JP3196044B2 - 気体加熱装置 - Google Patents
気体加熱装置Info
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- gas heating
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体を高温に加熱する
ために用いる気体加熱装置に関するものである。
ために用いる気体加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の気体加熱装置としては、高温に
加熱した壁面に被加熱気体を接触させるようにした構
造、例えば熱交換機タイプのものが一般的に用いられて
いる。しかし、高温の壁面と気体との間の伝熱係数が小
さいため、高温の気体を得るための加熱装置では、伝熱
面積を大きくするか、あるいは温度差を大きくしなけれ
ばならず、装置を小型化することが不可能であった。
加熱した壁面に被加熱気体を接触させるようにした構
造、例えば熱交換機タイプのものが一般的に用いられて
いる。しかし、高温の壁面と気体との間の伝熱係数が小
さいため、高温の気体を得るための加熱装置では、伝熱
面積を大きくするか、あるいは温度差を大きくしなけれ
ばならず、装置を小型化することが不可能であった。
【０００３】そこで従来の高温の気体を得るための気体
加熱装置では、電気により加熱する発熱体をセラミック
スの筒内に入れて気体との伝熱面積を大きくするように
したものが知られている。
加熱装置では、電気により加熱する発熱体をセラミック
スの筒内に入れて気体との伝熱面積を大きくするように
したものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高温の気体を得ようと
する場合に、低温領域から高温領域までのエネルギを全
部電気エネルギで得ることはエネルギ効率上不利であっ
た。また従来の電気ヒータを利用したもので１０００℃
以上の気体を得るためには極端に装置が大型化してしま
い実用的ではなかった。
する場合に、低温領域から高温領域までのエネルギを全
部電気エネルギで得ることはエネルギ効率上不利であっ
た。また従来の電気ヒータを利用したもので１０００℃
以上の気体を得るためには極端に装置が大型化してしま
い実用的ではなかった。
【０００５】本発明は上記のことにかんがみなされもの
で、気体を１０００℃以上に加熱するため装置を小型化
できると共に、安価に製作できるようにした気体加熱装
置を提供することを目的とするものである。
で、気体を１０００℃以上に加熱するため装置を小型化
できると共に、安価に製作できるようにした気体加熱装
置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る気体加熱装置は、耐熱性を有する断熱
材にて構成されるダクト１内に、気体の流れ方向に対向
させて耐熱性を有するハニカム４を間隔をあけて多数設
け、この各ハニカム４の間の空間内に、各ハニカム４に
熱を放射する熱放射体５を各ハニカム４に対向して設け
た構成になっている。そして上記ハニカムを金属の酸化
物を主成分としないセラミックスにて構成する。また上
記熱放射体に、電気ヒータ、燃焼ガスパイプ、レーザ発
振器のいずれかを用いる。
に、本発明に係る気体加熱装置は、耐熱性を有する断熱
材にて構成されるダクト１内に、気体の流れ方向に対向
させて耐熱性を有するハニカム４を間隔をあけて多数設
け、この各ハニカム４の間の空間内に、各ハニカム４に
熱を放射する熱放射体５を各ハニカム４に対向して設け
た構成になっている。そして上記ハニカムを金属の酸化
物を主成分としないセラミックスにて構成する。また上
記熱放射体に、電気ヒータ、燃焼ガスパイプ、レーザ発
振器のいずれかを用いる。
【０００７】
【作 用】ダクト１内に間隔をあけて多数設けられたハ
ニカム４のそれぞれは、各ハニカム４に対向して設けら
れた熱放射体５の放射熱にて加熱される。そしてダクト
１を通る気体は上記多数の各ハニカム４を順次通過する
ことにより順次加熱され、最終的には１０００℃以上、
１４００℃まで昇温される。
ニカム４のそれぞれは、各ハニカム４に対向して設けら
れた熱放射体５の放射熱にて加熱される。そしてダクト
１を通る気体は上記多数の各ハニカム４を順次通過する
ことにより順次加熱され、最終的には１０００℃以上、
１４００℃まで昇温される。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１、図２は本発明の第１の実施例を示すもので、図中
１はセラミックス等の耐熱性を有する断熱材にて構成さ
れたダクトであり、このダクト１内は耐熱性を有する断
熱材にて構成される多数の仕切り壁２にて気体の通過方
向に間隔をあけて仕切られている。そしてこの各仕切り
壁２にはダクト１の気体の通過方向に連通する窓３が設
けてあり、この各窓３に耐熱材にて構成されたハニカム
４が嵌合されている。
図１、図２は本発明の第１の実施例を示すもので、図中
１はセラミックス等の耐熱性を有する断熱材にて構成さ
れたダクトであり、このダクト１内は耐熱性を有する断
熱材にて構成される多数の仕切り壁２にて気体の通過方
向に間隔をあけて仕切られている。そしてこの各仕切り
壁２にはダクト１の気体の通過方向に連通する窓３が設
けてあり、この各窓３に耐熱材にて構成されたハニカム
４が嵌合されている。
【０００９】上記各ハニカム４の気体流れ方向上流側
に、通電により発熱する熱放射体５が対設してある。こ
の熱放射体５は線体をループ状にした形状になってお
り、ダクト１に設けた固着フランジ６に両端部を固着
し、かつ図示しない電源に接続してある。
に、通電により発熱する熱放射体５が対設してある。こ
の熱放射体５は線体をループ状にした形状になってお
り、ダクト１に設けた固着フランジ６に両端部を固着
し、かつ図示しない電源に接続してある。
【００１０】上記ハニカム４の構成材料は、低温領域で
はコージエライト製のものでも使用可能であるが、金属
の酸化物を主成分としない炭化硅素（ＳｉＣ）、若しく
は窒化硅素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を用いることが望ましい。そ
の理由は、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５
ＳｉＯ2 ）は最高使用温度が１３５０℃であるが、熱伝
導率が２５℃で約０．９Ｋｃａｌ／ｍｈ℃と低い。この
ことは熱放射体５からの放射熱は主としてハニカム４の
壁の肉厚部の面積にて受けるので気体の流れの方向につ
いてハニカム４の壁面に温度差が生じる原因となり、こ
の温度差によるる熱膨脹の差となってハニカム４は破損
することがあった。
はコージエライト製のものでも使用可能であるが、金属
の酸化物を主成分としない炭化硅素（ＳｉＣ）、若しく
は窒化硅素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を用いることが望ましい。そ
の理由は、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５
ＳｉＯ2 ）は最高使用温度が１３５０℃であるが、熱伝
導率が２５℃で約０．９Ｋｃａｌ／ｍｈ℃と低い。この
ことは熱放射体５からの放射熱は主としてハニカム４の
壁の肉厚部の面積にて受けるので気体の流れの方向につ
いてハニカム４の壁面に温度差が生じる原因となり、こ
の温度差によるる熱膨脹の差となってハニカム４は破損
することがあった。
【００１１】そのため、熱放射体５からの放射熱量を小
さくしなくてはならぬために装置を小型化することがで
きなくなる。一方炭化硅素（ＳｉＣ）とか窒化硅素（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）等は熱伝導率が、炭化硅素では約３８Ｋｃａ
ｌ／ｍｈ℃、窒化硅素では約１６ｋｃａｌ／ｍｈ℃と大
きく最高使用温度差も大きく、放射伝熱により加熱する
ハニカムの材料として非常にすぐれている。
さくしなくてはならぬために装置を小型化することがで
きなくなる。一方炭化硅素（ＳｉＣ）とか窒化硅素（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）等は熱伝導率が、炭化硅素では約３８Ｋｃａ
ｌ／ｍｈ℃、窒化硅素では約１６ｋｃａｌ／ｍｈ℃と大
きく最高使用温度差も大きく、放射伝熱により加熱する
ハニカムの材料として非常にすぐれている。
【００１２】上記熱放射体５の構成材料は、低温領域で
はニクロム線でも使用可能であるが、高温領域では二硅
化モリブデンとか、炭化硅素等を使用するのが望まし
い。
はニクロム線でも使用可能であるが、高温領域では二硅
化モリブデンとか、炭化硅素等を使用するのが望まし
い。
【００１３】上記構成において、各熱放射体５に通電し
てこれを加熱することにより、これのそれぞれの放射熱
にて各ハニカム４が加熱される。この状態でダクト１内
に気体を通すことにより、気体は各ハニカムを順次通過
してこの各ハニカム４を構成する壁面から熱を吸収して
順次加熱される。このとき、各ハニカム４の伝熱面積は
３００セルで２１７０ｍ2 ／ｍ3 、４００セルで２７８
０ｍ2 ／ｍ3 、６００セルで３３００ｍ2 ／ｍ3 と非常
に大きいため、加熱されたハニカム４から気体への熱伝
導は効率よく行なわれる。
てこれを加熱することにより、これのそれぞれの放射熱
にて各ハニカム４が加熱される。この状態でダクト１内
に気体を通すことにより、気体は各ハニカムを順次通過
してこの各ハニカム４を構成する壁面から熱を吸収して
順次加熱される。このとき、各ハニカム４の伝熱面積は
３００セルで２１７０ｍ2 ／ｍ3 、４００セルで２７８
０ｍ2 ／ｍ3 、６００セルで３３００ｍ2 ／ｍ3 と非常
に大きいため、加熱されたハニカム４から気体への熱伝
導は効率よく行なわれる。
【００１４】図３、図４は本発明の第２の実施例を示す
もので、この実施例では、熱放射体を、上記第１の実施
例で用いた電熱線の代りに、耐熱鋼製の燃焼ガスパイプ
７を用いている。この燃焼ガスパイプ７は各仕切り壁２
における各ハニカム４に対向配置されているが、この各
燃焼ガスパイプ７は図４に示すように、上流側には燃料
混合用のベンチュリ８と、このベンチュリ８の上流側に
設けた燃料供給パイプ９と、ベンチュリ８の下流側に設
けた燃焼用の触媒１０とが設けてあり、燃料供給パイプ
９から供給された燃料が燃焼されてその燃焼ガスが燃焼
ガスパイプ７を通る間に熱が放射されるようになってい
る。
もので、この実施例では、熱放射体を、上記第１の実施
例で用いた電熱線の代りに、耐熱鋼製の燃焼ガスパイプ
７を用いている。この燃焼ガスパイプ７は各仕切り壁２
における各ハニカム４に対向配置されているが、この各
燃焼ガスパイプ７は図４に示すように、上流側には燃料
混合用のベンチュリ８と、このベンチュリ８の上流側に
設けた燃料供給パイプ９と、ベンチュリ８の下流側に設
けた燃焼用の触媒１０とが設けてあり、燃料供給パイプ
９から供給された燃料が燃焼されてその燃焼ガスが燃焼
ガスパイプ７を通る間に熱が放射されるようになってい
る。
【００１５】上記燃焼ガスパイプ７は１つの仕切り壁２
の各ハニカム４に対向するもので直列に接続されてい
て、最上流側から供給された空気が各燃焼ガスパイプ７
にて順次燃焼用として消費されるようになっている。
の各ハニカム４に対向するもので直列に接続されてい
て、最上流側から供給された空気が各燃焼ガスパイプ７
にて順次燃焼用として消費されるようになっている。
【００１６】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、各ハニカム４を加熱する手段にレーザを用いてい
る。すなわち、各ハニカム４に対向する位置にレーザ発
振器１１を対向配置し、このレーザ発振器１１のレーザ
をハニカム４の全面に照射（放射）してこれを加熱する
ようにしている。
で、各ハニカム４を加熱する手段にレーザを用いてい
る。すなわち、各ハニカム４に対向する位置にレーザ発
振器１１を対向配置し、このレーザ発振器１１のレーザ
をハニカム４の全面に照射（放射）してこれを加熱する
ようにしている。
【００１７】上記各実施例におけるハニカム４は仕切り
壁２に設けた窓３に嵌合した構成にしたが、仕切り壁自
体をハニカムにて構成してもよい。
壁２に設けた窓３に嵌合した構成にしたが、仕切り壁自
体をハニカムにて構成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ダクト内に間隔をあけ
て多数設けられた各ハニカムのそれぞれが熱放射体にて
加熱されていることにより、ダクト内を通過する気体
を、この各ハニカムを通過する間に順次加熱することが
でき、これにより、ダクトを通過する気体を順次昇温す
ることができる。そして高温の熱放射体からの放射熱を
ハニカム４で受け、このハニカム４の膨大な面積の壁を
伝熱面として気体が加熱されることにより、気体を１０
００℃以上に加熱する装置を小型化できると共に、安価
に製作することができる。
て多数設けられた各ハニカムのそれぞれが熱放射体にて
加熱されていることにより、ダクト内を通過する気体
を、この各ハニカムを通過する間に順次加熱することが
でき、これにより、ダクトを通過する気体を順次昇温す
ることができる。そして高温の熱放射体からの放射熱を
ハニカム４で受け、このハニカム４の膨大な面積の壁を
伝熱面として気体が加熱されることにより、気体を１０
００℃以上に加熱する装置を小型化できると共に、安価
に製作することができる。
【００１９】また本発明装置を利用することにより、空
気の加熱温度も１４００℃までは簡単に昇温することが
可能であり、また有機物をガス化する場合に発生する高
分子の有機物であるタール状物質も適当な量の水蒸気と
共に加熱すればガス状または軽質油に分解することが可
能である。
気の加熱温度も１４００℃までは簡単に昇温することが
可能であり、また有機物をガス化する場合に発生する高
分子の有機物であるタール状物質も適当な量の水蒸気と
共に加熱すればガス状または軽質油に分解することが可
能である。
【００２０】さらに都市ゴミの焼却を行なう場合にダイ
オキシンが発生するが、このときの燃焼ガスを本装置を
通すことによりベンゼン核を完全に分解すれば、塩素及
び塩酸ガスが存在するガスにおいてもダイオキシンの生
成が起こる恐れはなくなる。
オキシンが発生するが、このときの燃焼ガスを本装置を
通すことによりベンゼン核を完全に分解すれば、塩素及
び塩酸ガスが存在するガスにおいてもダイオキシンの生
成が起こる恐れはなくなる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す一部破断正面図で
ある。
ある。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例の要部を示す構成説明図
である。
である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す断面図である。
１…ダクト、２…仕切り壁、３…窓、４…ハニカム、５
…熱放射体、６…固着フランジ、７…燃焼ガスパイプ、
８…ベンチュリ、９…燃料供給パイプ、１０…触媒レー
ザ発振器。
…熱放射体、６…固着フランジ、７…燃焼ガスパイプ、
８…ベンチュリ、９…燃料供給パイプ、１０…触媒レー
ザ発振器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−110522（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−144874（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−227464（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185612（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−56391（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−77705（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24H 3/06 301
Claims (5)
- 【請求項１】 耐熱性を有する断熱材にて構成されるダ
クト１内に、気体の流れ方向に対向させて耐熱性を有す
るハニカム４を間隔をあけて多数設け、この各ハニカム
４の間の空間内に、各ハニカム４に熱を放射する熱放射
体５を各ハニカム４に対向して設けたことを特徴とする
気体加熱装置。 - 【請求項２】 放射熱にて加熱されるハニカムの材料を
金属の酸化物を主成分としないセラミックスとしたこと
を特徴とする請求項１記載の気体加熱装置。 - 【請求項３】 熱放射体に、電気ヒータを用いたことを
特徴とする請求項１記載の気体加熱装置。 - 【請求項４】 熱放射体に、燃焼ガスパイプ７を用いた
ことを特徴とする請求項１記載の気体加熱装置。 - 【請求項５】 熱放射体に、レーザ発振器を用いたこと
を特徴とする請求項１記載の気体加熱装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28364492A JP3196044B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 気体加熱装置 |
| DE69312197T DE69312197T2 (de) | 1992-09-30 | 1993-09-28 | Heizvorrichtung für Gase |
| EP93115604A EP0590582B1 (en) | 1992-09-30 | 1993-09-28 | Gas heating apparatus |
| US08/491,372 US5634457A (en) | 1992-09-30 | 1995-06-16 | Gas heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28364492A JP3196044B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 気体加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117698A JPH06117698A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3196044B2 true JP3196044B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17668192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28364492A Expired - Fee Related JP3196044B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 気体加熱装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5634457A (ja) |
| EP (1) | EP0590582B1 (ja) |
| JP (1) | JP3196044B2 (ja) |
| DE (1) | DE69312197T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1054529A (ja) * | 1996-08-14 | 1998-02-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 高温空気加熱器 |
| KR102506655B1 (ko) * | 2022-09-28 | 2023-03-03 | 서창일 | 탈취 열풍 장치 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US950599A (en) * | 1908-03-04 | 1910-03-01 | Bert E Mcdonald | Electric heater. |
| US1257568A (en) * | 1916-03-23 | 1918-02-26 | Cutler Hammer Mfg Co | Meter. |
| US3444925A (en) * | 1957-05-07 | 1969-05-20 | Minnesota Mining & Mfg | Structural articles and method of making |
| US3779710A (en) * | 1971-03-22 | 1973-12-18 | Smokontrol Corp | Air cleaning apparatus |
| JPS5148815B2 (ja) * | 1973-03-09 | 1976-12-23 | ||
| US3956188A (en) * | 1973-12-10 | 1976-05-11 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Compositions and methods for high temperature stable catalysts |
| US4114685A (en) * | 1976-01-08 | 1978-09-19 | Sanders Associates, Inc. | Method and apparatus for increasing heat transfer efficiency |
| US4093816A (en) * | 1977-02-11 | 1978-06-06 | Midland-Ross Corporation | Furnace heating apparatus |
| JPS5484637A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Heater for heating fluid |
| DE3126267A1 (de) * | 1981-07-03 | 1983-01-20 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Luftheizeinrichtung mit einem von den verbrennungsgasen eines brenners durchstroemten waermetauscher |
| US4643667A (en) * | 1985-11-21 | 1987-02-17 | Institute Of Gas Technology | Non-catalytic porous-phase combustor |
| US4730599A (en) * | 1986-09-04 | 1988-03-15 | Gas Research Institute | Radiant tube heating system |
| JPH0663625B2 (ja) * | 1986-09-24 | 1994-08-22 | 株式会社日本ケミカル・プラント・コンサルタント | 遠赤外線放射装置 |
| DE3804704A1 (de) * | 1987-02-17 | 1988-08-25 | Senju Metal Industry Co | Infrarot-heizvorrichtung |
| US4848315A (en) * | 1988-06-03 | 1989-07-18 | Adler Lee J | Apparatus for supplying heated air to an air system |
| US5232358A (en) * | 1988-07-08 | 1993-08-03 | Nippon Chemical Plant Consultant Co., Ltd. | Combustion apparatus |
| CA2045812C (en) * | 1990-07-04 | 1994-11-01 | Fumio Abe | Resistance adjusting type heater, catalytic converter and method of operating catalytic converter |
| US5213780A (en) * | 1991-06-04 | 1993-05-25 | Research-Cottrell, Inc. | Method for nitrogen oxide reduction and flue gas reheating |
| US5254840A (en) * | 1991-12-12 | 1993-10-19 | Corning Incorporated | Mounting for metal honeycomb structures |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP28364492A patent/JP3196044B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-28 DE DE69312197T patent/DE69312197T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-28 EP EP93115604A patent/EP0590582B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-16 US US08/491,372 patent/US5634457A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0590582A1 (en) | 1994-04-06 |
| JPH06117698A (ja) | 1994-04-28 |
| DE69312197D1 (de) | 1997-08-21 |
| EP0590582B1 (en) | 1997-07-16 |
| US5634457A (en) | 1997-06-03 |
| DE69312197T2 (de) | 1998-01-08 |
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