JPH04306494A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯機器、暖房機器な
どに使用される、銅及び銅合金を素地とする熱交換器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯機器、暖房機器等に使用され
ている熱交換器には、銅や銅合金の素材表面に、鉛もし
くは鉛に少量のすずを添加した合金の溶融鉛めっき（以
下、鉛めっきと称す）が使用されていた。

【０００３】また、一部では、鉛を主成分としたものに
変わり、すずに少量のビシマス（Ｂｉ）もしくはアンチ
モン（Ｓｂ）を添加した合金の溶融すずめっき（以下、
すずめっきと称す）が使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、給湯機器、暖房機器の熱交換器の耐腐
食性などから、効率を向上させてコンパクト化を図るこ
とができなかった。これは、燃焼排ガスの温度が、高温
域から、低温域まで広い範囲におよび、その広い範囲内
で熱交換器が使用できることが必要である。しかし、低
温域では結露水による腐食、高温域では鉛めっき層の溶
融に伴う、銅素地の露出により、銅が高温酸化腐食を起
こすため使用できないという問題を有していた。

【０００５】排ガス温度が低温域では、熱交換器の吸熱
フィンで腐食性の強い結露水の発生が多くなる。この腐
食性の強い結露水の発生原因は、排ガス中に含まれてい
るＮＯｘ，ＳＯｘ，ＣＯ２　，水蒸気などが凝縮結露し
て酸性の強い溶液となるためである。

【０００６】従来の、鉛めっきは、燃料中に含められて
いるＳ分（イオウ分）が燃焼して生成する、ＳＯｘに対
して耐腐食性の強い金属であった。しかし、最近の燃料
ガス種は、低Ｓ分の１３−Ａが主流になってきているた
め、適した表面処理方法ではなくなっている。これは、
燃料ガス種の１３−Ａの排ガスから生成する排ガス結露
水は、ＮＯｘ，ＣＯ２　が主体になっているため、耐腐
食が弱い側に変化してきている。

【０００７】また、高温域では、鉛めっき層は、溶融温
度３２０℃程度と低いため、鉛が溶融して下部に落下し
て、銅素地金属が露出し、銅が高温酸化腐食を起こす。 高温酸化による生成した酸化スケールは、生成と剥離を
繰り返して、銅素地の板厚を減少させるため、鉛の溶融
温度以上の高温排ガスとの接触ができなかった。

【０００８】結露水により生成した腐食生成物や高温酸
化により生成した酸化スケールは、吸熱フィン部に付着
堆積して、排ガスの通過を妨げ圧力損失となる。この圧
力損失により、バーナ火炎の燃焼が不安定となり不完全
燃焼を起こし、給湯器としての機能を失う。

【０００９】すずめっきした熱交換器の場合には、燃焼
により生成するＮＯｘを主成分とする、排ガス結露水を
対象とした、表面処理であるが、鉛に比較して、溶融温
度２３０℃程度と更に低いため、低温域での排ガスしか
使用できない。また、すずめっきは、ＳＯｘ対する耐腐
食性は、鉛めっきに比較して弱くなっている。鉛めっき
工程は、脱脂、酸処理、フラックス処理、鉛めっきなど
の工程作業を含んでいるが、特に、酸処理、フラックス
処理工程は、強酸を使用し、鉛めっき工程は、試料に液
体が付着した状態で、３８０℃程度の高温な溶融鉛めっ
き槽に浸漬、しなければならず非常に危険な作業である
。

【００１０】本発明は、かかる従来の課題を解消するも
ので、排ガスの高温域から低温域まで高範囲にわたる温
度領域において、耐腐食性を向上することを目的とする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
消するために、本発明の熱交換器は、少なくとも吸熱フ
ィンを形成する銅及び銅合金の素材表面に、鉄，クロム
，ニッケルを主成分とした合金であるステンレスをクラ
ッドした熱交換器である。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成により、銅及び銅合金素
材表面にステンレスの均一なクラッド層を設けることに
より、結露水や高温酸化による耐腐食性が優れているた
め、これらの腐食から素地を保護するため、熱交換器の
寿命を大幅に改善することができる。クラッドする、ス
テンレス材料としては、耐腐食性の面から、オーステナ
イト系が適しており、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３
０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３２１Ｌ
、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図において、吸熱フィン１は、厚さ０．６ｍｍの
リン脱酸銅（ＪＩＳ，Ｃ１２２０）に、片面５０μｍの
ＳＵＳ３０４を両面にクラッドした吸熱フィンである。 ドラム２は、厚さ０．８ｍｍのりん脱酸銅板で加工した
筒状のドラムである。熱交換チューブ３は、外径φ８、
内径φ６のリン脱酸銅パイプである。

【００１４】上記実施例において、図に示す熱交換器の
ドラム２内の燃焼室の下部に配置されたバーナ（図示せ
ず）が燃焼した際には、吸熱フィン１が熱交換器チュー
ブ３内を流れる流体によって部分的に冷却されるために
、これらの表面に結露が発生し、燃焼排ガス中に含まれ
るＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ２　などが溶解し、濃縮されて
、腐食性の強い、例えば、硝酸イオン、硫酸イオンなど
の含む酸性結露水が発生する。

【００１５】しかしながら、本実施例のクラッド層を形
成した吸熱フィンは硝酸イオン、硫酸イオンなどの酸に
も十分耐え得る優れた耐腐食性を有するため、吸熱フィ
ンが腐食されないため、初期の特性が保持できる。また
、排ガスとの接触面がステンレスであるため、高温状態
でも高温酸化が起こし難い。この吸熱フィンの、ステン
レスのクラッド層の厚さは、熱伝導率から考慮して、５
〜２００μｍ程度が適当である。なお、上記実施例では
吸熱フィン１のみ、銅及び銅合金表面に、オーステナイ
ト系ステンレスをクラッドした材料で形成した例を説明
したが、同じ材料でドラム２を形成してもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明の熱交換器によれば
次のような効果が得られる。 （１）排ガスの酸性の強い結露水に対する、防腐食性が
大幅に向上する。 （２）排ガスの温度が高温域から低温域まで、高範囲で
使用できる。従って、従来より、吸熱フィンをバーナに
接近させることができるため、熱交換器をコンパクトに
することができる。また、吸熱フィンの面積を大幅に大
きくすることができる。 （３）従来のように熱交換器の吸熱フィンへの腐食生成
物や酸化物の生成が解消されるので不完全燃焼を防止す
ることができるとともに、周囲への汚染がなくなる。 （４）長期間にわたり、初期の優れた性能を維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における熱交換器の外観斜視
図

【符号の説明】

１　　吸熱フィン ２　　ドラム ３　　熱交換チューブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも吸熱フィンを、銅及び銅合金表
   面に、鉄，クロム，ニッケルを主成分とする合金である
   ステンレスをクラッドした材料で形成した熱交換器。