JP2000110985A - トレース管用伝熱部材及びその代替施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伝熱効果に優れたトレース管用伝熱部材を低コ
ストで提供する。特に、既設のトレース管にも適用でき
る代替用の伝熱部材を提供する。 【解決手段】１．プロセス管に沿って配置された外部ト
レース管からの熱をプロセス管に伝導するためにプロセ
ス管と外部トレース管との間に設置される伝熱部材であ
って、当該伝熱部材がアルミニウム系材料からなること
を特徴とするトレース管用伝熱部材。２．既設のプロセ
ス管及び外部トレース管の間に上記第１項に記載のトレ
ース管用伝熱部材を介在させることを特徴とするトレー
ス管用伝熱部材の代替施工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トレース管用伝熱
部材（以下単に「伝熱部材」ともいう）及びその代替施
工方法に関する。

【０００２】

【従来技術】化学プラント、発電所等において、例えば
原油、重油、アスファルト、樹脂類等のように常温で高
粘度の流体その他加熱が必要な流体の輸送に用いられる
輸送管には、一般に強制加熱を施すための加熱管（トレ
ース管）が配管される。この加熱管の形式の一つとし
て、トレース管にスチームを流通させることによりプロ
セス管を加熱するスチームトレースが幅広く採用されて
いる。スチームトレースには外部トレース、内部トレー
ス、スパイラルトレース等の方式が知られているが、こ
の中でも特にプロセス管の外側にトレース管が沿うよう
に配管される外部トレース方式が最も一般的に用いられ
ている。

【０００３】従来の外部トレース方式において、トレー
ス管からプロセス管への伝熱効果を高めるために、図１
に示すように、プロセス管ａとトレース管ｂとの接触間
隙内を伝熱セメントｃで充填する方法が知られている。
この伝熱セメントによる施工方法によれば、トレース管
の熱を比較的効率良くプロセス管に伝導させることが可
能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝熱セ
メントによる上記方法では、伝熱セメントがトレース管
とプロセス管との熱膨張差を十分吸収できないため、長
期間の使用により伝熱セメントに亀裂等が生じ、伝熱セ
メントの剥離、脱落等の原因となる。

【０００５】これに対し、伝熱セメントを金属材料で覆
うことにより伝熱セメントの劣化による剥離・脱落を防
止する方法も提案されている。

【０００６】しかしながら、この方法では、伝熱セメン
トの脱落は防止できるものの、剥離まで防止することは
できない。従って、伝熱セメントの剥離によって隙間
（空気層）が生じた場合には、これが断熱層となって伝
熱効果を妨げる結果となる。

【０００７】また、上記方法では、既設のトレース管と
プロセス管に対して伝熱セメントを新たに充填する場合
は、古い伝熱セメントを破砕等により取り除き、あらた
めて伝熱セメントを調合し、既設のトレース管とプロセ
ス管との間に十分な作業スペースを確保した上で伝熱セ
メントを充填するという煩雑な作業を行わなければなら
ず、効率面及びコスト面で非常に不利である。

【０００８】他方では、抱き合わせるプロセス管の外径
と合致する形状とした金属フィンを溶接接合してなるト
レース管も提案されている。ところが、この方式では金
属フィンの溶接に手間がかかることに加え、溶接された
金属フィンをトレース管から取り外すことが困難である
ためにトレース管の修理等に支障を来すという問題があ
る。

【０００９】その一方で、施工性を重視した金属製の伝
熱部材も提案されているが、伝熱セメントと同程度又は
それ以上の伝熱効果が得られるものは未だ開発されてい
ないのが現状である。

【００１０】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたものであり、伝熱効果に優れたトレース管
用伝熱部材を低コストで提供することを主な目的とす
る。特に、本発明は、既設のトレース管にも適用できる
代替用伝熱部材を提供することをも主目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の構成から
なる伝熱部材が上記目的を達成できることを見出し、つ
いに本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明は、下記のトレース管用
伝熱部材及びその施工方法に係るものである。

【００１３】１．プロセス管に沿って配置された外部ト
レース管からの熱をプロセス管に伝導するためにプロセ
ス管と外部トレース管との間に設置される伝熱部材であ
って、当該伝熱部材がアルミニウム系材料からなること
を特徴とするトレース管用伝熱部材。

【００１４】２．既設のプロセス管と外部トレース管と
の間に上記第１項に記載のトレース管用伝熱部材を介在
させることを特徴とするトレース管用伝熱部材の代替施
工方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のトレース管用伝熱部材
は、プロセス管に沿って配置された外部トレース管から
の熱をプロセス管に伝導するためにプロセス管と外部ト
レース管との間に設置される伝熱部材であって、当該伝
熱部材がアルミニウム系材料からなることを特徴とす
る。

【００１６】本発明のトレース管用伝熱部材は、上記の
ようにアルミニウム系材料からなる。アルミニウム系材
料は、アルミニウムを主体とするものであれば特に制限
されず、市販のアルミニウム材料、アルミニウム合金材
料等をそのまま使用しても良いし、あるいは再生アルミ
ニウム（例えば、アルミニウム廃材、アルミ缶、使用済
アルミホイル等）を使用することもできる。これらアル
ミニウム系材料におけるアルミニウム純度は、熱伝導
性、成形性等に大きな支障がない限り特に制限されない
が、通常７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上で
あれば良い。

【００１７】アルミニウム系材料における成形方法は、
特に制限されず、例えば押出成形法、プレス成形法等の
アルミニウム材料における公知の成形方法を適用するこ
とができる。この中でも、コスト的に有利な押出成形法
（押出成形品）が好ましい。なお、アルミニウム系材料
は、溶湯材又は粉末成形材料のいずれを用いても良い。

【００１８】アルミニウム系材料の形状も、特に制限さ
れず、外部トレース管及びプロセス管の大きさ（外
径）、これらの設置場所、施工方法等に応じて適宜設定
すれば良い。特に、本発明では、プロセス管との接触面
及び外部トレース管との接触面がそれぞれの外径に合致
する形状に伝熱部材が加工されていることが望ましい。
例えば、本発明施工後の断面状態を示す図２のように、
伝熱部材（１）におけるプロセス管（２）との接触面
（４）及び外部トレース管（３）との接触面（４）がそ
れぞれの外径に合致する形状に伝熱部材を成形又は加工
すれば、より良好な伝熱効果を得ることができる。

【００１９】伝熱部材の形状、サイズ等は特に制限され
ず、外部トレース管又はプロセス管のタイプ、用途、施
工方法等に応じて適宜決定すれば良い。例えば、図２に
示す略長方形の断面形状のほか、図３に示すような略台
形の断面形状を採用することもできる。さらに、図４に
示すように、角部を削除又は丸めたものも使用すること
ができる。

【００２０】特に、本発明のトレース管用伝熱部材を代
替用として用いる場合は、プロセス管との接触面及び外
部トレース管との接触面がそれぞれの外径に合致する形
状に伝熱部材が加工されるとともに、外部トレース管と
の接触面の断面形状における凸部の少なくとも一方に平
坦部が形成されていることが望ましい。例えば、図５に
示すように、凸部に平坦部（５）を設けることにより、
プロセス管（２）と外部トレース管（３）の間に伝熱部
材（１）を横方向から挿入して容易にはめ込むことがで
きるので、既設の伝熱部材に代えて本発明の伝熱部材を
取り付ける場合に有利である。また、外部トレース管が
２以上設置されている場合には、外部トレース管の設置
数だけ本発明の伝熱部材を挿入すれば良い。

【００２１】平坦部の大きさは、外部トレース管の大き
さ（外径）、所望の伝熱効果等に応じて適宜決定するこ
とができる。また、平坦部の形成方法は、断面形状にお
いて２つの凸部を有する伝熱部材を成形した後にいずれ
かの凸部を切断、切削等により平坦部を形成したり、あ
るいは当初より平坦部を有する形状に押出し成形、鋳造
等を行っても良い。

【００２２】なお、本発明の伝熱部材は、その伝熱効果
を大きく妨げない限り、気泡、空隙等を有していても良
い。

【００２３】本発明の代替施工法は、既設のプロセス管
と外部トレース管との間に本発明の伝熱部材を介在させ
ることを特徴とする。この場合、伝熱部材を既設のプロ
セス管及び外部トレース管の間に挿入しやすくするため
に、プロセス管及び外部トレース管の間を少し広げても
良い。

【００２４】トレース管用伝熱部材を介在させるに際
し、必要に応じて、さらに伝熱部材とプロセス管との間
及び伝熱部材と外部トレース管との間の少なくとも一方
に熱伝導性材料を介在させることもできる。これによ
り、伝熱部材とプロセス管又は外部トレース管との僅か
な隙間をより確実に埋めることができ、より優れた伝熱
効果を達成することができる。

【００２５】熱伝導性材料としては、所望の伝熱効果が
得られるものであれば特に制限されず、例えば銀、銅、
金、アルミニウム、ジュラルミン、炭素鋼、ステンレス
鋼等の金属系材料又は合金材料、窒化アルミニウム、炭
化ケイ素、窒化ホウ素、酸化鉄、酸化コバルト、黒鉛、
炭素繊維等の無機系材料を用いることができる。さら
に、本発明の効果を妨げない限りは伝熱セメントを用い
ても良い。これらは１種又は２種以上を用いることがで
きる。

【００２６】熱伝導性材料を介在させるためには、これ
らの材料を必要に応じて粉末状、箔状、ペースト状、シ
ート状等の形態に加工することが好ましい。例えば、伝
熱部材がプロセス管又は外部トレース管と接触する部分
（以下「接触部分」という）にアルミニウム箔、銅箔、
炭素繊維シート等を介在させたり、あるいは炭化ケイ
素、黒鉛、酸化鉄等の粉末を樹脂類でペースト状とした
ものを接触部分に塗布すれば良い。

【００２７】特に、本発明では、耐熱性樹脂又は無機接
着剤に黒色顔料を配合してなる黒色耐熱塗料を接触部分
に適用することが好ましい。耐熱性樹脂としては、外部
トレース管の温度（約１００〜２００℃程度）に耐えら
れる材料であれば特に制限されず、例えばフッ素樹脂、
シリコーン樹脂等を採用することができる。また、無機
接着剤としては、例えば水ガラス、シリカゾル等を用い
ることができる。黒色顔料としては、黒色又はそれに近
い色を呈するものであれば特に制限されず、例えば酸化
鉄（四三酸化鉄等）、酸化コバルト（四三酸化コバルト
等）、チタンブラック、グラファイト、炭化ケイ素等を
用いることができる。これらはいずれも公知のもの又は
市販品を使用できる。また、塗工方法についても、公知
の方法に従って黒色耐熱塗料を接触部分に塗布し、塗膜
を形成すれば良い。膜厚も、用いる黒色耐熱塗料の組
成、外部トレース管の大きさ・形状等に応じて適宜設定
すれば良い。

【００２８】本発明では、伝熱部材をプロセス管と外部
トレース管と間に設置した後、必要に応じて、伝熱部材
を含めてプロセス管及び外部トレース管の全体を断熱
材、保温材等で覆うことも可能である。これらは、グラ
スウール、ロックウール、ケイ酸カルシウム等の公知の
材質を使用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のトレース管用伝熱部材及びその
代替施工法によれば、以下のような効果が得られる。

【００３０】（１）伝熱部材がアルミニウム系材料から
構成されているので、伝熱セメントのような熱膨張によ
る劣化が起こらない。その一方では、アルミニウム系材
料の優れた熱伝導性より、実質的に伝熱セメントと同程
度の伝熱効果を得ることができる。従って、伝熱セメン
トと比べた場合、優れた伝熱効果を長期にわたって持続
できるという点で非常に有利である。

【００３１】（２）伝熱セメントは硬化により収縮を伴
うのに対し、アルミニウム系材料からなる本発明の伝熱
部材はそのようなおそれがなく、伝熱セメントよりも寸
法精度において優れている。

【００３２】（３）本発明の伝熱部材は、例えばアルミ
ニウム廃材を用いて押出し成形等により容易に製造でき
るので、コスト的に非常に有利であると同時に、廃棄物
の有効利用にも大いに貢献することができる。

【００３３】（４）本発明の代替施工方法においては、
伝熱セメントのような施工、金属フィンに要求される溶
接等を必要とせず、外部トレース管とプロセス管との間
にトレース管用伝熱部材を介在させるだけで所定の伝熱
効果を得ることができる。

【００３４】特に、外部トレース管との接触面の断面形
状における凸部の少なくとも一方に平坦部が形成されて
いる場合には、外部トレース管とプロセス管との間に挿
入することにより容易に装着できるので、新設プラント
において使用できることはもとより、既設プラントにお
ける代替用伝熱部材としても非常に有効である。

【００３５】また、本発明の代替施工方法において、さ
らに熱伝導性材料を介在させることによって、所定の伝
熱効果をより確実に得ることができる。殊に、黒色耐熱
塗料による場合は、より優れた伝熱効果を得ることがで
きる。

【００３６】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより明確にする。

【００３７】実施例１ 図６（アルミニウム伝熱部材（１）の取り付け後におけ
る断面図）に示す実験装置を作製した。まずプロセス管
６Ｂ（２）に外部トレース管1/2Ｂ（３）を取り付ける
際に、プロセス管と外部トレース管の間にアルミニウム
伝熱部材（１）を設置した。このアルミニウム伝熱部材
は、押出成形により成形されたものであり、上記プロセ
ス管及び外部トレース管の形状（外径）にフィットする
ような形状に加工されている。次いで、これら全体を図
６に示すように市販の保温材８Ｂ（４）（材質：ケイ酸
カルシウム保温材、厚み５０ｍｍ）で被覆した。各部材
の緊縛は針金により行った。また、上記プロセス管、外
部トレース管及びアルミニウム伝熱部材の長さはいずれ
も０．６１５ｍとした。なお、外部トレース管の温度を
一定に保つため、外部トレース管内にヒーター（５）を
設置し、自動制御で１８０℃に保持した。

【００３８】この実験装置において、外部トレース管と
プロセス管との温度差とともに、外部トレース管に供給
した電力量（消費電力）を測定し、両者をプロットし
た。その結果を図７（Ｃ）に示す。

【００３９】図７中、（Ａ）は裸管（上記（Ｃ）におい
てアルミニウム伝熱部材及び保温材を使用しなかったも
の）、（Ｂ）は上記（Ｃ）においてアルミニウム伝熱部
材に代えて伝熱セメントを使用したものをそれぞれ示
す。

【００４０】また、（Ｄ）は上記（Ｃ）においてアルミ
ニウム伝熱部材とプロセス管との間、さらにアルミニウ
ム伝熱部材と外部トレース管との間に耐熱黒色塗料を介
在させたものを示す。なお、黒色耐熱塗料としてはアサ
ヒペン製の黒系の耐熱塗料（シリコーン樹脂塗料）を用
いた。

【００４１】図７において、各試験体（Ａ）〜（Ｄ）に
おける上記温度差が同じであれば、消費電力が大きいほ
ど優れた伝熱効果を有することになる。このことから、
本発明のアルミニウム伝熱部材である（Ｃ）及び（Ｄ）
は従来の伝熱セメントと同程度以上の効果を発揮するこ
とができる。特に、黒色耐熱塗料を用いた（Ｄ）は、伝
熱セメントを用いた（Ｂ）よりも約３４％も伝熱効果が
向上した。これらより、本発明によれば、従来と同程度
以上の伝熱効果を有する部材を安価かつ容易に提供でき
ることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】伝熱セメントを用いる従来の施工方法を示す断
面図である。

【図２】本発明の伝熱部材の断面形状の一例を示す図で
ある。

【図３】本発明の伝熱部材の断面形状の一例を示す図で
ある。

【図４】本発明の伝熱部材の断面形状の一例を示す図で
ある。

【図５】本発明の伝熱部材を代替用として用いる態様の
一例を示す図（断面）である。

【図６】実施例で作製した実験装置の断面図である。

【図７】外部トレース管とプロセス管との温度差と、外
部トレース管に供給した電力量（消費電力）との関係を
示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロセス管に沿って配置された外部トレー
   ス管からの熱をプロセス管に伝導するためにプロセス管
   と外部トレース管との間に設置される伝熱部材であっ
   て、当該伝熱部材がアルミニウム系材料からなることを
   特徴とするトレース管用伝熱部材。
2. 【請求項２】伝熱部材が、押出成形品である請求項１記
   載のトレース管用伝熱部材。
3. 【請求項３】プロセス管に沿って配置された外部トレー
   ス管からの熱をプロセス管に伝導するためにプロセス管
   と外部トレース管との間に設置される伝熱部材であっ
   て、プロセス管との接触面及び外部トレース管との接触
   面がそれぞれの外径に合致する形状に伝熱部材が加工さ
   れている請求項１又は２に記載のトレース管用伝熱部
   材。
4. 【請求項４】既設の伝熱部材の代替用として用いられる
   請求項１〜３のいずれかに記載のトレース管用伝熱部
   材。
5. 【請求項５】既設のプロセス管と外部トレース管との間
   に請求項１〜４のいずれかに記載のトレース管用伝熱部
   材を介在させることを特徴とするトレース管用伝熱部材
   の代替施工方法。
6. 【請求項６】既設のプロセス管及び外部トレース管の間
   にトレース管用伝熱部材を介在させるに際し、さらにト
   レース管用伝熱部材とプロセス管との間及びトレース管
   用伝熱部材とトレース管との間の少なくとも一方に熱伝
   導性材料を介在させる請求項５記載の代替施工方法。
7. 【請求項７】熱伝導性材料が、耐熱性樹脂又は無機接着
   剤に黒色顔料を配合してなる黒色耐熱塗料である請求項
   ６記載の代替施工方法。