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図面 (4)

課題

熱交換器及び熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器及び熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供する。

解決手段

絶縁部材1は、弾性材料によって構成されており、円筒形部2を有しており、円筒形部2の内周側面に沿って熱交換器の伝熱管が通るように構成されている。また、円筒形部2の両端において、円筒形部2の外周方向に突出した突出部3,3が設けられており、円筒形部2の内周側面及び外周側面において、複数の凸部4が設けられている。

概要

背景

従来より、多重効用型(MED)における海水淡水化装置や、廃液蒸発濃縮装置等において、伝熱管と、この伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器が広く使用されている。図2は、このような熱交換器の代表例である、水平管式の熱交換器10の内部を、模式的に示したものである。

熱交換器10は、図2に示したように、基本的に、伝熱管11と、管板12とを内部に有している。また、伝熱管11の内部には、水蒸気等の加熱媒体が流れている。そして、伝熱管11に、給液ノズル13を介して液体散布することによって、散布された液体が伝熱管11の外周側面に触れて加熱され、蒸気が発生するようになっている。熱交換器10は、このようにして発生する蒸気を、用途に応じて適宜利用している。

なお、このような従来の熱交換器10の内部において、管板12は、伝熱管11を固定したり、支持したりする機能を果たしている。従って、伝熱管11が、管板12に設けられた貫通孔内を通る位置においては、伝熱管11と管板12とが密着固定されているものの他に、伝熱管11が、管板12に設けられた貫通孔内を単に通過しているものも存在している。なお、伝熱管11と管板12との密着固定は、「拡管」と呼ばれる、伝熱管11の端部を拡張し、伝熱管11と管板12とを直接繋げる方法によって行われる。図3は、拡管によって、密着固定させた伝熱管11と管板12とを示したものである。

ところで、この従来の熱交換器10においては、耐熱・耐圧や強度確保の観点から、伝熱管11や管板12の材質を金属とする必要があるため、常に、腐食耐性について考慮する必要がある。この点は、熱交換器10を海水淡水化装置に使用する場合は、特に重要となる。海水淡水化装置では、給液ノズル13によって散布される液体が海水であって、伝熱管11や管板12の腐食が進行し易いからである。そのため、従来の熱交換器10においては、伝熱管11と管板12とが近接する部分において、金属間電位差による電蝕が発生しないように、伝熱管11及び管板12に同一の金属材を使用したり、伝熱管11や管板12に、チタン等、腐食に対して耐性のある金属を使用したりしていた。

しかしながら、従来の熱交換器10においては、同一の金属材を使用しても、接点部分における分子レベル組成差異によって電蝕が発生し、伝熱管11や管板12が腐食してしまうという問題が生じていた。また、チタン等、腐食に対して耐性のある金属は非常に高価であるため、このような金属を使用して熱交換器10を製造すると、熱交換器10が非常に高価なものとなってしまう、という問題があった。

本願発明者は、このような実情のもと、以上の問題を解決することができる方法や手段について鋭意検討を重ねた。その結果、本願発明者は、熱交換器の内部における伝熱管と管板とが近接する位置において、伝熱管と管板との間に絶縁部材を介在させることによって、以上のような問題を解決することができるという知見を得、本発明を創作するに至った。

なお、本発明を出願するにあたって、本願発明者及び出願人において過去の特許文献等を調査したところ、熱交換器に関し、下記の文献を発見することができたが、本発明に係る技術的思想等を詳述した特許文献については発見することができなかった。

概要

熱交換器及び熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器及び熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供する。絶縁部材1は、弾性材料によって構成されており、円筒形部2を有しており、円筒形部2の内周側面に沿って熱交換器の伝熱管が通るように構成されている。また、円筒形部2の両端において、円筒形部2の外周方向に突出した突出部3,3が設けられており、円筒形部2の内周側面及び外周側面において、複数の凸部4が設けられている。

目的

本発明は、熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも、安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供する

効果

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請求項1

伝熱管と、当該伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器において、前記伝熱管と前記管板とが近接する位置において、前記伝熱管と前記管板との間に絶縁部材が介在していることを特徴とする熱交換器。

請求項2

海水淡水化装置において使用されるものであることを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。

請求項3

前記絶縁部材が、弾性材料によって構成されていることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の熱交換器。

請求項4

伝熱管と、当該伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器において、前記伝熱管と前記管板との間に介在するように取り付けられて使用される絶縁部材であって、円筒形部を有しており、当該円筒形部の内周側面に沿って前記伝熱管が通るように構成されていることを特徴とする絶縁部材。

請求項5

弾性材料によって構成されており、前記円筒形部の両端において、当該円筒形部の外周方向に突出した突出部が設けられており、当該両突出部の間の距離が、前記管板の厚さ相当であることを特徴とする、請求項4に記載の絶縁部材。

請求項6

前記円筒形部の内周側面、及び/又は、前記円筒形部の外周側面において、複数の凸部が設けられており、当該各凸部の高さが、前記円筒形部を構成する筒の厚さよりも小であることを特徴とする、請求項5に記載の絶縁部材。

技術分野

0001

本発明は、熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材に関するものであって、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも、安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材に関するものである。

背景技術

0002

従来より、多重効用型(MED)における海水淡水化装置や、廃液蒸発濃縮装置等において、伝熱管と、この伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器が広く使用されている。図2は、このような熱交換器の代表例である、水平管式の熱交換器10の内部を、模式的に示したものである。

0003

熱交換器10は、図2に示したように、基本的に、伝熱管11と、管板12とを内部に有している。また、伝熱管11の内部には、水蒸気等の加熱媒体が流れている。そして、伝熱管11に、給液ノズル13を介して液体散布することによって、散布された液体が伝熱管11の外周側面に触れて加熱され、蒸気が発生するようになっている。熱交換器10は、このようにして発生する蒸気を、用途に応じて適宜利用している。

0004

なお、このような従来の熱交換器10の内部において、管板12は、伝熱管11を固定したり、支持したりする機能を果たしている。従って、伝熱管11が、管板12に設けられた貫通孔内を通る位置においては、伝熱管11と管板12とが密着固定されているものの他に、伝熱管11が、管板12に設けられた貫通孔内を単に通過しているものも存在している。なお、伝熱管11と管板12との密着固定は、「拡管」と呼ばれる、伝熱管11の端部を拡張し、伝熱管11と管板12とを直接繋げる方法によって行われる。図3は、拡管によって、密着固定させた伝熱管11と管板12とを示したものである。

0005

ところで、この従来の熱交換器10においては、耐熱・耐圧や強度確保の観点から、伝熱管11や管板12の材質を金属とする必要があるため、常に、腐食耐性について考慮する必要がある。この点は、熱交換器10を海水淡水化装置に使用する場合は、特に重要となる。海水淡水化装置では、給液ノズル13によって散布される液体が海水であって、伝熱管11や管板12の腐食が進行し易いからである。そのため、従来の熱交換器10においては、伝熱管11と管板12とが近接する部分において、金属間電位差による電蝕が発生しないように、伝熱管11及び管板12に同一の金属材を使用したり、伝熱管11や管板12に、チタン等、腐食に対して耐性のある金属を使用したりしていた。

0006

しかしながら、従来の熱交換器10においては、同一の金属材を使用しても、接点部分における分子レベル組成差異によって電蝕が発生し、伝熱管11や管板12が腐食してしまうという問題が生じていた。また、チタン等、腐食に対して耐性のある金属は非常に高価であるため、このような金属を使用して熱交換器10を製造すると、熱交換器10が非常に高価なものとなってしまう、という問題があった。

0007

本願発明者は、このような実情のもと、以上の問題を解決することができる方法や手段について鋭意検討を重ねた。その結果、本願発明者は、熱交換器の内部における伝熱管と管板とが近接する位置において、伝熱管と管板との間に絶縁部材を介在させることによって、以上のような問題を解決することができるという知見を得、本発明を創作するに至った。

0008

なお、本発明を出願するにあたって、本願発明者及び出願人において過去の特許文献等を調査したところ、熱交換器に関し、下記の文献を発見することができたが、本発明に係る技術的思想等を詳述した特許文献については発見することができなかった。

先行技術

0009

実開昭63−160996号公報
特開2003−190701号公報

発明が解決しようとする課題

0010

本発明は、熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも、安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

そのための手段として、本発明に係る熱交換器は、伝熱管と、当該伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器において、前記伝熱管と前記管板とが近接する位置において、前記伝熱管と前記管板との間に絶縁部材が介在していることを特徴としている。

0012

また、本発明に係る熱交換器は、海水淡水化装置において使用されるものであることも特徴としている。

0013

さらに、本発明に係る熱交換器は、前記絶縁部材が、弾性材料によって構成されていることも特徴としている。

0014

また、本発明に係る絶縁部材は、伝熱管と、当該伝熱管を通すための貫通孔が設けられている管板とを内部に有する熱交換器において、前記伝熱管と前記管板との間に介在するように取り付けられて使用される絶縁部材であって、円筒形部を有しており、当該円筒形部の内周側面に沿って前記伝熱管が通るように構成されていることを特徴としている。

0015

さらに、本発明に係る絶縁部材は、弾性材料によって構成されており、前記円筒形部の両端において、当該円筒形部の外周方向に突出した突出部が設けられており、当該両突出部の間の距離が、前記管板の厚さ相当であることも特徴としている。

0016

また、本発明に係る絶縁部材は、前記円筒形部の内周側面、及び/又は、前記円筒形部の外周側面において、複数の凸部が設けられており、当該各凸部の高さが、前記円筒形部を構成する筒の厚さよりも小であることも特徴としている。

発明の効果

0017

本発明によれば、熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも、安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供することができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の絶縁部材1の断面図
従来の水平管式の熱交換器10の内部の模式図
拡管によって、密着固定させた伝熱管11と管板12とを示した図

実施例

0019

以下、本発明に係る熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材を実施するための形態について説明する。図1は、本実施形態に係る絶縁部材1の断面図である。絶縁部材1は、円筒形部2を有しており、その内周側面に沿って伝熱管を通すことができるように構成されている。また、円筒形部2を構成する筒の厚さTは、内周側面に沿って通そうとする伝熱管の外径と、管板に設けられた貫通孔の内径との差に相当する寸法となっている。

0020

そして、絶縁部材1は、ゴム等の弾性材料によって構成されており、図示されているように、その円筒形部2の両端には、円筒形部2の外周方向に突出した突出部3,3が設けられている。また、これら突出部3,3の間の距離Lは、管板の厚さ相当となるように構成されている。さらに、円筒形部2の内周側面、及び、円筒形部2の外周側面には、複数の凸部4が設けられている。

0021

以上のような構成をした絶縁部材1は、伝熱管と管板とが近接する位置において、これらの間に介在するように取り付けられて使用されるようになっている。そのため、絶縁部材1は、その外周側面において管板に設けられた貫通孔と当接し、同時に、その内周側面において伝熱管と当接することになる。この際、突出部3,3の間の距離Lが、管板の厚さ相当となっているので、突出部3,3が管板の貫通孔の両縁に引っ掛かり、絶縁部材1が管板に固定されるようになっている。また、この際、複数の凸部4が、伝熱管と管板との間において挟まれて潰れるため、絶縁部材1が容易にズレないようにもなっている。

0022

なお、以上の場合において、各凸部4の高さhは、円筒形部2を構成する筒の厚さTよりも小とすることが好ましい。これは、各凸部4の高さhを大きく(高く)し過ぎると、絶縁部材1を、伝熱管と管板との間へと入れることが、非常に難しいものとなってしまうからである。

0023

また、以上の実施形態においては、絶縁部材1を、弾性材料によって構成しているが、絶縁部材1を、弾性材料以外のものによって構成することも可能である。但し、この場合は、絶縁部材1を、伝熱管と管板との間に介在するように取り付ける際、これを変形させることができないため、絶縁部材1を、複数の部材によって構成する等の工夫が必要となる。

0024

さらに、以上の実施形態においては、複数の凸部4を、円筒形部2の内周側面、及び、円筒形部2の外周側面に設けているが、内周側面、又は、外周側面のどちらか一方にのみ設けるようにしたり、複数の凸部4を、まったく設けないようにしても構わない。但し、これらの場合は、絶縁部材1が伝熱管と管板との間で多少ズレてしまう可能性がある。

0025

以上に説明した絶縁部材1を、熱交換器の内部で使用することによって、伝熱管と管板とが近接する位置における電蝕の発生を防止することができる。また、チタン等、腐食に対して耐性のある金属を使用することなく、腐食耐性の高い熱交換器を、安価な金属を使用して製造することができる。なお、この本発明特有の効果は、本発明に係る熱交換器を海水淡水化装置に使用した際に顕著に表れることになる。海水淡水化装置では、熱交換器内部における腐食耐性が、熱交換器を使用する他の装置よりも、より一層要求されるからである。

0026

以上に説明したように、本発明によれば、熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材、特に、熱交換器の内部における腐食耐性を、従来のものよりも、安価に、且つ、飛躍的に向上させることができる熱交換器、及び、熱交換器の内部で使用する絶縁部材を提供することができる。

0027

1 :絶縁部材、
2 :円筒形部、
3 :突出部、
4 :凸部、
10:熱交換器、
11:伝熱管、
12:管板、
13:給液ノズル、
T :円筒形部2を構成する筒の厚さ、
L :突出部3,3の間の距離、
h :凸部4の高さ

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