JPS5938501B2 - 熱交換器材料及びその製造方法 - Google Patents
熱交換器材料及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS5938501B2 JPS5938501B2 JP10442677A JP10442677A JPS5938501B2 JP S5938501 B2 JPS5938501 B2 JP S5938501B2 JP 10442677 A JP10442677 A JP 10442677A JP 10442677 A JP10442677 A JP 10442677A JP S5938501 B2 JPS5938501 B2 JP S5938501B2
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- JP
- Japan
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- heat
- heat exchanger
- resistant
- water
- resistant paint
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- Expired
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- Details Of Fluid Heaters (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は湯沸器などに使用されている熱交換器 。
の耐食性の向上に関するものである。湯沸器などに使用
されている熱交換器は加工性、熱伝導率の点から脱酸銅
で全体が構成され、その外表面に熔融鉛メッキを施した
ものが使用されている。
されている熱交換器は加工性、熱伝導率の点から脱酸銅
で全体が構成され、その外表面に熔融鉛メッキを施した
ものが使用されている。
この構成では排ガス接触側において（特に吸熱羽根の通
水管接触部付近などの低温部において）排ガス中の亜硫
酸ガスが凝縮して硫酸鉛、或るいは硫酸銅などの腐食生
成物を生じる腐食現象（露点腐食）が起こる。この腐食
現象は熱交換器の耐久性を低下させるのみならず、吸熱
羽根部分を閉塞させて不完全燃焼の原因となつたり、或
るＪ いは腐食生成物が剥離し易い為に空中に飛散した
り、湯沸設置場所付近を汚染させたり諸種の問題をひき
起こしている。鉛の熔融メッキが採用されている理由は
排ガス中の亜硫酸ガスに対して、他の各種メッキにツケ
ルメツキ、銅−ニッケル、・ クロムメッキ、ニッケル
−クロムメッキなど）よりも耐食性が良いためである。
しかしながら、市場においては前述したように熔融鉛メ
ッキを施したものでも腐食は発生している。また、その
他に金属材料の耐久性を高める方法″ としてシリコン
系耐熱塗料の塗布が採用されている。
水管接触部付近などの低温部において）排ガス中の亜硫
酸ガスが凝縮して硫酸鉛、或るいは硫酸銅などの腐食生
成物を生じる腐食現象（露点腐食）が起こる。この腐食
現象は熱交換器の耐久性を低下させるのみならず、吸熱
羽根部分を閉塞させて不完全燃焼の原因となつたり、或
るＪ いは腐食生成物が剥離し易い為に空中に飛散した
り、湯沸設置場所付近を汚染させたり諸種の問題をひき
起こしている。鉛の熔融メッキが採用されている理由は
排ガス中の亜硫酸ガスに対して、他の各種メッキにツケ
ルメツキ、銅−ニッケル、・ クロムメッキ、ニッケル
−クロムメッキなど）よりも耐食性が良いためである。
しかしながら、市場においては前述したように熔融鉛メ
ッキを施したものでも腐食は発生している。また、その
他に金属材料の耐久性を高める方法″ としてシリコン
系耐熱塗料の塗布が採用されている。
しかし、これは塗膜の性状やポーラスであるためにピン
ホール部を起因として腐食が発生する。単の腐食といラ
面のみで考えるならば、耐食性に優れた高価な金属材料
を用いることで若干の耐久性向上を図ることができるが
、経済性の血や、熱交換器などのように熱効率、加工性
が強く要求されるものでは実用性に欠け、確実な方法と
言い難い。本発明は銅材料よりなる熱交換器表面に、酸
性金属リン酸塩（リン酸アルミニウム）とアルカリ金属
シリケート（ケイ酸ナトリウム）と耐熱性金属酸化物を
主成分とする無機質系耐熱塗料（以下、無機質系耐熱塗
料と記す）を塗布し、加熱硬化により塗膜を形成し、さ
らに前記塗膜表面を水洗浄、塩酸水溶液洗浄、超音波洗
浄の少なくとも１方法以上により洗浄処理を施した熱交
換器材料及びその製造方法を提供するものである。
ホール部を起因として腐食が発生する。単の腐食といラ
面のみで考えるならば、耐食性に優れた高価な金属材料
を用いることで若干の耐久性向上を図ることができるが
、経済性の血や、熱交換器などのように熱効率、加工性
が強く要求されるものでは実用性に欠け、確実な方法と
言い難い。本発明は銅材料よりなる熱交換器表面に、酸
性金属リン酸塩（リン酸アルミニウム）とアルカリ金属
シリケート（ケイ酸ナトリウム）と耐熱性金属酸化物を
主成分とする無機質系耐熱塗料（以下、無機質系耐熱塗
料と記す）を塗布し、加熱硬化により塗膜を形成し、さ
らに前記塗膜表面を水洗浄、塩酸水溶液洗浄、超音波洗
浄の少なくとも１方法以上により洗浄処理を施した熱交
換器材料及びその製造方法を提供するものである。
以下、湯沸器熱交換器材料について本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
湯沸器熱交換器は図に示すように胴体１、通水管２、及
び吸熱根３とから成り、材料は脱酸銅に熔融鉛メツキし
たものが使用されている。
び吸熱根３とから成り、材料は脱酸銅に熔融鉛メツキし
たものが使用されている。
この熱交換器下部からのガス燃焼により、吸熱羽根３の
上部は約２００℃、下部は２５０℃、また、胴体１の中
央付近は１５０℃程度の温度である。これにより、供給
口より入る水は通水管２を通過する中で所定の温水とな
る。この構成に訃いて前述したように排ガス中の亜硫酸
ガスが原因で特に吸熱羽根部分３に腐食生成物を生ずる
。また、この腐食生成物力司１き起こす諸種の問題につ
いても前述した通りである。そこで、熔融鉛メツキの代
わりに無機質系耐熱塗料を塗布し、耐食件、耐熱性につ
いて検討した。なお、無機質系耐熱塗料は、リン酸アル
ミニウムとケイ酸ナトリウムとＣｕＯ，ＭｎＯ２の金属
酸化合物の混合物と水を組成物としたものを用い、下地
材料としては脱酸銅板を用いた。
上部は約２００℃、下部は２５０℃、また、胴体１の中
央付近は１５０℃程度の温度である。これにより、供給
口より入る水は通水管２を通過する中で所定の温水とな
る。この構成に訃いて前述したように排ガス中の亜硫酸
ガスが原因で特に吸熱羽根部分３に腐食生成物を生ずる
。また、この腐食生成物力司１き起こす諸種の問題につ
いても前述した通りである。そこで、熔融鉛メツキの代
わりに無機質系耐熱塗料を塗布し、耐食件、耐熱性につ
いて検討した。なお、無機質系耐熱塗料は、リン酸アル
ミニウムとケイ酸ナトリウムとＣｕＯ，ＭｎＯ２の金属
酸化合物の混合物と水を組成物としたものを用い、下地
材料としては脱酸銅板を用いた。
また、無機質系耐熱塗料による塗膜厚は２５〜３０μで
あり、加熱条件は２５０℃３０分とした。また、比較の
ため、シリコン系耐熱塗料についても同様に実施した。
表１に耐食性試験結果を示す。耐食性試験として８０℃
、５００ｔ）硫酸溶液中に１週間浸漬する腐食試験を実
施している。表１より明らかな様に無機質系耐熱塗料は
熔融鉛メツキよりも優れた耐食性を示している。
あり、加熱条件は２５０℃３０分とした。また、比較の
ため、シリコン系耐熱塗料についても同様に実施した。
表１に耐食性試験結果を示す。耐食性試験として８０℃
、５００ｔ）硫酸溶液中に１週間浸漬する腐食試験を実
施している。表１より明らかな様に無機質系耐熱塗料は
熔融鉛メツキよりも優れた耐食性を示している。
シリコン系耐熱塗料はシンナ一などの有機溶剤を用いる
ため乾燥は早いという特徴はあるものの溶剤がすばやく
蒸発する際、かなり塗膜自身をポーラスにしている。し
たがつて、メツキ処理を施したものと同様に多数のピン
ホール部分からの腐食が発生し、表１のように耐食性に
劣る結果になつた。
ため乾燥は早いという特徴はあるものの溶剤がすばやく
蒸発する際、かなり塗膜自身をポーラスにしている。し
たがつて、メツキ処理を施したものと同様に多数のピン
ホール部分からの腐食が発生し、表１のように耐食性に
劣る結果になつた。
次に耐熱性試験結果を表２及び３に示す。
耐熱性試験は１５０℃， ２００℃，２５０℃， ３０
０℃の各温度で１０時間連続加熱及び３００℃において
１５分加熱−１５分冷却（１サイクル）繰返し試験を６
００サイクル実施した。シリコン系耐熱塗料は３００℃
の温度に訃いて一部に塗膜の割れ・剥離が生じかつ、次
第に進行する極めて悪い結果となつている。
０℃の各温度で１０時間連続加熱及び３００℃において
１５分加熱−１５分冷却（１サイクル）繰返し試験を６
００サイクル実施した。シリコン系耐熱塗料は３００℃
の温度に訃いて一部に塗膜の割れ・剥離が生じかつ、次
第に進行する極めて悪い結果となつている。
これは、塗膜にあるピンホールと脱酸銅一塗料の熱的特
性←線熱膨張率など）が影響を及ぼしていると考えられ
ノ る。一般にはピンホールのある方が膨張一収縮をそ
の部分で吸収して抵抗力を増すといわれているが、例お
・ば銅などのように比較的低温で、かつ短時間で表面に
酸化スケールを生じる材料ではその表面に塗装してもピ
ンホール部（内部まで貫通し； たもの）から酸化が進
行し、それが全体に広がり、密着性を低下させ冷熱の繰
返しにより、割れ・剥離が生じたものと思われる。もち
ろん、銅と塗膜の熱的特性の差も塗膜の割れ・剥離に大
きく影響して｝り、両要因の相乗効果が考えられる。一
方、つ無機質系耐熱塗料は３００℃においてもわずかに
退色しているものの塗膜の割れ、剥離はなく良好な結果
を得た。以上の結果より、無機質系耐熱塗料は耐食性、
耐熱性に優れていることがわかつた。
性←線熱膨張率など）が影響を及ぼしていると考えられ
ノ る。一般にはピンホールのある方が膨張一収縮をそ
の部分で吸収して抵抗力を増すといわれているが、例お
・ば銅などのように比較的低温で、かつ短時間で表面に
酸化スケールを生じる材料ではその表面に塗装してもピ
ンホール部（内部まで貫通し； たもの）から酸化が進
行し、それが全体に広がり、密着性を低下させ冷熱の繰
返しにより、割れ・剥離が生じたものと思われる。もち
ろん、銅と塗膜の熱的特性の差も塗膜の割れ・剥離に大
きく影響して｝り、両要因の相乗効果が考えられる。一
方、つ無機質系耐熱塗料は３００℃においてもわずかに
退色しているものの塗膜の割れ、剥離はなく良好な結果
を得た。以上の結果より、無機質系耐熱塗料は耐食性、
耐熱性に優れていることがわかつた。
本発明で用いる無機質系耐熱塗料の主成分で◆る酸性金
属リン酸塩とアルカリ金属シリケートは、加熱されると
酸とアルカリの化学反応を起こして硬化する。前記成分
は、硬化後、熱的に安定な酸化物の塗膜となり、しかも
この塗膜中には耐熱性の良好なＣｕＯ，ＭｎＯ２などの
金属酸化物を含有するため耐熱性に非常に優れたものと
なり、長期間にわたり優れた熱安定性が期待できる。耐
食性についても熔融鉛メツキやシリコン系耐熱塗料より
はるかに優れていることから無機質系耐熱塗料の場合は
塗膜自身の耐酸性が優れていることや塗膜の性状からも
判断して、おそらくピンホールも熔融鉛メツキやシリコ
ン系耐熱塗料に比べて少なくなつていることが考えられ
、これらが耐食性に優れている原因であろう。更に耐久
性を評価するため、熱交換器に前述の組成物よりなる無
機質系耐熱塗料を塗布し、湯沸器に取り付け燃焼試験を
実施した。
属リン酸塩とアルカリ金属シリケートは、加熱されると
酸とアルカリの化学反応を起こして硬化する。前記成分
は、硬化後、熱的に安定な酸化物の塗膜となり、しかも
この塗膜中には耐熱性の良好なＣｕＯ，ＭｎＯ２などの
金属酸化物を含有するため耐熱性に非常に優れたものと
なり、長期間にわたり優れた熱安定性が期待できる。耐
食性についても熔融鉛メツキやシリコン系耐熱塗料より
はるかに優れていることから無機質系耐熱塗料の場合は
塗膜自身の耐酸性が優れていることや塗膜の性状からも
判断して、おそらくピンホールも熔融鉛メツキやシリコ
ン系耐熱塗料に比べて少なくなつていることが考えられ
、これらが耐食性に優れている原因であろう。更に耐久
性を評価するため、熱交換器に前述の組成物よりなる無
機質系耐熱塗料を塗布し、湯沸器に取り付け燃焼試験を
実施した。
前回と同じように１５分燃焼−１５分冷却（１サイクル
）繰返し試験であり、６００サイクル実施レその状態を
みた。な訃、比較のためシリコン系耐熱塗料についても
実施している。その結果を表４に示す。以上のように良
好な結果を得た。本無機質系耐熱塗料では、焼成後、あ
る履歴を受けると白色の粉末が塗膜上に析出する。
）繰返し試験であり、６００サイクル実施レその状態を
みた。な訃、比較のためシリコン系耐熱塗料についても
実施している。その結果を表４に示す。以上のように良
好な結果を得た。本無機質系耐熱塗料では、焼成後、あ
る履歴を受けると白色の粉末が塗膜上に析出する。
これは塗料の組成が原因で起こる現象であり、種々の解
析によりアルカリ金属シリケート（珪酸ナトリウム）中
の残留ナトリウムが水蒸気、炭酸ガス、熱交換器の場合
はさらに排ガス中の亜硫酸ガスなどと反応し、ナトリウ
ム塩を形成するためであることを見い出した。これは空
気中でも起こるが、特に燃焼排ガス中では顕著にこの現
象が起こる。湯沸器に｝ける燃焼排ガス中では炭酸ガス
、亜硫酸ガス、水蒸気の濃度が高いためであろう。この
時の反応は次のように考えられる。ｂリ 更に使用状態において これら析出する成分自身何ら有害物質でほないが非常に
単時間で起こり、商品価値的にみた場合、或は、白色粉
末の脱落という面から解決しなければならない。
析によりアルカリ金属シリケート（珪酸ナトリウム）中
の残留ナトリウムが水蒸気、炭酸ガス、熱交換器の場合
はさらに排ガス中の亜硫酸ガスなどと反応し、ナトリウ
ム塩を形成するためであることを見い出した。これは空
気中でも起こるが、特に燃焼排ガス中では顕著にこの現
象が起こる。湯沸器に｝ける燃焼排ガス中では炭酸ガス
、亜硫酸ガス、水蒸気の濃度が高いためであろう。この
時の反応は次のように考えられる。ｂリ 更に使用状態において これら析出する成分自身何ら有害物質でほないが非常に
単時間で起こり、商品価値的にみた場合、或は、白色粉
末の脱落という面から解決しなければならない。
そこで塗膜上に残留するナトリウム分に起因し反応式で
示すような生成過程で析出した成分を明確したことによ
り成分の性質を知り、析出する白色粉末を効率よく除去
する方法を見い出した。
示すような生成過程で析出した成分を明確したことによ
り成分の性質を知り、析出する白色粉末を効率よく除去
する方法を見い出した。
すなわち、塗布して焼成した後水洗浄、湯洗浄、希薄塩
酸溶液洗浄、超音波洗浄の単独もしくは二方法以上の組
合わせにより、完全に解決することが可能でめることを
確認した。湯洗浄の場合、温度は高い方がナトリウム分
除去効果はあるが特に限定されるものではない。
酸溶液洗浄、超音波洗浄の単独もしくは二方法以上の組
合わせにより、完全に解決することが可能でめることを
確認した。湯洗浄の場合、温度は高い方がナトリウム分
除去効果はあるが特に限定されるものではない。
但し、塩酸を用いた洗浄の場合、塗膜への影響、洗浄溶
液の排水処理上の経済性などからみて濃度としては５（
ｆ）程度までが妥当であり、それ以上の濃度では塗膜の
退色などが起こり不適当である。これらの方法では、そ
の量産性、作業性、経済性などから勘案して適宜選択す
る事が可能である。各方法の効果を評価するため水洗、
４０℃， ６０℃，８０℃での温水洗浄、０．５％、１
％、３（Ｆ６、５（ｆ）、１０（：！ｌ）Ｈｃｔ溶液洗
浄及び常温水、６０℃の温水による超音波洗浄．以上の
方法を用いてそれぞれ洗浄した試料（瞬間湯沸器の熱換
器）を実際に湯沸器に組み込み燃焼試験を実施した。１
５分燃焼室温冷却を６サイクル繰り返し熱交換器上に析
出する白色物の状態を確認した。
液の排水処理上の経済性などからみて濃度としては５（
ｆ）程度までが妥当であり、それ以上の濃度では塗膜の
退色などが起こり不適当である。これらの方法では、そ
の量産性、作業性、経済性などから勘案して適宜選択す
る事が可能である。各方法の効果を評価するため水洗、
４０℃， ６０℃，８０℃での温水洗浄、０．５％、１
％、３（Ｆ６、５（ｆ）、１０（：！ｌ）Ｈｃｔ溶液洗
浄及び常温水、６０℃の温水による超音波洗浄．以上の
方法を用いてそれぞれ洗浄した試料（瞬間湯沸器の熱換
器）を実際に湯沸器に組み込み燃焼試験を実施した。１
５分燃焼室温冷却を６サイクル繰り返し熱交換器上に析
出する白色物の状態を確認した。
その結果を表５に示す。
未処理品では短時間で白色物が著しく析出するが表５に
示す通り、いずれの方法を用いても実用上全く問題なく
、これらの一方法及び二方法以上を組み合わせた方法に
より完全に白色物の析出を防ぐ事が可能でろる。
示す通り、いずれの方法を用いても実用上全く問題なく
、これらの一方法及び二方法以上を組み合わせた方法に
より完全に白色物の析出を防ぐ事が可能でろる。
したがつて作業性、経済性或は量産性の面から総合的に
勘案して適宜選択することができる。以上、本無機質系
耐熱塗料を湯沸器用熱交換器に応用することにより、現
在の熔融鉛メツキよりもはるかに優れた効果を得ること
が出来、極めて実用的価値の高いものである。
勘案して適宜選択することができる。以上、本無機質系
耐熱塗料を湯沸器用熱交換器に応用することにより、現
在の熔融鉛メツキよりもはるかに優れた効果を得ること
が出来、極めて実用的価値の高いものである。
また、適切な前処理（材料表面の粗面化、例えばサンド
ブラストなど）を採用することにより金属との密着性を
更に高めることが可能であるため、な｝一層の効果が期
待できる。
ブラストなど）を採用することにより金属との密着性を
更に高めることが可能であるため、な｝一層の効果が期
待できる。
図は湯沸器用熱交換器の斜視図である。
１・・・・・刊陣本、２・・・・・・通水管、３・・・
・・・吸熱羽根。
・・・吸熱羽根。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銅材料よりなる熱交換器表面に、酸性金属リン酸塩
とアルカリ金属シリケートと耐熱性金属酸化物を主成分
とする無機質系耐熱塗料を塗布し、加熱硬化により、塗
膜を形成した熱交換器材料。 ２ 銅材料よりなる熱交換器表面に、酸性金属リン酸塩
とアルカリ金属シリケートと耐熱性金属酸化物を主成分
とする無機質系耐熱塗料を塗布し、加熱硬化により塗膜
を形成後、水洗浄、塩酸水溶液洗浄、超音波洗浄の少な
くとも１方法以上により、塗膜表面の洗浄処理を施した
熱交換器材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10442677A JPS5938501B2 (ja) | 1977-08-30 | 1977-08-30 | 熱交換器材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10442677A JPS5938501B2 (ja) | 1977-08-30 | 1977-08-30 | 熱交換器材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5437957A JPS5437957A (en) | 1979-03-20 |
| JPS5938501B2 true JPS5938501B2 (ja) | 1984-09-17 |
Family
ID=14380354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10442677A Expired JPS5938501B2 (ja) | 1977-08-30 | 1977-08-30 | 熱交換器材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938501B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831287A (ja) * | 1981-08-19 | 1983-02-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼用熱交換器 |
-
1977
- 1977-08-30 JP JP10442677A patent/JPS5938501B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5437957A (en) | 1979-03-20 |
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