JPS5942070A - 熱交換器用アルミニウム材料の製造法 - 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】 本発明は、熱交換器用アルミニウム材料の製造法に関す
るものであり、その目的とするところは、表面に親水性
および耐食性の良い皮膜層を有する、熱交換器フィン材
として好適なアルミニウム材料を提供することにある。

従来、熱交換器、特にフィン付熱交換器に於てはフィン
材と［７てアルミニウムが広く用いられている。この様
なフィン付熱交換器にあっては、その効率改善のために
フィンの伝熱面積を増大させる必要があるが、その際番
ではスベーヌの制約からフインビｌチの輸１少化も同時
にお・こなうのが普通であった。

ところがフィンピンチの縮少化をおこなった場合には、
通風抵抗の増大、特にフィンにおける凝縮水による風圧
損失が増大し、通風ｈ１°の低下・騒音の発生・凝縮水
の前面飛散といった問題が生じる。従って）、イン付熱
交換器の効率改善・省スペースにはフィンにおける凝縮
水による風圧損失の低下方法が重要な決め手となる。

フィンにおける凝縮水による風圧損失は、熱交換器をエ
バポレータとして用いる場合、フィン表面ｉＭ度が空気
の露点以下となり、空気中の水分が凝縮し、この凝縮水
のフィン表面への付着、ひいてはフィン間における凝析
１水のブリッジ現象により風路が狭められるために発生
するものである。

従って前記風圧損失を少なくするには、フィン表面の凝
縮水を常に取り除けば良いわけであるが、その方法とし
て次の二通りが考えられる。

即ち、フィン表面を完全に撥水化して凝縮した水筒をこ
ろが（）落とす方法と、フィン表向を親水化（水ｙλＪ
Ｌ性イ、１与）し゛Ｃ水７１ＥＩを・１ν・Ｊい水１漠
として流下させる方法″Ｔ：ある。現実的にｅま、ｂ１
１當？ｊＧられる検水（Ｌ処理フィ゛ンは、実機でデヌ
トすると６％ｊＭｉ’３水の排除が不充分な場合が多い
。−）ｉバ（、水化処」２１１は、／ｉ、５ｔ　Ｊｊ４
　Ｌ、た水分谷拡袖ぬれ１１こより薄い水肘（と１７で
フィン表面に沿って流下させるものであり、クロノート
処理、ベーマイト処理、親水性柿１１ｉｆ　二’−ト法
などの方法が実際に提案されている。このイ父なＥ水化
処理〕・ｒンに於ては、親水化のために基（・オのアル
ミニウムまたはγルミニウム合金が水分により腐食する
危暎性が大きいから耐１関食姓（Ｌが特に強く要求場れ
るものである。アルミニウムＨ料が水分により腐食を受
けると水酸化’ｆ　／レミの一律である白色粉末（いわ
ゆる白錆）が光生じ、乾燥状態では室内に散逸して衛生
上も問題になるからである。

従って熱交換器用アルミニウムフィン材料に於ては、表
面性状として親水性を高めて凝縮水を薄膜と１〜、凝縮
水による風圧損失を極力少なくすると共に、強固な耐食
性を有するものとなることが肝要である。

従来、フィン材用として、親水性および耐食性を有する
皮膜層を設けたアルミニウム材が種々提案されているが
、これらは、皮膜形成に高温で長時間を要する一人体に
対１．て有害なりロム、フッ素等を含有する処理液を使
用し、排水処理施設に多額の投資を必要とする暮或いは
処理に際し煩雑な多くの工程を要するなど；未だ問題点
が多い。

本発明はかかる問題点に鑑み、水ぬれ性がよく且つ１ｌ
Ｉ１．を剖１ノｌ−の優ハた熱交換器用アルミニウム材
料を経済的に提供せんとしまたものである。

即”　、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合
金の表面に、珪素化合物と金縁（キレート化剤とを塗装
し、その後乾燥することを特徴とする親水性、耐食性の
良い熱交換器用アルミニウム材料の製造法に保るもので
ある。

本発明方法においてアルミニウムまｆｃｌｉアｖミニウ
ム自・金とｌ−Ｊ、　！寺に１恨定するもので−ｔない
が、ＪＨ４−Ａ　１０５０４；＋やＡ１１Ｕｏ材などの
純アルミニウム又は−Ａ、ｑＯｎ３４：）、などのアル
ミニウム合金薄板で、通常ｊ・ｌさ（１１νｆ゛〜［］
、２＃ｚのものが好適である。又、これらの純アルミニ
ウム又（佳アルミニウム合金薄板に陽瞳酸化反恥を施し
たもの或いは化学薬品処理を行なったものも使用可能で
ある。

ｆ４８索化合物として（は、珪酸す＋−ＩＪウノ・、珪
酸カリウム等のアルカリ金属Ｃつ珪酸塩又は珪酸マグネ
シウム、珪酸カルシウム等のアルカリ土類金、犀の珪ｌ
ｖ塩で水と６性のものが挙げられる。

本発明に放・で、金属ギｖ−１・止剤とは、例辷ば５−
スルホザリ六ル酸、エチレンジアミンテトう酢市、トラ
ンスーシ如りロヘキザン−１，２−ジアミンｆ　ｌ−ｉ
　ｒＪ’ＭＱ’ｉ’のｒＳ　＆物で、アルミニウムが化
学結合して、配イテｆも”・ｊ造を形成できるものを称
する。

本発明に於ては、アルミニウム″またはアルミニウム合
金薄板から成るアルミニウム層の両面に珪素化合物と金
属キレート化剤が配位構造を呈ｌ−強固に結合した親水
性および耐食性を有する皮膜層が相い接ｌ〜で形成され
る。この皮膜層の相接界面にはアルミニウム原子がイオ
ン状態となって前記金属キレート化剤と配位結合し、さ
らにこのキレート化剤が珪酸塩とも水素結合して、あた
かもアルミニウム原子（アルミニウム層）と珪酸塩トの
結合剤としての役割を果して高濃度に存在しているもの
と考えられる。この作用の結果、珪酸塩はイヒ 金属キレート剤を介してアルミニウム層に強固に結合せ
しめられ、その親水性・耐食性を最大限に発揮するので
ある。この様な表面処理アルミニウム薄板を形成するに
肖っては、材料となるアルミニウムまたはアルミニウム
合金薄板の表面は、あらかじめ、ボールグレーニング、
ブラッシング、ホーニング等によって機械的に粗面化１
．でも良いし、燐酸、硫酸、水酸化ナトリウム、炭酸ナ
トリウム等の酸またはアルカリその他これらの塩等を単
独−または組み合わせた水溶液を用いて前処理を施して
も良い。

本発明の！、Ｉ−１！施にあたっては、アルミニウム薄
板を脱脂し、と律、例えばにト酸塩と金属キレート化剤
をよむ水溶液ＶＣ浸濱して反応さす、アルシミニウム而
番で均一なｉｔｅ　ｕ＊が坐らハるようにアルミニウム
薄（反をローラーでしごくか、アルミニウム薄板ヲエア
ープローするかする等して過剰の水溶液を除去し、その
液約１２ｎ−０にセット［７た熱風乾燥機中で約６０秒
間乾燥丁りばよい。

尚、アルミニウム薄板を金属キレ−１・化削にて処理し
、その後珪酸塩浴液にて処理１−２でも前記１代処理の
場合と同程度の目的物が得られるが、かかる２段処理よ
りも、前記１段処理が望ましいことはいう迄もない。

処理水；谷液中の珪酸塩の濃度は、通常００１％〜１＋
１　％、史に好−ましくは０．０５％〜３係とする。こ
の偵度を限定した理由は、珪酸塩の濃Ｊ！′が低すぎる
と反応が充分に行なわれず、目的とする効果が充分に得
９浦いから−Ｃあり、“また、晶すざるど反応の限度以
上の幼呆かＪυ１１：’ｊでさす、ｔ、１１って未反応
の珪酸ｊムが多１ｉ存在すると不４１ｋ　！Ｉ・、１等
がｇｓ＾水１（＋をトｊｌ　；＋（することとなるから
である。ソー逼ｚ　１ｔＩｉキレート化ｆ１１１び、）
１展ノ賃にライでＩＩＪ：　（＋ｌｌ　々央いの１ニー
、束、［１，１１１％　−ｔｌ、５　％Ｖ！に好−まし
ぐ多１’　１１．ｒ１５　％〜０６≠Ｌ／　）　１１：
旧）Ｉ＋が〆）Ｊ果的であること乃ｉわかつん。峰び）
　１ｉｌｌ出はＦ、　ｉｉ己の月ｊ−〇島の場合と同様
でａ″」る。

文４４　Ｊｊｌｌ水ｌ谷液のｒｉｕｉ　ｊむ１．１「（
］〜８０“（］のｔｊｊｊ四に於−ＣＩ’ｌ’＋１１い
ほど効ＩＪ４があるが、ｊｌ（１當２５−（Ｅ〜７０”
（］、好擾しく目３５−Ｃ〜６ｆビ０とｉ゛７６゜イ、
゛の理由は、温１電が低すき゛るとＩＭ　Ｉｆ：カの形
成が充分にイ〒なゎれず親水）生、１１吋食１１向上効
果が不−）ｉ〕う）・となるからでＡ５す、高すぎると
、エネルギーコストの割に性能向上効果が望めなく′Ｉ
（る〃１らでめ／、。

次に本９［〕明４ｔ　犬ｑ　ｉ５１　ｐｃノ１−づい゛
ｃ史ｃＩｃ貝ｆ・ト的ＶＣｇＱ明する。

ち人６験１シ１１　　１〜ｌｔ１ 脱脂を完了１．／（−厚さ０．１５に＋、＋、Ｃ）、１
工１：ｉ　−Ａ　１１１’ｌロ　アルミニウム、ｌ’ｔ
’ｉ’イトｉを、寸法２００１１ｊＦＸ　ｌＯ＃＊＋に
切断し、このアルミニウム薄板を珪酸ナトリウム１１ａ
度と１゜て００１％〜１０％の範囲に調製され且つ各々
金属キ４寝 レート剤とＬ２てエチ１／ンジアミンテトう酢酸（略称
ＫＤＴＡ　、和光純薬製；商品名ＤＯＴＩＴ　、　２Ｎ
ａ　）を０．０５係含有するｚ品度２５゛ｃの水溶液Ｖ
こ各５秒間浸漬したイにり１１冒１、メｂ１刺の水溶ｎ
ｋを除去【７てがら１２０″Ｃの熱風乾燥機中で３０秒
間乾燥（〜で処理ｕＱ品を得た。

また１４″、秒のために、実験例１と１−１て無処理の
ものを、−また−Ｒ験例２としてＥＦ酸す）　ＩＪウム
のみで匂！、１甲１．たものをｆ１４意１−１た。これ
らについて、ぬ：ｈ（４を示す指標とＬ〜で接触角の測
定、耐食性を示す指標と１．てり、ｘＫ水噴裾試験、耐
溶剤１〈１：と１７でトリクレンｌ；、！偵Ｊ、ヤ験を
泊ｆない、更に耐冷Ｗ＋＋生についでも品質特性を測定
し７た。

その村ｊ果を第１１Ｇに示す。

壷１　接触角：ゴニオメータによる。

豪２　塩水噴霧試験：Ｊ工８Ｚ２３７１による。

書６　トリクレン浸漬試験：５０”Ｃトリクレン液に浸
漬し皮膜が剥離するま での時間を調べる。

φ４　耐冷熱性：　（ｉｔ）”ＣＸ１時間→７０−（：
Ｘ１時間）ｉｔ）サイクルで皮膜の状態を調べる この結果、珪酸塩成度０゜０５チ〜２．５頭、エチレン
ジアミンテトラ酢酸各０６ロ５チの処理にて親水性（ぬ
れ性）、耐食性共ｖＣ俊れた処理アルミニウムγ′（り
板が得られることが判明した。

実験例　１１ 実験例１＋１において珪酸ナトリウムとｈｉＤＴｈを含
む水溶液にアルミニウム板を浸漬した後取り出して水道
水３ｔを用いて水洗を行なってから１２．０−Ｃ熱風乾
燥機にて熱処理した。この製品について同様に試験を行
なったところ、接触角が５Ｄθｇ、ｆｅθとなって親水
性の向上がみとめられた。そのｆ＋１＝の特性に関して
は実験例１Ｏと同様であった。

実験例　１２〜１７ 珪酸ナトリウムとＫＤＴＡを含む水溶液の処理温度を５
〜８０”Ｃの範囲で変化させた以外は、実験例３と同様
の処理を行なって製品を得、それぞれについて同様の試
験を行なった。その結果を第２表に示す。第２表から温
度が商い程効果が大きいことがわかる。

実験例　１８ 実験例１〜１０で説明したのと同様のアルミニウム板を
先ず００５％のＥＤＴＡ溶液に５秒間浸漬した後取り出
１−１さらに１％の珪酸ナトリウム溶液中に５秒間浸漬
【−た後十分水切りを行なって１２０　”０の熱風乾燥
機中で３０秒間乾燥１〜て処埠製品を得た。

その品質特性を測定【−だところ、結果は実験例７とは
ソ同一であった。

実験例　１９ ｙ工ｓ　Ａ　３００３の厚すａ、１５ｍｍのアルミニウ
ム合金薄板を使用する以外は、すべて実験例７と同様に
処理Ｆ−で製品を得、これについて品質測定を１−だ。

その結果は実験例７と同じであった。

実験例　２０ 実験例１〜ｌ＋）で説明したのと同様のアルミニウム板
を、硫酸溶液を電解液とし７て陽極酸化したものを用い
て、実験例７と同様に処理し７て製品を得た。その品質
特性は実験例７と同じであった。

実験例　２１〜２２ 処理液の組成を変えて実験例７と同様に処理し、各製品
について品質特性を測定した。その結果を第５表Ｑこ示
す。

以上説明したところから明らかな如く、本発明によれば
、水膜の流下性が良いために風圧損失の低下効果が大き
く、熱交換の効率化や省スペースに寄与するところが大
で、その上耐食性、耐溶剤性が良いために水酸化アルミ
ニウムの生成もみられない、優れた熱交換器用アルミニ
ウム材料を、容易に！１！！！造することが可能である
。

特許出願人 日本製箔株式会社 ４３３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に、珪
   素化合物と金属キレート化剤とを塗装しその後乾燥する
   ことを特徴とする熱交換器用アルミニウム材料の製造法
   。