JPH0490500A - 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上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前の伝熱面形状をそれぞ
れ平面図、断面図で示し、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は沸騰伝熱管１の内周面１ａに設けられた７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
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。

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、６は沸騰
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７とフィン７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７間を流れ
る気流と沸騰伝熱管１内の流路２を流れる沸騰過程の冷
媒との闇で熱交換が行なわれる。その際、沸騰伝熱管１
の内周面１ａ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の渣′ｉ！ｒ２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
て内周面１ａ全体が冷媒液膜で濡れることとなり、有効
伝熱面積が増大す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１ａの全てに薄い冷媒液膜が形成され、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７字型の溝
８はすぐに埋もれ液冷媒は７字型の溝３の上を横切って
通過してしまい、上述したような沸騰メカニズムによる
伝熱促進効果は望めない。更に、冷媒の乾き度が大きい
領域においても、７字型の溝３の効果により冷媒液膜と
接する内周面１ａの有効伝熱面積が増大しても内周面１
ａの奥面積分以上の増加はなく、熱伝達率向上に限界が
あるという課Ｍ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形状を工
夫することによって、冷媒の低乾き度域から高乾き度域
にわたって管内側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、一定
の深さを持った略菱形状の凹みを内周面に多数備え、前
記凹みの略菱形長対角線方向が管軸に対して螺旋方向に
並ぶよう前記凹みが配列されるものである。

作用 本発明は上記した構成によって、内周面に設けられた凹
みが略菱形状のために毛細現象が促進されて凹みに保持
される液冷媒が増大されると共に、前記凹みの略菱形長
対角線方向が管軸に対して螺旋方向に並んでいるため液
冷媒主情の流れが管軸に対して螺旋状の流れを得ること
ができ、冷媒の乾き度が大きい領域でけでなく、冷媒の
乾き度が小さい領域においても内周面全体が液冷媒で濡
れることとなり内周面と液冷媒が接する有効伝熱面積が
増大し、管内側熱伝達率を向上することができる。更に
、液冷媒の流れは連続した凹みへ流出入を繰り返すこと
により乱流化が促進され、このことにより有効伝熱面積
の増大以上に大幅に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、８は断面
がほぼ円筒状の沸騰伝熱管で、内側に流路９を形成して
いる。１０は前記沸騰伝熱管８の内周面８ａに設けられ
た一定の深さを持った略菱形状の凹みで、略菱形長対角
１ｋＩＤ方向が管軸に対して螺旋方向に並ぶよう前記凹
みが多数配列されている。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１１の段階で略菱形長対角線り方向が伝熱面ｌｌ
長手方向に対して一定の傾斜を持って並ぶよう凹み８７
＃：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８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。この使用収態において、沸騰伝熱
管８の内周面８ａに略菱形状の凹み１０を略菱形長対角
線り方向が管軸に対して螺旋状に並ぶよう設けることに
より、水平な沸騰伝熱管８の流路９の管底部を流れてい
る液冷媒が凹み１０の毛細現象によって引き上げられ、
液冷媒と接する内周面８ａの有効伝熱面積が増大するた
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
を環状流に容易に維持して有効伝熱面積を増大させるこ
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、凹み１０の形状を
略菱形状にしたため毛細風１ｉＬを促進して凹み１０に
保持できる液冷媒量が従来のＶ字型溝より大きくなるた
め、凹み１０の菱形長対角線方向に沿った液冷媒主流の
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、有効伝熱面積の増大によって
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、内周面８ａ表面を流れる液冷媒は連続した
凹み１０への流出入を繰り返すために液冷媒の流れの乱
流化を促進することができ、このことによって有効伝熱
面積の増大以上に大幅に管内側熱伝達率を向上すること
ができ、この沸騰伝熱管８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、一定の深さを持った略
菱形状の凹み１０を内周面８ａに多数備え、前記凹み１
０の略菱形長対角線り方向が管軸に対して螺旋方向に並
ぶよう前記凹み１０を配列することにより、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内周面８ａと液冷媒とが接
する有効伝熱面積の増大を図り、更に液冷媒の連続した
凹み１０への流出入の繰り返しにより液冷媒の乱流化を
促進することができ、管内側熱伝達率を全乾き度域に渡
って大幅に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、一定の深さを持った略菱形状の
凹みを内周面に多数備え、前記凹みの略菱形長対角線方
向が管軸に対して螺旋方向に並ぶよう前記凹みを配列す
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
内周面と液冷媒とが接する有効伝熱面積の増大を図り、
更に液冷媒の連続した凹みへの流出入の繰り返しにより
液冷媒の乱流化を促進することができ、管内側熱伝達率
を全乾き度域に渡って大幅に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伝熱管の形状を
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図は第２図の
沸騰伝熱管のＡ−Ａ線断面図、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図の沸騰伝熱管のＢ−ＢＡｉ断面図、第７図は沸
騰伝熱管を用いた熱交換器を示す斜視図である。 ８・・・沸騰伝熱管、８ａ・・・内周面、１０・・・凹
み。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名第２図 ＼ 第　３　図 第 第 図 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定の深さを持った略菱形状の凹みを内周面に多数備え
   、前記凹みの略菱形長対角線方向が管軸に対して螺旋方
   向に並ぶよう前記凹みが配列されたことを特徴とする沸
   騰伝熱管。