JP2011163714A - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱交換器用アルミニウムフィン材1は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板2と、基板2の表面に形成され、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性皮膜3a、および、疎水性樹脂からなる疎水性塗膜層3bの少なくとも一層から構成される下地処理層3と、下地処理層3の表面に形成され、平均粒径が0.1〜10μmでありかつ細孔直径が1〜50nmであるシリカ系多孔体微粒子4aと水溶性のカルボキシル基含有高分子4bの混合物を含む塗膜で構成される親水処理層4とを備え、親水処理層4におけるシリカ系多孔体微粒子4aの付着量が10〜10000mg/m2であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
これは、熱交換器においては、水蒸気が液化して水になる状態での凝縮運転時に、フィン表面に水滴が付着してフィン間にブリッジが形成されたり、さらには、使用環境によっては、霜が形成されフィン間に目詰まりを起こしたりして、通風抵抗値が上昇し、熱交換効率が低下する。これを解消するために、フィン表面に親水性を付与し、凝縮水を水膜として流下させ、水滴付着や霜形成を抑制しようとするものである。
また、フィン材の親水持続性が優れていることで、熱交換器の除霜運転時には霜が剥がれ落ちやすくなるため、熱交換器の除霜性が優れる。それによって、除霜後にはフィン表面の凝縮水の保水量が少なくなるため、再度、暖房運転しても再着霜が発生せず、熱交換器の再着霜防止性が優れる。また、除霜運転を少なくできるため、暖房運転の停止時間、除霜のためのヒーター等の稼働時間を短縮でき、熱交換器の快適性に優れ、コストダウンにも繋がる。
図1(a)〜(d)に示すように、熱交換器用アルミニウムフィン材(以下、フィン材と称する場合がある)1は、基板2と、基板2の表面に形成された下地処理層3と、下地処理層3の表面に形成された親水処理層4とを備える。また、親水処理層4の表面に潤滑処理層5をさらに備えてもよい。
基板2は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材であって、熱伝導性および加工性が優れることから、JIS H4000規定の1000系のアルミニウムが好適に用いられ、より好ましくは、合金番号1050、1200のアルミニウムが使用される。なお、基板2は、熱交換器用アルミニウムフィン材1においては、強度、熱伝導性および加工性等を考慮して、板厚0.08〜0.3mm程度のものが使用される。また、基板2は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、調質等の公知の方法で所望の厚さの板材に製造される。
下地処理層3は、耐食性皮膜3aおよび疎水性塗膜層3bのいずれか一層で構成される。図1(c)に示すように、下地処理層3を耐食性皮膜3aと疎水性塗膜層3bとで構成する場合には、基板2側に耐食性皮膜3aを形成することが好ましい。
親水処理層4は、シリカ系多孔体微粒子4aと水溶性のカルボキシル基含有高分子4bの混合物を含む塗膜で構成される。この親水処理層4の形成により、フィン材1に親水持続性、加工性が付与される。なお、親水処理層4の形成は、シリカ系多孔体微粒子4aを水溶性のカルボキシル基含有高分子4bの水系溶液に分散させることによって塗料化し、この塗料を、下地処理層3に塗布、焼付けすることによって行われる。また、親水処理層4は、シリカ系多孔体微粒子4aと水溶性のカルボキシル基含有高分子4bの混合物に加えて、塗膜中に塗装性や外観等その他付加的な特性を付与するための薬剤を含有してもよい。塗装性を付与する薬剤としては、アセチレングリコール等の界面活性剤があり、例えば、日信化学工業(株)製のサーフィノール(登録商標)等が挙げられる。その他付加的な特性を付与する薬剤としては、着色して意匠性を付与する顔料があり、例えば、大日精化工業(株)製のアクアファインカラー(AFブルーE−2B)等が挙げられる。
潤滑処理層5は、水に溶出する樹脂、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールからなり、膜厚0.05〜1μmで形成される。この潤滑処理層5の形成は、水に溶出する樹脂の水系溶液を親水処理層4に塗布、焼付けすることによって行われる。
(1)アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板2の表面に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等を施すことにより、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる耐食性皮膜3aを形成する。ここで、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等は、基板2に化成処理液をスプレー等により塗布することで行われる。その塗布量としては、CrまたはZr換算で1〜100mg/m2の範囲で塗布するのが好ましく、形成される膜厚としては、10〜1000Åとするのが好ましい。また、耐食性皮膜3aを形成する前に、基板2の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、基板2の表面を予め脱脂するのが好ましい。脱脂により基板2と下地処理層3との密着性が向上する。
(4)形成された親水処理層4の表面に、水に溶出する樹脂(水溶性樹脂)の水系溶液を塗布した後、焼付けを行い、潤滑処理層5を形成する。塗布方法は、バーコータ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、潤滑処理層5の膜厚が0.05〜1μmとなるように適宜設定(調製)する。焼付け温度(アルミニウム板の到達温度)は、塗布する水系溶液によって、適宜設定するが、一般に100℃〜200℃の範囲で行う。
親水持続性、除霜性および再着霜防止性については、親水性(着除霜サイクル後)によって評価した。
親水性(着除霜サイクル後)は、−10℃の冷却されたボックス表面にフィン材を1時間貼り付け、保持してフィン材表面に霜を形成させ、その後、50℃で10分間融解する処理を1サイクルとし、フィン材に15サイクル実施後、純水滴下時の接触角をゴニオメータにて測定することにより評価した。
測定された接触角が10°以下である場合を非常に好ましい状態(○)、接触角が10°〜30°の場合を好ましい状態(△)とし、30°を超える場合を好ましくない状態(×)とし、(○)および(△)の状態を合格とした。
加工性は、フィン材1にドローレス加工(図2参照)およびドロー加工(図3参照)を施してフィン10を作製し、連続1万ショットを実施後のフィン10のカラー部10aの成形性を目視にて確認することによって評価した。
成形後のフィン10のカラー部10aの内面に焼きつき等の成形不具合が確認されない場合を合格(○)とし、成形不具合が確認される場合を不合格(×)とした。なお、ドローレス加工およびドロー加工の少なくとも一方で合格(○)の場合を、加工性において合格(○)とした、
耐食性は、JIS Z 2371に準じ、塩水噴霧試験をフィン材に200時間実施した際の腐食面積率に応じたレイティングナンバーにて評価した。
レイティングナンバーが9.5以上の場合を合格(○)とし、レイティングナンバーが9.5未満の場合を不合格(×)とした。
2 基板
3 下地処理層
3a 耐食性皮膜
3b 疎水性塗膜層
4 親水処理層
4a シリカ系多孔体微粒子
5 潤滑処理層
Claims (3)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、
前記基板の表面に形成され、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性皮膜、および、疎水性樹脂からなる疎水性塗膜層の少なくとも一層から構成される下地処理層と、
前記下地処理層の表面に形成され、平均粒径が0.1〜10μmでありかつ細孔直径が1〜50nmであるシリカ系多孔体微粒子と水溶性のカルボキシル基含有高分子の混合物を含む塗膜で構成される親水処理層とを備え、
前記親水処理層における前記シリカ系多孔体微粒子の付着量が10〜10000mg/m2であることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 前記親水処理層における前記カルボキシル基含有高分子の前記シリカ系多孔体微粒子に対する含有比率が10〜50質量%であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記親水処理層の表面に、水に溶出する樹脂からなる潤滑処理層をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
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