由鋁或鋁合金構成的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種具備熱交換翅片的熱交換器，該熱交換翅片能盡可能地防止制熱運轉時的結霜，并且在翅片表面容易結露的條件下能使冷凝水的水滴與親水性皮膜接觸，將該水滴迅速地排除，藉此可在不增大通風阻力的情況下持續維持良好的熱交換功能。本發明是一種熱交換器，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片是具備具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜和親水性皮膜的鋁板材制的熱交換翅片，其中，熱交換翅片表面的任意位置上的10mm×10mm的正方形的面積中，交聯拒水性皮膜所占的面積為20～80％，交聯拒水性皮膜由水性拒水涂料組合物形成，該水性拒水涂料組合物含有具有含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)，相對于樹脂(B)和樹脂(C)的固體成分共計100質量份，樹脂(A)的固體成分為1～30質量份。
【專利說明】由鋁或鋁合金構成的熱交換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用熱交換翅片形成的熱交換器，該熱交換翅片由鋁或鋁合金構成的鋁板材形成，表面賦予了優異的結霜抑制效果和冷凝水排除效果。
【背景技術】
[0002]使用由鋁板材形成的熱交換翅片的熱交換器用于空調機、制冷機、汽車儀器等。上述空調用熱交換器中，制熱運轉時的室外機在空氣的溫度低的情況下和冷媒的蒸發溫度低的情況下，翅片的表面有時會附著霜，并且，如果結霜，則翅片間閉塞，通風阻力增大，而且流入熱交換器的風量減小，室外機的熱交換器的蒸發能力降低。因此，熱交換器附著有霜時，為了除去該霜，需要停止制熱運轉來進行除霜運轉，有舒適性大幅降低的問題。
[0003]此外，作為抑制這樣的結霜的技術，有在翅片的表面形成拒水性皮膜的方法，但該方法存在如下問題:雖然能延長因結霜而閉塞的時間，但在除霜后或冷媒的溫度較高、水滴在翅片的表面結露的條件下，在翅片間附著有冷凝水，該附著的冷凝水在翅片間形成橋，通風阻力增大，其結果是，熱交換性能降低。
[0004]因此，為了提高制熱運轉時的熱交換器的熱效率，要求在結霜前排除翅片表面的冷凝水、并且使翅片表面成為難以結霜的表面，此外，作為用于解決該課題的方法，提出了在翅片表面形成親水性皮膜、使冷凝水以薄水膜的形式流下的親水處理方法(專利文獻I~3)，在翅片表面形成拒水性皮膜、將冷凝水盡早排除的拒水處理方法(專利文獻4~6)，以及與翅片的配置和部位相對應地形成拒水性皮膜和親水性皮膜、使這些拒水性皮膜和親水性皮膜的長處和短處相互彌補的拒水?親水處理方法(專利文獻7~9)等。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利特開平09-014888號公報
[0008]專利文獻2:日本專利特開2000-028291號公報
[0009]專利文獻3:日本專利特開2010-223，520號公報
[0010]專利文獻4:日本專利特開平08-269，367號公報
[0011]專利文獻5:日本專利特開平09-026286號公報
[0012]專利文獻6:日本專利特開2009-270181號公報
[0013]專利文獻7:日本專利`特開平08-152287號公報
[0014]專利文獻8:專利第3761262號公報
[0015]專利文獻9:日本專利特開2006-046695號公報
【發明內容】
[0016]發明所要解決的技術問題
[0017]然而，專利文獻I~3的親水處理方法中，以薄水膜的形式流下的功能不足，在進行制熱運轉時抑制結霜的除霜性不足，此外，專利文獻4~6的拒水處理方法中，拒水性不足，將結露的水滴確實地排除來抑制結霜的除霜性不足，還有，專利文獻7?9中，在與翅片的配置和部位相對應地形成的拒水性皮膜和親水性皮膜、特別是拒水性皮膜中，其拒水性能和親水性能、特別是拒水性能未必足夠，未能達到能令人滿意的結霜抑制效果，此外也未能充分解決因冷凝水而導致翅片間的通風阻力增大的問題。
[0018]因此，本發明人鑒于這些現有技術的問題，為了開發出由兼具拒水性皮膜的優異的結霜抑制效果和親水性皮膜的優異的冷凝水排除效果、因而在制熱運轉等時沒有結霜、而且沒有因冷凝水而導致的翅片間通風阻力增大的問題的鋁板材制的熱交換翅片構成的熱交換器而反復進行了認真研究，結果發現，通過在拒水性皮膜中引入特定的交聯結構，并且使該交聯拒水性皮膜和親水性皮膜共存于熱交換翅片的同一面內，可達到目的，從而完成了本發明。
[0019]因此，本發明目的在于提供一種熱交換器，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片是在鋁板材制的熱交換翅片的同一面上形成交聯拒水性皮膜和親水性皮膜，兼具該交聯拒水性皮膜的優異的結霜抑制效果和親水性皮膜的優異的冷凝水排除效果，能盡可能地防止制熱運轉時的結霜，并且在翅片表面容易結露的條件下能使冷凝水的水滴與親水性皮膜接觸，將該水滴迅速地排除，藉此可在不增大通風阻力的情況下持續維持良好的熱交換功能。
[0020]解決技術問題所采用的技術方案
[0021]即，本發明是一種熱交換器，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片包括由鋁或鋁合金構成的鋁板材形成的翅片基板、設置于該翅片基板表面的具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜和親水性皮膜，其特征在于，
[0022]所述熱交換翅片表面的任意位置上的IOmmX IOmm的正方形的面積中，所述交聯拒水性皮膜所占的面積為10?90%，且
[0023]該交聯拒水性皮膜由水性拒水涂料組合物形成，該水性拒水涂料組合物含有具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)，相對于含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)的固體成分共計100質量份，具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)的固體成分為I?30質量份。
[0024]此外，本發明是一種熱交換器的制造方法，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片在由鋁或鋁合金構成的鋁板材形成的翅片基板表面的整面或一部分面上形成有具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜，其特征在于，
[0025]所述交聯拒水性皮膜是在所述翅片基板表面的整面或一部分面上涂布水性拒水涂料組合物后進行燒結而形成的，該水性拒水涂料組合物含有具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)，相對于含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)的固體成分共計100質量份，具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)的固體成分為I?30質量份；并且
[0026]形成所述交聯拒水性皮膜后，用選自水、酸溶液和堿溶液的一種或兩種以上的后處理液對該交聯拒水性皮膜進行后處理。
[0027]本發明中，關于形成所述翅片基板的鋁板材，其既可以由純鋁構成，也可以由鋁合金構成，無特別限定，關于翅片基板，從耐腐蝕性的觀點來看，可以在其兩面設置耐腐蝕性皮膜。
[0028]為了該目的而設置于所述翅片基板的兩面的耐腐蝕性皮膜是在翅片基板的兩面涂布耐腐蝕性處理劑或者用耐腐蝕性處理劑進行浸潰處理而形成的，作為這里所使用的耐腐蝕性處理劑，可例舉例如鉻酸鹽、磷酸鉻酸鹽、無鉻化學轉化處理液、有機類的耐腐蝕性底涂劑等，從考慮到環境因素的耐腐蝕性皮膜的觀點來看，較好是無鉻化學轉化處理液、有機類的耐腐蝕性底涂劑等。
[0029]本發明中，較好是在翅片基板表面的整面或一部分面上形成親水性皮膜，此外也可以在該親水性皮膜表面的整面或一部分面上形成所述交聯拒水性皮膜，藉此，在所述熱交換翅片中，較好是在其表面的一部分以不均一的斑狀形成有所述交聯拒水性皮膜，或者較好是所述交聯拒水性皮膜和親水性皮膜一起形成海島結構，該海島結構中，交聯拒水性皮膜構成海部分，且親水性皮膜構成島部分。通過如上所述在翅片基板表面設置具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜和親水性皮膜，能通過交聯拒水性皮膜的優異的結霜抑制效果和結霜抑制持續效果來盡可能地防止制熱運轉時的結霜、并且在翅片表面容易結露的條件下能使生成的冷凝水的水滴與親水性皮膜接觸，利用該親水性皮膜的冷凝水排除效果將該水滴迅速地排除。
[0030]這里，對于在翅片基板表面的整面或一部分面、較好是在設置于該翅片基板表面的親水性皮膜表面的整面或一部分面上形成具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜的方法無特別限制，例如作為在同一面上以斑點圖樣形成交聯拒水性皮膜的方法，可例舉在拒水涂料中添加硅氧烷類拒水劑、在形成交聯拒水性皮膜時將其一部分排斥開而成為斑點圖樣的方法，在涂布拒水涂料時、通過噴霧涂裝成薄膜狀、形成涂裝部分和未涂裝部分的方法，在形成有交聯拒水性皮膜的翅片基板表面(粗糙化表面)和親水性皮膜表面(涂膜表面)形成凹凸部、在該凹凸部的凹部形成交聯拒水性皮膜、控制該交聯拒水性皮膜的膜厚、使凹凸部的凸部從交聯拒水性皮膜凸出的方法，在形成有交聯拒水性皮膜的翅片基板的表面(粗糙化表面)和親水性皮膜表面(涂膜表面)以斑點圖樣涂布水可溶性樹脂等后、涂布拒水涂料、然后進行水洗、酸洗或堿洗、將所述水可溶性樹脂上形成的交聯拒水性皮膜除去、以斑點圖樣形成交聯拒水性皮膜的方法等。
[0031]本發明中，在所述翅片基板表面的整面或一部分面上形成具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜后，通過用水、酸溶液或堿溶液對該交聯拒水性皮膜進行后處理，能體現出親水性，利用優異的結霜抑制效果和結霜抑制持續效果來盡可能地防止制熱運轉時的結霜，并且在翅片表面溶液結露的條件下，冷凝水的水滴容易流淌，可將該水性迅速地排除。
[0032]上述用于體現出親水性的用水進行的后處理無特別限制，可以使用自來水、工業用水、離子交換水等，在較好是常溫?100°c和5秒?3小時、更好是40?100°C和10秒?I小時的條件下通過浸潰或噴霧對交聯拒水性皮膜形成后的熱交換翅片進行水洗。此外，用于體現出親水性的用酸溶液進行的后處理無特別限制，可以在較好是常溫?100°c和5秒?3小時、更好是40?100°C和10秒?I小時的條件下通過浸潰或噴霧對交聯拒水性皮膜形成后的熱交換翅片進行清洗。作為酸溶液無特別限制，可使用硫酸、硝酸、磷酸、硼酸等無機酸或乙酸、檸檬酸、草酸等有機酸的水溶液。此外，用于體現出親水性的用堿溶液進行的后處理無特別限制，可以在較好是常溫?100°C和5秒?3小時、更好是40°C?100°C和10秒~I小時的條件下通過浸潰或噴霧對交聯拒水性皮膜形成后的熱交換翅片進行清洗。作為堿溶液無特別限制，例如可以是氫氧化鈉、碳酸氫鈉、娃酸鈉等的水溶液。另外，用酸溶液或堿溶液清洗后，可以用堿溶液或酸溶液中和后進行水洗。
[0033]這里，關于所述具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜，其水接觸角較好為100°以上，更好為105°以上，此外，其膜厚通常為0.05~5.0 ii m以下，較好為0.1~4.0 y m，更好為0.2~2.0 ii m。該交聯拒水性皮膜的水接觸角越大越好，但該交聯拒水性皮膜的水接觸角如果小于100°，則存在結霜抑制效果低的問題，此外，所述交聯拒水性皮膜的膜厚如果小于0.05 u m,則存在批次間的結霜抑制和親水性的偏差大、結霜抑制和親水持續性的經時劣化變大等問題，反之，如果大于5.0 y m，則不僅無法期待更進一步的結霜抑制和親水性的提高，而且甚至會因為將冷媒用的銅管與翅片材料釬焊時的熱量而導致皮膜的焦化變得醒目，并且存在隨著膜厚的增厚而成本上升等問題。
[0034]本發明中，所述發揮結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜是涂布水性拒水涂料組合物而形成的，作為為了該目的而使用的水性拒水涂料組合物，從長期維持結霜抑制的觀點來看，可例舉含有具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)的水性拒水涂料組合物。另外，以下的記載中，有時將“具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A) ”記為“具有含氟原子的基團的樹脂(A) ”。
[0035]<具有含氟原子的基團的樹脂(A) >
[0036]所述水性拒水涂料中，具有含氟原子的基團的樹脂(A)只要是具有全氟烷基和/或全氟鏈烯基的樹脂即可，可使用公知的樹脂，可使用分散或溶解于水或以水為主要成分的介質(下面記作水性介質)的樹脂。這樣的具有含氟原子的基團的樹脂(A)例如較好是通過使聚合性不飽和單體(a_l)〔以下有時記作“具有含氟原子的基團的聚合性不飽和單體(a-1)”〕和其它聚合性不飽和單體(a-2)進行共聚反應而得的樹脂，該聚合性不飽和單體(a_l)具有下述通式(I)表示的 結構的選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團。進行所述聚合反應的方法可以從公知的聚合方法中選擇，可例舉例如本體聚合、溶液聚合、乳液聚合、懸浮聚合、分散聚合等，從分散或溶解于水性介質的樹脂的制造效率等的觀點來看，較好是乳液聚合。
[0037][化I]
[0038]
【權利要求】
1.一種熱交換器，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片包括由鋁或鋁合金構成的鋁板材形成的翅片基板、設置于該翅片基板表面的具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜和親水性皮膜，其特征在于， 所述熱交換翅片表面的任意位置上的IOmmXlOmm的正方形的面積中，所述交聯拒水性皮膜所占的面積為10?90%，且 該交聯拒水性皮膜由水性拒水涂料組合物形成，該水性拒水涂料組合物含有具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂⑶和氨基樹脂(C)，相對于含季銨鹽基的改性環氧樹脂⑶和氨基樹脂(C)的固體成分共計100質量份，具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)的固體成分為I?30質量份。
2.如權利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述親水性皮膜是無機皮膜。
3.如權利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，所述交聯拒水性皮膜形成在所述親水性皮膜上。
4.如權利要求1?3中任一項所述的熱交換器，其特征在于，熱交換翅片是波紋翅片。
5.如權利要求4所述的熱交換器，其特征在于，所述親水性皮膜是在釬焊工序中形成的皮膜。
6.如權利要求1?5中任一項所述的熱交換器，其特征在于，所述交聯拒水性皮膜是在涂布水性拒水涂料組合物后進行燒結而形成的，其膜厚為0.02?5.0g/m2。
7.如權利要求1?6中任一項所述的熱交換器,其特征在于,所述熱交換翅片的一部分上形成的交聯拒水性皮膜呈不均一的斑狀。
8.如權利要求2?7中任一項所述的熱交換器,其特征在于,所述熱交換翅片的一部分上形成的交聯拒水性皮膜形成在親水性皮膜上，所述交聯拒水性皮膜和親水性皮膜形成海島結構。
9.一種熱交換器的制造方法，該熱交換器具備熱交換翅片，該熱交換翅片在由鋁或鋁合金構成的鋁板材形成的翅片基板表面的整面或一部分面上形成有具有結霜抑制效果的交聯拒水性皮膜，其特征在于， 所述交聯拒水性皮膜是在所述翅片基板表面的整面或一部分面上涂布水性拒水涂料組合物后進行燒結而形成的，該水性拒水涂料組合物含有具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)、含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)，相對于含季銨鹽基的改性環氧樹脂(B)和氨基樹脂(C)的固體成分共計100質量份，具有選自全氟烷基和全氟鏈烯基的至少一種含氟原子的基團的樹脂(A)的固體成分為I?30質量份；并且 形成所述交聯拒水性皮膜后，用選自水、酸溶液和堿溶液的一種或兩種以上的后處理液對該交聯拒水性皮膜進行后處理。
【文檔編號】F28F13/18GK103518117SQ201280022504
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年3月21日 優先權日:2011年5月10日
【發明者】高澤令子, 山崎和彥 申請人:日本輕金屬株式會社