(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアセタール樹脂の結合剤とニッケル成分及び溶媒を成分とすることを特徴とする熱交換プレート用被覆組成物。
【請求項２】
ポリビニルアセタール樹脂の結合剤とニッケル成分及び溶媒を成分とすることを特徴とする熱交換フィン材用被覆組成物。
【請求項３】
結合剤が５００℃で熱分解する請求項１又は２に記載の被覆組成物。
【請求項４】
結合剤１００部（固形分）に対し、ニッケル成分を１００部〜５０００部（固形分）含有している請求項１〜３のいずれかに記載の被覆組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に温度の異なる複数の流体が、それらを隔てる金属や合金等を介して熱の交換を行う熱交換器の熱交換板、流体を内部に通すパイプやダクトの壁面等を構成する熱交換プレートに用いられる被覆組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器や、流体を送るパイプやダクト等は、普通、金属により構成されている。金属は一般的に伝熱性に優れているから熱交換器用素材としては最適である。一方、液体や気体を送るパイプやダクトは強度の関係から金属で作られることが多い。
【０００３】
ヒータコア、ラジエータ、コンデンサ等として使用する熱交換器は、それぞれが扁平管状に造られた多数の伝熱管と、コルゲート型の多数のフィンとを交互に重ね合わせたコア部を有する。上記多数の伝熱管の両端部は、それぞれ１対のヘッダ若しくはタンク内に連通させている。この様な熱交換器の使用時には、上記１対のヘッダ若しくはタンクの間で、冷却水或は冷媒等の流体を、上記多数の伝熱管を通じて流通させる。そして、この流体と、上記コア部を通過しつつ流れる空気又は液体との間で熱交換を行わせる。
【０００４】
上述の様な熱交換器の伝熱管及びフィンを構成するために従来は、アルミニウム合金を使用していた。例えば、ヒータコア或はラジエータとして使用する熱交換器の場合には、伝熱管を、芯材の内周面側に犠牲材を、同じく外周面にろう材を、それぞれ積層（クラッド）した、所謂両面クラッド材により構成している。また、上記芯材を構成するアルミニウム合金としては３００３材（ＪＩＳ  Ｈ  ４０００）を、上記犠牲材を構成するアルミニウム合金としては７０７２材（ＪＩＳ  Ｈ  ４０００）を、上記ろう材を構成するアルミニウム合金としては４３４３材を、一般的に使用している。更に、上記フィンを構成するアルミニウム合金としては、上記３００３材のＺｎ含有量を１．５重量％に増やして電位を卑としたものを、一般的に使用している。この様な組み合わせにより、上記芯材の腐蝕を抑制し、必要とする耐久性（耐蝕性）を確保している。
【０００５】
伝熱管及びフィンを、総てアルミニウム合金により造ると、必要とする強度並びに耐久性を確保するためには、上記伝熱管の肉厚を極端に薄くすることはできない。このため、アルミニウム合金自体、比重が小さく伝熱率が良好な金属ではあるが、軽量化並びに熱交換性能の向上に限界がある。上記伝熱管を、アルミニウム合金に比べて遥かに優れた耐蝕性を有するステンレス鋼板により作製すれば、アルミニウム合金により造る場合に比べて、伝熱管の肉厚を遥かに薄くできて、軽量化と熱交換性能の向上とを図ることができる。
【０００６】
高温流体から低温流体へ熱を伝達させる装置として各種の工業において熱交換器が広く使用されている。そうした熱交換器の形式には、多管式、二重管式、渦巻板式、ろう付けプレートフィン式、プレート式、かき面式等があり、用途に応じて適宜用いられている。
【０００７】
これらのうち、ろう付けプレートフィン式とプレート式の熱交換器は、同一容積で比較すると、他の方式よりも広い伝熱面積を持ち、またプレートの増減によって容易に伝熱面積が変えられる等、設計上の融通性に優れることから、特に小規模な用途に適しており、小型の、例えば一般家庭用の機器にも用いられている。
【０００８】
ところで、近年、こうした小型の熱交換器の分野では、更に高効率で、かつ低価格である製品への需要が高まっているが、現状のろう付けプレートフィン式では小型化に限界があり、他方、プレート式では耐圧力が低く、いずれの形式でも、大幅な価格の上昇なくしては小型で、かつ高効率の熱交換器は得難いという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような現状に鑑み、ろう付けプレートフィン式より小型化が可能で、かつプレート式よりも高い耐圧力性能を有する熱交換プレート及びフィン材用被覆組成物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、ポリビニルアセタール樹脂の結合剤とニッケル成分及び溶媒を成分とすることを特徴とする熱交換プレート用被覆組成物及びフィン材用被覆組成物が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、穴開け加工されたステンレス鋼板を積層して相互に接合し、該ステンレス鋼板に開けられた穴又はそれらの連結された空間を流体の流路となすステンレス鋼板積層体式熱交換器、並びに該ステンレス鋼板がロウ付けにより接合されていることを特徴とするステンレス鋼板積層体式熱交換器用被覆組成物を要旨とするものである。
【００１２】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、所定の結合剤とニッケル成分を主成分とすることにより、確実にステンレス鋼板表面にニッケル成分の被膜化できることを見出し、更にロウ付けにより接合することでニッケル箔を使用することよりも安価に、熱交換器を作製できることを見出し本発明を完成した。
【００１３】
本発明に用いられる熱交換器に用いられる素材としては、特殊な用途に対するものを除けば、熱伝導性に優れる銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金、或は安価である炭素鋼や低合金鋼、及び使用される流体や環境に対する耐食性が問題となる場合にはステンレス鋼等が考えられる。これらの材料のうち、ステンレス鋼は、他の汎用材料と比較して強度が高いため、他の素材と同じ母材強度を、より小さい断面積の素材で得ることができる。従って、積層体をステンレス鋼で製作すれば熱交換器を小型化するのに最も有利である。また、ステンレス鋼は他の汎用素材に比べて耐食性に優れるため、使用できる熱媒体の選択肢が多くなり、そのため例えば、より潜熱の大きな物質の使用を可能にする等の利点もある。
【００１４】
本発明において積層体に用いる素材をステンレス鋼としたのは、これらの点を考慮したためであり、より小型で、用途範囲の広い熱交換器を提供するためである。本発明に用いるステンレス鋼は、フェライト系、オーステナイト系、マルテンサイト系、二相系、析出硬化型のいずれでもよく、かつ、含有される不純物も一般商用鋼レベルでよい。
【００１５】
本発明において用いられる結合剤は、ステンレス鋼板等の素材に密着し、熱分解を行った時に分解するものである。本発明で言う熱分解を行った時に分解するものとは、熱重量測定装置により熱分析において所定温度下（望ましくは５００℃）において質量減量が９５％以上するものである。
【００１６】
具体例としては、公知の方法により合成されるポリビニルアセタール類（例えば重合度が２００以上２５００以下で、アセタール化度６０〜７０％又はブチラール化度６０〜８１．６％のもの、具体的なものとしてはホルマール樹脂やブチラール樹脂等）や、セルロース誘導体（例えばアセチルセルロースやニトロセルロース等のセルロースエステル類、メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロースエーテル類）、エポキシ樹脂（例えばアルキレングリコールポリエーテルのグリシジンエーテル類、例えばポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル）、アクリル樹脂等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上組み合わせて用いられる。
【００１７】
本発明においては、特に結合剤の構成元素が炭素及び水素からなるか又は炭素、水素及び酸素からなりベンゼン環構造を持たない樹脂、具体的にはポリビニルアセタール樹脂が用いられる。
【００１８】
本発明の被覆組成物に用いられる結合剤は、５００℃の熱により分解することが好ましい。これは、熱分解しない場合、結合剤成分が炭化し、ロウ付け後の接合力が低下するためである。
【００１９】
本発明におけるニッケル成分は、ロウ付け時において溶融し熱交換プレート及びフィン材を接着するものである。ステンレス鋼板のロウ付け接合においてはニッケル成分以外に銅成分も考えられるが、銅成分はニッケル成分に比べ耐食性が劣るため本発明においては適さない。ロウ付け時の温度は低い方が作業効率が良く、ニッケル成分の溶融温度は、できるだけ低いものが望まれるため純ニッケルよりも合金化ニッケルが好ましい。具体例としては、金属接合用のニッケルロウ材用のＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−４、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７及びＢＮｉ−８等が挙げることができる。特に、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−５及びＢＮｉ−７がロウ付け後の接合強度が大きいため特に好ましい。
【００２０】
本発明で用いられるニッケル成分の形態としては、金属ニッケル粉末が代表的であるが、金属ニッケル粉末と水、溶剤、樹脂等でペースト状にしたもの等についても使用可能である。また、これらに限るものではない。ニッケル成分が粉末状の場合には均一に成膜させることを考慮した場合、平均粒径は２０μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。
【００２１】
本発明の被覆組成物は、上記結合剤と、上記ニッケル成分とを、結合剤：ニッケル成分＝１００：１００〜１００：５０００（固形分比率）の割合で配合することが好ましい。より好ましくは、結合剤：ニッケル成分＝１００：５００〜１００：５０００である。
【００２２】
結合剤１００部に対しニッケル成分が、１００部より少ないと、該被覆組成物被膜がロウ付け時において結合剤成分が分解するため膜厚低下が大きく熱交換プレート及びフィン材の接合強度が低下するため好ましくない。一方、５０００部を越えると結合剤量が少ないため、素材（ステンレス鋼板）への密着性が低下しハンドリング性が悪化するため好ましくない。
【００２３】
本発明で用いる溶媒としては、結合剤を溶解し、ニッケル成分を分散させ被覆用組成物を液状化できるものであれば、水や有機溶剤等、特に制限なく使用できるが、塗装作業より、溶剤の沸点が８０℃以上のものを使用するのが好ましい。溶剤においては、各種溶剤を混合して使用することも可能である。
【００２４】
本発明の被覆組成物は、上記結合剤と上記ニッケル成分とを混合することにより作製することができる。
【００２５】
本発明の被覆組成物には、必要により、顔料、添加剤等の、通常、塗料製造に使用される成分を任意に添加し、混合することにより液状化させることが好ましい。
【００２６】
本発明の被覆組成物は、公知の塗装方法により塗装することができる。熱交換プレート及びフィン材を接合するには被塗物の加工精度にもよるが、ロウ付け後の接合力を維持するには本発明の被覆組成物は乾燥膜厚が３０μｍ〜２００μｍ塗装することが好ましい。塗装方法としては、ロール塗装やスクリーン塗装が好ましい塗装方法である。
【００２７】
上記のような手法により本発明の被覆組成物被膜を有するステンレス材を真空下において１０００℃以上の高温の雰囲気中に放置し、被膜中の結合剤を熱分解させることにより、ニッケル粉末だけが塗膜中に残ることになり被塗物間のロウ付け接合が可能となる。
【００２８】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
ポリビニルアセタール樹脂（積水化学社製；エスレックＢＭ−２：分解ピーク温度３６４℃，５００℃での分解減量率１００％）１００部をベンジルアルコール２００部及びソルベッソ＃１５０（シェル社製商品名：芳香族炭化水素系溶剤）２００部を混合したものに撹拌しながら８０℃において加温溶解する。得られた樹脂溶液中にニッケル粉末（進和社製；ニクロブレーズＬＭ：ＢＮｉ−２規格粉末）４９００部を徐々に添加した。ベンジルアルコール／ソルベッソ＃１５０＝１／１溶液にて組成物粘度が１５０Ｐ／２０℃になる様に調整した。
【００３０】
得られた組成物をスクリーン印刷機を用いて、脱脂処理された厚さ０．８ｍｍの加工されたステンレス鋼板（ＳＵＳ３１６）に乾燥膜厚が１２０μｍになる様に塗布し、２００℃の雰囲気下で５分間加熱乾燥させ、被膜を有するステンレス鋼板を得た。得られたステンレス鋼板について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
＜塗面状態＞
被膜の外観を目視にて観察し塗膜状態を下記基準にて評価した。
○：異常なし
×：塗膜欠陥あり
【００３２】
＜密着性＞
素地面に達するＸ状の切傷（Ｘカット）をカッターナイフで付け、その上にセロハン粘着テープを貼りつけ引き剥がし付着性を下記基準にて評価した（ＪＩＳＫ５４００  ８．５．３に準じる）。
○：被膜に剥がれがない
×：被膜に剥がれ発生
【００３３】
＜接合性＞
ステンレス鋼板を工具を用いて仮止めし、真空炉を用いて１０-5Ｔｏｒｒの環境下にて１１００℃まで徐々に温度を上げ真空ロウ付けを行い。ロウ付け部の接合性について下記基準にて評価した。
○：接合部が容易に剥離しない
×：接合部が容易に剥離する
【００３４】
＜耐食性＞
上記接合性試験により作製したステンレス鋼板について、８０℃の海水中に２００時間浸漬しステンレス鋼板の耐食性について下記基準にて評価した。
○：耐食性良好
×：腐食が発生し、耐食性不良
【００３５】
（実施例２）
実施例１において、ニッケル粉末４９００部を５００部に減らした以外は、同様にして被覆組成物を作製し、被膜の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３６】
（比較例１）
実施例１において、ニッケル粉末を銅粉末（進和社製；シンワブロンズブロートろう  ブロート＃１）に代えた以外は、同様にして被覆組成物を作製し、被膜の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
（比較例２）
実施例１において、結合剤を用いずニッケル成分のみにした以外は、同様にして被覆組成物を作製し、被膜の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３８】
（比較例３）
実施例１において、ニッケル成分を用いず結合剤のみにした以外は、同様にして被覆組成物を作製し、被膜の評価を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0003832812.tif 000002
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によって、熱交換プレート及びフィン材表面にロウ付け用ニッケル被膜を安価に且つ精密に確実に形成することのできる被覆用組成物を提供することが可能となった。