(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろう付け部を有するアルミニウム材で形成された熱交換器の化成皮膜形成の前処理用の酸性洗浄剤であって、
鉄の金属塩と、硝酸および硫酸と、を含有する酸性水溶液であり、
硫酸：硝酸の質量比が、２５：７５〜７５：２５の範囲内であることを特徴とする熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項２】
セリウムの金属塩をさらに含有する請求項１記載の熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項３】
前記金属塩が硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩酸塩のいずれかである請求項１または２記載の熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項４】
前記金属塩が０．０１〜５質量％含まれる請求項１〜３のいずれか１項記載の熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項５】
硫酸：硝酸の質量比が、５：１０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項６】
熱交換器がカーエバポレータである請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換器の酸性洗浄剤。
【請求項７】
鉄の金属塩を０．０１〜５質量％と、硝酸および硫酸と、を含有し、硫酸：硝酸の質量比が、２５：７５〜７５：２５の範囲内である水溶液からなる酸性洗浄剤を、１０〜７０℃、３０秒〜５分の条件で、ろう付け部を有するアルミニウム材からなる熱交換器と接触させることを特徴とする熱交換器の酸洗方法。
【請求項８】
セリウムの金属塩をさらに含有する前記酸性洗浄剤を使用することを特徴とする請求項７記載の熱交換器の酸洗方法。
【請求項９】
前記金属塩として、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩酸塩のいずれかを使用する請求項７または８記載の熱交換器の酸洗方法。
【請求項１０】
前記酸性洗浄剤における硫酸：硝酸の質量比が、５：１０であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の熱交換器の酸洗方法。
【請求項１１】
熱交換器がカーエバポレータである請求項７〜１０のいずれか１項記載の熱交換器の酸洗方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の酸洗方法に続けて、化成皮膜を形成し、さらにその表面に親水性塗膜を形成することを特徴とする熱交換器の処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法で製造されたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器のフィンやチューブ等の複雑な構造物を清浄化し、良好な化成皮膜を形成することのできる熱交換器の化成皮膜用酸性洗浄剤、熱交換器の酸洗方法、この酸洗方法を含む熱交換器の処理方法、およびこの処理方法によって形成された熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエバポレータ、ルームコンディショナー等の熱交換器部分は、熱交換を行うためのアルミニウムフィンが狭い間隔で保持され、さらに、これらのフィンに冷媒を供給するためのアルミニウムチューブが入り組んで配置された複雑な構造となっている。チューブやフィンの組み立てはろう付けが採用されることが多い。ろう付けに使用されるろう材としてはアルミニウム−けい素合金、アルミニウム−けい素−マグネシウム合金等があり、これらはブレージング材と呼ばれることもある。
【０００３】
上記ろう材が原因で発生するアルミニウム−シリコン合金等の偏析物は、化成処理剤で処理してもその表面に良好な化成皮膜を形成することは困難である。したがって、アルミニウム材上に強固な化成皮膜を形成するには、このような偏析物を除去する必要がある。このとき、アルミニウムの酸化物層が形成されたり、ろう材であるアルミニウム−シリコン合金等の偏析物が金属表面に付着してしまう。
【０００４】
従来の酸やアルカリ、あるいは界面活性剤による洗浄では酸化物の除去は行えるものの、上記偏析物を十分に除去することが困難であった。そして残留した偏析物上には化成皮膜が形成されにくいため、耐食性が不足し、フィンやチューブにアルミニウム酸化物である白錆が発生して熱交換器の劣化の原因となっていた。また白錆が水を吸い、この水分中に留まったカビが繁殖し、それが送風ファンによって建物内や自動車内に撒き散らされて悪臭の原因となっていた。
【０００５】
上記問題を解決するため、たとえば特開平１１−１３１２５４号公報では、化学エッチング処理を硫酸、フッ化水素酸、硝酸、およびリン酸から選ばれた少なくとも１種を含む酸性水溶液によって行っている。しかし、この処理方法では、アルミニウムフィン等の洗浄が十分でなく、その後の化成処理および親水化処理を行ったカーエバポレータは、長時間の塩水噴霧試験ではやはり白錆が発生しやすいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム製熱交換器の耐食性は、このアルミニウムフィンやチューブに対して、化成皮膜を強固にかつ均一に形成することができれば大幅に改善され得る。そのためには、化成処理の前処理段階でアルミニウム表面の偏析物を除去して十分に清浄化する必要がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、アルミニウム製熱交換器のフィンやチューブ表面に存在するろう材を原因とする偏析物を除去して清浄化し、良好な化成皮膜を形成することのできる、熱交換器の化成皮膜用酸性洗浄剤、熱交換器の酸洗方法、この酸洗方法を含む熱交換器の処理方法、およびこの処理方法によって形成された熱交換器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器の化成皮膜用酸性洗浄剤は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、およびセリウムから選ばれる金属塩および／または金属酸塩を少なくとも１種と、硝酸および／または硫酸とを含有する酸性水溶液とした。
【０００９】
また、本発明の熱交換器の酸洗方法は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、およびセリウムから選ばれる金属塩および／または金属酸塩の少なくとも１種を０．０１〜５質量％と、硝酸および／または硫酸と、を含有する水溶液からなる酸性洗浄剤を、１０〜７０℃、３０秒〜５分の条件で、熱交換器を構成するアルミニウム材と接触させるものである。
【００１０】
上記金属塩中の金属としては、鉄およびセリウムの両者を含有した場合に最も良好な耐食性を得られるが、それ以外であっても、上記各金属の少なくとも１種を含有させれば、従来にない耐食性を発現することができる。また、金属塩の例としては硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩酸塩、金属酸塩の例としてはモリブデン酸塩が挙げられる。さらに金属塩および／または金属酸塩は、酸性洗浄剤中に０．０１〜５質量％添加することが好ましい。なお、熱交換器の具体例としては、アルミニウム材料で形成されたカーエバポレータが挙げられ、中でもろう付け部を有するカーエバポレータの酸洗に好適である。
【００１１】
また本発明の熱交換器の処理方法は、上記酸洗に続けて化成皮膜を形成し、さらにその表面に親水性塗膜を形成するものであり、本発明の熱交換器はこの処理方法によって製造されるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に述べる。
本発明の酸性洗浄剤および、この洗浄剤を使用した酸洗方法は、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム材からなる熱交換器に適用する。酸性洗浄剤は、硝酸、硫酸、またはこれらの併用による酸性水溶液であり、ここへ鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、およびセリウムから選ばれる金属塩および／または金属酸塩を少なくとも１種添加したものである。金属塩の例としては、硫酸鉄（硫酸第一鉄および硫酸第二鉄のどちらも含む。以下同様）、硫酸鉄アンモニウム、硫酸鉄カリウム、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸コバルトアンモニウム、硫酸セリウム、硫酸セリウムアンモニウム、硝酸鉄、硝酸コバルト、硝酸ニッケル、硝酸セリウム、酢酸鉄、酢酸ニッケル、酢酸コバルト、酢酸セリウム、塩化鉄、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化モリブデン、塩化セリウムが挙げられる。また、金属酸塩の例としてはモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸ナトリウムが挙げられる。これら化合物のうち、硫酸鉄と硫酸セリウムのように、鉄塩とセリウム塩との併用が特に効果的である。
【００１３】
上記金属塩および／または金属酸塩は水溶液中に０．０１〜５質量％添加することが好ましいが、さらに好ましくは０．１〜１質量％である。金属塩および／または金属酸塩が０．０１質量％未満では偏析物を酸洗する効果が十分に発揮されないことがあり、また、５質量％を超えると酸洗後の水洗工程に負荷が掛かることがあるため経済的でない。一方、硫酸および／または硝酸の量については、酸性洗浄剤のｐＨが２以下となる量を使用すればよいが、両者を併用することが好ましく、とくに硫酸：硝酸の質量比が２５：７５〜７５：２５の範囲であれば洗浄力を一層高めることができる。
【００１４】
本発明の熱交換器の洗浄方法は、上記組成の酸性洗浄剤をアルミニウム材表面にスプレーするか、または酸性洗浄剤を入れた酸洗浴中へアルミニウム材を浸漬するものである。このときの酸性洗浄剤の液温は１０〜７０℃、接触時間は３０秒〜５分が好ましい。液温が１０℃未満または接触時間が３０秒未満では偏析物等の除去が不十分となることがあり、７０℃を超えたり５分を超えるとアルミニウム材のエッチングが過多となることがある。
【００１５】
酸洗後のアルミニウム材は水洗し水洗後に化成処理を行う。ここで使用する化成処理剤としては従来公知のものを使用することができ、例えばクロム酸クロメート、りん酸クロメート等のクロメート系化成処理剤、ジルコニウム塩、チタニウム塩、けい素塩、ホウ素塩あるいは過マンガン酸塩およびこれらのフッ化物、またはこれらとりん酸、マンガン酸、過マンガン酸、バナジン酸、タングステン酸、モリブデン酸とからなるクロムフリーの化成処理剤が挙げられる。化成皮膜を形成させた後に再度水洗を行い、その後に親水性塗膜を形成した後乾燥する。親水性塗膜を形成する親水性塗料の例としては、カルボキシメチルセルロース、そのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキサイド等の親水性ポリマーまたはモノマーを主成分とするものを挙げることができ、また、親水性皮膜の性能を上げるためにジルコニウム化合物等の添加物を使用することも好ましい。
【００１６】
このようにして処理されたカーエバポレータは、薄いフィンやチューブが狭い間隔で保持された複雑な形態であるにもかかわらず、偏析物が十分に除去されて化成皮膜がアルミニウム材上に強固に形成され、この上に親水性塗膜も十分に密着して形成されている。したがって、熱交換器の耐食性は従来になく高いものとなり、長時間使用しても白錆はほとんど発生しない。
【００１７】
【実施例】
次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００１８】
実施例１
硝酸１０質量％、硫酸５質量％となるように水に硝酸および硫酸を溶解し、さらに硫酸モリブデンを１質量％となるように加えて酸性洗浄液を調製した。次に、この酸性洗浄液を６５℃に温めた浴中に、カーエバポレータを４分間浸漬し、引き上げた後に水道水で十分に洗浄した。さらに、このカーエバポレータをジルコニウム系の化成処理剤を６５℃に温めた浴中に同じく４分間浸漬し、その後水道水で十分に洗浄した。次に、このカーエバポレータをポリビニルアルコール系親水性塗料（「サーフアルコート８６０Ｒ」、日本ペイント社製）に浸漬した後、到達温度１８０℃で５分間加熱乾燥して親水性塗膜を被覆したカーエバポレータを完成した。
【００１９】
上記カーエバポレータの耐食性に関する評価を、ＪＩＳ  Z  ２３７１に基づく、５％塩水噴霧試験（２４０時間）で行い、白錆発生率を調べた。酸性洗浄剤の組成および耐食性試験の結果を表１に示す。なお白錆発生率は、カーエバポレータ外面の白錆発生割合を、目視で概算したものである。
【００２０】
実施例２〜９
金属塩の種類、あるいは添加量を変えた以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。酸性洗浄剤の組成および耐食性試験の結果を表１に示す。
【００２１】
比較例１
金属塩を加えなかった以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。この結果を表１に示す。
【００２２】
比較例２
金属塩に代えて弗酸を０．５部加えた以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。この結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004334709.tif 000002
【００２４】
表１の結果から明らかなように、本実施例の酸性洗浄剤を使用すると、２４０時間塩水噴霧後の白錆発生率を１０％迄に押さえることができ，硫酸第二鉄を添加したものは白錆発生率が５％、硫酸第二鉄と硫酸第二セリウムを併用したものはわずか３％と、非常に優秀な耐食性を示した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の熱交換器用酸性洗浄剤は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、およびセリウムから選ばれる金属塩および／または金属酸塩を少なくとも１種含有するため、薄いフィンが狭い間隔で保持された複雑な形態である熱交換器であっても、ろう材からの偏析物を十分に除去することができる。したがって、化成皮膜がアルミニウム地に強固に形成され、白錆の発生を有効に防止することができる。また金属として鉄およびセリウムを併用した場合は、白錆発生率をさらに低下させることができる。
【００２６】
本発明の熱交換器は上記酸性洗浄剤を使用して酸洗し、その後化成皮膜および親水性塗膜を形成しているため、白錆発生が少ないことに加えて親水性塗膜の密着性も高い。