JPS59202398A - 熱交換器用アルミニウム製フイン - 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】 この発明は、熱交換器用アルミニウム製フィンに関する
。

この明［１？において、アルミニウムとは、アルミニウ
ムおよびアルミニウム合金を含むものとする。

一般に、熱交換器、とくに空気調和機の蒸発器において
は、フィンの表面温度が大気の露点以下となるためフィ
ンの表面に水滴が付着する。

このような水滴の付着により通用抵抗が増大し、かつ風
量が減少して熱交換効率が低下する。これは熱交換器の
性能向上と小型化のためにフィンピッチを狭くした場合
にとくに顕著に現われる。熱交換効率はフィン表面の水
のヌレ性が大−きく影響するものであり、フィン表面の
ヌレ性が良いと付着した水が水滴となりにり）、このた
め通風抵抗が小さくなり、風量も多くな・）て熱交換効
率が増大覆る。

そこで、本出願人は先に、アルミニウム板の表面に化学
皮膜を形成し、つぎに化学皮膜を有づるアルミニウム板
をケイ酸、ケイ酸塩またはコロイダル・シリカを含む溶
液で処理することにより前記皮膜の上に親水性層を形成
する方法を１１ｉ！案じた（特開昭５７−１９３８１号
公報参照）。

このような親水性層を備えたフィンは、初期の段階にお
いてはたしかにすぐれた水のヌレ性を弁理するものであ
るが、熱交換器の長期間の使用において油等の汚染物質
が親水性層の表面に吸着すると、親水性が劣化づ−ると
いう問題が生じた。これはつぎのような理由によるもの
と思われる。覆なわち、シリカゾル粒子、ケイ酸または
グイ酸塩よりなる皮膜層が親水性を示すのは、主として
その成分中に含まれるケイ素に結合している水酸基の作
用によるものと考えられる。しかしながら、この水酸基
による親水性の作用はそれほど強くないので、シリカゾ
ル粒子等の表面に油等の汚染物質が吸着すると、親水性
が劣化するものである。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、アルミニウム板の化学皮膜の表面に形成された親水
性被覆層に、ざらに耐油汚染性および耐水性を付与する
ことにより、すぐれた親水性と耐食性を長期間持続する
ことかでき、ひいては熱交換器の性能の向上を図ること
ができる熱交換器用アルミニウム製フィンを提供するこ
とを目的としている。

この発明は、上記の目的を達成するために、アルミニウ
ム板の表面に化学皮膜が形成され、この化学皮膜の表面
に、親水性無機材料と、ビニルスルホン酸、ビニルボス
ボン酸およびビニルカルボン酸の単独重合体もしくは共
ｍ合体、およびこれらの単独重合体もしくは共重合体の
塩もしくはエステル、並びに上記ビニル化合物と不飽和
低級アルコールもしくは該アルニ１−ルのスルホン酸ニ
スブールおよびリン酸］ニスデルどの共ｍ合体Ｊ：りな
る群の中から選ばれた少なくども１種の親水性有機物質
とｊ二りなる親水性被覆層が形成されている熱交換器用
アルミニウム製フィンを要旨としている。

アルミニ・シム板は、所要長さを有する平板の状態で処
理および加工をでることができるが、とくにコイル状の
状態で連続的に処理および加工をり“るのが好適である
。

アルミニウム板の表面に耐食性を有づる化学皮膜を形成
するには、常法によればよいが、なかでも酸系溶液若し
くは４０℃〜沸Ｉｌ！温度の脱イオン水による浸漬ない
し噴霧処理または水蒸気処理によるのが適当である。

酸系溶液としては、クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸
塩、クロム酸・リン酸、リン酸、リン酸塩、チタン酸塩
またはタンニン酸−チタン酸を含む溶液が好ましい。酸
系溶液による処理時間は、一般的に５秒ないし２０分で
ある。

脱イオン水としては蒸留水も使用可能であるし、また処
理液中における金属酸化物の沈澱防止のために、脱イオ
ン水にトリエタノールアミンのようなアミン類を含有さ
せておくのが好ましい。脱イオン水のｐト１は、６〜１
３が好ましい。この範囲外では化学皮膜の形成よりもア
ルミニラムの溶解の方が進行する。脱イオン水または水
蒸気にＪ：る処理時間は、通常１−・６０分である。

上記のようにしてアルミニウム板の表面に形成された化
学皮膜は、つぎの親水性被覆層の形成に良好な下地を提
供するうえに、若干の親水性と優れた耐食性を伺与する
が、酸系溶液による処理のｈが脱イオン水によるそれよ
りし一層擾れた耐食性を付与覆る。

親水性被覆層に含まれる親水性無機材片３１としては、
ケイ酸、ケイ０１＋　塩、シリカゾルおよびアルミナゾ
ルがあげられる。またケイ酸塩どしては、ケイ酸ナトリ
ウム、ケイ酸カリウムおよび水力ラスが一般的である。

また親水性被覆層に含まれる親水性有機物質どしては、
具体的にはつぎの（ｉ　）〜（ｉｖ）の（ｉ＞　　ビニ
ルスルホン酸、ごニルホスホン酸およびビニルカルボン
酸の単独重合体、並びにこれらの共重合体。

ここで、ビニルカルボン酸としてはアクリル酸およびメ
タクリル酸等があげられる。

（１１）　　上記（ｉ＞の単独重合体および共重合体の
塩もしくはエステル。

ここで、塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等があ
げられる。

（ｉｉｉ　）　　ビニルスルホン酸、ごニルホスホン酸
およびビニルカルボン酸と、アリルアルコールもしくは
ビニルアルコール等の不飽和低級アルコールとの共重合
体。

（ｉＶ）　　ビニルスルホン酸、ビニルホスホン酸およ
びビニルカルボン酸と、上記不飽和低級アルコールの硫
酸エステルもしくはリン酸エステルとの共重合体。

上記（ｉ）〜（ｉｖ）の親水性有機物質は、１種らしく
は２種以Ｆ混合して使用される。

化学皮膜の表面にこのにうな親水性被覆層を形成Ｊるに
１よ、つぎの２１つの方法がある。

（イ）　親水性無機材料と親水性有機物質の混合溶液中
にて処理する方法。

（ロ）　先に親水性無機材料の皮膜を形成し、ついでこ
れの表面上に親水性有機物質の皮膜を形成Ｊるように、
２段階で処理する方法。

親水性被覆層を形成づる処理は、上記いずれの方法の場
合にも浸漬、噴霧または塗布にＪ：って行なわれる。

使用づる溶液の濃度は、たとえばつぎのとおりである。

（Ａ）　　親水性無機材料と親水性有機物質を混合して
用いる上記（イ）の方法において、（ａ　）無機材料が
ケイ酸ないしその塩である場合、溶液中のこれらの濃度
は、０．００１〜２０重量％、とりわけ０．０５〜７重
量％が好ましい。親水性有機物質の濃度は、０．００１
〜１０重量％、とりわけｏ、。

１〜５重量％が好ましい。

ここで、ケイ酸ないしその塩の濃度が０゜００１重最％
未満では、化学皮膜上への付肴度が充分でなくて満足す
べき親水性が得られず、２０重量％を越えると、溶液中
に沈澱物が生じる。

ここで、親水性有機物質の濃度が０．００１重邑置床満
では親水性被覆層に充分な耐油汚染性が得られず、１０
重量％を越えると、もはや耐油汚染性の増大は期待でき
ない。

（１））無ＵＮ　ＩＪ料がシリカゾルまたはアルミナゾ
ルである場合、溶液中のこれらのｍ　＊　Ｌｉ　、。

０．００１〜４０重量％が好ましく、その理由はケイ酸
などの場合と同じであり、とりわ（）０，０５〜７重量
％が好ましい。

親水性有機物質の濃度は、ｏ、ｏｏｉ−・２０重量％が
好ましく、その即用は上記の場合と同じであり、とりわ
け０．０１〜ｓｊ重■％が好ましい。

（Ｂ）２段階で処理を行なう上記（［］）の方法におい
て、親水性無機材料溶液の温石は、上記の場合とほぼ同
じである。また親ホ竹イＨａ溶液の濃度は、上記の場合
と同じが、またはこれにり若干高いものとするのが好ま
しい。

溶液のｌ）　Ｈは、上記（イ）および（ロ）のいずれの
方法の場合にも２〜１３が好ましい。ｐＨがこの範囲以
外では、親水性被覆層の形成よりもアルミニウムおよび
化学皮膜の溶解の進行の方がはやい。

溶液による処理時間は、上記（イ）および（ロ）のいず
れの方法の場合にも溶液濃度との関係で決定せられるが
、１０秒〜１０分が好ましい。処理時間が１０秒未満で
は、満足すべき親水性被覆層が得られず、１０分を越え
ても１０分で処理する以上の親水性の増大はみられない
。

ここで、親水性無機材料と親水性有機物質の混合溶液を
用いる（イ）の方法の場合には、化学皮膜の表面におい
て無機材料が有機物質の皮膜中に埋入された形態の親水
性被覆層が形成される。また親水性無機材料の溶液で処
理し！、＝のち、親水性有機物質の溶液で処理づる（口
）の方法の場合には、当然のことながら、化学皮膜の表
面には親水性無機材料の皮膜と、この皮膜を覆う親水性
有機物質の複合皮膜よりなる親水性被覆層が形成される
。

なお、アルミニウム板の表面に化学皮膜と親水性被覆層
を形成する処理は、熱交換器に組み立てる前のコイル状
のアルミニウム板に対して行なってもよいし、あるいは
アルミニウム板Ｊ゛りなるフィンを熱交換器に組み立て
た後に、この熱交換器仝休を所定の処理溶液に浸漬する
ごど（こｊ−り行なってもよい。

ここで、前者のコイル状アルミニウム板を処ＩＵ！　Ｔ
ｌる場合には、得られたフィン材の親水性液′Ｊ１層の
表面に、さらにワックス、あるいはワックスとポリビニ
ルアルコール等の水溶性高分子化合物よりなる被覆層を
形成し、フィン材を所定の形状に成形するさいの金型の
摩耗を少なくするようにするのが好ましい。このような
ワックスと水溶性高分子化合物の使用については、特願
昭５７−２３／１９３号に詳しく述べられている。

この発明による熱交換器用アルミニウム製フィンは、上
）本のように、アルミニウム板の表面に化学皮膜が形成
され、この化学皮膜の表面に、親水性無機材料と、ビニ
ルスルホン酸、ビニルホスホン酸およびビニルスルホン
酸の単独重合体もしくは共重合体、およびこれらの単独
重合体もしくは共重合体の塩もしくはエステル、並びに
上記ビニル化合物と不飽和低級アルコールもしくは該ア
ルコールのスルボン酸エステルおＪ：びリン酸ニスデル
との共重合体よりなる群の中から選ばれた少なくとも１
秤の親水性有機物質とよりなる親水性被覆層が形成され
でいるもので、油等の汚染物質が親水性被覆層の表面に
イ１看しても親水性が劣化せず、したがって１ぐれた耐
油汚染性を有しており、またフィンが良時間水に浸され
ていても、これの表面の親水１り被覆層がやはり劣化す
ることなく、１ぐれたｔ１４水性を有しており、そして
親水性被覆層の下面には耐食性に優れた化学皮膜が形成
されているため、フィンはすぐれた親水性と耐食性を長
）１１℃間持続することができる。ここで、このように
フィンの親水性の経時劣化が少ないのは、親水性無（幾
月料と共に使用される親水性有機物質がそれ自体高い親
水性を有していて、しからこれが親水性無機材料の表面
に吸着するｌ〔めであるこの発明によるフィンを用いて
つくられた熱交換器においては、フィンに付着した水滴
は、たちまちその形を崩してフィンの表面に膜状となっ
て広がり、これより流下してほとんど除去せられる。表
面張力によりフィンに残存した水も薄い膜状となるため
、これは通風の妨げにならない。したがって、上記した
水滴付着による通用抵抗の増大の問題はなくなり、熱交
換効率のよい熱交換器が得られる。加えて、アルミニウ
ム製フィンの表面に形成せられた化学皮膜の存在により
、熱交換器の耐食性そのものもよい。

つぎに、この発明の実施例を比較例とともに説明する。

実施例１〜５ アルミニウム板として、厚さ１ｍｌｌ１．１５０　ｍｍ
および長さ１００１１１１ｎのＪＩＳ△−１１００Ｈ２
４アルミニウム板を用い、これの表面を２重量％のクロ
ム酸く日本ペイント社製アロジン）を含む溶液を用いて
、３０℃で３分間処理し、アルミニウム板の表面にクロ
メート皮膜を形成しｌこ。

つぎに、親水性無機４，１１３１としてシリｈゾル１置
床％（ＳｔＯ２として計算して）と、十人に承り各種親
水性有機物質１重量％とを含む溶液を用いて、上記クロ
メ−１〜皮膜を有するアルミニウｌ＼板を６０℃で１分
間処理し、クロメート皮膜の表面に親水性被覆層を形成
し、熱交換器用アルミニウム製フィンを製作しｌＣ０評
価試験 上記のようにして１ａられたフィンの性能を評価Ｊるた
めに、初！Ｉ１１親水性、耐水性、自ｊ油汚染性および
耐食性を測定し、得られた結果を下表に示した。

初期親水性は、フィンの製造直後にお【プる水の接触角
を測ることにより測定した。

耐水性は、フィンを゛流水に８時間浸漬したのち、フィ
ンの水の接触角を計ることにより測定し　ｌこ　。

耐油汚染性は、フィンを油霧囲気中に２４時間放置した
のら、フィンの水の接触角を則ることにより測定した。

耐食性は、塩水噴霧試験２０日後におけるフィンの表面
状態を測定した。

ここで、これらの試験の評価は、つぎのとおりとした。

◎：非常に良好、Δ：やや良好、×：不良。

また比較のために、下記の従来の２種のフイト記表から
明らかなように、この発明によるフィンは、比較例のフ
ィンに比べて、非常に１ぐれた耐水性、耐油汚染性を有
するものである。

なｄ３ここで、親水性波ＷＵＦｍがシリカゾル粒子表面
よりなるものである従来のフィン（比較例２）と、親水
性被覆層がシリカゾルと親水性有機物質どよりなるもの
である本発明のフィンとを比較すると、前者の方が耐油
汚染性に若干劣るのは、つぎの理由によるものと思われ
る。

′？ｌ”、ｒわち、シリカゾル粒子が親水１１を承りの
は、主としてケイ素と結合している水Ｍｌの作１−１に
よるーｂのである。しかしながら、水酸基による親水性
はそれ程強くないので、シリカゾル粒子表面に油等の汚
染物質が吸着すると親水１４が劣化する。

そこで、シリカゾルの水酸基よりもｌ−Ｉ　Ｌ　Ｂ（親
木性−親油性平衡）の大きい極性基、たとえば−８０４
Ｎａ　＞−０ＰＯａ　Ｎａ　２　＞　　ＣＯＯＮａ　＞
−ＣＯＯＨなどを有する親水性有機物質を添加すること
により、親水性被覆層に油等の汚染物質が付着しても親
水性の劣化が非常に少なくなったものである。

なお、この発明によるアルミニウム製フィンは、カーク
ーラおよびルームクーラの蒸発器あるいはその他の熱交
換器に適用可能である。

以　　上 外４名 手続補正書 １．　　ｉｆ　件の表；Ｊ、　　　　昭和５８年特許願
　第　７８６８１　　　号２、発明の名称熱交換器用ア
ルミニウム製フィン３　補正をする音 事件との関係　　　　特許出願人 ４、代　理　人 住　　　　所　大阪市南区鰻谷西之町５７蚕地の６　イ
ナバビル６階５　補正命令の日付　　　昭和　　年　　
月　　　Ｅ１６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄およＯ・発
明の詳１１１１８　ゎｌｉｉ□ヨ０）　１４Ｊ　ｎな説
明の欄・１、明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙
のとおり補正する。

２、　同書５頁３〜４行、８頁３行、同頁１２行、同頁
末行および１４頁１２行の「ビニルカルボン酸」を「エ
チレン性不飽和カルボン酸」とそれぞれ訂正する。

３、　同書５頁６行および１４頁１５行の「ビニル化合
物」を「不飽和酸化合物」とそれぞれ訂正する。

４、　同書８頁５〜６行の「ここで、・・・あげられる
。」をつぎのように訂正する。

「ここで、エチレン性不飽和カルボン酸としては、アク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸および桂
皮酸などのように、炭素数３〜９を有するものを使用す
るのが好ましい。Ｊ以　　上 特許請求の範囲 アルミニウム板の表面に化学皮膜が形成され、この化学
皮膜の表面に、親水性有機物質と、ビこルスルホン酸、
ビニルホスホン酸およびエチレン性不飽和カルボン酸の
単独重合体もしくは共重合体、およびこれらの単独重合
体もしくは共重合体の塩もしくはエステル、並ひに上記
不飽和酸化合物と不飽和低級アルコールもしくは該アル
コールのスルポン酸エステルおよびリン酸エステルとの
共重合体よりなる群の中から選ばれた少なくとも１種の
親水性有機物質とよりなる親水性被覆層が形成されてい
る熱交換器用アルミニウム製フィン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム板の表面に化学皮膜が形成され、この化学
   皮膜の表面に、親水性無機材料と、ヒ゛ニルスルホン酸
   、ビニルホスホン酸およびビニルカルボン酸の単独重合
   体もしくは共重合体、およびこれらの単独ｍ合体もしく
   は共重合体のＪｇもしくはエステル、並びに上記ビニル
   化合物ど不飽和低級アルコールもしくは該アルコールの
   スルホン酸エステルおよびリン酸エステルとの共重合体
   よりなる群の中から選ばれた少なくとも１秤の親水性有
   機物質とよりなる親水性被覆層が形成されている熱交換
   器用アルミニウム製フィン。