(57)【要約】【課題】特有の腐食因子をもつ製氷用銅管における防食を、電気防食法を適用して実現し、製氷用銅管の耐久性を確保する。【解決手段】氷蓄熱タンク１内の水Ｗ中に浸漬配置される製氷用銅管３の自然電位を、孔食発生の限界電位、即ち、飽和塩化カリウム水溶液中に浸漬した銀／塩化銀電極を基準として１５０ｍＶ未満に保持する電位保持手段Ｘを備える。係る構成によれば、銅管３の自然電位が常時孔食発生の限界電位未満の抑えられることで、上記銅管３の表面への孔食の発生が可及的に防止され、その結果、上記銅管の耐久性、延いては該銅管を備えた氷蓄熱タンクの耐久性と信頼性が確保される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷蓄熱タンク（１）内の水（Ｗ）中に浸漬配置される製氷用銅管（３）の防食構造であって、
上記銅管（３）の自然電位を、飽和塩化カリウム水溶液中に浸漬した銀／塩化銀電極を基準として１５０ｍＶ未満に保持する電位保持手段（Ｘ）を備えたことを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項２】
請求項１において、
上記電位保持手段（Ｘ）が、上記銅管（３）の水（Ｗ）中への浸漬部位の外表面（３ａ）に、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体（１１）を電気的に接触させた状態で配置した構成であることを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項３】
請求項２において、
上記銅管（３）と溶出金属体（１１）の間に、黄銅又は銅と銅よりも卑な金属との中間の自然電位を示す金属でなる中間金属体（１２）を介在させたことを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項４】
請求項２において、
上記銅管（３）の外表面（３ａ）と上記溶出金属体（１１）との接触界面への水の浸入を阻止するシール材（１３）を設けたことを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項５】
請求項１において、
上記電位保持手段（Ｘ）が、上記銅管（３）と離間させた状態で、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体（１１）を配置し、上記銅管（３）と上記溶出金属体（１１）を、電気回路（１５）を介して電気的に接触させた構成であることを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項６】
請求項５において、
上記電気回路（１５）内に抵抗（１６）を介在させたことを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項７】
請求項１において、
上記電位保持手段（Ｘ）が、上記銅管（３）と水（Ｗ）中に浸漬配置した白金又はカーボンからなるアノード電極（１７）の間に微小な電流を流す構成であることを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【請求項８】
請求項２，３，４，５又は６において、
上記溶出金属体（１１）として、亜鉛、亜鉛合金、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄又は鉄合金であることを特徴とする製氷用銅管の防食構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、氷蓄熱タンク１内の水中に浸漬配置される製氷用銅管の防食構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、氷蓄熱タンクに貯留した水等の蓄熱媒体を冷却して凍らせ、該蓄熱媒体の潜熱として冷熱を蓄える氷蓄熱タンクを、空気調和機における冷房熱源として使用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような氷蓄熱タンクにおいては、通常、タンク内に製氷用銅管を配置し、この銅管内に冷媒を流すことで水等を冷却し、該銅管の周囲に氷を精製させるように構成されるが、このような氷蓄熱タンク内の水中に浸漬配置される製氷用の銅管における腐食事例が報告されている。その一例を図１６〜１８を参照して説明する。
【０００４】
図１６には、氷蓄熱タンク内の水Ｗ中への製氷用の銅管の浸漬配置状態を示しており、同図において、符号３はＵ字形に屈曲成形された製氷用の銅管であって、該銅管３の一端には冷媒管５が接続されるとともに、該銅管３の他端はヘッダー６に接続されており、上記ヘッダー６側から上記銅管３に液冷媒を流入させ、これを上記銅管３において水Ｗとの熱交換によって蒸発させ、その蒸発熱によって銅管３の周囲の水Ｗを冷却することで、該銅管３の周囲に水が氷結し且つこれが次第に成長することで氷層７が形成される。この氷層７の潜熱を冷房熱源として使用するものである。
【０００５】
図１７及び図１８には、上記銅管３の一部を拡大図示しているが、該銅管３の表面３ａには、長期の使用に伴って、孔状に陥没する所謂孔食５０が散点状に発生し、腐食の進行に伴い、最終的には該孔食５０が銅管３の内面３ｂまで達して冷媒の漏出という事態を招くことになる。
【０００６】
この孔食の発生因子については、現状では不明であるが、水質変化によって何らかの酸化性物質が発生し、銅表面の自然電位が上昇し、腐食が発生する限界電位を越えることで、銅表面に孔食が発生するものと推測される。そして、淡水中で銅に発生する孔食の限界電位は、飽和塩化カリウム水溶液中に浸漬した銀／塩化銀電極を基準とした場合、約１５０ｍＶであることは周知であり、従って、銅管の自然電位を限界電位以下に保持することで孔食の発生を防止できるものと推測される。
【０００７】
ここで、銅管の自然電位を限界電位以下に保持する場合、その一つの手法として、電気防食法が考えられる。この電気防食法には、流電陽極法（特許文献２  参照）と外部電源法（特許文献３及び特許文献４  参照）が知られている。
【０００８】
特許文献２の流電陽極法は、高温環境下に置かれた設備を流電陽極法によって防食するものであり、特許文献３の外部電源法は高濃度塩酸含有水溶液中に置かれたＮｉ合金熱交換器を外部電源法により防食するものであり、特許文献４の外部電源法は海水冷却器の熱交換器に使用されるステンレス鋼を外部電源法により防食するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３７４９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６６７７号公報
【特許文献３】特開２００７−２８４７４
【特許文献４】特開平５−２８７５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上述のように、Ｎｉ合金管とかステンレス鋼管に対する電気防食法は種々提案されているものの、表面に氷が生成される銅管の防食を電気防食法により実現する技術については、有効な提案はなされていない、というのが現状である。
【００１１】
ここで、製氷用銅管の孔食に関して、該銅管に特有の腐食因子として、以下のような点が挙げられる。
【００１２】
即ち、銅管に特有の腐食因子としては、該銅管の使用条件下における「銅管側因子」と「水側因子」が考えられる。
【００１３】
「銅管側因子」としては、銅管表面に氷が生成されたときには銅管に圧縮力が作用し、氷が融解したときにはこの圧縮力が消滅することで、該銅管には圧縮力が繰り返しかかり、これによって銅管に残留応力が発生することになる。しかし、この残留応力は、銅管全域で一定とは限らず、銅管の化学組成の不均一とか表面の酸化皮膜の不均一等によって偏在的に発生することも考えられ、その結果、銅管表面に一様に腐食が発生せず、孔食として散点的に発生するものと推測される。
【００１４】
「水側因子」としては、例えば、水中の各種イオン濃度とか、溶存酸素濃度、あるいは水温の不均一が考えられ、特に水温は蓄熱時と放熱時の間で大きく変化することから、その影響は大きいものと考えられる。
【００１５】
そこで本願発明は、特有の腐食因子をもつ製氷用銅管における防食を、電気防食法を適用して実現し、製氷用銅管の耐久性、延いては該製氷用銅管を備えた氷蓄熱タンクの耐久性と信頼性を確保することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１７】
本願の第１の発明では、氷蓄熱タンク１内の水Ｗ中に浸漬配置される製氷用銅管３の防食構造であって、上記銅管３の自然電位を、飽和塩化カリウム水溶液中に浸漬した銀／塩化銀電極を基準として１５０ｍＶ未満に保持する電位保持手段Ｘを備えたことを特徴としている。
【００１８】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３の水Ｗ中への浸漬部位の表面３ａに、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体１１を電気的に接触させた状態で配置して構成したことを特徴としている。
【００１９】
本願の第３の発明では、上記第２の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記銅管３と溶出金属体１１の間に、黄銅又は銅と銅よりも卑な金属との中間の自然電位を示す金属でなる中間金属体１２を介在させたことを特徴としている。
【００２０】
本願の第４の発明では、上記第２の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１との接触界面への水の浸入を阻止するシール材１３を設けたことを特徴としている。
【００２１】
本願の第５の発明では、上記第１の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３と離間させた状態で、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体１１を配置し、上記銅管３と上記溶出金属体１１を、電気回路１５を介して電気的に接触させて構成したことを特徴としている。
【００２２】
本願の第６の発明では、上記第５の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記電気回路１５内に抵抗１６を介在させたことを特徴としている。
【００２３】
本願の第７の発明では、上記第１の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３と水Ｗ中に浸漬配置した白金又はカーボンからなるアノード電極１７の間に微小な電流を流す構成としたことを特徴としている。
【００２４】
本願の第８の発明では、上記第２、第３、第４、第５又は第６の発明に係る製氷用銅管の防食構造において、上記溶出金属体１１として、亜鉛、亜鉛合金、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄又は鉄合金を用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００２６】
（ａ）本願の第１の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記銅管３の自然電位を、孔食発生の限界電位、即ち、飽和塩化カリウム水溶液中に浸漬した銀／塩化銀電極を基準として１５０ｍＶ未満に保持する電位保持手段Ｘを備えているので、該銅管３の自然電位が常時孔食発生の限界電位未満の抑えられることで、上記銅管３の表面への孔食の発生が可及的に防止され、その結果、上記銅管の耐久性、延いては該銅管を備えた氷蓄熱タンクの耐久性と信頼性が確保される。
【００２７】
（ｂ）本願の第２の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３の水Ｗ中への浸漬部位の表面３ａに、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体１１を電気的に接触させた状態で配置して構成したので、該溶出金属体１１の上記銅管３への配置構造が簡単であり防食に伴うコストアップをより低く抑えることができるとともに、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出に伴う該溶出金属体１１から上記銅管３側への電子の移動が、該溶出金属体１１と銅管３の間で直接的且つスムーズに行なわれ、該銅管３の防食効果がより確実に得られる。
【００２８】
（ｃ）本願の第３の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ｂ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記銅管３と溶出金属体１１の間に、黄銅又は銅と銅よりも卑な金属との中間の自然電位を示す金属でなる中間金属体１２を介在させている。
【００２９】
係る構成とすれば、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出は、該溶出金属体１１と銅管３との接触界面、即ち、該溶出金属体１１の内面側から優先的に起こり、金属イオンの溶出によって上記溶出金属体１１の内面１１ａは、その端部側から軸方向内側へ向けて欠落が進行し、上記銅管３との接触面積（即ち、接続面積）が早期に狭小化して該溶出金属体１１の脱落が懸念されるところ、該溶出金属体１１と銅管３との間に上記中間金属体１２が介在していることで、該銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａの直接的な接触が回避され、これらの接触界面における上記溶出金属体１１の内面１１ａ側の集中的な金属イオンの溶出が防止され、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出が、該溶出金属体１１の内面１１ａからではなく、該溶出金属体１１の両端部側から起こり、これがそれぞれ軸方向内側へ向かって欠落が進行することになる。この結果、溶出金属体１１の端部側からの金属イオンの溶出に伴って該溶出金属体１１が端部側から軸方向内側に向かって次第に欠落し上記銅管３との接触面積が次第に減少するものの、該溶出金属体１１の内面１１ａ側が集中的に欠落するものではないことから、該溶出金属体１１の保持力が維持されその脱落が防止され、長期に亘って良好な防食効果が得られる。
【００３０】
（ｄ）本願の第４の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ｂ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１との接触界面への水の浸入を阻止するシール材１３を設けている。
【００３１】
係る構成とすれば、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出は、該溶出金属体１１と銅管３との接触界面から優先的に起こり、該金属イオンの溶出によって該溶出金属体１１と上記銅管３の接触面積が早期に狭小化して該溶出金属体１１の脱落が懸念されるところ、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１との接触界面への水の浸入を阻止するシール材１３が設けられていることで、該銅管３と上記溶出金属体１１との接触界面での金属イオンの溶出、及びこれに伴う上記溶出金属体１１と上記中間金属体１２の接触面積の減少が防止され、その結果、上記溶出金属体１１の上記銅管３からの脱落が防止され、長期に亘って良好な防食効果が得られる。
【００３２】
（ｅ）本願の第５の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３と離間させた状態で、銅より卑な自然電位を示す金属でなる溶出金属体１１を配置し、上記銅管３と上記溶出金属体１１を、電気回路１５を介して電気的に接触させて構成したので、例えば、上記溶出金属体１１を直接上記銅管３に接触配置する場合に比して、該溶出金属体１１の配置作業が容易且つ簡便となり、その分だけ、防食に伴うコストアップをより低く抑えることができる。
【００３３】
（ｆ）本願の第６の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ｅ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記電気回路１５内に抵抗１６を介在させたので、該抵抗１６によって上記電気回路１５を流れる電流量を調整することで、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出量の調整、即ち、上記溶出金属体１１の消耗量を調整することができ、延いては防食に伴うランニングコストの低減が可能となる。
【００３４】
（ｇ）本願の第７の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記電位保持手段Ｘを、上記銅管３と水Ｗ中に浸漬配置した白金又はカーボンからなるアノード電極１７の間に微小な電流を流す構成としたので、上記アノード電極１７を消耗させることなく上記銅管３の自然電位を下げてその孔食の発生を防止することができ、上記銅管３の良好な防食効果と、この防食に伴うランニングコストの低減効果の両立が可能となる。
【００３５】
（ｈ）本願の第８の発明に係る製氷用銅管の防食構造によれば、上記（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）又は（ｆ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記溶出金属体１１として、比較的安価な、亜鉛、亜鉛合金、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄又は鉄合金を用いるので、防食に伴うコストアップをより低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００３７】
図１には、一般的な空気調和機の冷熱熱源として用いられる氷蓄熱タンク１の全体構成を示している。この氷蓄熱タンク１は、所定容量をもつ上面開口形の容器体であって、その内部には、蓄熱媒体として水Ｗが所定量投入されている。さらに、この氷蓄熱タンク１の上記水Ｗ内には、次述の製氷管ユニット２が浸漬配置される。
【００３８】
上記製氷管ユニット２は、Ｕ字形に成形された多数の製氷用の銅管３を、所定間隔で列設し、これを支持フレーム４によって固定支持して構成される。
【００３９】
そして、上記銅管３には、長期の使用に伴って孔食が発生することは既述の通りであり、本願発明は係る銅管３の孔食を、電気防食方を適用して防止するための防食構造を提案するものである。以下、この防食構造を、幾つかの実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００４０】
Ｉ：第１の実施形態
図２及び図３には、上記銅管３に、第１の実施形態に係る防食構造を適用した状態を示している。この第１の実施形態に係る防食構造は、電気防食方法のうち、流電陽極方式の防食方法を採用したものであって、上記銅管３の軸方向の適所に、厚肉円筒状の外観形体をもつ溶出金属体１１を、該銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａを電気的に接触させた状態で、固着して構成される。なお、図中、符号７は、氷蓄熱タンク１の運転に伴って上記銅管３の表面３ａに氷結生成される氷層を便宜的に示したものであり、上記銅管３への上記溶出金属体１１の装着時には存在しないものであることは言うまでもない。
【００４１】
ここで、上記溶出金属体１１は、特許請求の範囲中の「電位保持手段Ｘ」に該当するもので、銅より卑な自然電位を示す金属、例えば、亜鉛、亜鉛合金、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄又は鉄合金で構成されるが、この実施形態ではその一例として亜鉛を採用している。
【００４２】
このように上記銅管３の表面３ａ上に上記溶出金属体１１を配置し、これを水Ｗ中に浸漬すると、図３に示すように、アノード反応によって上記溶出金属体１１からＺｎイオンが腐食環境中、即ち、上記水Ｗ中に溶出する一方、カソード反応によって上記溶出金属体１１から電子「-ｅ」が上記銅管３側へ移動し、これによって該銅管３の自然電位が、電子移動前の自然電位（３６０ｍＶ程度）から低下し、これが孔食の限界電位（１５０ｍＶ）以下に保持される。
【００４３】
この結果、上記銅管３の表面３ａにおける孔食の発生が可及的に防止され、該銅管３の耐久性、延いては該銅管３を備えた上記氷蓄熱タンク１の耐久性及び信頼性が向上することになる。
【００４４】
ＩＩ：第２の実施形態
図４には、上記製氷管ユニット２を構成する上記銅管３に、第２の実施形態に係る防食構造を適用した状態を示している。この第２の実施形態に係る防食構造は、上記第１の実施形態の場合と同様に、電気防食方法のうち、流電陽極方式の防食方法を採用したものであって、該第１の実施形態に係る防食構造の発展例として位置付けられる。
【００４５】
即ち、上記第１の実施形態では上記銅管３の表面３ａ上に上記溶出金属体１１を直接取付けるようにしていたのに対して、この第２の実施形態では、上記銅管３の表面３ａに電気的に接触させた状態で管状の中間金属体１２を取付け、さらにこの中間金属体１２の外面１２ａ上に、上記溶出金属体１１を、その内面１１ａと上記中間金属体１２の外面１２ａを電気的に接触させた状態で取付けたものである。
【００４６】
ここで、上記中間金属体１２は、上記銅管３の素材である銅と上記溶出金属体１１の素材である亜鉛の中間の自然電位を示す金属で構成されるもので、この実施形態では黄銅を採用している。
【００４７】
係る構成とすれば、その基本的作用効果として、上記中間金属体１２を介在させているものの、該中間金属体１２を介して上記銅管３と上記溶出金属体１１が電気的に接触されていることから、上記銅管３を水Ｗ中に浸漬すると、アノード反応によって上記溶出金属体１１からＺｎイオンが上記水Ｗ中に溶出する一方、カソード反応によって上記溶出金属体１１から電子「-ｅ」が上記銅管３側へ移動し、これによって該銅管３の自然電位が、電子移動前の自然電位から低下し、これが孔食の限界電位以下に保持され、その結果、上記銅管３の表面３ａにおける孔食の発生が可及的に防止され、該銅管３の耐久性、延いては該銅管３を備えた上記氷蓄熱タンク１の耐久性及び信頼性が向上することは、上記第１の実施形態の場合と同様である。
【００４８】
さらに、この第２の実施形態に特有の作用効果として、上記銅管３の表面３ａと上記中間金属体１２の内面１２ａの間に、黄銅で構成された上記中間金属体１２を介在させたことで、長期の使用中における上記溶出金属体１１の脱落が防止できるものである。
【００４９】
即ち、図７に示すように、上記中間金属体１２を介在させることなく、上記銅管３の表面３ａ上に直接上記中間金属体１２を取付けた構成では、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出は、該溶出金属体１１と銅管３との接触界面、即ち、該溶出金属体１１の内面側から優先的に起こることから、金属イオンの溶出によって上記溶出金属体１１の内面１１ａは、その端部側から軸方向内側へ向けて欠落が進行し、上記銅管３との接触面積（即ち、接続面積）が早期に狭小化し、これによって該溶出金属体１１の脱落が懸念されることになる。
【００５０】
これに対して、図５に示すように、上記銅管３と溶出金属体１１の間に上記中間金属体１２を介在させると、該銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａの直接的な接触が回避され、これらの接触界面における上記溶出金属体１１の内面１１ａ側の集中的な金属イオンの溶出が防止され、図６に示すように、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出が、該溶出金属体１１の内面１１ａからではなく、電流経路の短い溶出金属体１１の両端部側から起こり、これがそれぞれ軸方向内側へ向かって欠落が進行することになる。この結果、溶出金属体１１の端部側からの金属イオンの溶出に伴って該溶出金属体１１が端部側から軸方向内側に向かって次第に欠落し上記銅管３との接触面積が次第に減少するものの、該溶出金属体１１の内面１１ａ側が集中的に欠落するものではないことから、該溶出金属体１１の保持力が維持され、その脱落が防止されることで、長期に亘って良好な防食効果が得られる。
【００５１】
ＩＩＩ：第３の実施形態
図８には、上記製氷管ユニット２を構成する上記銅管３に、第３の実施形態に係る防食構造を適用した状態を示している。この第３の実施形態に係る防食構造は、上記第１の実施形態に係る防食構造と同様に、電気防食方法のうち、流電陽極方式の防食方法を採用したものであって、上記第１の実施形態の場合と同様の基本的効果が得られることは勿論のこと、これに加えて、上記第２の実施形態に係る防食構造と同様の効果、即ち、長期の使用に伴う上記溶出金属体１１の脱落を防止するという効果を得るようにしたもので、該第２の実施形態の変形例として位置付けられるものである。
【００５２】
即ち、上記第２の実施形態では、上記銅管３の表面３ａに電気的に接触させた状態で管状の中間金属体１２を取付け、さらにこの中間金属体１２の外面１２ａ上に、上記溶出金属体１１を、その内面１１ａと上記中間金属体１２の外面１２ａを電気的に接触させた状態で取付け、該銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａの直接的な接触を回避し、これらの接触界面における上記溶出金属体１１の内面１１ａ側の集中的な金属イオンの溶出による欠落を防止し、これによって上記溶出金属体１１の脱落を防止して長期に亘って良好な防食効果を得るようにしたものである。
【００５３】
これに対して、この第３の実施形態では、図９に拡大図示するように、上記溶出金属体１１の両端面１１ｂ、１１ｂ部分に、電気絶縁性及び耐水性の高い樹脂材でなるシール材１３を配置し、該シール材１３によって、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａとの接触界面に水が浸入するのを阻止するようにしている。換言すれば、上記接触界面が腐食環境である水Ｗと接触するのを阻止するようにしている。
【００５４】
係る構成とすれば、その基本的作用効果として、上記銅管３と上記溶出金属体１１が電気的に接触されていることから、上記銅管３を水Ｗ中に浸漬すると、アノード反応によって上記溶出金属体１１からＺｎイオンが上記水Ｗ中に溶出する一方、カソード反応によって上記溶出金属体１１から電子「-ｅ」が上記銅管３側へ移動し、これによって該銅管３の自然電位が、電子移動前の自然電位から低下し、これが孔食の限界電位以下に保持され、その結果、上記銅管３の表面３ａにおける孔食の発生が可及的に防止され、該銅管３の耐久性、延いては該銅管３を備えた上記氷蓄熱タンク１の耐久性及び信頼性が向上することは、上記第１の実施形態の場合と同様である。
【００５５】
さらに、この第３の実施形態に特有の作用効果として、上記溶出金属体１１の両端面１１ｂ、１１ｂ部分に耐水性樹脂材でなるシール材１３を配置したことで、長期の使用中における上記溶出金属体１１の脱落が防止できるものである。
【００５６】
即ち、仮に上記シール材１３が設けられていないと、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出が、該溶出金属体１１と銅管３との接触界面から優先的に起こり、該金属イオンの溶出によって該溶出金属体１１と上記銅管３の接触面積が早期に狭小化して該溶出金属体１１の脱落が懸念されることになる。
【００５７】
しかし、この実施形態のように、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１との接触界面への水の浸入を阻止するシール材１３を設ければ、上記接触界面が腐食環境である水Ｗと接触するのが阻止される。その結果、図１０に示すように、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出は、電気経路の短い上記溶出金属体１１の表面１１ｃ側から起こり、次第に上記銅管３側へ向けて進行することとなり、金属イオンの溶出の進行に拘らず、上記銅管３の表面３ａと上記溶出金属体１１の内面１１ａの間の接触面積は減少せず、その結果、上記溶出金属体１１の上記銅管３からの脱落が防止され、長期に亘って良好な防食効果が得られるものである。
【００５８】
ＩＶ：第４の実施形態
図１１には、上記製氷管ユニット２を構成する銅管３に、第４の実施形態に係る防食構造を適用した状態を示している。この第４の実施形態に係る防食構造は、上記第１〜第３の実施形態に係る防食構造と同様に、流電陽極方式の防食方法を採用したものであって、上記第１〜第３の実施形態の場合と同様の基本的効果が得られるものである。
【００５９】
即ち、この第４の実施形態では、上記各実施形態の場合のように上記銅管３に直接に、又は上記中間金属体１２を介して、上記溶出金属体１１を接触配置するのに代えて、該銅管３から適宜離間させた状態で、所定長さの棒状形体をもつ溶出金属体１１を配置するとともに、該溶出金属体１１と上記銅管３に接続された上記ヘッダー６の間を電気回路１５によって接続し、さらに該電気回路１５に適宜の抵抗１６を介在させたものである。
【００６０】
なお、上記抵抗１６は必ずしも設ける必要はなく、単に電気回路１５によって上記溶出金属体１１と上記ヘッダー６を接続するようにしても良い。
【００６１】
また、上記溶出金属体１１の上記製氷管ユニット２における配置形態は限定されるものではないが、溶出金属体１１の機能実現上の効率的な配置という観点からは、図１２に示すように、隣接する一対の銅管３，３の中間位置に配置するのが好適である。
【００６２】
このように構成された第４の実施形態においては、上記電気回路１５及びヘッダー６を介して上記溶出金属体１１と上記銅管３が電気的に接続されることから、上記製氷管ユニット２を水Ｗ中に浸漬すると、アノード反応によって上記溶出金属体１１からＺｎイオンが腐食環境中、即ち、上記水Ｗ中に溶出する一方、カソード反応によって上記溶出金属体１１から電子「-ｅ」が上記電気回路１５を通して上記銅管３側へ移動し、これによって該銅管３の自然電位が、電子移動前の自然電位（３６０ｍＶ程度）から低下し、これが孔食の限界電位（１５０ｍＶ）以下に保持される。
【００６３】
この結果、上記銅管３の表面３ａにおける孔食の発生が可及的に防止され、該銅管３の耐久性、延いては該銅管３を備えた上記氷蓄熱タンク１の耐久性及び信頼性が向上することになる。
【００６４】
さらに、この第４の実施形態に特有の作用効果として、上記銅管３から適宜離間させた状態で上記溶出金属体１１を配置するとともに、該溶出金属体１１と上記銅管３に接続された上記ヘッダー６の間を電気回路１５によって接続した構成であることから、例えば、上記溶出金属体１１を直接上記銅管３に接触配置する場合に比して、該溶出金属体１１の配置作業が容易且つ簡便となり、それだけ、防食に伴うコストアップをより低く抑えることができる。
【００６５】
また、上記電気回路１５内に抵抗１６を介在させたので、該抵抗１６によって上記電気回路１５を流れる電流量を調整することで、上記溶出金属体１１からの金属イオンの溶出量の調整、即ち、上記溶出金属体１１の消耗量を調整することができ、延いては防食に伴うランニングコストの低減が可能となる。
【００６６】
Ｖ：第５の実施形態
図１３には、上記製氷管ユニット２を構成する銅管３に、第５の実施形態に係る防食構造を適用した状態を示している。この第５の実施形態に係る防食構造は、上記第１〜第４の実施形態に係る防食構造とは異なり、電気防食方法として、外部電源方式を採用したものであって、上記第１〜第４の実施形態の場合と同様の基本的効果が得られるのに加えて、第５の実施形態の防食構造に特有の作用効果が得られるものである。
【００６７】
即ち、この第５の実施形態では、上記第４の実施形態の場合のように、上記銅管３から適宜離間させた状態で、所定長さの棒状形体をもつアノード電極１７を配置し、上記銅管３をカソード電極とする。そして、上記アノード電極１７を電線２０によって直流電源１８の陽極に接続する一方、カソード電極としての上記銅管３を電線１９によって直流電源１８の陰極に接続する。なお、アノード電極１７としてカーボンを選択した場合には、上記直流電源１８からの通電量を銅管表面積当り、「０．１μＡ／ｃｍ２」程度に設定するのが好適である。
【００６８】
この実施形態では、上記アノード電極１７と上記銅管３で、特許請求の範囲中の「電位保持手段Ｘ」が構成される。また、上記アノード電極１７の上記製氷管ユニット２における配置形態は限定されるものではないが、アノード電極１７の機能実現上の効率的な配置という観点からは、上記第４の実施形態における上記溶出金属体１１の配置（図１２参照）と同様な配置が好適である。
【００６９】
係る構成とすることで、上記製氷管ユニット２を水Ｗ中に浸漬し、上記直流電源１８から微小電流を流すと、上記電線１９、２０を介して上記アノード電極１７側から上記銅管３側へ電子「-ｅ」が移動し、これによって該銅管３の自然電位が、電子移動前の自然電位（３６０ｍＶ程度）から低下し、これが孔食の限界電位（１５０ｍＶ）以下に保持される。この結果、上記銅管３の表面３ａにおける孔食の発生が可及的に防止され、該銅管３の耐久性、延いては該銅管３を備えた上記氷蓄熱タンク１の耐久性及び信頼性が向上することになる。
【００７０】
この場合、アノード電極１７は非消耗性電極であることから、長期間に亘って交換の必要がなく、それだけ銅管３の防食に伴うランニングコストの低減を図ることができる。
【００７１】
ＶＩ：防食効果の検証
図１４には、防食効果の検証設備を示している。この検証設備では、水Ｗを満たしたタンク３１内に、試料Ａ〜試料Ｄを浸漬し、電位差計３４によって上記各試料Ａ〜Ｄの自然電位を計測するようになっている。
【００７２】
なお、試料Ａは、従来一般的な製氷用銅管３（図１６参照）であり、防食構造を備えていない（図１６参照）。
【００７３】
試料Ｂは、上記第１の実施形態に係る防食構造を備えた銅管３であって、該銅管３に溶出金属体１１を接触配置している。
【００７４】
試料Ｃは、上記第４の実施形態に係る防食構造を備えた銅管３であって、該銅管３から離間した状態で溶出金属体１１が配置され、該溶出金属体１１と上記銅管３が電気的に接続された構成である。
【００７５】
試料Ｄは、上記第５の実施形態に係る防食構造を備えた銅管３であって、該銅管３から離間した状態でアノード電極１７が配置され、該アノード電極１７と上記銅管３の間に直流電源１８から微小電流を流すように構成されている。
【００７６】
なお、試料Ｂ，Ｃにおける溶出金属体１１としては亜鉛を選択している。資料Ｄでは、アノード電極１７として、カーボンを選択し、且つ通電量を０．１μＡ／ｃｍ２とした。
【００７７】
そして、これら各試料Ａ〜Ｄは、電位差計３４を介して、水Ｗに浸漬配置したＡｇ／ＡｇＣｌ電極３２に接続され、該電位差計３４によって上記各試料Ａ〜Ｄの自然電位が計測されるようになっている。
【００７８】
この検証試験を５ヶ月間継続し、その間の各試料Ａ〜Ｄの自然電位の変化状態を表に示したのが図１５である。
【００７９】
図１５に示す検証結果によれば、防食構造を持たない試料Ａは、試験開始後、急速に電位が上昇し、３ヶ月経過時点で、１５０ｍＶの孔食発生電位（即ち、限界電位）に達し、その後、この高電位状態が維持されることが認められる。即ち、孔食が発生する環境条件が満たされ、次第に防食が進行するものと考えられる。
【００８０】
これに対して、試料Ｂ及び試料Ｃでは、試験開始後、徐々に自然電位が上昇し、２ヶ月経過時点で電位「０」近辺に達するが、その後は殆ど電位が上昇しないまま推移している。従って、自然電位が限界電位より低く保持されるので、孔食は発生しないものと考えられる。即ち、十分な防食効果が得られていることが理解される。
【００８１】
さらに、試料Ｄでは、試験開始時点の自然電位に近い電位のまま推移しており、最も防食が高いことが理解される。
【００８２】
以上のことから、本願発明に係る防食構造を適用することで、上記銅管３における孔食発生を確実に防止できることが検証された。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】氷蓄熱タンク及びこれに備えられる製氷管ユニットの一般的な構成を示す斜視図である。
【図２】本願発明の第１の実施形態に係る製氷用銅管の防食構造の適用例を示す側面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】本願発明の第２の実施形態に係る製氷用銅管の防食構造の適用例を示す側面図である。
【図５】図４の要部拡大断面図である。
【図６】図５に示した溶出金属体の溶出状態説明図である。
【図７】中間金属体を設けない場合における溶出金属体の溶出状態説明図である。
【図８】本願発明の第３の実施形態に係る製氷用銅管の防食構造の適用例を示す側面図である。
【図９】図８の要部拡大断面図である。
【図１０】図９に示した溶出金属体の溶出状態説明図である。
【図１１】本願発明の第４の実施形態に係る製氷用銅管の防食構造の適用例を示す側面図である。
【図１２】図１１に示した溶出金属体の製氷用銅管に対する配置状態の説明図である。
【図１３】本願発明の第５の実施形態に係る製氷用銅管の防食構造の適用例を示す側面図である。
【図１４】製氷用銅管の腐食試験の説明図である。
【図１５】腐食試験のデータである。
【図１６】防食構造を備えない従来の製氷用銅管の側面図である。
【図１７】製氷用銅管の孔食状態を示す斜視図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１      ・・氷蓄熱タンク
２      ・・製氷管ユニット
３      ・・銅管
４      ・・支持フレーム
５      ・・冷媒管
６      ・・ヘッダー
７      ・・氷層
１１    ・・溶出金属体
１２    ・・中間金属体
１３    ・・シール材
１５    ・・電気回路
１６    ・・抵抗
１７    ・・アノード電極
１８    ・・直流電源
１９    ・・電線
２０    ・・電線
３１    ・・タンク
３２    ・・Ａｇ／ＡｇＣｌ電極
３３    ・・直流電源
３４    ・・電位差計
Ｘ      ・・電位保持手段
【図１】
2010133583.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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