JP6949265B1 - 熱交換器用コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

熱交換器用コーティング組成物は、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子を含有する撥水性樹脂を有する水分散液を備える。

Description

本開示は、熱交換器に用いられる熱交換器用コーティング組成物に関する。

従来、空調機器等に使用される熱交換器を表面処理するために用いられる熱交換器用コーティング組成物が知られている。空調機器の開発過程において、冷房効率の向上、暖房効率の向上及び空調環境の快適性の向上等について、改良が進められている。ここで、熱交換器において、冷房運転時に生じる凝結水の処理方法が課題となっている。熱交換器のフィン等の隙間に凝結水が滞留すると、通風抵抗が増加して冷房効率が低下する。このため、従来、フィンの表面が親水化処理される技術が提案されている。なお、フィンは、例えばアルミニウムからなる。

特許文献１には、水溶性樹脂及びコロイダルシリカ等の親水性物質を含む親水性金属表面処理剤が開示されている。特許文献１は、アルミニウム製のフィンの表面が親水化されることによって、凝結水が水滴に変形することなく、フィンの表面から流れ去るようにしたものである。特許文献２には、シリコーン系樹脂化合物又はフッ素系樹脂化合物からなる溶液と、疎水化処理が施された無機微粒子とからなる撥水性コーティング用組成物が開示されている。特許文献２における撥水性コーティング用組成物が熱交換器の表面に塗布されると、熱交換器の表面は高い撥水性を有するため、凝結水が表面から転がり落ちるようになる。

特開平６−２６４００１号公報 特開平３−２４４６８０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された親水性金属表面処理剤によって表面が親水化されると、汚染等によって親水性が低下し易い。また、表面が局所的に親水化されると、水滴が滞留したり、滞留した水滴が空気の流れによって飛散したりするおそれがある。更に、親水性物質は、臭気物質を吸着し易いため、冷房運転時に臭気が発生するおそれがある。また、特許文献２に開示された撥水性コーティング用組成物は、凝結水が転がり落ちるものの、表面に粉塵が付着したり、表面が劣化したりすることによって、表面に水滴が付着するおそれがある。このため、表面処理の持続性が低い。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、親水化及び高撥水化することなく、排水性が向上する熱交換器用コーティング組成物を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器用コーティング組成物は、熱交換器に使用される熱交換器用コーティング組成物であって、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子を含有する撥水性樹脂を有する水分散液を備え、球状粒子は撥水性樹脂に被覆された状態で分散しており、撥水性樹脂に水が付着したときに、撥水性樹脂を基準とした水の端点における角度である接触角が１００度以下であり、熱交換器の表面に網目状の水膜を形成するために表面を凹凸形状とする。

本開示によれば、熱交換器用コーティング組成物は、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子を含有する撥水性樹脂を有する水分散液を備える。熱交換器用コーティング組成物が熱交換器の表面に塗布されると、熱交換器の表面に被膜が形成される。被膜は、親水性を有しておらず、適度な撥水性を有している。このように、熱交換器用コーティング組成物は、親水化及び高撥水化することなく、熱交換器の排水性を向上させることができる。

実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。 比較例に係るフィンを示す断面図である。 実施の形態１に係るフィンを示す断面図である。 実施の形態１に係るフィンを示す斜視図である。 実施の形態１に係るフィンに水滴が付着したことを示す斜視図である。 実施の形態１に係るフィンを示す断面図である。 変形例に係るフィンを示す断面図である。

以下、本開示の熱交換器用コーティング組成物の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、本開示の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本開示を説明するためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る熱交換器１を示す斜視図である。熱交換器１は、例えば冷媒と空気との間で熱交換を行うものである。本実施の形態１では、熱交換器１は、フィンチューブ型熱交換器である。熱交換器１は、伝熱管２と、フィン３とを備えている。伝熱管２は、内部に冷媒が流れるチューブであり、複数並べられており、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。本実施の形態１では、伝熱管２が、断面が円形で、冷媒が流れる流路が内部に一つ形成された円管である場合について例示している。なお、伝熱管２は、断面が扁平し、冷媒が流れる流路が内部に複数形成された扁平管でもよい。

フィン３は、伝熱管２の内部に流れる冷媒の熱を伝達する部材であり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。本実施の形態１では、フィン３が、予め形成された穴に伝熱管２が挿入された板状のプレートフィンである場合に例示している。なお、フィン３は、例えば伝熱管２と伝熱管２との間に折り曲げて配置されたコルゲートフィンでもよい。このように、フィン３が、熱伝導性が高いアルミニウムで構成され、広い面積を有しているため、冷媒と空気との熱交換が効率よく行われる。ここで、フィン３には、熱交換器用コーティング組成物が塗布された被膜４が形成されている（図３参照）。

図２は、比較例に係るフィン３を示す断面図である。次に、本実施の形態１のフィン３に形成された被膜４について説明する。本実施の形態１のフィン３の被膜４の説明を分かり易くするために、先ず、比較例に係るフィン３に形成された被膜４ｂについて説明する。図２に示すように、比較例に係るフィン３には、平坦な被膜４ｂが形成されている。比較例に係るフィン３の被膜４ｂの表面に、凝結水５が付着する場合、凝結水５は、被膜４ｂを構成する樹脂によって定まる一定の接触角６で付着する。接触角６とは、撥水性樹脂１０を基準とした水の端点における角度である。ここで、被膜４ｂを構成する樹脂の接触角６は、概ね４０度以上１２０度以下である。この場合、凝結水５は半球状の水滴となって付着して、熱交換器１において、隣り合うフィン３間に水が溜まるブリッジングという現象が起こる。これにより、通風抵抗が大きくなったり、水滴が空気の流れによって飛び出したりするおそれがある。

図３は、実施の形態１に係るフィン３を示す断面図である。次に、本実施の形態１のフィン３に形成された被膜４について説明する。図３に示すように、フィン３には、熱交換器用コーティング組成物が塗布されており、これにより、凹凸を有する被膜４が形成されている。このように、被膜４の表面が傾斜しているため、表面の法線方向が傾く。従って、表面に凝結水５が付着しても、法線方向が傾いた分だけみかけ上の接触角６が小さくなる。よって、凝結水５の表面の曲率が小さくなって、水滴の高さが高くなり難い。このように、凝結水５が表面に付着した場合、被膜４の表面の凹凸の有無によって、凝結水５の拡がり方が異なる。

図４は、実施の形態１に係るフィン３を示す斜視図であり、図５は、実施の形態１に係るフィン３に水滴が付着したことを示す斜視図である。図４に示すように、熱交換器用コーティング組成物によって形成された被膜４は、内包される球状粒子１１（図６参照）によって凹凸を有するものとなる。図４に示すように、被膜４の表面の全体に凸部７が多数分布することによって、被膜４は凹凸形状をなしている。即ち、凹部は網目状に形成されている。図５に示すように、被膜４に、凝結水５が多量に付着すると、凝結水５は、網目状に形成された凹部に充填されるように拡がる。これにより、濡れ膜が形成される。これにより、熱交換器用コーティング組成物が撥水性の樹脂を有していても、凝結水５を濡れ拡がらせることができる。従って、熱交換器１において、高い排水性が得られる。

撥水性樹脂１０において、熱交換器１の表面に濡れ面が形成されることによる利点について説明する。熱交換器１が親水性物質で親水化して濡れ面が形成される場合、親水性物質は空気中の多様な物質を吸着し易いため、着臭したり、親水性が低下したりするおそれがある。着臭した場合には、冷房時等に空調機器から不快臭が生じることになる。親水性が低下した場合には、排水性が低下するため、熱交換の効率が低下したり、水滴が気流で飛び出したりする。本実施の形態１では、撥水性樹脂１０（図６参照）のみで濡れ面が形成されているため、上記のような問題は発生しない。即ち、着臭による臭気発生がなく、また汚染による排水性の低下が生じない。

更に、本実施の形態１の被膜４は、防食性が高い。親水性樹脂の被膜４では、透過する水分によってアルミニウムであるフィン３の表面が酸化するため、化成処理又は防食塗装等の防錆処理が併用される必要が生じる。本実施の形態１の被膜４は、透湿性が低く防食性がある撥水性樹脂１０からなるものであるため、防錆処理が簡略化又は省略されてもよい。

図６は、実施の形態１に係るフィン３を示す断面図である。熱交換器用コーティング組成物は、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子１１を含有する撥水性樹脂１０を有する水分散液８を備える。図６に示すように、球状粒子１１は、被膜４内での重なりは少なく、ほぼ横並びで配置されている。球状粒子１１が含まれることによって、撥水性樹脂１０からなる表面に凹凸が形成される。図６で示すような被膜４では、球状粒子１１によって形成された凹部に凝結水５が保持されることで濡れ面を形成し、高い排水性を有する熱交換器１を実現することができる。フィン３に対して球状粒子１１が撥水性樹脂１０で強固に固定されるため、摩擦及び衝突に対する耐性が高い。また、被膜４が薄いため、熱交換器１の表面においては、フィン３から空気に対する熱伝達を阻害しにくいという長所がある。

図７は、変形例に係るフィン３を示す断面図である。図７に示すように、変形例に係るフィン３は、熱交換器用コーティング組成物が図６よりも厚塗りされた場合の状態である。多量の球状粒子１１が重なり合った状態となり、より大きな凹凸が表面に形成されている。図７に示すような厚い被膜４ａでは、図６の場合と同様に、球状粒子１１によって形成された凹部に凝結水５が保持される。しかし、凹部がより深いものとなっているため、凝結水５によって形成される濡れ面は、より安定する。これが熱交換器１に使用された場合には、温湿度等の環境変化の影響を受け難く、安定して高い排水性を保持することが可能になる。図６及び図７のいずれの場合も、球状粒子１１は撥水性樹脂１０で覆われており、被膜４の表面に露出していない。このため、親水性の球状粒子１１が使用されても、被膜４の表面には、親水性物質が露出することはない。

球状粒子１１は、前述の如く、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下である。なお、球状粒子１１は、平均粒子径が４μｍ以上２０μｍ以下であることが更に好ましい。ここで、平均粒子径は、粒子径が１μｍ以下の微小粒子を除いた粒子の数平均値を示す。平均粒子径が２μｍ未満では、形成される表面の凹凸が細か過ぎるため、濡れ面が形成されない。一方、平均粒子径が５０μｍを超える粒子では、球状粒子１１が均等に分散された被膜４の形成が困難になり、熱交換器１に塗布されたときに、良好な排水性が得られない。

ここで、球状粒子１１は、例えば無機粒子である。無機粒子は、例えば溶融シリカ又は溶融アルミナ等である。また、球状粒子１１は、金属粒子である。金属粒子は、例えば鉄、ニッケル、コバルト、銀、アルミニウム、銅又はそれらの合金である。更に、球状粒子１１は、無機粒子においては溶融シリカ又は溶融アルミナ等、金属粒子においては、アトマイズ法等で製造されたもので、中実であって、多孔質ではない緻密な組成であることが好ましい。球状でなく角を有する粒子又は多孔質の粒子が撥水性樹脂１０に混合されて被膜４が形成された場合、撥水性樹脂１０で被覆されていない粒子が被膜４の表面から露出し易い。熱交換器１として使用されるときには、露出した粒子が拡がって被膜４の物性が変化したり、臭気の吸着を起こしたりするおそれがある。また、球状粒子１１は、高い熱伝導性を有していることも好ましい。熱交換器１の被膜４の熱伝導性が低い場合、熱交換器１としての機能を低下させてしまう。無機粒子が高い熱伝導性を有していることによって、熱交換器１の機能の低下を防ぐだけでなく、表面積が拡大することによって熱交換器１の機能が向上することに寄与する。

なお、球状粒子１１は、樹脂粒子であってもよい。樹脂粒子は、例えばメタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂又はフェノール樹脂等である。樹脂粒子が用いられる場合、被膜４の柔軟性が高くなって、剥離等の欠陥が起こり難い。また、球状粒子１１が沈降し難いため、熱交換器用コーティング組成物として使い易い。

撥水性樹脂１０に水が付着したときの接触角６は、３０度以上１００度以下である。なお、接触角６は４０度以上８０度以下であることが更に好ましい。水の接触角６が３０度未満の場合、被膜４の表面の親水性が高過ぎるため、熱交換器１として初期に使用するときには高い排水性が得られるものの、汚染等により親水性が低下し易いため、親水性が不均一となり排水性が低下するおそれがある。水の接触角６が１００度を超えるような場合には、撥水性が高過ぎて、表面に凹凸が形成されても、濡れ面を形成することができない場合がある。

撥水性樹脂１０は、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂等である。なお、撥水性樹脂１０は、これらの混合物であってもよい。

熱交換器用コーティング組成物は、撥水性樹脂１０が水に分散した状態となったものである。なお、樹脂を分散させるために、界面活性剤等の分散剤又は有機溶剤等が使用されてもよい。有機溶剤をベースとした熱交換器用コーティング組成物は、熱交換器１に塗布される場合、内部の微細な構造が均質となるように、流動性又は蒸発速度を調整することが困難である。本実施の形態１のように、水分散液８は、低粘度で且つ低揮発性の液とすることができるため、浸漬等の簡易な手段で熱交換器１に塗布されることができる。

ここで、球状粒子１１の頂点同士の間隔Ｓの平均値は、２μｍ以上５００μｍ以下である。図６及び図７に示すように、被膜４の表面の凹凸形状は、球状粒子１１の粒子径又は平面分布によって変化する。凹凸の状態は、球状粒子１１が形成する凸部７の頂点同士の間隔Ｓを用いて規定することができる。図６のように球状粒子１１が一層に並んだ状態では、平粒粒子径より粒子径が大きな粒子が形成する凸部７の頂点の間隔Ｓである。また、図７のように球状粒子１１が積層した状態では、積層最上層に位置する球状粒子１１のうち、平均粒子径より粒子径が大きな粒子が形成する凸部７の頂点の間隔Ｓである。ここで、平均粒子径は、粒子径が１μｍ以下の微小粒子を除いた粒子の数平均値を示す。

また、球状粒子１１の頂点同士の間隔Ｓの平均値は、４μｍ以上１００μｍ以下が更に好ましい。間隔Ｓの平均値が２μｍ未満では、被膜４の表面の撥水性が高くなる傾向があり、濡れ膜を形成することができない場合が多い。間隔Ｓの平均値が５００μｍを超える場合には、均一な濡れ膜が形成され難く好ましくない。

球状粒子１１の添加量は、無機粒子、あるいは樹脂粒子の場合には、撥水性樹脂１０に対し３０質量％以上２００質量％以下である。また、球状粒子１１の添加量は、撥水性樹脂１０に対し４０質量％以上１５０質量％以下が更に好ましい。球状粒子１１の添加量が３０質量％未満では、特に薄膜として塗布された場合に、球状粒子１１が疎らになり、結露水で濡れ膜を形成することができる凹凸形状にならない。球状粒子１１の添加量が２００質量％を超える量では、バインダーとして機能する撥水性樹脂１０が少な過ぎ、粒子の剥離が起こり易くなったり、粒子が撥水性樹脂１０によって十分に被覆されていない状態となったりして好ましくない。金属粒子の場合には、撥水性樹脂１０に対し５０質量％以上１０００質量％以下である。また、撥水性樹脂１０に対し１００質量％以上８００質量％以下が更に好ましい。球状粒子１１の添加量が５０質量％未満では、特に薄膜として塗布された場合に、球状粒子１１が疎らになり、結露水で濡れ膜を形成することができる凹凸形状にならない。球状粒子１１の添加量が１０００質量％を超える量では、バインダーとして機能する撥水性樹脂１０が少な過ぎ、粒子の剥離が起こり易くなったり、粒子が撥水性樹脂１０によって十分に被覆されていない状態となったりして好ましくない。

球状粒子１１及び前記撥水性樹脂１０の添加量は、全体に対し５質量％以上４０質量％以下である。また、球状粒子１１及び前記撥水性樹脂１０の添加量は、全体に対し１０質量％以上３０質量％以下が更に好ましい。球状粒子１１及び撥水性樹脂１０の添加量が５質量％以下では、得られる被膜４の厚さが薄過ぎて剥離し易い等、十分な耐久性が得られない。球状粒子１１及び撥水性樹脂１０の添加量が４０質量％を超える濃度では、熱交換器用コーティング組成物の粘度が高過ぎ、熱交換器１への塗布が困難であったり、被膜４が厚くなり過ぎて熱交換器１としての性能低下につながったりするため好ましくない。

水分散液８は、粘性を増加させる増粘剤を更に備えていてもよい。微量の増粘剤が水分散液８に添加されることにより、熱交換器用コーティング組成物の熱交換器１への塗布性が向上する。熱交換器用コーティング組成物は、熱交換器１の複雑な構造の表面に均質に塗布される必要がある。塗布された熱交換器用コーティング組成物が、液膜として熱交換器１の表面を流動する過程で、球状粒子１１が不均一に分布し易い。熱交換器用コーティング組成物に微量の増粘剤が添加されることによって、球状粒子１１の均一化が可能になる。増粘剤としては、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール等の水溶性高分子、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、カラギーナン又はタマリンドガム等の増粘多糖類等が挙げられる。

これらの中でも、増粘剤は、キサンタンガム及びグァーガム等といったシュードプラスチック性を有する多糖類が好ましい。これらが添加された分散液は、熱交換器１に液を塗布して余剰液を振り切るときには高い流動性を示し、液膜となって乾燥する過程では流動性が低下すること。これにより、複雑形状の熱交換器１に対しても、球状粒子１１が均一に分散した被膜４を形成することができる。キサンタンガム及びグァーガムは、添加量が微量であっても、良好なシュードプラスチック性を付与することができる。親水性物質である増粘剤が多量に添加された場合、被膜４中の親水性物質が多くなり、汚染及び劣化による熱交換器１としての排水性の低下が起こり得る。本実施の形態１は、キサンタンガム及びグァーガムの添加量が微量であるため、排水性の低下を回避することができる。

増粘剤の添加量は、増粘剤がキサンタンガム又はグァーガムの場合、０．０１質量％以上１質量％以下が好ましい。また、増粘剤の添加量は、増粘剤がキサンタンガム又はグァーガムの場合、０．０２質量％以上０．２質量％以下が更に好ましい。増粘剤の添加量が０．０１質量％未満では、十分な粘度調整の効果が得られない。増粘剤の添加量が１質量％を超える場合には、粘度が高くなり過ぎるのみでなく、被膜４が劣化しやすくなり好ましくない。

（塗布方法）
次に、熱交換器用コーティング組成物を熱交換器１に塗布する塗布方法について説明する。熱交換器用コーティング組成物の熱交換器１への塗布方法は、例えば２つの方法に対応している。一つ目は、アルミニウム製のフィン３等の熱交換器１の構成部品に熱交換器用コーティング組成物が塗布された後、熱交換器１を組み立てるプレコート法である。プレコート法ではロールコーターを用いるアルミニウム製のフィン３への塗布が主となる。本実施の形態１の熱交換器用コーティング組成物は、撥水性樹脂１０と球状粒子１１とからなるため、撥水性樹脂１０と近年主流であるシリカ等の無機物を含む被膜４とで問題になる金型の摩耗は起こり難い。

二つ目は、組み立てられた熱交換器１に熱交換器用コーティング組成物が塗布されるポストコート法である。ポストコート法は、熱交換器用コーティング組成物に熱交換器１を浸漬する方法、又は、熱交換器１に対して、熱交換器用コーティング組成物を吹き付けたり、流し掛けたりする方法がある。いずれの方法でも、熱交換器１の表面が熱交換器用コーティング組成物で濡らされた後、余剰の熱交換器用コーティング組成物が除去されて乾燥する。余剰の熱交換器用コーティング組成物の除去は、重力による自然落下、振動又は回転運動による慣性力による振り切りによって行われる。

乾燥は、放置して自然乾燥する方法でよいが、風を送って加速する方法でもよい。また、乾燥は、熱風又は赤外線により熱交換器１を加熱する方法も好ましい。６０℃以上で加熱されることによって、熱交換器用コーティング組成物が確実に乾燥されるため、かび等の微生物の発生を防止することができる。１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で加熱されることによって、被膜４の強度が向上したり、耐水性が向上したりする効果も得られる。

本実施の形態１によれば、熱交換器用コーティング組成物は、平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子１１を含有する撥水性樹脂１０を有する水分散液８を備える。熱交換器用コーティング組成物が熱交換器１の表面に塗布されると、熱交換器１の表面に被膜４が形成される。被膜４は、親水性を有しておらず、適度な撥水性を有している。このように、熱交換器用コーティング組成物は、親水化及び高撥水化することなく、熱交換器１の排水性を向上させることができる。

以下、実施例を示して実施の形態１を具体的に説明するが、実施の形態１は下記の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜７及び比較例１〜４〕
撥水性樹脂１０として、ポリウレタンディスパージョンＵＷ−５００２Ｅ（宇部興産株式会社製）を１０質量％、界面活性剤として、ポリオキシエチレンラウリルエーテル０．２質量％、増粘剤としてキサンタンガム（エコーガム、ＤＳＰ五協フード＆ケミカル株式会社製）０．１質量％、球状粒子１１を表１の組成で混合した塗布液を作成した。この塗布液を、厚さ１０ｍｍのガラスの板上にスプレーで塗布し、１３０度で１０分間乾燥した。球状粒子１１は、溶融シリカ（デンカ株式会社製）、シリカ球状微粒子ＳＯ−Ｃ（アドマテックス株式会社製）、及び金属粒子ＰＦ−１０Ｒ（エプソンアトミックス株式会社製）を適度に混合して粒子径を調整して用いた。塗布後のガラス板を、−１０℃に冷却し、８０℃の飽和水蒸気の環境において塗布面が鉛直になるように設置し、表面の濡れ状態を観察した。約５分後の凝結水５の状態を表１に示す。

実施例１〜７、比較例２及び３において、水の接触角６は、球状粒子１１を含まない比較例４と同等の値となっている。接触角６の測定は、直径３ｍｍ程度の水滴を付着させて行う方法で行われている。即ち、この結果は、球状粒子１１の添加では、表面の撥水性は変化していないことを示している。比較例１では、接触角６が１０２度と高い撥水性を示している。粒子径が小さい球状シリカによる微細な凹凸形状は、撥水性を高くする効果があることを示している。また、凝結水５の状態は、実施例１〜５、７において、濡れ面を形成したものとなっている。実施例６では、濡れ面が形成されているが、溶融シリカによる凸部７が点状に濡れずに分布する網目状の水膜を形成している。いずれの実施例においても、塗布された被膜４の表面は、撥水性を有しているにもかかわらず水膜が形成され、水は下方に流れる状態となった。熱交換器１の表面に適用された場合には、親水性の被膜４の場合と同様に高い排水性を有することが期待される。

一方、比較例２〜４では、凝結水５は水滴となり、大きな水滴は重力によって流れ落ちたが、直径３〜６ｍｍの水滴は表面に残留する状態であった。熱交換器１の表面に適用された場合には、凝結水５は排出され難く、通風抵抗が大きくなると考えられる。比較例１では、大きく成長した水滴は滑り落ちたが、無数の小さな水滴が残留した状態となった。この場合も、熱交換器１の表面に適用された場合には、凝結水５は排出され難く、通風抵抗が大きくなると考えられる。

〔実施例８、９及び比較例５〜８〕
実施例２及び４で用いたコーティング液をアルミニウムの板上にスプレーで塗布し、１３０℃、１０分間加熱乾燥したものを、それぞれ実施例８及び９とした。コロイダルシリカＳＴ−ＰＳ−Ｓ（日産化学株式会社製）５質量％、アクリルエマルジョンを３質量％、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル０．２質量％、増粘剤としてキサンタンガム（エコーガム、ＤＳＰ五協フード＆ケミカル株式会社製）０．１質量％、混合したコーティング液を調整し、アルミニウムの板上に、スプレーで塗布して１００℃、１０分間加熱乾燥したものを比較例５とした。比較例５に、球状シリカを添加したものを比較例６とした。ポリシラザン（アクアミカＮＰ１４０、Ａ Ｚ エレクトロニック マテリアルズ株式会社製）を、アルミニウムの板上に、スプレーで塗布し、約２週間常温放置し、シリカ膜を形成したものを比較例７とした。比較例７に、球状シリカを添加して作製したものを比較例８とした。

実施例８、９及び比較例５〜８の試料について、汚染による撥水化及び着臭の評価を行った。各試料の３０ｍｍ×５０ｍｍの小片を、αピネン、ノネナール及び酢酸ブチルを等量染み込ませた不織布と共に、２Ｌのガラス製容器に封入し、容器ごと４０℃に加温して６時間放置することで試料を汚染した。汚染の影響は、汚染前後での水の接触角６の変化量で確認した。着臭は、５人のモニターが試験片のにおいを嗅いで定量化した。各人が、臭気なしの１から強い臭気を感じる５までの５段階で判定し、平均値を求めた。以上の結果を表２に示す。

実施例８及び９では、汚染の前後で接触角６の変化はなく、着臭もほとんどない。被膜４が撥水性樹脂１０のみで構成されているため、汚染物質の吸着の影響がないためである。これは、熱交換器１として適用される場合、汚染により排水性が低下したり、凝結水５が飛び出したりするおそれがないことを示している。また、着臭もほとんどないことを示している。比較例５〜８では、汚染前の接触角６は小さく、高い親水性を示しているが、汚染後には接触角６が大きくなり撥水化していることがわかる。汚染により撥水化するような被膜４では、熱交換器１の形態では、局所的に撥水化が進む可能性が高い。熱交換器１の内部で、親水性が不均一な場合、凝結水５の流れが悪くなり、排水性の低下及び通風抵抗の増大につながる。比較例５〜８では、着臭も大きいことがわかる。親水性向上のためのシリカが表面に露出しているため、ここに臭気分子が吸着するためと考えられる。着臭に関しては球状粒子１１を添加したほうが、着臭しやすい結果となっている。これは、球状粒子１１によって、被膜４の表面積が大きくなり、臭気分子の吸着量が増えたことによると考えられる。

〔実施例１０〜１２及び比較例９〜１１〕
熱交換器用コーティング組成物として、実施例８を基準として、増粘剤を変化させたものを調合して、実施例１０〜１２、比較例９〜１１とした。これらの塗布性を、フィンピッチ１．２ｍｍのアルミニウム製のフィン３と銅製の伝熱管２とからなる熱交換器１を用いて評価した。熱交換器１の寸法は、３０ｍｍ×２５０ｍｍ×１００ｍｍである。熱交換器用コーティング組成物に熱交換器１を浸漬した後、アルミニウム製のフィン３間からコーティング組成物が流れ出るように、水平面から約６０度傾斜するように立て掛けて約３０分放置した。塗布後の被膜４の状態を、外観及び切断したフィン３の表面の状態から確認した。以上の結果を表３に示す。

接触角６に関しては、増粘剤が添加されていない比較例９と比較して、実施例１０〜１２では変化がなく、増粘剤の添加は表面の親水性に影響していないことがわかる。増粘剤の添加量が多い比較例１０及び１１では、ごく僅かな親水化が認められる。比較例９では、熱交換器１の全体に均質な被膜４が形成されていたが、アルミニウム製のフィン３の表面の観察では、球状粒子１１がうろこ状に不均一に分布していることが確認された。比較例１０及び１１では、均質な被膜４が形成されているが、フィン３間で熱交換器用コーティング組成物が滞留し、乾燥して形成されたブリッジングが認められた。これは、コーティング組成物の粘性が高過ぎて、良好な塗布を行うことができなかったためである。実施例１０〜１２では、いずれについても、被膜４は均質であり、ブリッジングを生じることもなく、良好な被膜４の形成が可能であることがわかる。

１ 熱交換器、２ 伝熱管、３ フィン、４ 被膜、４ａ 被膜、４ｂ 被膜、５ 凝結水、６ 接触角、７ 凸部、８ 水分散液、１０ 撥水性樹脂、１１ 球状粒子。

Claims (13)

1. 熱交換器に使用される熱交換器用コーティング組成物であって、
   平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子を含有する撥水性樹脂を有する水分散液を備え、
   前記球状粒子は前記撥水性樹脂に被覆された状態で分散しており、
   前記撥水性樹脂に水が付着したときに、前記撥水性樹脂を基準とした水の端点における角度である接触角が１００度以下であり、
   前記熱交換器の表面に網目状の水膜を形成するために前記表面を凹凸形状とする
   熱交換器用コーティング組成物。
2. 前記球状粒子は、
   無機粒子である
   請求項１記載の熱交換器用コーティング組成物。
3. 前記無機粒子は、
   溶融シリカ又は溶融アルミナである
   請求項２記載の熱交換器用コーティング組成物。
4. 前記球状粒子は、
   金属粒子である
   請求項１記載の熱交換器用コーティング組成物。
5. 前記球状粒子は、
   樹脂粒子である
   請求項１記載の熱交換器用コーティング組成物。
6. 前記樹脂粒子は、
   メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂又はフェノール樹脂である
   請求項５記載の熱交換器用コーティング組成物。
7. 平均粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下の球状粒子を含有する撥水性樹脂を有する水分散液を備え、
   前記球状粒子は、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂又はフェノール樹脂のいずれかからなる樹脂粒子である
   熱交換器用コーティング組成物。
8. 前記撥水性樹脂に水が付着したときに、前記撥水性樹脂を基準とした水の端点における角度である接触角は、３０度以上１００度以下である
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。
9. 前記撥水性樹脂は、
   アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂である
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。
10. 前記球状粒子の頂点同士の間隔の平均値は、２μｍ以上５００μｍ以下である
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。
11. 前記球状粒子の添加量は、
    前記撥水性樹脂に対し３０質量％以上２００質量％以下である
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。
12. 前記球状粒子及び前記撥水性樹脂の添加量は、
    全体に対し５質量％以上４０質量％以下である
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。
13. 前記水分散液は、
    粘性を増加させる増粘剤を更に備え、
    前記増粘剤の添加量は、
    全体に対し０．０１質量％以上１質量％以下である
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱交換器用コーティング組成物。

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