JP5591607B2 - 熱交換器用シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、火力発電設備における燃料油加熱器や、発電プラントにおける給水加熱器といった熱交換器に用いられるシール構造、即ち熱交換器用シール構造に関するものである。

熱交換器の例としては、特許文献１において開示される火力発電所の排熱回収装置に適用される熱交換器や、特許文献２において開示される発電プラントの給水加熱システムに適用される給水加熱器が挙げられる。そして、熱交換器用シール構造の従来例としては、特許文献３において開示されたように、胴体（１０）の管板（８）と水室（１１）の水室フランジ（１２）との間にシールリング（ガスケット：１）を介装して成るものが知られている。つまり、熱交換器用シール構造を端的に表すと、一対のフランジ面間に環状のシールを挟んで締め付けるというものである。

従来、熱交換器用シール構造は、圧縮量が大きくて耐熱性にも優れるメタルジャケット形ガスケットやうず巻形ガスケット（特許文献３を参照）を用いることが一般的であった。これらのガスケットは、組付時（初期の組付状態）からフランジ面間が変化しない（フランジが変形しない）初期状態が維持されているならば十分なシール性能が発揮される。しかしながら、実使用状況においては、種々の現象（原因）により漏れを皆無にはできないことが分かってきた。

即ち、温度変化に伴う機器やその各部の熱膨張差により、一対のフランジ面の間隔が繰り返し増減変化してガスケットの過剰圧縮や永久変形が生じることがあり、そうなると正規の間隔に戻ってもガスケットがそれに追従できず、締付圧が徐々に低下していき、遂には漏れが生じるという具合である。

また、フランジローテーションによって漏れが生じることもあった。フランジローテーションとは、図１２に示すように、ボルト締結力や流体圧に起因して各フランジ３４，３５又は一方のフランジ３４又は３５がガスケットＧを基準として湾曲変形（回転変形とも言う）を起こすことである。これが発生すると、フランジ３４，３５の間隔に大小ができてしまい、それによって漏れが生じてしまうという不都合な現象である。これらの不都合は、フランジが大口径である場合にはより顕著化されて表れる。

特開平０８−１２１７０３号公報 特開平１１−１０１４０３号公報 特開平１０−１１１０９２号公報

本発明の目的は、上述の不都合、即ち、温度変化に伴う機器の熱膨張差によるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消、及び、フランジローテーションによるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消が図れて漏れが生じないように改善される熱交換器用シール構造を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、温度調節対象の流体を内部流通させるための流体容器４を構成する有底筒状の第１構成要素Ｙ１の二つと、前記二つの第１構成要素Ｙ１，Y１の間に介装されて連結一体化される第２構成要素Ｙ２と、一方の前記第１構成要素Ｙ１と前記第２構成要素Ｙ２との間に介装されるシールリングＲと、他方の前記第１構成要素Ｙ１と前記第２構成要素Ｙ２との間に介装されるシールリングＲとを備え、
前記一方の第１構成要素Ｙ１の端部に形成されるフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２とが前記シールリングＲを介装して締付連結され、前記他方の第１構成要素Ｙ１の端部に形成されるフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２とが前記シールリングＲを介装して締付連結されされている熱交換器用シール構造において、
前記一方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との何れか一方に、前記シールリングＲを嵌入配備させる環状凹入溝ｍが形成され、かつ、前記一方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との何れか他方に、前記環状凹入溝ｍに嵌り込み可能な環状突条ｊが形成されており、
前記シールリングＲが、断面波形の金属帯ｋと帯状の膨張黒鉛ｄとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部ｕを有する構造のものに構成され、前記一方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝ｍに嵌入配備される前記シールリングＲが前記環状突条ｊによって所定量圧縮される状態となるように、前記一方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との間に介装するスペーサＬが装備され、
前記他方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との何れか一方に、前記シールリングＲを嵌入配備させる環状凹入溝ｍが形成され、かつ、前記他方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との何れか他方に、前記環状凹入溝ｍに嵌り込み可能な環状突条ｊが形成されており、
前記シールリングＲが、断面波形の金属帯ｋと帯状の膨張黒鉛ｄとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部ｕを有する構造のものに構成され、前記他方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝ｍに嵌入配備される前記シールリングＲが前記環状突条ｊによって所定量圧縮される状態となるように、前記他方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との間に介装するスペーサＬが装備され、
前記一方の第１構成要素Ｙ１のフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との間に介装される前記シールリングＲと、前記他方の第１構成要素Ｙ１の端部に形成されるフランジｆと前記第２構成要素Ｙ２との間に介装される前記シールリングＲとは、互いに径が異なっていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱交換器用シール構造において、前記フランジｆと前記第２構成要素Ｙ２と前記スペーサLとの三者が互いに同一又はほぼ同一の硬さのものに形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の熱交換器用シール構造において、前記渦巻部ｕの径内側端部及び／又は径外側端部においては前記金属帯ｋのみが複数回渦巻き状に巻回されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記シールリングＲが、前記渦巻部ｕの径内側に、前記渦巻部ｕの厚さから前記所定量を減じた値よりも小なる厚さを有する食み出し防止リングｒが一体的に装備されて構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記フランジｆと前記第２構成要素Ｙ２とを締付連結する手段７が、それらの外周部どうしに亘って配備される複数のボルトであり、前記スペーサＬが、複数の前記ボルト７のうちの適宜のボルト７毎に嵌装されるリング状のものに構成されていることを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記シールリングＲの内周端どうしを短絡連結するシール部材ｈが設けられていることを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記流体容器４が、火力発電設備における燃料用の燃料油加熱器のものであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、環状凹入溝に入れ込み配置されるうず巻きガスケット構造を有するシールリングを、環状凹入溝と環状突条とで強制的に挟み込み圧縮させるとともに、第１構成要素と第２構成要素とがスペーサの介装によって締切連結されるようになる。従って、フランジと第２構成要素との間に配置されるスペーサによる締切構造でシールリングを挟み込み介装させるから、第１構成要素と第２構成要素とが局部的に変形するとか前述のフランジローテーションを起したりが無くなる。そして、その剛性に優れる連結構造故に、温度変化に伴う各部の熱膨張差に因る歪みも抑制されることになる。その結果、温度変化に伴う機器の熱膨張差によるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消、及び、フランジローテーションによるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消が図れて漏れが生じないように改善される熱交換器用シール構造を提供することができる。

請求項２の発明は、フランジと第2構成要素とスペーサとが互いに同一又はほぼ同一の硬さとするものである。フランジや第2構成要素よりもスペーサが硬い場合には、フランジや第2構成要素がスペーサで傷付けられるおそれがあり、フランジや第2要素を交換又は補修するとなると膨大なコストが掛かる。また、フランジや第2構成要素がスペーサよりも硬い場合には、スペーサが異常変形し易く、これにより渦巻部のシール性が早期に劣化するおそれがある。これに対して本請求項３の発明によるシール構造では、それらいずれのおそれもなく、コスト増を招くことなく良好なシール機能が発揮されるようになる利点がある。

請求項３の発明によれば次のような効果がある。即ち、環状凹入溝と環状突条とでシールリングを強制的に挟み込み圧縮させる構造では、組付時に環状凹入溝と環状突条とが円滑に嵌合するように、それら両者の径方向にはある程度の間隙が存在するように設定される。故に、金属帯と帯状の膨張黒鉛とを重ねて巻き付ける渦巻部のみから成る構造のシールリングを用いると、前記間隙の存在により環状突条の径内外端が膨張黒鉛の部分に位置する状態でシールリングを圧縮する状況になることがあり、そうなると比較的柔らかい膨張黒鉛が金属帯を伴いながら前記間隙に食み出し、シールリング全体としての面圧としてみれば特に問題はないのであるが、径内外端においては若干シール面圧の低下をきたすおそれがある。これに対して請求項３の発明によるシール構造においては、渦巻部の径内側端部及び／又は径外側端部に金属帯のみを複数回渦巻き状に巻回させて膨張黒鉛が存在しない部分を意図的に設けてあるから、環状凹入溝と環状突条とで強制圧縮されても環状突条の径内外端が膨張黒鉛部分に位置することがなく、強度や剛性で有利な金属帯の部分に位置することになる。従って、前述の「膨張黒鉛が金属帯を伴いながら前記間隙に食み出す」というおそれが生ぜず、所期の面圧が維持されてシール性がより一層良好なものにできるという利点がある。

請求項4の発明のように、渦巻部の径内側に食み出し防止リングを装備したシールリングとしても良く、よりシール性の向上が期待できるものになる。また、シール構造の分解時において、渦巻部がフランジ等に貼り付いて（へばり付いて）容易に取れない場合には、食み出し防止リングに工具を引っ掛ける等して引き剥がすことが可能であり、取扱い性に優れるという付随効果も得られる。

請求項５の発明によれば、連結構造が構造簡易なボルトによって廉価で生産性良く実現できるとともに、スペーサをそのボルトに介装されるリング状のものとすれば、一切の追加部品や特別な組付け方法、並びに手間をかけることなく、スペーサ介装による確かな締切形のシール構造とすることができる利点がある。

請求項６の発明のように、使用される機器の状況に応じる等によって、或いは内部構造をシールするために内周端どうしを短絡連結するシール部材が設けられるシールリングも有用である。さらに、本発明による熱交換器用シール構造は、請求項７にて規定されるように、燃料油加熱器に大変好適である。

火力発電設備の概略構成を示す模式図 燃料油加熱器（熱交換器）を示す正面図 (ａ)は図２の燃料油加熱器におけるＺ方向での側面図、（ｂ）は図２のＩ−Ｉ線断面図 熱交換器用シール構造を示す要部の拡大断面図（実施例１，２） （ａ）は第１シール構造を示す要部の断面図、（ｂ）は第２シール構造を示す要部の断面図 第１シールリングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図 第２シールリングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図 スペーサの配設状態を示し、（ａ）は第１シールリング側、（ｂ）は第２シールリング側 （ａ）は熱交換器用シール構造の要部拡大断面図（参考実施例１，２）、（ｂ）はシール構造を示す要部の断面図 第３シールリングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図 第４シールリングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図 フランジローテーションを示す従来のシール構造要部の断面図

以下に、本発明による熱交換器用シール構造の実施の形態を、火力発電設備に適用される場合において図面を参照しながら説明する。

〔実施例１，２〕
図１に火力発電設備の模式図が示されている。タンカーＦによって運ばれてきた燃料油（重油、その他）は、まず貯蔵タンクＱに移送され、必要量が蓄えられる。貯蔵タンクＱから出た燃料油は、燃料油加熱器（熱交換器の一例）Ｈによって燃焼に適した温度に加温（加熱）され、その加温燃料油がボイラーＶに給されて燃焼し、その圧によって駆動されるタービンＴで発電機Ｅを動かし、電力を生じさせるのである。

燃料油加熱器Ｈは、図２及び図４に示すように、有底筒状に形成される主容器１と、補助容器２と、これら両者１，２の間に介装される管板３と、を備えて軸心Ｐを持つカプセル状（長筒容器状）の流体容器４を有して構成されている。主容器１と管板３とがこれらの間に第１シールリング５を介装する状態でボルト連結され、そして補助容器２と管板３とがこれらの間に第２シールリング６を介装する状態でボルト連結されている。

主容器１は、鋼板製の容器本体１Ｈに、加熱流体の給排口１ａ，１ｂや、開口側に形成されるフランジ（開口部を形成するフランジ）１Ｆ、開口側端から底である湾曲した側壁１ｃに向かって延びる縦仕切り壁１ｄ等が設けられて構成されている。縦仕切り壁１ｄは、開口側端から底１ｃの近くに亘る縦壁として存在していて、図３（ｂ）に示すように、主容器１の内部空間を低温室１ｅと高温室１ｆとに左右に仕切っており、それら低温室１ｅと高温室１ｆとは底１ｃ側端において連通されている。そして、それら両室１ｅ，１ｆには多数の加熱用ヒートパイプ（図示省略）が収容配備されている。

補助容器２は、図２及び図３（ａ）に示すように、鋼板製の容器本体２Ｈに、入口管２ａ、出口管２ｂ、底である湾曲した側壁２ｃ、縦仕切り壁２ｄ、及びフランジ２Ｆ等が設けられて構成されており、主容器１を短くしたような構造を持つ有底筒状の部材である。縦仕切り壁２ｄはその軸心Ｐ方向の全長に亘って形成されていて、その内部を、入口管２ａに連通する入口室２ｅと、出口管２ｂに連通する出口室２ｆとに二分している。また、図４に示すように、管板３にも縦仕切り壁３ｄが形成されていて内部空間が左右に二分されており、従って、低温室１ｅと入口室２ｅ、及び高温室１ｆと出口室２ｆのそれぞれｓが各別に連通されている。

入口管２ａから入る低温（常温）の燃料油ｅは、入口室２ｅ及び管板３の一方の内部を通って低温室１ｅに入り、図示しない多数のヒートパイプによって加熱されながら底１ｃに向かって進む。つまり、入口室２ｅや低温室１ｅ等で成る往路ｗ１（破線の矢印で示される部分）を進む。次いで、底１ｃ部分で矢印イのように高温室１ｆに入り、図示しない多数のヒートパイプによって加熱されながら進み、管板３の他方の内部を通って出口室２ｆに入る。つまり、高温室１ｆや出口室２ｆ等で成る復路ｗ２（二点破線の矢印で示される部分）を進む。そして、低温室１ｅ及び高温室１ｆとによって十分に加熱された燃料油ｅは、出口管２ｂから出て行くのである。これが燃料油加熱器Ｈにおける燃料油の加温（加熱）作用である。次に、シール構造について説明する。

熱交換器用シール構造は、主容器１と管板３とに亘って形成される実施例１による第１シール部Ｓ１、及び、補助容器２と管板３とに亘って形成される実施例２による第２シール部Ｓ２の双方を指している。まず、第１シール部Ｓ１について説明する。

第１シール部Ｓ１は、図４，図５（ａ）に示すように、主容器１（有底筒状の第１構成要素Ｙ１の一例）の第１フランジ１Ｆ（フランジｆの一例）と管板３（第２構成要素Ｙ２の一例）と、これら両者１Ｆ，３の間に介装される第１シールリング５（シールリングＲの一例）とを備え、第１シールリング５が挟まれる状態で第１フランジ１Ｆと管板３とを複数のボルト７を用いて締付連結することで構成されている。

第１シールリング５を嵌入配備させる第１環状凹入溝８（環状凹入溝ｍの一例）が管板３の第１側周面３ａに形成され、かつ、第１環状凹入溝８に嵌り込み可能な第１環状突条９（環状突条ｊの一例）が第１フランジ１Ｆの側周面１０にそれぞれ形成されている。第１環状凹入溝８は、第１シールリング５に当接するシール面８ｓを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第１環状突条９は、第１シールリング５に当接するシール面９ｓを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第１環状突条９の径は第１環状凹入溝８に、径内側及び外側のいずれにも若干の間隙（数ミリ程度：例えば１〜３ｍｍ）が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている。

第１シールリング５は、図５（ａ）、図６（ａ），（ｂ）に示すように、断面波形の金属帯ｋとフィラ材である帯状の膨張黒鉛ｄとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部ｕと、渦巻部ｕの径内側に一体的に装備される食み出し防止リングｒとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。食み出し防止リングｒの厚さは、後述の所定量を渦巻部ｕの厚さから減じた値よりも小なる値に設定されている。例えば、渦巻部ｕの厚さが４．５ｍｍ、食み出し防止リングｒの厚さが３．０ｍである場合は、所定量ｔは０を超えて１．５ｍｍ未満（０＜ｔ＜１．５）という範囲に設定される。

第１フランジ１Ｆと管板３とが軸心Ｐに関する均等角度毎に複数設けられるボルト７によって締付連結される組付状態〔図５（ａ）に示す状態〕においては、第１環状凹入溝８に嵌入配備される第１シールリング５が第１環状突条９によって所定量圧縮される状態となるように、第１フランジ１Ｆと管板３との間に介装するスペーサ１５（スペーサＬ）が装備されている。例として炭素鋼からなるスペーサ１５は、図８（ａ）に示すように、４０個のボルト７のうちの適宜のもの、例えば、周方向で三つ飛ばし、一つ飛ばし、三つ飛ばしの順で計１２箇所のボルト７に嵌装されるリング状のものに構成されている。

以上の構成により、第１シール部Ｓ１においては、複数のボルト７で締付けられた組付状態は、スペーサ１５を伴うことで締切られた組付状態となっており、第１環状凹入溝８内に位置する第１シールリング５は、その渦巻部ｕが互いに近接される第１環状凹入溝８のシール面８ｓと第１環状突条９のシール面９ｓとで強制的に軸心Ｐ方向に所定量圧縮されている。

次に、第２シール部Ｓ２は、図４，図５（ｂ）に示すように、補助容器２（有底筒状の第１構成要素Ｙ１の一例）の第２フランジ２Ｆ（フランジｆの一例）と管板３（第２構成要素Ｙ２の一例）と、これら両者２Ｆ，３の間に介装される第２シールリング６（シールリングＲの一例）とを備え、第２シールリング６が挟まれる状態で第２フランジ２Ｆと管板３とを複数のボルト１１を用いて締付連結することで構成されている。

第２シールリング６を嵌入配備させる第２環状凹入溝１２（環状凹入溝ｍの一例）が管板３の第２側周面３ｂに形成され、かつ、第２環状凹入溝１２に嵌り込み可能な第２環状突条１３（環状突条ｊの一例）が第２フランジ２Ｆの側周面１４にそれぞれ形成されている。第２環状凹入溝１２は、第２シールリング6に当接するシール面１２ｓを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第２環状突条１３は、第２シールリング６に当接するシール面１３ｓを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第２環状突条１３の径は第２環状凹入溝１２に、径外側及び内側のいずれにも若干の間隙ｃ１，ｃ２（数ミリ程度：例えば１〜３ｍｍ）が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている。これは第１シールリング５の場合でも同様である。

第２シールリング６は、図５（ｂ），図７に示すように、断面波形の金属帯ｋと帯状の膨張黒鉛ｄとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部ｕと、渦巻部ｕの径内側に一体的に装備される食み出し防止リング（補強リング）ｒと、シール部材ｈとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。食み出し防止リングｒの厚さは、後述の所定量を渦巻部ｕの厚さから減じた値よりも小なる値に設定されている。例えば、渦巻部ｕの厚さが４．５ｍｍ、食み出し防止リングｒの厚さが２．７ｍである場合は、所定量ｔは０を超えて１．８ｍｍ未満（０＜ｔ＜１．８）という範囲に設定される。

シール部材ｈは、第２シールリング６の内周端どうし、即ち、食み出し防止リングｒの内周端どうしを短絡連結するものであって、軸心Ｐを通るパイプ製で単一の縦短絡部材１７と、パイプ製で複数の横短絡部材１８と溶着一体化することで構成されている。縦短絡部材１７は、軸心Ｐ方向視において縦仕切り壁３ｄと重なるように配置設定されており、食み出し防止リングｒの内側を往路ｗ１と復路ｗ２とに対応させることが可能とされている。縦短絡部材１７や横短絡部材１８を構成するパイプはステンレス等の金属製であり、組付状態において渦巻部ｕと同様に圧縮変形されることでシール機能を発揮可能である。尚、図示は省略するが、第２シールリング６や後述の第４シールリング２０のシール部材ｈを通すための溝が各フランジｆに形成されている。

第２フランジ２Ｆと管板３とが軸心Ｐに関する均等角度毎に複数設けられるボルト１１によって締付連結される組付状態〔図５（ｂ）に示す状態〕においては、第２環状凹入溝１２に嵌入配備される第２シールリング６が第２環状突条１３によって所定量圧縮される状態となるように、第２フランジ２Ｆと管板３との間に介装するスペーサ１６（スペーサＬ）が装備されている。スペーサ１６は、図８（ｂ）に示すように、４４個のボルト１１のうちの適宜の、即ち周方向で三つ飛ばし、二つ飛ばし、三つ飛ばしの順で計１２箇所のボルト１１に嵌装されるリング状のものに構成されている。

図８（ａ），（ｂ）はボルト７，１１の配列状態のみを示しており、スペーサ１５，１６が外嵌（嵌装）されているボルト７や、スペーサ１５，１６が外嵌（嵌装）されていないボルト７をそれぞれ描いてある。スペーサ１５，１６の数は、コストや組付け分解の手間の点からは少ない方が良いが、現実には面圧や間隔維持の機能上の点からボルト７の全本数の半数以上装備されるのが望ましいと考えられる。また、第１フランジ１F、スペーサ１５、管板３、スペーサ１６、及び第２フランジ２Fが、例えば、ブリネル硬さHB１２０以下の範囲において、互いに同一又はほぼ同一の硬さに設定されているのが望ましい。

燃料油加熱器といった流体容器４の直径が２ｍ前後という大型の熱交換器においては、小さな又は少しの改造も非常に大袈裟な改造となって実現が難しい場合が多い。加えて、経時により、シールリングは強く圧接されて各構成要素のシール面にへばり付いていて簡単に取れず、頻繁なシール交換作業も容易でないとともに、少しでも取り残しがあると、次回のシール性能に影響を及ぼすおそれもある。従って、漏れが改善されて耐久性が向上することには、実用上は大変メリットが大きいものとなっている。

〔参考実施例１，２〕
さて、実施例１，２に用いられるものとは仕様の異なる燃料油加熱器Ｈに適用される熱交換器用シール構造、即ち、参考実施例１，２による熱交換器用シール構造について記す。図９（ａ）に示すように、主容器２１と補助容器２２とが互いに同じ内径及び外径を持ち、かつ、互いに同じフランジ２１Ｆ，２２Ｆを持つ構造の燃料油加熱器Ｈであり、主容器２１と管板２３とに亘って構成される参考実施例１による第３シール部Ｓ３、及び補助容器２２と管板２３とに亘って構成される参考実施例２による第４シール部Ｓ４について説明する。

まず、第３シール部Ｓ３は、図９，図１０に示すように、主容器２１（有底筒状の第１構成要素Ｙ１の一例）の第３フランジ２１Ｆ（フランジｆの一例）と管板２３（第２構成要素Ｙ２の一例）と、これら両者２１Ｆ，２３の間に介装される第３シールリング１９（シールリングＲの一例）とを備え、第３シールリング１９が挟まれる状態で第３フランジ２１Ｆと管板２３とを複数のボルト・ナット２９を用いて締付連結することにより構成されている。

第３シールリング１９を嵌入配備させる第３環状凹入溝２４（環状凹入溝ｍの一例）が管板２３の第１側周面２３ａに形成され、かつ、第３環状凹入溝２４に嵌り込み可能な第３環状突条２５（環状突条ｊの一例）が第３フランジ２１Ｆの側周面２６にそれぞれ形成されている。第３環状凹入溝２４は、第３シールリング１９に当接するシール面２４ｓを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第３環状突条２５は、第３シールリング１９に当接するシール面２５ｓを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第３環状突条２４の径は第３環状凹入溝２５に、径内側及び外側のいずれにも若干の間隙ｃ１，ｃ２（数ミリ程度：例えば１〜３ｍｍ）が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている〔図９（ｂ）を参照〕。

第３シールリング１９は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、断面波形の金属帯ｋと帯状の膨張黒鉛ｄとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部ｕとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。渦巻部ｕの径内側端部及び径外側端部においては、金属帯ｋのみが複数回渦巻き状に巻回されて成る内金属部２７及び外金属部２８が形成されている。金属帯ｋのみの部分としては、渦巻部ｕの径内外側端部共に７〜１３巻き程度に設定される。径内側端部および径外側端部ともに８〜１０回巻きが好ましい。

第３フランジ２１Ｆと管板２３とが軸心Ｐに関する均等角度毎に複数設けられるボルト２９によって締付連結される組付状態〔図９（ａ）に示す状態〕においては、第３環状凹入溝２４のシール面（底面）２４ｓに当接するよう嵌入配備される第３シールリング１９が、第３環状突条２５のシール面（頂面）２５ｓによって所定量圧縮される状態となるように、第３フランジ２１Ｆと管板２３との間に介装されるスペーサ３０（スペーサＬ）が装備されている。図示は省略するが、ボルト・ナット２９は軸心Ｐに関する均等角度毎に４８個設けられており、扁平筒状のスペーサ３０は、一つ飛ばし毎にボルト・ナット２９に、つまり２４個のボルト・ナット２９に嵌装されている。

尚、後述する第４シール部Ｓ４は、第３シール部Ｓ３と基本的に同一のものであり、第１構成要素Ｙ１と第２構成要素Ｙ２との関係を示す図９（ｂ）は、代表として第３シール部Ｓ３のものを表すものとする。また、第３，４シール部Ｓ３，Ｓ４においては、互いに共通のボルト・ナット２９を用いて、主容器２１、管板２３、及び補助容器２２の三者を一挙に締付（締切）連結する構造とされている。

そして、第４シールリング２０（シールリングＲの一例）を有する第４シール部Ｓ４は、第３環状凹入溝２４と同等の第４環状凹入溝３１（環状凹入溝ｍの一例）が補助容器２２（有底筒状の第１構成要素Ｙ１の一例）の第４フランジ２２Ｆ（フランジｆの一例）に形成され、かつ、第３環状突条２５と同等の第４環状突条３２（環状突条ｊの一例）が管板２３（第２構成要素Ｙ２の一例）に形成されている点以外は、第３シール部Ｓ３と同じである。従って、同じ部品や機能を持つ箇所には実施例３によるものと同様（同等）の符号を付してその説明が為されたものとする。

尚、第４シールリング２０は、図１１（ａ），（ｂ）第３シールリング２９の径内側に、金属パイプ製で単一の縦短絡部材１７と金属パイプ製で一対の横短絡部材１８，１８とによるシール部材ｈが装備され、かつ、渦巻部ｕの両面（両側周面）に、膨張黒鉛製のシート材（膨張黒鉛テープ）３３が積層されてなる複合構造のものとされている点も異なる。

〔別実施例〕
例えば、孔の無い板状の管板と主容器１又は補助容器との間にシールリングＲを介装する構造でも良い。また、渦巻部の径外側に食み出し防止リング（補強リング）を設けた構造のシールリングも可能である。スペーサLは、複数のボルト７に対応した孔を有する単一の大径リング状のものも可能である。

４ 流体容器
７ 締付連結する手段（ボルト）
Ｌ スペーサ
Ｒ シールリング
Ｙ１ 第１構成要素
Ｙ２ 第２構成要素
ｄ 膨張黒鉛
ｆ フランジ
ｈ 補強部材
ｊ 環状突条
ｋ 金属帯
ｍ 環状凹入溝
ｒ 補強リング
ｕ 渦巻部

Claims (7)

1. 温度調節対象の流体を内部流通させるための流体容器を構成する有底筒状の第１構成要素の二つと、前記二つの第１構成要素の間に介装されて連結一体化される第２構成要素と、一方の前記第１構成要素と前記第２構成要素との間に介装されるシールリングと、他方の前記第１構成要素と前記第２構成要素との間に介装されるシールリングとを備え、
   前記一方の第１構成要素の端部に形成されるフランジと前記第２構成要素とが前記シールリングを介装して締付連結され、前記他方の第１構成要素の端部に形成されるフランジと前記第２構成要素とが前記シールリングを介装して締付連結されている熱交換器用シール構造であって、
   前記一方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との何れか一方に、前記シールリングを嵌入配備させる環状凹入溝が形成され、かつ、前記一方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との何れか他方に、前記環状凹入溝に嵌り込み可能な環状突条が形成されており、
   前記シールリングが、断面波形の金属帯と帯状の膨張黒鉛とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部を有する構造のものに構成され、前記一方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝に嵌入配備される前記シールリングが前記環状突条によって所定量圧縮される状態となるように、前記一方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との間に介装するスペーサが装備され、
   前記他方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との何れか一方に、前記シールリングを嵌入配備させる環状凹入溝が形成され、かつ、前記他方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との何れか他方に、前記環状凹入溝に嵌り込み可能な環状突条が形成されており、
   前記シールリングが、断面波形の金属帯と帯状の膨張黒鉛とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部を有する構造のものに構成され、前記他方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝に嵌入配備される前記シールリングが前記環状突条によって所定量圧縮される状態となるように、前記他方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との間に介装するスペーサが装備され、
   前記一方の第１構成要素のフランジと前記第２構成要素との間に介装される前記シールリングと、前記他方の第１構成要素の端部に形成されるフランジと前記第２構成要素との間に介装される前記シールリングとは、互いに径が異なっている熱交換器用シール構造。
2. 前記フランジと前記第２構成要素と前記スペーサとの三者が互いに同一又はほぼ同一の硬さのものに形成されている請求項１に記載の熱交換器用シール構造。
3. 前記渦巻部の径内側端部及び／又は径外側端部においては前記金属帯のみが複数回渦巻き状に巻回されている請求項請求項１又は２に記載の熱交換器用シール構造。
4. 前記シールリングが、前記渦巻部の径内側に、前記渦巻部の厚さから前記所定量を減じた値よりも小なる厚さを有する食み出し防止リングが一体的に装備されて構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造。
5. 前記フランジと前記第２構成要素とを締付連結する手段が、それらの外周部どうしに亘って配備される複数のボルトであり、前記スペーサが、複数の前記ボルトのうちの適宜のボルト毎に嵌装されるリング状のものに構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造。
6. 前記シールリングの内周端どうしを短絡連結するシール部材が設けられている請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造。
7. 前記流体容器が、火力発電設備における燃料用の燃料油加熱器のものである請求項１〜６の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造。

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