JP2001289574A - Plastic heat exchanger - Google Patents
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック熱交
換器の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plastic heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より金属熱交換器は良く知られてい
るが、耐化学薬品性・耐熱性等の優れた特性を生かし、
腐食性流体の冷却、加熱や腐食性ガスの凝縮等に幅広く
使用可能なプラスチック熱交換器が注目されており、フ
ッ素樹脂を使用する熱交換器などが実現している。2. Description of the Related Art Metal heat exchangers are well known in the past, but make use of their excellent properties such as chemical resistance and heat resistance.
Plastic heat exchangers that can be widely used for cooling and heating corrosive fluids, condensing corrosive gases, and the like have attracted attention, and heat exchangers using fluororesins have been realized.
【０００３】ところで、プラスチックは一般に金属に比
べて熱伝導率がはるかに劣るため、熱交換器に使用する
上で大きな障害になっていたが、伝熱管の径を使用上支
障のない小径チューブを数多く束ねるハニカム構造とす
ることにより伝熱面積を大きくとることで解決し、熱交
換器として実用化されている。[0003] By the way, plastics generally have a much lower thermal conductivity than metals, which has been a major obstacle to use in heat exchangers. This problem has been solved by increasing the heat transfer area by adopting a honeycomb structure in which a large number of bundles are bundled, and it has been put to practical use as a heat exchanger.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小径チ
ューブを数多く束ねるといっても実用的には限界があ
り、あとはチューブの長さでかせぐ方法しかないが、実
用性を考えるとこれにも限界がある。それゆえ、プラス
チック熱交換器は種々の優れた特性を有するものの、金
属熱交換器と比べて性能の点で未だ不十分というのが現
状である。本発明は、上記従来の問題を解決するために
なされたものであって、その目的とするところは、高い
熱交換性能を持ったプラスチック熱交換器を提供するこ
とにある。However, there is a practical limit to bundling a large number of small diameter tubes, and there is no other way but to use the length of the tube. There is. Therefore, although plastic heat exchangers have various excellent properties, they are still insufficient in performance in comparison with metal heat exchangers. The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a plastic heat exchanger having high heat exchange performance.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は次のように構成している。すなわち、請
求項１に係るプラスチック熱交換器は、両端が小径のプ
ラスチックチューブを多数本円筒状に束ねたハニカム構
造で結束されたチューブ束をケーシング内で蛇行させた
状態で収納し、該チューブ束の一方の端から冷媒又は熱
媒等の熱媒体を供給して他方の端より排出するように構
成している。請求項２に係るプラスチック熱交換器は、
前記チューブ束の両端部以外の部位では、前記多数本の
プラスチックチューブを平面状に並べている。請求項３
に係るプラスチック熱交換器は、前記プラスチックチュ
ーブが分子中にフッ素原子を含むフッ素樹脂製である。In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the plastic heat exchanger according to claim 1 stores a tube bundle bound by a honeycomb structure in which a large number of small-diameter plastic tubes are bundled into a cylindrical shape at both ends in a meandering state in a casing. A heat medium such as a cooling medium or a heat medium is supplied from one end and discharged from the other end. The plastic heat exchanger according to claim 2 is
At portions other than both ends of the tube bundle, the large number of plastic tubes are arranged in a plane. Claim 3
In the plastic heat exchanger according to the above, the plastic tube is made of a fluororesin containing a fluorine atom in a molecule.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形
態を示すプラスチック熱交換器の内部側面図、図２はチ
ューブ束の斜視図、図３は内部仕切板の斜視図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an internal side view of a plastic heat exchanger showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a tube bundle, and FIG. 3 is a perspective view of an internal partition plate.
【０００７】本実施形態の熱交換器１は、チューブ束１
０をケーシング２内で蛇行させた状態で収納したもので
ある。該チューブ束１０は、その両端が小径のプラスチ
ックチューブ１１を多数本円筒状に束ねたハニカム構造
で結束されている。そして、該チューブ束１０の両端部
（Ａで示す）以外の途中の部位（Ｂで示す）では、上記
多数本のプラスチックチューブ１１を平面状に並べてい
る（図２参照）。なお、チューブ束１０の両端は上述の
とおりハニカム構造とし、ケーシング２に取付ける必要
性から、プラスチック製のリング状キャップ１２を嵌め
て固定している。[0007] The heat exchanger 1 of the present embodiment comprises a tube bundle 1
0 is stored in a meandering state in the casing 2. The tube bundle 10 is bound at both ends in a honeycomb structure in which many small-diameter plastic tubes 11 are bundled in a cylindrical shape. Then, at a part (shown by B) other than both ends (shown by A) of the tube bundle 10, the large number of plastic tubes 11 are arranged in a plane (see FIG. 2). Note that both ends of the tube bundle 10 have a honeycomb structure as described above, and are fixed by fitting a plastic ring-shaped cap 12 because it is necessary to mount the tube bundle 10 to the casing 2.
【０００８】上記チューブ束１０を構成する各プラスチ
ックチューブ１１としては、優れた耐化学薬品性及び耐
熱性を有することから、フッ素樹脂製のものを使用す
る。フッ素樹脂は、その分子中にフッ素原子を含むもの
で、本発明において使用可能な具体例として以下のもの
が挙げられる。The plastic tubes 11 of the tube bundle 10 are made of fluororesin because of their excellent chemical resistance and heat resistance. The fluororesin contains a fluorine atom in its molecule, and specific examples usable in the present invention include the following.
【０００９】ポリテトラフルオロエチレン（四ふっ化エ
チレン樹脂、略称ＰＴＦＥ） （２）テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体（四ふっ化エチレン・パーフロ
ロアルコキシエチレン共重合樹脂、略称ＰＦＡ） （３）テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（四ふっ化エチレン・６ふっ化プロピレン
共重合樹脂、略称ＦＥＰ） テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（四ふっ
化エチレン・６ふっ化プロピレン・パーフロロアルコキ
シエチレン共重合樹脂、略称ＥＰＥ） テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（四ふっ化
エチレン・エチレン共重合樹脂、略称ＥＴＦＥ） ポリクロロトリフルオロエチレン（三ふっ化塩化エチレ
ン樹脂、略称ＰＣＴＦＥ） クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（三ふ
っ化塩化エチレン・エチレン共重合樹脂、略称ＥＣＴＦ
Ｅ） ポリビニリデンフルオライド（ふっ化ビニリデン樹脂、
略称ＰＶＤＦ） ポリビニルフルオライド（ふっ化ビニル樹脂、略称ＰＶ
Ｆ）Polytetrafluoroethylene (ethylene tetrafluoride resin, abbreviation PTFE) (2) Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (ethylene tetrafluoride / perfluoroalkoxyethylene copolymer resin, abbreviation PFA) (3) ) Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (ethylene tetrafluorohexafluoropropylene copolymer resin, abbreviated as FEP)
Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (Ethylene tetrafluoride / 6-propylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer resin, abbreviated as EPE) Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (Ethylene tetrafluoroethylene / ethylene copolymer resin, abbreviated ETFE) ) Polychlorotrifluoroethylene (ethylene trifluoride chloride resin, abbreviation PCTFE) Chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ethylene trifluoride chloride-ethylene copolymer resin, abbreviation ECTF)
E) polyvinylidene fluoride (vinylidene fluoride resin,
Abbreviation: PVDF Polyvinyl fluoride (vinyl fluoride resin, abbreviation: PV)
F)
【００１０】上記プラスチックチューブ１１は比較的小
径のものが選ばれ、通常内径が数ミリφ程度のものが使
用される。また、このプラスチックチューブ１１を束ね
てチューブ束１０とする場合、熱交換性能アップの点か
らは出来るだけ数多く束ねることが望ましいが、とくに
大口径のもので１０００本程度が実用的である。The plastic tube 11 has a relatively small diameter, and usually has an inner diameter of about several mm. When the plastic tubes 11 are bundled to form the tube bundle 10, it is desirable to bundle as many as possible from the viewpoint of heat exchange performance, but it is particularly practical to use a large-diameter one with approximately 1,000 tubes.
【００１１】上記ケーシング２は、箱型形状に形成さ
れ、その材質としては例えば炭素鋼やステンレス、さら
にこれらの材質にフッ素樹脂をライニングしたもの、硬
質塩化ビニル樹脂などが用いられる。The casing 2 is formed in the shape of a box, and is made of, for example, carbon steel or stainless steel, a lining of these materials with a fluororesin, or a hard vinyl chloride resin.
【００１２】ケーシング２内には、その中央を上端から
下端近くまで延びる内部仕切板７が取付けられ、この内
部仕切板７の左右両側にはそれぞれ上から下に所定の間
隔で棚板８及び挟み棒９が交互に設けられている（図３
参照）。そして、棚板８にはガス流体が自由に流入でき
るように貫通孔８ａが穿設されている。なお、内部仕切
板７とその挟み棒９との間はチューブ束１０が挟み込め
るチューブ２〜３列程度分の間隔があくように挟み棒９
の一端が内部仕切板７に取付けてある。さらに、棚板８
の先端とケーシング２の側壁２ａとの間にも同程度の間
隔があくように棚板８の寸法が設定される。Inside the casing 2, an inner partition plate 7 extending from the upper end to the vicinity of the lower end is mounted at the center thereof, and the left and right sides of the inner partition plate 7 are provided with a shelf plate 8 and a sandwiching plate 8 at predetermined intervals from top to bottom respectively. The rods 9 are provided alternately (FIG. 3
reference). The shelf plate 8 is provided with a through hole 8a so that a gas fluid can flow freely. It should be noted that the pinch bar 9 is provided between the internal partition plate 7 and the pinch bar 9 so that there is an interval of about two to three rows of tubes in which the tube bundle 10 can be pinched.
Is attached to the internal partition plate 7. In addition, shelf board 8
Of the shelf plate 8 is set so that there is a similar distance between the tip of the shelf 2 and the side wall 2a of the casing 2.
【００１３】ケーシング２の上部壁には、チューブ束１
０内を通す冷媒の流入口３と流出口４があり、また一方
の側壁２ａに混合ガス等を入れる流入口５、他方の側壁
２ａに排出口６をそれぞれ有している。A tube bundle 1 is provided on the upper wall of the casing 2.
There is an inflow port 3 and an outflow port 4 for the refrigerant passing through the inside 0, and has an inflow port 5 for entering a mixed gas or the like on one side wall 2a and a discharge port 6 on the other side wall 2a.
【００１４】ケーシング２内において、上記チューブ束
１０の一端を上記流入口３に取付け、内部仕切板７で仕
切られた一方の室内を上記棚板８及び挟み棒９の間を交
互に蛇行させ、一番下のところで折り返して今度は他方
の室内を下から上に同様に蛇行させた状態で収納し、チ
ューブ束１０の他端は上記流出口４に取付ける。前述し
たように、チューブ束１０は、その両端以外のところで
は平面状にチューブが並べられているので、上記のよう
に交互に蛇行させることは容易である。こうして、ケー
シング２内でチューブ束１０を蛇行させた状態で収納す
ることにより長さを相当かせぐことが可能になる。In the casing 2, one end of the tube bundle 10 is attached to the inflow port 3, and one room partitioned by the internal partition plate 7 is alternately meandered between the shelf plate 8 and the pinch bar 9, It is folded back at the bottom, and then housed in a state where the other room is similarly meandered from bottom to top, and the other end of the tube bundle 10 is attached to the outlet 4. As described above, the tube bundle 10 has tubes arranged in a plane other than at both ends, so that it is easy to meander alternately as described above. In this way, it is possible to considerably increase the length by storing the tube bundle 10 in a meandering state in the casing 2.
【００１５】以上の構成において、たとえば、−１５℃
くらいの冷媒を流しながら、空気に硫酸ガスの混ざった
５℃くらいの混合ガスをガスの流入口５より入れると、
混合ガスはケーシング２内を図１中の矢印で示すような
流路をほぼ流れていく。この過程において、熱交換作用
により、混合ガス中の硫酸ガスは凝縮して液化する。そ
れゆえ、有毒ガスの除かれた空気がガス排出口６より排
出されるので、例えばそのまま工場外へ排出できること
になる。なお、ケーシング２内に溜まった液体（上の例
では主に硫酸）は適宜排出する。また、ここでは熱媒体
として冷媒を使用した場合の例を説明したが、熱媒を使
用して熱交換を行う場合にも熱交換器を使用できること
はいうまでもない。In the above configuration, for example, -15 ° C.
When a mixed gas of sulfuric acid gas is mixed into the air at about 5 ° C through the gas inlet 5 while flowing about
The mixed gas substantially flows through the flow path as indicated by the arrow in FIG. In this process, the sulfuric acid gas in the mixed gas is condensed and liquefied by the heat exchange action. Therefore, the air from which the toxic gas has been removed is discharged from the gas discharge port 6, so that the air can be discharged out of the factory as it is. The liquid (mainly sulfuric acid in the above example) accumulated in the casing 2 is appropriately discharged. Also, here, an example in which a refrigerant is used as a heat medium has been described, but it goes without saying that a heat exchanger can also be used when heat exchange is performed using a heat medium.
【００１６】以上のように、チューブ１１を数多く束ね
た多管式のチューブ束１０をケーシング２内に蛇行させ
た状態で収納する構成とすることで、限られたスペース
内で収納するチューブ束１０の本数を出来るだけ多く、
かつチューブ束１０の長さを出来るだけ長くとることが
でき、とくにチューブ束１０の長さをかせぐことができ
るため、その結果伝熱面積を大きくして高い熱交換性能
を達成できる。また、ガス体の圧力損失が少なく、混合
ガスの送り圧が少なくて済むので、送風ファンなどの省
エネを達成できる。As described above, the multi-tubular tube bundle 10 in which a large number of tubes 11 are bundled is housed in the casing 2 in a meandering state, so that the tube bundle 10 housed in a limited space is provided. As many as possible,
In addition, the length of the tube bundle 10 can be made as long as possible, and in particular, the length of the tube bundle 10 can be increased. As a result, the heat transfer area can be increased and high heat exchange performance can be achieved. Further, since the pressure loss of the gas body is small and the feed pressure of the mixed gas is small, it is possible to achieve energy saving of the blower fan and the like.
【００１７】また、従来構造のものだと、とくに大型化
した場合、混合ガスがチューブ束の周囲を通過してしま
い、いわゆるショートパスしやすくなり、熱交換性能が
反って低下する不都合があった。これに対し本発明で
は、ケーシング２内でチューブ束の両端部以外はチュー
ブが平面状に広がった状態で並んでいるため、この中を
ガスが必ず通過し、ショートパスが起こりにくくなる。
したがって、熱交換性能を落とさずに装置の大型化が可
能になる。さらには、ケーシング２を開放自在に構成し
ておけば、簡単にメンテナンスが可能になる。Further, in the case of the conventional structure, especially when the size is increased, the mixed gas passes around the tube bundle, so that a so-called short path is apt to occur, and the heat exchange performance is disadvantageously lowered. . On the other hand, in the present invention, since the tubes are arranged in a state of being spread in a planar manner in the casing 2 except for both ends of the tube bundle, the gas always passes through the tubes, and a short path hardly occurs.
Therefore, it is possible to increase the size of the apparatus without lowering the heat exchange performance. Furthermore, if the casing 2 is configured to be freely openable, maintenance can be easily performed.
【００１８】図４は本発明の他の実施形態を示すもの
で、前述の実施形態がチューブ束１０が蛇行しながら且
つ並列的に構成されているのに対し、本実施形態はチュ
ーブ束１０が蛇行しながら且つ直列的に構成されてい
る。図中、１３はケーシング２の側壁に設けた挟み棒
で、前述の挟み棒９と同様の構成である。したがって、
ケーシング２の長手方向の長さ（あるいは高さ）は長く
（高く）なるが、設置面積は小さくても済む。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the above-described embodiment, the tube bundle 10 is configured in a meandering and parallel configuration. It is meandering and configured in series. In the figure, reference numeral 13 denotes a pin bar provided on the side wall of the casing 2 and has the same configuration as that of the pin 9 described above. Therefore,
Although the length (or height) of the casing 2 in the longitudinal direction becomes long (high), the installation area may be small.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のプ
ラスチック熱交換器は、両端が小径のプラスチックチュ
ーブを多数本円筒状に束ねたハニカム構造で結束された
チューブ束をケーシング内で蛇行させた状態で収納し、
該チューブ束の一方の端から冷媒又は熱媒を供給して他
方の端より排出するように構成している。これによっ
て、限られたスペース内で収納するチューブ束の本数を
出来るだけ多く、かつチューブ束の長さを出来るだけ長
くとることができ、ケーシングをとくに大きくしなくて
もチューブ本数と長さの要求を満足させて高い熱交換性
能を達成できる。As described in detail above, the plastic heat exchanger according to the present invention makes a tube bundle meandering in a casing in a honeycomb structure in which a large number of small-diameter plastic tubes are bundled in a cylindrical shape. Stored in the state
It is configured such that a refrigerant or a heat medium is supplied from one end of the tube bundle and discharged from the other end. As a result, the number of tube bundles to be stored in a limited space can be increased as much as possible, and the length of the tube bundle can be increased as much as possible. And high heat exchange performance can be achieved.
【００２０】また、ガス体の圧力損失を少なくして省エ
ネを達成し、熱交換性能を落とさずに大型化でき、さら
には簡単にメンテナンスが可能といった種々の優れた効
果を奏するものである。また、チューブ束の両端部以外
の部位では、多数本のプラスチックチューブを平面状に
並べることにより、多数本のチューブ束をケーシング内
で自由に蛇行させることができ、チューブ束全体の長さ
を十分にかせぐことが可能になり、しかも処理ガスのシ
ョートパスを防止できる。また、上記プラスチックチュ
ーブを分子中にフッ素原子を含むフッ素樹脂製とするこ
とにより、フッ素樹脂のもつ優れた耐化学薬品性、耐熱
性を利用して金属熱交換器では適用できないような用途
にも幅広く使用することが可能になる。Also, various excellent effects such as reduction in pressure loss of the gas body, energy saving, increase in size without deteriorating heat exchange performance, and easy maintenance can be achieved. In addition, by arranging a large number of plastic tubes in a plane at a portion other than both ends of the tube bundle, a large number of tube bundles can be meandered freely in the casing, and the entire length of the tube bundle is sufficiently long. This makes it possible to prevent the processing gas from being short-passed. In addition, by making the above plastic tube made of fluororesin containing fluorine atoms in the molecule, it can be used in applications that cannot be applied in metal heat exchangers by utilizing the excellent chemical resistance and heat resistance of fluororesin. It can be used widely.
【図１】本発明の一実施形態を示す内部側面図である。FIG. 1 is an internal side view showing an embodiment of the present invention.
【図２】チューブ束の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a tube bundle.
【図３】内部仕切板の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an internal partition plate.
【図４】本発明の他の実施形態を示す内部側面図であ
る。FIG. 4 is an internal side view showing another embodiment of the present invention.
【符号の説明】 １ 熱交換器 ２ ケーシング ７ 内部仕切板 ８ 棚板 ９、１３ 挟み棒 １０ チューブ束 １１ プラスチックチューブ[Explanation of Signs] 1 Heat exchanger 2 Casing 7 Internal partition plate 8 Shelf plate 9, 13 Nipping rod 10 Tube bundle 11 Plastic tube
Claims (3)
数本円筒状に束ねたハニカム構造で結束されたチューブ
束をケーシング内で蛇行させた状態で収納し、該チュー
ブ束の一方の端から熱媒体を供給して他方の端より排出
するように構成したことを特徴とするプラスチック熱交
換器。1. A tube bundle bound by a honeycomb structure in which a large number of small-diameter plastic tubes are bundled in a cylindrical shape at both ends are housed in a meandering state in a casing, and a heat medium is transferred from one end of the tube bundle. A plastic heat exchanger configured to be supplied and discharged from the other end.
は、前記多数本のプラスチックチューブを平面状に並べ
たことを特徴とする請求項１記載のプラスチック熱交換
器。2. The plastic heat exchanger according to claim 1, wherein the plurality of plastic tubes are arranged in a plane other than at both ends of the tube bundle.
フッ素原子を含むフッ素樹脂製であることを特徴とする
請求項１又は２記載のプラスチック熱交換器。3. The plastic heat exchanger according to claim 1, wherein the plastic tube is made of a fluororesin containing a fluorine atom in a molecule.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007079761A1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-07-19 | Piflex P/S | Flexible fluid line and method for producing it |
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2000
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