JP2013036733A - 撥水性基材、熱交換器、及び撥水性基材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撥水性基材10は、表面に疎水性を有する基材からなる。基材の表面には、多数の突起12を含む凹凸部が形成されている。凹凸部は、凹部の断面が75nm〜100nmの範囲に含まれる幅寸法Dとなるように形成されている。
【選択図】図1
Description
基材の表面には、多数の凹凸部が形成されており、
凹凸部には、疎水性被膜が形成されていることを特徴とする。
以下、本発明を適用する第1実施形態について図1〜図14を参照して説明する。図1は第1実施形態に係る疎水性被膜が形成された撥水性基材10の一部を示す模式図である。図2(a)〜(c)は、撥水性基材10において、凝縮水が発生した際の撥水作用を説明するための模式図である。
CF3(CF2)nCH2CH2−Si(OR)3
RはCH3、C2H5、CH2CH2CH3である。なお、n=3〜9である。
(第1工程:ベーマイト処理)
アルミニウム製板材をアセトンに浸漬して表面清浄化を行い、沸騰する純水中に5分以上、浸漬させた。次に、取り出したアルミ板を冷却後、超純水を吹きかけて洗浄し、窒素ガスを吹きかけて乾燥させた。これにより、アルミ板表面に水酸基を生成させた。なお、沸騰水中にジエタノールアミン等のアミン類を添加してもよい。ベーマイト処理は、アルミニウム製板材を水蒸気に暴露することによっても行うことができる。
(第2工程:製膜処理)
ODS(octadecyltrimethoxysilane)25mMの水飽和キシレン溶液に、第1工程にて表面をベーマイト化したアルミ板を室温(20℃)で2日浸積した。
(第3工程:製膜処理の後処理)
第2工程にて製膜処理を行ったアルミ板をアセトンにて洗浄した後、80℃にて1時間乾燥させた。
(第2工程:製膜処理)
FAS17(perfluorodecyltriethoxylsilane)25mMの水飽和1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(F6xy)溶液に、第1工程にて表面をベーマイト化した基材を室温(20℃)で2日浸積した。なお、FAS17(perfluorodecyltrimethoxylsilane)を用いても同様な結果が得られる。
(第1工程:ベーマイト化基材作製工程)
ベーマイト化基材作製工程は、アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる所定の温度の水に約5分間浸漬して、アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成する工程である。
(第2工程:FAS被覆工程)
FAS(フッ化アルキルシラン)被覆工程は、FASを含む溶液にベーマイト化基材を浸漬してベーマイト化基材にFAS被覆を形成する工程である。
(第3工程:熱処理工程)
熱処理工程は、第2工程でFAS被覆されたベーマイト化基材を、真空中または窒素雰囲気中で100℃〜300度の範囲に含まれる所定の温度に加熱する工程である。この熱処理工程では、一定温度で30分以上ベーマイト化基材を加熱する。
(第1工程:ベーマイト化基材作製工程)
ベーマイト化基材作製工程は、アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる所定の温度の水に浸漬して、アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成する工程である。
(第2工程:FAS被覆工程)
FAS被覆工程は、FASを含む気体とベーマイト化基材とを接触させた状態で、100℃〜300度の範囲に含まれる所定の温度に加熱して、ベーマイト化基材にFAS被覆を形成する工程である。この第2工程は、加熱気化させたFAS蒸気にベーマイト化基材をさらす蒸気暴露工程である。
(第1工程:ベーマイト化基材作製工程)
ベーマイト化基材作製工程は、アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる所定の温度の水に約5分間浸漬して、アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成する工程である。
(第2工程:アルキルシラン被覆工程)
アルキルシラン被覆工程は、アルコキシアルキルシランを含む溶液にベーマイト化基材を浸漬してベーマイト化基材にアルキルシラン被覆を形成する工程である。
(第3工程:熱処理工程)
熱処理工程は、第2工程でアルキルシラン被覆されたベーマイト化基材を、真空中または窒素雰囲気中で100℃〜300℃の範囲に含まれる所定の温度に加熱する工程である。この熱処理工程では、一定温度で30分以上ベーマイト化基材を加熱した。
(第1工程:ベーマイト化基材作製工程)
ベーマイト化基材作製工程は、アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる所定の温度の水に約5分間浸漬して、アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成する工程である。
(第2工程:FAS被覆工程)
FAS(フッ化アルキルシラン)被覆工程は、FASを含む溶液にベーマイト化基材を浸漬してベーマイト化基材にFAS被覆を形成する工程である。具体的なFASとしてはperfluorooctyltrimethoxylsilane(C6F13C2H2Si(OCH3)3、本願ではFAS13と略称する)、perfluorhexyltrimethoxylsilane(C4F9C2H2Si(OCH3)3、本願ではFAS9と略称する)の25mM水飽和水飽和1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(F6xy)溶液に第1工程にて表面をベーマイト化したアルミ板を室温(20℃)で2日浸積した。
(第3工程:熱処理工程)
熱処理工程は、第2工程でFAS被覆されたベーマイト化基材を、真空中または窒素雰囲気中で100℃〜300℃の範囲に含まれる所定の温度に加熱する工程である。この熱処理工程では、一定温度で30分以上ベーマイト化基材を加熱した。
・着霜運転時において、
空気側条件として
乾球温度=2±0.3℃、湿球温度=1±0.3℃、
前面風速=0.8±0.01m/s、
冷媒側条件として
冷媒入口温度=−7.4±0.6℃、冷媒流量=10±0.5L/MIN、
・除霜運転時において、
空気側条件として
前面風速=0m/s、
冷媒側条件として
冷媒入口温度=13±2℃、冷媒流量=2±0.5L/MIN、
・試験サイクル
着霜条件で熱交換器の通風抵抗が100Paまで上昇した時点で終了し、除霜運転6分とし、
以下、繰り返すものとしとした。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
11…基部
12…突起(凹凸部)
13…疎水性被膜
100…熱交換器
111…チューブ
112…フィン
Claims (10)
- 表面に疎水性を有する基材からなる撥水性基材であって、
前記基材の表面には、多数の凹凸部が形成されており、
前記凹凸部には、疎水性被膜が形成されていることを特徴とする撥水性基材。 - 前記凹凸部は、凹部断面の幅寸法が75nm〜100nmの範囲のものを含むように形成されることを特徴とする請求項1に記載の撥水性基材。
- 前記疎水性被膜は、アルキルシランまたはフッ化アルキルシランからなる分子膜によって構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撥水性基材。
- 前記凹凸部の表面と前記疎水性被膜は、共有結合によって結合されてい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撥水性基材。
- 前記凹凸部は、アルミ酸化物であるベーマイトで構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の撥水性基材。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の撥水性基材を、内部に冷媒が流れるチューブまたは当該チューブと一体に設けられるフィンを形成する部材に用いることを特徴とする熱交換器。
- アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる温度の水あるいは水蒸気に接触させて、前記アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成するベーマイト化基材作製工程と、
アルキルシランまたはフッ化アルキルシランを含む溶液に前記ベーマイト化基材を浸漬して前記ベーマイト化基材にアルキルシランまたはフッ化アルキルシラン被覆を形成する被覆工程と、
前記アルキルシランまたはフッ化アルキルシラン被覆された前記ベーマイト化基材を100℃〜300℃の範囲に含まれる温度に加熱する熱処理工程と、を有することを特徴とする撥水性基材の製造方法。 - 前記熱処理工程は、室温における相対湿度が5%未満である低湿度雰囲気で前記ベーマイト化基材を前記加熱することを特徴とする請求項7に記載の撥水性基材の製造方法。
- 前記熱処理工程は、窒素雰囲気、不活性ガス雰囲気、または真空雰囲気で前記ベーマイト化基材を前記加熱することを特徴とする請求項7に記載の撥水性基材の製造方法。
- アルミニウム製基材を80℃〜200℃の範囲に含まれる温度の水あるいは水蒸気に接触させて、前記アルミニウム製基材の表面にベーマイトを形成するベーマイト化基材作製工程と、
アルキルシランまたはフッ化アルキルシランを含む気体と前記ベーマイト化基材とを接触させながら、100℃〜300℃の範囲に含まれる温度に加熱して、前記ベーマイト化基材に被覆を形成する被覆工程と、を有することを特徴とする撥水性基材の製造方法。
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