JP2020098064A - Hydrophilic coating for heat exchanger fin material, aluminum fin material for heat exchanger, and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不凍タンパク質を含む熱交換器フィン材用親水性塗料とそれを備えた熱交換器用アルミニウムフィン材および熱交換器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrophilic paint for a heat exchanger fin material containing antifreeze protein, an aluminum fin material for a heat exchanger including the hydrophilic paint, and a heat exchanger.
寒冷地帯において冬季にエアーコンディショナーを使用すると、室外機のプレコートフィンに霜が付着することがある。霜が付着して成長し、霜がフィン間の隙間を閉塞すると、エアーコンディショナーの性能低下を招くこととなる。室外機に霜が付着した場合、一般的なエアーコンディショナーは、霜によるフィン間の閉塞を防止するために、霜取り運転を行うことによって霜の抑制を行っている。しかし、霜取り運転を行っている間、室内の暖房が停止状態となるため、エアーコンディショナーの快適性を損なうという問題がある。
従来から、熱交換器のフィンに霜を付きにくくするためにフィンの表面に撥水性の塗装を施し、霜の成長を遅くする技術が知られている。ところが、フィンに一旦霜が付いてしまった後に除霜運転を行うと、溶けた水が水滴となり、フィン間に水滴のブリッジを形成し、フィン間の通風抵抗が増大し、熱交換性能が低下する問題がある。
If an air conditioner is used in winter in cold regions, frost may adhere to the pre-coated fins of the outdoor unit. If frost adheres and grows, and the frost blocks the gaps between the fins, the performance of the air conditioner will be deteriorated. When frost adheres to the outdoor unit, a general air conditioner suppresses the frost by performing a defrosting operation in order to prevent the fins from being blocked by the frost. However, there is a problem that the comfort of the air conditioner is impaired because the heating of the room is stopped during the defrosting operation.
BACKGROUND ART Conventionally, there has been known a technique in which the surface of fins of a heat exchanger is coated with a water-repellent coating in order to prevent frost from forming on the fins of the heat exchanger, thereby slowing the growth of frost. However, if the defrosting operation is performed after the fins are once frosted, the melted water becomes water droplets, forming a bridge of water droplets between the fins, increasing the ventilation resistance between the fins and reducing the heat exchange performance. I have a problem to do.
従来、アンテナや電線表面への氷の付着を抑制する技術として、以下の特許文献1に記載の如く、物体表面への氷付着力を低減できるコーティング塗膜として、真菌由来の精製物としての不凍多糖を溶媒中に含む液状組成物を塗装する技術が知られている。
Conventionally, as a technique for suppressing the adhesion of ice to the surface of an antenna or an electric wire, as described in
特許文献1の記載では、アルミニウム板表面のアクリルウレタンコート層上に上述のコーティング塗膜を形成し、−4℃あるいは−8℃においてアクリルウレタンコート層上に付着生成した氷の付着力を測定している。その結果、不凍多糖を含まないコーティング層に付着した氷やアルミニウム板に付着した氷の付着力に対し、不凍多糖を含むコーティング層上に付着した氷の付着力を低減できると記載されている。
According to the description of
本願発明者は、上述の不凍多糖を用いたコーティング液を含め、フィンに霜が付着し難いコーティング層について種々研究を進めており、熱交換器のフィンに形成する親水性塗膜と霜との関連性について研究した結果、本願発明に到達した。 The inventor of the present application is conducting various researches on a coating layer in which frost is unlikely to adhere to fins, including a coating liquid using the above antifreeze polysaccharide, and a hydrophilic coating film and frost formed on the fins of the heat exchanger. As a result of researching the relevance of, the present invention has been reached.
これらの事情に鑑み、本願発明は、親水性に優れた上に、霜が付き難い親水性塗膜を備えたフィン材とその塗膜を得るための熱交換器フィン材用親水性塗料およびそれらを適用したフィンを有する熱交換器の提供を目的とする。 In view of these circumstances, the present invention has excellent hydrophilicity, and a fin material having a hydrophilic coating film that is resistant to frost and a hydrophilic coating material for heat exchanger fin material for obtaining the coating film and them. An object of the present invention is to provide a heat exchanger having a fin to which is applied.
本発明の親水性塗料は、アクリル樹脂系の親水塗料に不凍タンパク質が添加されていることを特徴とする。
本発明の親水性塗料において、前記不凍タンパク質が前記親水塗料100質量部に対し0.1質量%以上50質量%以下添加されていることが好ましい。
The hydrophilic paint of the present invention is characterized in that an antifreeze protein is added to an acrylic resin-based hydrophilic paint.
In the hydrophilic paint of the present invention, the antifreeze protein is preferably added in an amount of 0.1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic paint.
本発明の熱交換器用フィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材と、この板材の少なくとも片面に形成された親水層を有し、前記親水層がアクリル樹脂系の親水塗料に不凍タンパク質を添加した親水性塗料からなる焼付塗膜であることを特徴とする。 The fin material for a heat exchanger of the present invention has a plate material made of aluminum or an aluminum alloy, and a hydrophilic layer formed on at least one surface of the plate material, and the hydrophilic layer is an acrylic resin-based hydrophilic paint containing antifreeze protein. It is a baked coating film made of the above hydrophilic paint.
本発明の熱交換器用フィン材において、前記不凍タンパク質の添加量が前記親水塗料100質量部に対し0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
本発明の熱交換器用フィン材において、前記焼付塗膜の塗膜量が0.1g/m2以上2g/m2以下であることが好ましい。
本発明の熱交換器は、先のいずれかに記載の熱交換器用フィン材を備えたことを特徴とする。
In the fin material for a heat exchanger of the present invention, the amount of the antifreeze protein added is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less based on 100 parts by mass of the hydrophilic coating material.
In the fin material for a heat exchanger of the present invention, it is preferable that the amount of the baked coating film is 0.1 g/m 2 or more and 2 g/m 2 or less.
A heat exchanger of the present invention is characterized by including any one of the above fin materials for a heat exchanger.
本発明に係るアルミニウムフィン材であるならば、表面に水滴を生じ難い良好な親水性を確保することができる。また、霜の成長を抑えるための不凍タンパク質をアクリル系樹脂中に適量含む親水性塗膜により、フィンに形成される霜の成長を抑制でき、熱交換器用とした場合にフィン間の隙間を霜が閉塞するまでの時間を延長でき、エアーコンディショナーに備える熱交換器用とした場合に除霜運転時間の短縮を図ることができる。
このため、除霜運転時に水滴を生じ難く、熱交換器通風抵抗の悪化を防止でき、熱交換性能低下を抑制できるアルミニウムフィン材を提供できる。
With the aluminum fin material according to the present invention, it is possible to secure good hydrophilicity in which water droplets are hard to occur on the surface. In addition, the hydrophilic coating that contains an appropriate amount of antifreeze protein in the acrylic resin to suppress the growth of frost can suppress the growth of frost formed on the fins, and when using it for a heat exchanger, the gap between the fins can be reduced. The time until the frost is closed can be extended, and when the heat exchanger provided in the air conditioner is used, the defrosting operation time can be shortened.
For this reason, it is possible to provide an aluminum fin material that is less likely to cause water drops during defrosting operation, can prevent deterioration of ventilation resistance of the heat exchanger, and can suppress deterioration of heat exchange performance.
上述のアルミニウムフィン材からなるフィンを備えた熱交換器であるならば、フィンに霜が付きにくく、除霜運転時間の短縮を図ることができ、フィン間の隙間に水滴が付着し難く、熱交換効率低下のおそれの少ない熱交換器を提供することができる。 If the heat exchanger is provided with the fins made of the aluminum fin material described above, the fins are unlikely to be frosted, the defrosting operation time can be shortened, and water droplets are less likely to adhere to the gaps between the fins. It is possible to provide a heat exchanger that is less likely to cause a decrease in exchange efficiency.
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際の熱交換器と同じであるとは限らない。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where features are enlarged for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as that of an actual heat exchanger. Not necessarily.
「第1実施形態」
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に係わる熱交換器の一例を示すものであり、自動車用の熱交換器、ルームエアコンディショナーの室内・室外機用の熱交換器、あるいは、HVAC(Heating Ventilating Air Conditioning)用の室外機、などの用途に使用されるオールアルミニウム熱交換器である。
"First embodiment"
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of a heat exchanger according to the present invention, which is for a heat exchanger for an automobile, a heat exchanger for indoor/outdoor units of a room air conditioner, or a HVAC (Heating Ventilating Air Conditioning). It is an all-aluminum heat exchanger used for outdoor units, etc.
図1(A)は図1(B)に断面構造を示すフィン材11からなる矩形板状のフィン(放熱板)12を所定の間隔で複数並列配置し、各フィン12に形成されている挿通孔12aにU字状の伝熱管13を挿通して熱交換器15を途中まで組み立てた状態を示す。U字状の伝熱管13は湾曲部13aをフィン12の並列体の一側に揃え、開口端13b側をフィン12の並列体の他側に揃えるように複数のフィン12の挿通孔12aに挿通されている。
これらの伝熱管13には図示略の拡管プラグを開口端13b側から挿入して拡管し、伝熱管13とフィン12の接合強度を向上させ、その後に伝熱管13の開口端側を結ぶように図示略のU字型のエルボ管を接続することで熱交換器15が完成される。
この熱交換器15において、伝熱管13とエルボ管は銅あるいは銅合金からなる。
FIG. 1A shows a plurality of rectangular plate-shaped fins (heat dissipation plates) 12 made of a
An expansion plug (not shown) is inserted into the
In this
熱交換器15において、フィン12を構成するフィン材11は、図1(B)に示す断面構造の如く、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の基材16の両面に下地層としてのリン酸クロメート皮膜からなる化成皮膜17が形成され、これら化成皮膜17の表面側に親水性塗膜18が形成されてなる。また、フィン材11は化成皮膜17を用いない無処理材でもよく、上記の化成皮膜17の代わりにリン酸クロメート以外の化成処理(ジルコニウム系)、プライマー樹脂などの塗装を用いても良い。
基材16を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金は、特に限定されず、一般的な熱交換器用のフィンに適用されるアルミニウム又はアルミニウム合金を適用できる。なお、例示するならばJIS規定A1050、A1100、A1200、A3003等のアルミニウム合金を利用できる。
他に、一例として、例えば、質量%で、Zn:0.3〜5.0%、Mn:0.5〜2.0%、Fe:1.0%以下、Si:1.5%以下を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金を用いることができる。
In the
The aluminum or aluminum alloy forming the
In addition, as an example, for example, in mass%, Zn: 0.3 to 5.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, Fe: 1.0% or less, Si: 1.5% or less. It is possible to use an aluminum alloy containing the balance unavoidable impurities and aluminum.
化成皮膜17は、基材16を構成するアルミニウム合金の表裏面をクロメート処理して形成されたリン酸クロメート皮膜などからなる。
リン酸クロメート皮膜は、基材16をリン酸塩を含むクロム酸または重クロム酸の水溶液に浸漬することによって、該基材16の表裏面に化学的に生成した化成皮膜である。
リン酸クロメート皮膜は、基材16に耐食性を付与し、熱交換器使用時のフィン材の表裏面での腐食生成物の発生を抑えるとともに、その上に設けられる親水性皮膜18の塗装密着性を高める機能を有する。
The
The phosphoric acid chromate film is a chemical conversion film chemically formed on the front and back surfaces of the
The phosphoric acid chromate film imparts corrosion resistance to the
化成皮膜17の皮膜量は5〜50mg/m2の範囲であることが望ましい。化成皮膜17の皮膜量が5mg/m2未満であると、皮膜が薄すぎて熱交換器用のフィン12として耐食性に問題を生じるおそれがある。
塗膜量が50mg/m2を超える量であると、耐食性を確保することはできるが、化成皮膜生成のために時間がかかり、製造コストが上昇する。
なお、本明細書において「〜」を用いて数値範囲を示す場合、特に注記しない限りその範囲の上限と下限を含むものとする。このため、5〜50mg/m2は5mg/m2以上50mg/m2以下を意味する。また、上述した0.3〜5.0%は0.3%以上5.0%以下を意味する。
The coating amount of the
When the amount of the coating film is more than 50 mg/m 2 , corrosion resistance can be secured, but it takes time to form the chemical conversion film, and the manufacturing cost increases.
In the present specification, when a numerical range is indicated by using “to”, the upper limit and the lower limit of the range are included unless otherwise noted. Therefore, 5 to 50 mg / m 2 refers to 5 mg / m 2 or more 50 mg / m 2 or less. Further, the above-mentioned 0.3 to 5.0% means 0.3% or more and 5.0% or less.
第1実施形態の熱交換器15において、フィン12の両面に親水性塗膜18が設けられている。このため、親水性に優れ、霜が付き難く、除霜性、密着性に優れる熱交換器15を提供することができる。
第1実施形態の熱交換器15において、フィン12に形成されている挿通孔12aに伝熱管13を挿通し、伝熱管13に拡管プラグを挿入し、伝熱管13を拡管してその外径を若干大きくすることで伝熱管13とフィン12が機械的に接合されている。
この構造の場合、拡管接合後の状態で親水性塗膜の成分からなる塗液に浸漬し、塗膜を形成し、焼き付け乾燥させることで親水性塗膜18を設けることもできるし、予めフィン12の表裏面に塗膜を塗布し、焼き付け乾燥することで親水性塗膜18を設けても良い。本実施形態の場合、親水性塗膜18は上述のように熱交換器形状に組み付ける前に、プレコートで塗布することが望ましい。
プレコートでの塗布方法は、ロールコート法、バーコート法、浸漬法、スプレー法、刷毛塗り法等が挙げられる。
In the
In the
In the case of this structure, the
Examples of the coating method by precoating include a roll coating method, a bar coating method, a dipping method, a spraying method and a brush coating method.
親水性塗膜18は、アクリル樹脂系の親水塗料に適量の不凍タンパク質を添加した塗料を必要量塗布して塗膜を形成し、この塗膜を焼き付け乾燥させて得られた塗膜である。
アクリル樹脂系の親水塗料は、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体であることが好ましく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂などを適用することができる。
The
The acrylic resin-based hydrophilic coating material is preferably a polymer of acrylic acid ester or methacrylic acid ester, and polymethyl methacrylate resin, polymethacrylic acid ester resin or the like can be applied.
本実施形態で用いる不凍タンパク質について以下に説明する。
不凍タンパク質は、氷の結晶に直接結合して氷結晶の成長を抑制する機能を奏するタンパク質であり、寒冷地に生息する魚類や昆虫、植物、微生物等から主として得られるタンパク質である。魚類から得られる不凍タンパク質として、カレイ科、カジカ科の魚類から得られるI型不凍タンパク質、ニシン科、キュウリウオ科、ケムシカジカ科の魚類から得られるII型不凍タンパク質、ゲンゲ科の魚類から得られるIII型不凍タンパク質、カジカ科の魚類から得られるIV型、昆虫やキノコ類から単離されたβへリックス型などが知られており、これらのうち、いずれでも本発明に適用することができる。
The antifreeze protein used in this embodiment will be described below.
The antifreeze protein is a protein that directly binds to ice crystals and has a function of suppressing the growth of ice crystals, and is mainly obtained from fish, insects, plants, microorganisms and the like that live in cold regions. As an antifreeze protein obtained from fish, type I antifreeze protein obtained from flatfish, sculpin family fish, herring family, cucumber fish, type II antifreeze protein obtained from fish of stag beetle family, obtained from fish of astragalus family Type III antifreeze proteins to be used, type IV obtained from fishes of the family Sculpinidae, β-helix type isolated from insects and mushrooms, and the like are known, and any of these can be applied to the present invention. it can.
親水性塗膜18は、一例として、アクリル樹脂系の親水塗料100質量部に対し不凍タンパク質を0.1〜50質量部添加した塗料の焼き付け塗膜からなる。
不凍タンパク質は着霜抑制、除霜性に影響があり、0.1質量部未満では着霜抑制効果が不足となり、除霜効果も不足となる。不凍タンパク質の含有量が50質量部を超えるようであると、親水性が低下し、基材16に対する密着性も低下する。
焼き付け乾燥する際の焼付温度は、140〜240℃の範囲、例えば、170℃で数10秒〜数分間行うことが好ましい。
The
The antifreeze protein has an influence on frost formation suppression and defrosting properties, and if it is less than 0.1 part by mass, the frost formation suppressing effect becomes insufficient and the defrosting effect also becomes insufficient. When the content of the antifreeze protein is more than 50 parts by mass, the hydrophilicity is lowered and the adhesion to the
The baking temperature for baking and drying is preferably in the range of 140 to 240°C, for example, 170°C for several tens of seconds to several minutes.
不凍タンパク質を上述の範囲で適量含むアクリル系樹脂からなる塗料を塗布し、焼き付け乾燥させて得られる塗膜について、塗膜量が0.1〜2g/m2の範囲であることが好ましい。塗膜量が0.1g/m2未満では親水性が不足し、塗膜量が2g/m2を超えると親水性向上効果が飽和する上にコストアップとなり、密着性が悪化するので、塗膜量は上述の範囲とすることが好ましい。 The coating film obtained by applying a coating material made of an acrylic resin containing an appropriate amount of antifreeze protein in the above range and baking and drying is preferably in the range of 0.1 to 2 g/m 2 . When the coating amount is less than 0.1 g/m 2 , the hydrophilicity is insufficient, and when the coating amount exceeds 2 g/m 2 , the hydrophilicity improving effect is saturated and the cost increases, resulting in poor adhesion. The film amount is preferably within the above range.
図1に示す構成の熱交換器15であるならば、フィン12の表面にアクリル系樹脂に対し適量の不凍タンパク質を添加混合し、焼き付け乾燥した親水性塗膜18を備えているので、フィン12の表面に水滴が付着し難いような良好な親水性を確保することができる。
また、フィン12の表面に、霜の成長を抑えるための不凍タンパク質を適量含む親水性塗膜18を設けることによりフィン12に形成される霜の成長を抑制でき、熱交換器用とした場合にフィン間の隙間を霜が閉塞するまでの時間を延長できる。
また、熱交換器15をエアーコンディショナーに備えた場合、エアーコンディショナーの除霜運転を行った場合の除霜運転時間の短縮を図ることができる。
このため、除霜運転時に水滴が付着し難く、熱交換器通風抵抗の悪化を防止でき、熱交換性能低下を抑制できるフィン12を備えた熱交換器15を提供できる。
In the case of the
Further, by providing the
Further, when the
For this reason, it is possible to provide the
上述のフィン12を備えた熱交換器1であるならば、フィン12に霜が付きにくく、除霜運転時間の短縮を図ることができ、フィン間の隙間に水滴が生じて熱交換効率が低下するおそれの少ない熱交換器15を提供することができる。
In the case of the
第1実施形態において、親水性塗膜18はフィン12の表裏両面に限らず、フィン12の外面に加え、伝熱管13、湾曲部13aの外面に設けても良い。フィン12に対し伝熱管13の接合前に親水性塗膜と同等組成の塗液に浸漬し、塗布してもよいし、伝熱管13と接合後の熱交換器形状とした上で全体を親水性塗膜と同等組成の塗液に浸漬し、熱交換器15の全体に親水性塗膜を形成した構成とすることもできる。
In the first embodiment, the
「第2実施形態」
第2実施形態の熱交換器1は、左右に離間して上下方向に向けられ、相互に平行に配置されたヘッダーパイプ2、3と、これらのヘッダーパイプ2、3の間に相互に間隔を保って平行に、かつ、ヘッダーパイプ2、3に対して直角に接合された複数の扁平状のチューブ4と、各チューブ4に接合された波形のフィン5を主体として構成されている。ヘッダーパイプ2、3チューブ4及びフィン5は、後述するアルミニウム合金から構成されている。
"Second embodiment"
In the
より詳細には、ヘッダーパイプ2、3の相対向する側面に複数のスリット6が各パイプの長さ方向に定間隔で形成され、これらヘッダーパイプ2、3の相対向するスリット6にチューブ4の端部を挿通してヘッダーパイプ2、3間にチューブ4が架設されている。また、ヘッダーパイプ2、3間に所定間隔で架設された複数のチューブ4の上下にフィン5が配置され、これらのフィン5がチューブ4の表面側あるいは裏面側にろう付されている。
図3(A)に示す如く、ヘッダーパイプ2、3のスリット6に対しチューブ4の端部を挿通した部分においてろう材により第1のフィレット部8が形成され、ヘッダーパイプ2、3に対しチューブ4がろう付されている。また、波形のフィン5において波の頂点の部分を隣接するチューブ4の表面または裏面に対向させてそれらの間の部分に生成されたろう材により第2のフィレット部9が形成され、チューブ4の表面側と裏面側に波形のフィン5がろう付け接合されている。なお、図3(A)に符号aで示すものは、ヘッダーパイプ2、3の周面にろう付け後に残留したろう材層である。
More specifically, a plurality of
As shown in FIG. 3(A), a
本実施形態の熱交換器1は、ヘッダーパイプ2、3とそれらの間に架設された複数のチューブ4と複数のフィン5とを組み付けて熱交換器組立体を形成し、これを加熱してろう付けすることにより製造されたものである。なお、ろう付け時の加熱によってチューブ4の表面側と裏面側にはZn拡散層10が形成されている。
In the
本実施形態のチューブ4は、その内部に複数の冷媒通路4Cが形成されるとともに、平坦な表面(上面)4A及び裏面(下面)4Bと、これら表面4A及び裏面4Bに隣接する側面とを具備する偏平多穴管として構成されている。
ろう付け前の熱交換器組立体の状態においてチューブ4の表面4Aと裏面4Bにはろう付け用塗膜が塗布され、このろう付け用塗膜に含まれていたZnがろう付け時の加熱により表面4Aと裏面4Bに拡散し、Zn拡散層10が形成されている。このZn拡散層10はチューブ4を構成するアルミニウム合金よりも電位的に卑となり、優先的に面状に腐食することでチューブ4に孔食が生成することを抑制し、チューブ4に対する防食機能を奏する。
The tube 4 of the present embodiment has a plurality of
In the state of the heat exchanger assembly before brazing, the brazing coating film is applied to the
ヘッダーパイプ2、3を構成するアルミニウム合金は、一例として、Al−Mn系をベースとしたアルミニウム合金を用いることができる。
例えば、Mn:0.05〜1.50%を含有することが好ましく、他の元素として、Cu:0.05〜0.8%、Zr:0.05〜0.15%を含有するアルミニウム合金を用いることができる。
チューブ4を構成するアルミニウム合金は、例えば、質量%で、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.1〜1.5%、Cu:0.1%未満を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金などからなる。チューブ3は、例えばアルミニウム合金を押出し加工することによって作製された押出材からなる。
As an example of the aluminum alloy forming the
For example, it is preferable to contain Mn: 0.05 to 1.50%, and an aluminum alloy containing Cu: 0.05 to 0.8% and Zr: 0.05 to 0.15% as other elements. Can be used.
The aluminum alloy forming the tube 4 contains, for example, by mass% Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.1 to 1.5%, Cu: less than 0.1%, and the balance is unavoidable. It is made of an aluminum alloy or the like made of impurities and aluminum. The
フィン5は図3(B)に断面構造を拡大して示す板状のフィン材5Aからなり、波形形状に加工されている。フィン材5Aは、アルミニウム合金板からなる基材5aと、その表裏両面に形成された化成皮膜5bと、それぞれの化成皮膜5b上に化成皮膜5bを覆うように形成された親水性塗膜5cからなる。
基材5aを構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金としては、特に限定されず、一般的な熱交換器用フィンの基材に適用されている組成のアルミニウム材を適宜用いることができる。
The
The aluminum or aluminum alloy forming the
親水性塗膜5cは、アクリル樹脂系の親水塗料に対し適量の不凍タンパク質を添加混合し、焼き付け乾燥した塗膜であり、先の第1実施形態で用いた親水性塗膜18と同等の塗膜を用いることができる。
The
第2実施形態においては、ろう付けするためのろう付用塗膜をチューブ4の表面または裏面に設けた構造を採用したが、ろう付用塗膜を略し、チューブ4とフィン5のろう付け接合予定部分の周囲に置きろうを配し、置きろうを用いてろう付けした熱交換器の構造を採用しても良い。
ろう付け時の加熱により置きろうを溶融させてチューブ4とフィン5との境界部分に溶融状態のろうを行き渡らせることでチューブ4とフィン5をろう付け接合しても良い。
In the second embodiment, the structure in which the brazing coating film for brazing is provided on the front surface or the back surface of the tube 4 is adopted. However, the brazing coating film is omitted, and the brazing joining of the tube 4 and the
The tubes 4 and the
また、フィン5を芯材層とろう材層からなる2層構造のブレージングシートで構成し、チューブ4にはろう付用塗膜を設けていない構造を採用してもよい。
図2、図3に示す熱交換器1の場合、ろう付けにより熱交換器形状とした後でポストコートによりフィン5の外面あるいはチューブ4、ヘッダーパイプ2、3を含めた熱交換器の外面に親水性塗膜を形成することができる。
図2、図3に示す構造の熱交換器1において、先に説明した熱交換器15と同等の作用効果を得ることができる。
Alternatively, the
In the case of the
In the
「第3実施形態」
図4(A)は、本発明に係る第3実施形態の熱交換器を示す斜視図である。
図4(A)に示す熱交換器21は、熱媒としての流体を通す複数本のチューブ22と、これらチューブ22を串刺し状態に嵌合することによりチューブ22の外表面に接触して熱を放散する複数のフィン23と、各チューブ22を連結するヘッダ管24と、このヘッダ管24を通して流体をチューブ22に供給する供給管25及びチューブ22を経由した流体を回収する回収管26とを備えた構成である。これらチューブ22、フィン23、ヘッダ管24、供給管25、回収管26はいずれもアルミニウム合金から構成されている。
"Third Embodiment"
FIG. 4(A) is a perspective view showing a heat exchanger of a third embodiment according to the present invention.
The
また、チューブ22は、幅寸法に対して高さが小さい扁平形状とされており、長さ方向の途中で折り曲げ形成されることにより、直管部27の間にU字状の曲管部が屈曲形成され、その直管部27の各端部がヘッダ管24に接続されている。このヘッダ管24は、内部が複数に分割され、そのヘッダ管24の両端部に供給管25及び回収管26が接続されていることにより、供給管25から回収管26に向けて各チューブ22がヘッダ管24内を経由して順次連結状態とされ、流路が蛇行状に形成される。
Further, the
フィン23は、一定の間隔をおいて相互に平行に配置されており、図4(B)に示すようにチューブ22を部分的に嵌合する孔29が複数形成されている。また、孔29の周縁部にはバーリング加工が施されており、図4(C)に示すように孔29の周縁部を垂直に立ち上げてなる立ち上げ部30が一体に形成されている。
チューブ22とフィン23とは、一定間隔に並べたフィン23を串刺しするように、フィン材23の孔29内にチューブ22の直管部27が嵌合し、その直管部27の部分でフィン材23がろう付けにより接合されている。また、チューブ22の上面と下面にはZn拡散層22aが形成されている。
The
The
第3実施形態の熱交換器21において、フィン23が先の第1実施形態のフィン材5Aと同等のフィン材からなり、表裏面に親水性塗膜5cが形成されている。
第3実施形態の熱交換器21において、第1実施形態の熱交換器15あるいは第2実施形態の熱交換器1と同等の作用効果を得ることができる。
以上説明したように、本発明に係る親水性塗膜は、図1〜図4のいずれの構成の熱交換器においても適用することができ、目的の耐食性と親水性と着霜抑制、除霜性を得ることができる。また、親水性塗膜は密着性にも優れている。
これらの効果は、本明細書で説明した各種構成の熱交換器に限らず、一般に知られているいずれの構成の熱交換器であっても、フィンを備えた構成の熱交換器であれば適用することができる。
なお、いずれの構造に適用するにしても不凍タンパク質はろう付けなどの高温加熱後には劣化するので、熱交換器の形状に組み付けた後、ろう付けするタイプの熱交換器では、ろう付けした後に塗布するポストコートで形成することが望ましい。
In the
In the
As described above, the hydrophilic coating film according to the present invention can be applied to the heat exchanger having any of the configurations shown in FIGS. 1 to 4, and has desired corrosion resistance, hydrophilicity, frost suppression, and defrosting. You can get sex. Also, the hydrophilic coating film has excellent adhesion.
These effects are not limited to the heat exchangers of various configurations described in the present specification, and any heat exchanger of any generally known configuration can be used as long as the heat exchanger has fins. Can be applied.
Note that the antifreeze protein deteriorates after high-temperature heating such as brazing regardless of which structure it is applied to. Therefore, after assembling into the shape of the heat exchanger, brazing is performed with the heat exchanger of the type to be brazed. It is desirable to form it by post coating applied later.
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<<サンプルの作製>>
JIS規定A1200のアルミニウムからなる板材に対し、リン酸クロメート処理を行ってリン酸クロメート皮膜を形成した。リン酸クロメート皮膜の皮膜量は20mg/m2とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<<Preparation of sample>>
A phosphoric acid chromate treatment was performed on a plate material made of aluminum of JIS A1200 to form a phosphoric acid chromate film. The amount of the phosphoric acid chromate film was 20 mg/m 2 .
複数の板状基材に対し、アクリル樹脂塗料100質量部に対し、以下の表1に示す配合組成(質量部)となるように不凍タンパク質を添加して複数の親水性塗料を作成した。不凍タンパク質は、魚類由来I型不凍タンパク質(ニチレイ株式会社製)を用いた。 A plurality of hydrophilic paints were prepared by adding antifreeze protein to 100 parts by mass of the acrylic resin paint so that the compounding composition (parts by mass) shown in Table 1 below was added to the plurality of plate-shaped substrates. As the antifreeze protein, type I antifreeze protein derived from fish (manufactured by Nichirei Co., Ltd.) was used.
これら複数の親水性塗料を使い分けて以下の表1に示す塗膜量として板状基材表面にバーコーターにより塗布し、170℃で30秒乾燥後、親水性塗膜付きのフィン試料として以下の種々の試験に供した。 A plurality of these hydrophilic paints were separately used and the amount of the coating film shown in Table 1 below was applied to the surface of the plate-shaped substrate by a bar coater and dried at 170° C. for 30 seconds. It was subjected to various tests.
「親水性試験」
親水性塗膜付きのフィン試料に対し、室温流水16時間、80℃乾燥8時間を1サイクルとし、14サイクル経過後のフィン表面水滴接触角を測定した。40゜以下であれば合格(○)と判断し、40°を超える場合は不合格(×)と判断した。
"Hydrophilicity test"
The fin sample with the hydrophilic coating film was subjected to room temperature running water for 16 hours and 80° C. drying for 8 hours as one cycle, and the fin surface water drop contact angle after 14 cycles was measured. If it was 40° or less, it was judged as a pass (◯), and if it exceeded 40°, it was judged as a failure (x).
「着霜性試験」
15℃×湿度95%の恒温恒湿槽に中空構造の冷却板を設置し、冷却板に接続した液体循環装置を用いて−10℃のクーラントを循環させて冷却板を冷却した。親水性塗膜を塗布したフィン試料を冷却板に沿わせて設置し、フィン試料を冷却し、フィン試料表面に霜を発生させた。フィン試料に霜が発生するまでの時間を計測した。試験開始後、5分未満で霜が発生した場合は不合格(×)と判断し、5分以上〜8分未満で霜が発生したならば合格(○)と判断し、8分以上で霜が発生したならば合格(◎)と判断した。
"Frost test"
A cooling plate having a hollow structure was installed in a constant temperature and humidity chamber of 15° C.×95% humidity, and a liquid circulating device connected to the cooling plate was used to circulate a coolant at −10° C. to cool the cooling plate. The fin sample coated with the hydrophilic coating was placed along the cooling plate, the fin sample was cooled, and frost was generated on the surface of the fin sample. The time until frost was generated on the fin sample was measured. After the start of the test, if frost is generated in less than 5 minutes, it is judged as a failure (x), and if frost is generated in 5 minutes or more and less than 8 minutes, it is judged as a pass (○), and frost is generated in 8 minutes or more. If occurs, it was judged as a pass (⊚).
「密着性」
1ポンドハンマーにキムタオルを巻き付け、親水性塗膜の塗装面を10往復した後、表面観察を行い、親水性塗膜が剥がれていなければ合格(○)と判断し、剥離を生じていると不合格(×)と判断した。
"Adhesion"
After wrapping Kim towel around a 1-pound hammer and reciprocating the coated surface of the
表1に示す実施例1〜16のフィンは、不凍タンパク質の添加量がアクリル樹脂に対して0.1質量%〜50質量%の範囲内、焼付乾燥後の塗膜量が0.1〜2.0g/m2の範囲内の試料であるが、いずれの試料も着霜防止効果に優れ、親水性が良好であり、塗膜の密着性も良好であった。
これら実施例1〜16のフィンであるならば、親水性に優れ、霜が付きにくく、付着した霜を早期に溶かすことができ、除霜性に優れるとともに、親水性塗膜としての良好な密着性を得ることができる。
In the fins of Examples 1 to 16 shown in Table 1, the amount of antifreeze protein added was within the range of 0.1% by mass to 50% by mass with respect to the acrylic resin, and the amount of coating film after baking and drying was 0.1%. Although the samples were in the range of 2.0 g/m 2 , all the samples were excellent in the effect of preventing frost formation, had good hydrophilicity, and had good adhesion of the coating film.
If it is the fins of these Examples 1 to 16, it is excellent in hydrophilicity, is hard to be frosted, can dissolve the attached frost early, is excellent in defrosting property, and has good adhesion as a hydrophilic coating film. You can get sex.
比較例1、2の試料は不凍タンパク質の添加量が少なく、着霜性に劣り、比較例3の試料は塗膜量が少なすぎて親水性に劣る結果となった。比較例4の試料は不凍タンパク質の添加量が多すぎて親水性に劣り、密着性にも問題を生じた。比較例5の試料は塗膜量が多すぎて密着性に問題を生じた。
従って、不凍タンパク質の添加量がアクリル樹脂に対して0.1質量%〜50質量%の範囲内、焼付乾燥後の塗膜量が0.1〜2.0g/m2の範囲内の親水性塗膜であれば、本願の目的を達成できる優れた親水性塗膜であることがわかった。
なお、表1に示す結果から、不凍タンパクの添加量については、アクリル樹脂に対し10〜50質量%の範囲であることが好ましく、塗料の塗布量については0.4〜2.0g/m2の範囲であることが好ましく、添加量:10〜50質量%の範囲、かつ、塗布量:0.4〜2.0g/m2の範囲が最も好ましい範囲であることがわかった。
The samples of Comparative Examples 1 and 2 had a small amount of antifreeze protein added and were inferior in frost formation, and the sample of Comparative Example 3 was inferior in hydrophilicity due to an excessively small amount of coating film. In the sample of Comparative Example 4, the amount of antifreeze protein added was too large, resulting in poor hydrophilicity and a problem in adhesion. The sample of Comparative Example 5 had a large amount of coating film and had a problem in adhesion.
Therefore, the amount of antifreeze protein added is 0.1% by mass to 50% by mass relative to the acrylic resin, and the amount of coating film after baking and drying is hydrophilic in the range of 0.1 to 2.0 g/m 2. It was found that a hydrophilic coating film is an excellent hydrophilic coating film that can achieve the object of the present application.
From the results shown in Table 1, the addition amount of antifreeze protein is preferably in the range of 10 to 50% by mass with respect to the acrylic resin, and the coating amount of the coating material is 0.4 to 2.0 g/
1…熱交換器、2、3…ヘッダーパイプ、4…チューブ、5…フィン、5A…フィン材、5a…基材、5b…化成皮膜、5c…親水性塗膜、8…第1のフレット部、9…第2のフィレット部、10…Zn拡散層、11…フィン材、12…フィン、13…伝熱管、15…熱交換器、16…基材、17…化成皮膜、18…親水性塗膜、21…熱交換器、22…チューブ、23…フィン、24…ヘッダ管、29…孔、30…立ち上げ部。
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JP2018236274A JP2020098064A (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Hydrophilic coating for heat exchanger fin material, aluminum fin material for heat exchanger, and heat exchanger |
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US11605886B1 (en) * | 2020-12-23 | 2023-03-14 | Xilinx, Inc. | Radome with integrated passive cooling |
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- 2018-12-18 JP JP2018236274A patent/JP2020098064A/en active Pending
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