(57)【要約】      （修正有）【課題】給湯用熱交換器の水流路高温出口側に生成付着するカルシウムスケールの付着防止方法として、一般的にろう接用として使用されているりん銅ろうを活用することで特別な部材を使用することなく、低コストでスケール付着防止が可能となる方法を用いた熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器の水流路１に生成するカルシウムスケールの付着抑制は水のｐＨを低下させてカルシウムスケールの溶解度を上げる事が広く知られており、この効果をりん銅ろうで形成する皮膜２中のリン成分から生成されるリン酸で発揮させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と水との熱交換により水を加熱するための冷媒が流通する冷媒流路と、該冷媒により加熱される水が流通する水流路とを有し、該冷媒流路及び該水流路のいずれもが、管体によって形成された熱交換器の水流路高温出口側の内面にりん銅ろうを溶融させた皮膜を備えることを特徴する給湯用熱交換器のカルシウムスケール付着防止方法。
【請求項２】
前記皮膜は、一般に市販されている銀成分が入っていないりん銅ろうのリン成分が4.8〜7.5%のものを溶融付着させたことを特徴とする請求項１に記載の給湯用熱交換器のカルシウムスケール付着防止方法。
【請求項３】
冷媒が二酸化炭素を使用したヒートポンプ式給湯用熱交換器であることを特徴とする請求項１〜２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う給湯用熱交換器のカルシウムスケール析出防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱交換媒体（冷媒）と水等の流体との間で熱交換する熱交換器として、冷媒流路と水流路とを組み合わせて構成し、水と冷媒との間で熱交換が行われるようにした熱交換器が各種用いられている。
【０００３】
特に、近年では地球環境保護の観点から自然冷媒（二酸化炭素）を使用したヒートポンプ式給湯機（登録商標：エコキュート）が多く普及して来ている。
【０００４】
このヒートポンプ式給湯機は深夜電力を利用し、本発明の熱交換器によって90℃程度の高温の湯を作り、それを貯湯タンク内に溜めておく構造を有している。
【０００５】
この給湯機に供給される水（上水や地下水）の中にはカルシウム硬度が高いものもあり、水温が６０℃以上となると炭酸カルシウムが生成してカルシウムスケールとして水流路の内面に付着しやすくなる。
【０００６】
このようにカルシウムスケールが付着して来ると、水流路の流路面積が減少し管内圧損が大きくなったり、最悪の場合には水流路の閉塞と言う事態も発生する。
【０００７】
給湯用熱交換器のカルシウムスケール付着防止方法としては、従来、特許文献１〜３に開示されているようなものがある。
【０００８】
例えば、特開２００３−９７８９８号公報（特許文献１）においては、高温となる温水出口部に相当する部分の水流路管の内径を低温側（入口側）より大きくしてカルシウムスケールが付着しても閉塞するまでの時間を稼ぐことができるようにしている。
【０００９】
また、特開２０１０−９１１７７号公報（特許文献２）においては、高温となる温水出口部近傍にカルシウムスケールを積極的に析出させる析出部材を取付け、必要時には取外して清掃できる構造となっている。
【００１０】
また、特開２０１１−６４４４５号公報（特許文献３）においては、熱交換器の水流路内面にポリリン酸塩からなる皮膜を設置し、カルシウムスケールの結晶成長面に吸着させてカルシウムの成長を阻害することにより付着量を低減することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−９７８９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１１７７号公報
【特許文献３】特開２０１１−６４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１、特許文献２においては高温となる温水出口部の水流路配管径を変えたり、カルシウムスケール析出促進部材を追加したりするため、その水流路管との接続方法は、継手やカップリング部品のろう接作業が必要であること、接続部の漏洩検査が必要であることなど、生産性低下やコスト高となる問題を抱えている。
【００１３】
また、特許文献３では構成部品変更等は必要ないが、水流路内に特殊な表面処理を実施する必要があり銅管の製造コストが高くなると言う問題点がある。
【００１４】
従来の熱交換器はカルシウムスケール付着を抑制するための特殊処理によりコスト高となっている点を、汎用的な材料を使用することで対策しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、熱交換器水流路に生成するカルシウムスケールの析出及び付着防止を熱交換器の構成部品を変更したり、特殊な表面処理をすることなく、一般的に銅管接続に使用されているりん銅ろうを使用することでカルシウムスケール付着防止を図ることができる給湯用熱交換器を提供するものである。
【００１６】
熱交換器水流路に生成するカルシウムスケールの付着抑制は水のｐＨを低下させてカルシウムスケールの溶解度を上げる事で防止する方法が広く知られている。
【００１７】
本発明者はこの点をさらに研究し、熱交換器水流路内面にカルシウムスケールを付着させないためには、水流路内壁面のｐＨを低下させておけば良く、この効果をりん銅ろう中のリン成分から生成されるリン酸で発揮させることを考案した。
【００１８】
また、リン酸は生成したカルシウムスケールの表面に沈着して複雑な立体構造を形成し、コロイド状となってカルシウムスケールの成長を抑制する効果があることも判明している。
【００１９】
本発明に使用するりん銅ろうはＪＩＳ  Ｚ３２６４（りん銅ろう）の銀成分を含まないものから選定することが可能であり、リン成分範囲は4.8〜7.5％となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水流路を形成する水流路管の寸法を変更したり、追加の部材・表面処理を配備することなく、ろう接作業用として一般的に使用されているりん銅ろうを用いてカルシウムスケール付着防止を図ることができ、生産性向上及びコスト低減の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のりん銅ろう皮膜の形態例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るりん銅ろう皮膜の形成方法について説明する。
【００２３】
本発明のカルシウムスケール付着防止皮膜は、水流路管出口側内部にりん銅ろうを必要長さ迄挿入した後、還元性ガス雰囲気の加熱炉を通過させることで容易に形成可能である。
【００２４】
りん銅ろうの挿入長さは、適用する熱交換器の設計性能により水が６０℃以上になる部分のみで良く、水流路全長に実施する必要はない。
【００２５】
加熱炉の加熱温度はりん銅ろうの溶融温度以上の８５０℃〜９５０℃となるよう設定する。
【００２６】
本発明で形成される皮膜は加熱炉内でりん銅ろうが溶融し、リン成分が均一に管内面全体に広がって付着するので皮膜の厚みを管理する必要はない。
【実施例】
【００２７】
本発明の試験方法と試験結果について述べる。
【００２８】
試験水は名古屋市水道水を使用し、カルシウム硬度を増加させて試験した。
【００２９】
ｐＨ７、カルシウム硬度300mgCaCO3/Lに調整した試験水を1回で400L作り、常温で試験水槽内に入れた。
【００３０】
供試管はJIS H3300 C1220 （リン脱酸銅）の外径12.7mｍ、肉厚0.64mm、 長さ500mmの直管全長にりん銅ろう皮膜部を形成させたものと皮膜なし（基準管とした）の試験管を準備した。
【００３１】
皮膜形成に用いたりん銅ろうにはBCuP-１(リン：4.8〜5.3％)  、BCuP-2(リン：6.8〜7.5％)  、BCuP-5(リン：4.8〜5.3％＋銀：14.5〜15.5％))の３種類を使用した。
【００３２】
供試管と同一サイズのリン脱酸銅管を7500mm準備し、その先端に500mmの試験管をろう付接合して全長8000mmのリン脱酸銅管と試験管の外面にリボンヒーターを巻いた。そして、常温の試験水を0.1m/sec（管内流量0.55L/min）の管内流速で流入させ、リボンヒーターによって管外面から加熱して試験管出側にて90℃とするように制御し、リン脱酸銅管と試験管内を通過した試験水は熱交換されて常温の状態で試験水槽内に戻した。
【００３３】
通湯はエコキュートの給湯用熱交換器の一般的な稼動に合わせて８時間／日とし、２日毎に試験水を交換して３０日間の試験を行った。
【００３４】
通湯試験終了後３日間は自然乾燥で試験管内の水分を乾燥させた。
【００３５】
カルシウムスケール付着性評価基準は、試験後の試験管を全長半割りし、りん銅ろう皮膜がない管を基準管とした目視検査で、白色のカルシウムスケール数が基準管の1/10以下のものを『優：◎』、1/2以下のものを『良：○』、1/2以上のものを『不可：×』とした。
【００３６】
表１に通湯試験結果の一覧を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（結果まとめ）
りん銅ろうの種類の違いによる傾向はどの種類のりん銅ろうでもカルシウムスケールの付着量は基準管の1/10以下であり、種類による差は見られなかった。
但し、銀成分が入っている場合、耐食性に影響を及ぼすことが懸念されるため、りん銅ろう選定に際しては、銀が入っていないBCuP-1,BCuP-2が望ましい。
【００３９】
（参考資料）りん銅ろうの規格（ＪＩＳ  Ｚ３２６４：１９８８）
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【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、熱交換器製造時の生産性及びコストに影響を与えることなく、カルシウムスケール付着防止対策を実施することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  水流路管
２  りん銅ろう皮膜
【図１】
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