JPH09138086A - 吸収冷凍機用伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収能力を高めようとすると構造が複雑にな
った。 【解決手段】 伝熱管の管外表面管軸長手方向に６条の
凸条部を形成するとともに、この凸条部は管軸に対して
０．１８度／ｍｍ以上０．７２度／ｍｍ以下の比捻り角
をもってスパイラルに配置した吸収冷凍機用伝熱管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機、吸収
冷温水器あるいは吸収ヒートポンプ等の吸収冷凍サイク
ルを用いる熱交換機に用いられる伝熱管に関し、特に性
能を向上させた吸収冷凍機用伝熱管に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機、吸収冷温水機、吸収ヒート
ポンプなどの吸収冷凍サイクルを用いる機器に使用され
る吸収器は、密閉容器内に水平あるいは垂直に多数の伝
熱管を多数配置して構成される。この場合、吸収剤−冷
媒としてわが国で最も多く使用されているリチウムブロ
マイド（ＬｉＢｒ）一水系を用いるものにおいては、伝
熱管外面に上部から高濃度のＬｉＢｒ水溶液を薄膜状に
流下し、蒸発器で発生した冷媒の水蒸気を当該吸収液で
吸収すると同時に吸収時の潜熱を管内を流れる冷却水に
より取り去るように動作させるのが通常である。

【０００３】吸収は、蒸発器での蒸発圧力と伝熱管表面
に流下される吸収液の飽和蒸気圧との圧力差によって生
じ、この圧力差が大きければ吸収能力は向上する。ま
た、吸収液は温度が低いほど、あるいは濃度が高いほど
飽和蒸気圧が低く、圧力差が大きくなって吸収能力の向
上に寄与する。一方、伝熱管の外表面における挙動を見
ると、吸収液内へ凝縮した水が拡散する物質移動と、熱
の発生並びにこれの除去のための熱移動とが混在し、き
わめて複雑な様相を呈しており、その現象については未
だ十分な解明に至つていないのが現状である。つまり、
伝熱管の性能を向上せしめるには、前記物質移動と熱移
動の両面での向上が要求されるが、吸収能力の面から判
断すれば、熱移動の向上もさることながら、物質移動の
性能向上がより重要である。ところが、物質移動の向上
を目的とした伝熱管は性能の割りにはコストが高く、吸
収器用伝熱管は平滑管が主流となっている。パソコン、
機器に関する産業において、多ピンへの適用も十分考え
られる。

【０００４】一方、従来の吸収器または伝熱パイプとし
ては、伝熱管の外表面に波形となるよう１５゜〜４５゜
の傾斜角を有する多数の螺旋溝を刻設した吸収器（実公
昭６４−４０５１号）、管の外面に３度以上の捩れ角を
有する複数の山部と谷部を交互にらせん状に位置させ形
成した伝熱管（特開平２−７１０６２号）、管体の中心
軸に向かう谷部と、伝熱管の外表面の長手管軸方向１５
度以下の捩れ角を有する複数の突条を形成した伝熱管
（特開平３−２３６５６１号）、管体の中心軸に向かう
谷部と、中心軸の放射方向に隆起する山部とを、周方向
に交互に設けて成る複数のひだを有する伝熱パイプ（特
開平５−３９９９０号）が知られているが、いずれも特
性面で未だ満足する性能を満たすには至っていない状況
にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の伝熱管における
技術的課題について述べると、現状の溶液流下方式は薄
膜状に溶液を流す方式であり、さらに伝熱抵抗を減少さ
せ機器の効率向上を図るため、よりー層薄膜化しようと
いう傾向に進みつつある。また、先に述べたように吸収
能力向上に対しては、伝熱を促進させることよりも物質
移動の促進を図ることが先決であるが、それらを目的と
し、またはそれらの問題を解消させようとする伝熱管は
どうしてもその構造が複雑になるため、製造時の加工コ
ストが高くなり実用化には至っていないのが現状であ
る。特にｎーオクチルアルコールやジエチルヘキサノー
ル等の界面活性剤を徽量添加することにより、吸収時に
溶液中においていわゆるマランゴニ効果に基く激しい界
面撹乱を生じさせ、吸収能力を向上させようとする方法
もあるが、この場合の伝熱管の構造も工業的には未だ満
足する状態に至っておらず、この面からの伝熱管の構造
改善が強く要望されている現状にある。

【０００６】それ故、本発明の目的は、吸収現象特有の
熱移動と物質移動とをより効果的に進展させることので
きる吸収冷凍機用伝熱管を提供することにある。

【０００７】本発明の目的は、熱移動と物質移動と言う
二つの現象を著しく向上させ、吸収能力を飛躍的に向上
させた吸収冷凍機用伝熱管を提供することにある。

【０００８】また、本発明の目的は、構造が簡単で、熱
移動と物質移動とをより効果的に進展させ、吸収能力を
向上させた吸収冷凍機用伝熱管を安価に提供することに
ある。

【０００９】また、本発明の目的は、構造が簡単で、製
造時の加工も容易であり、しかも吸収冷凍機用伝熱管の
管外面管軸長手方向における吸収現象特有の熱移動と物
質移動と言う二つの現象を向上させた伝熱管を経済的に
安価に提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、伝熱管の管外表面に吸収液を滴下また
は散布して、該管外表面に吸収液の液膜を形成し、その
液膜を通して熱移動を行なわせる吸収冷凍機用の伝熱管
において、管外表面管軸長手方向に非変形部を間に設け
て６条の凸条部を形成するとともに、この凸条部は管軸
に対して０．１８度／ｍｍ以上、０．７２度／ｍｍ以下
の比捻り角をもってスパイラルに配置されていることを
特徴とする吸収冷凍機用伝熱管を提供する。

【００１１】伝熱管の管外表面に吸収液を滴下または散
布して、該管外表面に吸収液の液膜を形成し、その液膜
を通して熱移動を行なわせる吸収冷凍機用の伝熱管にお
いて、管外表面管軸長手方向に６条の凸条部を形成する
とともに、この凸条部は管軸に対して０．１８度／ｍｍ
以上、０．７２度／ｍｍ以下の比捻り角をもってスパイ
ラルに配置して吸収冷凍機用伝熱管を構成することによ
り、伝熱管における吸収現象特有の熱移動と物質移動と
言う二つの現象をともに向上させることができるように
している。

【００１２】また、前記吸収冷凍機用伝熱管の管外面管
軸長手方向にスパイラルに配置され形成された６条の凸
条部は、管内面では凹条に形成されるように構成するこ
とにより、管外表面に吸収液の液膜と管内面での熱移動
を効率よく行なわれるようにしている。

【００１３】さらに、前記吸収冷凍機用伝熱管の管外面
管軸長手方向の管軸に対して０．１８度／ｍｍ以上０．
７２度／ｍｍ以下の比捻り角をもってスパイラルに配置
し形成された６条の凸条部を有する伝熱管は、銅または
銅合金のような金属から構成されている。銅としては電
気銅または無酸素銅などがあり、銅合金としては、例え
ば、銅と錫、銅とジルコニウム、銅と銀などが挙げられ
る。これにより管外表面に吸収液の液膜と管内面での熱
移動を極めて効率よく行なわれるように構成している。

【００１４】また、吸収冷凍機用伝熱管の管外面管軸長
手方向の管軸に対してスパイラルに配置され形成された
６条の凸条部は、０．１８度／ｍｍ以下の比捻り角であ
ると、吸収液は横方向へ広がるが、凸条部を乗り越える
ことができず、吸収液が凸条部間で厚膜となり熱伝達の
妨げとなり、吸収性能の向上は期待できない。一方、
０．７２度／ｍｍ以上の比捻れ角であると吸収液は円周
方向へと流れ落ちてしまい吸収液の撹拌効果が望めず吸
収性能の向上は期待できない。従って本発明では管軸に
対してスパイラルに配置され形成された６条の凸条部
は、０．１８度／ｍｍ以上〜０．７２度／ｍｍ以下の比
捻り角が伝熱管における吸収現象特有の熱移動と物質移
動と言う二つの現象をともに向上させるのに最も適正な
領域である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明伝熱管の実施の形態
であって、伝熱管の横断面図、図２は本発明伝熱管の実
施の形態であって、伝熱管の外観図、図３は本発明に係
る伝熱管の製造法の一例を示す説明図、図４は本発明に
よる伝熱管を製造時に使用する加工ダイスの正面図、図
５は本発明伝熱管の他の実施の形態であって、伝熱管の
外観図である。本発明伝熱管の実施の形態を示す図１に
おいて、伝熱管本体１０の外面に所定のピッチと捻れ角
からなる凸条部１２を設けてある。１１は平滑部であ
る。具体的には凸条部１２は伝熱管本体１０の周囲上に
６条形成されており、しかも凸条部１２は伝熱管本体１
０の管外面管軸長手方向の管軸に対して比捻り角０．３
６度／ｍｍとやや緩やかな捻りにより配置されている。
この図１の実施の形態の伝熱管では凸条部１２を形成し
た伝熱管本体１０の内部には凹条部１３が形成されてい
る。

【００１６】この図１に示す本発明実施の形態の伝熱管
の凸条部１２は、管外面では上部から滴下または散布さ
れる吸収液を、伝熱管表面で特に管軸方向に広げるよう
に作用する。その結果、吸収液は、薄い液膜となり伝熱
管表面を覆い熱伝達率が大きくなるとともに、管軸方向
流れで吸収現象特有の物質移動の向上を図ることがで
き、吸収性能を向上させるものである。一方上記凸条部
１２の管内面では凹条部１３となる。この凹条部１３に
より管内を流れる冷却水は乱され、その結果伝熱管の管
内側伝熱性能も向上し、伝熱管全体としての伝熱性能の
向上が図られる。

【００１７】図２の伝熱管の実施の形態においては、伝
熱管本体２０の外面に所定のピッチと捻れ角からなる凸
条部２２を設けてある。２１は平滑部である。具体的に
は凸条部２２は伝熱管本体２０の周囲上に６条形成され
ており、しかも凸条部２２は伝熱管本体２０の管外面管
軸長手方向の管軸に対して比捻り角０．２８度／ｍｍと
緩やかな捻りにより配置されている。この図２の伝熱管
の実施の形態においても、凸条部２２は管外面では、上
部から滴下または散布される吸収液を、伝熱管表面で特
に管軸方向に広げるように作用する。その結果吸収液
は、薄い液膜となり伝熱管表面を覆い熱伝達率が大きく
なるとともに、管軸方向流れで吸収現象特有の物質移動
の向上を図り、吸収性能を向上させるものである。

【００１８】図３は、本発明伝熱管の製造方法の一実施
の形態を示す概略図である。加工ダイス３２は、図４に
示すダイス本体４１の内面に所定のピッチ、高さからな
る突起４２が１２条設けられている。前記加工ダイス３
２は、図３の外部に位置する回転装置３３に固定され回
転可能なように取り付けられている。吸収式用伝熱管は
使用圧力はさほど高くないため比較的薄肉の銅管などが
用いられる。薄肉銅管などの断面円形の素管３１は、回
転する加工ダイス３２を通しながら引抜加工を施すこと
により、管外面に凸条部１２または２２を形成すること
ができる。この場合、管内面には凹条部１３が６条形成
される。

【００１９】図５は、本発明の他の実施の形態による伝
熱管である。この実施の形態では凸条部５２の高さに対
して薄肉銅管などの断面円形の素管の径は大きくしてあ
る。伝熱管の管軸に対してスパイラルに配置され形成さ
れた６条の凸条部５２は、０．１８度／ｍｍ以上〜０．
７２度／ｍｍ以下の比捻り角を有するように形成してあ
る。これは、伝熱管における吸収現象特有の熱移動と物
質移動と言う二つの現象をともに向上させるためであ
る。また、吸収性能を向上させるために、６条の凸条部
５２の間の平滑部には管軸方向に直角な溝５１を長さ方
向に形成することもできる。さらに伝熱管の肉厚が薄肉
の場合でも、伝熱管の管内面に微細な溝を形成すること
もできる。このような管軸方向に直角な溝５１、あるい
は伝熱管の管内面に微細な溝を設けることにより、吸収
液は、薄い液膜となり伝熱管表面を覆う熱伝達率を向上
させる作用があり、この結果、管軸方向流れで吸収現象
特有の物質移動の特性が良好となり、吸収性能の向上が
図れるものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明の効果としては、吸収現象特有の
熱移動と物質移動とを効率よく進展させることのできる
吸収冷凍機用伝熱管を提供することが出来る。

【００２１】本発明の他の効果としては、構造が簡単
で、熱移動と物質移動と言う二つの現象を著しく向上さ
せ、吸収能力を飛躍的に向上させた吸収冷凍機用伝熱管
を提供することが出来る。

【００２２】また、本発明の効果としては、構造が簡単
で、熱移動と物質移動とを効率よく進展させ、吸収能力
を向上させた吸収冷凍機用伝熱管を経済的に安価に提供
することが出来る。

【００２３】また、本発明の他の効果としては、構造が
簡単で、製造時の加工も容易であり、しかも吸収冷凍機
用伝熱管の管外面管軸長手方向における吸収現象特有の
熱移動と物質移動と言う二つの現象を向上させた伝熱管
を経済的に安価に提供することが出来る。

【００２４】本発明の他の効果としては、吸収性能の向
上はもとより、特別な装置を必要とせず、一般的な引抜
き製造装置により高速加工することができるため安価に
高性能な吸収冷凍機用伝熱管を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明伝熱管の実施の形態であって、伝熱管の
横断面図。

【図２】本発明伝熱管の実施の形態であって、伝熱管の
外観図。

【図３】本発明に係る伝熱管の製造法の一例を示す説明
図。

【図４】本発明による伝熱管を製造時に使用する加工ダ
イスの正面図。

【図５】本発明伝熱管の他の実施の形態であって、伝熱
管の外観図。

【符号の説明】

１０ 伝熱管本体 １１ 平滑部 １２ 凸条部 １３ 凹条部 ２０ 伝熱管本体 ２１ 平滑部 ２２ 凸条部 ３１ 素管 ３２ 加工ダイス ３３ 回転装置 ４１ ダイス本体 ４２ 突起 ５１ 溝 ５２ 凸条部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管の管外表面に吸収液を滴下または散
   布して、該管外表面に吸収液の液膜を形成し、その液膜
   を通して熱移動を行なわせる吸収冷凍機用の伝熱管にお
   いて、 管外表面管軸長手方向に非変形部を間に設けて６条の凸
   条部を形成するとともに、この凸条部は管軸に対して
   ０．１８度／ｍｍ以上、０．７２度／ｍｍ以下の比捻り
   角をもってスパイラルに配置されていることを特徴とす
   る吸収冷凍機用伝熱管。
2. 【請求項２】前記６条の凸条部は、管内面では凹条に形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍
   機用伝熱管。