JPS5825937B2 - スペ−ス暖房設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスペース暖房設備に関する。

ダクトの閉ループから構成し、このダクトの閉ループを
ビルディングの屋根または天井の下に懸垂し、その内部
を加熱流体として空気が循環し、加熱効果はもっばらダ
クトの表面からの燃放射によって与えられるようにした
、スペース暖房設備を設けることは知られている。

この目的のために、ダクトの周囲の室内空気の熱対流を
防止しあるいは最低にするためにスポイラ−が設けられ
、かつダクトの上方へ放射熱が失なわれるのを防止する
ためにダクトの上に断熱体が設けられる。

得られる加熱効果はダクトの表面温度に比例し、ループ
内に配置された単一の熱交換器を介して空気が加熱され
る場合には、熱交換器に隣接する下流側の位置では、熱
交換器に隣接する上流側の位置よりはるかに大きな加熱
効果が得られる。

しかしながら、ループが平行部分を有し、これらの部分
内を加熱流体が反対方向に移動するようにダクトを構成
し、かつ加熱すべき区域の寸法に関し、地面上方のダク
トの高さおよびその間隔を放射熱のビームが地面上方で
オーバラップするように配置することにより、実質的に
均一な加熱効果が得られる。

上記種類の設備は、たとえば加熱媒体として温水または
スチームを使用するシステムよりかなりすぐれた利点を
有する。

すなわち、ダクトから漏れが起こった場合の危険性を最
低にすることができるから比較的軽量のダクトが使用で
き、したがってダクト系を懸垂するのに必要な支持体を
減少することができる。

熱交換器を介して流体を加熱するには任意の便宜な燃料
が使用できる。

この発明の目的は上記種類の暖房設備の改良を提供する
ことである。

この発明によって提供されるスペース暖房設備は、加熱
すべきスペースの上方に配置されたダクトの閉ループ、
燃焼生成物を前記閉ループ内へ直接に放出するように配
置されたバーナー、および前記スペースを主としてルー
プからの放射熱で加熱するために気体燃焼生成物を閉ル
ープを回って循環させるように作動するファンからなり
、ループは一対の実質的に平行なダクトを具備し、これ
らのダクトの内部を気体燃焼生成物が反対方向に流れ、
前記平行ダクトからの放射熱のビームが前記スペースの
地面上方でオーバラップするように構成されている。

かくして、この発明は、加熱媒体として気体燃焼生成物
を使用し、この気体生成物が前記閉ループを回って循環
するようにすることを特徴としている。

好適には、使用される燃料は天然ガスである。

その理由は、天然ガスは有毒なフユームまたは類似の燃
焼生成物をほとんど発生することなく完全に燃焼できる
からである。

しかし、タウンガス、液化石油ガスおよびオイルのよう
な他の燃料を使用してもよい。

熱交換器を使用しないことによってシステム内の最高温
度を実質的に高くすることができる。

たとえば、高価な耐熱材料から構成されないかぎり、従
来の熱交換器は閉ループ内で約４５０’Ｆ（２３２℃）
の空気流温度を生ずる。

この発明により、バーナーからの燃焼生成物が閉ループ
内へ直接に放出される場合には、空気流温度は約７００
下（３７１℃）あるいはそれより高い温度まで高めるこ
とができる。

さらに、この高い温度は高い熱効率および総合効率と共
に達成され、設備のコストは実質的に低減される。

さらに、閉ループ内へ燃焼生成物を直接に放出するバー
ナーを使用することにより、熱交換器を使用して閉ルー
プ内の空気を加熱する場合より、サーモスタット制御に
対する応答が速くなりかつ始動時のウオームアツプ時間
が短かくなる。

好適な実施態様においては、燃焼用空気が燃料と共にバ
ーナーに供給され、閉ループ内には排出口が設けられ、
排出口は好適にはコントロールバルブを備え、システム
からの空気と燃焼生成物の逃出を所定割合に制限する。

つぎにこの発明を実施例として添付図面に関連して記載
する。

第１〜４図を参照すると、この発明の第一の実施態様は
一般に長方形のダクトの閉ループからなり、このダクト
の閉ループは加熱すべきスペースの上方に配置されるよ
うに図示してない手段によってビルディングの屋根から
懸垂されている。

この閉ループはビルディングの長手方向に延在する２本
の平行なダクＮ０，１１と２個のクロスヘッダー１２，
１３とからなる。

ダクト１０はダクトの長方形セクション１５内に配置さ
れたガス燃焼バーナー１４（第４図参照）を具備し、フ
ァン１６、たとえば、遠心送風機は、クロス ヘッダー
１２とダクト１０間の接合部に配置され、バーナー１４
から放出される気体燃焼生成物の循環を起こし、燃焼生
成物は第４図に矢印で示された方向にループを回る。

第４図において、参照数字１７，１８はそれぞれバーナ
ーへのガス燃料と燃焼用空気の供給ラインを示す。

ファン１９は燃焼用空気をバーナーに供給するために設
けられている。

供給ライン１７には適切なコントロール バルブと安全
装置が付属し、燃料の供給を調節する。

ファン１６とバーナー１４の中間のダクト セクション
１５には一連のモーター駆動ダンパー２０が設けられ、
閉ループを回る循環路を選択的に開閉する。

ブリードダクト２１は、バルブでコントロールされ、フ
ァン１６とダンパー２０との間に配置され、燃焼生成物
の一部を閉ループから排出する役割をし、それによりフ
ァン１９で閉ループに導入される燃焼用空気を補償する
。

第１〜３図に示されているように、ダクト１０゜１１お
よびクロス ヘッダー１２．１３はそれぞれチューブ２
２（第１〜４図の実施態様では３本）のバンクを具備し
、これらのチューブはビルディングの地面に平行な共通
平面内で軸を平行にして相並んで延在する。

チューブ２２の各バンクは、対流を抑制する偏向板２３
で各側部を保護され、上部を断熱プランケント２４でカ
バーされている。

したがって、偏向板２３と断熱体２４はチューブの頂部
からの上方熱放射と対流による熱放出を低減する。

２本のダクＮ０，１１の間隔は、地面上のループの高さ
およびチューブ２２の熱放射面の断面形状に関し、２本
のダクｌ−１０，１１によって生成される熱放射ビーム
が地面上方でオーバラップするようになっている。

操作において、ダンパー２０は始めに閉じられ、燃焼用
空気が閉ループを回って循環され、ブリード ダクト２
゛１から排出され、それにより、設備が休止していた間
にループに漏入したガスと置換する。

ついでダンパー２０が開かれ、ガスが燃焼用空気と共に
バーナー１４に供給され、バーナーは、たとえば、スパ
ーク点火器によって点火される。

ついで空気と燃焼生成物の混合物はファン１６により閉
ループを回って循環する。

混合物の温度は設備の設計操作温度まで急速に上昇し、
それによりチューブ２２の温度を上げる。

熱は主として放射によってビルディングの内部に放出さ
れるが、小程度の対流による加熱が伴なう。

設備を止める場合には、ファン１６とバーナー１４が止
められ、ダンパー２０が閉じられる。

しかしながら、燃焼用空気ファン１９は予設定時間作動
し続け、閉ループから燃焼生成物を排出する。

燃焼生成物の１つは水蒸気であるから、燃焼用空気ファ
ン１９が作動し続けると、チューブが冷却するときにチ
ューブ内に凝縮が起こらない。

実施されたテストでは、ガス入力は２３２，０００〜４
１６，０００ Ｂ、 ｔ、 ｕ、／ｈの範囲であり、ル
ープ内の温度は２１８〜４３４下（１０３〜２２３℃）
の範囲になった。

得られた最良の総合効率（熱出力対エネルギー人力比）
は９４％であり、この場合４％の燃焼ガス／空気混合物
がループからブリードされた。

第１〜４図の実施態様では、ファン１６の下流側で正圧
（大気に対し）が発生され、この圧力は燃焼生成物の一
部を閉ループからブリード ダクト２１を介して排出す
るのに十分である。

しかしながらこのことは、ガスと燃焼用空気をバーナー
１４に圧入するために、ライン１１を介して供給される
ガスの圧力が閉ループ内部の圧力より十分に高くなけれ
ばならずかつ燃焼用空気ファン１９が閉ループ内部の圧
力より十分に高い圧力を発生しなければならないことを
意味する。

第５図は第１〜４図の実施態様の改変を示し、ファン１
６の上流側のバーナー ダクト セクションに負圧（大
気圧に対し）が発生される。

したがって、ガス供給圧は所定熱出力に対して小さくす
ることができ、小型の燃焼用空気ファン１９を使用する
ことが可能になりあるいは実際には燃焼用空気を導入す
るファンは必要でなくなる。

この構成では、ブリード ダクトはファン１６の下流側
に配置されている。

また、バーナーの点火前および消火後に閉ループからガ
スが排出できるようにするため、追加のダインパー装置
が必要になるかもしれない。

上記実施態様では、ダクトは３本の円形断面のチューブ
のバンクを具備する。

しかしながら態形のダクト構成も可能である。

たとえば、チューブは長方形、三角形または長円形であ
ってもよく、また３本のチューブからなるバンクの代り
に、各ダクトを１本、２本またはそれ以上のチューブで
構成してもよい。

第６図はこの発明の別の実施態様を示し、閉ループは比
較的大型のダクト３０からなり、その一端内へガス燃焼
バーナー３１からの燃焼生成物が放出される。

ダクト３０の他端はクロス ヘッダー３２に接続され、
クロス ヘッダー３２はダクト３０の両側を包囲しかつ
クロス ヘッダー３７で終る２本の帰りダクト３３間に
燃焼ガスを分割し、クロス ヘッダー３７はファン３４
の吸込側に接続され、ファン３４の吐出側はバーナー３
１が収容されているダクトに接続されている。

ブリード ダクト３５はループからガスの一部を排出す
るために設けられ、ダンパー３６も第１〜４図の実施態
様の場合と同様に設けられている。

ループはやはり加熱すべきスペース上方のビルディング
内に懸垂され、ダク）３０．３３の配置はそれらによっ
て放出される熱放射ビームが地面上方でオーバラップす
るようになっている。

上方への放射と対流は、ダクト３０，３３の上部をカバ
ーする断熱ブランケット（図示せず）と、ダクト３３の
外側に沿って設けられた偏向板（図示せず）とによって
防止される。

第６図の改変実施態様では、ダクト３０を２本以上のチ
ューブから構成し、その内部へバーナーからの放出が行
なわれるようにしてもよい。

大きな区域を加熱するのに適したこの発明の別の実施態
様では、第７図に示されているように設備は多数の閉ル
ープからなる。

この実施態様では、閉ループ４０，４１．４２，４３は
それらの一端に共通のクロス ヘッダー４４，４５を有
する。

バーナー４６はクロス ヘッダー４４内へ放出するよう
に配置され、ファン４８はクロス ヘッダ−４５から燃
焼ガス／空気混合物を吸引し、バーナーを通過して循環
させてクロス ヘッダ−４４に導入し、ついで閉ループ
４０〜４３に導入する。

ブリード ダクト４７は循環するガス／空気混合物の一
部を引出すために設けられ、一連のダンパー４９は第１
〜４図の実施態様に関して記載した目的のために設けら
れている。

閉ループ４０〜４３の配置は、それらの平行部分から放
出される熱放射ビームが地面上方でオーバラップしかつ
また各ループから放出される熱放射が隣接ループから放
出される熱放射と地面上方でオーバラップするようにな
っている。

実施態様 １ 閉ループは出口を備え、この出口からループを回って循
環する燃焼ガスの一部が排出できるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲に記載のスペース暖房設備。

実施態様 ２ 前記出口は燃焼ガスが前記閉ループから排出される割合
を調節する手段を備えていることを特徴とする。

実施態様１に記載のスペース暖房設備。実施態様 ３ 燃料と燃焼用空気をバーナーに供給する手段を具備する
ことをさらに特徴とする、特許請求の範囲、実施態様１
、実施態様２のいずれかの１つに記載のスペース暖房設
備。

実施態様 ４ 燃焼用空気は前記閉ループの外部に配置された別のファ
ンによってバーナーに供給されることを特徴とする、実
施態様３に記載のスペース暖房設備。

実施態様 ５ バーナーはその燃焼生成物を前記ファンによって前記ル
ープ内に発生されるガスの流れと同一方向に放出するよ
うに配置されていることを特徴とする特許請求の範囲、
実施態様１〜実施態様４のいずれかの１つに記載のスペ
ース暖房設備。

実施態様 ６ バーナーの出口は前記平行ダクトの１つの内部に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲、実施態様１
〜実施態様５のいずれかの１つに記載のスペース暖房設
備。

実施態様 ７ 燃焼生成物を循環させる前記ファンはバーナーの上流側
に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲、実
施態様１〜実施態様６のいずれかの１つに記載のスペー
ス暖房設備。

実施態様 ８ 前記排出口はバーナーと燃焼生成物を循環させるファン
との中間位置に配置されていることを特徴とする特許請
求の範囲、実施態様１〜実施態様７のいずれかの１つに
記載のスペース暖房設備。

実施態様 ９ 燃焼生成物を循環させる前記ファンはバーナーの下流側
に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲、実
施態様１〜実施態様６のいずれかの１つに記載のスペー
ス暖房設備。

実施態様 １０ 前記バーナーはガス燃焼式であることを特徴とする特許
請求の範囲、実施態様１〜実施態様８のいずれかの１つ
に記載のスペース暖房設備。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるスペース暖房設備の一形態を備
えたビルディングの平面図であり、明示のために屋根は
省略されている。 第２図は第１図の２〜２線断面の拡大図である。 第３図は第１図の３〜３線断面の拡大図である。 第４図は第１図の設備の略式レイアウトである。 第５図は第１〜４図の実施態様の改変の略式レイアウト
である。 第６図および第７図はこの発明によるスペース暖房設備
の他の形態を備えたビルディングの平面図であり、明示
のために屋根は省略されている。 １０・・・・・・ダクト、１１・・・・・・ダクト、１
２・・・・・・クロス ヘッダー、１３・・・・・・ク
ロス ヘッダー、１４・・・・・・バーナー、１５・・
・・・・ダクトの長方形セクション、１６・・・・・・
ファン、１７・・・・・・燃料供給ライン、１８・・・
・・・燃焼用空気供給ライン、１９・・・・・・ファン
、２０・・・・・・ダンパー、２１・・・・・・ブリー
ド ダクト、２２・・・・・・チューブ、２３・・・・
・・偏向板、２４・・・・・・断熱体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱すべきスペースの上方に配置されたダクトから
   なる閉ループと、前記スペースを主として閉ループから
   の放射熱で加熱するために加熱媒体を閉ループ内に循環
   させるように作動するファンとを具備し、前記閉ループ
   は内部を加熱媒体が互いに反対方向に流れて放射熱ビー
   ムが前記スペースの地面上方でオーバラップするように
   なっている一対の実質的に平行な部分を有し、さらに前
   記加熱媒体を形成する燃焼ガスを前記閉ループ内へ直接
   に放出するように配置され閉ループでその吸気側に燃焼
   ガスが循環させられるバーナーと、閉ループ内を循環す
   る燃焼ガスの一部を排気可能なダクトの出口と、前記閉
   ループから排気される燃焼ガス量を制御する機構とを具
   備したことを特徴とするスペース暖房設備。