JPH05340683A - 再生式熱交換器 - Google Patents
再生式熱交換器Info
- Publication number
- JPH05340683A JPH05340683A JP17385292A JP17385292A JPH05340683A JP H05340683 A JPH05340683 A JP H05340683A JP 17385292 A JP17385292 A JP 17385292A JP 17385292 A JP17385292 A JP 17385292A JP H05340683 A JPH05340683 A JP H05340683A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体通路へのダストや油ミストなどの付着を
防止すると共に、不燃性、耐酸腐食性、耐摩耗性などを
向上すること。 【構成】 セラミック製の仕切壁２２によって流体通路
２３を多数形成すると共に、流体通路２３の相当直径を
４．５ｍｍないし５．５ｍｍとした蓄熱材２１をロータ
１のバスケット４に詰め、ロータ１の回転により流体通
路２３に２種類の流体（燃焼用空気Ａ及び燃焼排ガス
Ｇ）を交互に通過させて、両流体の間で熱交換を行うよ
うにしたもの。
防止すると共に、不燃性、耐酸腐食性、耐摩耗性などを
向上すること。 【構成】 セラミック製の仕切壁２２によって流体通路
２３を多数形成すると共に、流体通路２３の相当直径を
４．５ｍｍないし５．５ｍｍとした蓄熱材２１をロータ
１のバスケット４に詰め、ロータ１の回転により流体通
路２３に２種類の流体（燃焼用空気Ａ及び燃焼排ガス
Ｇ）を交互に通過させて、両流体の間で熱交換を行うよ
うにしたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、再生式熱交換器に係
り、更に詳細には、再生式熱交換器の流体通路となる蓄
熱材の改良に関する。
り、更に詳細には、再生式熱交換器の流体通路となる蓄
熱材の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は再生式熱交換器の一種である、従
来の回転式空気予熱器のロータ部分を示す斜視図であ
る。図６において、ロータ１は外殻２によって円筒状に
形成され、その中心部には回転軸３を有している。外殻
２内には、扇形断面を有する複数のバスケット４が回転
軸３を中心にして放射状に詰められている。また、ロー
タ１の上面には上面シール５が、側面には側面シール６
がそれぞれ燃焼用空気領域と燃焼排ガス領域とを分離す
るために設けられており、ロータ１は燃焼用空気Ａと燃
焼排ガスＧとの間をゆっくりと回転する。更に、各バス
ケット４には、伝熱要素板積層体７が詰め込まれてお
り、この部分が流体通路を形成している。また、伝熱要
素板積層体７は蓄熱材として機能するものである。
来の回転式空気予熱器のロータ部分を示す斜視図であ
る。図６において、ロータ１は外殻２によって円筒状に
形成され、その中心部には回転軸３を有している。外殻
２内には、扇形断面を有する複数のバスケット４が回転
軸３を中心にして放射状に詰められている。また、ロー
タ１の上面には上面シール５が、側面には側面シール６
がそれぞれ燃焼用空気領域と燃焼排ガス領域とを分離す
るために設けられており、ロータ１は燃焼用空気Ａと燃
焼排ガスＧとの間をゆっくりと回転する。更に、各バス
ケット４には、伝熱要素板積層体７が詰め込まれてお
り、この部分が流体通路を形成している。また、伝熱要
素板積層体７は蓄熱材として機能するものである。
【０００３】そして、このような構成のロータ１が、燃
焼用空気Ａと燃焼排ガスＧとの間をゆっくりと回転する
と、流体通路を形成している伝熱要素板積層体７部分
を、燃焼用空気Ａと燃焼排ガスＧとが交互に通過するの
で、高温の燃焼排ガスＧの熱が伝熱要素板積層体７に蓄
えられ、次に通過する低温の燃焼用空気Ａにこの熱が与
えられて、燃焼用空気Ａが予熱されるものである。
焼用空気Ａと燃焼排ガスＧとの間をゆっくりと回転する
と、流体通路を形成している伝熱要素板積層体７部分
を、燃焼用空気Ａと燃焼排ガスＧとが交互に通過するの
で、高温の燃焼排ガスＧの熱が伝熱要素板積層体７に蓄
えられ、次に通過する低温の燃焼用空気Ａにこの熱が与
えられて、燃焼用空気Ａが予熱されるものである。
【０００４】さて、上記した伝熱要素板積層体７の従来
例として、例えば特開平１−２７３９９６号公報に記載
されたものがある。この従来の伝熱要素板積層体７は、
ＦＮＣ型と称され、図７に示すように、複雑な大波型に
形成された鋼製の伝熱要素板１８、１９を、鏡面対称と
なるように交互に積層した断面構造をしたもので、上面
は図８に示すようなものである。
例として、例えば特開平１−２７３９９６号公報に記載
されたものがある。この従来の伝熱要素板積層体７は、
ＦＮＣ型と称され、図７に示すように、複雑な大波型に
形成された鋼製の伝熱要素板１８、１９を、鏡面対称と
なるように交互に積層した断面構造をしたもので、上面
は図８に示すようなものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の再
生式熱交換器に使用されていたＦＮＣ型の伝熱要素板積
層体７は、複雑な大波型により形成されており、燃焼排
ガスや燃焼用空気の流路が複雑なため、ダストや油ミス
トなどが付着しやすく、流路を閉塞して熱交換効率を低
下させるという問題があった。また、この伝熱要素板積
層体７は鋼製であり、付着した油ミストによる発火の危
険性をはらんでおり、耐酸腐食性や耐摩耗性に欠けるも
のであった。
生式熱交換器に使用されていたＦＮＣ型の伝熱要素板積
層体７は、複雑な大波型により形成されており、燃焼排
ガスや燃焼用空気の流路が複雑なため、ダストや油ミス
トなどが付着しやすく、流路を閉塞して熱交換効率を低
下させるという問題があった。また、この伝熱要素板積
層体７は鋼製であり、付着した油ミストによる発火の危
険性をはらんでおり、耐酸腐食性や耐摩耗性に欠けるも
のであった。
【０００６】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、流体通路へのダストや油
ミストなどの付着を防止できるとともに、不燃性、耐酸
腐食性、耐摩耗性などを向上することができる再生式熱
交換器を提供することを目的とする。
決するためになされたもので、流体通路へのダストや油
ミストなどの付着を防止できるとともに、不燃性、耐酸
腐食性、耐摩耗性などを向上することができる再生式熱
交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、再生式熱交換器において、セラミック
製の仕切壁によって流体通路を多数形成するとともに、
この流体通路の相当直径を４．５ｍｍないし５．５ｍｍ
とした蓄熱材を有し、前記流体通路に２種類の流体を交
互に通過させて、両流体の間で熱交換を行うようにした
ものである。
めに、本発明は、再生式熱交換器において、セラミック
製の仕切壁によって流体通路を多数形成するとともに、
この流体通路の相当直径を４．５ｍｍないし５．５ｍｍ
とした蓄熱材を有し、前記流体通路に２種類の流体を交
互に通過させて、両流体の間で熱交換を行うようにした
ものである。
【０００８】
【作 用】上記の手段によれば、流体通路の相当直径を
４．５ｍｍないし５．５ｍｍとしたので、圧力損失を低
くしながら交換熱量をある程度多くすることができ、ま
た、セラミック製の仕切壁によって流体通路を形成して
いるので、不燃性や耐酸腐食性、耐摩耗性を大幅に改善
することができる。
４．５ｍｍないし５．５ｍｍとしたので、圧力損失を低
くしながら交換熱量をある程度多くすることができ、ま
た、セラミック製の仕切壁によって流体通路を形成して
いるので、不燃性や耐酸腐食性、耐摩耗性を大幅に改善
することができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明に係る再生式熱交換器の一実施例
について、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
について、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明に係る再生式熱交換器として
の、回転式空気予熱器のロータ部分を示す斜視図であ
る。本発明は、バスケット４に従来のＦＮＣ型の伝熱要
素板積層体７に代えて、セラミック製の仕切壁２２によ
って多数の流体通路２３を形成した蓄熱材２１を詰め込
んだのが特徴であり、その他の構成は図６に示した従来
のものと同様であるので、同一部分には同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
の、回転式空気予熱器のロータ部分を示す斜視図であ
る。本発明は、バスケット４に従来のＦＮＣ型の伝熱要
素板積層体７に代えて、セラミック製の仕切壁２２によ
って多数の流体通路２３を形成した蓄熱材２１を詰め込
んだのが特徴であり、その他の構成は図６に示した従来
のものと同様であるので、同一部分には同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
【００１１】この蓄熱材２１の詳細は図２および図３に
示されている。すなわち、図２は蓄熱材２１の斜視図で
あり、図３は蓄熱材２１の平面図であるが、これらの図
によく示されているように、蓄熱材２１は、セラミック
製の仕切壁２２によってハニカム状或いは格子状等に流
体通路２３を形成したブロック２４から成り、ブロック
２４を流体通路２３の長さ方向に複数に分割して、５な
いし１０ｍｍ程度の間隔を隔てて、バスケット４内に容
積当り９２％充填する。
示されている。すなわち、図２は蓄熱材２１の斜視図で
あり、図３は蓄熱材２１の平面図であるが、これらの図
によく示されているように、蓄熱材２１は、セラミック
製の仕切壁２２によってハニカム状或いは格子状等に流
体通路２３を形成したブロック２４から成り、ブロック
２４を流体通路２３の長さ方向に複数に分割して、５な
いし１０ｍｍ程度の間隔を隔てて、バスケット４内に容
積当り９２％充填する。
【００１２】本実施例では、長さ方向に４分割したブロ
ック２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが示されており、
仕切壁２２の肉厚ｔを０．５５ｍｍ，相当直径Ｄを５．
１５ｍｍとすると、このときの空隙率βは７５．１％と
なる。なお、空隙率βはブロック２４の断面積に占める
流体通路２３の総面積の割合を示している。
ック２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが示されており、
仕切壁２２の肉厚ｔを０．５５ｍｍ，相当直径Ｄを５．
１５ｍｍとすると、このときの空隙率βは７５．１％と
なる。なお、空隙率βはブロック２４の断面積に占める
流体通路２３の総面積の割合を示している。
【００１３】本発明の再生式熱交換器は上記のように構
成したものであるが、蓄熱材２１の流体通路２４の相当
直径Ｄを変化させた場合における圧力損失ΔＰおよび交
換熱量Ｑのそれぞれを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積
層体と比較した結果を図４に示してある。
成したものであるが、蓄熱材２１の流体通路２４の相当
直径Ｄを変化させた場合における圧力損失ΔＰおよび交
換熱量Ｑのそれぞれを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積
層体と比較した結果を図４に示してある。
【００１４】なお、図４のデータは、空隙率βをほとん
ど上限に近い９０％にとった場合のものである。また、
相当直径Ｄは、Ｄ＝４ｍ〔但し、ｍは流体平均深さ（ｍ
ｍ）である。〕で表わされる。そして、流体平均深さｍ
は、ｍ＝Ａ／Ｌ〔但し、Ａは流路面積（ｍｍ2）、Ｌは
流路の濡れ縁長さ（ｍｍ）である。〕で表わされる。
ど上限に近い９０％にとった場合のものである。また、
相当直径Ｄは、Ｄ＝４ｍ〔但し、ｍは流体平均深さ（ｍ
ｍ）である。〕で表わされる。そして、流体平均深さｍ
は、ｍ＝Ａ／Ｌ〔但し、Ａは流路面積（ｍｍ2）、Ｌは
流路の濡れ縁長さ（ｍｍ）である。〕で表わされる。
【００１５】ところで、再生式熱交換器は、流体通路の
相当直径Ｄを大きくすると圧力損失ΔＰは低減するが、
交換熱量Ｑも減少してしまうものである。図４のデータ
からは、相当直径Ｄが４．５ｍｍ以上であれば、従来の
ＦＮＣ型の伝熱要素板積層体を用いた場合と比較して圧
力損失ΔＰは低くなり、Ｄ＜５．５ｍｍであれば交換熱
量Ｑが大きくなることがわかる。従って、もし空隙率β
を９０％とすると、相当直径Ｄを４．５ｍｍ＜Ｄ＜５．
５ｍｍにするのが望ましいことがわかる。
相当直径Ｄを大きくすると圧力損失ΔＰは低減するが、
交換熱量Ｑも減少してしまうものである。図４のデータ
からは、相当直径Ｄが４．５ｍｍ以上であれば、従来の
ＦＮＣ型の伝熱要素板積層体を用いた場合と比較して圧
力損失ΔＰは低くなり、Ｄ＜５．５ｍｍであれば交換熱
量Ｑが大きくなることがわかる。従って、もし空隙率β
を９０％とすると、相当直径Ｄを４．５ｍｍ＜Ｄ＜５．
５ｍｍにするのが望ましいことがわかる。
【００１６】なお、図４のデータは、前述した如く空隙
率βをほとんど上限に近い９０％にとった場合のもので
あるが、この空隙率β＝９０％を達成することは容易で
はなく、通常の空気予熱器ではβを６０％から上となる
ように考えておくことが必要である。
率βをほとんど上限に近い９０％にとった場合のもので
あるが、この空隙率β＝９０％を達成することは容易で
はなく、通常の空気予熱器ではβを６０％から上となる
ように考えておくことが必要である。
【００１７】図５はセラミックス製蓄熱材をハニカム状
に形成した再生式熱交換器における交換熱量Ｑと圧力損
失ΔＰの関係を、空隙率βと相当直径Ｄをパラメータと
して示したものである。この図５から明らかなように、
相当直径Ｄを一定にして空隙率βを下げていくと、圧力
損失ΔＰは急激に増加するが交換熱量Ｑの低減率は僅か
であり、空隙率βを一定にして相当直径Ｄを大きくする
と、圧力損失ΔＰは急激に減少するが交換熱量Ｑを漸減
して、菱形の図形を示すようになった。この図５中の中
央附近に表示したＦＮＣの点は、セラミックス製蓄熱材
の１つの目標であり、斜線を施した範囲が設計上望まし
い範囲で、相当直径Ｄのみで表わすと４．５ｍｍ＜Ｄ＜
５．５ｍｍとなる。
に形成した再生式熱交換器における交換熱量Ｑと圧力損
失ΔＰの関係を、空隙率βと相当直径Ｄをパラメータと
して示したものである。この図５から明らかなように、
相当直径Ｄを一定にして空隙率βを下げていくと、圧力
損失ΔＰは急激に増加するが交換熱量Ｑの低減率は僅か
であり、空隙率βを一定にして相当直径Ｄを大きくする
と、圧力損失ΔＰは急激に減少するが交換熱量Ｑを漸減
して、菱形の図形を示すようになった。この図５中の中
央附近に表示したＦＮＣの点は、セラミックス製蓄熱材
の１つの目標であり、斜線を施した範囲が設計上望まし
い範囲で、相当直径Ｄのみで表わすと４．５ｍｍ＜Ｄ＜
５．５ｍｍとなる。
【００１８】また、図１ないし図３に示した本発明の実
施例のものを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体を１
００として比較してみると、圧力損失は１００、空隙率
は８３、流速は１２０、摩擦損失係数は６９であり、同
様に、交換熱量は１００、熱伝達率は６３、伝面比は１
５９であった。
施例のものを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体を１
００として比較してみると、圧力損失は１００、空隙率
は８３、流速は１２０、摩擦損失係数は６９であり、同
様に、交換熱量は１００、熱伝達率は６３、伝面比は１
５９であった。
【００１９】すなわち、圧力損失に関しては、本発明の
ものは空隙率が小さくブロック２４内での流速が速くな
るが、セラミック製の仕切壁２２によって形成した流体
通路２３は、滑らかで流体と壁面間の摩擦損失係数が極
めて小さくなる。そのため、摩擦損失係数と流速の自乗
の積に比例する圧力損失は、従来のＦＮＣ型の伝熱要素
板積層体と本発明のものとは同等となる。
ものは空隙率が小さくブロック２４内での流速が速くな
るが、セラミック製の仕切壁２２によって形成した流体
通路２３は、滑らかで流体と壁面間の摩擦損失係数が極
めて小さくなる。そのため、摩擦損失係数と流速の自乗
の積に比例する圧力損失は、従来のＦＮＣ型の伝熱要素
板積層体と本発明のものとは同等となる。
【００２０】一方、交換熱量に関しても、セラミック製
の仕切壁２２によって形成した流体通路２３は、滑らか
な伝熱面を形成するので、乱流効果が少なく、また、流
体通路２３をハニカム状あるいは格子状等に形成してあ
るので、単位体積当りの伝熱面積（すなわち伝面比）を
大きくとれるので、熱伝達率と伝面比の積に比例する交
換熱量は、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と本発明
のものとは同等となる。
の仕切壁２２によって形成した流体通路２３は、滑らか
な伝熱面を形成するので、乱流効果が少なく、また、流
体通路２３をハニカム状あるいは格子状等に形成してあ
るので、単位体積当りの伝熱面積（すなわち伝面比）を
大きくとれるので、熱伝達率と伝面比の積に比例する交
換熱量は、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と本発明
のものとは同等となる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と同等の圧力損失、
交換熱量など従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と同等
の性能を維持しながら、不燃性、耐酸腐食性、耐摩耗性
に優れ、重量も軽減した再生式熱交換器が提供される。
また、本発明に使用される蓄熱材は、流体通路が滑らか
なのでダストによって閉塞される恐れも少なくなり、保
守のための負担も軽減されるものである。
従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と同等の圧力損失、
交換熱量など従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と同等
の性能を維持しながら、不燃性、耐酸腐食性、耐摩耗性
に優れ、重量も軽減した再生式熱交換器が提供される。
また、本発明に使用される蓄熱材は、流体通路が滑らか
なのでダストによって閉塞される恐れも少なくなり、保
守のための負担も軽減されるものである。
【図１】本発明に係る再生式熱交換器としての、回転式
空気予熱器のロータ部分を示す斜視図である。
空気予熱器のロータ部分を示す斜視図である。
【図２】本発明で使用される蓄熱材の一例を示す斜視図
である。
である。
【図３】図２に示した蓄熱材の平面図である
【図４】本発明で使用される蓄熱材の相当直径Ｄを変化
させた場合における、圧力損失ΔＰおよび交換熱量Ｑの
それぞれを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と比較
した結果を示す特性図である。
させた場合における、圧力損失ΔＰおよび交換熱量Ｑの
それぞれを、従来のＦＮＣ型の伝熱要素板積層体と比較
した結果を示す特性図である。
【図５】セラミックスをハニカム状に形成した蓄熱材に
おける、交換熱量Ｑと圧力損失ΔＰの関係を、空隙率β
と相当直径Ｄをパラメータとして示す特性図である。
おける、交換熱量Ｑと圧力損失ΔＰの関係を、空隙率β
と相当直径Ｄをパラメータとして示す特性図である。
【図６】従来の回転式空気予熱器のロータ部分を示す斜
視図である。
視図である。
【図７】従来の回転式空気予熱器に使用されているＦＮ
Ｃ型の伝熱要素板積層体の構造を示す断面図である。
Ｃ型の伝熱要素板積層体の構造を示す断面図である。
【図８】図７に示した伝熱要素板積層体の上面図であ
る。
る。
１ ロータ ３ 回転軸 ４ バスケット ２１ 蓄熱材 ２２ 仕切壁 ２３ 流体通路 ２４ ブロック Ａ 燃焼用空気 Ｇ 燃焼排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 敬古 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 宮川 純一 山口県下関市彦島江の浦町六丁目16番１号 三菱重工業株式会社下関造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック製の仕切壁によって流体通路を
多数形成するとともに、この流体通路の相当直径を４．
５ｍｍないし５．５ｍｍとした蓄熱材を有し、前記流体
通路に２種類の流体を交互に通過させて、両流体の間で
熱交換を行うようにしたことを特徴とする再生式熱交換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17385292A JPH05340683A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 再生式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17385292A JPH05340683A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 再生式熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340683A true JPH05340683A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15968350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17385292A Pending JPH05340683A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 再生式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05340683A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038750A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム型潜熱蓄熱体 |
| WO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP17385292A patent/JPH05340683A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038750A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム型潜熱蓄熱体 |
| WO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
| JPWO2012169622A1 (ja) * | 2011-06-10 | 2015-02-23 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
| US10527369B2 (en) | 2011-06-10 | 2020-01-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat exchanger element, manufacturing method therefor, and heat exchanger |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990810 |