JPH06300482A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH06300482A JPH06300482A JP14720191A JP14720191A JPH06300482A JP H06300482 A JPH06300482 A JP H06300482A JP 14720191 A JP14720191 A JP 14720191A JP 14720191 A JP14720191 A JP 14720191A JP H06300482 A JPH06300482 A JP H06300482A
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- Japan
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- heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 親水性で水滴の生成がなく、付着する霜の成
長を抑制できる特定皮膜を有するアルミニウム製熱交換
器の提供。 【構成】 この熱交換器は、ポリビニルアルコールとそ
の誘導体から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1
分子中に第1、第2、第3アミノ基及び第4アンモニウ
ム基から選ばれる1種以上の水溶性重合体(II)、(I) 及
び(II)と混合可能な架橋材(III) ならびにシリカ微粒子
(IV)、又は(I) 〜(IV)に更にリチウム、マグネシウムお
よびバリウムから選ばれる1種以上の金属の化合物(V)
を含有する水素処理液を塗布、乾燥してなる皮膜を有す
る。
長を抑制できる特定皮膜を有するアルミニウム製熱交換
器の提供。 【構成】 この熱交換器は、ポリビニルアルコールとそ
の誘導体から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1
分子中に第1、第2、第3アミノ基及び第4アンモニウ
ム基から選ばれる1種以上の水溶性重合体(II)、(I) 及
び(II)と混合可能な架橋材(III) ならびにシリカ微粒子
(IV)、又は(I) 〜(IV)に更にリチウム、マグネシウムお
よびバリウムから選ばれる1種以上の金属の化合物(V)
を含有する水素処理液を塗布、乾燥してなる皮膜を有す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、家庭用、および業務用
ルームエアコン(以下エアコンと総称する)に用いられ
るアルミニウムまたはアルミニウム合金製熱交換器に関
するものである。さらに詳しく述べるならば、アルミニ
ウム、アルミニウム合金(以下、アルミニウムと総称す
る)表面に適用し、表面に優れた親水性を付与して水滴
の生成を防止し、且つ、付着する霜の成長を抑制するこ
とを特徴とする被覆用組成物で被覆された熱交換器に関
するものである。
ルームエアコン(以下エアコンと総称する)に用いられ
るアルミニウムまたはアルミニウム合金製熱交換器に関
するものである。さらに詳しく述べるならば、アルミニ
ウム、アルミニウム合金(以下、アルミニウムと総称す
る)表面に適用し、表面に優れた親水性を付与して水滴
の生成を防止し、且つ、付着する霜の成長を抑制するこ
とを特徴とする被覆用組成物で被覆された熱交換器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】エアコンにおいて、経済性、クリーン暖
房、省スペース等の利点から空気熱源ヒートポンプ方式
(以下、ヒートポンプと記す)の普及が高まっている。
ヒートポンプで用いられる熱交換器の放熱、或は冷却部
はアルミニウムフィン材で構成され熱交換効率の向上の
ため単位体積当りの表面積をできる限り大きく取る設計
がなされフィン間隔がきわめて狭い。このため、冷房運
転時において室内器の伝熱面であるフィン表面には大気
中の水分が凝縮し、フィン表面が疎水性であるほど凝縮
水は水滴になり易く、フィン間隙で目詰まりを起こし、
風路抵抗が増加し、熱効率を低下させる。
房、省スペース等の利点から空気熱源ヒートポンプ方式
(以下、ヒートポンプと記す)の普及が高まっている。
ヒートポンプで用いられる熱交換器の放熱、或は冷却部
はアルミニウムフィン材で構成され熱交換効率の向上の
ため単位体積当りの表面積をできる限り大きく取る設計
がなされフィン間隔がきわめて狭い。このため、冷房運
転時において室内器の伝熱面であるフィン表面には大気
中の水分が凝縮し、フィン表面が疎水性であるほど凝縮
水は水滴になり易く、フィン間隙で目詰まりを起こし、
風路抵抗が増加し、熱効率を低下させる。
【0003】一方、暖房運転時、外気温が低下すると室
外器のフィン表面に着霜が生じ、暖房能力が低下する。
このため、除霜を行うことが必要で、一般に逆サイクル
除霜が行われている。しかし、この間は、暖房運転を一
時停止しなくてはならず、室内において不快感を与える
結果となる。フィン表面が疎水性であると除霜運転によ
り融解した水分はフィン間に残存し易く、暖房運転を再
開した時残存した水分が再氷結し暖房能力を低下させ
る。また、氷結した残存水分上に新たな着霜が起こるた
め、除霜運転の頻度が多くなり、暖房効率が著しく低下
する。
外器のフィン表面に着霜が生じ、暖房能力が低下する。
このため、除霜を行うことが必要で、一般に逆サイクル
除霜が行われている。しかし、この間は、暖房運転を一
時停止しなくてはならず、室内において不快感を与える
結果となる。フィン表面が疎水性であると除霜運転によ
り融解した水分はフィン間に残存し易く、暖房運転を再
開した時残存した水分が再氷結し暖房能力を低下させ
る。また、氷結した残存水分上に新たな着霜が起こるた
め、除霜運転の頻度が多くなり、暖房効率が著しく低下
する。
【0004】従ってエアコンの運転効率を向上させるた
めには、フィン表面の親水性を大きくし、冷房運転時の
フィン表面の水滴生成を防止すること、および暖房運転
時にフィン表面に生成する霜の高さをできる限り低く抑
えること、および霜の生成に要する時間をできるだけ長
くすること等が必要となる。
めには、フィン表面の親水性を大きくし、冷房運転時の
フィン表面の水滴生成を防止すること、および暖房運転
時にフィン表面に生成する霜の高さをできる限り低く抑
えること、および霜の生成に要する時間をできるだけ長
くすること等が必要となる。
【0005】エアコンの熱交換器において、風路抵抗を
小さくし、熱効率を向上させる手段として、伝熱面であ
るフィン表面を親水化する方法について、水ガラス、シ
リカゾル等、の親水性無機化合物や、界面活性剤や水溶
性樹脂等の有機化合物を単独、または組み合わせて使用
する種々の方法が提案されている。
小さくし、熱効率を向上させる手段として、伝熱面であ
るフィン表面を親水化する方法について、水ガラス、シ
リカゾル等、の親水性無機化合物や、界面活性剤や水溶
性樹脂等の有機化合物を単独、または組み合わせて使用
する種々の方法が提案されている。
【0006】これらの方法のうち、有機高分子樹脂とシ
リカを併用する方法として、特開昭54−142650
号の「多孔性シリカ微粒子を含有する有機高分子樹脂溶
液で表面処理することを特徴とするアルミニウム熱交換
器の表面処理方法」、特開昭55−164264号の
「水性塗料用樹脂、界面活性剤、合成シリカを特定量含
有する水性塗料組成物」がある。
リカを併用する方法として、特開昭54−142650
号の「多孔性シリカ微粒子を含有する有機高分子樹脂溶
液で表面処理することを特徴とするアルミニウム熱交換
器の表面処理方法」、特開昭55−164264号の
「水性塗料用樹脂、界面活性剤、合成シリカを特定量含
有する水性塗料組成物」がある。
【0007】これらの中で用いられる有機高分子樹脂、
あるいは水性塗料樹脂は、それ自体では親水性というよ
りむしろ疎水性であるものや、親水性が不十分であった
り、親水性であっても皮膜が水に溶解してしまうもので
ある。これら該発明は、樹脂皮膜にシリカを併用するこ
とによってはじめて親水性表面を形成するものである。
さらに、シリカの効果により初期状態での親水性は発揮
できるものの、シリカの皮膜中への固定化については考
慮されてなく、結露水によるシリカの脱落が考えられ、
性能の持続性は期待できない。また、シリカによる着霜
障害抑制効果(フィン表面に霜が嵩高く生成して風路抵
抗が大きくなりエアコンの運転効率が低下することを防
ぐ効果)については全く触れていない。
あるいは水性塗料樹脂は、それ自体では親水性というよ
りむしろ疎水性であるものや、親水性が不十分であった
り、親水性であっても皮膜が水に溶解してしまうもので
ある。これら該発明は、樹脂皮膜にシリカを併用するこ
とによってはじめて親水性表面を形成するものである。
さらに、シリカの効果により初期状態での親水性は発揮
できるものの、シリカの皮膜中への固定化については考
慮されてなく、結露水によるシリカの脱落が考えられ、
性能の持続性は期待できない。また、シリカによる着霜
障害抑制効果(フィン表面に霜が嵩高く生成して風路抵
抗が大きくなりエアコンの運転効率が低下することを防
ぐ効果)については全く触れていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、長期に亘っ
て優れた親水性を有する親水性有機皮膜に分散性の良い
特定粒径のシリカ粒子および特定した金属化合物を親水
性皮膜に均一に固定化させることにより、安定な親水性
を維持し、且つ、長期に亘って優れた着霜障害抑制効果
を持続させる機能を有する熱交換器を提供することを目
的とする。
て優れた親水性を有する親水性有機皮膜に分散性の良い
特定粒径のシリカ粒子および特定した金属化合物を親水
性皮膜に均一に固定化させることにより、安定な親水性
を維持し、且つ、長期に亘って優れた着霜障害抑制効果
を持続させる機能を有する熱交換器を提供することを目
的とする。
【0009】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
の達成のため、以下に示した方法が有効であることを見
いだした。アルミニウム製熱交換器の伝熱部に、ポリビ
ニルアルコールおよびその水溶性誘導体から選ばれる1
種以上の水溶性重合体(I) 、1分子内に第1アミノ基、
第2アミノ基、第3アミノ基、第4級アンモニウム基の
群から選ばれる1種以上を含む水溶性重合体(II)、(I)
および(II)と混合可能な架橋剤(III) ならびにシリカ微
粒子(IV)を含有する水系処理液を適用したものを第一発
明とし、ポリビニルアルコールおよびその水溶性誘導体
から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1分子内に
第1アミノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第4級ア
ンモニウム基の群から選ばれる1種以上を含む水溶性重
合体(II)、(I) および(II)と混合可能な架橋剤(III) 、
シリカ微粒子(IV)ならびにリチウム化合物、マグネシウ
ム化合物、バリウム化合物の群から選ばれる一種以上の
該金属化合物(V) を含有する水系処理液を適用したもの
を第二発明とするものである。
の達成のため、以下に示した方法が有効であることを見
いだした。アルミニウム製熱交換器の伝熱部に、ポリビ
ニルアルコールおよびその水溶性誘導体から選ばれる1
種以上の水溶性重合体(I) 、1分子内に第1アミノ基、
第2アミノ基、第3アミノ基、第4級アンモニウム基の
群から選ばれる1種以上を含む水溶性重合体(II)、(I)
および(II)と混合可能な架橋剤(III) ならびにシリカ微
粒子(IV)を含有する水系処理液を適用したものを第一発
明とし、ポリビニルアルコールおよびその水溶性誘導体
から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1分子内に
第1アミノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第4級ア
ンモニウム基の群から選ばれる1種以上を含む水溶性重
合体(II)、(I) および(II)と混合可能な架橋剤(III) 、
シリカ微粒子(IV)ならびにリチウム化合物、マグネシウ
ム化合物、バリウム化合物の群から選ばれる一種以上の
該金属化合物(V) を含有する水系処理液を適用したもの
を第二発明とするものである。
【0010】ここで述べるポリビニルアルコールおよび
その水溶性誘導体(I) は、一般式
その水溶性誘導体(I) は、一般式
【化1】 で表示し得る重合体で、通常、酢酸ビニルまたはその共
重合体の加水分解によって得られる水溶性共重合体、ま
たはこれらを更に後反応させて得られる水溶性重合体で
ある。ここで、1は50〜100の整数、mは0〜50
の整数、およびnは0〜50の整数で、R1 はH、また
はCH3 である。Xが、ガルボキシル基、スルホン酸
基、ホスホン酸基の少なくとも1種を含むアニオン性置
換基である場合は、例えば、アクリル酸、メタクリル
酸、無水マレイン酸、ビニルスルホンサン等との共重合
物であるアニオン変性PVAが挙げられる。また、メタ
クリロキシエチルホスフェート、アクリル酸エステル
等、加水分解によってアニオン性となるものも含まれ
る。カチオン性置換基の場合は、Xは第1〜3アミノ基
の何れかまたは、第4級アンモニウム基である。次に、
PVA系として活性メチレン変性物等が挙げられ、PV
Aとジケテンとの反応物、例えばアセトアセチル化PV
A等がある。また、Xは前記した基の何れか1種以上を
含むものである。
重合体の加水分解によって得られる水溶性共重合体、ま
たはこれらを更に後反応させて得られる水溶性重合体で
ある。ここで、1は50〜100の整数、mは0〜50
の整数、およびnは0〜50の整数で、R1 はH、また
はCH3 である。Xが、ガルボキシル基、スルホン酸
基、ホスホン酸基の少なくとも1種を含むアニオン性置
換基である場合は、例えば、アクリル酸、メタクリル
酸、無水マレイン酸、ビニルスルホンサン等との共重合
物であるアニオン変性PVAが挙げられる。また、メタ
クリロキシエチルホスフェート、アクリル酸エステル
等、加水分解によってアニオン性となるものも含まれ
る。カチオン性置換基の場合は、Xは第1〜3アミノ基
の何れかまたは、第4級アンモニウム基である。次に、
PVA系として活性メチレン変性物等が挙げられ、PV
Aとジケテンとの反応物、例えばアセトアセチル化PV
A等がある。また、Xは前記した基の何れか1種以上を
含むものである。
【0011】PVAの水溶性誘導体としては、上記した
構造の他、スチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテ
ル、その他ノニオニック重合性モノマーも水溶性を害さ
ない程度に共重合させたものも含まれる。
構造の他、スチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテ
ル、その他ノニオニック重合性モノマーも水溶性を害さ
ない程度に共重合させたものも含まれる。
【0012】水溶性重合体(II)は、エチレンイミン、
N,N−ジメチル−N,N−ジアリルアンモニウム塩等
の単独重合物、または、これらと、アクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、マイレン酸、ビニルスルホン酸、
スチレンスルホン酸、スルホエチルアクリレート、アク
リルアミド、N−メチレンスルホン酸アクリルアミド、
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、
N−メチロールアクリルアミド等の重合性モノマーとの
共重合物、ポリアクリルアミドのホフマン反応物、ポリ
アクリルアミド、ポリビニルフェノールのマンニッヒ変
性物、ポリN−ビニルフタルイミド、ポリビニルコハク
酸イミド、ポリビニルイソシアネートの加水分解物、ポ
リニトロエチレン、及びその誘導体の還元物、また、こ
れらを4級化したアンモニウム塩、縮合反応により得ら
れるカチオン性ナイロン、カチオン性ポリアミド、エポ
キシ変性カチオン性ポリアミド等の1分子内に第1アミ
ノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第4級アンモニウ
ム基の群から選ばれる1種以上を含む水溶性重合体であ
る。
N,N−ジメチル−N,N−ジアリルアンモニウム塩等
の単独重合物、または、これらと、アクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、マイレン酸、ビニルスルホン酸、
スチレンスルホン酸、スルホエチルアクリレート、アク
リルアミド、N−メチレンスルホン酸アクリルアミド、
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、
N−メチロールアクリルアミド等の重合性モノマーとの
共重合物、ポリアクリルアミドのホフマン反応物、ポリ
アクリルアミド、ポリビニルフェノールのマンニッヒ変
性物、ポリN−ビニルフタルイミド、ポリビニルコハク
酸イミド、ポリビニルイソシアネートの加水分解物、ポ
リニトロエチレン、及びその誘導体の還元物、また、こ
れらを4級化したアンモニウム塩、縮合反応により得ら
れるカチオン性ナイロン、カチオン性ポリアミド、エポ
キシ変性カチオン性ポリアミド等の1分子内に第1アミ
ノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第4級アンモニウ
ム基の群から選ばれる1種以上を含む水溶性重合体であ
る。
【0013】水溶性有機架橋剤(III) としては、水溶性
のブロック化ポリイソシアネート、水溶性のポリメチロ
ール、ポリグリシジル、ポリアジリジル化合物やアルデ
ヒド類等で、例えば重亜流酸ソーダブロック化イソシア
ネート、メチロールメラミン、メチロール尿素、メチロ
ール化ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドの
ジグリシジルエーテル、ジアジリジル化ポリエチレンオ
キサイドグリオキザール等で、(I) および(II)と混合可
能なものである。
のブロック化ポリイソシアネート、水溶性のポリメチロ
ール、ポリグリシジル、ポリアジリジル化合物やアルデ
ヒド類等で、例えば重亜流酸ソーダブロック化イソシア
ネート、メチロールメラミン、メチロール尿素、メチロ
ール化ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドの
ジグリシジルエーテル、ジアジリジル化ポリエチレンオ
キサイドグリオキザール等で、(I) および(II)と混合可
能なものである。
【0014】シリカ微粒子(IV)としては、湿式法、ある
いは乾式法で製造される粉末シリカ、あるいはシリカゾ
ルで、その一次粒径が0.005〜50μ、好ましく
は、0.01〜10μである。
いは乾式法で製造される粉末シリカ、あるいはシリカゾ
ルで、その一次粒径が0.005〜50μ、好ましく
は、0.01〜10μである。
【0015】リチウム化合物としては、LiF、LiC
l、LiBr、LiI、LiNO3、Li2 CO3 、L
i3 PO4 、LiMnO4 、Li2 Cr2 O7 、Li4
SiO4 、Li2 SiO3 、LiBO2 、Li3 V
O4 、Li2 WO4 、HCOOLi、Li2 C2 O4 、
CH3 COOLi、C2 H5 COOLi、LIOOCC
H 2 COOLi、クエン酸リチウム、酒石酸リチウム、
トリメリット酸リチウム、ピロメリット酸リチウム、マ
グネシウム化合物としては、MgF2 、MgCl2、M
gBr2 、MgI2 、Mg(NO3 )2 、MgCO3 、
Mg3 (PO4 )2、Mg(MnO4 )2 、MgCr2
O7 、Mg2 SiO4 、MgSiO3 、Mg(BO2 )
2 、Mg3 (VO4 )2 、MgWO4 、(HCOO)2
Mg、MgC 2 O4 、(CH3 COO)2 Mg、(C2
H5 COO)2 Mg、シュウ酸マグネシウム、クエン酸
マグネシウム、酒石酸マグネシウム、トリメリット酸マ
グネシウム、ピロメリット酸マグネシウム、バリウム化
合物としては、BaF2 、BaCl2 、BaBr2 、B
aI2 、Ba(NO3 )2 、BaCO3 、Ba3 (PO
4 )2 、Ba(MnO4 )2 、BaCr2 O7 、Ba2
SiO4 、BaSiO3、Ba(BO2 )2 、Ba
3 (VO4 )2 、BaWO4 、(HCOO)2 Ba、B
aC2 O4 、(CH3 COO)2 Ba、(C2 H5 CO
O)2 Ba、シュウ酸バリウム、クエン酸バリウム、酒
石酸バリウム、トリメリット酸バリウム、ピロメリット
酸バリウム、等が例示される。
l、LiBr、LiI、LiNO3、Li2 CO3 、L
i3 PO4 、LiMnO4 、Li2 Cr2 O7 、Li4
SiO4 、Li2 SiO3 、LiBO2 、Li3 V
O4 、Li2 WO4 、HCOOLi、Li2 C2 O4 、
CH3 COOLi、C2 H5 COOLi、LIOOCC
H 2 COOLi、クエン酸リチウム、酒石酸リチウム、
トリメリット酸リチウム、ピロメリット酸リチウム、マ
グネシウム化合物としては、MgF2 、MgCl2、M
gBr2 、MgI2 、Mg(NO3 )2 、MgCO3 、
Mg3 (PO4 )2、Mg(MnO4 )2 、MgCr2
O7 、Mg2 SiO4 、MgSiO3 、Mg(BO2 )
2 、Mg3 (VO4 )2 、MgWO4 、(HCOO)2
Mg、MgC 2 O4 、(CH3 COO)2 Mg、(C2
H5 COO)2 Mg、シュウ酸マグネシウム、クエン酸
マグネシウム、酒石酸マグネシウム、トリメリット酸マ
グネシウム、ピロメリット酸マグネシウム、バリウム化
合物としては、BaF2 、BaCl2 、BaBr2 、B
aI2 、Ba(NO3 )2 、BaCO3 、Ba3 (PO
4 )2 、Ba(MnO4 )2 、BaCr2 O7 、Ba2
SiO4 、BaSiO3、Ba(BO2 )2 、Ba
3 (VO4 )2 、BaWO4 、(HCOO)2 Ba、B
aC2 O4 、(CH3 COO)2 Ba、(C2 H5 CO
O)2 Ba、シュウ酸バリウム、クエン酸バリウム、酒
石酸バリウム、トリメリット酸バリウム、ピロメリット
酸バリウム、等が例示される。
【0016】これらは、単独で、または2種以上の組合
わせで使用することが可能である。シリカ微粒子(IV)お
よび金属化合物(V) は分散性を良くするために特殊な表
面処理が施されたものを使用する。この他に、防錆剤、
充填剤、着色剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、
防菌防黴剤等が本願の主旨や、皮膜性能を損なわない範
囲で添加し得る。
わせで使用することが可能である。シリカ微粒子(IV)お
よび金属化合物(V) は分散性を良くするために特殊な表
面処理が施されたものを使用する。この他に、防錆剤、
充填剤、着色剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、
防菌防黴剤等が本願の主旨や、皮膜性能を損なわない範
囲で添加し得る。
【0017】塗装方法としては、浸漬、噴霧、ロール、
フローコート法等が使用される。濃度や粘度について
は、使用する塗装方法、所望膜厚等により適当なものが
選ばれる。塗膜厚としては、熱効率を高めるため0.0
5〜10μ、好ましくは0.2〜2μ程度とするのが好
ましい。この場合、膜厚より粒径の大きなシリカは膜表
面から突出して皮膜に固着される。
フローコート法等が使用される。濃度や粘度について
は、使用する塗装方法、所望膜厚等により適当なものが
選ばれる。塗膜厚としては、熱効率を高めるため0.0
5〜10μ、好ましくは0.2〜2μ程度とするのが好
ましい。この場合、膜厚より粒径の大きなシリカは膜表
面から突出して皮膜に固着される。
【0018】アルミニウムは予め脱脂処理をし、直接塗
布、またはベーマイト処理、クロメート処理等の化成処
理を施してから処理しても良く、アクリル樹脂系、ウレ
タン樹脂系、エポキシ樹脂系等の適当なプライマーを施
した後、本処理剤を施しても良い。乾燥は一般に90〜
300℃、より好ましくは100〜250℃にて行なわ
れる。
布、またはベーマイト処理、クロメート処理等の化成処
理を施してから処理しても良く、アクリル樹脂系、ウレ
タン樹脂系、エポキシ樹脂系等の適当なプライマーを施
した後、本処理剤を施しても良い。乾燥は一般に90〜
300℃、より好ましくは100〜250℃にて行なわ
れる。
【0019】
【作用】本発明の皮膜は、長期に亘って優れた親水性、
着霜障害抑制効果を持続する機能を、アルミニウム製熱
交換器の伝熱部に与えるものである。本皮膜において、
ポリマー中の第1〜3アミノ基、あるいは第4級アンモ
ニウム基が親水性を付与し、これらの官能基を有するポ
リマーはPVA系ポリマーと架橋剤との反応で高度に架
橋した網状構造樹脂とIPN(Inter Penet
rating Network)構造をとり、親水基が
常に皮膜表面に移行し、あるいは極一部が溶解すること
によって親水性が持続される。従って、水溶性重合体
(I) 、水溶性重合体(II)、および有機架橋剤(III) との
反応で得られる有機皮膜は優れた親水性および親水持続
性を有する。
着霜障害抑制効果を持続する機能を、アルミニウム製熱
交換器の伝熱部に与えるものである。本皮膜において、
ポリマー中の第1〜3アミノ基、あるいは第4級アンモ
ニウム基が親水性を付与し、これらの官能基を有するポ
リマーはPVA系ポリマーと架橋剤との反応で高度に架
橋した網状構造樹脂とIPN(Inter Penet
rating Network)構造をとり、親水基が
常に皮膜表面に移行し、あるいは極一部が溶解すること
によって親水性が持続される。従って、水溶性重合体
(I) 、水溶性重合体(II)、および有機架橋剤(III) との
反応で得られる有機皮膜は優れた親水性および親水持続
性を有する。
【0020】本皮膜中に添加されるシリカ粒子、Li、
Mg、Ba化合物の着霜障害を抑制する効果については
次のように考えられる。まず着霜の発生過程から説明す
る。伝熱面温度が0℃より低い状態で熱交換器が作動す
る場合、空気中の水分が凝縮して伝熱表面に過冷却水滴
が生じ、しばらく過冷却したまま水滴がある大きさまで
生長する。水滴が生長すると隣あった水滴が合体するこ
とが頻繁となり、そのことが刺激となって水滴が凍結
し、氷の結晶核となる。この他、空気中からなんらかの
刺激があるなど、種々の原因によって水滴から氷の結晶
核になる。氷の結晶核になった後は、核の表面から徐々
に樹枝上の結晶が発生し、霜層が形成されていく。過冷
却から始まる着霜の他に、昇華によって伝熱面に直接氷
の結晶核が発生する場合もあるが、空調機や冷凍機の作
動においては、昇華による着霜は少ないと考えられる。
Mg、Ba化合物の着霜障害を抑制する効果については
次のように考えられる。まず着霜の発生過程から説明す
る。伝熱面温度が0℃より低い状態で熱交換器が作動す
る場合、空気中の水分が凝縮して伝熱表面に過冷却水滴
が生じ、しばらく過冷却したまま水滴がある大きさまで
生長する。水滴が生長すると隣あった水滴が合体するこ
とが頻繁となり、そのことが刺激となって水滴が凍結
し、氷の結晶核となる。この他、空気中からなんらかの
刺激があるなど、種々の原因によって水滴から氷の結晶
核になる。氷の結晶核になった後は、核の表面から徐々
に樹枝上の結晶が発生し、霜層が形成されていく。過冷
却から始まる着霜の他に、昇華によって伝熱面に直接氷
の結晶核が発生する場合もあるが、空調機や冷凍機の作
動においては、昇華による着霜は少ないと考えられる。
【0021】以上が着霜の発生過程であるが、着霜量が
増加してくると熱交換器の圧力損失が増大して風量が減
少し、所定の熱交換量を得ることが困難になる。このよ
うな着霜による障害を制御するためには、まず、着霜高
さをできるだけ低くすること、すなわち着霜密度を大き
くすることが必要である。霜層は上記のように過冷却水
滴の凍結から生じるものであるから、着霜密度を大きく
するには結晶核の数、ひいては過冷却水滴の数を増やせ
ばよいと考えられる。
増加してくると熱交換器の圧力損失が増大して風量が減
少し、所定の熱交換量を得ることが困難になる。このよ
うな着霜による障害を制御するためには、まず、着霜高
さをできるだけ低くすること、すなわち着霜密度を大き
くすることが必要である。霜層は上記のように過冷却水
滴の凍結から生じるものであるから、着霜密度を大きく
するには結晶核の数、ひいては過冷却水滴の数を増やせ
ばよいと考えられる。
【0022】そこで、過冷却水滴を増やすために、伝熱
面の皮膜において水分子を吸着されるサイトの数を増加
することが必要になる。この目的のために、本発明では
皮膜中に均一に分布させるために、特殊な表面処理を施
した分散性の良いシリカ粒子Li、Mg、Baの化合物
を加えている。空気中の水分が凝縮する際、シリカ粒子
のシラノール基は水分子との結合力が強く、凝縮水を強
く吸着する。その結果シリカ粒子が水分子の吸着サイト
となるため、結晶核の数が増大し、着霜高さを低く制御
することができる。イオンの水和エネルギーが大きいこ
とから、Li、Mg、Ba化合物も同様の効果があっ
た。本皮膜中に添加されるシリカ微粒子は、樹脂中のア
ミノ基と脱水反応することにより皮膜中に固定化される
ため結露水による脱落がなく着霜障害抑制効果を持続で
きると考えられる。
面の皮膜において水分子を吸着されるサイトの数を増加
することが必要になる。この目的のために、本発明では
皮膜中に均一に分布させるために、特殊な表面処理を施
した分散性の良いシリカ粒子Li、Mg、Baの化合物
を加えている。空気中の水分が凝縮する際、シリカ粒子
のシラノール基は水分子との結合力が強く、凝縮水を強
く吸着する。その結果シリカ粒子が水分子の吸着サイト
となるため、結晶核の数が増大し、着霜高さを低く制御
することができる。イオンの水和エネルギーが大きいこ
とから、Li、Mg、Ba化合物も同様の効果があっ
た。本皮膜中に添加されるシリカ微粒子は、樹脂中のア
ミノ基と脱水反応することにより皮膜中に固定化される
ため結露水による脱落がなく着霜障害抑制効果を持続で
きると考えられる。
【0023】
【実施例】次に実施例により本発明を説明する。以下に
示した処理液組成の親水性付与有機高分子樹脂ベース試
料を用いて、実施例1〜6、比較例1〜3に示した内容
の処理板試料を作製し、FACE接触角計CA−P型
(協和界面科学(株)製)を用い、処理直後と室温で流
水72時間浸漬した後の試料表面の接触角を測定するこ
とにより親水性を評価した。結果を表1に示した。着霜
障害抑制効果については、実施例1〜6、比較例1〜3
の処理試料を50mm四方に切断し、処理をしていないア
ルミ面を冷却板上に密着させ、空気温度+2℃、相対湿
度80%、空気流速1m/sec.、アルミ面温度−5
℃、着霜時間2時間の着霜条件で着霜試験を行い、着霜
量、着霜高さを測定した。無処理面の着霜量、着霜高
さ、及び着霜密度を1として、実施例1〜6、比較例1
〜3の処理試料面に発生した着霜量、着霜高さ、及び着
霜密度を比較した結果を表2に示した。
示した処理液組成の親水性付与有機高分子樹脂ベース試
料を用いて、実施例1〜6、比較例1〜3に示した内容
の処理板試料を作製し、FACE接触角計CA−P型
(協和界面科学(株)製)を用い、処理直後と室温で流
水72時間浸漬した後の試料表面の接触角を測定するこ
とにより親水性を評価した。結果を表1に示した。着霜
障害抑制効果については、実施例1〜6、比較例1〜3
の処理試料を50mm四方に切断し、処理をしていないア
ルミ面を冷却板上に密着させ、空気温度+2℃、相対湿
度80%、空気流速1m/sec.、アルミ面温度−5
℃、着霜時間2時間の着霜条件で着霜試験を行い、着霜
量、着霜高さを測定した。無処理面の着霜量、着霜高
さ、及び着霜密度を1として、実施例1〜6、比較例1
〜3の処理試料面に発生した着霜量、着霜高さ、及び着
霜密度を比較した結果を表2に示した。
【0024】<ベース試料1>PVA(日本合成化学工
業(株)製、ゴーセノールCH−20)60重量部、カ
チオン性ポリアミド(三井東圧化学(株)製、ユーラミ
ンP5600)を30重量部、水溶性メラミン(三井サ
イアナミッド(株)製、サイメル350)10部。
業(株)製、ゴーセノールCH−20)60重量部、カ
チオン性ポリアミド(三井東圧化学(株)製、ユーラミ
ンP5600)を30重量部、水溶性メラミン(三井サ
イアナミッド(株)製、サイメル350)10部。
【0025】<ベース試料2>カチオン変性PVA(日
本合成化学工業(株)製、ゴーセファイマーK)70重
量部、両性ポリアクリルアミド(昭和高分子(株)製、
コーガム205)20重量部、グリオキザール10重量
部。
本合成化学工業(株)製、ゴーセファイマーK)70重
量部、両性ポリアクリルアミド(昭和高分子(株)製、
コーガム205)20重量部、グリオキザール10重量
部。
【0026】実施例1 脱脂洗浄した厚さ1mmのアルミニウム板(A1100
材)に熱効果型ウレタン樹脂系プライマー(日本パーカ
ライジング(株)製、パルトップ3975)を約1μの
厚さになるようにバーコートし、160℃で約3分間加
熱乾燥した。この皮膜上にベース試料1の固形分に対し
て平均粒径5μのシリカ粒子を30重量%添加し分散さ
せた分散液を膜厚約1μになるようにバーコートし、2
30℃で約3分間加熱乾燥した。
材)に熱効果型ウレタン樹脂系プライマー(日本パーカ
ライジング(株)製、パルトップ3975)を約1μの
厚さになるようにバーコートし、160℃で約3分間加
熱乾燥した。この皮膜上にベース試料1の固形分に対し
て平均粒径5μのシリカ粒子を30重量%添加し分散さ
せた分散液を膜厚約1μになるようにバーコートし、2
30℃で約3分間加熱乾燥した。
【0027】実施例2 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
0.05μのシリカ粒子を30重量%添加し分散させた
分散液を膜厚約1μになるようにバーコートし、230
℃で約3分間加熱乾燥した。
プライマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
0.05μのシリカ粒子を30重量%添加し分散させた
分散液を膜厚約1μになるようにバーコートし、230
℃で約3分間加熱乾燥した。
【0028】実施例3 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プラシマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、LiFを10重量%を
添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるようにバー
コートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
プラシマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、LiFを10重量%を
添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるようにバー
コートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
【0029】実施例4 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、MgCO3 を10重量
%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるように
バーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
プライマー上にベース試料1の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、MgCO3 を10重量
%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるように
バーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
【0030】実施例5 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料2の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、BaSO4 を20重量
%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるように
バーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
プライマー上にベース試料2の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を20重量%、BaSO4 を20重量
%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになるように
バーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥した。
【0031】実施例6 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料2の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を5重量%、リチウムシリケートを3
0重量%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになる
ようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥し
た。
プライマー上にベース試料2の固形分に対して平均粒径
1μのシリカ粒子を5重量%、リチウムシリケートを3
0重量%を添加し分散させた分散液を膜厚約1μになる
ようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥し
た。
【0032】比較例1 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料1だけの組成で膜厚約1μに
なるようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥
した。
プライマー上にベース試料1だけの組成で膜厚約1μに
なるようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥
した。
【0033】比較例2 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にベース試料2だけの組成で膜厚約1μに
なるようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥
した。
プライマー上にベース試料2だけの組成で膜厚約1μに
なるようにバーコートし、230℃で約3分間加熱乾燥
した。
【0034】比較例3 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にPVA(日本合成化学工業(株)製、ゴ
ーセノールGH−20)水溶液を塗布し、200℃で加
熱乾燥した。
プライマー上にPVA(日本合成化学工業(株)製、ゴ
ーセノールGH−20)水溶液を塗布し、200℃で加
熱乾燥した。
【0035】比較例4 実施例1と同様の素材に同様のプライマーを施し、この
プライマー上にPVA(日本合成化学工業(株)製、ゴ
ーセノールGH−20)水溶液に、平均粒径0.02μ
のシリカ粒子をPVA固形分に対して20重量%添加し
分散させた分散液を塗布し、200℃で加熱乾燥した。
プライマー上にPVA(日本合成化学工業(株)製、ゴ
ーセノールGH−20)水溶液に、平均粒径0.02μ
のシリカ粒子をPVA固形分に対して20重量%添加し
分散させた分散液を塗布し、200℃で加熱乾燥した。
【0036】比較例5 実施例1と同様の素材を脱脂だけ行った。
【0037】実施例7 実用に供する熱交換器(フィンピッチ1.7mm、フィン
幅22mm、管径9.52mm、段ピッチ5.4mm、列数1
列)を脱脂した後、熱硬化型ウレタン樹脂系プライマー
(日本パーカライジング(株)製、パルトップ397
5)を約1μの厚さになるよう浸漬塗布し、160℃で
20分間加熱乾燥した。このプライマー上に、実施例3
に記載した分散液を膜厚約1μになるように浸漬塗布
し、230℃で20分間加熱乾燥した。
幅22mm、管径9.52mm、段ピッチ5.4mm、列数1
列)を脱脂した後、熱硬化型ウレタン樹脂系プライマー
(日本パーカライジング(株)製、パルトップ397
5)を約1μの厚さになるよう浸漬塗布し、160℃で
20分間加熱乾燥した。このプライマー上に、実施例3
に記載した分散液を膜厚約1μになるように浸漬塗布
し、230℃で20分間加熱乾燥した。
【0038】比較例6 実施例7と同様の熱交換器に同様の方法でプライマー処
理まで行い、比較例1に記載した分散液を膜厚約1μに
なるように浸漬塗布し、230℃で20分間加熱乾燥し
た。
理まで行い、比較例1に記載した分散液を膜厚約1μに
なるように浸漬塗布し、230℃で20分間加熱乾燥し
た。
【0039】比較例7 実施例7と同様の熱交換器を脱脂だけ行った。
【0040】実施例7の熱交換器を空気温度2℃、相対
湿度80%、冷媒温度−6℃、初期前面風速1m/se
c.の着霜条件で着霜試験を行った。尚、送風機回転数
は実験中一定とした。比較例6、及び7の熱交換器との
風路抵抗の比較を図1に記載した。
湿度80%、冷媒温度−6℃、初期前面風速1m/se
c.の着霜条件で着霜試験を行った。尚、送風機回転数
は実験中一定とした。比較例6、及び7の熱交換器との
風路抵抗の比較を図1に記載した。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】表1から、比較例3はPVAの単独皮膜で
あるが、このものの親水性は高くなく、これにシリカを
分散させた比較例4では処理直後の親水性は良好である
が、持続力が乏しいことがわかる。これに比べ比較例
1、および2の本発明の皮膜からシリカ、あるいは金属
化合物を除いた系の親水性は良好であり、本発明の実施
例1〜6の親水持続性はさらに優れていることがわか
る。
あるが、このものの親水性は高くなく、これにシリカを
分散させた比較例4では処理直後の親水性は良好である
が、持続力が乏しいことがわかる。これに比べ比較例
1、および2の本発明の皮膜からシリカ、あるいは金属
化合物を除いた系の親水性は良好であり、本発明の実施
例1〜6の親水持続性はさらに優れていることがわか
る。
【0044】表2から、親水性が比較的良好である比較
例1、および2は着霜高さ、着霜量を着霜高さで除して
求めた着霜密度はほぼ1で無処理板とほとんど変わらず
空気抵抗を減少させる効果は期待できない。これに比べ
シリカ、特定金属化合物を含む本発明の実施例1〜6
は、着霜高さは低く、着霜密度は20〜61%大きくな
っており着霜障害抑制効果が認められる。図1に示した
ように、実施例7に記載した本発明処理材は無処理材に
比べ着霜密度が高密度化して着霜高さが低くなる結果、
風路抵抗が小さくなり前面風速(熱交換器への空気の流
入速度)の低下が抑制され、風量が大きくなる。
例1、および2は着霜高さ、着霜量を着霜高さで除して
求めた着霜密度はほぼ1で無処理板とほとんど変わらず
空気抵抗を減少させる効果は期待できない。これに比べ
シリカ、特定金属化合物を含む本発明の実施例1〜6
は、着霜高さは低く、着霜密度は20〜61%大きくな
っており着霜障害抑制効果が認められる。図1に示した
ように、実施例7に記載した本発明処理材は無処理材に
比べ着霜密度が高密度化して着霜高さが低くなる結果、
風路抵抗が小さくなり前面風速(熱交換器への空気の流
入速度)の低下が抑制され、風量が大きくなる。
【0045】
【発明の効果】以上からわかるように、本発明の熱交換
器は、優れた親水性、親水持続性、および優れた着霜障
害抑制効果を持ち、極めて有用である。
器は、優れた親水性、親水持続性、および優れた着霜障
害抑制効果を持ち、極めて有用である。
【図1】図1は、実施例7、比較例6及び比較例7の各
熱交換器についての着霜試験における前面風速と時間と
の関係を示す図である。
熱交換器についての着霜試験における前面風速と時間と
の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 129/04 PFN 6904−4J (72)発明者 河本 隆雄 静岡県静岡市小鹿3丁目18番1号 三菱電 機株式会社静岡製作所内 (72)発明者 池ケ谷 満 静岡県静岡市小鹿3丁目18番1号 三菱電 機株式会社静岡製作所内 (72)発明者 竹下 倫正 静岡県静岡市小鹿3丁目18番1号 三菱電 機株式会社静岡製作所内
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリビニルアルコールおよびその水溶性
誘導体から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1分
子内に第1アミノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第
4級アンモニウム基の群から選ばれる1種以上を含む水
溶性重合体(II)、(I) および(II)と混合可能な架橋剤(I
II) ならびにシリカ微粒子(IV)を含有する水系処理液を
塗布し、乾燥してなる皮膜を有するアルミニウムまたは
アルミニウム合金製熱交換器。 - 【請求項2】 ポリビニルアルコールおよびその水溶性
誘導体から選ばれる1種以上の水溶性重合体(I) 、1分
子内に第1アミノ基、第2アミノ基、第3アミノ基、第
4級アンモニウム基の群から選ばれる1種以上を含む水
溶性重合体(II)、(I) および(II)と混合可能な架橋剤(I
II) 、シリカ微粒子(IV)ならびにリチウム化合物、マグ
ネシウム化合物、バリウム化合物の群から選ばれる1種
以上の金属化合物(V) を含有する水系処理液を塗布し、
乾燥してなる皮膜を有するアルミニウム、またはアルミ
ニウム合金製熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14720191A JPH06300482A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14720191A JPH06300482A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300482A true JPH06300482A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=15424848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14720191A Pending JPH06300482A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06300482A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-06-19 JP JP14720191A patent/JPH06300482A/ja active Pending
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