JP5436482B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、このような親水性被膜の防汚性能及び親水性の低下を防止するために、様々な塗料を用いて親水性被膜を形成する技術が提案されている。例えば、特許文献1では、変性ポリビニルアルコール及び架橋剤を含む塗料を用いて親水性被膜を形成する方法が提案されている。また、特許文献2では、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール及び架橋剤を含む塗料を用いて親水性被膜を形成する方法が提案されている。
また、本発明は、被膜が形成されたフィンを有する熱交換器であって、前記被膜は、前記フィン上に形成された親水性有機被膜と、前記親水性有機被膜の表層にTi、Zr及びAlからなる群から選択される1種以上の金属を有する金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物を反応させた反応層とを有することを特徴とする熱交換器である。
以下、図面を参照して本実施の形態の熱交換器及びその製造方法について説明する。
図1は、熱交換器のフィンの表面に形成された被膜の断面図である。図1において、フィン1の表面には、親水性有機被膜2及び反応層3が順次形成されている。
塗料の塗布方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行うことができる。塗料の塗布方法の例としては、刷毛塗り、スプレー塗布、浸漬、ロールコーターによる塗布などが挙げられる。
塗料の乾燥方法としては、特に限定されず、室温で放置すればよい。また、加熱することによって乾燥を促進させてもよい。
一般に、親水性有機被膜2中の極性基(例えば、ヒドロキシ基やカルボキシ基など)は、汚染物質(例えば、鉄、銅又はこれらの合金の金属粒子)が凝結水に溶解することによって生じた金属イオン成分と反応して結合し、親水性有機被膜2の分解を促進させる。そこで、金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物を親水性有機被膜2の表層の極性基と予め反応させて結合することにより、親水性有機被膜2中の極性基と金属イオンと成分との反応を防止する。これにより、汚染物質に起因する金属イオン成分の親水性有機被膜2中への侵入を防止し、親水性有機被膜2の劣化を抑制することができる。また、この反応層3は、親水性有機被膜2の表層の強度や耐水性なども高めることができる。
特に、金属キレート化合物を用いる場合は、金属アルコキシ化合物の場合と異なり、アルコールなどの有機溶剤を用いなくてもよいため、引火などの危険性や環境負荷を低減することができる。
溶液の塗布方法としては、特に限定されず、上記の塗料の塗布方法と同様に当該技術分野において公知の方法に準じて行うことができる。
溶液の乾燥方法としては、特に限定されず、上記の塗料の塗布方法と同様に室温で放置すればよい。また、加熱することによって乾燥を促進させてもよい。
本実施の形態の製造方法では、フィン1に被膜を形成するため、熱交換器の製造工程の途中で被膜が損傷を受けてしまう場合がある。そのため、最表面の反応層3の損傷を防止する観点からは、フィン1への反応層3の形成は、冷媒が通るパイプ11にフィン1を接合することによって熱交換器を組み立てた後に行うことが好ましい。この場合、上記の溶液の塗布は、均一な塗布を行う観点から、スプレー塗布や浸漬により行うことが好ましい。また、各塗料を塗布した後は、熱交換器を回転させたり、気流によって過剰な塗料を除去することが好ましい。
(実施例1)
3質量%のポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製ポリビニルアルコールZ−200)を含む水溶液100質量部に対して5質量部のグリオキザールを配合して混合することによって塗料を作製した。
次に、5質量%のテトラブトキシチタンを含むブタノール溶液を作製した。
次に、アルミフィンに上記の塗料をスプレー塗布した後、140℃で5分間加熱することによって親水性有機被膜(膜厚0.8μm)を形成した。次に、この親水性有機被膜に上記の溶液をスプレー塗布した後、60℃で1時間加熱し、親水性有機被膜の表層に反応層を形成した。
ブタノール溶液中のテトラブトキシチタンの含有量2質量%にすると共に、この溶液に親水性有機被膜を40℃で10分間浸漬した後、60℃で1時間加熱して親水性有機被膜の表層に反応層を形成したこと以外は実施例1と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した。
(実施例3)
ブタノール溶液中のテトラブトキシチタンの含有量を3質量%にしたこと以外は実施例1と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した。
(実施例4)
ブタノール溶液中のテトラブトキシチタンの含有量を8質量%にしたこと以外は実施例1と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した。
5質量%のテトラブトキシチタンを含むブタノール溶液の代わりに、1.5質量%のテトラブトキシジルコニウムを含むブタノール溶液を用いると共に、この溶液に親水性有機被膜を40℃で10分間浸漬した後、60℃で1時間加熱して親水性有機被膜の表面に反応層を形成したこと以外は実施例1と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した。
(比較例1)
実施例1と同様にして親水性有機被膜を形成したが、親水性有機被膜の表層に反応層を形成しなかった。
一方、比較例1の被膜は、鉄粉の固着が多かったことから、鉄粉などの汚染物質が付着し易いと考えられる。また、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させた後に被膜が溶解して剥離したことから、鉄粉から生じた鉄イオンによって被膜が劣化したと考えられる。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液を作製した。
次に、実施例1と同様にしてアルミフィンに親水性有機被膜(膜厚0.8μm)を形成した後、銅パイプと接合して、幅25mm、高さ150mm、フィンピッチ2mmの熱交換器を作製した。次に、この熱交換器を上記の2−プロパノール溶液に約10秒間浸漬して引き上げ、気流で過剰の2−プロパノール溶液を除去した後、140℃のオーブンで10分間加熱し、親水性有機被膜の表層に反応層を形成した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、2質量%のジルコニウムアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液を用いたこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、3質量%のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートを含む2−プロパノール溶液を用いると共に、加熱処理を200℃のオーブンで10分間行ったこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、10質量%のジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミネート)を含む水溶液を用いたこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、5質量%のジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミネート)を含む水溶液を用いたこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、5質量%のジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミネート)を含む水溶液を用いると共に、加熱処理を200℃のオーブンで10分間行ったこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
3質量%のチタンアセチルアセトナートを含む2−プロパノール溶液の代わりに、3質量%のジヒドロキシビス(アンモニウムラクテート)チタニウムを含む水溶液を用いると共に、加熱処理を200℃のオーブンで10分間行ったこと以外は実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
実施例6と同様にして親水性有機被膜を形成し、親水性有機被膜の表層に反応層を形成しなかったこと以外は、実施例6と同様にしてアルミフィン上に被膜を形成した熱交換器を作製した。
一方、比較例2の被膜は、鉄粉の固着が多かったことから、鉄粉などの汚染物質が付着し易いと考えられる。また、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させた後に被膜が溶解して剥離したことから、鉄粉から生じた鉄イオンによって被膜が劣化したと考えられる。
Claims (5)
- 被膜が形成されたフィンを有する熱交換器の製造方法であって、
前記フィン上に親水性有機被膜を形成した後、Ti、Zr及びAlからなる群から選択される1種以上の金属を有する金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物を前記親水性有機被膜の表層と反応させることを特徴とする熱交換器の製造方法。 - Ti、Zr及びAlからなる群から選択される1種以上の金属を有する金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物を含む溶液を前記親水性有機被膜の表層と接触させることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記溶液中の金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物の含有量は、10質量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記フィン上に前記親水性有機被膜を形成した後、前記溶液を前記親水性有機被膜と接触させる前に、冷媒が通るパイプに前記フィンを接合することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
- 被膜が形成されたフィンを有する熱交換器であって、
前記被膜は、前記フィン上に形成された親水性有機被膜と、前記親水性有機被膜の表層にTi、Zr及びAlからなる群から選択される1種以上の金属を有する金属アルコキシ化合物及び/又は金属キレート化合物を反応させた反応層とを有することを特徴とする熱交換器。
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