JPH07111318B2 - 風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器 - Google Patents
風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器Info
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- JPH07111318B2 JPH07111318B2 JP3104454A JP10445491A JPH07111318B2 JP H07111318 B2 JPH07111318 B2 JP H07111318B2 JP 3104454 A JP3104454 A JP 3104454A JP 10445491 A JP10445491 A JP 10445491A JP H07111318 B2 JPH07111318 B2 JP H07111318B2
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- water pipe
- fins
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/082—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Details Of Fluid Heaters (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、風呂釜、給湯器等の
温水取得用の通水式熱交換器に関する。
温水取得用の通水式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の熱交換器としては、通水
管及びその外周面に取付けられるフィンをいずれも銅材
で構成としたものが一般的である。
管及びその外周面に取付けられるフィンをいずれも銅材
で構成としたものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この銅材で
構成された熱交換器にあっては、燃焼ガス中に含まれる
ＳＯ4 2-、ＳＯ3 2-、ＮＯ3 - 等のイオンによって腐食
され易いという固有の問題点がある。この腐食を避ける
ために、熱交換器における燃焼ガス通過部を鉛コーティ
ングすることも行われているが、この場合鉛による公害
問題に注意しなければならないという新たな問題も派生
する。
構成された熱交換器にあっては、燃焼ガス中に含まれる
ＳＯ4 2-、ＳＯ3 2-、ＮＯ3 - 等のイオンによって腐食
され易いという固有の問題点がある。この腐食を避ける
ために、熱交換器における燃焼ガス通過部を鉛コーティ
ングすることも行われているが、この場合鉛による公害
問題に注意しなければならないという新たな問題も派生
する。
【０００４】また、給湯器用熱交換器の場合にあって
は、管内流速を抑えて通水管内面のエロージョンを防ぐ
ことが必要であり、このための何らかの流速制御機構を
備えることが必要になる。更には風呂釜用熱交換器の場
合にあっては、ジャケットが一般にステンレス鋼で製作
されることとの関係で、該ジャケットと銅製通水管との
異種金属間での溶接が、条件的に難かしいというような
問題もある。
は、管内流速を抑えて通水管内面のエロージョンを防ぐ
ことが必要であり、このための何らかの流速制御機構を
備えることが必要になる。更には風呂釜用熱交換器の場
合にあっては、ジャケットが一般にステンレス鋼で製作
されることとの関係で、該ジャケットと銅製通水管との
異種金属間での溶接が、条件的に難かしいというような
問題もある。
【０００５】この発明は、通水管及びフィンの材料選択
とその組合わせにより、上記のような諸問題を一挙解決
しようとするものである。
とその組合わせにより、上記のような諸問題を一挙解決
しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的において、こ
の発明は、通水管を鉄または鉄系合金製のものとし、フ
ィンを特定組成のアルミニウム合金製、即ちＭｇ：０．
７％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｓｉ：０．１〜１．５
％、及びＭｎ：０．５〜１．５％を含み、残部Ａｌ及び
不可避不純物からなるアルミニウム合金製のものとし、
これらの通水管とフィンとを、ろう付け接合されると共
にその接合界面に生成されるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合
物層の厚みが６０μｍ以下となされていることを特徴と
する風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器を要旨とするも
のである。
の発明は、通水管を鉄または鉄系合金製のものとし、フ
ィンを特定組成のアルミニウム合金製、即ちＭｇ：０．
７％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｓｉ：０．１〜１．５
％、及びＭｎ：０．５〜１．５％を含み、残部Ａｌ及び
不可避不純物からなるアルミニウム合金製のものとし、
これらの通水管とフィンとを、ろう付け接合されると共
にその接合界面に生成されるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合
物層の厚みが６０μｍ以下となされていることを特徴と
する風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器を要旨とするも
のである。
【０００７】なお、この明細書等において、「％」はい
ずれも重量基準によるものである。第１図に示す給湯器
用熱交換器において、通水管（１）に用いる鉄系合金と
しては、例えば、３００型ステンレス鋼等のオーステナ
イト系非硬化型ステンレス鋼を好適に使用しうる。また
該通水管は、内外面のいずれにも、なるべく傷を有しな
いものとすることが必要であり、特にマンドレル拡管時
においで傷を発生させると、水道水中に含むＣｌ- によ
る応力腐食割れを発生するおそれがでてくるため、十分
な配慮が必要である。
ずれも重量基準によるものである。第１図に示す給湯器
用熱交換器において、通水管（１）に用いる鉄系合金と
しては、例えば、３００型ステンレス鋼等のオーステナ
イト系非硬化型ステンレス鋼を好適に使用しうる。また
該通水管は、内外面のいずれにも、なるべく傷を有しな
いものとすることが必要であり、特にマンドレル拡管時
においで傷を発生させると、水道水中に含むＣｌ- によ
る応力腐食割れを発生するおそれがでてくるため、十分
な配慮が必要である。
【０００８】フィン（２）は、一般にプレートフィンが
用いられるが、該フィンの材料として特に前記の特定組
成のアルミニウム合金に限定されるのは、燃焼ガス中の
腐食成分に対する耐食性を良好なものとしながら、所要
の耐熱性、良好なろう付け接合性を保有せしめるためで
ある。個々の各含有成分の作用とその臨界意義は次のと
おりである。
用いられるが、該フィンの材料として特に前記の特定組
成のアルミニウム合金に限定されるのは、燃焼ガス中の
腐食成分に対する耐食性を良好なものとしながら、所要
の耐熱性、良好なろう付け接合性を保有せしめるためで
ある。個々の各含有成分の作用とその臨界意義は次のと
おりである。
【０００９】Ｍｇは、材料強度の向上に有効なものであ
るが、その含有量が０．７％をこえると、ろう付け接合
が難かしいものとなり、接合界面に気泡の発生によるろ
う付け不良部が多発する。最も好適なＭｇの含有量の範
囲は、概ね０．１〜０．２％である。
るが、その含有量が０．７％をこえると、ろう付け接合
が難かしいものとなり、接合界面に気泡の発生によるろ
う付け不良部が多発する。最も好適なＭｇの含有量の範
囲は、概ね０．１〜０．２％である。
【００１０】Ｃｕは、これも材料強度の向上に有効なも
のであるが、その含有量が１．０％をこえると、燃焼ガ
ス中に含まれるＳ化合物、Ｃｌ化合物、Ｎ化合物等によ
る腐食が問題となり、良好な耐食性を担保することがで
きない。好適なＣｕの含有量は、０．０５〜０．５％程
度である。
のであるが、その含有量が１．０％をこえると、燃焼ガ
ス中に含まれるＳ化合物、Ｃｌ化合物、Ｎ化合物等によ
る腐食が問題となり、良好な耐食性を担保することがで
きない。好適なＣｕの含有量は、０．０５〜０．５％程
度である。
【００１１】Ｓｉ、Ｍｎの含有は、これらも材料の強度
向上に寄与するものであり、この効果のためにＳｉ：
０．１％以上、Ｍｎ：０．５％以上の含有を必要とする
が、Ｓｉの含有量が１．５％をこえると、フィン材の融
点が下がり耐熱性の点で問題がでてくる。また、Ｍｎの
含有量が１．５％をこえると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ間での
金属間化合物が生成し、成形性および耐食性が低下する
というような問題が派生する。Ｓｉ、Ｍｎの好適な含有
量は、Ｓｉ：０．６７〜０．７３％、Ｍｎ：０．９５〜
１．０５％程度である。
向上に寄与するものであり、この効果のためにＳｉ：
０．１％以上、Ｍｎ：０．５％以上の含有を必要とする
が、Ｓｉの含有量が１．５％をこえると、フィン材の融
点が下がり耐熱性の点で問題がでてくる。また、Ｍｎの
含有量が１．５％をこえると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ間での
金属間化合物が生成し、成形性および耐食性が低下する
というような問題が派生する。Ｓｉ、Ｍｎの好適な含有
量は、Ｓｉ：０．６７〜０．７３％、Ｍｎ：０．９５〜
１．０５％程度である。
【００１２】その他、不可避不純物の範囲においてＦ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の痕跡量の含有が許容されるこ
とはいうまでもないが、特にＦｅの０．２〜０．３％程
度の含有は、フィン材の強度を向上する上からむしろ好
ましい。
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の痕跡量の含有が許容されるこ
とはいうまでもないが、特にＦｅの０．２〜０．３％程
度の含有は、フィン材の強度を向上する上からむしろ好
ましい。
【００１３】上記の鉄または鉄系合金製の通水管（１）
とアルミニウム合金製のフィン（２）との接合は、例え
ばフィン材として片面または両面にろう材をクラッドし
たブレージングシートを用い、常法に準じて、真空ろう
付け、炉中ろう付け等の方法で接合一体化することによ
り行われる。ただし、このろう付け接合において、通水
管（１）とフィン（２）との接合界面に生成されるＡｌ
−Ｆｅ系の金属間化合物層の厚みが、６０μｍ以下、と
くに好ましくは２０μｍ以下となるように規制されなけ
ればならない。即ち、この金属間化合物層の厚みが６０
μｍをこえると、接合強度が弱く、殊に使用時の加熱冷
却の繰返しによって脆い当該金属間化合物層にクラック
が発生し、少しの衝撃でフィンと通水管の接合部が剥離
して熱伝達効率を低下するおそれを生じる。この金属間
化合物層の厚みは、ろう材の選択、ろう付け時の温度及
び時間等で制御しうるものであり、好ましくは、ろう材
として、Ａｌ−７．０〜１２．０％Ｓｉ、あるいはＡｌ
−０．１〜１０％Ｓｉ−１５〜８０％Ｚｎろう材を用
い、なるべく低い温度で短かい時間、例えば６００℃以
下の温度で１０分以内のろう付けを行うことにより良好
な結果を得ることができる。
とアルミニウム合金製のフィン（２）との接合は、例え
ばフィン材として片面または両面にろう材をクラッドし
たブレージングシートを用い、常法に準じて、真空ろう
付け、炉中ろう付け等の方法で接合一体化することによ
り行われる。ただし、このろう付け接合において、通水
管（１）とフィン（２）との接合界面に生成されるＡｌ
−Ｆｅ系の金属間化合物層の厚みが、６０μｍ以下、と
くに好ましくは２０μｍ以下となるように規制されなけ
ればならない。即ち、この金属間化合物層の厚みが６０
μｍをこえると、接合強度が弱く、殊に使用時の加熱冷
却の繰返しによって脆い当該金属間化合物層にクラック
が発生し、少しの衝撃でフィンと通水管の接合部が剥離
して熱伝達効率を低下するおそれを生じる。この金属間
化合物層の厚みは、ろう材の選択、ろう付け時の温度及
び時間等で制御しうるものであり、好ましくは、ろう材
として、Ａｌ−７．０〜１２．０％Ｓｉ、あるいはＡｌ
−０．１〜１０％Ｓｉ−１５〜８０％Ｚｎろう材を用
い、なるべく低い温度で短かい時間、例えば６００℃以
下の温度で１０分以内のろう付けを行うことにより良好
な結果を得ることができる。
【００１４】
【実施例】（実施例１、２及び比較例５〜８）ＳＵＳ３
０４材で通水管（１）を構成し、下記第１表に示す組成
のアルミニウム合金を芯材として、その片面にＡｌ−６
％Ｓｉ−４０％Ｚｎからなるろう材をクラッド（片面ク
ラッド率１０％）したブレージングシートをもって厚さ
０．４ｍｍのフィン（２）を構成した。
０４材で通水管（１）を構成し、下記第１表に示す組成
のアルミニウム合金を芯材として、その片面にＡｌ−６
％Ｓｉ−４０％Ｚｎからなるろう材をクラッド（片面ク
ラッド率１０％）したブレージングシートをもって厚さ
０．４ｍｍのフィン（２）を構成した。
【００１５】そして、上記通水管（１）とフィン（２）
を相互に図示の態様に組合わせたのち、フラックスを塗
布し、Ｎ2 ガス雰囲気中で温度５３０〜５７０℃、時間
１〜３分間加熱しろう付けを行った。
を相互に図示の態様に組合わせたのち、フラックスを塗
布し、Ｎ2 ガス雰囲気中で温度５３０〜５７０℃、時間
１〜３分間加熱しろう付けを行った。
【００１６】（実施例３、４）フィン（２）として、第
１表に示す組成のアルミニウム合金を芯材とし、その片
面にＡｌ−９．０％Ｓｉからなるろう材をクラッド（ク
ラッド率１０％）した厚さ０．４ｍｍのブレージングシ
ートを用いた。そしてこれを前記通水管（１）と組合わ
せたのち、ｋＡ１Ｆ4 を主体とするフッ化物系フラック
スを塗布し、前記実施例１、２と同様にろう付けを行っ
た。
１表に示す組成のアルミニウム合金を芯材とし、その片
面にＡｌ−９．０％Ｓｉからなるろう材をクラッド（ク
ラッド率１０％）した厚さ０．４ｍｍのブレージングシ
ートを用いた。そしてこれを前記通水管（１）と組合わ
せたのち、ｋＡ１Ｆ4 を主体とするフッ化物系フラック
スを塗布し、前記実施例１、２と同様にろう付けを行っ
た。
【００１７】上記実施例１〜４及び比較例５〜８により
得られた各種試料につき、通水管とフィンとの接合界面
における金属間化合物層の厚さを調べること共に、接合
強度、耐食性の比較試験を行った。これらの結果を第１
表に併記する。
得られた各種試料につき、通水管とフィンとの接合界面
における金属間化合物層の厚さを調べること共に、接合
強度、耐食性の比較試験を行った。これらの結果を第１
表に併記する。
【００１８】尚、接合強度は、引張せん断試験で評価
し、母材部材で破断を生じたものを○、接合部で破断を
生じたものを×で示した。また、耐食性は２分間燃焼
後、２分間休止を１サイクルとして１万サイクルの実機
燃焼試験を行い、該試験後のフィンの腐食の発生状態を
調べ、ほとんど腐食の認められなかったものを○、腐食
の認められたものを×で示した。
し、母材部材で破断を生じたものを○、接合部で破断を
生じたものを×で示した。また、耐食性は２分間燃焼
後、２分間休止を１サイクルとして１万サイクルの実機
燃焼試験を行い、該試験後のフィンの腐食の発生状態を
調べ、ほとんど腐食の認められなかったものを○、腐食
の認められたものを×で示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】第１表の結果から分かるように本発明実施
品は、比較例のものに較べ、通水管とフィンとの接合を
十分に良好に行うことができ、しかも耐食性の点でも優
位性を有するものであることを確認し得た。
品は、比較例のものに較べ、通水管とフィンとの接合を
十分に良好に行うことができ、しかも耐食性の点でも優
位性を有するものであることを確認し得た。
【００２１】また、実施例１、２のような接合方法によ
る場合、通水管とフィンとの接合界面における金属間化
合物層の厚さを薄いものとすることができる点で有利で
ある。一方、実施例３、４のようなフッ化物系フラック
スを用いたろう付け方法による場合、給湯器としての使
用時においてフィンの表面に結露を生じても、それによ
る腐食生成物の発生が少なく、ひいてはフィン間に目詰
りが発生するのを防止することができる点で有利であ
る。
る場合、通水管とフィンとの接合界面における金属間化
合物層の厚さを薄いものとすることができる点で有利で
ある。一方、実施例３、４のようなフッ化物系フラック
スを用いたろう付け方法による場合、給湯器としての使
用時においてフィンの表面に結露を生じても、それによ
る腐食生成物の発生が少なく、ひいてはフィン間に目詰
りが発生するのを防止することができる点で有利であ
る。
【００２２】
【発明の効果】この発明による熱交換器は、上述のよう
に、通水管が鉄または鉄系合金でつくられ、フィンが前
記特定組成のアルミニウム合金でつくられたものである
から、従来の銅製熱交換器に較べ、燃焼ガス中に含まれ
る腐食成分に対する耐食性に一般と優れたものとするこ
とができると共に、ステンレス鋼製のジャケットと通水
管との溶接も容易に行うことができる。かつ通水管とフ
ィンとの接合をろう付け法により支障なく簡単に行いう
るのはもとより、通水管とフィンとの接合界面に生成さ
れるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物層の厚みが６０μｍ以
下のものとなされていることにより、両者の接合強度を
十分に高く確保することができ、加熱冷却の繰返しによ
る苛酷な使用条件下にあっても接合部に剥離等を生じる
ことがなく、フィンと通水管との間での熱伝達効率を良
好に保持し耐久性に優れたものとすることができる。ま
た、通水管が鉄または鉄系合金製であることにより、高
流速下でもエロージョンを発生するおそれがなく、特に
給湯器の場合にあっても流速制御装置等の付設を不必要
なものとして、製品のコストダウンをはかることができ
る。
に、通水管が鉄または鉄系合金でつくられ、フィンが前
記特定組成のアルミニウム合金でつくられたものである
から、従来の銅製熱交換器に較べ、燃焼ガス中に含まれ
る腐食成分に対する耐食性に一般と優れたものとするこ
とができると共に、ステンレス鋼製のジャケットと通水
管との溶接も容易に行うことができる。かつ通水管とフ
ィンとの接合をろう付け法により支障なく簡単に行いう
るのはもとより、通水管とフィンとの接合界面に生成さ
れるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物層の厚みが６０μｍ以
下のものとなされていることにより、両者の接合強度を
十分に高く確保することができ、加熱冷却の繰返しによ
る苛酷な使用条件下にあっても接合部に剥離等を生じる
ことがなく、フィンと通水管との間での熱伝達効率を良
好に保持し耐久性に優れたものとすることができる。ま
た、通水管が鉄または鉄系合金製であることにより、高
流速下でもエロージョンを発生するおそれがなく、特に
給湯器の場合にあっても流速制御装置等の付設を不必要
なものとして、製品のコストダウンをはかることができ
る。
【図１】この発明に係る熱交換器の１例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】通水管のフィンとの接合界面部分の拡大断面図
である。
である。
１…通水管 ２…フィン３…金属間化合物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 研 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (72)発明者 佐藤 昭一 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (72)発明者 岩井 一郎 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (72)発明者 納 康弘 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−309153（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 通水管が鉄または鉄系合金で構成され、 フィンが、Ｍｇ：０．７％以下、Ｃｕ：１．０％以下、
Ｓｉ：０．１〜１．５％、及びＭｎ：０．５〜１．５％
を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金で構成され、 上記通水管とフィンとが、ろう付け接合されると共にそ
の接合界面に生成されるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物層
の厚みが６０μｍ以下となされていることを特徴とする
風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器。 - 【請求項２】 フィンが、少なくとも片面にろう材層の
被覆されたブレージングシートからなる請求項（１）記
載の風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104454A JPH07111318B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104454A JPH07111318B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04335999A JPH04335999A (ja) | 1992-11-24 |
| JPH07111318B2 true JPH07111318B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=14381066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3104454A Expired - Fee Related JPH07111318B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 風呂釜、給湯器等の給湯用熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111318B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6621053B2 (ja) * | 2016-01-27 | 2019-12-18 | 株式会社ノーリツ | 給湯装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309153A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-25 | Gastar Corp | 給湯器 |
-
1991
- 1991-05-09 JP JP3104454A patent/JPH07111318B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04335999A (ja) | 1992-11-24 |
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