【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の被処理物
表面の表面改質方法及び表面改質品に関し、特に蒸発器
の伝熱面の表面の改質に好適に用いることのできる蒸発
器用伝熱管表面の改質方法、蒸発器用伝熱管、及び蒸発
器に関し、特に水を作動媒体として用いる吸収式冷凍機
及び吸着式冷凍機等の冷却装置に使用する蒸発器用伝熱
管に好適に利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a product for modifying the surface of a metal object to be treated, and more particularly to an evaporation method which can be suitably used for modifying the surface of a heat transfer surface of an evaporator. The present invention relates to a method for reforming the surface of a heat transfer tube for a heat exchanger, a heat transfer tube for an evaporator, and an evaporator, and is particularly preferably used for a heat transfer tube for an evaporator used for a cooling device such as an absorption refrigerator or an adsorption refrigerator using water as a working medium. Is done.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、蒸発器の伝熱管は、銅などの熱伝
導率の高い金属から製造されており、その伝熱管に冷媒
を接触させ、あるいは、その接触により前記冷媒を蒸発
させることにより、前記伝熱管の外表面で冷媒と顕熱、
潜熱タイプを熱交換させて前記伝熱管内の熱媒体を冷却
して、伝熱管内の熱媒体を循環させることによって熱を
運搬することができるように構成してあるものである
が、熱交換により熱を伝達するには、伝熱管表面の濡れ
性を改善すべく前記伝熱管の表面に凹凸を、あるいは伝
熱管の伝熱面積を増やすべくフィンを設けることによっ
て熱交換率を高めることができるように構成したものも
ある。2. Description of the Related Art Conventionally, a heat transfer tube of an evaporator is manufactured from a metal having a high thermal conductivity such as copper, and a refrigerant is brought into contact with the heat transfer tube or the refrigerant is evaporated by the contact. A refrigerant and sensible heat on the outer surface of the heat transfer tube,
The latent heat type is configured to be able to transfer heat by cooling the heat medium in the heat transfer tube by exchanging heat, and circulating the heat medium in the heat transfer tube. In order to transfer heat, the heat exchange rate can be increased by providing unevenness on the surface of the heat transfer tube to improve the wettability of the surface of the heat transfer tube, or by providing fins to increase the heat transfer area of the heat transfer tube. Some are configured as follows.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の伝熱管
によれば、伝熱管にフィンを設けるために前記伝熱管を
厚肉に形成しておかなければならなかったり、それで
も、伝熱効率が低い場合には伝熱表面積を増やす、すな
わち、伝熱管の数又は長さを増やさなければ要求される
熱伝導率を達し得ないことが多かった。また、吸収式冷
凍機において、臭化リチウムを吸収材とし、水を作動媒
体とする場合、吸収液は強アルカリ性であるが、構造及
び運転方法によっては、伝熱管に該吸収液がかかるた
め、親水性表面表面改質方法として高い耐アルカリ性を
要求されるものが有り、これに対する改善が課題であっ
た。According to the conventional heat transfer tube described above, the heat transfer tube has to be formed thick to provide the heat transfer tube with fins, but the heat transfer efficiency is still low. In many cases, the required heat conductivity cannot be achieved unless the heat transfer surface area is increased, that is, the number or length of the heat transfer tubes is increased. In addition, in the absorption refrigerator, when lithium bromide is used as the absorbing material and water is used as the working medium, the absorbing solution is strongly alkaline, but depending on the structure and operation method, the absorbing solution is applied to the heat transfer tube. Some of the hydrophilic surface modification methods require high alkali resistance, and improvement of this method has been a problem.
【０００４】従って、本発明は、上記欠点に鑑み、特に
耐アルカリ性に優れた親水性の表面改質方法、表面改質
品、及び冷媒との接触する有効面積が大きな蒸発器用伝
熱管を備えた蒸発器及び蒸発器用伝熱管表面改質方法を
提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and is provided with a hydrophilic surface-modifying method which is particularly excellent in alkali resistance, a surface-modified product, and a heat transfer tube for an evaporator having a large effective area in contact with a refrigerant. An object of the present invention is to provide an evaporator and a method for modifying the surface of a heat transfer tube for an evaporator.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機金属
化合物と金属酸化物微粒子を含有する処理液を、非酸化
性雰囲気で所定温度に加熱処理すると、金属酸化物微粒
子の凝集体を含有したきわめて水濡れ性の高い多孔質で
耐アルカリ性に優れた材料を形成できることを見いだし
た。そこで、伝熱管などの表面が金属材料製の被処理物
の表面に、前記処理液（ここに、特に断らなければ、単
に処理液と言えば有機金属化合物と金属微粒子を含有す
る処理液を言うものとし、下地処理液については単に処
理液とは言わないものとする。）をコーティングし、非
酸化性雰囲気で、例えば２５０℃以上の温度に加熱す
る。これにより、前記被処理物の表面に多孔質の金属酸
化物層を形成することができ、前記被処理物の表面を高
い親水性を有するものに改質する事ができるのである。
尚、２５０℃以上、より好ましくは４００℃以上、更に
好ましくは５００℃以上の温度に加熱するのは、２５０
℃以下では、非酸化性雰囲気において反応が不充分であ
り、多孔質の金属酸化物の形成が十分でなく濡れ性が悪
くなる。更に、非酸化性雰囲気を作るガスとして、炭化
水素を不完全燃焼させて作った還元性の燃焼排ガス、他
の燃焼排ガスや窒素ガス等で酸素濃度が０．１％以下、
より好ましくは０．０１％以下のものが使用できる。該
燃焼排ガスは安価で好ましい例である。非酸化性雰囲気
で熱処理することによりアルカリに弱い金属の酸化膜の
形成を低減することができ、特にアルカリに弱い銅の酸
化膜の形成を大幅に低減することができる。すなわち、
この多孔質の金属酸化物層は、表面に開口した多数の孔
部を有し、金属酸化物層の表面開口部から、付着した水
が表面張力によって浸透し、そのため水と金属酸化物層
との接触角が小さくなり、表面が水の薄層で大部分が濡
れることになるからである。そして、濡れ面積比率が大
きくなれば、金属酸化物層から水への伝熱面積が増大す
るため、水の蒸発量が増え、総括伝熱係数が高くなる。
また、金属酸化物層に付着する水の層が薄いことから、
金属酸化物層表面から水に熱が伝わりやすく、水も蒸発
しやすくなり、総括伝熱係数（Ｗ／ｍ2℃）も高くな
る。Means for Solving the Problems The present inventors heat-treat a treatment solution containing an organometallic compound and metal oxide fine particles at a predetermined temperature in a non-oxidizing atmosphere to form aggregates of metal oxide fine particles. It has been found that it is possible to form a porous material having extremely high wettability and excellent alkali resistance. Therefore, the surface of the object to be treated made of a metal material, such as a heat transfer tube, is placed on the surface of the treatment liquid (here, unless otherwise specified, simply refers to a treatment liquid containing an organometallic compound and metal fine particles. The substrate treatment liquid is not simply referred to as a treatment liquid.), And is heated to a temperature of, for example, 250 ° C. or more in a non-oxidizing atmosphere. As a result, a porous metal oxide layer can be formed on the surface of the object to be treated, and the surface of the object to be treated can be modified to have high hydrophilicity.
Heating to a temperature of 250 ° C. or more, more preferably 400 ° C. or more, and still more preferably 500 ° C. or more
If the temperature is lower than 0 ° C., the reaction is insufficient in a non-oxidizing atmosphere, the formation of porous metal oxide is not sufficient, and the wettability deteriorates. Further, as a gas for forming a non-oxidizing atmosphere, a reducing combustion exhaust gas produced by incomplete combustion of hydrocarbons, another combustion exhaust gas, a nitrogen gas, etc., having an oxygen concentration of 0.1% or less,
More preferably, those having a content of 0.01% or less can be used. The combustion exhaust gas is an inexpensive and preferable example. By performing heat treatment in a non-oxidizing atmosphere, formation of an oxide film of a metal weak to alkali can be reduced, and in particular, formation of a copper oxide film weak to alkali can be significantly reduced. That is,
This porous metal oxide layer has a large number of pores opened on the surface, and from the surface openings of the metal oxide layer, attached water penetrates due to surface tension, so that water and the metal oxide layer Is small, and the surface is mostly wetted with a thin layer of water. If the wet area ratio increases, the heat transfer area from the metal oxide layer to water increases, so that the amount of water evaporation increases and the overall heat transfer coefficient increases.
Also, since the water layer attached to the metal oxide layer is thin,
Heat is easily transmitted to water from the surface of the metal oxide layer, water is also easily evaporated, and the overall heat transfer coefficient (W / m2 ° C) is increased.
【０００６】また、本発明者らは、有機金属化合物を含
有する下地処理液を、蒸発器用伝熱管表面にコーティン
グし、前記処理液により形成する金属酸化物層と被処理
物表面との間に介在させておけば、前記金属酸化物層と
前記被処理物表面との密着性を強固にできることも見い
だした。このようなコーティングをしておけば、前記金
属酸化物層を、例えば伝熱管のような熱衝撃を受けやす
い被処理物の表面の改質に用いたとしても、前記金属酸
化物層を剥離しにくい強固なものに形成できて、耐久性
の高い改質を行うことができるのである。また、吸収式
冷凍機において、強アルカリの吸収液がかかっても伝熱
管の材料である銅の溶解を防止又は低減することができ
る。そこで、有機金属化合物を含有する下地処理液を、
蒸発器用伝熱管表面にコーティングしたのち、前記金属
酸化物層を形成してもよく、このようにすることによ
り、前記金属酸化物槽の伝熱管表面に対する密着性が向
上し、かつ、コーティング後の加熱処理及び使用中の吸
収液による伝熱管の腐食等も抑制できるからである。
尚、ここで前記下地処理液を、コーティングしてから、
処理液を用いて金属酸化物層を形成するには、前記下地
処理液のコーティングを加熱処理することが好ましい。
尚、加熱処理の温度は各処理液に含まれる有機金属化合
物が縮重合して金属酸化物を生成する温度を適宜選択す
ればよい。尚、処理液を構成する金属酸化物微粒子は加
熱によってもそのまま化学反応をしないで、金属酸化物
微粒子の凝集体として多孔質金属酸化物層を構成するこ
ととなる。ここで、金属酸化物微粒子は、有機金属化合
物と複合的に凝集するために、有機金属化合物が金属酸
化物微粒子同士を密な部分と疎な部分に不均一に凝集さ
せるとともに、凝集した金属酸化物微粒子同士の間に空
隙を形成することになり、この状態を経由して形成され
る金属酸化物層は、前記空隙等が水の浸透濡れを許容す
る良好な多孔質構造になるのである。また、下地処理液
のコーティングを行わなくても、処理液のコーティング
を小さい膜厚で形成した後加熱処理し、更に処理液のコ
ーティングと加熱処理を行うことにより密着性の高い多
孔質の金属酸化物層を形成することができる。Further, the present inventors coated an undercoating treatment solution containing an organometallic compound on the surface of a heat transfer tube for an evaporator, and provided a coating between the metal oxide layer formed by the treatment solution and the surface of the object to be treated. It has also been found that the interposition of the metal oxide layer can enhance the adhesion between the metal oxide layer and the surface of the object. With such a coating, even if the metal oxide layer is used to modify the surface of an object to be subjected to thermal shock such as a heat transfer tube, the metal oxide layer is peeled off. It can be formed into a hard and hard product, and can be modified with high durability. In addition, in the absorption refrigerator, dissolution of copper, which is a material of the heat transfer tube, can be prevented or reduced even when a strong alkali absorbing liquid is applied. Therefore, a base treatment liquid containing an organometallic compound is used.
After coating the surface of the heat transfer tube for the evaporator, the metal oxide layer may be formed, whereby the adhesion of the metal oxide bath to the surface of the heat transfer tube is improved, and after coating. This is because the heat transfer tube can be prevented from being corroded by the absorbing solution during the heat treatment and the use.
Here, after coating the underlayer treatment liquid,
In order to form a metal oxide layer using a treatment liquid, it is preferable to heat-treat the coating of the base treatment liquid.
In addition, the temperature of the heat treatment may be appropriately selected at a temperature at which the organometallic compound contained in each treatment liquid is polycondensed to form a metal oxide. Incidentally, the metal oxide fine particles constituting the treatment liquid do not undergo a chemical reaction as they are even by heating, and form the porous metal oxide layer as an aggregate of the metal oxide fine particles. Here, since the metal oxide fine particles are aggregated with the organometallic compound in a complex manner, the organometallic compound causes the metal oxide fine particles to be unevenly aggregated into dense portions and sparse portions, and the aggregated metal oxide particles are mixed. Voids are formed between the fine particles, and the metal oxide layer formed via this state has a good porous structure in which the voids and the like allow permeation and wetting of water. In addition, even if the coating of the base treatment liquid is not performed, the coating of the treatment liquid is formed into a small film thickness, and then the heat treatment is performed. An object layer can be formed.
【０００７】前記処理液の有機金属化合物と金属酸化物
微粒子との含有比率が１：５〜５：１であってもよい。
前記処理液の有機金属化合物（金属酸化物換算）と金属
酸化物微粒子との含有比率が１：５〜５：１であれば、
得られる金属酸化物層が表面に開口した多孔質で濡れ性
の高いものとなり、しかも、被処理物との高い密着性も
確保でき、処理液を取り扱い容易な粘度のものにできる
ので好ましい。尚、さらには、１：２〜２：１であるこ
とがより望ましい。[0007] The content ratio of the organometallic compound to the metal oxide fine particles in the treatment liquid may be 1: 5 to 5: 1.
When the content ratio of the organometallic compound (in terms of metal oxide) and the metal oxide fine particles of the treatment liquid is 1: 5 to 5: 1,
The obtained metal oxide layer is porous and has high wettability with an opening on the surface, and high adhesiveness with the object to be processed can be ensured. It is more desirable that the ratio be 1: 2 to 2: 1.
【０００８】有機金属化合物成分として、チタンのアル
コキシド又はジルコニウムのアルコキシド又はその混合
物が適用される。チタンのアルコキシドの例としては、
テトラエトキシチタン((Ｃ2Ｈ5Ｏ)4Ｔｉ）、テトライソ
プロポキシチタン((Ｃ3Ｈ7Ｏ)4Ｔｉ）、テトラ（ｎ−ブ
トキシ）チタン((Ｃ4Ｈ9Ｏ)4Ｔｉ）、ジルコニウムのア
ルコキシドの例としては、テ トラエトキシジルコニウ
ム((Ｃ2Ｈ5Ｏ)4Zr）、テトライソプロポキシジルコニウ
ム((Ｃ3Ｈ7Ｏ)4Zr）、テトラ（ｎ−ブトキシ）ジルコニ
ウム((Ｃ4Ｈ9Ｏ)4Zr）が挙げられる。これらから、耐ア
ルカリ性に優れた酸化チタン及び酸化ジルコニウムを合
成することができる。好ましい例としては、テトライソ
プロポキシチタン、テトラ（ｎ−ブトキシ）ジルコニウ
ムが挙げられる。金属酸化物微粒子成分は、酸化ジルコ
ニウム (ＺｒＯ2）又は酸化チタン（ＴｉＯ2）又はその
混合物である。必要に応じて酸化アルミニウムを配合し
てもよい。この場合、金属酸化物微粒子量の７０％以下
であることが好ましい。より好ましくは５０％以下であ
る。該金属酸化物の少なくとも一種の金属酸化物微粒子
を混合した状態で加熱処理を行うと多孔質で親水性の高
い金属酸化物層を形成できるのである。また、この種の
処理液あるいは下地処理液の溶媒若しくは分散媒として
は、メタノール・エタノール・プロパノール・ブタノー
ル等のアルコール類、酢酸エチル、エチレンオキシド、
エチレングリコール、トリエタノールアミン、キシレン
等の有機溶媒を用いることができ、有機金属化合物の溶
解度等にあわせて適宜選択すればよいが、メタノール、
エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノ
ールあるいはこれらの混合物が好適に用いられ、特にエ
タノールを主成分とするものを用いれば、沸点が低いた
めに施工時の乾燥速度がはやい、毒性が少ない等の面か
ら好ましい。尚、溶媒若しくは分散媒に水を含有させる
場合には、有機金属化合物を加水分解させる当量以下、
つまり、有機金属化合物を全て加水分解できる量を最大
限として、それ以下にすることが好ましく、具体的には
２／３当量以下とすることが好ましく、更に言えば、１
／３当量以下であることが好ましい。As the organometallic compound component, an alkoxide of titanium or an alkoxide of zirconium or a mixture thereof is applied. Examples of titanium alkoxides include:
Tetraethoxy titanium((C 2 H 5 O) 4 Ti), titanium tetraisopropoxide((C 3 H 7 O) 4 Ti), tetra (n- butoxy) titanium((C 4 H 9 O) 4 Ti), examples of zirconium alkoxides, Te tiger ethoxy zirconium((C 2 H 5 O) 4Zr), tetraisopropoxy zirconium((C 3 H 7 O) 4Zr), tetra (n- butoxy) zirconium((C 4 H9 O)4Zr ). From these, titanium oxide and zirconium oxide having excellent alkali resistance can be synthesized. Preferred examples include tetraisopropoxytitanium and tetra (n-butoxy) zirconium. The metal oxide fine particle component is zirconium oxide (ZrO2 ) or titanium oxide (TiO2 ) or a mixture thereof. Aluminum oxide may be blended if necessary. In this case, the content is preferably 70% or less of the amount of the metal oxide fine particles. It is more preferably at most 50%. If heat treatment is performed in a state where at least one kind of the metal oxide fine particles is mixed, a porous and highly hydrophilic metal oxide layer can be formed. Further, as a solvent or a dispersion medium of this type of treatment liquid or base treatment liquid, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, ethyl acetate, ethylene oxide,
Organic solvents such as ethylene glycol, triethanolamine, and xylene can be used, and may be appropriately selected in accordance with the solubility of the organic metal compound and the like.
Ethanol, propanol, isopropanol, butanol or a mixture thereof is suitably used. Particularly, when using ethanol as a main component, it is preferable in terms of a low boiling point, a fast drying speed at the time of construction, a low toxicity, and the like. . In addition, when water is contained in the solvent or the dispersion medium, the equivalent or less for hydrolyzing the organometallic compound,
That is, it is preferable to maximize the amount that can hydrolyze all of the organometallic compounds, and it is preferable that the amount be not more than 2/3 equivalents.
It is preferably at most / 3 equivalent.
【０００９】前記処理液中に前記有機金属化合物成分が
金属酸化物換算で１重量％〜２０重量％含まれているこ
とが好ましい。より好ましくは、３重量％〜１０重量％
である。１重量％以下では、一回のコーティングで得ら
れる膜厚が小さすぎて数回のコーティングを必要とする
ので実用的ではなく、また、２０重量％以上では粘度が
高くなり、膜厚が大きくなり過ぎ剥離しやすくなるので
好ましくない。また、処理液のポートライフが短くなっ
てしまい好ましくない。It is preferable that the treatment liquid contains the organometallic compound component in an amount of 1% by weight to 20% by weight in terms of metal oxide. More preferably, 3% by weight to 10% by weight
It is. If it is less than 1% by weight, it is not practical because the film thickness obtained by one coating is too small and requires several coatings, and if it is more than 20% by weight, the viscosity becomes high and the film thickness becomes large. It is not preferable because it is easily peeled off. Further, the port life of the processing liquid is shortened, which is not preferable.
【００１０】具体的には、前記金属酸化物微粒子が直径
２０Å以上１０００Å以下であることが好ましい。とい
うのは、直径２０Å以下では、金属酸化物層は、十分な
水の浸透濡れを起こすような多孔質構造にならない。ま
た１０００Å以上では多孔質層ができるが膜の強度が小
さくなり、剥離しやすくなるからである。尚、更に望ま
しくは５０Å〜５００Åであることが好ましく、この範
囲のものが前記処理液に対する前記金属酸化物の分散性
や前記処理液自体の粘度の調整等に役立つからである。Specifically, it is preferable that the metal oxide fine particles have a diameter of not less than 20 ° and not more than 1000 °. For a diameter of less than 20 °, the metal oxide layer does not have a porous structure that causes sufficient water penetration and wetting. On the other hand, when the thickness is 1000 ° C. or more, a porous layer is formed, but the strength of the film is reduced and the film is easily peeled. It is more preferable that the angle is in the range of 50 ° to 500 °, which is useful for adjusting the dispersibility of the metal oxide in the treatment liquid, adjusting the viscosity of the treatment liquid itself, and the like.
【００１１】また、処理液等のコーティングは必要に応
じて複数回行ない、所望の膜厚を得るようにしてもよ
い。複数回コーティングを繰り返す場合には、各コーテ
ィング工程の間に乾燥工程を設けることが好ましく、こ
の乾燥工程により、前記被覆層の密着性を向上させるこ
とができる。乾燥工程は、室温にて自然乾燥してもよい
し、温風、熱風による強制乾燥であってもよい。尚、処
理液等をディップコーティングする際には、その処理液
等の組成にも依存するが、１５℃〜３０℃の環境で行う
ことが好ましい。というのは、１５℃以下では、コーテ
ィング作業後に水分が凝縮しやすく、その凝縮した水分
によりコーティング不良や強度低下を招来するような不
都合を生じやすくなり、また、３０℃以上では、処理液
等の劣化がはやく、実用上の問題となりやすいためであ
り、上記環境が、このような水分の凝縮による不都合、
処理液の劣化等を回避する上で有効である。ただし、コ
ーティング方法は、前記ディップコーティングに限らな
い。Further, the coating of the processing liquid or the like may be performed a plurality of times as necessary to obtain a desired film thickness. When coating is repeated a plurality of times, it is preferable to provide a drying step between each coating step, and this drying step can improve the adhesion of the coating layer. The drying step may be natural drying at room temperature, or may be forced drying using warm air or hot air. The dip coating of the treatment liquid or the like is preferably performed in an environment of 15 ° C. to 30 ° C., although it depends on the composition of the treatment liquid or the like. If the temperature is lower than 15 ° C., water tends to condense after the coating operation, and the condensed water tends to cause inconveniences such as poor coating and reduced strength. This is because deterioration is quick and it is likely to be a practical problem, and the above environment is disadvantageous due to such condensation of moisture,
This is effective in avoiding deterioration of the processing liquid. However, the coating method is not limited to the dip coating.
【００１２】また、前記処理液や下地処理液には、縮重
合を促進するのための触媒として、塩酸、硫酸、硝酸、
酢酸、フッ化水素酸、アンモニア等の酸、アルカリを添
加することが好ましい。中でも酢酸、塩酸が好ましく、
例えば、塩酸の場合、有機金属化合物１００ｇあたり
０．０２ｇ〜５ｇ、酢酸の場合、有機金属化合物１００
ｇあたり０．５ｇ〜３０ｇの範囲が好ましい。また同様
に、前記処理液や下地処理液には、安定剤としてアセト
酢酸エチル、アセチルアセトン等のキレート剤を配合し
てもよく、有機金属化合物としてジルコニウムのアルコ
キシドや、チタンのアルコキシドを採用する場合に特に
有効である。このような安定剤は、金属アルコキシド
（多種用いる場合は、その総和）１モルに対して０．０
５モルから２モル配合することが好ましい。[0012] Further, the above-mentioned treating solution and underlayer treating solution include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and the like as catalysts for promoting condensation polymerization.
It is preferable to add an acid such as acetic acid, hydrofluoric acid, or ammonia, or an alkali. Among them, acetic acid and hydrochloric acid are preferable,
For example, in the case of hydrochloric acid, 0.02 g to 5 g per 100 g of the organic metal compound;
The range is preferably 0.5 g to 30 g per g. Similarly, a chelating agent such as ethyl acetoacetate or acetylacetone may be blended as a stabilizer in the treatment liquid or the underlayer treatment liquid, and when an alkoxide of zirconium or an alkoxide of titanium is used as the organometallic compound. Especially effective. Such a stabilizer is used in an amount of 0.0 to 1 mol of the metal alkoxide (when a plurality of kinds are used, the total thereof).
It is preferable to mix 5 to 2 moles.
【００１３】〔蒸発器及び冷却装置〕また、前記目的を
達成するための本発明の蒸発器及び冷却装置は、構成１
に記載の蒸発器用伝熱管表面処理方法により金属酸化物
層を形成してある伝熱管を備えたことにあり、上述の蒸
発器用伝熱管表面処理方法によって金属酸化物層を設け
た伝熱管を設けた蒸発器は、濡れ性がよく、水が蒸発し
やすくなって熱交換が効率よく行われるので、例えば冷
暖房に用いるような場合に、省エネルギー化、装置のコ
ンパクト化などを図ることができる。[Evaporator and Cooling Apparatus] The evaporator and cooling apparatus of the present invention for achieving the above object have the following configuration.
A heat transfer tube having a metal oxide layer formed by the evaporator heat transfer tube surface treatment method according to the above, and a heat transfer tube provided with a metal oxide layer by the evaporator heat transfer tube surface treatment method described above is provided. The evaporator has good wettability, water is easily evaporated, and heat exchange is performed efficiently. For example, when the evaporator is used for cooling and heating, energy saving and downsizing of the apparatus can be achieved.
【００１４】蒸発器用伝熱管表面に多孔質の金属酸化物
層を形成してあれば好ましく、また、有機金属化合物を
含有する下地処理液を、蒸発器用伝熱管表面にコーティ
ングした後、前記金属酸化物層を形成してあってもよ
く、多孔質金属酸化物層が金属酸化物微粒子群を含んで
もよく、また、前記金属酸化物微粒子が、酸化チタン、
酸化ジルコニウムから選ばれる少なくとも一種以上の化
合物が用いられる。これらの構成により、上述の蒸発器
用伝熱管表面処理方法により得られる好ましい効果が有
効に発揮される伝熱管を得ることができる。It is preferable that a porous metal oxide layer is formed on the surface of the heat transfer tube for the evaporator. Also, after a surface treatment liquid containing an organometallic compound is coated on the surface of the heat transfer tube for the evaporator, the metal oxide layer is formed. Layer may be formed, the porous metal oxide layer may include a group of metal oxide fine particles, and the metal oxide fine particles are titanium oxide,
At least one compound selected from zirconium oxide is used. With these configurations, it is possible to obtain a heat transfer tube in which the preferable effects obtained by the above-described method for evaporator heat transfer tube surface treatment are effectively exhibited.
【００１５】尚、多孔質の金属酸化物層の厚さとしては
０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましく、さ
らには、１μｍ〜３０μｍであることがより好ましく、
さらには、２μｍ〜２０μｍであることがより好まし
い。というのは、薄いと冷媒の浸透による濡れ性が不十
分になりやすく、分厚いと熱伝導率の悪化を招来しやす
くかつ剥離しやすくなるからである。また、伝熱管の形
状は、特に限定されるものではなく、円形、矩形、扁平
矩形（プレートタイプ）のものが挙げられる。更に、表
面に機械加工等を施し、微細なフィンを設けた加工管で
あってもよく、この場合フィンと被覆層との相乗効果に
よって、高い性能を発揮する。The thickness of the porous metal oxide layer is preferably from 0.1 μm to 50 μm, more preferably from 1 μm to 30 μm,
More preferably, it is 2 μm to 20 μm. This is because when the thickness is thin, the wettability due to the permeation of the refrigerant is likely to be insufficient, and when the thickness is thick, the thermal conductivity is likely to be deteriorated and the film is easily peeled. The shape of the heat transfer tube is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape, a rectangular shape, and a flat rectangular shape (plate type). Further, a machined pipe may be machined on the surface and provided with fine fins. In this case, high performance is exhibited by a synergistic effect of the fins and the coating layer.
【００１６】多孔質の前記金属酸化物層を形成した伝熱
管を水平保持したときの０．０３ｍｌの水が３０秒後に
水平方向へ濡れ広がる濡れ幅が１０ｍｍ以上のものであ
れば、濡れ性として優れた性能であると言え好ましく、
更に、この濡れ幅は、１５ｍｍ以上であることが望まし
い。更に、２０ｍｍ以上であることが好ましい。If the wet width of 0.03 ml of water that spreads horizontally after 30 seconds when the heat transfer tube on which the porous metal oxide layer is formed is horizontally held after 30 seconds is 10 mm or more, the wettability is determined. It can be said that it has excellent performance,
Further, the wetting width is desirably 15 mm or more. Furthermore, it is preferable that it is 20 mm or more.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ここに説明する伝熱管１、８を備
えた吸収式冷凍機は、図２に示すように、吸収器２や蒸
発器３を備えて形成してあり、吸収器２及び蒸発器３の
内部には伝熱管１、８を備えるとともに、吸収器２にお
ける臭化リチウム溶液（以下単に吸収液と称する）４や
蒸発器３における冷媒５を前記伝熱管１の上部から散布
させる循環ポンプ６，７を備えて構成してある。前記伝
熱管１は、図１に示すように、下地処理液を、銅管１ａ
の表面にコーティングして下地処理層１ｂを形成したの
ち、処理液を、前記コーティングの上にコーティング
し、例えば、２５０℃以上の温度に加熱して、前記被処
理物の表面に多孔質の金属酸化物層１ｃを形成して表面
を改質してある。伝熱管１は外径１６ｍｍ・内径１４ｍ
ｍである。また、伝熱管１は、２６ｍｍ間隔で、長さ４
０ｃｍのものを５段に積層し、伝熱管１の有効長さを１
０００ｍｍとしてあり、前記吸収液４や、冷媒液５を最
上段の伝熱管１上方１０ｍｍの位置から散布自在に構成
してある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The absorption refrigerator including the heat transfer tubes 1 and 8 described herein is formed with an absorber 2 and an evaporator 3 as shown in FIG. Are provided with heat transfer tubes 1 and 8, and circulating pumps 6 and 7 for spraying a lithium bromide solution (hereinafter simply referred to as an absorbing solution) 4 in the absorber 2 and a refrigerant 5 in the evaporator 3 from above the heat transfer tube 1. It is provided for. As shown in FIG. 1, the heat transfer tube 1 is provided with a copper tube 1 a
After forming a base treatment layer 1b by coating on the surface of the substrate, a treatment liquid is coated on the coating, and heated to, for example, a temperature of 250 ° C. or more to form a porous metal on the surface of the object to be treated. The surface is modified by forming an oxide layer 1c. Heat transfer tube 1 has an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 14 m
m. The heat transfer tubes 1 are 26 mm apart and have a length of 4 mm.
0 cm is stacked in 5 layers, and the effective length of the heat transfer tube 1 is set to 1
000 mm, so that the absorbing liquid 4 and the refrigerant liquid 5 can be sprayed from a position 10 mm above the uppermost heat transfer tube 1.
【００１８】前記処理液、下地処理液としては、表１、
２に示す種々の組成のものを用い、伝熱管１を構成し
た。また、表３の条件でコーティングを行った。尚、そ
れぞれの表については、全て本文の最終段落に示す。Table 1 shows the treatment liquid and the base treatment liquid.
The heat transfer tube 1 was constructed using various compositions shown in FIG. Further, coating was performed under the conditions shown in Table 3. Each table is shown in the last paragraph of the text.
【００１９】上述の種々の伝熱管に冷媒５を散布した状
態で、伝熱管の表面の濡れ性と、内部を流れる冷水の入
口及び出口での温度差を測定して、その値から伝熱管１
の伝熱性能（総括伝熱係数）を求める実験を行った。
尚、濡れ性は、定常運転状態での伝熱管総表面積に対す
る濡れ面積の割合であり、伝熱性能の計算の際、伝熱管
の表面積としては銅管の裸管表面積を用いた。その他実
験条件は下記の通りである。In the state where the refrigerant 5 is sprayed on the above-described various heat transfer tubes, the wettability of the surface of the heat transfer tube and the temperature difference between the inlet and the outlet of the cold water flowing inside are measured, and the heat transfer tube 1 is determined from the measured values.
An experiment was conducted to determine the heat transfer performance (overall heat transfer coefficient) of the sample.
The wettability is a ratio of the wet area to the total surface area of the heat transfer tube in a steady operation state. In calculating the heat transfer performance, the bare tube surface area of the copper tube was used as the surface area of the heat transfer tube. Other experimental conditions are as follows.
【００２０】 水の散布量 １２ｇ／ｍ・ｓ 蒸発器内圧力 ６ｍｍＨｇ 冷水流通速度 １．５ｍ／ｓ 冷水出口温度 ７℃ 冷却水入り口温度 ３２℃ 臭化リチウム溶液入口濃度 ６５重量％Water spray amount 12 g / m · s Evaporator internal pressure 6 mmHg Cold water flow rate 1.5 m / s Cold water outlet temperature 7 ° C. Cooling water inlet temperature 32 ° C. Lithium bromide solution inlet concentration 65% by weight
【００２１】更に、表４に蒸発器用伝熱管の評価方法を
示す。Further, Table 4 shows a method of evaluating the heat transfer tubes for the evaporator.
【００２２】その結果、総括伝熱係数が１８００Ｗ／ｍ
2℃以上（好ましくは１９００Ｗ／ｍ2℃以上、更に好ま
しくは２０００Ｗ／ｍ2℃以上で、濡れ性が６０％以上
（好ましくは７０％以上、 更に好ましくは８５％以
上）の値を示す強固な組成の金属酸化物層を形成すれ
ば、実用に耐える性能のよい伝熱管を得ることが判っ
た。濡れ幅については１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍ
ｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上である。耐吸収液
試験の膜の剥離量については２％以下、好ましくは１％
以下である。コーティング品の評価結果を表５に示す。
本発明の蒸発器用伝熱管は優れた性能を示すことが判っ
た。As a result, the overall heat transfer coefficient was 1800 W / m
2 ℃ or more (preferably 1900W / m2 ℃ or more, more preferably at 2000 W / m2 ℃ or more, the wettability of 60% or more (preferably 70% or more, more preferably strong indicating the value of 85% or more) It has been found that if a metal oxide layer having the composition is formed, a heat transfer tube having good performance for practical use can be obtained, and the wetting width is 10 mm or more, preferably 15 m.
m, more preferably 20 mm or more. About 2% or less, preferably 1% of the amount of film peeling in the absorption resistance test
It is as follows. Table 5 shows the evaluation results of the coated products.
It has been found that the heat transfer tube for an evaporator of the present invention exhibits excellent performance.
【００２３】[0023]
【表１】[Table 1]
【００２４】[0024]
【表２】[Table 2]
【００２５】[0025]
【表３】[Table 3]
【００２６】[0026]
【表４】[Table 4]
【００２７】[0027]
【表５】[Table 5]
【図１】本発明の蒸発器用伝熱管表面改質方法を適用し
た伝熱管の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat transfer tube to which a method for modifying the surface of a heat transfer tube for an evaporator according to the present invention is applied.
【図２】蒸発器の概略図FIG. 2 is a schematic diagram of an evaporator.
１ 伝熱管 １ａ 冷水器 １ｂ 下地処理層 １ｃ 金属酸化物層 ３ 蒸発器 ５ 冷媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat transfer tube 1a Water cooler 1b Base treatment layer 1c Metal oxide layer 3 Evaporator 5 Refrigerant
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133642AJP2000320997A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Surface modifying method, surface modified product, heating tube for evaporator and absorbing refrigerating machine |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133642AJP2000320997A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Surface modifying method, surface modified product, heating tube for evaporator and absorbing refrigerating machine |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000320997Atrue JP2000320997A (en) | 2000-11-24 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11133642APendingJP2000320997A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Surface modifying method, surface modified product, heating tube for evaporator and absorbing refrigerating machine |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000320997A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN101929821A (en)* | 2010-08-05 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | A through-hole metal foam porous threaded pipe |
| US20110023470A1 (en)* | 2008-02-29 | 2011-02-03 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Evaporation unit for producing a gas including at least one reducing agent precursor and/or a reducing agent and device and motor vehicle having the evaporation unit |
| US20110041484A1 (en)* | 2008-02-29 | 2011-02-24 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Evaporation unit for producing gaseous ammonia and device and motor vehicle having an evaporation unit |
| CN111682281A (en)* | 2019-08-07 | 2020-09-18 | 兰州理工大学 | A cylindrical lithium battery cell and battery pack based on heat pipe cooling |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008516187A (en)* | 2004-10-13 | 2008-05-15 | ヨーク・インターナショナル・コーポレーション | Falling film evaporator |
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| US8281573B2 (en)* | 2008-02-29 | 2012-10-09 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Evaporation unit for producing gaseous ammonia and device and motor vehicle having an evaporation unit |
| US8407990B2 (en)* | 2008-02-29 | 2013-04-02 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Evaporation unit for producing a gas including at least one reducing agent precursor and/or a reducing agent and device and motor vehicle having the evaporation unit |
| CN101959567B (en)* | 2008-02-29 | 2014-06-04 | 排放技术有限公司 | Evaporation unit for producing gaseous ammonia |
| CN101929821A (en)* | 2010-08-05 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | A through-hole metal foam porous threaded pipe |
| CN111682281A (en)* | 2019-08-07 | 2020-09-18 | 兰州理工大学 | A cylindrical lithium battery cell and battery pack based on heat pipe cooling |
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