(57)【要約】【課題】高温環境下においても高い耐久性を有するプレート式熱交換器用ガスケットを提供する。【解決手段】ガスケット１２は、プレート式熱交換器の伝熱プレート１１、１１間に形成された流路をシールするためのものである。ガスケット１２は、ゴムから形成された中芯ゴム部２１と、中芯ゴム部２１の外周面を被覆する第１および第２の帆布３１、３２とを備える。第１の帆布３１は、断面六角形状の中芯ゴム部２１の外周面のうち、３辺の外周面を被覆する。第２の帆布３２は、断面六角形状の中芯ゴム部２１の外周面のうち、残りの３辺の外周面を被覆する。第１及び第２の帆布３１、３２は、ガスケット１２の幅方向に沿って配置される伸縮性を有するよこ糸３４を備える。【選択図】図３
2010210126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート式熱交換器の伝熱プレート間に形成された流路をシールするためのガスケットにおいて、ゴムから形成された中芯ゴム部と、前記中芯ゴム部の外周面を被覆する帆布とを備えることを特徴とするガスケット。
【請求項２】
前記ガスケットは、前記中芯ゴム部の外周面を被覆する第１及び第２の帆布を有し、前記中芯ゴム部は、断面多角形を呈するとともに、前記中芯ゴム部の外周面は、前記多角形の少なくとも１辺が前記第１の帆布で被覆され、前記多角形の残りの辺が前記第２の帆布で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】
前記第１の帆布の両端それぞれは、前記多角形の頂点で、前記第２の帆布の両端それぞれに接続されていることを特徴とする請求項２に記載のガスケット。
【請求項４】
前記帆布は、少なくとも一部が伸縮糸で構成され、伸縮性を有することを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
【請求項５】
前記帆布はガスケットの幅方向に伸縮性を有すること特徴とする請求項４に記載のガスケット。
【請求項６】
前記帆布は、ガスケットの長手方向に沿って配置される第１の糸と、ガスケットの幅方向に沿って配置される第２の糸から織られた織布であって、前記第１の糸は非伸縮糸であるとともに、前記第２の糸は伸縮糸であることを特徴とする請求項５に記載のガスケット。
【請求項７】
前記中芯ゴム部は、その外周面全周が帆布で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
【請求項８】
前記帆布は、ゴム糊によって含浸処理され、或いはコート剤によってコーティング処理されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば化学プラントや食品工場等で使用されるプレート式熱交換器のガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート式熱交換器は、多数の伝熱プレートが間隔を空けて積層され、隣接する伝熱プレート間に流路が形成されたものである。プレート式熱交換器では、低温流体が流される流路と、高温流体が流される流路が交互に形成されており、それにより低温流体と高温流体の間で熱交換が行われる。プレート式熱交換器における伝熱プレートは、流路を取り囲むようにガスケット溝が成形されており、そのガスケット溝に嵌合されたガスケットを介して積層されている。プレート式熱交換器では、このようなガスケットによって流路の気密性が確保されている。
【０００３】
プレート式熱交換器のガスケットは、流路に流される高温流体に接するため、一般的に耐熱性、耐薬品性が高い材質で形成されている。具体的には、フッ素ゴムで形成されたものや、特許文献１に記載されるように、ゴムの外周をフッ素樹脂でコーティングし、かつ接液側の表面をそのコーティングの上からさらに樹脂シートで被覆したもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０１４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、高温流体として、例えば１８０℃以上の流体（例えば、水蒸気）が使用される場合、フッ素ゴムで形成されたガスケットは永久歪みが生じやすく、長時間使用すると、割れ等が発生することがある。また、特許文献１に記載されるガスケットも、外周が硬質の樹脂シートで覆われることにより、ガスケット全体の柔軟性が損なれ、割れ等の発生を十分に低減させることができない。さらに、これらガスケットは、フッ素ゴムがゴム全体に使用され、あるいはガスケット構造が複雑であるため、製造コストが高くなるとの問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構造を有しかつ安価な材料で、十分な耐熱性・耐久性を有するプレート式熱交換器用ガスケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガスケットは、プレート式熱交換器の伝熱プレート間に形成された流路をシールするためのものであって、ゴムから形成された中芯ゴム部と、中芯ゴム部の外周面を被覆する帆布とを備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、中芯ゴム部は断面多角形を呈するとともに、上記ガスケットは、中芯ゴム部の外周面を被覆する第１及び第２の帆布を有する。この場合、中芯ゴム部の外周面は、多角形の少なくとも一辺が第１の帆布で被覆され、多角形の残りの辺が第２の帆布で被覆されていることが好ましい。さらに好ましくは、第１の帆布の両端それぞれは、多角形の頂点で、第２の帆布の両端それぞれに接続される。そして、中芯ゴム部は例えば、その外周面全周が帆布で被覆される。
【０００９】
帆布は、例えば少なくとも一部の糸が伸縮糸で構成され、伸縮性を有することが好ましく、帆布はさらに好ましくはガスケットの幅方向に伸縮性を有する。この場合、帆布は例えば、ガスケットの長手方向に沿って配置される第１の糸と、ガスケットの幅方向に沿って配置される第２の糸から織られた織布であって、第１の糸は非伸縮糸であるとともに、第２の糸は伸縮糸である。また、帆布は、ゴム糊によって含浸処理され、或いはコート剤によってコーティング処理されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、ガスケットを例えば１８０℃以上の高温流体に接するように使用した場合でも、ガスケットで生じる割れを抑制して、ガスケットの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプレート式熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２】プレート式熱交換器を構成する伝熱プレートを示す平面図である。
【図３】第１の実施形態におけるガスケットとガスケット溝を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態におけるガスケットを示す断面図である。
【図５】第２の実施形態におけるガスケットを示す断面図である。
【図６】第３の実施形態におけるガスケットを示す断面図である。
【図７】ガスケットの変形例を示す断面図である。
【図８】ガスケットの変形例を示す断面図である。
【図９】ガスケットの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスケットが装着されるプレート式熱交換器の一例を示す図である。プレート式熱交換器１０は、波形状にプレス成形された金属製の伝熱プレート１１が、ガスケット１２を介して、複数枚積層されて構成されたものである。各伝熱プレート１１には、４隅に熱交換媒体の流体通路孔１３が、中央部に伝熱面１４が設けられ、さらに伝熱面１４と流体通路孔１３を取り囲むようにガスケット１２が装着される。
【００１３】
図２に示すように、ガスケット１２は、伝熱プレート１１の片側上下２つの流体通路孔１３と伝熱面１４を囲う大リング部１２ａと、伝熱プレート１１の残り２つの流体通路孔１３を囲う小リング部１２ｂから成る。このような伝熱プレート１１は、垂直に交互に１８０゜反転されて積層されており、図１に示すように、伝熱プレート１１間に第１の熱交換媒体が流れる実線矢印の第１の流路１６と、第２の熱交換媒体が流れる鎖線矢印の第２の流路１７とが交互に形成される。第１及び第２の熱交換媒体は、一方が高温流体、他方が低温流体である。本実施形態における高温流体は、例えば１８０℃以上の流体であって、より具体的には水蒸気等である。
【００１４】
図３に示すように、各伝熱プレート１１の一方の面１１Ａには、例えばプレス成形によって溝側面を他方の面１１Ｂ側から一方の面１１Ａ側に突出させることにより、ガスケット溝１９が成形される。ガスケット１２はガスケット溝１９の内部に嵌合されて、伝熱プレート１１の一方の面１１Ａに装着される。
【００１５】
図３、４に示すように、ガスケット１２は、ガスケット本体を構成する中芯ゴム部２１と、中芯ゴム部２１の外周面２１Ａを被覆する第１及び第２の帆布３１、３２で構成される。中芯ゴム部２１は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、Ｈ−ＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等のゴムで形成されるが、ＥＰＤＭで形成されることが好ましい。
【００１６】
中芯ゴム部２１は、ガスケット１２の幅方向Ｄに長くなるように扁平した断面六角形状を呈する。その六角形は、幅方向Ｄに略平行であって互いに対向する２つの辺２２Ａ、２２Ｄと、辺２２Ａに内角が鈍角を成すように接続される２つの辺２２Ｂ、２２Ｃと、辺２２Ｄに内角が鈍角を成すように接続される２つの辺２２Ｅ、２２Ｆとから構成される。
【００１７】
第１の帆布３１は、３辺２２Ａ〜２２Ｃの外周面２１Ａを被覆すると共に、第２の帆布３２は３辺２２Ｄ〜２２Ｆの外周面２１Ａを被覆する。第１の帆布３１の幅方向Ｄにおける両端３１Ｅ、３１Ｆそれぞれは、辺２２Ｂ、２２Ｅの交点である頂点２１Ｇ、及び辺２２Ｃ、２２Ｆの交点である頂点２１Ｈそれぞれにおいて、第２の帆布３２の幅方向における両端３２Ｅ、３２Ｆそれぞれに接続する。これにより、中芯ゴム部２１は、その外周面２１Ａの全周が帆布によって被覆される。なお、第１及び第２の帆布３１、３２の端部３１Ｅ、３１Ｆ、３２Ｅ、３２Ｆは、図４に示すように、中芯ゴム部２１の外周面２１Ａから外側に突出しており、その突出した部分同士が、例えば後述するように帆布に含浸されたゴム糊によって接着される。
【００１８】
図３に示すように、伝熱プレート１１の一方の面１１Ａに設けられたガスケット溝１９は台形状を呈し、ガスケット溝１９の内周面１９Ａは、３辺２２Ａ〜２２Ｃを被覆する第１の帆布３１の外周面に沿った形状を呈する。
【００１９】
３辺２２Ａ〜２２Ｃを被覆する第１の帆布３１の外周面は、隣接する２つの伝熱プレート１１、１１のうち一方の伝熱プレート１１に設けられた溝１９の内周面１９Ａに密着する。また、第２の帆布３２の辺２２Ｄを被覆する部分は、他方の伝熱プレート１１の他方の面１１Ｂに密着される。ガスケット１２は一対の伝熱プレート１１、１１によってその厚さ方向に圧縮され、２つの伝熱プレート１１間に形成された流路（第１の流路１６又は第２の流路１７）は、このようなガスケット１２によってシールされる。
【００２０】
第１及び第２の帆布３１、３２は、中芯ゴム部２１に接着される前に、ゴム糊で含浸処理が施されていても良い。ゴム糊は、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ウレタンゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム等のゴム材料がトルエン等の一般有機溶剤で希釈されたものであって、例えば固形分濃度１０〜３０質量％程度のものである。ゴム糊含浸処理は、第１及び第２の帆布３１、３２が、例えば、ゴム糊に浸漬された後、加熱乾燥されることにより、実質的にその両面にゴム糊被膜が形成される処理である。第１及び第２の帆布３１、３２は、ゴム糊で含浸処理が施されることにより、中芯ゴム部２１に接着されやすくなるとともに、帆布の端部同士（例えば、３１Ｅ、３２Ｅ）も接着されやすくなる。
【００２１】
また、第１及び第２の帆布３１、３２は、コート剤でコーティング処理が施されていても良い。コート剤は、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム等がトルエン等の一般有機溶剤で希釈されたものである。コーティング処理は、例えば、コート剤が、第１及び第２の帆布３１、３２の一方の面（ガスケットの外周面を構成する面）に、適宜公知のコーティング法でコーティングされた後、加熱乾燥されることにより行われ、上記一方の面にコート剤被膜を形成する処理である。このとき、コート剤は、第１及び第２の帆布３１、３２の他方の面（中芯ゴム部２１に接着する面）まで浸透しないようにコーティングされることが好ましい。コート剤は、他方の面まで浸透しないことにより、帆布と中芯ゴム部との接着性を阻害しないからである。本実施形態では、コート剤処理されることによって、ガスケットの耐熱性や耐薬品性をさらに向上させることができる。なお、コーティング処理とゴム糊含浸処理とは、併用されても良いし、一方のみが用いられても良い。
【００２２】
第１及び第２の帆布３１、３２それぞれは、図３に示すように、ガスケットの長手方向Ｌに沿って配置されるたて糸（第１の糸）３３と、ガスケットの幅方向Ｄに沿って配置されるよこ糸（第２の糸）３４とによって織られた織布である。たて糸３３は、伸縮性を有さない非伸縮糸であって、例えば、アラミド、ナイロン、ポリエステル等のフィラメントを撚って形成された撚糸である。また、よこ糸３４は、例えばポリエステルやナイロン等の繊維の捲縮加工糸であって、伸縮性を有する伸縮糸である。これにより、第１及び第２の帆布３１、３２は、ガスケットの幅方向Ｄに伸縮性を有する。但し、たて糸３３、よこ糸３４はいずれも、非伸縮糸であっても良い。
【００２３】
第１および第２の帆布３１、３２の厚さは、例えば０．３ｍｍ〜０．８ｍｍである。帆布の厚さとは、中芯ゴム部２１に接着される前であって、含浸処理される場合にはさらに含浸処理前の帆布の厚さであって、ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠して測定したものである。
【００２４】
次に、本実施形態に係るガスケット１２の製造方法の一例を説明する。
本実施形態では、まず、所望により、第１及び第２の帆布３１、３２に上記したゴム糊含浸処理を施し、及び／又はコート剤でコーティング処理を施すとともに、中芯ゴム部２１を構成するための断面扁平六角形の未加硫ゴムを用意する。次いで、第１及び第２の帆布３１、３２それぞれを、３辺２２Ａ〜２２Ｃ、２２Ｄ〜２２Ｆそれぞれに相当する、上記未加硫ゴムの外周面に被せた後、これらをプレス成型によって、ガスケット１２の厚さ方向（辺２２Ａ、２２Ｄの外周面２１Ａの垂直方向）に加圧しつつ加熱する。このプレス成型により未加硫ゴムを加硫するとともに、第１及び第２の帆布３１、３２を、中芯ゴム部２１に加硫接着し、さらに帆布の端部３１Ｅ、３２Ｅ（又は３１Ｆ、３２Ｆ）同士も接着してガスケット１２を得る。なお、接着された端部３１Ｅ、３２Ｅ（又は３１Ｆ、３２Ｆ）同士は、中芯ゴム部２１の外周面から突出するが、その突出する部分が長すぎる場合等には、その部分を適宜切断しても良い。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、ガスケットがゴムと帆布の複合材料で構成されるため、ガスケットの柔軟性を損なうことなく、ガスケットを補強することができる。したがって、ガスケットを例えば１８０℃以上の高温流体に接するように使用した場合でも、ガスケットの永久歪みを抑えて割れを生じにくくし、ガスケットの耐久性を向上させることができる。
【００２６】
さらに本実施形態では、図４のように、第１の帆布３１が被覆される辺（２２Ａ〜２２Ｃ）の外周面２１Ａは全て下側（ガスケットの厚さ方向に沿う一方）を向き、第２の帆布３２が被覆される辺（２２Ｄ〜２２Ｆ）の外周面２１Ａは全て上側（厚さ方向に沿う他方）を向く。したがって、第１及び第２の帆布２１、２２を上下から厚さ方向にプレスして中芯ゴム２１に接着しやすくなる。また、第１の糸が非伸縮糸で第２の糸が伸縮糸である場合、帆布が、ガスケットが伝熱プレートに圧縮されたときに変形しやすい幅方向Ｄに伸縮性を有するとともに、非伸縮糸によってガスケットの強度が確保されるので、ガスケットの永久歪みをより抑制させることができる。
【００２７】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るガスケットを示す断面図である。本実施形態では、中芯ゴム部２１として、断面形状が六角形のものの代わりに、幅方向Ｄに長くなるように扁平した断面八角形のものを用いた。この八角形は、互いに略平行で対向する２つの辺４０Ａ、４０Ｆと、辺４０Ａに内角が鈍角を成すように接続される２つの辺４０Ｂ、４０Ｃと、辺４０Ｆに内角が鈍角を成すように接続される２つの辺４０Ｇ、４０Ｈとを有し、さらに、辺４０Ｂ、４０Ｇ間の辺４０Ｄと、辺４０Ｃ、４０Ｈ間の辺４０Ｅとを有するものである。なお、辺４０Ｄ、４０Ｅは、辺４０Ｂ、４０Ｃと同様に、第１の辺４０Ａに対して、鈍角に傾斜するものである。
【００２８】
本実施形態では、第１の帆布３１は、５辺４０Ａ〜４０Ｅの外周面２１Ａを被覆すると共に、第２の帆布３２は３辺４０Ｆ〜４０Ｈの外周面２１Ａを被覆する。そして、第１の帆布３１の両端３１Ｅ、３１Ｆそれぞれは、辺４０Ｄ、４０Ｇの交点である頂点４１Ａ、及び辺４０Ｅ、４０Ｈの交点である頂点４１Ｂそれぞれにおいて、第２の帆布３２の両端３２Ｅ、３２Ｆそれぞれに、第１の実施形態と同様に接続される。本実施形態でも、図５のように、第１の帆布３１が被覆される辺４０Ａ〜４０Ｅの外周面２１Ａは全て下側を向き、第２の帆布３２が被覆される辺４０Ｆ〜４０Ｈの外周面２１Ａは全て上側を向くため、第１の実施形態と同様に、厚さ方向にプレスすることにより、帆布を中芯ゴム部２１に接着しやすくなる。
【００２９】
図６は、本発明の第３の実施形態のガスケットを示す断面図である。第１の実施形態では、中芯ゴム部２１の断面形状は凸六角形であったが、本実施形態では、図６に示すように、中芯ゴム部２１の断面形状は、凹六角形を呈する点が第１の実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、辺２２Ｂ、２２Ｃは辺２２Ａに内角が鋭角を成すように接続されるとともに、辺２２Ｅ、２２Ｆは辺２２Ｄに内角が鋭角を成すように接続されている。
【００３０】
なお、本発明において中芯ゴム部２１の断面形状は、六角形や八角形以外の他の凸多角形、凹多角形を呈しても良い。また、ガスケット１２の形状は、多角形でなくても良く、例えば湾曲面を有していても良い。例えば、図７に示すように、外周面２１Ａは、幅方向Ｄに略平行であって互いに対向する一対の平行な平面５０Ａ、５０Ｂと、互いに対向し、外側に向かって膨らんだ一対の断面弧状（断面曲線）の湾曲面５０Ｃ、５０Ｄから構成されても良い。この場合、第１の帆布３１は、第１及び第２の実施形態と同様に、外周面２１Ａのうち下側を向く部分に、第２の帆布３２は、外周面２１Ａのうち上側を向く部分に被覆される。また、図８に示すように、断面弧状（断面曲線）の湾曲面５０Ｃ、５０Ｄは、内側に向かって膨らんでいても良い。また、図９に示すように、互いに対向し、内側に向かって膨らんだ一対の断面弧状（断面曲線）の湾曲面５１Ａ、５１Ｂと、互いに対向し、内側に向かって膨らんだ一対の断面弧状（断面曲線）の湾曲面５１Ｃ、５１Ｄとから構成されても良い。なお、帆布の端部３１Ｅ、３２Ｅ（又は３１Ｆ、３２Ｆ）は、図７に示すように、突出していてもよいし、図６、８、９に示すように突出していなくてもよい。
【実施例】
【００３１】
本発明の実施形態について以下実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
［実施例１］
ＥＰＤＭから形成される断面扁平六角形の未加硫ゴムの外周面に、厚さ０．４５ｍｍの第１及び第２の帆布を被せたものを、プレス成形して、図４に示すような形状を有する、長さ１００ｍｍ、幅９．５ｍｍ、厚さ３．８ｍｍのガスケットを製造した。第１及び第２の帆布は、たて糸とよこ糸から織られた平織の織布であって、たて糸をガスケットの長手方向に、よこ糸をガスケットの幅方向に配置した。また、第１及び第２の帆布のたて糸及びよこ糸としては、ナイロン６のフィラメントの撚糸であって、繊度４７０ｄｔｅｘ、撚り数１２０Ｔ／ｍの非伸縮糸を使用した。
【００３３】
［比較例１］
未加硫ゴムをフッ素ゴムから形成するとともに、中芯ゴム部の外周面に帆布を被覆しなかった点を除いて、実施例１と同様に実施した。
【００３４】
［比較例２］
中芯ゴム部の外周面に帆布を被覆しなかった点を除いて実施例１と同様に実施した。
【００３５】
［評価方法］
各実施例、比較例のガスケットを、ＪＩＳ Ｋ６２６２に基づき圧縮永久歪み率を測定した。具体的には、各ガスケットを、圧縮装置において２枚の金属板で挟み込み厚さ方向に４０Ｎ・ｍの圧力で圧縮した状態で、温度１９０℃湿度０％の乾熱環境下、及び１９０℃の湿熱環境下（１９０℃の飽和水蒸気圧の環境下）それぞれで、５００時間放置した。そして、下記式で示すように放置前後におけるガスケットの厚さ変化から、ガスケットの圧縮永久歪み率を算出した。また、その放置後の外観を目視で観察した。評価結果を表１に示す。
ＣＳ=（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ０−Ｔ１）×１００
なお、ＣＳ：圧縮永久歪み（％）、Ｔ０：ガスケットの元の厚さ（ｍｍ）、Ｔ１：スペーサの厚さ（＝２．６９ｍｍ）、Ｔ２：圧縮装置から取り外し、３０分後のガスケットの厚さ（ｍｍ）
【００３６】
【表１】
2010210126.tif 000003
【符号の説明】
【００３７】
１０  プレート式熱交換器
１１  伝熱プレート
１２  ガスケット
２１  中芯ゴム部
３１  第１の帆布
３２  第２の帆布
３３  たて糸（第１の糸）
３４  よこ糸（第２の糸）
【図１】
2010210126.tif 000004
【図２】
2010210126.tif 000005
【図３】
2010210126.tif 000006
【図４】
2010210126.tif 000007
【図５】
2010210126.tif 000008
【図６】
2010210126.tif 000009
【図７】
2010210126.tif 000010
【図８】
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【図９】
2010210126.tif 000012