JPS61194193A - 伝熱管内壁のメツキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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の内壁面のメッキ方法に関す
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攪拌を行うことによシ形
成される（例えば、特公昭４７−４００１３号、特公昭
５７−３２３１９号）。

発明が解決しようとした問題点 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。

さらに伝熱管内部のメッキ液は溶存酸素が足りなくなる
傾向があり、たとえば銅メッキの場合、１価の銅イオン
が多量に生成し、不安定となり、粉状の銅が析出し、密
着性の悪いやわらかいメッキとなり得る。

本発明は上記問題点に鑑み、均一にかつ密着性の優れた
凸凹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、メッ
キ液中にオキシエチレン系界面活性剤と適度な濃度の塩
化物イオンを介在させ、伝熱管壁面をカソード側とし、
さらに伝熱管の入口直前で、メッキ液に酸素を挿入する
ことにより伝熱管壁面に条こん、またはざらつきのある
凸凹の金属メッキ層を形成したものである。

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一金属イオンと錯体を作り、塩化
物イオンが適度な凸凹状を形成するのに働く。さらに、
伝熱管の入口直前で酸素を含むガスを挿入することによ
り、不安定な金属イオンを多量に生成させることなく、
密着性が良好となり、硬いメッキ層が形成され、伝熱管
として適切なる凸凹状態となる。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カリ、前記条こん、またはざら
つきをもつ凸凹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６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には凸凹の銅メッキ層６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が入れられである。このメッキ液９としては１６
０ｇ／１ＣｕＳｏ４・５Ｈ２０と６０９／ｌ　Ｈ２ＳＯ
４，ｏ、ｏｓ９／ｌ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１ｏは両端ｅａ、ｅｂ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１６と、対極１６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１ｏ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とが導通することスペーサー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。

そして、さらに連結管１１の上部にメッキ液の流れ方向
に、外部から内部に傾斜した微細な貫通孔１９が設けら
れである。

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１ｏを所定の拡管機で拡管し、伝熱管
１ｏと放熱フィン３とを圧着させておく。次に、この伝
熱管１ｏと連結管１１と循環ポンプ１２とを組み合わせ
、メッキ槽７中のメツキ液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１５０　ｇ／ＩＩ
　Ｃｕ　Ｓ　０４　・５Ｈ２０，ｔｓｏｌｌ／ｌ　Ｈ２
ＳＯ４，ｏ、ｏ６９／ＩＩ　ｙｔ？Ｉ）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、直流電源１
４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、アノードとした。この時の電流値は約１
ｏＯｍＡ／１４とし約２０分間通電する。すなわち接続
端子１６と伝熱管１ｏとが導電しているので、伝熱管１
ｏ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１ｏの
内壁面の銅が電解によシ溶出していく。次に、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１６側をアノードとし、接続端子１６及び伝熱
管１０側をカソードとした。よって、前記工程にて対極
１６側に析出した銅が逆にメッキ液９中に溶解し、伝熱
管１ｏ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１ｏＯｍＡ／ｃ
ｒＩｌで、時間は約２０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６０
℃とした。

尚、微細な貫通孔１９からはメッキ液９の流れにより微
細な貫通孔１９のメッキ液ｅ側が減圧されるため、外部
より空気を吸収し、空気中の酸素が伝熱管内部を流れる
ため、多量に生成しようとした１価の銅イオンを安定な
２価の銅イオンとし銅粉の析出を抑制する。よって密着
性のすぐれた、硬い銅メッキ層が得ることとなる。

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、メッキいう低濃度の塩
酸によシ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、凸凹の銅メッキ層６が
形成されることになることになる。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６は凸凹の高さの差が約１００μｍのものとなる。

次に、伝熱管１ｏ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
の凸凹のメッキ層５が、貴看識嶋≦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６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凸凹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
能であシ、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／ジ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Ｎ　
ａ　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。よって、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。

さらに、対極１６として使用されるチタンに白金メッキ
した材料は、貴金属であシ、耐久性および電気伝導性に
すぐれ、量産用の電極としては最適ではあるが、本発明
の場合、一旦溶出した銅を再び、析出させる方法である
ので、対極１５としての電極材料に鋼材を使用しても、
耐久性はほとんど変わらず、設備投資も安価で可能であ
る。

また、酸素を含む空気のふき込み装置として、微細な貫
通孔により対処したが、製造コストが安価で、貫通孔の
径の大きさ及び、数により容易に調整可能であり、有利
であるが、エアポンプと微細管により、伝熱管１ｏの入
口通前で、メッキ液に空気をふき込むことによる方法で
も可能である。

発明の効果 以上のように本発明は、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
加えれメッキ液により伝熱管壁面をカソードにすること
により、凸凹の金属メッキ層を形成するもので、伝熱管
の入口直前で、メッキ液に酸素ガスを挿入することを特
徴としたもので、伝熱管内壁のメッキ装置であり、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、電流密度、メッキ時間、及び、切り替え等大し、
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メッキ装置の要部拡大
断面図、第２図は同熱交換器の横断面図、第３図は同熱
交換器の縦断面図、第４図は同熱交換器の斜視図、第６
図は同メッキ装置の概略図である。 ２．１０・・・・・・伝熱管、６・・・・・・凸凹の金
属メッキ層、９・・・・・・メッキ液、１９・・・・・
・微細な孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名？−
、ノツ牛羨 第　１　図　　　　　　　　　　　　　　／θ・・・社
格２着／’／・・・ゑ歇、畑を 貫通了し 第２ｖ！Ｊ ２　、イム会久今ξ 第　４　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱管内壁面に、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を
   、前記伝熱管内へ流し込むことにより、凸凹の金属メッ
   キ層を形成させるもので、前記伝熱管の入口直前で、メ
   ッキ液に酸素を含むガスを挿入することを特徴とした伝
   熱管内壁のメッキ方法。
2. （２）伝熱管の入口直前で、メッキ液の流れ方向に沿っ
   て、外部から内部へ傾斜した微細な貫通孔を設けたこと
   を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の伝熱管内壁の
   メッキ方法。