JPS6062591A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS6062591A JPS6062591A JP17026383A JP17026383A JPS6062591A JP S6062591 A JPS6062591 A JP S6062591A JP 17026383 A JP17026383 A JP 17026383A JP 17026383 A JP17026383 A JP 17026383A JP S6062591 A JPS6062591 A JP S6062591A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- pipe
- heat
- tube
- exhaust gas
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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】
（ｆｆＩ業上の利用分野）
本発明は各種工業炉がら排用芒れる排熱の回収な主［」
的とす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。
的とす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）
各種工業炉の排熱を熱交換器により回収して燃焼用空気
を予熱することは最も効果的な省エネルギー対策として
広く行なわれているところであって、従来よりこの種の
用途にはシェルアンドチューブ型の熱交換器が実用化さ
れている。ところが従来のこの種熱交換器では被加熱流
体を流通芒せる伝熱管としてステンレス鋼管が使用され
ているため、その耐熱許容温度は約８００°Ｃであり、
空気流による内部冷却を考慮しても１０００°Ｃ以上の
高温の排ガスとの熱交換には用いることができず、また
、ステンレス鋼管は排ガスによる腐食を受け易いために
排ガス組成によって利用範囲が大幅に限定爆れる欠点が
あった。そこで、耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミッ
クス管を伝熱管に用いる試みもなされてきたが、セラミ
ックス管は金属管のように支持壁に溶接することができ
ないうえに金属管に比較して製造上の寸法誤差が大きい
ので支持壁との間から排ガスあるいは被加熱流体がリー
クし易く、また、リークを防止する目的で支持壁に強固
に取付けた場合をこは金属管よりも脆いために熱応力に
より破損し易い等種々の欠点があった。
を予熱することは最も効果的な省エネルギー対策として
広く行なわれているところであって、従来よりこの種の
用途にはシェルアンドチューブ型の熱交換器が実用化さ
れている。ところが従来のこの種熱交換器では被加熱流
体を流通芒せる伝熱管としてステンレス鋼管が使用され
ているため、その耐熱許容温度は約８００°Ｃであり、
空気流による内部冷却を考慮しても１０００°Ｃ以上の
高温の排ガスとの熱交換には用いることができず、また
、ステンレス鋼管は排ガスによる腐食を受け易いために
排ガス組成によって利用範囲が大幅に限定爆れる欠点が
あった。そこで、耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミッ
クス管を伝熱管に用いる試みもなされてきたが、セラミ
ックス管は金属管のように支持壁に溶接することができ
ないうえに金属管に比較して製造上の寸法誤差が大きい
ので支持壁との間から排ガスあるいは被加熱流体がリー
クし易く、また、リークを防止する目的で支持壁に強固
に取付けた場合をこは金属管よりも脆いために熱応力に
より破損し易い等種々の欠点があった。
（発明の目的）
本発明はこのような問題点を解決して／ ０００°Ｃ以
上の高温度のＵ１°ガスにもあるいは腐食性の排ガスに
も使用する−ことができ、しがも、排ガス等のリークや
伝熱管の破損の虞れのない熱交換器を目的として完成き
れたものである。
上の高温度のＵ１°ガスにもあるいは腐食性の排ガスに
も使用する−ことができ、しがも、排ガス等のリークや
伝熱管の破損の虞れのない熱交換器を目的として完成き
れたものである。
（発明の構成）
本発明は内部を伝熱流体流路に形成した枠体の対向する
壁面間に被加熱流体の供給口と流出口に連通される多数
のセラミックス管を少なくとも片側の壁面との間に設け
られる圧縮スプリングをもって該セラミックス管の軸線
方向への膨張、収縮が吸ｌ１ｌ（できるように並行に架
設したことを特徴とするものである。
壁面間に被加熱流体の供給口と流出口に連通される多数
のセラミックス管を少なくとも片側の壁面との間に設け
られる圧縮スプリングをもって該セラミックス管の軸線
方向への膨張、収縮が吸ｌ１ｌ（できるように並行に架
設したことを特徴とするものである。
次に、本発明を図示の実施例について詳細に説明する。
図中（１）は上下両面に開口部を有し、その内部を高温
の排ガス等の伝熱流体流路に形成した金属製設けられて
いる。（５）は炭化珪素のような耐熱性と加させるため
のフィン（６）が形成場れ、これらのセラミックス管（
５）は後記する通孔Ｑηを有する６角柱状のＮ面構成体
（７）、（７）間に挾持させるとともにその両側に前記
壁面（２）、（２）に多数配設された透孔ＯＱ、ａＯに
一端が挿通支持芒れて前記供給口（３）と流出口（４）
に連通ずる金属製の支持管（８）及び支持管（９）が接
続され、壁面（２）、（２）間に多数のセラミックス管
（５）が並行して架設される。また、壁面構成体（７）
、（７）はセラミックス管（５）と同様に炭化珪素のよ
うなセラミックス材料からなり、その中央ｔこはセラミ
ックス管（６）の内径に等しい通孔ｑＭ、ｑυが軸線方
向に設けられており、各壁面構成体（７）、（７（とセ
ラミックス管（５）との接合面（６）、（２）及び壁面
構成体（７）、（７（ト支持！ （８）、（９）トノ接
合面０３．ａ３′ハイスレモ球面に形成されている。ま
た、流入側の支持管（８）には圧縮スプリング（１４が
囲装されていて該圧縮スプリンクＱ彎は支持管（８）の
前部に突股込れたフランジαＱと壁面（２）の透孔αＱ
の周囲に溶接された受台ａＱとの間に設けられ、支持管
（８）を介して壁面構成体（７）をセラミックス管（５
）に向って押圧する。さらに・他方の壁面構成体（７）
の外方の支持管（９）は第１図に示すように、その後部
に抜止めフランジ収ηを有していて壁面構成体（７）を
移動不能に支持しているので、セラミックス管（５）は
これらの壁面構成体（７）、（７）Ｋ−両端が挟持嘔れ
た状態で圧縮スプリくグ０４）の弾発力により壁面（２
）、（２）間に弾発的に架設されて軸線方向への膨張、
収縮がこの圧縮スプリングαφｔこよって吸収され、ま
た、このセラミックス管（５）（４）に連通させること
によりセラミックス管（５）の内部を貫流する被加熱流
体の流路を形成しているみなお、壁面構成体（７）、（
７）は全部のセラミックス管（５）が壁面（２）、Ｌ２
Ｊ １４ｔｌに取付けられたとき１こその外面が互いに
密着して枠体（１）の内部の両側に気密な壁体を構成す
るものでめり、これらの壁体に囲まれた内側を高温の排
ガス等が流れる伝熱流体流路とすることにより排ガスの
リークを防止するとともに圧縮スプリングＱ４付きの支
持管（８）のための断熱壁として作用して圧縮スプリン
グ（財）の弾性低下を防止している。さらにまた、図示
のようにセラミックス管（５）及び壁面構成体（７）、
（７）の内部には放射状の隔壁を備えたセラミックス
製の分流体α樽が嵌入されていてセラミックス管（５）
の内部を流れる空気流を細かく分流させることによりセ
ラミックス管げの境膜伝熱係数を増大させている。なお
１以上に説明した実施例では流入側の支持管（８）と壁
面（２）との間ｔこのみ圧縮スプリング＜１４１を配設
したが、第５図に示される池の実施例では排出側の支持
管（９）と壁面（２）との間にも圧縮スプリングＱ４１
が配設され、この実施例では支持管（８）、（９）はい
ずれも壁面（２）、 （２）に溶接により固定嘔れる外
管と該外管の内部を摺動できる内管とからなるものとし
て内９１・の端面と壁面（２）％（２）との間に圧縮ス
プリングα尋、α弔各種の工業炉から排出された高温の
排ガスを流すされる支持管（８）、（９ンを両端に備え
た多数のセラミックス管（５）に供給口（３）から支持
管（８）を介して常温われることは従来のこの補熱交換
器と同様であるが、本発明では伝熱管として耐熱性及び
耐腐食性に優れたセラミックス管（５）を使用している
ために１０００°Ｃを越える高温の排ガスとの間で熱交
換を行なわせることができ、／ ０００°Ｃ以下の排ガ
スにしか用いることのできなかった従来の熱交換器をこ
比較してはるかに優れた温度効率を得ることができるう
えに金属製の伝熱管を使用した熱交換器によっては行な
うことができなかった腐食性のガスからの熱回収をも行
なうことができる。また、このような高温の排ガスが枠
体（１）内に導入逼れると各セラミックス管（５）は著
しく熱膨張し、しかも、その膨張級は被加熱流体の流入
側において大きく、流出側において小さい不均一なもの
となるスプリングＱ４１により軸線方向へ僅かに摺動で
きるので、各セラミックス管（５）の不均一な熱膨張は
各圧縮スプリングＯＬ９により個別に吸収されて熱応力
によるセラミックス管（５）の破損を防止でき、しかも
、これらの圧縮スプリングａ→による押圧力がセラミッ
クス管（５）と壁面構成体（７）、（７）との間あるい
は壁面構成体（７）、（７（と支持管（８）、（９）と
の間に作用してこれらを互いに密着させ、その内部を通
過する空気が外部へリークすることを防止することがで
きる。
の排ガス等の伝熱流体流路に形成した金属製設けられて
いる。（５）は炭化珪素のような耐熱性と加させるため
のフィン（６）が形成場れ、これらのセラミックス管（
５）は後記する通孔Ｑηを有する６角柱状のＮ面構成体
（７）、（７）間に挾持させるとともにその両側に前記
壁面（２）、（２）に多数配設された透孔ＯＱ、ａＯに
一端が挿通支持芒れて前記供給口（３）と流出口（４）
に連通ずる金属製の支持管（８）及び支持管（９）が接
続され、壁面（２）、（２）間に多数のセラミックス管
（５）が並行して架設される。また、壁面構成体（７）
、（７）はセラミックス管（５）と同様に炭化珪素のよ
うなセラミックス材料からなり、その中央ｔこはセラミ
ックス管（６）の内径に等しい通孔ｑＭ、ｑυが軸線方
向に設けられており、各壁面構成体（７）、（７（とセ
ラミックス管（５）との接合面（６）、（２）及び壁面
構成体（７）、（７（ト支持！ （８）、（９）トノ接
合面０３．ａ３′ハイスレモ球面に形成されている。ま
た、流入側の支持管（８）には圧縮スプリング（１４が
囲装されていて該圧縮スプリンクＱ彎は支持管（８）の
前部に突股込れたフランジαＱと壁面（２）の透孔αＱ
の周囲に溶接された受台ａＱとの間に設けられ、支持管
（８）を介して壁面構成体（７）をセラミックス管（５
）に向って押圧する。さらに・他方の壁面構成体（７）
の外方の支持管（９）は第１図に示すように、その後部
に抜止めフランジ収ηを有していて壁面構成体（７）を
移動不能に支持しているので、セラミックス管（５）は
これらの壁面構成体（７）、（７）Ｋ−両端が挟持嘔れ
た状態で圧縮スプリくグ０４）の弾発力により壁面（２
）、（２）間に弾発的に架設されて軸線方向への膨張、
収縮がこの圧縮スプリングαφｔこよって吸収され、ま
た、このセラミックス管（５）（４）に連通させること
によりセラミックス管（５）の内部を貫流する被加熱流
体の流路を形成しているみなお、壁面構成体（７）、（
７）は全部のセラミックス管（５）が壁面（２）、Ｌ２
Ｊ １４ｔｌに取付けられたとき１こその外面が互いに
密着して枠体（１）の内部の両側に気密な壁体を構成す
るものでめり、これらの壁体に囲まれた内側を高温の排
ガス等が流れる伝熱流体流路とすることにより排ガスの
リークを防止するとともに圧縮スプリングＱ４付きの支
持管（８）のための断熱壁として作用して圧縮スプリン
グ（財）の弾性低下を防止している。さらにまた、図示
のようにセラミックス管（５）及び壁面構成体（７）、
（７）の内部には放射状の隔壁を備えたセラミックス
製の分流体α樽が嵌入されていてセラミックス管（５）
の内部を流れる空気流を細かく分流させることによりセ
ラミックス管げの境膜伝熱係数を増大させている。なお
１以上に説明した実施例では流入側の支持管（８）と壁
面（２）との間ｔこのみ圧縮スプリング＜１４１を配設
したが、第５図に示される池の実施例では排出側の支持
管（９）と壁面（２）との間にも圧縮スプリングＱ４１
が配設され、この実施例では支持管（８）、（９）はい
ずれも壁面（２）、 （２）に溶接により固定嘔れる外
管と該外管の内部を摺動できる内管とからなるものとし
て内９１・の端面と壁面（２）％（２）との間に圧縮ス
プリングα尋、α弔各種の工業炉から排出された高温の
排ガスを流すされる支持管（８）、（９ンを両端に備え
た多数のセラミックス管（５）に供給口（３）から支持
管（８）を介して常温われることは従来のこの補熱交換
器と同様であるが、本発明では伝熱管として耐熱性及び
耐腐食性に優れたセラミックス管（５）を使用している
ために１０００°Ｃを越える高温の排ガスとの間で熱交
換を行なわせることができ、／ ０００°Ｃ以下の排ガ
スにしか用いることのできなかった従来の熱交換器をこ
比較してはるかに優れた温度効率を得ることができるう
えに金属製の伝熱管を使用した熱交換器によっては行な
うことができなかった腐食性のガスからの熱回収をも行
なうことができる。また、このような高温の排ガスが枠
体（１）内に導入逼れると各セラミックス管（５）は著
しく熱膨張し、しかも、その膨張級は被加熱流体の流入
側において大きく、流出側において小さい不均一なもの
となるスプリングＱ４１により軸線方向へ僅かに摺動で
きるので、各セラミックス管（５）の不均一な熱膨張は
各圧縮スプリングＯＬ９により個別に吸収されて熱応力
によるセラミックス管（５）の破損を防止でき、しかも
、これらの圧縮スプリングａ→による押圧力がセラミッ
クス管（５）と壁面構成体（７）、（７）との間あるい
は壁面構成体（７）、（７（と支持管（８）、（９）と
の間に作用してこれらを互いに密着させ、その内部を通
過する空気が外部へリークすることを防止することがで
きる。
（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なうことができなかった１ｏｏ
ｏ℃以上の高温の排ガスや腐食性のガスからも効率良く
熱回収を行なうことができ、しかも、各セラミックス管
に生ずる不均一な熱膨張や収縮を圧縮スプリングにより
個別に吸収させることによりセラミックス管の熱応力に
よる破損を防止することができるうえに圧縮スフ。
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なうことができなかった１ｏｏ
ｏ℃以上の高温の排ガスや腐食性のガスからも効率良く
熱回収を行なうことができ、しかも、各セラミックス管
に生ずる不均一な熱膨張や収縮を圧縮スプリングにより
個別に吸収させることによりセラミックス管の熱応力に
よる破損を防止することができるうえに圧縮スフ。
リングによる押圧力を利用してセラミックス管の両端部
を完全にシールし、その内部を通る空気のリークを防止
したもので、在来のこの種熱交換器の問題点を解消した
ものとして業界の発展をこ寄与するところ極めて大なも
のである０
を完全にシールし、その内部を通る空気のリークを防止
したもので、在来のこの種熱交換器の問題点を解消した
ものとして業界の発展をこ寄与するところ極めて大なも
のである０
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は要部の一部切欠正面
図、第１図は壁面構成体の一部切欠斜視図、第Ｓ図は本
発明の他の実施例を示す一部切欠正面図である。 （１）二枠体、（２）、（２）：壁面、（３）：供給口
、（４）二流出口、（５） ：セラミックス管、α弔：
圧縮スプリング。
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は要部の一部切欠正面
図、第１図は壁面構成体の一部切欠斜視図、第Ｓ図は本
発明の他の実施例を示す一部切欠正面図である。 （１）二枠体、（２）、（２）：壁面、（３）：供給口
、（４）二流出口、（５） ：セラミックス管、α弔：
圧縮スプリング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／、内部を伝熱流体流路に形成した枠体（１）の対向す
る壁面（２）、（２）間に被加熱流体の供給口（３）と
流出口（４）に連通される多数のセラミックス’ｔ （
５） ヲ少なくとも片側の壁面との間に設けられる圧縮
スプリンタ（１Φをもって該セラミックス管（５）の軸
線方向への膨張、収縮が吸収できるように並行に架設し
／こことを特徴とする熱交換器。 ２、セラミックス管（５）を炭化珪素質のものとした特
＋１’ｌ’請求の範囲第１項記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17026383A JPS6062591A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17026383A JPS6062591A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062591A true JPS6062591A (ja) | 1985-04-10 |
Family
ID=15901690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17026383A Pending JPS6062591A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062591A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011071161A1 (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | 日本碍子株式会社 | 熱交換器 |
| JP2016538516A (ja) * | 2013-10-14 | 2016-12-08 | ルース ゲーエムベーハーＲｏｏｓ Ｇｍｂｈ | 空気対空気熱交換器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5546911B2 (ja) * | 1971-12-16 | 1980-11-27 |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP17026383A patent/JPS6062591A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5546911B2 (ja) * | 1971-12-16 | 1980-11-27 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011071161A1 (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | 日本碍子株式会社 | 熱交換器 |
| CN102652249A (zh) * | 2009-12-11 | 2012-08-29 | 日本碍子株式会社 | 热交换器 |
| JP5758811B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2015-08-05 | 日本碍子株式会社 | 熱交換器 |
| US9534856B2 (en) | 2009-12-11 | 2017-01-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat exchanger |
| JP2016538516A (ja) * | 2013-10-14 | 2016-12-08 | ルース ゲーエムベーハーＲｏｏｓ Ｇｍｂｈ | 空気対空気熱交換器 |
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