JPS60165498A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS60165498A JPS60165498A JP2251284A JP2251284A JPS60165498A JP S60165498 A JPS60165498 A JP S60165498A JP 2251284 A JP2251284 A JP 2251284A JP 2251284 A JP2251284 A JP 2251284A JP S60165498 A JPS60165498 A JP S60165498A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic tube
- heat exchanger
- ceramic
- wall surface
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は各種工業炉から排出される排ガスからの熱回収
等に使用されるシェルアンドチューブ型の熱交換器に関
するものである。
等に使用されるシェルアンドチューブ型の熱交換器に関
するものである。
（従来技術）
従来のシェルアンドチューブ型の熱交換器は被加熱流体
を流通させる伝熱管として主にステンレス鋼層が使用さ
れているため、１０００℃以上の高温の排ガスとの熱交
換には用いることができぬ欠点があった。そこで、特公
昭５７−５１０３７号公報に示されるように、耐熱性及
び耐腐食性に優れたセラミック管を伝熱管に用いる試み
もなされているが、上記公報に示される熱交換器は均一
な肉薄のセラミック管の両端部を耐熱部材により支持す
る構造であるため、高温加熱流体と接触してセラミック
管に大きい熱膨張が生ずるとセラミック管の両端部が破
損されることがあり、また、セラミック管と耐熱部材と
の熱膨張差により両者の接合面からガスリークを生ずる
虞れがあった。
を流通させる伝熱管として主にステンレス鋼層が使用さ
れているため、１０００℃以上の高温の排ガスとの熱交
換には用いることができぬ欠点があった。そこで、特公
昭５７−５１０３７号公報に示されるように、耐熱性及
び耐腐食性に優れたセラミック管を伝熱管に用いる試み
もなされているが、上記公報に示される熱交換器は均一
な肉薄のセラミック管の両端部を耐熱部材により支持す
る構造であるため、高温加熱流体と接触してセラミック
管に大きい熱膨張が生ずるとセラミック管の両端部が破
損されることがあり、また、セラミック管と耐熱部材と
の熱膨張差により両者の接合面からガスリークを生ずる
虞れがあった。
更にまた、接合面からのガスリークを防止するために耐
熱部材をセラミック管（２）に抑圧するスプリングを強
力なものとすると耐熱部材と接するセラミック管の両端
部に欠けを生じ易い欠点もあった（発明の目的） 本発明はこのような従来の問題点を解決して１０００℃
以上の高温度の排ガスにも使用することができることは
勿論、セラミック管の破損やガスリークの虞れがなく、
しかも極めて優れた熱交換効率を達成することができる
熱交換器を目的として完成されたものである。
熱部材をセラミック管（２）に抑圧するスプリングを強
力なものとすると耐熱部材と接するセラミック管の両端
部に欠けを生じ易い欠点もあった（発明の目的） 本発明はこのような従来の問題点を解決して１０００℃
以上の高温度の排ガスにも使用することができることは
勿論、セラミック管の破損やガスリークの虞れがなく、
しかも極めて優れた熱交換効率を達成することができる
熱交換器を目的として完成されたものである。
（発明の構成）
本発明は高温加熱流体が貫流する枠体内に被加熱流体が
貫流する通孔を有するセラミック管が多数架設された直
交流形の熱交換器において、前記セラミック管を中央部
が肉薄で両端部が肉厚のものとし、かつ両端部の端面を
凸面状に形成したものであり、以下、図示の２パス式熱
交換器の実施例により詳細に説明する。
貫流する通孔を有するセラミック管が多数架設された直
交流形の熱交換器において、前記セラミック管を中央部
が肉薄で両端部が肉厚のものとし、かつ両端部の端面を
凸面状に形成したものであり、以下、図示の２パス式熱
交換器の実施例により詳細に説明する。
図中（１１は上下両面に開口部を有し、その内部をＩＪ
Ｉガス等の高温加熱流体が矢印方向に貫流する流路に形
成した金属製の枠体であり、（２）は該枠体（１１内に
高温加熱流体の貫流方向と直角方向に多数架設されたセ
ラミック管である。セラミック管（２）は炭化珪素のよ
うな耐熱性と耐腐食性に優れたセラミック材料から成る
もので、中央部（３）は肉厚が１１〜１０朋程度の肉薄
のものに形成され、両端部（４）は図示のように中央部
（３）よりも肉厚とされたうえその端面（５）を凸面状
に形成したものである。セラミック管（２）の両端部（
４）を肉厚とするには第３図のようにＯ：；：部（４）
の肉厚を外周方向に増大させても、あるいは第４図、第
５図のように一方又は両方の端部にシール材（６）を介
して炭化珪素質のエンドピース（７）を接合させてもい
ずれの構造としてもよく、更には外径を一定としたまま
両端部（４）の肉；１を内径方向に増大させてもよい。
Ｉガス等の高温加熱流体が矢印方向に貫流する流路に形
成した金属製の枠体であり、（２）は該枠体（１１内に
高温加熱流体の貫流方向と直角方向に多数架設されたセ
ラミック管である。セラミック管（２）は炭化珪素のよ
うな耐熱性と耐腐食性に優れたセラミック材料から成る
もので、中央部（３）は肉厚が１１〜１０朋程度の肉薄
のものに形成され、両端部（４）は図示のように中央部
（３）よりも肉厚とされたうえその端面（５）を凸面状
に形成したものである。セラミック管（２）の両端部（
４）を肉厚とするには第３図のようにＯ：；：部（４）
の肉厚を外周方向に増大させても、あるいは第４図、第
５図のように一方又は両方の端部にシール材（６）を介
して炭化珪素質のエンドピース（７）を接合させてもい
ずれの構造としてもよく、更には外径を一定としたまま
両端部（４）の肉；１を内径方向に増大させてもよい。
しかしセラミック管（２）はその内部に空気その他の被
加熱流体が貫流する通孔（８）を有するものであり、両
端部（４）の肉厚を内径方向に増大させると通孔（８）
の内径が両端部において縮小されて圧力損失を増大させ
ることとなるので、図示のように通孔（８）の中央部の
内径と両端部の内径がほぼ同一となる構造とすることが
好ましい。セラミック管（２）の中央部（３）の肉薄部
分には多数のフィン（９）が形成されてその伝熱面積１
拡大しており、また、その内部にも必要に応じて凹凸を
形成したり分流体を挿入すること〔−ヌきる。第１図及
び第２図に示されるように、これらのセラミック管（２
）の肉厚の両端部（４）は、その通孔（８）と連通ずる
透孔Ｑのを中央に有し積重されることにより連続した壁
体を構成する６角柱状の壁面構成体（１１）によってそ
れぞれ支持されている。壁面構成体（１１）もセラミッ
ク管（２）と同様に炭化珪素のようなセラミック材料か
ら成り、セラミック管（２）の両端部（４）の凸面状の
端部（５）との接合面（１２）は凹面状に凹ませて仮に
セラミック管（２）に熱歪によるわん曲が生じてもセラ
ミック管（２）の両端部（４）との間に気密性が保持さ
れるようにしている。これらの壁面構成体（１１）の一
方は枠体（１）の左側の壁面（１３）にアダプター（１
４）を介して支持され、壁面構成体（１１）の他方は枠
体（１）の右側の壁面（１５）に伸縮機構（１６）をは
さんで滑動自在に支持されている。伸縮ａ構（１６）は
長尺のアダプター（１７）とその外周に□設りられたコ
イルスプリング（１８）とから構成されるもので、以上
の構造によって各セラミック管（２）は個別に枠体（１
）の内部に伸縮自在に支持され、仮に各セラミック管（
２）の相互間に熱膨張差が生じても積重された壁面構成
体（１１）相互間がスライドするのみでセラミック管（
２）等に過大な応力がかかることが防止されている。な
お、（１９）は第１パスを形成する所定のセラミック管
（２）中へ被加熱流体を導入するための流体供給室、（
２０）は第１パスのセラミック管（２）中を通過してき
た被加熱流体を混合したうえ第２バスのセラミック管（
２）中へ循環させる被加熱流体混合室、（２１）は第２
バスを出た被加熱流体を捕集する加熱流体室である。
加熱流体が貫流する通孔（８）を有するものであり、両
端部（４）の肉厚を内径方向に増大させると通孔（８）
の内径が両端部において縮小されて圧力損失を増大させ
ることとなるので、図示のように通孔（８）の中央部の
内径と両端部の内径がほぼ同一となる構造とすることが
好ましい。セラミック管（２）の中央部（３）の肉薄部
分には多数のフィン（９）が形成されてその伝熱面積１
拡大しており、また、その内部にも必要に応じて凹凸を
形成したり分流体を挿入すること〔−ヌきる。第１図及
び第２図に示されるように、これらのセラミック管（２
）の肉厚の両端部（４）は、その通孔（８）と連通ずる
透孔Ｑのを中央に有し積重されることにより連続した壁
体を構成する６角柱状の壁面構成体（１１）によってそ
れぞれ支持されている。壁面構成体（１１）もセラミッ
ク管（２）と同様に炭化珪素のようなセラミック材料か
ら成り、セラミック管（２）の両端部（４）の凸面状の
端部（５）との接合面（１２）は凹面状に凹ませて仮に
セラミック管（２）に熱歪によるわん曲が生じてもセラ
ミック管（２）の両端部（４）との間に気密性が保持さ
れるようにしている。これらの壁面構成体（１１）の一
方は枠体（１）の左側の壁面（１３）にアダプター（１
４）を介して支持され、壁面構成体（１１）の他方は枠
体（１）の右側の壁面（１５）に伸縮機構（１６）をは
さんで滑動自在に支持されている。伸縮ａ構（１６）は
長尺のアダプター（１７）とその外周に□設りられたコ
イルスプリング（１８）とから構成されるもので、以上
の構造によって各セラミック管（２）は個別に枠体（１
）の内部に伸縮自在に支持され、仮に各セラミック管（
２）の相互間に熱膨張差が生じても積重された壁面構成
体（１１）相互間がスライドするのみでセラミック管（
２）等に過大な応力がかかることが防止されている。な
お、（１９）は第１パスを形成する所定のセラミック管
（２）中へ被加熱流体を導入するための流体供給室、（
２０）は第１パスのセラミック管（２）中を通過してき
た被加熱流体を混合したうえ第２バスのセラミック管（
２）中へ循環させる被加熱流体混合室、（２１）は第２
バスを出た被加熱流体を捕集する加熱流体室である。
このように構成されたものは、枠体（１１の内部に各種
の工業炉から排出された排ガス等の高温加熱流体を供給
するとともに枠体（１１の内部に多数架設されたセラミ
ック管（２）の内部へ流体供給室（１９）から空気のよ
うな被加熱流体を供給すれば、被加熱流体はセラミック
管（２）の壁面を介して高温加熱流体から熱を受けつつ
被加熱流体混合室（２０）へ入り、更に第２バスのセラ
ミック管（２）を経′Ｃ加熱流体室（２１）へ取出され
ることは従来のものと同様である。しかし、本発明にお
いてはセラミンク管（２）を中央部（３）が肉薄で両端
部（４）が肉厚のものとしたので高温加熱流体と被加熱
流体との間の熱交換は肉薄の中央部（３）を介して極め
て効率良く行われるうえセラミック管（２）に大きい熱
膨張が生した場合にも肉厚化されて強度が増加された両
端部（４）が破損することがない。しかも、肉厚の両端
部（４）の端面（５）を凸面状に形成して壁面構成体（
１１）の凹面状の接合面（１２）に密着させたので仮に
セラミック管（２）に熱歪によるわん曲が生じてもガス
リークの生ずる虞れがなく、また、伸縮機構（１６）の
コイルスプリング（１８）をガスクリークを完全に防止
できる強力なものとしζもセラミック管（２）の肉厚の
両端部（４）に欠は等を生ずる虞れのないものである。
の工業炉から排出された排ガス等の高温加熱流体を供給
するとともに枠体（１１の内部に多数架設されたセラミ
ック管（２）の内部へ流体供給室（１９）から空気のよ
うな被加熱流体を供給すれば、被加熱流体はセラミック
管（２）の壁面を介して高温加熱流体から熱を受けつつ
被加熱流体混合室（２０）へ入り、更に第２バスのセラ
ミック管（２）を経′Ｃ加熱流体室（２１）へ取出され
ることは従来のものと同様である。しかし、本発明にお
いてはセラミンク管（２）を中央部（３）が肉薄で両端
部（４）が肉厚のものとしたので高温加熱流体と被加熱
流体との間の熱交換は肉薄の中央部（３）を介して極め
て効率良く行われるうえセラミック管（２）に大きい熱
膨張が生した場合にも肉厚化されて強度が増加された両
端部（４）が破損することがない。しかも、肉厚の両端
部（４）の端面（５）を凸面状に形成して壁面構成体（
１１）の凹面状の接合面（１２）に密着させたので仮に
セラミック管（２）に熱歪によるわん曲が生じてもガス
リークの生ずる虞れがなく、また、伸縮機構（１６）の
コイルスプリング（１８）をガスクリークを完全に防止
できる強力なものとしζもセラミック管（２）の肉厚の
両端部（４）に欠は等を生ずる虞れのないものである。
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、金属製の伝
熱管を使用した従来のシェルアンドチューブ型の熱交換
器によっては熱回収を行うことができなかった１０００
℃以上の高温の排ガスや腐食性のガスからも効率良く熱
回収を行うことができるものであり、また、高温加熱流
体との接触によりセラミック管に大きい熱膨張が生じた
場合にもセラミック管の両端部が破損されたりガスリー
クを生じたりする處れのないものである。しかも、高温
加熱流体と被加熱流体との熱交換は肉薄の中央部を介し
て効率良く行われるので極めて高い熱交換効率を得るこ
とができるものであり、在来のこの種熱交１負器の問題
点を解消したものとじて業界の発展に寄与するところ大
なものである。
熱管を使用した従来のシェルアンドチューブ型の熱交換
器によっては熱回収を行うことができなかった１０００
℃以上の高温の排ガスや腐食性のガスからも効率良く熱
回収を行うことができるものであり、また、高温加熱流
体との接触によりセラミック管に大きい熱膨張が生じた
場合にもセラミック管の両端部が破損されたりガスリー
クを生じたりする處れのないものである。しかも、高温
加熱流体と被加熱流体との熱交換は肉薄の中央部を介し
て効率良く行われるので極めて高い熱交換効率を得るこ
とができるものであり、在来のこの種熱交１負器の問題
点を解消したものとじて業界の発展に寄与するところ大
なものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面図、第２図
は同じく要部の一部切欠正面図、第３図はセラミック管
の一部切欠正面図、第４図および第５図は他の実施例の
セラミック管を示す一部切欠正面図である。 （ｌ）：枠体、（２）：セラミック管、（３）：中央部
、（４）：両端部、（５）：端面、（９）：フィン。 第１ｓ （ 箱２図 ３ 第３図 ｑプ 第４因 第５図
は同じく要部の一部切欠正面図、第３図はセラミック管
の一部切欠正面図、第４図および第５図は他の実施例の
セラミック管を示す一部切欠正面図である。 （ｌ）：枠体、（２）：セラミック管、（３）：中央部
、（４）：両端部、（５）：端面、（９）：フィン。 第１ｓ （ 箱２図 ３ 第３図 ｑプ 第４因 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高温加熱流体が貫流する枠体（１）内に被加熱流体
が貫流する通孔（８）を有するセラミック管（２）が多
数架設された直交流形の熱交換器において、前記セラミ
ック管（２）を中央部（３）が肉薄で両端部（４）が肉
厚のものとし、かつ両端部（４）の端面（５）を凸面状
に形成したことを特徴とする熱交換器。 ２、セラミック管（２）を中央部（３）の肉薄部分表面
にフィン（９１を形成したものとした特許請求の範囲第
１項記載の熱交換器。 ３、セラミック管（２）を中央部（３ンの肉厚が１１１
ｇ−１０ｍｍであるものとした特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の熱交換器。 ４、セラミック管（２）を炭化珪素質とした特許請求の
範囲第１項または第２項または第３項記載の熱交換器。 ５、セラミック管（２）を両端部（３）の肉厚がセラミ
ック管（２）の外周方向に増大され０１１１部の内径を
中央部の内径とほぼ同一としたものとした特許請求の範
囲第１項または第２項または第３項または第４項記載の
熱交換器。 ６、セラミック管（２）を両端部（３）の肉厚がセラミ
ック管（２）の内径方向に増大されたものとした特許請
求の範囲第１項または第２項または第３項または第４項
または第５項記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251284A JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251284A JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165498A true JPS60165498A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH0148480B2 JPH0148480B2 (ja) | 1989-10-19 |
Family
ID=12084811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251284A Granted JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165498A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS563898A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-16 | Westinghouse Electric Corp | Heat exchanger of shell and tubes |
| JPS572997A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-08 | Narumi China Corp | Ceramic heat exchanger |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP2251284A patent/JPS60165498A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS563898A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-16 | Westinghouse Electric Corp | Heat exchanger of shell and tubes |
| JPS572997A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-08 | Narumi China Corp | Ceramic heat exchanger |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
| JPWO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2017-04-20 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
| US9953898B2 (en) | 2014-05-28 | 2018-04-24 | Kyocera Corporation | Flow channel member, and heat exchanger and semiconductor module each using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0148480B2 (ja) | 1989-10-19 |
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