WO2019017647A1 - 열교환기 - Google Patents

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WO2019017647A1
WO2019017647A1 PCT/KR2018/007906 KR2018007906W WO2019017647A1 WO 2019017647 A1 WO2019017647 A1 WO 2019017647A1 KR 2018007906 W KR2018007906 W KR 2018007906W WO 2019017647 A1 WO2019017647 A1 WO 2019017647A1
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WO
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transition metal
metal oxide
hydrophilic coating
heat exchanger
operation mode
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PCT/KR2018/007906
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English (en)
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김지현
김동한
오초희
이서진
진태규
홍상현
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger having an antibacterial and deodorizing functional surface.
  • the heat exchanger is used in various technical fields such as an air conditioner and a refrigerator.
  • moisture is formed on the surface of the heat exchanger.
  • the heat exchanger is used as the indoor unit (evaporator) of the air conditioner, the temperature of the indoor unit becomes lower than the normal temperature when the air conditioner is operated in the cooling mode. As a result, condensed water is formed on the surface of the indoor unit.
  • the condensate formed on the surface of the heat exchanger causes the propagation of bacteria. Bacteria grow easily in wet places. Furthermore, bacteria such as fungi cause unpleasant odors. In order to solve such a problem, it is considered that the condensed water formed on the surface of the heat exchanger is evaporated and removed immediately. However, in order to evaporate the condensate, heat must be applied to the surface of the heat exchanger. This method is undesirable in that it consumes additional energy.
  • Antimicrobial substances are classified into organic antimicrobial substances and inorganic antibacterial substances.
  • Organic antimicrobial substances have strong antibacterial activity, but have a short duration and safety problems due to organic substances.
  • inorganic antimicrobials have long duration and high safety, but they are weaker than organic antibacterials.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0098244 (Aug. 31, 2014) discloses an inorganic substance which produces an antibacterial effect.
  • the inorganic material forms hydrogen cations upon contact with a water-soluble medium to produce an antibacterial effect.
  • an antimicrobial material is applied to an injection molded article such as a plastic to be used for a medical field such as an implant, an article such as a switch, a keyboard, and the like. While the extrudate is used in an environment where there is no significant change such as room temperature, the heat exchanger is fundamentally different from the injection mold in that the heat exchanger selectively repeats operation such as cooling, heating, dehumidification, and drying.
  • a heat exchanger is operated in a cooling operation mode for cooling a heat exchange area or a dry operation mode for receiving wind from a blowing fan, Forming a refrigerant tube; A cooling fin coupled to the refrigerant pipe; And a hydrophilic coating coated on a surface of at least one of the coolant pipe and the cooling fin, wherein the hydrophilic coating has a function of reacting with moisture formed on the coolant pipe or the cooling fin, A first kind transition metal oxide showing acidity; And a second kind of transition metal oxide or transition metal oxide which is made to have antimicrobial activity when operated in the dry operation mode.
  • the transition metal of the first kind transition metal oxide includes at least one selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr) .
  • the transition metal of the second kind transition metal oxide includes at least one selected from the group consisting of zinc (Zn), titanium (Ti), copper (Cu) do.
  • the metal after the transfer of the metal oxide includes tin (Sn).
  • the hydrophilic coating comprises any one of the second species transition metal oxide and the post-transition metal oxide.
  • the total content of the first kind transition metal oxide and the second kind transition metal oxide, or the total content of the first kind transition metal oxide and the pre-metal oxide is 2 to 10 wt.% Of the hydrophilic coating, All.
  • the hydrophilic coating comprises both the second species transition metal oxide and the post-transition metal oxide.
  • the total content of the first kind transition metal oxide, the second kind transition metal oxide and the pre-metal oxide is 2 to 10 wt.% Of the hydrophilic coating.
  • the hydrophilic coating includes at least one hydrophilic polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacetic acid, and polyvinylpyrrolidone.
  • the average thickness of the hydrophilic coating is 0.7 to 2 ⁇ .
  • the average size of the first kind transition metal oxide, the second kind transition metal oxide, or the transition metal oxide is 0.1 to 10 ⁇ .
  • the transition metal oxide of the first kind has an antibacterial action and a deodorizing action through moisture and a catalytic reaction during the cooling operation of the heat exchanger.
  • the transition metal oxide of the second kind or the metal oxide of the transition type has antimicrobial action through the photocatalytic reaction of the heat exchanger, so that the antimicrobial function can be maintained during the drying operation of the heat exchanger.
  • the antimicrobial activity can be constantly imparted to the heat exchanger by the hydrophilic coating including the first kind transition metal oxide, the second kind transition metal oxide, and the post-transition metal oxide.
  • the present invention also provides a suitable raw material composition of the hydrophilic coating and provides the thickness of the hydrophilic coating and the size of the inorganic antibacterial material so that the optimum antibacterial performance and deodorization performance of the heat exchanger can be maintained for a long time.
  • FIG. 1 is a conceptual view showing an example of a heat exchanger provided in the present invention.
  • FIGS. 2A to 2E are images showing the antimicrobial mechanism by the hydrooxonium ion.
  • Fig. 3 shows experimental results comparing the antibacterial effect of the transition metal oxide of the first kind with that of the general-purpose hydrophilic coating.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in concentrations of NH 3 and NH 4 + according to pH.
  • NH 3 aqueous ammonia
  • MoO 3 molybdenum trioxide
  • FIG. 1 is a conceptual view showing an example of a heat exchanger provided in the present invention.
  • the refrigerant pipe (110) forms a flow path of the heat exchange fluid.
  • the heat exchange fluid can be, for example, a refrigerant.
  • the refrigerant pipe can form a structure in which the refrigerant passes through the cooling fin in a linear direction while changing the direction of the outside of the cooling fin and repeatedly passes through the cooling fin again.
  • the cooling fin 120 is intended to enhance the heat exchange efficiency of the heat exchanger by expanding the heat exchange area.
  • the cooling fins are coupled to the refrigerant tube. Referring to FIG. 1, the cooling fins are formed in the form of a flat plate and are shown as being coupled to the periphery of the refrigerant tube.
  • the heat exchanger may have a plurality of cooling fins, and the respective fins are spaced apart from each other.
  • the heat exchanger operates as an indoor unit or an outdoor unit of the air conditioner.
  • the air conditioner can be operated in various operating modes such as cooling operation, heating operation, dehumidification operation, and drying operation.
  • Cooling operation refers to the operation of cooling the heat exchange target area of the heat exchanger.
  • the heating operation refers to an operation for heating the heat exchange target region of the heat exchanger.
  • the dehumidifying operation refers to the operation of lowering the humidity by reducing the amount of water present in the heat exchange area of the heat exchanger.
  • the drying operation refers to an operation to remove the condensed water formed in the heat exchanger by receiving air from a blowing fan provided in the air conditioner.
  • the heat exchanger When the heat exchanger operates as an indoor unit or an outdoor unit of the air conditioner, the heat exchanger operates according to the operation of the air conditioner. For example, when the heat exchanger operates as the indoor unit of the air conditioner, the heat exchanger cools the room through the heat exchange between the indoor air and the refrigerant during the cooling operation of the air conditioner. On the contrary, when the heat exchanger operates as the outdoor unit of the air conditioner, the heat exchanger during the cooling operation of the air conditioner heats the outdoor space through heat exchange between the outdoor air and the refrigerant.
  • the heat exchanger operating in the cooling operation mode includes both the indoor unit of the air conditioner that operates in the cooling mode and the outdoor unit of the air conditioner that operates in the heating mode.
  • the air conditioner can be operated in a dry operation mode to dry the condensate.
  • the blowing fan provided in the air conditioner generates wind toward the heat exchanger.
  • the heat exchanger receives the wind from the blowing fan, and the condensed water formed in the heat exchanger is dried.
  • the heat exchanger of the present invention includes a hydrophilic coating 130 to prevent the propagation of bacteria.
  • the hydrophilic coating 130 is coated on the surface of at least one of the refrigerant tube and the cooling fin. Because the hydrophilic coating 130 is hydrophilic, the condensate is easily formed into the hydrophilic coating 130.
  • the hydrophilic coating 130 includes a hydrophilic polymer that imparts hydrophilicity.
  • the hydrophilic polymer may include at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacetic acid, polyvinylpyrrolidone, and the like.
  • the hydrophilic coating 130 may include a metallic salt such as a metal sulfate.
  • the hydrophilic coating 130 may also include acid / base chemicals.
  • the hydrophilic coating 130 comprises a first type transition metal oxide to have antimicrobial properties and a second type transition metal oxide and / or a post-transition metal oxide.
  • the transition metal oxide of the first kind and the transition metal oxide of the second kind are distinguished from each other, and the term itself does not have a special technical meaning.
  • the transition metal oxide of the first kind reacts with moisture formed on the refrigerant pipe or the cooling fin to have an antibacterial property and / or a deodorizing property (deodorizing property) during the cooling operation of the heat exchanger, thereby exhibiting acidity.
  • the acidity is a concept including weak acidity (pH 5 to 6).
  • the first type transition metal oxide generates an acidic or weakly acidic metallic acid through a catalytic reaction with moisture, and the acidic or weakly acidic metal acid imparts antibacterial property to the hydrophilic coating 130.
  • the transition metal of the first kind transition metal oxide may include at least one selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zirconium, Zr)
  • the transition metal oxide of the first kind includes at least one of the above-mentioned group, and therefore may be made of an alloy.
  • the transition metal of the first kind transition metal oxide is made of molybdenum
  • the molybdenum oxide generates hydroxonium ion (H 3 O + ) through a catalytic reaction with moisture.
  • This catalytic reaction refers to the following chemical formula (1) and chemical formula (2), and in the case of other transition metals, a metal acid is produced through a similar chemical formula.
  • hydroxonium ions are acidic, they cause bactericidal action if they come into direct contact with the surface of bacteria. Moisture is always required for the catalytic reaction of the transition metal oxide and moisture. The reason why the hydrophilic coating 130 has hydrophilicity is to induce the reaction of the first type transition metal oxide with moisture through the formation of condensed water.
  • FIGS. 2A to 2E are images showing the antimicrobial mechanism by the hydrooxonium ion.
  • a hydrophilic coating is depicted at the bottom of each of the images, and the hydrophilic coating contains a first type transition metal oxide.
  • the size value of the first kind transition metal oxide may be greater than the average thickness value of the hydrophilic coating.
  • hydroxonium ions When the bacteria migrate to the hydrophilic coating, hydroxonium ions are produced by the catalytic reaction of moisture and the first type transition metal oxide contained in the hydrophilic coating.
  • the hydroxonium ion is sprayed through the cell membrane of the bacteria, causing the pH equilibrium of sensitive sites such as enzymes and transport systems of the cells to be distorted, destroying the DNA structure of the bacteria.
  • Fig. 3 shows experimental results comparing the antibacterial effect of the transition metal oxide of the first kind with that of the general-purpose hydrophilic coating.
  • the comparative example is (a) a general-purpose hydrophilic coating not containing the first kind transition metal oxide.
  • Examples of the present invention include (b) 3 wt.% Zinc molybdate (ZnMoO 4 ) added to a general purpose hydrophilic coating (Example 1), and (c) 3 wt.% Of molybdenum / tungsten (Mo / W) mixed oxide (Example 2) was selected.
  • the acidic or weakly acidic metal acid imparts deodorization to the hydrophilic coating 130 do.
  • an amine-based odor substance such as trimethylamine ((CH 3 ) 3 N ⁇ can be obtained by oxidizing TMAO ⁇ TMA N-oxide, (CH 3 ) 3 NO ⁇ .
  • ammonia water which is an odor substance
  • NH 3 ammonia water
  • NH 4 + a form having a low odor intensity
  • FIG. 4 is a graph showing changes in concentrations of NH 3 and NH 4 + according to pH.
  • the abscissa of the graph represents the pH, and the ordinate of the graph represents the relative concentration. Referring to FIG. 4, the lower the pH is, the higher the relative concentration of NH 4 + , and conversely, the lower the relative concentration of NH 3 . Since NH 3 causes more bad odor than NH 4 + , lowering the relative concentration of NH 3 means that the first kind transition metal oxide has an odor reducing effect.
  • trimethylamine was selected as an odor inducing substance.
  • Experimental odor substances were prepared by mixing high concentration odor inducing substances with water. The prepared odor materials were stored at low temperature until the experiment.
  • the test solution of FIG. 5 was prepared by adding ZnMoO 4 to a hydrophilic coating solution as a reference solution.
  • the mixed solution was prepared by mixing the prepared test solution with the odorous substance to be tested.
  • the experiment to confirm the odor reduction effect was carried out by the detection method.
  • 1 L of nitrogen was added to the odor bag, and then only the odorous substance to be tested was injected into a 1.5 mL odor bag.
  • the mixed solution was vaporized at 150 ° C for 1 hour. After the evaporation, the odorant concentration was measured in the gas in the odor bag by inserting the detector tube into the odor bag. After sampling, the added particles were removed by using a filter. This sample corresponds to (a).
  • test solution was prepared by adding MoO 3 to a hydrophilic coating solution as a reference solution.
  • the sample corresponds to the odor concentration of the test odor substance only to which the test solution is not added.
  • the sample and (c) sample correspond to the odor concentration of the mixed solution mixed with the test odor material and the test solution.
  • the difference between the sample and the sample (c) is at the exposure time, the exposure time of (b) is 2 minutes, and the exposure time of (c) is 50 minutes.
  • the odor concentration of each sample measured by the detection method was (a) 14 ppm, (b) 0.8 ppm and (c) 0 ppm. From these results, it is verified that the odor reduction effect of the test solution prepared by adding MoO 3 to the hydrophilic coating solution is verified, and that the longer the exposure time, the lower the odor concentration can be.
  • NH 3 aqueous ammonia
  • MoO 3 molybdenum trioxide
  • the experiment of FIG. 7 differs from the experiment of FIG. 6 only in that the odor inducing substance is ammonia water (NH 3 ).
  • the test solution was prepared by adding MoO 3 to a hydrophilic coating solution as a reference solution as in the experiment of FIG.
  • the sample corresponds to the odor concentration of the test odor substance only to which the test solution is not added.
  • the sample corresponds to the odor concentration of the mixed solution mixed with the test odor substance and the test solution.
  • the odor concentration of each sample measured by the detection method was (a) 6 ppm and (b) was 0 ppm. From these results, it is confirmed that the test solution prepared by adding MoO 3 to the hydrophilic coating solution has a reduced odor.
  • the transition metal oxide of the second kind and the metal oxide after the transition are each made to have antimicrobial activity in a drying operation. After the cooling operation of the heat exchanger, the drying operation for drying the condensed water is started. In the drying operation, since the heat exchanger is supplied with wind from the blowing fan, the condensed water is dried on the surface of the heat exchanger. Accordingly, the catalytic reaction of the transition metal oxide of the first kind with moisture does not occur, and the surfaces of the coolant pipe and the cooling fin are changed to neutral or basic.
  • At least a part of the second type transition metal oxide and the post-transition metal oxide can act as a photocatalyst.
  • the photocatalyst acts as a catalyst by receiving light.
  • light When light is irradiated on the photocatalyst, electrons and holes are generated.
  • the electrons react with oxygen present on the surface of the photocatalyst to form a superoxide anion (O 2 - ), which reacts with moisture in the air to form a hydroxyl radical (OH).
  • hydroxyl radicals Since hydroxyl radicals have excellent ability to oxidize and decompose organic materials, they decompose bacteria and turn them into water and carbon dioxide. For this reason, the photocatalyst provides an antibacterial function.
  • Bacteria also cause bad odors. If the bacteria are decomposed into odorless water and carbon dioxide, odors caused by bacteria can be removed.
  • the transition metal of the second kind transition metal oxide may include at least one selected from the group consisting of zinc (Zn), titanium (Ti), copper (Cu), and the like.
  • the transition metal of the metal oxide may include tin (Sn).
  • Hydroxyl radicals require moisture to form, but only moisture in the air is sufficient.
  • the catalytic reaction of the photocatalyst requires light, not water. The light required for the catalytic reaction of the photocatalyst is sufficient for the light existing in the natural world. Therefore, the photocatalyst can perform the antimicrobial function in the process of the drying operation of the heat exchanger.
  • the average thickness of the hydrophilic coating can be between 0.7 and 2 mu m.
  • the average size of the transition metal oxide of the first kind, the metal oxide of the second kind, and the metal oxide after the transition may be 0.1 to 10 ⁇ . If the average size value of the first type transition metal oxide, the second conventional metal oxide, and the post-transition metal oxide is larger than the average thickness value of the hydrophilic coating, roughness is present on the surface of the hydrophilic coating.
  • the transition metal oxide of the first kind, the metal oxide of the second kind, and the metal oxide after the transition are irregular. This roughness can form a natural drainage structure of water on the surface of the hydrophilic coating.
  • the hydrophilic coating may contain only one or both of the second kind transition metal oxide and the metal oxide before and after the transition.
  • the hydrophilic coating contains only one of the second type transition metal oxide and the post-transition metal oxide
  • the total content of the first kind transition metal oxide and the second kind transition metal oxide is 2 to 10 wt.% (Weight %)All.
  • the total content of the first kind transition metal oxide and the pre-metal oxide is 2 to 10 wt.% (Wt.%) Of the hydrophilic coating.
  • the total content of the first species transition metal oxide, the second species transition metal oxide, and the post-transition metal oxide, when the hydrophilic coating comprises both the second species transition metal oxide and the post-transition metal oxide 10 wt.%.
  • silver is known to have high antimicrobial activity, it has disadvantages of high cost and lacks mechanical properties such as elasticity, bending and ductility.
  • the transition metal oxide and the post-transition metal oxide not only have a low cost advantage but also have a mechanical property which is not secured in silver.
  • transition metal oxides and post-transition metal oxides are stable to contamination by proteins or sugar components. Further, the transition metal oxide or the metal oxide after the transition has a solubility in water of not more than 0.003 mol / L, which is long-term stability.
  • an inorganic antibacterial material is first added to the hydrophilic coating liquid to form a hybrid antibacterial hydrophilic coating liquid mixture.
  • the coating fluid mixture is coated on at least one of the refrigerant tube and the cooling fins and cured to form a hydrophilic coating.
  • the hydrophilic coating liquid contains, by weight, from 89 to 98% of water and a dihydrogen oxide, 0.1 to 10% of a hydrophilic polymer, 0.1 to 1% of a metallic salt, acid / base chemicals, 0.1 to 3%. Hydrophilic polymers and metal salts have been described above.
  • the hydrophilic coating formed by the hydrophilic coating liquid includes C, H, O, N, S, P, F, Na, Ca and Si.
  • the inorganic antibacterial material includes a first kind transition metal oxide, a second kind transition metal oxide, and a post-transition metal oxide.
  • the inorganic antibacterial material in the hydrophilic coating finally deposited on the refrigerant tube or the cooling fin is 2 to 10 wt.% On a weight basis.
  • the heat exchanger described above is not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or a part of each embodiment so that various modifications can be made.
  • the present invention can be applied to a technical field related to a heat exchanger.

Abstract

본 발명의 열교환기는, 열교환 대상 영역을 냉각하는 냉각 운전 모드 또는 송풍팬으로부터 바람을 공급받는 건조 운전 모드로 작동되며, 냉매의 유로를 형성하는 냉매관; 상기 냉매관에 결합되는 냉각핀; 및 상기 냉매관과 상기 냉각핀 중 적어도 하나의 표면에 코팅되는 친수성 코팅을 포함하고, 상기 친수성 코팅은, 상기 냉각 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 상기 냉매관이나 상기 냉각핀에 형성되는 수분과 반응하여 산성을 나타내는 제1종 전이금속산화물; 및 상기 건조 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 이루어지는 제2종 전이금속산화물 또는 전이후금속산화물을 포함한다.

Description

열교환기
본 발명은 항균 기능성 및 냄새 제거 기능성 표면을 갖는 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 공기 조화기(air conditioner), 냉장고 등 다양한 기술 분야에서 이용되고 있다. 그런데 열교환기가 지속적으로 작동되다 보면 열교환기의 표면에 수분이 맺히게 된다. 예를 들어 열교환기가 공기 조화기의 실내기(증발기)로 이용되는 경우, 상기 공기 조화기가 냉방 운전되면 실내기의 온도가 상온보다 낮아지게 된다. 이에 따라 실내기의 표면에는 응축수가 맺히게 된다.
열교환기의 표면에 맺힌 응축수는 세균의 번식을 유발하게 된다. 세균은 습한 곳에서 쉽게 번식하기 때문이다. 나아가 곰팡이 등과 같은 세균은 불쾌한 냄새를 유발한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 열교환기의 표면에 맺힌 응축수를 증발시켜 곧바로 제거하는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나 응축수를 증발시키기 위해서는 열교환기의 표면에 열을 가해야 한다. 이 방법은 추가로 에너지를 소모한다는 점에서 바람직하지 못하다.
세균의 번식을 방지하기 위해 항균 물질을 이용하는 것을 고려해 볼 수 있다. 항균 물질은 크게 유기 항균 물질과 무기 항균 물질로 구분된다. 유기 항균 물질은 강한 항균력을 갖지만, 지속 시간이 짧으며, 유기물에 의한 안전성의 문제점을 갖고 있다. 반대로 무기 항균 물질은 지속 시간이 길고 안전성이 높지만, 유기 항균 물질에 비해 항균력이 약하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0098244호(2014.08.07.)에는 항균 효과를 일으키는 무기물질이 개시되어 있다. 상기 무기물질은 수용성 매질과 접촉시 수소 양이온을 형성하여 항균 효과를 일으킨다.
그러나 상기 특허문헌에 따르면 항균물질을 플라스틱 등의 사출성형물에 적용하여 임플란트 등의 의료분야나 스위치, 키보드 등의 용품에 활용하는 것으로 개시되어 있다. 사출성형물이 상온과 같이 큰 변화가 없는 환경에서 이용되는 반면, 열교환기는 냉방, 난방, 제습, 건조 등의 운전을 선택적으로 반복한다는 점에서 사출성형물과는 근본적인 차이가 있다.
따라서, 상기 특허문헌이 열교환기에 적용되기는 부적절하다는 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은 본 발명은 다양한 운전을 선택적으로 반복하는 열교환기에 항균 기능과 냄새 제거 기능을 항시 부여할 수 있는 구성을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은 항균 물질의 조성, 크기, 두께 등의 세부 물성을 통해 최적의 항성 기능과 냄새 제거 기능을 갖는 열교환기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 열교환기는, 열교환 대상 영역을 냉각하는 냉각 운전 모드 또는 송풍팬으로부터 바람을 공급받는 건조 운전 모드로 작동되며, 냉매의 유로를 형성하는 냉매관; 상기 냉매관에 결합되는 냉각핀; 및 상기 냉매관과 상기 냉각핀 중 적어도 하나의 표면에 코팅되는 친수성 코팅을 포함하고, 상기 친수성 코팅은, 상기 냉각 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 상기 냉매관이나 상기 냉각핀에 형성되는 수분과 반응하여 산성을 나타내는 제1종 전이금속산화물; 및 상기 건조 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 이루어지는 제2종 전이금속산화물 또는 전이후금속산화물을 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1종 전이금속산화물의 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(zirconium, Zr)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제2종 전이금속산화물의 전이금속은 아연(zinc, Zn), 티타늄(titanium, Ti), 구리(copper, Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 전이후금속산화물의 전이후금속은 주석(tin, Sn)을 포함한다.
상기 친수성 코팅은 상기 제2종 전이금속산화물과 상기 전이후금속산화물 중 어느 하나를 포함한다. 이 경우 상기 제1종 전이금속산화물과 상기 제2종 전이금속산화물의 총 함량, 또는 상기 제1종 전이금속산화물과 상기 상기 전이후금속산화물의 총 함량은 상기 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%다.
상기 친수성 코팅은 상기 제2종 전이금속산화물과 상기 전이후금속산화물을 모두 포함한다. 이 경우, 상기 제1종 전이금속산화물, 상기 제2종 전이금속산화물 및 상기 전이후금속산화물의 총 함량은 상기 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%다.
상기 친수성 코팅은, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 친수성 고분자를 포함한다.
상기 친수성 코팅의 평균 두께는 0.7 내지 2㎛다.
상기 제1종 전이금속산화물, 상기 제2종 전이금속산화물 또는 상기 전이후금속산화물의 평균 크기는 0.1 내지 10㎛다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 제1종 전이금속산화물은 열교환기의 냉각 운전 시 수분과 촉매 반응을 통해 항균 작용 및 탈취 작용을 한다. 제2종 전이금속산화물 또는 전이후금속산화물은 열교환기의 광촉매 반응을 통해 항균 작용을 하므로, 열교환기의 건조 운전 시에서 항균 기능을 유지 가능하다.
이에 따라 제1종 전이금속산화물, 제2종 전이금속산화물, 전이후금속산화물을 포함하는 친수성 코팅에 의해 열교환기에 항시 항균성이 부여될 수 있다.
또한 본 발명은, 친수성 코팅의 적정 원재료 조성을 제공하였으며, 친수성 코팅의 두께와 무기 항균 재료의 크기를 제공하여 최적의 열교환기의 항균 성능과 냄새 제거 성능이 장기간 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 열교환기의 일 예를 보인 개념도다.
도 2a 내지 도 2e는 히드로옥소늄 이온에 의한 항균 매커니즘을 보인 이미지들이다.
도 3은 제1종 전이금속산화물의 항균 효과를 범용 친수코팅과 비교하여 보인 실험 결과다.
도 4는 pH에 따른 NH3와 NH4 +의 농도 변화를 나타낸 그래프다.
도 5는 친수 코팅액에 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 트리메틸아민(trimethylamine)을 노출시킨 결과다.
도 6은 친수 코팅액에 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide, MoO3)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 트리메틸아민(trimethylamine)을 노출시킨 결과다.
도 7은 친수 코팅액에 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide, MoO3)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 암모니아수(NH3)를 노출시킨 결과다.
이하, 본 발명에 관련된 열교환기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 열교환기의 일 예를 보인 개념도다.
냉매관(110)은 열교환 유체의 유로를 형성한다. 열교환 유체란 예를 들어 냉매가 될 수 있다. 냉매관은 냉각핀을 직선 방향으로 통과하면서, 냉각핀의 외측에서 방향을 바꾸어 다시 냉각핀을 반복적으로 통과하는 구조를 형성할 수 있다.
냉각핀(120)은 열교환 면적을 확장하여 열교환기의 열교환 효율을 향상시키기 위한 것이다. 냉각핀은 냉매관에 결합된다. 도 1을 참조하면 냉각핀이 평평한 판의 형태로 형성되며, 냉매관의 둘레에 결합된 것으로 도시되어 있다. 열교환기에 냉각핀은 복수로 구비될 수 있으며, 각각의 핀은 서로 이격되게 배치된다.
열교환기가 공기 조화기의 실내기나 실외기로 작동하는 것을 가정해 볼 수 있다. 공기 조화기는 냉방 운전, 난방 운전, 제습 운전, 건조 운전 등 다양한 작동 모드로 운전될 수 있다.
냉방 운전은 열교환기의 열교환 대상 영역을 냉각하는 운전을 가리킨다. 반대로 난방 운전은 열교환기의 열교환 대상 영역을 가열하는 운전을 가리킨다. 제습 운전은 열교환기의 열교환 대상 영역에 존재하는 수분량을 감소시켜 습도를 낮추는 운전을 가리킨다. 건조 운전은 공기 조화기에 구비되는 송풍팬으로부터 바람을 공급받아 열교환기에 맺힌 응축수를 제거하는 운전을 가리킨다.
열교환기가 공기 조화기의 실내기나 실외기로 작동하게 되면, 열교환기도 공기 조화기의 운전에 따라 운전된다. 예를 들어 열교환기가 공기 조화기의 실내기로 작동하게 되면, 공기 조화기의 냉방 운전 시 열교환기는 실내 공기와 냉매의 열교환을 통해 실내를 냉각하게 된다. 반대로 열교환기가 공기 조화기의 실외기로 작동하게 되면, 공기 조화기의 냉방 운전 시 열교환기는 실외 공기와 냉매의 열교환을 통해 실외를 가열하게 된다.
실내기로 사용되는 열교환기의 온도가 실내 온도의 이슬점보다 낮아지게 되면, 불포화 상태의 공기가 포화상태에 도달하여 수증기의 응결이 시작된다. 이에 따라 열교환기의 표면에 응축수가 맺히게 된다.
응축수의 맺힘은 반드시 공기 조화기의 냉방 운전 시에만 발생하는 것은 아니다. 공기 조화기가 난방 운전되는 경우, 실외기는 실외 공기를 냉각하게 된다. 그리고 실외기로 사용되는 열교환기의 표면에 응축수가 맺힐 수 있다. 따라서 냉각 운전 모드로 작동하는 열교환기란 냉방 운전 되는 공기 조화기의 실내기, 난방 운전되는 공기 조화기의 실외기를 모두 포함하는 개념이다.
곰팡이 등의 세균(bacteria)은 습한 환경에서 번식하기 때문에, 응축수가 열교환기의 표면에 맺히면 세균이 쉽게 번식할 수 있다. 따라서 공기 조화기는 응축수를 건조시키기 위해 건조 운전 모드로 작동될 수 있다.
공기 조화기의 건조 운전 시 공기 조화기에 구비되는 송풍팬은 열교환기를 향해 바람을 생성한다. 열교환기는 송풍팬으로부터 바람을 공급받으며, 열교환기에 맺힌 응축수가 건조된다.
다만 건조 과정만으로 열교환기에 세균이 번식하는 것을 근본적으로 방지할 수는 없다. 따라서 본 발명의 열교환기는 세균의 번식을 방지하기 위해 친수성 코팅(130)을 포함한다.
친수성 코팅(130)은 냉매관과 냉각핀 중 적어도 하나의 표면에 코팅된다. 친수성 코팅(130)은 친수성을 가지므로, 응축수는 친수성 코팅(130)에 쉽게 맺히게 된다.
친수성 코팅(130)은 친수성을 부여하는 친수성 고분자를 포함한다. 상기 친수성 고분자는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
친수성 코팅(130)에는 금속 황산염 등의 금속염(metallic salt)이 포함될 수 있다. 또한 친수성 코팅(130)에는 산과 염기 화합물(acid/base chemicals)이 포함될 수 있다.
친수성 코팅(130)은 항균성을 갖기 위해 제1종 전이금속산화물(transition metal oxide)을 포함하며, 제2종 전이금속산화물 및/또는 전이후금속산화물(post-transition metal oxide)을 포함한다. 여기서 제1종 전이금속산화물과 제2종 전이금속산화물은 서로를 구분하기 위한 것으로, 그 용어 자체로 특별한 기술적 의미를 지닌 것은 아니다.
제1종 전이금속산화물은 열교환기의 냉각 운전 시 항균성 및/또는 탈취성(냄새 제거 성능)을 갖도록 냉매관이나 냉각핀에 형성되는 수분과 반응하여 산성을 나타낸다. 여기서 산성이란 약산성(pH 5 내지 6)을 포함하는 개념이다.
제1종 전이금속산화물은 수분과의 촉매 반응을 통해 산성 또는 약산성의 금속산(metallic acid)을 생성하게 되고, 상기 산성 또는 약산성의 금속산은 친수성 코팅(130)에 항균성을 부여하게 된다.
제1종 전이금속산화물의 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(Zirconium, Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1종 전이금속산화물이 상기 군의 적어도 하나를 포함하기 때문에 합금으로 이루어질 수 있다.
제1종 전이금속산화물의 전이금속이 몰리브덴으로 이루어지는 경우, 몰리브덴 산화물은 수분과의 촉매 반응을 통해 히드로옥소늄 이온(Hydroxonium ion, H3O+)을 생성하게 된다. 이 촉매 반응은 아래의 화학식 1과 화학식 2를 참조하며, 다른 전이금속의 경우에도 유사한 화학식을 통해 금속산을 생성하게 된다.
Figure PCTKR2018007906-appb-C000001
Figure PCTKR2018007906-appb-C000002
히드로옥소늄 이온은 산성을 나타내므로 때문에 세균의 표면과 직접적으로 접촉하게 되면 살균 작용을 일으킨다. 제1종 전이금속산화물과 수분의 촉매 반응에는 반드시 수분이 필요하다. 친수성 코팅(130)이 친수성을 갖는 이유가 바로 응축수의 맺힘을 통해 제1종 전이금속산화물과 수분과의 반응을 유도하기 위함이다.
도 2a 내지 도 2e는 히드로옥소늄 이온에 의한 항균 매커니즘을 보인 이미지들이다.
각 이미지들의 하단에 친수성 코팅이 묘사되어 있으며, 친수성 코팅에는 제1종 전이금속산화물이 포함되어 있다. 제1종 전이금속산화물의 크기값은 친수성 코팅의 평균 두께값보다 클 수 있다.
세균이 친수성 코팅으로 이동하게 되면, 수분과 친수성 코팅에 포함된 제1종 전이금속산화물의 촉매 반응으로 인해 히드로옥소늄 이온이 생성된다. 히드로옥소늄 이온은 세균의 세포막(cell membrane)을 통해 분사되며, 세포의 효소나 운송 체계 등과 같이 민감한 부위의 pH 평형에 왜곡을 일으켜 세균의 DNA 구조를 파괴시키게 된다.
도 3은 제1종 전이금속산화물의 항균 효과를 범용 친수코팅과 비교하여 보인 실험 결과다.
비교예는 제1종 전이금속산화물이 포함되지 않은 (a) 범용 친수코팅이다. 본 발명의 실시예로는 (b) 범용 친수코팅에 3wt.%의 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4)를 첨가한 것(실시예 1)과, (c) 범용 친수코팅에 3wt.%의 몰리브덴(molydenum)/텅스텐(tungsten)(Mo/W) 혼합 산화물(mixed oxide)을 첨가한 것(실시예 2)이 선택되었다.
실험은 필름 밀착법을 이용하였으며, 접촉 시간을 3, 6, 9 시간으로 설정하여 각 시간에 따른 항균 성능을 검증하였다. 실험 대상 세균으로는 대장균(colon bacterium, Escherichia coli)과 포도상구균(Staphylococcus)이 선택되었다. 각 실험 결과에서 상측 반원은 대장균의 실험 결과를 나타내고, 하측 반원은 포도상구균의 실험 결과를 나타낸다.
비교예의 범용 친수코팅의 경우 시간이 지나더라도 대장균과 포도상구균이 잔존한다. 이에 반해, 실시예 1의 코팅과 실시예 2의 코팅의 경우 시간이 지남에 따라 대장균과 포도상구균이 제거되었다. 실시예 1의 코팅과 실시예 2의 코팅의 경우 9시간이 경과한 경우 대장균과 포도상구균 모두 99.9%가 제거되었다.
한편, 제1종 전이금속산화물이 수분과의 촉매 반응을 통해 산성 또는 약산성의 금속산(metallic acid)을 생성하게 되면고, 상기 산성 또는 약산성의 금속산은 친수성 코팅(130)에 탈취성을 부여하게 된다.
예컨대 트리메틸아민{trimethylamine, (CH3)3N}과 같은 아민계 악취 물질은 화학식 3과 같은 산화 반응을 통해 냄새 강도가 낮은 화합물 또는 냄새 미유발 화합물인 TMAO{TMA N-oxide, (CH3)3NO}로 변화된다.
Figure PCTKR2018007906-appb-C000003
또 다른 예로 악취 물질인 암모니아수(NH3)는 산도가 높아졌을 때 화학식 4와 같은 반응을 통해 냄새 강도가 낮은 형태(NH4 +)로 변화될 수 있다.
Figure PCTKR2018007906-appb-C000004
도 4는 pH에 따른 NH3와 NH4 +의 농도 변화를 나타낸 그래프다. 그래프의 가로축은 pH, 그래프의 세로축은 상대 농도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, pH가 낮아질수록 NH4 +의 상대농도가 높아지고, 반대로 NH3의 상대농도가 낮아진다. NH3가 NH4 +에 비해 더 심한 악취를 유발하므로, NH3의 상대농도가 낮아진다는 것은 제1종 전이금속산화물에 냄새 저감 효과가 있다는 것을 의미한다.
제1종 전이금속산화물에 의한 냄새 저감 효과는 도 5 내지 도 7의 실험 결과로 검증될 수 있다.
도 5는 친수 코팅액에 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 트리메틸아민(trimethylamine)을 노출시킨 결과다.
도 5의 실험에서는 냄새 유발 물질로 트리메틸아민이 선택되었다. 고농도의 냄새 유발 물질을 물과 혼합하여 실험 대상 냄새 물질을 제조하였다. 제조된 실험 대상 냄새 물질은 실험 전까지 저온 저장하였다.
도 5의 시험 용액은 기준 용액인 친수 코팅액에 ZnMoO4를 첨가하여 제조되었다. 제조된 시험 용액과 실험 대상 냄새 물질을 혼합하여 혼합 용액을 제조하였다.
냄새 저감 효과를 확인하기 위한 실험은 검지관법으로 진행하였다. 냄새 봉지에 질소 1L를 투입하고, 이어서 실험 대상 냄새 물질만을 1.5mL 냄새 봉지에 주사하였다. 그리고 150℃에서 1시간 동안 혼합 용액을 기화시켰다. 기화 후 냄새 봉지에 검지관을 넣어 냄새 봉지 내의 기체에서 악취 농도를 측정하였다. 샘플 채취 후 필터를 이용하여 첨가 입자를 제거하였으며, 이 샘플은 (a)에 해당한다.
한편 냄새 봉지에 질소 1L를 투입하고, 이어서 혼합 용액을 1.5mL 냄새 봉지에 주사하였다. 그리고 150℃에서 1시간 동안 혼합 용액을 기화시켰다. 기화 후 냄새 봉지에 검지관을 넣어 냄새 봉지 내의 기체에서 악취 농도를 측정하였다. 실험 대상 냄새 물질이 시험 용액에 노출되는 시간을 다르게 하여 도 5의 샘플을 채취하였으며, 필터를 이용하여 첨가 입자를 제거하였다. 이 샘플은 (b)와 (c)에 해당하며, (b)의 노출 시간은 2분, (c)의 노출 시간은 50분이다.
검지관법으로 측정된 각 샘플의 악취 농도는 (a)가 14ppm, (b)가 2.7ppm, (c)가 0ppm이었다. 이 결과로부터 친수 코팅액에 ZnMoO4를 첨가하여 제조된 시험 용액의 냄새 저감 효과가 검증되며, 노출 시간이 길어질수록 악취 농도는 더욱 낮아질 수 있다는 것이 검증된다.
도 6은 친수 코팅액에 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide, MoO3)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 트리메틸아민(trimethylamine)을 노출시킨 결과다.
도 6의 실험은 시험 용액만 차이가 있을 뿐, 나머지는 도 5의 실험과 동일하다. 시험 용액은 기준 용액인 친수 코팅액에 MoO3를 첨가하여 제조되었다.
(a) 샘플은 시험 용액이 첨가되지 않은 실험 대상 냄새 물질만의 악취 농도에 해당한다. (b) 샘플과 (c) 샘플은 실험 대상 냄새 물질과 시험 용액을 혼합한 혼합 용액의 악취 농도에 해당한다. (b) 샘플과 (c) 샘플의 차이는 노출 시간에 있으며, (b)의 노출 시간은 2분, (c)의 노출 시간은 50분이다.
검지관법으로 측정된 각 샘플의 악취 농도는 (a)가 14ppm, (b)가 0.8ppm, (c)가 0ppm이었다. 이 결과로부터 친수 코팅액에 MoO3를 첨가하여 제조된 시험 용액의 냄새 저감 효과가 검증되며, 노출 시간이 길어질수록 악취 농도는 더욱 낮아질 수 있다는 것이 검증된다.
도 7은 친수 코팅액에 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide, MoO3)를 첨가하여 제조된 시험 용액에 암모니아수(NH3)를 노출시킨 결과다.
도 7의 실험은 냄새 유발 물질이 암모니아수(NH3)라는 점에서 차이가 있을 뿐, 나머지는 도 6의 실험과 동일하다. 한편 시험 용액은 도 6의 실험과 마찬가지로 기준 용액인 친수 코팅액에 MoO3를 첨가하여 제조되었다.
(a) 샘플은 시험 용액이 첨가되지 않은 실험 대상 냄새 물질만의 악취 농도에 해당한다. (b) 샘플은 실험 대상 냄새 물질과 시험 용액을 혼합한 혼합 용액의 악취 농도에 해당한다.
검지관법으로 측정된 각 샘플의 악취 농도는 (a)가 6ppm, (b)가 0ppm이었다. 이 결과로부터 친수 코팅액에 MoO3를 첨가하여 제조된 시험 용액의 냄새 저감 효과가 검증된다.
다음으로는 제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물에 대하여 설명한다.
제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물은 각각 건조 운전 시 항균성을 갖도록 이루어진다. 열교환기의 냉각 운전 후에는 응축수의 건조를 위한 건조 운전이 가동된다. 건조 운전 시 열교환기는 송풍팬으로부터 바람을 공급받기 때문에, 열교환기의 표면에 응축수는 건조된다. 이에 따라 제1종 전이금속산화물과 수분의 촉매 반응은 일어나지 않으며, 냉매관과 냉각핀의 표면은 중성 또는 염기성으로 변화된다.
수분과 촉매 반응을 일으켜 항균 작용을 하는 제1종 전이금속산화물과 달리 제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물의 적어도 일부는 광촉매로 작용할 수 있다.
광촉매는 빛을 받아 촉매로써의 역할을 한다. 광촉매에 빛을 쪼이게 되면 전자(electron)와 정공(hole)이 생성된다. 전자는 광촉매의 표면에 존재하는 산소와 반응하여 수퍼옥사이드 음이온(O2 -)을 만들게 되고, 정공은 공기 중의 수분과 반응하여 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, OH)을 만들게 된다. 하이드록실 라디칼은 유기물질들을 산화분해할 수 있는 능력이 뛰어나기 때문에 세균 등을 분해하여 물과 이산화탄소로 바꾸어 버린다. 이러한 이유로 광촉매는 항균 기능을 제공한다.
또한 세균은 악취를 유발하는데, 세균이 무취 물질인 물과 이산화탄소로 분해되어 버리면, 세균으로부터 유발되는 악취도 제거될 수 있다.
제2종 전이금속산화물의 전이금속은 아연(zinc, Zn), 티타늄(titanium, Ti), 구리(copper, Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전이후금속산화물의 전이금속은 주석(Tin, Sn)을 포함할 수 있다.
하이드록실 라디칼의 생성에는 수분이 필요하지만 공기 중의 수분만으로도 충분하다. 광촉매의 촉매 반응에는 빛이 필요할 뿐, 수분이 필요한 것은 아니다. 광촉매의 촉매 반응에 필요한 빛은 자연계에 존재하는 빛만으로 충분하다. 따라서 열교환기가 건조 운전 되는 과정에서 광촉매가 항균 기능을 할 수 있다.
친수성 코팅의 평균 두께는 0.7 내지 2㎛일 수 있다. 제1종 전이금속산화물, 제2종전이금속산화물, 전이후금속산화물의 평균 크기는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 제1종 전이금속산화물, 제2종전이금속산화물, 전이후금속산화물의 평균 크기값이 친수성 코팅의 평균 두께값보다 크면 친수성 코팅의 표면에 거칠기가 존재한다. 제1종 전이금속산화물, 제2종전이금속산화물, 전이후금속산화물의 모양이 불규칙적(irregular)이기 때문이다. 이 거칠기에 의해 친수성 코팅의 표면에 수분의 자연 배수 구조가 형성될 수 있다.
친수성 코팅은 제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물 중 어느 하나만을 포함할 수도 있고, 모두 포함할 수 있다.
친수성 코팅은 제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물 중 어느 하나만을 포함할 경우, 제1종 전이금속산화물과 제2종 전이금속산화물의 총 함량은 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%(중량%)다. 또는 제1종 전이금속산화물과 전이후금속산화물의 총 함량이 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%(중량%)다.
친수성 코팅은 제2종 전이금속산화물과 전이후금속산화물을 모두 포함할 경우, 제1종 전이금속산화물, 상기 제2종 전이금속산화물 및 상기 전이후금속산화물의 총 함량은 상기 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%다.
함량의 하한이 2wt.%보다 작으면 항균 작용을 위한 반응 속도가 느리기 때문에, 신속한 항균 작용이 어렵다. 반대로 함량이 상한이 10wt.%를 초과하게 되면 항균 효과가 포화되어 버린다.
은(silver, Ag)은 항균성이 강한 것으로 알려져 있지만, 고비용의 단점과 함께 탄성, 구부림, 연성 등의 기계적 특성 부족하다. 이에 반해 전이금속산화물이나 전이후금속산화물은 저비용의 장점뿐만 아니라 은에서는 확보되지 않는 기계적 특성까지 갖는다. 나아가 전이금속산화물과 전이후금속산화물은 단백질이나 당 성분에 의한 오염에 대해 안정적이다. 또한 전이금속산화물이나 전이후금속산화물은 물에 대한 용해성이 0.003mol/L 이하로 낮기 때문에 장기적 안정성을 갖는다.
이하에서는 친수성 코팅의 형성 방법에 대하여 설명한다.
친수성 코팅을 형성하기 위해서는 먼저 친수성 코팅액에 무기 항균 재료를 첨가하여 하이브리드 항균 친수성 코팅액 혼합물을 형성한다. 이 코팅액 혼합물을 냉매관과 냉각핀 중 적어도 하나에 코팅하고 경화시켜 친수성 코팅을 형성한다.
친수성 코팅액은 중량 기준으로 물과 다수소 산화물(dihydrogen oxide) 89 내지 98%, 친수성 고분자(hydrophilic polymer) 0.1 내지 10%, 금속염(metallic salt) 0.1 내지 1%, 산과 염기 화합물(acid/base chemicals) 0.1 내지 3%를 포함한다. 친수성 고분자, 금속염에 대하여는 앞서 설명한 바 있다. 친수성 코팅액에 의해 형성되는 친수성 코팅에는 C, H, O, N, S, P, F, Na, Ca, Si 등이 포함된다.
무기 항균 재료는 제1종 전이금속산화물, 제2종 전이금속산화물, 전이후금속산화물을 포함한다. 최종적으로 냉매관 또는 냉각핀에 증착된 친수성 코팅에서 무기 항균 재료는 중량비 기준으로 2 내지 10wt.%다.
이상에서 설명된 열교환기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 열교환기와 관련된 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 열교환 대상 영역을 냉각하는 냉각 운전 모드 또는 송풍팬으로부터 바람을 공급받는 건조 운전 모드로 작동되는 열교환기에 있어서,
    냉매의 유로를 형성하는 냉매관;
    상기 냉매관에 결합되는 냉각핀; 및
    상기 냉매관과 상기 냉각핀 중 적어도 하나의 표면에 코팅되는 친수성 코팅을 포함하고,
    상기 친수성 코팅은,
    상기 냉각 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 상기 냉매관이나 상기 냉각핀에 형성되는 수분과 반응하여 산성을 나타내는 제1종 전이금속산화물; 및
    상기 건조 운전 모드로 작동 시 항균성을 갖도록 이루어지는 제2종 전이금속산화물 또는 전이후금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1종 전이금속산화물의 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(zirconium, Zr)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2종 전이금속산화물의 전이금속은 아연(zinc, Zn), 티타늄(titanium, Ti), 구리(copper, Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전이후금속산화물의 전이후금속은 주석(tin, Sn)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 친수성 코팅은 상기 제2종 전이금속산화물과 상기 전이후금속산화물을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1종 전이금속산화물, 상기 제2종 전이금속산화물 및 상기 전이후금속산화물의 총 함량은 상기 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 코팅은, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 친수성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 코팅의 평균 두께는 0.7 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1종 전이금속산화물, 상기 제2종 전이금속산화물 또는 상기 전이후금속산화물의 평균 크기는 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1종 전이금속산화물과 상기 제2종 전이금속산화물의 총 함량, 또는 상기 제1종 전이금속산화물과 상기 상기 전이후금속산화물의 총 함량은 상기 친수성 코팅의 2 내지 10 wt.%인 것을 특징으로 하는 열교환기.
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