(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下を管板で封鎖し、一端に冷却されるべき流体の第１の導入口が、他端に冷却されるべき流体の第１の排出口が、それぞれ設けられたシェルと、上記シェルの上部管板の内側に仕切り板を設け、上部管板と上記仕切り板と間に形成された副室と、上部管板と下部管板との間に配設され、上記冷却されるべき流体を上記第１の導入口側から上記第１の排出口側に流通させるチューブと、一端が上記仕切り板に支持され、他端が上記シェル内に開口した第１の配管と、上記シェルの側部の下部に設けられた加熱されるべき流体の第２の導入口と、上記シェルの側部の上部に設けられた加熱されるべき流体の第２の排出口と、上記第２の導入口に接続され、上記第２の導入口からシェル内に加熱されるべき流体を挿入する第１の流体導入装置とを具備する熱交換器において、上記副室に上記シェルの外部から貫通した第２の配管を設け、この第２の配管に上記シェルの外からの加熱されるべき流体を導入するようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、上記第１の配管の長さが、上記第２の排出口から排出される加熱されるべき流体の温度を６５０℃にする長さに設定されていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体間の熱交換を行う多管式（シェルアンドチューブ型）の熱交換方法およびこの方法を実施する熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に多管式（シェルアンドチューブ型）熱交換器は、コンデンサーや加熱器としてよく使用され、図３には、この多管式（シェルアンドチューブ型）熱交換器を、例えば塵焼却炉２に併設して設けられ、塵焼却炉２との間で熱交換を行うものとして使用した例を示している。
【０００３】
図３において、多管式熱交換器１は、塵焼却炉２の近傍に併設されていて、熱交換器１の加熱されるべき流体の流体排出口２４には、塵焼却炉２の外気導入口２ａが連結されている。熱交換器１の冷却すべき流体の導入口１３には、塵焼却炉２の排ガス排出口２ｂが連結されている。
【０００４】
塵焼却炉２と熱交換器１との間では、熱交換器１から加熱されるべき流体Ｂが塵焼却炉２の燃焼用空気として塵焼却炉２に導入される。逆に塵焼却炉２から排出された高温の冷却すべき流体Ａ（排ガス）が熱交換器１の導入口１３から熱交換器１に導入される。
【０００５】
熱交換器１から排出される加熱されるべき流体を塵焼却炉２の燃焼用空気として塵焼却炉２に供給し、逆に塵焼却炉２から排出された高温の排熱ガスを熱交換器１の導入口１３から熱交換器１に導入させて、その両者間で熱交換を行うようになっている。
【０００６】
この多管式熱交換器１は、図３ないし図５に示すように、上下を上部管板１１、下部管板１２で閉塞されたシェル２０の上部に、導入口１３が形成されており、同下部に冷却すべき流体の排出口１４が形成されている。冷却すべき流体Ａ（排ガス）は、図５の矢印Ｏで示すような、導入口１３からシェル２０内に導入され、複数のチューブ２１を通り排出口１４から排出される順路Ｏを通る。
【０００７】
上部管板１１と下部管板１２との間には、複数のチューブ２１が配設されており（図５において、このチューブ２１を１本示し、他は、省略した）、上部管板１１の内側には、仕切り板１５で仕切られた副室１７が形成されている。副室１７は、シェル２０の順路Ｏの高温部位に設けられることになる。
【０００８】
シェル２０の側部の下部には、加熱されるべき流体の流体導入口２３が、シェル２０の側部の上部には、流体排出口２４がそれぞれ接続されている。
【０００９】
仕切り板１５のシェル２０の中心部には、口径の太い第１の配管１６が設けられており、第１の配管１６は、一端１６ａが仕切り板１５に、他端１６ｂがシェル２０の内部にそれぞれ開口している。同仕切り板１５のシェル２０の周縁部近傍には、複数の口径の細い第２の配管１８が設けられている（図５において、この第２の配管１８を２本示し、他は、省略した）。第２の配管１８は、一端１７ａが仕切り板１５に、他端１７ｂがシェル２０の内部にそれぞれ開口している。符号１９は、バッフルプレートを、３０は被覆材を示している。
【００１０】
加熱されるべき流体Ｂ（予熱空気）は、図５の矢印Ｐ１で示すように第１の流体導入装置２６から流体導入口２３を通って、シェル２０内に導入され、シェル２０の内部を通って、流体排出口２４から外部に排出される順路Ｐ１と、別に図５の矢印Ｐ２で示すようにシェル２０内から第１の配管１６を通って副室１７に導かれ、副室１７から第２の配管１８を通って、シェル２０内に戻り、流体排出口２４から排出される順路Ｐ２とを通って外部に排出されるようになっている。
【００１１】
このような熱交換器１においては、流体Ａが順路Ｏを通っている間に、流体Ｂを順路Ｐ１と、順路Ｐ２とを通すことにより流体Ａと流体Ｂとの間で熱交換を行う。
【００１２】
この熱交換器１では、シェル２０の上部管板１１が設けられている部位は、高温の流体Ａが流通する部位で高温化され易く、熱交換器１の耐久性を保持するために、その管板１１部位を冷却することが必要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱交換器１では、上部管板１１の設けられた部位に副室１７を設け、流体Ｂの一部を順路Ｐ２を通すことにより、上部管板１１部近傍を冷却している。
【００１４】
この冷却方法では、シェル２０内の流体Ｂの一部を第１の配管から副室１７に導き、副室１７からシェル２０に戻すという複雑な長い順路Ｐ２を通して上部管板１１を冷却するので、シェル２０と副室１７との間に圧力差が生じ、流体Ｂを充分に副室１７を導くことが出来ず、充分に上部管板１１を冷却することができないという問題点がある。
【００１５】
本発明は、副室１７に直接流体Ｂを導入するようにした冷却能力を高めることができる熱交換方法と熱交換器を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上下を管板で封鎖し、一端に冷却されるべき流体の第１の導入口が、他端に冷却されるべき流体の第１の排出口が、それぞれ設けられたシェルと、上記シェルの上部管板の内側に仕切り板を設け、上部管板と上記仕切り板と間に形成された副室と、上部管板と下部管板との間に配設され、上記冷却されるべき流体を上記第１の導入口側から上記第１の排出口側に流通させるチューブと、一端が上記仕切り板に支持され、他端が上記シェル内に開口した第１の配管と、上記シェルの側部の下部に設けられた加熱されるべき流体の第２の導入口と、上記シェルの側部の上部に設けられた加熱されるべき流体の第２の排出口と、上記第２の導入口に接続され、上記第２の導入口からシェル内に加熱されるべき流体を挿入する第１の流体導入装置とを具備する熱交換器において、上記副室に上記シェルの外部から貫通した第２の配管を設け、この第２の配管に上記シェルの外からの加熱されるべき流体を導入するようにしたことを特徴とする熱交換器にある。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器において、上記第１の配管の長さが、上記第２の排出口から排出される加熱されるべき流体の温度を６５０℃にする長さに設定されていることを特徴とする熱交換器にある。
【００１９】
請求項４の発明は、冷却すべき流体が流通する順路の低温部側から高温部側に加熱されるべき流体を通すとともに、上記順路の高温部側の管板にこの管板の加熱を防止する副室を設け、この副室にシェル内を通過しない加熱されるべき流体を導入し、上記副室から上記シェル内の加熱されるべき流体の通る順路に上記シェル内を通過しない加熱されるべき流体を流して熱交換を行う方法であって、上記副室へ導入された流体は、シェルの外周部から離隔した上記副室の中心部に設けられた配管を通って、上記副室から排出されることを特徴とする熱交換方法にある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし２に基づいて説明する。図１ないし２において、熱交換器１０１は従来の熱交換器１と同じ構成については、同一符号を付してその説明は省略し、図１において、シェル２０の内部に設けられる複数のチューブ２１は、そのうち１本示し、他は省略する。
【００２１】
副室１７には、シェル２０の外部から接続される第２の配管２８を設け、第２の配管２８には、外部より第２の流体導入装置２９が接続されている。第１の配管１６の長さは、流体排出口２４から排出される流体Ｂの温度が、シェル２０の中を通過して熱交換されて排出されるときに、その温度が６５０℃なるような長さに設定されている。
【００２２】
本熱交換器が塵焼却炉に併設して設けられて、熱交換器から排出される予熱空気が焼却炉の焼却空気として使用され、焼却炉より排出される排ガスが導入口１３から熱交換器のシェル２０内に導入され複数のチューブ２１内を通り熱交換されて流体排出口１４から排出されて使用されるときに、予熱空気を６５０℃の温度にして排出すると、直に焼却炉内に排出された流体Ｂを導入できて便利になる。
【００２３】
本実施の形態の熱交換器では、副室１７にシェル２０の外部より直接、流体Ｂを導入し、副室１７からシェル２０の内部に流し、その間で副室１７、すなわち上部管板１１を冷却する。
【００２４】
この実施の形態では、副室１７内に第２の配管２８を設けて、その第２の配管２８に第２の流体導入装置２９を接続させて、副室１７内に流体Ｂを導入するようにしたけれども、本発明では、流体導入口２３に接続させて、シェル２０内に流体Ｂを挿入させる第１の流体導入装置２６から接続順路を分岐させて、分岐路を第２の配管２８に接続させて、流体Ｂを副室１７に導入させても良い。
【００２５】
【発明の実施例】
本発明の１実施例を図１ないし２に基づいて説明する。図１ないし２において、熱交換器１０１では、導入口１３からは８００℃の排ガスが導入され、チューブ２１（図１において、複数のチューブ２１のうち、１本示し、他は省略する）内を通過し排出口１４から５５０℃の排ガスにして排出される。また、第１の流体導入装置２６から流体導入口２３を通って２０℃の予熱空気が順路Ｐ１を通って、流体排出口２４から６５０℃の予熱空気にして排出される。また、第２の流体導入装置２９から第２の配管２８を通って２０℃の予熱空気が、副室１７内に導入され、順路Ｐ２を通ってシェル２０内に導入され、順路Ｐ１に合流し、流体排出口２４から６５０℃の予熱空気になって排出される。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明では、副室にシェル内を通過しない加熱されるべき流体を導入し、上記副室からシェル内の加熱されるべき流体の通る順路に上記シェル内を通過しない加熱されるべき流体を流して熱交換を行うので、副室に十分に加熱されるべき流体を導入することができ、上部管板を十分に冷却しながら熱交換を行うことができる。
【００２７】
請求項２の発明では、副室にシェルの外部から貫通し第２の配管を設け、この第２の配管に外部からの流体を導入するようにしたので、副室に十分に加熱されるべき流体を導入し、上部管板を十分に冷却することができる。
【００２８】
請求項３の発明では、第１の配管の長さが、第２の排出口から排出される加熱されるべき流体の温度を６５０℃にする長さに設定されているので、熱交換器から排出される加熱されるべき流体の温度を６５０℃にすることができ、その排出流体を直接塵焼却炉に導入することができて便利である。
【００２９】
請求項４の発明では、副室へ導入された流体は、シェルの外周部から離隔した上記副室の中心部に設けられた配管を通って、上記副室から排出されるので、管板での温度変化が小さくて済み、管板へのダメージを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の第１実施例を示す図２の熱交換器のＤ−Ｄ線縮小縦断面図である。
【図２】本発明の熱交換器の第１実施例を示す図３の熱交換器のＣ−Ｃ線拡大横断面図である。
【図３】塵焼却炉と併設させて設けた従来の熱交換器の概略正面図である。
【図４】図３の熱交換器のＣ−Ｃ線拡大横断面図である。
【図５】図４の熱交換器のＤ−Ｄ線縮小縦断面図である。
【符号の説明】
１１ 上部管板
１２ 下部管板
１３ 冷却されるべき流体の導入口
１５ 仕切り板
１６ 第１の配管
１７ 副室
２０ シェル
２１ チューブ
２３ 加熱されるべき流体の導入口
２４ 加熱されるべき流体の排出口
２６ 第１の流体導入装置
２８ 第２の配管
２９ 第２の流体導入装置
１０１ 熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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