JP2645425B2 - 伝熱管壁面の製造方法 - Google Patents

伝熱管壁面の製造方法

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JP2645425B2 JP60042227A JP4222785A JP2645425B2 JP 2645425 B2 JP2645425 B2 JP 2645425B2 JP 60042227 A JP60042227 A JP 60042227A JP 4222785 A JP4222785 A JP 4222785A JP 2645425 B2 JP2645425 B2 JP 2645425B2
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    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は熱交換器や、ヒートパイプに利用される、特
に液媒体を流動させる伝熱管に関する。
従来の技術 熱交換部材に多孔質層を形成し、表面積の増大、沸騰
伝熱の促進効果をはかることは一般に知られているが、
伝熱管内に多孔質層を形成することは焼結,溶射法では
困難であるから通常はメッキ法を利用する。しかしこの
様な表面積を増大し沸騰伝熱の促進効果をはかるために
行うメッキ層は、平滑メッキと違った条件で加工し、適
度なポーラス性と突起を有するメッキ層に仕上げる必要
がある。この様なメッキ層を形成する方法としては、通
常の平滑メッキを得るために必要な錯塩や、にかわ状物
質,光沢剤,結晶微粒子化のための添加剤などはメッキ
液中に配合しないか、極く微量としたメッキ液を使用
し、メッキ条件としては一般的に高温で高電流密度で行
ない、メッキ液は高速の流動撹拌を行うことにより形成
される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この様な条件で伝熱管内壁面等にメッ
キ液を導入しても仲々内部まで均一に多孔質状のメッキ
をすることができず、錯塩の少ない不安定なメッキ液条
件となっているため短時間にて分解を起こし、量産性に
向かないばかりか、伝熱管パイプ壁面とメッキ層との密
着も不充分であり、液媒体の流動時および振動や衝撃に
てメッキ層が剥離してしまうなどの欠陥があった。
本発明は上記問題点に鑑み、均一にかつ密着性の優れ
た凹凸状のメッキ層を形成し、表面積の増大した、沸騰
伝熱の促進効果がはかれる伝熱壁面をもつ伝熱管を提供
するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の伝熱管は、オ
キシエチレン系界面活性剤と、低濃度の塩化物イオンを
添加剤として加えたメッキ液によって、伝熱管壁面に凹
凸の金属メッキ層を形成させるもので、伝熱管内壁に沿
って挿入された対極に、メッキ金属よりも貴な金属を使
用し、第1工程で伝熱管壁面をアノード側、対極をカソ
ード側とし、対極にメッキ金属を析出させ、第2工程に
て伝熱管壁面をカソード側、対極をアノード側に切り替
え、さらに、第2工程時間を、第1工程時間よりも長く
した伝熱管壁面の製造方法である。
作用 本発明は上記した構成によって、メッキ液中のオキシ
エチレン系界面活性剤が、金属イオンと錯体を作り、塩
化物イオンが適度な凹凸状を形成するのに働く。さら
に、伝熱管壁面をあらかじめアノード側とし、伝熱管壁
面を電解することで、伝熱管壁面は清浄化されるばかり
か、凹凸状態が促進されるので、密着性が良好となり、
伝熱管として適切なる凹凸状態となる。
さらに、第2工程を第1工程より時間を長くすること
により、対極の貴金属の表面が露出し、貴金属の表面か
ら多量の酸素が発生するので、比較的、やわらかい凹凸
の金属メッキ層の上に、平滑な密着性のある硬いメッキ
層がオーバーメッキされることになる。すなわち錯塩の
少ない不安定なメッキ液や過度な条件でのメッキ工法を
必要としないので、メッキ液の分解も少なく、メッキ層
と伝熱管壁面との密着も良好となり、前記、条こん,ま
たはざらつきをもつ凹凸の金属メッキ層が表面積の増大
と沸騰伝熱の促進効果を計ることができることとなる。
実 施 例 以下本発明の一実施例について、第1図から第4図を
参考にしながら説明する。
1は銅パイプの伝熱管2とアルミニウムの薄片加工し
た放熱フィン3とからなる熱交換器である。
この伝熱管2の内壁面4には凹凸の銅メッキ層5が形
成され、さらにその上にオーバーメッキ5′が形成され
ている。また、この伝熱管2の両端6a,6bはかしめ加工
と溶接により完全にシールされ、内部にはフロンガスが
封入されている。
7はヒーター8により温調可能なメッキ槽であり、メ
ッキ液9が入れられてある。このメッキ液9としては15
0g/CuSO4・5H2O,と50g/H2SO4,0.05g/ポリオキシ
エチレンオレイルエーテル、および0.3ミリモルの塩酸
を加えた酸性硫酸銅メッキ液を使用する。
また10は両端6a,6bを封止する前の銅パイプの伝熱管
であり、連結管11と循環ポンプ12とを組み合わせること
により、メッキ液9を伝熱管10の内部に循環させる様に
している。尚、すでに放熱フィン3は伝熱管10を拡管す
ることにより伝熱管10の外周に固定されている。さらに
連結管11には、切替えスイッチ13を介在して直流電源14
に直結されているチタン棒に白金メッキした対極15と、
対極15と逆の電荷を与えられる接続端子16とが固定され
ている。伝熱管10と連結管11とを接続端子16で結合させ
た時、接続端子16と伝熱管10とが導電することとなる。
また対極15には伝熱管10との接触を防止するためにポリ
プロピレンでできた不電導体のスペーサー17が挿入され
ている。また18はメッキ液9に空気をふき込むエアーポ
ンプである。
次にかかる構成での熱交換器の製造方法について説明
する。
まず、伝熱管10と放熱フィン3とを定位置にて仮嵌合
しておき、伝熱管10を所定の拡管機で拡管し、伝熱管10
と放熱フィン3を圧着させておく。次に、この伝熱管10
と連結管11と循環ポンプ12とを組み合わせ、メッキ槽7
中のメッキ液9を伝熱管10の内部に循環させる。この
時、メッキ液9としては150g/CuSO4・5H2O,50g/H2S
O4,0.05g/ポリオキシエチレンオレイルエーテル、お
よび0.3ミリモルの塩酸を加えた酸性硫酸銅メッキ液を
使用する。そこで、まず第1工程としては、直流電源14
よりチタン棒に白金メッキを施した対極15に負の電荷を
かけ、カソード側とし、片や、接続端子16には正の電荷
をかけ、アノードとする。この時の電流値は約100mA/cm
2とし約20分間通電する。すなわち接続端子16と伝熱管1
0とが導電しているので、伝熱管10が正の電荷をもつこ
とになり、メッキ液9中の陽イオンである銅イオンが、
対極15に析出し、伝熱管10の内壁面の銅が電解により溶
出していく。次に、第2工程として切替スイッチ13によ
り、正と負の電荷を逆に切替える。すなわち、対極15側
をアノードとし、接続端子16及び伝熱管10側をカソード
とする。よって、前記工程にて対極15側に析出した銅が
逆にメッキ液9中に溶解し、伝熱管10の内壁面にメッキ
液9中の銅イオンが銅として析出することになる。この
時の電流値も約100mA/cm2で、時間は約30分間とした。
またメッキ液9の温度はメッキ槽7のヒーター8により
加熱され、約50℃とした。
ここで通常のメッキ液であれば、伝熱管10内壁面全体
に均一な厚みで銅が析出するが、メッキ液9には、オキ
シエチレン系の界面活性剤であるポリオキシエチレンオ
レイルエーテルと、0.3ミリモルという低濃度の塩酸に
より生じる塩素イオンとを有するため、全体に均一な厚
みの銅メッキ層とはならず、凹凸の銅メッキ層5が形成
されることになる。この理由は、低濃度の塩素イオンが
錯体化している銅イオンと不安定に結合するためであ
る。また、この様にして得られた銅メッキ層5は凹凸の
高さの差が約100μmのものとなる。
しかし、管内でのメッキであるために、1価の銅イオ
ンが大量に生成し、不安定な状態となるため、凹凸の銅
メッキ層5は比較的やわらかいものとなる可能性があ
る。そこで、第2工程を第1工程より時間を長くしてい
るので、対極15の貴金属面が露出し、対極15表面から多
量の酸素が発生することによる。この多量の酸素は、1
価の銅イオンを酸化し、安定な2価の銅イオンに酸化す
るため、本発明の特徴である、塩素イオンとの不安定な
結合を解除し、凹凸状の金属メッキ層を作ることを中止
し、比較的硬い、密着性の良い安定したオーバーメッキ
層5′を形成する。
次に、伝熱管10の内壁を湯洗により洗浄し、乾燥した
のち、フロンガスを内部に封入し、両端6a,6bをかしめ
溶接することにより、伝熱管2と放熱フィン3とをもつ
熱交換器1が完成する。
この様にして得られた熱交換器1は伝熱管2の内壁面
4の凹凸のメッキ層5が、表面積を増大させる効果と共
に、沸騰伝熱の促進効果を計るだけではなく、内壁面4
でフロンガスが液化した時、液体層が、メッキ層5の凸
部にて粒滴となり、内壁面4より平滑面よりも早く、離
れるため、厚い断熱層である液体層が形成されないの
で、凝縮時の伝熱も促進されることにもなる。すなわ
ち、フロン液化ガスを封入し、気化,凝縮を繰り返す、
ヒートパイプの様な熱交換器1の伝熱効率を著しく良く
したものが得られる。
尚、本発明の実施例では凹凸のメッキ層を形成させる
手段として酸性硫酸銅メッキ液を使用したが、熱伝導性
の面で銅系が有利であるものの、他の金属メッキ液でも
可能であり、銅メッキに限定するものではない。また界
面活性剤としてポリオキシエチレンオレイルエーテルを
使用したが、ポリエチレングリコールやポリオキシエチ
レンノリルフェニルエーテル等のオキシエチレン系界面
活性剤をすべて含むものである。また塩酸についてもNa
Clの様な塩化物でも可能であり、メッキ液中で塩素イオ
ンとして遊離する塩化物イオンをすべて含むものであ
る。ただし塩素イオン濃度が1ミリモル以上になると、
錯体化している銅イオンとの結合が安定化するため、全
体に均一な厚みで銅が析出するため、塩素イオン濃度は
低濃度である1ミリモル以下にしておく必要がある。
また、本発明の実施例においては、第1工程より第2
工程の時間を長くすることにより、電気容量を変化させ
たが、電流密度を第2工程の方が大きくしたものでも、
凹凸の金属メッキ層5上のオーバーメッキ5′の形成は
可能である。
発明の効果 以上の様に本発明は、伝熱管壁面に、オキシエチレン
系界面活性剤と、低濃度の塩化物イオンを添加剤として
加えたメッキ液によって、凹凸の金属メッキ層を形成さ
せたもので、伝熱管内壁に沿って挿入された対極に、メ
ッキ金属よりも貴な金属を使用し、第1工程で、伝熱管
壁面をアノード側、対極をカソード側とし、対極にメッ
キ金属を析出させ、第2工程にて伝熱管壁面をカソード
側、対極をアノード側に切り替え、さらに、第2工程の
電気容量を、第1工程の電気容量よりも大きくしたこと
を特徴とする伝熱管壁面の製造方法で、安価で、量産可
能なメッキ条件で、塩素イオン濃度とメッキ液温度及
び、電流密度とメッキ時間の管理により凹凸の硬さ、形
状を安定化し、かつ密着性の優れた凹凸のメッキ層を形
成させ、表面積を増大し、沸騰伝熱の促進効果が計ら
れ、さらに凝縮における伝熱効率を促進させる効果もあ
り、容易に高効率の伝熱管壁面を形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す熱交換器A−A′横断
面図、第2図は同熱交換器の縦断面図、第3図は同熱交
換器の斜視図、第4図は同メッキ装置の概略図である。 1……熱交換器、2,10……伝熱管、5……凹凸の金属メ
ッキ層、9……メッキ液、15……対極。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F28F 13/14 F28F 13/14 // C25D 3/38 101 C25D 3/38 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝熱管壁面に、オキシエチレン系界面活性
    剤と、低濃度の塩化物イオンを添加剤として加えたメッ
    キ液によって凹凸の金属メッキ層を形成させるもので、
    伝熱管内壁に沿って挿入された対極に、メッキ金属より
    も貴な金属を使用し、第1工程で、伝熱管壁面をアノー
    ド側、対極をカソード側とし、対極にメッキ金属を析出
    させ、第2工程にて伝熱管壁面をカソード側、対極をア
    ノード側に切り替え、さらに、第2工程の電気容量を、
    第1工程の電気容量よりも大きくしたことを特徴とした
    伝熱管壁面の製造方法。
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