JPH01279741A - 熱交換装置 - Google Patents
熱交換装置Info
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- JPH01279741A JPH01279741A JP10945888A JP10945888A JPH01279741A JP H01279741 A JPH01279741 A JP H01279741A JP 10945888 A JP10945888 A JP 10945888A JP 10945888 A JP10945888 A JP 10945888A JP H01279741 A JPH01279741 A JP H01279741A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
- F28F2245/06—Coatings; Surface treatments having particular radiating, reflecting or absorbing features, e.g. for improving heat transfer by radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、耐食性に優れ、しかも伝熱特性に浸れた熱交
換器装置に関する。
換器装置に関する。
従来の技術
加熱炉内に設けられた伝熱管を有するラジアントチュー
ブ式熱交換器、および液体に伝熱管が浸漬されて液体を
加熱するための浸管式熱交換器では、伝熱管内にはガス
バーナからの高温度のガスが導かれ、熱交換を行うよう
に構成される。伝熱管は、鋳鉄製またはステンレス鋼製
であり、したがって熱をよく放射する遠赤外線域の放射
率が低いので、加熱効率が悪いという問題がある。
ブ式熱交換器、および液体に伝熱管が浸漬されて液体を
加熱するための浸管式熱交換器では、伝熱管内にはガス
バーナからの高温度のガスが導かれ、熱交換を行うよう
に構成される。伝熱管は、鋳鉄製またはステンレス鋼製
であり、したがって熱をよく放射する遠赤外線域の放射
率が低いので、加熱効率が悪いという問題がある。
また給湯器などにおいて、−収約に広く利用されている
伝熱管は、バーナからの高温度の排ガスの通路に突出し
たフィンを有し、この伝熱管内に、加熱されるべき水道
水などの水が供給されて加熱される。伝熱管は、銅の表
面に亜鉛めっきされて構成される。
伝熱管は、バーナからの高温度の排ガスの通路に突出し
たフィンを有し、この伝熱管内に、加熱されるべき水道
水などの水が供給されて加熱される。伝熱管は、銅の表
面に亜鉛めっきされて構成される。
上述のラジアントチューブ式熱交換器、浸管式熱交換器
および給湯器では、伝熱管の表面は平滑であり、したが
って伝熱面積をもつと大きくして熱伝導効率を向上する
ことが望まれる。またこれらの先行技術では、腐食によ
って発錆しやすいという問題がある。
および給湯器では、伝熱管の表面は平滑であり、したが
って伝熱面積をもつと大きくして熱伝導効率を向上する
ことが望まれる。またこれらの先行技術では、腐食によ
って発錆しやすいという問題がある。
発明が解決すべき課題
本発明の目的は、耐食性に優れ、しかも伝熱特性が良好
である改良された熱交換装置を提供することである。
である改良された熱交換装置を提供することである。
課題を解決するための手段
本発明は、Ｆ ｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼の少なくと
も一方表面に、酸化処理によって生成させたアルミナウ
ィスカを有することを特徴とする熱交換装！である。
も一方表面に、酸化処理によって生成させたアルミナウ
ィスカを有することを特徴とする熱交換装！である。
好ましい実施態様では、ステンレス鋼は、Ｃｒ１２〜２
８重量％、Ａ１１〜８重量％を含有することを特徴とす
る。
８重量％、Ａ１１〜８重量％を含有することを特徴とす
る。
また好ましい実施態様では、アルミナウィスカは、０．
１μｍ以上の長さを有することを特徴とする。
１μｍ以上の長さを有することを特徴とする。
さらに好ましい実施態様では、アルミナウィスカは、２
μｍ以上の長さを有することを特徴とする。
μｍ以上の長さを有することを特徴とする。
作 用
本発明に従えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼の少な
くとも一方表面に、アルミナウィスカが形成されており
、これによってアルミナの特性によって耐食性が向上さ
れる。
くとも一方表面に、アルミナウィスカが形成されており
、これによってアルミナの特性によって耐食性が向上さ
れる。
しかも、このアルミナウィスカによってステンレス鋼の
、前記一方表面の表面積が格段に増大し、熱伝導効率を
向上することができる。
、前記一方表面の表面積が格段に増大し、熱伝導効率を
向上することができる。
しかも、このアルミナウィスカによって遠赤外線域にお
ける熱放射が行われ、熱交換効率を向上することができ
る。
ける熱放射が行われ、熱交換効率を向上することができ
る。
実施例
第１［Ｕは、本発明の一実施例のラジアントチューブ式
熱交換器の断面図である。炉体１内の加熱領域２には、
伝熱管であるラジアントチューブ３が設けられ、このラ
ジアントチューブ３の一端部には、ガスバーナ４が取付
けられる。ガスバーナ４からの高温度のガスは、ラジア
ントチューブ３内に供給され、他端部５から排出される
。
熱交換器の断面図である。炉体１内の加熱領域２には、
伝熱管であるラジアントチューブ３が設けられ、このラ
ジアントチューブ３の一端部には、ガスバーナ４が取付
けられる。ガスバーナ４からの高温度のガスは、ラジア
ントチューブ３内に供給され、他端部５から排出される
。
第２図は、ラジアントチューブ３の一部の拡大断面図で
ある。このラリアントチューブ３は。
ある。このラリアントチューブ３は。
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼を母材６とし、この母材
６の表面にＶ＆細な突起状のアルミナウィスカ７が形成
される。
６の表面にＶ＆細な突起状のアルミナウィスカ７が形成
される。
母材６となるＦ ｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼の成分は
次のように限定され、下記のような表面性状を有する。
次のように限定され、下記のような表面性状を有する。
Ｃｒ：
Ｃｒはステンレス鋼の必須元素であり、１２重量％未満
では耐食性、耐酸化性がなくなる。またＣｒが２８重１
％を超えると、鋼が脆くなり、放射体に加工できなくな
るので１２重量％以上、２８重量％以下に限定する。
では耐食性、耐酸化性がなくなる。またＣｒが２８重１
％を超えると、鋼が脆くなり、放射体に加工できなくな
るので１２重量％以上、２８重量％以下に限定する。
Ａｌ ：
１．０重皿％未満では高温酸化処理で形成される酸化皮
膜が、Ｆｅ、Ｃｒ酸化物主木となり、アルミナウィスカ
が生成されず、また耐食性がなくなる。ＡＩが多いほど
、本発明の目的を達成することができるが、８．０重量
％を超えると鋼が脆くなり、ｍ［の製造が困難となるた
め、１．０重量％以上、８．０重量％以下に限定する。
膜が、Ｆｅ、Ｃｒ酸化物主木となり、アルミナウィスカ
が生成されず、また耐食性がなくなる。ＡＩが多いほど
、本発明の目的を達成することができるが、８．０重量
％を超えると鋼が脆くなり、ｍ［の製造が困難となるた
め、１．０重量％以上、８．０重量％以下に限定する。
次に大気などの酸化性雰囲気中で８５０〜１０００℃で
１時間以上保持して高温酸化処理を行い、表面に長さ０
．１μｍ以上のアルミナウィスカを形成させる。
１時間以上保持して高温酸化処理を行い、表面に長さ０
．１μｍ以上のアルミナウィスカを形成させる。
この高温酸化処理温度は、８５０℃未満または１０００
℃を超えると、アルミナウィスカが形成されず、酸化皮
膜は平滑なアルミナになり遠赤外線放射特性が得られな
いため、８５０℃以上１０００℃以下に限定する。また
処理時間は１時間以上とする。１時間未満の酸化処理で
はアルミナウィスカの長さが０．１μｍ以上にならない
ので、１時間以上とする。
℃を超えると、アルミナウィスカが形成されず、酸化皮
膜は平滑なアルミナになり遠赤外線放射特性が得られな
いため、８５０℃以上１０００℃以下に限定する。また
処理時間は１時間以上とする。１時間未満の酸化処理で
はアルミナウィスカの長さが０．１μｍ以上にならない
ので、１時間以上とする。
ただし、鋼板のＡＩ含有量が３重量％未満の場合、高温
酸化処理のみではアルミナウィスカの長さが短く、密度
が低いことがある。このときには予備酸化処理として、
酸素濃度０．１％以下の雰囲気中に７００〜１０００℃
で１０秒以上熱処理すると、鋼板表面に厚さ１０００人
未溝０高純度のアルミナ酸化皮膜が形成され、次に上記
高温酸化処理を行うとアルミナウィスカが生成しやすく
なる。
酸化処理のみではアルミナウィスカの長さが短く、密度
が低いことがある。このときには予備酸化処理として、
酸素濃度０．１％以下の雰囲気中に７００〜１０００℃
で１０秒以上熱処理すると、鋼板表面に厚さ１０００人
未溝０高純度のアルミナ酸化皮膜が形成され、次に上記
高温酸化処理を行うとアルミナウィスカが生成しやすく
なる。
上記予備酸化処理においては、雰囲気中の酸素濃度が０
．１％を超えると酸化皮膜にＦｅ？Ｃｒが混入し、アル
ミナウィスカが形成しなくなるので０．１％以下とする
。また７ ００ ”Ｃ未満や１０秒間未満では生成酸化
皮膜が薄いので効果がなく、１０００℃を超えると鋼板
の結晶粒が粗大化して脆くなり、加工することが不可能
となるので７００〜１０００℃で１０秒以上に限定する
。
．１％を超えると酸化皮膜にＦｅ？Ｃｒが混入し、アル
ミナウィスカが形成しなくなるので０．１％以下とする
。また７ ００ ”Ｃ未満や１０秒間未満では生成酸化
皮膜が薄いので効果がなく、１０００℃を超えると鋼板
の結晶粒が粗大化して脆くなり、加工することが不可能
となるので７００〜１０００℃で１０秒以上に限定する
。
本発明に用いるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼の成分Ｃ
，Ｓｉ、およびＭ ｒ＋は、次のように定められる。
，Ｓｉ、およびＭ ｒ＋は、次のように定められる。
Ｃ：
Ｃは母材および溶接部の靭性および延性を劣化させる。
このため本発明の素材を製造する過程で、板切れ、耳割
れ、曲げ割れを生じ、著しく製造性を損なう。そのため
Ｃを０．０３重量％以下に限定する。
れ、曲げ割れを生じ、著しく製造性を損なう。そのため
Ｃを０．０３重量％以下に限定する。
Ｓｉ：
Ｓｔは高温の耐酸化性を向上させるが、母材および溶接
部の延性を著しく阻害するので、１．０重厘％以下に限
定する。
部の延性を著しく阻害するので、１．０重厘％以下に限
定する。
Ｍｎ、
Ｍｎは母材および溶接部の靭性含劣化させ、かつ高温で
耐酸化性を損なうので、１．０重量％以下に限定する。
耐酸化性を損なうので、１．０重量％以下に限定する。
一般にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼には鋼板の靭性を
高め製造しやすくするためと、耐酸化性を向上させる目
的で０．５重量％までのＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒを添加したり
、酸化皮膜の耐剥離性を向上させる目的で０．３重量％
までのＹ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄなどの希土類元素を添加し
たりするが、これらの元素を添加したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
ステンレス鋼も本発明に好適である。
高め製造しやすくするためと、耐酸化性を向上させる目
的で０．５重量％までのＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒを添加したり
、酸化皮膜の耐剥離性を向上させる目的で０．３重量％
までのＹ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄなどの希土類元素を添加し
たりするが、これらの元素を添加したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
ステンレス鋼も本発明に好適である。
こうして、第２図のようにアルミナウィスカ７の長さａ
を前述のように０．１μｍ以上に選ぶことによって、遠
赤外線域の放射特性が飛躍的に向上し、加熱効率を向上
することができる。しかもアルミナウィスカによって、
伝熱面積を飛躍的に増加させることができ、熱伝導が向
上する。しかもこのアルミナウィスカから成る皮膜によ
って、耐食性が向上し、高温度による酸化および温良、
腐食を防止することができる。
を前述のように０．１μｍ以上に選ぶことによって、遠
赤外線域の放射特性が飛躍的に向上し、加熱効率を向上
することができる。しかもアルミナウィスカによって、
伝熱面積を飛躍的に増加させることができ、熱伝導が向
上する。しかもこのアルミナウィスカから成る皮膜によ
って、耐食性が向上し、高温度による酸化および温良、
腐食を防止することができる。
第３図は、本発明の他の実施例の浸管式熱交換器の断面
図である。被加熱液体８を貯留した層９内に、本発明に
従って外表面にアルミナウィスカが形成された伝熱管１
０が浸漬され、この伝熱管１０の一端部にガスバーナ１
１が接続され、排ガスは他端部１２から排出される。伝
熱管１０の内周面にもアルミナウィスカを生成させて、
（天熱効率を向上させることができるとともに、被加熱
液体８によるＩＫ食を防止することができる。
図である。被加熱液体８を貯留した層９内に、本発明に
従って外表面にアルミナウィスカが形成された伝熱管１
０が浸漬され、この伝熱管１０の一端部にガスバーナ１
１が接続され、排ガスは他端部１２から排出される。伝
熱管１０の内周面にもアルミナウィスカを生成させて、
（天熱効率を向上させることができるとともに、被加熱
液体８によるＩＫ食を防止することができる。
第４図は、給湯器などに用いられるフィン１３を有する
伝熱管１４の断面図である。この伝熱管１４の内周面に
、本発明に従ってアルミナウィスカを形成する。伝熱管
１４内には、被加熱流体であるたとえば水が供給され、
伝熱管１４の外部には、ガスバーナなどからの高温度の
ガスが導かれる。アルミナウィスカを伝熱管１４の内周
面に形成することによって、伝熱効率を向上させること
ができ、また被加熱流体による腐食を防止することがで
きる。
伝熱管１４の断面図である。この伝熱管１４の内周面に
、本発明に従ってアルミナウィスカを形成する。伝熱管
１４内には、被加熱流体であるたとえば水が供給され、
伝熱管１４の外部には、ガスバーナなどからの高温度の
ガスが導かれる。アルミナウィスカを伝熱管１４の内周
面に形成することによって、伝熱効率を向上させること
ができ、また被加熱流体による腐食を防止することがで
きる。
本件発明者による放射特性の実験結果を述べる。
Ｃｒ２Ｏ重量％、ＡＩ ５重量％を含有するＦｅ−Ｃｒ
−Ａｔ！ステンレス鋼を供試材として使用し、直径０．
３の鉄球によりブラスト処理も行った。
−Ａｔ！ステンレス鋼を供試材として使用し、直径０．
３の鉄球によりブラスト処理も行った。
その結果、表面■度はＲａで１．０μｍとなった。
次に、大気雰囲気中で９２５℃で８時間保持すると、表
面に長さ２μｎ１以上のアルミナウィスカが形成された
。この試験片を４００℃に加熱し、波長３〜１５μｍの
赤外線放射強度を測定し、同一温度の黒体放射との比（
すなわち放射率）を求めると、０．８であった。比較材
として′、市販の５ＵＳ３０４ ＢＡ（光輝焼鈍）仕
上げを同温度で測定したところ、放射率は０．２であっ
た。
面に長さ２μｎ１以上のアルミナウィスカが形成された
。この試験片を４００℃に加熱し、波長３〜１５μｍの
赤外線放射強度を測定し、同一温度の黒体放射との比（
すなわち放射率）を求めると、０．８であった。比較材
として′、市販の５ＵＳ３０４ ＢＡ（光輝焼鈍）仕
上げを同温度で測定したところ、放射率は０．２であっ
た。
耐食性の実験結果について述べる。
上述の放射特性の実験結果における試験片（Ｃｒ２０重
量％、Ａ１’５重量％を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステ
ンレス鋼の表面に、アルミナウィスカを生成したもの）
に対して、日本工業規格ＪＩＳ ２２３７１の塩水噴
霧試験を７２０時間行ったところ、供試材には全く発錆
が見られなかった。これに対して、比較材（ＳＵＳ３０
４）には発錆が見られた。
量％、Ａ１’５重量％を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステ
ンレス鋼の表面に、アルミナウィスカを生成したもの）
に対して、日本工業規格ＪＩＳ ２２３７１の塩水噴
霧試験を７２０時間行ったところ、供試材には全く発錆
が見られなかった。これに対して、比較材（ＳＵＳ３０
４）には発錆が見られた。
本発明は、その他の熱交換などを行うための伝熱板とし
て、広範囲に実施することができる。
て、広範囲に実施することができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、遠赤外線域の放射特性を
向上することができるとともに、伝熱面積を向上して熱
伝導を向上させ、しかも耐食性が向上して、高温度にお
ける酸化および腐食などの防止を行うことができる。
向上することができるとともに、伝熱面積を向上して熱
伝導を向上させ、しかも耐食性が向上して、高温度にお
ける酸化および腐食などの防止を行うことができる。
第１図は本発明の一実施例のラジアントチューブ式熱交
換器の断面図、第２図は第１図における伝熱管３の一部
の拡大断面図、第３１１Ｗは本発明の池の実施例の浸管
式熱交換器の断面図、第４図は給湯器などの熱交換器に
おけるフィン付き伝熱管１４の断面図である。 ３・・・ラジアントチューブ、６・・・母材、７・・・
アルミナウィスカ、１０．１４・・・伝熱管代理人
弁理士 西教 圭一部 Ｍ ｌ 図 ７、／３ Ｍ ３ 図 ↑
換器の断面図、第２図は第１図における伝熱管３の一部
の拡大断面図、第３１１Ｗは本発明の池の実施例の浸管
式熱交換器の断面図、第４図は給湯器などの熱交換器に
おけるフィン付き伝熱管１４の断面図である。 ３・・・ラジアントチューブ、６・・・母材、７・・・
アルミナウィスカ、１０．１４・・・伝熱管代理人
弁理士 西教 圭一部 Ｍ ｌ 図 ７、／３ Ｍ ３ 図 ↑
Claims (4)
- （１）Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス鋼の少なくとも一方
表面に、酸化処理によつて生成させたアルミナウィスカ
を有することを特徴とする熱交換装置。 - （２）ステンレス鋼は、Ｃｒ１２〜２８重量％、Ａｌ１
〜８重量％を含有することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の熱交換装置。 - （３）アルミナウィスカは、０．１μｍ以上の長さを有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交
換装置。 - （４）アルミナウィスカは、２μｍ以上の長さを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10945888A JPH01279741A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10945888A JPH01279741A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279741A true JPH01279741A (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14510744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10945888A Pending JPH01279741A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01279741A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247248A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-16 | Osaka Gas Co Ltd | 撥水性に優れたステンレス鋼板 |
| WO2010093034A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | 住友金属工業株式会社 | 金属管の製造方法 |
| WO2010113830A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 株式会社クボタ | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
| WO2017208342A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
-
1988
- 1988-05-02 JP JP10945888A patent/JPH01279741A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247248A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-16 | Osaka Gas Co Ltd | 撥水性に優れたステンレス鋼板 |
| WO2010093034A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | 住友金属工業株式会社 | 金属管の製造方法 |
| JP4586938B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-11-24 | 住友金属工業株式会社 | 金属管の製造方法 |
| JPWO2010093034A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2012-08-16 | 住友金属工業株式会社 | 金属管の製造方法 |
| WO2010113830A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 株式会社クボタ | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
| US8431230B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-04-30 | Kubota Corporation | Cast product having alumina barrier layer |
| JP5451751B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2014-03-26 | 株式会社クボタ | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
| WO2017208342A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| JPWO2017208342A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2018-12-13 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| GB2564363A (en) * | 2016-05-31 | 2019-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditioning device |
| US10718547B2 (en) | 2016-05-31 | 2020-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Air-conditioning apparatus having a drain sensor and associated compressor control |
| GB2564363B (en) * | 2016-05-31 | 2021-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Air-conditioning apparatus |
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