JPS601555B2 - ブロック型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブロック型熱交換器に関するものである。

熱エネルギーの有効利用の立場から、熱交換器の作動温
度をできるだけ高くすることが基本的に要求される。

しかし従来の金属製熱交換器はその使用材料面の耐熱性
等の制約から１０００ｏ○以上の高温度で作動させるこ
とは難しい。本発明はそのような高温度に対して優れた
材料特性を持ち、信頼性のあるセラミック材料を使用し
た熱交換器を提供せんとするものである。

しかもこの熱交換器は、例えば現在鉄鋼業界で使用され
ている灼熱炉レキュベレータや多目的高温ガス炉による
原子力製鉄用の高温熱交換器等高温度で作動する熱交換
器に使用できるようにしたものである。以下本発明を実
施の一例を示す図面に基づいて説明する。

図において１，２は縦型筒状金属製胴体３の上下両端に
取付けられる上部へッダー及び下部へッダーであり、４
・・・はこれら上部へッダーー及び下部へッダー２間に
おいて上下方向に複数個積み重ねるようにして設けられ
たセラミック製伝熱ブロックで、第２図に明らかなよう
に、両側に胴体３内空間を左右に二分する上下方向の耳
部が一体的に形成されている。５は前記胴体３の内面に
装着された耐火断熱材で、この断熱材５と前記伝熱ブロ
ック４・・・との間には低温流体流路用空間６が形成さ
れている。

７・・・は各伝熱ブロック４において上下方向に貫通す
るように形成された高温流体流路用孔、８・・・は各伝
熱ブロック４において横方向に貫通するように形成され
た低温流体流路用孔である。

複数個積み重ねられた伝熱ブロック４・・・の高温流体
流路用孔７・・・は各伝熱ブロック４の上下両端面に形
成された凹入部９・・・を介して互いに蓮通し、又最下
段の伝熱ブロック４の高温流体流路用孔７・・・下端は
下部へッダー２の中心孔１Ｏ‘こ連通すると共に最上段
の伝熱ブロック４の高温流体流路用孔７・・・上端は上
部へッダーーの中心孔１１に蓮適している。又低温流体
流路用孔８・・・については、最上段の伝熱ブロック４
の流路用孔８から最下段の伝熱ブロック４の流路用孔８
に百って低温流体が蛇行状に流れるように伝熱ブロック
４と４の間における前記低温流体流路用空間６を仕切る
じやま板１２・・・が設けられている。尚上部へッダー
ーと最上段の伝熱ブロック４上端並びに断熱材５上端と
の間及び下部へッダー２と最下段の伝熱ブロック４下端
並びに断熱材５下端との間にもじやま板１３…が設けら
れている。ところでこれら上部へツダ−１及び下部へッ
ダー２、伝熱ブロック４・・・、じやま板１２・・・、
１３・川はシリコンカーバイト或いはシリコンナイトラ
イト等のセラミックにより作られている。又図中１４・
・・は前記じやま板１２と伝熱ブロック４との間に介装
されたセラミックファイバー製のパッキン、１５は前記
じやま板１３と伝熱ブ。ック４並びに上部へッダーー、
下部へッダー２との間に介装されたセラミックファイバ
ー製のパッキンである。尚図面では示されていないが、
じやま板１２，１３と断熱材５との穣当面はセラミック
ボンドや高温用コーティング材等で固着されている。更
に１６は前記胴体３の上端近傍側部に形成した低温流体
流入口、ｊ７は胴体３の下端近傍側部に形成した低温流
体流出口であり、これら流入口１６及び流出ロー７の内
面にも前記断熱材５が設けられている。１８は前記上部
へッダー１を胴体３の上端に支持するために上部へッダ
ーーを胴体３側に押さえる金属製カバーであり、このカ
バー１８は上部へッダー１の上半分傾斜外面に外隊する
りング１９と係合する遊動フランジ２０にボルト２１、
ナット２２により蓮緒ミれ、遊動フランジ２川ま胴体３
の上端フランジ２３と、このフランジ２３との間で圧縮
セラミックファイバーのグランドパッキン２４を侠着す
るパッキン押え２５とに対しボルト２１、ナット２２に
より連結されている。

又パッキン押え２５はフランジ２３に対し別のボルト２
１、ナット２２により連結されている。即ち前記グラン
ドパッキン２４はセラミックと金属の熱膨張差を吸収す
るために装着されたものであり、金属製のパッキン押え
２５でボルト締めし、同時に金属製の遊動フランジ２０
共ボルト締めする構造となっている。２６は前記下部へ
ッダー２を胴体３の下端に支持するために下部へ、ソダ
ー２を胴体３側に押さえる金属製カバーであり、このカ
バー２６は胴体３の下端フランジ２７にボルト２８、ナ
ット２９により連結固定されている。

次に本発明の動作説明を行なう。通常上下方向の流路用
孔７・・・には高温流体を流し、横方向の流路用孔８・
・・には低温流体を流す。

高糧流体は図外のパイプを通って下部へッダー２の中心
孔１０より入って各伝熱ブロック４の上下方向の高温流
体流路用孔７・・・を通過し、上部へッダーーの中心孔
１１より図外のパイプを通って流出する。一方低温流体
は図外のパイプを通って前記胴体３上端近傍の低温流体
流入ロー６より胴体３内に入り各伝熱ブロック４の横方
向の流路用孔８・・・及び胴体３内の流路用空間６を通
過して蛇行状に流れ、胴体３下端近傍の低温流体流出ロ
ー７より図外のパイプを通って流出する。このように各
伝熱ブロック４の上下方向の流路用孔７・・・に高温流
体が、横方向の流路用孔８・・・に低温流体が流れるこ
とによって熱交換がなされるのである。本発明ブロック
型熱交換器は以上述べたように実施し得るものであり、
次に述べるような効果が得られる。１ 例えば均熱炉タ
イルレキュベレーターでは伝熱管の劣化による耐用低下
という問題点があるが、本発明の熱交換器は伝熱管を使
用しないので、伝熱管の構造並びに強度等の問題点が解
消される。

２ セラミック製のシェルアンドチューブ型の熱交換器
では、セラミックの伝熱管と管板による取付方法や伝熱
管の熱膨張による対策等が難かしいが、本発明によれば
そのような問題はない。

３ セラミック製の蓄熱型交換器では例えば原子力製鉄
で水素を主成分とした還元ガスを使用する場合、キャリ
オーバ−（流体の持ち運び）によって炉心の構成材料で
あるグラファィトと反応し、原子炉の安全上の問題があ
るが、本発明の熱交換器は隔壁型のためその問題はない
。

４ 本発明熱交換器は伝熱ブロックを組み合わせてなる
ため、構造が簡単で、セラミック材料の接合部がなく圧
縮に強いセラミックの特長を生かした構造である。

５ 本発明の熱交換器は組立ておよび部分的修正が容易
に行なえると共にコンパクトである。

６ 図面に示す実施例では熱交換器を縦型に横成してい
るが、横型に構成することも可能である。

７ 伝熱ブロックおよびじやま板がセラミック製である
ので、プロセス側とサービス側の温度が共に１０００ｏ
ｏ以上でも十分作動することができる。

８ セラミック製伝熱ブロックの両側に上下方向の耳部
を一体的に形成したので、従来のように長手じやま板を
別個設けなくて済み組み立てが容易に行える。

９ セラミック製伝熱ブロックの上下両端面に上下方向
の流体流路用孔に蓮適する凹入部を積極的に形成したの
で、各伝熱ブロックを突き合わす際に、互いの上下方向
の流体流路用孔をきわめて容易に蓮通させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の一例を示すもので、第１図は全体
縦断面図、第２図は伝熱ブロックの一部切欠平面図、第
３図は伝熱ブロックの正面図である。 １・・・上部へッダー、２・・・下部へツダー、３・・
・胴体、４・・・伝熱ブロック、５・・・断熱材、６・
・・低温流体流路用空間、７・・・高温流体流路用孔、
８・・・低温０流体流路用孔、９・・・凹入部、１０，
１１・・・中心孔、１２，１３・・・じやま板、１６・
・・低温流体流入口、１７・・・低温流体流出口。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上下方向並びに横方向に夫々多数の流体流路用孔を
   形成すると共に、両側に上下方向の耳部を一体的に形成
   し、かつ上下両端面に前記上下方向の流体流路用孔に連
   通する凹入部を形成した複数個のセラミツク製伝熱ブロ
   ツクを、内面に耐火断熱材を付設した金属製胴体内に前
   記耳部で該胴体内空間を左右に二分するように積み重ね
   て設け、各ブロツクの上下方向の流体流路用孔同志を前
   記凹入部を介して互いに連通させると共に、各突き合せ
   面間にじやま板を介装して横方向の流体流路用孔同志を
   蛇行状に連通させ、一方の流体流路用孔内に高温流体を
   他方の流体流路用孔内に低温流体を流して熱交換を行な
   うようにしたことを特徴とするブロツク型熱交換器。