JPS63302296A - 間接式空気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は間接式空気加熱装置に関し、暖房装置や温室、
乾燥機等の熱風発生源として利用される。

〔従来の技術〕

従来の間接式空気加熱装置は、−ａ的に第４回に示すよ
うな構造とされていた。

第４ｖ４において、間接式空気加熱装置は炉筒ｌｌと、
炉筒１１の他端側に設けられた加熱手段６０（燃焼器６
１、燃料管６３）と、炉筒１１の他端側に設けられた排
気筒８６と、被加熱風通路４２を形成する一対の仕切１
２．２とこの仕切機２゜２間に溶接固定された加熱風通
路２２，２２．・・・を形成する複数の煙管４，４．・
・・とから形成された熱交換手段１０と、送風手段７０
（ファン７１、モータ７２）と、熱風の吹出口６を有す
るダクト５とから構成されていた。従って、加熱手段６
０からの加熱風（燃焼ガス）は炉筒１１および煙管４．
４．・・・内に形成された加熱風通路１２．２２゜２２
、・・・を通し排気筒８６から排出される。一方、送風
手段７０から送風された空気は仕切板２．２間に形成さ
れた被加熱風通路４２を通過するときに煙管４，４．・
・・を介し熱交換され間接的に加熱される。このように
して加熱された空気はダクト５内を通り吹出口６から例
えば温室等に供給される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の間接式空気加熱装置には次の
ような問題点があった。

すなわち、加熱風（燃焼ガス）と被加熱風（空気）とは
熱交換手段１０（埋管４，４．・・・）で直交流の関係
にあるから、熱交換量を増大させるには伝達面積（煙管
４の本数に比例する）を大きくしなければならないので
装置の大型化を招くばかりか通路抵抗が大きくなる欠点
があった。また、各煙管４は再任切板２，２にその周縁
Ｗ（第５図参照）を溶接して固定する構造とされていた
ので製作に熟練と長時間を要し経済的にも不利であった
。さらに炉筒１１、仕切機２，２、各煙管４が一体的に
固定されているのでサーマルストレスにより溶接部分に
破損が生じ易くトラブルが多かった。このことは熱交換
量の増大や使用、不使用の繰返し回数を制限してしまう
という問題をも引き起こす原因となっていた。

しかして、本発明はかかる上記の技術的、経済的事情に
基づいて鑑みなされたもので、その目的とするところは
構造簡単にして熱効率および熱交換量の大きく小型軽量
で経済的な間接式空気加熱装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、横断面形状が凹凸を繰り返す波形の中間筒体
を含む熱交換手段を形成するとともに対向流間接加熱方
式を形成し上記問題点を除去しようとするものである。

これがため、第１の発明は、炉筒と外筒との間に横断面
形状が凹凸を繰り返す波形の中間筒体を。

設け熱交換手段を形成し、炉筒の一端側から送風された
加熱風を炉筒の他端側で方向転換させて中間筒体の凸部
内を通し熱交換手段の一端側に設けられた排気筒に至る
加熱風通路を形成するとともに外筒の一端側から送風さ
れた空気を中間筒体と外筒との間を通し熱交換手段の他
端側に至る被加熱風通路を形成し、該空気と加熱風とを
対向流させて空気を間接加熱するように構成し前記目的
を達成する。

また、第２の発明は炉筒と外筒との間に横断面形状が凹
凸を繰り返す波形の中間筒体と径方向に複数の孔が設け
られた孔明き筒体とをこの順で炉筒に被嵌させて熱交換
手段を形成し、炉筒の一端側から送風された加熱風を炉
筒の他端側で方向転換させて中間筒体の凸部内を通し熱
交換手段の一端側に設けられた排気筒に至る加熱風通路
を形成するとともに外筒の一端側から送風された空気を
中間筒体と外筒との間を通し熱交換手段の他端側に至る
被加熱風通路を形成し、該空気と加熱風とを対向流させ
て空気を間接加熱するように構成し前記目的を達成する
のである。

〔作用〕

このように構成された第１の発明では、加熱手段で加熱
された加熱風は炉筒の他端側において方向転換された加
熱風通路を通し外部に排出される。

一方、外筒の一端側から送られた加熱すべき空気は、中
間筒体と外筒との間に形成された被加熱風通路内を加熱
風と反対方向に流れつつ加熱され外筒の出口側から温室
等へ供給される。ここに中間筒体等から構成された熱交
換手段において対向流で効率のよい間接加熱が達成され
る。

また、第２の発明では、加熱手段で加熱された加熱風は
炉筒の他端側において方向転換された加熱風通路を通し
外部に排出される。一方、外筒の一端側から送られた加
熱すべき空気は、中間筒体と外筒との間すなわち中間筒
体と孔明き筒体および孔明き筒体と外筒との間に形成さ
れた被加熱風通路内を加熱風と反対方向に流れつつ加熱
され外筒の出口側から温室等へ供給される。孔明き筒体
の孔はその空気の拡散現象を誘発するので熱交換効率を
一段と高める。ここに中間筒体等から構成された熱交換
手段において対向流で効率のよい間接加熱が達成される
。

〔実施例〕

本発明に係る間接式空気加熱装置の一実施例を第１図〜
第３図を参照しながら詳細に説明する。

この実施例の間接式空気加熱装置は、大別して熱交換手
段１０と、外筒４０と、加熱手段６０と送風手段７０と
排出手段８０とから構成されている。

まず、熱交換手段１０は、炉筒１１とこの炉筒１１に順
次被嵌される中間筒体２１と孔明き筒体３１とから形成
されるとともにシール手段５１によって両端側が密封状
態に連結されている。炉筒１１の筒内１２は後記加熱風
通路２２の一部を形成するもので円筒形状とされ、一端
側１３（第１図で右側）には周方向に配列された複数の
貫通口１４．１４．・・・が設けられかつ他端側１５に
も周方向に配列された複数の貫通口１６，１６．・・・
が設けられている。なお、炉筒１１の他端側１５には加
熱風を貫通孔１６，１６．・・・から部外（後記凸部２
３の内側）へ円滑に導くためのカップ状のデフレクタ１
９が装着されている。また、中間筒体２１は第２図に示
したように周方向に凸部２３と凹部２４とを繰り返す波
形の板材から形成され、各凸部２３の内側と炉筒１１の
各貫通口１６とを連通させることができる位置で炉筒１
１に被嵌されている。従って各凸部２３の内側は第１図
で左右方向に延びる各加熱風通路２２を形成するもので
ある。この実施例では周方向に３０度間隔をもたせて配
設した１２個の凸部２３を形成している。

ここに中間筒体２１は炉筒１１に被嵌されかつ横断面形
状を波形に形成することによって大きな伝熱面積を確保
するためのものであることが理解される。炉筒１１の一
端側１３に設けられた加熱手段６０から送られた加熱風
は炉筒ｌｌ内を第１図で右側から左側の方向に流れその
他端側１５においてデフレクタ１９で方向変換されつつ
各貫通口１６を通し中間筒体２１の各凸部２３内に形成
された加熱風通路２２を第１図で左側から右側の方向に
流通してその一端側１３に設けられた各貫通口１４に流
れる。

また、この中間筒体２１に被嵌された孔明き筒体３１は
加熱された空気の拡散を誘発して熱交換効率を一段と助
長させる目的をもつ。このため、孔明き筒体３１には外
部（外筒４０の内側）と中間筒体２１の凹部２４とを貫
通する複数の孔３２゜３２、・・・が周方向および長手
方向に整列配置されている。また、外筒４０の一端側か
ら送られた空気を外面側から中間筒体２１の凹部（外表
面）２４に導き、かつ凹部２４内を第１図で右側から左
側に流れた空気を他端側において再び外面側に排出でき
るように、両端側の孔３２，３２．・・・は中間部分の
孔３２．３２よりも大径とされている。

なお、積極的に切欠部を設けてもよい、つまり、中間筒
体２１と孔明き筒体３１との間すなわち凹部２４は被加
熱風通路４２の一部を形成する第１の被加熱風通路４２
−Ｉを構成する。従って、第１の被加熱風通路４２−５
内を流れる空気は中間筒体２１の外表面に接触して単に
加熱されるだけでなく、加熱による空気の体積膨張を巧
みに利用して孔３２，３２．・・・を介し乱流、拡散を
生じさせ熱伝達率を一段と高め効率よく加熱される。か
くして炉筒１１、中間筒体２１および孔明き筒体３１は
各長手方向を密封状態とするためにシール手段５１で連
結されている。このシール手段５１は、一端側をシール
するための中間筒体２１に設けられた複数の止めナツト
５３とアスベスト類のパツキン５２と後記フランジ８２
のねじ六８３を通し止めナツト５３に螺合される複数の
ビス５４と、他端側をシールするための複数のネジ穴５
６を有する鏡板５５と燃焼ガス（加熱風）の高温に耐え
るファインフレックス製のパツキン５７と中間筒体２１
に設けられた複数の止めナツト５８とねじ穴５６を通し
止めナツト５８に螺合される複数のビス５９と、から形
成されている。

次に、排気手段８０は、各加熱風通路２２を通った加熱
風（この段階では加熱すべき空気と温度が略同じである
）を大気に排出するもので、本体８１と前記シール手段
５１に関与するフランジ８２と先端側が拡径された円筒
部８５と外筒４０を貫通させた排気管８６とから形成さ
れ、円筒部８５の外側に排気通路８４が形成されている
。また、燃焼器６１と燃料管６３とからなる加熱手段６
０はブラケット６２で円筒部８５内に固定されている。

燃焼器６１は重油燃焼方式とされている。

外筒４０は、熱交換手段ＩＯを被嵌するとともにその孔
明き筒体３１との間に前記第１の被加熱風通路４１−８
とともに被加熱風通路４２を形成するための第２の被加
熱風通路４２−１を形成するもので、その入口部４３に
はファン７１とエンジンあるいはモータ等から形成され
た駆動源７２とからなる送風手段７０が格納されている
。なお、４８は整流板で異物侵入防止機能としても作用
する。

また出口部４５には頂部開口を有する円錐形状の導風板
４６が鏡板５５と一定の隙間をもって設定されている。

鏡板５５からち受熱できるようにしている。しかして、
送風手段７０からの空気の一部は加熱手段６０で加熱さ
れ加熱風通路１２．２２．２２．・・・を通し排気手段
８０から大気に排気され、その余の部分は被加熱風通路
４２　（４２−１＋４２４）を通し加熱された出口部４
５から温室等へ供給される。ここに、空気は対向流方式
により間接加熱される。

次に、本実施例の作用について説明する。

送風手段７０から送られた空気自体を燃焼用空気として
燃料管６３から供給された燃料を燃焼する。するとその
空気は温度Ｔ＋　からＴ２へ昇温され燃焼ガスとなる。

かくして加熱手段６０からの燃焼ガスは加熱風（加熱媒
体）となり、炉筒１１の一端側１３から他端側１５へ流
れ、デフレクタ１９、貫通口１６，１６．・・・を介し
方向転換され中間筒体２１の各凸部２３内に形成された
各加熱風通路２２を第１図で右方向に流れる。引き続き
貫通口１４，１４．・・・、排気通路８４を通し排気筒
８６から大気に放出される。一方、送風手段７０から送
られたその余の空気は被加熱風通路４２（４１，，４２
−ｔ）を通し第１図で左方向に流れ、その出口部４５か
ら温室等へ供給される。ここに、熱交換手段１０では、
中間筒体２１および孔明き筒体３１を介し加熱媒体とし
ての加熱風から空気（被加熱風）へ熱伝達し空気を昇温
する。さらに、被加熱風通路４２−３を流れる空気は中
間筒体２１からの熱伝達により加熱されて膨張し、孔明
き筒体３１の孔３２．３２．・・・を通過する際に乱流
となり中間筒体２１および孔明き筒体３１の外周面との
接触流通を高め効率よく加熱される。従って、加熱風の
温度はＴｔ　、Ｔｓ　、Ｔａ　、Ｔｓ　、Ｔ−の順に低
下し、空気の温度はＬ＋＋　　ｉ、ｔ、の順む に高くなり、またその値は１＋　≦Ｔｈ％ｔ、≦Ｔ４と
なる。なお、各加熱風通路２２を流れる加熱風の温度は
熱交換により順次低下する一方において、炉筒１１を介
し昇温されるので一層効率よく空気を加熱することがで
きる。また温度１．の空気の一部は導風板４６によって
鏡板５５に接触しつつ昇温される。

しかして、この実施例によれば、熱交換手段１０を対向
流の間接加熱方式と形成しているので熱伝達効率が高く
、燃料消費を節約しつつより高温の熱風を発生すること
ができる。また、返流する加熱風通路１２，２２，２２
．・・・は炉筒１１の他端側１５において方向転換する
構造とされているので加熱媒体（加熱風）と空気（被加
熱風）との間接接触面積および時間を大きくとれ、この
点からも効率の高い熱交換を行うことができる。

また、熱交換手段ｌＯが順次被嵌される炉筒１１、中間
筒体２１等から形成されているので径方向において伝熱
面積を拡大でき、さらに、孔明き筒体３１が設けられて
いるのでその多数の孔３２と空気流動とを巧みに利用し
て拡散現象（乱流）を引き起こすことによって、空気が
拡大された中間筒体２１の外表面に直接的に接触できる
のみならずその接触流が助長されるから、この点からも
熱伝達効率を飛躍的に向上させることができる。

また、熱交換手段１０は、横断面形状が波形の中間筒体
２１と孔明き筒体３Ｉとをこの順で炉筒１１に被嵌し、
両側端をねじ方式のシール手段５１で一体的に組み立て
る構造とされているので、従来の如く溶接作業がなく組
立が容易となり製作コストを低減することができる、と
ともに溶接部分の破損という心配がなく長期的安定運転
を保障することができる。また、このことは伝熱面積を
増大しながら全体として小型軽量化を図ることができる
から移動性、設置簡易性を一段と向上させ、農業用温室
、各種乾燥機、暖房装置等々に広く利用することができ
るという実用的価値の高い優れた効果を有する。

さらに、加熱媒体としての加熱風と加熱すべき空気とは
一台の送風手段７０によって送風されるから、加熱媒体
と加熱すべき空気とをそれぞれに送る複数台の送風手段
７０を設けなくてよく経済的であり、また、一方のみの
送風手段７０が作動することによって熱交換手段等をオ
ーバヒートさせてしまうという心配がなく安全かつ確実
な動作を保障することができる。しかも熱交換手段１０
が径方向に拡げた大きな伝熱面積を有しながら一方にお
いて各通路２２．　４２　（４２−Ｉ、　　４２−Ｚ）
の断面積を小さくすることができるので空気等の流速を
高く選定でき、また大きな熱交換量を有する小型の空気
加熱装置を確立することができる。

なお、以上の実施例では、加熱手段６０を重油燃焼方式
としたがガス燃焼方式や電気加熱方式等としてもよく、
また、送風手段７０は１台で兼用するものと構成したが
加熱媒体と加熱すべき空気とをそれぞれに送る複数台と
しても実施できる。

同様にこれら手段６０．７０や排気手段８０の型式、台
数、取付位置等も上記開示範囲に限定されず任意に選択
して本発明を実施することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかの通り、本発明はトラブル発生要
因の溶接箇所を一掃する中間筒体等の被嵌構造としてい
るから小型軽量で組立容易かつ廉価であるとともに、対
向流間接加熱方式による熱伝達効率の高い装置を提供で
きるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る間接式空気加熱装置の一実施例を
示す側断面図、第２図は同じく第１図の矢視■−■に基
づく横断面図、第３図は・同じく分解斜視図、第４図は
従来の間接式空気加熱装置の１０・・・熱交換手段１１
・・・炉筒、１２・・・加熱風通路、１３・・・炉筒の
一端側、１５・・・炉筒の他端側、２１・・・中間筒体
、２３・・・凸部、３１・・・孔明き筒体、４０・・・
外筒、４２　（４２−７，４２−ｔ）・・・被加熱風通
路、８６・・・排気筒。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉筒と外筒との間に横断面形状が凹凸を繰り返す
   波形の中間筒体を設け熱交換手段を形成し、炉筒の一端
   側から送風された加熱風を炉筒の他端側で方向転換させ
   て中間筒体の凸部内を通し熱交換手段の一端側に設けら
   れた排気筒に至る加熱風通路を形成するとともに外筒の
   一端側から送風された空気を中間筒体と外筒との間を通
   し熱交換手段の他端側に至る被加熱風通路を形成し、該
   空気と加熱風とを対向流させて空気を間接加熱するよう
   に構成したことを特徴とする間接式空気加熱装置。
2. （２）炉筒と外筒との間に横断面形状が凹凸を繰り返す
   波形の中間筒体と径方向に複数の孔が設けられた孔明き
   筒体とをこの順で炉筒に被嵌させて熱交換手段を形成し
   、炉筒の一端側から送風された加熱風を炉筒の他端側で
   方向転換させて中間筒体の凸部内を通し熱交換手段の一
   端側に設けられた排気筒に至る加熱風通路を形成すると
   ともに外筒の一端側から送風された空気を中間筒体と外
   筒との間を通し熱交換手段の他端側に至る被加熱風通路
   を形成し、該空気と加熱風とを対向流させて空気を間接
   加熱するように構成したことを特徴とする間接式空気加
   熱装置。