JP2019116907A

JP2019116907A - 多孔型送液管

Info

Publication number: JP2019116907A
Application number: JP2017249907A
Authority: JP
Inventors: 祐登笛吹; Yuto Usui
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-18

Abstract

【課題】耐熱性や熱伝導性、軽量性に優れるだけでなく、より多くの液体を移送することができ、しかも、樹脂材料を押出成形するだけで製造が可能で、コスト面や製造効率の面でも有利な多孔型送液管を提供すること。【解決手段】耐熱温度が170℃以上かつ熱伝導率が0.2W/m・k以上の熱可塑性樹脂を主材料とする厚さ2.0mm以下の薄板状を成す管本体１に対して、長さ方向に延びる３個以上の中空部11・11…を幅方向に並んだ状態で形成する一方、前記管本体１の表裏の外周面から中空部11までの外壁部12と、隣り合う中空部11・11同士を仕切る内壁部13を、それぞれ肉厚0.01mm〜0.3mmの範囲で形成し、かつ、前記外壁部12の最小肉厚に対して内壁部13の最小肉厚を＋50％以内の大きさとした。【選択図】図１

Description

本発明は、多孔型送液管の改良、詳しくは、耐熱性や熱伝導性に優れ、かつ、より多くの液体を移送することができ、しかも、主材料となる熱可塑性樹脂を押出成形するだけで製造が可能な多孔型送液管に関するものである。

一般的に、燃料電池等に用いられる冷却用の熱交換器(ラジエータ)や、半導体の製造装置等に用いられる温度制御用の熱交換器には、熱媒液を移送しながら外部と熱交換が行える送液部材が使用されており、近年、この送液部材として主材料に樹脂材料を用いた多孔型の送液管が開発されている。またインクジェットプリンタ等においても、インクを移送するための部材として樹脂製の多孔型送液管が使用されている。

また上記熱交換器用の送液管としては、ポリカーボネート樹脂を主材料に用いたものが公知となっているが(特許文献１参照)、この従来技術に関しては、ポリカーボネート樹脂の熱伝導率が低いため、外周面に金属膜を形成して放熱性能を高める必要があった。そのため、樹脂成形機とは別に膜形成装置が必要となって初期コストが高く付くだけでなく、製造工程が増えて製造効率が低下する問題があった。

一方、従来においては、複数の樹脂製チューブを熱融着により一体化して多孔型の送液管を構成する技術も公知となっているが(特許文献２参照)、この従来技術に関しては、各チューブ同士の間に形成される内壁部(熱融着部分)の厚みが外壁部の二倍近い大きさであったため、送液管のサイズや重量が大きくなり易いだけでなく、隣り合うチューブ内を流れる熱媒液同士の熱移動が起こり難いという欠点もあった。

また従来においては、耐熱性や熱伝導性に優れたＰＰＳ樹脂から送液管を構成する技術も提案されているが(特許文献３参照)、この従来技術に関しては、ＰＰＳ樹脂の押出成形の困難性から外壁部や内壁部の厚みが大きくなって中空部の占める割合が小さくなり、熱媒液と外部との熱交換(放熱等)や異なる中空部を流れる熱媒液同士の熱交換が起こり難い上に熱媒液の移送量も少なかった。

他方、インクジェットプリンタ用の送液管としては、複数のチューブを熱融着で一体化したものが公知となっているが(特許文献４参照)、この従来技術に関しても、上記熱交換用の送液管と同様、チューブ同士の間に形成される内壁部の厚みが外壁部の二倍近い大きさであったため、送液管のサイズや重量が大きくなり易かった。またゴム系の材料を主材料としていたため、耐熱性の面でも課題があった。

特開２００７−１３２５４６号公報特許第５１８９５７８号公報特開２００６−２５０３８３号公報特許第５５２８８８７号公報

本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、耐熱性や熱伝導性、軽量性に優れるだけでなく、より多くの液体を移送することができ、しかも、樹脂材料を押出成形するだけで製造が可能で、コスト面や製造効率の面でも有利な多孔型送液管を提供することにある。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、耐熱温度が170℃以上かつ熱伝導率が0.2W/m・k以上の熱可塑性樹脂を主材料とする厚さ2.0mm以下の薄板状を成す管本体１に対して、長さ方向に延びる３個以上の中空部11・11…を幅方向に並んだ状態で形成する一方、前記管本体１の表裏の外周面から中空部11までの外壁部12と、隣り合う中空部11・11同士を仕切る内壁部13を、それぞれ肉厚0.01mm〜0.3mmの範囲で形成し、かつ、前記外壁部12の最小肉厚に対して内壁部13の最小肉厚を＋50％以内の大きさとした点に特徴がある。

また上記中空部11に関しては、管本体１に対し角孔型の複数の中空部11・11…を形成すると共に、これら各中空部11・11…の厚さ方向の寸法を、外壁部12の最小肉厚の５倍以上の大きさとし、かつ、各中空部11・11…の幅方向の寸法を、内壁部13の最小肉厚の５倍以上の大きさとするのが好ましい。

また上記管本体１については、被装着部材との接触部分の強度を向上させるために、幅方向の両端部に外壁部12や内壁部13よりも肉厚が大きい側壁部14・14を設けると共に、この側壁部14・14を外側に向けて屈曲した断面形状とするのが好ましい。

一方、本発明においては、上記角孔型の中空部11を設ける構成に代えて、管本体１に対し丸孔型の複数の中空部11・11…を形成すると共に、外壁部12を均一な肉厚で形成して管本体１の表裏面を凹凸状に形成することもできる。

またその場合には、上記丸孔型の中空部11・11…の直径を、外壁部12及び内壁部12の最小肉厚の５倍以上の大きさとするのが好ましい。

また本発明においては、上記多孔型送液管を熱交換器の熱媒液の流路として好適に用いることができる。

本発明では、薄板状の管本体の主材料に、一定以上の耐熱温度と熱伝導率を物性として備えた熱可塑性樹脂を使用すると共に、外壁部と内壁部をそれぞれ肉厚0.01mm〜0.3mmの範囲で形成し、更に外壁部の最小肉厚に対し内壁部の最小肉厚を＋50％以内の大きさで形成することにより、耐熱性及び熱伝導性に優れた多孔型送液管を構成できる。

また本発明では、上記のように外壁部と内壁部の厚みを小さくして中空部の割合を大きくすることができるため、同じサイズの送液管でもより多くの液体を移送でき、管本体の軽量化も図れる。しかも、本発明では、外壁部に対する内壁部の厚みも小さく抑えているため、異なる中空部を流れる熱媒液同士の熱交換も効率良く行える。

また本発明では、上記管本体の主材料に所定条件を満たす熱可塑性樹脂を使用したことにより、単層でも充分な耐熱性や熱伝導性が得られるため、表面に熱伝導率に優れた異種材料(金属等)を積層する必要はなく、樹脂材料を押出成形するだけで効率的に製造が行える。また膜形成装置等も不要であるため、製造の初期コストも抑えられる。

したがって、本発明により、熱媒液やインク等の移送を効率良く行えるだけでなく、用途に応じて求められる耐熱性や熱伝導性の条件を充分に満たす多孔型送液管を提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。

本発明の第一実施形態の多孔型送液管を表す拡大斜視図である。本発明の第一実施形態の多孔型送液管を表す拡大端面図である。本発明の第二実施形態の多孔型送液管を表す拡大斜視図である。本発明の第二実施形態の多孔型送液管を表す拡大端面図である。

『第一実施形態』
次に、本発明の第一実施形態について図１〜図２に基づいて説明する。なお図中、符号１で指示するのものは、管本体である。

「多孔型送液管の構成と製造方法」
[１]多孔型送液管の基本構成について
まず多孔型送液管の基本構成について説明する。本実施形態では、図１及び図２に示すように、多孔型送液管の管本体１を全体として単層の薄板状に形成すると共に、この管本体１に対し長さ方向に延びる３個以上の中空部11・11…を幅方向に並べた状態で形成している。またこの管本体１の主材料には、耐熱温度が170℃以上かつ熱伝導率が0.2W/m・k(好ましくは、0.25W/m・k)以上の熱可塑性樹脂を使用している。

また上記管本体１の形状としては、全体の厚さを2.0mm以下(本実施形態では、1.7mm)に形成すると共に、表裏の外周面から中空部11までの外壁部12と、隣り合う中空部11・11同士を仕切る内壁部13を、それぞれ肉厚0.01mm〜0.3mm(本実施形態では、外壁部13と内壁部13の肉厚が共に0.15mm)の範囲で形成している。また内壁部13の最小肉厚は、外壁部12の最小肉厚に対して＋50％以内の大きさ(本実施形態では同じ大きさ)となるようにしている。

[２]多孔型送液管の機能について
上記のように管本体１を所定の物性を有する熱可塑性樹脂から構成したことにより、多孔型送液管の熱伝導性や耐薬品性を改善できるだけでなく強度も向上できる。また管本体１の外壁部12や内壁部13を押出成形によって薄く形成しているため、管全体に占める中空部11の体積を増やせる上に軽量化も図れる。そのため、本実施形態の多孔型送液管は、熱交換器の熱媒液の流路として好適に使用できる。

[３]管本体の材料について
また上記管本体１に使用する熱可塑性樹脂としては、本実施形態では、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)樹脂を使用しているが、耐熱温度や熱伝導率の条件を満たす樹脂であればＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂やＰＥＳ(ポリエーテルスルホン)樹脂、またその他の樹脂を使用することもできる。なお耐熱性や熱伝導性、耐薬品性、強度、成形性を考慮する場合には、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂またはＰＥＳ樹脂の使用が好ましい。

[４]中空部の形状・大きさについて
また上記管本体１の中空部11の形状としては、本実施形態では、図２に示すように、管本体１の中央部において角孔型の中空部11・11…を並べて形成しているが、中空部11の断面形状を四角形以外の多角形とすることもでき、丸孔型や楕円型の中空部(詳しくは、第二実施形態で説明する)を設けることもできる。また本実施形態では、両端の中空部11・11を断面形状が五角形状となるように形成しているが、全ての中空部11を同一形状に揃えることもでき、また部分的に中空部11の形状や大きさを変更することもできる。

また上記管本体１の中空部11・11…の寸法に関しては、本実施形態では、外壁部12の厚さ0.15mmに対し角孔の厚さ方向の寸法を1.4mmとし、また内壁部13の厚さ0.15mmに対し角孔の幅方向の寸法を1.0mmとしている。なお中空部11の寸法については、充分な中空率を確保するために、厚さ方向の寸法を外壁部12の最小肉厚の５倍以上の大きさ、また幅方向の寸法を内壁部13の最小肉厚の５倍以上の大きさとするのが好ましい。

[５]外壁部と内壁部の厚みについて
また上記管本体１の外壁部12と内壁部12の厚さに関しては、本実施形態では、双方の肉厚が0.01mm〜0.3mmの範囲内に収まるようにしているが、熱伝導性や軽量性を考慮して肉厚を0.01mm〜0.2mmの範囲内に収めるのが好ましい。また本実施形態では、外壁部12と内壁部13の厚さが均一となるように形成しているが、所定の範囲内に収まる大きさであれば部分的に厚さを変更することもできる。

[６]側壁部について
また本実施形態では、上記管本体１の幅方向の両端部に外壁部12や内壁部13よりも肉厚が大きい側壁部14・14を設け、更にこの側壁部14・14を外側に向けて屈曲した断面形状で形成している。これにより熱交換器等のスロットに差し込む際にスロットの嵌め込み部分と接触する管本体１の両端部の耐久性を向上することができる。なお側壁部14に関しては、本実施形態では、肉厚0.28mm〜0.35mmの範囲で形成しているが、軽量性を考慮して肉厚0.01mm〜0.4mmの範囲内で形成するのが好ましい。

[７]管本体の製造方法について
また上記管本体１は、ＰＰＳ樹脂やＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を押出成形することによって作製している。これにより管本体１の外壁部12や内壁部13の厚みをできるだけ小さく抑えて、かつ、中空部11の寸法ができるだけ大きくなるように形成できるだけでなく、長尺な管本体１を形成することができる。

『第二実施形態』
「多孔型送液管の構成」
[１]中空部の形状について
次に本発明の第二実施形態について図３〜図４に基づいて説明する。本実施形態では、管本体１の中空部11の形状を断面円形の丸孔型とし、この丸孔型の中空部11・11…を幅方向に並べて形成している。また本実施形態では、外壁部12を均一な肉厚で形成して管本体１の表裏面の形状が凹凸状となるようにしている。これにより熱交換器等に使用できる熱伝導率および軽量性に優れた多孔型送液管を構成できる。

[２]中空部の大きさについて
また上記丸孔型の中空部11・11…については、本実施形態では外壁部12と内壁部13の肉厚0.05mmに対し、直径1.0mmの大きさで形成しているが、管本体１における中空部11の割合や軽量性を考慮する場合には、外壁部12及び内壁部12の最小肉厚の５倍以上の大きさとするのが好ましい。

[３]外壁部と内壁分の厚みについて
また上記管本体１の外壁部12と内壁部12に関しては、本実施形態では、双方とも同じ厚さとなるように形成しているが、内壁部13の最小肉厚が、外壁部12の最小肉厚に対して＋50％以内の大きさであれば異なる厚さであってもよい。また本実施形態では、肉厚が0.01mm〜0.3mmの範囲内に収まるようにしているが、熱伝導性や軽量性を考慮して肉厚を0.01mm〜0.2mmの範囲内に収めるのが好ましい。

また本実施形態では、外壁部12と内壁部13がそれぞれ均一の厚みとなるように形成しているが、所定の範囲内に収まる大きさであれば部分的に厚さを変更することもできる。その他、管本体１の主材料に使用する熱可塑性樹脂の条件や、管本体１の製造方法の条件については、第一実施形態と同様である。

本発明の多孔型送液管は、燃料電池等の熱交換器における熱媒液の移送部材や、インクジェットプリンタにおけるインクの移送部材、また化学製品の製造装置や化学処理装置における薬液の移送部材、その他、液体を移送するための部材として好適に利用できる。

１管本体
11 中空部
12 外壁部
13 内壁部
14 側壁部

Claims

耐熱温度が170℃以上かつ熱伝導率が0.2W/m・k以上の熱可塑性樹脂を主材料とする厚さ2.0mm以下の薄板状を成す管本体(１)に対して、長さ方向に延びる中空部(11)(11)…が幅方向に３個以上並んだ状態で形成される一方、
前記管本体(１)の表裏の外周面から中空部(11)までの外壁部(12)と、隣り合う中空部(11)(11)同士を仕切る内壁部(13)が、それぞれ肉厚0.01mm〜0.3mmの範囲で形成されており、かつ、前記外壁部(12)の最小肉厚に対して内壁部(13)の最小肉厚が＋50％以内の大きさであることを特徴とする多孔型送液管。
管本体(１)に対し角孔型の複数の中空部(11)(11)…が形成されると共に、これら各中空部(11)(11)…の厚さ方向の寸法が、外壁部(12)の最小肉厚の５倍以上の大きさであり、かつ、各中空部(11)(11)…の幅方向の寸法が、内壁部(13)の最小肉厚の５倍以上の大きさであることを特徴とする請求項１記載の多孔型送液管。
管本体(１)の幅方向の両端部に外壁部(12)や内壁部(13)よりも肉厚が大きい側壁部(14)(14)が設けられると共に、この側壁部(14)(14)が外側に向けて屈曲した断面形状となっていることを特徴とする請求項２記載の多孔型送液管。
管本体(１)に対し丸孔型の複数の中空部(11)(11)…が形成されると共に、外壁部(12)が均一な肉厚で形成されて管本体(１)の表裏面が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の多孔型送液管。
丸孔型の中空部(11)(11)…の直径が、外壁部(12)及び内壁部(12)の最小肉厚の５倍以上の大きさであることを特徴とする請求項４記載の多孔型送液管。
熱交換器の熱媒液の流路として用いられることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の多孔型送液管。