KR0133011B1 - 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면을 똑같이 발수성으로하고, 이 열교환기의 표면에서의 착상(着霜)현상을 장기에 걸쳐서 억제하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에, 플로로카아본계 폴리머층(4)을 형성하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

열교환기 및 그 제조방법

제1도는 일반적인 핀부착 열교환기의 사시도.

제2도는 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 열교환기의 공기쪽 절연면의 표면을 분자레벨까지 확대한 단면 개념도.

제3도는 본 발명의 제 2실시예에 있어서의 열교환기의 공기쪽 절연면의 표면을 분자레벨까지 확대한 단면 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 플로로카아본계 코우팅막.

본 발명은, 공기조화기나 냉장고, 쇼우케이스 등에 사용하는 열교환기의 공기쪽 전열면의 피막과 그 형성방법에 관한 것이다. 종래, 예를들면, 히이트펌프식 공기조화기를 난방운전 하였을 때, 외기온이 낮게 되면, 실외쪽에 사용되는 열교환기의 공기와의 사이에서 열교환하는 전열면인 공기쪽 전열면의 표면에, 서리가 부착 성장하고, 난방능력을 저하시키므로, 서리를 제거하기 위하여, 자주 제상운전을 하지 않으면 안되어, 난방 쾌적감의 저하나 에너지 효율의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있었다. 열교환기의 공기쪽 절연면의 표면을 발수성으로 하므로서, 착상현상을 억제할 수 있으므로, 열교환기의 공기쪽 절연면의 표면에 폴리 4불화 에틸렌 등의 플로로카아본계 미분말을 에타놀등에 현탁시킨 도료를 도포하여 건조후, 400℃ 정도에서 1시간 정도 베이킹을 행하고, 플로로카아본계 폴리머를 베이킹하는 방법이 사용되어 있었다. 그러나, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에 플로로카아본계 폴리머를 베이킹하는 종래의 방법으로는, 피막형성은 용이하나, 공기쪽 전열면과 폴리머는 단지 엥커효과로만 접착되고 있는데에 지나지 않기 때문에, 밀착강도에 한계가 있으며, 발수성의 효과가 장기에 걸쳐서는 얻을 수 없고, 또 필호울이 발생하기 쉽기 때문에 표면전체에 똑같이 충분한 발수성을 얻을 수 없다고 하는 과제를 가지고 있었다.

본 발명은, 상기 종래예의 과제를 해결하는 것으로서, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면을 똑같이 발수성으로 하고, 또한 밀착강도가 높은 피막을 얻는 것으로, 이 열교환기의 표면에서의 착상현상을 억제하는 일을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 공기쪽 전열면의 표면에, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매를 도포하고, 가열 베이킹시키는 것, 또는 프로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질을 혼합한 용매를 도포하고, 가열 베이킹시키는 것이다. 또, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에, 미리 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성해 둠으로써, 발수성을 더 향상시킬 수 있다.

본 발명은, 열교환기의 공기쪽 절연면의 표면전체에, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매를 도포하고, 가열베이킹하므로서, 또는 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질을 혼합한 용매를 도포하고, 가열베이킹하므로서, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면전체를 똑같이 뛰어난 발수성으로 할 수 있다. 또 이 피막은 밀착강도가 높으므로, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에서의 착상현상을 장기에 걸쳐서 억제할 수 있다. 이하, 본 발명의 열교환기 및 그 제조방법에 대해서, 히이트 펌프식 공기조화기에 일반적으로 사용되는 핀부착 열교환기를 사용하여, 도면과 함께 설명한다.

처음에, 제 1실시예에 대해서 설명한다.

먼저, 히이트펌프식 공기조화기에 일반적으로 사용되는 핀부착 여료환기를 준비하고(제1도), 유기용매로서 세정한 후 공기와 열교환하는 전열면인 공기쪽 전열면의 표면에, 폴로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매(예를들면, CF₃-(CF₂)n-R-SiXpCl₃-p(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, X는 H 또는 알킬기등의 치환기, P는 0 또는 1 또는 2)를 수 %의 농도로서 노오덜헥사데칸 90%, 클로로포름 10%의 용매에 용해한 것)를 도포하고, 수분을 함유하는 분위기 속에서 200℃ 30분 정도 베이킹을 행하면, 공기쪽 전열면의 표면은 -OH기가 노출하고 있기 때문에, 불소를 함유하는 클로로실란계 계면활성제의 클로로시릴기와 -OH기가 탈염산 반응해서 표면에

의 결합이 생성되고, 제2도에 표시한 바와같이 불소를 함유하는 실로산 플로로카아본계 코우팅막(4)가 핀부착 열교환기의 전열핀(1)의 표면과 화학결한한 상태로 형성할 수 있다. 예를들면, CF₃CH₂O(CH₂)₁₅SiCl₃을 사용하여, 수 %정도의 농도로 용해한 80% n-헥사데칸, 12% 4염화탄소, 8% 클로로포름 용액을 조정하여, 핀부착 열교환기의 전열핀(1)의 표면에 도포하고, 수분을 함유하는 분위기 속에서 200℃ 30분 정도 베이킹을 행하면

의 결합이 생성되고, 1∼5 미크론의 두께의 플로로카아본계 코우팅막(4)을 형성할 수 있다.(제2도). 또한, 이 단분자막은 크로스컷 점착 시험을 행하여도 거의 박리하는 일이 없다. 이때 또, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매속에 상기 물질의 가교제로서 SiXsCl₄-s(X는 H 또는 알킬기등의 치환기, S는 0 또는 1 또는 2)를 첨가(예를 들면, SiCl₄를 3중량%) 해두면

의 결합이

의 결합을 게재해서 3차원적으로 가교되어서, SiCl₄를 첨가하고 있지 않은 경우에 비해 약 2배의 경도의 플로로카아본계 코우팅막을 형성할 수 있다.

다음에, 제 2 실시예에 대해서 설명한다.

제 1실시예와 마찬가지로, 피부착 열교환기를 준비하고(제1도), 유기용매로 세정한 후, 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질을 혼합한 알코올용매(예를들면, CF₃-(CF₂)n-R-Si-Y1(OA)_3-q(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 하뮤하는 치환기, Y는 H 또는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H또는 알킬기), q는 0 또는 1 또는 2)를 수%의 농도로 메타놀에 용해한 것)를 도포하고, 200℃ 30분 정도 베이킹을 행하면, 공기쪽 전열면의 표면은 -OH기가 노출하고 있기 때문에, 불소를 함유하는 알콕시실란계 계면활성제의 알콕시기와 -OH기가 탈알코올 반응해서 표면에

의 결합이 생성되고, 또 제3도에 표시한 바와같이 불소를 함유하는 실록산 플로로카아본계 코우팅막(4)가 핀부착 열교환기의 전열핀(1)의 표면과 화학결합한 상태로 형성할 수 있다. 예를들면, CF₃CH₂O(CH₂)₁₅Si(OCH₃)₃을 사용하여, 10% 정도의 농도로 용해한 에타놀용액을 조정하여, 핀부차 열교환기의 전열핀(1)의 표면에 도포하고, 200℃ 30분 정도 베이킹을 행하면,

의 결합이 생성되어, 1∼5미크론의 두께의 플로로카아본계 코우팅막(4)를 형성할 수 있다(제 3도). 또한, 이 단분자막은 크로스컷 점착시험을 행하여도 거의 박리하는 일이 없다. 이 때 또, 플로로카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질은 혼합한 용매속에 상기 물질의 가교제로서 SiYt(OA)₄-t(Y는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H 또는 알킬기), t는 0 또는 1 또는 2)를 첨가(예를들면, Si(OCH₃)₄를 5중량%, 또는 Si(OC₃H₇)₄를 10중량%) 해두면,

의 결합이

의 결합을 게재해서 3차원적으로 가교되어서, Si(OCH₃)₄를 첨가할 경우에는 약 2∼2.5배의 경도의 플로로카아본계 코우팅막이, 또는, Si(OCH₃H₇)₄를 첨가할 경우에는 약 4배의 경도의 플로로카아본계 코우팅막을 형성할 수 있다. 또, 마찬가지의 코우팅을 플로로카아본계 폴리머(폴리 4불화 에틸렌)의 미립자를 또 20%분산첨가한 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매를 사용해서 행하였을 경우, 경도는 종래 정도이나, 밀착강도가 종래보다 매우 좋고, 발수성의 뛰어난 플로로카아본계 코우팅층을 형성할 수 있다. 또, 상기 실시예에서는, 시약으로서, CF₃CH₂O(CH₂)15Si(OCH₃)₃을 사용하였으나, 알킬 사슬부분에 C=C기나 C≡C기를 부가하거나 결합해두면, 도막형성후, 5메가래드 정도의 전자선 조사에 의해서 가교할 수 있으므로 또 10배정도의 경도의 도막도 용이하게 얻을 수 있다. 또 플로로카아본계 계면활성제로서 상기의 것 이외에도, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂Si(OC2H₅)₃, CF₃(CH₂CH₂)₂Si(CH₃)₂(CH₂)₁₅Si(OCH₃)₃,F(CH₂)₄, (CH₂)₂Si(CH₃)₂(CH₂)₉Si(OCH₃)₃, CF₃COO( CH₂)₁₅Si(OC₂H₅)₃등을 이용할 수 있다. 또한 상기 2개의 실시예의 어느 경우도, 미리 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에 서브미크론 내지 미크론 오오더의 요철에 작성해두면, 더욱더 발수성을 향상시킬 수 있다. 이와같이, 미리 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성한 후, 제 1 또는 제 2 실시예와 같이 플로로카아본계 코우팅 막을 형성할 경우, 물에 대한 접촉각은 대략 130∼140。 이다. 또한, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면의 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철은, 직경이 1∼20㎛(바람직하게는 10㎛정도)의 실리카미립자 및 규산염유리(예를들면, 일본국 아사히가라스(주)의 미크로샤겔 DF10-60A 또는 (120A 등) 및 규산염유리(예를들면, 일본국 신에쯔카가구코교(주)의 하아드코우팅제 KP-1100A 또는 1100B나 일본국 도쿄오카코교(주)의 Si-80000등)를 1:1 정도의 농도로 혼합하여 캐스트법으로 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에 도포한 후, 500℃에서 30분 베이킹하거나 플라즈마 애싱(300W 20분 정도)함으로써 미크론오오더(1∼20㎛)의 요철이 있는 유리피막을 작성하는 방법 또는, 샌드블라스트법이나 전해에칭법이나 불산을 사용한 화학에칭법을 사용해서 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에, 서브미크론오오더(0.1∼1.0㎛)의 거칠은 면 처리를 실시하는 방법 또는, 샌드페이퍼에 의한 터빙법을 사용한 거칠은 면처리방법등에 의해, 형성할 수 있다.

본 발명은, 이상 설명해온 바와같이, 공기쪽, 전열면의 표면에, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매를 도포하고, 가열베이킹시켜서 플로로카아본계 코우팅막을 형성하는 것, 또는 프로로롤카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질을 혼합한 용매를 도포하고, 가열베이킹시켜서 플로로카아본계 코우팅막을 형성하는 것, 또는 다시, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에, 플로로카아본계 코우팅막을 형성하기 전에, 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성해 두는 것으로, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면을 똑같이 발수성으로 하고, 또, 이 피막의 높은 밀착강도에 의해, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에서의 착상현상을 종래에 비해서 약 3배의 장기에 걸쳐서 억제할 수 있다.

Claims (13)

1. 공기쪽 전열면의 표면에, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 종합해서 이루어진 폴리머층 또는 플로로카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질이 종합해서 이루어진 폴리머층을 형성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiXPCl₃-_P(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, X는 H 또는 알킬기등의 치환기, P는 0또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1항에 있어서, 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiYq(OA)₃-q(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, Y는 H 또는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H 또는 알킬기), q는 0 또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1항에 있어서, 공기쪽 전열면의 표면에 미리 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성한 것을 특징으로 하는 열 교환기.
5. 제 4항에 있어서, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질로서, CF₃(CH₂)n-R-SiXPCl_3-P((n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, X는 H 또는 알킬기등의 치환기, P는 0또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 4항에 있어서, 플로로카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiYq(OA)₃-q(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, Y는 H 또는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H 또는 알킬기), q는 0 또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 공기쪽 전열면의 표면에, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질을 혼합한 비수계의 용매를 도포하고, 가열베이킹하는 공정, 또는 , 프로로카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질을 혼합한 용매를 도포하고, 가열베이킹하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 플로로카아본기 및 클로로실란기를 함유하는 물질로서, CF₃(CH₂)n-R-SiXPCl_3-P((n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, X는 H 또는 알킬기등의 치환기, P는 0또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 제 7항에 있어서, 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiYq(OA)₃-q(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, Y는 H 또는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H 또는 알킬기), q는 0 또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
10. 제 7항에 있어서, 열교환기의 공기쪽 전열면의 표면에 미리 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법,
11. 제 10항에 있어서, 플로로카아본기 및 알콕시 실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiXPCl_3-P(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, X는 H 또는 알킬기등의 치환기, P는 0또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
12. 제 10항에 있어서, 플로로카아본기 및 알콕시실란기를 함유하는 물질로서, CF₃-(CF₂)n-R-SiYq(OA)₃-q(n은 0 또는 정수, R은 알킬기나 C=C, C≡C 또는 실리콘이나 산소원자를 함유하는 치환기, Y는 H 또는 알킬기등의 치환기, OA는 알콕시기(단, A는 H 또는 알킬기), q는 0 또는 1 또는 2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
13. 제 10항에 있어서, 공기쪽 전열면의 표면에 서브미크론 내지 미크론오오더의 요철을 형성하는 공정에, 미립자 및 규산염유리를 혼합하여 도포한 후, 가열베이킹하는 방법, 전해에칭법, 화학에칭법, 샌드블라스트법, 또는 터빙법을 사용하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.