JPH0243116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶鉱炉の壁の冷却のために用いられ
る熱交換装置に係る。

従来の、前記の如き熱交換装置は、直径に比較
して厚みが小さい、即ち全体が偏平であり、実質
的に回転軸の回りに回転体の形状を持つ閉鎖包囲
体、例えばチヤンバを含んでおり、冷却液は前記
閉鎖包囲体の中を流動している。

本発明による熱交換装置の改良部分は、日本国
特許出願昭53−62112号（特公昭55−36684号）に
よつて前記の如き熱交換装置に与えられた改良部
分に更に付加されるものである。

最初に、当業界で一般に冷却プレートと指称さ
れる前記の種類の熱交換装置は、溶鉱炉の最も熱
を受ける部分に於いて当該溶鉱炉の金属ケーシン
グの過度の加熱を阻止するために当該金属ケーシ
ングと耐火性材料で構成された内壁との間に配置
されるべく構成されていることを指摘しておきた
い。

一般に偏平冷却ボツクス又は偏平ボツクスとも
指称される前記の種類の別の熱交換装置は、普通
の冷却ボツクスと同様に、溶鉱炉の壁にほぼ垂直
に配置され耐火性材料の内壁中に侵入すべく構成
されている。このような熱交換装置は耐火性材料
の内壁を機械的に支持し、熱の作用による耐火性
材料の内壁の急速な破損を阻止すべく耐火性材料
の内壁の冷却を行なう。

更に、日本国特許出願昭53−62112号（特公昭
55−36684号）に記載の前記改良部分が本質的に
下記の構成を備えて成ることを指摘しておきた
い。即ち、 −閉鎖包囲体の第１の部分に配置されており接線
成分を有する冷却液を注入する液体注入手段
と、 −閉鎖包囲体の第２の部分に配置されており前記
冷却液を接線方向に排出する液体排出手段とを
含んでおり、前記液体注入手段と液体排出手段
とが夫々、相互に半径方向に離隔しているこ
と、及び −前記閉鎖包囲体と前記液体注入手段と液体排出
手段とが、冷却液の回転軸の回りの回転運動
中、当該閉鎖包囲体内部に位置するいかなる領
域でも障害に出会わないように配置されてい
る。

冷却プレート型のこれらの熱交換装置は、構造
が極めて単純であり従つて原価が安いことを考慮
すると、極めて有利であることが判明している。

現在使用されている偏平冷却ボツクスは全形が
実質的に偏平な平行六面体であり、その後部は金
属ケーシングへの固着手段を備えており、前部又
は先端は、側面に小さい半径範囲で接続される平
坦面から構成される。

循環すべき冷却液を供給するために、先端に前
記の如く構成された閉鎖包囲体の内部に、冷却液
を前記冷却ボツクスの外壁に沿つて流動せしめる
少くとも１つの隔離壁を配備する。

しかし乍ら、90゜の彎曲部に於いて、最も外側
に存在する冷却液、即ち前記冷却ボツクスの壁自
体に接触する冷却の層の速度は極度に低下する。
その結果、先端がまさしく最も熱を受け易い冷却
ボツクスの部分であるにもかかわらず、彎曲領域
の冷却が十分でなくなる。

更に、このような冷却液の速度低下によつて彎
曲部に再循環又は静水領域が生じ、固定粒子の沈
殿が助長されるので熱交換効率が妨害されてしま
う。閉鎖包囲体の壁が熱せられ、水垢の付着が更
に促進され、これによつて更に熱交換効率が妨害
されてしまう。

このような堆積現象は次第に進行し、最後には
熱機械的作用によつて冷却ボツクス自体が破壊さ
れる恐れがある。

なぜなら、通常は冷却ボツクスの構成成分であ
る鋼が十分に冷却されないと機械的特性を完全に
失なつて、負荷によるだけでなく、熱ガス、塵挨
等によつて極めて容易に摩耗するからである。

彎曲部の最も内側に存在する内側隔離壁と接触
した冷却液の液体層に於いては冷却液の速度は極
度に増加する。従つて、壁、即ちプレートの冷却
を促進するために冷却液の流量を増加させようと
すると冷却液の極度な高速流が生起される。

このような冷却液が高速に循環する結果として
は、前記の場合より一層有害な状態が起こる可能
性がある。なぜなら、冷却液が180゜の軌道変更を
行なうこの領域にキヤビテーシヨン（空洞現象）
が生じ、これに伴なつて負荷の損失が生じ、隔離
壁の急速な摩耗が生起されるからである。

更に、冷却液の速度増加は実際には、パイプの
断面積を減少させるときにのみ得られる。従つて
冷却液容量が減少し、その結果熱容量が減少す
る。

最後に、このような冷却ボツクスは製造が困難
であり、従つて高価である。

本発明の熱交換装置は、前記の従来の冷却装置
として熱交換装置を特定用途に適応せしむべく付
加し得る或る種の構成を備えることを目的として
いる。

前記目的は、本発明によれば、回転体の形状で
あつて且つ当該回転体の形状の径に対して厚みが
小さい偏平な形状を有した冷却液の循環のための
閉鎖包囲体と、この閉鎖包囲体に対して前記回転
体の形状における接線方向に前記冷却液を注入す
べく当該閉鎖包囲体の周縁部に開口された冷却液
注入手段と、前記閉鎖包囲体から前記回転体の形
状における接線方向に前記冷却液を排出すべく、
当該閉鎖包囲体の中心部に配置された少なくとも
１つのデイフレクタ装置、及び一端部が当該デイ
フレクタ装置に対向して開口し他端部が前記閉鎖
包囲体の壁において外部に開口した排出パイプ装
置の夫々を含んだ冷却液排出手段とを備えてな
り、前記冷却液注入手段及び冷却液排出手段の
夫々は相互に径方向に関して離隔されており、前
記冷却液の前記回転体の回転軸の周囲での回転移
動の際、当該冷却液が前記閉鎖包囲体の内部にお
いて障害にあわないように、前記冷却液注入手段
と前記冷却液排出手段との間で前記閉鎖包囲体の
内部に形成された螺旋状の通路に亙つて流れるよ
うに構成されていることを特徴とする熱交換装置
によつて達成される。

本発明による熱交換装置の第１の具体例に於い
ては、冷却液を接線方向に注入する冷却液注入手
段が閉鎖包囲体、例えばチヤンバの周縁又は周縁
近傍、即ち周縁部で当該閉鎖包囲体に接線方向に
開口しており、冷却液を接線方向に排出する冷却
液排出手段が閉鎖包囲体、例えばチヤンバの中心
部に配置されており、この冷却液排出手段が、閉
鎖包囲体の前記中心部に配置された少なくとも１
つのデイフレクタ装置とこのデイフレクタ装置に
向き合つて閉鎖包囲体の面に開口する排出パイプ
装置とを含んでいる。

デイフレクタ装置の存在によつて、螺旋回転運
動中の冷却液の回収と排出パイプ装置のオリフイ
スへの冷却液の供給とが容易に行なわれる。この
回収はより迅速に行なわれ、冷却液の流量はより
一層増加し、閉鎖包囲体の壁のより効率的な冷却
を達成し得る。

排出パイプ装置は閉鎖包囲体の中心部から閉鎖
包囲体の周縁部に向つて半径方向に伸びるように
構成されることが可能である。

熱交換装置の厚みを大きくしないために、半径
方向に伸びる排出パイプ装置を閉鎖包囲体の内部
に配置し、閉鎖包囲体を規定する２つの側壁から
実質的に等距離を保つて伸延させ、前記排出パイ
プ装置の両側に２つのデイフレクタ装置を配備す
るのが有利である。この場合、半径方向に伸びる
排出パイプ装置は、閉鎖包囲体内の回転液体の抵
抗を最少にするような外側形状（プロフイル）を
有するのが好ましい。

半径方向に伸びる排出パイプ装置が、閉鎖包囲
体の外部に位置しており排水オリフイスを含む移
行チヤンバに開口するように構成するのが有利で
ある。

前記の構成のいずれか、又は前述の日本特許の
改良部分と組合せて使用し得る別の構成によれ
ば、接線方向に冷却液を排出する冷却液排出手段
が閉鎖包囲体の周縁部に正接して当該閉鎖包囲体
内に開口する排出パイプ装置を含んでおり、前記
排出パイプ装置のオリフイスは接線方向に冷却液
を注入する冷却液注入手段のオリフイスと直径上
で対向、即ち径方向に関する対称位置に存在して
いる。

本発明の別の具体例によれば、接線方向に冷却
液を注入する冷却液注入手段は閉鎖包囲体の中央
部に開口しており、接線方向に冷却液を排出する
冷却液排出手段は閉鎖包囲体の周縁部に配置され
ており、接線方向に冷却液を注入する冷却液注入
手段は、閉鎖包囲体の少なくとも１つの面と、実
質的に前記面の中心部に開口する少くとも１つの
冷却液の供給パイプ装置と、この供給パイプ装置
のオリフイスに向き合つて配置された少くとも１
つのデイフレクタ装置とを含んでおり、閉鎖包囲
体に注入される冷却液に接線方向分力を伝達すべ
く構成されている。

偏平冷却ボツクスを構成するために本発明の構
成を使用すると、曲率半径の小さい、いかなる彎
曲部をも含まず、内部の冷却液の層が前記の静水
領域の生成を回避し得る十分に大きい半径を持つ
軌道を通る閉鎖包囲体を製造し得る。

更に、キヤビテーシヨン現象を生起し得るいか
なる部分も存在しない。

従つて、固体粒子の付着が阻止され、冷却ボツ
クスのいかなる部分も、特別な破壊的摩耗作用を
受けない。

更に、冷却液の全量が閉鎖包囲体の内部で自由
に回転移動し、この冷却液の全量が各瞬間に壁の
冷却に参加していることに注目されたい。その結
果、従来の熱交換装置に比較して冷却効率がかな
り向上している。

最後に、前記の如く構成された偏平冷却ボツク
スは、公知の偏平冷却ボツクスより構成が単純で
あり従つて安価であることが判明している。

好ましい具体例に於いては、冷却液の供給及び
排出のために、互いに並行に配置された接続手段
が備えられており、前記接続手段は、閉鎖包囲体
の実質的に平行な２面を含む２つの面の間に伸び
るパイプ部材によつて閉鎖包囲体に接続されてい
る。

最後に、熱交換装置を冷却ボツクスとして使用
する場合に特に重要な付加的構成によれば、第１
の閉鎖包囲体の少くとも前部を被覆する第２の閉
鎖包囲体が備えられており、第１の閉鎖包囲体と
第２の閉鎖包囲体との間にいかなる冷却液連通部
部も存在しない。

この第２の閉鎖包囲体の付加により、全体寸法
が少し大きくなるだけで本発明の熱交換装置の効
率はかなり増加する。

更に、２つの閉鎖包囲体の中で冷却液を反対方
向に循環させると、被加熱液が流れる１つの閉鎖
包囲体の一部分が、未だ冷たい液が流れる別の閉
鎖包囲体の一部分に対応するので熱交換装置の全
周縁部に亘り十分に分散したより均等な冷却が得
られる。

本発明による構成の第２の用途は、内部で高熱
壁と接触して蒸気泡が形成される所謂蒸気冷却ボ
ツクスである。

この種の蒸気冷却ボツクスは、蒸気泡が冷却液
の排出パイプ装置の中に重力によつて回収される
べく構成されている。

現在使用されている蒸気冷却ボツクスの主たる
欠点は、熱が主として対流によつて排出されるこ
とである。蒸気冷却ボツクスの所定部分で急激な
熱作用が生じたりすると、通常はパイプの中にポ
ンプが備えられず冷却液の循環がサーモサイフオ
ン現象により自然に生起されているので、前記の
熱流の排出を効率的に行なうことができない。そ
の結果、この部分に温発泡現象が生じ、パイプ内
で妨害蒸気栓の形成が生起され、これはしばしば
冷却液の自然循環を逆転させ得ることになる。こ
の結果、蒸気冷却ボツクスは冷却されなくなるの
で急速に破壊される恐れがある。

これに反して、本発明に従つて構成された熱交
換装置である冷却ボツクスに於いては、蒸気泡が
液体の回転移動による遠心力の作用を受ける。従
つて、重力場の存在により蒸気泡は形成に従つて
壁から引離されボツクスの中心に向つて誘導され
得る。

前記に従つて構成された冷却ボツクスに半径方
向に伸びるパイプを配備する。このパイプは冷却
ボツクスの中央領域、即ち中心部から冷却ボツク
スの後部に向つて伸びており、好ましくは閉鎖包
囲体の外部で（冷却ボツクスの取付位置で）冷却
ボツクスの上部に配置され、水−蒸気エマルジヨ
ンの回収チヤンバを形成している。このエマルジ
ヨンは排出され得る。

本発明装置の第３の用途は、冷却プレートに於
ける使用である。

現在使用されている冷却プレートは冷却液を循
環させる複数のパイプが通つている長方形金属プ
レートの形状である。パイプは互いに独立してお
り、各パイプは外部液体回路に接続するための固
着手段を夫々備えた流入オリフイスと流出オリフ
イスとを有する。更にこれらの冷却プレートは溶
鉱炉の金属ケーシングに固定するための固着手段
を備えている。

典型的には公知の冷却プレートは、固着用又は
外部回路接続用の12ケ所程度の固定点を含む。

冷却プレートは極めて高温の作用を受けるので
前記の如き多数の固定点に適応できない膨張を生
じる。従つて冷却プレートは機械的応力の作用を
受け、急速に使用不能となる。

更に、これらの公知の冷却プレートに於ける冷
却液の流量は余りにも小さく、従つて生み出され
る熱を冷却し得る熱容量が余りにも少なく、金属
ケーシングの有効な冷却を達成することができな
い。

これに反して本発明の熱交換装置である冷却装
置は、その着想自体から、比較的多量の液体を回
転させるので、熱容量が大きく、現在までの冷却
装置より高度の冷却が可能である。

本発明の熱交換装置である冷却装置に於いて機
械的応力の問題は下記の構成により解決される。

−冷却後の供給及び排出のための２つのパイプが
熱交換装置の１つの壁に垂直に伸びており、こ
の壁は溶鉱炉内の装置位置に於いてその中央部
分から前記溶鉱炉の金属ケーシングと接触して
いる壁である。

−前記壁の少なくとも近傍で２つのパイプが同心
に配置されている。

−金属ケーシングに冷却プレートを固着する手段
が前記パイプのうちで他方のパイプの外側に位
置するパイプと前記外側パイプを変容すべく金
属ケーシングに穿設されたオリフイスとを含ん
でおり、この外側パイプをオリフイスの縁部又
はオリフイスを包囲する金属ケーシングの部分
に固定すべく固定手段が使用される。

前記の如き構成により、冷却プレートは唯１つ
の部分で金属ケーシングに固定されており、従つ
て、作動中の膨調による機械的応力の問題は完全
に解決される。

更に、本発明の熱交換装置である冷却装置は常
に単純な構造を有しており、前記の如く構成され
た冷却プレートの製造は現在公知の冷却プレート
より容易であり、従つてより安価である。

前記の冷却プレートの変形例に於いては、冷却
プレートが、開口両端を持つ軸方向に伸びるキヤ
ビテイを含んでおり、閉鎖包囲体が前記キヤビテ
イを包囲し且つ供給パイプ装置及び排出パイプ装
置がキヤビテイの少くとも１部を包囲しており、
キヤビテイの断面寸法は、円筒状の細長冷却装置
を挿入すべく十分な大きさを有している。

このようにして、冷却プレートと冷却ボツクス
とを結合した混合冷却装置を構成し得る。この装
置は、冷却プレートと同じ大きさであり乍ら、一
法では耐火性材料の内部深くで冷却を行ない、他
方で金属ケーシングを保護する熱交換スクリーン
を構成するので特に有利な結果を得ることができ
る。

非限定的に与えられたいくつかの具体例に関し
て添付図面に基いて説明した下記の記載より本発
明が更に十分に理解されるであろう。

先ず、本発明の第１の具体例に関する第１図及
び第２図に於いて、熱交換装置、例えば冷却ボツ
クス６０は、偏平回転円筒状の閉鎖された包囲体
６１を含む。「偏平な」とは、円筒の長さが直径
に比較して小さいことを意味している。

冷却液注入手段の一例である冷却液供給パイプ
６２は包囲体６１に正接し当該包囲体６１の内部
と連通している。

冷却液の排出用に、１方では、供給パイプ６２
のオリフイスに対して直径上で実質的に対向す
る、即ち径方向に関して対称的に位置された排出
オリフイス６３ａが備えられ、他方で、包囲体６
１の中心部から周縁部までほぼ半径方向に伸びる
排出パイプ装置の一例である通路６３が備えられ
ている。通路６３は包囲体６１の平面壁６４の
夫々から等距離をおいて配置されており、第２図
の６５で示す如く、冷却液の流れを決して妨害し
ないような形状で偏平に形成されている。

側面６７の夫々に穿設され包囲体６１と同心の
２つの孔６６は、冷却液を包囲体６１から通路６
３内に移行せしめる。

この移行を容易にするために、更に通路６３の
両側、即ち通路６３の各面６７と包囲体６１の各
種６４との間に、孔６６の中心の方向に巻かれた
翼から成るデイフレクタ装置６８を配備する。

通路６３は冷却プレート６０の後部の方向に伸
びている。即ち、冷却プレート６０が作動位置に
設置されたときに冷却すべき溶鉱炉の部分に向け
られる部分である先端６９の反対方向に伸びる。

通路６３は、包囲体６１に隣接し包囲体６１の
後部に位置する排出チヤンバ７０に開口してい
る。

冷却液排出手段の一例である冷却液排出パイプ
７１は、好ましくは排出チヤンバ７０に開口する
通路６３のオリフイスに向き合うか又は排出オリ
フイス６３ａに向き合つて排出チヤンバ７０に連
通している。

供給パイプ６２から供給される冷却液（通常は
水）は、包囲体６１に到達し、この内部で包囲体
６１の形状により矢印７３で示す螺旋運動を開始
する。外側層の冷却液の１部は実際に先端６９の
壁に接触して最も加熱され、排出オリフイス６３
ａから矢印７３ａで示すように直接排出される。
残りの冷却水は包囲体６１の中央領域、即ち中心
部に一度到着し、矢印７４で示すようにデイフレ
クタ装置６８により回収され、通路６３に入り、
矢印７５で示すように通路６３から排出チヤンバ
７０に移行し、次に矢印７５で示すように、冷却
液排出パイプ７１から排出される。

冷却プレート６０の全体が包囲体６１の面７４
を含む平行な２つの平面間に含まれることに注目
されたい。その結果、冷却プレート６０は溶鉱炉
の金属ケーシングを通つて、耐火性材料に開設さ
れた収納部に容易に導入され得る。逆に、冷却プ
レート６０の交換のために冷却プレート６０を取
出すことも容易である。

第３図（図中、第１図及び第２図と同様の要素
は同じ参照符号で示される）は熱交換装置として
の所謂蒸気の冷却ボツクス７７を示す。冷却ボツ
クス７７の全体構成は第１図及び第２図の冷却プ
レート６０の構成と同様であるが、通路６３が包
囲体６１の外部に移転している。

より詳細には、包囲体６１の壁の１つ、この場
合第３図に示す如く溶鉱炉の金属ケーシングに冷
却ボツクス７７を取付けた位置で上方に位置する
壁７８に、壁７８と共に外部パイプ８０を形成す
る細長ケーシング７９を結合する。

供給パイプ６２は、例えば第１図の形状又は同
等の別の形状に従つて接線方向で包囲体６１内に
開口しており、排出パイプ７１は通路８０から出
発している。前記の第１の具体例と同様に、包囲
体６１を通路８０と連通させる孔６６に冷却液を
通過させるために翼６８が備えられている。

排出チヤンバ７０を通路８０に接続すべく別の
孔８１が備えられている。

作動中に、特に最も加熱される先端６９の壁と
接触して形成される蒸気泡は、生成に従つて引離
され、包囲体６１内で回転中の冷却液により導出
される。

冷却液の内部を支配する重力場を考慮に入れる
と、蒸気泡は包囲体６１の中心方向に誘導され、
そこから通路８０に入る。冷却液が包囲体６１の
内部で連続循環しているで、特に先端に於いて壁
の内面に沿つて熱交換を妨げる蒸気のものやが形
成されず水循環を妨げる蒸気栓も形成されないこ
とが確実になる。

第４図に示した熱交換装置としての冷却ボツク
ス８３は前述の具体例とは逆に、冷却液注入手段
としての中央供給パイプと冷却液排出手段として
の正接排出パイプとを有する。

冷却液注入手段、例えば供給パイプ８４はチヤ
ンバの一例である回転円筒状の包囲体８５の中心
部に開口しており、冷却液は８５の円形面８６に
垂直に侵入する。

例えば第１図から第３図に示されたデイフレク
タ装置６８の如く構成されたデイフレクタ装置８
７は冷却液に接線方向の成分を伝達し、それによ
つて冷却液は回転し始め、矢印８８で示すように
包囲体８５の内側から外側に向う螺旋軌道を描
く。

冷却液排出手段、例えば排出パイプ８９は接線
方向に伸びており、加熱された冷却液を回収す
る。

第５図は、本発明の熱交換装置としての冷却ボ
ツクスの更に別の具体例を示す。

第５図の冷却ボツクス９０は第１図及び第２図
の冷却プレート、即ち冷却ボツクス６０から着想
され、第１図及び第２の要素全部を使用する（第
５図にも同じ参照符号を使用した）。

しかし乍ら本具体例においては、第２の包囲体
９１が付加されている。チヤンバの一例である包
囲体９１は単に、第１図の冷却ボツクス６０の先
端６９の彎曲形状に適応すべく半円形に彎曲した
管状パイプを含んでいる。この管状パイプは冷却
液注入手段、例えば供給パイプ９２及び冷却液排
出手段、例えば排出パイプ９３によつて外部冷却
液回路に接続されている。

包囲体６１及び包囲体９１の夫々に於いて冷却
液の循環方向が、矢印９４及び矢印９５に示され
るように互いに逆であることに注目されたい。

その結果、排出パイプ９３の近傍では冷却液が
包囲体９１を通過してきたので熱交換効率は低下
するが、別の冷却液注入手段、例えば供給パイプ
６２から包囲体６１に入る冷たい冷却液によつて
有利な冷却が達成される。別の冷却液排出手段、
例えば排出パイプ７１と供給パイプ９２との部分
に於いては前記の逆である。従つて、耐火性材料
の冷却が十分に分布され、全体として高い効率を
得ることが可能である。

第５図に於いて冷却ボツクス９０は作動位置で
示されている。即ち、前記ですでに説明したよう
にプレートが、中間シユー９７を介して適切にプ
レートが固着される溶鉱炉の金属ケーシング９６
にほぼ垂直に伸びており、耐火性材料、即ち耐火
材９８の内部に侵入している。先端９９は溶鉱炉
の高熱部分の方向に向けられている。

第６図及び第７図は（前記ですでに指摘したよ
うに）溶鉱炉の金属ケーシング１０１と耐火壁
（図示せず）との間に挿入されるべく構成された
熱交換装置としての冷却プレート１００を示す。

冷却プレート１００は、チヤンバ、例えば回転
円筒状包囲体１０２と、冷却液供給手段、例えば
供給パイプ１０３と冷却液排出手段、例えば排出
パイプ１０４とを有する。

２つパイプ１０３，１０４の夫々は、少なくと
も冷却プレート１００の近傍に於いて、金属ケー
シング１０１の方向を指向する包囲体１０２の壁
１０５に実質的に垂直に伸びている。

一例として冷却プレート１００は下記の如き構
成を有している。

供給パイプ１０３は、包囲体１０２の壁１０５
の外面に設けられた通路１０６と連通しており、
通路１０６は包囲体１０２の周縁部でオリフイス
１０７によつて包囲体１０２内に連通してい。冷
却液の流れが接線方向において包囲体１０２の内
部に流入するように冷却液の流れ転向せしめるデ
イフレクタ装置、例えばデイフレクタ壁１０８が
オリフイス１０７の前方に備えられている。

オリフイス１０７と直交方向において対向する
位置に排出オリフイス１０９が備えられている。
包囲体１０２はオリフイス１０９によつて通路１
１０と連通しており（この具体例では通路１１０
も壁１０５の外部に設けられている）、通路１１
０は包囲体１０２の中央チヤンバ１１１に到達し
ている。この中央チヤンバ１１１は開口１１２ａ
によつて包囲体１０２の他の部分と連通してい
る。中央チヤンバ１１１の中にもデイフレクタブ
レード１１２が配置されており、デイフレクタブ
レード１１２は、排出パイプ１０４を中央チヤン
バ１１１に連通させるオリフイス１０７及び１０
９の夫々に向き合つて配置される。

冷却プレート１００を溶鉱炉に固定するため
に、供給パイプ１０３の外径に実質的に一致する
直径を有する孔１１３を金属ケーシング１０１に
穿設する。供給パイプ１０３は孔１１３に挿入さ
れて金属ケーシング１０１に溶接される。

従つて固着スリーブとして機能する供給パイプ
１０３により示される冷却プレート１００の中央
部分のみが金属ケーシング１０１に固着される。

熱による作用のもとで冷却プレート１００がど
のように変形させられても、冷却プレート１００
は自由に膨張し得、そのため複数の固定部分を有
していた従来の冷却プレートの場合のように破壊
的応力が生起されるまでにはならない。

勿論、冷却液供給手段である供給パイプ１０３
と冷却液排出手段である供給パイプ１０４とを固
着手段と組合せた前記の構成は、第６図及び第７
図の夫々に示した包囲体１０２の特定形状に限定
されない。この形状は非限定例として与えられた
だけであり、前記の如き組合せ構成を前出の別の
包囲体の形状に結合することも可能である。

第９図は、前記の如き熱交換装置である冷却プ
レート１００を５点形に配置し各冷却プレート１
００間の自由区域に別の熱交換装置である冷却ボ
ツクス１００ａを配置した組合せ装置を示す。

このようにして、冷却ボツクス１００ａによつ
て得られる耐火材の深部での冷却と、冷却プレー
ト１００によつて得られる金属ケーシング保護の
ための表層冷却とを組合せることができる。

第８図は第６図及び第７図の冷却プレート１０
０の変形たる熱交換装置としての冷却プレート１
１４を示す。

冷却プレート１１４は両端が開口した円筒状軸
方向キヤビテイ１１６を包囲する閉鎖包囲体、例
えば軸方向に延びる環状チヤンバ１１５を含む。

環状チヤンバ１１５は半円筒状の２つのチヤン
バ半割体１１７，１１８に分割されており、チヤ
ンバ１１７，１１８の夫々の冷却液供給手段、例
えば冷却液の供給パイプ１１９及び冷却液排出手
段、例えば冷却液の排出パイプ１２０が夫々連通
している。

冷却プレート１１４の残りの部分は第６図及び
第７図の冷却プレート１００に実質的に等しく構
成されるか、又は前出の具体例のいずれかに従つ
て構成され得る。

全体として冷却プレート１１４は、軸方向及び
伸びるキヤビテイ１１６が熱交換装置としての冷
却ボツクス１２１に対して十分な断面寸法を有す
るように形成されている。尚、冷却ボツクス１２
１の前述の日本特許に記載の構成に従つて形成さ
れるのが好ましいが、該構成に限定はされない。

従つて、溶鉱炉の同じ領域に於いて耐火材で形
成された耐火壁の冷却（深部冷却）と金属ケーシ
ングと耐火壁との間の冷却（表面冷却又は熱交換
スクリーン効果）とを達成する冷却プレート＋冷
却ボツクスアセンブリを構成することが可能であ
る。

第１０図は、５点形に配置された前記の如き冷
却アセンブリ（冷却プレート１１４＋冷却ボツク
ス１２１）と自由に残されたセクタに個々に配置
された冷却ボツクス１２２（これもまた前出の日
本特許に記載の型が好ましいが、限定はされな
い）との組合せを示す。冷却ボツクス１２２は冷
却プレート１１４に外接する六角形の頂点に配置
される。

従つて、その作用が表面と同じく耐火材の深部
まで十分に及んでおり、冷却ボツクスの構成によ
つて耐火材の十分な固定が達成される真の熱交換
障壁を製造し得る。

本発明が詳細に説明した適用例及び具体例に少
しも限定されないことは前記の記載より自明であ
る。逆に本発明はその変形の全部を包含する。

以上から、本発明の熱交換装置においては、冷
却液が、冷却液注入手段においてまず所定の角度
で逸らされ、次に冷却液排出手段において更に所
定の角度で逸らされたりして流れの方向が急激に
変化させられることがないために、冷却液の層流
を乱し、且つ当該層流の流速を減少させるような
乱流が生起され難く、閉鎖包囲体の内部に形成さ
れた螺旋状の通路に沿つてスムースに流れること
ができるため、当該冷却液の容量及び流速の夫々
を充分に確保することができ、その結果、熱交換
装置の熱交換効率を、より一層向上させることが
できる。

更に加えて、本発明の熱交換装置によれば、当
該熱交換装置の大きさを従来の装置に比べて小型
化かつ軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて製造された熱交換装置
の第１の具体例の概略説明図、第２図は第１図の
−線断面図、第３図は本発明による熱交換装
置の第２の具体例の概略説明図、第４図は本発明
による熱交換装置の第３の具体例の概略説明図、
第５図は本発明による熱交換装置の第４の具体例
の概略説明図、第６図は本発明に従つて構成され
た冷却プレートの側面断面図、第７図は第６図の
冷却プレートの−線断面図、第８図は第６図
及び第７図の冷却プレートの変形例の説明図、第
９図及び第１０図は本発明による冷却プレート及
び冷却ボツクスの可能な２種の配置を夫々示す説
明図である。 ６０……冷却ボツクス、６１……包囲体、６２
……冷却液供給パイプ、６６……孔、６８……デ
イフレクタ装置、７０……排出チヤンバ、７１…
…冷却液排出パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転体の形状であつて且つ当該回転体の形状
   の径に対して厚みが小さい偏平な形状を有した冷
   却液の循環のための閉鎖包囲体と、この閉鎖包囲
   体に対して前記回転体の形状における接線方向に
   前記冷却液を注入すべく当該閉鎖包囲体の周縁部
   に開口された冷却液注入手段と、前記閉鎖包囲体
   から前記回転体の形状における接線方向に前記冷
   却液を排出すべく、当該閉鎖包囲体の中心部に配
   置された少なくとも１つのデイフレクタ装置、及
   び一端部が当該デイフレクタ装置に対向して開口
   し他端部が前記閉鎖包囲体の壁において外部に開
   口した排出パイプ装置の夫々を含んだ冷却液排出
   手段とを備えてなり、前記冷却液注入手段及び冷
   却液排出手段の夫々は相互に径方向に関して離隔
   されており、前記冷却液の前記回転体の回転軸の
   周囲での回転移動の際、当該冷却液が前記閉鎖包
   囲体の内部において障害にあわないように、前記
   冷却液注入手段と前記冷却液排出手段との間で前
   記閉鎖包囲体の内部に形成された螺旋状の通路に
   亙つて流れるように構成されていることを特徴と
   する熱交換装置。 ２ 前記排出パイプ装置は前記閉鎖包囲体の周縁
   部に向かう径方向に沿つて配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱交換
   装置。 ３ 前記排出パイプ装置は前記閉鎖包囲体の内部
   において当該内部に設けられた２つの側壁から実
   質的に等距離をおいて前記径方向に沿つて伸長す
   るように配置されており、２つの前記デイフレク
   タ装置が前記排出パイプ装置の両側に配置されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の熱交換装置。 ４ 前記排出パイプ装置は前記冷却液の前記閉鎖
   包囲体の内部における回転移動の抵抗を最小にす
   るような外形を有していることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の熱交換装置。 ５ 前記排出パイプ装置が、排水オリフイスを備
   えており前記閉鎖包囲体の外部に配置された移行
   閉鎖包囲体に開口していることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項から第４項のいずれか一項に記
   載の熱交換装置。 ６ 前記排出パイプ装置が、前記閉鎖包囲体の外
   部において当該閉鎖包囲体の上部に配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の熱交換装置。 ７ 前記排出パイプ装置の開口が前記冷却液注入
   手段の開口に対して径方向における対称位置に配
   置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第６項のいずれか一項に記載の熱交換装
   置。 ８ 前記冷却液注入手段が前記冷却液を供給する
   ための注入接続手段を備えており、前記冷却液排
   出手段が前記注入接続手段と並行して配置された
   排出接続手段を備えており、前記注入接続手段及
   び排出接続手段の夫々は、冷却すべき壁面に垂直
   状態で装着され得るように前記閉鎖包囲体を規定
   する実質的に平行な２つの面の間で伸長するパイ
   プ部材を介して当該閉鎖包囲体に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７
   項のいずれか一項に記載の熱交換装置。 ９ 前記閉鎖包囲体が第１及び第２の閉鎖包囲体
   ユニツトを含んでおり、当該第１及び第２の閉鎖
   包囲体ユニツトの夫々は前記冷却液が相互に連通
   しないように構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に
   記載の熱交換装置。 １０ 前記冷却液注入手段が前記冷却液を供給す
   るための供給パイプ装置を含んでおり、この供給
   パイプ装置及び前記排出パイプ装置の夫々が、互
   いに同心状態で、前記閉鎖包囲体の壁面の１つの
   少なくとも近傍で当該壁面の実質的な中央部から
   当該壁面に対してほぼ垂直に伸びており、前記冷
   却液注入手段及び前記冷却液排出手段の夫々には
   前記熱交換装置を冷却すべき壁面に装着するため
   の固定手段を備えており、この固定手段は前記供
   給パイプ装置及び前記排出パイプ装置のいずれか
   の外側に位置するパイプ装置、及び当該外側に位
   置するパイプ装置を受容すべく前記冷却すべき壁
   面に穿設されたオリフイスを含んでおり、前記外
   側に位置するパイプ装置を前記オリフイスの縁部
   または当該オリフイスを包囲する前記冷却すべき
   壁面に固定すべく固定部材が使用されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第７項のいず
   れか一項に記載の熱交換装置。 １１ 前記閉鎖包囲体が、前記回転の軸方向に開
   口端を備えるキヤビテイを有しており、前記供給
   パイプ装置及び前記排出パイプ装置が前記キヤビ
   テイの少なくとも一部を包囲しており、前記キヤ
   ビテイの断面寸法は、円筒状の細長い冷却装置を
   挿入し得るように設定されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一
   項または第１０項に記載の熱交換装置。 １２ 回転体の形状であつて且つ当該回転体の形
   状の径に対して厚みが小さい偏平な形状を有した
   冷却液の循環のための閉鎖包囲体と、この閉鎖包
   囲体に対して前記回転体の形状における接線方向
   に前記冷却液を注入すべく当該閉鎖包囲体の中心
   部に開口された冷却液注入手段と、前記閉鎖包囲
   体から前記回転体の形状における接線方向に前記
   冷却液を排出すべく、当該閉鎖包囲体の周縁部に
   配置された冷却液排出手段とを備えてなり、前記
   冷却液注入手段及び冷却液排出手段の夫々は相互
   に径方向に関して離隔されており、前記冷却液注
   入手段は、前記冷却液を前記回転体の形状におけ
   る接線方向の分力を伝達するように構成され、か
   つ前記閉鎖包囲体の少なくとも１つの面の中心部
   に開口する少なくとも１つの排出パイプ装置と、
   この排出パイプ装置のオリフイスに対向して配置
   された少なくとも１つのデイフレクタ装置とを含
   んでおり、前記閉鎖包囲体、前記冷却液注入手段
   及び前記冷却液排出手段の夫々は、前記冷却液の
   前記回転体の回転軸の周囲での回転移動の際、当
   該冷却液が前記閉鎖包囲体の内部において障害に
   あわないように配置されていることを特徴とする
   熱交換装置。 １３ 前記冷却液注入手段が前記冷却液を供給す
   るための注入接続手段を備えており、前記冷却液
   排出手段が前記注入接続手段と並行して配置され
   た排出接続手段を備えており、前記注入接続手段
   及び排出接続手段の夫々は、冷却すべき壁面に垂
   直状態で装着され得るように前記閉鎖包囲体を規
   定する実質的に平行な２つの面の間で伸長するパ
   イプ部材を介して当該閉鎖包囲体に接続されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
   載の熱交換装置。 １４ 前記閉鎖包囲体が第１及び第２の閉鎖包囲
   体ユニツトを含んでおり、当該第１及び第２の閉
   鎖包囲体ユニツトの夫々は前記冷却液が相互に連
   通しないように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の熱
   交換装置。