JP2004108674A

JP2004108674A - 吸着式冷凍機用吸着器

Info

Publication number: JP2004108674A
Application number: JP2002272717A
Authority: JP
Inventors: Hisao Nagashima; 永島　久夫; Tetsuya Takeuchi; 竹内　哲也
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】ケーシング内で水素ガス等の不凝縮ガスが発生することを確実に防止する。
【解決手段】陽極酸化皮膜処理にて形成した酸化皮膜及びＳｉＯ_２皮膜からなる二層構造の保護膜にて熱交換器１２０、１３０の表面を覆う。陽極酸化皮膜処理において、電極と熱交換器１２０、１３０との間を流れる電流は、電界が集中し易い部位、つまりフィン１２２、１３２の端部等の表面積が非常に小さい部分に集中して流れる。したがって、陽極酸化皮膜処理にて酸化皮膜を形成すれば、フィン１２２、１３２の端部等の表面積が非常に小さい部分にも確実に酸化皮膜を形成することができるので、仮に端部にＳｉＯ_２皮膜が形成できなかった場合やＳｉＯ_２皮膜にクラック欠陥が発生していたとしても、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着式冷凍機に適用される吸着器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の吸着器では、ケーシング内に収納されたアルミニウム製の熱交換器の表面にケイ酸皮膜（ＳｉＯ_２）を設けることにより、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガス（Ｈ_２）が発生してしまうことを抑制して吸着剤の吸着作用が阻害されることを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１３−１２４４３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は上記公報に記載の発明を試作検討したところ、以下に述べる問題が発生し、水素ガス発生を十分に抑制することができなかった。
【０００５】
すなわち、現状のケイ酸皮膜の形成方法（特許文献１参照）では、フィンの端部等の表面積が非常に小さい部分にケイ酸皮膜を形成することは難しく、高い歩留まりを維持しながら熱交換器の表面全体にケイ酸皮膜を形成することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な吸着式冷凍機用吸着器を提供し、第２には、ケーシング内で水素ガス等の不凝縮ガスが発生することを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機に用いられる吸着器であって、冷媒が封入されたケーシング（１１０）と、ケーシング（１１０）内に配設されたアルミニウム製の熱交換器（１２０、１３０）とを有し、熱交換器（１２０、１３０）の表面には、少なくとも陽極酸化皮膜処理にて形成された第１皮膜と電気絶縁性を有する第２皮膜とからなる保護膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１皮膜及び第２皮膜にて熱交換器（１２０、１３０）の表面を覆っているので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを防止できる。
【０００９】
ところで、陽極酸化皮膜処理において、電極と熱交換器（１２０、１３０）との間を流れる電流は、電界が集中し易い部位、つまりフィン（１２２、１３２）の端部等の表面積が非常に小さい部分に集中して流れる。
【００１０】
したがって、陽極酸化皮膜処理にて第１皮膜を形成すれば、表面積が非常に小さい部分にも確実に第１皮膜を形成することができるので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機に用いられる吸着器であって、冷媒が封入されたケーシング（１１０）と、ケーシング（１１０）内に配設されたアルミニウム製の熱交換器（１２０、１３０）とを有し、熱交換器（１２０、１３０）の表面には、少なくとも電気メッキ処理にて形成された第１皮膜と電気絶縁性を有する第２皮膜とからなる保護膜が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、表面積が非常に小さい部分にも確実に第１皮膜を形成することができるので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ケーシング（１１０）はステンレス製であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、第１皮膜の上に第２皮膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、第２皮膜はケイ酸皮膜（ＳｉＯ_２）にて形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機用吸着器に適用される熱交換器（１２０、１３０）の製造方法であって、熱交換器（１２０、１３０）に設けられたフィン（１２２、１３２）の端部近傍に電気極が位置するようにした状態で第１皮膜を形成した後、第２皮膜を形成することを特徴とする。
【００１７】
これにより、フィン（１２２、１３２）の端部等の表面積が非常に小さい部分にも確実に第１皮膜を形成することができるので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【００１８】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る吸着式冷凍機用吸着器を吸着式空調装置に適用したものであって、図１は吸着式空調装置の模式図である。
【００２０】
本実施形態に係る吸着器１００は、図１（ａ）に示すように、少なくとも２個設けられており、以下、紙面上側の吸着器１００を第１吸着器１００と表記し、紙面下側の吸着器１００を第２吸着器１００と表記し、第１、２吸着器を総称するときは、単に吸着器１００と表記する。なお、吸着器１００の詳細は、後述する。
【００２１】
室外熱交換器２００は吸着器１００内を循環した熱媒体（本実施形態では、水にエチレングリコール系の不凍液をした流体）と室外空気とを熱交換する熱交換器であり、室内熱交換器３００は吸着器１００にて発生した冷凍能力により冷却された熱媒体と室内に吹き出す空気（以下、この空気を空調風と呼ぶ。）とを熱交換し、空調風を冷却する熱交換器である。
【００２２】
因みに、室内熱交換器３００は、図１（ｂ）に示すように、空調風の通路を形成する空調ケーシング３１０内に配設されており、この空調ケーシング３１０の空気流れ上流側には、例えば遠心式送風機３２０が配設されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、水冷式エンジン（水冷式内燃機関）等の熱機関、又はパワーアンプ等の電気機器で発生した廃熱を回収した冷却水（熱媒体と同じ流体）を吸着器１００（後述する第２熱交換器１３０）内に循環させることにより吸着剤の再生を行っており、切換弁４１０〜４４０は熱媒体の循環経路を切り換えるである。
【００２４】
次に、吸着器１００について述べる。
【００２５】
吸着器１００は、図２に示すように、内部が略真空に保たれた状態で冷媒（本実施形態では、水）が封入されたステンレス（本実施形態では、ＳＵＳ３０４）製のケーシング１１０、熱交換媒体とケーシング１１０内の冷媒（本実施形態では、水）との間で熱交換を行う蒸発／凝縮コアをなす第１熱交換器１２０、及び吸着剤（本実施形態ではシリカゲル）１３５を冷却又は加熱する吸着コアをなす第２熱交換器１３０から等から構成されている。
【００２６】
ここで、両熱交換器１２０、１３０はケーシング１１０内に収納されているとともに、図３（ａ）（ｂ）に示すように、アルミニウム（本実施形態では、例えばＡ３０００系のアルミニウム材にろう材が被覆されたもの）製のチューブ１２１、１３１及びアルミニウム（本実施形態では、例えばＡ１０００系又は３０００系）製のフィン１２２、１３２からなるもので、第２熱交換器１３０のチューブ１３１及びフィン１３２の表面には、図３（ｄ）に示すように、吸着剤１３５が接着剤（本実施形態では、エポキシ樹脂）によって接着固定されている。
【００２７】
因みに、チューブ１２１、１３１は、熱媒体が流通する扁平状の管であり、フィン１２２、１３２は外表面積を増大させて熱交換効率を増大させる波状に形成されたものである。
【００２８】
そして、両熱交換器１２０、１３０の外表面は、図３（ｂ）、（ｅ）に示すように、冷媒である水とアルミニウム、つまり両熱交換器１２０、１３０とが直接に接触することを防止する保護膜Ｔが形成されている。
【００２９】
この保護膜Ｔは、陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）にて形成された第１皮膜をなす酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）と電気絶縁性を有する第２皮膜をなすＳｉＯ_２皮膜とから構成されており、ＳｉＯ_２皮膜は酸化皮膜の上に形成されている。
【００３０】
なお、図２中、配管１２３、１３３は第１、２熱交換器１２０、１３０に接合されてケーシング１１０内外側を貫通するアルミニウム（本実施形態では、例えばＡ１０００系又は３０００系）製の管であり、この配管１２３、１３３により熱媒体が吸着器１００内、つまり第１、２熱交換器１２０、１３０に導かれる。
【００３１】
次に、保護膜Ｔの形成方法について述べる。
【００３２】
先ず、図４に示すように、フィン１２２、１３２の端部近傍に電気極が位置するように熱交換器１２０、１３０をアルマイト処理浴槽内に浸漬し、電極と熱交換器１２０、１３０との間に電圧を印加することにより熱交換器１２０、１３０表面に酸化皮膜を形成する。
【００３３】
次に、触媒反応により常温（約２５℃）〜低温（２００℃）以下の温度でセラミック化して無機皮膜となるＳｉＯ_２処理溶液を用いてディップ処理又は塗布によりにて酸化皮膜の上にＳｉＯ_２皮膜を形成する。なお、ＳｉＯ_２皮膜の厚みは、１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
次に、空調装置の概略作動を述べる。
【００３５】
先ず、切換弁４１０〜４４０を図１の実線に示すように作動させて、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０と室内熱交換器３００との間、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０と室外器２００との間、並びに第２吸着器１００の第１熱交換器と室外器２００との間、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０とエンジンとの間に熱媒体を循環させる。
【００３６】
これにより、第１吸着器１００が吸着工程となり、第２吸着器１００が脱離工程となるので、第１吸着器１００で発生した冷凍能力により空調風が冷却され、第２吸着器１００にて吸着剤１３３の再生が行われる。
【００３７】
つまり、この状態（以下、第１状態と呼ぶ。）では、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤１３３を冷却する冷却器として機能し、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０は吸着剤１３３から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤１３３を加熱する加熱器として機能する。
【００３８】
そして、第１状態で所定時間（本実施形態では、６０秒〜１００秒）が経過したときに、切換弁４１０〜４４０を図１の破線に示すように作動させて、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０と室内熱交換器３００との間、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０と室外器２００との間、並びに第１吸着器１００の第１熱交換器と室外器２００との間、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０とエンジンとの間に熱媒体を循環させる。
【００３９】
これにより、第２吸着器１００が吸着工程となり、第１吸着器１００が脱離工程となるので、第２吸着器１００で発生した冷凍能力により空調風が冷却され、第１吸着器１００にて吸着剤１３３の再生が行われる。
【００４０】
つまり、この状態（以下、第２状態と呼ぶ。）では、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤１３３を冷却する冷却器として機能し、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０は吸着剤１３３から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤１３３を加熱する加熱器として機能する。
【００４１】
そして、第２状態で所定時間が経過したとき、切換弁４１０〜４４０作動させて再び第１状態とする。このように、第１状態及び第２状態を所定時間毎に交互に繰り返して、空調装置を連続的に稼働させる。
【００４２】
なお、所定時間は、ケーシング１１０内に存在する液相冷媒の残量や吸着剤１３３の吸着能力等に基づいて適宜選定されるものである。
【００４３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００４４】
本実施形態では、酸化皮膜及びＳｉＯ_２皮膜からなる二層構造の保護膜Ｔにて熱交換器１２０、１３０の表面を覆っているので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを防止できる。
【００４５】
ところで、陽極酸化皮膜処理において、電極と熱交換器１２０、１３０との間を流れる電流は、電界が集中し易い部位、つまりフィン１２２、１３２の端部等の表面積が非常に小さい部分に集中して流れる。
【００４６】
したがって、陽極酸化皮膜処理にて酸化皮膜を形成すれば、フィン１２２、１３２の端部等の表面積が非常に小さい部分にも確実に酸化皮膜を形成することができるので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【００４７】
延いては、吸着剤１３３の吸着能力が低下することを防止できるので、空調装置（吸着式冷凍機）の冷凍能力が低下することを防止できるとともに、定期的に、真空ポンプによりケーシング１１０内の水素ガスを吸引する必要がないので、吸着器１００のメインテナンスフリー化を図ることができる。
【００４８】
なお、図５は本実施形態、つまり酸化皮膜及びＳｉＯ_２皮膜からなる保護膜Ｔを有する場合における水素ガス発生量（水素ガス圧）とＳｉＯ_２皮膜のみからなる保護膜Ｔを有する場合における水素ガス発生量（水素ガス圧）とを示す試験結果であり、図５から明らかなように、本実施形態によれば、水素ガスが発生すること確実に防止できることが解る。
【００４９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１皮膜を陽極酸化皮膜処理にて形成したが、本実施形態は、電気メッキ処理にて熱交換器１２０、１３０の表面に水素よりイオン化傾向が高い金属（例えば、銅）を析出させて第１皮膜を形成したものである。
【００５０】
これにより、第１実施形態と同様に、フィン１２２、１３２の端部等の表面積が非常に小さい部分にも確実に第１皮膜を形成することができるので、アルミニウムと水とが化学反応して水素ガスが発生することを確実に防止できる。
【００５１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ＳｉＯ_２により電気絶縁性を有する皮膜を形成したが、その他のものにより皮膜を形成してもよい。
【００５２】
上述の実施形態では、ＳｉＯ_２処理溶液として触媒反応により常温（約２５℃）〜低温（２００℃）以下の温度でセラミック化して無機被膜となるものを使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば高温（４５０℃以上）で加熱・乾燥させたときにセラミック化（硬化）するものを使用してもよい。なお、この場合のＳｉＯ_２皮膜の厚みは０．５μｍ以下とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は吸着式冷凍機の模式図であり、（ｂ）は空調ケーシングの模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る吸着器の説明図である。
【図３】（ａ）は熱交換器の斜視図であり、（ｂ）はＡ部拡大図であり、（ｃ）は第１熱交換器の斜視図であり、（ｄ）はＢ部拡大図であり、（ｅ）はＣ部拡大図である。
【図４】陽極酸化皮膜処理を示す説明図である。
【図５】酸化皮膜及びＳｉＯ_２皮膜からなる保護膜Ｔを有する場合における水素ガス発生量（水素ガス圧）とＳｉＯ_２皮膜のみからなる保護膜Ｔを有する場合における水素ガス発生量（水素ガス圧）とを示すグラフである。
【符号の説明】
１２０…第１熱交換器（蒸発／凝縮コア）、１２１…チューブ、
１２２…フィン、１３０…第２熱交換器（吸着コア）、１３１…チューブ、
１３２…フィン。

Claims

吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機に用いられる吸着器であって、
冷媒が封入されたケーシング（１１０）と、
前記ケーシング（１１０）内に配設されたアルミニウム製の熱交換器（１２０、１３０）とを有し、
前記熱交換器（１２０、１３０）の表面には、少なくとも陽極酸化皮膜処理にて形成された第１皮膜と電気絶縁性を有する第２皮膜とからなる保護膜が形成されていることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器。
吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機に用いられる吸着器であって、
冷媒が封入されたケーシング（１１０）と、
前記ケーシング（１１０）内に配設されたアルミニウム製の熱交換器（１２０、１３０）とを有し、
前記熱交換器（１２０、１３０）の表面には、少なくとも電気メッキ処理にて形成された第１皮膜と電気絶縁性を有する第２皮膜とからなる保護膜が形成されていることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器。
前記ケーシング（１１０）はステンレス製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
前記第１皮膜の上に前記第２皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機用吸着器。
前記第２皮膜はケイ酸皮膜（ＳｉＯ_２）にて形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機用吸着器。
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機用吸着器に適用される熱交換器（１２０、１３０）の製造方法であって、
前記熱交換器（１２０、１３０）に設けられたフィン（１２２、１３２）の端部近傍に電気極が位置するようにした状態で前記第１皮膜を形成した後、前記第２皮膜を形成することを特徴とする吸着式冷凍機用熱交換器（１２０、１３０）の製造方法。