WO2022196497A1 - 熱交換器用部材、熱交換器、空気調和機用室内機、空気調和機用室外機、及び冷蔵庫 - Google Patents

熱交換器用部材、熱交換器、空気調和機用室内機、空気調和機用室外機、及び冷蔵庫 Download PDF

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air conditioner
fins
oxide film
carbon
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絵美 多胡
秀春 田島
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株式会社山一ハガネ
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger member having a metal surface imparted with properties other than those inherent to the metal, and an apparatus including this member.
  • Patent Document 1 a hydrophilic resin coating made of acrylic resin (polyacrylic acid, acrylamino, acrylamide, etc.), cellulose resin, polyvinyl alcohol resin, amide resin, amino resin, etc. is heated. It describes a method of suppressing an increase in ventilation resistance due to dew condensation generated on the heat exchange fins by forming them on the surfaces of the heat exchange fins of an exchanger.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a coating having excellent hydrophilicity and thermal conductivity on a metal surface forming a heat exchanger or a heat exchange fin of a heat exchanger. It is to realize highly efficient heat exchanger members, heat exchangers, air conditioners and refrigerators by imparting properties not found in metal itself.
  • the heat exchanger member of the present invention is a heat exchanger member made of metal, and has a metal oxide film in which unevenness is provided on the surface of the metal and crystalline carbon is contained. and an average distance between apexes of the protrusions is 20 nm or more and 120 nm or less, an average value of heights of apexes of adjacent protrusions is 10 nm or more and 250 nm or less, and at least part of the surface of the metal oxide film is a hydrated oxide.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an indoor unit of an air conditioner using the heat exchanger member according to Embodiment 1 of the present invention
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the member for heat exchangers which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section taken along the arrow aa in FIG. 2; 1 is an SEM perspective view of the surface of a heat exchanger member according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. FIG. 1 shows an installation for fabricating Embodiment 1 of the present invention;
  • FIG. 2 is a diagram showing a time chart of load electrolytic density for producing Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cut model of an indoor unit 100 of an air conditioner.
  • the indoor unit 100 of the air conditioner is composed of a heat exchanger 110, an air filter 120, a blower fan 130, a drain pan 140, a housing 150, and a control section, driving section, etc. (not shown).
  • the heat exchanger 110 consists of refrigerant pipes 111 and fins 112 .
  • the heat exchanger member of the present invention means a member constituting the heat exchanger 110 (refrigerant pipe 111 and fins 112). In the following description, the heat exchanger member will be described as a member forming the fins 112 .
  • FIG. 3 which is a sectional view taken along line aa of FIG. 2, shows fins 112 constituting a heat exchanger 110, which is a specific example of the heat exchanger member of the present invention.
  • a carbon-containing hydrated oxide film 112B having fine unevenness 112C provided on a metal base 112A made of a main material (aluminum, copper, etc.) forming the fin 112 is provided.
  • the carbon-containing hydrated oxide film 112B having the fine unevenness 112C is a hydrated metal oxide film that contains carbon and is at least partially hydrated, and provides the function of improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger 110. do.
  • the fins 112 are made of rolled aluminum plate or rolled copper plate.
  • the thickness of the fins 112 should be 0.05 to 0.50.
  • the thickness of the fins 112 is preferably 0.05 to 0.20 so that the surface area of the fins 112 can be made larger than that of the fins 112 with the same volume of the heat exchanger when configured as a heat exchanger.
  • the size is appropriately determined according to the purpose of use.
  • the carbon-containing hydrated oxide film 112B is a metal oxide that is the same as or similar to the carbon-containing metal base material, and is at least partially a hydrated metal oxide.
  • the thickness of the carbon-containing hydrated oxide film 112B may be 40 nm to 300 nm. Furthermore, the film thickness of the carbon-containing hydrated oxide film 112B is preferably 100 nm to 300 nm in order to utilize the thermal conductivity of the contained carbons and improve corrosion resistance.
  • the content ratio of carbon contained in the carbon-containing hydrated oxide film 112B may be 1 at % to 50 at % at a point of 3 nm to 5 nm from the surface (the surface opposite to the surface in contact with the metal substrate 112A).
  • the content ratio of carbon contained in the carbon-containing hydrated oxide film 112B is set to 3 nm to 5 nm from the surface in order to provide the characteristics imparted by the carbon containing and to maintain the strength of the film. 3 at % to 40 at % is preferred.
  • the carbon contained in the carbon-containing hydrated oxide film 112B preferably has crystallinity, and carbon nanotubes, fullerene, graphene, and the like are preferable for enhancing heat conduction.
  • the fine unevenness 112C is provided on the surface of the carbon-containing hydrated oxide film 112B (the surface opposite to the surface in contact with the metal substrate 112A), and the average distance between the peaks of the protrusions of the fine unevenness 112C is 20 nm or more and 120 nm or less. Moreover, the average value of the difference in height between the apex of the adjacent protrusions and the bottom of the recesses should be 10 nm or more and 250 nm or less.
  • the average value of the difference in height between the peaks of the protrusions and the bottom of the recesses is 100 nm or more and 200 nm or less.
  • FIG. 1 An example according to Embodiment 1 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. The fins 112 in the example are made from a 60mm x 60mm x 0.5mm aluminum plate.
  • the following treatment was performed to provide a carbon-containing hydrated oxide film 112B having fine irregularities 112C on the surface of this aluminum plate (metal substrate 112A).
  • this aluminum plate (metal substrate 112A) is ultrasonically cleaned with ethanol of 99.5% purity (cleaning time: 5 minutes).
  • cleaning time 5 minutes.
  • the aluminum plate connected to the electric circuit 400 and the electrodes 404 and 405 made of SUS304 connected to the electric circuit 400 are immersed in the bath 300 containing the treatment liquid 301 .
  • the treatment liquid 301 in the bath 300 is obtained by adding sodium hydroxide and a 0.2% carbon nanotube dispersion to purified water so as to have concentrations of 1.7 g/l and 1.64 ml/l, respectively.
  • the liquid temperature is room temperature (20 to 30° C.).
  • the aluminum plate is immersed in hot water at 98° C. for 15 minutes to hydrate the aluminum oxide on the surface of the aluminum plate, and finally dried by blowing air.
  • the carbon-containing hydrated oxide film 112B was formed on the surface of the aluminum plate (metal substrate 112A) to a thickness of 200 nm, and at the same time, the average distance between the apexes of the uneven protrusions on the surface of the carbon-containing hydrated oxide film 112B was 75 nm.
  • fins 112 having fine unevenness 112C having an average height difference of 50 nm between the peaks of the adjacent protrusions and the bottom of the recesses.
  • the effect of reducing the contact angle with the hydrophilic coating is not durable, and the contact angle increases as soon as dew condensation and drying are repeated, so we did not focus on the long-term suppression effect.
  • hydrophilic treatment involves the provision of acrylic resin, silica particles, zeolite, etc., which have lower thermal conductivity than the aluminum oxide that is naturally formed on the surface of aluminum, so there is also the problem of a decrease in the heat exchange rate, which is essential. there were.
  • the fins 112 reduce the contact angle and at the same time easily slide off adhering water droplets, so they have a remarkable effect of suppressing condensation water bridging.
  • the carbon-containing hydrated oxide film 112B containing carbon having higher thermal conductivity than aluminum oxide on the surface of aluminum is provided, acrylic resin having lower thermal conductivity than aluminum is provided.
  • the heat exchange efficiency of aluminum is not impaired.
  • the fins 112 constituting the heat exchanger of the present invention shown in FIG. 4 and an untreated aluminum plate equivalent to the aluminum plate before being subjected to the treatment of forming the above-described carbon-containing hydrated oxide film for comparison (not shown).
  • the contact angle with water and the sliding angle of the comparative fin 115 applied to the surface of the aluminum plate were measured.
  • the fin 112 of the present invention had a contact angle of 17° and a sliding angle of 26°
  • the comparative fin 113 had a contact angle of 93° and did not slide down
  • the comparative fin 114 had a contact angle of 46° and did not slide down
  • the comparative fin 115 had a contact angle of 14° and did not slide down.
  • the above-mentioned sliding angle means that a water droplet made of 10 ⁇ l of purified water is dropped on a plate to be measured placed horizontally, and the plate with the water droplet attached is tilted at a predetermined speed, and the water droplet starts to slide down. angle.
  • a small sliding angle means that condensed water droplets are more likely to slide down, and bridges of water droplets that occur between fins are less likely to be formed than when the contact angle is simply small.
  • the fin 112 of the present invention has a higher effect of suppressing water droplet bridging than the comparative fins 113-115.
  • heat exchange fins used in air conditioners are used for a long period of time, with water droplets adhering due to condensation and drying during stoppages of operation being repeated. Therefore, it is important not only to maintain the initial properties, but also to maintain the properties after repeated adhesion of water droplets and drying.
  • a heat exchanger (not shown) was produced, installed in a closed box that allows air circulation inside, and placed under low humidity (26°C, 30% RH).
  • the heat exchanger using the fins 112 of the present invention reached a temperature of 5.6°C after 2 hours, while the heat exchanger using the comparative fins 113 reached a temperature of 7.0°C. It was only possible to cool down to 6 degrees. In other words, it can be said that the fins of the present invention have excellent heat exchange properties regardless of dew condensation, although the exact reason is unknown at present.
  • a wet electrolytic treatment was used under the above conditions in order to form the carbon-containing hydrated oxide film 112B having the fine unevenness 112C on the surface. or other treatment methods (sputtering using a metal oxide target containing carbon nanotubes, sol-gel method, etc.), and then hydration treatment may be performed.
  • wet electrolysis is more cost effective than other processes.
  • the fins 112 of the present invention suppress the reduction in ventilation due to condensation water bridges and improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger even when no condensation occurs, compared to the conventional hydrophilic treatment by forming a hydrophilic coating. It has the effect of being able to
  • the first embodiment of the present invention is not limited to the fins 112, and may be, for example, a cooling water pipe for a copper radiator or a member constituting a water cooling jacket for cooling a power device. Also in this case, the same effect as the fins 112 can be obtained.
  • the carbon-containing hydrated oxide film 112B also has the effect of improving the corrosion resistance of the member.
  • the heat exchanger composed of members such as the fins 112 has the same effect as the fins 112 .
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
  • the present invention can be used for heat exchanger members that need to suppress a decrease in ventilation by a condensation water bridge.

Abstract

金属表面に、熱伝導性に優れる被膜で金属自体にはない特性を付与しつつ、高効率な熱交換器用部材を実現する。　熱交換器用部材は、金属からなり、金属表面に微細凹凸（１１２Ｃ）が設けられた炭素含有水和酸化膜（１１２Ｂ）を有し、微細凹凸（１１２Ｃ）の凸部の頂点の平均間隔が２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下で、かつ隣接する凸部の頂点及び凹部の底点の高さの差の平均値が１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であって、且つ炭素含有水和酸化膜（１１２Ｂ）の少なくとも表面の一部が水和酸化物である。

Description

熱交換器用部材、熱交換器、空気調和機用室内機、空気調和機用室外機、及び冷蔵庫
　本発明は、金属表面にこの金属固有の特性以外の特性が付与されている熱交換器用部材及びこの部材を含む機器に関する。
　空調機の稼働時に室内機及び室外機に設けられている熱交換器の熱交換フィン表面に結露や着霜が発生する。この熱交換フィン表面の結露や着霜は、送風効率の低下や、熱交換性の低下、それらに伴う空気調和機自体の消費電力の増加等、悪影響を及ぼす。近年、空気調和分野において、この熱交換フィン表面の結露や着霜に対する対策として親水化に関する技術が盛んに検討されている。このような技術は、例えば特許文献１に開示されている。
　特許文献１には、アクリル系樹脂（ポリアクリル酸系、アクリルアミノ系、アクリルアミド系等）、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、アミド系樹脂、アミノ系樹脂等からなる親水性樹脂塗膜を熱交換器の熱交換フィン表面に形成することによって、熱交換フィンに発生する結露による通風抵抗の増大を抑制する方法が記載されている。
特開平５－３２２４６９号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、熱交換器の熱交換フィンの一般的な材料であるアルミニウムや、その表面に自然に形成されている酸化アルミニウムよりも、著しく熱伝導性の低いアクリル系樹脂（酸化アルミニウムの熱伝統率の１/１８０程度）などの有機樹脂や、同じく親水性塗膜に用いられるシリカ粒子（酸化アルミニウムの熱伝統率の１/２０程度）やゼオライト（酸化アルミニウムの熱伝統率の１/１８０程度）等のセラミック材料を用いている。このため、空調機の消費電力増加の対策であるはずの親水性塗膜の組成物自体が、結露等が発生しない環境で空調機を稼働させる際には空調機の消費電力を増加させるという問題があった。
　さらに、接触角が小さくなるだけの親水化技術では、実際の結露によって生じる水滴が付着したまま滑落せず、ついには通風抵抗になるという問題もあった。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器や熱交換器の熱交換フィンを形成している金属表面に、親水性と熱伝導性に優れる被膜で金属自体にはない特性を付与し、高効率な熱交換機用部材、熱交換器、空気調和機及び冷蔵庫を実現することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の熱交換器用部材は、金属からなる熱交換器用部材であって、前記金属の表面に凹凸が設けられ結晶質炭素が含有された金属酸化膜を有し、前記凸部の頂点の平均間隔が２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であり、隣接する凸部の頂点の高さの平均値が１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であって、且つ前記金属酸化膜の少なくとも表面の一部が水和酸化物である。
　本発明によれば、熱交換器用部材に熱交換器の熱交換効率が向上する機能を付加できる効果を奏する。
本発明の実施形態１に係る熱交換器用部材を用いた空気調和機の室内機を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る熱交換器用部材を示す図である。 図２の矢視ａ－ａ断面を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る熱交換器用部材の表面のＳＥＭ斜視図である。 本発明の実施形態１を作製するための設備を示す図である。 本発明の実施形態１を作製するための負荷電解密度のタイムチャートを示す図である。
　〔実施形態１〕
　以下に、本発明の実施形態について、図１～図６に基づいて説明する。
　＜部材が組み込まれた空気調和機の室内機の構成＞
　図１は、空気調和機の室内機１００のカットモデルを示す図である。空気調和機の室内機１００は、熱交換器１１０、エアフィルター１２０、送風ファン１３０、ドレンパン１４０、筐体１５０と図示しない制御部や駆動部等からなる。
　熱交換器１１０は冷媒配管１１１とフィン１１２からなる。本発明の熱交換器用部材は、熱交換器１１０（冷媒配管１１１及びフィン１１２）を構成する部材を意味する。以降の説明では、熱交換器用部材はフィン１１２を構成する部材として説明する。
　＜部材の構成＞
　図２及び図２のａ－ａ断面図である図３は、本発明の熱交換器用部材の具体的例である熱交換器１１０を構成するフィン１１２を示す図である。図３に示すように、フィン１１２を形成する主要材料（アルミニウム、銅等）からなる金属素地１１２Ａ上に微細凹凸１１２Ｃが設けられた炭素含有水和酸化膜１１２Ｂを備えている。この微細凹凸１１２Ｃを有する炭素含有水和酸化膜１１２Ｂは、炭素が含有された少なくとも一部が水和された水和金属酸化膜であり、熱交換器１１０の熱交換効率が向上する機能を付与する。
　フィン１１２は、圧延アルミニウム板、又は圧延銅板からなる。フィン１１２の厚さは０．０５～０．５０であれば良い。さらに、このフィン１１２の厚さは、熱交換機として構成した際に、同じ体積の熱交換器で、フィン１１２より表面積を広くできるように、０．０５～０．２０が好ましい。大きさは、使用目的に応じて適宜決定される。
　炭素含有水和酸化膜１１２Ｂは、炭素が含有された金属素地材料と同じ又は同様の金属の酸化物であり、少なくとも一部が水和金属酸化物となっている。この炭素含有水和酸化膜１１２Ｂの膜厚は４０ｎｍ～３００ｎｍであれば良い。さらに、この炭素含有水和酸化膜１１２Ｂの膜厚は、含有される炭素類の熱伝導性を活用し、耐食性を向上させるために、１００ｎｍ～３００ｎｍが好ましい。この炭素含有水和酸化膜１１２Ｂに含有される炭素の含有比率は、表面（金属素地１１２Ａと接触する面の反対面）から３ｎｍ～５ｎｍの地点で１ａｔ％～５０ａｔ％であれば良い。さらに、この炭素含有水和酸化膜１１２Ｂに含有される炭素の含有比率は、炭素が含有されたことによって付与される特性を備えさせ、且つ皮膜の強度を保つために、表面から３ｎｍ～５ｎｍの地点で３ａｔ％～４０ａｔ％が好ましい。
　炭素含有水和酸化膜１１２Ｂに含有される炭素は、結晶性を有する物が好ましく、カーボンナノチューブやフラーレンやグラフェン等が、熱伝導を高めるために好ましい。
　なお、カーボンナノチューブやフラーレンやグラフェンなどは高価であるが、これらが含有される炭素含有水和酸化膜１１２Ｂは、いわゆるコーティングに比較して、極めて薄いため、実際に含有される量自体が非常に少なくなるのでコストの面でも優れている。
　微細凹凸１１２Ｃは、炭素含有水和酸化膜１１２Ｂの表面（金属素地１１２Ａと接触する面の反対面）に設けられており、微細凹凸１１２Ｃの凸部の頂点の平均間隔が２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下で、かつ隣接する凸部の頂点及び凹部の底点の高さの差の平均値が１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であれば良い。さらに、この微細凹凸１１２Ｃは、より親水性を付与するため、凸部の頂点及び凹部の底点の高さの差の平均値が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　以下に、図５～図６に基づき実施形態１に係る実施例を説明する。実施例におけるフィン１１２は、６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．５ｍｍのアルミニウム板から作製される。このアルミニウム板（金属素地１１２Ａ）の表面に、微細凹凸１１２Ｃのある炭素含有水和酸化膜１１２Ｂを設けるために以下の処理を行った。
　先ず、このアルミニウム板（金属素地１１２Ａ）を、純度９９．５％のエタノールにて超音波洗浄（洗浄時間：５分）する。その後、処理液３０１が入った浴槽３００に、図５に示すように、電気回路４００に接続したアルミニウム板と、電気回路４００に接続したＳＵＳ３０４製電極４０４、４０５とを浸漬する。浴槽３００内の処理液３０１は、水酸化ナトリウムと、０．２％のカーボンナノチューブ分散液を、それぞれ濃度１．７ｇ／ｌ、１．６４ｍｌ／ｌとなるように精製水に添加することでなり、液温は室温（２０～３０℃）である。
　その後、図５に示す矢印の方向に電流が流れる場合を＋方向の電圧とした場合、図６に示すようなパターンで、整流器４０１と整流器４０２と切り替えスイッチ４０３により、アルミ板に電圧を負荷した。
　次に精製水にて超音波洗浄（洗浄時間：５分）する。更に９８℃の熱水に１５分に浸漬することでアルミニウム板表面の酸化アルミニウムを水和し、最後にエアブローで乾燥させる。このようにして、アルミニウム板（金属素地１１２Ａ）の表面に炭素含有水和酸化膜１１２Ｂを２００ｎｍ設けると同時に、炭素含有水和酸化膜１１２Ｂの表面に凹凸形状の凸部の頂点の平均間隔が７５ｎｍで、かつ隣接する凸部の頂点及び凹部の底点の高さの差の平均値が５０ｎｍである微細凹凸１１２Ｃを設け、フィン１１２とした。
　＜実証試験＞
　ここで、熱交換器を構成するフィンで求められている特性について説明する。熱交換器では、多数の熱交換のためのフィンが、極狭い隙間を開けて配列されている。そのため、外気から熱を奪うために使われる際には、フィン表面に結露が生じる。結露は、冷房運転時の室内機において、フィンとフィンとの間に水滴のブリッジを作り、フィンとフィンの間の通風を阻害する。その結果、結露が熱交換の熱変換効率を阻害する。このように、結露によるフィン間の水滴のブリッジを防止する事で、熱交換器の熱交換効率を著しく向上させることができる。しかしながら、結露発生自体を防止する事は困難であり、フィンに親水コート塗布する親水処理を施すことにより、結露水のブリッジを抑制するしかなく、接触角が十分に低くならず、且つ水滴自体が滑落しないため、水滴がたまり結局ブリッジが生じるなど、十分に抑制できていなかった。
　更に、親水コートによる接触角の低減効果は耐久性がなく、結露と乾燥が繰り返されるとすぐに接触角が大きくなるため、長期的な抑制効果にかけた。
　さらに、上記親水処理は、アルミニウムの表面に自然に形成される酸化アルミニウムより熱伝導性の低いアクリル系樹脂や、シリカ粒子や、ゼオライト等を設けるため、肝心の熱交換率が低下するという問題もあった。
　本発明の熱交換を構成するフィン１１２は、そのメカニズムは不明であるが、接触角を小さくすると同時に、付着した水滴を容易に滑落させるため、結露水のブリッジを抑制する顕著な効果がある。また、アルミニウムの表面にある酸化アルミニウムに比較して熱伝導性の高い炭素が含有された炭素含有水和酸化膜１１２Ｂが設けられているので、アルミニウムに比較して熱伝導性の低いアクリル系樹脂や、シリカ粒子や、ゼオライト等を設ける一般的な親水処理に比較して、フィン１１２の主要材料であるアルミニウムの熱交換効率を阻害しない。
　図４に示す本発明の熱交換器を構成するフィン１１２と、図示しない比較用の上述の炭素含有水和酸化膜を形成する処理を行う前のアルミニウム板と同等の未処理のアルミ板からなる比較用フィン１１３と、同じく図示しない未処理のアルミニウム板に水和処理のみを施した比較用フィン１１４と、同じく図示しない未処理のアルミニウム板に現行空調機に使用されているシリカ系親水コートをアルミ板表面に塗布した比較用フィン１１５の水との接触角と滑落角を各々測定した。結果、本発明のフィン１１２は、接触角１７°、滑落角２６°、比較用フィン１１３は接触角：９３°、滑落はせず、比較用フィン１１４が接触角：４６°、滑落はせず、比較用フィン１１５が接触角１４°、滑落せずとなった。
　なお、上述の滑落角とは１０μｌの精製水からなる水滴を、水平に置かれた測定対象の板に滴下し、水滴が付着した板を所定の速さで傾けていき、水滴が滑落し始めた角度である。つまり、滑落角が小さいということは、結露した水滴がより滑落しやすく、単に接触角が小さい場合と比較して、フィンとフィンの間に生じる水滴のブリッジがより形成され難いことを意味する。
　上記結果より、本発明のフィン１１２は、比較フィン１１３～１１５よりも水滴ブリッジ抑制効果が高いことが確認された。
　また、空調機に用いられ熱交換フィンは、結露による水滴の付着と、運転休止時の乾燥が繰り返されながら長期にわたって使用される。そのため、初期の特性のみならず水滴付着と乾燥が繰り返された後の特性維持も重要である。
　そのため、水滴付着と乾燥のサイクルの加速試験として、乾湿試験がある。上記乾燥試験を本発明のフィン１１２と比較用フィン１１５で実施したところ、試験後の接触角の増加角はそれぞれ、５°と５５°であった。上記結果より、本発明のフィン１１２の特性維持性が優れていることが確認された。
　また、本発明のフィン１１２と比較用フィン１１３を用いて、図示しない熱交換器を作製し、内部での空気循環可能な密閉ＢＯＸ内に設置し、低湿度下（２６℃　３０％ＲＨ）で冷却特性を確認したところ、本発明のフィン１１２を用いた熱交換器では、２時間後の到達温度が５．６℃であったが、比較用フィン１１３を用いた熱交換器では、７．６度までしか冷却できなかった。つまり、現時点で明確な理由は不明であるが、本発明のフィンは結露にかかわらず、熱交換性に優れるといえる。
　なお、本実施例では、表面に微細凹凸１１２Ｃを有する炭素含有水和酸化膜１１２Ｂを形成するために、上記条件での湿式での電解処理を用いたが、これに限られるものではなく、他の条件や他の処理法（カーボンナノチューブを含有した金属酸化物ターゲットを用いたスパッタやゾルゲル法等）により、形成したのち、水和処理しても良い。ただし、湿式での電解処理は、他の処理法よりコストの点で優れる。
　このように、本発明のフィン１１２は、従来の親水コート形成による親水処理に比較して、結露水ブリッジによる通風低下を抑制するとともに、結露が生じない場合でも熱交換器の熱交換率を改善できるという効果を奏する。
　また、本発明の実施形態１は、フィン１１２に限られるものではなく、例えば、銅製のラジエーター用冷却水配管や、パワーデバイスを冷却するための水冷ジャケット構成する部材であっても良く、いずれの場合も、フィン１１２と同様の効果を奏する。また、炭素含有水和酸化膜１１２Ｂは部材の耐食性を向上させるという効果も奏する。
　また、上記フィン１１２等の部材で構成される熱交換器は、フィン１１２と同様の効果を奏する。
　さらに、フィン１１２等の部材で構成された熱交換器が設けられている空気調和機や冷蔵庫も、フィン１１２と同様の効果を奏することは明らかであるので、結果的に消費電力が低減できるという効果を奏する。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　本発明は、結露水ブリッジによる通風低下抑制が必要とされる熱交換器用部材に利用することができる。
１００…空気調和機の室内機
１１２…フィン
１１２Ｂ…炭素含有水和酸化膜（金属酸化膜）
１１２Ｃ…微細凹凸
３００…浴槽
４００…電気回路

Claims (7)

  1. 　金属からなる熱交換器用部材であって、
    　前記金属の表面に凹凸が設けられ結晶質炭素が含有された金属酸化膜を有し、
    　前記凸部の頂点の平均間隔が２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であり、隣接する前記凸部の頂点の高さの平均値が１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であって、
    　且つ前記金属酸化膜の少なくとも表面の一部が水和酸化物であることを特徴とする熱交換器用部材。
  2. 　前記金属酸化膜の表面から３ｎｍ～５ｎｍの範囲に含有されている結晶質炭素の含有比率が３ａｔ％以上４０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用部材。
  3. 　上記金属酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用部材。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器用部材からなる熱交換フィンが設けられていることを特徴とする熱交換器。
  5. 　請求項４の熱交換器が設けられていることを特徴とする空気調和機用室内機。
  6. 　請求項４の熱交換器が設けられていることを特徴とする空気調和機用室外機。
  7. 　請求項４に記載の熱交換器が設けられていることを特徴とする冷蔵庫。
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