JPS6132598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、硫黄酸化物を含む廃ガスから熱を回
収する熱交換器に用いられる耐硫酸露点腐食性に
優れた被鉛ヒートパイプの製造方法に関する。 一般にヒートパイプを用いた廃熱回収用熱交換
器はヒートパイプの吸熱側を高温廃ガスが通流す
るダクト内に配置し、ヒートパイプの放熱側を清
浄な空気が通流するダクトや水が通流する管路内
に配置して廃熱を回収し、空気や水を加熱してい
る。ところが、燃料油として硫黄を含むものを用
いると、燃焼ガス中に硫黄酸化物（SOx）が含ま
れ、この廃ガスがヒートパイプに接して温度が低
下し、硫酸露点以下になると、表面に硫酸が生成
され、これが腐食の原因となる。 このため、耐硫酸露点腐食性に優れた鉛または
鉛合金を外管として被覆した被鉛ヒートパイプが
用いられている。 従来、この被鉛ヒートパイプの製造方法は第１
図乃至第５図に示す如き方法で製造されている。
先ず第１図に示すように内管１となる両端を開口
した銅管などを用意し、これを注湯リング（ニツ
プル）とダイスを組合わせた被鉛機に通して、半
溶融状態の鉛または鉛合金を被覆固化して外管２
とし、第２図の如き被鉛二重管３を製造する。次
に第３図に示すように外管３の両端を、内管１が
露出するように除去した後、第４図に示すように
内管１の一端に円形状のキヤツプ４を、他端に注
入細管５を有するキヤツプ６を夫々ろう付けす
る。次いで前記注入細管５を真空ポンプに接続し
て内部を脱気した後、ここから所定量の作動液７
を注入し、しかる後この注入細管５を封じ切つて
第５図に示す如き被鉛ヒートパイプ８を製造して
いた。 しかしながら、上記の方法では両端側の鉛外管
２が、キヤツプ４，６のろう付け時に溶融するた
めこの部分を除去しなければならない。この鉛外
管２の除去作業が極めてめんどうである上、得ら
れた被鉛ヒートパイプ８は、両端側の内管１が露
出したままの状態となるので、この部分から腐食
される欠点があつた。 本発明は、かかる従来の欠点に鑑み種々研究を
行なつた結果、端部の完全な被鉛を可能にして耐
硫酸露点腐食性を高めた被鉛ヒートパイプの製造
方法を見い出したものである。 即ち本発明方法は、注湯リング（ニツプル）と
ダイスを組合せた被鉛機に内管となるヒートパイ
プを通して、この外周に半溶融状態の鉛または鉛
合金を、その両端が前記ヒートパイプより突出す
るように被覆固化した後、形成された鉛外管の突
出した両端部を絞り加工して密閉することを特徴
とするものである。 以下、本発明方法を図面を参照して詳細に説明
する。 第６図乃至第１２図は本発明の一方法を示すも
ので、先ず第６図に示すように、銅、銅合金、炭
素鋼、あるいは合金鋼など両端を開口した金属管
を内管１とし、この一方の開口端に第７図に示す
ように円形状のキヤツプ４をろう付けすると共
に、他方の開口端に注入細管５を有するキヤツプ
６をろう付けする。 次いで、この注入細管５を図示しない真空ポン
プに接続して内管１内を脱気した後、内部に水、
フロンなどの作動液７を封入し、しかる後、注入
細管５を封じ切つて第８図に示す如きヒートパイ
プ９を形成する。 このようにして得られたヒートパイプ９を第９
図に示す、注湯リング（ニツプル）１０と、所定
の内径に形成したダイス１１とを組合せた被鉛機
１２に通して、ヒートパイプ９の外周に半溶融状
態の鉛または鉛合金１３を被覆固化させた後、水
冷したダイス１１に通して鉛外管２を所定の肉厚
に調整し、更にこの先端側をシヤワー１４により
水冷して、ヒートパイプ９を冷却しながら被鉛を
完了し、第１０図に示す如く、鉛外管２がヒート
パイプ９の両端より突出するように形成する。 この場合、外管２となる材料は鉛でも良いが、
加工性および機械的強度の上から錫（Sn）およ
びアンチモン（Sb）の何れか１種または両種を
合計で0.5〜11重量％、残部鉛からなる鉛合金１
３が好適である。 なお本発明において、鉛合金１３の組成を上記
範囲に限定した理由は次の通りである。 錫およびアンチモンは鉛合金１３の機械的強度
を高めると共に、加工性を容易にする作用をな
し、これら元素は何れか１種を単独で添加しても
良く、また両種を同時に添加しても良い。 その添加量が合計で0.5重量％未満では機械的
強度に乏しく、11重量％を越えると組織がもろく
なり加工性が低下するので好ましくない。なお砒
素（As）は0.3重量％以下の添加であれば加工性
を害することなく、更に機械的特性を向上させる
ことができる。 またヒートパイプ９と鉛外管２との密着性を高
めるため、被鉛加工時における締め代φ、即ちヒ
ートパイプ９の外径d₁と鉛外管２の空管状態にお
ける内径d₂との差φ＝d₁−d₂は、0.2〜2.0mmの範
囲になるように、被鉛機１２の注湯リング（ニツ
プル）１０とダイス１１を調整して行なうことが
好ましい。締め代φが0.2mm未満であると、ヒー
トパイプ９と鉛外管２の密着性が悪くなつて熱抵
抗が増大し、また2.0mmを越えると内部応力が高
くなつて後工程で行なう絞り加工時に亀裂を生ず
る虞れがあるため、締め代φは上記範囲が望まし
い。 また被鉛加工時に、ヒートパイプ９は高温の鉛
または鉛合金１３と接して加熱されるが、先端側
をシヤワー１４により水冷するのでヒートパイプ
９の急速な熱伝達作用により全体が冷却されて、
ヒートパイプ９の破裂や、密着部界面の熱抵抗増
大を防止することができる。なおこの場合の冷却
温度は100℃以下が好ましい。 上記の如く、ヒートパイプ９の外周に鉛外管２
を被鉛した後、第１１図に示すようにこれを回転
台に取付けて回転させながら、ヒートパイプ９の
両端より突出した鉛外管２の部分にへら１５を押
付けて、円形キヤツプ４側はこれに密着するよう
に絞り加工を行ない、また注入細管５を有するキ
ヤツプ６側は空気層１６を形成するように絞り加
工を行なう。 次にこの絞り加工により鉛外管２の両端に形成
された小孔１７を、バーナで溶融するか、或はろ
う付けして密閉し、第１２図に示す如き被鉛ヒー
トパイプ８を完成する。 このようにして得られた被鉛ヒートパイプ８は
全体が鉛外管２により覆われ、ヒートパイプ９の
両端が露出していないので、この部分からの腐食
はなく、長寿命化を図ることができると共に、封
じ切つた注入細管５の部分に空気層１６が形成さ
れているので、この部分を外部からの衝撃に対し
て保護することができる。 なお本発明は、第１３図に示すように鉛外管２
の両端に空気層１６，１６を形成するように絞り
加工した後、これをねじ溝を形成したローラーダ
イスに通して転造加工を行ない、外管２と一体に
フイン１８を形成した被鉛ヒートパイプ８として
も良い。 次に本発明の具体的な実施例について説明す
る。 実施例 外径32mmφ、肉厚1.5mm、長さ2mの銅管を内管
１とし、この一方の開口端に円形の銅製キヤツプ
４をろう付けすると共に、他方の開口端に注入細
管５を有する銅製キヤツプ６をろう付けしてした
後、内部を脱気して作動液７として水を封入し、
しかる後、注入細管５を封じ切つて、第８図の如
きヒートパイプ９を組立てた。 次にこのヒートパイプ９を第９図に示す如き被
鉛機１２に通して、第１表のNo.１〜No.４に示す条
件で半溶融状態の鉛合金１３を被覆固化して鉛外
管２を形成した。次いで鉛外管２の両端を内面半
球状ダイスにて絞り加工した後、形成された小孔
１７，１７を酸素―水素バーナで加熱して溶融密
閉し、第１２図に示す如き被鉛ヒートパイプ８を
製造した。 このようにして得られた被鉛ヒートパイプ８を
10段10列に計100本配置して、ヒートパイプ熱交
換器を組立てた。この熱交換器の吸熱側を重油燃
焼廃ガス（SO₂300ppm、水分10％、硫酸露点127
℃）が通流するダクト内に配置し、放熱側を外気
（25℃）が通流するダスト内に配置して廃熱回収
を行なつた。なおこの場合の、廃ガスの入口およ
び出口温度、回収熱量、被鉛ヒートパイプ８の表
面温度は、上記No.１〜No.４の各熱交換器について
第２表に示す条件で、１年間廃熱回収を行なつ
た。 この結果は、第２表に示す如く、被鉛ヒートパ
イプ８の表面温度は一部硫酸露点より低かつたが
表面には腐食の発生が全く認められなかつた。な
お、No.４の水冷なしで被鉛加工した被鉛ヒートパ
イプ８を用いて組立てた熱交換器は、性能的に若
干低下していた。 比較例 本発明の効果と比較のため、第１０図に示す如
き、鉛外管２の両端を密閉しない被鉛ヒートパイ
プ８（No.５）、および第８図に示す鉛外管２を形
成していないヒートパイプ９（No.６）を夫々用い
て熱交換器を組立てて、上記実施例と同様に廃熱
回収を行なつた。 この結果は、第２表に併記した如く、鉛外管２
の端部を密閉しなかつたNo.５のものは、両端側が
腐食して、約３カ月後に全体の３分の１の被鉛ヒ
ートパイプ８に貫通孔を生じて作動を停止した。
また鉛外管２を形成していないヒートパイプ９を
用いたNo.６のものは、約１カ月で全体の３分の１
に貫通孔を生じて作動を停止した。

【表】

【表】 以上説明した如く、本発明に係わる被鉛ヒート
パイプの製造方法によれば、ヒートパイプの外周
に溶融状態の鉛または鉛合金を被覆固化させた
後、この鉛外管の両端を絞り加工して密閉するの
で、極めて作業性に優れていると共に、端部の完
全な被鉛が可能となり、耐硫酸露点腐食性に優
れ、これを用いて組立てたヒートパイプ式熱交換
器の特性の向上と長寿命化を図ることができるな
ど顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来方法により被鉛ヒート
パイプを製造する方法を工程に従つて順次示す断
面図、第６図乃至第１２図は本発明方法により被
鉛ヒートパイプを製造する方法を工程に従つて順
次示す断面図、第１３図は転造によりフインを形
成した被鉛ヒートパイプの断面図である。 １……内管、２……外管、３……被鉛二重管、
４，６……キヤツプ、５……注入細管、７……作
動液、８……被鉛ヒートパイプ、９……ヒートパ
イプ、１０……注湯リング（ニツピル）、１１…
…ダイス、１２……被鉛機、１４……シヤワー、
１５……へら、１６……空気層、１７……小孔、
１８……フイン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 注湯リング（ニツプル）とダイスを組合せた
   被鉛機に、内管となるヒートパイプを通して、こ
   の外周に半溶融状態の鉛または鉛合金を、その両
   端が前記ヒートパイプより突出するように被覆固
   化した後、形成された鉛外管の突出した両端部を
   絞り加工して密閉することを特徴とする被鉛ヒー
   トパイプの製造方法。 ２ 被鉛機出口側のヒートパイプを冷却しなが
   ら、鉛または鉛合金を被覆固化することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の被鉛ヒートパイ
   プの製造方法。 ３ 内管となるヒートパイプの外径と、鉛外管の
   内径との締め代が0.2〜2.0mmとなるように鉛また
   は鉛合金を被覆固化することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の被鉛ヒートパイプの製造方
   法。 ４ 鉛外管の材料として錫およびアンチモンの何
   れか１種または両種を合計で0.5〜11重量％、残
   部鉛からなる鉛合金を用いたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の被鉛ヒートパイプの製
   造方法。