JPH09280784A - 銅又は銅合金製熱交換器用部材及びその製造方法 - Google Patents

銅又は銅合金製熱交換器用部材及びその製造方法

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JPH09280784A
JPH09280784A JP8647496A JP8647496A JPH09280784A JP H09280784 A JPH09280784 A JP H09280784A JP 8647496 A JP8647496 A JP 8647496A JP 8647496 A JP8647496 A JP 8647496A JP H09280784 A JPH09280784 A JP H09280784A
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JP
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copper
heat transfer
oxide film
heat exchanger
oxide
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JP8647496A
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Inventor
Kenichiro Ueda
健一郎 上田
Takeshi Isobe
剛 磯部
Toshio Tani
俊夫 谷
Akira Matsuda
晃 松田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 親水性を長期間良好に保持できる低コストの
銅又は銅合金製熱交換器用部材を提供する。 【解決手段】 表面に、酸化第二銅と酸化第一銅のモル
比が5以上の酸化銅皮膜が電解酸化法により 0.2〜10μ
mの厚さに形成されている銅又は銅合金製熱交換器用部
材。 【効果】 親水性に優れる酸化第二銅を主成分とする酸
化銅皮膜が電解酸化法により密着性よく形成されている
為、長期にわたり良好な親水性が保持される。電解酸化
法には高価な設備が不要で低コストで製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷凍機用伝
熱管あるいは冷凍空調機のプレートフィン型熱交換器の
フィン材等の親水性を要する銅又は銅合金製熱交換器用
部材とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から吸収式冷凍機等の各種熱交換器
用伝熱管には銅又は銅合金製管が広く用いられている。
この銅又は銅合金製伝熱管での熱交換は、例えば、減圧
下で伝熱管Aの表面に水を滴下し蒸発させて内部を通る
温水を冷却し、前記発生蒸気は、内部に冷水を流して冷
却した伝熱管Bの表面を流下する臭化リチウム水溶液に
吸収させる方法により行われる。従って、熱交換を効率
よく行うには、伝熱管表面が親水性に優れ、水や臭化リ
チウム水溶液の液膜が伝熱管表面に均一に形成されるこ
とが必要である。又冷凍空調機等のプレートフィン型熱
交換器のフィン材には、通常アルミニウムが用いられて
いるが、耐食性を要するときは銅又は銅合金が使用され
ている。このプレートフィン型熱交換器の場合は、フィ
ンの親水性が悪いと、空冷式ではフィンに水滴が溜まっ
て通風不良となり、水冷式では液膜が均一に生じず、い
ずれの場合も伝熱特性が低下する。伝熱管やフィン等の
熱交換器用部材の親水性を向上させるには、部材表面
に、機械的研磨、酸洗等の化学洗浄、熱処理、
プラズマ或いはコロナ放電処理、等を施す方法が提案さ
れている(特開平5-179419号公報)。この他、部材を
大気中で加熱し酸化させて、表面に酸化皮膜を形成する
方法が提案されている(特開平7-43044 号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来法
にはそれぞれ次の問題がある。 機械的研磨法では、処理後に発生した微粉が伝熱管表
面に付着して親水性を害する。又金属表面が露出し、こ
れが経時的に変化して親水性が低下する。化学洗浄法
も金属表面が露出する為、親水性が経時的に低下する。
熱処理法は加工油が分解する高温度に加熱する為、熱
交換器用部材が軟化し部材の強度が低下する。放電処
理法は放電設備が高価である。又伝熱管の内面は処理で
きない。加熱酸化法は酸化銅皮膜の密着性が悪く又空
中の汚染物質が吸着する為、良好な親水性が得られな
い。本発明の目的は、親水性を長期間良好に保持できる
低コストの銅又は銅合金製熱交換器用部材とその製造方
法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
表面に、酸化第二銅と酸化第一銅のモル比(酸化第二銅
/酸化第一銅)が5以上の酸化銅皮膜が電解酸化法によ
り 0.2〜10μmの厚さに形成されていることを特徴とす
る銅又は銅合金製熱交換器用部材である。ここで、酸化
第二銅と酸化第一銅のモル比とは、酸化銅皮膜中の酸化
第二銅のモル数を酸化第一銅のモル数で除した値であ
る。
【0005】請求項2記載の発明は、酸化銅皮膜の少な
くとも表層が酸化第二銅により形成されていることを特
徴とする請求項1記載の銅又は銅合金製熱交換器用部材
である。
【0006】請求項3記載の発明は、酸化銅皮膜の少な
くとも表層が柱状結晶又は針状結晶で形成されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2記載の銅又は銅合
金製熱交換器用部材である。
【0007】請求項4記載の発明は、銅又は銅合金製熱
交換器用部材に電流密度が1.5A/dm2以上、総給電量が 1
00C(クーロン)/dm2 以上の条件で電解酸化を施すことを
特徴とする請求項1記載の銅又は銅合金製熱交換器用部
材の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、酸化銅皮膜を電
解酸化法により形成する理由は、電解酸化法によれば、
酸化第二銅が主体の酸化銅皮膜が形成され、この酸化第
二銅は化学的に安定で劣化し難く、又表面に親水基(Cu=
O,Cu-O-Cu)が露出した多孔質の親水性に優れるものであ
り、しかも電解酸化法では、汚染物質の混入が少なく、
又酸化銅皮膜が短時間で形成される為である。酸化第二
銅と酸化第一銅のモル比を5以上に限定した理由は、前
記モル比が5未満では、十分な親水性が得られない為で
ある。酸化銅皮膜の厚さを 0.2〜10μmに限定した理由
は、 0.2μm未満では酸化銅皮膜の均一性と微細な粗面
化(多孔質性)が十分に得られず親水性が低下し、10μ
mを超えると伝熱抵抗が増大し又酸化銅皮膜の密着性が
低下する為である。酸化銅皮膜の少なくとも表層を酸化
第二銅とし、又は酸化銅皮膜の少なくとも表層を柱状結
晶又は針状結晶とすることにより、酸化銅皮膜の表面が
より微細な粗面となり親水性が更に向上する。前記酸化
銅皮膜の種類や結晶構造は、電流密度等の電解酸化条件
を選定することにより形成することができる。
【0009】請求項4記載の発明において、電解酸化法
の電流密度を1.5A/dm2以上とし、又総給電量を100C/dm2
以上にした理由は、電流密度が1.5A/dm2未満では得られ
る酸化銅皮膜の親水性が不十分な上、成膜速度が遅い為
生産性が低下し、総給電量が100C/dm2未満では皮膜厚さ
の均一性と皮膜の微細な粗面化が十分に得られず、親水
性が低下する為である。総給電量は特には200C/dm2以上
が望ましいが、2000C/dm2 を超えると、大型で高価な整
流器が必要となり、電解時間に長時間を要して生産性が
悪化し、又酸化銅皮膜の厚さが厚くなって伝熱抵抗が増
大するので、2000C/dm2 以下にするのが望ましい。
【0010】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)外径19.05mm,肉厚0.6mm,長さ500mm のりん
脱酸銅管(JIS-H3300-C1220T)、又は9/1キュプロニッケ
ル管(JIS-H3300-C7060T)にアルカリ水溶液(NaOH 400g/
dm3,液温70〜95℃)中でカソード脱脂処理を施し、次い
で前記管の両端にキャップを被せて前記管の表面に電解
酸化処理を施して伝熱管を製造した。電解酸化は、電流
密度 1.5〜5A/dm2、総給電量 100〜2000C/dm2 の条件で
アノード酸化して施した。酸化銅皮膜の厚さは 0.2〜10
μmの範囲で種々に変化させた。
【0011】(比較例1)酸化銅皮膜の厚さを0.05μm
又は12μmとした他は実施例1と同じ方法により伝熱管
を製造した。
【0012】(従来例1)管の表面を加熱酸化処理する
か、トリクレン脱脂処理するか、無処理として伝熱管を
製造した。加熱酸化処理は大気中で 400℃×30min.加熱
して行った。
【0013】得られた伝熱管について、酸化銅皮膜厚さ
と、酸化第二銅と酸化第一銅のモル比はカソード還元法
により測定した。結晶形態は走査型電子顕微鏡(SE
M)観察により同定した。又得られた伝熱管について、
滴下試験、濡れ面積試験、濡れ指数試験、耐久
性(耐水性)試験、伝熱性試験を行った。電解酸化を
行わない従来品についても同様の試験を行った。各試験
条件は次の通りである。 滴下試験:伝熱管上に蒸留水を滴下し液滴の広がりを
観察した。 濡れ面積試験:水平に配置した5本の伝熱管を6mmの
間隙を開けて上下方向に配列し、その最上段の伝熱管
に、25mm上方に配置した内径1.4mm のノズルから蒸留水
を約50ml/l(50cm3/dm3) の流量で15分間(9×102sec.)流
下させ、このときの伝熱管外面の濡れ面積を測定した。 濡れ指数試験:伝熱管外面の濡れ指数をJIS-K-6768に
準拠して測定した。但し、最高の濡れ指数は蒸留水が均
一に濡れた場合の73(dyne/cm) とした。 耐久性試験:イオン交換水を300ml/min.の流量で循環
させた水槽中に伝熱管を3日間浸漬し、乾燥後の伝熱管
上にイオン交換水を滴下してその広がり具合を観察し
た。 伝熱性試験:図1に示す伝熱性試験機を用いて熱通過
率を求め評価した。
【0014】以下に前記伝熱性試験機を図1を参照して
説明する。減圧容器10内に蒸発器20と吸収器30とが配さ
れている。蒸発器20では、水平に配置した5本の酸化銅
皮膜付伝熱管21を上下方向に所定間隔を開けて配列し、
各々の伝熱管21を端部で連通させ、この伝熱管21内に冷
却すべき温水を流し、伝熱管21の外面に、上方に配した
散布パイプ22から冷媒(純水)を散布し、これを蒸発さ
せて前記温水を冷却する。吸収器30では、水平に配置し
た5本の未処理伝熱管31を上下方向に所定間隔を開けて
配列し、各々の伝熱管31を端部で連通させ、この伝熱管
31内に冷水を流し、外面には、上方に配した散布パイプ
32から吸収液(脱気状態の55wt% の臭化リチウム水溶
液)を散布し、伝熱管表面に形成される吸収液膜に、前
記蒸発器20から出る水蒸気を吸収させる。水蒸気を吸収
して希釈された吸収液は、稀薄溶液層40内に一旦貯留し
た後、濃縮溶液槽41内で臭化リチウムを加えて濃度を調
整する。濃度調整後の吸収液は循環ポンプ42により、配
管43を通って元の散布パイプ32に戻される。
【0015】伝熱性試験の条件は次の通りである。 (1)蒸発器又は吸収器内の圧力8±0.5mmHg 、伝熱管の
配列ピッチ35mm。 (2)蒸発器側伝熱管内の温水の入口温度 (T1)15±0.3
℃、流速1m/sec. 。 (3)冷媒(純水)の温度8±0.5 ℃、流量0.01〜0.04kg/
m・sec.、 (4)冷媒又は吸収液の散布パイプは、孔径が1.5mm 、孔
間隔が24mmである。
【0016】熱通過率Kは、K=Q/(ΔT・S)の式
により求めた。但し、Qは蒸発器側伝熱管内部の温水
(冷却すべき水)の入口と出口の温度差から求めた交換
熱量、ΔTは蒸発器側伝熱管内の温水の温度と蒸発器内
圧力から求めた冷媒蒸気の飽和温度との、入口側の温度
差と出口側の温度差から求めた対数平均温度差、Sは外
径19.05mm の伝熱管5本の表面積の和である。伝熱性は
この熱通過率Kを従来品と対比して評価した。〜の
評価結果を表1に示す。
【0017】
【表1】 注-イ:P脱−りん脱酸銅、 9/1− 9/1キュフ゜ロニッケル。 注-ロ:電流密度A/dm2 。注-ハ:総給電量C/dm2 。 注-ニ:酸化銅皮膜のモル比(酸化第二銅のモル数/酸化第一銅のモル数)。 注-ホ:最表層の50%以上を占める結晶形態。観察の結果、大きめのものを柱状、 小さめのものを針状と表記した。 注-ヘ:液滴の広がりが◎極めて良好、○良好、×液滴が残る。 注-ト:無処理(No.11) に対する面積比。注-チ:単位dyne/cm 。 注-リ:滴下水が管表面で◎瞬時に広がる、○ほぼ瞬時に広がる、×液滴が残る。 注-ヌ:無処理管に比べて◎格段に優れる、○優れる、△同等、×低下。
【0018】表1より明らかなように、本発明例品は、
いずれも、親水性(〜)、耐久性、及び伝熱性に優
れていた。これに対し、比較例品のNo.7は酸化銅皮膜が
薄い為親水性に劣り、又耐久性と伝熱性にも劣った。N
o.8は酸化銅皮膜が厚い為伝熱性が低下した。従来品のN
o.9は加熱酸化処理したもので、酸化銅皮膜の密着性に
劣り、耐久性が低下した。No.10 は酸化銅皮膜が存在せ
ず、又No.11 は酸化銅皮膜が存在しない上、表面に汚染
物質が存在した為、親水性、耐久性、及び伝熱性に劣っ
た。
【0019】(実施例2)カソード脱脂した50×100 ×
0.5mm のりん脱酸銅板(JIS-H3300-C1220P)を実施例1の
No.2と同じ条件で電解酸化処理したサンプルについて親
水性の経時変化を調査した。比較の為、実施例1のNo.9
と同じ条件で加熱酸化したサンプル、5%希硝酸で酸洗
したサンプル、無処理のサンプルについても同様の調査
を行った。調査は、サンプルをポリエチレン製ビニール
袋内に4週間保管し、保管前後の濡れ指数を測定して行
った。結果を表2に示す。
【0020】
【表2】
【0021】表2より明らかなように、本発明例品(No.
12) は、電解酸化法により酸化銅皮膜を形成した為、長
期にわたり良好な親水性を示した。これに対し、従来品
の No.13は酸化銅皮膜が剥離した為、又 No.14は表面に
酸化物が不均一に生成した為、いずれも親水性が経時的
に劣化した。 No.15は無処理の為始めから親水性が低か
った。
【0022】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の銅及び銅
合金製熱交換器用部材は、その表面に、親水性に優れる
酸化第二銅を主成分とする酸化銅皮膜が電解酸化法によ
り密着性よく形成されている為、長期にわたり良好な親
水性が保持される。又電解酸化法は高価な設備が不要で
製造コストが安い。依って工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】伝熱性試験機の説明図である。
【符号の説明】
10・・・・・ 減圧容器 20・・・・・ 蒸発器 21・・・・・ 酸化皮膜付伝熱管 22,32・・・散布パイプ 30・・・・・ 吸収器 31・・・・・ 未処理伝熱管 40・・・・・ 希薄溶液槽 41・・・・・ 濃縮溶液槽 42・・・・・ 循環ポンプ 43・・・・・ 配管
フロントページの続き (72)発明者 松田 晃 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に、酸化第二銅と酸化第一銅のモル
    比(酸化第二銅/酸化第一銅)が5以上の酸化銅皮膜が
    電解酸化法により 0.2〜10μmの厚さに形成されている
    ことを特徴とする銅又は銅合金製熱交換器用部材。
  2. 【請求項2】 酸化銅皮膜の少なくとも表層が酸化第二
    銅により形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の銅又は銅合金製熱交換器用部材。
  3. 【請求項3】 酸化銅皮膜の少なくとも表層が柱状結晶
    又は針状結晶で形成されていることを特徴とする請求項
    1又は請求項2記載の銅又は銅合金製熱交換器用部材。
  4. 【請求項4】 銅又は銅合金製熱交換器用部材に電流密
    度が1.5A/dm2以上、総給電量が 100C(クーロン)/dm2
    上の条件で電解酸化を施すことを特徴とする請求項1記
    載の銅又は銅合金製熱交換器用部材の製造方法。
JP8647496A 1996-04-09 1996-04-09 銅又は銅合金製熱交換器用部材及びその製造方法 Pending JPH09280784A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194510A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 吸収式冷凍機用伝熱銅管の製造方法および当該製造方法により得られる吸収式冷凍機用伝熱銅管
JP2008232572A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Osaka Gas Co Ltd 吸収冷凍機

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