(57)【要約】  【課題】内面にグラスライニングが施された伝熱管を配置してなるグラスライニング製熱交換器において、伝熱管と金属管板間の隙間に溜まった水が凍ることにより、グラスライニング層が剥離するのを防止することを課題とする。  【解決手段】被熱交換流体が供給される多数の伝熱管が配置されてなるとともに該伝熱管の端部が金属管板に溶接付けされ、且つ前記伝熱管に供給される被熱交換流体を、熱交換により冷却する冷媒として水及び０℃以下の不凍液が用いられるグラスライニング製熱交換器であって、前記溶接された伝熱管の端部と金属管板との間隙部に、エポキシ系合成樹脂からなる充填剤が充填されていることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱交換流体が供給される多数の伝熱管が配置されてなるとともに該伝熱管の端部が金属管板に溶接付けされ、且つ前記伝熱管に供給される被熱交換流体を、熱交換により冷却する冷媒として水及び０℃以下の不凍液が用いられるグラスライニング製熱交換器であって、前記溶接された伝熱管の端部と金属管板との間隙部に、エポキシ系合成樹脂からなる充填剤が充填されていることを特徴とするグラスライニング製多管式熱交換器。
【請求項２】
被熱交換流体が供給される多数の伝熱管が配置されてなるとともに該伝熱管の端部が金属管板に溶接付けされ、且つ前記伝熱管に供給される被熱交換流体を、熱交換により冷却する冷媒として水及び０℃以下の不凍液が用いられるグラスライニング製熱交換器であって、前記溶接された伝熱管の端部と金属管板との間隙部が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍに形成されていることを特徴とするグラスライニング製多管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面にグラスライニングが施された伝熱管を配置してなるグラスライニング製熱交換器であって、グラスライニング層が剥離するのを防止するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラスライニング製熱交換器は、その外側を覆う器胴シェルとガラス質内張りヘッドの内部において、多数の伝熱管がその両端を金属管板に一定の間隔で取り付けられて一体化された構造をなしている。そして本件特許出願人も、このようなグラスライニング製の多管式熱交換器に関して、下記特許文献１のような特許出願をなしている。
【０００３】
このグラスライニング製熱交換器は、その伝熱管の内部へ供給される被熱交換流体に腐食性のあるものが含まれることから、被熱交換流体と接触する伝熱管の内面及び金属管板の外面の全体にわたってグラスライニングが施され、腐食しないようにされている。このグラスライニングが施された伝熱管の金属管板への取り付けは、伝熱管の端部を金属管板に溶接付けすることによりなされる。
【０００４】
このように伝熱管の端部は金属管板に溶接付けされるのであるが、その溶接付けされた端部近傍の内側においては、わずかではあるが伝熱管と金属管板との間にどうしても隙間が生ずることとなる。そして、このようなグラスライニング製熱交換器は、冷媒として水とエチレングリコール等の不凍液を切り替えて用いる場合があり、水や不凍液が上記のような器胴シェル内の伝熱管と金属管板間の隙間に溜まることとなる。
【０００５】
しかし、水や不凍液が伝熱管と金属管板間の隙間に溜まること自体は問題はないのであるが、水を冷媒として使用した後に器胴シェル内に０℃以下の不凍液の冷媒を流すと、隙間に溜まった水が凍り、凍った水の体積が膨張することになるので、上記溶接部分に外力がかかり、隙間の近傍に施されたグラスライニング層が剥離するおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３０４３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、上記のような伝熱管と金属管板間の隙間に溜まった水が凍ることにより、グラスライニング層が剥離するのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、多数の伝熱管が配置され、その端部で金属管板に溶接付けされてなるグラスライニング製熱交換器であって、前記溶接された伝熱管の端部と金属管板との間隙部に、水及び熱媒体に溶解せず、且つ水や熱媒体によって腐食しない充填剤が充填されていることを特徴とするグラスライニング製多管式熱交換器を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、多数の伝熱管が配置され、その端部で金属管板に溶接付けされてなるグラスライニング製熱交換器であって、前記溶接された伝熱管の端部と金属管板との間隙部が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍに形成されていることを特徴とするグラスライニング製多管式熱交換器を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、上述のように伝熱管の端部と金属管板との間隙部に、水及び熱媒体に溶解せず、且つ水や熱媒体によって腐食しない充填剤が充填されているため、グラスライニング製熱交換器の内面側を水で洗浄しても、その水が伝熱管と金属管板との間隙部に溜まることがない。従って水が凍ることによるグラスライニング層の剥離という問題も生じないのである。
【００１１】
また、伝熱管の端部と金属管板との間隙部を、０．５ｍｍ以上に形成した場合には、間隙部に溜まった水が不凍液との接触により間隙部から出ていくこととなり、従ってグラスライニング層の剥離が好適に防止されることとなるのである。
【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、図面に従って説明する。
（実施形態１）
本実施形態のグラスライニング製多管式熱交換器１は、図１に示すように、本体部分としての器胴シェル２を備え、その両側にガラス質内張りヘッド３ａ、３ｂを備えている。器胴シェル２に設けられるノズル５は、該器胴シェル２内に連通する熱媒体、すなわち熱媒又は冷媒の入口であり、ノズル６は、熱媒又は冷媒の出口である。
【００１３】
熱交換器１の内部においては、図２にも示すように、該熱交換器１の長手方向に沿って配置される多数の伝熱管１１がその両端を金属管板１０に一定の間隔で取り付けられている。伝熱管１１の内面にはグラスライニング層２１が形成されている。このグラスライニング層２１は、伝熱管１１の内面へガラス管を内張することにより、または釉薬を塗布した後、高温で焼成することにより形成される。
【００１４】
この金属管板１０とガラス質内張りヘッド３ａ、３ｂとは、これらのフランジ部により封止結合されている。
【００１５】
熱交換器１によって熱交換される被熱交換流体は、一方のガラス質内張りヘッド３ａに設けられる取り入れ口７により熱交換器１の内部へと導かれ、伝熱管１１内を通って他方のガラス質内張りヘッド３ｂに設けられる取り出し口８より排出される。このようにして、熱交換器１の内部に導かれた被熱交換流体は、伝熱管１１を介して上記熱媒又は冷媒との熱交換によって加熱又は冷却されることとなる。
【００１６】
次に、伝熱管１１が取り付けられる金属管板１０の部分について説明する。金属管板１０は、器胴シェル２に応じた外径が選定されるが、器胴シェル２には２００Ａ以上の炭素鋼鋼管が用いられている。伝熱管１１は、JIS G 3454 に定められる呼び径２５Ａのスケジュール６０の炭素鋼鋼管が用いられており、その内径ｄ１が２６．２ｍｍに、肉厚ｔが３．９ｍｍに、外径ｄ２が３４ｍｍに形成されている。
【００１７】
金属管板１０の外面にはグラスライニング層２２が形成されている。そして、内面にグラスライニング層２１が形成された伝熱管１１を金属管板１０に溶接した後に、その溶接部を含む近傍に再度グラスライニングが施されている。伝熱管１１の溶接される端部１６の内径側部分から金属管板１０の外面にわたる部分のグラスライニングの被覆を形成できるので、これらの部分に接触する被熱交換流体が腐食性の流体であっても、多管式熱交換器１は腐食を受けることがない。
【００１８】
図３に示すように、伝熱管１１の金属管板１０への取り付けは、伝熱管１１の端部１６を金属管板１０に溶接することによる。そして、かかる端部１６と、該端部１６が取り付けられる金属管板１０の部分と、これらの溶接部１５とは、一定の曲率半径により丸み付けが施された曲面状をなすアール部１２に形成されている。このアール部１２は、端部１６を金属管板１０へ溶接した後に、これら溶接された部分のグラインダー等による面取り加工によって形成できる。
【００１９】
図３には図示していないが、伝熱管１１の端部１６と金属管板１０との間には、図４及び図５に示すように、間隙部４が形成されている。そして本実施形態においては、図５のように、間隙部４内に充填剤９が充填されている。この充填剤は、本実施形態ではエポキシ系樹脂で構成されている。尚、本実施形態では、図４に示す間隙部４の寸法Lは、０．３ｍｍに形成されている。
【００２０】
上記のような構成からなるグラスライニング製多管式熱交換器１は、被熱交換流体の種類などにより器胴シェル２内に導入する冷媒として水と、エチレングリコール等の不凍液が使用されるが、上記のように伝熱管１１の端部１６と金属管板１０間にどうしても間隙部４が形成されるので、冷媒として水を使用すると間隙部４に水が溜まることとなる。
【００２１】
一方、器胴シェル２にエチレングリコール等の０℃以下の冷媒を流すと、前記間隙部４に溜まった水が凍り、凍った水の体積が膨張することになるので、上記溶接部１５の近傍に外力がかかり、或いは間隙部４の近傍に施されたグラスライニング層が剥離するおそれがある。
【００２２】
しかしながら、本実施形態では、間隙部４内に充填剤９が充填されているので、そもそも水がその間隙部４内に流入することがない。従って、凍った水の体積が膨張し、溶接部１５の近傍に外力がかかり、間隙部４の近傍に施されたグラスライニング層が剥離する等の現象を未然に防止することができるのである。
【００２３】
（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態１のように伝熱管１１の端部１６と金属管板１０との間の間隙部４に充填剤９は充填されていない。ただし、図４に示す間隙部４の寸法Lは、０．１５ｍｍと実施形態１よりも狭く形成されている。
【００２４】
本実施形態では、実施形態１のように間隙部４に充填剤９が充填されていないので、間隙部４に洗浄水が流入することとなる。しかしながら、間隙部４に溜まった水が仮に凍ったとしても、間隙部４が実施形態１より狭いので、凍った水の体積膨張も少なく、従ってグラスライニング層を剥離させるほどの外力が生ずることもない。ちなみに、水の体積膨張が少なく、グラスライニング層を剥離させるほどの外力が生じさせることのない間隙部４の寸法Lは、０．２ｍｍ以下であると認められる。
ただし０．０１ｍｍ未満になると、実質的に伝熱管１１を金属管板１０の孔に挿入する作業が困難になるおそれがあるので、本実施形態において間隙部４の寸法Lの好ましい範囲は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであると考えられる。
【００２５】
（実施形態３）
本実施形態においても、実施形態２と同様に、伝熱管１１の端部１６と金属管板１０との間の間隙部４に充填剤９は充填されていない。ただし、間隙部４の寸法Lは、０．８ｍｍと実施形態１よりも広く形成されている。
【００２６】
本実施形態においても、間隙部４に充填剤９が充填されていないので、間隙部４に洗浄水が流入することとなる。しかしながら、間隙部４に溜まった水が不凍液との接触により間隙部から出て行くため、これによってグラスライニング層の剥離が防止されることとなるのである。ちなみに、このような間隙部からの水の逃げを生じさせる間隙部４の寸法Lは、０．５ｍｍ以上であると認められる。ただし５．０ｍｍを超えると、実質的に伝熱管１１の端部１６を金属管板１０に溶接する作業が困難となるおそれがあるので、本実施形態において間隙部４の寸法Lの好ましい範囲は、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであると考えられる。
【００２７】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態１では、間隙部４に充填する充填剤９として、エポキシ樹脂系のものを使用したが、充填剤９の材質は該実施形態に限定されるものではなく、他の合成樹脂を用いることも可能である。また、合成樹脂以外の材質のものを用いることも可能である。たとえばセメント、半田等の無機物質であってもよい。
【００２８】
要は、水及び熱媒体に溶解せず、且つ水や熱媒体によって腐食しない充填剤が用いられていればよいのである。ここで、「水及び熱媒体に溶解せず、且つ水や熱媒体によって腐食しない」とは、水や熱媒体と接触して全く溶解又は腐食することがない難溶解性のものを厳格に意味するものではなく、上記充填剤９として十分機能しうる程度に不溶性又は耐腐食性のものであればよいことを意味する。
【００２９】
さらに、熱交換器１の内部の構造等は、適宜設計変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、上記のように内面にグラスライニングが施された伝熱管を配置してなるグラスライニング製多管式熱交換器に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態としてのグラスライニング製多管式熱交換器の一部断面側面図。
【図２】Ａ−Ａ方向から見た要部平面図。
【図３】伝熱管の端部周辺の拡大断面図。
【図４】図３の要部をさらに拡大して示す拡大断面図。
【図５】間隙部に充填剤を充填した状態の拡大断面図。
【符号の説明】
【００３２】
４  間隙部
９  充填剤
１０  金属管板
１１  伝熱管
１５  溶接部
１６  端部
【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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