JP2009109140A - グラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】孔部１９の内周壁と伝熱管２０の外周壁との間に生じた隙間２３に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止することによりグラスライニング２１，２４の剥離を防止でき、信頼性に優れるグラスライニング製多管式熱交換器を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の孔部１９が形成された管板１８と、孔部１９の各々に挿入され端部が管板１８の表面側で固定された伝熱管２０と、管板１８の表面に施されたグラスライニング２４と、を備えたグラスライニング製多管式熱交換器であって、孔部１９の内周壁と伝熱管２０の外周壁との隙間に浸入したシーリング材が硬化したシーリング部２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の伝熱管を管板に配置したグラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法に関するものである。

従来より、化学工業、製薬工業、食品工業等の分野において、多数の伝熱管を配置した管板を胴部シェル内に収納したグラスライニング製多管式熱交換器が使用されている。伝熱管は端部を管板に形成された孔部に挿入し、管板の表面側に端部を溶接することによって固定されている。酸性液体や有機溶媒等の腐食性のある被熱交換流体を用いることがあるため、被熱交換流体と接触する伝熱管の内部及び管板の表面の全体に亘ってグラスライニングが施され、被熱交換流体による腐食を防止している。
このようなグラスライニング製多管式熱交換器における従来の技術としては、（特許文献１）に「溶接された伝熱管の端部の内径側部分と溶接部とを含む部分が曲面状をなすＲ部に形成されており、隣接する伝熱管の中心間のピッチが所定範囲内になるように伝熱管を配置する技術」が開示されている。

図２は特許文献１におけるグラスライニング製多管式熱交換器の一部破断正面図であり、図３は管板と伝熱管との溶接部の要部断面図である。
図中、１０はグラスライニング製多管式熱交換器、１１は円筒状に形成された胴部シェル、１２は内面にグラスライニングが施され胴部シェル１１の一端に配置されたヘッド、１２ａはヘッド１２に形成されたフランジ部、１３は内面にグラスライニングが施され胴部シェル１１の他端に配置されたヘッド、１３ａはヘッド１３に形成されたフランジ部、１４はヘッド１２に形成された被熱交換流体の入口、１５はヘッド１３に形成された被熱交換流体の出口、１６は胴部シェル１１に配設され胴部シェル１１内を流通する伝熱媒体（冷媒又は冷媒）の入口となるノズル、１７は胴部シェル１１に配設された伝熱媒体の出口となるノズル、１８は胴部シェル１１の両端に固着された管板、１８ａはヘッド１２のフランジ部１２ａ及びヘッド１３のフランジ部１３ａと管板１８の周囲に複数配設されフランジ部１２ａ，１３ａと管板１８とを密接させ密封状態に保持する締結具、１９は管板１８に間隔をあけて複数形成された孔部、２０は端部が孔部１９に挿入され胴部シェル１１の長手方向に沿って配設された伝熱管、２１は伝熱管２０の内面に施されたグラスライニング、２２は伝熱管２０の端部が管板１８の表面側で溶接固定された溶接部、２３は孔部１９の内周壁と伝熱管２０の外周壁との間に生じた隙間、２４は管板１８の表面と溶接部２２の表面とに施されたグラスライニングである。なお、図２には伝熱管２０は一本しか記載していないが、図面の簡略化のためであり、実際には前述したように複数本の伝熱管２０が胴部シェル１１の長手方向に沿って配置されている。
グラスライニング製多管式熱交換器１０において熱交換される被熱交換流体は、入口１４からヘッド１２の内部に導入され、伝熱管２０の内側を通ってヘッド１３に設けられた出口１５から排出される。このようにして、グラスライニング製多管式熱交換器１０の内部へ導入された被熱交換流体は、ノズル１６から胴部シェル１１内に導入された伝熱媒体と伝熱管２０を介して熱交換することにより、加熱又は冷却される。
特開平１１−３０４３７９号公報

しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術では、孔部１９の内周壁と伝熱管２０の外周壁との間に生じた隙間２３に、伝熱媒体が浸入し残留することがあった。この状態で伝熱媒体の種類を替えて、残留した伝熱媒体の凝固点以下の温度でグラスライニング製多管式熱交換器１０を使用すると、隙間２３内に残留した伝熱媒体が凍結して体積が膨張するため、伝熱管２０及び管板１８が変形し、グラスライニング２１，２４が剥離するという課題を有していた。また、急激に伝熱媒体を投入すると、熱衝撃の熱応力により、グラスライニング２１，２４が剥離するという課題を有していた。
（２）特に、溶接部２２のＲ部は曲率半径が小さいため、Ｒ部の表面に施されたグラスライニング２４の残留応力が大きいので、比較的小さな体積膨張による機械的応力や熱応力で溶接部２２近傍のグラスライニング２４が剥離してしまうという課題を有していた。グラスライニング製多管式熱交換器１０は、医薬品や精密化学品の製造工程で使用されており、クリーンルームに設置されたりＧＭＰ（Good Manufacturing Practice:医薬品の製造及び品質管理基準）適応を受けたりしている場合も多いため、グラス片が被熱交換流体へ混入することは大問題である。また、グラスライニングの補修のため、一度設置したグラスライニング製多管式熱交換器１０を入れ替えるには、莫大な費用が必要になる。
（３）上記のグラスライニングの剥離を防止するため、伝熱媒体を選別して凍結するものを使用しない、伝熱媒体の流量制限を行う等の対策をとることがあるが、グラスライニング製多管式熱交換器の汎用性を損ない、設置台数が増加しプラント全体のコスト増加を引き起こしたり、グラスライニング製多管式熱交換器の熱交換性能が低下したりするという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との間に生じた隙間に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止することによりグラスライニングの剥離を防止でき、信頼性に優れるグラスライニング製多管式熱交換器を提供することを目的とする。
また、本発明は、管板に形成された孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間とシーリング材との間に閉じ込められた気泡を脱気して、隙間の内部にシーリング材を浸入させることができグラス剥離を確実に防止できるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明のグラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載のグラスライニング製多管式熱交換器は、複数の孔部が形成された管板と、前記孔部の各々に挿入され端部が前記管板の表面側で固定された伝熱管と、前記管板の表面に施されたグラスライニングと、を備えたグラスライニング製多管式熱交換器であって、前記孔部の内周壁と前記伝熱管の外周壁との隙間に浸入したシーリング材が硬化したシーリング部を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間に浸入したシーリング材が硬化したシーリング部を備えているので、隙間に伝熱媒体が浸入するのを防ぐことができるため、隙間に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止しグラスライニングの剥離を防止できる。

ここで、シーリング部としては、シーリング材が隙間に完全に充填されて隙間を閉鎖しているものが望ましい。しかし、シーリング材が隙間の一部にしか浸入していなくても、隙間の深部にシーリング材が浸入し、隙間の深部を閉鎖することにより伝熱媒体が隙間に残留しないようになっていればよい。また、隙間の深部にシーリング材が浸入していなくても、少なくとも隙間の開口に栓をした状態で隙間を閉鎖し、隙間内に伝熱媒体が浸入できないようになっていてもよい。

シーリング材としては、グラスライニング製多管式熱交換器の一般的な最高使用温度である１５０℃以上においても強度が低下せず、なおかつ変形や伸縮し難いものを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，アクリル系接着剤，ポリウレタン，シリコーンゴム，ポリマーアロイ型接着剤，ポリイミド系接着剤，無機接着剤等の接着剤を用いることができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のグラスライニング製多管式熱交換器であって、前記管板の裏面を被覆したシーリング材が硬化した管板被覆部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）管板の裏面を被覆したシーリング材が硬化した管板被覆部を備えているので、伝熱媒体による急激な管板の温度変化を防止でき、熱衝撃の熱応力によるグラスライニングの剥離を防止できる。
（２）グラスライニングの施釉焼成により管板の孔部や裏面には酸化スケールが発生することがあるが、シーリング部と管板被覆部とを備えており、管板の孔部の内周壁と管板の裏面がシーリング材で覆われているので、管板の孔部や裏面からの酸化スケールの剥離を抑えて伝熱媒体を清浄に保つことができ、また洗浄性にも優れる。

管板被覆部としては、管板の裏面が完全に覆われているものが望ましい。しかし、管板の裏面の一部、例えば伝熱管の周囲しか被覆されていない場合でも、伝熱媒体による管板の急激な温度変化を緩和し、熱衝撃による熱応力を緩和できればよい。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のグラスライニング製多管式熱交換器であって、前記管板被覆部の厚さが、１〜３０ｍｍ、好ましくは１〜１５ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍである構成を有している。
この構成により、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）管板被覆部の厚さが１〜３０ｍｍのため、管板の裏面の酸化スケールを覆うことができ伝熱媒体を清浄に保つことができ、さらにシーリング材の断熱効果により伝熱媒体が管板に与える熱衝撃を緩和でき、熱衝撃によるグラスライニングの剥離を防止できる。

ここで、管板被覆部が１ｍｍより薄くなると、管板の裏面の酸化スケールを完全に覆うことができないことがあり、またシーリング材による断熱効果が低下するため好ましくない。管板被覆部が５ｍｍより厚くなるにつれ、脱気に要する時間が長くなり生産性が低下する傾向がみられ、１５ｍｍより厚くなるにつれ、シーリング材で被覆される伝熱管の表面積が大きくなるため伝熱面積が減少し熱交換効率が低下する傾向がみられる。３０ｍｍより厚くなると、伝熱媒体を胴部シェルに導入するために設けられたノズルと干渉する可能性が生じるため、好ましくない。

本発明の請求項４に記載のグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法は、複数の孔部が形成された管板と、前記孔部の各々に挿入され端部が前記管板の表側に固定された伝熱管と、前記管板の表面に施されたグラスライニングと、を備えたグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法であって、前記管板の裏面にシーリング材を注入するシーリング材注入工程と、前記管板及び／又は前記伝熱管と前記シーリング材との間に閉じ込められた気泡を脱気する脱気工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）脱気工程を備えているので、管板に形成された孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間とシーリング材との間に閉じ込められた気泡や、管板の裏面に発生した酸化スケール内に閉じ込められた気泡を脱気して、隙間の内部や酸化スケール内にシーリング材を浸入させることができるとともに、シーリング材と管板との密着性を高めることができ、グラス剥離や酸化スケール剥離を確実に防止できる。
（２）シーリング材に気泡が残留すると温度変化により気泡に体積変化が生じ、この応力により硬化したシーリング材が劣化する可能性があるが、シーリング材の気泡の残留量が少なくなるので、硬化したシーリング材を長寿命化させることができる。

ここで、シーリング材注入工程は、管板を胴部シェルの両側に溶接固定した後、管板の孔部の各々に伝熱管を挿入し伝熱管の端部を管板の表側に固定し、管板の表面にグラスライニングを施した後であれば、いつでも行うことができる。胴部シェルに形成された伝熱媒体の入口又は出口となるノズルや、胴部シェルに形成された開口部からシーリング材注入管を入れて、管板の裏面にシーリング材を注入できるからである。
シーリング材は管板の裏面全体に注入することができる。次いで、脱気を行うことにより、管板被覆部とシーリング部とを同時に形成することができる。
また、内視鏡等を胴部シェル内に入れて管板の裏面を観察しながら、孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間にシーリング材を注入するようにしてもよい。次いで、脱気を行うことにより、シーリング部を形成することができる。
なお、伝熱管の両側に管板が固定されているため、片方の管板の裏面にシーリング材を注入し硬化させた後、上下をひっくり返し、他方の管板の裏面にシーリング材を注入して、他方の管板の裏面に注入されたシーリング材を硬化させる。

脱気工程としては、伝熱管が固定された管板をチャンバーに入れて、減圧するものが用いられる。伝熱管及び管板の全体を収容できるような大型のチャンバーを用いることができる。また、両側にヘッドを取り付けた胴部シェル内に伝熱管及び管板が収容されているので、胴部シェル及びヘッドをチャンバーの代わりに用いることができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法であって、前記シーリング材の２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下であり、前記シーリング材の硬化温度が５００℃以下である構成を有している。
この構成により、請求項４で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）シーリング材の２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下なので、シーリング材が隙間の内部や酸化スケール内に浸入し易いため、シーリング材と管板との密着性を高めることができる。また、シーリング材の硬化温度が、グラスライニングの施釉焼成温度よりも低い５００℃以下なので、管板や伝熱管に施されたグラスライニングを傷めることもなく、耐腐食性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を製造できる。

ここで、シーリング材の粘度は、ＢＨ型回転粘度計（２０ｒｐｍ）による２５℃における測定値を採用した。

以上のような本発明のグラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）シーリング部を備えているので、隙間の深部に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止しグラスライニングの剥離を防止でき信頼性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）管板被覆部を備えているので、伝熱媒体による急激な管板の温度変化を防止でき、熱衝撃の熱応力によるグラスライニングの剥離を防止でき信頼性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を提供できる。
（２）シーリング部と管板被覆部とを備えているので、管板の孔部や裏面からの酸化スケールの剥離を抑えて伝熱媒体を清浄に保つことができ、また洗浄性にも優れたグラスライニング製多管式熱交換器を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）管板被覆部で管板の裏面の酸化スケールを覆うことができるため、伝熱媒体を清浄に保つことができ、さらにシーリング材の断熱効果により伝熱媒体が管板に与える熱衝撃を緩和でき、熱衝撃によるグラスライニングの剥離を防止でき信頼性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を提供できる。

請求項４に記載の発明によれば、
（１）脱気工程を備えているので、管板に形成された孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間とシーリング材との間に閉じ込められた気泡や、管板の裏面に発生した酸化スケール内に閉じ込められた気泡を脱気して、隙間の内部や酸化スケール内にシーリング材を浸入させることができるとともに、シーリング材と管板との密着性を高めることができ、シーリング材の硬化後に強固なシーリング部や管板被覆部を形成することができるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法を提供できる。
（２）シーリング材の気泡の残留量が少なくなるので、残留気泡の体積変化による応力の発生を防ぎ、硬化したシーリング材を長寿命化させることができるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法を提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、
（１）シーリング材が隙間の内部や酸化スケール内に浸入し易いため、シーリング材と管板との密着性を高めることができ、また、シーリング材の硬化温度がグラスライニングの施釉焼成温度よりも低いので、管板や伝熱管に施されたグラスライニングを傷めることもなく、耐腐食性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を製造できるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器の管板と伝熱管との溶接部の要部断面図である。なお、背景技術で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、１は実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器、２はエポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，アクリル系接着剤，ポリウレタン，シリコーンゴム，ポリマーアロイ型接着剤，ポリイミド系接着剤，無機接着剤等のシーリング材としての接着剤が管板１８に形成された孔部１９の内周壁と伝熱管２０の外周壁との間に生じた隙間２３に浸入して硬化したシーリング部、３はシーリング材が管板１８の裏面を被覆して硬化した管板被覆部である。
なお、本実施の形態においては、管板被覆部３の厚さｔは、１〜３０ｍｍに形成されている。また、シーリング材は、２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下であり、硬化温度が５００℃以下であるものを用いている。

以上のように構成された本発明の実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器について、以下その製造方法を説明する。
管板１８，１８を胴部シェル１１の両側に溶接固定した後、管板１８の孔部１９の各々に伝熱管２０を挿入し、伝熱管２０の端部を管板１８の表側に溶接固定する。次いで、管板１８の表面にグラスライニング２４を施す。
シーリング材注入工程においては、ノズル１６側の管板１８が下側になるように胴部シェル１１を略垂直に立てて、ノズル１６からノズル１６側の管板１８の裏面にシーリング材を常温下で注入する。注入されたシーリング材は２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下のため流動性が良く、管板１８の裏面の全面に広がる。
次に、脱気工程において、ノズル１６を密閉した後、胴部シェル１１を立てたまま、ノズル１７から胴部シェル１１内を減圧し、隙間２３とシーリング材との間に閉じ込められた気泡や、管板１８の裏面の酸化スケール内に閉じ込められた気泡を脱気し、シーリング材を隙間２３や酸化スケール内に浸入させる。
脱気を終えたら、胴部シェル１１内を常圧に戻し、シーリング材を所定の条件で硬化させる。これにより、ノズル１６側の管板１８の裏面にシーリング部２及び管板被覆部３を形成することができる。
なお、胴部シェル１１の内径、伝熱管２０の本数及び外径、管板１８の厚さ、管板被覆部３の目標厚さを考慮すれば、シーリング材注入工程におけるシーリング材の注入量を決めることができる。
次に、ノズル１７側の管板１８が下側になるように胴部シェル１１の上下をひっくり返し、ノズル１７からノズル１７側の管板１８の裏面にシーリング材を注入する(シーリング材注入工程)。脱気工程を経て、シーリング材を硬化させ、ノズル１７側の管板１８の裏面にもシーリング部２及び管板被覆部３を形成する。

以上のように、本発明の実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）隙間２３に浸入したシーリング材が硬化したシーリング部２を備えているので、隙間２３の深部に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止しグラスライニング２１，２４の剥離を防止できる。
（２）管板１８の裏面を被覆したシーリング材が硬化した管板被覆部３を備えているので、伝熱媒体による急激な管板１８の温度変化を防止でき、熱衝撃の熱応力によるグラスライニング２４の剥離を防止できる。
（３）グラスライニング２４の施釉焼成により管板１８の孔部１９や裏面には酸化スケールが発生することがあるが、管板１８の孔部１９の内周壁と管板１８の裏面がシーリング材で覆われているので、管板１８の孔部１９や裏面からの酸化スケールの剥離を抑えて伝熱媒体を清浄に保つことができ、また洗浄性にも優れる。
（４）管板被覆部３の厚さが１〜３０ｍｍのため、管板１８の裏面の酸化スケールを覆うことができ伝熱媒体を清浄に保つことができ、さらにシーリング材の断熱効果により伝熱媒体が管板１８に与える熱衝撃を緩和でき、熱衝撃によるグラスライニング２４の剥離を防止できる。

また、本発明の実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）脱気工程を備えているので、隙間２３とシーリング材との間に閉じ込められた気泡や、管板１８の裏面に発生した酸化スケール内に閉じ込められた気泡を脱気して、隙間２３の内部や酸化スケール内にシーリング材を浸入させることができるとともに、シーリング材と管板１８との密着性を高めることができ、グラス剥離や酸化スケール剥離を確実に防止できる。
（２）シーリング材の２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下なので、シーリング材が隙間２３の内部や酸化スケール内に浸入し易いため、シーリング材と管板１８との密着性を高めることができる。
（３）シーリング材の硬化温度が、グラスライニングの施釉焼成温度よりも低い５００℃以下なので、管板１８や伝熱管２０に施されたグラスライニング２１，２４を傷めることがなく、耐腐食性に優れたグラスライニング製多管式熱交換器を製造できる。
（４）シーリング材注入工程において、シーリング材を管板１８の裏面の全面に注入するので、脱気工程を経ることにより、シーリング部２と管板被覆部３とを同時に形成することができ生産性に著しく優れる。
（５）工場から出荷する前のグラスライニング製多管式熱交換器に対して、隙間封鎖部２や管板被覆部３を形成できるのはもちろんのこと、胴部シェル１１に伝熱管２０を収容した後、シーリング材を注入して製造することができるので、納品済みのグラスライニング製多管式熱交換器についても、ノズル１６，１７からシーリング材を注入して隙間封鎖部２や管板被覆部３を形成することができ、応用性に優れる。

本発明を具体的に説明するため、以下のような実験を行った。なお、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
（実験例１）
外径１２０ｍｍ、厚さ４５ｍｍの低炭素鋼製の円板（管板に相当）を用意し、厚さ方向と平行に内径３５ｍｍの孔部を４個貫穿した。外径３４ｍｍ、長さ６２ｍｍの低炭素鋼製のパイプ（伝熱管に相当）を孔部の各々に挿入し、パイプの端部と円板の表面とを溶接固定した試験片を作製した。また、円板の裏面には、内径１１０ｍｍ、高さ５ｍｍのリングを溶接した。このリングは、注入したシーリング材を堰き止めるものである。
この試験片を電気炉に入れ、大気中８００℃で３０分間保持した後、徐冷して焼鈍した。円板及びパイプの表面に酸化スケールを発生させるためである。
完全に冷却した試験片の裏面に、シーリング材としてのエポキシ樹脂接着剤（スリーボンド製）を５ｍｍの厚さまで流し込んだ後、減圧下に１時間静置し脱気した。次いで、試験片を５０℃で３時間加温しシーリング材を硬化させた。さらに常温下に放置してシーリング材を完全に硬化させ、実験例１の試験片を得た。
５０℃に保った水に試験片を１２０分間浸漬後、直ちに１５０℃に保った熱風循環乾燥機に入れ、１２０分間保持することを一サイクルとして、これを６サイクル繰り返して行い、最後は水（５０℃）に浸漬する温度サイクル試験を行った。
試験終了後、目視検査により、硬化したシーリング材にクラックが発生していないかどうかを調べた。クラックが生じていれば水が浸入するため、手指で押しながら目視検査を行うことで、クラックの有無は容易に確認できる。
この結果、硬化したシーリング材にクラックはみられず、酸化スケールが剥離することもなかった。
また、試験後の試験片について、孔部の内周壁とパイプの外周壁との隙間の断面を観察したところ、シーリング材は隙間を完全に充填していることが確認された。

（実験例２）
温度サイクル試験を、−２５℃に保ったメタノールに試験片を１２０分間浸漬後、直ちに２１℃に保った水に投入し、１２０分間保持することを一サイクルとして、これを６サイクル繰り返して行う条件にかえた以外は、実験例１と同様にして、試験片を評価した。
試験終了後、同様の目視検査を行ったが、硬化したシーリング材に異常はみられず、酸化スケールが剥離することもなかった。

（実験例３）
シーリング材としてのエポキシ樹脂接着剤（スリーボンド製）を流し込んだ後、脱気することなく１時間静置し、さらに試験片を５０℃で３時間加温しシーリング材を硬化させた後、常温下に放置してシーリング材を完全に硬化させた以外は、実験例１と同様にして実験例３の試験片を得た。
実験例１と同じ条件の温度サイクル試験を行ったところ、試験終了後、シーリング材と円板の間に水が入り込み、円板に錆が発生してシーリング材が浮き上がっていることが確認された。

以上の実験例より、シーリング材を注入した後、脱気を行うことで、隙間の内部や酸化スケール内にシーリング材を浸入させることができるとともにシーリング材と管板との密着性を高められることが明らかになった。
また、孔部の内周壁とパイプの外周壁との隙間にシーリング材を浸入させ、円板の裏面をシーリング材で被覆し硬化させることにより、温度サイクル試験後も、硬化したシーリング材に異常はみられず酸化スケールも剥離しないことが確認された。これにより、シーリング材で隙間を塞ぐため伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止しグラスライニングの剥離を防止できることは自明である。
なお、エポキシ樹脂接着剤だけでなく、シーリング材として、ポリエステル樹脂、アクリル系接着剤、ポリウレタン、シリコーンゴム、ポリマーアロイ型接着剤、ポリイミド系接着剤、無機接着剤の他の接着剤を用いた場合にも、同様の結果が得られた。

本発明は、多数の伝熱管を管板に配置したグラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法に関し、孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との間に生じた隙間に伝熱媒体が残留することがなく、残留した伝熱媒体の凍結による応力発生を防止することによりグラスライニングの剥離を防止でき、信頼性に優れるグラスライニング製多管式熱交換器を製造することができ、また、管板に形成された孔部の内周壁と伝熱管の外周壁との隙間とシーリング材との間に閉じ込められた気泡を脱気して、隙間の内部にシーリング材を浸入させることができグラス剥離を確実に防止できるグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法を提供することができる。

実施の形態１におけるグラスライニング製多管式熱交換器の管板と伝熱管との溶接部の要部断面図 特許文献１におけるグラスライニング製多管式熱交換器の一部破断正面図 管板と伝熱管との溶接部の要部断面図

符号の説明

１ グラスライニング製多管式熱交換器
２ シーリング部
３ 管板被覆部
１０ グラスライニング製多管式熱交換器
１１ 胴部シェル
１２，１３ ヘッド
１２ａ，１３ａ フランジ部
１４ 入口
１５ 出口
１６，１７ ノズル
１８ 管板
１８ａ 締結具
１９ 孔部
２０ 伝熱管
２１ グラスライニング
２２ 溶接部
２３ 隙間
２４ グラスライニング

Claims (5)

1. 複数の孔部が形成された管板と、前記孔部の各々に挿入され端部が前記管板の表面側で固定された伝熱管と、前記管板の表面に施されたグラスライニングと、を備えたグラスライニング製多管式熱交換器であって、
   前記孔部の内周壁と前記伝熱管の外周壁との隙間に浸入したシーリング材が硬化したシーリング部を備え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。
2. 前記管板の裏面を被覆したシーリング材が硬化した管板被覆部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のグラスライニング製多管式熱交換器。
3. 前記管板被覆部の厚さが、１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のグラスライニング製多管式熱交換器。
4. 複数の孔部が形成された管板と、前記孔部の各々に挿入され端部が前記管板の表側に固定された伝熱管と、前記管板の表面に施されたグラスライニングと、を備えたグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法であって、
   前記管板の裏面にシーリング材を注入するシーリング材注入工程と、前記管板及び／又は前記伝熱管と前記シーリング材との間に閉じ込められた気泡を脱気する脱気工程と、を備え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の製造方法。
5. 前記シーリング材の２５℃における粘度が９０Ｐａ・ｓ以下であり、前記シーリング材の硬化温度が５００℃以下であることを特徴とする請求項４に記載のグラスライニング製多管式熱交換器の製造方法。

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