JPH06159862A

JPH06159862A - 冷凍装置用吸収器

Info

Publication number: JPH06159862A
Application number: JP33808792A
Authority: JP
Inventors: Naoe Sasaki; 直栄佐々木; Kiyoshi Nosetani; 精野世溪; Haruo Tanaka; 治男田中; Masahiro Furukawa; 雅裕古川; Akira Hatayama; 朗畑山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた冷却性能を安定して得ることのでき
る、製作性の良好な山数の少ない伝熱管を用いて構成さ
れた冷凍装置用吸収器を提供すること。【構成】管外表面を管軸方向に延びる山部１０が、管
周方向に湾曲面形状をもって複数条形成されてなる伝熱
管１２の複数本を、各々水平方向に延びる状態で、相互
に鉛直方向に所定間隔を隔てて配設してなる冷凍装置用
吸収器において、前記各伝熱管１２の山部１０を、管周
方向において４．５mm以上のピッチで、奇数個形成する
一方、かかる山部１０の一つが鉛直方向下方に位置する
と共に、それら山部間に位置する谷部１４の一つが鉛直
方向上方に位置するように、各伝熱管１２を配管し、互
いに隣接する伝熱管の山部１０と谷部１４とを鉛直方向
で対向位置せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、吸収式冷凍機や吸収式ヒートポ
ンプ等の冷凍装置用吸収器に係り、特に伝熱性能に優れ
た冷凍装置用吸収器に関するものである。

【０００２】

【背景技術】このような冷凍装置用吸収器は、一般に、
多数の伝熱管を水平方向に延びる状態で、密閉容器内に
並列的に配置してなる構造とされており、それら伝熱管
内に冷却水等の冷却媒体が流通せしめられる一方、それ
ら伝熱管の外面にＬｉＢｒ等の吸収液が滴下されて、吸
収液の吸収熱が冷却媒体で運び去られるようになってい
る。

【０００３】そして、このような吸収器では、従来、そ
の伝熱管として、内外面が平滑な円筒形状を有する平滑
管が使用されてきたが、かかる平滑管の伝熱性能は低
く、要求される吸収器の高性能化や小型化を、充分に達
成することが困難であった。

【０００４】そこで、本願出願人は、先に、実願昭６３
−１１８０００号（実開平２−８９２７０号），特願昭
６３−３３０７０９号（特開平２−１７６３７８号）等
において、管外表面を管軸方向に延びる山部が管周方向
に湾曲面形状をもって複数条形成されてなる伝熱管を、
明らかにした。このような伝熱管では、隣接する山部間
に形成される谷部による吸収液の管軸方向への流動性向
上効果と、山部による吸収液の管周方向流下時の攪乱，
乱流効果により、伝熱性能の大幅な向上が達成され得る
のである。

【０００５】ところで、かくの如き複数条の山部を有す
る伝熱管は、一般に、目的とする伝熱管の外周面形状に
対応したダイス穴を有するダイスを用い、円筒形状の被
加工管を引抜き加工すること等によって形成されること
となるが、山部の管周方向ピッチが小さく山部の数が多
いと、目的とする形状が安定して得られ難く、引抜き加
工に際して管内周面の形状を保持するプラグが必要とな
るなど、製造が面倒となる。

【０００６】そのため、山部の管周方向ピッチを大きく
して山数を少なくし、製造性やコスト性の向上を図るこ
とが考えられる。ところが、本発明者らが実験を行なっ
たところ、山数を少なくすると、伝熱管単体での伝熱性
能は充分であっても、それを組み付けて吸収器を製作す
ると、製作された吸収器間で性能に大きなバラツキが発
生し、所期の冷却性能が得られない場合があり、しか
も、この傾向は、伝熱管の山数が少ないほど顕著である
ことが明らかとなった。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、優れた冷却性能を安定して得ることのでき
る、製作性の良好な山数の少ない伝熱管を用いて構成さ
れた冷凍装置用吸収器を提供することにある。

【０００８】すなわち、本発明は、かかる目的を達成す
るために、山数の少ない伝熱管を用いた吸収器における
冷却性能のバラツキの発生原因について、本発明者らが
実験，検討を行なったところ、伝熱管の組付時における
山部および谷部の方向性による影響が極めて大きいこと
を、新たに見い出したのであり、かかる知見を基に、更
なる研究を重ねた結果、本発明が完成されるに至ったの
である。

【０００９】

【解決手段】そして、前記目的達成のために、本発明の
特徴とするところは、管外表面を管軸方向に延びる山部
が、管周方向に湾曲面形状をもって複数条形成されてな
る伝熱管の複数本を、各々水平方向に延びる状態で、相
互に鉛直方向に所定間隔を隔てて配設してなる冷凍装置
用吸収器において、前記各伝熱管の山部を、管周方向に
おいて４．５mm以上のピッチで、奇数個形成する一方、
かかる山部の一つが鉛直方向下方に位置すると共に、そ
れら山部間に位置する谷部の一つが鉛直方向上方に位置
するように、各伝熱管を配管し、互いに隣接する伝熱管
の山部と谷部とを鉛直方向で対向位置せしめたことにあ
る。

【００１０】

【発明の具体的構成・作用】このような本発明に従う構
造とされた吸収器においては、図１及び図２に例示され
ているように、管外表面を管軸方向に延びる山部１０
が、管周方向に湾曲面形状をもって複数条形成されてな
る伝熱管１２であって、その山部１０の数が少なく、且
つ奇数個であるものが用いられている。

【００１１】より具体的には、かかる伝熱管１２におけ
る山部１０の数は、管周方向のピッチ：Ｐが、４．５mm
以上となるように、管直径：Ｄに応じて、奇数個形成さ
れている。因みに、山部１０の管周方向におけるピッチ
が略同一である場合に、かかるピッチの条件を満たす山
数は、下記［表１］に示されているように、Ｄ＝１２．
７mmの場合に７以下、Ｄ＝１５．８８mmの場合に１１以
下、Ｄ＝１９．０５mmの場合に１３以下となる。

【００１２】

【表１】

【００１３】このように、山部１０の管周方向における
ピッチ：Ｐが４．５mm以上とされた伝熱管１２にあって
は、山部１０の数が少なく、形状が簡略であることか
ら、例えば、プラグを用いない空引きの冷間引抜き加工
等によって、円筒管を被加工管として容易に、且つ良好
なる形状安定性をもって、製造することができるのであ
る。なお、山部１０のピッチは、管周方向に略同一であ
ることが、製造上および吸収器への組付作業上の点から
望ましいが、必ずしも同一ピッチである必要はない。

【００１４】ところで、隣接する山部１０，１０間に位
置する谷部１４は、山部１０の外周面に連続した湾曲面
形状をもって形成することも可能であるが、図３に拡大
図が示されている如く、その底部において、山部１０を
形成する湾曲面に対して管周方向に不連続面を介して連
接された溝部１６を管軸方向に形成することが、伝熱管
１２の伝熱性能を高める上に、望ましい。なお、管周方
向に不連続面を介して連接するとは、山部１０を形成す
る湾曲面と、溝部１６を形成する外周面とが、管軸に直
角な断面において、共通接線を持たない交点で管周方向
に接続されていることをいう。

【００１５】すなわち、かくの如き溝部１６を谷部１４
に設けることにより、管表面を流下せしめられる吸収液
の液膜厚が、かかる溝部１６の形成部位において管周方
向に不連続に変化せしめられることから、山部１０で発
生するマランゴニー対流と谷部１４で発生するマランゴ
ニー対流とが、強く干渉し合い、管軸方向に大きな攪乱
作用が生ぜしめられて、熱交換効率の大幅な向上が図ら
れ得るのである。なお、かかる溝部１６の断面形状は限
定されるものでなく、各種の形状が採用され得る。

【００１６】そして、本発明に係る吸収器においては、
このような構造とされた伝熱管１２の複数本が、従来構
造の吸収器と同様、各々水平方向に延びる状態で、相互
に鉛直上下方向に所定距離を隔てて位置する状態で、組
み付けられている。

【００１７】また、かかる組付けに際しては、図４に示
されているように、山部１０の一つが鉛直方向下方に突
出して位置すると共に、谷部１４の一つが鉛直方向上方
向に位置するように、各伝熱間１２が周方向に位置決め
されている。それによって、各伝熱管１２の山部１０
が、鉛直下方に隣接位置せしめられた伝熱管１２の谷部
１４に対して、鉛直方向で対向位置せしめられている。

【００１８】なお、図３に例示されたものにおいては、
９個の山部１０を有する伝熱管１２が用いられている
が、その山部１０の数は、前述の管周方向ピッチ：Ｐに
関する要件を満たすものであれば限定されるものではな
く、また、山部１０の数が異なる伝熱管を組み合わせて
用いることも可能である。

【００１９】そして、このような本発明に従う構造とさ
れた冷凍装置用吸収器においては、上方より滴下され
て、伝熱管１２の管外表面に付着されたＬｉＢｒ水溶液
等の吸収液が、谷部１４を伝わって管軸方向に有利に流
動せしめられると共に、山部１０による攪乱，対流作用
を加えられつつ管周方向に流下せしめられ、更に、順
次、下方の伝熱管１２に流下せしめられることとなる
が、その際、図４及び図５に示されているように、各伝
熱管１２の谷部１４が鉛直方向上方に位置せしめられて
いると共に、山部１０が鉛直方向下方に位置せしめられ
ていることから、伝熱管１２における吸収液の濡れ面積
が有利に確保され得、極めて優れた冷却性能が安定して
発揮され得るのである。

【００２０】すなわち、伝熱管１２においては、上方か
ら滴下される吸収液が、鉛直方向上方に位置せしめられ
た上向きの谷部１４によって有利に捕捉され得ると共
に、該谷部１４を伝わって管軸方向に導かれて広げられ
ることから、管外表面における濡れ面積が、極めて効果
的に確保され得るのである。

【００２１】しかも、谷部１４によって捕捉された吸収
液が、該谷部１４にて管軸方向に広げられ、管軸方向で
隣接する上方からの吸収液の滴下点の中間部分：Ａで合
流することにより、下方の伝熱管１２への滴下点数の増
加も図られ得るのであり、それによって、下方の伝熱管
１２ｂの濡れ面積の向上も有利に図られ得ることとな
る。

【００２２】また、かかる伝熱管１２においては、管外
表面の最下点が、鉛直下方に位置せしめられた山部１０
とされていることから、管外表面を管周方向に流下する
吸収液が、かかる最下点である山部１０によって有利に
集められて、その下方に配設された伝熱管１２の谷部１
４に対して効率的に導かれ得る。そして、この下方に配
設された伝熱管１２においても、上方の伝熱管１２から
滴下された吸収液が、谷部１４によって管軸方向に広げ
られて、濡れ面積が有利に確保され得るのである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明をより一層具体的に明らかにす
るために、本発明の実施例を示すが、本発明がかかる実
施例の記載によって何らの制限を受けるものではなく、
本発明が、その趣旨を逸脱しない範囲内において、他の
態様によっても実施され得ることが、理解されるべきで
ある。

【００２４】先ず、ＪＩＳＨ３３００の銅管（外径：
φ１５．８８mm，肉厚：０．６mm）を被加工管とし、ダ
イスを用いた冷間の空引きにて引抜き加工することによ
り、前記図１及び図２に示されているのと同様、管外周
面において管軸方向に直線的に延びる山部１０と谷部１
４が、それぞれ、管周方向に９個づつ形成されると共
に、各谷部１４の底部に、それぞれ、該谷部１４に沿っ
て延びる溝部１６が形成されてなる構造の伝熱管１０
を、製造した。なお、かかる伝熱管１０は、プラグを用
いない空引き加工によって、充分に安定した形状をもっ
て、製造することが可能であった。

【００２５】なお、本実施例に使用した伝熱管１０にお
ける山部１０は、Ｒ１＝３．５mmの曲率半径を有する円
弧状外周面とされており、管周方向においてＰ＝６．６
５mmのピッチで形成されている。また、谷部１４は、ｄ
＝０．６mmの深さで形成されていると共に、かかる谷部
１４の底部に形成された溝部１６は、曲率半径：Ｒ２＝
０．７mmの円弧形断面形状をもって、深さ：ｈ＝０．０
８mmで形成されている。

【００２６】そして、かくの如き形状の伝熱管１２を、
有効長：５００mmとして、一列５段の３５mmピッチで、
実験用の吸収器に水平にセットすることにより、実施例
としての吸収器を製作した。また、かかる吸収器へのセ
ットに際し、各伝熱管１２を、その谷部１４の一つが鉛
直方向上方に位置すると共に、山部１０の一つが鉛直方
向下方に位置するように、それぞれ、周方向に位置決め
した。

【００２７】そして、伝熱管１２の下側のものから５パ
スで、冷却媒体としての冷却水を流通させる一方、２５
０ｐｐｍのオクチルアルコールが添加された吸収液とし
てのＬｉＢｒ水溶液を、直径：２mmの滴下穴から最上段
の伝熱管１２の管外表面に滴下して、かかる構造の吸収
器における熱通過率：Ｕおよび管外熱伝達率：α₀を求
めた。その他、それ以外の主要実験条件を、下記［表
２］に記載する。

【００２８】

【表２】

【００２９】また、本実施例の吸収器と比較するため
に、上記実施例に用いたのと同一形状の伝熱管を用い、
それらを山部および谷部の方向性を考慮することなく無
作為に組み付けてなる吸収器について、同様な実験を行
ない、熱通過率：Ｕおよび管外熱伝達率：α₀を求め
た。その結果を、本実施例の吸収器についての結果と共
に、比較例として、図６に示す。

【００３０】かかる図６に示された結果から、伝熱管を
吸収器に組み付ける際の方向性が、伝熱性能に対して大
きな影響を与えることが明らかであり、そして、伝熱管
の山部と谷部とが鉛直方向に対向位置するように組み付
けてなる本実施例の吸収器においては、無作為に組み付
けた伝熱器に比して、優れた冷却性能を発揮し得ること
が、明らかに認められる。

【００３１】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされた冷凍装置用吸収器においては、伝熱
管に形成された谷部によって発揮される、上方より滴下
される吸収液の捕捉作用および捕捉した吸収液の管軸方
向への流動案内作用と、山部によって発揮される、管外
表面を流下せしめられる吸収液の下方への集水作用と
が、互いに組み合わされて作用せしめられることによ
り、伝熱管の外表面を流下せしめられる吸収液の流量が
有利に確保されると共に、伝熱管の濡れ面積の増大が図
られ得るのである。

【００３２】そして、それ故、本発明に係る冷凍装置用
吸収器にあっては、山数の少ない伝熱管を使用するにも
拘わらず、優れた冷却性能が、充分に安定して発揮され
得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明するために本発明に係る冷
凍装置用吸収器において好適に用いられる伝熱管の一具
体例を示す斜視図である。

【図２】図１に示された伝熱管の断面図である。

【図３】図２に示された伝熱管の谷部の拡大説明図であ
る。

【図４】本発明に係る冷凍装置用吸収器の作用を説明す
るために、本発明に従う冷凍装置用吸収器の構成を例示
的に示す概略図である。

【図５】図３に示された例示的な冷凍装置用吸収器の斜
視図である。

【図６】本発明の実施例である吸収器について熱通過率
および管外熱伝達率を求めた結果を、比較例と共に示す
グラフである。

【符号の説明】

１０山部１２伝熱管１４谷部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中治男東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内 (72)発明者古川雅裕大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者畑山朗大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管外表面を管軸方向に延びる山部が、管
周方向に湾曲面形状をもって複数条形成されてなる伝熱
管の複数本を、各々水平方向に延びる状態で、相互に鉛
直方向に所定間隔を隔てて配設してなる冷凍装置用吸収
器において、前記各伝熱管の山部を、管周方向において４．５mm以上
のピッチで、奇数個形成する一方、かかる山部の一つが
鉛直方向下方に位置すると共に、それら山部間に位置す
る谷部の一つが鉛直方向上方に位置するように、各伝熱
管を配管し、互いに隣接する伝熱管の山部と谷部とを鉛
直方向で対向位置せしめたことを特徴とする冷凍装置用
吸収器。