WO2006054571A1

WO2006054571A1 - シェルアンドチューブ式熱交換器

Info

Publication number: WO2006054571A1
Application number: PCT/JP2005/021000
Authority: WO
Inventors: Atsuo Ikeuchi; Toshiyuki Onishi; Tomomichi Endo
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Limited; Plantex, Limited
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2006-05-26
Also published as: JP4680933B2; JPWO2006054571A1; KR20070084401A

Abstract

　樹脂製のチューブを採用したシェルアンドチューブ式の熱交換器において、チューブの端部を一体に束ねたハニカム構造部をその外径がシェル側フランジよりも小さいことを補償してシェル側フランジに固定するためのスプリットリングと、シェル側エンドプレートと、配管側エンドプレートとを有するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記ハニカム構造部は、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間に位置する部分の外周面が外部に露出しており、ハニカム構造部のシールの信頼性を向上させることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器。

Description

明細書

シェルアンドチューブ式熱交換器

技術分野

[0001] 本発明は、シェルアンドチューブ式熱交換器に関し、特に榭脂製のチューブを使用したシェルアンドチューブ式熱交換器における榭脂製チューブの両端を束ねてハ二カム構造とした部分のシール機能の確実な維持に関する。

背景技術

[0002] シェルアンドチューブ式熱交換器は、液体の熱交換に広く使用されている。代表的なタイプのシェルアンドチューブ式熱交換器では、太いシェル (胴）内に、銅合金等力なる金属製チューブが多数、シェルに平行に保持され、シェル側（シェルの内部すなわちチューブの外側）には冷却水が流れ、チューブの内部には冷却される液（以下、「プロセス液」と記す）が流れ、チューブを介して両方の液の熱交換がなされるまた、各チューブは、その両端をシェルの両端にある仕切り板 (管束板、固定用管板あるいは側板）にて支持されている。このため、仕切り板には各チューブを支持するための貫通孔が形成され、貫通孔の内周部に設置された Oリング等により密封を図りながらチューブが支持されて、る (特許文献 1、特許文献 2)。

[0003] 一方、近年、金属製以外のチューブも使用されている。例えば、半導体工業や医薬品用の高純度薬液や超純水、レドックスフロー電池等を含む化学プラントの電解液や反応液用のシェルアンドチューブ式の熱交換器では、チューブには耐薬品性等の極めて良好な榭脂製のチューブ、特にフッ素榭脂製のチューブが広く使用されている。そして、汚染を極度に嫌うあるいは極めて反応性に富むプロセス液が榭脂製チユーブ内を流れ、冷却水がその外側を流れることとなる。

[0004] このような榭脂製チューブは、金属製チューブに比べてはるかに柔軟である。このため、金属製チューブのように、 Oリングを押圧して仕切り板とのシールを図りながら支持する構造等を採用することは困難である。

そこで、チューブの両端は、全てのチューブを焼結等により一体に束ねた、そして外形がおおよそ円盤状のハ-カム構造とされている。そして、このハ-カム構造の部分は、チューブ内を流れるプロセス液の流入する側あるいは流出する側の配管のフランジとシェルのフランジ間に配置され、ハ-カム構造ごとシールを図りながらシェルや配管に固定されている。

[0005] しかし、ハ-カム構造部は榭脂製でチューブと一体になつて、るので、熱交^^を組立てる際には、一方のハ-カム構造部はシェル内を通過させねばならない。このため、その直径をシェルのフランジ径ゃシェルの内径より大きくすることは困難である。まして、ボルト穴が多数形成されたフランジ状とすることは、その分直径が大きくなるため、事実上不可能に近い。

従って、相手方のフランジとの間にジョイントシートを挟みこんでボルトで一体に締め込んで、シールを図りながら固定する構造とすることは困難である。

この結果、榭脂製のチューブを使用するシェルアンドチューブ式の熱交^^において、ハ-カム構造部をシェルや配管のフランジにシールを図りながら固定するためには、複雑な構造とせざるを得ず、種々の問題が生じていた。

特許文献 1 :実開平 7— 32462号公報

特許文献 2：特開平 9 61071号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 例えば、従来の榭脂製チューブを使用するシェルアンドチューブ式熱交換器の構造では、ハ-カム構造部の外周は完全にスぺーサ等により囲まれており、スぺーサ等の内周面内に両方の液の通路が形成されている構造となっており、万が一にも冷却水とプロセス液を分離する Oリング等のシール機能が損なわれたときには、両方の液の接触が生じかねな力つた。例えば、レドックスフロー電池の場合、電解液と冷却水が接触し、絶縁不良が発生する恐れがあった。

[0007] また、ハ-カム構造部の外周が完全にスぺーサ等に囲まれているため、目視により液の漏れを発見することは困難であった。このため、特に、前記の各種プラントの場合には、液漏れの発見遅れによりシステム全体が大きなダメージを受けかねな力つた [0008] また、本来 Oリングは、硬い金属で周囲力押付けられ、全体が圧縮された状態でシール機能を発揮するようになっているが、ハ-カム構造部は榭脂製であるため、ハ二カム構造部の oリングによるシールに不安が生じる構造となっていた。

[0009] これらのため、榭脂製のチューブを採用したシェルアンドチューブ式の熱交換器において、チューブの端部を一体に束ねたハ-カム構造部で、液のシール機能が損なわれたときに、速やかに液の漏れを発見できる技術の開発が望まれていた。

また、両方の液のシール機能が損なわれたとしても、両方の液の接触が防止される技術の開発が望まれていた。

さらに、従来以上に信頼性のあるシール技術の開発が望まれて、た。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、チューブ端部を束ねたハニカム構造部を覆い、また固定する部材 (エンドプレート）を 2個とし、両エンドプレート間にボルト間隙を設けて配置し、ハ-カム構造部を外部に露出させたものである。そしてこれらにより、いずれか一方の液のシール機能が損なわれたときには、漏出した冷却水やプロセス液が熱交外部に容易に排出され、さらに両方の液のシール機能が損なわれた場合にも、両方の液が接触することを防止しやすくし、また液の漏出を両エンドプレート間の間隙力視覚で容易に発見できるようにしたものである。

また、両方のエンドプレートとハ-カム構造部の固定には、ボルトによる締め付けだけでなく嵌め込みを併用し、さらにシール部はこの嵌め込み部内に設けて地震等に対する耐性を増したものである。

さらに、本発明の好ましい態様は、ハ-カム構造部の外周部の両エンドプレート間に対応する位置に水切りを設け、両方の液ともシール機能が損なわれたときでも、両方の液の混合が生じな、ようにしたものである。

また、本発明の好ましい態様は、全ての榭脂製チューブの端部を一体に束ねたノヽ二カム構造部のシェル側に、スプリットリングをシェルに押し付けることとなる凸出部を形成し、この凸出部を利用してシェル側を流れる冷却水などの液を 2重にシールし、又ハ-カム構造の配管側の外周面と端面の 2箇所でチューブ内のプロセス液をシールするようにして、シールの信頼性、安全性を増したものである。

以下に、各請求項の内容と効果等を説明する。

[0011] 請求項 1に記載の発明は、

榭脂製チューブの端部を一体に束ねたハニカム構造部と、前記ハニカム構造部をその外径がシェル側フランジよりも小さいことを補償してシェル側フランジに固定するためのスプリットリングと、シェル側エンドプレートと、配管側エンドプレートとを有するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、

前記シェル側エンドプレートは、ほぼ円筒状であり、その内周側に前記ハ-カム構造部のシェル側寄りの部分と前記スプリットリングとを嵌め込んでシェル側フランジに固定され、併せて前記ハ-カム構造部と前記スプリットリングを押圧してシェル側フランジに固定し、

前記配管側エンドプレートは、ほぼ円筒状であり、その内周側に前記ハニカム構造部の配管側寄りの部分を嵌め込んで配管側フランジと前記シェル側エンドプレートに固定され、併せて前記ハ-カム構造部を前記スプリットリングと挟み込んで固定し、前記ハ-カム構造部は、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間に位置する部分の外周面が外部に露出していることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交^^である。

[0012] 従来のシェルアンドチューブ式熱交換器では、シェル側と配管側に分離されたェンドプレートはなぐ配管側とシェル側のフランジ間に位置するハ-カム構造部の外周には、円筒形で一体型の大きな部材 (スぺーサ、シールドケース等）が設けられていた。このため、シール機能の喪失でノヽ-カム構造部の外周面に液が漏出しても、その発見が困難であった。また、漏出した液が熱交換器外部に容易に排出されにくぐ冷却水とプロセス液が接触する可能性があった。

さらに、従来のシェルアンドチューブ式熱交換器では、ハ-カム構造部の固定に、エンドプレートとの嵌め込みは使用されていな力つた。

[0013] 本発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、液のシールが内部にあるシェル側エンドプレートと、同じく液のシールが内部にある配管側エンドプレートの相向き合う端面間では、ハ-カム構造部の外周面が外部に露出しているため、いずれか一方の液のシール機能の喪失があっても、漏出した液は熱交換器外部に容易に排出され、さらに両方の液についてのシール機能の喪失があっても、両液の接触を防止しやすい。また、迅速かつ容易に目視で液の漏出を発見できることとなる。

また、ハ-カム構造部の固定に、エンドプレートとの嵌め込みが使用されているため、地震等における耐振動性も向上する。

[0014] なおここに、シェル側エンドプレートの形状が「ほぼ円筒状」とは、ボルトで固定されるための孔が形成され、外周側にはボルトによるシェル側フランジおよび配管側ェンドプレートとの固定の便宜のために段差があり、内周側にはハ-カム構造部とスプリツトリングとを嵌め込むため 2箇所の段があるため、厳密な円筒ではないことを指す。これは、配管側エンドプレートについても同様である。

また、ここにいう円筒とは、薄いため円盤 (板、リング）に近い形状も含まれる。

また、スプリットリングは、ハ-カム構造部をシェル側エンドプレートに嵌め込んだ後、接着等によりハ-カム構造部と接合され一体の物とされて、てもよ、。

また、ハ-カム構造部の外周面やシヱル側あるいは配管側の端面には、金属製のリングやライナが焼付けなどで固定されて、てもよ、。

[0015] なおまた、チューブの材質である「榭脂」は、ポリエチレン等の純粋な榭脂の他に、ゴム、ナイロン等も含む意味である。すなわち、金属に比べて柔軟なため、金属製チユーブに採用されている仕切り板へのシールを図りながら行われる支持、固定手段、方法を採りにくい材質であり、ハ-カム構造部によるチューブのシールを図りながら行われる支持、固定が好ましく採用される材質を広く意味する。

また、シェルの外形やエンドプレート等の材質は問わな!/、。

[0016] 請求項 2に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記ハ-カム構造部の、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う端面間に位置する部分の外周面に、水切りが形成されていることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交^^である。

[0017] 従来の熱交換器では、ハ-カム構造部の外周面には水切りがな力つたため、両方の液のシールとも機能を喪失したときには、プロセス液と冷却水が接触する恐れがあつた o [0018] 請求項 2の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、ハ-カム構造部の外周面に水切りが設けられているため、万が一両方の液のシール機能の喪失が生じても、漏出してきた内部の液は水切りのある場所から下方に滴下するため、両方の液の接触がより確実に防止され、またプロセス液内への冷却水の混入等が防止される。特に、レドックスフロー電池の熱交^^として用いられる場合、プロセス液としては電解液が用いられるため、冷却水と接触した場合、電気的にショートが発生する。このショートによって、電池とアース間との絶縁性が失われ、短絡事故を引き起す原因となる。しかし、本発明に従うことにより、このようなショートを防止できる。

なお、水切りは、ハ-カム構造部の外周面を凸出させていてもよいし、逆に凹ませて!、てもよ、し、 2つ割れで取付けられて、る等の構造物であってもよ!/、。

[0019] 請求項 3に記載の発明は、

前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、

前記配管側エンドプレートを前記シェル側エンドプレートに固定する複数のボルトと前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う端面の間隔を一定に保持するため、前記複数のボルトの外周を囲むボルトごとのスぺーサとを有していることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交^^である。

[0020] 従来の熱交換器では、ハ-カム構造部外周を覆う部材 (スぺーサ、シールドケース等）はハ-カム構造部の外周全体を囲む一体型のものであった。このため、ボルトごとの締め付け力の適切'性の半 IJ断は、困難であった。

[0021] 請求項 3の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、ボルトごとにスぺーサが設けられているため、両方のエンドプレートのボルトによる締め付けに際して、締め付けが緩ければスぺーサが動き、逆に過度の締め付けはそのボルトに対応するスぺーサの剛性 (締め付け力で短縮しな！ヽ）で防止するため、ボルトごとに締め付け力の調整作用がなされる。このため、全体の締め付けが確実になされる。さらに、ノ、二カム構造部の周囲にある複数のスぺーサにより、過誤や事故による落下物力の榭脂製のハ-カム構造部の保護もなされる。

また、シェル側と配管側のエンドプレートへのボルトの締め付けが確実になされるため、シェル方向あるいは配管方向への押圧によるシール機能が求められている場合には、いずれのエンドプレートも、 oリング等のシール材へのシェル方向又は配管方向への押圧が適切になされることとなる。

[0022] 請求項 4に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記ハ-カム構造部は、前記スプリットリングと共に前記シェル側エンドプレートの内周側に嵌め込んで固定されたときに、前記スプリットリングをシェル側フランジ端面に押しつける凸出部を有し、

さらに、シェル側の液のシールは、前記凸出部と前記シェル側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造によりなされるものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0023] 請求項 4の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、ハ-カム構造部の外周に凸出部を設けたため、先ず第 1にシェル側エンドプレートがこの凸出部を利用してハ-カム構造部をシェル側に押圧することが可能になる。

このため、ハ-カム構造部の固定は、シェルのフランジとシェル側のエンドプレート力この凸出部を、スプリットリングを介在させて両側力押圧しつつ挟み込むことと、嵌め込みによりなされることとなる。

また、冷却水のシールは、ほぼ円筒状のシェル側エンドプレートの内周側とハ-カム構造部の凸出部の外周面にあるシールでなされることとなる。

[0024] 請求項 5に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記ハニカム構造部の前記凸出部と前記シェル側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造とは、前記凸出部の頂面および凸出部の反シェル側の壁面と前記シェル側エンドプレートの内周側間の 2箇所に設けられたものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0025] 従来の熱交換器では、シールは、構造上 1箇所のみであった。

[0026] 請求項 5の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、ハ-カム構造部の凸出部を形成し、シェル方向とこれに直交する半径方向の異なる方向の 2箇所でシールされるため、シールの信頼性、安全性が向上し、冷却水の漏出やプロセス液側への浸入の恐れも少なくなる。また、ケースによっては、あるいは化学プラントの如何によつては、沸騰を防止する等の目的で冷却水や冷却用液体の圧力を増すことも容易になる。

[0027] 請求項 6に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記

2箇所に設けられたシール構造は、いずれも Oリングを使用するものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交^^である。

[0028] 請求項 6の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、 Oリングによるシールであるため、半径方向への Oリングの押圧は、ハ-カム構造部をシェル側のエンドプレ一トの内周部に嵌め込むだけでなされる。

また同じぐシェル方向への押圧は、ボルトの締め付けだけによりなされることとなるまた、シートによるシールと異なり、原則として接着兼シール剤が不必要であるため、取付け作業が容易であり、接着剤による汚染も生じない。

さらに、単に 2重にシールされるだけでなぐ Oリングは 1つが前記ハ-カム構造部の外周側にあって半径方向に押圧され、他の 1つが前記ハ-カム構造部の凸出部の端壁面にてシェル方向に押圧されてシールされる。このため、例えばチューブ方向のボルトの締め付け力の不足等、一つの原因による機能喪失が発生しても、他方のシール機能への影響が少な、。

また、 Oリングは、嵌め込み部にあるため、シールの地震等における耐振動性も高い。

[0029] 請求項 7に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記配管側エンドプレートは、その内周側に前記ハ-カム構造部の配管寄りの部分を嵌め込んだときに、前記ハ-カム構造部の配管側の端面を押圧する段部を有し、さらに、配管側の液のシールは、前記ハ-カム構造部と前記配管側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造によりなされるものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0030] 従来の熱交換器は、ハ-カム構造部を覆う部材は、基本的には、あるいは直接的にはハ-カム構造部を嵌め込む構造にはなっていな力つた。

[0031] 請求項 7の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、前記配管側エンドプレートは、その内周側に前記ハ-カム構造部の配管寄りの部分を嵌め込んで固定し、配管側液のシールもこの固定部にてなされる。このため、固定、シール機能とも信頼性が向上する。

[0032] 請求項 8に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記ハ-カム構造部と前記配管側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造とは、前記ハニカム構造部の配管側の端面部分と前記配管側エンドプレートの内周側にある段部間、および前記ハ-カム構造部の配管寄りの外周面と前記配管側エンドプレート内周側間の 2箇所に設けられたものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0033] 請求項 8の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、プロセス液が 2重にシールされ、さらにシェル方向とこれに直交する半径方向の異なる方向でシールされるため、シールの信頼性がこの面力も向上する。

[0034] 請求項 9に記載の発明は、前記請求項 8のシェルアンドチューブ式熱交換器であつて、前記 2箇所のシール構造は、いずれも Oリングを使用するものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交^^である。

[0035] 請求項 9の発明のシェルアンドチューブ式熱交換器では、 Oリングによる 2重のシールであるため、前記の請求項 6の発明における冷却水のシールの場合と同様の作用

、効果が得られる。

特に、プロセス液の圧力を上げることが容易になり、このため低圧の外部側力もの不純な液体や気体が浸入してくる危険性を容易に低下させることができる。

[0036] 請求項 10に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、配管側の液のシールは、ポリテトロフルォロエチレン（以後、 PTFEと表す。）をその材質として使用するシール構造によりなされるものであることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0037] PTFEは、化学的安定性に非常に優れ、プロセス液等と接触して腐食されることや、又プロセス液等へ不純物等を溶出することがほとんどない、そこで、レドックスフロー電池、医薬品製造、半導体製造等の高度にプロセス液の汚染を嫌うシステム、超純水を扱うシステム、その他強度の腐食性流体を取り扱うシステム等に好適に用いられる。 PTFEをその材質として使用するシール構造としては、 PTFEをその材質とする O リングを使用するシール構造の他、 PTFEをその材質とするガスケット等を挙げることができる。

[0038] 請求項 11に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記榭脂製チューブは、フッ素榭脂製であることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器である。

[0039] フッ素榭脂は、耐熱性、絶縁性、化学的安定性に優れてヽるため、レドックスフロー電池、医薬品製造、半導体製造等の高度にプロセス液の汚染を嫌うシステム、超純水を扱うシステム、その他強度の腐食性流体を取り扱うシステムにお、て優れたシェルアンドチューブ式熱交を提供することが可能となる。

なお、フッ素榭脂としては、 PTFE、パーフロアルコキシ (PFA)等が挙げられる。また、ハ-カム構造部は、多数の小径のフッ素榭脂製チューブを束ねて形成される力そのための方法は問わない。

さらに、シェル内での熱交換を効率ィ匕するため、シェル内部で、チューブ相互間を拡散させて保持する治具として金属製の枠等他の材料が使用されていてもよい。

[0040] 請求項 12に記載の発明は、前記のシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間に位置する部分に、液漏れセンサーを設けることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交である。前記のシール機能が損なわれた場合、冷却水やプロセス液は、前記シエル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間の熱交換器外部に漏出する。本発明によれば、この液の漏出は、両エンドプレート間の間隙から視覚で容易に発見できるが、この部分に、液漏れセンシングするシステム機能、すなわち液漏れセンサーを設けることにより、さらに確実に液の漏出を発見することができる。なお、液漏れセンサーが設けられる端面間に位置する部分とは、漏出した液が外部に排出するルート上の部分であり、例えば、前記端面間の下部に設けられる。発明の効果

[0041] 本発明によれば、 2個のエンドプレートの相向き合う端面間にあるハニカム構造部は、外部に露出しているため、漏出した冷却水やプロセス液が熱交換器外部に容易に排出される。

また、両液の接触が防止されやすい。

また、外周面を外部より視認できるため、万が一シール漏れがあつたとしても、その発見が容易となる。

[0042] さらに、本発明の好ましい態様により次ぎの効果が得られる。

[0043] 2個のエンドプレートの相向き合う端面間にあるハニカム構造部の外周面に水切りが設けられている態様では、事故等で万が一プロセス液、冷却水両方のシールの機能が損なわれたとしても、両液の接触は生じな、。

[0044] また、プロセス液や冷却水について、 Oリングによるシールが 2重になされている態様では、シールの信頼性、安全性が増加する。し力も、いずれの 2重のシールも、一方が半径方向へ、他方がシェル方向へと、 Oリングへの押圧の方向が相違する態様では、同じ原因によるシール機能の喪失の危険性が少なくなる。また、半径方向の O リングの押圧は、ハ-カム構造部を 2個のエンドプレートの内部に装着すれば自然となされ、チューブ方向の Oリングの押圧はボルトの締め付けで自然となされるため、作業が容易となる。

また、ハ-カム構造部の固定は、押圧にカ卩えて嵌め込みが使用されるため、地震等への耐性が向上する力さらに、シールもこの嵌め込み箇所に設けられているため、地震等への耐性が向上する。

以上のため、榭脂製チューブを採用したシェルアンドチューブ式熱交換器の、信頼性や実用性が向上する。

図面の簡単な説明

[0045] [図 1]本発明の、榭脂製チューブの端部を一体に束ねたノヽ-カム構造部を、シェルと配管に取付けている様子を概念的に示す図である。

符号の説明

[0046] 11 ハニカム構造部

12 ハ-カム構造部のシェル側の凸出部

13 ハ-カム構造部の外周面

14 ハニカム構造部の配管側の端面 15 ハニカム構造部の外周部の凹部（水切り）

21 榭脂製チューブ

23 スプリットリング

41、 42、 43、 44 シール部

51 シェル側エンドプレート

52 配管側エンドプレート

53 スぺーサ

61 ボルト（配管側とシェル側のエンドプレート間用）

62 ボルト (配管側フランジと配管側エンドプレート間用)

71 液漏れセンサー

90 シェノレ

91 シェル側フランジ

96 配管側フランジ

発明を実施するための最良の形態

[0047] 以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更をカ卩えることが可能である。

[0048] 図 1に、本発明の、榭脂製チューブの端部を一体に束ねたノヽ-カム構造部が、シェルおよび配管との確実なシールを図りつつ固定されて、る様子を示す。図 1におヽて、 11は本発明のハ-カム構造部であり、 12はそのシェル側の凸出部であり、 13は前記凸出部 12を除くハ-カム構造部の外周部であり、 14はその配管側の端面であり、 15は前記外周部 13の中央に形成された凹部 (水切り）であり、 21は榭脂製チューブであり、 23はスプリットリングであり、 41から 44は Oリングと溝力もなるシール部であり、 51はシェル側エンドプレートであり、 52は配管側エンドプレートであり、 53はスぺーサであり、 61と 62はボルトであり、 90は熱交^^のシェルであり、 91はシェル側フランジであり、 96は配管側フランジである。さらに、 C矢印は冷却水の流れを、 P矢印はプロセス液の流れを示す。

[0049] 以下、ハ-カム構造部 11がシールを図りつつ固定されている様子を中心に、図 1に示す各部の作用、機能を説明する。シェル側エンドプレート 51は、おおよそ円筒状であるが、内周面には 2箇所の段があり、各段部の内径はシェル側ほど大きくなつている。そして、最も内径が大きいシェル側の内周面に前記スプリットリング 23を、真中の部分にハ-カム構造部の凸出部 12の頂面を、反シェル側の最も内径の小さい内周面にハ-カム構造部 11の外周部 13のシェル側寄りの部分を嵌め込んだ状態で、シェル 90のフランジ 91とボルト（図示せず）にて固定される。

[0050] 配管側エンドプレート 52は、ほぼ円筒状であるが、やはり内周面に 1箇所段差があり、シェル側寄りの部分の内径が大きくなつている。そして、この内径の大きな部分に前記ハ-カム構造部 11の外周面 13の配管側寄りの部分を嵌め込み、段差のある部分の壁面が前記ハ-カム構造部 11の配管側の端面 14に向き合つている。そして、この状態で、前記シェル側エンドプレート 51とボルト 61にて固定されるだけでなぐ配管側のフランジ 96ともボルト 62にて固定される。

[0051] これら 2つのエンドプレート 51、 52を使用したボルト結合により、ハ-カム構造部 11 は、その配管側の端面 14と凸出部 12のシェル側端面とを適度に押圧された状態で、シェル側フランジ 91と配管側フランジ 96に固定されることとなる。

また、シェル側のエンドプレート 51と配管側のエンドプレート 52を固定するボルト 6 1の外周には、ボルトごとに円筒状のスぺーサ 53が配置されている。このスぺーサ 53 は、ボルトの過度のねじ込みや、シェルや配管の熱膨張、振動等により樹脂からなるハニカム構造部 11に過度の押圧力が作用したり、落下物等がハニカム構造部 11を直撃したりするのを防止する。

[0052] 次に、ハ-カム構造部 11の冷却水のシールにつ!、て説明する。シェル側エンドプレート 51のハ-カム構造部 11の凸出部 12の頂面に向き合う面と、同じく凸出部 12の反シェル側壁面に向き合う面には、各々それらの中央部にシール部 41、 42が形成されている。即ち、 Oリング用の溝（図示せず）が形成され、その内部には Oリング（図示せず）が嵌め込まれている。このため、ハ-カム構造部 11の凸出部 12をシェル側ェンドプレート 51の内周部に嵌め込んだ状態で、このエンドプレート 51の内周面にあるシール部 41により、ハ-カム構造部 11の凸出部 12の外周面とこのエンドプレート 51 の内周面間のシールがなされる。 [0053] また、シェル側のエンドプレート 51をボルト締めにてシェル側のフランジ 91に固定することにより、このエンドプレート 51の内周のシェル方向を向いた端面と前記ハニカム構造部 11の凸出部 12の反シェル側端面との間に押圧力が発生し、これによりこの場所にあるシール部 42の Oリングが押圧されてシール機能が発揮される。この 2箇所のシール部 41、 42により、シェル内部の冷却水のシールが 2重になされることとなる。なお、シェル側フランジ 91とシェル側エンドプレート 51間も Oリングやジョイントシートを使用したシールがなされている。ただし、これは本発明の趣旨に直接の関係はないため、詳細な説明は省略する。

[0054] 次に、同じくプロセス液のシールについて説明する。配管側エンドプレート 52の前記ハ-カム構造部 11の配管側の端面 14に面する部分および配管側エンドプレート 52のハ-カム構造部 11の外周面に面する部分には、各々シール部 43、 44が形成されている。即ち、 Oリング用の溝（図示せず）が形成され、その内部には Oリング（図示せず）が嵌め込まれている。このため、ハ-カム構造部 11の配管側の外周部を配管側のエンドプレート 52の対応する内周部に嵌め込んだ状態で、このエンドプレート 52の内周面〖こあるシール部 44〖こより、ハ-カム構造部 11の外周面とこのエンドプレート 52の内周面間のシールがなされる。

[0055] また、配管側エンドプレート 52をボルト締めにてシェル側エンドプレート 51に固定することにより、配管側のエンドプレート 52の内周のシェル方向を向いた端面とハ- カム構造部 11の配管側端面 14との間に押圧力が発生し、これによりこの場所にあるシール部 43の Oリングが押圧されてシール機能が発揮される。これら 2箇所のシール部 43、 44により、ハ-カム構造部 11のプロセス液のシールが 2重になされることとなる。

[0056] なお、シール部 43、 44には、 Oリングの代わりに、ガスケット等の他のシール材を用いてもよい。また、 Oリングやガスケット等のシール材に使用される材質としては、 PTF Eが好ましい。

[0057] 配管側フランジ 96と配管側エンドプレート 52間もジョイントシートを使用したシールがなされる。ただし、このことについても本発明の趣旨に直接の関係はないので、詳細な説明は省略する。 [0058] 本発明のハ-カム構造部 11は、従来のハ-カム構造部に比べてチューブ方向に長ぐシェル側エンドプレート 51と配管側エンドプレート 52間で外周面が外部に露出している。従って、いずれか一方の液力シール部の損傷により、例えばその Oリング力^箇所とも機能を喪失したため、ハ-カム構造部 11の外表面に漏出するようなことがあっても、検査時に目視で容易に漏洩を発見できる。

[0059] さらに、この露出部の中央に凹部 15 (水切り）が形成されている。このため、万が一の事故等により冷却水側とプロセス液側のいずれもが各 2箇所のシール部が機能を喪失しても、熱交換器内のいずれの液もこの凹部 15 (水切り）にて下方へ落ちる。このため、両方の液が熱交換器内で交じり合う恐れがない。

なお、この凹部は水切りであるため、凸部であってもよい。

[0060] また、このシェル側エンドプレート 51と配管側エンドプレート 52間で外周面が外部に露出している部分の下部（図中の下部）には、液漏れセンサー 71が設けられている。ハ-カム構造部 11の外表面に漏出した冷却液または Zおよびプロセス液は、図中の下部方向に排出されるが、その排出ルートに液漏れセンサー 71が設けられているので、液漏れをより容易に、確実に発見することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 榭脂製チューブの端部を一体に束ねたハニカム構造部と、前記ハニカム構造部をその外径がシェル側フランジよりも小さいことを補償してシェル側フランジに固定するためのスプリットリングと、シェル側エンドプレートと、配管側エンドプレートとを有するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、

前記配管側エンドプレートは、ほぼ円筒状であり、その内周側に前記ハニカム構造部の配管側寄りの部分を嵌め込んで配管側フランジと前記シェル側エンドプレートに固定され、併せて前記ハ-カム構造部を前記スプリットリングと挟み込んで固定し、前記ハ-カム構造部は、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間に位置する部分の外周面が外部に露出していることを特徴とするシェルアンドチューブ式熱交換器。

[2] 前記ハ-カム構造部は、前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う端面間に位置する部分の外周面に水切りが形成されていることを特徴とする請求項 1に記載のシェルアンドチューブ式熱交^^。

[3] 前記配管側エンドプレートを前記シェル側エンドプレートに固定する複数のボルトと前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う端面の間隔を一定に保持するため、前記複数のボルトの外周を囲むボルトごとのスぺーサとを有していることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のシェルアンドチューブ式熱交概

[4] 前記ハ-カム構造部は、前記スプリットリングと共に前記シェル側エンドプレートの内周側に嵌め込んで固定されたときに、前記スプリットリングをシェル側フランジ端面に押しつける凸出部を有し、

さらに、シェル側の液のシールは、前記凸出部と前記シェル側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造によりなされるものであることを特徴とする請求項 1な

V、し請求項 3の!、ずれかに記載のシェルアンドチューブ式熱交^^。

[5] 前記凸出部と前記シェル側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造とは

、前記凸出部の頂面および凸出部の反シェル側の壁面と前記シェル側エンドプレートの内周側間の 2箇所に設けられたものであることを特徴とする請求項 4に記載のシエルアンドチューブ式熱交換器。

[6] 前記 2箇所に設けられたシール構造は、いずれも Oリングを使用するものであることを特徴とする請求項 5に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。

[7] 前記配管側エンドプレートは、その内周側に前記ハ-カム構造部の配管寄りの部分を嵌め込んだときに、前記ハニカム構造部の配管側の端面を押圧する段部を有しさらに、配管側の液のシールは、前記ハ-カム構造部と前記配管側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造によりなされるものであることを特徴とする請求項 1な、し請求項 6の、ずれかに記載のシェルアンドチューブ式熱交^^。

[8] 前記ハニカム構造部と前記配管側エンドプレートの内周側間に設けられたシール構造とは、前記ハニカム構造部の配管側の端面部分と前記配管側エンドプレートの内周側にある段部間、および前記ハニカム構造部の配管寄りの外周面と前記配管側エンドプレート内周側間の 2箇所に設けられたものであることを特徴とする請求項 7に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。

[9] 前記ハニカム構造部の配管側の端面部分と前記配管側エンドプレートの内周側にある段部間、および前記ハ-カム構造部の配管寄りの外周面と前記配管側エンドプレート内周側間の 2箇所に設けられたシール構造は、いずれも Oリングを使用するものであることを特徴とする請求項 8に記載のシェルアンドチューブ式熱交^^。

[10] 配管側の液のシールは、ポリテトラフルォロエチレンをその材質として使用するシール構造によりなされるものであることを特徴とする請求項 1な、し請求項 9の、ずれかに記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。

[11] 前記榭脂製チューブは、フッ素榭脂製であることを特徴とする請求項 1ないし請求項 10のいずれかに記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。前記シェル側エンドプレートと前記配管側エンドプレートの相向き合う側端面間に位置する部分に、液漏れセンサーを設けることを特徴とする請求項 1なヽし請求項 1 1のいずれかに記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。