JPH1047890A - 水滴付着防止性を有する熱交換器用フィン、及びそれを備えた熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水滴が付着しにくい表面を有し、かつ長期的
に維持できる熱交換器用フィンを提供すること。 【解決手段】 熱交換器用フィンにおいて、基材表面
に、光触媒性酸化物粒子が外気と接するように露出した
親水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外気と接す
るように露出した撥水性を呈する部分の双方が表面に微
視的に分散された構造を有し、かつ表面の水との接触角
が９０゜以上である表面層が形成されているようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房用の空調機
等に組込まれる熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な熱交換器の構造は、冷媒や熱媒
が流れるパイプに、熱伝導率の高いアルミ板製のフィン
を多数枚取付け、熱交換の効率を高めるようにしてい
る。そして、フィンの枚数が多ければそれだけ効率は高
くなる。しかし、フィンの枚数が多くなると、隣接する
フィン間の間隔が狭くなり、雰囲気中の湿分がフィンに
付着し、付着した湿分が水滴状に成長したときに、水滴
がフィン間に毛細管現象により保持されてしまう。する
と、水滴はフィン間を流れる空気の抵抗となり、却って
熱交換の効率が低下することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
水滴が付着しにくい表面を有し、かつ長期的に維持でき
る熱交換器用フィンを提供することを目的とする。さら
に、本発明では、上記以て熱交換器用フィンを熱交換器
に備えることにより、長期的にわたり熱交換効率の低下
の生じない熱交換器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく、基材表面に、光触媒性酸化物粒子が外気と
接するように露出した親水性を呈する部分と、撥水性フ
ッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈する
部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有し、か
つ表面の水との接触角が９０゜以上である表面層が形成
されていることを特徴とする水滴付着防止性を有する熱
交換器用フィンを提供する。光触媒性酸化物粒子が外気
と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥水性
フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈す
る部分の双方が表面に微視的に分散された構造では、親
水性表面と撥水性表面が隣接するため、親水性表面にな
じみやすい親水性の付着物は隣接する撥水性部分になじ
まない。逆に撥水性表面になじみやすい疎水性の付着物
は隣接する親水性部分になじまない。そのため、親水性
付着物も、疎水性付着物も部材表面に固着されることは
なく、表面は清浄な状態に維持される。さらに、光触媒
が存在することにより、光触媒の光励起に応じて光触媒
性酸化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈
する部分は恒久的に親水性を維持するので、上記親水性
を呈する部分と撥水性を呈する部分の双方が表面に微視
的に分散された構造は維持される。すなわち、水との接
触角を９０゜以上にすると、その状態は光触媒の光励起
に応じて維持され、水滴が付着しにくくなる。従って、
水滴が付着しにくい表面が形成可能となり、引いてはフ
ィン間に水滴が保持されて熱媒や冷媒の抵抗を形成する
状態が生じなくなり、長期的にわたり熱交換効率の低下
の生じない高効率の熱交換器を提供できるようになる。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明の熱交換器の
一実施例であり、図１は斜視図、図２は要部拡大断面図
を示す。熱交換器は、内部を熱媒体が流れるパイプ１に
多数枚のフィン２…を対向して取付けている。フィン２
はアルミニウム平板からなり、その表面には表面層３が
形成されている。表面層３は、光触媒性酸化チタンが外
気と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥水
性フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈
する部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有
し、かつ表面の水との接触角が９０゜以上である。表面
層３に、紫外線ランプや蛍光灯等からなる光源４から、
光触媒性酸化チタンを励起し得る波長の光（紫外線）を
照射することで、前記したように、それに応じて光触媒
性酸化チタンが外気と接するように露出した親水性を呈
する部分は親水性を回復し、それにより親水性を呈する
部分と、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように露出し
た撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散され
た構造と、表面の水との接触角が９０゜以上である状態
が維持される。基材と表面層との間には、基材との密着
性向上等の目的で透明な中間層を設けることもできる。

【０００６】光触媒とは、その結晶の伝導帯と価電子帯
との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー
（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したとき
に、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導
電子と正孔を生成しうる物質をいい、光触媒性酸化物に
は、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チ
タン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化第二鉄、三酸化二ビスマ
ス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等の
酸化物が好適に利用できる。光触媒の光励起に用いる光
源には、例えば、蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドラ
ンプ、水銀ランプ、キセノンランプ、殺菌灯等が好適に
利用できる。光触媒の光励起により、基材表面の光触媒
性酸化チタンが外気と接するように露出した親水性を呈
する部分が高度に親水化されるためには、励起光の照度
は０．００１ｍＷ／ｃｍ²以上あればよいが、０．０１
ｍＷ／ｃｍ²以上だと好ましく、０．１ｍＷ／ｃｍ²以上
だとより好ましい。

【０００７】撥水性フッ素樹脂には、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘ
キサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレンコポリマー等が好適に利用でき
る。

【０００８】表面層の膜厚は、０．４μｍ以下にするの
が好ましい。そうすれば、光の乱反射による白濁を防止
することができ、表面層は実質的に透明となる。さら
に、表面層の膜厚を、０．２μｍ以下にすると一層好ま
しい。そうすれば、光の干渉による表面層の発色を防止
することができる。また、表面層が薄ければ薄いほどそ
の透明度は向上する。更に、膜厚を薄くすれば、表面層
の耐摩耗性が向上する。

【０００９】表面層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのような金
属を添加することができる。前記金属を添加した表面層
は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させること
ができる。

【００１０】表面層にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することができる。
前記金属を添加した表面層は、光触媒の酸化還元活性を
増強でき、有機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解
性を向上させることができる。

【００１１】光触媒性酸化物粒子が外気と接するように
露出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外
気と接するように露出した撥水性を呈する部分の双方が
表面に微視的に分散された構造を有するか否かは、以下
の方法により確認可能である。 その１つの方法は以下
のように行う。すなわち、まず、硝酸銀、乳酸銀、塩化
白金酸、塩化パラジウムなどのＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄといっ
た原子番号の大きな金属を含む溶液を基材表面に塗布
し、基材表面に光触媒の励起光を照射して、Ａｇ、Ｐ
ｔ、Ｐｄといった原子番号の大きな金属を基材表面に析
出させる。上記金属の析出反応は光触媒による上記金属
の還元作用に基づくので、このとき、金属は光触媒性酸
化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈する
部分には付着するが、撥水性フッ素樹脂が外気と接する
ように露出した撥水性を呈する部分には付着しにくい。
次に、走査型電子顕微鏡の反射電子像の観察により、濃
淡（コントラスト）が分散して生じていれば、光触媒性
酸化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈す
る部分と、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように露出
した撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散さ
れた構造を有すると結論づけられる。他の観察方法とし
ては、反射電子像による濃淡の観察の代わりに、エネル
ギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）、或いはエレクトロ
ンプローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等によ
り、表面の元素分析を行うようにしてよい。他の観察方
法としては、上記金属が銀のように有色であれば、反射
電子像による濃淡の観察の代わりに、光学顕微鏡によ
り、色の観察を行うようにしてよい。

【００１２】次に、基材表面に、光触媒性酸化物粒子が
外気と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥
水性フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を
呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有
する表面層が形成されている防汚性部材の製法について
説明する。この場合の製法は、基本的には、基材表面に
コーティング組成物を塗布し、コーティング組成物を基
材表面に固着せしめることによる。

【００１３】ここでコーティング組成物は、光触媒粒子
と撥水性フッ素樹脂を必須構成要件とし、その他に水、
エタノール、プロパノール等の溶媒、フッ素樹脂の架橋
剤や、コーティング液の分散性を向上させる界面活性剤
などを添加してもよい。

【００１４】上記コーティング組成物の塗布方法として
は、スプレーコーティング法、ディップコーティング
法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロ
ールコーティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法
が好適に利用できる。上記コーティング組成物は、フッ
素樹脂の溶融する３００℃以上の温度での熱処理、フッ
素樹脂の架橋剤を添加する場合には、架橋剤によりフッ
素樹脂が硬化する温度での熱処理、加圧処理、加圧処理
と上記熱処理との併用、衝撃圧力による固定等の方法で
固着できる。また、上記方法で固着させる前に、基材表
面をブラスト処理等して凹凸を設けるようにしてもよ
い。そうすれば、基材と表面層との固着性を向上させる
ことができる。

【００１５】

【実施例】

実施例．アナターゼ型酸化チタンゾル（石原産業、ＳＴ
Ｓ−１１）と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）粒子（ダイキン工業、Ｄ−１）と蒸留水を混合し、
３０分撹拌して得たコーティング液を、スプレーコーテ
ィング法にて１０ｃｍ角のアルミニウム基材上に塗布
し、３８０℃で３分熱処理して、アナターゼ型酸化チタ
ン粒子４重量部、ポリテトラフルオロエチレン粒子６重
量部からなる表面層を形成して＃１試料を得た。＃１試
料の表面観察により光触媒性酸化物粒子が外気と接する
ように露出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹
脂が外気と接するように露出した撥水性を呈する部分の
双方が表面に微視的に分散された構造を有する表面層が
形成されていることが確認された。次に、＃１試料の表
面の水との接触角を測定した。ここで水との接触角は接
触角測定器（協和界面科学、ＣＡ−Ｘ１５０）を用い、
滴下後３０秒後の水との接触角で評価した。その結果、
水との接触角は１２０゜と９０゜以上の値となり、＃１
試料を傾けると水滴は転がりながら落下した。次に、＃
１試料に紫外線光源（三共電気、ブラックライトブルー
（ＢＬＢ）蛍光灯）を用いて試料の表面に０．５ｍＷ／
ｃｍ²の紫外線照度で約１日間紫外線を照射して＃２試
料を得た。＃２試料について水との接触角を測定した。
その結果、水との接触角は１１０゜と９０゜以上の値と
なり、＃２試料を傾けると水滴は転がりながら落下し
た。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、水滴が付着しにくい表
面を有し、かつ長期的に維持できる熱交換器用フィンを
提供することが可能となり、引いては、長期的にわたり
熱交換効率の低下の生じない熱交換器を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の斜視図。

【図２】本発明の熱交換器の要部拡大断面図。

【符号の説明】

１：パイプ ２：フィン ３：表面層 ４：光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材表面に、光触媒性酸化物粒子が外気
   と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥水性
   フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈す
   る部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有し、
   かつ表面の水との接触角が９０゜以上である表面層が形
   成されていることを特徴とする水滴付着性を有する熱交
   換器用フィン。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱交換器用フィンを備
   えた熱交換器。