JPS6039662Y2

JPS6039662Y2 - セラミツク製の熱伝達体

Info

Publication number: JPS6039662Y2
Application number: JP13178484U
Authority: JP
Inventors: 朗加藤; 出大脇; 喜朗前田
Original assignee: 株式会社ノリタケカンパニーリミテド
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS6071895U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は十字流式の熱交換器内に装着して流体流路を
形威するための熱伝達体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熱伝達体は熱伝導性及び加
工性を良くするため、金属にて形威されているが、腐食
し易い欠点があった。

一方、省エネルギーの目的のため、高温廃ガスの熱回収
は必須のものとなっているが、各種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
扱いか非常に厄介であった。

そこで本考案の目的は、耐熱性が犬で、しかも耐腐食性
をも高めたセラミック質よりなる熱伝達体を提供し熱エ
ネルギーの有効利用に貢献することにある。

また本考案の他の目的は、十字流式流体流路が形威し易
く、使用時の熱歪みによるキレンや破損が防止し得て、
かつ積み重ね方向の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を提供することにある。

また、本考案の他の目的は、セラミック質の熱伝達体を
複数個積み重ね接合して熱交換器を構成するに適した熱
伝達体を提供することにある。

次に本考案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（粉末状のもの）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１
２．０〜１０．５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坏土を調製する
。

次いでこの坏土にて流体のまつ直ぐな流路２〜２を有す
る部局状の本体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３図〜第５図に示す押出し成形機６
の供給口６Ａに前記のように調製された可塑性を有する
坏土７を入れ、送りローラ６Ｂを作動させ、機内６Ｃに
送り込んだ坏±７を、第４図に示されるような所定形よ
りかなり肉厚な成層体６Ｄを押出し成形機６内で成形し
次第に第５図に示される成層体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が比較的小さい部局状であり、本体１内は仕切
壁３〜３により適数個、本例では４つに区切られてまつ
直ぐな流路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場合に比較し
て、容易に成層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２５０ｍｍ
の正方形で高さｂが８肋、肉厚（壁厚）Ｃが２ＴＩｒＩ
ｎ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１は本体１の両端に達するように２５
０ｍｍ、肉厚Ｐは２ｒＩｒＩｎ１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３〜９ｍｍ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の流路方向に対し、交差
する方向に配置し、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を外方
に向け、各辺４Ａ、４Ａにカオーウールセメント（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（２ｒｖ１ｇｏ−２Ａ１□０３・５ｓｉＯ２ｎ
）（２０）質であり、１０００°Ｃに於ける熱膨張係数
が５Ｘ１０−’０７ましくは４Ｘ１０−６ｍ／
℃・ｍ以下の熱膨張係数の小さい耐火セメント（図示し
ない。

）、あるいはその他の低熱膨張係数の耐火セメントを塗
って接着し、成層体１０Ａを形成する（第６図の焼成済
の熱伝達体参照）。

前記成層体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、上下両面にフィン４〜４を有す
る成層体２０Ａ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）。

次いで成層体１０Ａ、２０Ａは焼成炉（黒石しない。

）に入れ、最高温度約１３００〜１３８０℃で坑底時間
約６噌間で焼威しセラミック質になし、焼成炉より取出
し放冷して焼成後の成層体１０Ａ、２０Ａ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、多数個重ね、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
流路、すなわち、第１流路２〜２と、熱伝達体１０〜１
０間の第２流路２Ａ〜２Ａ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。

）を嵌着して熱交換器１４とされる。なお、各熱伝達体
１０〜１０の周辺部と、内張すされた耐火性断熱材１１
Ｂとの間は、粘度質キャスタブル、アルミナ質キャスタ
ブルなどの耐火断熱材（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〜２Ａは図示左右方向の第
２導管１３Ａ、１３Ｂ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内に積層状
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。

）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
流体にの冷却を行なうことができる。

熱交換器１４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内にて両流体に、Ｔの熱交換は良好
に行なわれる。

なお十字流としたので、導管１３Ａ→流路２Ａ−導管１
３Ｂ１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を形成する材質は本例では前述の組
成よりなる坏土を使用したが、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）粘度質、（ロ）アルミナ、マグネシア、
黒鉛、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン及び窒化ホウ素
などを主成分とする材質、（ハ）コーディエライト（
２ＭｇＯ−２ＡＩ。

０３・５Ｓｉ０２）質、（ニ）β−スポジウメン（Ｉ
ｉ２０・Ａ１゜０３・４Ｓ１０２）質、（ホ）ガラスセ
ラミックス（パイロセラム）質、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、耐
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、耐熱衡撃性の高いβ
−スポジウメン焼結体、コーディエライト焼結体、アル
ミニウムチタネート（Ａ１□０３・ＴｉＯ２）焼成体な
どが熱伝達体材料として好適である。

部組状の本体１に接着するフィン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３０〜１２０゜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、他の熱伝達体のフィン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Ｕ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３１であってもよい。

以上説明したように本考案は、一定方向にまつ直ぐに貫
通された複数の流路を有する部組状の本体の片面あるい
は両面に、前記流路の方向に対し交差方向に細長状のフ
ィンを複数本紀しかつ各フィンは各々並列状になして突
設せしめた熱伝達体であるから、十字流式の熱交換器ケ
ース体内に積層状に接合し収納することにより所定の各
流路を有する熱交換器となし得るものであり、十字流式
の熱交換器の形成がし易い。

そしてこの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、本体はたてよ二辺の長さに対し高さの小さい部組
状となしかつ内部に流路形成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。

そして、本体外面に取付けられる各フィンは、本体流路
の方向に対し交差方向に位置しかつ本体の両端に達する
長さでかつ外縁側が尖った断面Ｖ字状あるいは外縁側が
円弧状となった断面Ｕ字状の中空状をなす細長状に形成
されているため、平板状のフィンを立設した従来の熱伝
達体の場合に較べ、本考案の熱伝達体はフィン外縁に負
荷された荷重は同フィン左右の基部側（平板接着側）に
二分割されて下方の平板に伝達されフィンの荷重支持力
が著しく高められる。

したがって本考案の熱伝達体によれば十字流式の熱交換
器の流路が形成し易いことは勿論であり、かつ熱伝達体
を形成するセラミック質の高強度の材質特性、及びフィ
ン構造の特性によって強固な熱交換器とされるものであ
る。

さらに本考案の熱伝達体はそのフィンが断面Ｕ字状ある
いは断面Ｕ字状の中空形状に形成されているので、熱交
換の際に蓄熱性が小さく熱伝達に有利である。

しかして、本考案の熱伝達体によれば、所定のケース体
内にフィン方向を同じ向きにした熱伝達体を積み重ねて
収納することにより、耐腐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且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。

【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
の斜視図、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ｒＶ−ＴＶ線における断面図、第５図
は第３図■−■線における断面図、第６図は焼成後の熱
伝達体の斜視図、第７図は熱伝達体の別個を示す側面図
、第８図は熱伝達体を組み込んだ熱交換器の説明図、第
９図は断面Ｕ字状のフィンを設けた熱伝達体の側面図で
ある。１・・・・・・本体、２，２Ａ・・・・・・流路、３・
曲・仕切壁、４゜３１・・・・・・フィン、１０゜２０゜３０・・・・・・熱伝達体、１０Ａ。２０Ａ・・・・・・成形体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）温度の異なる二種の流体を隣接した流路に導き、
熱交換する十字流式の熱交換器内に、流路形成および伝
熱用に装着される熱伝達体であって、一定方向にまつ直
ぐに貫通された複数の流路を有する部局状の本体の片面
あるいは両面には、前記流路の方向に対し交差方向に位
置しかつ本体の両端に達する長さでかつ外縁側が尖った
断面ｖ字状あるいは外縁側が円弧状となった断面Ｕ字状
の、中空形状をなす細長状のフィンを並列状に複数本突
設せしめ、前記本体および各フィンがセラミック質にて
形威されていることを特徴としたセラミック製の熱伝達
体。
（２）前記フィンが本体の両外面に設けられ、両外面の
フィン方向が同方向であり、かつ一面のフィンの位置が
他面のフィンの位置の中間に位置している実用新案登録
請求の範囲第１項記載のセラミック製の熱伝達体。