JP2004340512A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置や液晶装置、化学薬品製造装置、食品生産ライン等で扱われる流体の配管等に好適に用いられる熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の熱交換器として、たとえば、図14、図15に示すように、熱交換チューブ70が通されるケーシング71が充分なシール性を確保して或る程度の内圧に耐えられるようにするために、ケーシング71の本体を構成するシェル72の外周に複数本のタイロッドや通しボルト等の金属製締結部材73をその長手方向に沿うよう互いに平行に配するとともに、該金属製締結部材73の両端部をシェル72の両端部に配される蓋部材74に挿通して、該蓋部材74から突出する金属製締結部材73の両端の雄ねじ部にナット75を締め込むことによってシェル72の両端部と蓋部材74との突き合せ面間が密着状にシールされ、これによりケーシング71が密封状に構成されるといったものがある(例えば、特許文献1参照。)。また、前記シェル72の両端部と蓋部材74との突き合せ面間にはシール部材であるOリング76が介在されている(前出の特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−160362号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、シェル72の両端部と蓋部材74とを複数本のタイロッドや通しボルト等の金属製締結部材73とナット75との締め込みによってシールする上記熱交換器では、シールするための部品点数が多く、コストアップ、ケーシング構造の大型化を招くばかりか、金属製締結部材73は、硫酸雰囲気などに晒される場所に配置された場合、腐食しやすく、また金属汚染が避けられないため、近年、とくに半導体業界では使用制限の要求が高い。
【0005】
また、金属製締結部材73の締付けの緩みに対して、金属製締結部材73を定期的に増締めする必要があるが、通常金属製締結部材73は複数本、少なくとも4本以上であるため、各金属製締結部材73の増締め度合いにばらつきが生じ易く、このばらつきにより蓋部材74やシェル72の変形を招くおそれがあった。蓋部材64やシェル72の変形が生じると、シェル72の端部と蓋部材74との間にねじれや歪みが生じるため、局部的な応力集中が生じてクリープの進行を助長する問題がある。また、金属製締結部材73の金属製タイロッドと金属製タイロッドシースとの中心軸が一致せず、両者が擦れ合って摺動抵抗が増大し、かつ、金属粉を含む摩耗粉の発生原因となるという問題もあった。さらに、シェル72や蓋部材74の変形が生じた場合、これらの部材交換が必要となるが、これらの部材は通常切削品であり、比較的高価でもあるため、ケーシング構造の交換を行って内部デバイス(熱交換チューブ70)を継続利用するという再利用が難しい構造でもあった。
【0006】
シェル72の両端部と蓋部材74との突き合せ面間にシール部材としてOリング76を介在させる接続構造の上記熱交換器では、Oリング76を使用するため、耐蝕性や使用温度範囲に制限がある。例えば、Oリング76に接する空間には、高温の薬液を連通させることができない。また、Oリング76の発塵による汚染が問題となることもある。したがって、近年、半導体業界ではこのようなOリング76の使用制限の要求が高い。
【0007】
また、この種熱交換器が、薬液等に使用された場合、そのシェル72や蓋部材74等の構成部材には耐腐食性に優れるPTFEやPFA等のフッ素樹脂が使用されることが多いが、フッ素樹脂は、潤滑性が高いため、シェル72と蓋部材74との間の接続部が配管の震動や熱の影響でクリープし、これによりタイロッドや通しボルト等金属製締結部材73の緩みが発生し、シェル72の両端の接続部から流体漏れが発生する問題があった。
【0008】
シェル72と蓋部材74との間のケーシング接続構造としては、その他に、ネジシールや溶接が採用されることがあるが、あまり効果的ではない。すなわち、単なるネジによる接続シール構造では、高いシール性を得ることができず、耐圧性が充分でなく、かつクリープによる漏れが生じ易い。また溶接は、一般的に熟練技術を必要とし、容易な作業ではないため、生産効率が低いとともに、現場作業性が悪く、現場での保守・点検が困難であるという問題がある。
【0009】
本発明は、このような諸問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、タイロッドや通しボルト等の金属製締結部材、及びOリングを用いることなく、部品点数の減少、コスト低減を図ることができるとともに、コンパクトで耐圧性の高いケーシング構造及び信頼性の高いシール構造の熱交換器を提供することにある。また本発明の目的は、金属製締結部材等の金属材を使用しないで、熱交換器の全ての構成部材を合成樹脂製のものにすることを可能にすることによりメタル溶出や金属摩耗粉発生の問題を解消できて半導体製造装置等に好適な熱交換器を提供することにある。
【0010】
また本発明の他の目的は、熱交換器の構成部材を全てフッ素樹脂で構成しても高いシール性を確保できて腐蝕性の薬液同士の熱交換を可能にするとともに、耐薬品性雰囲気への適用、設置が可能となり、熱交換器の用途の拡大化を図れる熱交換器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシングの内部に通された合成樹脂製の熱交換チューブ内を通過する流体と、前記ケーシングの内部と前記熱交換チューブの外部との間を通過する流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記ケーシングが、前記熱交換チューブの外周を包囲する合成樹脂製のチューブと、このチューブの一端部及び他端部をそれぞれ受け入れる受口部、この受口部内に設けられた少なくとも1つのシール面、前記熱交換チューブの導出部、及び前記ケーシングの内部と前記熱交換チューブの外部との間を通過する流体の導入用及び導出用の配管が接続される他の配管との接続部を備えた合成樹脂製の蓋部材と、前記チューブの一端部及び他端部にそれぞれ外嵌されるとともに前記蓋部材の一端部に螺合される合成樹脂製のユニオンナットと、前記ユニオンナットが前記蓋部材の一端部への螺進による締め付けにより前記チューブをこれの外側から押圧し、この押圧作用により前記チューブの端部と前記蓋部材のシール面とが密着することにより形成された少なくとも1箇所のシール部と、を備えていることに特徴を有するものである。
【0012】
この場合において、前記熱交換チューブ、チューブ、蓋部材、およびユニオンナットは全て耐熱性、耐薬品性に優れるフッ素樹脂や導電性物質を含有する帯電防止フッ素樹脂で成形することができる。
【0013】
【発明の効果】
上記構成の熱交換器によれば、ユニオンナットを蓋部材の一端部に締め付けるだけの簡単な操作でチューブの端部と蓋部材のシール面とを密着させるシール部を介して確実に密封することができる。したがって、従来のようにタイロッドや通しボルト等の金属製締結部材及びOリングを用いることなく、部品点数を少なくして、安価に且つコンパクトで耐圧性の高いケーシング構造及び信頼性の高いシール構造の熱交換器を得ることができる。
【0014】
熱交換器は、従来のケーシング接続構造のようにタイロッドや通しボルトを使用しない耐圧シール構造で、且つスリムなケーシング構造にすることができ、また単一のユニオンナットによる増締めによりシール性を均一に確保することが可能である。すなわち、チューブの両端部の蓋部材との接続部を単一のユニオンナットでシールするだけで、タイロッドや通しボルトに比べて信頼性の高いシール構造が得られ、しかもスリムなケーシングでもって熱交換器の小型化、コンパクト化を図ることができる。また、ユニオンナットの増締めによりシール性をその都度確保することが可能であって、ネジシールやOリングシールと比較しても長期にわたり信頼性の高いものとなる。さらに、単一のユニオンナットを増締めするという簡単な手段で足りるため、溶着による接続構造と異なり現場施工が容易であり、現場での保守・点検も容易に行える。
【0015】
金属製締結部材等の金属材を一切使用しないので、メタル溶出や金属摩耗粉発生の問題を解消できる。
【0016】
ユニオンナットの締め付けによればチューブの端部の外側全周を均等に押圧することができるため、円チューブや蓋部材の不慮の変形を招くようなことが無くなる。したがって、これら部材のクリープや交換の問題を解消できる。
【0017】
ユニオンナットの締付けを緩めることによりチューブの端部から蓋部材を簡単に取り外すことができるため、チューブ内に滞留する滞留物の除去が容易に行える。
【0018】
また、この熱交換器は、ユニオンナットの締付けによるだけでチューブに内圧が加わっても十分気密を保つことができて流体漏れを防止できるので、従来のようにOリングを使用しなくて済み、全ての構成部材をフッ素樹脂で成形することで、高温、腐蝕性の強い薬液にもよく対応でき、耐薬品性雰囲気への適用、設置が可能となり、熱交換器の用途範囲を拡大できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。図1は一実施例の熱交換器の正面図、図2は図1の熱交換器の側面図、図3は図1の熱交換器の断面図、図4は図1の熱交換器のチューブ端部と蓋部材との接続構造の拡大断面図、図5は他の実施例を図3に相応して示す断面図、図6は図1の熱交換器の熱交換チューブの他例を図3に相応して示す断面図、図7は図1の熱交換器の熱交換チューブの更に他例を図3に相応して示す断面図、図8は更に他の実施例を図3に相応して示す断面図、図9は更に又、他の実施例を図3に相応して示す断面図である。
【0020】
図1ないし図4において、本発明に係る熱交換器は、ケーシング1の内部(熱交換室)2に通された熱交換チューブ3内を通過する流体と、ケーシング1の内部と熱交換チューブ3の外部との間を通過する流体との間で熱交換を行うものである。ケーシング1は、熱交換チューブ3の外周を包囲するチューブ4と、このチューブ4の一端部及び他端部をそれぞれ密封状に閉塞する1対の蓋部材5、及び各蓋部材5をチューブ4の一端部及び他端部にそれぞれ締め付けるユニオンナット6を備える。
【0021】
チューブ4は耐熱性、耐薬品性に優れるPFAやPTFE等のフッ素樹脂や導電性物質を含有する帯電防止フッ素樹脂等の合成樹脂によって筒状に成形され、このチューブ4の両端部には、それぞれ、同じくフッ素樹脂等の合成樹脂からなる蓋部材5を挿入してフッ素樹脂等合成樹脂製のユニオンナット6の締め付けを介して接続する。
【0022】
蓋部材5は、胴壁部7と、この胴壁部7の一端に開放する受口部8、及び胴壁部7の他端を閉塞する底壁部9とを有する形に形成される。そして、図4に示すように、蓋部材5の受口部8の内部には第1〜3のシール面10〜12が設けられる。第1のシール面10は、蓋部材5の受口部8の入口より内奥に、蓋部材5の軸線Cに対して交差状、つまり軸線C方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第2のシール面11は、受口部8の入口に、前記軸線Cに対して交差状、つまり軸線C方向の外方に向けて漸次拡径するテーパ面により構成される。第3のシール面12は、蓋部材5の受口部8の内奥において第1のシール面10よりも径方向外方に軸線Cと平行に形成された環状溝部13により構成される。蓋部材5の受口部8の外周には雄ねじ14が形成されている。
【0023】
一方、チューブ4の一端部及び他端部にはそれぞれフッ素樹脂等合成樹脂製のインナーリング15を圧入する。このインナーリング15は、図4に示すように、チューブ4の端部に圧入されて該端部を断面山形状に拡径膨出させる断面算盤玉形状の圧入部16と、この圧入部16に連設されてチューブ4の端部に突出する突出部17とを有するスリーブ形状に形成されている。断面山形状の圧入部16はこれの一斜面部に外向きテーパ面18を、他斜面部に前記第2のシール面11との間でチューブ4の端部を傾斜状態に挟持して第2のシール部21を形成する内向きテーパ面20をそれぞれ形成している。突出部17の先端には前記第1のシール面10に密着状に当接して第1のシール部19を形成するテーパ面からなる突出端面22、および前記環状溝部13に嵌入して第3のシール部23を形成する円筒部24を形成してなる。このインナーリング15の内径はチューブ4の内径と同一か略同一に設定して流体が滞留することなく、円滑に流動するようにしている。
【0024】
図4に示すように、ユニオンナット6はこれの内周に蓋部材5の雄ねじ14に螺合される雌ねじ25を形成し、かつ一端部に環状鍔部26を内向きに張り出すとともに、該環状鍔部26の内周面の軸方向内端に鋭角または直角の押圧エッジ部26aを設けてある。
【0025】
そして、上記インナーリング15の圧入されたチューブ4の端部を蓋部材5の受口部8に挿入し、該チューブ4の端部の外周に予め遊嵌させたユニオンナット6の雌ねじ25を蓋部材5の雄ねじ14に螺合させて締め付ける。この締付けに伴いユニオンナット6の押圧エッジ部26aがチューブ4の拡径部27の拡径付け根部に当接してインナーリング15を軸方向から押圧する。これにより、図4に示すように、インナーリング15の突出端面22が蓋部材5の第1のシール面10に対し押し付けられて第1のシール部19を形成するとともに、インナーリング15の内向きテーパ面20と蓋部材5の第2のシール面11との間でチューブ4の端部を傾斜状態に挟持して第2のシール部21を形成し、さらにインナーリング15の円筒部24が環状溝部13に圧入して第3のシール部23を形成する。これら第1〜3のシール部19,21,23により信頼性の高いシール機能を発揮する。
【0026】
図3に示すように、上記チューブ4の一端部の蓋部材5には、他の配管である熱交換流体の導入用配管28aが接続される接続部29aを、他端部の蓋部材5には他の配管である導出用配管28bが接続される接続部29bをそれぞれ備える。すなわち、他の配管との接続部29a,29bは、一方の蓋部材5の胴壁部7に温調水等の熱交換流体のインレットポート30を、他方の蓋部材5の胴壁部7にアウトレットポート31をそれぞれ形成し、インレットポート30には熱交換流体の導入用配管28aの端部が、アウトレットポート31には熱交換流体の導出用配管28bの端部がそれぞれフッ素樹脂等合成樹脂製のユニオンナット32、フッ素樹脂等合成樹脂製のインナーリング33を介して接続されて、熱交換流体がインレットポート30、チューブ4内の熱交換室2、アウトレットポート31の順に流通すべく構成されている。
【0027】
インレットポート30及びアウトレットポート31の各内部構造は蓋部材5の受口8の内部構造と同一に構成し(但し、径は異なる)、また熱交換流体の導入用配管28a及び導出用配管28bの各端部には、チューブ4の端部のインナーリング15と同様の断面形状のインナーリング33を圧入してあって、インレットポート30及びアウトレットポート31に対する導入用配管28a及び導出用配管28bの各端部の接続構造は、チューブ4の端部の蓋部材5の受口8に対する接続構造と同様であるため、その詳細な説明は省略する。ただし、このインレットポート30及びアウトレットポート31に対する熱交換流体の導入用配管28a及び導出用配管28bの各端部の接続構造としては、そのほかに、インレットポート30及びアウトレットポート31に対し熱交換流体の導入用配管28a及び導出用配管28bの各端部を直接溶着したり、ねじ接続したりするなどの手段を採用することもできる。つまり、他の配管との接続部29a,29bは溶着、ねじ接続などの接続手段であってもよい。
【0028】
一方、チューブ4の内部には薬液が通過するフッ素樹脂等合成樹脂製のコイルチューブよりなる熱交換チューブ3が通され、この熱交換チューブ3の両端部は蓋部材5の底壁部9に開口した導出口34から導出される。その熱交換チューブ3の導出端部にはフッ素樹脂等合成樹脂製のユニオンナット35を外嵌して、このユニオンナット35を導出口34にフッ素樹脂等合成樹脂製のフェルール36を介して締め付けることにより該導出口34と熱交換チューブ3の端部との間の隙間を密封している。
【0029】
このように構成された熱交換器は、熱交換チューブ3内を通過する、例えば半導体製造装置等に用いられる薬液等の流体と、チューブ4内の熱交換チューブ3の外部を通過する温調水等熱交換流体との間で熱交換が行われるが、熱交換チューブ3内に薬液等の流体を、熱交換チューブ3外部に温調水等熱交換流体をそれぞれ通過させるに代えて、それとは反対に、熱交換チューブ3内に温調水等熱交換流体を、熱交換チューブ3外部に薬液等の流体をそれぞれ通過させることもできる。
【0030】
図5に示すように、上記熱交換チューブ3の両端部は蓋部材5の胴壁部7に開口した導出口34に導出し、薬液等の流体のインレットポート30およびアウトレットポート31は蓋部材5の底壁部9に設けることもできる。
【0031】
薬液等流体又は温調水等熱交換流体を通過させる熱交換チューブ3は、図6に示すように、フッ素樹脂製の単一のストレートなチューブで構成することもできる。この場合においても、図3に示すコイルチューブよりなる熱交換チューブの場合と同様に、熱交換チューブ3の両端部は蓋部材5の底壁部9に開口した導出口34から導出される。その熱交換チューブ3の導出端部にはフッ素樹脂等合成樹脂製のユニオンナット37を外嵌して、このユニオンナット37を導出口34にフッ素樹脂等合成樹脂製のフェルール38を介して締め付けることにより該導出口34と熱交換チューブ3の端部との間の隙間を密封する。
【0032】
そのほかに、薬液等流体又は温調水等熱交換流体を通過させる熱交換チューブ3としては、図7に示すように、図15に示される従来の熱交換器の場合と同様なフッ素樹脂等合成樹脂製の複数のストレートなチューブで構成することもできる。
【0033】
熱交換器の全体的な形状としては、上記の各実施例のように直管状に形成するに代えて、図8に示すごとくL形状、あるいは図9に示すごとくU形状などの応用形態を採用することができる。この場合、図8に示すL形状の熱交換器では2個の第1,2のチューブ4A,4B、2個の第1,2の蓋部材5A、5B、および1個のエルボ形状のフッ素樹脂等合成樹脂製の接合部材39を使用し、図9に示すU形状の熱交換器では3個の第1,2,3のチューブ4A,4B,4C、2個の第1,2の蓋部材5A、5B、および2個のエルボ形状のフッ素樹脂等合成樹脂製の第1,2の接合部材39A,39Bを使用する。
【0034】
図8に示すL形状の熱交換器においては、それぞれの一端部に第1,2の蓋部材5A、5Bが第1のユニオンナット6で接続された第1,2のチューブ4A,4Bの他端部同士を、1個のエルボ形状の接合部材39及び1対の第2のユニオンナット40で接続する。この場合、第1,2のチューブ4A,4Bの各一端部に対して第1,2の蓋部材5A、5Bを接続する接続構造については、上記実施例のチューブ4の端部と蓋部材5との接続構造の場合と同様に構成する。
接合部材39はこれの両端に受口41を互いに直交状に連通するよう開口してあり、各受口41の内部構造は第1,2の蓋部材5A、5Bの受口部8の内部構造と同一に構成し、第1,2のチューブ4A,4Bの各他端部には各一端部のインナーリング15と同様の断面形状のインナーリング15を圧入してあるため、接合部材39の一端の受口41に第1のチューブ4Aの他端部が、また他端の受口41に第2のチューブ4Bの他端部が、それぞれ、上記第1,2のチューブ4A,4Bの各一端部の第1,2の蓋部材5A、5Bの受口部8に対する接続構造の場合と同様の接続構造を介して接続される。熱交換チューブ3は接合部材39の内部で直角に曲げられる。
【0035】
図9に示すU形状の熱交換器においては、それぞれの一端部に第1,2の蓋部材5A、5Bが第1のユニオンナット6で接続された第1,2のチューブ4A,4Bの他端部同士間に、第3のチューブ4Cを2個のエルボ形状の接合部材39及び1対の第2のユニオンナット40で接続する。この場合においても、第1,2のチューブ4A,4Bの各一端部に対して第1,2の蓋部材5A、5Bの受口部8を接続する接続構造は上記実施例のチューブ4の端部と蓋部材5との接続構造の場合と同様に構成する。そして、第1,2のチューブ4A,4Bの各他端部に対して各接合部材39の受口41を接続する接続構造、および第3のチューブ4Cの両端部に対して各接合部材39の受口41を接続する接続構造は、それぞれ、上記第1,2のチューブ4A,4Bの各一端部の第1,2の蓋部材5A、5Bの受口部8に対する接続構造の場合と同様に接続される。熱交換チューブ3は各接合部材39の内部で直角に曲げられる。なお、熱交換器は、図8のL形状の熱交換器と図9のU形状の熱交換器とを組み合わせた形状に構成することもできる。
【0036】
このように熱交換器はL形状あるいはU形状などに形成することにより、配管のデッドスペースを有効に活用してコンパクトな配管システムを組むことができる。また既存配管に新たに熱交換器を設置する場合など配管システムの改造要求に対応できる形状にすることができて有利である。
【0037】
(シール部の他の実施例)
上記チューブ4の端部と蓋部材5の受口部8との間に形成されるシール部としては、図4に示す上記実施例のように第1,2のシール部19,21のほかに、インナーリング15の円筒部24と蓋部材5の環状溝部13による第3のシール部23を付加することによりシール性能をより一層確実に向上させることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。そのほかに、たとえば、図10に示すように、第1,2のシール部19,21だけを形成して、第3のシール部23を省略するもの、すなわち蓋部材5の内奥に環状溝部13を設けず、またインナーリング15に円筒部24を設けないものであってもよい。この場合、蓋部材5の内奥に設ける第1のシール面10は、軸線Cに対して第2のシール面11とは逆向きの交差状、つまり軸線C方向の外方に向けて漸次縮径するテーパ面により構成している。
【0038】
また、図11に示すように、蓋部材5の受口部8の先端側における端部外周に、チューブ4の内径より径大のテーパ面からなるシール面42を形成し、このシール面42の後方の外周に該シール面42の外径より径大の雄ねじ14を形成している。一方、チューブ4の端部はフレア加工して拡径部43を形成する。かくして、チューブ4の端部の拡径部43を蓋部材5のシール面42上に圧入する。そして、チューブ4に外嵌されているユニオンナット6の雌ねじ25を蓋部材5の雄ねじ14に螺合して締め付け、ユニオンナット6の環状鍔部26の押圧エッジ部26aをチューブ4の外側に当接させて拡径部43の内周面を受口部8のシール面42に軸方向から押し付けて密着させることにより、シール部44を形成することもできる。
【0039】
図12に示すように、チューブ4の端部にフッ素樹脂等合成樹脂製の断面円弧形状のインナーリング45を圧入して該チューブ4の端部を断面山形状に拡径膨出させ、蓋部材5の雄ねじ14に螺合させたユニオンナット6を螺進させて強く締め付けることによって、チューブ4の端部をインナーリング45とともに、蓋部材5の受口部8の内周に設けたテーパ状のシール面46に対して押し付けて密着させることにより、シール部47を形成するシール構造であってもよい。
【0040】
また、図13に示すように、チューブ4の端部にアウタリング48を嵌め込み、チューブ4の末端部を該アウタリング48の外面上に折り返して、蓋部材5の雄ねじ14に螺合させたユニオンナット6を螺進させて強く締め付けることによって、チューブ4の端部をアウタリング48とともに、蓋部材5の受口部8内のシール面49に対して押し付けて密着させることにより、シール部50を形成する、というシール構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の熱交換器の正面図である。
【図2】図1の熱交換器の側面図である。
【図3】図1の熱交換器の断面図である。
【図4】図1の熱交換器のチューブ端部と蓋部材との接続構造の拡大断面図である。
【図5】他の実施例を図3に相応して示す断面図である。
【図6】図1の熱交換器の熱交換チューブの他例を図3に相応して示す断面図である。
【図7】図1の熱交換器の熱交換チューブの更に他例を図3に相応して示す断面図である。
【図8】更に他の実施例を図3に相応して示す断面図である。
【図9】更に又、他の実施例を図3に相応して示す断面図である。
【図10】熱交換器のシール部の他例を示す断面図である。
【図11】熱交換器のシール部の更に他例を示す断面図である。
【図12】熱交換器のシール部の更に又、他例を示す断面図である。
【図13】熱交換器のシール部の更に又、他例を示す断面図である。
【図14】従来例の熱交換器の正面図である。
【図15】図14の熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 熱交換室
3 熱交換チューブ
4,4A,4B,4C チューブ
5,5A,5B 蓋部材
6 第1のユニオンナット
8 受口部
10,11,12,42,46,49 シール面
13 環状溝部
15 インナーリング
16 圧入部
17 突出部
19,21,23,44,47,50 シール部
20 内向きテーパ面
22 突出端面
24 円筒部
28a,28b 他の配管
29a,29b 接続部
34 導出口(導出部)
39,39A,39B 接合部材
40 第2のユニオンナット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger suitably used for a fluid pipe or the like handled in a semiconductor manufacturing device, a liquid crystal device, a chemical manufacturing device, a food production line or the like.
[0002]
[Prior art]
As this type of heat exchanger, for example, as shown in FIGS. 14 and 15, a
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-160362
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat exchanger in which the both ends of the
[0005]
In addition, it is necessary to periodically retighten the
[0006]
In the above heat exchanger having a connection structure in which an O-
[0007]
When this type of heat exchanger is used for a chemical solution or the like, a fluorine resin such as PTFE or PFA, which has excellent corrosion resistance, is often used for components such as the
[0008]
As a casing connection structure between the
[0009]
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to reduce the number of parts without using metal fastening members such as tie rods and through bolts and O-rings. An object of the present invention is to provide a heat exchanger having a compact casing structure with high pressure resistance and a highly reliable seal structure, which can reduce the cost and cost. Another object of the present invention is to eliminate the use of metal members such as metal fastening members and to make all the components of the heat exchanger made of synthetic resin, thereby producing metal elution and metal abrasion powder. An object of the present invention is to provide a heat exchanger which can solve the above problem and is suitable for a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a high heat-exchanger that can ensure high sealing performance even when all the components of the heat exchanger are made of fluorocarbon resin, enable heat exchange between corrosive chemicals, and reduce the temperature to a chemical resistant atmosphere. An object of the present invention is to provide a heat exchanger which can be applied and installed, and can expand the use of the heat exchanger.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides heat exchange between a fluid passing through a synthetic resin heat exchange tube passed through the inside of a casing and a fluid passing between the inside of the casing and the outside of the heat exchange tube. In the heat exchanger to be performed, the casing is provided with a synthetic resin tube surrounding the outer periphery of the heat exchange tube, a receiving portion for receiving one end and the other end of the tube, and provided in the receiving portion. At least one sealing surface, a lead-out portion of the heat exchange tube, and another piping to which a piping for introducing and leading a fluid passing between the inside of the casing and the outside of the heat exchange tube is connected. A synthetic resin lid member having a connection portion, and a synthetic resin union nut which is fitted to one end and the other end of the tube and screwed to one end of the lid member, respectively. The union nut presses the tube from outside by screwing it to one end of the lid member, and the pressing action causes the end of the tube and the sealing surface of the lid member to come into close contact with each other. And at least one formed seal portion.
[0012]
In this case, the heat exchange tube, the tube, the lid member, and the union nut can all be formed of a fluororesin having excellent heat resistance and chemical resistance or an antistatic fluororesin containing a conductive substance.
[0013]
【The invention's effect】
According to the heat exchanger having the above configuration, it is possible to securely seal the end of the tube and the sealing surface of the lid member by a simple operation of simply tightening the union nut to one end of the lid member. Can be. Therefore, the number of parts is reduced, without using a metal fastening member such as a tie rod or a through bolt and an O-ring as in the related art, and an inexpensive, compact, highly pressure-resistant casing structure and a highly reliable seal structure are provided. A heat exchanger can be obtained.
[0014]
The heat exchanger has a pressure-resistant seal structure that does not use tie rods or through bolts as in the conventional casing connection structure, and can be made into a slim casing structure, and uniform sealing performance is achieved by tightening with a single union nut. It is possible to secure. In other words, by simply sealing the connection of the tube with the lid at both ends with a single union nut, a more reliable sealing structure can be obtained compared to tie rods and through bolts, and heat exchange is possible with a slim casing. The size and size of the container can be reduced. In addition, it is possible to secure the sealing performance each time by increasing the tightening of the union nut, and it is highly reliable for a long time as compared with a screw seal or an O-ring seal. Furthermore, since simple means of tightening a single union nut is sufficient, site construction is easy, unlike the connection structure by welding, and maintenance and inspection at the site can be easily performed.
[0015]
Since no metal material such as a metal fastening member is used, problems of metal elution and generation of metal abrasion powder can be solved.
[0016]
According to the tightening of the union nut, the entire outer periphery of the end of the tube can be evenly pressed, so that accidental deformation of the circular tube and the cover member does not occur. Therefore, the problem of creep and replacement of these members can be solved.
[0017]
By loosening the tightening of the union nut, the lid member can be easily removed from the end of the tube, so that the stagnation remaining in the tube can be easily removed.
[0018]
In addition, this heat exchanger can maintain sufficient airtightness even if internal pressure is applied to the tube only by tightening the union nut and can prevent fluid leakage, so that it is not necessary to use an O-ring as in the past, By molding all the constituent members with a fluororesin, it is possible to cope well with high-temperature and highly corrosive chemical liquids, and it is possible to apply and install in a chemical-resistant atmosphere, thereby expanding the range of application of the heat exchanger.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of the heat exchanger of one embodiment, FIG. 2 is a side view of the heat exchanger of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view of the heat exchanger of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is an enlarged sectional view of a connection structure between a tube end and a lid member, FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment corresponding to FIG. 3, and FIG. 6 is another example of the heat exchange tube of the heat exchanger of FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3, FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another example of the heat exchange tube of the heat exchanger of FIG. 1 corresponding to FIG. 3, and FIG. FIG. 9 is a sectional view corresponding to FIG. 3, and FIG. 9 is a sectional view corresponding to FIG.
[0020]
1 to 4, a heat exchanger according to the present invention includes a fluid passing through a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
On the other hand, an
[0024]
As shown in FIG. 4, the
[0025]
Then, the end of the
[0026]
As shown in FIG. 3, the
[0027]
The internal structure of each of the
[0028]
On the other hand, a
[0029]
The heat exchanger configured in this manner passes through the
[0030]
As shown in FIG. 5, both ends of the
[0031]
As shown in FIG. 6, the
[0032]
In addition, as shown in FIG. 7, as the
[0033]
As the overall shape of the heat exchanger, an application form such as an L shape as shown in FIG. 8 or a U shape as shown in FIG. can do. In this case, in the L-shaped heat exchanger shown in FIG. 8, two first and
[0034]
In the L-shaped heat exchanger shown in FIG. 8, the other ends of the first and
The joining
[0035]
In the U-shaped heat exchanger shown in FIG. 9, the other ends of the first and
[0036]
By forming the heat exchanger into an L-shape or a U-shape, a compact piping system can be assembled by effectively utilizing the dead space of the piping. In addition, it is advantageous that the shape can be adapted to the demand for remodeling the piping system, for example, when a heat exchanger is newly installed in the existing piping.
[0037]
(Other Examples of Sealing Part)
As the seal portion formed between the end of the
[0038]
As shown in FIG. 11, a sealing
[0039]
As shown in FIG. 12, an
[0040]
As shown in FIG. 13, an union in which an
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the heat exchanger of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the heat exchanger of FIG.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a connection structure between a tube end and a lid member of the heat exchanger of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment corresponding to FIG. 3;
6 is a sectional view showing another example of the heat exchange tube of the heat exchanger of FIG. 1 corresponding to FIG. 3;
FIG. 7 is a sectional view showing still another example of the heat exchange tube of the heat exchanger of FIG. 1 corresponding to FIG. 3;
FIG. 8 is a sectional view showing still another embodiment corresponding to FIG. 3;
FIG. 9 is a sectional view showing still another embodiment corresponding to FIG. 3;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the seal portion of the heat exchanger.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another example of the seal portion of the heat exchanger.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another example of the seal portion of the heat exchanger.
FIG. 13 is a sectional view showing still another example of the seal portion of the heat exchanger.
FIG. 14 is a front view of a conventional heat exchanger.
FIG. 15 is a cross-sectional view of the heat exchanger of FIG.
[Explanation of symbols]
39, 39A,
Claims (7)
前記ケーシングが、
前記熱交換チューブの外周を包囲する合成樹脂製のチューブと、
このチューブの一端部及び他端部をそれぞれ受け入れる受口部、この受口部内に設けられた少なくとも1つのシール面、前記熱交換チューブの導出部、及び前記ケーシングの内部と前記熱交換チューブの外部との間を通過する流体の導入用及び導出用の配管が接続される他の配管との接続部を備えた1対の合成樹脂製の蓋部材と、
前記チューブの一端部及び他端部にそれぞれ外嵌されるとともに前記蓋部材の一端部に螺合される合成樹脂製のユニオンナットと、
前記ユニオンナットが前記蓋部材の一端部への螺進による締め付けにより前記チューブをこれの外側から押圧し、この押圧作用により前記チューブの端部と前記蓋部材のシール面とが密着することにより形成された少なくとも1箇所のシール部と、
を備えていることを特徴とする、熱交換器。A heat exchanger that performs heat exchange between a fluid passing through a heat exchange tube made of synthetic resin passed through the inside of the casing and a fluid passing between the inside of the casing and the outside of the heat exchange tube. At
Said casing,
A tube made of a synthetic resin surrounding the outer periphery of the heat exchange tube,
A receiving portion for receiving one end and the other end of the tube, at least one sealing surface provided in the receiving portion, a lead-out portion of the heat exchange tube, and an inside of the casing and an outside of the heat exchange tube A pair of synthetic resin lid members having a connection portion with another pipe to which a pipe for introduction and discharge of a fluid passing therethrough is connected;
A union nut made of a synthetic resin screwed to one end and the other end of the tube, and screwed to one end of the lid member,
The union nut presses the tube from the outside thereof by screwing to one end of the lid member, and the pressing action forms the end of the tube and the sealing surface of the lid member in close contact. At least one sealed portion,
A heat exchanger, comprising:
前記ケーシングが、互いに直角に配される合成樹脂製の第1,2のチューブを備えるとともに、第1,2のチューブの各一端部に合成樹脂製の蓋部材を合成樹脂製の第1のユニオンナットで接続し、第1,2のチューブの他端部同士を、1個のエルボ形状の合成樹脂製の接合部材及び1対の合成樹脂製の第2のユニオンナットで接続しており、
前記蓋部材は前記第1,2のチューブの各一端部を受け入れる受口部、この受口部内に設けられた少なくとも1つのシール面、前記熱交換チューブの導出部、及び前記ケーシングの内部と前記熱交換チューブの外部との間を通過する流体の導入用及び導出用の配管が接続される他の配管との接続部を備えており、
前記第1のユニオンナットは、前記第1,2のチューブの各一端部に外嵌されるとともに前記蓋部材の一端部に螺合され、前記蓋部材の一端部への螺進による締め付けにより前記第1,2のチューブの各一端部をこれの外側から押圧し、この押圧作用により前記第1,2のチューブの各一端部と前記蓋部材のシール面とを密着させて少なくとも1箇所のシール部を形成しており、
前記接合部材は、両端に受口を互いに直交状に連通するよう形成し、一端の受口に第1のチューブの他端部が、また他端の受口に第2のチューブの他端部が、それぞれ、前記第1,2の各チューブの一端部の蓋部材の受口に対する接続構造の場合と同様の接続構造を介して接続され、前記熱交換チューブは前記接合部材の内部で直角に曲げられていることを特徴とする、熱交換器。A heat exchanger that performs heat exchange between a fluid passing through a heat exchange tube made of synthetic resin passed through the inside of the casing and a fluid passing between the inside of the casing and the outside of the heat exchange tube. At
The casing includes first and second synthetic resin tubes arranged at right angles to each other, and a synthetic resin lid member is provided at one end of each of the first and second tubes with a first union made of synthetic resin. The other ends of the first and second tubes are connected to each other by one elbow-shaped synthetic resin joining member and a pair of synthetic resin second union nuts.
The lid member has a receiving portion for receiving one end of each of the first and second tubes, at least one sealing surface provided in the receiving portion, a lead-out portion of the heat exchange tube, and the inside of the casing and It has a connection portion with another pipe to which a pipe for introduction and discharge of a fluid passing between the outside of the heat exchange tube is connected,
The first union nut is externally fitted to one end of each of the first and second tubes, and is screwed to one end of the lid member. The first union nut is screwed to one end of the lid member to tighten the screw. One end of each of the first and second tubes is pressed from the outside thereof, and the pressing action causes each end of the first and second tubes to be in close contact with the sealing surface of the lid member to seal at least one portion. Forming a part,
The joining member is formed so that the receiving ports communicate with each other at right angles at both ends, the other end of the first tube is provided at one receiving port, and the other end of the second tube is provided at the other receiving port. Are connected through the same connection structure as in the case of the connection structure of the one end portion of each of the first and second tubes to the receptacle of the lid member, and the heat exchange tubes are formed at right angles inside the joining member. A heat exchanger characterized by being bent.
前記ケーシングが、互いに平行に対向配備される合成樹脂製の第1,2のチューブと、第1,2のチューブの各一端部に合成樹脂製の第1のユニオンナットで接続した合成樹脂製の蓋部材と、第1,2のチューブの他端部同士間に2個のエルボ形状の合成樹脂製の接合部材及び1対の合成樹脂製の第2のユニオンナットで接続した合成樹脂製の第3のチューブとを備えており、
前記蓋部材は前記第1,2のチューブの各一端部を受け入れる受口部、この受口部内に設けられた少なくとも1つのシール面、前記熱交換チューブの導出部、及び前記ケーシングの内部と前記熱交換チューブの外部との間を通過する流体の導入用及び導出用の配管が接続される他の配管との接続部を備えており、
前記第1のユニオンナットは、前記第1,2のチューブの各一端部に外嵌されるとともに前記蓋部材の一端部に螺合され、前記蓋部材の一端部への螺進による締め付けにより前記第1,2のチューブの各一端部をこれの外側から押圧し、この押圧作用により前記第1,2のチューブの各一端部と前記蓋部材のシール面とを密着させて少なくとも1箇所のシール部を形成しており、
前記接合部材は、両端に受口を互いに直交状に連通するよう形成し、第1,2のチューブの各他端部に対して各接合部材の受口を接続する接続構造、および第3のチューブの両端部に対して各接合部材の受口を接続する接続構造は、それぞれ、前記第1,2のチューブの各一端部の蓋部材の受口に対する接続構造の場合と同様に接続されており、
前記熱交換チューブは各接合部材の内部で直角に曲げられていることを特徴とする、熱交換器。A heat exchanger that performs heat exchange between a fluid passing through a heat exchange tube made of synthetic resin passed through the inside of the casing and a fluid passing between the inside of the casing and the outside of the heat exchange tube. At
The casing is a synthetic resin first and second tubes arranged in parallel and opposed to each other, and a synthetic resin first union nut connected to one end of each of the first and second tubes. A lid member and a synthetic resin second joint nut connected between the other ends of the first and second tubes by two elbow-shaped synthetic resin joining members and a pair of synthetic resin second union nuts. And three tubes,
The lid member has a receiving portion for receiving one end of each of the first and second tubes, at least one sealing surface provided in the receiving portion, a lead-out portion of the heat exchange tube, and the inside of the casing and It has a connection portion with another pipe to which a pipe for introduction and discharge of a fluid passing between the outside of the heat exchange tube is connected,
The first union nut is externally fitted to one end of each of the first and second tubes, and is screwed to one end of the lid member. The first union nut is screwed to one end of the lid member to tighten the screw. One end of each of the first and second tubes is pressed from the outside thereof, and the pressing action causes each end of the first and second tubes to be in close contact with the sealing surface of the lid member to seal at least one portion. Forming a part,
A third connecting structure for connecting the receiving ports of the respective connecting members to the other ends of the first and second tubes; The connection structures for connecting the receptacles of the respective joining members to both ends of the tube are connected in the same manner as the connection structure for the receptacles of the lid members at one end of the first and second tubes, respectively. Yes,
The heat exchanger wherein the heat exchange tube is bent at a right angle inside each joint member.
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