JPS61256195A

JPS61256195A - セラミツクチユ−ブの接続構造

Info

Publication number: JPS61256195A
Application number: JP9653585A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Takehara; 徹雄竹原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1986-11-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えばセラミック伝熱管を有する熱交換器な
どに適用されるセラミックチューブの接続構造に関する
。

「従来技術およびその問題点」近年、高温の燃焼ガスなどの熱交換において、セラミッ
ク伝熱管を有する熱交換器の採用が試みられている。

しかしながら、一般にセラミックは曲げ応力に弱く、破
損しやすい性質がある。このため、長尺なセラミック伝
熱管を熱交換春本体に収容した場合には、振動や熱的応
力によって管が破損する虞れがある。また、長尺なセラ
ミック伝熱管は、製造が極めて困難でもある。

したがって、長尺なセラミック伝熱管などを必要とする
場合には、比較的短い管を接続して使用する必要がある
。このようなセラミックチューブの接続構造として、セ
ラミックチューブの端部と端部とを管板によって接続支
持した構造が知られている。

しかしながら、上記のようなセラミックチューブの接続
構造では、セラミックチューブを管板に組付ける際に接
続するので、セラミックチューブと管板との組立てを現
場で行なう必要があり、作業性が悪かった。また、セラ
ミックチューブが複数本の管束をなすときは、各セラミ
ックチューブの寸法誤差やバラツキにより、接続箇所が
ずれてしまい管板部位における接続が困難となることも
あった。さらに、セラミックチューブを接続することに
より、高温下における金属とセラミックとの熱膨張率の
差が各セラミックチューブ毎に加算されて全体として極
めて大きなものとなり、熱膨張率の差による寸法ずれを
吸収する構造とすることが極めて困難であった。

「発明の目的」本発明の目的は、組立や設計が容易であり、製品の寸法
誤差や、熱膨張率の差による寸法ずれを容易に吸収する
ことができるセラミックチューブの接続構造を提供する
ことにある。

「発明の構成」本発明のセラミックチューブの接続構造は、複数のセラ
ミックチューブの端部が管板に保持され、別の複数のセ
ラミックチューブの端部が別の管板で保持され、前記管
板どうしが対面して配置され、この二重の管板の間に前
記セラミックチューブ内を流れる流体の流路を区画する
仕切りが設けられている。

したがって、セラミックチューブをあらかじめ管板に保
持させておけば、管板と管板とを対面して配置するだけ
で、複数のセラミックチューブを一度に接続できること
になる。さらに、セラミックチューブの両端部を管板に
保持させてユニット化しておけば、ユニットを複数個連
結するだけで所望の長さのセラミックチューブを得るこ
とができる。このため、設計、分解、輸送１組立てを容
易にすることができる。また、各セラミックチューブの
製品寸法誤差や、熱膨張率の差による寸法ずれは、それ
ぞれの管板の保持部で吸収されるので、全体として無理
の生じない構造となる。

さらに、管板と管板との間に設けられた仕切りにより、
流体の流路が区画されるので、例えばセラミックチュー
ブの一部が破損したとき、破損したセラミックチューブ
を含む区画のみを閉塞し、他のセラミックチューブを用
いて運転を続行することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記管板は氷冷管板と
される。管板は、通常金属で形成されるので、氷冷構造
とすることにより耐熱性を付与することができる。また
、セラミックチューブの保持部分や、管板と管板との接
合部分が冷却されるので、それらの部分におけるシール
がしやすくなる。

本発明の別の好ましい態様によれば、前記仕切りは、一
方の前記管板に突設された仕切り板と、この仕切り板が
嵌合するように他方の前記管板に形成された溝と、前記
仕切り板が嵌合したときの隙間を埋めるように前記溝内
に配置されたシール材とからなる。これにより、仕切り
部分における気密性を充分に維持することができる。

本発明のまた別の好ましい態様によれば、前記仕切りは
、一方の前記管板に形成された段部と。

この段部に嵌合するように他方の前記管板に形成された
別の段部と、前記段部どうじが嵌合したときの隙間を埋
めるシール部材とからなる。これによっても仕切り部分
における気密性を充分に維持することができる。

本発明のさらに好ましい態様によれば、前記仕切りは、
前記セラミックチューブの一本毎にその内を流れる流体
の流路を仕切るように形成されている。これによれば、
セラミックチューブの一本毎に独立した流路が形成され
るので、破損時における効率低下を最小限に押えること
ができる。

本発明による接合構造は、例えば熱交換器におけるセラ
ミック伝熱管の接合や、高温排ガスなどからの集塵装置
における多孔質セラミックチューブの接合などに適用す
ることができる。

「発明の実施例」第１図には、本発明によるセラミックチューブの接続構
造が示されている。連結すべき複数本のセラミックチュ
ーブｌａの下端部が金属製の管板２ａにより保持されて
いる。また、連結すべき複数本のセラミックチューブ１
ｂの上端部が金属製の管板２ｂに保持されている。この
場合、各セラミックチューブｌａ、１ｂは、各管板２ａ
、２ｂの挿通孔３ａ、３ｂにそれぞれ挿通され、筒状の
シール部材４ａ、　４ｂを介して各管板２ａ、２１１１
に保持されている。シール部材４ａ、４ｂは、金属とセ
ラミックスとの熱膨張率の差に起因するセラミックチュ
ーブ１ａ、１ｂの位置ずれを吸収し、かつ、気密性が保
持される構造とされ、例えば金属製伸縮継手や、耐熱性
ゴム等のパツキンや、セラミック粉末を用いたコンパウ
ンドシールなどが採用される。そして、上部の管板２ａ
の下面には支持リング５が固着され、支持リング５によ
りセラミックチューブｌａの下端部が支持されている。

また、各管板２ａ、２ｂには水室６ａ、　８ｂが形成さ
れており、これによって氷冷がなされるようになってい
る。各管板２ａ、２ｂの外周は１缶壁７ａ、７ｂによっ
て囲まれている。さらに、缶壁７ａ。

７ｂの外周にはフランジ８ａ、８ｂが固着されている。

そして、管板２ａ、２ｂは、このフランジ８ａ、８ｂ面
を突き合わされ、ポルト８およびナシ）１０により締付
けられることにより、対面して配置されている。この場
合、フランジ８ａ、８ｂの間にはパツキン１１が介在さ
れ、缶体内部を密封シールしている。

そして、管板２ａ、２ｂの間には所定の間隙１２が形成
されており、複数のセラミックチューブｌａ、　ｌｂの
長さの不揃いや、熱膨張率による伸びが許容されるよう
になっている０図中、１３はキャスタブル等からなる断
熱材である。

そして、本発明では、間隙１２の部分に仕切り板１４と
溝１５とからなる仕切りが設けられている。すなわち、
第２図に示すように、上部の管板２ａの下面にセラミッ
クチューブ１ａを囲む環状の仕切り板１４が突設され、
下部の管板２ｂの上面に上記仕切り板１４が嵌合する環
状の溝１５が形成されている。そして、溝１５内にはシ
リコンゴム、フッ素ゴム、ネオプレンゴムなどの有機系
シール材１８が充填されており、これによって仕切り板
１４と＄１５との隙間が埋められている。なお、このシ
ール材１Ｂはゴム製０リングや、ゴム系またはアスベス
ト系のシートパツキンなどであってもかまわない、この
仕切り構造により、セラミックチューブｌａ内の空間と
セラミックチューブｉｂ内の空間とは、仕切り板１４の
内側空間を介して連通し、独立した流路を形成する。

第３図には上記接続構造を適用してなる熱交換器が示さ
れている。この熱交換器２１は、複数のユニット２２．
２３．２４が縦方向に連結されてできている。各ユニッ
ト２２．２３．２４は、それぞれ複数のセラミックチュ
ーブ１の両端部が管板２によって支持されてなる。そし
て、隣りあうユニットの向いあう管板２．２の間には仕
切り板１４などからなる仕切りが設けられ、管板２が上
記接続構造によって接合されることにより、セラミック
チューブ１は、上または下のユニットのセラミックチュ
ーブのうち、仕切りによって対応せしめられているセラ
ミックチューブとのみ軸方向に連通されている。なお、
最上部のユニット２２の上部管板２は被加熱ガス流入口
２５を有するヘッダ２Ｂに接続され、最下部のユニット
２４の下部管板２は被加熱ガス流出口２７を有するヘッ
ダ２８に接続されている。そして、各ユニット２２．２
３．２４には、加熱ガス流入口２９および加熱ガス流出
口３０がそれぞれ設けられている０図中、３１は管板２
の冷却水出入口であり、１３はユニット２２．２３．２
４、ヘッダ２Ｂ、２８の金属製缶壁および金属製の管板
２に内張すされた断熱材である。

上記の構成において、被加熱ガスは、被加熱ガス流入口
２５からヘッダ２６内に入り、ユニット２２．２３、２
４の複数本のセラミックチューブｌ内を順次通ってヘッ
ダ２８内に入り、被加熱ガス流出口２７より流出する。

一方、加熱ガスは、各ユニー２ト２２．２３．２４に設
けらた加熱ガス流入口２９より入り、加熱ガス流出口３
０より流出する。加熱ガスは熱交換器２１の内部で複数
本のセラミックチューブ１に接触して熱を伝達し、セラ
ミックチューブｌ内を流れる被加熱ガスを加熱する。

そして、上下方向に対応するセラミックチューブｌは、
仕切り板１４の内側空間を介して連通し、それぞれ独立
の流路を形成しているので、いずれかのセラミックチュ
ーブ１が破損したときは、そのチューブ１を含む流路の
上下面を閉塞することにより、ガスの漏洩を起すことな
く、他のチューブ１による熱交換を続行することができ
る。

この熱交換器２１の組立てに際しては、各ユニット２２
．２３．２４の管板２をそれぞれ突き合わせてポルト９
およびナツト１０で締付は固定し、最上部のユニット２
２の上部管板２にヘッダ２Ｇを接続し、最下部のユニッ
ト２４の下部管板２にヘッダ２８を接合するだけでよい
、また、補修などに際しては、各管板２を分離するだけ
で容易に分解することができる。このように、複数本の
セラミックチューブ１をあらかじめ管板２に組付けてユ
ニット化したので、セラミックチューブ１の組込み、輸
送、現場での組立て１分解が容易となる。

また、各セラミックチューブ１の製造に伴なう寸法誤差
は、各ユニット２２．２３．２４の管板２においてそれ
ぞれ吸収されるので、寸法誤差が軸方向に加算されて支
障を生じることはない、同様にして、熱膨張率の差によ
る寸法ずれも、各ユニット２２．２３．２４の管板２に
おいてそれぞれ吸収されるので、寸法ずれが軸方向に加
算されて過大な応力がかかることはない。

第４図には仕切り部分の構造を変えた他の実施例が示さ
れている。この実施例では、管板２ａの下面に固着され
た支持リング５の下面に口状の段部１７が形成され、管
板２ｂの上面に固着された環状部材１８の上面に口状の
段部１８が形成され、これらの段部１７．１９が互いに
嵌合し、その隙間に前記と同様な有機系シール材１６が
介在されている。この実施例においても仕切り部分にお
ける気密性が充分に維持される。

第５図には仕切り部分の構造を変えた他の実施例が示さ
れている。この実施例では、セラミックチューブ１の一
本毎に仕切りが設けられることなく、何本かのセラミッ
クチューブｌを共通の流路にまとめるように仕切り板１
４が形成されている。

なお、図中、８はフランジ、７は缶壁である。

したがって、いずれかのセラミックチューブ１が破損し
たときは、そのチューブ１を含む流路の上下を閉塞する
ことにより、他の流路における熱交換を続行することが
できる。さらに、かかる構造によれば、仕切り内に属す
るセラミックチューブｌの本数を上のユニットと下のユ
ニットとで異なる数とすることもできる。これにより、
使用条件に応じてユニット毎のセラミックチューブ１の
本数や径を変えて全体として最適設計とすることもでき
る。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、複数のセラミッ
クチューブの端部をそれぞれ管板で保持し、この管板と
管板とを向かい合うように配置して接続するようにした
ので、あらかじめセラミックチューブと管板とを組付け
てユニット化しておき、設計、輸送、組立て、分解を容
易にすることができる。また、セラミックチューブの製
造に伴なう寸法誤差や、高温下における熱膨張率の差に
よる寸法ずれが各管板において吸収されるので、軸方向
に累積されることはなく、全体として無理な応力がかか
らない構造となる。さらに、管板と管板との間にセラミ
ックチューブ内を流れる流体の流路を区画する仕切りを
設けたので、セラミックチューブのいずれかが破損した
際には、そのセラミックチューブを含む流路を閉塞する
ことにより、他の波路を用いて運転を続行することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミックチューブの接続構造の
実施例を示す要部縦断面図、第２図は上記接続構造にお
ける仕切り部分を示す部分縦断面図、第３図は同接続構
造を適用した熱交換器の一例を示す一部切欠立断面図、
第４図は本発明の他の実施例における仕切り部分を示す
部分縦断面図、第５図は本発明のさらに他の実施例にお
ける仕切り部分を示す部分横断面図である。図中、　１　、　ｌａ、１ｂはセラミックチューブ、２
．２ａ、２ｂは管板、４ａ、４ｂはシール部材、５は支
持リング、６ａ、６ｂは氷室、７．７ａ、７ｂは缶壁、
８．８ａ、８ｂはフランジ、８はボルト、１０はナツト
、１２は間隙、１４は仕切り板、１５は溝、１６はシー
ル材、１７は段部、１日は部材、１９は段部、２２．２
３．２４はユニットである。第１図手先完有む夕１三書（自発）　　　　　　　　　　　　
６　。特許庁長官　　宇賀　道部　　殿　　　　　　　　　　
　　　　　　　図」昭和６０年特許願第９６５３５号２）発明の名称セラミックチューブの接続構造３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名　称
　（００４）旭硝子株式会社代表者坂部武夫４、代理人補正の内容）明細書第１５頁第５行の「一部切欠立断面という記載
を「一部切欠縦断面図」と補正す）図面中、第３図を添
付図面に補正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のセラミックチューブの端部が管板に保持さ
れ、別の複数のセラミックチューブの端部が別の管板で
保持され、前記管板どうしが対面して配置され、この二
重の管板の間に前記セラミックチューブ内を流れる流体
の流路を区画する仕切りが設けられていることを特徴と
するセラミックチューブの接続構造。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記管板はいず
れも氷冷管板であるセラミックチューブの接続構造。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記仕切りは、一方の前記管板に突設された仕切り板と、
この仕切り板が嵌合するように他方の前記管板に形成さ
れた溝と、前記仕切り板が嵌合したときの隙間を埋める
ように前記溝内に配量されたシール材とからなるセラミ
ックチューブの接続構造。
（４）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記仕切りは、一方の前記管板に形成された段部と、この
段部に嵌合するように他方の前記管板に形成された別の
段部と、前記段部どうしが嵌合したときの隙間を埋める
シール部材とからなるセラミックチューブの接続構造。
（５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか一
において、前記仕切りは、前記セラミックチューブの一
本毎にその内を流れる流体の流路を仕切るように形成さ
れているセラミックチューブの接続構造。