JPS6155598A - 熱交換器の防食構造 - Google Patents

熱交換器の防食構造

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JPS6155598A
JPS6155598A JP17773284A JP17773284A JPS6155598A JP S6155598 A JPS6155598 A JP S6155598A JP 17773284 A JP17773284 A JP 17773284A JP 17773284 A JP17773284 A JP 17773284A JP S6155598 A JPS6155598 A JP S6155598A
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JP
Japan
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corrosion
heat exchanger
water
copper
processing machine
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JP17773284A
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English (en)
Inventor
Yu Fukuda
祐 福田
Yasunori Kaneko
金子 康典
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/0092Devices for preventing or removing corrosion, slime or scale

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 産業上の利用分野 本発明は太陽熱温水器、電気温水器、ガスボイラー、石
油ボイラーなどに使用される銅製云熱部材よりなる熱交
換器の防食構造に関するものである。
従来の技術 この種の熱交換器の伝熱部材は加工性、熱伝導性が良好
でかつ一般の水道水に対して耐食的である銅を用いるこ
とが多い。しかし、地下水のようにPH(水素イオン濃
度)が7以下で遊1q(1炭酸(水中に溶解した炭酸ガ
ス)や硝酸イオン、硫酸イオン、塩累イオンが多量に存
在するような水質環境下では前記銅が腐食され水中に溶
出する。この溶出した銅イオンを含む水を風呂などで使
用した際、銅イオンが石けんなどの脂肪酸と反応して青
色の錯塩を形成し、これがタオルや浴杷I U2面に吸
着して青く変色させるなどの問題や、前記腐食の進行に
より穴があき、熱交換器としての機能が失われたり、機
器の信頼性が低下するという問題があった。
従来、この問題を解決する手段として、(1)  1J
if記銅製伝β、1(部材表面に、ニッケル、スズなど
の金!1’J4メノギや41機系及び、無磯系の塗゛斜
によるコーティジダ層を形成するなどの表面処理を施す
(2)  ケイ酸塩、リン酸塩のポリマーなどの防錆剤
を水に添加し、自11記銅製伝熱部材表面に前記防錆剤
成分の保護皮膜を形成させる。
というものがある。
発明が解決しようとする問題点 r2iJ述の表面処理を施す手段において、ニッケル、
スズなどの金属メッキが銅よりも電位的に卑な金属であ
るので水質の払い環境下では前記金属メッキが短期間で
腐食し、メッキ層の剥離や消耗により銅が露出するため
短」す」間の防食効果でしかないという問題があり、塗
料によるコーティングは、コーティング層中に存在する
ピンホールや分子構造のすきまを介して腐食因子が侵入
し銅を腐食させるのでコーティング、Wの密着性が損わ
れ剥離などの現象が起こり、これも短期間の防食効果し
かないことやピンホール部の孔食が進行し、穴が貫通し
て水洩れが発生するという間頌があった。
また、防錆剤による保護皮膜においても短期間で劣化し
剥離゛するため、定期的に防鈷J1]1を添加する必要
があり、一般家庭ではその管理が困9)1Fであるとい
う問題があった。
本発明は、前述の問題を解決するもので、畏ル]にわた
り銅製伝熱部拐−りなる熱交換2j;の腐食を・防止し
、耐久性、信頼性の向上庖大幅に図るものである。
問題点を解決するだめの手段 本発明は、熱交換させる水を溜める貯湯槽と、この貯湯
槽外部より内部へ挿入された銅製伝熱部材よりなる熱交
換器と、この熱交換器の水と接触する側の表面に前記熱
交換器の一部が露出するように形成した有機系樹脂を主
成分とする一N以上のコーティング層と、水に全没する
ように前記貯湯槽内部に配置したアルミニウムもしくは
マク不シウムの金属よりなる水処理機金膜けたものであ
る。
作用 この構成によって、熱交換器が地下水のような腐食性の
強い水質環境下で使用されても貯湯槽内に設けたアルミ
ニウム、もしくはマグネシウムが熱交換器露出部拐であ
る銅よりもイオン化傾向が大であるので優先的に腐食反
応が起こり、熱交換t)(の105食は防止される。一
方、前記水処理機が完全に消耗してし寸うと水中の腐食
因子は銅製伝熱部イ2よりなる熱交換器に集中するが、
前記熱交換器はその一部がil!M出するように有機系
樹脂を主成分とする一層以北のコーティング層を形成し
ているだめ、前記熱交換器の腐食は前述の露出部分(未
コーティング部)のみになり、前記熱交換器の腐食され
る面41jiを小さくすることができるので銅の溶出量
もわずかなものになる。また、前記コーティング層にピ
ンホールが存在しても腐食因子は前記熱交換器の露出部
分での胱食反応でほとんどが消費されるのでピンホール
を介しての腐食は防止される。
実施例 以下、本発明の実1(41例について図面により説明す
る。
第2図は本発明の一例として適用されるヒートパイプ式
太陽熱温水器の断面図である。同図において、1は太陽
熱集熱板、2は銅製伝熱部材よりなる熱交換器、3はフ
ロンガスなどの熱媒、4は水を溜めておくポリエチレン
よりなる貯湯槽である。本発明は、前記と一ドパイブ式
太陽pQ5温水器の貯湯槽4の中に適用されるものであ
る。
第1図は、本発明の一実施例を示すヒートパイプ式太陽
熱温水器の要部断面図である。同図において、5は有機
系樹脂を主成分とする1)曽以上のコーティング層であ
り、銅製伝熱部拐よりなる熱交換器2の表面に熱交換器
露出部2′が存在するように形成される。6はアルミニ
ウム、もしくはマグネシウムの金Jibよりなる水処理
機であり、この水処理機6は水に全没するように貯湯槽
4の内部に配置される。この水処理機6の固定手段は特
に限定されるものでないが例えばポリエチレン製の不織
布7の中に収納され、貯湯杷−4の壁面に取り付けられ
る。また、水処理機6の形状寸法は特に限定されるもの
でなく、棒状のものでも故mmの粒状のものでもよい。
一方、コーディング層5の形成には、耐熱水け、防食外
、銅との密ノ;5゛性に優れたポリアミドイミド4も・
1脂、熱硬化アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹
脂のいずれか1種を主成分とする有機系樹脂、もしくは
着色、熱伝心性向北の目的から前述の各樹脂に炭化ケイ
素、酸化チタンなどの充填材を添加した混合物が適用さ
れ、これらを前記熱交換器2の表面にスプレー法、浸漬
法などの形成手段によシ塗装され、焼成もしくは常温乾
燥により硬化せしめる。なお、このコーテイング層5ハ
1層でも2層以北でもよい。
この構成において、第2図に示す太陽熱温水器などが地
下水のような水質の悪い(腐食性の強い)環境下で使用
されても貯湯槽4に銅よりも電位的だ卑(イオン化傾向
大)であるアルミニウム、もしくはマグネシウムの金属
よりなる水処理機6を配置しているため、水中に存在す
る腐食因子(CO2,02′、Cβ−1S○4”−、N
O3−など)は熱交換器2よりも先ず水処理機6と反応
し、水処理機6は徐々に消費されることになる。水処理
機6が完全に無くなるまでは熱交換器2の腐食は起こら
ないため、熱交換器2から銅の溶出は無く、銅イオンが
原因で起こるタオルや浴槽壁面の青色化の問題を解消す
ることができる。
一方、水処理機6が完全に消費されると今度は水中に存
在する腐食因子が銅製伝熱部拐よりなる熱交換器2と反
応を開始するが、自IJ記熱交換器2はコーティング層
Sの形成部と熱交換器露出部2′(未コーティング部)
を有する構成としているため、腐食は011把熱交換器
露出部2′に集中する。したがって、熱交換器露出部2
′のみの腐食となるので熱交換器2の腐食面積は小さく
なり、さらに腐食反応により熱交換器露出部2′の表面
に化学的に安定な緑錆の皮膜を除々に形成してくるので
熱交換器2から溶出する銅イオンは、タオルや浴杷・壁
面を青色化するのに必要な濃度以下とすることができる
また、コーティング層Sにピンホーlしが存在しても水
中の1副食因子は熱交換器露出部2′でほとんどが消費
されるのでピンホール部の腐食は抑制され、孔食の進行
による穴あきやコーティング層5のヱ」鴎11は防止さ
れ、長期にわたり熱交換器2の腐食を防止することがで
き、耐久性、信頼性を大幅に向上させることができる。
次に本発明の具体的効果を表わす実験結果を説明する。
伝熱部材として鋼管(外径18mm、内径17mm、長
さ100mm)を用い、銅の露出面積が約30cm2と
なるようにテープでマスキングした後、この表面にメラ
ミン・アクリル樹脂、ポリアミド 。
イミド樹脂、ウレタン樹脂、アミン硬化型エポキシ樹脂
、メラミン・アクリル樹脂とその固型分に対し酸化チタ
ン粉末を40wt%添加した混合物の5種類をスプレー
によシ塗装し、各々の硬化手段によりコーティング層5
を形成した。次に、マスギングテープを取りはずし、銅
管がコーチイン層5と銅露呂部が存在するようにした。
なお、コーティング庇15の膜ノJ?Xは各々30〜4
0)tmの;1シ囲であフた。
(実験例1) 以上のように作製した銅管試料について、腐食試験水を
作製し、前述の鋼管試料と水処理機として5mm角のマ
グネシウム約5gを浸漬し、鋼管試料の腐食試験を実施
した。なお、腐食試験(&、ui成はNO3−30pp
mSSO42−70ppm、CC6−100ppの濃度
とし、NaOHでPH=5.0  となるように調整し
た。また、前記鋼管試制御本尚シの腐食試験液量は11
.催温は80℃、試験液は毎日更新とし、その都度試験
後の試験水中の銅イオンを原子吸光光度計にて分析した
。その結果、マグネシウムが完全に消耗する1では銅イ
オンは全銅管試料ともに検出されず、マグネシウムの水
処理効果が確認された。
(実験例2) 次に、実験例1で使用した各鋼管試料と腐食試験水を用
い、マグネシウムなどの水処理材がない状態での腐食試
験を60日間実施した。なお、試験条件は実験例1と同
一とした。
その結果、金銅゛庁試斜とも1日当りの銅イオンの溶出
量は0.03 ppm程度と極めて少なく良好な結果を
得た。徒だ、コーティング層了の剥離やピンホール部の
孔食の発生もなく娶れたコーテイング物性を得ることが
できた。
なお、実験例1において、マグネシウムの代わりにアル
ミニウムを用いた場合もマグネシウムと同様な水処理効
果を示し、アルミニウムの適用が可能であることが確認
された。
本発明によるマグネシウムなどの水処理機6は実施例で
はボリエナレンの不織布7に充填し、これを貯嚇槽4の
y2面に取り付けたが、これに限定されるものではなく
、単に水処理機6を貯湯槽4の底に沈降させてもよい。
発明の効果 以上のように本発明の熱交換器によれば次の効果を得る
ことができる。
(1)熱交換器の伝熱部材である銅の腐食を著しく抑制
し、銅イオンの溶出が防止できるので銅イオンが原因で
発生するタオルや浴槽の青色化を防止することができる
(2)熱交換器の一部を露出させているのでコーチイン
クJWに存在するピンホール部の孔食の進行を抑制でき
、熱交換器の穴あきを防止することかできる。
(3)水処理機とコーティング層の2つの防食機能を有
するので長期にわだシ熱交換器の防食効果を維持できる
(4)熱交換器の腐食を防止できるので熱効率の低下を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すヒートパイプ式太陽熱
温水器の要部断面図、第2図は本発明の一例として適用
されるヒートパイプ式太陽熱温水器の断面図である。 2・・・・・・熱交換器、2′・・・・・・熱交換器露
出部、4・・・・・・貯湯槽、5・・・・・・コーティ
ング層、6・・・・・・水処理機。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱交換させる水を溜める貯湯槽と、この貯湯槽外
    部より内部へ挿入された銅製伝熱部材よりなる熱交換器
    と、この熱交換器の水と接触する側の表面に、前記熱交
    換器の一部が露出するように形成した有機系樹脂を主成
    分とする一層以上のコーティング層と、水に全没するよ
    うに前記貯湯槽内部に配置したアルミニウムもしくはマ
    グネシウムの金属よりなる水処理機とからなる熱交換器
    の防食構造。
  2. (2)有機系樹脂を主成分とする一層以上のコーティン
    グ層がポリアミドイミド樹脂、熱硬化アクリル樹脂、ウ
    レタン樹脂、エポキシ樹脂のいずれか1種を主成分とす
    る有機系樹脂もしくは前記各有機系樹脂に充填材を添加
    した混合物よりなる特許請求の範囲第1項記載の熱交換
    器の防食構造。
JP17773284A 1984-08-27 1984-08-27 熱交換器の防食構造 Pending JPS6155598A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011064445A (ja) * 2009-08-17 2011-03-31 Kobe Steel Ltd 表面処理銅管およびヒートポンプ給湯機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011064445A (ja) * 2009-08-17 2011-03-31 Kobe Steel Ltd 表面処理銅管およびヒートポンプ給湯機

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