JPS62204934A - プラスチツク熱交換器の製造方法 - 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、プラスチックにて構成される黒変換器の製造
方法に関丁るものである。

従来の技術 従来のプラスチック製の熱交換器は、押出し成形ざれた
多数本のチューブと、これとは別の工程で成形された鏡
板と＋ｍ立機械にて組立て、その後多数のチューブから
なる伝熱コア部と鏡板とを熱融着あるいは接着剤にて接
着して製造していた。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の製造方法では、チューブを押出し成形子るた
めの押出し機械及び多数本のチューブと鏡板とを組立で
る組立機械か必要で、設備費か高くつき、またチューブ
と鏡との組立てに時間かかかり、熱交換器一台あたりの
設備費及びタイムコストか高くつくなどして製造コスト
が高かった。また熱交換器のチューブの肉厚は薄い程伝
熱性能は良い力Ｓ，上記従来の製造方法ではチューブの
肉厚力３薄くなると鏡板との接着力１むずかしくなると
いう問題があった。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は上記のことにかん力Ｓみなされたもので、多数
本のチューブからなる伝熱コアとその両端に鏡板８有す
る熱交換器をチューブを押出し成形する押出し成形機や
、伝熱コア部と鏡板とを組立てるための組立て機械を必
要とせず、製造コストを低減でき、また伝熱コア部のチ
ューブと鏡板との接合を強固に行なうことができ、信頼
性の高い熱交換器を提供しようとするもので、その構成
手段は、−万の鏡板と伝熱コア部とをプラスチック材で
射出成形により一体成形し、この一体成形品の伝熱コア
部の先端部にプラスチック材にて成形した他方の鏡板を
接合し、その後、伝熱コア部のみを熱変形温度まで加熱
しな力Ｓら伝熱コア部を延伸させるようになっている。

実施例 本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。

（１１第１図から第３図に示Ｔように、−万の鏡板１と
長ざＬの多数本のチューブ２ａからなる伝熱コア部２と
を射出成形により一体成形する。

射出成形する際の標準的な肉厚は０．５　ｍ以上取られ
るのか普通であり、射出成形時の伝熱コア部２の射出長
さＬと、各チューブの肉厚ｔとの比は、プラスチック材
料によっても異なる力１、最大Ｌ／ｌ−２００〜２５０
　　の値力１限界であり、それ以上は射出成形では不可
能である。

ｉ　９　ｉ１￥ｌ　ｉｃ　Ｌ／ｌ−２００の場合の射出
成形可能領域の肉厚ｔと、射出長さＬとの関係を示Ｔ、
この図から、伝熱コア部２の長さＬを長くとろうとする
と、忍＊１＋厚くする必要力Ｓあり、また肉厚＋８薄く
しようとＴれば、射出長さＬを短くしなければならない
こと力Ｓわかる。仮にｔ−０，５ｗｓとすると伝熱コー
ア部の射出長さＬは１００Ｕか・射出可能限界長さであ
る。

一方、仮に熱交換器を水−水の熱交換器として使用しよ
うと丁れば、熱交換能力は次式で示される。

Ｑ−ｋＡΔＴｍ　　＝　（１ま ただしに：熱通過係数（Ｋｃａｌ／　ｍ”　ｈ’ｃ　）
ｔ　：　熱交換器の伝熱コアの肉厚（頗Ａ：　伝熱コア
部の伝熱表面積（ｍり ΔＴｍ：１次側、２次側の対数平均温度差なお上記α１
　、α２は水流ｎのレイノルズ数によって異なるが２０
００　、λは０．２のオーダであると仮定する。

（１１式より熱交換能力はｋの値か大きい程良く、また
に値は＋２１式より上記α１　、αｔ　、λの値を代入
すると、 この（３式で示されるようにｋは伝熱コア部２のチュー
ブ２ａの肉ａｔの関数となる。

ここでに値を次式（４］のように定義すると、ｋ−η・
α１０ｒ　η・α２　・・・・・・＋４まただし、ダニ
熱伝達効率 ηは肉厚ｔの関数となり、第１０図に示すように肉厚ｔ
の変化により変化する。

そこで射出限界肉厚ｔ　−０，５＋ｕの領域ではクー１
４チとなり、肉厚ｔ々Ｏ！！：肉厚を無視した場合の値
η−５０９６と比べかなり小さい値となる。

従って以上のことから、射出成形だけで熱交換器の伝熱
コア部を作ろうとＴれば、ηか小さな値を取り、ｋ値目
身か１次側、２次仰１の熱伝達係数α１　、α、に比へ
非常に小さな値となり、熱交換能力の低い熱交換器しか
作ること力Ｓできないと共に、伝熱コア部２の長さＬ（
射出長さ）の長さに制限を受けてしまい、結局のところ
、射出成形方法では所期の性能を有する熱交換器を作る
こと力Ｓできない。

（２１上記＋１１の工程にて射出成形された成形部材の
伝熱コア部２の先端部に第４図、第５図に示す他の鏡板
３を第６図に示すように嵌合し、この嵌合部を熱融着（
あるいは接着剤により）接Ｎする上記熱融着は超音波熱
融着法が一般的である力３、他の方法でもよい。

（３１上記（２）の工程にて一体に構成された鏡板１゜
３と伝熱コア部２を第７図に示Ｔように、両鏡板１．３
をそれぞれ別々のチャック装置４，５に把持し、また伝
熱コア部２を熱変形温度まで加熱し、この状態で一万の
チャック装置５８軸方向に移動して伝熱コア部２を所望
の長さに延伸する。

上記（３）の工程において、延伸する前の伝熱コア部の
長さをＬｘ、チューブ２ａの肉厚をｔ８、チューブ２ａ
の円径をｄ８とし、また延伸後の伝熱コア部２の長さを
り８、チューブ２ａの肉厚を”ｔ、円径をｄ！とすると
、次式力１なり立つ。

Ｌ、×４　（４’ｔ　”ｔ　”４ｔｔ　）−り、×７（
４ｄ、・ｔ、　＋４ｔ−）Ｌｌ（ｄｔ”　（ｔ　”ｊｔ
”）”Ｌｔ　（ｄｔ　”　”ｔ　＋ｔｔ　）、’、　　
Ｌ、・ｔｔ　（ｄｔ　＋ｔｔ　）−Ｌｘ・ｔｔ　（ｄｔ
　”！　）　　曲・・（５）ここで最初の伝熱コア部２
のチューブ２ａの円径ｄ１と延伸後の上記チューブ２ａ
の円径ｄ。

とを同一径に保つためには、伝熱コア８２の各チューブ
２ａ内に熱風を通し、またこれと同時に外部から伝熱コ
ア部２の全体を均一に加熱しながら延伸する。

そのときのできあがった伝熱コア部２の関係式は上記（
５１式にｄ、　−ｄ、　−ｄ　　の条件を入れると次式
（６）か成立する。

Ｌ、・’ｔ　（””ｔ　）−Ｌｘ・ｔ、’（ｄ＋ｔ、　
）・・・・・・（６１上記した各工程（１１〜＋３３に
より、射出成形のみでは不可能な薄肉で、しかも所望の
長さにした伝熱コア部２を有する熱交換器力Ｓ製造され
る。

上記実施態様における具体例を以下に示Ｔ。

成形材料は熱変形温度か１２０℃付近のポリエチレンを
用い、第１工程の射出成形により、伝熱コア部のチュー
ブ円径１ｍ、肉厚０．５ｍ。

長さＬ３０ｍに成形する。

上記第１工程にて成形した部材に他の俳板３を接着した
後、ｓ３工程にて延伸した結果、伝熱コア部のチューブ
円径ｌＷＸ、肉）９．Ｏ，Ｉ　１ｕｌＳ伝熱コア２の長
さり、が２００ｗｘの熱交換器が成形できた。

発明の効果 本発明によれば、多数本のチューブ２ａからなる伝熱コ
ア部２が一度に全部成形でき、チューブを１本１本押出
し機にて押出し成形する押出し機械を必要とせず、ｔた
伝熱コア部２と鏡板１．３との組立工程において従来型
のような複雑で高価な組立機械を必要としないので、製
造コストを低減することかできる。ｔた伝熱コア部２と
鏡板１，３との接合が、その−万の鏡板１とは射出成形
により一体成形され、他方の鏡板３とはチューブ２ａの
肉厚が厚い状態で接着されるので、超音波熱融着あるい
は接着剤等により接着でき、接着強度力Ｓ高く、熱交換
器として信頼性を向上すること力Ｓできる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施態様を示Ｔもので、第１図力）ら第
３図は第１工程で射出成形された成形部材の上面図、断
面図、下面図であり、第４図。 第５図は鏡板の上面図と断面図、第６図は第２工程で構
成される部材の断面図、第７図は第３工程のセット状態
を示Ｔ断面図、第８図は完成品を示Ｔ断面図であり、さ
らに第９図は射出成形【おける射出可能領域を水下線図
、第１０図は熱伝達効率と肉厚との関係を示す線図であ
る。 １．３は鏡板、２は伝熱コア部、２ａはチューブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の鏡板１と伝熱コア部２とをプラスチック材
   で射出成形により一体成形し、この一体成形品の伝熱コ
   ア部２の先端部にプラスチック材にて成形した他方の鏡
   板３を接合し、その後、伝熱コア部のみを熱変形温度ま
   で加熱しながら伝熱コア部２を延伸させるようにしたこ
   とを特徴とするプラスチック熱交換器の製造方法。
2. （２）伝熱コア部２の加熱延伸工程で、伝熱コア部を構
   成するチューブ２ａの円径、肉厚を所望の値に調整する
   ために、伝熱コア部のチューブ内に熱風を通しながら加
   熱延伸するようにしたことを特徴とする上記特許請求の
   範囲第１項記載のプラスチック熱交換器の製造方法。