JPH03122499A - 沸騰伝熱管 - 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 本発明は空気調和機や冷凍機器、自動車機器等の、冷媒
と空気等の流体間で熱の授受を行う熱交換器に用いられ
る沸騰伝熱管に関するものである。

従来の技術 近年、熱交換器は機器設計の面からコンパクト化が要求
されており、熱交換器の冷媒側流路を形成する伝熱管に
ついても実公昭５５−１４９５６号公報や実公昭５５−
２６７０６号公報のように管内周面に螺旋状の溝を設け
る等の工夫により高効率化が図られている。

以下、図面を参照しながら−Ｌ述した従来の沸騰伝熱管
について説明を行う。

第４図は従来の沸騰伝熱管の形状を示し、第５図と第６
図は前記沸騰伝熱管の造管加工Ａｉ７の伝熱面形状を示
し、第７図は前記沸騰伝熱管を用いた熱交換器の一例を
示す。第４図から第６図において、１は断面がほぼ円筒
状の沸騰伝熱管で、内側に流路２を形成している。３は
前記沸騰伝熱管１の内周面１′に設けられたＶ字型の溝
で、沸騰伝熱管１の軸方向に対して螺旋状に連続して多
数設けられている。またこの沸騰伝熱管１は、造管及び
溶接加工を経て成形され、造管加工前の平板状の伝熱面
１１の段階で前記溝３を加工した後、平板状から管状に
造管され、更に伝熱面１１両端の端面１２ａと１２ｂを
溶接して形成される。

以上のように構成された沸騰伝熱管１は一般的に熱交換
器の一部として用いられる。第５図において、４は前記
沸騰伝熱管１を用いた熱交換器の一例で、一定間隔で平
行に並べられたフィン５とフィン５に直角に挿入された
前記沸騰伝熱管１とから構成されており、フィン５間を
流れる気流と沸騰伝熱管１内の流′１８２を流れる沸騰
過程の冷媒との間で熱交換が行なわれる。その際、沸騰
伝熱管１の内周面１′に７字型の溝３を螺旋状に設ける
ことにより、水平な沸騰伝熱管１の流路２の管底部を流
れている液冷媒が毛細現象によって溝３内を引き上げら
れ、冷媒液膜の平均厚さが薄くなるために管内側熱伝達
率が向上していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、沸騰伝熱管１の内
周面１′の全てに薄い厚さの冷媒液膜が形成され著しい
伝熱促進効果が得られるのは冷媒の乾き度が大きい領域
、すなわち沸騰過程の後期だけである。一方、沸騰過程
の初期においては冷媒の乾き度は小さく管内の液冷媒が
多いために液冷媒によってＶ字型の溝３はすぐに埋もれ
液冷媒はＶ字型の溝３のトを横切って通過してしまい、
上述したような沸騰メカニズムによる著しい伝熱促進効
果は望めない。従って、管内冷媒が低乾き度域の場合に
管内側熱伝達率が低く、この沸騰伝熱管１を用いた熱交
換器４の性能が低いという問題点を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、沸騰伝熱管の内周面に設けた
溝形状を工夫することによって、冷媒の高乾き度域だけ
でなく低乾き度域から中乾き度域においても管内側熱伝
達率を向上させ、沸騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向
上を図ろうとするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の沸騰伝熱管は、管軸
方向又は螺旋方向に連続する微細な溝を内周面に多数備
え、前記溝の形状を溝底面を持った台形状とし、かつ前
記溝底面の幅を管軸方向又は螺旋方向で拡大縮小の繰り
返し形状にするものである。

作用 本発明は上記した構成によって、低乾き度域から中乾き
度域、すなわち液冷媒が多い領域においても、溝の形状
を溝底面を持った台形状にしがつ溝底面の拡大部を設け
たため溝に保持できる液冷媒量が従来のＶ字型溝より大
きくなり、また溝底面の縮小部によって毛細現象も維持
することができるため、溝に沿った液冷媒の流れを得る
ことができる。そのため高乾き度域のみでなく低乾き度
域から中乾き度域においても流動状態は環状流を維持す
ることができ、冷媒液膜の平均厚さが薄くなるために管
内側熱伝達率を全乾き度域に渡って向上することができ
る。更に、溝底面の幅が拡大縮小を繰り返していること
によって液冷媒の流れの乱流促進を図ることができ、こ
のことによっても管内側熱伝達率を向上することができ
る。

実施例 以下本発明の実施例の沸騰伝熱管について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の実施例における沸騰伝熱管の形状を示
し、第２図と第３図は前記沸騰伝熱管の造管加工前の伝
熱面形状を示す。第１、図から第３図において、６は断
面がほぼ円筒状の沸騰伝熱管で、内側に流路７を形成し
ている。８は前記沸騰伝熱管６の内周面６′に螺旋状に
連続して設けられた複数の溝で、溝底面８′を備えた台
形状の形をし、かつ溝底面８′の幅が螺旋方向で拡大縮
小を繰り返し、拡大部８ａと縮小部８ｂとを備えている
。またこの沸騰伝熱管６は、造管及び溶接加工を経て成
形され、造管加工前の平板状の伝熱面９の段階で前記溝
８を加工した後、平板状がら管試に造管され、更に伝熱
面９両端の端面１０ａと１０ｂを溶接して形成される。

以上のように構成された沸騰伝熱管６は従来例と同様に
熱交換器の一部として用いられ、管内に沸騰過程の冷媒
を流して使用される。この使用状態において、沸騰伝熱
管６の内周面６′に溝８を螺旋状に設けることにより、
水平な沸騰伝熱管６の流路７の管底部を流れている液冷
媒が毛細現象によって溝８内を引き上げられ、冷媒液膜
の平均厚さが薄くなるために管内側熱伝達率の向上が図
られるが、冷媒の沸騰後期すなわち高乾き度域は液冷媒
が少ないために流動状態を環状流に維持して冷媒液膜の
平均厚さを容易に薄くすることができ、更に沸騰初期す
なわち低乾き度域から中乾き度域の液冷媒が多い領域に
おいても、溝８の形状を溝底面８′を持った台形状にし
かつ溝底面８′の拡大部８ａを設けたため溝８に保持で
きる液冷媒量が従来の７字型溝より大きくなり、また溝
底面８′の縮小部８ｂによって毛細現象も維持すること
ができるため、溝８に沿った液冷媒の流れを得ることが
できる。そのため高乾き度域のみでなく低乾き度域から
中乾き度域においても流動状態は環状流を維持すること
ができ、冷媒液膜の平均厚さが薄くなるために管内側熱
伝達率を全乾き度域に渡って向上することができる。更
に、溝底面８′の幅が拡大縮小を繰り返していることに
よって液冷媒の流れの乱流促進を図ることができ、この
ことによっても管内側熱伝達率を向上することができ、
この沸騰伝熱管６を用いた熱交換器の性能も向上するこ
とができる。

以上のように本実施例によれば、螺旋方向に連続する微
細な溝８を沸騰伝熱管６の内周面６′に多数備え、前記
溝８の形状を溝底面８′を持った台形状とし、かつ前記
溝底面８′の幅を螺旋方向で拡大縮小の繰り返し形状に
することにより、冷媒が高乾き度域のみでなく低乾き度
域から中乾き度域においても流動状態を環状流に維持し
て冷媒液膜の平均厚さを薄くし、更に液冷媒の乱流促進
を図ることにより、管内側熱伝達率を全乾き度域に渡っ
て向上することができる。

発明の効果 以上のように本発明は、管軸方向又は螺旋方向に連続す
る微細な溝を沸騰伝熱管の内周面に多截備え、前記溝の
形状を溝底面を持った台形状とし、かつ前記溝底面の幅
を管軸方向又は螺旋方向で拡大縮小の繰り返し形状にす
ることにより、冷媒が高乾き度域のみでなく低乾き度域
から中乾き度域においても流動状態を環状流に維持して
冷媒液膜の平均厚さを薄くし、更に液冷媒の乱流促進を
図ることにより、管内側熱伝達率を全乾き度域に渡って
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における沸騰イ云熱管の形状
を示す円周方向断面図、第２図は第１図の沸騰伝熱管の
造管加工前の伝熱面形状を示す平面図、第３図（ａ’）
は第２図のＡ−Ａ断面図、第３図１ｂ）は第２図のＢ−
Ｂ断面図、第４図は従来の沸騰伝熱管の形状を示す円周
方向断面図、第５図は第４図の沸騰伝熱管の造管加工前
の伝熱面形状を示す平面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ断
面図、第７図は沸騰伝熱管を用いた熱交換器を示す斜ネ
見図である。 ６・・・沸騰伝熱管、６′・・・内周面、８・・・溝、
８′・・・溝底面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管軸方向又は螺旋方向に連続する微細な溝を内周面に多
   数備え、前記溝の形状を溝底面を持つた台形状とし、か
   つ前記溝底面の幅を管軸方向又は螺旋方向で拡大縮小の
   繰り返し形状にしたことを特徴とする沸騰伝熱管。