JP2002243380A

JP2002243380A - 吸収冷温水機

Info

Publication number: JP2002243380A
Application number: JP2001039447A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kawamura; 浩伸川村; Akira Nishiguchi; 章西口; Ryoko Sakiyama; 涼子崎山; Kazunori Matsumae; 和則松前; Toshikuni Ohashi; 俊邦大橋; Atsuya Tajima; 敦也田島
Original assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収冷温水機における伝熱管について、その
外側伝熱面に設けられる溝を改善して熱交換性をより一
層向上させると同時に、低コスト化も図れるようにす
る。【解決手段】吸収冷温水機に用いる伝熱管１は、その
外側伝熱面に複数の溝が形成されている。これら複数の
溝は、管軸方向に平行な複数の縦溝２と、この縦溝に交
差する少なくとも１条の横溝３とからなり、且つ横溝が
螺旋状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置等に
用いられる吸収冷温水機に係り、特に吸収冷温水機が備
えている伝熱管の外側伝熱面における熱交換性の改善に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば空気調和装置に用いられる吸収冷
温水機は、一般に、高温再生器、低温再生器、凝縮器、
蒸発器、吸収器、高温熱交換器および低温熱交換器など
を動作的に配管で接続した構成を有している。その凝縮
器や蒸発器などには、伝熱管で形成された熱交換部がそ
れぞれの内部に設けられており、これらの熱交換部での
熱交換を通じて冷房用の冷却がなされる。したがって吸
収冷温水機の冷房性能はこれらの熱交換の効率に影響さ
れる。このような理由から伝熱管の熱交換性を高めるた
めの工夫が従来よりなされている。その代表的なものは
伝熱管の外側伝熱面に多数の溝を設ける方式であり、例
えば特開平９−７９６９３号公報、特開平１０−２６８
９号公報、あるいは特開平１１−１３２６８３号公報な
どに記載されるように多くの例が知られている。また例
えば特開昭６３−３０６３７１公報や特開平１−２９１
０７４号公報などに記載されるように、伝熱管の外側伝
熱面に所定仕様の溝を設けることで吸収器おける濃溶液
の吸収性を高める例も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】伝熱管の外側伝熱面に
設けた溝が熱交換性を高める大きな理由は、溝により外
側伝熱面の濡れ性ないし保液性が向上するということで
ある。例えば凝縮器においては、熱交換部を形成する伝
熱管の外側伝熱面に第１の液体（通常は水が用いられる
冷媒である）を散布する一方で、同伝熱管の内部に第２
の液体（通常は冷水である）を流し、この第１の液体と
第２の液体の間で熱交換をなさせ、この熱交換により第
１の液体を気化させる。そのため凝縮器における熱交換
効率は、伝熱管の外側伝熱面で第１の液体がどれだけ広
い面積で液膜を形成するかに大きく影響される。つまり
外側伝熱面に乾いた部分（乾き面）をできるだけ生じさ
せないようにすることが熱交換効率を高める上で重要と
なる。

【０００４】外側伝熱面の乾き面は、散布された液体が
外側伝熱面に十分に広がらないことで生じる。散布され
た液体が外側伝熱面に十分に広がらないという問題は、
凝縮器における液体の散布方法と関係している。すなわ
ち凝縮器における液体の散布は、様々な理由から、伝熱
管の管軸方向に一定の間隔で液体を線状に流下させるよ
うにして行なわれている。つまり散布手段は、伝熱管の
管軸方向について一定の間隔で複数の流下点が設けられ
ており、これらの流下点から流下させるようにして液体
を伝熱管に散布するようになっている。したがって伝熱
管には離散的に液体が流下し、この離散的に流下した液
体が外側伝熱面上で管軸方向に広がることで外側伝熱面
を広い面積で濡らすことになるが、その広がりが効率的
になされないと乾き面を生じることになる。また外側伝
熱面の乾き面は、外側伝熱面で液体が液膜を形成するよ
りも早く液体が気化することでも生じる。この液膜形成
と気化のアンバランスは、上記のように離散的に流下す
る液体の外側伝熱面上での管軸方向への広がり方とも関
係するが、外側伝熱面で形成可能な液膜の厚みに大きく
影響され、形成可能な液膜の厚みが薄過ぎると液膜の形
成よりも気化が先行し、乾き面を生じやすくなる。

【０００５】以上のような乾き面の発生メカニズムに対
して、外側伝熱面に溝が設けられていると、この溝によ
る毛細管現象などにより液体の外側伝熱面上での管軸方
向への広がり性がよくなる、つまり外側伝熱面における
濡れ性が向上し、このことで乾き面の発生が抑制され
る。また溝により形成可能な液膜の厚みが適当に確保さ
れる、つまり外側伝熱面における保液性が向上すること
でも乾き面の発生が抑制される。

【０００６】伝熱管の外側伝熱面に設ける溝は、以上の
ようにして熱交換性を高めるのに働くが、その一方で、
外側伝熱面上での液膜の厚みを過剰にしてしまうという
問題も抱えている。すなわち溝が深過ぎると、外側伝熱
面上での液膜の厚みが過剰となり、そのために熱伝導性
を低下させ、その結果として熱交換性を低下させるとい
ことである。

【０００７】また伝熱管の外側伝熱面に設ける溝に関し
ては、それに伴う材料コストや加工コストの問題もあ
る。すなわち伝熱管の外側伝熱面に溝を設けると、強度
や腐食しろなどのことから溝の深さや幅、特に溝の深さ
に応じて伝熱管の肉厚を厚くする必要があり、それだけ
材料コストが嵩むことになる。また溝の数や面積比率が
多くなるとそれだけ加工コストがかかることになる。特
に伝熱管の管軸方向に平行な縦溝の他にこの縦溝と交差
する横溝を設ける場合には、縦溝が比較的簡易な加工で
形成可能であのに対し、横溝の加工に手間がかかること
から加工コストが高くなる傾向にある。

【０００８】以上のように伝熱管の外側伝熱面に設ける
溝には様々な要素が関係しており、高い熱交換効率と低
コスト化を実現するには溝の仕様を最適化することが必
要である。しかるに従来ではこれらを十分に配慮した例
が少ない。そのなかにあって、特開平１１−１３２６８
３号公報では、溝のサイズや面積比率の最適化の条件を
示している。この技術は、本願発明者等も参加して開発
されたものであるが、縦溝だけを設ける構成であり、溝
のサイズや面積比率が最適化されているものの、その後
の本願発明者等の研究によると、濡れ性が必ずしも十分
でないことが分かってきた。

【０００９】本発明は、上記のような従来の事情を背景
になされたものであり、吸収冷温水機における伝熱管に
ついて、その外側伝熱面に設けられる溝を改善して熱交
換性をより一層向上させると同時に、低コスト化も可能
とすることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、少なくとも低温再生器、凝縮器、蒸発器および吸
収器が配管で動作的に接続されており、前記低温再生
器、凝縮器、蒸発器および吸収器の少なくとも一つは、
外側伝熱面に複数の溝が形成された伝熱管を有し、前記
伝熱管の外側伝熱面に散布手段で散布される第１の液体
と前記伝熱管の内部に流される第２の液体との間で熱交
換を行なわせるようになっている吸収冷温水機におい
て、前記伝熱管の複数の溝は、管軸方向に平行な複数の
縦溝と、前記縦溝に交差する少なくとも１条の横溝とか
らなり、且つ前記横溝が螺旋状に形成されていることを
特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図９に一実施形態による吸収冷温水機のサ
イクルフロー図を示す。先ずこの吸収冷温水機の構成と
動作について説明する。本実施形態の吸収冷温水機は、
高温再生器１０１、低温再生器１０２、凝縮器１０３、
蒸発器１０４、吸収器１０６、低温熱交換器１０７およ
び高温熱交換器１０８の７つの熱交換要素と、蒸発器１
０４内の冷媒を循環させるための冷媒ポンプ１０５、吸
収器１０６から低温再生器１０２と高温再生器１０１ま
で吸収溶液を循環するための溶液ポンプ８、それにこれ
らを結ぶ配管などから構成されている。

【００１２】次ぎに冷房運転時の動作について説明す
る。冷房運転時には、外部熱源１１１により高温再生器
１０１内の希溶液が加熱濃縮されて濃溶液と冷媒蒸気に
分離される。分離された高温の冷媒蒸気は、低温再生器
１０２内の伝熱管１０２ａに導かれて低温再生器１０２
内の希溶液を加熱濃縮して凝縮液化しつつ凝縮器１０３
に流入する。低温再生器１０２内では高温再生器１０１
からの高温の冷媒蒸気による加熱濃縮で希溶液が濃溶液
と冷媒蒸気に分離する。高温再生器１０１で分離された
冷媒蒸気は凝縮器１０３に導かれ、そこの伝熱管１０３
ａ内に通水される冷却水で冷却されて凝縮液化する。こ
れら高温再生器１０１からの冷媒蒸気による冷媒凝縮液
と低温再生器１０２からの冷媒蒸気による冷媒凝縮液は
凝縮器１０３内で混合されて蒸発器１０４に送られる。
蒸発器１０４内の冷媒は、蒸発器１０４の下部に溜めら
れ、冷媒ポンプ１０５で蒸発器１０４内の伝熱管１０４
ａに散布され、伝熱管１０４ａ内を流れる冷水と熱交換
する。このとき伝熱管１０４ａ内へ冷水が約１２℃で流
入するのに対し、蒸発器１０４内の圧力が約８００Ｐａ
に保たれて水の飽和温度が約３．８℃となることから、
伝熱管１０４ａ内を流れる冷水が伝熱管１０４ａの表面
を流下する冷媒を加熱する。そしてこれにより冷媒が蒸
発して気化し、その際の蒸発潜熱により冷房作用が発揮
される。これには蒸発器１０４内の圧力を一定に保つ必
要があり、そのために高温再生器１０１と低温再生器１
０２で濃縮された濃溶液を吸収器１０６内の伝熱管１０
６ａに散布しつつ、この濃溶液に蒸発器１０４内の冷媒
蒸気を吸収させる。この吸収に伴って発生する吸収熱
は、伝熱管１０６ａ内を流れる冷却水との熱交換により
除去する。また濃溶液が冷媒蒸気を吸収することで生成
する希溶液は、溶液ポンプ１０９で吸収器１０６から送
り出される。吸収器１０６から送り出された希溶液は、
低温熱交換器１０７を経由した後にその一部が低温再生
器１０２に送られ、残りはさらに高温熱交換器１０８を
経由した後に高温再生器１０１に送られ、それぞれにお
いて上記のように濃溶液に再生される。冷房サイクルは
以上のように構成される。

【００１３】一方、暖房運転時には、吸収器１０６と凝
縮器１０３における冷却水の通水を行なわない。したが
って低温再生器１０２から凝縮器１０３に導かれた冷媒
蒸気は、そこにおいて凝縮液化せず高温のまま蒸発器１
０４に送られる。また、冷暖切替弁１１０を開くことに
より、高温再生器１０１から高温の溶液と冷媒蒸気が直
接的に吸収器１０６に導かれる。吸収器１０６では冷媒
蒸気は冷却されず蒸発器１０４に送られ、凝縮器１０３
からの高温の冷媒蒸気とともに、蒸発器１０４内の伝熱
管１０４ａ内を流れる温水を加熱する。暖房サイクルは
以上のように構成される。

【００１４】図１に一実施形態による伝熱管の外観を示
す。この伝熱管１は、少なくとも低温再生器１０２、凝
縮器１０３、蒸発器１０４あるいは吸収器１０６の何れ
か一つに用いられる。伝熱管１はその外側伝熱面に縦溝
２と横溝３が形成されている。縦溝２は、伝熱管１の管
軸方向に平行であり、円周方向に同じ間隔で規則的に配
列されて多数形成されている。一方、横溝３は縦溝２に
交差する螺旋状にして形成され、連続した１条の溝とな
るようにされている。これら縦溝２と横溝３を有する伝
熱管１の詳細構造を図２に部分拡大図で示す。本実施形
態では縦溝２と横溝３の何れについてもそ断面形状を矩
形としている。Ｈは伝熱管１の全肉厚、ｈ１は縦溝２の
深さ、ｔは縦溝２の底面の肉厚、Ｗ１は縦溝２の幅、ｈ
２は横溝３の深さ、そしてＷ２は横溝３の幅である。縦
溝２と横溝３の仕様、つまり縦溝２の数、溝幅Ｗ１、溝
深さｈ１、それに横溝３の溝幅Ｗ２、溝深さｈ２などは
様々な条件により決定されるが、本発明では特に溝幅と
溝深さについて特定の範囲を最適なものとする。具体的
には、溝深さｈ１とｈ２は０．１〜０．３ｍｍとし、溝
幅Ｗ１とＷ２は０．２〜０．４ｍｍの範囲を最適なもの
とする。なお図の例ではｈ１＞ｈ２とし横溝３より縦溝
２の溝深さを深くしているが、この逆であってもよい
し、また縦溝２と横溝３が同じ深さであってもよく、要
はｈ１とｈ２が０．１〜０．３ｍｍの範囲内であれば足
りる。

【００１５】以上のような溝寸法を最適とする理由につ
いて以下に説明する。図３と図４は、厚さ１ｍｍの銅板
に溝を切削により加工し、溝加工した側の面に水を滴下
し、溝加工した面の逆側からヒータにより加熱したとき
の水の蒸発量を溝の深さと幅をパラメータとして測定し
た実験結果である。図３は、溝深さを一定にして溝幅を
変化させた場合の水の蒸発量を示し、図４は、溝深さと
溝幅を同じにしてともに変化させた場合の水の蒸発量を
示している。ここで、水の蒸発量が多いということは、
伝熱性能が高い、つまり熱交換性が高いということを意
味している。

【００１６】図３の実験結果から、溝深さを０．１ｍｍ
とした場合、溝幅を０．１ｍｍより大きな０．２ｍｍ付
近とすることで水の蒸発量が増加してピークとなること
がわかる。一方、溝深さを０．３ｍｍとした場合には、
溝幅が溝深さと同じ０．３ｍｍ付近で水の蒸発量がピー
クとなり、溝深さより小さい溝幅０．２ｍｍや溝深さよ
り大きい溝幅０．４ｍｍでは減少している。しかし、溝
深さ０．３ｍｍの場合にはピークより減少している溝幅
０．２ｍｍや溝幅０．４ｍｍでも、溝深さ０．１ｍｍの
場合のピークと同程度の水の蒸発量を得ることができ
る。つまり、溝深さ０．３ｍｍの場合には、溝幅を約
０．２ｍｍ〜０．４ｍｍとすれば、溝深さ０．１ｍｍに
おけるピークである溝幅０．２ｍｍと同等程度ないしそ
れ以上の水の蒸発量を得ることができる。

【００１７】溝深さと溝幅を同じにしてともに変化させ
ている図４の実験結果からは、０．３ｍｍ付近で蒸発量
のピークがあり、０．１ｍｍ未満の場合と０．５ｍｍを
超えた場合には、水の蒸発量が大幅に減少している。そ
して図３での溝深さ０．１ｍｍ、溝幅０．２ｍｍにおけ
るのと同等以上の蒸発量を得るためには、溝深さ、溝幅
ともに０．２ｍｍ〜０．４５ｍｍ付近にすればよいこと
がわかる。

【００１８】次ぎに、上記の銅板に水を滴下（散布）し
たときの濡れ具合の観察結果について説明する。図５は
溝深さ０．１ｍｍ、溝幅０．２ｍｍの溝を切削した銅板
４における濡れ具合を示し、図６は溝深さ０．１ｍｍ、
溝幅０．３ｍｍの溝を切削した銅板４における濡れ具合
を示す。図５に見られるように、図３の結果において水
の蒸発量の最も多かった溝深さ０．１ｍｍ、溝幅０．２
ｍｍのときには銅板４のほぼ全体が濡れ面５で覆われて
おり、乾き面６の比率はわずかである。これに対し、図
６に見られるように、図３の結果において蒸発量がピー
ク値より減っている、溝深さ０．１ｍｍ、溝幅０．３ｍ
ｍのときには図５の場合よりも乾き面６が大幅に増大し
濡れ面５が狭くなっている。また図示はしていないが、
溝深さが０．１ｍｍ、溝幅０．１ｍｍの溝を銅板に形成
した場合には、散布された水が直線的に流下してしま
い、横方向にはほとんど広がらず、乾き面の割合が非常
に多くなっていた。このことから濡れ面５の割合が大き
くて乾き面６の割合が小さいほど蒸発量が多くなること
が図３の結果と合わせて分かる。

【００１９】一方、溝深さを０．３ｍｍに固定して溝幅
を変化させたときには、溝幅０．３ｍｍ、溝幅０．４ｍ
ｍともに図５の場合と同様に銅板のほぼ全体が濡れい
た。このことと図３の結果、つまり水の蒸発量は溝幅
０．４ｍｍの場合が溝幅０．３ｍｍの場合の約１／２と
なっていることから、濡れ面の割合が大きくなることは
必ずしも伝熱性の向上につながらないことがわかる。そ
の理由は、溝深さを０．１ｍｍから０．３ｍｍと深くす
ることで溝による保水能力が向上して液膜が広がり易く
なり、それにより濡れ性はよくなるものの、溝幅が０．
３ｍｍから０．４ｍｍになると、溝が保持している水量
が増加して液膜の厚みが厚くなり、そのために液膜の熱
抵抗が増加し、その結果として蒸発量が低下しているも
のと考えられる。つまり溝により濡れ性を改善すること
はある範囲までであれば伝熱性能の向上に働くが、その
範囲を超えると、液膜の厚みが厚くなり過ぎてそれによ
る熱抵抗の増加により、逆に伝熱性能を低下させるとい
うことである。そしてこのようなメカニズムにより、図
３や図４の結果がもたらされているのである。

【００２０】ここで、本願発明者等の実験によると例え
ば蒸発器１０４においては、溝深さ０．１ｍｍで溝幅
０．２ｍｍの場合の蒸発量を与えるような伝熱性（熱交
換性）を伝熱管１０４ａが有することが下限条件となる
といえる。したがってこれ以上の伝熱性を与える寸法を
縦溝２や横溝３に与える必要がある。一方、以上の説明
からわかるように、溝深さ、溝幅ともに０．３ｍｍであ
る場合にピークとなり、それ以上に大きくしても伝熱性
は減少し、０．４５ｍｍを超えると下限条件よりも小さ
くなる。このことから、伝熱性に関しては溝深さ０．１
〜０．４５ｍｍ、溝幅０．２〜０．４５ｍｍの範囲が好
ましいものとなる。

【００２１】しかし伝熱管１に縦溝２や横溝３を形成す
ることに関してはコストの問題もあり、これを無視する
ことは実用的でない。縦溝２は比較的簡易な加工で形成
することが可能であり、したがってその密度を高めても
それほど加工コストの増大にはつながらないが、横溝３
の場合にはその密度が加工コストに直結しやすい。また
縦溝２、横溝３ともにその深さを深くすると、強度と腐
食しろを確保するために伝熱管１の全肉厚を厚くする必
要があり、材料コストが増大する。つまり縦溝２や横溝
３の形成に伴うコストに関しては、できるだけ溝深さは
浅いことが望ましく、また横溝３の密度は粗いことが望
ましいといえる。このような要件に図４の結果を合わせ
ると、伝熱性がそのピークである溝深さ、溝幅０．３ｍ
ｍ付近を境にほぼ対称になっていることから、伝熱性能
を確保しつつコスト低減を図るためには溝深さを０．３
ｍｍ以下にすることが有効であるといえる。このことを
上記の伝熱性に関する範囲と考え合わせると、伝熱管１
に形成する縦溝２と横溝３の寸法は、溝深さについては
０．１〜０．３ｍｍが最善であり、溝幅については０．
２〜０．４ｍｍが最善であるということができる。

【００２２】次に、以上のような伝熱管１を図９に示す
蒸発器１０４の伝熱管１０４ａとして用いた場合の濡れ
性について説明する。蒸発器１０４の場合、伝熱管１
（１０４ａ）は図９に見られるように多段に並べられて
おり、図７に示すように、その内の最上段の伝熱管１に
散布手段１２０から冷媒が散布される。その散布手段１
２０は、伝熱管１の管軸方向について一定の間隔で設け
られる複数の流下点１２０ｄからほぼ線状にして冷媒を
流下させるようになっている。つまり伝熱管１に対して
冷媒は離散的に流下する。離散的に散布された冷媒は、
伝熱管１の外側伝熱面に当たるとそこおいて主流７とな
り、この主流７から管軸方向に広がりながら外側伝熱面
を広い面積で濡らしつつ流下し、その間に伝熱管１の内
側に流されている冷水と熱交換することで蒸発する。外
側伝熱面における冷媒の管軸方向への広がりは、外側伝
熱面に形成されている縦溝２に入った冷媒が毛細管現象
などにより管軸方向に広がることで助長される。そのた
め冷媒の管軸方向への広がりは、周方向に一定の間隔で
配列されている複数の縦溝２のできるだけ多くに冷媒が
入り込むほど効率的になされる。そして広がり性がよい
ほど外側伝熱面における濡れ面の割合が多くなり、熱交
換の効率が高くなる。

【００２３】ここで、もし縦溝２だけであると、冷媒の
流下に関する上流側の縦溝２には十分に冷媒が供給され
るものの、下流側の縦溝２では冷媒の供給がうまくなさ
れず、そこに冷媒が入り込まない状態が生じがちであ
る。このことが上述した特開平１１−１３２６８３号公
報における技術では濡れ性が不十分になる理由である。
これに対し、本発明の伝熱管１は、縦溝２に加えてこの
縦溝２と交差する横溝３も有しており、この横溝３によ
り下流側の縦溝２に対しても冷媒が十分に分配され、そ
の結果、伝熱管１の全周面において高い濡れ性を確保す
ることができる。このことには横溝３が螺旋状とされて
いることも寄与している。すなわち縦溝２と交差する溝
が下流側の縦溝２に対して冷媒を分配する作用はその溝
が本発明における横溝３のように螺旋状となっているこ
とで高まり、より高い濡れ性を確保することができる。
横溝３による下流側の縦溝２に対する冷媒の分配は、散
布手段１２０の流下点１２０ｄから線状で流下する冷媒
が伝熱管１に当たってその外側伝熱面上で形成する主流
７から横溝３に流れ込み、これが横溝３を伝わりながら
流下して下流側の縦溝２に入り込むことで行なわれ、ま
た縦溝２と横溝３が交差する個所において、上流側では
縦溝２から横溝３に冷媒が流れ込み、下流側では横溝３
から縦溝２に冷媒が流れ込むことでも行なわれる。なお
以上では最上段の伝熱管について説明したが、２段目以
降の伝熱管に対しても上段の伝熱管から冷媒が離散的に
散布され、したがって縦溝２や横溝３が同様に濡れ性の
向上に働く。

【００２４】上記のように横溝３が螺旋状であること
は、より高い濡れ性を実現するのに働いているが、この
他にも加工コストを低減する上でも有効である。すなわ
ち螺旋状であることにより連続的な加工が可能となり、
このことで加工性がよくなり、加工コストを低減するこ
とが可能となる。

【００２５】以上のような作用により伝熱管１の外側伝
熱面における濡れ性を高めるのに機能する横溝３の螺旋
間隔Ｐは、散布手段１２０からの冷媒の離散的な流下の
間隔、つまり流下点１２０ｄの配列間隔と同程度とする
のが最適である。その理由は以下の通りである。流下点
１２０ｄの配列間隔は、上述のように様々な理由から定
められるものであるが、通常に採用される配列間隔であ
れば、仮に冷媒の流下位置と伝熱管１の頂点における横
溝３の位置がずれてしまったとしても、主流７の通常の
広がりの範囲で主流７が横溝３に交差する可能性は非常
に高く、実際的には主流７による横溝３への冷媒の供給
は常に起こり得るといえる。したがって流下点１２０ｄ
の配列間隔と同程度であれば上記のような作用を十分に
発揮することができる。一方、横溝３の螺旋間隔を流下
点１２０ｄの配列間隔より狭めても上記のような作用は
それほど高まらず、ただ加工コストの上昇を招くだけで
ある。したがって、横溝３の螺旋間隔は、散布手段１２
０における流下点１２０ｄの配列間隔と同程度とするの
が最適となる。

【００２６】このように横溝３は、その作用と加工コス
トの関係からかなり粗い螺旋間隔で設けられるのに対
し、縦溝２は、上記のようにその密度を高くしてもそれ
程加工コストは上昇しないことから高密度で設けること
ができる。そして縦溝２の密度は高いほど伝熱管１の外
側伝熱面の濡れ性も高くなるので、実際にも図１に示す
ように縦溝２の密度を横溝３のそれに比べてかなり大き
くする。ただ縦溝２の密度を増やすと伝熱管１の全体的
強度に影響し、ひいては材料コストの増大を招くことに
なるので、要求される性能との関係で自ずから上限があ
り、例えば特開平１１−１３２６８３号公報に提案され
ているような面積割合などが一つの目安となる。

【００２７】なお図２の例では縦溝２と横溝３の断面形
状が矩形となっていたが、この他に図８に例を示すよう
な、台形、三角形、半円形などにすることも可能であ
り、これらの溝で得られる効果も上記と同様である。ま
たこれらの溝は、転造や切削加工など適宜な加工法で形
成することができ、何れの加工法を用いてもその溝によ
る効果に相違は生じない。

【００２８】次に、吸収器１０６、低温再生器１０２、
凝縮器１０３それぞれの動作と作用効果について説明す
る。吸収器１０６では伝熱管１０６ａの外側伝熱面を流
下する濃溶液に伝熱管１０６ａの内部を流れる冷却水と
熱交換させ、低温再生器１０２では伝熱管１０２ａの外
側伝熱面を流下する希溶液に伝熱管１０２ａの内部を流
れる高温冷媒蒸気と熱交換させる。したがって伝熱管１
０６ａと伝熱管１０２ａの何れについてもそれぞれの外
側伝熱面を良好に濡らすことが性能向上につながる。そ
こで吸収器１０６と低温再生器１０２においても同様に
それぞれの伝熱管１０６ａと伝熱管１０２ａに伝熱管１
を用いることにより、蒸発器１０４に関して説明したよ
うな作用効果を得ることができる。また凝縮器１０３に
おいては、伝熱管１０３ａ内を流れる冷却水で低温再生
器１０２からの高温の冷媒蒸気を冷却して伝熱管１０３
ａの外側伝熱面で薄膜状に凝縮させて流下させることか
ら、凝縮した冷媒を伝熱管から効率よく流下させること
が性能向上につながる。そこで凝縮器１０３においても
伝熱管１を用いるのが好ましい。凝縮器１０３に伝熱管
１を用いる場合には、外側伝熱面に形成されている螺旋
状の横溝３が冷媒液の流れをスムーズにするのに働き、
これにより凝縮冷媒を伝熱管から効率よく流下させるこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蒸発器などで用いられる伝熱管について、その外側伝熱
面に縦溝を設けるのに加えて、螺旋状の横溝も設けてい
るので、この螺旋状の横溝により熱交換用液体の外側伝
熱面における濡れ性を大幅に改善し、それにより熱交換
効率をより一層高いものとすることができ、ひいては吸
収冷温水機の性能をさらに向上させることができる。ま
たそれと同時に、横溝を螺旋状としてあることから、横
溝の加工を連続的に行なうことが可能となり、低コスト
化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態による伝熱管の外観図である。

【図２】図１の伝熱管の部分拡大斜視図ある。

【図３】溝を施した銅板についての蒸発量に関する実験
データである。

【図４】溝を施した銅板についての蒸発量に関する他の
実験データである。

【図５】溝を施した銅板についての濡れ具合の説明図で
ある。

【図６】溝を施した銅板についての濡れ具合の他の説明
図である。

【図７】蒸発器における伝熱管に対す冷媒の散布状態に
ついての説明図である。

【図８】溝の断面形状についての変形例を示す図であ
る。

【図９】一実施形態よる吸収冷温水機のサイクルフロー
図である。

【符号の説明】

１伝熱管２縦溝３横溝Ｈ全肉厚ｈ１縦溝の溝深さｈ２横溝の溝深さＷ１縦溝の溝幅Ｗ２横溝の溝幅

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｆ 1/12 Ｆ２８Ｆ 1/12 Ｆ (71)出願人 000221834 東邦瓦斯株式会社愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 (72)発明者川村浩伸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)発明者崎山涼子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)発明者松前和則東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者大橋俊邦大阪府大阪市此花区北港白津１丁目１番３号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者田島敦也愛知県東海市新宝町507番の２東邦瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも低温再生器、凝縮器、蒸発器
および吸収器が配管で動作的に接続されており、前記低
温再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器の少なくとも一
つは、外側伝熱面に複数の溝が形成された伝熱管を有
し、前記伝熱管の外側伝熱面に散布手段で散布される第
１の液体と前記伝熱管の内部に流される第２の液体との
間で熱交換を行なわせるようになっている吸収冷温水機
において、前記伝熱管の複数の溝は、管軸方向に平行な
複数の縦溝と、前記縦溝に交差する少なくとも１条の横
溝とからなり、且つ前記横溝が螺旋状に形成されている
ことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】前記散布手段は、前記伝熱管の管軸方向
について一定の間隔で設けられる複数の流下点から前記
第２の液体を前記伝熱管に対し流下させるようにされて
おり、前記横溝の螺旋間隔は、前記第２の液体の流下間
隔と同等程度になるようにされている請求項１に記載の
吸収冷温水機。
【請求項３】前記縦溝と横溝は、それぞれの溝幅が
０．２〜０．４ｍｍとされ、それぞれの溝深さが０．１
〜０．３ｍｍとされている請求項１または請求項２に記
載の吸収冷温水機。
【請求項４】前記縦溝と横溝は、それぞれの断面形状
が矩形、半円形、台形、三角形の何れかとされている請
求項１〜請求項３の何れか１項に記載の吸収冷温水機。