JPH04190096A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は冷凍機、エア・コンディショナー、ラジェータ
ー等に使用されるコンデンサー、エバポレーター等の比
較的中型ないし大型のクロスフィンチューブ形熱交換器
に関する。

［従来の技術］ 熱交換器は極めて多くの装置に使用されている。この中
で空気を暖める又は冷却するタイプの熱交換器としては
、家庭用冷蔵庫、自動車用の暖房、冷房器等フィン材、
チューブ材（伝熱管）も共にアルミニウムを使用した小
型のものもあるが、住宅用、商用としてのニアコンディ
ショナー等に使用する中型ないし大型のもののコンデン
サー、エバポレーター等はフィン材としてアルミニウム
又はアルミニウム合金を使用し、チューブ材としては銅
又は銅合金を使用していることが多い。

この熱交換器は熱交換の効率を高めるため、伝熱管に多
数のフィンを物理的に接触させている。

伝熱管とフィンは上記したように異種金属により構成さ
れているのでいずれにもコーティングが施されていない
場合には局部電池が形成され、いわゆる電食を生ずる。

また、最近の熱交換器は設置場所や使用環境も多岐にわ
たり、海岸のように海水や塩水の飛沫が避は難い地域、
工場地帯や温泉等の亜硫酸ガス、硫化水素の比較的多い
環境での使用も考慮する必要があり、このような環境は
上記の電食を促進する効果があり、今まで以上の防食対
策が必要である。

更に最近熱交換効率向上のため、熱交換器は一般にアル
ミニウムフィン材に対して防食処理が行なわれており、
また親水化処理が施されている。

これまでの防食処理としては、アルミニウムフィン材に
プレコート法あるいはボストコート法による耐食性有機
塗膜による被覆、クロメート処理、リン酸塩処理で代表
される化成皮膜を生成させる方法（この化成皮膜は比較
的耐食性に乏しいため塗装下地とされることも多い、）
等により行なわれていたが、これはあくまでフィン自身
の耐食性向上のためであり、フィンと伝熱管の電食を考
慮したものではなかった。

例えば、ボストコート法によるときは伝熱管とフィン材
の接触が生じた後でコーティングするので電食の基本的
な対策にはならない。

また、プレコート法によるときは、アルミニウム板材を
フィン材に加工する前にコーティングするため、その後
のフィン材への加工において必要とされるピアス加工（
孔打抜）、孔拡げ加工、フランジ成形加工などの加工の
うち、フランジ成形加工において、伝熱管に接触するカ
ラ一部分内面のコーティングの剥離やクラックはフィン
材と伝熱管の直接の接触を許すことになり、フィン材の
電食を生じ、更にはスリットやルーバー等を有する複雑
な形状のフィンを製造するための加工を行なう際にフィ
ン材端部の表面処理のないアルミニウム素材の露出した
面積が出来るため、この電食が促進されてしまう。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は耐食性に優れたクロスフィンチューブ形熱交換
器の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりな
るフィン材と、銅あるいは銅合金よりなる金属管を伝熱
管に使用したクロスフィンチューブ形熱交換器において
、その伝熱管はあらかじめその表面に塗装による被覆層
を施したことを特徴とするクロスフィンチューブ形熱交
換器に関する。

本発明にフィン材として使用するアルミニウムまたはア
ルミニウム合金としては、ＪＩＳＩ　１００、ＪＩＳ１
０５０等の純アルミニウム板、ＪＩＳ２０１７、Ｊ　Ｉ
　５２０２４等のＡｌ２−Ｃｕ系合金板、ＪＩＳ３００
３、ＪＩＳ３００４等のＡｌ２−　Ｍ　ｎ系合金板、Ｊ
ＩＳ５０５２、ＪＩＳ５０８３等のＡβ−Ｍｇ系合金板
、ＪＩＳ６０６１等のＡｌ２−Ｍｇ−５ｉ系合金板、ま
たはこれらのうちの２種以上のクラツド材からなる板材
であって、限定するわけではないが中型の熱交換器とし
ては厚さ約０．１１５ｍｍ程度のものが通常使用され、
プレコート又はボストコートのいずれかでコートされて
いるものであるが、先述のごとく間隔が狭く且つ複雑な
形状の熱交換器が多くなってきていることからプレコー
トフィン材が優れている。

フィン材としては通常の防食用コーティングを行ない、
その上に親水性有機塗膜のコートをしたものであって良
い。

防食コーティングの塗装方法については制限がなく、−
射的には生産性向上の目的等によりロールコート方式が
主であるが、特開平１−２２５７９５号公報に示される
ように、電着塗装が自動化、防錆力、低公害等の点から
優れた塗装方法である。

この場合の樹脂としては、従来使用されているアクリル
系、エポキシ系、ウレタン系を主体とした樹脂、あるい
は油性樹脂、フッ素系樹脂、ボリエステル系樹脂等が使
用でき、更に目的に応じては各種顔料、中和剤（有機酸
）、溶剤（親水性、疎水性、レベリング剤等）などを添
加したもの、およびクロム酸、クロム酸塩等の無機電解
質を添加したものでも良い、塗膜の厚さは最終の焼付は
後で０．１〜５．０μｍ位が好ましい、０．１μｍより
薄いときはカラ一部分で拡管時に微細な凹凸により塗膜
の破損が起こり、フィン材と伝熱管が直接接触する危険
があるので避けることが好ましい。

一方、５．０μｍより厚いと前記直接接触の危険はない
が、伝熱効率が低下するだけなので避けるべきである。

また、熱交換効率を改善するための親水性皮膜としては
限定するわけでないが、例えばケイ酸塩、ポリアクリル
酸誘導体、ポリアミド誘導体、セルロース誘導体、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、これ
らのうちの２種以上の共重合体、ポリオキシエチレン誘
導体、ソルビタン誘導体、ショ糖脂肪酸エステル、硫酸
エステル、スルホン酸エステル、リン酸エステル等の界
面活性剤の１種または２種以上をコートしたものである
。

伝熱管は通常の銅または銅合金のパイプ又は偏平管が通
常用いられる。

この伝熱管の表面に熱交換器の組み立て工程以前にあら
かじめ塗装による被覆を設けておくことが本発明の最大
の特徴である。この被覆は電気の絶縁体であり、熱交換
器の使用条件において耐食性のあるものでなければなら
ない。

例えば、塗装方法にもよるが、アクリル系、エポキシ系
、ウレタン系等の樹脂が好ましく、その他塗料として使
用されている有機合成樹脂類はほとんどこの目的に適し
た材料である。

被覆層の厚さは０．１ｕｍ〜５，０μｍであり、０．５
μｍ〜３．０ｕｍ程度が耐食性、熱伝導性、経済性等の
点からバランスがとれている厚みである。

塗装方法としては浸漬法、へヶぬり、スプレー塗装等い
ずれの方法でもよいが、電着塗装法はピンホール等の塗
装欠陥の少ない均一な被覆層が得られ、好ましい結果が
得られる。

このように伝熱管に電気絶縁性の被覆層が設けられてい
るが、伝熱管はフィン材の加工度に比してフィン材？入
れた後拡管するだけの低い加工しか行なわれないため上
記被覆のクラックや剥離は大幅に少ないものとなってい
る。したがってフィン材はベア材、プレコート材または
ポストコート材でもそれなりの効果を得ることが出来る
。

特にプレコート材を使用したときはフィン材のカラ一部
分が加工によりコーティングに剥離あるいはクラックが
仮に入ったとしても、伝熱管もコーティングされている
ので直接接触は大幅に減少させることが出来る。最悪の
場合、両者のコーティングにクラックが出来たとしても
クラックの箇所が重なる可能性は極度に減少し、被覆の
一部の剥離やクラックが熱交換器のライフに致命的な影
響を与えることを未然に防止できる。

また、アルミニウムに対して異種金属である伝熱管の黒
土表面積を小さくすることは、アルミニウムの腐食を減
らすことが出来る効果もある。

［作　用］ 本発明のクロスフィンチューブ形熱交換器は、あらかじ
め表面を塗装して被覆層を設けた伝熱管を使用するため
、フィン材として使用するアルミニウム板との接触を大
幅に減少できる。特にフィン材がプレコート材であると
きは仮に一方のコーティングが剥離やクラックしていて
も、これと重なる他方のコーティングが完全であればフ
ィン材と伝熱管の直接接触することを効率よく防止し、
局部電池による電食の防止に効果がある。また、伝熱管
の露出した表面積をほぼ完全になくしであるため、仮に
全面的に結露や雨水等で全体が濡れたとしても、電池回
路の形成が大幅に減少しているためフィン材そのものの
腐食の進行を防止ないしは遅延させるのに役立っている
。

［実施例〕 （実施例１） 銅合金よりなる伝熱管について脱脂処理後、水洗、乾燥
を行ない、エポキシフェノール樹脂を主体とする有機溶
剤系塗料［焼付は型エポキシフェノール樹脂（クリヤー
）（エポキシ樹脂８０％、フェノール樹脂１５％、添加
剤３％、溶剤２％）］を浸浸漬性により塗装し、後１８
０℃で２０分間焼付けし、乾燥状態で約１．５ｇｍの被
膜を形成させた。このようにして得られた伝熱管を使用
し、熱交換器を作製し、塩水噴霧試験にて耐食性を評価
した。

フィン材として実施例、比較例を通じてＡｌ２−Ｍｎ系
のＪ　Ｉ　５３００４合金を使用し、無処理のペア材の
ものと、第１層としてアクリル系の耐食性樹脂をロール
コートし、２４０℃で２０秒間焼付けし、乾燥状態で約
１μｍの被膜を得、その後第２層として親水性のセルロ
ース樹脂をロールコートし、２３０℃で２０秒間焼付け
し乾燥状態で約０．５ｕｍの被膜を形成させたプレコー
ト法による表面処理フィン材を使用した。

塩水噴霧試験ハＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｚ　　２３７１−１９８
８に従い、塩化ナトリウム５０　ｇ　／　１２、ｐＨ７
，０、噴霧温度３５°±２℃で行なった。

（実施例２） 銅合金よりなる伝熱管について脱脂処理後、水洗、乾燥
を行ない、アクリル樹脂を主体とするアニオン系の電着
塗装［商品名　ニスビアＥＤＡＬ−５０Ｂ　　神東塗料
（株）社製］を施した後、１８０℃で２０分間焼付けし
、乾燥状態で約１．５μｍの被膜を形成させた。このよ
うにして得られた伝熱管を使用し熱交換器を作製し、塩
水噴霧試験にて耐食性を評価した。

フィン材としては実施例１で用いたものと同じものを使
用した。

（比較例１） 銅合金よりなる伝熱管について脱脂処理後、水洗、乾燥
を行なった。

このようにして得られた伝熱管を使用し熱交換器を作製
し塩水噴霧試験にて耐食性を評価した。

フィン材としては実施例１と同じものを用いた。

実施例１．２及び比較例においてフィンの伝熱管との接
触部における腐食率（面積）を第１表に示す。

（以下余白） （実施例３） 銅合金よりなる伝熱管について脱脂処理後、水洗、乾燥
を行ない、実施例２と同じアクリル樹脂を主体とするア
ニオン系の電着塗装を施し、後１８０℃で２０分間焼付
けし、乾燥状態で約０．０８゜０．２　、０．５　、１
．０　、１．５　、３．０　、４．０　、５．Ｏｕｍの
被膜を形成させた。

このようにして得られた伝熱管を使用し熱交換器を作製
し、塩水噴霧試験後の腐食面積率にて耐食性を評価した
。結果を第２表に示す。

フィン材としては実施例１と同じものを用いた。

（以下余白） 第２表　コーティング厚が腐食面積率に及ぼす影響［発
明の効果］ 以上、実施例からも明らかなように本発明のクロスフィ
ンチューブ型熱交換器において、伝熱管にあらかじめ被
覆層を設け、これにフィン材をとりつけることにより伝
熱管とフィンとの接触部における電食を防止し、接触腐
食を大幅に抑制することが出来、過酷な環境での使用も
可能になった。

特にフィン材としてはプレコートアルミニウムフィン材
と組み合わせるときはその効果は顕著である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるフ
   ィン材と、銅あるいは銅合金よりなる金属管を伝熱管に
   使用したクロスフィンチューブ形熱交換器において、そ
   の伝熱管はあらかじめその表面に塗装による被覆層を施
   したことを特徴とするクロスフィンチューブ形熱交換器
   。
2. （２）プレコート表面処理をしたアルミニウムまたはア
   ルミニウム合金よりなるフィン材を用いた特許請求の範
   囲第１項のクロスフィンチューブ形熱交換器。
3. （３）電着塗装法により表面被覆層を設けた伝熱管を用
   いた特許請求の範囲第１項のクロスフィンチューブ形熱
   交換器。
4. （４）電着塗装法により表面被覆層を設けた伝熱管を用
   い、プレコート表面処理をしたアルミニウム又はアルミ
   ニウム合金よりなるフィン材を用いた特許請求の範囲第
   １項のクロスフィンチューブ形熱交換器。