JPS62123295A - 管と管板の複合接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にはセラミックス管、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、金属製伝熱管を装設内の金属製
管板に気密に接続保持するには、両者を溶接やねじ止め
なぎ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
管に代えてセラミックス製伝熱管を採用しなければなら
ないが、セラミッ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った。

この問題を解決するために、出願人はさきに、セラミッ
クス管と管板とを接続する構造として。

特願昭ｅｏ−ｉθ３２３号および特願昭ＧＯ−９３７８
２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っている。すなわち、セラミック
ス管１１をＬ下で保持する管板がＬ部管板１２とＦ部管
板１３とで一組となって複数段配置され、上部管板１２
にはセラミックス管１１を挿通するだめの挿通孔１４、
下部管板１３には保持孔１５が形成されてぃる。セラミ
ックス管１１のヒ端部外周には接着剤を介してセラミッ
クス環１６が接着されており、このセラミックス環１Ｂ
の外周を抱き込むように、クー２ジヨンを介して金属環
１７が配置されている。金属環１７トにはセラミックス
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ｆ１１？）−に固定された金
属筒１８が設けられ、この金属筒１９とセラミックス管
１１の間には断熱層２０が充填されている。この断熱層
２０によってベローズ１８の過熱が防止される。さらに
、ベローズ１８．ｌｚ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っている
。一方、セラミックス管１１の下端部には、その外周に
セラミック織布を介して断熱キャスタブル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、このようなセラミックス管１１を上部管板１：
’Ｊｌ方から挿通孔１４に挿通し、セラミックス管１１
丁部を保持孔１５で保持したうえで、接続用フランジ２
１とＬ廃管板１２を固設し、セラミックス管１１をに、
部管板１２と下部管板１３間に気密に保持接続する。

セラミッ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によってセラミックス管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ックス管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ｈ！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ックス管１
１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、
セラミックス管１１上端部を構造部を介して上部管板１
２上に固設するための接続用７ランジ２１の外径ｈ２と
、挿通孔１４の内径ｈｌとが、常にｈ２＞ｈｌの関係に
ある。したがって、セラミックス管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った。すなわち、管取り付は時で
は、下段からセラミックス管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ックス管
１１を接続するといっ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、各段ごとにセラミックス管１１を取り外す必要
があり、いずれの場合でも１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、セラミックス管のみならず一般の
管にあっても存在し、また管板群の上方から管を出し入
れする場合のみならず、管板群の下方から管を出し入れ
する場合や、水平方向に所定間隔をおいて設置された管
板群に対して水平方向に設けられるべき管を出し入れす
る場合にあっても同様の問題点を有していた。

「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
にはセラミッ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」−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」 Ｌ記の目的を達成するため１本発明では、所定間隔を保
って設置された複数段の管板に内径ｄｎ　（端から段を
追うごとにｎ　＝　１．２，３．・・・とする）が順次
ｄｎ＞ｄｎｉ＋＞ｄｎ−２＞ｄｎ−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
べき管に外径り。（端から段を追うごとにｎ　＝　１．
２，３゜・・・とする）が順次０１１＞　［ｌｎ−＋＞
　Ｄｎ、ｚ＞　Ｉ）ｎ、３・・・の関係で小径となる係
止部を形成し、前記挿通孔内径ｄ。

と前記係止部外径Ｄｎとの間にり。＞　ｄ　ｎ　＞口。

−１＞ｄｎ−＋＞Ｄｎ＋２＞ｄｎ＋２＞Ｄｎｉ＞ｄｎ＋
３”’の関係を成立させ、前記各係止部が前記対応する
各挿通孔に複合的に接続されることを特徴としている。

したがって１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
り外すにあたっても、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、所定間隔を保っ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段となっている。管板３１〜３４には、
それぞれ挿通孔３５．３８．３７．３８が同心に穿設さ
れ、これらは下段にいくほどその内径がｄ＋＞ｄ２＞　
ｄａ＞　ｄ４の関係で小径になっている。また、セラミ
ックス管３９には、上記管板の段数に応じてと端から下
端にそれぞれフランジなどからなるシール手段４０．４
１．４２．４３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ＯＨ＞　０２　
＞　０３　＞　Ｄａの関係で同じく小径となっている。

なお、セラミックス管３９はこれらシール手段によって
各管板に固設され、各管板と一体化してシールされるよ
うになっている。

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、　Ｄ＋＞ｄ＋＞Ｔｏ＞ｄ、＋＞
Ｅｔａ＞ｄａ＞Ｄａ＞ｄｐ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、セラミックス管３３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１段４
３は、ｄａ　＜　Ｉｌａ　＜　ｄａ＜　ｄ２＜　ｄ＋と
なっているので降ろしていくことが可能であって、管板
３４上に設置される。また、シール手段４２はｄａ＜　
Ｉ］３　＜　ｄ２＜　ｄ＋に、シール手段４目よｄ２＜
　０２　＜　ｄ＋に、シール１段４０はｄ＋＜Ｄ＋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０以上の手順で
セラミックス管３８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、
セラミックス管３８が各シール手段を介して各管板に一
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ックス管３９を挿通して設置
した後、係上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０図中、５１〜５４は所定間隔を保って配置され
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ってｄ＋＞ｄ２＞　ｄａ＞　ｄａの
関係で小径となっている。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５
９〜６１が形成され、セラミックス管Ｂ２〜８４の下端
接続部を載置できるようになっている。

セラミックス管６２〜Ｂ４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、上端部にはセラミックス製リング８５
ａ〜８５ｃがそれぞれ接着剤によって固着されており、
これを包み込むようにベローズリング８８ａ〜Ｈｃおよ
び受はリング８７ａ〜Ｂ７ｃがそれぞれ取り付けられて
いる。ベローズリング８８ａ〜Ｈｃにはベローズｆｌｅ
ａ〜８８ｃがそれぞれ溶接され、セラミックス管８２〜
６４と管板５１〜５４との熱膨張差などの相対変位を吸
収するようになっている。これらベローズ６８ａ〜８８
Ｃ１端にはベローズフランジ６９ａ−８９ｃ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８９ａ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、セラミックス管６２〜６４
の下端部には、外周にセラミックス織布７０ｂ〜７０ｄ
が巻き付けられ、その外側に断熱キャスタブル７１ｂ〜
７１ｄ、　さらにその外側に耐熱ゴム７２ｂ〜７２ｄを
介して受は金具７３ｂ〜７３ｄが接着されている。この
断熱キャスタブル７１ｂ〜７１ｄは耐熱ゴム７２ｂ〜７
２ｄの温度を使用可ス敵な領域まで低下させるために施
され、セラミックス管８２と６３の接続は、受は金具７
３ｂとベローズフランジ８９ｂとをねじ締結することに
より行なわれる。同様に、セラミックス管８３と６４の
接続は、受は金具７３ｃとへローズフランジ８９ｃ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
ラミックス管６２〜８４は一体化される。そして、織布
７０ｂ、断熱キャスタブル７１ｂ、耐熱ゴム７２ｂ、受
は金具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、断熱キャスタブル
７１ｃ、耐熱ゴム７２ｃ。

受は金具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、断熱キャスタブル７１
ｄ、耐熱ゴム７２ｄ、受は金具７３ｄにより構成された
ものが管板５４に対するシール部材りにそれぞれなって
いる。これらシール部材Ａ−Ｄの外径は、下段にいくに
したがってＤ＋　＞　Ｉｂ　＞　０３　＞　０４の関係
で小径となっている。そして、上記挿通孔５５〜５８の
各内径ｄｌ”ｄａとシール部材Ａ−Ｄの各外径０１〜Ｄ
４との関係は、Ｄ＋＞ｄ＋＞０２＞ｄｚ＞０３＞ｄ３＞
Ｄｎ＞ｄ４に設定されている。

したがって、上記のように一体化されたセラミックス管
６２〜６４を」二部から挿通孔５５〜５８内に降ろして
いけば、シール部りは挿通孔５５〜５７を通って管板５
４の段部８１上に載置される。同様に、シール部Ｃは挿
通孔５５および５Ｂを通って管板５３の段部６０に、シ
ール部Ｂは挿通孔５５を通って管板５２の段部５８に、
シール部Ａは管板５１上にそれぞれａ置される。そして
、受は金具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ｆ１９ａ
との間をねじ締結により固設することで、セラミックス
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局で済
み、ガス漏れもなく、耐久性も良好であった。

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っている。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８２ｂとで一組となって、また、冷却管板８
３も上部管板８３ａと下部管板８３ｂとで一組となって
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、セラミックス管８２が冷却管板８１と冷却管
板８２の上部管板８２ａ間で、セラミックス管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。

セラミックス管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
ようになっている。

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ｄｌ　−ｄ４の関係、シール部Ａ〜Ｄ
の外径ＤＩ　−Ｄａの関係および上記内径ｄ＋”ｄ４と
Ｌ記外径０１〜Ｄ４との関係は第１実施例と同様である
。

したがって、セラミックス管Ｂ４のシール部りは挿通孔
８５〜８７を通り、挿通孔８８の段部にａ置されて、ベ
ローズフランジ８９ｃ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、セラミックス
管６３はベローズフランジ１３９ｂを介して冷却管板８
２の下部管板８２ｂに、セラミックス管６２はベローズ
フランジ８９ａ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。この実施例によっても、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１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３１〜９４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
る受は金具７３ｂ〜？３ｄの外周にフランジなどの接続
手段９９〜１０１を形成し、これによって各管板上に固
着できるようになっている。

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
造に対しても適用回走である。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ｄｎおよび係止部外径
ｒＪｎはそれぞれ上段から下段にいくにしたがって小径
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。しか
しながらｄｎｓよびＤｏがそれぞれ下段から上段にいく
にしたがって小径とされて、最下段の管板の下方から管
を出し入れするようにしてもよい。

また横置きシェルアンドチューブ型熱交換器などのよう
に、鉛直な管板面を有する管板群を水平方向に所定間隔
をへだてて設け、水平方向に走る管をこの管板群に懸架
支持する場合などにも本発明は適用しうる。

本発明接続構造を集塵装置に適用する場合にはフィルタ
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。このよう
な場合などには本発明における係止部は係止ａｆ七とシ
ール機能とを兼備していると好ましいことが多いが、こ
れは必須のものではなく、本発明の係止部はシールａ面
を備えないものであってもよい。

本発明接続構造は、セラミックス管に好適に使用できる
ものであるが５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容管の長さはいず
れも隣りあう管板間間隔とほぼ同じであるが、これも必
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ックス
管８２，８３．８４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、たとえばセラミックス管
６４の径よりもセラミックス管Ｂ３の径を大きくし、セ
ラミックス管６３の径よりもセラミックス管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１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 ３５〜３８　、５５〜５８　、８５〜８８．９５〜８８
・・・挿通孔３９．８１〜６４・・・セラミックス管４
０〜４３・・・シール手段 ８９ａ、８９ｂ、８９ｃ　・−・ベローズフランジ８１
〜８４．９１〜９４・・・冷却管板ＡＮＤ・・・シール
部 ｄ＋”ｄ４・・・挿通孔内径 ＤＩ〜Ｄ４・・・シール部外径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所定間隔を保って設置された複数段の管板に内径ｄ
   ｎ（端から段を追うごとにｎ＝１、２、３、・・・とす
   る）が順次ｄｎ＞ｄｎ＿＋＿１＞ｄｎ＿＋＿２＞ｄｎ＿
   ＋＿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（端から段
   を追うごとにｎ＝１、２、３、・・・とする）が順次Ｄ
   ｎ＞Ｄｎ＿＋＿１＞Ｄｎ＿＋＿２＞Ｄｎ＿＋＿３・・・
   の関係で小径となる係止部を形成し、前記挿通孔内径ｄ
   ｎと前記係止部外径Ｄｎとの間にＤｎ＞ｄｎ＞Ｄｎ＿＋
   ＿１＞ｄｎ＿＋＿１＞Ｄｎ＿＋＿２＞ｄｎ＿＋＿２＞Ｄ
   ｎ＿＋＿３＞ｄｎ＿＋＿３・・・の関係を成立させ、前
   記各係止部が前記対応する各挿通孔に複合的に接続され
   ることを特徴とする管と管板の複合接続構造。