JP2003001746A

JP2003001746A - 親水性、撥水性を有する銅部材およびその製造方法、並びに伝熱管

Info

Publication number: JP2003001746A
Application number: JP2001194189A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Muroi; 克美室井; Kazuya Matsuo; 一也松尾; Tomomi Umeda; 知巳梅田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】表面に耐久性のある超親水性もしくは超撥水性
を有する銅部材およびその製造方法、並びに伝熱管を提
供する。【解決手段】親水性を有し、外表面と内表面との間に熱
を伝える銅部材１００において、外表面にアルミニウム
水和酸化物層１０１を形成する。そのために、加熱した
アルカリ水溶液中に、アルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金を溶解し、この水溶液中に銅部材１００を浸せき
して銅部材外表面にアルミニウム水和酸化物層を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親水性もしくは撥
水性を有し、空調機、吸収冷凍機等の熱交換器の伝熱管
に好適な銅部材およびその製造方法、並びに伝熱管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に銅部材は、優れた伝熱性能を有し
ているため種々な分野の熱交換器の伝熱管に用いられて
いる。しかし、銅部材は水に対する接触角が約８０度で
あり、水に対する濡れ性は悪く、銅表面が均一に濡れる
ことはない。吸収冷凍機に用いられている蒸発器の銅製
伝熱管においては、伝熱管内部に熱源水を流し、伝熱管
表面に沿い、上部から液冷媒（水）を滴下・散布させて
蒸発させる。この伝熱管の性能を向上させるには、伝熱
管外表面の全面が液冷媒で濡れる必要がある。ところが
前述したように銅表面は濡れ性が悪いため、伝熱管外表
面の全面が濡れず、ドライアウトが発生しやすい。伝熱
管外表面の全面が濡れないと蒸発面積が減り、性能低下
が生じる。逆に、伝熱管外表面の全面を水との濡れ性を
良くすることにより性能は向上する。そしてその濡れ性
を改善するために、種々な方法が提案されている。

【０００３】特開平１１―２１１３７６号公報では、銅
製伝熱管を高温のアルカリ溶液中に浸せきして酸化銅被
膜を形成する方法が提案され、特開平１０―２５３１９
５号公報では、ブラスト処理後に加熱処理を施して酸化
銅を形成する方法が提案され、特開平６―８２１２６号
公報では、コロナ放電による酸化膜形成方法が提案さ
れ、特開平２００１―１７９０７号公報では、ゾルゲル
法を用いて部材表面に成膜し、さらに温水に浸せきして
表面に微細凹凸を形成して表面を親水化する方法が提案
されている。

【０００４】またパッケージエアコン、ルームエアコン
等の空調機においては、室内機と室外機とを結ぶ冷媒用
配管として、冷媒がガス化して流れる配管（一般にガス
管と言われている）およびガス、液の二相あるいは液が
流れる配管（一般に液管と言われている）の２本が配管
されている。このうち、蒸発器の出口から圧縮機の入り
口に至るまでの配管、いわゆるガス管は管内の圧力損失
が大きくならないように液管と比較して管径を大きくし
てある。またこれらの配管は銅製の平滑管が使用されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】銅部材表面の濡れ性改
善法として特開２００１―１７９０７号公報では、部材
表面にゾルゲル法でアモルファスアルミナを成膜し、さ
らに温水中に浸せきしてアモルファスアルミナ表面に微
細凹凸組織を形成させて親水化の改善を図っている。し
かしながら、この方法においては、ゾルゲル法によって
ディッピング、スピンコート、スプレー法等により成膜
するため、成膜上で部材の形状に制限される、あるいは
アルミニウムアルコキシドを加水分解して使用するた
め、加水分解後の溶液の長期保存が必ずしも容易でな
い。さらにこの被膜は、部材と物理的に付着しているの
で密着性が必ずしも十分とは言えない。

【０００６】特開平１１―２１１３７６号公報記載の酸
化銅被膜では、表面の十分な親水化、特に初期値におい
て必ずしも十分でない。

【０００７】特開平１０―２５３１９５号公報記載の方
法では、ブラスト処理での微細構造の形成が十分でな
く、また加熱処理により軟化して材料強度が低下するこ
とに対し十分な配慮がなされていない。

【０００８】特開平６―８２１２６ｄ号公報記載のコロ
ナ放電による親水化処理方法では、伝熱管外面に−ＣＯ
＝（ケトン基）の親水基を有する酸化膜を形成して親水
性を向上させているが、これを作成する装置が大掛かり
になり、製造コストに影響を及ぼす。またケトン基の付
着に十分な耐久性はなく、親水性の信頼性に十分に配慮
されているとは言い難い。

【０００９】また、空調機等に適用されている冷媒中に
は潤滑を目的に冷凍機油が添加されている。この冷凍機
油は冷媒と相溶作用があるものが一般に使用されてい
る。配管内において冷媒が液相状態にあるときは冷凍機
油は一緒に流れ、管内の圧力損失は低い。ところが冷媒
が気相状態であると冷凍機油が分離して管内表面に付着
する現象が生じ、管内圧力損失が高くなる。また管内表
面への付着により圧縮機に戻る冷凍機油が減少してしま
うため、そのままでは潤滑不良の危険性が高まる。その
ため安全性を考慮して、添加する冷凍機油量を増加させ
ている。冷凍機油量の増加のため圧縮機の効率低下、サ
イクル効率低下等が生じるが、潤滑不良を避けるため、
効率をある程度犠牲にしている。添加する冷凍機油量を
増加させないでも済むようにするには、伝熱管内表面へ
の冷凍機油が付着しにくいような表面にする必要があ
る。

【００１０】本発明の目的は、表面に耐久性のある超親
水性もしくは超撥水性を有する銅部材およびその製造方
法、並びに伝熱管を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の親水性を有する銅部材の発明の構成は、親
水性を有し、外表面と内表面との間に熱を伝える銅部材
において、外表面にアルミニウム水和酸化物層を形成し
てなるものである。詳しくは、前記アルミニウム水和酸
化物層の厚さを、１μｍ以上１０μｍ以下とするもので
ある。

【００１２】また上記目的を達成するために、本発明の
親水性を有する銅部材の製造方法の発明の構成は、親水
性を有し、外表面と内表面との間に伝熱性を有する銅部
材の製造方法において、加熱したアルカリ水溶液中に、
アルミニウムもしくはアルミニウム合金を溶解し、この
水溶液中に前記銅部材を浸せきして銅部材外表面にアル
ミニウム水和酸化物層を形成するものである。詳しく
は、アルカリ性水溶液を７０℃以上の温度に加熱するも
のである。また、アルカリ性水溶液として、炭酸ナトリ
ウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蓚酸ナトリウ
ム水溶液、炭酸アンモニウム、アンモニア水のいずれか
一種もしくは二種以上を組み合わせて利用するものであ
る。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明の撥水
性を有する銅部材の発明の構成は、撥水性を有し、外表
面と内表面との間に熱を伝える銅部材において、前記銅
部材内表面にアルミニウム水和酸化物層を形成し、さら
にこのアルミニウム水和酸化物層の表面にパーフルオロ
アルキルシラン基もしくはアルキルシラン基の被膜を形
成するものである。

【００１４】上記目的を達成するために、本発明の撥水
性を有する銅部材の製造方法の発明の構成は、撥水性を
有し、外表面と内表面との間に熱を伝える銅部材の製造
方法において、加熱したアルカリ水溶液中に、アルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金を溶解し、この水溶液中
に前記銅部材を浸せきして銅部材内表面にアルミニウム
水和酸化物層を形成し、このアルミニウム水和酸化物層
を形成した銅部材を、パーフルオロアルキルアルコキシ
シラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物
の溶液中に浸せきし、加熱処理を行なうことにより、前
記アルミニウム水和酸化物層にパーフルオロアルキルシ
ラン基もしくはアルキルシラン基を有する被膜を形成す
るものである。

【００１５】上記目的を達成するために、本発明の撥水
性を有する銅部材の製造方法の他の発明の構成は、撥水
性を有し、外表面と内表面との間に熱を伝える銅部材の
製造方法において、加熱したアルカリ水溶液中に、アル
ミニウムもしくはアルミニウム合金を溶解し、この水溶
液中に前記銅部材を浸せきして銅部材内表面にアルミニ
ウム水和酸化物層を形成し、このアルミニウム水和酸化
物層を形成した銅部材を、パーフルオロアルキルアルコ
キシシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化
合物の気相中に暴露することにより、前記アルミニウム
水和酸化物層にパーフルオロアルキルシラン基あるいは
アルキルシラン基を有する被膜を形成するものである。

【００１６】上記目的を達成するために、本発明の親水
性、撥水性を有する伝熱管は、外表面にアルミニウム水
和酸化物層を形成するか、もしくは内表面にアルミニウ
ム水和酸化物層を形成し、この内表面に形成したアルミ
ニウム水和酸化物層の表面にさらにパーフルオロアルキ
ルシラン基かアルキルシラン基かのいずれかの被膜を形
成するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る親水性、撥水
性（撥油性）を有する銅部材およびその製造方法を図を
参照して説明する。図１は、本発明の原理を示す被膜模
式構造図、図２は、銅部材表面に形成されたアルミニウ
ム水和酸化物の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
って観察した写真（図面代用）である。

【００１８】まず、親水性を有する銅部材およびその製
造方法について説明する。銅部材の表面を親水性で高機
能化させるために、銅部材表面にアルミニウム水和酸化
物層を形成する。形成条件としては、温度９８℃の２％
炭酸ナトリウム水溶液中に、アルミニウムを溶解させ、
次に無酸素銅の板を３０分間浸せきし、その後脱イオン
水にて洗浄し、常温乾燥して形成した。

【００１９】図２から分かるように、花弁状の微細凹凸
構造を有し、表面凹凸の凸部のピーク間の距離がサブミ
クロンオーダーの微細な凹凸構造である。この微細凹凸
構造の表面積をＢＥＴ法（ＢｒｕｎａｕｅｒＥｍｍｅ
ｔｔａｎｄＴｅｌｌｅｒ法）によって測定すると
３．４ｍ^２/ｇと極めて大きいことが判明した。また
アルミニウム水和酸化物の化学組成式はＡｌＯＯＨであ
り、親水基のＯＨ基を有している。この微細凹凸構造と
親水基のＯＨ基との相乗効果によって、より親水性とな
り、銅部材は超親水性を有するようになる。

【００２０】アルミニウム水和酸化物層の厚さは、１μ
ｍ以上１０μｍ以下にすることが望ましい。アルミニウ
ム水和酸化物は、厚いほど表面に凹凸が形成されて面積
が増し、親水性と後述する撥水性とに寄与する。しか
し、アルミニウム水和酸化物は絶縁物であるため熱伝導
性が低下する。このため厚さとしては、１０μｍ以下に
することが好ましい。これ以下の厚さの場合、表面にア
ルミニウム水和酸化物層が存在しても熱抵抗は無視でき
るからである。また、アルミニウム水和酸化物層の厚さ
は、１μｍ以上であることが好ましい。その理由は、１
μｍ未満の場合、アルミニウム水和酸化物層の表面に凹
凸が形成されず、形成されたとしても親水性、撥水性の
向上に寄与しないからである。

【００２１】次に、銅部材表面にアルミニウム水和酸化
物層を形成する方法に関して説明する。

【００２２】まず、アルカリ水溶液の温度を７０℃以上
に加熱し、その水溶液中にアルミニウム（Ａｌ０５０系
等：ＪＩＳ規格表示による、以下同じ）もしくはアルミ
ニウム合金（Ａ１１００系、Ａ３００３系、Ａ５０５２
系等）を投入して水溶液中にアルミニウムを溶解する。
その後、銅部材を所定時間浸せきする。弱アルカリ水溶
液中に溶解していたアルミニウムはアルミニウム水和酸
化物となり、このアルミニウム水和酸化物が浸せきした
銅部材表面に析出して水和酸化物層を形成する。

【００２３】弱アルカリ水溶液の温度は、７０℃以上に
することが好ましい。温度が７０℃未満の弱アルカリ水
溶液ではアルミニウムが十分に溶解せず溶解量が少な
い。溶解アルミニウム量が少ないと銅部材表面に析出す
るアルミニウム水和酸化物層の成長が遅くなり、処理に
長時間を要してしまう。また、投入されたアルミニウム
の表面にも時間の経過とともにアルミニウム水和酸化物
層が形成され、アルミニウムの溶出が阻害されてしま
う。そのため弱アルカリ水溶液の温度としては７０℃以
上が好ましい。弱アルカリ性水溶液としては、炭酸ナト
リウム水溶液、炭酸水素水溶液、蓚酸ナトリウム水溶
液、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水のいずれか
一種もしくは二種以上を組み合わせて利用する。

【００２４】このようにして形成したアルミニウム水和
酸化物層の表面に水滴を落下させると、水滴は表面に直
ちに拡散して超親水性（一般に水滴の広がりの半径で表
示される）を示す。また、銅部材とアルミニウム水和酸
化物との密着性は非常に強く、容易に剥離せず耐久性の
ある被膜が形成される。

【００２５】次に、撥水性を有する銅部材およびその製
造方法について説明する。上記のようにして製造したア
ルミニウム水和酸化物層の外表面に、さらに末端基に表
面エネルギの小さいＣＦ_３基やＣＨ_３基の官能基を有す
るアルコキシシラン化合物と反応させる。この反応によ
ってアルミニウム水和酸化物は、シロキサン結合してパ
ーフルオロアルキルシラン被膜あるいはアルキルシラン
被膜が形成され、前記アルミニウム水和酸化物層の微細
凹凸構造との相乗効果により、超撥水性を有するように
なる。

【００２６】銅部材表面を超撥水化する方法について、
さらに詳しく説明する。銅部材表面にアルミニウム水和
酸化物層を形成した銅部材を、末端基に表面エネルギの
小さいＣＦ_３基やＣＨ_３基等の官能基を有するパーフル
オロアルキルアルコキシシラン化合物もしくはアルキル
アルコキシシラン化合物を、イソプロピルアルコールも
しくはパーフルオロカーボン溶液に溶解させた溶液中に
浸せきし、その後所定温度で加熱する。この加熱によっ
て、アルミニウム水和酸化物とパーフルオロアルキルア
ルコキシシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラ
ン化合物とがシロキサン結合して、最外表面にＣＦ_３基
もしくはＣＨ_３基の配向した被膜が形成される。

【００２７】また、アルミニウム水和酸化物層の表面に
アルキルシラン被膜を形成する他の方法として、次の方
法がある。パーフルオロアルキルアルコキシシラン化合
物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物を加熱（た
とえば１８０℃）して気化させ、その雰囲気中にアルミ
ニウム水和酸化物層を形成した銅部材を暴露させること
によっても形成することができる。この方法によれば、
溶媒を使用することなく、また気化したパーフルオロア
ルキルアルコキシシラン化合物もしくはアルキルアルコ
キシシラン化合物の気体が複雑形状であっても深部まで
進入するので、複雑形状の銅部材においても深部まで均
一に被膜を形成することができる。

【００２８】図３は、銅部材表面にアルミ水和酸化物を
析出し、さらにその表面にパーフルオロアルキルシラン
被膜を形成した場合の、撥水性銅部材の被膜模式構造図
を示す。この被膜は、上述したように表面エネルギの小
さなＣＦ_３基やＣＨ_３基が最外表面に配向しているこ
と、かつアルミニウム水和酸化物層の微細凹凸形態の相
乗作用により、水滴を滴下させると表面から水滴は弾か
れ超撥水性を示すものである。水滴の接触角は一例とし
て１７３度が得られ、超撥水性を示す。

【００２９】また、パーフルオロアルキルシラン被膜お
よびアルキルシラン被膜はアルミニウム水和酸化物と化
学結合をし、また銅部材表面のアルミニウム水和酸化物
は、図１からも明らかなように、微細凹凸構造をしてい
る。このため、さらに水酸基の量も多くなってアルキル
シランの密度が増加し、被膜の耐久性が極めて高くな
る。

【００３０】なお、アルコキシシラン化合物とアルミニ
ウム水和酸化物とを加熱反応させる温度は、概ね１５０
ないし２００℃が好ましい。１５０℃以下であると、ア
ルコキシシラン化合物〔−Ｓｉ（ＯＲ）_３〕からシロキ
サン−ＳｉＯ−への熱分解がおこり難い。また、２００
℃以上になると、−Ｓｉ（ＯＲ_３）_３のアルコキシシラ
ン化合物が−Ｓｉ−と−ＯＲ_３とに分解して反応が起こ
り難くなる。なお一般に、親水性や撥水性は部材表面と
の接触角をもって示され、概念として接触角が１０度以
下の場合は超親水性、１５０度以上の場合は超撥水性と
されている。

【００３１】図１に示す構造のアルミニウム水和酸化物
被膜を、例えば吸収冷凍機の蒸発器のように、伝熱管内
を流れる熱交換媒体と伝熱管の外表面に滴下される熱交
換媒体との間で熱交換を行なうものに形成することによ
り、性能向上を図ることができる。すなわち、蒸発器を
構成する伝熱管の外表面に化成処理法により微細凹凸構
造を有するアルミニウム水和酸化物を析出させて被膜を
形成する。これにより、伝熱管外表面に滴下された水
（冷媒）が伝熱管外表面に広く濡れ広がり、濡れ性の改
良による伝熱性能の向上を図ることができる。

【００３２】また空調機用の前記配管（ガス管、液管）
の場合、配管の内面に微細凹凸構造を有するアルミニウ
ム水和酸化物層を形成し、このアルミニウム水和酸化物
に疎水性のアルコキシシラン化合物を反応させて撥水性
被膜を形成する。この撥水性被膜により、冷媒中の油が
配管内面へ付着するのを防ぐことができ、管内圧力損失
を減らすことができる。また、配管内面への油付着量が
低減されるので、冷凍機油の添加量を減らすことがで
き、圧縮機性能効率、サイクル性能の効率向上に寄与で
きる。以下、本発明の実施の形態を具体的実施例によっ
て説明する。

【００３３】（実施例１）銅部材表面をアルカリ脱脂剤
を用いて洗浄し、さらに水洗を行った。その後、９０℃
に加熱した２重量％濃度の炭酸ナトリウム水溶液にアル
ミニウム板（Ａ１０５０系）を３重量％となるように投
入した。５分経過後、銅部材を３０分間浸せきした。そ
の後、この銅部材を溶液から取り出し、脱イオン水で表
面を洗浄し、乾燥した。銅部材表面には析出物が見ら
れ、この析出物は、Ｘ線回折測定結果から、アルミニウ
ム水和酸化物であることが同定された。その表面に、１
μリットルの量の水滴を落下させて接触角を測定したと
ころ、水滴は被膜表面を広がり、接触角が測定できない
程度に小さくなり、被膜が超親水性であることを観察で
きた。

【００３４】弱アルカリ水溶液をつくる化合物として、
上記炭酸ナトリウム〔Ｎａ_２ＣＯ_３〕以外にも、炭酸水
素ナトリウム〔ＮａＨＣＯ_３〕、炭酸アンモニウム
〔（ＮＨ _４）_２ＣＯ_３〕、蓚酸ナトリウム〔Ｎａ_２（Ｃ
ＯＯ）_２〕、アンモニア〔ＮＨ_３〕等の水溶液を用いて
銅部材に同様の処理を施したところ、親水性の良好な被
膜を形成することができた。

【００３５】アルミニウム材として、その他にＡ１１０
０系、Ａ５０５２系を用いて同様に銅部材の処理を行っ
たところ、析出時間に若干の差は生じたが、アルミニウ
ム水和酸化物層を形成することができた。上述するよう
に、濡れ性の改善が難しい銅部材表面に微細凹凸構造を
有し、かつＯＨ基を有するアルミニウム水和酸化物層を
形成することにより、濡れ性を向上することができ、か
つ長期間にわたって濡れ性の向上を保持できることが可
能である。

【００３６】伝熱管に本実施の形態の適用した例を説明
する。伝熱管として外形１５．９ｍｍ、肉厚０．６ｍｍ
のりん脱酸銅の平滑管を用いて、上記処理条件と同一条
件下にて伝熱管外表面に親水性の処理を行なった。表面
をＳＥＭで観察したところ、サブミクロンの花弁状の微
細凹凸構造が観察された。また上記伝熱管外表面に水滴
を落下させたところ、水滴は伝熱管外表面の全面に濡れ
広がり高い親水性を示した。本実施例によれば、伝熱管
外表面の濡れ性が向上し、蒸発器さらには吸収冷凍機の
性能向上、また小型化、コスト低減化が可能になる。

【００３７】また、上記アルミニウム水和酸化物層の表
面に、末端基に表面エネルギの小さなＣＦ３基を有し、
かつアルミニウム水和酸化物のＯＨ基と反応する基を有
するパーフロロアルコキシシラン化合物、例えばＣＦ_３
（ＣＦ_２）_７（ＣＨ_２）_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３を1８０
℃に加熱し、気化させて反応させて被膜を形成し、その
接触角を測定したところ、１７３度となり超撥水性を示
した。

【００３８】続いて空調機の配管に本発明を適用した例
を示す。図４は、空気調和機のサイクル構成を示したも
のである。図示の空気調和機は、室外機４１６と、室外
機４１６とに互いに並列に接続された複数台の室内機４
１７、４１８で構成されている。室外機４１６（破線で
示す）は、圧縮機４０１と、圧縮機４０１の吐出側にＡ
ポート、吸い込み側にＣポートをそれぞれ接続した四方
弁４０２と、四方弁４０２のＢポートに一端を接続した
室外熱交換器４０３と、室外熱交換器４０３の他端に一
端を接続された阻止弁４１０と、気液分離機と受液器と
しての機能を合わせ持つ高圧容器４０４とから構成され
ている。

【００３９】室内機４１７（破線で示す）は、室内熱交
換器４０７と、室内熱交換器４０７に一端を接続された
減圧装置４０５とから構成され、同様に、室内機４１８
（破線で示す）は、室内熱交換器４０８と、室内熱交換
器４０８に一端を接続された減圧装置４０６とから構成
されている。減圧装置４０５、４０６の他端は、前記阻
止弁４０９に接続配管４１４を介して接続され、室内熱
交換器４０７、４０８の減圧装置４０５、４０６と反対
側の他端は、それぞれ接続配管４１５を介して前記阻止
弁４１０に接続されている。

【００４０】上記構成の装置において、冷房運転時の冷
媒は、図中の実線矢印の方向に流れる。図では、四方弁
４０２の位置は、冷房運転時の位置にある。一方、暖房
運転時では、四方弁４０２の位置を切り替えて、冷媒を
破線矢印の方向に流す。使用する冷媒は、フロンＲ２２
はもとよりＨＦＣ系冷媒、例えばＲ４０７Ｃ，Ｒ４１０
Ａ、Ｒ３２，Ｒ１３４ａ，Ｒ４０４Ａ等の冷媒でも良
く、またＨＣ系冷媒や自然系冷媒、例えばプロパン、イ
ソブタン、二酸化炭素、アンモニア等の冷媒でも使用さ
れる。

【００４１】空調機用の接続配管４１５には外径１５．
９ｍｍの無酸素銅管を用いた。この無酸素銅管内表面に
アルミニウム水和酸化物を析出させる方法は以下によっ
た。無酸素銅管をアルカリ脱脂処理後、温度９８℃以上
に加熱した２重量％濃度の炭酸ナトリウム水溶液に、２
重量％となるようにアルミニウム板（Ａ１１００系）を
投入した。５分経過後に、ケミカルポンプにて上記水溶
液を銅管内に３０分供給し、水洗によって表面に付着し
ている炭酸ナトリウム水溶液を除去した。

【００４２】その後パーフルオロアルキルアルコキシシ
ラン化合物の一つであるＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（ＣＨ_２）
_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３を1８０℃に加熱し、気化させ、
チッソガスをキャリアガスとして同温度に加熱した銅管
内部に導入して反応させた。

【００４３】空調機用冷媒に用いられている冷凍機油
は、冷媒の種類によって異なるが、一般にアルキルベン
ゼン系、エーテル系、エステル油等が主である。被膜形
成後の前記銅管につき、これらの冷凍機油に対する濡れ
性を調べた。なお管内表面の接触角測定は難しいので、
銅板材を用いて同様の処理を行なって調べた。各種冷凍
機油に対する接触角は１６９度前後の値を示し、撥油性
が高い被膜であることが確認できた。

【００４４】またＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（ＣＨ_２）_２Ｓｉ
（ＯＣＨ_３）_３の代わりに、ＣＨ_３（ＣＨ_５）_５Ｓｉ
（ＯＣＨ_３）_３のアルキルアルコキシシラン化合物を用
いて同様な処理を行なった。各種冷凍機油に対する接触
角は１６６度前後の値を示しＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（ＣＨ
_２）_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３を用いた場合と同様、高い撥
油性を示した。

【００４５】このような高い撥油性を示す配管を用いる
ことにより、冷凍機油の配管への付着が減少する。この
ため冷媒へ添加する冷凍機油量を低減することが可能と
なり、配管内の圧力損失の低減化が図れ、圧縮機、及び
サイクル効率の向上を図ることができる。

【００４６】（実施例２）無酸素銅の銅部材をアルカリ
脱脂処理後、９８℃に昇温させた２％濃度炭酸ナトリウ
ム水溶液を用いて実施例１と同様な条件下で、浸せき時
間を２０分として、無酸素銅の試験片表面にアルミニウ
ム水和酸化物層を形成した。その後、アルキルアルコキ
シシラン化合物の一つとして、ＣＨ_３（ＣＨ_５）_５Ｓｉ
（ＯＣＨ_３）_３を３重量％となるようにイソプロピルア
ルコール溶媒に溶解した溶液に、上記条件下で作成した
アルミニウム水和酸化物の形成された無酸素銅板を３０
分間浸せきし、その後取り出して１７０℃で２０分間加
熱した。そして１μリットルの水滴を落下させて接触角
を測定したところ、接触角は１７１度となり、高い撥水
性を示した。

【００４７】得られた被膜、すなわちアルミニウム水和
酸化物およびその上に形成したアルキルシラン被膜の耐
久性を、脱イオン水の流水（流量５ｍｌ／ｓ）に６０日
間浸せきした後接触角を測定したところ、被膜の親水性
及び撥水性の低下は見られず、耐久性の高い被膜である
ことを確認できた。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、表面に耐久性のある超
親水性被膜、超撥水性被膜（あるいは撥油性）が形成さ
れた銅部材およびその製造方法、並びに伝熱管が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す被膜模式構造図である。

【図２】本発明の実施によって形成したの銅部材表面上
のアルミニウム水和酸化物をＳＥＭで観察した写真（図
面代用）を示す図である

【図３】本発明の原理を示す他の被膜模式構造図であ
る。

【図４】本発明が適用される空調機の構成例を示す系統
図である。

【符号の説明】

１００…銅部材、１０１…アルミニウム水和酸化物、３
０２…パーフルオロアルキルシラン被膜、４０１…圧縮
機、４０２…四方弁、４０３…室外熱交換器、４０４…
高圧容器、４０５、４０６…減圧装置、４０７、４０８
…室内熱交換器、４０９、４１０…阻止弁、４１４、４
１５…接続配管、４１６…室外機、４１７、４１８…室
外機。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０１Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０１Ｃ３０２３０２Ａ３０２ＹＢ３２Ｂ 15/04 Ｂ３２Ｂ 15/04 ＺＣ０９Ｋ 3/00 Ｃ０９Ｋ 3/00 Ｒ 3/18 １０４ 3/18 １０４Ｆ２８Ｆ 13/18 Ｆ２８Ｆ 13/18 ＡＢ 19/04 19/04 Ａ (72)発明者梅田知巳茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 4D075 AB01 BB65X BB87Y CA36 CA37 DA10 DB06 DC15 EA06 EB01 EB42 EC02 4F100 AB10B AB17A AB17B AB31B AH06C AK52C BA02 BA03 BA07 BA10A BA10C EJ42 EJ422 EJ82 EJ822 GB51 JB05 JB05A JB06 4H020 BA31 BA36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親水性を有する銅部材において、外表面にアルミニウム水和酸化物層を形成してなること
を特徴とする銅部材。
【請求項２】前記アルミニウム水和酸化物層の厚さを、
１μｍ以上１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項
１記載の銅部材。
【請求項３】親水性を有する銅部材の製造方法におい
て、加熱したアルカリ水溶液中に、アルミニウムもしくはア
ルミニウム合金を溶解し、この水溶液中に前記銅部材を
浸せきして銅部材外表面にアルミニウム水和酸化物層を
形成することを特徴とする銅部材の製造方法。
【請求項４】アルカリ性水溶液を７０℃以上の温度に加
熱することを特徴とする請求項３記載の銅部材の製造方
法。
【請求項５】アルカリ性水溶液として、炭酸ナトリウム
水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蓚酸ナトリウム水
溶液、炭酸アンモニウム、アンモニア水のいずれか一種
もしくは二種以上を組み合わせて利用することを特徴と
する請求項３に記載の銅部材の製造方法。
【請求項６】撥水性を有する銅部材において、前記銅部材内表面にアルミニウム水和酸化物層を形成
し、さらにこのアルミニウム水和酸化物層の表面にパー
フルオロアルキルシラン基もしくはアルキルシラン基の
被膜を形成することを特徴とする銅部材。
【請求項７】撥水性を有する銅部材の製造方法におい
て、加熱したアルカリ水溶液中に、アルミニウムもしくはア
ルミニウム合金を溶解し、この水溶液中に前記銅部材を
浸せきして、銅部材内表面にアルミニウム水和酸化物層
を形成し、このアルミニウム水和酸化物層を形成した銅部材を、パ
ーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物もしくはア
ルキルアルコキシシラン化合物の溶液中に浸せきし、加
熱処理を行なうことにより、前記アルミニウム水和酸化
物層にパーフルオロアルキルシラン基もしくはアルキル
シラン基を有する被膜を形成することを特徴とする銅部
材の製造方法。
【請求項８】撥水性を有する銅部材の製造方法におい
て、加熱したアルカリ水溶液中に、アルミニウムもしくはア
ルミニウム合金を溶解し、この水溶液中に前記銅部材を
浸せきして、銅部材内表面にアルミニウム水和酸化物層
を形成し、このアルミニウム水和酸化物層を形成した前記銅部材
を、パーフルオロアルキルアルコキシシラン化合物もし
くはアルキルアルコキシシラン化合物の気相中に暴露す
ることにより、前記アルミニウム水和酸化物層にパーフ
ルオロアルキルシラン基あるいはアルキルシラン基を有
する被膜を形成することを特徴とする銅部材の製造方
法。
【請求項９】外表面にアルミニウム水和酸化物層を形成
するか、もしくは内表面にアルミニウム水和酸化物層を
形成し、この内表面に形成したアルミニウム水和酸化物
層の表面にさらにパーフルオロアルキルシラン基かアル
キルシラン基かのいずれかの被膜を形成することを特徴
とする伝熱管。