JP2013011402A - 熱交換用部材及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換器用の熱交換管として合成樹脂製の管を使用し、この熱交換管を固定する支持材も合成樹脂製のものを使用することによって、熱交換器用内に使用する部材の耐久性を改善するとともに、熱交換管の支持材を熱交換管の一部として流体を行き来する管路としても使用することにより、部品点数を少なくし、トータル費用を安価にすることができる熱交換用部材と、この熱交換用部材を用いた熱交換器を提供する。
【解決手段】合成樹脂製の熱交換管3と支持材2とを有する熱交換用部材1。支持材2は、筒状体4と、一端が筒状体4にチーズ5を介して連結された筒状体6と、一端が筒状体6の他端に継手7を介して連結された筒状体8と、一端が筒状体8の他端に対しチーズ9を介して連結された筒状体10とを備えている。チーズ5,9に熱交換管3が接続されており、継手7に遮断部7cが設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】合成樹脂製の熱交換管3と支持材2とを有する熱交換用部材1。支持材2は、筒状体4と、一端が筒状体4にチーズ5を介して連結された筒状体6と、一端が筒状体6の他端に継手7を介して連結された筒状体8と、一端が筒状体8の他端に対しチーズ9を介して連結された筒状体10とを備えている。チーズ5,9に熱交換管3が接続されており、継手7に遮断部7cが設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、合成樹脂製の熱交換管とそれを支持する支持材とを有した熱交換用部材に関するものである。また、本発明は、この熱交換用部材を備えた熱交換器に関するものである。
熱交換器に使用する熱交換管は、金属製のものが多く用いられているが、腐食しやすい環境では、合成樹脂製熱交換管がコスト面、耐薬品性に優れているので使われることも多い(例えば特許文献1,2)。この合成樹脂製の熱交換管は自立性がないので、固定方法が重要である。特許文献1では、熱交換管として、非粘着性を有するプラスチック製の管が使用されている。特許文献1では、複数本の合成樹脂製熱交換管が束ねられ、合成樹脂スリーブに内挿されてコイル状の伝熱管とされている。この伝熱管は、その両端が槽の側壁に固定されることにより槽内に設置される。
特許文献2には、フッ素樹脂製のコイル状のチューブがシェルの天板部分に取り付けられて吊支された構造が示されている。特許文献3には、熱交換管の周辺部材である、支持材などを樹脂製のものとした構造が開示されている。
特許文献1には、スケール付着防止や耐腐食性の問題から、熱交換器用部材として熱交換管(伝熱管)を樹脂製の管にすることが開示されているが、樹脂製の管は自立力が強くないので、自立させる為に他に支持材が必要となる。しかし、熱交換管を固定する支持材は、通常金属製のものを使用しているため耐腐食性がない。そのため、耐久性に優れない、熱交換管は長期寿命を可能にできたとしても、支持材の耐久性に問題があり、結果として熱交換器としての寿命が短くなる、等の問題があった。
特許文献2では、合成樹脂製のコイル状チューブがシェル天板部から吊り下げられており、チューブは自立していない。この場合、チューブが適切な位置または形状を維持できないため、熱交換効率が悪くなるという問題があった。
特許文献3には、熱交換管を支持する支持材を樹脂製のものとすることが開示されているが、支持部材が複雑な構造なため、部品点数が多く、製作するためには金型も多く必要となり投資費用が高くなる。また、部材の加工費用が高価であると共に、納期が長くなる等の問題もあった。
本発明は、上記従来の問題点を解消し、熱交換器用の熱交換管として合成樹脂製の管を使用し、この熱交換管を固定する支持材も合成樹脂製のものを使用することによって、熱交換器用内に使用する部材の耐久性を改善するとともに、熱交換管の支持材を熱交換管の一部として流体を行き来する管路としても使用することにより、部品点数を少なくし、トータル費用を安価にすることができる熱交換用部材と、この熱交換用部材を用いた熱交換器を提供することを目的とするものである。
本発明の熱交換用部材は、合成樹脂製の熱交換管と、該熱交換管を熱交換器内に固定するための、少なくとも両端側が筒状部分となっている合成樹脂製の支持材とを有する熱交換用部材であって、該支持材の一端側の前記筒状部分に前記熱交換管の一端が接続され、該支持材の他端側の前記筒状部分に該熱交換管の他端が接続されており、該支持材には、該支持材の一端側と他端側との連通を遮断する遮断部が設けられており、該支持材の一端側及び他端側の前記筒状部分を介して該熱交換管内に流体が流通可能となっていることを特徴とするものである。
この熱交換管は、コイル状に形成されていてもよい。
本発明では、この支持材は、好ましくは、第1の筒状体と、一端が該第1の筒状体に第1のチーズを介して連結された第2の筒状体と、一端が該第2の筒状体の他端に継手を介して連結された第3の筒状体と、一端が該第3の筒状体の他端に対し第2のチーズを介して連結された第4の筒状体とを備え、該第1のチーズに前記熱交換管の一端が接続され、第2のチーズに該熱交換管の他端が接続されており、前記継手に前記遮断部が設けられている。
各チーズと各筒状体及び熱交換管とは融着接合により接続されていることが好ましい。
本発明の熱交換器は、かかる本発明の熱交換用部材を有するものである。
本発明の熱交換用部材及び熱交換器にあっては、熱交換器用部材が合成樹脂製の熱交換管と合成樹脂製の支持材とで構成されており、熱交換管と支持材の両方の耐久性を改善することができる。また、支持材を、熱交換管への流体の給排用管路として使用することにより、部品点数を少なくし、費用を安価にすることが可能となると共に、熱交換器の小型化も可能となる。
以下、図1〜3を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る熱交換用部材1の側面図であり、図示の通り、この熱交換用部材1は合成樹脂製の支持材2と、該支持材2に両端部が接続された合成樹脂製の熱交換管3とからなる。熱交換管3は、この実施の形態ではコイル状である。
支持材2は、第1の筒状体(パイプ)4と、第1のチーズ5と、第2の筒状体6と、継手7と、第3の筒状体8と、第2のチーズ9と、第4の筒状体10とからなる。チーズ5は、図2の通り、直管部の両端に接続部5a,5bを有すると共に、直管部の長手方向の途中に設けられた接続部5cとを有したT字形継手部材であり、各接続部5a〜5cは互いに連通している。また、各接続部5a〜5cの内周面には融着部5dが設けられている。
この実施の形態では、チーズ5は電気融着継手よりなり、接続部5aに筒状体4の後端が接続され、接続部5bに筒状体6の先端が接続され、接続部5cに熱交換管3の一端が接続されている。この接続は、各筒状体又は管の端部を接続部に差し込み、電気融着継手に通電して融着部5dを溶融させることにより行われる。電気融着継手としては各種の市販のものを用いれば足り、特に限定されない。
チーズ9はチーズ5と同一のものであり、筒状体8,10及び熱交換管3の端部が上記と同様にして接続される。
継手7は、長手方向の両端に接続部7a,7bを有した電気融着継手であり、各接続部7a,7bに筒状体6,8の端部が差し込まれ、通電して融着部7dを融着させることにより筒状体6,8と継手7とが接続される。この継手7には遮断部7cが設けられており、接続部7a,7bは連通していない。
なお、上記説明では、チーズ5,9及び継手7は電気融着継手にて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、手動で継手と管とをそれぞれ熱板に押し当て、融着部を溶融させて接続する融着継手を用いることもできる。また、ゴム等によりシールする構造や、接着接合による接合継手を用いることもできる。なお、電気融着式の融着継手であれば、より施工が容易となる。
このように形成された熱交換用部材1には、例えば図1の矢印のように、筒状体10、チーズ9、熱交換管3、チーズ5、筒状体4の順に液体や気体、スラリーなどの流体が流通される。なお、これとは逆に、筒状体4、チーズ5、熱交換管3、チーズ9、筒状体10の順に流体を流通させることもできる。継手7に遮断部7cが設けられているので、筒状体6,8間を流体が短絡することはない。
この熱交換用部材1は、例えば熱交換器のケーシング内に配置され、筒状体4,10が該ケーシングに取り付けられる。そして、熱交換管3内を流れる流体と熱交換管3外の流体との間で熱交換が行われる。
このように構成された熱交換用部材1及びそれを有する熱交換器にあっては、熱交換器用部材1が合成樹脂製の熱交換管3と合成樹脂製の支持材2とで構成されており、熱交換管3と支持材2の両方の耐久性を改善することができる。また、支持材2の筒状体4,10を、熱交換管3への流体の給排用管路として使用するので、部品点数を少なくし、費用を安価にすることができる。また、熱交換器の小型化も可能となる。
上記熱交換管3は合成樹脂管であればよいが、好ましくはポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは架橋ポリエチレン樹脂である。架橋ポリエチレン樹脂を使用する場合、架橋前のポリエチレン樹脂管をコイル状に成形するための円筒管内に挿入し、その状態でポリエチレン樹脂を架橋させることにより、より形状の安定性に優れるコイル状の熱交換管を成形することが出来る。
熱交換管の口径(内径)は、設計する熱交換器の能力、用途により適宜設定されるが、通常の場合、内径5mm〜50mmが好ましく、特に7mm〜30mmが好ましく、とりわけ9mm〜25mmが好ましい。
また、支持材2に使用する筒状体4,6,8,10は、熱交換管3に使用する管の内径、長さによって適宜設計されるが、通常、熱交換管に使用する管よりも1サイズ以上大きい内径のものを使用することが好ましい。1サイズ以上大きい内径の管路を支持材に使用することにより、熱交換管3が自立するための補強機能を付与でき、熱交換管3を確実に自立させることができる。
支持材2をさらに補強する場合は、支持材2を数本使用し、三角柱状や四角柱状のやぐらを作るなど、支柱の形状を追加してもよい。
熱交換管3と支持材2の合成樹脂は同材料であれば、原材料の入手にかかる費用も安価になり、同じ管材料の品揃えで部材が全て用意できるなどのメリットがある。なお、ポリオレフィン樹脂であれば、融着接合も可能となるので、接続部が一体化し漏水の可能性がより少ない管路を形成できる。
上記実施の形態は、本発明の一例であって、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、本発明の構成を満たしていれば、継手を用いなくてもよい。
支持材2の内部は、上記実施の形態のように、流体が短絡的に通過できないことが好ましいが、熱交換器の能力を妨げない範囲であれば、支持材の中を流体が短絡的に通過できる構造でも良い。
内径13mmの合成樹脂管を使用し、コイル状の熱交換管を作成した。コイル状への成形を行うに際しては、直径300mm、長さ1000mmの円筒管を用意し、この円筒管の内壁に合成樹脂管を密着させて沿わすように挿入し、この円筒管の内壁を該合成樹脂管がコイル状に覆うようにした。
この状態で、合成樹脂管の形状が維持できる範囲の温度で加熱した後、冷却し、形状を保持させた。
支持材の筒状体4,6,8,10として、内径20mmの合成樹脂管を使用し、前記熱交換管3と共にチーズ5,9に接続し、また継手7を用いて筒状体6,8を接続した。
なお、使用したチーズ継手は、筒状体接続側(チーズ5であれば接続部5a,5b)が内径20mmの管が接続できるものであり、分岐接続側(チーズ5であれば接続部5c)が内径13mmの管が接続できるものである。
次に、支持材の継手6,8を、流体が通過できない形状を持つ継手7(支持材内径20mmの管が接続できるソケット形状の継手)により接続した。これにより、支持材2の筒状体6,8同士の間を流体が行き来しないように遮断した。
このように製造した熱交換用部材を熱交換器に設置した後、支持材の両端開口部と熱交換器本体に冷媒を流すための管路と接続して熱交換器を製作した。この熱交換器は、耐腐食性に優れ、耐久性が良好であった。また、熱交換特性も良好であった。
1 熱交換用部材
2 支持材
3 熱交換管
4,6,8,10 筒状体
5,9 チーズ
7 継手
2 支持材
3 熱交換管
4,6,8,10 筒状体
5,9 チーズ
7 継手
Claims (5)
- 合成樹脂製の熱交換管と、該熱交換管を熱交換器内に固定するための、少なくとも両端側が筒状部分となっている合成樹脂製の支持材とを有する熱交換用部材であって、
該支持材の一端側の前記筒状部分に前記熱交換管の一端が接続され、該支持材の他端側の前記筒状部分に該熱交換管の他端が接続されており、
該支持材には、該支持材の一端側と他端側との連通を遮断する遮断部が設けられており、
該支持材の一端側及び他端側の前記筒状部分を介して該熱交換管内に流体が流通可能となっていることを特徴とする熱交換用部材。 - 請求項1において、前記熱交換管は、コイル状に形成されていることを特徴とする熱交換器用部材。
- 請求項1又は2において、前記支持材は、第1の筒状体と、一端が該第1の筒状体に第1のチーズを介して連結された第2の筒状体と、一端が該第2の筒状体の他端に継手を介して連結された第3の筒状体と、一端が該第3の筒状体の他端に対し第2のチーズを介して連結された第4の筒状体とを備え、
該第1のチーズに前記熱交換管の一端が接続され、第2のチーズに該熱交換管の他端が接続されており、
前記継手に前記遮断部が設けられていることを特徴とする熱交換用部材。 - 請求項3において、各チーズと各筒状体及び熱交換管とは融着接合により接続されていることを特徴とする熱交換用部材。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の熱交換用部材を有する熱交換器。
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2011
- 2011-06-29 JP JP2011144352A patent/JP2013011402A/ja active Pending
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