特開 2021-95985 管構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-95985(P2021-95985A)

(43)【公開日】2021年6月24日

(54)【発明の名称】管構造体

(51)【国際特許分類】

   F16L 11/12 20060101AFI20210528BHJP

【ＦＩ】

   F16L11/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-229396(P2019-229396)

(22)【出願日】2019年12月19日

(71)【出願人】

【識別番号】316014685

【氏名又は名称】株式会社ナノテック

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100082821

【弁理士】

【氏名又は名称】村社 厚夫

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】春山 朋久

(72)【発明者】

【氏名】小浪 太郎

(72)【発明者】

【氏名】春山 秀之

【テーマコード（参考）】

3H111

【Ｆターム（参考）】

3H111AA04

3H111CA51

3H111CA57

3H111DA26

3H111DB01

3H111EA19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】極めて簡易な構造の部材を使用して、簡易な作業で管状体とミキシング部材を分離可能に固定でき、かつ容易に両者を分離させてミキシング部材を取り出し、管状体の内部及びミキシング部材を容易に洗浄できる管構造体を提供する。
【解決手段】流体を流す管状体１００の内部に、ミキシング部材２００を配置し、固定部材３００によってミキシング部材を管状体内の所定位置に固定する管構造体１であって、固定部材が筒状の弾性体であり固定部材の軸線方向全長にわたってその軸線方向に延びた切断線３０２を有し、固定部材が、無負荷状態で管状体の内径より大きな外径を有し、負荷状態で管状体の内径より小さい外径を有するように弾性変形する筒状部分３１０を有し、管状体に配置された固定部材の小径部分が嵌合する切り欠きを有する管構造体。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を流す管状体の内部に、ミキシング部材を配置し、固定部材によって該ミキシング部材を前記管状体内の所定位置に固定する管構造体において、
前記固定部材が筒状の弾性体であり、該固定部材の軸線方向全長にわたってその軸線方向に延びた切断線を有し、
前記固定部材が、無負荷状態で前記管状体の内径より大きな外径を有し、負荷状態で前記管状体の内径より小さい外径を有するように弾性変形する筒状部分を有し、
前記固定部材がさらに、前記管状体内に配置された時、軸線方向の第一所定位置における軸線に直交する平面内で前記固定部材の前記筒状部分より大径の大径部分と、軸線方向の第二所定位置における軸線に直交する平面内で前記固定部材の前記筒状部分より小径の小径部分とを有し、
前記ミキシング部材が、前記管状体に配置された前記固定部材の前記小径部分が嵌合する切り欠きを有することを特徴とする管構造体。

【請求項2】

前記管状体が、円筒形であることを特徴とする請求項１に記載の管構造体。

【請求項3】

前記第一所定位置が、前記固定部材の一方の端部であり、前記第二所定位置が前記固定部材の他方の端部であることを特徴とする請求項１または２に記載の管構造体。

【請求項4】

前記第一所定位置が、前記固定部材の一方の端部であり、前記第二所定位置が前記第１所定位置に隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の管構造体。

【請求項5】

前記大径部分が、前記筒状部分から外向きに延びた面部分にあることを特徴とする請求項１ないし３のうちの一項に記載の管構造体。

【請求項6】

前記大径部分が、前記筒状部分から外向きに延びた先端側へ拡大する円錐面部分であることを特徴とする請求項５に記載の管構造体。

【請求項7】

前記大径部分が、前記筒状部分から外向きにかつ軸線と直交して延びた平面部分であることを特徴とする請求項５に記載の管構造体。

【請求項8】

前記小径部分が、前記筒状部分から内向きに延びた面部分であることを特徴とする請求項１ないし３のうちの一項に記載の管構造体。

【請求項9】

前記小径部分が、前記筒状部分に形成した２つの円錐部分が形成する円周溝部分であることを特徴とする請求項３または４に記載の管構造体。

【請求項10】

前記小径部分が、前記筒状部分から内向きにかつ軸線と直交して延びた平面部分であることを特徴とする請求項３または４に記載の管構造体。

【請求項11】

前記ミキシング部材が、螺旋形であることを特徴とする請求項１ないし１０のうちの一項に記載の管構造体。

【請求項12】

前記ミキシング部材が、波板であることを特徴とする請求項１ないし１１のうちの一項に記載の管構造体。

【請求項13】

前記固定部材の前記筒状部分と、前記大径部分と、前記小径部分とが、一体物であることを特徴とする請求項１ないし１２のうちの一項に記載の管構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管状体内にミキシング部材を配置して固定する管構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば熱交換器において、管状体に流体を流し、該流体を混合したり、乱流を発生させたりするために、管状体の内部に螺旋状体や邪魔板等のミキシング部材を配置することがある。

【0003】

化学品製造の分野において、インラインミキシングの技術は広く使用されている。インラインミキサーとは、可動部が無く、流体自体の流れによって混ぜ合わせる装置である。
例えば、熱交換器、特に高速で流体を処理する装置において、シェルアンドチューブ式熱交換器、すなわち太い円柱状の胴体（シェル）に細い多数の円管（チューブ）を配置し、胴体側の流体と円管側の流体間で熱交換を行う熱交換機において、熱交換効率を向上させるために、円管に螺旋テープ(ねじりテープ、ツイストテープ、ツイステッドテープ)と呼ばれる物を配置する。該螺旋テープは、円管内を流動する流体を螺旋テープによって攪拌すなわち乱流促進することによって熱交換効率を向上させる。

【0004】

円管内にミキシング部材として螺旋テープ等を配置した前記シェルアンドチューブ式熱交換器は、多数の論文でその効果が示されるなど広く認知されており、製品として販売もされている安定した技術である（例えば、非特許文献１参照）。

【0005】

円管内に螺旋テープを配置したとき、円管内の所定位置に螺旋テープを固定し、該螺旋テープの流出を防ぐため、以下の方法が実施されている。
円管内に螺旋テープを配置して両者を分離可能に固定する構造として、集合させた複数の円管の入り口端部と螺旋テープの端部を略同一面上に配置し、該同一面上に配置した金属ワイヤーに螺旋テープを固着することが行われている。この構成は、ワイヤーの耐久性が小さいことにより、ワイヤ−の破片が流体に混入するおそれがあるという問題がある。

【0006】

円管内に螺旋テープを配置して両者を固定する他の構造として、螺旋テープを円管に溶接する方法が行われている。この溶接方法は、螺旋テープに流体中の物質が堆積する等しても、円管から螺旋テープとを取り外すことができず、洗浄が困難であり、洗浄に替えて円管全体を交換せざる得ない場合もある。

【0007】

円管内に螺旋テープを配置して両者を分離可能に固定するさらに他の構造として、螺旋テープの端部に円管の直径より大きな部材を取付る方法がある。これは取り付けた円管より大きな前記部材が流体の流れを妨げる結果、流体内の混在物質が堆積し易いという不利益がある。

【0008】

上述した円管内に螺旋テープを配置して両者を分離可能に固定する従来技術は、そもそも単管や二重円筒管に実施することが困難であり、また、設置された配管構成に設置後に追加的に組み込むことも不可能である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】日本機械学会論文集（Ｂ編）６１巻５８８号第２８０頁〜第２８７頁「ねじりテープ挿入による管内乱流熱伝達の促進」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、管状体内に螺旋テープ等のミキシング部材を配置して両者を分離可能に固定する構成における上述した問題に鑑みてなされたものであって、極めて簡易な構造の部材を使用して、簡易な作業で管状体とミキシング部材を一体化でき、かつ容易に両者を分離させてミキシング部材を取り出して管状体の内部及びミキシング部材を容易に洗浄でき、かつ管状体内にミキシング部材を配置することによって、流体を効率よく混ぜ合わせ、均質化し、熱交換を効率的に行うことができる管構造体を提供することを目的とする。

【0011】

本発明はまた、流体にミキシング部材の破片やミキシング部材を固定する部材の破片が混入する恐れのない管構造体を提供することを目的とする。
本発明はさらに、通常の単管や二重円筒管の配管構成にその設置後に追加的に組み込むことも可能な構造を有する管構造体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】

【0012】

本発明の管構造体は、
流体を流す管状体の内部に、ミキシング部材を配置し、固定部材によって該ミキシング部材を前記管状体内の所定位置に固定する管構造体において、
前記固定部材が筒状の弾性体であり、該固定部材の軸線方向全長にわたってその軸線方向に延びた切断線を有し、
前記固定部材が、無負荷状態で前記管状体の内径より大きな外径を有し、負荷状態で前記管状体の内径より小さい外径を有するように弾性変形する筒状部分を有し、
前記固定部材がさらに、前記管状体内に配置された時、軸線方向の第一所定位置における軸線に直交する平面内で前記固定部材の前記筒状部分より大径の大径部分と、軸線方向の第二所定位置における軸線に直交する平面内で前記固定部材の前記筒状部分より小径の小径部分とを有し、
前記ミキシング部材が、前記管状体に配置された前記固定部材の前記小径部分が嵌合する切り欠きを有することを特徴とする。

【0013】

本発明の管構造体の実施態様は以下の通りである。
前記管状体が、円筒形であることを特徴とする。
前記第一所定位置が、前記固定部材の一方の端部であり、前記第二所定位置が前記固定部材の他方の端部であることを特徴とする。
前記大径部分が、前記筒状部分から外向きに延びた平面であることを特徴とする。
前記大径部分が、前記筒状部分から外向きにかつ軸線と直交して延びた平面であることを特徴とする。
前記小径部分が、前記筒状部分から内向きに延びた平面であることを特徴とする。
前記小径部分が、前記筒状部分から内向きにかつ軸線と直交して延びた平面であることを特徴とする。
前記大径部分が、前記筒状部分から外向きに延びた先端側へ拡大する円錐面であることを特徴とする。
前記小径部分が、前記筒状部分に形成した２つの円錐部分が形成する円周溝部分であることを特徴とする。
前記ミキシング部材が、螺旋形であることを特徴とする。
前記ミキシング部材が、波板であることを特徴とする。
前記固定部材の前記筒状部分と、前記大径部分と、前記小径部分とが、一体物であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明の管構造体は、極めて簡易な構造の部材を使用して、簡易な作業で管状体とミキシング部材を分離可能に固定でき、かつ容易に両者を分離させてミキシング部材を取り出して管状体及びミキシング部材を容易に洗浄でき、かつ管状体内にミキシング部材を配置することによって、流体を効率よく混ぜ合わせ、均質化し、熱交換を効率的に行うことができる効果を得ることができる。
本発明の管構造体はまた、流体にミキシング部材の破片やミキシング部材を固定する部材の破片が混入する恐れのない効果を得ることができる。
本発明の管構造体はさらに、通常の単管や二重円筒管の配管構成にその設置後に追加的に組み込むことも可能な構造を有する管構造体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施例の管構造体の左前方斜視図であり、管状体を部分的に切り開いている。

【図2】本発明の第1実施例のミキシング部材の斜視図である。

【図3】本発明の第１実施例のミキシング部材の変形例の斜視図である。

【図4】本発明の第１実施例の固定部材の斜視図である。

【図5】本発明の第２実施例の管構造体の左前方斜視図であり、管状体を部分的に切り開いている。

【図6】本発明の第２実施例の固定部材の斜視図である。

【図7】図５の線VII−VIIに沿った断面図である。

【図8】本発明の第３実施例の管構造体の左前方斜視図であり、管状体を部分的に切り開いている。

【図9】本発明の第３実施例の固定部材の斜視図である。

【図10】図８の線Ｘ−Xに沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る管構造体の実施例を説明する。
（第１実施例）
管構造体１は、図１に示すように、金属円筒等の管状体１００内に、流体（図示せず）を混ぜ合わせ・均質化等を行うミキシング部材２００を配置し、管状体１００内でのミキシング部材２００の移動を抑制しかつ引き抜き可能に固定する固定部材３００を有する。

【0017】

管状体１００内に配置されたミキシング部材２００は、図１及び図２に示すように、金属製平板テープを螺旋状にし、軸線方向の少なくとも一方の縁端部に切り欠き２０２（図１及び図２には２つの切り欠き２０２を示す）を有する。変形例のミキシング部材２１０は、図３に示すように、Ｖ字形の波形を有する波板を螺旋状にし、軸線方向の少なくとも一方の縁端部に切り欠き２１２（図３には２つの切り欠き２１２を示す）を有する。

【0018】

固定部材３００は、図１及び図４に示すように、全体的に筒形であり、軸線Oと平行な方向に延びた切断線３０２を有する。

【0019】

固定部材３００は、筒状部分３１０の一端部（図１及び図４の左側）に外鍔部分３１２を有し、他端部（図１及び図４の右側）に内鍔部分３１４を有する。外鍔部分３１２と内鍔部分３１４は、筒状部分３１０の端部に折り曲げ加工、カシメ加工、絞り加工、プレス加工等を施すことによって一体的に形成される。

【0020】

固定部材３００は、無荷重状態で、図４示すように、筒状部分３１０の直径が管状体１００の内径より大きい。一方、固定部材３００は、作業者が切断線３０２を活用して指で筒状部分３１０を押し潰すことによって、筒状部分３１０の外径を管状体１００の内径より小さくして、管状体１００の中に挿入することが可能である。このようにして外鍔部分３１２が管状体１００の先端部に押し付けられた状態になるように固定部材３００を管状体１００へ挿入後、作業者が指を放して固定部材３００への荷重を無くすれば、固定部材３００はその弾性によって管状体１００の内面に圧着する。

【0021】

外鍔部分３１２の最大外径の寸法は、切断線３０２の幅が実質上ゼロになるように管状部分１０を押し潰した場合でも、管状体１００の内径より大きいように決定される。

【0022】

第１実施例の管構造体１の組み立て方法は、図１に示すように、固定部材３００の内鍔部分３１４をミキシング部材２００の切り欠き２０２に嵌合させ、切断線３０２を活用して固定部材３００を押し潰して小径にし、ミキシング部材２００と一緒に管状体１００に挿入する。挿入後、内鍔部分３１４の切り欠き２０２への嵌合を維持したまま、固定部材３００の押し潰し荷重を解放し、固定部材３００をその弾性の復元力により管状体１００の内面に圧着させる。この結果、管状体１００と実質上一体化した固定部材３００によってミキシング部材２００が管状体１００に固着される。

【0023】

（第２実施例）
第２実施例の管構造体１０００は、第１実施例の管構造体１に対し固定部材１３００の構成が異なるため、主にその異なる部分を説明する。
固定部材１３００は、図５〜図７に示すように、全体的に筒状であって、軸線Oと平行な方向に延びた切断線１３０２を有する。

【0024】

固定部材１３００は、筒状部分１３１０の流体流入側（図５〜図７の左側）の端部に先細円錐部分１３１２と、先細円錐部分１３１２の流体流入側に隣接する先太円錐部分１３１４を有する。先細円錐部分１３１２と先太円錐部分１３１４は、筒状部分１３１０の端部に折り曲げ加工、カシメ加工、絞り加工、プレス加工等を施すことによって一体的に形成される。
先細円錐部分１３１２と先太円錐部分１３１４の境界は、筒状部分１３１０の最小径部分である小径溝部分１３２０である。先太円錐部分１３１４の最大外径の寸法は、切断線１３０２の幅が実質上ゼロになるように筒状部分１３１０を押し潰した場合でも、管状体１１００の内径より大きいように決定される。

【0025】

第２実施例の管構造体の組み立て方法は、図５に示すように、固定部材１３００の小径溝部分１３２０をミキシング部材１２００の切り欠き１４０２へ嵌合させ、固定部材１３００を押し潰して、ミキシング部材１２００と一緒に管状体１１００に挿入する。挿入後、小径溝部分１３２０の切り欠き１４０２への嵌合を維持したまま固定部材１３００の押し潰し荷重を解放し、固定部材１３００をその弾性の復元力によりかん筒状体１１００の内面に圧着させる。この結果、管状体１１００と実質上一体化した固定部材１３００によってミキシング部材１２００が筒状体１１００に固着される。

【0026】

（第３実施例）
第３実施例の管構造体２０００は、第１実施例の管構造体１に対し固定部材２３００の構成が異なるため、主にその異なる部分を説明する。
固定部材２３００は、図８〜図１０に示すように、全体的に筒状であって、軸線Oと平行な方向に延びた切断線２３０２を有する。

【0027】

固定部材２３００は、筒状部分２３１０の流体流入側（図８〜図１０の左側）の端部に内輪部分２３１２と、内輪部分２３１２の流体流入側に隣接する外輪部分２３１４を有する。内輪部分２３１２と外輪部分２３１４は、筒状部分２３１０の端部に折り曲げ加工、カシメ加工、絞り加工、プレス加工等を施すことによって一体的に形成される。
外輪部分２３１４の最大外径の寸法は、切断線２３０２の幅が実質上ゼロになるように管状部分２３１０を押し潰した場合でも、管状体２１００の内径より大きいように決定される。

【0028】

第３実施例の管構造体の組み立て方法は、図８に示すように、固定部材２３００の内輪部分２３１２をミキシング部材２２００の切り欠き２４０２へ嵌合させ、固定部材２３００を押し潰して、ミキシング部材２２００と一緒に管状体２１００に挿入する。挿入後、内輪部分２３１２の切り欠き２４０２への嵌合を維持したまま固定部材２３００の押し潰し荷重を解放し、固定部材２３００をその弾性の復元力により管状体２１００の内面に圧着させる。この結果、管状体２１００と実質上一体化した固定部材２３００によってミキシング部材２２００が管状体２１００に固着される。

【符号の説明】

【0029】

１ 管構造体
２ 溶液移送冷却装置
１０ シェル
１００ 管状体
２００ ミキシング部材
２０２ 切り欠き
２１０ ミキシング部材
２１２ 切り欠き
３００ 固定部材
３０２ 切断線
３１０ 筒状部分
３１２ 外鍔部分
３１４ 内鍔部分
１０００ 管構造体
１１００ 管状体
１３００ 固定部材
１３０２ 切断線
１３１０ 筒状部分
１３１２ 先細円錐部分
１３１４ 先太円錐部分
１３２０ 小径溝部分
１４０２ 切り欠き
２０００ 管構造体
２１００ 管状体
２２００ ミキシング
２３００ 固定部材
２３０２ 切断線
２３１０ 筒状部分
２３１２ 内輪部分
２３１４ 外輪部分
２４０２ 切り欠き

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】