(57)【要約】本発明は、生物学的有機体を含有する腐食性液体を冷媒として用いる熱交換器の壁体に用いる平板製品に関する。本発明の狙いは、冷媒と接触する側の熱交換器壁体を腐食から保護しかつ生物学的有機体の付着を防止することである。そのために、壁体がチタンまたはチタン合金の層と銅−チタン合金の層とから成り、これら２つの層が合金中間層を介して材料和合により接合している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属平板製品であって、特に、チタンまたはチタン合金の層と銅合金の層とを備えた複合材料から成る熱交換器用の壁体としての金属平板製品において、
上記銅合金の層が、銅−チタン合金から成り、かつ、チタンまたはチタン合金の層と一体接合されており、該一体接合が望ましくは合金化によって行なわれていることを特徴とする金属平板製品。
【請求項２】
請求項１において、上記一体接合された中間層が銅−チタン合金から成ることを特徴とする金属平板製品。
【請求項３】
生物学的有機体を含有する液体としての冷媒に曝される壁体を備えた熱交換器であって、この壁体が、該冷媒に接触する銅合金の層と、これに接続していて該冷媒とは非接触であるチタンまたはチタン合金の層とから成る熱交換器において、
上記銅合金の層が銅−チタン合金から成り、上記２つの層が、銅−チタン境界層によって相互に一体接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１において、上記冷媒と非接触の層の厚さが、該冷媒と接触する層の厚さよりも大幅に大きいことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項２において、上記冷媒に接触する層の厚さが０．０５〜０．２ｍｍであり、該冷媒と非接触である層の厚さが０．２〜２．０ｍｍであることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項３記載の熱交換器を製造する方法において、
チタンストリップに銅ストリップをクラッドし、得られた複合ストリップから板材または管材を成形し、これら板材同士または管材同士を接合して熱交換器を形成する際に、上記複合ストリップを、上記板材または管材への成形の前または後に、熱処理することにより上記２種類の材料間に境界合金層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記熱処理を、不活性ガス雰囲気中にて、温度８００℃〜１０００℃で行なうことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６または７において、上記熱処理の時間が５〜１５分であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６〜８の１項において、上記複合ストリップの上記熱処理を連続処理により行いことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属平板製品に関し、特に、チタンまたはチタン合金の層と銅合金の層と有する複合材料から成る熱交換器用壁体としての金属平板製品に関する。
【０００２】
本発明は更に、生物学的有機体を含有する液体としての冷媒に曝される壁体を備えた熱交換器に関し、この壁体は、上記冷媒と接触する銅合金層と、この銅合金層と密着接合され上記冷媒とは非接触のチタンまたはチタン合金の層とから成る。
【背景技術】
【０００３】
上記のタイプの熱交換器は管状部材として知られている（イギリス特許公開公報2,151,744号）。この公知の熱交換器は、管壁が２層で構成されていて、内管が銅または銅合金製、外管がチタン製である。どちらの管も肉厚は等しく０．５ｍｍである。外管内に挿入した内管を静水圧で拡管して全面にわたって外管に接触させる。
【０００４】
このように２層壁を備えた管状熱交換器が開発された発端は、チタンは耐食性が優れてはいるが、例えば海水や汽水のような生物学的有機体を含む液体を冷媒とした用いた場合、冷媒との接触面に生物学的有機体が堆積・沈着（生物付着）するからである。これはチタンの生物親和性が高いためであり、この現象が起きると熱伝達が低下する。極端な場合には、熱交換器が閉塞してしまうことがある。その対策として、生物学的有機体に対して毒性のある銅でチタン管の内壁を被覆する訳である。しかし、これにも欠点があって、一点は銅または銅合金は海水のような攻撃性媒体に接触した場合の耐食保護機能が低い点であり（０．５ｍｍエロージョン／年）、もう一点は銅管とチタン管とを密着接合させても両者の界面では銅内管からチタン外管への熱伝達が多かれ少なかれ阻害されるという点である（熱伝達抵抗が大きい）。
【０００５】
もう１つの同タイプの熱交換器として、複数のチタン管を銅合金の管板に接続した多管式熱交換器がある（特開昭６０−１１７０９９号公報）。熱交換器の運転中断時には、水の循環が停止するため、チタン管と銅合金管板との異種金属間の電食に対する保護作用が働かなくなる。このような場合に電食を防止するために、同じ銅合金から成る管板を犠牲電極としてチタン管の表面に密着かつ電気的導通状態に配置する。水の循環が停止すると、電食はチタン管と犠牲電極との間でのみ起き、管と管板との間での電食が防止される。必要に応じて犠牲電極を交換することにより、チタン管と銅合金管板との間の電食に対する保護機能が継続する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生物学的有機体を含有する攻撃性液体、特に海水と接触する側での耐食保護機能を有する熱交換器壁体として適した金属平板製品を提供することを目的とする。本発明の金属平板製品は生物学的有機体の沈着・堆積（生物付着）に対する保護機能もある。本発明は更に、生物学的有機体を含有する攻撃性液体を冷媒として用いるのに適した熱交換器をも提供する。特に、保守管理なしに熱伝達を最良状態に維持可能なことが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第一の目的を達成するために、一方の層の銅合金が銅−チタン合金から成り、チタンまたはチタン合金から成る他方の層と一体に接合されており、該接合が望ましくは合金化により行なわれている。
【０００８】
第二の目的を達成するために、当初に説明したタイプの熱交換器は、前記２層が銅−チタン境界層によって一体に接合されている。
【０００９】
この一体接合は、特に銅−チタン合金層によって行なわれていて、この銅−チタン合金層は攻撃性冷媒に曝される表面まで延在することが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱交換器は、銅または銅合金の層が冷媒に曝されるので、熱交換器表面に生物学的有機体が沈着あるいは堆積することがない。攻撃性かつ腐食性の冷媒を用いた場合、望ましくは、冷媒に曝される表面までチタンが銅と合金化されていることにより、良好な耐食性が得られる。更に、冷媒に曝される壁体表面と冷媒から隔離されている表面との間は、一体化した銅−チタン境界層、望ましくは銅−チタン合金の境界層によって、良好な熱伝達が確保される。本発明の平板製品およびそれから作られた熱交換器は、保守を要さずに高い効率を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、本発明の熱交換器を製造する方法をも提供する。本発明の方法は、チタン材料のストリップに銅材料のストリップをクラッドする。銅材料ストリップは特にチタン材料ストリップよりも薄い。得られた複合ストリップを板または管に成形し、板同士または管同士を接合して熱交換器を作製する。上記成形の前または後に、複合ストリップに熱処理を施して上記２種の材料間に合金層を形成する。
【００１２】
この熱処理中に、合金層としての一体接合が達成される。この熱処理は、特にクラッド時に硬化したチタン材料に対しては、軟化焼鈍の効果もある。熱交換器を製造するために複合ストリップに大きい変形を行なう必要がある場合には、軟化焼鈍は特に有利である。
【００１３】
複合ストリップが、クラッドによる加工硬化がある程度あっても、まだ十分な変形能を備えている場合は、クラッド工程の直後に適当なブランク材に切り出し、管状熱交換器用の管に成形することが可能である。この場合、成形後の管に、合金層形成に必要な熱処理を施す。
【００１４】
クラッドによる複合ストリップの加工硬化が大きすぎて十分な変形能が無い場合には、複合ストリップを例えば連続処理により先ず軟化焼鈍する必要があり、その際同時に合金層が形成される。その後、複合ストリップを変形させて例えば管にすることができる。
【００１５】
軟化焼鈍と、合金層形成に要する熱処理とを、単一の工程すなわち同時に行なうことが特に有利である。この併用熱処理後に複合ストリップを変形させる必要がある場合、銅−チタン合金層は損傷（破砕など）なしに変形するだけの十分な延性を備えている必要がある。そのためには、下地となるチタンストリップに対して銅ストリップを十分に薄くして、脆い合金層が厚くなり過ぎないようにする。
【００１６】
この観点から、冷媒から隔離されている層すなわちチタンまたはチタン合金の層の厚さを、冷媒に接触する層すなわち銅または銅合金の層の厚さより大幅に厚くすることが望ましい。望ましくは、銅層の厚さを０．０５〜０．２ｍｍとし、チタン層の厚さを０．２〜２．０ｍｍとする。この厚さにすると、冷媒に接触する層全体の合金化を確保できる。
【００１７】
熱処理は不活性ガス雰囲気中にて温度８００℃〜１０００℃で行なうことが望ましい。熱処理時間を５〜１５分とすることで、合金層の形成と軟化焼鈍作用とを確保できる。熱交換器のための板用ブランク材および管用ストリップ材を切り出すための複合ストリップの熱処理は連続処理により行なうことが望ましい。
【００１８】
板状熱交換器の板材用または管状熱交換器のストリップ用の複合ストリップは、チタンまたはチタン合金のストリップ（望ましくは厚さ０．４〜１．０ｍｍ）に、銅箔（望ましくは厚さ０．１ｍｍ）をクラッドすることにより製造する。従来のクラッド法、特に圧延クラッド法を利用できる。クラッドにより、銅箔とチタンストリップとを機械的に一体接合できる。得られた複合ストリップに特定の熱処理を施すが、これは不活性ガス雰囲気を維持した焼鈍炉内をストリップを搬送することによって行なうことが望ましい。熱処理温度は８００℃〜１０００℃の範囲内が望ましい。ストリップ搬送スピードは５〜２０ｍ／分とする。ストリップの炉中搬送経路を対応して設定することにより、熱処理時間を５〜１５分にすることができる。このタイプの熱処理を行なうことにより、圧延クラッド工程で大きく加工硬化した材料を軟化焼鈍できる。加えて、銅とチタンとが合金化することにより、銅−チタン合金層とチタン層との間で良好な熱伝達を確保する一体化した境界層が形成すると同時に、高い耐食性も得られる。
【国際公開パンフレット】
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2004537027.tif 000003
2004537027.tif 000004
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【国際調査報告】
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