JP2013204887A - 熱交換器用フィン及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】親水性が劣化して結露や着霜による通風抵抗の増大、熱交換効率の低下が生じるまでの期間を延長することが可能な熱交換器用フィンを提供する。
【解決手段】熱交換器１のフィン４はフィン基材４ａ上に形成された多層塗膜構造１０を備える。多層塗膜構造１０はフィン基材４ａ表面に親水性塗膜１１を形成した後、親水性塗膜１１表面に水溶性塗膜１２と新たな親水性塗膜１１とを交互に形成して少なくとも二層の親水性塗膜１１の間に水溶性塗膜１２を有する構造を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器用フィン及び熱交換器に関する。

従来、例えば空気調和機の蒸発器といった熱交換器において、空気中の水蒸気が凝縮することにより熱交換器のフィン表面に水滴が付着して所謂結露したり、その水滴が霜になり所謂着霜したりすることが懸念されている。これにより、それら水滴及び霜がフィン表面における熱交換を阻害するとともに熱交換器のフィンの隙間が狭くなり、その隙間を通る空気の抵抗（通風抵抗）が増大する。その結果、フィンの間を通過する空気の量が減少して熱交換器の熱交換効率が低下することが問題となっていた。熱交換器に生じた霜や氷を除去するために除霜運転を実行するという対策も取られているが、除霜運転のために余計なエネルギーを消費してしまうという課題もあった。

そこで、熱交換器のフィン表面に親水性の高い塗装を施すという対策が提案された。これにより、フィン表面において水滴が流れ落ちる作用を高めたり、霜が付着するまでの時間を延長させたりしている。このような対策が施された従来の熱交換機用フィンが特許文献１に開示されている。

親水性塗膜の経時劣化は主に塗膜自体の劣化や塗膜表面に大気中の塵埃や油分などが付着することによる汚染、フィン材自体の劣化により進行する。特許文献１に記載された従来の熱交換機用フィンは基材上に親水性層を形成し、更にその上に所定の摩擦係数を有する潤滑層を形成している。これにより、熱交換器フィン材の親水性塗膜の防汚性、防錆性を高めるとともに親水性の持続期間を長期化するといった対策が取られている。

特開２０１０−１５５４４１号公報

しかしながら、上記従来の熱交換器用フィンのように防汚性を付与した場合でも親水性塗膜の劣化は徐々に進行することが問題となっていた。そして、汚染が進行した後に親水性が回復することはない。熱交換器を用いた機器は一般的に長期間使用されることが多い。高い熱交換効率を維持し続けるために熱交換器用フィン表面の親水性の持続に関して更なる改良が必要であることが課題となっていた。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、塵埃や油分などの汚染物質が親水性塗膜表面に堆積することで親水性が劣化し、結露や着霜による通風抵抗の増大、熱交換効率の低下が生じるまでの期間を延長することが可能な熱交換器用フィン及び熱交換器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の熱交換器用フィンは、フィン基材上に形成された多層塗膜構造を備え、前記多層塗膜構造が前記フィン基材表面に親水性塗膜を形成した後、前記親水性塗膜表面に水溶性塗膜と新たな親水性塗膜とを交互に形成して少なくとも二層の前記親水性塗膜の間に前記水溶性塗膜を有する構造を含むことを特徴としている。

多層塗膜構造の表面に形成された親水性塗膜は劣化のない初期状態において塗膜表面に付着した水を濡れ広がらせて塗膜表面から排除する機能、すなわち排水性能を有する。一方、塗膜表面に塵埃や油分などの汚染物質が付着することにより塗膜の親水性の低下が進行すると、排水性能も同様に低下する。そして、親水性塗膜は塗膜表面において水の付着、排水が繰り返し起こることにより徐々に親水性の成分が水中に微量に溶解してゆく。これにより、一定の時間が経過した後に親水性塗膜の一部で膜厚が薄くなり、その下層の塗膜が表出する箇所が生じる。

本発明の構成によれば、多層塗膜構造表面の親水性塗膜の直下に水溶性塗膜を形成しているので、水溶性塗膜が付着した水に溶解するようになっている。水に溶解した水溶性塗膜はその直ぐ下層の親水性塗膜の排水性能により親水性塗膜表面から水とともに除去される。水に溶解した水溶性塗膜が除去される際、水溶性塗膜の上層に残存していた親水性塗膜も汚染物質とともに剥離、除去される。水溶性塗膜がきれいに除去されると表面から数えて三層目に形成されていた親水性塗膜が表出し、排水性能が回復する。さらに、その下層に水溶性塗膜と新たな親水性塗膜とが交互に形成されている場合、上記と同様の作用が繰り返される。

また、上記構成の熱交換器用フィンにおいて、前記多層塗膜構造が前記水溶性塗膜表面に形成した保護膜を有することを特徴としている。

水溶性塗膜の表面に例えばディップコート法などの塗膜形成方法を用いて親水性塗膜を形成する場合、水溶性塗膜が親水性塗料の溶媒中に溶解、流出することが懸念される。本発明の構成によれば、水溶性塗膜表面に保護膜を形成することにより水溶性塗膜の溶解が妨げられる。

また、上記構成の熱交換器用フィンにおいて、前記多層塗膜構造が複数種類の前記親水性塗膜を有することを特徴としている。

例えば、金属性のフィンをロウ付け処理で接続する際、ロウ材が含有するフラックスの影響で金属フィンの表面に親水性の層が形成される場合がある。本発明の構成によれば、その親水性層が多層塗膜構造の最下層の親水性塗膜として採用される。

また本発明では、熱交換器が上記熱交換器用フィンを備えることとした。この構成によれば、熱交換器のフィン表面において表層の親水性塗膜の剥離と、その下層の水溶性塗膜の溶解とが生じて、さらにその下層の新たな親水性塗膜の表出とが繰り返され、排水性能が回復する。

本発明の構成によれば、熱交換器用フィンの表面における親水性の持続時間が長期化し、排水性能の維持時間も長期化する。したがって、塵埃や油分などの汚染物質が親水性塗膜表面に堆積することで親水性が劣化し、結露や着霜による通風抵抗の増大、熱交換効率の低下が生じるまでの期間を延長することが可能な熱交換器用フィン及び熱交換器を提供することができる。

本発明の第１実施形態の熱交換器を示す外観概略図である。 本発明の第１実施形態の熱交換器のフィン表面付近を示す断面図である。 本発明の実施例１の熱交換器のフィン表面付近を示す断面図である。 本発明の実施例１及び各比較例の接触角の経時変化を示すグラフである。 本発明の実施例１及び各比較例の保水率の経時変化を示すグラフである。 本発明の実施例１及び各比較例の初期状態と経年劣化後との接触角の比較を示すグラフである。 本発明の実施例１及び比較例１の着霜時間及び除霜時間の比較を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の熱交換器のフィン表面付近を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づき説明する。

最初に、本発明の第１実施形態の熱交換器について、図１を用いてその構造の概略を説明する。図１は熱交換器の外観概略図である。なお、以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向として説明する。

熱交換器１は、図１に示すように２本のヘッダパイプ２と、複数の偏平チューブ３と、フィン４とを備えている。

ヘッダパイプ２、偏平チューブ３及びフィン４は熱伝導性が比較的高く安価であり、加工性が良好であるなどのメリットを有している例えばアルミニウム、アルミニウム合金で形成されている。これらの構成要素の材料はアルミニウムやアルミニウム合金に限定されるわけではなく、その他、金、銅などといった熱伝導性が比較的高い金属を任意に用いても良いし、要素ごとに材料を替えても良い。

２本のヘッダパイプ２は図１においてＹ方向に延び、Ｘ方向に所定の間隔を空けて平行に配置されている。２本のヘッダパイプ２は各々配管部５を介して不図示の異なる配管に連結されている。ヘッダパイプ２は冷媒が流通可能なように内部に流路が形成され、配管部５に連通している。

複数の偏平チューブ３は図１においてＸ方向に延び、Ｙ方向に所定の間隔を空けて平行に配列されている。各偏平チューブ３は図１におけるＸ方向両端が２本のヘッダパイプ２各々に連結されている。偏平チューブ３は冷媒が流通可能なように内部に流路が形成され、ヘッダパイプ２に連通している。

各偏平チューブ３は図１におけるＹ方向の厚みに対して紙面奥行き方向の幅が広い偏平な形状を有している。偏平チューブ３は図１におけるＹ方向に沿った（Ｘ方向から見た）断面形状及び断面面積が等しい複数の流路を有し、それら複数の流路が紙面奥行き方向に配列されている。

フィン４は図１におけるＹ方向に隣り合う偏平チューブ３どうしの間に配置されている。フィン４は平板を波形状（コルゲート形状）に成形した部材である。波形状をなすフィン４は図１における山の頂部が上側の偏平チューブ３に接触し、谷の底部が下側の偏平チューブ３に接触するように設けられている。フィン４は波形状をなすことにより外部空気との接触面積が広くなる。なお、フィン４は波形状をなすコルゲートフィンのほか、例えばプレートフィンやルーバーフィンなど他の形状で構成されていても良い。

ヘッダパイプ２、偏平チューブ３及びフィン４は各々ロウ付け処理により接続されている。これにより、熱交換器１の内部を流通する冷媒の漏洩を防止することができ、偏平チューブ３とフィン４との間の熱伝導の効率を高めることができる。なお、各々ロウ付け処理に代えて、溶射処理や熱拡張、溶接などの接続処理方法を用いて各構成要素を連結しても良い。

上記構成の熱交換器１に対して一方の配管部５から冷媒を注入すると、その配管部５に連結されたヘッダパイプ２内部に冷媒が流通する。ヘッダパイプ２内部を流通する冷媒は続いて複数の偏平チューブ３各々の内部に流入する。偏平チューブ３内部を流通する冷媒は偏平チューブ３及びフィン４を介して熱交換器１の外部の空気と熱交換を行う。例えば、熱交換器１を蒸発器として用いる場合、冷媒は外部の空気から熱を奪う。一方、熱交換器１を凝縮器として用いる場合、冷媒は外部の空気に対して熱を放出する。

熱交換器１は、例えば空気調和機に用いられる熱サイクルの室外側ユニットの熱交換器（蒸発器）や冷却庫の冷却装置の蒸発器として用いられる。このとき、熱交換器１の表面の温度が外部の空気の露点よりも低くなると、熱交換器１の表面に結露が発生する。熱交換器１の表面の温度がさらに低くなると、結露した水分が凍結し霜が発生（着霜）する。このような着霜が発生すると、フィン４の隙間が霜で埋まって狭くなり、空気の流れが阻害される可能性が高くなる。その結果、熱交換器１の熱交換効率が低下する虞がある。

このような課題を解決するため、本実施形態の熱交換器１はフィン４の基材上に多層塗膜構造を備えている。

続いて、フィン４の詳細な構造について、図１に加えて図２を用いて説明する。図２は熱交換器１のフィン４の表面付近を示す断面図である。

フィン４は、図２に示すようにそのフィン基材４ａ上に多層塗膜構造１０を備えている。多層塗膜構造１０は複数の親水性塗膜１１と複数の水溶性塗膜１２とを有している。なお以下、複数の親水性塗膜１１と複数の水溶性塗膜１２との個々の塗膜に対して「ａ」、「ｂ」、「ｃ」の識別記号を付して説明する場合と、それらを特に限定する必要がないときに親水性塗膜１１、水溶性塗膜１２と総称して説明する場合とがある。

複数の親水性塗膜１１のうち第１親水性塗膜１１ａはフィン基材４ａの表面に直接形成されている。そして、この第１親水性塗膜１１ａの表面に対して、第１水溶性塗膜１２ａ、第２親水性塗膜１１ｂ、第２水溶性塗膜１２ｂ、第３親水性塗膜１１ｃの順に塗膜を形成している。すなわち、第１親水性塗膜１１ａの表面に水溶性塗膜１２と新たな親水性塗膜１１とを交互に形成している。

なお、多層塗膜構造１０は少なくとも二層の親水性塗膜１１の間に水溶性塗膜１２を有する構造を含んでいれば良い。すなわち、多層塗膜構造１０は最小の構造において第１親水性塗膜１１ａ、第１水溶性塗膜１２ａ及び第２親水性塗膜１１ｂを有する。さらに、第３親水性塗膜１１ｃの外側に第３水溶性塗膜、第４親水性塗膜の順に交互に次々と塗膜を形成しても良い。水溶性塗膜及び親水性塗膜の積層回数に制限はなく、処理コストなどを考慮して積層回数を決定することが好ましい。

親水性塗膜１１は水溶性塗膜１２表面に積層する場合、有機系の親水性塗料を用いることが望ましい。親水性塗膜１１は熱交換器１において積層する場合、例えば関西ペイント社製ＳＸ−０１などの親水性塗料を用いることができる。水溶性塗膜１２は水溶性樹脂から構成され、例えばポリアクリル酸系、ポリエチレンオキシド系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系などの水溶性樹脂を用いることができる。

フィン４上に多層塗膜構造１０を形成する時期に関して、プレコート処理とポストコート処理との二通りの工程を採用することができる。プレコート処理はフィン４の形状を成形する前の金属材料を展伸するときに製膜処理を行なう。ポストコート処理はフィン４を熱交換器１として組み立てた後に製膜処理を行なう。本実施形態に係る熱交換器１はポストコート処理を採用しているが、プレコート処理を採用することも可能である。

フィン４上に多層塗膜構造１０を形成する方法としてはディップコート法を採用している。なお、ディップコート法のほかに、スプレーコート法などの塗膜形成方法を採用することもできる。また、プレコート処理においてはバーコーターによる塗膜形成方法を採用することもできる。

続いて、本実施形態の熱交換器１の実施例１について、図３を用いてその構成を詳細に説明する。図３は実施例１の熱交換器１のフィン４表面付近を示す断面図である。

実施例１の熱交換器１はフィン４上に図３に示す多層塗膜構造１０を備えている。多層塗膜構造１０はフィン基材４ａの表面に直接形成された第１親水性塗膜１１ａ上に水溶性塗膜１２と、第２親水性塗膜１１ｂとを備えている。水溶性塗膜１２の表面には保護膜１３が形成されている。多層塗膜構造１０の形成にはディップコート法を採用している。以下、ディップコート法による多層塗膜構造１０の形成工程を説明する。

まず、熱交換器１を６０℃の温度の市販の強アルカリ脱脂剤（例えば日本パーカライジング社製脱脂剤）の２％溶液中に２分間浸漬することにより脱脂処理を行う。この脱脂処理により、金属材料表面の油分などの汚れを除去し、後に形成する第１親水性塗膜１１ａを滑らかな均一な塗膜で形成することができる。脱脂処理の後、上水または純水により水洗して脱脂剤を洗い流す。

次に、脱脂処理が施された熱交換器１を７０℃の温度の市販の化成処理剤溶液（例えば日本パーカライジング社製化成剤をｐＨ４に調整したもの）中に２分間浸漬することによって化成処理を実施してジルコニア酸化物皮膜による下地膜を形成する。この下地膜によりフィン４に耐食性、耐錆性などを付与する。下地膜の形成方法はこのような酸による化成処理に限らず、エッチング、酸化、金属蒸着などの方法を用いて下地膜を形成しても良い。化成処理後、純水により水洗して化成処理剤を洗い流す。

下地処理を実行した後、第１親水性塗膜１１ａの形成を実行する。熱交換器１を親水性塗料（例えば関西ペイント社製ＳＸ−０１など）中に浸漬して引き上げた後、膜厚１μｍになるように膜厚管理を行う。膜厚の管理は親水処理前後での重量変化量により管理する。重量管理を行う方法としては、親水性塗料の固形分濃度及び密度、熱交換器１の表面積からウェット時の塗布重量を算出し（ＳＸ−０１の場合、１．２ｇ／ｍ²）、その重量を初期重量から増加した重量として合算する。

フィン４に親水性塗料が多く残留している場合には遠心力等を用いて余分な塗料を十分に除去して重量測定し、所望の膜厚に相当する重量になるようにする。重量の重量が所望の膜厚に相当する重量に満たない場合には再び親水性塗料中に浸漬し、所望の膜厚に相当する重量になるようにする。所望の膜厚に相当する重量に調整した後、熱交換器１を１００℃の乾燥装置内で１０分間焼成させる。この工程により親水性塗料が膜化する。

熱交換器１を冷却させた後、水溶性塗膜１２の形成を実行する。水溶性塗膜は例えば水溶性ＰＶＡ系樹脂塗料を用いて形成する。熱交換器１を水溶性樹脂塗料中に浸漬し、第１親水性塗膜１１ａのときと同様の方法で膜厚０．５μｍになるように膜厚調整を実行する。そして、熱交換器１を１２０℃の乾燥装置内で２０分間乾燥させる。この工程により水溶性塗料が膜化する。

水溶性塗膜１２を形成した後、その表面に新たに第２親水性塗膜１１ｂを形成するためにそのまま親水性塗料のディップコートを実行すると水溶性塗膜１２が親水性塗料中に溶解、流出してしまう可能性がある。このため、ディップコートで第２親水性塗膜１１ｂを形成する場合、水溶性塗膜１２の表面に対して保護膜１３を形成する工程を導入する。

保護膜１３の形成は水溶性塗膜１２の種類により適切な方法をとる必要がある。本実施例の場合、形成された水溶性塗膜１２の表面部位の水酸基を一部アセタール化して保護膜１３を形成する。水溶性塗膜１２の表面部位のアセタール化ではｐＨ４に調整した保護剤をスプレーコートにより熱交換器１表面に全方向から塗布し、２分間静置して保護膜１３を形成する。保護膜１３の形成後、熱交換器１を１０秒間純水に浸漬させて未反応の保護剤を除去し、８０℃の乾燥装置内で３０分間乾燥させる。

熱交換器１を冷却させた後、再びディップコートにより第２親水性塗膜１１ｂの形成を実行する。第２親水性塗膜１１ｂの形成は第１親水性塗膜１１ａのときと同様の方法でなされ、熱交換器１を親水性塗料に浸漬後１μｍの膜厚に調整して１００℃の乾燥装置内で１０分間焼成させる。

以上の手順により、フィン基材４ａ上に多層塗膜構造１０が形成された熱交換器１を得ることができる。

続いて、多層塗膜構造１０の親水性の持続効果について、図４を用いて説明する。図４は実施例１及び各比較例の接触角の経時変化を示すグラフである。

上記実施例１の熱交換器１と同様の工程で二層の親水性塗膜１１の間に水溶性塗膜１２を有する多層塗膜構造１０をアルミニウム板材上に形成したサンプルを作成した（以下図４に係る説明において実施例１と称する）。さらに、比較例として、未処理のアルミニウム板材のサンプル（同様に比較例１と称する）と、アルミニウム板材上に単層の親水性塗膜を形成したサンプル（同様に比較例２と称する）とを作成した。

これら３種類のサンプルを汚染物質（５ｗｔ％パルミチン酸および５ｗｔ％ヘキサデカノール）雰囲気に１時間曝露した後、１Ｌ／ｍｉｎの流水に４時間浸漬させ、８０℃の乾燥装置内で１６時間乾燥させる試験を２０サイクル実施した。この汚染サイクル試験は１０年分相当の汚染加速を想定して実施しており、１サイクルごとに半年分相当の汚染と乾湿条件を再現するものである。

１サイクルごとに各サンプルの乾燥重量を精密天秤で測定することにより塗膜の残存量を評価した。また、親水性を表す指標のひとつとして扱われる表面の液滴の接触角をゴニオメータで各サンプルにつき５点測定して評価した。接触角の評価結果を図４に示した（塗膜残存量の結果は図示せず）。図４の横軸はサイクル数を表し、縦軸は接触角を表している。図４から以下のことを理解することができる。

比較例１のアルミニウム板材について、乾燥重量の変化はほとんど見られなかった。接触角は初期状態の６９．５度から５サイクル目で１１０度程度まで上昇し、その後１１０度程度で一定のまま推移した。比較例２のアルミニウム板材について、乾燥重量は１サイクルごとに減少し、１１サイクル以降は初期重量程度まで漸近した。接触角は初期状態の１３度程度から８サイクル目で９０度程度まで上昇し、その後９０度程度で一定のまま推移した。

これらに対して、実施例１のアルミニウム板材について、乾燥重量は初期状態から２０サイクル目まで減少を続けた。接触角は１２サイクル目まで比較例２と同様であったが、１３サイクル目で１８度まで減少して親水性が回復した。その後、接触角は２０サイクル目にかけて再び９０度程度まで上昇した。以上の評価結果から、実施例１のようにアルミニウム板材上に多層塗膜構造１０を形成することにより親水性の持続時間を長期化させることができることが分かった。

続いて、多層塗膜構造１０の排水性能の評価について、図５及び図６を用いて説明する。図５は実施例１及び各比較例の保水率の経時変化を示すグラフ、図６は実施例１及び各比較例の初期状態と経年劣化後との接触角の比較を示すグラフである。

経時劣化後の排水性能を検証するために、偏平チューブとコルゲートフィンによって構成される面の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの小型熱交換器に対して前記実施例１の熱交換器１と同様の工程で多層塗膜構造１０を形成した熱交換器サンプル（以下図５及び図６に係る説明において実施例１と称する）と、未処理の熱交換器サンプル（同様に比較例１と称する）と、単層の親水性塗膜を形成した熱交換器サンプル（同様に比較例２と称する）とを作成した。これら３種類の熱交換器サンプルに関して排水性能を評価した。

排水性能の評価は初期状態と、１０年分相当の汚染加速を行った後の状態との保水率を比較することにより実施した。汚染処理はアルミニウム板材を用いた親水性持続評価と同様に汚染物質（５ｗｔ％パルミチン酸および５ｗｔ％ヘキサデカノール）雰囲気に曝露することにより実施した。

排水性能の評価では最初に、熱交換器サンプルをそれぞれ上水中に浸漬させ、水中より引き上げた後に測定した重量を初期重量と設定した。初期重量から乾燥状態の熱交換器重量を差し引くことで、初期保水量を算出することができる。次に、引き上げた状態からの経過時間毎に重量を測定し、乾燥状態の熱交換器重量を差し引くと各経過時間での保水量を算出することができる。そして、経過時間ごとの保水率（（各経過時間の保水量／初期保水量）×１００）を比較評価した。

排水性能を表す指標のひとつとして扱われる保水率の初期の評価結果を図５に示した。図５の横軸は浸漬引上げ後からの経過時間を表し、縦軸はその時間における保水率を表している。図５によれば、実施例１及び比較例２の排水速度（２０秒経過時までの保水率の変化を示す線の傾き）及び保水率は比較例１と比較して改善されていることが分かる。

また別の排水性能を表す指標のひとつとして扱われる熱交換器表面の液滴の接触角の評価結果を図６に示した。図６は各熱交換器サンプルにおける初期状態の接触角と経年劣化後（１０年相当の汚染試験を実施した後）の接触角とを横方向に延びる棒グラフで表している。図６によれば、接触角は初期状態において実施例１と比較例２とでほぼ同等であるのに対して、経年劣化後において実施例１のほうが比較例２よりも接触角が大きくなっておらずに劣化が少ないことが分かる。以上の評価結果から、実施例１のように熱交換器に多層塗膜構造１０を形成することにより排水性能の維持時間を長期化させることができることが分かった。

続いて、多層塗膜構造１０の着霜、除霜への影響について、図７を用いて説明する。図７は実施例１及び比較例１の着霜時間及び除霜時間の比較を示すグラフである。

多層塗膜構造１０を形成した熱交換器サンプル（実施例１）と未処理の熱交換器サンプル（比較例１）とをエアコンに搭載して着霜時間及び除霜時間を評価した。エアコンはシャープ製既成品を使用し、室外機に同形状、同サイズの実施例１及び比較例１の熱交換器を搭載した。そして、乾球温度２℃、湿球温度１℃の一定環境内にて測定を実施した。

着霜時間及び除霜時間の評価結果を図７に示した。図７は各熱交換器サンプルにおける着霜時間と除霜時間とを横方向に延びる棒グラフで表している。なお、着霜時間とは、エアコンを運転した際に室外機搭載の熱交換器のフィンの７０％が霜により埋まってしまうまでの時間（熱交換器を通過する空気量測定値が７０％低下した時間）を表している。また、除霜時間とは、エアコンの除霜機能が完了した時間を表している。

図７によれば、実施例１のように多層塗膜構造１０を形成することで着霜時間の延長、除霜時間の短縮が実現できていることが分かる。着霜時間が延長した理由としては、排水性能が向上したことによりフィン４表面で結露により生じた着霜の原因となる水滴の排出が促進されたことに起因する。また、除霜時間が短縮した理由も同様に、水滴の排出が促進されたことにより冷媒温度の上昇だけでなく、水による霜の融解も促進されたことに起因すると考えられる。

以上の結果から、実施例１のように熱交換器に多層塗膜構造１０を形成することにより着霜を抑制する作用と除霜を促進する作用とが得られることが明確になった。

上記のように、熱交換器１のフィン４は、フィン基材４ａ表面に第１親水性塗膜１１ａを形成した後、第１親水性塗膜１１ａ表面に水溶性塗膜１２と新たな第２親水性塗膜１１ｂとを交互に形成した二層の親水性塗膜１１の間に水溶性塗膜１２を有する多層塗膜構造１０を備えている。これにより、フィン４の表層の第２親水性塗膜１１ｂが劣化しても、その直下の水溶性塗膜１２が露出することで水に溶融してきれいに除去され、第１親水性塗膜１１ａが表出して排水性能が回復する。したがって、熱交換器１のフィン４表面における親水性の持続時間が長期化し、排水性能の維持時間も長期化する。そして、着霜を抑制する作用と除霜を促進する作用とを向上させることができる。

また、多層塗膜構造１０が水溶性塗膜１２表面に形成した保護膜１３を有するので、例えばディップコート法などの塗膜形成方法を用いて親水性塗膜１１を形成する場合に水溶性塗膜１２の溶解を妨げることができる。例えば、水溶性塗膜１２の表面部位の改質により保護膜１３を形成することで短期間の浸水による水溶性塗膜１２の溶融を防止することができる。そして、例えば除霜時のドレイン水の排水などのように長期的な浸水が反復して行なわれた場合には水溶性塗膜１２が水に溶融する構造を得ることができる。

そして、本発明の上記実施形態の構成によれば、塵埃や油分などの汚染物質が親水性塗膜１１表面に堆積することで親水性が劣化し、結露や着霜による通風抵抗の増大、熱交換効率の低下が生じるまでの期間を延長することが可能な熱交換器１のフィン４及び熱交換器１を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態の熱交換器について、図８を用いて説明する。図８は熱交換器のフィン表面付近を示す断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図７を用いて説明した前記第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第２実施形態の熱交換器１は、図８に示すようにフィン４がそのフィン基材４ａ上に多層塗膜構造１０を備えている。多層塗膜構造１０はフィン基材４ａ表面側から順に第１親水性塗膜１１ｘ、第１水溶性塗膜１２ａ、第２親水性塗膜１１ｂ、第２水溶性塗膜１２ｂ、第３親水性塗膜１１ｃの塗膜を備えている。

ここで、例えばロウ付け処理に用いられるロウ材が含有するフラックスに親水性を付与することができる場合がある。そして、熱交換器１の各構成要素をロウ付け処理により接続することにより、ロウ材のフラックスを第１親水性塗膜１１ｘとして利用することができる。すなわち、第２親水性塗膜１１ｂ及び第３親水性塗膜１１ｃに対して、第１親水性塗膜１１ｘを異なる種類の塗膜として形成している。

この構成によれば、多層塗膜構造１０は例えばロウ材のフラックスからなる親水性層を多層塗膜構造１０の最下層の第１親水性塗膜１１ｘとして採用している。したがって、親水性塗膜１１の積層回数を最小限に抑制して多層塗膜構造１０を形成することができる。
その結果、熱交換器１のフィン４表面における親水性の持続時間を長期化させ、排水性能の維持時間も長期化させることができる多層塗膜構造１０を容易に得ることが可能になる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、熱交換器用フィン及び熱交換器において利用可能である。

１ 熱交換器
２ ヘッダパイプ
３ 偏平チューブ
４ フィン（熱交換器用フィン）
４ａ フィン基材
１０ 多層塗膜構造
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｘ 親水性塗膜
１２、１２ａ、１２ｂ 水溶性塗膜
１３ 保護膜

Claims (4)

1. フィン基材上に形成された多層塗膜構造を備え、
   前記多層塗膜構造が前記フィン基材表面に親水性塗膜を形成した後、前記親水性塗膜表面に水溶性塗膜と新たな親水性塗膜とを交互に形成して少なくとも二層の前記親水性塗膜の間に前記水溶性塗膜を有する構造を含むことを特徴とする熱交換器用フィン。
2. 前記多層塗膜構造が前記水溶性塗膜表面に形成した保護膜を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用フィン。
3. 前記多層塗膜構造が複数種類の前記親水性塗膜を有す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フィン。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した熱交換器用フィンを備える熱交換器。

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