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特許7376700親水性塗料組成物、アルミニウム部材、アルミニウム板材、アルミニウムチューブ、および熱交換器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】親水性塗料組成物、アルミニウム部材、アルミニウム板材、アルミニウムチューブ、および熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 19/02 20060101AFI20231031BHJP
F28F 1/12 20060101ALI20231031BHJP
F28F 1/32 20060101ALI20231031BHJP
F28F 13/18 20060101ALI20231031BHJP
C09D 201/00 20060101ALI20231031BHJP
C09D 1/00 20060101ALI20231031BHJP
C09D 5/02 20060101ALI20231031BHJP
C09D 7/61 20180101ALI20231031BHJP
【ＦＩ】
F28F19/02 501Z
F28F1/12 G
F28F1/32 H
F28F13/18 B
C09D201/00
C09D1/00
C09D5/02
C09D7/61
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022517094
(86)(22)【出願日】2021-04-22
(86)【国際出願番号】 JP2021016325
(87)【国際公開番号】W WO2021215504
(87)【国際公開日】2021-10-28
【審査請求日】2022-06-07
(31)【優先権主張番号】P 2020076162
(32)【優先日】2020-04-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】522160125
【氏名又は名称】ＭＡアルミニウム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】植杉 隆二
(72)【発明者】
【氏名】中村 慎一郎
(72)【発明者】
【氏名】古村 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】兵庫 靖憲
【審査官】小川 悟史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２０３１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２４６７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５４６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１９０７２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１３２５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１３９７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００６９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０２３６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０１１７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｆ １９／０２
Ｆ２８Ｆ １／１２
Ｆ２８Ｆ １／３２
Ｆ２８Ｆ １３／１８
Ｃ０９Ｄ ２０１／００
Ｃ０９Ｄ １／００
Ｃ０９Ｄ ５／０２
Ｃ０９Ｄ ７／６１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス成分として、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスの内、いずれかを０．１～２１質量％含み、
無機もしくは有機バインダ成分として、四ホウ酸ナトリウム・十水和物、ホウ酸、四ホウ酸アンモニウム・四水和物、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコールの内、いずれかを１．０～５．５質量％含み、
レオロジー調整剤として、合成ヘクトライトとアルミナ超微粒子のいずれかを０．０２～３．０質量％含み、
界面活性剤として、スルホン酸塩、アンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルベタインの内、いずれかを０．０１～１．０質量％含み、
溶媒としての水を含むことを特徴とする親水性塗料組成物。
【請求項2】
前記ガラス成分と前記無機もしくは有機バインダ成分と前記レオロジー調整剤と前記界面活性剤と前記溶媒に加え、
フラックス剤として、Ｋ １-３ ＡｌＦ ４－６ とＫＺｎＦ ３ とＫ ２ ＳｉＦ ６ の内、いずれかを０．１～０．７質量％含むことを特徴とする請求項１に記載の親水性塗料組成物。
【請求項3】
溶媒としての水を６８．５～９７.９質量％含むことを特徴とする請求項１または２に記載の親水性塗料組成物。
【請求項4】
前記ガラス成分の熱物性として、軟化点が６２０℃以下であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の親水性塗料組成物。
【請求項5】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材と、この基材の表面の一部もしくは全面に請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３．１ｇ／ｍ２で被覆された塗膜を備えていることを特徴とするアルミニウム部材。
【請求項6】
前記塗膜の上に塗膜量０．０４～１.０ｇ／ｍ２の水溶性潤滑剤層が被覆されたことを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム部材。
【請求項7】
請求項５または請求項６の何れかに記載のアルミニウム部材が、板状の形状を有しており、その片面もしくは両面の何れかに前記塗膜が備えられていることを特徴するアルミニウム板材。
【請求項8】
請求項５または請求項６の何れかに記載のアルミニウム部材が、単数もしくは複数の穴を有するチューブ形状を有しており、その外表面の一部もしくは全面に前記塗膜が備えられていることを特徴とするアルミニウムチューブ。
【請求項9】
単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管、あるいは、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管及びアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンで構成される熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ２で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項10】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコルゲート形状を有するフィンと、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管を備え、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管が複数並列配置され、更に、並列配置されている前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管の間に前記コルゲート形状を有するフィンがろう付けされている熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ２で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項11】
請求項９又は請求項１０に記載の熱交換器であって、請求項５又は６に記載のアルミニウム部材、請求項７に記載のアルミニウム板材から成形されたフィン、並びに請求項８に記載のアルミニウムチューブが用いられていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、親水性塗料組成物、アルミニウム部材、アルミニウム板材、アルミニウムチューブ、および熱交換器に関する。
本願は、２０２０年４月２２日に、日本に出願された特願２０２０－０７６１６２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２０年４月２２日に、日本に出願された特願２０２０－０７６１６２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
業務用、家庭用のエアーコンディショナーや車載用のエアーコンディショナー等に用いられる熱交換器のフィンには、エアーコンディショナーの作動時に凝集水が水滴として付着する。熱交換器においては、この凝集水が通風抵抗となることを防止するため、親水性樹脂からなる皮膜を形成する技術が古くから適用されている。
【0003】
例えば、以下の特許文献１には、Ｓｉを１～５質量％含有するアルミニウム合金板の表面に塗膜を有し、塗膜中のＳｉ量が１～３００ｍｇ／ｍ２であるプレコートフィンが開示されている。この塗膜には、珪酸リチウム等のケイ酸塩と非晶質シリカの少なくとも一方が含有され、さらに、フッ化物フラックスが含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－０４４６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、銅とアルミニウムからなる熱交換器ではアルミニウム合金フィン材表面の親水性向上のため、一般には有機系塗料を予めフィンに塗装したプレコートフィンが用いられている。
一方、アルミニウムのみからなる熱交換器では部材接合のため、約６００℃に加熱するろう付熱処理を行う必要がある。ところが、有機系塗料からなる親水性皮膜を用いると、ろう付熱処理において親水性皮膜が変質もしくは分解してしまい、ろう付後に充分な親水性が維持できないという問題があった。
一方、アルミニウムのみからなる熱交換器では部材接合のため、約６００℃に加熱するろう付熱処理を行う必要がある。ところが、有機系塗料からなる親水性皮膜を用いると、ろう付熱処理において親水性皮膜が変質もしくは分解してしまい、ろう付後に充分な親水性が維持できないという問題があった。
【0006】
また、有機系塗料の代わりに水ガラスを含む無機系塗料を予めアルミニウムフィンの表面に塗布し、皮膜を形成することにより、ろう付熱処理後においてもフィン表面の親水性を維持することが可能となる。しかし、上記皮膜では、においの元となる物質等が吸着するために、エアコンを使用中に臭い物質が脱離することによる臭気が発生するという問題があった。
【0007】
本願発明は、ろう付けされる構成の熱交換器に対し適用可能な親水性皮膜を形成できる親水性塗料組成物と該親水性塗料組成物の塗膜を備えたアルミニウム部材、アルミニウム板材、アルミニウムチューブ、および熱交換器の提供を目的とし、熱交換器に付着する結露水などの排水性を向上させることができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１）本発明の親水性塗料組成物は、ガラス成分として、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスの内、いずれかを０．１～２１質量％含み、無機もしくは有機バインダ成分として、四ホウ酸ナトリウム・十水和物、ホウ酸、四ホウ酸アンモニウム・四水和物、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコールの内、いずれかを１．０～５．５質量％含み、レオロジー調整剤として、合成ヘクトライトとアルミナ超微粒子のいずれかを０．０２～３．０質量％含み、界面活性剤として、スルホン酸塩、アンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルベタインの内、いずれかを０．０１～１．０質量％含み、溶媒としての水を含むことを特徴とする。
（２）（１）に記載の親水性塗料組成物において、前記ガラス成分と前記無機もしくは有機バインダ成分と前記レオロジー調整剤と前記界面活性剤と前記溶媒に加え、フラックス剤として、Ｋ １-３ ＡｌＦ ４－６ とＫＺｎＦ ３ とＫ ２ ＳｉＦ ６ の内、いずれかを０．１～０．７質量％含むことを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載の親水性塗料組成物において、溶媒としての水を６８．５～９７.９質量％含むことを特徴とする。
（４）（１）～（３）の何れか一項に記載の親水性塗料組成物において、前記ガラス成分の熱物性として、軟化点が６２０℃以下であることが好ましい。
（２）（１）に記載の親水性塗料組成物において、前記ガラス成分と前記無機もしくは有機バインダ成分と前記レオロジー調整剤と前記界面活性剤と前記溶媒に加え、フラックス剤として、Ｋ １-３ ＡｌＦ ４－６ とＫＺｎＦ ３ とＫ ２ ＳｉＦ ６ の内、いずれかを０．１～０．７質量％含むことを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載の親水性塗料組成物において、溶媒としての水を６８．５～９７.９質量％含むことを特徴とする。
（４）（１）～（３）の何れか一項に記載の親水性塗料組成物において、前記ガラス成分の熱物性として、軟化点が６２０℃以下であることが好ましい。
【0009】
（５）本発明に係るアルミニウム部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材と、この基材の表面の一部もしくは全面に請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３．１ｇ／ｍ
２
で被覆された塗膜を備えていることを特徴とする。
【0010】
（６）本発明に係るアルミニウム部材は、前記塗膜の上に塗膜量０．０４～１.０ｇ／ｍ
２
の水溶性潤滑剤層が被覆されたことが好ましい。
（７）本発明に係るアルミニウム板材は、（５）または（６）の何れかに記載のアルミニウム部材が、板状の形状を有しており、その片面もしくは両面の何れかに前記塗膜が備えられていることを特徴する。
（７）本発明に係るアルミニウム板材は、（５）または（６）の何れかに記載のアルミニウム部材が、板状の形状を有しており、その片面もしくは両面の何れかに前記塗膜が備えられていることを特徴する。
【0011】
（８）本発明に係るアルミニウムチューブは、（５）または（６）の何れかに記載のアルミニウム部材が、単数もしくは複数の穴を有するチューブ形状を有しており、その外表面の一部もしくは全面に前記塗膜が備えられていることを特徴とする。
（９）本発明に係る熱交換器は、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管、あるいは、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管及びアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンで構成される熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ ２ で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする。
（１０）本発明に係る熱交換器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコルゲート形状を有するフィンと、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管を備え、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管が複数並列配置され、更に、並列配置されている前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管の間に前記コルゲート形状を有するフィンがろう付けされている熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ ２ で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする。
（１１）本発明に係る熱交換器は、（９）又は（１０）に記載の熱交換器であって、（５）又は（６）に記載のアルミニウム部材、（７）に記載のアルミニウム板材から成形されたフィン、並びに（８）に記載のアルミニウムチューブが用いられていることを特徴とする。
（９）本発明に係る熱交換器は、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管、あるいは、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管及びアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンで構成される熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ ２ で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする。
（１０）本発明に係る熱交換器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるコルゲート形状を有するフィンと、単数もしくは複数の穴を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管を備え、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管が複数並列配置され、更に、並列配置されている前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる管の間に前記コルゲート形状を有するフィンがろう付けされている熱交換器において、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の親水性塗料組成物の溶媒が揮発した乾燥後の塗膜量０．１～３.１ｇ／ｍ ２ で被覆された塗膜または前記塗膜がろう付けされた後の皮膜を一部または全面に備えていることを特徴とする。
（１１）本発明に係る熱交換器は、（９）又は（１０）に記載の熱交換器であって、（５）又は（６）に記載のアルミニウム部材、（７）に記載のアルミニウム板材から成形されたフィン、並びに（８）に記載のアルミニウムチューブが用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る親水性塗料組成物は、上述のいずれかのガラス成分を含んでいるので、ろう付け後の皮膜に親水性を付与することができ、耐臭気性を付与できる。更に、無機もしくは有機バインダ成分を含んでいるので、親水性塗料組成物の塗膜を乾燥後、塗膜を基材に固着させることができ、基材からの塗膜の剥離を防止できる。
また、本発明に係る親水性塗料組成物は、レオロジー調整剤を含むので、種々の塗膜法を用いた場合であってもアルミニウム部材に対し塗布安定性を確保でき、所望の塗膜膜厚を得ることができる親水性塗料組成物を提供できる。
また、本発明に係る親水性塗料組成物は、溶媒が水であるので、乾燥工程において溶媒が揮発しても大気汚染の問題を生じない。
また、本発明に係る親水性塗料組成物は、レオロジー調整剤を含むので、種々の塗膜法を用いた場合であってもアルミニウム部材に対し塗布安定性を確保でき、所望の塗膜膜厚を得ることができる親水性塗料組成物を提供できる。
また、本発明に係る親水性塗料組成物は、溶媒が水であるので、乾燥工程において溶媒が揮発しても大気汚染の問題を生じない。
【0013】
以上により、ろう付け熱処理を経ても優れた親水性を発現でき、ろう付け熱処理前に予め塗布しておくことでもろう付け加熱後も排水性を確保でき、優れた表面排水性を備え、茶褐色に着色されることのない親水性の塗膜を備えたアルミニウム部材、アルミニウム板材、アルミニウムチューブ、および熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】発明に係る熱交換器の一例を部分断面とした正面図である。
【図2】発明に係る熱交換器において、ヘッダーパイプ、チューブおよびフィンがろう付けされた状態を示す部分拡大断面図である。
【図3】発明に係る熱交換器において、ろう付け前にヘッダーパイプ、チューブおよびフィンが組み立てられ、チューブ表面にろう付け用塗膜が塗布された状態を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。
【0016】
「第１実施形態」
図１は、本実施形態に係る親水性塗料組成物を塗布した塗膜を備えた板材から成形されたフィンを用いて構成された熱交換器の一例を示す斜視図である。
この例の熱交換器３０は、ルームエアコンディショナーの室内・室外機用の熱交換器、あるいは、ＨＶＡＣ（Heating Ventilating Air Conditioning）用の室外機、自動車用の熱交換器などの用途に使用されるアルミニウム熱交換器である。
図１に示す熱交換器３０は、離間して左右に平行に立設配置されたヘッダーパイプ３１、３２と、これらのヘッダーパイプ３１、３２の間に相互に間隔を保って平行に、かつ、ヘッダーパイプ３１、３２に対して直角に接合された複数のチューブ３３と、各チューブ３３に付設された波形のフィン３４を主体として構成されている。ヘッダーパイプ３１、３２、チューブ３３及びフィン３４は、いずれもアルミニウム合金から構成されている。
図１は、本実施形態に係る親水性塗料組成物を塗布した塗膜を備えた板材から成形されたフィンを用いて構成された熱交換器の一例を示す斜視図である。
この例の熱交換器３０は、ルームエアコンディショナーの室内・室外機用の熱交換器、あるいは、ＨＶＡＣ（Heating Ventilating Air Conditioning）用の室外機、自動車用の熱交換器などの用途に使用されるアルミニウム熱交換器である。
図１に示す熱交換器３０は、離間して左右に平行に立設配置されたヘッダーパイプ３１、３２と、これらのヘッダーパイプ３１、３２の間に相互に間隔を保って平行に、かつ、ヘッダーパイプ３１、３２に対して直角に接合された複数のチューブ３３と、各チューブ３３に付設された波形のフィン３４を主体として構成されている。ヘッダーパイプ３１、３２、チューブ３３及びフィン３４は、いずれもアルミニウム合金から構成されている。
【0017】
より詳細には、ヘッダーパイプ３１、３２の相対向する側面に複数のスリット３６が各パイプの長さ方向に定間隔で形成され、これらヘッダーパイプ３１、３２の相対向するスリット３６にチューブ３３の端部を挿通してヘッダーパイプ３１、３２間にチューブ３３が複数架設されている。また、ヘッダーパイプ３１、３２間に所定間隔で架設された複数のチューブ３３、３３の間に波形のフィン３４が配置され、これらのフィン３４が例えば図２に示すようにチューブ３３の上面３３Ａ側あるいは下面３３Ｂ側にろう付けされている。
【0018】
図２に示す如く、ヘッダーパイプ３１のスリット３６に対しチューブ３３の端部を挿通した部分において、挿通部分の隙間を埋めるようにろう材により第１のフィレット３８が形成され、ヘッダーパイプ３１、３２に対しチューブ３３がろう付されている。また、波形のフィン３４において、波の頂点の部分に隣接するチューブ３３の上面３３Ａまたは下面３３Ｂに対向させてそれらの間の部分に生成されたろう材により第２のフィレット３９が形成され、チューブ３３の上面３３Ａ側と下面３３Ｂ側にそれぞれ波形のフィン３４がろう付されている。
チューブ３３はアルミニウム合金からなる扁平多穴管であり、その内部には複数の冷媒通路３３Ｃが形成されている。
チューブ３３はアルミニウム合金からなる扁平多穴管であり、その内部には複数の冷媒通路３３Ｃが形成されている。
【0019】
本実施形態の熱交換器３０は、図３に示すようにヘッダーパイプ３１、３２とそれらの間に架設された複数のチューブ３３と複数のフィン３４とを組み付けて熱交換器組立体４１を形成し、これを加熱してろう付けすることにより製造されたものである。なお、ろう付時の加熱によってチューブ３３の上面３３Ａ側と下面３３Ｂ側には図２に示すＺｎ溶融拡散層４２が形成されている。
【0020】
ヘッダーパイプ３１、３２を構成するアルミニウム合金は、一般的な熱交換器用ヘッダーパイプに適用されるアルミニウム合金からなるが、例えば、Ａｌ－Ｍｎ系をベースとしたアルミニウム合金が適用される。
例えば、質量％でＭｎ：０．０５～１．５０％を含有することが好ましく、他の元素として、Ｃｕ：０．０５～０．８％、およびＺｒ：０．０５～０．１５％を含有することができる。なお、以下の説明において、成分や塗膜量などの範囲について「～」を用いて表示する場合、特に指定しない限り、上限と下限を含む範囲を意味する。よって、例えば、０．０５～１．５０％は０．０５％以上１．５０％以下を意味し、１～５ｇ／ｍ２は、１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下を意味する。なお、本実施形態においてヘッダーパイプ３１、３２は上述のアルミニウム合金からなるパイプ状の心材の外面にろう材層が形成されたものが適用されている。図２、図３では心材を符号３１Ａで示し、ろう材層を符号４３で示している。
例えば、質量％でＭｎ：０．０５～１．５０％を含有することが好ましく、他の元素として、Ｃｕ：０．０５～０．８％、およびＺｒ：０．０５～０．１５％を含有することができる。なお、以下の説明において、成分や塗膜量などの範囲について「～」を用いて表示する場合、特に指定しない限り、上限と下限を含む範囲を意味する。よって、例えば、０．０５～１．５０％は０．０５％以上１．５０％以下を意味し、１～５ｇ／ｍ２は、１ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下を意味する。なお、本実施形態においてヘッダーパイプ３１、３２は上述のアルミニウム合金からなるパイプ状の心材の外面にろう材層が形成されたものが適用されている。図２、図３では心材を符号３１Ａで示し、ろう材層を符号４３で示している。
【0021】
チューブ３３は、その厚さに対し幅の比率が大きい扁平形状のチューブであり、チューブ３３の幅方向には複数（数個～数１０個）の冷媒通路３３Ｃが隔壁に仕切られた状態で隣接形成されている。
チューブ３３を構成するアルミニウム合金は、熱交換器用の扁平多穴管、チューブに適用されるアルミニウム合金であれば特に制限はない。一例として、質量％で、Ｓｉ：０．０５～１．０％、Ｍｎ：０．１～１．５％、およびＣｕ：０．１％未満を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金などからなる。チューブ３３は、アルミニウム合金を押出し加工することによって作製されたものである。なお、チューブ３３に形成される冷媒通路３３Ｃの数は１つ以上であれば任意の数で良いが、冷媒通路３３Ｃの数が複数形成されている構造が熱交換効率向上の面で好ましい。
チューブ３３を構成するアルミニウム合金は、熱交換器用の扁平多穴管、チューブに適用されるアルミニウム合金であれば特に制限はない。一例として、質量％で、Ｓｉ：０．０５～１．０％、Ｍｎ：０．１～１．５％、およびＣｕ：０．１％未満を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金などからなる。チューブ３３は、アルミニウム合金を押出し加工することによって作製されたものである。なお、チューブ３３に形成される冷媒通路３３Ｃの数は１つ以上であれば任意の数で良いが、冷媒通路３３Ｃの数が複数形成されている構造が熱交換効率向上の面で好ましい。
【0022】
フィン３４を構成するアルミニウム合金は、熱交換器用フィンに用いられるアルミニウム合金の一般的なものを広く適用できるが、一例を挙げるならば、質量％で、Ｚｎ：０．３～５．０％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｆｅ：１．０％以下、およびＳｉ：１．５％以下を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金などからなる。
フィン３４は、上記組成を有するアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程などを経て、目的のフィン形状、例えばコルゲート形状に加工される。なお、フィン３４の製造方法は、特に限定されるものではなく、既知の製法を適宜採用することができる。
フィン３４は、上記組成を有するアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程などを経て、目的のフィン形状、例えばコルゲート形状に加工される。なお、フィン３４の製造方法は、特に限定されるものではなく、既知の製法を適宜採用することができる。
【0023】
本実施形態において、図３に示すようにろう付け前のチューブ３３の上面と下面には、一例として、Ｓｉ粉末：１～５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３粉末等）：３．０～２０ｇ／ｍ２、および樹脂：０．２～８．３ｇ／ｍ２、を含み、これらに溶剤を添加したろう付け用塗膜３７が形成されている。
【0024】
フィン３４（アルミニウム板材）は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状の基材３４ａと、基材３４ａの表裏面（表面と裏面）に付着された親水性皮膜３５ａを有している。即ち、基材３４ａの表裏両面に加熱処理後の親水性皮膜３５ａが設けられている。
【0025】
＜親水性塗膜＞
図３に示すろう付け熱処理前の熱交換器組立体４１において、フィン３４の表裏面（表裏両面）に本実施形態に係る親水性塗膜３５が形成されている（なお、親水性塗膜は省略して塗膜と言うことがある）。
熱交換器組立体４１はろう付する前の熱交換器に相当し、図１に示す概形になるように左右のヘッダーパイプ３１、３２とチューブ３３とフィン３４を組み付けたものである。この熱交換器組立体４１を後述するようにろう付け熱処理温度に加熱することで図１に示す熱交換器３０を得ることができる。なお、親水性塗膜３５はフィン３４の表面と裏面の一方のみに形成されていても良い。
図３に示すろう付け熱処理前の熱交換器組立体４１において、フィン３４の表裏面（表裏両面）に本実施形態に係る親水性塗膜３５が形成されている（なお、親水性塗膜は省略して塗膜と言うことがある）。
熱交換器組立体４１はろう付する前の熱交換器に相当し、図１に示す概形になるように左右のヘッダーパイプ３１、３２とチューブ３３とフィン３４を組み付けたものである。この熱交換器組立体４１を後述するようにろう付け熱処理温度に加熱することで図１に示す熱交換器３０を得ることができる。なお、親水性塗膜３５はフィン３４の表面と裏面の一方のみに形成されていても良い。
【0026】
熱交換器組立体４１のフィン３４に形成されている親水性塗膜３５は、以下に説明する親水性塗料組成物を塗布し、２００～２６０℃、例えば２５０℃で０．２～５分間乾燥することで溶媒が揮発し、塗膜量が０．１～３ｇ／ｍ２となるようにして得られた塗膜である。
親水性塗料組成物の乾燥後の塗膜量が０．１ｇ／ｍ２未満の場合、ろう付後の皮膜において十分な親水性を得ることができない。また、乾燥後の塗膜量が３ｇ／ｍ２を越えた場合、ろう付性が悪くなり、ろう付時に接合不良を生じるおそれがある。
本実施形態の親水性塗料組成物は、ガラス成分と、無機もしくは有機バインダ成分と、レオロジー調整剤を含み、これらを溶媒としての水に混合した親水性塗料組成物であることを特徴とする。
親水性塗料組成物の乾燥後の塗膜量が０．１ｇ／ｍ２未満の場合、ろう付後の皮膜において十分な親水性を得ることができない。また、乾燥後の塗膜量が３ｇ／ｍ２を越えた場合、ろう付性が悪くなり、ろう付時に接合不良を生じるおそれがある。
本実施形態の親水性塗料組成物は、ガラス成分と、無機もしくは有機バインダ成分と、レオロジー調整剤を含み、これらを溶媒としての水に混合した親水性塗料組成物であることを特徴とする。
【0027】
「ガラス成分」
親水性塗料組成物は、（１）ガラス成分として、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスの内、１種類もしくは２種類以上を含む。
ガラス成分は、固形分として親水性塗料組成物中に、０．１～２０質量％含まれていることが好ましく、０．５～１５質量％含まれていることがより好ましい。
リン酸系ガラスの軟化点は３００～５５０℃、ホウ酸系ガラスの軟化点は４００～５５０℃、バナジウム系ガラスの軟化点は３５０～５５０℃、ビスマス系ガラスの軟化点は４００～５５０℃であり、いずれも軟化点が６２０℃以下であり、５５０℃以下であることが好ましい。
これら軟化点が６２０℃以下、好ましくは５５０℃以下のガラスを含む親水性塗膜について、ろう付け加熱中に親水性塗膜の粘度が充分に低くなる。このため、ろう付け後の親水性皮膜は、アルミニウムフィンの表面をガラス成分が覆う結果、塗膜に親水性を与え、臭気を防止できる効果を奏する。前記ガラスの軟化点は、３００～５５０℃であることが好ましく、３００～５２０℃の範囲であることがより好ましい。
親水性塗料組成物において、ガラス成分の含有量が０．１質量％未満では親水性や耐臭気性が不足し、含有量が２０質量％を超えるとろう付け性が低下するという問題がある。
親水性塗料組成物は、（１）ガラス成分として、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスの内、１種類もしくは２種類以上を含む。
ガラス成分は、固形分として親水性塗料組成物中に、０．１～２０質量％含まれていることが好ましく、０．５～１５質量％含まれていることがより好ましい。
リン酸系ガラスの軟化点は３００～５５０℃、ホウ酸系ガラスの軟化点は４００～５５０℃、バナジウム系ガラスの軟化点は３５０～５５０℃、ビスマス系ガラスの軟化点は４００～５５０℃であり、いずれも軟化点が６２０℃以下であり、５５０℃以下であることが好ましい。
これら軟化点が６２０℃以下、好ましくは５５０℃以下のガラスを含む親水性塗膜について、ろう付け加熱中に親水性塗膜の粘度が充分に低くなる。このため、ろう付け後の親水性皮膜は、アルミニウムフィンの表面をガラス成分が覆う結果、塗膜に親水性を与え、臭気を防止できる効果を奏する。前記ガラスの軟化点は、３００～５５０℃であることが好ましく、３００～５２０℃の範囲であることがより好ましい。
親水性塗料組成物において、ガラス成分の含有量が０．１質量％未満では親水性や耐臭気性が不足し、含有量が２０質量％を超えるとろう付け性が低下するという問題がある。
【0028】
「無機バインダ成分もしくは有機バインダ成分」
本実施形態の親水性塗料組成物は、（２）無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分として、アルミナゾル、塩基性塩化アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、ホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸、ホウ酸塩、メタホウ酸塩、四ホウ酸塩、水溶性ジルコニウム化合物、水溶性チタニウム化合物、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）、ＨＰＭＣ（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、ＭＣ（メチルセルロース）、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸塩、および水溶性アクリル樹脂の内、１種類もしくは２種類以上を含む。
前記ホウ酸塩は、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、およびホウ酸アンモニウム、の内、１種類または２種類以上であることが好ましい。前記メタホウ酸塩は、メタホウ酸リチウム、メタホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、メタホウ酸カルシウム、メタホウ酸バリウム、およびメタホウ酸アンモニウムの内、１種類または２種類以上であることが好ましい。前記四ホウ酸塩は、四ホウ酸リチウム、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、四ホウ酸カルシウム、四ホウ酸バリウム、および四ホウ酸アンモニウムの内、１種類または２種類以上であることが好ましい。
本実施形態の親水性塗料組成物は、（２）無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分として、アルミナゾル、塩基性塩化アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、ホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸、ホウ酸塩、メタホウ酸塩、四ホウ酸塩、水溶性ジルコニウム化合物、水溶性チタニウム化合物、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）、ＨＰＭＣ（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、ＭＣ（メチルセルロース）、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸塩、および水溶性アクリル樹脂の内、１種類もしくは２種類以上を含む。
前記ホウ酸塩は、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、およびホウ酸アンモニウム、の内、１種類または２種類以上であることが好ましい。前記メタホウ酸塩は、メタホウ酸リチウム、メタホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、メタホウ酸カルシウム、メタホウ酸バリウム、およびメタホウ酸アンモニウムの内、１種類または２種類以上であることが好ましい。前記四ホウ酸塩は、四ホウ酸リチウム、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、四ホウ酸カルシウム、四ホウ酸バリウム、および四ホウ酸アンモニウムの内、１種類または２種類以上であることが好ましい。
【0029】
親水性塗料組成物において、無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分は、固形分として親水性塗料組成物中に、０．５～５質量％含まれていることが好ましく、０．５～４．５質量％含まれていることがより好ましい。
無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分の含有量が０．５質量％未満では板状のアルミニウム基材表面に対する親水性塗料組成物の塗膜の密着性が低下する。無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分の含有量が５質量％を超えると、ろう付性が低下するという問題がある。
無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分の含有量が０．５質量％未満では板状のアルミニウム基材表面に対する親水性塗料組成物の塗膜の密着性が低下する。無機バインダ成分あるいは有機バインダ成分の含有量が５質量％を超えると、ろう付性が低下するという問題がある。
【0030】
「レオロジー調整剤」
親水性塗料組成物において、レオロジー調整剤は、親水性塗料組成物中に０．０２～３質量％含有され、より好ましくは０．１～２質量％含まれている。
レオロジー調整剤として具体的には、合成または天然の膨潤性層状鉱物粒子（ヘクトライト、バーミキュライト、ハロサイト、膨潤性マイカ等）、超微粒子酸化物粒子（アルミナ、チタニア、ジルコニア等）、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸またはポリメタクリル酸塩、水溶性セルロース誘導体、およびセルロースナノファイバーのうち、１種類または２種類以上を選択して用いることができる。
レオロジー調整剤の含有量が０．０２質量％を下回るとガラス成分、着色成分の沈降防止効果が得られず、親水性塗料組成物を保管中に沈降するようになり、塗装ムラの発生、塗料の保管安定性の低下といった問題があり、３質量％を上回ると親水性塗膜そのものの性質が変わり、十分な親水性が得られなくなるとともに、塗料粘度が上昇し、塗装が困難となるといった問題がある。
親水性塗料組成物において、レオロジー調整剤は、親水性塗料組成物中に０．０２～３質量％含有され、より好ましくは０．１～２質量％含まれている。
レオロジー調整剤として具体的には、合成または天然の膨潤性層状鉱物粒子（ヘクトライト、バーミキュライト、ハロサイト、膨潤性マイカ等）、超微粒子酸化物粒子（アルミナ、チタニア、ジルコニア等）、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸またはポリメタクリル酸塩、水溶性セルロース誘導体、およびセルロースナノファイバーのうち、１種類または２種類以上を選択して用いることができる。
レオロジー調整剤の含有量が０．０２質量％を下回るとガラス成分、着色成分の沈降防止効果が得られず、親水性塗料組成物を保管中に沈降するようになり、塗装ムラの発生、塗料の保管安定性の低下といった問題があり、３質量％を上回ると親水性塗膜そのものの性質が変わり、十分な親水性が得られなくなるとともに、塗料粘度が上昇し、塗装が困難となるといった問題がある。
【0031】
「界面活性剤」
親水性塗料組成物において、界面活性剤は、親水性塗料組成物中に０．０１～１質量％含有され、より好ましくは、０．１～１質量％含まれている。
界面活性剤として具体的には、アニオン系界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩から選択される１種以上を適用することができる。アルキルベンゼンスルホン酸塩として知られるＬＡＳ、α－スルホ脂肪酸メチルエステル塩として知られるＭＥＳ、α－オレフィンスルホン酸塩として知られるＡＯＳなどを用いても良い。硫酸エステル塩としては、アルキル硫酸エステル塩のＡＳ、またはポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩として知られるＡＥＳなどを用いても良い。
親水性塗料組成物において、界面活性剤は、親水性塗料組成物中に０．０１～１質量％含有され、より好ましくは、０．１～１質量％含まれている。
界面活性剤として具体的には、アニオン系界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩から選択される１種以上を適用することができる。アルキルベンゼンスルホン酸塩として知られるＬＡＳ、α－スルホ脂肪酸メチルエステル塩として知られるＭＥＳ、α－オレフィンスルホン酸塩として知られるＡＯＳなどを用いても良い。硫酸エステル塩としては、アルキル硫酸エステル塩のＡＳ、またはポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩として知られるＡＥＳなどを用いても良い。
【0032】
その他、カチオン系界面活性剤として、ベンザルコニウム塩や第四級アンモニウム塩、またはイミダゾリン化合物を使用することができる。
その他、非イオン系界面活性剤として、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、またはポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールなどを用いても良い。また、両性界面活性剤として、アルキルベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、またはアルキルアミンオキサイドなどを用いても良い。
上記、界面活性剤のうち、１種類または２種類以上を選択して用いることができる。界面活性剤の含有量が０．０１質量％を下回ると、基材の表面状態によっては充分な濡れ性が得られず、塗装性が低下し、塗布時に塗料はじき等の塗布不良が発生するという問題があり、１質量％を上回ると塗膜密着性の低下を引き起こすという問題がある。
その他、非イオン系界面活性剤として、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、またはポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールなどを用いても良い。また、両性界面活性剤として、アルキルベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、またはアルキルアミンオキサイドなどを用いても良い。
上記、界面活性剤のうち、１種類または２種類以上を選択して用いることができる。界面活性剤の含有量が０．０１質量％を下回ると、基材の表面状態によっては充分な濡れ性が得られず、塗装性が低下し、塗布時に塗料はじき等の塗布不良が発生するという問題があり、１質量％を上回ると塗膜密着性の低下を引き起こすという問題がある。
【0033】
「フラックス剤」
親水性塗料組成物において、フラックス剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素、アルミニウム、シリコン、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびセシウムのいずれか１種または２種以上を含むフッ素化合物のいずれか１種または２種以上を含む。
前記フッ素化合物は、Ｋ１－３ＡｌＦ４－６、Ｃｓ１－３ＡｌＦ４－６、Ｃｓ０．０２Ｋ１－２ＡｌＦ４－５、ＡｌＦ３、ＫＦ、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｌｉ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＮａＳｉＦ６、ＫＳｉＦ６、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＣｓＦ、ＮａＢＦ４、ＫＢＦ４、Ｋ２ＴｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６のうち、いずれか１種または２種以上であることが好ましい。
フラックス剤の含有量が０．１質量％を下回ると、ろう付け性が低下する場合があり、１質量％を上回ると塗膜密着性、耐食性や耐臭気などの特性が低下する場合がある。従って、フラックス剤の含有量は０．１～１質量％であることが好ましい。
親水性塗料組成物において、フラックス剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素、アルミニウム、シリコン、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびセシウムのいずれか１種または２種以上を含むフッ素化合物のいずれか１種または２種以上を含む。
前記フッ素化合物は、Ｋ１－３ＡｌＦ４－６、Ｃｓ１－３ＡｌＦ４－６、Ｃｓ０．０２Ｋ１－２ＡｌＦ４－５、ＡｌＦ３、ＫＦ、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｌｉ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＮａＳｉＦ６、ＫＳｉＦ６、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＣｓＦ、ＮａＢＦ４、ＫＢＦ４、Ｋ２ＴｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６のうち、いずれか１種または２種以上であることが好ましい。
フラックス剤の含有量が０．１質量％を下回ると、ろう付け性が低下する場合があり、１質量％を上回ると塗膜密着性、耐食性や耐臭気などの特性が低下する場合がある。従って、フラックス剤の含有量は０．１～１質量％であることが好ましい。
【0034】
＜水溶性潤滑剤層＞
親水性塗料組成物の塗膜上に形成する水溶性潤滑剤層を形成できる材料として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン－１２－ヒドロキシステアリン酸エステル、ポリオキシエチレントリメチロールプロパンアルキル脂肪酸モノ又はジエステル、ポリオキシエチレンペンタエリスリトールアルキル脂肪酸モノ又はジエステル、およびポリオキシエチレンポリオキシアルキルエーテルの群の中から選ばれる化合物にエチレンオキサイドを付加したノニオン型高分子などが挙げられる。
親水性塗料組成物の塗膜上に形成する水溶性潤滑剤層を形成できる材料として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン－１２－ヒドロキシステアリン酸エステル、ポリオキシエチレントリメチロールプロパンアルキル脂肪酸モノ又はジエステル、ポリオキシエチレンペンタエリスリトールアルキル脂肪酸モノ又はジエステル、およびポリオキシエチレンポリオキシアルキルエーテルの群の中から選ばれる化合物にエチレンオキサイドを付加したノニオン型高分子などが挙げられる。
【0035】
親水性塗膜３５の表面には、水溶性潤滑剤層が形成されていることが望ましい。この水溶性潤滑剤層の塗膜量は、０．０５～１ｇ／ｍ２であることが望ましい。
水溶性潤滑剤層の塗膜量が０．０５ｇ／ｍ２未満の場合、板材を波形のフィンに加工する場合、金型との摩擦により、フィンに部分的に割れが生じ易くなる。また、１ｇ／ｍ２を越える塗膜量とした場合、フィン加工時に、切断および送り不良が生じやすくなることや、ろう付性が低下するといった不具合が生じる。
水溶性潤滑剤層の塗膜量が０．０５ｇ／ｍ２未満の場合、板材を波形のフィンに加工する場合、金型との摩擦により、フィンに部分的に割れが生じ易くなる。また、１ｇ／ｍ２を越える塗膜量とした場合、フィン加工時に、切断および送り不良が生じやすくなることや、ろう付性が低下するといった不具合が生じる。
【0036】
図３に示す熱交換器組立体４１において、チューブ３３の上面３３Ａと下面３３Ｂにろう付け用塗膜３７が形成されており、熱交換器組立体４１を５８０～６２０℃程度の温度に数分～数１０分程度加熱することでろう付け用塗膜３７を溶融させることができる。
加熱処理後、冷却すると図２に示すようにフィレット３８、３９によりチューブ３３とフィン３４をろう付けし、フィレット３８によりチューブ３３をヘッダーパイプ３１、３２にろう付けした熱交換器３０を得ることができる。
ろう付け前のフィン３４に形成されていた親水性塗膜３５はろう付け熱処理後に親水性皮膜３５ａとなり、フィン３４の表面と裏面に残留する。
加熱処理後、冷却すると図２に示すようにフィレット３８、３９によりチューブ３３とフィン３４をろう付けし、フィレット３８によりチューブ３３をヘッダーパイプ３１、３２にろう付けした熱交換器３０を得ることができる。
ろう付け前のフィン３４に形成されていた親水性塗膜３５はろう付け熱処理後に親水性皮膜３５ａとなり、フィン３４の表面と裏面に残留する。
【0037】
ろう付け用塗膜３７にＺｎ含有フラックスを含有している場合、ろう付け熱処理時にチューブ３３の上面３３Ａと下面３３ＢにＺｎが拡散してＺｎ拡散層４２を生成し、このＺｎ拡散層４２が防食効果を発揮する。
ろう付け塗膜３７はその他一般的に知られているろう付け用塗料、あるいは、ブレージングシートなどのクラッド材に適用される一般的なろう材層から構成されていても良い。
また、フィン３４側へろう材層が形成され、チューブ３３にろう付け塗料３７が形成されていない構成でも使用する事ができる。この時チューブ３３の表裏面にはＺｎ溶射層やフラックス層が形成されていてもよい。
ろう付け塗膜３７はその他一般的に知られているろう付け用塗料、あるいは、ブレージングシートなどのクラッド材に適用される一般的なろう材層から構成されていても良い。
また、フィン３４側へろう材層が形成され、チューブ３３にろう付け塗料３７が形成されていない構成でも使用する事ができる。この時チューブ３３の表裏面にはＺｎ溶射層やフラックス層が形成されていてもよい。
【0038】
本実施形態の親水性塗膜３５はろう付前に上述の組成を有するので、ろう付け熱処理後は、有機バインダ成分、界面活性剤、有機物からなるレオロジー調整剤が除去された後、残りの成分が凝集して親水性皮膜３５ａを構成することで、親水性を発現する。
【0039】
特に、ガラス成分として上述の範囲含まれている、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスの内、１種類もしくは２種類以上は、上述のろう付け熱処理温度に加熱された後も優れた親水性を発現する。
また、上述の物質を含むことにより、アルミニウム合金の表面への付着性を確保し、親水性皮膜の付着性を向上させ、剥離を防止する。
また、上述の物質を含むことにより、アルミニウム合金の表面への付着性を確保し、親水性皮膜の付着性を向上させ、剥離を防止する。
【実施例】
【0040】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜サンプルの作製＞
Ｓｉ：０．４～１．０質量％、Ｍｎ：１．０～２．０質量％、Ｚｎ：０．５～３．５質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有する板状のアルミニウム基材を複数用意し、これらの基材に対し、脱脂処理を行った。
脱脂処理の後、各基材表面に対しバーコーター塗装により、以下に記載する親水性塗料組成物を塗装した。
＜サンプルの作製＞
Ｓｉ：０．４～１．０質量％、Ｍｎ：１．０～２．０質量％、Ｚｎ：０．５～３．５質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有する板状のアルミニウム基材を複数用意し、これらの基材に対し、脱脂処理を行った。
脱脂処理の後、各基材表面に対しバーコーター塗装により、以下に記載する親水性塗料組成物を塗装した。
【0041】
＜親水性塗料組成物の調製＞
ガラス成分として、以下の表１に示すホウ酸系ガラス、リン酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスを含有する親水性塗料組成物を調製した。
表１に親水性塗膜に用いたガラス成分と無機あるいは有機バインダ成分とレオロジー調整剤と界面活性剤とフラックス剤の種類を記載し、後記する表２～表１７に各成分の配合量を記載する。また、親水性塗膜の表面に形成する水溶性潤滑剤層の材料の種類を表１に記載する。
ガラス成分として、以下の表１に示すホウ酸系ガラス、リン酸系ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラスを含有する親水性塗料組成物を調製した。
表１に親水性塗膜に用いたガラス成分と無機あるいは有機バインダ成分とレオロジー調整剤と界面活性剤とフラックス剤の種類を記載し、後記する表２～表１７に各成分の配合量を記載する。また、親水性塗膜の表面に形成する水溶性潤滑剤層の材料の種類を表１に記載する。
【0042】
【表1】
【0043】
「ガラス成分」
Ａ１：ホウ酸系ガラス（軟化点：５１５℃）
Ａ２：リン酸系ガラス（軟化点：４８５℃）
Ａ３：バナジウム系ガラス（軟化点：５００℃）
Ａ４：ビスマス系ガラス（軟化点：５００℃）
Ａ５：非晶質シリカ（軟化点：１５００℃）
Ａ１：ホウ酸系ガラス（軟化点：５１５℃）
Ａ２：リン酸系ガラス（軟化点：４８５℃）
Ａ３：バナジウム系ガラス（軟化点：５００℃）
Ａ４：ビスマス系ガラス（軟化点：５００℃）
Ａ５：非晶質シリカ（軟化点：１５００℃）
【0044】
「無機バインダあるいは有機バインダ」
Ｂ１：四ホウ酸ナトリウム・十水和物
Ｂ２：ホウ酸
Ｂ３：四ホウ酸アンモニウム・四水和物
Ｂ４：ポリメタクリル酸ナトリウム
Ｂ５：ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
Ｂ６：珪酸ナトリウム
Ｂ１：四ホウ酸ナトリウム・十水和物
Ｂ２：ホウ酸
Ｂ３：四ホウ酸アンモニウム・四水和物
Ｂ４：ポリメタクリル酸ナトリウム
Ｂ５：ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
Ｂ６：珪酸ナトリウム
【0045】
「レオロジー調製剤」
Ｃ１：合成ヘクトライト
Ｃ２：アルミナ超微粒子
Ｃ１：合成ヘクトライト
Ｃ２：アルミナ超微粒子
【0046】
「界面活性剤」
Ｄ１：アニオン系界面活性剤（スルホン酸塩）
Ｄ２：カチオン系界面活性剤（アンモニウム塩）
Ｄ３：非イオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）
Ｄ４：両性界面活性剤（アルキルベタイン）
Ｄ１：アニオン系界面活性剤（スルホン酸塩）
Ｄ２：カチオン系界面活性剤（アンモニウム塩）
Ｄ３：非イオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）
Ｄ４：両性界面活性剤（アルキルベタイン）
【0047】
「フラックス剤」
Ｅ１：Ｋ１-３ＡｌＦ４－６
Ｅ２：ＫＺｎＦ３
Ｅ３：Ｋ２ＳｉＦ６
Ｅ１：Ｋ１-３ＡｌＦ４－６
Ｅ２：ＫＺｎＦ３
Ｅ３：Ｋ２ＳｉＦ６
【0048】
これら親水性塗料組成物をアルミニウム合金の板状の基材の表面にバーコーター塗装により塗布した後、この親水性塗膜を２５０℃で０．５分間加熱することにより溶媒が揮発・乾燥し、以下の表１８～表３３に示すように乾燥後の塗膜量を調節された親水性塗膜を有するアルミニウム板材を得た。更に、以下の表１８～表３３に示す塗膜量に調節された水溶性潤滑層をバーコーター塗装により形成した。
【0049】
次に、Ｓｉ：０．３～０．５質量％、Ｍｎ：０．２～０．４質量％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるチューブ用アルミニウム合金を溶製し、この合金から押出成形により扁平横断面形状（肉厚０．２６ｍｍ×幅１７．０ｍｍ×高さ１．５ｍｍ）の熱交換器用アルミニウム合金チューブを形成した。
さらに、これらチューブの平坦な上面と下面にろう材層の塗膜を形成した。ろう材層の塗膜は、Ｓｉ粉末（Ｄ（９９）粒度１０μｍ）３ｇと、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３粉末：Ｄ（５０）粒度２．０μｍ）６ｇ、及び、アクリル系樹脂バインダ１ｇ、溶剤としての３－メトキシ－３－メチル－１ブタノールとイソプロピルアルコールの混合物１６ｇからなる溶液をバーコーターにより塗布し、乾燥させる（１５０℃雰囲気中で５分間加熱）ことで形成した。
さらに、これらチューブの平坦な上面と下面にろう材層の塗膜を形成した。ろう材層の塗膜は、Ｓｉ粉末（Ｄ（９９）粒度１０μｍ）３ｇと、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３粉末：Ｄ（５０）粒度２．０μｍ）６ｇ、及び、アクリル系樹脂バインダ１ｇ、溶剤としての３－メトキシ－３－メチル－１ブタノールとイソプロピルアルコールの混合物１６ｇからなる溶液をバーコーターにより塗布し、乾燥させる（１５０℃雰囲気中で５分間加熱）ことで形成した。
【0050】
前記アルミニウム板材をコルゲート加工により波形に成形して全長１００ｍｍのアルミニウムフィンを得た。このアルミニウムフィン１０枚に対し、前記チューブを１１本を組み合わせて図１に示す熱交換器形状に類似した１０段構成のミニコア試験体を組み立てた。
これらのミニコア試験体を窒素雰囲気の炉内に６００℃×３分保持する条件でろう付け熱処理を行った。このろう付け熱処理により、ろう付け用塗膜が形成されていたチューブの上面および下面に、犠牲陽極層が形成されるとともに、親水性皮膜を備えたフィンとチューブがろう付け接合された熱交換器試験体を得た。
これらのミニコア試験体を窒素雰囲気の炉内に６００℃×３分保持する条件でろう付け熱処理を行った。このろう付け熱処理により、ろう付け用塗膜が形成されていたチューブの上面および下面に、犠牲陽極層が形成されるとともに、親水性皮膜を備えたフィンとチューブがろう付け接合された熱交換器試験体を得た。
【0051】
塗装性評価と、乾燥後密着性と、水洗後の接触角と、ろう付け性評価と、耐食性評価と、臭気評価と、プレス加工性について以下の条件に基づき測定または評価した。
【0052】
＜評価試験＞
［塗装性評価］
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布、２５０℃で乾燥した後の板材表面の塗装状態において、目視外観にて塗装性の評価を行った。塗料のはじきが著しく、塗装が不可能なものをＤとし、塗料はじきまたは筋状のムラが若干見られるものの、目視外観上で問題ないものをＢとし、塗料はじきが全くなく、筋状のムラがないものをＡとした。
［塗装性評価］
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布、２５０℃で乾燥した後の板材表面の塗装状態において、目視外観にて塗装性の評価を行った。塗料のはじきが著しく、塗装が不可能なものをＤとし、塗料はじきまたは筋状のムラが若干見られるものの、目視外観上で問題ないものをＢとし、塗料はじきが全くなく、筋状のムラがないものをＡとした。
【0053】
［塗膜密着性試験］
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥した後の塗膜について、フェルト製の接触端子を５００ｇの荷重で押し当てたまま、１０回摩擦を行うラビング試験を実施した。試験後の板材表面において、著しく摩擦痕が観察され、かつ、塗膜が剥がれた状態のものをＤ、摩擦痕等が観察され、一部塗膜が剥がれている箇所があるが使用上の特性に問題が無いものをＣ、摩擦痕が観察されるが塗膜が剥がれていない状態のものまたは外観上の変化が見られず、かつ、塗膜が剥がれていない状態のものをＢとした。
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥した後の塗膜について、フェルト製の接触端子を５００ｇの荷重で押し当てたまま、１０回摩擦を行うラビング試験を実施した。試験後の板材表面において、著しく摩擦痕が観察され、かつ、塗膜が剥がれた状態のものをＤ、摩擦痕等が観察され、一部塗膜が剥がれている箇所があるが使用上の特性に問題が無いものをＣ、摩擦痕が観察されるが塗膜が剥がれていない状態のものまたは外観上の変化が見られず、かつ、塗膜が剥がれていない状態のものをＢとした。
【0054】
［親水性評価：水洗後の水接触角測定］
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥したろう付け熱処理前の板材試料と、ろう付加熱処理後の板材試料について、流水に２４時間浸漬後、水接触角をそれぞれ測定した。これらの測定結果において、水接触角が３０°より大きいものを親水性がＤ、接触角が３０°以下～２５°よりも大きいものを親水性がＣ、水接触角が２５°以下～２０°よりも大きいものを親水性がＢ、水接触角が２０°以下のものを親水性がＡとした。
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥したろう付け熱処理前の板材試料と、ろう付加熱処理後の板材試料について、流水に２４時間浸漬後、水接触角をそれぞれ測定した。これらの測定結果において、水接触角が３０°より大きいものを親水性がＤ、接触角が３０°以下～２５°よりも大きいものを親水性がＣ、水接触角が２５°以下～２０°よりも大きいものを親水性がＢ、水接触角が２０°以下のものを親水性がＡとした。
【0055】
［ろう付け性評価］
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体のろう付け接合された各フィンについて、チューブからフィンをはぎ取り、チューブ表面に残存するフィン接合跡を観察し、未接合箇所（ろう付けを行ったが接合部跡が残らなかった箇所）の数を計測した。１つのサンプルに対し、１００箇所の接合部について計測し、正常な箇所（ろう付後、接合部跡が残った箇所）が６９箇所以下のものをＤ、７０～７９箇所のものをＣ、８０～８９箇所のものをＢ、９０箇所以上であるものをＡとした。
［耐食性評価］
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体について、ＡＳＴＭ Ｇ８５－Ａ３で企画されているＳＷＡＡＴ試験を実施し、チューブに貫通孔が生成されるまでの日数を評価した。２００日以上であれば、合格と判断した。
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体のろう付け接合された各フィンについて、チューブからフィンをはぎ取り、チューブ表面に残存するフィン接合跡を観察し、未接合箇所（ろう付けを行ったが接合部跡が残らなかった箇所）の数を計測した。１つのサンプルに対し、１００箇所の接合部について計測し、正常な箇所（ろう付後、接合部跡が残った箇所）が６９箇所以下のものをＤ、７０～７９箇所のものをＣ、８０～８９箇所のものをＢ、９０箇所以上であるものをＡとした。
［耐食性評価］
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体について、ＡＳＴＭ Ｇ８５－Ａ３で企画されているＳＷＡＡＴ試験を実施し、チューブに貫通孔が生成されるまでの日数を評価した。２００日以上であれば、合格と判断した。
【0056】
［臭気］
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体からの臭気について５名のテスターによる官能試験を行い、以下の基準に従って評価した。なお、平均点が１．５点以下の場合を許容範囲（合格）とした。
１点：臭わない、２点：かすかに臭う、３点：臭う、４点：よく臭う
６００℃×３分間のろう付加熱後、得られた各熱交換器試験体からの臭気について５名のテスターによる官能試験を行い、以下の基準に従って評価した。なお、平均点が１．５点以下の場合を許容範囲（合格）とした。
１点：臭わない、２点：かすかに臭う、３点：臭う、４点：よく臭う
【0057】
［プレス加工性］
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥した後、更に水溶性潤滑剤層が形成された塗膜に対し、バウデン式動摩擦係数試験により表面の動摩擦係数を測定した。動摩擦係数が０．３を超える試料はプレス加工時の金型へのダメージが大きい試料と判断してＤとし、動摩擦係数が０．３以下～０．２を超える試料をＣ、動摩擦係数が０．２以下の試料をＢとした。
前述の親水性塗料組成物を板状の基材表面へ塗布し、２５０℃で乾燥した後、更に水溶性潤滑剤層が形成された塗膜に対し、バウデン式動摩擦係数試験により表面の動摩擦係数を測定した。動摩擦係数が０．３を超える試料はプレス加工時の金型へのダメージが大きい試料と判断してＤとし、動摩擦係数が０．３以下～０．２を超える試料をＣ、動摩擦係数が０．２以下の試料をＢとした。
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
【表4】
【0061】
【表5】
【0062】
【表6】
【0063】
【表7】
【0064】
【表8】
【0065】
【表9】
【0066】
【表10】
【0067】
【表11】
【0068】
【表12】
【0069】
【表13】
【0070】
【表14】
【0071】
【表15】
【0072】
【表16】
【0073】
【表17】
【0074】
【表18】
【0075】
【表19】
【0076】
【表20】
【0077】
【表21】
【0078】
【表22】
【0079】
【表23】
【0080】
【表24】
【0081】
【表25】
【0082】
【表26】
【0083】
【表27】
【0084】
【表28】
【0085】
【表29】
【0086】
【表30】
【0087】
【表31】
【0088】
【表32】
【0089】
【表33】
【0090】
表２～表１５に示すように、実施例１～実施例３４４は、ガラス成分と無機バインダあるいは有機バインダを含む上に、必要に応じて、レオロジー調整剤、界面活性剤、フラックス剤を含んでいるので、表１８～表３１に示すように、何れの評価項目においても合格またはＡ、ＢあるいはＣとなった。
【0091】
表２～表４に示すように、実施例１０～１４、２８～３２、４６～５０、６４～６８は、ガラス成分、無機・有機バインダのいずれかが最も望ましい範囲から外れているので、表１８～表２０に示すように、乾燥後密着性、ろう付け評価のいずれかが、ＢあるいはＣとなった。
【0092】
表１８～表３１に示すように、実施例１８～２１、３３～３６、５１～５４、６９～７２、７７～８０、８５～８８、９３～９６、１０１～１０４、１１７～１２０、１３３～１３６、１４１～１４４、１４９～１５２、１５７～１６０、１６５～１６８、１７３～１７６、１８１～１８４、１８９～１９２、１９７～２００、２０５～２０８、２１３～２１６、２２９～２３２、２３７～２４０、２５３～２５６、２６１～２６４、２６９～２７２、２７７～２８０、２８５～２８８、２９３～２９６、３０１～３０４、３０９～３１２、３１６～３１９、３２５～３２８、３３３～３３６、３４１～３４４は、親水性塗料の塗膜量あるいは水溶性潤滑層の塗膜量がより望ましい範囲から外れているので、水洗後の水接触角、ろう付け性評価、プレス加工性のいずれかがＣとなった。
【0093】
表１６～表１７に示すように比較例１～４８は、ガラス成分もしくは無機・有機バインダ成分として、非晶質ガラスもしくは珪酸ナトリウムをいずれか一方または両方含んでいることから、表３２～表３３に示すように臭気評価において不合格となった。
【符号の説明】
【0094】
３０…熱交換器、３１、３２…ヘッダーパイプ、３３…チューブ、３３Ａ…上面、３３Ｂ…下面、３３Ｃ…冷媒通路、３４…フィン、３５…ろう付け熱処理前の親水性塗膜、３５ａ…ろう付け熱処理後の親水性皮膜、３７…犠牲陽極層、３８…第１のフィレット、３９…第２のフィレット、４１…熱交換器組立体。
【図1】
【図2】
【図3】