(57)【要約】【課題】被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡が、被膜形成対象物に再付着することを防止できるようにする。【解決手段】本発明は、電解液Ｗを貯留した処理槽３０と、その電解液Ｗ内に互いに対向させて配置したワークＰ及び陰極板１０とを有し、それらワークＰと陰極板１０との間に電圧を印加することにより、そのワークＰに酸化被膜を形成するものであり、上記ワークＰ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液Ｗとともに吸引する気泡吸引ユニットＵ１を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を貯留した処理槽と、その電解液内に互いに対向させて配置した被膜形成対象物及び陰極板とを有し、これら被膜形成対象物と陰極板との間に電圧を印加することにより、その被膜形成対象物に酸化被膜を形成する酸化被膜形成装置において、
上記被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引する気泡吸引ユニットを有していることを特徴とする酸化被膜形成装置。
【請求項２】
陰極板に、気泡を通過させるための通気孔が形成されており、
陰極板を挟む一側方に被膜形成対象物を、当該他方に気泡吸引器をそれぞれ配設した請求項１に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項３】
陰極板に、気泡を通過させるための通気孔が形成されており、
陰極板の一側方には、これと所要の間隔をおいて被膜形成対象物を対向させ、かつ、その陰極板の他側方には、これに密着させて気泡吸引器を対向させて配設した請求項１に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項４】
被膜形成対象物と陰極板との間の空間を囲繞区画する囲繞板を設けた請求項１又は２に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項５】
被膜形成対象物に、気泡を通過させるための通気孔が形成されており、
陰極板の通気孔を通じ、被膜形成対象物に向けて電解液を噴出する電解液噴出ユニットを設けた請求項２〜４のいずれか１項に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項６】
被膜形成対象物の両側方に、これと所要の間隔をもって陰極板をそれぞれ配置しているとともに、それら陰極板の外側方に、それぞれ気泡吸引器を配した請求項２〜５のいずれか１項に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項７】
被膜形成対象物を挟む両側方に陰極板をそれぞれ配設するとともに、一方の陰極板の外方に電解液噴出器を、また、他方の陰極の外方に気泡吸引器を配設した請求項２〜６のいずれか１項に記載の酸化被膜形成装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸化被膜形成装置を用いた酸化被膜形成方法において、
気泡吸引ユニットにより、被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引することを特徴とする酸化被膜形成方法。
【請求項９】
請求項８に記載した酸化被膜形成方法によって酸化被膜を形成されたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器等の被膜形成対象物の表面に酸化皮膜を形成する酸化被膜形成装置、これを用いた酸化被膜形成方法及び熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、陽極酸化方法とした名称において特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１に開示されている陽極酸化方法は、陽極酸化の対象となる半導体層の主表面とは反対側の電極を陽極として、電解液中で半導体層の主表面側に対向配置される陰極との間に通電することにより、多数のナノメータオーダの半導体微結晶を生成するものであり、通電中に半導体層の主表面に付着した気泡を通電中に脱離させることを内容としたものである。
【０００３】
半導体層の主表面に付着した気泡を通電中に脱離させるために、その半導体層を振動させたり，当該半導体層に向けて電解液を噴射することにより特性のばらつきを低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３‐３２８１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被膜形成対象物として、例えばラジエータやオイルクーラ等のフィンを有する熱交換器は、肉薄にして形成されているフィンの表面に均一な酸化膜を形成することが重要であるが、フィンどうしの距離が微小であるため、フィンとフィンの間に侵入した気泡は、上記した振動や噴流の供給だけでは除去することが難しい。
【０００６】
そのため、付着した気泡により陽極酸化が阻害された部分は酸化膜の厚さが薄くなったり、逆に冷却が不十分となり、電気化学反応が加速されて酸化膜の厚さが厚くなるなど、均一な酸化膜を形成することが困難である。
また、上記の熱交換器は、この外形状から陽極酸化加工を行なう際には起立させた姿勢にして、電解液層の床面積をできるだけ低減させたいという要請がある。
【０００７】
しかしながら、上記熱交換器を起立姿勢にすると、振動や噴流により熱交換器から一端離脱した気泡が、その上部に再付着するという問題点がある。
さらに、従来では熱交換器にいったん付着してしまった気泡を除去しているために、わずかな時間であっても、付着した気泡が原因の酸化皮膜の不均一性を回避することが難しい。
【０００８】
そこで本発明は、被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡が、被膜形成対象物に再付着することを防止できる酸化被膜形成装置、これを用いた酸化被膜形成方法及び熱交換器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る酸化被膜形成装置は、電解液を貯留した処理槽と、その電解液内に互いに対向させて配置した被膜形成対象物と陰極板とを有し、これら被膜形成対象物と陰極板との間に電圧を印加することにより、その被膜形成対象物に酸化被膜を形成する酸化被膜形成装置において、上記被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引する気泡吸引器を有している。
同上の課題を解決するための本発明に係る酸化被膜形成方法は、上記酸化被膜形成装置を用いたものであり、気泡吸引ユニットにより、被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引することを内容としている。
同上の課題を解決するための本発明に係る熱交換器は、上記酸化被膜形成方法によって酸化被膜を形成されたものである。
【００１０】
上記の構成においては、被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引しているので、その生じた気泡が、被膜形成対象物に再付着することを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被膜形成対象物又は陰極板若しくはそれら双方から生じる気泡が、被膜形成対象物に再付着することを防止して、均一な酸化皮膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第四の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第五の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】特許文献１に開示されている酸化皮膜形成方法により、熱交換器のフィンに酸化皮膜を形成した例を示す説明図である。
【図８】従来の酸化皮膜形成方法と、上記図４に示す酸化皮膜形成装置により形成した酸化皮膜の厚みを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。
本発明の第一の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ１は、被膜形成対象物（以下、「ワーク」という。）Ｐの表面に酸化被膜を形成するものであり、そのワークＰ、陰極板１０及び気泡吸引器２０を処理槽３０内に、また、その処理槽３０外にポンプ４０、電源ユニット５０及びコントローラＣを配して構成されている。
【００１４】
処理槽３０は、ワークＰ、陰極板１０及び気泡吸引器２０を収容できる容積にして形成されており、これには、電解液Ｗが貯留されている。
本実施形態において示すワークＰは、フィンを有する熱交換器であり、所定の厚みを有する直方体形のものである。以下、「ワークＰ」を「熱交換器Ｐ」という。
【００１５】
陰極板１０は例えばカーボン製のものであり、上記熱交換器Ｐと同等の対向面積にした横長方形に形成されているとともに、これの全域に熱交換器Ｐから生じる気泡を通過させられる大きさの通気孔（図示しない）が多数形成されている。
【００１６】
気泡吸引器２０は、上記熱交換器Ｐ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引するためのものであり、熱交換器Ｐと同等の対向面積にして形成された直方体形のものであり、これには、気泡を電解液とともに吸引するためのポンプ４０が連結されている。
【００１７】
ポンプ４０は、気泡吸引器２０を介して、陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引するものであり、下記のコントローラＣの出力側に接続されて適宜駆動されるようになっている。
本実施形態においては、気泡吸引器２０とポンプ１０により気泡吸引ユニットＵ１を構成している。
【００１８】
上記した熱交換器Ｐ、陰極板１０及び気泡吸引器２０の互いの配置関係は、陰極板１０の一側方に、これと所要の間隔をおいて熱交換器Ｐを対向させ、かつ、その陰極板１０の他側方に、これと所要の間隔をおいて気泡吸引器２０を対向させて配置している。
【００１９】
電源ユニット５０は、処理槽３０内に配置した熱交換器Ｐと陰極板１０との間に電圧を印加するものであり、後記するコントローラＣの出力側に接続されている。
コントローラＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により、本装置の各部を制御する機能を有している。
【００２０】
上記の構成における酸化膜形成処理は、まず、ポンプ４０を駆動して、熱交換器Ｐ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を陰極板１０の通気孔を通じて、直ちに吸引できるような電解液Ｗの流れを形成しておく。
その後、酸化膜の形成処理を開始すると、熱交換器Ｐ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡は、その陰極板１０の通気孔を通じ、電解液Ｗとともに気泡吸引ユニットＵ１によって吸引される。
【００２１】
次に、本発明の第二の実施形態に係る酸化皮膜形成装置について説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本発明の第二の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ２は、気泡吸引器２０の配置状態が異なっている。
すなわち、陰極板１０の一側方には、これと所要の間隔をおいて熱交換器Ｐを対向させ、かつ、その陰極板１０の他側方には、気泡吸引器２０を密着して対向させたものである。
気泡吸引器２０を陰極板１０を密着して対向させたことにより、熱交換器Ｐで生じた気泡をさらに効率よく吸引することができる。
【００２３】
次に、本発明の第三の実施形態に係る酸化皮膜形成装置について説明する。図３は、本発明の第三の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本発明の第三の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ３は、陰極板１０の一側方には、これと所要の間隔をおいて熱交換器Ｐを対向させ、かつ、その陰極板１０の他側方には、気泡吸引器２０を対向させて配設しているとともに、ワークＰと陰極板１０との間の空間を囲繞区画する囲繞板２１を配設した構成のものである。
包囲板２１を設けたことにより、陰極板１０の通気孔を通過した電解液Ｗだけを吸引できるようになり、熱交換器Ｐで生じた気泡をさらに効率よく吸引することができる。
【００２５】
次に、本発明の第四の実施形態に係る酸化皮膜形成装置について説明する。図４は、本発明の第四の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本発明の第四の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ４は、電解液噴出器６０を追設した構成のものであり、具体的には、次のようになっている。
すなわち、陰極板１０の一側方には、これと所要の間隔をおいて熱交換器Ｐを対向させ、かつ、その陰極板１０の他側方には、これと所要の間隔をおいて気泡吸引器２０を対向させて配設している。
【００２７】
電解液噴出器６０は、上記熱交換器Ｐの一側方に、これと所要の間隔をおいて配置されている。
この電解液噴出器６０は、熱交換器Ｐとほぼ同等の対向面積にして形成した直方体形のものであり、熱交換器Ｐに対して電解液Ｗを噴出するようになっており、これにはポンプ４１が連結されている。
また、ポンプ４１は、コントローラＣの出力側に接続されて適宜駆動されるようになっている。
上記の構成からなる酸化皮膜形成装置Ａ４によれば、電解液噴出器６０から熱交換器Ｐに向けて噴出された電解液Ｗは、その熱交換器Ｐのフィンの間を通じ、陰極板１０に向けて流れる。
また、ワークＰ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡は、その陰極板１０の通気孔（図示しない）を通じ、電解液Ｗとともに気泡吸引ユニットＵ１によって吸引される。
すなわち、電解液噴出器６０からの電解液Ｗの噴流によって吸引の効果をさらに増大させることができる。
なお、この電解液噴出器６０は、上記図２，３に示す構成からなる酸化皮膜形成装置Ａ２，Ａ３に適用することができる。
本実施形態においては、上記電解液噴出器６０とポンプ４１とにより、陰極板１０の通気孔を通じ、熱交換器Ｐに向けて電解液Ｗを噴出する電解液噴出ユニットＵ２を構成している。
【００２８】
次に、本発明の第五の実施形態に係る酸化皮膜形成装置について説明する。図５は、本発明の第五の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本発明の第五の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ５は、熱交換器Ｐの両側方に、これと所要の間隔をもって陰極板１０，１０を配置しているとともに、それら陰極板１０，１０の外側方に、それぞれ気泡吸引器２０，２０を配した構成のものである。
【００３０】
この構成によれば、熱交換器Ｐの両側面と陰極板１０，１０との距離差を低減し、熱交換器Ｐの両側面から気泡を吸引することにより、その熱交換器Ｐの酸化膜厚さの均一性をさらに向上することができる。
なお、本実施形態においても、図２，３に示す酸化皮膜形成装置Ａ２，Ａ３と同様に、気泡吸引器２０を陰極板１０に密着させ、また、熱交換器Ｐと陰極板１０との間に囲繞板２１を配設してもよい。
【００３１】
次に、本発明の第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置について説明する。図６は、本発明の第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本発明の第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ６は、熱交換器Ｐの両側方に、これと所要の間隔をもって陰極板１０，１０を配置しているとともに、それら一方の陰極板１０の外側方に気泡吸引器２０を、また、他方の陰極板１０の外側方に電解液噴出器６０を配した構成のものである。
【００３３】
本実施形態に示す気泡吸引器２０と電解液噴出器６０とは、これらに接続されているポンプ４０，４１を逆回転駆動させることにより、気泡吸引器２０が電解液噴出器６０として機能し、また、電解液噴出器６０が気泡吸引器２０として機能する。
【００３４】
そこで、本実施形態に示すコントローラＣは、次の機能を有している。
・熱交換器Ｐの両側方に配置した二つの陰極板１０のうち、いずれか一側方のもののみに通電するとともに、その一側方の通電した陰極板１０側を気泡吸引器２０とし、かつ、他側方を電解液噴出器６０として機能させる。この機能を「機能切替え手段Ｃ１」という。
【００３５】
上記の構成における酸化膜形成処理は、まず、ポンプ４０，４１を駆動して、一側方の電解液噴出器６０から、通電されていない一側方の陰極板１０の通気孔を通じて熱交換器Ｐに向けて電解液Ｗを噴出する。
同時に、熱交換器Ｐ又は通電されている他側方の陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を、その陰極板１０の通気孔を通じて直ちに吸引できるような電解液Ｗの流れを形成しておく。
その後、酸化膜の形成処理を開始すると、熱交換器Ｐ又は他側方の陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡は、その他側方の陰極板１０の通気孔を通じ、電解液Ｗとともに気泡吸引ユニットＵ１によって吸引される。
上記した構成からなる酸化被膜形成装置Ａ１〜Ａ６を用いた酸化被膜形成方法は、気泡吸引ユニットＵ１により、熱交換器Ｐ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液Ｗとともに吸引することを内容としている。
【００３６】
上記した各実施形態に係る酸化被膜形成装置Ａ１〜Ａ６及びこれらを用いた酸化被膜形成方法によれば、次の効果を得ることができる。
・第一〜第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ１〜Ａ６によれば、主に陰極板１０から発生する水素の気泡や電解液Ｗを、陰極板１０の通気孔を通して吸引することにより、発生する気泡がワークＰに付着しにくくするとともに、ワークＰに付着した気泡も陰極板１０の通気孔を通して吸引できる。
すなわち、ワークＰの表面への気泡の付着を防止して、そのワークＰの表面に均一な酸化皮膜を形成することができる。
【００３７】
ワークＰが熱交換器のときには、フィンの表面に付着する気泡を低減若しくは防止することができ、さらに熱交換器の表面から離脱した気泡が再度付着しにくくできるため、フィンの表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができる。これにより、熱交換器の放射率を向上させることもできる。
【００３８】
また、熱交換器の加工においては、フィンの間に付着した気泡の除去、及びフィンの間における電解液の流れを維持できるため、加工部位の温度上昇を防止することができ、いわゆる陽極酸化における「焼け」を防止することができる。
【００３９】
第二，第三の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ２，Ａ３によれば、ワークＰの表面に付着する気泡をさらに効率良く低減若しくは防止することができる。ワークＰが熱交換器のときには、フィンの表面に付着する気泡をさらに効率良く低減することができ、フィン表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００４０】
第四の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ４によれば、熱交換器Ｐの表面及びフィンの表面に付着する気泡をより低減することができるとともに、熱交換器Ｐの表面から離脱した気泡の再付着をしにくくできるため、フィンの表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００４１】
第五の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ５によれば、熱交換器Ｐの両側方に陰極板を配しているので、フィンの表面における気泡の除去量及び陽極酸化の加工量を均一にすることができ、フィン表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００４２】
また、主に陰極板で発生する気泡を熱交換器Ｐに付着する以前に吸引により除去することができるため、わずかな時間でも熱交換器Ｐに付着する気泡を防止することができ、酸化膜の均一性を従来例に比べ大幅に向上することができる。
【００４３】
さらに、熱交換器Ｐのフィンの厚さは一般に８０〜１２０μｍ程度であるため、酸化皮膜の厚さはフィン中心部にアルミを残すためには１０〜３０μｍ程度に制御する必要があり、従来例のような厚みのある熱交換器Ｐの加工と比較して酸化皮膜の厚さ制御は非常に重要である。従って、フィン部の加工においては、従来例のように付着した気泡を除去するのではなく、本発明のように気泡が付着しないようにすることが必要となる。
【００４４】
第六の実施形態に係る酸化皮膜形成装置Ａ６によれば、フィンの表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができるとともに、熱交換器Ｐを使用する際に、フィンに流れる気体の方向に合わせフィン表面に形成する陽極酸化皮膜の厚さをフィンの左右で制御することもできる。
なお、本実施形態においても、図２，３に示す酸化皮膜形成装置Ａ２，Ａ３と同様に、気泡吸引器２０を陰極板１０に密着させ、また、熱交換器Ｐと陰極板１０との間に囲繞板２１を配設してもよい。
【００４５】
上記した酸化被膜形成方法によれば、気泡吸引ユニットＵ１により、熱交換器Ｐ又は陰極板１０若しくはそれら双方から生じる気泡を電解液とともに吸引しているので、上記と同様の効果を得ることができる。
また、熱交換器を上記の酸化被膜形成方法により酸化被膜を形成したことにより、フィン表面に均一な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【実施例】
【００４６】
図７は、特許文献１に開示されている酸化皮膜形成方法により、熱交換器のフィンに酸化皮膜を形成した例を示す説明図である。
特許文献１に開示した酸化皮膜形成方法により、熱交換器のフィンを加工した場合、フィンへの気泡の付着とそれに伴う電解液の流量不足により、（ア）で示す「焼け」が発生した状況が明らかである。
【００４７】
図８は、従来の酸化皮膜形成方法と、上記図４に示す酸化皮膜形成装置により形成した酸化皮膜の厚みを比較した図である。
本発明においては、酸化皮膜の厚みを１５μｍとした加工をしているが、特許文献１に開示されている酸化皮膜形成方法では、酸化皮膜の厚みが５〜３５μｍの間でばらつくのに対し、図４に示す酸化皮膜形成Ａ４に相当するものによる組み合わせる酸化皮膜の厚みは、１０〜２０μｍの範囲に収めることができ、ばらつきを約１／３に低減できた。
【００４８】
陽極酸化加工は、熱交換器の組立，ロー付け後の完成形状に実施するため、熱交換器全体に陽極酸化皮膜を形成することができ、表面全体の熱交換性能を向上できる特徴がある。
従って、フィン部だけでなく他の部分にも均一な酸化皮膜を形成することが重要であり、本発明により酸化膜厚さの均一性を向上できる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上記した実施形態においては、被膜形成対象物として熱交換器を例として示したが、これに限るものではなく、フィン形状を持った従来公知のもの、例えばラジエータ，ヒータ，コンデンサ，エバポレータ，オイルクーラ，インタークーラ等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０          陰極板
２０          気泡吸引器
３０          処理槽
Ａ１〜Ａ６    酸化被膜形成装置
Ｐ            被膜形成対象物（熱交換器）
Ｒ            電解液
Ｕ１          気泡吸引ユニット
Ｕ２          電解液噴出ユニット
【図１】
2012229473.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012229473.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2012229473.tif 000008
【図７】
2012229473.tif 000009
【図８】
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