JP6485714B2 - 防汚被覆膜が形成された熱交換器 - Google Patents
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Description
以下、本開示の代表的な構成例について、具体的に説明する。
本開示に係る熱交換器に形成されている防汚被覆膜は、少なくともナノ粒子により構成され、その表面の算術平均粗さRaが2.5〜100nmの範囲内の凹凸を有する膜である。防汚被覆膜を構成するナノ粒子は特に限定されないが、代表的には、金属ナノ粒子、無機酸化物ナノ粒子、無機窒化物ナノ粒子、無機カルコゲン化物ナノ粒子(無機酸化物ナノ粒子を除く)、(メタ)アクリル系樹脂ナノ粒子、フッ素樹脂ナノ粒子等を挙げることができる。
前記構成の防汚被覆膜は、その塵埃付着率が15%以下となっている。ここで、本開示における塵埃付着率とは、防汚被覆膜が形成されない熱交換器(被覆対象物)の表面(被覆前表面)における模擬塵埃の付着量に対する、防汚被覆膜が形成された熱交換器の表面(防汚被覆膜により構成される被覆表面)における模擬塵埃の付着量として算出される。
本開示に係る熱交換器は、前記構成の防汚被覆膜を防汚対象となる表面に形成したものであればよい。ここで防汚対象となる表面としては、熱交換器の表面のうち一部分であってもよいし、熱交換器の表面のうち複数の部分であってもよいし、熱交換器の表面の全面であってもよい。
「大比重硬直型」の模擬塵埃として、JIS Z 8901に規定される1種けい砂および3種けい砂を用いるとともに、「小比重柔軟型」の模擬塵埃として、公益社団法人日本空気清浄協会(JACA)により試験用粉体に販売されるコットンリンタと、市販のコーンスターチとを用いた。これら4種の模擬塵埃を等重量となるように秤量して十分に混合して混合模擬塵埃とした。
走査型プローブ顕微鏡(株式会社日立ハイテクサイエンス製、製品名:AFM5300)を用いて算術平均粗さRaを測定し、JIS B0601に基づいて算出した。
評価用サンプルを除電した上で、当該評価用サンプルに混合模擬粉末をふりかけてふるい落とし、その後に、評価用サンプルの表面を光学顕微鏡で撮影し、撮影画像を二値化処理し、表面における塵埃付着面積を測定した。評価用サンプルの表面のうち、防汚被覆膜が形成されていない表面を基準面とし、防汚被覆膜が形成されている面を評価面としたときに、基準面での塵埃付着面積に対する評価面上での塵埃付着面積の比率を塵埃付着率とした。塵埃付着面積が5%以下であれば塵埃付着率を「◎」、5%超15%以下であれば「○」、15%超であれば「×」として評価した。
アルミニウム製金属板を、熱交換器の一部を断片化したものとして準備した。平均粒径20nmのシリカ粒子を、分散媒であるエタノールにpH調整等により十分に分散させた塗工液を公知の方法で調製し、アルミニウム製金属板の表面の約半分に当該塗工液を塗工して乾燥させることにより、実施例1の防汚被覆膜が形成された評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルにおいては、その表面の半分には防汚被覆膜が形成され、残りの半分位には防汚被覆膜は形成されていない。この評価用サンプルについて、形成された防汚被覆膜の表面は、算術平均粗さRaが10nmの凹凸を有していた。また、この評価用サンプルの塵埃付着率は「◎」であった。
シリカ粒子として、平均粒径を100nmのものを用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2の防汚被覆膜が形成された評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルについて、形成された防汚被覆膜の表面は、算術平均粗さRaが40nmの凹凸を有していた。また、この評価用サンプルの塵埃付着率は「○」であった。
シリカ粒子として、平均粒径を100nmのものを用いたものの、当該シリカ粒子を十分に分散させずに塗工液を調製した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の防汚被覆膜が形成された評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルについて、形成された防汚被覆膜の表面は、算術平均粗さRaが140nmの凹凸を有していた。また、この評価用サンプルの塵埃付着率は「×」であった。
シリカ粒子として、平均粒径を250nmのものを用いたものの、当該シリカ粒子を十分に分散させずに塗工液を調製した以外は、実施例1と同様にして、比較例2の防汚被覆膜が形成された評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルについて、形成された防汚被覆膜の表面は、算術平均粗さRaが130nmの凹凸を有していた。また、この評価用サンプルの塵埃付着率は「×」であった。
実施例1および2の結果から明らかなように、防汚被覆膜がナノ粒子により構成されており、その表面の算術平均粗さRaが2.5〜100nmの範囲内の凹凸を有するものであれば、塵埃付着率を15%以下に抑えることが可能であり、熱交換器において、乾性の汚れの付着を良好に抑制することが可能であることがわかる。これに対して、比較例1または2のように、防汚被覆膜がナノ粒子により構成されていても、防汚被覆膜の表面の凹凸が、算術平均粗さRaの上限100nmを超えていれば、塵埃付着率が15%を超えてしまい、乾性の汚れの付着を良好に抑制できないことがわかる。
10B プレート積層型熱交換器(熱交換器)
11 フィン
12 冷媒管
13 伝熱プレート
14 プレート積層構造
15 冷媒タンク
Claims (6)
- 防汚対象となる金属表面に防汚被覆膜が形成され、当該防汚被覆膜の下層に光触媒層が形成されていない熱交換器であって、
前記防汚被覆膜は、少なくともナノ粒子により構成されるとともにポリマー成分を含有せず、当該防汚被覆膜の表面は、算術平均粗さRaが2.5〜100nmの範囲内の凹凸を有しており、
前記防汚被覆膜の表面抵抗率が、1013Ω/□以下であり、
さらに、有機系の模擬塵埃および無機系の模擬塵埃を混合した混合模擬塵埃をふりかけてふるい落とした後に、光学顕微鏡で撮影した画像を二値化処理することにより算出される、残存する前記混合模擬塵埃の面積比率を、塵埃付着面積とし、
前記被覆膜が形成されない前記金属表面での塵埃付着面積に対する、前記被覆膜上での塵埃付着面積の比率を塵埃付着率としたときに、
前記防汚被覆膜の塵埃付着率が15%以下であることを特徴とする、
熱交換器。 - 前記ナノ粒子の平均粒径は5〜100nmの範囲内にあることを特徴とする、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ナノ粒子が、金属ナノ粒子、無機酸化物ナノ粒子、無機窒化物ナノ粒子、無機カルコゲン化物ナノ粒子からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、
請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記防汚被覆膜の膜厚は500nm以下であることを特徴とする、
請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記防汚被覆膜は、前記ナノ粒子に加えて、当該ナノ粒子との親和性を有する材料から少なくとも構成される接着成分を含有することを特徴とする、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記防汚被覆膜の全重量を100重量%としたときに、前記接着成分の含有量は5〜60重量%の範囲内であることを特徴とする、
請求項5に記載の熱交換器。
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