JPS59500284A - 熱伝達用蓄熱材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱伝達用蓄熱材料 本発明は、熱交換器内の気体流の間の熱伝達のためのプラスチックから成る蓄熱 材料、特に′湿式浄化段階に供給すべき浄化されていないボイラ廃ガスからの熱 伝達による湿式浄化段階で浄化されたボイラ廃ガスの再加熱のための蓄熱材料に 関する。

金属材料及びセラミック材料が、ボイラ装置及び空調装置用のそして移動式及び 固定式のガスタービン用の循環式再生熱交換器の中で蓄熱材料として使用されて いる。

その場合、プラスチック、アスベスト、紙または織物の如き非金属の低温領域で 熱をあまシ伝導しない材料を一特定の使用の事例における作動温度に応じて−、 この材料を特に空調装置において′排気と給気の間の熱交換のために使用するよ うに、選択するという従来の提案が知られている（スイス特許明細書第３３４０ ７８号）。紙及び布地は、適当に選択された含浸もしくは織物補助材の使用の場 合にも、その低い湿シ強さ、形状安定度、高い可燃性及び薬品例えば鉱酸または 有機酸に対する低い安定性に基づき、普及するには至シ得ない。さらに紙及び織 物地に対しては、腐敗の恐れのために、換気装置及び空調装置でのこの材料の使 用に関する重大な疑念が在る。

プラスチックがしばしば交換材料として公知であるとしても、プラスチックにつ いて技術的な使用に関する経験はない。蓄熱材料としてのプラスチックの幅広い 使用を、該プラスチックに一般に特有の熱絶縁特性及びより高い温度の下での低 い時間安定性が妨げている。プラスチックによる変動する応力は、結果として時 間と共に急激に安定性が低下する。

湿式浄化段階に供給すべき浄化されていないボイラ廃ガスからの熱伝達による既 に湿式浄化段階で浄化されたボイラ廃ガスの再加熱のための循環式再生熱交換器 の蓄熱材料は、特別の使用応力の下にある。蓄熱材料に関して熱を受ける面で、 該蓄熱材料は、除塵されていないかまたは不完全に除塵されているより高い温度 の生ガスに接し、熱を放出する面で低い温度の高湿ガスに接し、これは化学的収 着剤及び中和剤並びに湿式浄化段階からの生成物によシ付加的な残留物になる。

該蓄熱材料の内部で熱交換の際にこの条件下で形成される沈殿物の化学構造に応 じてより短時間でまたはより長時間で、多少とも該蓄熱材料に固く付着する一般 には水に不溶性の硬皮への沈殿物の硬化が起こり、これは、蓄熱材料の通路を完 全に塞ぐので、熱交換器そしてそれに続いてボイラ装置のそれ以上の作動がもは や不可能となる。ボイラ装置の後に接続された熱交換器の強く汚染され且つ硬皮 の付着したー公知の如く鋼またはホーロー引きの鋼でできたー伝熱面を洗浄する ために、先に特別に形成されたストーブロアが使用されており、その洗浄ジェッ トは蓄熱材料を取付状態で洗浄し、通路が再び開放されて固定被膜は確実に而も 完全に熱交換器の蓄熱材料から洗い流される。

このときストーブロアの洗浄ノズルから出て来る強い洗浄ジェットは局部的な変 形を生ぜしめ、これはその全体−１に蓄熱材料の板状要素の振動応力を生せしめ ることになる。他方では、このような板状の当該蓄熱材料への特定の大きさの振 動応力はちょうど蓄熱材料に固く付着した硬皮及び被膜を破砕するのに適してい る。

金属製の蓄熱材料を備えた循環式再生熱交換器はしかしながら前述の特別の作動 条件の下で限られた作動時間でのみそして非常に高い洗浄経費の下でのみ使用さ れ得る。

従って、本発明は、簡単且つ経済的に製造され得、その表面が湿式浄化前の生ガ ス及び湿式浄化後の浄化ガスの廃ガス成分に対して殆ど雇和性を有さす、突き当 る洗浄ジェットによる交互の応力の場合にも高い時間安定性を有している、熱伝 達用蓄熱材料を提供するという課題に基づいている。

本発明によればこの課題は、蓄熱要素が型材要素から構成されていて且つこの要 素がポリフェニレンオキシドのグループの熱可塑性樹脂から成るかまたはこれを 含んでいることにより、解決される。ポリフェニレンオキシドから、−所定の成 形に関係なく一任意に形成された型材要素即ち一方では間隔を保持するレール状 型材要素そして他方では熱交換を生ぜしめる板状型材要素が異カる成形方法で例 えば一方で射出成形によりそして他方で押出成形によシ例えば２００°Ｃ近くで ある適当な成形温度の維持の下で製造され得、同時に表面状態の高い品質並びに 蓄熱要素の表面と被膜との間の固定結合を阻止する意外な表面効果が達成される 。

熱交換器の所定の作動温度を配慮しながらの型材要素の簡単な製造のための熱可 塑特性を改良するために、ポリフェニレンオキシドのポリスチレンとの共重合体 またはポリフエニレンオキシドーポリスチレンーポリブレンドが有利に使用可能 で、加工後の蓄熱材料の物理特性は加工特性と同様にポリフェニレンオキシド及 びポリスチレンの異なる含有量によって変更可能で且つ所定の条件に適合可能で ある。

ポリフェニレンオキシドに対して、応力割れ感受性。

脆性及び急激な老化の如き所定の使用目的のためにそれ自体不利な特性が知られ ている。ポリフェニレンオキシド−ポリスチレン混合物は原料として所定の運転 使用に対する十分な熱安定性をもつ型材要素の簡単な製造の必要条件を提供する 。

本発明による蓄熱材料は好ましくは、間隔を保持するレール状型材要素が複数の 蓄熱要素として校立っ板状の型材を相互に蓄熱ブロックに連結するように、構成 されている。

他方では、間隔を保持する型材を板状の蓄熱要素の部分領域として形成する可能 性もある。

この場合簡単な製造のために、製造方法として間隔を保持するレール状型材に対 して射出成形がそして板状の蓄熱要素に対して押出成形が選定される。

さらに、間隔を保持するレール状型材が板状の蓄熱要素への所定の接続領域に軸 方向に断続する断面が三角形のウェブを有していると、蓄熱ブロックの製造に対 して有利となる。蓄熱ブロックの製造の際に、板状の蓄熱要素及び該板状の蓄熱 要素を間隔をあけて保持するレール状型材は、好ましくは超音波溶接により連結 される。

循環式再生熱交換器の蓄熱材料は、一般に支持構造体の扇形□室内に取付けられ る。この室を満たす蓄熱ブロックを構成するために、板状？蓄熱要素及びこれを 間隔をあけて保持するレール状型材が交互に重ねられて段階的に超音波溶接によ シ相互に一つの蓄熱ブロックに連結される。

しかしながら、後の運転使用に対しても固定連結を達成するためにそして有効な 超音波溶接を可能にするために、板状の蓄熱要素はレール状型材と、間隔を保持 する型材の長手方向に延びている線状のしかし断続した溶接継ぎ目により連結さ れている。

この場合、間隔を保持する型材及び板状の蓄熱要素が各々交互に点状超音波溶接 による一つまたはそれ以上の線状の超音波溶接によって連結されるような他の形 態は特に有利である。

蓄熱ブロックの一端面で、点状の溶接は好ましくは対向する端面に・おけるより 大きいこの端面からの間隔を有しており、板状の蓄熱要素と間隔を保持するレー ル状型材との間のこの連結は各々点状の溶接により該対向する端面で終わってい る。このようにして、後の洗浄ジェットの入口側に対して、間隔を保持する型材 の間の各区画における板状の蓄熱要素のフレキシブルな張架が得られ、これは硬 皮の破砕に対して有利な振動を生せしめる。

個々の溶接過程の段階的経過による製造の際の蓄熱ブロックの非対称な遅れを回 避するために、点溶接が、端面からより大きい間隔を有する蓄熱ブロックの側面 におれていて、これが蓄熱ブロックの運転使用において蓄熱要素の揺動し得る入 口部分に対して破断予定個所を構成する。この線状の仮着は溶接の長さは好捷し くは、間隔を保持する型材上で軸方向に続く線状の溶接継ぎ目に対してより短い 長さに構成されている。

循環式再生熱交換器の支持構造体の扇形室に適合した扇形蓄熱ブロックの製造の ために、好ましくは一つの蓄熱ブロックまたは複数の整列された蓄熱ブロックが 蓄熱材料−支持構造体の扇形室に相応して切断されてりる。

個々の蓄熱ブロックの板状の蓄熱要素の入口部分を特に揺動し得るように構成す るために、板状の蓄熱要素に対して１乃至３龍好ましくは１．５ｇの厚さが選定 され、蓄熱ブロックは１００ｍｍ以上の高さを有する。

さらに、間隔を保持するレール状型材を２０乃至９０罷好ましくは５０闘のピッ チで配設することが好ましく、その際ウェブ高さに関する寸法は３乃至６闘好ま しくは４龍にその幅は４乃至６１１ＵＩ好ましくは５順になる。

連続する線状の溶接継ぎ目の間の間隔は有利には８乃至１５朋好ましくは１２皿 に選定されておシ、板の高さ方向に関する点状の溶接は５０乃至７０羽好ましく は６０朋のピッチで連続している。点状の溶接に対して、レール状型材が各々該 点状溶接の領域において両側が円環状で断面が三角形のウェブを備えた環状の拡 張部を有していると、有利である。

ボタン状に構成された接続領域は、その際８乃至１５關好ましくはｔｏｇｚの直 径に拡張されていて、円環状ウェブは６乃至１３．、好ましくは７．５　ｍｍの 直径を有していた−１ 原料に対して公知のよシ高い温度領域における安定性の他に、意外にも運転負荷 のもとての特に蓄熱ブロック内に保持された板状の蓄熱要素の交互の負荷に関す る蓄熱ブロックの時間安定性は、突き当たる洗浄ジェットによシ達成され、僅か しか低下しない。この特性にとって、板状の蓄熱要素と間隔を保持するレール状 型材との間のフレキシブルな連結が重要である。

本発明を説明するために図面には、蓄熱ブロックを製造する際の板の積み重ねが 斜視図で示されている。

図面は、蓄熱ブロックの製造の際の板状の蓄熱要素２の装置された間隔を保持す るレール状型材４　ａ　、　’４　ｂ　。

４ｃとの積み重ねの一部を示している。

図面において、既に七つの板状蓄熱要素２が三列の間隔を保持するレール状型材 ４　ａ　、　４　ｂ　、　４ｃと交互に重ね合わされて超音波溶接によシ相互に 連結されている。

板の積み重ねの一番上の蓄熱要素２の上には、既に間隔を保持するための型材４ ′のすぐ次の組が載せられている。すぐ次の（図示しない）蓄熱要素との溶接の ために、間隔を保持するための型材４′は両側に即ち見えない下面にも一方では その上面に示された軸方向に延びている断面が三角形の線状溶接のだめのウェブ ６をそして他方では点状溶接のための円環状ウェブ８を備えている。超音波溶接 の前に、先づ間隔を保持するレール状型材の一番上の組の上にすぐ次の板状の蓄 熱要素が載せられる。かくして、同時にレール状型材４′をその下に在る蓄熱要 素２と連結するための表面から遠い溶接と、その上面をその上に載せるべき板状 の蓄熱要素と連結するための表面に近い溶接とによって超音波溶接は段階的に行 なわれる。

間隔を保持する型材またはウェブは、所定の点状溶接の領域において、その実施 のために備えられた平面図で円環状で且つ断面が三角形のウェブ８と同様に、各 々丸くされた拡張部を備えているので、この領域において特に荷重をかけ得るボ タン状の連結領域が構成される。板の積み重ねの図面に示された部分において、 板状の蓄熱要素の図面で右側に示された直線状の前縁は後の塵埃を含むガスの入 口面に在シ、その流れ方向は矢印Ｇにょシ表わされている。同じ方向にストーブ ロアの洗浄ジェットが作用し、その作用方向は矢印Ｂによシ図示されている。

間隔を保持するレール状型材４ａ、、４ｂ、４ｃは、点状の超音波溶接のための 平面図にて円環状のウェブを有し且つこの入口面に関して内側に位置する拡張部 を備えている。

該入口面に直接的に、線状の溶接を製造するための他の軸方向に向いた三角形の ウェブ６に対してよシ短い断面が三角形のウェブ１０が画成されている。このウ ェブは組立補助としてのみ役立つ。それは当該端面の領域において板の積み重ね または蓄熱ブロックを固定し、そこで蓄熱板と間隔を保持するレール状型材から の蓄熱ブロックの製造の際に段階的に実施される超音波溶接による変形を回避す る。

１ 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．熱交換器内の気体流の間の熱伝達のためのプラスチックから成る蓄熱材料、 特に湿式浄化段階に供給すべき浄化されていないボイラ廃ガスからの熱伝達によ る湿式浄化段階で浄化されたボイラ廃ガスの再加熱のための蓄熱材料において、 蓄熱材料が型材要素（２；４ａ、４ｂ、４ｃ）から構成されていて、この要素が ポリフェニレンオキシドのグループの熱可塑性樹脂から成るかまたはこれを含ん でいンオキシド及びポリスチレンの共重合体から成るかまたはこれに関する配分 を含んでいることを特徴とする請求の範囲１による蓄熱材料。 ３、型材要素（２；４ａ’、４ｂ、４ｃ’）がポリフエニレ　・ンオキシドーポ リスチレンーポリブレンドから製造されていることを特徴とする請求の範囲１に よる蓄熱材料。 ４、間隔を保持するレール状型材（４ａ、４ｂ、４ｃ）が複数の蓄熱要素として 役立つ板状の型材（２）を相互に蓄熱ブロックに連結していることを特徴とする 請求の範囲２または３による蓄熱材料。 ５、間隔を保持するレール状型材が板状の蓄熱要素の部分領域として形成されて いることを特徴とする請求の範囲４による蓄熱材料。 ６、間隔を保持するレール状型材（４ａ、４ｂ、４ｃ）が射出成形によりそして 板状の蓄熱要素（２）が押出成形により製造されることを特徴とする請求の範囲 ４または５による蓄熱材料。 ７、間隔を保持するレール状型材（４ａ、４ｂ、４ｃ）が板状の蓄熱要素（２） への接続領域に突出している軸方向に断続した断面が三角形のウェブ（６；１０ ）を有していることを特徴とする請求の範囲４乃至６の何れかによる蓄熱材料。 ８、板状の蓄熱要素（２）及び該板状の蓄熱要素を間隔をあけて保持するレール 状型材が超音波溶接゛により連結されていることを特徴とする請求の範囲４乃至 ７の何れかによる蓄熱材料。 ９、板状の蓄熱要素（２）及び間隔を保持するレール状型材（４ａ、４ｂ、４ｃ ）が交互に重ねられて段階的に超音波溶接によシ相互に蓄熱ブロックに連結され ていることを特徴とする請求の範囲８による蓄熱材料。 １０、板状の蓄熱要素（２）がレール状型材（４ａ、４ｂ。 ４ｃ’）と間隔を保持する型材の長手方向に延びている線状のしかし断続した溶 接継ぎ目によシ連結されていることを特徴とする請求の範囲９による蓄熱材料。 １１、間隔を保持する型材（４ａ、４ｂ、４ｃ）及び板状の蓄熱要素（２）が各 々交互に点状の超音波溶接による一つまたはそれ以上の線状の超音波溶接によっ て連結されていることを特徴とする請求の範囲１０による蓄熱材料。 １２、蓄熱ブロックの一端面で、点状の溶接が対向する端面におけるより大きい この端面からの間隔を有しておシ、板状の蓄熱要素（２，）と間隔を保持するレ ール状型材（４ａ　、　４　ｂ’　、　４　ｃ　）との間の連結が各々点状の溶 接によシ該対向する端面で終わっていることを特徴とする請求の範囲１１による 蓄熱材料。 １３、点状の溶接が端面からより大きい間隔を有する蓄熱ブロックの端面におい て、該点状の溶接と該端面との間に、よシ短い長さの線状溶接継ぎ目の形態の仮 着は溶接が備えられていることを特徴とする請求の範囲１２による蓄熱材料。 １４、一つの蓄熱ブロックまたは複数の整列された蓄熱ブロックが蓄熱材料−支 持構造体の扇形室に相応して切断されていることを特徴とする、扇形室に分割さ れた蓄熱材料のための支持構造体を備えた循環式、再生熱交換器のだめの請求の 範囲８乃至１３の何れかによる蓄熱材料。 ｉｓ、板状の蓄熱要素（２）が１乃至３　ｍｍ好ましくは１．５罷の厚さを有し ており、蓄熱ブロックが１００ｍｍ以上′の高さを有していることを特徴とする 請求の範囲９乃至１４の何れかによる蓄熱材料。 １６、間隔を保持するレール状型材（４ａ、４ｂ、４ｃ）が２０乃至９０ｍｍ好 ましくは５０ｍ、のピッチを有していることを特徴とする請求の範囲１５による 蓄熱材料。 １７、レール状型材（４ａ、４ｂ、４Ｃ）の厚さがウェブ高さに関して３乃至６ 朋好ましくは４　ｍｍにそしてその幅が４乃至６　ｍｍ好寸しくは５　ｍｒｎに なることを特徴とする請求の範囲１５または１６による蓄熱材料。 １８、連続する線状の溶接継ぎ目の間の間隔が８乃至１５ｍｍ好ましくは１２ｍ ｍになることを特徴とする請求の範囲１０及び１５乃至１７の何れかによる蓄熱 材料。 １９、板の高さ方向に関する点状溶接が５０乃至、７０　ｍ、好ましくは６０龍 のピッチで連続していることを特徴とする請求の範囲１１及び１５乃至１８の何 れかによる蓄熱材料。 ２０、レール状型材（４ａ、４’ｂ、４ｃ）が、各々点状溶接のボタン状接続領 域を構成するために、両側が円環状で断面が三角形のウェブ（８）を備えた環状 の拡張部を有していることを特徴とする請求の範囲１９による蓄熱材料。 ２１、ボタン状に構成された接続領域が８乃至１５ｍｍ好ましくは１０ｍ、’の 直径に拡張されていること全特徴とする、請求の範囲２０による蓄熱材料。 ２２、円環状のウェブ（８）が６乃至１３罷好ましくは７．５ｍｌの直径を有し ていることを特徴とする請求の範囲２１による蓄熱材料。