JP2000283662A - 流下液膜式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管或いは伝熱プレートの濡れ性を良好に
する事が出来る様に改善された散布管を有する流下液膜
式熱交換器の提供を目的としている。 【解決手段】 吸収冷温水機の吸収器（Ａ）或いは蒸発
器（Ｖ）として用いられる流下液膜式熱交換器におい
て、伝熱管（１２）或いは伝熱プレート（１４）に液滴
（Ｄ）が滴下する間隔を短くし且つ液滴（Ｄ）の寸法を
小さくするため、散布管（１０、２０）の表面に撥水処
理を施している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷温水機の吸
収器或いは蒸発器として用いられる流下液膜式熱交換器
に関する。より詳細には、本発明は伝熱管、伝熱プレー
トの濡れ性を向上出来るように改良された散布管を有す
る流下液膜式熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６において、全体を符号１で示すの
は、従来の水平管型の流下液膜式熱交換器である。この
熱交換器１は、所謂「トレイ型」の散布管２を有してお
り、該散布管２から滴下する液滴Ｄにより、その下方の
領域に位置する複数の伝熱管１２…の表面に滴下した液
体（流下液膜式熱交換器が吸収器であれば吸収溶液、蒸
発器であれば液相冷媒）が分布し、該液体と伝熱管１２
…内を流れる流体との間で熱交換が行われるのである。

【０００３】しかし図６で示す従来技術においては、ト
レイ型の散布管２から滴下するべき液体は、該散布管２
の最下方縁部において滴下するべき液体の層（符号「Ｄ
Ｌ」で示す）を形成してしまう。そのため、散布管２か
ら滴下される液滴Ｄは、トレイ型の散布管２の下縁部に
穿設された孔（図示せず）の間隔よりも広い間隔にて発
生し、その粒径も大きくなる。

【０００４】液滴Ｄの粒径が大きく、液滴Ｄ間の間隔が
広くなる結果、散布管２下方の分布管１２…の表面にお
ける当該液体の分布は、不均一となり、一様とは言えな
い状態となる。図６で示す伝熱管１２…において、多数
のドットが付された部分（符号「Ｇ」で示す領域）部分
には前記液体が分布し、符号「Ｗ」で示す領域（図６の
白い箇所）には前記液体が接触していない。そして、図
６において伝熱管１２…が領域Ｇと領域Ｗとが混在して
いることから明らかなように、伝熱管１２…の表面にお
ける濡れ性は極めて悪い。

【０００５】一方、図７も従来技術を示しており、所謂
「コルゲート管タイプ」の散布管３を有しており、該散
布管３から滴下する液滴Ｄにより、その下方の領域に位
置する複数の伝熱管１２…の表面に滴下した液体（流下
液膜式熱交換器が吸収器であれば吸収溶液、蒸発器であ
れば液相冷媒）が分布し、所謂コルゲート管タイプの散
布管３を有している。

【０００６】所謂「コルゲート管」タイプの散布管にお
いては、その表面に形成された溝（図示せず）に沿って
滴下するべき液体（吸収溶液或いは液相冷媒）の液滴が
形成されるはずである。しかし実際には、図６の場合と
同様に、散布管３の最下縁部に滴下するべき液体の層Ｄ
Ｌが形成され、滴下する液滴Ｄの間隔は散布管３に形成
された溝の間隔よりも広くなり、粒径も大きくなる。

【０００７】その結果、散布管３下方の分布管１２…の
表面における当該液体の分布は不均一となり、一様では
なくなる。図７においても、領域Ｇ（多数のドットが付
された箇所）には前記液体が分布し、領域Ｗ（白い箇
所）には前記液体が接触していない。そして、伝熱管１
２…には領域Ｇと領域Ｗとが混在いることから明らかな
ように、伝熱管１２…の表面における濡れ性は極めて悪
い。

【０００８】図８は、従来のプレート型の流下液膜式熱
交換器を示している。図８においても、従来の「トレイ
型」の散布管２、「コルゲート管」タイプの散布管３
（図８では、散布管を符号「２（３）」で示している）
では、液体（吸収溶液或いは液相冷媒）の滴下間隔が広
く、液滴Ｄの寸法が大きいため、散布管２（３）下方の
伝熱プレート１４は、ハッチングを付して示す領域Ｇの
みに液体が分布し、濡れ性が劣悪となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した様な
従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、伝熱
管或いは伝熱プレートの濡れ性を良好にする事が出来る
様に改善された散布管を有する流下液膜式熱交換器の提
供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の流下液膜式熱交
換器は、吸収冷温水機の吸収器或いは蒸発器として用い
られる流下液膜式熱交換器において、伝熱管或いは伝熱
プレートに液滴が滴下する間隔を短くし且つ液滴の寸法
を小さくするため、散布管の表面に撥水処理を施してい
る。

【００１１】本発明の流下液膜式熱交換器の実施に際し
ては、前記散布管の表面に塗水性の良くない材料を被覆
するのが好ましい。

【００１２】ここで、前記散布管はトレイ型の散布管と
して構成されていても良い。或いは、コルゲート管タイ
プの散布管として構成されていても良い。

【００１３】かかる構成を具備する本発明の流下液膜式
熱交換器によれば、散布管に撥水処理が施されているた
め、当該散布管から滴下される液滴の滴下間隔が狭くな
り、且つ、液滴の粒径も小さくなるため、当該液滴は伝
熱管或いは伝熱プレートの表面に均一、一様に流下し
て、伝熱管或いは伝熱プレート表面の濡れ性が非常に良
好となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施形態を説明する。添付図面において、同様な部
材には同様な符号が付されている。なお、図示の実施形
態においては、流下液膜式熱交換器として、吸収冷温水
機の蒸発器Ｖ−１（図４）、Ｖ−２（図５）と吸収器Ａ
−１（図４）、Ａ−２（図５）が示されている。

【００１５】図１は本発明の第１実施形態を示してお
り、該第１実施形態は、水平管型の吸収器Ａ−１（図４
参照）或いは蒸発器Ｖ−１（図４参照）に適用した実施
形態にかかる。全体を符号１０で示す散布管は、所謂
「トレイ型」の散布管であり、明確には図示されてはい
ないが、その下側の領域には複数の孔が穿設されてい
る。

【００１６】散布管１０の前記複数の孔からは、散布管
１０内を流れる液体が滴下する。図１の流下液膜式熱交
換器が吸収器Ａである場合、散布管１０から滴下するの
は吸収溶液（例えば臭化リチウム水溶液）であり、図１
の流下液膜式熱交換器が蒸発器Ｖである場合は、散布管
１０からは液相冷媒（例えば純水）が滴下する。

【００１７】ここで、図１の散布管１０では、穿設され
た各孔から吸収溶液の液滴Ｄが滴下する様に、撥水処理
が施されている。この撥水処理については、明確に図示
はされていないが、散布管１０に、塗水性の悪い材質を
被覆することにより行われる。塗水性の悪い材質の被覆
については、例えばシリコン塗料を塗布したり、フッ素
樹脂の焼付け塗装（加熱温度は約２００℃）を行う等の
手法により行われる。

【００１８】散布管１０の下方には、複数本の伝熱管１
２…が配置されている。図１において、伝熱管１２は、
全体が符号Ｇで示す領域（多数のドットを付した領域）
となっている。これは、散布管１０に撥水処理を施した
結果、そこから滴下される液滴Ｄの滴下間隔が非常に狭
いため、液滴Ｄは伝熱管１２…の表面に均一、一様に流
下して、伝熱管１２…表面の濡れ性が非常に良好となっ
ている状態を図示したものである。換言すれば、図１に
おいて、伝熱管１２…全体を（多数のドットが付した）
領域Ｇとして示すのは、従来技術のトレイ型の流下液膜
式熱交換器を示す図６では、散布管の下方に位置する伝
熱管１２…では領域Ｇと領域Ｗ（図６で白く示す箇所）
とが混在している事との対比を示すためである。そし
て、図６で示す従来技術においては液滴Ｄが伝熱管１２
…の表面に不均一に流下しているのに比較して、図１で
示す本発明の第１実施形態では濡れ性が飛躍的に向上し
ている旨を表現している。

【００１９】図２は、本発明の第２実施形態を示してい
る。この第２実施形態は、所謂「コルゲート管」構造の
散布管２０を具備する実施形態であり、明確には図示さ
れてはいないが、その散布管２０には図面の上下方向に
形成された複数の溝が設けられている。この第２実施形
態の流下液膜式熱交換器も、例えば吸収冷温水機におけ
る水平管型の吸収器Ａ−１（図４参照）或いは蒸発器Ｖ
−１（図４参照）である。

【００２０】散布管２０における前記複数の溝の下端部
からは、散布管２０内を流れる液体（図２の熱交換器が
吸収器であれば例えば臭化リチウム水溶液等の吸収溶
液：図２の熱交換器が蒸発器であれば例えば純水の様な
液相冷媒）が滴下する。図２においては、複数の溝の各
々における最下端部から滴下する液滴は、符号Ｄで示さ
れている。

【００２１】ここで、図２の散布管２０では、上記各溝
から吸収溶液の液滴Ｄが滴下して、液滴の滴下間隔が短
く、且つ、液滴の粒が小さくなる様に、撥水処理が施さ
れている。この撥水処理については、図１の第１実施形
態と同様である。

【００２２】散布管１０の下方に配置された複数本の伝
熱管１２…は、図２においても全体が領域Ｇ（多数のド
ットを付した領域）で表現されている。散布管２０に撥
水処理を施したことにより、滴下される液滴Ｄの滴下間
隔は、散布管２０に構成された溝間の間隔と等しくな
り、非常に狭い。そのため、液滴Ｄは伝熱管１２…の表
面に均一、一様に流下して、伝熱管１２…表面の濡れ性
が非常に良好となっている状態を示している。

【００２３】特に、図７で示す従来技術で液滴Ｄが伝熱
管１２…の表面に不均一に流下している（濡れ性の良好
な領域Ｇと、濡れ性が劣悪な領域Ｗとが混在して表現さ
れている）のと比較すれば、図２で示す第２実施形態に
おいても濡れ性が飛躍的に向上しているのが明らかであ
る。

【００２４】図３は本発明の第３実施形態を示してい
る。図１、図２は図４で示す様な水平管型の吸収器（図
４の符号Ａ１）或いは蒸発器（図４の符号Ｖ１）につい
て適用されているのに対して、図３の実施形態では、図
５で示す様なプレート型の吸収器（図５の符号Ａ−２）
或いは蒸発器（図５の符号Ｖ−２）に対して適用される
実施形態である。図３の第３実施形態において、散布管
は「トレイ型」散布管（図１：符号１０）であっても、
「コルゲート管」構造の散布管（図２：符号２０）であ
っても良い。そのため、図３では散布管に「１０（２
０）」なる符号を付しているのである。なお図３におい
て、符号１６は入口ヘッド、符号１８は出口ヘッドを示
している。

【００２５】図３においては明確に示されてはいない
が、散布管１０（２０）は図１及び図２の実施形態の場
合と同様に、その表面に撥水処理が施されている。この
撥水処理については、図１に関連して説明したのと同様
である。

【００２６】表面に撥水処理が施された結果、散布管１
０（２０）から滴下する液滴１０の間隔は非常に狭くな
り、滴下される液体（例えば吸収溶液或いは液相冷媒）
は、散布管１０（２０）の下方に位置する伝熱プレート
１４の全面に亘って、均一或いは一様に分布する。な
お、図３においては、プレート１４の上半分にのみ滴下
された液体が分布している状態を示しており、該液体が
分布する範囲はハッチングが付されており、符号Ｇで示
されている。

【００２７】伝熱プレートを有する従来技術を示す図８
においては、散布管からの滴下間隔が広いため、液滴が
大きく、ハッチングを付した液体の分布領域が狭く、濡
れ性が良くない。それと比較すれば、図３で示す第３実
施形態においても、伝熱プレート１４の濡れ性が飛躍的
に向上しているのが明らかである。

【００２８】図４は、本発明を水平管型の吸収器（符号
Ａ−１側）、蒸発器（符号Ｖ−１側）に適用した状態を
示している。吸収器Ａ−１側の散布管には符号「１０Ａ
−１、２０Ａ−１」を付しており、そこからは吸収溶液
（臭化リチウム水溶液）が伝熱管１２へ滴下する。一
方、蒸発器Ｖ−１側の散布管は符号「１０Ｖ−１、２０
Ｖ−１」を付しており、下方に位置する伝熱管１２へ液
相冷媒（純水）を滴下している。

【００２９】図５は、本発明をプレート型の吸収器（符
号Ａ−２側）、蒸発器（符号Ｖ−２側）に適用した状態
を示している。吸収器Ａ−１側の散布管１０Ａ−２、２
０Ａ−２から、その下方に位置する伝熱プレート１４に
対して、吸収溶液（臭化リチウム水溶液）が滴下する。
一方、蒸発器Ｖ−２側の散布管１０Ｖ−２、２０Ｖ−２
から、下方に位置する伝熱プレート１４に対して液相冷
媒（純水）が滴下している。

【００３０】図１−図５の実施形態によれば、冷媒は溶
液は小さな液滴で均一に散布されるため、伝熱管の濡れ
性が向上し、伝熱性能が向上する。図示の実施形態を用
いて実験した際には、総括伝熱係数（Ｋ値）が、従来の
１４６３ｋｃａｌ／ｍ^２ ｈ℃から、１７００ｋｃａｌ
／ｍ^２ ｈ℃となった。すなわち、従来技術に比較し
て、Ｋ値が約１６％向上するという結果を得た。

【００３１】

【発明の効果】上述した様に、本発明によれば散布管の
表面に撥水処理を施しているため、当該散布管から滴下
される液滴の滴下間隔が狭くなり、且つ、液滴の粒径も
小さくなるため、当該液滴は伝熱管或いは伝熱プレート
の表面に均一、一様に流下して、伝熱管或いは伝熱プレ
ート表面の濡れ性が非常に良好となる。そして、伝熱管
或いは伝熱プレート表面の濡れ性が非常に良好となると
いうことは、流下液膜式熱交換器における性能或いは熱
交換効率が非常に向上する事を意味する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の部分正面図。

【図２】本発明の第２実施形態の部分正面図。

【図３】本発明の第３実施形態の斜視図。

【図４】本発明が実施される吸収冷温水機の吸収器及び
蒸発器の１例を示す斜視図。

【図５】本発明が実施される吸収冷温水機の吸収器及び
蒸発器の他の例を示す斜視図。

【図６】従来技術の部分正面図。

【図７】図６とは別の従来技術の部分正面図。

【図８】図６、図７とは別の従来技術を示す斜視図。

【符号の説明】

１…流下液膜式熱交換器 ２、３、１０、１０Ａ−１、１０Ａ−２、１０Ｖ−１、
１０Ｖ−２、２０、２０Ａ−１、２０Ａ−２、２０Ｖ−
１、２０Ｖ−２…散布管 １２…伝熱管 １４…伝熱プレート １６…入口ヘッド １８…出口ヘッド Ａ…吸収器 Ｖ…蒸発器 Ｄ…液滴 ＤＬ…滴下されるべき液の層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収冷温水機の吸収器或いは蒸発器とし
   て用いられる流下液膜式熱交換器において、伝熱管或い
   は伝熱プレートに液滴が滴下する間隔を短くし且つ液滴
   の寸法を小さくするため、散布管の表面に撥水処理を施
   した事を特徴とする流下液膜式熱交換器。
2. 【請求項２】 前記散布管の表面に塗水性の良くない材
   料を被覆した請求項１の流下液膜式熱交換器。
3. 【請求項３】 前記散布管は、トレイ型の散布管として
   構成されている請求項１、２のいずれかの流下液膜式熱
   交換器。
4. 【請求項４】 前記散布管は、コルゲート管タイプの散
   布管として構成されている請求項１、２のいずれかの流
   下液膜式熱交換器。