JPS6289892A - 熱交換器の製造方法 - 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熱交
換器の製造方法に関する。

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０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だめに
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５５−４１３
１２号公報、まだは特公昭６７−３２３１９号公報の様
に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り形
成することが提案されている。

また、熱交換器の伝熱管内面へのメッキ方法としては、
特公昭５８−４４３１９号公報の様に、熱交換器として
多数本の熱交換パイプと放熱フィンを組み合わせ熱交換
器を完成させた後、熱交換パイプに、メッキ液を供給流
通させながらメッキ゛処理中に、外部より加熱し、所望
の部分に多孔質で樹脂状のデンドライト結晶層を析出さ
せるものが提案されている。

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。

また前記特公昭５８−４４３１９号公報の様な伝熱管内
面へのメッキ方法であれば、外部から伝熱管を加熱し多
孔質層を形成させる方法であれば、均一に多孔質層を形
成させることは困難で、電流れるメッキ液をデンドライ
ト結晶の析出する程の温度に加温するためには時間を要
し、量産化は非常に困難であった。

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
れる熱交換器の製造方法に関する。

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、本発明の熱交換器の製造
方法は、複数本が並行してなるヘアーピン伝熱管を拡管
することにより放熱フィンをヘアーピン伝熱管外周に固
定させ、前記へアーピン伝熱管の両端入口から中心軸に
沿って陽極棒を通し、ヘアーピン伝熱管内部にメッキ液
を流し込み、陽極棒とヘアーピン伝熱管との間に電流を
流して伝熱管の内壁面に凹凸の電気メッキを行い、その
後Ｕ字管をヘアーピン伝熱管開口部にロウ付接合してな
る熱交換器で、前記メッキ液を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も
のとし、各ヘアーピン毎に並列にメッキ液を流し込むこ
とを特徴とする熱交換器の製造方法である。

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、金属イオンと錯体を作り、塩化
物イオンが適度な凹凸状を形成するのに働く。また長管
内を流してメッキする場合、電極間が短い事もあり、陽
極棒から生じるガスや、１価の銅イオンの生成によりメ
ッキ状態が変化することがある。よって、各ヘアーピン
毎に並列にメッキ液を流し込むことにより、メッキ液が
短時間にて開放されるため、常に一定のメッキ状態が確
立できるものである。

すなわち、錯塩の少ない不安定なメッキ液や、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、
メッキ層と伝熱管内面との密着性も良好となる。特に、
複数本が並行してなるヘアーピン伝熱管をもつ熱交換器
の製造において木、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６図を参
考にしながら説明する。

１は複数本の銅パイプのへアーピン伝熱管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。

このヘアーピン伝熱管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。

このヘアーピン伝熱管２の内面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としては、１
６ｏｙ／ＩｔＣｕＳｏ４＠５Ｈ２０，と５０　ｙ　／　
Ａ　Ｈ２ＳＯ４，ｏ、　ｏ５ｙ／ｆｌ　　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。

まだ１０はＵ字管４をロウ付接合する前の銅パイプのヘ
アーピン伝熱管であり、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、メッキ液９をヘアーピン
伝熱管１ｏ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はへアーピン伝熱管１ｏを拡管すること
によりヘアーピン伝熱管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
した陽極棒１６と、陽極棒１６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１７とが固定されている。このキャップ１１を
ヘアーピン伝熱管１０にマスキング部材１７をヘアーピ
ン伝熱管１０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とへアーピン伝熱管１ｏとが導電
することになる。尚このキャップ１１には２セツトの陽
極棒１５と接続端子１６と、マスキング部材１７が固定
されており、１本のヘアーピン伝熱管１０の両端部と同
時に結合できる様にしている。また陽極棒１６にはへア
ーピン伝熱管１０との電気的接触を防止するためにポリ
プロピレン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シ付けられて
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は陽極棒１６を上下するためのエアーシリンダー
である。尚、ヘアーピン伝熱管１゜と対向しない陽極棒
１６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により各ヘ
アーピン伝熱管１ｏ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。

次にかか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、ヘアーピン伝熱管１ｏと放熱フィン３とを定位置
にて仮嵌合しておき、ヘアーピン伝熱管　。

１０を所定の拡管機で拡管し、ヘアーピン伝熱管１０の
外周に放熱フィン３を圧着させ固定しておく。

次に、このヘアーピン伝熱管１０の開口部１８にキャッ
プ１１のマスキング部材１７を挿入し固定させ、循環ポ
ンプ１２とを組み合わせ、メッキ槽７内のメッキ液９を
ヘアーピン伝熱管１０の内部に循環させる。この時、メ
ッキ液９としては１５０ｙ／ＱＣｕＳＯ４−６Ｈ２０，
５ｏｙ／ｆ１．Ｈ２ＳＯ４，Ｑ、○５ｙ７ｐ、ホ＋）オ
キシエチレンオレイルエーテル、および、Ｏ，３ミ＋）
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
た陽極棒１５にまず負の電荷をかけカンード側とし、片
や接続端子１６には正の電荷をかけアノード側とする。

この時の電流値は約１００ｍＡ／ｃｒｄ　　とし約２０
分間通電する。すなわち接続端子１６とへアーピン伝熱
管１０とが導電しているので、ヘアーピン伝熱管１０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、陽極棒１６に析出しヘアーピン伝熱管
１゜の内壁面の銅が電解により溶出し研摩される。次に
切替えスイッチ１３により、正と負の電荷を逆に切替え
る。すなわち陽極棒１５側をアノードとし、接続端子１
６及び、ヘアーピン伝熱管１ｏ側をカンードとする。よ
って前記工程にて陽極棒１５側に析出した銅が逆にメッ
キ液９中に溶解し、ヘアーピン伝熱管１ｏの内面にメッ
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１００ｒｎＡ／ｃａ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
加熱し約６０℃とした。

ここで通常のメッキ液９であればヘアービン伝熱管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、０．３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
な厚みの銅メッキ層とはならず、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。

ツキ液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０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０１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、　　込まれる。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
細いヘアーピン伝熱管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
数並列するヘアーピン伝熱管１ｏを直列に連結しメッキ
液９を流し込むことはさけ、１本のへアーピン伝熱管１
ｏ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、ヘ
アーピン伝熱管１ｏへのメッキ液９の流し込みを並列に
したものであり、これによシ、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。

また、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Ｏ 次に、ヘアーピン伝熱管１ｏの内壁面を湯洗により洗浄
し、陽極棒１６をエアーシリンダー２１を稼動させヘア
ーピン伝熱管１０よシ取り出す。

この時、陽極棒の先端に固定されているスペーサー１９
の形状が陽極棒１６のヘアーピン伝熱管１゜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がへアーピン伝熱管１ｏの内面に形成
されていても、凹凸の金属メッキ層６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、Ｕ字管４をロウ付接合し、ヘア
ーピン伝熱管２と放熱フィン３とをもつ熱交換器１が完
成する０尚Ｕ字管４のロウ付接合の際、ヘアーピン伝熱
管１０の開口部１Ｂがメッキ時マスキングされていたた
め全く、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
る事も一部であるが、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、ヘアーピン伝熱管
２の内面６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し、ヘアーピン伝熱管２の内
面５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、凝縮を行うヒート
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。

発明の効果 以上の様に本発明は、複数本が並行してなるヘアーピン
伝熱管を拡管することにより放熱フィンをヘアーピン伝
熱管外周に固定させ、前記ヘアーピン伝熱管の両端入口
から中心軸に沿って陽極棒を通し、ヘアーピン伝熱管内
部にメッキ液を流し込み、陽極棒とヘアーピン伝熱管と
の間に電流を流してヘアーピン伝熱管の内壁面に凹凸の
金属メッキ層を形成させ、その後、Ｕ字管をヘアーピン
伝熱管開口部にロウ付接合してなる熱交換器で、前記メ
ッキ液を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ものとし、各ヘアーピン
伝熱管毎に、並列にメッキ液を流し込むことを特徴とす
る熱交換器の製造方法であり、長配管で、放熱フィンを
有する熱交換器の内壁面に、安定した密着性の強い凹凸
状の金属メッキ層を形成させることができる。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
優れた熱交換器を得るものである。

【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６図は同熱交換器の一部切欠された
斜視図である。 １・・・・・・熱交換器、２．１０・・・・・・ヘアー
ビン伝熱管、３・・・・・・放熱フィン、４・・・・・
・Ｕ字管、６・・・・・・金属メッキ層、９・・・・・
・メッキ液、１６・・・・・・陽極棒、１８・・・・・
・開口部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１０
−−−へ了−ピンク積りｔ 第　２　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｊ−一一放漕うフィンｌθ−一−ヘアーピン伝デ望ｔ ３−−−−ｇ嘩へフィン ９−一一メー・キ浪 ｌθ−ｍ−へア−ごン伝Ｍ ／５−ｆｉ肯牛 窮３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数本が並行してなるヘアーピン伝熱管を拡管すること
   により放熱フィンをヘアーピン伝熱管外周に固定させ、
   前記ヘアーピン伝熱管の両端入口から中心軸に沿って陽
   極棒を通し、伝熱管内部にメッキ液を流し込み、陽極棒
   とヘアーピン伝熱管との間に電流を流して、伝熱管の内
   壁面に凹凸状の金属メッキ層を形成させ、その後、Ｕ字
   管をヘアーピン伝熱管開口部にロウ付接合してなる熱交
   換器で、前記メッキ液を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ものとし
   、各ヘアーピン伝熱管毎に並列にメッキ液を流し込むこ
   とを特徴とする熱交換器の製造方法。