(57)【要約】【課題】水槽を含む、改良された食糧トレー加熱システム。【解決手段】熱交換器は水槽に熱を伝達する。水槽の一端にある火室は、バーナー炎管の入る開口部を有する。火室は、加熱された気体をバーナー炎管から水槽の底面に沿って水槽の反対端へと運搬する。水槽に沿った主管は、高温気体を曲がりくねらせて流して乱流を導入するためのバッフルを含む。主管に隣接した第一及び第二の管は主管から排出された高温気体の流れる方向を再び変え、また、第三及び第四の管は、第一及び第二の管から排出された高温気体を水槽の反対端へ誘導する。排気管が水槽の直立壁に沿って排気口へ伸びている。上記排気管は、高温気体の流れを直立壁に沿って端から端へ横方向に変えるためのバッフルを有する。遮断用アウターライナーは、水槽及び熱交換器を支える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
食糧を入れてこの食糧トレーを湯の中に浸漬するための、上端があいた水槽；
水槽に熱を供給するための熱交換器であって、水槽の一方の端に火室を含み、火室は、バーナー炎管の入る開口部を一方の端に有し、かつ、水槽の底面に面した上端が開いていて、更にこの火室は反対端に開口部を有していて、この開口部を通って加熱された気体がバーナーから水槽の底面に沿って水槽の反対端へと運搬されるような熱交換器；
この開口部とつながっていて、水槽の底面の長さを伸ばしている主管であって、この管を通って水槽の反対端に流れる高温気体を曲がりくねらせて流すための第一の多数のバッフルを含むような主管；
主管から排出された高温気体を水槽の底面に沿って火室へ誘導するための、主管に隣接した第一及び第二の補助管；
第一及び第二の補助管から排出された高温気体を水槽の反対端へ誘導するための、第一及び第二の管の一方にそれぞれ隣接する第三及び第四の補助管；
高温気体を直立壁に沿って排気口へ誘導するための、第三及び第四の補助管とつながっていて水槽の直立壁に沿って伸びている排気管であって、高温気体の流れを横方向に変えるための第二の多数のバッフルを有するような排気管；
水槽及び熱交換器を支えるための遮断用アウターライナーであって、加熱中に水槽の上端を閉じる蓋を有し、かつ、火室の中に伸びるバーナー炎管を入れるための開口部を有するような遮断用アウターライナー；並びに、
ライナーに連結されている一対の枕木を含む
ことを特徴とする食糧トレー加熱システム。
【請求項２】
液体水槽に熱を伝達する際に使用するのに適切な熱交換システムであって、
炎管を有するバーナー；
炎管の入る開口部を一方の端に有し、かつ、バーナーで生成した気体が流れる開口部を反対端に有する火室；
火室の開口部とつながっていて、第一の方向、すなわち水槽の端から水槽表面に沿って水槽の反対端へと伸びている主管であって、高温気体を第一の方向に誘導するような主管；
主管中に配置された第一のバッフル手段であって、高温気体に乱流を導入して、主管の中を曲がりくねりながら第一の方向、すなわち水槽の反対端へと高温気体を流すための第一のバッフル手段；
主管に隣接していて、主管の端の開いた部分とつながっている第一及び第二の補助管であって、主管によって隔てられており、また、加熱された気体を第一の方向とは逆の第二の方向へ水槽の表面に沿って誘導するように配置されており、かつ、主管から水槽の反対端において排出された加熱された気体を火室へ戻る方向に誘導する第一及び第二の補助管；
第一及び第二の補助管のうちの一方にそれぞれ隣接し、かつ、主管並びに第一及び第二の管によって互いから隔てられた第三及び第四の補助管であって、第一及び第二の管から排出された加熱された気体を水槽の表面に沿って第一の方向へ、すなわち水槽の反対端へ誘導するように配置されている第三及び第四の補助管；
第三及び第四の補助管とつながっていて水槽の直立壁に沿って伸びている直立した排気管であって、加熱された気体を直立壁に沿って排気口へ誘導するように配置されている排気管；
直立した排気管の中に配置されている第二のバッフル手段であって、加熱された気体の流れを、排気口に達する前に、水槽の端部を横向きに端から端へ流れるように変えるための第二のバッフル手段；並びに、
水槽及び熱交換器を内部に含む遮断用アウターカバーであって、加熱中に水槽の上端を覆って閉じるための蓋を有する遮断用アウターライナーであり、バーナーを支え、かつ、バーナーを外部から遮断するための遮断用アウターカバーを含む
ことを特徴とする熱交換システム。
【請求項３】
熱交換器を通して液体水槽へ熱を伝達する方法であって、
加熱された気体を火室の中に導入すること；
加熱された気体を火室から水槽の表面に沿って第一の方向へ流動させること；
加熱された気体に乱流を生じさせること；
加熱された気体の流れを水槽の表面に沿って逆向きに、すなわち第二の方向へ方向付けること；
加熱された気体の流れを水槽の表面に沿って再び逆向きに、すなわち第一の方向へ方向付けること；
加熱された気体を水槽の直立面に沿って誘導すること；
加熱された気体を水槽の直立面に沿って横向きに流動させること；及び、
熱交換器から排出された加熱された気体を排出することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
改良された液体加熱システムであって、
水浴中で加熱される物品を支えるための水槽；
水槽の底に面した上端が開いている火室；
火室から水槽の底に沿って、かつ、水槽の直立側壁の一つに沿って伸びている熱交換器であって、熱を火室から水槽の底に沿って第一の方向及び第二の方向という逆方向に誘導するための多数の管が水槽の底に形成されていて、かつ、この多数の管から熱を側壁の一つに沿って熱交換器の排気口へ誘導するために、直立側壁の一つに沿って通路が形成されているような熱交換器；
水槽、熱交換器及び火室を囲むアウターライナーであって、物品加熱中に水槽の上端を閉じるための蓋を支えており、かつ、通路から熱を排出するための排気口である開口部を有するようなライナー；並びに、
管及び通路を通して伝達された熱をライナーの第二の開口部を通して火室に供給して、水槽の底及び直立側壁を、物品を加熱できる温度まで加熱するためのバーナー及び制御装置を含む
ことを特徴とする液体加熱システム。
【請求項５】
直立側壁に沿った通路は、通路の中を垂直方向に流れる熱の流れを横方向に変えるための一連のバッフルを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の改良された液体加熱システム。
【請求項６】
管の少なくとも一つは、熱の流れを水槽の底に沿って横方向に誘導するための多数のバッフルを有する
ことを特徴とする請求項４に記載の改良された液体加熱システム。
【請求項７】
ライナーを支えるための第一及び第二の枕木を更に含む
ことを特徴とする請求項４に記載の改良された液体加熱システム。
【請求項８】
ライナーと水槽との間に遮断層が配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の改良された液体加熱システム。
【請求項９】
多数の管が主管を含み、この主管は、第一の端で氷室に連結され、かつ、第二の端で、通路の末端で直列に連結された管に連結されている
ことを特徴とする請求項４に記載の改良された液体加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願を参照
本出願は、２００３年８月１１日出願の仮出願第６０／４９３，７９５号に対する優先権を主張する米国特許出願である。
【０００２】
本開示は、水又は他の液体を加熱するためのシステムに関し、より具体的には、比較的多量の液体を加熱するための持ち運び可能なシステムに関し、更に具体的には、液体への熱伝達が改善され、かつ、システムの運転者に対する安全性が改善された、食品調理用の持ち運び可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
軍事演習で移動中の軍隊や緊急災害時の被災者等、多くの人々に食料を供給する分野においては、大量の食糧を準備するための持ち運び可能な設備の使用が必要とされる。軍隊は長い年月をかけて、トレーの中で保管して加熱するだけで供給できる食糧を発展させてきた。しかし、数千人の人々に食糧を供給する場合には、食糧トレーを大量に加熱するための設備の入手が必須である。
【０００４】
食糧トレーを加熱するための上記のようなシステムは、特許文献１中に開示されている。開示されている食糧トレー加熱システムは、液体燃料バーナーで加熱される３０ガロン槽を含む。この装置は一対の枕木に支えられていて、食糧を調理する場所に迅速に輸送するための輸送手段の中にこの装置を積む際に人員は二人しか必要ない。槽の中を水で満たし、食糧トレーの容器を槽の中に積んだあと、蓋を閉める。槽の側面及び底面に沿って熱を加えて、食糧トレー容器を入れた水槽の温度を約２００°Ｆに上げる。槽の温度が上記温度に達すると温度センサーによってバーナーが停止し、燃焼循環が生じて選択温度が維持される。
【０００５】
従来技術によるシステムは一種の熱交換システムを使用するものであるが、この熱交換システムは有効ではあっても効率的でなかったり使い勝手がよくなかったりする。
【特許文献１】米国特許第５，９７５，０７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明は、従来技術による熱交換システムを再設計した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
改良された食糧トレー加熱システムは、内部で食糧トレーを加熱するための水槽を含む。水槽の底の下にある火室は、水槽に面した上端が開いている。熱交換器が火室から水槽の底に沿って、かつ、水槽の直立側壁の一つに沿って伸びている。熱交換器における水槽の底に接した部分に、熱を第一の方向及び第二の方向という逆方向に誘導するための多数の管が形成されている。また、この多数の管から熱を排気口へ誘導するために、直立側壁に沿って通路が形成されている。水槽、熱交換器及び火室はアウターライナーで囲まれていて、このライナーは、食糧トレーの加熱中に水槽を閉じるための蓋を支えている。バーナー及び制御装置により熱が管及び通路を通って火室に供給され、水槽の底及び直立側壁が加熱されて、食糧トレーを入れた水槽を加熱できる温度になる。
【０００８】
一実施形態において、食糧トレー加熱システムは、食糧トレーを入れてこれを湯の中に浸漬するための、上端があいた水槽を含む。熱交換器は水槽に熱を伝達する。この実施形態の一態様において、熱交換器は水槽の一方の端に火室を含む。火室は、バーナー炎管の入る開口部を一方の端に有しており、また、水槽の底面に面した上端が開いている。火室は反対端に開口部を有していて、この開口部を通って燃焼生成物（以下、高温気体又は排気と称する）がバーナーから水槽の底面に沿って水槽の反対端へと運搬される。
【０００９】
熱交換器の主管はこの開口部とつながっていて、水槽の底面の長さを伸ばしている。この管は、管を通って水槽の反対端に流れる高温気体に乱流を導入して熱交換器の事実上の通路長を伸ばすために、第一の多数のバッフルを含む。主管から排出された高温気体を水槽の底面に沿って火室に戻すために、第一及び第二の補助管が主管に隣接して配置されている。
【００１０】
第一及び第二の補助管に隣接する第三及び第四の補助管により、第一及び第二の管から排出された高温気体が水槽の反対端へ誘導される。高温気体を直立壁に沿って排気口へ誘導するために、排気管が第三及び第四の補助管とつながっていて水槽の直立壁に沿って伸びている。高温気体の流れを直立壁において端から端へ横方向に誘導して熱交換器を事実上長さ方向に伸ばすために、排気管は第二の多数のバッフルを有する。
【００１１】
遮断用アウターライナーは、水槽及び熱交換器を支える。この遮断用アウターライナーは、加熱中に水槽の上端を閉じるための蓋を有する。また、このアウターライナーは、火室の中に伸びる炎管を有するバーナーも支えている。食糧トレー加熱システムを地面又は他の適切な面の上で支えるために、一対の枕木がアウターライナーに連結されている。
【００１２】
この実施形態の別の態様において、液体水槽への熱伝達における使用に適切な熱交換器システムはバーナーを含み、このバーナーは火室の中に挿入された炎管を有していて、火室の一方の端には炎管の入る開口部が、反対端には、バーナーの排気が流れる先細の（折れ曲がった）開口部がある。主管は、この先細の開口部とつながっていて、第一の方向、すなわち水槽の端から水槽の表面に沿って水槽の反対端へ伸びている。主管は加熱された燃焼気体を第一の方向へ誘導する。
【００１３】
主管の中に配置された第一のバッフル手段が乱流状態の排気を誘導することによって、加熱された気体が第一の方向へ、すなわち主管を通って水槽の反対端に向かって流れる。第一及び第二の補助管は主管に隣接していて、主管の端の開いた部分とつながっている。第一及び第二の補助管は、主管によって隔てられていて、また、加熱された気体を第一の方向とは逆の第二の方向へ水槽の表面に沿って誘導するように配置されている。第一及び第二の補助管は、主管から水槽の反対端において排出された加熱された気体を火室へ戻る方向に誘導する。
【００１４】
第一及び第二の補助管のうちの一方にそれぞれ隣接し、かつ、主管並びに第一及び第二の管によって互いから隔てられた第三及び第四の補助管は、第一及び第二の管から排出された加熱された気体を水槽の表面に沿って第一の方向へ、すなわち水槽の反対端へ誘導するように配置されている。直立した排気管が第三及び第四の補助管とつながっていて、水槽の直立壁に沿って伸びている。
【００１５】
この直立した排気管は、加熱された気体を直立壁に沿って排気口へ誘導するように配置されている。加熱された気体の流れを、排気口に達する前に、水槽の端部を横向きに端から端へ流れるように変えるための第二のバッフル手段が、直立した排気管の中に配置されている。
【００１６】
遮断用アウターカバーは、水槽及び熱交換器を内部に含む、又は、囲む。遮断用アウターライナーは、加熱中に水槽の上端を閉じるための蓋を有する。この遮断用アウターカバーは、バーナーを支え、かつ、バーナーを外部から遮断する。
【００１７】
別の実施形態において、熱交換器を通して液体水槽へ熱を伝達する方法は、加熱された気体を火室の中に導入すること；加熱された気体を火室から水槽の表面に沿って第一の方向へ流動させること；加熱された気体の流れを水槽の表面に沿って逆向きに、すなわち第二の方向へ方向付けること；加熱された気体の流れを水槽の表面に沿って再び逆向きに、すなわち第一の方向へ方向付けること；加熱された気体を水槽の直立面に沿って誘導すること；加熱された気体を水槽の直立面に沿って横向きに流動させること；及び、熱交換器から排出された加熱された気体を排出することを含む。
【００１８】
＜図面についての簡単な記載＞
図１は、本発明の典型的な実施形態による改良された食糧トレー加熱システムの透視図である。
【００１９】
図２は、図１の改良された食糧トレー加熱システムの透視図であり、上端があいていて、食糧トレーを入れるための網棚を含むシステム内部の一部を示す。
【００２０】
図３は本発明の実施形態の透視図であって、水槽の底面に取り付けた火室及び熱交換器の外面を図解する。
【００２１】
図４は、図１の実施形態の、水槽、火室及び熱交換器並びに遮断用アウターカバーを分解して、それらの相対的な配置を図解する透視図である。
【００２２】
図５は、図１中に示す配置の一端から垂直方向に見た熱交換器の断面図である。
【００２３】
図６は、図１中に示す配置を側面から垂直方向に見た断面図である。
【００２４】
図７は本発明の実施形態の熱交換器及び火室の主要部分の平面図であって、加熱された気体が火室から熱交換器を通過して流れる状態を図解する。
【００２５】
図８は本発明の実施形態の熱交換器及び排気口の直立部分の正面図であって、加熱された気体が図７の熱交換器の主要部分から熱交換器の直立部分を通過して排気口へと流れる状態を図解する。
【００２６】
図９は、熱交換器についての熱電対配置及び代表的な内部温度を図解する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１中に示すように、一実施形態における食糧トレー加熱システム１００を閉じた状態の外面図は、一つ以上の蝶番（図示せず）によって遮断用アウターライナー１２０に連結された上端１１０を含む。上端１１０は、効果的に密閉して液漏れを防ぐために適切なガスケット材料（図示せず）を含んでいてよい。排気パイプ１３０及び排水バルブ１４０は、遮断用アウターライナー１２０から突き出している。土台枕木１５１及び１５２は、弾力性のある取付台１６０によって遮断用アウターライナー１２０に取り付けられている。ラッチ１７１及び１７２は、上端１１０を遮断用アウターライナー１２０に対して取り外し可能な状態で閉じたまま保持する。開閉を容易にするために、ハンドル１８１が上端１１０に連結されている。ハンドル１８２は、遮断用アウターライナー１２０の排気口側に取り付けられている。ハンドル１８３及び１８４は、遮断用アウターライナー１２０のバーナー側側面に取り付けられている。食糧トレー加熱システム１００は持ち運び可能かつ頑丈であって、移動中の加熱用途を含む、戦地での比較的苛酷な様々な操作環境において使用してよい。
【００２８】
図２中に示される食糧トレー加熱システム１００は、支持アーム２２０を固定することによって上端１１０が開いたまま保持されている。食糧トレー又はトレーパッケージ２５０（破線で示す）を入れて、例えば水槽２４０の中等の湯に浸漬するための棚アセンブリー２３０が、水槽又は内槽２４０の内部に配置されている。水槽２４０は、特定の操作上の必要条件を満たせば概して任意の大きさであってよく、例えば容量が３０ガロンであってよい。制御装置２６０及びバーナーアセンブリー２７０は、食糧トレー加熱システム１００のバーナー側側面に配置されている。制御装置２６０の動力源は、標準１２０ＶＡＣ、又は、他の適切に変換されたＡＣ又はＤＣの電源電圧であってよい。制御装置２６０は、「入／切」スイッチ（図示せず）、並びに、他の制御用アクチュエーター及び安全要素を含んでいてよい。バーナーアセンブリー２７０は、バビントン社製エアトロニック（Ａｉｒｔｒｏｎｉｃ）（商標）バーナーであってよい。上端１１０及び水槽２４０はステンレス鋼（例えばＳＳ  ３０４）又は他の耐腐食性金属から作られていてよく、恐らくは、必要であれば、又は、特定の操作上若しくは機能上の必要条件を満たせば、複合材料等の他の耐腐食性かつ耐熱性の材料から作られていてもよいであろう。
【００２９】
図３は水槽２４０の底面を示すが、明瞭とするために、遮断用アウターライナー１２０は取り外されている。図３及び４中において、熱を水槽２４０及びその内容物（例えば水）に伝達するために、熱交換器４００の外板３１０が、水槽２４０の底及び背面の直立壁に沿って配置されてもよい。水槽２４０のバーナー側に火室３２０が配置されている。火室３２０は、バーナーアセンブリー２７０のバーナー炎管（図示せず）を容易に挿入するための開口部３４０を有する円錐形の炎管３３０を含む。外板３１０の一端は火室３２０の周囲の少なくとも一部分をはめ込むために切込みが入っていてよく、またこの外板は、下記に記載するように、熱交換器４００の内部構成要素及び構造を覆っている。低水位センサー３５０は、水槽２４０の側面又は端に配置されていてよく、かつ、作動中に水槽２４０中の液面が低くなり過ぎた際に制御装置２６０を安全停止させるため、この装置に効果的に連結されていてよい。水槽２４０から容易に排水できるよう、排水バルブ３６０が水槽２４０の側面又は端の比較的低い位置に配置されていてよい。また、バーナーの入／切を連続的に制御することにより水槽２４０中の液温を所望の値にして、安全でない温度にならないようにするため、水槽２４０においては制御装置２６０に温度センサー（図示せず）が更に連結されていてもよい。
【００３０】
図４は、システム１００のアセンブリーにおける構成部品の相対的な配置を展開図によって図解する。特に、熱交換器４００の典型的な態様を見ることができ、また、遮断用アウターライナー１２０を更に詳細に見ることができる。図７は熱交換器４００の平面図であって、水槽２４０の底に接した多様な管の流路を示す。
【００３１】
この実施形態において、熱交換器４００は、火室３２０に取り付けられた主管アセンブリー４１０を含む。主管アセンブリー４１０は、耐高温合金Ｈａｓｔａｌｌｏｙ  Ｘ（商標）又は他の耐高温耐食性材料であってよい。火室３２０内部には比較的滑らかに変形した先細部又は折れ曲がった開口部４１５があって、これによって、熱交換器４００内の火室３２０中に挿入されたバーナー炎管から高温気体がより効率的に運搬され、バーナーへ戻る熱量が低減される。高温気体は、火室３２０から管アセンブリー４１０を通って水槽２４０の底面を水槽２４０の反対端へ流れる。火室３２０の外板はステンレス鋼（例えばＳＳ  ３０４）から作られていてよく、また、先細った又は折れ曲がった部分４１５を含む火室３２０の内部は市販のハードボード絶縁材（例えばアルミナシリカ）、又は、火室３２０内部の温度が２２００°Ｆを超えても耐えられる他の絶縁材で裏打ちされていてよい。
【００３２】
主管バッフル４２０は、主管アセンブリー４１０の表面に配置されている。主管バッフル４２０は、一部は主管アセンブリー４１０の横方向の面の中央部にあり、いくつかは主管アセンブリー４１０の周囲に、例えば外壁４２５及び４２６に隣接して配置されている。主管バッフル４２０によって、火室３２０から排出された高温気体の流動に乱流が生じ、また、水槽２４０のバーナー側側面において主管アセンブリー４１０から水槽２４０のもう一方の端へと横方向る流れる高温気体の流動がより良好になる。このように、高温気体が主管アセンブリー４１０の表面を横方向に蛇行して流れることによって、（最終的に主管アセンブリー４１０及び熱交換器４００が取り付けられる）水槽２４０の底面と高温気体とが接触する停留時間が増大する。熱交換器４００の主管における停留時間が増大することによって、水槽２４０中への熱伝達がより効率的になる。主管バッフル４２０もＨａｓｔａｌｌｏｙ  Ｘ（商標）から作られていてよく、また、この主管バッフルは、平面材料を約９０°曲げることにより断面が「Ｌ」字形（図示せず）になっていてもよい。「Ｌ」字形の短い方の部分が、例えばスポット溶接又は仮付け溶接されたり、又は、主管アセンブリー４１０の横方向の面に適切に取り付けられたりすることによって、必要な構造を支えていてよい。
【００３３】
主管アセンブリー４１０は外壁４２５及び４２６を有しており、この外壁は、主管アセンブリー４１０の開口部側の端が折れ曲がっていることを除いて本質的に互いに平行に配置されている。図４及び７中に示すように、外壁４２５及び４２６は火室３２０に連結されていて、この火室から伸びている。外壁４２５は、例えば、主管アセンブリー４１０の横方向の面に溶接により一体化していてもよいし、主管アセンブリー４１０の横方向の面と一体であってもよい、すなわち、平面材料を約９０°折り曲げることにより壁が形成されていてもよい。任意の排気流スプリッター４８０が、主管アセンブリー４１０の開口部側の端に配置されていてよい。
【００３４】
製造及び組み立てを容易にするため、外壁４２５を含む主管アセンブリー４１０、主管バッフル４２０、火室３２０及び円錐形の炎管３３０は、一つのユニットとしてあらかじめ組み立てられたものであってよい。その後、このあらかじめ組み立てられたユニットを、例えば外壁４２５及び４２６を水槽２４０の底面に仮付け溶接することによって水槽２４０の底面に取り付けてもよい。
【００３５】
外面４４０は、主管アセンブリー４１０よりも長くて幅の広い主通路アセンブリー４１０より表面積の大きな平面材料（例えばステンレス鋼板）であってよい。主管アセンブリー４１０が水槽２４０の底面に取り付けられた後で、外面４４０が主管アセンブリー４１０の底に、例えばスポット溶接又はプラグ溶接等の溶接によって取り付けられてよい。外面４４０がさらされる温度環境は主管アセンブリー４１０がさらされる温度環境ほどストレスが多くないため、外面４４０は、主管アセンブリー４１０とは異なる種類の材料（例えばステンレス鋼）で作られていてよい。外面４４０上には、熱交換器４００を通過する高温気体の流動方向を方向付けたり切り替えたりするための複数の補助管が形成されていてよい。
【００３６】
図７中に示される内側の管仕切り４３０は、一般的に平坦な「Ｕ」字形であり、かつ、熱交換器４００の様々な部分を通る高温気体の流れの、方向付け、並びに、例えば主管アセンブリー４１０の排出口から内側の補助管４５１及び４５２に沿って火室３２０へ戻すことによって水槽２４０の底面における高温気体の「第二の通過」を生じさせる目的における逆方向への方向付けをより良好とするために、折れ曲がった部分４３５及び４３６を有していてよい。また、内側の管仕切り４３０の断面は、例えば仮付け溶接による外面４４０の上表面への取り付けを容易にするために、「Ｕ」字型になっていてよい。内側の管仕切り４３０は、内側の補助管４５１及び４５２を内側の主管アセンブリー４１０から、かつ、外側の補助管４７１及び４７２を内側の補助管４５１及び４５２からそれぞれ分離している。また、内側の管仕切り４３０は、内側及び外側の補助管４７１及び４７２の間で高温気体が漏れるのを防ぐ役割も有し、また、「Ｌ」字形の短い方の部分の使用により、例えばプラグ溶接によって熱交換器４００の外板３１０を最終的に支えて取り付ける場所を提供する。
【００３７】
外側の管仕切り４６１及び４６２は、図７中に示されるように火室３２０に取り付けられ、熱交換器４００の外板の一部として外面４４０の周囲に配置される。外側の管仕切り４６１及び４６２は、火室取り付け領域、並びに、この火室領域とは逆側の端にある折れ曲がった開口部４６５及び４６６を除いては、本質的に互いに平行である。外側の管仕切り４６１及び４６２は、内側の管仕切り４３０及び主管アセンブリー４１０の外側の周囲を囲んでいる。内側の補助管４５１及び４５２から火室３２０近傍で排出されて火室３２０から遠ざかる方向への高温気体の第二の通過を、水槽２４０の底面における高温気体の「第三の通過」へと方向付けするために、外側の補助管４７１及び４７２が配置される。高温気体が水槽２４０の底面を両方向に通過することによってより多量の熱エネルギーが水槽２４０の内容物に伝達され、最終的にエネルギー伝達効率が増大して排気温の低下が促進される。
【００３８】
熱交換器４００から排出される高温気体の流動をより良好に方向付けるために、外側の管仕切り４６１及び４６２は折れ曲がった部分４６５及び４６６をそれぞれ含んでいてよい。また、例えば仮付け溶接による外面４４０の上表面への取り付けを容易にするため、外側の管仕切り４６１及び４６２の断面はそれぞれ内側の管仕切り４３０と同様に「Ｌ」字型になっていてよい。外側の管仕切り４６１及び４６２は、高温気体が外側の補助管４７１及び４７２から熱交換器４００の外へと漏出するのを防ぐ。外側の管仕切り４６１及び４６２は更に、適切な耐熱性のコーキング材又はシーリング材、例えばＲＴＶ（商標）等の市販の高温シリコンゴムコーキングによってその周囲が密閉されていてもよい。
【００３９】
熱交換器４００の直立部分４８５は、外面４４０の火室３２０側とは逆側の端に、図４及び８中に図解されるように、外側の補助管４７１及び４７２とつながった排気管８１０を含む。高温の排気を直立壁２４２に沿って排気口又はパイプ１３０へと流動させて外へ排出するために、熱交換器４００の直立部分４８５が、水槽２４０の一方の端の直立壁２４２に沿って伸び、かつ、この直立壁に取り付けられている。排気管８１０は、高温気体を水槽２４０の直立部分８００及び直立壁２４２を横向きに端から端へ移動させるためのバッフル８２０を含む。バッフル８２０は、主通路アセンブリー４１０中のバッフル４２０と同様に、熱交換器が直立壁２４２と接する面を高温気体が横向きに端から端へ移動する停留時間を増大させる。
【００４０】
再び図１及び４を参照するが、遮断用アウターライナー１２０は構造的に、水槽２４０及び熱交換器４００を支えて囲む。遮断用アウターライナー１２０は、加熱、輸送又は保管中に水槽２４０を閉じる蓋１１０（図１を参照）に蝶番で取り付けられている。また、アウターライナー１２０は、火室３２０の内部に伸びていてバーナーアセンブリー２７０につながる円錐形の炎管３３０を支えている。土台枕木１５１及び１５２は弾力性のある取付台１６０によってアウターライナー１２０に連結され、食糧トレー加熱システム１００を地面の上又は移動する乗り物の中で支えている。
【００４１】
図示はしていないが、火室３２０の外板は一般的に高温ブランケット絶縁材で裏打ちされる。図５中の断面に図解されるように、外板１２０の外側の温度を下げて食糧トレー加熱システム１００の運転者にとって安全でない状態が生じる可能性を低減するため、水槽２４０及び熱交換器４００を含むアセンブリーとの間の空間には更なる絶縁材料５１０が充填されていてよい。
【００４２】
図６はシステム１００の長さ方向の断面図を図示するものであり、上記に記載された様々な構成要素間の配置及び相互関係を示すもう一つの透視図である。
【００４３】
前述の実施形態において、熱交換器４００を通して液体水槽２４０へ熱を伝達する方法は、加熱された燃焼生成物を火室３２０の中に流入させることを含む。加熱された気体が、水槽２４０の表面に沿って火室３２０から遠ざかる方向へ流れる。曲がりくねった通路の中で乱流が生じることによって、水槽２４０の表面における高温気体の停留時間が増大する。加熱された気体の流れが、水槽２４０の表面に沿って火室３２０へと逆方向に誘導される。加熱された気体の流れが再び逆向きにされて水槽２４０の表面に沿って火室３２０から遠ざかる方向へ誘導されることにより、加熱された気体が火室３２０から遠ざかる方向へ流れる。加熱された気体の流れが、水槽２４０の直立した端又は側面２４２を伝うように方向付けられる。加熱された気体が、バッフル８２０によって、水槽２４０の直立面２４２を横向きに流れるように方向を変えられる。最後に、加熱された気体が、熱交換器４００から排気パイプ１３０を通って排出される。
【００４４】
上記の開示は食糧トレー加熱システムについてのものであるが、システム１００は、例えば、スープやシチュー等の食品をじかに調理するために使用されてもよく、また、皿及び他の調理用品を洗浄及び消毒するために使用されてもよい。
【００４５】
＜実験結果＞
図９中に図解されるように、上記に記載された食糧トレー加熱システム１００は、その性能を測定するために、水槽２４０の内部、又は、熱交換器４００内部の異なる位置に様々な温度センサーを備えている。
【００４６】
記載のように、火室３２０から排出される気体の温度は最初は約２０００°Ｆである。主管アセンブリー４１０に沿った第一の通過の後、温度は９６２Ｆまで下がった。内側の補助管４５１及び４５２に沿った第二の通過の後、温度は更に８５３Ｆまで下がった。外側の補助管４７１及び４７２に沿った第三の通過においては、記載のように、高温気体の温度は６７７Ｆから５４２Ｆに下がる。外面４４０の端の部分における温度は４１４Ｆであることが示され、排気口１３０から排出される気体の最終的な排出温度は２４５Ｆまで下がる。この全体的な温度差及び記載される様々な差異は、バーナーアセンブリー２７０から水槽２４０に多量の熱が伝達されることを示し、従って、システム全体の効率が高いことを示す。
【００４７】
上述の本発明の詳細な記載により、本発明の様々な実施形態を例証して説明する。また、本開示は、本発明の好ましい実施形態のみを示して記載する。更に、本発明は、種々の他の組み合わせ、変更及び環境において使用でき、また、本明細書中に表される発明の概念の範囲内において、上記の教示及び／又は関連する技術のスキル若しくは知識と相応する改変又は変更ができることは理解されるであろう。更に上述の実施形態は、本発明を実施する上で知られている最良の形態を説明することを意図したものであり、また当業者が本発明を上記の通り、又は、本発明の特定の用途又は使用によって要求される種々の変更を伴う他の実施形態において利用できるよう意図したものである。従って、本記載は、本明細書中に開示された形式に本発明が限定されることを意図したものではない。更に添付の特許請求の範囲は、既存のものに代わる実施形態を含むものとして解釈されるよう意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の典型的な実施形態による改良された食糧トレー加熱システムの透視図である。
【図２】図１の改良された食糧トレー加熱システムの透視図であり、上端があいていて、食糧トレーを入れるための網棚を含むシステム内部の一部を示す。
【図３】本発明の実施形態の透視図であって、水槽の底面に取り付けた火室及び熱交換器の外面を図解する。
【図４】図１の実施形態の、水槽、火室及び熱交換器並びに遮断用アウターカバーを分解して、それらの相対的な配置を図解する透視図である。
【図５】図１中に示す配置の一端から垂直方向に見た熱交換器の断面図である。
【図６】図１中に示す配置を側面から垂直方向に見た断面図である。
【図７】本発明の実施形態の熱交換器及び火室の主要部分の平面図であって、加熱された気体が火室から熱交換器を通過して流れる状態を図解する。
【図８】本発明の実施形態の熱交換器及び排気口の直立部分の正面図であって、加熱された気体が図７の熱交換器の主要部分から熱交換器の直立部分を通過して排気口へと流れる状態を図解する。
【図９】熱交換器についての熱電対配置及び代表的な内部温度を図解する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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