JPS6045776B2 - 積層型エバポレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、積層型エバポレータに関し、特に、凝縮水
の飛散防止に関する。

一般に、カークーラ−用のエバポレータとして、その
性能の向上とコストダウンを図るために、一対の皿状の
管板を対向接合して内部に偏平な冷媒蒸発室を形成する
チューブエレメントと、相隣り合うチューブエレメント
間に画成される空気通路を水平に区画形成する蛇腹状の
コルゲートフィンとを多数交互に溶着してなる積層型エ
バポレータが提供されているが、この種のエバポレータ
においては、凝縮水（空気中の水分がエバポレ ータの
表面に接触して露点温度以下となつて生成される結露水
に相当し、一般に、凝縮水と指称されている。

）が飛散して車室内に侵入し、空気調和環境を損うとい
う問題がある。 本発明者等は、前述のような凝縮水の
原因を究明したところ次のような考察を得た。

ます、前提として、金属などの物体の表面の凝縮水な
どの液体（以下、水という。

）に対するなじみ性を表わす親水性について説明する。
物体表面に水を滴下した場合、水の表面張力により水滴
が形成されるが、この水滴は物体の表面の状況により形
態を異にする。すなわち、第６図Ａ、Ｂに示す如きであ
り、第６図Ａのような場合、物体の表面は親水性が良い
とされ、第６図Ｂのような場合、物体の表面は親水性が
悪いてされる。通常、親水性の程度は、物体表面と水滴
表面との接触角度θ、すなわち、物体表面と水滴の表面
との任意の接触点における水滴の接線が物体表面となす
水滴を挾む角度、により求められる。そして、同一Ｊ条
件下では一般に、鏡面状の物体表面は親水性が悪く、梨
地等表面粗さの大きい物体表面は親水性が良い。 従来
、積層型エバポレータのコルゲートフィンはアルミ材を
ロール圧延で成形されているから、・その表面は鏡面状
を呈しており、親水性が極めて悪い。

したがつて、フィンに付着した凝縮水は、第６図Ｂに示
すようなほぼ球形状になつてしまい、フィンの表面にな
じまず、かつ、それ自体が通気抵抗を増すため、そこを
通る空気流によつて吹き流され易い状態となる。特に、
エバポレータの経年使用によつて、フィンおよびチュー
ブの表面には、浮遊油分などのような大気中の疎水性成
分（親水性を悪化させる成分）が付着し、その表面の親
水性が悪化する傾向となるため、凝縮水の飛散現象は一
層顕著となる傾向がある。

本発明は、このような飛水原理を実験により確認してな
されたものであり、積層型エバポレータを構成するコル
ゲートフィンとチューブエレメントの表面を親水性被覆
層て被覆して、当該表面とこれに付着する凝縮水とのな
じみ性を改善し、この付着凝縮水をして偏平な生成形態
となし、凝縮水自体の通気抵抗を抑制するとともに、当
該表面に対する凝縮水の付着性、移動性を向上し、かつ
、フィンの屈曲部間における架橋状態の発生を抑制する
ことにより、前記問題点を解決することを目的とする。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。第１図
ないし第５図は本発明の一実施例を示す図である。

まず構成を説明すると、積層型エバポレータは、第１図
に示すように、左右一対の管板１０，１０を対向接合し
て内部に冷媒通路を形成するチューブエレメント１を間
隔Ｐをもつて多数整列し、これらチューブエレメント間
に蛇腹状のコルゲートフィン７を配設し、さらに左右両
端に−板１２，１２ａを接合して構成されている。この
エバポレータは全体として左右端壁部および上下端壁部
を外部から遮蔽され、冷房用取入空気を第１図紙面に対
して垂直な方向に導入し、コルゲートフィン７の空隙を
通過させるようになつてい．る。チューブエレメント１
は、第２，３図に示すように、その内面を外部に向つて
膨出させた一対の管板１０，１０によつて全体的には偏
平な冷媒蒸発室３と、この上部に連通する冷媒出口室４
と、この下部に連通する冷媒入口室５とを画成一し、ま
た、蒸発室３の外壁は他のチューブエレメント１の外壁
と協働して空気通路６を形成し、両外壁間にコルゲート
フィン７を密着保持している。本実施例においては、蒸
発室３内には、一対の管板１０，１０の内面を内部に向
つて膨出させてなる多数の突出部によつて拡散流路２が
形成されている。各管板１０の形状は縦に長いほぼ長方
形であつて上下左右に対称をなし、この周縁１４が備え
る連続した環状の面を互に突き合せてろう接される。出
口室４には中央に通孔１８とこの両側に通孔１９，１９
とが設けられる。同様に、入口室５にも通孔１８ａ１通
孔１９ａ，１９ａが設けられる。端板１２，１２ａも管
板１０と同様で”あり、ただ前記通孔は設けられていな
い。コルゲートフィン７は、第１，３，４図に示すよう
に、管板１０と略同幅の帯板を波形ないし蛇腹状に折り
曲げ、この屈曲部７ｂを管板１０の蒸発室３の外壁部分
に密着ろう接される。コルゲートフィン７は管板１０，
１０間にあつて空気通路６を上下に仕切る平坦な腹部７
ａに切り起しを施してルーバ８が形成され、このルーバ
８の透孔を通して空気通路６の仕切られた各通路間にお
ける取入空気の交換がなされるようになつている。前記
構成にかかる積層型エバポレータは製作にあたつて各構
成部材を熱伝導性に富む、例えば、アルミなどの薄金属
板をブレス加工により成形し、予め管板表面りろう材を
被覆加工し、各構成部材を組合せた後、図示しない治具
で組立状態に保持し、所定の雰囲気の下で加熱して、ろ
う材を溶融させ、互に接触部分を溶着して組立状態を固
定される。

本発明に依れば、第５図に示すように、管板１０の外壁
面およびコルゲートフィン７の表面には、親水性被覆層
２０がアルカリ珪酸塩水溶液を使用したシリケート処理
をこれら表面に施すことによつて形成されている。

すなわち、アルミまたはその合金からなる管板１０およ
びコルゲートフィン７の外表面をＳｌＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍ
はリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を
表わす。

）比が１以上で且つ濃度５−５０ｙ１ｅのアルカリ珪酸
塩水溶液中に浸漬処理した後、当該表面を１２０℃以上
の温度で加熱乾燥することから成るシリケート処理を施
すことによつて上記の親水性を有する被覆２０を形成す
るものである。このシリケート処理によつて、上記外表
面にＳｉＯ２が付着し、当該表面にＳｉＯ２の結晶粒に
よる微細な凹凸が形成されてその表面粗さが増大し、こ
の凹凸状表面により親水性が極めて良好となる。また、
この親水性被覆層２０を形成するＳｊＯ２は、凝縮水が
付着したときに凝縮水中に微少量すつ溶け出し、これに
よつてＳｉＯ２を微量に含有した凝縮水は、物体表面に
対するなじみ性が良好となり（表面張力が弱くなるもの
と思われる。）、凝縮水と、管板およびコルゲートフィ
ン間の相対的な親水性を向上させる結果となる。ちなみ
に、ＳｉＯ２の凝縮水への浸透は、親水性被覆層２０に
ついて殆ど影響を与えない程度の微小な量である。前記
アルカリ珪酸塩の水溶液中の濃度は、通常、５−１０ｙ
Ｉｆ程度が好ましい。

ここで、過小濃度のアルカリ珪酸塩水溶液を用いた場合
、親水性被覆層の形成に長時間を必要とし、過大濃度の
アルカリ珪酸塩水溶液を用いた場合、親水性被覆層の形
成効果が５０ｙＩｅ以上では飽和に達するので、高濃度
を採用する意味がない。前記アルカリ珪酸塩の水溶液中
に組立完了後の積層型エバポレータを浸漬して処理する
わけであるが、処理条件は次に述べる通りである。

すなわち、処理温度は常温〜１００℃で、好ましくは、
５０℃以上である。処理時間は０．５〜５分で、好まし
くは１〜２分である。前記処理条件にてアルカリ珪酸塩
処理した積層型エバポレータの組立体を水洗することな
く、そのまま、１２０′Ｃ以上、好ましくは１５０〜２
００′Ｃにて加熱乾燥を行なう。

アルカリ珪酸塩処理後水洗を行なわなくてもよいのは、
水洗の有無に関係なく以後、加熱乾燥を行なえば優れた
親水性被覆層が形成されるためである。水洗処理をしな
いため、アルカリ性排水が発生しないという利点がある
。ここで、加熱乾燥温度を１２０℃以上に限定したのは
、１２０゜Ｃ以上てあれば数分またはそれ以下で十分な
親水性被覆層が得られるのに対し、１２０℃未満ては乾
燥時間を長くしても親水性被覆層が得られないためてあ
る。次に、前記シリケート処理の実施例について述べる
。

実施例１ Ｎ−Ｍｎ合金系てあつて、ＪＩＳ規格の合金番名で１０
５幡の（厚さ０．１６ｍ！！ｉ）のフィン材をトリクレ
ンにて脱脂後、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＝１の珪酸ソーダを
５ｙ１ｅ含む水溶液にて、５０′Ｃて１分間浸漬処理を
し、その後、１２０℃で２分間乾燥した。

この試料の表面に水滴を滴下したところ、第６図Ａに示
すような親水性の良好な表面において水滴がとる偏平な
形態となつた。

この水滴の接触角０をゴニオメータで計測したところ、
その接触角Ｏの値は、５度であつた。よつて、本実施例
により、フィン材の表面に親水性被覆層が形成されたこ
とが確認できた。一方、トリクレン脱脂のままの試料の
表面に、同様な条件にて、水滴を滴下したところ、第６
図Ｂに示すような親水性の悪い表面において水滴がとる
球状の形態となつた。

この水滴の接触角θの値は、１００度であつた。よつて
、前記親水性被覆層が極めて良好な親水性を有すること
が、比較確認できた。次に、実施例１の方法にて作成し
た試料と、トリクレン脱脂したままの試料とを、同一条
件下で、約１００［相］間室内放置した後、両試料の表
面に水滴を滴下し、その接触角をゴニオメータで計測し
たところ、実施例１の試料における接触角の値は５度で
、放置当初と変わらなかつた。

この結果、この試料は、経年使用によつて、その親水性
が悪化することがないことが確認できた。なお、トリク
レン脱脂したままの試料における放置後の接触角も約１
００度て放置当初と変わらなかつたが、これは、水滴の
球状限界にあるため、表面の親水性が悪化したのにもか
かわらず、接触角を増加しなかつたものと思われる。

第７図は、室内放置における接触角の経時変化を測定記
録して得た線図であり、図中、Ａは前記１実施例の試料
の場合、Ｂはトリクレン脱脂したままの試料の場合、Ｃ
はＢの試料に市販のアロジン１２００を使用してクロム
酸処理を施し、クロム酸被膜を成形してなる試料の場合
、ＤはＢの試料に市販のボンデライト７１２を使用して
クロム酸処理を門施し、クロム酸被膜を成形してなる試
料の楊合についての経時変化をそれぞれ示している。

第７図で明らかなように、Ａの場合には、接触角の経時
変化は殆どみられず、その優れた親水性は永久的に維持
されることが推定できる。

これにノ対し、Ｃ，Ｄの場合には、接触角がわすかであ
るが増加しており、その親水性は長期に渡たれば相当悪
化することが推定できる。ちなみに、Ａの場合の親水性
の優秀さは、Ｃ，Ｄの当初の接触角を比較すれば、一目
瞭然である。次に、前記構成にかかる積層型エバポレー
タの作用について説明する。

各チューブエレメント１はこの冷媒入口室５を通孔１８
ａを通じて互に連通され、同様に冷媒出口室４を通孔１
８を通じて連通されており、左右端のチューブエレメン
ト１だけが端板１２，１２ａによつて閉塞されている。
エバポレータはこの入口室５、出口室４を導管１５，１
６を介して冷凍サイクルの冷媒回路に挿入接続されるも
のであり、冷媒入口室５内に導入された液化冷媒は蒸発
室３に入り、拡散流路２によつて拡散、混合されながら
出口室４に達する。このようにして蒸発室３内を上昇す
る冷媒は、コルゲートフィン７を介し、または直接管板
１０を通じて取入空気の熱を吸収しつつ気化し、出口室
４に達した後、ここから図示しないコンプレッサに吸引
される。他方、図示しないブロワにより通路６に導入さ
れた冷房用取入空気は、第３，４図の矢印方向にチュー
ブエレメント１，１の外壁間をコルゲートフィン７に沿
つて流れ、その一部はルーバ８を通過して隣接通路に流
れを変更しながら冷却される。このとき、空気中の水分
が管板１０およびフィン７に接触して露点温度以下とな
つて結露し、管板１０と、フィン７との表面に付着する
のであるが、この管板１０とフィン７との表面には、前
記，積層型エバポレータをアルカリ珪酸塩水溶液中に浸
漬した後加熱乾燥するシリケート処理によつて、ＳｉＯ
２の結晶粒からなる親水性被覆層２０が形成されている
ので、ここに付着する凝縮水は、第６図Ａに示すような
接触角度が小さい（実験に．よると、略５度であつた。

）偏平な彎曲面形態となる。このように偏平な彎曲形態
となつた凝縮水は、それ自体の通気抵抗が小さいため、
送風によつて管板１０およびフィン７の表面から離脱し
易い状態ではない。また、前述したように、親水性、被
覆層２０の表面は微細な凹凸表面を呈しているから、凝
縮水をよく保持した状態になつており、しかも、このよ
うに偏平な形態になつておれば、凝縮水はたとえ肥大化
しても、コルゲートフィン７の屈曲部７ｂにおいて、架
橋しその屈曲部７ｂ・を閉塞する状態に至ることは殆ど
ない。よつて、凝縮水は肥大化しても空気によりコルゲ
ートフィン７から離脱することを防止される。また、親
水性被覆７ｃの微細な凹凸表面は凝縮水をよく保持する
とともに、凝縮水を自重により表面に沿つて流下させる
という性質を有するから（凹凸群が一種の水路を形成す
るものと思われる。）、凝縮水は表面に付着したまま、
管板１０およびフィン７を流下して行く。この流下水は
コルゲートフィン７１の下方に通常設けられる図示しな
い排水口から外部に排出される。さらに、前述したよう
に、この親水性被覆層２０を形成するＳＩＯ２の結晶粒
が凝縮水中に微量ながら溶け出して、凝縮水が親水性を
良化する傾向に変質するため、前記凝縮水についての離
脱防止、保持性、移動性向上の作用は一層顕著となる。
したがつて、凝縮水が管板１０、コルゲートフィン７の
表面から空気流によつて吹き飛ばされて飛散し、空気流
に乗つて車室内に侵入するという問題の発生は未然に防
止される。また、前述したように、親水性被覆層の優れ
た親水性は長期間に渡つて当初のまま維持されるから、
この積層型エバポレータにおいては、長時間使用しても
飛水を防止することがてきる。以上説明してきたように
、本発明によれば、シリケート処理によつてＳｌＯ２か
らなる親水性被覆層を積層型エバポレータチューブエレ
メントとコルゲートフィンの外表面に形成するものとし
たため、凝縮水の飛散を確実にかつ長期間に亘つて防止
することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図■一■線に沿う断面図、第３図は第１図■−■線に沿
う断面図、第４図は第２図■−■線に沿う断面図、第５
図は第１図■部における拡大部分断面図、第６図Ａ，Ｂ
は親水性を説明するための各説明図、第７図は接触角の
経時変化を示す線図である。 １・・・・・・チューブエレメント、３・・・・・冷媒
蒸発室、６・・・・・・空気通路、７・・・・・コルゲ
ートフィン、１０・・・・・・管板、２０・・・・・・
親水性被覆層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の皿状の管板を対向接合して内部に偏平な冷媒
   蒸発器を形成するチューブエレメントと、相隣り合うチ
   ューブエレメント間に画成される空気通路を水平に区画
   形成する蛇腹状のコルゲートフィンとを多数交互に密接
   溶着してなる積層型エバポレータにおいて、前記管板お
   よび前記コルゲートフィンの外表面が、これら外表面を
   ＳｉＯ＿２／Ｍ＿２Ｏ（Ｍはリチウム、ナトリウム、カ
   リウム等のアルカリ金属を表わす。 ）比が１以上で濃度５−５０ｇ／ｌのアルカリ珪酸塩水
   溶液中に浸漬処理した後、当該表面を１２０℃以上の温
   度で加熱乾燥して形成された親水性被覆層を有すること
   を特徴とする積層型エバポレータ。