JPS6130070Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は蓄熱型熱交換器に係り、特に孔明煉炭
式蓄熱体とペブル式蓄熱体とを組合わせて構成さ
れる蓄熱体を備えた蓄熱型熱交換器に関する。

〔考案の技術的背景と問題点〕

従来、蓄熱型熱交換器としては、第１図および
第２図に示す孔明煉炭式蓄熱型熱交換器、および
第３図に示すペブル式蓄熱型熱交換器が一般に知
られている。

孔明煉炭式蓄熱型熱交換器は、第１図および第
２図に示すように被熱交換媒体が通過する多数の
孔を有する煉炭式単位蓄熱体を上下に多層積み重
ねて形成される煉炭式蓄熱体１、この蓄熱体１の
重量を支える支え板２、蓄熱体１を保温する耐熱
レンガ３、およびこれらを内包する圧力容器４等
から構成されている。そして孔明煉炭式蓄熱体１
は、圧力容器４頂部に配された燃焼器５により加
熱されて所要の温度となり、一方被熱交換媒体
（例えば常温の気体）はその直後に入口管６から
圧力容器４内に取入れられて高温の孔明煉炭式蓄
熱体１内を通過し、この際に蓄熱体１との間で熱
交換が行なわれて昇温し、所要の温度となつた被
熱交換媒体は圧力容器４上部の出口管７から排出
されるようになつている。

ところで、この種の熱交換器において、充分に
加熱された蓄熱体１下部は、突然に常温の被熱交
換媒体に晒されるため、蓄熱体１の耐熱衝撃性が
問題となる。ところが一般に、孔明煉炭式蓄熱体
１は耐熱衝撃性に優れているので、熱衝撃により
蓄熱体１に割れや破損を生じるおそれはない。

また、蓄熱体１の下部は、それにより上層にあ
る蓄熱体重量を支えているとともに高温に加熱さ
れているため、クリープ発生のおそれがある。し
かしながら、孔明煉炭式蓄熱体１は、相互に面接
触しているため、局所的に集中荷重がかかるおそ
れはなく、高温下でのクリープ発生は極めて少な
い。したがつてこれによる蓄熱体１の割れや破損
もない。

さらに、被熱交換媒体は、高速吹出し風胴や
MHD（magneto−hydro−dynanic）発電機等の
作動流体として用いられる場合には、出口管７か
ら排出される際に高圧力状態であることが要求さ
れる。このため、蓄熱体１を通過する被熱交換媒
体を高圧力・高速にする必要があり、これにより
蓄熱体１上部に浮上がり現象が発生するおそれが
ある。しかしながら、孔明煉炭式蓄熱体１は、そ
れ自身充分な重量を有しているため、被熱交換媒
体の通過圧力に耐えて浮上がり現象が発生するお
それは全くない。

このように孔明煉炭式蓄熱型熱交換器は数多く
の利点を有しているが、反面蓄熱体１の伝熱面積
が孔部に限定されているため伝熱面積が狭く、充
分な伝熱面積を確保するためには多大な蓄熱体容
積を要し、熱交換器が非常に大きくなるという欠
点がある。

一方、ペブル式蓄熱型熱交換器は、第３図に示
すようにペブルと称する球型蓄熱単体を多層積み
重ねて形成されるペブル式蓄熱体８、この蓄熱体
８の重量を支える支え板２、蓄熱体８を保温する
耐熱レンガ３、およびこれら内包し燃焼器５、入
口管６および出口管７を備えた圧力容器４から構
成されている。

ところでこの種の熱交換器は、ペブルが互に点
接触しているので個々のペブル球表面積のほとん
どが伝熱面として有効に活用され、伝熱面積が格
段に広くなつて前記孔明煉炭式蓄熱体１に比較し
て同一熱容量の蓄熱体をコンパクトに構成するこ
とができる。

しかしながら、一般にペブル式蓄熱体８下部に
おける耐熱衝撃性は孔明煉炭式蓄熱体１に比較し
て劣つており、またペブルは互に点接触している
ので、高温下において局所的に荷重が集中してク
リープが発生し易い。このため、特に蓄熱体８の
下部においてペブルの割れや破損が生じ易くな
る。

また、蓄熱体８の最上部においては、高圧力・
高速の被熱交換媒体の通過圧力に対して自重のみ
でこの力に対抗せざるを得ない。ところがペブル
単体は軽量であるため、被熱交換媒体の通過圧力
に抗しきれずに最上層のペブルに浮上がり現象が
発生する。このため、ペブル最上層においてペブ
ル相互が激しく衝突し、ペブルに割れや破損が生
じるおそれがある。

〔考案の目的〕

本考案はかかる現況に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、蓄熱体が耐熱衝撃性、耐
クリープ性に優れ、かつ浮上がり現象が発生する
おそれがなく、しかもコンパクトに構成すること
ができる蓄熱型熱交換器を提供するにある。

〔考案の概要〕

本考案は、蓄熱体を、板状の複数の孔明煉炭式
蓄熱体を上下に任意の間隔で配置するとともに、
相互の孔明煉炭蓄熱体の上下間隔を間隔保持部材
で保持し、かつ上下の孔明煉炭式蓄熱体の間に形
成される空間内にペブル式蓄熱体を充填して構成
し、これにより、蓄熱体の耐熱衝撃性、耐クリー
プ性の向上、浮上がり現象の防止、およびコンパ
クト化を図るようにしたことを特徴とする。

〔考案の実施例〕

以下本考案を第４図および第５図に示す一実施
例に基づいて説明する。

図において４は、下端部に入口管６が設けられ
ているとともに上端近傍に出口管７が設けられて
いる縦長の圧力容器であり、この圧力容器４の内
周面には耐熱レンガ３が配置され、また圧力容器
４の頂部には燃焼器５が設置されている。そして
この容器４の内部には、第４図に示すように下端
が支え板２で支持された蓄熱体１０が配設されて
いる。

この蓄熱体１０は、第４図に示すように上下方
向に所要間隔で４枚配された円板状の孔明煉炭式
蓄熱体１１と、上下２枚の孔明煉炭式蓄熱体１１
の間に充填されたペブル式蓄熱体１２と、このペ
ブル式蓄熱体１２を内包するとともに相隣る２枚
の孔明煉炭式蓄熱体１１の上下間隔を保持する筒
状の煉炭式蓄熱体１３とから構成されている。

次に作用について説明する。

圧力容器４内に配された蓄熱体１１は、第４図
に示すように圧力容器４の頂部に配された燃焼器
５により加熱されて所要の温度となる。そしてそ
の直後に、高圧力・高速の常温被熱交換媒体が入
口管６から圧力容器４内に導入され、蓄熱体１０
内部を通過する間に熱交換が行なわれて所要の温
度に昇温する。昇温した被熱交換媒体は出口管７
から排出される。

ところで、充分に加熱された蓄熱体１０の下部
は常温の被熱交換媒体に晒されることになるが、
蓄熱体１０の最下部には耐熱衝撃性に優れた孔明
煉炭式蓄熱体１１が配されているので、熱衝撃に
より蓄熱体１１に割れや破損を生じることはな
い。そして常温で入つた被熱交換媒体は、この最
下部の孔明煉炭式蓄熱体１１を通過する際に熱交
換され、その後その上層に配されたペブル式蓄熱
体１２を通過することになるが、この際被熱交換
媒体は既にペブル層温度と同程度まで昇温してい
るので、もはや熱衝撃が発生するおそれはなく、
ペブルの割れや破損は有効に回避される。なおペ
ブル式蓄熱体１２は、伝熱表面積が孔明煉炭式蓄
熱体１１に比較して格段に広いので、熱交換の大
部分はこのペブル層で行なわれる。

一方、蓄熱体１０の重量は、強度的に強い孔明
煉炭蓄熱体１１およびこれを位置保持する煉炭式
蓄熱体１３によつて支えられている。このため、
両煉炭式蓄熱体１１，１３に内包されたペブル式
蓄熱体１２にはほとんど荷重がかからず、高温下
におけるペブルのクリープは発生しない。これに
より、ペブルの割れや破損が有効に回避される。

さらに、高圧力・高速の被熱交換媒体が蓄熱体
１０の最上層を通過する際には、この部分を押し
上げようとする力が作用する。ところが、最上部
ペブル層の上部には大重量の孔明煉炭式蓄熱体１
１が配されているので、蓄熱体１０上端部分に浮
上がり現象が生じるおそれはない。

しかして、煉炭式蓄熱体１１，１３とペブル式
蓄熱体１２とを組合わせて蓄熱体１０を構成する
ことにより、耐衝撃性、耐クリープ性に優れてい
るとともに浮上がり現象発生のおそれがなく、し
かもコンパクトな蓄熱体が得られる。

第６図および第７図は本考案の他の実施例を示
すもので、前記実施例における筒状の煉炭式蓄熱
体１３は代え、柱状の蓄熱体１４を用いて孔明煉
炭式蓄熱体１１を支持するようにしたものであ
る。

すなわち、図において４は、下端に入口管６
が、また上端近傍に出口管７がそれぞれ設けられ
た圧力容器であり、周面が耐熱レンガ３で覆われ
た前記圧力容器４の内部には、下端が支え板２で
支えられた蓄熱体２０が配されている。そしてこ
の蓄熱体２０は圧力容器４の頂部に配された燃焼
器５により所要の温度に加熱されるようになつて
いる。

前記蓄熱体２０は、第６図および第７図に示す
ように上下方向に所要間隔で４枚配された円板状
の孔明煉炭式蓄熱体１１と、上下２枚の孔明煉炭
式蓄熱体１１で形成される空間内に充填されたペ
ブル式蓄熱体１２と、上下２枚の孔明煉炭式蓄熱
体１１の間に４本ずつ配されてその上下間隔を保
持する柱状の蓄熱体１４とから構成されており、
入口管６から取入れられた被熱交換媒体は、この
蓄熱体２０を通過する間に熱交換されて昇温し、
その後出口管７から排出されるようになつてい
る。

しかして、このように、構成することにより、
伝熱面積の広いペブル式蓄熱体１２の蓄熱体２０
内に占める容積が前記蓄熱体１０の場合に比較し
て大きくなり、蓄熱体２０のコンパクト化、これ
に伴なう熱交換器のコンパクト化をより充分に図
ることができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、間隔保持部材に
より上下間隔が保持された孔明煉炭式蓄熱体の間
にペブル式蓄熱体を充填しているので、蓄熱体の
荷重がペブル式蓄熱体にかかることはほとんどな
い。このため、高温下におけるペブルのクリープ
が発生しない。また、蓄熱体の最上部には孔明煉
炭式蓄熱体が配されているので、蓄熱体に浮上が
り現象が発生することがなく、ペブルの割れや破
損を有効に回避できる。したがつて、蓄熱体破損
によつて生じる微粉体が被熱交換媒体に混入する
こともない。

また、蓄熱体のほとんどの容積がペブル式蓄熱
体で占められているので、伝熱面積を広く取るこ
とができ、蓄熱体のコンパクト化および熱交換器
のコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の孔明煉炭式蓄熱型熱交換器の構
成を示す縦断面図、第２図は第１図の−線断
面図、第３図は従来のペブル式蓄熱型熱交換器の
構成を示す縦断面図、第４図は本考案の一実施例
を示す縦断面図、第５図は第４図の−線断面
図、第６図は本考案の他の実施例を示す縦断面
図、第７図は第６図の−線断面図である。 ２……支え板、４……圧力容器、５……燃焼
器、６……入口管、７……出口管、１０，２０…
…蓄熱体、１１……孔明煉炭式蓄熱体、１２……
ペブル式蓄熱体、１３……煉炭式蓄熱体、１４…
…蓄熱体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 熱交換器内部に蓄熱体を配置し、熱交換器下
   部から取入れられた被熱交換媒体を蓄熱体の内
   部を通して熱交換し、昇温した被熱交換媒体を
   熱交換器上部から取出す蓄熱型熱交換器におい
   て、前記蓄熱体を、板状の複数の孔明煉炭式蓄
   熱体を上下に任意の間隔で配置するとともに、
   相互の孔明煉炭式蓄熱体の上下間隔を間隔保持
   部材で保持し、かつ上下の孔明煉炭式蓄熱体の
   間に形成される空間内にペブル式蓄熱体を充填
   して構成したことを特徴とする蓄熱型熱交換
   器。 ２ 間隔保持部材を、内部にペブル式蓄熱体が充
   填される筒状の煉炭式蓄熱体で構成したことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の蓄熱型熱交換器。