JP4041888B2 - Self-heat exchange type heat exchanger - Google Patents

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    • F28F2250/102Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Description

本発明は、 自己熱交換型熱交換器に関し、特にエネルギー消費を節約するための熱工学分野、及び大気や排ガス浄化を目的とする環境技術分野に適用して好適な技術に関するものである。 The present invention relates to a self-heat exchanging type heat exchanger, is particularly heat engineering in order to save energy consumption, and a technique suitable for applying the air and exhaust gas purification in environmental technology of interest.

隔壁型熱交換器の性能を向上させる方法のひとつとして、伝熱体(隔壁)の面積を限られた空間容量の中でできる限り大きくする試みが多くなされている。 One way to improve the performance of the partition-type heat exchanger, there have been many greatly attempts as possible in space volume area limited the heat transfer body (partition wall). 伝熱体の形状を蛇腹型とすることはその方法のひとつとして典型的なものである。 That the shape of the heat transfer body and bellows is typical as one of the methods. また、性能を向上する他の方法として、2つの流体の流れ方向を、伝熱面を挟んで共に同方向に向かう並流、あるいは互いに反対方向に向かう向流にそろえることも行われている。 Further, as another method for improving the performance, the flow directions of the two fluids, cocurrent directed in the same direction both across the heat transfer surface, or it is also made possible to align the countercurrent toward the opposite directions. このような流れを実現するため、多管円筒式構造や、多数のプレス成形された伝熱板を重ねたプレート式構造、スパイラル形式などの熱交換器が作られている。 To realize such a flow, and multi-tube cylinder type structure, a large number of press-molded heat transfer plate superposed plate-type structure, the heat exchanger, such as a spiral form is made.

一方、1つの流体について上流と下流の間で熱交換を行うと、余分な熱エネルギーをあまり消費することなく、流れの一部分においてだけ温度を変化させることができ、様々な化学反応や熱処理プロセスにおける熱エネルギーロスを小さくすることができる。 On the other hand, when the heat exchange between the upstream and downstream for one fluid, in excess without the thermal energy excessively consumed, it is possible to vary the temperature only in a portion of the flow, various chemical reactions and heat treatment process it is possible to reduce the thermal energy loss. さらに、このような自己熱交換器と触媒あるいはバーナー燃焼を一体化したものとして、スパイラル型構造の自己熱交換器を利用した方式(文献:第39回燃焼シンポジウム、発表番号C145、平成13年11月21日〜11月23日、横浜(非特許文献1))、回転蓄熱型熱交換器を利用した方式(「燃料消費50%削減、エネルギー環境設計ガスバーナー」日経産業新聞、平成14年6月25日(非特許文献2))、流路方向を一定時間ごとに切り替える蓄熱室式熱交換器を利用した方式(特開2001−349524号公報(特許文献1)、文献:第39回燃焼シンポジウム、発表番号C144、平成13年11月21日〜11月23日、横浜(非特許文献3))などが知られている。 Furthermore, as integrated such self heat exchanger and catalyst or burner combustion system (documents utilizing self-heat exchanger spiral structure: 39th combustion Symposium, Presentation # C145, 2001 11 month 21 to November 23, Yokohama (non-Patent Document 1)), method using rotary regenerative heat exchanger ( "fuel consumption reduced by 50%, the energy environment designed gas burner" Nikkei Sangyo newspaper, 2002 6 month 25 (non-Patent Document 2)), method using regenerator heat exchanger to switch the flow path direction for each predetermined time (JP 2001-349524 (Patent Document 1), the literature: 39th combustion symposium, announcement number C144, 2001 November 21 to November 23, and the like are known Yokohama (non-Patent Document 3)).

しかしながら、これら各種方式の熱交換器は、依然、熱交換面積が十分ではなく、製作も複雑であるという難点があった。 However, the heat exchanger of these various schemes, still not a heat exchange area sufficiently, there is a drawback that fabrication is complicated. また、熱交換効率やエネルギー消費の点でも改善の余地があった。 Further, there is room for improvement in terms of heat exchange efficiency and energy consumption.

特開2001−349524号公報 JP 2001-349524 JP

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、限られた容量の中でより大きな伝熱面積が得られ、かつ、製作が比較的容易であり、熱交換効率の飛躍的な向上をもたらすことができる自己熱交換型熱交換器を提供することをその課題とする。 The present invention has such has been made in view of the circumstances of prior art, a large heat transfer area and more in a limited capacity is obtained and, manufacture is relatively easy, leap heat exchange efficiency as its object to provide a self-heat exchanging type heat exchanger which can result in a specific improvement.

本発明によれば、上記課題は下記の技術的手段により解決される。 According to the present invention, the problem is solved by the following technical means.
(1)高温流体と低温流体を隔てるための隔壁型の伝熱体を有する熱交換器において、 (1) In the heat exchanger having a heat transfer member of the partition type for separating the hot fluid and cold fluid,
該伝熱体が蛇腹型形状であり、両流体が主として該伝熱体の蛇腹部分の空隙部を稜線方向又は谷線方向に沿って向流するように構成され、かつ、 A the heat transfer member is a bellows-type shape, both fluids is constituted gap portion of the bellows portion of the heat transfer member mainly to countercurrently along the ridge line direction or valley direction,
該伝熱体の蛇腹部分の稜線と交わる一端部又は両端部に、一方の流体を該伝熱体の反対側の蛇腹部分の空隙部に回り込ませるための流体回り込み空間部を有し、 At one or both ends intersecting ridgeline of the bellows portion of the heat transfer body, having a fluid wraparound space for Wrapping one fluid in the gap portion opposite the bellows portion of the heat transfer body,
該流体回り込み空間部を介して反対側に回り込んだ流体が、熱交換すべき他方の流体となって熱交換を行う自己熱交換型熱交換器であって、 Fluid wrapping around to the opposite side through the fluid wraparound space portion, a self-heat exchanging type heat exchanger for exchanging heat with a other fluid to be heat exchanged,
該伝熱体の蛇腹部分の空隙部に、該伝熱体とは別個の通気性を有する構造体を少なくとも1種類以上挟み、該通気性を有する構造体がスぺーサーとしての役割を果たすものであり、 The gap portion of the bellows portion of the heat transfer member, sandwiching at least one or more structures with separate ventilation and the heat transfer body, playing a role as a structure spacer having a vent temper It is in,
さらに、前記伝熱体として通気性のないものを用い、該伝熱体とスペーサー用構造体とフィルタークロスとを組み合わせて構成されていることを特徴とする自己熱交換型熱交換器。 Moreover, self-heat exchanging type heat exchanger, characterized in that used as no breathability, and is configured by combining a the heat transfer member and the spacer structure and the filter cloth as the heat transfer member.
(2)該構造体を該伝熱体の流体回り込み部端面からさらに延長して突出させ、その回りにフィルタークロスを蛇腹状に形成したことを特徴とする前記(1)に記載の自己熱交換型熱交換器。 (2) the structure of the protruded and extended further from the fluid curved portion end surface of the heat transfer body, the self-heat exchange according to (1), characterized in that the formation of the filter cloth in a bellows around it type heat exchanger.
(3)伝熱体面の一部を開口し、そこを流体回り込み部分とするか、又は該伝熱体の端部の一部分を切り取り、そこを流体回り込み部としたことを特徴とする前記(1)に記載の自己熱交換型熱交換器。 (3) opening a portion of the heat transfer member surface, wherein the or a fluid wraparound portions, or cut a portion of the end portion of the heat transfer member, wherein said characterized in that the fluid curved portion (1 self heat exchange type heat exchanger according to).

本発明によれば、限られた容量の中で熱交換面が大きくかつ製作が比較的容易で、熱交換効率が飛躍的に向上した自己熱交換型熱交換器であって、フィルタートラップ機能を備えた自己熱交換器として機能するものが得られる。 According to the present invention, relatively easy large and manufacture the heat exchange surfaces in a limited obtained capacitance, heat exchange efficiency is a self-heat exchanging type heat exchanger which is dramatically improved, the filter trap function which functions as a self-heat exchanger with is obtained.

以下、本発明の実施の形態を参考例及び好ましい実施例に基づいて説明する。 It will be described below with reference to reference examples and preferred embodiments an embodiment of the present invention.

(第1 参考例) (The first reference example)
図1に第1参考例に係る熱交換器を立体透視斜視図で示す。 The heat exchanger according to the first exemplary embodiment in FIG. 1 shown by solid transparent perspective view.
参考例の熱交換器は、蛇腹型伝熱体(BF)を有する。 The heat exchanger of this reference example has a bellows type heat transfer body (BF). この蛇腹型伝熱体(BF)は、高温流体1と低温流体2又は2'を隔てる隔壁が蛇腹型(ベローズ型あるいはアコーディオン型)構造となっている。 The bellows-type heat transfer (BF) is a partition wall separating the hot fluid 1 and the low temperature fluid 2 or 2 'is a bellows (bellows or accordion-type) structure. 蛇腹型伝熱体(BF)の蛇腹部分の稜線と交わる両端面(A及びA')は、当該熱交換器の上下部壁とシール材(図示せず)等を介して密着させることによりシールされている。 The bellows type heat transfer member end surfaces intersecting the ridges of the bellows portion (BF) (A and A ') is sealed by close contact via the upper and lower walls and the sealing material of the heat exchanger (not shown) It is. また、蛇腹部分の稜線と平行な伝熱体(BF)の両端部(a及びa')は、当該熱交換器の両側面を構成する側壁(C、C')と溶接あるいはシール材(図示せず)を介して密着させることによりシールされている。 Further, both end portions of the ridges of the bellows portion and parallel to the heat conductor (BF) (a and a ') are side walls which constitute the sides of the heat exchanger (C, C') and the welding or sealing material (FIG. are sealed by close contact via Shimese not). また、伝熱体(BF)の稜線と相対する熱交換器の前後側面(B及びB')については、伝熱体(BF)の稜線部と容器側面(B及びB')の間隔が蛇腹のピッチに比べて充分小さくなっており、さらに2流体の出入り口(D,D'、E,E')が、伝熱体(BF)の稜線と相対する前後側面(B及びB')の上下両端近くに設けられている。 Also, 'for the ridge line portion and the container side surface of the heat transfer body (BF) (B and B ridgeline front and rear sides of the facing heat exchanger heat transfer body (BF) (B and B)' interval) is bellows of which is sufficiently smaller than the pitch, two more fluid inlet and outlet (D, D ', E, E') is, the upper and lower edges and opposed front and rear sides of the heat transfer body (BF) (B and B ') It is provided near both ends.

上記のような構造をとることにより、前面及び背面の入り口から入った温度の異なる2つの流体が、蛇腹型伝熱体(BF)を隔ててそれぞれの空隙部を蛇腹の稜線方向に、互いに並流(流れ1及び2)あるいは向流(1及び2')することが実現できる。 By taking the above structure, two fluids having different temperatures entering from the entrance of the front and back of the respective cavity portion in the ridge line direction of the bellows spaced bellows type heat transfer body (BF), parallel to each other flow can be realized be (flow 1 and 2) or countercurrent (1 and 2 '). また、伝熱体を蛇腹型構造とすることにより、限られた容量の中で大きな伝熱面積が得られる。 Further, with the bellows-type structure heat conductor, large heat transfer area in a limited capacity. また、蛇腹型伝熱体はその製作が比較的容易であり、熱交換効率が飛躍的に向上する。 Further, the bellows type heat transfer Netsutai is relatively easy fabrication thereof, the heat exchange efficiency is remarkably improved.

伝熱体(BF)の断面形状としてここでは三角波型を例示したが、これに限定されるものではなく、波型や稜線部だけ半円形になった平板型でもよい。 Here, although the cross-sectional shape of the heat transfer body (BF) exemplified a triangular wave form, the present invention is not limited thereto, only the wave types and ridge may be plate type has become semicircular. また、伝熱体(BF)としては、箔状ステンレスを折り曲げて形づくったものや、焼成前の板状のセラミック材を蛇腹型に成形した後に焼成したものでもよい。 As the heat transfer body (BF), which have shaped by bending a foil-like stainless steel or the plate-shaped ceramic material before firing may be obtained by sintering after molding the bellows. また、外部からの圧縮力による蛇腹型伝熱体の破損や変形を防ぐ方法として、上記の箔状ステンレスや焼成前の板状セラミック表面に凹凸をつけたり、波形に加工した板をその波の稜線と垂直あるいは平行でない方向で折り曲げて蛇腹型として、隣り合う蛇腹面が互いに接するようにすればよい。 Further, as a method of preventing damage or deformation of the bellows-type heat transfer due to compressive force from outside, ridge of the wave or put irregularities to the foil-like stainless steel or pre-firing of the plate-shaped ceramic surface, the processed plate in waveform and a bellows folded in a direction not perpendicular or parallel, may be so bellows surface adjacent contact with each other.

図2(a)は、図1で示した構造を流体1の出入り口側から見た正面透視図である。 2 (a) is a front perspective view of the structure shown in FIG. 1 from the inlet and outlet side of the fluid 1. D、Eは図1と同じ流体1の出入り口である。 D, E is the entrance of the same fluid 1 and FIG. それぞれの裏側に流体2の出入り口D'、E'が設けられている。 Doorway D fluid 2 ', E' are provided on the back sides. また、b、b'は、それぞれ正面から見た蛇腹型伝熱体(BF)の稜線及び谷線である。 Further, b, b 'is a ridge and valley of each bellows type heat transfer member as viewed from the front (BF). 蛇腹型伝熱体(BF)の全体形状についても、ここで示したような直方体に限定されず、たとえば図2(b)に示すように、流体の流入出部分を扇子のように広げて、この部分の流通抵抗を小さくする形としてもよい。 For even overall shape of the bellows type heat transfer member (BF), and should not be construed as limited to a rectangular parallelepiped as shown, for example, as shown in FIG. 2 (b), the flow out portion of the fluid spread like a fan, it may form to reduce the flow resistance of this portion. また、図2(c)に示すように蛇腹型伝熱体全体を扇子型としてもよい。 Moreover, the entire bellows type heat transfer member may be fan-type as shown in Figure 2 (c). このようにすることにより流体の流速を流れに沿って変化させることができ、より効率的な熱交換を達成できる場合もある。 Thus the flow rate of fluid along the flow can be changed by the, in some cases achieve more efficient heat exchange.

さらに、図2(c)の形状を円周方向に一周させた図3のような形態とすることもできる。 Furthermore, it is also possible to form as in Figure 3 the shape shown in FIG. 2 (c) were round in the circumferential direction. この場合、稜線と平行な伝熱体(BF)の端部を互いに溶接あるいはシール材を介して密着させるなどの手段によりシールする。 In this case, the sealing by such means as to contact via the mutually welding or sealing material end of the ridge parallel to the heat conductor (BF). 図3中の各記号は図1と対応した各部分を示している。 Each symbol in FIG. 3 shows the parts corresponding to FIG. 1. D,E,D',E'は図1と同様に、それぞれ流体1,2(2')の出入り口であり、流体2の方向を変えることにより並流(2)にも向流(2')にもなる。 D, E, D ', E' is similar to FIG. 1, respectively fluid 1,2 (2 ') is a doorway, cocurrent by changing the direction of the fluid 2 (2) to be countercurrent (2' also it becomes). この構造では、外内筒面A、A'でのシールが必要である。 In this structure, it is necessary to seal outside the cylinder surface A, A '. ただし、このような円筒状とすることにより蛇腹の稜線と平行な両端部(図1のa及びa')は消失する。 However, parallel end portions and ridges of the bellows by such a cylindrical (a and a 'in FIG. 1) disappears. 面B及びB'については図1の場合と同じく、伝熱(BF)の稜線部と容器側面の間隔が蛇腹のピッチに比べて充分小さければよく、シールの必要はない。 The surface B and B 'as in the case of FIG. 1, may be the interval of the ridge line portion and the container side surface of the heat transfer (BF) is sufficiently smaller than the pitch of the bellows, there is no need for seals.

また、同じく円筒状であるが、蛇腹型伝熱体を図4に示すように配置した構造も可能である。 Although it is also cylindrical, it is also possible arrangement structure to exhibit a bellows-type heat transfer member in Fig. 図4中の各記号も図1と対応した各部分を示している。 Each symbol in FIG. 4 also shows the parts corresponding to FIG. 1. この場合、伝熱体(BF)は外筒Bと内筒B'に挟まれた空間内に置かれる。 In this case, heat transfer body (BF) is placed in sandwiched outer tube B and the inner cylinder B 'space. 伝熱体(BF)の稜線と垂直な端面(A及びA')において、それぞれの容器面と伝熱体(BF)とをシール材を介して密着させるなどの手段によりシールする。 Ridgeline perpendicular end face of the heat transfer body (BF) in (A and A '), is sealed by means such as to contact each container surface and the heat transfer body and (BF) via the sealing material. また、伝熱体(BF)の稜線と平行する両端部については、互いに完全に密着させるか溶接して、流体が伝熱体(BF)の反対面にリークしないようにシールする必要はあるが、図3の構造の場合と同様に、この部分での容器壁とのシール部は消失し、不要になる。 Also, the both end portions parallel to the ridge line of the heat transfer body (BF), by welding or to completely close contact with each other, the fluid is required to seal to prevent leakage to the opposite surface of the heat transfer body (BF) , as in the case of the structure of FIG. 3, the sealing portion of the container wall in this portion disappear, become unnecessary. 一方、B,B'面においては、図1の場合と同様に、伝熱体(BF)の稜線と各面との距離がそれぞれの面における蛇腹のピッチより充分小さければよく、シールの必要はない。 On the other hand, B, in B 'plane, as in the case of FIG. 1, may be sufficiently smaller than the pitch of the bellows in each surface distance between the ridge and the surfaces of the heat conductor (BF), the seal of the required Absent.

(第2 参考例) (Second reference example)
第2参考例に係る熱交換器を図5に示す。 The heat exchanger according to a second reference example shown in FIG. 参考例の熱交換器は、図1の構造を持つ2流体用の隔壁型熱交換器において、蛇腹型伝熱体(BF)を挟んで互いに反対側にある一対の流体の出入り口(D、D'、E,E')の代わりにDを入り口、D'を出口とし、さらに、伝熱体(BF)の一方の端部(A')を密着シールするのではなく、入り口(D)から入った流体を伝熱体(BF)の反対面側に回り込ませるための流体回り込み空間部(F)を設けたことを特徴とするものである。 The heat exchanger of this reference example, the partition wall type heat exchanger for two fluids having the structure of FIG. 1, the doorway of the pair of fluid in the opposite sides of the bellows type heat transfer body (BF) (D, D ', E, E' 'and the outlet, and further, one end of the heat transfer body (BF) (a' entrance, D and D instead of) rather than contact seal), inlet (D) fluid wraparound space for Wrapping the opposite side of the heat transfer body (BF) and containing fluid from the (F) that was provided and is characterized in. それ以外の構成は第1実施例と同様である。 The other configuration is similar to the first embodiment.

このような構造をとることにより、ひとつの流体がその上流と下流で蛇腹型伝熱体(BF)を挟んで互いに向流する自己熱交換型の熱交換器となる。 By adopting such a structure, a single fluid self heat integrated heat exchanger for countercurrent to each other across the bellows-type heat transfer body (BF) at its upstream and downstream. また、同様の変形を施すことにより、図2、3、4のいずれの熱交換器についても、対応する自己熱交換器とすることができる。 Further, by applying the same modification, for any of the heat exchanger of Figure 2, 3 and 4, it can be a corresponding self-heat exchanger.

参考例の熱交換器は、第1 参考例の作用効果に加え、多管円筒式に代表される従来型の熱交換器構造を利用した自己熱交換器に比べて配管及び流体をシールするための構造が大幅に簡略化され、さらに蛇腹の数を増加させても全体及びシール構造が全く複雑にならない利点を持ち、熱交換効率がきわめて高い自己熱交換器を得ることができる。 The heat exchanger of this reference example, in addition to the effects of the first reference example, to seal the pipe and fluid as compared to the multi-tube cylindrical, self-heat exchanger using a heat exchanger structure of the conventional type represented by structure is greatly simplified, it is possible to further overall and seal structure even by increasing the number of bellows has the advantage that not at all complicated, the heat exchange efficiency is obtained a very high self-heat exchanger.

図6(a)は図5の自己熱交換器の構造を正面透視図としたものである。 FIGS. 6 (a) is obtained by the structure of the self-heat exchanger of Figure 5 with a front perspective view. 図中bは稜線、b'は谷線(反対側の蛇腹部分の稜線に対応)を示す。 B in the figure is the edge line, b 'denotes a valley (corresponding to ridge line of the bellows portion on the opposite side).
第2 参考例においては、温度が極値となる流体回り込み空間部(F)は必ずしも1カ所である必要はなく、図6(b)のように、伝熱体(BF)の稜線方向の中央部に流体出入り口(D,D')を設けることにより、入り口(D)から流入した流体が上下方向に分流し、それぞれ伝熱体(BF)の異なる端面に隣接した空間部(F,F')で回り込んだ後、合流して出口(D')から出るようにしてもよい。 In the second reference example, temperature fluid wraparound space becomes an extreme value (F) is not necessarily one place, as shown in FIG. 6 (b), the center of the ridge line direction of the heat transfer body (BF) fluid inlet and outlet (D, D ') to the part by providing the entrance and diverted to flow into the fluid vertically from (D), the space portion adjacent to the different end surfaces of the respective heat transfer (BF) (F, F' after wrapping around in), may be out of the outlet (D ') joins. このようにすることにより、面(A)における伝熱体(BF)と容器壁との間のシールが不要になる。 In this way, the seal between the heat transfer body (BF) and the container wall in the plane (A) is not needed.

さらに、図6(c)は、図6(b)のような中央部に出入り口を持ち流体が分流する自己熱交換器について、蛇腹型伝熱体(BF)を稜線方向に沿って細長い直方体の全体形状とし、さらに円環状にして、稜線と交わる伝熱体(BF)の両端部が同じ流体回り込み空間部(F)を共有する形としたものである。 Further, FIG. 6 (c), the self-heat exchanger fluid has a doorway to divert to the central portion as in FIG. 6 (b), an elongated rectangular bellows type heat transfer body (BF) along a ridge line direction and overall shape, and further the annular one in which both end portions of the heat transfer body intersecting ridgeline (BF) is a form of sharing the space (F) wraparound same fluid. この変形例では、温度が極値となる空間部(F)を一カ所にしつつ、蛇腹部分の端面におけるシールが不要になる利点がある。 In this modification, while the space temperature is extreme and (F) in one place, there is an advantage that the seal is not required at the end face of the bellows portion.

(第3 参考例) (Third reference example)
以下図5に示す構造の自己熱交換器をベースとした反応器について説明する。 It will be described below reactor based self heat exchanger having the structure shown in FIG.
図7に示す反応器は、図5に示す自己熱交換器をベースとし、流体回り込み空間部(F)に発熱体(ヒータ)あるいは吸熱体(G)を組み込んだ、自己熱交換器と一体化した反応器である。 The reactor shown in Figure 7, based self heat exchanger shown in FIG. 5, incorporating heating elements in the fluid wraparound space (F) (heater) or heat absorption body (G), integrated with self heat exchanger it is the reactor. このような構造の反応器では、温度の低い(高い)流入流体と、最高(最低)温度となる空間部(F)を経て加熱(冷却)された流出流体との間で伝熱することにより、空間部(F)でかなりの高温(低温)になっても、入り口(D)に対する出口(D')での温度はそれほど高く(低く)ならない(例えばD,F,D'における温度がそれぞれ20℃、700℃、90℃)。 The reactor having such a structure, a low temperature (high) incoming fluid, by heat transfer between the maximum (minimum) heating through temperatures become space portion (F) (cooling) has been effluent , even at a high temperature (low temperature) significant in space (F), 'not the temperature of the so high (low) (e.g. D, F, D outlet (D)' for the entrance (D) the temperature at each 20 ℃, 700 ℃, 90 ℃). このような構造のものは、流体を熱反応させるため加熱する必要はあるが再び取り出すときの温度はなるべく変化させたくないとき、加熱のためのエネルギー(電力)を小さくできる反応器として利用できる。 Those having such a structure, fluid when it is necessary to heat for thermally reacting Without wishing temperature was possible variation when taking out again, can be used as reactor energy (electric power) can be reduced for the heating. 従って、化学反応装置全般への応用が期待できる。 Therefore, application to a chemical reaction device in general can be expected.

<第3 参考例の性能の理論的見積もり> <Theoretical estimates of the performance of the third reference example>
図7に示す第3 参考例の自己熱交換型反応器の性能を概略的に見積もる。 The third reference example performance of self-heat exchanging type reactor shown in FIG. 7 estimate schematically. 該伝熱体(BF)の蛇腹形の稜線部(あるいは谷部)の折り曲げ形状が半円形となっており各伝熱面が互いに平行であるとすると、この場合の熱伝導は平行平板を挟んだ異なる流体間での熱伝導とみなすことができる。 When the ridge line portion of the bellows-shaped (or valley) the heat transfer surfaces are bent shape becomes a semicircle of the heat transfer member (BF) is to be parallel to each other, the thermal conductivity in this case across a parallel plate it can be regarded as the thermal conductivity between different fluids. 蛇腹面の総面積がA(m )、この伝熱面を挟んだ高温流体から低温流体への熱通過率がK(W/m ・K)、隣合う蛇腹面の面間隔がd(m)であるとする。 The total area of the bellows surface A (m 2), heat transfer coefficient is K from the hot fluid across the heat transfer surface to the cold fluid (W / m 2 · K) , spacing of the bellows surface adjacent the d ( assumed to be m). 面間隔d=10 −3 (=1mm)程度の場合、この反応器内での流体の流速が1m/sオーダーにおける流れは層流となることが予想される。 When a lattice spacing of about d = 10 -3 (= 1mm) , the flow velocity of the fluid at the reactor flows in 1 m / s orders are expected to be laminar. 平行平板間を流れる層流では、壁面と高温、低温各流体との間の熱通過率h(W/m ・K)は、熱流束一定という条件(向流の自己熱交換形反応器はこの条件で近似できる)の下では、 In the laminar flow flowing between parallel plates, walls and high temperature, heat transfer coefficient between the low temperature each fluid h (W / m 2 · K ) , the condition that the heat flux constant (countercurrent self heat exchanger type reactor under this can be approximated by the conditions),
h=140/17×λ/D h = 140/17 × λ / D
で与えられる。 It is given by. ここで、係数140/17は通常Nusselt数と呼ばれる無次元数であり、与えられた条件では解析的に決められる値である。 Here, the coefficient 140/17 is a dimensionless number which is usually called Nusselt number, the given condition is a value determined analytically. λは流体の熱伝導率(W/m・K)、Dは代表長さと呼ばれる寸法で、平行平板の場合は D=2d λ is the thermal conductivity of the fluid (W / m · K), D is the dimension referred to as characteristic length, in the case of parallel plate D = 2d
である。 It is. また、 Also,
K=1/2h K = 1 / 2h
となる。 To become. これらの式をまとめると、結局 K=35/17×λ/d Summarizing these equations, after all K = 35/17 × λ / d
となる。 To become. さて図7において、発熱体を使用する場合を仮定し、その発熱量を仮にQ(W)、流体の熱容量流量(温度依存性がないものとする)をμC (J/K・s)とし、熱交換体は理想的に断熱されて排熱以外の放熱は全くないものとすると、流体の入口温度T と出口温度T の関係は、 Well 7, assume a case of using a heating element, its heating value if Q (W), (and that there is no temperature dependence) heat capacity flow rate of the fluid to the μC p (J / K · s ) When the heat exchanger is ideally radiator other than waste heat is insulated shall no relationship inlet temperature T i and the outlet temperature T o of the fluid,
−T =Q/(μC T o -T i = Q / ( μC p)
となる。 To become. ただし、ここでμは流体の質量流量(kg/s)を、C は流体の定圧比熱(J/kg・K)を表す。 However, here μ is the fluid mass flow rate (kg / s), C p represents the fluid pressure specific heat (J / kg · K). また、流体回り込み部(F)に流入する流体温度T riと流体回り込み部(F)から流出する流体温度T roの間にも T ro −T ri =Q/(μC The fluid curved portion fluid temperature T ri fluid curved portion flowing into (F) (F) T also between the fluid temperature T ro flowing out ro -T ri = Q / (μC p)
が成り立つ。 It holds. ここで、どれだけの割合の熱が高温側流体から低温側流体に移動されたかを意味する熱交換率φを、 Here, how much the ratio of heat the heat exchange rate φ which means what was moved to the cold-side fluid from the hot side fluid,
φ=(T ro −T )/(T ro −T φ = (T ro -T o) / (T ro -T i)
と定義すると、 And it is defined as,
φ=(T ro −T )/(T ro −T +T −T )=(T ro −T )/(T ro −T +Q/(μC )) φ = (T ro -T o) / (T ro -T o + T o -T i) = (T ro -T o) / (T ro -T o + Q / (μC p))
となり、さらに、 Next, further,
μC (T ro −T )=KA(T −T )=35/17×λ/d・A・Q/(μC μC p (T ro -T o) = KA (T o -T i) = 35/17 × λ / d · A · Q / (μC p)
より、 Than,
φ=(35/17×λ/d・A)/(μC +(35/17×λ/d・A))・・・・・(1) φ = (35/17 × λ / d · A) / (μC p + (35/17 × λ / d · A)) ····· (1)
となる。 To become.

(1)式を用いて、長さ1600mm、幅200mm(すなわちA=0.32m )の長方形薄板を40mm間隔ごとに40面に折り曲げ、隣り合う面間隔を1mm(=d)とした蛇腹型伝熱体(BF)について、流入流体として20℃空気(密度ρ=1.166kg/m 、定圧比熱C =1005J/kg・K)、熱交換器の作動条件が20℃付近でλ(=0.0257W/m・K)が一定と仮定した場合の、空気流速v(L/s)と熱交換率φの関係を求めた結果を表1に示す。 (1) using the formula, length 1600 mm, rectangular thin plate bent to 40 face each 40mm intervals, the adjacent surface distance 1 mm (= d) and the bellows of width 200 mm (i.e. A = 0.32 m 2) for heat transfer body (BF), 20 ° C. air as the incoming fluid (density ρ = 1.166kg / m 3, isobaric specific heat C p = 1005J / kg · K ), the operating conditions of the heat exchanger λ at around 20 ° C. ( = when 0.0257W / m · K) is assumed to be constant, the results of the air flow velocity v (L / s) was determined relationship of the heat exchange rate φ shown in Table 1. なお、この場合μは、 It should be noted that, in this case μ is,
μ=ρv×10 −3・・・・・・(2) μ = ρv × 10 -3 ······ ( 2)
として算出した。 It was calculated as.

蛇腹形に成形したこの熱交換体の体積Vは、約0.32Lに過ぎない。 The volume V of the heat exchanger body formed into a bellows shape is only about 0.32 L. 従ってv=1L/sのときの空間速度は3600v/V=11250h −1となる。 Space velocity when Thus v = 1L / s becomes 3600v / V = 11250h -1. このような高い空間速度においても、計算の際に仮定したように伝熱体(BF)を完全に平行平板型に折り曲げることができれば、熱交換率93.5%というきわめて高い性能を発揮することが予想される。 Even in such a high space velocity, if it is possible to fold completely parallel plate-type heat transfer body (BF) as was assumed in the calculation, to exhibit extremely high performance of heat exchange efficiency 93.5% There is expected. 同様にさらに高空間速度のv=2L/s(SV=22500h −1 )、3L/s(SV=33750h −1 )でも、それぞれ87.8%、82.8%という高い熱交換率が得られる。 Similarly further high spatial velocity v = 2L / s (SV = 22500h -1), but 3L / s (SV = 33750h -1 ), respectively 87.8%, high heat exchange rate of 82.8% is obtained .

<第3 参考例の性能検証実験> <Performance verification experiment of the third reference example>
次に、上記の計算例と同寸法の反応器を試作(1号器)して性能を調べた結果を表2に示す。 Next, Table 2 shows the results of examining the performance prototype reactor above calculation example of the same size (No. 1 unit). 伝熱体材料としては厚さ0.03mmのステンレス箔を用いた。 The heat transfer material using stainless steel foil having a thickness of 0.03 mm. また、発熱体として流体回り込み部(F)にカンタル線を設け、通電により約50W発熱させた。 Further, fluid curved portion Kanthal line (F) is provided, to about 50W heating by energization as the heating element. v=1, 2, 3L/sにてそれぞれ78, 69, 68%の熱交換性能が得られた。 v = 1, 2, respectively at 3L / s 78, 69, 68% of the heat exchange performance is obtained.

(第4 参考例) (Fourth reference example)
図8に第4参考例に係る反応器を示す。 Figure 8 shows a reactor according to the fourth embodiment. この反応器は、図7で説明した反応器における加熱を流体内に含まれる反応成分の触媒反応で行うものである。 The reactor is to perform the catalytic reaction of reactants contained in the fluid heating in the reactor described in Fig. この反応器は、図5の構造を持つ自己熱交換器において、伝熱体(BF)の全表面、あるいは流体が回り込む端面に近い表面に触媒(H)を担持させ、自己熱交換器と一体化した触媒反応器である。 The reactor, in a self-heat exchanger having a structure shown in FIG. 5, the entire surface of the heat transfer body (BF), or by supporting the catalyst (H) on the surface near the end face of the fluid from flowing, self-heat exchanger integral a phased catalytic reactor. この反応器では、熱交換率の高い蛇腹型伝熱面を持つ自己熱交換構造とモノリス型触媒担体構造を一体化させることにより、図7の場合と同様に、反応流体の温度を結果的にそれほど上昇させることなく反応器内部で触媒反応に十分な温度が得られ(例えばD,F,D'における温度がそれぞれ20℃、300℃、50℃)、高効率で省エネルギー的な反応を実現することができる。 In this reactor, by integrating the self-heat exchange structure and a monolithic catalyst support structure having a high bellows type heat transfer surfaces of the heat exchange efficiency, as in the case of FIG. 7, the temperature of the reaction fluid consequently so a temperature sufficient to obtain the catalytic reaction inside the reactor without increasing (e.g. D, F, respectively 20 ° C. temperature in D ', 300 ℃, 50 ℃), to realize the energy-saving reactions with high efficiency be able to.

<第4 参考例の性能検証実験> <Performance verification experiment of the fourth reference example>
第4 参考例の自己熱交換型触媒反応器の性能を実際に検証するため、伝熱体として厚さ0.03mm、幅200mm、長さ2720mmのステンレス箔を長手方向に対して直角に40mm間隔で計68面に折り曲げ、全体形状として約40×40×200mmの、図5に示すような直方体の蛇腹形伝熱体を作製した。 The fourth fact to verify the performance of the self-heat exchanging type catalytic reactor of Reference Example, thickness 0.03 mm, width 200 mm, 40 mm intervals at right angles to the stainless steel foil length 2720mm to the longitudinal direction as the heat conductor in folded meter 68 side, of about 40 × 40 × 200 mm as a whole shape, to produce a rectangular bellows Katachiden heat, such as shown in FIG. この時の折り曲げられた伝熱体の隣り合う面間隔は約0.59mmであった。 Spacings adjacent heat conductor which is bent in this case was about 0.59 mm. さらに、この伝熱体の流体が回り込む側の端面から流体出入口方向へ幅約40mmの範囲にアルミナ担持白金触媒をコーティングした後、厚さ0.6mmのステンレス板製の直方体容器に収めた。 Furthermore, this after the end surface of the side where the fluid flows around the heat transfer member to the fluid inlet and outlet direction in the range of a width of about 40mm and coated with alumina-supported platinum catalyst, matches a stainless plate steel rectangular container thickness 0.6 mm. この容器には図5のD、D'に相当する出入り口を設け、低濃度の揮発性有機成分(VOC)を含む空気を流通させた。 D of FIG. 5 in the container, provided the entrance corresponding to D ', was passed through the air containing low concentrations of volatile organic components (VOC). この試作2号器について、各VOCの除去性能と熱交換性能結果を表3に示す。 This trial No. 2 unit, showing the removal performance and heat exchange performance results of each VOC in Table 3. 室温空気に含まれる濃度0.3%以下のこれらVOCを、着火の際を除き外部からの補助的な熱を加えることなく、それ自身の酸化によって生ずる熱だけで、すなわち自己酸化的に90%以上分解し続けることができた。 These VOC concentrations less than 0.3% contained in the room air, without adding an auxiliary external heat except during ignition, only heat generated by the oxidation of its own, i.e. self-oxidatively 90% I was able to continue to decompose or more. トルエンに関しては、流量1.1L/s(SV=12400h −1 )という比較的高空間速度でも、濃度約0.1%のトルエンを約94%の除去率でCO とH Oに完全分解した。 With respect to toluene, at a relatively high space velocity of flow 1.1L / s (SV = 12400h -1 ), completely to CO 2 and H 2 O concentration of about 0.1% toluene removal rate of about 94% degradation did.

塗装工場などでは、トルエン、キシレンなどの揮発性有機成分(いわゆるVOC、volatile organic compounds)による空気汚染が問題になっている。 Etc. The paint shop, toluene, volatile organic components (so-called VOC, volatile organic compounds) such as xylene by air pollution in question. ところが、本反応器を用いれば、例えばトルエンを0.1%含む空気を付加的な加熱エネルギーを要することなく、白金触媒などの酸化触媒を用いることにより、トルエンの触媒燃焼で生じた熱のみを利用することにより反応温度を維持して酸化分解することができる。 However, using the present reactor, for example, toluene without requiring additional heating energy air containing 0.1%, by using an oxidation catalyst such as platinum catalysts, only heat generated by the catalytic combustion of toluene it can be oxidatively decomposed by maintaining the reaction temperature by the use. すなわち、本反応器は、空気中の低濃度揮発性有機汚染物質を処理する装置などへの応用が期待できる。 That is, the present reactor, application to apparatus for processing a low concentration volatile organic contaminants in the air can be expected.

(第5 参考例) (Fifth reference example)
図9に第5参考例に係る反応器を示す。 Figure 9 shows a reactor according to a fifth embodiment. この反応器は、図5の構造の自己熱交換器において、伝熱体(BF)に蓄熱性を持たせ、さらに伝熱体(BF)の全表面、あるいは流体の入出口に近い側の領域表面に、流体に含まれる反応成分を反応させる触媒(H)を担持させるとともに、伝熱体(BF)の全表面、あるいは流体が回り込む伝熱体(BF)の端面側に近い領域表面に、反応成分を低温で吸着し高温で脱離させる吸着剤(I)を担持させた構造となっている。 The reactor, in a self-heat exchanger of the structure of FIG. 5, to have a heat storage in the heat transfer body (BF), further the whole surface or side of the region close to the inlet and outlet of the fluid, the heat transfer body (BF) on the surface, together with a catalyst is supported on (H) reacting the reaction components contained in a fluid, the entire surface or area surface near the end face of the fluid flows around the heat transfer body (BF), the heat transfer body (BF), has become the reaction components was supported adsorbent (I) desorbing adsorbed at a high temperature at a low temperature structure.

本反応器によれば、流体温度がしだいに上昇する過渡的な反応条件において、温度が低いうちは、吸着剤(I)に反応成分を吸着させることにより捕捉しておく。 According to the reactor, in the transient reaction conditions the fluid temperature gradually rises, among the temperature is low, keep captured by adsorbing the reaction components to the adsorbent (I). 流体温度が上昇するにつれ、伝熱体(BF)の入出口に近い部分から加熱されるが、流体が回り込む側部分の加熱は伝熱体(BF)の蓄熱性により、これよりかなり遅れる。 As the fluid temperature rises, but is heated from a portion close to the inlet and outlet of the heat transfer body (BF), the heating of the side portion in which the fluid from flowing by the heat storage of the heat transfer body (BF), considerably later than this. このため、加熱が伝熱体(BF)全体に行き渡って、いったん吸着した反応成分が脱離する頃には、流体出口付近の温度はさらに高くなって触媒反応が起こる条件が達成されているので、反応成分が高効率で分解され、排出側に出ることがない。 Therefore, heating is pervasive throughout heat transfer body (BF), once the time the adsorption reaction component is desorbed, because the temperature is further raised catalytic reaction occurs the condition in the vicinity of the fluid outlet is achieved the reaction components are decomposed at a high efficiency, it does not leave the discharge side. このような構造の反応器は、エンジン始動時に出やすく、また、排ガス温度が低いために従来の触媒コンバータでは処理しにくい、エンジン始動時に排出される炭化水素を処理するための自動車排ガスコンバータとして好適である。 The reactor having such a structure, readily released when the engine is started, also difficult to process in conventional catalytic converter for exhaust gas temperature is low, preferably as an automotive exhaust gas converter for treating the hydrocarbons emitted during engine start it is.

(第6 参考例) (Sixth Reference Example)
図10に第6参考例に係る反応器を示す。 Figure 10 shows a reactor according to a sixth embodiment. この反応器は、図7の構造の発熱体(G)を備えた自己熱交換器と一体化した反応器において、微粒子を捕捉できるフィルター(J)を、流体が回り込む伝熱体(BF)の端面に密着させた構造となっている。 The reactor, in a reactor integrated with a self-heat exchanger with the heating element of the structure of FIG. 7 (G), a filter (J) that can capture particles, fluid flows around the heat transfer body of (BF) It has a structure in which in close contact with the end face.

本反応器によれば、温度が最も高くなる空間部(F)にフィルター(J)を配置することにより、高温にすると分解できる炭素や高沸点有機成分からなる微粒子などを、流体の入出口温度をそれほど上昇させず熱エネルギーをそれほどかけなくても処理できる自己再生型フィルタートラップとなる。 According to the reactor, as the temperature is to place the filter (J) to the highest becomes space (F), and fine particles of carbon or high-boiling organic components can be decomposed to a high temperature, the fluid inlet and outlet temperature a self-regenerating type filter trap that can process without applying much heat energy without significantly increasing. ディーゼルエンジン排ガス中の粒子状物質(PM)、とりわけその中の固体炭素分(すす)は600℃以上にならないと速やかに酸化除去できない。 Particulate matter in diesel engine exhaust (PM), especially a solid carbon content therein (soot) can not be rapidly oxidized and removed when not to exceed 600 ° C.. 従来では、排ガス温度を間欠的にここまで上昇させてフィルターに捕捉された(PM)を酸化し、フィルター再生する技術があったが、これに必要なエネルギー(燃料)がかなりのものとなっていた。 Conventionally, oxidized intermittently raised until now the exhaust gas temperature has been captured in filter (PM), there was a technique for regeneration of the filter, have become a energy (fuel) is quite necessary to It was. ところが、本反応器によれば、それほどエネルギーをかけることなく、PM酸化が速やかに起こる温度を得ることができる利点がある。 However, according to the present reactor, there can be advantageously so without applying energy to obtain a temperature which is the PM oxidation occurs rapidly. 本反応器では、フィルター(J)に、MoやVなどを含むPM酸化用触媒を担持しておけば、到達すべき温度を500℃や400℃などへと下げることも可能であり、エネルギー損失をさらに小さくすることも可能である。 In this reactor, a filter (J), if carrying a catalyst for PM oxidation, including Mo and V, it is also possible to lower the temperature to be reached and the like 500 ° C. and 400 ° C., energy loss it is also possible to further reduce the. 本反応器は、自己再生型のディーゼルパーティキュレートフィルターとしての応用が可能である。 This reactor is applicable as a self-regenerative diesel particulate filter.

(第7 参考例) (Seventh reference example)
図11に第7参考例に係る反応器を示す。 It shows a reactor according to a seventh reference example in FIG. 11. この反応器は、図10で説明した自己再生型フィルタートラップにおいて、発熱体(G)を設ける代わりに、その加熱を触媒反応で行う構造となっている。 The reactor, in a self-regenerative filter trap described in FIG. 10, instead of providing a heating element (G), and has a structure to perform the heating in the catalytic reaction. すなわち、本反応器は、伝熱体(BF)の流体が回り込む側の端面に、微粒子を補足、除去するためのフィルター(J)を設けている。 That is, the present reactor, the end face on the side where the fluid flows around the heat transfer body (BF), supplemented with particulates, is provided with a filter (J) for removal.

本反応器によれば、流体に触媒反応成分を必要なだけ添加することにより、フィルター(J)における温度を必要なまでに高めることができる。 According to the reactor, by adding as necessary catalytic reactions into the fluid can be increased up to the required temperature in the filter (J). 本反応器は、図10の場合と同じく、ディーゼルエンジン排ガス中のPMを処理する自己再生型フィルタートラップとして使用できる。 This reactor, as in the case of FIG. 10, can be used as a self-regenerative filter trap for processing PM in diesel engine exhaust. 加熱を燃料の触媒酸化で行うことにより、発熱体を介するよりも熱エネルギー利用効率が高いので、より実用的なものである。 By heating in the catalytic oxidation of the fuel, since the high thermal energy efficiency than through the heating element, but a more practical. 本反応器も、自己再生型のディーゼルパーティキュレートフィルターとしての応用が可能である。 This reactor also is applicable as a self-regenerating type diesel particulate filter.

(第8 参考例) (Eighth reference example)
図12に第8参考例に係る反応器を示す。 It shows a reactor according to the eighth reference example in FIG. 12. この反応器は、図5の構造の自己熱交換器において、伝熱体(BF)としてフィルター機能を有する多孔性材料(K)を用いるとともに、伝熱体(BF)の流体が回り込む端部の空間部(F)をなくし、伝熱体(BF)と面(A')との間をシールした構造としたものである。 The reactor, in a self-heat exchanger of the structure of FIG. 5, with use of the porous material (K) having a filter function as a heat transfer body (BF), end fluid goes around the heat transfer body (BF) eliminating space portion (F), it is obtained by a sealing structure between the heat transfer body (BF) to the surface (a ').

この構造の反応器では、入り口(D)から入った流体は伝熱体壁を通過して反対面に出て、出口(D')より排出される。 The reactor of this structure, the fluid entering from the inlet (D) is out on the other side through the heat conductor wall, and is discharged from an outlet (D '). その間に、流体中に浮遊する微粒子が伝熱体面に捕捉される。 Meanwhile, particles suspended in the fluid is trapped in the heat transfer member surface. 本反応器では、伝熱体(BF)に触媒酸化反応を促す触媒を担持させ、さらにその反応成分を本反応器に入る手前で流体に添加することにより、図8あるいは図11の場合と同様に、触媒反応によって生じた熱により伝熱体兼フィルター自体が加熱される。 In this reactor, to support a catalyst to promote the catalytic oxidation reaction in the heat transfer body (BF), by adding to the fluid further reaction components before entering the reactor, as in the case of FIG. 8 or 11 in, the heat transfer member and the filter itself is heated by the heat generated by the catalytic reaction. さらに図5と同様の自己熱交換型流路構造により伝熱体下部ほど温度が高くなり、微粒子の分解除去がある領域より下部で実現する。 Further temperature becomes higher as the lower heat transfer member by the same self-heat exchanging type channel structure and FIG. 5, realized with lower than the area where there is decomposing and removing particulates. フィルター再生度(流体の透過のしやすさ)は、本反応器前後の差圧を測るなどの手段により把握し、必要なレベルに達するまで当反応器の加熱度を調節すればよい。 Filter regeneration degree (to ease the transmission of fluid) grasps by means such as measuring the differential pressure of the reactor before and after, it may be adjusted superheat of this reactor to reach the required level.

また、本反応器によれば、従来多用されている交互封じ型の微粒子フィルター(図13、Lはフィルター機能を有する多孔質壁、Mはハニカム構造の流路出入り口を交互に塞ぐ目封じ材)と同程度のフィルター面積密度を得ることも可能であり、さらに自己熱交換能を有するので熱エネルギーの無駄の少ないフィルター再生を行うことが可能である。 Further, according to this reactor, alternately sealed type particulate filter which is conventionally widely used (FIG. 13, L is the porous wall, M is plugging material for closing alternately the flow path inlet and outlet of the honeycomb structure having a filter function) and it is also possible to obtain the same degree of filter area density, it is possible to perform a less wasteful filter regeneration of thermal energy because further having a self-heat exchanging capacity. 本反応器も、自己再生型のディーゼルパーティキュレートフィルターとしての応用が可能である。 This reactor also is applicable as a self-regenerating type diesel particulate filter.

(第9 参考例) (Chapter 9 Reference Example)
次に、図5に示す構造の自己熱交換器をベースとした輻射ヒータについて説明する。 Next, a description will be given radiant heater which is based on self-heat exchanger having a structure shown in FIG. 図14は第9参考例に係る輻射ヒータを示す。 Figure 14 shows a radiant heater according to a ninth reference example. この輻射ヒータは、図5の自己熱交換器において、流体が回り込む空間部(F)に燃焼バーナー(N)と、空間部(F)と外部とを仕切る壁の一部分に熱伝導度及び熱輻射率が高い熱輻射板(P)を備えた構造となっている。 The radiant heater in the self-heat exchanger of Figure 5, the space portion fluid from flowing and (F) to the combustion burner (N), the thermal conductivity of a portion of a wall that partitions the space (F) and the external and heat radiation rate has a structure with high thermal radiation plate (P). 本輻射ヒータでは、流体としては、燃料(O)と反応する空気など燃焼用酸化剤を含む気体を使う。 In this radiant heater, as the fluid, using a gas containing combustion oxidizer such as air to react with the fuel (O).

このような構造によれば、燃焼排ガスが持っている熱を温度の低い流入気体に伝達することにより、燃焼排ガスに捨てる熱エネルギーの少ない高効率の輻射ヒータとすることができる。 According to this structure, by transferring heat to the combustion exhaust gas has a low inlet gas temperature may be a radiant heater less efficient thermal energy discarding the combustion exhaust gas. 本輻射ヒータは、燃焼排ガスへの熱エネルギー損失が少ない省エネ的なガス燃焼加熱器としての応用が可能である。 This radiant heater, and can be applied as energy-saving manner gas combustion heater thermal energy loss is small to the flue gas.

(第10 参考例) (Chapter 10 Reference Example)
図15に第10参考例に係る輻射ヒータを示す。 It shows a radiant heater according to a tenth reference example in FIG. 15. この輻射ヒータは、図8の自己熱交換器と一体化した触媒反応器を用いた輻射ヒータであって、流体が回り込む空間部(F)と外部とを仕切る壁の一部分に熱伝導度及び熱輻射率が高い熱輻射板(P)を備えた構造となっている。 The radiant heater is a radiant heater with a catalyst reactor integrated with a self-heat exchanger of Figure 8, the space (F) and thermal conductivity and heat to a portion of a wall separating the outside fluid from flowing It has become emissivity with high heat radiation plate (P) structure. 本輻射ヒータでは、流体としては、該触媒の作用により発熱反応する反応成分を含むものを使い、通常は、触媒として白金などの酸化触媒を、流体として炭化水素と空気の混合気を用いればよい。 In this radiant heater, as the fluid, use those containing reaction components to the exothermic reaction by the action of the catalyst, usually, an oxidation catalyst such as platinum as a catalyst, may be used a mixture of hydrocarbon and air as the fluid .

このような構造によれば、触媒反応で生じた流体によって運ばれる排熱の大部分を温度の低い流入流体に伝達することにより、流体に捨てる排熱エネルギーの少ない高効率の輻射ヒータとすることができる。 According to this structure, by transferring most of the heat carried by the fluid produced by the catalytic reaction in the lower inlet fluid temperature, it is a radiant heater of high efficiency low heat energy discarding the fluid can. 本輻射ヒータも、燃焼排ガスへの熱エネルギー損失が少ない省エネ的なガス燃焼加熱器としての応用が可能である。 This radiant heater is also can be applied as energy-saving manner gas combustion heater thermal energy loss is small to the flue gas.

以上参考例を述べたが、次にさらにこれらの参考例を変形したいくつかの例について述べる。 Has been described in Reference Example above, then further describe some examples obtained by modifying these reference examples.

第11参考例 (Chapter 11 Reference Example)
この第11参考例は、前記第2 参考例において、伝熱体(BF)の蛇腹部分の空隙部に、該伝熱体(BF)とは別個の通気性を有する構造体を少なくとも1種類以上挟んだものである。 The eleventh reference example, in the second reference example, the gap portion of the bellows portion of the heat transfer body (BF), the heat transfer member (BF) and at least one or more structures having discrete breathable one in which it sandwiched. そして、この構造体をスペーサーの役割を果たすようにしたものである。 Then, it is obtained by the structure spacer serve as.
図16は、該構造体として、蛇腹形伝熱体(BF)の一つの折り曲げ面とほぼ同形状のステンレス金網片(m,m')を用い、これらを蛇腹形伝熱体(BF)のすべての空隙部に挟んだものである。 Figure 16 is a the structure, one of the bent surface substantially the same shape of the stainless steel wire mesh pieces of the bellows Katachiden Netsutai (BF) (m, m ') with, these bellows Katachiden Netsutai (BF) those sandwiched every gap portion. このような構造体を挟むことにより、伝熱面間隔が一様になる、蛇腹形伝熱体(BF)の空隙部における熱輻射が遮られて流路方向の断熱性が増す、その一方で隣合う伝熱面間で該構造体を通しての伝熱性が高まり流路と直角方向の温度が均一化する、蛇腹形伝熱体(BF)の構造体としての機械的強度が増す、などの効果が得られ、熱交換性能や耐久性を向上させることができる。 By sandwiching such a structure, the heat transfer surface spacing is uniform, and the heat radiation is shielded thermal insulation in the flow path direction at the gap portion of the bellows Katachiden Netsutai (BF) is increased, on the other hand the temperature of the heat transfer is enhanced channel perpendicular direction through the structure between the heat transfer surface adjacent to uniform, bellows Katachiden mechanical strength of the structure of Netsutai (BF) is increased, and the effect of it is obtained, thereby improving the heat exchange performance and durability. 通気性を良くして熱交換器での圧損を小さくするためには、なるべく開口率の大きい、すなわち網に用いるワイヤー線の直径に対して網目間隔(開口率)が大きいものを使用することが望ましい。 To breathability well to reduce the pressure loss in the heat exchanger, as much as possible of the opening ratio large, that is possible to use a grid spacing (aperture ratio) is large relative to the diameter of the wire line to be used in the network desirable. また、網目の方向としては、図16に示すように伝熱体(BF)の稜線(あるいは谷線)に対して正方としても、図17(a)に示すように斜方としてもよい。 As the direction of the mesh, even square against the ridge line (or valley) of the heat transfer body (BF) as shown in FIG. 16 may be obliquely as shown in FIG. 17 (a). また、端部にワイヤー線の切断面がある金網片ではなく、図17(b)に示すように、ワイヤー線をループ型に折り曲げて金網状に加工したものを使用すれば、伝熱体(BF)や以下に示すフィルター材などがワイヤー端部で損傷することを防ぐことができる。 Further, instead of the wire mesh pieces have cut surface of the wire line to the end, as shown in FIG. 17 (b), if used after processed into wire mesh shape by bending a wire line loop, heat transfer body ( BF) and the filter material below such can be prevented from being damaged by the wire end.

次に、上記第11参考例の実証結果の一例を示す。 Next, an example of empirical results of the eleventh embodiment. 表4は、試作1号器と同寸法、すなわち厚さ0.03mm、長さ1600mm、幅200mmのステンレス箔を長さ方向に対して直角に40mmごとに40面に折り曲げた蛇腹形伝熱体(BF)について、流体回り込み側近傍の幅約100mmの両表面にアルミナ担持白金触媒を担持し、さらに、線径0.45mm、8メッシュの平織ステンレス金網(開口率73.9%)を網目方向を正方として40×175mmの長方形にカットした構造体39枚を蛇腹形の空隙部に挟んだ自己熱交換型触媒反応器(試作3号器)の性能を示したものである。 Table 4, the same dimensions and prototype No.1 unit, that is, the thickness 0.03 mm, length 1600 mm, bellows Katachiden Netsutai by bending the 40 sides per 40mm at right angles to the longitudinal direction of the stainless steel foil having a width 200mm for (BF), the fluid coupling loop side carries a width of about 100mm both surfaces of the alumina-supported platinum catalyst in the vicinity of, further, a wire diameter 0.45 mm, mesh direction a plain weave stainless screen of 8 mesh (aperture ratio 73.9%) the shows the performance of the sandwich structures 39 sheets cut into rectangles 40 × 175mm as square to the gap portion of the bellows-type self-heat exchanging type catalytic reactor (prototype 3-decoder). この場合の空隙部間隔は約1mmとなった。 Air gap distance in this case was approximately 1 mm. いずれのVOCについても、表4に示した反応条件において自己酸化的に反応が継続した。 For any VOC, self oxidatively reaction was continued under the reaction conditions shown in Table 4. 表3の結果と比べて明らかなように、伝熱体面積が2/3程度であるにもかかわらず熱交換率は同流速条件で10%以上も向上した。 Table 3 Results and compared to As is apparent, despite the heat exchange efficiency heat conductor area is about 2/3 was also improved 10% or more at the same flow rate conditions. トルエンの場合、流速0.64L/sの流速条件で熱交換率は92%にまで達している。 For toluene, the heat exchange rate with a flow rate a flow rate of 0.64 L / s is reached 92%. これに伴って触媒燃焼を自己酸化的に継続できるVOC濃度が著しく小さくなり、同流速条件のトルエンでは、0.023%という低濃度でも反応が進行している。 This self-oxidatively significantly reduced the VOC concentration can continue to catalytic combustion in accordance with the, in toluene of the same flow rate conditions, the reaction even at a low concentration of 0.023% is in progress. また、VOC除去率も試作2号器と比べて全般的に格段に向上している。 Moreover, it is generally significantly improved compared to the VOC removal rate Prototype No. 2 unit. たとえば、流速2.92L/sという高空間速度(=32800h −1 )でも、0.06%のトルエンが自己酸化的に99%の除去率でCO とH Oに完全分解した。 For example, even a high space velocity that the flow rate 2.92L / s (= 32800h -1) , 0.06% of toluene was completely decomposed to CO 2 and H 2 O removal rate of autooxidation to 99%.

第12参考例 (Chapter 12 Reference Example)
この第12参考例は、前記第8 参考例において、フィルター機能を持つ材料をスペーサー用構造体を用いて蛇腹形伝熱体(BF)に形成したものである。 The twelfth reference example, in the eighth reference example, and is formed into a bellows Katachiden Netsutai (BF) a material with a filtering function by using the spacer structure.
伝熱体空隙部にスペーサーとしての構造体を挟む本参考例によれば、これまで伝熱体として使用しにくいと思われていた構造的強度の弱い材料も蛇腹形伝熱体(BF)として使用することが可能になる。 According to the present reference example sandwich structures as a spacer to the heat transfer body gap portion, so far as weak material also bellows Katachiden Netsutai (BF) of the structural strength was thought to be difficult to use as a heat conductor it is possible to use. 図18は、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質などの燃焼性微粒子を補足する機能を持つ耐熱性フィルタークロス(FC)を該構造体(m,m')と組み合わせて蛇腹形伝熱体(BF)として利用したもの(自己熱交換器型フィルタートラップ)である。 Figure 18 is a heat-resistant filter cloth the (FC) the structure having a function to supplement the combustible particles such as particulate matter emitted from a diesel engine (m, m ') in combination with bellows Katachiden Netsutai ( BF) which was utilized as a (self heat exchanger type filter trap). フィルタークロス(FC)の一端を折り畳んで厚みを増し(図18(a)のRの部分)、さらに蛇腹状に折った上で横方向から圧縮することにより、フィルタークロス(FC)の一方の面側の空隙部が蛇腹状の長手方向の一端でフィルタークロス(FC)自身により閉じられる。 Thicker by folding one end of the filter cloth (FC) (R portion of FIG. 18 (a)), by compressing the lateral direction on the further folded like bellows, filters one face of the cross (FC) void portion of the side is closed by a filter cloth (FC) itself in the longitudinal direction of the one end of the bellows. これを流路出入り口を持つ直方体容器に収め、フィルターを折り返さない方の端面を適当なシール材(図18(b)のs)で塞ぐとともに、フィルタークロス(FC)の折り畳み部(R)が外側に折り返された部分と熱交換器容器との間についても密着あるいは適当なシール材(図示せず)を用いて塞ぐことにより、自己熱交換型フィルタートラップとなる。 Videos this cuboid container having a flow path entrance, with closed by an end face suitable sealing material better not wrap the filter (s in Fig. 18 (b)), the folding portion of the filter cloth (FC) (R) is outside by blocking with an adhesion or a suitable sealing material (not shown) also between the folded portion and the heat exchanger vessel, a self-heat exchanging type filter trap. すなわち、図18(b)はこの構造体の正面透視図であるが、図の正面側入り口(D)から入った燃焼性微粒子を含む流体(典型的には燃焼排ガス)は、スぺーサー(m)が配置されている正面側空隙部を下方に移動しつつ微粒子があまり捕捉されていない通気性の高い部分でフィルタークロス(FC)を透過し、スぺーサー(m')が配置されている背面側空隙部を上方に流れて、背面側出口(D')より排出される。 That is, FIG. 18 (b) is a front perspective view of the structure, the fluid (typically a combustion exhaust gas) containing combustible fine particles entering from the front side entrance of FIG (D) is a spacer ( a front-side gap portion m) is arranged through the filter cloth (FC) in particles less while moving downward unentrapped highly breathable portion, a spacer (m ') is arranged It flows back side gap portion are upward, and is discharged from the rear side outlet (D '). この間、往路側と復路側の間で自己熱交換がなされる。 During this time, the self-heat exchange is made between the forward side and the backward side.

さらに、図19(a)は、図18(a)と同様のフィルタークロス(FC)の一端を折り畳んで厚みを持たせるだけでなく、他端部も反対側に折り畳んで厚みを持たせた後、スぺーサー(m:正面側に配置、m':背面側に配置)を用いて蛇腹形とした自己熱交換器型フィルタートラップの正面透視図である。 Further, FIG. 19 (a), not only to have a thickness by folding one end shown in FIG. 18 (a) the same filter cloth and (FC), after slightly thickened even other end is folded on the opposite side , spacer (m: disposed on the front side, m ': arranged on the rear side) is a front perspective view of a self-heat exchanger-type filter trap bellows type used. このようにすると蛇腹形の空隙部の両端が交互に目封じされる。 Both ends of the gap portion of the bellows-type In this manner is alternately plugged. その結果、図18(b)で示したシール材(s)が不要となり、自己熱交換型フィルタートラップとしての構造が簡略化できる。 As a result, the sealing member (s) is not necessary as shown in FIG. 18 (b), the structure of the self-heat exchanging type filter trap can be simplified. また、この交互目封じした蛇腹形伝熱体(BF)では、図19(b)に示すように、流体入り口(D)をこれまでのように正面側でなく、上方に持ってくることも可能である。 Further, in the alternate plugging the bellows Katachiden Netsutai (BF), as shown in FIG. 19 (b), rather than the front side as the fluid inlet (D) to this, also to bring upwards possible it is. なお出口(D')は、図19(a)と同じく背面側にある。 Incidentally outlet (D ') is on the same rear side FIG 19 (a). 入り口をこの位置とすることにより、流体が蛇腹形伝熱体(BF)の複数の往路空隙部に均等に流入しやすくなるので、熱交換性能や微粒子捕捉機能が向上する。 By the entrance this position, the fluid is likely to uniformly flow into the plurality of forward gap portions of the bellows Katachiden Netsutai (BF), thereby improving the heat exchange performance and diesel particulate function. もちろんこの場合、流路方向を反対向きとすることも可能である。 Of course in this case, it is also possible to make the flow path direction and opposite.

第13参考例 (Chapter 13 Reference Example)
この第13参考例は、前記第2 参考例において、該伝熱体(BF)の蛇腹部分の空隙部に、触媒、吸着材、蓄熱材、フィルター材などの機能性材料を挟んだものである。 The thirteenth reference example, in the second reference example, the gap portion of the bellows portion of the heat transfer member (BF), the catalyst, adsorbent, heat storage material, but across the functional material, such as filter material .
前記参考例4、5、8では、触媒、吸着材、蓄熱材はいずれも伝熱体(BF)と兼用か伝熱体(BF)に直接担持されているものとしたが、この第13参考例は、これらの機能性材料を伝熱体(BF)とは別個に、伝熱体空隙部に挟んだものである。 In Reference Example 4, 5, 8, catalysts, adsorbents, although the heat storage material is assumed to be carried directly to both heat transfer body (BF) and combined or the heat conductor (BF), the first 13 reference examples are these functional materials separately from the heat conductor (BF), it is intended sandwiched heat conductor gap portion.

第13参考例の第一は、 第11参考例で用いたスぺーサー用構造体に触媒、吸着材、蓄熱材などの機能性材料を担持したものである。 The first of the 13 reference example, catalysts spacer structural body used in the first 11 reference example, the adsorbent is obtained by carrying a functional material such as a heat storage material.
また、本第13参考例の第二は、スぺーサーとしての役割と機能性材料を兼用する構造体を用いたものである。 The second of the thirteenth reference example is obtained by using a structure that serves a role as a functional material as spacer. 例えば粒径がほぼ一定で、適当な機械的強度を有するペレット型触媒を空隙部に一層分そろえて充填するなどの手法を利用することができる。 For example the particle size is almost constant, it is possible to use a method such as filling aligned one layer to the void portion pellet-type catalyst having a suitable mechanical strength.
また、本第13参考例の第三は、スぺーサー用構造体に加えて機能性材料を挟んだものがある。 The third of the thirteenth reference example, there is sandwiched a functional material in addition to the structure for a spacer.

ここで、本第13参考例の第三の一例を図20に示す。 Here, the third example of the present thirteenth reference example shown in FIG. 20. この例は、図16で示したのと同様のスペーサー(m:往路側、及びm':復路側)を挟んだ蛇腹形伝熱体(BF)について、流体が回り込む端部近傍を示したものである。 This example is similar to the spacer to that shown in FIG. 16 (m: forward path, and m ': return path) for the sandwiched bellows Katachiden Netsutai (BF), it shows the end portion of the fluid from flowing it is. この付近において、伝熱体(BF)とスペーサー(m')の間に、触媒等の機能性材料を担持した帯状の耐熱性クロス(CL)をさらに挟み込んだ配置を示している。 In this vicinity during the heat transfer body (BF) and a spacer (m '), shows a further sandwiched arranged a heat-resistant cloth strip carrying a functional material such as a catalyst (CL). このように伝熱体(BF)と別個の機能性材料を挟むことにより、自己熱交換器としての往路あるいは復路側だけに機能性材料を置くことが可能になり、各種の性能向上を図ることができる。 By thus sandwiching the heat transfer body (BF) distinct functional material, it is possible to put forward or return path only functional material as a self-heat exchanger, to achieve various performance improvement can.

また、本第13参考例の第三の上記例(図20)の実証例を示す。 Also shows an illustrative example of a third of the example of the present thirteenth reference example (FIG. 20). 表5は、触媒を伝熱体(BF)に担持しなかったこと以外は試作3号器と同寸法、同構造の金網形構造体(m,m')を挟んだ自己熱交換器に、長さ1600mm、幅40mmの帯状の、白金触媒を担持した耐熱性クロス(CL)を流体回り込み端部付近の復路側のみに挟んだ自己熱交換型触媒反応器(試作4号器)の性能を示したものである。 Table 5, the dimensions and prototype 3-coder except that did not carry the catalyst to heat transfer body (BF), the self-heat exchanger across the wire mesh shaped structure in the same structure (m, m '), length 1600 mm, the strip width 40 mm, sandwiched carrying heat resistance cross the platinum catalyst (CL) only return path around the fluid coupling loop end autothermal exchange catalytic reactor performance (trial No. 4 unit) there is shown. 表4の結果と比べて、同条件での熱交換率が2%程度向上している。 Compared with the results in Table 4, the heat exchange rate in the same condition is improved by about 2%. また、エチレンについてみると、流速1.98L/sという高い空間速度(22300h −1 )でも、表1に示した理論値にほぼ等しい高い熱交換率が得られている。 In terms for ethylene, but high space velocities of flow rate 1.98L / s (22300h -1), approximately equal to a high heat exchange rate to the theoretical values shown in Table 1 is obtained. これは、前述したスペーサー用構造体(m,m')の効果に加えて、触媒反応が復路側のみで起こるため、上流側(往路側)へ熱交換しやすい配置にしたためと考えられる。 This is in addition to the effect of the spacer structure described above (m, m '), since the catalytic reaction occurs in only the backward side, presumably because that the heat exchange easily disposed to the upstream side (forward side).

試作4号器に対して、さらに、フィルター機能を持ち、またカーボン酸化触媒を持つ五酸化バナジウムを担持したムライト質の耐熱性クロス(CL)を伝熱体(BF)の流体回り込み部端面に密着させ、気体流路方向が表5の場合と逆、すなわち触媒担持体が往路側にあるようにした試作5号器を作り、自己熱交換型フィルタートラップとしての性能を検証した。 Trial against 4-coder further has a filter function, also in close contact with the heat resistance cloth mullite carrying vanadium pentoxide having a carbon oxidation catalyst (CL) in the fluid curved portion end face of the heat transfer body (BF) is, the gas flow path direction is the case of Table 5 opposite, i.e. make the prototype 5-decoder as catalyst carrier is in the forward path, and verify the performance of the self-heat exchanging type filter trap. ここで用いた流体は、カーボンブラックを0.1〜1mg/L浮遊させた室温空気で、ディーゼル排ガスを模したものである。 Here fluid used, the carbon black at room temperature air was 0.1 to 1 mg / L suspended, is a diesel exhaust imitates. 反応温度を上げるため、さらに空気に対してH を1.5%添加した。 To increase the reaction temperature, further with H 2 was added in an amount of 1.5% relative to air. この混合気体の流速は0.33L/sとした。 Flow rate of the mixed gas was 0.33L / s. その結果、H が白金触媒上で酸化された際の反応熱と自己交換機能により、この反応器の折り返し部における平均温度T roは567℃まで上昇するとともに、捕捉されずに本試作器を通過したカーボンブラック量0.109g(=W )とカーボンブラックの酸化によって生じたCO とCOから算出された焼却カーボン量0.175g(=W COx )から求められたカーボン除去率φ(=W COx /(W +W COx )×100)は62%となった。 As a result, with H 2 heat of reaction and self-switching function when it is oxidized on the platinum catalyst, while raised to an average temperature T ro is 567 ° C. at the folded portion of the reactor, this prototype instrument without being captured passing the carbon black content 0.109g (= W C) incineration of carbon amount calculated from CO 2 and CO produced by the oxidation of the carbon black 0.175g (= W COx) carbon removal rates obtained from phi (= W COx / (W C + W COx) × 100) became 62%. なお、上記のT roと入り口温度29℃(T )、出口温度123℃(T )から求めた熱交換率は約83%であった。 The above T ro and inlet temperature 29 ℃ (T i), the heat exchange ratio obtained from the outlet temperature 123 ℃ (T o) was about 83%.

第14参考例 (Chapter 14 Reference Example)
この第14参考例は、前記第2 参考例と同様の機能を有する自己熱交換型熱交換器であって、伝熱体面の一部を開口し、そこを流体回り込み部分としたものである。 The fourteenth reference example, a self-heat exchanging type heat exchanger having the same function as the second reference example, an opening part of the heat transfer member surface, wherein the is obtained by a fluid wraparound portion.
前記第2 参考例で述べた自己熱交換型熱交換器の流体回り込み部(F)は、伝熱体(BF)を蛇腹状に折り曲げて形成される端面をそのまま用いているが、この付近の伝熱体端部に一部切り込みを入れて、流体が回り込む境界や空間の形状を恣意的に形成したものが本第14参考例の第一である。 The fluid curved portion of the self-heat exchanging type heat exchanger described in the second reference example (F) is, although it is using the end face which is formed by bending the heat transfer body and (BF) in a bellows, near the put cut part heat conductor end, those arbitrarily form the shape of the boundary and the space in which the fluid from flowing is the first of the 14th embodiment. 具体的な一例を図21(a)に示す。 A specific example shown in FIG. 21 (a). これは、蛇腹型伝熱体(BF)の一つの折り曲げ面において、伝熱体(BF)の一部を台形状に切り取って流体回り込み部(Q)としたものである。 This, in one folding plane of the bellows-type heat transfer (BF), is obtained by fluid curved portion and (Q) cut a part of the heat transfer body (BF) in a trapezoidal shape. 他の面についてもこれと合同に切りとってもよいし、また、場所をずらしたり、切り取り形状を三角形、長方形あるいはその他の形状に変更して切り取ってもよい。 May be cut into congruent with this for the other aspects, also, by shifting the location, the cut shapes triangular, it may be cut to change the rectangle or other shape. このようにすると、伝熱体(BF)とシール材(s')の間に隙間を設けなくても、流体回り込み部空間を形成することができる。 In this way, even without providing a gap between the heat transfer body (BF) and the sealing member (s'), it is possible to form a fluid wraparound portion space.

第14参考例のその二は、前記第2 参考例において、伝熱体(BF)の各折り曲げ面に周囲が閉じた開口部を設け、そこを流体回り込み部としたものである。 Part II of the 14th reference example, in the second reference example, an opening in which the periphery is closed each bent surface of the heat transfer body (BF), thereto is obtained by a fluid curved portion. その一例を図21(b)に示す。 An example thereof is shown in FIG. 21 (b). これは、蛇腹型伝熱体(BF)の各折り曲げ面の流体出入り口から離れた箇所に円形の開口部(S)を設けたものである。 This is provided circular opening (S) at a location spaced from the fluid inlet and outlet of each bent surface of the bellows-type heat transfer (BF). この時、図21(a)との根本的な相違は、開口部が伝熱体(BF)の端部と重ならず、閉じられた平面領域を占めていることである。 At this time, the fundamental difference between FIG. 21 (a), is that the openings do not overlap with the end portion of the heat transfer body (BF), it occupies a plane area closed. 開口部(S)は図示したように各折り曲げ面ごとに複数個あっても、また1個でも構わない。 Also opening (S) is a plurality in each bent surface as shown, also it may be one. このような開口部(S)を設けることにより、伝熱体端面に流体回り込みのための空間をわざわざ設けることなく、自己熱交換のための流路を形成することができる。 By providing such an opening (S), without taking the trouble to provide a space for the coupling loop fluid to the heat transfer body end face, it is possible to form a flow path for the self-heat exchange.

以上参考例を述べたが、次に本発明の実施例の典型的な例について述べる。 Has been described in Reference Example above, it will now be described typical example of embodiments of the present invention.
実施例1 (Example 1)
この実施例1は、通気性のない伝熱体(BF)とスペーサー用構造体とフィルタークロスとを組み合わせたものである。 Example 1 is a combination of non-porous heat transfer member and (BF) and the spacer structure and the filter cloth. すなわち、伝熱体(BF)とスペーサー用構造体(m,m':例えば金網)を組み合わせた前記第11参考例において、該構造体を伝熱体(BF)の流体回り込み部端面からさらに延長して突出させ、その回りにフィルタークロス(FC)を蛇腹状に形成したものである。 That is, the spacer structure and the heat transfer body (BF) (m, m ': for example, a wire mesh) in the eleventh reference example which combines, further extending the structure from the fluid curved portion end face of the heat transfer body (BF) and projecting it, and forming a filter cloth (FC) to the bellows around it.
図22は本実施例の一例を示す。 Figure 22 shows an example of the present embodiment. 図22(a)に示すように、通気性を持たない伝熱体(BF)の復路側に長方形のスペーサー(m')を挟む。 As shown in FIG. 22 (a), sandwiching the rectangular spacer (m ') on the return side of the heat transfer body having no air permeability (BF). その際、スペーサー(m')の端が伝熱体(BF)の流体回り込み端面より突出するように配置する。 At that time, it arranged so that the end of the spacer (m ') protrudes from the fluid coupling loop end face of the heat transfer body (BF). 次いで、伝熱体(BF)の一部とスペーサー(m')の突出部分にかかるように、蛇腹状に形成し端部を折りたたんで厚み(R)を持たせたフィルタークロス(FC)をかぶせる。 Then, as according to a portion protruding part of the spacer (m ') of the heat transfer body (BF), covered with the filter was slightly thickened (R) cross (FC) folding the end portion is formed in a bellows . さらに、R部分とは重ならず、かつ、フィルタークロス(FC)と伝熱体(BF)の両方にまたがるようにスペーサー(m)を往路側空隙部に挟む。 Further, not overlapping the R moiety, and, sandwiched in the forward side gap portion of the spacer (m) to span both filter cloth (FC) and heat conductor (BF).
図22(b)は、これら構成物の位置関係をより明瞭に示した、伝熱面に垂直な平面で切り取ってみたときの断面図である。 FIG. 22 (b) showing the positional relationship of these constructs more clearly, is a cross section of a case that I cut at a plane perpendicular to the heat transfer surface. 伝熱体(BF)の端面からさらにフィルタークロス(FC)が伸びて、その先が折り畳み部分でシールされているため、流体は、フィルタークロス(FC)を通してスペーサー(m')を挟んだ復路側に流れ込む構造となっており、結果的にフィルタートラップを備えた自己熱交換器として機能する。 Heat transfer body (BF) from the end surface extends further filter cloth (FC), its because earlier are sealed with folds, fluid return path across the spacer (m ') through a filter cloth (FC) has a structure that flows in, consequently functions as a self-heat exchanger provided with a filter trap. なお、フィルタークロス(FC)の折り畳み方向を逆にして復路側空隙部の端部をシールする方式としてもよい(図22(b)の右)。 Incidentally, optionally as a method for sealing the ends of the backward-side gap portion by the folding direction of the filter cloth (FC) in the opposite (right in FIG. 22 (b)).

実施例2 (Example 2)
この実施例2は、 第14参考例の形状を持つ伝熱体(BF)とスペーサー用構造体(m,m')とフィルタークロスを組み合わせた自己熱交換型フィルタートラップである。 The second embodiment is the fourteenth reference example spacer structure and heat transfer body (BF) having a shape (m, m ') and the self-heat exchanging type filter trap that combines filter cloth. 図23に本実施例2の二例を示す。 It shows two examples of the second embodiment in FIG. 23.
図23(a)は、スペーサーを伝熱体端部から突出させるかわりに、図21(a)のような切り込み部分を伝熱体端部に作り、フィルタークロス(FC)とスペーサー用構造体(m,m')を配置することにより、往路側スペーサー(m)を伝熱体端部から突出させないでもフィルター機能を持つ通気部(Q)を形成したものである。 23 (a) is in place to project the spacer from the heat conductor end, making the heat conductor end portions cut such as FIG. 21 (a), the filter cloth (FC) and the spacer structure ( m, by arranging the m '), it is obtained by forming vent with even filter function without forward path spacer (m) to protrude from the heat transfer member end portion (Q). このようにすると、伝熱体(BF)とスペーサー(m)の端面を揃えることができ、フィルタートラップとしての組み立てが容易になる。 In this way, it is possible to align the end face of the heat transfer body (BF) and the spacer (m), it is easy to assemble as a filter trap.
また、図21(b)のような伝熱体端部と重ならない開口部を持つ伝熱体(BF)を用いて、図23(b)のようにフィルタークロス(FC)とスペーサー用構造体(m,m')を配置してもよい。 Further, using a heat transfer body (BF) having an opening which does not overlap with the heat conductor ends such as FIG. 21 (b), the spacer structure and the filter cloth (FC) as shown in FIG. 23 (b) (m, m ') may be arranged. このようにすると、伝熱体(BF)とフィルタークロス(FC)とスペーサー(m')の端面が重なり(スペーサー(m)の端面はこれらよりR分だけ引っ込んでいる)、フィルタートラップとしての組み立てがさらに容易になる。 In this way, overlapping the end face of the heat transfer body (BF) and the filter cloth (FC) and a spacer (m ') (end face of the spacer (m) is is recessed only those from R min), the assembly of the filter trap There is further facilitated.

第1参考例の熱交換器を示す立体透視図である。 It is a three-dimensional perspective view showing a heat exchanger of the first embodiment. (a)は図1の正面透視図、(b)及び(c)は変形例の正面透視図である。 (A) is a front perspective view of FIG. 1, (b) and (c) is a front perspective view of a variation. 第1 参考例の別例を示す図である。 It is a diagram showing another example of the first embodiment. 第1 参考例の別例を示す図である。 It is a diagram showing another example of the first embodiment. 第2参考例に係る熱交換器を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a heat exchanger according to a second embodiment. (a)は図5の正面透視図、(b)及び(c)は別例の正面透視図である。 (A) is a front perspective view of FIG. 5, (b) and (c) is a front perspective view of another example. 己熱交換器をベースとした第3 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the third reference example based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第4 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the fourth reference example which is based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第5 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the fifth reference example based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第6 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the sixth reference example based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第7 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the seventh reference example based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第8 参考例の反応器を示す正面透視図である。 It is a front perspective view of the reactor of the eighth reference example based on self-heat exchanger. 交互封じ型の微粒子フィルターの説明図である。 It is an explanatory view of a particulate filter of alternating sealed type. 己熱交換器をベースとした第9 参考例の輻射ヒータの正面透視図である。 It is a front perspective view of a radiant heater of the ninth reference example based on self-heat exchanger. 己熱交換器をベースとした第10 参考例の輻射ヒータの正面透視図である。 It is a front perspective view of a radiant heater of the 10 reference example based on self-heat exchanger. 第11参考例の説明図である。 Is an illustration of an eleventh reference example. 第11参考例の説明図である。 Is an illustration of an eleventh reference example. 第12参考例の説明図である。 It is an explanatory view of a twelfth embodiment. 第12参考例の説明図である。 It is an explanatory view of a twelfth embodiment. 第13参考例の説明図である。 It is an explanatory view of a thirteenth embodiment. 第14参考例の説明図である。 It is an illustration of a fourteenth embodiment. 実施例1の説明図である。 It is an explanatory view of Embodiment 1. 実施例2の説明図である。 It is an explanatory view of Embodiment 2. の説明図である。 It is an illustration of.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

BF 蛇腹型伝熱体1 高温流体2、2' 低温流体A、A' 両端面a、a' 両端部B、B' 前後側面C、C' 側壁D、D'、E、E' 出入り口F 流体回り込み空間部G 発熱体又は吸熱体H 触媒I 吸着剤J フィルターK 多孔性材料L 多孔質壁M 目封じ材N 燃焼バーナーO 燃料P 熱輻射板m、m' スペーサーR 折り畳み部分FC フィルタークロスCL クロスs、s' シール材S、Q 開口部 BF bellows type heat transfer member 1 hot fluid 2,2 'cryogen A, A' both end faces a, a 'two ends B, B' front and rear sides C, C 'sidewalls D, D', E, E 'entrance F fluid wraparound space G heating element or heat sink H catalyst I adsorbent J filter K porous material L porous wall M plugging material N combustion burner O fuel P heat radiation plate m, m 'spacer R folds FC filter cloth CL cross s, s' seal material S, Q opening

Claims (3)

  1. 高温流体と低温流体を隔てるための隔壁型の伝熱体を有する熱交換器において、 In the heat exchanger having a heat transfer member of the partition type for separating the hot fluid and cold fluid,
    該伝熱体が蛇腹型形状であり、両流体が主として該伝熱体の蛇腹部分の空隙部を稜線方向又は谷線方向に沿って向流するように構成され、かつ、 A the heat transfer member is a bellows-type shape, both fluids is constituted gap portion of the bellows portion of the heat transfer member mainly to countercurrently along the ridge line direction or valley direction,
    該伝熱体の蛇腹部分の稜線と交わる一端部又は両端部に、一方の流体を該伝熱体の反対側の蛇腹部分の空隙部に回り込ませるための流体回り込み空間部を有し、 At one or both ends intersecting ridgeline of the bellows portion of the heat transfer body, having a fluid wraparound space for Wrapping one fluid in the gap portion opposite the bellows portion of the heat transfer body,
    該流体回り込み空間部を介して反対側に回り込んだ流体が、熱交換すべき他方の流体となって熱交換を行う自己熱交換型熱交換器であって、 Fluid wrapping around to the opposite side through the fluid wraparound space portion, a self-heat exchanging type heat exchanger for exchanging heat with a other fluid to be heat exchanged,
    該伝熱体の蛇腹部分の空隙部に、該伝熱体とは別個の通気性を有する構造体を少なくとも1種類以上挟み、該通気性を有する構造体がスぺーサーとしての役割を果たすものであり、 The gap portion of the bellows portion of the heat transfer member, sandwiching at least one or more structures with separate ventilation and the heat transfer body, playing a role as a structure spacer having a vent temper It is in,
    さらに、前記伝熱体として通気性のないものを用い、該伝熱体とスペーサー用構造体とフィルタークロスとを組み合わせて構成されていることを特徴とする自己熱交換型熱交換器。 Moreover, self-heat exchanging type heat exchanger, characterized in that used as no breathability, and is configured by combining a the heat transfer member and the spacer structure and the filter cloth as the heat transfer member.
  2. 該構造体を該伝熱体の流体回り込み部端面からさらに延長して突出させ、その回りにフィルタークロスを蛇腹状に形成したことを特徴とする請求項記載の自己熱交換型熱交換器。 The structure to protrude further extending from the fluid curved portion end surface of the heat transfer body, the self-heat exchanging type heat exchanger according to claim 1, characterized in that the formation of the filter cloth in a bellows around it.
  3. 伝熱体面の一部を開口し、そこを流体回り込み部分とするか、又は該伝熱体の端部の一部分を切り取り、そこを流体回り込み部としたことを特徴とする請求項に記載の自己熱交換型熱交換器。 Opening a portion of the heat transfer member surface, wherein the or a fluid wraparound portions, or cut a portion of the end portion of the heat transfer member, wherein the according to claim 1, characterized in that a fluid curved portion self-heat exchange type heat exchanger.
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