JP2010210126A - Gasket for plate type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a gasket for a plate heat exchanger used in, for example, a chemical plant or a food factory.
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。 In the plate heat exchanger, a large number of heat transfer plates are stacked at intervals, and a flow path is formed between adjacent heat transfer plates. In the plate heat exchanger, the flow path through which the low-temperature fluid flows and the flow path through which the high-temperature fluid flow are alternately formed, whereby heat exchange is performed between the low-temperature fluid and the high-temperature fluid. The heat transfer plate in the plate heat exchanger has a gasket groove formed so as to surround the flow path, and is laminated via a gasket fitted in the gasket groove. In the plate heat exchanger, the airtightness of the flow path is ensured by such a gasket.
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。 The gasket of the plate heat exchanger is generally made of a material having high heat resistance and chemical resistance because it contacts a high-temperature fluid flowing through the flow path. Specifically, the outer periphery of the rubber is coated with a fluororesin as described in Patent Document 1 as described in Patent Document 1, and the wetted surface is further covered with a resin sheet from above the coating. Coated ones are known.
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。 However, when a fluid (for example, water vapor) having a temperature of 180 ° C. or higher is used as the high temperature fluid, the gasket formed of fluororubber tends to be permanently deformed, and cracks may occur when used for a long time. . Further, the gasket described in Patent Document 1 is also covered with a hard resin sheet on the outer periphery, so that the flexibility of the entire gasket is impaired, and the occurrence of cracks or the like cannot be sufficiently reduced. Further, these gaskets have a problem that the production cost is high because fluororubber is used for the whole rubber or the gasket structure is complicated.
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。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a plate heat exchanger gasket having a relatively simple structure and an inexpensive material, and having sufficient heat resistance and durability. For the purpose.
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。 A gasket according to the present invention is for sealing a flow path formed between heat transfer plates of a plate heat exchanger, and includes an inner core rubber portion formed of rubber and an outer periphery of the inner core rubber portion. And a canvas covering the surface.
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。 For example, the core rubber portion has a polygonal cross section, and the gasket includes first and second canvases that cover the outer peripheral surface of the core rubber portion. In this case, it is preferable that at least one side of the polygon is covered with the first canvas and the remaining side of the polygon is covered with the second canvas on the outer peripheral surface of the core rubber portion. More preferably, both ends of the first canvas are respectively connected to both ends of the second canvas at the vertexes of the polygon. For example, the entire circumference of the core rubber portion is covered with canvas.
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。 For example, at least a part of the yarn is made of elastic yarn, and the canvas preferably has elasticity, and the canvas more preferably has elasticity in the width direction of the gasket. In this case, the canvas is, for example, a woven fabric woven from a first thread disposed along the longitudinal direction of the gasket and a second thread disposed along the width direction of the gasket, The yarn is a non-stretchable yarn and the second yarn is a stretchable yarn. The canvas is preferably impregnated with rubber glue or coated with a coating agent.
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。 In the present invention, even when the gasket is used so as to be in contact with a high-temperature fluid of, for example, 180 ° C. or higher, cracks generated in the gasket can be suppressed and the durability of the gasket can be improved.
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Drawing 1 is a figure showing an example of a plate type heat exchanger with which a gasket concerning a 1st embodiment of the present invention is installed. The
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
As shown in FIG. 3, a
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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
The outer peripheral surface of the
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。
The first and
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。
Further, the first and
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。
As shown in FIG. 3, each of the first and
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。
The thickness of the first and
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。
Next, an example of a method for manufacturing the
In the present embodiment, first, if desired, the first and
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。 As described above, in this embodiment, since the gasket is composed of a composite material of rubber and canvas, the gasket can be reinforced without impairing the flexibility of the gasket. Therefore, even when the gasket is used so as to be in contact with a high-temperature fluid of, for example, 180 ° C. or higher, permanent deformation of the gasket is suppressed and cracking is hardly generated, and the durability of the gasket can be improved.
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。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the outer
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a gasket according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
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。
In the present embodiment, the
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。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a gasket according to a third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the cross-sectional shape of the
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。
In the present invention, the cross-sectional shape of the
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。 Embodiments of the present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[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。
[Example 1]
A shape as shown in FIG. 4 is formed by press-molding an outer peripheral surface of a non-vulcanized rubber having a flat hexagonal cross section formed from EPDM and covering the first and second canvases having a thickness of 0.45 mm. A gasket having a length of 100 mm, a width of 9.5 mm, and a thickness of 3.8 mm was manufactured. The first and second canvases are plain woven fabrics woven from warp yarns and weft yarns. The warp yarns are arranged in the longitudinal direction of the gasket and the weft yarns are arranged in the width direction of the gasket. Further, as the warp and weft of the first and second canvases, non-stretchable yarns of nylon 6 filaments having a fineness of 470 dtex and a twist number of 120 T / m were used.
[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。
[Comparative Example 1]
This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the unvulcanized rubber was formed from fluororubber and the outer peripheral surface of the core rubber part was not covered with the canvas.
[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。
[Comparative Example 2]
The same operation as in Example 1 was performed except that the outer peripheral surface of the core rubber part was not covered with the canvas.
[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)
[Evaluation methods]
The compression set rate of each of the gaskets of Examples and Comparative Examples was measured based on JIS K6262. Specifically, each gasket is sandwiched between two metal plates in a compression device and compressed in the thickness direction at a pressure of 40 N · m, in a dry heat environment with a temperature of 190 ° C. and a humidity of 0%, and at 190 ° C. Each was left in a humid heat environment (under a saturated water vapor pressure of 190 ° C.) for 500 hours. And the compression set rate of the gasket was calculated from the change in the thickness of the gasket before and after being left as indicated by the following formula. Further, the appearance after the standing was visually observed. The evaluation results are shown in Table 1.
CS = (T 0 −T 2 ) / (T 0 −T 1 ) × 100
CS: compression set (%), T 0 : original thickness of the gasket (mm), T 1 : spacer thickness (= 2.69 mm), T 2 : removed from the compression device, 30 minutes later Gasket thickness (mm)
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)
DESCRIPTION OF
34 Weft thread (second thread)
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