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【発明の名称】 間接式熱風発生装置
【発明者】 【氏名】勝村 彦一

【氏名】野坂 雅昭

【氏名】金澤 伸好
【要約】 【課題】熱交換体の高温側の全面に均等な燃焼ガス（加熱ガス）を与えることができ、安定した効率の高い熱交換ができる。また、面体バーナーの表面で燃焼させることにより、炎の長さは短くなり熱交換体に接近させることができるため、燃焼室の高さも低くできて小型でかつ安価な熱交換器をもつ間接式熱風発生装置が提供できる。

【解決手段】外装ケース１１と内ケース１２と前記内ケース１２内に配設された熱交換体１３とを有する熱交換器１０と、外装ケース１１と内ケース１２間に形成されたガス流通路１４にガスを送り込む乾燥用送風源３０と、熱交換体１３内に貫流されたガスを加熱するバーナー４０とを備えいる。前記バーナー４０は、内ケース１２内に配設された熱交換体１３に対向して全面が燃焼するように面体バーナー４１を設けている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外装ケースと内ケースと前記内ケース内に配設された熱交換体とを有する熱交換器と、前記外装ケースと内ケース間に形成されたガス流通路にガスを送り込む乾燥用送風源と、前記熱交換体内に貫流されたガスを加熱するバーナーとを備えた間接式熱風発生装置において、前記バーナーは、内ケース内に配設された熱交換体に対向して全面が燃焼するように設けた面体バーナーとしてあることを特徴とする間接式熱風発生装置。
【請求項２】 面体バーナーは、内ケース内に配設された熱交換体に対して近接及び離間できるように移動可能にしてある請求項１の間接式熱風発生装置。
【請求項３】 熱交換器に設けられた排気管の一部又は全部は、導管を介して前記面体バーナーに接続してある請求項１または２の間接式熱風発生装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、粉粒体材料などの被乾燥物を乾燥するための乾燥装置や、プラスチック成形品に図柄等を焼付け印刷するための印刷装置等の加熱源として用いられる、間接式熱風発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の間接式熱風発生装置としては、例えば、（イ） 図９に示すように、ガンタイプ式のバーナーを用いたものや、（ロ） 図１０に示すように、ダクトタイプ式のバーナーを用い、前記バーナーの燃焼ガスを均等になるように分散させて、熱交換管又はプレートの内部または外面を加熱し、得られた加熱ガス（一般的には空気）で被乾燥物を乾燥するものである。
【０００３】すなわち、上記従来例（イ）のものは、図９に示す如く、外装ケース０２と内ケース０３と前記内ケース０３内に配設された多数の熱交換管０４とを有する熱交換器０１と、前記外装ケース０２と内ケース０３間に形成されたガス流通路０５にガスを送り込む乾燥用送風源０６と、前記熱交換管０４内に貫流されたガスを加熱するガンタイプ式のバーナー０７とを備えている。図中の０９は排ガス用ファン、０１０は排気管、０１１は低水分化された乾燥ガス中の有機物等を除去するフィルターで、乾燥ガス出口０１２からこのフィルター０１１を経て得られた加熱乾燥ガスで被乾燥物等を乾燥する。０１３は燃焼室である。
【０００４】従来例（ロ）のものは、図１０に示す如く、外装ケース０２２と内ケース０２３と前記内ケース０２３内に配設された多数の熱交換管０２４とを有する熱交換器０２１と、前記外装ケース０２２と内ケース０２３間に形成されたガス流通路０２５にガスを送り込む乾燥用送風源０２６と、前記熱交換管０２４内に貫流されたガスを加熱するダクトタイプ式のバーナー０２７とを備えている。図中の０２８は仕切板、０２９は排ガス出口、０３０は空気等のガスの入口、０３１は前記ダクトタイプ式のバーナー０２７で加熱された乾燥ガスの出口で、この乾燥ガス出口０３１から供給された乾燥ガスにより被乾燥物が乾燥されるようになっている。この場合のダクトタイプ式のバーナー０２７は、ダクト０３２に、都市ガスやプロパンガス等の燃料ガス入口０３３と、燃焼エア入口０３４とが接続されており、上記燃焼ガス入口０３３からのガスと燃焼エア入口０３４からのエアとを混合して、Ｖ字状バーナー部０３５で燃焼し、得られた炎で燃焼室０３６内に配設された前記熱交換管０２４群を加熱して乾燥ガスを得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来例（イ）、（ロ）のバーナーは、バーナー部がガン形状またはＶ字状であって、いずれも該バーナー部が対向する熱交換管の一部のみが局部的に加熱されるため、熱交換管の高温側の全面に対する均一な加熱ができず、効率の高い熱交換を行なうことができなかった。
【０００６】また、上記（イ）、（ロ）の間接式熱風発生装置は、バーナー部が上述の如く局部的な加熱によるものであるため、燃焼に必要な容積及び炎の長さ以上の燃焼室を必要とし、燃焼装置が大掛かりにならざるを得ず、設備コストも高価となっていた。
【０００７】さらに、都市ガス等の燃料ガスと空気との混合比を変えることにより、炎の長短や燃焼温度を調節することができるのであるが、そのためには専門知識や経験を必要とするとともに、専門家でもそれらの燃焼条件を安定して維持することは困難な場合があった。
【０００８】本発明は、上記従来例の問題点を解消しようとするものであり、バーナーとして面体バーナーを用いることで、熱交換体の高温側の全面に均等な燃焼ガス（加熱ガス）を与えることができ、安定した効率の高い熱交換ができる。また、面体バーナーの表面で燃焼させることにより、炎の長さは短くなり熱交換体に接近させることができるため、燃焼室の高さも低くできて小型でかつ安価な熱交換器をもつ間接式熱風発生装置が提供できる。さらに、燃焼混合比を変えても、炎の長さは大きく変化しないことから、専門家でない者でも、安定した燃焼条件を維持することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の間接式熱風発生装置は、外装ケースと内ケースと前記内ケース内に配設された熱交換体とを有する熱交換器と、前記外装ケースと内ケース間に形成されたガス流通路にガスを送り込む乾燥用送風源と、前記熱交換体内に貫流されたガスを加熱するバーナーとを備えた間接式熱風発生装置において、前記バーナーは、内ケース内に配設された熱交換体に対向して全面が燃焼するように設けた面体バーナーとしてあることを特徴とする。
【００１０】ここで、面体バーナーは、熱交換管などからなる熱交換体の高温側の全面全域に対向するように、両者が完全に同一の占有面積をもつのが最も望ましい。しかし、前者の面体バーナーの加熱放射力が同一である限りは、前者が後者より占有面積が小さい場合でもよい。
【００１１】面体バーナーの材質は、公知の多孔質のセラミックの燃焼板や、繊維紐から作られたものなどでもよく、適宜選定できる。また、面体バーナーの形状は、平滑な板状のほか、図７の如きＶ字状の長尺体などでもよく、任意に選定できる。
【００１２】面体バーナーは、内ケース内に配設された熱交換体に対して近接及び離間できるように移動可能にした方が好ましい。
【００１３】熱交換器に設けられた排気管の一部又は全部は、導管を介して前記面体バーナーに接続してある方が好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態１】本発明の実施の形態の第１例を図１〜図４に基づいて以下に説明する。図１は図３の要部縦断面図、図２は正面図、図３は平面図、図４は右側面図である。
【００１５】この間接式熱風発生装置１は、外装ケース１１と内ケース１２と前記内ケース１２内に配設された熱交換体１３とを有する熱交換器１０と、前記外装ケース１１と内ケース１２間に形成されたガス流通路１４に空気などのガスを送り込む乾燥用送風源３０と、前記熱交換体１３内に貫流されたガスを加熱するバーナー４０とを備えている。
【００１６】外装ケース１１は、底板部が開口１１ａされ、かつ断熱材で箱状に形成されている。この外装ケース１１の内部には、前記開口１１ａ縁部から上部に向けて箱状の内ケース１２が設けてある。内ケース１２は、底部が開口された空室１２ａが形成され、該空室１２ａ内に縦向きの多数の配管からなる熱交換体１３が設けてある。この熱交換体１３は、縦長の配管の多数個を上板１５と下板１６とで挟持する如く配設して固定してあり、かつ各配管の入口端と出口端は開口してある。該熱交換体１３である各配管は、図１では単なる管状にしてあるが、各配管の外周にフィンをつけて熱交換能率を向上させうようにすることもできる。
【００１７】前記内ケース１２の天板部１２ｂの一部には、外装ケース１１の天板部１１ｂの挿通孔１１ｃを貫通して排気管１７が設けてある。
【００１８】乾燥用送風源３０は、一般的にはブロアが用いられ、熱交換器１０の外装ケース１１の天板部１１ｂ上に取り付けてある。この乾燥用送風源３０の吸込口３１から吸気された処理（乾燥）すべきガス（空気）は、吐出口３２より、該吐出口３２と連通された環状のガス流通路１４を図１の矢印で示す如く貫流される。このガス流通路１４は、図１では仕切板１８により上下２室に区画している。その貫流中において、上記処理すべきガスは、熱交換体１３によって、後述の面体バーナー４１で加熱されたガス（空気またはその他の気体）と熱交換されて所望温度まで昇温され、該処理すべきガス中の水分が所望の含水率まで除去される。
【００１９】このようにして得られた所望の含水率の乾燥ガスは、熱交換器１０に接続した熱風吹出管１９を経て、乾燥すべき粉粒体材料等の被乾燥材が収容された乾燥ホッパー等の処理部９０へ送られて、該被乾燥材を所望の水分率まで乾燥する。なお、処理部９０としては、本発明では特に限定されないものであるが、本実施形態では、いわゆるホッパードライヤーのホッパーが例示されている。９１は乾燥された被乾燥材の材料出口、９２は覗窓、９３は集塵装置である。
【００２０】前記バーナー４０として、本発明では、自身の燃焼面４２が面状である面体バーナー４１を採用している。すなわち、この面体バーナー４１は、内ケース１２内に配設された熱交換体１３の高温側の全面に対向して、自身の全面が燃焼するように構成されている。
【００２１】この面体バーナー４１は、例えば赤外線バーナー（遠赤外線バーナーも含む）などを指称するものである。その具体的形状として、本実施形態では、細長の方形状の燃焼面４２を有し、該燃焼面４２の裏面側を補強枠４３で抱き込むようにして保持し、該補強枠４３にフレキシブルホースなどの配管４４を接続してある。この配管４４に、図５又は図６に示すように、都市ガスやプロパンガス等の燃料ガス４５と空気４６とを混合した混合ガスを供給し、前記燃焼面４２を加熱するようにしてある。この燃焼面４２で加熱された加熱ガス（空気）は、熱交換体１３である多数の配管の入口端１３ａから出口端１３ｂを経て排気管１７へ排出されるようにしてある。
【００２２】一方、乾燥すべきガス（空気）（水分を含んでいる大気）は、乾燥用送風源３０によりガス流通路１４の上部から下部へ通され、そのガスの流れｂは前記加熱ガスの流れａとは向流状態となるようにしている。従って、乾燥すべきガス（空気）は、上部から下部を経て、熱風吹出管１９に通されるまで、面体バーナー４１により加熱された前記加熱ガス（空気）により熱交換され、熱風吹出管１９路では所望温度まで昇温されて低水分率の乾燥ガスが得られる。このようにして得られた乾燥ガスは、前述したように、前記熱風吹出管１９より乾燥ホッパー等の処理部９０へ送られて、同処理部９０で被乾燥材が所望水分率まで乾燥され、材料出口９１から合成樹脂成形機（図示せず）等へ送られる。
【００２３】上述のように、面体バーナー４１で加熱された加熱ガスは熱交換体１３を通り、前記乾燥すべきガスと熱交換（熱が授受）された排気ガスは、熱交換器１０の上面に設けた排気管１７を通って屋外へ排気される。
【００２４】前記排気管１７の外周には排熱回収用のフード２０を被覆するとともに、該排熱回収用フード２０の一側に突設した配管２１の先端を乾燥用送風源３０の吸込口３１と接続し、さらに排熱回収用フード２０の他側に開口を形成し、該開口に除塵用のフィルター２２を取り付け、このフィルター２２から外気を取り入れるようにしている。このような構成によって、フィルター２２から取り入れた外気が排熱回収用フード２０内で、排気管１７へ排出された排気ガスの熱エネルギーと熱交換され、乾燥用送風源３０の吸込口３１へ送られるので、排気ガスの排熱利用が達成できるようになっている。
【００２５】熱交換器１０の外装ケース１１の底部に形成された開口１１ａ及び内ケース１２の内側壁と、面体バーナー４１の外周壁との間には、隙間２３を形成し、この隙間２３を外気取入口（二次空気取入口）としている。この隙間２３があることにより、面体バーナー４１の燃焼面４２が燃焼するのに必要な空気が取り入れられ、安定した燃焼ができる。なお、熱交換器１０が大型の場合には、前記隙間２３へ排気ガスの一部を循環させることもできる。
【００２６】外装ケース１１と内ケース１２とで形成されるガス流通路１４は環状で気密構造であるともに、熱交換体１３は内ケース１２に内蔵され、前記ガス流通路１４にはガイドベーン２４が設けてあることから、乾燥用送風源３０からの処理すべきガスと、面体バーナー４１側からの加熱ガスとは完全に流入交差しないようにしてある。
【００２７】また、面体バーナー４１は、内ケース１２内に配設された熱交換体１３に対して近接及び離間できるように移動可能にしてある。これによって、面体バーナー４１の燃焼面４２を、熱交換体１３の高温側（底面側）に対して、任意距離まで近接または離間することにより加熱ガスの温度が調節できる。そのため、適正温度の加熱ガスを熱交換体１３に送り込むことにより、熱交換される乾燥用送風源３０からの処理すべきガスの温度を適正かつ均一に昇温できる。つまり所望の低水分率の乾燥ガスが得られのである。
【００２８】面体バーナー４１を移動可能（本実施形態では上下動可能）にするための手段としては、種々の構造が採用でき、本発明では特に限定しない。例えば、図１に示すように、面体バーナー４１の補強枠４３の底部に、略Ｌ字状の取付体５０の上端に折り曲げ形成した内向きフランジ５１を止めねじ５２で固定するとともに、該取付体５０の下辺部５３にねじ孔５４を形成する一方、外装ケース１１の底板部１１ｄに形成したボルト挿通孔５５には上方からボルト５６を嵌挿して、該ボルト５６を下辺部のねじ孔５４に嵌挿してナット５７で締め付け固定する。このように取付体５０にボルト５６を螺合又は螺解することにより、面体バーナー４１の上下動調節を行なうようにしてある。或いは、外装ケース１１の側壁内部に階段状の段部（図示せず）を複数個設けるとともに、面体バーナー４１の外側壁に上記段部に係止される係止片（図示せず）を形成し、前記係止片を所望の高さ位置の段部に係止することによって、面体バーナー４１の上下動調節を行なうこともできる。その他適宜設計できる。
【００２９】なお、図２と図４で、５９はガス用の配管や電磁弁等のガス機器を収容する収容部ともなる架台、図４で９５は処理部９０の制御盤である。
【００３０】
【発明の実施の形態２】本発明の実施の形態の第２例を図５に基づいて以下に説明する。この図５は、本発明に係る間接式熱風発生装置１をホッパードライヤーの加熱源として適用するとともに、燃料ガス４５のガス燃焼量が小さいガス圧吸引燃焼方式を示したものである。
【００３１】この第２例の実施の形態の間接式熱風発生装置は、主として、■ 乾燥用送風源３０からの乾燥すべきガスが、第１例では上方から下方に向けて流れるようにしてあるのに対して、水平方向に流れるようにしてある点、■ 前記乾燥用送風源３０からの乾燥すべきガスが、第１例では仕切板１８によって２つのゾーンに分けて流れる２パス方式を採っているのに対し、上記の如き仕切板１８はなく１パス方式を採っている点、■ 排気ガスを系外に強制的に放出するための排気ファン６０を設けている点、■ 熱交換器１０に設けられた排気管１７の一部は、導管６１を介して面体バーナー４１の二次空気取入口４７と接続している点、■燃料ガスの供給を具体的にガス圧吸引燃焼方式とした点において、前記第１例の実施形態のものとは顕著に異なる構成である。
【００３２】すなわち、この実施形態の間接式熱風発生装置は、天板部１１ｂと底板部１１ｄと側壁部とで箱状に形成するとともに、側壁部の左・右両側には山形状のフード１１ｅ、１１ｆを設けた外装ケース１１と、外装ケース１１に内装され、かつ空室１２ａに図１と同様の縦向きの多数の配管からなる熱交換体１３を収容した内ケース１２と、外装ケース１１のフード１１ｅ側に設けられ、かつ吐出口３２から乾燥すべきガスをフード１１ｅのガス導入孔１１ｇを経て、外装ケース１１と内ケース１２間で形成されたガス流通路１４へ送り込む乾燥用送風源３０と、外装ケース１１の内底面と内ケース１２の下板１６との間において、熱交換体１３の高温側（下側）に対向して全面が燃焼するように上下動可能に設けた面体バーナー４１とを有している。
【００３３】内ケース１２の上板１５と下板１６には、ガス流通路１４に導入された乾燥すべきガスが漏れ出ないように、フランジ１５ａ又は１６ａが突設されている。また、外装ケース１１のフード１１ｅ、１１ｆに対向する側壁部には、図示されていないが、多孔板又は整流板が形成されている。なお、上記側壁部はない外装ケース１１を製作することもできる。
【００３４】乾燥用送風源３０よりガス流通路１４に送り込まれた乾燥すべきガスは、前記面体バーナー４１で加熱された加熱ガスと、熱交換体１３によって熱交換されて所望温度まで昇温され、所望の低水分率の乾燥ガスが得られる。得られた乾燥ガスはフード１１ｆのガス排出孔１１ｈから熱風吹出管１９を経て処理部９０で被乾燥材を乾燥する。
【００３５】熱交換器１０の排気管１７には排気用ファン６０を接続して、排気ガスを系外（屋外）に強制的に放出するようにしている。これによって風雨や風圧等による排気管１７からの逆火を防止でき、本発明装置の据付現場において安全な作業ができる。
【００３６】また、上記の場合において、排気管１７の一部には導管６１を分岐して接続し、該導管６１の先端を面体バーナー４１の二次空気取入口４７に接続する。これによって、排気ガスの排熱エネルギーを回収することにより、加熱ガス温度を高めることができる上に省エネルギーに寄与できる。
【００３７】なお、図５で、乾燥用送風源３０の吸込口３１は配管３３を介して外装ケース１１内と連通するように接続している。同図で３４は外気取入口を構成するフィルターである。
【００３８】都市ガスやプロパンガス等の燃料ガス４５のガス圧吸引燃焼方式として、図５では、ガス導管７０に、ガスストップバルブ７１、ガス圧力計７２、ガス圧力スイッチ７３、電磁弁７４、７５、ガス圧力調整弁７６及び電磁弁７７などを接続し、これらの電磁弁等をコントロールモーターなどの制御器で制御することにより、燃料ガスの燃焼量の比例制御を行なうことができる。
【００３９】なお、図５で、７８は炎を検出するための炎検出安全装置であって、この炎検出安全装置で検出した炎の長さ又は温度に基づいて生じる熱起電力を検知し、前記電磁弁などを安全に作動させ燃料ガスの流量を調節し安全燃焼できるようにしている。また、図５で、９４は処理部９０内から排出される排気ガスの排気口である。
【００４０】
【発明の実施の形態３】本発明の実施の形態の第３例を図６に基づいて以下に説明する。この図６は、図５の燃料ガス４５のガス圧吸引燃焼方式の代わりに、燃料ガス４５のガス燃焼量が大きい場合の強制燃焼方式を示したものである。従って、図６では、上記燃料ガス４５の強制燃焼方式の構造と熱交換器１０の一部のみを示し、その他の構造は図５と同一のものを用いているので省略している。
【００４１】この場合の燃料ガスの強制燃焼方式は、燃料ガス４５の供給ラインとして前記図５のものと同一構造のものを用いるとともに、空気供給ラインを別個に設けてなるものである。前記空気供給ラインは、空気導管８０に、フィルター８１、ブロア８２、エア圧力計８３、エア圧力スイッチ８４、バルブ８５及び電磁弁８７を接続し、前記ガス導管７０の先端と空気導管８０の先端とに燃料ガスと空気とを混合するミキサー８８を接続してある。該ミキサー８８に配管８９を接続し、該配管８９の先端を面体バーナー４１に接続して、同配管８９を介して燃料ガスと空気との混合ガスを面体バーナー４１に供給するようにしてある。
【００４２】この場合も、炎検出安全装置７８の検出値に基づいて、前記燃料ガスの供給ライン及び空気供給ラインにおける電磁弁などを制御器で制御することにより、燃料ガスの燃焼量を自動制御するようにしている。また、ブロア８２の風圧力をガス電磁弁（流量弁）とインターロックし、インバーター制御による比例制御も可能である。上記以外の構造や作用等については、第２実施形態を参照するとよい。
【００４３】
【変形例等】面体バーナー４１の形状は、図７に示すように、補強枠４３をＶ字状の長尺体で形成し、この補強枠４３の外面側に燃焼面４２、４２を臨ませたものでもよい。
【００４４】熱交換器１０の熱交換体１３としては、上記各実施形態に示すパイプ状のものに限らず、例えば、パイプにフィンを形成したもの、プレートにフィンを形成したものでよい。或いは、図８に示すように、内部が中空で六面が開口された枠体の一方の通路に前記燃料ガスを貫流させる入口１３１と出口１３２を形成し、他方の通路に前記乾燥用送風源３０からの乾燥すべきガスを貫流させる入口１３３と出口１３４を形成したものでもよい。その他適宜形状のものを採用することができる。
【００４５】第１実施形態において、仕切板１８は、２個以上を設けて処理すべきガスを３パス以上に貫流させることもできる。また、この仕切板１８をなくして、１パスとすることも実施できる。
【００４６】図５において、排気用ファン６０の後方位置に設けた排気管１７は全部を導管６１に接続することもできる。また、同図の導管６１を設けない構造のものも実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】請求項１の間接式熱風発生装置によれば、内ケース内に配設された熱交換体に対向して、全面が燃焼するように設けた面体バーナーを設けているから、熱交換体の高温側の全面に均等な燃焼ガスを与えることができるため、加熱むらがなくなり、加熱ガスと乾燥すべきガスとの間で安定した効率の高い熱交換ができる。また、面体バーナーの表面で燃焼させることにより、炎の長さは短くなり熱交換体に接近させることができるため、燃焼室の高さも低くできて小型でかつ安価な熱交換器をもつ間接式熱風発生装置が提供できる。さらに、燃焼混合比を変えても、炎の長さは大きく変化しないことから、専門家でない者でも、安定した燃焼条件を維持することができる。
【００４８】請求項２の間接式熱風発生装置によれば、面体バーナーは、内ケース内に配設された熱交換体に対して近接及び離間できるように移動可能にしてあるから、熱交換体に対する面体ヒーターによる加熱温度の調節が容易となり、一層適正かつ均一な加熱ができ、加熱ガスと乾燥すべきガスとの間で更に効率の高い熱交換ができる。
【００４９】請求項３の間接式熱風発生装置によれば、熱交換器に設けられた排気管の一部又は全部は、導管を介して前記面体バーナーに接続してあるから、排気管から排出される排気ガスの排熱エネルギーを回収することにより、加熱ガス温度を高めることができ、省エネルギーに寄与することができる。
【出願人】 【識別番号】０００１４６０５４
【氏名又は名称】株式会社松井製作所
【識別番号】０００１４７２５７
【氏名又は名称】株式会社正英製作所
【出願日】 平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００７７４７０
【弁理士】
【氏名又は名称】玉利 冨二郎
【公開番号】 特開２００１−４２７２（Ｐ２００１−４２７２Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【出願番号】 特願平１１−１７５２５２