JP2001004228A - 潜熱回収熱交換器 - Google Patents
潜熱回収熱交換器Info
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- JP2001004228A JP2001004228A JP11179228A JP17922899A JP2001004228A JP 2001004228 A JP2001004228 A JP 2001004228A JP 11179228 A JP11179228 A JP 11179228A JP 17922899 A JP17922899 A JP 17922899A JP 2001004228 A JP2001004228 A JP 2001004228A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
- F28F19/04—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of rubber; of plastics material; of varnish
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 潜熱回収用熱交換器を備えた燃焼装置におい
て、排ガス酸性成分による乾食と酸性ドレンによる湿食
に曝される激しい腐食環境に置かれている伝熱管が万が
一にも漏水事故を起こさないような潜熱回収用熱交換器
を提供する。 【解決手段】 潜熱回収熱交換器を備えた燃焼装置にお
いて、従来アルミニウム製であった伝熱管に代えて、製
作材料として耐食性に優れたステンレス鋼を使用し、且
つ伝熱管の内面をステンレス鋼の熱膨張率に近い熱膨張
率を有する水不溶性高分子物の被膜により被覆し、万が
一ピンホールやヘアクラックが存在或いは発生してもこ
れを被覆材で封じていることで、漏水の懸念を絶無にす
る。
て、排ガス酸性成分による乾食と酸性ドレンによる湿食
に曝される激しい腐食環境に置かれている伝熱管が万が
一にも漏水事故を起こさないような潜熱回収用熱交換器
を提供する。 【解決手段】 潜熱回収熱交換器を備えた燃焼装置にお
いて、従来アルミニウム製であった伝熱管に代えて、製
作材料として耐食性に優れたステンレス鋼を使用し、且
つ伝熱管の内面をステンレス鋼の熱膨張率に近い熱膨張
率を有する水不溶性高分子物の被膜により被覆し、万が
一ピンホールやヘアクラックが存在或いは発生してもこ
れを被覆材で封じていることで、漏水の懸念を絶無にす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、潜熱回収熱交換器
及びこれを備えた給湯器に関するものである。
及びこれを備えた給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】潜熱回収用熱交換器を備えたガス燃焼装
置は、天然ガス、メタンハイドレートから分離して得た
可燃ガス、液化石油ガス若しくは都市ガス等を燃料とす
る家庭用或いは業務用の各種給湯器等に応用されてい
る。図２にこのような給湯器の一般的な構成例を示し
た。バーナ１で都市ガス等が燃焼され、発生した燃焼熱
は第１段熱交換器３において水を所定温度まで加熱する
ために消費されるが、胴部内を上昇する排ガスに保有さ
れる余剰の燃焼熱は、第１段熱交換器３の上方の胴部１
２内に配設された第２段熱交換器４において、伝熱管１
１中を通過する水を加熱するために使用される。
置は、天然ガス、メタンハイドレートから分離して得た
可燃ガス、液化石油ガス若しくは都市ガス等を燃料とす
る家庭用或いは業務用の各種給湯器等に応用されてい
る。図２にこのような給湯器の一般的な構成例を示し
た。バーナ１で都市ガス等が燃焼され、発生した燃焼熱
は第１段熱交換器３において水を所定温度まで加熱する
ために消費されるが、胴部内を上昇する排ガスに保有さ
れる余剰の燃焼熱は、第１段熱交換器３の上方の胴部１
２内に配設された第２段熱交換器４において、伝熱管１
１中を通過する水を加熱するために使用される。
【０００３】第２段熱交換器４において、燃焼排ガスが
伝熱管１１中の冷水と熱交換する際に、排ガスの顕熱の
みでなく排ガス中の水蒸気が保有している潜熱も回収さ
れ、高い熱交換効率が達成される。潜熱回収が行われる
結果、排ガス中の水蒸気は凝縮して水滴５を生じ、水滴
が集合してドレンとなる。実用上、熱交換器における伝
熱効率向上のため、熱交換器製作材料として熱伝導性の
優れているアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用
されている。また、排ガスから伝熱管１１への熱移動の
伝熱面積を拡大させるフィン１３が各伝熱管１１に着接
されている。
伝熱管１１中の冷水と熱交換する際に、排ガスの顕熱の
みでなく排ガス中の水蒸気が保有している潜熱も回収さ
れ、高い熱交換効率が達成される。潜熱回収が行われる
結果、排ガス中の水蒸気は凝縮して水滴５を生じ、水滴
が集合してドレンとなる。実用上、熱交換器における伝
熱効率向上のため、熱交換器製作材料として熱伝導性の
優れているアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用
されている。また、排ガスから伝熱管１１への熱移動の
伝熱面積を拡大させるフィン１３が各伝熱管１１に着接
されている。
【０００４】ところで、燃焼排ガス中には硫黄酸化物や
窒素酸化物が存在するため、第１段熱交換器３において
も第２段熱交換器４においても、排ガスと接する伝熱管
１１の外面は腐蝕環境に曝されている。更に第２段熱交
換器４においては、上記のように排ガス中に含有される
水蒸気が露点以下の温度になるため、伝熱管１１の外面
に結露して生じる水滴が前記酸化物の溶解により強酸性
ドレンとなって、伝熱管１１の外面に或る時間滞留す
る。特に上記フィン１３と伝熱管１１との着接部分には
この凝縮伝熱によるドレンが滞留しがちである。このよ
うな激しい腐蝕環境下における伝熱管の腐食防止のた
め、従来技術では、排ガスに曝されるアルミニウム製伝
熱管１１外面に合成樹脂等によるコーティングが行われ
ている。しかし、潜熱回収熱交換器４の伝熱管１１外面
は、大気温度から燃焼排ガスの温度（２００−３００
℃）までの温度変化を繰り返し受け、長期間の使用によ
る繰り返し熱応力によって外面のコーティングが剥離す
るおそれが有る。剥離が起こった場合、孔食等が急速に
進行し、短時間で漏水に至る可能性が有る。
窒素酸化物が存在するため、第１段熱交換器３において
も第２段熱交換器４においても、排ガスと接する伝熱管
１１の外面は腐蝕環境に曝されている。更に第２段熱交
換器４においては、上記のように排ガス中に含有される
水蒸気が露点以下の温度になるため、伝熱管１１の外面
に結露して生じる水滴が前記酸化物の溶解により強酸性
ドレンとなって、伝熱管１１の外面に或る時間滞留す
る。特に上記フィン１３と伝熱管１１との着接部分には
この凝縮伝熱によるドレンが滞留しがちである。このよ
うな激しい腐蝕環境下における伝熱管の腐食防止のた
め、従来技術では、排ガスに曝されるアルミニウム製伝
熱管１１外面に合成樹脂等によるコーティングが行われ
ている。しかし、潜熱回収熱交換器４の伝熱管１１外面
は、大気温度から燃焼排ガスの温度（２００−３００
℃）までの温度変化を繰り返し受け、長期間の使用によ
る繰り返し熱応力によって外面のコーティングが剥離す
るおそれが有る。剥離が起こった場合、孔食等が急速に
進行し、短時間で漏水に至る可能性が有る。
【０００５】そこで、伝熱管等の製作材料を腐食し易い
アルミニウムから耐酸性が優れたステンレス鋼に替える
ことで防食できるが、熱伝導率がアルミニウムの約１／
１０と低いので薄肉の管を使用する必要が有る。しか
し、薄肉ステンレス鋼管にもし製作時の傷等に起因する
ピンホール或は繰り返し熱応力によるヘアクラック等が
存在すれば漏水の懸念が有り、また、厳しい腐食環境下
で孔食などの局部腐食が急速に進行することが有るの
で、更なる漏水防止対策が必要である。
アルミニウムから耐酸性が優れたステンレス鋼に替える
ことで防食できるが、熱伝導率がアルミニウムの約１／
１０と低いので薄肉の管を使用する必要が有る。しか
し、薄肉ステンレス鋼管にもし製作時の傷等に起因する
ピンホール或は繰り返し熱応力によるヘアクラック等が
存在すれば漏水の懸念が有り、また、厳しい腐食環境下
で孔食などの局部腐食が急速に進行することが有るの
で、更なる漏水防止対策が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱交換器の
製作材料として上記のようなアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金管の外面にコーティングしたものの使用に替
えて薄肉のステンレス鋼管を使用し、しかも何らかの原
因で薄肉のステンレス鋼管にピンホールやヘアクラック
等が発生しても、フェイルセーフの安全対策に基づいて
漏水事故を防止できる潜熱回収熱交換器を提供すること
を課題とする。
製作材料として上記のようなアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金管の外面にコーティングしたものの使用に替
えて薄肉のステンレス鋼管を使用し、しかも何らかの原
因で薄肉のステンレス鋼管にピンホールやヘアクラック
等が発生しても、フェイルセーフの安全対策に基づいて
漏水事故を防止できる潜熱回収熱交換器を提供すること
を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、潜熱回
収熱交換器の伝熱管の製作材料として耐酸性に優れたス
テンレス鋼を使用し、且つ伝熱管の内面に、有害な成分
が水に溶出することのない不溶性合成樹脂をライニング
することにより、上記課題が解決される。即ち本発明
は、ステンレス鋼製伝熱管内を通過する水を燃焼排ガス
により加熱する熱交換器であって、該伝熱管の内面をス
テンレス鋼の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有し且つ８０℃
より高い融点を有する水不溶性高分子物の被膜により被
覆してなる潜熱回収熱交換器の発明である。
収熱交換器の伝熱管の製作材料として耐酸性に優れたス
テンレス鋼を使用し、且つ伝熱管の内面に、有害な成分
が水に溶出することのない不溶性合成樹脂をライニング
することにより、上記課題が解決される。即ち本発明
は、ステンレス鋼製伝熱管内を通過する水を燃焼排ガス
により加熱する熱交換器であって、該伝熱管の内面をス
テンレス鋼の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有し且つ８０℃
より高い融点を有する水不溶性高分子物の被膜により被
覆してなる潜熱回収熱交換器の発明である。
【０００８】また、前記伝熱管をライニングする合成樹
脂は、基本的に上記無害性及び熱膨張や熱軟化等の耐熱
性能を満足するものであれば良いが、特にステンレス鋼
の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有し且つ８０℃より高い融
点を有するエポキシ樹脂が好ましい。
脂は、基本的に上記無害性及び熱膨張や熱軟化等の耐熱
性能を満足するものであれば良いが、特にステンレス鋼
の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有し且つ８０℃より高い融
点を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【０００９】本発明に係る管内面被覆が接するのはドレ
ンではなく水道水であり、その作用は腐食防止では無
く、何らかの原因で生じたピンホールやヘアクラック等
を閉塞或は封止する封止材として作用する。従来も、腐
食が起こる管内面の防食や腐食生成物付着による伝熱効
率低下の防止のため、伝熱管内面の被覆（例えば、特開
昭６２−２５８９９８号等）や、給湯給水管の内面被覆
（例えば、特開平０２−１２５１９２号、特開平０２−
２４５５９７号等）が行われて来た。しかし、本発明に
係る伝熱管被覆は、万が一機械加工等によるピンホール
やヘアクラック等が被覆前の管に存在しても、また内面
被覆した管の外面に排ガスやドレンによる乾食や湿食を
受けてピンホールやヘアクラック等が発生乃至拡大して
も、被膜がこれ等からの漏れを封止するように作用す
る。例えば孔径０．１ｍｍ程度のピンホールに関しては
膜厚数十μｍの被膜でも、管内面に被覆されてあれば給
水の水圧に充分耐えられ、管内面被覆は漏水防止に有効
である。
ンではなく水道水であり、その作用は腐食防止では無
く、何らかの原因で生じたピンホールやヘアクラック等
を閉塞或は封止する封止材として作用する。従来も、腐
食が起こる管内面の防食や腐食生成物付着による伝熱効
率低下の防止のため、伝熱管内面の被覆（例えば、特開
昭６２−２５８９９８号等）や、給湯給水管の内面被覆
（例えば、特開平０２−１２５１９２号、特開平０２−
２４５５９７号等）が行われて来た。しかし、本発明に
係る伝熱管被覆は、万が一機械加工等によるピンホール
やヘアクラック等が被覆前の管に存在しても、また内面
被覆した管の外面に排ガスやドレンによる乾食や湿食を
受けてピンホールやヘアクラック等が発生乃至拡大して
も、被膜がこれ等からの漏れを封止するように作用す
る。例えば孔径０．１ｍｍ程度のピンホールに関しては
膜厚数十μｍの被膜でも、管内面に被覆されてあれば給
水の水圧に充分耐えられ、管内面被覆は漏水防止に有効
である。
【００１０】なお、潜熱回収熱交換器においては、いわ
ゆる空焚きを防止するため、燃焼開始前には必ず伝熱管
１１の内部に水が存在するように制御されている。従っ
て、本発明に係る伝熱管内面において、ライニングされ
たエポキシ樹脂等の高分子物は温度が大気温度或いは室
内温度から最高８０℃程度までしか変化しない。高温の
排ガスに直接接する伝熱管外面にコーティングすること
に代えて伝熱管内側にライニングすることにより、高分
子物の被膜が熱履歴によって剥離する可能性が著しく減
少する。
ゆる空焚きを防止するため、燃焼開始前には必ず伝熱管
１１の内部に水が存在するように制御されている。従っ
て、本発明に係る伝熱管内面において、ライニングされ
たエポキシ樹脂等の高分子物は温度が大気温度或いは室
内温度から最高８０℃程度までしか変化しない。高温の
排ガスに直接接する伝熱管外面にコーティングすること
に代えて伝熱管内側にライニングすることにより、高分
子物の被膜が熱履歴によって剥離する可能性が著しく減
少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る潜熱回収熱交換器の
実施形態を図１に沿って説明する。図１は潜熱回収熱交
換器を伝熱管１１に垂直に切断した断面の一部分を表わ
す断面図である。一般的に、ステンレス鋼製の伝熱管１
１はフィン１３の穴に嵌合された後エキスパンダー加工
により管径が拡大されてフィン１３に固定されている。
この他に、この拡管加工後にろう付け或はシーム溶接に
よりフィン１３に接合されたものも実用されている。ま
た場合により、フィンを接合せずに伝熱管にバルジ加工
等を施して管表面が波状のコルゲート管を製作すること
により、管自体の伝熱面積を増大したものが熱交換器と
して使用されることもある。
実施形態を図１に沿って説明する。図１は潜熱回収熱交
換器を伝熱管１１に垂直に切断した断面の一部分を表わ
す断面図である。一般的に、ステンレス鋼製の伝熱管１
１はフィン１３の穴に嵌合された後エキスパンダー加工
により管径が拡大されてフィン１３に固定されている。
この他に、この拡管加工後にろう付け或はシーム溶接に
よりフィン１３に接合されたものも実用されている。ま
た場合により、フィンを接合せずに伝熱管にバルジ加工
等を施して管表面が波状のコルゲート管を製作すること
により、管自体の伝熱面積を増大したものが熱交換器と
して使用されることもある。
【００１２】また、伝熱管１１は折り曲げられて胴部１
２内（図２参照）を幾度か往復している。従ってステン
レス製直管部両端の一方は、上記加工の後、Ｕ字形のス
テンレス製短管が溶接されており、ピンホール発生の機
会がある。前記伝熱管内面の被覆１４は管壁に密着して
おり、通常、上記機械加工の後、管内に高分子物の溶
液、乳液、懸濁液或いは溶融物、または縮合重合系高分
子物質の主剤を流して薄い塗膜を形成し、次いでこれを
乾燥、加熱冷却、または硬化剤の流し込み等により耐久
性被膜に変える等の公知の方法により、被覆が形成され
る。
２内（図２参照）を幾度か往復している。従ってステン
レス製直管部両端の一方は、上記加工の後、Ｕ字形のス
テンレス製短管が溶接されており、ピンホール発生の機
会がある。前記伝熱管内面の被覆１４は管壁に密着して
おり、通常、上記機械加工の後、管内に高分子物の溶
液、乳液、懸濁液或いは溶融物、または縮合重合系高分
子物質の主剤を流して薄い塗膜を形成し、次いでこれを
乾燥、加熱冷却、または硬化剤の流し込み等により耐久
性被膜に変える等の公知の方法により、被覆が形成され
る。
【００１３】被覆に用いられる高分子物は、伝熱管の熱
による膨脹、収縮に被膜が追随できるように、熱膨脹率
がステンレス鋼のそれに近いものでなければならない。
また管内を通過する水道水やポンプ給水の水圧により被
膜が管壁に押し付けられているので、被覆材が熱により
多少軟化しても溶融しなければ差し支え無い。しかし冷
水や温水に有害成分が溶出するものであってはならな
い。特に、上記条件に加え被膜の硬度や堅牢度からエポ
キシ樹脂が好ましく、前記主剤の原料物質を適当に選択
することにより、熱膨張率、硬度、堅牢度、融点等が所
要の範囲に入るエポキシ樹脂が公知の製造方法により容
易に得られる。
による膨脹、収縮に被膜が追随できるように、熱膨脹率
がステンレス鋼のそれに近いものでなければならない。
また管内を通過する水道水やポンプ給水の水圧により被
膜が管壁に押し付けられているので、被覆材が熱により
多少軟化しても溶融しなければ差し支え無い。しかし冷
水や温水に有害成分が溶出するものであってはならな
い。特に、上記条件に加え被膜の硬度や堅牢度からエポ
キシ樹脂が好ましく、前記主剤の原料物質を適当に選択
することにより、熱膨張率、硬度、堅牢度、融点等が所
要の範囲に入るエポキシ樹脂が公知の製造方法により容
易に得られる。
【００１４】
【発明の効果】本発明に係る潜熱回収熱交換器は、従来
用いられているアルミニウムやアルミニウム合金を伝熱
管の製作材料として使用せず、酸性成分に対する耐蝕性
が優れたステンレス鋼を使用しているため、腐食に対す
る安全性が高い。しかも万が一孔食等により管壁のステ
ンレス鋼部分にピンホール等が生じても、管内面にライ
ニングされた堅牢な高分子物被膜による被覆が漏水事故
の発生を抑止する。従って、凝縮伝熱によって排ガスに
よる乾食とドレンによる湿食の両方に曝される潜熱回収
においても漏水に関する懸念は絶無であり、給湯器を初
めガス燃焼装置への適用範囲が広い。
用いられているアルミニウムやアルミニウム合金を伝熱
管の製作材料として使用せず、酸性成分に対する耐蝕性
が優れたステンレス鋼を使用しているため、腐食に対す
る安全性が高い。しかも万が一孔食等により管壁のステ
ンレス鋼部分にピンホール等が生じても、管内面にライ
ニングされた堅牢な高分子物被膜による被覆が漏水事故
の発生を抑止する。従って、凝縮伝熱によって排ガスに
よる乾食とドレンによる湿食の両方に曝される潜熱回収
においても漏水に関する懸念は絶無であり、給湯器を初
めガス燃焼装置への適用範囲が広い。
【００１５】
【図１】本発明に係る潜熱回収熱交換器の一実施形態を
示す要部一部分の断面図である。
示す要部一部分の断面図である。
【図２】従来の中和器付き潜熱回収熱交換器の説明図で
ある。
ある。
１ バーナ ３ 第１段熱交換器 ４ 第２段熱交換器 ５ 水滴 ６ 受け皿 ７ ドレン管 ８ ファン １０ 中和器 １１ 伝熱管 １２ 胴部 １３ フィン １４ 被覆（ライニング）
Claims (3)
- 【請求項１】 ステンレス鋼製伝熱管内を通過する水を
燃焼排ガスにより加熱する熱交換器であって、該伝熱管
の内面をステンレス鋼の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有し
且つ８０℃より高い融点を有する水不溶性高分子物の被
膜により被覆してなる潜熱回収熱交換器。 - 【請求項２】 前記高分子物は、ステンレス鋼の熱膨脹
率に近い熱膨脹率を有し且つ８０℃より高い融点を有す
るエポキシ樹脂である請求項１記載の潜熱回収熱交換
器。 - 【請求項３】 天然ガス、メタンハイドレートから分離
して得た可燃ガス、液化石油ガス若しくは都市ガスを燃
焼し、請求項１または２記載の潜熱回収熱交換器を備え
てなる給湯器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179228A JP2001004228A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 潜熱回収熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179228A JP2001004228A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 潜熱回収熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004228A true JP2001004228A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16062191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11179228A Pending JP2001004228A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 潜熱回収熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001004228A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010052889A1 (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | ダイキン工業株式会社 | 冷却部材、その製造方法、及び製造装置 |
| JP2010114148A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Daikin Ind Ltd | 冷却装置の防食構造 |
-
1999
- 1999-06-25 JP JP11179228A patent/JP2001004228A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010052889A1 (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | ダイキン工業株式会社 | 冷却部材、その製造方法、及び製造装置 |
| JP2010114148A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Daikin Ind Ltd | 冷却装置の防食構造 |
| JP4737272B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2011-07-27 | ダイキン工業株式会社 | 冷却装置の防食構造 |
| US9795056B2 (en) | 2008-11-04 | 2017-10-17 | Daikin Industries, Ltd. | Cooling member with pressed pipe |
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