JPH0648153B2 - 伝熱体 - Google Patents

伝熱体

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JPH0648153B2
JPH0648153B2 JP2237740A JP23774090A JPH0648153B2 JP H0648153 B2 JPH0648153 B2 JP H0648153B2 JP 2237740 A JP2237740 A JP 2237740A JP 23774090 A JP23774090 A JP 23774090A JP H0648153 B2 JPH0648153 B2 JP H0648153B2
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JP
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heat transfer
recess
metal layer
tube
plating
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保夫 増田
務 高橋
与司夫 滝沢
尚一 吉木
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば空調用の熱交換器の蒸発管や凝縮管、
あるいはウイックを有するヒートパイプなどに使用され
る伝熱体に関し、特に、製造コストが安く、伝熱特性が
優れた伝熱体に関する。
[従来の技術] 内部の媒体と外部の媒体との熱交換を行わせるための伝
熱管において、その伝熱効率を上げるためには、 (1)伝熱面積を大きくする。
(2)毛細管現象を起こしやすくする。
(3)乱流を起こしやすくする。
(4)核沸騰を起こしやすくする。
ことが有効とされている。
これらの条件のいくつかを満たすような伝熱管として、
管体の内面に螺旋状の溝を転造法などにより形成したも
の、管体の内面に粒状あるいは線状の金属などを鑞付な
どにより付着せしめたものなどが用いられている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような従来の技術においては、そ
れぞれ次のような問題点があった。
すなわち、螺旋溝を形成する場合には、上記の伝熱効率
を上げる方法のうち、最も効果の高い核沸騰現象を利用
しておらず、また、転造工具の製作技術上及び転造の技
術上から、管体の内径、螺旋溝の条数やねじれの角度に
制限があることなどの理由により、通常の溝無し管と比
べても熱特性値が1.2〜1.5倍程度にしかならなず、性能
が不充分であった。また、製造において、転造工具と管
内面の摩擦力が大きいため、大きな加圧力を必要とし、
従って大規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命
が短くなって、製作コストが高くなるという問題点があ
った。
一方、管体の内面に粒状あるいは線状の金属を付着させ
る場合には、高温の作業を行う必要があり、また、細径
の管体に応用するのは困難であるなどの問題点があっ
た。
さらに、このような問題点を解決するために、金属表面
にめっきを行うことにより多孔質層を形成する技術が提
案されている。すなわち、特開昭53-99553号公報に記載
のものは、金属製の基体の表面に細溝を形成した後、こ
の表面にめっき層を付着させることにより、細溝の開口
部を相対的に狭めるようにしたものである。また、特開
昭53-138969号公報に記載のものは、管体の内面にめっ
き層を形成した後、このめっき層を逆に電解的に溶解し
て多孔質にするようにしたものである。
しかしながら、前者の技術においては、多孔質層の全体
がめっきで形成されているのではなく、一旦機械加工等
により細溝を形成した後に溝の頂部にめっき層を乗せる
ものであり、細かい溝を形成するという加工に手間がか
かってコストが増すだけでなく、微細な多孔質層を形成
することが困難で伝熱機能が不充分である。
一方、後者の技術においては、基体金属の組織の微視的
な偏りによる選択的腐食を利用するものであるので、基
体金属の選択が限定されるという欠点があるとともに、
その凹部の形状を、開口部が相対的に内部よりも狭い形
状とすることが困難であるので核沸騰現象を有効に起こ
させることができなかった。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決すべくなされたも
ので、第1の発明は、金属製基体の表面に多孔質電析金
属層が形成され、この多孔質電析金属層は、開口部が相
対的に狭められた複数の円筒状の第1の凹部と、この第
1の凹部の底部に形成されたより小径の第2の凹部とを
有する伝熱体としたものである。
また、第2の発明は、金属製基体の表面に多孔質電析金
属層が形成され、この多孔質電析金属層は、開口部が相
対的に狭められた複数の内面が球状または長球面状をな
す第1の凹部と、この第1の凹部の底部に形成されたよ
り小径の第2の凹部とを有する伝熱体としたものであ
る。
[作用] この発明の伝熱体においては、第1の凹部のみでなく第
2の凹部でも核沸騰が起きるので、単一の凹部の場合よ
りも核沸騰が起きやすくなり、熱伝導効率が高くなる。
すなわち、第2の凹部より核沸騰の種となる気泡が発生
し、続いて第1の凹部内が気泡で満たされる。つまり、
小径凹所が初期の沸騰核として機能し、その後連続的な
核沸騰となり、核沸騰のための過熱度が低減される。
また、異なる径の凹所が存在するので、種々の粘性の流
体に対しても好適な大きさの凹所が存在して核沸騰が惹
起される。
[実施例] 以下、本発明の伝熱管についての実施例を図面を参照し
て説明する。
(実施例1) 第1図及び第2図は、本発明の第1実施例の銅管の断面
及び表面の性状を示すもので、管長1000mm,外径9.35m
m、肉厚0.35mmの銅管の内面に、孔径250μの均質な狭口
空孔が空孔率で18%形成されている。この例の伝熱管
は、銅管の表面に疎水性の薄膜を形成した後、この銅管
を陰極とし、不溶性の陽極を使用して電気鍍金を行って
製造したもので、以下、この装置及び方法について第3
図により述べる。
銅管1の表面の疎水性の薄膜2は、シリコンオイルをエ
タノールで3倍に希釈し、銅管1の内面に塗布し、その
後エタノールを蒸発させて形成したものである。陽極用
のワイヤ(Ti-Pt製)3は銅管1の軸上に張力をかけて張
り渡し、また、ワイヤ3の周囲に絶縁性のスペーサ4を
適当な間隔で設けて銅管1とワイヤ3の接触による短絡
を防いでいる。そして、硫酸銅鍍金液(硫酸銅200g/
、硫酸50g/)を貯留する貯槽5と、この鍍金液を銅
管1に流すケミカルポンプ6とを設け、この貯槽5で鍍
金により減少した銅イオンに見合う量の塩基性炭酸銅を
補充して、循環使用するようにしている。
鍍金の電流としては、断続電流、通常のパルス電流また
はPR電流などのパルス電流を適宜使い分ける。このよ
うなパルス電流は、直流に比べて空孔内への金属イオン
の搬送を容易にするので、電析速度を増大させることが
できるとともに、直流の場合に生じる局部的な髭状の析
出を抑え、電析金属による短絡を防止することができ
る。また、PR電流では、正電と逆電を交互に周期的に
通すので、電析膜の成長を一様にすることができる。
上記のような装置により、鍍金液の温度30℃、陰極電流
密度33A/dm2、鍍金液の流速2m/sの条件下で10分間鍍金
を施して第1図及び第2図のような狭口空孔が形成され
た電着金属層を得た。
上記のような製法において基体表面に狭口空孔が形成さ
れる機構は、次のように考えられる。
まず、不溶性陽極を用いて鍍金を行っているので、鍍金
液中の水が電気分解され、陽極において酸素ガスが生成
される。そして、この酸素ガスの一部が鍍金液の移動と
ともに陰極の基体の表面に運ばれるが、表面に形成され
た疎水性の薄膜により基体の鍍金液に対する濡れ性が悪
くなっており、運ばれたガスは基体の表面に気泡として
付着する。従って、電析金属はこの気泡を包みこむ形で
成長し、均一かつ微細な狭口空孔が形成される。
このため、基体に付着する気泡の径や数は、陽極電流密
度、あるいは鍍金液の基体に対する相対的移動速度を変
えることにより制御することができる。例えば、めっき
液の循環流速を1m/sec以下に制御すれば、この空孔の
内面形状は気泡の形状に近いほぼ球面となり、また、1
〜3m/secとすれば長球面状に、さらに3m/secとすれば
ほぼ円筒面に近い形状となる。
また、本発明によれば、上記のような製法から、必然的
に空孔の底部には基体の表面が露出している。すなわ
ち、空孔の深さは電析金属層の厚さと同一となる。従っ
て、電析金属層を最大限有効に利用しており、同じ効果
を得るのに電析層の厚さを小さくすることができるとと
もに、底部から直接熱が伝わるので、伝熱効率が良い。
この銅管1の内面を水洗し、乾燥した後、銅管1を万力
で押し潰すテストを行い、また、銅管1を530℃で20分
焼鈍し、マンドレルによる拡管を試みたが、いずれにお
いても電着金属層の剥離、脱落は全く見られず、優れた
密着性と強度を示した。
上記のように製作した銅管について、第4図に示すよう
な熱特性試験装置により、次頁に示すような条件下で熱
特性を測定した。
この装置中、Tは温度センサ、Pは圧力計、PDは差圧
計、10はポンプ、11はバルブ、12は流量計、13は膨張
弁、14はコンプレッサ、15はサブコンデンサ、16はサブ
エバポレータ、17は恒温水槽であり、18が供試管として
の銅管である。この熱特性試験装置においては、供試管
18の内部にコンプレッサ14から供給される冷媒が流さ
れ、外部には恒温水槽17からの温水が冷媒に対向して流
されるようになっている。恒温水の温度は各冷媒流量に
対応して、冷媒系が安定するように制御した。
なお、この図中、矢印A,A′は、それぞれ蒸発試験の
場合の冷媒及び水の流れる方向を示し、矢印B,B′は
それぞれ凝縮試験の場合の冷媒及び水の流れる方向を示
している。
この試験の結果、本発明の実施例1の銅管1は、その内
側の境膜伝熱係数が第5図にCとして示すような値を示
し、同図にDとして示した通常の銅管に比べて7〜8倍
の優れた熱特性を有することが判った。
(実施例2) 実施例1の素材と同一形状の銅管の内面に転造により螺
旋溝を形成し、その後、実施例1の方法により、螺旋溝
の傾斜壁に狭口空孔を有する鍍金層を形成した。そし
て、同様の方法で伝熱特性の測定を行った結果、通常の
銅管に比べてほぼ10倍の熱伝達特性を示した。
(実施例3) 狭口空孔の底部に、より小径の凹部を形成した伝熱管を
製造した(第6図参照)。このようなより小径の凹部を
持つ伝熱管は、疎水性の薄膜として加工用の潤滑油を用
いた場合などに形成されるもので、膜厚が薄いので最初
に微細な気泡が形成され、それを囲んでめっきが進行し
て小径の凹部ができた後、気泡が集合して大径となり、
さらにこれを囲んでめっきがなされ、より大径の凹部が
形成されるものである。この伝熱管は、底部に凹部のな
いものより伝熱特性が約20%向上した。
(実施例4) 管長500mm、外径9.35mm、肉厚0.35mmの銅管に陰極電流
密度20A/dm2、鍍金液の流速を高く設定して(4m/s)電気
鍍金を施し、軸が伝熱面の法線に対して約20度傾いて形
成された狭口空孔を有する鍍金金属層を得た(第7図参
照)。
このような伝熱管は、内部流体の流れの向きが狭口空孔
の傾きと同じになるように設定したときには、傾きのな
いものより伝熱特性が約30%向上した。
上記のような製造方法においては、陰極電流密度、鍍金
液の流速により、狭口空孔の径や数をコントロールする
ことができ、また、上述のように鍍金液の流速を変える
ことにより、狭口空孔の傾斜角度をコントロールするこ
とができる。
なお、本発明の実施は勿論伝熱管に限られるものではな
い。
[発明の効果] 以上詳述したように、第1の発明は、金属製基体の表面
に多孔質電析金属層が形成され、この多孔質電析金属層
は、開口部が相対的に狭められた複数の円筒状の第1の
凹部と、この第1の凹部の底部に形成されたより小径の
第2の凹部とを有する構成であり、また、第2の発明
は、金属製基体の表面に多孔質電析金属層が形成され、
この多孔質電析金属層は、開口部が相対的に狭められた
複数の内面が球状または長球面状をなす第1の凹部と、
この第1の凹部の底部に形成されたより小径の第2の凹
部とを有する構成であるので、凹所の底部の小径凹所が
初期の沸騰核として機能し、単一の径の凹部を持つ伝熱
体よりも核沸騰が起きやすく、高い伝熱性能を有する。
さらに、種々の粘性の流体に対応する径の凹所によりそ
れぞれ核沸騰が惹起されるとともに、伝熱面積を増加さ
せ、伝熱特性の良い伝熱体を提供することができ、製造
において大規模な装置や高温作業を要さないので製造コ
ストが安く、また、細径の伝熱管の製造も容易であるな
どの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の断面形状を示す図面、第
2図は同じく表面形状を示す図面、第3図は第1実施例
の製造方法を示す略図、第4図は伝熱特性を測定するた
めの装置の略図、第5図は第1実施例の伝熱特性を示す
グラフ、第6図は本発明の第3実施例の断面形状を示す
図面、第7図は本発明の第4実施例の断面形状を示す図
面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉木 尚一 埼玉県北本市下石戸上1975番地2 三菱金 属株式会社北本製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−138969(JP,A) 特開 昭55−8488(JP,A) 特開 昭53−99553(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属製基体の表面に多孔質電析金属層が形
    成され、この多孔質電析金属層は、開口部が相対的に狭
    められた複数の円筒状の第1の凹部と、この第1の凹部
    の底部に形成されたより小径の第2の凹部とを有するこ
    とを特徴とする伝熱体。
  2. 【請求項2】上記基体は管体であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の伝熱体。
  3. 【請求項3】上記第1の凹部または第2の凹部の底部に
    上記金属製基体の表面が露出していることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の伝熱体。
  4. 【請求項4】金属製基体の表面に多孔質電析金属層が形
    成され、この多孔質電析金属層は、開口部が相対的に狭
    められた複数の内面が球状または長球面状をなす第1の
    凹部と、この第1の凹部の底部に形成されたより小径の
    第2の凹部とを有することを特徴とする伝熱体。
  5. 【請求項5】上記基体は管体であることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載の伝熱体。
  6. 【請求項6】上記第1の凹部または第2の凹部の底部に
    上記金属製基体の表面が露出していることを特徴とする
    特許請求の範囲第4項または第5項記載の伝熱体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010913A1 (en) * 2002-04-19 2004-01-22 Petur Thors Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof
US7254964B2 (en) 2004-10-12 2007-08-14 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof
JP6917006B2 (ja) * 2017-05-24 2021-08-11 大日本印刷株式会社 ベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ用金属シートおよびベーパーチャンバの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150135954A (ko) * 2014-05-26 2015-12-04 국방과학연구소 일체형 이중 관 및 이의 제조방법

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