JPH0245653Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内管と外管とが同心状に配され、内
管内の流路と、外管と内管との間の流路との間で
加熱流体と被加熱流体との熱交換を行わせる二重
管式熱交換器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から化学プラントなどにおいて、この種の
二重管式熱交換器が多く用いられている。

このような熱交換器では、一般的に設置スペー
スなどの関係上、熱交換器の軸方向の長さを所定
の長さに保つた長さの個々独立した熱交換器を、
例えば、上下方向に複数個垂直に配置し、各々の
熱交換器を連通管で接続させて全体として一つの
二重管式熱交換器として構成させて所定の熱交換
を行なわせるようにしている。

このようにして構成される二重管式熱交換器の
一例を第２図、第３図に示す。なお、第３図は第
２図の右側面図である。

同図において、１は所定の長さを有した独立し
た二重管式熱交換器であり、このような熱交換器
１が４本、上下方向に配置されている。おのおの
の熱交換器１は、外管２と内管３とが同心状に配
され、詳細を第４図の拡大断面図にも示すよう
に、外管２の両端にそれぞれ固着されたフランジ
２Ｃと、このフランジ２Ｃの位置と対応した位置
の内管３の両側にそれぞれ固着されたフランジ３
Ｃとをボルト、ナツト等の締結部材によつて一体
的に取付けられて構成されている。そして、これ
らのフランジ２Ｃ、３Ｃの外側にそれぞれ位置す
る内管３の両端には、それぞれフランジ３ｄが固
着されている。なお、第４図において、６は外管
２と内管７との間の流路８の流体のシールを行な
うパツキンである。

相隣る熱交換器１は、内管３内流路７を連通管
４で接続され、外管２と内管３との間の流路８を
連通管５でそれぞれ接続されている。おのおのの
熱交換器１は基礎１１に固定される架構１０によ
つて支持されている。このように構成された連続
型多管式熱交換器には、第２図において、例え
ば、入口３ａから加熱流体が取入れられて、各熱
交換器１の内管３の流路７、各熱交換器１を接続
する連通管４内流路を順次通過し、温度の降下し
た加熱流体は出口３ｂから排出される。一方、被
加熱流体は、入口２ａから熱交換器１の外管２と
内管３との間の流路８を流れ連通管５を介して各
熱交換器１を順次、通過し、この間に、前記加熱
流体との間の熱交換によつて加熱されて、出口２
ｂから取出される。

一方、第５図は、第４図に対応させて説明する
従来の熱交換器における外管２と内管３の端部の
他の構造を示す縦断面図である。

この構造例では、外管２と内管３とが、それぞ
れ共通のフランジ９に固着されており、内管７の
先端には、接続用フランジ３ｄが固着されてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような二重管式熱交換器では、運転するに
つれて外管２と内管３との間の流路８にスケール
（垢）が溜つたり、外管２の内表面と内管３の外
表面とにスケールが付着したり、或は、内管３が
破損したり腐食したりする場合があり、これらの
場合には、内管３を外管２から取外し、流路８に
溜つたスケールや外管２の内表面、或は内管３の
外表面に付着したスケールを取除いてその表面を
清掃したり、または内管３を取替えたりせねばな
らない。

しかしながら、この場合、前記第４図、或は第
５図のような内管３と外管２の取付けをされた従
来の構造だと、内管３を外管２から容易に取外せ
ない。即ち、第４図の例では、熱交換器１の両端
側で、内管３と外管２はそれぞれフランジ３ｃ、
２ｃ同士で連結されており、このフランジ３ｃ、
２ｃの連結ボルトを外せば、内管３と外管２の接
続は絶つことができるが、フランジ３ｃが固着さ
れた内管３を外管２の軸方向へ移動させて外管２
から抜き取ろうとしても、フランジ３ｃがフラン
ジ２ｃによつて邪魔される。従つて、内管３を外
管２から抜き取るには、熱交換器１のいずれか一
方側において、フランジ３ｃを内管３ｃから、そ
の溶接部をはつり、フランジ３ｃと内管３との接
続を絶つて内管３がフランジ３ｃから抜けるよう
にするとともに、内管３の先端に固着されたフラ
ンジ３ｄが外管２の内径よりも大きい場合には、
このフランジ３ｄも同様に、内管３との溶接部を
はつるなどして内管３から取外す必要がある。

一方、第５図の例においても、内管３を外管２
から抜き取る場合には、熱交換器１のいずれか一
方側において、内管３と共通フランジ９との接続
（溶接部）を絶ち、内管３先端のフランジ３ｄも
内管３から、その溶接部をはつるなどして、取外
せねばならない。

このように、従来構造のものでは、熱交換器１
の保守、点検が非常に困難で煩雑であつた。

なお、第４図において、フランジ３ｃおよびフ
ランジ３ｄの内管３への取付方法をそれぞれ溶接
の代わりに、フランジ３ｃ、３ｄと内管３とにね
じ部を形成させてねじ結合させて、取外しの簡便
さを計ることも考えられるが、この方法は、ねじ
加工の煩雑さや、工数の増加のための製作費のコ
ストアツプになつたりし、また、流体のシールも
完全でない場合もある。また、これらの理由にも
より、ねじ込み型フランジの使用は好まれない場
合もある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の目的は、このような従来構造による問
題点を解消し、二重管式熱交換器の内管と外管と
の保守、点検を容易にできうるようにしたもので
ある。

すなわち、本考案は、内管と外管とを同心状に
配し、内管端部を外管端部よりも外側に位置さ
せ、前記外管端部の内周面と、この内周面と対面
し、内周面の内径よりも小さい外径を有する内管
の外周表面部との間に、内管と外管との間の流路
を外部と遮断するシール部材を装着させるととも
に、このシール部材が設けられる側の前記内管の
端部周辺に、内管の軸方向と直交する方向に、外
径を前記外管端部の内周面の内径よりも小さくさ
せてつば部を形成させ、このつば部の背側に、内
管の軸心を含む面内で分割させたフランジを着脱
可能に係合させて設けた構成とした。

〔作用〕

本考案によれば、二重管式熱交換器の軸方向の
端部側において、外管と内管との間の流路を外部
と遮断するシール機構を、外管の端部側の内周面
（外管の最小内径部）と、この内周面と対面し、
内周面の内径よりも小さい外径を有する内管の外
周表面部との間にシール部材を装着させて構成さ
せるとともに、内管の端部に設けるフランジは、
分割フランジにして内管に対して着脱自在に取付
けてあるので、保守、点検に際して、内管を外管
から容易に引き抜くことができる。

〔実施例〕

以下に図面に示す実施例を参照しながら本考案
を更に詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例に係る二重管式熱交
換器の軸方向の一方側の端部の構造を示す縦断面
図である。

第１図において、外管１の端部にはフランジ１
２が固着され、このフランジ１２の内周面１２ａ
は外管２の内周面２ｅと面一にされている。そし
て、フランジ１２の内周面１２ａと対応した内管
３の外周部には、その外周面１５ａの外径を前記
内周面１２ａの内径よりもわずかに小さくさせて
形成したリング状のボス１５が固着されている。
なお、このボス１５の外周面１５ａは、本考案で
いう内管の外周表面部のことである。前記フラン
ジ１２の内周面１２ａの左端側の角部は、円周方
向に連続して肉をぬすまれて断面が三角状の環状
溝１２ｂが形成されている。この環状溝１２ｂに
は内管３と外管２との間の流路８内の流体のシー
ルを行なうシール部材としての環状のＯリング１
６が装着されている。

そして、フランジ１２の外側からは、押えリン
グ１３が当てがわれて、フランジ１２と押えリン
グ１３はボルト、ナツト１４により連結され前記
Ｏリング１６をしつかりと保持している。この押
えリング１３の内周面１３ａも、前記フランジ１
２の内周面１２ａとほぼ面一にして形成されてい
る。

第７図ａ、ｂは、それぞれＯリング１６の装着
途中の状態と装着を完了した時の状態とを示す拡
大断面図であり、第７図ａは、Ｏリング１６を、
その内孔をボス１５の外周面１５ａに嵌め込んで
フランジ１２の環状溝１２ｂ部に位置させた状態
にして、押えリング１３をフランジ１２に当てが
う時の状態、第７図ｂは、この状態から押えリン
グ１３をフランジ１２に締付けてＯリング１６の
装着を完了した時の状態を示している。第７図ｂ
において、明らかなようにＯリング１６は、フラ
ンジ１２、押えリング１３、ボス１５によつて形
成される壁面によつて断面が三角形状に変形させ
られており、流路８から外部へ流出しようとする
流体（例えば被加熱流体）のシールを、図中、細
かいハツチングで示したフランジ１２の環状溝１
２ｂの傾斜壁面部１２ｃと、ボス１５の外周面１
５ａ上の壁部１５ｂとで確実に行なうことができ
る。

なお、Ｏリングを装着する溝は、このような断
面が三角形状の環状溝１２ｂに限らず、断面が矩
形状の溝（図示せず）とすることもできるが、前
記のような環状溝１２ｂの場合は、加工が容易で
ある。

また、本実施例では、外管２のフランジ１２の
内周面１２ａは、外管２の周周面２ｅと面一にし
た場合を示したが、このフランジ１２の内周面１
２ａの内径を外管２の内周面２ｅの内径よりも小
さくして、おのおのの内周面１２ａと２ｅが段状
になる場合もありうる。この場合は、ボス１５の
外周面の外径も、前記フランジの内周面の外径に
対応させて小さくする。

一方、第１図において、内管３の、前述したＯ
リング１６によるシール機構を採用した側の端部
には、分割フランジ１８が設けられている。この
フランジ１８は、第２図に示したように、例えば
連通管４などの外部との接続管を連結するための
ものである。

内管３の端部周辺には、内管３の軸方向と直交
する方向にスタツブエンド（つば部）１７が形成
されている。このスタツブエンド１７の外径は、
前記外管２の端部に固着したフランジ１２の内周
面１２ａの内径よりも小さくして形成される。そ
して、このスタツブエンド１７の背側（前記フラ
ンジ１２が位置する側）には、前記フランジ１８
が係合させられて取付けられる。フランジ１８
は、第６図に示すように、内管３の軸心を含む面
内で２分割されている。１８ａは分割面であり、
１８ｂはボルト穴である。なお、第１図におい
て、３ｅは、内管３の溶接接続線であり、内管３
のスタツブエンド１７を形成させる端部側を別個
に製作して、後から真直な内管３部と溶接して接
続させることもある。なお、第６図は第１図のＡ
−Ａ線矢視図である。

このようなフランジ１８と外部接続管のフラン
ジ２１を接続させる場合には、内管３に形成させ
たスタツブエンド１７の端面と、この接続管のス
タツブエンドの端面との間にシール用パツキン１
９を装着させて、フランジ１８、２１をボルト、
ナツトで締結する。この時、内管３側の２分割さ
れたフランジ１８は、スタツブエンド１７によつ
て、その軸方向の移動を阻止される。なお、この
フランジ１８の、相手フランジ２１との締付けに
よる内管３に対する締付安定度（相手側フランジ
２１方向への倒れ防止）をより確実に行なわせ、
かつ、フランジ１８の強度を補強させるために
は、第１図に二点鎖線で示したように、同様に内
管３の軸心を含む面内で２分割した比較的厚さの
薄い別のフランジ２０を、その分割面２０ａを前
記フランジ１８の分割面１８ａと例えば90度位相
をずらせてフランジ１８の裏側に当てがい、相手
側フランジ２１と共にボルト、ナツトによつて共
締めすることもできる。

なお、内管３を外管２から抜き取るようにする
には、第９図に示すように、内管３と外管２との
間の通路８を外部から遮断するシール機構を前述
した第１図のような構成とし、内管３の先端に取
付けるフランジの外径を外管２のフランジ１２の
内周面１２ａの内径よりも小さくさせた１体型の
フランジ２２とし、これを内管３に固着させる方
法も考えられるが、このようにすると、フランジ
２２は必然的に小型になつて、内管３も小径のも
のに限定されるため、熱交換のための所望の伝熱
係数が得られず、好ましくない。また、このよう
な熱交換器を用いて所望の熱交換を行なわせるに
は、例えば、熱交換器の長さを長くせねばならな
くなつたりして、装置が大型になつてしまう。

これに対して、前述した本考案の第１図に示し
そような構成にすれば、保守、点検のために、外
管２と内管３との寸法比の決定が限定されること
がなく、最適の伝熱係数とした二重管式熱交換器
の設計が可能である。

以上説明した第１図に示す本考案に係る構造の
ものは、熱交換機１の、少なくとも一方側の端部
において採用すれば良い。他端側の構造は、例え
ば第４図に示したような従来構造のものでも良
い。この場合、内管３を外管２から引き抜くに
は、第１図に示した本考案の構造とした側におい
て、ボルト、ナツト１４を取外し、押えリング１
３をフランジ１２から取外してＯリング１６を取
外すとともに、内管３の末端の２分割されたフラ
ンジ１８或は２０の締付ボルト、ナツトをほどい
て、内管３からフランジ１８或は２０を取外す。
この場合、フランジ１８は、２分割されて内管３
に着脱可能に設けられているので、内管３から容
易に取外せる。そして、他方側の第４図に示す構
造を採用した側において、フランジ３ｃ，２ｃの
接続を絶ち、内管３をこのフランジ２ｃ側に引き
抜くようにすれば、前記もう一方側の本考案の構
造のボス１５およびスタツブエンド１７部が外管
２の内面を滑つて内管３全体を外管２の外に容易
に取外すことができる。

なお、勿論、熱交換器１の両端側において、本
考案の構造を採用しても良い。

内管３と外管２との間の流路８を外部と遮断す
るには、第８図に示すように、Ｏリング１６の代
わりに、グランドパツキン２５を適用させても良
い。第８図において、ボス１５の外周面１５ａの
流路８側には周方向に突出部が連続して形成さ
れ、フランジ１２の内周面１２ａとボス１５の外
周面１５ａとの間に装着されたグランドパツキン
２５は、この突出部で軸方向の端部を係止されて
いて、その外側からは、グランド押え２６によつ
て押し込まれて、前記内周面１２ａと外周面１５
ａに密着させられて流体のシールを行なう。な
お、グランド押え２６は、円周上に等配された複
数個のボルト２７をフランジ１２に螺合させて、
ねじ込むことによつてグランドパツキン２５を押
圧する。

なお、シール部材としては、このグランドパツ
キン２５の代わりに、一般のオイルシールなどを
用いることも可能である。

このようなグランドパツキン２５、或は、オイ
ルシールによる流体の遮断機構は、流路８に作用
する流体の圧力が比較的低い場合に適用され、圧
力が高く、流体の流出を完全阻止させるには、第
１図のようなＯリング１６を用いた機構にするの
が好ましい。

なお、第２図および第３図は、従来技術におけ
る説明で用いたが、この両図の外形および全体構
成は本考案においても適用されるものである。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案は実用
新案登録請求の範囲に記載したような構成とした
ので、外管と内管との間の流路にスケールが溜つ
たり、外管の内表面、或は、内管の外表面にスケ
ールが付着したり、また、内管が破損したり腐食
したりした場合に、内管の端部を、外管側に邪魔
されることなく外管内を通過させることができる
ので、内管を外管から容易に引き抜くことがで
き、保守、点検が著しく容易になる。

また、内管の端部に取付けるフランジは分割さ
れているので、内管と外管の口径を伝熱係数が最
適となる口径のものに選択でき、このフランジの
大きさに拘束されることがない。従つて、このフ
ランジは内管の口径に適合した大きさの規格サイ
ズのフランジを適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すものであり、
熱交換器の一方側の端部の構造を示す縦断面図、
第２図は独立した１本の熱交換器を複数本連続さ
せて構成した熱交換器の一例を示し、その両端部
のフランジ連結部を従来構造の例として説明した
連続型熱交換器の正面図、第３図は第２図の右側
面図、第４図および第５図は、いずれも従来の熱
交換器の端部構造を示す縦断面図、第６図は、本
考案に係るもので、第１図のＡ〜Ａ線矢視図、第
７図ａ，ｂは、それぞれＯリングの締込前と締込
後の状態を示す拡大縦断面図、第８図は本考案に
係るシール機構の他の実施例を示す縦断面図、第
９図は本考案に到る段階の改良案を示す端部構造
を示す縦断面図である。 １……二重管式熱交換器、２……外管、３……
内管、７……内管内流路、８……外管と内管との
間の流路、１２……フランジ（外管側）、１３…
…押えリング、１４……ボルト、ナツト、１５…
…ボス部、１６……Ｏリング（シール部材）、１
７……スタツブエンド（つば部）、１８……分割
フランジ、１８ａ……分割面、２５……グランド
パツキン、２６……グランド押え。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内管と外管とを同心状に配し、内管端部を外管
   端部よりも外側に位置させ、前記外管端部の内周
   面と、この内周面と対面し、内周面の内径よりも
   小さい外径を有する内管の外周表面部との間に、
   内管と外管との間の流路を外部と遮断するシール
   部材を装着させるとともに、このシール部材が設
   けられる側の前記内管の端部周辺に、内管の軸方
   向と直交する方向に、外径を前記外管端部の内周
   面の内径よりも小さくさせてつば部を形成させ、
   このつば部の背側に、内管の軸心を含む面内で分
   割させたフランジを着脱可能に係合させて設けた
   ことを特徴とする二重管式熱交換器。