JPH011520A - チュ−ブ束の製造方法 - 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】 Ｒ皿り辣恭公１ 本発明は、機械的強度、耐熱性ならびに耐薬品性に優れ
るが接着が困難な例えばフッ素樹脂製チューブの端部外
周を相互に良好に固着せしめ、主として熱交換器などに
用いられるチューブ束を製造する方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 従来、熱交換用チューブとしては、ステンレス鋼、ニッ
ケル、銅などの金属製熱交換用チューブが広く用いられ
てきた。このような金属製熱交換用チューブは、大きな
熱伝導率ならびに総括伝熱係数を有しているが、酸液な
どに対する耐腐食性が充分ではなく、また表面にスケー
ルが付着しやすいという問題点があった。

このような問題点を解決するため、最近では、フッ素樹
脂製の熱交換用チューブが開発されている。このフッ素
樹脂製熱交換用チューブは、優れた耐熱性、耐薬品性を
有するとともに、表面が滑らかであるためスケールが付
着しにくいという利点をも有している。ところが、この
ようなフッ素樹脂製熱交換用チューブを用いて熱交換器
を構成するには、多数のフッ素樹脂製熱交換用チューブ
を束ねて両端を熱融着によりハニカム状に一体化する必
要があり、この一体止が困難であった。

フッ素樹脂製チューブの端部外周を一体に束ねてフッ素
樹脂製熱交換用チューブ束を製造するための従来の方法
としては、特公昭４６−４２２８号公報に示すように、
多数のフッ素樹脂製チューブを引き揃え、その端部分を
四フッ化エチレン樹脂等の硬いスリーブ内に挿入し、こ
の端部分の内部に加熱流体を導入し、次に、加熱された
チューブの内外間に圧力差を加え、それによりチューブ
端部外周相互をハニカム状に変形して融着させると共に
スリーブ内面にも一体に融着させてシール構造とする方
法が提案されている。

しかしながら、このようなチューブ束の製造方法におっ
ては、各チューブの管径が小さい場合等に特に加熱流体
の流通が各チューブ毎に不均一になる可能性がおり、こ
れによって各チューブの加熱が不均一になり、各チュー
ブ端部外周相互の融着が不均一になる虞があった。この
ため、各チューブ端部のうち加熱が過大な部分では、チ
ューブの粘度が低下し過ぎてチューブの潰れ現象が生じ
、加熱が不十分の部分では融着が不完全となり隙間が生
じてシール性が不十分となる虞れがあった。したがって
、このようにして得られたチューブ束を熱交換用チュー
ブとして用いた場合には、チューブ内の流体の流れが悪
いと共に水密が十分でなく、満足する熱交換性能を１ｑ
られない虞があった。

そこで、このような不都合を解消するために、特開昭６
２−２１，５２４号公報に示すように、束ねたチューブ
の端部を外周側からヒータで加熱すると共にチューブの
端面を加熱板で加熱するようにしたチューブ束の製造方
法が提案されている。

しかしながら、このようなチューブ束の製造方法にあっ
ては束ねられたチューブの端部外周側面からヒータで加
熱するようにしているため、チューブ束の外周側と中心
部分とで温度分布が生じ、依然として、各チューブ端部
外周相互の融着が不均一になったり、チューブが潰れた
り、シール性が不十分になる虞れがあった。

このような不都合を解消するために、デユープ束の端部
をその端面から加熱板のみで加熱するようにしたチュー
ブ束の製造方法も考えられる。

しかしながら、チューブ束の端面を直接に加熱板により
加熱するようにした方法では、依然として径方向の温度
分布が不均一になると共に、チューブ束の端面の温度が
高くなり過ぎて、チューブの潰れが生じたり、チューブ
を構成する材料が発泡したりする虞れがあり、好ましく
なかった。

発明の目的 本発明は、このような従来技術に伴う不都合を一挙に解
消するためになされたものであり、束ねられた熱可塑性
チューブの各端部外周を、チューブの潰れ等が生じるこ
となく、均一にしかもシール性良くハニカム状に融着さ
せることができるチューブ束の製造方法を提供すること
を目的とする。

及用ユ且Ｍ かかる目的を達成するために、本発明は、複数の熱可塑
性チューブの端部を束ねた後に、この束ねられたチュー
ブの端部外周に外枠スリーブを外嵌し、この外枠スリー
ブが外嵌された前記チューブの端部を、当該チューブの
端面から所定距離だけ離れた加熱板により気体空間を介
して加熱すると共に、前記チューブ外の圧力を当該チュ
ーブ内圧力に対して減圧し、前記各チューブの端部外周
を圧接状態で溶融させ、相互に固着せしめたことを特徴
としている。

このような本発明に係るチューブ束の製造方法にあって
は、束ねられたチューブの端面から所定距離だけ離れた
加熱板により気体空間を介して加熱しているため、各チ
ューブの端部が径方向に均一に加熱されるので、チュー
ブ端部の潰れ等が生じることなく、均一にしかもシール
性良くハニカム状にチューブ束端部を融着させることが
可能になる。

及肌五且迷煎遺」 以下、本発明を図面に示す実施例等に基づき詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係るチューブ束の製造方法
を示す断面図、第２図は本発明のその他の実施例を示す
要部断面図、第３，４図は、それぞれ本発明の実施例に
係るチューブ束端面の正面図、第５，６図はそれぞれ本
発明方法との比較例に係るチューブ束端面の正面図であ
る。

第１図に示すように、本発明の一実施例に係る方法では
、まず、多数の熱可塑性フッ素樹脂製チューブ１の両端
面を揃えるように束ねて全体を円柱状にする。熱可塑性
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレンとパーフ
ルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体で必るＰＦ
Ａ、テトラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体であるＦＥＰ、あるいはテトラフルオロ
エチレンとへキサフルオロプロピレンとパーフルオロア
ルキルビニルエーテルとの共重合体であるＥＰＥ、また
はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用い
られる。本実施例では、ＰＦＡを用いている。

なお、本発明では、熱可塑性フッ素樹脂以外の熱可塑性
チューブ例えばポリプロピレン製デユープなどを用いる
こともできる。

次に、束ねられたチューブ１の一端部１ａ外周に円筒状
の外枠スリーブ２ａを外嵌する。デユープ１の材質と外
枠スリーブ２ａの材質とは同一であることが好ましいが
、本実施例では、チューブ１の材質としてＰＦＡを用い
ると共に、外枠スリーブ２ａを後述するように加熱板４
に接触させるようにしていることから、外枠スリーブ２
ａの材質として、ＰＦＡより融点の高いＰＴＦＥを用い
ている。特に本実施例では、外枠スリーブ２ａの端面位
置と、束ねられたチューブ１の端面１ｂ位置とは所定距
離だけずらしてあり、外枠スリーブ２ａの端面がチュー
ブ１の端面１ｂより突出するようにしである。これによ
って、この外枠スリーブ２ａが外嵌されたチューブ１の
束を後述する加熱板４上に載置する際に、チューブ１の
端部１ｂと加熱板４との間に気体空間５が形成される。

また、束ねられたチューブ１の一端部１ａ外周と外枠ス
リーブ２ａとの隙間には、チューブ１と略同−管径を有
し、同一材質で構成された中実の棒材を適宜挿入するの
が好ましい。これによって、チューブ端部１ａとスリー
ブ２ａとの間の隙間をなくし、後述する加熱融着が良好
になる。

なお、本実施例では、チューブ１の他端部１Ｃの外周に
も外枠スリーブ２ｂが同様に外嵌している。

次に、このように外枠スリーブ２ａ、２ｂが両端部１ａ
、１ｃに嵌着されたチューブ１の束全体を密閉容器３内
に装着する。その際に、チューブ１の一端部１ａ側に外
嵌されたスリーブ２ａの端面を加熱板４に圧接させ、チ
ューブ１の端面１ｂと加熱板４との間に気体空間５を形
成する。この空間５におけるチューブ端面１ｂと加熱板
４との離間距離は、具体的には、１〜５＃好ましくは２
〜４ｍ程度である。しかも、このスリーブ２ａの外側に
は、多小の隙間を設けて、密閉容器３における径方向膨
張規制面６が位置するようにする。

この径方向膨張規制面６は、スリーブ２ａの径方向膨張
を規制すると共に、スリーブ２ａの径方向膨張によって
スリーブ２ａの外周面と径方向膨張規制面６とが密着す
ることによって、後述する密封容器３内の減圧（真空引
き）工程の際に、気体空間５と密封容器３内の空間３ａ
とを良好にシールするためのものである。この規制面６
の内径は、スリーブ２ａの外径より約１〜７％大きい内
径を有する。このようにスリーブ２ａの径方向膨張を規
制することで、後）ホする加熱溶融時の各デユープ１相
互の圧接及びチューブ１とスリーブ２ａとの圧接をより
確実なものとする。

一方、デユープ１の他端部１Ｃでは、この他端部１Ｃの
外周に外嵌されたスリーブ２ｂの外周を密閉容器３に密
着させ、この部分を気密に保持する。そして、各チュー
ブ１の他端部１Ｃにおける聞目端を大気に開放するよう
にしている。

なお、第１図中、符号「７」は断熱板であり、「８」は
密閉容器３内を減圧するためのパイプで必る。

次に、第１図に示す状態で、加熱板４を、チューブ１の
材質の融点より高い温度、本実施例では、約４００’Ｃ
まで加熱する。加熱板４は、チューブ１を容器３内に装
着する前に加熱しておいても゛良い。この加熱温度は、
後述するように、チューブ１及びスリーブ２ａの材質及
び気体空間５の大きざによって異なる。この加熱状態が
所定時間（本実施例では、約１０分）続いてチューブ１
の端部１ａ及びスリーブ２ａが十分に熱膨張し、スリー
ブ２ａ外周と膨張規制面６との密着及び各チューブ端部
１ａ相互の密着が向上し、気体空間５と密閉容器３内の
空間３ａとが十分にシールされた後に、パイプ８より密
閉容器３内の空気を吸引し、密閉容器３内の空間３ａを
減圧する。この減圧工程の際にも、加熱板４による加熱
が継続している。

減圧工程は、本実施例では約３０分間行う。その後、加
熱板４を取り外して、チューブ１の一端部１ａを空冷す
る。なお、パイプ３がら空気を吸収する減圧工程は、こ
の空冷時にも最初の数分程度は行うのが好ましい。チュ
ーブ１の融点以下に冷却されるまでに多小の時間がかか
るからである。

チューブ１の一端部１ａが完全に冷却された後に、この
束ねられたチューブ１を密閉容器３内から取り出し、次
に同様にして、チューブ１の他端部１Ｃ及びスリーブ２
ｂの融着を行う。

このようにして製造したチューブ束を熱交換用チューブ
として用いる際には、このチューブ束の両端を多小切削
して、各チューブ１の流路断面を狭めているチューブ１
の溶融部分を取り除くようにしている。

このような本発明の一実施例に係るチューブ束の製造方
法によれば、束ねられたチューブ１の端面１ｂから所定
距離だけ離れた加熱板４により気体空間５を介して加熱
するため、各チューブ１の端部１ａが径方向に均一にし
かも軸方向比較的幅広く加熱されることになる。

なお、軸方向融着幅をさらに大きくするために、加熱板
４の表面湿度を上げたり、離間距離ｔを狭めたりするこ
とも考えられるが、後）ホする比較例でも示すように、
ＰＦＡ製チューブ１が４００’Ｃ以上になると発泡して
チューブ端部１ａの潰れ等の不都合が生じることから、
好ましい離間距離ｔと加熱板４の表面温度とが考えられ
る。なお、外枠スリーブ２ａは、ＰＴＦＥ’！！であり
、融点が３２７°Ｃ付近であるため、これが４００’Ｃ
の加熱板４に接触しても発泡することはない。

実験によれば、デユープ１としてＰＦＡを用い、外枠ス
リーブ２ａとしてＰＴＦＥを用いた場合には、好ましい
離間圧１ｔと加熱板表面温度との関係は、表１に示すよ
うになる。

入−」− なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、種々に改変することが可能である。

例えば、上述した実施例では、外枠スリーブ２ａの端面
を加熱板４の表面に直接載置するようにしたが、これに
限らず、第３図に示すように、外枠スリーブ２ａの端部
とチューブ１の端部１ｂとを揃えると共に、このスリー
ブ２ａの端面を密閉容器３内に形成された内周突縁１０
で保持することにより、加熱板４と端面１ｂとの間に気
体空間５を形成するようにしても良い。この実施例の場
合には、デユープ１と外枠スリーブ２ａ、２ｂとの融点
が略同−の材質のものを用いる場合に都合が良い。

また、上述した実施例では、束ねられたチューブ端部１
ａ、１ｃとスリーブ２ａ、２ｂとの間の隙間にＰＦＡ製
棒相棒材入し、チューブ１と共に融着させ、各チューブ
１の形がくずれないようにすると共に、チューブとスリ
ーブとの間に隙間が生じないようにしたが、これに限ら
ず、スリーブ２ａ、２ｂ内に多数のチューブ１の端部１
ａ。

１Ｃをできるだけ隙間を生せしめないように挿入するよ
うにしても良い。

ざらにまた、上述した実施例では、真直ぐなチューブ１
の両端部を束ねて加熱融着するようにしたが、これに限
らず、曲折したチューブの端部を束ねて加熱融着するこ
とも本発明の範囲である。

また、この場合には、一方のチューブ端部を一束に加熱
融着し、他方のチューブ端部を二束以上に束ねて加熱融
着することも本発明の範囲である。

次に、本発明を、ざらに具体化した実施例及び比較例に
基づき説明する。

（実施例Ａ） 第１図に示すように、ＰＦＡ製チューブ１の一端部１ａ
の外周にＰＴＦＥ製外枠スリーブ２ａを外嵌すると共に
、チューブ１とスリーブ２ａとの隙間にＰＦＡ製棒相棒
材ケ所に挿入し、スリーブ２ａの径方向膨張を規制しつ
つ、加熱板４の温度４００℃で４０分間加熱工程を行う
と共に、密閉容器３内の真空度を２００〜３００ｍＨ（
］に保ちながら減圧工程を行った。また、デユープ１の
端部１ｂと加熱板４との離間距離ｔは２．５ｍでおった
。

１ｑられたチューブ束の端部正面図を第４図に示す。図
示上、符号「１５」は溶融したＰＦＡ製棒相棒材す。

また、第５図は、第４図に示す端面を軸方向わずかに切
削した場合の正面図を示す。

図示するように、各チューブの流路断面１ｄは潰れるこ
となく、各チューブが隙間を生じることなくシール性良
くハニカム状に融着されたことが確認された。また、チ
ューブとスリーブ２ａとが隙間を生じることなく融着し
ていることも確認された。

（比較例Ａ） スリーブの径方向膨張の規制を行いつつ、加熱板による
加熱を４０分間４００℃で行った。ただし、減圧（真空
引き）は行わなかった。その結果のチューブ束の端面を
第６図に示す。スリーブ２ａとチューブとの間に隙間が
観察された。

（比較例Ｂ） 加熱板にチューブ端面を接触させた状態で加熱した。そ
の他の条件は実施例Ａと同じである。その結果のチュー
ブ束の端面を第７図に示す。加熱板にチューブが接触し
て溶融したため、チューブが変形したのが確認された。

発明の詳細 な説明してきたように、本発明によれば、複数の熱可塑
性チューブの端部を束ねた後に、この束ねられたチュー
ブの端部外周にの外枠スリーブを外嵌し、この外枠スリ
ーブが外嵌された前記チューブの端部を、当該チューブ
の端部から所定距離だけ離れた加熱板により気体空間を
介して加熱すると共に、前記チューブ外の圧力を当該チ
ューブ内圧力に対して減圧し、前記各チューブの端部外
周を圧接状態で溶融させ、相互に固着せしめたので、チ
ューブ端部の潰れ等が生じることなく、均一にしかもシ
ール性良くハニカム状にチューブ東端部を融着させるこ
とが可能になるという優れた効果を奏する。その結果、
このようなチューブ束を熱交換用チューブとして用いれ
ば、耐薬品性、耐熱性、耐食性、シール性に優れた熱交
換器を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るチューブ束の製造方法
を示す断面図、第２図は本発明のその他の実施例を示す
要部断面図、第３，４図はそれぞれ本発明の実施例に係
るデユープ束端面の正面図、第５，６図はそれぞれ本発
明方法との比較例に係るチューブ東端面の正面図である
。 １・・・チューブ　　　１ａ、１ｃ・・・端部１ｂ・・
・端面　　　　２ａ、２ｂ・・・スリーブ４・・・加熱
板　　　　５・・・気体空間蕩　　ｌ　　図 第　　２　　図 葛　　３　７ ７　４　　ズ ｑ 第　　５　　ス ■　　６　　ス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の熱可塑性チューブの端部を束ねた後に、この
   束ねられたチューブの端部外周に外枠スリーブを外嵌し
   、この外枠スリーブが外嵌された前記チューブの端部を
   、当該チューブの端面から所定距離だけ離れた加熱板に
   より気体空間を介して加熱すると共に、前記チューブ外
   の圧力を当該チューブ内圧力に対して減圧し、前記各チ
   ューブの端部外周を圧接状態で溶融させ、相互に固着せ
   しめたことを特徴とするチューブ束の製造方法。 ２）前記外枠スリーブの半径方向膨張を規制しつつ、前
   記加熱板による加熱と前記減圧を行なったことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のチューブ束の製造方
   法。 ３）前記束ねられたチューブの端部外周と前記外枠スリ
   ーブとの隙間に、このチューブと略同一温度で溶融する
   材質の中実棒材を適宜配置した後に、前記加熱と減圧と
   を行ったことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載のチューブ束の製造方法。 ４）前記熱可塑性チューブは、フッ素樹脂であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項いずれかに
   記載のチューブ束の製造方法。