ圧力下の空気が抜差部
分２１０半径方向の管２９を通じて供給される。

抜差部分２７に近い抜差部分２６の端部は丸くされた内
縁を有し、これによって、空気通路２８から流れる空気
を、管１２から遠ざかるように煙管１４の方向へ流れる
ように誘導し、以て本装置の上流において吸引力を生じ
させ、これによって、管１２からの燃焼ガスを、ベンチ
ュリ２５を通じてコア２４の周囲に沿い、且つコア２４
を通じて、煙管１４へ通過させるようにされている。

第３図の構成の一代替形式として、吸引力発生装置１５
に代えて第４図に示される装置１５Ａが用いられ得、該
装置１５Ａにおいてはコアンダ誘引器に代えで圧縮空気
ノズル３０が配置される。

該ノズル３０は、その下流においてベンチュリ３２を画
成する煙管１４の一部分３１内に同軸に配置されている
。

ノズル３０は部分３１を半径方向に貫いた供給管３３に
取付けられている。

供給管３３を通じるノズル３０への圧縮空気の進入は、
ベンチュリ３２を通じて管１２から燃焼ガスの流れを誘
起し以て管１２内に吸引作用を生じさせる。

吸引作用は、任意のその他の既知の好適な方法で管１２
の出口端に生ぜしめられ得る。

例えば、この目的のために抽出ファンが防用され得る。

吸引力発生装置１５、オたは前記した如きその代替手段
の一つ、の作用の効果は、バーナ組立体１３への乗入す
る一次及び二次空気の強制通気を生じさせるとともに、
管１２の長さに沿う燃焼ガスの運動を促進することであ
ることは理解されるであろう。

この目的のため、前記の如き吸引力発生手段は完全に信
頼されつるが、それはガス・バーナ１８の上流において
ケーシング２０内へ圧縮空気を導入する装置（図示され
ていない）によって代替され得、あるいは昔た、圧力と
吸引力の両方の好適な組合わせが、圧力下の燃焼空気を
導入するとともに管１２の長さに添って燃焼ガスを押退
けるように使用され得る。

好昔しくば、ケーシング２０ば、第２図に３４を以て概
略的に図示されてガス・バーナ１８の上流に位置される
消音器に結合される。

燃焼ガスと管１２の壁との間の熱交換を促進するため、
その軸線を中心として捩られた平らな金属細長片３５が
、管１２の長さの少くとも終端部分内に配置され、これ
によって、燃焼ガスは管１２内に釦いて螺旋形の通路に
従うように強制される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったタンク浸没加熱装置の側面を示
した立面図；第２図は第１図の加熱装置のバーナの拡大
された縮尺に依る側面図；第３図は第１図の加熱装置の
コアンダ誘引器を拡大縮尺で示した側面図；第４図は浸
没された管内において吸引作用を生じさせるための一代
替装置の、第３図に似た図面である。 図面上、１０は「タンク」；１２は「管」；１３は「ガ
ス・バーナ組立体」；１４は「煙管」；１５は「吸引力
発生装置ｊ；１６，１７は「フランジ」；１８は「ガス
・バーナ」；２０は「フランジ」；２１ば「シールド」
；２２は「スリーブ」；２５は「ベンチュリ」；２９ば
「管」；３２は「ベンチュリ」を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気を圧力下にバーナ組立体に導入する空気導入装
   置を有し、該バーナ組立体にむいて燃料が空気と漸進的
   に混合され、燃焼するガスは加熱されるべき流体中に浸
   没された管内に排出されて、熱が読管の壁を介して燃焼
   ガスから流体へ伝達される間接熱伝達装置に釦いて、燃
   焼空気が前記管１２に連結されたケーシング２０を通し
   て導入され、該ケーシング２０はバーナ１８に近い放置
   に釦いては読管１２よりも大きい横断面積を有している
   が読管１２に向かって、燃焼空気の速度が該バーナ１８
   と読管１２との間で漸増するように、その横断面積が漸
   減されており、これによって、前記空気の速度は該バー
   ナ１８のところにおいて火炎の安定性をもたらすのに充
   分な程度に小さくされているが、燃焼のより大きな部分
   が前記ケーシング２０内でよりも前記管１２内において
   生じるように、この速度が漸増されるようになっている
   ことを特徴とする間接熱伝達装置。 ２ 前記ケーシング２０は切頭円錐形の環状室を有し、
   該室の大径端部分は該バ、−す１８を包囲し、該室の小
   径端は前記管１２に連結されている、特許請求の範囲第
   １項記載の間接熱伝達装置。 ３ 前記切頭円錐体が２０°程度の全開先角度を有する
   特許請求の範囲第２項記載の間接熱伝達装置。 ４ 前記バーナ組立体１３は、前記ケーシング２０内に
   おいて読管１２との間に延びている管形のシールド２２
   を含み、該シールド２２に、燃焼空気が通過する穴２３
   が形成されている、特許請求の範囲第１項から第３頂芽
   でのいずれか１つに記載の間接熱伝達装置。 ５ 前記空気導入装置が吸引力発生装置を含んでおり、
   この吸引力発生装置が、前記管１２に沿って前記バーナ
   ー１８から離れた位置に釦いて読管１２に備えられてい
   て、該管１２内に燃焼ガスを引き入れこれによって燃焼
   空気の供給を誘導する吸引作用を該管１２内に生じさせ
   るようになっている特許請求の範囲第１項から第４項１
   でのいずれか１つに記載の間接熱伝達装置。 ６ 前記吸引力発生装置１５Ａは、前記管１２内に軸方
   向に配置され且つ読管１２に沿って該バーナ１８から遠
   ざかる方向に向いた圧縮空気ノズル３０である。 特許請求の範囲第５項記載の間接熱伝達装置。 Ｔ 前記吸引力発生装置１５ば、前記管１２内に同軸に
   配置されたコアンダ誘引器２４であって、該誘引器２４
   からの流体の流れを読管１２に沿って前記バーナ１８か
   ら遠ざけるように配列されたものである、特許請求の範
   囲第５項記載の間接熱伝達装置。 ８ 前記吸引力発生装置がファンである特許請求の範囲
   第５項記載の間接熱伝達装置。 ９ 前記空気導入装置が、バーナ組立体１３の上流に卦
   いて燃焼空気を加圧する装置を有している特許請求の範
   囲第１項から第８項１でのいずれか１つに記載の間接熱
   伝達装置。