JPS60142199A - セラミツクス製熱交換器ユニツト - Google Patents
セラミツクス製熱交換器ユニツトInfo
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- JPS60142199A JPS60142199A JP24858983A JP24858983A JPS60142199A JP S60142199 A JPS60142199 A JP S60142199A JP 24858983 A JP24858983 A JP 24858983A JP 24858983 A JP24858983 A JP 24858983A JP S60142199 A JPS60142199 A JP S60142199A
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- Japan
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- ceramic plate
- ceramic
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- heat exchanger
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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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は加熱流体の保有する顕熱で被加熱流体を加熱す
る熱交換器ユニットに関する。
る熱交換器ユニットに関する。
従来、上記を目的とした熱交換器は各種形態のものが知
られており、その一形態として、熱交換器のケーシング
内に複数のセラミック製のパイプを配設し、同パイプ内
に燃焼ガスを通過するものがある。しかし、かかるパイ
プはケーシング外の配管との連結に気密性を保つことが
困難であり、加熱流体の漏洩を生じていた。また伝熱管
式の熱交換器は単位重量当りの伝達熱量が小さく、その
ため、熱交換器を重量物としていた。
られており、その一形態として、熱交換器のケーシング
内に複数のセラミック製のパイプを配設し、同パイプ内
に燃焼ガスを通過するものがある。しかし、かかるパイ
プはケーシング外の配管との連結に気密性を保つことが
困難であり、加熱流体の漏洩を生じていた。また伝熱管
式の熱交換器は単位重量当りの伝達熱量が小さく、その
ため、熱交換器を重量物としていた。
本発明はこのような従来技術の有する問題を解消しよう
とするものであり、その目的は、加熱流体の漏洩を完全
に防止することができ、かつ単位重量当りの熱交換率も
著しく向上することができる熱交換器ユニットを提供す
ることにある。
とするものであり、その目的は、加熱流体の漏洩を完全
に防止することができ、かつ単位重量当りの熱交換率も
著しく向上することができる熱交換器ユニットを提供す
ることにある。
本発明はセラミックス板の表面に一側縁がら他側縁まで
伸延し、かつ複数の平行する隔壁によって区画゛される
複数の加熱流体通路形成用凹溝を設け、同セラミックス
板の裏面と加熱流体通路形成用凹溝の底面間に、同加熱
流体通路形成用凹溝と略直交する方向にセラミックス板
の一６１Ｎ縁から他端縁まで貫通し、かつ複数の隔壁に
よって区画される複数の被加熱流体通路孔を設け、さら
にセラミックス板の両面の周縁上にそれぞれ嵌合用凸部
と嵌合用凹部を設け、これらを隣接するセラミックス板
の両面に設けた嵌合用凹部と嵌合用凸部と嵌合させると
ともに、隔壁の先端を嵌合用凹部の凹面に当接すること
によって複数の加熱流体通路を形成したことを特徴とす
るセラミ・７クス製熱交換器ユニツトに係るものである
。
伸延し、かつ複数の平行する隔壁によって区画゛される
複数の加熱流体通路形成用凹溝を設け、同セラミックス
板の裏面と加熱流体通路形成用凹溝の底面間に、同加熱
流体通路形成用凹溝と略直交する方向にセラミックス板
の一６１Ｎ縁から他端縁まで貫通し、かつ複数の隔壁に
よって区画される複数の被加熱流体通路孔を設け、さら
にセラミックス板の両面の周縁上にそれぞれ嵌合用凸部
と嵌合用凹部を設け、これらを隣接するセラミックス板
の両面に設けた嵌合用凹部と嵌合用凸部と嵌合させると
ともに、隔壁の先端を嵌合用凹部の凹面に当接すること
によって複数の加熱流体通路を形成したことを特徴とす
るセラミ・７クス製熱交換器ユニツトに係るものである
。
なお、ここで云う加熱流体とは燃焼ガス等をいい、被加
熱流体とは空気や燃焼用ガス等をいう。
熱流体とは空気や燃焼用ガス等をいう。
また、セラミフクスとは主として炭化珪素、窒化珪素等
の非酸化物およびサイアロン、酸窒化珪素等を意味する
。けだし、回収空気温度が７００℃を越える高温の熱回
収では定常、非定常の熱応力が０．５〜２．０ ｋｇ／
龍２にも達し、流れの片寄りによる構造熱応力が１〜４
ｋｇ／鶴２になるので伝熱材質としては共有結合の強い
上記材料でないと耐えられないからである。しかし、回
収空気温度が７００℃よりも低い場合は、コージェライ
ト、溶融石英、ムライト、アルミナ、スポジューメン、
耐熱ガラス等の酸化物とすることも出来る。
の非酸化物およびサイアロン、酸窒化珪素等を意味する
。けだし、回収空気温度が７００℃を越える高温の熱回
収では定常、非定常の熱応力が０．５〜２．０ ｋｇ／
龍２にも達し、流れの片寄りによる構造熱応力が１〜４
ｋｇ／鶴２になるので伝熱材質としては共有結合の強い
上記材料でないと耐えられないからである。しかし、回
収空気温度が７００℃よりも低い場合は、コージェライ
ト、溶融石英、ムライト、アルミナ、スポジューメン、
耐熱ガラス等の酸化物とすることも出来る。
以下、添付図に示す実施例に基づいて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
第１図に熱抵抗器の全体が示されており、（１１はメタ
ルケーシングであり、同ケーシングは上下両面（２）に
空気流入口（３）と空気排出口（３ａ）を有するととも
にそれと直交する面（４Ｌ （５１にガス流入口および
流出口（６１，（７１を有している。
ルケーシングであり、同ケーシングは上下両面（２）に
空気流入口（３）と空気排出口（３ａ）を有するととも
にそれと直交する面（４Ｌ （５１にガス流入口および
流出口（６１，（７１を有している。
第２図に本発明に係るセラミックス型熱交換器ユニット
ＱＯ１が示されている。図示する如く、同ユニットは直
方体形状を有しており、上述したメタルケーシング（１
１内に装着される。
ＱＯ１が示されている。図示する如く、同ユニットは直
方体形状を有しており、上述したメタルケーシング（１
１内に装着される。
また、ユニット（１０１は複数のセラミックス板（１１
） 、（１２） 、（１３）を複数個連結することによ
り形成されるものであり、以下、セラミックス板（１１
）の構造を、第３図から第９図を参照して詳細に説明す
る。
） 、（１２） 、（１３）を複数個連結することによ
り形成されるものであり、以下、セラミックス板（１１
）の構造を、第３図から第９図を参照して詳細に説明す
る。
セラミックス板（１１）はその矩形状（図示の実施例で
は正方形の場合を示す）をなす表面に一側ｉｔ （１４
）から他側縁（１５）に向けて両端面（１６） 。
は正方形の場合を示す）をなす表面に一側ｉｔ （１４
）から他側縁（１５）に向けて両端面（１６） 。
（１７）と平行に伸延する複数のガス通路形成用凹溝（
１８）を有しており、これらは同一方向に伸延する隔壁
（１９）によって区画される。各回７Ｒ（１８）はクラ
ンクの発生を防止するため、コーナ部に丸味を有する。
１８）を有しており、これらは同一方向に伸延する隔壁
（１９）によって区画される。各回７Ｒ（１８）はクラ
ンクの発生を防止するため、コーナ部に丸味を有する。
また（２０）はセラミックス板（１１）の裏面とガス通
路形成用凹溝（１８）の底面（２１）間において形成さ
れる複数の矩形断面を有する空気孔であり、これら空気
孔（２０）はセラミックス板（１１）の−側端面（１６
）から他側端面（１７）に向けて上記ガス通路形成用凹
溝（１８）と直交する方向に貫通しており、かつ隔壁（
２２）によって区画されている。
路形成用凹溝（１８）の底面（２１）間において形成さ
れる複数の矩形断面を有する空気孔であり、これら空気
孔（２０）はセラミックス板（１１）の−側端面（１６
）から他側端面（１７）に向けて上記ガス通路形成用凹
溝（１８）と直交する方向に貫通しており、かつ隔壁（
２２）によって区画されている。
さらに空気孔（２０）はクラックの発生を防止するため
コーナ部に丸味ををする。
コーナ部に丸味ををする。
また（２３） 、（２４）はセラミックス板（１１）の
表面と裏面にそれぞれ設けられる嵌合用凸部と凹部であ
り、これらは隣接するセラミックス板（１１）又は（１
２） 、（１３）の嵌合用四部または凸部と嵌合するこ
とによってセラミックス板（１１）、（１２） 、（１
３）を気密状態に連結することができ、かつ隔壁（１９
）の先端ｌ嵌入用凹部（２４）の凹面（２５）に気密状
態に当接させることによって複数の矩形断面のガス通路
（２６） （、第２図参照）を形成することができる。
表面と裏面にそれぞれ設けられる嵌合用凸部と凹部であ
り、これらは隣接するセラミックス板（１１）又は（１
２） 、（１３）の嵌合用四部または凸部と嵌合するこ
とによってセラミックス板（１１）、（１２） 、（１
３）を気密状態に連結することができ、かつ隔壁（１９
）の先端ｌ嵌入用凹部（２４）の凹面（２５）に気密状
態に当接させることによって複数の矩形断面のガス通路
（２６） （、第２図参照）を形成することができる。
なお、加熱流体のリークがさほど問題とならない場合は
、熱応力の吸収等を考慮して気密状態としない場合があ
る。この時、単に隙間をあける場合と、当初に加熱によ
り消失する有機質等の目地材を貼着しておくこともでき
る。
、熱応力の吸収等を考慮して気密状態としない場合があ
る。この時、単に隙間をあける場合と、当初に加熱によ
り消失する有機質等の目地材を貼着しておくこともでき
る。
また、第１０図から第１３図に第２図における熱交換器
ユニットＱｌの両側壁を構成するセラミソクス板（１２
） 、（１３）の訂細な構成が示されており、これらセ
ラミックス板（１２） 、（１３）は実質的にセラミッ
クス板（］１）と同様な構成を有しており、ただそれぞ
れの外側面がユニット（１０１の両側壁を形成する点に
おいて相違している。
ユニットＱｌの両側壁を構成するセラミソクス板（１２
） 、（１３）の訂細な構成が示されており、これらセ
ラミックス板（１２） 、（１３）は実質的にセラミッ
クス板（］１）と同様な構成を有しており、ただそれぞ
れの外側面がユニット（１０１の両側壁を形成する点に
おいて相違している。
上記構成において、嵌合部からのリークを防止するため
、嵌合部を含むユニット周辺部は耐熱性無機質あるいは
有機金属重合体等の接着材を用いて強固に接合される。
、嵌合部を含むユニット周辺部は耐熱性無機質あるいは
有機金属重合体等の接着材を用いて強固に接合される。
また、主たる伝熱壁（２７） 、（２Ｂ）は薄く、熱応
力、構造応力で破壊し易いので、空気側の隔壁（２２）
およびガス側の隔壁（１９）は伝熱を助長するとともに
ユニットの構造を補強する役Ｌ１も持っている。
力、構造応力で破壊し易いので、空気側の隔壁（２２）
およびガス側の隔壁（１９）は伝熱を助長するとともに
ユニットの構造を補強する役Ｌ１も持っている。
さらに隔壁（１９）の先端部と伝熱壁（２８）との間に
もスペーサー的意味合いで上述のような接着材を施し、
接合することが望ましい。
もスペーサー的意味合いで上述のような接着材を施し、
接合することが望ましい。
ついで上記構成を有する熱交換器ユニット００）を具備
する熱交換器（１）の作動について述べる。
する熱交換器（１）の作動について述べる。
第１図及び第２図において、ガス流入口（６）、ガス流
路（２６）およびガス排出口（２７）を介してガスを熱
交換器（１）内を流すとともに、空気流入口（３）。
路（２６）およびガス排出口（２７）を介してガスを熱
交換器（１）内を流すとともに、空気流入口（３）。
空気流路（２０）および空気排出口（３ａ）を通過して
空気を流す。これによってガスの保有する熱は伝熱壁（
１９） 、（２２） 、（２７） 、（２Ｂ）を介して
空気へ伝達される。
空気を流す。これによってガスの保有する熱は伝熱壁（
１９） 、（２２） 、（２７） 、（２Ｂ）を介して
空気へ伝達される。
なお、セラミックスを用いて試作した伝熱筐式の大型熱
交換器の熱交換面積の対重量比は０．０２〜０．０４Ｍ
／ ｋｇ、小型熱交換器では０．０１〜０．０２ｒｒｒ
／ｋｇであるが本発明によるコンパクトなボックス型熱
交換器の場合、０．２〜０．５ ｒｄ ／ ｋｇであっ
た。
交換器の熱交換面積の対重量比は０．０２〜０．０４Ｍ
／ ｋｇ、小型熱交換器では０．０１〜０．０２ｒｒｒ
／ｋｇであるが本発明によるコンパクトなボックス型熱
交換器の場合、０．２〜０．５ ｒｄ ／ ｋｇであっ
た。
なお、上述の実施例は加熱流体通路と被加熱流体通路を
直交させた例であるが、角度を変えることもできる。
直交させた例であるが、角度を変えることもできる。
以」二連べてきた構成及び作用によって示す如く、本発
明は下記の効果を奏することができる。
明は下記の効果を奏することができる。
イ）単位重量当りの表面積を拡大し、熱交換効率を著し
く向上することができ、熱交換器の高性能化および軽量
化を図ることができる。
く向上することができ、熱交換器の高性能化および軽量
化を図ることができる。
口）被加熱流体の気密性を確実に保持できるので、加熱
流体の被加熱流体へのリークを完全に防止できる。
流体の被加熱流体へのリークを完全に防止できる。
ハ）ユニ・ツトが複数の独立したセラミ・７クス板より
なり、これらを接合部の間隙を調整しながら接合、組立
てるので、熱応力を吸収することができ破壊を防止でき
る。
なり、これらを接合部の間隙を調整しながら接合、組立
てるので、熱応力を吸収することができ破壊を防止でき
る。
第１図は本発明にかかる熱交換器ユニ・ノドを装着する
熱交換器の斜視図、第２図は同熱交換器ユニットの斜視
図、第３図はセラミックス板の正面図、第４図は同側面
図、第５図は同平面図、第６図は第４図１−１線による
断面図、第７図は第４図ｎ−ｎ線による断面図、第８図
は第３図ｍ−ｍ線による断面図、第９図は第３図ＩＶ
−ＩＶ線による断面図、第１０図は他のセラミックス板
の一部断面側面図、第１１図は第１０図Ｖ−Ｖ線による
断面図、第１２図はもう一つのセラミックス板の一部断
面側面図、第１３図は第１２図Ｖｌ −Ｖｌ線による断
面図であ図中、 （１）：メクルケーシング （２）：面（３）：空気流
入口 （３ａ） ：空気排出口（４）二面 （５）二面 （６）：ガス流入口 （７）：ガス流出口ａＯ）：ユニ
ット （１１） ：セラミ・ノクス板（１２） ：セラ
ミックス板（１３） ：セラミックス板（１４） ニー
側縁 （１５） ：他側縁（１６） ：端面 （１７）
：端面 （１８） ：ガス通路形成用凹溝 （１９） ：隔壁 （２０） ：空気孔（２１） ：底
面 （２２） ：隔壁 （２３） ：嵌合用凸部 （２４） ：嵌合用凹部（２
５） ：凹面 （２６） ：ガス通路特許出願人 黒崎
窯業株式会社 代理人 手掘 益（ほか２名） 第２図 ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ 第５図 第４図 第３図 第６図第７図 第８図第９図
熱交換器の斜視図、第２図は同熱交換器ユニットの斜視
図、第３図はセラミックス板の正面図、第４図は同側面
図、第５図は同平面図、第６図は第４図１−１線による
断面図、第７図は第４図ｎ−ｎ線による断面図、第８図
は第３図ｍ−ｍ線による断面図、第９図は第３図ＩＶ
−ＩＶ線による断面図、第１０図は他のセラミックス板
の一部断面側面図、第１１図は第１０図Ｖ−Ｖ線による
断面図、第１２図はもう一つのセラミックス板の一部断
面側面図、第１３図は第１２図Ｖｌ −Ｖｌ線による断
面図であ図中、 （１）：メクルケーシング （２）：面（３）：空気流
入口 （３ａ） ：空気排出口（４）二面 （５）二面 （６）：ガス流入口 （７）：ガス流出口ａＯ）：ユニ
ット （１１） ：セラミ・ノクス板（１２） ：セラ
ミックス板（１３） ：セラミックス板（１４） ニー
側縁 （１５） ：他側縁（１６） ：端面 （１７）
：端面 （１８） ：ガス通路形成用凹溝 （１９） ：隔壁 （２０） ：空気孔（２１） ：底
面 （２２） ：隔壁 （２３） ：嵌合用凸部 （２４） ：嵌合用凹部（２
５） ：凹面 （２６） ：ガス通路特許出願人 黒崎
窯業株式会社 代理人 手掘 益（ほか２名） 第２図 ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ 第５図 第４図 第３図 第６図第７図 第８図第９図
Claims (1)
- １、 セラミックス板の表面に一側縁から他側縁まで伸
延し、かつ複数の平行する隔壁によって区画される複数
の加熱流体通路形成用凹溝を設け、同セラミックス板の
裏面と加熱流体通路形成用凹溝の底面間に、同加熱流体
通路形成用凹溝と略直交する方向にセラミックス板の一
端縁から他端縁まで貫通し、かつ複数の隔壁によって区
画される複数の被加熱流体通路孔を設レノ、さらにセラ
ミックス板の両面の周縁上にそれぞれ嵌合用凸部と嵌合
用凹部を設け、これらを隣接するセラミックス板の両面
に設けた嵌合用凹部と嵌合用凸部と嵌合させるとともに
、隔壁の先端を嵌合用凹部の凹面に当接することによっ
て複数の加熱流体通路を形成したことを特徴とするセラ
ミックス製熱交換器ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24858983A JPS60142199A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミツクス製熱交換器ユニツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24858983A JPS60142199A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミツクス製熱交換器ユニツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60142199A true JPS60142199A (ja) | 1985-07-27 |
Family
ID=17180365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24858983A Pending JPS60142199A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミツクス製熱交換器ユニツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60142199A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6314027A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-21 | Matsushita Seiko Co Ltd | 熱交換換気装置 |
| US5603376A (en) * | 1994-08-31 | 1997-02-18 | Fujitsu Network Communications, Inc. | Heat exchanger for electronics cabinet |
| US6983788B2 (en) * | 1998-11-09 | 2006-01-10 | Building Performance Equipment, Inc. | Ventilating system, heat exchanger and methods |
| JP2017190876A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | クアーズテック株式会社 | 熱交換器用セラミックス部材 |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP24858983A patent/JPS60142199A/ja active Pending
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