JPH0271094A - 樹脂製熱交換管 - Google Patents
樹脂製熱交換管Info
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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- F28F1/122—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and being formed of wires
-
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、湯沸器や給湯器などの熱交換器において、
ガスバーナーなどの直火で加熱する箇所に用いられる樹
脂製熱交換管に関するものである。
ガスバーナーなどの直火で加熱する箇所に用いられる樹
脂製熱交換管に関するものである。
[従来の技術]
従来、熱交換管には鋼管や真ちゅう管などの金属管か用
いられている。
いられている。
[発明が解決しようとする課題]
上記した金属管は、酸やアルカリに対し腐食しやすく、
また重積か重く、さらに管内を流れる水などの音が外部
に響きやすいという欠点かある。
また重積か重く、さらに管内を流れる水などの音が外部
に響きやすいという欠点かある。
そこで、前記した従来の金属管に代えて、軽↑で、耐腐
食性に優れ、管内の流通音か外部に響きにくい樹脂管を
、熱交換管に用いることができれば、金属管の」二記欠
点を解消できる。しかし、樹脂管を熱交換管として用い
るには、次のような問題点かある。
食性に優れ、管内の流通音か外部に響きにくい樹脂管を
、熱交換管に用いることができれば、金属管の」二記欠
点を解消できる。しかし、樹脂管を熱交換管として用い
るには、次のような問題点かある。
■開脂管は一般に熱伝導率が、金属管に比べて低いので
、熱効率が悪くて熱工不ルキーが有効に伝達されないた
め不経済であり、また直火で管を加熱した際に、管の周
面に熱が拡散されにくいため直火の当たる箇所だけが集
中的に加熱されて炭化する。
、熱効率が悪くて熱工不ルキーが有効に伝達されないた
め不経済であり、また直火で管を加熱した際に、管の周
面に熱が拡散されにくいため直火の当たる箇所だけが集
中的に加熱されて炭化する。
■樹脂材料の熱伝導率を向上させる方法として、熱伝導
率の高いフィラーを樹脂材料に混入する方法が提案され
ているが、〆捏練加工、成形性、製造コストなどの問題
からフィラーの混入Inに限界(せいぜい、50重量%
程度まで)かあ1)、熱交換管に必要な熱伝導率を達成
できない。いいかえれば、熱交換管として使用するため
には、高熱伝導性フィラーを70重量%以上混入する必
要があるか、加工及び成形か困難になり、コストも極め
て高くなる。
率の高いフィラーを樹脂材料に混入する方法が提案され
ているが、〆捏練加工、成形性、製造コストなどの問題
からフィラーの混入Inに限界(せいぜい、50重量%
程度まで)かあ1)、熱交換管に必要な熱伝導率を達成
できない。いいかえれば、熱交換管として使用するため
には、高熱伝導性フィラーを70重量%以上混入する必
要があるか、加工及び成形か困難になり、コストも極め
て高くなる。
■熱効率を向上させる方法として、管の外周面にフィン
を設けて受熱面積を増大させる方法かあるが、樹脂材料
でフィンを管と一体に成形すると、フィンの先端部か熱
劣化しゃすく、ま1こ成形も困難である。
を設けて受熱面積を増大させる方法かあるが、樹脂材料
でフィンを管と一体に成形すると、フィンの先端部か熱
劣化しゃすく、ま1こ成形も困難である。
この発明は、熱交換管を樹脂材料により製造する上で生
じる上記した課題を解決して、熱伝導率が高く、軽量で
、耐腐食性および低騒音性に優れた樹脂製熱交換管を提
供しようとするものである。
じる上記した課題を解決して、熱伝導率が高く、軽量で
、耐腐食性および低騒音性に優れた樹脂製熱交換管を提
供しようとするものである。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、この発明の第1の樹脂製熱
交換管は、例えば第1図に示すように、耐熱性樹脂管材
11の外周面に、銅、アルミなどの高熱伝導性部材21
を、一部を外方へ露出させて埋設している。
交換管は、例えば第1図に示すように、耐熱性樹脂管材
11の外周面に、銅、アルミなどの高熱伝導性部材21
を、一部を外方へ露出させて埋設している。
前記樹脂管材に用いる耐熱性樹脂としては、長期耐熱性
(UL温度インデックスで150’c以上)を有する熱
可塑性若しくは熱硬化性の耐熱樹脂が望ましい。また、
熱可塑性樹脂としては、例えばPEEK、 PES、
PPS、液晶ポリマー、ポリアミドイミドの1耐熱性樹
脂を1吏用する。熱硬化性樹脂としては、例えばフェノ
ール樹脂、ポリイミドの耐熱性樹脂を使用する。
(UL温度インデックスで150’c以上)を有する熱
可塑性若しくは熱硬化性の耐熱樹脂が望ましい。また、
熱可塑性樹脂としては、例えばPEEK、 PES、
PPS、液晶ポリマー、ポリアミドイミドの1耐熱性樹
脂を1吏用する。熱硬化性樹脂としては、例えばフェノ
ール樹脂、ポリイミドの耐熱性樹脂を使用する。
前記した耐熱性樹脂から選択した樹脂により、管材を射
出成形、押出成形成いは圧縮成形により成形する。この
場合に、管材の肉厚を薄(すればするほど、通水した際
の管表面温度が下がりやすくなり、熱伝導率が向上する
ことになる。
出成形、押出成形成いは圧縮成形により成形する。この
場合に、管材の肉厚を薄(すればするほど、通水した際
の管表面温度が下がりやすくなり、熱伝導率が向上する
ことになる。
しかし、管材の肉厚を薄くし過きると、強度の低下や成
形が難しくなるなどの問題が生じるので、管材の肉厚は
、0.5〜1.5mmの範囲にするとよい。
形が難しくなるなどの問題が生じるので、管材の肉厚は
、0.5〜1.5mmの範囲にするとよい。
樹脂管材11〜13の外周面に埋設する前記高熱伝導性
部材21〜23は、第1図のように帯状に連続するもの
、第4図のように独立したリング状のもの、第5図のよ
うに線材を網の目状に結合したものなどを用いる。いず
れのものち、樹脂管材の外周面に、高熱伝導性部材の一
部が外方へ露出するように埋設する。それらの埋設方法
としては、a、帯状に連続する高熱(云導性部材21を
用いる場合、樹脂管材11及び高熱伝導性部材21をそ
れぞれ樹脂管材1■の軟化温度付近まで予熱しながら、
高熱伝導性部材21を樹脂管材11の外周面にスパイラ
ル状に巻き付ける(第1図参照)、b、網の目状の高熱
伝導性部材23を用いる場合、高熱伝導性部材23を樹
脂管材13の軟化l黒度以上に加熱した状態で、樹脂管
材13の外周面に圧着して両者を一体化する(第5図及
び第6図参照)、c、a又はbの方法による埋設が困難
な場合、例えばリング状部材22を用いる場合、樹脂管
材12の外周面に溝を刻設し一部、その溝内にリング状
部材22を例えば予め加熱して膨張させ、冷却して収縮
させることにより嵌入した後、熱伝導率の高く且つ耐熱
性に優れた接着剤で接骨する(第4図参照)、なとの方
法がある。
部材21〜23は、第1図のように帯状に連続するもの
、第4図のように独立したリング状のもの、第5図のよ
うに線材を網の目状に結合したものなどを用いる。いず
れのものち、樹脂管材の外周面に、高熱伝導性部材の一
部が外方へ露出するように埋設する。それらの埋設方法
としては、a、帯状に連続する高熱(云導性部材21を
用いる場合、樹脂管材11及び高熱伝導性部材21をそ
れぞれ樹脂管材1■の軟化温度付近まで予熱しながら、
高熱伝導性部材21を樹脂管材11の外周面にスパイラ
ル状に巻き付ける(第1図参照)、b、網の目状の高熱
伝導性部材23を用いる場合、高熱伝導性部材23を樹
脂管材13の軟化l黒度以上に加熱した状態で、樹脂管
材13の外周面に圧着して両者を一体化する(第5図及
び第6図参照)、c、a又はbの方法による埋設が困難
な場合、例えばリング状部材22を用いる場合、樹脂管
材12の外周面に溝を刻設し一部、その溝内にリング状
部材22を例えば予め加熱して膨張させ、冷却して収縮
させることにより嵌入した後、熱伝導率の高く且つ耐熱
性に優れた接着剤で接骨する(第4図参照)、なとの方
法がある。
また、樹脂管材の外周面に埋設する高熱伝導性部材の埋
設深さが浅すぎると、ガスバーナーなとの直火で加熱し
た際に、高熱伝導性部材から目脂管材本体への熱伝導か
十分に行われないために、高熱伝導性部材の温度か高く
なり過ぎて樹脂管材本体を熱劣化させる恐れがある。
設深さが浅すぎると、ガスバーナーなとの直火で加熱し
た際に、高熱伝導性部材から目脂管材本体への熱伝導か
十分に行われないために、高熱伝導性部材の温度か高く
なり過ぎて樹脂管材本体を熱劣化させる恐れがある。
方、その埋設深さが深すきると、樹脂管材の外周面から
高熱伝導性部材が殆ど露出しなくなるので、伝熱面積を
拡大するというフィンとしての作用か消失する。また、
前記埋設深さだけでなく、高熱伝導性部材の太さ、高熱
(云導性部材の埋設間隔なとも熱伝導性に影響する。し
たかって、高熱伝導性部材の埋設深さは、高熱伝導性部
材の太さや間隔なとを考慮の上、適宜設定する。
高熱伝導性部材が殆ど露出しなくなるので、伝熱面積を
拡大するというフィンとしての作用か消失する。また、
前記埋設深さだけでなく、高熱伝導性部材の太さ、高熱
(云導性部材の埋設間隔なとも熱伝導性に影響する。し
たかって、高熱伝導性部材の埋設深さは、高熱伝導性部
材の太さや間隔なとを考慮の上、適宜設定する。
更に、前記高熱(云導性部材としては、熱伝導率か10
kcal/mh℃以上の材料が望ましく、例えば金属、
セラミック、カーホンを用いる。
kcal/mh℃以上の材料が望ましく、例えば金属、
セラミック、カーホンを用いる。
ところで、前記VJ1脂管材本体の熱伝導率は、一般的
に0.15〜0.25kcal/mh℃程度である。そ
こで、前記した樹脂管材の樹脂材料中に、高熱伝導性フ
ィラーを混練した?l材料を用いて(÷1脂管材を形成
すれば、樹脂管材本体の熱伝導率をかなり高くできるの
で、−層好ましい。また、このときに用いる熱1云導性
フイラーは、熱伝導率が10kcal/mh0c以上の
ものが望ましい。例えば、黒鉛、アルミナ、窒化ホウ素
、窒化アルミなどのセラミック扮、銅粉なとの金属粉、
アルミ短繊維などの金属短繊維、カーホン繊維、アルミ
ナ繊維を熱伝導性フィラーに用いればよい。
に0.15〜0.25kcal/mh℃程度である。そ
こで、前記した樹脂管材の樹脂材料中に、高熱伝導性フ
ィラーを混練した?l材料を用いて(÷1脂管材を形成
すれば、樹脂管材本体の熱伝導率をかなり高くできるの
で、−層好ましい。また、このときに用いる熱1云導性
フイラーは、熱伝導率が10kcal/mh0c以上の
ものが望ましい。例えば、黒鉛、アルミナ、窒化ホウ素
、窒化アルミなどのセラミック扮、銅粉なとの金属粉、
アルミ短繊維などの金属短繊維、カーホン繊維、アルミ
ナ繊維を熱伝導性フィラーに用いればよい。
そして、そのフィラーは、成形加工に悪影響を及ぼさな
い範囲内においてできるだけ多く混入する。このように
してフィラーを耐熱性樹脂に混練して成形した場合、フ
ィラーの材料や混入量を適宜設定することにより、樹脂
管材本体の熱伝導率は、0.8kcal/mh’c以上
に向上する。
い範囲内においてできるだけ多く混入する。このように
してフィラーを耐熱性樹脂に混練して成形した場合、フ
ィラーの材料や混入量を適宜設定することにより、樹脂
管材本体の熱伝導率は、0.8kcal/mh’c以上
に向上する。
次に、この発明の第2の樹脂製熱交換管は、例えば第7
図に示すように、耐熱性樹脂に高熱法・ぶ性フィラー(
図示せず)を混練して成形した耐熱性樹脂管材14の外
周面に、金属薄層31を設けている。この樹脂製熱交換
管の場合、その外周面に設けた金属薄層31が、前記し
た本発明の第1の樹脂製熱交換管における前記高熱(云
導性部材21〜23と違って、フィン状に外方へ露出し
ていないので、(云熱面積を増大するという効果をもた
ない。したかって、樹脂管材本体の熱伝導率を高めてお
く必要かあるため、高熱伝導性フィラーを混入した耐熱
性樹脂管材を用いなければならない。なお、耐熱性樹脂
管材の材料及び高熱伝導性フィラーとしては、前記した
第1の樹脂製熱交換管と同一のものを用いればよく、ま
た成形方法も共通する。
図に示すように、耐熱性樹脂に高熱法・ぶ性フィラー(
図示せず)を混練して成形した耐熱性樹脂管材14の外
周面に、金属薄層31を設けている。この樹脂製熱交換
管の場合、その外周面に設けた金属薄層31が、前記し
た本発明の第1の樹脂製熱交換管における前記高熱(云
導性部材21〜23と違って、フィン状に外方へ露出し
ていないので、(云熱面積を増大するという効果をもた
ない。したかって、樹脂管材本体の熱伝導率を高めてお
く必要かあるため、高熱伝導性フィラーを混入した耐熱
性樹脂管材を用いなければならない。なお、耐熱性樹脂
管材の材料及び高熱伝導性フィラーとしては、前記した
第1の樹脂製熱交換管と同一のものを用いればよく、ま
た成形方法も共通する。
前記金属薄層31は、真空蒸着やメツキなどの方法によ
り、樹脂管材14の外周面に容易に形成できる。また、
その金属薄層31の金属には、特に腐食による劣化を防
止するために、酸化しにくい材料を用いることか望まし
い。例えば、銅、アルミ、錫、亜鉛、ニッケルなどを用
いればよい。ところで、金属薄層31の厚み、及び樹脂
管材15の肉厚と金属薄層31の厚みの比については、
特に限定されるものではなく、管肉厚、管の内外径、樹
脂管材14及び金属薄層31の熱伝導率なとを考慮して
適宜決定すればよい。
り、樹脂管材14の外周面に容易に形成できる。また、
その金属薄層31の金属には、特に腐食による劣化を防
止するために、酸化しにくい材料を用いることか望まし
い。例えば、銅、アルミ、錫、亜鉛、ニッケルなどを用
いればよい。ところで、金属薄層31の厚み、及び樹脂
管材15の肉厚と金属薄層31の厚みの比については、
特に限定されるものではなく、管肉厚、管の内外径、樹
脂管材14及び金属薄層31の熱伝導率なとを考慮して
適宜決定すればよい。
また、この発明の第3の樹脂製熱交換管は、例えば第9
図に示すように、耐熱性樹脂管材15の外周面に、高熱
伝導性粉粒体41を溶着している。この樹脂製熱交換管
の場合、その外周面に溶着した高熱伝導性粉粒体41の
一部が、前記した本発明の第1の樹脂製熱交換管におけ
る前記高熱伝導性部材21〜23と同様に外方へ露出し
ているので、伝熱面積を増大するという効果をちってい
る。したがって、本発明の第1の樹脂製熱交換管と同様
に、高熱伝導性フィラーをt厖大していない耐熱性樹脂
を管材本体に用いることができる。しかし、第1の樹脂
製熱交換管の高熱伝導性部材21〜23に比へて伝熱面
積を増大させる効果かやや劣るので、樹脂管材本体の熱
伝導率を高めるためには、高熱伝導性フィラー(図示せ
ず)を混入した耐熱性樹脂管tイI5を用いる方か望ま
しい。なお、耐熱性樹脂管材15の材′l!1及び高熱
伝導性フィラーとしては、前記した第1の樹脂製熱交換
管と同一のものを用いればよく、また成形方法も共通す
る。
図に示すように、耐熱性樹脂管材15の外周面に、高熱
伝導性粉粒体41を溶着している。この樹脂製熱交換管
の場合、その外周面に溶着した高熱伝導性粉粒体41の
一部が、前記した本発明の第1の樹脂製熱交換管におけ
る前記高熱伝導性部材21〜23と同様に外方へ露出し
ているので、伝熱面積を増大するという効果をちってい
る。したがって、本発明の第1の樹脂製熱交換管と同様
に、高熱伝導性フィラーをt厖大していない耐熱性樹脂
を管材本体に用いることができる。しかし、第1の樹脂
製熱交換管の高熱伝導性部材21〜23に比へて伝熱面
積を増大させる効果かやや劣るので、樹脂管材本体の熱
伝導率を高めるためには、高熱伝導性フィラー(図示せ
ず)を混入した耐熱性樹脂管tイI5を用いる方か望ま
しい。なお、耐熱性樹脂管材15の材′l!1及び高熱
伝導性フィラーとしては、前記した第1の樹脂製熱交換
管と同一のものを用いればよく、また成形方法も共通す
る。
前記高熱伝導性粉粒体41は、その粉粒体=llを樹脂
管材15の軟化温度よりもやや高い温度に加熱した後、
粉粒体41上で樹脂管材[5を押し付けながら転がす(
第11図参照)ことにより、樹脂管材15の外周面に容
易に溶着できる。また、その高熱伝導性粉粒体4Iには
、例えば銅粉粒、アルミ粉粒、ニッケル粉粒などを用い
ればよいが、特に腐食による劣化を防止するために、酸
化しにくい材料を用いるのが望ましい。
管材15の軟化温度よりもやや高い温度に加熱した後、
粉粒体41上で樹脂管材[5を押し付けながら転がす(
第11図参照)ことにより、樹脂管材15の外周面に容
易に溶着できる。また、その高熱伝導性粉粒体4Iには
、例えば銅粉粒、アルミ粉粒、ニッケル粉粒などを用い
ればよいが、特に腐食による劣化を防止するために、酸
化しにくい材料を用いるのが望ましい。
「作用]
上記した措成を有する第1の樹脂製熱交換管によれば、
管内に例えば水などの被熱交換液を流通させて管の外側
からガスバーナーで加熱する際に、樹脂管材の外周面に
埋設された高熱伝導性部材を介して、加熱箇所に与えら
れた熱か高熱伝導性部材のもつ熱容量により一時的に蓄
えられた後、除々に管材の全面に拡散され、管内の被熱
交換液を管の周面から温める。同時に、管の外周面から
露出した部分の高熱伝導性部材か、管の受熱面積を増大
させ、フィンと同様の作用をして熱交換効率を向上する
。また、前記樹脂管材中に高熱伝導性フィラーを混入し
ておけば、管本体の熱伝導率も高くなり、熱交換効率が
一層向上する。
管内に例えば水などの被熱交換液を流通させて管の外側
からガスバーナーで加熱する際に、樹脂管材の外周面に
埋設された高熱伝導性部材を介して、加熱箇所に与えら
れた熱か高熱伝導性部材のもつ熱容量により一時的に蓄
えられた後、除々に管材の全面に拡散され、管内の被熱
交換液を管の周面から温める。同時に、管の外周面から
露出した部分の高熱伝導性部材か、管の受熱面積を増大
させ、フィンと同様の作用をして熱交換効率を向上する
。また、前記樹脂管材中に高熱伝導性フィラーを混入し
ておけば、管本体の熱伝導率も高くなり、熱交換効率が
一層向上する。
第2の樹脂製熱交換管によれば、管の外側からガスバー
ナーで加熱した際に、管の外周面上の金属薄層のもつ熱
容量によってバーナーの瞬間的な部分加熱面の熱か吸収
され、同時に金属薄層を伝わって管の全面に拡散される
。そして、高熱伝導性フィラーの混入により熱伝導率か
高められた管本体をとおして管内の被熱交換液を温める
。
ナーで加熱した際に、管の外周面上の金属薄層のもつ熱
容量によってバーナーの瞬間的な部分加熱面の熱か吸収
され、同時に金属薄層を伝わって管の全面に拡散される
。そして、高熱伝導性フィラーの混入により熱伝導率か
高められた管本体をとおして管内の被熱交換液を温める
。
第3の樹脂製熱交換管によれば、管の外側からガスバー
ナーで加熱した際に、管の外周面上の高熱伝導性粉粒体
のもつ熱容量によってバーナーの瞬間的な部分加熱面の
熱が吸収され、同時に高熱(云導性粉粒体を伝わって管
の全面に拡散され、管内の被熱交換液を管の周面から温
める。同時に、管の外周面上の高熱伝導性粉粒体か、管
の受熱面積を増大させて熱交換効率を向上する。また、
前記樹脂管材中に高熱伝導性フィラーを混入しておけば
、管本体の熱伝導率も高くなり、熱交換効率が一層向上
する。
ナーで加熱した際に、管の外周面上の高熱伝導性粉粒体
のもつ熱容量によってバーナーの瞬間的な部分加熱面の
熱が吸収され、同時に高熱(云導性粉粒体を伝わって管
の全面に拡散され、管内の被熱交換液を管の周面から温
める。同時に、管の外周面上の高熱伝導性粉粒体か、管
の受熱面積を増大させて熱交換効率を向上する。また、
前記樹脂管材中に高熱伝導性フィラーを混入しておけば
、管本体の熱伝導率も高くなり、熱交換効率が一層向上
する。
「発明の効果」
この発明の樹脂製熱交換管は、下記の効果を奏する。
(1)従来、主として鋼管が用いられていた熱交換管を
樹脂で成形できるので、軽量化でき、低騒音性(管内の
通水音などが外部に漏れにくい)、耐腐食性に優れた熱
交換管が得られる。特に、従来の鋼管では不可能であっ
た、酸性やアルカリ性の化学薬品液や硬水などの加熱に
利用できる。
樹脂で成形できるので、軽量化でき、低騒音性(管内の
通水音などが外部に漏れにくい)、耐腐食性に優れた熱
交換管が得られる。特に、従来の鋼管では不可能であっ
た、酸性やアルカリ性の化学薬品液や硬水などの加熱に
利用できる。
(2)管本体を射出成形、押出成形などにより容易に成
形できるので、生産性か向上し、製造コストを低減でき
る。
形できるので、生産性か向上し、製造コストを低減でき
る。
(3)この発明の第1及び第3の樹脂製熱交換管によれ
ば、その外周面に設けた高熱伝導性部材の一部又は高熱
伝導性粉粒体の一部が外方へ露出しており、伝熱面積を
増大するというフィンと同様の働きをするので、従来の
鋼管よりも熱効率が向上する。これにより、得ようとす
る熱交換量か等しい場合には、鋼管よりも熱交換管の本
数を少なくできるので、熱交換装置の構造が簡単になる
。
ば、その外周面に設けた高熱伝導性部材の一部又は高熱
伝導性粉粒体の一部が外方へ露出しており、伝熱面積を
増大するというフィンと同様の働きをするので、従来の
鋼管よりも熱効率が向上する。これにより、得ようとす
る熱交換量か等しい場合には、鋼管よりも熱交換管の本
数を少なくできるので、熱交換装置の構造が簡単になる
。
[実施例1
実施例1(本発明の第1の樹脂製熱交換管に関する実施
例) 液晶ポリマー(日本石油化学(株)製:商品名“ザイタ
ー”) CU L ?!i!度インデックス:240
℃]中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径3μmのア
ルミナ(昭和電工製、CB−05) g、、pJ曹云
導率: 21g kcal/mh’(l を50i
[it%、C界線り配合した。この複合材料からなるフ
ンパウンドを用いて、射出成形により、内径gmm、肉
厚1 m m %長さ150mmの樹脂管材11を得た
。この樹脂管材1](第2図)の熱伝導率は、1.08
kcal/mh℃であった。
例) 液晶ポリマー(日本石油化学(株)製:商品名“ザイタ
ー”) CU L ?!i!度インデックス:240
℃]中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径3μmのア
ルミナ(昭和電工製、CB−05) g、、pJ曹云
導率: 21g kcal/mh’(l を50i
[it%、C界線り配合した。この複合材料からなるフ
ンパウンドを用いて、射出成形により、内径gmm、肉
厚1 m m %長さ150mmの樹脂管材11を得た
。この樹脂管材1](第2図)の熱伝導率は、1.08
kcal/mh℃であった。
次に、111N記樹脂管材11の外周面に、深さ02m
mで溝幅0.5mmの溝teaを、溝11g間隔2mm
でスパイラル状に切削加工して刻設した(第2図参照)
。そして、iM記スパイラル状の溝11aに、高熱伝導
性部材としての直径1mmの銅線211]熱伝導率:
33g、 4 kcal/mh’c]を、耐熱性校び熱
伝導性に浸れたエボキ/樹脂系接百剤51により前記溝
11a、底に;ぞ着させて接青した(第3図参照)。接
iq剤51には、タウ・ケミカル日本(株)製・D、E
、M438のエポキ/樹脂中に、橋本化成工業(株)製
:BF、・ME Aを2phr投入し、80℃に加熱し
た後、前記高熱伝導性フィラーと同し粒子径3μmのア
ルミナを5G重1%、混練り複合したものを使用した。
mで溝幅0.5mmの溝teaを、溝11g間隔2mm
でスパイラル状に切削加工して刻設した(第2図参照)
。そして、iM記スパイラル状の溝11aに、高熱伝導
性部材としての直径1mmの銅線211]熱伝導率:
33g、 4 kcal/mh’c]を、耐熱性校び熱
伝導性に浸れたエボキ/樹脂系接百剤51により前記溝
11a、底に;ぞ着させて接青した(第3図参照)。接
iq剤51には、タウ・ケミカル日本(株)製・D、E
、M438のエポキ/樹脂中に、橋本化成工業(株)製
:BF、・ME Aを2phr投入し、80℃に加熱し
た後、前記高熱伝導性フィラーと同し粒子径3μmのア
ルミナを5G重1%、混練り複合したものを使用した。
この接管剤51の熱伝導率は、1.、l0kcal/m
h0Cであった。
h0Cであった。
なお、前記銅線2Iは、樹脂管材11の溶融温度まで加
熱した状態で、樹脂管材11の外周面に銅線21の一部
が露出するように巻き付けて溶着してもよい。
熱した状態で、樹脂管材11の外周面に銅線21の一部
が露出するように巻き付けて溶着してもよい。
比較例1
前記実施例1における樹脂管材(前記銅線を巻き付けな
い状態のもの) 比較例2 前記実施例1における液晶ポリマーたけて射出成形した
樹脂管材(前記高熱(云導性フィラーを混入していない
もの) 比較例3 鋼管(内径: 8mm、肉厚・1mm)試験方法 ■試験装置Aは、第12図に示すようにがスハーナー〇
を下端部に配flHf した装置本体Bのト端に、8本
の熱交換管1を下行にかつ取り替え可能に並設した溝造
のものを用いた。そして、各熱交換管1に通水しなから
ガスバーナーCの燃焼Hス(CH,カス)で加熱して温
めた(聡通水量15&/m1n)。この時、各熱交換管
1へ通水する前の入水11暫度T、と、各熱交換管1を
通水した後の高水温r!iT 2とを測定した。また、
前記試験装置Aにおいて、燃焼カスの入り口側カス温度
T3を及び出口側ガス温度′F4をi夏数箇所でそれ・
それ測定した。
い状態のもの) 比較例2 前記実施例1における液晶ポリマーたけて射出成形した
樹脂管材(前記高熱(云導性フィラーを混入していない
もの) 比較例3 鋼管(内径: 8mm、肉厚・1mm)試験方法 ■試験装置Aは、第12図に示すようにがスハーナー〇
を下端部に配flHf した装置本体Bのト端に、8本
の熱交換管1を下行にかつ取り替え可能に並設した溝造
のものを用いた。そして、各熱交換管1に通水しなから
ガスバーナーCの燃焼Hス(CH,カス)で加熱して温
めた(聡通水量15&/m1n)。この時、各熱交換管
1へ通水する前の入水11暫度T、と、各熱交換管1を
通水した後の高水温r!iT 2とを測定した。また、
前記試験装置Aにおいて、燃焼カスの入り口側カス温度
T3を及び出口側ガス温度′F4をi夏数箇所でそれ・
それ測定した。
■試験か終了した後は、ガスバーナーCを止めて通水を
継続し熱交換管1の加熱箇所を十分に冷却してから、実
験を繰り返した。
継続し熱交換管1の加熱箇所を十分に冷却してから、実
験を繰り返した。
■耐熱性は、試験終了後の熱交換管1の表面(外周面)
の状態によって評価した。
の状態によって評価した。
■1iii:を腐食性は、水の代わりに1%の硫酸水を
30日間通水(非加熱状態で)した後、熱交換管1の内
周面の侵食状態で評価した。
30日間通水(非加熱状態で)した後、熱交換管1の内
周面の侵食状態で評価した。
試験結果
下記の比較表から明らかなように、本発明の実施例1に
係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管よりも総括伝熱係
数が大幅に増加した。このため、同一熱量を得る場合に
は、本発明の熱交換管の本数を、鋼管の本数よりも少な
くできる。
係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管よりも総括伝熱係
数が大幅に増加した。このため、同一熱量を得る場合に
は、本発明の熱交換管の本数を、鋼管の本数よりも少な
くできる。
実施例1 比較例I 比較例2 比較例3熱伝導率kc
al/mh’c 1.0g 1,08 0
.22 33Q流ffi &/min
15 15 +5 15入水渇度
T、”C21,518,82G、2 2G、5高水
温度T、’0 2g、8 22.2 2:
a、2 24.3交換熱@ kcal/h 6
570 3103 2700 3439ガ
ス人口温度Tz’c 1(1451(1121110
997ガス出口昌度T、℃6618808861150
総括1云熱係数 365 152 12
7 173kcal/m”h’c 管の表面平均温度℃167 160 311
48耐熱性 ◎ △ ×
◎耐腐食性 ○ O○
×注) a、実施例1の熱伝導率は樹脂管材の熱伝導率を示す。
al/mh’c 1.0g 1,08 0
.22 33Q流ffi &/min
15 15 +5 15入水渇度
T、”C21,518,82G、2 2G、5高水
温度T、’0 2g、8 22.2 2:
a、2 24.3交換熱@ kcal/h 6
570 3103 2700 3439ガ
ス人口温度Tz’c 1(1451(1121110
997ガス出口昌度T、℃6618808861150
総括1云熱係数 365 152 12
7 173kcal/m”h’c 管の表面平均温度℃167 160 311
48耐熱性 ◎ △ ×
◎耐腐食性 ○ O○
×注) a、実施例1の熱伝導率は樹脂管材の熱伝導率を示す。
b ガス人口温度T3は測定点の平均温度C,ガス出口
温度T4は測定点の平均温度d、総括伝熱係数は管内面
の面積を基準に算出している。
温度T4は測定点の平均温度d、総括伝熱係数は管内面
の面積を基準に算出している。
実施例2(本発明の第2の樹脂製熱交換管に関する実施
例) 液晶ポリマー中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径3
μmのアルミナを混練り複合した実施例1と同一のコン
パウンドを用いて、射出成形により、内径8mm、肉厚
1mm、長さ150mmの実施例1と全く同一の樹脂管
材14を得た。
例) 液晶ポリマー中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径3
μmのアルミナを混練り複合した実施例1と同一のコン
パウンドを用いて、射出成形により、内径8mm、肉厚
1mm、長さ150mmの実施例1と全く同一の樹脂管
材14を得た。
次に、前記樹脂管材14の外周面に、アルミの薄層31
を真空蒸着法によって形成したく第7図及び第8図参照
)。この時の、アルミ薄層31の厚みは約1μmであっ
た。
を真空蒸着法によって形成したく第7図及び第8図参照
)。この時の、アルミ薄層31の厚みは約1μmであっ
た。
なお、金属薄層31は、アルミ以外に、亜鉛、二、ケル
なとを用いることかでき、また、亜鉛やニッケルの場合
は、メツキにより前記樹脂管材14の外周面に形成すれ
ばよい。
なとを用いることかでき、また、亜鉛やニッケルの場合
は、メツキにより前記樹脂管材14の外周面に形成すれ
ばよい。
比較例ビ
前記実施例2における樹脂管材(前記アルミ薄層を形成
する前の状態のもの) 比較例2゛ 前記実施例2における液晶ポリマーだけで射出成形した
樹脂管材(前記高熱伝導性フィラーを混入していないも
の) 比較例3゜ 銅管(内径−8mm、肉厚: 1mm)試験方法 ■前記実施例1と同様の試験装置Aを用いて、8本の熱
交換管1のうち中央付近の熱交換管1の1本に通水しな
からガスバーナーの燃焼ガス(CH,ガス)で加熱して
忍めた(通水量2g/m1n)。この時、燃焼ガス温度
(熱交換管lの入口側)が300 ℃となるようにカス
型を調整して試験した。
する前の状態のもの) 比較例2゛ 前記実施例2における液晶ポリマーだけで射出成形した
樹脂管材(前記高熱伝導性フィラーを混入していないも
の) 比較例3゜ 銅管(内径−8mm、肉厚: 1mm)試験方法 ■前記実施例1と同様の試験装置Aを用いて、8本の熱
交換管1のうち中央付近の熱交換管1の1本に通水しな
からガスバーナーの燃焼ガス(CH,ガス)で加熱して
忍めた(通水量2g/m1n)。この時、燃焼ガス温度
(熱交換管lの入口側)が300 ℃となるようにカス
型を調整して試験した。
■耐熱性は、試験終了後の熱交換管の表面(外周面)の
状態によって評価した。
状態によって評価した。
■耐腐食性は、水の代わりに1%の硫酸水を30日間通
水した後、熱交換管の内周面の侵食状態で評価した。
水した後、熱交換管の内周面の侵食状態で評価した。
試験結果
下記の比較表から明らかなように、本発明の実施例2に
係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管に近い総括伝熱係
数をもち、耐熱性も鋼管と同じように非常に良好であっ
た。また、耐腐食性については、鋼管よりも優れていた
。
係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管に近い総括伝熱係
数をもち、耐熱性も鋼管と同じように非常に良好であっ
た。また、耐腐食性については、鋼管よりも優れていた
。
実施例2 比較例1′比較例2°比較例3′総括伝熱係
数 kcal/m’h0c 166 152 127 +
73耐熱性 ◎ Δ ×
■耐腐食性 ○ ○ ○
×実施例3A(本発明の第3の樹脂製熱交換管に
関する実施例) 熱可塑性樹脂として選択したPEEK(佳辰化学(株)
製450G) [U L温度インデックス:240℃]
中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径2μmの玉状黒
鉛[熱伝導率: 72.8 kcal/mh’cコを3
0重1%、混練り配合した。この調合材料からなるフン
バウンドを用いて、射出成形により、内径8mm、肉厚
1mm、長さ150mmの樹脂管材15を得た。
数 kcal/m’h0c 166 152 127 +
73耐熱性 ◎ Δ ×
■耐腐食性 ○ ○ ○
×実施例3A(本発明の第3の樹脂製熱交換管に
関する実施例) 熱可塑性樹脂として選択したPEEK(佳辰化学(株)
製450G) [U L温度インデックス:240℃]
中に、高熱伝導性フィラーとして粒子径2μmの玉状黒
鉛[熱伝導率: 72.8 kcal/mh’cコを3
0重1%、混練り配合した。この調合材料からなるフン
バウンドを用いて、射出成形により、内径8mm、肉厚
1mm、長さ150mmの樹脂管材15を得た。
この樹脂管材15の熱伝導率は、0.9 kcal/m
h℃であった。
h℃であった。
次に、第11図に示すように前記樹脂管材15の溶融温
度付近(360℃)まで加熱した熱盤り上に、高熱伝導
性粉自体としての平均粉粒径Immの銅粒41[熱伝導
率: 338.4 kcal/mh’c]を載せて加熱
した後、その銅粒41上で前記樹脂管材15を横向きに
して前後に回転させながら押し付け、樹脂管材15の外
周面にほぼ均一に銅粒41を付着した(第9図及び第1
0図参照)。
度付近(360℃)まで加熱した熱盤り上に、高熱伝導
性粉自体としての平均粉粒径Immの銅粒41[熱伝導
率: 338.4 kcal/mh’c]を載せて加熱
した後、その銅粒41上で前記樹脂管材15を横向きに
して前後に回転させながら押し付け、樹脂管材15の外
周面にほぼ均一に銅粒41を付着した(第9図及び第1
0図参照)。
実施例3B(本発明の第3の樹脂製熱交換管に関する実
施例) 前記実施例3Aにおける玉状黒鉛の混入130重遣結合
15重世%に変更した以外は、実施例3Aと共通してい
る。この樹脂管材の熱伝導率は、O40kcal/mh
℃であった。
施例) 前記実施例3Aにおける玉状黒鉛の混入130重遣結合
15重世%に変更した以外は、実施例3Aと共通してい
る。この樹脂管材の熱伝導率は、O40kcal/mh
℃であった。
実施例3C(本発明の第3の樹脂製熱交換管に関する実
施例) 前記実施例3Aにおいて土状黒鉛を一切混入しないで樹
脂管材を形成し、前記実施例3へ及び3Bと同様に、銅
粒を樹脂管材の外周面に付着させた。この樹脂管材の熱
伝導率は、0.22kcal/ m h ℃であった。
施例) 前記実施例3Aにおいて土状黒鉛を一切混入しないで樹
脂管材を形成し、前記実施例3へ及び3Bと同様に、銅
粒を樹脂管材の外周面に付着させた。この樹脂管材の熱
伝導率は、0.22kcal/ m h ℃であった。
比・咬例1″
前記実施例3 、’lにおいて銅粒を付着していない樹
脂管材 比・咬例2” 前記実施例3Bにおいて銅粒を付むしていない樹脂管材 比較例3′′ 前記実施例3Cにおいて銅粒を付着していない樹脂管材 比較例1ド。
脂管材 比・咬例2” 前記実施例3Bにおいて銅粒を付むしていない樹脂管材 比較例3′′ 前記実施例3Cにおいて銅粒を付着していない樹脂管材 比較例1ド。
鋼管(内径: 8mm、肉厚: 1mm)試験方法
■前記実施例1と同様の試験装置Aを用いて、8本の熱
交換管lのうち中央付近の熱交換管1の1本に通水しな
がらガスバーナーの燃焼ガス(CH,ガス)で加熱して
温めた(通水ff12Q/m1n)。この時、燃焼ガス
温度(熱交換管lの入口側)が800℃となるようにガ
ス量を調整して試験した。
交換管lのうち中央付近の熱交換管1の1本に通水しな
がらガスバーナーの燃焼ガス(CH,ガス)で加熱して
温めた(通水ff12Q/m1n)。この時、燃焼ガス
温度(熱交換管lの入口側)が800℃となるようにガ
ス量を調整して試験した。
■耐熱性及び粉粒体の脱落度合いは、試験終了後の熱交
換管の表面(外周面)の状態によって評価した。
換管の表面(外周面)の状態によって評価した。
■耐腐食性は、水の代わりに1%の硫酸水を30日間通
水した後、熱交換管の内周面の侵食状態で評価した。
水した後、熱交換管の内周面の侵食状態で評価した。
試験結果
下記の比較表から明らかなように、本発明の実施例3A
−Cに係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管に近い総括
伝熱係数をもち、耐熱性も鋼管と同じように非常に良好
であった。
−Cに係る熱交換管は、従来の一般的な鋼管に近い総括
伝熱係数をもち、耐熱性も鋼管と同じように非常に良好
であった。
また、耐腐食性については、鋼管よりも優れていた。
総括伝熱係数
実施例3^実施例3B実施例30
kcal/m’h’c
耐熱性
1耐腐食性
粉粒体の脱落度合い
総括伝熱係数
kcal/m’h’c
耐熱性
耐腐食性
粉粒体の脱落度合い
◎ ○ ○
O○ ○
◎ ◎ ○
比較例1”比較例2”比較例3“比較例4”x
x x ◎○ ○
○ ×
x x ◎○ ○
○ ×
第1図はこの発明の第1の熱交換管の実施例を示す一部
正面図、第2図は第1図の熱交換管において高熱伝導性
部材の埋設前の状態を示す一部正面図、第3図は第[図
の■−■線拡大断面図、第4図はこの発明の第1の熱交
換管の第2実施例を示す一部正面図、第5図はこの発明
の第1の熱交換管の第3実施例を示す一部正面図、第6
図は第5図のv+−vr線断面図である。 第7図はこの発明の第2の熱交換管の実施例を示す一部
正面図、第8図は第7図の■−■線断面図である。第9
図はこの発明の第3の熱交換管の実施例を示す一部正面
図、第1O図は第9図のX−X線断面図、第11図は高
熱伝導性粉粒体の溶着方法の一例を示す斜視図である。 第12図は試験装置を示す概要図である。 l・・・熱交換管、11〜15・・・樹脂管材、lla
・・・溝、21〜23・・・高熱伝導性部材、31・・
・金属薄層、41・・・高熱伝導性粉粒体、51・・・
接着剤、A・・・試験装置、B・・・試験装置本体、C
・・・ガスバーナー、D・・・熱盤。 第 S 図 第6図 第 コ 図 第2図 ノ $3図
正面図、第2図は第1図の熱交換管において高熱伝導性
部材の埋設前の状態を示す一部正面図、第3図は第[図
の■−■線拡大断面図、第4図はこの発明の第1の熱交
換管の第2実施例を示す一部正面図、第5図はこの発明
の第1の熱交換管の第3実施例を示す一部正面図、第6
図は第5図のv+−vr線断面図である。 第7図はこの発明の第2の熱交換管の実施例を示す一部
正面図、第8図は第7図の■−■線断面図である。第9
図はこの発明の第3の熱交換管の実施例を示す一部正面
図、第1O図は第9図のX−X線断面図、第11図は高
熱伝導性粉粒体の溶着方法の一例を示す斜視図である。 第12図は試験装置を示す概要図である。 l・・・熱交換管、11〜15・・・樹脂管材、lla
・・・溝、21〜23・・・高熱伝導性部材、31・・
・金属薄層、41・・・高熱伝導性粉粒体、51・・・
接着剤、A・・・試験装置、B・・・試験装置本体、C
・・・ガスバーナー、D・・・熱盤。 第 S 図 第6図 第 コ 図 第2図 ノ $3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、耐熱性樹脂管材の外周面に、高熱伝導性部材を、一
部を外方へ露出させて埋設したことを特徴とする樹脂製
熱交換管。 2、前記樹脂管材を、耐熱性樹脂に高熱伝導性フィラー
を混練して成形した請求項1に記載の樹脂製熱交換管。 3、前記高熱伝導性部材の熱伝導率が10kcal/m
h℃以上である請求項1又は2に記載の樹脂製熱交換管
。 4、耐熱性樹脂に高熱伝導性フィラーを混練して成形し
た耐熱性樹脂管材の外周面に、金属薄層を設けたことを
特徴とする樹脂製熱交換管。 5、耐熱性樹脂管材の外周面に、高熱伝導性粉粒体を溶
着したことを特徴とする樹脂製熱交換管。 6、前記樹脂管材を、耐熱性樹脂に高熱伝導性フィラー
を混練して成形した請求項5に記載の樹脂製熱交換管。 7、前記高熱伝導性粉粒体の熱伝導率が28kcal/
mh℃以上である請求項5又は6に記載の樹脂製熱交換
管。 8、前記耐熱性樹脂管材の材料である耐熱性樹脂が、U
L温度インデックスで150℃以上の長期耐熱性を有す
る熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂から選択された請求項
1、2及び4〜6のいずれかに記載の樹脂製熱交換管。 9、前記高熱伝導性フィラーの熱伝導率が、10kca
l/mh℃以上である請求項2、4及び6のいずれかに
記載の樹脂製熱交換管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22215988A JPH0271094A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 樹脂製熱交換管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22215988A JPH0271094A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 樹脂製熱交換管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0271094A true JPH0271094A (ja) | 1990-03-09 |
Family
ID=16778103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22215988A Pending JPH0271094A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 樹脂製熱交換管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0271094A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001044742A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-21 | Maxwell Davidson Limited | Composite material |
JP2004239600A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-26 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | 樹脂材製フィン部材を外装した伝熱管 |
JP2007093073A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | フィンチューブ |
US8062726B2 (en) * | 2001-12-17 | 2011-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Heat-conducting thermoplastic compounds and uses thereof |
CN106987091A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-28 | 安徽普瑞普勒传热技术有限公司 | 一种管壳式换热器用换热材料 |
EP3150955A4 (en) * | 2014-05-28 | 2018-02-14 | Kyocera Corporation | Flow channel member, and heat exchanger and semiconductor module each using same |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP22215988A patent/JPH0271094A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001044742A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-21 | Maxwell Davidson Limited | Composite material |
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JP4703340B2 (ja) * | 2005-09-28 | 2011-06-15 | 臼井国際産業株式会社 | フィンチューブ |
EP3150955A4 (en) * | 2014-05-28 | 2018-02-14 | Kyocera Corporation | Flow channel member, and heat exchanger and semiconductor module each using same |
CN106987091A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-28 | 安徽普瑞普勒传热技术有限公司 | 一种管壳式换热器用换热材料 |
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