JPH0565789B2 - - Google Patents
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- JPH0565789B2 JPH0565789B2 JP60252358A JP25235885A JPH0565789B2 JP H0565789 B2 JPH0565789 B2 JP H0565789B2 JP 60252358 A JP60252358 A JP 60252358A JP 25235885 A JP25235885 A JP 25235885A JP H0565789 B2 JPH0565789 B2 JP H0565789B2
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Description
[産業上の利用分野]
本発明は、例えば空調用の熱交換器の蒸発管や
凝縮管、あるいはウイツクを有するヒートパイプ
などに使用される伝熱体に関し、特に、製造コス
トが安く、伝熱特性が優れた伝熱体に関する。 [従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせる
ための伝熱管において、その伝熱効率を上げるた
めには、 (1) 伝熱面積を大きくする。 (2) 毛細管現象を起こしやすくする。 (3) 乱流を起こしやすくする。 (4) 核沸騰を起こしやすくする。 ことが有効とされている。 これらの条件のいくつかを満たすような伝熱管
として、管体の内面に螺旋状の溝を転造法などに
より形成したもの、管体の内面に粒状あるいは線
状の金属などを鑞付などにより付着せしめたもの
などが用いられている。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の技術におい
ては、それぞれ次のような問題点があつた。 すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の
伝熱効率を上げる方法のうち、最も効果の高い核
沸騰現象を利用しておらず、また、転造工具の製
作技術上及び転造の技術上から、管体の内径、螺
旋溝の条数やねじれの角度に制限があることなど
の理由により、通常の溝無し管と比べても熱特性
値が1.2〜1.5倍程度にしかならなず、性能が不充
分であつた。また、製造において、転造工具と管
内面の摩擦力が大きいため、大きな加圧力を必要
とし、従つて大規模な装置を必要とするととも
に、工具の寿命が短くなつて、製作コストが高く
なるという問題点があつた。 一方、管体の内面に粒状あるいは線状の金属を
付着させる場合には、高温の作業を行う必要があ
り、また、細径の管体に応用するのは困難である
などの問題点があつた。 さらに、このような問題点を解決するために、
金属表面にめつきを行うことにより多孔質層を形
成する技術が提案されている。すなわち、特開昭
53−99553号公報に記載のものは、金属製の基体
の表面に細溝を形成した後、この表面にめつき層
を付着させることにより、細溝の開口部を相対的
に狭めるようにしたものである。また、特開昭53
−138969号公報に記載のものは、管体の内面にめ
つき層を形成した後、このめつき層を逆に電解的
に溶解して多孔質にするようにしたものである。 しかしながら、前者の技術においては、多孔質
層の全体がめつきで形成されているのではなく、
一旦機械加工等により細溝を形成した後に溝の頂
部にめつき層を乗せるものであり、細かい溝を形
成するという加工に手間がかかつてコストが増す
だけでなく、微細な多孔質層を形成することが困
難で伝熱機能が不充分である。一方、後者の技術
においては、基体金属の組織の微視的な偏りによ
る選択的腐食を利用するものであるので、基体金
属の選択が限定されるという欠点があるととも
に、その凹部の形状を、開口部が相対的に内部よ
りも狭い形状とすることが困難であるので核沸騰
現象を有効に起こさせることができなかつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決すべくな
されたもので、金属製管体の内表面に多孔質電析
金属層を形成し、この多孔質電析金属層は、開口
部が相対的に狭められた複数の円筒状の凹部を有
し、この凹部の軸線は上記管体の内面の法線に対
して該管体の軸を含む面内の一定方向に傾斜した
構成としたものである。 [作用] この発明の伝熱体においては、開口部が相対的
に狭められている凹部が形成されており、核沸騰
が起きやすく、さらにその軸線が傾斜しているの
で、沸騰の際に生じた気泡が凹所にトラツプさ
れ、この気泡が連続的沸騰を容易に惹起せしめ
る。また、管体の流れの方向により核沸騰の起き
やすさが異なることになり、特に流動方向が決ま
つているような場合にはより高い熱伝導効率が得
られる。 [実施例] 以下、本発明の伝熱管についての実施例を図面
を参照して説明する。 (実施例 1) 第1図及び第2図は、本発明の第1実施例の銅
管の断面及び表面の性状を示すもので、管長1000
mm、外径9.35mm、肉厚0.35mmの銅管の内面に、孔
径250μmの均質な狭口空孔が空孔率で18%形成さ
れている。この例の伝熱管は、銅管の表面に疎水
性の薄膜を形成した後、この銅管を陰極とし、不
溶性の陽極を使用して電気鍍金を行つて製造した
もので、以下、この装置及び方法について第3図
により述べる。 銅管1の表面の疎水性の薄膜2は、シリコンオ
イルをエタノールで3倍に希釈し、銅管1の内面
に塗布し、その後エタノールを蒸発させて形成し
たものである。陽極用のワイヤ(Ti−Pt製)4
は銅管1の軸上に張力をかけて張り渡し、また、
ワイヤ4の周囲に絶縁性のスペーサ3を適当な間
隔で設けて銅管1とワイヤ4の接触による短絡を
防いでいる。そして、硫酸銅鍍金液(硫酸銅200
g/、硫酸50g/)を貯留する貯槽5と、こ
の鍍金液を銅管1に流すケミカルポンプ6とを設
け、この貯槽5で鍍金により減少した銅イオンに
見合う量の塩基性炭酸銅を補充して、循環使用す
るようにしている。 鍍金の電流としては、断続電流、通常のパルス
電流またはPR電流などのパルス電流を適宜使い
分ける。このようなパルス電流は、直流に比べて
空孔内への金属イオンの搬送を容易にするので、
電析速度を増大させることができるとともに、直
流の場合に生じる局部的な髭状の析出を抑え、電
析金属による短絡を防止することができる。ま
た、PR電流では、正電と逆電を交互に周期的に
通すので、電析膜の成長を一様にすることができ
る。上記のような装置により、鍍金液の温度30
℃、陰極電流密度33A/dm2、鍍金液の流速
2m/sの条件下で10分間鍍金を施して第1図及
び第2図のような狭口空孔が形成された電着金属
層を得た。 上記のような製法において基体表面に狭口空孔
が形成される機構は、次のように考えられる。ま
ず、不溶性陽極を用いて鍍金を行つているので、
鍍金液中の水が電気分解され、陽極において酸素
ガスが生成される。そして、この酸素ガスの一部
が鍍金液の移動とともに陰極の基体の表面に運ば
れるが、表面に形成された疎水性の薄膜により基
体の鍍金液に対する濡れ性が悪くなつており、運
ばれたガスは基体の表面に気泡として付着する。
従つて、電析金属はこの気泡を包みこむ形で成長
し、均一かつ微細な狭口空孔が形成される。 このため、基体に付着する気泡の径や数は、陽
極電流密度、あるいは鍍金液の基体に対する相対
的移動速度を変えることにより制御することがで
きる。 この銅管1の内面を水洗し、乾燥した後、銅管
1を万力で押し潰すテストを行い、また、銅管1
を530℃で20分焼鈍し、マンドレルによる拡管を
試みたが、いずれにおいても電着金属層の剥離、
脱落は全く見られず、優れた密着性と強度を示し
た。 上記のように製作した銅管について、第4図に
示すような熱特性試験装置により、下記のような
(次頁)条件下で熱特性を測定した。 この装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、
PDは差圧計、10はポンプ、11はバルブ、1
2は流量計、13は膨張弁、14はコンプレツ
サ、15はサブコンデンサ、16はサブエバポレ
ータ、17は恒温水槽であり、18が供試管とし
ての銅管である。この熱特性試験装置において
は、供試管18の内部にコンプレツサ14から供
給される冷媒が流され、外部には恒温水槽17か
らの温水が冷媒に対向して流されるようになつて
いる。恒温水の温度は各冷媒流量に対応して、冷
媒系が安定するように制御した。なお、この図
中、矢印A,A′は、それぞれ蒸発試験の場合の
冷媒及び水の流れる方向を示し、矢印B,B′は
それぞれ凝縮試験の場合の冷媒及び水の流れる方
向を示している。
凝縮管、あるいはウイツクを有するヒートパイプ
などに使用される伝熱体に関し、特に、製造コス
トが安く、伝熱特性が優れた伝熱体に関する。 [従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせる
ための伝熱管において、その伝熱効率を上げるた
めには、 (1) 伝熱面積を大きくする。 (2) 毛細管現象を起こしやすくする。 (3) 乱流を起こしやすくする。 (4) 核沸騰を起こしやすくする。 ことが有効とされている。 これらの条件のいくつかを満たすような伝熱管
として、管体の内面に螺旋状の溝を転造法などに
より形成したもの、管体の内面に粒状あるいは線
状の金属などを鑞付などにより付着せしめたもの
などが用いられている。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の技術におい
ては、それぞれ次のような問題点があつた。 すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の
伝熱効率を上げる方法のうち、最も効果の高い核
沸騰現象を利用しておらず、また、転造工具の製
作技術上及び転造の技術上から、管体の内径、螺
旋溝の条数やねじれの角度に制限があることなど
の理由により、通常の溝無し管と比べても熱特性
値が1.2〜1.5倍程度にしかならなず、性能が不充
分であつた。また、製造において、転造工具と管
内面の摩擦力が大きいため、大きな加圧力を必要
とし、従つて大規模な装置を必要とするととも
に、工具の寿命が短くなつて、製作コストが高く
なるという問題点があつた。 一方、管体の内面に粒状あるいは線状の金属を
付着させる場合には、高温の作業を行う必要があ
り、また、細径の管体に応用するのは困難である
などの問題点があつた。 さらに、このような問題点を解決するために、
金属表面にめつきを行うことにより多孔質層を形
成する技術が提案されている。すなわち、特開昭
53−99553号公報に記載のものは、金属製の基体
の表面に細溝を形成した後、この表面にめつき層
を付着させることにより、細溝の開口部を相対的
に狭めるようにしたものである。また、特開昭53
−138969号公報に記載のものは、管体の内面にめ
つき層を形成した後、このめつき層を逆に電解的
に溶解して多孔質にするようにしたものである。 しかしながら、前者の技術においては、多孔質
層の全体がめつきで形成されているのではなく、
一旦機械加工等により細溝を形成した後に溝の頂
部にめつき層を乗せるものであり、細かい溝を形
成するという加工に手間がかかつてコストが増す
だけでなく、微細な多孔質層を形成することが困
難で伝熱機能が不充分である。一方、後者の技術
においては、基体金属の組織の微視的な偏りによ
る選択的腐食を利用するものであるので、基体金
属の選択が限定されるという欠点があるととも
に、その凹部の形状を、開口部が相対的に内部よ
りも狭い形状とすることが困難であるので核沸騰
現象を有効に起こさせることができなかつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決すべくな
されたもので、金属製管体の内表面に多孔質電析
金属層を形成し、この多孔質電析金属層は、開口
部が相対的に狭められた複数の円筒状の凹部を有
し、この凹部の軸線は上記管体の内面の法線に対
して該管体の軸を含む面内の一定方向に傾斜した
構成としたものである。 [作用] この発明の伝熱体においては、開口部が相対的
に狭められている凹部が形成されており、核沸騰
が起きやすく、さらにその軸線が傾斜しているの
で、沸騰の際に生じた気泡が凹所にトラツプさ
れ、この気泡が連続的沸騰を容易に惹起せしめ
る。また、管体の流れの方向により核沸騰の起き
やすさが異なることになり、特に流動方向が決ま
つているような場合にはより高い熱伝導効率が得
られる。 [実施例] 以下、本発明の伝熱管についての実施例を図面
を参照して説明する。 (実施例 1) 第1図及び第2図は、本発明の第1実施例の銅
管の断面及び表面の性状を示すもので、管長1000
mm、外径9.35mm、肉厚0.35mmの銅管の内面に、孔
径250μmの均質な狭口空孔が空孔率で18%形成さ
れている。この例の伝熱管は、銅管の表面に疎水
性の薄膜を形成した後、この銅管を陰極とし、不
溶性の陽極を使用して電気鍍金を行つて製造した
もので、以下、この装置及び方法について第3図
により述べる。 銅管1の表面の疎水性の薄膜2は、シリコンオ
イルをエタノールで3倍に希釈し、銅管1の内面
に塗布し、その後エタノールを蒸発させて形成し
たものである。陽極用のワイヤ(Ti−Pt製)4
は銅管1の軸上に張力をかけて張り渡し、また、
ワイヤ4の周囲に絶縁性のスペーサ3を適当な間
隔で設けて銅管1とワイヤ4の接触による短絡を
防いでいる。そして、硫酸銅鍍金液(硫酸銅200
g/、硫酸50g/)を貯留する貯槽5と、こ
の鍍金液を銅管1に流すケミカルポンプ6とを設
け、この貯槽5で鍍金により減少した銅イオンに
見合う量の塩基性炭酸銅を補充して、循環使用す
るようにしている。 鍍金の電流としては、断続電流、通常のパルス
電流またはPR電流などのパルス電流を適宜使い
分ける。このようなパルス電流は、直流に比べて
空孔内への金属イオンの搬送を容易にするので、
電析速度を増大させることができるとともに、直
流の場合に生じる局部的な髭状の析出を抑え、電
析金属による短絡を防止することができる。ま
た、PR電流では、正電と逆電を交互に周期的に
通すので、電析膜の成長を一様にすることができ
る。上記のような装置により、鍍金液の温度30
℃、陰極電流密度33A/dm2、鍍金液の流速
2m/sの条件下で10分間鍍金を施して第1図及
び第2図のような狭口空孔が形成された電着金属
層を得た。 上記のような製法において基体表面に狭口空孔
が形成される機構は、次のように考えられる。ま
ず、不溶性陽極を用いて鍍金を行つているので、
鍍金液中の水が電気分解され、陽極において酸素
ガスが生成される。そして、この酸素ガスの一部
が鍍金液の移動とともに陰極の基体の表面に運ば
れるが、表面に形成された疎水性の薄膜により基
体の鍍金液に対する濡れ性が悪くなつており、運
ばれたガスは基体の表面に気泡として付着する。
従つて、電析金属はこの気泡を包みこむ形で成長
し、均一かつ微細な狭口空孔が形成される。 このため、基体に付着する気泡の径や数は、陽
極電流密度、あるいは鍍金液の基体に対する相対
的移動速度を変えることにより制御することがで
きる。 この銅管1の内面を水洗し、乾燥した後、銅管
1を万力で押し潰すテストを行い、また、銅管1
を530℃で20分焼鈍し、マンドレルによる拡管を
試みたが、いずれにおいても電着金属層の剥離、
脱落は全く見られず、優れた密着性と強度を示し
た。 上記のように製作した銅管について、第4図に
示すような熱特性試験装置により、下記のような
(次頁)条件下で熱特性を測定した。 この装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、
PDは差圧計、10はポンプ、11はバルブ、1
2は流量計、13は膨張弁、14はコンプレツ
サ、15はサブコンデンサ、16はサブエバポレ
ータ、17は恒温水槽であり、18が供試管とし
ての銅管である。この熱特性試験装置において
は、供試管18の内部にコンプレツサ14から供
給される冷媒が流され、外部には恒温水槽17か
らの温水が冷媒に対向して流されるようになつて
いる。恒温水の温度は各冷媒流量に対応して、冷
媒系が安定するように制御した。なお、この図
中、矢印A,A′は、それぞれ蒸発試験の場合の
冷媒及び水の流れる方向を示し、矢印B,B′は
それぞれ凝縮試験の場合の冷媒及び水の流れる方
向を示している。
【表】
この試験の結果、本発明の実施例1の銅管1
は、その内側の境膜伝熱係数が第5図にCとして
示すような値を示し、同図にDとして示した通常
の銅管に比べて7〜8倍の優れた熱特性を有する
ことが判つた。 (実施例 2) 管長500mm、外径9.35mm、肉厚0.35mmの銅管に
陰極電流密度20A/dm2、鍍金液の流速を高く設
定して(4m/s)電気鍍金を施し、軸が伝熱面
の法線に対して約20度傾いて形成された狭口空孔
を有する鍍金金属層を得た(第6図参照)。 このような伝熱管は、内部流体の流れの向きが
狭口空孔の傾きと同じになるように設定したとき
には、傾きのないものより伝熱特性が約30%向上
した。 上記のような製造方法においては、陰極電流密
度、鍍金液の流速により、狭口空孔の径や数をコ
ントロールすることができ、また、上述のように
鍍金液の流速を変えることにより、狭口空孔の傾
斜角度をコントロールすることができる。 なお、本発明の実施は勿論伝熱管に限られるも
のではない。 [発明の効果] 以上詳述したように、この発明は、金属製管体
の内表面に多孔質電析金属層が形成され、この多
孔質金属層は、開口部が相対的に狭められた複数
の円筒状の凹部を有し、この凹部の軸線は上記管
体の内面の法線に対して該管体の軸を含む面内の
一定方向に傾斜している伝熱体であるので、沸騰
の際に生じた気泡が凹所にトラツプされやすく、
この気泡が連続的沸騰を容易に惹起せしめるとと
もに、管体の流れの方向により核沸騰の起きやす
さが異なることになり、特に流動方向が決まつて
いるような場合にはより高い熱伝導効率が得られ
る。
は、その内側の境膜伝熱係数が第5図にCとして
示すような値を示し、同図にDとして示した通常
の銅管に比べて7〜8倍の優れた熱特性を有する
ことが判つた。 (実施例 2) 管長500mm、外径9.35mm、肉厚0.35mmの銅管に
陰極電流密度20A/dm2、鍍金液の流速を高く設
定して(4m/s)電気鍍金を施し、軸が伝熱面
の法線に対して約20度傾いて形成された狭口空孔
を有する鍍金金属層を得た(第6図参照)。 このような伝熱管は、内部流体の流れの向きが
狭口空孔の傾きと同じになるように設定したとき
には、傾きのないものより伝熱特性が約30%向上
した。 上記のような製造方法においては、陰極電流密
度、鍍金液の流速により、狭口空孔の径や数をコ
ントロールすることができ、また、上述のように
鍍金液の流速を変えることにより、狭口空孔の傾
斜角度をコントロールすることができる。 なお、本発明の実施は勿論伝熱管に限られるも
のではない。 [発明の効果] 以上詳述したように、この発明は、金属製管体
の内表面に多孔質電析金属層が形成され、この多
孔質金属層は、開口部が相対的に狭められた複数
の円筒状の凹部を有し、この凹部の軸線は上記管
体の内面の法線に対して該管体の軸を含む面内の
一定方向に傾斜している伝熱体であるので、沸騰
の際に生じた気泡が凹所にトラツプされやすく、
この気泡が連続的沸騰を容易に惹起せしめるとと
もに、管体の流れの方向により核沸騰の起きやす
さが異なることになり、特に流動方向が決まつて
いるような場合にはより高い熱伝導効率が得られ
る。
第1図は本発明の第1実施例の断面形状を示す
顕微鏡写真、第2図は同じく表面形状を示す顕微
鏡写真、第3図は第1実施例の製造方法を示す略
図、第4図は伝熱特性を測定するための装置の略
図、第5図は第1実施例の伝熱特性を示すグラ
フ、第6図は本発明の第2実施例の顕微鏡写真で
ある。
顕微鏡写真、第2図は同じく表面形状を示す顕微
鏡写真、第3図は第1実施例の製造方法を示す略
図、第4図は伝熱特性を測定するための装置の略
図、第5図は第1実施例の伝熱特性を示すグラ
フ、第6図は本発明の第2実施例の顕微鏡写真で
ある。
Claims (1)
- 1 金属製管体の内表面に多孔質電析金属層が形
成され、この多孔質電析金属層は、開口部が相対
的に狭められた複数の円筒状の凹部を有し、この
凹部の軸線は上記管体の内面の法線に対して該管
体の軸を含む面内の一定方向に傾斜して形成され
ていることを特徴とする伝熱体。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25235885A JPS62112996A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 伝熱体 |
FI864554A FI85060C (fi) | 1985-11-11 | 1986-11-10 | Vaermeoeverfoeringsmaterial och foerfarande foer framstaellning av detsamma. |
EP86115606A EP0224761B1 (en) | 1985-11-11 | 1986-11-11 | Heat-transfer material and method of producing same |
DE8686115606T DE3677338D1 (de) | 1985-11-11 | 1986-11-11 | Waermeuebertragungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung. |
US07/221,999 US4826578A (en) | 1985-11-11 | 1988-07-20 | Method of producing heat-transfer material |
US07/221,990 US4879185A (en) | 1985-11-11 | 1988-07-20 | Heat transfer material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25235885A JPS62112996A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 伝熱体 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2237740A Division JPH0648153B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 伝熱体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62112996A JPS62112996A (ja) | 1987-05-23 |
JPH0565789B2 true JPH0565789B2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=17236180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25235885A Granted JPS62112996A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 伝熱体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62112996A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2926233B1 (fr) * | 2008-01-10 | 2010-08-13 | Air Liquide | Dispositif d'alimentation en gaz d'une machine de brasage ou etamage a la vague. |
CN101799251B (zh) * | 2010-03-24 | 2011-04-20 | 北京化工大学 | 单元组合式管外强化传热装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5399553A (en) * | 1977-02-10 | 1978-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | Heat radiating body |
JPS53138969A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-04 | Ebara Corp | Preparation of boiling heat conductive tube |
-
1985
- 1985-11-11 JP JP25235885A patent/JPS62112996A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5399553A (en) * | 1977-02-10 | 1978-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | Heat radiating body |
JPS53138969A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-04 | Ebara Corp | Preparation of boiling heat conductive tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62112996A (ja) | 1987-05-23 |
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