JPS5896A - 熱交換器およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１の液と第２の液、ガスまたはガス混合物
との熱交換を行うための熱交換器、およびその製法に関
するものである。

相互に或距離をへだてて平行に配置された複数の直管（
ストレートチューブ）を有し、この中を第１の液を流動
させ、その外側を第２の液、ガスまたはガス混合物と接
触させるように構成された熱交換器は公知である。

この型の熱交換器の中のすべての管は、該熱交換器の利
用分野に応じて直列に配列することもあり、または、２
本またはそれ以上の管を並列に配列してなる複数の管群
を作り、これらの管群を直列に配列することもある。効
果的な熱交換器を作るために、或限られた広さの空間内
にできるだけ多くの管状部材（ｔｕｂｅ−ｐｉｅｃｅｓ
）を排列するのが好ましいのであるが、これらの管状部
材の末端部を適当な管末端部用部材に接続するのはかな
り困難である。なぜならばこの接続部を形成する場合に
は管床端部の周縁部全体の周囲の当該接続部に自由に接
近し得るとき（すなわち操−作者の手が届くとき）だけ
しか、液漏れのない接続部を形成することができないか
らである。この型の熱交換器をプラスチック管で作るこ
とが所望される場合には、上記の問題が特に深刻になる
。なぜならばこの管状部材の内側および／または外側は
浸蝕性の媒質と烈しく接触するからである。このような
浸蝕性の媒質の場合には、金属管は使用できない。使用
されたシラスチックの種類に応じて、接続部を溶着する
かまたは接着剤で接着することが考えられるが、接続部
の形成にも大きな問題がある。すなわち、管とその隣り
の管との間の隙間が小さく、たとえこの隙間が金属管の
場合よシ多少大きいときでさえ、この狭い隙間のところ
で接着を行うのは非常に困難であるという問題がある。

この型の熱交換器において、熱交換器全体の製作が完了
した時点でないと接続部の漏れの有無が確認できない場
合、または、それより後の時点において接続部に漏れが
生じた場合には、非常にやつがいな問題が起る。一般に
熱交換器の製作後に・閉じ込められた状態の管束の内部
において漏れ部の密封操作を行うことはもはや不可能で
ある。このような場合には、当該熱交換器を廃棄しなけ
ればならないことが多い。なぜならばこのような場合の
修理の費用は、新たな熱交換器の設置費よりもはるかに
高いからである。

本発明の目的は、上記の型の熱交換器の構造を充分に改
善することであり、すなわち、熱交換器の製造工程をか
なり単純化して製造費の低下を歯り、かつ同時に、接続
部の漏れの発生を実質的に防止でき、または漏れの発生
が少なくとも直ちに発見できるような構造を有する管状
部材および接続部を熱可塑性材料から作る技術を開発す
ることである。

この目的は、本発明によれば次の如くして達成できるの
である。すなわち、本発明は、熱可塑性プラスチック材
料から製造された複数の直管を、管群を形成するように
配列し、各管群は弘本の管からなり、その末端部は管末
端部用部材を介して、液漏れのないような方法で相互に
結合し、この管末端部用部材は同種のプラスチツ“りか
ら作られたＵ字形のものであり、この型の若干の管群を
組合わせで管束を形成させ、この管束に、第１の液を供
給し排出させるだめの接続用管部材を取付け、前記の管
状部材および管群を保持プレートにより確実に集合状態
（ｃｏｈｅｓｉｏｎ）に保ち、この保持ゾレートは管状
部材の全長にわたって分布しかつ孔部を有し、そしてこ
の保持プレートに前記管状部材暑 が、そのシフトが可能であるような方法で差込んである
（すなわち保持プレートは、管状部材をゆろく抑圧して
保持するものである）ことを特徴とする熱交換器に関す
るものである。

本発明の熱交換器の製法については後で詳細に説明する
が、弘本の直管状部材を一有する各管群を、管末端部用
部材を介して組合せてなる複数の管群は、熱交換器の最
終組立操作の前に、プレ製作組立体の形で製作でき、か
つ貯蔵でき、そして、もし所望ならばその接続部の漏れ
検出試験を行うととも可能であることに注目されたい。

いかなる場合においても、この型の管群からの管束の組
立および管床端部用部材との接続部の形成は非常に簡単
に行うことができる。なぜならば、この管は弾力を有し
可撓性であるから保持プレートに差込んだ後に７本の管
をその隣りの管から遠ざかるように曲げることができ、
したがって所定の接続部が便利な方法で確実に形成でき
るからである。

使用されたプラスチックが溶着に適するものである場合
には前記接続部は溶着するのが好ましく、別の種類のプ
ラスチックの場合には前記接続部は接着剤で接着するの
か好ましいであろう。管群中の≠本の管状部材を互いに
狭い間隔で配置して保持するために、そして、これによ
って或一定の広さの空間の中多数の管を収容できるよう
にするために、管床端部用部材を各場合において／対づ
つ集合させた形のものにし、すなわちこの／対のなかの
７つの管床端部用部材が、もう７つの管床端部用部材の
周りに係合した形のものにするのがよい。

いくつかの管群から組立てられた上記の型の管束は、そ
れ自体熱交換器として有−利に使用でき、たとえば、或
特定の温度に保たなければならない浴において、これは
静置または懸架して使用できる。

また、この型の管束は、ダクト内に配置してその管軸に
直角の方向に空気またはガスを流動させて接触させるこ
とによシ、熱交換器として使用できる。この種の分野で
使用する場合において、管状部材の数を増加させて熱交
換面の全面積を増加させることが所望される場合には、
いくつかの管束を重ねて組立て、この管束累積体を集合
状態（すなわち、まばらでなく密に集った状態）で保つ
ために保持プレートに取付け、すなわち該保持プレート
を、延展用部材（ｓｐｒｅａｄｅｒ）としての役割の他
に上記の役割をも果させるように構成してなる熱交換器
を使用するのがよい。この目的のために前記保持プレー
トの末端部に溝部を形成し、この溝部に、支持具（支持
体）の長手方向のエツジに形成された嵌合用突起部を嵌
合させる。しかしてこの支持具はベースプレート上の数
個所に堅固に取付けられたものである。この型の熱交換
器はいくつかの管束を有し、かつまたケーシングも有し
、その両末端部にフランジを設け、かつこのクーンング
は、空気またはガスを流動させるための適当なダクトの
中に挿入できるように構成されたものである。

また本発明は、前記の型の熱又換器の製法にも関す茗゛
。この方法は、１つの管床端部用部材が他の７つの該部
材の周りに係合したような形をもつλつの管床端部用部
材を各管群の≠本の管状部材の一方の末端部に押込むこ
とにより該管床端部用部材を該管状部材に接続させ、次
いで、管束を構成するすべての管群の管状部材の他の末
端部すなわち自由末端部を保持プレート中に押込み（差
込み）、其後に前記管床端部用部材を前記管状部材の前
記自由末端部に差込んでこの両者を接続させ、最後に、
まだ未接続のまま残っているλつの管床端部に接続用管
状部材を押込んでこの両者を接続させ、しかしてこれら
の接続部は使用されたシラスチックの種類に応じて融着
により、または接着剤を用いる接着により形成させるー
ことを特徴とするものである。

本方法において、最初に管群を中間製品として製造する
操作のみを行ってもよく、この場合には比較的多量の前
記管群が貯蔵できる。もし所望ならば、共通仕様として
数種の長さの管群を作り、そして必要に応じてこれらを
後で適宜使用することもできる。このような場合には、
本方法の第２番目の操作は上記の型の管群から管束を組
立てることである。この方式で作られた管束もまた中間
製品として貯蔵できる。そしてこの管束は単独で使用で
き、たとえば浴の加熱または冷却のために使用できる。

あるいはこの管束は所望に応じて複合組立体として所望
の場所に設置できる。設置前にこの管群の液漏れやガス
漏れの有無を試験しておく。この試験は、たとえば管束
を水中で加圧（ｐｒｅｓｓｕｒｉｎｇ）することからな
るものである。上記の型の複数の管束から熱交換器を作
る方法は、本発明によれば非常に簡単である。本発明に
従って末端部に溝部を設けた保持グレート（すなわち管
束保持プレート）ヲ、支持具の嵌合用突起部と嵌合させ
る。この支持具は、いまだ開放状態にあるダクト部のベ
ースプレート上に適当な配置方法で配置して取付けたも
のである。最後に側壁を取付けるのであるが、この場合
には前記の接続用管状部材が前記側壁内の孔部を貫いて
突出するようにし、そしてこれらの貫通通路を無漏出性
のものにする。次いで前記管束の前記の接続用管状部材
を、マニホルド管を介して相互に接続させる。

次に、本発明の若干の具体例について添附図面参照下に
詳細に説明する。

第１図−第５図に記載の熱交換器は複数の管束を重ねて
組立てたものであって、これはドラフト中にダク）−Ｌ
　３ｆ介して配置されている。このダクトの中に酸性蒸
気含有空気流（酸含有空気流と称する）を矢印≠の方向
に供給し、そしてそこから矢印ｊの方向に排出させる。

ここに図示された具体例では、この比較的高温の酸含有
空気流を室温に冷却することを意図している。この冷却
のために、この高温の酸含有空気流と冷たい空気との熱
交換を行う。この冷い空気はマニホルド管／≠の入口／
ｊから供給し、管／／内を通過させてマニホルド管／７
の出口／了から排出させる。

第１図および第２図に示したように、冷い空気の経路は
、マニホルド管／≠から接続用管状部材／３を経て熱交
換器内の複数の管／／に続いている。これらの管は管束
／２内に含まれ、しかして管束７．２は各々の場合にお
いていくつかの管群／９から組立てられ、各管群／９は
≠本の管からなる（第５図も参照されたい）。

第１図にはカバープレートの内部の一部が示されており
、すなわちそこに最上部の管束を構成する管が示されて
いる。一方、第２図の側面図には、或７つの管束が他の
管束の上にあるように配置された複数の管束の配置位置
が示されている。しかしながらこの図では、記載の簡略
化のために、管束全部の代表として最上部の２つの管束
／２のみが示されている。また、その下側の各管束は、
図面ではそれぞれ７本の管／／で略式表示されている。

第≠図および第５図では、或管群に属する≠本の管がそ
れぞれ番号２９．３０．３／および３２で示されている
。これらの管を相互に間隔をおいて保つために、これら
の管を保持プレート２３；　。

２乙の孔部、２７に挿入する。全部で≠枚のこの型の保
持プレートが、第１図中に番号７、ｇＳ７および１０で
示されている。

第１図−第≠図に示されているように、この熱交換器の
管束の保持グレートの各末端部は溝部を有し、この溝部
を、ベースプレート２０に垂直に取付けられた支持具、
２／、λノ、ノ３．２１１．の嵌合用突起部と嵌合させ
る。既述の如く第３図および第≠図には、積重ねた形の
保持プレートが番号２ｊおよび２乙で示されており、一
方、第１図には最上部の管束を保持する≠枚の保持プレ
ートが番号７、ざ、りおよび１０で示されている。

第５図には、空間占有体積が特に小さくなるように設計
された管床端部用部材３３および３４ｔが示されている
。より長くかつより巾広の管状末端部材３３は、他の管
状末端部材３グの屈曲部を包囲早るように内側に曲げで
ある。この２つの管状末端部材の≠つの開口部に弘本の
管２９．３０．３／、３２をそれぞれ嵌め込むのである
が、これらの口部は、７つのものが他のものの近くにあ
るように配列される。

図面に示された具体例では、管状部材および管床端部用
部材およびマニホルド管は硬質ｐｖｃがら製造されたも
のである。別の具体例では硬質ポリエチレン、ポリゾロ
ピレンおよびポリビニリデンフルオライドが使用された
。これらの材料の種類に応じて、各接続部は接着剤を用
いる接着により、あるいは融着により形成できる。

本発明を薬品浴の加熱のために利用した具体例が第４図
および第７図に示されている。第４図において、加熱す
べき浴液３乙をタンク３ｊ内に置き、管束３７および接
続管３ｇおよび弘Ｏの前記タンクの底部に配設する。矢
印３９の場所から熱湯（または温湯）を供給し、これと
浴液との熱交換を行った後に、これを矢印グーの方に排
出させ第７図には、浴液１Ｉ−２の入ったタンク≠３が
示されている。供給・排出管４１３および≠乙と接続さ
れた管束４Ｌ≠を浴中に垂直に入れて、タンク≠３の側
壁と接触した状態で保つ。

保持プレートは管状部材をゆるく抑圧 管状部材は保持プレート中にゆるく押込んであるから、
保持プレートが管の熱膨張を妨げることはなく、シたが
って、管状部材またはその一部が横方向に曲がることは
全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、空気ダクト内に挿入された本発明の熱交換器
の７例の一部切開断面図である。 第２図は、第１図記載の熱交換器を矢印の方向に見たと
きの図面である（ただし、接続されたダクトは省略しで
ある）。 第３図は、第１図および第２図に記載の熱交換器の組立
前のベースプレートの一部の斜視図である。 第≠図は、第３図中の矢印■で示した部分の拡大図であ
る。 第５図は、管群の末端部に存在する管床端部用部材を大
体実際の寸法で示した図面である。 第６図は、管束を熱交換器として挿入した浴の略式断面
図である。 第７図は、片側の壁部に管束を熱交換器として懸架した
浴の略式断面図である。 ／・・・熱交換器、２，３・・ダク）；４，３・・・酸
性蒸気含有空気流の流動方向を示す矢印ニア、ｇ。 り、１０，２３；、２乙・・保持プレート：／／・・・
管；／２・・・管束：ｉ３．ｉｔ・・・接続用管状部材
；／ｌＩ−。 ／７・・・マニホルド管；／９・・・Ｗ群；　２ｏ・・
ヘースゾレー）　；２／　、２２．２３．２≠・・・支
持具；２７・・・孔部：２９，３０，３／　、３２・・
・管状部材；３３．３≠・・・管床端部用部材；３乙・
・・浴（浴液）；３７・・管束：３ｇ、グ０・・・接続
管；３９・・・熱湯または温湯の供給部：４’／・・排
出部；≠２・・・浴液；≠３・・・タンク；≠≠・・・
管束。 代理人の氏名　　川原１）−穂 ム）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の液と第２の液、ガスまたはガス混合物との
   熱交換を行うために、互いに平行にかつ或距離を隔てて
   配置された複数の直管を有し、これらの管の中を第１の
   液を流動させ、これらの管を並列および／直列に接続し
   、そしてこれらの管の外側は第２の液、ガスまたはガス
   混合物と接触させるように構成された熱交換器において
   、熱可塑性プラスチック材料から作られた直管状部材／
   八！り、３０．３／、３２を管群／２の形で配置し、各
   管群は≠本の管からなり、それらの末端部を、同種のプ
   ラスチックから作られたほぼＵ字形の管床端部用部材３
   ３．３≠により、液漏れし々いよつな方法で相互に接続
   し、いくつかの前記の型の管群１５ｉ′を組合わせて管
   束を形成し、この管束を、第１の液を供給、排出させる
   ための接続用管状部材／３、／乙と接続し、前記の管状
   部材および管群を確実に集合状態に保つために保持プレ
   ート７、了、り、１０．２！；Ｘ、２乙を配置し、この
   保持プレートは管状部材の全長にわたっ°て分布しそし
   て孔部ノアを有し、そしてこの保持プレートに管状部材
   が、そのシフトが可能なような方法でゆるく差込んであ
   ることを特徴とする熱交換器。 （２、特許請求の範囲第１項記載の熱交換器を製造する
   方法において、７つの管床端部用部材が他の７つの管床
   端部用部材の周りに係合した形態を有する上記λつの管
   床端部用部材３３．３１１に、各管群／りの≠本の管状
   部材２９．３０．３／、３２の一方の末端部を差込んで
   該管床端部用部材を該管状部材に接続させ、次いで管束
   内４のすべての管群の管状部材の他の一方の末端部すな
   わち自由末端部を保持プレート２夕１．２乙内に差込み
   、其後に前記管状部材の前記自由末端部を前記管床端部
   用部材に差込んでこれらを接続させ、最後に、まだ接続
   されていない２つの管床端部に接続用管状部材／３、／
   乙を差込んでこれらを接続させ、しかしてこれらの接続
   部は、使用されたプラスチックの種類に応じて融着によ
   り、または接着剤を用いて形成させることを特徴とする
   方法。