(57)【要約】      （修正有）【課題】伝熱性能が良好でコンパクトなフィンチューブ型の吸着式冷凍機を得ることを可能とする加工性も良好な吸着器用伝熱管を提供する。【解決手段】銅または銅合金管の外周に一体のフィンを管軸方向に並設してなり、フイン高さHとフィンピッチPの比、H／Pを１以上４未満とし、フィン高さＨが７ｍｍ以下とする吸着器伝熱管としたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金管の外周に一体のフィンを管軸方向に並設してなり、フイン高さHとフィンピッチPの比、H／Pを１以上４未満としたことを特徴とする吸着器用伝熱管。
【請求項２】
前記フィン高さHが７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の吸着器用伝熱管。
【請求項３】
前記H／Pが１以上２未満であることを特徴とする請求項１または２記載の吸着器用伝熱管。
【請求項４】
前記フィンが転造によりらせん状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸着器用伝熱管。
【請求項５】
冷媒が水である吸着器に使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸着器用伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式冷凍機の吸着器用伝熱管に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着式冷凍機は、１００℃以下の未利用低レベル熱エネルギーを駆動力として７℃以下の冷熱を生成できるエネルギー回収／変換機器として注目を集めており、吸着器、蒸発器、および凝縮器などの主要熱交換器から構成される。
【０００３】
吸着器においては、冷媒である水蒸気の吸／脱着が交互に行われ、蒸発器から連続的に冷熱を取り出すことができる。吸着器が1台では脱着過程に入るたびに蒸発器における冷熱の取り出しが中断してしまうので、通常、吸着器を２台設置し、1台の吸着器が吸着過程に入ると同時にもう１台の吸着器が脱着過程に入る構成となっている。
【０００４】
吸着器としての熱交換器には、クロスフィンチューブ型熱交換器、フィンチューブ型熱交換器が使用されている。クロスフィンチューブ型熱交換器は、多数のアルミニウムフィンを並設し、当該フィンに多数の伝熱銅管を挿通してなり、アルミニウムフィンおよび伝熱銅管の間に、シリカゲルに代表される吸着剤を充填して、熱交換器全体を金属製メッシュで覆うことにより吸着剤を保持するタイプの熱交換器であり、吸着器として最もよく使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
クロスフィンチューブ型熱交換器を構成する素材は広く市販されており、熱交換器としても入手が容易であるため、吸着器を低コストで実現できるという利点はあるが、空気を媒体として最適化された熱交換器であるため、吸着器として最適化された熱交換器とは言えず、また、アルミニウムと銅という異種金属を圧着接合した構造であるため、熱交換器製造工程での形状バラツキによる接触熱抵抗増大を無視できないという難点があり、さらに、比較的面積の大きな熱交換器の比較的小さなフィン間隙（最大数ミリ）に、均等に吸着剤を充填することが困難であるため、充填密度のバラツキを考慮して、設計上過大な熱交換器を適用する結果となっている。
【０００６】
クロスフィンチューブ型熱交換器に替えてフィンチューブを伝熱管として用いるフィンチューブ型熱交換器においては、フィンチューブが一体成形されているため、前記クロスフィンチューブのように伝熱管とフィンとの間の接触熱抵抗の問題はなく、クロスフィンチューブ型に比べて吸着剤の充填が容易であるという特徴がある。
【０００７】
フィンチューブ型熱交換器のフィンチューブとしては、例えば、吸着剤として活性炭、冷媒としてアルコール類を用いる吸着式冷凍機に適用されるフィンチューブとして、フィンピッチが１．０〜３．５ｍｍ、フィン高さが５〜１５ｍｍのものが開示されており（特許文献２参照）、吸着剤としてシリカゲル、冷媒として水蒸気を用いた吸着式冷凍機に適用されるフィンチューブとして、最適フィンピッチ（P）が２．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、最適フィン高さ（H）が１４ｍｍ〜２０ｍｍ（フィンのアスペクト比H/Pに換算すると4〜8）のものが開示されている（非特許文献１参照）。
【０００８】
フィンチューブ型熱交換器においては、モジュール化（伝熱管とフィンの一体構造化）により吸着剤のフィン間への充填は比較的容易になり、フィンチューブは一体構造であるため接触熱抵抗を無視できるという利点はあるが、フィンチューブが銅製の場合、フィンピッチに対するフィン高さの割合が大きいハイフィンチューブは加工難度が高いため加工速度が低く、加工コストの大幅な増大もたらす。また、フィン高さの増加は吸着剤中を流動する水蒸気の圧力損失増大を招き、単位吸着剤質量当たりの吸収量を低下させるとともに、吸着器の大型化が避けられないという問題もある。
【特許文献１】特開平６−２９８４号公報
【特許文献２】特開平１０−９７０８号公報
【非特許文献１】第３９回日本伝熱シンポジウム講演論文集、第６７９〜６８０頁「０．５冷凍トン級シリカゲル/水蒸気系吸着ヒートポンプの作動特性」（２００２年６月５〜７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、吸着式冷凍機の吸着器としての熱交換器に用いられるフィンチューブにおける上記従来の問題点を解消するために、従来のフィンチューブをベースとしてフィンピッチ、フィン高さなどと伝熱性能の関係についてさらに試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、加工性が良好で製造コストが低く、伝熱性能が良好でコンパクトなフィンチューブ型の吸着式冷凍機を得ることを可能とする吸着器用伝熱管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項１による吸着器用伝熱管は、銅または銅合金管の外周に一体のフィンを管軸方向に並設してなり、フイン高さHとフィンピッチPの比、H／Pを１以上４未満としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２による吸着器用伝熱管は、請求項１において、前記フィン高さHが７ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３による吸着器用伝熱管は、請求項１または２において、前記H／Pが１以上２未満であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４による吸着器用伝熱管は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記フィンが転造によりらせん状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５による吸着器用伝熱管は、請求項１〜４のいずれかにおいて、冷媒が水である吸着器に使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、伝熱性能が良好でコンパクトなフィンチューブ型の吸着式冷凍機を得ることを可能とし、加工性が良好で製造コストも低減し得る吸着器用伝熱管が提供される。当該吸着器用伝熱管は、とくに冷媒が水である吸着器に使用した場合に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による吸着器用伝熱管は、銅または銅合金管の外周に一体のフィンを管軸方向に並設してなり、フイン高さHとフィンピッチPの比、H／Pを１以上４未満としたことを特徴とするものであり、フィンは、例えば削り出しにより管軸方向に平行に配設されてもよく、ディスク転造により管軸方向にらせん状に形成されてもよい。製造効率、製造コストを考慮した場合、転造によりフィンを成形するのが好ましい。
【００１７】
H／Pを１以上４以下とすることにより良好な伝熱性能を得ることができる。H／Pが１未満では、吸着剤の絶対量不足による吸着能力低下の影響のほうが、圧力損失低減および体積減少の影響を上回るため、伝熱性能が急激に低下する。H／Pが４よりも大きいと、吸着剤の絶対量増加による吸着能力増大の影響よりも、圧力損失および体積増大の影響が大きくなるため、伝熱性能の低下が生じる。とくに、H／Pが１以上２未満の場合、さらに好ましくはH／Pが１．２以上２未満の場合に伝熱性能向上効果が大きい。
【００１８】
フィン高さが７ｍｍを超えると、フィン加工時の加工速度を低くしなければならず、加工コストの増大を招く。とくに、H／Pが２以上の場合にその傾向は顕著となる。従って、Hが７mm以下、さらに好ましくは６ｍｍ以下で、且つH／Pが１以上２未満、より好ましくは１．２以上２未満の場合、加工のし易さと伝熱性能の両面においてより優れた効果が達成できる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
実施例、比較例
りん脱酸銅管（ＪＩＳ  Ｈ  ３３００  Ｃ１２２０、外径（D）：１２．７ｍｍ）を用いて、ディスク転造により管外周に、フィン高さH、フィンピッチPを表１のように変化させたらせん状のフィン（フィン厚さ（ｔ）：０．５３ｍｍ）を成形した。得られたフィンチューブの断面の概要を図１に示す。
【００２１】
得られたフィンチューブに、図２に示すように、フィン間に粒径１０６〜２５０μmのシリカゲル粉末を充填し、酢酸ビニル接着剤で固定して、単管（ユニットセル）を製作し、この単管を試験材として図３に示す装置を用いて吸着性能を評価した。
【００２２】
単管を、二重管構造となっている吸着器５に取り付け、蒸発器７において発生させた水蒸気を配管を通して流入させ、吸着器５を２０℃、蒸発器７を１０℃で安定させた状態を確認後、吸着器５内への水蒸気の流入を開始し、一定時間（４８０秒）後のシリカゲルへの吸着量を測定した。
【００２３】
結果を図４に示す。図４において、縦軸は、試験材９（文献４に開示されているフィンチューブに相当）における吸着量を１として示す各試験材の吸着量の比率（吸着量比）である。図４にプロットされた各点に対応する試験材番号を付した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
図４に示すように、本発明に従う試験材１〜７はいずれも、吸着量比が１を超える良好な性能を示した。とくに、試験材１、２、６および７（H／P：１．２５〜１．８８）については、吸着量比がほぼ１．５となりより良好な性能を示した。
【００２６】
H／Pが１を超えると、性能が向上（試験材１、６）し、その後、H／Pの上昇とともに性能は緩やかに低下（試験材７→試験材２→試験材３→試験材４→試験材５）する。但し、試験材３、４、５および７は、Hが７mmを超えており、フィン加工時の加工性において試験材１、２および６より劣る。
【００２７】
一方、H／Pが１よりも小さい試験材８は、吸着剤の絶対量不足による吸着能力低下の影響のほうが、圧力損失低減および体積減少の影響を上回るため、急激に性能低下が生じたものと考えられる。試験材９は、H／Pが４よりも大きいため、吸着剤の絶対量増加による吸着能力増大の影響よりも圧力損失および体積増大の影響が大きくなり、性能低下が生じている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の伝熱管（フィンチューブ）の実施例を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のフィンチューブのフィン間にシリカゲル粉末（吸着剤）を充填した単管（ユニットセル）を示す斜視図である。
【図３】単管の吸着性能を評価するための装置の概要を示す図である。
【図４】実施例、比較例の試験材（単管）のH／Pと吸着性能を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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