JPS62238394A - 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 本発明は冷蔵庫や、空調機器等の蒸発器や凝縮器等に利
用される、特にフロンガス等の冷媒液を流動させる伝熱
管内壁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、特公
昭４７−４００１３号公報、および特公昭６５−４１３
１２号公報、または特公昭５γ−３２３１９号公報の様
に通常の平滑メッキを得るだめに必要な錯塩や、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り形
成することが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記の様なメッキ液組成で、またメッキ
条件でもって伝熱管内壁面等にメッキ液を導入しても仲
々内部に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、また高温で高電流密度での
条件であれば、粉末状のやわらかいメッキしかできない
ため、量産性に向かないばかりか、伝熱管内面とメッキ
層との密着性も不充分であり、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
る。

本発明は上記問題点に鑑み、均一にかつ密着性に優れた
凹凸状のメッキ層を伝熱管内面の必要部分に容易に形成
させ、表面積の増大した、沸騰熱伝達の促進効果がはか
れる熱交換器の伝熱管内壁のメッキ方法に関する。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明の伝熱管内壁のメ
ッキ方法は、伝熱管内壁面に、オキ７工チレン系界面活
性剤と、低濃度の塩化物を添加剤として加えた銅メッキ
液を流し込み、不溶性の′アノードを使用することばよ
り、凹凸の金属銅メッキ層を形成させるもので、塩素イ
オン含有量を０、．１％以下に調整した酸化第２銅を補
給することを特徴とする伝熱管内壁のメッキ方法である
。また酸化第２銅を湯洗及び水洗により、塩素イオン含
有量を０．１係以下に調整するものである。

作　　用 本発明ば、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、銅イオンと錯体を作り、塩素
イオンが適度な凹凸状を形成するのに働く。また不溶性
のアノードを使用した場合、メッキ液中の銅イオンがメ
ッキ層となり、不溶性アノード面より酸素が発生すると
共に微量の塩素イオンがガス化し、メッキ液中より放出
されることとなる。一般に製錬された酸化第二銅中には
約０．２％程度の塩素イオンを含むため、メッキ層とと
して析出した銅と相当量の酸化第二銅を補給する吉、メ
ッキ液が過度の塩素イオン濃度となり、凹凸メッキ状態
に影響を与える。

そこで、一般に製錬された酸化第二銅を簡易な湯洗又は
水洗を行うことに酸化第二銅中の塩素イオン含有量を０
．１％以下に調整し補給することにより、メッキ液中よ
りガス化して放出する塩素イオンとバランスをとる様に
したものである。

すなわち、錯塩の少ない不安定なメ４．キ液や、高温高
電流密度等の通常のメッキとしては過度な条件でのメッ
キ法を必要としないので、メ、ツキ液の分解も少なく、
メッキ層と伝熱管内壁面との密着性も良好となる。特に
、不溶性のアノードを使用しても、メッキ液組成が一定
量で制御でき、伝熱管内壁面に安定した凹凸状のメッキ
を形成させることができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、第１図から第５図を参
考にしながら説明する。

１は複数本の銅パイプの伝熱管２を拡管することにより
アルミニウムの薄片加工した放熱フィン３を固定し、Ｕ
字管４をロウ付接合した熱交換器である。この伝熱管２
は直管を中程で折曲した平行した長い管を有している。

この伝熱管２の内壁面５には凹凸の銅の金属メッキ層６
が形成されている。この様な熱交換器１は通常、空調用
冷却システムに組み込まれ、内部にフロンガスを封入し
、蒸発器や凝縮器として使用される。

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としてば、１
５０り　／　ｌ　ＣｕＳＯ４−５Ｈ２Ｃ，とｓ　ｏ　ｇ
／　６　Ｈ２Ｓ　０４　、Ｏ−０５、！９／　Ｎポリ、
ｔ　キ’／　工ｆレンオレイルエーテル、および２．０
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Ｕ字管４をロウ付接合する前の銅パイプの伝
熱管であり、キャップ１１と循環ポンプ１２とを組み合
わせることにより、メ、ツキ液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１ｏの外周に固定
されている。さらにキャップ１１には、切替えスイッチ
１３を介して直流電源１４に直結されているチタン棒に
白金メッキした不溶性アノード１５と、不溶性アノード
１５と逆の電荷を与えられる接続端子１６、およびテフ
ロンチューブでできたマスキング部材１γとが固定され
ている。このキャップ１１を伝熱管１ｏにマスキング部
材１γを伝熱管１ｏの開口部１８に挿入することにより
結合させた時、接続端子１６と伝熱管１ｏとが導電する
ことになる。尚このキャップ１１には２セントの不溶性
アノード１５と接続端子１６と、マスキング部材１了が
固定されており、１本の伝熱管１０の両端部と同時に結
合できる様にしている。また不溶性アノード１６には伝
熱管１０との電気的接触を防止するためにポリプロビレ
／でできた絶縁物体のスペーサー１９が取付けである。

このスペーサー１９は三角錐状の形状をしており、挿入
方向に広がる傾斜を有する様に取り付けられている。

また、２０はメッキ液９を処理する公害防止設備であり
、２１は不溶性アノード１６を上下する／こめのエアー
ノリンダーである。尚、伝熱管１０と対向しない不溶性
アノード１５の面には絶縁テープ２２を貼り付けである
。そしてメッキ液９の流れ方としては循環ポンプ１２に
より各伝熱管１゜のキャップ１１′に並列に送り、キャ
ップ１１″よりメッキ槽７へもどる流れ方をする。

また、２３は湯洗または、水洗処理し、乾燥させた酸化
第二銅２４を貯観するタンクであり、計量器２５により
適量を計量し、適時メッキ液９中に補給する様にしであ
る。

次にかがる構成での熱交換器１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の外周に放熱フィン３を圧着させ固定しておく。

次に、この伝熱管１０の開口部１８にキャップ１１のマ
スキング部材１アを挿入し固定させ、循環ポンプ１２と
を組み合わせ、メッキ楕７内のメッキ液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１５
０ｇ／１ＣｕＳｏ４・５Ｈ２０，５ｏｇ／ｇＨ２Ｓｏ４
．ｏ、ｏｔｓ　ｇ／（ｌポ！Ｊ、ｔ−＋ジエチレンオレ
イルエーテル、オに、（ｊ、２．０９１７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１４よりチタン棒に白金メッキを施し
た不溶性アノード１６に正の電荷をかけ陽極とし、片や
接続端子１６及び、伝熱管１０側をカンードとする。す
なわち、メッキ液９中の陽イオンである銅イオンが伝熱
管１ｏの内壁面５に析出する。この時の電流値は約６０
　Ａ　／　ｄｍ　　で時間は約３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により加熱し約
５０℃とした。

ここで通常のメッキ液９であれば伝熱管１０内面に均一
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ニ
ーテルト、２．０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・スキ層とけならず、凹凸の銅の金属メッキ層６が形
成されることになる。このメッキメカニズムはメッキ液
９中に生成する１価の銅イオンとポリオキシエチレンオ
レイルエーテルとが錯塩を形成し、比較的安定なポリカ
チオンとなる。このポリカチオンと塩素イオンとが反応
しさらに安定化され、電極反応を抑制しようとするが、
塩素イオンが低濃度であるためメッキ処理面にて部分的
な抑制しかできず、凹凸状の金属メッキ層６となる。よ
ってポリオキシエチレンオレイルエーテル、及び塩素イ
オンの濃度が重要であるが、それ以上に１価の銅イオン
の生成濃度も重要となる。１価の銅イオンはメッキ液中
の２価の銅イオンが還元され生成するか、銅金属面が酸
化され生成するものであり、アノード側の電位および、
ふき込まれる空気、または、アノード側に白金電極を使
用した場合電極面から発生する酸素により大きな影響を
受ける。そのため、安定なメッキ液９といえども、電極
間の短い細い伝熱管１０内を長く通過させると、陽極棒
１６より生成する多量の１価の銅イオンのために、やわ
らかな、密着性の悪いメッキ層になる。そのため、多数
並列する伝熱管１０を直列に連結しメッキ液９を流し込
むことはさけ、１本の伝熱管１０を処理したメッキ液９
は一度メツキ槽７へもどし、１価の銅メッキの濃度を安
定化させることのできる様、伝熱管１ｏへのメッキ液９
の流し込みを並列にしたものであり、これにより、安定
に、密着性の良い凹凸状の金属メッキ層６が生成される
ものである。

まだ、この様にして得られた銅の金属メッキ層６は凹凸
の高さの差が、約１００μｍのものとなる。

尚、メッキを繰り返し行う場合、不溶性のアノード１６
を使用した場合、メッキ液９中より、銅イオンが減少し
、アノード１５表面では水の分解により、酸素ガスを発
生するため、酸化第二銅を補給していく必要がある。

しかし、一般に製錬された市販の酸化第二銅は約０．２
％程度の塩素イオンを含有するため、そのまま補給する
とメッキ液９中の塩素イオンが過度となり、適切な凹凸
状のメッキ層が形成されなくなる。１だ、メッキ液９中
の塩素イオンは不溶性アノ−１１５面で酸化されガス化
しメッキ液中から放出され、塩素イオン濃度が減少する
。その減少量を測定したところ、１ｇの銅の析出に対し
て０．００１ｇの塩素イオンの減少量であり、酸化第二
銅中に約０．１％以下の塩素イオン含有量にすることに
より、メッキ液９中の塩素イオン濃度の制御が可能とな
る。そのため、市販される酸化第二銅を湯洗または、水
洗する。この湯洗または、水洗により塩素゛イオン含有
ｌは０゜１チ以下になる。この様にして洗浄した酸化第
二銅を、タンク２３に入れ、適量を計量器２４で計量し
メッキ液９中に補給し、メッキを繰り返す。

次に、伝熱管１ｏの内壁面６を湯洗により洗浄し、アノ
ード１５をエアーシリンダー２１を稼動させ伝熱管１０
より取り出す。この時、不溶性アノード１５の先端に固
定されているスペーサー１９の形状が不溶性アノード１
５の伝熱管１０内への挿入方向に広がる傾斜を有するた
め１００μｍの厚みの凹凸の金属メッキ層６が伝熱管１
０の内面に形成されていても、凹凸の金属メッキ層らを
痛めることなく取り出すことが出来るものである。

その後、乾燥したのち、８字管４をロウ付接合し、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。尚
０字管４のロウ付接合の際、伝熱管１Ｑの開口部１８が
メッキ時マスキングされていたため全ぐ、メッキ層６の
付着は無く、ロウ付接合作業が容易にできる。また、メ
ッキ層６を付かない様にするだめの方法として、陽極棒
１５の対向する部分に絶縁フィルムを巻きつける事も一
案であるが、完全では無く、マスキングの方が確実であ
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
５の凹凸の金属メッキ層６が、表面積を増大させる効果
と共に、沸騰伝熱を促進するだけではなく、冷却システ
ムとして組み込まれ、伝熱管２の内面６でフロンガスが
液化した時、液体層が、金属メッキ層６の凸部にて粒滴
となり、内面４から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難いので、凝縮時の伝熱
も促進されることにもなる。すなわちフロンガスを封入
し、気化、凝縮を行うヒ〜トポンプ式の空調機器の熱交
換器１の伝熱効率を著しく良くしたものが得られる。

尚、不溶性アノード１５の電気抵抗を小さくするだめに
は、銅棒上にチタンを焼付け、白金メッキを施したもの
を使用する場合もある。

発明の効果・ 以上の様に本発明は、伝熱管内壁面に、オキシエチレン
系゛界面活性剤と、低濃度の塩化物を添加剤として加え
た銅メッキ液を流し込み、不溶性のアノードを使用する
ことにより、凹凸の金属銅メッキ層を形成させるもので
、塩素イオン含有量をｏ、１％以下に調整した酸化第二
銅を補給することを特徴とする伝熱管内壁面のメッキ方
法であり、伝熱管内壁面に、安定した密着性の強い凹凸
状の金属銅メッキ層を形成させることができる。また、
酸化第二銅中の塩素イオン濃度を０．１俤に調整する方
法としては簡易な湯洗または水洗により行うものである
。すなわち容易にかつ表面積を増大させ、沸騰伝熱の促
進効果の優れた伝熱管を得るものである。

【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概略断面
図、第２図は同メッキ装置の要部拡大断面図、第３図は
同メッキ装置の概要を示す側面図、第４図は同熱交換器
の一部断面図、第５図は同熱交換器の一部切欠された斜
視図である。 ２．１０・・・・・・伝熱管、６・・・・・・金属銅メ
ッキ層、９・・・・・メッキ液、１５・・・・・・不溶
性アノード。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｑ−
＋、ス・ツキ男箋（ ９−ｍ−メツキ液 第３図　　　　　　　７０−一一伝禿會１々５−−−．
）ミシ各シビＮニアノートこ、５−一一内】面 ？−−−イ云烈鴛 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱管内壁面に、メッキ液を流し込み、不溶性の
   アノードを使用することにより、凹凸の金属銅メッキ層
   を形成させるもので、塩素イオン含有量を０．１％以下
   に調整した酸化第２銅を補給することを特徴とする伝熱
   管内壁のメッキ方法。
2. （２）メッキ液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銅メッキ液を使
   用したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の伝
   熱管内壁のメッキ方法。
3. （３）酸化第２銅を湯洗及び水洗により、０．１％以下
   の塩素イオン含有量に調整したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の伝熱管内壁のメッキ方法。