(57)【要約】【課題】銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性を迅速かつ簡便に評価できる方法を提供する。【解決手段】炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液に、熱交換器用銅管を浸漬して、熱交換器作動時に管内部を流通する媒体の温度である実機使用相当温度まで前記混合水溶液を加熱した後、熱交換器用銅管を混合水溶液から取り出すことを３回以上繰り返すスケール付着工程と、前記スケール付着工程で混合水溶液から取り出した熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価するスケール付着性評価工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液に熱交換器用銅管を浸漬して、熱交換器作動時に管内部を流通する媒体の温度である実機使用相当温度まで前記混合水溶液を加熱した後、前記熱交換器用銅管を前記混合水溶液から取り出すことを３回以上繰り返すスケール付着工程と、
前記スケール付着工程で前記混合水溶液から取り出した前記熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価するスケール付着性評価工程と、を含むことを特徴とする銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法。
【請求項２】
炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液を熱交換器作動時に管内部を流通する媒体の温度である実機使用相当温度まで加熱して、熱交換器用銅管の内部に流通させることを３回以上繰り返すスケール付着工程と、
前記スケール付着工程で前記混合水溶液を流通させた前記熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価するスケール付着性評価工程と、を含むことを特徴とする銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法。
【請求項３】
前記炭酸水素塩は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、および炭酸水素セシウムから選択される少なくとも１種であり、かつ、前記カルシウム塩は、塩化カルシウム、および硝酸カルシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法。
【請求項４】
前記混合水溶液が、ＨＣＯ３−イオンを０．００４〜０．０４ｍｏｌ／Ｌ、およびＣａ２＋イオンを０．００２〜０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯器等の熱交換器に用いられる銅または銅合金からなる銅管のスケール付着性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器等の熱交換器では、一般に、銅または銅合金からなる銅管（以下、適宜、銅管という）の内部に加熱した水を流して使用する。実際の銅管内部に流れる水である地下水や上水には、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）や炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）が微量含まれているため、熱交換器で水が加熱されると、下式の反応により炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が生成し、この炭酸カルシウムがスケールとして管内壁に付着することが知られている。特に、管の材料が銅または銅合金の場合にスケールが生成し易かった。
Ｃａ２＋＋２ＨＣＯ３−→Ｃａ(ＨＣＯ３)２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣａＣＯ３
【０００３】
熱交換器の長期間の使用で銅管へのスケールの付着が多くなると、圧力損失が増加する虞や、銅管の閉塞が発生する可能性が高くなる。また、前記反応は高温になるほど進行して炭酸カルシウムが生成し易く、このことにより、特に高温（９０℃程度）の流水が通る熱交換器用の管として銅管を用いることに対する懸念材料となっており、銅管の拡販が進まない状況が生じている。
【０００４】
また、実機として１０年間使用した熱交換器を分解し、銅管内面を観察した結果、スケールが堆積していることが確認されている。しかし、従来、実機として実際に製品（熱交換器）に銅管を組み込んだ状態で長期間使用することなく、熱交換器用銅管のスケール（炭酸カルシウム）付着性を短期間で評価する技術はなかった。このため、スケールの付着し難い熱交換器用銅管の開発が進まない状況にあった。そこで、熱交換器用銅管のスケール付着性に関する評価を行う方法が各種試みられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、配管内の流水の濁度を光学的に測定して、流水中の微粒子の濃度相当量を求め、この濃度相当量から配管内のスケールの付着状態を評価する配管内スケールの付着評価方法が開示されている。また、特許文献２には、スケール防止用水処理剤を添加した対象水中に試験用磁性金属片を存在させて、その試験用磁性金属片表面へのスケール付着状況を確認して、前記スケール防止用水処理剤のスケール付着防止効果を評価する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５３５４２号公報
【特許文献２】特開２００７−７１８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスケール付着性に関する評価方法には、以下に示す問題があった。特許文献１に記載の配管内スケールの付着評価方法は、まず、配管中を流動する流体中に含まれる微粒子を光学的に測定し、この測定で微粒子の濃度相当量を求める。そして、この濃度相当量によって配管内スケールの付着状態を推定し、この付着状態および付着防止処理の評価を行うものである。しかし、この評価方法は、実機を模擬した方法ではなく、また、この光学的な測定は、配管内の流水中に浮遊する微粒子に赤外領域の光を入射し、この微粒子により吸収されて得られる透過光または反射光から吸収強度を求めることにより行うものであり、吸収強度の測定に手間がかかる。そのため、スケールの付着量を迅速、簡便に測定することができないという問題があった。さらに、スケールの付着量を直接測定するものではないため、スケールの付着量を正確に測定することができず、付着性評価の正確性に欠けるという問題があった。
【０００７】
特許文献２に記載のスケール付着防止効果を評価する方法は、スケール防止用水処理剤を添加した対象水を蒸発させて濃縮し、濃縮した対象水の濃縮倍数をもとに、使用したスケール防止用水処理剤のスケール付着防止効果を評価するものである。そのため、当該方法は、スケール防止用水処理剤のスケール付着防止効果の評価に特徴を有するものであり、熱交換器用銅管自体のスケール付着性を評価できるものではない。
このように、実機を模擬して、熱交換器用銅管自体のスケール付着性を迅速、かつ簡便に評価できる方法は、未だ確立されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性を迅速、かつ簡便に評価できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、炭酸水素塩とカルシウム塩の混合水溶液に熱交換器用銅管を浸漬させた状態で混合水溶液を加熱することにより、あるいは熱交換器用銅管内に加熱した混合水溶液を流通させることにより、熱交換器用銅管にスケールを付着させた後、このスケールの質量を測定することによって、熱交換器用銅管のスケール付着性を短時間で評価する技術を見出した。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法は、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液に熱交換器用銅管を浸漬して、実機使用相当温度まで前記混合水溶液を加熱した後、前記熱交換器用銅管を前記混合水溶液から取り出すことを３回以上繰り返すスケール付着工程と、熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価するスケール付着性評価工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
このような評価方法によれば、スケール付着工程において、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液に熱交換器用銅管が浸漬される。次に、熱交換器作動時に管内部を流通する媒体の温度である実機使用相当温度まで混合水溶液が加熱された後、混合水溶液から熱交換器用銅管が取り出される。混合水溶液が実機使用相当温度に加熱されることで、複分解反応によりＣａＣＯ３が析出する。さらに、前記操作を３回以上繰り返すことで、熱交換器用銅管にＣａＣＯ３がスケールとして付着する。そして、スケール付着性評価工程において、スケール付着工程で混合水溶液に浸漬した熱交換器用銅管の質量が測定されることで、熱交換器用銅管のスケール付着性が評価される。
【００１２】
また、請求項２に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法は、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液を実機使用相当温度まで加熱して、熱交換器用銅管の内部に流通させることを３回以上繰り返すスケール付着工程と、熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価するスケール付着性評価工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような評価方法によれば、スケール付着工程において、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液が熱交換器作動時に管内部を流通する媒体の温度である実機使用相当温度まで加熱されて、熱交換器用銅管の内部に流通する。混合水溶液が実機使用相当温度に加熱されることで、複分解反応によりＣａＣＯ３が析出する。さらに、前記操作を３回以上繰り返すことで、熱交換器用銅管にＣａＣＯ３がスケールとして付着する。そして、スケール付着性評価工程において、スケール付着工程で混合水溶液を流通させた熱交換器用銅管の質量が測定されることで、熱交換器用銅管のスケール付着性が評価される。
【００１４】
さらに、請求項３に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法は、請求項１または請求項２に記載の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法において、前記炭酸水素塩は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、および炭酸水素セシウムから選択される少なくとも１種であり、かつ、前記カルシウム塩は、塩化カルシウム、および硝酸カルシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１５】
このような評価方法によれば、炭酸水素塩として、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、および炭酸水素セシウムから選択される少なくとも１種を用いることで、また、カルシウム塩として、塩化カルシウム、および硝酸カルシウムから選択される少なくとも１種を用いることで、混合水溶液におけるｐＨの大きな変動がなく、より実機を模擬した条件で、スケール付着性の評価を行うことができる。
【００１６】
さらに、請求項４に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法において、前記混合水溶液が、ＨＣＯ３−イオンを０．００４〜０．０４ｍｏｌ／Ｌ、およびＣａ２＋イオンを０．００２〜０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有することを特徴とする。
【００１７】
このような評価方法によれば、混合水溶液のＣａＣＯ３濃度が適度となり、ＣａＣＯ３が析出し易くなるため、スケールがより生成し易くなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法によれば、炭酸水素塩とカルシウム塩の混合水溶液における複分解反応により、実機での熱交換器用銅管へのスケール付着を迅速、かつ簡便に再現することができる。そのため、熱交換器用銅管のスケール付着性を、迅速、かつ簡便に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法（以下、適宜、スケール付着性評価方法という）について、詳細に説明する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係るスケール付着性評価方法は、スケール付着工程と、スケール付着性評価工程と、を含むものである。なお、スケール付着性評価方法に使用される、すなわちスケール付着性評価対象の熱交換器用銅管（以下、適宜、銅管という）は、通常、熱交換器に用いられる銅または銅合金からなる銅管であれば、どのようなものでもよい。例えば、銅からなる銅管としては、無酸素銅、低リン脱酸銅、リン脱酸銅等の純銅系からなるものが挙げられ、銅合金からなる銅管としては、Ｓｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｍｎ等を含有させた銅合金等が挙げられる。以下、各工程について説明する。
【００２１】
＜スケール付着工程＞
スケール付着工程は、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解した混合水溶液に熱交換器用銅管を浸漬して、実機使用相当温度まで混合水溶液を加熱した後、熱交換器用銅管を混合水溶液から取り出すことを３回以上繰り返す工程である。
【００２２】
（混合水溶液）
混合水溶液は、炭酸水素塩およびカルシウム塩を溶質とする水溶液であり、スケールを生成するための浸漬液である。混合水溶液（以下、適宜、スケール生成液という）は、炭酸水素塩およびカルシウム塩を水に溶解して作製し、また、水に溶解することで、濃度等を調整する。なお、スケール生成液は、銅管を浸漬および取り出しする操作の回数分（例えば、３回繰り返す場合は３回分）を、予め作製しておくことが好ましい。
【００２３】
炭酸水素塩としては、例えば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、および炭酸水素セシウム（ＣｓＨＣＯ３）から選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの物質を単独で用いるか、２種以上を混合して用いることが好ましい。カルシウム塩としては、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、および硝酸カルシウム（Ｃａ(ＮＯ３)２）から選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの物質を単独で用いるか、２種を混合して用いることが好ましい。
炭酸水素塩およびカルシウム塩としてそれぞれこれらの物質を溶質としたスケール生成液は、ｐＨが大きく変動しない。したがって、より実機を模擬した条件を再現することができ、スケール付着性の評価をより正確に行うことができる。
【００２４】
スケールすなわち炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、炭酸水素カルシウム（Ｃａ(ＨＣＯ３)２）が水中で、Ｃａ(ＨＣＯ３)２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣａＣＯ３の反応によって分解することで生成する。しかし、炭酸水素カルシウムは、化学的に不安定な物質のため、単体で入手することが困難であり、スケール付着性評価に用いることができない。そこで、本発明者らは、検討の結果、この反応を再現するために、炭酸水素塩とカルシウム塩を溶質とするスケール生成液による複分解反応を考案した。例として、炭酸水素塩として炭酸水素ナトリウム、カルシウム塩として塩化カルシウムを用いたときのスケール生成液における化学反応式を以下に示す。
ＣａＣｌ２＋２ＮａＨＣＯ３→２ＮａＣｌ＋Ｃａ(ＨＣＯ３)２
→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２ＮａＣｌ＋ＣａＣＯ３
【００２５】
スケール生成液は、炭酸水素塩が、ＨＣＯ３−イオンで０．００４〜０．０４ｍｏｌ／Ｌ、カルシウム塩が、Ｃａ２＋イオンで０．００２〜０．０２ｍｏｌ／Ｌであるように、それぞれ含有されることが好ましく、さらに、ＨＣＯ３−：Ｃａ２＋＝２：１（モル比）であることが好ましい。より好ましくは、ＨＣＯ３−イオンが０．０１〜０．０４ｍｏｌ／Ｌ、Ｃａ２＋イオンが０．００５〜０．０２ｍｏｌ／Ｌであり、ＨＣＯ３−：Ｃａ２＋＝２：１（モル比）である。
【００２６】
ＨＣＯ３−イオンが０．００４ｍｏｌ／Ｌ以上、Ｃａ２＋イオンが０．００２ｍｏｌ／Ｌ以上であると、スケール生成液のＣａＣＯ３濃度が適度なものとなり、以下に述べる実機使用温度で、ＣａＣＯ３が析出し易くなる。そのため、スケールがより生成し易くなり、実機でのスケール付着の再現性がより正確となる。ＨＣＯ３−イオンが０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、Ｃａ２＋イオンが０．００５ｍｏｌ／Ｌ以上であれば、実機でのスケール付着の再現性がさらに正確になり易い。
【００２７】
また、スケール生成液のＣａＣＯ３濃度が高すぎると、室温（常温：社会通念上の通常の温度であり、一般に１５〜２５℃をいう）でスケール生成液を作製した時点でＣａＣＯ３が生成、析出してしまい、このスケールが、評価対象の銅管内で生成したものか否かの判断ができなくなる場合がある。ＨＣＯ３−イオンが０．０４ｍｏｌ／Ｌ以下、Ｃａ２＋イオンが０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下であれば、ＣａＣＯ３濃度が高くなりすぎずに適度なものとなる。
【００２８】
スケール付着工程では、まず、前記のスケール生成液を作製（調整）する。スケール生成液を作製する際の温度は、特に規定されるものではなく、常温（室温）で行えばよい。次に、このスケール生成液に予め質量を測定しておいた銅管を浸漬して、実機使用相当温度までスケール生成液を加熱する。実機使用相当温度とは、熱交換器作動時に、銅管内部を流通する媒体（ここでは水）の温度のことであり、通常は６０〜９０℃である。そして、この加熱したスケール生成液から銅管を取り出すが、銅管の取り出しは、スケール生成液が所望の実機使用相当温度まで昇温した後直ちに行ってもよく、また、銅管を実機使用相当温度で、例えば、１０〜４０分程度加熱してから取り出してもよい。
【００２９】
第１実施形態のスケール付着工程においては、前記操作（スケール生成液への銅管の浸漬、加熱、銅管の取り出し）を３回以上繰り返す必要がある。なお、操作の度に、新しいスケール生成液を用いて、ＣａＣＯ３濃度が低下しないようにする。操作回数が３回未満では、銅管へのスケールの付着が全くないか、または付着量が少なすぎて、スケール付着性についての正確な評価ができないためである。なお、操作回数の上限については、特に規定はないが、１０回を超えると、スケール付着性の評価を行うのに時間がかかり、また、付着性の評価を行うのに十分なスケール付着量となる。したがって、繰り返しの回数は、３〜１０回とするのが好ましい。
【００３０】
＜スケール付着性評価工程＞
スケール付着性評価工程は、スケール付着工程で混合水溶液から取り出した熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価する工程である。
【００３１】
前記スケール付着工程の後、スケール生成液から取り出した銅管を乾燥させて秤量し、銅管の質量を測定する。そして、スケール付着工程に供する前の銅管（スケール付着前の銅管）の質量との差分から、スケール付着量を算出する。なお、質量の測定方法は、スケール付着前後の銅管の質量を正確に測定できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、一般的な質量計を用いて測定する等、従来公知の方法を用いることができる。
【００３２】
そして、このスケール付着量から、予め設定された基準値に基づいて、熱交換器用銅管のスケール付着性（ここでの付着性は、銅管の開発等において、種々の銅管が、どれくらいスケールが付着し難いか、すなわち、銅管の耐スケール付着性がよいかどうかということである）を評価することができる。評価方法としては、例えば、実機で用いられている銅管と同質の素材の銅管に、スケール付着工程によりスケールを付着させ、このスケール付着量を基準値として予め設定する。そして、評価対象とする銅管に、スケール付着工程において、同条件でスケールを付着させ、基準値よりもスケール付着量が少なければ、スケール付着性が良好（すなわち、銅管の性能を調べる場合に、銅管の耐スケール付着性がよいといえるということ）であると評価することができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るスケール付着性評価方法は、第１実施形態と同様に、スケール付着工程と、スケール付着性評価工程と、を含むものである。また、使用される銅管については、第１実施形態で説明した通りであるので、説明を省略する。以下、各工程について説明する。
【００３４】
＜スケール付着工程＞
スケール付着工程は、炭酸水素塩およびカルシウム塩の混合水溶液（スケール生成液）を実機使用相当温度まで加熱して、熱交換器用銅管の内部に流通させることを３回以上繰り返す工程である。なお、混合水溶液は、成分、濃度、作製方法等は第１実施形態で説明した通りであるので、説明を省略する。
【００３５】
スケール付着工程では、まず、第１実施形態と同様に作製したスケール生成液を実機使用相当温度まで加熱する。実機使用相当温度とは、第１実施形態で説明した通り、熱交換器作動時に銅管内部を流通する媒体（水）の温度のことで、通常は６０〜９０℃である。そして、この加熱したスケール生成液を予め質量を測定しておいた銅管の内部に流通させる。
【００３６】
ここで、第２実施形態では、銅管の実機での状態（媒体が銅管内を流れている状態）により近い環境を模擬するため、銅管内に加熱したスケール生成液を流すものである。したがって、実機をより正確に模擬するという観点から、スケール生成液の銅管内を流れる流速は、０．１〜５Ｌ／ｍｉｎが好ましく、０．５〜１．５Ｌ／ｍｉｎがより好ましい。また、流通量は、銅管内を流れる流速、繰り返しの回数、および流通にかかる時間等を考慮して、２．５〜３７５Ｌとするのが好ましい。
【００３７】
第２実施形態のスケール付着工程においては、前記操作（スケール生成液の銅管への流通）を３回以上繰り返す必要がある。なお、操作の度に、新しいスケール生成液を銅管へ流通させて、ＣａＣＯ３濃度が低下しないようにする。操作回数およびその理由等については、前記第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３８】
ここで、スケール生成液を銅管内へ流通させる方法は、特に規定されるものではなく、新しいスケール生成液の銅管への流通を問題なく繰り返すことができる方法であれば、どのような方法であってもよい。
【００３９】
一例としては、まず、銅管の一端をチューブポンプの吸引側のチューブに接続して、銅管外面をテフロン（登録商標）テープで覆う。この銅管と、チューブポンプの排出側のチューブを、ビーカー等の容器に入れたスケール生成液に浸漬する。そして、チューブポンプを所定の流速になるように設定して、スケール生成液を銅管内部に流通させる。なお、スケール生成液は、予め実機使用相当温度まで加熱したものを用いてもよいし、銅管内部に流通させながら実機使用相当温度まで加熱することで、実機使用相当温度のスケール生成液を銅管内部に流通させてもよい。この場合、銅管内を流れる実機使用相当温度のスケール生成液の流通量は、チューブポンプの流速等を基に算出し、調整すればよい。そして、この過程を繰り返す際は、スケール生成液を銅管内部に流通させ終えた銅管を、新たに作製したスケール生成液に浸漬し、再度、前記方法により、銅管内部へのスケール生成液の流通を行えばよい。
【００４０】
また、その他の方法として、まず、銅管の一端をチューブポンプの吸引側のチューブに接続する。そして、銅管の他端を別のチューブに接続して、このチューブをビーカー等の容器に入れたスケール生成液に浸漬する。チューブポンプでスケール生成液を吸い上げて、銅管内部に流通させたスケール生成液を他の容器に排出することで、銅管をスケール生成液に浸漬させずに、実機使用相当温度のスケール生成液を銅管内部に流通させてもよい。
【００４１】
＜スケール付着性評価工程＞
スケール付着性評価工程は、スケール付着工程で混合水溶液を流通させた熱交換器用銅管の質量を測定することで、スケール付着性を評価する工程である。なお、スケール付着性評価工程については、質量を測定する熱交換器用銅管が混合水溶液を銅管内部に流通させたものということ以外については、前記第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
以上説明したように、本発明の銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法は、第１実施形態、第２実施形態共に、スケール付着工程およびスケール付着性評価工程を含むものである。しかし、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、銅管を脱脂、洗浄等する銅管（試験片）準備工程や、銅管に付着したスケールの付着状態を分析するスケール付着状態分析工程等、他の工程を含めてもよい。また、本発明のスケール付着性評価方法は、銅または銅合金からなる熱交換器用銅管を対象とするものであるが、適宜、必要に応じて、銅管の他、石英管、ＳＵＳ管等の他の材質に適用してもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明に係るスケール付着性評価方法の実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。
【００４４】
〔第１実施例〕
第１実施例では、スケール生成液への銅管の浸漬による評価（第１実施形態に対応するもの）を行った。
スケール付着性評価対象として、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのリン脱酸銅製の銅管を適用した。この銅管を、質量を測定して、イソプロパノールで脱脂洗浄した。また、浸漬液として、ＮａＨＣＯ３（ＨＣＯ３−イオン：０．０１６ｍｏｌ／Ｌ）（和光純薬工業（株）製：特級試薬）と、Ｃａ(ＮＯ３)２・４Ｈ２Ｏ（Ｃａ２＋イオン：０．００８ｍｏｌ／Ｌ）（和光純薬工業（株）製：特級試薬）を溶質とする混合水溶液（スケール生成液）を２０℃で作製した。次に、このスケール生成液１００ｍＬに、前記の銅管を浸漬し、室温から９０℃まで８分で昇温した後すぐに、この銅管を取り出した。
【００４５】
この操作（浸漬から取り出しまで）を、都度、予め準備しておいた新しいスケール生成液を用いて、表１に示す回数を繰り返した。その後、スケール生成液から取り出した銅管を室内に静置して自然乾燥させて秤量し、銅管の質量を測定した。そして、評価開始前に測定した銅管の質量との差分から、銅管表面の単位面積当たりのスケール付着量を算出した。
【００４６】
また、比較例（比較例１）として、水道水を浸漬液とし、前記実施例と同様に、銅管を、繰り返し浸漬、加熱して取り出した。なお、実施例と同様、操作の都度、新しい水道水を用いた。その後、銅管を乾燥させて質量を測定した。また、別の比較例（比較例２）として、１０年間使用した実機（熱交換器）を解体して銅管を取り出し、スケールの付着状態を調べた。さらに、参考例１〜３として、石英管のスケール付着性評価を行うため、前記実施例と同様の方法で、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの石英管におけるスケール付着量も算出した。これらの結果を表１に示す。なお、銅管（参考例は石英管）の脱脂洗浄から浸漬、乾燥等を経てスケール付着量の算出までに要したおよその時間を、評価時間として表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１に示すように、脱脂洗浄からスケール付着量の算出までに要した時間は、浸漬回数３回の場合（実施例１、参考例１）はおよそ２５分間、浸漬回数７回の場合（実施例２、参考例２）はおよそ５５分間、浸漬回数１０回の場合（実施例３、参考例３、比較例１）はおよそ７５分間であった。
【００４９】
実施例１〜３では、スケール生成液への浸漬回数が増えるに従ってスケール付着量も増加しており、熱交換器の使用時間が長いとスケールが堆積するという現象と整合していた。ここで、実機でのスケール（ＣａＣＯ３）の付着は、まず、ＣａＣＯ３の結晶核が銅管表面に付着し、このＣａＣＯ３結晶核上に新たなＣａＣＯ３が析出し、次第に堆積すると考えられる。本発明のスケール付着性評価方法では、実機と同種の銅管において、３回の浸漬（実施例１）でスケールが付着し、７回、１０回の浸漬（実施例２，３）でスケールの堆積が確認された。このことから、本発明のスケール付着性評価方法で、実機でのスケール付着量の相対的比較は可能であると考えられ、すなわち、実機でのスケール付着性を再現できているといえる。そのため、実施例１〜３では、実機を解体した比較例２と比べて、評価時間が大幅に短縮されているといえる。また、比較例１は、スケール生成液（混合水溶液）を用いずに水道水に浸漬したため、７５分間（浸漬回数１０回）の試験では、スケール付着量はゼロであり、スケール付着性の評価をすることができなかった。
【００５０】
実施例１〜３（銅管）と参考例１〜３（石英管）の結果を比較すると、石英管のスケール付着量は、銅管に比べて非常に少ない傾向が認められた。これは、石英の表面がマイナス帯電になっており、同じマイナス帯電のＣａＣＯ３（スケール）が静電的に付着し難いことと整合している。ちなみに、銅管表面を模擬する材質であるＣｕ２ＯやＣｕＯは、プラス帯電であり、石英と比較するとマイナス帯電のＣａＣＯ３（スケール）を付着し易い。これも本発明のスケール付着性評価方法によって裏付けられている。
【００５１】
〔第２実施例〕
第２実施例では、スケール生成液の銅管内への流通による評価（第２実施形態に対応するもの）を行った。
スケール付着性評価対象として、第１実施例と同様の、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのリン脱酸銅製の銅管を適用し、質量を測定して、イソプロパノールで脱脂洗浄した。その後、銅管の一端をチューブポンプの吸引側のチューブに接続し、流量の制御ができない銅管外面にスケール生成液が接触するのを防ぐために、銅管外面をテフロン（登録商標）テープで覆った。また、流通液として、第１実施例と同じ成分および濃度の、ＮａＨＣＯ３およびＣａ(ＮＯ３)２・４Ｈ２Ｏを溶質とする混合水溶液（スケール生成液）を２０℃で作製した。次に、このスケール生成液１００ｍＬに、前記のチューブに接続した銅管と、チューブポンプの排出側のチューブを浸漬した。そして、チューブポンプで、流速を１．２Ｌ／ｍｉｎにして、スケール生成液を流通させながら室温から９０℃まで８分で昇温した後すぐに、この銅管およびチューブをスケール生成液から取り出した。
【００５２】
この操作（浸漬から取り出しまで）を、都度、予め準備しておいた新しいスケール生成液を用いて、表２に示す回数を繰り返した。その後、スケール生成液から取り出した銅管を、テフロン（登録商標）テープを剥がした後、室内に静置して自然乾燥させて秤量し、銅管の質量を測定した。そして、評価開始前に測定した銅管の質量との差分から、銅管内表面の単位面積当たりのスケール付着量を算出した。
【００５３】
また、比較例（比較例３）として、水道水を流通液とし、前記実施例と同様に、銅管に、繰り返し流通、加熱して取り出した後、銅管を乾燥させて質量を測定した。なお、実施例と同様、操作の都度、新しい水道水を用いた。さらに、参考例４〜６として、石英管のスケール付着性評価を行うため、前記実施例と同様の方法で、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの石英管におけるスケール付着量も算出した。これらの結果を表２に示す。なお、銅管（参考例は石英管）の脱脂洗浄から流通、乾燥等を経てスケール付着量の算出までに要したおよその時間を、評価時間として表２に示す。
【００５４】
【表２】
2009075080.tif 000003
【００５５】
表２に示すように、脱脂洗浄からスケール付着量の算出までに要した時間は、流通回数３回の場合（実施例４、参考例４）はおよそ３０分間、流通回数７回の場合（実施例５、参考例５）はおよそ６０分間、浸漬回数１０回の場合（実施例６、参考例６、比較例３）はおよそ８０分間であった。
【００５６】
実施例４〜６では、スケール生成液を流通させた場合でも、流通回数が増すに従って、スケール付着量も増加しており、熱交換器の使用時間が長いと、スケールが堆積するという現象と整合していた。すなわち、前記した通り、実機でのスケール付着性を再現できているといえる。そのため、実施例４〜６では、第１実施例において実機を解体した表１の比較例２と比べて、評価時間が大幅に短縮されているといえる。また、比較例３は、スケール生成液（混合水溶液）を用いずに水道水を流通させたため、８０分間（流通回数１０回）の試験では、スケール付着量はゼロであり、スケール付着性の評価をすることができなかった。
【００５７】
実施例４〜６（銅管）と、参考例４〜６（石英管）の結果から、第１実施例（浸漬）同様、第２実施例（流通）においても、石英管のスケール付着量は、銅管に比べて非常に少ない傾向が認められた。これは、第１実施例で説明した通り、石英の表面がマイナス帯電になっており、同じマイナス帯電のＣａＣＯ３（スケール）が静電的に付着し難いことと整合している。ちなみに、銅管表面を模擬する材質であるＣｕ２ＯやＣｕＯは、プラス帯電であり、石英と比較するとマイナス帯電のＣａＣＯ３（スケール）を付着し易い。これも、本発明のスケール付着性評価方法によって裏付けられている。
【００５８】
これら、第１実施例および第２実施例の結果から、本発明のスケール付着性評価方法では、実機でのスケール付着性を再現することができるといえる。よって、銅管の開発等において、種々の銅管が、どれくらいスケールが付着し難いかということを調べるのに利用することができる。すなわち、実機で用いられている銅管と同質の素材の銅管における前記スケール付着工程でのスケール付着量を基準値として予め設定し、種々の銅管に前記スケール付着工程の操作を行い、この基準値よりもスケール付着量が少なければ、実機で用いられている銅管よりもスケール付着性が良好（銅管が、スケールが付着し難いものであり、銅管としての性能がよい）であると評価することができる。
【００５９】
以上、本発明に係る銅または銅合金からなる熱交換器用銅管のスケール付着性評価方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。