(57)【要約】ヒーターは熱煙道ガスプレナムに同心軸状に配置された表面積の増加した熱移転容器を備える。プレナムは二重壁加熱ジャケットにより形成されている。ジャケットを流れる液体は煙道ガスにより向流で加熱されてから予熱された液体が容器の頂部に導かれてそこで向流熱交換が行われ、容器の底部から放出される。プレナムを流れる熱煙道ガスは、ジャケットと容器の間のプレナム環状体を横切って配置されている１枚以上の間隔を空けて配置された有孔リングプレートにより円周方向に指向される。容器とジャケットがアルミニウムで構築され、保護コーティングを有することが壁搭載型または床置き型のいずれの軽量ヒーターにおいても寄与している。このヒーターはハイドロニク加熱システム、飲用熱水システムまたはそれらの組合せに便利に設置される。
2005517888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングであって、基部と、ハウジングの基部に隣接配置されたバーナーからの熱煙道ガスの流れを導くプレナムを形成する上部排出端とを有するハウジングと；
閉じた先端部と閉じた頂部とを持つ実質的に円錐状の本体を有する熱交換容器であって、該本体は該プレナム内に実質的に同心軸状に存在してそれらの間に環状空間を形成し、該環状空間を通して熱煙道ガスが該排出端に上方に流れ、該本体の先端部は該バーナーにもっとも近く指向されかつ該プレナムの排出端の向かって上方に逸らせる側壁を有する熱交換容器と；
該円錐状の本体の頂部に隣接し、該容器に液体を入れるための容器入口と；
該本体の先端部に隣接する容器出口であって、液体が下方にかつ該熱煙道ガスに対して向流で流れ、該容器から排出される前に加熱される容器出口と；
該環状空間を横切って横に配置された１枚以上の環状プレートであって、該熱煙道ガスが上方に向かって流れる際に、該熱煙道ガスを該容器の周りに少なくとも部分的に分布させる環状プレートと
を備えることを特徴とする液体加熱用ヒーター。
【請求項２】
前記本体は、熱移転向上フィンを形成し、半径方向にかつ前記本体の先端部と頂部との間に延びた円錐状側壁を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒーター。
【請求項３】
前記環状プレートは開口部を備え、該開口部の少なくともいくつかは、バッフルを備え、前記煙道ガスがバッフルを通して流れる際に前記煙道ガスを誘導して前記容器の周りに旋回させることを特徴とする請求項１に記載のヒーター。
【請求項４】
前記１枚以上の環状プレートは、前記本体と前記ハウジングの間の前記環状空間を実質的に満たし、各プレートは１つ以上の貫通開口部を有し、該開口部の少なくともいくつかは前記環状空間を上昇する熱煙道ガスが実質的に円周方向に指向されるように指向されることを特徴とする請求項１に記載のヒーター。
【請求項５】
前記１枚以上のプレートのもっとも下方のものは前記バーナーの十分に上方に間隔を空けて配置されて前記バーナーにより実質的に完全な燃焼が可能であることを特徴とする請求項４に記載のヒーター。
【請求項６】
前記環状プレートの前記内縁および外縁は前記本体およびハウジングにそれぞれ適合するサイズを有し、実質的にすべての煙道ガスが前記開口部により指向されることを特徴とする請求項４に記載のヒーター。
【請求項７】
前記開口部は全体的に前記環状プレートの周りに均等に配置され、それにより前記燃焼ガスは実質的に均等に前記プレナムの周りに分布していることを特徴とする請求項６に記載のヒーター。
【請求項８】
さらに、２枚以上の環状プレートを備え、各プレートの前記バッフル付き開口部は同じ方向に指向されており、それぞれ前記煙道ガスを、プレナムを通ってかつ前記容器の周りに同じ円周方向に移動させることを特徴とする請求項７に記載のヒーター。
【請求項９】
さらに２枚以上の環状プレートを備え、連続する環状プレートのバッフル付き開口部は対向する方向に指向されて、前記プレナムを通る前記熱煙道ガスの円周方向を交互に逆転させることを特徴とする請求項７に記載のヒーター。
【請求項１０】
前記バーナーは自然吸引式であることを特徴とする請求項２に記載のヒーター。
【請求項１１】
前記バーナーは、前記容器の先端部から下方かつ半径方向外側に間隔を空けて配置された１つ以上の環状バーナーを備えることを特徴とする請求項２に記載のヒーター。
【請求項１２】
前記ハウジングは円筒状であり、それにより前記環状空間の断面は前記容器の頂端部まで上方に向かって減少していることを特徴とする請求項１に記載のヒーター。
【請求項１３】
さらに、下端および上端が閉じている内壁および外壁を有し、それらの間に環状断面空間を形成している環状ジャケットであって、該内壁は前記ハウジングを形成し、前記プレナム内の前記熱煙道ガスと熱伝導連絡している環状ジャケットと；
前記ジャケットの下端の、供給液体を前記ジャケットに入れるための入口と；
前記ジャケットの上端の出口であって、液体が該入口から該出口に流れ、前記内壁を介して予熱されてから、該予熱された液体が前記ジャケットから前記容器の入口に導かれることを特徴とする請求項１に記載のヒーター。
【請求項１４】
前記内壁と外壁の間の前記環状空間に、前記供給液体が前記ジャケット出口に流れる際に前記供給液体を円周方向に分布させる手段が配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のヒーター。
【請求項１５】
前記ジャケットの前記ハウジングおよび内壁は円筒状であることを特徴とする請求項１４に記載のヒーター。
【請求項１６】
前記分布手段は前記ジャケットの環状空間内、かつ前記ジャケット入口の上方に配置されている環状バッフルを備えることを特徴とする請求項１５に記載のヒーター。
【請求項１７】
第１の液体が閉じたループ内の前記ヒーターを通して流れ、ループ上の１つ以上の加熱装置に熱水を供給することを特徴とする請求項１３に記載のヒーター。
【請求項１８】
さらに、前記ループと熱連絡している第１のチャンバと飲用水の供給と連絡しているだい２のチャンバとを有する液体−液体熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載のヒーター。
【請求項１９】
ハウジングであって、基部と、ハウジングの基部に隣接配置されたバーナーからの熱煙道ガスの流れを導くプレナムを形成する上部排出端とを有するハウジングと；
前記プレナム内に存在し、それらの間に環状空間を形成する熱交換器であって、該環状空間を通して熱煙道ガスが該排出端まで上方に流れる熱交換器と；
該熱交換器の頂部に隣接入口と；
該熱交換器の底部に隣接する出口であって、液体が下方にかつ該熱煙道ガスに対して向流で流れ、該熱交換器から排出される前に加熱される出口と；
下端および上端が閉じている内壁および外壁を有し、それらの間に環状断面空間を形成している環状ジャケットであって、該内壁は該ハウジングを形成し、かつ該プレナム内の該熱煙道ガスと熱伝導連絡している環状ジャケットと；
該ジャケットの下端の、供給液体を該ジャケットに入れるための入口と；
該ジャケットの上端の出口であって、液体が該入口から該出口に流れ、前記内壁を介して予熱されてから、該予熱された液体が前記ジャケットから前記熱交換器の入口に導かれる出口と
を備えることを特徴とする液体加熱用ヒーター。
【請求項２０】
前記環状空間を横切って横に配置された１枚以上の環状プレートを備え、前記熱煙道ガスが上方に通過する際に該１枚以上の環状プレートによって前記熱煙道ガスを前記熱交換器の周りに部分的に分布させることを特徴とする請求項１９に記載のヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体を満たしたフィン付き熱交換容器を加熱する熱燃焼ガス、すなわち煙道ガスを分布させるバーナーを有する液体ヒーターであって、煙道ガスをバッフルの周りにおよびこれを通して逸らせて効率を向上させるものに関する。さらに詳しくは、外側ジャケット内の第１段で液体を最初に予熱するが、この外側ジャケットも煙道ガスに暴露されている。このようなヒーターはハイドロニク加熱システムおよび家庭用給湯に応用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロニク加熱システムは、給湯器と複数のラジエータを備えた、閉じた系内で熱水を循環させる。ある場合には、閉じたハイドロニクシステムと熱交換することにより消費可能な熱水も得られる。
【０００３】
今日では、もっとも一般的な家庭用給湯器は円筒状の壁と、半球形頂部と、直接ガスまたはオイルバーナーに暴露された凹状の、半球形底部とを有する圧力容器を備える。有効熱交換表面は実質的に半球形基部に限定されている。この容器はガスを排出するとともに熱煙道ガスから熱を若干再補集するための中央煙道を有する。冷水入口は容器の基部の近くにある。容器内の水と得られた熱水は容器の頂部に昇り、必要に応じて取り出される。容器は円筒部に沿って絶縁が施されており、待機時の熱損失を低減している。このような熱水容器の効率はそれほど高くない。
【０００４】
熱の需要がより大きいシステム、例えば居住空間の加熱用のシステムでは、従来は、ボイラーと、表面積の大きな熱交換領域を利用する熱交換炉とを用い、複数の管を設けて燃焼ガスをその中を通すか、あるいはその周りを通すことによって燃焼ガスの熱を、管の反対側の熱交換流体に伝えるようにしている。これらの管は対向端部間に直線状に延びているか、またはコイル状に巻かれて空間を減らし、表面積を最大にしていることが多い。結合部が多く、構築材料は比較的に脆弱であり、破損する可能性も多く、修理費がかさむ。
【０００５】
過去において、そして今日では低効率のために人気はないが、円筒形外側ケーシング内に封入されたリブ付きの逆円錐形の水タンクを用いる給湯器が紹介された。このようなヒーターは、ともにウェンガー（Ｗｅｎｇｅｒ）に付与されている、１９４２年のカナダ特許第４０５，４３１号および１９５２年のカナダ特許第４７３，３９４号に記載されている。上方に向かって断面積が減少している環状プレナムを円錐形タンクとケーシングの間に形成し、これを通して煙道ガスを導いてタンクを加熱する。典型的な熱水ヒーターのように、冷水はタンクの基部に導入し、熱水はタンクの頂部から取り出す。タンクはリブが設けられており、熱交換は、実質的に、プレナムを通ってタンクの側壁へ並行流で上方に流れる熱煙道ガスからタンクへの伝導により起きる。熱煙道ガスはプレナムから放出される。簡単で信頼性があるので成功しているが、これらの効率は容認できず、用途は先細りである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コイル状管を用いたボイラーはコスト高であり、修理費が高くつくが、効率は比較的に高い。ウェンガーの円錐形ヒーターは廉価であり、維持費が安いが、低い効率しか得られない。従来技術のこれらの欠点は本発明の給湯器により解決されるものと信じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態では、加熱システムに、熱水を供給するためにヒーターが設けられる。このヒーターは環状熱煙道ガスプレナム内に配置される維持費の低い、表面積の増加した熱交換容器の組合せである。補充および第1段二重壁加熱ジャケットを用いる好適な配置例では、効率が向上して、より精巧な、高価な、維持費がかかる従来技術のシステムと匹敵し得る。プレナムを流れる熱煙道ガスは１枚以上の有孔リングプレートにより周辺に指向されて容器の周りの対流熱交換を向上させる。
【０００８】
本発明の広い態様では、ヒーターは、ハウジングであって、基部と、ハウジングの基部に隣接配置されたバーナーからの熱煙道ガスの流れを導くプレナムを形成する上部排出端とを有するハウジングと；閉じた先端部と閉じた頂部とを持つ実質的に円錐状本体を有する熱交換容器であって、該本体は該プレナム内に実質的に同心軸状に存在してそれらの間に環状空間を形成し、該環状空間を通して熱煙道ガスが該排出端に上方に流れ、該本体の先端部は該バーナーにもっとも近く指向されかつ該プレナムの排出端の向かって上方に逸らせる側壁を有する熱交換容器と；該容器頂部に隣接する容器入口および該容器先端部に隣接する容器出口であって、液体が下方にかつ熱煙道ガスに対して向流で流れ、該容器から排出される前に加熱される容器入口および容器出口と；該環状空間を横切って横に配置された１枚以上の環状プレートであって、該熱煙道ガスが上方に向かって流れる際に、該熱煙道ガスを該容器の周りに少なくとも部分的に分布させる環状プレートとを備える。この実施の形態ではハウジングを絶縁して、ハウジングが迅速に煙道ガス温度を達成するようにするのが好適である。
【０００９】
好適には、環状プレートは複数の貫通開口部を含み、少なくともそれらのいくつかがルーバー状にバッフルを形成して煙道ガスを容器の周りに循環させるようにしている。２枚以上のプレートを用いる場合、バッフルを同じ円周方向に向けてもよく、あるいは交互に反対の向きに向けてもよい。
【００１０】
さらに好適には、ヒーターは液体を容器に向ける前に液体を予熱するための予熱ジャケットを取り付けることができる。このジャケットは煙道ガスからさらに多くの熱を受容し、供給液体が周辺温度でヒーターに入る際に熱絶縁をさらに必要としないように、都合よく外側ジャケットの温度を低下させる。この環状ジャケットは、下端と上端が閉じた内壁および外壁であって、それらの間に断面が環状の空間を形成し、内壁はハウジングを形成し、プレナム内の熱煙道ガスと熱伝導連絡している内外壁と；該ジャケットの下端の入口および該ジャケットの上端の出口であって、該液体が該入口から該出口へ流れて該容器入口内へ排出される前に予熱できる入口および出口とを備える。
【００１１】
他の広い態様では、この予熱ヒーターは種々の熱交換機の任意のものと組み合わせて熱煙道ガスの便利に、より効率的に使用するようにしている。効率のさらなる向上は１枚以上の環状プレートを追加することにより得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、ヒーター１０は液体を加熱するシステムに設けられている。ここでは、いくつかの実施の形態が説明されるが、そのうちの１つはヒーター内の第１の液体を加熱するハイドロニク加熱システムのような閉じたシステムであり、第１の液体は家庭用加熱システムでは通常は熱液体として再循環される。他の実施の形態では、ヒーターは第２の液体を間接的に加熱するための閉じたシステム内の第１の液体を加熱する。このようなシステムの一例は、ヒーター内で液体、例えばグリコールまたは水を加熱し、この加熱された液体を熱交換器を通して流し、第２の液体としての飲用水を加熱するものが挙げられる。
【００１３】
このヒーターは加熱システムの一部として使用することもできるし、指定された液体を加熱するために独立して使用することもできる。
【００１４】
図１に示すように、典型的なハイドロニク家庭用加熱の状況では、水および熱移転媒体のような液体を循環するヒーター１０の一実施の形態は閉じた加熱ループ１１の一部である。ヒーターは熱交換部分３０（以下に詳細に説明する）と、燃料１３と空気１４の混合物を燃焼し熱煙道ガス３５を排出するバーナー１２とを備える。ヒーター用冷水を受け取り、閉じた加熱ループ１１に再導入するための熱水を生成する。ループは補給水源１４を有する。ループはまた膨張タンク１５および循環ポンプ１６を備える。ループ１１は、図１に示すように、熱水を複数の加熱装置、すなわち対流式放熱器、ファンコイルのようなラジエータ、床加熱管１７またはルームラジエータ１８に熱水を送る。
【００１５】
飲用水加熱ループ回路も示す。飲用水２０は、ループ１１から引用し２０に熱を移転するための従来の液体−液体熱交換器２１を通して指向される。熱交換器２１は熱連絡している２つのチャンバを有し、第１のチャンバはループ１１内の熱水と液体連絡し、第２のチャンバは飲用水２０の供給と連絡している。
【００１６】
さらに詳しくは、図２を参照すると、第１の独立設置型実施の形態では、ヒーター１０は、基部３２と上方排出端３３を有する円筒状ハウジング３１を備える。１つ以上のバーナー１２がハウジング３１の基部３２内に配置されている。ハウジング３１は燃焼生成物、すなわち熱煙道ガス３５を導くためのプレナム３４を形成している。
【００１７】
好適なバーナーは自然吸引式低圧ガスバーナーである。図１に示すように、このバーナーは、燃焼性ガス／空気混合気を放出するための多数のポートを有する１つ以上の環状バーナーヘッド備える。当業者は効率的な燃焼を行うガスのタイプ、ガス圧、オリフィスのサイズ、およびバーナーヘッドポートの数とサイズの関連する組合せを知ることができ、提供することが可能である。頂部排出端は熱煙道ガスを引く十分な通気を生成し、後燃焼を防止する。バーナー１２を容器４０の下に間隔をあけて配置して空気と燃料が容器熱交換器に到達する前に混合するようにすることにより、煙道ガスは容器と密接に接触することを妨げられることがなくなる。
【００１８】
熱移転容器４０はバーナー１２および熱煙道ガス３５から熱を受け取るためにハウジング３１内に懸架されている。
【００１９】
適用することが可能な熱移転容器は種々のものがある。表面増加一体型容器を用いる利点は構成が簡単なことにある。コイル式熱交換機の利点は表面積が多きことにある。コイル式熱交換機を予熱ヒータージャケットと組み合わせて使用する態様を以下に詳細に説明する。
【００２０】
一実施の形態では、容器４０は実質的に円錐形の本体４１を有し、本体４１は閉じた先端部４２と閉じた頂部４３を有する。容器４０はプレナム３４内に実質的に同心軸状に配置され、容器４０の表面を介して熱煙道ガス３５と接触している。本体先端部４２は基部３２にもっとも近くなるように指向されている。従って、本体は側壁４６を有し、これら側壁はプレナムの排出端３３に向かって上方に発散している。本体の側壁４６は複数の熱移転フィン４７を取り付けてある。フィン４７は本体の側壁に沿って軸方向に延びているように図示されている。フィンの製造はより多くの挑戦が可能であるが、フィン４７は容器本体４１の周りに、他の向きに、例えば円周方向にまたは螺旋状に形成することもできる。
【００２１】
環状空間４８が容器本体４１とハウジング３１の間に形成されているので、バーナー１２から熱煙道ガス３５が容器４０を過ぎてハウジングの排出端３３に向けて流れることが可能である。ハウジングは円筒状であってもよく、環状空間の断面は上方に向けて減少し、本体の頂端４３のあたりで最小になる。環状空間４８の頂部において容器頂端４３とハウジング３１の間が狭くなっていることは煙道ガスの通気を創出するのに役立ち、燃焼を助ける。
【００２２】
容器４０は円錐状本体４１の頂部４３に隣接して比較的に低温の冷液体を容器に入れるための入口５０を有する。容器から加熱された液体を放出するための出口５１が円錐状本体４１の先端部４２に配置されている。従って、従来の水ヒーターとは対照的に、液体は入口５０内に下方に、容器４０を通って流れ、出口５１から出るが、一方煙道ガス３５は容器４０を通って上方に流れ、液体とガスが向流熱交換を行う。
【００２３】
図２、図３ａおよび図３ｂを参照すると、１枚以上の環状プレート６０が環状空間４８を横切って横に配置されている。各プレート６０は複数の開口部６１を有し、熱煙道ガス３５がこれを通過できる。
【００２４】
図３ａ〜図５ｂを参照すると、別の実施態様において、開口部６１の少なくともいくつかは煙道ガス３５を横に逸らせるためのルーバーまたはバッフル６２を取り付けられている。図３および図４に示すように、バッフル６２は開口部を横切って横に延びている。バッフルをすべて円周方向に、かつ同じ方向に向けることにより、煙道ガスがプレナム３４を上昇して頂部排出端３３に至る間に、煙道ガスをいくぶん円周方向に移動し容器４０の周りに旋回するように誘導することができる。プレート６０は内縁６０ｉと外縁６０ｏを有し、それぞれ本体４１とハウジング３１に合わせたサイズを持ち、煙道ガス３５がプレートの開口部６１を通って流れるように仕向け、バッフル６２の場合は、環状空間４８を旋回して上昇するように仕向ける。
【００２５】
プレートの開口部６１は全体的にプレート６０の円周方向に均等に配置され、熱煙道ガス３５は実質的に均等にプレナムの周りに分布する。
【００２６】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、バッフル６２を有する１枚より多くのプレート６０を使用すると、熱煙道ガスの運動を制御することができる。プレートを垂直に離隔して配置し、同じ方向の、バッフル付きの連続プレートは煙道ガスを再誘導して同じ方向に移動する（図５ａ）。交互に対向する方向の、バッフル付き連続プレートは煙道ガスを誘導して対向する方向に移動する（図５ｂ）。
【００２７】
１枚以上の環状プレート６０は容器４０に沿って垂直に間隔をおいて配置されている。プレート６０のうちもっとも下方のものはバーナーから十分に上方に配置され、バーナーの燃焼過程に与える影響を最小限にしている。
【００２８】
より低温の水は上部入口５０で容器に入り、本体側壁を通して伝導により加熱され、熱水として下部出口５１から流出する。ハウジング自体を用いて追加の加熱を行い、バーナーと熱煙道ガスから熱を回収することが可能である。
【００２９】
単一の加熱ステージとして使用するときは、ハウジングは安全と熱保存の目的から絶縁されていることが好ましい。
【００３０】
他の実施の形態では、ハウジング３１自体を環状水ジャケット７０内に形成する。このジャケットは液体の予熱ステージである。ジャケットは、中に入っている液体は加熱工程を受けるけれども、入ってくる供給水がその性質上絶縁を必要としないものであるので、絶縁を必要とすることすらないことも考え得る。本体ボイラーまたは熱交換器部分の形にかかわらず、本出願人はそのような予熱ジャケットを備えたヒーターを知らない。
【００３１】
このジャケットは円筒状内壁７１を由々し、この内壁３１は容器４０のハウジング３１を形成し、かつプレナム３４内の熱煙道ガス３５と熱伝導連絡している。円筒状外壁７２は内壁の周りに同心軸状に配置されてそれらの間に環状断面空間７３を形成している。環状空間７３は下端７４および上端７５において閉じており、水チャンバ７６を形成している。
【００３２】
液体入口７７が、供給液体を通すために、ジャケットの下端７４の外壁７２に形成されており、出口７８が、予熱された液体を容器の入口５０に導くために、ジャケットの上端７５において内壁７１に形成されている。任意に、入口７７から入っていくる供給水をジャケット７０の周りによりよく分布させるために、環状空間内に内壁７１と外壁７２の間に配置された環状バッフル７９のような手段を用いるのが有利であろう。
【００３３】
図７を参照すると、容器入口５０は容器本体４１の内部８１内へ放出管８０を取り付けられている。この放出管８０はわずかに下方に（図７ａ）、かつ側壁に対して角度を付けて（図７ａ）指向されており、水が容器４０を通って下方に流れる際に、水に旋回する、好ましくは乱流運動を誘導する。入口５０は側壁４６に隣接して配置されている。
【００３４】
図１に示すように、ヒーター１０は空間加熱システムの一部である。このシステムは安全性の特徴、例えば熱電対式自動遮断および圧力開放弁を備える。
【００３５】
図９を参照すると、ヒーターは膨張タンク１５、ポンプ１６を備えるパッケージ内に組み込まれている。飲用熱水ヒーター２１もポンプ１６に直ぐ隣のループ１１に結合されている。従って、ヒーターパッケージは生成液体を加熱するために、例えば飲用熱水を直接熱するために適用することができる。より汎用性の高いシステムでは、熱は、１つ以上のラジエータに、および例えば飲用水を加熱するための二次液体用の熱交換器に供給される水やグリコールのような一次液体を加熱する。
【実施例】
【００３６】
図６に示す本発明の一実施の形態による軽量ヒーターを構築し、種々の性能試験を行った。本体の側壁を公称３／１６インチ厚の鋳造アルミニウム合金で形成し、側壁に垂直に向いたフィンを組み込んだ。フィンは３／４インチと１／２インチ間を変動した。容器４０は１４インチの高さであり、頂端４３は直径約８インチの鋳造アルミニウムプレートで形成した。ジャケット７０をロール掛けしたアルミニウムで構築し、内壁７１およびハウジング３１は直径が約インチであり、容器の頂端４３と内壁７１の間に約１／４インチの環状の間隙を形成している。
【００３７】
容器の入口５０には、下方に約１５°の角度を付け、かつ側壁４６から約４５°の角度を付けた３／４インチの放出管を取り付けてある。図７ａに示すように、容器の頂端４３はガスケット８３を用いて密封され、複数のファスナーで本体４１に固定されている。容器の公称操作圧力規格は１８ｐｓｉｇであった。
【００３８】
容器の鋳造部品は内側および外側を処理した。高温一液エポキシ塗料の平滑な、非反応性コーティングを容器の内側に付加し、熱交換流体に暴露した。本実施例の場合、この流体は水であった。種々のエポキシ処方が可能であり、当業者は熱移転性を向上したもの、例えば組成物、および色を向上したものを知っている。外側を最初メタケイ酸ナトリウムで真空下に処理（ケーシングの気孔の線状および還元）してから、高温抵抗生および耐腐食性雲母−亜鉛コーティング（コーニング社から市販されている）を適用した。ジャケットの内外壁の液体側もこのエポキシ塗料でコートした。円筒状ジャケット部品はロール掛けしたアルミニウムで製造することができる。
【００３９】
バーナーは、３〜５インチの水柱ガス源に操作しかつ燃焼空気を自然吸引する天然ガスバーナーとして、公称熱出力が３５０００〜５５０００Ｂｔｕ／ｈｒであった。アルミニウムバーナーヒーターは全体を特に軽量に維持するのに役立つ。
【００４０】
環状プレートはステンレス鋼製である。試験をこれらのプレートを用いておよび用いないで、並びに１枚または２枚のプレートを設置して行った。
【００４１】
試験を行ったが、それらのうちいくつかのみをここに示す。特定のヒーター１０の目的は、２００ｐｐｍ未満の一酸化炭素でかつ約２００〜２５０℃未満の煙道ガス排出温度で８０％を超える効率を達成することである。ヒーターおよびバーナーが異なれば目的を変えることができ、特に煙道ガス温度は依然としてより高くても高効率を達成する。
【００４２】
ここに提示した試験は、目的が得られると、従来技術の向流式円錐形容器から効率の大きな改善を示し、さらに変更を加えても、種々の実施の形態の間で性能の変化は最小限の変化に留まった。水の流速は１．８〜２．２であった。燃焼はバカラック（Ｂａｃｈａｒａｃｈ）３００型分析器を用いて行った。これらの試験は海抜１２００ｍにおいて行った。熱負荷をヒーターの熱出口と冷入口との間に置いて温度差を形成した。
【００４３】
表１および図８ａ〜図８ｃに示すように、結果が得られた。
【００４４】
【表１】
2005517888.tif 000003
【００４５】
プレート１枚の場合、環状プレートは１４インチの容器４０の頂部４３から約５インチに配置した。プレート２枚の場合は、第２の環状プレートを容器の頂部から約９インチに間隔を空けて配置するか、第１のバッフルからさらに４インチ、およびバーナーの上方約１２インチに配置して炎の影響を最小限にするとともに実質的に完全な燃焼を達成した。試験の典型的温度はジャケット７７で約１４０℃、容器入口５０へのジャケット出口７８で１６０℃、かつ容器出口５１において約１８０℃であり、熱負荷は約４０℃の取り出しである。
【００４６】
ヒーターは新しい設置物としてまたは旧型製品の改造品として使用することができる。軽量、小型および維持費の罹らない操作は特に家庭用サービスにおいて評価され、このヒーターは商用の操作に適合性がある。この容器とジャケットはコイル型ボイラーよりも硬水の操作に対して感受性が低い。
【００４７】
本発明の好適な実施の形態を図示し、説明したが、多くの修正、改変、変更を請求項に記載された本発明の意図された広い範囲内で行うことができる。例えば、ハウジングの円筒状形状または容器の円錐状形状が好ましいが、他の形状または断面を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のヒーターを組み込んだ空間加熱および飲用水加熱結合システムの概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプレナム内に配置された円錐状容器の等角図である。
【図３ａ−３ｂ】複数のバッフルを有する環状プレートの２つのスタイルを示す図であり、図３ａの頂部プレートでは約３６個のバッフルを示し、図３ｂでは約５５個のバッフルと追加の９個のバッフルのない開口部を示す。
【図４】容器の側壁の一部および環状プレートの半径部分の側断面図であり、熱煙道ガスの複数のバッフルを通る流れを示す。
【図５ａ−５ｂ】プレナム内の、１対の環状プレートと容器の周りに熱煙道ガスの円周方向の流れを誘導するバッフルを有する容器の概念図である。図５ａは同じ方向の流れを誘導する各環状プレートを示す。図５ｂは交互方向の流れの誘導を示す。
【図６】加熱容器と水ジャケットの側断面図であり、予熱ジャケットを備えるヒーターを通る液体の好適な流れの概念を示す。
【図７ａ−７ｂ】容器の頂部および入口ならびに容器への液体排出を示す部分断面平面図である。
【図８ａ−８ｃ】本発明の種々の実施の形態を適用することにより得られる加熱効率の改善を示す図である。
【図９】図１のループと統合するのに好適な本発明のヒーターを設置したハイドロニクシステムの頂部斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ−３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ−５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ−７ｂ】
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【図８ａ−８ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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