JPS6339587Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱交換器用バツフル装置、詳しく
は、外熱式の熱交換器内での高温ガス流路を迷路
状に構成するための熱交換器用バツフル装置に関
するものである。

第１図は外熱式の熱交換器を示す。この熱交換
器は、耐火物で構成された有底の外筒ａ内に、基
端を反応ガス流入室ｂに開口した有底の複数本の
外側伝熱管ｃが挿入してあり、またこの各外側伝
熱管ｃ内には、先端を外側伝熱管ｃの底部に開口
し、また基端を出口ｄに接続した内側伝熱管ｅが
挿入してある。

そして外筒ａの底部に開口した入口ｆより加熱
用高温ガスが流入し、上部に開口した出口ｇより
流出する間に上記外側伝熱管ｃが加熱され、この
外側伝熱管ｃから内側伝熱管ｅへ通り抜ける間に
反応ガスが反応温度まで加熱されるようになつて
いる。

上記熱交換にあつては、外管ａ内での高温ガス
の迷路を作るために、外側伝熱管ｃの長さ方向に
複数個のバツフルプレートｈが設けてある。

従来の上記バツフルプレートｈは鋼板にて構成
され、チユーブシートｉに固着された棒状のタイ
ロツドｊにより固定されていたが、上記熱交換器
が高温になり、特に内部温度が800℃程度になる
ものは、外筒ａに流入する高温ガスの温度は1200
℃以上となり、この高温ガスに直接さらされるバ
ツフルプレートｈ及びタイロツドｊは殆ど上記高
温ガスと同温度となるため、このバツフルプレー
トｈ及びタイロツドｊが溶融若しくは酸化等によ
り寿命が短いという問題があつた。

また上記従来のバツフル装置は上記したように
これを構成する各バツフルプレートｈは鋼板にて
構成されていて極めて高い剛性を有していたた
め、複数枚のバツフルプレートｈを外側伝熱管ｃ
及びタイロツドｊにて組立てた状態で外筒ａに挿
入する際に、上記各バツフルプレートｈの外周部
が外筒ａの内面に当接して入りにくいという問題
がある。従来はこの問題を解決するために各バツ
フルプレートｈの大きさを外筒ａの内法寸法より
若干小さくしているが、その隙間が大きくなると
この部分にバイパス現象が生じ熱交換効率が低下
するという問題が新たに生じる。さらに上記バツ
フルプレートｈの外周と外筒ａとの間の隙間をあ
まり小さくすると、バツフルプレートｈが熱膨張
したときに、外筒ａに強く接触して外筒ａを破損
してしまうという問題もある。

本考案は上記のことにかんがみなされたもの
で、高温度に耐え、また外筒に対する挿入組立て
が容易で、しかもバツフルプレートの迷路を構成
する切欠部以外の外周部は外筒の内面に隙間なく
接触して高温ガスがバイパスすることがなく熱交
換率を高めることができる熱交換器用バツフル装
置を提供しようとするものである。

以下本考案の実施例を第２図以下に基づいて説
明する。

図中１は耐火物で構成された有底の外筒であ
り、この外筒１の底部に近い側壁に入口２が、ま
た開放端に近い側壁に出口３が設けてある。４は
外筒１の開放端部に気密状に固着可能にしたチユ
ーブシートであり、このチユーブシート４に、チ
ユーブシート側を開放した有底の複数本の外側伝
熱管５が、それぞれの開放端側が気密状に固着さ
れている。この外側伝熱管５は外筒１内に、この
外筒１の軸直角方向に隙間を有して挿入されてい
る。６は上記各外側伝熱管５の開放端側の全体を
カバーする蓋体であり、この蓋体６に反応ガス入
口７が設けてある。８は上記各外側伝熱管５内に
挿入される内側伝熱管で、この内側伝熱管８の先
端は外側伝熱管５の底部で開放されており、また
各内側伝熱管８の基部は蓋体６より外部に導出し
て設けた反応ガスの流出口９に接続されている。
上記各内側伝熱管８の先端部には外側伝熱管５の
内面に対向する通気性のある仕切板１０が固着し
てある。１１は外側伝熱管５内に、仕切板１０か
ら所定の厚さに充填された触媒である。また上記
外側伝熱管５の先端部は外筒１の入口２より底部
側に位置されている。

上記外筒１内には、外筒１の入口２から出口３
に至る迷路を構成する複数個のバツフルプレート
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが上記各外側伝
熱管５を貫通させて設けられている。各バツフル
プレート１２ａ，〜１２ｄのうち、中間に位置す
るバツフルプレート１２ｂ，１２ｃはその一部に
切欠きＡがあり、かつこの切欠きＡの位置を互い
にずらせてあり、この切欠きＡにより迷路が構成
されるようになつている。一方両側端に位置する
バツフルプレート１２ａ，１２ｄは上記入口２及
び出口３に至る通路の外側、すなわち、外筒１の
入口２より底側及び出口３より開放端側に位置さ
れている。そして上記外側伝熱管５の先端部は上
記外側のバツフルプレート１２ｄより外筒１の底
側に突出されている。

上記各バツフルプレート１２ａ，〜１２ｄは第
４図に示すようになつており、基板１３と、この
基板１３を包む布１４とからなつている。上記基
板１３には上記外側伝熱管５と連結棒１５が貫通
する穴１６，１７が上記両部材のそれぞれの径よ
り大径にあけられている。そしてこの基板１３を
包む布１４は上記各穴１５，１６及び外周縁で耳
部１８を有して縫着してあり、この各耳部１８が
外側伝熱管５、連結棒１５の外面、及び外筒１の
内面に弾性的に接触されるようになつている。１
９は上記各バツフルプレート１２の間に上記連結
棒１５に嵌合して介装されるスペーサである。上
記連結棒１５の一端はチユーブシート４に固着し
た止め金２０にナツト２１にて固着されており、
またこの連結棒１５の他端には同様にナツト２１
が固着してあり、このナツト２１にてバツフルプ
レートが抜け出るのを防止している。

上記バツフルプレート１２ａ，〜１２ｄを構成
する基板１３、布１４、連結棒１５及びスペーサ
１９はそれぞれセラミツクで構成されている。

基板１３を構成するセラミツクの例としては、
3Al₂O₃・2SiO₂〜2Al₂O₃・SiO₂（ムライト）、
2MgO・Al₂O₃・5SiO₂（コージライト）があり、
さらにAl₂O₃・SiO₂の繊維（商品名：カオウー
ル）、Al₂O₃の繊維（商品名：サフイール）の成
形品を用いる。

また布１４は炭化硅素あるいはアルミナ等を主
成分とするセラミツク繊維にて織られたものを用
いる。またこの布を縫着する糸も当然布１４と同
質の材料を用いる。

さらに上記連結棒１５は炭化硅素にて構成され
ている。なおこの連結棒１５はロープ状のものに
してもよい。

上記各バツフルプレート１２の外縁で、外筒１
の内面に接触する部分は上記したように布１４に
よる耳部１８にて弾性接触させてもよいが、第５
図に示すように、炭化硅素繊維２２を布１４で包
んで構成した縁部材２３をバツフルプレート１２
の縁部に縫着し、この縁部材２３を外筒１の内面
に接触させてもよい。

上記構成において、加熱用の燃焼ガスは外筒１
の入口２から入り、バツフルプレート１２ａ，〜
１２ｄの切欠きＡによる迷路を通つて出口３より
排出される。一方反応ガスの流入口７より入つた
反応ガスは蓋体６から各外側伝熱管５内に入り、
ここで触媒１１を通つて外側伝熱管５の底部から
Ｕターンして内側伝熱管８に入り、ついで出口９
へと排出される。

上記反応ガスは外側伝熱管５を通る間に熱交換
されて反応温度まで温度上昇され、ここで所定の
反応力が行なわれる。

上記熱交換時において、入口２より流入した燃
焼ガスは上記したようにバツフルプレート１２
ａ，〜１２ｄにて構成される迷路を通つて出口３
に至るが、このとき上記各バツフルプレート１２
ａ，〜１２ｄのうち、両側端に位置するバツフル
プレート１２ａ，１２ｄより外側には上記燃焼ガ
スは流入せず、従つてこの両バツフルプレート１
２ａ，１２ｄより外側部の温度は低くおさえられ
る。

さらに上記熱交換時において、各バツフルプレ
ート１２ａ，〜１２ｄの耳部１８が外側伝熱管
５、連結棒１５及び外筒１に弾性接触されている
ことにより、それぞれの接触部の空隙がふさが
れ、この部分での高温ガスのバイパスが防止され
る。また上記耳部１８による弾性接触により、バ
ツフルプレート１２ａ，〜１２ｄと他の部材との
熱膨張が異なつても互いに干渉することがない。

なお上記実施例では、第４図に示すように、各
バツフルプレート１２ａ，〜１２ｄは、外筒１の
内面に接触する部分のほかに外側伝熱管５は連結
棒１５の貫通部にもこれらに弾性接触する耳部１
８を設けた例を示したが、上記外側伝熱管５及び
連結棒１５の貫通部の耳部１８はなくてもよい。
この場合、連結棒１５の貫通部はスペーサ１９に
て閉じられるが外側伝熱管５の貫通部には隙間が
でき、この部分で燃焼ガスがバイパスされる。し
かしながらこのバイパスする燃焼ガスにて外側伝
熱管５のバツフルプレートに貫通する部分が加熱
されるため、このバイパス量があまり多くなけれ
ば問題ない。なお上記の場合も、両端に位置する
バツフルプレート１２ａ，１２ｄは、上記外側伝
熱管５が貫通する部分にも耳部１８をつけた方が
望ましい。これは両バツフルプレート１２ａ，１
２ｄで仕切られた外側部の昇温をなるたけ低くす
るためである。

本考案は上記のようになり、熱交換器のバツフ
ル装置を構成する複数個のバツフルプレート１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を、セラミツクよりなる
基板１３と、セラミツク繊維よりなり、かつ上記
基板１３を包む布１４とにて構成し、またこの各
バツフルプレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…
を、これらを貫通する連結部材と、この連結部材
に嵌合し、かつ各バツフルプレート１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，…間に介装されるスペーサ１９とに
て相互に結合すると共に、この連結部材及びスペ
ーサ１９をセラミツク材にて構成し、さらに上記
バツフルプレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の
外周部で、かつ外筒１の内周面に嵌合する部分
に、外筒１の内面に弾性接触し、かつセラミツク
よりなる突起をを設けて熱交換器用バツフル装置
を構成したから、このバツフル装置のバツフルプ
レート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…及び連結部材
やスペーサ１９は高温に耐え、溶融若しくは酸化
等で侵されることがなく寿命を著しく向上するこ
とができる。また各バツフルプレート１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，…の外周部には外筒１の内面に弾
性接触する突起部があることにより、バツフル装
置としては外筒１の内面に対して若干の自由度を
有することになり、組立状での各バツフルプレー
ト１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の外側寸法に若干
誤差があつてもバツフル装置を外筒１内に容易に
挿入組立てることができる。さらに上記各バツフ
ルプレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の迷路を
構成する切欠部以外の外周部は外筒１の内面に隙
間なく接触するから、この接触部から高温ガスが
バイパスすることがなく熱交換率を高めることが
でき、容積当たりの熱交換量を飛躍的に増加する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバツフル装置を用いた熱交換器
を示す断面図、第２図以下は本考案の実施例を示
すもので、第２図は本考案に係るバツフル装置を
用いた熱交換器を示す縦断面図、第３図は第２図
の−線に沿う断面矢視図、第４図は要部の拡
大断面図、第５図は他の実施例を示す断面図であ
る。 １は外筒、５は外側伝熱管、１２はバツフルプ
レート、１３は基板、１４は布、１５は連結棒、
１８は耳部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱交換用の管体を挿入した外筒１内に、この熱
   交換用の管体が貫通され、かつ外筒１の両側部に
   設けた入口２と出口３の間を迷路構成とする複数
   個のバツフルプレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
   １２ｄからなる熱交換器用バツフル装置におい
   て、上記バツフルプレート１２ａ，１２ｂ，１２
   ｃ，…を、セラミツクよりなる基板１３と、セラ
   ミツク繊維よりなり、かつ上記基板１３を包む布
   １４とにて構成し、また各バツフルプレート１２
   ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を、これらを貫通する連
   結部材と、この連結部材に嵌合し、かつ各バツフ
   ルプレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…間に介装
   されるスペーサ１９とにて相互に結合すると共
   に、この連結部材と、スペーサ１９をセラミツク
   材にて構成し、さらに上記各バツフルプレート１
   ２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の外周部で、かつ外筒
   １の内面に嵌合する部分に、外筒１の内面に弾性
   接触し、かつセラミツクよりなる弾性突起部を設
   けたことを特徴とする熱交換器用バツフル装置。