JPH0758159B2 - 樹脂細管製熱交換器用チューブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、樹脂細管製熱交換器の熱交換用チューブに
関するものである。

（従来技術） 最近では、例えば腐食性の高い液体の加熱、冷却等の熱
交換を目的として耐腐食性の高い合成樹脂製伝熱管を用
いた多管式シェル型熱交換器の開発が進められている
（例えば実開昭62−192088号公報、特開平１−127322号
公報等参照）。しかし、上記合成樹脂製の伝熱管は確か
に腐食しにくい反面、金属製の伝熱管に比べて熱伝導率
が極端に低い欠点がある。そのため、耐圧性の低下及び
ゴミ詰まりのないこと等を考慮したうえで、できるだけ
伝熱管の管径を小さくして細管状に形成し、且つ伝熱管
自体の肉厚をも薄くすること等の方法により、熱抵抗の
低減と伝熱面積の増大とを図るようにして熱交換効率を
向上させるように工夫している。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のように伝熱管自体の管径を小さくする
と、結局被加熱流体の流量が減少するので必然的に熱交
換容量が小さくなるし、また余りに肉厚を薄くすると自
然と撓みを生じてしまうので、その保持が難しい。ま
た、現在の技術では肉厚を薄くするには一定の限界があ
る。

（発明の目的） 本願発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、管径や厚さを小さくすることなく樹脂細管製の熱交
換用チューブ自体の熱伝導性能を向上させることによ
り、熱交換効率が高い樹脂細管製熱交換器用チューブを
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本願の請求項１および２記載の発明は、各々上記の目的
を達成するために次のような課題解決手段を有して構成
されている。

（１）請求項１記載の発明の課題解決手段 炭化ケイ素ウイスカーが所定量充填されたフッ素樹脂成
形体よりなっている。

（２）請求項２記載の課題解決手段 炭化ケイ素ウイスカーが重量比11％充填されたフッ素樹
脂成形体よりなっている。

（作用） 炭化ケイ素ウイスカーは、それ自体として極めて高い熱
伝導率を有している。

従って、請求項１記載の発明の構成のように当該炭化ケ
イ素ウイスカーをフィラーとして樹脂チューブ成型基材
であるフッ素樹脂マトリクスに充填すると、成型された
樹脂チューブ素材自体の熱伝導率も大きく改善されるよ
うになる。

そして、請求項２記載の発明の構成のように上記基材で
あるフッ素樹脂に充填される炭化ケイ素ウイスカーの量
は、重量比11％が適当である。

炭化ケイ素ウィスカーの充填率は、大きいほど熱伝導率
が大きくなり好ましいが、強度などの機械的性質の悪
化、成形性の低下などを考慮すると、重量比11％が適当
である。

（発明の効果） 従って、本願の各請求項の発明の樹脂細管製熱交換器用
チューブによると、熱伝導率が高く、かつ比較的支持の
容易な樹脂細管製熱交換器を提供することができるよう
になる。

（実施例） 以下、本願発明の実施例について詳細に説明する。

本実施例では、まず基材としてフッ素樹脂PFAを重量比9
0％とし、また炭化ケイ素ウイスカー（SiCウイスカー）
が重量比７％のもの（ｂ）、10％のもの（ｃ）、11％の
もの（ｄ）、15％のもの（ｅ）の４種類のサンプルを選
択し、それらを例えばヘンシェルミキサーを使用して13
50rpmの回転数下で各々10分間混合した後、２軸押し出
し機によりシリンダー温度380℃、スクリュー回転数50r
pmの押し出し条件下でベント口部より真空脱気しながら
溶融混練して各サンプル用のペレットを作製した。そし
て、その後、該４種の炭化ケイ素ウィスカー充填フッ素
樹脂ペレット（PFA/SiCペレット）を、それぞれ恒温槽
により230℃で10時間乾燥した。

以上のようにして作製した各ペレット（ｂ）〜（ｅ）を
最終的に単軸押出機を用いてシリンダー温度380℃、樹
脂押出量1.34kg/hrで押出し、かつ28.5m/minの速さで引
取り、外径約1mm、内径約0.75mmの熱交換用樹脂チュー
ブを作製した。

次に上記の様にして作製した上述のサンプル用のペレッ
ト（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）について行った物性
測定（熱伝導率、引張強度（破断点強度）、伸び
率）の結果をPFA基材単独のもの（ａ）と対比して次表
１に示す。この場合、熱伝導率は、例えば直径120mm、
厚さ7mmの円盤状のサンプルをホットプレスで成形し、
それを迅速熱伝導率計によって測定した。また、引張強
度および伸び率の測定はASTM規格 D1708に従って行っ
た。

上記の測定結果から明らかなように、炭化ケイ素ウイス
カー（SiCウイスカー）を重量比11％充填して作製した
ペレット（ｄ）では、従来のフッ素樹脂PFA基材単独の
場合（ａ）に比べて熱伝導率が約2.5倍、また同15％
充填のもの（ｅ）では約3.16倍にも向上しており、大き
く熱伝導率が向上することが分かる。

従って、少くとも熱伝導率を上げるためには炭化ケイ素
ウィスカー（SiCW）の充填率は高い方が良い。これは、
又第１図の測定データからも明らかである。

しかし、一方上記（表１）および第２図の測定データか
ら明らかなように、引張強度や伸び率は、上述のように
充填率が高くなる程低下する。従って、例えば本実施例
の樹脂製熱交換器用チューブが一般に束にして水平に支
持されたり、又メッシュ状に編成されたりすることを考
えると、余り炭化ケイ素ウィスカーの充填率を上げるこ
とはできない。そのような各種の用途を考えて見ると、
一応汎用性のある値としては、上記サンプル（ｄ）の11
％が適当であると考えられる。

従って、上記最終的に押し出し成形された本実施例の樹
脂細管製熱交換器用チューブによれば、従来のフッ素樹
脂単独組成の樹脂チューブによる場合に比較して遥かに
熱交換効率が高い樹脂細管製熱交換器を提供することが
できるようになる。また、その結果、支持も容易になる
とともに熱交換器自体を小型化することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の実施例における炭化ケイ素ウィス
カーの充填率と熱伝導率との関係を示すグラフ、第２図
は、同実施例における炭化ケイ素ウィスカー充填率と引
張強度等との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化ケイ素ウイスカーが所定量充填された
   フッ素樹脂成形体よりなることを特徴とする樹脂細管製
   熱交換器用チューブ。
2. 【請求項２】炭化ケイ素ウイスカーが重量比11％充填さ
   れたフッ素樹脂成形体よりなることを特徴とする樹脂細
   管製熱交換器用チューブ。