JP2000111291A

JP2000111291A - 伝熱管

Info

Publication number: JP2000111291A
Application number: JP11324429A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kushima; 大資久島; Akira Nishiguchi; 章西口; Tomihisa Ouchi; 富久大内; Michihiko Aizawa; 道彦相沢; Saburo Tsukada; 佐武郎塚田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3266886B2

Abstract

(57)【要約】【目的】熱伝達性能及び吸収性能の高い伝熱壁及び伝
熱管並びに熱交換器及び吸収冷暖房機を提供する。【構成】壁面の複数の窪みの深さが窪み径より小さ
く、反対側壁面の複数の突起間の底部はその上を流れる
流体の流れ方向に平行な仮想面上を、隣合う突起間の最
短距離仮想線に沿って、延びることが防止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝熱管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば熱交換器用伝熱管は熱交換
器の性能向上のため、沸騰用、蒸発用、凝縮用、吸収用
など、その用途によりさまざまな形状のものが提案され
ている。このなかで特に流下液膜式の熱交換器は吸収冷
暖房機等の吸収器、蒸発器に多く利用されている。例え
ば吸収器では、密閉容器内に水平あるいは垂直に伝熱管
を多数配置し、その伝熱管上に、吸収溶液を流下させ、
前記密閉容器に連結されている蒸発器より発生する冷媒
蒸気を、吸収溶液が吸収する際に発生する吸収熱を伝熱
管を介して冷却媒体によって排除している。

【０００３】吸収は蒸発器での蒸発圧力と、伝熱管表面
に流下された吸収溶液の飽和蒸気圧の差によって生じ、
この圧力差が大きくなるほど吸収能力は向上する。吸収
溶液の飽和蒸気圧は、溶液の温度が低いほど、濃度が高
いほど低くなるため、吸収能力を向上させるためには、
高い冷却能力によって溶液の温度を低く保つと同時に、
吸収溶液の濃度をできるだけ高く維持することが必要と
なる。例えば熱伝達性能向上を目的に伝熱面積を増大す
るために、伝熱管の表面にフィンが等ピッチで形成され
ている。なお、この種のものの伝熱性能改良に関するも
のとして例えば特開平１−１３４１８０号公報が挙げら
れる。しかしこれらの伝熱管は能力当りのコストが高
く、このためコストの低い平滑管が利用されることが多
い。

【０００４】また伝熱壁面上を流下する液膜状の熱媒体
ではなく単相流の熱媒体に関しての熱伝達促進技術とし
ては、実開昭５９−７１０８３号公報、及び特開昭６１
−６５９５号公報に開示されるように、単相流媒体の流
れる側の電熱壁面に滑らかな突起を設けることにより熱
媒体の流動を剥離渦を生じないように乱し、熱媒体の流
動に伴う圧力損失の増大を極力防ぎながら、熱伝達性能
を向上させようとするものがある。しかし、この滑らか
な突起を形成させるために必要となる。伝熱壁表面の反
対側に形成する窪みは、もう一方の熱媒体の熱伝達性能
の向上になんら効果を及ぼそうとするものではない。

【０００５】また相変化を伴う熱交換器として満液形蒸
発器があり、このなかで沸騰現象を促進するために特開
平４−２３６０９７号公報に開示されるように、沸騰を
促進する側の伝熱面に空洞部を形成し、かつこの空洞の
伝熱表面部分での開口部の面積を、伝熱壁面と平行な断
面における横断開口面積より小さくすることで、沸騰促
進に有効な気泡核を生成し易くしている。

【０００６】また凝縮用伝熱壁としては、特開昭５８−
１２９１９７号公報に開示されるように伝熱壁表面に複
数の窪みを設け、伝熱壁上で蒸気の凝縮により生じた液
膜をこの窪みに引き込み一定時間保持できるように、こ
の窪みの深さを深くすることによって、窪み以外の伝熱
壁での液膜の厚さを薄くし、凝縮伝熱性能を高めてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、これ
まで、冷凍機の小型化、高性能化のため、各種のフィン
付き伝熱管が提案された。従来の伝熱管は冷却能力を上
げるために、伝熱管にフィンを配置し、そのフィンのピ
ッチを細かくし、伝熱面積の向上を図るものが主流であ
った。しかし、これらの伝熱管を吸収冷暖房機の吸収器
などの液膜流下式熱交換器に利用した場合、吸収現象は
吸収溶液液膜の表面のみで起こるため表面部分の濃度の
みが低下し、結果的に伝熱管に単純にフィンを多く配置
することによって冷却能力を高めようとした場合、フィ
ンの間に溶液が溜り液膜の厚さが増加し、吸収時の熱物
質移動の抵抗になり、期待されるほどの吸収能力増加に
はなっていない。またこれらのフィンのために液膜が伝
熱管上を流下する時に、伝熱管の軸方向への液膜の広が
りが悪くなり、伝熱管の下段に行けば行くほど、液膜の
均一性が欠け液膜が存在しない箇所が発生する結果とな
った。伝熱管上に吸収溶液よりなる液膜がないと吸収現
象は起きないため、結果的には吸収現象促進のために形
成したフィンが有効に働かない場合が生じていた。この
結果、吸収能力を期待するほど上げることができない結
果となった。

【０００８】また特開平１−１３４１８０号公報には液
膜の撹拌性を向上するために、伝熱管に多数の管軸に平
行である溝を付けたものが開示されているが、この方法
では加工が複雑であること、また溝を付けることによっ
て不用意に伝熱面積を減少させるなどの問題点があっ
た。

【０００９】また吸収能力を伝熱管にフィンを配置する
ことにより改善する方法は、伝熱管を構成するために必
要な銅材のコスト及び加工コストを上げる結果となり、
その割に性能の向上率が低いなどの問題点があった。

【００１０】また特開昭５８−１２９１９７号公報に開
示されるように伝熱壁表面に複数の窪みを設け、伝熱壁
上の液膜をこの窪みに引き込み一定時間保持できるよう
に、この窪みの深さを深くしたのでは、流下液膜式熱交
換器のように流下する液膜の膜厚が厚い場合には、窪み
内に形成される液膜の厚さが厚くなるため、液膜が熱伝
達の抵抗となって伝熱性能を高めることができないとい
う問題点があった。

【００１１】本発明の目的は、伝熱性能または吸収性能
を高め、また壁面に突起を有する伝熱壁において、壁面
上での流体の撹拌を促進させ吸収性能を高め得る構造の
伝熱管を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の伝熱壁は、壁面に複数の窪みを有する伝熱
壁において、上記窪みの深さが窪み径（窪みの開口部の
直径）より小さくしている。

【００１３】本発明の伝熱管は、管外壁面に複数の窪み
を有する伝熱管において、上記窪みの深さが窪み径より
小さくしている。またその窪みの形成により伝熱管の内
壁面に滑らかな突起が生じている。本発明の熱交換器
は、伝熱管の内外壁間で内外流体間の熱交換を行う伝熱
管を組み込んで構成する熱交換器において、該伝熱管に
上記伝熱管を用いる。

【００１４】本発明の吸収冷暖房機は、蒸発器、吸収
器、再生器、凝縮器を備える吸収冷暖房機において、熱
交換器を吸収器として用いる。

【００１５】また本発明の伝熱壁は、壁面に複数の突起
と該突起間に延びる底部とを有する伝熱壁において、前
記底部はその上を流れる流体の全体的流れ方向にほぼ平
行な仮想面上を、隣合う突起間の壁面上の最短距離を通
過する最短距離仮想線に沿って延びることが防止されて
いる。また相互に熱変換されるべき第１流体と第２流体
のうち、第１流体がその上を流れる第１壁面と、第２流
体がその上を流れる第２壁面とを有し、その第１壁面と
第２壁面の少なくとも一方は壁面に複数の突起と該突起
間に延びる底部とを有し、その底部はその上を流れる流
体の全体的流れ方向にほぼ平行な仮想面上を、隣合う突
起間の壁面上の最短距離を通過する最短距離仮想線に沿
って延びることが防止されている。

【００１６】また本発明の伝熱管は、相互に熱交換され
るべき第１流体と第２流体のうち、第１流体がその上を
流れる外壁面と、第２流体がその上を流れる内壁面とを
有し、その外壁面と内壁面の少なくとも一方は壁面に複
数の突起と該突起間に延びる底部とを有し、その底部は
その上を流れる流体の全体的流れ方向にほぼ平行な仮想
面上を、隣合う突起間の壁面上の最短距離を通過する最
短距離仮想線に沿って延びることが防止されている。

【００１７】また本発明の熱交換器は、伝熱管の内外壁
間での内外流体間の熱交換を行う伝熱管を組み込んで構
成する熱交換器に、上記伝熱管を用いる。また本発明の
吸収冷暖房機は、蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器を備
える吸収冷暖房機に、上記熱交換器を吸収器として用い
る。

【００１８】

【作用】上記伝熱壁及び伝熱壁及び伝熱管並びに熱交換
器及び吸収冷暖房機は、伝熱壁及び伝熱管の壁面の窪み
径よりも窪みの深さを小さくすると熱抵抗が少なくなっ
て伝熱性能が向上する。また伝熱管方向の液膜の広がり
が阻害されず、伝熱壁表面に形成される流下液膜の膜厚
を管軸方向に広く均一化させ、窪みから次の窪みへと溶
液が乗り越える場合、冷媒蒸気を吸収して表面張力が大
きくなって窪み部のよく冷却された吸収溶液を引っ張り
上げ、これにより吸収溶液の対流が活発化して熱・物質
移動性能を向上させて吸収性能が向上する。

【００１９】また伝熱壁及び伝熱管の壁の突起間の底部
は、その上を流れる全体的流れ方向にほぼ平行な仮想面
上を、隣合う突起の間の最短距離を通過する最短距離仮
想線に沿って、延びることが防止されているので、該流
体が底部で全体的流れ方向に一定に流れ続けることを防
止し、全体的流れ方向に対してほぼ直角に付勢し、壁面
の撹拌を促進し、該壁面と該流体との間の熱交換を促進
する。

【００２０】

【実施例】図１、図２、図３に実施例を示す。図１は伝
熱壁の断面図、図２は伝熱壁表面の液膜形状図、図３は
図１の伝熱壁を用いた伝熱管の実施例の外観図である。
図１、図２、図３において、伝熱壁２１の表面には、流
下液膜の膜厚を薄くすると同時に溶液表面積を拡大する
ために窪み２０を形成する。この窪み２０の深さ（ｈ
ｄ）は窪み径（Ｄｄ）より小さくなるように形成する。
又加工を容易するために、伝熱壁表面が２次元平面であ
れば該窪み２０は複数の直線もしくは曲線に、又伝熱壁
表面が３次元表面、例えば図３に示すように、伝熱管に
用いられた場合には１条あるいは複数条の螺旋曲線又は
管軸に平行あるいは垂直な複数の直線に沿って一定ある
いは規則的に変化する間隔で断続的に設ける。又この窪
み２０の内面は滑らかな曲率をもつ面とし、かつ窪み２
０の横断開口面積が深さ方向に減少し、又好ましくは窪
み２０と反対の面すなわち裏面に滑らかな突起２９が生
じていて窪み２０の深さを伝熱壁２１の肉厚（ｔ）より
深くする。さらに壁面には窪み２０のない平滑面２１Ａ
が存在し、平滑面の面積は、窪み２０を形成しない場合
の全平面積の５０％以下とする。

【００２１】伝熱壁表面に形成した窪み２０は次の作用
をする。一般に液体と固体が接触する場合に、界面張力
の影響により、メニスカスが形成される。メニスカスは
ヤング・ラプラスの式において形成される界面の曲率半
径の一方を大きくとった場合、界面断面形状は円弧に
近似することができる。したがって、窪み径（円でない
場合は円相当径）よりも窪み２０の深さが大きくなると
窪み２０内に形成する液膜２２の厚さが厚くなり、熱抵
抗が増えて好ましくないので、本実施例では窪み径に対
して、窪み２０の深さを小さくすることにより、窪み２
０内に形成する液膜２２の厚さを薄くし、熱抵抗を減ら
して熱交換性能を向上させる。

【００２２】また次の作用をする。（１）液膜２２内で
吸収現象のように熱以外の物質移動がある場合、この物
質拡散の浸透割合が大きくなる。（２）伝熱管軸方向の
液膜の広がりが阻害されず、伝熱壁表面に形成される流
下液膜の膜厚を管軸方向に広く均一化させる作用があ
る。（３）吸収溶液として臭化リチウム水溶液を用い
て、その中に界面活性剤を数十から数百ｐｐｍ添加した
場合、前記窪みから次の窪みへと溶液が乗り越える場
合、冷媒蒸気を吸収して表面張力が大きくなって窪み部
のよく冷却された吸収溶液を引っ張り上げる。これによ
り吸収溶液の対流が活発化して熱・物質移動性能を向上
することができる。

【００２３】吸収能力を高める効果を高めるために図４
８に示すように窪み２０の形状を変えた伝熱管（Ｄ１か
らＤ４までの４種類）および性能比較のために従来の窪
みのない平滑管を作った。これらは窪み２０の形状を半
球面形とし伝熱面の面積拡大率をほぼ等しくなるよう窪
み２０の深さ及び径を変えたものである。性能測定結果
を図４に示す。図は横軸に液膜流量（ｋｇ／ｍ．ｓ）、
縦軸に熱伝達率（Ｗ／ｍ²Ｋ）をとったものである。図
から明らかなように、性能が最も大となるものは平滑管
と比較して４０％以上の向上が図られている。また本結
果より窪み２０の深さは１ｍｍ度で大きな効果が期待で
きることがわかった。

【００２４】さらに、伝熱壁表面の窪み形状は円弧と限
らない。図５から図２０に示す形状のものでも同様の効
果が得られる。図５は実施例の平面図、図６はその断面
図で窪み２０Ａの平面は円で断面が円弧のもの、図７は
他の実施例の平面図、図８はその断面図で窪み２０Ｂの
平面は楕円で断面も楕円のもの、図９はさらに他の実施
例の平面図、図１０はその断面図で窪み２０Ｃの平面は
円で断面が円錐のもの、図１１はさらに他の実施例の平
面図、図１２はその断面図で窪み２０Ｄの平面は円で断
面が四角錐のもの、図１３はさらに他の実施例の平面
図、図１４はその断面図で窪み２０Ｅの平面は六角形で
断面も六角錐のもの、図１５はさらに他の実施例の平面
図、図１６はその断面図で窪み２０Ｆの平面は四角形で
その断面が四角錐のもの、図１７はさらに他の実施例の
平面図、図１８はその断面図で窪み２０Ｇの平面は円で
断面が円弧かつ底に突起を有するものと、図１９はさら
に他の実施例の平面図、図２０はその断面図で窪み２０
Ｈの平面は円で断面が円弧でかつ底にさらに窪みを有す
るもの、図２１はさらに他の実施例の平面図、図２２は
その断面図で窪み２０Ｉと突起２０Ｊとが混合して存在
しているもの、図２３はさらに他の実施例の平面図、図
２４はその断面図で突起２０Ｊのみで形成したもので、
液膜の漏れ性を高める効果は窪み形状のものより若干劣
る。さらに、窪み２０の配列は図２５から図３２に示す
ものでもよい。前述した図１に示す実施例の窪み２０を
形成した伝熱管の場合、管内側の熱伝達率も高める。こ
のときに管内流体の乱れを促進するために窪み２０は図
３、図２５のように千鳥もしくは正方配列でなく、図２
６のように窪み２０の大きさを変化させると、さらに高
い効果を得ることができる。また図２７は伝熱管表面で
の液膜の管軸方向の均一性を高めるのに効果がある。図
２８は管内を流れる流体に螺旋状の乱れをつくる効果が
あり管内性能を高めることができる。また図２９に示す
ように窪み配列の規則性を弱めることによりさらに管内
側の性能を高めることができる。これらの管外側、管内
側の性能を高める組み合わせとして、他に図３０から図
３２のような実施例もそれぞれ効果が高い。また伝熱管
２１を重力に対して立てて使用し、管内側に液膜を流下
させるような場合では、図３３に示すように管内側に窪
み３０を設けることにより性能を高めることができる。

【００２５】また以上のように構成した伝熱管は、その
上方あるいは側方に熱交換媒体を散布する散布装置を設
け、熱交換媒体が重力によって流下しながら伝熱管表面
において液膜を形成させて熱交換をおこなう熱交換器を
構成することができる。さらに伝熱管表面を流下する熱
交換媒体が、流下と同時に媒体がその液膜表面で接する
気体と物質移動を伴う熱交換をおこなうように構成す
る。またもっとも特殊な場合は、図３７に示す吸収器に
採用できる（構成は後述）。特に吸収剤が臭化リチウム
水溶液であり、かつ吸収剤に界面活性剤として有機物質
を添加してある場合は、窪み２０の深さを０.６ｍｍか
ら２.０ｍｍとする。また吸収器用の伝熱管表面を流下
する吸収溶液の流れる側の伝熱管の単位長さ当たりの流
量を０.７ｋｇ／ｍ．ｓから０.２５ｋｇ／ｍ．ｓとす
る。

【００２６】次に上記実施例の伝熱管を製造するための
製造方法を図３４、図３５によって説明する。図３４は
伝熱管２１の製造過程での形状を示す。本製造方法で
は、あらかじめ窪み加工を施した平板あるいは曲率をも
った板２１Ａを管状に形成し接する部分を高周波溶接等
で接合することで伝熱管に加工するものである。このよ
うな製造方法で加工をおこなうと窪み２０を形成する
際、窪み２０の裏側を器具で保持することができ、窪み
２０の形成状態を良好とすることができると同時に、加
工後の伝熱管２１の肉厚を一様にすることができ、材料
費を最小限に抑えることができる。さらに図３５に示す
加工装置は、送りローラ３１、３１、管成形装置３５か
ら構成される。窪み加工ローラ３３及び３４の位置を入
れ換えることで、窪み２０の形成面を容易に管の内面あ
るいは外面に変えることができ、図３３の内面に窪み３
０がある伝熱管も同じ装置で製作することができる。

【００２７】本発明の伝熱管を用いる吸収冷暖房機の構
成を図３６に示す。図３６において、吸収冷暖房機は高
温再生器１、低温再生器２、凝縮器３、蒸発器４、吸収
器５、クーリングタワー６、室内空気熱交換器７、冷媒
循環ポンプ８、溶液ポンプ９、冷水ポンプ１０、冷水循
環ポンプ１１、流量調整弁１６、流量調節三方弁１６、
冷水量調節弁１７及びそれらをつなぐ配管によって構成
される。また前記吸収器５は図３７に示すように伝熱管
２１、溶液散布装置３６から構成される。

【００２８】この高温再生器１より発生した冷媒蒸気
は、吸収器５より吸収溶液ポンプ９を経て低温再生器２
に流入する吸収溶液と熱交換し、吸収溶液から冷媒蒸気
を蒸発させながら凝縮し、液冷媒となって凝縮器３に流
入する。また低温再生器２で蒸発した冷媒蒸気は凝縮器
３内で伝熱管内を流れる冷却水と熱交換し冷却水を加熱
しながら凝縮し液化する。ここで生成される冷媒は蒸発
器４に流入し、伝熱管内を流れる冷水循環ポンプ１１よ
り送られる冷水と熱交換して冷水を冷却しながら蒸発
し、吸収器５へ移動する。一方冷水は室内空気熱交換器
７の能力を可変するための複数の冷水量調節弁１７によ
り流量をコントロールされながら室内空気熱交換器７に
流入して空気と熱交換し、空気を冷却して加熱され、冷
水循環ポンプ１１へ戻る。

【００２９】蒸発器４で発生した冷媒蒸気は吸収器５内
の伝熱管２１上を流下する吸収溶液に吸収され、このと
き発生する吸収熱は伝熱管２１内を流れる冷却水により
除去される。吸収器５内を流下した吸収溶液は溶液ポン
プ９より流量調整弁１２を経て高温再生器１に送られる
と同時に低温再生器２にも送られ、一部流量調整弁１３
を経て吸収器５へ再循環される。吸収器５より送られた
吸収溶液は高温再生器１においてボイラ１９で加熱さ
れ、一部冷媒蒸気となって低温再生器２へ流入し、一方
濃縮された吸収溶液は低温再生器２より戻る濃縮吸収溶
液と混合し流量調整弁１５で流量をコントロールされな
がら吸収器５の溶液散布装置３６によって散布され流下
する。

【００３０】クーリングタワー６を流下して冷却された
冷却水は冷却水ポンプ１０により吸収器５をへて凝縮器
３に送られるが、流量調節三方弁１６によって一部吸収
器５をバイパスして凝縮器３に送られ、クーリングタワ
ー６へ戻ってくる。この時、冷凍負荷の変化に従って、
流量調節三方弁１６の開度、クーリンクタワーの送風フ
ァン１８の回転数を制御して、冷却水の条件を変化させ
て冷却量を調整する。以上が冷凍サイクルフローであ
る。

【００３１】上記したような吸収冷暖房機では、蒸発器
４から蒸発した冷媒蒸気は、吸収器５内に水平に設置さ
れた吸収伝熱管２１上を重力のみによって流下する吸収
溶液に吸収される。その時、吸収溶液は吸収熱を発生し
て希釈される。吸収溶液は濃度が高く、温度が低いほど
吸収能力が大きいので、伝熱管内を流れる冷却水によっ
て吸収熱を除去し、さらに溶液の温度を下げて吸収能力
を維持している。

【００３２】したがって、吸収能力の向上のためには図
１に示すような窪み２０で高さが低くかつピッチ（Ｐ
ｄ）が大きい形状とし、液膜２２の厚さを小さくする必
要がある。またこのような伝熱管表面では液膜の軸方向
の流動を阻害することがないので管表面に液膜がなくな
ることを防ぐ効果があり、結果的吸収能力を向上させる
ことができる。

【００３３】以上の実施例は伝熱壁が窪みを有する例で
あったが、窪みとは反対に突起を有する実施例もある。
図３８は伝熱壁のかかる突起を有する実施例の断面図で
ある。図３８において、伝熱壁２１Ａの壁面には複数の
突起２９とその突起間に延びる底部１００とを有する。
図３９は本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の断面図で
ある。図３９において、伝熱壁２１Ａを介して、相互に
熱変換されるべき第１流体と第２流体のうち、第１流体
がその上を流れる第１壁面と、第２流体が流れる第２壁
面とを有し、その第１壁面と第２壁面の少なくとも一方
は、例えば第２壁面は壁面に突起２９とその突起間に延
びる底部１００とを有する。

【００３４】図４０は本発明の伝熱壁のさらに他の実施
例の断面図である。図４０において、伝熱壁２１を介し
て、相互に熱変換されるべき第１流体と第２流体のう
ち、第１流体がその上を流れる第１壁面と、第２流体が
流れる内壁面とを持つ管を有し、その外壁面と内壁面の
少なくとも一方は、例えば内壁面は壁面に突起２９とそ
の突起間に延びる底部１００とを有する。

【００３５】さらに、伝熱壁自体が薄い場合、図１〜図
１７に示す如き窪みの実施例は、その反対側の面からみ
ると突起を有すことになる。特に薄い平板を利用した伝
熱壁で伝熱管（図３４、図３５）を形成した場合、管の
外部では窪みが形成され、管の内部では突起が形成され
る。こうした場合の管内部からみての突起の例は、本実
施例の一つに含まれる。こうした伝熱管の場合、先の実
施例の如き窪みピッチと窪み深さとの関係は満足されて
も、されなくてもよい。

【００３６】図４１（ａ）、（ｂ）は図３８から図４０
の突起配置の正面とその矢印斜視方向の最短距離仮想線
に沿った突起間底部の形状の一実施例の概略図、図４２
（ａ）、（ｂ）は図３８から図４０の突起配置の正面と
その矢印斜視方向の最短距離仮想線に沿った突起間底部
の形状の他の実施例の概略図、図４３（ａ）、（ｂ）は
図３８から図４０の突起配置の正面とその矢印斜視方向
の最短距離仮想線に沿った突起間底部の形状のさらに他
の実施例の概略図であって、図４１（ａ）、（ｂ）と図
４２（ａ）、（ｂ）は突起２９が壁面上を流れる流体の
全体的流れ方向に対して相異なる千鳥配列の突起配置
で、図４３（ａ）、（ｂ）は突起２９が壁面上を流れる
流体の全体的流れ方向に対して正方配列の突起配列であ
る。

【００３７】図４１（ａ）、（ｂ）から図４３（ａ）、
（ｂ）のいずれの実施例においても、図４１（ｂ）から
図４３（ｂ）のいずれの外形形状線と最短距離仮想線は
等しく、図３８から図４０の伝熱壁２１Ａの壁面及び伝
熱管２１の内壁面で、図４１（ａ）、（ｂ）から図４３
（ａ）、（ｂ）の隣合う突起２９（一つの突起とその周
囲の最も近い一個以上の突起）の間の最短距離を通過す
る最短距離仮想線に沿う壁面の突起２９の間の底部１０
０は、連続的に弯曲する形状を有しており、その上を流
れる流体の全体的流れ方向、即ち伝熱壁２１Ａの壁面に
平行及び伝熱管２１の長手方向軸線方向にほぼ平行な仮
想面（伝熱管２１の内壁面が概略的に円筒管形なら仮想
面は円筒形、同じくほぼ角型管形なら仮想面は角型柱
形）に沿って延びず、該仮想面にその一点でのみ接して
該一点から該仮想面より離れる方向に延び、上記仮想面
上を延びる部分を有しない。このような上記最短距離仮
想線に沿う底部１００の先細り形状は、伝熱壁２１Ａの
壁面及び伝熱管２１の内壁面側を流れる流体が、底部１
００で伝熱壁２１Ａの壁面に平行な同一方向及び伝熱管
２１の長手方向軸線方向にほぼ平行方向に流れ続けるこ
とを防止し、伝熱壁２１Ａの壁面及び伝熱管２１の内壁
面側を流れる流体を流体の全体的流れ方向に対してほぼ
直角に付勢し、流体の該壁面上での撹拌を促進する。な
お上記最短距離仮想線は突起２１及び底部１００の形状
によって最短距離仮想面の場合もある。

【００３８】なお、図４１（ａ）、（ｂ）から図４３
（ａ）、（ｂ）の実施例においても、図３９から図４０
の伝熱壁２１Ａ及び伝熱管２１の第１壁面と第２壁面の
距離及び外壁面と内壁面の距離は、突起先端において、
隣合う突起２９の間の最短距離仮想線に沿う底部１００
の一部においてより大きくするのもよい。また上記第１
壁面と第２壁面の距離、及び外壁面と内壁面の距離は、
突起先端において、該最短距離仮想線から離れた底部１
００のその他の一部においてより小さくしてもよい。

【００３９】図４４は図４１から図４３の突起配置の斜
視方向の最短距離仮想線に沿った突起間底部の形状のさ
らに他の実施例の概略図である。図４４において、この
隣合う突起２９の間の上記最短距離仮想線に沿う突起２
９の間の底部１００は、不連続に弯曲する形状を有す
る。図４５は図４３の突起配置のＹ斜視方向の最短距離
仮想線から離れた突起間底部の形状の他の実施例の概略
図である。図４５において、図４３の隣合う突起２９の
間の上記最短距離仮想線に沿った突起間底部１００の深
さｈ₁は図４５の上記最短距離仮想線から離れた突起２
９の間の深さｈ₂より小さいことが好適である。

【００４０】図４６は図３９からの図４５の伝熱壁の突
起と反対側の壁面の窪みとその間の区画壁（隔壁）の最
短距離仮想線に沿った形状の一実施例を示す概略断面図
である。図４６において、突起２９の反対側の複数の窪
み２０とその隣合う窪み２０の間の区画壁２００を有
し、該窪み２０の深さ方向において、隣合う窪み２０の
間の最短距離仮想線に沿う区画壁（隔壁）２００の一部
の窪み底に対する高さｈ ₃は、該最短距離仮想線から離
れた区画壁（隔壁）２００のその他の一部の窪み底に対
する高さより低くてもよい。

【００４１】図４７は図３８から図４０の突起配置と突
起形状のさらに他の実施例の概略正面図である。図４７
において、図３８から図４０の伝熱壁２１Ａの一方向及
び伝熱管２１の長手方向即ち管内の流れ方向の突起２９
の長さは、伝熱壁２１Ａの一方向及び伝熱管２１の長手
方向に直交する方向における突起２９の長さよりも大き
くてもよい。

【００４２】図３９から図４８の伝熱管２１は、図３３
の伝熱管２１と同様に、熱交換器として、図３７の吸収
器５及び図３６の吸収冷暖房機に用いることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、伝熱壁及び伝熱管を液
膜状に流下する液体の液膜を薄くすることで、熱交換時
の液膜熱抵抗を小さくすることができるので伝熱管の熱
伝達性能を高める。また上記液膜内で吸収現象のように
熱以外の物質移動がある場合、この物質拡散の浸透割合
を大きくすることができるので、吸収能力が高まる。さ
らに伝熱壁及び伝熱管内の流体の撹拌を促進するので、
熱交換を促進する。このような効果により、この伝熱壁
及び伝熱管を用いた熱交換器及び吸収冷暖房機の効率と
性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝熱壁の実施例の断面図である。

【図２】本発明の伝熱壁表面の液膜形状図である。

【図３】本発明の伝熱管の実施例の外観図である。

【図４】本発明の伝熱管と平滑管との性能比較図であ
る。

【図５】本発明の伝熱壁の実施例の平面図である。

【図６】図５の実施例の断面図である。

【図７】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図で
ある。

【図８】図７の実施例の断面図である。

【図９】本発明の伝熱壁の他の実施例の平面図である。

【図１０】図９の実施例の断面図である。

【図１１】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図１２】図１１の実施例の断面図である。

【図１３】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図１４】図１３の実施例の断面図である。

【図１５】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図１６】図１５の実施例の断面図である。

【図１７】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図１８】図１７の実施例の断面図である。

【図１９】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図２０】図１９の実施例の断面図である。

【図２１】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図２２】図２１の実施例の断面図である。

【図２３】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の平面図
である。

【図２４】図２３の実施例の断面図である。

【図２５】本発明の伝熱管の他の実施例の外観図であ
る。

【図２６】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図２７】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図２８】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図２９】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図３０】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図３１】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図３２】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図３３】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の外観図
である。

【図３４】本発明の伝熱管の製造方法の説明図である。

【図３５】本発明の伝熱管の製造方法の説明図である。

【図３６】吸収冷暖房機の構成図である。

【図３７】本発明の伝熱管を用いた吸収器の外観図であ
る。

【図３８】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の断面図
である。

【図３９】本発明の伝熱壁のさらに他の実施例の断面図
である。

【図４０】本発明の伝熱管のさらに他の実施例の断面図
である。

【図４１】（ａ）、（ｂ）は本発明による熱交換手段の
突起配置と最短距離仮想線に沿った突起間底部の形状の
一の実施例を示す概略図である。

【図４２】（ａ）、（ｂ）は本発明による熱交換手段の
突起配置と最短距離仮想線に沿った突起間底部の形状の
他の実施例を示す概略図である。

【図４３】（ａ）、（ｂ）は本発明による熱交換手段の
突起配置と最短距離仮想線に沿った突起間底部の形状の
さらに他の実施例を示す概略図である。

【図４４】本発明による最短距離仮想線に沿った突起間
底部の形状のさらに他の実施例を示す概略図である。

【図４５】最短距離仮想線から離れた突起間底部の形状
を示す概略図である。

【図４６】本発明による窪みとその間の隔壁の最短距離
仮想線に沿った形状を示す、概略図である。

【図４７】本発明による熱交換手段の突起配置と突起形
状のもう一つの実施例を示す概略図である。

【図４８】窪みの形状を変えた伝熱管及び窪みなし平滑
管の性能測定結果の説明図である。

【符号の説明】

１高温再生器２低温再生器３凝縮器４蒸発器５吸収器６クーリングタワー７室内空調器８冷媒ポンプ９溶液ポンプ１０冷却水ポンプ１１冷水循環ポンプ１２、１３、１４、１５流量調整弁１６流量調節三方弁１７冷水量調節弁１８送風ファン１９ボイラ２０、２０Ａ〜２０Ｉ窪み２０Ｊ突起２１伝熱管２１Ａ伝熱壁２２液膜２９突起３１送りローラ３２平板３３窪み加工ローラ３５管成形装置３６溶液散布装置１００底部２００区画壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西口章茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者大内富久茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者相沢道彦茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者塚田佐武郎茨城県土浦市木田余町3550番地日立電線株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面または外面の少なくともいずれかに
複数個の窪みにより凹凸が形成された伝熱管において、
前記窪みをこの伝熱管の軸方向に連続的に配置し、隣り
合う２つの前記窪み間に隔壁部を形成し、この隔壁部の
窪み底部からの高さは、隣り合う窪みの最短距離仮想線
上において、他の場所におけるより低くしたことを特徴
とする伝熱管。
【請求項２】内面または外面の少なくともいずれかに
複数個の窪みにより凹凸が形成された伝熱管において、
前記窪みをこの伝熱管の軸方向に螺旋状に連続的に配置
し、隣り合う２つの前記窪み間に隔壁部を形成し、この
隔壁部の窪み底部からの高さは、隣り合う窪みの最短距
離仮想線上において、他の場所におけるより低くしたこ
とを特徴とする伝熱管。
【請求項３】内面または外面の少なくともいずれかに
複数個の窪みにより凹凸が形成された伝熱管において、
前記窪みをこの伝熱管の軸方向に複数個連続的に配置
し、隣り合う２つの前記窪み間に隔壁部を形成し、この
隔壁部の窪み底部からの高さは、隣り合う窪みの最短距
離仮想線上において、他の場所におけるより低くしたこ
とを特徴とする伝熱管。
【請求項４】前記窪みを伝熱管の周方向には複数個連
続的に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載の伝熱管。