(57)【要約】【課題】フィンに付着する水滴を低減するとともに、疎水性の汚れと親水性の汚れとの両方の付着を抑制するフィンを有する熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、フィン１１と、フィン１１と接続された伝熱管１２とを備えている。フィン１１は、基材と、基材上に形成された混合膜とを含んでいる。この混合膜は、疎水性の粒子（疎水部分）を有する親水性の膜（親水部分）である。【選択図】図４
2009229040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンと、
前記フィンに接続された伝熱管とを備え、
前記フィンは、基材と、前記基材上に形成された混合膜とを含み、
前記混合膜は、疎水性の粒子を有する親水性の膜である、熱交換器。
【請求項２】
前記混合膜は、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子とを含み、
前記シリカ粒子は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有し、
前記フッ素樹脂粒子は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の平均粒径を有し、
前記シリカ粒子に対する前記フッ素樹脂粒子の質量比は、１／１０以上２以下である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィンは、前記基材と前記混合膜との間に形成された耐食性皮膜をさらに含む、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
フィンを構成する基材と伝熱管とを接続する工程と、
前記基材上に、疎水性の粒子を有する親水性の混合膜を形成する工程とを備え、
前記混合膜を形成する工程は、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子と水とを含む水系コーティング組成物を形成する工程と、前記水系コーティング組成物を乾燥する工程とを有し、
前記水系コーティング組成物において、前記シリカ粒子は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有し、前記フッ素樹脂粒子は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の平均粒径を有し、前記シリカ粒子に対する前記フッ素樹脂粒子の比は、１／１０以上２以下である、熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記混合膜を形成する工程の後に、前記フィンの風上の端面を前記水系コーティング組成物に部分浸漬して、前記端面に前記混合膜を形成する工程をさらに備えた、請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器および熱交換器の製造方法に関し、たとえば空気調和機などに使用される熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機などの熱交換器は、多数枚のフィンと、伝熱管とを有している。フィンは、所定のピッチで互いに平行に配列されている。伝熱管は、この多数枚のフィンを貫通してこのフィンと一体になるように形成されている。伝熱管の内部に冷媒が流動することで、たとえばフィンが冷却される。冷却されたフィンの間に空気を送ることにより、この空気が冷却される。このとき、冷却された空気中の水分が凝縮して液化すると、水滴がフィンの表面に付着する。フィンの表面上の水滴が多くなると、通風抵抗が大きくなるという問題があった。また、フィンの表面上に水滴が付着すると、フィンに着霜するような条件下においては、フィンに付着した霜により、通風抵抗が大きくなるという問題があった。
【０００３】
フィンに付着した水滴を速やかに滑落させることを目的として、フィンの表面に膜が形成されている。このようなフィンとして、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金材素材と、耐食性皮膜と、水ガラス皮膜と、撥水性皮膜とを有するアルミニウムまたはアルミニウム合金材が知られている（たとえば特許文献１）。素材は、平均粗さが０．２μｍ以上の表面粗さを有している。耐食性皮膜は、素材上に形成され、水ガラス、クロム酸クロメートおよびリン酸クロメートからなる群より選択される。水ガラス皮膜は、耐食性皮膜上に形成され、１００ｍｇ／ｍ2以上の厚さで、微細凹凸を有している。撥水性皮膜は、水ガラス皮膜上に形成され、０．１〜２０ｍｇ／ｄｍ2の厚さで、フッ素系およびシリコーン系の少なくとも一方からなる。
【０００４】
また、着霜時にフィンの目詰まり時間を延長することを目的として、平板フィンの表面の風上先端部を撥水性にし、他の部分を親水性にしたフィン付熱交換機が知られている（たとえば特許文献２）。
【０００５】
また、着霜量を低減することを目的として、フィンに親水性処理あるいは滑水性および撥水性処理後、空気流の流通方向上流側のフィン端面に、親水性ならびに撥水性を有する表面処理を施す手法が知られている（たとえば特許文献３）。
【０００６】
また、親水性の皮膜を形成することを目的として、アルミニウムおよびアルミニウム合金表面に、水溶性樹脂混合物が塗装焼付けされており、塗装焼付けられた樹脂系プレコートフィン材が知られている（たとえば特許文献４）。水溶性樹脂混合物は、セルソースポリマーとポリアルキレンオキサイド、アクリル樹脂、樹脂架橋剤、および界面活性剤を含み、かつセルロースポリマーとポリアルキレンオキサイドとの構成比が１０／１〜２／５である。
【特許文献１】特開平１１−４３７７７号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５５４９３号公報
【特許文献３】特開２００６−４６６９５号公報
【特許文献４】特開平７−１９５０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、住環境の変化で、フローリング仕様の洋間が増加し細かいホコリが舞い易い。また、キッチンやダイニングと一体になったリビングルームが増えている。このため、熱交換器を空気調和機に用いた場合には、空気調和機の内部にまでホコリが入りやすくなっている。また、油汚れのホコリが空気調和機の内部に付きやすくなるなど、空気調和機の内部が一層汚れやすくなっている。このため、油粒子を含む細かいホコリなどが熱交換器へ導入されることをフィルタだけで抑制することは困難である。
【０００８】
上記特許文献１および３の撥水性の皮膜は疎水（親油）性が強いので、油分などの疎水性の汚れがフィンに付着してしまう。また、特許文献４の親水性の皮膜は親水性が強いので、ホコリなどの親水性の汚れが付着してしまう。また、特許文献３の皮膜の風上先端部の撥水性の部分には疎水性の汚れが付着し、他の部分の撥水性の部分には親水性の汚れが付着してしまう。つまり、上記特許文献１〜４のフィンでは、疎水性および親水性の汚れの一方がフィンに付着しやすい状態で、滑水性および撥水性コーティング材がフィン表面に広がり撥水化することにより、露飛びが発生する問題がある。一方、フィン端面に親水性を有する表面処理を施すことにより、水による腐食抑制や水滴を広がり易くし着霜量を低減させることは可能であるが、ほこり等の親水性汚れを抑制できない問題点がある。
【０００９】
このように、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの少なくとも一方がフィンに付着すると、熱交換率が悪くなる。この結果、暖房性能および冷房性能を低下させてしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、フィンに付着する水が水滴として残留することを防止するとともに、疎水性の汚れと親水性の汚れとの両方の付着を抑制するフィンを有する熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の熱交換器は、フィンと、このフィンに接続された伝熱管とを備えている。フィンは、基材と、基材上に形成された混合膜とを含んでいる。混合膜は、疎水性の粒子を有する親水性の膜である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の熱交換器によれば、疎水性の粒子を有する親水性の膜である混合膜がフィンの表面に形成されている。この混合膜は、親水性の部分と疎水性の部分とが混在している。このため、フィンの表面には、親水性および疎水性のいずれか一方を示す安定した部分が形成されることを抑制できる。これにより、親水性の汚れが付着しやすい状態の親水性の部分、および、疎水性の汚れが付着しやすい状態の疎水性の部分がフィンの表面に存在することを抑制することができる。したがって、フィンの表面は、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの両方が付着しにくい状態である。その結果、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの両方がフィンに付着することを抑制することができる。
【００１３】
また、混合膜は疎水性の粒子を有する親水性の膜であるので、この混合膜上に水滴が付着すると、水滴を落下させる速度が高い。また、フィンの表面に付着する水が流れ易くなり、水滴として残留することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における熱交換器を備えた空気調和機の室内機を概略的に示す分解図である。最初に、図１を参照して、本実施の形態における空気調和機の主要な構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態における空気調和機は、室内機１と、室外機（図示せず）とを備えている。室内機１は、熱交換器１０と、フィルタ２と、送風ファン３と、第１および第２の筐体４、５とを含んでいる。第１の筐体４の内部には、フィルタ２、熱交換器１０、送風ファン３が収容されている。フィルタ２は、吸引した室内の空気中に含まれるホコリなどを除塵するために設けられている。熱交換器１０は、フィルタ２の奥（風下側）に配置され、室内の空気を冷却または加熱するために設けられている。送風ファン３は、フィルタ２および熱交換器１０の奥（風下側）に設置され、吸引した室内の空気を冷却または加熱して再び室内に循環させるために設けられている。
【００１６】
図２は、本実施の形態における熱交換器を概略的に示す模式図である。図３は、本実施の形態におけるフィンを概略的に示す拡大模式図である。続いて、図２および図３を参照して、本実施の形態における熱交換器の主要な構成について説明する。
【００１７】
図２に示すように、本実施の形態における熱交換器１０は、フィン１１と、伝熱管１２とを備えている。フィン１１は、複数枚配置され、所定のピッチで互いに平行に配列されている。このフィン１１と伝熱管１２とが接続されている。伝熱管１２は、この複数枚のフィンを貫通してこのフィンと一体になるように形成されている。
【００１８】
フィン１１は、たとえば長方形の外形を有している。図３に示すように、フィン１１は、基材１１ａと、混合膜１１ｂとを含んでいる。混合膜１１ｂは、基材１１ａ上に形成され、疎水性の粒子（疎水部分１１ｂ２）を有する親水性の膜（親水部分１１ｂ１）である。すなわち、混合膜１１ｂにおいて、親水性の材料よりなる親水性の薄膜を構成する親水部分１１ｂ１に、疎水性の材料よりなる疎水部分１１ｂ２が点在されている。たとえば、混合膜１１ｂにおいて、疎水部分１１ｂ２が親水部分１１ｂ１に対してマトリクス状になっている。なお、混合膜１１ｂは、他の材料を含んでいてもよく、空隙が存在してもよい。なお、混合膜１１ｂは、他の材料を含んでいてもよく、空隙が存在してもよい。
【００１９】
混合膜１１ｂは、フィン１１の表面の全体を覆うように、かつフィン１１の最表面に形成されている。本実施の形態における混合膜１１ｂは、空気と接触する面に形成されており、混合膜１１ｂ上には他の膜は形成されていない。
【００２０】
基材１１ａは、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなっている。この基材１１ａは、たとえば長方形の外形を有し、０．５ｍｍ程度の厚みを有する平板状である。
【００２１】
混合膜１１ｂは、親水性の膜（親水部分１１ｂ１）の材料としてのシリカ粒子と、疎水性の粒子（疎水部分１１ｂ２）としてのフッ素樹脂粒子とを含んでいることが好ましい。このような混合膜１１ｂは、たとえば、シリカ粒子とフッ素樹脂とを水に混合させた水系コーティング組成物が乾燥されてなる。
【００２２】
このシリカ粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい。この範囲内の平均粒径を有するシリカ粒子を水系コーティング組成物に含有させることで、水系コーティング組成物中で平衡して溶存するシリカ粒子によるバインダーとしての効果を向上できるとともに、高強度で緻密化された混合膜１１ｂを得ることができる。シリカ粒子の平均粒径が１０ｎｍ以下の場合、混合膜１１ｂの強度を向上することができる。シリカの平均粒径が２ｎｍ以上の場合、水系コーティング組成物としての流動性を向上することにより、得られる混合膜１１ｂの特性の安定性を向上することができる。
【００２３】
フッ素樹脂粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下がより好ましい。フッ素樹脂粒子の平均粒径が５０ｎｍ以上の場合、水系コーティング組成物の安定性が向上するので、基材１１ａを安定してコーティングすることができる混合膜１１ｂが得られる。フッ素樹脂粒子の平均粒径が１００ｎｍの場合、水系コーティング組成物の安定性がより向上するので、得られる混合膜１１ｂの特性の安定性をより向上することができる。一方、フッ素樹脂粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の場合、得られる混合膜１１ｂにおいて疎水部分１１ｂ２の領域が大きくなりすぎることを抑制でき、混合膜１１ｂの凹凸が大きくなりすぎることを抑制できる。このため、所望の防汚性能の混合膜１１ｂが得られる。フッ素樹脂粒子の平均粒径が２５０ｎｍ以下の場合、所望の防汚性能を有する混合膜１１ｂがより容易に得られる。
【００２４】
ここで、上記シリカ粒子およびフッ素樹脂粒子の粒径は、光散乱法により測定される値である。またシリカ粒子の平均粒径およびフッ素樹脂粒子の平均粒径は、たとえば動的光散乱法粒子径分布解析装置として、サブミクロン粒子アナライザー  DelsaNano S（べックマン・コールター社製）を使用して、CONTIN法により粒径を測定する際に、積算値５０％の粒度である。
【００２５】
シリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の質量比（フッ素樹脂粒子／シリカ粒子）は、１／１０以上２以下が好ましく、１／４以上１／２以下がより好ましい。この範囲の比であれば、シリカ粒子に起因する親水部分１１ｂ１と、フッ素樹脂粒子に起因する疎水部分１１ｂ２とがバランスよく混在した混合膜１１ｂが、常温での乾燥により得られる。このため、この混合膜１１ｂにより、良好な防汚性能を得ることができる。質量比が２以下の場合、混合膜１１ｂが常温での乾燥だけで固化しやすい。また水系コーティング組成物を加熱して固化させても、混合膜１１ｂが白濁して基材１１ａ表面の色や風合いが損なわれることを抑制でき、かつ所望の強度を有する混合膜１１ｂが得られる。質量比が１／４以上１／２以下の場合、所望の特性を有する混合膜１１ｂが容易に得られる。一方、質量比が１／１０以上の場合、フッ素樹脂粒子を含有させることによる親水性の汚れの付着防止の効果が十分に得られ、所望の防汚性能が得られる。
【００２６】
また混合膜１１ｂは、２０ｎｍ以上１０μｍ以下の平均粒径を有する他のシリカ粒子をさらに含んでいてもよい。この範囲の平均粒径を有する他のシリカ粒子を含有させることにより、得られる混合膜１１ｂの表面に微小な凹凸を形成させることができる。このため、フィン１１の表面に水滴が付着した場合には、水滴の落下速度を高めることができる。他のシリカ粒子の粒径が２０ｎｍ以上の場合、混合膜１１ｂの表面に所望の大きさの凹凸が形成することができる。一方、他のシリカ粒子の粒径が１０μｍ以下の場合、混合膜１１ｂの表面の凹凸が大きくなりすぎることを抑制できるので、混合膜１１ｂの強度が低下することを抑制できる。
【００２７】
また、混合膜１１ｂは、基材１１ａとの密着性を向上させる観点から、界面活性剤、有機溶剤などをさらに含んでいてもよい。界面活性剤としては、たとえば各種のアニオン系またはノニオン系の界面活性剤が挙げられる。このような界面活性剤として、たとえばポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックポリマー、ポリカルボン酸型アニオン系界面活性剤などの起泡性の低い界面活性剤が、使用しやすいため好適に用いられる。有機溶剤としては、たとえばアルコール系、グリコール系、エステル系、エーテル系などの各種のものが挙げられる。
【００２８】
また、混合膜１１ｂは、カップリング剤およびシラン化合物の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。この場合には、上記の効果のほか、混合膜１１ｂの透明性を向上でき、混合膜１１ｂの強度を向上でき、さらには、混合膜１１ｂの親水性の調整ができるなどの効果が得られる。カップリング剤としては、たとえば３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどのメタクリロキシ系、メルカプト系、スルフィド系、ビニル系、ウレイド系などが挙げられる。シラン化合物としては、たとえば、トリフルオロプロピルトリメトキシラン、メチルトリクロロシランなどのハロゲン含有物、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシランなどのアルキル基含有物、1１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン化合物、メチルメトキシシロキサンなどのオリゴマーなどが挙げられる。
【００２９】
なお、界面活性剤、有機溶剤、カップリング剤、シラン化合物などの含有量は、本実施の形態の混合膜１１ｂの特性を損なわない範囲であれば特に制限されず、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。
【００３０】
図４は、本実施の形態における別の熱交換器を概略的に示す模式図である。図４に示すように、本実施の形態における熱交換器１０は、フィン１１の表面にスリット１３が形成されていてもよい。スリット１３が形成されている場合、フィン１１の表面積を増加できるので、熱交換率をさらに向上することができる。
【００３１】
なお、本発明の熱交換器１０のフィン１１は、図１に示すプレートフィンおよび図２に示すスリットフィンに特に限定されず、たとえば波状に加工されたコルゲートフィンなどであってもよい。
【００３２】
また、フィン１１において基材１１ａと混合膜１１ｂとの間に、別の膜が形成されていてもよい。別の膜として、たとえば耐食性を向上するための皮膜などが挙げられる。この場合、混合膜１１ｂを通過し基材１１ａに到達する化学物質などでフィン１１が腐食することを防止できる。このような皮膜はたとえば水ガラス、クロム酸クロメート、リン酸クロメートなどで素材表面処理して得られる皮膜である。
【００３３】
続いて、本実施の形態における熱交換器１０の製造方法について説明する。まず、基材を準備する。具体的には、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の平板などの基材１１ａを準備する。また、たとえば、基材１１ａよりも大きな形状の平板を準備して、この平板を複数枚に切断することにより基材１１ａを準備する。この基材１１ａには、伝熱管１２を通すための貫通孔を形成する。図４に示すスリット１３を有するフィン１１を形成する場合には、基材１１ａの表面にスリット１３を形成する。
【００３４】
次に、基材１１ａの表面にコロナ処理、ＵＶ処理などの前処理を行なう。混合膜を形成する前に前処理を行なうことによって、水系コーティング組成物などの混合物膜を構成する材料の濡れ性、混合膜の密着性などを向上させることができる。なお、この工程は省略されてもよい。
【００３５】
次に、基材と伝熱管１２とを接続する。具体的には、基材１１ａの貫通孔に伝熱管１２を通す。その後、伝熱管１２を拡管して、基材１１ａと伝熱管１２とを確実に接続する。
【００３６】
次に、基材１１ａ上に親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜１１ｂを形成する。すなわち、基材と伝熱管１２とが接続された状態で、混合膜１１ｂを形成する。これにより、基材１１ａのすべての表面を覆うように、混合膜１１ｂを形成することができる。
【００３７】
混合膜１１ｂを基材１１ａ上に形成する方法は、特に制限されることはなく、従来公知の方法を用いて行なうことが可能である。具体的には、スプレー塗布、浸漬などにより、基材上に混合膜を形成することができる。
【００３８】
ここで、混合膜１１ｂが、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子とを含む場合には、以下のようにして形成される。
【００３９】
まず、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子と水とを含む水系コーティング組成物を準備する。この水系コーティング組成物において、シリカ粒子は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有し、フッ素樹脂粒子は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の平均粒径を有し、シリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の質量比は、１／１０以上２以下である。
【００４０】
具体的には、シリカ粒子の分散液と、フッ素樹脂粒子の分散液とを水に混合する。ここで、シリカ粒子の分散液は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ粒子が水などの極性溶媒中に分散されたものである。シリカ粒子の分散液は、たとえば、市販のコロイダルシリカを用いることができる。このような分散液では、シリカ粒子の体積比率が、２０％以下であることが好ましい。この体積比率が２０％以下の場合、分散液の安定性を向上することができる。
【００４１】
また、フッ素樹脂粒子の分散液は、フッ素樹脂粒子が水に分散されたものを用いることが好ましい。なお、かかる分散液では、フッ素樹脂微粒子を均一に分散させるために界面活性剤などを用いてもよい。
【００４２】
また、シリカ超微粒子の分散液と、フッ素樹脂微粒子の分散液とを混合する際には、シリカ粒子が凝集するのを防止する観点から、両者の分散液のｐＨを同程度にすることが好ましい。
【００４３】
水系コーティング組成物におけるシリカ粒子の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下が好ましく、０．３質量％以上２．５質量％以下がより好ましい。この範囲内の含有量であれば、フィン１１の表面の色および風合いを損なうことなく均一で薄い混合膜１１ｂを形成することができる。シリカ粒子の含有量が０．１質量％以下の場合、後述する水系コーティング組成物を室温で乾燥できるので、混合膜１１ｂを形成しやすい。シリカ粒子の含有量が０．３質量％以上の場合、室温で混合膜１１ｂをより容易に形成できる。一方、シリカ粒子の含有量が５質量％以下の場合、混合膜１１ｂが不均一な白濁膜となることを抑制できる。このため、混合膜１１ｂにクラックが入ることにより混合膜１１ｂが基材１１ａから剥離することを抑制できる。シリカ粒子の含有量が２．５質量％以下の場合、基材１１ａから混合膜１１ｂが剥離することをより抑制することができる。
【００４４】
この水系コーティング組成物に含まれる水は、特に制限されないが、イオン交換水を用いることが好ましい。イオン交換水を用いる場合には、水系コーティング組成物に含まれる硬度成分を低減できるので、混合膜１１ｂの耐久性を向上することができる。
【００４５】
水系コーティング組成物における水の含有量は、特に制限されず、コーティング方法などにあわせて適宜調整すればよい。水系コーティング組成物における水の含有量は、たとえば、３０質量％以上９９．５質量％以下である。
【００４６】
水液コーティング組成物には、水、シリカ粒子およびフッ素樹脂粒子のみからなっていてもよく、他の材料が混合されていてもよい。他の材料として、水系コーティング組成物の安定性、塗布性、乾燥性などを調整するために、水系コーティング組成物は有機溶剤をさらに含んでいてもよい。
【００４７】
また混合膜１１ｂは、２０ｎｍ以上１０μｍ以下の平均粒径を有する他のシリカ粒子をさらに含んでいてもよい。この他のシリカ微粒子を水系コーティング組成物が含有する場合、他のシリカ微粒子の含有量は、０．０１質量％以上３質量％以下であることが好ましい。この範囲の含有量の他のシリカ粒子を含有させることにより、得られる混合膜１１ｂの表面に微小な凹凸を形成することができる。このため、フィン１１の表面に水滴が付着した場合には、水滴の落下速度を高めることができる。他のシリカ粒子の含有量が０．０１質量％以上の場合、フィン１１に付着した水滴の落下速度を高めることができる。一方、他のシリカ粒子の含有量が３質量％以下の場合、混合膜１１ｂの強度が低下してしまうことを抑制できる。
【００４８】
また、水系コーティング組成物は、濡れ性および混合膜の密着性を向上させる観点から、上述したような界面活性剤、有機溶剤、カップリング剤、シラン化合物などをさらに含んでいてもよい。界面活性剤、有機溶剤、カップリング剤、シラン化合物などの含有量は、本実施の形態の水系コーティング組成物の特性を損なわない範囲であれば特に制限されず、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。
【００４９】
このようにして製造された水系コーティング組成物を基材にコーティングする方法としては、特に制限されず、たとえばスプレー塗布、浸漬などにより、基材上に水系コーティング組成物を形成することができる。
【００５０】
次に、この水系コーティング組成物を乾燥する。乾燥する方法は、特に限定されず、常温で乾燥してもよく、８０℃程度の温度で乾燥してもよい。上述した水系コーティング組成物により混合膜を形成する場合には、シリカ粒子が乾燥のみで固化する。このため、加熱などを行なわずに、シリカ粒子およびフッ素樹脂粒子が混在した混合膜１１ｂを基材１１ａの表面に固着することが可能である。
【００５１】
なお、上述した混合膜１１ｂの形成方法は一例であり、特にこれに限定されない。たとえば親水性の材料と疎水性の材料とを樹脂、有機溶剤などに混合した組成物を基材１１ａの表面に形成することにより、混合膜１１ｂを形成してもよい。
【００５２】
また、フィン１１の風上の端面１４のみに別途部分浸漬で混合膜１１ｂをさらに形成してもよい。この工程により、端面１４に形成される混合膜１１ｂの厚みを増すことができる。また、前の混合膜１１ｂを形成する工程において端面１４の混合膜１１ｂの付着が不十分であった箇所にも十分な混合膜１１ｂを形成することができる。これにより、フィン１１の端面１４の防汚効果を増大させることが可能になる。
【００５３】
本実施の形態における熱交換器１０の製造方法は、上述した工程順に特に限定されず、たとえば以下のように行なってもよい。具体的には、まず、基材１１ａよりも大きな形状の平板を準備して、この平板の表面を覆うように、親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜１１ｂを形成する。この混合膜１１ｂが形成された平板を複数枚に切断することにより、基材１１ａと、基材１１ａ上に形成された混合膜１１ｂとを含むフィン１１を準備する。この基材１１ａに、貫通孔を形成する。
【００５４】
次に、上述したように、貫通孔に伝熱管１２を接続する。次に、親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜１１ｂをフィン１１の端面１４（切断面）に形成する。これは、準備したフィン１１の端面１４には混合膜が形成されていないためである。これにより、フィン１１の表面全体に混合膜１１ｂを形成することができる。
【００５５】
なお、フィン１１の端面１４に部分浸漬することにより端面１４に混合膜１１ｂを形成してもよく、全体浸漬で混合膜１１ｂをフィン１１の表面全体にさらに形成してもよい。この場合、スリット１３を形成する際などに仮に混合膜１１ｂが剥がれたとしても、混合膜１１ｂを全体を覆うように形成することができる。このため、防汚効果を増大させることが可能になる。
【００５６】
また、さらに別の方法として、たとえば以下のように行なってもよい。具体的には、基材１１ａと、基材１１ａ上に形成され、かつ親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜とを含むフィン１１を準備する。次に、この基材１１ａと伝熱管とを接続する。
【００５７】
続いて、本実施の形態における熱交換器１０の動作について説明する。伝熱管１２の内部には、冷媒を流動させる。この冷媒によって、伝熱管１２と接続されているフィン１１が加熱または冷却される。フィン１１の表面に矢印１５の方向から空気が送られることにより、フィン１１とこの空気とが熱交換する。これにより、この空気が加熱または冷却される。
【００５８】
なお、本実施の形態における熱交換器１０は空気調和機の室内機に用いているが、特にこれに限定されない。本発明の熱交換器は、空気調和機の室内機の他、空気調和機の室外機、廃熱回収装置、燃料気化装置などの他の用途に用いてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態における熱交換器１０は、フィン１１と、フィン１１と接続された伝熱管１２とを備えている。フィン１１は、基材１１ａと、基材１１ａ上に形成された混合膜１１ｂとを含んでいる。この混合膜１１ｂは、疎水性の粒子（疎水部分１１ｂ２）を有する親水性の膜（親水部分１１ｂ１）である。
【００６０】
また本実施の形態における熱交換器１０の製造方法は、フィン１１を構成する基材１１ａと伝熱管１２とを接続する工程と、基材１１ａ上に、疎水性の粒子（疎水部分１１ｂ２）を有する親水性の膜（親水部分１１ｂ１）である混合膜１１ｂを形成する工程とを備えている。
【００６１】
本実施の形態における熱交換器１０および熱交換器１０の製造方法によれば、疎水性の粒子（疎水部分１１ｂ２）を有する親水性の膜（親水部分１１ｂ１）である混合膜１１ｂがフィン１１の表面に形成されている。このため、この混合膜１１ｂは、親水性の部分（親水部分１１ｂ１）をベースとして、疎水性の部分（疎水部分１１ｂ２）が点在している。したがって、親水性の汚れが付着しやすい状態の親水性の部分、および、疎水性の汚れが付着しやすい状態の疎水性の部分が存在することを抑制することができる。これにより、フィン１１の表面には、親水性および疎水性のいずれか一方を示す安定した部分が形成されることを抑制できる。したがって、フィン１１の表面には、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの両方が付着しにくい状態である。その結果、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの両方がフィン１１に付着することを抑制することができる。このように、本実施の形態における熱交換器１０において、フィン１１に付着する汚れの総量を低減することができるので、フィン１１との熱交換率を向上することができる。このため、この熱交換器１０を空気調和機に用いた場合には、暖房性能および冷房性能を向上することができる。
【００６２】
また、スリット１３を含むフィン１１の表面およびフィン１１の端面１４を覆うように混合膜１１ｂを容易に形成することができる。スリット１３は、ホコリなどの親水性の汚れが付着しやすい。フィン１１の端面１４は切断面となる場合があり、基材１１ａが露出することで腐食しやすく、かつ汚れが付着しやすい。このため、フィン１１全体に混合膜１１ｂを形成することにより、フィン１１全体に付着する汚れを低減することができる。
【００６３】
このように、熱交換器１０のフィン１１に疎水性および親水性の両方の汚れが付着することを抑制できるので、この熱交換器１０を空気調和機に用いた場合、ハウスダスト、タバコのヤニなどの汚れの付着を抑制することができる。このため、従来のように、専門業者によって空気調和機を分解して掃除する頻度を低減できる。
【００６４】
また、本実施の形態の熱交換器１０によれば、親水性の膜中に疎水性の粒子が点在しているので、この混合膜１１ｂ上に水滴が付着した際には、その水滴を落下させる速度を高めることができる。また、フィン１１の表面に付着する水が流れ易くなり、水滴として残留することを防止できる。
【００６５】
また、本実施の形態における熱交換器１０の製造方法は、基材１１ａを準備する工程と、基材１１ａと伝熱管１２とを接続する工程と、基材１１ａ上に親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜１１ｂを形成する工程とを備えている。
【００６６】
これにより、伝熱管１２と接続された後に、基材１１ａに混合膜１１ｂが形成されている。スリット１３を含むフィン１１の表面およびフィン１１の端面１４を覆うように混合膜１１ｂを容易に形成することができる。スリット１３は、ホコリなどの親水性の汚れが付着しやすい。フィン１１の端面１４は切断面となる場合があり、基材１１ａが露出することで腐食しやすく、かつ汚れが付着しやすい。このため、伝熱管１２と接続された後に、基材１１ａに混合膜１１ｂを形成することにより、疎水性の汚れおよび親水性の汚れの両方がフィン１１の全体に付着することを抑制することができる。
【００６７】
上記熱交換器１０において好ましくは、混合膜１１ｂは、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子を含んでいる。シリカ粒子は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有している。フッ素樹脂粒子は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の平均粒径を有している。シリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の比は、１／３以上１以下である。
【００６８】
上記熱交換器１０の製造方法において好ましくは、混合膜１１ｂを形成する工程は、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子と水とを含む水系コーティング組成物を形成する工程と、水系コーティング組成物を乾燥する工程とを含んでいる。水系コーティング組成物において、シリカ粒子は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有し、フッ素樹脂粒子は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の平均粒径を有し、シリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の質量比は、１／１０以上２以下である。
【００６９】
これにより、この混合膜１１ｂは、親水性のシリカ粒子が存在する部分と疎水性のフッ素樹脂が存在する部分とがサブミクロンレベルで分布している。シリカ粒子が存在する部分では、親水性であるシリカ超微粒子が積層して形成されている。そして、フッ素樹脂粒子がこのシリカ粒子の微小な間に存在する。このため、親水性のシリカ粒子と、疎水性のフッ素樹脂粒子とのそれぞれに、疎水性の汚れと、親水性の汚れとが付着しにくい状態になる。さらに、このような混合膜１１ｂにおいて、サブミクロンレベルで親水性と疎水性とがそれぞれ非常に高い。このため、混合膜１１ｂ全体として、防汚性能が大きくなる。
【００７０】
また、水系コーティング組成物におけるシリカ粒子とフッ素樹脂粒子との質量比を変化させることによって、混合膜１１ｂのマクロ的な特性を調整することができる。すなわち、親水性であるシリカ粒子の量に対して、疎水性であるフッ素樹脂粒子の量を多くすれば、マクロ的に疎水性の高い混合膜１１ｂが得られる。この場合、疎水性の汚れが多く発生する環境に適している。逆に、親水性であるシリカ粒子の量に対して、疎水性であるフッ素樹脂粒子の量を少なくすれば、マクロ的に親水性の高い混合膜１１ｂが得られる。この場合、親水性の汚れが多く発生する環境に適している。
【００７１】
さらに、フッ素樹脂粒子の粒径がシリカ粒子の粒径より上記のように大きく、かつシリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の比が上記範囲なので、シリカ粒子が結合した親水性のマトリクスから撥水性のフッ素樹脂粒子が表面に突出した状態になりやすい。サブミクロン〜ミクロンサイズの疎水性の突出部分が分布する表面を混合膜１１ｂが有することによって、水滴がフィン１１の表面（混合膜１１ｂ）に付着したときに水滴の落下速度を高めることができる。このため、フィン１１の表面に付着した水滴による通風抵抗の増大を抑制することができる。また、空気などにより、水滴が吹き飛ばされて生じる露飛びを低減できる。さらに、水滴が付着することにより発生するフィン１１の腐食を抑制できる。
【００７２】
さらには、混合膜１１ｂは、シリカ粒子をベースとするシリカ薄膜である。このため、帯電防止効果を有する。一般に、マクロ的に疎水性の高い通常の混合膜１１ｂでは、帯電などの影響によりホコリなどの汚れが付着しやすい。しかし、上記水系コーティング組成物により形成される混合膜１１ｂは、マクロ的に疎水性が高い場合でも帯電などが生じにくい。このため、上記水系コーティング組成物により形成される混合膜１１ｂは、その表面に疎水性および親水性の汚れが付着することを抑制できるので、防汚性能が高い。
【００７３】
また、本実施の形態における熱交換器１０の製造方法において好ましくは、混合膜１１ｂを形成する工程の後に、フィン１１の風上の端面１４を水系コーティング組成物に部分浸漬して、端面１４に混合膜１１ｂを形成する工程をさらに備えている。
【００７４】
これにより、端面１４に形成される混合膜１１ｂの厚みを増すことができる。また、こ工程前の混合膜１１ｂを形成する工程において端面１４の混合膜１１ｂの付着が不十分であった箇所にも、十分な混合膜１１ｂを形成することができる。このため、フィン１１の端面１４の防汚効果を増大させることが可能になる。
【実施例１】
【００７５】
本実施例では、親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜がフィンに形成されることによって、親水性および疎水性の汚れの付着を抑制できる効果について調べた。
【００７６】
（本発明例１〜５）
まず、アルミニウムよりなる基材を準備した。次に、以下のようにして、混合膜を構成する水系コーティング組成物を製造した。具体的には、純水に対して、平均粒径６ｍｍのシリカ粒子を含むコロイダルシリカ（触媒化成工業株式会社製、ｐＨ１０）と、平均粒径１５０ｎｍのフッ素樹脂粒子を含むフッ素樹脂ディスパージョン（旭硝子株式会社製、ｐＨ１０）とを撹拌しながら添加した。シリカ粒子とフッ素樹脂粒子との混合割合は下記の表１に記載の通りである。その後、０．１質量％の非イオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンラウリルエステル）をさらに加えて、水系コーティング組成物を調整した。
【００７７】
次に、このコーティング組成物に、基材を浸漬し、基材の全表面を覆うように水系コーティング組成物を形成した。その後、常温で水系コーティング組成物を乾燥することにより、混合膜を形成した。これにより、実施例１〜５のフィンを製造した。
【００７８】
（比較例１）
比較例１のフィンは、アルミニウムよりなる基材のみとした。
【００７９】
【表１】
2009229040.tif 000003
【００８０】
（測定方法）
本発明例１〜５のフィンについて、混合膜の性状、接触角および防汚性能（粉塵付着性）を評価した。その結果を表２に示す。
【００８１】
ここで、混合膜の性状は、目視観察により評価した。接触角は、接触角計（協和界面化学株式会社製ＤＭ１００）で測定した。
【００８２】
粉塵付着性は、疎水性のカーボンブラックと親水性の関東ロームとをエアーでフィンの表面（混合膜）に吹きつけて、カーボンブラックと関東ロームとの付着による着色を目視観察にて五段階評価した。この評価において、カーボンブラックおよび関東ロームの付着がほとんどないものを１とし、カーボンブラックおよび関東ロームの付着が多いものを５とした。
【００８３】
【表２】
2009229040.tif 000004
【００８４】
（測定結果）
表２に示されているように、本発明例１〜５の水系コーティング組成物から製造された混合膜が形成されたフィンは、混合膜が形成されなかった比較例１のフィンと比べて、粉塵付着性の評価値が低く、防汚性能が良好であった。
【００８５】
特に、シリカ粒子に対するフッ素樹脂粒子の質量比が１／４以上１／２以下の実施例２および実施例３の防汚性能が良好であった。
【００８６】
また、本発明例１〜５のフィンは、表面に混合膜が形成されたものの、混合膜の色は透明であった。このため、混合膜を形成しても外観を損ねないことがわかった。
【００８７】
また、本発明例１〜５の水系コーティング組成物から得られた混合膜の接触角評価結果に示されているように、シリカ粒子とフッ素樹脂粒子との含有量（質量比率）によって、混合膜の水滴の落下速度などのマクロ的な特性を調整することができることがわかった。
【００８８】
以上より、本実施例によれば、フィンの表面に親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜を含むことにより、親水性および疎水性の汚れの付着を抑制できることが確認できた。
【実施例２】
【００８９】
本実施例では、水系コーティング組成物により混合膜を形成することによって、水滴の落下速度を向上できる効果について調べた。
【００９０】
（本発明例６）
本発明例６のフィンは、基本的には本発明例１〜５のフィンと同様に製造したが、水系コーティング組成物の組成が異なっていた。具体的には、イオン交換水に対して、平均粒径が５ｎｍのコロイダルシリカと、平均粒径が０．２５μｍのＰＴＦＥとを撹拌しながら添加した。その後、微量の銀系抗菌剤をさらに加えて、水系コーティング組成物を調製した。このとき、シリカ粒子：フッ素樹脂粒子＝３：１とした。
【００９１】
（比較例２〜４）
比較例２〜４のフィンは、基本的には本発明例１〜５と同様にフィンを製造したが、混合物を構成する材料が異なっていた。具体的には、疎水性のウレタンエマルジョンと、親水性の表３に記載のコロイダルシリカと、架橋剤としてブロックイソシアネートとを、アクリル系樹脂に混合した。このとき、ウレタンエマルジョンが０．７５質量％、架橋剤が０．０７５質量％、および比較例２〜４のシリカがそれぞれ１．５質量％になるように添加した。
【００９２】
【表３】
2009229040.tif 000005
【００９３】
（測定方法）
本発明例６、実施例１における比較例１、および比較例２〜４のフィンについて、接触角および水滴落下速度を調べた。その結果を下記の表４に示す。接触角は、実施例１と同様に測定した。
【００９４】
水滴落下速度は、以下のようにして測定した。すなわち、図５に示すように、本発明例６〜９のフィン１１を直角に立て、シリンジで１０μｌの水滴２０を付着させた。その後、０．５分、１分、３分経過後の水滴２０の移動距離をそれぞれ測定した。なお、図５は、本実施例において、水滴の落下速度の評価方法を説明するための模式図である。
【００９５】
【表４】
2009229040.tif 000006
【００９６】
（測定結果）
表４に示されているように、コーティングしていない比較例１および親水性の膜が形成されなかった比較例２〜４に比べて、水系コーティング組成物で形成された混合膜を含む本発明例６のフィンは、水滴の移動距離が大きいことがわかった。図６に示すように、本発明例６のフィン１１の表面は、親水部分１１ｂ１であるシリカが連続し、かつ疎水部分１１ｂ２が点在する形状になっている。このため、フィン１１の表面には、水滴２０の界面が広がる経路が確保され、水滴２０が拡がりやすいと考えられる。したがって、水系コーティングの親水部分が水滴２０により徐々に濡れつつ、水滴２０が移動していくため、本発明例６のフィンでは、水滴２０の落下速度を高めることができたと考えられる。なお、図６は、本発明例６のフィンの表面の状態を模式的に示した図である。
【００９７】
比較例２〜４の混合膜を含むフィンでは、停止した水滴の周囲に水が滲んでいく様子が観察された。これは、図７に示すように、このフィン１１の表面は、親水部分１１ｂ１であるシリカ粒子が疎水部分１１ｂ２で分断される形状になっているため、水滴２０が拡がりにくいと考えられる。このため、疎水部分１１ｂ２で水滴２０が堰き止められ、混合膜中のシリカ粒子の存在する部分を通して水が拡散しているため、水滴２０の落下速度が遅かったと考えられる。なお、図７は、本発明例比較例２〜４のフィンの表面の状態を模式的に示した図である。
【００９８】
以上より、本実施例によれば、水系コーティング組成物により混合膜を形成することにより、疎水性の粒子を有する親水性の膜である混合膜を形成することができ、この混合膜に水滴が付着した場合に、水滴の落下速度を向上することができることが確認できた。このため、フィンの表面に付着する水が流れ易くなり、水滴として残留することを防止できることがわかった。
【実施例３】
【００９９】
本実施例では、親水性の材料と疎水性の材料とが混合された混合膜が表面に形成されたフィンを備えた熱交換器が熱交換率を向上できる効果について調べた。
【０１００】
（本発明例７）
本発明例７では、上述した本発明例１のフィンを用いて、熱交換器を製造した。具体的には、本発明例１で用いた水系コーティング組成物が全表面に形成されたフィンを準備した。このフィンと伝熱管とを接続して、本発明例７における熱交換器を製造した。
【０１０１】
（比較例３）
比較例３では、上述した比較例１のフィンを用いて、本発明例７と同様に熱交換器を製造した。
【０１０２】
（測定方法）
本発明例７および比較例３の熱交換器について、ＪＩＳ  Ｃ  ９６１２に基づいて、ＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）を測定した。
【０１０３】
（測定結果）
本発明例７の熱交換器は、比較例３の熱交換器に比べて、熱交換率が改善されたため、ＡＰＦで０．５％の改善ができ、省エネルギー効果が得られた。
【０１０４】
以上より、本実施例によれば、疎水性の材料と親水性の材料とが混合された混合膜を含むフィンを備えた熱交換器は、疎水性および疎水性の汚れの両方の付着を防止できたたため、熱効率を向上できることを確認できた。
【０１０５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態における熱交換器を備えた空気調和機の室内機を概略的に示す分解図である。
【図２】本発明の実施の形態における熱交換器を概略的に示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるフィンを概略的に示す拡大模式図である。
【図４】本発明の実施の形態における別の熱交換器を概略的に示す模式図である。
【図５】実施例２において、水滴の落下速度の評価方法を説明するための模式図である。
【図６】本発明例６のフィンの表面の状態を模式的に示した図である。
【図７】比較例２〜４のフィンの表面の状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  室内機、２  フィルタ、３  送風ファン、４  筐体、１０  熱交換器、１１  フィン、１１ａ  基材、１１ｂ  混合膜、１１ｂ１  親水部分、１１ｂ２  疎水部分、１２  伝熱管、１３  スリット、１４  端面、１５  矢印、２０  水滴。
【図１】
2009229040.tif 000007
【図２】
2009229040.tif 000008
【図３】
2009229040.tif 000009
【図４】
2009229040.tif 000010
【図５】
2009229040.tif 000011
【図６】
2009229040.tif 000012
【図７】
2009229040.tif 000013