JPH0854158A - 吸収冷凍機用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液の受渡しが上段側からの液受継ぎを複数回経
た後の後半になされ、一般に濡れが不均一となり易く、
管軸の鉛直方向のずれによる悪影響が出やすい下段側の
伝熱管１Ｋ〜１Ｔの濡れ性を改善する。 【構成】蒸発器５又は吸収器６に各々具備する２０本の
伝熱管１Ａ〜１Ｔの内、上段側に位置する伝熱管１Ａ〜
１Ｊには、平坦表面３をもつベア管を用い、下段側に位
置する伝熱管１Ｋ〜１Ｔには、滴下液体を四方に拡げる
ショットブラスト処理による無方向性粗面４を表面に形
成したショットブラスト管を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収冷凍機の蒸発器や
吸収器として用いる吸収冷凍機用熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の吸収冷凍機用熱交換器
は、特開平３−２５５８６２号公報に開示され且つ図６
に示すように、液体を散布する散布器Ｖの下方に、上下
に複数段にわたって水平に延びる伝熱管Ａ，Ｂ・・・・Ｍを
設け、上段側から散布する液体を順次下段側へと受け渡
し、各伝熱管Ａ，Ｂ・・・・Ｍの表面を液体で濡らして、該
液体と伝熱管内に流す流体とを熱交換させるようにして
いる。具体的には、蒸発器では、伝熱管の表面に冷媒と
なる水を散布して、伝熱管内に流す冷房用水から蒸発熱
を奪い取リ、又、吸収器では、伝熱管の表面に吸収溶液
となる臭化リチウム水溶液を散布して、伝熱管内に流す
冷却水に吸収熱を与えるようにしている。

【０００３】そして、上段側及び下段側に位置する各伝
熱管Ａ〜Ｆ，Ｈ〜Ｍの表面に、管軸方向に沿う凸条Ｘを
設けて、管表面に付着する液体にマランゴニー対流と称
する活発な対流を起こさせると共に、中段に位置する伝
熱管Ｇに、管軸方向に対してねじれ角を有する螺旋凸条
Ｙを設けて、管軸の長手方向に液体を分散させ、液流れ
量が管軸に対して部分的に不均一となり易い下段側の伝
熱管Ｈ〜Ｍでの濡れ特性を改善し、これら下段側の伝熱
管Ｈ〜Ｍで濡れない領域ができてしまうのを防止し、全
体として、伝熱特性を向上させんとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、マランゴニー
対流は、何もわざわざ、管軸方向に沿わせて凸条Ｘを設
けなくとも、吸収溶液中にアルコール分を添加すること
により得られる効果である。又、中段の伝熱管Ｇに設け
る螺旋凸条Ｙに沿って液体を管軸方向に分散させようと
するものであるが、その中段の伝熱管Ｇとその上段の伝
熱管Ｆとの管軸が鉛直方向に完全に一致し、中段の伝熱
管Ｇの頂部に液体が必ず落ちてくるというのならばとも
かく、図７に示すように、各段の管軸・・・・ｆ，ｇ，ｈ・・
ｊ，ｋ・・・・は、製造工程での組付け誤差やヒートサイク
ル等によりずれるのが通例であり、中段の伝熱管Ｇの頂
部から外れた位置に液体Ｗが落下してくると、この液体
は、螺旋凸条Ｙに沿って管軸方向の右側か左側かの一方
側のみに寄せられ、下段側の伝熱管Ｈ・・・・の濡れ領域
が、管軸方向左右一側に片寄る問題が起こる。又、下段
側の伝熱管Ｈ〜Ｍでは、その管軸方向に対する液流れ量
が部分的に不均一となり易く、液流れ量が少ない部分で
は、上下の管軸のずれにより、伝熱管Ｋの頂部から外れ
た位置に液体が落下してくると、管の外周全体に液がま
わらずに半面しか濡れない問題も起こる。

【０００５】従って、以上のものは、伝熱管の構造が複
雑でコスト高となる割には、伝熱特性を改善するのは不
十分である問題がある。

【０００６】本発明では、液の受渡しが上段側からの液
受継ぎを複数回経た後の後半になされ、一般に濡れが不
均一となり易く、その上に、管軸の鉛直方向のずれによ
る悪影響が出やすい下段側の伝熱管に着目し、この下段
側の伝熱管の濡れ性を改善することにより、低コストな
がら、上段から下段に至る伝熱管の表面が全体的に濡れ
ている状態にできるようにし、その伝熱特性を向上でき
る吸収冷凍機用熱交換器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するため、液体を散布する散布器２の下方に、上下に複
数段にわたって水平に延びる伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・を設
けた吸収冷凍機用熱交換器において、上段側に位置する
伝熱管１Ａ〜１Ｊに、平坦表面３をもつベア管を用いて
いると共に、下段側に位置する伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面
に、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成して
いる構成とした。

【０００８】

【作用】液の受渡し回数が少なく、管軸方向に対する液
流れ量が比較的均一な上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊには、
平坦表面３をもつベア管を用いているから、それだけ低
コスト化が図れる。液の受渡しが、上段側の伝熱管１Ａ
〜１Ｊからの液受継ぎを複数回経た後の後半になされ、
管軸方向に対する液流れ量が不均一となり易い下段側の
伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面には、滴下液体を四方に拡げる
無方向性粗面４を形成しているから、管の円周方向及び
長手方向に液膜を広範囲に広げることができ、管軸方向
に対する液流れ量を均等にでき、これにより、鉛直方向
に管軸のずれがあっても、そのずれにかかわらず、下段
側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面に全体的に濡れ領域を形成
することができる。こうして、最小のコストで、伝熱特
性を向上することができる。

【０００９】

【実施例】図３に示すものは、本発明に係る吸収冷凍機
用熱交換器を構成する蒸発器５及び吸収器６をもつ吸収
冷凍機である。これら蒸発器５及び吸収器６は、同一の
容器５０の内部に、エリミネータ５１を挟んで隣接状に
設けられ、液体を散布する散布器２の下方に、上下に複
数段、例えば２０段にわたって水平に延びる伝熱管１
Ａ，１Ｂ・・・・をそれぞれ設けている。蒸発器５では、散
布器２から冷媒となる水を散布し、伝熱管１Ａ，１Ｂ・・
・・に流す冷房用水から蒸発熱を奪い取り、又、吸収器６
では、散布器２から吸収溶液となる臭化リチウム水溶液
を散布し、伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・に流す冷却水に吸収熱
を与えるようにしている。

【００１０】図３中、７１は冷媒ポンプ、７２は溶液ポ
ンプ、７３は低温熱交換器、７４は高温熱交換器、８１
はバーナー８２を加熱源として吸収器６で多量に冷媒を
含んだ稀溶液から冷媒を発生させる高温発生器、８３は
高温発生器８１で発生する冷媒蒸気を流す伝熱管群８４
をもち、高温発生器８１で生成されて高温熱交換器７４
を通過した後の中間濃度溶液から冷媒を発生させる低温
発生器、８５は吸収器６の伝熱管１Ａの後段に連続して
設ける冷却水管８６により低温発生器８３で発生した冷
媒蒸気を凝縮させる凝縮器である。

【００１１】以上の構成において、図１及び図２に示す
ように、蒸発器５又は吸収器６にそれぞれ具備する２０
本の伝熱管１Ａ〜１Ｔのうち、上段側に位置する１０本
の伝熱管１Ａ〜１Ｊに、平坦表面３をもつ銅管や鉄管等
から成るベア管を用いると共に、下段側に位置する１０
本の伝熱管１Ｋ〜１Ｔに、銅管や鉄管等から成る管素材
１０の表面に、次記するショットブラスト処理により、
深さを０．５ミクロン〜１０００ミクロン程度としたラ
ンダムな多数の細かな傷から成り、滴下液体を四方に拡
げる無方向性粗面４を形成したショットブラスト管を用
いる。

【００１２】尚、図１及び図２において、２１は散布器
２の散布トレー、２２は冷媒又は溶液の流出口、２３は
分散板である。

【００１３】ショットブラスト処理は、ブラスト材とし
て、粒子径が０．００５ｍｍ〜３．０ｍｍのけい砂やア
ルミナ等の非金属砂を用い、処理方式として、図４に示
すように、回転させながら移動させる管素材１０に向け
て、ノズル９から空気圧縮機等で０．５ｋｇｆ／ｃｍ²
〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²に加圧した圧縮空気と共にブラス
ト材を噴射する直圧式を採用している。もっとも、ブラ
スト材として、鋳鉄グリッドや銅スラブ或はニッケルス
ラブ等の金属材料を用いることも可能であり、処理方式
として、ロータ羽根にブラスト材を投射して遠心力で飛
散させるロータ式を採用することも可能である。

【００１４】因に、管素材１０として、直径１５ｍｍ、
長さ３００ｍｍの銅管を用い、平均粒径０．５ｍｍの非
金属のブラスト材を用いた直圧式の処理結果を表１に、
平均粒径０．７ｍｍの鋳鉄グリッドを用いたロータ式の
処理結果を表２に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表１及び表２から明らかなように、直圧式
では、ロータ式に比べて傷を深くでき、濡れ性を効果的
に向上させることができる。しかも、非金属のブラスト
材を用いるから、伝熱管の表面に異種金属がささって残
らず、伝熱管の表面における電位が不均一になるのを防
止でき、腐食の原因も無くし得る。

【００１８】以上の構成により、図１に示すように、液
の受渡しが、上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊからの液受継ぎ
を複数回経た後の後半になされ、管軸方向に対する液流
れ量が不均一となり易い下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表
面には、滴下液体を四方に拡げるショットブラストによ
る無方向性粗面４を形成しているから、管の円周方向及
び長手方向に液膜Ｗ（斜線を施した部分）を広範囲に広
げることができるのであり、上段側の最も下側に位置す
る伝熱管１Ｊの管軸方向両端部や中間部にやや濡れの生
じない巣の領域Ｚが生じる傾向にあっても、このような
巣Ｚの成長を阻止することができ、管軸方向に対する液
流れ量を均等にできるのである。これにより、図２に示
すように、鉛直方向に管軸のずれがあっても、そのずれ
にかかわらず、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面にも全
体的に濡れ領域を形成することができるのである。

【００１９】以上のものでは、ショットブラスト処理に
より無方向性粗面４を形成したが、その他、図５に示す
ように、管素材１０の表面に、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の大
きさとした微小突起４１を、その管軸方向及び円周方向
に多数設けることにより、無方向粗面４を形成するよう
にしてもよい。このような微子突起４１をもつ管には、
株式会社神戸製鋼所からトップクロスＣＴという商品名
で市販されている管をそのまま用いることができる。こ
のような微小突起４１によるものでも、上記したショッ
トブラスト処理によるものと同様、滴下液体を管軸方向
及び円周方向の四方に無方向に拡げることができ、下段
側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの濡れ性を改善することができ、
上記同様の作用効果が得られる。

【００２０】以上説明した実施例では、伝熱管１Ａ〜１
Ｔを２０段とし、上段側の１０段をベア管に、下段側の
１０段に無方向性粗面４を形成したが、丁度半分づつに
分ける必要はなく、例えば、上段側の８段をベア管に、
下段側の１２段に無方向性粗面４を形成したり、或い
は、上段側の１２段をベア管に、下段側の８段に無方向
性粗面４を形成したりしてもよい。又、総段数は２０段
である必要はなく、１０段程度のものであってもよい
し、２０段以上あってもよく、おおむね、その総段数の
半分程度の上段側伝熱管をベア管に、残り半分程度の下
段側伝熱管に無方向性粗面４を形成すればよいのであ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、液の受渡し回数が少な
く、管軸方向に対する液流れ量が比較的均一な上段側の
伝熱管１Ａ〜１Ｊには、平坦表面３をもつベア管を用い
ているから、それだけ低コスト化が図れるし、液の受渡
しが後半になされ、管軸方向に対する液流れ量が不均一
となり易い下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面には、滴下
液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成しているか
ら、管の円周方向及び長手方向に液膜を広範囲に広げる
ことができ、管軸方向に対する液流れ量を均等にでき、
これにより、鉛直方向に管軸のずれがあっても、そのず
れにかかわらず、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面に全
体的に濡れ領域を形成することができ、この結果、最小
のコストで、伝熱特性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸収冷凍機用熱交換器の側面図。

【図２】同熱交換器の断面図。

【図３】同熱交換器を備える吸収冷凍機の配管図。

【図４】同ショットブラストによる無方向性粗面の製造
過程を説明する図。

【図５】同無方向性粗面の他の実施例を示す要部拡大
図。

【図６】従来の吸収冷凍機用熱交換器の側面図。

【図７】従来の問題点を説明する断面図。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｔ；伝熱管、２；散布器、３；平坦表面、４；
無方向性粗面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を散布する散布器（２）の下方に、
   上下に複数段にわたって水平に延びる伝熱管（１Ａ，１
   Ｂ・・・・）を設けた吸収冷凍機用熱交換器において、上段
   側に位置する伝熱管（１Ａ〜１Ｊ）に、平坦表面（３）
   をもつベア管を用いていると共に、下段側に位置する伝
   熱管（１Ｋ〜１Ｔ）の表面に、滴下液体を四方に拡げる
   無方向性粗面（４）を形成していることを特徴とする吸
   収冷凍機用熱交換器。