JPS61114092A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS61114092A JPS61114092A JP23362084A JP23362084A JPS61114092A JP S61114092 A JPS61114092 A JP S61114092A JP 23362084 A JP23362084 A JP 23362084A JP 23362084 A JP23362084 A JP 23362084A JP S61114092 A JPS61114092 A JP S61114092A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- groove
- region
- pipes
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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】
産業上の利用分野
本発明は空気調和機や冷凍機等に用いる熱交換器に関す
るものである。
るものである。
従来例の構成とその問題点
冷媒等の作動流体が伝熱管内金相変化しながら流動する
熱交換器としては、従来、第１図に示すようなフィン付
熱交換器が用いられている。これは一定間隔に並設し友
多数のフィン１と前記フィン１′ｆ：貫通して配列した
複数の伝熱管２から構成されており、伝熱管２内の冷媒
と管外の空気の間で熱交換が行われる。図中矢印３は冷
媒の流動方向を示す。伝熱管２としては、第２図に示す
ように、断面が三角形状で管長方向に一定形状である溝
４″ｆｃ管内壁にらせん状に設けた管内らせん溝付管が
用いられている。
熱交換器としては、従来、第１図に示すようなフィン付
熱交換器が用いられている。これは一定間隔に並設し友
多数のフィン１と前記フィン１′ｆ：貫通して配列した
複数の伝熱管２から構成されており、伝熱管２内の冷媒
と管外の空気の間で熱交換が行われる。図中矢印３は冷
媒の流動方向を示す。伝熱管２としては、第２図に示す
ように、断面が三角形状で管長方向に一定形状である溝
４″ｆｃ管内壁にらせん状に設けた管内らせん溝付管が
用いられている。
この管内らせん溝付管は溝を設けることによって、凝縮
熱伝達の場合は凝縮液が表面張力の作用で溝底部に集ま
り、管壁に生成される凝縮液膜の平均厚さが薄くなり、
沸騰熱伝達の場合は管底部の液冷媒が尾細管現象によっ
て溝内を上昇し、管壁に形成される冷媒液膜の平均厚さ
が薄くなり、共に伝熱性能が向上すると言われていた。
熱伝達の場合は凝縮液が表面張力の作用で溝底部に集ま
り、管壁に生成される凝縮液膜の平均厚さが薄くなり、
沸騰熱伝達の場合は管底部の液冷媒が尾細管現象によっ
て溝内を上昇し、管壁に形成される冷媒液膜の平均厚さ
が薄くなり、共に伝熱性能が向上すると言われていた。
しかし、発明者らの経験によれば、例えば凝縮熱伝達の
場合に凝縮液が三角形断面の溝の底部に集まって溝内を
流動し、溝頂部に薄い凝縮液膜が生成されるのは冷媒の
乾き度が大きい、すなわち、凝縮過程の初期だけである
。そして、凝縮過程が進行し、乾き度が小さくなるにつ
れて半成された多量の凝縮液は容易に溝を埋めてしまい
溝を乗り越えて流動するために伝熱性能はあまり向上し
なくなる。
場合に凝縮液が三角形断面の溝の底部に集まって溝内を
流動し、溝頂部に薄い凝縮液膜が生成されるのは冷媒の
乾き度が大きい、すなわち、凝縮過程の初期だけである
。そして、凝縮過程が進行し、乾き度が小さくなるにつ
れて半成された多量の凝縮液は容易に溝を埋めてしまい
溝を乗り越えて流動するために伝熱性能はあまり向上し
なくなる。
発明の目的
本発明は上記従来の欠点全解消するものであり、低乾き
度域および高乾き度域でそれぞれ有効伝熱面積増大効果
および表面張力作用による効果を発揮させることにより
管内らせん溝付管の伝熱性能を著しく向上させた高性能
な熱交換器を提供することを目的とする。
度域および高乾き度域でそれぞれ有効伝熱面積増大効果
および表面張力作用による効果を発揮させることにより
管内らせん溝付管の伝熱性能を著しく向上させた高性能
な熱交換器を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の熱交換器は、伝熱管の管内金相変化する流体の
流路とし、前記伝熱管の管内壁に断面が台形状で溝底幅
が異なる少なくとも２種類の台形溝を形成し、前記台形
溝の溝底幅を管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度
域で小さくしたものである。
流路とし、前記伝熱管の管内壁に断面が台形状で溝底幅
が異なる少なくとも２種類の台形溝を形成し、前記台形
溝の溝底幅を管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度
域で小さくしたものである。
実施例の説明
： 以下、本発明の一実施例について第３
図、第４図を参照しながら説明する。
図、第４図を参照しながら説明する。
第３図は本発明の一実施例の熱交換器を凝縮器として用
いた場合の断面図である。この第３図において、一定間
隔に並設した多数のフィン５と、前記フィン５を貫通し
て配列した複数の伝熱管６゜？ 、８．９および前記伝
熱管６〜９を結合する■字形ベンド１ｏより凝縮器が構
成され、管内を矢印１１方向に冷媒が流動し、管外のフ
ィン６間を空気が流動して熱交換が行われる。そして、
単相の冷媒蒸気および液冷媒が流動する伝熱管６および
９は管内壁面が平滑な平滑管である。また凝縮熱伝達が
行われる伝熱管７，８の管内壁にはそれぞれ第４図ａ、
ｂに示すように断面が台形状のらぜん台形溝１２．１３
が設けてあり、凝縮液冷媒量の少ない高乾き度域の伝熱
管７のらせん台形溝１２の溝底幅Ｗ、は小さく（例えば
Ｗ、＝ｏ、１１ＩｊＬ）、凝縮液冷媒量が多い低乾き度
域の伝熱管８のらせん台形溝１３の溝底幅Ｗ２は幅Ｗ、
よりかなり太きく（例えばｗ２＝ｏ、３ｍ）してある。
いた場合の断面図である。この第３図において、一定間
隔に並設した多数のフィン５と、前記フィン５を貫通し
て配列した複数の伝熱管６゜？ 、８．９および前記伝
熱管６〜９を結合する■字形ベンド１ｏより凝縮器が構
成され、管内を矢印１１方向に冷媒が流動し、管外のフ
ィン６間を空気が流動して熱交換が行われる。そして、
単相の冷媒蒸気および液冷媒が流動する伝熱管６および
９は管内壁面が平滑な平滑管である。また凝縮熱伝達が
行われる伝熱管７，８の管内壁にはそれぞれ第４図ａ、
ｂに示すように断面が台形状のらぜん台形溝１２．１３
が設けてあり、凝縮液冷媒量の少ない高乾き度域の伝熱
管７のらせん台形溝１２の溝底幅Ｗ、は小さく（例えば
Ｗ、＝ｏ、１１ＩｊＬ）、凝縮液冷媒量が多い低乾き度
域の伝熱管８のらせん台形溝１３の溝底幅Ｗ２は幅Ｗ、
よりかなり太きく（例えばｗ２＝ｏ、３ｍ）してある。
ここで、伝熱管７，８のらせん台形溝数が同数であると
すれ へぼ、溝底幅の小さならせん台形溝１２
ｆ：有する伝熱管７の、らせん台形溝１２によシ形成さ
れる山１６の幅Ｗｓは、溝底幅の大きならせん台形溝１
３を有する伝熱管８の、らせん台形溝１３によシ形成さ
れる山１６の幅Ｗ４ よりも大きくなる。なお、１４は
側板である。
すれ へぼ、溝底幅の小さならせん台形溝１２
ｆ：有する伝熱管７の、らせん台形溝１２によシ形成さ
れる山１６の幅Ｗｓは、溝底幅の大きならせん台形溝１
３を有する伝熱管８の、らせん台形溝１３によシ形成さ
れる山１６の幅Ｗ４ よりも大きくなる。なお、１４は
側板である。
このような構成であるために次のような作用と効果を生
じる。
じる。
単相の冷媒蒸気および液冷媒が流動する伝熱管６および
９を管内壁面が平滑な平滑管としているため、単相流域
では平滑管と管内らせん溝付管の伝熱性能はほとんど等
しいという理由から、伝熱管の伝熱性能を減少させるこ
となく、伝熱管加工費を安く、すなわち安価な凝縮器と
することができる。
９を管内壁面が平滑な平滑管としているため、単相流域
では平滑管と管内らせん溝付管の伝熱性能はほとんど等
しいという理由から、伝熱管の伝熱性能を減少させるこ
となく、伝熱管加工費を安く、すなわち安価な凝縮器と
することができる。
凝縮過程初期の冷媒の乾き度が大きな場合、凝縮液量が
少ないために、溝内に収容できる凝縮液量が少ない溝底
幅の小さならせん台形溝付管子であっても、凝縮液はら
せん台形溝１２ｔ−全て埋めてしまうことはなく、溝底
部に集まりて溝内を流動する。溝底幅を小さくすれば溝
底部における凝縮液膜表面の曲率半径が小さくなり、表
面張力の作用が増大することにより、溝の頂部に生成さ
れた凝縮液は溝底部へ非常に集まシやすくなる。したが
って、溝頂部における凝縮液膜の厚さは著しく薄くなる
。以上のことから高乾き度域においては溝底幅の小さな
台形溝１２ｔ−有するらせん台形溝付管７ｔ−用いるこ
とにより、伝熱性能を向上させることができる。
少ないために、溝内に収容できる凝縮液量が少ない溝底
幅の小さならせん台形溝付管子であっても、凝縮液はら
せん台形溝１２ｔ−全て埋めてしまうことはなく、溝底
部に集まりて溝内を流動する。溝底幅を小さくすれば溝
底部における凝縮液膜表面の曲率半径が小さくなり、表
面張力の作用が増大することにより、溝の頂部に生成さ
れた凝縮液は溝底部へ非常に集まシやすくなる。したが
って、溝頂部における凝縮液膜の厚さは著しく薄くなる
。以上のことから高乾き度域においては溝底幅の小さな
台形溝１２ｔ−有するらせん台形溝付管７ｔ−用いるこ
とにより、伝熱性能を向上させることができる。
凝縮過程が進行し冷媒の乾き度が小さくなるにつれて、
生成される凝縮液の流量は増加する。しかし、台形溝の
溝底幅を太きくすれば溝内に収容できる凝縮液量を増加
させることができる。このため凝縮過程が進行し、生成
された凝縮液量が増加しても、溝底幅の大きな台形溝１
３を有するらせん台形溝付管８ｔ−用いることにより、
溝の頂部は凝縮液に埋りにくくなり、凝縮促進効果を高
めることができる。また、台形溝の溝底幅を大きくする
ことにより、管内の伝熱面積を増大させることができる
。以上のことから、低乾き度域においては溝底幅の大き
な台形溝１３ｆｊＩ：有するらせん台形溝付管８を用い
ることにより、伝熱性能を著しく向上させることができ
る。
生成される凝縮液の流量は増加する。しかし、台形溝の
溝底幅を太きくすれば溝内に収容できる凝縮液量を増加
させることができる。このため凝縮過程が進行し、生成
された凝縮液量が増加しても、溝底幅の大きな台形溝１
３を有するらせん台形溝付管８ｔ−用いることにより、
溝の頂部は凝縮液に埋りにくくなり、凝縮促進効果を高
めることができる。また、台形溝の溝底幅を大きくする
ことにより、管内の伝熱面積を増大させることができる
。以上のことから、低乾き度域においては溝底幅の大き
な台形溝１３ｆｊＩ：有するらせん台形溝付管８を用い
ることにより、伝熱性能を著しく向上させることができ
る。
なお、本実施例では、らせん台形溝の溝底幅をＷｌとＷ
２の２種類としたが、３種類以上でも良いことは明らか
である。
２の２種類としたが、３種類以上でも良いことは明らか
である。
また本発明によれば沸騰熱伝達においても凝縮熱伝達の
場合と同様に伝熱性能を大幅に向上させる。すなわち、
冷媒の乾き度が小さな領域の伝熱管に溝底幅が大きな台
形溝をらせん状に設けることにより、前述のように、管
内表面積が増加し伝熱性能が大幅に向上する。また、冷
媒の蒸発が進み冷媒の乾き度が大きな領域の伝熱管に溝
底幅が小さな台形溝をらせん状に設けることにより、前
述のように、表面張力の作用が増大し溝頂部における液
膜厚さが著しく薄くなシ、伝熱性能が大幅に向上する。
場合と同様に伝熱性能を大幅に向上させる。すなわち、
冷媒の乾き度が小さな領域の伝熱管に溝底幅が大きな台
形溝をらせん状に設けることにより、前述のように、管
内表面積が増加し伝熱性能が大幅に向上する。また、冷
媒の蒸発が進み冷媒の乾き度が大きな領域の伝熱管に溝
底幅が小さな台形溝をらせん状に設けることにより、前
述のように、表面張力の作用が増大し溝頂部における液
膜厚さが著しく薄くなシ、伝熱性能が大幅に向上する。
発明の効果
以上のように本発明の熱交換器は、伝熱管の管１
内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管の管内
壁に断面が台形状で溝底幅が異なる少なくとも２種類の
台形溝を形成し、前記台形溝の溝底幅を管内流体の低乾
き度域で大きく、高乾き度域で小さくしたものであるか
ら、低乾き度域において有効伝熱面積を増大させること
ができ、また高乾き度域において表面張力作用を増大さ
せ溝頂部における液膜厚さを著しく薄くすることができ
る。したがって、熱交換器の伝熱性能を著しく向上させ
ることが可能であり、その工業的効果は太なるものがあ
る。
内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管の管内
壁に断面が台形状で溝底幅が異なる少なくとも２種類の
台形溝を形成し、前記台形溝の溝底幅を管内流体の低乾
き度域で大きく、高乾き度域で小さくしたものであるか
ら、低乾き度域において有効伝熱面積を増大させること
ができ、また高乾き度域において表面張力作用を増大さ
せ溝頂部における液膜厚さを著しく薄くすることができ
る。したがって、熱交換器の伝熱性能を著しく向上させ
ることが可能であり、その工業的効果は太なるものがあ
る。
第１図はフィン付熱交換器の斜視図、第２図ａおよびｂ
は従来の伝熱管の縦断面図および半裁側断面図、第３図
は本発明の一実施例の凝縮器の断面図、第４図ａおよび
ｂは同凝縮器の伝熱管７の縦断面図および半裁側断面図
、第４図Ｃおよびｄは同凝縮器の伝熱管８の縦断面図お
よび半裁側断面図である。 ５・・・・・・フィン、８，７，８，９・・・・・・伝
熱管、１２．１３・・・・・・らせん台形溝。
・１代理人の氏名 弁理士
中 尾 敏 男 ほか１名第１図 第３図 第４図 （Ｑ） （（’） （ｄ）
は従来の伝熱管の縦断面図および半裁側断面図、第３図
は本発明の一実施例の凝縮器の断面図、第４図ａおよび
ｂは同凝縮器の伝熱管７の縦断面図および半裁側断面図
、第４図Ｃおよびｄは同凝縮器の伝熱管８の縦断面図お
よび半裁側断面図である。 ５・・・・・・フィン、８，７，８，９・・・・・・伝
熱管、１２．１３・・・・・・らせん台形溝。
・１代理人の氏名 弁理士
中 尾 敏 男 ほか１名第１図 第３図 第４図 （Ｑ） （（’） （ｄ）
Claims (1)
- 伝熱管の管内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管
の管内壁に断面が台形状で溝底幅が異なる少なくとも２
種類の台形溝を形成し、前記台形溝の溝底幅を管内流体
の低乾き度域で大きく、高乾き度域で小さくした熱交換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23362084A JPS61114092A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23362084A JPS61114092A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61114092A true JPS61114092A (ja) | 1986-05-31 |
Family
ID=16957898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23362084A Pending JPS61114092A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61114092A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293296A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Mitsubishi Metal Corp | 熱交換器 |
| JPH02143094A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Kobe Steel Ltd | 伝熱管を備えた熱交換器 |
| WO2020202492A1 (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び空気調和機 |
| JPWO2020105164A1 (ja) * | 2018-11-22 | 2021-09-27 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
-
1984
- 1984-11-06 JP JP23362084A patent/JPS61114092A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293296A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Mitsubishi Metal Corp | 熱交換器 |
| JPH02143094A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Kobe Steel Ltd | 伝熱管を備えた熱交換器 |
| JPWO2020105164A1 (ja) * | 2018-11-22 | 2021-09-27 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
| WO2020202492A1 (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び空気調和機 |
| US11959648B2 (en) | 2019-04-03 | 2024-04-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat exchanger and air conditioning apparatus |
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