JPS60293A - 熱交換器用に使用されるセラミツク製熱伝達体の製造方法 - Google Patents

熱交換器用に使用されるセラミツク製熱伝達体の製造方法

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JPS60293A
JPS60293A JP10129884A JP10129884A JPS60293A JP S60293 A JPS60293 A JP S60293A JP 10129884 A JP10129884 A JP 10129884A JP 10129884 A JP10129884 A JP 10129884A JP S60293 A JPS60293 A JP S60293A
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JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
ceramic
fins
transfer body
main body
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Pending
Application number
JP10129884A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Kato
朗 加藤
Izuru Owaki
大脇 出
Yoshiro Maeda
前田 喜朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60293A publication Critical patent/JPS60293A/ja
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    • 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
    • F28F21/04Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は十字流式の熱交換器内に装盾して流体流路を
形成するための熱伝J幸体各74の製造法°115、 
、゛に関するものである。
一般に、温度の異なる二種の流体を直交する方向より隣
接した流路に導き、熱交換する十字流式の熱交換器にお
いては、流路形成用壁板となるj′@伝達体は熱伝導性
及び加工性を良くするため、金1萬にて形成されている
が、腐食し易い欠点があっプヒ。一方、省エネルギーの
目的のため、高編廃ガスの熱回収は必須のものとなって
いるが、各揮プラントからの高温廃ガスは一般に腐食性
も大で、従来の熱交換器では取り扱いが非常に厄介であ
った。そこで本発明は耐熱性が大で、しかも11討腐食
性をも高めたセラミック質よりなる熱云鰯体かもの製造
法を堤供し熱エネルギーの有効利用に゛べ献することに
ある。また本発明の池の目的は流体流路が形成し易く、
かつ機械的強度を大きくなしたセラミック質よりなる熱
伝達体か;章の製造し易い製造法を4是供することにあ
る。 ”次に本発明を実施例により図面を参照して説明
する。まず、本例の熱伝達体10を形成するための、原
料として約1000°Cで焼成した仮焼タルク仮焼カオ
リン、及びアルミナ(扮末状のもの)を用意し、仮焼タ
ルク36.0〜31.5重量部(以下単に部と略記する
。)と仮焼カオリン32.0〜28.0部と、アルミナ
12.0〜10.5部とを混合し、水20〜30部を加
え、さらに混合して適度な可塑性を有する仔土を調製す
る。次いでこの杼土にて流体の流通路2〜2を有する暗
箱状の本体1〜1を複数個と、この各本体1〜1に所定
数ずつ取り付ける細長状のフィン4〜4とを形成する。
前記本体1〜1は第5〜第5図に示す押出し成形機6の
供給口6’ Aに前記のように調製された可塑性を有す
るq±7を入れ、送りローフ6Bを作1iiIIさせ、
機内6 C’に送りこんだ丈4±7を、・育4図に示さ
れるような所定形よりかなり肉厚な成形体6Dを押■ 出し成形機6内で成形し次@第5図に示される6Dより
肉薄の所定形の断面に成形するような口金に圧送するこ
とにより押出し成形されるもので、本体1はたてよこ辺
aの長さに対し、高さbが比較的小さい暗箱状であり、
本体1内は仕切棒3〜3により適数個、本例では4つに
区切られて流通1洛2〜2が形成されている。このよう
に押出し成形された本体1〜1は流路2の方向に押出さ
れるので押出し方向に適当な長さに切断することにより
板状材料から本体を形成するのに比較して容易に成形体
を得ることができ、また口金寸法を適宜選択することに
より種々の大きさのものが短時間に精度良く得ることが
可能である。なお、本例の本体1はたてよこの各−辺a
が2501の正方形で高さbが8部M1肉厚(壁厚)C
が2朋にされている。前記フィン4〜4はその長手方向
に対する直角断面がV字状で、その長さ!は25Qff
、肉厚pは21111、頂角nの角度θは60°にされ
ていて、その両脚辺4A、4Aを下端にして立てた場合
の高さhが3〜9絹になるように、成形型(図示しない
)などにより形成されている。しかして形成した本体1
〜1及びフィン4〜4は適度に乾燥させた後、本体1の
上面にフィン4〜4を接着する。
すなわち、各フィン4は本体1の流通路方向に対し、交
差する方向にffl[し、かつ配置した各フィン4〜4
は並列状になるようになしかつ各フィン4〜4は頂角n
 gIIIを外方に向け、各脚辺4A、4Aにカオーウ
ーμセメント(イソライトKK製造の耐火セメント)、
あるいはコーディエライト(2)Jgo・2A1*Os
 ・5SiO* ・nH*o )質であり1000℃に
於けるj塾饗張係数が5X10−5好ましくは4 x 
10 ’mfc−m以下の熱膨張係数の小さい耐火セメ
ント(図示しない。入あるいはその池の低熱膨張係数の
耐火セメントを塗って接龜し、成形体10Aを形成する
(第6図の焼成済の熱伝達体参照)。前記成形体10A
は上面側にのみフィン4〜4を接着したが、下面側にお
いても上面側のフィン4〜4と同方向でかつ上面側のフ
ィン4〜4とは異なる位置に並列状にフィン4〜4を配
置し、接着し、上下両側にフィン4〜4を有する成形体
2OAを形成することもできる(第7図の焼成済の熱伝
達体参照)。次いで成形体10A、20Aは焼成炉(図
示しない、)に入れ、最高温度約1500〜1380’
Cで偉成時間約60分間で焼成しセラミック質になし、
#i成炉より取出し放冷して焼成後の成形体10A、2
[]Aすなわち、熱伝達体10.20を得る(第6図及
び第7図参照)。
熱伝達体10〜10はたとえば鋼材等の外殻11Aを、
耐火レンガ等の耐火性断熱材11Bにて内張すしたケー
ス体11内に、多佐個漬重ね、熱伝達体10〜10相互
の接触部分を前記接着剤等で接合して収納する。熱伝達
体10〜10の収納により熱伝達体10の本来の流通路
、すなわち、第1流路2〜2と、熱伝達体10〜10間
の第2流路2人とが形成される。ケース体11の上部に
はケース体11と同構造よりなる蓋体(図示しない。)
を嵌埼して熱交換Ia14とされる。なお、各熱伝達体
10〜100周辺部と、内張すされた耐火性断熱材11
Bとの間は、粘土質キャスタブμ、アルミナ質キャスタ
グル等の而す入断熱材(図示しない。)を介在させて、
各流路の流体が混入しないように形成され、各第1流路
2〜2はケース体11に接続された第8図で示す前後方
向の第1導管12A、12Bに通ずるようにされ、各第
2流路2A〜2人は図示左右方向の第2導管13A、1
3Bに通ずるようにされている。第8図の熱交換器14
においては、フィン4〜4を片面にのみ形成した熱伝達
体10をケース体11内に漬J状に接合し収納した場合
を示したが、フィン4〜4を上下の両面に設けた熱伝達
体20の場合もフィン4〜4方向を同じにして相互に順
次積層状に接合し、ケース体に収納することにより熱交
換器(図示しない6)となすことができる。
しかして第1導管12Aより高温の流体Kを熱交換器1
4内に送り、第2導管13Aより低温の流体Tを熱交換
器14内に送り、低温の流体Tの加熱、あるいは高温の
流体KO冷却を行なうことができる。熱交換B14内に
おける各熱伝達体10〜10はセラミック質であるので
、耐熱性が良好であり、十字流であるから熱交換器14
内にて両流体KTの熱交換は良好に行なわれる。まだ十
字流としたので、導管15A→流路2A→導管15B1
および導管12A→流路2→導管12Bへの分割、集合
が容易である。
熱伝達体10.20を形成する柑質は本例では前 述の
組成よりなる杼土を使用しだが、これに限定するもので
はなく、セラミック質を形成するような諸材料が適用で
きる。たとえば(イ)粘土質、呻)アルミナ、マグネシ
ア、黒鉛、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン及び電化は
う素などを主成分とする材質、(ハ)コープイエフィト
(2Mgo・2A1gOj・5SiO,)質、に)β−
スポジa fi :/ (LixO・Al*Os・48
10x)質、(イ)ガラスセラミックス(パイロセラム
)6、サイアロン質などのものが適し、これらのものは
水等の水性媒体を加え適度な可塑性を有する成形可能な
状態となして成形する。そしてこれら材質よりなる焼成
体はいずれも耐熱性、#腐食性が良好なセラミック質と
なすことができる。特に、高温で使用し得る低熱膨張、
耐熱衝撃性の高いβ−スボジュメン焼結体、コーディエ
ライト焼結体、アルミニラムチタネ−) (klsos
・Ti(h )焼成体などが熱伝達体材料として好適で
ある。
暗箱状の本体1に接寵するフィン4〜4の形状は前記し
た実施例では頂角nの角度θが60°の断面V字状に形
成したが、この角度は約50〜120゜になしたもので
あれば、熱伝達体10,20の積層に際し、熱伝達体の
本体1上面あるいは下面と、他の熱伝1体のフィン4と
の接触部分が小さいので非定常状態での蓄熱性が小さく
、非定常時の熱の伝達に有利となる。しかしながら、フ
ィン4の形状は断面V字状のものに限らず、第9図に示
す熱伝達体30のように断面がU字状のフィン51ある
いはi扁10図に示す@云達体40のように、垂立した
細長の板状のフィン41であってもよい1そしてこの板
状のフィン41〜41を有する熱伝達体40の成形手段
は、流通I洛2〜2を有する肉厚の本体42を押出し成
形■により押出し成形(第11図参照)し、これを適度
に乾燥させた後、この本体42上にフィン形成用の環状
溝部45A、+6Aを有する研削ローラ45.46を当
接し肉1$の不要部分を研削除去することにより(瀉1
2121参照)、肉厚の本体42の上側及び下側にフィ
ン41〜41を突出させた所定の成形体40Aを得るこ
とができ、この成形体40Aは焼成して熱伝達体40と
される。このような成形体40Aの成形方法は前述の押
出し成形法による成形体1に板状フィン41を接着する
工程が省略でき、しかも研削ローフによる不要部分の研
削除去は自動化することができるため肉厚の本体42が
押出されてから自動的に研削することにより極めて省力
化できる。またこのようなフィン形成法は接壇による方
法と異なり、フィンと本体が一体化されているため強度
も強く、また接着不良による熱伝達低下も防止できる特
長を有する。なお、成形体40Aの研削は押出成形した
肉厚の本体42を焼成後に行なっても熱伝達体40を得
ることができる。そして板状のフィンを設けた熱伝達体
40は前記した熱伝達体10゜20と同様にフィン方向
を一致させて積み重ね、ケース体11内に収納すること
によシ、所定の流体流路を有する熱交換器となすことが
できる(第16図参照)。
以上説明したように木発明は、一定方向に貫通された複
数の流1m路を有する暗箱状の本体の片面、に、MiJ
記流通流通路向に対し交差方向に細長状のフィンを複数
木配しかつ各フィンは各々並列状になして突設せしめた
成形体を、可り〃性を有する坏土罠て成形し、前記成形
体を焼成せしめ、セラミック質となすようにしたため木
発明の所1iJlの諸口的が達成されるものである。す
なわち、木発明の熱伝達体を得る製法は、流通路を有す
る暗箱状の本体を、可塑性の坏土にて押出し成形し、こ
の本体に坏土にて形成した細長状のフィンを接合させ、
焼成し、七ラミック質となすので、極めて#造し易く、
熱交換器としての機械的強度も大となる。
そして熱伝達体を得る他の製法は流通路を有する肉厚の
本体を可塑性坏土にて押出し成形し、この肉厚部分を焼
成前あるいは焼成後において、研削し肉厚不要部分を研
削除去してフィンを形成し、必要によシ焼成するので、
セラミック質よシなる熱伝達体を容易に得ることができ
る。そして本発明による熱伝達体は本体および各フィン
がセラミック質よりなり、耐熱性及び耐腐食性が高い。
また、本体はたてよこ辺の長さに対し高さの小さい暗箱
状となしかつ内部に流通路成形用の仕切壁を設けである
ので、単に板状体を接合して組立てたものに比し、本体
の機械的強度が大きく、さらに外面に取り付けられるフ
ィンにより本体強度が増大される利点がある。なお製造
された熱伝達体材料定のケース体内にフィン方向を同じ
向きにして積み重ねて収納することによシ、耐1郭食性
が大で耐熱性が高く、機械的強度が大でコンパクトで一
目つ熱交換能力の大きい十字流式の熱交換器を容易に得
ることができる都合のよいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は熱伝達体の製造工程を示すもので、第
1図は成形した本体の斜視図、第2図は成形したフィン
の斜f!図、第3図は本体成形用の押出し成形機の断面
図、第4図は第3図IV−IT線における断面図、椿5
図は第3図V−V線における断面図、@6図は焼成後の
熱伝達体の斜視図、第7図は熱伝達体の別例を示す側面
図、@8図は熱伝達体を組み込んだキ交換器の説明図、
f、9図は断面U字状のフィンを設けた熱伝達体の側面
図、第10図は板状フィンを有する熱伝達体の斜視図、
第11図は押出し成形により形成された肉厚の本体を示
す説明図、@12図は肉厚本体に研削ローラを当接し、
板状フィンを有する熱伝達体を得る工程の説明図、第1
3図は板状フィンを有する熱伝達体をケース体内に積み
重ねた状態の説明図である。 1.42・・・木 体 2・・・流通路3・・・仕切壁
 4,31.41・・・フィン6・・・押出し成形機 
10.20.3[1,40・・・熱伝達体10A、2O
A、40A・・・成形体 14・・・熱交換器第 ! 
図 第 2 胚 J23− 第3 図 第 シ 図 D 第 ピ 図 第 LJ 図 第1Cタ) 第11 度1 乙2 第′32図 T3EJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)1品度の異なる二種の流体を熱交換する十字流式
    の熱交換器内に装着する熱伝達体を形成すべく、一定方
    向に4通された複数の流通路を有する暗箱状の本体の片
    面に、n11記流通路の方向に対し交差方向に細長状の
    フィンを複数本川しかつ各フィンは各々並列状になして
    突設せしめた成形体を、可塑性を有する鉾十にて成形し
    、mi記成形体を焼成せしめ、セラミック・面上なすこ
    とを特徴とするセラミック8φの熱伝達体の製造方法。 (2) nil記醐形体の成形手段が、一定方向に畦通
    された複数の流通路を有する暗箱状の本体を、押出し成
    形することにより作り、これに細長状のフィンを屯して
    低熱り張の接着剤で接着するもので(3) 前記成形体
    の成形手段が、一定方向に(゛)°・tl+qルた腹数
    の流通路を有する筒r5状の本体を、肉jI状に押出し
    成形にて作シ、これをIdt削することにより流1mm
    力方向対し交差右回にr+Ij長伏のフィンを庚数本各
    々並列状に突設せし、めるものである特許請求の範囲第
    1項記n(見のセラミック・1!νの執伝達体の′4+
    1!債方法。 (4) OiU記フシフイン体外面に力[し立設された
    板状のものである0、7f請求のmシ11第11自N+
    −t ’戊のセラミック製の+醜イベ幌体の製造方法。 (5) 前記フィンが本体のg7η外151°に没(寸
    ら41、hfll外面のフィン方向が同fi向で5字)
    す、かつ−11百のフィンの留置−h!他・酊のフィン
    の位1ヴの中1・”(1に位置している特許請求の範囲
    埴1項記i・1!のセラミック処の執伝達体のQlil
     iり1方法。 (6) M記フィンが外縁イ[111の尖った行商V字
    状又はU字状の中空で細長状のものである特許、請求の
    範囲第1項記・1戊のセラミック製の髄伝・有体の碑造
    方法。 (7) nil記セラミック質が粘土制量である特許請
    (s) ntJ記セラミック貿がアルミナ質、マグネシ
    ア質、黒鉛質、炭イヒ珪索質である特許請求の範囲第1
    項記載のセラミック製の熱伝達体の製造方法。 (9) 前記セラミック質が、コーディエライト質であ
    る特許請求の範囲第1項記戦のセラミック製の熱伝達体
    の製造方法。 0O前記セラミック質の主組成がβ−スポジウメンであ
    る特許請求の範囲第1項記載のセラミック製の熱伝達体
    のJ窄造方法。 (II) 曲Eセラミックノホがガラスセフミックスで
    ある特許請求の範囲第1項記戦のセラミック製の熱伝達
    体の製造方法。 (Iの 前記セラミック質の主組成が窒化はう素、又は
    サイアロンである特許請求の範囲第1項記戦のセラミッ
    ク製の熱伝達体の製造方法。 (l又千ン穴@1り一〕・つ・′クジ Jトキー←裁判た★≠ト火1←熱→井≠−−−
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020003144A (ja) * 2018-06-28 2020-01-09 京セラ株式会社 熱交換器および熱交換システム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4891110A (ja) * 1971-12-23 1973-11-27
JPS5076109A (ja) * 1973-06-14 1975-06-21

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