JP2000304491A - 熱交換器用部材 - Google Patents
熱交換器用部材Info
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- JP2000304491A JP2000304491A JP11321999A JP11321999A JP2000304491A JP 2000304491 A JP2000304491 A JP 2000304491A JP 11321999 A JP11321999 A JP 11321999A JP 11321999 A JP11321999 A JP 11321999A JP 2000304491 A JP2000304491 A JP 2000304491A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 親水性及び耐食性に優れる銅又は銅合金製熱
交換器用部材を提供する。 【解決手段】 表面に、金属Ｚｎ層、Ｚｎを８０wt％以
上含むＺｎ合金層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗
膜のいずれかが０. １〜５０μｍの厚さに形成され、そ
の上に親水性皮膜が０. １〜１０μｍの厚さに形成され
ている銅又は銅合金製熱交換器用部材。 【効果】 表面に、金属Ｚｎ層などが所定厚さ形成され
ているので、付着水はＺｎの溶出に伴うカソード反応に
よりアルカリ側に移行し蟻の巣状腐食の発生が抑制され
る。また前記Ｚｎ層上に親水性皮膜を所定厚さ形成する
のでフィン間に付着水が溜まるようなことがなく冷暖房
機能が低下したりしない。依って、良好な熱交換器特性
が安定して得られる。
交換器用部材を提供する。 【解決手段】 表面に、金属Ｚｎ層、Ｚｎを８０wt％以
上含むＺｎ合金層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗
膜のいずれかが０. １〜５０μｍの厚さに形成され、そ
の上に親水性皮膜が０. １〜１０μｍの厚さに形成され
ている銅又は銅合金製熱交換器用部材。 【効果】 表面に、金属Ｚｎ層などが所定厚さ形成され
ているので、付着水はＺｎの溶出に伴うカソード反応に
よりアルカリ側に移行し蟻の巣状腐食の発生が抑制され
る。また前記Ｚｎ層上に親水性皮膜を所定厚さ形成する
のでフィン間に付着水が溜まるようなことがなく冷暖房
機能が低下したりしない。依って、良好な熱交換器特性
が安定して得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、親水性及び耐食性
に優れる銅又は銅合金製熱交換器用部材に関する。
に優れる銅又は銅合金製熱交換器用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に銅及び銅合金は耐食性、熱伝導
性、加工性などに優れ、古来より広範囲に使用されてい
る。特に熱伝導性に優れることから、熱交換器用部材
（例えば空調機用伝熱管）としては、銅が用いられてい
る。フロンを冷媒とした空調機器の室内機と室外機、冷
温水を利用した空調機器の室内機などに使用される熱交
換器は、アルミニウム又はアルミニウム合金製のプレー
トフィンに、銅又は銅合金製の伝熱管を拡管接合させた
クロスフィンタイプが主流である。このような熱交換器
は、アルミニウム又はアルミニウム合金製のプレートフ
ィンに、プレス加工によって伝熱管を通すフィンカラ−
を成形し、そのプレートフィンを複数個平行に設置した
のち、フィンカラ−部に銅又は銅合金管を通し、次いで
拡管によって管とフィンカラ−を接合させて組み立てら
れる。腐食性環境で使用される熱交換器では、銅の方が
アルミニウムより耐食性に優れるため伝熱管とプレート
フィンの両方に銅が使用される場合があり、最近はリサ
イクルの関係からも伝熱管とプレコートフィンの両方に
銅が使用される場合がある。前記プレコートフィンは、
フィン表面に親水性皮膜が形成されている。この皮膜
は、極性基や解離基を含む原子団の親水基（−ＯＨ基、
＞Ｃ＝Ｏ基、−ＮＨ2基、−ＣＯＯＨ基など）が表面に
露出した状態になっている。
性、加工性などに優れ、古来より広範囲に使用されてい
る。特に熱伝導性に優れることから、熱交換器用部材
（例えば空調機用伝熱管）としては、銅が用いられてい
る。フロンを冷媒とした空調機器の室内機と室外機、冷
温水を利用した空調機器の室内機などに使用される熱交
換器は、アルミニウム又はアルミニウム合金製のプレー
トフィンに、銅又は銅合金製の伝熱管を拡管接合させた
クロスフィンタイプが主流である。このような熱交換器
は、アルミニウム又はアルミニウム合金製のプレートフ
ィンに、プレス加工によって伝熱管を通すフィンカラ−
を成形し、そのプレートフィンを複数個平行に設置した
のち、フィンカラ−部に銅又は銅合金管を通し、次いで
拡管によって管とフィンカラ−を接合させて組み立てら
れる。腐食性環境で使用される熱交換器では、銅の方が
アルミニウムより耐食性に優れるため伝熱管とプレート
フィンの両方に銅が使用される場合があり、最近はリサ
イクルの関係からも伝熱管とプレコートフィンの両方に
銅が使用される場合がある。前記プレコートフィンは、
フィン表面に親水性皮膜が形成されている。この皮膜
は、極性基や解離基を含む原子団の親水基（−ＯＨ基、
＞Ｃ＝Ｏ基、−ＮＨ2基、−ＣＯＯＨ基など）が表面に
露出した状態になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの熱交換
器部材は、表面が冷却されて、雰囲気中の水蒸気が表面
に結露したり、その他何らかの原因で熱交換器部材表面
に水滴が付着し、この結露水や水滴が銅又は銅合金製熱
交換器表面と接触して、この表面より局部的な特異な腐
食（蟻の巣状腐食）を起こすことがある。この蟻の巣状
腐食は、蟻酸や酢酸などの有機カルボン酸を腐食媒とし
て発生し、有機カルボン酸を生成するアルコールやホル
ムアルデヒドなどの存在する環境下でも腐食の発生が確
認されている。またこの腐食は成長速度が速いため短期
間で漏洩を起こし、機器の機能を失わしめるものであ
り、この様な蟻の巣状腐食に対する耐食性が優れた熱交
換器部材の開発が強く望まれている。また、プレートフ
ィンが銅製の場合には、これに親水性と耐食性の両方を
兼ね備える必要がある。本発明は、蟻の巣状腐食の腐食
媒が存在する環境下で、結露が生じるような条件で運転
される場合でも、蟻の巣状腐食が生じ難く、さらに親水
性をも具備した銅又は銅合金製製の伝熱管、プレートフ
ィンなどの熱交換器用部材の提供を目的とする。
器部材は、表面が冷却されて、雰囲気中の水蒸気が表面
に結露したり、その他何らかの原因で熱交換器部材表面
に水滴が付着し、この結露水や水滴が銅又は銅合金製熱
交換器表面と接触して、この表面より局部的な特異な腐
食（蟻の巣状腐食）を起こすことがある。この蟻の巣状
腐食は、蟻酸や酢酸などの有機カルボン酸を腐食媒とし
て発生し、有機カルボン酸を生成するアルコールやホル
ムアルデヒドなどの存在する環境下でも腐食の発生が確
認されている。またこの腐食は成長速度が速いため短期
間で漏洩を起こし、機器の機能を失わしめるものであ
り、この様な蟻の巣状腐食に対する耐食性が優れた熱交
換器部材の開発が強く望まれている。また、プレートフ
ィンが銅製の場合には、これに親水性と耐食性の両方を
兼ね備える必要がある。本発明は、蟻の巣状腐食の腐食
媒が存在する環境下で、結露が生じるような条件で運転
される場合でも、蟻の巣状腐食が生じ難く、さらに親水
性をも具備した銅又は銅合金製製の伝熱管、プレートフ
ィンなどの熱交換器用部材の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
表面に、金属Ｚｎ層、Ｚｎを８０wt％以上含むＺｎ合金
層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗膜のいずれかが
０. １〜５０μｍの厚さに形成され、その上に親水性皮
膜が０. １〜１０μｍの厚さに形成されていることを特
徴とする銅又は銅合金製熱交換器用部材である。
表面に、金属Ｚｎ層、Ｚｎを８０wt％以上含むＺｎ合金
層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗膜のいずれかが
０. １〜５０μｍの厚さに形成され、その上に親水性皮
膜が０. １〜１０μｍの厚さに形成されていることを特
徴とする銅又は銅合金製熱交換器用部材である。
【０００５】請求項２記載の発明は、熱交換器用部材が
フィンであることを特徴とする請求項１記載の銅又は銅
合金製熱交換器用部材である。
フィンであることを特徴とする請求項１記載の銅又は銅
合金製熱交換器用部材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の熱交換器用部材（プレー
トフィン又は伝熱管）は、その表面に、金属亜鉛層、Ｚ
ｎ合金層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗膜（以下
Ｚｎ層と総称する）のいずれかが形成されているので、
有機酸（腐食媒）が溶解した付着水にはＺｎが溶出す
る。Ｚｎはその溶出に伴うカソード反応により付着水を
アルカリ側に移行させるので蟻の巣状腐食の発生が抑制
される。また、前記Ｚｎ層上に親水性皮膜が形成されて
いるので、付着水はフィン間に溜まることがなく冷暖房
機能が低下したりしない。
トフィン又は伝熱管）は、その表面に、金属亜鉛層、Ｚ
ｎ合金層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗膜（以下
Ｚｎ層と総称する）のいずれかが形成されているので、
有機酸（腐食媒）が溶解した付着水にはＺｎが溶出す
る。Ｚｎはその溶出に伴うカソード反応により付着水を
アルカリ側に移行させるので蟻の巣状腐食の発生が抑制
される。また、前記Ｚｎ層上に親水性皮膜が形成されて
いるので、付着水はフィン間に溜まることがなく冷暖房
機能が低下したりしない。
【０００７】Ｚｎ層が Ｚｎ合金層の場合、Ｚｎが８０
wt％以上含有されていれば、金属Ｚｎ層に近い防食効果
が得られる。またＺｎ層が金属Ｚｎ粉末を主顔料とする
塗膜の場合、前記塗膜中に占める前記金属Ｚｎ粉末の含
有量は、蟻の巣状腐食に対する耐食性（以下耐食性と略
記する）を十分得るために６０wt％（乾燥状態での含有
量）以上が望ましい。
wt％以上含有されていれば、金属Ｚｎ層に近い防食効果
が得られる。またＺｎ層が金属Ｚｎ粉末を主顔料とする
塗膜の場合、前記塗膜中に占める前記金属Ｚｎ粉末の含
有量は、蟻の巣状腐食に対する耐食性（以下耐食性と略
記する）を十分得るために６０wt％（乾燥状態での含有
量）以上が望ましい。
【０００８】本発明において、熱交換器部材上に形成す
るＺｎ層の厚さを０. １〜５０μｍに規定する理由は、
０. １μｍ未満では十分な耐食性が得られず、５０μｍ
を超えても耐食性が飽和して不経済な上、Ｚｎ層が抵抗
となって伝熱特性が低下するためである。
るＺｎ層の厚さを０. １〜５０μｍに規定する理由は、
０. １μｍ未満では十分な耐食性が得られず、５０μｍ
を超えても耐食性が飽和して不経済な上、Ｚｎ層が抵抗
となって伝熱特性が低下するためである。
【０００９】本発明において、親水性皮膜の厚さを０.
１〜１０μｍに規定する理由は、０. １μｍ未満では十
分な親水性が得られず、１０μｍを超えて厚くしても親
水性が飽和して不経済な上、親水性皮膜が抵抗となって
伝熱特性が著しく低下するためである。
１〜１０μｍに規定する理由は、０. １μｍ未満では十
分な親水性が得られず、１０μｍを超えて厚くしても親
水性が飽和して不経済な上、親水性皮膜が抵抗となって
伝熱特性が著しく低下するためである。
【００１０】本発明は、フィンと伝熱管のいずれにも効
果があるが、特に付着水に接する可能性が高いフィン
（プレートフィン）に形成するのが有効である。
果があるが、特に付着水に接する可能性が高いフィン
（プレートフィン）に形成するのが有効である。
【００１１】
【実施例】（実施例１）りん脱酸銅板(JIS H3300 C122
0、２０×５０×０. ３ｍｍ、質別ＯＬ) の両面に金属
Ｚｎ層を電気メッキし、その上に親水性皮膜を塗布して
サンプルを作製した。Ｚｎ層及び親水性皮膜の厚さは本
発明規定値内で種々に変化させた。
0、２０×５０×０. ３ｍｍ、質別ＯＬ) の両面に金属
Ｚｎ層を電気メッキし、その上に親水性皮膜を塗布して
サンプルを作製した。Ｚｎ層及び親水性皮膜の厚さは本
発明規定値内で種々に変化させた。
【００１２】（実施例２）前記りん脱酸銅板の両面に、
Ｃｕを２０wt％含有するＺｎ合金層を０．５μｍ厚さに
電気メッキし、その上に親水性皮膜を２．０μｍ厚さに
塗布してサンプルを作製した。
Ｃｕを２０wt％含有するＺｎ合金層を０．５μｍ厚さに
電気メッキし、その上に親水性皮膜を２．０μｍ厚さに
塗布してサンプルを作製した。
【００１３】（実施例３）前記りん脱酸銅板の両面に、
金属Ｚｎ粉末含有塗膜を５．０μｍ厚さに形成し、その
上に親水性皮膜を３．０μｍ厚さに形成した。金属Ｚｎ
粉末の含有量は種々に変化させた。ここで金属Ｚｎ粉末
の含有量は乾燥状態での含有量である。
金属Ｚｎ粉末含有塗膜を５．０μｍ厚さに形成し、その
上に親水性皮膜を３．０μｍ厚さに形成した。金属Ｚｎ
粉末の含有量は種々に変化させた。ここで金属Ｚｎ粉末
の含有量は乾燥状態での含有量である。
【００１４】（比較例１）金属Ｚｎ層又は親水性皮膜の
厚さを本発明規定値外とした他は実施例１と同じ方法に
よりサンプルを作製した。
厚さを本発明規定値外とした他は実施例１と同じ方法に
よりサンプルを作製した。
【００１５】（比較例２）金属Ｚｎ層、又は金属Ｚｎ層
と親水性皮膜を形成しなかった他は実施例１と同じ方法
によりサンプルを作製した。
と親水性皮膜を形成しなかった他は実施例１と同じ方法
によりサンプルを作製した。
【００１６】実施例１〜３、比較例１、２で作製した各
々のサンプルについて親水性及び耐食性を調査した。結
果を表１に示す。親水性は、内容量１０リットルの水槽
内の常温の水道水にサンプルを浸漬させ、この水を流量
３００ミリリットル／分でオーバーフローさせる条件で
７２時間浸漬（水暴露）したのち取り出して乾燥させ、
このサンプル上にイオン交換水を滴下して接触角を測定
して評価した。接触角は小さいほど親水性に優れる。耐
食性については、蟻の巣状腐食試験を行い、最大腐食深
さにより評価した。蟻の巣状腐食試験は、次のようにし
て行った。内容量１リットルの密閉容器に、１vol%蟻酸
溶液を１００ミリリットル入れ、この溶液に直接接しな
いようにサンプルをビーカーに入れて密閉容器内に入れ
る。さらに前記容器内の雰囲気を酸素ガスで置換し、４
０日間室内に放置した。その後、サンプルの最大腐食深
さを断面顕微鏡観察により測定した。
々のサンプルについて親水性及び耐食性を調査した。結
果を表１に示す。親水性は、内容量１０リットルの水槽
内の常温の水道水にサンプルを浸漬させ、この水を流量
３００ミリリットル／分でオーバーフローさせる条件で
７２時間浸漬（水暴露）したのち取り出して乾燥させ、
このサンプル上にイオン交換水を滴下して接触角を測定
して評価した。接触角は小さいほど親水性に優れる。耐
食性については、蟻の巣状腐食試験を行い、最大腐食深
さにより評価した。蟻の巣状腐食試験は、次のようにし
て行った。内容量１リットルの密閉容器に、１vol%蟻酸
溶液を１００ミリリットル入れ、この溶液に直接接しな
いようにサンプルをビーカーに入れて密閉容器内に入れ
る。さらに前記容器内の雰囲気を酸素ガスで置換し、４
０日間室内に放置した。その後、サンプルの最大腐食深
さを断面顕微鏡観察により測定した。
【００１７】
【表１】 （注）No.1〜5:実施例１、No.6: 実施例２。
【００１８】
【表２】 （注）No.7〜11: 実施例３、 No.12,13:比較例１、 No.14,15:比較例２。
【００１９】表１より明らかなように、本発明例のNo.1
〜11は、いずれも表面にＺｎ層と親水性皮膜が適正な厚
さに形成されているため耐食性及び親水性に優れた。な
お、No.7は金属Ｚｎ粉末の含有量が５０wt％と少なかっ
たため、実用上問題ない程度であるが耐食性が若干劣っ
た。一方、比較例の No.12はＺｎ層が薄いため耐食性に
劣り、 No.13は親水性皮膜が薄いため親水性に劣った。
No.14はＺｎ層が形成されてないため腐食孔が貫通し
た。 No.15はＺｎ層及び親水性皮膜が形成されていない
ため腐食孔が貫通しまた親水性にも劣った。
〜11は、いずれも表面にＺｎ層と親水性皮膜が適正な厚
さに形成されているため耐食性及び親水性に優れた。な
お、No.7は金属Ｚｎ粉末の含有量が５０wt％と少なかっ
たため、実用上問題ない程度であるが耐食性が若干劣っ
た。一方、比較例の No.12はＺｎ層が薄いため耐食性に
劣り、 No.13は親水性皮膜が薄いため親水性に劣った。
No.14はＺｎ層が形成されてないため腐食孔が貫通し
た。 No.15はＺｎ層及び親水性皮膜が形成されていない
ため腐食孔が貫通しまた親水性にも劣った。
【００２０】（実施例４）プレートフィン形状のりん脱
酸銅板(JIS H3300 C1220, 質別ＯＬ，厚さ0.3mm)の両面
に金属Ｚｎ粉末を６０wt％含有する塗膜を５．０μｍ厚
さに形成し、その上に親水性皮膜を３．０μｍ厚さに形
成し、次いで伝熱管を通すフィンカラーを等間隔に３箇
所に形成し、このようなプレートフィンを１０枚平行に
設置したのち、フィンカラ−部にそれぞれ未処理のりん
脱酸銅管（直径7.0mm,肉厚0.3mm,長さ50mm）を通し、次
いで前記りん脱酸銅管を拡径して両者を接合して熱交換
器を作製した。
酸銅板(JIS H3300 C1220, 質別ＯＬ，厚さ0.3mm)の両面
に金属Ｚｎ粉末を６０wt％含有する塗膜を５．０μｍ厚
さに形成し、その上に親水性皮膜を３．０μｍ厚さに形
成し、次いで伝熱管を通すフィンカラーを等間隔に３箇
所に形成し、このようなプレートフィンを１０枚平行に
設置したのち、フィンカラ−部にそれぞれ未処理のりん
脱酸銅管（直径7.0mm,肉厚0.3mm,長さ50mm）を通し、次
いで前記りん脱酸銅管を拡径して両者を接合して熱交換
器を作製した。
【００２１】実施例４で作製した熱交換器について、実
施例１と同じ蟻酸と酸素の混在雰囲気下で耐食性を調べ
た。前記熱交換器はプレートフィンは勿論、前記フィン
と拡管により接触しており、Ｚｎ層が被覆されていない
りん脱酸銅管にも蟻の巣状腐食などは全く発生しなかっ
た。
施例１と同じ蟻酸と酸素の混在雰囲気下で耐食性を調べ
た。前記熱交換器はプレートフィンは勿論、前記フィン
と拡管により接触しており、Ｚｎ層が被覆されていない
りん脱酸銅管にも蟻の巣状腐食などは全く発生しなかっ
た。
【００２２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の熱交換器
用部材は、表面に、Ｚｎ層が所定厚さ形成されているの
で、付着水はＺｎの溶出に伴うカソード反応によりアル
カリ側に移行し蟻の巣状腐食の発生が抑制される。また
前記Ｚｎ層上に親水性皮膜を所定厚さ形成するのでフィ
ン間に付着水が溜まるようなことがなく冷暖房機能が低
下したりしない。依って、良好な熱交換器特性が安定し
て得られ、工業上顕著な効果を奏する。
用部材は、表面に、Ｚｎ層が所定厚さ形成されているの
で、付着水はＺｎの溶出に伴うカソード反応によりアル
カリ側に移行し蟻の巣状腐食の発生が抑制される。また
前記Ｚｎ層上に親水性皮膜を所定厚さ形成するのでフィ
ン間に付着水が溜まるようなことがなく冷暖房機能が低
下したりしない。依って、良好な熱交換器特性が安定し
て得られ、工業上顕著な効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 19/06 Ｆ２８Ｆ 19/06 Ａ 21/08 21/08 Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に、金属Ｚｎ層、Ｚｎを８０wt％以
上含むＺｎ合金層、又は金属Ｚｎ粉末を主顔料とする塗
膜のいずれかが０. １〜５０μｍの厚さに形成され、そ
の上に親水性皮膜が０. １〜１０μｍの厚さに形成され
ていることを特徴とする銅又は銅合金製熱交換器用部
材。 - 【請求項２】 熱交換器用部材がフィンであることを特
徴とする請求項１記載の銅又は銅合金製熱交換器用部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11321999A JP2000304491A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 熱交換器用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11321999A JP2000304491A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 熱交換器用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304491A true JP2000304491A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14606603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11321999A Pending JP2000304491A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 熱交換器用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304491A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271209A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kobe Steel Ltd | 熱交換器 |
| WO2008099868A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 熱交換器用アルミニウムフィン材 |
| WO2008117507A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Daikin Industries, Ltd. | 熱交換器、そのフィンのバリ除去装置及びバリ除去方法 |
-
1999
- 1999-04-21 JP JP11321999A patent/JP2000304491A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271209A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kobe Steel Ltd | 熱交換器 |
| WO2008099868A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 熱交換器用アルミニウムフィン材 |
| WO2008117507A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Daikin Industries, Ltd. | 熱交換器、そのフィンのバリ除去装置及びバリ除去方法 |
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