热交换器的制作方法

本发明涉及一种热交换器，其可以抑制人在室内等中所感到的臭味(气味，odor)。

背景技术：

建筑物或移动运载体(movingvehicle)等的室内通常配备有空调装置(称为“空调”)。空调装置将通过热交换器的空气导入室内，调节室内的温度和湿度。

处于这样的室内的人即使在不存在强臭源时也可能会感觉到臭味。除从壁面等释放出的臭味成分之外，这种臭味的原因还经常是从空调中(尤其是，从内置的热交换器中)在某个时刻释放出的臭味成分。

目前已采用了针对这种臭味的对策(防臭措施、抑臭措施)，包括例如通过吸附、分解或洗净来除去引发臭味的臭味成分。此外，在会在表面上产生大量凝结水的部件(装置)(比如，空调用蒸发器)的情况下，也提出了用与臭气物质(臭味成分)的亲和性低且亲水性优异的处理剂(比如，(改性)聚乙烯醇)进行表面处理的方案。与此相关的描述例如记载在下述专利文献中。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：jp2002-285139a

专利文献2：jp2002-285140a

专利文献3：jp2003-3282a

专利文献4：jp2004-293916a

技术实现要素：

[技术问题]

在使用经过如上述专利文献中所述的亲水处理后的蒸发器时，吸收于表面上的臭味成分与凝结水一起被洗去，并且臭味成分难以积聚在蒸发器的表面上。然而，现实中，即使使用经过这种表面处理的蒸发器，人们也可能会在空调运行期间的某个时刻感到臭味。因此，以往的防臭措施未必是充分的。

本发明是鉴于这种情况而完成的，并且本发明的目的在于提供一种热交换器，该热交换器通过不同于以往的方案(机制)能够防臭或抑臭。

[解決问题的手段]

本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果新发现了：在热交换器的构成材料(al合金板)的表面上存在聚胺可以抑制人们所感到的臭味。通过发展该成果，本发明人已经完成了下文所述的本发明。

《热交换器》

(1)本发明提供一种热交换器，其中，热交换器的至少一部分表面上具有聚胺。

(2)在热交换器的至少一部分表面上存在聚胺可以使得人们在可以将通过该热交换器的空气引入其中的空间中，不会感到由热交换器引起的臭味。根据本发明的研究，目前可以认为获得这种效果的机制如下。

首先，即使是浓度极低的物质(臭味成分)人们也可通过嗅觉察觉到，并且感觉到“臭味”。然而，人类鼻子倾向于在臭味成分的量(浓度)或者质(混合的各臭味成分的比例)发生改变时强烈感觉到臭味，而不是对应于臭味成分的绝对量(浓度)而感觉到臭味的强弱。

其次，在热交换器的情况下，水的释放(蒸发)在臭味成分的释放中扮演重要角色。此外，被释放出的臭味成分中的大部分大多数情况下为从气氛中被吸入存在于热交换器表面上的水中等而得到的臭味成分。

基于这样的认识和后述评价试验结果，存在于热交换器表面上的聚胺会暂时地留住臭味成分和水，抑制它们的释放，并且抑制臭味成分急剧地释放到空调室内(即，缓慢地释放臭味成分)。因此，可以认为，其结果是，空调室内的人们几乎不会感觉到由热交换器引起的臭味。

《其它》

(1)本发明的热交换器中，聚胺至少存在于表面侧即可，并且对聚胺在热交换器表面上的存在形态没有限定。通常，聚胺经常被包含在涂覆热交换器表面的聚合物膜中。在这种情况下，聚合物膜可由聚胺单一物质组成，或者也可包含除聚胺以外的聚合物、树脂、金属等。

本发明中所述的聚胺可被改性，并且其末端基团的一部分可被一种以上极性官能团(比如，羰基、羧基、酰亚胺基、羟基、腈基、硝基、硫醚基(sulfidegroup)、亚砜基、砜基、硫醇基和酯基)取代。本发明的聚胺可为两种以上聚合物(高分子)的混合物，并且其一种以上可具有接枝聚合结构。

优选地，聚胺具有螯合结构。金属离子的配位可以赋予热交换器以防腐性和抗菌性以及其它适宜的性能。此外，优选地，热交换器的表面被赋予亲水性。聚胺本身可显示出亲水性，或者，聚胺可与一种以上其它聚合物(高分子材料)配合，赋予热交换器表面以亲水性。

(2)除非另有说明，本说明书中所述的数值范围“x～y”包括下限值x和上限值y。本说明书中记载的各种数值或者数值范围中包含的任意数值可被选择或者被抽取作为新下限值或者上限值，从而可以使用这种新下限值或者上限值重新设定为任意数值范围比如“a～b”。

附图说明

图1是表示水分子结合包含在聚乙烯亚胺(聚胺的一种)分子中的状态的示意图。

图2a是示意地表示感觉臭味的机制的一组说明图。

图2b是示意地表示释放臭味成分的机制的一组说明图。

图3是表示臭味评价试验中使用的装置的概览的示意图。

图4是第1实施例的评价试验中获得的图。

图5是第2实施例的评价试验中获得的图。

图6是表示评价试验中使用的供试验材料的表面上的水合层(hydratedlayer)的厚度的图。

具体实施方式

可以将从本说明中自由选择的一种以上特征加入本发明的上述特征中。在某些情况下，方法特征甚至也可以是与产品有关的特征。哪种实施方式是否为最佳根据对象、要求性能以及其它因素而不同。

《聚胺》

(1)结构

聚胺为具有氨基的聚合物。聚胺的示例包括：结合有3个以上伯氨基的直链脂肪族烃。更具体的示例为聚乙烯亚胺(pei)。

pei的分子式为(-ch2-ch2-nh-)n，其具有如图1所示的分子结构。主要官能团为氨基(-nh-)，其为极性基团。相邻氨基之间的距离(相邻n分子之间的距离)为约氢键合至氨基的水的分子直径为约从该角度考虑，在一实施方式中，聚胺的相邻氨基之间的距离优选为更优选为

(2)水特性

聚胺如同聚胺生长在热交换器的基材表面上一样地存在，并且包含1分子～数分子的水以保有它们。聚胺中包含的水与聚胺牢固地电结合，并且即使在被加热至高温时,只要不被加热至沸点以上的话,也不易从聚胺中分离(蒸发、脱附等)。另一方面，在表面侧，根据热交换器表面所暴露的环境(气氛的温度和湿度)中的变化，可以自由移动的凝结水(结露水)等容易生成和蒸发。

在本说明书中，适当地，将包含在聚胺中且不易被释放出的水称为“结合水”，将容易在聚胺上生成或者容易从聚胺中蒸发出的水称为“自由水”，将存在于结合水和自由水之间的转变区(transitionzone)中且显示出这两者之间的中间特性的水称为“中间水”。在热交换器(尤其是，蒸发器)的情况下，自由水的典型示例是由空气中的水蒸汽的露凝结引起的“凝结水”(结露水)，并且中间水可以改称为“吸附水”。本说明书中，适当地，将术语“凝结水”与“自由水”同义地使用，将术语“吸附水”与“中间水”同义地使用。

在一实施方式中，形成在聚胺上的结合水/中间水(也称为水合层)的厚度优选为20～90nm，更优选为30～70nm。厚度过小可能会使缓慢释放的效果变差，而厚度过大的结合水/中间水可能难以形成。这种结合在聚胺上的水合层的厚度可以用扫描探针显微镜(spm)确定。

(3)臭味特性

臭味成分可以如图2a所示地释放在热交换器的基材(例如，al合金翅片)表面上。首先，当基材表面上不存在聚胺时，如图2a(1)所示，臭味成分处于被溶解、吸收和浓缩在基材表面上生成的自由水(例如，凝结水比如结露水)中的状态。当自由水由于基材表面所暴露的气氛中的湿度减小或者温度升高而蒸发时，随着自由水蒸发，臭味成分也立刻被释放到气氛中。这迅速增加臭味成分在气氛中的浓度，以致于处于该气氛中的人们将会强烈地感觉到臭味。

其次，在聚胺存在于热交换器的基材表面上时，如图2a(2)所示，臭味成分处于被溶解、吸收和包含在基材表面上产生的自由水(例如，凝结水比如结露水)中的状态。这与不存在聚胺的情况相同。

然而，处于被吸收且进一步被浓缩的状态的臭味成分中的多数都是有机物，并且它们经常为本身具有极性的高分子，它们中的多数处于由于电引力而被聚胺的极性基团捕获的状态。结果，即使当存在于聚胺上的自由水蒸发时，臭味成分也不会随着自由水蒸发而立刻被释放。这是与如图2a(1)所示的不存在聚胺的情况不同的一处。

此外，自由水蒸发之后残存在聚胺附近的中间水/结合水与自由水相比不易蒸发，并且结合水几乎不蒸发。因此，臭味成分(其由于自由水蒸发而向由中间水/结合水构成的水合层移动)也不会立刻被释放到气氛中。这是与如图2a(1)所示的不存在聚胺的情况不同的另一处。

此外，当存在聚胺时，水合层中的水缓慢地蒸发，并且随着水蒸发，臭味成分也持续缓慢地被释放出。因此，当存在聚胺时，臭味成分不会过度地浓缩在水合层中。

在自由水和水合层中的水蒸发之后，当再次生成自由水时，暂时被留在水合层中的低浓度臭味成分的一部分向自由水移动(分配)，并且臭味成分达到了更低浓度的状态，因此水合层不会继续积蓄臭味。

看起来，这样的现象在存在于热交换器的基材表面上的聚胺上重复，并且协同地作用，从而使得臭味成分不会立刻被释放到气氛中(即，缓慢地释放)，并且可以抑制人们强烈感觉到的臭味。

(4)蒸发器上的臭味成分的释放行为

参照图2b，详细地说明热交换器的基材表面上存在聚胺使得臭味成分缓慢释放的机制(臭味成分的释放行为)。图2b示意地表示在pei(聚胺的代表示例)存在于蒸发器(热交换器的代表示例)上时臭味成分的释放行为。

如图2b(1)所示，在打开空调开始运行压缩机时，经压缩的制冷剂在蒸发器内绝热地膨胀，降低蒸发器的表面温度。这会冷却与蒸发器表面接触的空气，并且该空气中包含的水蒸汽在表面上凝结成为露水，变成自由水(凝结水、结露水)。然后，与蒸发器接触的空气中所包含的臭味成分通过溶解和/或吸收被纳入自由水中。纳入自由水中的臭味成分的一部分也向紧位于自由水之下(在基材表面侧)的水合层(由中间水/结合水构成)移动。因此，在允许臭味成分包含在各层的水中的范围内，各种水中的臭味成分的浓度达到平衡状态。

如图2b(2)所示，在空调的压缩机停止运行时，蒸发器的表面温度开始上升，并且相应地存在于表面上的自由水蒸发(释放)。此时，溶解/吸收在自由水中的臭味成分以及其它可能形式的臭味成分与自由水的水蒸汽(水分子)一起被释放到室内。然而，如上所述，纳入自由水中的臭味成分的一部分已向由中间水/结合水构成的水合层移动(分配)。像这样地，高浓度臭味成分不会随自由水的蒸发一起被释放到空调室内。进一步地，由中间水/结合水构成的水合层会受到来自pei侧的电引力，并且难以像自由水一样自由地蒸发。因此，即使在自由水蒸发时，已移动到水合层的臭味成分不会被立刻释放到室内。

如图2b(3)所示，在重新启动压缩机时，再次在蒸发器表面上生成自由水。由于伴随着自由水流出的蒸发器表面的洗涤等，空气中所包含的臭味成分逐渐地减少。结果，在纳入自由水中的臭味成分的浓度也降低时，暂时被留在水合层中的臭味成分以相反的方式缓慢地向自由水移动，并且臭味成分的浓度整体上达到平衡状态。

如图2b(4)所示，当由于压缩机再次停止而自由水蒸发时，已从水合层移动到自由水的臭味成分也连同自由水的蒸发一起而被释放。理所当然地，此时释放出的臭味成分的浓度相对较低。

如图2b(5)所示，当自由水蒸发且自由水的量减少时，水合层中的水也开始逐渐地蒸发。伴随着蒸发，水合层中包含的臭味成分也被释放出。同样地，在这种情况下，由于水合层中包含的臭味成分的量不多，因此，由于蒸发而释放出的臭味成分的浓度低。

随后，当新生成水合层，并且臭味成分通过自由水等从与蒸发器接触的空气中被吸收时，臭味成分的一部分再次移向且被留在臭味成分浓度降低的水合层(由中间水/结合水构成)中。然后，再次重复如上所述的图2b(1)、图2b(2)等中所示的循环。

在任何情况下，存在于蒸发器的基材表面上的pei具有能够暂时留住臭味成分的极性，并且会生成水合层，因此，可以防止臭味成分立刻释放到空调室内。结果，臭味成分缓慢地释放到空调室内，空调室内臭味成分的浓度变化变缓，空调室内的人们不会感觉到强烈的臭味。

(5)分子量

聚胺呈现出针对臭气成分的缓慢释放作用的原因在于其分子结构。当其分子量发生变化时，水合层的厚度等发生变化，并且针对臭味成分的缓慢释放作用也会发生变化。例如，分子量越大，则水合层的厚度越大，缓慢释放作用以及由此防臭效果倾向于提高。在这方面，在一实施方式中，聚胺的分子量优选为300～70,000，更优选为400～35,000。分子量过低或者过高的聚胺不易获得。从另一方面来看，分子量过低可能会降低缓慢释放效果，而分子量过大可能会增加粘度，以至于难以附着于基材表面。

本说明书中所述的分子量是公知的z-平均分子量(mz)，并且按照mz＝σmi3ni/σmi2ni(mi：各分子量，ni：分子量mi的分子数)计算。

(6)附着

聚胺可以聚胺单质存在于例如热交换器的基材表面上，或者也可与除聚胺以外的一种以上聚合物、表面活化剂等共存。与聚胺混合的聚合物的示例包括具有一种以上极性官能团(比如，氨基、羰基、羧基、酰亚胺基、羟基、腈基、硝基、硫醚基、亚砜基、砜基、硫醇基和酯基)的那些聚合物。

聚胺附着于基材表面上的附着形态没有限定。聚胺可仅附着于聚合物膜的表面层，或者可附着于包括聚合物膜内部的整个膜，或者也可为由复合成分构成的聚合物膜。聚胺所附着的区域(部位)可为热交换器的一部分或全部。由于热交换器配备有大量的微细空气通道，因此根据热交换器的形状适当地选择涂布法、浸渍法等作为聚胺的附着(成膜)方法。

《热交换器》

热交换器包括：热介质流动通过的流路，以及配置在流路周围的空气翅片。热交换器代表性地为蒸发器，但只要有防臭/抑臭的需要，热交换器可为冷凝器、散热器等，并且可不必用于空调。进一步地，所述热交换器和配备有所述热交换器的设备可在任意移动运载体(比如机动车、铁路车辆、航空器和船舶)、家庭、营业所等中使用。

实施例

假定处于室内的人们难以感觉到由汽车空调(尤其是，蒸发器)引起的臭味，准备了附着有臭味成分的各种试样，并且进行试验，评价由各试样产生的臭味。根据这样的具体示例，更详细地说明本发明。

<第1实施例>

《试样》

(1)基材

准备硅酸盐系玻璃板(简称为“玻璃板”/试样11)作为附着有臭味成分的基材(试验片)。基材的尺寸为16×76×1mm。

(2)高分子膜

用由pei构成的高分子膜(简称为“pei膜”)涂覆玻璃板的表面。pei为聚胺的代表示例。通过将缩水甘油基三甲氧基硅烷引入玻璃板表面上的硅烷醇基中，并且使pei附着于玻璃板表面，进行成膜。

(3)臭味成分

用醋酸、丁酸和三甲胺(tma)作为附着于基材上的臭味成分。这些均是由有机物构成的代表性的臭味物质。将基材浸渍在这些臭味成分的混合水溶液(醋酸：1,000ppm，丁酸：100ppm，tma：1,000ppm)中3天。从混合水溶液中取出的基材用纯水充分洗涤后，在室内自然干燥。对由此获得的试样进行臭味评价。

《试验》

使用如图3所示的试验装置，检查试样所涉及的臭味成分的释放行为。具体地说，首先，将附着有臭味成分的试样放入玻璃腔室中，将使用质量流量计和加湿器调节了湿度的n2导入腔室内。将该腔室交替地浸渍于高温(30℃)的恒温槽和低温(2℃)的恒温槽中，以改变腔室内的环境(供试验材料的表面附近的温度和湿度)。此时，将高温下的保持时间设定为15分钟，并且将低温下的保持时间也设定为15分钟。

对已经通过该腔室并导向排出口的空气，进行温度变化测定和感官评价(臭味强度评价)。连同感官评价一起，将该空气收集在收集管中，还使用气相色谱-质谱仪(gc/ms)进行针对各臭味成分的浓度分析。由此获得的结果一并示于图4中。

图4的上部表示导入腔室内的空气的湿度(wet/dry(湿/干))、腔室的保持温度和由排出口(感官评价口)导出的空气的湿度。图4的中部和下部表示分别针对试样11(具有pei膜)和试样c0(不具有pei膜的铝合金板/详情如后所述)得到的感官评价结果和gc/ms测定结果。

《评价》

从图4可以明显地看出，其表明：根据pei膜的有无，臭味成分的释放行为有所差异。具体地说，与不具有pei膜的试样c0相比，具有pei膜的试样11在gc/ms中的臭味成分浓度和感官评价这两方面上显示出缓和的变化。即，其表明：臭味成分借助于pei膜被缓慢地释放出，因此难以感觉到臭味。

<第2实施例>

《试样》

准备铝合金板(简称为“al合金板”/试样c0)作为附着臭味成分的基材。该al合金板可用于热交换器(蒸发器)，并且通过用亲水性树脂对铝合金(a1050)进行表面处理来获得。基材的尺寸为16×76×0.2mm。

除al合金板(试样c0)之外，还通过用分子量不同的高分子膜(pei膜)涂覆各al合金板的表面来制备试样21和试样22(试样21的pei分子量：600，试样22的pei分子量：10,000)。各pei膜的成膜与第1实施例的情况一样地进行。

以与第1实施例中相同的方式，使臭味成分附着于试样。对由此获得的试样进行臭味评价。

《试验》

(1)对各供试验材料，进行与第1实施例的情况相同的感官评价(臭味强度评价)。所获得的结果一并示于图5中。图5的上部表示腔室的温度和排出口(感官评价口)的湿度。图5的下部表示各试样所涉及的感官评价结果。

(2)使用原子力显微镜(afm：购自株式会社岛津制作所的spm-8000fm)(一种扫描探针显微镜(spm))，测定存在于各试样的供试验材料(感官评价试验前)的表面上的水合层的厚度。由此获得的结果示于图6中。

《评价》

(1)根据图5可清楚地得知，不具有pei膜的试样c0显示出尖锐峰值的臭味强度。另一方面，具有pei膜的试样21和试样22中，臭味强度显著降低，并且臭味强度的变化缓和。这种倾向在氨基引入量多的试样中更显著。

(2)根据图6可知，供试验材料表面上生成的水合层的厚度在试样c0中为9nm，在试样21中为30nm，在试样22中为50nm。因此，其表明：当pei分子量增加时，供试验材料表面上形成的水合层的厚度也增加，从而降低臭味强度，并且抑制臭味强度上的变化。

(3)进一步地，图5还表明：各试样中臭味强度达到最大值(峰值)的时间(timing)不同。具体地，不具有pei膜的试样c0中，在排出口的湿度达到最大的时间点附近，臭味强度达到最大。另一方面，具有pei膜的试样21和试样22中，臭味强度达到最大的时间比排出口的湿度达到最大的时间延迟。如前所述，与试样c0相比，试样21和试样22的最大值显著减小。

(4)获得这种倾向的理由被认为如下。不具有pei膜的试样c0中，臭味成分的释放与水从供试验材料表面中的蒸发同时发生。另一方面，具有pei膜的试样21和试样22中，臭味成分的释放不必与水的蒸发同时发生，并且臭味成分通过pei膜持续缓和地释放(即，缓慢释放)。

此外，当用分子量较高的pei形成试样时，臭味强度的最大值降低，并且臭味强度达到最大的时间延迟。其理由之一被认为是由于pei的分子量越高，则可以在基材表面上形成的水合层越厚，并且可以暂时留住的臭味成分的量越多。

在任何情况下，已表明：热交换器的基材表面上存在的聚胺可以使得臭味成分缓和释放(缓慢释放)，并且即使在周围环境(比如湿度和温度)发生改变时，臭味成分也不会被迅速释放，从而可以显著抑制人们强烈感觉到的臭味。