JPS5852993A - 多孔質伝熱面 - 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】 本発明はオルガニック・ランキンサイクルの蒸発器、冷
凍機の蒸発器、電子機会の冷却器などに利用される多孔
質伝熱面に関するものである。

従来蒸兇器に用いられている伝熱面の伝熱性能向上方法
には、フィンチューブに見られるような伝熱面積の拡大
による性能向上、および、焼結粒子層のような多孔質構
造による性目ヒ向上の２つに大別された方法がある。前
者は単に拡大伝熱量という消極的なものであるが、後者
は沸騰伝熱機構上から見て非常に有効な積極的な伝熱性
能向上方法である。したがって、現在までにこの多孔質
構造を有する伝熱面として、焼結粒子によるもの、機械
、塑性両刀ロエを併用して製作したものなど多くの構造
のものがある。

第１図は、多孔質伝熱面における沸騰原理を示す。多数
の焼結粒子１からなる多孔質層８には活性開孔２と不活
性開孔４が形成場れる。活性な開孔２では気泡の成長、
離脱が行われ、これに伴なう多孔質層８内の圧力変動お
よび、奔騰液７の界面張力により不活性な開孔４では矢
印５で示す多孔質１−８内への奔騰液の匝入か起こるが
、この流入故は１多孔貞１１＃８内の連結した空洞部に
存在するコーナ９を伝わり非常に薄いｅ、膜を形成しな
がら多孔質ノー８内全域に広がる。このコーナ９では、
液膜が薄いため非常に小さな熱抵抗で熱伝達が行なわれ
、液が蒸発する。この蒸発熱％６は、活性開孔２より沸
騰気泡３となって沸騰液７０伴流金起こしながら吹き出
される。この液の伴流は、多孔質ノー８、最外面におけ
る対ｆＬ熱伝場を引き起こす。上記コーナ９、における
蒸発伝熱お裏ひ、敢外囲における対流伝熱の２つにより
、多孔質伝熱面の熱伝達率は向上する。

従米孜術に孕げた２つの方法のうち拡大伝熱は、伝熱面
積の拡大に限度（約４倍程度迄）があり、に、活性化開
孔と不活性開孔とが伝熱面上に過当に分布しているため
、伝熱性能のバラツキが大きく、信＠性に問題がある。

第２に、比較的低い熱流未載では、活性開孔数が急激に
減少し、多孔貞ｊ−内への液流入電が太きく遁り、した
がって、ノー内の空洞部が液で満たされ、コーナでの博
い液膜が形成されなくなるため、伝熱性能の低下が著し
い。！＠３Ｖい、多孔負伝ＰＡＩｆｉ２ｉｉ−釦圓に立
て、その上方より欣ｔたらして薄膜蒸発伝熱を行なわせ
る場合、活性開孔が非常に多く、マた過当に分布してい
るため、伝熱面上くまなく気泡で満たされた状態となり
、不活性開孔部（液金引き込む開孔部として作用する）
においても漱枯れ現象を起こし、尚い伝熱性Ｏ［’？維
持するこ−とができない。

本発明の目的は、小温就差領域で尚い伝熱性能を有し、
かつ伝熱性能の安定した、信頼性のある多孔買伝熱面１
ｒ実現することにある。

この目的全達成するため、本発明は、表面が焼結粒子ノ
ーなどにより構成された多孔實伝熱面において、多孔′
ｊＭ膚表面表面数のくぼみ全規則的に配設したものであ
り、これによって多孔質層での沸騰気泡の成長、離脱、
）−内への冷媒の供給を安定化することにより、伝熱性
能の尚い多孔賞伝熱百を得るとともに、多孔質層表面で
の冷媒の濡れ性、広がり性を良好にしたものである。

以下本兄明の一実施例を第２図により説明する。

第２図は焼結粒子Ｊ−の一部と規則的に押し潰して得ら
れる伝熱面の一例として、平目ローレット全一方向から
かけて得られる伝熱面を示す３．多孔質層は多数の焼結
粒子１０からなる焼結粒子ＪＷＩｌ１１により構成され
ている。焼結粒子層１１０六面には、ローレット全弁し
付け＄１２１−付けることにより、焼結粒子層１１０表
面に大開孔１３、および小開孔１４が規則的に形成され
る。この大開孔１３は活性開孔すなわち気泡成長開孔と
なり、小開孔１４は不活性開孔すなわち液吸引開孔とな
る。したがって、気泡成長開孔および、液吸引開孔があ
る一定の比率でもって規則的に伝熱面上に配置され気泡
成長、液吸引が安定化し、沸に伝熱性能が向上する。、
第３図はこのローレットｔかけた焼結伝熱面とローレッ
トをかけない焼結伝熱面の大気圧状態における冷媒Ｒ−
１１中での沸騰曲線を示すもので、縦軸は熱流束ｑ（Ｗ
／ｃｍ”　）全示し、横細は過熱度ΔＴ（Ｋ）を示す。

図中曲巌イはローレット加工前の素材（粒径１００〜２
５０μＩｎ、Ａｔ焼結粒子膚）のものを１曲線口はロー
レット加工後（５０ＬＬｌ〆員平目）のものを表わす。

第４図は本発明の伝熱面の他の例として、伝熱面を鉛直
に立て、その上方より沸騰ｇを流すことにより薄膜蒸発
を起こさせる伝熱面に適用する多孔質伝熱面の一例を示
す。多数の焼結粒子ｌＯからなる焼結粒子層１１表面の
一部全ローラで押し潰し、焼結粒子層１１０表面に二足
の間隔で開孔を狭める押し潰し婢１５を形成する。この
押し潰し縛１５は、沸騰液流路となり矢印１７で示すよ
うに冷媒冗が流れ込み、また、狭められた開孔は液吸引
開孔となって焼結層全域に液を供給する。

一方、素材部１６では、素材状態の大開孔がそのまま残
っており、気泡成長開孔となシ、矢印１８で示すように
蒸気流が流出する。このように、流入部と気泡成長部分
分離したことにより、液吸引と気泡成長が安定化するば
かりでなく、蒸発気泡流による液膜のはく離すなわち、
液吸引開孔での液膜わ　状態防ぐことができ、導膜蒸発
伝熱性能は向上する。

次に焼結粒子ノー表面に多数の５ｉｔ−配設する方法を
各図により説明する。

ｗＪ５図、第６図は、溝付はバイト１９あるいは、軸方
向に多数の刃ｔ−持ったタップ状バイト２０により焼結
粒子層１１表面に溝２１ｔ−入れたものを示す。焼結粒
子層１１衣面にバイト１９あるいは２０を押し着け、矢
印方向にずらすことにより、＃２１が形成される。この
擲２１では、別工面とバイト１９あるいは２０間の剪断
応力により焼結粒子層１１は潰され、小開孔が形成され
る。

第７図、４８図は、切削バイト２２あるいはメタルソー
２３により、焼結粒子層１ｌ−ｔ５ｃ面に切削溝２４を
切ったものを示す。この切削による碑の形成方法では、
！ｚ４ｇの焼結粒子層は比較的原形をとどめるため、１
１１！＃２４部においても一部大開孔が残っている。し
たがって、溝２４部においても活発な発泡および液の伴
流が起こり、焼結粒子層表面の対匹効果が増大する。

第９図、第１０図は焼結粒子層１１表面に平目あるいは
るや目ローレット２５あるいはロー２２６を用いて押し
潰し＃２７ｔ−設けたものを示す。

焼結粒子層表向１１にローレット２５あるいはロー２２
６を押し着は面上をころがすことにより、押し潰し溝２
７が形成される。この押し償し＄２７では、焼結粒子／
１１１は潰され、小開孔が形成される。

以上、窪み′ｆ：設ける方法の一例として、一方向に連
続した窪みについて挙げたが、その他一方向だけではな
く交叉した橿み會設けたもの、あるいは、連続したもの
ではなく、とぎれた短い窪みを多数設けたものなど、用
途に↓もじて気泡成長−液吸引のが定化、また、液の広
がり性を良くすることができる４゜ 以上説明したように本発明によれば、伝熱性純の安定し
た、かつ、よシ高い伝熱性能を持つ多孔質伝熱面全実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多孔質伝熱面における沸騰モデル図、第２図は
本発明の多孔質伝熱面の一例を説明する拡大斜視図、第
３図は本発明によるカロエを施した伝熱面と加工前の伝
熱面の沸騰曲線を示す図、第４図は本発明の多孔質伝熱
面の他の例を説明する拡大斜視図、第５図から第１０図
は本発明の多孔質伝熱面のカロ工法の例を説明する図で
ある。 ｌＯ・・・焼結粒子、１１・・・焼結粒子層、１２・・
・溝、１３・・・大開孔、１４・・・小開孔、１９・・
・溝付バイト、２０・・・タップ状バイト、２２・・・
切削バイト、２３・・・メタルソー、２５・・・ローレ
ット、２６・・・ローラ。 代理人　弁理士　薄田利卒 η　２　ロ 薗３（２］ ８村履。ア（っ 第　４　圀 猶　Ｓ　図 η　６　図 第　７　目 第　８　図 第　９　口 菊　／θ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　多孔）ＬＪ−により構成された伝熱面において、
   前記多孔質層の表四の一部に前記多孔買層六面の空げき
   奉を規則的に変化させるための碑を多数配設したことを
   特徴とする多孔質伝熱面。 ２　多孔質層表面の空げき４を規則的に変化させるため
   の碑は多孔質層表面上を塑性加工により押し潰して形成
   したことを特徴とする特許請求の帷咄第１項記植の多孔
   質伝熱面。 ３、　多孔質ｌ−表面の空げき率を規則的に変化させる
   ための碑は多対賞層ｔｊ、面上を切削〃ロエにより切り
   欠いて形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の多孔質伝熱面。