JPH0914883A - 伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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
用いられる伝熱管に関するもので、特にオゾン層を破壊
しない代替冷媒として近年有力な非共沸混合冷媒を使用
する伝熱管に関するものである。 【構成】 管軸方向に対して平行に連続する微細な溝４
を内面に多数備え、溝４の幅を溝４の連続する方向で拡
大縮小を繰り返し、溝４の斜面５に凹凸を備えた構成を
有し、冷媒に非共沸混合冷媒を用いた場合に、溝４の表
面に生じる冷媒成分の濃度境界層の発達を斜面５の凹凸
により分断して抑えることができ、拡散抵抗による熱伝
達率の低下を抑えることができる。

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伝熱管に関するもので、特にオゾ
ン層を破壊しない代替冷媒として近年有力な非共沸混合
冷媒を使用する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内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】従来の内面に螺旋状の溝を設けた伝熱管と
しては、実公昭５５−１４９５６号公報や実公昭５５−
２６７０６号公報に示されているものがある。

【０００４】以下、図面を参照しながら上記従来の伝熱
管を説明する。図４は従来の伝熱管の管軸と垂直方向の
断面図、図５は同伝熱管の管軸方向の断面図である。図
４と図５において、１は伝熱管の内面に設けられた微細
な台形状の溝で、管軸方向に対して螺旋状に連続して多
数設けられている。

【０００５】以上のように構成された伝熱管について、
蒸発器として使用される場合を例に取り、以下その動作
を説明する。

【０００６】図６は伝熱管を用いた蒸発器を示してい
る。図６において、２は一定間隔で平行に並べられたフ
ィンである。３は従来の伝熱管で、フィン２に直角に挿
入されている。この蒸発器では、フィン２の間を流れる
気流と伝熱管３の管内を水平方向に流れる冷媒との間で
熱交換が行なわれる。そして、気流は冷媒に熱を奪われ
て冷却され、冷媒は気流から熱を得て蒸発し、液から蒸
気に相変化する。このとき、水平な伝熱管３の管内を流
れる液冷媒は、重力の影響で管底部を流れようとする
が、螺旋状の溝１に沿って流れるために重力に逆らって
管頂部へ引き上げられることとなり、伝熱管３と伝熱に
有効な液冷媒とが接する有効伝熱面積が増大すること
と、溝１に薄い液膜が形成されることとにより、伝熱管
３と冷媒との熱伝達が促進されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、冷媒に非共沸混合冷媒を用いると、溝１に
沿って流れる液冷媒は低沸点成分冷媒から蒸発するの
で、蒸発が進むにしたがって蒸発しにくい高沸点成分冷
媒の濃度が高くなり溝の表面に濃度境界層が発生する。
そして、この濃度差によって生じる拡散抵抗により、非
共沸混合冷媒では従来の単一成分冷媒に比べて熱伝達率
が大幅に低下するという欠点があった。

【０００８】本発明は従来の課題を解決するもので、冷
媒に非共沸混合冷媒を用いた場合に、冷媒と伝熱管との
間の熱伝達の低下を防ぐ伝熱管を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の伝熱管は、管軸方向に対して平行または螺旋
状に連続する微細な溝を内面に多数備え、溝の幅を溝の
連続する方向で拡大縮小を繰り返し、溝の斜面に凹凸を
設けた構成を有している。

【００１０】

【作用】本発明の伝熱管は、従来と同様に、重力の影響
で管底部を流れるようとする液冷媒を表面張力によって
溝に保持して伝熱管と伝熱に有効な液冷媒とが接する有
効伝熱面積を増大させる効果と溝に薄い液膜を形成する
効果とを得ながら、冷媒に非共沸混合冷媒を用いた場合
に、溝の表面に生じる冷媒成分の濃度境界層の発達を溝
の斜面の凹凸によって分断して抑えることができ、拡散
抵抗による熱伝達率の低下を抑えることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による伝熱管の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構
成については、同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００１２】図１は、本発明の実施例による伝熱管の管
軸と垂直方向の断面図、図２は、同実施例による伝熱管
の管軸方向の断面図である。

【００１３】図１、図２において、４は伝熱管の内面に
設けられた微細な台形状の溝で、管軸方向に対して平行
に連続して多数設けられるとともに、溝４の幅が溝４の
連続する方向で拡大縮小を繰り返し、溝４の斜面５は凹
凸した面となっている。

【００１４】以上のように構成された伝熱管について、
以下その動作を説明する。図３は本実施例の伝熱管を用
いた蒸発器を示している。図３において、２は一定間隔
で平行に並べられたフィンで、従来の構成と同じもので
ある。６は本実施例の伝熱管で、フィン２に直角に挿入
されている。この蒸発器では、従来の構成と同様にフィ
ン２の間を流れる気流と伝熱管６の管内を水平方向に流
れる冷媒との間で熱交換が行なわれる。そして、気流は
冷媒に熱を奪われて冷却され、冷媒は気流から熱を得て
蒸発し、液から蒸気に相変化する。このとき、水平な伝
熱管６の管内を流れる液冷媒は、重力の影響で管底部を
流れるようとするが、表面張力によって溝４に保持され
るため、管底部だけでなく管頂部や管側部の溝４に沿っ
て流れることとなり、伝熱管６と伝熱に有効な液冷媒と
が接する有効伝熱面積が増大することと、溝４に薄い液
膜が形成されることとにより、伝熱管６と冷媒との熱伝
達が促進される。さらに、冷媒に非共沸混合冷媒を用い
た場合には、溝４の表面に生じる冷媒成分の濃度境界層
の発達を凹凸した斜面５によって分断して抑えることが
でき、拡散抵抗による熱伝達率の低下を抑えることがで
きる。

【００１５】以上のように本実施例の伝熱管は、管軸方
向に対して平行に連続する微細な溝４を内面に多数備
え、溝４の幅を溝４の連続する方向で拡大縮小を繰り返
し、溝４の斜面５に凹凸を備えた構成を有するので、重
力の影響で管底部を流れるようとする液冷媒を表面張力
によって溝４に保持させて、伝熱管と伝熱に有効な液冷
媒とが接する有効伝熱面積を増大させる効果と溝に薄い
液膜を形成する効果とを得ながら、冷媒に非共沸混合冷
媒を用いた場合に、溝４の表面に生じる冷媒成分の濃度
境界層の発達を斜面５の凹凸により分断して抑えること
ができ、拡散抵抗による熱伝達率の低下を抑えることが
できる。

【００１６】なお、本実施例では、溝４は管軸方向に対
して平行に連続して設けたが、溝４は管軸方向に対して
螺旋状に設けても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、管軸方向
に対して平行または螺旋状に連続する微細な溝を内面に
多数備え、溝の幅が溝の連続する方向で拡大縮小を繰り
返し、溝の斜面に凹凸を備えた構成を有するので、重力
の影響で管底部を流れるようとする液冷媒を表面張力に
よって管底部だけでなく管頂部や管側部の溝に保持し、
伝熱管と伝熱に有効な液冷媒とが接する有効伝熱面積を
増大させる効果と溝に薄い液膜を形成する効果とを得な
がら、冷媒に非共沸混合冷媒を用いた場合に、溝の表面
に生じる冷媒成分の濃度境界層の発達を斜面の凹凸で分
断して抑えることができ、拡散抵抗による熱伝達率の低
下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による伝熱管の実施例の管軸と垂直方向
の断面図

【図２】同実施例の伝熱管の管軸方向の断面図

【図３】同実施例の伝熱管を用いた蒸発器の斜視図

【図４】従来の伝熱管の管軸と垂直方向の断面図

【図５】従来の伝熱管の管軸方向の断面図

【図６】従来の伝熱面を用いた蒸発器の斜視図

【符号の説明】

４ 溝 ５ 斜面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管軸方向に対して平行または螺旋状に連
   続する微細な溝を内面に多数備え、前記溝の幅を溝の連
   続する方向で拡大縮小を繰り返して前記溝の斜面に凹凸
   を設けた伝熱管。