JPS608057A - 滴状凝縮面の形成方法 - Google Patents

滴状凝縮面の形成方法

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JPS608057A
JPS608057A JP11567283A JP11567283A JPS608057A JP S608057 A JPS608057 A JP S608057A JP 11567283 A JP11567283 A JP 11567283A JP 11567283 A JP11567283 A JP 11567283A JP S608057 A JPS608057 A JP S608057A
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JP
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condensation
droplet
film
forming
condensation surface
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JP11567283A
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Inventor
和行 尾崎
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Nok Corp
Original Assignee
Nippon Oil Seal Industry Co Ltd
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Publication date
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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】 本発明は、滴状凝縮面の形成方法に関する。更に詳しく
は、熱り換器などの金属凝縮面に滴状凝縮面を形成せし
める方法に関する。
凝縮型熱交換器は、発電プラントや大型船舶の蒸気缶、
ヒートポンプ、化学工業での蒸発缶などに広く用いられ
ており、そこでは蒸気の凝縮潜熱が加熱源として有効に
用いられている。凝縮液体が水である場合の凝縮器は、
普通復水器と呼ばれているが、これを発電プラントを例
にとってボイラー過熱器、タービンなどの構成要素に分
けて考えると、復水器はこれらの中で最も大きな構造物
となっている。現在、復水器の製造コストの大部分は凝
縮面の材料費なので、その面積をより小さくすることで
復水器を小型化することができれば、そこに非常に大き
な経済的効果が期待できることKなる。
ところで、凝縮面における凝縮の形態は、次の2種類に
大別されている。
(1)膨軟凝縮;凝縮液が凝縮面を濡らシフ、凝縮面を
膜状に覆って流下する (2)滴状凝縮:凝縮面は凝縮液で濡れtrいため、凝
縮液が滴状となって凝縮面上を流下する後者の滴状凝縮
では、前者の液膜が熱抵抗となるのに対し、放出される
潜熱が直接凝縮面に伝達されるので、同一条件における
滴状凝縮の熱伝達は、膜状凝縮の10倍乃至数10倍も
大きいことが知られている。
ところで、現在復水器などの凝縮型熱交換器は、すべて
膜状凝縮理論に基いて設計されているが、滴状凝縮理論
を利用することができれば、前述の小型化が達成される
のできわめてその効果は大となる。この滴状凝縮を実現
するためには、凝権面が凝縮液で濡れないように、それ
の表面張力を小さくすることが必要であり、これ迄にも
利i々の方法が検討されてきている。例えば、 (1)貴金属メッキ:金メッキなどの判金属メッキ面は
水に濡れないという性質を利用しているが、高価である
(2)硫化物被覆;硫化銀7″r、どの硫化物が水に儒
れ録いという性質を利用するが、fbだ化物には飽性の
あるものが多い。
(3)プロモーター添加:脂肪酸などを凝縮面上に塗布
しまたtd給水中に添加する方法であるが、流出し易い
こと、補給および回収の必要性があるなどの欠点がある
(4)高分子被覆:テトラフルオロエチレ> ml F
’M ヤシリコンゴムなどで被覆する方法であるが、こ
れらは一般に金属との密着性がよくないこと、熱抵抗を
無視できる程度迄膜厚を薄くしてかつ機械的および熱的
な強度をもたせることが璧かしいなどの欠点がみられる
これらの各種方法の中で、皮膜寿命および材料価格の点
から最も実用化の可能性が高いと考えられるのは高分子
被覆の方法である。そして、従来は塗膜法による高分子
破鼾が行われており、塗膜を焼き付けることなどにより
金属表面に密着した高分子皮膜を形成させることができ
るが、この方法では得られ、る皮Its:の厚さを1μ
m以下にすることば内部であり、また皮膜の形成ては溶
剤の蒸発を伴うため、簿い皮膜ではピンホールの発生が
避けられないなどの間頌がみられる。
本発明者は、表面張力の小さいフッ素系樹脂を被覆材料
とし、上記塗膜法によるような欠点を示すことなく、滴
状凝縮面皮膜を形成せしめる方法について種々検討の結
果、高周波スパッタリング法によりフッ素系樹脂のコー
ティング薄膜を形成させることがきわめて有効であるこ
とを見出した。
従って、本発明1d滴状凝縮面の形成方法に係り、滴状
凝縮面の形成は、金属凝縮面に高周波スパッタリング法
によりフッ素系樹脂のコーティング薄膜を形成させるこ
とにより行われる。
図面は、高周波スパッタリングの際の被処理物の温度上
昇が少ない故に、本発明で好んで適用されるマグネトロ
ン型高周波スパッタリング法に用いられる装置の一態様
の概略を示すものである。
即ち、被処理物1,1′を搭載した基板電極2およびフ
ッ素系樹脂ターゲット3を保持したマグネトロン型高周
波電極4が、排気筒5を有する反応槽6内に、互いに対
向する位置で設置される。
スパッタリング処理は、まず油拡散ポンプなどの真空ポ
ンプ(図示せず)を用いて、反応構内の空気を前記排気
筒から排気して10”” Torr以下に減圧し、次い
で、バリアプルリーフバルブ7を調節しながらストップ
バルブ8を開け、アルゴンなどの不活性カスのボンベ9
からのアルゴンガスなどを反応槽内に導入し、そこの圧
力をIQ−’ Torrのオーダーとする。ここで、排
気筒のメインバルブ(図示せず)を調節して、圧力を1
0−3〜10゜Torr %好せしくけ6 X 10−
3〜i X 10−’ Torrとする。アルゴンガス
などの圧力がこれ以下では、放電が連続的に行われず、
才たこれ以上の圧力では、スパッタリング速度が著しく
低下するばかりではなく、放電も不安定となって、均一
なコーティング薄膜を形成させることができない。
スパッタリング操作は、高周波電源(13,56MHz
)10およびマツチングボックス(電力計)nから発振
させた高周波放電により行われ、被処理物凝縮面てフッ
素系樹脂のコーティング薄膜を形成させ、約1 lt?
n以下で所定の膜厚(ただL/、膜厚を均一にしかつピ
ンホールをなくすためには100大以上の厚さけ必要で
ある)が得られたら、その時点で放電を停止し、アルゴ
ンガスなどの導入を中止し、メインバルブを閉じて、反
応槽内から処理物を取り出すことにより行われる。なお
、符号12けリークバルブであり、13はアースである
このようにして、被覆材料として用いられたフッ素系樹
脂のそれに近い、小さな表面エネルギーを有する滴状凝
縮面が形成された凝縮型熱交換器(d1次のような特徴
を有している。
(1)放出される潜熱が、直接凝縮面に伝達さノするの
で、同一条件における熱伝達が、膜状凝縮の数10倍に
なる。
(2)コーテイング膜を1μm以下の厚ぎで形成させる
ことができるので熱抵抗が小さく、この点からも熱伝達
効率を向上させる。
(3)滴状凝縮面をとる結果、凝縮面積を小さくするこ
とができる。
(4)凝縮面でのコーティング薄膜の密着力が大きく、
塘だピンホールも少ないので、皮1侮寿命が長い。
(5)皮膜形成が空間を用いてのスパッタリング法によ
って行われるので、被処理物の形状の如何を問わずに適
用でき、しかも均一な厚さの膜を形成させることができ
る。
(6)皮膜材料がフッ素系樹脂であり、メッキ皮膜など
他の皮膜と比較して廉価である。
本発明方法は、廃熱利用地域冷暖房システム、工場廃熱
回収給湯冷房システム、ビル冷1援房、ソーラー吸収ヒ
ートポンプ、発′屯所の蒸気タービンに接続する復水器
などの凝縮型熱交換器の金属凝縮面に有効に適用される
。より具体的には、例えば蒸気タービンの表面復水器の
場合、冷却管の表面部分に本発明が適用される。更に、
熱交検器以外にも、蒸留器などの凝縮面にも、本発明を
適用することができる。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例 図示された装置を用い、テトラフルオロエチレン樹脂の
円板状成形品をターゲットとして、トリクロルエチレン
蒸気脱脂5US(304)基板上へのテトラフルオロエ
チレン樹脂の高周波スパッタリング処理が行われた。処
理は、放電開始アルゴン圧力0.1. Torr 、有
効電力200 Wで1分間行われ、基板上に厚さ0.5
μmの薄膜樹脂コーティング層を形成させた。
この薄j漢コーティング層の臨界表面張力r。を測定し
、滴状凝縮面としての適性を調べた。このr。
ば、物質の表面を温らす液体の表面張力を表わし、高分
子物質の表面特性を示すパラメーターとして、広く工業
的に使用されており、はぼその物質の表面張力と一致す
る。
テトラフルオロエチレン樹脂ハ、表面張力の小さい材料
としてよく知られており、その値け18ダイン/cmと
いわれており、今回用いられたものもr。が18〜19
ダイン/cmを示しており、上記値とほぼ一致している
。基板上に形成させたテトラフルオロエチレン樹脂皮膜
のr。は21〜23ダイン/(7nを示し、用いられた
樹脂材料のそれとかなり近い値を有することが確認され
た。この値は、テトラフルオロエチレン樹脂に次いで小
さい表面張力を有するトリフルオロエチレン樹脂のr。
の値22ダイン/ cnrとほぼ同等であり、従って滴
状凝縮面として十分な特性を有することが確認された。
【図面の簡単な説明】
図面(第1図)は、本発明で適用される高周波スパッタ
リング法に用いられる装置の一態様の概略図である。 (符号の説明) ]・・・・・・・・・被処理物 2・・・・・・・・・基板電極 3・・・・・・・・・フッ素系樹脂ターゲット4・・・
・・・・・・高周波電極 6・・・・・・・・・反応槽 9・・・・・・・・・ボンベ 10・・・・・・・・・高周波電源 11・・・・・・・・・マツチングボックス代理人 弁理士 吉 1)俊 夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属凝縮面に、高周波スパッタリング法によりフッ
    素系樹脂のコーティング薄膜を形成させることを特徴と
    する滴状凝縮面の形成方法。 2、熱交換器の金属凝縮面に適用される特許請求の範囲
    第1項記載の滴状凝縮面の形成方法。 3.7iJlスパツタリングがマグネトロン型高周波ス
    パッタリングとして行われる特許請求の範囲第1項記載
    の滴状凝縮面の形成方法。 4、フッ素系樹脂としてテトラフルオロエチレン樹脂が
    用いられる特許請求の範囲第1項記載の滴状凝縮面の形
    成方法。
JP11567283A 1983-06-27 1983-06-27 滴状凝縮面の形成方法 Pending JPS608057A (ja)

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