JPS60178294A - 熱交換管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器における熱交換管に係り、特に海水
や河海水を冷却水とする熱交換管において、かかる冷却
水中の海洋生物の何着を効果的に防止するようにしたも
のに関するものである。

従来から、復水器などの多管式熱交換器において、冷却
水に海水や河海水を用いる場合、伝熱管としての熱交換
管内面への海洋生物の付着（バクテリア類等のスライム
質；ミクロバイオファウリングと呼称）、或いは閉塞（
フジッボ、イガイ等の硬型質；マクロバイオファウリン
グと呼称）に基因する障害が生しることが、認められて
いる。

ずなわら、伝熱性能の低下、損失水頭の増大、或いは熱
交換管の腐食等である。特に、伝熱管として有機樹脂塗
装管、チタン管、ステンレス管などを用いる場合におい
て、生物（＝Ｊ着が旺盛であり、ごれらの材質よりなる
熱交換管を用いる熱交換器にあっては、そのような生物
ｌη撰対策が重要課題となってきている。

一方、このような熱交換管の防汚対策としては、塩素系
薬品やガスによる滅菌、冷却水温度の一時的上昇（例え
ば５０°Ｃまで上昇）による滅菌、スポンジ球等を熱交
換管内に通過せしめることによる付着物の除去等が考え
られている。また、機器設計段階で、生物付着の生じ難
い冷却水流速を選定することも、有効と考えられる。

しかしながら、このような防ｌη対策の中で、塩素滅菌
法は、従来から最も広く採用されてきたものであり、効
果の点でも優れているが、近年、環境保全上の制約を受
け、その実施が困難となる場合が多い。また、この塩素
滅菌法に代わって、上側の他の対策を採ったところで、
効果の点で必ずしも充分ではないのである。

例えば、スポンジ球を冷却水と共に熱交換管内を通過さ
せる方法は、近年、急速に普及してきたが、多管式熱交
換器の管群に対して均一にスポンジ球を通過せ〜しめる
のが困難であり、その結果、生物汚損した熱交換管がか
なりの割合で生じることになる。また、プラントを一時
的に停止させ、そして熱交換器内から冷却水を抜水し、
その熱交換管の一本ずつについてブラツクを通過させて
、付着物を除去する方法も広く普及しているが、生物繁
殖の旺盛な時期ではかなり頻繁な掃除が必要となるので
あり（例えば週１回）、このため掃除に要する費用、更
にはプラント停止に伴う損失は真人なものとなる。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするとごろは、熱交換器
に装着された熱交換管の海洋生物の付着を効果的に阻止
せしめ、そしてその伝熱性能の維持乃至＆Ｊ向−に、ま
た耐食性能の維持を図り、更には熱交換器のメインテナ
ンスを容易化せしめることにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、熱交換器に取り付けられて、管内に冷却水として海
水あるいは河？；σ水が流通せしめられる熱交換管にお
いて、その内面を、銅若しくは銅合金粉末を混在せしめ
た塗膜にて被覆するようにしたのである。

このように、かかる本発明に従えば、熱交換管の内面に
形成された所定の銅若しくは銅合金粉末混在塗膜の存在
によって、有効な生物滅菌効果が発現され、以て冷却水
として流通せしめられる）１ｄ水若しくは河７１５水中
に存在する海洋生物の何着が、効果的に防止せしめられ
得るのであり、またそのような７；６洋生物の何着に基
因する伝熱性能の低１；が効果的に阻止されることは勿
論、（＝Ｊ随随動効果して、銅若しくは銅合金粉末の存
在による塗膜の熱伝導度の向」二によって、その伝熱性
能の向上が達成されると共に、耐食性能の劣化も効果的
に抑制され得ることとなり、更には４５１着物の除去作
業の頻度を少なくし、これによってプラントの運転期間
の長期化を図る等、そのメインテナンスの改善を効果的
に図り得たのである。

また、加えて、本発明にあっては、かくの如き銅若しく
は銅合金粉末を混在せしめた防汚塗膜の下に所定のプラ
イマ一層を設け、該プライマ一層を介して、熱交換管の
内面に該防汚塗膜が形成されるようにすることによって
、かかる防汚塗膜の熱交１１内面に対する密着性を効果
的に向」二せしめ得るのであり、これによって該防汚塗
膜の優れた生物何着防止効果、更には伝熱性能の改善等
の効果をより一層永続化せしめ得ることとなったのであ
る。

ところで、かかる本発明において、熱交換器に装着され
て、管内に海水若しくは河海水が冷却水として流通せし
められることによって、目的とする熱交換を行なう、熱
交換管の管＋Ａ料としては、従来から伝熱管として用い
られている管材料が何れも対象とされるものであり、例
えば、銅若しくは銅合金月料、チタン若しくはその合金
材料、ステンレス鋼材料等の海水１１ｉｉｔ食性材料を
材質とする管が好適に用いられるのである。また、この
ような熱交換管は、その用途に応じて適宜の長さ、直径
において用いられるものであるが、本発明が好適に適用
される発電ブラントの復水器における熱交換管にあって
は、例えば内径が１０〜４０菖飄程度、長さが４〜４０
ｍ程度の長尺管として用いられることとなる。

そして、このような熱交換管に対して、その内面には、
本発明に従う銅若しくは銅合金粉末を混在ゼしめた防汚
塗膜が形成されることとなるのであるが、そのような防
汚塗膜は、一般に所定の銅若しくは銅合金粉末を添加し
て均一に分散せしめた＠ｒ１を、目的とする熱交換管の
内面に対してエアー塗装などの手法によって塗布せしめ
るごとにより、好適に形成されることとなる。

また、このような塗料に添加される銅若しくは銅合金粉
末としては、例えば純銅粉、黄銅粉末、キュプロニッケ
ル粉末などがあり、それらは粒状ないしは片状などの形
状において用いられることとなるが、そのような粉末の
サイズとしては、一般に粒径（大きさ）が５００μｍ以
下（片状のものにあっては、その最大の大きさの部分）
のものが好適に用いられ、更にその添加量としては、塗
料に対して重量基準にて１％〜７５％程度の割合が採用
されることとなる。なお、かかる銅若しくは銅合金粉末
の添加量が少ないと、それによる滅菌効果が低下するよ
うになるが、そのような粉末が全く添加されていない場
合に比べても、ある程度の添加効果は認められるもので
ある。一方、銅若しくは銅合金粉末の添加量が多くなる
と、塗膜の伝熱性能は向上するが、熱交換管内面に対す
る密着力が低下する傾向が認められる。それ故、塗料に
対する銅若しくは銅合金粉末の添加量は、目的とする塗
膜に要求される性能に応じて適宜に設定されることとな
る。

さらに、かかる防汚塗膜を形成するだめの塗料としても
、本発明にあっては、銅あるいは銅合金粉末が混在され
た塗膜を与える塗料であれば、如何なる塗料をも使用し
得るものであるが、特に、本発明においては、塗料系と
して防錆塗料を用いて、熱交換内面に防食塗装皮膜（防
食塗膜）を形成することが好適に推奨される。なお、こ
の防食塗装皮膜は、一般に、常乾型（常温乾燥型）の塗
料を防錆塗料として用いて好適に形成されるものであり
、そしてそのような塗料においては、皮膜形成要素と１
−で、アル・）・ノド樹脂、ビニル樹脂（塩化ヒニル系
、酢酸ビニル系など）、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹
脂、及びアクリル樹脂（アクリル酸エステル系など）か
らなる有機重合体樹脂（変成物をも含む）の一種又は二
種以上が用いられ、かかる有機重合体樹脂が、それに対
する適当な溶剤系、例えばアルコール系、エステル糸、
ニーデル系、ゲトン系、脂肪族あるいは芳香族炭化水素
系などの溶剤に溶解されて、常温乾燥型の皮膜形成性の
液状組成物（塗料）に調製されるのである。また、この
ような塗料の調製に際しては、船方、ジンククロメ−１
−１酸化鉄などの顔料や他の皮膜形成性補助成分が必要
に応して添加されることとなる。さらに、かかる塗料に
は、−Ｃに当該樹脂系の合成樹脂塗料として市販されて
いるものが好適に使用されるものである。

そして、かくの如き塗料に所定の銅若しくは銅合金粉末
を均一に分散せしめてなるものを用いて、目的とする熱
交換管の内面に所定の防汚塗膜を形成するには、各種の
塗装手法が適宜に採用されるものであるが、本発明にあ
っては、特に実開昭５６−６４７６７号公報などにて提
案したスプレー塗装器具を用いてエアー塗装することに
よって、目的とする塗膜を形成することが望ましい。そ
して、そのような塗装操作によって形成された熱交換管
内面の塗膜の厚さとしては、防汚効果や伝熱性能などの
点を考慮して、適宜に決定されることとなるが、一般ｔ
こ、５　ｐｍ　〜５００１ＩＩＴｌ程度の）膜厚におい
て塗膜が形成されることとなる。なお、あまりにも薄い
膜厚の防汚塗膜にあっては、目的とする消若しくは銅合
金粉末混在塗膜を形成するのが難しく、また目的とする
生物付着防止効果を充分に発揮することが困難となるの
であり、また膜厚が５００μＩｎを越えるようになると
、そのような銅若しくは銅合金粉末の混入による塗膜の
熱伝導度の向上よりも、塗膜自体による伝熱性能の低−
ト作用が顕著となり、これによって、そのような熱交換
管を適用し得る機器が大幅に制限を受りると共に、塗装
回数が増え、コスト高となる等の問題を生じるのである
。

そして、このような銅若しくは銅合金粉末を混在せしめ
た防汚塗膜は、熱交換管が熱交換器に装着されるに先立
って、その内面に形成される他、既にプラントに設置さ
れた熱交換器に装着されている熱交換管にも、本発明は
適用され、その内面に本発明に従う防汚塗膜が形成され
、所期の目的が達成され得るのである。

また、本発明にあっては、かかる熱交換管の内面に形成
される防ｌη塗１模の下に、所定のプライマ一層を形成
することが望ましい。このプライマ一層は所定のプライ
マーを用いて、上述の防ｌη塗膜と同様な方法によって
形成されることとなる。な」っ、このプライマーは、一
般に塗装系の中で生地に始めに用いられる塗料であり、
生地の種類や塗装系の種類に応じた各種のものがあり、
本発明においても、防汚塗膜を形成する塗料の種類に応
じて適宜にプライマーの種類が選択されることとなる。

また、そのようなプライマーによって形成されるプライ
マ一層の膜厚は、通常５μｍ〜３０μｍ程度である。

そして、このようなプライマ一層が、前記防汚塗膜に対
する下塗層として熱交換管の内面に形成されることによ
り、かかる防汚塗膜中に存在する銅若しくは銅合金粉末
と熱交換管内面との間の金属−金属接触が、該プライマ
一層によって効果的に解消せしめられ、以てかかる防汚
塗膜の熱交換管内面に対する密着性が著しく向上され、
その耐久性を高め得ることとなったのである。換看すれ
ば、熱交換管内をスポンジボール等が通過セしめられて
も、防汚塗膜が剥離を受けるようなことが効果的に抑制
され、以て該塗膜に混在せしめた銅若しくは銅合金粉末
による生物滅菌効果を効果的に且つ永続的に発揮せしめ
得て、海洋生物の付着、更にはそれに起因する伝熱特性
の低下などを効果的に解消し得ることとなったのである
。

次に、本発明の幾つかの実施例を示して、本発明を更に
具体的に明らかにするが、本発明がそれらの実施例の記
載によゲζ何等の制約をも受りるものでないこと、言う
までもないところである。

なお、実施例中の百分率は、特に断りのない限り、重量
基準のものである。

実施例　１ 外径２５．４　ａｍ、肉厚１．２　ｍ＋＋、長さ１５０
０ｍｍ（７）アルミニウム黄銅管（ＪＩＳ−Ｈ−３３０
０Ｃ−６８７１ｉ復水器用黄銅継目無簀）に対し、その
管内面を、下記に示される塗料系に所定のＣｕ粉：Ａ、
Ｂ又はＣを添加してなる防錆系塗料を用いて、下記第１
表に示される条件下に−ζエアースプレー塗装−ｌしめ
るごとにより、所定の塗膜を形成−ｖしめた。

なお、Ｃｕ粉：Δとしてば、粒度が１ｏμｒｎ以下の電
解純銅粉（福田金属箔工業Ｑｌｌ′Ｍ：品名ＣＥ−１１
１０＞　、またＣｕ扮：Ｂとしては、１４μｍ以下（平
均２５μｍ）の粒度の搗砕純銅粉（和光純薬工業（４１
製）、更にＣｕ扮：Ｃとしては、銅７５％、亜鉛２５％
からなる粒度が１０μｍ以下の銅合金粉（福田金属箔工
業■製：搗砕金粉７号色）を用いた。

また、比較のために、それぞれの塗料系に対してＣム粉
を添加せずに、同様な塗膜を供試管の内面に形成せしめ
た。

塗料系： １）　アルキッド樹脂系錆止め塗料 〔中国塗料■製ＬＺＩプライマー〕 ２）　常乾型エポキシ樹脂塗料 〔関西ペインｌ−Ｇｌ製ミリオンＩＡ）第　１　表 か（して得られた各種の塗膜を内面に形成したアルミニ
ウム黄銅管について、それぞれ防汚性能の評価試験を行
なった。すなわち、それら供試管を所定の通水試験装置
にそれぞれセ・ツトし、そして塩素滅菌なしの天然清浄
海水を流速：０．５ｍ／秒または１．５ｍ／秒にて、春
期から秋期Ｇこわたる６ケ月の間通水せしめて、それぞ
れの供試管内に付着した基盤５真諷以上のシマフジッボ
の個数を観測し、その結果を下記第２表に示した。

また、第２表には、熱貫流値よりめた塗膜の伝熱抵抗値
が、１，５ｍ／秒の流速の海水が流通せしめられる供試
管について、その通水試験前および後の値として示され
ている。なお、伝熱抵（冗イ直の増大は主としてスライ
ム質（バクテリア類）のイ」着によるもので、この伝熱
抵抗値をめることにより、供試４Ａ料の耐防汚性（耐ミ
クロノくイメーファウリング性）を知ることができる。

さらに、０．５ｍ／秒の流速で海水を流通せしめた供Ｅ
管について、その通水試験後Ｇこ２６富瓢φのスポンジ
ボールを１万個通過させるス、４５ンジ」ミール洗浄を
施し、その塗膜剥離状況を観察した結果も、第２表にイ
３１わせ示されている。なお、第２表中のスポンジボー
ル洗浄結果におりる○印は塗膜剥＾１１の全く認められ
なかった場合を、またへ印は塗膜が部分的に剥離した結
果を示している。

かかる第１表及び第２表の結果から明らかなように、本
発明に従って、銅粉若しくは銅合金粉を混在させた塗膜
を熱交換管の内面に所定ｊ￥さに形成したものにあって
は、シマフジッボのイ」着は全く認められないのに対し
て、本発明の如＜Ｃｕ粉の添加が為されていない塗膜を
有する熱交換管にあっては、シマフジッボの著しい何着
が認められ、またブランクのアルミニウム黄銅管にあっ
ても、海水の流速が遅くなると、シマフジッボの何着が
８忍められだ。

なお、塗膜中のＣ：　ｕ　ｊｉ５）の存在量が少なくな
ると、シマフジッボの（＝Ｊ着が漸次認、められるよう
になるが、それでもなお、ブランクのＣ１１粉無添加の
ものに比して、そのイス１着防止効果は認められるので
ある。

また、伝熱抵抗特性にあっても、本発明に従ってＣｕ扮
の添加された塗膜にあっては、伝熱抵抗値が低く、しか
も通水試験後におりる伝熱抵抗値は、通水試験前の値に
対して、ブランクはど低下していないことが認められ、
更にスポンジボール洗浄に対しても良好な耐久性を示し
た。

実施例　２ 供試管として外径２５．４　ｍｍ、肉Ｊ￥１．２５　ａ
ｍ、長さ１１００Ｏｉのアルミニウム黄銅管を用い、そ
の管内面に対して、常乾型の重版のアルキッド樹脂系錆
止め塗料〔中国塗料（株製ＬＺＴプライマー〕にて、膜
厚が１０μｍとなるようにスプレー塗装して、プライマ
一層を形成せしめた後、更にその上に実施例１と同様に
して１０μｍ以下の銅粉を１０％の割合で含む上記のア
ルキッド樹脂系錆止め塗料をスプレー塗装せしめ、約２
５μｍの厚さの銅粉混入防汚塗膜を形成せしめた。

かくして得られた内面に銅粉混入防汚塗膜を有する本発
明に従うアルミニウム黄銅管（熱交換管）は、実施例１
に従う海水通水試験の結果、海洋生物の何着が認められ
ない極めて優れた熱交換管であることが明らかとなった
。

また、かかるアルミニウム黄銅管の内面に形成された塗
膜について、クロスカットテープテストにて、その密着
性の評価を行なった結果、上記の如く管内面にプライマ
一層を形成し、更にその上に銅粉混入塗膜が形成された
ものにあっては、そのようなプライマ一層が介在せしめ
られずに、管内面に対して直接に銅粉混入塗）模が形成
されたものに比して、極めて顕著な改善が認められ、塗
膜の剥離に対して優れた特徴を有し、塗膜の耐久性が良
好であるものと判断された。

出願人　住人軽金属ニに業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｏ＋　？１６水あるいは河海水を冷却水として管内を流
   通させるようにした熱交換管において、その内面を、銅
   若しくは銅合金粉末を混在せしめた塗膜にて被覆したこ
   とを特徴とする熱交換管。 （２）前記銅若しくは銅合金粉末が、５００μｍ以下の
   大きさのものである特許請求の範囲第１項記載の熱交換
   管。 （３）前記銅若しくは銅合金粉末が、前記塗膜を形成す
   る塗料中に１〜７５重量％の割合で混入せしめられる特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の熱交換管。 （４）前記塗膜の厚さが、５〜５００μｍである特許請
   求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の熱交換管。 （５）前記塗膜が、防錆塗料のエアー塗装にて形成され
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の熱
   交換管。 （６３前記熱交換管が、銅若しくは銅合金管である特許
   請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載の熱交換管
   。 （７）海水あるいは河海水を冷却水として管内を流通さ
   せるようにした熱交換管において、その内面を所定のプ
   ライマーにて塗装せしめ、所定のプライマ一層を形成し
   た後、該プライマ一層上に、銅若しくは銅合金粉末を混
   在せしめた塗膜を形成してなる熱交換管。　。