JP2934160B2 - 吸収器用及び再生器用の伝熱管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸収式冷凍機の吸収
器又は再生器に使用される伝熱管に関するものである。
さらに具体的には、外周面に溝や凹凸を有する吸収器用
及び再生器用の伝熱管関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な吸収式冷凍機は、図１０で例示
するように蒸発器４，吸収器５，再生器６及び凝縮器７
を有している。ほぼ真空状態にある蒸発器４内には、伝
熱管４０が水平な状態で垂直方向及び水平方向へ所定の
間隔を置いて並ぶように配管され、上下方向に隣接する
伝熱管４０は互いに連通されている。蒸発器用の伝熱管
４０には、凝縮器７又は冷媒ポンプ４２を有する冷媒配
管４１から散布パイプ４３を通じて冷媒（水）４４が散
布されており、当該伝熱管４０内を流れる水は、その伝
熱管４０の表面を伝って流下する冷媒４４によって冷却
される。

【０００３】吸収器５内及び再生器６内には、それぞれ
の伝熱管５０，６０が水平な状態で垂直方向及び水平方
向へ所定の間隔を置いて並ぶように配管され、上下方向
に隣接するそれぞれの伝熱管５０，６０は互いに連通さ
れている。吸収器用の伝熱管５０の外面には、散布パイ
プ５１から吸収液（臭化リチュウム水溶液）が散布され
る。伝熱管５０の内部には冷却媒体（水）が流れてお
り、この冷却媒体は凝縮器７内に配管された伝熱管７０
へ供給されるようになっている。

【０００４】伝熱管４０内を流れる水の温度によって蒸
発した冷媒４４の蒸気は、吸収器５内の伝熱管５０の表
面を伝って流下する低温の吸収液５２に吸収される。冷
媒蒸気の吸収によって濃度が低下した吸収液５２は、吸
収液ポンプ５３によって再生器６内の散布パイプ６１へ
送られる。散布パイプ６１へ送られた低濃度の吸収液５
２は、当該散布パイプ６１によって再生器用の伝熱管６
０の表面へ散布される。吸収液５２に吸収されている冷
媒は、その吸収液が伝熱管６０の表面を伝って流下する
間に、伝熱管６０内を流れる加熱媒体によって沸騰し、
吸収液５２から分離される。再生器６によって吸収液５
２から分離された冷媒蒸気は、凝縮器７内の伝熱管７０
により冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒４４は蒸発器
４に戻され、散布パイプ４３を通じて伝熱管４０へ散布
される。他方、再生器６によって再生された吸収液５２
は、熱交換器５４によって冷却された後吸収器５に戻さ
れる。以上のようなサイクルにより、蒸発器４の伝熱管
４０内を流れる水が連続的に冷却される。

【０００５】近年吸収式冷凍機の小型化，高性能化の要
請に伴って、吸収式冷凍機に使用する伝熱管について
も、より高性能なものが必要になっている。吸収器５及
び再生器６に使用される伝熱管は、内部の流体と当該伝
熱管の表面に接触しつつ流下している媒体液（吸収液５
２や冷媒４４）との間で熱伝達を行うものであるから、
これらの伝熱管の伝熱性能を向上させるためには、伝熱
管の表面が媒体液によってなるべくくまなく濡れるよう
にすること（液の拡散，濡れ面積の拡大ないし濡れ性の
向上）が必要である。また、熱伝達は伝熱管と媒体液と
の接触面で最もよく行われるので、媒体液が伝熱管の表
面を伝って流下するときにそれらの対流（界面攪乱ない
し液膜の乱れ）をより活発にさせることが必要である。

【０００６】前述のように、この種の伝熱管では表面を
流れる媒体液との濡れ面積の拡大及び液膜の乱れが最も
重要であるが、例えば、実開昭５７−１００１６１号公
報には、管の外表面に小さな多数の溝を螺旋状に形成し
た吸収器用伝熱管が提案されている。この公報に記載さ
れた伝熱管は、吸収液を管表面の螺旋状の溝に沿って流
がれるようにし、その吸収液を管軸方向（長さ方向）に
分散させて管表面の濡れ面積を大きくすることにより、
その性能を向上させ、機器の小型化を図ろうとするもの
である。

【０００７】また、媒体液の界面攪乱を促進させる形状
の伝熱管として、例えば、雑誌「冷凍」第６５巻第７５
７頁第２１〜２７頁の論文「蒸気吸収過程における熱及
び物質伝達の促進」や、特開昭６３−６３６４号公報に
は、外径１９ｍｍの素管の外周へ管軸と平行な多数の溝
を形成し、各溝の両側の突条（山）の頂部には、５ｍｍ
程度の間隔で深さ０．５ｍｍ程度の切り欠きを形成した
吸収器用伝熱管が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、垂直方向
に沿って６ｍｍ間隔に５本の伝熱管を水平に支持するこ
とができる一対の支柱と、この支柱へ支持される最上部
の伝熱管から２５ｍｍ上方位置に設置した散水パイプか
らなる実験装置を製作し、前記伝熱管には前記各従来技
術の伝熱管と同様に試作した伝熱管を使用し、前記散水
パイプから赤インキを継続的に散布しながら、それらの
伝熱管表面におけるインキの流れ状態、及びその伝熱管
の濡れ状態を観察した。

【０００９】その結果、実開昭５７−１００１６１号公
報記載の伝熱管を使用したケースでは、当該伝熱管の上
面から側面にいたる領域では、インキは重力により螺旋
溝に沿って管軸方向（長さ方向）へ流れた。しかし、管
の側面まで流れた液は前記螺旋溝に沿っては流れなくな
り、多くは流下する途中で溝側部の山を乗り越えて落下
することが確認された。すなわち、管の下面側ではかな
りの範囲にわたって濡れない部分が発生した。また、管
の頂上面でも液の管軸方向への拡がり状態がよくなかっ
た。

【００１０】他方前記特開昭６３−６３６４号公報記載
の伝熱管を使用したケースでは、インキは伝熱管表面の
溝ないし突条に沿って管軸方向へよく拡散し、インキが
溝へ前記切り欠きに達するまで溜まると、その液は溝側
部の山の切り欠きの部分から管周方向に沿って次の溝へ
移動し、さらにその溝に沿って管軸方向へ拡散した。す
なわち、全体として管表面の濡れ具合は良好であった。
しかしながら、この管を界面攪乱の面から観察すると、
長さ方向に沿う溝と溝側部の山に形成された切り欠きと
によって、管周方向への液膜の乱れは良好であったが、
溝形状が長さ方向に沿って一定であるために、管軸方向
への液膜の乱れは良好でなかった。

【００１１】この発明の目的は、前述のような問題を改
善し、媒体液が重力によって管表面を流下するときに、
管周方向への媒体液の拡散と液膜の乱れが促進され、管
軸方向に沿って媒体液がよりよく拡散するとともに、管
軸方向に沿う液膜の乱れがより良く促進され（界面攪乱
する）る高性能の吸収器用及び再生器用の伝熱管を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明による
第１の吸収器用及び再生器用の伝熱管は、前述の目的を
達成するため、管の外周面に、管の長さ方向へ連続し又
は断続する複数の溝を所定の角度間隔に形成している。
そして、前記溝はその幅が当該溝の長さ方向に沿って緩
やかに変化するように形成され、隣接の溝相互間の山は
管軸心からの高さが当該山の長さ方向に沿って変化する
ように形成されている。

【００１３】前述の第１の伝熱管は、これを吸収器又は
再生器内に配管して吸収式冷凍機を運転すると、伝熱管
の上面の前記溝が形成されている部分へ落下した媒体液
は、前記溝に沿って管軸方向（管の長さ方向）へ移動拡
散する。同時に、溝幅が徐々に変化していることによっ
て、管軸方向へ移動する媒体液の液膜がよく乱れる。界
面攪乱しながら管軸方向へ移動する媒体液は、山の低い
部分付近を中心に管周方向に沿って次の溝に流れること
により、周方向へ拡散すると同時に、山を乗り越えると
きにその液膜が乱れる。このように、管周方向への液の
拡散と液膜の乱れが促進されるばかりでなく、管軸方向
にも液の拡散と液膜の乱れがよく促進される結果、より
高い伝熱性能を発揮する。伝熱管の下面にまで流れた媒
体液はその下位の伝熱管に落下する。

【００１４】溝幅の変化と山高さの変化が、管の長さ方
向へほぼ同じピッチで繰り返されている場合には、伝熱
管の前記溝と山とが形成されている部分では、管周方向
への液の拡散及び液膜の乱れと、管軸方向への液の拡散
及び液膜の乱れとが伝熱管の各部で均一化し易い。した
がって、溝形成部分における伝熱性能は全体として平均
化する。

【００１５】前記第１の伝熱管は、前記溝の幅が広い部
分と前記山の低い部分とが、ほぼ同じ位置の管周に形成
されているのが好ましい。このように、溝幅の広い部分
と山の低い部分がほぼ同じ位置の管周に形成されている
と、当該伝熱管の上に落下した媒体液は溝幅の狭い方向
から広い方へ流れ、溝幅の広い部分から山を越えて管周
方向へ拡散する。

【００１６】この発明による第２の吸収器用及び再生器
用の伝熱管は、第１の伝熱管において、前記溝の深さが
当該溝の長さ方向に沿って緩やかに変化するように形成
されている。この第２の伝熱管によれば、前記溝の深さ
がその溝の長さ方向に沿って緩やかに変化しているの
で、伝熱管に落下した溝内の媒体液が管軸方向に沿って
拡散するとき、伝熱管の上面側においてが溝の浅い部分
から深い部分へ流れ、他方伝熱管の下面側では溝の深い
部分から溝の浅い部分へ流れる。すなわち、媒体液の管
軸方向に沿う拡散に一定の方向性が付与され易い。

【００１７】前記第２の伝熱管の溝の底部には、当該溝
の長さ方向に沿って管軸心方向へ次第に近づく下り緩斜
部と、この下り緩斜部に連続しかつ当該下り緩斜部とほ
ぼ同じ傾斜で管軸心方向から次第に遠ざかる上り緩斜部
とを形成するのが好ましい。このように構成することに
より、前記溝の下り緩斜部と上り緩斜部との境界部分が
当該溝の最深部になる。したがって、当該伝熱管の溝に
流れ込んだ媒体液は、伝熱管の上面側では前記境界部分
の方向へ流れ、伝熱管の下面側では前記境界部分から遠
ざかるように流れる。また、前記下り緩斜部と上り緩斜
部との傾斜がほぼ同じであることにより、管軸方向への
液の拡散の速度は等しくなり易い。

【００１８】前記第２の伝熱管における前記山の頂部
（稜部）には、当該山の長さ方向に沿って管軸心方向か
ら次第に遠ざかる上り緩斜部と、この上り緩斜部と連続
しかつ当該上り緩斜部とほぼ同じ長さ及び同じ傾斜で管
軸心方向へ次第に近づく下り緩斜部とを繰り返し形成す
るのが好ましい。この伝熱管は、山の稜部における上り
緩斜部と下り緩斜部がほぼ同じ長さ及びほぼ同じ傾斜で
あるので、溝内の媒体液が隣接する下位の溝に流れ込む
位置のピッチが同じになり、管周方向への液の拡散や乱
れ具合が均一になり易い。

【００１９】前記第２の伝熱管において、前記溝の最深
部と、当該溝の片側又は両側の山の低い部分とが、ほぼ
同じ位置の管周に形成されていれば、当該伝熱管に落下
した媒体液は、当該伝熱管の上面側では溝の最深部から
隣接する溝に移動する。

【００２０】この発明による第３の吸収器用及び再生器
用の伝熱管は、管の外周面に、管の長さ方向へ連続し又
は断続する複数の溝を所定の角度間隔に有し、前記溝の
幅と深さが当該溝の長さ方向に沿って緩やかに変化して
いる。この第３の伝熱管は、前記溝の幅が狭い部分と当
該溝の深い部分とがほぼ同位置にあるように構成されて
いるのが望ましい。

【００２１】前述の第３の伝熱管は、これを吸収器又は
再生器内に配管して吸収式冷凍機を運転すると、伝熱管
の上面の前記溝が形成されている部分へ落下した媒体液
は、前記溝に沿って溝の浅い方から深い方に流れること
により、管軸方向（長さ方向）に移動拡散するととも
に、前記溝の幅と深さの変化に伴ってその界面が攬乱す
る。界面攪乱しながら管軸方向へ拡散した媒体液は、や
がて山を越えて隣の下位の溝に流れることにより管周方
向に拡散し、山を越える際にその液膜が乱れる。また、
伝熱管の下面側においては、管軸方向への媒体液の流れ
は溝の深い方向から浅い方向へ流れる。このように、管
軸方向及び周方向への液の拡散と液膜の乱れが促進され
る結果、より高い伝熱性能を発揮する。溝幅の変化と溝
深さの変化が、管の長さ方向へほぼ同じピッチで繰り返
されている場合には、伝熱管の前記溝と山とが形成され
ている部分では、管軸方向への液の拡散及び液膜の乱れ
が伝熱管の各部で等しくなり易い。したがって、溝形成
部分における伝熱性能は全体として平均化する。

【００２２】この発明による第１〜第３の伝熱管におい
て、当該伝熱管を加工するための素管が外径１９．５ｍ
ｍ前後である場合、前記溝の最大幅部分の幅サイズに対
する最小幅部分の幅サイズの比がほぼ２０〜８０％の範
囲になるように設計するのが好ましい。けだし、前記溝
の最大幅サイズに対する最小幅サイズが大きすぎると、
媒体液が管軸方向へ流れるときに抵抗が大きくなって液
の管軸方向への拡散が妨げられ、他方、前記溝の最大幅
サイズに対する最小幅サイズが小さすぎると、媒体液が
管軸方向へ移動拡散するときの界面攪乱が期待できなく
なるおそれがあるからである。

【００２３】前述の第１〜第３の伝熱管において、溝の
数を何条にするかは使用する素管の直径や溝の最大幅部
分のサイズによって選択される。例えば、当該伝熱管を
加工するための素管が外径１９．５ｍｍ前後であって、
溝相互の間隔を等角度間隔にする場合には、溝数が３〜
１２程度になるように設計するのが好ましい。すなわ
ち、溝の数が多すぎると平均溝幅が狭くなり、媒体液の
管軸方向への流れが阻害され、他方溝の数が少なすぎる
と、濡れ面積の向上や媒体液の液膜の乱れが促進されな
くなるおそれがある。

【００２４】前述の第１〜第３の伝熱管においては、前
記溝が当該伝熱管の管軸方向に対して３５゜以下の捩じ
れ角をもつように形成されている場合、媒体液の拡散と
液膜の乱れはさらに良くなる。ただし、管軸に対する溝
の捩じれ角が３５゜をこえると管軸方向への媒体液の拡
散が阻害されるおそれがある。

【００２５】

【実施例】図１〜図９を参照しながら、この発明による
吸収式冷凍機用伝熱管の好ましい実施例を説明する。図
１はこの発明による吸収器用及び再生器用の伝熱管の一
実施例を示す図であって、（ａ）図はその伝熱管を長さ
方向に沿って切断した部分断面図、（ｂ）図は（ａ）図
の伝熱管の矢印Ａ−Ａに沿う拡大断面図、図２はこの発
明による伝熱管の他の実施例を示す部分斜視図、図３は
この発明による伝熱管のさらに他の実施例を示す図であ
って、（ｃ）図はその部分平面図、（ｄ）図は（ｃ）図
の伝熱管の矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図、図４は図１の伝熱
管の成形用加工ロールの例を示しており、（ｅ）図はそ
の平面図、（ｆ）図はその正面図、図５は図４の加工ロ
ールを使用した伝熱管加工装置の一例を示す概略正面
図、図６はこの発明によるさらに他の実施例の吸収式冷
凍機用伝熱管の部分展開平面図、図７は図６の伝熱管の
加工装置の一例を示す概略正面図、図８はこの発明の実
施例による伝熱管と従来の伝熱管との熱通過率を比較し
た試験結果グラフ、図１３は熱通過率試験装置の部分概
略図である。

【００２６】（実施例１） 図１の吸収器用及び再生器用の伝熱管１は、外径１９．
０５ｍｍ、肉厚０．６ｍｍの燐脱酸銅からなる素管を後
述する図５の加工装置を用いて加工したものであり、こ
の伝熱管１の外周面には、長さ方向に沿って連続する６
条の溝１０が等角度間隔に形成されている。各溝１０
は、図１の（ａ）図及び（ｂ）図で示すように、広幅部
Ｗと狭幅部ｗとを長さＬ（ほぼ２０ｍｍ）のピッチで交
互に繰り返し形成することにより、それらの溝１０の幅
が長さ方向へ緩やかに変化するようになっている。ま
た、各溝１０の広幅部Ｗは最小底幅部１ｗ（ほぼ２ｍ
ｍ）に、狭幅部ｗは最大底幅部１Ｗ（ほぼ４ｍｍ）にそ
れぞれ形成されている。

【００２７】隣接する溝１０相互間の各山１１は、図１
の（ａ）図で示すように、その稜部（頂部）がその長さ
方向に沿って管軸心から次第に遠ざかる前記長さＬの上
り緩斜部１５と、この上り緩斜部１５と連続し、かつ当
該上り緩斜部１５とほぼ同じ長さ，ほぼ同じ傾斜で管軸
心方向へ次第に近づく下り緩斜部１４とを有する。そし
て、前記長さＬの緩斜部１４，１５が繰り返し形成され
ていることにより、山１１の管軸心からの高さが当該山
１１の長さ方向に沿って緩やかに変化するようになって
いる。山１１の高い部分と低い部分の平均差は、ほぼ
０．８ｍｍになるように設計されている。

【００２８】前記溝１０の底部は、当該溝１０の長さ方
向に沿って管軸心方向へ次第に近づく長さＬの下り緩斜
部１２と、この下り緩斜部１２と連続し、かつ当該下り
緩斜部１２とほぼ同じ傾斜，同じ長さで管軸心から次第
に遠ざかる上り緩斜部１３とを有している。そして、前
記長さＬの両緩斜部１２，１３が繰り返し形成されてい
ることにより、前記溝１０の深さは当該溝１０の長さ方
向に沿って緩やかに変化するようになっている。この実
施例の溝１０は、最深部１６の深さ（山１１の稜部から
溝底まで）Ｄが平均１．６ｍｍ、最浅部１７の深さが平
均０．１ｍｍである。また、溝１０の最深部１６，最小
底幅部１ｗと山１１の最も低い部分、及び、溝１０の最
浅部１７，最大底幅部１Ｗと山１１の最も高い部分と
は、それぞれ管１のほぼ同じ周方向に位置している。

【００２９】この実施例において、山１１の最も高い部
分の頂部を結ぶ円の直径は、素管の直径よりも１〜２ｍ
ｍ程度小さくなっている。

【００３０】この実施例の伝熱管１によれば、これを例
えば吸収式冷凍機の吸収器に組み込んで使用した場合、
当該伝熱管１へ散布され又は落下した吸収液は、図１の
（ａ）図の状態における伝熱管１の上面では、溝１０に
沿って当該溝１０の下り傾斜方向へ流れて拡散し、最深
部１６を中心とする部分に溜まる。このように液が溝１
０に沿って下り傾斜方向へ流れるとき、溝１０の幅や深
さが緩やかに変化していることによってその液膜はよく
乱れる。また、溝１０の下り緩斜部１２と上り緩斜部１
３とはほぼ同じ傾斜でほぼ同じ長さであるため、管軸方
向への吸収液の拡散と液膜の乱れは均一になり易い。

【００３１】伝熱管１の上面において、吸収液が溝１０
の最深部１６にある程度溜まると、当該吸収液は山１１
の最も低い位置を中心とする部分から管周に沿って下り
方向に流れ、その下位の溝１０に流れ込む。その溝１０
の下り傾斜方向に流れて拡散しなから、主としてその溝
１０の下位隣の山１１の最も低位置を中心とする部分か
ら、さらに隣の下位の溝１０へ流れる。このように、吸
収液が山１１を越えて管周方向へ流れる（拡散する）と
きその液膜はよく乱れる。また、山１１の低い位置から
高い位置までの長さや山１１の稜部の緩斜部１４，１５
の傾斜がほぼ同じであるので、管周方向への吸収液の拡
散や液膜の乱れも均一になり易い。そして、管１の下面
側で溝１０の傾斜が逆になっている部分においては、吸
収液は溝１０の最深部１６の方から最浅部１７の方向へ
流れて落下する。

【００３２】前述のようにこの実施例の伝熱管によれ
ば、媒体液は前記溝１０の傾斜に沿って管軸方向へよく
拡散するとともに、前記山の最も低位置を中心とする部
分にそって管周方向へよく拡散し、伝熱管１の濡れ面積
はより拡大する。そして、前記溝１０の幅と山１１の高
さとが長さ方向に沿って変化していることによって、管
軸・管周両方向への液膜の乱れが促進される。したがっ
て、小径であっても伝熱能力が高く、吸収式冷凍機の吸
収器，再生器又は蒸発器の小型化に寄与することができ
る。

【００３３】図１の実施例の伝熱管は、各溝１０の最深
部１６，溝底の最小底幅部１ｗと山１１の最も低い部
分、及び、各溝１０の最浅部１７，最大底幅部１Ｗと山
１１の最も高い部分とが、それぞれ管１のほぼ同じ周方
向に位置するように製造されているが、これらは相互に
ずれて位置していても差し支えない。また、隣接する溝
１０の最深部１６相互及び最浅部１７相互もずれた位置
にあっても実施することができる。

【００３４】前記実施例の伝熱管１は、図５のような加
工装置（ダイス）によって工業的に製造される。図５の
加工装置は、円筒状又は多角筒状のヘッド２の内側に、
ほぼＵ字状の６個の支持フレーム２０を中心部へ向き合
いかつ等角度の間隔になるように固定し、各支持フレー
ム２０へ図４のような構造で互いに同一サイズの加工ロ
ール３を軸により回転自在に支持させている。相対する
加工ロール３相互の空間は、前記実施例の伝熱管１の断
面サイズとほぼ等しく設定してある。加工ロール３は、
ピッチ円外形５０ｍｍ，厚み４ｍｍの正方形の金属板の
中心に軸孔３２を形成し、この金属板の各隅角をアール
状に面取りするとともに、この面取り部３０の両側を切
削して幅２ｍｍ弱に加工し、面取り部３０相互の間に連
続する平滑部３１を形成したものである。

【００３５】図５の加工装置の６個の加工ロール３が向
き合う空間に素管１ａを案内し、この素管１ａを一定方
向へ引き抜くと、各加工コール３が素管１ａとの接触に
より回転して素管１ａへ溝１０及び山１１が形成され、
図１の伝熱管１が連続的に成形される。加工ロール３の
面取り部３０で加圧された部分は、図１の伝熱管１にお
ける溝１０の最深部１６に形成され、平滑部３１で加圧
された部分のほぼ中心が溝１０の最浅部１７に形成され
る。各加工ロール３の同じ部分を素管１ａの軸心方向に
向けてその素管１ａを引き抜くと、ほぼ図１のような伝
熱管１が成形されるが、各加工ロール３の異なる部分を
素管１ａの軸心方向に向けて引き抜くと、各溝１０の平
面形状および各山１１の平面形状は互いにずれた状態で
成形される。

【００３６】図１の伝熱管１は長さ方向に沿って山１１
の高さが変化しているが、図５の加工装置における各加
工ロール３の素管１ａとの接触部（外周部）の幅を全体
としてより小さくすると、山１１には高い部分と低い部
分が形成されない。このように各山１１に高低差がない
場合でも実施することができる。この場合、伝熱管１の
上面に吸収液が落下すると、吸収液は溝１０に沿って溝
の浅い方から深い方に（管軸方向に）移動拡散するとと
もに、溝の底幅の変化により管軸方向への液膜が乱れ
る。界面攪乱しながら管軸方向へ拡散した吸収液は、所
定量溜まると山１１を越えて管周方向に沿って次の溝１
０に流れることにより、周方向へ拡散するとともに山１
１を越えるときその液膜が乱れる。また、伝熱管１の下
面側においては、吸収液は溝１０の深い方向から浅い方
向へ拡散する。

【００３７】（実施例２） 図２はこの発明による伝熱管の他の実施例を示してい
る。図２の実施例の伝熱管１は、管の長さ方向に沿って
断続する溝１０を等角度間隔に８条形成したものであ
り、長さ方向に隣接する溝１０相互の間は円筒パイプ部
１８になっている。図２の伝熱管の他の構成は図１の伝
熱管とほぼ同様であり、また、その円筒パイプ部１８の
部分が通常の平滑管とほぼ同様な作用である点を除け
ば、その作用も図１の伝熱管とほぼ同様であるので、そ
れらの説明は省略する。

【００３８】（実施例３） 図３はこの発明による伝熱管のさらに他の実施例を示し
ている。図３の実施例の伝熱管１は、管１の長さ方向に
沿って連続する８条の溝１０が形成され、各溝１０の広
幅部Ｗから狭幅部ｗまでの長さＬはほぼ等しく、この長
さＬのピッチで広幅部Ｗと狭幅部ｗが交互に繰り返し形
成されていることにより、各溝１０の底幅は長さ方向に
沿って緩やかに変化している。この実施例では、各溝１
０の広幅部Ｗと最大底幅部１Ｗ、狭幅部ｗと最小底幅部
１ｗはそれぞれ同位置にあり、各溝１０の底部には図１
の実施例における緩斜部１２，１３が形成されていな
い。溝１０相互間の山１１の高さは、溝１０の狭幅部ｗ
の部分で最も高く広幅部Ｗの部分で最も低くなってい
る。

【００３９】図３の実施例の伝熱管１は、これを例えば
吸収式冷凍機の吸収器に組み込んで使用する場合、吸収
液が伝熱管１の上面へ落下すると、吸収液は溝１０に沿
って管軸方向へ移動拡散するとともに、溝１０の底幅の
変化により管軸方向への液膜が乱れる。界面攪乱しなが
ら管軸方向へ拡散した液は、山１１の低い部分付近を中
心に管周方向に沿って次の溝に流れて周方向へ拡散し、
山１１を乗り越えるときに周方向への液膜が乱れる。ま
た、伝熱管１の下面側においては、吸収液は多くの場合
溝１０の狭幅部ｗから広幅部Ｗの方向へ拡散し、やがて
落下する。このように、管周方向への液の拡散と液膜の
乱れ促進されるほか、管軸方向にも液の拡散と液膜の乱
れが促進される結果、より高い伝熱性能を発揮する。

【００４０】図３の伝熱管は、図５の加工装置における
加工ロール３を円形に形成するとともに、その数を８個
に設定し、各加工ロール３の素管加圧面の幅を周方向に
沿って所定のピッチで変化させた加工装置により、これ
を工業的に製造することができる。

【００４１】図２及び図３の実施例の伝熱管１において
も、隣接の溝１０は、相互の広幅部Ｗと狭幅部ｗとがず
れた位置にあっても実施することができる。この場合、
図２の伝熱管では隣接する溝１０相互の周方向位置がず
れた状態になる。

【００４２】（実施例４） 図６はこの発明による他の実施例の伝熱管を展開した平
面図である。この実施例の伝熱管１は、表面の各溝１０
が管軸１ｂ方向に対して１４゜程度の捩じれ角θをもつ
ように形成したものである。その他の構成は図１の伝熱
管とほぼ同様である。図６の伝熱管１は、各加工ロール
３を図５の状態から図７のように素管１ａの管軸方向に
対して１４゜程度の交差角をもつように設置し、各加工
ロール３の間に素管１ａを通すことによって製造され
る。図６の伝熱管１は、図１の伝熱管１と比べると管軸
方向及び管周方向への吸収液の拡散と液膜の乱れが一層
促進されるという利点がある。前述の捩じれ角θは、性
能上３５゜以下であるのが好ましい。すなわち、捩じれ
角θが３５℃をこえると吸収液の拡散が阻害されるおそ
れがある。

【００４３】図２及び図３の伝熱管についても、それら
の各溝１０を図６の溝１０と同様に管軸方向に対して所
定の捩じれ角を有するように形成すれば、その表面を流
下する液膜の拡散や乱れを一層促進させることができ
る。

【００４４】前記各実施例の伝熱管１において、溝１０
の内底面は平滑に形成されているが、溝１０の内底部は
断面円弧状に形成されていても差し支えない。また、前
記実施例の伝熱管において、溝１０の平面形状は幅の狭
い部分を中心とした場合ほぼ鼓形であるが、幅が長さ方
向へ緩やかに変化しているものであれば前記実施例の鼓
形以外の平面形状のものを採用することができる。そし
て、溝の平面形状は図５の加工ロール３の素管１ａとの
接触部の形状を変化することによって、任意に選択する
ことができる。

【００４５】前記各実施例において、管１の溝１０の数
が多すぎると溝幅が狭くなりすぎて管軸方向への液膜の
流れが阻害され、その数が少なすぎると濡れ面積の向上
や界面攪乱が促進されなくなるおそれがある。おおよそ
の目安は、素管の外径が前述のように１９．５ｍｍ又は
それに近いものである場合、溝数を３〜１２程度の範囲
で設計するのが好ましい。また、溝１０の最大底幅部Ｗ
１と最小底幅部ｗ１の差が大きすぎると流体の抵抗が大
きくなって吸収液の管軸方向への移動が妨げられ、他
方、その差が小さすぎると吸収液の移動時の管軸方向へ
の界面攪乱が期待できなくなる。したがって、素管の外
径が１９．５ｍｍ前後である場合、溝１０の最大底幅部
Ｗ１の広さに対する最小底幅部ｗ１の割合は２０〜８０
％の範囲に設定するのが好ましい。

【００４６】（試験例） 以下の伝熱管サンプルＥｘ１，Ｅｘ２をそれぞれ５本製
造し、以下の試験条件により、図９のような試験装置を
使用して、それぞれのサンプルＥｘ１，Ｅｘ２の伝熱管
を吸収器に使用した場合の伝熱試験を行った。

【００４７】 伝熱管サンプル Ｅｘ１ 図１の実施例の伝熱管 Ｅｘ２ 実開昭５７−１００１６１号による伝熱管 但し、溝の管軸に対する捩じれ角度＝３０゜ 溝深さ：０．３５ｍｍ 溝数：６１ 外径：１９．０５ｍｍ 肉厚：０．６ｍｍ 材質：燐脱酸銅 試験条件 ＬｉＢｒ水溶液 入口濃度：５８±０．５ｗｔ％ 入口温度：４０±１℃ 流量：５０〜１５０ｋｇ／ｈ 表面活性剤の添加：なし 吸収器冷却水 入口温度：２８±０．３℃ 流速：１ｍ／ｓ 吸収器，蒸発器内圧力：１５±０．５ｍｍＨｇ 伝熱管の配列 長さ５００ｍｍの伝熱管を上下方向へ５段１列 吸収液散布装置 孔径：１．５ｍｍ、間隔２４ｍｍ

【００４８】図９の試験装置の説明４は蒸発器であり、
内部には伝熱管４０を２列５段配管し、上下の伝熱管４
０相互を連通してこれらに水を通し、これらの伝熱管４
０には散布パイプ４３より冷媒を散布した。５は蒸発器
４と連通した吸収器であり、内部にはサンプル管１ｈを
１列５段配管し、上下の管１ｈ相互を連通してこれらに
冷却水を通し、これらのサンプル管１ｈには散布パイプ
５１より吸収液（臭化リチュウム水溶液）を散布した。
５６は吸収器５内で蒸気を吸収して希釈された吸収液を
溜める希溶液槽であり、この希溶液槽５６内の吸収液を
濃溶液槽５７に供給し、この濃溶液槽５７で臭化リチュ
ウムを加えて濃度を調整し、濃度調整後の吸収液を、ポ
ンプ５３により配管５８，散布パイプ５１を通じてサン
プル管１ｈへ散布した。

【００４９】以上の試験による結果は、各伝熱管サンプ
ルの熱通過率は図８のとおりであった。この試験結果に
よれば、この発明の実施例による伝熱管サンプルＥｘ１
は、従来の螺旋溝付きのサンプルＥｘ２よりも伝熱性能
が優れている。

【００５０】以上の各実施例の伝熱管は、主として吸収
式冷凍機の吸収器に使用する場合について説明したが、
吸収式冷凍機の再生器に対しても使用されるものであ
る。

【００５１】

【発明の効果】この発明による請求項１に記載の吸収器
用及び再生器用の伝熱管によれば、管の長さ方向に形成
された複数の溝の幅がその溝長さ方向に沿って緩やかに
変化しており、かつ、溝相互間の山の高さがその山の長
さ方向に沿って変化しているので、媒体液の拡散と液膜
の乱れが、管軸方向に対してのみならず管周方向に対し
てもよく促進される。したがって、高い伝熱性能を発揮
することができるとともに、吸収式冷凍機の一層の小型
化に寄与することができる。

【００５２】請求項２に記載の伝熱管によれば、前記溝
の幅の変化と前記山の高さの変化とが、それらの溝及び
山の長さ方向に沿ってぼぼ同じピッチで繰り返されてい
るので、請求項１に記載の伝熱管の効果に加えて、管軸
方向及び管周方向への媒体液の拡散と液膜の乱れとがよ
り均一化し易いという効果を奏する。

【００５３】請求項３に記載の伝熱管によれば、溝の深
さが当該管の長さ方向に沿って緩やかに変化しているの
で、請求項１に記載の伝熱管の効果に加えて、管軸方向
への媒体液の管軸方向への拡散に対して方向性が付与さ
れ易いという効果を奏する。

【００５４】請求項４に記載の伝熱管によれば、前記溝
の底部の下り緩斜部と上り緩斜部との境部分が溝の最深
部になるとともに、最深部の両側の傾斜がほぼ同じであ
るので、媒体液の管軸方向への拡散や界面攪乱が平均化
し易い。したがって、請求項３に記載の伝熱管の効果に
加えて、溝の各部における伝熱性能がより均一になり、
管全体としての伝熱性能がさらに高くなる。

【００５５】請求項５に記載の伝熱管によれば、山の稜
部における上り緩斜部と下り緩斜部がほぼ同じ長さであ
り、管周方向への媒体液の拡散や液膜乱れが各部で均一
になり易いので、請求項３又は４に記載の伝熱管と比較
して、より高い伝熱性能を発揮する。

【００５６】請求項６に記載の伝熱管によれば、伝熱管
に散布された媒体液は、当該伝熱管の上面側では液が最
もよく溜まる部分から隣接する下位の溝に流れるので、
請求項３，４又は５に記載の伝熱管と比較して、管周方
向への液の拡散及び液膜の乱れがさらに促進される。

【００５７】請求項７に記載の伝熱管によれば、管の長
さ方向に形成された複数の溝の幅と深さがその溝の長さ
方向に沿って緩やかに変化しているので、媒体液の拡散
と液膜の乱れが、管軸方向に対してのみならず管周方向
に対してもよく促進される。したがって、小サイズの管
でも高い伝熱性能を発揮することができるとともに、吸
収式冷凍機の一層の小型化に寄与することができる。

【００５８】請求項８に記載の伝熱管によれば、前記溝
の幅と深さの変化がその溝の長さ方向に沿ってぼぼ同じ
ピッチで繰り返されているので、請求項７に記載の伝熱
管の効果に加えて、管軸方向及び管周方向への媒体液の
拡散と液膜の乱れとがより均一化し易いという効果を奏
する。

【００５９】請求項９に記載の伝熱管によれば、請求項
１〜８に記載の伝熱管において、管外径が１５〜２５ｍ
ｍ程度である場合に、媒体液の管軸方向への拡散と液膜
の乱れが最も効果的になる。

【００６０】請求項１０に記載の伝熱管によれば、溝が
管軸方向に対して捩じれ角をもって形成されているた
め、請求項１〜請求項９の伝熱管と比べ、管軸方向及び
管周方向への媒体液の拡散と界面攪乱が一層促進され、
したがってその伝熱性能はさらによくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による吸収式冷凍機用伝熱管の一実施
例を示す図であって、（ａ）図はその伝熱管を長さ方向
に沿って切断した部分断面図、（ｂ）図は（ａ）図の伝
熱管の矢印Ａ−Ａに沿う拡大断面図である。

【図２】この発明による伝熱管の他の実施例を示す部分
斜視図である。

【図３】この発明による伝熱管のさらに他の実施例を示
す図であって、（ｃ）図はその部分平面図、（ｄ）図は
（ｃ）図の伝熱管の矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。

【図４】図１の伝熱管の加工用成形ロールの例が示して
あり、（ｅ）図はその平面図、（ｆ）図はその正面図で
ある。

【図５】図４で示す加工ロールを使用した伝熱管加工装
置の一例を示す概略正面図である。

【図６】この発明によるさらに他の実施例の伝熱管の部
分展開平面図である。

【図７】図６の伝熱管の加工装置の一例を示す概略正面
図である。

【図８】この発明の実施例による伝熱管と従来の吸収器
用伝熱管との熱通過率を比較した試験結果グラフであ
る。

【図９】熱通過率試験装置の部分概略図である。

【図１０】一般的な吸収式冷凍機の概略図である。

【符号の説明】

１ 伝熱管 １０ 溝 １１ 山 １２ 溝底の下り緩斜部 １３ 溝底の上り緩斜部 １４ 山の下り緩斜部 １５ 山の上り緩斜部 １６ 溝の最深部 １７ 溝の最浅部 １８ 円筒パイプ部 １ａ 素管 １ｂ 管軸方向 １ｈ サンプル管 ２ ヘッド ２０ 支持フレーム ２１ 軸 ３ 加工ロール ３０ 面取り部 ３１ 平滑部 ３２ 軸孔 ４ 蒸発器 ５ 吸収器 ６ 再生器 ７ 凝縮器 ４０，５０，６０，７０ 伝熱管 ４１ 冷媒配管 ４２ 冷媒ポンプ ４３ 散布パイプ ４４ 冷媒 ５１ 散布パイプ ５２ 吸収液 ５３ 吸収液ポンプ ５４ 熱交換器 ６１ 散布パイプ ５５ 希溶液槽 ５６ 濃溶液槽 ５７ 配管 Ｄ 溝の最深部の深さ Ｌ 緩斜部の長さ Ｗ 溝の広幅部 ｗ 溝の狭幅部 １Ｗ 溝の最大底幅部 １ｗ 溝の最小底幅部 θ 溝の捩じれ角度 Ｅｘ１ 本発明実施例１の伝熱管サンプル Ｅｘ２ 従来の伝熱管サンプル

フロントページの続き (72)発明者 磯部 剛 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−280390（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−159605（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−317362（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 37/00 F25B 33/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の外周面に、管の長さ方向へ連続し又
   は断続する複数の溝を所定の角度間隔に有し、前記溝は
   幅が当該溝の長さ方向に沿って緩やかに変化しており、
   隣接の溝相互間の山は管軸心からの高さが当該山の長さ
   方向に沿って変化していることを特徴とする、吸収器用
   及び再生器用の伝熱管。
2. 【請求項２】 前記溝の幅の変化と山の高さの変化は、
   それらの長さ方向へほぼ同じピッチで繰り返されてい
   る、請求項１に記載の吸収器用及び再生器用の伝熱管。
3. 【請求項３】 前記溝の深さが当該溝の長さ方向に沿っ
   て緩やかに変化していることを特徴とする、請求項１に
   記載の吸収器用及び再生器用の伝熱管。
4. 【請求項４】 前記溝の底部は、当該溝の長さ方向に沿
   って管軸心方向へ徐々に近づく下り緩斜部と、この下り
   緩斜部に連続しかつ当該下り緩斜部とほぼ同じ傾斜で管
   軸心方向から徐々に遠ざかる上り緩斜部とを有してい
   る、請求項３に記載の吸収器用及び再生器用の伝熱管。
5. 【請求項５】 前記山の頂部は、当該山の長さ方向に沿
   って管軸心方向から徐々に遠ざかる上り緩斜部と、この
   上り緩斜部と連続しかつ当該上り緩斜部とほぼ同じ長さ
   及びほぼ同じ傾斜で管軸心方向へ徐々に近づく下り緩斜
   部とを有している、請求項３又は４に記載の吸収器用及
   び再生器用の伝熱管。
6. 【請求項６】 前記溝の最深部と前記山の最も低い部分
   とは、ほぼ同じ位置の管周に形成されている、請求項３
   〜５のいずれかに記載の吸収器用及び再生器用の伝熱
   管。
7. 【請求項７】 管の外周面に、管の長さ方向へ連続し又
   は断続する複数の溝を所定の角度間隔に有し、前記溝の
   幅及び深さは当該溝の長さ方向に沿って緩やかに変化し
   ていることを特徴とする、吸収器用及び再生器用の伝熱
   管。
8. 【請求項８】 前記溝の幅及び深さの変化は、それらの
   長さ方向へほぼ同じピッチで繰り返されている、請求項
   ７に記載の吸収器用及び再生器用の伝熱管。
9. 【請求項９】 前記溝の最小幅部分は当該溝の最大幅部
   分のほぼ２０〜８０％である、請求項１〜８のいずれか
   に記載の吸収器用及び再生器用の伝熱管。
10. 【請求項１０】 前記溝は、管軸に対して３５゜以下の
    捩じれ角をもっている、請求項１〜９のいずれかに記載
    の吸収器用及び再生器用の伝熱管。