JPH0631320Y2 - 流動層式熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流動層式熱交換器の改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種の流動層式熱交換器は、例えば、第５図に
示すように、下端にガス入口(20a)、および上端にガス
出口(20b)を備え、内部をガス流路とした略垂直にのび
るケーシング(20)と、ケーシング(20)内に水平に配置さ
れた、多数の通気孔が形成された多孔板(22)と、前記ケ
ーシング(20)内における多孔板(22)上に適当な厚さに形
成された砂層(23)とを有している。また、ケーシング(2
0)には、略Ｕ字形のパイプからなり、被加熱流体として
の水を移送する伝熱管(24)が、その湾曲部(24c)がガス
流路(20)の外部に露出し、２つの平行部(24a)，(24b)が
ガス流路を貫通するように取付けられるとともに、一方
の平行部(24a)が砂層(23)内に配置され、他方の平行部
(24b)が前記砂層(23)の上方に配置される。そして、前
記一方の平行部(24a)の先端が水取入口(25)、他方の平
行部(24b)の先端が水取出口(26)として形成される。ま
た、平行部(24a)，(24b)の外側面には、効率の良い熱交
換作用を図るためにフィン(27)，(27)が取り付けられ
る。

そして、ガス入口(20a)が、例えばディーゼル機関の排
気ガス放出系に接続され、また、伝熱管(24)の水取入口
(25)および水取出口(26)が、例えばボイラの温水または
蒸気循環系に接続される。

こうして、流動層式熱交換器の運転時には、高温の排気
ガスがケーシング(20)内をガス入口(20a)からガス出口
(20b)へ向かって通過するが、このとき、排気ガスが多
孔板(22)下側から砂層(23)内へ噴出するため、砂層(23)
が激しく攪拌および、加熱され、流動層が形成される。
一方、伝熱管(24)の２つの平行部(24a)，(24b)は、共に
この流動層内にあり、水取入口(25)から伝熱管(24)内に
流入した水は、伝熱管(24)内を通過しながら、流動層に
よって加熱された後、水取出口(26)から出ていく。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上記在来の流動層式熱交換器には次のような
問題があった。

第１に上記の流動層式熱交換器に用いられる多孔板(22)
は、第６図、第７図に示すように切曲げ加工（プレス加
工の一種）により、多数の膨出部(30)を形成してあり、
これら膨出部(30)を形成する際に、各膨出部(30)の同一
の一側縁を切開いてガス噴出孔(31)としている。

そのため、多孔板(22)から噴出する排ガスは、固体粒子
層（砂層）(23)内に一方向から流入するため固体粒子層
の粒度層化が均一に行われず、しかも流動層の温度分布
が均一にならないという問題が生じている。

更に、上述の如き、多孔板では、膨出部(30)におけるガ
ス噴出孔(31)の両端縁が過熱され易く、焼損等が生じ易
いという問題もある。

第２に、上記多孔板(22)は、上述の如き簡単な構造であ
るため、一枚板で構成されており、更に、排気ガス中の
ＳＯｘ，ＮＯｘ等に起因する腐食を防止するために耐食
性の高い材料（例えばＳＵＳ−３０４）が用いられてい
る。そのため、この多孔板(22)は、排ガスからの熱によ
り膨張して変形し、伝熱管(24)との間隙が不均一になっ
てしまう。すると流動層の厚さが不均一になってしま
い、伝熱管(24)での熱の回収効率が低下してしまう。

更に、上述のような焼損や熱変形が生じた多孔板(22)を
交換等のため取外す場合、上記在来の多孔板(22)は、一
枚板構造であり、伝熱管(24)が近接していることもあっ
て、この伝熱管(24)を取外した後、多孔板(22)を取外す
必要があり、しかもこの伝熱管(24)は重いため、作業性
が悪く、手間がかかるという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記課題を解決するためになされたもの
で、ガスを実質上、下方から上方に向かって通過させる
ガス流路を形成したケーシング(20)と、このケーシング
内にガス流路を遮るように配置された多孔板と、前記多
孔板上に形成され、その頂面が開放状態であってガスの
通過時に流動状態となり得る固体粒子層と、少なくとも
１部分が前記固体粒子層に接触することができるように
前記ガス流路内に配置された伝熱管とを有する流動層式
熱交換器において、上記多孔板は、ケーシングと実質上
同等の熱膨張率を有する耐食材料製であって、複数枚の
多孔板部材を分割可能に連結することによって構成し、
この連結部分によっても熱膨張の吸収と強度・向上を計
った上記多孔板の表面には、多数の膨出部を形成すると
共に各膨出部の少なくとも両側にスリット状のガス噴出
孔を形成したことを特徴とする流動層式熱交換器であ
る。

〔作用〕

この考案に係る流動層式熱交換器によれば、多孔板をケ
ーシングと略同様の熱膨張率を有する材料で形成してあ
るから、熱による多孔板の変形を防止でき、更に多孔板
を複数の多孔板部材を連結して構成してあるから、狭い
スペースからでも容易に取出すことができ、又、上記の
ように連結して構成することによりこの部分の剛性を増
すことができる。

更に、この流動層式熱交換器におけるガス噴出孔は、各
膨出部の少なくとも両面にスリット状に形成してあるか
ら、膨出部の局部的な過熱が生じず、焼損等の事故を防
止することができる。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、この考案に係る流動層式熱交換器の
一実施例を示すもので、第５図〜第７図と対応する部材
には、同一参照番号を附して詳細説明を省略する。

図面において、(1)は多孔板、(10)は、伝熱管を示す。

上記多孔板(1)は、略短形形状の膨出部(3)を多数個整列
させた状態で形成し、これら各膨出部(3)の両長辺部分
にスリット状のガス噴出孔(4)を形成してある。上記ガ
ス噴出孔(4)の形成要領は、例えば、上記膨出部(3)を切
曲げ加工（プレス加工の一種）する際に、膨出部(3)の
両長辺部分を切断しておくことにより同時に形成するこ
とができる。尚、上記膨出部(3)は排気ガスの流通方向
下流側に凸となるように形成され、上記スリット状のガ
ス噴出孔(4)は、固体粒子層(23)を構成する伝熱粒子の
通過を阻止する寸法に設定してある。

更に、上記多孔板(1)は、複数の多孔板部材(2)を平面状
に連結して構成したもので、その連結部分は、第２図に
示すような構造になっている。即ち、各多孔板部材(2)
の連結部となる縁部を下方に折曲して連結片(5)を形成
し、多孔板部材(2)同志の連結時には隣り合う多孔板部
材(2)の連結片(5)を重ね合わせた状態で両者をボルト等
によって締結している。この際、連結片(5)に適宜のス
ペーサ(6)を介在させてあってもよい。

ここで、上記多孔板(1)は、従来同様、耐熱性、耐食性
を有する材料で作成してあるが、上述ケーシング(20)と
の熱膨張率が近似する材料としてある。例えば、ケーシ
ング(20)がＳＳ４１材であれば、多孔板(1)は、ＳＵＳ
４０５，ＳＵＨ４０９等の材料が好ましい。

上記伝熱管(10)は、従来同様の略Ｕ字形状のパイプから
なるもので、この実施例においては、複数のＵ字形状の
パイプの同側端を夫々ヘッダ(11)(12)で連結してある。
そして、各ヘッダ(11)(12)のうち、下方側のヘッダ(11)
に水取入口(13)を、上方側のヘッダ(12)に水取出口(14)
を設けてある。そして上記各パイプの２つの平行部(10
a)(10b)には、平板状のフィン(15)を溶接によって多数
枚取り付けてある。上記フィン(15)は、各パイプの径方
向両側から対向するように、２枚１組として固定してあ
り、この状態で各組のフィン(15)は、パイプを中心とす
る略短形形状となっている。

上記各伝熱管(10)の平行部(10a)，(10b)は互いに千鳥状
配列としてある。

更に、この実施例においては、伝熱管(10)の平行部(10
a)(10b)の両端側には、夫々、熱交換器のケーシング(2
0)への取付けの便宜を図るためのホルダ部材(16a)(16b)
とフランジ部材(17a)(17b)とを設けて、上記伝熱管を互
いに連結し、１つのユニットとしてある。

上記各ホルダとフランジ部材の組(16a)(17a)，(16a)(17
b)は、各ホルダ部材(16a)(16b)が、伝熱管(10)の湾曲部
(10c)側となるように設けられており、夫々の外形寸法
は、湾曲部(10c)に近い側の部材ほど小さくなるように
設定してある。尚、ケーシング(20)には、上記ホルダ部
材(16a)(16b)に対応する窓孔(18a)(18b)を形成してあ
る。従って大形の窓孔(18a)側から、上記伝熱管(10)の
湾曲部(10c)を先にして挿入することにより、伝熱管(1
0)を所定の位置に装着することができ、点検、修理時の
伝熱管の脱着作業性が極めて高い。

上記構成において、流動層式熱交換器の運転時に、前述
同様に高温の排気ガスをケーシング(20)内に導入すると
排気ガスが多孔板(1)下側から砂層(23)内へ噴出する。
このときの排気ガスは、多孔板(1)上の多数の膨出部(3)
の夫々のスリット状ガス噴出孔(4)から２方向に噴出す
るため従来の流動層式熱交換器に比べ、砂層(23)の流動
層化が均一に行われ、流動層の温度分布も均一になる。
更に、ガス噴出孔(4)を上述の如く膨出部(3)の両側に形
成したため、膨出部(3)に過熱が生じたとしても中央部
分が熱膨張により湾曲することにより、湾曲部(3)の熱
による破損が防止できる。

上記熱交換器の稼働時、ケーシング(20)並びに多孔板
(1)全体も熱膨張するが、夫々は、略同様の熱膨張率を
有する材料で製作してあるため、両者間の寸法差はほと
んど生じない。更に、上記多孔板(1)は、連結片(5)を介
して複数の多孔板部材(2)を連結した構造であるので、
この部分にて熱膨張を吸収し、寸法の変化を少なく抑え
ることができ、又、連結片(5)が補強リブとして機能す
るため、剛性が向上する。即ち、熱による多孔板(1)の
湾曲等の変形を有効に防止することにより伝熱管(24)と
の間隙を一定に保つことができるため、流動層からの熱
回収を効率よく行うことができる。

更に上記熱交換器において、点検等のために、多孔板
(1)を取外す必要が生じた場合、多孔板(1)を連結部分で
複数の多孔板部材(2)に分割して容易に取外すことがで
きる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この流動層式熱交換器におけるガ
ス噴出孔は、各膨出部の少なくとも両面にスリット状に
形成してあるから、膨出部の局部的な過熱が生じず、し
かもこの考案に係る流動層式熱交換器によれば、多孔板
をケーシングと略同様の熱膨張率を有する材質で形成し
てあるから、熱による多孔板の変形を防止でき、更に多
孔板を複数の多孔板部材を連結して構成してあるから、
狭いスペースからでも容易に取出すことができ、又、上
述のように連結して構成することにより、この部分の剛
性を増すことができる。固体粒子層の均一な流動化並び
この流動層の温度分布の均一化ができ、熱回収率の向上
が図れると共に、熱による多孔板の破損を防止でき、し
かも、万一多孔板が破損した場合等、ケーシングから取
外す際には容易に行える。

従って、この考案によれば、安定して熱回収を行え、し
かも、保守の容易に行える実用性大なる流動層式熱交換
器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、この考案に係る流動層式熱交換器の
一実施例を示すもので、第１図は要部の断面図、第２図
は多孔板の構造を示す斜視図、第３図は多孔板の孔形状
を示す斜視図、第４図は第３図の断面図である。 第５図は、従来の流動層式熱交換器の概略構成図、第６
図は、従来の流動層式熱交換器の多孔板を示す斜視図、
第７図は第６図の断面図である。 (1)…多孔板 (2)…多孔板部材 (3)…膨出部 (4)…ガス噴出孔 (10)…伝熱管 (20)…ケーシング (23)…固体粒子層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスを実質上、下方から上方に向かって通
   過させるガス流路を形成したケーシング(20)と、このケ
   ーシング(20)内にガス流路を遮るように配置された多孔
   板(1)と、前記多孔板(1)上に形成され、その頂面が開放
   状態であってガスの通過時に流動状態となり得る固体粒
   子層(23)と、少なくとも１部分が前記固体粒子層(23)に
   接触することができるように前記ガス流路内に配置され
   た伝熱管(10)とを有する流動層式熱交換器において、上
   記多孔板(1)は、ケーシング(20)と実質上同等の熱膨張
   率を有する耐食材料製であって、複数枚の多孔板部材
   (2)を分割可能に連結することによって構成し、上記多
   孔板部材(2)の表面には、多数の膨出部(3)を形成すると
   共に各膨出部(3)の少なくとも両側にスリット状のガス
   噴出孔(4)を形成したことを特徴とする流動層式熱交換
   器。