JPH06307792A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

熱交換器およびその製造方法

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JPH06307792A
JPH06307792A JP5099120A JP9912093A JPH06307792A JP H06307792 A JPH06307792 A JP H06307792A JP 5099120 A JP5099120 A JP 5099120A JP 9912093 A JP9912093 A JP 9912093A JP H06307792 A JPH06307792 A JP H06307792A
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JP
Japan
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group
heat exchanger
heat transfer
fluorocarbon
transfer surface
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Pending
Application number
JP5099120A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Mogi
仁 茂木
Shoichi Yokoyama
昭一 横山
Sanemori Soga
眞守 曽我
Shinji Ozaki
伸司 尾崎
Kazufumi Ogawa
一文 小川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、熱交換器の空気側伝熱面の表面を
一様に撥水性にし、この熱交換器の表面での着霜現象を
長期にわたって抑制することを目的とするものである。 【構成】 熱交換器の空気側伝熱面の表面に、フロロカ
ーボン系ポリマー層4を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機や冷蔵庫、
ショーケース等に用いる熱交換器の空気側伝熱面の被膜
とその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、ヒートポンプ式空気調和
機を暖房運転したとき、外気温が低くなると、室外側に
用いられる熱交換器の空気との間で熱交換する伝熱面で
ある空気側伝熱面の表面に、霜が付着成長し、暖房能力
を低下させるので、霜を取り除くため、しばしば除霜運
転をしなければならず、暖房快適感の低下やエネルギー
効率の低下を招くという問題があった。
【0003】熱交換器の空気側伝熱面の表面を撥水性に
することにより、着霜現象を抑制することができるの
で、熱交換器の空気側伝熱面の表面にポリ4フッ化エチ
レン等のフロロカーボン系微粉末をエタノール等に懸濁
させた塗料を塗布し乾燥後、400℃程度で1時間程度
ベーキングを行ない、フロロカーボン系ポリマーを焼き
付ける方法が用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱交換
器の空気側伝熱面の表面にフロロカーボン系ポリマーを
焼き付ける従来の方法では、被膜形成は容易であるが、
空気側伝熱面とポリマーとは単にアンカー効果でのみ接
着されているに過ぎないため、密着強度に限界があり、
撥水性の効果が長期にわたっては得られず、またピンホ
ールが発生し易いため表面全体に一様で充分な撥水性を
得ることができないという課題を有していた。
【0005】本発明は、上記従来例の課題を解決するも
ので、熱交換器の空気側伝熱面の表面を一様に撥水性に
し、かつ密着強度が高い被膜を得るもので、この熱交換
器の表面での着霜現象を抑制することを目的とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、空気側伝熱面の表面に、フロロカーボン基
およびクロロシラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒
を塗布し、加熱ベーキングさせるもの、またはフロロカ
ーボン基およびアルコキシシラン基を含む物質を混ぜた
溶媒を塗布し、加熱ベーキングさせるものである。
【0007】また、熱交換器の空気側伝熱面の表面に、
予めサブミクロンないしミクロンオーダーの凹凸を形成
しておくことにより、撥水性をさらに向上させることが
できる。
【0008】
【作用】本発明は、熱交換器の空気側伝熱面の表面全体
に、フロロカーボン基およびクロロシラン基を含む物質
を混ぜた非水系の溶媒を塗布し、加熱ベーキングするこ
とにより、あるいはフロロカーボン基およびアルコキシ
シラン基を含む物質を混ぜた溶媒を塗布し、加熱ベーキ
ングすることにより、熱交換器の空気側伝熱面の表面全
体を一様に優れた撥水性にすることができる。また、こ
の被膜は密着強度が高いので、熱交換器の空気側伝熱面
の表面での着霜現象を長期にわたって抑制することがで
きる。
【0009】
【実施例】以下に本発明の熱交換器およびその製造方法
について、ヒートポンプ式空気調和機に一般に使用され
るフィン付熱交換器を用い、図面とともに説明する。
【0010】始めに、第1の実施例について説明する。
まず、ヒートポンプ式空気調和機に一般に使用されるフ
ィン付熱交換器を用意し(図1)、有機溶媒で洗浄した
後、空気と熱交換する伝熱面である空気側伝熱面の表面
に、フロロカーボン基およびクロロシラン基を含む物質
を混ぜた非水系の溶媒(例えば、CF3−(CF2n
R−SiXpCl3-p(nは0または整数、Rはアルキル
基やC=C、C≡Cまたはシリコンや酸素原子を含む置
換基、XはHまたはアルキル基などの置換基、pは0ま
たは1または2)を数%の濃度でノルマルヘキサデカン
90%、クロロホルム10%の溶媒に溶解したもの)を
塗布し、水分を含む雰囲気中で200℃30分程度ベー
キングを行なうと、空気側伝熱面の表面は−OH基が露
出しているため、フッ素を含むクロロシラン系界面活性
剤のクロロシリル基と−OH基が脱塩酸反応して表面
に、
【0011】
【化1】
【0012】の結合が生成され、図2に示すようにフッ
素を含むシロキサンフロロカーボン系コーティング膜4
がフィン付熱交換器の伝熱フィン1の表面と化学結合し
た状態で形成できる。
【0013】例えば、CF3CH2O(CH215SiC
3を用い、数%程度の濃度で溶かした80%n−ヘキ
サデカン、12%四塩化炭素、8%クロロホルム溶液を
調整し、フィン付熱交換器の伝熱フィン1の表面に塗布
し、水分を含む雰囲気中で200℃30分程度ベーキン
グを行なうと、
【0014】
【化2】
【0015】の結合が生成され、1〜5ミクロンの厚さ
のフロロカーボン系コーティング膜4が形成できる(図
2)。なお、この単分子膜は碁盤目試験を行なっても殆
ど剥離することがない。
【0016】このときまた、フロロカーボン基およびク
ロロシラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒中に前記
物質の架橋剤としてSiXsCl4-s(XはHまたはアル
キル基などの置換基、sは0または1または2)を添加
(例えば、SiCl4を3重量%)しておけば、
【0017】
【化3】
【0018】の結合が、
【0019】
【化4】
【0020】の結合を介して3次元的に架橋されて、S
iCl4を添加していない場合に比べ約2倍の硬度フロ
ロカーボン系コーティング膜が形成できる。
【0021】次に、第2の実施例について説明する。第
1の実施例と同様に、フィン付熱交換器を用意し(図
1)、有機溶媒で洗浄した後、フロロカーボン基および
アルコキシシラン基を含む物質を混ぜたアルコール溶媒
(例えば、CF3−(CF2n−R−SiYq(OA)
3-q(nは0または整数、Rはアルキル基やC=C、C
≡Cまたはシリコンや酸素原子を含む置換基、YはHま
たはアルキル基などの置換基、OAはアルコキシ基(た
だし、AはHまたはアルキル基)、qは0または1また
は2)を数%の濃度でメタノールに溶解したもの)を塗
布し、200℃30分程度ベーキングを行なうと、空気
側伝熱面の表面は−OH基が露出しているため、フッ素
を含むアルコキシシラン系界面活性剤のアルコキシ基と
−OH基が脱アルコール反応して表面に
【0022】
【化5】
【0023】の結合が生成され、図3に示すようにフッ
素を含むシロキサンフロロカーボン系コーティング膜4
がフィン付熱交換器の伝熱フィン1の表面と化学結合し
た状態で形成できる。
【0024】例えば、CF3CH2O(CH215Si
(OCH33を用い、10%程度の濃度で溶かしたエタ
ノール溶液を調整し、フィン付熱交換器の伝熱フィン1
の表面に塗布し、200℃30分程度ベーキングを行な
うと、
【0025】
【化6】
【0026】の結合が生成され、1〜5ミクロンの厚さ
のフロロカーボン系コーティング膜4が形成できる(図
3)。なお、この単分子膜は碁盤目試験を行なっても殆
ど剥離することがない。
【0027】このときまた、フロロカーボン基およびア
ルコキシシラン基を含む物質を混ぜた溶媒中に前記物質
の架橋剤としてSiYt(OA)4-t(Yはアルキル基な
どの置換基、OAはアルコキシ基(ただし、AはHまた
はアルキル基)、tは0または1または2)を添加(例
えば、Si(OCH34を5重量%、あるいは、Si
(OC374を10重量%)しておけば、
【0028】
【化7】
【0029】の結合が、
【0030】
【化8】
【0031】の結合を介して3次元的に架橋されて、S
i(OCH34を添加する場合には約2〜2.5倍の硬
度のフロロカーボン系コーティング膜が、あるいは、S
i(OC374を添加する場合には約4倍の硬度のフ
ロロカーボン系コーティング膜が、形成できる。
【0032】また、同様のコーティングをフロロカーボ
ン系ポリマー(ポリ4フッ化エチレン)の微粒子をさら
に20%分散添加したフロロカーボン基およびアルコキ
シシラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒を用いて行
なった場合、硬度は従来程度であるが、密着強度が従来
より極めて高く、撥水性の優れたフロロカーボン系コー
ティング層が形成できる。
【0033】さらに、上記実施例では、試薬として、C
3CH2O(CH215Si(OCH33を用いたが、
アルキル鎖部分にC=C基やC≡C基を付加したり組み
込んでおけば、塗膜形成後、5メガラド程度の電子線照
射で架橋できるのでさらに10倍程度の硬度の塗膜も容
易に得られる。また、フロロカーボン系界面活性剤とし
て上記のもの以外にも、CF3(CF27(CH22
i(OC253、CF 3(CH2CH22Si(CH3
2(CH215Si(OCH33、F(CH24(C
22Si(CH32(CH29Si(OCH33、C
3COO(CH2 15Si(OC253などが利用で
きる。
【0034】またさらに、上記2つの実施例のいずれの
場合も、予め熱交換器の空気側伝熱面の表面にサブミク
ロンないしミクロンオーダーの凹凸を作成しておけば、
さらに撥水性を向上させることができる。このように、
予め熱交換器の空気側伝熱面の表面にサブミクロンない
しミクロンオーダーの凹凸を形成した後、第1または第
2の実施例のようにフロロカーボン系コーティング膜を
形成する場合、水に対する接触角はおよそ130〜14
0度である。
【0035】なお、熱交換器の空気側伝熱面の表面のサ
ブミクロンないしミクロンオーダーの凹凸は、直径が1
〜20μm(好ましくは10μm程度)のシリカ微粒子
およびシリケートグラス(例えば、旭硝子(株)のミク
ロシェヤアーゲルDF10−60Aまたは120A等)
およびシリケートグラス(例えば、信越化学工業(株)
のハードコーティング剤KP−1100Aまたは110
0Bや東京応化工業(株)のSi−80000等)を
1:1程度の濃度で混合しキャスト法で熱交換器の空気
側伝熱面の表面に塗布した後、500℃で30分ベーキ
ングしたりプラズマアッシング(300W20分程度)
することによりミクロンオーダー(1〜20μm)の凹
凸のあるガラス被膜を作成する方法または、サンドブラ
スト法や電解エッチング法やフッ酸を用いた化学エッチ
ング法を用いて熱交換器の空気側伝熱面の表面に、サブ
ミクロンオーダー(0.1〜1.0μm)の粗面処理を
施す方法または、サンドペーパーによるラビング法を用
いた粗面処理方法等により、形成することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明は、以上述べてきたように、空気
側伝熱面の表面に、フロロカーボン基およびクロロシラ
ン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒を塗布し、加熱ベ
ーキングさせてフロロカーボン系コーティング膜を形成
するもの、またはフロロカーボン基およびアルコキシシ
ラン基を含む物質を混ぜた溶媒を塗布し、加熱ベーキン
グさせてフロロカーボン系コーティング膜を形成するも
の、あるいはさらに、熱交換器の空気側伝熱面の表面
に、フロロカーボン系コーティング膜を形成する前に、
サブミクロンないしミクロンオーダーの凹凸を形成して
おくもので、熱交換器の空気側伝熱面の表面を一様に撥
水性にし、また、この被膜の高い密着強度により、熱交
換器の空気側伝熱面の表面での着霜現象を従来に比べて
約3倍の長期にわたって抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なフィン付熱交換器の斜視図
【図2】本発明の第1の実施例における熱交換器の空気
側伝熱面の表面を分子レベルまで拡大した断面概念図
【図3】本発明の第2の実施例における熱交換器の空気
側伝熱面の表面を分子レベルまで拡大した断面概念図
【符号の説明】
4 フロロカーボン系コーティング膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 伸司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小川 一文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気側伝熱面の表面に、フロロカーボン基
    およびクロロシラン基を含む物質が重合してなるポリマ
    ー層またはフロロカーボン基およびアルコキシシラン基
    を含む物質が重合してなるポリマー層を形成した熱交換
    器。
  2. 【請求項2】空気側伝熱面の表面に予めサブミクロンな
    いしミクロンオーダーの凹凸を形成した、請求項1記載
    の熱交換器。
  3. 【請求項3】空気側伝熱面の表面に、フロロカーボン基
    およびクロロシラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒
    を塗布し、加熱ベーキングする工程、または、フロロカ
    ーボン基およびアルコキシシラン基を含む物質を混ぜた
    溶媒を塗布し、加熱ベーキングする工程を含む熱交換器
    の製造方法。
  4. 【請求項4】熱交換器の空気側伝熱面の表面に予めサブ
    ミクロンないしミクロンオーダーの凹凸を形成する工程
    を含む、請求項3記載の熱交換器の製造方法。
  5. 【請求項5】フロロカーボン基およびクロロシラン基を
    含む物質として、CF 3−(CF2n−R−SiXpCl
    3-p(nは0または整数、Rはアルキル基やC=C、C
    ≡Cまたはシリコンや酸素原子を含む置換基、XはHま
    たはアルキル基などの置換基、pは0または1または
    2)を用いる請求項1または2記載の熱交換器および請
    求項3または4記載の熱交換器の製造方法。
  6. 【請求項6】フロロカーボン基およびアルコキシシラン
    基を含む物質として、CF3−(CF2n−R−SiYq
    (OA)3-q(nは0または整数、Rはアルキル基やC
    =C、C≡Cまたはシリコンや酸素原子を含む置換基、
    YはHまたはアルキル基などの置換基、OAはアルコキ
    シ基(ただし、AはHまたはアルキル基)、qは0また
    は1または2)を用いる請求項1または2記載の熱交換
    器および請求項3または4記載の熱交換器の製造方法。
  7. 【請求項7】空気側伝熱面の表面にサブミクロンないし
    ミクロンオーダーの凹凸を形成する工程に、微粒子およ
    びシリケートグラスを混合し塗布した後、加熱ベーキン
    グする方法、電解エッチング法、化学エッチング法、サ
    ンドブラスト法、またはラビング法を用いる請求項4記
    載の熱交換器の製造方法。
  8. 【請求項8】微粒子として、金属またはガラスなどのセ
    ラミックスを用いる請求項7記載の熱交換器の製造方
    法。
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