JPH0133504B2 - - Google Patents

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JPH0133504B2
JPH0133504B2 JP58098256A JP9825683A JPH0133504B2 JP H0133504 B2 JPH0133504 B2 JP H0133504B2 JP 58098256 A JP58098256 A JP 58098256A JP 9825683 A JP9825683 A JP 9825683A JP H0133504 B2 JPH0133504 B2 JP H0133504B2
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JP
Japan
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heat exchanger
heat
coating layer
transfer member
copper
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Application number
JP58098256A
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English (en)
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JPS59225249A (ja
Inventor
Ju Fukuda
Yasunori Kaneko
Masao Maki
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Fluid Heaters (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は瞬間湯沸器、給湯機器、暖房機器など
に使用される銅製伝熱部材よりなる熱交換器に関
するものである。 従来例の構成とその問題点 従来の瞬間湯沸器に使用されている熱交換器を
第1図に示す。同図に示す如く熱交換器は燃焼室
を内部に設けたドラム1と熱交換される水が通る
熱交換チユーブ2と前記ドラム1の上部に設けら
れた吸熱フイン3の銅製伝熱部材より構成され、
さらにこの表面に鉛を主成分とする溶融金属メツ
キが施されている。 この構成において、燃焼排ガス接触側、特にド
ラム1の熱交換チユーブ2接触付近や吸熱フイン
3の熱交換チユーブ2接触部付近などの低温部分
では燃焼排ガス中に含まれるNOx,SOx,CO,
CO2、水蒸気などが凝縮して酸性の結露水を生成
し、これにより前記溶融金属メツキや母材である
銅が激しく腐食するという問題が発生している。 このような腐食が起こると炭酸鉛、硝酸鉛、緑
青などの腐食生成物が多量に生成するためにこれ
らが吸熱フイン3やドラム1の部分に堆積し、排
ガスの流れが阻害され不完全燃焼を引き起こした
り、熱交換チユーブ2中を通過する水への熱伝導
が悪くなるために熱交換効率が著しく低下すると
ともに、前記腐食生成物が粉状に剥離し周囲が汚
染するなど安全衛生上好ましいものではなかつ
た。 発明の目的 本発明はかかる従来の欠点を解消するもので燃
焼排ガスが溶解した酸性結露水による熱交換器の
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、熱交換効率の
低下を防止し、機器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、燃焼室を
内部に形成したドラムと熱交換チユーブと吸熱フ
インよりなる銅製伝熱部材表面にニツケル、もし
くは鉛を主成分とする金属メツキ層とこのメツキ
層上にボロシロキサンポリマーとチタン有機化合
物と熱伝導率が30〔kcal/m・hr・deg〕以上の
充填材とからなるコーテイング層を形成したもの
である。 この構成によつて、燃焼排ガスが溶解した酸性
結露水が生じても銅製伝熱部材表面に形成したコ
ーテイング層により腐食を防止することができる
ため腐食生成物の堆積によつて生ずる不完全燃焼
や腐食生成物の飛散、落下による周囲の汚染を防
止することができるとともに前記金属メツキ層と
コーテイング層の熱伝導が損われないために熱交
換効率の低下を防止できる。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第2図により
説明する。 図において4が燃焼室を内部に形成したドラム
吸熱フイン、熱交換チユーブの銅製伝熱部材であ
り、この表面に金属のメツキ層5とさらにこのメ
ツキ層5の上にコーテイング層6が形成される。 前記メツキ層5に適用される金属は熱交換器の
使用温度が最も高い部分で250〜300℃であるこ
と、また、銅製伝熱部材4と強固な密着性を必要
とすることから、ニツケルもしくは鉛を主成分と
する金属が良く、その形成方法は、電解、無電解
(化学)、溶融メツキなどが適用される。 一方、コーテイング層6はボロシロキサンポリ
マーをバインダーとし、これにチタン有機化合物
と熱伝導率が30〔kcal/m・hr・deg〕以上の充
填材とトルエンやキシレンなどの溶剤を加えて分
散混合することにより塗料化し、これを塗布して
加熱硬化させることにより形成される。前記チタ
ン有機化合物は前記ボロシロキサンポリマーの低
温焼成を目的とし適用されるものでテトライソプ
ロピルチタネート・テトラノルマルブチルチタネ
ート,チタンアセチルアセトネートが挙げられ、
これら単独でも混合物でも良い。また、熱伝導率
が30〔kcal/m・hr・deg〕以上の充填材はコー
テイング層6の熱伝導性の向上を図るために適用
するものであり、熱伝導率が30〔kcal/m・hr・
deg〕以上有する粉末であればその種類に限定さ
れるものではないが、特にコスト、耐食性の点か
らはグラフアイト粉末、アルミニウム粉末、窒化
ホウ素粉末が挙げられ、これら単独でも混合物で
も適用可能である。 この構成において、第1図に示す熱交換器のド
ラム1内の燃焼室下部に配置されたガスバーナが
燃焼した際、ドラム1、吸熱フイン3が熱交換チ
ユーブ2内を流れる水によつて冷却され、これら
表面に燃焼排ガス中に含まれるNOx,SOx,
CO,CO2を溶解した腐食性の強いPH=3〜4の
酸性結露水(HNO3,H2SO4等を含有)が生じる
とともに吸熱フイン3の先端部は250℃以上の高
温に達する。したがつて、前記吸熱フイン3の先
端部は高温になり、しかもドラム1及び吸熱フイ
ン3の熱交換チユーブ2の接触部においては温度
は低いが前記酸性水の結露、酸の濃縮、蒸発の繰
返しが起こり極めて厳しい環境となるが、コーテ
イング層6に用いるボロシロキサンポリマーが
300℃以上の耐熱性と優れた耐酸性を有するため
それ自身の劣化は無く、しかも表面は撥水性を有
し、膜としても緻密であるので酸や水蒸気など腐
食の原因となる物質のコーテイング層6内への侵
入を防止でき、優れた耐食性と耐熱性を実現する
ことができる。したがつて、メツキ層5及び銅製
伝熱部材4の腐食を防止することができるととも
に腐食生成物の吸熱フイン3やドラム1の表面へ
の堆積が無くなるのでそれが原因で起こる不完全
燃焼や汚染を防止でき、燃焼機器としての安全性
の向上が図れる。 また、コーテイング層6内には熱伝導率が30
〔kcal/m・hr・deg〕以上を有するグラフアイ
ト粉末、アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末を充
填材として用いるのでコーテイング層6は従来の
鉛メツキを施したものと同レベルの熱伝導性が実
現でき、しかも従来のような腐食による熱交換効
率の低下が無くなるので長期にわたり優れた熱交
換効率を維持することができる。本実施例に用い
る前記充填材の添加量はコーテイング層6の熱伝
導性、密着性の両立の点から、ボロシロキサンポ
リマー固型分に対し、30〜50wt%の範囲が好ま
しい。 前記ボロシロキサンポリマーは塗膜として優れ
た耐食性、密着性を実現するためには通常400℃
以上の高温で焼成する必要があるが、この場合、
伝熱部材である銅が著しい酸化を起こしこの酸化
被膜が非常に脆いために銅製伝熱部材4とメツキ
層5との間で層間剥離が発生することや銅製伝熱
部材4が焼なまし状態になり機械的強度が著しく
悪くなることやさらにメツキ層5の金属材料が鉛
などの低融点のものが適用できなくなるという欠
点を有する。したがつて、300℃以下で焼成する
必要があるが、本実施例では、チタン有機化合物
を用いることにより、300℃以下で焼成してもコ
ーテイング層6が優れた耐食性、耐熱性、密着性
を実現できることを見い出した。これは、チタン
有機化合物がボロシロキサンポリマーの硬化反応
(重合反応)を促進しているためと考えられる。
このチタン有機化合物は、テトライソプロピルチ
タネート、テトラノルマルブチルチタネート、チ
タンアセチルアセネートのいずれも適用でき、こ
れらの添加量はポリボロシロキサンを主成分とす
る有機ケイ素重合体固型分に対し、5〜15wt%
が望ましい。 一方、ボロシロキサンポリマーは、伝熱部材で
ある銅との密着性が著しく悪く、銅製伝熱部材4
の表面に直接コーテイング層6を形成することが
できなかつたが、これは前記銅製伝熱部材4の表
面に耐酸化性の優れたニツケルもしくは鉛を主成
分とする金属よりなるメツキ層5を設けることに
より、コーテイング層6との優れた密着性が実現
することを見い出した。 次に、本実施例の具体的な効果を表わす実験結
果を説明する。 熱交換器(本発明の実施品) A ボロシロキサンポリマー(固型分50wt%)100
重量部と平均粒径が約10μmのグラフアイト粉末
20重量部とテトライソプロピルチタネート7重量
部とトルエン100重量部をボールミルで24時間分
散混合することにより塗料を調整した。次に、第
1図に示す銅製伝熱部材よりなる熱交換器表面に
膜厚約3μmで無電解によるニツケルメツキを施
し、前記塗料をニツケルメツキ表面に膜厚約10〜
15μmでスプレーにより塗装し、280℃,1時間
の焼成を実施し、コーテイング層を形成した。 熱交換器(本発明の実施品) B 熱交換器Aで用いた有機ケイ素重合体100重量
部と平均粒径が約10μmのフレーク状アルミニウ
ム粉末10重量部と粒径が約0.4〜1μmの窒化ホウ
素粉末10重量部とチタンアセチルアセトネート5
重量部とトルエン100重量部を熱交換器Aと同条
件で塗料を調整した。次に熱交換器Aで用いた熱
交換器表面に膜厚約10μmで鉛97wt%、錫3wt%
の合金の溶融メツキを施し、前記塗料を鉛、錫の
合金メツキ表面に熱交換器Aと同条件でコーテイ
ング層を形成した。 熱交換器(本発明の実施品) C 熱交換器AおよびBで用いたボロシロキサンポ
リマー100重量部とグラフアイト粉末10重量部と
アルミニウム粉末10重量部とイソプロピルチタネ
ート4重量部とテトラノルマルブチルチタネート
3重量部とトルエン100重量部を熱交換器Aと同
条件で塗料を調整し、熱交換器Aで用いたニツケ
ルメツキを施した熱交換器表面に熱交換器Aと同
条件で前記塗料によるコーテイング層を形成し
た。 熱交換器(本発明を実施しない試料) イ 熱交換器Aの塗料構成のうち、テトライソプロ
ピルチタネートを含まない系の塗料を熱交換器A
と同条件で調整し、熱交換器Aで用いたニツケル
メツキを施した熱交換器表面に熱交換器Aと同条
件でコーテイング層を形成した。 熱交換器(本発明を実施しない試料) ロ 熱交換器Aで用いた塗料により、メツキ処理を
施していない熱交換器表面に熱交換器Aと同条件
でコーテイング層を形成した。 熱交換器(従来例) ハ 従来の熱交換器として、第1図に示す銅製伝熱
部材よりなる熱交換器の表面に膜厚約10μmで溶
融鉛メツキを施したものを用いた。 以上述べた本発明である熱交換器A〜Cと熱交
換器イ〜ハをガス瞬間湯沸器(5号タイプ)に組
み込み、すべて同一条件のもとで2分間燃焼、2
分間消火の繰返し燃焼実験した。その結果を表に
記す。
【表】 以上の結果にみられるように、従来の熱交換器
は激しい腐食が発生したが、本実施例の熱交換器
は優れた耐食性を示した。また、熱交換器イで、
コーテイング層の剥離及び下地メツキ層の腐食が
発生した理由は、コーテイング層の形成に用いた
塗料にチタン有機化合物を含有しないため、280
℃、1時間の焼成ではコーテイング層が完全に硬
化していなかつたためと思われる。さらに、熱交
換器ロにおいて、コーテイング層の剥離がみられ
たのもバインダーであるボロシロキサンポリマー
と銅との密着性が非常に悪いことがその原因と思
われる。 また、本実施例である熱交換器A〜Cの熱交換
器は熱交換器ハの従来の熱交換器と同等の熱交換
効率を示し、本実施例のコーテイング層が熱伝導
性に優れていることを確認した。 発明の効果 以上、説明したように本発明は燃焼室を内部に
形成したドラムと吸熱フインと熱交換チユーブよ
りなる銅製伝熱部材の表面に耐酸化性に優れたメ
ツキ層と耐食性、耐熱性、熱伝導性に優れたコー
テイング層を形成しているので、 (1) 銅製伝熱部材の腐食がなくなり熱交換器とし
ての耐久性が大幅に向上する。 (2) ドラム、吸熱フイン部への腐食生成物の堆積
がなくなり、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もなくなる。 (3) 長期にわたり、初期の熱交換効率を維持する
ことができる。 などの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の瞬間湯沸器の熱交換器を示す外
観斜視図、第2図は本発明の熱交換器の一実施例
を示す要部断面図である。 4…銅製伝熱部材、5…メツキ層、6…コーテ
イング層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃焼室を内部に設けたドラムと熱交換チユー
    ブと吸熱フインよりなる銅製伝熱部材表面にニツ
    ケル、もしくは鉛を主成分とする金属メツキ層と
    このメツキ層上にボロシロキサンポリマーとチタ
    ン有機化合物と熱伝導率が30〔kcal/m・hr・
    deg〕以上の充填材とからなるコーテイング層を
    形成してなる熱交換器。 2 チタン有機化合物がテトライソプロピルチタ
    ネート、テトラノルマルブチルチタネート、チタ
    ンアセチルアセトネートの少なくとも1種以上か
    らなる特許請求の範囲第1項記載の熱交換器。 3 熱伝導率30〔kcal/m・hr・deg〕以上の充
    填材がグラフアイト粉末、アルミニウム粉末、窒
    化ホウ素粉末の少なくとも1種以上からなる特許
    請求の範囲第1項記載の熱交換器。
JP58098256A 1983-06-01 1983-06-01 熱交換器 Granted JPS59225249A (ja)

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JPS59225249A JPS59225249A (ja) 1984-12-18
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JPS5736168A (ja) * 1980-08-13 1982-02-26 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd Tainetsuseidenkizetsuentoryo
JPS5740414A (en) * 1980-08-25 1982-03-06 Teijin Ltd Novel active type vitamin d3 derivative composition

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