WO2011142137A1 - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents
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- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
Definitions
- the present invention relates to an aluminum fin material for a heat exchanger such as an air conditioner made of aluminum (in this specification, including an aluminum alloy) having a coating film formed on the surface thereof.
- Aluminum for heat exchanger fins such as air conditioners is usually used because of its excellent thermal conductivity and workability.
- an anticorrosion film has been formed on the surface of this type of heat exchanger fin material as a base treatment layer for the purpose of suppressing the occurrence of corrosion.
- the surface treatment film on it the condensed water generated on the surface of the fins of the indoor heat exchanger during cooling operation or the outdoor heat exchanger during heating operation in which the heat exchanger of the air conditioner is used as an evaporator
- a hydrophilic film is formed for the purpose of smoothly flowing down and discharging.
- this hydrophilic film has been developed and used for the purpose of maintaining its excellent hydrophilicity even if the fin surface is contaminated (for example, Patent Document 1, Patent Document 2 and Non-patent document 1). Further, as a surface treatment film thereon, a water-soluble resin film may be formed for the purpose of improving lubricity when a fin is pressed (see, for example, Patent Document 2).
- the aluminum fin material of Patent Document 1 has a polymer compound having a solubility parameter of 7 to 9 [cal / cm 3] 0.5 on aluminum and an aluminum alloy, and a solubility parameter of 12 to 16 [cal / cm 2].
- cm3] is a resin-based aluminum fin material excellent in hydrophilicity, which contains a polymer compound as an essential component and has a resin-based film whose surface morphology is finely roughened .
- the aluminum fin material of Patent Document 2 forms a corrosion-resistant film made of any one of an inorganic oxide or an organic-inorganic composite compound as a first layer, and further, a polyacrylic film as a second layer.
- a hydrophilic film having a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m having a water-soluble resin content having a hydroxyl group in the molecule and any one of acid or polyacrylate is formed, and a third film is further formed thereon.
- a water-soluble resin film having a hydroxyl group in the molecule and having a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m is formed.
- Non-Patent Document 1 the relationship between the film properties, hydrophilicity, and contamination properties of the hydrophilizing agent is studied. As the properties of the treatment agent composition, the solubility parameter is greatly different from that of the contaminant, and the water absorption rate is high. In addition, it has become clear that a small amount of elution into water is required.
- the heat exchanger has a low air temperature as used in the heat exchanger of the outdoor unit of the air conditioner and when the air conditioner is heated.
- frost and ice begin to adhere to the fin surface, gradually increase, and the air flow resistance continues to increase.
- the exchange capacity also decreases, the predetermined heating capacity cannot be achieved over time. In that case, the defrosting operation must be performed and the heating operation must be stopped, but from the viewpoint of comfort, it is desirable to make the heating operation as long as possible and reduce the frequency of entering the defrosting operation.
- the present invention solves the above-described conventional problems, and provides an aluminum fin material having a characteristic of suppressing frost formation or freezing that suppresses frost or ice immediately even when the temperature of the fin surface falls below freezing point.
- the purpose is to do.
- the aluminum fin material for a heat exchanger according to the present invention includes at least one surface treatment film containing one or more antifreeze agents or antifreeze protein frost formation inhibitors. It is.
- the antifreezing agent or the antifreeze protein frosting inhibitor dissolves, so that the freezing point of the aqueous solution in which the frosting inhibitor is dissolved falls below the freezing point by the freezing point depression. Therefore, until the condensed water is cooled below the freezing point of the aqueous solution, the condensed water does not become frost or ice on the surface of the fin but exists as water. Thus, even when the heat exchanger is used as an evaporator and the surface temperature of the fins is below freezing, the heating operation time until the defrosting operation is started during the heating operation of the air conditioner can be extended.
- the aluminum fin material for a heat exchanger of the present invention is used to deposit an antifreeze or antifreeze protein blended in at least one surface treatment film even when the heat exchanger is used as an evaporator and the fin surface temperature is below freezing. Until the freezing point of the frost inhibitor falls below the freezing point, it is possible to prevent the condensed water generated on the fin surface from becoming frost or ice, so the heating operation time until the frosting operation starts during the heating operation of the air conditioner is extended. can do.
- the invention of the first aluminum fin material for a heat exchanger includes a substrate made of aluminum or an aluminum alloy, and one or more surface treatment coatings provided on the surface of the substrate.
- a frost control agent selected from the group consisting of one or more antifreeze agents, one or more antifreeze proteins, and mixtures thereof, the frost control agent elutes in the condensed water generated on the fin surface. Therefore, the condensed water has an effect of suppressing frost formation that does not become frost or ice on the surface of the fin until the freezing point of the aqueous solution from which the antifreezing agent or the antifreezing protein frosting inhibitor is eluted is below the freezing point.
- the invention of the aluminum fin material for the second heat exchanger is based on the aluminum fin material of the first invention.
- sodium chloride and chloride that are generally sprayed on the road as a snow melting agent
- an agent selected from the group consisting of calcium, magnesium chloride, potassium chloride, calcium acetate, magnesium acetate, potassium acetate, and calcium acetate / magnesium acetate condensed water generated on the fin surface is frozen. Until the freezing point of the aqueous solution from which the inhibitor is eluted is not lower than the frost or ice on the surface of the fin, it has the effect of suppressing frost formation that flows down and is discharged as water.
- the invention of the aluminum fin material for the third heat exchanger is an ethylene fin material used in the aluminum fin material of the first invention, which is generally used as an antifreeze for a car radiator or the like as one of the antifreezing agents as a frosting inhibitor.
- Produced on the fin surface by using an agent selected from the group consisting of alkylene glycols such as glycol and propylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, and polyhydric alcohols such as glycerin, tetrit, pentite and hexit.
- Condensed water has an effect of suppressing frost formation that flows down and is discharged as water without becoming frost or ice on the surface of the fin until the freezing point of the aqueous solution from which the antifreezing agent is eluted is below the freezing point.
- the invention of the aluminum fin material for the fourth heat exchanger is the aluminum fin material of the first invention, wherein the antifreeze protein as the frosting inhibitor is selected from the group consisting of fish, plants, insects and fungi 1
- the antifreeze protein as the frosting inhibitor is selected from the group consisting of fish, plants, insects and fungi 1
- the condensed water produced on the fin surface does not become frost or ice on the fin surface until it falls below the freezing point of the aqueous solution containing the antifreeze protein. It has the effect of suppressing frost formation as it flows down and is discharged as water.
- Antifreeze proteins suitable for the present invention include, for example, sea bass (for example, Notocenia), cod, flounder, flounder, anglerfish, herring, swordfish, and bald geese, winter rye, spring wheat, winter wheat, winter barley, spring oats. It is contained in plants such as winter rape blossoms, potatoes, carrots, cabbage, edible lanterns and brussels sprouts, insects such as moths and flying worms, and fungi such as Antactmyces.
- FIG. 1 shows one side of a cross-sectional view of an aluminum fin material for a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
- the configuration of the aluminum fin material 100 will be described below with reference to FIG.
- a corrosion-resistant film 102 made of any one of an inorganic oxide, an organic / inorganic composite compound, and an organic polymer compound is formed as a base surface treatment film.
- a hydrophilic film 103 containing a frost inhibitor and having a characteristic of suppressing frost formation is formed.
- the hydrophilic film 103 comprises a hydrophilic composite of a frosting inhibitor selected from the group consisting of one or more antifreeze agents, one or more antifreeze proteins, and mixtures thereof, an organic polymer substance, and an inorganic compound.
- a mixed material with a compound or a hydrophilic resin is used as a raw material.
- a lubricating film 104 made of a water-soluble resin is formed as the upper surface treatment film of the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor.
- frost inhibitors sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, potassium chloride, calcium acetate, magnesium acetate, which is generally sprayed on the road as a snow melting agent, is used.
- alkylene glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, polyethylene glycol, and the like, which are generally used as antifreeze liquids such as car radiators
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor is formed with a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor has hygroscopicity.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor has a polymer compound having a solubility parameter of 7 to 9 [cal / cm3] 0.5 and a solubility parameter of 12 to 16 [cal / cm3] 0.5. And a polymer compound as an essential component.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor contains at least one of polyvinyl alcohol, nylon, and acrylic resin.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor contains a water-soluble resin having a hydroxyl group in the molecule.
- frost inhibitor Various commercially available products can be used as the frost inhibitor to be added to the hydrophilic film 103 containing the frost inhibitor, and it is desirable to use glycerin.
- the lubricating film 104 formed on the upper layer of the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor has a hydroxyl group in the molecule.
- the lubricating film 104 has a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- a corrosion-resistant film 102 made of any one of an inorganic oxide, an organic / inorganic composite compound, and an organic polymer compound as a base surface treatment film on a substrate 101 made of aluminum or an aluminum alloy, a fin material Corrosion resistance can be improved.
- an anti-frosting agent selected from the group consisting of one or more antifreeze agents, one or more antifreeze proteins, and a mixture thereof, an organic polymer substance and an inorganic substance
- a heat exchanger is used as an evaporator by forming a hydrophilic film 103 having a property of suppressing frost formation by using a hydrophilic composite compound of compound or a hydrophilic resin and a mixed material as raw materials, Condensed water generated on the surface of the fins is allowed to flow down and discharged quickly due to hydrophilicity, and when the heat exchanger is used as an evaporator and the surface temperature of the fins is below freezing, Or until the freezing point depressing action of the antifreeze protein anti-freeze protein is below the freezing point (below the freezing point) of the aqueous solution in which the anti-freezing agent is dissolved (below the freezing point) ( And without being ice) it has an effect of suppressing frost that may be present as
- the aluminum fin material covered with the lubricating film 104 is formed in a coil shape by forming the lubricating film 104 made of a water-soluble resin as the upper surface treatment film of the hydrophilic film 103 containing the frost inhibitor. It is possible to prevent a problem that the plates adhere to each other, and a problem that the plates adhere to the mold when processed into fins.
- the lubricating film 104 made of a water-soluble resin reacts with the underlying hydrophilic film 103, it hardly flows out due to the condensed water generated when used as an evaporator, but remains slightly, so when the contaminants adhere. Has the effect and action of improving hydrophilic sustainability.
- the lubricating film 104 does not have the above-described effect unless the thickness is 0.1 ⁇ m or more, and is desirably 10 ⁇ m or less from the viewpoint of workability and economy during coating.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor By forming the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor with a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m, excellent hydrophilicity and antibacterial and antifungal properties can be obtained economically.
- the upper limit of the film thickness is not particularly limited from the viewpoint of its function, but is preferably 10 ⁇ m or less in view of workability during coating.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor has hygroscopicity, a thin water film is formed on the fin surface by adsorbing moisture in the air even when not used as an evaporator. Since the film makes it difficult for contaminants to adhere, it can have an effect of maintaining excellent hydrophilicity.
- the hydrophilic film 103 containing an anti-frosting agent has a polymer compound having a solubility parameter of 7 to 9 [cal / cm3] 0.5 and a solubility parameter of 12 to 16 [cal / cm3] 0.5.
- a solubility parameter of 7 to 9 [cal / cm3] 0.5 and a solubility parameter of 12 to 16 [cal / cm3] 0.5.
- two or more components having greatly different solubility parameters cause a layer separation phenomenon, so that the surface form after baking and drying is included.
- the surface can be finely roughened, and the hydrophilicity is further improved by the form effect.
- a material having a solubility parameter greatly different from that of the contaminant attached to the fin surface of the heat exchanger it is possible to prevent the attachment of the contaminant and maintain excellent hydrophilicity.
- the hydrophilic film 103 containing a frosting inhibitor contains at least one of polyvinyl alcohol, nylon, and acrylic resin, the resin having excellent hydrophilicity and the frosting inhibitor can be easily mixed and mixed. By using the obtained material as a raw material, it is possible to have excellent hydrophilicity and frosting suppression characteristics.
- the hydrophilic film 103 containing the frosting inhibitor contains a water-soluble resin having a hydroxyl group in the molecule, a hydrophilic film layer having strong adhesion is formed. Since the adhesiveness of the hydrophilic film is high, the outflow of the water-soluble resin containing a hydroxyl group can be suppressed and hydrophilic sustainability can be imparted. In addition, contaminants are difficult to adhere and the hydrophilic sustainability is unlikely to deteriorate.
- the lubricating film 104 formed on the upper layer of the hydrophilic film 103 containing the frosting inhibitor has a hydroxyl group in the molecule
- the hydroxyl group of the lubricating film 104 is the lower layer film of the hydrophilic film 103. Since it reacts with the polymer resin, it almost flows out due to the condensed water generated during the cooling operation, but remains slightly, so that it has the effect of further enhancing the effect of improving the hydrophilic sustainability when the contaminant is attached.
- One of the frost inhibitors to be blended in the hydrophilic film 103 containing the frost inhibitor is not particularly limited as long as it has a freezing point lowering action. Specifically, it is generally sprayed on the road as a snow melting agent.
- a drug selected from the group consisting of sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, potassium chloride, calcium acetate, magnesium acetate, potassium acetate, and calcium acetate / magnesium acetate, or as an antifreeze solution such as a car radiator in general
- the frosting inhibitor is blended in the hydrophilic film 103.
- the same frosting-inhibiting property can be obtained.
- each film may be composed of a plurality of layers.
- the aluminum fin material for a heat exchanger according to the present invention has the effect of suppressing frost formation that the condensed water generated on the fin surface hardly forms frost or ice on the fin surface even when the air temperature decreases. Therefore, it can be applied not only to heat exchangers for air conditioners but also to aluminum materials for construction and vehicle bodies, and the substrate can be applied to surface treatment of other metals and plastics instead of aluminum.
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Abstract
本発明は、霜が付きにくい熱交換器用アルミニウムフィン材を提供することを目的とする。 本発明のアルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、当該基板の表面に設けられた一つ以上の表面処理膜とを含み、少なくとも一つの表面処理皮膜に、一つ以上の凍結防止剤、一つ以上の不凍たんぱく質、及びそれらの混合物からなる群から選択される着霜抑制剤を含有することにより、室外熱交換器のフィン表面に水蒸気が水ではなく、霜または氷になって付着する温度、すなわち氷点（凝固点）を下げて、外気温が下がったときでも、霜または氷が付きにくくすることができるという着霜抑制特性を有する。
Description
本発明は、その表面に塗膜が形成されたアルミニウム（本明細書においてはアルミニウム合金を含むものとする）からなる空気調和機などの熱交換器用のアルミニウムフィン材に関するものである。
空気調和機などの熱交換器用フィンには熱伝導性および加工性が優れていることから通常アルミニウムが使用されている。従来この種の熱交換器用フィン材の表面には、下地処理層として、腐食の発生を抑えることを目的に防食皮膜が形成されている。そしてその上の表面処理皮膜として、空気調和機の熱交換器が蒸発器として使われる冷房運転時の室内側熱交換器または暖房運転時の室外側熱交換器のフィンの表面に発生する凝縮水を円滑に流下、排出させることを目的に親水性皮膜が形成されている。
近年のこの親水性皮膜はフィン表面が汚染されてもその優れた親水性を維持することを目的に耐汚染性に優れたものが開発使用されている（例えば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１参照）。そしてさらにその上の表面処理皮膜として、フィンをプレス加工するときの潤滑性向上などを目的に水溶性樹脂皮膜が形成されるものもある（例えば、特許文献２参照）。
例えば特許文献１のアルミニウムフィン材は、アルミニウム及びアルミニウム合金の上に、溶解性パラメーターが７～９［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物と、溶解性パラメーターが１２～１６［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物を必須成分として含み、かつ、表面形態が微細に粗面化された樹脂系皮膜を有することを特徴とする親水性に優れた樹脂系アルミニウムフィン材である。また、特許文献２のアルミニウムフィン材は、第１層として、無機酸化物又は有機－無機複合化合物のいずれか１種からなる耐食性皮膜を形成し、さらにその上に、第２層として、ポリアクリル酸又はポリアクリル酸塩の中のいずれか１種と、分子内にヒドロキシル基を有する水溶性樹脂含を有する厚さ０．１～１０μｍの親水性皮膜を形成し、さらにその上に、第３層として、分子内にヒドロキシル基を有する厚さ０．１～１０μｍの水溶性樹脂皮膜が形成されている。そして、非特許文献１では、親水化処理剤の皮膜特性と親水性、汚染性との関係について検討され、処理剤組成の特性として、溶解性パラメーターが汚染物質と大きく異なること、吸水率が高いこと、水への溶出量が少ないことが要求されることが明らかになっている。
村田正博ら著「耐汚染性に優れたアルミフィン用親水化処理剤」塗料の研究 Ｎｏ．１３８ Ｊｕｌｙ ２００２、Ｐ．６０－６５
しかしながら、前記従来の構成では、表面処理がないアルミニウムフィン材と同様、空気調和機の室外機の熱交換器に用い、空気調和機を暖房運転したときのように、熱交換器が低い空気温度の環境で蒸発器として使用されフィン表面温度が氷点下となるとき、フィンの表面に霜や氷が付着し始め、次第に増大し、通風抵抗が上昇していくため風量が低下し続け、それに伴い熱交換能力も低下していくので、やがて所定の暖房能力が発揮できなくなる。そうなると、除霜運転をしなければならず、暖房運転は停止せざるを得ないが、快適性の観点からは暖房運転はできるだけ長くし、除霜運転に入る頻度を少なくできるのが望ましく、その課題を解決する手段の開発が課題であった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フィン表面の温度が氷点下になってもすぐには霜または氷になるのを抑える着霜または凍結を抑制する特性を有するアルミニウムフィン材を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材は、少なくとも一つの表面処理皮膜に、一つ以上の凍結防止剤または不凍たんぱく質の着霜抑制剤を含有させたものである。
フィン表面に生成する凝縮水には、凍結防止剤または不凍たんぱく質の着霜抑制剤が溶解するので、それらの着霜抑制剤が溶解した水溶液の凝固点は、凝固点降下により氷点以下に下がる。よって、凝集水が水溶液の凝固点以下に冷却されるまでは、凝縮水はフィンの表面で霜や氷にならず水として存在する。これによって、熱交換器が蒸発器として使用されフィンの表面温度が氷点下になっても、空気調和機の暖房運転時に除霜運転に入るまでの暖房運転時間を延長することができる。
本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材は、熱交換器が蒸発器として使用されフィンの表面温度が氷点下になっても、少なくとも一つの表面処理皮膜に配合された凍結防止剤または不凍たんぱく質の着霜抑制剤の凝固点以下になるまでは、フィン表面に生成する凝縮水が、霜または氷になるのを抑えられるので、空気調和機の暖房運転時に着霜運転に入るまでの暖房運転時間を延長することができる。
第１の熱交換器用アルミニウムフィン材の発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、その基板の表面に設けられた一つ以上の表面処理皮膜とを含み、少なくとも一つの表面処理皮膜は、一つ以上の凍結防止剤、一つ以上の不凍たんぱく質、及びそれらの混合物からなる群から選択される着霜抑制剤を含有することにより、フィン表面に生成する凝縮水に着霜抑制剤が溶出するので、凝縮水は、凍結防止剤または不凍たんぱく質の着霜抑制剤が溶出した水溶液の凝固点以下になるまで、フィンの表面で霜や氷にならないという着霜を抑制する効果を有する。
第２の熱交換器用アルミニウムフィン材の発明は、第１の発明のアルミニウムフィン材において、着霜抑制剤としての凍結防止剤の一つとして、一般に融雪剤として道路に散布される塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム、及び酢酸カルシウム／マグネシウムの酢酸塩系薬剤からなる群から選択される薬剤を用いることにより、フィン表面に生成する凝縮水は、凍結防止剤が溶出した水溶液の凝固点以下になるまで、フィンの表面で霜や氷にならずに、水として流下、排出されるという着霜を抑制する効果を有する。
第３の熱交換器用アルミニウムフィン材の発明は、第１の発明のアルミニウムフィン材において、着霜抑制剤としての凍結防止剤の一つとして、一般に車のラジエータなどの不凍液として使用される、エチレングリコール及びプロピレングリコール等のアルキレングリコール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、グリセリン、テトリット、ペンチット及びヘキシット等の多価アルコールからなる群から選択される薬剤を用いることにより、フィン表面に生成する凝縮水は、凍結防止剤が溶出した水溶液の凝固点以下になるまで、フィンの表面で霜や氷にならずに、水として流下、排出されるという着霜を抑制する効果を有する。
第４の熱交換器用アルミニウムフィン材の発明は、第１の発明のアルミニウムフィン材において、着霜抑制剤としての不凍たんぱく質として、魚類、植物、昆虫、及び菌類から成る群から選択される１種から採取される少なくとも一つの不凍たんぱく質を用いることにより、フィン表面に生成する凝縮水は、不凍たんぱく質を含有する水溶液の凝固点以下になるまで、フィンの表面で霜や氷にならずに、水として流下、排出されるという着霜を抑制する効果を有する。
本発明に好適な不凍たんぱく質は、例えば、スズキ（例えばノトセニア亜目）、タラ、カレイ、ヒラメ、アンコウ、ニシン、カジカ及びボウズハゲギスなどの魚類、冬ライ麦、春小麦、冬小麦、冬大麦、春オート麦、冬菜の花、ジャガイモ、ニンジン、キャベツ、食用カンラン及び芽キャベツなどの植物、蛾及びトビムシなどの昆虫、アンタクトマイセス属などの菌類に含まれている。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器用アルミニウムフィン材の断面図の片側を示すものである。図１を用いて、アルミニウムフィン材１００の構成を以下に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器用アルミニウムフィン材の断面図の片側を示すものである。図１を用いて、アルミニウムフィン材１００の構成を以下に説明する。
アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板１０１の上に、下地表面処理皮膜として、無機酸化物、有機・無機複合化合物、及び有機高分子化合物のいずれか１種からなる耐食性皮膜１０２を形成する。次に耐食性皮膜１０２の上層の表面処理皮膜として、着霜抑制剤を含有し、着霜を抑制する特性を有する親水性皮膜１０３を形成する。親水性皮膜１０３は、一つ以上の凍結防止剤、一つ以上の不凍たんぱく質、及びそれらの混合物からなる群から選択される着霜抑制剤と、有機高分子物質と無機化合物の親水性複合化合物または親水性樹脂との混合物質を原材料として用いる。さらに着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３の上層の表面処理皮膜として、水溶性樹脂で構成される潤滑性皮膜１０４を形成する。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３に配合する着霜抑制剤の一つとしては、一般に融雪剤として道路に散布される塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム、及び酢酸カルシウム／マグネシウムの酢酸塩系薬剤からなる群から選択される薬剤、または、一般に車のラジエータなどの不凍液として使用される、エチレングリコール及びプロピレングリコール等のアルキレングリコール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、並びにグリセリン、テトリット、ペンチット及びヘキシット等の多価アルコールからなる群から選択される薬剤、または、魚類、植物、昆虫、及び菌類から成る群から選択される１種から採取される少なくとも一つの不凍たんぱく質のいずれかを用いる。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３は０．１～１０μｍの厚さで形成する。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３は吸湿性を有する。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３は、溶解性パラメーターが７～９［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物と、溶解性パラメーターが１２～１６［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物とを必須成分として含む。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３は、ポリビニルアルコール、ナイロン、アクリル樹脂のうちいずれか一つ以上を含有する。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３は、分子内にヒドロキシル基を有する水溶性樹脂を含有する。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３に配合する着霜抑制剤は、各種市販のものなどを用いることができるが、グリセリンとすることが望ましい。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３の上層に形成する潤滑性皮膜１０４は、分子内にヒドロキシル基を有する。潤滑性皮膜１０４は、厚さ０．１μｍ以上１０μｍ以下とする。
以上のように構成されたアルミニウムフィン材１００について、以下その動作、作用を説明する。
アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板１０１上に、下地表面処理皮膜として、無機酸化物、有機・無機複合化合物、及び有機高分子化合物のいずれか１種からなる耐食性皮膜１０２を形成することにより、フィン材の耐食性を向上させることができる。
耐食性皮膜１０２の上層の表面処理皮膜として、一つ以上の凍結防止剤、一つ以上の不凍たんぱく質、及びそれらの混合物からなる群から選択される着霜抑制剤と、有機高分子物質と無機化合物の親水性複合化合物または親水性樹脂と混合物質を原材料として用いて、着霜を抑制する特性を有する親水性皮膜１０３を形成することにより、熱交換器が蒸発器として使用されたとき、フィン表面に生成する凝縮水を親水性により速やかに流下排出させるとともに、熱交換器が蒸発器として使用されフィンの表面温度が氷点下になったときも、フィン表面に生成する凝縮水は、凍結防止剤または不凍たんぱく質の着霜抑制剤の凝固点降下作用により、着霜抑制剤が溶解した水溶液の凝固点以下（氷点より低い）になるまでは、フィンの表面で（霜や氷にならずに）水として存在することができるという着霜を抑制する効果を有する。これにより、空気調和機の暖房運転時に除霜運転に入るまでの暖房運転時間を延長することができ、快適性を向上させることができる。
さらに、着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３の上層の表面処理皮膜として、水溶性樹脂からなる潤滑性皮膜１０４を形成することにより、潤滑性皮膜１０４によって被覆されたアルミニウムフィン材はコイル形状にした時に板同士が粘着する不具合、さらにはフィンに加工する際に金型と粘着する不具合などを防ぐことができる。また、水溶性樹脂からなる潤滑性皮膜１０４は下層の親水性皮膜１０３と反応するので、蒸発器として使用するときに生成する凝縮水によってほとんど流出するもののわずかに残存するため、汚染物付着時の親水持続性を向上させる効果、作用がある。なお、潤滑性皮膜１０４は、厚さ０．１μｍ以上でなければ上記の充分な効果を有せず、また塗装時の作業性と経済性の観点から１０μｍ以下とすることが望ましい。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３を０．１～１０μｍの厚さで形成することすることにより、優れた親水性と防菌防黴性を経済的に得ることができる。皮膜厚の上限としては、その機能の点からは特に制限されるものではないが、塗装時の作業性を考えると１０μｍ以下であることが望ましい。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３が吸湿性を有することにより、フィンの表面には蒸発器としての使用時でなくとも空気中の水分を吸着して薄い水膜が形成され、この水膜は汚染物を付着しにくくするので優れた親水性を維持させる効果を有することができる。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３が、溶解性パラメーターが７～９［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物と、溶解性パラメーターが１２～１６［ｃａｌ／ｃｍ３］０．５である高分子化合物とを必須成分として含むことにより、皮膜形成時の焼付け工程において、皮膜中の溶解性パラメーターが大きく異なる２種以上の成分が層分離現象を生じるので焼付け乾燥後の表面形態を微細に粗面化させることができ、形態効果によりさらに親水性が向上する。また、熱交換器のフィン表面に付着する汚染物と溶解性パラメーターが大きく異なるものを選択することにより、汚染物の付着を防ぎ、優れた親水性を維持することができる。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３がポリビニルアルコール、ナイロン、アクリル樹脂のうちいずれかひとつ以上を含有することにより、親水性に優れた樹脂と着霜抑制剤とを容易に混合でき、混合した物質を原材料として用いることにより優れた親水性と着霜抑制特性を有することができる。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３が、分子内にヒドロキシル基を有する水溶性樹脂を含有することにより、強固な密着性のある親水皮膜層が形成される。親水性皮膜の密着性が高いので、ヒドロキシル基を含有する水溶性樹脂の流出が抑制され親水持続性を付与することができることに加えて、汚染物が固着しにくく親水持続性が劣化しにくい。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３の上層に形成する潤滑性皮膜１０４が、分子内にヒドロキシル基を有することにより、この潤滑性皮膜１０４のヒドロキシル基は下層皮膜である親水性皮膜１０３の高分子樹脂と反応するので、冷房運転時に生成する凝縮水によってほとんど流出するもののわずかに残存するため、汚染物付着時の親水持続性を向上させる効果をより高める作用がある。
着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３に配合する着霜抑制剤の一つとしては、凝固点降下作用を有するものであればよいが、具体的には、一般に融雪剤として道路に散布される塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム、及び酢酸カルシウム／マグネシウムの酢酸塩系薬剤からなる群から選択される薬剤、または、一般に車のラジエータなどの不凍液として使用される、エチレングリコール及びプロピレングリコール等のアルキレングリコール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、グリセリン、テトリット、ペンチット、ヘキシット等の多価アルコールからなる群から選択される薬剤、または、魚類、植物、昆虫、及び菌類から成る群から選択される１種から採取される少なくとも一つの不凍たんぱく質のいずれかを用いることができるが、特に、グリセリンは比較的安価に入手でき、親水性皮膜１０３の樹脂に配合しやすく、また食品にも用いられることから分かるように安全性にも優れている。
なお、本実施の形態１では、着霜抑制剤を親水性皮膜１０３に配合したが、耐食性皮膜１０２または、潤滑性皮膜１０４に配合しても、同様の着霜抑制特性を有することができる。
また、耐食性皮膜１０２、着霜抑制剤を含有する親水性皮膜１０３、及び潤滑性皮膜１０４をそれぞれ１層ずつ含むフィン材料を例示して説明したが、着色や密着性など他の機能を付加するため、それぞれの膜を複数層から構成しても構わない。
以上のように、本発明にかかる熱交換器用アルミニウムフィン材は、気温が低下しても、フィン表面に生成する凝縮水がフィンの表面で霜や氷になりにくいという着霜を抑制する効果を有するので、空気調和機の熱交換器だけでなく、建築用や車体用のアルミニウム材にも適用でき、また基板はアルミニウムでなく他の金属やプラスチックの表面処理にも応用することができる。
１００ アルミニウムフィン材
１０１ アルミニウム基板
１０２ 耐食性皮膜
１０３ 着霜抑制剤を含有する親水性皮膜
１０４ 潤滑性皮膜
１０１ アルミニウム基板
１０２ 耐食性皮膜
１０３ 着霜抑制剤を含有する親水性皮膜
１０４ 潤滑性皮膜
Claims (4)
- 空気調和機に用いる熱交換器のフィン材として使用するアルミニウムフィン材であって、
アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、当該基板の表面に設けられた一つ以上の表面処理膜とを含み、
少なくとも一つの前記表面処理皮膜は、一つ以上の凍結防止剤、一つ以上の不凍たんぱく質、及びそれらの混合物からなる群から選択される着霜抑制剤を含有することを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 前記凍結防止剤の一つとして、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム、及び酢酸カルシウム／マグネシウムの酢酸塩系薬剤からなる群から選択される薬剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記凍結防止剤の一つとして、エチレングリコール及びプロピレングリコールを含む等アルキレングリコール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールを含むポリアルキレングリコール、並びにグリセリン、テトリット、ペンチット及びヘキシットを含む多価アルコールから成る群から選択される薬剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 不凍たんぱく質として、魚類、植物、昆虫、及び菌類から成る群から選択される１種から採取される少なくとも１つの不凍たんぱく質を用いることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
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