| 【発明の名称】 |
熱交換器 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 洋二
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| 【要約】 |
【課題】加工コストの低減を招来し且つ熱源及びドレンの洩れを確実に防止し得る熱交換器を提供する。
【解決手段】内管３と該内管３の外周を被覆する外管７とからなる二重管構造の伝熱管部２を貯液槽３０の溶液３１内に入れる構造の熱交換器１において、外管７が並列状態で複数接続される熱源主管１３と、内管３が並列状態で複数接続されるドレン主管１１と、からなるヘッド管部１０に伝熱管部２を接続すると共に、ドレン主管１１を熱源主管１３の内部に配したので、内管３と外管７との二重管構造の伝熱管部２を複数並設することができるので、熱源及びドレンの洩れを確実に防止することができる。また、この構成では、高精度の機械加工が不要になるため、加工コストの低減が招来できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内管と該内管の外周を被覆する外管とからなる二重管構造の伝熱管部を貯液槽の溶液内に入れる構造の熱交換器において、前記外管が並列状態で複数接続される熱源主管と、前記内管が並列状態で複数接続されるドレン主管と、からなるヘッド管部に前記伝熱管部を接続すると共に、前記ドレン主管を前記熱源主管の内部に配したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】 前記内管を前記ドレン主管に接続した状態で、前記内管の上端がドレン主管の内部に突出した状態であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】 前記熱源主管及び前記ドレン主管の左右両端部には、それぞれ接続用の螺着部を設け、熱源主管同士の接続とドレン主管同士の接続を可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱交換器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内管と該内管の外周を被覆する外管とからなる二重管構造の伝熱管部を貯液槽の溶液内に入れる構造の熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、金属表面処理技術や食品加工技術においては、貯液槽に溜められた各種の溶液や水等を所望の温度に昇温保持するために蒸気等の熱源が通る内管及び外管からなる二重管構造の伝熱管を直接槽内に投入する投込式の熱交換器が使用されていた。また、このような投込式の熱交換器としては、本出願に係る発明者と同一の発明者によって提案された特開平８−１４７８９号公報に開示されているように、複数の熱交換器用継手を左右両端部の接続フランジ片で接続することで伝熱管を任意の数に並設し得るもの（以下、これを先行技術という）が提案されており、貯液槽の大きさに容易に対応することができると共に大量生産を可能にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した先行技術では、継手同士を接続するための接続フランジ片の平行度及び平滑度を高める必要があったため、高精度の機械加工が必要となり、加工コストが上がるという問題を有していた。また、先行技術では、複数の継手を接続フランジ片同士のボルト締めによって接続していたため、必然的にシール面が多くなり、高圧の熱源あるいはドレンが外部に洩れる危険性を有していた。本発明は、上記した欠点を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、二重管構造の伝熱管を備えた熱交換器において、加工コストの低減を招来し且つ熱源及びドレンの洩れを確実に防止し得る熱交換器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために本発明の請求項１が採用した解決手段を図面を参照して説明すると、図１に示すように、内管３と該内管３の外周を被覆する外管７とからなる二重管構造の伝熱管部２を貯液槽３０の溶液３１内に入れる構造の熱交換器１において、前記外管７が並列状態で複数接続される熱源主管１３と、前記内管３が並列状態で複数接続されるドレン主管１１と、からなるヘッド管部１０に前記伝熱管部２を接続すると共に、前記ドレン主管１１を前記熱源主管１３の内部に配したことを特徴とする。このように構成することにより、先行技術のような接続フランジ片同士の接続及びその接続面のシールを行うことなく、内管３と外管７との二重管構造の伝熱管部２を複数並設することができるので、熱源及びドレンの洩れを確実に防止することができる。また、この構成では、高精度の機械加工が不要になるため、加工コストの低減が招来できる。
【０００５】また、請求項２の発明が採用した解決手段は、図２に示すように、前記内管３を前記ドレン主管１１に接続した状態で、前記内管３の上端がドレン主管１１の内部に突出した状態としたので、ドレンがドレン主管１１から内管３に逆流することがない。
【０００６】更に、請求項３の発明が採用した解決手段は、図２に示すように、前記熱源主管１３及び前記ドレン主管１１の左右両端部には、それぞれ接続用の螺着部としてのメネジ部１３ａ・１１ａ及びメネジ部を有する継手管２０を設け、熱源主管１３同士の接続とドレン主管１１同士の接続を可能にした場合には、貯液槽３０の大きさに対応させて伝熱管部２の並設数を増やすことができる。また、この構成では、螺着によって伝熱管部２を増設するので、先行技術のような接続フランジ片のボルト締めによる増設方法に比べて増設作業が容易になり、然もシール面が少ないため熱源及びドレンの洩れが確実に防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１において、本実施形態の熱交換器１は、貯液槽３０に溜められた溶液３１内に投入されて溶液３１を所望の温度に昇温保持する伝熱管部２と、該伝熱管部２に熱源となる水蒸気を送り込む一方で伝熱管部２内に溜ったドレンを排出するヘッド管部１０、から構成されている。伝熱管部２は、上下が解放した内管３と該内管３の外周を被覆しその下端が閉塞された外管７の二重管構造となっており、内管３と外管７の下端部分では、所定の間隔（例えば、５〜１０ｍｍ）が開けられ、その間隔がドレン溜り９となっている。また、内管３及び外管７の上端外周面には、図２に示すように、それぞれ接続用のオネジ部４，８が形成されている。
【０００８】なお、本実施形態における内管３及び外管７は、ステンレス管によって形成され、その実施品の規格寸法は、内管３が肉厚２．０ｍｍで直径８ｍｍのステンレス管であり、外管７が肉厚２ｍｍで直径４８．６ｍｍのステンレス管である。内管３は直径が３〜３０ｍｍの範囲内のもの、外管７は直径が３０〜８０ｍｍの範囲内のものを使用するのが望ましい。もちろん、これらの寸法に限られるものではない。また、少なくとも外管７の材質は、溶液の種類によってステンレス以外のもの、例えば、普通鋼、銅、アルミニュウム、チタン、ジルコニウム又はこれらの合金、あるいはこれらの材料の表面に樹脂皮膜を被覆したもの等で形成してもよい。また、内管３と外管７の長さ寸法は、貯液槽３０の深さにもよるが、一般的に７００〜２０００ｍｍのものが多く、例えば、上記範囲で１００ｍｍ毎相違する内管３、外管７を用意しておき、必要な長さの内管３及び外管７を次に説明するヘッド管部１０に接続すればよい。
【０００９】ヘッド管部１０は、外管７が並列状態で複数（実施形態中では、６本）接続される熱源主管１３と、該熱源主管１３内に配されると共に熱源主管１３に並設された複数の外管７と個々に対応する複数の内管３が接続されるドレン主管１１と、熱源主管１３の一端部を閉塞する熱源主管閉塞部材１９と、ドレン主管１１の一端部を閉塞するドレン主管閉塞部材１７と、熱源主管１３及びドレン主管１１の各他端部に接続される接続管部２１、から構成されている。
【００１０】熱源主管１３には、その軸心方向に向かう複数（６つ）の外管接続管部１４が所定間隔を置いて並設されている。外管接続管部１４の先端開口には、外管接続管部１４を外嵌めした状態で継手管１５が溶接されており、該継手管１５の下部内周面には、メネジ部１６が形成されている。そして、その継手管１５のメネジ部１６に外管７のオネジ部８を螺着することにより、外管７を熱源主管１３と連通するように接続する。また、熱源主管１３の一端側の開口には、熱源主管閉塞部材１９を接続するためのメネジ部を備えた継手管２０が溶接されている。一方、熱源主管１３の他端側の外周面には、接続管部２１の蒸気供給管２５を接続するためのオネジ部１３ａが形成されている。
【００１１】ドレン主管１１には、その軸心方向に向かって並列する６つのメネジ穴１２が形成されている。これら６つのメネジ穴１２は、ドレン主管１１をヘッド管部１０として組み付けた状態で、熱源主管１３に並設された各外管接続管部１４と個々に対応する位置に形成されており、そのメネジ穴１２に内管３のオネジ部４を螺着することにより、内管３をドレン主管１１と連通するように接続する。なお、内管３をメネジ穴１２に螺着したとき、内管３の上端は、ドレン主管１１の内部空間内に高さｔ１だけ突出して配される。これは、内管３からドレン主管１１に排出されたドレンを逆流させないためである。また、ドレン主管１１の一端側の開口には、ドレン主管閉塞部材１７を接続するためのメネジ部を備えた継手管１８が溶接されている一方、他端側の外周面には、接続管部２１のドレン排出管２２を接続するためのオネジ部１１ａが形成されている。
【００１２】各閉塞部材１９，１７は、それぞれお椀形状をなし、各開口側には、オネジ部（図示しない）が形成されている。そして、熱源主管閉塞部材１９のオネジ部を熱源主管１３の一端部に溶接される前記継手管２０のメネジ部（図示しない）に螺着することにより、熱源主管１３の一端部を閉塞するように熱源主管閉塞部材１９が接続される。また、同様に、ドレン主管閉塞部材１７のオネジ部をドレン主管１１の一端部に溶接される前記継手管１８のメネジ部（図示しない）に螺着することにより、ドレン主管１１の一端部を閉塞するようにドレン主管閉塞部材１７が接続される。
【００１３】接続管部２１は、熱源主管１３に水蒸気を供給する蒸気供給管２５と、ドレン主管１１からのドレンを排出するドレン排出管２２と、を備えている。蒸気供給管２５及びドレン排出管２２は、それぞれ熱源主管１３及びドレン主管１１の径寸法と同一に設定されると共に「く」の字状に折曲形成され、各一端外周面には、メネジ部２７，２４が形成される継手管２６，２３が溶接されている。また、継手管２６，２３が溶接された各管２５，２２の一端側は、それぞれ軸心を一致させた状態、言い換えればドレン排出管２２の外周を蒸気供給管２５で被覆した状態で配され、他端側の途中では、ドレン排出管２２を蒸気供給管２５の壁面から外部に挿通した状態とし、その挿通部分を溶接部２８で溶接固定した状態となっている。そして、ドレン排出管２２の継手管２３のメネジ部２４にドレン主管１１のオネジ部１１ａを螺着することにより、ドレン主管１１をドレン排出管２２と連通するように接続し、蒸気供給管２５の継手管２６のメネジ部２７に熱源主管１３のオネジ部１３ａを螺着することにより、熱源主管１３を蒸気供給管２５と連通するように接続する。なお、ドレン排出管２２と蒸気供給管２５との挿通部分は、必ずしも溶接ではなく、蒸気供給管２５を貫通して螺着される継手の内側と外側に分割形成されたドレン排出管２２を接続する等の構造であってもよい。
【００１４】なお、上記した熱交換器１の組み付けにおいて、各種構成部材のオネジ部及びメネジ部を螺着する際には、その螺着部分に十分なシール剤を塗布することが望ましい。これにより、螺着部分を最後まで締め込むことにより十分な気密性を保持することができる。但し、ドレン主管１１のメネジ穴１２に内管３のオネジ部４を螺着する構成においては、図２、図３に示すように、内管３の上端よりやや下方に当接片５を突設し、該当接片５とメネジ穴１２の下面の間にＯリング６を介装して締め込むように構成してもよい。この場合、ドレン主管１１と内管３の気密性をさらに向上させることができる。
【００１５】以上、熱交換器１の各構成について説明してきたが、これを組み立てるには、以下の手順で行う。まず、接続管部２１のドレン排出管２２の継手管２３のメネジ部２４にドレン主管１１を回転しながらオネジ部１１ａを螺着し、メネジ穴１２が下方に面した位置で固定する。次いで、接続管部２１の蒸気供給管２５の継手管２６のメネジ部２７に熱源主管１３を回転しながらオネジ部１３ａを螺着し、外管接続管部１４が下方に面した位置で固定する。次いで、ドレン主管１１の継手管１８にドレン管閉塞部材１７を回転しながら螺着し、熱源主管１３の継手管２０の熱源主管閉塞部材１９を回転しながら螺着する。なお、各閉塞部材１７，１９は、事前に各主管１１，１３に螺着しておいてもよい。その後、外管接続管部１４から内管３を差し込んで回転しながらそのオネジ部４をメネジ穴１２に螺着する。すべての内管３を上記のように差し込んで螺着した後には、外管接続管部１４の継手管１５のメネジ部１６に外管７を回転しながらそのオネジ部８を螺着し、これによって熱交換器１の組み立てが終了する。
【００１６】しかして、上記のようにして組付け構成される熱交換器１は、蒸気供給管２５の他端側開口から供給された水蒸気を熱源主管１３を通して各外管７に送り込み、外管７を昇温せしめる。昇温せしめられた外管７の熱は、貯液槽３０に貯留された溶液３１に伝導され、溶液３１を昇温し、あるいは所望の温度に保持する。外管７内では、温度が低下して蒸気の一部が凝縮してドレンとなって滴下し、ドレン溜り９に溜る。ドレン溜り９の液量レベルが上がって、内管３の下端に達したときに、外管７内に侵入する蒸気の圧力によりドレン溜り９に溜ったドレンが内管３内を押し上げられてドレン主管１１に排出され、最終的にドレン排出管２２の他端側開口から外部に排出される。
【００１７】以上詳述したところから明らかなように、本実施形態に係る熱交換器１は、内管３と該内管３の外周を被覆する外管７とからなる二重管構造の伝熱管部２を備えると共に、外管７が並列状態で複数接続される熱源主管１３と、内管３が並列状態で複数接続されるドレン主管１１と、からなるヘッド管部１０に伝熱管部２を接続すると共に、ドレン主管１１を熱源主管１３の内部に配した構造としたので、先行技術のような接続フランジ片同士の接続及びその接続面のシールを行うことなく、二重管構造の伝熱管部２を複数並設することができるので、熱源及びドレンの洩れを確実に防止することができる。また、この構成では、高精度の機械加工が不要になるため、加工コストの低減が招来できる。
【００１８】また、本実施形態においては、前記内管３を前記ドレン主管１１に接続した状態で、前記内管３の上端がドレン主管１１の内部に突出した状態としたので、ドレンがドレン主管１１から内管３に逆流することがない。
【００１９】更に、本実施形態においては、前記熱源主管１３及び前記ドレン主管１１の左右両端部には、それぞれ接続用の螺着部としてのメネジ部１３ａ・１１ａ及びメネジ部を有する継手管２０を設け、熱源主管１３同士の接続とドレン主管１１同士の接続を可能にした場合には、貯液槽３０の大きさに対応させて伝熱管部２の並設数を増やすことができる。また、この構成では、螺着によって伝熱管部２を増設するので、先行技術のような接続フランジ片のボルト締めによる増設方法に比べて増設作業が容易になり、然もシール面が少ないため熱源及びドレンの洩れが確実に防止できる。
【００２０】なお、上記した実施形態では、内管３及び外管７の各主管１１，１３への接続方法をネジ部による螺着構造であるとして説明したが、例えば、溶接、ロウ付け等、他の方法で接続してもよい。また、伝熱管部２を増設しない場合には、各主管１１，１３を閉塞する閉塞部材１７，１９を各主管１１，１３と一体的に形成したものを使用してもよい。また、本実施形態においては、継手管を一方の部材に溶接固定したものを示したが、必ずしも溶接固定したものでなくてもよく、例えば、継手管によって接続される２つの部材に逆方向のオメジ部を形成しておき、継手管の内部にも逆方向のメネジ部を形成して継手管を回転させることにより、２つの部材を同時に螺着する構造のものでも良い。更に、各主管１１，１３に接続される内管３及び外管７の数は、実施形態に限定されるものではなく、任意の数であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したところから明らかなように、本発明の請求項１においては、内管と該内管の外周を被覆する外管とからなる二重管構造の伝熱管部を貯液槽の溶液内に入れる構造の熱交換器において、前記外管が並列状態で複数接続される熱源主管と、前記内管が並列状態で複数接続されるドレン主管と、からなるヘッド管部に前記伝熱管部を接続すると共に、前記ドレン主管を前記熱源主管の内部に配したことを特徴とする。このように構成することにより、先行技術のような接続フランジ片同士の接続及びその接続面のシールを行うことなく、二重管構造の伝熱管を複数並設することができるので、熱源及びドレンの洩れを確実に防止することができる。また、この構成では、高精度の機械加工が不要になるため、加工コストの低減が招来できる。
【００２２】また、請求項２の発明においては、前記内管を前記ドレン主管に接続した状態で、前記内管の上端がドレン主管の内部に突出した状態としたので、ドレンがドレン主管から内管に逆流することがない。
【００２３】更に、本発明の請求項３においては、前記熱源主管及び前記ドレン主管の左右両端部には、それぞれ接続用の螺着部を設け、熱源主管同士の接続とドレン主管同士の接続を可能にした場合には、貯液槽の大きさに対応させて伝熱管の並設数を増やすことができる。また、この構成では、螺着によって伝熱管を増設するので、先行技術のような接続フランジ片のボルト締めによる増設方法に比べて増設作業が容易になり、然もシール面が少ないため熱源及びドレンの洩れが確実に防止できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９７１５８６４３
【氏名又は名称】有限会社日本サーマルテクノロジー
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】今崎 一司
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２６７７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３０９８０９ |
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