JPH0247412Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は燃焼熱により、伝熱板を介して空気を
加熱する竪型空気加熱器に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般的な空気加熱器は、流体燃料等を燃焼した
際に発生する燃焼熱を、隔壁となる伝熱板を介し
て熱交換し、空気を加熱する装置である。

伝熱板としてパイプを用い、このパイプを多数
配設した多管式空気加熱器が知られているが、こ
の加熱器では、燃焼炎の表面積に比して受熱面積
が小さいために、伝熱面が過熱し、損傷し易く、
耐久性に劣るという問題があつた。

また、伝熱板として波形金属板を使用した空気
加熱器に実公昭41−2222号がある。この空気加熱
器は、それ以前に存在した波形金属板を使用した
空気加熱器に比し、格段の優れた特長を有してい
る。しかし、この加熱器は排ガスの流通経路が横
方向となつているために、燃焼炎の浮力により上
部に位置する波形金属板が局所過熱されることは
避けられず、上記と同様に耐久性に若干問題があ
つた。

一方、上記問題を解決するために、通常、希釈
空気を導入して伝熱面を保護することが行なわれ
ているが、そのために燃料効率が低下するという
別の問題が生じ、近年希求されている省エネルギ
対策に逆行することとなつてしまう。

〔考案の目的及びそれを達成するための手段〕

本考案は上記事実を考慮し、燃料効率を低下さ
せることなく、優れた耐久性を有する空気加熱器
を得ることを目的とする。

本考案に係る竪型空気加熱器では、竪型に据え
付けられる外筒の内壁に接近して、条溝を軸線方
向にして筒形に成形された波形金属板を配設し、
該筒形に成形された波形金属板の内方には、下方
に燃料燃焼装置を、上方に周囲壁が逆截頭円錐体
形状の輻射部材を配設するとともに、前記輻射部
材の内方と連通する煙道の途中に前記燃料燃焼装
置に供給される空気を予熱する２次熱交換器を配
設した構造としたことにより燃料効率を低下させ
ることなく優れた耐久性を有することを可能とし
ている。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を示す図面により、詳細
に説明する。第１図〜第３図には本考案に係る竪
型空気加熱器の一実施例が示されており、この実
施例では外筒１０は床面に植設された基礎に垂設
された架台１２に支持されて竪型に直立配置され
ている。外筒１０の外壁は図示しない断熱材によ
り被覆されている。波形金属板１４は、条溝を軸
線方向にして筒形に成形されており、第２図に示
されるように、前記外筒１０の内壁に接近して配
設されている。以下、筒形に成形された波形金属
板１４を筒形伝熱板１４ともいう。

前記筒形伝熱板１４の内方下方には、燃料燃焼
装置、本例ではバーナ１６が配設されている。バ
ーナ１６は、バーナノズル１６Ａとバーナウイン
ドボツクス１６Ｂとを備え、内方に燃焼室１８Ａ
を形成した円筒形の函体１８の下方に嵌合配置さ
れている。

前記筒形伝熱板１４の内方上方には、輻射部材
である輻射コーン２０が配設されている。輻射コ
ーン２０は、上部が截頭円錐体２０Ａ、中央部が
円筒体２０Ｂ、下部が逆截頭円錐体２０Ｃの壁で
構成された中空体で、上部および下部の截頭部は
開口２２Ａ，２２Ｂとなつている。上部開口２２
Ａは後述の煙道２４に連通し（本例では該部の煙
道の外壁は輻射コーン２０と一体になつてい
る。）、下部開口２２Ｂは筒形伝熱板１４の内方と
連通している。また、輻射コーン２０の円筒体２
０Ｂ部の上方外周囲には、複数の開口２５が設け
られている。輻射コーン２０は、第２図に示され
るように、円筒体２０Ｂ部の外壁が筒形伝熱板１
４に接近して位置しており、また、第１図に示さ
れるように、円筒体２０Ｂ部から下方が筒形伝熱
板１４の内方に位置している。

被加熱空気集合室２６は、外筒１０の下部外周
壁を包囲する環状壁２８の内方に形成され、外筒
１０と筒形伝熱板１４との間に形成された空間と
連通している。被加熱空気導出口３０は、前記環
状壁２８に開口している。被加熱空気流路調整室
３２は、外筒１０の上部外周壁から輻射コーン２
０の上部開口２２Ａに連通する煙道２４の外壁ま
でを包囲する環状壁３４の内方に形成されてい
る。被加熱空気流路調整室３２は、前記被加熱空
気集合室２６と同様に、外筒１０と筒形伝熱板１
４との間に形成された空間と連通している。被加
熱空気導入口３６は前記環状壁３４に開口してい
る。

前記輻射コーン２０の上部開口２２Ａに連通す
る煙道２４は、上端部で大気中に開口している
が、その途中には２次熱交換器３８が配設されて
いる。２次熱交換器３８は、煙道部４０を横断す
る多数の円管群４２を備えている。円管群４２
は、上部円管群４２Ａ、中央部円管群４２Ｂ、下
部円管群４２Ｃに区分され、各円管群は第３図に
示されるように、煙道部４０の横断方向にも列設
されている。

前記円管群４２を構成する各円管は両端が煙道
部４０の外壁に開口している。上部円管群４２Ａ
の一端側（第１図右側）開口は、燃焼用空気導入
管４４と連通している。また、下部円管群４２Ｃ
の他端側（第１図左側）開口は、燃焼用空気導出
管４６と連通している。この導出管４６の他端
は、図示は省略しているが、前記バーナウインド
ボツクス１６Ｂに開口している。中央部円管群４
２Ｂの一端側開口と下部円管群４２Ｃの一端側開
口とは、連絡通路４８Ａを介して連通し、また、
上部円管群４２Ａの他端側開口と中央部円管群４
２Ｂの他端側開口とは、連絡通路４８Ｂを介して
連通している。

なお、第１図中、５０は外筒１０および筒形伝
熱板１４の高さ方向熱歪を吸収する伸縮可能な筒
体である。

また、前述の燃料燃焼用バーナのバーナノズル
として、本実施例では、液体燃料の超微粒化（ガ
ス化に近い）が可能で、かつ、広角薄膜の噴霧パ
ターンが得られるMPCノズル（Multi−Purpose
Combined Nozzle：商品名）を使用している。

次に本実施例の作用を説明する。加熱の対象と
なる空気は、被加熱空気導入口３６と接続された
図示しない配管より、図示しないブロワにより昇
圧されて被加熱空気導入口に至り、被加熱空気流
路調整室３２、外筒１０と筒形伝熱板１４との間
に形成された空間、被加熱空気集合室２６を経
て、被加熱空気導出口３０から被加熱空気導出口
に接続された図示しない配管を介して、所定の装
置、設備等に供給される。

一方、燃料燃焼用バーナ１６のバーナノズル１
６Ａからは、超微粒化された燃料が広角薄膜の噴
霧パターンで噴出され、昇圧されてバーナウイン
ドボツクス１６Ｂから供給される予熱された燃焼
用空気中の酸素と反応して燃焼室１８Ａ内で燃焼
する。燃焼ガスは筒形伝熱板１４の内方を上昇
し、輻射コーン２０の開口部２２Ｂ，２５を経て
煙道２４に至り、途中２次熱交換器３８を経て煙
道端部開口より大気中に放散される。

前記燃焼室で燃焼した燃焼ガスは、上昇過程に
おいて筒形伝熱板１４を介し、輻射により外筒１
０と筒形伝熱板１４との間に形成された空間を下
降する被加熱空気を加熱する。燃焼ガスは上昇す
るにつれ、被加熱空気との熱交換により温度が低
下し、輻射量が低下する。輻射コーンは燃焼ガス
により加熱され、この熱が筒形伝熱板１４に輻射
して、前記輻射量の低下を補つている。また輻射
コーンの配設位置では、ある程度対流伝熱によつ
ても熱交換を行つている。

被加熱空気導入口３６から流路調整室３２に導
入された加熱前の空気は、流路調整室３２の内壁
を構成する輻射コーン上部の截頭円錐体２０Ａの
外壁および煙道２４の外壁から輻射熱により若干
予熱される。また燃焼ガスと熱交換して被加熱空
気集合室２６に集合した被加熱空気は、混合して
均一温度の加熱空気となる。

燃料燃焼用空気は、図示しないブロワにより昇
圧されて、燃焼用空気導入管４４から導入され、
上部円管群４２Ａ、連絡通路４８Ａ、中央部円管
群４２Ｂ、連絡通路４８Ｂ、下部円管群４２Ｃ、
燃焼用空気導出管４６を経て、バーナウインドボ
ツクス１６Ｂから吐出される。２次熱交換器３８
では、煙道部４０を上昇する燃焼ガスと、円管群
４２の各円管内を流通する燃焼用空気とが、対流
により熱交換を行つているので、バーナウインド
ボツクス１６Ｂから吐出される燃料燃焼用空気は
予熱されている。

以上の通り構成され、作用する本実施例では以
下の利点を有する。

(1) 輻射伝熱により熱交換を行うため、筒形伝熱
板に平均して伝熱されるので、筒形伝熱板が局
部加熱されず、耐久性が高い。

(2) 竪型としたことにより、燃焼火炎の浮力によ
る局部過熱を防ぐことができ、耐久性が高い。

(3) 波形金属板の条溝を縦方向にして配設してい
るので、未燃ばいじんは筒形伝熱板の内壁に付
着することなく落下し、伝熱面の熱伝達効率が
低下することがない。また未燃ばいじんの回収
が容易である。

(4) ２次熱交換器を設け、燃焼用空気を予熱して
いるので、その分だけ燃焼温度が上昇し、燃料
の粒子と空気中の酸素との反応が早くなり、短
時間で燃焼が終了するため、未燃ばいじんの発
生量が抑制される。従つて、燃焼効率が高くな
るとともに、大気中に放散される未燃ばいじん
量が減少して公害防止に有効であり、また筒形
伝熱板の内部に残留する未燃ばいじん量が減少
して装置の保守が簡略化される。

(5) ２次熱交換器の円管群が煙道に位置して、燃
焼ガスの通過抵抗となつているため、燃焼用空
気を加圧して供給しているので、外部よりの冷
風侵入がなく燃焼反応が促進される。また燃焼
量に見合つた空気量を調節して供給できるの
で、低空気比燃焼が可能となる。

(6) 輻射コーンを配設したので、筒形伝熱板上部
の比較的低温部を加熱することができる。

(7) MPCノズルを用いたので、燃料が超微粒化
され、かつ、広角薄層に噴霧されるので、燃料
と空気との接触面積が増大し、短時間で燃焼が
終了し、ほとんど理論値に近い低空気比燃焼が
可能となり、過剰空気を高温で排出する分の熱
エネルギを節減することができる。また噴出さ
れる粒子が小さいため、未燃ばいじんの発生量
も減少する。

〔考案の効果〕

以上説明した如く本考案に係る空気加熱器によ
れば、高い燃料効率と優れた耐久性を同時に得る
ことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る竪型空気加熱器の一実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢
視断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。 １０……外筒、１４……筒形伝熱板、１６……
バーナ、２０……輻射コーン、２４……煙道、２
６……被加熱空気集合室、３２……被加熱空気流
路調整室、３８……２次熱交換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 竪型に据え付けられる外筒の内壁に接近して、
   条溝を軸線方向にして筒形に成形された波形金属
   板を配設し、該筒形に成形された波形金属板の内
   方には、下方に燃料燃焼装置を、上方に下部周囲
   壁が逆截頭円錐体形状の輻射部材を夫々配設する
   とともに、前記輻射部材の内方と連通する煙道の
   途中に前記燃料燃焼装置に供給される空気を予熱
   する２次熱交換器を配設したことを特徴とする竪
   型空気加熱器。