JP2574480Y2 - 流動層式熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流動層式熱交換器の改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種の流動層式熱交換器は、例えば、第３図
に示すように、下端にガス入口20a、および上端にガス
出口20bを備え、内部をガス流路としたほぼ垂直に延び
るケーシング20と、このケーシング20内に水平に配置さ
れ、多数の通気孔が形成された多孔板22と、前記ケーシ
ング20内における多孔板22上に適当な厚さに形成された
固定粒子層23とを有している。

前記ケーシング20には、被加熱流体としての水を移送
する伝熱管24が設けられている。この伝熱管24は、ほぼ
Ｕ字形状のパイプからなり、その湾曲部24cがケーシン
グ20の外部に露出し、２つの平行部24a,24bがガス流路
を貫通するように取り付けられる。一方の平行部24a
は、固定粒子層23内に配置され、他方の平行部24bは、
前記固体粒子層23の上方に配置されている。そして、前
記一方の平行部24aの先端が水取入口25、他方の平行部2
4baの先端が水取出口26として形成されている。また、
前記各平行部24a,24bの外側面には、効率の良い熱交換
作用を図るためにヘルカリ状フィン27が取り付けられて
いる。

そして、前記ガス入口20aが、例えばディーゼル機関
の排気ガス放出系に接続され、前記水取入口25および前
記水取出口26が、例えばボイラーの温水または蒸気循環
系に接続される。

以上の構成の流動層式熱交換器の運転時には、高温の
排気ガスがケーシング20内をガス入口20aからガス出口2
0bへ向かって通過する。このとき、排気ガスが多孔板22
下側から固体粒子層23内へ噴出するため、固体粒子層23
が激しく撹拌および加熱され、流動層が形成される。一
方、伝熱管24の２つの平行部24a,24bは、ともにこの流
動層内にあり、水取入口25から伝熱管24内に流入した水
は、伝熱管24内を通過しながら、流動層によって加熱さ
れた後、水取出口26から出て行く。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記従来の流動層式熱交換器に用いられて
いる伝熱管24には、伝熱面積を向上させるためにヘリカ
ル状フィン27を取り付けているが、このヘリカル状フィ
ン27は、第４図に示すように、伝熱管24の表面に帯板状
のフィン素材27′を螺旋場に巻き付けたもので、フィン
素材27′と伝熱管24とは点溶接等の固定方法で固定して
いる。

このような伝熱管24においては、帯板状のフィン素材
27′を伝熱管24に巻き付ける際に、このフィン素材27′
の内周側、すなわち伝熱管24への固定側部分には、しわ
28が生じてしまう。このようなしわ28が生じると、この
部分では、実際のフィン形成ピッチより間隔が狭くなっ
てしまうため、熱交換器の稼動時に固体粒子層（流動状
態となっている）を構成する伝熱粒子が、前記の部分に
詰まり、伝熱面積の低下や、ガス流に対する抵抗の増加
を招き、熱の回収率を低下させてしまう。

上述の詰まりを防止するために、フィン素材27′の巻
き付けピッチを広く取ると、伝熱管24の単位長さ当りの
伝熱面積が低下してしまい、熱の回収効率の低下を招
く。また、前述のヘリカル状フィン27に代えて、平板状
フィンを用い、この平板状フィンに伝熱管24を一括して
貫通させて取り付けたものもあるが、このような流動層
式熱交換器においては、熱の回収効率の向上は期待でき
ない。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上述課題を解決するためになされたもの
で、ガスが下方から上方に向かって通過するガス流路
と、このガス流路中に配置した多孔板と、この多孔板上
で、ガスの流通時に流動状態となる固体粒子層と、この
固体粒子層に接触する伝熱管とを有する流動層式熱交換
器において、前記伝熱管の複数の平行部を前記ガスの流
れ方向に複数段配置し、前記各平行部の外周に、多数の
平板状フィンをその底辺が前記ガス流に対してほぼ直交
するように前記各平行部ごとに独立させて設けたことを
特徴としている。

〔作用〕

この考案に係る流動層式熱交換器によれば、伝熱管に
多数の平板状フィンを取り付けたことにより、前記各平
板状フィン間に流動層を構成する伝熱粒子が詰まるのを
防止する。さらに、前記伝熱管の複数の平行部を前記ガ
スの流れ方向に複数段配置し、前記各平行部の外周に、
多数の平板状フィンをその底辺が前記ガス流に対してほ
ぼ直交するように前記各平行部ごとに独立させて設ける
ことにより、前記各平板状フィンの底辺において伝熱粒
子の流れを乱し、伝熱効率を高く維持する。

〔実施例〕

第１図，第２図は、この考案に係る流動層式熱交換器
の一実施例を示すもので、内部をガス流路としたほぼ垂
直に延びるケーシング20と、このケーシング20内にほぼ
水平に配置され、多数の通気孔が形成された多孔板22
と、前記ケーシング20内における多孔板22上に適当な厚
さに形成された固定粒子層23とを有している。

前記ケーシング20には、ほぼＵ字形状のパイプからな
り、被加熱流体としての水を移送する伝熱管１が設けら
れている。前記伝熱管１は、複数のＵ字形状のパイプの
同側端をそれぞれヘッダ2,3に連結している。前記各ヘ
ッダ2,3のうち、下方のヘッダ２に水取入口４を、上方
側のヘッダ３に水取出口５を設けている。

前記各パイプの平行部1a,1bは、前記ガスの流れ方向
に複数段（図示する実施例では２段）配置し、さらに各
平行部1a,1bは互いに千鳥状に配置してある。

前記各パイプの二つの平行部1a,1bには、各平行部1a,
1bごとに独立させて多数枚の平板状フィン6,6,…を溶接
によって取り付けている。前記各平板状フィン６は、各
パイプの径方向両側から対向するように２枚１組として
固定してあり、この状態で各組の平板状フィン６は、パ
イプを中心とするほぼ矩形形状となっている。さらに、
前記各平板状フィン６の底辺は、ほぼ水平となるように
配置してあり、したがって、前記底辺は、前記排気ガス
の流れ方向に対してほぼ直交状態となっている。

さらに、この実施例においては、前記各平行部1a,1b
の両端のそれぞれには、ケーシング20への取り付けの便
宜を図るためのホルダ部材7a,7bとフランジ部材8a,8bと
を設けて、前記伝熱管１を互いに連結し、１つのユニッ
トとしている。

前記各ホルダ部材7a,7bとフランジ部材8a,8bの組（7a
と8a、7bと8b）は、各ホルダ部材7a,7bが、伝熱管１の
湾曲部1c側となるように設けられており、それぞれの外
形寸法は、湾曲部1cに近い側の部材ほど小さくなるよう
に設定している。一方、前記ケーシング20には、前記各
ホルダ部材7a,7bに対応する窓孔9a,9bを形成している。
したがって、大型の窓孔9b側から、前記伝熱管１の湾曲
部1cを先にして挿入することにより、伝熱管１を所定の
位置に装着することができ、点検、修理時の伝熱管１の
脱着作業性がきわめて高い。

さて、以上の構成の流動層式熱交換器において、その
運転時には、前述同様に高温の排気ガスがケーシング20
内を通過し、排気ガスが多孔板22下側から固体粒子層23
内へ噴出するため、固体粒子層23が激しく撹拌および加
熱され、流動層が形成される。この流動層式熱交換器で
は、前記伝熱管１に取り付けた平板状フィン６は、所定
厚さの板状部材であり、これを伝熱管１に固定するにあ
たり、平板状フィン６の根元部に、従来装置におけるヘ
リカル状フィン27のようなしわ28が発生しない。したが
って、運転時にフィンの基部間に、流動層を構成する伝
熱粒子が詰まるのを防止することができ、従来のような
伝熱面積の減少や、ガス流に対する抵抗の増加が防止で
き、伝熱効率を高く維持して安定した熱回収が図れる。

さらに、フィンを上述のような構成としたため、従来
のようなフィン素材27′を伝熱管24に巻き付け固定する
ヘリカル状フィン27に比べ、フィン形状の自由度が高
く、図示する実施例のように、伝熱管１の各平行部1a,1
bに対してほぼ矩形形状をなすように形状を選定し取り
付けることにより、単位空間当りの伝熱面積の向上が図
れ、より高い伝熱効率を得ることができる。

さらに、前記伝熱管１の平行部1a,1bを互いに千鳥状
に配置したことにより、排気ガスのショートパスを防止
して、伝熱面全体を有効に働かせることができ、伝熱効
率を高く維持できる。

さらに、前記各平板状フィン６は、その底辺が前記排
気ガスの流れに対してほぼ直交するように、前記各平行
部1a,1bごとに独立した状態で設けてあるため、排気ガ
スによって流動する伝熱粒子は、前記各平板状フィンの
底辺において流れが乱れ、熱交換効率が一層向上する。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案に係る流動層式熱交換
器によれば、伝熱管に多数の平板状フィンを取り付けた
構成であり、フィン取り付け時に、フィン基部にしわな
どが発生しないため、フィン間に流動層を構成する伝熱
粒子が詰まるのを確実に防止できる。

さらに、各平板状フィンは、ガスの流れ方向に複数段
配置した平行部のそれぞれに、その底辺がガスの流れに
対してほぼ直交するように各平行部に対して独立した状
態で設けてあるため、ガスによって流動する伝熱粒子
は、前記各平板状フィンの底辺において流れが乱され、
熱交換効率が一層向上する。

したがって、この考案によれば、前記伝熱粒子の詰ま
りに起因する伝熱面積の減少や、ガス流に対する抵抗の
増加が防止できるとともに、伝熱効率を高く維持して安
定した熱回収が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は、この考案に係る流動層式熱交換器の
一実施例を示すもので、第１図は概略側面図，第２図は
伝熱管の要部断面図である。第３図は、従来の流動層式
熱交換器の一例を示す概略構成図、第４図（ａ），
（ｂ）は従来の流動層式熱交換器の要部の拡大図であ
る。 １……伝熱管 1a……平行部 1b……平行部 ４……流体取入口 ５……流体取出口 ６……平板状フィン 22……多孔板 23……固体粒子層

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスが下方から上方に向かって通過するガ
   ス流路と、このガス流路中に配置した多孔板22と、この
   多孔板22上で、ガスの流通時に流動状態となる固体粒子
   層23と、この固体粒子層23に接触する伝熱管１とを有す
   る流動層式熱交換器において、前記伝熱管１の複数の平
   行部1a,1bを前記ガスの流れ方向に複数段配置し、前記
   各平行部1a,1bの外周に、多数の平板状フィン６をその
   底辺が前記ガス流に対してほぼ直交するように前記各平
   行部1a,1bごとに独立させて設けたことを特徴とする流
   動層式熱交換器。