(57)【要約】熱交換器管板１０の製造方法において、シーリング・エレメント３２は、伝熱管３６のそれぞれの端部３４に配置される。シーリング・エレメント３２を有する伝熱管３６の前記端部３４は、型４２内の所定の位置に配置される。管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、型４２内で振り当てられる（ｃａｓｔ）管板材料が伝熱管３６に入らないように、伝熱管３６の前記端部３４は封止される。管板材料は、シーリング・エレメント３２をカバーするための型４２内で振り当てられる（ｃａｓｔ）。管板材料は、型４２内で硬化される。【選択図】図４ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器管板（１０）を製造する方法であって：
伝熱管（３６）のそれぞれの端部（３４）にシーリング・エレメント（３２）を配置するステップ、
前記シーリング・エレメント（３２）を有する前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）を型（４２）内の所定の位置に配置するステップ、
管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、前記型（４２）内で振り当てられる（ｃａｓｔ）前記管板材料が前記伝熱管（３６）に入らないように、前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）を封止するステップ、
前記シーリング・エレメント（３２）をカバーするための前記型（４２）内で前記管板材料を振り当てる（ｃａｓｔ）ステップ、
前記型（４２）内で前記管板材料を硬化するステップ、
を含む、方法。
【請求項２】
前記型（４２）は、底部（４４）を備え、前記底部（４４）は、シリコンを含む材料等の可撓性材料から成り、前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）は、前記型（４２）の前記底部（４４）に対して前記端部（３４）が当接することにより封止される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）は、前記型（４２）内に、前記端部（３４）の末端部分をカバーするためのシリコンを含む封止材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）により、そして前記端部（３４）の前記末端部分をカバーする前記封止材料の硬化により封止され、前記管板材料は、前記硬化した封止材料上に振り当てられ（ｃａｓｔ）、前記型（４２）内で前記管板材料が硬化した後、前記伝熱管（３６）、前記硬化した封止材料、および前記硬化した管板材料は、前記型から一体に取り除かれ、その後、前記硬化した封止材料を取り除くために、前記硬化した管板材料および前記端部から前記硬化した封止材料を取り外すことにより、または、前記端部（３４）の末端部分と共に前記硬化した封止材料を切り取ることにより、前記硬化した封止材料は取り除かれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記型（４２）内に金属インサート（６２）が配置され、前記金属インサート（６２）は、複数の貫通孔を備え、前記シーリング・エレメント（３２）を有する前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）の末端部分は、前記金属インサート（６２）の前記貫通孔に挿入され、前記端部（３４）の前記末端部分が前記金属インサート（６２）の前記貫通孔に挿入されたときに、前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）は、互いに関して前記伝熱管（３６）および前記金属インサート（６２）を封止している前記シーリング・エレメント（３２）により封止され、前記管板材料は、前記シーリング・エレメント（３２）をカバーするための前記金属インサート（６２）上および前記シーリング・エレメント（３２）の上に延びている前記熱交換管（３６）の部分に振り当てられる（ｃａｓｔ）、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記貫通孔の各々は、第１の内径を有する下部、前記下部から半径方向に延びる接続部、および、前記接続部から延びて、前記第１の内径よりも大きい第２の内径を有する上部を備え、前記伝熱管（３６）の外径は、前記第１の内径よりも小さく、前記伝熱管（３６）の前記端部（３４）上に配置した前記シーリング・エレメント（３２）の外径は、前記第１の内径よりも大きくてかつ前記第２の内径よりも小さい、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金属インサート（６２）は、アルミニウムを含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記管板材料は、エポキシ樹脂等のプラスチック材料を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記管板材料は、アルミナ強化エポキシ樹脂または繊維強化エポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂を含む複合材料等の複合材料を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記伝熱管（３６）は、前記型（４２）内での前記管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）および硬化の間、前記管板材料と結合しない材料でできている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記伝熱管（３６）は、前記型（４２）内での前記管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）および硬化の間、前記シーリング・エレメント（３２）の材料と結合しない材料でできている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記伝熱管（３６）は、ポリプロピレン等のプラスチックを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記型（４２）は、鉄、鋼またはステンレス鋼等の金属を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法によって取得可能な熱交換器管板（１０）。
【請求項１４】
伝熱管（３６）を封止状態において保持する熱交換器管板（１０）であって、前記管板（１０）は、第１の主表面（２２）および反対側の第２の主表面（２４）を有するプラスチック材料の本体（２０）を備え、前記本体（２０）は、複数の貫通孔（２６）を備え、各貫通孔（２６）は、前記第１の主表面（２２）から前記反対側の第２の主表面（２４）まで延びる周囲の孔壁（２８）によって定義され、前記周囲の孔壁（２８）は、周囲の凹所（３０）を備え、前記周囲の凹所（３０）には弾力のあるシーリング・エレメント（３２）が収容され、前記シーリング・エレメント（３２）は、前記周囲の凹所（３０）から前記貫通孔（２６）内に突出しており、前記貫通孔（２６’、２６”）は、前記本体（２０）において互いに実質的に平行に延びて、隣接する貫通孔（２６’、２６”）の前記周囲の凹所（３０’、３０”）は、前記貫通孔（２６’、２６”）の軸線方向において互いに関して交互に配列されることを特徴とする、熱交換器管板（１０）。
【請求項１５】
熱交換される流体のための入口（１０２、１０６）および出口（１０４、１０８）、複数の伝熱管（３６）のスタック（４０）、および請求項１４に記載の熱交換器管板（１０）、を有するシェル（５０）を備える熱交換器（１００）であって、前記伝熱管（３６）の各々は、少なくとも１つの端部（３４）を有し、そしてそれは、シーリング・エレメント（３２）が前記端部（３４）を封止状態にクランプするように貫通孔（２６）のうちの１つに配置される、熱交換器（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器管板の製造方法、熱交換器管板（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ  ｔｕｂｅ  ｓｈｅｅｔ）、およびこの種の管板を備える熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
管の端部で熱交換器のシェルと管側の流体を切り離す標準的な方法は、管板によって行われる。管は、管板に設けられる貫通孔内に挿入されて、堅く密封するためにその後管板に溶接される。管の熱膨張を許容するために、管板の周囲と熱交換器の外部シェルとの間に柔軟なベローズが設けられる。この種の熱交換器は、浮動ヘッド（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｈｅａｄ）熱交換器としばしば呼ばれる。そしてその実施形態は、特許文献１から公知である。浮動ヘッドタイプの熱交換器の周知の不利な点は、温度サイクルの間の通常の膨張に起因する熱疲労クラックに対する浮動ヘッドベローズの感受性である。
【０００３】
特許文献２は、管板の管ごとの圧力シール・システムの導入によって、管の熱膨張の他の解決を開示する。管は、堅い密封性を提供するためにねじリング・ナットによって加圧されるＯリングを通して軸線方向に摺動することができる。この種のシステムが何百または何千の管を有するより大きい熱交換器に適用するために扱いにくくかつ非実用的なパーツの有意な量を必要とすることは、明らかである。
【０００４】
プラスチック材料でできている熱交換器のための管板の具体例は、特許文献３に開示される。プラスチック管板のプラスチック管は、管の端部に溶解される管板孔から延びているプラスチック・スリーブ要素によって囲まれる。プラスチック・スリーブ要素が管板と管との間の可撓性の密封を作成するにもかかわらず、それはこのプラスチック熱交換器の非常に壊れやすい部分であり、溶接の有意な量を必要とする。
【０００５】
上述の設計および組立方法が複雑で、扱いにくく、面倒で、時間がかかり、したがって高価で、そして、熱交換器の管とシェルとの間の協調的な熱膨張に関して最適状態に及ばない最終製品を提供することは、明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５７５９５００号
【特許文献２】欧州特許第１４２２４８８号
【特許文献３】米国特許第３４２６８４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、熱交換器管板を製造する改良された方法を提供することにある。
【０００８】
より詳しくは、個々の管の膨張を許容すると同時に、伝熱管（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ  ｔｕｂｅ）とシェル側流体との密封を作成する管板の製造方法を提供することは、目的である。
【０００９】
さらに他の目的は、ねじ込みリング・ナット類のその後のパイプ溶接、ローリングまたは取り付けを必要とすることなく、管板の簡単な製造方法を提供することである。
【００１０】
さらに他の目的は、特に他のいかなる構成材料と比較してもプラスチック管の増加した熱膨張に適応するために、プラスチックでできている熱交換器に適した管板の製造方法を提供することである。
【００１１】
さらに他の目的は、改良された熱交換器管板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、１つ以上の目的は、以下のステップを含む、熱交換器管板を製造する方法によって達成される：
伝熱管のそれぞれの端部にシーリング・エレメントを配置するステップ、
シーリング・エレメントを有する伝熱管の前記端部を型内の所定の位置に配置するステップ、
管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、型内で振り当てられる（ｃａｓｔ）管板材料が伝熱管に入らないように、伝熱管の前記端部を封止するステップ、
シーリング・エレメントをカバーするための型内で管板材料を振り当てる（ｃａｓｔ）ステップ、
型内で管板材料を硬化するステップ。
管板材料の硬化後に、硬化した管板材料およびシーリング・エレメントを有する伝熱管を備える管板は、型から一体的に取り除かれることができる。
【００１３】
したがって、伝熱管の端部に関してシーリング・エレメントを所定の長手方向のまたは高さ位置に置くことによって、シーリング・エレメントは、型内の所定の位置に置かれる。次いで、伝熱管の前記端部は、型において配列される。型における管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、型内で振り当てられる（ｃａｓｔ）管板材料が伝熱管に入ることができないように、前記端部は、その後一時的に封止される。封止前記端部の封止後、シーリング・エレメントをカバーするかまたは水中に入れるための、換言すればシーリング・エレメントを保持するための充分な厚みに、管板構成材料は、振り当てられる（ｃａｓｔ）。型内での管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、伝熱管の端部が封止されるにつれて、振り当てられる（ｃａｓｔ）管板材料は、前記端部で伝熱管の内部に入ることができない。本発明によるこの方法は、複数の埋め込みシーリング・エレメントを有する管板を製造する簡単な方法を可能にする。
【００１４】
例えば、管のスタックの密度を得るためにシーリング・エレメントを交互に配列することからみて、所定の位置での伝熱管の端部上へのシーリング・エレメントの位置決めは、シーリング・エレメントの正確な個々の配列を許容する。例えば、小さいシーリング・エレメントは、管の外面を通じて強制されて、管に対して垂直な仮想面に、その後置かれる。よりコンパクトな熱変換器を作成するために、エレメントは、好ましくは仮想面に、最も好ましくは交互の重なり合う２つ以上の仮想面に、正確に整列される。エレメントの交互の位置決めは、鋳造（ｃａｓｔ）される管板の厚みの範囲内である。
【００１５】
本発明による製造方法の間の伝熱管の前記端部の一時的なシール性は、振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、管板材料が伝熱管に入ることができないことを確実にする。前記端部のシール性は、例えば前記端部を型の底部に対して押圧することによって、さまざまな方法で達成されることができる。管または管のスタックは、必要な管板の寸法および形状を有する型において垂直に配置されることができる。都合のよいことに、型の底部は、管の内部を封止するために、そして型（好ましくはシリコン・ゴム）からの簡単な除去を許容するために、管板および管構成材料に関して非結合材料でできている。任意に、繊維または繊維マットまたは金属補強のような補強材料は、型において配置される。次いで、液体エポキシ樹脂は、型に所望の厚みに注入される。硬化および型からの除去の後、管のスタックと共に提供される管板が封止状態において得られる。
【００１６】
驚くべきことに、管板構成材料および管構成材料の特定の組み合わせは、硬化工程の間、結合しないことが判明した。非結合挙動の例は、酸化アルミニウム（アルミナ）粉末充填材を有するエポキシ樹脂でできている管板または繊維（例えばガラス繊維または炭素繊維）強化エポキシ樹脂でできている管板、およびポリプロピレンでできている伝熱管である。しかしながら、管は、他のプラスチック材料または金属でできていてもよい。シーリング・エレメントは、さまざまな材料から作られることができる。例えば、各シーリング・エレメントは、フルオロポリマーおよび／または合成ゴム（例えばエチレン・プロピレン・ジエン・モノマー（ＥＰＤＭ）ゴムまたはニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ））、および／またはシリコン類を含む。非結合特性によって、管が管板および埋め込みシーリング・エレメントを通って摺動することができる。同じ製造ステップは、管のスタックの反対側で類似の管板を製造するために適用されることができる。
【００１７】
別の実施形態において、伝熱管の端部は、鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、以下の方法で一時的に封止される。管の端部の末端部分が浸漬されるように、封止材料（例えばシリコン・ゴム）の層は、型内に振り当て（ｃａｓｔ）られる。封止材料が硬化することができた後、管板構成材料の層は、硬化した封止材料の層の上に振り当て（ｃａｓｔ）られて、それも硬化することができる。その後、例えば、硬化した管板材料および伝熱管の前記端部から硬化した封止材料を切り取るかまたは剥ぎ取ることによって、あるいは、伝熱管の前記端部の末端部分と共に硬化した封止材料を切ることによって、硬化した封止材料の層は、取り除かれる。
【００１８】
型内に金属インサートが配置され、金属インサートは、複数の貫通孔を備え、シーリング・エレメントを有する伝熱管の前記端部の末端部分は、金属インサートの貫通孔に挿入され、前記端部の末端部分が金属インサートの貫通孔に挿入されたときに、伝熱管の前記端部は、互いに関して伝熱管および金属インサートを封止しているシーリング・エレメントにより封止され、管板材料は、シーリング・エレメントをカバーするための金属インサート上およびシーリング・エレメントの上に延びている熱交換管の部分に振り当てられる（ｃａｓｔ）、ことも可能である。管板材料の硬化の後に、金属インサートおよび硬化した管板材料を含む管板、およびシーリング・エレメントを有する伝熱管は、型から一体的に取り除かれることができる。
【００１９】
金属インサートは、例えば、鋼、ステンレス鋼またはアルミニウムから製造されてよい。この場合、管板のプラスチック部分は、金属インサートによって補強される。この方法によって得られた管板の本体は、プラスチック部位および金属部位によって構成される。プラスチック部分は、例えば、金属部分に結合されるエポキシ樹脂から成ってよい。金属部分は、管板全体の強度および剛性を増加させて、プラスチック部分をより薄くすることができる。
【００２０】
伝熱管が金属（例えばステンレス鋼）でできているときに、シーリング・エレメントは、貫通孔の中心に対する伝熱管の整列のために用いられてよい。アルミナ強化管板およびステンレス鋼管の場合、Ｏリングはまた、管板のアルミニウム部分の中心内にステンレス鋼管を整列させて、これにより、さもなければ電解腐食に至ることがありえる異なる金属間の直接接触を防止するために、用いる。管およびプラスチック材料が結合特性を有するときに、電解腐食を防止する効果も達成される。
【００２１】
貫通孔の各々は、第１の内径を有する下部、下部から半径方向に延びる接続部、および、接続部から延びて、第１の内径よりも大きい第２の内径を有する上部を備え、伝熱管の外径は、第１の内径よりも小さく、伝熱管の前記端部上に配置したシーリング・エレメントの外径は、第１の内径よりも大きくてかつ第２の内径よりも小さい、ことも可能である。したがって、金属インサートの貫通孔は、段のある接続部を定める。そしてそれは、シーリング・エレメントを有する伝熱管を貫通孔に挿入するときに、シーリング・エレメントのための肩部または停止部を形成する。これは、シーリング・エレメントの正確な位置決めにに至り、そしてまた、鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、伝熱管の端部の信頼性が高いシール性に至る。
【００２２】
本発明による方法によって得られた管板は、各管の個々の膨張に適応することができる。その結果、管板自体は、シェルに固定して接続されてよい。したがって、本発明による方法の好ましい実施形態において、シェルは、鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）の前に型に置かれる。このように、管のスタックおよび熱交換器シェルの両方は、製造工程の鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、垂直に型に置かれる。管板を鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）すると、管板およびシェルは、互いに一体的に接続される。
【００２３】
本来、非結合特性を有しない管構成材料と管板構成材料との結合を妨げるために、管の外層が（例えばシリコン油または非結合箔のような）非結合物質で処理されることも、可能である。
【００２４】
任意に、管板は、管のスタックの周辺で鋳造（ｃａｓｔ）される。そしてそれは、長手方向において波形部を備える。この方法によって得られた管板は、伝熱管と管板との間の密封を提供し、そして同時に、個々の管の熱膨張を許容する。管の波形部は、熱膨張の結果として圧縮される。そしてそれは、管板上の力を制限する。管と管板構成材料との間に結合が発生するときに、この実施形態は、好ましくは適用される。管と管板との間の結合が時間とともに失われる場合、本実施形態においてＯリングは、第２の機能だけを有する。好ましくは、管板は、波形部を有して、管の周囲にＯリングなしで振り当てられる（ｃａｓｔ）管、および、型内に置かれる熱交換器シェル、を有する。
【００２５】
第２の態様によれば、本発明は、伝熱管を封止状態において保持する熱交換器管板に関する。管板は、第１の主表面および反対側の第２の主表面を有するプラスチック材料の本体を備え、本体は、複数の貫通孔を備え、各貫通孔は、第１の主表面から反対側の第２の主表面まで延びる周囲の孔壁によって定義され、周囲の孔壁は、周囲の凹所を備え、周囲の凹所には弾力のあるシーリング・エレメントが収容され、シーリング・エレメントは、周囲の凹所から貫通孔内に突出しており、貫通孔は、本体において互いに実質的に平行に延びて、隣接する貫通孔の周囲の凹所は、貫通孔の軸線方向において互いに関して交互に配列される。
【００２６】
この場合、伝熱管の堅いシール性および膨張のための管板は提供される。そしてそれは、第１の主表面または平面および反対側の第２の主表面または平面を有する本体（通常は矩形板のような平面本体）を備える。板本体は、有利な防腐特性、汚染防止特性、製造の容易さおよび強度を備えるので、エポキシ樹脂のようなプラスチック材料を含む。本体は、プラスチック部位および金属部位でできていてもよい。本体は、複数の貫通孔または孔（取り付けられる各管のための１つの貫通孔）を備えている。各貫通孔は、第１の平面から反対側の第２の平面まで本体を通って延びる周囲の孔壁によって定義される。貫通孔は、断面積（好ましくは円形断面積）を有する。都合のよいことに、周囲の凹所を除いて、貫通孔の断面積は、貫通孔の長手方向において一定である。しかしながら、例えば、わずかにテーパーの付いた貫通孔もまた、適切な実施形態である。周囲の凹所（例えば環状溝）は、周囲の孔壁に設けられる。周囲の凹所は、それがシーリング・エレメントを保持することが可能であるように寸法決めされる。凹所の開口は、周囲の壁に都合よく完全に含まれる。但し、それは管板本体の１つの平面まで延びてよい。シーリング・エレメント（好ましくはＯリング）は、弾力のあるおよび／または圧縮可能な材料から作られて、凹所に保持される。凹所は、アンダーカットされてよい。シーリング・エレメントが凹所から取り除かれるのを防止している大部分のためのシーリング・エレメントを周囲の壁が囲むように、シーリング・エレメントは、凹所の開口幅よりも大きい厚みを有してよい。したがって、シーリング・エレメントは、凹所に埋め込まれる。シーリング・エレメントは、貫通孔の内側断面積よりも小さい内側断面積を有する。そしてその結果、シーリング・エレメントは、凹所から貫通孔内に延びて、シーリング・エレメントの内側断面積よりも大きい外側断面積を有するそれぞれの伝熱管とシール的に係合することができる。したがって、シーリング・エレメントは、締まりばめを伝熱管に提供してよい。
【００２７】
シーリング・エレメントの特性、特にその反発力および圧縮性は、上流側と下流側との間の障壁を生じさせている管の外面で、堅いシール性を提供する。シーリング・エレメントを囲む複合材料は、製造された。例えば、必要な管板の寸法の形状に鋳造（ｃａｓｔ）された。管板の最大寸法は、熱交換器シェルの寸法に依存する。特に、その厚みは、所要強度および圧力定格に依存する。都合のよいことに、管板のプラスチック部分は、補強材料（例えば、ガラス繊維および／または炭素繊維のような微粒子、および／またはアルミナおよびシリカのような粉末）で補強されることができる。好適な複合材料は、アルミナ粉末を含むエポキシ樹脂である。管板本体の埋め込みシーリング・エレメントは、一旦熱交換器シェルに接続された管側とシェル側との流体を切り離す管板を確定する垂直方向において、管の外面周辺で流体バリアを延長する。シーリング・エレメントと本体との間の弾力のある係合でしかし堅いシール性は、シェルに対する管の無制限の熱膨張を許容する。したがって、各管の個々の膨張に適応する管板は、提供される。本体の構成材料および管の構成材料は、後述するように、製造工程の間、結合が発生しない方法で、好ましくは選択される。
【００２８】
本発明による管板の実施形態において、貫通孔は、互いに実質的に平行に本体において延びる。そして、隣接する貫通孔の周囲の凹所は、貫通孔の軸線方向において互いに関して交互に配列される。隣接する貫通孔の凹所は、本体の厚み方向において交互に配列される。この場合、図（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）において、隣接する貫通孔の凹所が相互に部分的に重複することは、可能である。これは、伝熱管のコンパクトな配列を許容する。そして管は、凹所の深さの２倍未満の間隔で平行に配置される。
【００２９】
本発明は、熱交換される流体のための入口および出口、複数の伝熱管のスタック、および上記で定義される本発明による熱交換器管板において保持されている管の少なくとも１つの端部、を有するシェルを備える熱交換器であって、管は、熱交換器管板のシーリング・エレメントの内側断面積よりも大きい外側断面積を有する、熱交換器にも関する。
【００３０】
上記のような管板の各種の実施形態は、本発明による熱交換器に同様にあてはまる。好ましくは、管は、プラスチック材料でできている。より詳しくは、管は、熱交換器管板の本体の材料と結合しない、そしてシーリング・エレメントの材料とも結合しないプラスチック材料でできている。有利な組み合わせは、アルミナ粉末または繊維（例えばガラス繊維または炭素繊維）で補強されたエポキシ樹脂でできている本体、およびポリプロピレンでできている管である。シーリング・エレメントは、さまざまな材料から作られることができる。例えば、各シーリング・エレメントは、フルオロポリマーおよび／または合成ゴム（例えばエチレン・プロピレン・ジエン・モノマー（ＥＰＤＭ）ゴムまたはニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ））、および／またはシリコン類を含む。
【００３１】
さらなる実施形態において、管の外面は、非結合コーティング（すなわち、一方では本体の構成材料とシーリング・エレメントとの間、そして他方では管の構成材料との間の結合を防止するコーティング）を備えている。例えば、コーティングは、シリコン類および／または非結合箔を含む流体を含んでよい。非結合流体は、管の外面に容易につけられることができる。
【００３２】
実施形態において、管の端部は、管の端部が管板から分離することを防止するための機械的ストップを備えている。これは、（熱）膨張の繰り返されるサイクルの間、管の端部が動くことを防止して、これにより、管板のシール係合から管が解放されることを回避する。
【００３３】
本発明はまた、伝熱管を封止状態において保持する熱交換器管板であって、管板は、第１の主平面および反対側の第２の主平面を有するプラスチック材料の本体を備え、本体は、複数の貫通孔を備え、各貫通孔は、第１の主平面から反対側の第２の主平面まで延びる周囲の孔壁によって定義され、周囲の孔壁は、周囲の凹所を備え、弾力があり圧縮可能なシーリング・エレメントは保持されて、シーリング・エレメントは、凹所の開口幅（ｂ）よりも大きい厚み（ｔ）を有し、シーリング・エレメントは、貫通孔の内側断面積よりも小さい内側断面積を有する、熱交換器管板にも関する。この熱交換器管板は、請求項の１つ以上の特徴にしたがっておよび／またはこの説明において言及される１つ以上の特徴にしたがって設計されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明は、添付の図面を参照することでさらに詳細に記載される。
【図１】図１は、本発明による管板の実施形態の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明による管板の実施形態の正面図を示す。
【図３】図３は、本発明による管板の実施形態の他の実施形態を示す。
【図４】図４は、本発明による管板製造方法の実施形態を示す。
【図５】図５は、本発明による製造方法のさらなる実施形態を示す。
【図６】図６は、本発明による熱交換器の概略図である。
【図７】図７は、波形部を有する管を有する管板製造方法のさらなる実施形態を示す。
【図８】図８は、型に金属インサートを備える管板製造方法のさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、埋め込みシーリング・エレメント（ここではＯリング）を有する管板の実施形態の断面図を示す。管板は、参照番号１０によってその全体が示される。管板１０は、複合材料でできている矩形の板本体２０を備える。本体２０は、第１の主翼（ｍａｉｎ  ｐｌａｎｅ）２２および反対側の平行な第２の主翼（ｍａｉｎ  ｐｌａｎｅ）２４を有する。図１は、主翼２２、２４間に延びる円筒状の貫通孔２６を示す。貫通孔２６は、周囲壁２８によって区切られる。図示の実施形態において、周囲壁２８は、周方向の凹所３０を備える。凹所３０は、貫通孔２６の長手方向において見られるように、周囲壁２８に開口幅ｂを有する。Ｏリング３２は、凹所３０内に埋め込まれる。Ｏリング３２の厚みｔは、凹所３０の開口幅ｂよりも大きい。Ｏリングの内径は、貫通孔２６の内径よりも小さい。伝熱管（熱交換器管）３６の一端部３４は貫通孔２６に挿入されて、Ｏリングによって封止して係合される。これにより、管の外面で管３６の上流側と下流側との間の障壁を提供する。複合材料の非結合特性および製造工程中の管構成材料のせいで、管３６は、熱膨張を吸収するために貫通孔２６およびＯリング３２を通して摺動することができる。
【００３６】
図２は、本発明による管板１０の実施形態の管３６のない正面図を示す。
【００３７】
図３は、管板１０の実施形態の同様の図を示す。しかしながら、伝熱管３６のコンパクトなスタックを達成するために、貫通孔２６に隣接する凹所３０は、図（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）に示すように互いに部分的に重なり合う。これは、例えば、板本体２０の主翼２２、２４と平行な第１の平面において第１の貫通孔２６’の凹所３０’を配置し、そして第１の平面と平行な第２の平面において周囲の貫通孔２６”の凹所３０”を配置することによって、例えば達成される。換言すれば、凹所は、交互に配列される。Ｏリング３２の内径は、管３６の外径および貫通孔２６の内径よりも小さい。
【００３８】
図４ａ〜図４ｆは、本発明による管板の製造方法を示す。図４ａにおいて、小さいＯリング３２は、管３６の一端部３４でその外面周辺に配置される。管３６のスタック４０と呼ばれる一緒に梱包（ｐａｃｋ）される複数の管３６は、底部４４上の必要な管板寸法のトレイのような型４２内に、垂直に置かれる。管３６の下端部は、型４２に関して管３６の内部を封止するために、底部４４に対して押圧される。液体エポキシ樹脂は、Ｏリング３２のレベルを上回って延びる予め定められた高さまで型４２内に注入されて、硬化することができる。硬化工程の間、管板本体２０は、Ｏリング３２および管３６の周囲に形成される。エポキシ樹脂および管構成材料の非結合特性のせいで、一方では管との間、そして他方ではＯリングと本体との間の固定接続部は、確立されない。最終工程として、型４２は管板１０から（またはその逆に）取り外される（図４ｃ参照）。
【００３９】
図４ｄ、図４ｅ、図４ｆに示すように、管の端部の末端部分がシリコン・ゴムに浸漬されるように、型に封止材料１５（例えばシリコン・ゴム）の層を振り当てる（ｃａｓｔ）ことも可能である。シリコン・ゴム１５が硬化したあと、硬化したシリコン・ゴムの層の上に管板構成材料の層が振り当てられて（ｃａｓｔ）、それもまた硬化することができる。次いで、硬化したシリコン・ゴム１５の層は、取り除かれる。例えば、硬化したシリコン・ゴム１５の層は、管の端部の隣接する部分から硬化したシリコン・ゴム１５および末端部分を切り離すことによって、管の端部の末端部分と共に取り除かれる（図４ｅ）。あるいは、硬化したシリコン・ゴム１５は、硬化した管板構成材料および管の端部から取り外されることができる（図４ｆ）。
【００４０】
図５は、図４と同様の本発明による製造方法のさらなる実施形態を示す。がしかし、製造工程の第２ステップの間、管板１０に管４０のスタックと共に熱交換器シェル５０を振り当てる（ｃａｓｔ）ことをさらに含む。
【００４１】
図６は、冷却されるまたは加熱される製品フローを供給するための入口１０６および対応する出口１０８と同様に、熱交換流体（例えば海水）を供給するための入口１０２およびその放出のための出口１０４を備えるハウジングとしてのシェル５０を有するシェル管形熱交換器１００の実施形態の概略図を示す。スタック４０の管３６は、熱膨張サイクルの間、管板１０からその分離を防止するための機械的ストップ１１０を備えている。
【００４２】
図７は、図４と同様の本発明による製造方法のさらなる実施形態を示す。がしかし、製造工程の第２ステップの間、管板１０に各管３６の波形部３８を有する管４０のスタックと共に熱交換器シェル５０を振り当てる（ｃａｓｔ）ことをさらに含む。
【００４３】
図８は、図４と同様の本発明による製造方法の別の実施形態を示す。がしかし、管板１０は、金属部６２および（例えばエポキシ樹脂から成る）プラスチック部６４によって構成される。両部６２、６４は、互いに結合されて単一の管板になる。この管板の製造において、金属部６２は、型の金属インサート６２として配置される。次いで、Ｏリング３２を備えている伝熱管３６の端部は、前記端部を金属インサート６２の貫通孔内に挿入することによって、型内に配置される。管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）の間、型において振り当て（ｃａｓｔ）られる管板材料が伝熱管３６に入らないように、Ｏリング３２は、金属インサート６２に関して伝熱管３６の端部の管壁を封止する。管板材料の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）およびその硬化の後、組み込まれたＯリングを有する硬化した管板材料、金属インサートおよび伝熱管は、型から取り除かれる。
【００４４】
本発明は、以下の条項によって記載されることもできる。
１．伝熱管（３６）を封止状態において保持する熱交換器管板（１０）であって、管板（１０）は、第１の主表面（２２）および反対側の第２の主表面（２４）を有するプラスチック材料の本体（２０）を備え、本体（２０）は、複数の貫通孔（２６）を備え、各貫通孔（２６）は、第１の主表面（２２）から反対側の第２の主表面（２４）まで延びる周囲の孔壁（２８）によって定義され、周囲の孔壁（２８）は、周囲の凹所（３０）を備え、周囲の凹所（３０）には弾力のあるシーリング・エレメント（３２）が収容され、シーリング・エレメント（３２）は、周囲の凹所（３０）から貫通孔（２６）内に突出している。
【００４５】
２．条項１による熱交換器管板であって、貫通孔（２６’、２６”）は、本体（２０）において互いに実質的に平行に延びて、隣接する貫通孔（２６’、２６”）の周囲の凹所（３０’、３０”）は、貫通孔（２６’、２６”）の軸線方向において互いに関して交互に配列される。
【００４６】
３．条項２による熱交換器管板であって、隣接する貫通孔（２６’、２６”）の周囲の凹所（３０”）は、相互に部分的に重複する。
【００４７】
４．条項１〜３による熱交換器管板であって、本体（２０）のプラスチック材料は、エポキシ樹脂および／または、アルミナ強化エポキシ樹脂または繊維強化エポキシ樹脂のような複合材料を含む。
【００４８】
５．熱交換される流体のための入口（１０２、１０６）および出口（１０４、１０８）、複数の伝熱管（３６）のスタック（４０）、および条項１〜４による熱交換器管板（１０）、を有するシェル（５０）を備える熱交換器（１００）であって、伝熱管（３６）の各々は、少なくとも１つの端部（３４）を有し、そしてそれは、シーリング・エレメント（３２）が端部（３４）を封止状態にクランプするように貫通孔（２６）のうちの１つに配置される。
【００４９】
６．条項５による熱交換器管板であって、伝熱管（３６）は、熱交換管板（１０）の本体（２０）のプラスチック材料と結合しない、そして、シーリング・エレメント（３２）の材料と結合しない材料でできている。
【００５０】
７．条項５または６による熱交換器管板であって、伝熱管（３６）は、ポリプロピレンから成る。
【００５１】
８．条項５〜７による熱交換器管板であって、伝熱管（３６）の外面は、非結合コーティングを備えている。
【００５２】
９．条項５〜８による熱交換器管板であって、各伝熱管（３６）は、その長手方向に波形部（３８）を備えている。
【００５３】
１０．熱交換器管板（１０）を製造する方法であって、以下のステップを含む、
ａ）シーリング・エレメント（３２）を型（４２）内の所定の位置に配置するステップ、
ｂ）シーリング・エレメント（３２）をカバーするための型（４２）に管板材料を振り当てる（ｃａｓｔ）ステップ、
ｃ）型（４２）内で管板材料を硬化するステップ。
【００５４】
１１．条項１０による方法であって、ステップａ）は以下を含む、
ａ１）伝熱管（３６）のそれぞれの端部（３４）にシーリング・エレメント（３２）を配置するステップ、
ａ２）前記端部（３４）を型（４２）内に配置るステップ、
ａ３）前記端部（３４）を封止するステップ。
【００５５】
１２．条項１１による方法であって、型（４２）は、底部（４４）を備え、底部（４４）は、シリコンを含む材料等の可撓性材料から成り、ステップａ３）は、型（４２）の底部（４４）に対して前記端部（３４）が当接することを含む。
【００５６】
１３．条項１１による方法であって、ステップａ３）は、型（４２）内に、前記端部（３４）の末端部分をカバーするための封止材料（例えば、シリコンを含む）の振り当て（ｃａｓｔｉｎｇ）、および前記端部（３４）の末端部分をカバーする封止材料の硬化を含み、管板材料は、硬化した封止材料上に振り当てられ（ｃａｓｔ）、ステップｃ）の後、伝熱管（３６）、硬化した封止材料、および硬化した管板材料は、型から一体に取り除かれ、前記端部（３４）の末端部分は、硬化した封止材料を取り除くために切り取られる。
【００５７】
１４．条項１０〜１３による方法であって、管板材料は、エポキシ樹脂および／または、アルミナ強化エポキシ樹脂または繊維強化エポキシ樹脂のような複合材料のプラスチック材料を含む。
【００５８】
１５．条項１０〜１４による方法であって、伝熱管（３６）は、管板材料と結合しない材料でできている。
【００５９】
上記の条項の１つ以上の特徴および／または図の導入および説明における上記の１つ以上の特徴は、別々に、そして特徴の任意の組み合わせにおいて、請求項の１つ以上の特徴に対して適用することができる。
【図１】
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【図２】
2013525741.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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