JPS6345025B2 - - Google Patents
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- JPS6345025B2 JPS6345025B2 JP18788483A JP18788483A JPS6345025B2 JP S6345025 B2 JPS6345025 B2 JP S6345025B2 JP 18788483 A JP18788483 A JP 18788483A JP 18788483 A JP18788483 A JP 18788483A JP S6345025 B2 JPS6345025 B2 JP S6345025B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
- F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
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Description
産業上の利用分野
本発明は瞬間湯沸器、給湯機器、暖房機器など
に使用される銅製伝熱部材よりなる熱交換器に関
するものである。 従来例の構成とその問題点 従来のガス瞬間湯沸器に使用されている熱交換
器を第１図に示す。同図に示す如く熱交換器は燃
焼室を内部に設けたドラム１と熱交換される水が
通過する熱交換チユーブ２と前記ドラム１の上部
に設けられた吸熱フイン３の銅製伝熱部材より構
成され、さらにこの表面に鉛を主成分とする溶融
金属メツキが施されている。 この構成において、燃焼排ガスの接触する部
分、特にドラム１と熱交換チユーブ２との接触部
や熱交換チユーブ２と吸熱フイン３との接触部の
低温部分では燃焼排ガス中に含まれるNOX、
SOX、CO、CO2、水蒸気などが凝縮して酸性の
結露水を生成し、これが前記溶融金属メツキや母
材である銅を激しく腐食させるという問題が発生
している。 このような腐食が起こると炭酸鉛、硝酸鉛、緑
青などの腐食生成物が多量に生成するためにこれ
らが吸熱フイン３やドラム１の部分に堆積し、排
ガスの流れが阻害され不完全燃焼を引き起こした
り、熱交換チユーブ２中を通過する水への熱伝導
が悪くなるために熱交換効率が著しく低下すると
ともに、前記腐食生成物が粉状に剥離し周囲を汚
染するなど安全衛生上好ましいものではなかつ
た。 さらに、腐食が進行するとドラム１や吸熱フイ
ン３などの部材に穴があくなどの問題も発生し、
機器としての耐久性にも欠けるという問題点があ
つた。 また、前記溶融金属メツキの耐食性を改善する
ために有機系、無機系の塗料をコーテイングする
方法も試みられたが、シリコン樹脂、ポリイシド
樹脂などをバインダーとする有機系塗料は耐熱性
が低いために、長時間の使用に耐え難く、ケイ酸
塩系、リン酸塩系などの無機系塗料は、コーテイ
ング層にピンホールが多数存在するために耐食性
が悪く、前記問題を解決できるものではなかつ
た。 発明の目的 本発明はかかる従来の欠点を解消するもので燃
焼排ガスが溶解した酸性結露水による熱交換器の
腐食を防止することにより、熱交換器の耐久性の
向上を図るとともに、不完全燃焼や熱交換効率の
低下を防止し、機器としての信頼性の向上を図る
ことを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、銅製伝熱
部材表面に金属からなるメツキ層を形成し、さら
に前記メツキ層上にポリボロシロキサンを主成分
とする有機ケイ素重合体をバインダーとし、前記
バインダーにマイカ粉末、ガラス粉末、炭化ケイ
素粉末の無機充てん材を分散混合した塗料でコー
テイング層を形成したものであり、前記コーテイ
ング層が耐熱性に優れ、かつ緻密な膜となつてい
るので熱によるコーテイング層の劣化は無く、燃
焼排ガスが溶解した結露水を生じてもコーテイン
グ層中への前記結露水の浸入を防止することがで
き、銅製伝熱部材やメツキ層の腐食が無くなるの
で前述の腐食生成物の堆積により生ずる不完全燃
焼や腐食生成物の飛散、落下による周囲の汚染、
熱交換効率の低下を防止することができる。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第２図により
説明する。 図において４は燃焼室を内部に形成したドラム
吸熱フイン、熱交換チユーブよりなる熱交換器の
要部断面した銅製伝熱部材であり、この表面に無
電解、電解、溶融のいずれかの手段により、ニツ
ケル、鉛、アルミニウムのいずれか１種を主成分
とする金属からなるメツキ層５が形成され、さら
にこの上にポリボロシロキサンを主成分とする有
機ケイ素重合体６ａをバインダーとし、これにマ
イカ粉末６ｂ、ガラス粉末６ｃ、炭化ケイ素粉末
６ｄの無機充てん材を添加し、トルエンなどの溶
剤とともに分散、混合して得た塗料を塗布、加熱
硬化させることによりコーテイング層６が形成さ
れる。 このコーテイング層６は第２図に示す如く、マ
イカ粉末６ｂが表面近くにその多くが木の葉状に
重なり合いメツキ層５に対し、平行配列しガラス
粉末６ｃと炭化ケイ素粉末６ｄが均一に分散した
塗膜となつている。 この構成において、第１図に示す熱交換器のド
ラム１内の燃焼室下部に配置されたバーナが燃焼
した際、ドラム１及び吸熱フイン３が熱交換チユ
ーブ２内を流れる水によつて冷却され、水蒸気の
凝縮により結露水が生成し、燃焼排ガス中の
NOX、SOX、CO2などが前記結露水中に溶解し、
濃縮されて腐食性の強いPH３〜４の酸となるとと
もに吸熱フイン３の先端部は250℃以上の高温に
達し極めて厳しい環境となる。 本発明のコーテイング層６に用いるバインダー
はケイ素、炭素、ホウ素、酸素を骨格としたポリ
ボロシロキサンを主成分とする有機ケイ素重合体
であるので300℃以上の優れた耐熱性を有し、前
述の熱交換器使用温度には充分耐え得るものであ
る。しかし、コーテイング層６の加熱硬化の際、
前記バインダーの有機成分の一部が分解するため
膜としてはポーラスでピンホールが多く存在し、
前記バインダー単独で用いた場合にはこのピンホ
ールを介して前記酸性結露が侵入し、メツキ層５
と銅製伝熱部材４を腐食させる。 本発明では、コーテイング層６にマイカ粉末６
ｂを適用することにより、前述の腐食問題を解決
することができた。即ち、粒子形状がフレーク状
であるマイカ粉末６ｂがコーテイング層６の表面
近傍に木の葉状に重なり合いながら多く存在する
のでコーテイング層６表面のバリア性が高くな
り、しかもマイカ粉末６ｂはコーテイング層６中
に存在するピンホールを塞ぐ効果を有するので前
記酸性結露水の侵入が無くなりメツキ層５と銅製
伝熱部材４の腐食を防止することができるととも
にマイカ粉末６ｂが耐酸性に優れた材料であるの
で長期にわたり、優れた耐食性を実現することが
できる。したがつて、従来のように吸熱フイン３
やドラム１の表面に腐食生成物の堆積が無くな
り、不完全燃焼や周囲への汚染を防止でき、燃焼
機器としての安全性が大幅に向上する。 また、コーテイング層６に二酸化ケイ素を主成
分とするガラス粉末６ｃが均一に分散することに
よりコーテイング層６は非常に硬くしかも機械的
衝撃に対して強くなるので熱交換器の運搬や取り
付けの際に落下したり、ドライバーなどの工具が
接触してもコーテイング層６の剥離や傷の発生を
防止できる。 さらに、コーテイング層６中には熱伝導性に優
れた炭化ケイ素粉末６ｄを分散させているのでコ
ーテイング層６が存在しても従来の熱交換器と熱
交換効率の差は無く、しかも従来のように腐食に
よる熱交換効率の低下が無くなるので長期にわた
り、優れた熱交換効率を維持することができる。 また、マイカ粉末６ｂ、ガラス粉末６ｃ、炭化
ケイ素粉末６ｄの総添加量はバインダーである有
機ケイ素重合体６ａの加熱残分（固形分）に対し
重量比で10％以下になると有機ケイ素重合体６ａ
の性質に支配されてくるのでコーテイング層６の
表面がポーラスでピンホールが多くなるために耐
食性が悪くなり、40％以上になると充てん材が多
すぎるため、有機ケイ素重合体６ａの接着力が低
下し、コーテイング層６ａの密着性が悪くなるこ
とから、10〜40％の範囲であることが望ましい。 一方、ポリボロシロキサンを主成分とする有機
ケイ素重合体６ａは伝熱部材である銅との密着性
が著しく悪く、銅製伝熱部材４の表面に直接コー
テイング層６を形成することができなかつたが、
これは前記銅製伝熱部材４の表面に耐酸化性の優
れたニツケル、鉛、アルミニウムのいずれか１種
を主成分とする金属よりなるメツキ層５を設ける
ことにより、コーテイング層６との優れた密着性
が実現することを見い出した。 次に本実施例の効果を表わす実験結果について
説明する。 第１図に示す銅製伝熱部材よりなる熱交換器に
第１表に示すメツキ層を形成し、さらにこのメツ
キ層上に第１表に示す材料をボールミルで24時間
分散混合した塗料を用いて、膜厚が10〜20μｍに
なるようにスプレー塗装し、300℃１時間の焼成
を行ないコーテイング層を形成した。
に使用される銅製伝熱部材よりなる熱交換器に関
するものである。 従来例の構成とその問題点 従来のガス瞬間湯沸器に使用されている熱交換
器を第１図に示す。同図に示す如く熱交換器は燃
焼室を内部に設けたドラム１と熱交換される水が
通過する熱交換チユーブ２と前記ドラム１の上部
に設けられた吸熱フイン３の銅製伝熱部材より構
成され、さらにこの表面に鉛を主成分とする溶融
金属メツキが施されている。 この構成において、燃焼排ガスの接触する部
分、特にドラム１と熱交換チユーブ２との接触部
や熱交換チユーブ２と吸熱フイン３との接触部の
低温部分では燃焼排ガス中に含まれるNOX、
SOX、CO、CO2、水蒸気などが凝縮して酸性の
結露水を生成し、これが前記溶融金属メツキや母
材である銅を激しく腐食させるという問題が発生
している。 このような腐食が起こると炭酸鉛、硝酸鉛、緑
青などの腐食生成物が多量に生成するためにこれ
らが吸熱フイン３やドラム１の部分に堆積し、排
ガスの流れが阻害され不完全燃焼を引き起こした
り、熱交換チユーブ２中を通過する水への熱伝導
が悪くなるために熱交換効率が著しく低下すると
ともに、前記腐食生成物が粉状に剥離し周囲を汚
染するなど安全衛生上好ましいものではなかつ
た。 さらに、腐食が進行するとドラム１や吸熱フイ
ン３などの部材に穴があくなどの問題も発生し、
機器としての耐久性にも欠けるという問題点があ
つた。 また、前記溶融金属メツキの耐食性を改善する
ために有機系、無機系の塗料をコーテイングする
方法も試みられたが、シリコン樹脂、ポリイシド
樹脂などをバインダーとする有機系塗料は耐熱性
が低いために、長時間の使用に耐え難く、ケイ酸
塩系、リン酸塩系などの無機系塗料は、コーテイ
ング層にピンホールが多数存在するために耐食性
が悪く、前記問題を解決できるものではなかつ
た。 発明の目的 本発明はかかる従来の欠点を解消するもので燃
焼排ガスが溶解した酸性結露水による熱交換器の
腐食を防止することにより、熱交換器の耐久性の
向上を図るとともに、不完全燃焼や熱交換効率の
低下を防止し、機器としての信頼性の向上を図る
ことを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、銅製伝熱
部材表面に金属からなるメツキ層を形成し、さら
に前記メツキ層上にポリボロシロキサンを主成分
とする有機ケイ素重合体をバインダーとし、前記
バインダーにマイカ粉末、ガラス粉末、炭化ケイ
素粉末の無機充てん材を分散混合した塗料でコー
テイング層を形成したものであり、前記コーテイ
ング層が耐熱性に優れ、かつ緻密な膜となつてい
るので熱によるコーテイング層の劣化は無く、燃
焼排ガスが溶解した結露水を生じてもコーテイン
グ層中への前記結露水の浸入を防止することがで
き、銅製伝熱部材やメツキ層の腐食が無くなるの
で前述の腐食生成物の堆積により生ずる不完全燃
焼や腐食生成物の飛散、落下による周囲の汚染、
熱交換効率の低下を防止することができる。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第２図により
説明する。 図において４は燃焼室を内部に形成したドラム
吸熱フイン、熱交換チユーブよりなる熱交換器の
要部断面した銅製伝熱部材であり、この表面に無
電解、電解、溶融のいずれかの手段により、ニツ
ケル、鉛、アルミニウムのいずれか１種を主成分
とする金属からなるメツキ層５が形成され、さら
にこの上にポリボロシロキサンを主成分とする有
機ケイ素重合体６ａをバインダーとし、これにマ
イカ粉末６ｂ、ガラス粉末６ｃ、炭化ケイ素粉末
６ｄの無機充てん材を添加し、トルエンなどの溶
剤とともに分散、混合して得た塗料を塗布、加熱
硬化させることによりコーテイング層６が形成さ
れる。 このコーテイング層６は第２図に示す如く、マ
イカ粉末６ｂが表面近くにその多くが木の葉状に
重なり合いメツキ層５に対し、平行配列しガラス
粉末６ｃと炭化ケイ素粉末６ｄが均一に分散した
塗膜となつている。 この構成において、第１図に示す熱交換器のド
ラム１内の燃焼室下部に配置されたバーナが燃焼
した際、ドラム１及び吸熱フイン３が熱交換チユ
ーブ２内を流れる水によつて冷却され、水蒸気の
凝縮により結露水が生成し、燃焼排ガス中の
NOX、SOX、CO2などが前記結露水中に溶解し、
濃縮されて腐食性の強いPH３〜４の酸となるとと
もに吸熱フイン３の先端部は250℃以上の高温に
達し極めて厳しい環境となる。 本発明のコーテイング層６に用いるバインダー
はケイ素、炭素、ホウ素、酸素を骨格としたポリ
ボロシロキサンを主成分とする有機ケイ素重合体
であるので300℃以上の優れた耐熱性を有し、前
述の熱交換器使用温度には充分耐え得るものであ
る。しかし、コーテイング層６の加熱硬化の際、
前記バインダーの有機成分の一部が分解するため
膜としてはポーラスでピンホールが多く存在し、
前記バインダー単独で用いた場合にはこのピンホ
ールを介して前記酸性結露が侵入し、メツキ層５
と銅製伝熱部材４を腐食させる。 本発明では、コーテイング層６にマイカ粉末６
ｂを適用することにより、前述の腐食問題を解決
することができた。即ち、粒子形状がフレーク状
であるマイカ粉末６ｂがコーテイング層６の表面
近傍に木の葉状に重なり合いながら多く存在する
のでコーテイング層６表面のバリア性が高くな
り、しかもマイカ粉末６ｂはコーテイング層６中
に存在するピンホールを塞ぐ効果を有するので前
記酸性結露水の侵入が無くなりメツキ層５と銅製
伝熱部材４の腐食を防止することができるととも
にマイカ粉末６ｂが耐酸性に優れた材料であるの
で長期にわたり、優れた耐食性を実現することが
できる。したがつて、従来のように吸熱フイン３
やドラム１の表面に腐食生成物の堆積が無くな
り、不完全燃焼や周囲への汚染を防止でき、燃焼
機器としての安全性が大幅に向上する。 また、コーテイング層６に二酸化ケイ素を主成
分とするガラス粉末６ｃが均一に分散することに
よりコーテイング層６は非常に硬くしかも機械的
衝撃に対して強くなるので熱交換器の運搬や取り
付けの際に落下したり、ドライバーなどの工具が
接触してもコーテイング層６の剥離や傷の発生を
防止できる。 さらに、コーテイング層６中には熱伝導性に優
れた炭化ケイ素粉末６ｄを分散させているのでコ
ーテイング層６が存在しても従来の熱交換器と熱
交換効率の差は無く、しかも従来のように腐食に
よる熱交換効率の低下が無くなるので長期にわた
り、優れた熱交換効率を維持することができる。 また、マイカ粉末６ｂ、ガラス粉末６ｃ、炭化
ケイ素粉末６ｄの総添加量はバインダーである有
機ケイ素重合体６ａの加熱残分（固形分）に対し
重量比で10％以下になると有機ケイ素重合体６ａ
の性質に支配されてくるのでコーテイング層６の
表面がポーラスでピンホールが多くなるために耐
食性が悪くなり、40％以上になると充てん材が多
すぎるため、有機ケイ素重合体６ａの接着力が低
下し、コーテイング層６ａの密着性が悪くなるこ
とから、10〜40％の範囲であることが望ましい。 一方、ポリボロシロキサンを主成分とする有機
ケイ素重合体６ａは伝熱部材である銅との密着性
が著しく悪く、銅製伝熱部材４の表面に直接コー
テイング層６を形成することができなかつたが、
これは前記銅製伝熱部材４の表面に耐酸化性の優
れたニツケル、鉛、アルミニウムのいずれか１種
を主成分とする金属よりなるメツキ層５を設ける
ことにより、コーテイング層６との優れた密着性
が実現することを見い出した。 次に本実施例の効果を表わす実験結果について
説明する。 第１図に示す銅製伝熱部材よりなる熱交換器に
第１表に示すメツキ層を形成し、さらにこのメツ
キ層上に第１表に示す材料をボールミルで24時間
分散混合した塗料を用いて、膜厚が10〜20μｍに
なるようにスプレー塗装し、300℃１時間の焼成
を行ないコーテイング層を形成した。
【表】
以上記載した本発明の実施品である熱交換器Ａ
〜Ｃについて、ガス瞬間湯沸器（５号タイプ）に
組み込み、２分間燃焼、２分間消失の繰返し燃焼
実験を実施した。なお、比較のため、従来の熱交
換器（銅製伝熱部材表面に鉛の溶融メツキを施し
たもの）についても同条件の試験を実施した。 その結果を第２表に示す。
〜Ｃについて、ガス瞬間湯沸器（５号タイプ）に
組み込み、２分間燃焼、２分間消失の繰返し燃焼
実験を実施した。なお、比較のため、従来の熱交
換器（銅製伝熱部材表面に鉛の溶融メツキを施し
たもの）についても同条件の試験を実施した。 その結果を第２表に示す。
【表】
【表】
以上の結果にみられるように、従来の熱交換器
は激しい腐食が発生したが、本発明の実施品であ
る熱交換器Ａ〜Ｃは腐食の発生は無く、優れた耐
食性を示した。 また、本発明の熱交換器Ａ〜Ｃの熱交換効率は
従来の熱交換器と同等の熱交換効率を示し、コー
テイング層を設けることによる熱伝導性の低下が
ほとんど無いことを確認した。 発明の効果 以上、説明したように本発明は燃焼室を内部に
形成したドラムと吸熱フインと熱交換チユーブよ
りなる銅製伝熱部材の表面に耐酸化性、密着性に
優れたメツキ層と耐食性、耐熱性、熱伝導性に優
れたコーテイング層を形成しているので (1) 銅製伝熱部材の腐食がなくなり、熱交換器と
しての耐久性が大幅に向上する。 (2) ドラム、吸熱フイン部への腐食生成物の堆積
がなくなり、不完成燃焼を防止することができ
るとともに周囲への汚染がなくなる。 (3) 長期にわたり、初期の優れた熱交換効率を維
持することができる。 などの効果を有し、実用的価値が極めて高いもの
である。
は激しい腐食が発生したが、本発明の実施品であ
る熱交換器Ａ〜Ｃは腐食の発生は無く、優れた耐
食性を示した。 また、本発明の熱交換器Ａ〜Ｃの熱交換効率は
従来の熱交換器と同等の熱交換効率を示し、コー
テイング層を設けることによる熱伝導性の低下が
ほとんど無いことを確認した。 発明の効果 以上、説明したように本発明は燃焼室を内部に
形成したドラムと吸熱フインと熱交換チユーブよ
りなる銅製伝熱部材の表面に耐酸化性、密着性に
優れたメツキ層と耐食性、耐熱性、熱伝導性に優
れたコーテイング層を形成しているので (1) 銅製伝熱部材の腐食がなくなり、熱交換器と
しての耐久性が大幅に向上する。 (2) ドラム、吸熱フイン部への腐食生成物の堆積
がなくなり、不完成燃焼を防止することができ
るとともに周囲への汚染がなくなる。 (3) 長期にわたり、初期の優れた熱交換効率を維
持することができる。 などの効果を有し、実用的価値が極めて高いもの
である。
第１図は従来の瞬間湯沸器の熱交換器を示す外
観斜視図、第２図は本発明の一実施例の熱交換器
を示す要部断面図である。 ４……銅製伝熱部材、５……メツキ層、６……
コーテイング層、６ａ……有機ケイ素重合体、６
ｂ……マイカ粉末、６ｃ……ガラス粉末、６ｄ…
…炭化ケイ素粉末。
観斜視図、第２図は本発明の一実施例の熱交換器
を示す要部断面図である。 ４……銅製伝熱部材、５……メツキ層、６……
コーテイング層、６ａ……有機ケイ素重合体、６
ｂ……マイカ粉末、６ｃ……ガラス粉末、６ｄ…
…炭化ケイ素粉末。
Claims (1)
- １ 銅製伝熱部材表面にニツケル、鉛、アルミニ
ウムのいずれか１種を主成分とした金属からなる
メツキ層を形成し、さらに前記メツキ層上にポリ
ボロシロキサンを主成分とする有機ケイ素重合体
をバインダーとし、前記バインダーにマイカ粉
末、ガラス粉末、炭化ケイ素粉末の無機充てん材
を分散混合した塗料でコーテイング層を形成した
熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788483A JPS6080055A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788483A JPS6080055A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080055A JPS6080055A (ja) | 1985-05-07 |
| JPS6345025B2 true JPS6345025B2 (ja) | 1988-09-07 |
Family
ID=16213882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18788483A Granted JPS6080055A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080055A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5235019B2 (ja) * | 2007-01-17 | 2013-07-10 | ダウ・コーニング・コーポレイション | 直接法における耐摩耗性材料 |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP18788483A patent/JPS6080055A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6080055A (ja) | 1985-05-07 |
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