JP3148373B2 - 硬質ウレタンフォームに接触する熱交換体の防食方法 - Google Patents

硬質ウレタンフォームに接触する熱交換体の防食方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬質ウレタンフォーム
に接触する熱交換体の防食方法に関するものである。更
に詳しくは分子中に水素原子を含むので大気中での寿命
が短いため、成層圏オゾン層の破壊や地球温暖化の問題
の少ないクロロジフルオロメタン(CHClF2 、以下
HCFC−22と略す)、クロロジフルオロエタン(C
3 CClF2 、HCFC−142b)などを発泡剤と
して使用して製造される優れた断熱性を有する硬質ウレ
タンフォームに直接接触する熱交換体(冷媒管など)の
全面腐食、孔食などの部分腐食を防ぐことができるよう
な防食方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリオール、イソシアネート、水、トリ
クロロフルオロメタン(CCl3 F、以下CFC−11
と略す)発泡剤などを原料として製造される硬質ウレタ
ンフォームは大部分が独立気泡であり、機械的強度が大
きく、断熱性が良く、その他寸法安定性、遮音性、電気
特性、耐薬品性などにも優れているので、冷蔵庫、冷凍
庫、冷凍車、アイスボックス、冷凍食品のコンテナー、
LPGタンカーのタンクなどの断熱材、カーテンウオー
ルなどのパネルの絶縁材、冷凍倉庫の屋根、ひさしなど
の建築材料、自動車の各種部材などの用途へ広く用いら
れている。
【0003】1974年、ローランド(カリフォルニア
大学)により、特定フロン[CFC−11、ジクロロジ
フルオロメタン(CFC−12)、トリクロロトリフル
オロエタン(CFC−113)、ジクロロテトラフルオ
ロエタン(CFC−114)およびクロロペンタフルオ
ロエタン(CFC−115)の5種類]による成層圏オ
ゾン層の破壊理論が発見された。オゾン層の破壊は穀物
の生産量の減少、皮膚ガンの増加など生体系への影響も
大きく、しかも特定フロンは環境中に約100年間分解
されずに存在すると言われており、また赤外吸収を示す
ため温室効果への寄与率が高く、特定フロンに対する規
制の動きが国際的にも活発化している。我が国でも19
89年7月から特定フロンの生産、使用の規制が開始さ
れ、特定フロンの生産と使用を全廃する方向が明示され
た。従って、現代社会を維持するためには特定フロンに
代わる代替物の生産や使用が重要になってきている。
【0004】このような特定フロンであるCFC−11
を発泡剤として使用せず、分子中に水素原子を含むので
大気中での寿命が短いため、成層圏オゾン層の破壊や地
球温暖化の問題が少ないHCFC−22を主体とする発
泡剤を用いた硬質ウレタンフォームが開発されている。
しかし、HCFC−22は常圧下で温度25℃の場合
に、水に0.30重量%溶解し、比較的安定であるが、
長時間にわたり特に金属などと共存する場合には、徐々
に加水分解を起こし酸性物質を生じるので金属の腐食の
原因となることが知られている。水はHCFC−22発
泡剤や炭酸ガスなどと共に発泡剤として使用されるので
硬質ウレタンフォームの発泡セル中に存在する場合もあ
り、また、冷凍庫や冷蔵庫などの連続運転による冷熱サ
イクルにより熱交換体と硬質ウレタンフォームとのわず
かな隙間からも水が侵入して、硬質ウレタンフォームが
吸水することがあるので実際上は金属の腐食の原因とな
る水の存在を避けることができない。したがって、水な
どの腐食の原因物質が実質的に存在しても冷凍庫や冷蔵
庫などの硬質ウレタンフォームと直接接触する冷媒管な
どの熱交換体の腐食を防止して、冷媒ガスリークなどの
トラブルを未然に防ぎ、長期に亘り安定運転できるよう
にすることが強く求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】HCFC−22を主体
とする発泡剤を使用して製造される硬質ウレタンフォー
ムに直接接触する熱交換体(冷媒管など)の全面腐食、
孔食などの部分腐食を防ぎ、冷媒ガスリークなどのトラ
ブルを防ぎ、長期に亘り冷凍庫や冷蔵庫などの安定運転
ができるような熱交換体の防食方法を開発する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は従来の問題
点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、防食層を設けた
熱交換体を使用することにより上記の課題を解決するこ
とができることを見いだし本発明をなすに到った。
【0007】本発明の請求項1の発明は、HCFC−2
2を主成分とする発泡剤を用いて作られた硬質ウレタン
フォームに接触する熱交換体の防食方法において、該熱
交換体の少なくとも一部に防食層を有する熱交換体を使
用することを特徴とする熱交換体の防食方法である。
【0008】本発明の熱交換体の防食方法を図1および
図2により説明する。図1は本発明の熱交換体の防食方
法を用いて作られた冷蔵(冷凍)ストッカーの断面図を
示す、図2は、図1の冷蔵(冷凍)ストッカーの蒸発器
のアルミパイプ5周辺を拡大した断面図を示す。1は圧
縮機、2は内箱、3は外箱、4は硬質ウレタンフォー
ム、5はアルミパイプ、6は凝縮器、7は防食層を示
す。アルミパイプ5の表面には塗装法によりエポキシ系
の塗料を塗布、硬化して厚さ約8μの防食層7が設けら
れている。この防食層7によりアルミパイプ5の腐食を
防止することができる。
【0009】本発明でいう硬質ウレタンフォーム4はポ
リオール、イソシアネート、水、HCFC−22発泡剤
などを原料として製造される硬質ウレタンフォームであ
り、気泡は大部分が独立気泡でありしかも均一に分布し
ていてフロスボイドなどの欠陥がないので、機械的強度
が大きく、難燃性、寸法安定性、遮音性、電気特性、耐
薬品性などが優れており、低温における断熱性が良く、
業務用あるいは家庭用の冷蔵庫、冷凍庫、冷凍車、アイ
スボックス、冷凍食品のコンテナーなどの断熱材として
良好に使用することができるものである。本発明で用い
る硬質ウレタンフォームにはその使用目的に応じて有機
充填剤、無機充填剤、酸化防止剤、滑剤、有機あるいは
無機系顔料、紫外線防止剤、分散剤、中和剤、可塑剤、
核剤などが添加されたものであってもよい。
【0010】本発明でHCFC−22と共に用いること
ができる発泡剤は、水、炭酸ガス、窒素ガス、空気など
公知の発泡剤、およびHCFC−142b、HFC−1
34a、HFC−134、HFC−152aなどの水素
含有フロンなどを挙げることができる。
【0011】本発明で用いる熱交換体の例として上記の
蒸発器のアルミパイプ(冷媒管)5を挙げたが、形状は
パイプ状のものだけでなく、中空板状のもの、中空棒状
のもの、中空角状のものなどいずれでもよく特に限定さ
れるものではない。これらの熱交換体は公知の方法や手
段を用いて熱交換率を向上させたものでもよく、例えば
フィンを付けたり、凹凸表面としたりしたものでもよ
い。凹凸表面を有する中空板状の熱交換体の例として、
アルミロールボンドエバポレーターを挙げることができ
る。上記熱交換体の材質は銅やその合金、アルミニウム
やその合金などの熱伝導性の良いものを挙げることがで
きるが、特に限定されるものではない。
【0012】本発明においては、上記の硬質ウレタンフ
ォームに直接的に接触する熱交換体の外表面の少なくと
も一部、例えば腐食の起きやすい箇所に防食層を有する
熱交換体を使用したり、あるいは全面的に防食層を有す
る熱交換体を使用したりすることが肝要である。本発明
においては熱交換体と同様な理由で腐食が発生するか、
あるいは腐食が発生する恐れがある外箱3や内箱2など
も本発明に関する防食層を設けても差し支えない。
【0013】上記防食層としては、化学的、電気化学的
手段による保護膜、酸化皮膜や不動態皮膜、および公知
の方法により施工することができる熱可塑性プラスチッ
クあるいは熱硬化性プラスチックの被覆(被覆方法とし
ては、例えば押出被覆、スプレー被覆、プラスチックチ
ューブによる被覆、粉体塗装、電着塗装、ディップコー
ティングなどがある)、あるいは塗料、絶縁油、グリー
スなどの塗布、焼き付け、硬化などを行った皮膜などを
挙げることができるが、熱交換体の腐食を防止できるよ
うな防食層であればよく、これらに限定されるものでは
ない。
【0014】上記防食層の厚さとしては、0.1μ〜
1.0mm程度であるが、これも冷凍機や冷蔵庫の大き
さ、設計などにより異なるので一概に決めることはでき
ない。熱交換体の腐食を防止できるような防食層厚さで
あればよく、適宜決められるものである。
【0015】
【作用】下表(表1)にHCFC−22の種々の物質系
に対する加水分解度を示した。
【表1】 なお、空気が共存する場合には、金属の腐食がさらに促
進されることが知られている。
【0016】アルミニウムやその合金についてはその不
動態が安定である中性付近の水中で使われることが多い
ので、全面腐食は少なくても、不動態下での局部腐食す
なわち孔食が発生すると考えられており、水中に存在す
るある種のアニオン、たとえばSO4 2- ,SiO3 2-
CrO4 2- ,PO4 3- などやCl- があり、さらに水中
の溶存酸素、塩素ガス、過酸化物などの酸化剤が加わっ
て孔食が問題となる。銅やその合金その他のものについ
ても上記のアルミニウムの場合と同様な考え方で腐食が
進行すると思われる。上記のようにHCFC−22が徐
々に加水分解を起こして酸性物質を生じたとしても、上
記硬質ウレタンフォームに接触する熱交換体として、表
面が防食層を有する熱交換体を使用すると、冷凍庫や冷
蔵庫などの連続運転による冷熱サイクルにより熱交換体
と硬質ウレタンフォームとのわずかな隙間から水が侵入
することを防ぐことができ、特に上記酸性物質および水
との直接接触が避けられるので熱交換体の腐食を防止す
ることができるものと考えられる。このようにして水や
酸性物質が実質的に存在しても上記熱交換体の腐食を防
止して、冷媒ガスリークなどのトラブルを未然に防ぎ、
長期に亘り安定運転できるようになる。
【0017】
【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
下記の処方により、ポリオール、発泡剤、触媒、シリコ
ン分散剤を混合した成分A、イソシアネート成分Bを大
型のミキシングヘッドの付いた発泡機を用いて図1に示
す硬質ウレタンフォーム4を有する冷蔵庫(50cm×
50cm)を作った。硬質ウレタンフォーム4の物性を
測定し表2に示した。
【0018】
【表2】 (単位:重量部)硬質ウレタンフォーム 1 2 3 成分A ポリオール 100 100 100 発泡剤HCFC-22 10 6 HCFC-142b 4 CFC-11 16 触媒 0.64 0.64 0.64 シリコーン分散剤 0.64 0.64 0.64 水 1 1 1 成分Bイソシアネート 140 140 140 フォームの物性 密度(kg/m3 ) 34 34 34 クローズセル(%) 95 95 95 抗張力(Kg/cm2 ) 2.4 2.4 2.4難燃性 自消 自消 自消
【0019】蒸発器5としてはアルミニウムパイプおよ
び銅パイプ(外径8mm)のものを用いた。これらのパ
イプは脱脂後、市販のエポキシ系塗料をスプレー塗装
(静電塗装)し、加熱して約15程度空気中で焼き付
け、乾燥し、皮膜厚さ10μ程度の防食層を設けたもの
を実施例で使用した。 (運転条件) 温度 :−15〜−20℃ 期間 :1ケ月(40日間運転)、1991年9月
より運転開始。 3ケ月(80日間運転) 6け月(180日間運転) 雰囲気 :常温常湿雰囲気。 実際の運転条件に即した運転条件で連続運転テストを行
った。
【0020】(比較例)硬質ウレタンフォーム1〜3を
用いたものにつき、1,3,6ケ月連続運転した後、ア
ルミパイプおよび銅パイプがどのような影響(腐食)を
受けたかを調べた。比較例では上記防食層のないアルミ
ニウムパイプおよび銅パイプを用いた。結果を表3に示
す。
【0021】
【表3】
【0022】銅パイプ ・実体顕微鏡による観察では、1ケ月の物と3ケ月のも
のとでは大きな差はなかった。 表面に黒色斑点状の腐食が多数見られたが、その深さは
浅く問題はない。 アルミニウムパイプ ・実体顕微鏡による観察では、1ケ月後のものに孔食と
思われる腐食が5ケ所見つかった。 ・万能pH試験紙によるウレタンフォームに吸収されて
いた水のpHは、pH≒7であった。 ・SEM・EPMA分析によると、腐食部分にNa,C
l,O,K,S,Caが検出された。正常部分にもN
a,Clが検出された。
【0023】(実施例)硬質ウレタンフォーム1〜3を
用いたものにつき、1,3,6ケ月連続運転した後、防
食層を設けたアルミパイプおよび銅パイプがどのような
影響(腐食)を受けたかを調べた。1,3,6ケ月連続
運転した後、防食層を施したアルミパイプおよび銅パイ
プを調べたが、腐食は全く見られなかった。硬質ウレタ
ンフォーム3を用いた例は従来法の例であり、CFC−
11を用いたのでオゾン層破壊の問題や地球温暖化の問
題がある。
【0024】
【発明の効果】本発明は、分子中に水素原子を含むので
大気中での寿命が短いため、成層圏オゾン層の破壊や地
球温暖化の問題の少ないHCFC−22あるいは更にH
CFC−142bなどを発泡剤として用いて製造される
硬質ウレタンフォームに直接接触する熱交換体の防食方
法を提供するものであり、該熱交換体の少なくとも一部
に防食層を有する熱交換体を使用することにより、HC
FC−22が加水分解されてできる酸性物質や水が実質
的に存在しても熱交換体の腐食を防止して、冷媒ガスリ
ークなどのトラブルを未然に防ぎ、長期に亘り冷蔵庫や
冷凍庫などを安定運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 冷蔵(冷凍)ストッカーの断面図を示す。
【図2】 冷蔵(冷凍)ストッカーの蒸発器のアルミパ
イプ5周辺を拡大した断面図を示す。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 内箱 3 外箱 4 硬質ウレタンフォーム 5 アルミパイプ 6 凝縮器 7 防食層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 19/02 C23F 11/00 F25D 23/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 HCFC−22を主成分とする発泡剤を
    用いて作られた硬質ウレタンフォームに接触する熱交換
    体の防食方法において、該熱交換体の少なくとも一部に
    防食層を有する熱交換体を使用することを特徴とする熱
    交換体の防食方法。
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