JPH0949698A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH0949698A JPH0949698A JP22478795A JP22478795A JPH0949698A JP H0949698 A JPH0949698 A JP H0949698A JP 22478795 A JP22478795 A JP 22478795A JP 22478795 A JP22478795 A JP 22478795A JP H0949698 A JPH0949698 A JP H0949698A
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- Japan
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- heat transfer
- tube
- heat
- heat exchanger
- groove
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D3/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits
- F28D3/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits with tubular conduits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溝付き管の内壁に均一な液膜を形成して伝熱
性能をより向上させた熱交換器を提供する。 【解決手段】 上部ヘッダと下部ヘッダを複数の伝熱管
により連絡し、上部ヘッダから熱媒液を前記伝熱管の内
壁に沿って流下させ、この熱媒液と伝熱管外の媒体との
間で熱交換させる熱交換器において、前記伝熱管の内面
にらせん溝が形成され、この溝は管軸を含む断面におい
て上方に傾斜して形成されている。
性能をより向上させた熱交換器を提供する。 【解決手段】 上部ヘッダと下部ヘッダを複数の伝熱管
により連絡し、上部ヘッダから熱媒液を前記伝熱管の内
壁に沿って流下させ、この熱媒液と伝熱管外の媒体との
間で熱交換させる熱交換器において、前記伝熱管の内面
にらせん溝が形成され、この溝は管軸を含む断面におい
て上方に傾斜して形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管の内壁に液
を流下させ、この液と伝熱管外の媒体との間で熱交換さ
せる熱交換器に係り、特に、冷凍機の管内蒸発器や吸収
冷凍機の吸収器等に用いられる熱交換器に関する。
を流下させ、この液と伝熱管外の媒体との間で熱交換さ
せる熱交換器に係り、特に、冷凍機の管内蒸発器や吸収
冷凍機の吸収器等に用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような熱交換器の従来例を、図４
の吸収冷凍機の空冷吸収器について説明する。この空冷
吸収器は、上部ヘッダ２と下部ヘッダ４の間にフィン５
付きの伝熱管１を上下に架設し、上部ヘッダ２に蒸気供
給管７と液供給管６を、下部ヘッダ４に液出口管９を設
けたものである。液供給管６により上部ヘッダ２内に流
入した液３は、伝熱管１の内壁に沿って流下し、その間
に蒸気供給管７により流入した蒸気８を吸収する。蒸気
吸収の際、希釈熱が発生するが、この希釈熱は管外に設
置した冷却フィン５を通じて冷却空気１０により除去さ
れる。
の吸収冷凍機の空冷吸収器について説明する。この空冷
吸収器は、上部ヘッダ２と下部ヘッダ４の間にフィン５
付きの伝熱管１を上下に架設し、上部ヘッダ２に蒸気供
給管７と液供給管６を、下部ヘッダ４に液出口管９を設
けたものである。液供給管６により上部ヘッダ２内に流
入した液３は、伝熱管１の内壁に沿って流下し、その間
に蒸気供給管７により流入した蒸気８を吸収する。蒸気
吸収の際、希釈熱が発生するが、この希釈熱は管外に設
置した冷却フィン５を通じて冷却空気１０により除去さ
れる。
【０００３】従来の伝熱管１としては、内面が平滑な平
滑管が一般に採用され、その他に、管内に溝を加工した
加工管（内面溝付管と呼ぶ）が採用されている。従来の
内面溝付管は、図５に示すように溝１１の中心が管面に
対して直交するように、つまり、溝１１の中心に対して
左右対称に形成されている。
滑管が一般に採用され、その他に、管内に溝を加工した
加工管（内面溝付管と呼ぶ）が採用されている。従来の
内面溝付管は、図５に示すように溝１１の中心が管面に
対して直交するように、つまり、溝１１の中心に対して
左右対称に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、平滑管では管
内に流れが一様に分布せず、偏流して均一に管全体に液
膜を形成することがでないので、伝熱性能が低下する。
また、均一な液膜が形成されていても、液流動の変動に
よって偏流が生じ易く、一度偏流が生じると、均一な液
膜を回復することが困難となる。
内に流れが一様に分布せず、偏流して均一に管全体に液
膜を形成することがでないので、伝熱性能が低下する。
また、均一な液膜が形成されていても、液流動の変動に
よって偏流が生じ易く、一度偏流が生じると、均一な液
膜を回復することが困難となる。
【０００５】一方、内面溝付管では、溝１１に液を保持
して偏流を防止するとともに、伝熱面積を増大させるの
で、平滑管より伝熱性能の向上が見込まれる。しかしな
がら、従来の伝熱管では、垂直に上から下へ流下する液
に対して、溶液を管壁に保持する機能が充分ではない。
従って、図５に示すように、液が溝壁１２の先端から落
下するので、液膜形成が不均一となり、偏流防止、伝熱
面積増大の作用が不充分となる結果、十分な熱交換量を
持つ熱交換器を提供することができなかった。
して偏流を防止するとともに、伝熱面積を増大させるの
で、平滑管より伝熱性能の向上が見込まれる。しかしな
がら、従来の伝熱管では、垂直に上から下へ流下する液
に対して、溶液を管壁に保持する機能が充分ではない。
従って、図５に示すように、液が溝壁１２の先端から落
下するので、液膜形成が不均一となり、偏流防止、伝熱
面積増大の作用が不充分となる結果、十分な熱交換量を
持つ熱交換器を提供することができなかった。
【０００６】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑み、溝付き管の内壁に均一な液膜を形成して伝熱性
能をより向上させた熱交換器を提供することを目的とす
る。
に鑑み、溝付き管の内壁に均一な液膜を形成して伝熱性
能をより向上させた熱交換器を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、上部ヘッダと下部ヘッダを複数の伝熱管により連絡
し、上部ヘッダから熱媒液を前記伝熱管の内壁に沿って
流下させ、この熱媒液と伝熱管外の媒体との間で熱交換
させる熱交換器において、前記伝熱管の内面にらせん溝
が形成され、この溝は管軸を含む断面において上方に傾
斜して形成されていることを特徴とする熱交換器であ
る。このような熱交換器においては、通常複数本の平行
に走るらせん溝が、管軸を含む断面において、軸中心方
向に向かうに従い、上側に傾斜して形成されているの
で、流下する液に対して液を保持するように働く。従っ
て、液が管内壁の一部のみを流れたり、管壁から剥離す
ることを防ぎ、両者の間で安定な熱伝達を行わしめる。
は、上部ヘッダと下部ヘッダを複数の伝熱管により連絡
し、上部ヘッダから熱媒液を前記伝熱管の内壁に沿って
流下させ、この熱媒液と伝熱管外の媒体との間で熱交換
させる熱交換器において、前記伝熱管の内面にらせん溝
が形成され、この溝は管軸を含む断面において上方に傾
斜して形成されていることを特徴とする熱交換器であ
る。このような熱交換器においては、通常複数本の平行
に走るらせん溝が、管軸を含む断面において、軸中心方
向に向かうに従い、上側に傾斜して形成されているの
で、流下する液に対して液を保持するように働く。従っ
て、液が管内壁の一部のみを流れたり、管壁から剥離す
ることを防ぎ、両者の間で安定な熱伝達を行わしめる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記溝の、底面
と下側の壁面とのなす角度が鋭角であることを特徴とす
る請求項１に記載の熱交換器であり、ここに液溜まりが
形成されるので、液保持能力が向上する。請求項３に記
載の発明は、前記溝は、底面と下側の壁面とのなす角度
が鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換
器であり、溝付きプラグなどの工具の抜け性がよく、転
造加工などで効率良く製造することができる。請求項４
に記載の発明は、前記熱交換器は、吸収冷凍機、吸収ヒ
ートポンプの空冷または液冷の吸収器であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器で
ある。
と下側の壁面とのなす角度が鋭角であることを特徴とす
る請求項１に記載の熱交換器であり、ここに液溜まりが
形成されるので、液保持能力が向上する。請求項３に記
載の発明は、前記溝は、底面と下側の壁面とのなす角度
が鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換
器であり、溝付きプラグなどの工具の抜け性がよく、転
造加工などで効率良く製造することができる。請求項４
に記載の発明は、前記熱交換器は、吸収冷凍機、吸収ヒ
ートポンプの空冷または液冷の吸収器であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器で
ある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、図１ないし図２を参照し
て、発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の
熱交換器であり、伝熱管の構造以外は、図４に示した従
来のものと同様であるので、符号を同じくして説明を省
略する。
て、発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の
熱交換器であり、伝熱管の構造以外は、図４に示した従
来のものと同様であるので、符号を同じくして説明を省
略する。
【００１０】この内面溝付管の溝１１は、周方向に延び
る螺旋状に形成され、通常複数が平行に形成されてい
る。この溝は、管軸Ｌを含む断面において、溝１１の中
心面Ｃが、図２（ａ）に示すように、管軸Ｌに直交する
断面Ｈに対して中央側が上になるように角度θ0だけ傾
斜している。下側及び上側の側面Ｓ1，Ｓ2が管の断面Ｈ
と為す角度θ1（下側）、θ2（上側）とθ0の間には、 θ1＜θ0＜θ2 の関係がある。
る螺旋状に形成され、通常複数が平行に形成されてい
る。この溝は、管軸Ｌを含む断面において、溝１１の中
心面Ｃが、図２（ａ）に示すように、管軸Ｌに直交する
断面Ｈに対して中央側が上になるように角度θ0だけ傾
斜している。下側及び上側の側面Ｓ1，Ｓ2が管の断面Ｈ
と為す角度θ1（下側）、θ2（上側）とθ0の間には、 θ1＜θ0＜θ2 の関係がある。
【００１１】下側の（上向きの）面Ｓ1が管断面Ｈとな
す角度θ1は、図２（ａ）に示すように正の角度（上向
き）であることが望ましい。この場合、底面Ｋと下側の
壁面Ｓ1とのなす溝１１の下側の隅の角度θ3（＝９０°
−θ1）が鋭角になるので、ここに液溜めが形成され、
液を保持する能力が向上するからである。溝壁１２の先
端の下側の角の角度θ4（＝θ2＋９０°）がある値以上
であると、ここを流下する液が剥離せずに管壁を伝いや
すくなるので、θ2は所定値以上であることが望まし
い。
す角度θ1は、図２（ａ）に示すように正の角度（上向
き）であることが望ましい。この場合、底面Ｋと下側の
壁面Ｓ1とのなす溝１１の下側の隅の角度θ3（＝９０°
−θ1）が鋭角になるので、ここに液溜めが形成され、
液を保持する能力が向上するからである。溝壁１２の先
端の下側の角の角度θ4（＝θ2＋９０°）がある値以上
であると、ここを流下する液が剥離せずに管壁を伝いや
すくなるので、θ2は所定値以上であることが望まし
い。
【００１２】図２（ａ）の実施の形態は、伝熱性能は高
いが、溝付きプラグを用いた転造加工では製作が困難で
あり、機械加工などで溝を形成した後に接合して作成す
る。図２（ｂ）は、θ3を鈍角として、溝付きプラグに
よる転造加工を可能としたものである。
いが、溝付きプラグを用いた転造加工では製作が困難で
あり、機械加工などで溝を形成した後に接合して作成す
る。図２（ｂ）は、θ3を鈍角として、溝付きプラグに
よる転造加工を可能としたものである。
【００１３】上記のような形状の伝熱管を有する吸収冷
凍機の空冷吸収器を説明する。液供給管６により上部ヘ
ッダ２内に流入した液３は、伝熱管１の内壁に沿って流
下するが、伝熱管内に加工されている溝の形状が、上向
きに形成されているため、液の保持が容易であり、液が
溝壁１２の先端から溝１１を充分に濡らさずに落下する
こともなく、液膜形成が充分であり、伝熱性能が向上す
る。
凍機の空冷吸収器を説明する。液供給管６により上部ヘ
ッダ２内に流入した液３は、伝熱管１の内壁に沿って流
下するが、伝熱管内に加工されている溝の形状が、上向
きに形成されているため、液の保持が容易であり、液が
溝壁１２の先端から溝１１を充分に濡らさずに落下する
こともなく、液膜形成が充分であり、伝熱性能が向上す
る。
【００１４】
【実施例】発明の一実施例の伝熱管を性能試験に供し
た。発明の伝熱管は、外径１９．０５ｍｍ、溝深さ０．
３２ｍｍ、溝数４８、溝のリード角２０°、溝下面Ｓ1
と底面Ｋのなす角θ3９５°、溝上面Ｓ2となす角θ4１
２０°であり、つまり溝１１の傾斜角θ0は１０２°で
ある。供試伝熱管は１本とし、管内壁に５９．５ｗｔ％
のＬｉＢｒ水溶液を流下させる。管外の冷却は計測容易
なように水冷とし、溶液と向流させる形で３１℃の冷却
水を流す。吸収能力は、冷却水出入口温度差と冷却水流
量から算出する吸収熱量とし、膜レイノルズ数５０にお
ける平滑管の吸収能力を１００として、吸収能力比で示
した。
た。発明の伝熱管は、外径１９．０５ｍｍ、溝深さ０．
３２ｍｍ、溝数４８、溝のリード角２０°、溝下面Ｓ1
と底面Ｋのなす角θ3９５°、溝上面Ｓ2となす角θ4１
２０°であり、つまり溝１１の傾斜角θ0は１０２°で
ある。供試伝熱管は１本とし、管内壁に５９．５ｗｔ％
のＬｉＢｒ水溶液を流下させる。管外の冷却は計測容易
なように水冷とし、溶液と向流させる形で３１℃の冷却
水を流す。吸収能力は、冷却水出入口温度差と冷却水流
量から算出する吸収熱量とし、膜レイノルズ数５０にお
ける平滑管の吸収能力を１００として、吸収能力比で示
した。
【００１５】図３に、上記吸収冷凍機の空冷吸収器にお
ける従来の平滑管と内面溝付管の発明例との吸収能力を
比較試験した結果を示す。膜レイノルズ数５０から１０
０までの範囲において発明の実施例の方が高い能力を示
し、特に膜レイノルズ数の小さい領域において能力の差
が大きい。
ける従来の平滑管と内面溝付管の発明例との吸収能力を
比較試験した結果を示す。膜レイノルズ数５０から１０
０までの範囲において発明の実施例の方が高い能力を示
し、特に膜レイノルズ数の小さい領域において能力の差
が大きい。
【００１６】発明例として以上、吸収冷凍機の空冷吸収
器に基づいて説明してきたが、本発明の適用はそれに止
まらず、液冷の吸収器であってもよいし、吸収ヒートポ
ンプの空冷または液冷の吸収器であってもよい。また、
そのほかの伝熱管の管内壁に液を流下させ、この液と伝
熱管外の媒体とを熱交換させる熱交換器の形態として冷
凍機の管内蒸発器に適用してもよい。
器に基づいて説明してきたが、本発明の適用はそれに止
まらず、液冷の吸収器であってもよいし、吸収ヒートポ
ンプの空冷または液冷の吸収器であってもよい。また、
そのほかの伝熱管の管内壁に液を流下させ、この液と伝
熱管外の媒体とを熱交換させる熱交換器の形態として冷
凍機の管内蒸発器に適用してもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明の熱交換器によれば、伝熱管に形
成された傾斜溝が、流下する液に対して液を保持するよ
うに働くので、液の偏流や、管壁からの剥離を防止し、
安定な熱伝達を行わしめるので、種々の分野で用いるこ
とが可能な高性能の熱交換器を提供することができる。
成された傾斜溝が、流下する液に対して液を保持するよ
うに働くので、液の偏流や、管壁からの剥離を防止し、
安定な熱伝達を行わしめるので、種々の分野で用いるこ
とが可能な高性能の熱交換器を提供することができる。
【図１】この発明の１つの実施の形態の熱交換器を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明の熱交換器に用いる伝熱管の断面図で
ある。
ある。
【図３】この発明の熱交換器の性能を示すグラフであ
る。
る。
【図４】従来の熱交換器を示す断面図である。
【図５】従来の伝熱管を示す断面図である。
１ 伝熱管 ２ 上部ヘッダ ４ 下部ヘッダ ５ 冷却フィン ６ 液供給管 ７ 蒸気供給管 １１ 溝 １２ 溝壁 Ｓ1，Ｓ2 側壁 Ｈ 管断面 Ｌ 管軸 Ｃ 溝中心面 θ，θ1，θ2 傾斜角度 θ3，θ4 面の交角
Claims (4)
- 【請求項１】 上部ヘッダと下部ヘッダを複数の伝熱管
により連絡し、上部ヘッダから熱媒となる液を前記伝熱
管の内壁に沿って流下させ、この熱媒液と伝熱管外の媒
体との間で熱交換させる熱交換器において、 前記伝熱管の内面にらせん溝が形成され、この溝は管軸
を含む断面において上方に傾斜して形成されていること
を特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 前記溝は、底面と下側の壁面とのなす角
度が鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の熱交
換器。 - 【請求項３】 前記溝は、底面と下側の壁面とのなす角
度が鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の熱交
換器。 - 【請求項４】 前記熱交換器は、吸収冷凍機、吸収ヒー
トポンプの空冷または液冷の吸収器であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22478795A JPH0949698A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22478795A JPH0949698A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949698A true JPH0949698A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16819201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22478795A Pending JPH0949698A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949698A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001038812A3 (en) * | 1999-11-19 | 2002-05-10 | Mitsubishi Shindo Kk | Heat exchanger tube with grooved inner surface, tube expansion method therefor, and device for manufacture thereof |
| FR2893124A1 (fr) * | 2005-11-09 | 2007-05-11 | Trefimetaux | Tubes rainures pour echangeurs thermiques a resistance a l'expansion amelioree |
| JP2008095976A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Hitachi Appliances Inc | ２段吸収冷凍機 |
| JP2008185288A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ヒートパイプ用内面溝付管 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP22478795A patent/JPH0949698A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001038812A3 (en) * | 1999-11-19 | 2002-05-10 | Mitsubishi Shindo Kk | Heat exchanger tube with grooved inner surface, tube expansion method therefor, and device for manufacture thereof |
| FR2893124A1 (fr) * | 2005-11-09 | 2007-05-11 | Trefimetaux | Tubes rainures pour echangeurs thermiques a resistance a l'expansion amelioree |
| WO2007054642A1 (fr) * | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Trefimetaux | Tubes rainures pour echangeurs thermiques a resistance a l'expansion amelioree |
| JP2008095976A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Hitachi Appliances Inc | ２段吸収冷凍機 |
| JP4701147B2 (ja) * | 2006-10-06 | 2011-06-15 | 日立アプライアンス株式会社 | ２段吸収冷凍機 |
| JP2008185288A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ヒートパイプ用内面溝付管 |
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