JPH0148480B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0148480B2 JPH0148480B2 JP59022512A JP2251284A JPH0148480B2 JP H0148480 B2 JPH0148480 B2 JP H0148480B2 JP 59022512 A JP59022512 A JP 59022512A JP 2251284 A JP2251284 A JP 2251284A JP H0148480 B2 JPH0148480 B2 JP H0148480B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- ceramic tube
- ceramic
- fluid
- heated
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は各種工業炉から排出される排ガスから
の熱回収等に使用される直交流形の熱交換器に関
するものである。
の熱回収等に使用される直交流形の熱交換器に関
するものである。
（従来技術）
従来の直交流形の熱交換器は被加熱流体を流通
させる伝熱管として主にステンレス鋼管が使用さ
れているため、1000℃以上の高温の排ガスとの熱
交換には用いることができぬ欠点があつた。そこ
で、特公昭57−51037号公報に示されるように、
耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミツク管を伝熱
管に用いる試みもなされているが、上記公報に示
される熱交換器は均一な肉薄のセラミツク管の両
端部を耐熱部材により支持する構造であるため、
高温加熱流体と接触してセラミツク管に大きい熱
膨張が生ずるとセラミツク管の両端部が破損され
ることがあり、また、セラミツク管と耐熱部材と
の熱膨張差により両者の接合面からガスリークを
生ずる虞れがあつた。更にまた、接合面からガス
リークを防止するために耐熱部材をセラミツク管
２に押圧するスプリングを強力なものとすると耐
熱部材と接するセラミツク管の両端部に欠けを生
じ易い欠点もあつた。
させる伝熱管として主にステンレス鋼管が使用さ
れているため、1000℃以上の高温の排ガスとの熱
交換には用いることができぬ欠点があつた。そこ
で、特公昭57−51037号公報に示されるように、
耐熱性及び耐腐食性に優れたセラミツク管を伝熱
管に用いる試みもなされているが、上記公報に示
される熱交換器は均一な肉薄のセラミツク管の両
端部を耐熱部材により支持する構造であるため、
高温加熱流体と接触してセラミツク管に大きい熱
膨張が生ずるとセラミツク管の両端部が破損され
ることがあり、また、セラミツク管と耐熱部材と
の熱膨張差により両者の接合面からガスリークを
生ずる虞れがあつた。更にまた、接合面からガス
リークを防止するために耐熱部材をセラミツク管
２に押圧するスプリングを強力なものとすると耐
熱部材と接するセラミツク管の両端部に欠けを生
じ易い欠点もあつた。
（発明の目的）
本発明はこのような従来の問題点を解決して
1000℃以上の高温度の排ガスにも使用することが
できることは勿論、セラミツク管の破損やガスリ
ークの虞れがなく、しかも極めて優れた熱交換効
率を達成することができる熱交換器を目的として
完成されたものである。
1000℃以上の高温度の排ガスにも使用することが
できることは勿論、セラミツク管の破損やガスリ
ークの虞れがなく、しかも極めて優れた熱交換効
率を達成することができる熱交換器を目的として
完成されたものである。
（発明の構成）
本発明は高温加熱流体が貫流する枠体内に被加
熱流体が貫流する通孔を有するセラミツク管が多
数架設された直交流形の熱交換器において、前記
セラミツク管を中央部が肉薄で両端部が外周方向
に膨らんだ肉厚のものとし、かつ両端部の端面を
凸面状に形成するとともに、これらの端面を軸方
向のスプリング力により凹面状の接合面を有する
壁面構成体にそれぞれ密着させたものであり、以
下、図示の２パス式熱交換器の実施例により詳細
に説明する。
熱流体が貫流する通孔を有するセラミツク管が多
数架設された直交流形の熱交換器において、前記
セラミツク管を中央部が肉薄で両端部が外周方向
に膨らんだ肉厚のものとし、かつ両端部の端面を
凸面状に形成するとともに、これらの端面を軸方
向のスプリング力により凹面状の接合面を有する
壁面構成体にそれぞれ密着させたものであり、以
下、図示の２パス式熱交換器の実施例により詳細
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
排ガス等の高温加熱流体が矢印方向に貫流する流
路に形成した金属製の枠体であり、２は該枠体１
内に高温加熱流体の貫流方向と直角方向に多数架
設されたセラミツク管である。セラミツク管２は
炭化珪素のような耐熱性と耐腐食性に優れたセラ
ミツク材料から成るもので、中央部３は肉厚が１
mm〜10mm程度の肉薄のものに形成され、両端部４
は図示のように中央部３よりも肉厚とされたうえ
その端面５を凸面状に形成したものである。セラ
ミツク管２の両端部４を肉厚とするには第３図の
ように端部４の肉厚を外周方向に増大させても、
あるいは第４図、第５図のように一方又は両方の
端部にシール材６を介して炭化珪素質のエンドピ
ース７を接合させてもいずれの構造としてもよ
い。しかしセラミツク管２はその内部に空気その
他の被加熱流体が貫通する通孔８を有するもので
あり、両端部４の肉厚を内径方向に増大させると
通孔８の内径が両端部において縮小されて圧力損
失を増大させることとなるので、図示のように通
孔８の中央部の内径と両端部の内径がほぼ同一と
なる構造とすることが好ましい。セラミツク管２
の中央部３の肉薄部分には多数のフイン９が形成
されてその伝熱面積を拡大しており、また、その
内部にも必要に応じて凹凸を形成したり分流体を
挿入することもできる。第１図及び第２図に示さ
れるように、これらのセラミツク管２の肉厚の両
端部４は、その通孔８と連通する透孔１０を中央
に有し積重されることにより連続した壁体を構成
する６角柱状の壁面構成体１１によつてそれぞれ
支持されている。壁面構成体１１もセラミツク管
２と同様に炭化珪素のようなセラミツク材料から
成り、セラミツク管２の両端部４の凸面状の端部
５との接合面１２は凹面状に凹ませて仮にセラミ
ツク管２に熱歪によるわん曲が生じてもセラミツ
ク管２の両端部４との間に気密性が保持されるよ
うにしている。これらの壁面構成体１１の一方は
枠体１の左側の壁面１３にアダプター１４を介し
て支持され、壁面構成体１１の他方は枠体１の右
側の壁面１５に伸縮機構１６をはさんで滑動自在
に支持されている。伸縮機構１６は長尺のアダプ
ター１７とその外周に設けられたコイルスプリン
グ１８とから構成されるもので、この軸方向に作
用するスプリング力によつて各セラミツク管２は
個別に枠体１の内部に伸縮自在に支持され、仮に
各セラミツク管２の相互間に熱膨張差が生じても
積重された壁面構成体１１相互間がスライドする
のみでセラミツク管２等の過大な応力がかかるこ
とが防止されている。なお、１９は第１パスを形
成する所定のセラミツク管２中へ被加熱流体を導
入するための流体供給室、２０は第１パスのセラ
ミツク管２中を通過してきた被加熱流体を混合し
たうえ第２パスのセラミツク管２中へ循環させる
被加熱流体混合室、２１は第２パスを出た被加熱
流体を捕集する加熱流体室である。
排ガス等の高温加熱流体が矢印方向に貫流する流
路に形成した金属製の枠体であり、２は該枠体１
内に高温加熱流体の貫流方向と直角方向に多数架
設されたセラミツク管である。セラミツク管２は
炭化珪素のような耐熱性と耐腐食性に優れたセラ
ミツク材料から成るもので、中央部３は肉厚が１
mm〜10mm程度の肉薄のものに形成され、両端部４
は図示のように中央部３よりも肉厚とされたうえ
その端面５を凸面状に形成したものである。セラ
ミツク管２の両端部４を肉厚とするには第３図の
ように端部４の肉厚を外周方向に増大させても、
あるいは第４図、第５図のように一方又は両方の
端部にシール材６を介して炭化珪素質のエンドピ
ース７を接合させてもいずれの構造としてもよ
い。しかしセラミツク管２はその内部に空気その
他の被加熱流体が貫通する通孔８を有するもので
あり、両端部４の肉厚を内径方向に増大させると
通孔８の内径が両端部において縮小されて圧力損
失を増大させることとなるので、図示のように通
孔８の中央部の内径と両端部の内径がほぼ同一と
なる構造とすることが好ましい。セラミツク管２
の中央部３の肉薄部分には多数のフイン９が形成
されてその伝熱面積を拡大しており、また、その
内部にも必要に応じて凹凸を形成したり分流体を
挿入することもできる。第１図及び第２図に示さ
れるように、これらのセラミツク管２の肉厚の両
端部４は、その通孔８と連通する透孔１０を中央
に有し積重されることにより連続した壁体を構成
する６角柱状の壁面構成体１１によつてそれぞれ
支持されている。壁面構成体１１もセラミツク管
２と同様に炭化珪素のようなセラミツク材料から
成り、セラミツク管２の両端部４の凸面状の端部
５との接合面１２は凹面状に凹ませて仮にセラミ
ツク管２に熱歪によるわん曲が生じてもセラミツ
ク管２の両端部４との間に気密性が保持されるよ
うにしている。これらの壁面構成体１１の一方は
枠体１の左側の壁面１３にアダプター１４を介し
て支持され、壁面構成体１１の他方は枠体１の右
側の壁面１５に伸縮機構１６をはさんで滑動自在
に支持されている。伸縮機構１６は長尺のアダプ
ター１７とその外周に設けられたコイルスプリン
グ１８とから構成されるもので、この軸方向に作
用するスプリング力によつて各セラミツク管２は
個別に枠体１の内部に伸縮自在に支持され、仮に
各セラミツク管２の相互間に熱膨張差が生じても
積重された壁面構成体１１相互間がスライドする
のみでセラミツク管２等の過大な応力がかかるこ
とが防止されている。なお、１９は第１パスを形
成する所定のセラミツク管２中へ被加熱流体を導
入するための流体供給室、２０は第１パスのセラ
ミツク管２中を通過してきた被加熱流体を混合し
たうえ第２パスのセラミツク管２中へ循環させる
被加熱流体混合室、２１は第２パスを出た被加熱
流体を捕集する加熱流体室である。
このように構成されたものは、枠体１の内部に
各種の工業炉から排出された排ガス等の高温加熱
流体を供給するとともに枠体１の内部に多数架設
されたセラミツク管２の内部へ流体供給室１９か
ら空気のような被加熱流体を供給すれば、被加熱
流体はセラミツク管２の壁面を介して高温加熱流
体から熱を受けつつ被加熱流体混合室２０へ入
り、更に第２パスのセラミツク管２を経て加熱流
体室２１へ取出されることは従来のものと同様で
ある。しかし、本発明においてはセラミツク管２
を中央部３が肉薄で両端部４が肉厚のものとした
ので高温加熱流体と被加熱流体との間の熱交換は
肉薄の中央部３を介して極めて効率良く行われる
うえセラミツク管２に大きい熱膨張が生じた場合
にも肉厚化されて強度が増加された両端部４が破
損することがない。しかも、肉厚の両端部４の端
面５を凸面状に形成して壁面構成体１１の凹面状
の接合面１２に軸方向にスプリング力によつて押
圧状態で密着させたので、仮にセラミツク管２に
熱歪によるわん曲が生じてもガスリークの生ずる
虞れがなく、また、伸縮機構１６のコイルスプリ
ング１８をガスクリークを完全に防止できる強力
なものとしてもセラミツク管２の肉厚の両端部４
に欠け等を生ずる虞れのないものである。
各種の工業炉から排出された排ガス等の高温加熱
流体を供給するとともに枠体１の内部に多数架設
されたセラミツク管２の内部へ流体供給室１９か
ら空気のような被加熱流体を供給すれば、被加熱
流体はセラミツク管２の壁面を介して高温加熱流
体から熱を受けつつ被加熱流体混合室２０へ入
り、更に第２パスのセラミツク管２を経て加熱流
体室２１へ取出されることは従来のものと同様で
ある。しかし、本発明においてはセラミツク管２
を中央部３が肉薄で両端部４が肉厚のものとした
ので高温加熱流体と被加熱流体との間の熱交換は
肉薄の中央部３を介して極めて効率良く行われる
うえセラミツク管２に大きい熱膨張が生じた場合
にも肉厚化されて強度が増加された両端部４が破
損することがない。しかも、肉厚の両端部４の端
面５を凸面状に形成して壁面構成体１１の凹面状
の接合面１２に軸方向にスプリング力によつて押
圧状態で密着させたので、仮にセラミツク管２に
熱歪によるわん曲が生じてもガスリークの生ずる
虞れがなく、また、伸縮機構１６のコイルスプリ
ング１８をガスクリークを完全に防止できる強力
なものとしてもセラミツク管２の肉厚の両端部４
に欠け等を生ずる虞れのないものである。
（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直交流形の熱交換
器によつては熱回収を行うことができなかつた
1000℃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うことができるものであり、
また、高温加熱流体との接触によりセラミツク管
に大きい熱膨張が生じた場合にもセラミツク管の
両端部が破損されたりガスリークを生じたりする
虞れのないものである。しかも、高温加熱流体と
被加熱硫体との熱交換は肉薄の中央部を介して効
率良く行われるので極めて高い熱交換効率を得る
ことができるものであり、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に寄与
するところ大なものである。
属製の伝熱管を使用した従来の直交流形の熱交換
器によつては熱回収を行うことができなかつた
1000℃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うことができるものであり、
また、高温加熱流体との接触によりセラミツク管
に大きい熱膨張が生じた場合にもセラミツク管の
両端部が破損されたりガスリークを生じたりする
虞れのないものである。しかも、高温加熱流体と
被加熱硫体との熱交換は肉薄の中央部を介して効
率良く行われるので極めて高い熱交換効率を得る
ことができるものであり、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に寄与
するところ大なものである。
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面
図、第２図は同じく要部の一部切欠正面図、第３
図はセラミツク管の一部切欠正面図、第４図およ
び第５図は他の実施例のセラミツク管を示す一部
切欠正面図である。 １：枠体、２：セラミツク管、３：中央部、
４：両端部、５：端面、９：フイン。
図、第２図は同じく要部の一部切欠正面図、第３
図はセラミツク管の一部切欠正面図、第４図およ
び第５図は他の実施例のセラミツク管を示す一部
切欠正面図である。 １：枠体、２：セラミツク管、３：中央部、
４：両端部、５：端面、９：フイン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温加熱流体が貫流する枠体１内に被加熱流
体が貫流する通孔８を有するセラミツク管２が多
数架設された直交流形の熱交換器において、前記
セラミツク管２を中央部３が肉薄で両端部４が外
周方向に膨らんだ肉厚のものとし、かつ両端部４
の端面５を凸面状に形成するとともに、これらの
端面５を軸方向のスプリング力により凹面状の接
合面１２を有する壁面構成体１１にそれぞれ密着
させたことを特徴とする熱交換器。 ２ セラミツク管２を中央部３の肉薄部分表面に
フイン９を形成したものとした特許請求の範囲第
１項記載の熱交換器。 ３ セラミツク管２を中央部３の肉厚が１mm−10
mmであるものとした特許請求の範囲第１項または
第２項記載の熱交換器。 ４ セラミツク管２を炭化珪素質とした特許請求
の範囲第１項または第２項または第３項記載の熱
交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251284A JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251284A JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165498A JPS60165498A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH0148480B2 true JPH0148480B2 (ja) | 1989-10-19 |
Family
ID=12084811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251284A Granted JPS60165498A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165498A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9953898B2 (en) | 2014-05-28 | 2018-04-24 | Kyocera Corporation | Flow channel member, and heat exchanger and semiconductor module each using same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279293A (en) * | 1979-06-18 | 1981-07-21 | Westinghouse Electric Corp. | High temperature heat exchanger having porous tube sheet portions |
| JPS6021319B2 (ja) * | 1980-06-10 | 1985-05-27 | 鳴海製陶株式会社 | セラミック熱交換器 |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP2251284A patent/JPS60165498A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60165498A (ja) | 1985-08-28 |
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