JPH06147784A

JPH06147784A - 伝熱管

Info

Publication number: JPH06147784A
Application number: JP29688592A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kogashiwa; 尚行小柏; Koichi Nakayama; 浩一中山; Teruhiko Taira; 輝彦平
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】空気調和機や冷凍機器、自動車空調機等の冷
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
れる伝熱管において、伝熱管内流路を流れる冷媒と伝熱
管との間の熱伝達率を大幅に向上させることにより、こ
の伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を図ることを目的
とする。【構成】伝熱管１１の内面１２を親水性表面１４とす
ることにより、伝熱管１１は、内面１２の濡れ性が向上
し、液冷媒が内面１２の上部にも十分に保持されるよう
になり、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、
冷媒と伝熱管１１との間で大きい熱伝達率を得る。

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、
自動車空調機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、熱交換器の伝熱管につい
ても、冷媒流路を構成する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】従来の伝熱管としては実公昭５５−１４９
５６号公報や実公昭５５−２６７０６号公報に示されて
いる伝熱管の内面形状がある。

【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、従来の伝熱管の断面図である。
図４において、１は伝熱管である。２は内面で、その表
面に、長手方向（紙面下方向）と傾斜する方向に連続す
る台形状の溝３が一定のピッチで複数設けられてある。
４は伝熱管１内の流路である。

【０００５】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。まず、伝熱管１は、一般に熱
交換器の冷媒側水平流路を構成する伝熱管として用いら
れる。図５は、前記伝熱管を用いた熱交換器の一例を示
している。５は熱交換器で、一定間隔で平行に並べられ
たフィン６とフィン６に直角に挿入された伝熱管１とか
ら構成されており、フィン６を流れる気流と伝熱管１内
の流路４を水平方向に流れる冷媒との間で熱交換が行わ
れる。

【０００６】熱交換器５を蒸発器として使用する際は、
伝熱管１内の流路４を流れる液冷媒が、螺旋状の溝３に
沿って内面２の円周方向に回転し、内面２と液冷媒とが
接する有効伝熱面積が増大する効果により、伝熱管１と
冷媒との間で熱伝達率の向上を得ていた。

【０００７】熱交換器５を凝縮器として使用する際は、
伝熱管１内の流路４を流れる蒸気冷媒が凝縮し、液冷媒
となり溝３に保持されるが、その液冷媒を螺旋状の溝３
に沿って排出することで、内面２と蒸気冷媒とが接する
有効伝熱面積が増大する効果により、伝熱管１と冷媒と
の間で熱伝達率の向上を得ていた。

【０００８】

【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、流路を流れる液冷媒が蒸発する際、重力
の影響で内面の上部に液冷媒が十分に保持されないた
め、内面の上部で液冷媒の蒸発が十分に行われず、冷媒
と伝熱管との熱伝達率が低下し、期待される熱交換器の
コンパクト化に対して十分な熱伝達率が得られていない
という課題を有していた。

【０００９】また、上記従来の構成では、流路を流れる
蒸気冷媒が凝縮する際、凝縮した液冷媒が内面の下部に
溜まりやすく、蒸気冷媒は内面で均等に凝縮していな
い。特に、内面の下部ではほとんど凝縮が行われず、熱
伝達率が低下し、期待される熱交換器５のコンパクト化
に対して十分な熱伝達率が得られていないという課題を
有していた。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、溝の形状を変えずに伝熱管と冷媒との熱伝達率を向
上させることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の伝熱管は、内面を親水性表面とした構成を有し
ている。

【００１２】また、内面を撥水性表面とした構成を有し
ている。また、内面の上部を親水性表面とし、下部を撥
水性表面とした構成を有している。

【００１３】

【作用】本発明の伝熱管は、内面を親水性表面としたた
め、蒸発伝熱管として使用する際は、内面の濡れ性が向
上し、液冷媒が内面の上部にも十分に保持されるように
なり、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、冷
媒と伝熱管との間で大きい熱伝達率が得られる。

【００１４】また、内面を撥水性表面としたため、凝縮
伝熱管として使用する際は、凝縮した液冷媒が弾かれ、
蒸気冷媒中に飛散し、特に、内面の下部にも液冷媒は溜
まらず、液冷媒と伝熱管との接触面積が減少するように
なり、蒸気冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積が増大し、
冷媒と伝熱管との間で大きい熱伝達率が得られる。

【００１５】また、内面の上部を親水性表面とし、下部
を撥水性表面としているため、蒸発伝熱管として使用す
る際は、液冷媒は、内面の下部の撥水性表面により弾か
れ、上部の親水性表面に供給され易くなる。同時に、重
力によって、内面の下部に液冷媒が流れる。従って、そ
の相互作用により、液膜が均等化され、液冷媒が蒸発す
る際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管との間で大
きい熱伝達率が得られる。さらに、凝縮伝熱管として使
用する際は、凝縮した液冷媒は、同様に内面で均等化さ
れ、液冷媒は極めて薄い膜状の流れとなるので蒸気冷媒
は、内面で均等に凝縮するようになり、蒸気冷媒が凝縮
する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管との間で
大きい熱伝達率が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の伝熱管の一実施例について、
図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例による伝熱管の
断面図である。図１において、１１は伝熱管で、１２は
伝熱管１１の内面である。その表面に台形状の溝１３が
長手方向と傾斜する方向に連続して設けてある。また、
内面１２は表面処理材により親水性表面１４となってい
る。１５は伝熱管１１内の流路である。

【００１８】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。まず、伝熱管１１は、蒸発器
の冷媒側水平流路を構成する伝熱管に用いられる。

【００１９】この状態において、伝熱管１１内の流路１
５を流れる液冷媒は、重力に逆らって螺旋状の溝１３に
沿って内面１２の上部へ引き上げられるが、重力の影響
で、蒸気冷媒中に飛散したり下部に集まったりする。し
かし、液冷媒は親水性表面１４に保持される傾向が強い
ため、伝熱管は内面１２の上部に対しても濡れ性が向上
し、液冷媒が内面の上部にも十分に保持されるようにな
り、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒
と伝熱管１１との間で大きい熱伝達率を得ることができ
る。

【００２０】以上のように本実施例の伝熱管１１は内面
１２を親水性表面１４としたことにより、伝熱管１１
は、内面１２の濡れ性が向上し、液冷媒が内面１２の上
部にも十分に保持されるようになり、液冷媒が蒸発する
際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管１１との間で
大きい熱伝達率を得ることができる。

【００２１】尚、本実施例において、内面１２は溝付面
としたが、内面１２は平滑面としても同様に液冷媒が内
面１２の上部に保持され易い効果が得られる。

【００２２】次に、本発明の伝熱管の他の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の他
の実施例による伝熱管の断面図である。図２において、
２１は伝熱管で、２２は伝熱管２１の内面である。その
表面に台形状の溝２３が長手方向と傾斜する方向に連続
して設けてある。また、内面２２は表面処理材により撥
水性表面２４となっている。２５は伝熱管２１内の流路
である。

【００２３】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。まず、伝熱管２１は、凝縮器
の冷媒側水平流路を構成する伝熱管に用いられる。

【００２４】この状態において、伝熱管２１内の流路２
５を流れる蒸気冷媒は、凝縮し、液冷媒となり、溝２３
に保持され、その液冷媒を螺旋状の溝２３に沿って排出
するが、液冷媒は撥水性表面２４によって弾かれ、蒸気
冷媒中に飛散し、特に、内面の下部にも液冷媒は溜まら
ず、内面２２と液冷媒との接触面積が減少するようにな
り、蒸気冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積が増大し、冷
媒と伝熱管２１との間で大きい熱伝達率が得られる。

【００２５】以上のように本実施例の伝熱管２１は内面
２２を撥水性表面２４としたことにより、凝縮した液冷
媒は撥水性表面２４によって弾かれ、蒸気冷媒中に飛散
し、特に、内面２２の下部にも液冷媒は溜まらず、内面
２２と液冷媒との接触面積が減少するようになり、蒸気
冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱
管２１との間で大きい熱伝達率が得られる。

【００２６】尚、本実施例において、内面２２は溝付面
としたが、内面２２は平滑面としても同様に液冷媒が飛
散する効果は得られる。

【００２７】次に、本発明の伝熱管の他の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の他
の実施例による伝熱管の断面図である。図３において、
３１は伝熱管で、３２は伝熱管３１の内面である。その
表面に台形状の溝３３が長手方向と傾斜する方向に連続
して設けてある。また、内面３２の上部は、表面処理材
により親水性表面３４となり、下部は、表面処理材によ
り撥水性表面３５となっている。３６は伝熱管３１内の
流路である。

【００２８】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。まず、伝熱管３１は、凝縮器
と蒸発器とを共用する熱交換器の冷媒側水平流路を構成
する伝熱管に用いられる。

【００２９】この状態において、蒸発伝熱管として使用
する際は、伝熱管３１内の流路３６を流れる液冷媒は、
重力に逆らって螺旋状の溝３３に沿って内面３２の上部
へ引き上げられるが、液冷媒は、内面３２の下部の撥水
性表面３５により弾かれ、上部の親水性表面３４に供給
され易くなる。同時に、重力によって、内面３２の下部
に液冷媒流れる。従って、その相互作用により、液膜が
均等化され、液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大
し、冷媒と伝熱管３１との間で大きい熱伝達率が得られ
る。

【００３０】また、凝縮伝熱管として使用する際は、伝
熱管３１内の流路３５を流れる蒸気冷媒は、凝縮し、液
冷媒となり、溝３３に保持され、その液冷媒を螺旋状の
溝３３に沿って排出するが、上記と同様に液膜が均等化
され、液冷媒は極めて薄い膜状の流れとなるので蒸気冷
媒は、内面３２で均等に凝縮するようになり、蒸気冷媒
が凝縮する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管３
１との間で大きい熱伝達率が得られる。

【００３１】以上のように本実施例の伝熱管３１は、内
面３２の上部を親水性表面３４とし、下部を撥水性表面
３５としたことにより、蒸発伝熱管として使用する際
は、液冷媒は、内面３２の下部の撥水性表面３５により
弾かれ、上部の親水性表面３４に供給され易くなる。同
時に、重力によって、内面３２の下部に液冷媒が流れ
る。従って、その相互作用により、液膜が均等化され、
液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝
熱管３１との間で大きい熱伝達率が得られる。また、凝
縮伝熱管として使用する際は、凝縮した液冷媒は、同様
に内面３２で均等化され、液冷媒は極めて薄い膜状の流
れとなるので蒸気冷媒は、内面３２で均等に凝縮するよ
うになり、蒸気冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積が増大
し、冷媒と伝熱管３１との間で大きい熱伝達率が得られ
る。

【００３２】尚、本実施例において、内面３２は溝付面
としたが、内面３２は平滑面としても同様に液膜が均等
化される効果が得られる。

【００３３】また、本実施例において、親水性表面３４
または撥水性表面３５のどちらか一方を無処理としても
同様の効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、内面を親
水性表面としたことにより、蒸発伝熱管として使用する
際は、内面の濡れ性が向上し、液冷媒が内面の上部にも
十分に保持されるようになり、液冷媒が蒸発する際の有
効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管との間で大きい熱伝
達率を得ることができる。

【００３５】また、内面を撥水性表面としたことによ
り、凝縮伝熱管として使用する際は、凝縮した液冷媒が
弾かれ、蒸気冷媒中に飛散し、特に、内面の下部にも液
冷媒は溜まらず、液冷媒と伝熱管との接触面積が減少す
るようになり、蒸気冷媒が凝縮する際の有効伝熱面積が
増大し、冷媒と伝熱管との間で大きい熱伝達率が得るこ
とができる。

【００３６】また、内面の上部を親水性表面とし、下部
を撥水性表面としたことにより、蒸気伝熱管として使用
する際は、液冷媒は、内面の下部の撥水性表面により弾
かれ、上部の親水性表面に供給され易くなる。同時に、
重力によって、内面の下部に液冷媒が流れる。従って、
その相互作用により、液膜が均等化され、液冷媒が蒸発
する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管との間で
大きい熱伝達率が得られる。さらに、凝縮伝熱管として
使用する際は、凝縮した液冷媒は、同様に内面で均等化
され、液冷媒は極めて薄い膜状の流れとなるので蒸気冷
媒は、内面で均等に凝縮するようになり、蒸気冷媒が凝
縮する際の有効伝熱面積が増大し、冷媒と伝熱管との間
で大きい熱伝達率が得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝熱管の一実施例の断面図

【図２】本発明の伝熱管の他の実施例の断面図

【図３】本発明の伝熱管の他の実施例の断面図

【図４】従来の伝熱管の断面図

【図５】従来の伝熱管を用いた熱交換器を示す斜視図

【符号の説明】

１１伝熱管１２内面１４親水性表面２１伝熱管２２内面２４撥水性表面３１伝熱管３２内面３４親水性表面３５撥水性表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面を親水性表面とした伝熱管。
【請求項２】内面を撥水性表面とした伝熱管。
【請求項３】内面の上部を親水性表面とし、下部を撥
水性表面とした伝熱管。