JP5854632B2 - How to remove scale - Google Patents
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Description
本発明は、給湯器などにおける熱交換器の伝熱面に付着したスケールの除去方法に関する。 The present invention relates to a method for removing scale adhered to a heat transfer surface of a heat exchanger in a water heater or the like.
給湯器は、熱源からの熱を熱交換器の伝熱管を通る水又は伝熱管の周囲の水に与えて昇温することで給湯を行っている。しかし、水道水などを昇温する場合、水中のミネラル成分(例えば、カルシウムなど)が特定の条件下で濃縮され、伝熱管の表面にスケールとして付着する。このスケールの付着は、熱交換器の熱交換効率を低下させると共に、伝熱管の通水に支障をきたすこともある。 The hot water heater supplies hot water by applying heat from a heat source to water passing through the heat transfer tube of the heat exchanger or water around the heat transfer tube to raise the temperature. However, when the temperature of tap water or the like is increased, mineral components (for example, calcium and the like) in the water are concentrated under specific conditions and adhere as a scale to the surface of the heat transfer tube. The adhesion of the scale may reduce the heat exchange efficiency of the heat exchanger and may interfere with the water flow through the heat transfer tube.
スケール付着の問題を解決する方法として、様々な技術が提案されると共に実用化されている。例えば、付着したスケールを薬剤で処理することによって溶解除去する方法(例えば、特許文献1参照)や、付着したスケールを超音波振動などの物理的手法で除去する方法(例えば、特許文献2参照)などがある。その他、水中のミネラル成分を低減する方法もある。 Various techniques have been proposed and put into practical use as a method for solving the problem of scale adhesion. For example, a method of dissolving and removing the attached scale by treating with a chemical (for example, see Patent Document 1), and a method of removing the attached scale by a physical method such as ultrasonic vibration (for example, see Patent Document 2). and so on. In addition, there is a method for reducing mineral components in water.
しかしながら、薬剤を用いる方法は、酸性の水溶液や特殊な薬液が必要になる場合が多く、一般家庭内で容易に使用することができないという問題がある。また、物理的手法を用いる方法は、複雑な構造を有する熱交換器の伝熱面に付着したスケールを確実且つ十分に除去することが難しいという問題がある。さらに、その他の方法でも、スケールの除去効果を確実且つ十分に得ることはできていない。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱交換器の伝熱面に付着したスケールを簡易且つ効果的に除去することが可能なスケールの除去方法及び給湯器を提供することを目的とする。
However, the method using a drug often requires an acidic aqueous solution or a special chemical solution, and has a problem that it cannot be easily used in a general household. Moreover, the method using a physical method has a problem that it is difficult to reliably and sufficiently remove the scale attached to the heat transfer surface of the heat exchanger having a complicated structure. Further, the scale removal effect cannot be obtained reliably and sufficiently by other methods.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a scale removal method and a water heater that can easily and effectively remove the scale attached to the heat transfer surface of the heat exchanger. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、特定の水溶性高分子を溶解した水溶液を熱交換器の伝熱面に接触させて乾燥することにより、水溶液の水分蒸発に伴う体積収縮を生じさせ、熱交換器の伝熱面に付着したスケールを水溶性高分子の膜と共に簡易且つ効果的に除去し得ることを見出した。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors contacted the aqueous solution in which a specific water-soluble polymer is dissolved with the heat transfer surface of the heat exchanger and dried it, so that the water content of the aqueous solution was reduced. It has been found that the scale shrinkage caused by evaporation and the scale adhering to the heat transfer surface of the heat exchanger can be easily and effectively removed together with the water-soluble polymer film.
すなわち、本発明は、熱交換器の伝熱管の内表面に付着したスケールの除去方法であって、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンである2種の水溶性高分子を溶解した水溶液を前記内表面に接触させて液膜を形成する工程と、前記液膜を乾燥させることにより、前記内表面に前記水溶性高分子の膜を形成すると共に、前記液膜の乾燥に伴う体積収縮によって前記水溶性高分子の膜中に前記スケールを取り込みつつ前記スケールを前記内表面から剥離させる工程と、前記伝熱管の内部に水を注入することにより、前記水溶性高分子の膜を溶解しつつ、前記スケールを前記内表面から除去する工程とを含むことを特徴とするスケールの除去方法である。 That is, the present invention is a method for removing scale adhered to the inner surface of a heat exchanger tube of a heat exchanger, wherein an aqueous solution in which two kinds of water-soluble polymers that are polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone are dissolved is brought into contact with the inner surface. Forming the liquid film, and drying the liquid film to form the water-soluble polymer film on the inner surface, and the water-soluble polymer by volume contraction accompanying the drying of the liquid film. Removing the scale from the inner surface while taking the scale into the film, and injecting water into the heat transfer tube to dissolve the water-soluble polymer film, And removing the scale from the inner surface .
本発明によれば、熱交換器の伝熱面に付着したスケールを簡易且つ効果的に除去することが可能なスケールの除去方法及び給湯器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the scale removal method and water heater which can remove the scale adhering to the heat-transfer surface of a heat exchanger simply and effectively can be provided.
実施の形態1.
本実施の形態のスケールの除去方法(以下、「スケール除去方法」という。)は、熱交換器の伝熱面に付着したスケールを対象とする。
本明細書において「熱交換器」とは、温度の高い物体から低い物体へ効率的に熱を移動させる機器のことを意味する。この熱交換器は、給湯器、空気調和機、ボイラーなどにおいて一般に具備されているものであればよく、その種類は特に限定されない。また、本明細書において「熱交換器の伝熱面」とは、熱交換器の熱交換作用を担う伝熱部分(例えば、伝熱管など)の表面のことを意味する。この熱交換器の伝熱面も特に限定されず、例えば、管状、球状、円筒状、箱状などの伝熱部分の内表面又は外表面や、平面状の伝熱部分の表面などが挙げられる。
Embodiment 1 FIG.
The scale removal method of the present embodiment (hereinafter referred to as “scale removal method”) is intended for the scale attached to the heat transfer surface of the heat exchanger.
As used herein, “heat exchanger” means a device that efficiently transfers heat from a high temperature object to a low temperature object. The heat exchanger is not particularly limited as long as it is generally provided in a water heater, an air conditioner, a boiler, and the like. Moreover, in this specification, the "heat exchanger surface of a heat exchanger" means the surface of the heat transfer part (for example, heat exchanger tube etc.) which bears the heat exchange effect | action of a heat exchanger. The heat transfer surface of the heat exchanger is not particularly limited, and examples thereof include an inner surface or an outer surface of a heat transfer portion such as a tubular shape, a spherical shape, a cylindrical shape, and a box shape, and a surface of a flat heat transfer portion. .
給湯器において水道水などを昇温させる場合、水中のミネラル成分(例えば、カルシウムなど)の濃度が徐々に高くなり、飽和点を超えるとスケールとしてミネラル成分が熱交換器の伝熱面に析出する。このスケールは、初期段階において、熱交換器の伝熱面に微結晶として点状に付着するが、時間が経過するにつれてスケールが徐々に成長し、熱交換器の伝熱面の全体を厚く覆うようになる。本実施の形態のスケール除去方法は、熱交換器の伝熱面の全体を厚く覆うように付着したスケールではなく、初期段階のスケール(すなわち、熱交換器の伝熱面に微結晶として点状に付着したスケール)を対象とする。 When the temperature of tap water is raised in a water heater, the concentration of mineral components (for example, calcium) in water gradually increases, and when the saturation point is exceeded, the mineral components are deposited on the heat transfer surface of the heat exchanger as a scale. . This scale adheres to the heat transfer surface of the heat exchanger in the form of fine crystals in the initial stage, but the scale gradually grows as time elapses and covers the entire heat transfer surface of the heat exchanger thickly. It becomes like this. The scale removal method of the present embodiment is not a scale attached so as to cover the entire heat transfer surface of the heat exchanger thickly, but an initial scale (that is, dot-like crystals on the heat transfer surface of the heat exchanger). Target).
熱交換器の伝熱面におけるスケールの付着状態は、目視観察によって確認することが可能であるが、各種測定法によって確認することも可能である。測定法の例としては、反射率や透過率などの光学的な測定法、電気抵抗や電界などの電気的な測定法、熱容量や熱伝導度などの測定法が挙げられる。また、当業者であれば、水中のミネラル成分の量や経験に基づき、スケールの付着状態を予測することも可能である。
本実施の形態のスケール除去方法は、一定間隔で実施することによって所望の効果を得ることができるが、上記のようにしてスケールの付着状態を確認又は予測し、適切なタイミングで実施することによって無駄がなく所望の効果を得ることが可能になる。
The adhesion state of the scale on the heat transfer surface of the heat exchanger can be confirmed by visual observation, but can also be confirmed by various measurement methods. Examples of measurement methods include optical measurement methods such as reflectance and transmittance, electrical measurement methods such as electric resistance and electric field, and measurement methods such as heat capacity and thermal conductivity. Those skilled in the art can also predict the state of scale adhesion based on the amount and experience of mineral components in the water.
The scale removal method of the present embodiment can obtain a desired effect by being carried out at regular intervals, but by confirming or predicting the state of scale adhesion as described above, and carrying out at an appropriate timing. A desired effect can be obtained without waste.
以下、図面を参照して本実施の形態のスケール除去方法を説明する。
図1(a)〜(d)は、熱交換器の伝熱管の断面図である。なお、この図では、伝熱面として伝熱管の内表面を想定したが、その他の部分(例えば、外表面など)であっても適用可能であることは言うまでもない。
熱交換器を備えた機器(例えば、給湯器)の使用により、熱交換器の伝熱管1の伝熱面(図1では内表面)にスケール2が付着する<図1(a)>。スケール2は、初期段階において、熱交換器の伝熱管1の内表面に微結晶として点状に付着する。熱交換器の伝熱管1の表面にスケール2が付着し続けると、スケール2が熱交換器の伝熱管1の内表面の全体を厚く覆うようになり、スケール2の除去が難しくなる。したがって、スケール2が熱交換器の伝熱管1の内表面の全体を厚く覆う前に、本実施の形態のスケール除去方法を行う必要がある。
Hereinafter, the scale removal method of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a)-(d) is sectional drawing of the heat exchanger tube of a heat exchanger. In this figure, the inner surface of the heat transfer tube is assumed as the heat transfer surface, but it goes without saying that it can be applied to other portions (for example, the outer surface).
By using a device (for example, a water heater) provided with a heat exchanger, the
熱交換器の伝熱管1の内表面に微結晶として点状に付着した状態のスケール2を除去するために、まず、水溶性高分子を溶解した水溶液を伝熱管1の内表面に接触させる<図1(b)>。これにより、水溶性高分子を溶解した水溶液は、熱交換器の伝熱管1の内表面を被覆し、スケール2を取り込んだ液膜3を形成する。
In order to remove the
水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンから選択される少なくとも1種が用いられる。これらの物質は、人体に対する安全性が高く、また金属などを腐食させないため、使用上の問題が少ない。また、これらの物質は、天然の親水性高分子のようにカルシウムイオンなどの存在によって不溶化することもないため、下記で詳述するような水溶性高分子の膜を水洗除去する場合に有利である。特に、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとを組み合わせて用いた場合、水溶性高分子の膜の水洗除去を迅速に行うことが可能になる。 As the water-soluble polymer, at least one selected from polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone is used. These substances are highly safe for the human body and do not corrode metals or the like, so there are few problems in use. In addition, since these substances are not insolubilized by the presence of calcium ions or the like unlike natural hydrophilic polymers, they are advantageous when washing and removing a water-soluble polymer film as described in detail below. is there. In particular, when polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone are used in combination, the water-soluble polymer film can be quickly removed by washing with water.
ポリビニルアルコールは、水への溶解性の観点から、ケン化度が90%以下のものが好ましい。ケン化度が90%を超えると、水への溶解性が十分でないことがある。
また、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンは、重合度が300以上30,000以下であることが好ましい。重合度が300未満であると、水溶性高分子の膜の強度が小さくなる結果、スケール2の除去効果が十分に得られないことがある。一方、重合度が30,000を超えると、水溶性高分子の膜の水洗除去に時間がかかりすぎることがある。
The polyvinyl alcohol preferably has a saponification degree of 90% or less from the viewpoint of solubility in water. If the saponification degree exceeds 90%, the solubility in water may not be sufficient.
The polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone preferably have a degree of polymerization of 300 or more and 30,000 or less. If the degree of polymerization is less than 300, the strength of the water-soluble polymer film decreases, and as a result, the removal effect of
水溶性高分子を溶解した水溶液中の水溶性高分子の濃度としては、特に限定されないが、好ましくは1.5質量%以上30質量%以下、より好ましくは3質量%以上20質量%以下である。水溶性高分子の濃度が1.5質量%未満であると、水溶性高分子の膜が薄くなり、スケール2の除去効果が十分に得られないことがある。一方、水溶性高分子の濃度が30質量%を超えると、水溶液の流動性が低下してしまい、水溶液を伝熱管1の表面に接触させることが困難になる場合がある。
The concentration of the water-soluble polymer in the aqueous solution in which the water-soluble polymer is dissolved is not particularly limited, but is preferably 1.5% by mass to 30% by mass, more preferably 3% by mass to 20% by mass. . If the concentration of the water-soluble polymer is less than 1.5% by mass, the film of the water-soluble polymer may become thin, and the
水溶液には、任意成分として、キレート化剤、pH調整剤、界面活性剤などの公知の成分を配合することができる。
キレート化剤は、スケール2を構成する金属をイオン化して溶解することにより、スケール2を除去し易くする効果を与える。また、キレート化剤は、水溶性高分子の不溶化を抑制する効果も与える。キレート化剤としては、特に限定されないが、例えば、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、メチルグリシン二酢酸(MGDA)、及びこれらの誘導体や塩が挙げられる。また、キレート化剤に一般に分類されないものであっても、金属イオン成分と相互作用するもの、例えば、シュウ酸やポリアクリル酸などのカルボン酸類、各種のアミノ酸やタンパク質などを用いることもできる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶性高分子を溶解した水溶液中のキレート化剤の濃度は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、一般に0.1質量%以上5.0質量%以下である。
Known components such as chelating agents, pH adjusters, and surfactants can be blended in the aqueous solution as optional components.
The chelating agent has an effect of easily removing the
The concentration of the chelating agent in the aqueous solution in which the water-soluble polymer is dissolved is not particularly limited as long as it does not inhibit the effect of the present invention, but is generally 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less.
pH調整剤は、スケール2を溶解し易くする効果を与える。スケール2には溶解し易いpH条件が存在し、例えば、炭酸カルシウムを主成分とするものは、pHを低くすることによってスケール2の溶解性が向上する。pH調整剤としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、シュウ酸、クエン酸などの有機酸が挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶液中のpH調整の濃度は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは0.05質量%以上2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上1質量%以下である。特に、この水溶液中のpH調整剤の含有量は、一般的なスケール除去剤中のpH調整剤の含有量に比べて少ないため、コスト、廃液処理、伝熱面の腐食発生などの問題を抑制することが可能である。pH調整剤の濃度が0.05質量%未満であると、配合量が少なすぎてしまい、pH調整剤の添加による効果が十分に得られない。一方、pH調整剤の濃度が2質量%を超えると、伝熱面に金属を使用している場合に腐食などの問題が生じることがある。
The pH adjuster has an effect of facilitating dissolution of the
The concentration of pH adjustment in the aqueous solution is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is preferably 0.05% by mass or more and 2% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 1% by mass. It is as follows. In particular, the content of the pH adjuster in this aqueous solution is less than the content of the pH adjuster in the general scale remover, which suppresses problems such as cost, waste liquid treatment, and occurrence of corrosion on the heat transfer surface. Is possible. When the concentration of the pH adjuster is less than 0.05% by mass, the blending amount is too small, and the effect of adding the pH adjuster cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the concentration of the pH adjusting agent exceeds 2% by mass, problems such as corrosion may occur when a metal is used for the heat transfer surface.
スケール2の表面や伝熱面は、汚染などによって撥水化していることがあり、また、後述するように伝熱面を予め撥水化させることが有効な場合もある。撥水性の表面に対して水溶液を十分に接触させるために、界面活性剤を水溶液に配合することが好ましい。また、界面活性剤の起泡性を利用し、水溶液を泡立てた後に伝熱管1の内表面と接触させれば、当該水溶液の使用量を低減することも可能になる。
The surface and heat transfer surface of the
界面活性剤としては、常温(25℃)で水に可溶であれば特に限定されないが、例えば、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを用いることができる。非イオン性界面活性剤の例としては、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸、多価アルコール、アルキルアミン、油脂、ポリプロピレングリコールなどのポリエチレングリコール付加物、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ショ糖、多価アルコール、アルカノールアミンの脂肪酸エステル類などが挙げられる。陰イオン界面活性剤の例としては、カルボン酸塩類、硫酸エステル塩類、スルホン酸塩類、リン酸エステル類などが挙げられる。陽イオン界面活性剤の例としては、アミン塩型、第4級アンモニウム塩型などが挙げられる。両性界面活性剤の例とし、アミノ酸型、ベタイン型などが挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶液中の界面活性剤の濃度は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、一般に0.05質量%以上5.0質量%以下である。
The surfactant is not particularly limited as long as it is soluble in water at room temperature (25 ° C.). For example, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants are used. An agent or the like can be used. Examples of nonionic surfactants include higher alcohols, alkylphenols, fatty acids, polyhydric alcohols, alkylamines, oils and fats, polyethylene glycol adducts such as polypropylene glycol, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, sucrose, polyvalent Examples include alcohols and fatty acid esters of alkanolamine. Examples of anionic surfactants include carboxylates, sulfate esters, sulfonates, phosphate esters and the like. Examples of the cationic surfactant include amine salt type and quaternary ammonium salt type. Examples of amphoteric surfactants include amino acid types and betaine types. These can be used alone or in combination of two or more.
The concentration of the surfactant in the aqueous solution is not particularly limited as long as it does not inhibit the effects of the present invention, but is generally 0.05% by mass or more and 5.0% by mass or less.
水溶液を伝熱管1の内表面に接触させる方法としては、特に限定されないが、伝熱管1の内部に水溶液を注入すればよい。なお、伝熱面が熱交換器の伝熱管1の外表面などである場合も、特に限定されないが、スプレー塗布や流し塗りなどの公知方法で水溶液を塗布すればよい。
伝熱管1の内表面に対する水溶液の接触の度合いは、特に限定されず、水溶液が伝熱管1の内表面を被覆し、スケール2を取り込んだ液膜3を形成し得る程度であればよい。
A method for bringing the aqueous solution into contact with the inner surface of the heat transfer tube 1 is not particularly limited, but the aqueous solution may be injected into the heat transfer tube 1. In addition, when the heat transfer surface is the outer surface of the heat transfer tube 1 of the heat exchanger or the like, the aqueous solution may be applied by a known method such as spray coating or flow coating.
The degree of contact of the aqueous solution with the inner surface of the heat transfer tube 1 is not particularly limited as long as the aqueous solution can cover the inner surface of the heat transfer tube 1 and form the
次に、伝熱管1の内表面に形成された液膜3の乾燥を行い、流動性のない水溶性高分子の膜4を形成する<図1(c)>。このとき、スケール2は、液膜3中に取り込まれているために水溶性高分子との密着性が高く、水溶液の水分蒸発に伴う体積収縮によって、液膜3中に取り込まれたスケール2にも収縮力が作用する。その結果、スケール2が伝熱管1の内表面から剥離して除去される。また、スケール2と共に、水溶性高分子の膜4も伝熱管1の内表面から剥離して除去される。
水溶液から形成される液膜3の乾燥方法としては、特に限定されないが、伝熱管1の内部に空気を送り込んだり、熱交換器の加熱機能を利用して加熱して乾燥を促進させたりすればよい。
Next, the
The drying method of the
液膜3を乾燥することによって形成される水溶性高分子の膜4の膜厚は、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上である。ここで、当該膜厚は、約60℃の温度の気流下で液膜3を乾燥させて得られた水溶性高分子の膜4の膜厚を意味する。水溶性高分子の膜4の膜厚が1μm未満であると、スケール2に作用する収縮力が小さくなり、伝熱管1の内表面からスケール2を十分に除去することができない場合がある。
The film thickness of the water-soluble polymer film 4 formed by drying the
次に、必要であれば、水溶性高分子の膜4を水と接触させる<図1(d)>。これにより、水溶性高分子の膜4が水に溶解し、水溶性高分子及びスケール2が水と共に伝熱管1の内表面から除去される。
水溶性高分子の膜4を水と接触させる方法としては、特に限定されないが、伝熱管1の内部に水を注入すればよい。なお、伝熱面が熱交換器の伝熱管1の外表面などである場合には、スプレー塗布や流し塗りなどの公知方法で水を適用すればよい。
Next, if necessary, the water-soluble polymer film 4 is brought into contact with water <FIG. 1 (d)>. Accordingly, the water-soluble polymer film 4 is dissolved in water, and the water-soluble polymer and the
A method for bringing the water-soluble polymer film 4 into contact with water is not particularly limited, but water may be injected into the heat transfer tube 1. When the heat transfer surface is the outer surface of the heat transfer tube 1 of the heat exchanger, water may be applied by a known method such as spray coating or flow coating.
上記のようにして行われる本実施の形態のスケール除去方法は、水溶性高分子を含む水溶液の水分蒸発に伴う体積収縮によって、水溶性高分子の膜4と共にスケール2を除去することができるので、従来の物理的なスケール除去方法では処理できない複雑な構造を有する熱交換器の伝熱面に付着したスケール2を除去することが可能になる。
The scale removal method of the present embodiment performed as described above can remove the
また、本実施の形態のスケール除去方法では、スケール2や水溶性高分子の膜4を剥離し易くする観点から、伝熱面に撥水性被膜を予め形成しておくことが好ましい。
撥水性被膜の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、フッ素系のシランカップリング剤などの反応剤を用いた疎水化処理、PTFEを複合させたニッケルめっきなどの疎水化めっき処理、シリコーンやフッ素樹脂による塗装などが挙げられる。これらの中でも、熱交換器の耐水性や耐熱性を考慮すると、フッ素樹脂による塗装を行うことが好ましい。特に、フッ素系溶剤を溶剤とする各種フッ素樹脂コーティング剤、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)塗料、フッ化エチレンプロピレン(FEP)塗料、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)塗料、PTFE/PFA複合塗料、その他の変性塗料などを用いた焼付け塗装を行うことが好ましい。
In the scale removal method of the present embodiment, it is preferable to form a water-repellent coating in advance on the heat transfer surface from the viewpoint of facilitating peeling of the
The method for forming the water-repellent coating is not particularly limited. For example, hydrophobic treatment using a reactive agent such as a fluorine-based silane coupling agent, hydrophobic plating treatment such as nickel plating combined with PTFE, silicone, For example, painting with fluororesin. Among these, in consideration of water resistance and heat resistance of the heat exchanger, it is preferable to perform coating with a fluororesin. In particular, various fluororesin coating agents using a fluorine-based solvent as a solvent, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) paint, fluoroethylenepropylene (FEP) paint, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) paint It is preferable to carry out baking coating using a PTFE / PFA composite paint, other modified paints, and the like.
次に、本実施の形態のスケール除去方法を、給湯タンク内に注入された水を加熱する熱交換器を有する給湯器に適用する場合の実際の具体例を説明する。
給湯タンク内に設けられる熱交換器は、給湯タンク内の水を熱交換器によって加温するものであり、銅管から一般に形成され、銅管がコイル状になったり、導管表面に凹凸が形成されている。そのため、銅管の表面に形成されるスケール2の除去を物理的手法などによって行うことは困難である。
本実施の形態のスケール除去方法では、まず、給湯タンクの排水を行った後、水溶性高分子を溶解した水溶液を給湯タンクに導入して銅管の表面と接触させる。次に、銅管の表面に形成された液膜3の乾燥を行う。
銅管の表面に疎水性被膜が予め形成されている場合、スケール2を取り込んだ水溶性高分子の膜4は銅管の表面から自然に剥離するので、給湯タンクに開口部がある場合には、剥離した水溶性高分子の膜4を開口部から除去することができる。
銅管の表面に疎水性被膜が予め形成されていない場合、スケール2を取り込んだ水溶性高分子の膜4は銅管の表面から剥離し難いが、給湯タンク内に水を注入することにより、水溶性高分子の膜4を溶解して除去することができる。
Next, an actual specific example in the case where the scale removal method of the present embodiment is applied to a water heater having a heat exchanger for heating water injected into the hot water tank will be described.
The heat exchanger provided in the hot water tank heats the water in the hot water tank by the heat exchanger, and is generally formed from a copper pipe, and the copper pipe is coiled or uneven on the conduit surface. Has been. Therefore, it is difficult to remove the
In the scale removal method of the present embodiment, first, the hot water tank is drained, and then an aqueous solution in which the water-soluble polymer is dissolved is introduced into the hot water tank and brought into contact with the surface of the copper pipe. Next, the
When a hydrophobic coating is formed in advance on the surface of the copper tube, the water-soluble polymer film 4 incorporating the
When a hydrophobic coating is not formed in advance on the surface of the copper tube, the water-soluble polymer film 4 incorporating the
次に、本実施の形態のスケール除去方法を、管内を通る水を加熱する熱交換器を有する給湯器に適用する場合の実際の具体例を説明する。
本実施の形態のスケール除去方法としては、熱交換器の管を一旦取り外して行う方法、又は水溶性高分子を溶解した水溶液を注入するための専用の注入口を給湯器に設ける方法がある。
専用の注入口を設ける場合、管に満たされた水を排除した後に水溶液を注入することが好ましいが、水溶液を注入することによって管に満たされた水を押出し排除してもよい。水溶液の注入後、空気(必要であれば加温した空気)を管に導入することによって水溶性高分子の膜4を形成させる。このとき、加熱を行うことによって水溶性高分子の膜4の形成を促進させてもよい。次に、管に水を注入することによって、スケール2を取り込んだ水溶性高分子の膜4を溶解して除去すればよい。
Next, an actual specific example in the case of applying the scale removing method of the present embodiment to a water heater having a heat exchanger for heating water passing through the pipe will be described.
As the scale removal method of the present embodiment, there is a method in which the tube of the heat exchanger is once removed, or a method in which a dedicated inlet for injecting an aqueous solution in which a water-soluble polymer is dissolved is provided in the water heater.
When a dedicated inlet is provided, it is preferable to inject the aqueous solution after removing the water filled in the tube, but the water filled in the tube may be pushed out by injecting the aqueous solution. After the injection of the aqueous solution, air (heated air if necessary) is introduced into the tube to form the water-soluble polymer film 4. At this time, the formation of the water-soluble polymer film 4 may be promoted by heating. Next, the water-soluble polymer film 4 incorporating the
実施の形態2.
本実施の形態の給湯器は、上記のスケール除去方法を実施するのに最適な構造を有しており、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンから選択される少なくとも1種の水溶性高分子を溶解した水溶液と、空気とを熱交換器の伝熱面に供給するための少なくとも1つの注入口を具備し、前記水溶液を前記伝熱面に接触させて乾燥することにより、前記水溶液の水分蒸発に伴う体積収縮によって前記水溶性高分子の膜中にスケールを取り込みつつ前記スケールを前記伝熱面から剥離させることを特徴とする。
注入口は、水溶性高分子及び空気の両方に共通のものであっても、水溶液及び空気のそれぞれに専用のものであっても構わない。
このように水溶液や空気を熱交換器の伝熱面に供給するための注入口を設けることにより、給湯器の熱交換器におけるスケール2の除去を効率良く実施することができるようになる。
The water heater of the present embodiment has an optimum structure for carrying out the above-described scale removal method, and an aqueous solution in which at least one water-soluble polymer selected from polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone is dissolved. And volume shrinkage accompanying water evaporation of the aqueous solution by providing at least one inlet for supplying air to the heat transfer surface of the heat exchanger and drying the aqueous solution in contact with the heat transfer surface The scale is peeled off from the heat transfer surface while incorporating the scale into the water-soluble polymer film .
The inlet may be common to both the water-soluble polymer and air, or may be dedicated to each of the aqueous solution and air.
Thus, by providing the inlet for supplying the aqueous solution or air to the heat transfer surface of the heat exchanger, the removal of the
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
熱交換器として、直径10mmの銅管から形成され、銅管の外側から沸騰水で加熱することによって銅管内を通る水を60℃に昇温できる熱交換器を用いた。熱交換器によって昇温させる水には、炭酸カルシウム微粉末を添加して混合した後、濾過した水道水を用いた。60分の通水後、銅管を切断して銅管の内表面を顕微鏡観察によって確認したところ、カルシウムスケール微結晶が多数付着していることが確認された。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates the detail of this invention, this invention is not limited by these.
As the heat exchanger, a heat exchanger formed of a copper tube having a diameter of 10 mm and capable of raising the temperature of water passing through the copper tube to 60 ° C. by heating with boiling water from the outside of the copper tube was used. As water to be heated by the heat exchanger, calcium carbonate fine powder was added and mixed, and then filtered tap water was used. After passing water for 60 minutes, the copper tube was cut and the inner surface of the copper tube was confirmed by microscopic observation. As a result, it was confirmed that many calcium scale microcrystals were adhered.
(実施例1〜7及び比較例2〜3)
上記のようにしてカルシウムスケールを付着させた銅管に、下記の表1に示す組成の水溶液を注入した後、空気を流して余剰な水溶液を排出し、さらに5分間空気を流すことによって銅管の内表面に水溶性高分子の膜を形成させた。
次に、銅管に水を60秒間流すことによって水溶性高分子の膜を溶解して除去した。
なお、実施例1〜3及び5〜7は参考例である。
(比較例1)
水溶液による処理は行わず、上記のようにしてカルシウムスケールを付着させた銅管をそのまま用いた。
(Examples 1-7 and Comparative Examples 2-3)
After injecting an aqueous solution having the composition shown in Table 1 below into the copper tube to which the calcium scale was attached as described above, the excess aqueous solution was discharged by flowing air, and the air was further flown for 5 minutes. A water-soluble polymer film was formed on the inner surface.
Next, the water-soluble polymer film was dissolved and removed by flowing water through the copper tube for 60 seconds.
In addition, Examples 1-3 and 5-7 are reference examples.
(Comparative Example 1)
The treatment with the aqueous solution was not performed, and the copper tube to which the calcium scale was attached as described above was used as it was.
カルシウムスケールの除去効果について、銅管を切断した後、顕微鏡を用い、銅管の内表面(1mm角)の観察面に残留するカルシウムスケール微結晶の個数を数えることによって評価した。その結果を表1に示す。 The effect of removing the calcium scale was evaluated by counting the number of calcium scale microcrystals remaining on the observation surface of the inner surface (1 mm square) of the copper tube using a microscope after cutting the copper tube. The results are shown in Table 1.
表1に示されているように、水溶性高分子を溶解した水溶液を用いた実施例1〜7の方法は、銅管の内表面に付着したカルシウムスケール微結晶が少なく、カルシウムスケールを簡易且つ効果的に除去することできた。また、キレート剤、pH調整剤又は界面活性剤を添加した実施例5〜7の方法は、カルシウムスケールの除去効果がより一層大きくなった。
なお、表1において、1種類の水溶性高分子を用いた実施例1〜3の方法に対する2種類の水溶性高分子を用いた実施例4の方法の有意な結果は明らかではない。しかしながら、水溶性高分子の膜を溶解して除去する際に鋼管に水を30秒間流して評価したところ、実施例1〜3の方法では水溶性高分子の膜の溶け残りが確認されたものの、実施例4の方法では水溶性高分子の膜の溶け残りは確認されなかったことから、2種類の水溶性高分子を用いることで、水溶性高分子の膜の水洗除去効率が高まることがわかった。
一方、水溶性高分子を用いていない水溶液を用いた比較例2〜3の方法は、銅管の内表面に付着したカルシウムスケール微結晶が多く、カルシウムスケールを十分に除去することができなかった。
As shown in Table 1, the methods of Examples 1 to 7 using an aqueous solution in which a water-soluble polymer was dissolved had few calcium scale microcrystals attached to the inner surface of the copper tube, and the calcium scale was simplified and Could be removed effectively. Moreover, the method of Examples 5-7 which added the chelating agent, the pH adjuster, or surfactant further increased the calcium scale removal effect.
In Table 1, the significant results of the method of Example 4 using two types of water-soluble polymers relative to the methods of Examples 1 to 3 using one type of water-soluble polymer are not clear. However, when the water-soluble polymer film was dissolved and removed, water was passed through the steel pipe for 30 seconds for evaluation, but the method of Examples 1 to 3 showed that the water-soluble polymer film remained undissolved. In the method of Example 4, since the undissolved residue of the water-soluble polymer film was not confirmed, the use of two types of water-soluble polymers can increase the water washing removal efficiency of the water-soluble polymer film. all right.
On the other hand, in the methods of Comparative Examples 2 to 3 using an aqueous solution not using a water-soluble polymer, there were many calcium scale microcrystals attached to the inner surface of the copper tube, and the calcium scale could not be removed sufficiently. .
以上の結果からわかるように、本発明によれば、熱交換器の伝熱面に付着したスケールを簡易且つ効果的に除去することが可能なスケールの除去方法及び給湯器を提供することができる。 As can be seen from the above results, according to the present invention, it is possible to provide a scale removing method and a water heater that can easily and effectively remove the scale attached to the heat transfer surface of the heat exchanger. .
1 伝熱管、2 スケール、3 液膜、4 水溶性高分子の膜。 1 Heat transfer tube, 2 scale, 3 liquid film, 4 water-soluble polymer film.
Claims (5)
ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンである2種の水溶性高分子を溶解した水溶液を前記内表面に接触させて液膜を形成する工程と、
前記液膜を乾燥させることにより、前記内表面に前記水溶性高分子の膜を形成すると共に、前記液膜の乾燥に伴う体積収縮によって前記水溶性高分子の膜中に前記スケールを取り込みつつ前記スケールを前記内表面から剥離させる工程と、
前記伝熱管の内部に水を注入することにより、前記水溶性高分子の膜を溶解しつつ、前記スケールを前記内表面から除去する工程と
を含むことを特徴とするスケールの除去方法。 A method of removing scale adhered to the inner surface of a heat exchanger tube of a heat exchanger,
Forming a liquid film by bringing an aqueous solution in which two water-soluble polymers, polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone, are dissolved into contact with the inner surface;
By drying the liquid film, the water-soluble polymer film is formed on the inner surface, and the scale is taken into the water-soluble polymer film by volume contraction accompanying the drying of the liquid film. Peeling the scale from the inner surface;
Removing the scale from the inner surface while dissolving the water-soluble polymer film by injecting water into the heat transfer tube.
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