JPS5984095A - 熱交換壁 - Google Patents
熱交換壁Info
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- JPS5984095A JPS5984095A JP57192480A JP19248082A JPS5984095A JP S5984095 A JPS5984095 A JP S5984095A JP 57192480 A JP57192480 A JP 57192480A JP 19248082 A JP19248082 A JP 19248082A JP S5984095 A JPS5984095 A JP S5984095A
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- JP
- Japan
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- cavity
- cavities
- openings
- heat exchange
- wall
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/22—Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、平板あるいは伝熱官の外表面に接する液体金
相変化させて伝熱する熱５！：換壁に係り、特にエバポ
レータや放熱器に用いるに適した熱交換壁に関する。
相変化させて伝熱する熱５！：換壁に係り、特にエバポ
レータや放熱器に用いるに適した熱交換壁に関する。
沸騰熱伝達や蒸発熱伝達金高める熱交換壁に関する技術
は数多く提案されている。
は数多く提案されている。
まず、熱結法、溶射法、エツジングなどによって、熱交
換壁面上を多孔質層にする方法がある。
換壁面上を多孔質層にする方法がある。
この熱交換壁は平滑な面に比べると高い伝熱性能を有す
るが、多孔質層の空隙が狭いために沸騰液中に含まれて
いる不純物、あるいは溶は込んでいる非沸騰液が空隙に
目詰りして、性能劣化ｉｔねく。また、多孔質に文って
形成さ１’Ｌる空隙はその大きさが不均一なので、場所
によって伝熱性能がばらつく。
るが、多孔質層の空隙が狭いために沸騰液中に含まれて
いる不純物、あるいは溶は込んでいる非沸騰液が空隙に
目詰りして、性能劣化ｉｔねく。また、多孔質に文って
形成さ１’Ｌる空隙はその大きさが不均一なので、場所
によって伝熱性能がばらつく。
一方、第１図に示すように、伝熱面１上にトンネル２と
開化３金有する熱交換壁も知ら扛ており、この熱交換壁
も高い性能金有する。開孔３の大きさも焼結法などによ
る多孔質層に比べると大きく、不純物、非沸騰液などの
目詰りによる性能低下は小さい。しかし、この開孔とト
ンネルを有する熱交換壁は、伝熱面への熱負荷に応じて
最適な開孔径が存在する。したがって、熱負荷が小さす
ぎたり、大きすぎたりすると伝熱性能が低下する。゛〔
発明の目的〕 本発明の目的は、流体の相変化を効率的に行なわせる構
造を備え高い伝熱性能を有し、しかも性能のばらつきの
少ない熱交換壁全提供することにある。
開化３金有する熱交換壁も知ら扛ており、この熱交換壁
も高い性能金有する。開孔３の大きさも焼結法などによ
る多孔質層に比べると大きく、不純物、非沸騰液などの
目詰りによる性能低下は小さい。しかし、この開孔とト
ンネルを有する熱交換壁は、伝熱面への熱負荷に応じて
最適な開孔径が存在する。したがって、熱負荷が小さす
ぎたり、大きすぎたりすると伝熱性能が低下する。゛〔
発明の目的〕 本発明の目的は、流体の相変化を効率的に行なわせる構
造を備え高い伝熱性能を有し、しかも性能のばらつきの
少ない熱交換壁全提供することにある。
本発明は、開口と空洞とを有する熱交換壁において、空
洞群を多層構造にし、各層の空洞及び最外層の空洞と外
部を開口でつなぐこと１に特徴とする。
洞群を多層構造にし、各層の空洞及び最外層の空洞と外
部を開口でつなぐこと１に特徴とする。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
まず、第２図の例について説明する。
熱交換壁の表皮層１１に細長い溝状のを洞群１２（１２
ａ、１２ｂ）が２層になって多数平行に設けられている
。２層の空洞１２ａ、１２ｂ間の仕切壁１３には下層の
空洞１２ｂｃ７）最大断面積を制限し、２層の空洞１２
ａ、１２ｂ間金互いに連通させる複数個の開口部１４が
下層の空洞１２ｂＶｃ沿っである間隙で設けられている
。また、上層の空洞１２ａの天井壁１５にも、上層の空
洞１２ａの最大断面積？制限し熱交換壁外部と上層の空
洞１２ａとを互いに連通ずる複数の開口部１６が上層の
空洞１２ａに沿っである間隔で設けられている。従って
、開口部１４．１６によって、上下層の空洞１２ａ、１
２ｂ並びに熱交換壁外部とは互いに連通している。こ牡
ら開口部１４，１６開ロピツチ、及び大きさは自由に選
ぶことができる。なお、空洞１２ａ、１２ｂの横断面形
状及び開口部１３゜１６０横断面形状は、必ずしも実施
例に示すものに限定される必要がない。円形、多角形、
矩形。
ａ、１２ｂ）が２層になって多数平行に設けられている
。２層の空洞１２ａ、１２ｂ間の仕切壁１３には下層の
空洞１２ｂｃ７）最大断面積を制限し、２層の空洞１２
ａ、１２ｂ間金互いに連通させる複数個の開口部１４が
下層の空洞１２ｂＶｃ沿っである間隙で設けられている
。また、上層の空洞１２ａの天井壁１５にも、上層の空
洞１２ａの最大断面積？制限し熱交換壁外部と上層の空
洞１２ａとを互いに連通ずる複数の開口部１６が上層の
空洞１２ａに沿っである間隔で設けられている。従って
、開口部１４．１６によって、上下層の空洞１２ａ、１
２ｂ並びに熱交換壁外部とは互いに連通している。こ牡
ら開口部１４，１６開ロピツチ、及び大きさは自由に選
ぶことができる。なお、空洞１２ａ、１２ｂの横断面形
状及び開口部１３゜１６０横断面形状は、必ずしも実施
例に示すものに限定される必要がない。円形、多角形、
矩形。
だ円形などから適宜選択すればよい。
ただし、いずれの場合も、空洞１２ａ、１２ｂの横断面
積の最大値が各々開口部１６，１４の横断面積より大き
いものでなければならない。
積の最大値が各々開口部１６，１４の横断面積より大き
いものでなければならない。
なお、開口部１４，１６の直径ｄは０．０５問〜１、ｏ
ｍｍｓ度とするのがよい。ま几、開ロ率ｔ′ｉｏ、ｏｉ
〜０．３．開ロビツチは１〜２０個／ ｃｍ程度が工い
。
ｍｍｓ度とするのがよい。ま几、開ロ率ｔ′ｉｏ、ｏｉ
〜０．３．開ロビツチは１〜２０個／ ｃｍ程度が工い
。
一方、空洞１２ａ、１２ｂの断面の幅Ｂ及び高さなり過
ぎ逆に、ＢやＨが大きすぎると毛細管力が不足し、いず
れの場合も熱伝達に悪影響を及はす。
ぎ逆に、ＢやＨが大きすぎると毛細管力が不足し、いず
れの場合も熱伝達に悪影響を及はす。
実用上、Ｂ、Ｉｔ（共に０．１５８８度以上の大きさが
必要である。また、空洞ピッチは１〜２０個／ ｃｍ程
度とするのがよい。
必要である。また、空洞ピッチは１〜２０個／ ｃｍ程
度とするのがよい。
第３図に示す他の実施例では、上下２層の空洞１２８．
１２ｂｔ−互いにある角度ｔもって交差している。その
他の点はすべて第２図の実施例と同じである。
１２ｂｔ−互いにある角度ｔもって交差している。その
他の点はすべて第２図の実施例と同じである。
第２図、並びに第３図の熱交換壁は以下に述べるように
容易に製作できる。まず、第４図に示すように熱交換壁
の表皮となる薄板１００に機械的切削加工、或いは溝付
ロールなどによる塑性加工によって多数の細長い溝１０
２を設け、この溝の底部に溝に溢って薄板ｔ” ｊｊ
３ｆＡする開口部１０３をある間隔で設ける。この開口
部１０３は薄板１００に溝付加工する際、同一工程中に
加工しても工い。
容易に製作できる。まず、第４図に示すように熱交換壁
の表皮となる薄板１００に機械的切削加工、或いは溝付
ロールなどによる塑性加工によって多数の細長い溝１０
２を設け、この溝の底部に溝に溢って薄板ｔ” ｊｊ
３ｆＡする開口部１０３をある間隔で設ける。この開口
部１０３は薄板１００に溝付加工する際、同一工程中に
加工しても工い。
また、溝１０２と開孔部１０３の形成は一般的な化学腐
食加工、レーザービーム加工或いは電子ビーム加工等に
よって行ってもよい。上記の多数の溝１０２と開口部１
０３とを有する溝板１００を２枚或いは複数枚互いに積
層させ、熱変換壁の母材面に密着或いは接合させること
により、本発明の熱交換壁が製作される。積層する際、
薄板１００の開口部１０３がふさがらないように、上下
層の溝１０２を互いに平行にすれば、第２図の実施例が
形成される。また、上下層の薄板の溝１０２を互いに交
差して積層すｉｔば、第３図の熱交換壁が形成される。
食加工、レーザービーム加工或いは電子ビーム加工等に
よって行ってもよい。上記の多数の溝１０２と開口部１
０３とを有する溝板１００を２枚或いは複数枚互いに積
層させ、熱変換壁の母材面に密着或いは接合させること
により、本発明の熱交換壁が製作される。積層する際、
薄板１００の開口部１０３がふさがらないように、上下
層の溝１０２を互いに平行にすれば、第２図の実施例が
形成される。また、上下層の薄板の溝１０２を互いに交
差して積層すｉｔば、第３図の熱交換壁が形成される。
第２図の実施例では、上下層の薄板が互いにずれると、
上下層空洞の仕切壁１３が破損する恐ｎがあるが、第３
図の場合、上下層間の仕切壁１３を破損させる恐れがな
い。
上下層空洞の仕切壁１３が破損する恐ｎがあるが、第３
図の場合、上下層間の仕切壁１３を破損させる恐れがな
い。
次に上記実施例の作用について説明する。
まず、熱交換壁が、これと接触し沸騰する液体より高い
温度で過熱されると、第５．第６図に示すように上下層
の空洞１２ａ、１２ｂ内に蒸気泡３゜が発生し充満する
。そして、下層の空洞１２ｂ内の蒸気の圧力が上層の空
洞１２ａ内の蒸気の圧力より高くなると、上下層間の仕
切層１５の制限された開口部１４より蒸気泡３０の一部
が上層の空洞１２ａに放出される。残υの蒸気泡は残留
蒸気泡として下層の空洞１２ｂ内に保有される。一方、
上層の空洞１２ａは、下層の空洞１２ｂがらの蒸気の放
出音うけ、また、空洞１２ａ自体での過熱により蒸気全
発生するので、上層の空洞１２ａ内の圧力は外部液５０
の圧力より高くなる。そして、上層の一空洞１２ａ内の
蒸気は天井壁１５の制限された開口部１６から外部へ離
脱気泡４ｏとして放出される。残りの蒸気は残留蒸気泡
として上層の空洞１２ａ内に残存される。空洞内の圧力
は熱交換壁外部液５０より高く、上層から下層に行くに
つれ高くなる。各空洞１２ａ、１２ｂからの蒸気の放出
に伴い。各空洞１２ ａ ＋ １２ ｂ内に圧力変化が
生じ、その際、各空洞１２ａ、１２ｂ内に液が侵入する
。上層の空洞１２ａでは、外部の液５０が侵入し、下層
の空洞１２ｂでは、上層の空洞１２ａの侵入液の一部が
下層の空洞１２ｂへ侵入することになる。従って、下層
の空洞１２ｂでは、該空洞内の圧力が高く、しかも侵入
する液は上層の空洞１２ａ内？３度ってくる几め一部過
熱され、多量の液電でない４．この几め、低熱負荷時に
おいても、空洞１２ｂ内の液５０が少なく、しか６も空
洞１２ｂ内の壁面に拡°がっている液膜も薄いので、小
さな過熱度で蒸気を発生させることができる。すなわち
、低熱負荷時では、上層の空洞１２ａよシ下層の空洞１
２ｂの方が伝熱性能を高めるのに有効に働くことになり
、全体として熱伝達率が高くなる。
温度で過熱されると、第５．第６図に示すように上下層
の空洞１２ａ、１２ｂ内に蒸気泡３゜が発生し充満する
。そして、下層の空洞１２ｂ内の蒸気の圧力が上層の空
洞１２ａ内の蒸気の圧力より高くなると、上下層間の仕
切層１５の制限された開口部１４より蒸気泡３０の一部
が上層の空洞１２ａに放出される。残υの蒸気泡は残留
蒸気泡として下層の空洞１２ｂ内に保有される。一方、
上層の空洞１２ａは、下層の空洞１２ｂがらの蒸気の放
出音うけ、また、空洞１２ａ自体での過熱により蒸気全
発生するので、上層の空洞１２ａ内の圧力は外部液５０
の圧力より高くなる。そして、上層の一空洞１２ａ内の
蒸気は天井壁１５の制限された開口部１６から外部へ離
脱気泡４ｏとして放出される。残りの蒸気は残留蒸気泡
として上層の空洞１２ａ内に残存される。空洞内の圧力
は熱交換壁外部液５０より高く、上層から下層に行くに
つれ高くなる。各空洞１２ａ、１２ｂからの蒸気の放出
に伴い。各空洞１２ ａ ＋ １２ ｂ内に圧力変化が
生じ、その際、各空洞１２ａ、１２ｂ内に液が侵入する
。上層の空洞１２ａでは、外部の液５０が侵入し、下層
の空洞１２ｂでは、上層の空洞１２ａの侵入液の一部が
下層の空洞１２ｂへ侵入することになる。従って、下層
の空洞１２ｂでは、該空洞内の圧力が高く、しかも侵入
する液は上層の空洞１２ａ内？３度ってくる几め一部過
熱され、多量の液電でない４．この几め、低熱負荷時に
おいても、空洞１２ｂ内の液５０が少なく、しか６も空
洞１２ｂ内の壁面に拡°がっている液膜も薄いので、小
さな過熱度で蒸気を発生させることができる。すなわち
、低熱負荷時では、上層の空洞１２ａよシ下層の空洞１
２ｂの方が伝熱性能を高めるのに有効に働くことになり
、全体として熱伝達率が高くなる。
なお、空洞の幅Ｂや高さＨが小さ過ぎると毛細管力によ
って下層の空洞１２ｂ内に多量の液が引込まれるので蒸
気の発生が制限されてしまう。
って下層の空洞１２ｂ内に多量の液が引込まれるので蒸
気の発生が制限されてしまう。
一方、高熱負荷時になると、第７図、第８図に示すよう
に下層の空洞１２ａ内に蒸気６ｏが充満し、液５０が侵
入しに＜＜、液枯れ状態になるが、上層の空洞１２ａＦ
ｉ、下層の空洞１２ｂに比べ、液の侵入が容易であるた
め液枯れ状態になりにくい。
に下層の空洞１２ａ内に蒸気６ｏが充満し、液５０が侵
入しに＜＜、液枯れ状態になるが、上層の空洞１２ａＦ
ｉ、下層の空洞１２ｂに比べ、液の侵入が容易であるた
め液枯れ状態になりにくい。
上層の開口部１６の大きさ？ある程度大きく選んでおけ
は、高熱負荷においても、上層のを洞１２ａだけでも熱
交換性能ヶ高い状態に維持することができる。
は、高熱負荷においても、上層のを洞１２ａだけでも熱
交換性能ヶ高い状態に維持することができる。
従って、本発明の熱交換壁は、低熱ａｆｉでＱよ下 。
層の空洞１２ｂが、高熱負荷では上層の空洞１２ａが有
効に働くように、各熱負荷に対して二層の空洞が次々に
最適に作動する。窒？Ｉｔ’ｔ＋Ｆｉ三層以上設けても
よいが二層でも十分な効果がある。上層の開孔部の大き
さを大きく、下層の開孔部の大きさを小さくしてもよい
。
効に働くように、各熱負荷に対して二層の空洞が次々に
最適に作動する。窒？Ｉｔ’ｔ＋Ｆｉ三層以上設けても
よいが二層でも十分な効果がある。上層の開孔部の大き
さを大きく、下層の開孔部の大きさを小さくしてもよい
。
また、上層の空洞の体積ケ大きく、下層の空洞の体積を
小さくしてもよい。例えば、上層のを洞１２ａの高さを
下層の空洞１２ｂの高さより高くすることにより実現で
きる。あるいは、第９図に図すように、上層の空洞の横
１’！ｊｌｋ太きくし、下層の空洞ピッチの２倍にとり
、他の構造は同一としてもよい。なお、第３図の構造の
ように上下層の空洞が互いに交差するなら、上層の空洞
ピッチは下層の空洞ピッチに対して任意の値を選ぶこと
ができる。上記の実施例のいず２Ｌも、高熱負荷時でｔ
ま上層の空洞内に外部液を充分侵入させることかでき、
液枯れ状態になりにくい。また、低熱負荷時では下層の
空洞に侵入する液量が抑制さ１しるので、下層の空洞内
の液膜が厚くならず、第２図。
小さくしてもよい。例えば、上層のを洞１２ａの高さを
下層の空洞１２ｂの高さより高くすることにより実現で
きる。あるいは、第９図に図すように、上層の空洞の横
１’！ｊｌｋ太きくし、下層の空洞ピッチの２倍にとり
、他の構造は同一としてもよい。なお、第３図の構造の
ように上下層の空洞が互いに交差するなら、上層の空洞
ピッチは下層の空洞ピッチに対して任意の値を選ぶこと
ができる。上記の実施例のいず２Ｌも、高熱負荷時でｔ
ま上層の空洞内に外部液を充分侵入させることかでき、
液枯れ状態になりにくい。また、低熱負荷時では下層の
空洞に侵入する液量が抑制さ１しるので、下層の空洞内
の液膜が厚くならず、第２図。
第３図の実施例ニジ一層伝熱性能ケ同上させる効果があ
る。
る。
第１Ｏ図の実施例では、各上層の空洞の内壁構成部材？
各下層の溝状の壁側上に交差するように配置することに
より、各下層の空洞の最大断面積に対して制限された開
ロ部ケ設けることができる。
各下層の溝状の壁側上に交差するように配置することに
より、各下層の空洞の最大断面積に対して制限された開
ロ部ケ設けることができる。
第１０図の実施例の場合、最初に熱交換壁母材１１の素
面に細長い平行な多数の溝１８を形成しておく。その後
、第４図で説明した多数の溝１０２と開口部１０３を設
けた薄板１００ｆｔ１薄板の溝１０２と母材１１の溝１
８とが互いに交差し向かい合うように、熱交換壁母材１
１に接合、或いは密着させることにより、第１０図の熱
交換壁か形成される。この際、薄板の溝１０２が上層の
空洞１２ａとなり、母材１１の溝１８が下層の空洞１２
ｂとなる。そして、薄板の溝１０２間のうね１７が下層
の溝１８の上？部分的にふた金することになり、下Ｊ響
の空洞の最大断面積より小さく制限された複数個の矩形
状の開口部１９が作成される。
面に細長い平行な多数の溝１８を形成しておく。その後
、第４図で説明した多数の溝１０２と開口部１０３を設
けた薄板１００ｆｔ１薄板の溝１０２と母材１１の溝１
８とが互いに交差し向かい合うように、熱交換壁母材１
１に接合、或いは密着させることにより、第１０図の熱
交換壁か形成される。この際、薄板の溝１０２が上層の
空洞１２ａとなり、母材１１の溝１８が下層の空洞１２
ｂとなる。そして、薄板の溝１０２間のうね１７が下層
の溝１８の上？部分的にふた金することになり、下Ｊ響
の空洞の最大断面積より小さく制限された複数個の矩形
状の開口部１９が作成される。
さて、上記実施例は、いずｔしも全洞内壁面の表向状態
について特に説明しなかったが、内壁面が平滑面より粗
面であれば、全洞内壁面は液に対して濡れやすく、液膜
か容易に拡が９易くなる。このため、空洞内壁面上に形
成される液膜の厚さが薄くなり、平滑面の場合より伝熱
性能が一段と向上する効果がある。面の粗さは、Ｒｐ−
０，０００５〜０．００２ｃｍ程度がよい。
について特に説明しなかったが、内壁面が平滑面より粗
面であれば、全洞内壁面は液に対して濡れやすく、液膜
か容易に拡が９易くなる。このため、空洞内壁面上に形
成される液膜の厚さが薄くなり、平滑面の場合より伝熱
性能が一段と向上する効果がある。面の粗さは、Ｒｐ−
０，０００５〜０．００２ｃｍ程度がよい。
第１１図、第１２図の他の実施例では、薄板１００の開
口加工をロール、或いはダイス等にょつて行い、開口部
１０３は打ち抜いたり、切り欠いたジして製作される。
口加工をロール、或いはダイス等にょつて行い、開口部
１０３は打ち抜いたり、切り欠いたジして製作される。
この結果、薄板１００の溝加工面と反対側の面には開口
に伴い、バリヤ突起が生じる。このため、溝加工と開口
加工が行われた多数の薄板１００會多層状に積層する除
、下層の開口部１０３と上層の溝１０２との位置合せが
簡単になる。な２、前記開し：１加工は溝付は加工と同
時に行ってもよい。例えば、溝付きロールの歯の先端に
多数の突起金膜げ、他方の平滑面ロールには前記突起と
ちょうど位置が合うように窪を設けることにより、両ロ
ールの間に薄板金はさみ込み、加圧しながらロールを回
転させｆＬば、溝付加工と開口部の加工が同時に行われ
る。
に伴い、バリヤ突起が生じる。このため、溝加工と開口
加工が行われた多数の薄板１００會多層状に積層する除
、下層の開口部１０３と上層の溝１０２との位置合せが
簡単になる。な２、前記開し：１加工は溝付は加工と同
時に行ってもよい。例えば、溝付きロールの歯の先端に
多数の突起金膜げ、他方の平滑面ロールには前記突起と
ちょうど位置が合うように窪を設けることにより、両ロ
ールの間に薄板金はさみ込み、加圧しながらロールを回
転させｆＬば、溝付加工と開口部の加工が同時に行われ
る。
本発明の他の実施例金弟１３図〜第１６図に示す。先づ
第一工程において円・１２００表面にローレット加工に
より浅い溝２１を作る。この溝は管軸に対して約４５°
方向とする。続いて第二工程では、管軸にほぼ直角方向
にバイトですき起し加工４行う。すき起し加工で作られ
るフィン２２の高さは約１１！ｙｔ程度とし、第一工程
のｆｎ２１より高くする。この方法に、Ｃり第１３図の
如く凹凸ケもったフィン２２０列が形成される。第三工
程において第１４図のように、表向に微小性２３をもつ
細線２４をフィン２２の列間の溝部に巻き付は第１５図
の状態にする。細線２４とフィン２２間に空洞１２ｂが
形成さ扛、細線２４に設けられた微小溝２３が開孔を形
成する。なお、微小溝２３ケも几ない細線２４紮巻き付
けても細線とフィンとが接する部分にはすき間が形成さ
れる場合があるが、微小溝を設けた方がより安定しｆｃ
開開孔有する。第四工程において、第１６図の如くロー
ル加コニあるいｔまブラシングカ１１工などによりフィ
ン２２の先端をねかせる。隣接するフィンが接合される
ことにより空洞１２ａが形成される３、そして、第一工
程の浅い溝２１は開口部１６ケ構成する。
第一工程において円・１２００表面にローレット加工に
より浅い溝２１を作る。この溝は管軸に対して約４５°
方向とする。続いて第二工程では、管軸にほぼ直角方向
にバイトですき起し加工４行う。すき起し加工で作られ
るフィン２２の高さは約１１！ｙｔ程度とし、第一工程
のｆｎ２１より高くする。この方法に、Ｃり第１３図の
如く凹凸ケもったフィン２２０列が形成される。第三工
程において第１４図のように、表向に微小性２３をもつ
細線２４をフィン２２の列間の溝部に巻き付は第１５図
の状態にする。細線２４とフィン２２間に空洞１２ｂが
形成さ扛、細線２４に設けられた微小溝２３が開孔を形
成する。なお、微小溝２３ケも几ない細線２４紮巻き付
けても細線とフィンとが接する部分にはすき間が形成さ
れる場合があるが、微小溝を設けた方がより安定しｆｃ
開開孔有する。第四工程において、第１６図の如くロー
ル加コニあるいｔまブラシングカ１１工などによりフィ
ン２２の先端をねかせる。隣接するフィンが接合される
ことにより空洞１２ａが形成される３、そして、第一工
程の浅い溝２１は開口部１６ケ構成する。
第１７図の実施例では、熱交換壁の表皮層となる細長い
テープ状薄板２００に微細寸法をした細長い淘２０２が
多数平行に設けら扛ている。前記溝２０２は、切削或い
は鋤起しといった機械加工、ロール或いはプレスといっ
た転造加工、鋳造のような成形加工によって造らＩしる
。なお、開口部１４′が開口部１４工り大きくなってい
る。
テープ状薄板２００に微細寸法をした細長い淘２０２が
多数平行に設けら扛ている。前記溝２０２は、切削或い
は鋤起しといった機械加工、ロール或いはプレスといっ
た転造加工、鋳造のような成形加工によって造らＩしる
。なお、開口部１４′が開口部１４工り大きくなってい
る。
上記各種加工法の選定は、薄板２００の材質によって異
なる。例えは、銅の様に展性に富む材料では、転造加工
が有用であり、セラミックスの様な脆性材料では成形ｊ
ＪＩＪ工が４ｊ用である。上記いずれの加工法音用いて
もテープ状薄板２００の端面にはバリ２０４が溝と同一
ピッチで溝端部に形成される。ここで第１７図の実施例
では、ロールによる転造加工によって製作されたものケ
示したものであり、インボリュート歯形のファインピッ
チギアと平ロールによって転造されたものである。
なる。例えは、銅の様に展性に富む材料では、転造加工
が有用であり、セラミックスの様な脆性材料では成形ｊ
ＪＩＪ工が４ｊ用である。上記いずれの加工法音用いて
もテープ状薄板２００の端面にはバリ２０４が溝と同一
ピッチで溝端部に形成される。ここで第１７図の実施例
では、ロールによる転造加工によって製作されたものケ
示したものであり、インボリュート歯形のファインピッ
チギアと平ロールによって転造されたものである。
第１７図に示した前記細長いテープ状薄板２００を第１
８図に示すように前記Ｒｕｆｆ ２０２０ついた方を下
向きにして熱交換壁母材ｌｌ上に規則的に配置する。こ
の際、溝２０２と熱交換壁母材１１とで表皮上空洞１２
ａが構成され、テープ状薄板２００の端面に形成された
パリ２０４と、そのテープ状薄板に隣接する他のテープ
状薄板２００′の端面に形成されたバ！Ｊ ２０４ ’
とで開口１４；１４′が構成される。
８図に示すように前記Ｒｕｆｆ ２０２０ついた方を下
向きにして熱交換壁母材ｌｌ上に規則的に配置する。こ
の際、溝２０２と熱交換壁母材１１とで表皮上空洞１２
ａが構成され、テープ状薄板２００の端面に形成された
パリ２０４と、そのテープ状薄板に隣接する他のテープ
状薄板２００′の端面に形成されたバ！Ｊ ２０４ ’
とで開口１４；１４′が構成される。
次に、第１９図に示す工９に細長いテープ状薄板２００
ａ 、２００ｂ’Ｔｈ熱交換壁母材ｌｌ上に２重に設け
る。こｒＬＫ工って得られる熱交換壁でも、空洞と開口
の組み合せが上下２層になっており、したがって、下層
の空洞１２ｂは下層の開口１４゜１４′を通して上層の
空洞１２ａと連通しており、上層の空洞１２ａは、上層
の開口１６．１６”ｅ通して外部の沸騰液と連通してい
る。
ａ 、２００ｂ’Ｔｈ熱交換壁母材ｌｌ上に２重に設け
る。こｒＬＫ工って得られる熱交換壁でも、空洞と開口
の組み合せが上下２層になっており、したがって、下層
の空洞１２ｂは下層の開口１４゜１４′を通して上層の
空洞１２ａと連通しており、上層の空洞１２ａは、上層
の開口１６．１６”ｅ通して外部の沸騰液と連通してい
る。
本発明の他の実施例金弟２０図を用いて説明する。
熱交換壁１１の表面部分に細長いトンネル状の空洞１２
ａ 、１２ｂが内外２取になって多数平行に設けら１１
でいる。内側の空洞１２ｂは、小フィン３０２によって
外側の空洞１２ａと仕切られており、小フィン３０２と
大フィン３００との間に設けられた開口１４全通して外
側の空洞１２ａと連通している。また、外側の空洞１２
ａは、外側の横に瞬接するフィン３００′の間に設けら
れた開口１６を通して熱交換壁１１の外部と連通してい
る。一方、上記の開口１４．１６の断面積が、それぞれ
空洞１２ｂ 、１２ａの最大断面積よりも小さくなるよ
うにフィン３００．３０２は起こされている。このフィ
ン３００．３０２の先端は金属材料の性質にエリ図に示
すＪ、９なナイフエッヂ状の整ったものとはならず、う
ねったもの或いは亀裂の入ったもの、またはパリを巻き
込んだ形状となる。
ａ 、１２ｂが内外２取になって多数平行に設けら１１
でいる。内側の空洞１２ｂは、小フィン３０２によって
外側の空洞１２ａと仕切られており、小フィン３０２と
大フィン３００との間に設けられた開口１４全通して外
側の空洞１２ａと連通している。また、外側の空洞１２
ａは、外側の横に瞬接するフィン３００′の間に設けら
れた開口１６を通して熱交換壁１１の外部と連通してい
る。一方、上記の開口１４．１６の断面積が、それぞれ
空洞１２ｂ 、１２ａの最大断面積よりも小さくなるよ
うにフィン３００．３０２は起こされている。このフィ
ン３００．３０２の先端は金属材料の性質にエリ図に示
すＪ、９なナイフエッヂ状の整ったものとはならず、う
ねったもの或いは亀裂の入ったもの、またはパリを巻き
込んだ形状となる。
第２１図に示す他の実施例でＱよ、外側のフィン３０４
の途中に内側のフィン３（１６’を設けたものであり、
また、熱交換壁１１の最外表面に外側のフィン３０４の
一部が突き出している。その他の点はすべて第２０図の
実施例と同じである。
の途中に内側のフィン３（１６’を設けたものであり、
また、熱交換壁１１の最外表面に外側のフィン３０４の
一部が突き出している。その他の点はすべて第２０図の
実施例と同じである。
本発明の熱交換壁の伝熱性能全確認するため、第２図の
熱交換壁により大気圧下での沸騰熱伝達実験？行った。
熱交換壁により大気圧下での沸騰熱伝達実験？行った。
沸騰冷媒液はＣＦＣ／３ （フロンＲ−１１）である。
熱交換壁は＠製である。２層の空洞の寸法は互いに等し
く、空洞ピッチ０．５５ｍｍ。
く、空洞ピッチ０．５５ｍｍ。
空洞断面の幅Ｂ ｔｉ、０．２５ ｍｙｎ、高さＨはＱ
、 ４ ｍｒｎ、開ｕ部ピッチＱ、 ７ ｒｔｖｎ、開
口部の径ｄは０．２５ ｍｍである。伝熱性能Ａｔ第２
２図に示す。なお、同図には、Ａと全く同じ空洞及び開
口部寸法金持つ１層の熱交換壁（従来の熱交換壁・・・
・・・第１図）の伝熱性能Ｂも合わせて図示した。横軸
は熱交換壁の投影面積基準の熱流束ｑ（Ｗ／ｉ）、縦軸
は上記投影面積基準の熱伝達率α（Ｗ／に、ｔ＆）ｔ−
示す。
、 ４ ｍｒｎ、開ｕ部ピッチＱ、 ７ ｒｔｖｎ、開
口部の径ｄは０．２５ ｍｍである。伝熱性能Ａｔ第２
２図に示す。なお、同図には、Ａと全く同じ空洞及び開
口部寸法金持つ１層の熱交換壁（従来の熱交換壁・・・
・・・第１図）の伝熱性能Ｂも合わせて図示した。横軸
は熱交換壁の投影面積基準の熱流束ｑ（Ｗ／ｉ）、縦軸
は上記投影面積基準の熱伝達率α（Ｗ／に、ｔ＆）ｔ−
示す。
本発明の熱交換壁Ａは従来の熱交換壁Ｂに比べ、熱交換
壁の通常の使用熱流束域（５Ｘ１０３〜３刈０４Ｗ／ｙ
ｙ／）で、単なる実伝熱面積の増加分（２倍）金越える
旨い熱伝達率？持つ。特に熱流束ｑが比較的小さい領域
では３倍以上に達している。また、熱流束全域に２いて
、熱変換壁Ｂ工り熱伝達率が高く、シかもほぼ一定の熱
伝達率を持つ。
壁の通常の使用熱流束域（５Ｘ１０３〜３刈０４Ｗ／ｙ
ｙ／）で、単なる実伝熱面積の増加分（２倍）金越える
旨い熱伝達率？持つ。特に熱流束ｑが比較的小さい領域
では３倍以上に達している。また、熱流束全域に２いて
、熱変換壁Ｂ工り熱伝達率が高く、シかもほぼ一定の熱
伝達率を持つ。
なお、本発明の熱交換壁は、熱交換壁母材と多層の積層
構造金石する熱交換壁表皮構成部拐との材質金回−或い
は異なった材質に選んでもよい。
構造金石する熱交換壁表皮構成部拐との材質金回−或い
は異なった材質に選んでもよい。
例えは、本発明の熱交換壁母材裏面に腐食性の流体が流
れる場合、耐食性の材質を選び、母材として用いればよ
いが、耐食性の材料は一般に加工がしに＜＜、高価であ
る。しかし、一方、熱交換壁表皮材には加工し易すく安
価な利料金選ぶことができるので、従来の熱交換壁のよ
うに一体に形成する場合に比べ、本発明の熱交換壁は工
業的に利用価値が大きい□。
れる場合、耐食性の材質を選び、母材として用いればよ
いが、耐食性の材料は一般に加工がしに＜＜、高価であ
る。しかし、一方、熱交換壁表皮材には加工し易すく安
価な利料金選ぶことができるので、従来の熱交換壁のよ
うに一体に形成する場合に比べ、本発明の熱交換壁は工
業的に利用価値が大きい□。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多層
状の空洞と制限された開口構造のため、各層の空洞が最
良な状態で熱交換奮行うことができる。そのため広範囲
の熱負荷に対し、高性能で、かつ一様な性能金発揮−Ｖ
ることかできる。しかも、容易に均質の熱交換壁を製作
することができるなど、本発明の工業的価値は大きい。
状の空洞と制限された開口構造のため、各層の空洞が最
良な状態で熱交換奮行うことができる。そのため広範囲
の熱負荷に対し、高性能で、かつ一様な性能金発揮−Ｖ
ることかできる。しかも、容易に均質の熱交換壁を製作
することができるなど、本発明の工業的価値は大きい。
第１図は従来の沸騰伝熱壁の一例を示す部分断面した斜
視図、第２図、第３図は各々本発明の一実施例になる熱
交換壁の部分断面した斜視図、第４図は第２図、第３図
の製法を説明するための、薄板の部分断面斜視図、第５
図〜第８図は上記実施例の動作説明図、第９図及び第１
０図は各々本発明の他の実施例の斜視図、第１１図及び
第１２図は本発明に用いる薄板の他の実施例である。第
１３図〜第１６図は本発明の他の実施例及びその製法？
示す図である。第１７図〜第１９図も本発明の他の実施
例及びその製法ケ示す図、第２０図及び第２１図はさら
に本発明の他の実施例になる沸騰伝熱壁の斜視図である
。第２２図は本発明と従来例の伝熱特性の比較結果金示
す図である。 １１・・・表皮層、１２ａ 、１２ｂ・・・空洞、１４
・・・開口部、１６・・・開口部、１００・・・薄板。 代理人弁理士 薄 １）利 幸Ｃ・１ 、＼ 才ＩＩＺＩ 第２１２１ 第３口 才４日 第５目 才６ｍ 第１．ｍ 第１１圀 方・ｔＺ圀 才１３凹 ２ Ａ−１４図 」〜Ｉり躬 オ１６日 士１９ 目 ２ρ４ ｆ１δ囚 才２０１刀
視図、第２図、第３図は各々本発明の一実施例になる熱
交換壁の部分断面した斜視図、第４図は第２図、第３図
の製法を説明するための、薄板の部分断面斜視図、第５
図〜第８図は上記実施例の動作説明図、第９図及び第１
０図は各々本発明の他の実施例の斜視図、第１１図及び
第１２図は本発明に用いる薄板の他の実施例である。第
１３図〜第１６図は本発明の他の実施例及びその製法？
示す図である。第１７図〜第１９図も本発明の他の実施
例及びその製法ケ示す図、第２０図及び第２１図はさら
に本発明の他の実施例になる沸騰伝熱壁の斜視図である
。第２２図は本発明と従来例の伝熱特性の比較結果金示
す図である。 １１・・・表皮層、１２ａ 、１２ｂ・・・空洞、１４
・・・開口部、１６・・・開口部、１００・・・薄板。 代理人弁理士 薄 １）利 幸Ｃ・１ 、＼ 才ＩＩＺＩ 第２１２１ 第３口 才４日 第５目 才６ｍ 第１．ｍ 第１１圀 方・ｔＺ圀 才１３凹 ２ Ａ−１４図 」〜Ｉり躬 オ１６日 士１９ 目 ２ρ４ ｆ１δ囚 才２０１刀
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、伝熱壁面の表皮帯域に、複数層の空洞群と、各層の
壁側群間を互いに連通する開口部並びに最外層の空洞群
と外部と全連通する開口部とケ設けたことｔ−特徴とす
る熱交換壁。 ２、各開口部の横断面積は、各開口部の下に位置する空
洞の横断面積の最大値より小さいことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の熱交換壁。 ３、各空洞の内面を粗面にしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の熱交換壁。 ４、表皮帯域に、その形状が略一定でかつ規則的に配列
された複数個の空洞群を複数層形成し、各空洞間及び最
も外側の空洞と外部とを、形状が略一定でかつ最大横断
面積が前記空洞の最大横断面積より小さい開口部によっ
て連通したことを特徴とする熱交換壁。 ５、開口部は、異なる最大横断面積を有する複数のグル
ープよｔ）なること金特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の熱交換壁９
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192480A JPS5984095A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 熱交換壁 |
| US06/545,644 US4602681A (en) | 1982-11-04 | 1983-10-26 | Heat transfer surface with multiple layers |
| EP83110840A EP0108364B1 (en) | 1982-11-04 | 1983-10-28 | Heat transfer surface |
| DE8383110840T DE3365706D1 (en) | 1982-11-04 | 1983-10-28 | Heat transfer surface |
| ZA838209A ZA838209B (en) | 1982-11-04 | 1983-11-03 | Heat transfer surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192480A JPS5984095A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 熱交換壁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5984095A true JPS5984095A (ja) | 1984-05-15 |
| JPH0315116B2 JPH0315116B2 (ja) | 1991-02-28 |
Family
ID=16291988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57192480A Granted JPS5984095A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 熱交換壁 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4602681A (ja) |
| EP (1) | EP0108364B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5984095A (ja) |
| DE (1) | DE3365706D1 (ja) |
| ZA (1) | ZA838209B (ja) |
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