JPS62299694A - 直交型熱交換器用伝熱ブロツク - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は直交型熱交換器用のコルゲート状セラミック伝
熱ブロックの構造に関する。

〔従来の技術〕

従来より、コルゲート状セラミック伝熱ブロックをｆｆ
＋いた直交型熱交換器は使用されており、これに用いら
れる伝熱ブロックでは、例えば、第４図にこ示すように
セラミック製のコルゲート板ＩＩと、これに当接するセ
ラミック製の平板１２により伝熱エレメント１０が構成
される。第５図に示すように、複数の伝熱エレメント１
０をコルゲート板１１のコルゲートの方向が直交するよ
うに、交互に積層して伝熱ブロック２０が形成される。

矢印ＡおよびＢで示す方向に温度の異った２種の流体が
伝熱ブロック２０内を通過して互いに熱交換する。

第６図は、複数の伝熱ブロックをこれの内部を通過する
流体の流量と許容圧力損失を勘案の上紐合せ各々を締付
けて４１４成した直交流型熱交換器３０の−例を示した
ものである。ここでは例えば、矢印Ｅ、Ｅ’で示すよう
に高温の排ガスが垂直に熱交換器３０内を通過し、一方
低温の空気が、矢印ｃ、、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で示すよう
に水平方向に熱交換器３０内を通過し両者間で熱交換が
行なわれる。

この直交型熱交換器３０を用いて、燃焼排ガスＥと燃焼
用空気Ｃの熱交換を行うと熱交換に伴い排ガスＥが順次
冷却され酸露点以下になる部分では排ガスＥ中の煤が伝
熱面に付着する。そして、運転時間の経過とともに煤が
堆禎し伝熱量を低下させるので、付着した煤を除去する
ため排ガスＥの入口もしくは出口、あるいは人口・出口
両方から煤吹く以下、スーツブローと称する）を行う。

第７図に示すように、スーツブローバイブ２Ｉより噴出
されるスーツブロー流体Ｊには冷水・温水・熱水・水蒸
気等が適宜選択され用いられるが、煤の除去効果はスー
ツブロー流体Ｊと、煤・伝熱面の温度差による剥離作用
、そして加圧されたスーツブロー流体Ｊが細孔から噴出
し、煤に衝突したときの衝７カによる剥離作用の２者に
よって得られるもので前者は流体の種類、後者は流体の
元圧と密度によって剥難効果が決ると一般に考えられて
いる。

第６図において、伝熱ブロック２０をケーシング２２に
装填する場合、伝熱ブロック２０の陥部に伝熱ブロック
押え２３を使用するが、伝熱ブロック２０と伝熱ブロッ
ク押え２３との間にバッキング２３ａが介挿される。

〔発明が解決しようとする問題点） 第４図で説明した伝熱エレメントＩＯのコルゲート板１
１および平板１２は厚さｉｏ＋ｍ程度のセラミックペー
パー製であり、第７図に示すように、スーツブロー流体
Ｊを噴出させ、　０．５〜０．７ｇ／ｃｒｒｆのスーツ
ブロー衝撃力を繰返し加えると、この衝撃力の縁返しが
４００回程度で、コルゲート板目の上端部ｌｅａにＤｒ
通孔１１ｃが生じ、ここから燃焼用空気が漏出し、熱交
換ができなくなり、熱交換器としての機損が損なわれる
ことになる。

一方第６図において、伝熱ブロック２０のパツキン２３
ａと接触するセラミックベーパーの端部２０ａのみがパ
ツキン２３ａと接触するので、ここに締付力が集中し、
セラミックベーパ一端部が折損あるいはコルゲートが潰
れてしまいシール性が損なわれる。またグラスクールも
しくはセラミックベーパー等を束ねた柔らかいパツキン
を用いると、このパツキン材２３ａがコルゲート状セラ
ミック伝熱ブロック端部２０ａを抱き込む形となり接触
部を広くとれるので、締付力の集中が緩和され、セラミ
ックベーパ一端部の折損やτＸ７わが解消される反面、
パツキン材内部を排ガス及び燃焼用空気が通過するので
、結局シール性は損なわれる。

本発明は上記従来の欠点を克服し、スーツブロー衝７カ
の繰返しを受けてもコルゲート板がＪｆｌ偏することの
ない直交型熱交換器用コルゲート状セラミック伝熱ブロ
ックの固定化構造を提供することを目的とするものであ
り、また本発明ては伝熱ブロックをケーシングへ装填す
る際、伝熱ブロックのパツキンの当る部分の締付力を弁
数させパツキン当接の良好なセラミック伝熱ブロックの
固定化構造を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決する本発明の手段は、セラミック製コ
ルゲート板と平板よりなる複数の伝熱エレメントをコル
ゲートの方向が直交するように積層された直交型熱交換
器用伝熱ブロックにおいて、該伝熱ブロックの伝熱面に
付着した煤を除去するスーツブローに対面する該伝熱ブ
ロックのコルゲート部の凹部にセラミックソリッドが充
填されていることを特徴とする直交型熱交換器用コルゲ
ート状セラミック伝熱ブロックであり、またセラミック
製コルゲート板と平板よりなる複数の伝熱エレメントを
コルゲートの方向が直交するように積層された直交型熱
交換器用伝熱ブロックにおいて、該伝熱ブロックをケー
シングの装填の際に装着したパツキンの当る角部に対応
するコルゲート部の四部にセラミックソリッドを充填し
たことを特徴する直交型熱交換器用コルゲート状セラミ
ック伝熱ブロックであ乙。

〔作　用〕

本発明では伝熱ブロックのコルゲート部の凹部にセラミ
ックソリッドを充填しであるので伝熱エレメントのコル
ゲートセラミックペーパーが強化され、スーツブローの
衝撃力からセラミックベーパーを保護することができ、
また伝熱ブロックのパツキンの当る角部にセラミックソ
リッドを充填しであるので、伝熱ブロックをケーシング
に装填し締付けた際に、締付力を分散し、伝熱ブロック
の破損を防止する。

セラミックソリッドには次のような性能が要求される。

すなわち耐水性、耐酸性、耐熱性及びスーツブローに耐
する耐衝７性、耐熱衝撃性をはじめ、狭い隙間に充填さ
れた場合の伝熱ブロック本体との密着性および加熱によ
る耐収縮性等である。

本発明においては、セラミックソリッドとして前記要求
性能を満足するものであれば特別限定されるものではな
いが、例えば結合材、骨材、補強繊維および増結材の混
合物が好ましい。

すなわち、結合材は他の材料の結合および壁との密着の
ために使用され、シリカゲル、エチルシリケート、ケイ
酸アルカリ等のケイ酸質結合材、アルミナゾル、リン酸
アルミニウム等が好ましい。

骨材は耐スーツブロー性、シール性等たのめに添加され
、炭酸カルシウム、クレー等の通常使用される無機質粉
末が使用できるが、特に耐酸性が要求される場合にはケ
イ石、非晶質シリカ等のケイ酸質粉末、Ｃガラスフレー
ク、マイカ、酸化チタン、ジルコニア粉末等が好ましい
。

補強繊維は耐熱収縮性、耐熱衝撃性のために使用され、
Ｅガラスｊａ超、チタン酸カリウム繊維、ワラストナイ
トの無機質繊維が使用可能で、特に耐酸性が要求される
場合にはＣガラス繊維、シリカガラス繊維、耐アルカリ
ガラス質繊維が好ましい。

また、増結材は結合材と骨材の分離防止、充填後のダレ
防止等を目的として添加されるもので。

メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ
エチレンオキサイド、アルギン酸ソーダ等の有機質のも
の又はヘンナイト、クレー等の無機質のものが好ましい
。

〔実施例〕

つぎに本発明を実施例により図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の斜視図であって、本発明に
おける伝熱エレメント１０のセラミック製コルゲート板
１１と、平板１２とは第４図で説明したものと略同様で
あり、伝熱ブロック２０における伝熱エレメントＩＯの
配置も７５図で説明したものと略同様であるので、その
説明は省略する。本発明においては、第１図に示すよう
に、伝熱エレメントｌＯの上品にあるコルゲート板＋１
と平板１２との間の凹所にセラミックソリッド１３が充
填される。この場合、コルゲート状セラミック伝熱エレ
メントｌＯの製作時にセラミックソリッド１３を充填し
焼成される。この構成によりスーツブロ一時に発生する
スーツブロー衝７カからコルゲート板１１が保護される
。これにより、例えば、０．５〜０．７ｇ／ｃｒｒｆの
衝１力を２０００回加えても衝撃に対面するコルゲート
１２にはなんら損傷がなくなった。この結果、流体の元
圧を高めたより強力なスーツブローを行うことが可能と
なった。なお、ソリッドの充填部分は蒲鉾屋根状のゆる
やかな凸状、もしくは高さの低い二等辺三角形状で、エ
レメント端部よりはみ出させることが望ましい。

第２図および第３図は本発明の他の実施例の斜視図であ
る。この実施例における伝熱ブロック２０、伝熱エレメ
ントＩＯ、コルゲート板１１、平板１２の補遺は第を図
および第５図で説ｕ１１シたものと略同様であるので説
明は省略する。また第６図で説明したものと同様な伝熱
ブロック押え２３が伝熱ブロック２０の隅部にパツキン
２３ａを介して装着され、複数の伝熱ブロック２０はケ
ーシングに第６図と同様に装填される。本発明において
は、伝熱ブロック２０の各伝熱エレメント１０のパツキ
ン２３ａに接触する範囲内でコルゲート板１１と平板１
２との間にセラミックソリッド１４か充填される。この
場合セラミックソリッド目は伝熱エレメントＩＯの製作
時に充填し焼成される。このＩＳにより、セラミックベ
ーバ一端部への締付力の集中を排除、同一締付力でのセ
ラミックベーパ一端部の折損を解消した。

なお、ここに用いるバッキング２３ａは充填したセラミ
ックソリッド１４の表面粗さをカバーするため、気孔率
６０〜７０％の単独気泡を打する発泡ふっ素ゴムシート
等を給付力１．５ｋｇｆ／ｃｒｎ’で用いるのが望まし
い。

つぎに、本発明の伝熱ブロックの更に具体的な実施例に
ついて説明する。

ジルコニウム含有ガラス（一般には、耐アルカリガラス
、ＡＲＧとして知られている）３Ｍ維及びポリビニルア
ルコール樹脂系の結合材より常法によって１２０ｇ／ｍ
２．厚さ１＋＋ｍのベーパを抄造し、これにケイ石粉末
を３００ｇ／ｍ２塗工して加工用ベーパを製作した。こ
のベーパを用いて通常のコルゲート加工を行い、コルゲ
ートの方向（流体の通路方向）を９０度交互に替えて積
層・接着したのち、硬化材液（結合材：コロイダルシリ
力、骨材：ケイ石粉末、Ｃガラスフレーク）を含浸そし
て乾燥硬化・焼成する工程を３回繰返し、　３００ｍｍ
μ百３００×３０θｘ　３００ｍｍ）の直交型セラミッ
ク伝熱ブロックを作製した。

このブロックは、壁厚１．１ｍｍ、フレート高さ９ｍｍ
、ピッチ１５ｍｍ、密度４００にｇ／ｒｎ’であった。

次にこのブロックの４面の相手側コルゲートの四部（非
流路）にセラミックソリッド（結合材：コロイダルシリ
力、骨材：ケイ石粉末、ホワイトカーボン、増結材：メ
チルセルロース）を蒲鉾屋根状のゆるやかな凸状になる
ように充填して乾燥硬化・焼成した。

このように作製したブロック（ｎ）個をパツキン材とし
て巾２０＋＋ｍ、　Ｎみ５１Ｉｌ［１１の発泡フッ素ゴ
ムシート（密度０．４ｇ／ｃｒｎ’）で各ブロックの角
部にあてがいケーシングに装填した。パツキン材には１
　ｋｇｆ／ｃｍ’の面圧がかかるようケージング外部か
らブロックを締めつけた。

この伝熱ブロックにおけるスーツブローテストおよびリ
ーフテストの結果は従来のものより格段に優れていた。

また伝熱ブロックの作製には次の事も実施可能である。

すなわち、 （ａ）ジルコニア含有ガラス繊維をＣガラスｙａｉｄに
すること。

Ｃｂ）実施例のブロックに更に、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂
に処理する（ダスト付着防止のため）ことである。

（発明の効果〕 本発明によれば、直交型熱交換器用のコルゲート状セラ
ミック伝熱ブロックにおいて、速１１あるいは締付力を
受ける部分にセラミックソリッドを充填することにより
、コルゲート状伝熱ブロックがスーツブロ一時にスーツ
ブローによる衝撃で損傷することを防止し、また伝熱ブ
ロックのセラミックベーパーの端部の折損を防止できた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は本発明の
他の実施例の斜視図、第３図は７２図の部分除去斜視図
、第４図はコルケート状セラミック伝熱エレメントの斜
視図、第５図は従来の伝熱ブロックの斜視図、第６図は
直交型熱交換器の正面図、第７図は従来の伝熱ブロック
のスーツブロ一作業説明のための斜視図である。 ＩＯ・・・伝熱エレメント、　　１１・・・コルゲート
握、Ｉ２・・・平板、 １３、１４・・・セラミックソリッド、２０・・・伝熱
ブロック、　　　２３・・・パツキン押え、２３ａ・・
・パツキン。 特許出願人　　日本石油株式会社 とチアス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック製コルゲート板と平板よりなる複数の伝
   熱エレメントをコルゲートの方向が直交するように積層
   された直交型熱交換器用伝熱ブロックにおいて、該伝熱
   ブロックの伝熱面に付着した煤を除去するスーツブロー
   に対面する該伝熱ブロックのコルゲート部の凹部にセラ
   ミックソリッドが充填されていることを特徴とする直交
   型熱交換器用コルゲート状セラミック伝熱ブロック。 ２、セラミック製コルゲート板と平板よりなる複数の伝
   熱エレメントをコルゲートの方向が直交するように積層
   された直交型熱交換器用伝熱ブロックにおいて、該伝熱
   ブロックをケーシングへの装填の際に装着したパッキン
   の当る角部に対応するコルゲート部の凹部にセラミック
   ソリッドを充填したことを特徴する直交型熱交換器用コ
   ルゲート状セラミック伝熱ブロック。