JPH0121785B2 - - Google Patents

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イン
材に関する。 この明細書において、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、フインの表面温度が大気の露点以下
となるためフイ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風抵抗が増大し、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インピツチ
を狭くした場合にとくに顕著に現われる。熱交換
効率はフイン表面の水のヌレ性が大きく影響する
ものであり、フイン表面のヌレ性が良いと付着し
た水が水滴となりにくゝ、このため通風抵抗が小
さくなり、風量も多くなつて熱交換効率が増大す
る。このようなフイン表面のヌレ性を改良するた
めに、従来フインとチユーブを組み合わせて熱交
換器を構成した後に、これを溶液中に浸漬するこ
とにより表面処理を行ない、フインの表面に水ヌ
レ性の良い親水性皮膜を形成するという方法が開
発された。しかしながら、このように熱交換器に
組み立てた後に表面処理を行なうと、作業が非常
に面倒であるとともに、非能率的であり、さらに
複雑な形状の場合、フイン全面に均一な皮膜を形
成することが困難であり、性能にバラツキが生じ
るという問題があつた。 そこで、本出願人らは、熱交換器に組み立てる
前の状態、すなわち、フインの素材であるコイル
状アルミニウム薄板の表面に水ヌレ性の良好な親
水性皮膜を形成し、その後この皮膜付きアルミニ
ウム薄板の表面に液状の界面活性剤を基材とする
潤滑剤を塗布し、潤滑剤が塗布された皮膜付きア
ルミニウム薄板をプレス加工して熱交換器用フイ
ンを形成し、最後にこのフインを洗浄することに
より潤滑剤を除去する熱交換器用アルミニウム製
フインの製造方法を提案した（特願昭56−112604
号（特開昭58−17868号）参照）。 しかしながら、この先の方法にはつぎのような
問題が新たに生じた。 まず、アルミニウム薄板の表面に形成される親
水性皮膜は良好な水ヌレ性と併せてすぐれた耐食
性を有していることが必要であり、このような親
水性皮膜は、主として無機質の酸化皮膜、たとえ
ばクロメート皮膜、ベーマイト皮膜、ケイ酸皮
膜、またはこれらの組合わせによつて構成され、
あるいはまた有機物中にケイ酸粉末を混入した溶
液中で処理することにより形成せられる皮膜によ
つて構成されているが、これらの親水性皮膜は非
常に硬質であつた。このためプレス加工において
フイン材成形用金型が摩耗し易く、したがつて金
型の寿命が短かつた。またプレス加工後の洗浄に
よつて潤滑剤のすべてを除去することは困難であ
るため、潤滑剤が親水性皮膜の表面にわずかに残
存し、この潤滑剤によつて親水性皮膜が侵され、
皮膜の水ヌレ性が劣化するおそれがあつた。また
実際には、フイン材のメーカーによつて親水性皮
膜を有するアルミニウム薄板よりなるフイン材が
つくられ、このフイン材が熱交換器のメーカーに
取り引きされたのちに、プレス加工によつて熱交
換器用フインがつくられており、したがつてフイ
ン材の状態でアルミニウム薄板の表面の親水性皮
膜が空気中に長期間露出され、このため親水性皮
膜が汚染されて、水ヌレ性が劣化した。 この発明の目的は、上記の問題を解決した熱交
換器用アルミニウム製フイン材を提供しようとす
るにある。 この発明を、以下図面を参照しながら説明す
る。 第１図において、この発明による熱交換器用ア
ルミニウム製フイン材は、アルミニウム薄板１の
表面に、親水性皮膜よりなる中間層２を介してワ
ツクスおよび水溶性高分子化合物の混合物を含む
皮膜よりなる被覆層３が設けられているものであ
る。 上記において、アルミニウム薄板１表面の親水
性皮膜よりなる中間層２は水ヌレ性と耐食性を併
わせ有するものであり、またワツクスと水溶性高
分子化合物の混合物を含む皮膜よりなる被覆層３
は潤滑性と親水性を併わせ有するものである。し
たがつて上記フイン材をプレス加工すると、表面
に潤滑性を有する被覆層３が存在することによ
り、フインに割れが発生せず、また金型の摩耗が
有効に防止され、しかも被覆層３自体が親水性を
有しているので、これの下側の親水性皮膜よりな
る中間層２の水ヌレ性が阻害されない。そしてプ
レス加工後に洗浄により被覆層３を除去すれば、
表面に水ヌレ性の良い親水性皮膜２を備えた熱交
換器用フインを形成することができる。 ここで、上記フイン材の中間層２を構成する酸
化皮膜は、たとえばクロメート皮膜、ベーマイト
皮膜、ケイ酸皮膜、またはこれらの皮膜の組合わ
せよりなるものであり、また有機物中にケイ酸粉
末を混入させた溶液中での処理によつて得られる
皮膜によつて中間層２が構成されていてもよい。
酸化皮膜よりなる中間層２をアルミニウム薄板１
の表面に形成するには、たとえば脱イオン水中で
のベーマイト法、クロメート処理法、シリカゾル
水溶液による処理法等の化成処理法、または陽極
酸化処理法、あるいは両者を組み合わせた方法等
の種々の方法を用いる。 上記フイン材の被覆層３を構成するワツクスと
水溶性高分子化合物のうち、ワツクスとしては、
たとえばモンタンワツクス、カルナバワツクス、
酸化ポリエチレンワツクス、マイクロクリスタリ
ンワツクス、モンタンワツクス誘導体、ステアリ
ン酸ソルビトール、パラフインワツクス（140〓、
145〓、150〓、155〓）、酸化マイクロワツクス、
合成酸化ワツクス、カスターワツクス、みつろ
う、木ろう等を使用する。 このようなワツクスは、融点60℃以上のものを
使用するのが望ましい。というのは、低融点のワ
ツクスであれば、皮膜形成後にべとつきが生じ、
フイン材の耐ブロツキング性が劣るからである。
ワツクスの融点が60℃以上であれば、夏季におい
てもフイン材の表面にべとつきが生じない。 また水溶性高分子化合物としては、メチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキ
シルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、
ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリア
クリルアマイド、ポリエチレンオキサイド、ポリ
スチレンスルホン酸、アルギン酸ナトリウム等を
使用する。このような水溶性高分子化合物として
は、分子量20000以上のものを使用するのが望ま
しい。 ここで、ワツクスと水溶性高分子化合物との混
合割合は、後者に対して前者が10〜50重量％とな
るようにするのが望ましい。このような混合物を
含む皮膜よりなる被覆層３は、上記のように潤滑
性と親水性の両方の性質を具備するものである
が、上記ワツクスの割合が10重量％未満であれ
ば、潤滑性が劣り、また50重量％をこえると、親
水性すなわち水ヌレ性が低下する。また混合物は
アルミニウム薄板１の表面に、乾燥皮膜の状態で
たとえば50〜200mg／m²の付着量となるように塗
布するのが望ましい。ここで、混合物の付着量が
50mg／m²未満であれば潤滑性が充分でなく、また
付着量が200mg／m²をこえると、プレス加工にお
いて成形不良が生じ易い。 なお、混合物は水溶液の状態で塗布されるが、
水の量は混合物の付着量が上記の範囲内となるよ
うに適宜調節すればよい。たとえば混合物水溶液
の濃度が約10重量％程度となるようにする。 またワツクスと水溶性高分子化合物の混合物に
は、これらを均密に混合するために非イオン系界
面活性剤を少量添加したり、また潤滑性をさらに
向上させるために金属石けんを少量添加するのが
望ましい。ここで、非イオン系界面活性剤として
は、たとえばポリオキシエチレンのエーテルおよ
びエステル等を使用する。また金属石けんとして
は、たとえば高級脂肪酸のナトリウム塩、リチウ
ム塩、アルミニウム塩、カルシウム塩、マグネシ
ウム塩およびバリウム塩等を使用する。 ワツクスと水溶性高分子化合物、および場合に
よつては少量の界面活性剤を含む水溶液をアルミ
ニウム薄板１の中間層２の表面に塗布したのち、
たとえば100〜150℃で乾燥することにより、主と
してワツクスと水溶性高分子化合物の混合物を含
む皮膜よりなる被覆層３を形成する。 この発明によるアルミニウム製フイン材より熱
交換器用フインを形成するプレス加工とは、たと
えば張出し加工、絞り加工、打抜き加工、カーリ
ング加工、およびチユーブ挿通孔周縁の筒形立上
がり壁をしごいて高くするしごき加工等が含まれ
る。またアルミニウム製フイン材がコイル状であ
る場合には、これらの加工の後につづいて行なう
フイン材を所定の長さに切断するせん断加工も含
まれる。アルミニウム製フイン材には上記のよう
なワツクスと水溶性高分子化合物の混合物を含む
皮膜よりなる被覆層３が設けられているので、き
わめて円滑にプレス加工を行なうことができ、熱
交換器用フインを効率良くつくることができ、金
型の摩耗が少ない。しかも被覆層３はフイン表面
に予め形成された親水性皮膜よりなる中間層２の
水ヌレ性を阻害しない。 プレス加工後の被覆層３を有する熱交換器用フ
インはパークロルエチレン等により洗浄し、被覆
層３を除去する。これによつて表面に水ヌレ性の
良い親水性皮膜よりなる中間層２を有するフイン
を得るものである。なお、洗浄後フインの表面に
被覆層３が多少残存しても、これは皮膜の水ヌレ
性を阻害しないものであるので、全く問題はな
い。 上記のように、この発明によるフイン材をその
ままプレス加工してもよいが、第２図に示すよう
に、被覆層３の表面にさらに液状の潤滑剤４を塗
布してプレス加工するようにしてもよい。潤滑剤
４を塗布することにより、熱交換器用フインを一
層円滑に成形することができる。 ここで、潤滑剤４としては、前述の先の出願に
記載されたものであつて、常温で液状の界面活性
剤を基材とし、かつこの基材にリン系極圧添加
剤、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび高級
アルコールのうちの少なくとも１種の物質を含有
する潤滑剤を使用してもよく、また一般にプレス
加工において用いられる鉱油系潤滑剤を使用して
もよい。 なお前者の潤滑剤４において、基材として使用
する液状の界面活性剤は、潤滑性能を有するとと
もに、洗浄し易く、しかもそれ自体がヌレ性を有
している。この基材に添加するリン系極圧添加
剤、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級アル
コールは、いずれも潤滑剤の潤滑特性すなわちプ
レス加工特性を向上させるために添加するもので
ある。 ここで、界面活性剤としては、常温で液状であ
るたとえばポリオキシエチレンノニルフエニルエ
ーテル、オクチルフエニルエーテル、１級または
２級高級アルコールエチレンオキシド付加物、脂
肪酸ポリエチレングリコールエステル、ソルビタ
ンモノオレイルエステル、ポリエチレングリコー
ル、炭素数12〜14の第２アルコールエチレンオキ
シド付加物等を使用する。 リン系極圧添加剤としては、たとえば炭素数10
〜18を有するジアルキルハイドロゼンホスフアイ
トおよびトリアルキルホスフアイト等を使用す
る。 高級脂肪酸としては、たとえば炭素数10〜20を
有するものであつて、具体的にはラウリン酸、パ
ルミチン酸、オレイン酸、牛脂脂肪酸、アルケニ
ル無水コハク酸およびステアリン酸等を使用す
る。 高級脂肪酸エステルとしては、上記脂肪酸と炭
素数１〜18のアルコールとのエステルを使用す
る。 高級アルコールとしては、たとえば炭素数12〜
18を有するもので、具体的にはラウリルアルコー
ル、オレインアルコール、ステアリルアルコー
ル、イソステアリルアルコールおよびオキソアル
コール等を使用する。 潤滑剤４は、界面活性剤を基材とし、これに上
記リン酸系極圧添加剤等の物質が0.1〜20重量％、
好ましくは３〜５重量％の割合で含まれている。 プレス加工のさい、上記のような潤滑剤４を塗
布しても、この発明によるフイン材の表面には、
ワツクスと水溶性高分子化合物の混合物を含む皮
膜よりなる被覆層３が設けられているため、潤滑
剤４がアルミニウム薄板１の表面の親水性皮膜よ
りなる中間層２に直接触れることがない。したが
つて潤滑剤４として一般の鉱油系潤滑剤を使用し
ても、親水性皮膜よりなる中間層２の水ヌレ性が
阻害されるようなことはないし、また液状の界面
活性剤を基材とする潤滑剤を使用しても、後の洗
浄によつてこの潤滑剤を完全にかつきわめて容易
に除去することができ、中間層２の水ヌレ性が劣
下するようなことは全くない。 プレス加工後には、洗浄によつて潤滑剤４と被
覆層３とを同時に除去する。なお、洗浄後のフイ
ンの表面に被覆層３の一部が残存しても、これは
親水性皮膜の水ヌレ性を阻害しないので、問題は
ない。 この発明による熱交換器用アルミニウム製フイ
ン材は、上述のように、アルミニウム薄板１の表
面に、親水性皮膜よりなる中間層２を介してワツ
クスおよび水溶性高分子化合物の混合物を含む皮
膜よりなる被覆層３が設けられているもので、被
覆層３は潤滑性と親水性を併わせ有するものであ
るから、このフイン材をそのままプレス加工する
ことにより、熱交換器用フインを非常に効率よく
製造することができるとともに、金型の摩耗が有
効に防止され、金型の寿命が増大する。また被覆
層３自体が親水性を有しているため、これの下側
の親水性皮膜よりなる中間層２の水ヌレ性が阻害
されない。そしてプレス加工後に洗浄により被覆
層３を除去することにより、表面に水ヌレ性の良
い親水性皮膜２を備えた熱交換器用フインを形成
することができる。なお、洗浄によつて被覆層３
の一部が残存しても、親水性皮膜２の水ヌレ性は
阻害されない。またフイン材の表面には被覆層３
が設けられているため、フイン材の状態で長く放
置されても、親水性皮膜よりなる中間層２は空気
中に全く露出されないので、中間層２の水ヌレ性
が劣化するようなことがないという効果を奏す
る。 なお、アルミニウム製フイン材の表面に潤滑剤
４を塗布してプレス加工すれば、より一層潤滑性
が良好となるため、成形性が向上し、金型の摩耗
をさらに防止することができる。しかも潤滑剤４
と親水性皮膜よりなる中間層２との間には被覆層
３が存在するため、潤滑剤４は中間層２に直接に
触れず、したがつて潤滑剤４の使用によつて中間
層２の水ヌレ性が劣化するようなことがない。そ
してプレス加工後の洗浄によつて潤滑剤４と被覆
層３とを簡単に除去することができ、たとえ被覆
層３が多少残存したとしても、被覆層３自体が親
水性を有しているので、フイン表面の水ヌレ性が
低下するようなことがないという利点がある。 つぎに、この発明の実施例を説明する。 実施例 この発明による熱交換器用アルミニウム製フイ
ン材をつぎのようにして製造した。 まず厚み0.115mmのアルミニウム（A1100−
H24）製コイル材１を脱脂処理後、このコイル材
１に、酸化クロム（Cr₂O₃）５重量％を含む水溶
液を60℃で15秒間スプレーにより塗布してクロメ
ート処理を行ない、ついでこのコイル材１をシリ
カゾル1.8重量％（Siとして計算して）水溶液中
に30℃で１分間浸漬し、シリカゾル処理を行なう
ことにより、コイル材２の表面にクロメート皮膜
とシリケート皮膜が２段に組み合わせられた親水
性皮膜よりなる中間層２を形成した。なお、元コ
イル材１の水ヌレによる接触角を測定したところ
これは60゜であり、また脱脂後のコイル材１の接
触角は45゜であつた。 つぎに、親水性皮膜よりなる中間層２を有する
コイル材１の表面に、下表に示す各種のワツクス
と水溶性高分子化合物の混合物を含む水溶液を連
続的に塗布し、塗布後これを110〜150℃で乾燥し
て、コイル材１の表面に中間層２を介してワツク
スと水溶性高分子化合物の混合物を含む皮膜より
なる被覆層３が形成せられた熱交換器用フイン材
を製造した。ここで、被覆層３の付着量は120
mg／m²とした。 つぎに、この発明によるフイン材をそのままプ
レス加工することにより、冷媒管挿通孔があけら
れ、かつこの挿通孔の周縁に屈曲先端部（フレ
ア）を有する立上り状筒部が形成せられた所定の
大きさの方形フインをつくり、ついでこのフイン
をパークロルエチレンで洗浄して、表面の被覆層
３を除去することにより、熱交換器用フインを製
造した。 評価試験 上記実施例により製造したこの発明によるフイ
ン材表面の被覆層３の潤滑性を評価するために、
上記フイン材を1000m成形したのちの金型の摩耗
と、フインのフレアの割れの程度（成形性）とを
測定し、得られた結果を下表にまとめた。なお比
較として、親水性皮膜よりなる中間層２を備えた
アルミニウム製コイル材１の表面に、従来の鉱油
系潤滑剤を塗布して、上記と同様にプレス加工を
行ない、得られた結果を下表に併わせて示した。
またプレス加工後、洗浄により被覆層３を除去し
た直後の熱交換器用フインの水ヌレによる接触角
を測定し、得られた結果を下表に示した。

【表】

【表】 上記表において、本発明によるフイン材と比較
例のフイン材を比べると明らかなように、本発明
によるフイン材はプレス加工のさいに割れが発生
せず、かつ金型の摩耗は非常に少ないものであ
る。またプレス加工後の熱交換器用フインは、表
面の接触角が非常に小さく、したがつて優れた水
ヌレ性を有しており、しかもこの水ヌレ性は長期
にわたつて劣化することがない。 なお、上記実施例のフイン材の表面に、液状の
界面活性剤を基材とし、かつこの基材にリン系極
圧添加剤、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよ
び高級アルコールのうち少なくとも１種の物質を
0.1〜20重量％含有する潤滑剤４、および一般の
鉱油系潤滑剤４を塗布してプレス加工を行なつた
ところ、熱交換器用フインの成形をさらに円滑に
行なうことができ、またフインに割れが発生せ
ず、かつ金型の摩耗はさらに少なかつた。プレス
加工後、洗浄によりワツクスと水溶性高分子化合
物の混合物を含む皮膜よりなる被覆層３と潤滑剤
４とを共に除去し、フイン表面の接触角を測定し
たところ、上記表と同様の結果が得られ、フイン
表面の水ヌレ性は良好であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による熱交換器用アルミニウ
ム性フイン材の拡大断面図、第２図は第１図のフ
イン材の表面に潤滑剤を塗布した状態の拡大断面
図である。 １……アルミニウム薄板、２……中間層、３…
…被覆層、４……潤滑剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム薄板１の表面に、親水性皮膜よ
   りなる中間層２を介してワツクスおよび水溶性高
   分子化合物の混合物を含む皮膜よりなる被覆層３
   が設けられている熱交換器用アルミニウム製フイ
   ン材。