JP3042486B2 - 吸収式冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、吸収式冷凍装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えば冷媒として水、吸収液と
して臭化リチウムを採用した吸収式冷凍装置が種々開発
されてきている。この系の装置は、安全で、しかも水の
蒸発潜熱が他の系に比較して最も大きいために、高い効
率を得ることができる。

【０００３】この種の吸収式冷凍装置の一例を図２０に
示す。

【０００４】図２０において、先ず符号２１は高温再生
器であり、ガスバーナ等の加熱源を備えている。該高温
再生器２１の上方には、揚液管２２を介して連通された
気液分離器２３が設けられている。上記高温再生器２１
においては、臭化リチウム希溶液を加熱沸騰させて、揚
液管２２を介して上方に位置する気液分離器２３に供給
し、ここで冷媒蒸気である水蒸気と吸収液である臭化リ
チウム中間濃溶液（中間濃度吸収液）とに分離再生する
ようになっている。

【０００５】上記高温再生器２１に供給される臭化リチ
ウム希溶液は、後述する空冷吸収器１０において吸収液
である臭化リチウム濃溶液に冷媒蒸気である水蒸気を吸
収させることによって得られ、低温溶液熱交換器２７お
よび高温溶液熱交換器２８を経て順次有効に予熱された
後に高温再生器２１へ還流されるようになっている。

【０００６】上記気液分離器２３で気液分離された水蒸
気は、次に低温再生器２９に送られて低温再生される。
また、上記気液分離器２３において気液分離された上記
臭化リチウム中間濃溶液は、上記高温溶液熱交換器２８
において前述した空冷吸収器１０からの臭化リチウム希
溶液と熱交換された後に上記低温再生器２９へ供給され
る。

【０００７】そして、上記低温再生器２９では、上記の
ようにして気液分離器２３から各々供給された水蒸気と
臭化リチウム中間濃溶液との間で相互に熱交換させるこ
とにより、水蒸気を可及的に凝縮させるとともに臭化リ
チウム中間濃溶液中に含まれる残余水分を蒸発させてさ
らに高濃度の臭化リチウム濃溶液を取り出す。

【０００８】次に、このようにして低温再生器２９にお
いて臭化リチウム中間濃溶液から蒸発された水蒸気は、
水蒸気混合状態の凝縮水とともに空冷凝縮器３０に送ら
れ確実に凝縮液化されて凝縮水となり、さらに蒸発器１
の凝縮水散布装置７部分へ供給される。また、一方上記
低温再生器２９から取り出された臭化リチウム濃溶液
は、上記低温溶液熱交換器２７において上記した空冷吸
収器１０からの臭化リチウム希溶液と熱交換した後に空
冷吸収器１０上部の吸収液分配容器内に供給される。

【０００９】空冷吸収器１０は、例えば吸収液が垂直に
流される複数本の吸収伝熱管１１，１１，１１と、該複
数本の吸収伝熱管１１，１１，１１の外周部に設けられ
た多数枚の放熱フィン１０ａ，１０ａ・・・と、上記複
数本の吸収伝熱管１１，１１，１１の上部に設けられ、
それら各吸収伝熱管１１，１１，１１に対して吸収液を
分配する吸収液分配容器８と、送風ファン２４とを備え
て構成されている。

【００１０】そして、蒸発器１は、利用側熱交換器ユニ
ット６を含む２次側冷凍サイクルを循環する冷媒と上記
空冷凝縮器３０から送られてくる凝縮水とを相互に熱交
換させることによって冷房運転時の冷熱源を形成する。

【００１１】そして、上記空冷吸収器１０では、低温再
生器２９から低温溶液熱交換器２７を介して供給されて
くる上記臭化リチウム濃溶液に上記蒸発器１で蒸発した
水蒸気を吸収させることによって上述のように臭化リチ
ウム希溶液を形成する。この臭化リチウム希溶液は、一
旦空冷吸収器１０の下部ヘッダ１０ｂ内に留められた
後、溶液ポンプ２５により前述したように低温溶液熱交
換器２７および高温溶液熱交換器２８を経て高温再生器
２１に戻されて高温再生される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものでは上記蒸発器１の利用側熱交換器ユニット６に
は、水等の相変化を伴わない冷媒が２次側冷媒として使
用されるのが通常であった。

【００１３】しかし、最近の空調機では冷媒として、例
えばＲ４０７Ｃ（ＨＦＣ−３２／１２５／１３４ａ）な
どの代替冷媒の採用が検討されている。

【００１４】冷媒には、従来よりＲ２２，Ｒ１２などが
多く用いられているが、これらはオゾン層を破壊する
為、環境保全の上から全廃する計画が進められている。
このＲ２２，Ｒ１２の代替品には、オゾン層に影響を及
ぼさないフレオンＲ３２，Ｒ１３４ａ，Ｒ１２５等が挙
げられている。特にこれら冷媒を混合した上記Ｒ４０７
Ｃ等の混合冷媒は、従来の冷媒Ｒ２２等に近い冷却能力
を有し、しかも不燃性の為に、代替品として高い評価を
得ている。そこで、これを上記のような吸収式冷凍装置
の２次側冷媒として使用することが考えられる。

【００１５】ところが、このような代替冷媒を上記蒸発
器の利用側熱交換器の２次側冷媒に採用した場合、次の
ような問題がある。

【００１６】混合冷媒には、共沸冷媒と非共沸冷媒とが
あり、上記Ｒ４０７Ｃ等の混合冷媒は非共沸冷媒であ
る。共沸冷媒は、液化開始温度（露点）と液化終了温度
（沸点）とが同一で、単一冷媒と同じ挙動を示すので特
に問題はないが、非共沸冷媒は、液化開始温度と液化終
了温度とが異なる為、凝縮の場合には、気液界面で、高
沸点成分が多く凝縮し、低沸点成分が気相側に濃縮され
る。そして、この濃度差が伝熱管の内部で拡散抵抗や熱
抵抗を惹起して、凝縮熱伝達率を低下させる問題があ
る。

【００１７】すなわち、該代替冷媒は、熱交換作用の進
行に伴って相変化するので、その相状態によって伝熱管
内における伝熱性能が変化し、熱交換性能が悪くなる。

【００１８】その結果、熱交換性能を上げようとする
と、必然的に上記蒸発器利用側熱交換器の大型化、コス
トアップを伴うことになる。

【００１９】本願発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、２次側冷媒として従来のフロン系
冷媒と同等の冷凍能力を有する非共沸冷媒を採用すると
ともに、蒸発器熱交換器ユニットの伝熱管に凝縮効率促
進のための内面加工を施すとともに、さらにそれに加え
て伝熱効率促進のため外面加工を施したものを採用して
蒸発器の熱交換器ユニットを構成することにより、可及
的に伝熱性能を向上させた吸収式冷凍装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の目的
を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。

【００２１】（１） 請求項１の発明 すなわち、先ず本願請求項１の発明の吸収式冷凍装置
は、蒸発器１、吸収器１０、凝縮器３０、高温再生器２
１、溶液熱交換器２７，２８をヒートポンプ作動可能に
接続し、上記蒸発器１に２次側冷凍回路からの非共沸冷
媒を流すことにより２次側冷熱源として構成してなる吸
収式冷凍装置において、上記蒸発器１の熱交換器ユニッ
ト６を構成する伝熱管６ａの内周面６１に、冷媒流Ｒの
上流側から下流側方向にかけて、管頂部Ａの内壁面と管
底部Ｂの内壁面では次第に溝間隔が収束される一方、管
左右両側部Ｃ，Ｄの内壁面では次第に溝間隔が拡大され
るＷ字形の溝６３，６３・・・よりなる凝縮効率促進加
工を施すとともに、同伝熱管６ａの外周面に伝熱フィン
６４，６４・・・よりなる伝熱効率促進加工を施して構
成している。

【００２２】したがって、該構成では、上記蒸発器熱交
換器ユニット６の伝熱管６ａ内を流れる２次側非共沸冷
媒は、上記のように冷媒流Ｒの上流側から下流側方向に
かけて、次第に溝間隔が収束される管頂部Ａの内壁面と
管底部Ｂの内壁面部分では、下流側で次第にリッチにな
った冷媒液膜が集中するが、次第に溝間隔が拡大される
管左右両側部Ｃ，Ｄの内壁面部分では冷媒が効果的に薄
膜化されるようになり、上方からの凝縮水が最も多く流
れる管左右両側部Ｃ，Ｄの内壁面部分で有効に冷媒液の
薄膜化（熱抵抗の低減）が可能になるとともにＷ字形の
溝６３，６３・・・内の冷媒の濃度差が低減して凝縮熱
伝達率が向上する。また、一方外周面には伝熱フィン６
４，６４・・・よりなる伝熱効率促進加工が施されてい
るので、管表面の伝熱面積が拡大されるとともに、その
突状形状によって水冷媒が薄膜化され、熱抵抗の低い状
態で適切に伝熱管外周面を覆って伝熱効率良く流れ落ち
るようになる。その結果、伝熱性能、凝縮性能が大きく
改善される。

【００２３】（２） 請求項２の発明 また、本願請求項２の発明の吸収式冷凍装置は、蒸発器
１、吸収器１０、凝縮器３０、高温再生器２１、溶液熱
交換器２７，２８をヒートポンプ作動可能に接続し、上
記蒸発器１に２次側冷凍回路からの非共沸冷媒を流すこ
とにより２次側冷熱源として構成してなる吸収式冷凍装
置において、上記蒸発器１の熱交換器ユニット６を構成
する伝熱管６ａをロールフォーミング加工により形成
し、その両側部同士の継目部が上部に位置する状態で設
置する一方、その内周面６１に、冷媒流Ｒの上流側から
下流側方向にかけて、管頂部Ａの内壁面と管底部Ｂの内
壁面では次第に溝間隔が収束される一方、管左右両側部
Ｃ，Ｄの内壁面では次第に溝間隔が拡大されるＷ字形の
溝６３，６３・・・よりなる凝縮効率促進加工を施すと
ともに、同伝熱管６ａの外周面に伝熱フィン６４，６４
・・・よりなる伝熱効率促進加工を施して構成されてい
る。

【００２４】該構成では、先ず伝熱管６ａが、ロールフ
ォーミング加工により形成され、その両側部同士の継目
部６５が上部に位置する状態で設置されるようになって
いるとともに、管内周面６１のＷ字形の溝６３，６３・
・・が、冷媒流Ｒの上流側から下流側方向に、管頂部Ａ
の内壁面と管底部Ｂの内壁面では次第に溝間隔が収束さ
れる一方、管左右両側部Ｃ，Ｄの内壁面では次第に溝間
隔が拡大される関係に構成されている。

【００２５】したがって、上方からの凝縮水が最も多く
流れる伝熱管６ａの両側部Ｃ，Ｄの内壁面に伝熱性の高
い冷媒液薄膜部を形成することができるようになり、有
効に凝縮効率を向上させることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の吸収式冷凍装置
によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷媒
を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回路
を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに実
現することができるようになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１） 図１〜図４は、本願発明の実施の形態１に係る吸収式冷
凍装置の構成を示している。

【００２８】先ず、図１は同装置の要部である蒸発器部
分の構造を示す。図中、符号１は蒸発器であり、該蒸発
器１は箱形の胴体ケーシング１ａ内に利用側熱交換器ユ
ニット６を組込むための第１の空間部２と該第１の空間
部２に隣接する冷媒蒸気貯留のための第２の空間部３と
の大小２つの空間部を形成し、第１の空間部２内に凝縮
水散布装置７と利用側熱交換器ユニット６とをそれぞれ
組込むとともに上記第２の空間部３との間の仕切壁４の
上部に開口５を形成することによって第１の空間部２を
第２の空間部３内に連通させている。

【００２９】他方、第２の空間部３の底部下方には多数
枚の伝熱フィン１０ａ，１０ａ・・・を設けた空冷式の
吸収器１０が立設されており、同第２の空間部３の底部
は当該吸収器１０への吸収液分配容器８に形成されてい
る。この吸収液分配容器８部分には、図示のように、吸
収器１０の上下方向に延びる３本の吸収伝熱管１１，１
１，１１の上端側開口部が所定の高さ上方に突出した状
態で挿入固定されており、該吸収伝熱管１１，１１，１
１内に、上記上方側開口部５を介して図示矢線のように
導入される蒸発後の冷媒蒸気ｂと吸収液供給配管９から
供給される吸収液ｃとがそれぞれ一緒に導入され、当該
吸収伝熱管１１，１１，１１内を流下しながら吸収液ｃ
に対して冷媒蒸気ｂが吸収せしめられ、前述した希溶液
が生成せしめられるようになっている。

【００３０】一方、上記第１の空間部２内の蒸発器１の
熱交換器ユニット（利用側）６は、図示前後方向に所定
長さ延び、両端側でＵ状管を介して屈曲した複数列の伝
熱管６ａ，６ａ・・・により構成されており、その上方
部に上述の凝縮水散布装置７が配設されている。

【００３１】そして、該凝縮水散布装置７には、凝縮器
からの凝縮水ａが供給され、図示矢線（鎖線）のように
下方側各列の伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面に適切に
凝縮水ａを滴下せしめるようになっている。また、伝熱
管６ａ，６ａ・・・の内部には、２次側冷媒として例え
ば、Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａなどの非共沸混合冷媒（ガ
ス状態）が流されるようになっている。

【００３２】したがって、上記のように伝熱管６ａ，６
ａ・・・の外周面に滴下される上記凝縮水ａは、上記伝
熱管６ａ，６ａ・・・内部の高温のガス冷媒と熱交換さ
れて次第に蒸発し、再び冷媒蒸気ｂとなって、図示矢線
（実線）のように開口５から第２の空間部３を経て吸収
器１０の吸収伝熱管１１，１１，１１内に吸収液ｃとと
もに吸入されて行く。

【００３３】ところで、上記蒸発器１の熱交換ユニット
６を構成している上記伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例え
ば図２〜図３のように、その内周面６１に螺旋状の微細
な凝縮効率促進溝６２を設けて構成されている。

【００３４】この伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば、
長尺の帯状銅板の一面に図示のような螺旋状の溝を形成
し、この銅板を当該溝形成面を内側にしてロールフォー
ミング加工により管状に成形し、その両側部同士を溶接
することにより製造されている。符号６５は、その継目
部を示す。

【００３５】すでに従来技術に関連して述べたように、
共沸冷媒の場合は、液化開始温度（露点）と液化終了温
度（沸点）とが同一であり、単一冷媒と同じ挙動を示す
ので特に問題はないが、非共沸冷媒の場合は、液化開始
温度と液化終了温度とが異なるために、凝縮の時には、
気液界面で、高沸点成分が多く凝縮し、低沸点成分が気
相側に濃縮される。そして、この濃度差が、伝熱管内の
拡散抵抗や熱抵抗を惹起して、凝縮時の熱伝達効率を低
下させる問題があった。

【００３６】ところが、上記のように伝熱管６ａ，６ａ
・・・の内周面６１に螺旋状の微細な凝縮効率促進溝６
２を形成した場合には、同内周面６１の凝縮効率促進溝
６２により、次第に液化して増量されて行く冷媒液Ｒが
適度に撹拌されながら内壁面周方向に巻き上げられて、
内壁面全体を均一に濡らすように分布して流れるように
なり（図４参照）、溝内の冷媒の濃度差が低減するとと
もに伝熱性が向上して凝縮熱伝達率が向上する。また、
液量の少ない上流域では螺旋溝６２の山部先端が液面か
ら露出することにより管壁面と熱媒気体との接触効率を
高めることができるので、さらに伝熱管全体としての凝
縮効率を高めることができる。

【００３７】そして、本実施の形態の場合、さらに上記
伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面には、さらに酸化処理
等による親水性処理が施されている。したがって、上方
側凝縮水散布装置７から滴下された凝縮水との濡れ性が
良くなり、凝縮水が伝熱管６ａ，６ａ・・・全週を均一
に覆って下方に滴下するようになるので、相互の伝熱性
がより向上し、蒸発性能が良くなる。

【００３８】（変形例） なお、上記実施の形態１における伝熱管６ａ，６ａ・・
・の外周面は、上述のような親水処理のみに限られるも
のではなく、例えば図８のような伝熱フィンとしての外
面加工部６４により管表面の伝熱面積を拡大するととも
に、その突状形状によって水冷媒を薄膜化して熱抵抗を
低減する構成が必要に応じて採用される。

【００３９】以上の結果、本実施の形態の吸収式冷凍装
置によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷
媒を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回
路を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに
実現することができるようになる。

【００４０】（実施の形態２） 次に図５〜図７は、本願発明の実施の形態２に係る吸収
式冷凍装置における上記同様の蒸発器１の熱交換器ユニ
ット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・の構成と作用を示して
いる。

【００４１】該伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば図５
および図６のように、その内周面６１に、冷媒流Ｒの上
流側から下流側方向に向けて、その管頂部Ａ内壁面と管
底部Ｂ内壁面では次第に溝間隔が収束される一方（符号
６３ａ，６３ａ，６３ｃ部参照）、左右両側部Ｃ，Ｄの
内壁面では次第に溝間隔が拡大される（符号６３ｂ，６
３ｂ部参照）Ｗ字形の微細な凝縮効率促進溝６３，６３
・・・を設けて構成されている。

【００４２】この伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば、
長尺の帯状銅板の一面に、図示のような、Ｗ字形の溝６
３，６３・・・を長手方向に連続して形成し、この銅板
を当該Ｗ字形の溝６３，６３・・・形成面を内側にして
ロールフォーミング加工により管状に成形し、その両側
部同士を溶接することにより製造されている。符号６５
は、その継目部であり、本実施の形態の場合、該継目部
６５を上方に位置させるようにして伝熱管６ａを略水平
に設置することにより、上述の如く、その内周面６１
に、冷媒流Ｒの上流側から下流側方向に向けて、その管
頂部Ａ内壁面と管底部Ｂ内壁面では次第に溝間隔が収束
される一方、左右両側部Ｃ，Ｄの内壁面では次第に溝間
隔が拡大される関係でＷ字形の溝６３，６３・・・がレ
イアウトされるようにしている。

【００４３】前述のように、共沸冷媒の場合は、液化開
始温度（露点）と液化終了温度（沸点）とが同一であ
り、単一冷媒と同じ挙動を示すので特に問題はないが、
非共沸冷媒の場合は、液化開始温度と液化終了温度が異
なるために、凝縮の時には、気液界面で、高沸点成分が
多く凝縮し、低沸点成分が気相側に濃縮される。そし
て、この濃度差が伝熱管内で拡散抵抗や熱抵抗を惹起し
て、凝縮時の熱伝達率を低下させる問題があった。

【００４４】ところが、上記のように、内周面６１に、
略水平設置状態において冷媒流Ｒの上流側から下流側方
向に向けて、その管頂部Ａ内壁面と管底部Ｂ内壁面では
次第に溝間隔が収束される一方、左右両側部Ｃ，Ｄの内
壁面では次第に溝間隔が拡大される状態となるＷ字形の
微細な凝縮効率促進溝６３，６３・・・を形成した伝熱
管６ａ，６ａ・・・では、例えば図６および図７に示す
ように、上記内周面６１のＷ字形の凝縮効率促進溝６
３，６３・・・の作用により、下流側で次第にリッチに
なった冷媒液膜がＷ字形の凝縮効率促進溝６３，６３・
・・の管頂部Ａおよび管底部Ｂ各内壁面収束端部分では
集中する一方（図７の（ロ）部参照）、その他の凝縮水
が最も多く流れる左右両側部Ｃ，Ｄ各内壁面開放部分で
は薄膜化されるようになり（図７の（イ）部参照）、伝
熱管側部での有効な冷媒液の薄膜化（熱抵抗の低減）が
可能になるとともにＷ字形の凝縮効率促進溝６３，６３
・・・内の冷媒の濃度差が低減して凝縮熱伝達率が向上
する。

【００４５】以上のように、該構成では、上方からの凝
縮水が最も多く流れる伝熱管６ａの両側部Ｃ，Ｄの内壁
面に伝熱性の高い冷媒液薄膜部を形成することができ、
特に有効に凝縮効率を向上させることができる。

【００４６】また、液量の少ない上流域ではＷ字形の凝
縮効率促進溝６３，６３・・・の山部先端が液面から露
出することにより管壁面と熱媒気体との接触効率を高め
ることができるので、凝縮効率を高めることができる。

【００４７】この場合、さらに重力の作用により、上記
両側部はより薄膜化されやすいとともに、相対的に管底
部Ｂ側よりも管頂部Ａ側が薄膜となる。

【００４８】そして、本実施の形態の場合、さらに上記
伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面には、さらに酸化処理
等による親水性処理が施されている。したがって、上方
側凝縮水散布装置７から滴下された凝縮水との濡れ性が
良くなり、凝縮水が伝熱管６ａ，６ａ・・・全周を均一
に覆って下方に滴下するようになるので、相互の伝熱性
能がより向上し、蒸発性能が良くなる。

【００４９】（変形例） なお、上記実施の形態２における伝熱管６ａ，６ａ・・
・の外周面は、上述のような親水処理のみに限られるも
のではなく、例えば図８に示されるような断面形状の伝
熱フィンとしての外面加工部６４により管表面の伝熱面
積を拡大するとともに、その突状形状によって水冷媒を
薄膜化して熱抵抗を低減する構成を採用しても良い。

【００５０】このような構成によっても上記と同様に高
い蒸発性能を得ることが可能となる。

【００５１】以上の結果、本実施の形態の吸収式冷凍装
置によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷
媒を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回
路を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに
実現することができるようになる。

【００５２】（実施の形態３） 次に図９および図１０は、本願発明の実施の形態３に係
る吸収式冷凍装置における上記同様の蒸発器１の熱交換
器ユニット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・の構成を示して
いる。

【００５３】該伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば図
９，図１０のように、その内周面６１に、冷媒流Ｒの上
流から下流方向に、例えば長円錐形状の多数のディンプ
ル３２，３２・・が、例えばローレット加工により一体
形成されている。これらのディンプル３２，３２・・
は、長手方向に千鳥配列で形成されている。なお、この
ような内面加工を施された伝熱管６ａは、例えば帯状の
銅板の一面にローレット加工により上記ディンプル３
２，３２・・を形成した後、該銅板の両側部を溶接する
ことにより製作される。

【００５４】この場合、上記ディンプル３２，３２・・
は、上述のように底面部が管軸方向に長い長円（長径ｍ
／短径ｎ＞１）とされた長円錐形状とされている。そし
て、各ディンプル３２，３２・・の頂点は、長径ｍ上に
おける中心よりやや下流方向に位置せしめてもよく、長
径ｍ上における中心よりやや上流方向に位置せしめても
よく、また長径ｍと短径ｎとの交点（即ち、中心位置）
に位置せしめてもよい。

【００５５】このように、伝熱管６ａの内周面に、上述
のようなディンプル３２，３２・・をを設けた場合、流
動抵抗を増大させることなく、伝熱管６ａの内壁面を流
れる冷媒流Ｒに縦渦が生成されて十分に撹拌されるよう
になり上述した濃度差が低減されるとともに、内壁面全
体に十分な流量の均一な液膜が形成されるので、凝縮熱
伝達率が向上する。

【００５６】（実施の形態４） 次に図１１は、本願発明の実施の形態４に係る吸収式冷
凍装置における上記図１のものと同様の蒸発器１の熱交
換器ユニット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・の構成と作用
を示している。

【００５７】該伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば図１
１のように、その内周面６１に、冷媒流Ｒの上流から下
流方向に、次第に溝間隔が拡大される逆Ｖ字形の微細な
凝縮効率促進溝６７，６７・・・を設けるとともに外周
面６８に図示のような伝熱効率促進用のフィン６９．６
９・・・を設けて構成されている。

【００５８】このように先ず冷媒下流側方向に向けて溝
間隔が拡大される逆Ｖ字形の微細な溝６７，６７・・・
を設けた場合、溝間隔開放領域では冷媒の液膜が薄くな
る一方、溝間隔収束領域では冷媒液膜が厚くなり、特に
凝縮作用が進行して液量が多くなった伝熱管下流域部で
の冷媒液撹拌と薄膜化（熱抵抗低減）により凝縮熱伝達
率が向上する。そして、さらにそれに加えて伝熱管６
ａ，６ａ・・・の外周面６８にフィン６９．６９・・・
を設けた場合、伝熱面積が拡大されるとともに水冷媒の
液膜化が促進されて熱抵抗が低減され、伝熱効率が促進
される。

【００５９】以上の結果、本実施の形態の吸収式冷凍装
置によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷
媒を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回
路を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに
実現することができるようになる。

【００６０】（実施の形態５） 次に図１２は、本願発明の実施の形態５に係る吸収式冷
凍装置における上記図１のものと同様の蒸発器１の熱交
換器ユニット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・の構成を示し
ている。

【００６１】該伝熱管６ａ，６ａ・・・は、例えば図１
２のように、その内周面６１に、前述の図２のものと同
様の螺旋状の微細な凝縮効率促進溝６２を設けるととも
に、外周面６８に図示のような伝熱効率促進用の切起し
７０，７０・・・を設けて構成されている。

【００６２】上記のように、先ず伝熱管６ａ，６ａ・・
・の内周面６１に螺旋状の微細な凝縮効率促進溝６２を
形成した場合には、同内周面６１の螺旋状の凝縮効率促
進溝６２により、次第に液化して増量されて行く冷媒液
Ｒが適度に撹拌されながら内壁面周方向に巻き上げられ
て、内壁面全体を均一に濡らすように分布して流れるよ
うになり（前述の図４参照）、溝６２内の冷媒の濃度差
が低減するとともに伝熱性が向上して凝縮熱伝達率が向
上する。また、液量の少ない上流域では螺旋溝６２の山
部先端が液面から露出することにより管壁面と熱媒気体
との接触効率を高めることができるので、さらに伝熱管
全体としての凝縮効率を高めることができる。

【００６３】そして、本実施の形態の場合、さらに上記
伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面６８に伝熱効率促進用
の切起し７０，７０・・・が設けられているので、該切
起し７０，７０・・・によって外周面６８の水冷媒との
伝熱面積が拡大されるとともに液膜化が促進され、伝熱
効率が促進される。

【００６４】以上の結果、本実施の形態の吸収式冷凍装
置によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷
媒を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回
路を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに
実現することができるようになる。

【００６５】（実施の形態６） 次に図１３は、本願発明の実施の形態６に係る吸収式冷
凍装置における上記図１のものと同様の蒸発器１の熱交
換器ユニット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・の構成と作用
を示している。

【００６６】この伝熱管６ａ，６ａ・・・は、長尺の帯
状銅板の内周面６１となる面に、図２に示すものと同様
の螺旋状の溝６２を形成し、この銅板を当該溝６２を形
成した面を内側にしてロールフォーミング加工により管
状に成形し、その両側部同士を溶接するとともに、その
後外周面６８に伝熱性の高い銅製の針金よりなる線状部
材７２を螺旋状に巻成して形成されている。

【００６７】上記のように伝熱管６ａ，６ａ・・・の内
周面６１に螺旋状の微細な凝縮効率促進溝６２を形成し
た場合には、同内周面６１の凝縮効率促進溝６２によ
り、次第に液化して増量されて行く冷媒液Ｒが適度に撹
拌されながら内壁面周方向に巻き上げられて、内壁面全
体を均一に濡らすように分布して流れるようになり（前
述の図４参照）、溝６２内の冷媒の濃度差が低減すると
ともに伝熱性が向上して凝縮熱伝達率が向上する。ま
た、液量の少ない上流域では螺旋溝６２の山部先端が液
面から露出することにより管壁面と熱媒気体との接触効
率を高めることができるので、さらに伝熱管全体として
の凝縮効率を高めることができる。

【００６８】そして、本実施の形態の場合、さらに上記
伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面には、伝熱性の高い銅
製の針金よりなる線状部材７２が螺旋状に巻成されてい
る。したがって、伝熱管６ａ，６ａ・・・外周面６８の
伝熱面積が拡大されるとともに水冷媒の保水性が向上
し、かつ全周を均一に覆って下方に滴下するようになる
ので、相互の伝熱効率がより向上し、蒸発性能が良くな
る。

【００６９】（変形例１） なお、上記実施の形態６における伝熱管６ａ，６ａ・・
・内周面６１の凝縮効率促進加工は、上述のような螺旋
溝６２のみに限られるものではなく、例えば図１４に示
すように、図１１のものと同様な逆Ｖ字形の溝６７にし
ても良い。

【００７０】（変形例２） また上記伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面６８に巻成さ
れる線状部材７２は、上記のような針金に限られるもの
ではなく、例えば図１５に示すような多孔質材を線状に
形成したものでも良い。

【００７１】このような多孔質材を採用した場合、水の
保持性能が高くなり、より以上に伝熱効率が向上する。

【００７２】（変形例３） また上記伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面６８に巻成さ
れる線状部材７２は、上記のような針金や多孔質材に限
られるものではなく、例えば図１６に示すような伝熱性
の高い金属製のメッシュ材を線状に形成したものでも良
い。

【００７３】このようなメッシュ材を採用した場合、水
の保持性能が高くなるとともに水滴下時の水飛びもなく
なり、より以上に伝熱効率が向上する。

【００７４】（変形例４） さらに上記伝熱管６ａ，６ａ・・・の外周面６８に巻成
される線状部材７２は、上記のような針金や多孔質材、
メッシュ材に限られるものではなく、例えば図１７に示
すような伝熱性の高い金属製のフィン部材を線状に形成
したものでも良い。

【００７５】このようなフィン部材を採用した場合、伝
熱管外周面の伝熱面積が拡大されるとともに水冷媒の液
膜化が可能となり、より以上に伝熱効率が向上する。

【００７６】（実施の形態７） 次に図１８および図１９は、本願発明の実施の形態７に
係る吸収式冷凍装置における上記図１のものと同様の蒸
発器１の熱交換器ユニット６の伝熱管６ａ，６ａ・・・
の構成を示している。

【００７７】本実施の形態の構成では、上記図１のもの
と同様の蒸発器熱交換器ユニット６を構成する複数列複
数本の伝熱管６ａ，６ａ・・・の内周面に上記各実施の
形態のような凝縮効率促進加工を施すとともに外周面６
８両側に図示のような伝熱性の高いメッシュ部材７４，
７４・・・を接合して構成されている。

【００７８】該構成では、上記蒸発器熱交換器ユニット
６の各伝熱管６ａ，６ａ・・・内を流れる２次側非共沸
冷媒は、凝縮促進加工された伝熱管内壁面の作用で効果
的に凝縮が促進され、伝熱性能の高い液膜状態が形成さ
れるとともに、それら上下方向各列の伝熱管６ａ，６ａ
・・・の外周面両側には伝熱性の高いメッシュフィン部
材７４，７４・・・が接合されているので、伝熱面積が
拡大されるとともに水滴下時の水飛びが防止され、保水
性が向上するとともに供給される凝縮水が適切に伝熱管
６ａ，６ａ・・・の外周面を均一に覆って流れ落ちるよ
うになる。その結果、伝熱性能、凝縮性能が大きく改善
される。

【００７９】以上の結果、本実施の形態の吸収式冷凍装
置によると、２次側冷媒として代替冷媒である非共沸冷
媒を使用することにより、一般の空調システムの冷媒回
路を共用しながら高性能の吸収式冷凍装置を低コストに
実現することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る吸収式冷凍装置
の蒸発器およびその周辺部分の構成を示す断面図であ
る。

【図２】同装置の要部である伝熱管の一部を切開した状
態の平面図である。

【図３】同図２の伝熱管の内部を流れる冷媒の状態を示
す展開平面図である。

【図４】同図２の伝熱管の内部を流れる冷媒の状態を示
す断面図である。

【図５】本願発明の実施の形態２に係る吸収式冷凍装置
の蒸発器伝熱管部分の図２と同様の状態の平面図であ
る。

【図６】同図５の伝熱管の内部を流れる冷媒の状態を示
す展開平面図である。

【図７】同図５の伝熱管の内部を流れる冷媒の状態を示
す断面図である。

【図８】同図５の伝熱管の外周面部の構成の変形例を示
す要部の拡大断面図である。

【図９】本願発明の実施の形態３に係る吸収式冷凍装置
の蒸発器伝熱管部分の要部拡大平面図である。

【図１０】同伝熱管の要部の拡大断面図である。

【図１１】本願発明の実施の形態４に係る吸収式冷凍装
置の蒸発器伝熱管の構成を示す断面図である。

【図１２】本願発明の実施の形態５に係る吸収式冷凍装
置の蒸発器伝熱管の構成を示す断面図である。

【図１３】本願発明の実施の形態６に係る吸収式冷凍装
置の蒸発器伝熱管の構成を示す一部切欠側面図である。

【図１４】同実施の形態６の変形例１に係る伝熱管の一
部切欠側面図である。

【図１５】同実施の形態６の変形例２に係る伝熱管要部
の断面図である。

【図１６】同実施の形態６の変形例３に係る伝熱管要部
の断面図である。

【図１７】同実施の形態６の変形例４に係る伝熱管要部
の断面図である。

【図１８】本願発明の実施の形態７に係る蒸発器伝熱管
部分の構成を示す斜視図である。

【図１９】同伝熱管部分の断面図である。

【図２０】従来の吸収式冷凍装置の冷凍回路である。

【符号の説明】

１は蒸発器、６は利用側熱交換器ユニット、６ａはその
伝熱管、３２はディンプル、６１は伝熱管内周面、６２
は螺旋溝、６３はＷ字形の溝、６４は外周面の外面加工
部、６８は外周面、６９はフィン、７０は切起し、７２
は線状部材、７４はメッシュ部材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安尾 晃一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所 金岡工場内 (72)発明者 柴田 豊 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所 金岡工場内 (56)参考文献 特開 平１−273972（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13796（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 39/02 F28F 1/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器（１）、吸収器（１０）、凝縮器
   （３０）、高温再生器（２１）、溶液熱交換器（２
   ７），（２８）をヒートポンプ作動可能に接続し、上記
   蒸発器（１）に２次側冷凍回路からの非共沸冷媒を流す
   ことにより２次側冷熱源として構成してなる吸収式冷凍
   装置において、上記蒸発器（１）の熱交換器ユニット
   （６）を構成する伝熱管（６ａ）の内周面（６１）に、
   冷媒流（Ｒ）の上流側から下流側方向にかけて、管頂部
   （Ａ）の内壁面と管底部（Ｂ）の内壁面では次第に溝間
   隔が収束される一方、管左右両側部（Ｃ），（Ｄ）の内
   壁面では次第に溝間隔が拡大されるＷ字形の溝（６
   ３），（６３）・・・よりなる凝縮効率促進加工を施す
   とともに、同伝熱管（６ａ）の外周面に伝熱フィン（６
   ４），（６４）・・・よりなる伝熱効率促進加工を施し
   たことを特徴とする吸収式冷凍装置。
2. 【請求項２】 蒸発器（１）、吸収器（１０）、凝縮器
   （３０）、高温再生器（２１）、溶液熱交換器（２
   ７），（２８）をヒートポンプ作動可能に接続し、上記
   蒸発器（１）に２次側冷凍回路からの非共沸冷媒を流す
   ことにより２次側冷熱源として構成してなる吸収式冷凍
   装置において、上記蒸発器（１）の熱交換器ユニット
   （６）を構成する伝熱管（６ａ）をロールフォーミング
   加工により形成し、その両側部同士の継目部が上部に位
   置する状態で設置する一方、その内周面（６１）に、冷
   媒流（Ｒ）の上流側から下流側方向にかけて、管頂部
   （Ａ）の内壁面と管底部（Ｂ）の内壁面では次第に溝間
   隔が収束される一方、管左右両側部（Ｃ），（Ｄ）の内
   壁面では次第に溝間隔が拡大されるＷ字形の溝（６
   ３），（６３）・・・よりなる凝縮効率促進加工を施す
   とともに、同伝熱管（６ａ）の外周面に伝熱フィン（６
   ４），（６４）・・・よりなる伝熱効率促進加工を施し
   たことを特徴とする吸収式冷凍装置。