JP2635743B2 - 非金属部の電気的接地 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、熱交換機に関し、時に冷却コアの、電解液
にさらされた時の電食の防止に関する。

背景技術 熱交換機における腐食は長い間問題であった。この悪
化の原因の一つが、色々な部品の似ていない金属同士の
電解作用であることは一般的に認識されている。このプ
ロセスは、電解と呼ばれるが、イオン化した水などの電
解質が存在する時に二種の似ていない金属区域の間に電
流を生じさせ、この電流は、比較的に活性の高い金属
（陽極）を腐食させ、比較的に活性の低い金属（陰極）
上に保護被膜を生じさせる。

このプロセスにおける腐食の速度を制御する要因は多
数あり、そのうちの最も重要なものは標準電位列におけ
る金属の相対的位置である。勿論、これは物質と物質の
間の電位差を決定し、従って電流の方向を支配する。他
の要因として、水の組成、流速、温度、「電極」同士の
面積の関係、管内の流れ絞り、電流密度、及び各「電
極」を絶縁して金属間の電位差を低下させる極性があ
る。

当然に、或る種の金属や合金は、他のものよりも、こ
の種の腐食に対する耐性が高い。しかし、腐食に対する
耐性の高い材料は一般に高価である。それ故に、適度な
コストで適度な寿命のある装置を提供する様に妥協を図
らなければならない。

寿命を伸ばし、且つ総コストを下げるために、電流を
生じさせがちな熱交換機に「犠牲」材料を使うことが普
通行なわれている。亜鉛は、ガルバニ列内におけるその
位置から証明される様に非常に不安定であるが、水系に
おいてシェル及び管タイプの熱交換機の高密度構造に使
われる高価な材料の劣化を減少させる「犠牲」材料とし
て使われる。

コストの考慮から、熱交換機に使うプラスチックの量
が増大している。例えば、1974年４月16日にレオン ジ
ェー ノーワック（Leon J.Nowak）氏に発行された米国
特許3,804,161号は、その種の熱交換機を開示してい
る。材料を電気的に絶縁するプラスチックの利用は、電
気分解による腐食を除去する問題を一層困難にした。例
えば、ノーワックの熱交換機において、金属陽極管か
ら、補強されたプラスチック熱交換機を通して、接地さ
れた陰極へ流れる電流は生じない。従って、エンジンに
使用された場合、コアとエンジンブロックとの間で電気
分解が生じる。比較的に電位の高い金属、即ちコアは陽
極となる。コアは電解質内に溶け込み、腐食しがちであ
る。従って、該熱交換機の寿命が短くなる。

本発明は、上記の問題の一つ以上を克服することを目
的とする。

発明の開示 本発明は、一面において、電気分解による内部冷却コ
ア損傷を防止する熱交換機を開示する。この熱交換機
は、ハウジングと、該ハウジング内に配置されて、電解
質にさらされた時に電流を生じさせる冷却コアと、少な
くとも一つのエンドカバーと、該ハウジングに取り付け
られた、接地された取り付けブラケットと、該ハウジン
グ及び該カバーとを結合させる手段とを有する。該熱交
換機は、電気を通さない材料から成るエンドカバーと、
該カバーに着脱可能に取り付けられ該コアから離間して
いる犠牲ロッドと、電流を該ロッドから該ブラケットへ
伝導することにより該電流を該冷却コアから運び去る手
段とから成る。

本発明は、電流を運び去る手段が、一対の端部が該カ
バーの外側に位置するように、電気を通さないカバー内
に配置された金属スリーブと、電気を通さないカバー内
に配置されるとともに、ロッドが着脱可能に取り付けれ
た金属インサートと、電気を通さない該カバー内に位置
して該金属インサートと該金属スリーブに接続された電
気伝導部材とを含むことを特徴とする。

上記の発明は、フラスチック製エンドカバーと組み合
わされて使用された時に電解質にコアが溶け込む傾向を
克服するものである。犠牲ロッドと、ロッドから接地さ
れた取り付けブラケットへ電流を伝導する手段とは、電
気分解によるコアの損傷を防止し、その寿命を長くす
る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の単路熱交換機の実施例の平面図で
ある。

第２図は、該熱交換機の端部の拡大部分断面図であ
る。

第３図は、スリーブの一つを通る拡大部分断面図であ
る。

第４図は、本発明の２路熱交換機の実施例の部分断面
図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は、液体を通す入り口14及び出口16を有する鋼
鉄製のタンク又はハウジング12を持った熱交換機10を示
す。第１図及び第２図に示されている様に、ハウジング
12は内面18と、一対の端面20、22とを有する。複数の螺
子穴24（その一つが第３図に24で示されている）がハウ
ジング12の端面20、22に設けられている。

冷却コア30は、従来からある態様で構成され、ハウジ
ング12内にある。冷却コア30は、一対の端部シート34
（一つだけ図示）により内面18から離間して保持されて
いる複数の銅合金製の管32と、複数のバッフル（図示せ
ず）とを有する。該端部シートのうち少なくとも一つ
は、その周囲に連続的フランジ36を有する。フランジ36
の複数の穴38は、ハウジング12の複数の螺子穴24に対応
するが、一つの穴だけが図示されている。端部シート34
は管32に対して密封された関係にある。

電気を通さない一対の非金属エンドカバー40、42がハ
ウジング12の端面20、22に接続されている。エンドカバ
ー40、42は、ナイロン樹脂プラスチック族のうちの適当
な物で構成される。この実施例におけるカバー40、42
は、ZYTEL（デュポンの登録商標）で構成される。２方
クーラーが第４図に示されており、この実施例では、カ
バー40は入り口43と出口44とを有する。一対のチャンバ
45、46が端部シート34とカバー40との間で該カバーに形
成されている。仕切り47は該カバー内でチャンバ45、46
を分離している。カバー42内において、カバー42と端部
シート34との間に単一のチャンバ48が形成されている。
端面20、22と、カバー40、42との間でフランジ36の各側
に一対のガスケット49、50が配置されている。ガスケッ
ト49、50は複数の穴51（第３図に１個だけ図示）を有す
る。複数の穴51は、ハウジング12の複数の螺子穴24に対
応する。カバー40、42の各々は、ハウジング12の複数の
螺子穴24に対応する複数の通し穴52と、少なくとも一つ
の電気伝導性の金属スリーブ53とを有する。スリーブ53
は、通し穴54と、カバーの外側に位置する一対の端部55
とを有する。この実施例において、２個のスリーブ53が
カバー40内にあり、単一のスリーブ53がカバー42内にあ
って、その位置はハウジング12の複数の螺子穴24の対応
する一つに対応している。各カバー40、42は、少なくと
も１個の電気伝導性の金属インサート56をその中に有す
る。インサート56は、螺子穴57をその中に有すると共
に、スリーブ53とインサート56との間に延在する電気伝
導部材58によりスリーブ53に電気伝導関係に接続されて
いる。この実施例においては、電気伝導部材58はスリー
ブ53とインサート56とにろう付けされている。しかし電
気伝導を保証する方法は、どの様な方法であっても良
い。電気伝導部材58は、カバー内に完全に位置し、各カ
バー40、42を形成するのに使われたナイロン樹脂によっ
て電気的に絶縁されている。

２路クーラーの代わりに、単路クーラーが第１図に示
されている。第１実施例の同じ参照数字を、この実施例
の同様に構成された対応要素を示すのに使ってある。し
かし、この実施例においては、カバー40、42の各々は、
それぞれ入り口43及び出口44をそれぞれ持っている。端
部シート34とカバー40、42との間でコア30の両端に一対
のチャンバ45、48がっ形成されている。その他の構成要
素及び組み立ては同一である。

第１及び第２の金属ブラケット59、60は、第１図に示
されている様に部分断面61で表わされたエンジンに熱交
換機10を取り付けるのに使われ、回路を完成させる接地
された接続部を構成する。第１ブラケット59は、ハウジ
ング12にまたがる螺子山付きＵボルト62と、エンジンに
接続されて接地回路を提供する支持部材64とを有する。
部材64は、Ｕボルト62が貫通する一対の穴65と、これに
螺合された一対のナット66とを有する。この様にして、
ハウジング12はブラケットを通してエンジンに接地され
ている。第２ブラケット60は、ハウジング12の螺子穴24
の一つに対応する少なくとも１個の穴68を有する。第２
ブラケット60は、エンジンに取り付けられて接地回路を
提供する。

第３図の最も良く示されている様に、各カバーをハウ
ジングに接続する手段70は、座金74を有する複数のボル
ト72を含む。ハウジングの各端部において、ボルト72は
端面20の螺子穴24に螺合し、カバー40をハウジングに接
続する。ボルトはスリーブ53の各々の穴54を通って延在
し、座金74はスリーブの端部に接触する。ハウジングの
他端部においてボルト72は端面22の螺子穴24に螺合し
て、カバー42及びブラケット60をハウジングに接続す
る。ボルトは、スリーブ54の穴53を貫通し、螺子穴24を
貫通し、第２ブラケット60の穴を通って延在し、ここに
ナット75が螺合される。この様にして、座金74はスリー
ブ53の一端部55に接触し、第２ブラケット60に電気的に
接続されている。一方、座金74を除去し、ボルトの頭を
使って電流を伝導しても良い。

犠牲ロッド80は、各チャンバ45、46、48内でカバー4
0、42の各々に着脱可能に取り付けられ、冷却コア30に
離間して位置している。ロッド80は、黄銅プラグ84に取
り付けられた亜鉛製の犠牲材料82を有する。プラグ84
は、外側螺子山86及び頭88を有する。プラグ84の螺子山
86は、金属インサート56の螺子穴57に螺合される。

インサート56、伝導部材58、スリーブ53の一つ、複数
のボルト72及び座金74の一つ、及びハウジング12は、カ
バー40に取り付けられたロッド80から第１ブラケット59
へ電流を通す手段90を成す。インサート56、伝導部材58
及びスリーブ53の一つは、カバー42の取り付けられたロ
ッド80からブラケット60への電流を通す第２の手段90′
を成す。

図示の第１及び第２のブラケット59、60のこの組み合
わせに代わる第１のものとして、一対のブラケット59を
使い、その各々59をハウジンク12の各端部20、22の付近
に配置することが出来る。図示の第１及び第２のフラケ
ット59、60のこの組み合わせに代わる第２のものとし
て、各エンドカバー40、42に個別に一対のブラケット60
を使って、複数のボルト72によりスリーブ53に取り付け
ることが出来る。

産業上の利用可能性 本発明の熱交換機10は、船用エンジンに関連して用い
られる。冷却されるべき流体（この場合はエンジンの冷
却材）は、エンジンの冷却材ポンプにより熱交換機10の
入り口14に送り込まれる。冷却されるべき冷却材は管32
の間を、ハウジング12の内面18の内側を、端部シート34
の間を流れ、出口16を通ってエンジンに戻る。冷却材か
ら熱が管32と端部シート34とに熱的に伝えられる。

冷却媒体（この場合は海水）は、外部ポンプにより循
環させられてカバー40の入り口43を入る。該２路クーラ
ーにおいて、海水はチャンバ45、管32、チャンバ48、管
32、チャンバ46を通って流れ、出口44から出る。エンジ
ン冷却材より低温の海水は、管32及び端部シート34を通
る時、これらから熱を吸収し、エンジン冷却材の温度を
低下させる。

二種の異なる金属間の電解腐食又は薬品侵食は普通は
電解質の存在下で生じる。この場合、似ていない金属
は、冷却コア30の銅合金管32と、鋼鉄製のハウジング12
とであり、電解質は海水である。銅合金は鉄鋼製ハウジ
ング12より高い電位を有するので、該管は陽極となり、
普通は電解質に溶解し、従って腐食する。しかし、非常
に不安定で、ガルバニ列におけるその位置により証明さ
れる様に比較的に高い電位を有する亜鉛陽極犠牲ロッド
80がカバー40内にあり、ロッド80が腐食して、銅合金管
32の劣化を抑制し、管32の寿命を伸ばす。

犠牲ロッド80を適切に作用させるためには完全な電気
回路を設けなければならないことが実験を通じて分かっ
た。従って、システム内に生じた電流を冷却コア30から
運び去る経路を、電気を通さないカバー40、42に設け
て、該冷却コアの電気分解による損傷を防止する。この
実施例において犠牲ロッド80からの適切な電流を保証す
るために、該電流は２個の流路を通される。第１経路
は、カバー40に取り付けられたロッド80から、金属イン
サート56、伝導部材58、金属スリーブ53の一つ、座金7
4、ボルト72、ハウジング12を通して、接地された第１
ブラケット58に至る。第２電流経路は、カバー42に取り
付けられたロッド80から金属インサート56、金属スリー
ブ53の一つを通じて、設置された第２ブラケット60に至
る。

該耐腐食システムの主な利点は、計量で安価なプラス
チック材料を使って、なお亜鉛犠牲ロッド80から内部冷
却コア30から離間する電流経路を形成して、冷却コアの
電気分解による腐食を防止することが出来る点にある。

この発明の他の面、目的及び利点は図面、発明の詳細
な説明及び請求の範囲の記載から明らかとなろう。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング（12）と、該ハウジング（12）
   内に位置し、電解質にさらされた時には電流を生じさせ
   る冷却コア（30）と、少なくとも一つのエンドカバー
   （40、42）と、該ハウジング（12）に取り付けられ接地
   された取り付けブラケット（59、60）と、該カバー（4
   0、42）を該ハウジング（12）に接続する手段（70）と
   を有する熱交換機（10）であって、 前記エンドカバー（40、42）は電気を通さない材料から
   成り、 犠牲ロッド（80）が前記コア（30）から離間した位置で
   前記カバー（40、42）の着脱可能に取り付けられ、 電流をロッド（80）から該ブラケット（59、60）に伝導
   することにより前記電流を該冷却コア（30）から運び去
   る手段（90、90′）が設けられており、 該電流を運び去る前記手段（90、90′）は、 一対の端部（55）が前記カバー（40、42）の外側に位置
   するように、電気を通さない前記カバー（40、42）内に
   配置された金属スリーブ（53）と、 電気を通さない前記カバー（40、42）内に配置されると
   ともに、前記ロッド（80）が着脱可能に取り付けれた金
   属インサート（56）と、電気を通さない該カバー（40、
   42）内に位置して該金属インサート（56）の該金属スリ
   ーブ（53）に接続された電気伝導部材（58）とを含むこ
   とを特徴とする熱交換機。
2. 【請求項２】該カバー（40、42）を該ブラケット（59、
   60）に接続する前記手段（70）は該スリーブ（53）及び
   該ハウジング（12）と電気伝導接触していることを特徴
   とする請求の範囲第１項に記載の熱交換機（10）。
3. 【請求項３】前記ブラケット（59）は該エンドカバー
   （40、42）の少なくとも一つの該金属スリーブ（53）と
   電気伝導接触していることを特徴とする請求の範囲第１
   項に記載の熱交換機（10）。
4. 【請求項４】前記ブラケット（59、60）は該ハウジング
   （12）と電気伝導接触していることを特徴とする請求の
   範囲第１項に記載の熱交換機（10）。