【発明の詳細な説明】
チタンを主成分とする金属で作られた熱交換器及びその製造法
（技術分野）
本発明は軽量の熱交換器の分野、特にチタンを主成分とする金属で作られた熱
交換器に関する。本発明は７００〜９００°F以上の温度範囲で航空宇宙で長時
間信頼性高く動作可能で、酸化抵抗チタンを主成分とする金属で作られた熱交換
器構成部品の使用を教示する。温度範囲は一般にチタン金属部品に対し最大動作
温度であると考えられる。本発明によれば、チタン、チタンの合金、あるいは真
ちゅうで被覆されたチタンからなる実際に軽量で信頼性の高い熱交換器が提供さ
れる。
（背景技術）
本発明は熱交換器はある流体から熱を捕獲し、伝達し再使用するのに有用な蓄
熱器や熱再生器のような大きなシステムのコア部材として使用可能である。無駄
となる廃熱の価値ある使用は例えば、熱交換器を使用して吸入し流体を予熱する
ことにより実行できる。軽量で信頼性の高い熱交換器は特に燃料効率が改善され
るので航空宇宙では有効である。多くの用途では、汚染や意図しない結果を避け
るため、２流体を分離して保持することは重要なことである。熱交換器に亀裂が
生じると、効率が低下し流体汚染が生じる。チタンおよびその合金は軽量な材料
であり、従来の高温熱交換器の匹敵する重量に対し最大４０％減少でき、航空宇
宙でより広範囲に熱
交換器を使用でき例えば燃料効率が向上される。一方、チタンは従来、チタンの
酸化あるいは窒化により所定の材料特性が大幅に低下されたり構造一体性が妥協
されねばならず、７００〜９００°F以上の動作温度と外気温度との間での熱交
換器の反復する熱サイクルにより、金属構成部品に亀裂を引き起こしたり熱交換
器性能を劣化させるような熱交換器用途には不向きであると考えられていた。
チタンは軽量で耐腐食性であるがその動作温度は低い。現在チタンは所定の動
作温度で急速に酸化する性質を有するので、チタンは高温（９００°F以上）で
の熱交換器用途には使用されていない。チタンが酸化すると延性および強度が低
下するので、酸化に対する保護手段なしで製造されたチタン熱交換器は７００〜
９００°F以上の温度で構造一体性が劣化される。
（発明の開示）
従って本発明の一目的はチタンの上述した周知の欠点を解決し、有用で信頼性
の高いチタン金属を主成分とする熱交換装置を製造することにある。
本発明の別の目的は特殊処理して耐酸化性を高め、有害な酸化あるいは窒化に
より引き起こされる金属特性の劣化を防止した、チタンを主成分とする熱交換器
を提供することにある。
本発明の更に別の目的は７００〜９００°F以上の温度で動作し最大温度が１
４００°Fのチタンを主成分とする熱交換器を提供することにある。
本発明の他の目的はチタンを主成分とする金属部品あるいはコアを特殊処理し
て酸化及び窒化に対する抵抗力を高めた被覆表面を形成した、チタンを主成分と
する熱交換器を提供することにある。一実施態様によれは、耐酸化性被覆面はガ
スにより蒸着されたアルミニウム被覆層としての変質被覆層からなり、アルミニ
ウム被覆層は熱処理されて、熱交換器の複雑な形状の全てを完全に覆うチタンア
ルミナイド耐酸性、耐窒化性面が形成される。
本発明の別の実施態様によれば、チタンを主成分とする熱交換器が設けられ、
被覆層はアルミナ、シリカあるいはジルコニアソルゲル被覆層にできる。
本発明の更に好ましい実施態様によれば、アルミナ、シリカあるいはジルコニ
アソルゲル被覆層からなる耐酸化性、耐窒化性の面層で被覆されるチタンアルミ
ナイド面を有するチタンを主成分とする熱交換器が設けられる。
本発明の更に別の目的は、脆くなったり劣化を避けるためチタン真ちゅうにも
耐酸化性、耐窒化性の被覆層で保護されている、チタンを主成分とする熱交換器
を提供することにある。周知のように、組立中熱交換器の構成部品は真ちゅうで
被覆され、構成部品を積層して組立られる。組立られた積層装置は熱処理され全
体がろう付けされ一体化される。ろう付け工程では、チタン材料は灯心され真ち
ゅうフィレット内に集めることができる。従って劣化を避けるため、フィレット
も熱処理され耐酸化性、耐窒化性の被覆層が形成されることが重要である。
上述した変態被覆層は各種方法により形成することができる。例えば上述した
変質被覆層はガス蒸着により形成でき、ソルゲル形被覆層はディップ被覆法によ
り形成でき、この両方の層は所望の均一な被覆層を得フィレットの被覆面を耐酸
化性、耐窒化性にできることが判明した。
本発明の別の目的はチタンが特殊処理されて表面に例えば低い粘性の液体から
蒸着され熱交換器の複雑な形状を完全に被覆するシリカ、アルミナあるいはジル
コニアからなるソルゲル被覆層が形成される、チタンを主成分とする熱交換器を
提供することにある。更にこのソルゲル被覆層がチタン、チタンアルミナイドあ
るいは真ちゅう被覆されたチタンに直接形成されるとき、酸化防止がなされる。
（図面の簡単な説明）
本発明は一例として添付図面に示す好ましい実施態様に沿っての詳細な説明か
ら明らかとなろう。
図１は本発明の第１の実施態様によるチタンを主成分とする熱交換器の簡略断
面図、図２は耐酸化性合金でTi21Sを被覆してない場合酸化すると強度がなくな
りもろくなることを示すグラフ、図３はチタンが拡散しアルミニウム被覆層がチ
タン内に拡散し酸化アルミニウム外層が形成された状態を示し、図４はチタン合
金が本発明に従って処理され４０００時間もの間１３００°Fに晒されて耐酸化
性となり許容可能な重量増加となり容易に酸化可能な合金Ti32.5となる状態を示
し、図５はソルゲル被覆層により１９２時間の間１３００°FでTi21Sに対し耐酸
化性となる状態を説明し、ソルゲ
ルジルコニア被覆層及びソルゲルアルミナ被覆層の両方に対する重量増加を比較
するグラフ、図６はアルミニウムで被覆されたTi32.5から製作されるハチの巣状
の複合体の重量増加が簡単形状の単位面積当たり同じであり、アルミニウム被覆
層により複雑な形状が完全に被覆され複雑な形状体に対し酸化防止可能であり、
被覆されてないTi32.5の重量減少はサンプルから酸化膜が剥離したことを説明す
るグラフ、図７は被覆層は５００時間の間15分毎で１３００°Fと室温との間の
熱サイクルに耐え抵抗重量増加や減少は静的酸化の場合と同じであることを示す
グラフである。
（発明を実施するための最良の形態）
同じ部品は同じ参照番号で示している図面、特に図１は本発明によるチタンを
主成分とする熱交換器１０の第１の実施態様の簡略断面図を示す。チタンを主成
分とする熱交換器１０は平行で閉口な複数のプレート１１を備え、プレートはス
ペーサであるフィンシート１２を介し互いに分離され交互に積層されて交互する
プレート１１およびフィンシート１２からなる構造体が形成される。交互するプ
レート11a、11bによりその間に第１の流体流路１３が区画され、また別のプレー
ト11b、11cによりその間に第２の流体流路１４が区画される。
プレート１１は好ましくはチタンを主成分とする金属材料で通常は矩形である
が所望の形状に作られる。プレート１１は漏れ止めされ積層されてその間を流れ
る流体１９、２０用の別の通路が形成されることを意図している。表面積あるい
は粗さを増加させることにより表面増強を行い熱伝達を高めることができる。フ
ィンシート１２をプレート１１に付設するのにろう付け接合法を使用でき、これ
により構造的に良好な一体熱交換器コアが形成できる。次のろう付けされた熱交
換器コアの組立を容易にするため、積層する前にプレート１１及びフィンシート
１２の相手面はろう付けされる。
本発明によれば、フィンシート１２は好ましくは例えばシート素材のようなチ
タンを主成分とする金属シートから作られる。フィンシート１２は隣接するプレ
ート１１を分離し第１の流体流路１３、１４を形成するため交互するプレート１
１間に挿入される。通常フィンシート１２は好ましくは全体にわたり連続し均一
で波形付けされた構造を有する。各フィンシート１２は実質的に平担な熱伝達面
１２aを有し、このフィンシートはフィンシートの平面が流れの方向に対し平行
としフィンシートと流体流との流れ抵抗を最少にするように流体の流れの中に挿
入される。流体から熱交換器の材料への熱伝達を高めるため、フィンシート１２
は他の構成にできる。熱伝達を向上させるため、人工的に表面を粗くしたりルー
バー形成するような表面増強を行うことができる。波形付けしたフィンシート１
２は隣接するプレート１１間に置かれプレート１１と接合されて波形付け構造を
得るをことを意図している。フィンシート１２をプレート１１に対し付設して構
造的に良好な一体熱交換器コアを得るのに、真ちゅう被覆接合法が使用可能であ
る。
動作を説明するに、流体１９はプレート11a、11b間を流
れ、一方流体２０はプレート11b、11c間を流れる。より容易に理解可能にするた
め、例えはプレート１１により形成される２個の流路は高温流路１３および低温
流路１４と呼ぶ。第２の流路１４は多くの場合、第１の流路１３内の第１の流体
１９の流れに対し横断する第２の流体２０の流れを容易にするために配向される
。例えば、流体１９、２０は互いに約９０度をなして流れあるいは流体は互いに
約１８０度をなして流れ、２流がほぼ平行をなす逆流形熱交換器をなすよう構成
できる。好ましい実施態様では、プレート１１を連続的に積層し交互する第１及
び第２の流体１９、２０を形成し、所望の熱伝達および熱交換能力が得られるよ
う全体を組み立てるできる。
熱交換器１０に対する流体の入出力を補助する装置を設けることができる。通
常この機能を満足させるためにマニホルドが使用される。２種の異なる流体がコ
アの同じ面上で入出力する逆流形熱交換器の場合、各種の流体制御及び阻止構造
にして、流体がマニホルドを介し所望の流体通路へ供給可能にされる必要がある
。エンドバーを通路の端部にあるいは通路の一部に与え通路導出入部の一部を制
限あるいは閉鎖して、流体が確実に所定の通路に制限される。他の特殊な特徴は
“熱交換器”と題したアンダーソンによる米国特許第４,２４６,９６３号及び“
流体調整装置及びシステム”と題しキンセルによる本願と同じ譲渡人に譲渡され
る米国特許第４,３５２,２７３号に開示され、これら特許は参考のためここに示
されるようなものであり、本発明のチタンを主成分とす
る熱交換器内にも含まれる。
動作を説明するに、第１及び第２の高温流路１３、１４を流れる第１及び第２
の流体１９、２０は好ましくは異なる温度にされ一方の通路から他方の通路への
熱伝達が容易にされる。例えば、第１の流体１９は第２の流体２０より高温であ
る。高温の流体１９が第１の高温流路１３内を流れるとき、熱は流体から第１の
フィンシート１２へ及びプレート11a、11bへと伝達される。熱は次に第２のプレ
ート11bから低温流路１４内のフィンシート１２へまた低温流体２０へと伝達さ
れる。第２流体１４は熱交換器１０から出て、熱交換された熱を熱交換器１０か
ら運び去り、このようにして熱エネルギが連続して流れる高温流体から連続して
流れる低温流体へと連続して伝達される。
２種の流体１９、２０は温度が等しくなまた圧力も等しくない。プレート１１
の厚さは流路１３、１４を構造上一体化するに十分な厚さにし且つ重量を最少に
し熱伝達に影響を与えない厚さにする必要がある。プレートの厚さはプレートを
曲げるよう機能する流路１３、１４間の流体圧力差をなくすよう設定される必要
がある。フィンシート１２の離間距離を小さくすると、プレート１１の支承され
ていない断面積が小さくなる。従ってフィンシート１２により構造一体性が高め
られプレート１１が平担維持される。本発明によれは、十分な延性が維持されこ
のためプレートは通常高温熱伝達用途に見られる構造的力を処理可能である。
更に熱交換器１０の総合熱勾配について考慮する必要があ
る。熱交換器１０は一方の流体から他の流体へと熱を伝達させる。従って高温流
体１９が図面に示すように流路１３に入ると、流路１３の導入端部は導出端部よ
り高温である。同様に流路１４に入る低温流体２０は導入部では低く導出部では
高くなる。従って高温流体が入り低温流体が出る熱交換器の隅部２２は、低温流
体が入り高温流体が出る熱交換器の対向する隅部２４より高温である。熱交換器
１０の構造体内のこの熱勾配により伝達可能な熱の量が減少される。金属熱交換
器では、高温部分は低温部分よりより大きく膨張し、このため材料内に有害な応
力が生じ熱交換器の寿命が短くなる。更に動作条件を変えることによる温度及び
圧力の反復サイクルにより、熱交換器の全部品が反復する膨張および収縮するこ
とにより強度及び寿命が更に低下される。チタンの酸化が防止されなければ、熱
交換器の寿命及び熱サイクルに対する耐久能力が大幅に減少される。酸化の結果
被覆されていないTi21Sの機械的特性の劣化が図２に示され、この場合いったん
酸化によりチタンの延性がゼロまで減少すると、熱交換器の寿命は明らかに短く
なる。
厳しい熱交換器用途におけるチタンを主成分とする金属の使用は本発明により
容易にされ、この場合チタンを主成分とする金属は特殊処理されてもろさが避け
られる。チタンや真ちゅう被覆チタンの酸化は塗布されチタン面を変質させ即ち
保護する被覆層３０により防止される。この例では、ガス相の変質被覆層が組み
立てられろう付けされた熱交換器上に蒸着により形成され、これにより複雑な熱
交換器構造体の露出
部品全部を確実に覆うことができる。この被覆された熱交換器は次に真空炉（図
示せず）内で熱処理され、変質被覆層が活性化されチタンがアルミナ面を有する
耐酸化性のチタンアルナイドに変質される。この例では、ガス蒸着された変質被
覆層はアルミニウムで作られ厚さ１−４０ミクロンにされる。熱処理および活性
化処理の際、アルミニウムはチタンと作用して耐酸化性チタンアルミナイドが形
成される。温度に対し２００時間の間露出したアルミニウムで被覆されたTi21S
の機械的特性が表１に示されるように、得られた被覆層は１３００及び１４００
°Fで耐酸化性を与える。
表１：１３００及び１４００°Fに対し１９２時間の間露出した後の被覆されて
いないTi21SとAlで被覆されたTi21Sの機械的な特性
チタン金属成分の得られた面構造が図３に示され、この場合アルミニウムはチ
タン金属の面内に移動して変移領域が形成され、この変移領域ではチタンの重量
濃度が本体部の１０
０％から面の近傍の１０％以下まで次第に減少し、一方アルミニウムの重量濃度
が面での１００％から本体部での近傍の１０％以下まで次第に減少する。チタン
からチタンアルミナイドへの変態は約１２００°Fの温度で生じる。またアルミ
ニウム酸化物からなる表面層もアルミニウム被覆層から残され酸化保護機能を行
う。
アルミナイド層の亀裂発生を避けるため、加熱及び冷却は調整する必要がある
。変質被覆層はロールボンディング法のような機械的処理、あるいは物理的蒸着
法（PVD）、低温化学蒸着法(LTCVD)のようなガス処理により好ましくは厚さ１〜
４０μmに好適に塗布できる。蒸着されたアルミニウムは真空圧約１２００°F下
で保持して熱処理することによりチタンアルミナイドに変質できる。通常加熱速
度は１０００°F以上は１時間当たり２００°Fの割合に、その後は３０分間保持
され、冷却速度は１０００°Fまで約２００°Fの割合で下げる。
変質被覆層を熱処理すると、図４に示すように１３００°Fで４、０００時間
の間露出した後でもチタンが更に酸化あるいはもろくなることから保護する耐酸
化性の高い被覆層が得られる。本発明によれば、図４に示すようにTi21Sのよう
な耐酸化性チタン合金のみならず純粋なTi及びTi32.5のような単純な合金に対し
ても耐酸化性が提供される。これらサンプルの機械的な特性が表２に示される。
表２：４、０００時間の間１３００°Fで露出した後の
Al被覆されたTi21S及びTi32.5の機械的特性
別の実施態様によれば、被覆層３０はジルコニアを主成分とするソルゲル浸漬
被覆層であり、熱交換器１０の複雑な構造全体を確実に完全被覆するためにチタ
ン、チタンアルミナイド面に薄め皮膜として直接形成可能である。他のソルゲル
被覆層とは異なり、ジルコニアを主成分とする被覆層は低温６００〜１２００°
Fで形成出来るので、被覆されないチタンの酸化が避けられる。更に、ジルコニ
ア被覆層は予熱炉に直接入れ約３０分間保持し直接取り出すことにより焼成可能
である。ソルゲル被覆層３０は好ましくは複数回の浸漬を経て形成される。好ま
しい処理では３回の浸漬でソルゲル被覆層が形成され、この場合最初の２回浸漬
で得られた被覆層は３０分間６００〜１０００°Fの低温、即ちTiの酸化性が最
少あるいはない温度で焼成され、従って最期の第３回目の浸漬は３０分間６００
〜１２００°Fで空気中で焼成され、チタンの酸化は生じない。この空気中での
迅速な焼成は従来真空炉内で行われていた通常１３００〜１５００°Fの焼成
に比べ著しい利点がある。
別のソルゲル被覆層はアルミナあるいはシリカである。アルミナはチタン合金
に対しあるいはチタンアルミナイド被覆層に対し容易に形成し酸化保護を与える
ことが可能である。この利点はこの金属の熱伝導度がジルコニアより高いことに
ある。一方アルミナの欠点は最終焼成が好ましくはジルコニアの１０００〜１３
００°Fの場合より高い温度で生じることであるが、最初の被覆も低温で行うの
で、最初焼成はジルコニアの場合のように空気中で実行でき、チタンの酸化がな
いことである。ジルコニアの場合には焼成温度を通常１５００°Fまで下げたの
で、チタンの酸化を避けるために真空炉が必要であり、例えばオーバーエージン
グ処理にわたり冶金学的点のため機械的特性が劣化された。生のTi21Sに形成さ
れるジルコニアおよびアルミナの被覆層の匹敵する耐酸化性が図５に示される。
変質被覆層のため、高い温度のチタン合金Ti21Sに対し耐酸化性を与えるばか
りでなくTi32.5のような従来の合金に対しても耐酸化性が与えられる。更にこの
被覆層のため、真ちゅう被覆チタンが１３００°Fで耐酸化性を有する。
チタンを主成分とする軽量金三熱交換器の製造法において、熱交換器は９７５
°F以上で動作し、第１、第２及び第３のプレートを備え、これらプレートの少
なくとも一はチタンを主成分とする。第１のスペーサ１２は第１及び第２のプレ
ート１１a,１１b間に挿入され、第１及び第２のプレート１１a,１１bをそれぞれ
分離し、第１の流体１９を流す第１の
流路１３が形成される。第２及び第３のプレート１１b,１１c間に挿入される第
２のスペーサ１２により、第２の流体２０を流す第２の流路１４が形成され、こ
れにより第１の流体１９から第２のプレート１１bを介し第２の流体２０へ熱を
伝達する熱交換器コアが形成される。次に熱交換器１０は、全て露出されたチタ
ン面上にガスあるいは浸漬蒸着法により形成される好適な被覆層で被覆される。
ジルコニアソルゲル被覆層は薄め皮膜法により形成可能である。この熱交換器
コアは正確に制御された粘度を有する溶液に浸漬されゆっくり取り出され、これ
により薄い被覆層が形成される。乾燥後、熱交換器コアは１０００°Fで焼成さ
れる。代表的なソルゲル処理では、チタンを主成分とする被覆基板は加水分解さ
れ次に湿度が調整された環境内で重合される。重合処理された膜は乾燥され高温
で焼成されて、有機基をピロナイズし(pylorize off)薄い保護酸化膜が形成され
る。実際の熱交換器のテストによれば、従来のソルゲル溶液の粘性が非常に高く
（＋２００センチポアズ）、この結果複雑な形状の完全な被覆層を形成すること
が困難であるはかりか、簡単な形状上に形成される薄い被覆層の代りにソルゲル
が流路の内側から引き出すことができず、乾燥されて薄い層となり流路を塞ぐこ
とが判明した。流路を通して空気を流すことによりこの問題は軽減できるが避け
ることはできなかった。ソルゲルの粘性を正確に制御し低い値に好ましくは１０
０センチポアズ以下にすることが重要であることが判明した。更にこのソルゲル
被覆層をチタン、チタンアルミナイドあ
るいは真ちゅう被覆されたチタンのいずれかに直接形成することにより、酸化保
護が与えられる。
アルミナイド層の亀裂は、亀裂された領域のチタンが酸化され酸素がチタン内
に急速に拡散し、一つの亀裂のため複雑な部品が酸化されることになるので、特
に問題である。アルミニウム変質被覆層での我々の最初の多くのテスト結果、こ
れら亀裂のため被覆層は現在通常得られる１０％に比べ１３００°Fで１９２時
間の間の露出を受けた後せいぜい僅か１％の伸びを有することが判明した。これ
らの問題は変質中加熱冷却を正確に行い被覆層の厚さを最適にすることにより解
決された。結果として得られた被覆層は、通常検査で使用される１０００°Fで
はなく最高１５００°Fまでの酸化が防止される。
ソルゲル被覆層も上述したように検査された。一方、このジルコニア及びアル
ミナ被覆層は７００〜１３００°Fのような低い温度で迅速焼成サイクルを有す
る利点がある。被覆厚さを制御して一様な薄い層を形成すると、ソルゲル被覆層
で共通する亀裂の数が減少された。これは亀裂のため最初のてテストでは"生"の
チタンに対し保護がされなかったと考えられる。
本開示の重要な改良は、アルミニウム及びソルゲル被覆層が生のチタンあるい
は真ちゅう被覆のチタンに対し形成できることである。熱交換器はシートおよび
チューブを共にろう付けすることにより製造され、従って大半のチューブ及びフ
ィンは真ちゅう合金で被覆される。このように面配合物が広
範囲かつ急速な変化は特異な場合である。従ってフィンのマニホルド部や端部に
通常生じる、真ちゅう合金の酸化や生の金属から保護できることは重要である。
このテストの重要な点は、チタン合金及び真ちゅう合金と匹敵する被覆層及び熱
サイクルを得ることができることである。他方ではなく一方の保護は利益とはな
らず、個々に対し別々の被覆層は、熱交換器の形状の複雑さ及び生から真ちゅう
被覆チタンへの複雑な遷移のため、技術的あるいは経済的見地から望ましくない
。アルミニウム及びソルゲル被覆層が共に酸化から保護するだけでなく、チタン
あるいは真ちゅう被覆チタンにより生じる熱サイクルのため異なる熱応力に耐え
ることができる。
真ちゅう被覆Ti21Sは説明したようにガス蒸着法によりアルミニウムが被覆さ
れ、次にアルミナイドに対し熱を与えることにより変質される。１９２時間の間
１３００°Fの温度に晒された後の機械的特性は優れた特性を示し、酸化あるい
は真ちゅうにより特性が損なわれない（表３）。
表３：４、０００時間の間１３００°Fに晒した後のAl被覆真ちゅう被覆Ti21Sの
機械的特性熱交換器を製造するのに、複雑な構造の部品に対し保護する
ことは重要である。被覆層の可能性を示すため、このような複雑な形状の蜂の巣
形状が単純合金Ti32.5から組み立てられ、次にアルミニウムで被覆され熱処理し
てアルミナイドを形成した。これら部品は１９２時間の間温度１３００°Fに晒
され、部分の重量増加が測定された。蜂の巣形状は複雑であるが、その表面積は
については比較的良く知られている。この値および重量増加を用いて、単位表面
積当たりの重量増加が計算された。これはアルミニウム被覆層が被覆されより重
要なことは蜂の巣形状体の全体を保護したことを示す図６の簡単な平面テストバ
ーに対し得られるものと同じであった。Ti32.5は、容易に酸化し酸化保護の差に
より重量増加差が大きく現れるので、この蜂の巣構成に対し使用された。
一層複雑な形状の熱交換器を被覆可能か否かを決定するため、スチールで作っ
た熱交換器サンプルがガス蒸着法を用いてアルミニウムが内部及び外部に被覆さ
れた。コア穴は熱交換器内の異なる場所でドリル空けされ、チューブ内の内側、
異なる場所のフィン、及び装置の内部に被覆するアルミニウムの厚さが決定され
た。全てのサンプルは好ましい範囲の厚さでアルミニウム被覆された。
蜂の巣形状及び比較的簡単な熱交換器は、ソルゲルで被覆された。図示したよ
うに、最初のテストでは従来のソルゲル被覆溶液を用い、熱交換器の全てを被覆
するのが困難であり、余分な溶液を排出するのも一層困難であり、この結果チュ
ーブ及び通路が被覆で塞がれた。低い粘性、好ましくは１００センチポアズより
低い粘性に調整され、この粘性が経時変
化あるいは部屋の湿度変化により変化しないような溶液を生成することが必要で
あった。低い粘性の溶液を使用すると、熱交換器には５ミクロンより薄い一様な
ジルコニア被覆層及びアルミナ被覆層が好適に形成された。
構造体全体を確実に十分に加熱するためには、加熱速度、冷却速度、及び保持
時間は特定炉に対し変更される、または熱交換器のような大きく複雑な部品に対
しては大きくする必要があることは理解されよう。
保護被覆層は部品の熱サイクルにより生じる応力に耐えることができないので
その寿命は短い。本発明による変質被覆層は熱処理により形成されて基部金属と
一体化され、図７に示すように１、０００時間の間１５分毎に温度１３００°F
を繰り返し受けても、変質された金属あるいはジルコニアソルゲル被覆が剥離し
ない。実際、テストによれば表面変化は見られなかった。従ってチタンアルミナ
イド被覆層及びソルゲル被覆層は耐酸化性で信頼性の高い熱交換器を提供するに
十分な機械的特性を有することは理解されよう。
本発明は特に添付図面に沿いプレートフィン形熱交換器に関連して説明したが
、熱交換器の他の形態も開示した本発明の精神及び範囲から離れることなくチタ
ン部材を使用することにより同様な利点が得られることは理解されよう。更に本
発明は熱交換器以外の部品に対しても使用可能であり、実質的にチタン部品にも
使用可能であり、一般にチタンの最大温度である９５０°Fでこの部品を長時間
使用可能である。
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フロントページの続き
(72)発明者 ポールマン，マツト
アメリカ合衆国 カリフオルニア州
92648，ハンテイントン ビーチ，ミドウ
エイ ドライブ 5781
(72)発明者 フアネリー，アントニー ジエイ.
アメリカ合衆国 ニユー ジヤージイ州
07866，ロツカウエイ，アツパー マウン
テイン アベニユー 63