(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高温・高濃度で腐食性の高い環境にも十分に耐え得る伝熱管を得る。【解決手段】クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって吸収式冷凍装置用伝熱管を構成しているので、高温・高濃度で腐食性の高い環境下で使用した場合であっても、高い耐孔食性および耐全面腐食性を発揮するようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなることを特徴とする吸収式冷凍装置用伝熱管。
【請求項２】
モリブデン：０．５〜２．０重量％を添加したことを特徴とする前記請求項１記載の吸収式冷凍装置用伝熱管。
【請求項３】
チタン：０．１〜１．０重量％を添加したことを特徴とする前記請求項２記載の吸収式冷凍装置用伝熱管。
【請求項４】
臭化リチウムを主成分とする吸収液を用いた吸収式冷凍装置において使用されることを特徴とする前記請求項１、２および３のいずれか一項記載の吸収式冷凍装置用伝熱管。
【請求項５】
吸収液の温度が２００℃を超える吸収式冷凍装置において使用されることを特徴とする前記請求項４記載の吸収式冷凍装置用伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、吸収式冷凍装置用伝熱管に関し、さらに詳しくは、耐食性に優れた吸収式冷凍装置用伝熱管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収式冷凍装置は、凝縮器、蒸発器、吸収器、再生器および熱回収用の溶液熱交換器を基本構成としており、吸収器において冷媒蒸気を吸収して希釈された吸収液（即ち、希溶液）を再生器に送り、該再生器において外部熱源等を用いて加熱濃縮して濃溶液と冷媒蒸気とを生成し、該濃溶液は吸収器に供給されるとともに、該冷媒蒸気は、凝縮器に送られて冷却凝縮されて液冷媒（即ち、凝縮冷媒）となり、該液冷媒は、蒸発器に送られ、該蒸発器において蒸発気化して得られた冷媒蒸気は吸収器へ還流されることとなっている。
【０００３】
上記構成の吸収式冷凍装置において用いられる吸収溶液（例えば、臭化リチウム水溶液）は、高い腐食性を示す溶液であり、再生器内部および再生器の出口側に接続される配管内においては相当に高濃度となり、しかも相当に高温となる。
このような高温高濃度で腐食性が強い溶液が存在する部位に用いられ伝熱管としては、極めて高い耐食性を示す材料からなるものが要求される。
【０００４】
上記のような要求に対応すべく、Ｃ：０．２５％以下、Ｓｉ：０．２０〜３％、Ｍｎ：１％以下を含有する他、Ｐ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：０．２５〜１１．５％、Ｎｉ：０．０５〜１０％よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる吸収式熱機器用鋼材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平８−９４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公知例の吸収式熱機器用鋼材の場合、吸収溶液温度が２００℃以下において有効な耐食性を示すこととなっている。
【０００７】
これに対して、複数の再生器を備えた吸収式冷凍装置の場合、高温側の再生器においては、２００℃を超える厳しい環境となることがあり、通常吸収式冷凍装置の再生器において多用されている炭素鋼では腐食に耐えられないことは勿論、上記公知例のものでも、腐食に耐えられない場合が生ずるおそれがある。
【０００８】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、高温・高濃度で腐食性の高い環境にも十分に耐え得る伝熱管を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって吸収式冷凍装置用伝熱管を構成している。
【００１０】
上記のように構成したことにより、高温・高濃度で腐食性の高い環境下で使用される伝熱管（例えば、吸収式冷凍装置における高温再生器内に配設される伝熱管および高温再生器に接続される高温側溶液熱交換器を構成する伝熱管）において、高い耐孔食性および耐全面腐食性を発揮する。
【００１１】
ここで、添加されるクロムは、耐食性を向上させるのための必須成分であり、鉄表面に耐食性に優れたクロム化合物を生成する。添加量が３．０重量％未満では十分な効果が得られないし、７．０重量％を超えて添加しても耐食性改善効果の増加は期待できず、加工性が低下するためコスト高となるところから、添加量は３．０〜７．０重量％の範囲が適切である。
【００１２】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管に、モリブデン：０．５〜２．０重量％を添加することもでき、そのようにした場合、孔食に対する腐食抵抗が増加するとともに、鉄表面に孔食が生じても、これを修復することができる。ここで、モリブデンの添加量が０．５重量％未満では、効果が得られないし、２．０重量％を超えて添加しても、さらなる効果の増加し期待できず、コスト高となるところから、添加量は０．５〜２．０重量％の範囲が適切である。
【００１３】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管に、チタン：０．１〜１．０重量％を添加することもでき、そのようにした場合、隙間内部で発生する低ｐＨ化が抑制されて、隙間腐食に対する腐食抵抗が増加する。ここで、添加量が０．１重量％未満では、効果が得られないし、１．０重量％を超えて添加しても、さらなる効果は期待できず、加工性が低下するためコスト高となるところから、添加量は０．１〜１．０重量％の範囲が適切である。
【００１４】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管を、臭化リチウムを主成分とする吸収液を用いた吸収式冷凍装置において使用することもでき、そのようにした場合、臭化リチウムを主成分とする吸収液に対する耐食性を十分確保できるところから、吸収式冷凍装置の安全性が高くなる。
【００１５】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第４の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管を、吸収液の温度が２００℃を超える部位において使用することもでき、そのようにした場合、吸収液の温度が２００℃を超える厳しい環境下においても、十分な耐食性を確保できるところから、複数の再生器を有する多重効用の吸収式冷凍装置に対応できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
本実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管は、図１に示す吸収式冷凍装置における高温再生器Ｇ３において外部熱源Ｊが流れる煙管１２として使用されるものである。
【００１８】
上記吸収式冷凍装置は、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収液としており、１個の凝縮器Ｃと１個の吸収器Ａと１個の蒸発器Ｅと３個の溶液熱交換器Ｈ３，Ｈ２，Ｈ１と３個の再生器Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１とを、溶液配管系と冷媒配管系で作動的に接続して冷媒と吸収溶液の循環サイクルを構成している。
【００１９】
前記蒸発器Ｅは、容器１の中に、被冷却液Ｗｅを通す熱交換部７を備えて構成されている。
【００２０】
前記吸収器Ａは、容器２内に、該吸収器Ａ内で発生する吸収熱を除去するための冷却水Ｗａを通す熱交換部８を備えて構成されている。
【００２１】
前記凝縮器Ｃは、容器６内に冷却水Ｗａを通す熱交換部１１を備えて構成されている。
【００２２】
前記各再生器Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１は、共に、冷媒を含む吸収溶液を加熱濃縮して順次高濃度の濃溶液とするためのものであって、これら相互間においてはその作動温度が異なっており、最も高温で作動する高温再生器Ｇ３は容器３内に外部熱源Ｊ（例えば、燃焼ガスとか蒸気）が流れる煙管１２を備えて構成され、中温で作動する中温再生器Ｇ２は容器４内に溶液加熱部９を備えて構成され、さらに最も低温で作動する低温再生器Ｇ１は容器５内に溶液加熱部１０を備えて構成される。
【００２３】
前記各溶液熱交換器Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、前記各再生器Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３で生成される低温濃溶液Ｌ１、中温濃溶液Ｌ２及び高温濃溶液Ｌ３のそれぞれがもつ熱を希溶液Ｌａ側へ回収するためのものであって、一般的にはシェルアンドチューブ型熱交換器であるが、他の形式、例えばプレート型熱交換器で構成されてもよい。
【００２４】
続いて、この吸収式冷凍装置の作動サイクルを具体的に説明する。
【００２５】
前記吸収器Ａから溶液ポンプＬＰによって送給され、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の被加熱側を通過した後に分岐された希溶液Ｌａの一部は、高温溶液熱交換器Ｈ３の被加熱側を通って高温再生器Ｇ３に流入し、該高温再生器Ｇ３において外部熱源Ｊによる加熱濃縮作用を受け、高温濃溶液Ｌ３となって流出し、前記高温溶液熱交換器Ｈ３の加熱側を通る。
【００２６】
前記吸収器Ａから溶液ポンプＬＰによって送給され、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の被加熱側を通過した後に分岐された希溶液Ｌａの残部は、中温溶液熱交換器Ｈ２の被加熱側を通って中温再生器Ｇ２に流入し、該中温再生器Ｇ２において前記高温再生器Ｇ３側から溶液加熱部９に流入する冷媒蒸気Ｒ３によって加熱濃縮され、中温濃溶液Ｌ２となって流出し、前記中温溶液熱交換器Ｈ２の加熱側を通って低温再生器Ｇ１に流入する。
【００２７】
さらに、前記低温再生器Ｇ１に流入した中温濃溶液Ｌ２は、該低温再生器Ｇ１において前記中温再生器Ｇ２側から溶液加熱部１０に流入する冷媒蒸気Ｒ２によって加熱濃縮され、低温濃溶液Ｌ１となって流出する。
【００２８】
そして、前記高温再生器Ｇ３および低温再生器Ｇ１から流出する高温濃溶液Ｌ３および低温濃溶液Ｌ１は合流して、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の加熱側を通って吸収器Ａに流入する。
【００２９】
上記構成の吸収式冷凍装置における高温再生器Ｇ３の内部環境（即ち、溶液温度）は、２００℃を超える温度（例えば、２２０℃〜２５０℃）となっている。
【００３０】
次に、本願発明の実施例について説明する。
【００３１】
実施例１
クロム：３．１重量％、炭素：０．４５重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３２】
実施例２
クロム：５．５重量％、炭素：０．３５重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３３】
実施例３
クロム：５．２重量％、モリブデン：１．０重量％、炭素：０．４０重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３４】
実施例４
クロム：３．５重量％、モリブデン：０．８重量％、チタン：０．７重量％、炭素：０．４０重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３５】
実施例５
クロム：５．０重量％、モリブデン：１．１重量％、チタン：０．６重量％、炭素：０．３１重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３６】
実施例６
クロム：６．５重量％、モリブデン：１．５重量％、チタン：０．８重量％、炭素：０．２９重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって上記煙管１２を製作した。
【００３７】
比較例１
炭素鋼（炭素：０．３１重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料）によって上記煙管１２を製作した。
【００３８】
比較例２
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼（クロム：１８．１重量％、ニッケル：８．６重量％、炭素：０．１０重量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料）によって上記煙管１２を製作した。
【００３９】
上記実施例１〜６および比較例１，２と同組成の鋼材料でテストピースを製作し、これらのテストピースを用いて腐食試験を行った。
【００４０】
該腐食試験は、図２〜図４に示すように、テストピース２１の表裏面にテフロン製円盤２２，２２をチタン製ボルト２３で固定し、テフロン製円盤２２，２２とテストピース２１との間に試験用隙間Ｓを形成したものを、内面テフロン被膜したヒータ付き圧力容器２４内に収容された溶液２５内に浸漬し、下記の条件を付与して行われた。
【００４１】
ここで、溶液２５中の臭化リチウム濃度：６３％
溶液２５中のモリブデン酸リチウム濃度：１５０ｐｐｍ
溶液温度：２４０℃
試験時間：２４００時間
上記腐食試験の結果は、下記表１に示す通りであった。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
ここで、最大隙間腐食深さは、図５において符号Ｄ１で示す値であり、全面腐食深さは、図６において深さＤ２で示す値であり、最大孔食深さは、図６においてＤ３で示す値である。
【００４４】
上記腐食試験の結果によれば、実施例１〜６は、全面腐食深さ、最大孔食深さおよび最大隙間腐食深さにおいて優れた数値を示していることが分かる。ところが、比較例１の場合、最大隙間腐食深さにおいて実施例１〜３と同等の数値を示しているが、全面腐食深さおよび最大孔食深さにおいて実施例１〜６より大きく劣る数値を示しており、比較例２の場合、全面腐食深さにおいて実施例１〜６とほぼ同等の数値を示しているが、最大孔食深さ大きく最大隙間腐食深さにおいて大きく劣る数値を示している。
【００４５】
上記腐食試験結果から明らかなように、本願発明の吸収式冷凍装置用伝熱管は、クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料により製作するのが望ましく、上記組成にモリブデン：０．５〜２．０重量％を添加するのがさらに望ましく、さらにチタン：０．１〜１．０重量％を添加するのがさらに望ましい。
【００４６】
クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料により吸収式冷凍装置用伝熱管を製作した場合、高温・高濃度で腐食性の高い環境下で使用される伝熱管（例えば、吸収式冷凍装置における高温再生器内に配設される伝熱管および高温再生器に接続される高温側溶液熱交換器を構成する伝熱管）において、高い耐孔食性および耐全面腐食性を発揮する。ここで、添加されるクロムは、耐食性を向上させるのための必須成分であり、鉄表面に耐食性に優れたクロム化合物を生成する。添加量が３．０重量％未満では十分な効果が得られないし、７．０重量％を超えて添加しても耐食性改善効果の増加は期待できず、加工性が低下するためコスト高となるところから、添加量は３．０〜７．０重量％の範囲が適切である。
【００４７】
また、クロム：３．０〜７．０重量％、モリブデン：０．５〜２．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料により吸収式冷凍装置用伝熱管を製作した場合、孔食に対する腐食抵抗が増加するとともに、鉄表面に孔食が生じても、これを修復することができる。ここで、モリブデンの添加量が０．５重量％未満では、効果が得られないし、２．０重量％を超えて添加しても、さらなる効果の増加し期待できず、コスト高となるところから、添加量は０．５〜２．０重量％の範囲が適切である。
【００４８】
さらに、クロム：３．０〜７．０重量％、モリブデン：０．５〜２．０重量％、チタン：０．１〜１．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料により吸収式冷凍装置用伝熱管を製作した場合、隙間内部で発生する低ｐＨ化が抑制されて、隙間腐食に対する腐食抵抗が増加する。ここで、チタンの添加量が０．１重量％未満では、効果が得られないし、１．０重量％を超えて添加しても、さらなる効果は期待できず、加工性が低下するためコスト高となるところから、添加量は０．１〜１．０重量％の範囲が適切である。
【００４９】
上記実施の形態においては、高温再生器における煙管に使用した場合について説明したが、本願発明は、吸収式冷凍装置において高い耐食性が要求される部分に使用される伝熱管にも適用可能なことは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】
本願発明の第１の手段によれば、クロム：３．０〜７．０重量％、炭素：０．５重量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材料によって吸収式冷凍装置用伝熱管を構成しているので、高温・高濃度で腐食性の高い環境下で使用した場合であっても、高い耐孔食性および耐全面腐食性を発揮するという効果がある。
【００５１】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管に、モリブデン：０．５〜２．０重量％を添加することもでき、そのようにした場合、孔食に対する腐食抵抗が増加するとともに、鉄表面に孔食が生じても、これを修復することができる。
【００５２】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管に、チタン：０．１〜１．０重量％を添加することもでき、そのようにした場合、隙間内部で発生する低ｐＨ化が抑制されて、隙間腐食に対する腐食抵抗が増加する。
【００５３】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管を、臭化リチウムを主成分とする吸収液を用いた吸収式冷凍装置において使用することもでき、そのようにした場合、臭化リチウムを主成分とする吸収液に対する耐食性を十分確保できるところから、吸収式冷凍装置の安全性が高くなる。
【００５４】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第４の手段を備えた吸収式冷凍装置用伝熱管を、吸収液の温度が２００℃を超える部位において使用することもでき、そのようにした場合、吸収液の温度が２００℃を超える厳しい環境下においても、十分な耐食性を確保できるところから、複数の再生器を有する多重効用の吸収式冷凍装置に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態にかかる伝熱管を使用例である吸収式冷凍装置の作動サイクル図である。
【図２】本願発明の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管の腐食試験装置の断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管の腐食試験用テストピースの平面図である。
【図４】本願発明の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管の腐食試験用テストピースの側面図である。
【図５】本願発明の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管の腐食試験時における最大隙間腐食深さを説明するための説明図である。
【図６】本願発明の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置用伝熱管の腐食試験時における全面腐食深さおよび最大孔食腐食深さを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１２は伝熱管（煙管）、Ｇ３は高温再生器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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