JPH102689A - 伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
に促進させる伝熱管を提供する。 【解決手段】 管内の流体と管外の流体との間で熱交換
する伝熱管１であって、伝熱管１の管外周面には管軸Ｚ
に対して所定のねじれ角θ1 を有した少なくとも１種類
の管内周面に凸条が形成されない程度の深さの螺旋溝Ｍ
1 を有し、且つ伝熱管１の管外周面には螺旋溝Ｍ1 とは
異なる溝部Ｍ2 が管軸Ｚ方向に形成されていて、溝部Ｍ
2 は管軸Ｚに対して３５°以下の所定のねじれ角θ2 を
有し、溝部Ｍ2 の幅Ｗ1 と深さｄA は管軸Ｚ方向に沿っ
て緩やかに変化しており、さらに管内周面には管外周面
に形成された溝部Ｍ2 に対応した凸条Ｎが形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷水製造用の吸収
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。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機や空調用吸収ヒートポンプ
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
気を吸収する際に吸収液膜と冷媒蒸気との界面において
物質移動が行われる。吸収液膜の表面層即ち吸収液膜と
冷媒蒸気との界面層では冷媒蒸気を吸収するために、内
部層よりも吸収液の濃度が薄い。従って、冷媒蒸気の吸
収促進には伝熱管上での吸収液膜の撹乱が必要である。

【０００３】このため、実用化されている臭化リチウム
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。

【０００４】この吸収液の撹乱作用を促進させる効果を
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。

【０００５】また、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。

【０００６】また、特開平８−９４２０８号公報に記載
されている伝熱管は「管外面に形成された溝の深さおよ
び幅が緩やかに変化しながら形成されている」ものであ
る。この伝熱管は、溝および幅の緩やかな変化によって
吸収液膜の撹乱を起こし、且つその撹乱を管軸方向にも
管周方向にも広げようとするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
５７−１００１６１号公報のマイクロフィルムに記載さ
れている伝熱管においては、吸収液膜が伝熱管外面で螺
旋溝によって広がることになるが、螺旋溝が直線的であ
るために吸収液膜の撹乱は不十分であるという問題があ
った。

【０００８】また、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においては、吸
収液膜がある突起にぶつかり撹乱作用が発生しても、溝
深さが同じである２つの螺旋溝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、この突起によっ
て吸収液膜の撹乱と隣接する突起で発生した吸収液膜の
撹乱がぶつかりあってしまう。このために吸収液膜の撹
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、吸収液膜は伝熱管上に長時間保持されに
くいといった問題があった。

【０００９】さらに、特開平８−９４２０８号公報に記
載されている伝熱管では、吸収液膜の撹乱を生じさせ、
それを管全体に広げることには効果があるが、形状が変
化する溝の加工上の問題から、多くの溝数を得ることや
管軸方向への形状変化のピッチを小さくすることができ
ない。したがって、吸収液膜の撹乱作用は充分でないと
いった問題があった。

【００１０】本発明は上記の課題を解決し、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伝熱管を
提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。

【００１２】本発明のうち請求項１の伝熱管は、管内の
流体と管外の流体との間で熱交換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して所定のねじれ角
を有した少なくとも１種類の管内周面に凸条が形成され
ない程度の深さの螺旋溝を有し、且つ前記伝熱管の管外
周面には前記螺旋溝とは異なる溝部が管軸方向に形成さ
れていて、前記溝部は管軸に対して３５°以下の所定の
ねじれ角を有し、前記溝部の幅と深さの内少なくとも一
方は管軸方向に沿って緩やかに変化しており、さらに管
内周面には前記管外周面に形成された溝部に対応した凸
条が形成されていることを特徴とする。

【００１３】本発明のうち請求項２の伝熱管は、螺旋溝
の溝深さが０．１〜０．８ｍｍ、ねじれ角が３０〜８０
゜の範囲内であり、且つ溝部のねじれ角が、５〜２０゜
の範囲内であることを特徴とする。

【００１４】本発明のうち請求項３の伝熱管は、螺旋溝
と溝部の管軸方向に対するねじれ方向が同じであること
を特徴とする。

【００１５】本発明の請求項１の伝熱管によれば、管外
周面には管軸に対して所定のねじれ角を有した螺旋溝が
形成されているので、この螺旋溝によって吸収液膜が管
周方向にも効果的に広げられ、螺旋溝の凹凸によって吸
収液膜が撹乱される。また、螺旋溝の形成によって管外
面の伝熱面積も増加する。また、螺旋溝とは異なる幅と
深さの内少なくとも一方が管軸方向に沿って緩やかに変
化する管軸に対して３５°以下の所定のねじれ角を有し
た溝部が形成されているので、この伝熱管を水平に配置
する吸収器に使用した場合、吸収液膜が管軸方向に効果
的に広げられる。すなわち、溝部は溝幅と溝の深さの内
少なくとも一方が管軸に対して徐々に変化しながら形成
されているので、吸収液膜が撹乱され水蒸気の吸収作用
が促進する。さらに管内周面には管外周面に形成された
溝部に対応した凸条が形成されているので、管内を流れ
る冷却水にも乱流効果が与えられ熱伝達が向上する。

【００１６】特に、本発明の伝熱管の溝部は溝部の管軸
に対するねじれ角が３５゜以下になっているが、ねじれ
角が３５゜よりも大きくなると、溝部に隣接する山部が
吸収液膜の管軸方向への広がりに対し妨げとなり、効果
的に広げられなくなるからである。溝部の管周方向の溝
数は、例えば、吸収式冷凍機に使用される伝熱管の外径
が１０〜２５ｍｍ程度であることから考えて、２０溝程
度が加工の限界と言える。また、少なくとも３条以上な
ければ上記の効果が得られにくい。その際の溝部の最大
深さは、０．５ｍｍ以上であることが望ましい。それよ
りも小さければ、吸収液膜の撹乱作用を管全体に広げに
くくなる。また、上限は管径によって異なるが、管直径
のだいたい１６％以下であることが望ましい。例えば、
管径１９．０５ｍｍφでは３ｍｍ以下が望ましい。これ
以上深くすると、吸収液膜の流れが溝の底部に集中して
しまい管全体に吸収液膜を広げられなくなるからであ
る。

【００１７】管軸方向への溝部の溝幅と深さの内少なく
とも一方の変化は、ほぼ一定のピッチで繰り返され、そ
のピッチは、例えば２５〜５０ｍｍ程度が望ましい。ピ
ッチが短すぎると吸収液膜を効果的に管軸方向に広げる
ことができない。また、ピッチが大きすぎると吸収液膜
に乱流効果を与えることができない。なお、隣接する溝
部の溝幅と深さの内少なくとも一方の変化のピッチは、
管軸方向に同じ位置（図４参照）であっても、交互の位
置（図３参照）であっても差し支えない。管軸方向への
溝部の溝幅と深さの内少なくとも一方の変化は、その断
面積の（最大値−最小値）／（最大値）の割合で１０〜
８０％程度に設定することが望ましい。大きくなりすぎ
ると吸収液膜の管軸方向への広がりに対して抵抗が大き
くなり、小さくなりすぎると吸収液膜に乱流効果を与え
ることができなくなる。また、螺旋溝の断面形状は通
常、加工のしやすさから三角形に形成されるが、台形状
や半円形状であってもかまわない。さらにまた、本発明
の伝熱管は所定の形状の螺旋溝を加工した後に、管軸方
向に溝幅と深さの変化する溝部を形成すると容易に製造
することができる。

【００１８】本発明の請求項２の伝熱管によれば、螺旋
溝の溝深さは、０．１〜０．８ｍｍの範囲が特に望まし
い。浅すぎると吸収液膜に乱流効果が与えられなくな
り、深すぎると断面積の変化する溝の間の山部で、吸収
液膜を管軸方向に効果的に広げることができない。螺旋
溝の管軸方向に対するねじれ角は、３０〜８０゜の範囲
が特に望ましい。溝幅と深さが変化しながら形成される
溝部のねじれ角よりも大きくすることで、吸収液膜の流
れに対して螺旋溝の凹凸が撹乱作用をより与えやすくな
るので、更に伝熱性能を向上させることができる。

【００１９】本発明の請求項３の伝熱管によれば、螺旋
溝と溝部の管軸方向に対するねじれ方向が同じであるの
で、吸収液膜の流れをより安定した状態で管表面に広げ
ることができ、更に伝熱性能が向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の伝熱管を実施の形
態により図１ないし図１３を参照して詳細に説明する。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の伝熱管の一実
施例を示す概略図、図２はそのＡ−Ａ線断面図である。
図１に示すように伝熱管１は外周面に管軸Ｚに対して所
定のねじれ角θ1を有している螺旋溝Ｍ1 を有してい
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。螺旋溝
を図示している図面は全て同様である。図１において、
符号Ｍ2 は外周面に形成された螺旋溝Ｍ1 とは異なる溝
部であって管軸Ｚに対して３５°以下の所定のねじれ角
θ2 を有している。なお、図１においては、溝部Ｍ2 の
ねじれ角θ2 は０°であるので図示されていない。な
お、本明細書において溝部を図示する場合、図示の都合
上溝部は２本の直線で表示している。溝部を図示してい
る図面は図２を除いて全て同様である。溝部Ｍ2 は図２
に示すように溝幅Ｗ1 と溝深さｄA が管軸Ｚ方向に所定
のピッチＬで変化している。

【００２２】すなわち、溝部Ｍ2 は図１のＡ−Ａ線断面
で溝幅Ｗ1 と溝深さｄA が最大となり、その断面積が最
大となっている。また図１のＢ−Ｂ線断面で溝幅Ｗ1 と
溝深さｄA が最少となり、その断面積が最少となってい
る。さらに、溝部Ｍ2 は図１のＡ−Ａ線断面から管軸Ｚ
方向にＬだけ移動したＣ−Ｃ線断面でＡ−Ａ線断面と同
じ溝幅Ｗ1 と溝深さｄA となり、その断面積が最大とな
っている。すなわち、ピッチＬで溝幅Ｗ1 と溝深さｄA
が大きくなったり小さくなったりを交互に繰り返してい
る。溝部Ｍ2 と溝部Ｍ2 の間は山部Ｙとなっている。本
実施例では溝部Ｍ2 は６条設けられている。

【００２３】なお、隣接する溝部Ｍ2 の溝幅Ｗ1 と深さ
ｄA の変化のピッチは、管軸Ｚ方向に同じ位置（図４参
照）であっても、交互の位置（図３参照）であっても差
し支えない。管軸Ｚ方向への溝部Ｍ2 の溝幅Ｗ1 と深さ
ｄA の変化は、断面積が変化する割合に換算して１０〜
８０％程度に設定される。また、伝熱管１の内周面に
は、外周面に形成された溝部Ｍ2 に対応した位置に溝部
Ｍ2 に対応した形状の凸条Ｎが形成されている。本実施
例では凸条Ｎは６条設けられている。上記のように、本
実施例の伝熱管は管外周面に管軸Ｚに対して所定のねじ
れ角θ1 を有した螺旋溝Ｍ1 が形成されているので、こ
の螺旋溝Ｍ1 によって吸収液膜が管周方向にも効果的に
広げられ、螺旋溝Ｍ1 の凹凸によって吸収液膜が撹乱さ
れる。また、螺旋溝Ｍ1 の形成によって管外面の伝熱面
積も増加する。

【００２４】また、溝幅と溝深さが管軸Ｚ方向に沿って
緩やかに変化する管軸Ｚに対して３５°以下の所定のね
じれ角θ2 を有した螺旋溝Ｍ1 とは異なる溝部Ｍ2 が形
成されているので、この伝熱管１を水平に配置する吸収
器に使用した場合、吸収液膜が管軸Ｚ方向に効果的に広
げられる。すなわち、溝部Ｍ2 は溝幅Ｗ1 と深さｄA が
管軸Ｚに対して徐々に変化しながら形成されているの
で、吸収液膜が撹乱され水蒸気の吸収作用が促進する。
さらに管内周面には、管外周面に形成された溝部Ｍ2 に
対応した凸条Ｎが形成されているので、管内を流れる冷
却水にも乱流効果が与えられ熱伝達が向上する。本実施
例の伝熱管１の具体例の伝熱性能を表１に示す。

【００２５】（実施例２）図３は本発明の伝熱管の他の
実施例を示す概略図である。本実施例の伝熱管１Ａの特
徴は管外周面に形成された溝部Ｍ2 は溝幅と溝深さの最
大部分が、隣合う溝部Ｍ2 のそれとＬ／２のピッチずれ
た状態に形成されていることである。その他は実施例１
と同様である。本実施例の伝熱管１Ａの具体例の伝熱性
能を表１に示す。なお、本実施例では管軸Ｚに対する溝
部Ｍ2 のねじれ角θ2 は０°である。

【００２６】（実施例３）図４は本発明の伝熱管の他の
実施例を示す概略図である。本実施例の伝熱管１Ｂの特
徴は管外周面に形成された螺旋溝が２種類あることであ
る。２種類の螺旋溝Ｍ11、Ｍ12が管軸Ｚに対してそれぞ
れ所定のねじれ角θ11、θ12を有して管外周面に形成さ
れている。すなわち、本実施例の伝熱管１Ｂは管外周面
に２種類の螺旋溝Ｍ11、Ｍ12が交差することによって突
起が形成されているので、吸収液膜が管周方向にも効果
的に広げられ、突起によって吸収液膜がより撹乱され
る。また、突起によって管外面の伝熱面積もより増加す
る。その他は実施例１と同様である。本実施例の伝熱管
１Ｂの具体例の伝熱性能を表１に示す。なお、本実施例
では管軸Ｚに対する溝部Ｍ2 のねじれ角θ2 は５°であ
る。

【００２７】（実施例４）図５は本発明の伝熱管の他の
実施例を示す概略図である。本実施例の伝熱管１Ｃの特
徴は管外周面に形成された螺旋溝Ｍ1 のねじれ角θ1 の
方向と溝部Ｍ2 のねじれ角θ2 の方向とが管軸Ｚ方向に
対して互いに反対方向にねじれていることである。その
他は実施例１と同様である。本実施例の伝熱管１Ｃの具
体例の伝熱性能を表１に示す。なお、本実施例では管軸
Ｚに対する溝部Ｍ2 のねじれ角θ2 は２０°、３５°の
２種類である。

【００２８】（実施例５）図６は本発明の伝熱管の他の
実施例を示す概略図である。本実施例の伝熱管１Ｄの特
徴は管外周面に形成された螺旋溝Ｍ1 のねじれ角θ1 の
方向と溝部Ｍ2 のねじれ角θ2 の方向とが管軸Ｚに対し
て同じ方向にねじれていることである。その他は実施例
１と同様である。本実施例の伝熱管１Ｄの具体例の伝熱
性能を表１に示す。なお、本実施例では管軸Ｚに対する
溝部Ｍ2 のねじれ角θ2 は１２°、１５°の２種類であ
る。

【００２９】（実施例６）図７は本発明の伝熱管の他の
実施例を示す概略図である。本実施例の伝熱管１Ｅの特
徴は管外周面に形成された溝部Ｍ2 の溝面に螺旋溝Ｍ1
がないことである。その他は実施例１と同様である。本
実施例の伝熱管１Ｅの具体例の伝熱性能を表１に示す。
なお、本実施例では管軸Ｚに対する溝部Ｍ2 のねじれ角
θ2 は０°である。

【００３０】上記の伝熱管１ないし伝熱管１Ｅは次のよ
うにして製造される。先ず、始めに螺旋溝Ｍ1 を形成す
る。図８に示すように、外面が平滑な素管Ｓの外周面に
対し螺旋溝Ｍ1 を加工するための所望の形状の凸条Ｔ1
が形成されているロールＲ1 を同一周面上に複数個、例
えば、３個、管軸Ｚから一定の角度をもたせて配置し、
この３個のロールＲ1 を３方向からロールＲ1 自体を回
転させながら素管Ｓの外周面に押しつけることによって
平滑な素管Ｓの外周面に対し螺旋溝Ｍ1 が形成される。

【００３１】螺旋溝Ｍ1 を形成する推進力で素管Ｓが回
転しながら送り出されることで螺旋溝Ｍ1 を有した素管
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Ｒ1 を駆動させれば良い。１つのロールＲ1 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Ｒ1 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。この際、素管Ｓの内側に
は、外面が平滑なプラグＰＬを差し込んでおくと内周面
は平滑な状態のままとなる。

【００３２】なお、螺旋溝が２種類以上ある場合は次の
ようにして形成する。図９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方向に一定間隔で所定の螺
旋溝の種類数、例えば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、例えば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Ｍ11、Ｍ12を形成する。

【００３３】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。

【００３４】上記の螺旋溝Ｍ1 が形成された素管Ｓ1 に
図１０に示す加工装置で溝部Ｍ2 を形成する。図１０の
加工装置は円筒状のヘッド２の内側にほぼＵ字状の６個
の支持フレーム２０を中心部に向かい合わせ、且つ等間
隔になるように固定したもので、各支持フレーム２０に
図１１に示す構造の同一サイズの加工ロール３を軸によ
り回転自在に支持させている。図１１に示す加工ロール
３は、正方形の金属板の中心に軸孔３２を形成し、この
金属板の各隅角をアール状に面取りするとともに、面取
り部３０の両側を切削して、面取り部３０相互の間に平
滑部３１を形成したものである。図１１の加工装置の６
個の加工ロール３が向き合う空間に螺旋溝Ｍ1 が形成さ
れた素管Ｓ1 を案内し、この素管Ｓ1 を一定方向へ引く
抜くと、各加工ロール３が素管Ｓ1 との接触により回転
して素管Ｓ1 に溝部Ｍ2 を形成する。

【００３５】加工ロール３の面取り部３０で加圧された
部分は図１の伝熱管１のＡーＡ線断面の部分となり、平
滑部３１で加圧された部分のほぼ中心がＢ−Ｂ線断面の
部分となる。各加工ロール３の同じ部分を素管Ｓ1 の外
周面に当てて引き抜くと溝部Ｍ2 の溝幅Ｗ1 と深さｄA
が同じ位置に形成されるが、各加工ロール３の異なる部
分を素管Ｓ1 の外周面に当てて引き抜くと溝部Ｍ2 の溝
幅Ｗ1 と深さｄA が異なる位置に形成される。

【００３６】なお、溝部Ｍ2 を管軸Ｚに対して所定のね
じれ角θ2 を有して形成するには、各加工ロール３を管
軸Ｚに対して所定のねじれ角θ2 をもつように交差させ
た状態で素管Ｓ1 を引く抜くことによって形成すること
ができる。図７に示す実施例６の伝熱管１Ｅは、最初に
形成する螺旋溝Ｍ1 の溝の深さを浅く形成すると次に溝
部Ｍ2 を形成する際に溝面の螺旋溝Ｍ1 が消滅すること
によって製造される。

【００３７】以上に述べたように、伝熱管１に形成され
た溝部Ｍ2 は次のように作用する。例えば伝熱管１の上
面に吸収液が落下すると、吸収液は溝部Ｍ2 に沿って溝
の浅い方から深い方に（管軸Ｚ方向に）移動拡散すると
ともに、溝底幅Ｗ2 の変化により管軸Ｚ方向への液膜が
乱れる。界面攪乱しながら管軸Ｚ方向へ拡散した吸収液
は、所定量溜まると山部Ｙを越えて管周方向に沿って次
の溝部Ｍ2 に流れることにより、周方向へ拡散するとと
もに山部Ｙを越えるときその液膜が乱れる。また、伝熱
管１の下面側においては、吸収液は溝部Ｍ2 の深い方か
ら浅い方に拡散する。溝部Ｍ2 を管軸Ｚに対して所定の
ねじれ角θ2 を持たせると管軸方向および管周方向への
吸収液の拡散と液膜の乱れが一層促進されるという利点
がある。前述のねじれ角θ2 は、性能上３５°以下であ
るのが好ましい。すなわち、ねじれ角θ2 が３５°を越
えると吸収液の拡散が阻害されるおそれがある。

【００３８】（性能試験）本発明の各実施例の伝熱管の
具体的なサンプルと外周面に溝のない平滑管、実開昭５
７−１００１６１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（以下従来例１という）お
よび特開平８−９４２０８号公報に開示されている方法
で製造した伝熱管（以下従来例２という）の各サンプル
について図１１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。

【００３９】試験条件を以下に示す。 吸収液：ＬｉＢｒ水溶液 入口濃度：５８±０．５ ｗｔ．％ 入口温度：４０±１ ℃ 流量：０．０２ｋｇ／ｍ・ｓ （単位長さ当たりの伝熱管の片側に流れる吸収液膜の質量流量） 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：１．０〜３．０ 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

【００４０】図１２の試験機について簡単に説明する。
７４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を相互に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、伝熱管の各サンプルの管外熱伝達率を計算した。

【００４１】（伝熱性能測定結果）各サンプルの伝熱性
能測定結果として、表１に吸収液膜流量が０．０２ｋｇ
／ｍ・ｓ、管内流速が２ｍでの熱通過率の従来例１の螺
旋溝付管に対する性能比を記載する。また、本発明の伝
熱管の中で最も性能の高いサンプル（本発明７）に関し
て、管内冷却水に対する熱通過率の算出結果を図１３に
示す。

【００４２】

【表１】 表１から本発明の伝熱管は、溝部の幅と深さが管軸方向
に沿って緩やかに変化し、管軸方向に３５゜以下のねじ
れ角をなして形成されていることによって、従来例の伝
熱管よりも伝熱特性が優れていることがわかる。

【００４３】さらに、溝部のねじれ角が５〜２０゜の範
囲であり、且つ螺旋溝の溝深さが０．１〜０．８ｍｍ、
ねじれ角が３０〜８０゜の範囲内である本発明のサンプ
ル番号３、４、６、７および８は、従来例１に対して５
％以上性能が向上していることがわかる。さらに、螺旋
溝が管外周面に形成され、その螺旋溝の管軸方向に対す
るねじれ方向と幅と深さが管軸方向に沿って緩やかに変
化する溝部の管軸方向に対するねじれ方向が同じである
本発明のサンプル番号７および８は、従来例１に対して
１０％以上性能が向上していることがわかる。

【００４４】（滴下液膜式再生器への使用）以上の説明
は、本発明の伝熱管を吸収式冷凍機の熱交換器の内、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。

【００４５】（蒸発器への使用）本発明の伝熱管は蒸発
器用伝熱管としても有効である。吸収式冷凍機の蒸発器
では、吸収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。

【００４６】本発明の伝熱管は、溝部の幅と深さが管軸
方向に沿って緩やかに変化し、管軸方向に３５゜以下の
ねじれ角をなして形成されているので、冷媒が効果的に
管軸方向に均一に広げられる。また、螺旋溝が管外周面
に形成されいることで、管外周面の表面積が増加する。
さらに、管内周面にも凸条が設けられているので管内側
の熱伝達性能も向上する。その結果、高い伝熱性能が得
られる。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の伝熱管およ
びその製造方法によれば、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。

【００４８】本発明の請求項１の伝熱管によれば、管外
周面には管軸に対して所定のねじれ角を有した螺旋溝が
形成されているので、この螺旋溝によって吸収液膜が管
周方向にも効果的に広げられ、螺旋溝の凹凸によって吸
収液膜が撹乱される。また、螺旋溝の形成によって管外
面の伝熱面積も増加する。また、螺旋溝とは異なる幅と
深さの内少なくとも一方が管軸方向に沿って緩やかに変
化する管軸に対して３５°以下の所定のねじれ角を有し
た溝部が形成されているので、この伝熱管を水平に配置
する吸収器に使用した場合、吸収液膜が管軸方向に効果
的に広げられる。すなわち、溝部は溝幅と溝の深さが管
軸に対して徐々に変化しながら形成されているので、吸
収液膜が撹乱され水蒸気の吸収作用が促進する。さらに
管内周面には管外周面に形成された溝部に対応した凸条
が形成されているので、管内を流れる冷却水にも乱流効
果が与えられ熱伝達が向上する。

【００４９】本発明の請求項２の伝熱管によれば、螺旋
溝の溝深さが、０．１〜０．８ｍｍの範囲となっている
ので、吸収液膜に乱流効果を有効に作用させ、吸収液膜
を管軸方向に効果的に広げることができる。また、螺旋
溝の管軸方向に対するねじれ角が、３０〜８０゜の範囲
となっているので、吸収液膜の流れに対して螺旋溝の凹
凸が撹乱作用をより与えやすくなり、更に伝熱性能を向
上させることができる。

【００５０】本発明の請求項３の伝熱管によれば、螺旋
溝と溝部の管軸方向に対するねじれ方向が同じであるの
で、吸収液膜の流れをより安定した状態で管表面に広げ
ることができ、更に伝熱性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝熱管の一実施の形態を示す概略図で
ある。

【図２】図１の伝熱管のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の伝熱管の他の実施の形態を示す概略図
である。

【図４】本発明の伝熱管のその他の実施の形態を示す概
略図である。

【図５】本発明の伝熱管のその他の実施の形態を示す概
略図である。

【図６】本発明の伝熱管のその他の実施の形態を示す概
略図である。

【図７】本発明の伝熱管のその他の実施の形態を示す概
略図である。

【図８】（イ）は本発明の伝熱管を製造する方法の一工
程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。

【図９】（イ）は本発明の伝熱管を製造する方法の他の
一工程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。

【図１０】本発明の伝熱管を製造する装置の主要部の概
要図である。

【図１１】図１０に用いられる加工ロールの側面図と平
面図である。

【図１２】本発明の伝熱管の性能を測定する試験機の概
要図である。

【図１３】本発明の一伝熱管の性能を示す関係図であ
る。

【符号の説明】

１〜１Ｅ 伝熱管 Ｌ 周方向のピッチ Ｍ1 、Ｍ11、Ｍ12 螺旋溝 Ｍ2 溝部 Ｎ 凸条 Ｗ1 溝幅 ｄA 溝深さ Ｚ 管軸 θ1 、θ11、θ12 螺旋溝のねじれ角 θ2 溝部のねじれ角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内の流体と管外の流体との間で熱交換
   する伝熱管であって、前記伝熱管の管外周面には管軸に
   対して所定のねじれ角を有した少なくとも１種類の管内
   周面に凸条が形成されない程度の深さの螺旋溝を有し、
   且つ前記伝熱管の管外周面には前記螺旋溝とは異なる溝
   部が管軸方向に形成されていて、前記溝部は管軸に対し
   て３５°以下の所定のねじれ角を有し、前記溝部の幅と
   深さの内少なくとも一方は管軸方向に沿って緩やかに変
   化しており、さらに管内周面には前記管外周面に形成さ
   れた溝部に対応した凸条が形成されていることを特徴と
   する伝熱管。
2. 【請求項２】 螺旋溝の溝深さが０．１〜０．８ｍｍ、
   ねじれ角が３０〜８０゜の範囲内であり、且つ溝部のね
   じれ角が、５〜２０゜の範囲内であることを特徴とする
   請求項１に記載の伝熱管。
3. 【請求項３】 螺旋溝と溝部の管軸方向に対するねじれ
   方向が同じであることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の伝熱管。