JP2001050688A

JP2001050688A - 表面改質方法及び表面改質品及び蒸発器用伝熱管及び吸収式冷凍機

Info

Publication number: JP2001050688A
Application number: JP11227559A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Tsujimoto; 聡一郎辻本
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、吸収式冷凍機の蒸発器用伝熱管等
に利用され、濡れ性を向上した金属製の被処理物表面を
有する表面改質品を得る為の表面改質方法の技術を提供
することを目的とする。【解決手段】金属製の被処理物１１ａ表面に複数の凹
凸１１ｂを設け、有機金属化合物成分と金属酸化物微粒
子成分を含有する処理液を、被処理物表面にコーティン
グし、加熱して、被処理物１ａ表面に多孔質且つ少なく
とも外表面に多数の亀裂を有する金属酸化物層１１ｄを
形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の被処理物
表面の表面改質方法及び表面改質品に関し、特に蒸発器
の伝熱面の表面の改質に好適に用いることのできる蒸発
器用伝熱管表面の改質方法、蒸発器用伝熱管に関し、特
に吸収式冷凍機に好適に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、蒸発器の伝熱管は、銅などの熱伝
導率の高い金属から製造されており、その伝熱管に冷媒
を接触させ、あるいは、その接触により前記冷媒を蒸発
させることにより、前記伝熱管の外表面で冷媒と顕熱、
潜熱タイプを熱交換させて前記伝熱管内の熱媒体を冷却
して、伝熱管内の熱媒体を循環させることによって熱を
運搬することができるように構成してあるものである
が、熱交換により熱を伝達するには、伝熱管表面の冷媒
等の液体が濡れ広がる濡れ性（広がり速度、濡れ面積）
を改善すべく前記伝熱管の表面に凹凸を、あるいは伝熱
管の伝熱面積を増やすべくフィンを設けることによって
熱交換率を高めることができるように構成したものもあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の伝熱管
によれば、伝熱管にフィンを設けるために前記伝熱管を
厚肉に形成しておかなければならなかったり、それで
も、伝熱効率が低い場合には伝熱表面積を増やす、すな
わち、伝熱管の数または長さを増やさなければ要求され
る熱伝導率を達し得ないことが多かった。

【０００４】従って、本発明の課題は、上記欠点に鑑
み、吸収式冷凍機の蒸発器用伝熱管等に利用され、濡れ
性を向上した金属製の被処理物表面を有する表面改質品
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔表面改質方法〕この目
的を達成する為に、本発明の表面改質方法の特徴構成
は、請求項１に記載されているように、金属製の被処理
物表面に複数の凹凸を設け、有機金属化合物成分と金属
酸化物微粒子成分を含有する処理液を、前記被処理物表
面にコーティングし、加熱して、前記被処理物表面に多
孔質且つ少なくとも外表面に多数の亀裂を有する金属酸
化物層を形成する点にある。

【０００６】有機金属化合物成分と金属酸化物微粒子成
分を含有する処理液を、所定温度に加熱処理すると、金
属酸化物微粒子成分の凝集体を含有したきわめて濡れ性
の高い多孔質材料を形成できる。そこで、伝熱管などの
表面が金属材料製の被処理物の表面に、前記処理液（こ
こに、特に断らなければ、単に処理液と言えば有機金属
化合物成分と金属酸化物微粒子成分を含有する処理液を
言うものとし、下地処理液については単に処理液とは言
わないものとする。）をコーティングし、例えば５０℃
以上９００℃以下の温度に加熱する。これにより、前記
被処理物の表面に多孔質の金属酸化物層を形成すること
ができ、前記被処理物の表面を比較的高い濡れ性を有す
るものに改質する事ができる。すなわち、この多孔質の
金属酸化物層は、表面に開口した多数の孔部を有し、金
属酸化物層の表面開口部から、付着した水等の液体が表
面張力によって浸透し、そのため液体と金属酸化物層と
の接触角が小さくなり、表面が液体の薄層で大部分が濡
れることになるからである。

【０００７】更に、予め金属製の被処理物表面に複数の
凹凸を設けておくと、上記の加熱処理による金属酸化膜
層の収縮によって、特に表面の凸部において、金属酸化
物層の表面に応力が発生することで表面に多数の応力割
れが発生し、結果、多数の亀裂が発生する。結果、本発
明の手法によって、被処理物表面に、複数の亀裂を有す
る金属酸化膜層を形成することができ、この多数の亀裂
が形成された外表面に水等の液体が存在しているとき
は、その液体は、この亀裂の隙間を毛細管現象により短
時間に広く浸透することになる。このように多孔質の金
属酸化膜層に多数の亀裂を設けることができるので、濡
れ性を飛躍的に向上することになる。

【０００８】加熱処理の温度は各処理液に含まれる有機
金属化合物成分が縮重合して金属酸化物を生成する温度
を適宜選択すればよい。なお、処理液を構成する金属酸
化物微粒子成分は加熱によってもそのまま化学反応をし
ないで、金属酸化物微粒子成分の凝集体として多孔質金
属酸化物層を構成することとなる。ここで、金属酸化物
微粒子成分は、有機金属化合物成分と複合的に凝集する
ために、有機金属化合物成分が金属酸化物微粒子成分同
士を密な部分と疎な部分に不均一に凝集させるととも
に、凝集した金属酸化物微粒子成分同士の間に空隙を形
成する事になり、この状態を経由して形成される金属酸
化物層は、前記空隙等が液体の浸透濡れを許容する良好
な多孔質構造になるのである。尚、５０℃以上、より好
ましくは１５０℃以上の温度に加熱するのは、５０℃以
下では反応が不充分であり、多孔質の金属酸化物の形成
が十分でなく濡れ性が悪くなり、また、９００℃を超え
ると多孔質構造が変化し、熱伝達率が向上しにくくなる
うえに、加熱処理に要するコストが嵩むという不都合を
生じるからである。尚、さらに好ましくは、２００℃以
上８００℃以下、さらに好ましくは、２５０℃以上７０
０℃以下で加熱処理を行うことが好適である。

【０００９】また、このような表面改質方法において金
属酸化膜層に多数の亀裂をもうけるので、内部の被処理
物の腐食が懸念されることがあるが、この場合、有機金
属化合物成分を含有する下地処理液を、被処理物表面に
コーティングし、前記処理液により形成する金属酸化物
層と被処理物表面との間に介在させておけば、前記金属
酸化物層と前記被処理物表面との密着性を強固なものと
し、かつ、コーティング後の加熱処理による伝熱管の腐
食等も抑制できる。このようなコーティングをしておけ
ば、前記金属酸化物層を、たとえば伝熱管のような熱衝
撃を受けやすい被処理物の表面の改質に用いたとして
も、前記金属酸化物層を剥離しにくい強固なものに形成
できて、耐久性の高い改質を行うことができるのであ
る。また、処理液のコーティングを小さい膜厚で形成
（好ましくは０．５μｍ以下）した後加熱処理して下地
層を形成した後に、さらに本手法により処理液のコーテ
ィングと加熱処理を行うことにより多孔質で多数の亀裂
を有する金属酸化物層を形成することができる。

【００１０】また、前記処理液の有機金属化合物成分と
金属酸化物微粒子成分との含有比率が１：５〜３：１で
あってもよい。前記処理液の有機金属化合物成分（金属
酸化物換算）と金属酸化物微粒子成分との含有比率が
１：５〜３：１であれば、得られる金属酸化物層が表面
に多数の亀裂を有し、且つ多孔質で濡れ性の高いものと
なり、しかも、被処理物との高い密着性も確保でき、処
理液を取り扱い容易な粘度のものにできるので好まし
い。尚、さらには、１：２〜２：１であることがより望
ましい。

【００１１】また、前記有機金属化合物成分が金属アル
コキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシ
レートから選ばれる少なくとも一種以上の化合物であっ
てもよく、具体的には、前記金属アルコキシドが、ジル
コニウム、アルミニウム、ケイ素、チタンから選ばれる
少なくとも一種以上の金属と、メトキシル、エトキシ
ル、プロポキシル、ブトキシルから選ばれる少なくとも
一種以上のアルコキシル基とから構成されるもの、ある
いは、前記金属アセチルアセトネートが、インジウムア
セチルアセトネート、あるいは、前記金属カルボキシレ
ートが、酢酸鉛であってもよい。好ましい例として、前
記アルコキシドとしては、テトラエトキシチタン（(Ｃ₂
Ｈ₅Ｏ)₄Ｔｉ) 、テトライソプロポキシチタン（(Ｃ₃Ｈ₇
Ｏ)₄Ｔｉ) 、テトラ（ｎ−ブトキシ）チタン（(Ｃ₄Ｈ
₉Ｏ)₄Ｔｉ）、テトラエトキシジルコニウム（(Ｃ₂Ｈ
₅Ｏ)₄Ｚｒ）、テトライソプロポキシジルコニウム（(Ｃ
₃Ｈ₇Ｏ)₄Ｚｒ）、テトラ（ｎ−ブトキシ）ジルコニウム
（(Ｃ₄Ｈ₉Ｏ)₄Ｚｒ）、テトラエトキシシラン、ポリテ
トラエトキシシラン、トリブトキシアルミニウム、ト
リイソプロポキシアルミニウム、などが挙げられる。吸
収式冷凍機の蒸発器用伝熱管に適用する場合は、耐吸収
液性（強アルカリ）に優れたものとして、上記のチタン
のアルコキシドとジルコニウムのアルコキシドが好まし
い例として挙げられる。また、前記金属アセチルアセ
トネートとしては、インジウムアセチルアセトネート
（Ｉｎ(ａｃａｃ)₃）、鉄アセチルアセトネート（Ｆｅ
(ａｃａｃ)₃）等が挙げられる。

【００１２】また、前記有機金属化合物成分としては、
金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カ
ルボキシレートから選ばれる少なくとも一種以上の化合
物、が挙げられ、加熱処理により金属酸化物を形成でき
るものを用いればよく、このような有機金属化合物成分
に対応する金属酸化物微粒子成分、たとえば酸化珪素
（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃ ）、酸化チ
タン（ＴｉＯ₂）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化
ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ
₂Ｏ₅）、酸化鉄（ＦｅＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄）等を含
む少なくとも一種の金属酸化物微粒子成分を混合した状
態で加熱処理を行うと多孔質で濡れ性の高い金属酸化物
層を形成できるのである。また、前記金属酸化物微粒子
成分が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化
鉄から選ばれる少なくとも一種以上の化合物であっても
よく、より好ましくは、酸化珪素、酸化アルミニウム、
酸化チタン、酸化ジルコニウムから選ばれる少なくとも
一種以上が用いられる。特に、吸収式冷凍機の蒸発器用
伝熱管に適用する場合は、耐吸収液（耐アルカリ）に優
れたものとして酸化チタン、酸化ジルコニウムを配合す
ることが好ましい。特に吸収式冷凍機の蒸発器用伝熱管
に適用する場合は、耐吸収液性（強アルカリ）に優れた
ものとして、酸化チタン、酸化ジルコニウムを配合する
ことが好ましい。

【００１３】また、この種の処理液あるいは下地処理液
の溶媒もしくは分散媒としては、メタノール・エタノー
ル・プロパノール・ブタノール等のアルコール類、酢酸
エチル、エチレンオキシド、エチレングリコール、トリ
エタノールアミン、キシレン等の有機溶媒を用いること
ができ、有機金属化合物成分の溶解度等にあわせて適宜
選択すればよいが、メタノール、エタノール、プロパノ
ール、イソプロパノール、ブタノールあるいはこれらの
混合物が好適に用いられ、特にエタノールを主成分とす
るものを用いれば、沸点が低いために施工時の乾燥速度
がはやい、毒性が少ない等の面から好ましい。尚、溶媒
もしくは分散媒に水を含有させる場合には、有機金属化
合物成分を加水分解させる当量以下、つまり、有機金属
化合物成分を全て加水分解できる量を最大限として、そ
れ以下にすることが好ましく、具体的には２／３当量以
下とすることが好ましく、さらに言えば、１／３当量以
下であることが好ましい。

【００１４】また、前記処理液中に前記有機金属化合物
成分が金属酸化物換算で２重量％〜２０重量％含まれて
いることが好ましい。より好ましくは３重量％〜１０重
量％である。２重量％以下では１回のコーティングで有
られる膜厚が小さすぎ、コーティング回数が多くなって
しまい、多数の亀裂を有する多孔質の金属酸化膜層が得
られにくい等の問題が有り実用的でない。また、２０重
量％以上では、粘度が高くなり、膜厚が大きすぎ、剥離
しやすくなるので好ましくなく、処理液のポートライフ
が短くなってしまい好ましくない。

【００１５】具体的には、前記金属酸化物微粒子成分が
直径２０Å以上１０００Å以下であることが好ましい。
というのは、直径２０Å以下では、金属酸化物層は、十
分な液体の浸透濡れを起こすような多孔質構造にならな
い。また１０００Å以上では多孔質層ができるが膜の強
度が小さくなり、剥離しやすくなるからである。尚、さ
らに望ましくは５０Å〜５００Åであることが好まし
く、この範囲のものが前記処理液に対する前記金属酸化
物の分散性や前記処理液自体の粘度の調整等に役立つか
らである。

【００１６】また、処理液等のコーティングは必要に応
じて複数回行ない、所望の膜厚を得るようにしてもよ
い。複数回コーティングを行う場合、各コーティング工
程の間に乾燥工程を設けることが好ましく、この乾燥工
程により、前記被覆層の密着性を向上させることが出来
る。乾燥工程は、室温にて自然乾燥しても良いし、温
風、熱風による強制乾燥であっても良い。尚、処理液等
をディップコーティングする際には、その処理液等の組
成にも依存するが、１５℃〜３０℃の環境で行うことが
好ましい。というのは、１５℃以下では、コーティング
作業後に水分が凝縮しやすく、その凝縮した水分により
コーティング不良や強度低下を招来するような不都合を
生じやすくなり、また、３０℃以上では、処理液等の劣
化が速く、実用上の問題となり易いためであり、上記環
境が、このような水分の凝縮による不都合、処理液の劣
化等を回避する上で有効である。湿度は７０％以下が好
ましい。より好ましくは６０％以下である。高湿度の場
合、コーティング作業後に水分が凝縮しやすくなって、
上記の問題が生じ易くなる。ただし、コーティング方法
は、前記ディップコーティングに限らない。

【００１７】また、前記処理液や下地処理液には、耐食
性改良のために、縮重合を促進するのための触媒とし
て、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ化水素酸、アンモニ
ア等の酸、アルカリを添加することが好ましい。中でも
酢酸、塩酸が好ましく、例えば、塩酸の場合、有機金属
化合物成分１００ｇあたり０．０２ｇ〜５ｇ、酢酸の場
合、有機金属化合物成分１００ｇあたり０．５ｇ〜３０
ｇの範囲が好ましい。また同様に、前記処理液や下地処
理液には、安定剤としてアセト酢酸エチル、アセチルア
セトン等のキレート剤を配合しても良く、有機金属化合
物成分としてジルコニウムのアルコキシドや、チタンの
アルコキシドや、アルミニウムのアルコキシドを採用す
る場合に特に有効である。このような安定剤は、金属ア
ルコキシド（多種用いる場合は、その総和）の１もるに
対して０．０５モルから２モル配合することが好まし
い。

【００１８】また、このような表面改質方法において、
請求項２に記載されているように、前記金属酸化物層の
厚さが２μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、
さらには、２μｍ以上３０μｍ以下であることがより好
ましい。というのは、薄いと、亀裂を有する多孔質の金
属酸化膜層を形成しにくくな利、分厚いと伝熱公立の悪
化を招来しやすく且つ剥離しやすくなるからである。こ
のように構成することで、加熱処理における金属酸化膜
層の凝縮によって、表面に大きな内部応力を発生させ、
多数の亀裂を発生させ、表面の濡れ性を向上することが
できる。

【００１９】さらに、このような表面改質方法におい
て、請求項３に記載されているように、前記凹凸の凹部
に対する凸部の段差が、１０μｍから１０００μｍの範
囲内であり、隣り合う前記凸部の間隔が０．１ｍｍから
２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。このように構
成することで、加熱処理において金属酸化膜層が凝縮
し、上記の凹凸によって、表面に大きな内部応力を発生
させ、結果、凹凸の凸部や角部等に好ましい状態の亀裂
を多数発生させることができ、濡れ性を向上することが
できる。また、上記の段差が１０μｍ以下の場合は、加
熱時に充分に内部応力が発生せず、良好な亀裂が発生せ
ず、上記の段差が１０００μｍ以上の場合は、金属酸化
膜層を形成後の外観に問題がある上に、凸部の角部に上
記金属酸化膜層が薄い部分が発生する虞があり、また凹
部の角部に厚い部分が発生し剥離する虞があり、問題で
ある。また、上記の間隔が０．１ｍｍ以下の場合は、間
隔が狭い為に、金属酸化膜層が平坦に近い状態となっ
て、加熱時に多数の亀裂を発生させる内部応力を得るこ
とができず、上記の間隔が２０ｍｍ以上の場合は、亀裂
が少なくなりすぎ、且つ、表面に均等に亀裂を発生させ
ることができない。

【００２０】また、これらの表面改質方法において、請
求項４に記載されているように、前記被処理物が蒸発器
用伝熱管であることができる。蒸発器用伝熱管におい
て、本手法により、表面の濡れ性を向上させることで、
濡れ面積比率が大きくなり、例えば、表面が水によって
ぬれている場合、金属酸化物層から水への伝熱面積が増
大するため、水の蒸発量が増え、総括伝熱係数が高くな
り、高効率に内部に流通する水等を冷却することができ
る。

【００２１】また、このような表面改質方法において、
請求項５に記載されているように、前記凹凸が、前記蒸
発器用伝熱管の表面に設けられた、管軸軸廻りの周方向
の溝若しくは管軸廻りの螺旋状の溝若しくは管軸方向の
溝によって形成されるものであることが好ましい。この
ように、蒸発器用伝熱管の表面に凹凸を設ける場合、旋
盤等を用いて、軸方向に垂直若しくは螺旋状に溝を設け
ることができ、簡単に本手法により多数の亀裂を有する
金属酸化膜層を形成し、伝熱管の表面の濡れ性を向上す
ることができる。

【００２２】また、これまでは、表面改質方法について
説明したが、本発明に係る表面改質品の特徴構成は、請
求項６に記載されているように、請求項１〜５のいずれ
かに記載の表面処理方法により前記金属酸化物層を形成
してある。このような表面改質品は、多孔質の金属酸化
膜層の外表面に多数の亀裂を有しているので、毛細管現
象により、濡れ性が非常に高い。

【００２３】また、表面改質品を蒸発器用伝熱管として
構成する場合は、その蒸発器用伝熱管は、請求項７に記
載されているように、請求項４又は５に記載の表面処理
方法により前記金属酸化物層を形成してあることができ
る。このような蒸発器用伝熱管は、表面の濡れ性が非常
に高いので、濡れ面積比率が大きくすることができ、表
面が水でぬれている場合、金属酸化物層から水への伝熱
面積が大きいので水の蒸発量が大きくなるので、総括伝
熱係数が高くなり、高効率に内部に流通する水等の流体
を冷却することができる。

【００２４】また、本発明の吸収式冷凍機は、請求項８
に記載されているように、冷媒を収容する蒸発器を備
え、請求項７に記載の蒸発器用伝熱管を、表面において
前記冷媒を蒸発させて内部の流体を冷却する伝熱管とし
て前記蒸発器に備える。このように、吸収式冷凍機を構
成することで、蒸発器に備えられた蒸発器用伝熱管表面
における冷媒の蒸発量を増加させ、蒸発器用伝熱管内部
の流体の冷却量を増加させることができ、冷凍能力を増
加させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の表面改
質品１００を示しており、被処理物として銅平板１を使
用し、この銅平板１の表面に親水性の材料のポリテトラ
エキシシランの下地層３と被覆層２を備えており、さら
に、この被覆層２の外表面には、多数の連続した亀裂５
を形成している。このような亀裂５を有した表面改質品
１００の表面に、例えば水を滴下した場合、この亀裂５
の隙間に水が浸透し、毛細管現象により、広域に濡れ広
がることができる。よって、この様に構成することで、
表面の濡れ性を向上した表面改質品を構成することがで
きる。

【００２６】次に、上記の被覆層２及び下地層３の製造
方法について示す。まず、予め、被処処理物の銅平板１
の表面に、図３に示すように、深さ（凹部に対する凸部
の段差）が約３０μｍ、幅０．３ｍｍの溝部６を、約４
ｍｍピッチで加工しておく。次に、図３に示すように、
溶媒のエタノールにポリテトラエトキシシランを５重量
％（二酸化ケイ素換算）溶解させ、さらに二酸化ケイ素
微粒子（一次粒子径７ｎｍ）を５重量％を均一に分散さ
せた溶液７内に、銅平板１を浸し、銅平板１の長手方向
を鉛直方向として５ｍｍ／秒の一定速度で引き上げた後
に、表面を１５分程度乾燥させる。このようなコーティ
ング処理によって銅平板１表面にポリテトラエキシシラ
ンの溶液７を塗布することができる。このコーティング
処理を１工程とし、第１工程終了後に、コーティングさ
れた銅平板１を２５０℃で５分間加熱処理を行い、下地
層３を得ることができる。このように得られた下地層３
は、表面に空隙を有さない緻密性な金属酸化物層とな
り、銅平板の腐食を防ぐものとなる。次に、下地層３の
外表面に、更に被覆層２を得る為に、上記の工程を数回
繰り返して溶液７を表面に塗布して乾燥させ、その後、
３００℃で３０分間加熱処理を行う。この加熱処理中
に、二酸化ケイ素が合成され被覆層２が形成されるが、
予め設けた溝部６の作用により、容易に溝部６の膜厚が
大きくなり（例えば１μｍ以上）、表面に応力が発生
し、結果、表面に多数の亀裂５が生じる。この亀裂５
は、図２に示すように、連続した網目状の溝を有して形
成されており、被覆層２の表面を分割して多数の分割面
４を形成している。このように、被覆層２の表面に多数
の亀裂５を生じさせることによって、この表面に水が付
着すると、この水は、毛細管現象により、亀裂５内に浸
透し、広域に渡って広がることとなり、濡れ性に優れた
表面改質品１００を構成することができる。

【００２７】次に、本発明の表面改質品１００の濡れ性
について、実験を行った結果を示す。上記に示す製造方
法で、被覆層２の厚さが違うものを数個作成した。下記
の表１に示すように、被覆層２の膜厚が３μｍのサンプ
ル１と、膜厚が４μｍのサンプル２とが表面に多数の亀
裂５を有しており、このサンプル１、２は、亀裂５の状
態が、図２に示すように、亀裂５を構成する溝の幅をａ
とし、分割面４の幅をｂとしたときに、亀裂５の幅ａが
０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であり、分割面４の幅
ｂが５μｍ〜５００μｍの範囲内のものである。また、
比較例として、被覆層２の外表面には上記のような亀裂
５を有さないように、被覆層２の膜厚を０．３〜０．５
μｍとして作成したサンプル３を用意した。該比較例の
サンプル製作には、溶媒のエタノールにポリテトラエト
キシシランを１重量％（二酸化ケイ素換算）溶解させ、
さらに前記二酸化ケイ素微粒子を１重量％均一に分散さ
せたものを用いた。更に、濡れ性の評価としては、被覆
層２の表面が水平となるように保持し、被覆層２表面上
に、０．０１ｃｃの純水を滴下し、３０秒後に濡れ広が
った幅を垂直方向に２個所測定した平均を濡れ幅として
比較している。よって、この濡れ幅の大きいものが濡れ
性に優れたものといえる。結果、表１に示すように、そ
れぞれのサンプルの被覆層２は全て、親水性の二酸化ケ
イ素の層であるが、本発明の表面改質品であるサンプル
１及びサンプル２は濡れ幅が１１ｍｍ及び１２ｍｍであ
るのに対し、比較例のサンプル３の濡れ幅は、４ｍｍで
あった。よって、本発明の特徴構成である多数の亀裂を
有する表面改質品が濡れ性に優れていることが判る。

【００２８】

【表１】

【００２９】〔別実施の形態〕また、本発明に係る表面
改質品を吸収式冷凍機の蒸発器用伝熱管として利用する
構成について説明する。ここに説明する伝熱管１１、１
８を備えた吸収式冷凍機は、図４に示すように、吸収器
１２や蒸発器１３を備えて形成してあり、吸収器１２及
び蒸発器１３の内部には伝熱管１１、１８を備えるとと
もに、吸収器１２における臭化リチウム溶液（以下単に
吸収液と称する）１４や蒸発器１３における冷媒１５を
前記伝熱管１１の上部から散布させる循環ポンプ１６，
１７を備えて構成してある。前記伝熱管１１は、図５に
示すように、上記の実施の形態で説明した本手法によっ
て、銅管１１ａの外表面に溝１１ｂを設け、下地処理液
を、銅管１１ａの表面にコーティングして下地処理層１
１ｃを形成したのち、処理液を、前記コーティングの上
にコーティングし、例えば、２５０℃以上の温度に加熱
して、前記被処理物の表面に多孔質で外表面に多数の亀
裂を有する金属酸化物層１ｄを形成して表面を改質して
ある。伝熱管１１は外径１６ｍｍ・内径１４ｍｍであ
る。また、伝熱管１１は、２６ｍｍ間隔で、長さ４０ｃ
ｍのものを５段に積層し、伝熱管１の有効長さを１００
０ｍｍとしてあり、前記吸収液１４や、冷媒液１５を最
上段の伝熱管１１上方１０ｍｍの位置から散布自在に構
成してある。このように本手法によって、表面を改質し
た伝熱管１１においては、表面の濡れ性を向上すること
ができるので、伝熱管１１表面に冷媒液１５が良好に付
着することになり、冷媒液１５の伝熱管１１表面におけ
る蒸発量を増加させ、その蒸発によって、伝熱管１１内
の冷水から潜熱を奪って、良好に冷却することができ、
この吸収式冷凍機を、たとえば冷暖房に用いるような場
合に、省エネルギー化、装置のコンパクト化などを図る
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、被処理物の表面に多孔
質且つ表面に多数の亀裂を有する親水性の金属酸化膜層
を設け、表面の濡れ性を向上させた表面改質品を構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面改質品の断面図

【図２】本発明の表面改質品の亀裂の状態を示す断面斜
視図

【図３】本発明の表面改質品の製造方法例を示す図

【図４】本発明の表面改質方法によって表面改質した蒸
発器用伝熱管を有する吸収式冷凍機の概略図

【図５】本発明の蒸発器用伝熱管の断面図

【符号の説明】

１被処理物２被覆層（金属酸化物層）３下地層５亀裂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製の被処理物表面に複数の凹凸を設
け、有機金属化合物成分と金属酸化物微粒子成分を含有
する処理液を、前記被処理物表面にコーティングし、加
熱して、前記被処理物表面に多孔質且つ少なくとも外表
面に多数の亀裂を有する金属酸化物層を形成する表面改
質方法。
【請求項２】前記金属酸化物層の厚さが２μｍ以上５
０μｍ以下である請求項１に記載の表面改質方法。
【請求項３】前記凹凸の凹部に対する凸部の段差が、
１０μｍから１０００μｍの範囲内であり、隣り合う前
記凸部の間隔が０．１ｍｍから２０ｍｍの範囲内である
請求項１又は２に記載の表面改質方法。
【請求項４】前記被処理物が蒸発器用伝熱管である請
求項１から３の何れか１項に記載の表面改質方法。
【請求項５】前記凹凸が、前記蒸発器用伝熱管の表面
に設けられた、管軸軸廻りの周方向の溝若しくは管軸廻
りの螺旋状の溝若しくは管軸方向の溝によって形成され
るものである請求項４に記載の表面改質方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の表面処
理方法により前記金属酸化物層を形成してある表面改質
品。
【請求項７】請求項４又は５に記載の表面処理方法に
より前記金属酸化物層を形成してある蒸発器用伝熱管。
【請求項８】冷媒を収容する蒸発器を備え、請求項７
に記載の蒸発器用伝熱管を、表面において前記冷媒を蒸
発させて内部の流体を冷却する伝熱管として前記蒸発器
に備えた吸収式冷凍機。