JP2760850B2 - エバポレータ - Google Patents

エバポレータ

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  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本願発明は、例えば車載用の空気調和機等において熱
交換器として使用されるエバポレータに関するものであ
る。
(従来の技術) 一般に車載用の空気調和機では、暖房用の熱交換器と
してはエンジン冷却水を熱源とするヒータユニットが使
用されるので通常四路切換弁等を使用しない単一の冷凍
サイクルで構成されており、冷房専用の熱交換器である
エバポレータ(蒸発器)を中心として構成されている。
従来、この種のエバポレータとしては、例えば、特開
昭63−80169号公報に示されているように、一対の皿状
の管板を対抗接合して内部に偏平な冷媒蒸発室を形成す
るチューブエレメントと、該チューブエレメントの相隣
り合うチューブエレメント間に画成される空気通路を水
平に区画形成する蛇腹状のコルゲートフィンを多数組交
互に溶着してなる積層型構造のエバポレータが一般的で
あり、通常、前記チューブエレメント及びコルゲートフ
ィンの外表面には親水性の被覆層が形成されている。こ
の親水性被覆層は、上記チューブエレメント及びコルゲ
ートフィンを例えば水ガラス(K2O)3SiO2と高分子シリ
カSiO2(Na2SiO3)とを含有する水溶液(建浴液)中に
浸漬した後、加熱乾燥することにより形成される。
この積層型構造のエバポレータは、上記のようなコル
ゲートフィンとチューブエレメントの各表面を上述の如
く親水性の被覆層で被覆することによって、当該表面と
これに付着する凝縮水とのなじみ性(親水性)を改善
し、上記付着凝縮水を第6図(A)のような偏平な成形
態様となし、当該凝縮水自体の形状によって左右される
通気抵抗を抑制(低減)するとともに、上記コルゲート
フィンとチューブエレメントの表面に対する凝縮水の付
着性、非移動性を有効に向上させて飛水現象の発生を防
止し、かつフィンの屈曲部間における架橋状態の発生を
も抑制できるメリットがある。
従って、通気抵抗も小さく、風の偏流も生じにくく、
熱交換性能も向上する。
ところで、上記建浴液の濃度を高くすると、上記加熱
乾燥後のコルゲートフィン及びチューブエレメントの表
面に付着する水ガラス(K2O)3SiO2(アルカリ珪酸塩)
及び高分子シリカSiO2(Na2SiO3)の単位面積当たりの
重量は増加し、酸化ケイ素(シリカ)SiO2の増加にとも
なって親水性が向上するので、上記凝縮水の飛散防止効
果は高まる。すなわち、一般に物体表面と水滴との接触
角度θ(物体表面と水滴の表面との任意の接触点におけ
る水滴の接線が物体表面となす水滴を挟む角度)が小さ
いほど親水性が良くなるとされており、上記SiO2が多い
と例えば、第6図(A)に示すように同接触角θが小さ
くなって親水性が高くなり、他方上記SiO2が小さいと例
えば第6図(B)に示すように接触角θが大きくなっ
て、新水性が低下する。
ところが、一方SiO2が増え過ぎると、空調装置の運転
中に水分とともに不快な臭気がコルゲートフィン及びチ
ューブエレメントの表面に吸着され、当該空調装置の運
転を停止したときに、水分の蒸発とともに臭気が発散
し、車室内に悪臭が送り込まれる問題がある。
そこで、例えば上記コルゲートフィンおよびチューブ
エレメントの表面処理をクロメート処理(下地処理)の
みとし、上記のような親水性処理を行なわない構成を採
ることも考えられるが、先にも述べたように上記親水性
処理を施さないと、凝縮水の飛水防止性能が悪化するこ
とから、飛水防止のための細目のネットを設けること等
が必要となり、コストアップを招くだけでなく通風抵抗
の増大により熱交換性能の低下をも招来する問題があ
る。
(課題を解決するための手段) 本願発明は、上記の問題を解決することを目的として
なされたものであって、次のような技術的課題解決手段
を備えて構成されている。
すなわち、本願発明のエバポレータは、その熱交換部
表面を、先ずクロム酸被膜の形成等下地処理としてのク
ロメート処理を行なった上で、さらに例えばポリエチレ
ン樹脂やポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂などのベース
となる所定の疎水性樹脂と例えば水酸化カルシウムなど
の吸水性を有し且つ水に対して難水溶性の酸性又は塩基
性の無機化合物との混合液によってコーティング処理し
て構成されている。
(作 用) そのため、上記本願発明のエバポレータでは、例えば
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂な
どからなる疎水性樹脂の特性としての低級脂肪酸等悪臭
吸着性の無さとともに例えば酸性又は塩基性の無機化合
物による悪臭吸着阻害作用によってエバポレータの表面
には殆ど悪臭が吸着又は脱着しないようになる。
また、上記のような疎水性樹脂そのものには親水性を
期待することができないが、それに混合される上記のよ
うな無機化合物が十分な吸水性を有し、しかも難水溶性
で水に対して溶けにくい性質を有していることから、そ
れによって結局十分な親水性が実現されるようになる。
(発明の効果) 従って、上記本願発明のエバポレータによると、親水
性があり飛水防止効果が高くて、しかも従来のような悪
臭が発生しない快適な空気調和機を提供することが可能
となる。
(実施例) 以下、本願発明の実施例に係る車載用空気調和機のエ
バポレータの構成およびその作用・効果について詳細に
説明する。
先ず第1図〜第5図は、同エバポレータの概略的な構
成を示している。
該エバポレータは、先にも述べたような積層型構造の
もの構成されており、例えば第1図に示すように、左右
一対の管板10,10を対向接合して内部に冷媒通路を形成
するチューブエレメント1を所定の間隔Pをもって多数
整列し、これらチューブエレメント1,1・・に蛇腹状の
コルゲートフィン7を配設し、さらにその方向両端に所
定の板12a,12bを接合して一体的に構成されている。こ
のエバポレータは全体として、その左右端壁部および上
下端壁を外部から遮蔽され、冷房用取入空気を第1図紙
面に対して垂直な方向に導入し、上記コルゲートフィン
7の空隙を通過させるようになっている。
チューブエレメント1は、例えば第2図、第3図に示
すように、その内面を外部に向かって台形状に膨出させ
た上述した一対の管板10,10によって全体的には偏平な
冷媒蒸発室3と、この冷媒蒸発室3の上部に連通する冷
媒出口室4と、上記冷媒蒸発室3の下部に連通する冷媒
入口5とを各々画成している。また冷媒蒸発室3の外壁
は他のチューブエレメント1の外壁と協働して空気通路
6を形成し、両外壁間にコルゲートフィン7を密着保持
している。本発明実施例においては、上記冷媒蒸発室3
内には、また第4図に示すように一対の管板10,10の内
面を内部に向かって膨出させてなる多数の突出部によっ
て拡散流路2が形成されている。
各管板10の形状は縦に長いほぼ長方形であって上下左
右に対称をなし、この周縁14が備える連続した環状の面
を互に突き合わせてろう接されている。そして、上記冷
媒出口室4には中央に通孔18と両側に通孔19,19とが設
けられている。また同様に、上記冷媒入口室5にも通孔
18a,通孔19a,19aが各々設けられている。上記端板12a,1
2bも管板10と同様であり、ただ前記通孔は設けられてい
ない点のみが相違する。コルゲートフィン7は、第1図
〜第4図に示すように管板10と略同幅の帯板を波形ない
し蛇腹状に折り曲げ、屈曲部7bを上記管板10の蒸発室3
の外壁部分に密着させてろう接されている。またコルゲ
ートフィン7は管板10,10間にあって空気通路6を上下
に仕切る平坦な腹部7aに切り起こしを施してルーバ8を
形成しており、このルーバ8の透孔を通して空気通路6
の仕切られた各通路間における取入空気の交換がなされ
るようになっている。
上記の如き構成にかかる積層型エバポレータは、その
製作にあたって各構成部材を熱伝導性に富む、例えばア
ルミニウムなどの薄金属板をプレス加工により成型し、
予め管板10,10・・表面にろう材を被覆加工して各構成
部材をあわせた後、図示しない治具で組立状態に保持し
た上、所定の雰囲気の下で加熱して、上記ろう材を溶融
させ、相互に接触部分を溶着して組立状態に固定され
る。
そして、その後、例えば第5図に示すように、上記管
板10の外壁面およびコルゲートフィン7の表面には、後
述する疎水性樹脂をベース(母材)として更に水に溶け
にくく、かつ十分な吸水性がある、従来の水ガラスやシ
リカを主成分とする親水処理とは異なった表面被覆層20
が形成されている。
次に該表面被覆層20の形成方法について述べる。
(第1工程) 先ず、上記ろう付け工程を経たチューブエレメント1
およびコルゲートフィン7よりなるエバポレータをエッ
チング槽のエッチング液中に浸漬して洗浄し、それらの
表面の酸化を防止する。
その後、続いて同表面の水洗いを行なって上記酸化防
止のためのエッチング液を除去する。そして、更に腐食
を防止するために、上記エバポレータのチューブエレメ
ント1及びコルゲートフィン7の各表面にクロム酸被膜
を形成するクロメート処理を行なう。
この工程は、複数回繰り返される。
(第2工程) 次に、先ず疎水性樹脂(例えばポリエチレンなどの熱
可塑性樹脂、ポリプロピレンなどの合成樹脂、その他フ
ッ素樹脂など)を含有率3%程度の水溶液(建浴液)に
希釈化し、該水溶液のPH値を水酸化ナトリウム(NaOH)
又はアンモニア(NH3)によりPH11程度に調整する。
(第3工程) 上記PH(ペーハ)調整された疎水性樹脂水溶液に対
し、例えば水酸化カルシウムCa(OH)、炭酸カルシウ
ムCaCO3等の吸水性は有するが、水には溶けにくい難水
溶性の無機固体化合物を例えば重量比0.5%程度の濃度
となるように混入する。このようにして親水性がありな
がら悪臭を吸着しない表面処理液(ディッピング液)が
形成される。
(第4工程) 次に、上記表面処理液中に上記第1工程が完了したチ
ューブエレメント1及びコルゲートフィン7を例えば20
秒間程度ディッピング(浸漬)した後、遠心分離機にか
けてエバポレータ外面に対する上記表面処理剤のコーテ
ィング量を単位表面積当たり16〜22g/m2程度の適切量に
設定する。
(第5工程) 最後に、上記エバポレータを例えば130℃〜160℃程度
に加熱した乾燥炉中に入れて20分間程度乾燥させる。こ
の結果、上記表面処理剤が当該エバポレータのチューブ
1及びコルゲートフィン7の表面に確実に固定され、先
の第5図に示したような親水性があって、且つ水に溶け
ない表面処理層20を形成する。
従って、以上のようにして形成された本願発明の実施
例におけるエバポレータは、次のような特性を有するこ
とになる。
(1)十分な親水性を有する。
即ち、上記表面処理剤の場合、上述したベースとなる
疎水性樹脂そのものには親水性はない。しかし、該疎水
性樹脂水溶液に混合される硫酸カルシウムCaSO4や水酸
化カルシウムCa(OH)、炭酸カルシウムCaCO3等の無
機固体化合物は、吸水性が高くて、かつ水に対して難溶
性のものである。従って、その両特性の相乗効果によっ
て親水性が生じ、チューブ1やフィン7の表面に付着し
た凝縮水は、例えば第6図(A)に示すように接触角θ
が小さい状態で偏平に安定して保持されるようになる。
その結果、凝縮水の飛散防止効果も高い。
(2)足の臭い等、低級脂肪酸との吸脱着現象を生じに
くい。
空気調和機の運転停止時や開始時などにおいて、最後
又は最初に吹き出される腐敗臭等の悪臭は、足の臭い等
の低級脂肪酸を従来の水ガラス・シリカ混合の表面処理
剤が吸着(又は脱離)することによって生じている。
ところが、本実施例の表面処理剤にはそのような水ガ
ラスやシリカを全く使用していない。そして、上記表面
処理剤のベースとなっている疎水性樹脂は、本質的に上
述のような低級脂肪酸を吸着しない。
しかも、それに混合される上記無機固体化合物に、例
えば酸性化合物を採用すると、上記低級脂肪酸は更に吸
着されにくくなる。また、他方、塩基性化合物を採用す
ると、仮に低級脂肪酸が吸着されたとしても該低級脂肪
酸を中和させて消臭させてしまう作用が生じ、更に消臭
効果が向上する。
(3)ほこり臭がしなくなる。
これまで、運転開始時において、上記腐敗臭等の悪臭
とともに「ほこり臭」を感じることがあった。これは、
従来の表面処理剤が先にも述べたように高分子シリカSi
O2(Na2SiO3)を含んで構成されていることに原因があ
った。
しかし、上記構成から明らかな通り、本発明の実施例
の表面処理剤では、シリカを使用していない。従って、
「ほこり臭」は完全に発生しなくなっている。
なお、上記の無機固体化合物の例としては、上述した
ように硫酸カルシウムCaSO4、水酸化カルシウムCa
(OH)、炭酸カルシウムCaCO3の他にも、例えば
リン酸カルシウムCa3(PO4、水酸化亜鉛Zn(OH)
、酸化ケイ素SiO2、ケイ酸カルシウムCaSiO3など
の採用が考えられる。
そこで、これら〜の各種無機化合物を使用して上
述の低級脂肪酸に対する吸着/脱離特性(臭気発生度)
並びに水に対する吸水性、溶解性を各々測定して見る
と、次表Iのような結果となった。
この結果から判断すると、のリン酸カルシウムCa3
(PO4の場合は、吸水性の点で上記実施例で示した
無機化合物〜のものに若干劣るものの十分に使用可
能で、臭気低減、飛水防止の効果を実現することができ
る。
しかし、水酸化亜鉛Zn(OH)、酸化ケイ素Si
O2、ケイ酸カルシウムCaSiO3などになると、吸水性や
非溶解性など水に対する特性はともかく、臭気低減効果
を余り期待することはできない点でやはり最適ではな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本願発明の実施例に係る車載空気調和機用エ
バポレータの構成を示す正面図、第2図は、同第1図の
II−II線断面図、第3図は、同第1図のIII−III線断面
図、第4図は、上記第2図のIV−IV線断面図、第5図
は、同本実施例のエバポレータの要部(第1図矢印V指
示部)の拡大図、第6図(A),(B)は、親水性のメ
カニズムを説明するための概略図である。 1……チューブエレメント 3……冷媒蒸発室 6……空気通路 7……コルゲートフィン 10……管板 20……表面被覆層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−296083(JP,A) 特開 平1−208697(JP,A) 特開 昭59−13078(JP,A) 特開 昭61−261483(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換部表面を、クロメート処理を行なっ
    た上で、所定の疎水性樹脂と、吸水性を有し且つ難水溶
    性の無機化合物との混合液により、コーティング処理し
    てなるエバポレータ。
  2. 【請求項2】疎水性樹脂がポリエチレン樹脂である請求
    項1記載のエバポレータ。
  3. 【請求項3】疎水性樹脂がポリプロピレン樹脂である請
    求項1記載のエバポレータ。
  4. 【請求項4】疎水性樹脂がフッ素樹脂である請求項1記
    載のエバポレータ。
  5. 【請求項5】無機化合物が酸性化合物である請求項1,2,
    3又は4記載のエバポレータ。
  6. 【請求項6】無機化合物が塩基性化合物である請求項1,
    2,3又は請求項4記載のエバポレータ。
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