JPS6162798A - プラスチツク製の熱交換体 - 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 本発明は復熱装置または蓄熱器の原理によって使用する
ための熱交換体もしくは蓄熱体に関する。復熱装置の原
理では別個の流路を同時に流動する、温度の異なる２つ
の媒体間で熱交換が行なわれる。蓄熱器の原理ではすべ
ての流路が熱媒体および冷媒体によって交互に貫流され
、冷媒体が熱交換体ないしは蓄熱体に吸収された熱を吸
収する。蓄熱器の原理は本発明による熱交換体の有利な
用途である。

本発明は単に、熱交換体内に場合にょシ複数個配置され
ている熱交換体ないしは蓄熱体に関し、これらは用途に
応じて供給導管および排出導管を備えていてもよい。蓄
熱器として使用する場合にはかかる導管は大てぃは必要
ない。

従来の技術 高性能の冷却塔および類似の熱交換装置ではきわめて大
きな熱交換面ないしは蓄熱面を有する熱交換器が必要と
される。かがる熱交換装置を経済的に運転するためには
多数を並列および直列接続可能な、安価な熱交換体を用
意することが重要である。安価に製作することができる
、押出成形されたプラスチック製異形材を積層して熱交
換体にする試みが多数なされた。例えば西ドイツ国特許
出願公開第２７５１１１５号明細書において多数の他の
構成の中で、２つの平らで円滑な外壁と、一体に該外壁
間に配置されたウェブとを備えた、押出成形されたプラ
スチック製中空室プレートを外壁に施された接着剤を用
いて結合して積層体にすることが提案された。ただしこ
の結合方法は大量生産には高価すぎる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、特に容易に、かつ費用的に有利に製作
可能な熱交換体ないしは蓄熱体を得ることである。

問題点を解決するだめの手段 上記の課題を解決するための本発明の手段は、平らで、
円滑な外壁と該外壁を一体に結合するウェブとを備えた
、押出成形された中空室プレートの積層体から成ってお
シ、中空室プレートが外壁でもって上下に重なって位置
していて、しかも互いに結合されている形式のプラスチ
ック製の熱交換体において、中空室プレートが端面の範
囲で積層体中で隣接する中空室プレートと結合されてお
り、かつ端面間に位置する範囲の少なくとも一部におい
て結合されていないことである。

実施例 中空室プレート１は平らで円滑な外壁２，３を持ってい
るので、多数の中空室７°レートをまとめて積層体４に
することができ、この場合隣９合った中空室プレートの
外壁は全面的に接触する。この接触は、この積層体が復
熱装置の原理によって２種の媒体により同時に貫流され
るときの十分な熱伝達を保証する。この例では供給導管
および排出導管の接続は、中空室の方向を積層体の連続
する中空室プレートにおいてそれぞれ互いに直角になる
ように配置することによって簡単になる。積層体の側面
に集合カバーがはめられておシ、２つの媒体それぞれの
だめの供給導管および排出導管が向き合った側面に接続
されている。

蓄熱器の原理による熱交換体では各中空室間の熱伝達は
重要ではない、それというのもすべての流路を同一媒体
が貫流するからである。この場合には中空室が積層体の
すべての中空室プレートにおいて互いに平行に延びてい
ると有利である。

積層体は通常２枚を上回る、有利に５〜１００枚の互い
に結合された単一のプレートから構成されている。第２
図には積層体の端面が、かつ第３図には単一の中空室プ
レートの端面が示されておシ、端面に中空室５が開口し
ている。結合部は第１図に斜線で示されているように外
壁の狭い範囲６に作ってもよいが、場合により端面自体
に限定してもよい。一般に端面の範囲においてのみ結合
されていて、両端面間の全範囲では中空室プレートの外
壁が結合されずに接触していれば十分である。範囲７に
おける１つ以上の付加的な結合部が有利である例も存在
する。

各中空室プレートは押出成形によって熱可塑性プラスチ
ックから製作される。プラスチックは貫流する媒体に対
して安定であり、かつ最高の操作温度を上回る軟化点を
持つものでなければならない。この前提が満足される限
りすべての押出成形可能なプラスチックを使用すること
ができ、例えばポリエチレン、ポリゾロぎレン、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、またはポリメチルメタクリレ
ートが挙げられる１００℃を上回シ、約１２０°Ｃまで
の操作温度ではポリカーボネートおよびポリスルホンプ
ラスチックを使用できる。１５０°Ｃまでの操作温度で
は例えばポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド
またはポリエーテルスルホンを使用することができる。

熱可塑性プラスチックは相対的に高い熱容量を持つ粒子
、例えばカーボンまたは金属粒子を埋設して含んでいて
もよい。

中空室プレートの寸法は、長さし５００〜３Ｑ［］Ｃ１
ｍｗ、幅Ｂ３［］００〜２０００ｍおよび厚さＤ３〜６
０朋であると有利であるが、これは限界寸法ではない。

外壁２，３およびウェブ８の厚さは大ていはほぼ等しく
、操作温度における静的要求に応じて厚さ０．５〜５朋
であってよい。中空室５はウェブ８と、ウェブ間にある
外壁２，３の区分とによって制限されている。ウェブは
外壁に対して直角かまたは斜めに立っていてよい。また
中室室は中間壁９によって分割されていてもよい。流動
する媒体と中空室プレートとの間の熱伝達は、媒体を乱
流で流動させることによって改善される。

乱流は例えばウェブの長手方向における波形化によって
得られる。波形のウェブを有する中空室プレートを製作
するだめの方法は公知である。

端面の範囲における結合は溶着によって行なうことがで
きる。そのためには例え゛ば加熱された工具を端面から
中空室内に挿入し、かつ溶融後の隣シ合った中空室プレ
ートの外壁を押圧することができる。もちろん溶着困難
な、または溶着不可能なプラスチックもある。その場合
には中空室プレートを範囲６で接着するか、またはこれ
も不可能な場合には機械的に結合することができる。そ
のためには締付部材１０を使用することができる。締付
部材はそれぞれ２つの接触している外壁区分をつかむ。

締付部材は金属または好適なプラスチックから製作され
たものであってよく、プラスチック類である場合には所
定の箇所で射出成形によって製作することができる。

溶着できないプラスチックの結合の優れた形式は形状接
続的な係合である。そのためには端面の範囲の外面を、
該外面が一組の隆起部と凹所を備え、これらの隆起部と
凹所が形状接続的に係合するように変形する。形状接続
的に係合する部材がアンダーカットを有していると有利
である、アンダーカットは中空室プレート面に対して直
角方向に互いに分離するのを阻止する。

簡単だが、きわめて有効な結合方法は、プラスチックの
融点を上回る温度に加熱された工具を侵入深さ１〜５朋
で積層された中空室プレート積層体の端面を斜めに通過
するように導き入れて、取去ることであり、端面中に形
成されたみぞ１１が残る。２つの外壁２，３の接触面に
おいて工具は一方の外壁３の材料から成る突起１２を他
の外壁２内に引き込む。みぞ１１が傾斜しているために
突起は隣接する材料１３とでアンダーカットを形成する
。同一端面内に複数のみぞ１１，１４を対向する傾斜位
置で配置すると、アンダーカット１２　／　１３と１５
　／　１６とは協働して、中空室プレートの分離を有効
に阻止する。アンダーカットの深さは傾斜位置の角度α
とともに増大する。角度αは少なくとも６０°、有利に
は４０〜６０°であるべきである。みその幅は重要では
なく、工具の太さによって規定される。約１〜５　ｍｍ
であってよい。

工具としては例えば端面に対して直角に直立している加
熱されたシリンダが好適である。該シリンダは機械的な
移動装置によってジグザグに積層体全体の隣接する中空
室プレート間のすべての接触線を通過するように導かれ
る。２つのみそ間の間隔は５００ｚｍ以下であるべきで
あシ、有利には５〜１００賭である。

第５図から第８図に示された実施例では、端面の範囲に
おける結合はストリップヒータ２０を用いて溶着するこ
とによシ行なわれている。

ストリップヒータは端面近くで中空室プレート積層体を
結合するときに端面に平行に、各２つの結合すべき中空
室プレートの間に置かれる。

各ストリップヒータの端部２１は電源に接続することが
できるように積層体から突出している。

各端面に直線に置かれた１個のストリップヒータで十分
である。しかし必要な場合には複数のストリップヒータ
を並べて置くかまたは第７図と第８図に示されているよ
うに波形またはループ状のストリップヒータ１個以上を
置くことによって幅広の溶着ゾーンを形成することもで
きる。

溶着するためには間にストリップヒータをはさんだ積層
体を好適な補助手段を用いて加圧下に一緒に保持する。

次いでストリップヒータの端部にそれぞれ電圧を負荷し
て、接触しているプラスチックゾーンを該プラスチック
の溶融範囲まで加熱する。ストリップヒータの周囲の加
熱されたゾーンは加圧下に互いに溶着する。この状態に
なるや直ちに（通常１〜２０秒後）、ストリップヒータ
から電圧を除き、かつ溶着箇所を冷却させる。

積層体内に置かれたストリップヒータはすべてに同時に
、または個別にまたはグループ毎に電圧をかけて加熱す
ることができる。ストリップヒータは溶着された熱交換
体ないしは蓄熱体内にとどまる。電圧は、ストリップヒ
ータが迅速にプラスチックの溶融温度範囲内の温度にな
るように選択される。融点を僅かに、例えば５〜２０°
Ｃ上回れば十分である。融点を上回ると、熱分解現象、
発泡または応力亀裂がプラスチックに現われることがあ
る。

ストリップヒータの加熱に必要な電圧はストリップヒー
タの抵抗および全長に左右されるが、適切な制御器を用
いて経験的に求められた値に調節すると有利である。ス
トリップヒータとしては例えば太さ０．１〜２朋の線材
または幅２〜２０朋および厚さ０．１〜１　ｍｘの扁平
帯材２２が好適であシ、扁平帯材は有利に各抵抗線材の
メツシュから構成されている。しかしストリップヒータ
は他の導電性物質、例えば塗料またはペーストから製作
することもできる。

一般的な使用電圧は交流ないしは直流電圧で５〜８０Ｖ
の範囲である。中空室プレートが溶着時に応力亀裂を形
成し易い場合には、電圧を比較的長い時間をかけて徐々
に所要の最高値に上げ、かつ溶着後徐々に低下させるの
が有利であろう。

プラスチック部品を間に電気加熱可能なストリップヒー
タを挿入して結合する技術は、特に熱交換体を製作する
だめのものについては西ドイツ国特許出願公開第３２１
２２９５号明ａ書から公知である。ただし既に閉じられ
ていて、端面でのみ開放している流路を有する中空室プ
レートを結合して多層の熱交換体にすることは知られて
いない。

発明の効果 本発明は、中空室プレートを端面の範囲でのみ隣接する
中空室プレートと結合するど、壁面全面で結合する場合
よりも著しく簡便にかつ安価に中空室プレートを結合し
て積層体を製作し得るという認識に依拠している。それ
にもかかわらずこの形式で結合された熱交換体は何ら技
術的欠点を持たず、しかも外部の締付部材によってのみ
まとめられている積層体に比べてより信頼性のある操作
およびよ）好都合な組立と保守を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱交換体の１実施例を２つの中空
室プレートの結合平面で断面して示した図、第２図は第
１図の熱交換体の端面図、第３図は単一の中空室プレー
トの端面図、第４図は第２図に示された端面の部分拡大
図、第５図は別の実施例を２つの中空室プレートの結合
平面で断面して示した図、第６図は第５図による熱交換
体の端面図、第７図と第８図はそれぞれ別の実施例を示
した図である。 １・・・中空室プレート、２．３・・・外壁、４・・積
層体、５・・・中空室、６，７・・・範囲、８・・・ウ
ェブ、９・・・中間壁、１０・・・締付部材、１１・・
・みぞ、１２・・・突起、１３・・・材料、１４・・・
みそ、１５゜１６・・・アンダーカット、２０・・・ス
トリップヒータ、２１・・・端部、２２・・・扁平帯材
。 第１図 策２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチック製の熱交換体であつて、平らで、円滑
   な外壁と該外壁を一体に結合するウェブとを備えた、押
   出成形された中空室プレートの積層体から成つており、
   中空室プレートが外壁でもつて上下に位置していて、し
   かも互いに結合されている形式のものにおいて、中空室
   プレートが端面の範囲で積層体中で隣接する中空室プレ
   ートと結合されており、かつ端面間に位置する範囲の少
   なくとも一部において結合されていないことを特徴とす
   る、プラスチック製の熱交換体。 ２、中空室プレートが端面の範囲においてのみ互いに結
   合されている、特許請求の範囲第１項記載の熱交換体。 ３、中空室プレートが端面の範囲において互いに溶着さ
   れている特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱交
   換体。 ４、中空室プレートが端面の範囲において互いに接着さ
   れている、特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱
   交換体。 ５、中空室プレートが端面の範囲において締付部材によ
   つて結合されている、特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の熱交換体。 ６、中空室プレートが端面の範囲において形状接続的に
   互いに係合せしめられている、特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の熱交換体。 ７、中空室プレートがアンダーカットでもつて互いに係
   合せしめられている、特許請求の範囲第６項記載の熱交
   換体。 ８、アンダーカットが相互に結合される中空室プレート
   の接触線に対して斜めに延びた、端面内に形成されたみ
   ぞと並んで配置されている、特許請求の範囲第７項記載
   の熱交換体。 ９、複数のみぞが斜めに対向して端面内に配置されてい
   る、特許請求の範囲第８項記載の熱交換体 １０、２つを上回る数の中空室プレートが互いに結合さ
   れている、特許請求の範囲第１項から第９項までのいず
   れか１つの項記載の熱交換体。 １１、すべての中空室プレート内の中空室が互いに平行
   に延びている、特許請求の範囲第１項から第１０項まで
   のいずれか１つの項記載の熱交換体。 １２、中空室が長手方向で波形に構成されている、特許
   請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１つの項
   記載の熱交換体。 １３、溶着できない、または溶着困難なプラスチックか
   ら製作されている、特許請求の範囲第５項から第９項ま
   でのいずれか１つの項記載の熱交換体。 １４、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミドま
   たはポリエーテルスルホン製である特許請求の範囲第１
   ３項記載の熱交換体。 １５、相対的に高い熱容量を有する材料から成る粒子を
   埋設して含有している熱可塑性プラスチックから製作さ
   れている、特許請求の範囲第１項から第１４項までのい
   ずれか１つの項記載の熱交換体。 １６、溶着される各範囲内部に、電圧を負荷してプラス
   チックの溶融範囲の温度に加熱することができるストリ
   ップヒータが延びている、特許請求の範囲第１項から第
   ３項まで、第 １０項から第１２項までのいずれか１つの項記載の熱交
   換体。