JP3050795B2 - 伝熱管 - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
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Description
式冷凍機や空調用吸収ヒートポンプなどの吸収器、再生
器あるは蒸発器に使用される伝熱管に関する。
などの吸収器は、多数の伝熱管が水平に複数列、複数段
に配列されて構成されている。これら伝熱管群の上部よ
り、例えば臭化リチウム水溶液のような吸収液を散布す
る。この散布された吸収液が伝熱管外表面を流下する間
に、蒸発器から発生した冷媒蒸気を吸収すると同時に、
吸収反応によって生じる熱を伝熱管内を流れる冷却水と
熱交換する構造になっている。したがって、冷媒蒸気を
吸収する際の物質移動現象を促進させることは吸収器の
高性能化に不可欠である。臭化リチウム水溶液が冷媒蒸
気を吸収する際に図10に示すように吸収液膜Aと冷媒
蒸気Bとの界面において物質移動が行われる。吸収液膜
Aの表面層Aa 即ち吸収液膜Aと冷媒蒸気Bとの界面層
では冷媒蒸気Bを吸収するために、伝熱管C表面に近い
吸収液膜Aの内部層Ab よりも濃度が薄い。すなわち、
冷媒蒸気Bの吸収促進には伝熱管C上での吸収液膜Aの
撹乱が必要である。
水溶液を使用する吸収式冷凍機や空調用吸収ヒートポン
プは、臭化リチウム水溶液に数十〜数百ppmのn−オ
クチルアルコールや2−エチル−1−ヘキサノール等の
界面活性剤を添加して冷媒蒸気吸収時にマランゴニー対
流と呼ばれる吸収液膜の撹乱作用を発生させる。このマ
ランゴニー対流により吸収液の冷媒蒸気吸収能力を向上
させる方法が取られることが一般的である。こうしたこ
とから吸収器用伝熱管の高性能化には、伝熱管外面上で
吸収液が冷媒蒸気を吸収する際に生じる吸収液膜のマラ
ンゴニー対流による撹乱を効率的に促進させることが必
要である。
ねらったものとして、実開昭57−100161号公報
が提案されている。実開昭57−100161号公報の
マイクロフィルムに記載されている伝熱管は、「管表面
に細かな螺旋溝を加工」したものである。この伝熱管
は、螺旋溝に沿って伝熱管表面に吸収液を広げると同時
に、その螺旋溝の凹凸によって吸収液膜の撹乱作用を促
進させようとしたものである。
をねらったものとして、実開昭64−35368号公報
が提案されている。実開昭64−35368号公報のマ
イクロフィルムに記載されている伝熱管は、「管の外面
に螺旋溝を有し、且つ逆方向にねじれる第2の螺旋溝を
有し、螺旋溝の交差による突起を有する。」ものであ
る。この伝熱管は、螺旋溝の交差による突起に吸収液膜
がぶつかることで吸収液膜の撹乱作用の促進をねらって
いる。
57−100161号公報のマイクロフィルムに記載さ
れている伝熱管においては、図11(イ)に示すように
吸収液膜A1 が伝熱管C1 外面で螺旋溝V1 によって広
がることになるが、螺旋溝V1 が直線的であるために吸
収液膜A1 の撹乱は不十分であるという問題があった。
イクロフィルムに記載されている伝熱管においては、図
11(ロ)に示すように吸収液膜A2 がある突起E1 に
ぶつかり撹乱作用が発生しても、2つの螺旋溝V2 、V
3 が管軸方向に対して互いに逆方向にねじれて交差して
いるので、この突起E1 と隣接する突起E2 で発生した
吸収液膜A3 の撹乱がぶつかりあってしまう。このため
に吸収液膜A2 、A3の撹乱作用を管軸方向に持続させ
ながら効果的に促進させることができず、吸収液膜A2
、A3 は伝熱管C2 上に長時間保持されにくいといっ
た問題があった。
での吸収液の広がりを十分にさせると同時に、吸収液膜
の撹乱作用を吸収液の流下する下方向(管軸方向に直角
な方向)にも、管軸方向にも十分に促進させる伝熱管お
よびその伝熱管を提供することを目的とするものであ
る。
決するために以下のような手段を有している。
冷凍機の吸収器、蒸発器、或いは再生器に使用する伝熱
管であって、前記伝熱管の管外周面には管軸に対するね
じれ角の方向が同じで、ねじれ角の異なる少なくとも2
種類の螺旋溝を有し、前記少なくとも2種類の螺旋溝の
うち、ねじれ角が最小である螺旋溝はねじれ角が3°〜
30°、溝深さが0.3〜1.5mmであり、他の螺旋
溝はねじれ角が80° 以下、溝深さが0.1〜0.7m
mであり、前記他の螺旋溝の溝深さは前記ねじれ角が最
小である螺旋溝の溝深さより小さく、前記少なくとも2
種類の螺旋溝のねじれ角は各々10°を超えて異なるこ
とを特徴とする。
種類の螺旋溝のねじれ角の交差角は10゜より大きいこ
ととする。
とも2種類の螺旋溝のうち、ねじれ角が最小である螺旋
溝の溝深さは0.3〜1.5mmの範囲とする。また周
方向のピッチが0.25〜10mmの範囲であることが
望ましい。
種類の螺旋溝のうち、ねじれ角が最小である螺旋溝の溝
深さは、他の螺旋溝の溝深さより大きいことを特徴とす
る。
mmの範囲であることとし、また周方向のピッチは0.
25〜2.0mmの範囲であることが望ましい。
れ角が最小である螺旋溝はねじれ角が3゜〜30゜の範
囲であることとする。
最小である螺旋溝の少なくともその溝深さが他の螺旋溝
のそれよりも大きいこととする。
面に、管外周面に形成された溝深さの大きさが最も大き
い螺旋溝の凹凸形状に、対応した凸凹形状の螺旋条を有
することを特徴とする請求項1に記載の伝熱管である。
の外周面上に、所定の螺旋溝形状を有する複数種類の駒
またはロールなどの転造工具を押しつけながら回転させ
て、前記素管の外周面上に、管軸に対するねじれ角の方
向が同じで、ねじれ角の異なる少なくとも2種類以上の
螺旋溝を1工程で形成することで製造される。
に対して、管の外周面に形成される溝深さの大きさが最
も大きい螺旋溝の凹凸形状に対応した凸凹形状を内周面
に形成するプラグを管の内側にいれて加工することで製
造される。
周面に管軸に対するねじれ角の方向が同じで、ねじれ角
の異なる少なくとも2種類の螺旋溝を有しているので、
例えばこの伝熱管を水平に配置する吸収器に使用した場
合、少なくとも2種類の螺旋溝で囲まれた突起が管外周
面に多数形成されるので、吸収液膜がその突起にぶつか
って撹乱作用がより促進させられる。同時に、少なくと
も2種類の螺旋溝は管軸方向に対して同じ方向にねじれ
ているので、いくつかの突起にぶつかって撹乱された吸
収液膜は螺旋溝の交差部分を横切りながら、伝熱管外面
での吸収液の広がりを十分にさせると同時に、吸収液膜
の撹乱作用を吸収液の流下する下方向(管軸方向に直角
な方向)にも十分に促進させる。
ち、ねじれ角が最小である螺旋溝のねじれ角は3゜〜3
0゜の範囲、他の螺旋溝のねじれ角が80°以下である
ので、吸収液膜の撹乱作用に対して適した範囲となって
いる。例えば、前記ねじれ角が最小である螺旋溝のねじ
れ角が3゜よりも小さいねじれ角では、吸収液膜の流れ
がその溝に沿って左右に生じ、吸収液膜同志がぶつかり
合って一定の方向に安定して広げることができず、吸収
液膜の攪乱作用も管軸方向に促進させにくくなる。ま
た、例えば螺旋溝の管軸方向に対するねじれ角が80°
よりも大きくなると、吸収液膜の管軸方向への動きに対
して螺旋溝と螺旋溝の間の突起が妨げとなり、吸収液膜
の攪乱作用が管軸方向に促進されにくくなる。
くとも2種類の螺旋溝のねじれ角が近すぎると螺旋溝に
囲まれる突起が形成できなくなり、突起による吸収液膜
の撹乱作用促進の効果が得られなくなるので、上記ねじ
れ角の交差角は10°より大きくする。例えば3種類の
螺旋溝を有する伝熱管の場合には、15°程度の差をつ
けて、管軸方向に対するねじれ角を、15°、30°、
45°と設定すると螺旋溝に囲まれて形成される突起が
規則正しく整然となり、突起による吸収液膜の撹乱作用
促進の効果が十分に得られる。
は、螺旋溝の溝深さが0.1〜1.5mmの範囲である
が、更に周方向のピッチが0.25〜10mmの範囲で
あると、次のような理由により最適な範囲となってい
る。螺旋溝の溝深さと周方向のピッチが前記範囲よりも
小さければ、突起による吸収液膜の攪乱作用促進効果が
小さく、前記範囲よりも大きければ、吸収液膜が突起を
乗り越えて管外周面に広がりにくい。
も2種類の螺旋溝のうち少なくとも1つの螺旋溝の溝深
さ、あるいは更に周方向のピッチを、他の螺旋溝のそれ
とは異ならせることにより次のような作用が得られる。
伝熱管外周面の突起の大きさがランダムとなり吸収液膜
の厚さに差を生じさせることができる。その結果、吸収
液膜に表面張力の差をつけることができてマランゴニー
対流を促進させ、複数の螺旋溝の大きさが同じときより
も吸収液膜の撹乱作用がより促進され、より高効率な熱
交換が行われるようになる。
なくとも2種類の螺旋溝のうち溝深さが最も大きい螺旋
溝は溝深さが0.3〜1.5mmの範囲であるが、更に
周方向のピッチが0.8〜5.0mmの範囲であり、他
の螺旋溝は溝深さが0.1〜0.7mmの範囲である
が、更に周方向のピッチが0.25〜2.0mmの範囲
であると、伝熱管外周面に形成される突起が吸収液膜の
厚さに対して最適な差を生じさせることができる。その
結果、吸収液膜に表面張力の差をつけることができてマ
ランゴニー対流をより促進させ、複数の螺旋溝の大きさ
が同じときよりも吸収液膜の撹乱作用がより促進され、
より高効率な熱交換が行われるようになる。
れ角が最小である螺旋溝のねじれ角を3゜〜30゜の範
囲とするので、より安定して吸収液膜を管軸方向に広げ
ることができる。
溝のねじれ角が最小である螺旋溝の少なくとも溝深さが
他の螺旋溝のそれよりも大きいので、吸収液膜が管軸方
向に広がり易くなる。その結果、吸収液膜の撹乱作用も
管軸方向により促進され、更に高効率な熱交換が行われ
る。
形成された最も溝深さの大きい螺旋溝の凹凸形状に、対
応した凸凹形状の螺旋条を管内周面に有しているので、
管内側を流れる、例えば冷却水に乱流効果を与えること
ができ、管内側の性能も向上できる。また、管内側の余
分な肉厚部分をなくして管の肉厚を管周方向にできる限
り均一にすることとなり、全体としての重量が減少でき
るので、コスト低減にも有効となる。
滑な素管の外周面上に、所定の螺旋溝形状を有する複数
種類の駒またはロールなどの転造工具を押しつけながら
回転させて2種類以上の螺旋溝を1工程で形成すること
で製造できる。この方法によれば、段取り替え等の時間
や手間が省略され生産性が向上する。
滑な素管に対して、管の外周面に形成される溝深さの大
きさが最も大きい螺旋溝の凹凸形状に対応した凸凹形状
を内周面に形成するプラグを管の内側にいれて加工する
ことで製造できる。このように形成された伝熱管は管内
側を流れる、例えば冷却水に乱流効果を与えることがで
き、管内側の性能も向上できる。また、管内側の余分な
肉厚部分をなくして管の肉厚を管周方向にできる限り均
一にすることとなり、全体としての重量が減少できるの
で、コスト低減にも有効となる。
詳細に説明する。 なお、本明細書において螺旋溝を図示
する場合、図示の都合上螺旋溝は一本の直線で表示して
いる。また溝深さが深い螺旋溝は太く表示している。螺
旋溝を図示している図面は図2を除いて全て同様であ
る。
ねじれ角の方向が同じで、ねじれ角の異なる少なくとも
2種類の螺旋溝を有しているので、例えばこの伝熱管を
水平に配置する吸収器に使用した場合、図11の(ハ)
に示すように少なくとも2種類の螺旋溝M1 、M2 で囲
まれた突起E0 が管外周面に多数形成されるので、吸収
液膜がその突起E0 にぶつかって撹乱作用がより促進さ
せられる。同時に、少なくとも2種類の螺旋溝M1 、M
2 は管軸方向に対して同じ方向にねじれているので、い
くつかの突起E0 にぶつかって撹乱された吸収液膜A0
は螺旋溝の交差部分を横切りながら伝熱管外面での吸収
液の広がりを十分にさせると同時に、吸収液膜A0 の撹
乱作用を吸収液の流下する下方向(管軸方向に直角な方
向)にも十分に促進させる。
1の伝熱管1Aは外周面に2種類の螺旋溝M3 、M4 を
有したもので、螺旋溝M3 、M4 は管軸Zに対するねじ
れ角θ3 、θ4 の方向が同じで、螺旋溝M3 のねじれ角
θ3 はねじれ角θ4 より小さくなっている。また螺旋溝
M3 はその溝深さと周方向のピッチが螺旋溝M4 の溝深
さと周方向のピッチよりも大きくなっている。
る。図2の伝熱管1Bは外周面に2種類の螺旋溝M5
(図1のM3 に相当)、M6 (図1のM4 に相当)を有
したもので、螺旋溝M5 、M6 は管軸に対するねじれ角
の方向が同じで、螺旋溝M5 のねじれ角は螺旋溝M6 の
ねじれ角より小さくなっている。また螺旋溝M5 はその
溝深さH1 と周方向のピッチP1 が螺旋溝M6 の溝深さ
H2 と周方向のピッチP2 よりも大きくなっている。図
2において、符号D0 は伝熱管1B(図1の1A に相
当)の外径である。
ある。図3の伝熱管1Cは実施例2の伝熱管と同様に外
周面に2種類の螺旋溝M7 、M8 を有したもので、螺旋
溝M7 、M8 は管軸Zに対するねじれ角θ7 、θ8 の方
向が同じで、螺旋溝M7 のねじれ角θ7 は螺旋溝M8 よ
り小さくなっている。また螺旋溝M7 はその溝深さと周
方向のピッチが螺旋溝M8 の溝深さと周方向のピッチよ
りも大きくなっている。本実施例の特徴は伝熱管の内周
面にある。内周面には、外周面に形成された螺旋溝M7
に対応した位置に螺旋溝M7 に対応した形状の螺旋条N
が形成されていることである。上記各実施例において外
周面に形成された螺旋溝はねじれ角が2種類の場合につ
いて例示したが螺旋溝は2種類に限るものではなく、2
種類以上で螺旋溝が交差して突起を形成できればよいの
である。本発明の伝熱管の製造方法について以下に説明
する。
駒を示すもので、駒Kの外周面に斜めに断面形状が三角
形の凸条T1 が形成されている。上記のような駒を図5
に示すように、外面が平滑な素管Sの外周面に対し管軸
Z方向に一定間隔に所定の螺旋溝の種類数、本実施例に
あっては2種類の螺旋溝M7 、M8 を加工するための所
望の形状の凸条T1 、T2 が形成されている駒K1 、K
2 を同一円周上に複数個本実施例にあっては3個配置す
る。素管Sの内面には外面が平滑なプラグPLを入れて
おき、それぞれの駒K1 、K2 を外周面に押しつけなが
ら素管Sの外周上を回転させて、素管Sを矢印Yの方向
に引き抜くことにより管軸Zに対するねじれ角θ9 、θ
10の方向が同じで、且つねじれ角θ9 、θ10の異なる2
種類の螺旋溝M9 、M10を有する伝熱管を製造する。
管Sの加工方向に並ぶものを同一円周上に配置して同時
に押しつけているが、それぞれを分離して別々に押しつ
けても良い。図5の例では、1種類の螺旋溝を形成する
のに必要な駒の数は3個としているが、その望ましい個
数は3〜4個である。駒数が2個以下では素管の引き抜
き速度を下げなければ溝部が形成されにくくなり生産性
が悪くなる。また、5個以上では駒の配置空間が大きく
なり製造設備が大きくなりすぎてしまう。
合には、加工する螺旋溝の数の種類の駒を管軸方向に一
定間隔で配置し、且つ1種類の螺旋溝加工用の駒を3個
もしくは所定数配置することにより前述と同様にして製
造できる。本発明の伝熱管を吸収器などに使用する場
合、拡管装着や伝熱管のたわみを防止する金具を取付る
ために、伝熱管の外面両端や中間部に平滑面を設ける必
要がある。この平滑部を形成するには、所定の長さ螺旋
溝を加工した後、駒を素管外面から離すことによって平
滑面のままの未加工部を設けることができる。また、螺
旋溝の溝深さと周方向のピッチに差をつける場合には、
溝深さの大きな方の螺旋溝を先に加工するように駒を配
置する。小さな螺旋溝を加工してから大きな螺旋溝を加
工すると、先に加工した小さな螺旋溝が大きな螺旋溝の
加工時につぶれてしまい、螺旋溝の間に形成される突起
が形成され難くなるからである。
である。外面が平滑な素管Sの外周面に対し管軸Z方向
に一定間隔で所定の螺旋溝の種類数、本実施例にあって
は2種類の螺旋溝M11、M12を加工するための所望の形
状の凸条T3 、T4 が形成されているロールR1 、R2
を同一周面上に複数個、本実施例にあっては3個、管軸
Zから一定の角度をもたせて配置する。2種類のロール
R1 およびロールR2 を3方向から素管Sの外周面に押
しつける。また、素管Sの内側には、外面が平滑なプラ
グPLを差し込んでおく。2種類のロールR1 、R2 自
体を回転させながら素管Sの外周面に押しつけ螺旋溝M
11、M12を形成する。
Sが回転しながら送り出されることで2種類の螺旋溝M
11、M12を有した伝熱管が製造できる。ロール自体の回
転は、少なくとも1つのロールを駆動させれば良い。1
つのロールが回転すればその推進力で素管Sが加工方向
に進むので、他のロールは素管Sの外周面に押しつける
だけで螺旋溝を形成しながら回転する。この製造方法に
より、3種類以上の螺旋溝を有する伝熱管を製造する場
合は、螺旋溝の種類の数のロールを所定の間隔を有して
配置することにより一工程で必要とする本数の螺旋溝を
有する伝熱管を製造できる。
っているが、図3に示すように外周面に形成された螺旋
溝M7 に対応した位置に螺旋溝M7 に対応した形状の螺
旋条Nが形成されている伝熱管は、次のようにして製造
することができる。上述の、例えば実施例4にあって
は、素管Sの内側には、外面が平滑なプラグPLを差し
込んで素管Sの外周面に螺旋溝を形成しているが、図7
に示すように素管Sの外周面に形成される螺旋溝M5 に
対応した位置に螺旋溝M5 に対応した形状の螺旋溝Lが
外面に形成されているプラグPL1 を素管Sの内側にい
れて、それぞれの駒K1 (K2 )を外周面に押しつけな
がら素管Sの外周上を回転させることによって伝熱管の
内周面に螺旋条Nが形成されている伝熱管が製造され
る。
19.05mmφの伝熱管、平滑管および実開昭57−
100161号公報のマイクロフィルムに開示されてい
る方法で製造した伝熱管(以下比較伝熱管という)を図
8に示すような試験機により吸収器に使用した場合の伝
熱試験を行った。本発明の伝熱管の製造に使用した駒
は、駒外周上に所定の形状となる山部もしくは溝部を有
し、厚さ6mm、直径19.05mmである。この駒を
1種類の溝を形成するのに管の円周上に3個配置し加工
した。駒の素管円周上の回転速度や素管の引き抜き速度
は、加工する螺旋溝の形状に大きく影響するが、100
0rpm、3.0m/min.程度である。
を調査するために表1〜表5は以下のように分類してい
る。 表1:2種類の螺旋溝を有し、その溝深さは固定し、管
軸に対するねじれ角を変化させたときの影響を調査する
実験。 表2:2種類の螺旋溝を有し、管軸に対するねじれ角が
互いに異なるように固定し、その溝深さを互いに同じな
るように変化させたときの影響を調査する実験。 表3:2種類の螺旋溝を有し、その溝深さと周方向のピ
ッチを互いに異なるように変化させたときの影響を調査
する実験。 表4:3種類の螺旋溝を有する伝熱管の実験。 表5:螺旋溝断面形状に関する実験。
量流量) 界面活性剤:オクチルアルコールを250ppm添加 吸収液散布装置 孔径:1.5mm、間隔24mm 吸収器冷却水 入口温度:28±0.3 ℃ 流速:1.0 m/s 吸収器、蒸発器内圧力:15±0.5 mmHg 伝熱管の配列:長さ500mmの伝熱管を上下方向へ5
段1列
4は蒸発器であり、内部には伝熱管72を2列5段配管
し、上下の伝熱管72を相互を連通してこれらに水を通
す。これらの伝熱管72には散布パイプ76より冷媒
(純水)を散布した。73は吸収器であり、内部には試
験すべきサンプル管71を1列5段配管する。上下のサ
ンプル管71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71には散布パイプ75より吸収液
(臭化リチウム水溶液)を散布した。77は希溶液槽
で、吸収器73内で冷媒蒸気を吸収して希釈された吸収
液を溜めるものである。この希溶液槽77内の吸収液を
濃溶液槽78に供給し、この濃溶液槽78で臭化リチウ
ムを加えて濃度調整し、濃度調整後の吸収液を、ポンプ
80により配管79、散布パイプ75を通じてサンプル
管71へ散布した。以上の試験機の試験による結果か
ら、本発明の伝熱管の各サンプルの管外熱伝達率を計算
した。
収液膜流量0.02kg/m・sでの管外熱伝達率で、
従来伝熱管に対する性能比を記載する。また、本発明の
伝熱管の中で管外熱伝達率の最も良かったサンプル31
に関しての管外熱伝達率の算出結果を図9に記載する。
類の螺旋溝のうち、ねじれ角が最小である螺旋溝はねじ
れ角が3°〜30°、溝深さが0.3〜1.5mmであ
り、他の螺旋溝はねじれ角が80°以下、溝深さが0.
1〜0.7mmであり、前記他の螺旋溝の溝深さは前記
ねじれ角が最小である螺旋溝の溝深さより小さく、前記
少なくとも2種類の螺旋溝のねじれ角は各々10°を超
えて異なる本発明の伝熱管(サンプル30〜34、3
6)は、従来伝熱管より管外熱伝達率が優れている。
サンプル30〜34、36は、比較例のサンプル1〜2
9、35に較べて管外熱伝達率で1%以上向上した。
面形状が同じであるので管外熱伝達率は同じであるが、
管の内面が管の外面に形成された溝深さと周方向のピッ
チの大きい螺旋溝の凹凸形状に対応した凸凹形状となっ
ているので、加工に用いた素管の肉厚が薄くても加工で
きた。また、表4に記載のサンプル実験から管外面に3
種類の螺旋溝を形成した場合でも、同様の性能向上が得
られたことがわかる。また、表5に記載のサンプル実験
から螺旋溝の断面形状がどの様な場合でも、吸収液膜撹
乱作用が得られたことがわかる。
器の内、吸収器に使用した例について行ってきた。とこ
ろで、滴下液膜式再生器の場合には、吸収器と同様に伝
熱管管群が水平に取り付けられ、吸収器内で冷媒蒸気を
吸収し薄くなった希溶液が伝熱管外表面に滴下される。
同時に、伝熱管内部に温水もしくは水蒸気が流され、希
溶液を伝熱管外表面で沸騰させ濃度を濃くする(元に戻
す)作用がなされる。したがって、伝熱管外表面での吸
収液の広がりや吸収液膜の撹乱作用には、吸収器に使用
された伝熱管と同様の効果が要求されている。このこと
から、本発明の伝熱管による吸収液の広がりと吸収液膜
の撹乱作用は、滴下液膜式再生器用伝熱管として使用し
ても効果的である。
吸収式冷凍機の蒸発器では、吸収器および蒸発器と同様
に伝熱管群が取り付けられ、伝熱管外面に純水などの冷
媒が適下され、伝熱管内には水が流される。蒸発器内は
減圧されており、冷媒が伝熱管外面で蒸発する。その
時、冷媒が蒸発潜熱として管内を流れる水から熱を奪
い、所望の冷水が得られる。そのため、伝熱管の外面を
流下する冷媒が広がり易くなる形状であることと、その
外表面での伝熱面積の増加が要求される。本発明の『管
外面に管軸方向に同じ向きにねじれた、2種類もしくは
それ以上の螺旋溝を有する伝熱管』を蒸発器用伝熱管に
使用した場合、複数の螺旋溝が管軸方向に同じ方向にね
じれているので冷媒がそれら螺旋溝に沿って伝熱管外面
に均一に広げられる。同時に螺旋溝の突起によって伝熱
面積も増加しているので、高い伝熱性能が得られる。
れば、伝熱管外面での吸収液の広がりを十分にさせると
同時に、吸収液膜の撹乱作用を吸収液の流下する下方向
(管軸方向に直角な方向)にも、管軸方向にも十分に促
進させる形状を持たせ、吸収液膜の撹乱作用をより促進
させる形状となっているので、より高性能の伝熱管とな
り、冷凍機の小型化および高性能化に寄与することがで
きる。
周面に管軸に対するねじれ角の方向が同じで、ねじれ角
の異なる少なくとも2種類の螺旋溝を有しているので、
例えばこの伝熱管を水平に配置する吸収器に使用した場
合、少なくとも2種類の螺旋溝で囲まれた突起が管外周
面に多数形成されるので、吸収液膜がその突起にぶつか
って撹乱作用がより促進させられる。同時に、少なくと
も2種類の螺旋溝は管軸方向に対して同じ方向にねじれ
ているので、いくつかの突起にぶつかって撹乱された吸
収液膜は螺旋溝の交差部分を横切りながら管軸方向に促
進させる。
れ角が3゜〜30゜の範囲、他の螺旋溝はねじれ角が8
0°以下であるので、吸収液膜の撹乱作用がより促進さ
せられる。その結果、高効率な熱交換が行われる。
角の交差角を10゜より大きくすると、少なくとも2種
類の螺旋溝に囲まれて突起が確実に形成され、突起によ
る吸収液膜の撹乱作用促進の効果が得られる。
2種類の螺旋溝のうち、ねじれ角が最小である螺旋溝の
溝深さが他の螺旋溝の溝深さより深いので、次のような
効果がある。伝熱管外周面の突起がランダムとなり吸収
液膜の厚さに差を生じさせることができる。その結果、
吸収液膜に表面張力の差をつけることができてマランゴ
ニー対流を促進させ、複数の螺旋溝の大きさが同じとき
よりも吸収液膜の撹乱作用がより促進され、より高効率
な熱交換が行われるようになる。
深さが最も大きい螺旋溝は溝深さが0.3〜1.5mm
の範囲であり、周方向のピッチが0.8〜5.0mmの
範囲であり、他の螺旋溝は溝深さが0.1〜0.7mm
の範囲であり、周方向のピッチが0.25〜2.0mm
の範囲であるようにすると、伝熱管外周面に形成される
突起が吸収液膜の厚さに対して最適な差を生じさせるこ
とができる。その結果、吸収液膜に表面張力の差をつけ
ることができてマランゴニー対流をより促進させ、複数
の螺旋溝の大きさが同じときよりも吸収液膜の撹乱作用
がより促進され、より高効率な熱交換が行われるように
なる。
れ角が最小である螺旋溝のねじれ角を3゜〜30゜の範
囲とするので、より安定して吸収液膜を管軸方向に広げ
ることができる。
溝のねじれ角が最小である螺旋溝の少なくとも溝深さが
他の螺旋溝のそれよりも大きいので、吸収液膜が管軸方
向に広がり易くなる。その結果、吸収液膜の撹乱作用も
管軸方向により促進され、更に高効率な熱交換が行われ
る。
面に形成された最も溝深さが大きい螺旋溝の凹凸形状
に、対応した凸凹形状の螺旋条を管内周面に有している
ので、管内側を流れる、例えば冷却水に乱流効果を与え
ることができ、管内側の性能も向上できる。また、管内
側の余分な肉厚部分をなくして管の肉厚を管周方向にで
きる限り均一にすることとなり、全体としての重量が減
少できるので、コスト低減にも有効となる。
ある。
る。
である。
る駒の一実施の形態を示す正面図、(ロ)は(イ)の駒
の断面図である。
形態を示す主要部の概要図、(ロ)は(イ)の側面を示
す概要図である。
の形態を示す主要部の概要図、(ロ)は(イ)の側面を
示す概要図である。
示す主要部の側面を示す概要図である。
図である。
蒸気を吸収する際の吸収液膜と冷媒蒸気との界面状態を
示す説明図である。
と吸収液膜の流れを示す説明図、(ハ)は本発明の一伝
熱管の螺旋溝と吸収液膜の流れを示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 吸収式冷凍機の吸収器、蒸発器、或いは
再生器に使用する伝熱管であって、前記伝熱管の管外周
面には管軸に対するねじれ角の方向が同じで、ねじれ角
の異なる少なくとも2種類の螺旋溝を有し、前記少なく
とも2種類の螺旋溝のうち、ねじれ角が最小である螺旋
溝はねじれ角が3°〜30°、溝深さが0.3〜1.5
mmであり、他の螺旋溝はねじれ角が80°以下、溝深
さが0.1〜0.7mmであり、前記他の螺旋溝の溝深
さは前記ねじれ角が最小である螺旋溝の溝深さより小さ
く、前記少なくとも2種類の螺旋溝のねじれ角は各々1
0°を超えて異なることを特徴とする伝熱管。 - 【請求項2】 管内周面に、管外周面に形成された溝深
さの大きさが最も大きい螺旋溝の凹凸形状に、対応した
凸凹形状の螺旋条を有することを特徴とする請求項1に
記載の伝熱管。
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