JPS602894A

JPS602894A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPS602894A
Application number: JP15516283A
Authority: JP
Inventors: ジヨ−ジ・フランシス・ベル; ジヨン・ウイリアム・ホプキンス; ラルフ・レイエス; フランク・リチヤ−ド・ビト−
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-01-09
Also published as: CA1252082A

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】熱可塑性管状熱伝達要素を有する熱交換器そして殊に熱
伝達機ス２がフルオロカーボン重合体から製造されてい
る熱交換器は硫酸および二酸化硫黄ガスのような腐食性
媒体を含む熱伝達の用途に広く使用されている。エネル
ギの価格の高騰とともに熱回収技術が金属の仕上げに使
用されているような小さいプロセス浴に応用されるよう
になってきた。

このような用、途のために、現在重合体状材料の非腐食
性チューブを有する小さい浸漬コイルを利用することが
できる。これらの小さい浸漬コイルは単一で使用するか
または適当な場合には組み合わせて使用していくつかの
かかる小さいコイルの組合せに基づいたモジュール構造
ヲ構成することができる。かかるモジュール構造は例え
ば米国特許第３，２８５，５３４号および第４．０３Ｃ
Ｉ、５４０号１！Ａ細書に記載されている。

多数の小さい浸漬コイル熱交換器を製造する場合、代表
的には、１個またはそれ以上の熱交換チューブがフレー
ムを進してらせん状に巻かれる。しかしなから、腐食性
環境の中での使用時間が経過するにつ力、て、熱交換チ
ューブのうちの１個またはそれ以上のチューブの取替え
が屡々必要になる。そ八故に、小型浸漬コイルユニット
の最初の組立てをも容易ならしめる熱交換チューブの容
易な取シ替え方法をめることが必要である。それに加え
て、モジュール構造のために多数のコイルを必要とする
場合にその他のかかる浸漬コイルと組み合わせて使用す
ることに容易に適応しつる構造を得ることが継続して必
要である。

本発明は重合体状材料のチューブを容易に組み立て巨つ
取り替えることができる改良された熱交換装置ならびに
２細首たはそれ以上のかかる装置をグループにまとめた
配列に結合する装置を提供するものである。

特定的に述べると、本発明は半径方向フレームの内部に
支持されたらせん形に巻かれた重合体状材料のチューブ
の少くとも１個のコイルを備え、前記半径方向フレーム
が前記チューブの配列方向に対して横方向に配置された
平坦な部分を有する熱交換装置において、前記平坦な部
分が円周方向に折シたたむことができ、ぞして前記装置
がさらに１個またはそれ以上の同様な装置と組み合わさ
れるようになった装置を備えていることを特徴とする熱
交換装置を提供するものである。

本発明は冷付図面を参照すると最も明瞭に理解すること
ができる。しかしながら、添付図面は当業者には容易に
明らかになる本発明の種々の別の構造を単にＶす示した
ものである。

第１図は平坦な半径方向フレーム部分１３．１４．１５
および１６を有する折シたたみａ丁能な半径方向フレー
ム１２の内部に支持されたらせん形に巻かれた重合体状
材料のチューブの単一コイル１１を有する１固々の熱交
換装置１０を示している。

こｎらの平坦なフレーム部分１３，１４，１５．１６は
中央リンク装置１７によ多結合されている。この中央リ
ンク装置１７はＢ’）ンク装置が所定位置に配置さ＋１
Ｌ−Ｃいるときに４個の平坦なフレーム部分１３，１４
，１５．１６が所定位置に保持され且つ該リンク装置が
取り外されたときに該フレーム部分を円周方向に折シた
たむことができるように該フレーム部分を結合している
。外側支持部材１８が熱交換装置に重量を付加しそして
らせん形に巻かｉ″したチューブコイル１１を保Ｆａし
−ｃいる。外側支持部材１８を耐食性コーティング、例
えば、テフロン■フルオロカーボン重合体コーティング
を■する鋼棒材料から製造し、且つ熱交換ユニットの組
立および分解を容易にするために外側支持部材１８に隙
間１９を設けることが好ましい。例えば、らせん形に巻
かれた熱伝達チューブを取シ替える際に、中央リンク装
置１７は該中央リンク装置を平坦なフレーム部分１３．
１４，１５．ｉ６に連結しているリベットを取シ外し、
その後中央リンク装置１７自体を取シ外すことによシ取
シ外される。平坦なフレーム部分１３．１４，１５．１
６のすべてが隙間１９の位置まで移動せしめられ、そし
て折シたたみ可能なフレームおよびチューブのユニット
全体が便利に取）外される。

図示の代表的なリンク装置１７は平坦なフレーム部分１
７Ｊ、１４，１５．１６を収納するようになった４ｍの
支持薄板部分２１を備えた中央本体部分２０を有してい
る。フレーム部分１３，１４，１５．１６は各々の組の
両方の支持薄板部分２１およびその間に配−置された平
坦なフレーム部分１３，１４，１５．１６に通されたピ
ンまたはリベット２２によシ固定゛することができる。

これらの平坦なフレーム部分１３，１４，１５．１６を
結合するために、その他のリンク装置、向えば、各々の
２個の隣接した平坦なフレーム部分１３，１４，１５．
１６の間のヒンジのようなリンク装置を使用することが
できる。

個々の熱父換ユニットは円周方向に折多たたみ可能なフ
レーム１２の内部に装着された多数のらせん形に巻かれ
た管状コイルを備えることができる。３個または４個の
このようなコイルを折シたたみ可能なフレームの内部に
装着して゛単一の熱交換ユニットを形成することが好ま
しい。１固々の熱交換ユニットは外側フレームと組み合
わせて水平方向または垂直方向に並置して連結すること
ができる。これは外側フレーム部材を一緒に固定する連
結ブロックを使用することによシ便利に実施することが
できる。これらの熱交」桑ユニットはまた中央リンク装
置の中央部にＡさルたボルトによシ中心部を相互に連結
することができる。

コイルを構成するために防用される管状要素は一般的に
は熱可塑性重合体で形成されている。

管状要素はフルオロカーボン重合体材料でしかもこの明
細書にＪ令考のだめに記載した米国特許第３，２２８，
４５６号明細膿：に開示さ几ているようなサイズで形成
されることが好ましい。特に、デュポン社によシテフロ
ン■なる商品名で販売されているテトラフルオロエチレ
ンの重合体および共重合体が遇している。かかるフルオ
ロカーボン熱り塑性重合体の代表的な例はポリへキサフ
ルオロプロピレンで変性されたポリテトラフルオロエチ
レン１、テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロゾ
ロピルビニルエーテルの弗Ｘ　化されたイオン交換重合
体および共重合体を包含している。それに加えて、本発
明の精神から逸脱することなく、熱可塑性であシ且つ取
如扱われる流体と相容性を有し且つ所望の操作状態にお
ける強度のような適当な性状を有しさらに所望の用途の
ために適当な熱伝４率を有する有機重合体状組成物を包
含するその他の重合体を使用することができる。

本発明の管状要素を製造するために使用されるフルオロ
カーボン重合体がベース重合体の熱伝導率を増大させる
ために充填剤粒子を含んでいるとさらに好ましい、管状
要素は、例えば、フルオロカーボン重合体と、２ミクロ
ンよシも大きい粒径を有する約５〜４５重Ｅａ％の黒鉛
とを含有することができる。このような管状要素の訓製
はこの明＃Ｉ曹に参考のために記載した米国特許第３，
７１８，１８１号明細豊に開示されている。

第２図は外側フレームを使用して一連の個々の熱交換ユ
ニットを組み合わせることによ多グループにまとめられ
た熱交換ユニットを形成するだめの好ましい装置の詳細
を示した部分的に組み立てられた熱交換ユニットの分解
図である。

第２図に示した実施態様においては、この組合せはホル
ト３０およびナツト６１を外側フレームユニット３２，
３３．３４および６５と組み合わせて使用することによ
シ構成される。外側フレームユニツ）　３２．）３，３
４および６５は耐食性熱可塑性材料またはテフロン■フ
ルオロカーボン重合体樹脂のような耐食性熱可塑性樹脂
でコーティングされた金属から製造される。個々の熱交
換ユニットの半径方向フレームは切欠部６６および３７
のような結合用切欠部を使用することによシ外側フレー
ムユニットの内部に連結せしめられる。

符号３２および３３で示したようなこれらのフレームユ
ニットは控え板３８まだは３９およびリベット４０およ
び４１のような控え板およびリベットを使用することに
よシ共に固定される。

かかる構造を使用することによシ、グループにまとめた
ユニットを隣接位置および整列位置の両方において組み
立てることができる。

第３図は１２個の個々の熱交換ユニットを備えた組み立
てらｎた熱交換ユニットを示している。この組み立てら
れた熱交換ユニットには第２図に示したような外側フレ
ームが取方っけられている。これ；らの、阻み合わされ
た熱交換ユニット中のＭｆ、体の流れは第３図に示した
ように入口ヘッダ４２および出口ヘッダ４３を通るよう
に向けることができる。入口ヘッダ４２および出口ヘッ
ダ４３は個々の熱交換ユニッ）１０に通さ九ている熱交
換流体の流れを与える。個々の熱交換ユニットのコイル
１１はチューブコネクタ４４を介して入口ヘッダ４２お
よび出口ヘッダ４３に連結されている。

第３図に示した構造から理解されるように、個々の熱交
換ユニットのサイズｉ　ｆｃは幾何学的にグループにま
とめることについては実施面での制限はない。さらに小
型の組み立てられた熱交換ユニットもまた鍍金浴および
居食性流出液の流れのようなある熱交換環境の中に個々
に配置することができる。

本発明の装置はそれに匹敵する従来知られている熱交換
装置に優るいくつかの重要な利点を有している。これら
の利点はグループにまとめら几た熱交換ユニットの組立
および分解が容易であること、損傷した重合体状材料の
チューブコイルの取替えが容易である゛こと、熱交換装
置の掃除が容易であること、そして最小の在庫投資で所
望の熱伝達能力を有するグループに１とめられた熱交換
ユニット＋形成することが容易であることを包含してい
る。この熱交換装置の最初の組立は半径方向フレーム部
分の折〃たたむことができる性質のために容易になって
いる。

その理由は、これらの半径方向フレーム部分が折シたた
唸れたときにチューブを各々の半径方向フレーム部分に
別個に通すかわシに、折シたたまれた半径方向フレーム
部分の１組の整列した穴に重合体状材料のチューブを通
すことが可能であるからである。

本発明の熱交換装置は作動中二つの渡流体の間の熱交換
を行うために使用することができる。

代表的な流体は異なる端度および異なる温度の硫酸を含
んでいる。この熱交換装置はチューブの内部に流体を通
し且つチューブの外側にガスを通して１更用することが
でき、例えば、二酸化硫黄ガスをチューブの外側にそし
て水をチューブの内側に通して使用することができる。

本発明の装置は流体の一力または両方の腐食性が高い場
合に一力の流体から他力の流体に熱交換を行うために最
もひんばんに１更用されている。チューブの汚れを阻止
するために、一般的には、二つの流体のうちの清浄な流
体をチューブの内側に使用すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は円周方向に折シたたみ可能な半径方向フレーム
の内部に支持されたらせん形に巻かれたフルオロカーボ
ン重合体のチ二−ブの１個のコイルを示した本発明の熱
交換装置の等角投影図、第２図は本発明の部分的に組み
立てられた熱交換ユニットの分解図、第３図は多重熱交
換装置を形成するために一緒にグループとして集成され
た１２個の個別の熱交換ユニットを示した図である。１０・・・熱交換装置、１１・・・コイル、１２・・・
半径方向フレーム、１３，１４，１５．１６・・・半径
方向フレーム部分、１７・・・中央リンク装置、１日・
・・外側支持部材、２０・・・中央本体部分、２１・・
・支持薄板部分、２２・・・ビン、３０・・・ボルト、
３１・・・ナラ）・、３２．ろ３　、３４　、３５・・
・外ｌｌ１ｌｊフレームユニット、３６．６７・・・切
欠部、３８．３９・・・控え板１．！１０．４１・・・
リベット、４２・・・入口ヘッダ、４６・・・出口ヘッ
ダ、４４・・・チューブコネクタ。特許出願人　イー・アイ・デュポン・ド・ネモアース・
アンド・コンパ二一アメリカ合衆国プラウエア用（１９７１１）ニューアーク・ミルプルツクロード２９

Claims

【特許請求の範囲】１）半径方向フレームの内部に支持されたらせん形に巻
かれた重合体材料のチューブの少くとも１個のコイルを
備え、前記半径方向フレームが前記チューブの配列方向
に対して横方向に配置された平坦な部分を有する熱交換
装置において、前記平坦な部分が円周方向に折シたたみ
可能であシ且つ前記熱交換装置がさらに１個またはそれ
以上の同様な装置と組み合わされるようになった装置を
備えていることを％徴とす°る熱交換装置。２）さらに、中に半径方向フレームが装着される外側フ
レームを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の熱交換装置。３）前記重合体状材料のチューブがフルオロカーボン樹
脂から製造されていることを特徴とする特許請求の範囲
集１項に記載の熱交換装置。４）重合体状材料のチューブが約５〜４５重量係の黒鉛
を含有していることを特徴とする特許請求の範囲第３　
、！ＪＪに記載の熱交換装置。５）前記半径方向フレームが４個の平坦なフレーム部分
を備え、各々の平坦なフレーム部分がリンク装置によシ
共通の中心部に固定されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の熱交換装置。６〕　少くとも１個のその他の同様な熱交換装置に機能
的に連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項に記載の熱交換装置。