JPS61268995A - Connecting structure of heat exchanging element - Google Patents

Connecting structure of heat exchanging element

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JPS61268995A
JPS61268995A JP10940285A JP10940285A JPS61268995A JP S61268995 A JPS61268995 A JP S61268995A JP 10940285 A JP10940285 A JP 10940285A JP 10940285 A JP10940285 A JP 10940285A JP S61268995 A JPS61268995 A JP S61268995A
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JP
Japan
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heat exchange
tube
frame
connection structure
plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP10940285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Oda
紀之 織田
Haruo Watanabe
晴生 渡辺
Tetsuo Takehara
徹雄 竹原
Yasushi Maeno
裕史 前野
Masahiro Satake
佐竹 正弘
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61268995A publication Critical patent/JPS61268995A/en
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  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

PURPOSE:To permit to form a heat exchanging body having various sizes, shapes and performances by a method wherein the plate type body, made of ceramics, and the heat exchanging element, consisting of a tube, are connected to the through-hole of a frame body through an elastic body of rubber. CONSTITUTION:In the heat exchanging element 11, a plurality of tubes 21, made of ceramics, is penetrated through the plate-like body or a fin 31, made of ceramics, and both of them are fixed mutually by each other. According to this method, heat conductivity is large and high fin efficiency is obtained while the dew-point corrosion by sulfuric acid may be avoided. The frame body 41 is bored with the through-holes 45 at the same position as the tube 21 and a gap between the frame body 41 and the outer diameter of the end 22 of tube is fitted with the elastic body 51 of rubber. Further, the tube end 22 of a different heat exchanging element 11 is fitted into the elastic body 51 and, thus, a plurality of heat exchanging elements 11 are connected with each other. Accordingly, the outflow leakage of fluid may be prevented and shock vibration may be absorbed. On the other hand, thermal deformation may be absorbed even when a multitude of elements 11 is connected and the assembling work may be facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J 本発明は熱交換エレメントの接続構造に関し、特には低
温腐食温度−り気体からの熱回収に有用な気液タイプの
熱交換エレメントの接続構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application J] The present invention relates to a connection structure for heat exchange elements, and particularly to a connection structure for gas-liquid type heat exchange elements useful for recovering heat from gases at low corrosion temperatures. Regarding.

[従来の技術] チューブを用いた熱交換器において、チューブ内に水な
どの液体を流し、チューブ外に気体を流す場合には、チ
ューブの外側にフィンを設けると熱交換が効果的に行わ
れることはよく知られており、金属チューブに金属フィ
ンを巻いてフィンチューブとすることは広く実用化され
ている。
[Prior art] In a heat exchanger using tubes, when a liquid such as water is allowed to flow inside the tube and a gas is allowed to flow outside the tube, heat exchange can be performed effectively by providing fins on the outside of the tube. This is well known, and it has been widely put into practical use to wrap metal fins around a metal tube to make a fin tube.

しかし硫黄などの不純物を含む燃料の燃焼ガスをチュー
ブ外に流す場合には、フィンやチューブ外表面の低温腐
食が問題となり1通常の金属を用いたのでは、熱交換器
の寿命が短いという欠点があった。
However, when flowing fuel combustion gas containing impurities such as sulfur outside the tube, low-temperature corrosion of the fins and outer surface of the tube becomes a problem.1 If ordinary metal is used, the life of the heat exchanger is short. was there.

一方、こうした低温腐食に強いセラミックス製モノリス
体からなる熱交換体も知られている(特開昭80JE1
098.同57−129398など参照)が、これらの
多くは加熱流体、非加熱流体ともに気体である気気タイ
プの熱交換」適なものであって、伝熱壁の両側の熱伝達
係数がほぼ同程度にとれる場合には問題がないが、例え
ば燃焼ガスと水のように、伝熱壁の両側の熱伝達係数が
著しく異なる場合には、ガス側の伝熱面積が不足し、水
側の伝熱面積が過剰となって、熱バランスが悪く、熱交
換効率が低下する。
On the other hand, heat exchangers made of ceramic monolith bodies that are resistant to low-temperature corrosion are also known (Japanese Patent Application Laid-Open No. 80-80 JE1
098. 57-129398, etc.), but most of these are suitable for "air-air type heat exchange" in which both the heated and non-heated fluids are gases, and the heat transfer coefficients on both sides of the heat transfer wall are approximately the same. However, if the heat transfer coefficients on both sides of the heat transfer wall are significantly different, such as combustion gas and water, the heat transfer area on the gas side is insufficient, and the heat transfer on the water side is The area becomes excessive, resulting in poor heat balance and reduced heat exchange efficiency.

こうした問題点を解決するため1本発明者らはさきに特
願昭59−203089において、セラミックス製ハニ
カム体を、このハニカム体に挿通されて固定された複数
本の平行なセラミックス製のチューブとからなる熱交換
体を提案した。この熱交換体は、チューブ内に木などの
液体を通し、ハニカム体の通気路に燃焼ガスなどの気体
を通すことにより、熱伝達係数の高い源側の伝熱面積に
比べ、熱伝達係数の低い気側の伝熱面積を大きくして熱
バランスを良好にし、熱交換効率を高めることができる
In order to solve these problems, the present inventors previously proposed in Japanese Patent Application No. 59-203089 that a ceramic honeycomb body is connected to a plurality of parallel ceramic tubes that are inserted through and fixed to the honeycomb body. proposed a heat exchanger. This heat exchanger has a heat transfer coefficient that is smaller than the heat transfer area on the source side, which has a high heat transfer coefficient, by passing a liquid such as wood inside the tube and passing a gas such as combustion gas through the ventilation channels of the honeycomb body. By increasing the heat transfer area on the low air side, it is possible to improve heat balance and improve heat exchange efficiency.

[発明の解決しようとする問題点」 ところで、このような熱交換体は一般に薄肉のセラミッ
クスから構成されており、こう=b熱交換体の量産可能
な寸法・形状には制限がある。したがって、大流量の気
体からの熱回収に適した大型品は製造困難であり、たと
え製造可脂としても、千差万別の用途に応じて各種サイ
ズの熱交換体を製造することは製造1程を著しく複雑な
ものとし、製造コストの大巾な増加も招いて実用的でな
い。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, such heat exchange bodies are generally made of thin-walled ceramics, and there are limits to the dimensions and shapes that can be mass-produced. Therefore, it is difficult to manufacture large products suitable for heat recovery from large flow rates of gas, and even if the product is made of fat, it is difficult to manufacture heat exchangers of various sizes for a wide variety of uses. The process becomes extremely complicated, and the manufacturing cost increases significantly, making it impractical.

そこで、このような熱交換体を、より小製の規格化され
た熱交換エレメントを接続して構成すればよいことに思
い到ったが、こうした熱交換エレメントの接続構造にお
いては、流体のシール性、熱変形や振動や衝撃を吸収で
きて熱交換エレメントが破損しないこと、製作や組立て
が容易なこと、多数の熱交換エレメントの重量を確実に
支持できることなどが必要とされる。
Therefore, we came up with the idea of configuring such a heat exchange body by connecting smaller standardized heat exchange elements, but in the connection structure of such heat exchange elements, fluid seals It is required that the heat exchange element be able to absorb heat deformation, vibration, and shock so that the heat exchange element will not be damaged, be easy to manufacture and assemble, and be able to reliably support the weight of a large number of heat exchange elements.

本発明はこのような問題点を解決した熱交換エレメント
の接続構造を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a connection structure for heat exchange elements that solves these problems.

E問題、些迦解、決するための手段] 本発明は、チューブ端が突出するように板状体に挿通さ
れて固定された複数本の平行なセラミックス製のチュー
ブと該板状体とからなる熱交換エレメントの接続構造で
あって、両端面において該チューブ端の外径より大きい
内径を有する貫通孔が該チューブとピッチを同じくして
設けられた枠体の一方の端面には、該チューブ端外周と
該貫通孔内周の間隙にゴム状弾性体を介在させつつ該チ
ューブ端が該貫通孔に挿入されて、該熱交換エレメント
が取りつけられ、該枠体の他方の端面にも、同様にして
別の該熱交換エレメントが取りつけられてなることを特
徴とする熱交換エレメントの接続構造である。
Problem E, Minor Solution, Means for Solving] The present invention consists of a plurality of parallel ceramic tubes that are inserted into and fixed to a plate-shaped body so that the tube ends protrude, and the plate-shaped body. In the connection structure of the heat exchange element, one end surface of a frame body is provided with through holes having an inner diameter larger than the outer diameter of the tube end on both end surfaces at the same pitch as the tube end. The tube end is inserted into the through hole with a rubber-like elastic body interposed between the outer periphery and the inner periphery of the through hole, and the heat exchange element is attached to the other end surface of the frame body. This is a heat exchange element connection structure characterized in that another heat exchange element is attached to the heat exchange element.

本発明によれば、二つの熱交換エレメントが枠体を介し
て向かいあって接続されているので、かかる接続構造を
チューブの軸方向に次々と反復することにより、任意の
所望長さに熱交換エレメントが直列にvi続された熱交
換体が得られる。また熱交換エレメントのチューブのそ
れぞれが向i4う熱交換エレメントのチューブのそれぞ
れと貫通孔を経て連通され、かつ。
According to the present invention, since the two heat exchange elements are connected facing each other via the frame, by repeating this connection structure one after another in the axial direction of the tube, heat exchange can be performed to any desired length. A heat exchanger in which elements are connected in series is obtained. Further, each of the tubes of the heat exchange element is communicated with each of the tubes of the other heat exchange element via a through hole, and.

チューブ端と貫通孔とはゴム状弾性体を介在させて接続
されているので、チューブ内を流れる流体は系外に対し
て充分にシールされるとともに熱変形、振動、衝撃など
も吸収される。さらに枠体、ゴム状弾性体とも単純形状
であってこの接続構造の製作、組立ては容易であり、さ
らに枠体によって熱交換エレメントの重量も確実に支持
できる。
Since the tube end and the through hole are connected through a rubber-like elastic body, the fluid flowing inside the tube is sufficiently sealed from the outside of the system, and thermal deformation, vibration, shock, etc. are also absorbed. Furthermore, since both the frame and the rubber-like elastic body have simple shapes, this connection structure is easy to manufacture and assemble, and furthermore, the weight of the heat exchange element can be reliably supported by the frame.

本発明の好ましい態様においては、枠体の一方の端面に
は複数個の熱交換エレメントが並べて取りつけられ、こ
の枠体の他方の端面にも。
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of heat exchange elements are attached in parallel to one end face of the frame, and also to the other end face of the frame.

ざきの複数個の熱交換エレメントと向かいあって別の複
数個の熱交換エレメントが並べて取りつけられている。
Another plurality of heat exchange elements are installed in parallel opposite the first plurality of heat exchange elements.

これにより、任意の所望数の熱交換エレメントを並列に
配置された熱交換体が得られる。並列に配置するにあた
っては枠体の端面に沿って縦もしくは横といった一方向
に並べた平板状のものであってもよいが、縦方向と横方
向とに同時に並ご14体状のものであると、全体として
バランスがよく、かつ、コンパクトな熱交換体が得られ
て特に好ましい。
Thereby, a heat exchange body in which any desired number of heat exchange elements are arranged in parallel can be obtained. When arranging them in parallel, they may be in the form of flat plates arranged in one direction such as vertically or horizontally along the end face of the frame, but they may be arranged in the form of 14 parallel plates at the same time in both the vertical and horizontal directions. This is particularly preferable because a well-balanced and compact heat exchanger can be obtained as a whole.

本発明の別の好ましい態様においては、少なくとも二枚
の平行な枠体が、この枠体と垂直な支持枠に固設されて
いる。これにより、枠体相JFの位置が固定されて熱交
換エレメントに過大な荷重がかかることが防1トされ、
全体としての熱交換体の構造に剛性を付与できる。また
、このように支持枠を採用すると、プラスチックスなと
低ヤング率の材料で枠材をつくることもできる。
In another preferred embodiment of the invention, at least two parallel frames are fixed to a support frame perpendicular to the frames. This fixes the position of the frame phase JF and prevents excessive load from being applied to the heat exchange element.
Rigidity can be imparted to the structure of the heat exchanger as a whole. Further, when the support frame is adopted in this way, the frame material can be made of a material with a low Young's modulus such as plastic.

本発明のさらに別の好ましい態様においては、熱交換エ
レメントのチューブおよび板状体は炭化珪素質セラミッ
クス製とされる。これにより、チューブも板状体もとも
に高耐食性、高耐熱性、高熱伝導性を備えて、軽量にし
て高機能の熱交換体が提供できることとなり、さらにチ
ューブと板状体とが同質であるので熱衝撃にも強い。
In yet another preferred embodiment of the present invention, the tubes and plates of the heat exchange element are made of silicon carbide ceramics. As a result, both the tube and the plate-like body have high corrosion resistance, high heat resistance, and high thermal conductivity, making it possible to provide a lightweight and highly functional heat exchanger. Furthermore, since the tube and the plate-like body are of the same quality, it is possible to provide a lightweight and highly functional heat exchanger. Resistant to thermal shock.

本発明のさらにまた別の好まr)m様においては、板状
体はハニカム体のセル壁もしくは複数枚、特には多数枚
の平行なフィンとされる。
In yet another preferred embodiment r)m of the present invention, the plate-like body is a cell wall of a honeycomb body or a plurality of parallel fins, particularly a large number of parallel fins.

これにより、この熱交換エレメントを気液タイプの熱交
換に使用するにあたり、気体側の伝熱面積を液体側の伝
熱面積に比べて大巾に増加させられて、気液間の伝熱バ
ランスが格段に向上する。さらに複数枚の平行フィンを
採用する場合には気体の流れ方向をフィンに平行な面内
において任意に設定することができ、ノ\ニカム体のセ
ル壁を採用する場合には熱交換エレメントの強度を大き
くできる。
As a result, when using this heat exchange element for gas-liquid type heat exchange, the heat transfer area on the gas side is greatly increased compared to the heat transfer area on the liquid side, and the heat transfer between the gas and liquid is balanced. is significantly improved. Furthermore, when multiple parallel fins are used, the gas flow direction can be set arbitrarily in a plane parallel to the fins, and when a non-uniform cell wall is used, the strength of the heat exchange element can be adjusted. can be made larger.

しかしながら本発明は、必ずしもこのような用途の熱交
換エレメントに適用することに限定されず、例えば気体
/気体間、液体/液体間の熱交換エレメントの如く、加
熱流体側と被加熱流体側とで熱伝達係数にそれほど大き
な差がない場合にも応用できる。このような場合には板
状体にフィンの機能はそれほど要求されず、したがって
複数本のチューブを所定の配置に保持固定するのに必要
十分な枚数の板状体があ困fよい。
However, the present invention is not necessarily limited to application to heat exchange elements for such uses, for example, heat exchange elements between gas/gas or liquid/liquid, where the heating fluid side and the heated fluid side are connected. It can also be applied when there is not a large difference in heat transfer coefficient. In such a case, the plate-shaped body is not required to have a fin function so much, and therefore, it is preferable to have a sufficient number of plate-shaped bodies to hold and fix the plurality of tubes in a predetermined position.

チューブは前述のように炭化珪素質セラミックスが好適
であるが、これに代えて各種の他のセラミックスも採用
しうる。こうしたセラミックスとしては窒化珪素質、サ
イアロン質、ムライト質、アルミナ買、ジルコニア質、
チタン酸アルミニウム質、コージライト質、カーボン質
、などが上げられ、必要に応じて適宜な無機質のm雑ま
たはウィスカで補強されたものであってもよい。
As mentioned above, the tube is preferably made of silicon carbide ceramics, but various other ceramics may be used instead. These ceramics include silicon nitride, sialon, mullite, alumina, zirconia,
Examples include aluminum titanate, cordierite, carbon, etc., and may be reinforced with appropriate inorganic materials or whiskers, if necessary.

板状体もチューブと同様の材質が選択でき、特にチュー
ブと同一の材質であると、製造工程が簡略化できる上に
、チューブと板状体との接合部に熱膨張差に基づく亀裂
などが発生しにくくて好ましい、しかしながら使用条件
によっては板状体は必すしもセラミックス製でなくても
よい。
The same material as the tube can be selected for the plate-shaped body. In particular, using the same material as the tube not only simplifies the manufacturing process but also prevents cracks caused by thermal expansion differences at the joint between the tube and the plate-shaped body. This is preferable because it is less likely to occur, but depending on the conditions of use, the plate-shaped body may not necessarily be made of ceramics.

枠体は熱交換エレメントの荷重を支える強度部材であり
、特に多数個の熱交換エレメントをチューブの材質より
は靭性に冨む材質でつくるのがよい、被加熱流体が水な
どである場合には、枠体の貫通孔にも水などが流れるた
め、加熱流体が200℃以上の高温ガスであっても充分
冷却され、したがって枠体の材質を炭素鋼、アルミニウ
ムなどとしてもよい、さらにこの場合に高温ガスが硫酸
露点腐食性を有するものであっても、腐食しろを充分に
とった肉厚にすれば耐食鋼を使用する必要はない、もち
ろん、エナメル、ホウロウ、フッ素樹脂、フッ素系ゴム
などによる表面被覆防食処理を施した金属材料も好まし
い。
The frame is a strength member that supports the load of the heat exchange element, and it is better to make a large number of heat exchange elements out of a material with more toughness than the tube material, especially when the fluid to be heated is water etc. Since water flows through the through-holes of the frame, even if the heating fluid is a high-temperature gas of 200°C or higher, it will be sufficiently cooled. Therefore, the material of the frame may be carbon steel, aluminum, etc. Even if the high-temperature gas has sulfuric acid dew point corrosivity, there is no need to use corrosion-resistant steel as long as the wall is thick enough to allow for corrosion. Of course, enamel, enamel, fluorine resin, fluorine rubber, etc. Metal materials subjected to surface coating anticorrosion treatment are also preferred.

加熱流体が200℃以下の場合にはプラスチックス、木
材などの有機材料が硫酸露点腐食に対する耐久性もあっ
て好適に使用できる。またプラスチックスのなかでもフ
ッ素樹脂はより高温にも耐え、かつ、より苛酷な腐食に
も耐えて好ましい。
When the temperature of the heated fluid is 200° C. or lower, organic materials such as plastics and wood can be preferably used because of their durability against sulfuric acid dew point corrosion. Among plastics, fluororesins are preferred because they can withstand higher temperatures and more severe corrosion.

枠体は中実のものであってもよいし、軽量化を図って中
空7のとしてもよい、さらに中空のものにあっては異な
る貫通孔を連通せしめてあってもよい。
The frame may be solid, or may be hollow 7 to reduce weight, and if it is hollow, it may have different through holes communicating with each other.

貫通孔は枠体の両端面間において等径であってもよいが
、途中に段部を設けてあってもよい、これにより熱交換
エレメントのチューブ端を所定深さに挿入しやすくなる
The through-hole may have the same diameter between both end faces of the frame, but may also have a stepped portion in the middle, which makes it easier to insert the tube end of the heat exchange element to a predetermined depth.

ゴム状弾性体はチューブ端外周と貫通孔内周との間隙に
ぴったりと充填せしめられて、この間隙での流体のシー
ルと、熱変形、衝撃などの吸収を行なうとともに、チュ
ーブピッチと貫通孔ピッチとの間に誤差がある場合には
こうした誤差も吸収する。あらかじめ筒状に成形された
ゴム状弾性体を用いてもよいし、液状またはペースト状
のゴム状弾性体原料をチューブ端外周および/または貫
通孔内周に塗付しておき、チューブ端を貫通孔に挿入し
た後に硬化して形成されたものでもよいし、あるいはチ
ューブ端を貫通孔に挿入した後に液状またはペースト状
のゴム状弾性体原料を間隙に流し込み、ついで硬化して
形成されたもL!もよい、・ このゴム状弾性体の材質は使用温度域、使用雰囲気に応
じて例えばエチレンプロピレンゴムなと、適宜に選択で
き、 100〜150℃の硫酸露点腐食性雰囲気での使
用に対してはフッ素ゴムが特に好適である。
The rubber-like elastic body is tightly filled in the gap between the outer periphery of the tube end and the inner periphery of the through hole, sealing the fluid in this gap, absorbing thermal deformation, shock, etc., and adjusting the tube pitch and the through hole pitch. If there is an error between the two, this error will also be absorbed. A rubber-like elastic body previously formed into a cylindrical shape may be used, or a liquid or paste-like rubber-like elastic body raw material may be applied to the outer periphery of the tube end and/or the inner periphery of the through hole, and the tube end is penetrated. It may be formed by hardening after being inserted into the hole, or it may be formed by inserting the end of the tube into the through hole, pouring a liquid or paste rubber-like elastic material into the gap, and then hardening. ! The material of this rubber-like elastic body can be selected as appropriate, such as ethylene propylene rubber, depending on the operating temperature range and operating atmosphere. Fluororubber is particularly suitable.

以下、図面を参照しながら1本発明の詳細な説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図において熱交換エレメント11のそれぞれは、複
数本の平行な反応焼結炭化珪素質セラミックス製のチュ
ーブ21とチューブ21の軸に垂直に設けられた相互に
平行な、同じ反応焼結炭化珪素質セラミックス製の板状
体であるフィン31とからできている。チューブ21は
フィン31に挿通されており、両者は互いに相手方を固
定している。必要に応じて、チューブ21とフィン31
との接合部には適宜な固着材が施されている。
In FIG. 1, each of the heat exchange elements 11 includes a plurality of parallel reaction-sintered silicon carbide ceramic tubes 21 and mutually parallel reaction-sintered silicon carbide tubes 21 provided perpendicularly to the axis of the tubes 21. The fin 31 is a plate-shaped body made of high-quality ceramic. The tube 21 is inserted through the fins 31, and both are fixed to each other. Tube 21 and fin 31 as necessary
Appropriate adhesive material is applied to the joints.

またチューブ端22は外傷のフィン31から突出してい
る。第2図からもわかるようにチューブ21は基盤目状
に配置されているが、千鳥状など他の適宜な配置でもよ
い。
The tube end 22 also projects from the fins 31 of the wound. As can be seen from FIG. 2, the tubes 21 are arranged in a grid pattern, but they may be arranged in any other suitable arrangement such as a staggered pattern.

枠体41のそれぞれにはチューブ21とピッチを同じく
する位置に、チューブ端22の外径より大きい内径を有
する貫通孔45が穿設されている。
A through hole 45 having an inner diameter larger than the outer diameter of the tube end 22 is bored in each of the frame bodies 41 at a position having the same pitch as the tube 21 .

チューブ端22の外径と貫通孔45の内径との間隙を充
填しうるように筒状に予成形されたエチレンプロピレン
ゴム製のゴム状弾性体51が各貫通孔45に挿入されて
いる。さらにゴム状弾性体51の中には、貫通孔45の
両側から、別の熱交換エレメントllのそれぞれのチュ
ーブ端22がはめこまれている。かくして複数個の熱交
換エレメント11は枠体41とゴム状弾性体51とによ
り、相互に接続されている。
A rubber-like elastic body 51 made of ethylene propylene rubber and preformed into a cylindrical shape is inserted into each through-hole 45 so as to fill the gap between the outer diameter of the tube end 22 and the inner diameter of the through-hole 45 . Furthermore, the respective tube ends 22 of further heat exchange elements 11 are fitted into the rubber-like elastic body 51 from both sides of the through-hole 45 . Thus, the plurality of heat exchange elements 11 are interconnected by the frame 41 and the rubber-like elastic body 51.

このように複数個の熱交換エレメントllが接続されて
なる大きな熱交換体は、好ましくは気液用の熱交換に利
用される0例えば被加熱流体としての水はチューブ21
を流され、加熱流体としての燃焼ガスは第1図において
紙面の上方から下方に、または手前側から奥側へと流さ
れる。燃焼ガスの顕熱はフィン31からチューブ21を
経て水に伝達される。フィン31、チュー321は炭化
珪素質セラミックスでできているので、熱伝導度が大き
くて極めて高いフィン効率が維持でき、軽量で高性俺な
熱交換体として機能する。さらに被加熱流体が水であり
、かつフィン3Iおよびチューブ21が高い熱伝導度の
材質であるので、燃焼ガスが高温であってもフィン31
、チューブ21の外表面温度は100℃前後となる。
A large heat exchange body formed by connecting a plurality of heat exchange elements 11 in this way is preferably used for heat exchange between gas and liquid.
The combustion gas as a heating fluid is caused to flow from the top to the bottom of the page in FIG. 1, or from the front side to the back side. Sensible heat of the combustion gas is transferred from the fins 31 to the water via the tubes 21. Since the fins 31 and the chews 321 are made of silicon carbide ceramics, they have high thermal conductivity, can maintain extremely high fin efficiency, and function as a lightweight, high-performance heat exchanger. Furthermore, since the fluid to be heated is water and the fins 3I and tubes 21 are made of a material with high thermal conductivity, even if the combustion gas is high temperature, the fins 31
, the outer surface temperature of the tube 21 is approximately 100°C.

したがってフィン31.チューブ21が金属製などであ
っては硫酸露点腐食の問題が生じるが、本発明において
はセラミックス製であるので、こうした問題は回避でき
る。
Therefore, fin 31. If the tube 21 were made of metal or the like, a problem of sulfuric acid dew point corrosion would occur, but in the present invention, since it is made of ceramics, such problems can be avoided.

チューブ端22と貫通孔45との間隙にはチューブ21
よりヤング率の小さいゴム状弾性体51が充填されてい
るので、この間隙からの水や燃焼ガスなどの洩出、注入
が防止されるだけでなく。
A tube 21 is provided in the gap between the tube end 22 and the through hole 45.
Since the rubber-like elastic body 51 having a smaller Young's modulus is filled, leakage and injection of water, combustion gas, etc. from this gap is not only prevented.

機械的衝撃や振動もこのゴム状弾性体51によって吸収
される。その上、こうした熱交換ニレメン)11を多数
個接続して大容量化する際には。
Mechanical shocks and vibrations are also absorbed by this rubber-like elastic body 51. Moreover, when connecting a large number of such heat exchange elements (11) to increase the capacity.

個々の熱交換エレメントに生じる熱変形が集積され5体
としては大きな変形量となる恐れもあるが、本発明によ
れば、かかる熱変形が個々のゴム状弾性体51で吸収さ
れて、全体としての累加が生じない、また熱交換エレメ
ントを多数個接続する際に、単にゴム状弾性体51の孔
にチューブ端22をはめこむだけで組み立てることがで
き、組立作業は容易となり、工程短縮にも寄与する。
There is a risk that the thermal deformation occurring in each heat exchange element will accumulate and result in a large amount of deformation for the five elements, but according to the present invention, such thermal deformation is absorbed by the individual rubber-like elastic bodies 51, and the overall deformation is In addition, when connecting a large number of heat exchange elements, it is possible to assemble them by simply fitting the tube ends 22 into the holes of the rubber-like elastic body 51, which simplifies the assembly work and shortens the process. Contribute.

第3図の実施例においては、プラスチックス製の枠体4
2の両側には、それぞれ複数個の熱交換ニレメン)11
が取りつけられている。したがって各熱交換ニレメン)
11が小型であっても、全体として大製の熱交換体が構
成される。
In the embodiment shown in FIG. 3, the plastic frame 4
On both sides of 2, there are multiple heat exchange elmmen) 11
is attached. Therefore each heat exchange element)
Even if 11 is small, a large heat exchanger is constructed as a whole.

枠体42には段部4Bを備えた貫通孔4Bが穿設されて
いる。この実施例では、貫通孔48にあらかじめゴム状
弾性体51をはめこんでおき、ついで外周および端面に
ペースト状シリコーンゴムシーラントを塗付されたチュ
ーブ端22を、段部48に当接する深さまで挿入される
。このようにすると、シリコーンゴム層は挿入時に潤滑
剤としてて働く。
The frame body 42 has a through hole 4B provided with a stepped portion 4B. In this embodiment, a rubber-like elastic body 51 is fitted into the through hole 48 in advance, and then the tube end 22 whose outer periphery and end face are coated with paste-like silicone rubber sealant is inserted to a depth where it abuts the stepped portion 48. be done. In this way, the silicone rubber layer acts as a lubricant during insertion.

第4図の実施例においては、鋼板をプレス加工して製作
された中空の枠体43が採用されている。各貫通孔47
はテーパ部44と段部43を備え、かつ、複数の貫通孔
47は中空部を介して連通している。また各熱交換ニレ
メン)12において板状体は平板状フィン32と波板状
フィン33とからなり、平板状フィン32と波板状フィ
ン33とは交互に積層されてハニカム体のセル壁を構成
している。この熱交換エレメントにおいては、加熱流体
は紙面に垂直な方向に流される。このように板状体がハ
ニカム体のセル壁である場合において、そのセル形状は
第4図に示すようなものに限定されず、例えば正方形格
子、六角形格子などを構成するものでもよい、第4図の
実施例においては1貫通孔47にチューブ端22を挿入
したのち、流動性のあるシリコーンゴムシーラントを間
隙に流し込み、これが硬化してゴム状弾性体51が形成
されている。
In the embodiment shown in FIG. 4, a hollow frame 43 manufactured by pressing a steel plate is employed. Each through hole 47
includes a tapered portion 44 and a step portion 43, and the plurality of through holes 47 communicate with each other via a hollow portion. Moreover, in each heat exchanger fin 12, the plate-like body consists of flat plate-like fins 32 and corrugated plate-like fins 33, and the flat plate-like fins 32 and corrugated plate-like fins 33 are alternately stacked to form the cell walls of the honeycomb body. are doing. In this heat exchange element, the heating fluid flows in a direction perpendicular to the plane of the paper. In the case where the plate-like body is a cell wall of a honeycomb body, the cell shape is not limited to that shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, after the tube end 22 is inserted into the first through hole 47, a fluid silicone rubber sealant is poured into the gap and is cured to form a rubber-like elastic body 51.

枠体40と支持枠39を用いて接続してなる熱交換器が
示されている。この熱交換器においては熱交換ニレメン
)11が上下に直列に11段、横に12行、さらに紙面
に垂直方向に10〜20列配置接続されている。12行
の熱交換エレメント11は4行ずつ枠体40に接続され
、各枠体4oは支持枠39に固設されている。最下段の
熱交換エレメントの下部には水などの被加熱流体の入口
へラダ81が設けられ、同様に上部には出口ヘッダB2
が設けられている。燃焼ガスなどの加熱流体は紙面に垂
直に流され、被加熱流体は入口へラダ61から入り、各
熱交換ニレメン)11のチューブ内を通る間に加熱され
て出口ヘッダ82から出る。なお枠体40と支持枠38
との接合は溶着、接着、嵌合なと適宜な手段が採用され
る。
A heat exchanger connected using a frame 40 and a support frame 39 is shown. In this heat exchanger, heat exchange elements 11 are arranged and connected in 11 stages vertically in series, 12 rows horizontally, and further in 10 to 20 columns perpendicular to the plane of the paper. The 12 rows of heat exchange elements 11 are connected to the frame 40 in four rows each, and each frame 4o is fixed to the support frame 39. A ladder 81 is provided at the bottom of the lowest heat exchange element to the inlet of the fluid to be heated such as water, and an outlet header B2 is similarly provided at the top.
is provided. A heating fluid such as combustion gas is flowed perpendicularly to the plane of the paper, and the fluid to be heated enters the inlet from the ladder 61, is heated while passing through the tubes of each heat exchanger 11, and exits from the outlet header 82. Note that the frame body 40 and the support frame 38
Appropriate means such as welding, adhesion, and fitting are used for joining.

[発明の効果J このように、本発明によれば、セラミックス製のチュー
ブを備える小製の熱交換エレメントを容易に接続できて
、大製の熱交換体を構成で能の熱交換体の要請に対して
も、規格化された、したがって量産可能で、標準在庫と
して保有できる熱交換エレメントを組み合わせて接続す
ることにより対応できることとなり1M業上の利用価値
は多大なものである。
[Effect of the Invention J] As described above, according to the present invention, a small heat exchange element equipped with a ceramic tube can be easily connected, and a large heat exchange body can be configured to meet the requirements of a heat exchange body. This can be handled by combining and connecting heat exchange elements that are standardized, can therefore be mass-produced, and can be kept as standard stock, and have great utility value in the 1M industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の断面図である。 第2図は第1図におけるX−X&l矢視図である。第3
図および第4図は本発明のそれぞれ別の実施例の断面図
である。第5図は本発明のさらに別の実施例の正面図で
ある。 第11l ll: 拳6女キ委1【ムメン)       4h 
 本専[4イ(31!  フィン 第2図 垢4因 第3図
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view taken along the line X-X&l in FIG. 1. Third
4 and 4 are cross-sectional views of different embodiments of the present invention. FIG. 5 is a front view of yet another embodiment of the invention. 11th l ll: Fist 6 Onna Ki Committee 1 [Mumen] 4h
Honsen [4i (31! Fin 2nd figure 4 causes 3rd figure

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)チューブ端が突出するように板状体に挿通されて
固定された複数本の平行なセラミックス製のチューブと
該板状体とからなる熱交換エレメントの接続構造であっ
て、両端面において該チューブ端の外径より大きい内径
を有する貫通孔が該チューブとピッチを同じく して設けられた枠体の一方の端面には、該 チューブ端外周と該貫通孔内周の間隙にゴム状弾性体を
介在させつつ該チューブ端が該貫通孔に挿入されて、該
熱交換エレメントが取りつけられ、該枠体の他方の端面
にも、同様にして別の該熱交換エレメントが取りつけら
れてなることを特徴とする熱交換エレメントの接続構造
(1) A connection structure of a heat exchange element consisting of a plurality of parallel ceramic tubes inserted and fixed through a plate-like body so that the tube ends protrude, and the plate-like body, in which both end faces On one end surface of the frame body, in which through-holes having an inner diameter larger than the outer diameter of the tube end are provided at the same pitch as the tube, a rubber-like elastic material is provided in the gap between the outer periphery of the tube end and the inner periphery of the through-hole. The tube end is inserted into the through hole with a body interposed therebetween, and the heat exchange element is attached, and another heat exchange element is similarly attached to the other end surface of the frame. A heat exchange element connection structure featuring:
(2)前記枠体の一方の端面には複数個の熱交換エレメ
ントが並べて取りつけられ、該枠体の他方の端面にも、
前記複数個の熱交換エレメントと向かいあって別の複数
個の熱交換エレメントが並べて取りつけられてなる特許
請求の範囲第1項の接続構造。
(2) A plurality of heat exchange elements are attached to one end surface of the frame in a row, and also to the other end surface of the frame.
2. The connection structure according to claim 1, wherein a plurality of other heat exchange elements are mounted in parallel to face the plurality of heat exchange elements.
(3)少なくとも二枚の平行な前記枠体が、該枠体と垂
直な支持枠に固設されてなる特許請求の範囲第1項また
は第2項の接続構造。
(3) The connection structure according to claim 1 or 2, wherein at least two parallel frames are fixed to a support frame perpendicular to the frames.
(4)前記チューブおよび前記板状体は炭化珪素質セラ
ミックス製である特許請求の範囲第1項〜第3項のいず
れかの接続構造。
(4) The connection structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the tube and the plate-like body are made of silicon carbide ceramics.
(5)前記板状体は、ハニカム体のセル壁である特許請
求の範囲第1項〜第4項のいずれかの接続構造。
(5) The connection structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the plate-shaped body is a cell wall of a honeycomb body.
(6)前記板状体は、複数枚の平行なフィンである特許
請求の範囲第1項〜第4項のいずれかの接続構造。
(6) The connection structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the plate-shaped body is a plurality of parallel fins.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008123603A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Denso Corporation Heat exchange device
CN104180703A (en) * 2014-08-20 2014-12-03 中国海洋石油总公司 Gas and liquid double-phase uniform distributing device
CN111366029A (en) * 2018-12-26 2020-07-03 浙江盾安热工科技有限公司 Heat exchanger connecting device and heat exchanger

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