专利名称：配管装置及其制造方法以及热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用金属制的管子构成的设备或作为其部件的配管装置的防蚀，还涉及防止在热交换器等露出的金属管子部分上因结露引起腐蚀的技术。
构成冷热设备主要部件的配管装置使用金属管，该金属管的内部中通过与大气不同温度的介质。例如，冰箱和空调器等所用的热交换器中具有下述配管结构，即铝等薄板制成的翅片设有作为空气等流体流路的间隙，将金属管呈串状地插入以任意间距层叠起来的上述翅片中、并将其固定，将形成U字形的金属管即弯管接头接合在上述金属管的端面一侧，构成连续的金属管的配管结构。使制冷剂通过具有贯通这种层叠翅片两端面且连续的配管结构的数个金属管内，来自制冷剂的热量便经过金属管而进行传热，可以获得任意的温度，故大气、即空气通过上述翅片之间的温度变化，而成为用于进行冷却或加热的热交换功能的部件。
在上述部件中，当高于室温的高温介质通过金属管内时，其表面保持干燥状态，只通过气体状态的流体，故化学性能稳定，但当低于室温的低温介质通过金属管内时，通过的气体(例如大气、即空气)若低于露点，则金属管表面上产生结露而呈现活性状态，而且在上述气体中含有酸或碱而使该金属管腐蚀时，结露水加速露出部的腐蚀(孔蚀)，往往会导致通过金属管内部的介质发生泄漏事件。
防止产生这类问题的方法，采用包覆具有替代腐蚀效果的金属箔的方法。例如，实开昭60-170684号公报提出下述方法，即在所介绍的空调用冷却装置的铝制蒸发器上，用金属箔安装用部件将用锌、锡等金属箔制成的替代腐蚀材料按压固定在金属管露出部分上，以防止蒸发器的扁平铝管外表面腐蚀。
根据这种方法，水浸入金属箔安装部时，在该安装部上产生不同种类金属的接触腐蚀，电位比扁平铝管低的金属箔选择性地产生腐蚀，这样，可以防止扁平铝管的腐蚀。
在此，对上述以往例子加以详细说明，图4-图9是表示现有的具备热交换器的金属管露出部分的防蚀方法状态的说明图，图4是表示防止空调用冷却装置的扁平铝管侧面腐蚀的实施例的剖视图，图5是图4的主要部分放大图，图6是图5中的金属箔11的立体图。
其中，图4是为了防止扁平铝管外侧面腐蚀，用金属箔安装部件将锌、锡等金属箔通过冲压加工等而成形的替代腐蚀材料按压在扁平铝管的外侧面部位上，该图是表示防止扁平铝管侧面腐蚀的实施例的剖视图，图5是图4的主要部分放大图。在此，管子4的材质使用JISA 1050或JISA 3003等铝合金；翅片5的材质使用比管子4的材料的电位要低的JISA7072等铝合金，以使翅片进行替代腐蚀。
在图中，1是蒸发器，2是壳体，3是绝热材料，4是扁平管，4a、4b是弯管接头，5是波纹翅片，8、9是管子，11是防蚀部件的一部分即金属箔，C是与绝热材料3相接触的外侧面，D是平滑的金属面。对用于形成上述结构的操作顺序加以说明，首先，11是夹在扁平管4的下侧弯管接头部4b的外侧面、膨胀阀出口管和各管子8、9与绝热材料之间的金属箔，在本例中使用通过如图7(a)、(b)所示的冲压加工的整体模制品。这种金属箔11的材质可以与上述的翅片5相同，也可以是锌等通过替代腐蚀而发挥腐蚀效果的材料。另外，上述金属箔11的板厚最好为40-200μm。金属箔11通过冲压加工成形为沿着扁平管4的下侧弯管接头部4b和各管子8、9的形状，将该金属箔夹入蒸发器1与绝热材料3之间组装起来。
根据上述机构和结构，由于将构成防蚀部件的金属箔11按压并紧贴在扁平管4的下侧弯管接头部4b的外侧面C上，故金属箔11的替代腐蚀的防蚀效果直接作用于外侧面C上，可以获得有效防止外侧面C腐蚀的效果。可在除管子8、9以外的其它部分上也同样发挥防蚀效果。
另外，作为相同技术的例子，介绍了将构成替代腐蚀的金属固定、配设在构成防蚀部件的壳体2的内表面上的机构，这样就有以下二种方法如图8所示，将金属箔用粘接剂固定在绝热材料3上的方法；如图9所示，将金属粉用具有粘接功能的树脂均匀地涂敷在绝热材料3上的方法。不管哪一种方法，都是在构成防蚀部件的壳体2中将构成替代腐蚀的金属箔11按压、紧贴在扁平管4下侧的弯管接头部4b的外侧面C上，使金属箔11的替代腐蚀所产生的防蚀效果作用于外侧面C上而防止腐蚀。
但是，用上述机构紧贴锌、锡等金属箔的方法有下述缺点，即在制造时要使其很好地沿着构成防蚀部件的壳体2，这是很重要的，如果以过于张紧的状态配设在带有防蚀作用的、为能紧贴在管子上而形成凹状的上述壳体上，则这些构成一体的防蚀部件紧贴在管子上，在因振动和温度变化等附加应力作用的状态下使用时，金属箔容易破裂。
另外，如果松弛地配设金属箔，则会产生折叠而发生折皱。因此，同上述的金属箔破裂的部分一样，在扁平管表面上产生替代防蚀的金属箔不紧贴的部分，故不仅不能获得利用替代腐蚀的防蚀效果，而且易产生结露水滞留而在该部分的扁平管表面上产生腐蚀(孔蚀)，因腐蚀孔穿通而造成制冷剂泄漏，导致在使用上更缺乏可靠性的结果。
此外，还有以下缺点，即为了克服以上作业存在的问题，在作业时要使金属箔不产生不紧贴扁平管表面的部分，必须相应熟练地进行作业，故制造蒸发器时难以实现包括自动化在内的作业简化。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供这样一种配管装置及其制造方法，该配管装置具有简单且有效地达到可靠性高的防蚀的机构，以防止如在高湿度氛围下使用的热交换器上配管装置所具有的铜等金属管因结露或附着腐蚀性气体等而产生孔蚀和蚁巢状腐蚀。
本发明第1项发明的配管装置是金属管的表面上用含金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料进行涂敷的配管装置，该金属管是在其外周面露出在大气中或在容易与水分或者腐蚀性气体相接触的状态下配设或者连接在设备上，其内部流通温度低于外部温度的制冷剂。
本发明第2项发明的配管装置的金属或金属盐的粉末状材料是极化电位比金属管材料的极化电位低的材料。
本发明第3项发明的配管装置的防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物、非水溶性涂料和锌的混合物、或热可塑性树脂和锌的混合物。
本发明第4项发明的配管装置是翅片通过防蚀涂料与金属管的外周相接触的配管装置，该翅片用于将金属管内的热向金属管的外部传递。
本发明第5项发明的配管装置制造方法具有将金属管形成为规定形状的工序及以下的(a)工序和(b)工序中任一工序，该金属管是配设在外周面露出在大气中或在容易接触水分或者腐蚀性气体的状态下。
(a)工序是将含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料涂敷在上述金属管的外周面上，然后将翅片接触并固定在金属管的外周面上的工序，上述翅片用于将金属管内的热向上述金属管外部传递。
(b)工序是将翅片嵌合在金属管的外周面上，然后在金属管中露出的外周面上涂敷含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料的工序，上述翅片用于将金属管内的热向金属管外部传递。
上述金属或金属盐粉末状材料的极化电位比金属管材料的极化电位要低。
本发明第6项发明的配管装置制造方法为防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物或水溶性涂料和锌的混合物。
本发明第7项发明的配管装置制造方法为金属管外周部上的防蚀涂料的涂层是通过浸渍在加热熔化状态或粉末状热可塑性有机树脂流动体中而形成的。
本发明第8项发明的热交换器具有与管子内部流动的流体进行热交换的金属管，接触并固定在金属管外周面上、在管子外部的大气与金属管之间进行热交换的翅片；用含有金属或金属盐粉末状材料的防蚀涂料对金属管外周面的至少一部分进行涂敷，并且该防蚀涂料的金属或金属盐粉末状材料的极化电位比构成金属管的金属材料的极化电位要低。
本发明第9项发明的热交换器的防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物、非水溶性涂料和锌的混合物、或热可塑性树脂和锌的混合物。
本发明第10项发明的热交换器，翅片嵌合在涂敷有防蚀涂料的金属管的外周面上。
图1是本发明配管装置的局部破断侧视图。
图2是本发明翅片管型热交换器的局部破断侧视图。
图3是翅片管型热交换器的制造工艺图。
图4是表示现有的空调用冷却装置的扁平铝管侧面防蚀结构一例的剖视图。
图5是图4的主要部分放大图。
图6是图5中使用的金属箔的立体图。
图7是图4中符号11的部件、即金属箔的立体图。
图8是表示预先用粘接剂将金属箔粘接在图4的绝热材料面(即蒸发器一侧的面)上的状态的立体图。
图9是将发挥替代防蚀作用的金属粉混入粘接剂等内后涂敷在图4的绝热材料3的面(即蒸发器一侧的面)上之后的立体图。
实施形态1下面用图1和图2对本发明的一种实施形态的配管装置进行详细说明。图1是本发明配管装置的局部破断侧视图，图2是在本发明配管装置、即在空调机等上使用的翅片管型热交换器的局部破断侧视图。在此，21是用铝制成的翅片，设有适当的空隙，以便于通过吹风机等送入与大气连通的空气时容易通过接邻的铝翅片的间隙，22是金属管、即制冷剂配管用铜管，它与上述铝翅片21相接触，并且内部通过比大气温度低的制冷剂。23是防蚀薄膜层。为了防止在大气、即空气与上述铝翅片21和上述制冷剂配管用铜管22相接触时产生的结露而导致的腐蚀，如图1所示，在上述制冷剂配管用铜管22的整个外表面上均匀地涂敷防蚀涂料而形成防蚀薄膜层。
图2是在本发明配管装置、即在空调器等上使用的翅片管型热交换器的局部破断侧视图。20是热交换器，与图1一样21是用铝制成的翅片，设有适当的空隙，以便于通过吹风机等送入大气、即空气时容易通过接邻的铝翅片的间隙，22是金属管、即制冷剂配管用铜管，该铜管与上述铝翅片相接触，并且内部通过比大气温度低的制冷剂。为了防止大气、即空气与上述铝翅片和制冷剂配管用铜管接触时产生的结露导致的腐蚀，如图1所示，在上述制冷剂配管用铜管整个外表面上均匀地涂敷防蚀涂料，形成防蚀薄膜层23。
在此，所用的防蚀薄膜层23是在铜管的整个外表面上均匀地涂敷防蚀涂料而形成的，该防蚀涂料用于形成极化电位比制冷剂配管用铜管、即铜等的极化电位低的防蚀薄膜层。
另外，这里使用的防蚀涂料是预先将磷酸锌粉末和锌粉末中的任一种均匀地混入而成的，其一例示于表1。
首先，将为了在制冷剂配管用铜管整个外表面上均匀地形成防蚀薄膜层而进行涂敷的材料和涂敷材料的涂敷方法示于表1。哪一种防蚀涂料都是调制而成的，以确保涂敷薄膜层的极化电位低于金属管的材料、即铜的极化电位，防蚀涂料-1和防蚀涂料-2是在作为树脂成分的烷基蜜胺树脂中均匀地混入了锌粉末而形成的，防蚀涂料-3是在烷基蜜胺树脂中均匀地混入磷酸锌粉末而成的。用示于表1中的防蚀涂料1、2及3，采用涂敷方法1、2及3对铜管的整个外表面进行涂敷。将涂敷后的铜管与后述的比较例进行比较。
以下，对形成防蚀薄膜层的涂敷方法进行说明，对暴露在大气中或在容易与大气接触的状态下特别容易产生结露的翅片管型热交换器两端部露出的铜管的整个外表面，用进行喷涂的喷涂方式和浸渍在涂料流体中的浸渍涂敷方式、或将涂料浇在被涂敷部上的浇涂涂敷方式进行涂敷。
上述涂敷方式如表1所示，可以使用将锌粉末或磷酸锌粉末均匀混入作为树脂成分的烷基蜜胺树脂中而形成的非水溶性或水溶性防蚀涂料的任一种涂料。
另外，与上述方法不同，也可以在充填了本发明的热可塑性树脂(聚烯烃类树脂)粉末的粉体流动槽内浸渍加热至热可塑性树脂熔点以上的任意温度的翅片管型热交换器端部，进行熔融、涂敷，而形成防蚀薄膜层。
或者，也可以用下述方法涂敷树脂而形成防蚀薄膜层，该方法是将热可塑性树脂(聚烯烃类树脂)加热到该树脂的熔点以上，将翅片管型热交换器的端部浸渍在熔融状态的树脂槽中并向上提起来的方法。
下面，关于用金属制的配管所构成的设备或作为其部件的配管装置的防蚀，关于为防止由铝翅片和铜管构成的翅片管型热交换器的铜管部的腐蚀，而对露出的金属管部分涂敷具有替代腐蚀效果的涂料以防止铜管腐蚀(孔蚀和蚁巢状腐蚀等)的配管装置的制造方法加以说明。
以下，用图3的表示翅片管热交换器制造方法的工艺图对本发明热交换器的制造方法进行详细说明。25是金属管22的U字形弯曲部，24是设在翅片上的内缘翻边孔，26是扩管棒，27是U形弯管接头，28是钎焊部。
首先，用图3a所示的拉伸弯曲方法(拉伸弯曲方法从管子的一方插入作为管芯子使用的芯棒，在这种状态下沿着弯曲模具进行弯曲加工的方法)弯曲加工成U字形，将制成U字形弯曲部25的U字形铜管(以下称为U字形弯管)用于制冷剂配管用铜管22。沿着U字形弯管22的整个外表面涂敷表1所示的防蚀涂料-1、防蚀涂料-2或防蚀涂料-3，涂敷厚度为10-20μm。涂敷作业的方法将在后面详细阐述。
对板厚约0.1mm的铝条进行冲压加工(通过冲压加工开孔后，将穿孔夹具棒插入开孔内，加工成内缘翻边孔24)，从设有内缘翻边孔24的、按一定间距层叠的铝翅片21(图3b)的一方插入U字形弯管，并使其穿通铝翅片，该内缘翻边孔24的内径比U字形弯管22的外径大约10μm(图3C)。然后，从插入、穿通铝翅片21的内缘翻边孔24内的U字形弯管22的端面一侧插入前端具有外径比U字形弯管22内径大约20μm的钢球的扩管棒26，扩大U字形弯管的外径，这样，使设在铝翅片上的内缘翻边孔与U字形弯管靠紧(图3d)，然后将用铜管弯曲成U形的U形弯管接头插入U字形管的端面，对插入部进行钎焊，成为钎焊部28，这样，便作成了可以从U字形弯管22通过U形弯管接头而流通制冷剂的回路(图3e)。
由于U形弯管接头27一侧无防蚀薄膜层23，故钎焊后，对各自的翅片管型热交换器的U形弯管接头一侧按表1所示的防蚀涂料1用无气喷涂法的喷涂方式、防蚀涂料2用浸渍涂敷方式、防蚀涂料3用浇涂涂敷方式，涂敷成厚约10-20μm的涂层薄膜，形成防蚀薄膜层。在此，用均匀地混入了锌粉末或磷酸锌粉末的涂料在制冷剂配管用铜管表面上形成涂层薄膜层，这样，涂层薄膜层比铜的极化电位要低。
以上表示了对整个金属管22涂敷涂层薄膜23的情况，但也可以只对热交换器的一部分、例如端部进行涂敷。这是由于在翅片的内缘翻边孔部管子外周面的翅片安装部几乎不受腐蚀气体等的腐蚀，故露出部以端部为主的缘故。同样，在有制冷剂流动的中途配管上，对腐蚀气体和结露集中的部位、例如除了被壳体包围的、进入大气量少的部位以外的露出部位也可以用涂敷薄膜23的方法防止腐蚀。以下，对表1所示的各种防蚀涂料的涂敷条件及涂敷方法加以说明。另外，如用图3所说明的那样，将涂料涂敷在管子上后对管子进行扩径，并且向翅片上按压，使管子与翅片接触并进行固定。因此，第1，均匀地进行涂敷是很重要的。第2，最好扩管时裂纹和开孔要少。
喷涂是使用气压喷涂装置，用表1所示的涂料对翅片管型热交换器的U字形弯管22和U形弯管接头27一侧通过喷吹进行涂敷，其涂敷条件如下。
·涂料粘度60秒/岩田杯形粘度计·喷射压力0.5MP·凝固时间1分钟·烘干条件150℃×10分钟涂敷U字形弯管22时，在涂敷前在U字形弯管开口部上盖上橡皮盖，以使涂料不侵入管子内部。喷涂U形弯管接头一侧时，将铝翅片部遮蔽起来，以使涂料不附着在铝翅片21上。
另外，浸渍涂敷是用以下方法进行的。即，将涂料装入约20升容量的不锈钢制水槽中，用叶片旋转式搅拌器对涂料液进行搅拌而使其成为搅拌状态，与此同时，用装在涂料液中的电热式投入加热器将涂料温度调整到25℃而成为浸渍涂敷液，将翅片管型热交换器20的U形弯管接头一侧浸渍在该涂敷液中，用表1所示的涂料进行涂敷，其涂敷条件如下。
·涂料粘度45秒/岩田杯形粘度计为了使涂层膜厚为10-20μm，检测涂料粘度使用45秒/岩田杆形粘度计。
·涂料液温度25℃·浸渍时间30秒·除液凝固时间5分钟·烘干条件150℃×10分钟涂敷U字形弯管22时，涂敷前在U字形弯管开口部上盖上橡皮盖，以使涂料不侵入内部。
另外，浇涂涂敷是将涂料装入约20升容量的不锈钢制水槽中，该水槽装有流量调整用阀门龙头，在装有该涂料的槽的最下部、在龙头前端安装了内径8mm、壁厚1mm、长度1.5mm的橡皮软管，用叶片旋转式搅拌器对涂料液进行搅拌，使涂料液成为搅拌状态，与此同时，用装在涂料液中的电热式投入加热器将涂料温度调整到25℃，成为浇涂涂敷液。将该浇涂涂敷液放置在比被涂敷物高的位置上，打开流量调整用阀门，并对阀门进行调整，使从橡皮软管前端流出的涂料量为5升/分左右，然后将表1所示的涂料浇在翅片管型热交换器20的U形弯管接头一侧。其涂敷条件如下。
·涂料粘度45秒/岩田杯形粘度计·涂料液温度25℃·浇涂涂敷龙头直径8mm，涂料流出量5升/分，浇涂1次涂敷·除液凝固时间1分钟·烘干条件150℃×10分钟涂敷U字形弯管时，涂敷前，在U字形弯管开口部上盖上橡皮盖，以使涂料不侵入管子内部。
实施形态2对在实施形态1中对U字形弯管22进行防蚀处理后的翅片管型热交换器20的U形弯管接头27一侧，进行下述防蚀处理。
将露出铜的部分浸渍在加热到150℃而熔化了的聚烯烃树脂液中，取出后进行自然冷却，使在铜管表面上形成厚度约2-3mm薄膜的有机树脂涂层。涂敷铜管用聚烯烃类树脂液，是将聚烯烃树脂∶聚乙烯乙烯基醋酸盐按100∶25的比例进行混合，加热到150℃熔化后，在其中均匀地混入10％(重量)的锌粉末调制而成的。
比较例1在翅片管型热交换器20两端部露出的铜管表面上，用无气喷涂法涂敷方式、浸渍涂敷方式及浇涂涂敷方式涂敷对铜具有替代腐蚀效果的、不含金属成分的通用烷基蜜胺树脂涂料，涂层薄膜厚度约10-20μm，将此作为比较例1。
比较例2这是实开昭60-170684号公报所提出的方法，即用金属箔安装用部件将替代腐蚀材料按压在金属管露出部上的方法，用金属箔安装部件将50μm的锌箔按压固定在翅片管型热交换器两端、即露出的铜管表面上。将此作为比较例2。
另外，金属箔安装用部件是如下述那样制成的。在比U字形弯管U形弯曲部的外形尺寸约大5mm的容器的内壁上涂敷凡士林脱模剂后，在该容器内装入添加有未聚合状态硬化剂的聚酯树脂液。然后，在聚酯树脂液的中层部浸渍涂敷了凡士林脱模剂的U字形管的U形弯曲部，在这种状态下加热添加有硬化剂的聚酯树脂液使其硬化。接着，从容器内取出将U字形管U形弯曲部封在内部的、加热聚合后的聚酯树脂，按照将U字形管U形弯曲部沿纵向2分割的形状，对聚酯树脂和U字形管弯曲部一同进行切断。最后，从聚酯树脂切断面去除沿纵向被2分割的U字形管U形弯曲部，将聚酯树脂部用作金属箔安装部件，该金属箔安装部件用于将50μm的锌箔按压固定在翅片管型热交换器两端部露出的铜管表面上。
比较例3实开昭60-170684号公报提出的方法如图9所示，将用金属粉和具有粘接功能的树脂均匀地涂敷后的部件按压固定在金属管露出部分上，将此作为比较例3。在比U字形弯管U形弯曲部的外形尺寸约大5mm的容器内壁上涂敷凡士林脱模剂后，在该容器内装入添加有去聚合状态硬化剂的聚酯树脂液。在聚酯树脂液的中层部浸渍涂敷了凡士林脱模剂的U字形管U形弯曲部，在这种状态下对添加有硬化剂的聚酯树脂液进行加热使其硬化。从容器内取出将U字形管U形弯曲部封入内部的、加热聚合后的聚酯树脂，按照将U字形管U形弯曲部沿纵向2分割的形状，对聚酯树脂和U字形管弯曲部一同进行切断。从聚酯树脂切断面去除沿纵向被2分割的U字形管U形弯曲部。将该聚酯树脂模制品用作将均匀地混合有金属粉的具有粘接功能的树脂按压固定在金属管露出部分上的部件。对该部件的去掉U字形管U形弯曲部的部分，在U形槽的内表面上涂敷厚约50μm的、在未硬化状态的环氧树脂中加入约20％的锌粉末均匀地混合而成的粘接剂，将其按压固定在翅片管型热交换器两端部露出的铜管表面上，在这种状态下常温放置24小时，使环氧树脂粘接剂完全硬化。将此作为比较例3。
比较例4制成翅片管型热交换器的两端部(U字形管U形弯曲部和U形弯管接头部)的铜管表面呈露出状态的翅片管形热交换器，将此作为比较例4。
为了对以上本发明的各种防蚀薄膜和各比较例的薄膜进行评价，对涂敷于铜管表面上的防蚀薄膜层相对于铜的极化电位值进行测定。防蚀薄膜层相对于铜的极化电位值示于表2。
表2
*1相对于铜的极化电位(mv)极化电位值越小，替代防蚀效果越大。
防蚀涂料-1、防蚀涂料-2、防蚀涂料-3、热可塑性树脂、比较例2、比较例3等各自的极化电位值均低于铜的极化电位值，哪一种薄膜都可获得替代防蚀效果。可以预计，比较例1的防蚀薄膜层不能获得替代防蚀效果。
涂敷了防蚀涂料-1、防蚀涂料-2、防蚀涂料-3而形成的防蚀薄膜层，都含有热传导率高于树脂的金属或金属盐粉，故涂敷这些涂料的防蚀薄膜层与不含金属或金属盐粉的涂料的薄膜层相比，热传导性能高，在表面上涂敷有这些涂料的U字形管和铝翅片构成的翅片管型热交换器上，由于U字形管与铝翅片之间的热传导性能不降低，故可以在不损害翅片管型热交换器性能的情况下提高防蚀性能。
加速腐蚀试验对安装有翅片管型热交换器的空调器在实际使用的大气环境中促进铜管腐蚀的物质进行了调查，结果是，检验出甲酸等有机酸成份为浮游在大气中的有代表性的促进腐蚀物质。确认了以下事实，即比实际使用环境的大气温度低的介质通过翅片管型热交换器铜管内的情况下，通过的大气冷却至露点以下时，浮游在上述大气中的、含有甲酸的活性状态的结露水便附着在露出的铜管表面上，促进铜管的腐蚀(孔蚀)，导致通过铜管内部的介质泄漏现象。因此，对铜管进行防蚀施工而制造的翅片管型热交换器的防蚀性能的评价，变成了对铜管防止含甲酸的结露水腐蚀的防蚀性能的比较评价。
通过加速腐蚀试验对本发明的在铜管表面上作了防蚀处理的翅片管型热交换器及比较例1、比较例2、比较例3、比较例4的防蚀性能进行了评价。防蚀性能评价，是在30升的干燥器中加入1升1％重量的甲酸水溶液。在甲酸水溶液上面的空间中放置供试验用的翅片管型热交换器，该热交换器不与甲酸水溶液直接接触。盖上干燥器的盖子，对该干燥器进行30个周期的加热循环试验，在20℃温度下加热12小时、40℃温度下加热12小时作为1个周期。在此，用该试验条件对没有防蚀薄膜层的铜管加热30个周期的结果确认了在铜管表面上所产生的孔蚀的最大深度达到与管子的壁厚相同即300μm，故将该试验条件的30个周期作为防蚀试验条件。30个周期结束以后，从干燥器取出供试验用的翅片管型热交换器，并观察铜管表面，确认铜管表面上存在腐蚀生成物之后，将该部位切断，用显微镜观察其断面，对因腐蚀而产生的孔的深度进行测定。
试验结果评价结果示于表3
表3
(表中所示的数字为孔蚀深度μm)对上述的按照本发明方法得到的试样(用防蚀涂料1-3通过喷涂、浸渍涂敷、浇涂形成的9种防蚀薄膜层，和用热可塑性树脂通过浸渍提升形成的防蚀薄膜层)进行防蚀性评价的研究结果如下。
将以上结果归纳如下。
用防蚀涂料-1、防蚀涂料-2及防蚀涂料-3进行喷涂、浸渍涂敷、浇涂后的任一种涂层产品都不产生腐蚀。一般，用普通使用的树脂涂料涂敷，涂层薄膜厚度为10-20μm的情况下，涂膜中产生针孔等涂膜缺陷部，当在该针孔部分上附着结露水时，涂层薄膜完好部分成了阴极，针孔等涂膜缺陷部位产生阳极极化作用，阳极极化的部位集中地产生腐蚀现象。然而，涂敷了防蚀涂料-1、防蚀涂料-2及防蚀涂料-3的部分不产生腐蚀，其原因是，由于涂料中均匀地混合的锌粉或磷酸锌粉使涂层薄膜的极化电位降低，即使存在针孔等薄膜缺陷部，该缺陷部也不起阳极极化作用。
涂敷方式中的喷涂方法，采用使用气体的气压喷涂方式，但在涂敷区域窄的情况下、或喷涂使进行涂敷的防蚀涂料中的溶剂减少的高粘度防蚀涂料的情况下，采用将压缩成约1MP的涂料从约φ200μm的喷嘴直接喷雾方式的无气喷涂方式更好。这样，可以均匀地涂敷。
涂敷聚烯烃类热可塑性树脂的样品不产生腐蚀。涂敷聚烯烃类热可塑性树脂的样品不产生腐蚀的原因有以下3点。首先，由于涂敷树脂的薄膜厚度可达2-3mm，故不产生针孔等涂膜缺陷部。另外，在加热到150℃熔化的树脂液中进行浸渍并提上来进行自然冷却，在铜管表面上形成厚约2-3mm薄膜的有机树脂覆层，故铜管表面与形成薄膜的有机树脂之间的密合性优良，水不会从交界面侵入，因此不产生腐蚀。还有，在涂敷用的有机树脂液中均匀地混合10％(重量)的锌粉末，有机树脂覆层具有比铜的极化电位低的极化电位，故即使在有机树脂覆层上有伤痕等缺陷，该缺陷部也不会起阳极极化作用，不会产生腐蚀现象。
比较例1，在涂层薄膜下的铜管表面上产生约150μm深的孔蚀。孔蚀发生部位的涂层薄膜产生涂膜气孔，在该涂膜气孔下部的铜管表面上产生孔蚀。这是在不含金属成分的普通烷基蜜胺树脂涂料的涂层薄膜上所存在的气孔之类涂膜缺陷部表面上附着含甲酸的结露水，该气孔部的铜管表面产生阳极极化作用，集中地产生腐蚀造成的。
比较例2，确认在铜管表面与粘接剂层的接合界面之间侵入了水分，确认在该部分铜管表面上产生深度约100μm的孔蚀。并且在按压锌箔时破裂部分的铜管表面上产生了深度约200μm的孔蚀。这是由于锌箔破裂部分在铜管表面与金属箔安装部件之间产生不存在具有替代腐蚀效果的锌箔的空间，水侵入该空间而产生间隙腐蚀的缘故。
比较例3，在铜管表面与粘接剂层的界面之间侵入了水分，这部分铜管整个表面上产生了腐蚀，在腐蚀最明显的部分产生深度约150μm的孔蚀。涂敷热可塑性树脂的样品产生腐蚀的原因有下述2点。首先，在部件表面形成作为与铜的接触面的粘接剂层表面(与铜管表面相接触的面)后，将该部件按压在铜管上，在铜管表面与粘接剂层表面的接合界面上产生气泡，或产生铜管表面与粘接剂层连续不接触的部分。这是由于对于铜管表面弯曲的凸形形状来说，不能形成相同形状的凹形粘接剂层的缘故。在铜管表面与粘接剂层表面的接合界面上，水分侵入钢管表面与粘接剂层连续不接触的部分内，在该部分的铜管表面上产生了间隙腐蚀。其次，在将混入了金属粉的粘接剂层按压固定在铜管表面上的部件上预先涂敷混入了金属粉的粘接剂，在部件表面中与铜接触的面上形成粘接剂层，通过该工艺，在粘接剂层表面(与铜管表面相接触的面)上生成仅由粘接剂成分构成的表皮层，通过该表皮层与铜管表面相接触，故该表皮层起电气绝缘膜的作用，因此混入的锌粉不产生替代腐蚀效果。
比较例4的露出部分的铜管整个表面上产生腐蚀，腐蚀最明显部分的孔蚀深度达280μm。
对防蚀涂料液的贮存稳定性进行观察的结果可确认以下几点。首先，防蚀涂料-2在涂料液中常温放置约7小时后，涂料中的锌粉末开始腐蚀，从涂料液内部开始出现气泡，同时涂料开始变成凝胶状，使作为涂料的薄膜形成能力降低。其次，防蚀涂料-1和防蚀涂料-3即使在涂料液中常温放置1星期，涂料的物性也不产生任何变化。在将锌粉均匀地混入涂料中、使涂层薄膜的电位降低的情况下，该涂料使用有机溶剂时，即使长时期放置，也能保持化学稳定性，长时期放置后的涂料也可作为涂料使用。另外，在水溶性涂料中均匀地混入金属锌粉的情况下，从在常温下放置7小时起，涂料中的锌粉末开始腐蚀，从涂料液内部开始出现气泡，同时涂料开始变成凝胶状，使作为涂料的薄膜生成能力降低。也就是说，均匀地混入金属锌粉的水溶性涂料存在涂料液寿命短的缺点。还搞清了在水溶性涂料中均匀地混入磷酸锌粉，这样，即使长时间放置，也能保持涂料的化学稳定性，可以得到电位低的涂层薄膜。
将涂敷了表3所示的防蚀涂料-1、防蚀涂料-2、防蚀涂料-3的防蚀薄膜层及在U字形弯管上无涂层的比较例4的各翅片管型热交换器安装在室内空调机上，对制冷性能进行了确认，其结果，涂敷了防蚀涂料-1、防蚀涂料-2、防蚀涂料-3及在U字形弯管上无涂层的比较例4在制冷性能方面都没有差异。涂敷了含有比树脂高的热传导率的金属或金属盐粉的防蚀涂料-1、防蚀涂料-2、防蚀涂料-3的防蚀薄膜层与涂敷不含金属或金属盐粉的涂料的薄膜层相比，前者由于用含有热传导率优良的金属粉等构成的，故其特征是热传导性能好。因此，可以确认，由表面上涂敷了上述涂料的U字形弯管和铝翅片构成的翅片管热交换器，其U字形弯管与铝翅片之间热传导性优良，可抑制翅片管型热交换器的性能降低，并且可使防蚀性能提高。
通过评价试验，可以确认下述事实。
第一，由于与大气隔断，故可以防止金属管的孔蚀等腐蚀，可使该装置的使用寿命提高。第二，由于热交换器是由外表面具有防蚀薄膜层的金属管和铝翅片构成的，该防蚀薄膜层的极化电位比金属管的低，所以是热交换效率高的装置，即使在含酸或碱的环境下使用，也可以防止制冷剂配管用金属管的孔蚀之类的腐蚀，而且即使在部分防蚀薄膜上存在伤痕或针孔等缺陷，防蚀薄膜层也不会相对于金属管起阴极极化作用，故不会引起孔蚀等的腐蚀，因此，可提高空调机的使用寿命。这种涂料的涂敷薄膜层的极化电位值比铜的极化电位低，可以防止具有该涂料的涂敷薄膜层的金属管表面产生孔蚀和蚁巢状腐蚀等，而且即使在涂敷薄膜上存在伤痕或针孔等缺陷，也因具有替代腐蚀效果的涂敷薄膜的效果而不会引起金属管的腐蚀，故使空调机的使用寿命提高。第三，通过在翅片管型热交换器的U字形弯管表面上涂敷混合了金属或金属盐粉的防蚀涂料，可以在不降低热交换性能的前提下防止U字形管的腐蚀。
在本发明中对防止铜管的腐蚀作了说明，但对于铜材以外的钢管也可获得同样的替代腐蚀效果，故应用于使用钢管和铝管等的供水配管或一般钢结构物，也可获得同样的防蚀效果。另外，本发明是以热交换器的管子为例进行说明的，当然即使是在无翅片的设备之间、机器之间的配管，按照本发明的构造，也可以获得散热、吸热性优良且耐腐蚀性好的效果。
另外，在本发明的实施形态中对空调机用翅片管型热交换器的铜管的防蚀进行了说明，但本发明不局限于这种情况，例如，供水供热水用铜管或其它金属材料也可获得同样的效果，可以在不脱离本发明宗旨的范围内作各种变形而进行应用。另外，存在地热利用装置等，该装置接触的腐蚀性气体是硫化氢气体。还有作为气体和温度两者存在的情况，有水资源不太丰富的工业地区的运河沿岸等地区。当然，设置在这些地方的配管装置也可以仅在必要的部分上采用本发明的构造。虽然对防蚀涂料中含有金属或金属盐的粉末进行了说明，但所谓粉末，除粉以外例如金属的微小粒子或薄片，当然也是可以的。
本发明第1项发明的配管装置，通过金属管表面用防蚀涂料薄膜层与大气隔离，故可以防止金属管的孔蚀等腐蚀，可以使该装置的使用寿命提高，可获得可靠性高的装置。
本发明第2项发明的配管装置可以确实地防止腐蚀。
本发明第3项发明的配管装置，化学性能稳定，并且即使在含有酸或碱的环境下使用，也可确实地抑制金属管的孔蚀等腐蚀。
本发明第4项发明的配管装置，可以防止孔蚀和蚁巢状腐蚀等，可以抑制金属管的腐蚀，并且可以成为热传导效率高的装置。
本发明第5项发明的配管装置制造方法，在选择(a)工艺的情况下，由于这种金属或金属盐粉末状材料的极化电位比金属管材料的极化电位低，故即使在涂层薄膜层上存在伤痕或针孔等缺陷，也具有替代腐蚀效果，可以在管子表面上涂敷均匀膜厚的涂料，并且可容易地形成防蚀性能优良的表面层。另外，在选择(b)工艺的情况下，由于这种金属或金属盐的粉末状材料的极化电位比金属管材料的极化电位低，故可以简单地制造可防止金属管腐蚀的装置。
本发明第6项发明的配管装置制造方法，可提高涂料液的化学稳定性，涂料液可长时期使用。
本发明第7项发明的配管装置制造方法，可以将高粘度的防蚀涂料在短时间内，以均匀的膜厚涂敷在管子表面上，可以缩短防蚀处理施工时间。
本发明第8项发明的热交换器，形成热传导性优良的防蚀涂膜层，防蚀效果大，并且可以得到热交换效率高的热交换器。
本发明第9项发明的热交换器，通过热传导性优良的防蚀涂膜层，可得到耐用性能优良的热交换器。
本发明第10项发明的热交换器，通过热传导性优良的防蚀涂膜层，可得到耐用性能优良的热交换器。
权利要求
1.一种配管装置，其特征在于，金属管的露出在大气中或与水分或者腐蚀性气体接触的外周面，用含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料进行涂敷，该金属管是在外周面露出在大气中或在与水分或者腐蚀性气体接触的状态下配设或者连接在设备上，其内部流通温度低于外部温度的制冷剂。
2.根据权利要求1所述的配管装置，其特征在于，金属或金属盐的粉末状材料的极化电位比金属管材料的极化电位要低。
3.根据权利要求1所述的配管装置，其特征在于，防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物、非水溶性涂料和锌的混合物、或热可塑性树脂和锌的混合物。
4.根据权利要求1所述的配管装置，其特征在于，翅片通过防蚀涂料与金属管的外周相接触，该翅片将上述金属管内的热向上述金属管外部传递。
5.一种配管装置的制造方法，具有将金属管形成为规定形状的工序及以下的(a)工序和(b)工序中任一工序，上述金属管是配设在外周面露出在大气中或在容易接触水分或者腐蚀性气体的状态下，(a)工序是将含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料涂敷在上述金属管的外周面上，然后将翅片接触并固定在上述金属管的外周面上的工序，该翅片将上述金属管内的热向上述金属管外部传递，(b)工序是将翅片嵌合在上述金属管的外周面上，然后在上述金属管中露出的外周面上涂敷含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀材料的工序，上述翅片将上述金属管内的热向上述金属管外部传递，其特征在于，上述金属或金属盐的粉末状材料的极化电位比金属管材料的极化电位要低。
6.根据权利要求5所述的配管装置的制造方法，其特征在于，防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物或非水溶性涂料和锌的混合物。
7.根据权利要求5所述的配管装置的制造方法，其特征在于，将防蚀涂料往金属管的外周部上涂敷是浸渍在加热溶化状态或粉末状的热可塑性有机树脂流体中形成的。
8.一种热交换器，其特征在于，具有与管子内部流动的流体进行热交换的金属管，接触并固定在上述金属管外周面上、在上述管子外部的大气和上述金属管之间进行热交换的翅片；用含有金属或金属盐的粉末状材料的防蚀涂料对上述金属管外周面的至少一部分进行涂敷，并且该防蚀涂料的金属或金属盐的粉末状材料的极化电位比构成上述金属管的金属材料的极化电位要低。
9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，防蚀涂料是水溶性涂料和磷酸锌的混合物、非水溶性涂料和锌的混合物、或热可塑性树脂和锌的混合物。
10.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，翅片嵌合在涂敷有防蚀涂料的金属管的外周上。
全文摘要
一种在铜管上不产生腐蚀(孔蚀和蚁巢状腐蚀)、由铝翅片和铜管构成的翅片管型热交换器。将均匀地混入了磷酸锌粉末的水溶性涂料,用无气喷涂方式、或浸渍涂敷方式、或浇涂涂敷方式涂敷在热交换器用铜管表面上,便可得到在配管表面上具有防蚀涂料的配管装置。
文档编号F28F9/00GK1270297SQ9912284
公开日2000年10月18日 申请日期1999年11月30日 优先权日1999年4月14日
发明者河本隆雄 申请人:三菱电机株式会社