間接型熱風発生機
【課題】 熱効率が高く、かつ、小型化に適した間接型熱風発生機を提供することを課題とする。
【解決手段】 一方に被加熱空気の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱空気の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に互いに平行で千鳥状に配置されている複数本の管を有し、当該複数本の管は、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、一方端と他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙が、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙よりも短く、かつ、管の長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機を提供することによって解決する。
【解決手段】 一方に被加熱空気の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱空気の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に互いに平行で千鳥状に配置されている複数本の管を有し、当該複数本の管は、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、一方端と他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙が、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙よりも短く、かつ、管の長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機を提供することによって解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風発生機に関し、詳細には、被加熱対象である空気などの気体を高温の燃焼ガスと直接接触させることなく加熱する間接型熱風発生機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高品位メッキや塗装の乾燥用、或いは、薬品や食品の乾燥用の熱源として、熱風発生機が用いられている。中でも、空気などの被加熱気体を隔壁式の熱交換器を用いて間接的に加熱する間接型熱風発生機は、燃焼ガスと被加熱気体とが直接接触することがないので、クリーンな熱風が得られるという特徴を有しており、特許文献１〜４に見られるとおり、これまでにも種々の提案が為されている。
【０００３】
しかし、本発明者らが知る限り、これら従来の間接型熱風発生機は、単位質量の燃料中に存在する水及び燃焼中に生成する水の蒸発の潜熱を総発熱量から減算した真発熱量基準で、通常、熱効率が６０〜８０％程度と比較的低く、熱効率の良いものでも、９０％程度にとどまっている。熱風発生機は、気体燃料や液体燃料を燃焼させて、その燃焼熱によって被加熱対象である空気などの気体を加熱するものであるので、熱効率が低いということはエネルギー資源の有効利用という観点からは好ましくない。
【０００４】
一方、熱効率を高めために、熱風発生機に内蔵される熱交換器の熱交換面積を大きくすることも考えられるが、装置が複雑で大型化してしまい、実用上、支障をきたす上に、期待するほどの熱効率の改善効果も認められないというのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９６０２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１１０８７号公報
【特許文献３】特開２００１−４２７２号公報
【特許文献４】特開２００２−３７２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の間接型熱風発生機における上記の問題点を解決するために為されたもので、熱効率が高く、かつ、小型化に適した間接型熱風発生機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究と試行錯誤を重ねた。その結果、熱交換器の隔壁として複数本の管を用い、それらを互いに比較的狭い間隙を隔てて千鳥状に配置し、管内には高温の燃焼ガスを通すとともに、管外には、管と直交する方向から空気などの被加熱気体を流すと、千鳥状に配置された管と管との間の比較的狭い間隙を通過する際に被加熱気体の流速が増し、間隙を抜けたところで周囲の被加熱気体を伴流して激しい渦流が発生し、あたかも大風量で被加熱気体を通過させた場合のように、管表面から被加熱気体へと急速に熱が伝達されることを見出した。併せて、管の長さをＬ、内径をＤとして、Ｌ／Ｄ≧２００となるように管の形状、大きさを選択すると、管内を通過する間に燃焼ガスの温度が露点以下にまで下がり、燃焼ガスに含まれる水蒸気が凝縮して水に変わることで、燃焼ガスに含まれる水蒸気が持っていた潜熱をも凝縮熱として有効に被加熱気体に伝達させることができ、真発熱量基準で１００％を超える極めて高い熱効率が得られることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、一方に被加熱気体の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱気体の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に水平方向に並べて配置された、互いに平行な複数本の管とを有し；前記複数本の管は、交互に高さが変わる千鳥状に配置され、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に接続されるとともに、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、前記一方端と前記他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙Ｗが、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙Ｖよりも短く、かつ、前記複数本の管のそれぞれの長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機を提供することによって、上記の課題を解決するものである。
【０００９】
前記千鳥状に隣接する管と管の中心間の垂直方向距離Ｉｖは、前記管の外径Ｈ以下であることが望ましい。前記垂直方向距離Ｉｖが管の外径Ｈ以下である場合には、千鳥状に隣接する管と管との間隙が適度な大きさとなり、間隙を通過する際に被加熱気体の流速が増し、管表面から被加熱気体への熱の伝達が効率良く行われる。また、前記複数本の管は、一方端と他方端の間に、前記折り返し部を少なくとも３箇所有しているのが望ましい。少なくとも３箇所以上の折り返し部を設けることによって、Ｌ／Ｄ≧２００という内径に比して長さが長い管であっても、コンパクトに折り曲げて、ハウジング内に配置することができるので、本発明の間接型熱風発生機をコンパクトで小型なものとすることができる。
【００１０】
本発明の間接型熱風発生機における燃焼ガスの供給源としては、上記複数本の管内に高温の燃焼ガスを供給することができる限りどのようなものであっても良いが、汎用されており、かつ、小型化に適しているという観点からは、ハウジング内に設けられた燃焼室と、燃焼室内に先端部が開口したバーナを燃焼ガスの供給源とするのが好ましい。バーナとしては、液体燃料を燃焼させる油バーナであっても、気体燃料を燃焼させるガスバーナであっても、微粉炭を燃焼させる微粉炭バーナであっても良いが、ガスバーナが燃料の取り扱いが容易であるので好ましい。
【００１１】
また、バーナによって発生した燃焼ガスは、燃焼室の先端側から前記複数本の管内に導くようにしても良いが、燃焼室のバーナ側の根元近傍から前記複数本の管内に導くようにするのが良い。燃焼ガスを燃焼室の根元近傍から前記複数本の管内に導く場合には、高温の燃焼ガスが燃焼室内を一巡し、燃焼室全体の温度が高まるので、その周囲を通過して出口へと進む被加熱気体の温度をより均一に高めることができるという利点が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の間接型熱風発生機によれば、真発熱量基準で１００％を超える高い熱効率で被加熱気体を加熱することができるので、大幅な省エネルギーを実現することができるという優れた利点が得られる。また、本発明の間接型熱風発生機は、比較的簡単な構造で、容易に製造することができるとともに、熱交換器の隔壁として複数本の管を用いているので、一般的に使用されるプレート式の熱交換器に比して熱ストレスに強く、丈夫であり、コンパクトに小型化し易いという利点を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の間接型熱風発生機の一例を示す正面部分断面図である。
【図２】管の正面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ’断面図である。
【図４】入口側接続部と管との接続関係を表す斜視図である。
【図５】管の垂直断面状態での配置関係を示す図である。
【図６】管と管との間隙を通過する被加熱気体の流れを示す模式図である。
【図７】本発明の間接型熱風発生機の他の一例を示す正面部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。
【００１５】
図１は、本発明の間接型熱風発生機の一例を示す正面部分断面図である。図１において、１は本発明の間接型熱風発生機であり、２はハウジング、３は基台、４は、ハウジング２の下部に設けられた被加熱気体入口、５は、ハウジング２の上部に設けられた被加熱気体出口、６は、被加熱気体入口４からハウジング２内に被加熱気体を送り込むファン、７は被加熱気体を平均に流すためのメッシュ状に開口を有する整流板である。なお、被加熱気体としては、一般に空気が用いられるが、被加熱気体は空気に限られず、例えば窒素ガスなどの不活性ガスであっても良い。
【００１６】
８はガスバーナ、９は燃焼室であり、ガスバーナ８と燃焼室９とで燃焼ガスの供給源を構成している。図に示すとおり、ガスバーナ８の先端は燃焼室９内に開口しており、燃焼室９は先端が閉止された有底の円筒状形である。１０は、燃焼室９のバーナ側の根元近傍に設けられた入口側接続部、１１はハウジング２の下部に設けられた出口側接続部、１２はハウジング２の下部に設けられた燃焼ガス排出口である。１３は、出口側接続部１１に設けられている水抜き用の排水口であり、燃焼ガス中の水蒸気が熱交換により潜熱を奪われ凝縮した水を外部に排出するためのものである。
【００１７】
Ｐ、Ｐは熱交換器の隔壁として機能する中空の管であり、水平方向に並べて、互いに平行で、かつ、交互に高さが変わる千鳥状に配置されており、それぞれの一方端である上端は入口側接続部１０に、他方端である下端は出口側接続部１１に接続されている。図１には管Ｐは２本しか示されていないが、後述するとおり、本例の間接型熱風発生機１には１３本の管Ｐが備えられている。管Ｐの断面は円形であるのが好ましく、１３本の管Ｐは、いずれも同形、同大、同長であるのが好ましい。
【００１８】
図に示すとおり、管Ｐは、水平な直線部ｍと、比較的小さな曲率半径で曲げられている折り返し部ｒとを有しており、直線的に水平に進行した後、折り返し部ｒにおいて、その方向を１８０度反転することを繰り返し、蛇行しながら、入口側接続部１０と出口側接続部１１との間を接続し、コンパクトに折り畳まれた状態でハウジング２内に収容されている。このように、本発明の間接型熱風発生機１においては、各管Ｐは、それ自身が折り返し部ｒを有しており、管Ｐ内を流れる燃焼ガスは、折り返されている管Ｐの形状のままに、折り返し部ｒでその流れの方向を反転し、ハウジング２内の限られた空間内を蛇行しながら出口側接続部１１へと流れていくので、ヘッダ（集合管）を必要とせず、極めて簡単な構造とすることが可能である。
【００１９】
なお、本例においては、管Ｐの上端と下端の途中に設けられている折り返し部ｒの数は６箇所であるが、折り返し部ｒの数は６箇所に限られず、７箇所以上であっても、５箇所以下であっても良い。ただし、ハウジング２内の流路抵抗を適度なものとし、かつ、後述するとおり、管Ｐの長さをＬ、内径をＤとして、Ｌ／Ｄ≧２００という比較的長い管Ｐをコンパクトにハウジング２内に収容するという観点からは、折り返し部ｒは少なくとも３箇所以上設けることが望ましい。ｓは、複数本の管Ｐの間隙を一定に保つスペーサである。
【００２０】
ガスバーナ８が点火されると、炎を伴う高温の燃焼ガスがガスバーナ８の先端開口部から燃焼室９内に噴出し、燃焼室９の閉止された先端部にぶつかって向きを変え、燃焼室９の根元側近傍に開口している入口側接続部１０に流入し、管Ｐ内へと導かれる。管Ｐ内を通過して熱が奪われ温度が低下した燃焼ガスは、出口側接続部１１を通過し、燃焼ガス排出口１２から外部へと排出される。一方、ファン６によって、被加熱気体入口４からハウジング２内に送り込まれる被加熱気体は、整流板７によって風量が水平面内で平均化された後、管Ｐ、Ｐの間隙を通過し、管Ｐ、Ｐの表面から熱を奪って加熱される。続いて、被加熱気体は、ハウジング２の上部に配置されている燃焼室９の周囲を通過して、さらに加熱され、熱風となって被加熱気体出口５から適宜の箇所へと導かれ、種々の用途に利用される。
【００２１】
本発明の間接型熱風発生機１は、上記のとおり、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８と燃焼室９とがハウジング２の一方である上部に位置し、被加熱気体入口４がハウジング２の他方である下部に位置しており、燃焼ガスは、管Ｐ内を、ハウジング２の上方から下方に向かって流れる。一方、空気などの被加熱気体はハウジング２内を下方から上方に向かって流れて相互に熱交換を行うので、全体として見れば対向流型の熱交換器である。そのため、管Ｐの周囲を流れる被加熱気体の温度は、管Ｐの上端から下端に向かうに連れて次第に低くなり、出口側接続部１１に近い部分では、被加熱気体入口４からハウジング２内送り込まれたばかりのほぼ室温に近い被加熱気体が管Ｐの周囲を流れ、管Ｐから熱を奪うことになる。特に、本発明の間接型熱風発生機１においては、後述するとおり、被加熱気体は管Ｐの表面から急速に熱を奪うので、管Ｐの出口側接続部１１に近い部分では、管Ｐ内を流れる燃焼ガスの温度は露点以下となり、含まれている水蒸気が凝縮し、その凝縮熱を被加熱気体に伝達することが可能となる。水蒸気が凝縮して生成した水は、排出口１３から外部へと排出される。
【００２２】
なお、本例の間接型熱風発生機１においては、被加熱気体出口５と、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とが、ハウジング２の上部に位置し、被加熱気体入口４と、燃焼ガス排出口１２とが、ハウジング２の下部に位置しているが、全体として対向流型の熱交換器が構成される限り、この位置関係は逆であっても良い。すなわち、例えば、被加熱気体入口４と、燃焼ガス排出口１２とを、ハウジング２の一方である上部に配置し、被加熱気体出口５と、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とを、ハウジング２の他方である下部に配置しても良い。
【００２３】
図２は、管Ｐだけを取り出して示した正面図であり、右下に、管Ｐの右側面図を拡大した図を併せて示してある。図に示すとおり、管Ｐは、水平な直線部ｍと、折り返し部ｒとを有しており、折り返し部ｒにおいて比較的小さな曲率半径で１８０度、垂直方向に曲げられているので、管Ｐは垂直平面内で蛇行してコンパクトに折り畳まれた形状をしている。なお、直線部ｍは、必ずしも水平である必要はなく、水平から若干傾斜していても良く、また、折り返し部ｒにおける折り曲げの角度は、１８０度よりも若干大きくても良い。
【００２４】
Ｐｔは管Ｐの上端、Ｐｂは管Ｐの下端であり、それぞれにおけるｚは、入口側接続部１０及び出口側接続部１１と接続される際に、入口側接続部１０内、及び出口側接続部１１内に差し込まれる部分である。したがって、管Ｐにおいて、熱交換器の隔壁として機能する部分は、管Ｐの両端から、それぞれｚの部分を除いた部分であり、本明細書において、管Ｐの長さＬとは、この管Ｐにおいて熱交換器の隔壁として機能する部分の長さを指すものとする。また、Ｄは管Ｐの内径、Ｈは管Ｐの外径である。
【００２５】
本発明の間接型熱風発生機においては、ＬとＤの比、すなわち、Ｌ／Ｄは２００以上であるのが好ましく、より好ましくは３００以上である。Ｌ／Ｄが２００未満である場合には、ファン６の送風量や、ハウジング２内の流路抵抗にも依るが、通常、真発熱量基準で１００％を超える熱効率を達成することが困難である。本発明の間接型熱風発生機においては、管Ｐの長さＬは、その内径Ｄに比べて比較的長いけれども、上述したとおり、小さな曲率半径の折り返し部ｒを少なくとも３箇所以上有しているので、管Ｐをコンパクトな形状に折り畳んだ状態で、ハウジング２内に収容することが可能であり、間接型熱風発生機を小型化し易いという利点を有している。
【００２６】
図３は、図１のＸ−Ｘ’断面図であり、図１におけると同じ部材には同じ符号を付してある。図２に示すとおり、複数本の管Ｐは、ハウジング２内に水平方向に並べて、交互に高さが変わる千鳥状に配置されている。また、図２でも説明したとおり、それぞれの管Ｐにおける直線部ｍと折り返し部ｒとは、同じ垂直面内にあり、各管Ｐはそれぞれ互いに平行である。本例においては、隣接する管Ｐと管Ｐとは、折り返し部ｒにおいて互いに接しているか、ほぼ接した状態にあり、極めて稠密な配置となっている。なお、本例においては、ハウジング２内に配置されている管Ｐは１３本であるが、高い熱効率で被加熱気体を加熱することができる限り、管Ｐの数には特段の制限はなく、間接型熱風発生機１に求められる熱交換能力に応じて、適宜の本数とすれば良い。ただし、本発明の間接型熱風発生機においては、被加熱空気は、互いに隣接する管Ｐの間隙を通過することによって流速を増してより広い空間内に噴出することが重要であるので、管Ｐは少なくとも３本以上は必要であり、好ましくは５本以上配置するのが良い。
【００２７】
図４は入口側接続部１０と管Ｐとの接続関係を表す斜視図である。図に示すとおり、入口側接続部１０には、管Ｐの上端を挿入する接続口１０ｈが管Ｐの数だけ形成されている。なお、図面は省略するが、出口側接続部１１にも、入口側接続部１０と同様に、管Ｐの下端を挿入する接続口１１ｈが管Ｐの数だけ形成されている。
【００２８】
本発明の間接型熱風発生機１を組み立てるに際しては、図４に示すとおり、所要本数の管Ｐの一方端を、入口側接続部１０の接続口１０ｈにそれぞれ挿入して固定するとともに、他方端を、出口側接続部１１の接続口１１ｈにそれぞれ挿入して固定するだけで良い。複数本の管Ｐの千鳥状の配置と相互の間隔は、入口側接続部１０の接続口１０ｈ及び出口側接続部１１の接続口１１ｈの配置と相互の間隔で決まり、構造が簡単である上に、極めて容易に組み立てることができる。さらには、熱交換器の隔壁として複数本の管を用いているので、例えばプレート式の熱交換器に比べて、熱ストレスに強く、頑丈で、製造コストも比較的安価に抑えることができるという利点が得られる。なお、必要であれば、各管Ｐ間の間隔を固定するスペーサを適宜の位置に配置すれば良い。
【００２９】
図５は、本発明の間接型熱風発生機１における、管Ｐの垂直断面状態での配置関係を示す図である。図中、Ｃは管Ｐの中心、Ｈは管Ｐの外径、Ｄは内径であり、「上側」は折り返し部ｒの上側であることを、「下側」は折り返し部ｒの下側であることを示している。図に示すとおり、「上側」の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・は交互に高さが変わる千鳥状に配置されており、本例の場合、隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の垂直方向の距離Ｉｖは管Ｐの外径Ｈの１／２と等しく、また、隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の水平方向の距離Ｉｈは管Ｐの外径Ｈよりも若干大きい。したがって、本例においては、隣接する管Ｐ同士は折り返し部ｒにおいて互いにほぼ接した状態にある。この配置関係は、折り返し部の下側にある管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・においても同様である。なお、距離Ｉｖを外径Ｈと等しくして、隣接する管Ｐ同士が折り返し部ｒにおいて互いに接するようにしても良い。
【００３０】
Ｗは千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙を示し、Ｖは折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙を示している。図に示すとおり、本発明の間接型熱風発生機１においては、ＷがＶよりも短いことが重要である。すなわち、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗが、折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙Ｖよりも短いことによって、管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・の間を下から上へと流れる被加熱気体は、図６に模式的に示すとおり、千鳥状に配置された管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・間の比較的狭い間隙Ｗを抜けた後、折り返し部ｒを挟んで上側の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・と下側の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・との間の比較的広い空間へと噴出し、周囲の被加熱気体を伴流して激しい渦流を発生させ、あたかも大風量で被加熱気体を通過させた場合のように、管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・の表面から急速に熱を奪い取ることが可能となる。
【００３１】
ＷはＶよりも短ければ良く、ＶとＷの比、すなわち、Ｖ／Ｗに特段の制限はないが、Ｖ／Ｗは２．５〜３０．０であるのが好ましく、より好ましくは５．０〜２０．０である。Ｖ／Ｗが２．５未満であると、ＷとＶの違いがそれほどではなく、間隙Ｗを通過する際の被加熱気体の流速の増加や、間隙Ｗを抜けた後の周囲の被加熱気を伴流する激しい渦流の発生が十分ではなく、好ましくない。また、Ｖ／Ｗが３０．０を超えると、間接型熱風発生機の垂直方向の高さが必要以上に大きくなるので好ましくない。
【００３２】
なお、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗは、図５に示す隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の垂直方向の距離Ｉｖを調節することで調整することができる。図５に示す例では、Ｉｖは、管Ｐの外径Ｈの１／２、すなわち０．５Ｈとされているが、距離Ｉｖは０．５Ｈに限られない。隣接する管Ｐと管Ｐとが千鳥状に配置され、且つ、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗが、折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙Ｖよりも短く、好ましくはＶ／Ｗが２．５〜３０．０の範囲、より好ましくはＶ／Ｗが５．０〜２０．０の範囲となる限り、距離Ｉｖに特段の制限はない。
【００３３】
また、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗは、図５に示す隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の水平方向の距離Ｉｈを調節することで調整することができる。図５に示す例では、距離Ｉｈは、管Ｐの外径Ｈよりも若干大きく、１．０Ｈ〜１．１Ｈの範囲、好ましくは１．０１Ｈ〜１．０２Ｈの範囲内にセットされているが、距離Ｉｈは、前述した間隙Ｗが間隙Ｖよりも短く、好ましくはＶ／Ｗが２．５〜３０．０の範囲、より好ましくはＶ／Ｗが５．０〜２０．０の範囲となる限り、特段の制限はない。
【００３４】
以上のとおり、本発明の間接型熱風発生機１においては、被加熱気体の流れによって図６に示すような渦流が発生し、管Ｐの表面から急速に熱が奪われることに加えて、Ｌ／Ｄ≧２００以上と、管Ｐの長さＬが内径Ｄに比べて長いので、管Ｐ内を流れる燃焼ガスの温度は、出口側接続部１１に近い場所では、露点以下となり、含まれている水蒸気が凝縮し、その凝縮熱を被加熱気体に伝達することが可能となる。Ｗ／Ｖの比や、ハウジング２内を通過させる被加熱気体の風量にも依るが、本発明者らが確認したところによれば、本発明の間接型熱風発生機においては、熱効率は、真発熱量基準で１００％を超え、１０５〜１０８％程度の熱効率を実現することができる。
【００３５】
図７は、本発明の間接型熱風発生機１の他の一例を示す正面部分断面図である。これまでと同じ部材には同じ符号を付してある。本例の間接型熱風発生機１においては、図１に示した間接型熱風発生機１とは反対に、被加熱気体入口４と燃焼ガス排出口１２とがハウジング２の一方である上部に配置され、被加熱気体出口５と燃焼ガス供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とがハウジング２の他方である下部に配置されている。また、その結果、管Ｐの上端が出口側接続部１１と接続され、下端が入口側接続部１０と接続されている。このように、本発明の間接型熱風発生機１においては、燃焼ガスと被加熱気体とが、全体として対向流を形成しつつ熱交換を行えば良く、被加熱気体入口４及び燃焼ガス排出口１２と、被加熱気体出口５及び燃焼ガス供給源とは、それぞれ、ハウジング２の一方と他方に位置しておれば良く、どちらがハウジング２の上部又は下部に配置されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明の間接型熱風発生機によれば、簡単で、組立容易な構造で、小型コンパクトで熱効率の高い熱風発生機を提供することができる。本発明の間接型熱風発生機によれば、間接加熱でありながら、真発熱量基準で１００％を超え、１０５〜１０８％もの高い熱効率が実現でき、クリーンな熱風を、極めて効率良く発生させることができる。また、燃料の燃焼熱を直接被加熱気体に伝達するよりも多くのエネルギーを利用できるので、その省エネルギー効果には多大なものがあり、大いなる産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【００３７】
１ 間接型熱風発生機
２ ハウジング
３ 基台
４ 被加熱気体入口
５ 被加熱気体出口
６ ファン
７ 整流板
８ バーナ
９ 燃焼室
１０ 入口側接続部
１１ 出口側接続部
１２ 燃焼ガス排出口
１３ 排水口
Ｐ 管
Ｈ 管の外径
Ｄ 管の内径
Ｌ 管の長さ
Ｗ、Ｖ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風発生機に関し、詳細には、被加熱対象である空気などの気体を高温の燃焼ガスと直接接触させることなく加熱する間接型熱風発生機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高品位メッキや塗装の乾燥用、或いは、薬品や食品の乾燥用の熱源として、熱風発生機が用いられている。中でも、空気などの被加熱気体を隔壁式の熱交換器を用いて間接的に加熱する間接型熱風発生機は、燃焼ガスと被加熱気体とが直接接触することがないので、クリーンな熱風が得られるという特徴を有しており、特許文献１〜４に見られるとおり、これまでにも種々の提案が為されている。
【０００３】
しかし、本発明者らが知る限り、これら従来の間接型熱風発生機は、単位質量の燃料中に存在する水及び燃焼中に生成する水の蒸発の潜熱を総発熱量から減算した真発熱量基準で、通常、熱効率が６０〜８０％程度と比較的低く、熱効率の良いものでも、９０％程度にとどまっている。熱風発生機は、気体燃料や液体燃料を燃焼させて、その燃焼熱によって被加熱対象である空気などの気体を加熱するものであるので、熱効率が低いということはエネルギー資源の有効利用という観点からは好ましくない。
【０００４】
一方、熱効率を高めために、熱風発生機に内蔵される熱交換器の熱交換面積を大きくすることも考えられるが、装置が複雑で大型化してしまい、実用上、支障をきたす上に、期待するほどの熱効率の改善効果も認められないというのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９６０２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１１０８７号公報
【特許文献３】特開２００１−４２７２号公報
【特許文献４】特開２００２−３７２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の間接型熱風発生機における上記の問題点を解決するために為されたもので、熱効率が高く、かつ、小型化に適した間接型熱風発生機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究と試行錯誤を重ねた。その結果、熱交換器の隔壁として複数本の管を用い、それらを互いに比較的狭い間隙を隔てて千鳥状に配置し、管内には高温の燃焼ガスを通すとともに、管外には、管と直交する方向から空気などの被加熱気体を流すと、千鳥状に配置された管と管との間の比較的狭い間隙を通過する際に被加熱気体の流速が増し、間隙を抜けたところで周囲の被加熱気体を伴流して激しい渦流が発生し、あたかも大風量で被加熱気体を通過させた場合のように、管表面から被加熱気体へと急速に熱が伝達されることを見出した。併せて、管の長さをＬ、内径をＤとして、Ｌ／Ｄ≧２００となるように管の形状、大きさを選択すると、管内を通過する間に燃焼ガスの温度が露点以下にまで下がり、燃焼ガスに含まれる水蒸気が凝縮して水に変わることで、燃焼ガスに含まれる水蒸気が持っていた潜熱をも凝縮熱として有効に被加熱気体に伝達させることができ、真発熱量基準で１００％を超える極めて高い熱効率が得られることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、一方に被加熱気体の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱気体の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に水平方向に並べて配置された、互いに平行な複数本の管とを有し；前記複数本の管は、交互に高さが変わる千鳥状に配置され、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に接続されるとともに、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、前記一方端と前記他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙Ｗが、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙Ｖよりも短く、かつ、前記複数本の管のそれぞれの長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機を提供することによって、上記の課題を解決するものである。
【０００９】
前記千鳥状に隣接する管と管の中心間の垂直方向距離Ｉｖは、前記管の外径Ｈ以下であることが望ましい。前記垂直方向距離Ｉｖが管の外径Ｈ以下である場合には、千鳥状に隣接する管と管との間隙が適度な大きさとなり、間隙を通過する際に被加熱気体の流速が増し、管表面から被加熱気体への熱の伝達が効率良く行われる。また、前記複数本の管は、一方端と他方端の間に、前記折り返し部を少なくとも３箇所有しているのが望ましい。少なくとも３箇所以上の折り返し部を設けることによって、Ｌ／Ｄ≧２００という内径に比して長さが長い管であっても、コンパクトに折り曲げて、ハウジング内に配置することができるので、本発明の間接型熱風発生機をコンパクトで小型なものとすることができる。
【００１０】
本発明の間接型熱風発生機における燃焼ガスの供給源としては、上記複数本の管内に高温の燃焼ガスを供給することができる限りどのようなものであっても良いが、汎用されており、かつ、小型化に適しているという観点からは、ハウジング内に設けられた燃焼室と、燃焼室内に先端部が開口したバーナを燃焼ガスの供給源とするのが好ましい。バーナとしては、液体燃料を燃焼させる油バーナであっても、気体燃料を燃焼させるガスバーナであっても、微粉炭を燃焼させる微粉炭バーナであっても良いが、ガスバーナが燃料の取り扱いが容易であるので好ましい。
【００１１】
また、バーナによって発生した燃焼ガスは、燃焼室の先端側から前記複数本の管内に導くようにしても良いが、燃焼室のバーナ側の根元近傍から前記複数本の管内に導くようにするのが良い。燃焼ガスを燃焼室の根元近傍から前記複数本の管内に導く場合には、高温の燃焼ガスが燃焼室内を一巡し、燃焼室全体の温度が高まるので、その周囲を通過して出口へと進む被加熱気体の温度をより均一に高めることができるという利点が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の間接型熱風発生機によれば、真発熱量基準で１００％を超える高い熱効率で被加熱気体を加熱することができるので、大幅な省エネルギーを実現することができるという優れた利点が得られる。また、本発明の間接型熱風発生機は、比較的簡単な構造で、容易に製造することができるとともに、熱交換器の隔壁として複数本の管を用いているので、一般的に使用されるプレート式の熱交換器に比して熱ストレスに強く、丈夫であり、コンパクトに小型化し易いという利点を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の間接型熱風発生機の一例を示す正面部分断面図である。
【図２】管の正面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ’断面図である。
【図４】入口側接続部と管との接続関係を表す斜視図である。
【図５】管の垂直断面状態での配置関係を示す図である。
【図６】管と管との間隙を通過する被加熱気体の流れを示す模式図である。
【図７】本発明の間接型熱風発生機の他の一例を示す正面部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。
【００１５】
図１は、本発明の間接型熱風発生機の一例を示す正面部分断面図である。図１において、１は本発明の間接型熱風発生機であり、２はハウジング、３は基台、４は、ハウジング２の下部に設けられた被加熱気体入口、５は、ハウジング２の上部に設けられた被加熱気体出口、６は、被加熱気体入口４からハウジング２内に被加熱気体を送り込むファン、７は被加熱気体を平均に流すためのメッシュ状に開口を有する整流板である。なお、被加熱気体としては、一般に空気が用いられるが、被加熱気体は空気に限られず、例えば窒素ガスなどの不活性ガスであっても良い。
【００１６】
８はガスバーナ、９は燃焼室であり、ガスバーナ８と燃焼室９とで燃焼ガスの供給源を構成している。図に示すとおり、ガスバーナ８の先端は燃焼室９内に開口しており、燃焼室９は先端が閉止された有底の円筒状形である。１０は、燃焼室９のバーナ側の根元近傍に設けられた入口側接続部、１１はハウジング２の下部に設けられた出口側接続部、１２はハウジング２の下部に設けられた燃焼ガス排出口である。１３は、出口側接続部１１に設けられている水抜き用の排水口であり、燃焼ガス中の水蒸気が熱交換により潜熱を奪われ凝縮した水を外部に排出するためのものである。
【００１７】
Ｐ、Ｐは熱交換器の隔壁として機能する中空の管であり、水平方向に並べて、互いに平行で、かつ、交互に高さが変わる千鳥状に配置されており、それぞれの一方端である上端は入口側接続部１０に、他方端である下端は出口側接続部１１に接続されている。図１には管Ｐは２本しか示されていないが、後述するとおり、本例の間接型熱風発生機１には１３本の管Ｐが備えられている。管Ｐの断面は円形であるのが好ましく、１３本の管Ｐは、いずれも同形、同大、同長であるのが好ましい。
【００１８】
図に示すとおり、管Ｐは、水平な直線部ｍと、比較的小さな曲率半径で曲げられている折り返し部ｒとを有しており、直線的に水平に進行した後、折り返し部ｒにおいて、その方向を１８０度反転することを繰り返し、蛇行しながら、入口側接続部１０と出口側接続部１１との間を接続し、コンパクトに折り畳まれた状態でハウジング２内に収容されている。このように、本発明の間接型熱風発生機１においては、各管Ｐは、それ自身が折り返し部ｒを有しており、管Ｐ内を流れる燃焼ガスは、折り返されている管Ｐの形状のままに、折り返し部ｒでその流れの方向を反転し、ハウジング２内の限られた空間内を蛇行しながら出口側接続部１１へと流れていくので、ヘッダ（集合管）を必要とせず、極めて簡単な構造とすることが可能である。
【００１９】
なお、本例においては、管Ｐの上端と下端の途中に設けられている折り返し部ｒの数は６箇所であるが、折り返し部ｒの数は６箇所に限られず、７箇所以上であっても、５箇所以下であっても良い。ただし、ハウジング２内の流路抵抗を適度なものとし、かつ、後述するとおり、管Ｐの長さをＬ、内径をＤとして、Ｌ／Ｄ≧２００という比較的長い管Ｐをコンパクトにハウジング２内に収容するという観点からは、折り返し部ｒは少なくとも３箇所以上設けることが望ましい。ｓは、複数本の管Ｐの間隙を一定に保つスペーサである。
【００２０】
ガスバーナ８が点火されると、炎を伴う高温の燃焼ガスがガスバーナ８の先端開口部から燃焼室９内に噴出し、燃焼室９の閉止された先端部にぶつかって向きを変え、燃焼室９の根元側近傍に開口している入口側接続部１０に流入し、管Ｐ内へと導かれる。管Ｐ内を通過して熱が奪われ温度が低下した燃焼ガスは、出口側接続部１１を通過し、燃焼ガス排出口１２から外部へと排出される。一方、ファン６によって、被加熱気体入口４からハウジング２内に送り込まれる被加熱気体は、整流板７によって風量が水平面内で平均化された後、管Ｐ、Ｐの間隙を通過し、管Ｐ、Ｐの表面から熱を奪って加熱される。続いて、被加熱気体は、ハウジング２の上部に配置されている燃焼室９の周囲を通過して、さらに加熱され、熱風となって被加熱気体出口５から適宜の箇所へと導かれ、種々の用途に利用される。
【００２１】
本発明の間接型熱風発生機１は、上記のとおり、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８と燃焼室９とがハウジング２の一方である上部に位置し、被加熱気体入口４がハウジング２の他方である下部に位置しており、燃焼ガスは、管Ｐ内を、ハウジング２の上方から下方に向かって流れる。一方、空気などの被加熱気体はハウジング２内を下方から上方に向かって流れて相互に熱交換を行うので、全体として見れば対向流型の熱交換器である。そのため、管Ｐの周囲を流れる被加熱気体の温度は、管Ｐの上端から下端に向かうに連れて次第に低くなり、出口側接続部１１に近い部分では、被加熱気体入口４からハウジング２内送り込まれたばかりのほぼ室温に近い被加熱気体が管Ｐの周囲を流れ、管Ｐから熱を奪うことになる。特に、本発明の間接型熱風発生機１においては、後述するとおり、被加熱気体は管Ｐの表面から急速に熱を奪うので、管Ｐの出口側接続部１１に近い部分では、管Ｐ内を流れる燃焼ガスの温度は露点以下となり、含まれている水蒸気が凝縮し、その凝縮熱を被加熱気体に伝達することが可能となる。水蒸気が凝縮して生成した水は、排出口１３から外部へと排出される。
【００２２】
なお、本例の間接型熱風発生機１においては、被加熱気体出口５と、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とが、ハウジング２の上部に位置し、被加熱気体入口４と、燃焼ガス排出口１２とが、ハウジング２の下部に位置しているが、全体として対向流型の熱交換器が構成される限り、この位置関係は逆であっても良い。すなわち、例えば、被加熱気体入口４と、燃焼ガス排出口１２とを、ハウジング２の一方である上部に配置し、被加熱気体出口５と、燃焼ガスの供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とを、ハウジング２の他方である下部に配置しても良い。
【００２３】
図２は、管Ｐだけを取り出して示した正面図であり、右下に、管Ｐの右側面図を拡大した図を併せて示してある。図に示すとおり、管Ｐは、水平な直線部ｍと、折り返し部ｒとを有しており、折り返し部ｒにおいて比較的小さな曲率半径で１８０度、垂直方向に曲げられているので、管Ｐは垂直平面内で蛇行してコンパクトに折り畳まれた形状をしている。なお、直線部ｍは、必ずしも水平である必要はなく、水平から若干傾斜していても良く、また、折り返し部ｒにおける折り曲げの角度は、１８０度よりも若干大きくても良い。
【００２４】
Ｐｔは管Ｐの上端、Ｐｂは管Ｐの下端であり、それぞれにおけるｚは、入口側接続部１０及び出口側接続部１１と接続される際に、入口側接続部１０内、及び出口側接続部１１内に差し込まれる部分である。したがって、管Ｐにおいて、熱交換器の隔壁として機能する部分は、管Ｐの両端から、それぞれｚの部分を除いた部分であり、本明細書において、管Ｐの長さＬとは、この管Ｐにおいて熱交換器の隔壁として機能する部分の長さを指すものとする。また、Ｄは管Ｐの内径、Ｈは管Ｐの外径である。
【００２５】
本発明の間接型熱風発生機においては、ＬとＤの比、すなわち、Ｌ／Ｄは２００以上であるのが好ましく、より好ましくは３００以上である。Ｌ／Ｄが２００未満である場合には、ファン６の送風量や、ハウジング２内の流路抵抗にも依るが、通常、真発熱量基準で１００％を超える熱効率を達成することが困難である。本発明の間接型熱風発生機においては、管Ｐの長さＬは、その内径Ｄに比べて比較的長いけれども、上述したとおり、小さな曲率半径の折り返し部ｒを少なくとも３箇所以上有しているので、管Ｐをコンパクトな形状に折り畳んだ状態で、ハウジング２内に収容することが可能であり、間接型熱風発生機を小型化し易いという利点を有している。
【００２６】
図３は、図１のＸ−Ｘ’断面図であり、図１におけると同じ部材には同じ符号を付してある。図２に示すとおり、複数本の管Ｐは、ハウジング２内に水平方向に並べて、交互に高さが変わる千鳥状に配置されている。また、図２でも説明したとおり、それぞれの管Ｐにおける直線部ｍと折り返し部ｒとは、同じ垂直面内にあり、各管Ｐはそれぞれ互いに平行である。本例においては、隣接する管Ｐと管Ｐとは、折り返し部ｒにおいて互いに接しているか、ほぼ接した状態にあり、極めて稠密な配置となっている。なお、本例においては、ハウジング２内に配置されている管Ｐは１３本であるが、高い熱効率で被加熱気体を加熱することができる限り、管Ｐの数には特段の制限はなく、間接型熱風発生機１に求められる熱交換能力に応じて、適宜の本数とすれば良い。ただし、本発明の間接型熱風発生機においては、被加熱空気は、互いに隣接する管Ｐの間隙を通過することによって流速を増してより広い空間内に噴出することが重要であるので、管Ｐは少なくとも３本以上は必要であり、好ましくは５本以上配置するのが良い。
【００２７】
図４は入口側接続部１０と管Ｐとの接続関係を表す斜視図である。図に示すとおり、入口側接続部１０には、管Ｐの上端を挿入する接続口１０ｈが管Ｐの数だけ形成されている。なお、図面は省略するが、出口側接続部１１にも、入口側接続部１０と同様に、管Ｐの下端を挿入する接続口１１ｈが管Ｐの数だけ形成されている。
【００２８】
本発明の間接型熱風発生機１を組み立てるに際しては、図４に示すとおり、所要本数の管Ｐの一方端を、入口側接続部１０の接続口１０ｈにそれぞれ挿入して固定するとともに、他方端を、出口側接続部１１の接続口１１ｈにそれぞれ挿入して固定するだけで良い。複数本の管Ｐの千鳥状の配置と相互の間隔は、入口側接続部１０の接続口１０ｈ及び出口側接続部１１の接続口１１ｈの配置と相互の間隔で決まり、構造が簡単である上に、極めて容易に組み立てることができる。さらには、熱交換器の隔壁として複数本の管を用いているので、例えばプレート式の熱交換器に比べて、熱ストレスに強く、頑丈で、製造コストも比較的安価に抑えることができるという利点が得られる。なお、必要であれば、各管Ｐ間の間隔を固定するスペーサを適宜の位置に配置すれば良い。
【００２９】
図５は、本発明の間接型熱風発生機１における、管Ｐの垂直断面状態での配置関係を示す図である。図中、Ｃは管Ｐの中心、Ｈは管Ｐの外径、Ｄは内径であり、「上側」は折り返し部ｒの上側であることを、「下側」は折り返し部ｒの下側であることを示している。図に示すとおり、「上側」の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・は交互に高さが変わる千鳥状に配置されており、本例の場合、隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の垂直方向の距離Ｉｖは管Ｐの外径Ｈの１／２と等しく、また、隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の水平方向の距離Ｉｈは管Ｐの外径Ｈよりも若干大きい。したがって、本例においては、隣接する管Ｐ同士は折り返し部ｒにおいて互いにほぼ接した状態にある。この配置関係は、折り返し部の下側にある管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・においても同様である。なお、距離Ｉｖを外径Ｈと等しくして、隣接する管Ｐ同士が折り返し部ｒにおいて互いに接するようにしても良い。
【００３０】
Ｗは千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙を示し、Ｖは折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙を示している。図に示すとおり、本発明の間接型熱風発生機１においては、ＷがＶよりも短いことが重要である。すなわち、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗが、折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙Ｖよりも短いことによって、管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・の間を下から上へと流れる被加熱気体は、図６に模式的に示すとおり、千鳥状に配置された管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・間の比較的狭い間隙Ｗを抜けた後、折り返し部ｒを挟んで上側の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・と下側の管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・との間の比較的広い空間へと噴出し、周囲の被加熱気体を伴流して激しい渦流を発生させ、あたかも大風量で被加熱気体を通過させた場合のように、管Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・の表面から急速に熱を奪い取ることが可能となる。
【００３１】
ＷはＶよりも短ければ良く、ＶとＷの比、すなわち、Ｖ／Ｗに特段の制限はないが、Ｖ／Ｗは２．５〜３０．０であるのが好ましく、より好ましくは５．０〜２０．０である。Ｖ／Ｗが２．５未満であると、ＷとＶの違いがそれほどではなく、間隙Ｗを通過する際の被加熱気体の流速の増加や、間隙Ｗを抜けた後の周囲の被加熱気を伴流する激しい渦流の発生が十分ではなく、好ましくない。また、Ｖ／Ｗが３０．０を超えると、間接型熱風発生機の垂直方向の高さが必要以上に大きくなるので好ましくない。
【００３２】
なお、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗは、図５に示す隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の垂直方向の距離Ｉｖを調節することで調整することができる。図５に示す例では、Ｉｖは、管Ｐの外径Ｈの１／２、すなわち０．５Ｈとされているが、距離Ｉｖは０．５Ｈに限られない。隣接する管Ｐと管Ｐとが千鳥状に配置され、且つ、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗが、折り返し部ｒを挟んで上側と下側との間で最も近い管Ｐと管Ｐとの間隙Ｖよりも短く、好ましくはＶ／Ｗが２．５〜３０．０の範囲、より好ましくはＶ／Ｗが５．０〜２０．０の範囲となる限り、距離Ｉｖに特段の制限はない。
【００３３】
また、千鳥状に配置された隣接する管Ｐと管Ｐとの間の間隙Ｗは、図５に示す隣接する管Ｐの中心Ｃ同士の水平方向の距離Ｉｈを調節することで調整することができる。図５に示す例では、距離Ｉｈは、管Ｐの外径Ｈよりも若干大きく、１．０Ｈ〜１．１Ｈの範囲、好ましくは１．０１Ｈ〜１．０２Ｈの範囲内にセットされているが、距離Ｉｈは、前述した間隙Ｗが間隙Ｖよりも短く、好ましくはＶ／Ｗが２．５〜３０．０の範囲、より好ましくはＶ／Ｗが５．０〜２０．０の範囲となる限り、特段の制限はない。
【００３４】
以上のとおり、本発明の間接型熱風発生機１においては、被加熱気体の流れによって図６に示すような渦流が発生し、管Ｐの表面から急速に熱が奪われることに加えて、Ｌ／Ｄ≧２００以上と、管Ｐの長さＬが内径Ｄに比べて長いので、管Ｐ内を流れる燃焼ガスの温度は、出口側接続部１１に近い場所では、露点以下となり、含まれている水蒸気が凝縮し、その凝縮熱を被加熱気体に伝達することが可能となる。Ｗ／Ｖの比や、ハウジング２内を通過させる被加熱気体の風量にも依るが、本発明者らが確認したところによれば、本発明の間接型熱風発生機においては、熱効率は、真発熱量基準で１００％を超え、１０５〜１０８％程度の熱効率を実現することができる。
【００３５】
図７は、本発明の間接型熱風発生機１の他の一例を示す正面部分断面図である。これまでと同じ部材には同じ符号を付してある。本例の間接型熱風発生機１においては、図１に示した間接型熱風発生機１とは反対に、被加熱気体入口４と燃焼ガス排出口１２とがハウジング２の一方である上部に配置され、被加熱気体出口５と燃焼ガス供給源であるガスバーナ８及び燃焼室９とがハウジング２の他方である下部に配置されている。また、その結果、管Ｐの上端が出口側接続部１１と接続され、下端が入口側接続部１０と接続されている。このように、本発明の間接型熱風発生機１においては、燃焼ガスと被加熱気体とが、全体として対向流を形成しつつ熱交換を行えば良く、被加熱気体入口４及び燃焼ガス排出口１２と、被加熱気体出口５及び燃焼ガス供給源とは、それぞれ、ハウジング２の一方と他方に位置しておれば良く、どちらがハウジング２の上部又は下部に配置されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明の間接型熱風発生機によれば、簡単で、組立容易な構造で、小型コンパクトで熱効率の高い熱風発生機を提供することができる。本発明の間接型熱風発生機によれば、間接加熱でありながら、真発熱量基準で１００％を超え、１０５〜１０８％もの高い熱効率が実現でき、クリーンな熱風を、極めて効率良く発生させることができる。また、燃料の燃焼熱を直接被加熱気体に伝達するよりも多くのエネルギーを利用できるので、その省エネルギー効果には多大なものがあり、大いなる産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【００３７】
１ 間接型熱風発生機
２ ハウジング
３ 基台
４ 被加熱気体入口
５ 被加熱気体出口
６ ファン
７ 整流板
８ バーナ
９ 燃焼室
１０ 入口側接続部
１１ 出口側接続部
１２ 燃焼ガス排出口
１３ 排水口
Ｐ 管
Ｈ 管の外径
Ｄ 管の内径
Ｌ 管の長さ
Ｗ、Ｖ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に被加熱気体の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱気体の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に水平方向に並べて配置された、互いに平行な複数本の管とを有し；前記複数本の管は、交互に高さが変わる千鳥状に配置され、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に接続されるとともに、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、前記一方端と前記他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙Ｗが、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙Ｖよりも短く、かつ、前記複数本の管のそれぞれの長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機。
【請求項２】
前記複数本の管が、前記一方端と前記他方端の間に、前記折り返し部を少なくとも３箇所有している請求項１記載の間接型熱風発生機。
【請求項３】
前記燃焼ガスの供給源が、ハウジング内に設けられた燃焼室と、燃焼室内に先端部が開口したバーナである請求項１又は２記載の間接型熱風発生機。
【請求項４】
一方が前記燃焼室のバーナ側の根元近傍に開口し、他方が前記複数本の管の前記一方端と接続されている入口側接続部によって、前記複数本の管の一方端が前記燃焼ガスの供給源と接続され；一方がハウジング外部に開口し、他方が前記複数本の管の前記他方端と接続されている出口側接続部によって、前記複数本の管の他方端が前記燃焼ガスの排出口と接続されている請求項３記載の間接型熱風発生機。
【請求項１】
一方に被加熱気体の入口と燃焼ガスの排出口を備え、他方に被加熱気体の出口と燃焼ガスの供給源を備えたハウジングと；前記ハウジング内に水平方向に並べて配置された、互いに平行な複数本の管とを有し；前記複数本の管は、交互に高さが変わる千鳥状に配置され、それぞれの管の一方端が前記燃焼ガスの供給源に接続されるとともに、他方端が前記燃焼ガスの排出口に接続され、前記一方端と前記他方端の途中に方向を反転する折り返し部を有しており、千鳥状に隣接する管と管との間隙Ｗが、前記折り返し部を挟んで上側と下側との間で最も近い管と管との間隙Ｖよりも短く、かつ、前記複数本の管のそれぞれの長さをＬ、内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧２００である間接型熱風発生機。
【請求項２】
前記複数本の管が、前記一方端と前記他方端の間に、前記折り返し部を少なくとも３箇所有している請求項１記載の間接型熱風発生機。
【請求項３】
前記燃焼ガスの供給源が、ハウジング内に設けられた燃焼室と、燃焼室内に先端部が開口したバーナである請求項１又は２記載の間接型熱風発生機。
【請求項４】
一方が前記燃焼室のバーナ側の根元近傍に開口し、他方が前記複数本の管の前記一方端と接続されている入口側接続部によって、前記複数本の管の一方端が前記燃焼ガスの供給源と接続され；一方がハウジング外部に開口し、他方が前記複数本の管の前記他方端と接続されている出口側接続部によって、前記複数本の管の他方端が前記燃焼ガスの排出口と接続されている請求項３記載の間接型熱風発生機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３２０３３（Ｐ２０１２−３２０３３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９９９２（Ｐ２０１０−１６９９９２）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００１７３３５９）細山熱器株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００１７３３５９）細山熱器株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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