JPS6032120B2 - 滴状凝縮面の製造方法 - Google Patents
滴状凝縮面の製造方法Info
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- JPS6032120B2 JPS6032120B2 JP1667482A JP1667482A JPS6032120B2 JP S6032120 B2 JPS6032120 B2 JP S6032120B2 JP 1667482 A JP1667482 A JP 1667482A JP 1667482 A JP1667482 A JP 1667482A JP S6032120 B2 JPS6032120 B2 JP S6032120B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/182—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing especially adapted for evaporator or condenser surfaces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱交換効率の優れた凝縮形熱交換器の凝縮面
の製造方法に関し、さらに詳しくは、凝縮形熱交換器の
金属凝縮面に強固に結合したフッ素樹脂の被膜を形成さ
せた安定な滴状凝縮面の製造方法に関するものである。
の製造方法に関し、さらに詳しくは、凝縮形熱交換器の
金属凝縮面に強固に結合したフッ素樹脂の被膜を形成さ
せた安定な滴状凝縮面の製造方法に関するものである。
飽和又は過熱蒸気が、その飽和温度よりも低い温度に保
たれた表面に接触すると蒸気はその表面に潜熱を放出し
て凝縮液化する。この凝縮を定常的に進行させ、連続し
た熱の流れを形成させる凝縮熱伝達は、凝縮面における
凝縮の状況によってその伝達熱量あるいは伝熱効率が大
きく異なることが知られている。凝縮面における凝縮の
状況は、凝縮液が凝縮面を膜状に覆って流下する膜状凝
縮と凝縮面に液滴を形成する滴状凝縮に分けられるが、
同一条件においては、滴状凝縮の熱伝達は膜状凝縮の１
び音ないし数１坊音大きいことが知られている。従って
、凝縮形熱交換においては、その凝縮器表面で滴状凝縮
させることが高い熱伝達効率を得ることは極めて望まし
い。このような凝縮形熱交換器は、蒸気を凝縮させる熱
交換形式であって、その使用目的、用途等によりその凝
縮器の形状、構造などは多種多様であるが、基本的には
、複数の管や隔壁によって区切られた２つの空間の一方
を蒸気が流れ、他方の空間を、その蒸気の飽和温度以下
の冷却流体が流れる方式及び構造を有する。
たれた表面に接触すると蒸気はその表面に潜熱を放出し
て凝縮液化する。この凝縮を定常的に進行させ、連続し
た熱の流れを形成させる凝縮熱伝達は、凝縮面における
凝縮の状況によってその伝達熱量あるいは伝熱効率が大
きく異なることが知られている。凝縮面における凝縮の
状況は、凝縮液が凝縮面を膜状に覆って流下する膜状凝
縮と凝縮面に液滴を形成する滴状凝縮に分けられるが、
同一条件においては、滴状凝縮の熱伝達は膜状凝縮の１
び音ないし数１坊音大きいことが知られている。従って
、凝縮形熱交換においては、その凝縮器表面で滴状凝縮
させることが高い熱伝達効率を得ることは極めて望まし
い。このような凝縮形熱交換器は、蒸気を凝縮させる熱
交換形式であって、その使用目的、用途等によりその凝
縮器の形状、構造などは多種多様であるが、基本的には
、複数の管や隔壁によって区切られた２つの空間の一方
を蒸気が流れ、他方の空間を、その蒸気の飽和温度以下
の冷却流体が流れる方式及び構造を有する。
このような熱交換器は、工業的には、例えば原子力又は
火力発電プラントにおける復水器が代表的であり、発電
プラントをボィラ、過熱器、タービンなどというように
熱交換器単体として見るならば、復水器は最も大きな構
造物である。また、蒸気タービンを主機とする大型船舶
などにおける復水器は動力を取り出すための冷熱源であ
り、イｂ学工業における蒸発鰭蟹（濃縮、蒸発結晶など
）も凝縮形熱交換器であって、蒸気の凝縮潜熱が加熱熱
源として有効に利用される。その他醸造業などにおける
一定温度の加熱や火気を嫌う加熱工程に飽和蒸気圧をコ
ントロールすることにより任意の温度加熱に凝縮潜熱を
効果的に利用することもできる。滴状凝縮を行なわせる
には、凝縮面が蒸気凝縮液に対する濡れ性をもたないこ
と、換言すれば、液体との接触角が大きいほどよく、こ
のような現象は、例えば脂肪族やチオアルコールのよう
な不純物が蒸気または凝縮面に存在すると、水蒸気は凝
縮面上で凝縮して小さな水滴を形成する。
火力発電プラントにおける復水器が代表的であり、発電
プラントをボィラ、過熱器、タービンなどというように
熱交換器単体として見るならば、復水器は最も大きな構
造物である。また、蒸気タービンを主機とする大型船舶
などにおける復水器は動力を取り出すための冷熱源であ
り、イｂ学工業における蒸発鰭蟹（濃縮、蒸発結晶など
）も凝縮形熱交換器であって、蒸気の凝縮潜熱が加熱熱
源として有効に利用される。その他醸造業などにおける
一定温度の加熱や火気を嫌う加熱工程に飽和蒸気圧をコ
ントロールすることにより任意の温度加熱に凝縮潜熱を
効果的に利用することもできる。滴状凝縮を行なわせる
には、凝縮面が蒸気凝縮液に対する濡れ性をもたないこ
と、換言すれば、液体との接触角が大きいほどよく、こ
のような現象は、例えば脂肪族やチオアルコールのよう
な不純物が蒸気または凝縮面に存在すると、水蒸気は凝
縮面上で凝縮して小さな水滴を形成する。
しかし、一般に滴状凝縮を持続させるには、プロモ−夕
−として凝縮面に溌水性物質を塗布することが実用的で
あり、例えば油脂を塗布する提案があるが、持続性に多
少の差はあれ、いずれも比較的短期間で凝縮水によって
流い流されてしまうので、長期間にわたって滴状凝縮が
得られる安定な伝熱面を提供することはできない。また
、凝縮面に形成させる溌水性膜は、熱抵抗が小さいこと
、イヒ学的に安定で蒸気と反応せず膨潤もしないこと及
び機械的性質が優れ凝縮面に強固に付着して剥離しない
ことが要求される。一方、熱交換器は、通常熱伝導性の
優れた蒸気耐食性金属でつくられ、熱交換面積を増大さ
せるために各種の提案がなされている。
−として凝縮面に溌水性物質を塗布することが実用的で
あり、例えば油脂を塗布する提案があるが、持続性に多
少の差はあれ、いずれも比較的短期間で凝縮水によって
流い流されてしまうので、長期間にわたって滴状凝縮が
得られる安定な伝熱面を提供することはできない。また
、凝縮面に形成させる溌水性膜は、熱抵抗が小さいこと
、イヒ学的に安定で蒸気と反応せず膨潤もしないこと及
び機械的性質が優れ凝縮面に強固に付着して剥離しない
ことが要求される。一方、熱交換器は、通常熱伝導性の
優れた蒸気耐食性金属でつくられ、熱交換面積を増大さ
せるために各種の提案がなされている。
しかし「表面形状を複雑にすればするほど、その表面全
体に熱抵抗を無視しうる均一な薄い溌水性膜を付着形成
させることは困難である。このように、凝縮形熱交換器
は、滴状凝縮が優れた熱伝達特性を有し、高い熱交換効
率が得られることがわかっていながら、その表面に薄い
綾水性膜を強固に付着させる工業的方法がないため、従
来効率の悪い膜状凝縮の熱伝達率を用いて設計され実用
されてきたのである。他方、凝縮形熱交換器の凝縮面に
被覆して安定な滴状凝縮を行わせる材料として、フッ素
樹脂が以前から考えられていたが、金属に比べてはるか
に熱抵抗が大きく、熱伝達率を実質的に低下させること
のない無視できる程度の熱抵抗とするには、その被膜の
厚さを、例えば１ムｍ以下にすることが必要であり、そ
のような薄いフッ素樹脂のち密な膜を金属表面に強固に
結合形成させることは、これまでの技術では不可能であ
った。
体に熱抵抗を無視しうる均一な薄い溌水性膜を付着形成
させることは困難である。このように、凝縮形熱交換器
は、滴状凝縮が優れた熱伝達特性を有し、高い熱交換効
率が得られることがわかっていながら、その表面に薄い
綾水性膜を強固に付着させる工業的方法がないため、従
来効率の悪い膜状凝縮の熱伝達率を用いて設計され実用
されてきたのである。他方、凝縮形熱交換器の凝縮面に
被覆して安定な滴状凝縮を行わせる材料として、フッ素
樹脂が以前から考えられていたが、金属に比べてはるか
に熱抵抗が大きく、熱伝達率を実質的に低下させること
のない無視できる程度の熱抵抗とするには、その被膜の
厚さを、例えば１ムｍ以下にすることが必要であり、そ
のような薄いフッ素樹脂のち密な膜を金属表面に強固に
結合形成させることは、これまでの技術では不可能であ
った。
本発明者らは、凝縮器の金属表面に１山ｍ以下の厚さの
フッ素樹脂のち密な被膜を均一にかつ強固に付着形成さ
せる方法について種々検討し、フッ素樹脂の真空萩着を
グ。
フッ素樹脂のち密な被膜を均一にかつ強固に付着形成さ
せる方法について種々検討し、フッ素樹脂の真空萩着を
グ。
‐放電と組み合わせることにより極めて効果的に目的を
達成しうろことを見し・出し本発明に至った。すなわち
、本発明は凝縮器とフッ素樹脂加熱源との間に、真空条
件下で直流又は交流の高電圧を印加してグロー放電させ
ながら加熱蒸発するフッ素樹脂を上記凝縮器の金属表面
に蒸着させてフッ素樹脂の薄膜を形成させたのち続いて
グロー放電を停止し、加熱蒸着のみによって上記薄膜の
封孔処理を行うことを特徴とするフッ素樹脂のち密な薄
膜が金属表面に付着した滴状凝縮面の製造法を提供する
ものである。
達成しうろことを見し・出し本発明に至った。すなわち
、本発明は凝縮器とフッ素樹脂加熱源との間に、真空条
件下で直流又は交流の高電圧を印加してグロー放電させ
ながら加熱蒸発するフッ素樹脂を上記凝縮器の金属表面
に蒸着させてフッ素樹脂の薄膜を形成させたのち続いて
グロー放電を停止し、加熱蒸着のみによって上記薄膜の
封孔処理を行うことを特徴とするフッ素樹脂のち密な薄
膜が金属表面に付着した滴状凝縮面の製造法を提供する
ものである。
本発明の方法に用いられるフッ素樹脂は、通常フッ素樹
脂と呼ばれるすべての種類の樹脂を包含し、例えばポリ
テトラフルオルェチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオ
ルクロルエチレンなどを挙げることができる。
脂と呼ばれるすべての種類の樹脂を包含し、例えばポリ
テトラフルオルェチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオ
ルクロルエチレンなどを挙げることができる。
これらの樹脂類は、すべて極めて溌水性が強く、化学的
に安定で、過熱水蒸気に対しても全く安定であって、機
械的物性にも優れている。本発明は、このようなフッ素
樹脂を加熱して凝縮器の金属表面に真空蒸着させ、その
ち密なかつ均一な厚さの極めて薄い被膜を形成させるも
ので、その際高電圧グロー放電させながら真空蒸着させ
る工程とグロー放電なしで加熱だけで真空蒸着させる工
程とを組み合わせることに特徴を有し、この組み合わせ
蒸着処理により、極めて安定で熱伝達係数の優れたフッ
素樹脂被覆凝縮面を提供することができる。フッ素樹脂
は、一般に融点が高く、例えばＰＴＦＥは約３２７００
で焼成されるが実際にはこの温度に加熱しても液状とは
ならず、さらに十分高い温度例えば４００℃あるいはそ
れ以上の温度に加熱することが必要である。
に安定で、過熱水蒸気に対しても全く安定であって、機
械的物性にも優れている。本発明は、このようなフッ素
樹脂を加熱して凝縮器の金属表面に真空蒸着させ、その
ち密なかつ均一な厚さの極めて薄い被膜を形成させるも
ので、その際高電圧グロー放電させながら真空蒸着させ
る工程とグロー放電なしで加熱だけで真空蒸着させる工
程とを組み合わせることに特徴を有し、この組み合わせ
蒸着処理により、極めて安定で熱伝達係数の優れたフッ
素樹脂被覆凝縮面を提供することができる。フッ素樹脂
は、一般に融点が高く、例えばＰＴＦＥは約３２７００
で焼成されるが実際にはこの温度に加熱しても液状とは
ならず、さらに十分高い温度例えば４００℃あるいはそ
れ以上の温度に加熱することが必要である。
葵着させる樹脂をこのような高温に保つ場合には、通常
行なわれるように黍着物質をバスケット又はルツボのよ
うな容器内で溶融させる方法は適切でなく、加熱源、例
えばニクロム線発熱体にフッ素樹脂の例えば０．１肋以
下のシートを巻き付けて蒸発源とすることが好ましい。
また、このような蒸発源に対し、その比較的近傍に被蒸
着凝縮器は導かれる。凝縮器とフッ素樹脂蒸発源は、真
空にしうる適当な容器内に納め、真空ポンプのような減
圧機で、例えば１０‐１〜１０‐２ミリバール程度の真
空度に内部を減圧する。次いで、ニクロム線を通電加熱
し、フッ素樹脂を４００〜８００ｑｏの温度、好ましく
は、５００〜７００００に加熱してフッ素樹脂を真空蒸
着させるが、本発明の方法においては、葵着工程の初め
の段階で、フッ素加熱源と被蒸着物、すなわち凝縮器と
の間に直流又は交流の高電圧例えば２〜１０ｋｖ程度の
電圧を印加しグロー放電させながら真空蒸着を行わせ、
続いてグロ−放電を止めて通常の真空蒸着を行わせるこ
とが重要である。従って、実際の操作としては、まず真
空条件下でグロー放電を行わせてからフッ素樹脂を加熱
蒸発させることが望ましい。本発明の真空蒸着は、一般
の真空蒸着のような例えば１０‐５〜１０‐６ミリバー
ルの高真空度はグロ−放電が生じないので不都合である
。
行なわれるように黍着物質をバスケット又はルツボのよ
うな容器内で溶融させる方法は適切でなく、加熱源、例
えばニクロム線発熱体にフッ素樹脂の例えば０．１肋以
下のシートを巻き付けて蒸発源とすることが好ましい。
また、このような蒸発源に対し、その比較的近傍に被蒸
着凝縮器は導かれる。凝縮器とフッ素樹脂蒸発源は、真
空にしうる適当な容器内に納め、真空ポンプのような減
圧機で、例えば１０‐１〜１０‐２ミリバール程度の真
空度に内部を減圧する。次いで、ニクロム線を通電加熱
し、フッ素樹脂を４００〜８００ｑｏの温度、好ましく
は、５００〜７００００に加熱してフッ素樹脂を真空蒸
着させるが、本発明の方法においては、葵着工程の初め
の段階で、フッ素加熱源と被蒸着物、すなわち凝縮器と
の間に直流又は交流の高電圧例えば２〜１０ｋｖ程度の
電圧を印加しグロー放電させながら真空蒸着を行わせ、
続いてグロ−放電を止めて通常の真空蒸着を行わせるこ
とが重要である。従って、実際の操作としては、まず真
空条件下でグロー放電を行わせてからフッ素樹脂を加熱
蒸発させることが望ましい。本発明の真空蒸着は、一般
の真空蒸着のような例えば１０‐５〜１０‐６ミリバー
ルの高真空度はグロ−放電が生じないので不都合である
。
また、このような高真空条件でフッ素樹脂を金属表面に
蒸着させて得られた被膜は付着力が弱く実用性に乏しい
ばかりでなく、被膜の形成速度が極めて遅く工業的に著
しく不利である。さらに、フッ素樹脂の葵着を、イオン
プレーティングのようにアルゴン雰囲気中で放電させて
行うと生成する被膜の強度が弱いものとなり、これも実
用的でない。本発明は、単に空気雰囲気の比較的低い真
空条件でまず高電圧グロー放電させながらフッ素樹脂を
黍着させるとき、金属表面に強固に付着した厚さ０．１
仏ｍ以上のフッ素樹脂被膜を形成させることができる。
蒸着させて得られた被膜は付着力が弱く実用性に乏しい
ばかりでなく、被膜の形成速度が極めて遅く工業的に著
しく不利である。さらに、フッ素樹脂の葵着を、イオン
プレーティングのようにアルゴン雰囲気中で放電させて
行うと生成する被膜の強度が弱いものとなり、これも実
用的でない。本発明は、単に空気雰囲気の比較的低い真
空条件でまず高電圧グロー放電させながらフッ素樹脂を
黍着させるとき、金属表面に強固に付着した厚さ０．１
仏ｍ以上のフッ素樹脂被膜を形成させることができる。
グロー放電は、金属表面をクリーニングし、樹脂の付着
力を増大させる何らかの作用効果があるものと考えられ
る。このグロー放電下の蒸着においては、例えばＰＴＦ
Ｅの絶縁破壊電圧は厚さ０．１仏ｍに対して約かなので
、形成された蒸着被膜は放電による微細なピンホールが
生じ、そのままでは滴状凝縮面としては満足しうるもの
でなく、さらにグロー放電をともなわない蒸着処理によ
り、ピンホールのない極めて望ましい滴状凝縮面を製造
することができる。以下、実施例により本発明をさらに
詳細に説明する。
力を増大させる何らかの作用効果があるものと考えられ
る。このグロー放電下の蒸着においては、例えばＰＴＦ
Ｅの絶縁破壊電圧は厚さ０．１仏ｍに対して約かなので
、形成された蒸着被膜は放電による微細なピンホールが
生じ、そのままでは滴状凝縮面としては満足しうるもの
でなく、さらにグロー放電をともなわない蒸着処理によ
り、ピンホールのない極めて望ましい滴状凝縮面を製造
することができる。以下、実施例により本発明をさらに
詳細に説明する。
実施例 １
研磨した鋼板を用い、ＰＴＦＥをニクロム線発熱体に巻
きつけた蒸発源とともにベルジャー内に配置し、その内
部をロータリーポンプで３×１０‐２ミリバールの減圧
状態に保ちながら、鋼板を陰極にして１皿ｖの直流電圧
を印加し、グロー放電（電流１３ｈＡ）を５分間行って
鋼板面をクリーニングしながら、蒸発源のニクロム線発
熱体を加熱して６２０ｑｏの温度に保ち、２分間蒸着さ
せた。
きつけた蒸発源とともにベルジャー内に配置し、その内
部をロータリーポンプで３×１０‐２ミリバールの減圧
状態に保ちながら、鋼板を陰極にして１皿ｖの直流電圧
を印加し、グロー放電（電流１３ｈＡ）を５分間行って
鋼板面をクリーニングしながら、蒸発源のニクロム線発
熱体を加熱して６２０ｑｏの温度に保ち、２分間蒸着さ
せた。
次いでグロー放電のみを停止し、蒸発源の加熱を２び分
継続してフッ素樹脂を真空蒸着させた。鋼板表面にはフ
ッ素樹脂のち密で均一な薄膜が得られた。鋼板表面の被
膜は、多重干渉法で測定した結果、約０．１２仏ｍの厚
さを有し、また電気抵抗の測定ではピンホールは確認で
きなかった。この板の水蒸気を用いた凝縮試験では、良
好な滴状凝縮が長期間にわたって得られた。
継続してフッ素樹脂を真空蒸着させた。鋼板表面にはフ
ッ素樹脂のち密で均一な薄膜が得られた。鋼板表面の被
膜は、多重干渉法で測定した結果、約０．１２仏ｍの厚
さを有し、また電気抵抗の測定ではピンホールは確認で
きなかった。この板の水蒸気を用いた凝縮試験では、良
好な滴状凝縮が長期間にわたって得られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 凝縮器とフツ素樹脂加熱源との間に、真空条件下で
直流又は交流の高電圧を印加してグロー放電させながら
加熱蒸発するフツ素樹脂を上記凝縮器の金属表面に蒸着
させてフツ素樹脂の薄膜を形成させたのち、グロー放電
を停止し加熱蒸着のみによつて上記薄膜の封孔処理を行
うことを特徴とする滴状凝縮面の製造方法。 ２ フツ素樹脂がポリテトラフルオルエチレンである特
許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 真空条件が１０＾−＾１〜１０＾−＾２ミリバール
の範囲の減圧空気である特許請求の範囲第１項記載の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1667482A JPS6032120B2 (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 滴状凝縮面の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1667482A JPS6032120B2 (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 滴状凝縮面の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58133595A JPS58133595A (ja) | 1983-08-09 |
| JPS6032120B2 true JPS6032120B2 (ja) | 1985-07-26 |
Family
ID=11922853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1667482A Expired JPS6032120B2 (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 滴状凝縮面の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032120B2 (ja) |
-
1982
- 1982-02-03 JP JP1667482A patent/JPS6032120B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58133595A (ja) | 1983-08-09 |
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