JPS6130075Y2

JPS6130075Y2 -

Info

Publication number: JPS6130075Y2
Application number: JP14770384U
Authority: JP
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-09-03
Also published as: JPS60189781U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は十字流の流体流路を形成するための
熱伝達体を装着した十字流式の熱交換器に関する
ものである。

一般に、温度の異なる二種の流体を直交する方
向より隣接した流路に導き熱交換する十字流式の
熱交換器においては、流路形成用壁板となる熱伝
達体は熱伝導性及び加工性を良くするため、金属
にて形成されているが、腐食し易い欠点があつ
た。一方、省エネルギー化のため、高温廃ガスの
熱回収は必須のものとなつているが、各種プラン
トからの高温廃ガスは一般に腐触性も大で、従来
の熱交換器では取り扱いが非常に厄介であつた。

そこで本考案の目的は、十字流式流体流路が形
成し易く、使用時の熱歪みによるキレツや破損が
防止し得て、かつ積み重ね方向の機械的強度を大
きくなしたセラミツク質よりなる熱伝達体を複数
個積み重ね接合して熱交換器を構成することによ
り、熱歪み及び破損を防止しかつ耐腐食性、耐熱
性、機械的強度が大きい十字流式の熱交換器を提
供することにある。

次に本考案を実施例により図面を参照して説明
する。まず、本例の熱伝達体１０を形成するため
の、原料として約1000℃で焼成した仮焼タルク、
仮焼カオリン、及びアルミナ（粉末状のもの）を
用意し、仮焼タルク36.0〜31.5重量部（以下、単
に部と略記する。）と仮焼カオリン32.0〜28.0部
と、アルミナ12.0〜10.5部とを混合し、水20〜30
部を加え、さらに混合して適度な可塑性を有する
坏土を調製する。次いでこの坏土にて流体の流路
２〜２を有する筒箱状の本体１〜１を複数個と、
この各本体１〜１に所定数ずつ取り付ける細長状
のフイン４〜４とを形成する。前記本体１〜１は
第３図〜第５図に示す押出し成形機６の供給口６
Ａに前記のように調製された可塑性を有する坏土
７を入れ、送りローラ６Ｂを作動させ、機内６Ｃ
に送りこんだ坏土７を、第４図に示されるような
所定形よりかなり肉厚な成形体６Ｄを押出し成形
機６内で成形し次第に第５図に示される成形体６
Ｄより肉薄の所定形の断面に成形するような口金
に圧送することにより押出し成形されるもので、
本体１はたてよこ辺ａの長さに対し、高さｂが比
較的小さい筒箱状であり、本体１内は仕切壁３〜
３により適数個、本例では４つに区切られて流路
２〜２が形成されている。このように押出し成形
された本体１〜１は流路２の方向に押出されるの
で、押出し方向に適当な長さに切断することによ
り、板状材料から本体を形成する場合に比較し
て、容易に成形体を得ることができ、また口金寸
法を適宜選択することにより種々の大きさのもの
が短時間に精度良く得ることが可能である。な
お、本例の本体１はたてよこの各辺ａが250mmの
正方形で高さｂが８mm、肉厚（壁厚）ｃが２mmに
されている。前記フイン４〜４はその長手方向に
対する直角断面がＶ字状で、その長さｌは本体１
の両端に達するように250mm、肉厚Ｐは２mm、頂
角ｎの角度θは60゜にされていて、その両脚辺４
Ａ，４Ａを下端にして立てた場合の高さｈが３〜
９mmになるように、成形型（図示しない）などに
より形成されている。しかして形成した本体１〜
１及びフイン４〜４は適度に乾燥させた後、本体
１の上面にフイン４〜４を接着する。すなわち、
各フイン４は本体１の流路方向に対し、交差する
方向に配置し、かつ配置した各フイン４〜４は並
列状になるようになしかつ各フイン４〜４は頂角
ｎを外方に向け、各辺４Ａ，４Ａにカオーウール
セメント（イソライトKK製造の耐火セメン
ト）、あるいはコーデイエライト（2MgO・2Al₂
O₃・5SiO₂ nH₂ Ｏ）質であり、1000℃に於ける
熱膨脹係数が５×10_-5好ましくは４×10_-6m／
℃・ｍ以下の熱膨脹係数の小さい耐火セメント
（図示しない。）、あるいはその他の低熱膨脹係数
の耐火セメントを塗つて接着し、成形体１０Ａを
形成する（第６図の焼成済の熱伝達体参照）。前
記成形体１０Ａは上面側にのみフイン４〜４を接
着したが、下面側においても上面側のフイン４〜
４と同方向でかつ上面側のフイン４〜４とは異な
る位置に並列状にフイン４〜４を配置し、上下両
側にフイン４〜４を有する成形体２０Ａを形成す
ることもできる（第７図の焼成済の熱伝導体参
照）。次いで成形体１０Ａ，２０Ａは焼成炉（図
示しない。）に入れ、最高温度約1300〜1380℃で
焼成時間約60分間焼成しセラミツク質になし、焼
成炉より取出し放冷して焼成後の成形体１０Ａ，
２０Ａすなわち、熱伝達体１０，２０を得る（第
６図及び第７図参照）。

熱伝達体１０〜１０はたとえば鋼材等の外殻１
１Ａを、耐火レンガ等の耐火性断熱材１１Ｂにて
内張りしたケース体１１内に、多数個重ね、熱伝
達体１０〜１０相互の接触部分を前記接着剤等で
接合して収納する。熱伝達体１０〜１０の収納に
より熱伝達体１０の本来の流路、すなわち、第１
流路２〜２と、熱伝達体１０〜１０間の第２流路
２Ａ〜２Ａとが形成される。ケース体１１の上部
にはケース体１１と同構造よりなる蓋体（図示し
ない。）を嵌着して熱交換器１４とされる。な
お、各熱伝達体１０〜１０の周辺部と、内張りさ
れた耐火性断熱材１１Ｂとの間は、粘土質キヤス
タブル、アルミナ質キヤスタブルなどの耐火断熱
材（図示しない。）を介在させて、各流路の流体
が混入しないように形成され、各第１流路２〜２
はケース体１１に接続された第８図で示す前後方
向の第１導管１２Ａ，１２Ｂに通ずるようにさ
れ、各第２流路２Ａ〜２Ａは図示左右方向の第２
導管１３Ａ，１３Ｂに通ずるようにされている。
第８図の熱交換器１４においては、フイン４〜４
を片面にのみ形成した熱伝達体１０をケース体１
１内に積層状に接合し収納した場合を示したが、
フイン４〜４を上下の両面に設けた熱伝達体２０
の場合もフイン４〜４方向を同じにして相互に順
次積層状に接合し、ケース体に収納することによ
り熱交換器（図示しない。）となすことができ
る。

しかして第１導管１２Ａより高温の流体Ｋを熱
交換器１４内に送り、第２導管１３Ａより低温の
流体Ｔを熱交換器１４内に送り、低温の流体Ｔの
加熱、あるいは高温の流体Ｋの冷却を行なうこと
ができる。熱交換器１４内における各熱伝達体１
０〜１０はセラミツク質であるので、耐熱性が良
好であり、十字流であるから熱交換器１４内にて
両流体Ｋ，Ｔの熱交換は良好に行なわれる。また
十字流としたので、導管１３Ａ→流路２Ａ→導管
１３Ｂ、および導管１２Ａ→流路２→導管１２Ｂ
への分割、集合が容易である。

熱伝達体１０，２０を形成する材質は本例では
前述の組成よりなる坏土を使用したが、これに限
定するものではなく、セラミツク質を形成するよ
うな諸材料が適用できる。たとえば(イ)粘土質、(ロ)
アルミナ、マグネシア、黒鉛、炭化珪素、窒化珪
素、サイアロン及び窒化ほう素などを主成分とす
る材質、(ハ)コーデイエライト（2MgC・2Al₂ O₃
・5SiC₂）質、(ニ)β−スポジウメン（Li2O・Al₂
O₃ ・4SiO₂）質、(ホ)ガラスセラミツクス（パイ
ロセラム）質、サイアロン質などのものが適し、
これらのものは水等の水性媒体を加え適度な可塑
性を有する成形可能な状態となして成形する。そ
してこれら材質よりなる焼成体はいずれも耐熱
性、耐腐食性が良好なセラミツク質となすことが
できる。特に、高温で使用し得る低熱膨脹、耐熱
衝撃性の高いβ−ポジウメン焼成体、コーデイエ
ライト焼結体、アルミニウムチタネート（Al₂
O₃ ・TiO₂）焼成体などが熱伝達体材料として好
適である。

筒箱状の本体１に接着するフイン４〜４の形状
は前記した実施例では頂角ｎの角度θが60゜の断
面Ｖ字状に形成したが、この角度は約30〜120゜
になしたものであれば、熱伝達体１０，２０の積
層に際し、熱伝達体の本体１上面あるいは下面
と、他の熱伝達体のフイン４との接触部分が小さ
いので非定常状態での蓄熱性が小さく、非定常時
の熱の伝達に有利となる。しかしながら、フイン
４の形状は端面Ｖ字状のものに限らず、第９図に
示す熱伝達体３０のように断面がＵ字状のフイン
３１であつてもよい。

以上説明したように本考案は、一定方向に貫通
された複数の流路を有する筒箱状の本体の片面あ
るいは両面に、前記流路の方向に対し交差方向に
細長状のフインを複数本配しかつ各フインは各々
並列状になして突設せしめた熱伝達体を、熱交換
器ケース体内に積層状に接合し収納して十字流の
各流路を有する熱交換器となすため、熱伝達体を
介して流体の熱交換を十字流式に行なうことがで
きる。そしてこの考案に用いる熱伝達体は本体お
よび各フインがセラミツク質よりなり、耐熱性及
び耐腐食性が高いものであり、かつ熱伝達体の本
体はたてよこ辺の長さに対し高さの小さい筒箱状
なしかつ内部に流路形成用の仕切壁を設けてある
ので、単に板状体を接合して組立てたものに比
し、本体の機械的強度が大きく、さらに外面に取
り付けられるフインにより本体強度が増大される
ため、竪牢な十字流式熱交換することができる利
点がある。すなわち、本考案熱交換器用の熱伝達
体は、本体外面に取付けられる各フインが、本体
流路の方向に対し交差方向に位置しかつ本体の両
端に達する長さでかつ外縁側が尖つた断面Ｖ字状
あるいは外縁側が円弧状となつた断面Ｕ字状の、
中空状をなす細長状に形成されているため、平板
状のフインを立設した従来の熱伝達体の場合に較
べ、フイン外縁に負荷された荷重は同フイン左右
の基部側（平板接着側）に二分割されて下方の平
板に伝達されフインの荷重支持力が著しく高いも
のであり都合がよい。したがつて本考案の十字流
式の熱交換器は流路が形成し易いものであり、か
つ熱伝達体を形成するセラミツク質の高強度の材
質特性、及びフイン構造の特性によつて強固な熱
交換器とされる。さらに本考案熱交換器はその熱
伝達体のフインが断面Ｖ字状あるいは断面Ｕ字状
の中空形状に形成されているので、熱交換の際に
蓄熱性が小さく熱伝達に有利である。

しかして、所定のケース体内にフイン方向を同
じ向きにした熱伝達体を積み重ねて収納すること
により、耐腐食性が大で耐熱性が高く、機械的強
度が大でコンパクトで且つ熱交換能力の大きい十
字流式の熱交換器を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は熱伝達体の製造工程を示すも
ので、第１図は成形した本体の斜視図、第２図は
成形したフインの斜視図、第３図は本体成形用の
押出し成形機の断面図、第４図は第３図−線
における断面図、第５図は第３図−線におけ
る断面図、第６図は焼成後の熱伝達体の斜視図、
第７図は熱伝達体の別例を示す側面図、第８図は
熱伝達体を組み込んだ熱交換器の説明図、第９図
は断面Ｕ字状のフインを設けた熱伝達体の側面図
である。１……本体、２，２Ａ……流路、３……仕切
壁、４，３１……フイン、１０，２０，３０……
熱伝達体、１０Ａ，２０Ａ……成形体、１４……
熱交換器、Ｋ，Ｔ……流体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

一定方向に貫通された複数の流路を有する筒箱
状の本体の片面あるいは両面に、前記流路の方向
に対し交差方向に位置しかつ本体の両端に達する
長さでかつ外縁側が尖つた断面Ｖ字状あるいは外
縁側が円弧状となつた断面Ｕ字状の、中空形状を
なす細長状のフインを並列状に複数本突設せし
め、前記本体およびフインがセラミツク質よりな
る熱伝達体を、フイン方向を同じになるようにし
て複数個重ね、十字流式の熱交換器用の容器内に
収納したことを特徴とした熱交換器。