JPH10132492A - 熱交換器用チューブ - Google Patents

熱交換器用チューブ

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JPH10132492A
JPH10132492A JP8283449A JP28344996A JPH10132492A JP H10132492 A JPH10132492 A JP H10132492A JP 8283449 A JP8283449 A JP 8283449A JP 28344996 A JP28344996 A JP 28344996A JP H10132492 A JPH10132492 A JP H10132492A
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JP
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tube
heat exchanger
phenol resin
carbon cloth
carbon
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JP8283449A
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Shigeo Hasegawa
繁夫 長谷川
Naohiko Ugawa
直彦 鵜川
Kenji Iwasaki
謙二 岩崎
Toyoshi Nakagawa
豊志 中川
Tetsuya Wada
哲也 和田
Yoshiya Iida
喜矢 飯田
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Fuji Resin Kogyo Kk
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Fuji Resin Kogyo Kk
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と同等以上の耐熱、耐腐食、耐機械的強
度を有しながらも、従来よりも安価で加工性に優れた熱
交換器用チューブを提供する。 【解決手段】 高強度グレードや高弾性グレードなどの
炭素繊維を用いて織られたカーボンクロス11の内面側
と外面側とを引き抜き成形により熱硬化性のレゾール形
フェノール樹脂12でラミネートしてチューブ10を製
造した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重油焚きや石炭焚
きボイラのエアヒータ、排煙脱硫装置のガスヒータ、硫
酸プラントなどの各種化学プラントなど、耐腐食性の要
求される環境で使用される熱交換器のチューブに関す
る。
【0002】
【従来の技術】重油焚きや石炭焚きボイラのエアヒー
タ、排煙脱硫装置のガスヒータ、硫酸プラントなどで使
用される熱交換器は、そのチューブが高温で高濃度の硫
酸と接触するため、高耐腐食性が要求されている。この
ため、従来では、特殊な成分を含有するNi系合金、フ
ッ素系樹脂、黒鉛化させたカーボン成形物などのような
材料が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような各種材料は、加工性が悪いだけでなく、高価で
あるため、上記材料からなるチューブを用いた前述した
ような熱交換器は、高価なものとなってしまう。さら
に、黒鉛化させたカーボン成形物は、耐衝撃性や曲げ強
さなどのような機械的性質に劣っているため、当該カー
ボン成形物を用いてチューブを製作する場合にはその肉
厚を十分に大きくしなければならず、当該チューブを用
いた前記熱交換器は、そのサイズが大型化してしまって
いる。
【0004】このようなことから、本発明は、従来と同
等以上の耐熱、耐腐食、耐機械的強度を有しながらも、
従来よりも安価で加工性に優れた熱交換器用チューブを
提供することを目的とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための、本発明による熱交換器用チューブは、カーボン
クロスをフェノール樹脂でラミネートしてなることを特
徴とする。
【0006】上記熱交換器用チューブにおいては、引き
抜き成形法により製造されていることを特徴とする。
【0007】上述した熱交換器用チューブにおいては、
カーボンロービングとフェノール樹脂との層が外面に設
けられていることを特徴とする。
【0008】上記熱交換器用チューブにおいては、カー
ボンロービングとフェノール樹脂との層がフィラメント
ワイデイング法により設けられていることを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明による熱交換器用チューブ
の第一番目の実施の形態を図1を用いて説明する。な
お、図1は、その概略構造を表す径方向の断面図であ
る。
【0010】図1に示すように、チューブ10は、高強
度グレードや高弾性グレードなどの炭素繊維を用いて織
られたカーボンクロス11の内面側と外面側とをノボラ
ック形やレゾール形などの熱硬化性のフェノール樹脂1
2でラミネートしたものである。このようなチューブ1
0は、引き抜き成形法により、容易に製造することがで
きる。
【0011】ここで、上記フェノール樹脂12がレゾー
ル形であると、カーボンクロス11の内部まで含浸しや
すいので、より好ましい結果が得られるようになる。ま
た、カーボンクロス11にフェノール樹脂12を予め含
浸させて半硬化させたプリプレーグ材を用いてもよい。
【0012】このようなチューブ10によれば、前述し
た従来の材料と同等以上の耐熱、耐腐食、耐機械的強度
を有しながらも、前述した従来の材料よりも安価で加工
性に優れているので、熱交換器の小型化および低コスト
化を図ることができる。
【0013】本発明による熱交換器用チューブの第二番
目の実施の形態を図2を用いて説明する。なお、図2
は、その概略構造を表す径方向の断面図である。ただ
し、前述した実施の形態と同様な部分については、前述
した実施の形態と同様な符号を用いることにより、その
説明を省略する。
【0014】図2に示すように、チューブ20は、環状
をなすように周方向に複数配列されたカーボンクロス2
1の内面側と外面側とをフェノール樹脂12でラミネー
トしたものである。このようなチューブ20において
は、前述した実施の形態のチューブ10と同様な引き抜
き成形により、容易に製造することができるのはもちろ
んのこと、カーボンクロス21を周方向に複数配列する
ようにした、言い換えれば、周方向に分割されたカーボ
ンクロス21を用いているので、前述した実施の形態の
チューブ10よりも良好な引き抜き成形が可能となる。
【0015】このようなチューブ20によれば、前述し
た実施の形態のチューブ10と同様に、従来の材料と同
等以上の耐熱、耐腐食、耐機械的強度を有しながらも、
従来の材料よりも安価で加工性に優れているので、前述
した実施の形態のチューブ10と同様に、熱交換器の小
型化および低コスト化を図ることができる。
【0016】本発明による熱交換器用チューブの第三番
目の実施の形態を図3を用いて説明する。なお、図3
は、その概略構造を表す径方向の断面図である。ただ
し、前述した実施の形態と同様な部分については、前述
した実施の形態と同様な符号を用いることにより、その
説明を省略する。
【0017】図3に示すように、チューブ30は、環状
をなすように周方向に複数配列されたカーボンクロス2
1の内面側と外面側とをフェノール樹脂12でラミネー
トすると共に、カーボンクロス21の外面側のフェノー
ル樹脂12の外面側に高強度グレードや高弾性グレード
などの炭素繊維からなるカーボンロービング33を巻き
付け、その外側をフェノール樹脂34で被覆したもの、
つまり、前述した実施の形態のチューブ20の外面にカ
ーボンロービング33とフェノール樹脂34との層を設
けたものなのである。このようなチューブ30は、カー
ボンロービング33にフェノール樹脂34を含浸させな
がら、当該カーボンロービング33を前述した実施の形
態のチューブ20の外周面にハンドレーアップ法やフィ
ラメントワイデイング法などで平行またはヘリカルに巻
き付けることにより製造することができる。
【0018】ここで、上記フェノール樹脂34がレゾー
ル形であれば、カーボンロービング33の内部まで含浸
しやすいので、より好ましい結果が得られるようにな
る。また、カーボンロービング33にフェノール樹脂3
4を予め含浸させて半硬化させたプリプレーグ材を用い
てもよい。なお、上述したカーボンロービング33とフ
ェノール樹脂34との層の積層数や厚さなどは、その要
求される性能に応じて適宜選定するとよい。
【0019】このようなチューブ30によれば、前述し
た実施の形態のチューブ20よりも優れた耐熱、耐腐
食、耐機械的強度を有しているので、前述した実施の形
態のチューブ20を適用した場合よりも高性能な熱交換
器を得ることができるようになる。
【0020】
【実施例】本発明による熱交換器用チューブの効果を確
認するため、次のような試験を行った。 [試験例1] <試験方法>下記のような規格の試験体1〜3をそれぞ
れ製造し、下記の条件の硫酸水溶液に720時間各々浸
漬し、その外観変化、重量変化、曲げ強度変化をそれぞ
れ調べた。
【0021】<試験条件> 《試験体1》一枚のカーボンクロスをフェノール樹脂
(冨士レジン工業株式会社製フジケメック#10(レゾ
ール形))でラミネートするように引き抜き成形したチ
ューブ(第一番目の実施の形態のタイプ) ・サイズ−直径:26mm 長さ:120mm 肉厚:1mm
【0022】《試験体2》三枚のカーボンクロスを周方
向に配列したものをフェノール樹脂(試験体1と同じ)
でラミネートするように引き抜き成形したチューブ(第
二番目の実施の形態のタイプ) ・サイズ−試験体1と同一
【0023】《試験体3》三枚のカーボンクロスを周方
向に配列したものをフェノール樹脂(試験体1と同じ)
でラミネートするように引き抜き成形し、フェノール樹
脂を含浸したカーボンロービングをその外面にフィラメ
ントワイデイングしたチューブ(第三番目の実施の形態
のタイプ) ・サイズ−肉厚:2mm 他は試験体1と同一
【0024】《硫酸水溶液》濃度75%、温度120℃
のもの(A液)および濃度82%、温度140℃のもの
(B液)の二種類を用いた。
【0025】<試験結果>結果を表1に示す。表1から
わかるように、試験体1,2は、前記A液では特に問題
を起こすことがないものの、上記A液よりも厳しい環境
のB液では剥離等を起こしてしまった。しかしながら、
試験体3は、A,B液の両者で試験体1,2よりも優れ
た物性を示し、B液でも何ら問題を起こすことがなかっ
た。
【0026】
【表1】
【0027】このようなことから、前記A液のような環
境下では、試験体1,2のようなタイプのチューブ、す
なわち、第一,二番目の実施の形態で述べたようなタイ
プのチューブを用い、前記B液のような環境下では、試
験体3のようなタイプのチューブ、すなわち、第三番目
の実施の形態で述べたようなタイプのチューブを用いる
とよいことが判明した。
【0028】[試験例2] <試験方法>試験例1と同様な試験体1〜3を製造し、
これら試験体1〜3を使用して熱交換器を製造して、試
験運転を行った後、開放点検して異常の有無を確認し
た。なお、熱交換器を製造するに当たって、温度が13
5℃以上となる箇所においては試験体3を適用し、温度
が135℃未満となる箇所においては試験体1,2を適
用するようにした。
【0029】<試験条件> ・熱交換器−熱交換量:70000kcal/h ・熱受容体−水(チューブ内送給) ・運転時間−六ヵ月間(連続)
【0030】<試験結果>上述したような条件で試験運
転した後、開放点検したところ、全てのチューブに異常
が認められなかった。このようなことから、上述したよ
うなチューブを用いた熱交換器は、腐食性の強い環境下
でも問題なく適用できると判断される。
【0031】
【発明の効果】本発明の熱交換器用チューブによれば、
従来と同等以上の耐熱、耐腐食、耐機械的強度を有しな
がらも、安価で加工性に優れているので、例えば、重油
焚きや石炭焚きボイラのエアヒータ、排煙脱硫装置のガ
スヒータ、硫酸プラントなどの各種化学プラントなど、
耐腐食性の要求される環境で使用される熱交換器に適用
することにより、熱交換器の小型化および低コスト化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱交換器用チューブの第一番目の
実施の形態の概略構造を表す径方向の断面図である。
【図2】本発明による熱交換器用チューブの第二番目の
実施の形態の概略構造を表す径方向の断面図である。
【図3】本発明による熱交換器用チューブの第三番目の
実施の形態の概略構造を表す径方向の断面図である。
【符号の説明】
10 チューブ 11 カーボンクロス 12 フェノール樹脂 20 チューブ 21 カーボンクロス 30 チューブ 33 カーボンロービング 34 フェノール樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29L 23:24 (72)発明者 岩崎 謙二 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 中川 豊志 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 和田 哲也 兵庫県尼崎市潮江3丁目1番17号 冨士レ ジン工業株式会社内 (72)発明者 飯田 喜矢 兵庫県尼崎市潮江3丁目1番17号 冨士レ ジン工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボンクロスをフェノール樹脂でラミ
    ネートしてなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の熱交換器用チューブで
    あって、引き抜き成形法により製造されていることを特
    徴とする熱交換器用チューブ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の熱交換器用チ
    ューブであって、カーボンロービングとフェノール樹脂
    との層が外面に設けられていることを特徴とする熱交換
    器用チューブ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の熱交換器用チューブで
    あって、カーボンロービングとフェノール樹脂との層が
    フィラメントワイデイング法により設けられていること
    を特徴とする熱交換器用チューブ。
JP8283449A 1996-10-25 1996-10-25 熱交換器用チューブ Withdrawn JPH10132492A (ja)

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