JPS6131395B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管式熱交換器に関するもので、内部に
伝熱管群を配列した固定子をもち、該固定子を囲
んでケーシングを設置し、固定子内の伝熱管の内
側に高温又は低温流体の何れか一方の流体を流
し、他の一方の流体は伝熱管の外側を前記固定子
内の伝熱管群の外周側より中心方向に、中心から
他の一方の外周側へ流れるよう形成し、前記ケー
シングを一時的又は連続的に回転可能の構造とす
ることを特徴としている。

高温流体から低温流体へ熱を伝える管式熱交換
器において従来より種々の形式のものが使用され
てきた。その代表的なものに、伝熱管群を長方体
状に配列固定し、伝熱管の内側に低温流体を流
し、伝熱管群を囲んでケーシングを設置し、この
ケーシングの一方より高温流体を流入させ、他の
一方より流出させ、この間に高温流体の保有熱を
伝熱管壁を通じ低温流体へ熱を伝える固定形管式
熱交換器がある。また伝熱管群を円筒状に配列
し、高温流体をこの円筒内に流入させ、伝熱管群
を回転させ乍ら、高温流体を円筒外周側へ流出さ
せる回転形管式交換器もある。

然し乍ら、従来の管式熱交換器は流体の流れ方
向に対して各伝熱管の相対位置が一定のため、各
伝熱管の曝される温度条件が固定化され、腐蝕性
や閉塞性の強い流体の熱交換に適用した場合、あ
る特定部分、例えば低温部分の伝熱管の伝熱面が
他の部分に比べ早期に腐蝕したり、閉塞したりし
て、伝熱面の寿命が特定部分のみが短かくなり、
早期取替を要したり、長期の連続運転が出来なく
なる欠点があつた。又、伝熱面の閉塞現象は腐蝕
現象と同じ場所に発生する場合が多く、特に低温
部分の伝熱面に堆積する堆積物は湿潤性のものが
多く、煤吹きによつても除去でき難いものが多
い。この場合伝熱面上の堆積物が徐々に増加して
閉塞による圧力損失が増加し、フアン動力の損失
増を招き、ついにはプラントを停止しなければな
らない事態となる欠点があつた。本発明は従来の
管式熱交換器の欠点を解決するもので、伝熱管群
を内蔵した固定子を囲み高温又は低温流体の何れ
か一方の流体がこの固定子を貫通するべくケーシ
ングを形成し、このケーシングを回転させること
により、伝熱管の伝熱面及び伝熱面上の堆積物の
曝される温度条件を変化させうる新規なる回転形
熱交換器を提供することを目的とする。

次に本発明の実施例の詳細を図によつて説明す
る。第１図は本発明による回転形熱交換器のガス
対水の熱交換への適用の実施例の側面図であり、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第２図
のＣ−Ｃ断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ断面図
である。

固定子は２つの円形のヘツダー６、固定子軸に
対し放射状に適当枚数配置され両ヘツダー６に固
定されたダイヤフラム７、２枚のダイヤフラムで
形成される扇状空間に夫々適当本数挿入され両ヘ
ツダー６に接続されたフイン付伝熱管５により構
成され、下部ヘツダー６に固定された支持板１７
により保持され、梁１９により支持される。この
固定子は円筒状のケーシング１２により囲まれ
る。ケーシングには輪状摺動密封装置１３及び輪
状摺動密封装置兼軸受１４，１５に連結される。
又、ケーシング１２、盲板２２及び輪状摺動密封
装置１３で囲まれた空間１１と、円筒状のガス入
口ダクト８に取つけられた輪状摺動密封装置９と
の間にガス入口フード１０が取り付けられる。ケ
ーシング１２の外周部にピンラツク２５をとりつ
け、これを別途設置の駆動装置にて駆動させ、第
２図の３８の方向に回転させればケーシング１
２、盲板２２及びガス入口フード１０がこれと連
動するよう互いに連結されている。

ガス出口フード２４はガス入口ダクト８を貫通
させて輪状摺動密封装置兼軸受１４を支持板１６
に取つけられている。ケーシング１２には円弧面
をもつアキシヤルシールプレート２１がとりつけ
られ、ダイヤフラム７との間隙を密封するための
アキシヤルシール２０が取つけられる。上記盲板
２２はアキシヤルシールプレート２１の上端部に
一体的に取り付けられている。尚下部ヘツダー６
には給水管３、上部ヘツダー６には排水管４が取
つけられる。

ガス導入ダクト１より導入されたガスは第１図
の２６の如く流入し、ガス入口フード１０の中を
２７の如く進み、空間１１の中を２８の如く流入
し、２９，３０の如く伝熱管群の間を通過し円筒
内へ入り、３１の如く進み、再び伝熱管群の間を
３４の如く通過し、流入した面と反対側の固定子
半円筒外周面より３３の如く流出し、ケーシング
１２、盲板２２及び輪状摺動密封装置１３で囲ま
れた空間２３の中より３４の如く流出し、ガス出
口ダクト２により３５の如く流出する。ガスは伝
熱管群の間を通過する時に伝熱管５に熱を与え、
即ち冷却される。給水管３により導入された水
は、下部ヘツダー６内に流入し、ヘツダー６に接
続された伝熱管内を３６の如く通過し、上部ヘツ
ダー６に至り、上部ヘツダー６に接続された排水
管４内を３７の如く通過し流出する。この間ガス
より与えられた熱が伝熱管壁を通じ水に与えら
れ、即ち加熱される。

高温ガスが固定子の外周部より中心部へ流入す
る半円筒部を高温側、反対側の半円筒部を低温側
と称すると、高温ガスはボイラの排ガスなどの場
合が多く、排ガス中に含まれる硫酸分やダストに
より主として低温側の伝熱面が腐蝕され減肉した
り目詰りを生ずる恐れが多い。本発明によればピ
ンラツク２５を駆動装置により駆動させることに
よりケーシング１２を３８の如く回転させれば、
低温側に位置する伝熱管群を高温側となし、又高
温側は低温側とせしめうる。従つてケーシング１
２を一時的又は連続的に回転させることにより、
伝熱面を均等に腐蝕減肉させたり、伝熱面上の堆
積物に温度変化を与えることが可能となる。

第５図は本発明による回転形熱交換器のガス対
水の熱交換への適用の他の実施例の側面図であ
り、第６は第５図のＡ−Ａ断面図、第７図は第５
図のＢ−Ｂ断面図である。固定子は２つの円形の
ヘツダー４３、円柱状に適当本数配置され両ヘツ
ダー４３に接続されたフイン付伝熱管４２により
構成され、下部ヘツダー４３に固定された支持板
５３により保封され、梁５５により支持される。

この固定子は円筒状のケーシング４８により囲
まれる。ケーシング４８は輪状摺動密封装置４９
及び輪状摺動密封装置兼軸受５０，５１に連結さ
れる。又ケーシング４８、盲板５７及び輪状摺動
密封装置４９で囲まれた空間４７と、円筒状のガ
ス入口ダクト４４に取つけられた輪状摺動密封装
置４５との間にガス入口フード４６が取つけられ
る。ケーシング４８の外周部にピンラツク６０を
とりつけこれを別途設置の駆動装置にて駆動さ
せ、第６図の７１の方向に回転させればケーシン
グ４８、盲板５７及びガス入口フード４６がこれ
と連動するよう互いに連結されている。ガス出口
フード５９はガス入口ダクト４６を貫通させて輪
状摺動密封装置兼軸受５０を支持している支持板
５２に取つけられている。

ケーシング４８には円弧面をもつアキシヤルシ
ールプレート５６が取つけられる。上記盲板５７
はアキシヤルシールプレート５６の上端部に一体
的に取り付けられている。尚下部ヘツダー４３に
は給水管４０、上部ヘツダー４３には排水管４１
が取つけられる。

ガス導入ダクト７２より導入されたガスは第５
図の６１の如く流入し、ガス入口フード４６の中
を６２の如く進み、空間４７の中を６３の如く流
入し、６５の如く伝熱管群の間を通過し、流入し
た面と反対側の固定子外周面より６６の如く流出
し、ケーシング４８、盲板５７及び輪状摺動密封
装置４９で囲まれた空間５８の中より６７の如く
流出し、ガス出口ダクト３９より６８の如く流出
する。ガスは伝熱管群の間を通過する時に伝熱管
４２に熱を与え、即ち冷却される。給水管４０に
より導入された水は下部ヘツダー４３内に流入
し、ヘツダー４３に接続された伝熱管内を６９の
如く通過し、上部ヘツダー４３に至り、上部ヘツ
ダー４３に接続させた排水管４１の中を７０の如
く通過し流出する。この間ガスより与えられた熱
が伝熱管壁を通じ水に与えられ、即ち加熱され
る。従つて高温ガスが固定子の外周部より流入す
る半円柱部を高温側、その反対側の半円柱部を低
温側と呼ぶことができる。

別途設置の駆動装置により、ケーシング４８を
７１の如く回転させれば、高温側を低温側に、又
低温側を高温側とせしめうる。

本発明によれば、ケーシングを適時回転させな
がら流体が外から伝熱管群を貫通するよう構成し
たので、 １ 低温側にある伝熱面を高温側に移動させるこ
とが出来、低温腐蝕等による伝熱面の減肉や減
少を全伝熱面について均一化できる。

２ 低温側にある伝熱面上の湿潤性の堆積物を高
温側に移動させ乾燥状態にできるため、煤吹き
等により容易に除去できる。

３ 湿潤状態でない堆積物であつても、その置か
れる温度条件の急変により、伝熱面と堆積物の
熱膨張率の差により堆積物が伝熱面より剥離し
たり、剥離し易い状態となり、煤吹きにより容
易に除去できる。

４ 堆積物が容易に除去できることにより、目づ
まりが大巾に軽減され、 ａ 同一ガスに対してはより効率の高い伝熱面
形状、例えばフイン付の場合フインピツチの
小さい内熱面の採用が可能となる。

ｂ 同一伝熱面形状に対してはより腐蝕性や閉
塞性の高いガスへの適用が可能となる。

ｃ 煤吹き回数や圧力損失の低減が可能とな
り、煤吹用蒸気やフアン動力の節減ができ
る。

５ 流体の条件によつては、適当な一定時間毎に
ケーシングを180度回転させたり、一定時間の
み回転させ煤吹きを行うなどして伝熱面の寿命
均一化と清掃が可能であり、ケーシング及びケ
ーシングを支持する構造が簡単となり、ケーシ
ングを駆動させる動力も少なくてすむ。又極め
て低速で連続的に回転させてもよい。

などの多くの利点を有している。

尚、第１図及び第５図の実施例の固定子内の伝
熱管の配管方法は第８図ａの方法により説明した
が、第８図ｂ，ｃ及びｂとｄの組合せによる配管
方法による場合もある。又前記実施例ではケーシ
ングの回転軸は垂直の場合を示しているが適当な
構造に設計して、ケーシングの回転軸方向を水平
とすることも本発明の技術思想に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転形熱交換器のガス対
水の熱交換への適用の実施例の側面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第２図のＣ−Ｃ
断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ断面図である。
第５図は本発明による回転形熱交換器のガス対水
の熱交換への適用の他の実施例の側面図、第６図
は第５図のＡ−Ａ断面図、第７図は第５図のＢ−
Ｂ断面図である。第８図は本発明による回転形熱
交換器の固定子内の伝熱管の配管方法、ガス及び
水の流れの方向例を示している。尚図中の主要部
の符号は次の通りである。 １……ガス導入ダクト、２……ガス出口ダク
ト、３……給水管、４……排水管、５……伝熱
管、６……ヘツダー、７……ダイヤフラム、８…
…ガス入口ダクト、９……輪状摺動密封装置、１
０……ガス入口フード、１１……空間、１２……
ケーシング、１３……輪状摺動密封装置、１４…
…輪状摺動密封装置兼軸受、１５……輪状摺動密
封装置兼軸受、１６……支持板、１７……支持
板、１８……梁、１９……梁、２０……アキシヤ
ルシール、２１……アキシヤルシールプレート、
２２……盲板、２３……空間、２４……ガス出口
フード、２５……ピンラツク、２６……ガスの流
れ方向、２７……ガスの流れ方向、２８……ガス
の流れ方向、２９……ガスの流れ方向、３０……
ガスの流れ方向、３１……ガスの流れ方向、３２
……ガスの流れ方向、３３……ガスの流れ方向、
３４……ガスの流れ方向、３５……ガスの流れ方
向、３６……水の流れ方向、３７……水の流れ方
向、３８……ケーシングの回転方向、３９……２
と同じ、４０……３と同じ、４１……４と同じ、
４２……５と同じ、４３……６と同じ、４４……
８と同じ、４５……９と同じ、４６……１０と同
じ、４７……１１と同じ、４８……１２と同じ、
４９……１３と同じ、５０……１４と同じ、５１
……１５と同じ、５２……１６と同じ、５３……
１７と同じ、５４……１８と同じ、５５……１９
と同じ、５６……２１と同じ、５７……２２と同
じ、５８……２３と同じ、５９……２４と同じ、
６０……２５と同じ、６１……２６と同じ、６２
……２６と同じ、６３……２６と同じ、６４……
２６と同じ、６５……２６と同じ、６６……２６
と同じ、６７……２６と同じ、６８……２６と同
じ、６９……３６と同じ、７０……３６と同じ、
７１……３８と同じ、７２……１と同じ、７３…
…ガスの流れ方向、７４……水の流入口、７５…
…水の流れ方向、７６……水の流出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温流体から低温流体へ熱を伝える熱交換器
   に於て、内部に配列された伝熱管群を伝熱要素と
   する固定子を持ち、該固定子を囲んでケーシング
   を設置し、前記固定子内の伝熱管の内側に高温又
   は低温流体の何れか一方の流体を流し、前記ケー
   シングの内側に一対のアキシヤルプレートを取付
   けて上記固定子との間を摺動可能に密封すると共
   に流体の入口側と出口側を区画することにより該
   入口側から上記伝熱管群を貫通して出口側に上記
   高温又は低温流体の何れか他方の流体を通過さ
   せ、前記ケーシングを一時的又は連続的に回転可
   能に構成したことを特徴とする回転形熱交換器。 ２ 上記固定子の伝熱管群を円筒状に配列したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回
   転形熱交換器。 ３ 上記固定子の伝熱管群を円柱状に配列したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回
   転形熱交換器。 ４ ケーシングを一定時間毎に180度回転させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の回転形熱交換器。 ５ ケーシングを一定時間毎に一定時間回転させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の回転形熱交換器。 ６ ケーシングを１分間に１回転以下の回転数で
   連続的に回転させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の回転
   形熱交換器。