JP5742074B2 - Latent heat recovery type hot water generating device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、潜熱回収型給湯装置に組み込まれる熱交換器などの潜熱回収型温水生成用機器、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a latent heat recovery type hot water generating device such as a heat exchanger incorporated in a latent heat recovery type hot water supply device, and a method for manufacturing the same.

潜熱回収型給湯装置において、熱交換器を利用して燃焼ガスから潜熱を回収すると、凝縮水が発生する。したがって、潜熱回収用の熱交換器については、耐食性に優れた材質とすることが望まれ、従来においては、その材質が、耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス製とされるのが一般的であった。ただし、この種類のステンレスは、オーステナイト形成元素であるニッケル(Ni)を含有しており、高価である。そこで、オーステナイト系に代えて、フェライト系ステンレスを用いることも提案されている(特許文献1,2を参照)。   In the latent heat recovery type hot water supply apparatus, when latent heat is recovered from the combustion gas using a heat exchanger, condensed water is generated. Therefore, it is desired that the heat exchanger for recovering latent heat is made of a material having excellent corrosion resistance, and conventionally, the material is generally made of austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance. . However, this type of stainless steel contains nickel (Ni), which is an austenite forming element, and is expensive. Therefore, it has been proposed to use ferritic stainless steel in place of the austenitic system (see Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、一般的に、フェライト系ステンレスは、オーステナイト系ステンレスと比較して、耐食性に劣る。たとえば、硫黄や窒素成分を含む燃焼ガスから熱交換器を利用して潜熱を回収する際には、PH3程度の強酸性の凝縮水が発生し、また熱交換器は比較的高温の燃焼ガスに晒される。このような条件下においては、耐孔食指数(PRE:Pitting
Resistance Equivalent = Cr%+3.3×Mo%+16×N%)が30以上であることが望ましい。ところが、このような耐孔食指数のフェライト系ステンレスは、クロムやモリブデンの含有量が多いために、高価である。このようなことから、従来では、熱交換器の原材料コストの低減化を図ることは難しいものとなっていた。
However, in general, ferritic stainless steel is inferior in corrosion resistance compared to austenitic stainless steel. For example, when latent heat is recovered from a combustion gas containing sulfur and nitrogen components using a heat exchanger, strongly acidic condensed water of about PH3 is generated, and the heat exchanger converts the combustion gas into a relatively high temperature combustion gas. Be exposed. Under these conditions, the pitting resistance index (PRE: Pitting)
Resistance Equivalent = Cr% + 3.3 × Mo% + 16 × N%) is desirably 30 or more. However, such a ferritic stainless steel having a pitting resistance index is expensive because of its high chromium and molybdenum content. For this reason, conventionally, it has been difficult to reduce the raw material cost of the heat exchanger.

特開2002−106970号公報JP 2002-106970 A 特開平7−292446号公報JP 7-292446 A

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、ステンレスの原材料コストを廉価にして製造コストの低減化を図ることができるとともに、優れた耐食性をもつ潜熱回収型温水生成用機器、およびその製造方法を提供することを、その課題としている。   The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and can reduce the manufacturing cost by reducing the raw material cost of stainless steel, and also has a latent heat recovery type having excellent corrosion resistance. An object of the present invention is to provide an apparatus for generating hot water and a manufacturing method thereof.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面により提供される潜熱回収型温水生成用機器は、伝熱管、この伝熱管を収容するケース、および前記伝熱管に連結されたヘッダを備えており、前記伝熱管はフェライト系ステンレス製とされ、潜熱回収用の熱交換器として構成された潜熱回収型温水生成機器であって、前記伝熱管の素材として、アルミを含有し、かつ表層部のチタン濃度が25%〔カチオン原子%〕未満であるフェライト系ステンレス製の部材が用いられており、前記伝熱管は、前記ケースの側壁および前記ヘッダにロウ付けするための熱処理が施されていることによって、その表層部には、アルミ酸化膜と、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜とが形成された構成とされていることを特徴としている。
ここで、前記の「カチオン原子%」とは、前記フェライト系ステンレスに含まれている全てのカチオン(アニオンである酸素は除外される)中におけるチタン(カチオン)の原子濃度である。
本発明の第2の側面により提供される潜熱回収型温水生成用機器の製造方法は、伝熱管、この伝熱管を収容するケース、および前記伝熱管に連結されたヘッダを備えており、前記伝熱管はフェライト系ステンレス製とされ、潜熱回収用の熱交換器として構成された潜熱回収型温水生成用機器を製造するための方法であって、前記伝熱管の素材として、アルミを含有し、かつ表層部のチタン濃度が25%〔カチオン原子%〕未満であるフェライト系ステンレス製の部材が用いられており、前記伝熱管は、前記ケースの側壁および前記ヘッダにロウ付けするための熱処理によって、その表層部に、アルミ酸化膜と、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜とが形成された構成とされていることを特徴としている。
The latent heat recovery type hot water generating device provided by the first aspect of the present invention includes a heat transfer tube, a case for housing the heat transfer tube, and a header connected to the heat transfer tube, and the heat transfer tube is a ferrite. is a system of stainless steel, a latent heat recovery type hot water generating device configured as a heat exchanger for latent heat recovery, as the material of the heat transfer tubes, containing aluminum and titanium concentration in the surface layer portion of 25% [ The material of the ferritic stainless steel is less than the cation atom%], and the heat transfer tube is subjected to a heat treatment for brazing the side wall of the case and the header, so that the surface layer portion thereof Is characterized in that an aluminum oxide film and a titanium oxide film having a titanium concentration of 25% [cation atom%] or more are formed .
Here, the “cation atom%” is an atomic concentration of titanium (cation) in all cations (excluding oxygen as an anion) contained in the ferritic stainless steel.
The manufacturing method of the apparatus for generating latent heat recovery hot water provided by the second aspect of the present invention includes a heat transfer tube, a case for housing the heat transfer tube, and a header connected to the heat transfer tube. The heat pipe is made of ferritic stainless steel, and is a method for producing a latent heat recovery type hot water generating device configured as a heat exchanger for recovering latent heat, which contains aluminum as a material for the heat transfer pipe, and A ferritic stainless steel member having a titanium concentration of less than 25% [cation atom%] in the surface layer portion is used, and the heat transfer tube is subjected to heat treatment for brazing the side wall of the case and the header. In the surface layer portion, an aluminum oxide film and a titanium oxide film having a titanium concentration of 25% [cation atom%] or more are formed.

このような構成によれば、後述するデータから理解されるように、フェライト系ステンレス製の伝熱管が、耐孔食指数の低い材質であっても、表層部に形成されているチタン酸化膜の存在に基づき、たとえばPH3程度の強酸性の凝縮水に対しても十分に優れた耐食性を示すものとなる。その結果、伝熱管の原材料コストを廉価にして低コスト化を図りつつ、優れた耐食性をもつ潜熱回収型温水生成用機器を提供することができる。
さらに、チタン酸化膜を形成するための熱処理工程と、所定部材のロウ付け処理とが同時に行なわれる。したがって、その作業は合理的であり、潜熱回収型温水生成用機器の製造コストを低減する上で、より好ましい。
According to such a configuration, as will be understood from the data to be described later, even if the heat transfer tube made of ferritic stainless steel is a material having a low pitting corrosion resistance index, the titanium oxide film formed on the surface layer portion Based on its presence, it exhibits sufficiently excellent corrosion resistance even for strongly acidic condensed water of about PH3, for example. As a result, it is possible to provide a latent heat recovery type hot water generating device having excellent corrosion resistance while reducing the raw material cost of the heat transfer tube and reducing the cost.
Further, a heat treatment step for forming a titanium oxide film and a brazing process for a predetermined member are performed simultaneously. Therefore, the operation is reasonable and more preferable in reducing the manufacturing cost of the latent heat recovery type hot water generating device.

本発明において、好ましくは、前記伝熱管の耐孔食指数は、30未満である。 In the present invention, preferably, pitting index of the heat transfer tube, Ru der less than 30.

このような構成によれば、本来的には、強酸性の凝縮水などが生じる潜熱回収用途には不向きな耐孔食指数が30未満の廉価なステンレスを使用しながらも、そのような用途に好適に対応できるものとなるため、その実益は大きい。   According to such a configuration, while using inexpensive stainless steel having a pitting corrosion index of less than 30 that is inherently unsuitable for latent heat recovery applications in which strongly acidic condensate is generated, for such applications. Since it will be able to respond appropriately, its benefits are great.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

本発明が適用された熱交換器の一例を示し、(a)は、平面断面図であり、(b)は、正面断面図である。An example of the heat exchanger to which this invention was applied is shown, (a) is a plane sectional view, (b) is a front sectional view. フェライト系ステンレスに所定のチタン酸化膜を形成するための熱処理工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat treatment process for forming a predetermined titanium oxide film in ferritic stainless steel. 図2に示す熱処理が施されたステンレスの表層からの深度と各種原子の濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth from the surface layer of the stainless steel in which the heat processing shown in FIG. 2 was performed, and the density | concentration of various atoms. 図2に示す熱処理とは異なる不適切な熱処理が施されたステンレスの表層からの深度と各種原子の濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth from the surface layer of the stainless steel in which the improper heat processing different from the heat processing shown in FIG. 2 was given, and the density | concentration of various atoms. (a),(b)は、孔食電位測定値を示す図である。(A), (b) is a figure which shows a pitting corrosion potential measured value. 孔食電位測定値を示す図である。It is a figure which shows a pitting corrosion potential measured value. (a),(b)は、再不動態化電位の測定値を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the measured value of a repassivation potential. チタン酸化膜のチタン濃度と孔食電位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the titanium density | concentration of a titanium oxide film, and a pitting corrosion potential.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

〔潜熱回収型温水生成用機器〕
図1は、本発明が適用される潜熱回収型温水生成用機器の一例としての熱交換器を示している。
本実施形態の熱交換器Aは、給湯装置などに組み込まれて湯水加熱に用いられるものであり、その構造自体は、従来既知である。簡単に説明すると、この熱交換器Aは、ケース1内に螺旋状の複数の伝熱管2が収容され、かつこれらの伝熱管2の端部に入水用および出湯用のヘッダ3A,3Bが取り付けられた構造を有している。ケース1には、燃焼ガスの流入出を行なわせるための給気口11および排気口12が設けられている。前記燃焼ガスとしては、たとえばガスバーナよって発生された燃焼ガスが用いられるが、この燃焼ガスは熱交換器Aに供給される以前に他の熱交換器を用いて顕熱回収がなされたものとされる。このため、各伝熱管2は、前記燃焼ガスから潜熱回収を行なうこととなり、強酸性の凝縮水が発生する。なお、同図中、符号b1〜b3は、ロウ付け部分を示している。これらの部分b1〜b3は、より詳しくは、各伝熱管2がケース1の側壁を貫通する部分b1、各伝熱管2とヘッダ3A,3Bとの連結部分b2、ケース1の本体部13と上蓋14との接合部分b3である。
[Latent heat recovery type hot water generator]
FIG. 1 shows a heat exchanger as an example of a latent heat recovery type hot water generating device to which the present invention is applied.
The heat exchanger A of the present embodiment is incorporated in a hot water supply apparatus and the like and used for hot water heating, and the structure itself is conventionally known. Briefly, in the heat exchanger A, a plurality of spiral heat transfer tubes 2 are accommodated in the case 1, and headers 3A and 3B for water entry and hot water are attached to the ends of the heat transfer tubes 2, respectively. Has the structure. The case 1 is provided with an air supply port 11 and an exhaust port 12 for allowing combustion gas to flow in and out. As the combustion gas, for example, a combustion gas generated by a gas burner is used, and this combustion gas has been recovered by sensible heat using another heat exchanger before being supplied to the heat exchanger A. The For this reason, each heat transfer tube 2 performs latent heat recovery from the combustion gas, and strongly acidic condensed water is generated. In the figure, reference numerals b1 to b3 indicate brazed portions. More specifically, these portions b1 to b3 are a portion b1 in which each heat transfer tube 2 passes through the side wall of the case 1, a connection portion b2 between each heat transfer tube 2 and the headers 3A and 3B, a main body portion 13 and an upper lid of the case 1 14 is a joint portion b3.

熱交換器Aの各部は、ステンレス製である。ただし、ケース1およびヘッダ3A,3Bは、加工性や靭性などを考慮し、JIS規格SUS304などのオーステナイト系ステンレスである。これに対し、伝熱管2は、フェライト系ステンレスであり、本発明が意図するチタン酸化膜の形成対象部材の一例に相当する。この伝熱管2の材質は、より具体的には、たとえばJIS規格SUS445JIに相当し、重量%で、C:0.025%以下、Si:1.00%以下、Mn:1.00以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:21.00〜24.00%、Mo:0.70〜1.50%、N:0.025%以下である。ただし、Ti:0.1〜0.5%、Al:0.01〜0.05%(代表値では、Ti:0.12%、Al:0.018%)を含み、残部Feである。   Each part of the heat exchanger A is made of stainless steel. However, the case 1 and the headers 3A and 3B are austenitic stainless steel such as JIS standard SUS304 in consideration of workability and toughness. On the other hand, the heat transfer tube 2 is ferritic stainless steel and corresponds to an example of a member to be formed with a titanium oxide film intended by the present invention. More specifically, the material of the heat transfer tube 2 corresponds to, for example, JIS standard SUS445JI, and in weight percent, C: 0.025% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00 or less, P : 0.040% or less, S: 0.030% or less, Cr: 21.00-24.00%, Mo: 0.70-1.50%, N: 0.025% or less. However, Ti: 0.1 to 0.5%, Al: 0.01 to 0.05% (representative values include Ti: 0.12%, Al: 0.018%), and the balance is Fe.

〔熱処理・チタン酸化膜の形成〕
前記した伝熱管2の表層部には、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜が形成されている。このチタン酸化膜は、たとえば図2に示すような条件の熱処理により形成される。
図2に示す熱処理は、加熱炉として真空炉を使用しており、加熱炉内に図1に示した熱交換器Aが搬入されて行なわれる。加熱条件としては、加熱炉内の温度を徐々に上昇させて1000℃に達すると、その後1000℃〜1200℃の範囲の加熱状態を約120分にわたって維持し、その後は加熱を停止して加熱炉内において徐冷する。一方、加熱温度が900℃以上の温度域にある際には、加熱炉内を、10-2〜10-3Paの真空雰囲気に維持する。加熱停止時に伴って真空雰囲気状態を解除する際には、加熱炉内に不活性ガスを充填する。
[Heat treatment and titanium oxide film formation]
A titanium oxide film having a titanium concentration of 25% [cation atom%] or more is formed on the surface layer portion of the heat transfer tube 2 described above. This titanium oxide film is formed, for example, by heat treatment under conditions as shown in FIG.
The heat treatment shown in FIG. 2 uses a vacuum furnace as the heating furnace, and is carried out by carrying the heat exchanger A shown in FIG. 1 into the heating furnace. As heating conditions, when the temperature in the heating furnace is gradually increased and reaches 1000 ° C., the heating state in the range of 1000 ° C. to 1200 ° C. is maintained for about 120 minutes, and then the heating is stopped and the heating furnace is stopped. Slowly cool inside. On the other hand, when the heating temperature is in the temperature range of 900 ° C. or higher, the inside of the heating furnace is maintained in a vacuum atmosphere of 10 −2 to 10 −3 Pa. When the vacuum atmosphere state is released when the heating is stopped, the heating furnace is filled with an inert gas.

前記の熱処理においては、加熱炉として、真空炉を用いているが、これに代えて、水素炉を用いることも可能である。水素炉を用いる場合、加熱温度が900℃以上の温度域にある際に、露点温度が−80〜20℃の水素雰囲気に維持することにより、前記熱処理と同様な結果が得られる。   In the heat treatment, a vacuum furnace is used as a heating furnace, but a hydrogen furnace can be used instead. When using a hydrogen furnace, when the heating temperature is in the temperature range of 900 ° C. or higher, the same result as the heat treatment can be obtained by maintaining a hydrogen atmosphere with a dew point temperature of −80 to 20 ° C.

図3は、図2の熱処理を終えた伝熱管2のステンレス表面からの深度と、フェライト系ステンレス内の主要な元素の濃度との関係を示している。
同図に示すデータによれば、ステンレス表面から深さ1μmまでの表層部に、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜が形成されていることが判る。なお、アルミは酸化され易いため、ステンレス表層部には、アルミの酸化膜も形成されている。チタン酸化膜に加えて、アルミの酸化膜も形成されると、これらの酸化膜よりも深層部に
おいて、FeやCrが酸化することがより効果的に防止され、保護される。図3では、Ti,Fe,Cr,Alなどの主要元素のみが示され、それ以外の元素については示されていないが、これは、前記以外の元素は相当な微小量であり,鮮明に図示することが困難なためである(この点は、次の図4も同様)。
FIG. 3 shows the relationship between the depth from the stainless steel surface of the heat transfer tube 2 after the heat treatment of FIG. 2 and the concentration of main elements in the ferritic stainless steel.
According to the data shown in the figure, it can be seen that a titanium oxide film having a titanium concentration of 25% [cation atom%] or more is formed on the surface layer portion from the stainless steel surface to a depth of 1 μm. Since aluminum is easily oxidized, an aluminum oxide film is also formed on the stainless steel surface layer. When an aluminum oxide film is formed in addition to the titanium oxide film, the oxidation of Fe and Cr is more effectively prevented and protected in the deeper layer than these oxide films. In FIG. 3, only main elements such as Ti, Fe, Cr, and Al are shown, and other elements are not shown. However, this is because the other elements have a very small amount and are clearly illustrated. This is because it is difficult to do this (this also applies to the next FIG. 4).

図4のデータは、熱処理に際し、加熱炉内の真空度が十分ではなく、酸素が過多となった場合のステンレスの状態を示している。真空度以外の他の熱処理条件は、図2に示した熱処理と全て同一である。図4に示すデータでは、酸素の原子濃度が示されているが、このデータから、酸素が表層部からかなり深い位置まで存在することが判る。すなわち、チタンやアルミの他に、FeやCrまで酸化が及んだ状態となっている。この場合には、チタンやアルミの相対濃度が低下し、酸化鉄を主体とする耐食性の低い被覆となる。   The data in FIG. 4 shows the state of stainless steel when the degree of vacuum in the heating furnace is insufficient and oxygen is excessive during the heat treatment. The heat treatment conditions other than the degree of vacuum are all the same as those of the heat treatment shown in FIG. In the data shown in FIG. 4, the atomic concentration of oxygen is shown. From this data, it can be seen that oxygen exists from a surface portion to a considerably deep position. In other words, in addition to titanium and aluminum, oxidation has reached Fe and Cr. In this case, the relative concentration of titanium or aluminum is reduced, resulting in a coating with low corrosion resistance mainly composed of iron oxide.

〔チタン酸化膜の耐食性〕
図5は、孔食電位測定値を示しており、同図(a)は、図2の熱処理が行なわれていないステンレスを対象としている。同図(b)は、図2の熱処理が行なわれたステンレスを対象としている。なお、孔食電位測定は、JIS規格のG0577にしたがっている。この測定では、試料への印加電圧を徐々に上げていく(アノード分極)。孔食が発生した瞬間に電流値の急激な上昇が発生するが、電流密度が10-4A/cm2となる電位が孔食電位Vc’100である。
図5(a)では、孔食電位Vc’100が、0.61Vであるのに対し、同図(b)では、0.93Vである。したがって、熱処理が行なわれて前記のチタン酸化膜が形成されたステンレスでは、そうではないステンレスと比較して、孔食電位が0.3Vほど貴化し、耐孔食性が向上している。
なお、図6は、図4に示した不適切な熱処理が行なわれたステンレスについての孔食電位測定値を示している。図6では、孔食電位Vc’100が、0.31Vであり、熱処理をしない場合よりも孔食電位が卑化している。このようにフェライト系ステンレスに対する熱処理を不適切な条件で行なうと、耐孔食性が却って低下する事態を招く。
[Corrosion resistance of titanium oxide film]
FIG. 5 shows measured values of pitting corrosion potential, and FIG. 5 (a) is intended for stainless steel not subjected to the heat treatment of FIG. FIG. 5B is for the stainless steel that has been heat-treated in FIG. The pitting potential measurement is in accordance with JIS standard G0577. In this measurement, the voltage applied to the sample is gradually increased (anodic polarization). A sudden rise in the current value occurs at the moment when pitting corrosion occurs, but the potential at which the current density becomes 10 −4 A / cm 2 is the pitting corrosion potential Vc′100.
In FIG. 5A, the pitting potential Vc′100 is 0.61V, whereas in FIG. 5B, it is 0.93V. Therefore, in the stainless steel in which the titanium oxide film is formed by heat treatment, the pitting potential becomes noble by about 0.3 V and the pitting resistance is improved as compared with the stainless steel that is not.
FIG. 6 shows the pitting potential measurement values for the stainless steel subjected to the inappropriate heat treatment shown in FIG. In FIG. 6, the pitting potential Vc′100 is 0.31 V, and the pitting potential is lower than when no heat treatment is performed. Thus, when the heat treatment with respect to the ferritic stainless steel is performed under inappropriate conditions, the pitting corrosion resistance may be reduced.

図7は、腐食隙間再不動態化電位測定の値を示しており、同図(a)は、図2の熱処理が行なわれていないステンレスを対象としている。同図(b)は、図2の熱処理が行なわれたステンレスを対象としている。この測定は、潜熱回収用の熱交換器に特有の酸性の凝縮水を受ける環境、および隙間構造についての耐食性評価を行なうためのものであり、JIS規格G0592に基づいている。この測定では、隙間試料をアノード分極して、隙間腐食を生じさせ、定電流で隙間腐食を十分に成長させた後に、隙間試料の電位を高電位から徐々に低下させる。不動態皮膜が再生して電流が流れなくなった電位(電流密度が0.05mA/cm2未満となる電位)が腐食隙間再不動態化電位である。
図7(a)では、前記の再不動態化電位が、−0.006Vであるのに対し、同図(b)では、0.066Vである。したがって、熱処理が行なわれて前記のチタン酸化膜が形成されたステンレスでは、そうではないステンレスと比較して、再不動態化電位が0.07Vほど貴化し、耐隙間腐食性が向上している。
FIG. 7 shows the values of the corrosion gap repassivation potential measurement, and FIG. 7 (a) is intended for stainless steel not subjected to the heat treatment of FIG. FIG. 5B is for the stainless steel that has been heat-treated in FIG. This measurement is for evaluating the corrosion resistance of the environment that receives acidic condensed water peculiar to the heat exchanger for recovering latent heat and the gap structure, and is based on JIS standard G0592. In this measurement, the gap sample is anodically polarized to cause crevice corrosion, and after the crevice corrosion is sufficiently grown with a constant current, the potential of the gap sample is gradually decreased from a high potential. The potential at which the passive film is regenerated and no current flows (the potential at which the current density is less than 0.05 mA / cm 2 ) is the corrosion gap repassivation potential.
In FIG. 7 (a), the repassivation potential is −0.006V, whereas in FIG. 7 (b), it is 0.066V. Therefore, in the stainless steel in which the above-described titanium oxide film is formed by heat treatment, the repassivation potential becomes noble by about 0.07 V, and the crevice corrosion resistance is improved as compared with stainless steel that is not.

上述したデータから理解されるように、伝熱管2に対し、図2に示した熱処理を行なって、その表層部に前記したチタン酸化膜を形成した場合には、そうでない場合と比較して、耐食性が明らかに向上し、伝熱管2は、強酸性の凝縮水などに対しても十分な耐食性をもつこととなる。一方、伝熱管2の素材は、フェライト系ステンレスであって、耐孔食指数が30未満の比較的廉価なステンレスであるために、伝熱管2の原材料費を抑制し、熱交換器Aの製造コストを廉価にするのに好ましいものとなる。   As understood from the above-mentioned data, when the heat treatment shown in FIG. 2 is performed on the heat transfer tube 2 and the above-described titanium oxide film is formed on the surface layer portion thereof, compared to the case where it is not so, Corrosion resistance is clearly improved, and the heat transfer tube 2 has sufficient corrosion resistance against strongly acidic condensed water. On the other hand, since the material of the heat transfer tube 2 is a ferritic stainless steel and is a relatively inexpensive stainless steel having a pitting corrosion index of less than 30, the raw material cost of the heat transfer tube 2 is suppressed, and the heat exchanger A is manufactured. This is preferable for reducing the cost.

伝熱管2に、図2に示した熱処理を行なう場合には、図1で示したロウ付け対象部分b1〜b3に、ロウ材を予め付しておく。このことにより、前記熱処理時において、ロウ材
を加熱溶融させることが可能となり、前記熱処理の工程とロウ付け工程とを一度に済ませることが可能となる。熱交換器Aの製造に際し、このような方法を採用すれば、熱交換器Aの製造コストをより低減することが可能となる。
When the heat transfer tube 2 is subjected to the heat treatment shown in FIG. 2, a brazing material is applied in advance to the brazing target portions b1 to b3 shown in FIG. As a result, during the heat treatment, the brazing material can be heated and melted, and the heat treatment step and the brazing step can be completed at once. When such a method is adopted in manufacturing the heat exchanger A, the manufacturing cost of the heat exchanger A can be further reduced.

〔チタン濃度と耐食性との関係〕
本発明者らは、フェライト系ステンレスの表層部に形成されるチタン酸化膜中のチタン濃度(以下、チタン濃度の単位は、カチオン原子%である)と、孔食電位との関係を究明すべく実験を行なったところ、図8に示すようなデータを得た。
図8に示すデータによれば、チタン酸化膜中のチタン濃度が、20%の場合には、孔食電位が0.3Vであり、耐食性は「不良」である。これに対し、チタン濃度が30%以上であると、孔食電位は0.9Vで安定し、耐食性は「良」である。チタン濃度が20%から30%に増加する途中では、耐食性は徐々に向上していく。このため、耐食性の「不良」と「良」との転換点は、チタン濃度が25%の場合と考えられ、チタン濃度がそれ以上であれば、本発明が意図する効果が得られる。
[Relationship between titanium concentration and corrosion resistance]
The present inventors are to investigate the relationship between the titanium concentration in the titanium oxide film formed on the surface layer portion of ferritic stainless steel (hereinafter, the unit of titanium concentration is cation atom%) and the pitting corrosion potential. As a result of the experiment, data as shown in FIG. 8 was obtained.
According to the data shown in FIG. 8, when the titanium concentration in the titanium oxide film is 20%, the pitting potential is 0.3 V and the corrosion resistance is “poor”. On the other hand, when the titanium concentration is 30% or more, the pitting potential is stable at 0.9 V, and the corrosion resistance is “good”. As the titanium concentration increases from 20% to 30%, the corrosion resistance gradually improves. For this reason, the turning point between “bad” and “good” corrosion resistance is considered to be when the titanium concentration is 25%, and if the titanium concentration is higher than that, the effect intended by the present invention can be obtained.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る潜熱回収型温水生成用機器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。また、本発明に係る潜熱回収型温水生成用機器の製造方法の各工程の具体的な構成も、種々に変更可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the specific configuration of each part of the latent heat recovery-type hot water generating device according to the present invention can be varied in design in various ways. Moreover, the specific structure of each process of the manufacturing method of the apparatus for producing latent heat recovery type hot water according to the present invention can be variously changed.

上述した実施形態では、フェライト系ステンレスの具体例として、JIS規格SUS445J1に相当するものを挙げたが、やはりこれ以外のものを用いることができる。 In the embodiment described above, as a specific example of the ferritic stainless steel, the one corresponding to the JIS standard SUS445J1 has been described, but other materials can also be used.

チタン酸化膜の形成対象となる部材は、潜熱回収型熱交換器の伝熱管に限らない。潜熱回収型熱交換器のうち、伝熱管以外の部材を適用対象としてもよいことは勿論のこと、熱交換器以外の機器(たとえば、潜熱回収型熱交換器において発生した凝縮水の通路を形成する部材を備えた機器など)を構成する部材を適用対象とすることもできる。本発明でいう「潜熱回収型温水生成用機器」とは、潜熱を含む気体から潜熱を回収して得られた熱を利用して温水を生成する機能を備えた機器であり、給湯装置に限定されない。   The member to be formed with the titanium oxide film is not limited to the heat transfer tube of the latent heat recovery type heat exchanger. Of course, members other than heat transfer tubes may be applied to the latent heat recovery type heat exchanger, as well as equipment other than the heat exchanger (for example, a passage of condensed water generated in the latent heat recovery type heat exchanger is formed. The member which comprises the apparatus provided with the member to perform) can also be made into application object. The “latent heat recovery type hot water generation device” as used in the present invention is a device having a function of generating hot water using heat obtained by recovering latent heat from a gas containing latent heat, and is limited to a hot water supply device. Not.

A 熱交換器(潜熱回収型温水生成用機器)
2 伝熱管(フェライト系ステンレス製の部材)
A Heat exchanger (Latent heat recovery type hot water generator)
2 Heat transfer tube (ferritic stainless steel member)

Claims (3)

伝熱管、この伝熱管を収容するケース、および前記伝熱管に連結されたヘッダを備えており、前記伝熱管はフェライト系ステンレス製とされ、潜熱回収用の熱交換器として構成された潜熱回収型温水生成機器であって、
前記伝熱管の素材として、アルミを含有し、かつ表層部のチタン濃度が25%〔カチオン原子%〕未満であるフェライト系ステンレス製の部材が用いられており、
前記伝熱管は、前記ケースの側壁および前記ヘッダにロウ付けするための熱処理が施されていることによって、その表層部には、アルミ酸化膜と、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜とが形成された構成とされていることを特徴とする、潜熱回収型温水生成用機器。
A latent heat recovery type comprising a heat transfer tube, a case accommodating the heat transfer tube, and a header connected to the heat transfer tube, wherein the heat transfer tube is made of ferritic stainless steel and configured as a heat exchanger for recovering latent heat A device for generating hot water,
As a material of the heat transfer tube, a ferritic stainless steel member containing aluminum and having a titanium layer concentration of less than 25% [cation atom%] is used,
The heat transfer tube is subjected to heat treatment for brazing the side wall of the case and the header, so that the surface layer portion has an aluminum oxide film and a titanium concentration of 25% [cation atom%] or more. A latent heat recovery type hot water generating device, characterized in that a titanium oxide film is formed .
前記伝熱管の耐孔食指数は、30未満である、請求項1に記載の潜熱回収型温水生成用機器。 Pitting index of the heat transfer tube, Ru der less than 30, latent heat recovery type hot water generating device according to claim 1. 伝熱管、この伝熱管を収容するケース、および前記伝熱管に連結されたヘッダを備えており、前記伝熱管はフェライト系ステンレス製とされ、潜熱回収用の熱交換器として構成された潜熱回収型温水生成用機器を製造するための方法であって、A latent heat recovery type comprising a heat transfer tube, a case accommodating the heat transfer tube, and a header connected to the heat transfer tube, wherein the heat transfer tube is made of ferritic stainless steel and configured as a heat exchanger for recovering latent heat A method for manufacturing a device for generating hot water,
前記伝熱管の素材として、アルミを含有し、かつ表層部のチタン濃度が25%〔カチオン原子%〕未満であるフェライト系ステンレス製の部材が用いられており、As a material of the heat transfer tube, a ferritic stainless steel member containing aluminum and having a titanium layer concentration of less than 25% [cation atom%] is used,
前記伝熱管は、前記ケースの側壁および前記ヘッダにロウ付けするための熱処理によって、その表層部に、アルミ酸化膜と、チタン濃度が25%〔カチオン原子%〕以上のチタン酸化膜とが形成された構成とされていることを特徴とする、潜熱回収型温水生成用機器の製造方法。The heat transfer tube is formed with an aluminum oxide film and a titanium oxide film having a titanium concentration of 25% (cation atom%) or more on the surface layer portion by heat treatment for brazing the side wall of the case and the header. A method of manufacturing a latent heat recovery-type hot water generating device, characterized in that:
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