JPH0749260Y2 - 熱交換器ダイアフラム部のシール構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、熱交換器ダイアフラム部のシール構造に関す
るものである。

「従来技術」 第４図及び第５図は、熱交換器及びそのダイアフラム部
のシール構造例を示すものである。

該熱交換器は、容器本体１の部分が、胴体２と該胴体２
を延長させた状態のヘッダ３とによって構成され、該ヘ
ッダ３の先端の開口部４に、これを覆うダイアフラム５
を設け、該ダイアフラム５の周縁部を、第５図に示すよ
うに、開口部４の周囲のフランジ面4aに隅肉溶接部６に
よって取り付けるとともに、該隅肉溶接部６の回りにダ
イアフラム５と同一厚さのスペーサ７を配して、締結手
段（ボルト・ナット）８によって蓋体９を取り付けた構
造となっている。

また、第４図及び第５図において、符号10Aは一次流体
入口、10Bは一次流体出口、11は入口側水室、12は伝熱
管、13は出口側水室、14Aは二次流体入口、14Bは二次流
体出口、15はバッフル板である。

このような構造の熱交換器では、第４図において、実線
及び破線の矢印で示すように、一次流体及び二次流体が
流れることによって熱交換が行なわれるとともに、ダイ
アフラム５に加わる一次流体の圧力を蓋体９で押さえる
ことによって、ダイアフラム５の変形を抑制して全体強
度を向上させるようにしている。

「考案が解決しようとする課題」 しかし、一次流体の圧力によって、蓋体９が第５図に鎖
線９′で示すように湾曲した場合には、その内側のダイ
アフラム５が、第５図に鎖線５′で示すように、蓋体９
の変形分だけ外側に変形する現象をともなうことにな
る。この場合の蓋体９の変形を容器本体１や締結手段８
に対する回転として考えると、第５図に示すように、蓋
体９の最外縁部がスペーサ７に圧接して、この部分に支
持点Ｘが生じるため、その内側の隅肉溶接部６の近傍で
ダイアフラム５の変形が大きくなる。このため、隅肉溶
接部６に大きな引っ張り力が作用して、引っ張り応力が
付与されることに基づいて、隅肉溶接部６に割れが発生
し易くなる傾向がある。

本考案は、これらの課題を解決するものであり、 （１） ダイアフラム溶接部に発生する応力を低減する
こと。

（２） 内部流体による耐圧性を向上させること。

等を目的としている。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために３つの手段を提案している。
第１の手段は、容器本体の開口部を閉塞するダイアフラ
ムと、該ダイアフラムの上を覆い容器本体に対して締結
手段により取り付けられる蓋体と、前記開口部のフラン
ジ面とダイアフラムの周縁部との間に形成される密封用
溶接部とを具備し、密封用溶接部と蓋体との間に、密封
用溶接部よりも若干内側位置から外側において非接触状
態となる間隙が形成されるとともに、密封用溶接部より
も内側位置に、前記締結手段によるダイアフラムと蓋体
との間の締結力が働く締結点が形成される構成の熱交換
器ダイアフラム部のシール構造としている。

第２の手段は、間隙が、蓋体の下面の一部に段差を付け
ることにより形成される構成を第１の手段に付加してな
る熱交換器ダイアフラム部のシール構造としている。

第３の手段は、間隙が、ダイアフラムの周縁部に厚さを
薄くした状態の段差を付けることによって形成され、か
つ、前記周縁部に密封用溶接部が形成される構成を第１
または第２の手段に付加してなる熱交換器ダイアフラム
部のシール構造としている。

「作用」 第１の手段によると、熱交換器の内部圧力によって蓋体
が湾曲変形した場合、その内側のダイアフラムが蓋体の
変形分だけ外側に変形する現象をともなうが、この場合
における蓋体の回転の支持点は、締結力が蓋体を持ち上
げる力を上回っている範囲であれば、蓋体とダイアフラ
ムとフランジ面との相互接触圧力が最大となる部分、つ
まり、密封用溶接部よりも内側位置となる。したがっ
て、支持点よりも内側に位置している範囲ではダイアフ
ラムが湾曲変形するものの、支持点よりも外側に位置し
ている範囲ではダイアフラムの変形が抑制されて、密封
用溶接部に発生する応力を低減する。このため、密封用
溶接部は、内部流体による耐圧性が要求されるものの、
ダイアフラムの湾曲変形による影響をほとんど受けな
い。

第２の手段によると、蓋体の下面の一部に段差を付ける
ことにより間隙が形成されるため、密封用溶接部より段
差を内方に設定することが容易となり、第１の手段に準
じて、密封用溶接部近傍の変形を低減し、密封用溶接部
の耐圧性を向上させるものとなる。

第３の手段によると、ダイアフラムの周縁部に段差を付
け、かつ、周縁部に密封用溶接部を形成するものである
ために、密封用溶接部を形成することによって、ダイア
フラムの締結点が正確に設定され、第１の手段または第
２の手段に準じて、変形低減と耐圧性向上とを生じさせ
るとともに、ダイアフラムの段差部分が変形力の伝達を
減少させることにより、密封用溶接部の応力分担が少な
くなって、全体強度を向上させる。

「実施例」 以下、本考案に係る熱交換器ダイアフラム部のシール構
造の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明する。

該一実施例における熱交換器ダイアフラム部のシール構
造にあっては、容器本体１における先端のヘッダ３の開
口部４に、これを閉塞するダイアフラム５とその上を覆
う蓋体９とが設けられ、第４図例のスペーサ７が省略さ
れて、ダイアフラム５がスペーサを兼用して蓋体９によ
って押さえ付けられるものとなるが、開口部４のフラン
ジ面4aとダイアフラム５の周縁部との間に、密封用溶接
部（隅肉溶接部）６が形成され、該密封用溶接部６の上
側に間隙Ｇが形成されて、密封用溶接部６を蓋体９に対
して非接触状態とするとともに、ダイアフラム５を締結
点Ｙの位置で締結する構造としている。

そして、第１図例においては、蓋体９の下面の一部に厚
さ寸法を減少させた状態の段差16が周方向に沿って形成
されており、該段差16は、密封用溶接部６の内側位置に
おいて、ダイアフラム５の周縁部表面を開放するように
設定される。また、密封用溶接部６と締結点Ｙの離間寸
法Ｌは、ダイアフラム５の厚さをＴとするとき、Ｌ＞Ｔ
の関係を有するものとされ、かつ、間隙Ｇの幅寸法（段
差寸法）は、ダイアフラム５の厚さＴの10％以上程度等
の任意寸法に設定される。

このようなシール構造であると、熱交換器を運転状態と
することによって内部圧力が高くなり、第２図に示すよ
うに、蓋体９が、湾曲変形した場合には、蓋体９の内側
に位置するダイアフラム５も蓋体９の変形分だけ外方に
湾曲変形する現象をともなうが、この場合に締結手段８
による締結力が、内部圧力による蓋体９の押し上げ力を
上回っている通常の範囲では、締結点Ｙの位置でダイア
フラム５がフランジ面4aに接触した状態を保持するの
で、蓋体９の回転の支持点を考えると締結点Ｙとなり、
締結点Ｙと支持点とが一致して、この部分のダイアフラ
ム５をフランジ面4aに押し付ける接触状態となって、締
結点Ｙより外方に位置している密封用溶接部６には、ダ
イアフラム５が変形したときの影響が現れにくなる。第
１図に示す離間寸法Ｌが十分に大きい場合には、変形の
影響を無視できる。したがって、変形による密封用溶接
部６への応力発生を著しく低減する。ただし、内部流体
による密封用溶接部６の耐圧性は必要である。

一方、第３図は、シール構造の他の実施例を示してお
り、該実施例にあっては、ダイアフラム５の周縁部の厚
さを薄くするとともに、容器本体１におけるヘッダ３
に、内方を臨ませた状態の段付きフランジ面4bを形成し
て、その上にダイアフラム５を載置し、フランジ面4bの
段部4cとダイアフラム５の周縁部との間を両溶接開先と
して密封用溶接部６を形成したものである。この例の場
合も、第２図例と同様に、締結点Ｙが回転支持点となっ
てダイアフラム５の変形したときの影響を密封用溶接部
６にに及ぼすことを避けるとともに、ダイアフラム５の
周縁部を薄肉状とすることによって、変形力の伝達を減
少させることが可能となる。また、第３図例における密
封用溶接部６は、第１図例に準じて隅肉溶接部とするこ
ともできる。

なお、本考案に係る技術は、容器本体１の開口部４をダ
イアフラム５と蓋体９とで覆う構造であれば、ダイアフ
ラム５を設置する対象物が熱交換器に限定するものでは
ない。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案に係る熱交換器ダイアフラ
ム部のシール構造によれば、以下のような優れた効果を
奏する。

密封用溶接部と蓋体との間に、密封用溶接部よりも
若干内側位置から外側において非接触状態となる間隙が
形成されるとともに、密封用溶接部よりも内側位置に、
前記締結手段によるダイアフラムと蓋体との間の締結力
が働く締結点が形成されることにより、内部圧力による
蓋体の湾曲変形にしたがってダイアフラムが変形した場
合に、ダイアフラムの変形範囲を締結点よりも内側と
し、締結点よりも外側の変形を抑制して、密封用溶接部
に影響を及ぼすことを避け、密封用溶接部の発生応力の
低減と、溶接シール箇所の耐圧性の向上とを図ることが
できる。

蓋体の下面に段差をつけて密封用溶接部の上に間隙
を形成することにより、上述に準じて密封用溶接部の信
頼性を図るとともに、密封用溶接部よりも段部を内側位
置に設定することが容易になり、シール性改良のための
改造を単純にし、かつ、既設のダイアフラムに対して
も、容易に適用することができる。

ダイアフラムの周縁部に薄肉部を設けておいて、密
封用溶接部を形成することにより、密封用溶接部の上方
への間隙形成を容易になし、かつ、締結点の設定が正確
となり、締結点よりも内側の薄肉部により、ダイアフラ
ムの変形力が密封用溶接部に及ぶことを避け、密封用溶
接部への応力集中を防止して、全体の耐圧性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案に係る熱交換器ダイアフラム
部のシール構造の一実施例を示すもので、第１図は要部
の正断面図、第２図は内部流体によるダイアフラム等の
変形を説明する正断面図、第３図は本考案に係る熱交換
器ダイアフラム部のシール構造の他の実施例を示す要部
の正断面図、第４図は熱交換器における従来の全体構成
例を示す正断面図、第５図は従来のシール構造例におけ
る内部流体によるダイアフラム等の変形を説明する第４
図の鎖線Ｖ部分の拡大図である。 １……容器本体、２……胴体、３……ヘッダ、４……開
口部、4a・4b……フランジ面、4b……段部、５……ダイ
アフラム、６……密封用溶接部（隅肉溶接部）、７……
スペーサ、８……締結手段（ボルト・ナット）、９……
蓋体、10A……一次流体入口、10B……一次流体出口、11
……入口側水室、12……伝熱管、13……出口側水室、14
A……二次流体入口、14B……二次流体出口、15……バッ
フル板、16……段差、Ｇ……間隙、Ｘ……支持点、Ｙ…
…締結点。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】容器本体（１）の開口部（４）を閉塞する
   ダイアフラム（５）と、該ダイアフラムの上を覆い容器
   本体に対して締結手段（８）により取り付けられる蓋体
   （９）と、前記開口部のフランジ面（4a,4b）とダイア
   フラムの周縁部との間に形成される密封用溶接部（６）
   とを具備し、密封用溶接部と蓋体との間に、密封用溶接
   部よりも若干内側位置から外側において非接触状態とな
   る間隙（Ｇ）が形成されるとともに、密封用溶接部より
   も内側位置に、前記締結手段によるダイアフラムと蓋体
   との間の締結力が働く締結点（Ｙ）が形成されることを
   特徴とする熱交換器ダイアフラム部のシール構造。
2. 【請求項２】間隙（Ｇ）が、蓋体（９）の下面の一部に
   段差（16）を付けることにより形成されることを特徴と
   する請求項１記載の熱交換器ダイアフラム部のシール構
   造。
3. 【請求項３】間隙（Ｇ）が、ダイアフラム（５）の周縁
   部に厚さを薄くした状態の段差（16）を付けることによ
   って形成され、かつ、前記周縁部に密封用溶接部（６）
   が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の
   熱交換器ダイアフラム部のシール構造。