JPS6325491A - 熱伝達性が向上されたエバポレ−タチュ−ブ及びその製造方法 - Google Patents

熱伝達性が向上されたエバポレ−タチュ−ブ及びその製造方法

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JPS6325491A
JPS6325491A JP62166265A JP16626587A JPS6325491A JP S6325491 A JPS6325491 A JP S6325491A JP 62166265 A JP62166265 A JP 62166265A JP 16626587 A JP16626587 A JP 16626587A JP S6325491 A JPS6325491 A JP S6325491A
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evaporator
evaporator tube
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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】 産業上の利用分野 本発明は、熱伝達性が向上されたエバポレータチューブ
に係り、更に詳細には多孔質の被覆が施された熱伝達性
が向上されたエバポレータチューブ及びエバポレータチ
ューブの熱伝達性を向上させる方法に係る。
従来の技術 成る種の冷凍装置のエバポレータに於ては、冷却される
べき流体が熱伝達チューブ内に流され、該チューブの外
面と接触した冷媒がチューブ内の流体より熱を吸収する
ことにより液体より蒸気へ相変化する。チューブの外面
及び内面の形状はそのチューブの全体としての熱伝達特
性を決定する点に於て重要である。例えばチューブ内の
流体よりチューブの周囲の沸騰する冷媒へ熱を伝達する
最も有効な方法の一つは、核生成沸騰のメカニズムによ
るものであることが知られている。
熱伝達面に蒸気捕捉領域、即ちキャビティを設けること
により核生成沸騰を行わせ得ることが従来より知られて
いる。この理論によれば、キャビティに捕捉された蒸気
は飽和温度又はそれよりも僅かに高い温度に於て泡の核
を形成し、泡は熱を供給されるにつれて体積を増大し、
遂には表面張力に打勝って蒸気の泡が破断して熱伝達面
より離れる。蒸気の泡が熱伝達面より離れると、液体が
その空虚な領域へ侵入し、残りの蒸気を捕捉し、他の一
つの泡が形成される。かくして連続的に泡が形成される
こと及び蒸気捕捉領域を覆う過熱された冷媒の境界層中
を移動する泡の対流効果及び境界層を混合する効果によ
り、熱伝達性が改善される。多数の離散的な人工の核生
成領域を有する熱交換面が米国特許第３，３０１，３１
４号に開示されている。
蒸気捕捉領域、即ちキャビティはそれが泡再生型である
場合には安定な泡のコラムを形成することが知られてい
る。本明細書に於ては、再生型の泡捕捉領域とは、表面
の小孔の寸法が表面下キャビティよりも小さいキャビテ
ィとして定義される。
再生型の小孔を有する熱伝達チューブが米国特許第３，
６９６，８６１号及び同第３，７６８，２９０号に開示
されている。
チューブの周囲より液体が過剰に流入することにより再
生型の蒸気捕捉領域が液体にて溢れ、該領域の作用が損
われることが解った。しかし表面孔、即ち小孔を経てチ
ューブの周囲と連通ずる表面下チャンネルを有する熱伝
達面は良好な熱伝達性を有し、蒸気捕捉領域が液体にて
溢れる状態になることを阻止することが解った。
熱伝達チューブの内面形状に関しては、チューブに内部
リブを設けることにより、リブを有するチューブ内を流
れる流体の乱流が増大されることによってチューブの熱
伝達特性が向上されることが知られている。
本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許第４．
４３８，８０７号に開示されている如く、内外面に於て
熱伝達性が向上されたチューブ、即ち内部リブ及び表面
孔（小孔）を経て周囲の液体と連通ずる螺旋状外部フィ
ン（表面下チャンネルを形成している）を有するチュー
ブは、チューブ用フィン形成及びロール転造機を用いて
シングルパスのプロセスにより製造される。この方法に
よれば、溝を有するマンドレルが未成形のチューブ内に
配置され、工具ガングを担持する工具アーμがチューブ
の外面上に転動される。未成形のチューブはマンドレル
に対し押付けられ、これによりチューブの内面に少なく
とも一つの内部リブが形成される。これと同時に工具ガ
ング上のフィン形成ディスクにより、チューブの外面に
少なくとも一つの螺旋状外部フィンが形成される。これ
らの螺旋状外部フィンはそれらの間に表面下チャンネル
を形成し、また内部リブの半径方向外方の部位、即ちチ
ューブがマンドレルの溝に押付けられてリブが形成され
た部位に押し下げられた部分を有する。外部フィンが形
成された後に、工具アーμに担持された滑らかなローラ
状ディスクがチューブの外面上に転勤される。ローラ状
ディスクは外部フィンの先端部を湾曲させてこれを隣接
する螺旋状フィンに接触させ、これにより閉じられた表
面下チャンネルを形成するよう構成されている。内部リ
ブの半径方向外方に位置する押し下げられた部位の外部
フィンの先端部も湾曲されるが、これらは隣接する螺旋
状フィンには接触せず、これによりチューブの周囲の流
体と表面下チャンネルとの間を流体的に連通する小孔を
形成する。しかしかくしてチューブの熱伝達性を向上さ
せる方法によってはチタニウム製チューブの如き硬質の
チュ−ブの熱伝達性を向上させることはできない。
米国特許第４，１２９，１８１号に於ては、外面の熱伝
達性が向上された熱伝達チューブは、チューブの表面と
接触した状態にて非常に多孔質の網状有機発泡層を適用
し、次いでその発泡層上に薄い金属被覆をメッキするこ
とにより製造される。
次いで発泡層は５７５〜９００下（３０２〜４８２℃）
の範囲にて熱分解される。従ってこのことによりチュー
ブが焼なましされることによってチューブの機械的性質
が低下せしめられることがある。
また米国特許第３，９９０，８６２号に於ては、外面の
熱伝達性が向上された熱伝達チューブは、酸化剤と燃料
ガスとのバランスが重要である一つの溶射ノズルを用い
て金属基体に金属粉末を溶射することによって製造され
る。
エバポレータチューブに多孔質の被覆を施す方法及び装
置であって従来の上述の如き不十分な点をほぼ克服する
方法及び装置に対する必要性が明確に存在している。
発明の概要 本発明に従って核生成沸騰領域を与えることによって銅
チューブに多孔質の表面を与える方法は、溶融状態にて
熱溶射され疑似合金面を形成する銅及びこれと非類似の
金属を銅チューブにアーク溶射することによって熱伝達
性が向上されたチューブを製造することを特徴としてい
る。溶射されたチューブはＨＣＩ溶液中に配置され、該
溶液中に於て非類似の金属が疑似合金面より腐食によっ
て除去される。かくして非類似の金属粒子により占めら
れていた位置に存在する空孔やキャビティよりなる多孔
質の銅面が形成される。
従って本発明の一つの目的は、優れた熱伝達特性を有す
る熱伝達チューブを提供することである。
本発明の他の一つの目的は、熱伝達性が向上された銅チ
ューブのための多孔質被覆を形成する方法を提供するこ
とである。
本発明の更に他の一つの目的は、コストの割には有効な
エバポレータを製造することを可能にする冷凍装置のた
めの高性能のエバポレータチューブを提供することであ
る。
本発明のこれらの目的及び他の目的は、熱伝達性が向上
されたエバポレータチューブに多孔質の被覆を施す新規
な方法によって達成される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
実施例 下記の本発明の実施例は、熱伝達チューブ内を冷却され
るべき流体が流れ、チューブの外面と接触する冷媒が蒸
発されるよう構成された冷凍装置のエバポレータに使用
されるよう構成されている。
典型的には、幾つかの熱伝達チューブが流体回路を構成
するよう、複数個の熱伝達チューブが互いに平行に装着
され且つ互いに接続され、複数個のかかる並列の流体回
路が設けられることによってチューブ束が形成される。
一般に種々の流体回路の全てのチューブが一つのケーシ
ング内に収容され、該ケーシング内に於てチューブは冷
媒中に浸漬される。エバポレータの熱伝達能力は主とし
て個々の熱伝達チューブの熱伝達特性により決定される
。
添付の図に於て、第１図は銅粒子１２及び亜鉛粒子１４
（銅よりも色の濃い部分として図示されている）を有す
るＺｎ／Ｃｕ疑似合金にてアーク溶射された銅チューブ
１ｏの断面を約４００倍にて示す断面図である。Ｚｎ／
Ｃｕ疑似合金層１６は銅チューブの基体に直接適用され
る。例えばＡＩ／Ｃｕの如き他の疑似合金材料が使用さ
れてもよいが、これらの材料は一般に二種類の互いに非
類似の金属より成り、その一方は基体金属と同一である
。
第２図は疑似合金層が適用されたチューブが例えばＨＣ
Ｉにて化学的に腐食された後に於ける第１図の銅チュー
ブ１０の断面を約４００倍にて示す断面図である。亜鉛
粒子１４により占められていた位置に存在する空孔やキ
ャビティ２４を有する多孔質の銅の面が銅粒子１２内に
てあらゆる方向に延在している。従って周囲の液体と連
通ずる空孔２４により表面下チャンネルが形成されてお
り、これらのチャンネルは空孔２４と周囲の流体との間
に液体や蒸気を流通する。
第３図に於て、二つの互いに非類似の金属（例えばＺｎ
／Ｃｕ又はＡＩ／Ｃｕ）を含むアーク溶射された多孔質
被覆が溶融状態にて銅チューブ１０上に熱溶射される好
ましい方法が図示されている。
溶射されるべき金属はワイヤの形態、すなわち銅ワイヤ
３２及び亜鉛ワイヤ３４の形態にてアーク溶射ガン３０
へ供給される。電源（図示せず）よりワイヤ３２及び３
４へ電流が通されるとアークが発生する。ワイヤはアー
クにより溶融され、疑似合金を形成し、圧縮空気の如き
駆動手段により銅チューブ上へ駆動され、銅粒子１２及
び亜鉛粒子１４の混合層を形成する。疑似合金層１６を
有する銅チューブ１０は図に於て左方より右方へ移・　
　動している。次いでＨＣＩやこれと同様の酸を使用す
る酸浴４０により疑似合金層１６が腐食され、これによ
り亜鉛粒子１４により占められていた位置に空孔２４が
形成される。チューブ１０は最後に洗浄装置４４により
洗浄されることによって酸が除去される。
本発明の熱伝達性が向上されたチューブの一つの主要な
利点は容易に製造し得ることである。本発明に従ってコ
ストの割に有効な態様にて核生成沸騰領域を与えること
により、液体にて溢れる状態に於けるエバポレータチュ
ーブの熱伝達特性が改善されることは、従来技術に対す
る改善点である。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は銅チューブ上にアーク溶射されたＺｎ／　Ｃｕ
層の断面を約４００倍にて示す断面図である。 第２図は腐食された後のＺｎ／Ｃｕ層の断面を第１図と
同一の倍率にて示す断面図である。 第３図は本発明の多孔質被覆を銅チューブに適用する方
法を示す解図である。 ＝　１２−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　エバポレータチューブの外面と接触した沸騰す
    る液体と前記チューブ内を流れる流体との間に熱を伝達
    する熱伝達性が向上されたエバポレータチューブにして
    、 第一の金属よりなる基体チューブと、 前記第一の金属と実質的に同様の金属よりなり前記基体
    チューブに対し伝熱関係にて接合された層であって、前
    記層は内部に無作為な空孔を有し、前記空孔は前記沸騰
    する液体と連通する互いに接続された表面下チャンネル
    を形成している層と、を含む熱伝達性が向上されたエバ
    ポレータチューブ。
  2. （２）　エバポレータチューブの外面と接触した沸騰す
    る液体と前記チューブ内を流れる流体との間に熱を伝達
    する熱伝達性が向上されたエバポレータチューブの製造
    方法にして、 一つのアーク溶射手段より金属製の基体チューブの外面
    に同時に二種類の互いに非類似の金属粒子の層をアーク
    溶射する過程であって、前記二種類の互いに非類似の金
    属粒子は前記基体チューブに伝熱関係にて接合される過
    程と、 前記互いに非類似の金属粒子の一方のみが前記層より除
    去され、前記第一の金属粒子により占められていた位置
    にキャビティが形成され、前記キャビティが互いに接続
    されたチャンネルを形成するよう、二種類の互いに非類
    似の金属粒子よりなる前記層を処理する過程と、 を含む製造方法。
JP62166265A 1986-07-02 1987-07-02 熱伝達性が向上されたエバポレ−タチュ−ブ及びその製造方法 Pending JPS6325491A (ja)

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JPH03196787A (ja) * 1989-12-26 1991-08-28 Fujitsu General Ltd 文字放送制御装置

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