JPH01314158A - 熱交換器とその製造方法並びにその表面処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 本発明は、自動車用空気調和装置のエバポレータ等の熱
交換器に繁殖する微生物の繁殖を抑制し、異臭の発生を
防ぐとともに表面の親水性を向上させるようにした熱交
換器とその製造方法並びにその表面処理剤に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車用空気調和装置のクーリングユニットは
、内部のエバポレータにより車室内空気を冷却すること
から、このクーリングユニット内に凝縮水が溜るが、そ
この環境条件によっては、細菌、かび、酵母等（以下微
生物と総称する）の繁殖場所となり、この微生物が繁殖
すると、その種類によっては、脂肪酸等の分解による低
級脂肪酸、アミン類、ジエオスミンが生成され、これが
異臭を発生させる原因となる。

このような微生物の発生を防止するためには、エバポレ
ータの表面に付着する凝縮水も速やかに除去するために
、いわゆる水濡れ性を向上させるとともにこの熱交換器
自体が抗菌性を具備する必要がある。

そこで、従来からエバポレータ、つまりコア部分の表面
に親水性を有するシリカとアルミナの微粒子からなる活
性剤とが前記微生物の発生を防止する抗菌剤を、有機高
分子樹脂、例えば、アミド系、アクリル系、酢酸ビニル
系、エポキシ系、ウレタン系、ポリビニルアルコール等
をバインダとして塗布し、母材の表面に親水性の被膜を
形成するという表面処理が施こされている。

このような例としては、特開昭５８−１０，０５１号、
特開昭５８−１０．０５２号、特開昭５９−１２４，４
２８号１、特開昭５８−１０２゜０７３号、特開昭６０
−５０．３９７号等がある。

ここに、バインダとして有機高分子樹脂を使用したのは
、前記活性剤とか抗菌剤の付着力をより長く持続させる
等の理由による。

このような表面処理を施したエバポレータを製造する場
合には、前記コア部分を、前記活性剤、抗菌剤を含む溶
液が貯溜された浴槽中に浸漬し、これを取出して加熱乾
燥するという方法がとられている。

（発明が解決しようとする問題点） このような表面処理が施されたエバポレータの表面は、
ミクロ的に見れば、第６図に示すようにアルミニウム若
しくはその合金からなる母材１の表面に、場合により白
錆対策としてクロメート被膜２を形成した後に、この上
に有機高分子樹脂層３を積層した構成となっている。

しかしながら、この有機高分子樹脂層３ではその中に活
性剤４及び抗菌剤５が混在されているのみであるので、
この有機高分子樹脂層３がらは部分的に活性剤４等が突
出した状態となっており、表面全体を活性剤４が覆って
いる状態とはなっておらず、水濡れ性は必ずしも満足の
いくものとはなっていない。

また、前記クロメート被膜２と前記有機高分子樹脂層３
との結合は、物理的結合のみとなっているので、表面処
理層の耐久性が不十分となっている。

さらに、前記製造方法では、コア部分を高温で長時間の
加熱乾燥を行う工程を必要としているので、有機高分子
樹脂によりバインドしていても、抗菌剤は熱劣化する虞
れがある。

この加熱乾燥工程は、１５０℃以上の温度で約６０分の
加熱を行なうことから、前記抗菌剤としては、所定温度
以上の耐熱性を有するものでなければならず、多数ある
抗菌剤の内特定のものしか使用できないという制約を受
けることになる。

しかも、前記有機高分子樹脂層３を形成する場合には、
この有機高分子樹脂を溶かす溶剤としてベンゼン、トル
エン、キシレン等を使用しなければならないため、製造
コストが高くなるのみならず、作業環境的にも問題が生
じる虞れもある。

そこで、本発明者らは、鋭意努力した結果、バインダと
して使用されている有機高分子樹脂の代りに、水濡れ性
を高めるために使用されている活性剤である珪酸等を直
接バインダとして使用すれば、これ自身が親水性を発揮
するのみでなく、コア部分の表面との結合も極めて強固
にでき、さらには、加熱乾燥も低温で行うことができ、
これにより抗菌剤として好ましいものを使用することが
可能となるという知見を得た。

本発明は、かかる知見に基づき、上述した従来技術に伴
う欠点、問題点を解決するためになされたもので、その
第１の目的としては、熱交換器内に繁殖する微生物の繁
殖を抑制し、異臭の発生を防ぎ、表面の親水性を向上さ
せるようにした熱交換器を提供することにある。

本発明の第２の目的としては、使用可能な抗菌剤の範囲
を拡大でき、しがも同熱交換器の表面処理の容易化を図
った熱交換器の製造方法を提供することにある。

本発明の第３の目的としては、同製造方法において用い
て好適な表面処理剤を提供することにある。

本発明の第４の目的としては、熱交換器自体の表面のみ
でなく、飛水防止ネットにも前記表面処理を施した熱交
換器を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） かかる第１の目的を達成する本発明は、熱交換器の表面
に抗菌剤を分散させてなる珪素系被膜を形成したことを
特徴とする熱交換器である。

第２の目的を達成する本発明は、熱交換器のコア部分を
、抗菌剤を分散配合してなる珪酸ないしは珪酸塩の溶液
中に浸漬する工程と、前記コア部分の表面に抗菌剤が分
散された珪素系被膜を形成するように前記コア部分を加
熱乾燥する工程とを有する熱交換器の製造方法である。

第３の目的を達成する本発明は、抗菌剤としてのＴＢＺ
を０〜１ｇ、ＰＣＭＸを０．１〜１０．、珪酸ないしは
珪酸塩を５０〜２００ｇを低沸点の溶剤にて１１とした
表面処理剤である。

第４の目的を達成する本発明は、飛水防止ネットを有す
る熱交換器において、前記飛水防止ネットの表面に抗菌
剤を分散させてなる珪素系被膜を形成したことを特徴と
する熱交換器である。

（作用） このように本発明では、熱交換器の表面に抗菌剤を分散
してなる珪素系被膜を形成したので、この被膜自体によ
り、水濡れ性が向上する。

また、熱交換器の母材にクロメート被膜を形成した上に
珪素系被膜を形成すると、両液膜間の結合は、物理的結
合ばかりでなく、水素結合という化学的な結合も加わり
、吸着力の強いものとなり、表面処理層の耐久性が向上
する。

さらに、珪素系被膜が、アルカリ珪酸塩より形成された
アルカリ−珪酸系被膜であれば、溶出したアルカリ成分
により、この表面環境のｐＨは高くなり、これによって
も微生物の繁殖を抑制できる。

また、このアルカリ成分は、熱交換器の使用中に付着す
る油分などと鹸化し、これを流出することになり、表面
の自浄作用が促進され、親水効果が長く持続される。

またさらに、前記珪素系被膜を形成するに当って使用さ
れる表面処理剤を作るに当り、その溶剤に、有機高分子
樹脂を溶解させるもののように高価なものを使用する必
要もない。

前記表面処理を熱交換器の表面のみでなく、飛水防止ネ
ットにも施せば、熱交換器全体としての抗菌性、は−層
内上することになる。

次に、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る熱交換器の要部を示す拡大断面
図であり、第６図に示すものと同一部材には同一符号を
付しである。

この熱交換器は、アルミニウム若しくはその合金の母材
１の表面に、白錆対策としてクロム酸塩等を用いて酸化
被膜であるクロメート被膜２を形成し、このクロメート
被膜２の上に、抗菌剤４が分散された珪素系被膜■（を
形成したものである。

なお、このクロメート被膜２を形成することなく、母材
１の表面に直接珪素系被膜Ｈを形成してもよい。

この珪素系波Ｍ３は、水に難溶性のものであって親水性
を呈する限りその組成は特に限定されないが、好ましく
は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水ガラス等である
。これらは、いずれも親水性を有し、熱交換器の表面に
凝縮水が付着した場合に、これをその表面上で拡散し、
この凝縮水の飛散を防止するのみでなく、熱交換器自体
の熱交換効率の低下を防止することになる。

しかも、この珪素系被膜３は、その表面が水に接触した
ときＩ）ＨＩＯ以上のアルカリ性を呈するものが望まし
く、アルカリ珪酸塩の溶液を乾燥固化することによって
得られるアルカリ−珪酸系被膜が好適である。

ｐｏｌｉｏ以上のアルカリ性の環境条件にすると、細菌
、かび、酵母が繁殖せず、特に、酵母の繁殖に対しては
有効な抗菌剤が少ないために、熱交換器の表面をアルカ
リ性に保持することは、抗菌性を保持する上できわめて
有効な手段となる。

さらに好ましいことに、この被膜Ｈがら溶出してきたア
ルカリ成分は、熱交換器の使用中に付着する油分などと
鹸化し、これを流出することになり、被膜Ｈの表面は自
浄機能を発揮することになり、その親水効果が長く持続
されることになる。

この珪素系被膜Ｈを形成するに当っては、水濡れ性を考
慮すると、第２図に示すように、２０〜２０００ｍｇ／
ｍ２、より好ましくは１００〜６００ｍｇ／ｍ２程度と
することが望ましい。

被膜量・が２０ｍｇ／ｍ２未満であると、熱交換器の表
面での接触角が大きくなり、親水効果が不十分となり、
２０００ｍｇ／ｍ２を越えると熱交換性能に多大な影響
を及ぼす虞れがあるためである。　− また、この珪素系被膜３は、前記クロメート被膜２を形
成した場合には、その結合強度が強いものとなる。つま
り、この珪素系被膜３の表面にはシラノール基（Ｓｉ−
ＯＨ）が存在するために、これが珪酸粒子間及びクロメ
ート被膜間で脱水縮合し、クロメート被膜に固着し、不
溶化するためである。

前記珪素系被膜Ｈに分散配合される抗菌剤４としては、
細菌、かび、酵母等の繁殖を防止する作用を有するとと
もに、難水溶性であるものが好ましい。例えば、防菌及
び防かび効果を有する抗菌剤４としては、２−ピリジン
チオール−１−オキシド　ナトリウム、ビス［１−ヒド
ロキシ−２（ＩＨ）ピリジンチオナト）亜鉛、２．２“
−ジチオ−ビス（ピリジン−１−オキシド）、５−クロ
ロ−２−メチル−４−イソチアゾリン３−オンと２−メ
チル−４−イソチアゾリン−３−オンとの混合物、ジア
イオドメチルーＰ−トリルスルフォン、ｐ−クロロ−ｍ
−キシレノール（以下、ＰＣＭＸと称する。）ｐ−クロ
ロ−ｍ−フレソール、０−フェニル−フェノール、２，
３，５．６−チトラクロロー４−（メチルスルフォニル
）ピリジン、１．２−ペンリゾチアゾリン−３−オン、
Ｎ−（フルオロジクロロメチルチオ）−フタルイミド、
Ｎ−（トリクロロメチルチオ）−４−シクロヘキセン−
１，２−ジカルボキシイミド、テトラメチルチウラム　
ジスルフィドなどがある。

また防かび剤としては、２−（４−チアゾリル）−ベン
ズイミダゾール（以下ＴＢＺと称する。）２−ベンズイ
ミダゾール　カルバミン酸メチル、２．４．５．６−チ
トラクロローインフタロニトリル、Ｎ−ジメチル−Ｎｏ
−フェニル−（Ｎｏ−フルオロジクロロメチルチオ）ス
ルファミド、ｐ−クロロフェニル−３−アイオド−プロ
パジルフォルマールなどがある。

この内、特に、人体に対する安全性あるいは抗菌剤自体
の昇華性乃至熱安定性等を考慮すると、ＰＣＭＸ、ＴＢ
Ｚが最も好ましい。

なお、これら抗菌剤は、勿論、夫々を単独使用は可能で
あるが、複数組合せて使用してもよい。

前記珪素系被膜Ｈ中に分散配合される抗菌剤４の量は、
抗菌剤の種類によって異なるが、例えば、前記ＰＣＭＸ
とＴＢＺを併用した場合においては、ＰＣＭＸを１〜１
００　ｍ　ｇ　／　ｒｒ？、ＴＢＺを０〜１ｍ　ｇ　／
　ｒｒ＋’、より好ましくは、ＰＣＭＸを５〜６０ｍｇ
／ｒｒｒ、ＴＢＺを０−０．３ｍｇ／ｒｒ？程度とする
ことが好ましい。

これは、微生物に対する抗菌効果については勿論のこと
、被膜の形成阻害あるいは抗菌剤特有の臭いさらにはコ
スト等を考慮したものである。

かかる珪素系被膜Ｈを有する熱交換器の製造方法を説明
する。

１）前処理工程 この前処理工程は、例えば異形管及びコルゲートフィン
等を炉中ろう付けすることにより形成したコア部分を洗
浄し、表面のゴミ、油分を除去し、このコア部分の外表
面に、白錆対策のためにクロメート被膜を形成した後に
、これを洗浄し、乾燥する工程である。

２）ドブ漬は工程 このようにして前処理工程が完了したコア部分を、抗菌
剤４が分散配合された珪酸ないしは珪酸塩の溶液である
表面処理剤の中に全体を浸漬する。

いわゆるドブ漬けである。これによりコア部分の表面に
は均一に溶液が付着することになる。

このドブ漬は工程において、使用される表面処理剤とし
ては、次のようなものである。

この表面処理剤、つまり処理溶液における珪酸ないしは
珪酸塩の濃度としては、５０〜２００ｇ、より好ましく
は７５〜１５０ｇ程度の添加量であることが望ましく、
また抗菌剤の濃度としては、前記したＴＢＺとＰＣＭＸ
を併用した場合、ＴＢＺを０〜１ｇ、より好ましくは０
〜０．０３ｇ、ＰＣＭＸを０．１〜１０ｇ、Ｊ：り好Ｆ
Ｌ＜（ｉｏ。

５〜６ｇ程度を低沸点の溶剤にて１９とすることが望ま
しい。

すなわち、珪酸ないしは珪酸塩の濃度が上記処理液１Ω
当り５０ｇ未満であると被膜形成が不均一となり、親水
性効果が不十分となるためであり、一方、２００ｇを越
えるものであると被膜形成時に被膜の剥離あるいはクラ
ックが起きるためである。また、抗菌剤としてのＴＢＺ
とＰＣＭＸの添加量が上記した範囲を逸説するものであ
ると、微生物に対する抗菌効果が不足することは勿論、
被膜の形成阻害及び抗菌剤特有の臭いの発生あるいはコ
スト高となる虞れがあるためである。

ここで、用いられる珪酸ないしは珪酸塩としては、前記
したように形成される珪素系被膜が、アルカリ−珪酸系
被膜であると、被膜表面上がアルカリ性に保たれ、細菌
、かび、酵母の繁殖が抑制されるために、珪酸ナトリウ
ム、珪酸力、リウム、水ガラス等のアルカリ珪酸塩であ
ることが特に望ましい。さらにこのようにアルカリ珪酸
塩を用いた場合、溶剤として水溶液を用いることができ
るために、作業環境の安全化、コストの低減がらして好
ましい結果が得られる。

３）加熱乾燥工程 コア部分の表面に均一に表面処理剤を付着させた後、加
熱乾燥処理を施こすと、付着した処理溶液から溶剤を除
去し、珪酸ないしは珪酸塩をゲル化させることができ、
抗菌剤４が分散配合された珪素系被膜を形成することが
できる。

ここにおいて、加熱温度は、抗菌剤の昇華温度と親水性
被膜が剥離したりクラックが生じないような最適な温度
で行なう。

例えば、抗菌剤４としてＰＣＭＸとＴＢＺの複合配合と
した場合には、このＰＣＭＸの昇華温度が１１４℃であ
り、ＴＢＺのの昇華温度が３００℃であることから、こ
の抗菌剤４に対しては１１０℃程度の加熱温度を設定す
ればよく、また、珪酸系の被膜が剥離したりクラックが
生じないような最適な温度が８０℃程度であることがら
、前記加熱温度としては、８０〜１１０℃という比較的
低い温度で焼付を行えばよいことになる。

前述のものは、アルミニウム製熱交換器自体に珪酸系被
膜を形成するものであるが、自動車用空気調和装置のク
ーリングユニットに設けられるエバポレータには、第３
図に示すように、その一部品としてエバポレータ６の風
下側に凝縮水のを飛散を防止する飛水防止ネット７が設
けられているが、この飛水防止ネット７に対しても前記
珪酸系被膜Ｈを形成すれば、微生物の発生箇所が少なく
なり、この飛水防止ネット７と前記珪酸系被膜Ｈを有す
るアルミニウム製熱交換器とを組合せたクーリングユニ
ットにすると、抗菌性に対して一層有効なものとなり、
異臭のない快適な自動車用空気調和装置とすることがで
きる。

（実施例） つぎに、本発明の実施例をさらに具体的に説明する。

表面処理剤は、溶剤として水を使用し、これにアルカリ
珪酸塩を、１００ｇ、抗菌剤としてＴＢＺを０．０３ｇ
、ＰＣＭＸを６ｇを添加し、処理液ＩＱとした。

この表面処理剤が肪溜され々浴槽中に、前処理が施され
たコア部分全体を浸漬した後に、これを取出し、８５℃
の温度で、３０分加熱した。

このコア部分は、ＰＣＭＸ特有のフェノール臭もやっと
感知できる程度である臭気強度２の程度であった。

これを流水中に置き、抗菌剤の残存量、抗菌剤の効果及
び抗菌剤の保持状態を試験すると、第４゜５図に示すよ
うな結果が得られた。

図中破線で示すものは、アルミニウム製熱交換器であっ
てクロメート被膜を形成したものにＴＢＺとＰＣＭＸと
を抗菌処理した従来品であり、実線が本発明に係るもの
である。

第４図のものは、１８℃の水道水中にコア部分を浸漬し
た場合の抗菌剤の残存量を試験した結果であり、２〜４
時間経過した場合の本発明のものは抗菌剤の残存量が２
０〜４０ｍｇ／ｍ２あるにも拘らず、従来品は殆んど０
であり、また、本発明のものは７２時間経過しても抗菌
剤の残存量が１０ｍｇ／ｍ２もあることが判明した。

また、第４図の上部に示すものは、防かびの評価を示し
たもので、これは、流水試験を行なったもので防かび試
験を行い、かびの発育情況を評価したものである。

この結果からも明らかなように、本発明のものはかびの
発育が殆んどＯであるにも拘らず、従来品は評価が２点
であり、抗菌効果が薄れていることが分る。

ここにおいて、防かび評価「０」とは、サンプルにおい
てかびの発生した部分が無いことを意味し、同評価「２
」とはサンプルにおいてかびが発生した部分がサンプル
の全面積に対し１０〜３０％であることをいう。

因みに、防かび評価「１」とは前記値が０〜１０％、同
評価「３」とは前記値が３０〜６０％、同評価「４」と
は前記値が６０％以上の場合をいう。

さらに第５図に示すものは、実車走行時の抗菌剤の保持
状態の試験を示すもので、前記コア部分を実際のクーリ
ングユニット内に組込み実車走行したものである。これ
によれば、本発明のものは５日間の実車走行後であって
も２２０■／台という抗菌剤の付着量であるにも拘らず
、従来品は保持状層が悪く、５日間の実車走行後には、
１０■／台という抗菌剤の付着量となっていることが分
る。

［発明の効果］ 以上述べたように、第１の発明では、熱交換器の表面に
抗菌剤を分散してなる珪素系被膜を形成したので、この
被膜自体により、水濡れ性が向上することになる。また
、熱交換器の母材にクロメート被膜を形成した上に珪素
系被膜を形成すると、両波膜間の結合が強くなり、表面
処理層の耐久性が向上する。さらに、珪素系被膜が、ア
ルカリ珪酸塩より形成されたアルカリ−珪酸系被膜であ
れば、表面環境のｌ）Ｈは高くなり、これによっても微
生物の繁殖を抑制できる。しかも、このアルカリ成分は
、熱交換器の使用中に付着する油分などと鹸化し、これ
を流出することになり、表面の自浄作用が促進され、親
水効果が長く持続される。

第２の発明では、熱交換器を製造するに当り、抗菌剤を
分散配合してなる珪酸ないしは珪酸塩の溶液中にドブ漬
けし、加熱乾燥する方法としたので、加熱乾燥温度を低
減でき、抗菌剤の選択範囲が拡がり、製造面から抗菌効
果を一層向上させることができる。

第３の発明では、低沸点の溶剤に、ＴＢＺ及びＰＣＭＸ
という抗菌剤と珪酸ないしは珪酸塩を入れて表面処理剤
としたので、有機高分子樹脂を溶解させるような高価な
溶剤を使用する必要もなく、安価となり、コスト的に有
利となる。

第４の発明では、飛水防止ネットの表面に、抗菌剤が分
散された珪素系被膜を形成したので、熱交換器全体とし
ての抗菌性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熱交換器の要部を示す拡大断面
図、第２図は、被膜旦と接触角との関係を示すグラフ、
第３図は、自動車用空気調和装置のクーリングユニット
に組込まれるエバポレータの斜視図、第４．５図は本発
明の実験結果を示すグラフ、第６図は従来の熱交換器の
要部を示す拡大断面図である。 １・・・母材、　　　　　　４・・・抗菌剤、７・・・
飛水防止ネット、　Ｈ・・・珪素系被膜。 特許出願人　日本ラヂヱーター株式会社代理人　弁理士
　　　八１）幹雄（ほか１名）第１図 第６図 第２図 第５図 ＋　　　　　　５　１０　　　　５０１００　　３６０
（日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱交換器の表面に、抗菌剤が分散された珪素系被
   膜を形成したことを特徴とする熱交換器。（２）熱交換
   器のコア部分を、抗菌剤を分散配合してなる珪酸ないし
   は珪酸塩の溶液中に浸漬する工程と、前記コア部分を加
   熱乾燥する工程とを有する熱交換器の製造方法。 （３）抗菌剤としてのＴＢＺを０〜１ｇ，ＰＣＭＸを０
   ．１〜１０ｇ、珪酸ないしは珪酸塩を５０〜２００ｇを
   低沸点の溶剤にて１１とした表面処理剤。 （４）飛水防止ネットを有する熱交換器において、前記
   飛水防止ネットの表面に、抗菌剤が分散された珪素系被
   膜を形成したことを特徴とする熱交換器。