JPH1151509A

JPH1151509A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH1151509A
Application number: JP20806297A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yasuda; 賢二安田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JP3123476B2

Abstract

(57)【要約】【課題】密着されて上下方向に積層された伝熱管群に
上方に設けた散布液分配管から均一に散布液を散布する
熱交換器を提供する。【解決手段】少なくとも最上段の伝熱管１８ａに軸線
方向に凹部１２と凸部１３とを有する凹凸管１０を用
い、最上段の伝熱管１８ａと２段目の伝熱管１８ｂとの
間で分布液を移動させ、２段目以下の伝熱管１８ｂ，１
８ｃに対し周方向に均一に分布液を流下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管の上部から
散布液を散布し、伝熱管内の液と散布液との間で熱交換
をする熱交換器に関し、特に吸収式冷凍機の蒸発器およ
び吸収器のように散布液が熱交換中に増減する熱交換器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】水などの液体を伝熱管内に導入し、上部
から伝熱管の外面に散布液を散布し、散布液と伝熱管内
の液との間で熱交換をする熱交換では、熱交換効率を向
上するために、伝熱管上に均等に散布液を散布する必要
がある。また熱交換器の体積を小さくするため、伝熱管
は密着して積層され、その直上に散布液分配管が伝熱管
と同型に設けられる。

【０００３】従来、散布液分配管には散布手段が等間隔
に設けられ、軸線方向には散布液が均等に流下する構成
になっている。図９は従来技術の散布液分配管（１）と
密着されて積層された伝熱管群（２）との断面図であ
る。分配管（１）の上側には散布手段としての散布孔
（３）が穿設され、散布液は散布孔（３）から図９の左
右両側に分かれ、さらに伝熱管群（２）の左右両側を流
下する。この場合、分配管（１）の軸線と伝熱管群
（２）の軸線を結ぶ各管の中心線（４）が鉛直であり、
かつ散布孔（３）が、前記中心線（４）上にあれば、散
布液は分配管（１）および伝熱管群（２）の左右に、す
なわち周方向に均等に流下する。しかし図９に示すよう
に中心線（４）が鉛直であり、かつ散布孔（３）を中心
線（４）上に設けることは、実際には困難であり、この
ため伝熱管群（２）の周方向に均等に分布液が流下しな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、密着
されて積層された伝熱管群の外面に均等に散布液を流下
できる熱交換器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、密着されて上
下方向に積層された伝熱管群（１８）に上方から散布液
を散布して散布液と伝熱管内の液体との間で熱交換を行
う熱交換器において、少なくとも最上段の伝熱管（１８
ａ）に軸線（１１）方向に凹部（１２）と凸部（１３）
とを有する凹凸管（１０）を用いることを特徴とする熱
交換器である。

【０００６】また本発明は、前記伝熱管群（１８）のす
べての伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に前記凹凸管
（１０）を用いることを特徴とする。

【０００７】本発明に従えば、少なくとも最上段の伝熱
管（１８ａ）は、軸線（１１）方向に凹部（１２）と凸
部（１３）とを有する凹凸管（１０）を用いているの
で、密着して積層しても凹部（１２）によって溝状隙間
（１６）ができ、少なくとも最上段の伝熱管（１８ａ）
と２段目の伝熱管（１８ｂ）との接触部で、伝熱管群
（１８）の軸線に直角な断面上で左から右または右から
左へ分布液が流れ、少なくとも２段目以降の伝熱管（１
８ｂ，１８ｃ）では周方向に分布液が均一に流下する。
従来の伝熱管には、一般に平滑管が用いられており、凹
凸管（１０）は用いられていない。気−液熱交換器にお
いて、気体側に周方向にフィンを取付け、伝熱面積を増
したフィン付伝熱管はあるが、本発明の凹凸管（１０）
は、フィン付管とは異なり、密着して積層できる。

【０００８】凹凸管（１０）は、伝熱管群（１８）のす
べての伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に用いれば、
分布液は各伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の接触部
で調整されより好ましい状態となる。しかし最上段の伝
熱管（１８ａ）と２段目の伝熱管（１８ｂ）との間で分
布液が一番よく調整され、ここで周方向に均一にされれ
ば、それ以降で散布液が周方向にアンバランスになるこ
とは少ない。また散布液分配管（１７，２７，３７，４
７）と最上段の伝熱管（１８ａ）とが密着していれば、
この間でも散布液の調整が行われる。

【０００９】また本発明は、前記伝熱管群（１８）が、
略鉛直な軸線まわりに多重に巻回されることを特徴とす
る。

【００１０】密着されて積層された伝熱管群（１８）
は、直管であってもよいが、小型の熱交換器としては、
略鉛直な軸線まわりに多重に巻回されたものが好まし
い。

【００１１】また本発明は、前記伝熱管群（１８）の上
に同型の散布液分配管（１７，２７，３７，４７）が密
着して設けられることを特徴とする。

【００１２】散布液分配管（１７，２７，３７，４７）
は、積層され密着された伝熱管群（１８）の複数組に対
して１個設けられるものでもよいが、伝熱管群（１８）
１組に対して１個設けられるものが好ましく、この場合
は伝熱管群（１８）上に同型の分配管（１７，２７，３
７，４７）が設けられる。たとえば伝熱管群（１８）が
鉛直な軸線まわりに多重に巻回されているときは、分配
管（１７，２７，３７，４７）も同じ軸線まわりに多重
に巻回される。

【００１３】また本発明は、前記散布液分配管（１７，
２７）の上面に等間隔に散布孔（１９，２９）が穿設さ
れることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、散布液分配管（１７，２
７）の上方に等間隔で散布孔（１９，２０）が穿設され
るので、散布液は伝熱管群（１８）の軸線方向にも均一
に流下する。

【００１５】また本発明は、前記散布液分配管（２７）
の上方に間隔をあけて飛散防止板（２９）が設けられる
ことを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、散布液分配管（２７）の
上方に等間隔に穿設された散布孔（２９）から噴出した
散布液は、飛散防止板（２８）によって分配管（２７）
の外周面に導かれて、その直下にある伝熱管群（１８）
に流下して飛散することがない。

【００１７】また本発明は、前記散布液分配管（３７，
４７）の径が、伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の径
よりも小さいかまたは同径であることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、伝熱管（１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ）の管径が分布液分配管（３７，４７）の管
径より大きいので伝熱面積を大きくできるとともに、余
分な散布液量を削減できるので好ましい。伝熱管の管径
は分配管の管径と等しくてもよい。

【００１９】また本発明は、前記散布液分配管（３７）
の両側斜下方に等間隔に散布孔（３９）が穿設されてい
ることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、伝熱管（１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ）の管径が分布液分配管（３７）の管径より
大きいときに、分配管（３７）の斜下方に等間隔で散布
孔（３９）が設けられるので、散布液が伝熱管群（１
８）外面にスムーズに導かれる。分散孔（３９）の穿孔
方向は斜下方４５°前後が好ましい。

【００２１】また本発明は、前記散布孔（３９）の前方
であって、散布液分散管（３７）の側方に接触して鉛直
に飛散防止板（３８）が設けられることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、散布孔（３９）の前面で
あって散布液分配管（３７）に接触して両側に略鉛直に
飛散防止板（３８）が設けられるので、散布液が飛散す
ることがない。

【００２３】また本発明は、前記散布液分配管（４７）
の一方側斜下方に等間隔に散布孔（４９）が穿設されて
いることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、分布液分配管（４７）の
斜下方に穿設される散布孔（４９）は、分配管（４７）
の一方の側のみでよい。これは少なくとも最上段の伝熱
管（１８ａ）には軸線方向に凹凸が設けられているの
で、分配管（４７）と該伝熱管（１８ａ）との間で分布
液が一方の側から他方の側に移動し、以下の伝熱管（１
８ｂ，１８ｃ）でもその外面で周方向に均一に分布液が
流下する。

【００２５】また本発明は、前記散布孔（４９）の前方
であって、散布液分散管（４７）の側方に接触して、略
鉛直に飛散防止板（４８）が設けられることを特徴とす
る。

【００２６】本発明に従えば、散布液分配管（４７）の
一方の側の斜下方にのみ散布孔（４９）が設けられてい
るときは、分配管（４７）の一方の側にのみ、散布孔
（４９）の前面に飛散防止板（４８）を設ければよい。
これによって分配管（４７）の構成が簡単になる。

【００２７】また本発明は、前記熱交換器が吸収式冷凍
機の蒸発器または吸収器であることを特徴とする。

【００２８】本発明に従う熱交換器は、吸収式冷凍機の
蒸発器および吸収器に好適に用いることができる。吸収
式冷凍機の蒸発器では、冷媒たとえば水が減圧下で上方
から分布され、伝熱管群（１８）中の水によって蒸発さ
れるとともに、伝熱管群（１８）中の水が冷却される。
したがって冷媒としての水は伝熱管群（１８）外面に均
一に分布され、蒸発される。また吸収器では、濃吸収液
によって、蒸発器で蒸発した水（水蒸気）が吸収され
る。濃吸収液が水蒸気を吸収する際に発熱するので、濃
吸収液は伝熱管群（１８）外面に均一に分布され、水蒸
気を吸収するとともに、伝熱管内の冷却水で冷却され
る。冷媒ポンプのある蒸発器では、伝熱管群で蒸発され
ない冷媒は冷媒ポンプによって循環される。冷媒ポンプ
は必須でなく、冷媒ポンプのない吸収式冷凍機では、冷
媒散布量は、発生器で発生され、凝縮器で凝縮された冷
媒液しか散布されないので、冷媒ポンプを有する冷凍機
の冷媒散布量に比べ、散布液量はかなり少ない。また設
計上の伝熱管段数（積層数）よりも実際の伝熱管段数を
多くした吸収器が通常用いられ、このような吸収器では
伝熱管の伝熱面積当りに散布される吸収液量が少なくな
る。このような散布液量が少ない蒸発器および吸収器に
は、本発明の構成を有する熱交換器を用いることが好ま
しい。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に用いる軸線（１
１）方向に凹部（１２）と凸部（１３）とを有する凹凸
管（１０）の一実施の形態の一部を切欠いた斜視図、図
２は凹凸管（１０）を最上段の伝熱管（１８ａ）に用
い、２段目の伝熱管（１８ｂ）に平滑管（１５）を用い
て、密着して積層した状態を示す断面図である。凹部
（１２）は、平滑管（１５）との間に溝（１６）を構成
する。図１、図２において凹凸管（１０）は、図面を見
易くするため、凹凸を大きく示してあるが、凸部（１
３）の長さＬ１は０．２〜１．５ｍｍである。

【００３０】図３は、本発明の一実施の形態の熱交換器
の散布液分配管（１７）と、その下に密着して設けられ
た伝熱管群（１８）の各管の軸線に直角な切断面による
断面図である。伝熱管群（１８）は、密着して３層に積
層された伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）から成り、
最上段の伝熱管（１８ａ）は凹凸管（１０）であり、２
段目の伝熱管（１８ｂ）および３段目の伝熱管（１８
ｃ）は、平滑管（１５）で構成される。分配管（１７）
の上面に穿設された分散孔（１９）から散布液が噴出
し、分配管（１７）の外面を流下し、分配管（１７）と
最上段の伝熱管（１８ａ）との間の溝状隙間（１６）に
よって散布液が図３の伝熱管（１８ａ）の左右に均等に
配分される。さらに最上段の伝熱管（１８ａ）と第２段
目の伝熱管（１８ｂ）との間でも溝状隙間（１６）によ
って散布液の均等化が図られる。第２段目と第３段目の
伝熱管（１８ｂ，１８ｃ）は平滑管（１５）であるの
で、この間では散布液はほとんど流れない。伝熱管群
（１８）が４層以上に密着して積層されている場合も、
第３段目以下で伝熱管の間を散布液はほとんど流れな
い。したがって、最上段の伝熱管（１８ａ）の上下で散
布液が左右に、すなわち周方向に均等に流れれば、それ
以下でも大略散布液は周方向に均等に流れる。

【００３１】図４は、本発明の他の実施の形態の熱交換
器の散布液分配管（２７）とその下に密着して設けられ
た前記と同じ伝熱管群（１８）の各管の軸線に直角な切
断面による断面図である。本実施の形態の分配管（２
７）では、分散孔（２９）が間隔をあけて設けられた飛
散防止板（２８）で覆われている。図５は、分配管（２
７）と飛散防止板（２８）との関係を示す縦断面であ
る。飛散防止板（２８）は、スペーサ（２６）によって
分配管（２７）と間隔をあけて設けられる。

【００３２】熱交換器は、少ない容積に多くの伝熱管群
（１８）を設けるため、図６に示すように分配管（１
７）と伝熱管群（１８）との組を接近して配置してい
る。このため図３に示す飛散防止板（２８）のない分散
管（１７）では、散布孔（１９）から噴出した散布液が
隣接する分配管（１７）の散布孔（１９）から噴出した
散布液と干渉する。これを防ぐため、飛散防止板（２
８）付の分配管（２７）が好ましい。

【００３３】図７は、本発明のさらに他の実施の形態の
熱交換器の散布液分配管（３７）とその下に密着して設
けられた前記と同じ伝熱管群（１８）の各管の軸線に直
角な切断線による断面図である。本実施の形態では、分
配管（３７）の径が伝熱管（１８）の径よりも小さいこ
とおよび分配管（３７）の両側斜下方に分布孔（３９）
が対をなして穿設され、また分布孔（３９）の前面に略
鉛直に飛散防止板（３８）が設けられる。飛散防止板
（３８）は、分配管（３７）の両側面にそれぞれ溶接な
どによって固定される。

【００３４】図８は、本発明のさらに他の実施の形態の
熱交換器の散布液分配管（４７）とその下に密着して設
けられた前記と同じ伝熱管群（１８）の各管の軸線に直
角な切断線による断面図である。本実施の形態は、図７
の実施の形態に類似するが、分配管（４７）の一方の
側、たとえば右側のみに分散孔（４９）が穿設され、そ
の前面に略鉛直に飛散防止板（４８）が設けられる。散
布液は分配管（４７）の一方の側のみに噴出されるが、
最上段の伝熱管（１８ａ）の上下部で凹部（１２）によ
って生じる溝状隙間（１６）で散布液が図８の伝熱管
（１８ａ）の右方から左方へ移動し、第２段目の伝熱管
（１８ｂ）以下で周方向に均一に流下する。

【００３５】前記実施の形態では、散布液分配管（１
７，２７，３７，４７）には、散布手段として散布孔
（１９，２９，３９，４９）が穿設された例を記載した
が、散布手段として、散布液分配管の下面に散布ノズル
が設けられ、散布液分配管と最上段の伝熱管が密着され
ていないものであってもよい。これらによって散布液
は、密着して積層された伝熱管群（１８）を周方向に均
一に流下し、散布液と伝熱管群（１８）の内部の液との
間で効率よく熱交換が行われる。前記各実施の形態で説
明した熱交換器は、特に散布液が熱交換中に増減する吸
収式冷凍機の蒸発器、吸収器に好適に用いられる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、密着され
て上下方向に積層された伝熱管群（１８）の少なくとも
最上段の伝熱管（１８ａ）に軸線方向に凹部（１２）と
凸部（１３）とを有する凹凸管（１０）を用いるので、
散布液分配管（１７，２７，３７，４７）から散布され
る散布液は、伝熱管群（１８）の周方向に均一に流下
し、散布液と伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）内の液
との熱交換が効率よく行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝熱管に用いる凹凸管（１０）の一実
施の形態の一部を切欠いた斜視図である。

【図２】凹凸管（１０）と平滑管（１５）とを密着して
積層した状態の断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態の散布液分配管（１７）
と、伝熱管群（１８）との断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の散布液分配管（２
７）と伝熱管群（１８）との断面図である。

【図５】散布液分配管（２７）と飛散防止板（２８）と
の関係を示す縦断面図である。

【図６】複数の散布液分配管（１７）と伝熱管群（１
８）との組の関係を示す断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態の散布液分配管
（３７）と伝熱管群（１８）との断面図である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態の散布液分配管
（４７）と伝熱管群（１８）との断面図である。

【図９】従来技術の散布液分配管（１）と伝熱管群
（２）との断面図である。

【符号の説明】

１０凹凸管１２凹部１３凸部１５平滑管１６溝状隙間１７，２７，３７，４７散布液分配管１８伝熱管群１８ａ最上段の伝熱管１９，２９，３９，４９散布孔２８，３８，４８飛散防止板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密着されて上下方向に積層された伝熱管
群（１８）に上方から散布液を散布して散布液と伝熱管
内の液体との間で熱交換を行う熱交換器において、少なくとも最上段の伝熱管（１８ａ）に軸線（１１）方
向に凹部（１２）と凸部（１３）とを有する凹凸管（１
０）を用いることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記伝熱管群（１８）のすべての伝熱管
（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に前記凹凸管（１０）を用
いることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】前記伝熱管群（１８）が、略鉛直な軸線
まわりに多重に巻回されることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の熱交換器。
【請求項４】前記伝熱管群（１８）の上に同型の散布
液分配管（１７，２７，３７，４７）が密着して設けら
れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の熱交換器。
【請求項５】前記散布液分配管（１７，２７）の上面
に等間隔に散布孔（１９，２９）が穿設されることを特
徴とする請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】前記散布液分配管（２７）の上方に間隔
をあけて飛散防止板（２９）が設けられることを特徴と
する請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】前記散布液分配管（３７，４７）の径
が、伝熱管（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の径よりも小さ
いかまたは同径であることを特徴とする請求項４記載の
熱交換器。
【請求項８】前記散布液分配管（３７）の両側斜下方
に等間隔に散布孔（３９）が穿設されていることを特徴
とする請求項７記載の熱交換器。
【請求項９】前記散布孔（３９）の前方であって、散
布液分散管（３７）の側方に接触して鉛直に飛散防止板
（３８）が設けられることを特徴とする請求項８記載の
熱交換器。
【請求項１０】前記散布液分配管（４７）の一方側斜
下方に等間隔に散布孔（４９）が穿設されていることを
特徴とする請求項７記載の熱交換器。
【請求項１１】前記散布孔（４９）の前方であって、
散布液分散管（４７）の側方に接触して略鉛直に飛散防
止板（４８）が設けられることを特徴とする請求項１０
記載の熱交換器。
【請求項１２】前記熱交換器が吸収式冷凍機の蒸発器
または吸収器であることを特徴とする請求項１〜１１の
いずれか１項に記載の熱交換器。