JPH0359400A - プラスチックチューブ熱交換器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、伝熱管としてプラスチックチューブを用い
る熱交換器の改良に係り、詳しくは、静電気の帯電が少
ないプラスチックチューブ熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

プラスチックチューブを用いた熱交換器においては、過
熱水蒸気や有機溶剤などの絶縁性の高い流体をチューブ
内に流通させると、チューブの内側が流体との摩擦によ
り高度に帯電する。このため、チューブの外側にメツキ
族等の導電性肢体がある場合には、両者の間で放電が生
じ、その結果、チューブの管壁に微細な亀裂が発生する
ことがあった。

このような従来のプラスチックチューブ熱交換器を改善
するため、例えば特開昭５９−９７５００号公報には、
プラスチックチューブ内にアース線用の導線を挿通し、
その両端を蒸気供給管、液戻し管に挿入することにより
、チューブに帯電した静電気を外部に逃がす構成のもの
が提案され、また本出願人も特開昭６２−１７５５９７
号として、プラスチックチューブの管壁を、少量の導電
性充填材を混入した体積固有抵抗の高いプラスチック組
成物で形成することを提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

アース線を挿入する熱交換器では、プラスチックチュー
ブの本数が多い場合にはそれが非常に面倒であり、しか
も使用中にアース線が断線しゃずいという欠点があった
。本出願人の提案になる熱交換器は、これらの問題点を
解決するものであって、実用上は特に問題はみられない
が、さらに検討を重ねたところ、充填材が必ずしも導電
性のものではなくても管壁の局部破壊を阻止できること
を見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、導電性充填材に代えて非導電性の充填材
をプラスチックチューブの管壁に分散させることにより
、静電気の帯電を低減したプラスデックチューブ熱交換
器の提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚するため、この発明では、伝熱管がプラ
スデックチューブからなる熱交換器において、プラスチ
ックチューブにチューブ母材とは異なる非導電性の充填
材を混入したことを特徴としている。

この構成において、非導電性充填材としては、特に限定
はされないが、例えば窒化ホウ素、窒化アルミ、炭化ケ
イ素、アルミナ、酸化チタン、シリカ等のセラミックス
の粉末あるいは繊維を挙げることができる。これらの充
填材は、耐熱性と耐食性に優れているので、熱交換器の
伝熱管に混入して使用する上で好都合であり、単独もし
くは昆合物として添加することができる。さらに、これ
ら充填材は、必ずしも管壁全体に一様に分散させる必要
はなく、例えば二層押出成形法などにより、絶縁性の流
体が流通する側のチューブの壁面部分に集中させて分散
したものであってもよい。なお、充填材の配合量は、そ
の種類、形状、大きさ、入れ方などによっても異なるが
、プラスチック材料に対して１〜５０重量％の範囲で選
択される。

〔作用〕

一般に、プラスチック等の高絶縁材料においては、その
体積固有抵抗値が１０口Ω・ｃｍ以上であると、材料内
部を電荷が移動することはないと言われている。したが
って、帯電防止を行なうには、これまではカーボンブラ
ック等の導電性の高い充填材を混入してその体積固有抵
抗値をＩｏ７Ω・ｃｍ以下に低下させ、電荷が移動でき
るようにする必要があるとされている。

それに対して本発明では、チューブ母材とは異なる材質
の非導電性の充填材が混入されたプラスチックチューブ
か伝熱管として使用され、その体積固有抵抗は、充ＰＸ
材を含まないプラスチック材料と何ら変わるところはな
く、高い絶縁性がそのまま維持されている。それにもか
かわらず、静電気による管壁の局部破壊が発生しないの
は、チューブ壁内において、母材と充填材とが交互分極
して正負電荷が相殺される結果、チューブ内周例と外周
側とに分極する電荷量が低下し、それによって帯電電荷
量においてもその上限が低下し、それがプラスチックチ
ューブの絶縁破壊電圧を超えないことによる。

〔実施例つ 第１図はこの発明によるプラスチックチューブ熱交換器
の一実施例を示す正面図で、第２図は伝熱管の端末部付
近の拡大部分縦断面図である。

図示のプラスチックチューブ熱交換器ｌは、例えばテト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合樹脂（ＰＦ’Ａ）８０重量部と二酸化ケイ素
（シリカ）粉末２０重量部の混合物からなるチューブ２
を伝熱管とするものであって、このプラスチックチュー
ブ２を多数本束ね、個々のチューブ２の端末部を四フブ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる鍔付スリーブ３に
一体融着させ、且つ各プラスチックチューブ２の端末を
蜂の巣状に成形して相互融着させた密封構造の結合部４
を形成して構成されている。このプラスチックチューブ
熱交換器ｌは、その使用時には第１図に示すように、端
末継手ＩＯを介して配管系に連接されるヘッダ１１に接
続される。

このようにして構成されるプラスチックチューブ熱交換
器ｌについて、実際にメツキ槽に浸漬して過熱水蒸気を
流したところ、プラスチックチューブ２の管壁には亀裂
は全く発生しなかった。なお、ここで用いたプラスチッ
クチューブ２の体積固有抵抗は１０′５Ω・ｃｍ以上で
、その表面抵抗についてもＩＱ＋５Ω以上であって、充
填材を全く含まないものとの差はみられなかった。

次に、非導電性充填材の添加に基づく帯電防止効果につ
いて、チューブ２を形成する樹脂組成物の電気的特性の
面から確認するため、下記の実験を行なった。

前記プラスチックチューブ２と同じ組成で２２ｍｍＸ　
Ｉ　７　ｍｍＸ　５　■の板状の試料（試料１）を作り
、さらに比較例として同じ寸法でシリカ粉末を含まない
ＰＦＡ板（試料２）を作製し、それぞれ２３℃、４５％
ＲＨの条件における帯電電荷量を測定した。

そして、これら試料を４５°の角度に傾斜させた黄銅製
の滑り台（長さ３００　ｍｍ）の溝を滑らせ、それぞれ
落下後の帯電電荷量を測定した。なお、比較のためにあ
らかじめ除電処理（１５０℃で３０時間）したものにつ
いても同様な試験を行なった。

その結果を次表に示す。

この表から明らかなように、同一試料においては、除電
処理の有無に関係なく落下後の電荷量がほぼ同じレベル
になっていることから、帯電電荷量はチューブを形成す
る素材の組成によって決まることが推察される。したが
って、その値が充填材を全く含まないもの（試料２）に
比べて小さいシリカ粉末を含むもの（試料ｌ）は、帯電
しにくくなっていることがわかる。さらに、あらかじめ
除電処理をしたものと除電処理をしないもの同志で比較
すると、いずれの場合もシリカ粉末を混入したもののほ
うが電荷量が少ないことから、帯電しにくくなっている
ことがわかる。

これらの実験結果から、帯電する電荷量が少ない組成物
からなるプラスチックチューブを伝熱管として使用する
本発明の熱交換器では、静電気の放電に起因する管壁の
亀裂が完全に阻止されていることが裏づけられる。

なお、この発明において用いるプラスチック材料として
は、ＰＦＡのほかにＰＴＦＥ、四フッ化エチレンー六フ
ッ化プロピレン共重合樹脂、エチレン−四フン化エチレ
ン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（Ｐ
　Ｖ　ｄＦ　）等のフッ素系樹脂、あるいはオレフィン
系樹脂などの耐薬品性に優れた樹脂が好適である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によるプラスチックチュ
ーブ熱交換器では、プラスチックチューブの管壁に非導
電性の充填材を混入することにより、帯電を抑制したプ
ラスチックチューブを伝熱管として用いている。このた
め、過熱水蒸気や有機溶剤などの絶縁性の高い流体を流
通させたときに、両者の摩擦によって発生する静電気が
、管壁に亀裂を生じさせるほどのレベルにならず、耐久
性は大幅に向上する。さらに、接地する必要がないから
、取り扱いも簡単である。また、セラミックス粉末等の
耐食性が良好で不純物の少ない充填材を混入するから、
カーボンブラックや金属粉末などの導電性充填材を使用
したものに比べると、使用中の溶出物が著しく減少し、
流体の汚染を防止できるという効果も得られる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えばプラスチックチューブを多数本束ねる代わりに
長尺のチューブを渦巻状にしたり、さらにプラスチック
材料、非導電性充填材の種類、配合量を変更したり、ま
たプラスチックチューブを、絶縁性流体と接触する側を
非導電性充填材を含む組成物で形成した二層構造にする
など、この発明の技術思想内での種々の変更はもちろん
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるプラスチックチューブ熱交換器
の一実施例を示す正面図、第２図は伝熱管の端末部付近
の拡大部分縦断面図である。 ２ニブラスチツクチユーブ、３：鍔付スリーブ、４：結
合部、ｌＯ：端末継手。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱管がプラスチックチューブからなる熱交換器
   において、前記プラスチックチューブは、チューブ母材
   とは異なる非導電性充填材が混入されていることを特徴
   とするプラスチックチューブ熱交換器。