JPS62266393A - 熱−および／または物質交換器およびその製造法 - Google Patents

熱−および／または物質交換器およびその製造法

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JPS62266393A
JPS62266393A JP62102156A JP10215687A JPS62266393A JP S62266393 A JPS62266393 A JP S62266393A JP 62102156 A JP62102156 A JP 62102156A JP 10215687 A JP10215687 A JP 10215687A JP S62266393 A JPS62266393 A JP S62266393A
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tube
heat
mass exchanger
tube end
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Akzo NV
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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、熱可塑性プラスチックからなる管の少なくと
も１つの群からなる熱−および／または物質交換器に＋
ｊ４する。同様に、本発明は、かかる熱−および／また
は物質交換器の製造法に関する。
従来の技術 今日公刊の熱−および／または物質交換器は、非多孔性
ないしは多孔性の材料からなり、管板中に埋没されてい
るｇまたは管群からなる。この看板は、別個に製造され
る（ただし、この場合には管橋部を管板と結合しなけれ
ばならない）か、または管板は、熱−および／または物
質交換器を製造する際に、側止材を管端の間に入れるこ
とにより形成される。かかる熱−および／またに物質交
換器の製造は、費用がかかる。その１由は、αは、管板
と結合する前に、管仮に通して位置定めしなければなら
ないか、ま念はＪの間へ封止材（自己硬化材料またはプ
ラスチック溶融液）を入れることができるようにするた
め、管端部は特別の装置を用いて等間隔に保持しなけれ
ばならないからである。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、簡単に製造することのできる熱−およ
び／または物質交換器を提供することである。さらに本
発明による熱−および／または物質交換器は、さもなく
ば常用の管板の範囲内に極めてコンパクトに構成されて
いなければならない。また核熱−および／ま九はｂ幼性
交換器を製造する特に簡単に実施しうる方法を提供する
ことも本発明の課題である。
問題点を解決する之めの手段 かかる課題は、上記部類の熱−および／または物質交換
器において、１つの群のそれぞれの管端部が、多孔性を
有しないかまたは高くとも壁容噴の２０％の多孔性を有
する熱可塑性グラスチックからなるシェル【よりウリ囲
れており、１群のシェルを有する全ての管橋部は、第２
のシェルにより攻り囲れており、その際・！端部のシェ
ルは第２のシェルとほぼ同じ長さを有し、また端面側で
ｆ端部はそれぞれ該端部を取り囲むシェル端部と共に％
＠接のシェル端部は互いに、および外側のシェル端部は
第２のシェルと共にそれぞれ溶融されていることにより
解決される。かかる熱−および／または物質交換器は実
際てもはや、慣用の９板を有しない；シェルと管橋部と
の結合は、管橋部のコンパクトな配置を、熱−および／
ま九は物質交換器の端部で必要な強度および密到度が失
われることなしに可能くする。
有利には、管橋部を喉り囲むシェルは、室温゛　　とＵ
−幀＠度との間の範囲内で１００　Ｘ　１０−６〜４０
０　Ｘ　１０−６の間の平均線膨張係数を有する熱可塑
性プラスチックからなる。
たいてい管端部、管端部を取り囲むシェルおよび第２の
シェルは、少なくとも、管の最も薄い壁厚に相当する深
さまでに互いに溶融されている。
シェルの外側断面が円形または六角形の断面を有する限
り、本発明による熱−および／ｌたは物質交換器は特に
、第２のシェルの内側断面および管端部とシェルとから
なる群の外側断面が六角形の形を有することによりすぐ
れている１、もちろん第２のシェル【対しては、管橋部
をコンパクトな配置で第２のシェルへ導入することので
きる全ての断面形も適当である。それぞれの・９群は、
有利には７〜１１４１個の管、したがってまｆｃ、７〜
１１４１個のシェルからなる。
本発明の範囲内で、概念＠管“とけ、全ての管状体、た
とえば管、ホースま念は中空糸である。管の＠面形は、
円形断面に制限されていない；菅はだ円形または多角形
、たとえば三角形、四角形、旧方形、五角形号の断面を
有することもできる。々の外側断面および内側断面に基
づき得られる管の壁厚は、管の全円周にわたり同じかま
たは異逢っていてよい。管の外［１１１断面および内側
断面は、同一、Ｉ−または異なる断面形を有することが
できる。たとえば１つの管が、外側断面に多角形の輪郭
全有し、内側断面に円形−！念はだ円形の輪郭を有する
ことができる。また、管の内側断面は、貫通する１つま
たは複数の空所を有することもでをる。しかし、個々の
管が、複数の単一管から構成されていてもよい。
これらの単一管は、念とえば軸平行に並存することがで
き、軸は一直線上に配置されていてよい。
有利ては、それぞれのシェルならびに第２のシェルは、
フルオロポリマーに属する熱可塑性算１合体からなる。
シェルならびに第２のシェルの他の有利な重合体材料と
しては、ぼりエチレンないしはポリプロピレンが挙げら
れる。この場合に、管材料とシェル材料とが同じかまた
はほぼ同じ融点ないしは融点範囲を有するときが荷に有
利であると判明し念。管、シェルおよび第２のシェルが
、これらの基礎構造から、同種の虚゛合体に嘱する熱可
塑性重合体からなる場合が有利である。
本発明による熱交換器は、・Ｒが壁容積の最大２０％の
多孔性を有することにより浸れている０本発明による物
質交換器は管が壁容積の９０％までの多孔性を有するこ
とにより優れている。
かかる物質交換器は、使用目的に応じて付加的に熱交換
器の機能を満九すこともできる。
また、本発明により設定された課題は、本発明による熱
−および／ま念は物質交換器を製造する方法において、
それぞれの・庁端部をそれぞれ１つのシェル中に位置定
めし、シェルを有する１の少なくとも１つの側のｆ端部
をまとめ、管端部およびシェル端部が上に向って少なく
ともほぼ垂直に、第２のシェルと整列するかまたは第２
のシェルより４ｍまで突出してｌ配置され、かつ・５端
部とシェル端部とが大体において平らな面を形成するよ
うに第２のシェル中に位置定めし、久いで上方から管端
部に、Ｗ端部がシェル端部と共に溶融し、かつシェル端
部が拡張して隣接のシェルの外壁ないしは第２のシェル
に接し、これらのシェル端部ないしは第２のシェルのへ
部と共に溶融する程度の熱を供給することを特徴とする
熱−および／ｌたは物質交換器の製造法によって解決さ
れる。
念いてい、熱処理は矢の条件の維持下に実施される： ｅ工棒材料の線膨張係数（１／Ｋ）、 ｔ＝熱作用時間（秒） ζ＝棒材料の密度（ψへ３）、 Ｃ，＝棒材料の比熱（ｆｆ／に９Ｉｃ）およびλ二悸材
料の熱伝導率（Ｊ／ｍｓＫ） 本発明による方法は、室温と溶融＠度との間で範囲内で
１００　Ｘ　１０−’〜４００　Ｘ　１０−’　１／に
の間の平均ｉｔ張係数を有する熱可塑性材料からなるシ
ェルを使用する場合に、有利に実施することかできる。
有利には、ンエルーおよび／または管端部は、管−ない
しはシェル材料の＋６＠温度よりも高い＠度に加熱され
る。
本発明による方法において、シェルｖｉ部および管端部
が熱処理の前に１管端部およびシェル端部が第２のシェ
ルより０．５〜３ｆｉ突出するように第２のシェルの開
口中に位置定めされる場合が、有利であると判明した。
本発明による方法は、シェル端部に熱が供給される前に
、核シェル端部がコンパクトなパッケージにまとめられ
る場合に、有利に実施することができる。
同様に、相当直径が０．３〜１５ｍ罵、好ましくは０．
５〜７，５龍の間であり、壁厚が最も薄い個所で相当直
径の５〜２５％、好ましくは７．５〜１７．５％の間で
ある管を使用する場合が、特だ有利でさると判明した。
熱供給は、たいてい熱放射により行われる。
熱放射において熱供給は最も簡単には、加熱板を上方か
らｆ端部上へ移動させ、０．５〜３０１の範囲内の距離
に１管端部がシェルと、シェルが互いにないしは第２の
シェルとそれぞれ溶融されるまでの間、位置定めするこ
とにより達成することができる。熱処理は、真空または
保ｊがス雰囲気下に実施することもで傘、その際この場
合の加熱板の距離は池の範囲内にあってもよい。
本発明を実施例により詳説する。
次の実施例において使用される材料の特性は、表中にま
とめられている。
実施例 ２露の外帰および０．１謂の壁厚を有するＰＶＤＦタイ
プ■からなる９ｗＡの管の束を、３０ｎの長すヲ有する
ＰｖＩ）Ｆ’タイプ■からなるシェルの六角形の開口へ
導入することがで去るようにまとめる。シェルの六角形
の開口のそれぞれの辺は、１２ｑｍの長さを有し、その
際六角形の全ての角点け１つの円周上だ存在する。六角
形の開口の壁は、相対する壁の面取りが９００の角度を
囲み、かつ面敬りが１．２５鶴の深さまでに達するよう
に面取りされている。管は、シェルの長さに相当する長
さを有し、かつ端面１ｉ１１１でシェルと整列して１つ
の平面を形成するようにシェル中に位置定めされている
。ところで、それぞれの管中に、それぞれ１個の別の管
の管端部を位置定めし、その際これらの管ｄ　、１．５
　謂の外径、０．２５ｍｍの壁厚および壁容量の５０％
の多孔性を有するＰＶＤＦタイプからなる。、ニーｒＬ
ら第２の管の管端部は、端面側に向って第１の管、シェ
ルと整列するように位置定めする。
０．９の放射係数を有しかつ４３０℃の温戻に加熱され
ている１００１の直径を有する円形加熱板を、大体にお
いて垂直に位置定めされた管−およびシェル橋部に１０
額の距離に２分間保持する。冷却した後に、全てのシェ
ルが互いに、ないしはシェルと共に端面から１謂の深さ
にわたり互いＩｃＭ暢されており、その際同時にそれぞ
れの看准部がシェル端部と共に２絹の深さにわたり容重
されていることをｉｇすることがで去る。
本発明を、図面によっても詳説する。
第１図には、第２のシェル３中にシェル２が、シェル２
中には管１が、それぞれ、管・橋部１およびシェル橋部
２が第２のシェル３よす長すｓだけ突出するよって位置
定めされている。熱処理のために、加熱板４を上方から
距離ｄで管端部に向ける。
熱処理の後に、第２図に示されているように管１の管端
部はシェル２のシェル端部ト共に、シェル２のシェル端
部は第２のシェル３と共に溶融されている。
簡単のために、第１図および第２図にはそれぞれ・ｇ端
部１およびシェル２だけが図示されている。
第３図および第４図には、六角形の断面を有する第２の
シェル６中での管・シェル組み合ワせ物５の１つの可能
な配置が平面図で示されており、その際概観性の目的の
ため管−シエル組み合わせ物５は１つの管として図示し
た。
第３図には、熱処理の前に見ることのできるような配置
が図示されている。熱処理の後に、配ｅは第４図に図示
されているような外観をとる。
隣接する６個の管シェル組み合わせ物と共に各型されて
いる管−シエル組み合わせ物５の端部は、端面側（平面
図での）に六角形の輪郭を有する。第２のシェル６に隣
接して龜装置されている菅−シエル組み合わせ物の管端
部は、種々の内角および辺の長さを有する五角形によ枦
♀ことのできる輪郭を有し、その際管−シェル組み合わ
せ物の端部の輪郭の五角形は、２つの管−シエル組み合
わせ物の間の輪郭線が２つの清−シエル組み合わせ物の
間の第２の・埼郭線と共に１２０°の角反を囲み、しか
しながら饗−シエル組み合わせ物と第２のシェルとの間
の輪郭線と共には９００の角度を囲むように構成されて
いる。
【図面の簡単な説明】
癌付図面は、本発明くよる実施例を示すもので、第１図
は熱処理前の、シェル中に位置定めされている８端部お
よび第２のシェル中に位置定めされている核シェルの断
面図であり、第２図は熱処理後の第１図に示された配置
の断面図であり、第６図は熱処理前の管端部の定電の平
面図であり、第４図は熱処理後の第６図による平面図で
ある。 １・・・ｆ、２・・・シェル、３・・・茗２のシェル、
４・・・加熱板、５川管−シエル組み合わせ物、６・・
・第２のシェル、ｄ・・・距離、８・・・長さ。 第１図 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性プラスチックからなる管の少なくとも１つ
    の群からなる熱−および／または物質交換器において、
    それぞれの管端部が多孔性を有しないか、または高くと
    も壁容積の ２０％の多孔性を有する熱可塑性プラスチックからなる
    シェルにより取り囲れており、１群のシェルを有する全
    ての管端部は、第２のシェルにより取り囲れており、そ
    の際管端部のシェルは第２のシェルとほぼ同じ長さを有
    し、また端面側で管端部はそれぞれ該管端部を取り囲む
    シェル端部と共に、隣接のシェル端部は互いに、および
    外側のシェル端部は第２のシェルと共にそれぞれ溶融さ
    れていることを特徴とする熱−および／または物質交換
    器。 ２、管端部を取り囲むシェルが、室温と溶融温度との間
    の範囲内で、１００×１０＾−＾６〜４００×１０＾−
    ＾６１／Ｋの間の平均線膨張係数を有する熱可塑性プラ
    スチックからなる特許請求の範囲第１項記載の熱−およ
    び／または物質交換器。 ３、管端部、該管端部を取り囲むシェルおよび第２のシ
    ェルが、少なくとも、管の最も薄い壁厚に相当する深さ
    までに互いに溶融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−および／または物質交換器。 ４、第２のシェルの内側断面および管端部とシェルとか
    らなる群の外側断面が、六角形の形を有する特許請求の
    範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の熱−お
    よび／または物質交換器。 ５、それぞれの管群が、７〜１１４１個の管からなる特
    許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載
    の熱−および／または物質交換器。 ６、それぞれのシェルならびに第２のシェルが、フルオ
    ロポリマーに属する熱可塑性重合体からなる特許請求の
    範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の熱−お
    よび／または物質交換器。 ７、それぞれのシェルならびに第２のシェルが、ポリエ
    チレンからなる特許請求の範囲第１項から第５項までの
    いずれか１項記載の熱−および／または物質交換器。 ８、それぞれのシェルならびに第２のシェルが、ポリプ
    ロピレンからなる特許請求の範囲第１項から第５項まで
    のいずれか１項記載の熱−および／または物質交換器。 ９、材料およびシェル材料が、同じかまたはほぼ同で融
    点ないしは融点範囲を有する特許請求の範囲第１項から
    第８項までのいずれか１項記載の熱−および／または物
    質交換器。 １０、管が、壁容積の最大２０％の多孔性を有する特許
    請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項記載の
    熱交換器。 １１、管が、管容積の９０％までの多孔性を有する特許
    請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項記載の
    物質交換器。 １２、熱可塑性プラスチックからなる管の少なくとも１
    つの群からなる熱−および／または物質交換器を製造す
    る方法において、それぞれの管端部をそれぞれ１つのシ
    ェル中に位置定めし、シェルを有するそれぞれの管の少
    なくとも１つの側の管端部をまとめて、管端部およびシ
    ェル端部が上に向つて少なくともほぼ垂直に、第２のシ
    ェルと整列するかまたは第２のシェルより４ｍｍまで突
    出するように配置され、かつ管端部とシェル端部とが大
    体において平らな面を形成するように第２のシェル中に
    位置定めし、次に上方から管端部に、管端部がシェル端
    部と共に溶融し、かつシェル端部が拡張して、隣接のシ
    ェルの外壁ないしは第２のシェルに接し、これらのシェ
    ル端部ないしは第２のシェルの端部と共に溶融する程度
    の熱を供給することを特徴とする熱−および／または物
    質交換器の製造法。 １５、熱処理を、次の条件の維持下に実施する：０．０
    １７５＜Ｑｅ（ｔ／ζＣ＿ｐλ）＾１＾／＾２＜０．５
    ただし、Ｑ＝単位面積（端面）および単位時間につき供
    給される熱量（Ｊ／ｍ＾２ｓ）、 ｅ＝棒材料の線膨張係数（１／Ｋ）、 ｔ＝熱作用時間（秒） ζ＝棒材料の密度（ｋｇ／ｃｍ＾３）、 Ｃ＿ｐ＝棒材料の比熱（Ｊ／ｋｇＫ）およびλ＝棒材料
    の熱伝導率（Ｊ／ｍｓＫ） である特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、室温と溶融温度との間の範囲内で、１００×１０
    ＾−＾６〜４００×１０＾−＾６１／Ｋの間の平均線膨
    張係数を有する熱可塑性材料からなるシェルを使用する
    特許請求の範囲第１２項または第１３項記載の方法。 １５、シェル端部および／または管端部を、管材料ない
    しはシェル材料の溶融温度よりも高い温度に加熱する特
    許請求の範囲第１２項から第１４項までのいずれか１項
    記載の方法。 １６、シェル端部および管端部を、熱処理の前に管端部
    およびシェル端部が第２のシェルから０．５〜３ｍｍ突
    出するように第２のシェルの開口中に位置定めする特許
    請求の範囲第１２項から第１５項までのいずれか１項記
    載の方法。 １７、シェル端部に熱を供給する前に、該シェル端部を
    コンパクトなパッケージにまとめる特許請求の範囲第１
    ２項から第１６項までのいずれか１項記載の方法。 １８、相当直径が０．３〜１５ｍｍの間であり、かつ壁
    厚が最も薄い個所で、相当直径の５〜２５％の間である
    管を使用する特許請求の範囲第１２項から第１７項まで
    のいずれか１項記載の方法。 １９、相当直径が、０．５〜７．５ｍｍである特許請求
    の範囲第１８項記載の方法。 ２０、最も薄い個所の壁厚が、相当直径の７．５〜１７
    ．５％の間である特許請求の範囲第１８項または第１９
    項記載の方法。
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