JPH0256597B2 - - Google Patents

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高温の排ガ
スから効率よく熱回収を行うことができるシエル
アンドチユーブ型の熱交換器に関するものであ
る。

（従来の技術） 高温の排ガスから熱回収を行うためのシエルア
ンドチユーブ型の熱交換器としては、特公昭57−
51037号公報に示されるように高温の排ガスが貫
流する枠体の内部に多数のセラミツクス質の伝熱
管を耐熱部材を介してスプリングの弾性力により
支持させるものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところがこのような従来の熱交換器においては
排ガスの熱がスプリングに伝わつてスプリングを
劣化させ易いためにスプリングを短期間に交換し
なければならぬうえ、スプリングの弾発力の低下
により伝熱管の両端から被加熱流体がリークし易
く熱回収効率が比較的低い値となる等の問題点が
あつた。従つて、メンテナンスが容易で熱回収効
率が高いシエルアンドチユーブ型の熱交換器が求
められていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めに完成されたものであり、高温の排ガスが貫流
する枠体内に、多数の伝熱管を個別に軸線方向に
摺動できる多数の壁面構成体に挟圧保持させて並
列に配置するとともに、片側の各壁面構成体と枠
体間には各伝熱管に独立した挟圧力を与えるスプ
リングを設け、これらのスプリングが配置された
空間を低温の被加熱流体供給源に接続する一方、
枠体の一側方には該空間において予熱された被加
熱流体を伝熱管内へ流入させる予熱流体室を設け
たことを特徴とするものである。

実施例 次に、本発明を図示の実施例により詳細に説明
すれば、１は上下両面に開口部を有しその内部を
各種工業炉から排出された高温の排ガスが貫流す
るようにされた金属製の枠体、２は該枠体１内に
排ガス貫流方向と直角方向に並列に配置された多
数の伝熱管である。これらの伝熱管２は炭化珪素
のような耐熱性と耐腐食性とに優れたセラミツク
ス管とすることが好ましく、各伝熱管２の両端は
個別に軸方向に摺動できる壁面構成体３，４によ
りそれぞれ挟圧保持されている。壁面構成体３，
４は伝熱管２の内部の被加熱流体流通孔５に連通
する透孔を備えたものであり、その外周面は互い
に積重されたときに密着して図示のように枠体１
の内部に気密な壁面を構成するものである。片側
の壁面構成体３は枠体１の側壁に管状のアダプタ
６を介して支持されており、他方の壁面構成体４
は枠体１の反対側の側壁に同じく管状のアダプタ
７を介して支持されている。このアダプタ７の周
囲にはコイル状のスプリング８が設けられてお
り、壁面構成体４を図面の左方向に押圧して各伝
熱管２に独立した挟圧力を与えることができる。
これらの壁面構成体４と枠体１との間に形成され
るスプリング８が配置された空間９は低温の被加
熱流体供給源に接続され、低温の被加熱流体が該
空間９を通過する時これらのスプリング８を冷却
するとともに被加熱流体自体は予熱されることと
なる。一方枠体１の一側方には予熱された被加熱
流体を伝熱管２内へ流入させる予熱流体室１０が
設けられており、空間９において予熱された被加
熱流体は流路１１を経てこの予熱流体室１０へ送
られ、枠体１の側壁を貫通して予熱室１０に連通
している前記アダプタ６及び壁面構成体３を経て
伝熱管２内へ流入する。しかし、本実施例のよう
に２パス型の熱交換器とした場合においては、全
伝熱管２のうち第１パスとなる約４割の伝熱管２
のみがアダプタ６によつて予熱流体室１０に連通
されており、第２パスとなる残りの伝熱管２はよ
り長いアダプタ６によつて予熱流体室１０の外側
の加熱流体室１２に連通されている。また、枠体
１のスプリング８が配置された空間９の外側には
反転室１３が形成され、前記のアダプタ７によつ
て全伝熱管２がこの反転室１３に連通されてい
る。従つて予熱流体室１０から第１パスの伝熱管
２に流入した被加熱流体は加熱されて反転室１３
に入り、ここで反転したうえでアダプタ７を経て
第２パスの伝熱管２に流入し、更に加熱されて加
熱流体室１２へ排出されることとなる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すものであ
り、空間９と予熱流体室１０とを連通する流路１
１を枠体１の前後の側壁に形成したものである。
また、第３図はスプリング８の周辺部の拡大図で
あり、１７はアダプタ７に取付られた膨出部、１
４は環状パツキン、１５はアダプタ７と枠体１と
の間をシールするグランドパツキン、１６はスプ
リング８の弾発力を利用したパツキン押えであ
る。

（作用） 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高温の排ガスを貫流
させるとともに被加熱流体供給源から空気その他
の低温の被加熱流体を空間９へ供給すれば、被加
熱流体は伝熱管２を挟圧保持する壁面構成体３，
４のうち片側の壁面構成体４と枠体１間に設けら
れて各伝熱管２に独立した挟圧力を与えるスプリ
ング８を冷却するとともに、それ自身は積重され
た壁面構成体４により構成される壁面を通じて高
温の排ガスから伝わる熱により予熱され、流路１
１を経て枠体１の一側方に設けられた予熱流体室
１０へ送られる。予熱流体室１０内の予熱された
被加熱流体は前述のようにアダプタ６と壁面構成
体３を経て第１パスの伝熱管２へ入り、壁面構成
体４とアダプタ７を経て反転室１３に流入したう
えで再度第２パスの伝熱管２を貫流して加熱流体
室１２へ排出されるが、この間に伝熱管２を介し
て高温の排ガスとの間に熱交換が行われ、排ガス
の熱量を十分に回収することができる。この間に
各伝熱管２は高温の排ガスの熱により膨張する
が、各伝熱管２はその両側を個別に軸線方向に摺
動できる壁面構成体３，４により個別に挟圧保持
されているので各伝熱管２の膨張は各壁面構成体
３，４が軸線方向にスライドすることにより吸収
され、しかも、スプリング８は低温の被加熱流体
により冷却されてその弾発力が劣化することな
く、常に安定した挟圧力を伝熱管２と壁面構成体
３，４との間に与えているので被加熱流体のリー
クが生ずることはない。また、壁面構成体３，４
は積重されて枠体１の内部に壁面を構成している
のでスプリング８、アダプタ６、アダプタ７等は
この壁面によつて高温の排ガスから遮断され、熱
による劣化を防止されるとともに高温の排ガスの
外部へのリークも併せて防止される。なお、第２
図に示す第２の実施例では被加熱流体は枠体１の
壁面に設けられた流路１１を通過する間に更に高
温に予熱されるとともに枠体１を冷却して枠体１
からの熱放散を防止し、併せて枠体１の寿命の延
長化と危険防止を図ることができるものである。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、伝
熱管に独立した挟圧力を与えるスプリングを低温
の被加熱流体により冷却してスプリングの劣化を
防ぐようにしたのでスプリングを短期間に交換す
る必要がなく、メンテナンスが容易でリークの虞
れがなく、しかも、被加熱流体はこの間に予熱さ
れるので極めて高い熱回収効率が得られるもので
ある。よつて本発明は従来の熱交換器の問題点を
解決したものであり、各種工業炉からの高温の排
ガスからの熱回収を極めて効率良く行うことがで
きるシエルアンドチユーブ型の熱交換器として産
業の発展に寄与するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す垂直断面
図、第２図は第２の実施例を示す一部切欠平面
図、第３図はスプリングの周辺部の拡大断面図で
ある。 １：枠体、２：伝熱管、３，４：壁面構成体、
８：スプリング、９：空間、１０：予熱流体室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温の排ガスが貫流する枠体１内に、多数の
   伝熱管２を個別に軸線方向に摺動できる多数の壁
   面構成体３，４に挟圧保持させて並列に配置する
   とともに、片側の各壁面構成体４と枠体１間には
   各伝熱管２に独立した挟圧力を与えるスプリング
   ８を設け、これらのスプリング８が配置された空
   間９を低温の被加熱流体供給源に接続する一方、
   枠体１の一側方には該空間９において予熱された
   被加熱流体を伝熱管２内へ流入させる予熱流体室
   １０を設けたことを特徴とする熱交換器。 ２ 予熱流体室１０が枠体１の側壁に形成された
   流路１１を介して空間９に接続されたものである
   特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 ３ 伝熱管２がセラミツクス管である特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の熱交換器。