JPH0674688A - Heat exchanger particularly for corrosive fluid - Google Patents

Heat exchanger particularly for corrosive fluid

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JPH0674688A
JPH0674688A JP3095584A JP9558491A JPH0674688A JP H0674688 A JPH0674688 A JP H0674688A JP 3095584 A JP3095584 A JP 3095584A JP 9558491 A JP9558491 A JP 9558491A JP H0674688 A JPH0674688 A JP H0674688A
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JP
Japan
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heat exchanger
exchanger according
block
channel group
fluid
Prior art date
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Application number
JP3095584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sylvain Lalot
ラロ シルヴァン
Jean-Paul Henault
ポール エノール ジャン
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BUYURUKANIKU
Vulcanic
Original Assignee
BUYURUKANIKU
Vulcanic
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02Blocks traversed by passages for heat-exchange media

Abstract

PURPOSE: To reduce an occupation volume and save an occupation position by providing a first group of flow passages for passage of a fluid communicated with opposing two surfaces and providing electrical heating means on at least another one flow passage group communicated with at least another one surface of a heat exchanger. CONSTITUTION: A block 1 is a substantially cube, and includes a first group 2 of a flow passage substantially parallel to a direction A for the purpose of passing a corrosive fluid to be kept in temperature. Further, the block 1 includes another flow passage group 3 having electrical heating means 4 which is substantially parallel to a direction B and is communicated with at least one surface of a cube perpendicular to the direction B for heating a fluid circulating in the block 1 and the flow passage 2. Hereby, there is ensured a heat exchanger which has a heat exchange output of about to 5 MW per 1 m<2> of the heat exchanger and which functions in a temperature range of -100 deg.C to 400 deg.C with a small occupation volume particularly for a corrosive fluid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特に腐食性流体のため
の熱交換器に関する。
The present invention relates to heat exchangers, especially for corrosive fluids.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学工業、農産物加工業及び表面処理業
においては、比較的一定の温度に維持されなくてはなら
ない腐食性流体が用いられる。これらの腐食性流体が吸
熱反応又は発熱反応の源である場合、これらの流体を作
用温度に維持するためにこれらを加熱又は冷却すること
が必要である。
2. Description of the Related Art In the chemical industry, agricultural product processing industry and surface treatment industry, corrosive fluids which must be maintained at a relatively constant temperature are used. If these corrosive fluids are the source of endothermic or exothermic reactions, it is necessary to heat or cool them in order to maintain them at the working temperature.

【0003】この目的で処理槽又は反応装置の外側にあ
ることが最も多い熱交換器の中に腐食性流体を通す。こ
こでは流体の強制循環は循環ポンプに連結された管類を
用いて行なわれている。これらの熱交換器は一般に、製
缶工場の技術を用いて金属で製造され、応力を受ける溶
接又は冷間加工部分の場所で特に腐食に対して敏感であ
る。その上、これらの熱交換器は非常に広い場所をと
り、そのためこの既知の技術では交換器の体積1m3
たり1MW以上の熱交換出力を超えることはむずかし
い。
For this purpose, the corrosive fluid is passed through a heat exchanger, which is most often outside the treatment tank or reactor. Here, forced circulation of the fluid is carried out using tubing connected to a circulation pump. These heat exchangers are generally made of metal using can mill technology and are particularly susceptible to corrosion at the location of stressed welded or cold worked parts. Moreover, these heat exchangers occupy a very large area, so that with this known technique it is difficult to exceed a heat exchange power output of more than 1 MW / m 3 of the volume of the exchanger.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
熱交換出力が交換器1m3 あたり約3MW〜5MWで、
−100℃から+400℃という好ましい作動温度範囲
で機能し、当該技術分野の現状に比べ半分以上の占有体
積の減少及び著しい場所の節約を可能にするような、特
に腐食性流体のための熱交換器を作り出すことにより、
前述の当該技術分野の現状のもつ欠点を補正することに
ある。
The object of the present invention is to have an improved heat exchange output of about 3 MW to 5 MW per 1 m 3 of exchanger,
Heat exchange, especially for corrosive fluids, that operates in the preferred operating temperature range of -100 ° C to + 400 ° C, enabling more than half the occupied volume reduction and significant space savings over the current state of the art. By creating a vessel
The purpose is to correct the above-mentioned drawbacks existing in the technical field.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に基づく熱交換器
は、その相対する2つの面に通じる加熱又は冷却すべき
流体の通過のための流路の第1のグループを有し、熱交
換器の少なくとももう1つの面に通じる少なくとももう
1つの流路グループをさらに含んでいること及びこのも
う1つの流路グループには電気式加熱手段が備わってい
ることを特徴とする。
The heat exchanger according to the invention comprises a first group of flow paths for passage of a fluid to be heated or cooled leading to two opposite faces thereof, the heat exchanger It is characterized in that it further comprises at least another channel group leading to at least another face of the vessel, and that this other channel group is provided with electric heating means.

【0006】これまで熱交換器を製造するためには、優
れた熱伝導性をもち腐食に敏感でなく、対象となる流体
と接触しても多孔性をもたないような材料が用いられて
きた。これらの材料は例えば、主として水を含む液体の
ための銅合金、炭化水素のための鉄合金、強酸のための
非多孔質黒鉛或いはポリテトラフルオロエチレンやフェ
ノール樹脂又は炭素といった材料が含浸された黒鉛であ
る。優れた熱伝導性をもつこれらの材料は一般に優れた
導電性も有しており、このため当業者は、特に腐食性環
境内での長い耐用期間の後の感電や短絡の危険性を考慮
に入れて、これらの材料に電気加熱手段を備えることを
避けてきた。
In the past, in order to manufacture a heat exchanger, a material having excellent thermal conductivity, being insensitive to corrosion, and having no porosity when contacted with a target fluid has been used. It was These materials are, for example, copper alloys mainly for liquids containing water, iron alloys for hydrocarbons, non-porous graphite for strong acids or graphite impregnated with materials such as polytetrafluoroethylene or phenolic resins or carbon. Is. These materials, which have good thermal conductivity, also generally have good electrical conductivity, which allows one skilled in the art to consider the risk of electric shock or short circuit, especially after a long service life in corrosive environments. In addition, it has been avoided to provide these materials with electrical heating means.

【0007】有利なことに、熱交換器は、第1の流路グ
ループがもう1つの流路グループに対しほぼ直交するよ
うな形で配置されている。従ってこの配置により、熱膨
張による応力を避け第1の流路グループからもう1つの
配管グループへの漏れを予防するような形で配管グルー
プ間の離隔距離を調整すること、ならびに、腐食性流体
の循環軸及び電気加熱手段の据え付け軸に対し同時にほ
ぼ直交する第3の作業軸を解放し、この第3の作業軸を
特にそれぞれ吸熱反応又は発熱反応の場合における冷却
又は予熱用流体の通過に役立つ第3の流路グループを据
えつけるのに使用できるようにすること、が可能とな
る。
Advantageously, the heat exchanger is arranged in such a way that the first group of channels is substantially orthogonal to the other group of channels. This arrangement therefore adjusts the separation between the pipe groups in a way that avoids stresses due to thermal expansion and prevents leakage from the first flow channel group to the other pipe group, as well as the corrosive fluid At the same time, a third working axis, which is substantially perpendicular to the circulation axis and the installation axis of the electric heating means, is released, which serves for the passage of a cooling or preheating fluid, especially in the case of an endothermic or exothermic reaction It becomes possible to use it for installing the third channel group.

【0008】好ましくは、本発明に基づく熱交換器は少
なくとも1つの分配箱又は少なくとも1つの覆いをパッ
キンと共に含んでいる。従って、分配箱は、温度上昇曲
線を最適化し熱交換効率を増大させる形で交換器内に腐
食性流体を連続する複数のパスで通過させることができ
る。覆いは、それが覆っている流路グループからはみ出
した加熱手段の端部を気密な形で隔離する。
Preferably, the heat exchanger according to the invention comprises at least one distribution box or at least one cover together with the packing. Therefore, the distribution box allows the corrosive fluid to pass through the exchanger in multiple successive passes in a manner that optimizes the temperature rise curve and increases heat exchange efficiency. The shroud hermetically isolates the end of the heating means protruding from the group of channels it covers.

【0009】好ましくは、本発明に従った熱交換器は、
熱交換器の中でこの交換器と熱交換状態に作られた穴の
中に設置された少なくとも1つの温度センサを含んでい
る。従って、温度センサは、定常状態で腐食性流体の作
動温度にほぼ等しいブロックの温度を伝達し、同様に温
度調節ならびに、交換器の作動中必要とされる機械的強
度と相容れない過度の温度に対する熱交換器全体の保護
を可能にする。
Preferably, the heat exchanger according to the invention is
The heat exchanger includes at least one temperature sensor mounted in a hole made in heat exchange with the heat exchanger. Therefore, the temperature sensor transmits in steady state the temperature of the block which is approximately equal to the operating temperature of the corrosive fluid, as well as temperature regulation, as well as heat to excessive temperatures that are incompatible with the mechanical strength required during operation of the exchanger. Allows protection of the entire exchanger.

【0010】有利なことに、本発明に基づく熱交換器
は、耐腐食性をもち優れた熱伝導材料で2重成形された
管の層を含む少なくとも1つの流路グループを有してい
る。この配置により、耐腐食性ある管の層のための材料
があまりにも高価でありすぎる場合、比較的安価な優れ
た熱伝導性の材料で層全体を2重成形することが可能と
なり、かくして、熱伝達効率を損なうことなく熱交換器
のコストを低減することができる。
Advantageously, the heat exchanger according to the invention comprises at least one channel group comprising a layer of tubes double-molded with a corrosion-resistant and excellent heat-conducting material. This arrangement allows the entire layer to be double-molded with a relatively inexpensive material of good thermal conductivity, if the material for the layer of corrosion resistant tube is too expensive, thus The cost of the heat exchanger can be reduced without compromising the heat transfer efficiency.

【0011】有利にも、1つの流路グループは、耐腐食
性ある多孔性でない材料のブロックを少なくとも1つ横
切って、予め定められた直径及び離隔距離の穴をあける
ことにより実現されている。機械加工による穴の実現に
より、こうして製缶工場で実施されている熱交換器より
も優れた良好な精度を得、又熱交換器に規定された外形
寸法及び性能を遵守することが可能となる。
Advantageously, one channel group is realized by drilling a predetermined diameter and separation distance across at least one block of non-corrosive, non-porous material. The realization of holes by machining thus makes it possible to obtain better accuracy, better than the heat exchangers used in can manufacturing plants, and to comply with the external dimensions and performance specified for heat exchangers. .

【0012】同様に好ましくは、本発明に基づく熱交換
器は少なくとも1つの電気加熱抵抗を有している。この
電気加熱抵抗は、これを通る電流の強さに応じた一定の
高い温度に急速に達し、こうして抵抗を通る電流を用い
て遵守すべき温度曲線を正確に追従することができるよ
うになる。
Also preferably, the heat exchanger according to the invention has at least one electric heating resistor. This electric heating resistor rapidly reaches a constant high temperature depending on the strength of the current passing through it, thus making it possible to use the current passing through the resistor to accurately follow the temperature curve to be observed.

【0013】本発明に基づく熱交換器は、有利にも、流
路の内部で、流路の閉塞された2つの端部の間に熱伝導
性ある粉末を含んでいる。熱伝導性の粉末はかくして、
過度の内部応力を生成することなく熱膨張を吸収しなが
ら、電気式加熱手段が収納されている熱交換器の流路と
熱交換器の残りの部分の間での、効率の良い熱伝導手段
を構成している。
The heat exchanger according to the invention advantageously contains a thermally conductive powder inside the channel between the two closed ends of the channel. The thermally conductive powder is thus
Efficient heat transfer means between the flow path of the heat exchanger in which the electric heating means is housed and the rest of the heat exchanger while absorbing the thermal expansion without creating excessive internal stress Are configured.

【0014】好ましくは、前記粉末は、電気加熱抵抗を
実現するように電熱線を穴の中で所定の位置に固定す
る。従って、この配置により、好ましくは電気的絶縁性
をもつ粉末に接触して流路内に挿入された既知のタイプ
の遮へい抵抗よりも優れた熱伝導率を示す内蔵型抵抗を
備えたモノブロックの熱交換器を作り上げることが可能
となる。
Preferably, the powder fixes a heating wire in place in the hole so as to achieve an electrical heating resistance. Thus, this arrangement preferably results in a monoblock with a self-contained resistor that exhibits better thermal conductivity than a known type of shielding resistance inserted into the flow path in contact with powder that is preferably electrically insulating. It is possible to build a heat exchanger.

【0015】ここで、添付図面を参照しながら制限的な
意味の無い一例として取り上げた特定の一実施態様を参
考にして本発明について説明する。
The present invention will now be described with reference to a particular embodiment, taken by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【実施例】図1を参照すると、絶対10バールの使用圧
力まで作動できる本発明に従った熱交換器は、ポリテト
ラフルオロエチレンで含浸された黒鉛といった耐腐食性
及び優れた熱伝導性をもつ材料の中央ブロックを含んで
いる。ブロック1は、ほぼ平坦な面をもつ直角柱の形で
作られている。図1の実施態様においては、ブロック1
はほぼ立方体であり、温度的に維持すべき腐食性流体の
通過を目的とする方向Aに対しほぼ平行な流路の第1の
グループ2を有している。第1の流路グループ2は、ブ
ロックを横断し方向Aに直交する立方体の2つの相対す
る面上に通じているほぼ円筒形の穴の形で作られてい
る。ブロック1は、方向Bに対してほぼ平行で、方向B
に対し直交する立方体の少なくとも1つの面に通じ、ブ
ロック1と流路2内を循環する流体を加熱することので
きる電気的加熱手段4の備わったもう1つの流路グルー
プ3を含んでいる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIG. 1, a heat exchanger according to the invention, which can be operated up to a working pressure of 10 bar absolute, has a corrosion resistance such as graphite impregnated with polytetrafluoroethylene and an excellent thermal conductivity Contains a central block of material. The block 1 is made in the form of a right prism with a substantially flat surface. In the embodiment of FIG. 1, block 1
Is substantially cubic and has a first group 2 of channels that are substantially parallel to the direction A intended for the passage of corrosive fluids which are to be maintained in temperature. The first group of channels 2 is made in the form of a substantially cylindrical hole which runs on two opposite faces of a cube transverse to the block and orthogonal to the direction A. Block 1 is substantially parallel to direction B and
It includes another channel group 3 with electrical heating means 4 which is connected to at least one face of the cube orthogonal to the block 1 and is capable of heating the fluid circulating in the block 1 and the channel 2.

【0017】ブロック1には同様に、方向Cにほぼ平行
で、方向Cに直交する立方体の少なくとも1つの面に通
じ、腐食性であるか否かに関わらず冷却又は温度維持用
の流体の通過を可能にするような1つの流路グループ5
もついている。電気加熱手段4は、電圧下の導体から電
気的に絶縁された外装をもつしゃへい加熱要素といった
電気加熱抵抗であってよく、ほぼ円筒形の流路2、3、
5の断面形状は、望ましい熱交換面積に従って適合され
る。一般的に円形であるこの断面は同様に卵形、多角形
又は星形であってもよく、好ましくは縁部は丸味を帯び
ている。
The block 1 likewise has a passage for a cooling or temperature-maintaining fluid, whether corrosive or not, which leads to at least one face of a cube which is substantially parallel to the direction C and orthogonal to the direction C. One flow channel group 5 that enables
Also attached. The electric heating means 4 may be an electric heating resistance, such as a shield heating element with a sheath electrically insulated from the conductor under voltage, the substantially cylindrical channels 2, 3,
The cross-sectional shape of 5 is adapted according to the desired heat exchange area. This cross section, which is generally circular, may likewise be oval, polygonal or star-shaped, preferably the edges are rounded.

【0018】熱交換器が腐食性流体の循環用導管に連結
されている場合には、この交換器は、外部との関係にお
いて及び互いの間で腐食性流体及び冷却用流体の循環を
隔離するような形で、分配箱6、7ならびにパッキン8
を有している。これらのパッキンはポリテトラフルオロ
エチレンといった材料でシート状にカットされてもよい
し、或いは又発泡ポリテトラフルオロエチレン又は圧縮
発泡黒鉛で作られていてもよい。電気加熱手段は同様
に、電圧下にある端部を電気加熱手段4から隔離する覆
い9によって保護されている。この覆い9は、分配箱
6、7の形に似た一側面で開放した平行六面体の形をし
た箱である。
If the heat exchanger is connected to a corrosive fluid circulation conduit, it separates the circulation of the corrosive fluid and the cooling fluid in relation to the outside and between each other. Distribution box 6, 7 and packing 8
have. These packings may be cut into sheets with a material such as polytetrafluoroethylene, or may also be made of expanded polytetrafluoroethylene or compressed expanded graphite. The electric heating means is likewise protected by a cover 9 which isolates the end under voltage from the electric heating means 4. This cover 9 is a parallelepiped-shaped box open on one side, similar to the shape of the distribution boxes 6, 7.

【0019】分配箱又は覆いは、例えばポリテトラフル
オロエチレンなどの適合されたコーティングによって腐
食に対し保護されている(テフロン加工と呼ばれる)。
互いにほぼ平行である流路2は、互いの間でも交わって
いない流路3及び流路5のいずれとも交わっていない。
互いの間の及び電気加熱手段との間の流体の気密性は、
このため、さまざまな流路7、3、5を連結させる可能
性のある材料の多孔性が無い状態で実現される。
The distribution box or shroud is protected against corrosion by a adapted coating such as polytetrafluoroethylene (called Teflon coating).
The channels 2 that are substantially parallel to each other do not intersect the channels 3 and 5 that do not intersect with each other.
The tightness of the fluid between each other and with the electric heating means is
For this reason, it is realized in a state in which there is no porosity of the material that may connect the various flow paths 7, 3, 5.

【0020】立方体1を製造するためには、好ましく
は、立方体1の相対する面の対の上に通じている予め定
められた直径及び離隔距離の平行な穴をあけることによ
り、耐腐食性及びすぐれた熱伝導性をもつ多孔性でない
材料のブロックを機械加工する。第1の流路グループの
平行な穴2は、流路グループ5の穴あけ面に対し同様に
ほぼ直交するもう1つの流路グループ3の穴あけ面に対
してほぼ直交する平面内にある。
In order to manufacture the cube 1, corrosion resistance and corrosion resistance are preferably provided by drilling parallel holes of a predetermined diameter and separation which communicate over a pair of opposite faces of the cube 1. Machining a block of non-porous material with good thermal conductivity. The parallel holes 2 of the first flow channel group lie in a plane that is also substantially orthogonal to the drilling surface of the flow channel group 5 and is substantially perpendicular to the drilling surface of the other flow channel group 3.

【0021】図2(A)、(B)、(C)を参照する
と、立方体3の3つの面(すなわち、腐食性流体の入口
面10、電気加熱手段の設置面11及び冷却流体の出口
面12)ならびに上述の流体のためのパッキン6が示さ
れている。図1のものと同じ参照番号は、図2(A)、
(B)、(C)において同じ要素を表わしている。図2
(B)では、流路3には電気加熱手段4が備わっていな
いことがわかる。各流路は、その他のどの流路とも交差
点をもたないように作られているため、熱伝達は必然的
にブロック1を通しての伝導によって行なわれる。熱伝
達効率は従って、流路の壁における熱接触の質及びブロ
ック1を作るのに選ばれた材料の熱伝導率によって左右
される。特に、電気抵抗4はその使用中ブロック1を加
熱し、このブロックは同様に、このブロック内を通る流
体にこの熱を伝達することから、電気抵抗4と流路3の
内側壁の間の熱接触の質は、熱交換器が良好に作動する
ために重要である。しかしながらあまりにも厳密に調整
することにより、熱膨張の結果として生じる過度の応力
がもたらされることになる。このとき、多数の熱サイク
ルは、ブロック内にひびわれを形成させたり、流路3内
の電気抵抗4の変形、詰まり、ひいては焼きつきをひき
起こすことになる。
Referring to FIGS. 2A, 2B and 2C, three faces of the cube 3 (ie, an inlet face 10 for corrosive fluid, an installation face 11 for electric heating means, and an outlet face for cooling fluid). 12) as well as packing 6 for the fluids mentioned above. The same reference numerals as those in FIG. 1 are used in FIG.
The same elements are shown in (B) and (C). Figure 2
In (B), it can be seen that the flow path 3 is not equipped with the electric heating means 4. Since each flow path is made to have no intersection with any other flow path, heat transfer is necessarily conducted by conduction through the block 1. The heat transfer efficiency is therefore dependent on the quality of the thermal contact at the walls of the channels and the thermal conductivity of the material chosen to make the block 1. In particular, the electrical resistance 4 heats the block 1 during its use, which also transfers this heat to the fluid passing through the block, so that the heat between the electrical resistance 4 and the inner wall of the flow path 3 is reduced. The quality of the contact is important for the good operation of the heat exchanger. However, too tight adjustment will result in excessive stress as a result of thermal expansion. At this time, a large number of thermal cycles will cause cracks to be formed in the block, deformation, clogging of the electric resistance 4 in the flow path 3, and eventually seizure.

【0022】流体導管と連結している熱交換器の場合、
分配箱6、7は、控え、だぼ、ネジ付きロッド及びそれ
に結びつけられたナットといった既知の手段又は接着に
より、パッキン8を介在させた状態で立方体1に組み立
てられる。有利にも、流路3の中又は立方体1の材料と
熱交換状態にあり立方体1内に特に作られた穴の中に、
単数又は複数の温度センサが配置される。この熱交換
は、接着剤又は伝導性グリース又は、銅、アルミニウ
ム、銀その他類似の金属が充てんされたシリコンベース
の材料の介在によって得られる。加熱によるものであれ
冷却によるものであれ全ての熱交換はブロック1を介し
て行なわれるということを考えると、ブロック1は、中
を循環する流体の温度をブロックの温度にきわめて近い
温度に維持する傾向をもつ1つの熱ブロックを構成して
いるということがわかる。この温度維持により、熱交換
器の中での腐食性流体の体積ひいては使用すべき腐食性
流体の合計量を制限することが可能となる。立方体1と
熱交換状態にある温度センサ又は測定プローブは一般
に、腐食性流体及び冷却又は予熱用流体を加熱するため
の電力供給を制御するよう、既知のタイプの調節装置に
連結されている。
In the case of a heat exchanger connected to a fluid conduit,
The distribution boxes 6, 7 are assembled to the cube 1 with the packing 8 in between by known means or gluing such as braces, dowels, threaded rods and associated nuts. Advantageously, in a channel 3 or in a hole made in the cube 1 in heat exchange with the material of the cube 1,
One or more temperature sensors are arranged. This heat exchange is obtained through the interposition of adhesives or conductive greases or silicon-based materials filled with copper, aluminum, silver or similar metals. Considering that all heat exchange, whether by heating or by cooling, takes place through block 1, block 1 maintains the temperature of the fluid circulating therein very close to the temperature of the block. It can be seen that it constitutes one heat block with a tendency. This temperature maintenance makes it possible to limit the volume of corrosive fluid in the heat exchanger and thus the total amount of corrosive fluid to be used. A temperature sensor or measuring probe in heat exchange with the cube 1 is generally connected to a regulating device of a known type for controlling the power supply for heating the corrosive fluid and the cooling or preheating fluid.

【0023】図3、4及び5を参照すると、図1に示さ
れているものに類似した本発明に基づく熱交換器は、腐
食性流体及び冷却用流体に対応する流路が貫通され、次
にネジ付きロッド22を用いてか又は接着、連続ボルト
留め又はフレームシールドといったその他の手段を用い
て気密な形で互いに組立てられる基本の平行六面体21
a、21b、21c、21dの形で作られた立方体21
を含んでいる。求められる気密性は、図示してはいない
が図1のパッキン8に類似したパッキンを介在させるか
又はペーストを介在させるか又は接着によって得られ
る。
Referring to FIGS. 3, 4 and 5, a heat exchanger according to the present invention similar to that shown in FIG. 1 has a flow path corresponding to the corrosive fluid and the cooling fluid, which is Basic parallelepipeds 21 assembled together in a gas-tight manner by means of threaded rods 22 or by other means such as gluing, continuous bolting or frame shielding
A cube 21 made in the form of a, 21b, 21c, 21d
Is included. The required air tightness is obtained by interposing a packing (not shown) similar to the packing 8 of FIG. 1, or interposing a paste, or by gluing.

【0024】この基本ブロック状の配置によりモジュー
ル構造及び基本ブロックの大量生産が可能となり、スケ
ールメリットによるコストの低減がもたらされることに
なる。同様に図5を見ると、電気的保護用の覆い23
は、電気加熱要素4の接続、例えば図5に表わされてい
るような直列式接続を可能にする。同様に、分配箱24
a、24b、24c及び25a、25bは、ブロックと
流体の間の熱伝達を増大する形で複数のパス例えば図5
の場合では4つのパスにて流体の1つを循環させるよう
な形で配置されうる(「パス」というのは専門用語で、
熱交換器内での1つの流体の1図の往復のことを言
う)。この配置により1つの断熱ライニング26(破線
で限定されている)によって全体を容易に断熱すること
が可能となる。なおこのライニングからは、加熱要素4
の加熱部分からこのライニング26の厚みにほぼ等しい
距離のところに位置づけられた電気的保護用覆い23が
はみ出している。
This basic block-shaped arrangement enables mass production of the module structure and basic blocks, resulting in cost reduction due to economies of scale. Similarly, looking at FIG. 5, an electrical protective covering 23
Allows the connection of the electric heating elements 4, for example in series connection as represented in FIG. Similarly, the distribution box 24
a, 24b, 24c and 25a, 25b provide multiple passes in a manner that enhances heat transfer between the block and the fluid, eg, FIG.
In the case of, it may be arranged in such a way that one of the fluids circulates in four passes (the "pass" is a technical term,
Refers to the one round trip of one fluid in a heat exchanger). This arrangement makes it possible to easily insulate the whole by means of one insulating lining 26 (limited by the dashed line). From this lining, heating element 4
An electrical protective shroud 23 is located at a distance approximately equal to the thickness of this lining 26 from the heated part of the.

【0025】一定の高い温度にあるブロック1から離れ
た覆い23の中で、かくして電気抵抗4の接続部分はブ
ロック1の高温によって劣化されないような形で配置さ
れている。電気加熱要素4に対しほぼ平行な軸の穴の中
に収納されブロック21のほぼ中央位置で温度を測定す
るための温度センサ27が、同様に電気的保護用覆い2
3の内側に通じており、センサ27の接続部は図示され
ていない。
In the cover 23 remote from the block 1 at a constant high temperature, the connection of the electrical resistance 4 is thus arranged in such a way that it is not degraded by the high temperature of the block 1. A temperature sensor 27, which is housed in a hole of an axis substantially parallel to the electric heating element 4 and for measuring the temperature at a substantially central position of the block 21, likewise has an electrical protective cover 2
3 and the connection of the sensor 27 is not shown.

【0026】図6を見ると、流路グループは、材料ブロ
ック内への貫通により実現されるのではなく、管が互い
に交わらず規則的に間隔どりされるような形で互いに対
しほぼ直交する平面内にある耐腐食性管の層32、3
3、35で構成されている。予め定められた離隔距離に
従って管層アセンブリがひとたび載置されると、3つの
流路グループを覆うためにセメント、樹脂又は融合によ
り鋳造されたアルミニウム合金といった優れた熱伝導性
をもつ材料30を使用する。こうして実現された前記ア
センブリの2重成形は、専用の配管又は通路を伴うブロ
ックを構成する。好ましくは、この2重成形を真空下又
は圧力下で行ない、かくして優れた熱伝達にとって有害
な鋳造不良又は有孔性の出現を防ぐことができる。
Looking at FIG. 6, the flow channel groups are not realized by penetrating into a block of material, but rather in planes that are substantially orthogonal to each other in such a way that the tubes are regularly spaced apart from one another. Corrosion resistant tube layers 32, 3 in
It is composed of 3, 35. Once the tube layer assembly is placed according to the predetermined separation distance, it uses a material 30 with excellent thermal conductivity such as cement, resin or aluminum alloy cast by fusion to cover the three flow channel groups. To do. The double molding of the assembly thus realized constitutes a block with dedicated piping or passages. Preferably, this double molding is done under vacuum or pressure, thus preventing the appearance of casting defects or porosity which is detrimental to good heat transfer.

【0027】変形態様としては、優れた熱伝導性をもつ
材料の粉末塊を溶融させこうして前述の3つの流路グル
ープを覆うため、加熱抵抗の層33を使用することもで
きる。通常は、図1の穴を被覆する目的で外表面が金属
製でほぼ円筒形をした抵抗性のある遮へいされ絶縁され
た要素を用いる。しかしながら、ブロック1を製造する
ために或る種の脆性材料が使用されている場合、抵抗の
外部金属シリンダは、ひびわれ又は収縮をひき起こすこ
とによってブロックを損傷しうる過度の応力である膨張
を生み出す可能性がある。特にこの場合、加熱要素4の
まわりに穴3の内部で圧密された粉末を用いて、円筒形
外部表面に絶縁された電気抵抗を載置することができ
る。この粉末は好ましくは熱伝導性をもち、例えば二酸
化ケイ素、酸化マグネシウム又は粉末中に介在するセラ
ミックパールアセンブリを含んでいる。粉末の漏れや損
失を避けるため、好ましくは穴の端部を樹脂で閉塞す
る。
Alternatively, a heating resistance layer 33 may be used to melt a powder mass of material having excellent thermal conductivity and thus cover the above three flow channel groups. Typically, a resistive, shielded and insulated element is used whose outer surface is metallic and is generally cylindrical in shape to cover the holes of FIG. However, when some kind of brittle material is used to make the block 1, the outer metal cylinder of resistance creates expansion, an excessive stress that can damage the block by causing cracking or contraction. there is a possibility. In this case, in particular, powder compacted inside the holes 3 around the heating element 4 can be used to mount an insulated electrical resistance on the cylindrical outer surface. The powder is preferably thermally conductive and comprises, for example, silicon dioxide, magnesium oxide or a ceramic pearl assembly interposed in the powder. The ends of the holes are preferably closed with resin to avoid powder leakage or loss.

【0028】図7を参照すると、同様に直接ブロック1
内にその目的で具備された穴又は流路3の内部に直接絶
縁電気抵抗を実現することもできる。このため、ブロッ
ク1内に作られた穴3には、電流導入路41の端部によ
って延長された電熱線40が備えられる。この電熱線4
0は、好ましくは電気的に絶縁性ある粉末42の中で所
定の位置に固定されている。
Referring again to FIG. 7, the direct block 1 is also shown.
It is also possible to realize the insulation resistance directly inside the hole or the channel 3 provided for that purpose. Therefore, the hole 3 formed in the block 1 is provided with the heating wire 40 extended by the end of the current introducing path 41. This heating wire 4
The zeros are preferably fixed in place in the electrically insulating powder 42.

【0029】この粉末は、機械的な手段により圧縮され
流路3の内部で振動によって凝集される。流路3の端部
43及び44は一般に樹脂、例えばシリコンベースの
「高温」樹脂と呼ばれる樹脂又は耐熱性あるその他のあ
らゆる閉塞手段によって閉塞される。従って、この配置
により、いかなる構成要素も剛性でなく、膨張しながら
著しい応力を及ぼすことがないため、ブロックの上に熱
による応力が生成されないようにすることが可能とな
る。
This powder is compressed by mechanical means and agglomerated by vibration inside the flow path 3. The ends 43 and 44 of the flow path 3 are generally closed by a resin, for example a resin called a "hot" resin based on silicon or any other heat resistant closure means. Thus, this arrangement allows no thermal stress to be created on the block, as no component is rigid and does not exert significant stress as it expands.

【0030】同様に、特にブロック1の材料が著しい導
電率を示す場合に、穴3との関係における電線40の電
気絶縁を強化するような形で、電熱線40に通されたセ
ラミクスパールアセンブリ又は穴あき環アセンブリを使
用することも有利である。流路3の端部のための気密性
装置として、ポリテトラフルオロエチレン又はその他の
非導電性の天然又は合成材料でできた閉塞装置43、4
4を用いることができる。
Similarly, a ceramic pearl assembly or a ceramic pearl assembly passed through the heating wire 40 in a manner to enhance the electrical insulation of the wire 40 in relation to the hole 3, especially when the material of the block 1 exhibits significant electrical conductivity. It is also advantageous to use a perforated ring assembly. As an airtight device for the ends of the channel 3, a closure device 43, 4 made of polytetrafluoroethylene or other non-conductive natural or synthetic material.
4 can be used.

【0031】当然のことながら、本発明は上述の実施態
様に制限されるものではなく、本発明の枠から逸脱する
ことなく、数多くの変形態様を加えることができる。か
くして、ブロックの形は、交わらない平行な複数の流路
グループの形に分布した全く異なる流路の二次元又は三
次元レゾーの実現に適したものであるかぎり、いかなる
ものであってもよい。好ましくは、三本の直交軸に従っ
て加工された部品の場合、直方体の形状を用いる。流路
の数は、交換器内でいずれか1方の流体が走行する連続
パスの数と同様に、任意でよい。中央ブロックの体積の
ほぼ全てが使用されるかぎりにおいて、流路は、熱交換
器の2つの相対する面上に通じていてもいなくてもよ
い。最後に温度センサの数、その配置ならびにその電気
接続の配置はいかなるものであってもよく、任意に加熱
手段の電気接続箱の内外いずれで行なわれてもよい。
Naturally, the invention is not limited to the embodiments described above, and numerous variants can be added without departing from the scope of the invention. Thus, the shape of the blocks can be any, as long as it is suitable for realizing a two-dimensional or three-dimensional resolution of completely different channels distributed in the shape of a plurality of parallel channel groups which do not intersect. Preferably, in the case of a part machined according to three orthogonal axes, a rectangular parallelepiped shape is used. The number of flow paths may be arbitrary, as is the number of continuous paths in which any one fluid runs in the exchanger. As long as substantially all of the volume of the central block is used, the flow passages may or may not lead to two opposite faces of the heat exchanger. Finally, the number of temperature sensors, their arrangement as well as their arrangement of electrical connections can be any, optionally within or outside the electrical junction box of the heating means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従った熱交換器の概略的な分解斜視図
である。
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a heat exchanger according to the present invention.

【図2】熱交換器のブロックの側面図であり、(A)は
図1の方向Aに沿った側面図、(B)は図1の方向Bに
沿った側面図、(C)は図1の方向Cに沿った側面図で
ある。
2 is a side view of a block of the heat exchanger, (A) is a side view taken along the direction A of FIG. 1, (B) is a side view taken along the direction B of FIG. 1, and (C) is a view. It is a side view which followed the direction C of 1.

【図3】本発明に従った熱交換器の断面図であり、図4
のIII-III 矢視図である。
3 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to the present invention, FIG.
FIG. 3 is a III-III arrow view of FIG.

【図4】本発明に従った熱交換器の上面図である。FIG. 4 is a top view of a heat exchanger according to the present invention.

【図5】本発明に従った熱交換器の断面図であり、図4
のV-V 矢視図である。
5 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to the present invention, FIG.
FIG. 5 is a VV arrow view of FIG.

【図6】本発明に従った熱交換器のもう1つの実施態様
の概略的な斜視図を示す。
FIG. 6 shows a schematic perspective view of another embodiment of a heat exchanger according to the invention.

【図7】本発明に従った熱交換器の流路を覆う電気加熱
抵抗の概略的断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an electric heating resistor covering a flow path of a heat exchanger according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21−ブロック 2、3、5−流路グループ 4−電気式加熱手段 6、7−分配箱 8−パッキン 9−覆い 30−熱伝導材料 32、33−耐腐食性管 40−電熱線 42−粉末 1, 21-Block 2, 3, 5-Channel group 4-Electric heating means 6, 7-Distribution box 8-Packing 9-Cover 30-Heat conductive material 32,33-Corrosion resistant tube 40-Heating wire 42 -Powder

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特に腐食性流体のための熱交換器におい
て、この流体の通過のための流路の第1のグループを含
み、これらの流路は交換器の相対する2つの面に通じて
いるような熱交換器であって、熱交換器の少なくともも
う1つの面(11)に通じる少なくとももう1つの流路
グループ(3)がさらに含まれていること、又このもう
1つの流路グループには電気式加熱手段(4)が備わっ
ていることを特徴とする熱交換器。
1. A heat exchanger, in particular for a corrosive fluid, comprising a first group of channels for the passage of this fluid, said channels leading to two opposite faces of the exchanger. Such a heat exchanger further comprising at least another channel group (3) leading to at least another face (11) of the heat exchanger, and the other channel group. A heat exchanger, characterized in that the is equipped with an electric heating means (4).
【請求項2】 第1の流路グループ(2)はもう1つの
流路グループ(3)に対しほぼ直交していることを特徴
とする、請求項1に記載の熱交換器。
2. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the first channel group (2) is substantially orthogonal to the other channel group (3).
【請求項3】 少なくとも1つのパッキン(8)を伴う
少なくとも1つの覆い(9)又は少なくとも1つの分配
箱(6、7)が含まれていることを特徴とする、請求項
1又は2のいずれか1項に記載の熱交換器。
3. At least one cover (9) with at least one packing (8) or at least one distribution box (6, 7), characterized in that it comprises at least one. The heat exchanger according to item 1.
【請求項4】 熱交換器の中にこの交換器と熱交換状態
に作られた穴の中に設置された少なくとも1つの温度セ
ンサーが含まれていることを特徴とする、請求項1乃至
3の1項に記載の熱交換器。
4. The heat exchanger includes at least one temperature sensor mounted in a hole made in heat exchange with the heat exchanger. The heat exchanger according to item 1.
【請求項5】 少なくとも1つの流路グループが、優れ
た熱伝導材料(30)で2重成形された耐腐食性ある管
(32、33)の層を含んでいることを特徴とする、請
求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱交換器。
5. At least one channel group is characterized in that it comprises a layer of corrosion-resistant tubing (32, 33) double-molded with a good heat-conducting material (30). Item 5. The heat exchanger according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 少なくとも1つの流路グループ(2、
3、5)が、耐腐食性ある多孔性でない材料のブロック
(1、21)を少なくとも1つ横断して予め定められた
直径及び離隔距離の穴をあけることによって実施されて
いることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項
に記載の熱交換器。
6. At least one channel group (2,
3, 5) is carried out by drilling a predetermined diameter and separation distance across at least one block (1, 21) of non-corrosive non-porous material. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 少なくとも1つの電気加熱抵抗(4)を
含んでいることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれ
か1項に記載の熱交換器。
7. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises at least one electric heating resistor (4).
【請求項8】 流路内には熱伝導性の粉末(42)が含
まれていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれ
か1項に記載の熱交換器。
8. The heat exchanger according to claim 1, wherein the flow path contains a thermally conductive powder (42).
【請求項9】 前記粉末(42)は電気的に絶縁性をも
ち好ましくは二酸化珪素又は酸化マグネシウムを含んで
いることを特徴とする、請求項8に記載の熱交換器。
9. Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the powder (42) is electrically insulating and preferably comprises silicon dioxide or magnesium oxide.
【請求項10】 前記粉末(42)は、穴(3)の壁か
ら電熱線(40)を電気的に絶縁することによってこの
電線を穴(3)の中で所定の位置に不動状態にすること
を特徴とする、請求項9に記載の熱交換器。
10. The powder (42) immobilizes the heating wire (40) in place in the hole (3) by electrically insulating the heating wire (40) from the wall of the hole (3). The heat exchanger according to claim 9, wherein:
JP3095584A 1990-04-25 1991-04-25 Heat exchanger particularly for corrosive fluid Pending JPH0674688A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9005253A FR2661488A1 (en) 1990-04-25 1990-04-25 THREE DIMENSIONAL HEAT EXCHANGER WITH ELECTRICAL SUPPLY.
FR9005253 1990-04-25

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