JPH10176893A - 吸収器用伝熱管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱面積増大率に見合う伝熱性能向上率を有
すると共に、単位長さ当たりの質量が平滑管並みで、素
材コストが増加しない吸収器用伝熱管の提供。 【解決手段】 管外表面において管軸方向に延びる、管
周方向に円弧状の湾曲面形状を呈する山部４の複数が、
管周方向において、隣接する山部４間に谷部６を形成し
つつ、配設されると共に、それら山部４及び谷部６に対
応するように管内面に凹凸が形成され、かかる管外表面
に吸収液を滴下乃至は散布する一方、管内の冷却流体に
よって、管外の吸収液を冷却するようにした吸収器用伝
熱管において、前記各山部４に対して、管軸方向の底部
断面形態及び管周方向の底部断面形態の何れもが曲面形
状を呈する、管周方向に延びる凹部８を、管軸方向に間
隔を隔てて多数設けて、該凹部８間の山部４部分をそれ
ぞれ独立したフィン１０として構成すると共に、該凹部
８の管周方向における両端部をそれぞれ漸次幅狭に形成
して収束するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、吸収式冷凍機や吸収式ヒートポ
ンプ等の吸収器内に水平に配管される吸収器用伝熱管及
びその製造方法に係り、特に単位長さ当たりの伝熱管質
量を平滑管並みに抑えつつ、優れた熱交換効率を実現す
る吸収器用伝熱管並びにそれを製造する方法に関するも
のである。

【０００２】

【背景技術】一般に、上述の如き吸収式冷凍機や吸収式
ヒートポンプ等の吸収器に用いられる伝熱管としては、
内外面が平滑な円形断面の平滑管が採用されている。と
ころが、かかる平滑管は、その伝熱性能が低いために、
吸収器の高性能化や小型化の要求に対処することが困難
であった。また、このような平滑管では、管外周面を管
周方向に流下せしめられる吸収液膜の幅が、表面張力に
より、下方に行くに従って狭くなってしまうところか
ら、有効な熱交換作用を発揮せしめるために必要な濡れ
面積が確保され難いと共に、管外表面に渇き面が生じ易
く、吸収液の水蒸気吸収率、延いては伝熱性能が低下し
てしまうという問題もあった。

【０００３】そこで、そのような問題の解消を図るもの
として、例えば実開平２−８９２７０号公報、特開平２
−１７６３７８号公報等に示される如き構成の伝熱管
が、提案されるに至っている。即ち、その提案された伝
熱管は、その管外表面において管長方向に延びる複数の
山部及びその山部間に形成された谷部が、管周方向に連
続した湾曲面形状をもって形成されると共に、前記谷部
の曲率半径が、山部の曲率半径よりも大きなものとされ
ているのである。

【０００４】そして、そのような伝熱管にあっては、吸
収器内において、水平方向に配置して用いられた場合
に、管外表面に滴下乃至は散布された吸収液が、山部よ
りも曲率半径の大きい谷部へスムーズに流れることによ
って、谷部での吸収液の入れ換えがスムーズとなり、伝
熱管の全周に亘って均一に流れたりすることにより、ま
た山部で発生したマランゴニ対流（吸収液に含まれる界
面活性剤の液膜表面の濃度分布による表面張力差に起因
する張力対流）と谷部で発生したマランゴニ対流とが互
いに干渉し合って、長手方向、即ち管軸方向に大きな撹
乱作用が発生せしめられたりすることにより、管外表面
での熱交換が促進され得て、以てその熱交換効率が向上
せしめられているのである。

【０００５】しかしながら、かくの如き構造とされた伝
熱管は、平滑管よりも伝熱性能が改善されるものの、伝
熱面積が平滑管と同程度であるために、更なる性能向上
を図ることが基本的に困難であるという問題を内在する
ものであった。

【０００６】一方、特公平７−１１１２８７号公報に
は、管外表面において、長手方向に延びる複数の溝と、
該溝間に設けられた微細なピッチの多数のフィンとを有
する吸収器用伝熱管が明らかにされている。そして、そ
のような構造の伝熱管にあっては、管外表面において、
長手方向に延びる、深さの深い複数の溝によって、滴下
された吸収液が活発に攪拌されると同時に、管軸方向へ
の流れを発生させ、以て吸収液の広がりを生じさせ、ま
た溝間の多数のフィンによって、伝熱面積を増加させる
と共に、表面での吸収液の濡れ性を向上せしめて、有効
伝熱面積が大幅に増加するとされている。

【０００７】而して、そのような構造の伝熱管は、上記
の特公平７−１１１２８７号公報に開示の具体例からし
て、通常のローフィン管に管軸方向の溝を形成せしめて
なる形態のものと推測され、そこでは、伝熱面積が少な
く見積もっても数倍まで増大するにも拘わらず、伝熱性
能は１．４倍にしかならないという問題があったのであ
る。しかも、そのような構造の伝熱管は、ローフィン管
をベースとしているために、単位長さ当たりの質量が、
少なく見積もっても、２倍程度まで増大し、伝熱性能の
向上率を上回る素材のコストアップを招くという問題
も、内在するものであったのである。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景として為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、伝熱面積増大率に見合う伝熱性能向上率を有す
ると共に、単位長さ当たりの質量が平滑管並みで、素材
コストが増加しない吸収器用伝熱管を提供することにあ
る。

【０００９】

【解決手段】そして、そのような課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載せる如く、管外表面にお
いて管軸方向に延びる、管周方向に円弧状の湾曲面形状
を呈する山部の複数が、管周方向において、隣接する山
部間に谷部を形成しつつ、配設されると共に、それら山
部及び谷部に対応するように管内面に凹凸が形成されて
なる構造を有し、かかる管外表面に吸収液を滴下乃至は
散布する一方、管内の冷却流体によって、管外の吸収液
を冷却するようにした吸収器用伝熱管において、前記各
山部に対して、管軸方向の底部断面形態及び管周方向の
底部断面形態の何れもが曲面形状を呈する、管周方向に
延びる凹部を、管軸方向に間隔を隔てて多数設けて、該
凹部間の山部部分をそれぞれ独立したフィンとして構成
すると共に、該凹部の管周方向における両端部をそれぞ
れ漸次幅狭に形成して収束するように構成したことを特
徴とする吸収器用伝熱管を、その要旨とするものであ
る。

【００１０】すなわち、このような本発明に従う構造と
された伝熱管では、管外表面に付着したＬｉＢｒ水溶液
等の吸収液が、谷部を伝わって管軸方向に向かって効果
的に流延せしめられると共に、各山部を越えて、管周方
向に流下せしめられるようになる。そして、その際に、
各山部は、円弧状の湾曲面形状をもって形成されている
ところから、伝熱管の表面に付着した吸収液が、それら
山部を越えて、管周方向において、スムーズに流下せし
められ得、山部表面の濡れ状態が有利に維持されて、所
謂渇き面の発生による伝熱性能の低下が効果的に防止さ
れ得ると共に、山部を越えて吸収液が流下せしめられる
際、傾斜角度の変化等によって、吸収液に攪乱・対流現
象が効果的に惹起され得、吸収液の濃度の濃い部分が外
面に良好に晒されて、水蒸気の吸収作用が向上せしめら
れ得ることとなった。

【００１１】また、かかる伝熱管では、その外表面に形
成された前記山部や谷部において、吸収液の液膜の厚さ
に比例して、強さの異なるマランゴニ対流が、山部や谷
部に沿って生ぜしめられているのであるが、山部におけ
る吸収液の液膜の厚さと谷部における吸収液の液膜の厚
さとが、大きく異なっているところから、山部において
発生するマランゴニ対流の強さと谷部において発生する
マランゴニ対流の強さが大きく異なることとなる。そし
て、それら強さの異なるマランゴニ対流が互いに干渉す
ることにより、吸収液が強く攪乱されるのである。

【００１２】しかも、本発明に従う吸収器用伝熱管で
は、山部に対して、管周方向に延びる凹部を、管軸方向
に所定間隔を隔てて多数設けて、該凹部間の山部部分を
それぞれ独立したフィンとして構成しているのである
が、そのような凹部の管周方向の底部断面形態並びに管
周方向の底部断面形態の何れもが、曲面形状を呈するよ
うに構成され、且つ該凹部の管周方向における両端部
が、それぞれ漸次幅狭に形成されて収束するように構成
されているところから、吸収液が伝熱管の外表面を流下
せしめられる場合において、そのような凹部の特異な形
状によって、管周方向への吸収液の供給が制限される一
方、管軸方向への吸収液の供給が効果的に促進され得る
こととなるのであり、これにて管軸方向への吸収液の広
がりが、従来のフィン付き管に比べてスムーズとなり、
以てマランゴニ対流による攪乱効果及び凹部への液膜の
衝突による攪乱効果にて、一層の伝熱促進効果が実現さ
れることとなるのである。

【００１３】なお、かかる本発明に従う吸収器用伝熱管
の好ましい態様によれば、前記凹部が、前記谷部の底部
に達しないように、該底部よりも上方に形成され、その
管周方向における両端部が、それぞれ、前記山部の側面
において収束せしめられる構成が採用される。特に、こ
のような構成を採用することによって、フィン間の凹部
に沿った管周方向の吸収液の流れよりも、谷部に沿った
管軸方向の吸収液の流れが促進されることとなるところ
から、吸収液が管軸方向へよりスムーズに移動すること
となるのである。

【００１４】また、本発明に従う吸収器用伝熱管の別の
好ましい態様によれば、前記山部及び谷部が、引き抜き
加工にて形成されている一方、前記凹部が転造加工によ
って形成され、以て目的とする伝熱管の形状が有利に実
現されることとなる。

【００１５】さらに、本発明に従う吸収器用伝熱管の好
ましい態様の他の一つによれば、前記谷部の底部には、
それぞれ管軸方向に延びる溝部が、管周方向において不
連続面で連接する断面形状をもって設けられることとな
る。そして、そのような管軸方向に延びる溝部の形成に
よって、当該溝部の形成部位において、吸収液の液膜の
厚さが管周方向に不連続に変化せしめられ、以て山部及
び谷部のそれぞれにおいて発生するマランゴニ対流の干
渉作用が、より大きなものとされるのである。しかも、
かかる溝部が谷部に形成されているところから、山部に
おける吸収液の液膜の厚さと溝部における吸収液の液膜
の厚さとの差が、より一層大きなものとなるのであっ
て、それ故に、通常運転時のように、吸収液が所定量滴
下しているときに、マランゴニ対流が効果的に発生せし
められるのみならず、起動時等の吸収液の滴下量が少な
いときにも、有利に液膜の厚さが生ぜしめられて、有効
なマランゴニ対流による攪乱作用が発揮され得るのであ
り、ひいては伝熱性能がより一層向上せしめられ得るの
である。なお、この溝部は、深さが浅いために吸収液の
入れ代わりには全く支障を来すことがなく、伝熱管の外
表面での吸収液の管周方向への移動は、速やかに行なわ
れることとなる。

【００１６】更にまた、本発明に係る吸収器用伝熱管の
好ましい態様の更に別の一つによれば、前記山部に設け
られる凹部によって、該凹部に対応する管内面部位が管
内に突出せしめられる一方、該凹部間に位置する前記フ
ィンに対応した管内面部位が凹所を構成するように形成
されることなる。これによって、管内面には、山部に対
応する部位において、管軸方向に凹凸部が形成されるこ
ととなり、以て管内を流れる冷却流体の乱流を促進し、
その結果として、総括熱伝達係数（熱通過率）を効果的
に向上せしめ得るのである。

【００１７】そして、本発明は、また、かくの如き本発
明に従う吸収器用伝熱管を有利に製造するために、管外
表面に吸収液を滴下乃至は散布する一方、管内の冷却流
体によって、管外の吸収液を冷却するようにした吸収器
用伝熱管を製造する方法において、（ａ）管外表面にお
いて管軸方向に延びる、管周方向に円弧状の湾曲面形状
を呈する山部の複数が、管周方向において、隣接する山
部間に谷部を形成しつつ、配設されると共に、それら山
部及び谷部に対応するように管内面に凹凸が形成されて
なる構造を有する山形形状連設管を、円筒状素管の引き
抜き加工によって形成する第一の工程と、（ｂ）かかる
得られた山形形状連設管に対する転造加工によって、該
山形形状連設管の前記山部に対して、管軸方向の底部断
面形態及び管周方向の底部断面形態の何れもが曲面形状
を呈する、管周方向に延びる凹部を、管軸方向に間隔を
隔てて多数設けて、該凹部間の山部部分をそれぞれ独立
したフィンとして構成すると共に、該凹部の管周方向に
おける両端部をそれぞれ漸次幅狭に形成して収束するよ
うに構成する第二の工程とを、含むことを特徴とする吸
収器用伝熱管の製造方法をも、その要旨とするものであ
る。

【００１８】このような本発明に従う吸収器用伝熱管の
製造方法によれば、第一工程で引き抜きによる溝加工
（山形加工）を円筒状素管に対して施し、更に第二工程
で転造によるフィン加工を実施しているために、各山部
に対して形成されるフィン間において、バリが発生する
ようなことが全くなく、目的とする伝熱管形状が容易に
実現され得るのである。また、そうして形成されたフィ
ンにおいては、フィンの両端に向かって徐々にフィン高
さが減少し、且つ転造加工にて形成される凹部において
は、その両端に向かってそれぞれ徐々に幅が狭まった形
状となり、収束せしめられることとなるのである。

【００１９】

【発明の実施の形態】ところで、かくの如き吸収器用伝
熱管においては、管外表面において管軸方向に延びる山
部が、管周方向に円弧状の湾曲面形状を呈するように形
成され、そしてその複数が、管周方向に連設されて、管
外表面を流下せしめられる吸収液の管周および管軸方向
への流れが容易となるようになっているが、かかる山部
の管周方向における数は、特に限定されるものではな
く、伝熱管の直径の大きさ等を考慮して、適宜に選定さ
れることとなる。なお、この山部の数は、少な過ぎると
伝熱性能が充分に得られず、また、多過ぎると加工性が
悪くなるところから、一般に山部ピッチ（原管外径基準
の管周長さ／山部の数）で表現すると、３〜９ｍｍ程度
とされ、そして、そのような山部の数を実現するため
に、山部の曲率半径は０．５〜５．０ｍｍ程度とされ
る。

【００２０】また、前記山部間に形成される谷部は、山
部の形状によって、その形状が規定されることとなる
が、何れにしても、そのような谷部は、山部に続く管壁
にて構成されて、該山部と概ね等しい厚さにおいて形成
され（従って、それら山部及び谷部に対応するように管
内面に凹凸が形成され）、更に、谷部の深さとしては、
通常、０．３〜１．２ｍｍ程度となるようにされる。け
だし、谷部が深過ぎる場合には、加工性が悪くなると共
に、伝熱管の管路断面積が減少して、管内の圧力損失が
大きくなるからである。なお、ここにおいて、谷部の深
さとは、谷部の底面（谷部の底部に溝部を設ける場合に
は、溝部の底面）から、該谷部を挟んだ両側に隣接位置
する山部の頂点に接する直線に下ろした垂線の長さのこ
とを意味している。

【００２１】さらに、本発明に係る吸収器用伝熱管は、
前記各山部に対して、管周方向に延びる凹部を管軸方向
に所定間隔を隔てて多数設けて、該凹部間の山部部分を
それぞれ独立したフィンとして構成したことを、一つの
特徴とするものであるが、管横断面におけるフィンの形
状は、それらが凹部の形成されていない山部部分により
構成されているところから、山部部分と同一、即ち湾曲
面形状を呈している。一方、管縦断面におけるフィンの
形状は、その両側に位置する凹部の断面形状によって規
定されることとなる。

【００２２】ところで、そのようなフィンの管縦断面形
状を規定する凹部は、本発明にあっては、管軸方向の底
部縦断面形態及び管周方向の底部縦断面形態の何れもが
曲面形状を呈するように、且つ管周方向における両端部
がそれぞれ漸次狭幅となって、収束するように、形成さ
れるものであるところから、かかる凹部の断面形状とし
ては、吸収液の凹部への適当な侵入性を発揮させるよう
に、フィンの高さ、フィン間隔、フィン先端の距離等の
条件を満たしつつ、Ｕ字形状や円弧状等の湾曲面形状と
されるのである。

【００２３】なお、かかる山部に形成されるフィンの高
さは、低過ぎると、吸収液と伝熱管との接触面積の増大
効果が期待出来ず、一方、高過ぎると、フィンが、管外
周に形成された液膜を分断する恐れがあるところから、
通常、０．３〜１．５ｍｍ程度とされ、特に管軸方向へ
の液膜拡張を促進するためには、谷部の底部まで凹部の
底部が達しないように構成されていることが望ましい。
そして、ここで言うフィン高さとは、隣接位置するフィ
ンの頂部を結ぶ直線に、その間の凹部の底面から下ろし
た垂線の長さを意味している。

【００２４】また、フィンの間隔は、０．９〜４．０ｍ
ｍ程度とされる。けだし、このフィンの間隔が小さ過ぎ
ると、比較的低濃度の場合であっても、吸収液がフィン
間の凹部に侵入し難かったり、凹部に侵入した吸収液が
滞留し易かったりするところから、好ましくないからで
あり、またフィンの間隔が大き過ぎると、伝熱面積を増
大させる効果が得られなくなるからである。なお、ここ
において、フィンの間隔とは、或るフィンの所定の位置
と、その隣のフィンの前記所定の位置に対応する位置の
管軸方向における距離のことを意味している。

【００２５】さらに、フィンの先端間の距離は、低濃度
から高濃度の広い濃度範囲の吸収液が凹部に侵入し易
く、凹部での吸収液の不必要な滞留を防止することを考
慮すると、０．４５〜３．０ｍｍ程度とされるのが適当
である。なお、ここで言うフィンの先端間の距離とは、
隣り合うフィンの向かい合う側面頂部（先端）を結ぶ直
線の長さのことを意味している。

【００２６】ところで、本発明に係る吸収器用伝熱管
は、管軸方向の断面（管縦断面）における山部に相当す
る管内面の形状が、凹部の断面形状によって規定され、
管外面の形状を反転した様相を呈していることを、その
望ましい特徴の一つとするものである。つまり、管外面
の凹部は、管内面では凸部乃至は突起を、また該凹部に
挟まれたフィン部は、管内面では凹所を構成することに
なるのである。このような特徴的構成は、請求項６に示
される如く、第一工程で引き抜き加工を、そして第二工
程で転造加工を施すことにより、容易に実現され得るも
のであって、例えば、その逆の工程では、実現され得な
いのである。そして、管外面に形成されるフィンは、折
り曲げられたような形態を呈するため、肉厚の増加は殆
どなく、伝熱管の単位長さ当たりの質量は、ベースとな
る溝付き管（山形形状連設管）や平滑管と略同等に保た
れるのである。また、管内面に形成される凹凸部は、管
内を流れる冷却流体の乱流を促進し、その結果として、
総括熱伝達係数（熱通過率）を向上せしめることとな
る。

【００２７】また、本発明に係る吸収器用伝熱管におい
ては、吸収液の攪乱作用をより大ならしめるために、谷
部の底部に、溝部を形成することが好ましいが、そのよ
うな溝部は、山部及び谷部と、管周方向において不連続
面で連接するように形成される。なお、ここで言う不連
続面で連接するとは、山部及び谷部の外周曲面と、溝部
の外周曲面とが、管軸方向に垂直な断面において、共通
接線を持たない交点で管周方向に接続されていることを
意味するものである。

【００２８】そして、そのような溝部の断面形状は、特
に限定されるものではなく、円弧状、Ｕ字状、Ｖ字状、
コ字状或いは台形形状等の各種の形状が適宜に採用され
得るのであるが、その内部への吸収液の不必要な滞留を
防止するために、その深さは０．０１〜０．１５ｍｍ程
度に設定される。

【００２９】さらに、かくの如き吸収器用伝熱管を構成
する材料としては、公知の各種の材料が用いられ得る
が、より伝熱性能の優れた伝熱管を得るためには、伝熱
性の優れた材料、例えば銅や銅合金等が用いられること
が望ましい。また、得られる伝熱管の管径は、通常、
６．３５ｍｍ〜２５．４ｍｍ程度とされる。

【００３０】そして、上述の如き本発明に従う吸収器用
伝熱管は、基本的には、実開平２−８９２７０号公報、
特開平２−１７６３７８号公報、特開平７−２４５２２
号公報等に開示されているような公知の手法に従って、
先ず、本発明にて規定される所定の山形形状連設管を
得、次いで、目的とする吸収器用伝熱管を与えるように
転造加工を施すことにより、山部にのみ凹部を設け、以
て該凹部間の山部部分をフィンとして構成することによ
って、製造されることとなる。

【００３１】勿論、上記の山形形状連設管を得るため
に、特に、本発明にあっては、所定の円筒状素管を冷間
で引き抜き加工する手法が、好適に採用されることとな
るが、その他、所定組成の銅パイプ等を用いた熱間押出
加工等によって、目的とする山形形状連設管を得ること
も可能である。

【００３２】また、本発明に従う吸収器用伝熱管におけ
る各谷部に形成される溝部は、山部及び谷部に対して、
不連続面を介して連接される構成であるところから、上
述の如き製造手法において、通常の異径管加工技術を併
せて用いることにより、容易に製造することが可能であ
り、形状の安定性にも極めて優れたものとなる。

【００３３】なお、本発明に従う吸収器用伝熱管の外表
面に形成される山部及び谷部は、上記に示される如く、
管軸方向に直線的に形成されるものに何等限定されるも
のではなく、管軸方向に螺旋状に形成されたものであっ
ても、何等差し支えない。尤も、その際、山部及び谷部
の管軸方向に対する捩れ角が余り大きくなると、山部を
越えて流下する吸収液量が減少して、伝熱性能が低下す
るところから、かかる捩れ角は、一般に、１５°以下に
設定することが望ましい。

【００３４】また、そのような螺旋状の山部及び谷部を
有する伝熱管にあっては、螺旋状の谷部と山部を有する
ダイスを用いることにより、又は被加工管たる円筒管と
ダイスとを相対回転させつつ、引き抜き加工等を行なう
ことにより、先ず、螺旋状に山部と谷部を形成した加工
管を得て、次いでこれに、所定の凹部を形成するように
転造加工を施すことにより、容易に製造することが出来
る。

【００３５】

【実施例】以下に、本発明をより一層具体的に明らかに
するために、本発明の実施例を示すこととするが、本発
明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約を
も受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しな
い限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変
更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解さ
れるべきである。

【００３６】先ず、図１乃至図３には、本発明の一実施
例に係る吸収器用伝熱管２が示されている。この伝熱管
２は、Ｃ１２２０（ＪＩＳ Ｈ３３００）材質のリン脱
酸銅管（外径：１６ｍｍφ、肉厚：０．６ｍｍ）を円筒
状素管として用い、それに対して、ダイスを用いた冷間
の引き抜き加工を施して、管軸方向に延びる山部と谷部
を備えた山形形状連設管を形成した後、通常のフィンチ
ューブの製造に際して採用される転造加工手法と同様
な、転造ディスクを用いた転造加工を実施して、管周方
向に延びる凹部を、管軸方向に所定間隔を隔てて、山部
に設けることにより、得られたものである。

【００３７】より詳細には、図２に示されるように、直
径：ｄが１６ｍｍφの伝熱管２の管外表面には、湾曲面
形状の山部４、更には該山部４の隣接するものの間に形
成された谷部６が、管周方向に交互に位置せしめられて
おり、そしてそれら山部４及び谷部６は、管軸方向に直
線的に延びている。なお、かかる谷部６の深さ：Ｄ
₁は、０．５ｍｍに形成されている。また、山部４に
は、管軸方向に所定の間隔を隔てて、管周方向に延びる
凹部８が設けられており、該凹部８間の山部部分が、そ
れぞれ、独立したフィン１０として構成されている。更
に、谷部６の底部には、山部４及び谷部６と不連続な面
を介して接続される溝部１２が、０．０３ｍｍの深さ
（Ｄ₂ ）において設けられている。しかも、かかる溝部
１２が、山部４ではなくて、谷部６に設けられていると
ころから、山部４と谷部６とにおける液膜の厚さの差、
ひいてはマランゴニ対流の強さの差が、より一層大きく
される構成となっているのである。

【００３８】また、図３には、伝熱管２の縦断面の要部
拡大説明図が示されている。即ち、山部４に対して、凹
部８が直交して延びるように設けられており、該凹部８
間の山部部分が、フィン１０として構成されているので
ある。そして、かかるフィン１０の縦断面における断面
形状が、全体的に曲面形状とされる一方、フィンの高
さ：Ｆは０．８ｍｍ、フィンの間隔：Ｐは２．０ｍｍ、
フィン先端間の距離：Ｗは０．９ｍｍに形成されてい
る。そして、フィン１０は、全体的に曲面形状を呈して
いるために、吸収液の管軸方向への拡がりを妨げること
が少なく、管周方向への液膜の形成及び流下がスムーズ
となるという特徴を発揮する。

【００３９】さらに、伝熱管２の管内面には、山部４に
相当する部位において、突起１４と凹所１６とが、管軸
方向に交互に配列されている。即ち、そのような突起１
４は、山部４に設けられる凹部８によって、それに対応
する管内面部位が管内に突出せしめられることによって
形成されているのであり、一方、該凹部８間に位置する
フィン１０に対応した管内面部位が、凹所１６を形成し
ているのである。そして、これら突起１４と凹所１６に
て構成される凹凸構造により、管内を流れる冷却流体
（水）の乱流が促進され、結果として伝熱性能が促進さ
れることとなるのであり、またフィン１０形成部位にお
ける肉厚（管壁厚さ）増加を有効に抑制し得ることとな
るところから、その単位重量を平滑管並みに抑えること
が可能となるのである。

【００４０】なお、このような構造の伝熱管２は、前述
の如く、所定の円筒状素管を用い、それに公知の引き抜
き加工及び転造加工を順次施すことによって、容易に製
造され得るものである。即ち、先ず、管外表面において
管軸方向に延びる、管周方向に円弧状の湾曲面形状を呈
する山部４の複数が、管周方向において隣接する山部４
間に谷部６を形成しつつ、配設されると共に、それら山
部４及び谷部６が、実質的に同様な厚さの肉厚（管壁）
にて構成されてなる構造を有する山形形状連設管２０
が、通常の冷間引き抜き加工によって製造され、次い
で、その得られた山形形状連設管２０に対して、図４に
示される如く、転造ディスク２２を用いた転造加工が施
されるのである。かかる図４においては、複数枚の転造
ディスク２２が同軸的に配置されて一体的に回転駆動せ
しめられる転造ディスク群の３組が、１２０°の位相差
を持って、転造加工されるべき山形形状連設管２０の周
りに配置され、それら転造ディスク群の回転駆動によ
り、各転造ディスク２２が押し付けられて、山形形状連
設管２０の山部４に対する転造加工が実施されるように
なっている。

【００４１】図５には、そのような転造加工による一つ
の山部４に対する凹部８の形成、換言すればフィン１０
の形成形態が示されている。なお、この図５において、
その左方には、管軸に直角な方向の断面形態における山
部４の転造加工形態が示されており、またその右方に
は、かかる左方の転造形態を右側から見た状態が示され
ている。また、転造加工の進行は、（ａ）から始まり、
（ｄ）にて終了することとなるが、凹部８（フィン１
０）は、一つの転造ディスク２２にて実現されるもので
はなく、よく知られている如く、各転造ディスク群を構
成する、それぞれの転造ディスク２２の押圧にて、漸次
形成されることとなる。そして、かかる図５の右方の図
に示される如く、フィン１０は、転造加工の進行に伴な
い、転造ディスク２２間において、その高さを漸次増大
しつつ（半径方向外方へ成長しつつ）、形成されること
となるのである。

【００４２】そして、このような転造加工により、図６
に示される如く、山形形状連設管２０の各山部４には、
それぞれ、管軸方向に、凹部８と所定高さのフィン１０
とが交互に形成され、以て目的とする伝熱管２が完成さ
れるのであるが、そのような転造加工にて形成される凹
部８は、図５及び図６、更には図７に拡大して示される
ように、その管軸方向の底部断面形態及び管周方向の底
部断面形態の何れもが曲面形状、特に円弧状の湾曲面形
状を呈する構造のものとされているのであり、しかも、
そのような凹部８の管周方向における両端部は、その上
方から見た図である図７（ｂ）から明らかな如く、それ
ぞれ、漸次狭幅に形成されて、収束するように構成され
ているのである。このように、フィン１０間の凹部８の
管周方向における端部の間隔が、その先端、換言すれば
谷部６に近い程、狭幅とされて、収束せしめられている
ことによって、流下された吸収液の管周方向への供給が
制限されつつ、管軸方向への吸収液の拡がりが、従来の
フィン付き管に比べてスムーズとなり、以てマランゴニ
対流による攪乱効果及び凹部８への液膜の衝突による攪
乱効果にて、一層の伝熱促進効果が得られることとなる
のである。

【００４３】なお、かくの如き凹部８は、谷部６の底部
に達しないように、該底部よりも上方に形成され、その
管周方向における両端部が、それぞれ、山部４の側面に
おいて、収束せしめられるように構成されていることが
望ましく、これによって、谷部６に沿った管軸方向の吸
収液の流れが、更に効果的に促進されるのである。

【００４４】ところで、かくの如き構成の伝熱管２は、
一般には、図８に示されるように、吸収式冷凍機の吸収
器３０の内部に、略水平な姿勢で鉛直方向に複数本並列
するように配管され、そして、該伝熱管２内に流通せし
められる冷却流体たる冷却水によって、管外表面の吸収
液が冷却されるようになっているのである。即ち、先
ず、この伝熱管２に、その上方に設けられたトレイ３２
の吸収液滴下孔３４から、界面活性剤を含んだ臭化リチ
ウム水溶液等の吸収液３６が滴下又は散布せしめられ
る。そして、この滴下された吸収液３６は、高濃度であ
るために、吸収器内に存在する水蒸気を吸収しながら、
伝熱管２の外表面をスムーズに流下するのであり、その
際に発生する熱を、伝熱管２の内側に通される冷却水に
伝熱することにより冷却されることとなる。

【００４５】具体的には、図９及び図１０に示されるよ
うに、伝熱管２の上方に位置する吸収液滴下孔（図示せ
ず）から滴下される吸収液３６は、先ず、吸収器３０内
の上部に配置せしめられた伝熱管２の外表面を、谷部
６、山部４・・・・谷部６と、管周方向に谷部６と山部
４とを交互に経由して流下していく。そして、このと
き、山部４或いは谷部６のそれぞれにおいて、吸収液３
６の液膜の厚さに応じたマランゴニ対流が生じるのであ
るが、各山部４における吸収液の液膜の厚さは、谷部６
における吸収液の液膜の厚さに比べて、かなり薄いため
に、山部４において管軸方向に比較的弱いマランゴニ対
流が生じ、一方、谷部６においては、管軸方向に比較的
強いマランゴニ対流が生じるようになる。そして、それ
ら山部４と谷部６のそれぞれで発生したマランゴニ対流
が干渉し合うことにより、吸収液３６の管軸方向の攪乱
作用が著しく向上せしめられるのである。

【００４６】しかも、本発明に従う吸収器用伝熱管２に
あっては、図１０にも示されるように、吸収液３６がフ
ィン１０間の凹部８に侵入して、伝熱管２と吸収液３６
との接触面積が有利に増大せしめられるのである。従っ
て、本発明に従う吸収器用伝熱管２を用いることによっ
て、伝熱性能が著しく向上せしめられ得ることとなるの
である。

【００４７】また、本発明に従う構成の伝熱管２にあっ
ては、前記谷部６の底部に溝部１２が形成されることよ
り、液膜の厚さが、各谷部６において、より大きくなる
ように構成されているところから、通常運転時のよう
に、吸収液３６が所定量滴下しているときに、強いマラ
ンゴニ対流が発生するだけでなく、起動時等のように、
滴下量が少ないときにも、溝部１２に吸収液３６が集ま
って、所定の厚さを与え得るのであって、そしてそれに
よって、マランゴニ対流の強さを有利に高めることが出
来、ひいては伝熱性能を効果的に向上せしめ得るのであ
る。なお、かかる溝部１２の深さは、０．０３ｍｍと小
さく設定されており、その深さが小さなものであるため
に、吸収液３６の交換には問題がなく、伝熱管２の外表
面での吸収液３６の管周方向への移動は速やかに行なわ
れる。それ故に、かくの如き構成の伝熱管２において
は、従来から用いられている伝熱管と比較すると、溝部
１２に相当する吸収液３６を増加させるだけで、熱交換
効率を効果的に向上せしめることが出来るのである。

【００４８】なお、本発明に従う吸収器用伝熱管は、上
記の如き構成に何等限定されるものではなく、例えば、
フィン１０の縦断面の形状が、図１１或いは図１２に示
される如き形状のものでも、何等差し支えない。因み
に、図１１に示される伝熱管では、その山部４に所定間
隔をもって設けられるフィン１０の縦断面形状におい
て、フィン先端が平面であり、また図１２に示される伝
熱管では、その山部４に形成されるフィン１０の縦断面
形状において、フィン先端の幅を極力小さくした形状と
されているのであるが、そのような構造の伝熱管であっ
ても、前記した伝熱管２と同様に優れた吸収液の攪乱作
用が得られるのである。

【００４９】ところで、上記に例示の伝熱管２を用いた
吸収器において、その実機運転条件（吸収器内圧力＝
６．６ｍｍＨｇ、吸収液濃度＝６３．５ｍａｓｓ％、吸
収液液膜流量＝１．０ｌ／ｍｉｎ・ｍ）下における伝熱
管性能を測定した結果、本発明に従う伝熱管２の総括熱
伝達係数は、ベースとなる山形形状連設管２０の１．２
倍程度、更には従来の吸収器用伝熱管である平滑管の
１．５倍程度であった。また、かかる伝熱管２の実質伝
熱面積は、それら山形形状連設管２０及び平滑管の１．
２倍程度であるところより、伝熱管２においては、その
伝熱面積の増大率に等しい伝熱促進率が得られることが
確認された。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る吸収器用伝熱管にあっては、吸収液の濃度の高
低に拘わらず、フィン間の凹部の形状を曲面形状とした
ことにより、かかる凹部への吸収液の供給が効果的に行
なわれ得て、無駄な滞留を防ぎ、適当な厚みの液膜が形
成されることとなるところから、伝熱管と吸収液との接
触面積が有利に増大せしめられ得て、伝熱性能が効果的
に向上せしめられるのである。しかも、凹部の幅は、そ
の管周方向の両端部において、漸次狭幅となり、最終的
に収束するように構成されているところから、谷部に沿
った吸収液の管軸方向への拡がりやマランゴニ対流を殆
ど妨げることがなく、強い吸収液の攪乱作用が発揮され
得て、伝熱性能が向上せしめられることとなる。また、
山部においても、間欠的に谷部から連続した吸収液の液
膜が形成されるために、吸収液の管軸方向への拡がりや
マランゴニ対流が発生し、そして、山部と谷部とでそれ
ぞれ発生するマランゴニ対流が干渉することによって、
より強い吸収液の攪乱作用が発揮され得て、伝熱性能が
一層向上せしめられ得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸収器用伝熱管の一例を示す斜視
説明図である。

【図２】図１に示される伝熱管の横断面説明図である。

【図３】図１に示される伝熱管における山部の縦断面拡
大説明図である。

【図４】図１に示される伝熱管を製造するための転造加
工の状態を示す管軸に直角な方向の断面説明図である。

【図５】転造ディスクを用いた一つの山部に対する転造
加工の進行状態を示す加工説明図である。

【図６】転造加工前後の山部の横断面形状の詳細及び転
造後のフィン形状の詳細を示す部分拡大説明図である。

【図７】転造加工にて山部に形成される凹部及びフィン
の形態を示す説明図であって、（ａ）はその斜視説明
図、（ｂ）は山部を上方から見た説明図、（ｃ）は山部
を横方向から見た説明図である。

【図８】図１に示される伝熱管の複数本を吸収器内へ配
設した状態の一例を示す説明図である。

【図９】図８に示される吸収器の、上部に配管される伝
熱管の横断面説明図である。

【図１０】図９に示される吸収器の伝熱管山部の縦断面
拡大説明図である。

【図１１】本発明に係る吸収器用伝熱管のフィン形状の
異なる例を示す、図３と同様な伝熱管山部の縦断面拡大
説明図である。

【図１２】本発明に係る吸収器用伝熱管のフィン形状の
更に異なる例を示す、図３と同様な伝熱管山部の縦断面
拡大説明図である。

【符号の説明】

２ 伝熱管 ４ 山部 ６ 谷部 ８ 凹部 １０ フィン １２ 溝部 ２０ 山形形状連設管 ３０ 吸収器 ３２ トレイ ３４ 吸収液滴下孔 ３６ 吸収液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 明生 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管外表面において管軸方向に延びる、管
   周方向に円弧状の湾曲面形状を呈する山部の複数が、管
   周方向において、隣接する山部間に谷部を形成しつつ、
   配設されると共に、それら山部及び谷部に対応するよう
   に管内面に凹凸が形成されてなる構造を有し、かかる管
   外表面に吸収液を滴下乃至は散布する一方、管内の冷却
   流体によって、管外の吸収液を冷却するようにした吸収
   器用伝熱管において、 前記各山部に対して、管軸方向の底部断面形態及び管周
   方向の底部断面形態の何れもが曲面形状を呈する、管周
   方向に延びる凹部を、管軸方向に間隔を隔てて多数設け
   て、該凹部間の山部部分をそれぞれ独立したフィンとし
   て構成すると共に、該凹部の管周方向における両端部を
   それぞれ漸次幅狭に形成して収束するように構成したこ
   とを特徴とする吸収器用伝熱管。
2. 【請求項２】 前記凹部が前記谷部の底部に達しないよ
   うに該底部よりも上方に形成され、その管周方向におけ
   る両端部がそれぞれ前記山部の側面において収束せしめ
   られている請求項１記載の吸収器用伝熱管。
3. 【請求項３】 前記山部及び谷部が引き抜き加工にて形
   成されている一方、前記凹部が転造加工によって形成さ
   れている請求項１又は請求項２記載の吸収器用伝熱管。
4. 【請求項４】 前記谷部の底部に、それぞれ管軸方向に
   延びる溝部が、管周方向において不連続面で連接する断
   面形状をもって設けられている請求項１乃至請求項３の
   何れかに記載の吸収器用伝熱管。
5. 【請求項５】 前記山部に設けられる凹部によって、該
   凹部に対応する管内面部位が管内に突出せしめられる一
   方、該凹部間に位置する前記フィンに対応した管内面部
   位が凹所を構成している請求項１乃至請求項４の何れか
   に記載の吸収器用伝熱管。
6. 【請求項６】 管外表面に吸収液を滴下乃至は散布する
   一方、管内の冷却流体によって、管外の吸収液を冷却す
   るようにした吸収器用伝熱管を製造する方法にして、 管外表面において管軸方向に延びる、管周方向に円弧状
   の湾曲面形状を呈する山部の複数が、管周方向におい
   て、隣接する山部間に谷部を形成しつつ、配設されると
   共に、それら山部及び谷部に対応するように管内面に凹
   凸が形成されてなる構造を有する山形形状連設管を、円
   筒状素管の引き抜き加工によって形成する第一の工程
   と、 かかる得られた山形形状連設管に対する転造加工によっ
   て、該山形形状連設管の前記山部に対して、管軸方向の
   底部断面形態及び管周方向の底部断面形態の何れもが曲
   面形状を呈する、管周方向に延びる凹部を、管軸方向に
   間隔を隔てて多数設けて、該凹部間の山部部分をそれぞ
   れ独立したフィンとして構成すると共に、該凹部の管周
   方向における両端部をそれぞれ漸次幅狭に形成して収束
   するように構成する第二の工程とを、含むことを特徴と
   する吸収器用伝熱管の製造方法。