JPH076753B2

JPH076753B2 - 管と管板との接続構造

Info

Publication number: JPH076753B2
Application number: JP18932386A
Authority: JP
Inventors: 紀之織田; 勝美東; 啓次村松; 慎吾持田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS6346395A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えば熱交換器、集塵装置などに適用される
管と管板との接続構造に関する。

「従来技術およびその問題点」近年、熱交換器、集塵装置等の分野において、高温排ガ
ス等の処理のため、セラミックス製の伝熱管やセラミッ
クス製の多孔質チューブが採用されている。

従来、これらのセラミックス管を管板の取付け孔に支持
する接続構造として、セラミックス管と取付け孔との隙
間に、セラミックスロープ、セラミックスファイバ等の
弾性のある耐熱材料をサンドを挾んで充填したものが知
られている。この耐熱材料は上記隙間に適当に圧縮して
詰め込まれ、その圧縮反力を利用することでセラミック
ス管を把持し、該セラミックス管を管板に接続するもの
である。これにより、被加熱流体と加熱流体との気密性
を向上させている。

また、特開昭60-157579号には、管と管板との接合構造
の他の例が示されている。この例では、セラミックス管
と管板取付け孔との隙間にセラミックスロープがセラミ
ックス管を巻くように詰め込まれ、その中間にサンドに
よる充填層を設け、これらをグランドにより締め付ける
構造になっている。この接合構造によれば、組立て時お
よび熱上げ後に生じる、セラミックス管と管板との熱膨
張差による相対変位を吸収し、かつ、高温時における保
持力や気密性に優れた効果を上げることができる。

しかしながら、上記の接合構造では、いずれもセラミッ
クロープなどの耐熱材料の充填作業を人手によって行な
わなければならず、圧縮しながらの詰め込み作業で行な
うため、相当の作業時間を要する難点があった。また、
各人の詰め込み方法にバラツキが生じ易いので、セラミ
ックス管の把持力にも影響が生じ、それがサンド層の充
填にも及び、セラミックス管の気密性能にも均一性を失
わせる難点があった。さらに、作業性の悪さは、コスト
高の原因となり、また、品質管理の困難さの原因ともな
っていた。

また、上記接合構造では、より高い気密性能を得ようと
すると、サンドによる充填層をより強く圧縮する必要が
生じ、その充填層を保持するためには、相当な押圧力に
てセラミッスクロープを圧縮する必要があった。この押
圧力はグランドをねじで押し付けることにより発生させ
るが、グランドの押圧力を効率良くセラミックスロープ
の把持力に変換することはできず、むしろ逆にグランド
の押圧力でセラミックスロープが固化し、弾力性を失っ
て把持力が低下してしまうことがあった。

「発明の目的」本発明の目的は、組み込み時の作業性が良好で、管に対
する安定した把持力得られ、かつ高い気密性を得ること
ができる管と管板との接続構造を提供することにある。

「発明の概要」本発明による管と管板との接続構造は、管の接続部外周
に、サンド層を挾んで加熱膨張性充填材を配置し、これ
らのサンド層および加熱膨張性充填材のさらに外周にリ
ングホルダを装着し、このリングホルダと管板とを接続
したことを特徴とする。

本発明において「加熱膨張性充填材」とは、加熱膨張材
とセラミックファイバーとを有機結合剤にて結合させ
て、例えばマット状に形成してなるもので、所定温度以
上に加熱されると、例えば1.3〜３倍程度に膨張し、そ
の後は降温しても原寸までは収縮しないでその膨張状態
を維持する特性を有するものを意味する。この場合、加
熱膨張材としては、例えばバーミュキライト、パーライ
ト等が用いられ、セラミックファイバーとしては、例え
ばアルミナ、シリカを主成分とする繊維状の無機質材料
が用いられる。なお、このセラミックファイバーの代り
に、シリカクロスを用いることもでき、その場合は、シ
リカクロスに加熱膨張材を挾み込む構造としてもよい。
かかる加熱膨張性充填材の具体例としては、例えば「イ
ンタラム・マット」（商品名：住友スリーエム社製）な
どが挙げられる。この「インタラム・マット」の多く
は、膨張方向に異方性があるが、本発明では、こうした
異方性膨張を示すものに限られず、等方性膨張を示すも
のも採用できる。

本発明は、このような加熱膨張性充填材の膨張特性を利
用するものである。すなわち、管の接続部外周に、サン
ド槽を挾んだ加熱膨張性充填材を介在させて、リングホ
ルダを装着し、その部位を加熱膨張性充填材が膨張する
温度、例えば400℃以上とすることにより、加熱膨張性
充填材を膨張させて管を堅固に把持するとともに、サン
ド層を圧縮して高い気密性を付与するようにしたもので
ある。したがって、組立作業は従来技術に比べて大幅に
規格化でき、作業員差による性能のバラツキは大きく低
減できる。そして、加熱膨張性充填材およびサンド層に
よって、軸方向あるいは半径方向における熱膨張差に起
因する変位をある程度吸収できるようにしたものであ
る。

また、本発明では、管を管板に直接接続するのではな
く、上記のようなサンド層を挾んだ加熱膨張性充填材を
介したリングホルダにより接続するので、予め管の接続
外周部にリングホルダを固定したものを缶体等に組け付
ければよく、作業性が格段に向上する。

「発明の実施例」第１図には、本発明による接続構造の一実施例が示され
ている。

セラミックス管11の一端外周部とリングホルダ12との隙
間には、サンド層13を中間に挾んで加熱膨張性充填材14
が上下位置に巻かれている。加熱膨張性充填材14は、40
0℃以上の温度に保持されると膨張するもので、この場
合、セラミックス管11の軸方向と、径方向とに膨張する
ものが好ましい。サンド層13としては、例えばケイソウ
土が用いられる。そして、リングホルダ12は加熱膨張性
充填材14を介してセラミックス管11を把持しており、リ
ングホルダ12とセラミックス管11の間は、サンド層13に
よって気密性が保たれている。

リングホルダ12は、下部内周につば部12bを有して下側
の加熱膨張性充填材14を係止しているとともに、上部外
周にフランジ部12aを有しており、このフランジ部12aが
管板15に形成された取付け孔16の上縁部に係合し、ガス
ケット17を介してボルト18により接続固定されている。
なお、44および45は、セラミックス断熱材である。

なお、リングホルダ12の固定は、例えばベローズを介し
て行ない、セラミックス管11と管板15の相対変位を吸収
し易い構造としてもよい。

また、セラミックス管11のリングホルダ12による把持部
位は、上記実施例では上端部となっているが、セラミッ
クス管11の上部、中央部あるいは下部のいずれでもよ
く、また、単一部位で把持しても複数部位で把持しても
よい。

次に、加熱膨張性充填材14を用いたセラミックス管11と
リングホルダ12の固定法を説明する。まず、セラミック
ス管11とリングホルダ12の隙間の下部位置に、所定暑さ
の加熱膨張性充填材14を圧縮して詰め込み、この上から
ケイソウ土のサンドを充填してサンド層13を形成した
後、その上からさらに加熱膨張性充填材14を圧縮して再
び詰め込んでおく。この部位を400℃以上の所定温度で
所定時間加熱保持すると、上下の加熱膨張性充填材14が
膨張し、セラミックス管11の径方向と軸方向に押圧力が
発生する。この押圧力は、セラミックス管11を十分な力
で把持すると同時にサンド層13を圧縮し、十分な気密性
を保持することになる。上記押圧力は、加熱膨張性充填
材14の厚さや形状を適切に選定することにより所望の値
に設定することができる。こうした加熱膨張性充填材14
は、一度膨張すると、低温になって若干収縮することは
あっても、原寸よりは大きく膨張したままであるため、
加熱膨張性充填材14を介したセラミックス管11の管板15
への組み込み完了後でも、安定した押圧力を維持するこ
とができる。

なお、上記実施例においては、リングホルダ12の内周面
あるいはセラミックス管11の接続部外周面に凹凸を設
け、加熱膨張性充填材14との係合力を高めてセラミック
ス管11の把持力をさらに向上させることもできる。

第２図および第３図には、セラミックス管11を縦置きに
して熱交換機に適用した本発明の別の実施例が示されて
いる。

この実施例は、セラミックス管11の上下端部を上部の管
板15と下部の管板25に接続した場合である。すなわち、
セラミックス管11の上端外周部は、加熱膨張性充填材14
を介してリングホルダ12より把持されており、上下の加
熱膨張性充填材14の中間にはサンド層13が充填されてい
る。この構造は先の実施例と同様である。一方、セラミ
ックス管11の下端外周部も、セラミックス管11とリング
ホルダ22の隙間にサンド層23を挾んで加熱膨張性充填材
24が充填された基本構造においては、セラミックス管11
上端部における場合と同じである。しかし、この実施例
では、第３図に示すように、加熱膨張性充填材24を第一
の加熱膨張性充填材24aと第二の加熱膨張性充填材24bか
らなる二重構造とし、第一の加熱膨張性充填材24aをサ
ンド層23に直面させている。この二重の加熱膨張性充填
材24としては、一方向に特に大きな加熱膨張性を示すも
のが用いられる。すなわち、第一の加熱膨張性充填材24
aは、膨張の主方向がセラミックス管11の軸方向になっ
ており、第二の加熱膨張性充填材24bは膨張の主方向が
セラミックス管11の半径方向になっている。このように
第一の加熱膨張性充填材24aと第二の加熱膨張性充填材2
4bの膨張方向を変えることで、第一の加熱膨張性充填材
24aはセラミックス管11を把持し、第二の加熱膨張性充
填材24bはサンド層23を適当な密度に圧縮する。また、
この実施例では、上端部の加熱膨張性充填材14の把持力
と下端部の加熱膨張性充填材24の把持力とで差を設ける
ことができ、例えば加熱膨張性充填材14には、熱膨張し
た時にセラミックス管11が上方に滑る程度の把持力を、
加熱膨張性充填材24には、セラミックス管11がズレない
把持力を付与している。

この実施例によると、セラミックス管11を缶体に組み込
み際に、予めリングホルダ12,22が組み付けられた状態
で現地に運び、管板15の上から取付け孔16を通して下
し、下部位置と上部位置をそれぞれ、ガスケット27を介
したボルト28の締め付けおよびガスケット17を介したボ
ルト18の締め付けだけで作業は完了する。したがって、
作業性の飛躍的向上を達成でき、気密信頼性も著しく向
上する。

第４図には、セラミックス管11を横置きにして熱交換器
に適用された本発明のさらに別の実施例が示されてい
る。この実施例は、セラミックス管11の一方側に本発明
構造を適用し、他方側には従来構造を適用した場合であ
る。この場合、本発明構造の部分は最初の実施例とほぼ
同様なので、同一符号を付して略示し、かつ、説明は省
略する。

この実施例においては、セラミックス管11を缶体に組み
込む際は、予めリングホルダ12により把持された状態で
管板15の取付け孔16より挿入し、ガスケット17を介して
ボルト18を締め付け、リングホルダ12を管板15に接続す
る。その後、管板25側では、従来構造による接続を行な
う。すなわち、セラミックス管11の端部を金属環30に嵌
め、この金属環30とセラミックス管11との隙間にサンド
層31を挾んでセラミックロープ32を詰め込み、グランド
33を嵌め込んだ上でナット34を締め付ける。これで、管
板25側は適当な把持力と気密性が得られ、一方管板15側
での本発明構造部では、サンド層13による優れた気密性
と、加熱膨張性充填材14による堅固な把持力が得られ
る。また、管板15側ではリングホルダ12をガスケット17
で固定するだけなので、組み込み作業性が格段に向上す
る。

第５図には、被加熱ガスをセラミックス管11により上下
のヘッダー間に往復して流す複数パスの熱交換器に、本
発明構造が適用された場合が示されている。図では説明
を単純化するために２パスのものが示されているが、何
パスであってもよい。この実施例では、セラミックス管
11の上端部を把持するリングホルダ12にベローズ40が接
続されており、このベローズ40によりセラミックス管11
と管板15の相対変位を積極的に吸収する構造となってい
る。このセラミックス管11には、管板15上からヘッダー
41、42が接続されている。その他のセラミックス管11上
端部における構造は最初の実施例と共通しているので、
説明を省略する。ただし、セラミックス管11上端部は加
熱膨張性充填材14を介してリングホルダ12により強固に
把持されており、サンド層13は加熱膨張性充填材14によ
って適当な密度に圧縮されている。一方、テセラミック
ス管11下端部も、加熱膨張性充填材24を介して22により
強固に把持され、サンド層23は加熱膨張性充填材24によ
り適当な密度で圧縮されている。そして、サラミックス
管11下端部は、共通ヘッダー43により連通されている。
この構造では、被加熱流体は、ヘッダー41より入り、セ
ラミックス管11を経由して共通ヘッダー43から別のセラ
ミックス管11を介してヘッダー42に向って流れる。この
実施例によれば、組み込み作業性が良好となり、第２図
および第３図に示した実施例に比べて、より高い気密性
を得ることができる。

なお、上記実施例は熱交換器を例として説明したもので
あるが、本発明を高温ガス用の集塵装置に適用すること
も可能である。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、管の接続部外周
をサンド層を中間に挾んだ加熱膨張性充填材を介してリ
ングホルダにて把持し、このリングホルダと管板とを接
続するようにしたので、加熱膨張性充填材の膨張が管と
サンド層に押圧力として働き、管を堅固に把持するとと
もにサンド層を圧縮し高い気密性を保持することができ
る。また、管を管板に直接接続するのではなく、リング
ホルダを介して接続するようにしたので、例えば熱交換
器等の缶体への組み込み作業極めて容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な実施例を示す断面図、第２図
は本発明の別の実施例を示す断面図、第３図は第２図の
部分拡大断面図、第４図および第５図は本発明のさらに
異なる実施例を示す断面図である。図中、11はセラミックス管、12、22はリングホルダ、1
3、23はサンド層、14、24は加熱膨張性充填材、15、25
は管板、16は取付け孔、17はガスケット、18はボルト、
40はベローズである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者持田慎吾東京都千代田区丸の内２丁目１番２号旭硝子株式会社内 (56)参考文献特開昭60−157579（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−12094（ＪＰ，Ｕ) 実開昭54−137960（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管の接続部外周に、サンド層を挾んで加熱
膨張性充填材を配置し、これらのサンド層および加熱膨
張性充填材のさらに外周にリングホルダを装着し、この
リングホルダと管板とを接続したことを特徴とする管と
管板との接続構造。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記加熱
膨張性充填材は、主として上記管の軸方向に膨張する第
一の加熱膨張性充填材と、主として上記管の半径方向に
膨張する第二の加熱膨張性充填材とを備えてなる管と管
板との接続構造。
【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記管はセラミックス管である管と管板との接続構
造。