JP3199287B2 - 熱交換器用伝熱管 - Google Patents
熱交換器用伝熱管Info
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- heat exchanger
- heat transfer
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Description
式冷凍装置に好適な伝熱管に関する。
べく種々の形状の物が提案され、例えば特開平2−89
997号には伝熱管の内面に螺旋溝を形成したものが示
されている。
付き伝熱管の部分断面図であり、上記特開平2−899
97号公報の第4図に相当するものであるが、伝熱面積
を増すために形成した溝101の底102の両側部に液
が溜まってよどみ、一方、山103の頂上付近は液膜が
薄くなる。内側(管中心側)は液の流れが良好である。
即ち、内面が曲率一律でないために液の厚さや液の流速
が不均一になり、吸収熱伝達は向上しない。
収納する熱交換器が直方体の箱である場合は角断面に丸
断面を配列することとなり、充填率即ちスペース効率が
小さくなり、また空冷などの時は流動抵抗が大きい。そ
こで本発明の目的は箱型の熱交換器に対してスペース効
率がよく、空気側圧力損失が小さくて伝熱性のよい伝熱
管を提供することにある。
本発明の請求項1は、上部チャンバと下部チャンバとの
間に断面偏平に形成した偏平管を渡し、この偏平管を上
部チャンバ内に突出させるとともに偏平管の内周面の略
全面にわたって複数本の上下に延びる円弧溝を条設し、
これらの円弧溝の内面同士が交わってできる各稜線を周
方向に結ぶラインに沿って流体ガイド部材を嵌合させる
構成にしたことにより、前記上部チャンバに溜まった流
体を、偏平管の上端周縁部から偏平管内へ溢れさせると
ともに流体ガイド部材とで閉空間を形成する各円弧溝に
沿って流下するようにしたことを特徴とする。
をピッチPで配列した場合の円弧で形成し、ピッチPを
直径2Rの0.75〜0.9倍の範囲に設定したことを
特徴とする。請求項3は、偏平管の縦横比を2.0〜
6.0としたことを特徴とする。
内へ溢れた流体を、直接に円弧溝の内面に沿って流下さ
せ、しかも、円弧溝と流体ガイド部材とで閉空間を形成
することで、流体ガイド部材側の流体は、円弧溝と流体
ガイド部材との接点部分から円弧溝内側へと滑らかに拡
がる空間で形成される導入通路を介して毛細管現象によ
り円滑に円弧溝へ導くことができる。 また、偏平管の内
周面に円弧溝を形成したことで、流体が流下する際に、
冷却風の影響を受けることがないため、上記したよう
な、流下液層の厚さや流下速度のばらつきを抑制した状
態で流体を円弧溝に沿って流下することができるという
効果を十分発揮する。従って、偏平管の円弧溝と流体ガ
イド部材との組合わせによって、偏平管の熱交換率を大
幅に向上させることができる。
弧溝間の頂点は低くなり円弧溝の谷に近接し、ピッチP
が大きくなれば円弧溝間の頂点は高くなる。即ち、ピッ
チPが過大(P≧2R)若しくは過小(P≦R)になる
と円弧溝間の頂点の位置が高過ぎる若しくは低過ぎるこ
とになる。そこで、ピッチPは直径2Rの0.75〜
0.9倍の範囲とする。以上のように、円弧溝は等曲率
面であるので、均一液膜が形成され吸収熱伝達率は高ま
る。
満では角型容器に装着した際にスペース効率の向上が顕
著でなく、また、6.0を越えると引抜き加工若しくは
押出し加工が難かしくなり、製造費が嵩む。従って、偏
平管の縦横比を2.0〜6.0の範囲とした。この結
果、上記縦横比の偏平管とすることで、矩形スペースに
効率よく伝熱管を配列できる。
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明の伝熱管を採用するに好適な吸収式冷凍機
の原理図であり、吸収式冷凍機1は吸収器2、再生器
3、凝縮器4、膨張弁5、蒸発器6、ポンプ7、内部熱
交換器8および連絡配管からなる。このサイクルでは例
えば冷媒は純水、吸収液はリチウムブロマイド(LiB
r)である。
で外部の熱を吸収して蒸発する。このときの蒸発熱が冷
凍機の冷却源となる。蒸発器6で生成された低圧の冷媒
蒸気は吸収器2で吸収液に吸収される。吸収液は冷媒蒸
気で薄められた希液となり、ポンプ7、内部熱交換器8
を介して再生器3に至る。2Fはファンであって吸収器
2の放熱を促進する。再生器3は、エンジン9から約1
05℃の熱湯が導入される。その温水ヒータ9Hで吸収
液(希液)は加熱され、内包していた冷媒を蒸発という
形で放出する。冷媒を放出して濃くなった吸収液は内部
熱交換器8に向い、内部熱交換器8で保有熱を低温側の
希液に与えることで自身はやや低温になり、吸収器2に
戻る。上記エンジン9は任意のボイラや加熱源であって
もよい。
気は凝縮器4に至る。冷媒蒸気は大気温度より数十℃高
いので、ファン4Fの送風で冷却され、結果として保有
熱を大気に放出する。冷媒蒸気は冷却されて液化し、高
圧の冷媒液の状態で膨張弁5に至り、膨張弁5で膨張減
圧される。
機(コンプレッサ)の役目を吸収器2と再生器3とに置
き換えたのでコンプレッサ音が無く、コンプレッサ動力
が不要となる。また、フロンを全く必要としない。
部分破断斜視図であり、吸収器10(図1の吸収器2に
相当し、便宜上符号を変更した。)は上部チャンバ11
と下部チャンバ12との間に複数本の伝熱管20…を渡
し、上部チャンバ11内部に3本の液滴下チューブ13
を配置してなり、冷媒入口管14から上部チャンバ11
内に冷媒蒸気を取入れ、また吸収液入口管15から濃い
吸収液を取入れて液滴下チューブ13へ分配する。
述するが、簡単に説明すると濃い吸収液と冷媒蒸気の混
合体を上から下へ流し、この間に混合体を風で冷却する
ものである。その為に伝熱管20の外部には伝熱フィン
16が密に配設されている。下部チャンバ12に集めら
れた吸収液(冷媒で薄められた希液)は吸収液出口管1
7から流出し、再生器(図1の符号3)へ向う。
管20は寸法Lだけ上部チャンバ11内に突出し、ま
た、伝熱管20の各上部にリング形状の第1の流体ガイ
ド部材22が差込まれている。
部材を示す斜視図であり、第1の流体ガイド部材22は
薄板を伝熱管20内面に嵌合する形状に曲げ、かつスト
ッパ部22aを折り曲げ形成してなる。ストッパ部22
aがあるために第1の流体ガイド部材22は伝熱管20
の上部に止まる。
管20は縦横比が例えば4:1の長円偏平管であり、内
周面に片側9本の円弧溝21…が形成されていることを
特徴とする。図6は本発明の伝熱管の円弧溝の拡大図で
あり、円弧溝21は例えば直径2Rが2.4mmの円を
2.0mmのピッチPで並べたものであり、隣り合う円
相互の交点が円弧溝21の側面頂点21aとなる。な
お、側面頂点21aは円弧溝21の谷21bを基準とし
た呼称である。
が実用域である。即ち、縦横比が2.0未満では角型容
器に装着した際にスペース効率の向上が顕著でなく、ま
た、6.0を越えると引抜き加工若しくは押出し加工が
難かしくなり、製造費が嵩む。
頂点21aは低くなり谷21bに近接し、ピッチPが大
きくなれば側面頂点21aは高くなる。即ち、ピッチP
が過大(P≧2R)若しくは過小(P≦R)になると側
面頂点21aの位置が高過ぎる若しくは低過ぎることに
なる。そこで、ピッチPは直径2Rの0.75〜0.9
倍の範囲で好ましくは0.83倍とする。
ド部材の作用を次に述べる。図3において、上部チャン
バ11の内部で且つ液滴下チューブ13の外方には冷媒
蒸気が充満している。一方、液滴下チューブ13はそれ
の小孔13a…から濃い吸収液を滴下する。但し、小孔
13a…は伝熱管20に対し図面表裏方向にずれている
ので、滴下液が伝熱管20に直接入ることはない。
深さで溜まる。吸収液は滴下中および貯溜中に冷媒蒸気
を、液が飽和するまで吸収する。そして寸法Lを越え、
即ちオーバフローした吸収液は伝熱管20に流入するこ
とになる。
材22が在るため、吸収液は図5に示す円弧溝21…に
等分配されて流れ落ちる。伝熱管20がほぼ鉛直に保持
されれば、吸収液は円弧溝21…に沿って流下し、伝熱
管20の中央の空洞へ偏る恐れはない。よって、伝熱管
20の外面を空気で冷却すれば、熱伝導率のよい伝熱管
20の壁を介して円弧溝21内吸収液は冷却される。従
って、第1の流体ガイド部材22は円弧溝21…付き伝
熱管20の熱交換率を大幅に向上するものである。
交換器(吸収器10)に配列しやすく、スペース効率は
良好となる。
図、図8は図7の作用説明図である。第2の流体ガイド
部材23は長円板24の両端にフック25,25を取付
け、長円板24に息抜き用のベントパイプ26を取付け
てなり、小型軽量で取り扱いが楽である。図8に示すよ
うに第2の流体ガイド部材23を伝熱管20の上端に取
付けることで、吸収液を円弧溝21…に導くことが出来
る。
流し(図8実線矢印)、冷媒蒸気を下から上向きに流す
(図8想像線矢印)ものに好適であり、未凝縮蒸気はベ
ントパイプ26を介して抜けるようになっている。
部分破断斜視図であり、再生器40の内部には伝熱管3
0…が縦向きに配列されている。これら伝熱管30…は
上端が上部チャンバ11に接続され、少し下に第3の流
体ガイド部材35が取付けられ、これら上部チャンバ1
1と流体ガイド部材35との間に液滴下チューブ13が
配設されている。再生器40は温水で吸収液を暖めて、
液中の冷媒を蒸発作用で分離するものであるから、再生
器40の下部の温水入口管41から取入れた温水を伝熱
管30…内を通過せしめ、上部の温水出口管42から排
出する。
から取入れられ、伝熱管30…の外面を通って暖めら
れ、冷媒蒸気と吸収液(濃液)に分けられ、各々冷媒出
口管44若しくは吸収液出口管45から放出される。4
6はデミスタであって、吸収液の飛散液滴が冷媒出口管
44に至るのを阻止する。
0,30が鉛直である場合は問題ないが、車両に搭載す
る等して傾斜する場合には流体ガイド部材22,23,
35を長くすればよい。また、本発明の伝熱管20,3
0および流体ガイド部材22,23,35は再生器や吸
収器の他熱交換器に広く適用することができる。
伝熱管は、上部チャンバと下部チャンバとの間に断面偏
平に形成した偏平管を渡し、この偏平管を上部チャンバ
内に突出させるとともに偏平管の内周面の略全面にわた
って複数本の上下に延びる円弧溝を条設し、これらの円
弧溝の内面同士が交わってできる各稜線を周方向に結ぶ
ラインに沿って流体ガイド部材を嵌合させる構成にした
ので、偏平管の上端周縁部から偏平管内へ溢れた流体
を、直接に円弧溝の内面に沿って流下することができ、
しかも、円弧溝と流体ガイド部材とで閉空間を形成する
ことで、流体ガイド部材側の流体は、円弧溝と流体ガイ
ド部材との接点部分から円弧溝内側へと滑らかに拡がる
空間で形成される導入通路を介して毛細管現象により円
滑に円弧溝へ導くことができる。 また、偏平管の内周面
に円弧溝を形成したことで、流体が流下する際に、冷却
風の影響を受けることがないため、上記したような、流
下液層の厚さや流下速度のばらつきを抑制した状態で流
体を円弧溝に沿って流下することができるという効果を
十分発揮することができる。従って、偏平管の円弧溝と
流体ガイド部材との組合わせによって、流体はほぼ均一
に流れて管外の流体と良好に熱交換するため、偏平管の
熱交換率を大幅に向上させることができる。
を、直径2Rの円をピッチPで配列した場合の円弧で形
成し、ピッチPを直径2Rの0.75〜0.9倍の範囲
に設定したので、等曲率面である円弧溝によって、均一
液膜が形成され吸収熱伝達率を高めることができる。請
求項3の熱交換器用伝熱管は、偏平管の縦横比を2.0
〜6.0としたので、矩形スペースに効率よく伝熱管を
配列することができる。
機の原理図
視図
斜視図
視図
管、21,32…円弧溝、22…第1の流体ガイド部
材、23…第2の流体ガイド部材、35…第3の流体ガ
イド部材、40…再生器。
Claims (3)
- 【請求項1】 上部チャンバと下部チャンバとの間に断
面偏平に形成した偏平管を渡し、この偏平管を上部チャ
ンバ内に突出させるとともに偏平管の内周面の略全面に
わたって複数本の上下に延びる円弧溝を条設し、これら
の円弧溝の内面同士が交わってできる各稜線を周方向に
結ぶラインに沿って流体ガイド部材を嵌合させる構成に
したことにより、前記上部チャンバに溜まった流体を、
偏平管の上端周縁部から偏平管内へ溢れさせるとともに
流体ガイド部材とで閉空間を形成する各円弧溝に沿って
流下するようにしたことを特徴とする熱交換器用伝熱
管。 - 【請求項2】 前記円弧溝は、直径2Rの円をピッチP
で配列した場合の円弧で形成され、上記ピッチPは上記
直径2Rの0.75〜0.9倍の範囲に設定されたこと
を特徴とする請求項1記載の熱交換器用伝熱管。 - 【請求項3】 前記偏平管の縦横比が少なくとも2.0
であることを特徴とした請求項2記載の熱交換器用伝熱
管。
Priority Applications (1)
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JP27536792A JP3199287B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 熱交換器用伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27536792A JP3199287B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 熱交換器用伝熱管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06101984A JPH06101984A (ja) | 1994-04-12 |
JP3199287B2 true JP3199287B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17554499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27536792A Expired - Lifetime JP3199287B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 熱交換器用伝熱管 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3199287B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7056469B2 (ja) | 2018-08-28 | 2022-04-19 | 日本製鉄株式会社 | コークスの製造方法 |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
KR101555094B1 (ko) * | 2012-11-16 | 2015-09-22 | 주식회사 엘지화학 | 아이브로우 코일 쟈켓, 이를 사용한 반응기의 제열 장치와 제조방법 |
JP2020060355A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社ティラド | 熱交換器用偏平チューブ |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP27536792A patent/JP3199287B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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JP7056469B2 (ja) | 2018-08-28 | 2022-04-19 | 日本製鉄株式会社 | コークスの製造方法 |
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