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JPS60245787A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

Info

Publication number
JPS60245787A
JPS60245787A JP59101043A JP10104384A JPS60245787A JP S60245787 A JPS60245787 A JP S60245787A JP 59101043 A JP59101043 A JP 59101043A JP 10104384 A JP10104384 A JP 10104384A JP S60245787 A JPS60245787 A JP S60245787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
plating layer
heat exchanger
heat exchange
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59101043A
Other languages
English (en)
Inventor
Yu Fukuda
祐 福田
Yasunori Kaneko
金子 康典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59101043A priority Critical patent/JPS60245787A/ja
Publication of JPS60245787A publication Critical patent/JPS60245787A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Details Of Fluid Heaters (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は給湯あるいは暖房用の燃焼装置に使用される熱
交換器に関するものである。
従来例の構成とその問題点 最近、給湯あるいは暖房を行なう燃焼装置において、省
エネルギーの観点から高性能化の指向が強くなり熱効率
の向上を図るため燃焼排ガス中の水蒸気を積極的に凝縮
させ、潜熱を回収する機能を付加した熱交換器の開発が
活発に行なわれており、一部実用化されているものもあ
る。
燃焼排ガス中には多量の窒素酸化物、炭酸ガス、水蒸気
と微量のイオウ酸化物などが含まれており、前述のよう
に潜熱を回収するため水蒸気を凝縮させると燃焼排ガス
が溶解したPH=2〜4の酸性の結露水が多量に生成す
る。従来より、熱交換器の表面処理材としては鉛を主成
分とした鉛−スズの合金を溶融メッキ処理したものが一
般的であった。しかし、この鉛−スズの合金メッキを潜
熱回収機能を付加した熱交換器に適用した場合、鉛自身
が前述の酸性結露水に対する抵抗がないため極めて短期
間で腐食するとともに、熱交換器素材である銅をも腐食
させ、熱交換器の性能を低下させたり、穴がおいて水洩
れなどの原因となり、耐久性、信頼性を著しく損・なう
という問題があった。
また、前記酸性結露水は機器より排水されるが下水道の
排水基準に鉛がlppmす、下、銅が3ppm 以下と
定められており、前述の腐食が発生ずると酸性結露水中
に多量の鉛、銅が溶解するため前記排水基準を満足てき
ないという問題があった。
一方、顕熱を熱交換する部分においては高温下での水蒸
気酸化や燃焼を停止した際の冷却時に一部結露現象が起
きることによる腐食か発生し、吸熱フィン間に腐食生成
物か堆積し、排カスの流れが阻害され不完全燃焼を起こ
したり、熱伝導か悪くなるために熱効率を低下させたり
なとの問題かあった。
発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので熱交換器の
燃焼排カスが溶解した酸性結露水による腐食や高温酸化
による腐食を防止することにより熱交換器の耐久性の向
上を図るとともに、不完全燃焼や熱効率の低下を防止し
、燃焼装置としての信頼性の向上を図ることを目的とす
る。
発明の構成 この目的を達成するために本発明はバーナと燃焼室の下
部に配置され、吸熱フィンと水管の銅製伝熱部材よりな
る主熱交換部と潜熱回収用熱交換部を一体化した構成と
し、前記主熱交換部と潜熱回収用熱交換部の銅製伝熱部
材表面にニッケルを主成分とするメッキ層と、前記潜熱
回収用熱交換部の前記メッキ層」−にスズを主成分とす
るメッキ層とを形成したものである。
この構成によって、燃焼中に潜熱回収用熱交換部におい
て多量の酸性結露水が生成しても銅製伝熱部材に形成し
た2層のメッキ層が耐食性に優れているため腐食を著し
く抑制することができ、また、主熱交換部においては前
記銅製伝熱部材に形成した1層のメッキ層が耐熱性、耐
食性に優れているため、高温酸化や燃焼停止時に生する
結露現象による腐食を防止できる。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第1図、第2図により
説明する。
第1図は本発明の熱交換器を塔載した燃焼装置の断面図
であり、1はバーナ、2は燃焼室、3は熱交換器、4は
吸熱フィン、5は水管である。熱交換器3は燃焼室2の
下部に配置され、主熱交換部Aと潜熱回収用熱交換部B
が一体化された構成となっている。第2図は本発明を示
す熱交換器の要部断面図であり、(a)は主熱交換部A
、(blは潜熱回収用熱交換部Bの構成を示す。6は吸
熱フィン、水管を構成する銅製伝熱部材、7はニッケル
を主成分とするメッキ層、8はスズを主成分とするメッ
キ層である。ニッケルを主成分とするメッキ層7は主熱
交換部Aと潜熱回収用熱交換部Bの両方に形成され、ス
ズを主成分とするメッキ層8は潜熱回収用熱交換部Bの
メッキ層7の上に形成される。
前記メッキ層7の組成はニッケルとリンの合金よりなり
、その形成手段は複雑な形状でも均一な膜厚が得られる
ように無電解(化学的置換)メッキが適用される。一方
、前記メッキ層8の組成はビスマス、アルミニウム、マ
グネシウムの群から選択された1種以上とスズとの合金
よりなり、その形成手段は、前記合金の融点が300 
’C以下であるので溶融メッキが適用される。
この構成において、第1図に示す燃焼装置を用いて燃焼
させた際、主熱交換部Aにおいてはバーナからの燃焼熱
により加熱され250〜300°Cの高温になり、しか
も高温下で水蒸気、燃焼排ガスによるアタックを受ける
とともに、燃焼を停止した際には冷却されることにより
、吸熱フィン4と水管5の接触部にわずかであるが酸性
の結露水が生成する。しかし、吸熱フィン4や水管5を
構成する銅製伝熱部材6に耐熱性、耐食性に優れたニッ
ケルを主成分とするメッキ層7を形成しているので、熱
による劣化を防止できるとともに高温酸化や結露現象に
よる腐食を防止することができ、腐食生成物の堆積を著
しく抑制することができる。
一方、潜熱回収用熱交換部Bは熱交換器の設計上、燃焼
中は常に露点以下となり水蒸気が凝縮し、これに燃焼排
ガスが溶解し、pHが3程度の酸性結露水が多量に生成
する環境となるが潜熱回収用熱交換部Bには銅製伝熱部
材6に耐食性に優れているニッケルを主成分とするメッ
キ層7とスズを主成分とするメッキ層8の2層のメッキ
層を形成しているため、銅製伝熱部材6の腐食を著しく
防止することができる。特に、スズを主成分とするメッ
キ層8は前記酸性結露水の主成分である硝酸、炭酸に対
する抵抗力が強く腐食量が極めて少ない。
しかもメッキ層8のピンホールを介して腐食因子が侵入
してもメッキ層8の下にはニッケルを主成分とするメッ
キ層7を形成しているため、銅製伝熱部材6への腐食因
子の侵入はほとんど阻止することができ、さらに、メッ
キ層7,8の成分か銅よりも電位的に卑であるので各メ
ッキ層が慣性陽極的作用を有し、銅製伝熱部材6から銅
イオンとして酸性結露水中へ溶出することもなく下水道
の排水基準である3ppm 以下の値を充分満足するこ
とができる。
7及び8を形成することにより、優れた耐食性、耐熱性
を実現できるので銅製伝熱部材6への腐食生成物の堆積
がなくなり、不完全燃焼、熱効率の低下、周囲の汚染を
防止することかできるとともに熱交換器としての耐久性
、信頼性を著しく向上させることができる。
次に本発明の具体的効果を表わす実験結果を説明する。
実験例1 伝熱部材として寸法が75 X 75 Xo、4mmの
銅板を用い、第1表記載の合金によるメッキ層を形成し
、テストピースを作成した。
(1表1 表 白) 第1表 各メッキ層の合金の種類 なお、ニッケルとリンの合金よりなるメッキ層7は無電
解メッキにより、膜厚3〜51tmとなるように形成し
、試料2〜5のメッキ層8は前記メッキ層7の上に溶融
メッキにより、膜厚1o〜20μmとなるように形成し
た。また、比較のため前記銅板に従来の鉛99wt%−
スズ1wt%の溶融メッキを施したものも作成した。
以上のように作成したテストピースについて、酸性結露
水での浸漬による腐食試験を実施した。
酸性結露水は第1図に示す燃焼装置を燃焼させた際に生
成する結露水を採取したものを用い、6゜°Cでioo
時間浸漬後の腐食減量で耐食性を評価した。その結果を
第2表に記す。
第2表 酸性結露水による耐食性評価 *鉛−スズ合金のメッキ 第2表で明らかなように、本発明の銅製伝熱部材表面に
メッキ層7,8を形成した試料1′!:12〜5のテス
トピースは良好な耐食性を示すことが確認された。また
、ニッケル、リン合金によるメッキ層7のみ形成したも
のについても比較的良好な耐食性を示し、潜熱回収用熱
交換部Bよりも腐食環境の弱い主熱交換部Aへの適用は
充分可能といえる。
また、腐食試験後の酸性結露水について、銅イオンを原
子吸光光度計を用いて分析したが、試料No、1〜5と
もに銅イオンは検出されていない。
実験例2 次に、実験例1で述べた試料No、1をメッキ層7、試
料隘2〜5をメッキ層8として、第1図、第2図で示す
燃焼装置と熱交換器を用い、1分間燃焼、1分間消火の
繰返し試験を5万サイクル実施した結果、いずれもメッ
キ層7及び8にわずかに腐食生成物か認められたものの
、不完全燃焼を起こしたり、熱効率の低下はなく、さら
に、酸性結露水中には銅イオンが認められず下水道排水
基準を満足していることが確認された。
耐食性という観点では主熱交換部Aにもメッキ層8を形
成することで一層の耐食性向上を図ることができるか、
メッキ層8のスズを主成分とする合金は融点が300°
C以下と低いため、温度的に主熱交換部Aへの適用はで
きない。一方、ニッケルを主成分とするメッキ層7は融
点が約900″Cと非常に高(耐熱性に優れ、かつ水蒸
気酸化に対しても優れた抵抗力を示すことから、主熱交
換部Aにはニッケルを主成分とするメッキ層のみを形成
する方か構成上最善である。
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効果を得る
ことができる。
(1)伝熱部材の腐食を著しく抑制できるので吸熱フィ
ン間に腐食生成物の堆積がなくなり、燃焼排カスの流れ
が阻害されないため不完全燃焼の発生を防止することが
できる。
(2)伝熱部材の腐食による穴あきや脱落がなくなり、
熱交換器としての耐久性が大幅に向上し、燃焼装置とし
ての信頼性が向上する。
(3)銅製伝熱部材の表面には合金によるメッキ層を形
成しているため、銅の優れた熱伝導性をあまり損なうこ
とがなく、かつ、腐食の発生を著しく抑制できるので、
初期の優れた熱効率を長期にわたり維持することができ
る。
(4)酸性結露水を排水しても銅イオンが含まれないた
め、下水道の排水基準値を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される燃焼装置を示す断面図、第
2図(a) 、 (b)は本発明の一実施例の熱交換器
を示す要部断面図である。 3°° ・熱交換器、4・・・・・・吸熱フィン、5・
・・・・水管、6・・・・・・銅製伝熱部材、7・・・
;・メッキ層、8・・・メッキ層、A・・・・主熱交換
部、B・・・・潜熱回収用熱交換部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バーナと燃焼室の下部に配置され、吸熱フィンと
    水管の銅製伝熱部材よりなる主熱交換部と、潜熱回収用
    熱交換部を一体化した構成とし、前記主熱交換部と潜熱
    回収用熱交換部の銅製伝熱部材表面にニッケルを生成分
    とするメッキ層と、前記潜熱回収用熱交換部の前記メッ
    キ層上に、スズを主成分とするメッキ層とを形成した熱
    交換器。
  2. (2) ニッケルを主成分とするメッキ層がニッケルと
    リンの合金である特許請求の範囲第1項記載の熱交換器
  3. (3) スズを主成分とするメッキ層がビスマス、アル
    ミニウム、マグネシウムの群から選択された1種以上と
    スズの合金である特許請求の範囲第1項記載の熱交換器
JP59101043A 1984-05-18 1984-05-18 熱交換器 Pending JPS60245787A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59101043A JPS60245787A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 熱交換器

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JP59101043A JPS60245787A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 熱交換器

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Family

ID=14290109

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JP (1) JPS60245787A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07167586A (ja) * 1993-12-13 1995-07-04 Rinnai Corp 熱交換装置
WO1998017841A1 (en) * 1996-10-21 1998-04-30 Carrier Corporation Advanced galvanic corrosion protection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07167586A (ja) * 1993-12-13 1995-07-04 Rinnai Corp 熱交換装置
WO1998017841A1 (en) * 1996-10-21 1998-04-30 Carrier Corporation Advanced galvanic corrosion protection

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