JPH037880B2

JPH037880B2 -

Info

Publication number: JPH037880B2
Application number: JP60259737A
Authority: JP
Inventors: Noryuki Oda; Tetsuo Takehara; Yasushi Maeno; Masahiro Satake
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1991-02-04
Also published as: JPS62123295A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、高温ガス用の集塵装置や高温ガス用
の熱交換器などに最適な管、特にはセラミツクス
管、と管板の複合接続構造に関する。

「従来技術およびその問題点」熱交換器などにおいて、金属製伝熱管を装置内
の金属製管板に気密に接続保持するには、両者を
溶接やねじ止めなどにより固設するのが容易かつ
確実な方法である。しかし、より高温なガスを処
理するためには、金属製伝熱管に代えてセラミツ
クス製伝熱管を採用しなければならないが、セラ
ミツクス製伝熱管は脆性材質のため破壊が生じ易
く、これの管板への接続保持のための溶接や接着
などは容易ではなかつた。

この問題を解決するために、出願人はさきに、
セラミツクス管と管板とを接続する構造として、
特開昭62−56792号および特開昭61−252496号な
どを提案した。これらの発明は、おおむね第５図
に示すような構成となつている。すなわち、セラ
ミツクス管１１を上下で保持する管板が上部管板
１２と下部管板１３とで一組となつて複数段配置
され、上部管板１２にはセラミツクス管１１を挿
通するための挿通孔１４、下部管板１３には保持
孔１５が形成されている。セラミツクス管１１の
上端部外周には接着剤を介してセラミツクス環１
６が接着されており、このセラミツクス環１６の
外周を抱き込むように、クツシヨンを介して金属
環１７が配置されている。金属環１７上にはセラ
ミツクス管１１を囲むようにベローズ１８が溶接
され、このベローズ１８は挿通孔１４の内周に面
している。また、ベローズ１８内には下端を金属
環１７上に固定された金属筒１９が設けられ、こ
の金属筒１９とセラミツクス管１１の間には断熱
層２０が充填されている。この断熱層２０によつ
てベローズ１８の過熱が防止される。さらに、ベ
ローズ１８上端には、外径が挿通孔１４の内径よ
りも大径の接続用フランジ２１が溶接され、上部
管板１２上でボルトなどにより固設されるように
なつている。一方、セラミツクス管１１の下端部
には、その外周にセラミツク織布を介して断熱キ
ヤスタブル２２が施され、さらにその外周には耐
熱ゴム２３が接着されている。そして、このよう
なセラミツクス管１１を上部管板１２上方から挿
通孔１４に挿通し、セラミツクス管１１下部を保
持孔１５で保持したうえで、接続用フランジ２１
と上部管板１２を固設し、セラミツクス管１１を
上部管板１２と下部管板１３間に気密に保持接続
する。

セラミツクス管と金属製管板とを上記のような
接続構造とすることにより、両者は支障なく接続
することができ、ベローズ１８によつてセラミツ
クス管１１のシールを完全に行なうとともに、熱
膨張熱収縮差あるいは機械的位置ずれなどに基づ
くセラミツクス管１１と金属製管板との相対的変
位をも吸収できるという効果が生じている。

ところが、上記の接続構造では、上部管板１２
の挿通孔１４の内径h₁については、通常各段とも
同一径に設定され、この挿通孔１４内に挿通され
てセラミツクス管１１上部で上部管板１２に接続
されるべき構造部もすべて同一寸法とされてい
る。また、この接続構造によれば、セラミツクス
管１１上端部を構造部を介して上部管板１２上に
固設するための接続用フランジ２１の外径h₂と、
挿通孔１４の内径h₁とが、常にh₂＞h₁の関係にあ
る。したがつて、セラミツクス管１１の上部管板
１２および下部管板１３への接続は、各段ごとに
完結する方法をとらざるを得なかつた。すなわ
ち、管取り付け時では、下段からセラミツクス管
１１を上部管板１２および下部管板１３に接続完
了後、さらに新たな上部管板１２および下部管板
１３を組み立てたうえでセラミツクス管１１を接
続するといつた格別の作業が必要となる。また、
管取り外し時には、管板を含めて装置を上段から
順次分解し、各段ごとにセラミツクス管１１を取
り外す必要があり、いずれの場合でも、作業性に
劣るという問題点を有していた。

このような問題点は、セラミツクス管のみなら
ず一般の管にあつても存在していた。

「発明の目的」本発明は、上記の問題点を解消するものであ
り、管、特にはセラミツクス管の管板への取り付
け、取り外しを容易にし、作業性の向上を図るこ
とのできる管と管板との複合接続構造を提供する
ことを目的とし、さらにはあわせて、反復しての
膨張収縮性などの相対的変位を耐久性よく吸収し
つつ充分な気密シール性を維持するという従前の
利点を生かした管と管板との複合接続構造を提供
することを目的としている。

「発明の概要」上記の目的を達成するため、本発明では、上下
方向に所定間隔を保つて設置された複数段の管板
に内径d_o（上端から段を追うごとにｎ＝１、２、
３、…とする）が順次d_o＞d_o+1＞d_o+2＞d_o+3…の
関係で小径となる挿通孔を同心に形成し、この挿
通孔に接続されるべき管に外径D_o（上端から段を
追うごとにｎ＝１、２、３、…とする）が順次
D_o＞D_o+1＞D_o+2＞D_o+3…の関係で小径となる係
止部を兼ねるシール手段を形成し、前記挿通孔内
径d_oと前記係止部外径D_oとの間にD_o＞d_o＞D_o+1
＞d_o+1＞D_o+2＞d_o+2＞D_o+3＞d_o+3…の関係を成立
させ、前記各係止部が前記対応する各管板の挿通
孔に複合的に接続されることを特徴としている。

したがつて、本発明によれば、あらかじめ所要
の管板群を設置しておいたままでも、管を端の管
板の外方から挿通孔に挿通していけば、管は他端
の管板から順次接続が可能となり、また管板群に
固設された管を修理などで取り外すにあたつて
も、管板群を設置しておいたままでも管のみを取
り外すことが可能となり、管の取り付け、取り外
し作業が従来の接続構造に比べて格段に容易とな
る。

「発明の実施例」以下に、本発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。

本発明の基本的構成は第１図に示されている。
すなわち、所定間隔を保つて複数の金属製管板が
上下方向に配置されており、例えば上段から管板
３１，３２，３３，３４の４段となつている。管
板３１〜３４には、それぞれ挿通孔３５，３６，
３７，３８が同心に穿設され、これらは下段にい
くほどその内径がd₁＞d₂＞d₃＞d₄の関係で小径に
なつている。また、セラミツクス管３９には、上
記管板の段数に応じて上端から下端にそれぞれフ
ランジなどからなるシール手段４０，４１，４
２，４３が設けられている。これらのシール手段
は係止部を兼ねており、その間隔が管板間間隔と
一致しており、それらの外径は下段にいくほど
D₁＞D₂＞D₃＞D₄の関係で同じく小径となつてい
る。なお、セラミツクス管３９はこれらシール手
段によつて各管板に固設され、各管板と一体化し
てシールされるようになつている。

ここで、各挿通孔の内径d₁〜d₄と各シール手段
の外径D₁〜D₄の関係が、D₁＞d₁＞D₂＞d₂＞D₃＞
d₃＞D₄＞d₄の条件を満足しているとすると、管
取り付けは、以下のようにすることができる。す
なわち、セラミツクス管３９を管板３１の上部か
ら各挿通孔へ降ろしていこうとすると、最下端の
シール手段４３は、d₄＜D₄＜d₃＜d₂＜d₁となつて
いるので降ろしていくことが可能であつて、管板
３４上に設置される。また、シール手段４２はd₃
＜D₃＜d₂＜d₁に、シール手段４１はd₂＜D₂＜d₁
に、シール手段４０はd₁＜D₁の関係にあり、そ
れぞれ対応する管板３３，３２，３１上に設置さ
れる。そして、それぞれの管板とシール手段との
間は適切な方法で係止かつシールされる。以上の
手順でセラミツクス管３９の各管板への接続が行
なわれる。同様のことは取り外しの場合にもあて
はまり、管取り付けおよび取り外しが容易な接続
構造が実現される。なお、セラミツクス管３９が
各シール手段を介して一体化されていることは本
発明の必要条件ではなく、管板の各段ごとに格別
にセラミツクス管３９を挿通して設置した後、係
止部でもある各シール手段にて接続してもよい。

次に、本発明の基本的構成の具体的実施例を第
２図、第３図および第４図に基づいて説明する。

第２図は本発明の第１実施例の接続部詳細を示
す断面図である。図中、５１〜５４は所定間隔を
保つて配置された管板であり、これら各管板には
それぞれ挿通孔５５〜５８が同心に穿設されてい
る。これら挿通孔の内径は、下段にいくにしたが
つてd₁＞d₂＞d₃＞d₄の関係で小径となつている。
第２段の管板５２〜第４段の管板５４にはそれぞ
れの挿通孔よりも拡径された段部５９〜６１が形
成され、セラミツクス管６２〜６４の下端接続部
を載置できるようになつている。

セラミツクス管６２〜６４には、それぞれその
上端部および下端部に一連のシール部品が次のよ
うに取り付けられている。まず、上端部にはセラ
ミツクス製リング６５ａ〜６５ｃがそれぞれ接着
剤によつて固着されており、これを包み込むよう
にベローズリング６６ａ〜６６ｃおよび受けリン
グ６７ａ〜６７ｃがそれぞれ取り付けられてい
る。ベローズリング６６ａ〜６６ｃにはベローズ
６８ａ〜６８ｃがそれぞれ溶接され、セラミツク
ス管６２〜６４と管板５１〜５４との熱膨張差な
どの相対変位を吸収するようになつている。これ
らベローズ６８ａ〜６８ｃ上端にはベローズフラ
ンジ６９ａ〜６９ｃが溶接されている。そして、
これらベローズフランジのうち最上端の６９ａだ
けは、それ単独で管板５１に対するシール部材Ａ
を構成している。また、セラミツクス管６２〜６
４の下端部には、外周にセラミツクス織布７０ｂ
〜７０ｄが巻き付けられ、その外側に断熱キヤス
タブル７１ｂ〜７１ｄ、さらにその外側に耐熱ゴ
ム７２ｂ〜７２ｄを介して受け金具７３ｂ〜７３
ｄが接着されている。この断熱キヤスタブル７１
ｂ〜７１ｄは耐熱ゴム７２ｂ〜７２ｄの温度を使
用可能な領域まで低下させるために施され、セラ
ミツクス管６２と６３の接続は、受け金具７３ｂ
とベローズフランジ６９ｂとをねじ締結すること
により行なわれる。同様に、セラミツクス管６３
と６４の接続は、受け金具７３ｃとベローズフラ
ンジ６９ｃとをねじ締結することにより行なわれ
る。これにより、各セラミツクス管６２〜６４は
一体化される。そして、織布７０ｂ、断熱キヤス
タブル７１ｂ、耐熱ゴム７２ｂ、受け金具７３ｂ
により構成されたものが管板５２に対するシール
部材Ｂに、また、織布７０ｃ、断熱キヤスタブル
７１ｃ、耐熱ゴム７２ｃ、受け金具７３ｃにより
構成されたものが管板５３に対するシール部材Ｃ
に、織布７０ｄ、断熱キヤスタブル７１ｄ、耐熱
ゴム７２ｄ、受け金具７３ｄにより構成されたも
のが管板５４に対するシール部材Ｄにそれぞれな
つている。これらシール部材Ａ〜Ｄの外径は、下
段にいくにしたがつてD₁＞D₂＞D₃＞D₄の関係で
小径となつている。そして、上記挿通孔５５〜５
８の各内径d₁〜d₄とシール部材Ａ〜Ｄの各外径
D₁〜D₄との関係は、D₁＞d₁＞D₂＞d₂＞D₃＞d₃＞
D₄＞d₄に設定されている。

したがつて、上記のように一体化されたセラミ
ツクス管６２〜６４を上部から挿通孔５５〜５８
内に降ろしていけば、シール部Ｄは挿通孔５５〜
５７を通つて管板５４の段部６１上に載置され
る。同様に、シール部Ｃは挿通孔５５および５６
を通つて管板５３の段部６０に、シール部Ｂは挿
通孔５５を通つて管板５２の段部５９に、シール
部Ａは管板５１上にそれぞれ載置される。そし
て、受け金具７３ｂ〜７３ｄと段部５９〜６１と
のそれぞれの間をシーラントによりシールし、管
板５１とシール部Ａであるベローズフランジ６９
ａとの間をねじ締結により固設することで、セラ
ミツクス管体は各管板に気密に接続される。上記
接続構造で実施した結果は、従来型に比べその組
み立て工数が約1/3で済み、ガス漏れもなく、耐
久性も良好であつた。

第３図には、本発明の第２実施例が示されてい
る。この実施例では、より高温での使用に耐え得
るように、各管板部に冷却室８０を形成して冷却
構造になつている。この実施例においては、冷却
管板８１〜８４が設置されており、このうち、中
段の冷却管板８２は上部管板８２ａと下部管板８
２ｂとで一組となつて、また、冷却管板８３も上
部管板８３ａと下部管板８３ｂとで一組となつて
それぞれの間で適切なシールがなされて構成され
ている。そして、セラミツクス管６２が冷却管板
８１と冷却管板８２の上部管板８２ａ間で、セラ
ミツクス管６３が冷却管板８２の下部管板８２ｂ
と冷却管板８３の上部管板８３ａ間で、セラミツ
クス管６４が冷却管板８３の下部管板８３ｂと最
下段の冷却管板８４間で、それぞれ格別に接続さ
れるようになつている。

なお、上記構造の場合においても、各冷却管板
の挿通孔８５〜８８の内径d₁〜d₄の関係、シール
部Ａ〜Ｄの外径D₁〜D₄の関係および上記内径d₁
〜d₄と上記外径D₁〜D₄との関係は第１実施例と
同様である。

したがつて、セラミツクス管６４のシール部Ｄ
は挿通孔８５〜８７を通り、挿通孔８８の段部に
載置されて、ベローズフランジ６９ｃと冷却管板
８３の下部管板８３ｂがねじ締結される。以下、
同様の手順で、セラミツクス管６３はベローズフ
ランジ６９ｂを介して冷却管板８２の下部管板８
２ｂに、セラミツクス管６２はベローズフランジ
６９ａを介して上段の水冷管板８１にそれぞれ格
別にねじ締結される。この実施例によつても、第
１実施例とほぼ同様の効果が得られた。なお、そ
の他の構成は第１実施例と同様であるので、同一
符号を付して説明を省略する。

第４図には、本発明の第３実施例が示されてい
る。この実施例では、冷却管板９１〜９４の各挿
通孔９５〜９８に拡径段部を設けず、代りに、シ
ール部Ｂ〜Ｄを構成する受け金具７３ｂ〜７３ｄ
の外周にフランジなどの接続手段９９〜１０１を
形成し、これによつて各管板上に固着できるよう
になつている。これによれば、特に装置が大型化
した場合、管板の加工が容易となる。その他の構
成および作用は第１実施例と同様であるので、同
一部材には同一符号を付して説明を省略する。

なお、この実施例の構造は、第２実施例のよう
な二重構造に対しても適用可能である。また第２
および第３実施例において、各冷却管板の冷却室
８０には冷却媒体として水、熱媒油、空気、低圧
蒸気などが流されている。

上記の各実施例では、挿通孔内径d_oおよび係止
部外径D_oはそれぞれ上段から下段にいくにした
がつて小径とされているので最上段の管板の上方
から管を出し入れすることとなり、管の鉛直性の
確保が容易である。

本発明接続構造を集塵装置に適用する場合には
フイルター機能を有するポーラス管が用いられ、
管の内側または外側に含塵ガスが流され、除塵さ
れた清浄ガスがこれと対応して管の外側または内
側に流出してくる。

本発明接続構造は、セラミツクス管に好適に使
用できるものであるが、ガラス管、金属管、テフ
ロンその他の樹脂管などにも適用できる。

また、第２図などの実施例においては各管の長
さはいずれも隣りあう管板間間隔とほぼ同じであ
るが、これは必須のものではなく、第１図に示す
ように、３つ以上の管板にわたる長さの管に対し
ても本発明は適用できる。

さらにたとえば第２図の実施例においてはセラ
ミツクス管６２，６３，６４の径はいずれも等し
くされているが、これも必須のものではなく、た
とえばセラミツクス管６４の径よりもセラミツク
ス管６３の径を大きくし、セラミツクス管６３の
径よりもセラミツクス管６２の径を大きくするな
どしてもよい。

「発明の効果」以上説明したように本発明によれば、複数配置
された各管板間での管の取り付けを容易に行なう
ことができるとともに、管の取り外しに際しても
各管板の各段を分解することなく行なうことがで
きるので、作業性が著しく向上する。また、本発
明を管を用いた熱交換器や集塵装置に適用した場
合、組み立て作業や現地での補修点検が容易とな
り、装置が大型化する場合は特にその効果が顕著
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す断面図、第２
図は第１図の基本構成をさらに具体化した第１実
施例の断面図、第３図は本発明の第２実施例の断
面図、第４図は本発明の第３実施例の断面図、第
５図は従来例を示す断面図である。３１〜３４，５１〜５４……管板、３５〜３
８，５５〜５８，８５〜８８，９５〜９８……挿
通孔、３９，６１〜６４……セラミツクス管、４
０〜４３……シール手段、６９ａ，６９ｂ，６９
ｃ……ベローズフランジ、８１〜８４，９１〜９
４……冷却管板、Ａ〜Ｄ……シール部、d₁〜d₄…
…挿通孔内径、D₁〜D₄……シール部外径。

Claims

【特許請求の範囲】

１上下方向に所定間隔を保つて設置された複数
段の管板に内径dn（上端から段を追うごとにｎ＝
１、２、３、…とする）が順次d_o＞d_o+1＞d_o+2＞
d_o+3…の関係で小径となる挿通孔を同心に形成
し、この挿通孔に接続されるべき管に外径Dn（上
端から段を追うごとにｎ＝１、２、３、…とす
る）が順次D_o＞D_o+1＞D_o+2＞D_o+3…の関係で小
径となる係止部を兼ねるシール手段を形成し、前
記挿通孔内径d_oと前記係止部外径D_oとの間にD_o
＞d_o＞D_o+1＞d_o+1＞D_o+2＞d_o+2＞D_o+3＞d_o+3…の
関係を成立させ、前記各係止部が前記対応する各
管板の挿通孔に複合的に接続かつシールされてい
ることを特徴とする管と管板の複合接続構造。