JPH04283397A - 沸騰伝熱管 - Google Patents

沸騰伝熱管

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JPH04283397A
JPH04283397A JP4475391A JP4475391A JPH04283397A JP H04283397 A JPH04283397 A JP H04283397A JP 4475391 A JP4475391 A JP 4475391A JP 4475391 A JP4475391 A JP 4475391A JP H04283397 A JPH04283397 A JP H04283397A
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JP
Japan
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tube
heat transfer
refrigerant
groove
heat exchanger
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Osao Kido
長生 木戸
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Matsushita Refrigeration Co
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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】
【0001】
【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。
【0002】
【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。
【0003】以下に従来の沸騰伝熱管について説明を行
う。図10は前記沸騰伝熱管の断面形状を示し、図11
と図12は従来の沸騰伝熱管の造管加工前の伝熱面形状
を示している。図10から図12において、1は断面が
ほぼ円筒状の沸騰伝熱管で、内側に冷媒の流路2を形成
している。3は沸騰伝熱管1の管内周面1aに設けられ
た溝で、沸騰伝熱管1の管軸方向m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4の段階で溝3を加工した後、平板状から管状
に造管され、更に伝熱面4両端の端面5aと5bを溶接
して形成される。
【0004】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。図14は前記
沸騰伝熱管を用いた熱交換器の一例を示しており、6は
熱交換器で、一定間隔で平行に並べられたフィン7とフ
ィン7に直角に挿入された沸騰伝熱管1とから構成され
ており、フィン7間を流れる気流と沸騰伝熱管1内の流
路2を水平方向に流れる冷媒との間で熱交換が行なわれ
る。その際、水平な沸騰伝熱管1の流路2の管底部を流
れる液冷媒が重力に逆らって螺旋状の溝3に沿って管頂
部へ引き上げられ、管内周面1aと液冷媒とが接する有
効伝熱面積が増大する効果と、液冷媒が螺旋状の溝3を
一部乗り越えることによる液冷媒の乱流促進とにより、
管内周面1aと冷媒の間で熱伝達率の向上を得ていた。
【0005】また具体的に、フロン系の冷媒を使用して
いる一般的な沸騰伝熱管1の溝3の形状は、図13で定
義している溝形状寸法に対して、溝ピッチPが0.3〜
0.4mm、溝深さHが0.1〜0.2mm、また溝3
の連続方向と管軸方向mとずれを示す溝リ−ド角βが1
5〜25゜程度である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、管軸方向mに流れる冷媒主流方向と溝3
の連続方向とが管内周面10の頂部においても一致せず
傾斜しているために、液冷媒の多くは重力の影響を受け
て溝3に連続して保持できず落下し、十分な有効伝熱面
積の増大効果が得られていない。その結果、管内周面1
aと冷媒の間の熱伝達率向上は小さく、期待される熱交
換器のコンパクト化に対して十分な熱伝達性能が得られ
ていないという問題点を有していた。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、沸騰伝熱管の管内周面形状を工夫することによって
、管内周面と冷媒の間の熱伝達率を大幅に向上させ、沸
騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を図ることを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の沸騰伝熱管は、管軸方向とほぼ平行に連続す
る溝を管内周面頂部に、管軸方向に対して傾斜して連続
する溝を管内周面底部に備えた構成を有している。また
、溝ピッチPが0.15〜0.25mm、溝深さHが0
.15〜0.25mmを満足する溝を少なくとも管内周
面の頂部に備えた構成を有している。
【0009】
【作用】この構成によって、従来と同様に管底部を流れ
る液冷媒を管内周面底部の溝に沿って管頂部へはね上げ
る効果と、溝を一部乗り越えることによる液冷媒の乱流
促進効果とを維持し、かつ、管内周面頂部において管軸
方向に流れる冷媒の主流方向と等しい方向に連続する溝
により、液冷媒の溝からの落下を少なくし、有効伝熱面
積の増大効果を従来より大幅に高めることができる。ま
た、溝ピッチPが0.15〜0.25mm、溝深さHが
0.15〜0.25mmを満足する溝を少なくとも管内
周面頂部に用いることにより、重力に逆らった液冷媒の
表面張力による溝部への保持力を大幅に高めることがで
き、有効伝熱面積の増大効果を従来より大幅に高めると
共に、表面張力の増大により極めて薄い冷媒液膜流を形
成することもでき、その結果、管内周面と冷媒の間の熱
伝達率を大幅に向上させ、沸騰伝熱管を用いた熱交換器
の性能向上を図ることができる。
【0010】
【実施例】(実施例1)以下本発明の一実施例の沸騰伝
熱管について図面を参照しながら説明する。
【0011】図1から図3において、8は断面がほぼ円
筒状の沸騰伝熱管で、内側に冷媒の流路9を形成してい
る。10及び11はそれぞれ沸騰伝熱管8の管内周面8
aの底部及び頂部に形成された溝で、溝10は管軸方向
nと一定の傾斜をもった方向に、溝11は管軸方向nと
平行な方向にそれぞれ連続して設けられている。またこ
の沸騰伝熱管8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12の段階で溝10及び溝
11が成形された後、平板状から管状に造管され、更に
伝熱面12両端の端面13aと13bを溶接して形成さ
れる。
【0012】以上のように構成された沸騰伝熱管8につ
いてその動作を説明する。まず沸騰伝熱管8は従来例と
同様に熱交換器の一部として用いられ、水平状態で管内
に冷媒を流して使用される。この使用状態において、管
内の流路9を流れる液冷媒は、まず管軸方向nと傾斜し
て連続する溝10により管底部から重力に逆らって管頂
部へはね上げられると共に一部は管内周面と接触しなが
ら溝10を乗り越えて流れ乱流促進が図られる。次に管
頂部へはね上げられた液冷媒は管軸方向nに連続する溝
11によって冷媒主流方向に連続して保持され、管頂部
でも常に液冷媒が管内周面8aと接触することとなり、
従来に比べて有効伝熱面積が大幅に増大することになる
【0013】以上のように本実施例によれば、管軸方向
nとほぼ平行に連続する溝11を管内周面8aの頂部に
、管軸n方向に対して傾斜して連続する溝10を管内周
面8aの底部に備えることにより、有効伝熱面積を大幅
に増大して、管内周面8aと冷媒の間の熱伝達率を大幅
に向上させ、沸騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を
図ることができる。
【0014】(実施例2)以下本発明の第2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。
【0015】図4から図6において、14は断面がほぼ
円筒状の沸騰伝熱管で、内側に冷媒の流路15を形成し
ている。16は沸騰伝熱管14の管内周面14a全体に
形成された溝で、溝16は管軸方向oと平行な方向、す
なわち溝リ−ド角βがほぼ0゜で連続して設けられてお
り、かつ、溝ピッチPが0.15〜0.25mm、溝深
さHが0.15〜0.25mmを満足する寸法となって
いる。またこの沸騰伝熱管14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17の段階
で溝16が成形された後、平板状から管状に造管され、
更に伝熱面17両端の端面18aと18bを溶接して形
成される。
【0016】以上のように構成された沸騰伝熱管14に
ついてその動作を説明する。まず沸騰伝熱管14は従来
例と同様に熱交換器の一部として用いられ、水平状態で
管内に冷媒を流して使用される。この使用状態において
、管内の流路15を流れる液冷媒は、溝16内に保持で
きる液冷媒保持量に対して冷媒気液界面の表面張力が非
常に大きく、管内周面14aの底部では薄い冷媒液膜流
が形成され、特に高乾き度域で極めて高い熱伝達率が得
られる。更に管内周面14aの頂部では、前記表面張力
により液冷媒は重力方向に逆らって溝16に十分保持す
ることができ、かつ重力と表面張力のバランスにより全
乾き度に渡って薄い冷媒液膜流が形成され、頂部では全
乾き度域に渡って極めて高い熱伝達率が得られる。
【0017】以上のように本実施例によれば、溝ピッチ
Pが0.15〜0.25mm、溝深さHが0.15〜0
.25mmを満足する溝を管内周面に備えることにより
、溝内に保持できる液冷媒保持量に対して冷媒気液界面
の表面張力を非常に大きくして薄い冷媒液膜流を形成し
、管内周面の底部、頂部共に管内周面と冷媒の間の熱伝
達率を大幅に向上させ、沸騰伝熱管を用いた熱交換器の
性能向上を図ることができる。
【0018】なお、実施例1において、管軸方向nに対
する溝10の連続する傾斜方向は一方向のみとしたが、
図7から図9に示したように、異なる傾斜方向に連続す
る溝10、20を組み合わせた沸騰伝熱管の仕様でも同
等の効果が得られる。また、実施例1の溝11に、実施
例2で述べた溝形状寸法を適用しても同等の効果が得ら
れることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明は、管軸方向とほぼ
平行に連続する溝を管内周面頂部に、管軸方向に対して
傾斜して連続する溝を管内周面底部に設けることにより
、従来と同様に管内周面底部における液冷媒のはね上げ
効果と乱流促進効果を維持しながら、管内周面頂部での
溝部での液冷媒の保持力を高め、有効伝熱面積の増大に
より管内周面と冷媒の間の熱伝達率を大幅に向上させ、
沸騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を図ることがで
きる。また、溝ピッチPが0.15〜0.25mm、溝
深さHが0.15〜0.25mmを満足する溝を少なく
とも管内周面の頂部に備えることにより、溝内に保持で
きる液冷媒保持量に対して冷媒気液界面の表面張力を非
常に大きくして薄い冷媒液膜流を形成し、管内周面の底
部、頂部共に管内周面と冷媒の間の熱伝達率を大幅に向
上させ、沸騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における沸騰伝熱管の形
状を示す円周方向断面図
【図2】図1の沸騰伝熱管の製造工程における造管工程
前の伝熱面形状を示す平面図
【図3】図2の伝熱面のB−B断面図
【図4】本発明の第2の実施例における沸騰伝熱管の円
周方向断面図
【図5】図4の沸騰伝熱管の製造工程における造管工程
前の伝熱面形状を示す平面図
【図6】図5の伝熱面のC−C断面図
【図7】本発明の他の実施例における沸騰伝熱管の円周
方向断面図
【図8】図7の沸騰伝熱管の製造工程における造管工程
前の伝熱面形状を示す平面図
【図9】図8の伝熱面のB−B断面図
【図10】従来の沸騰伝熱管の形状を示す円周方向断面
【図11】図11の沸騰伝熱管の製造工程における造管
工程前の伝熱面形状を示す平面図
【図12】図11の伝熱面のA−A断面図
【図13】沸
騰伝熱管の溝形状寸法を説明する円周方向部分断面図
【図14】沸騰伝熱管を用いた熱交換器を示す斜視図
【符号の説明】
8、14、19  沸騰伝熱管 8a、14a  管内周面 10、11、16、20  溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  管軸方向とほぼ平行に連続する溝を管
    内周面の頂部に、管軸方向に対して傾斜して連続する溝
    を管内周面の底部に備えた沸騰伝熱管
  2. 【請求項2】  溝ピッチPが0.15〜0.25mm
    、溝深さHが0.15〜0.25mmを満足する溝を少
    なくとも管内周面の頂部に備えた沸騰伝熱管。
JP03044753A 1991-03-11 1991-03-11 沸騰伝熱管 Expired - Fee Related JP3130063B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5915467A (en) * 1997-01-17 1999-06-29 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Heat transfer tube with grooves in inner surface of tube

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5915467A (en) * 1997-01-17 1999-06-29 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Heat transfer tube with grooves in inner surface of tube

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