JP2008111608A - 吸着モジュールおよび吸着モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を低減して効率的するとともに、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュールを提供する。
【解決手段】内部を真空保持可能な筐体３内に熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管２１を有し、熱媒体管２１の周辺部２２に、細孔２３ａを有する多孔質伝熱体２３および細孔２３ａに充填された吸着剤２４が設けられている吸着モジュール１であって、多孔質伝熱体２３は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉（銅粉）を焼結によって、金属粉と同じ第１金属（銅）からなる熱媒体管２１に金属結合して形成され、筐体３は、金属粉の焼結温度より溶融温度が高い第２金属（ステンレス）から形成されており、多孔質伝熱体２３は、筐体３内の壁面と金属的に結合せずに隙間δを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸着モジュールおよび吸着モジュールの製造方法に関し、例えば吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を用いて冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着器に適用して好適なものである。

従来この種の吸着器は、吸着剤を充填した吸着熱交換器と、吸着剤が吸着／脱離する被吸着媒体が蒸発／凝縮する熱交換器とを有し、これら熱交換器を、吸着器の外枠を構成する真空容器内に収容するものがある（特許文献１参照）。

特許文献１の開示する技術では、吸着熱交換器に、銅粉などを焼結したものが伝熱促進材として利用されている。この技術では、上記銅粉と吸着剤を混合し、焼結形成させたもので、熱交換媒体が流れる伝熱管を一体的に被包している。

なお、吸着器を構成する吸着熱交換器および上記熱交換器を個別に製作し、次いで真空容器の内部に、個々に製作された吸着熱交換器および熱交換器を収容した状態で、気密に組付けられている。

特許文献２の開示する技術では、真空容器内に蛇管式熱交換器を収容すると共に、容器内の蛇管式熱交換器の周囲に、金属繊維を織り込んだ金属織物および吸着剤を入れている。
特開平４−１４８１９４号公報 特開２００２−３１４２６号公報

しかしながら、上記特許文献１による従来技術では、吸着剤が充填された吸着熱交換器とこれを内部に収容する真空容器とをそれぞれ別々に製作した後に、これらを組み付けて一体化する構成となっているため、多くの製造工程を要するという問題があった。

また、上記特許文献２による従来技術では、この金属織物は蛇管式熱交換器と接しているだけで金属的に接合していないため、実質的に金属織物を蛇管式熱交換器の周囲に入れることによる伝熱向上効果は高くなく、吸着剤の吸着・脱着速度を向上させることはできない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、製造工程を低減して効率的するとともに、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュールおよび吸着モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

すなわち、請求項１乃至８に記載の発明では、内部を真空保持可能な筐体（３）内に熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管（２１）を有し、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、細孔（２３ａ）を有する多孔質伝熱体（２３）および細孔（２３ａ）に充填された吸着剤（２４）が設けられている吸着モジュール（１）であって、
多孔質伝熱体（２３）は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉を焼結によって、金属粉と同じ第１金属からなる熱媒体管（２１）に金属結合して形成され、
筐体（３）は、金属粉の焼結温度より溶融温度が高い第２金属から形成されており、
多孔質伝熱体（２３）は、筐体（３）内の壁面と金属的に結合していないことを特徴とする。

これによると、多孔質伝熱体（２３）、熱媒体管（２１）、および多孔質伝熱体（２３）および熱媒体管（２１）を内部に収容する筐体（３）を、それぞれ、焼結体として焼結される金属粉、この金属粉と同じ金属系材料、および上記金属粉の焼結温度より溶融温度が高い第２金属から形成しているので、多孔質伝熱体（２３）と熱媒体管（２１）は、金属粉の焼結結合により金属的に結合できるとともに、金属粉の焼結温度より溶融温度が高い筐体（３）と、多孔質伝熱体（２３）とは金属的に結合しないため、多孔質伝熱体（２３）と筐体（３）は断熱状態が得られる。

しかも、このような構成にすることよって、多孔質伝熱体（２３）、熱媒体管（２１）、および筐体（３）を一体化する製造工程が、例えば筐体（３）内に熱媒体管（２１）を配置し、その熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、焼結体として焼結される金属粉を充填した後、炉中に入れて焼結温度で加熱する程度の簡素な工程で行なえる。

したがって、製造工程を低減して効率的にすることを可能にするとともに、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュール（１）を提供することができる。

特に、筐体（３）は、請求項２に記載の発明の如く、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材によって区画されるように構成され、多孔質伝熱体（２３）の金属粉は、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、上記製造工程において、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に金属粉を焼結する工程、吸着剤（２４）が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール（１）を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付けする工程によって実施することが可能である。したがって、製造工程数を低減して効率的にする優れた生産性が図れる吸着モジュール（１）を提供することができる。

また、熱媒体管（２１）の第１金属、および筐体（３）の第２金属は、請求項３に記載の発明の如く、第１金属を、銅または銅金属とし、第２金属を、ステンレスまたは鉄とするものであって、多孔質伝熱体（２３）と、筐体（３）内の壁面との間には、隙間（δ）を有していることが好ましい。

これによると、多孔質伝熱体（２３）と筐体（３）との間の断熱状態は、その間に隙間（δ）が生じることにより断熱性が向上する。

また、多孔質伝熱体（２３）は、請求項４に記載の発明の如く、筐体（３）内の壁面によって形成された形状を有している吸着モジュール（１）という技術的手段を採用することができる。

また、筐体（３）は、請求項５に記載の発明の如く、筐体（３）は、円筒状であることが好ましい。これにより、筐体（３）は、耐圧性が向上して薄肉化できるので、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュール（１）の低コスト化が図れる。

また、熱媒体管（２１）の間には、請求項６乃至７に記載の発明の如く、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）が設けられていることが好ましい。

熱媒体管（２１）の周辺部に多孔質伝熱体（２３）および吸着剤（２４）を設ける場合において、多孔質伝熱体（２３）は、金属粉を焼結体としたいわゆる伝熱フィンとすることにより、この伝熱フィン内に充填された吸着剤（２４）との接触面積が増え伝熱特性が向上する。しかしながら、多孔質伝熱体（２３）における熱媒体管（２１）の周辺部の厚さによっては、吸着剤（２４）が被吸着媒体を吸着／脱離する際の被吸着媒体の拡散抵抗によって、吸着剤（２４）の吸着／脱離速度が狙い通り上がらず、結果的には冷却性能を向上させることができないおそれがある。

これに対して請求項６乃至７に記載の発明は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）を、熱媒体管（２１）の間に設けているので、多孔質伝熱体（２３）内部の吸着剤（２４）に被吸着媒体を浸透させ易くなり、被吸着媒体の拡散抵抗を低減することができる。

特に、請求項７に記載の発明では、被吸着媒体通路（２５）の内周面から、隣接する熱媒体管（２１）の外周面までの距離を、被吸着媒体が熱媒体管（２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）とし、浸透深さ（ｒ２）と、熱媒体管（２１）から伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を配置していることを特徴とする。

これによると、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を配置するので、伝熱特性に優れ、かつ被吸着媒体の拡散抵抗の小さい高性能な吸着モジュール（１）を提供することができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の吸着モジュール（１）において、筐体（３）は、内部に前記被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には蒸発器側より被吸着媒体が流入し、脱離時には前記凝縮器側へ前記被吸着媒体が流出することを特徴とする。

これによると、吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ被吸着媒体を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギを生じない。

また、請求項９乃至１０、および１３乃至１５に記載の発明では、熱交換媒体が流れる熱媒体管（２１）と、熱媒体管（２１）に多孔質伝熱体（２３）として焼結結合された、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの、銅または銅金属からなる金属粉と、金属粉と同じ第１金属からなる熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、存在する吸着剤（２４）とを、ステンレスまたは鉄からなる第２金属で形成された筐体（３）内部に備えた吸着モジュールの製造方法において、
熱媒体管（２１）を筐体（３）内部に配置して組付ける組付工程と、筐体（３）内部に金属粉と吸着剤（２４）を混合して入れて、金属粉および吸着剤（２４）を熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させる充填工程と、充填工程において金属粉および吸着剤（２４）を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、ろう付け前の筐体を炉内に入れて加熱することにより、金属粉を焼結して多孔質伝熱体（２３）を形成するするとともに、熱媒体管（２１）と筐体（３）とのろう付け結合するろう付け工程と、を備えていることを特徴とする。

これによると、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に金属粉を焼結する工程、吸着剤（２４）が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール（１）を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。したがって、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制するとともに、製造工程数を低減して効率的する吸着モジュールの製造方法を提供することができる。

前述の吸着モジュールの製造方法において、請求項１０または１３に記載の如く、熱媒体管（２１）の間に配置された被吸着媒体通路（２５）をさらに備える吸着モジュールの場合には、充填工程は、筐体（３）内部に金属粉と吸着剤（２４）を混合して入れて、金属粉および吸着剤（２４）を熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させ、かつ、被吸着媒体通路（２５）を熱媒体管（２１）の間に位置させることが好ましい。

これによると、筐体（３）内の熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に金属粉および吸着剤（２４）を位置させる工程、および熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を位置させる工程を、充填工程によって実施するので、優れた生産性向上が図れる。

特に、請求項１３に記載の発明の如く、充填工程においては、被吸着媒体通路（２５）を設けるための治具を熱媒体管（２１）の間に配置することが好ましい。

これによると、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）で混合されている金属粉と吸着剤（２４）に、治具を挿入するだけで、被吸着媒体通路（２５）の空間を確保することができる。

また、焼結温度に対して耐熱性のない吸着剤（２４）の場合においては、請求項１１乃至１５に記載の発明の如く、熱交換媒体が流れる熱媒体管（２１）と、熱媒体管（２１）に多孔質伝熱体（２３）として焼結結合された、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの、銅または銅金属からなる金属粉と、金属粉と同じ第１金属からなる熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、存在する吸着剤（２４）とを、ステンレスまたは鉄からなる第２金属で形成された筐体（３）内部に備えた吸着モジュールの製造方法において、
熱媒体管（２１）を筐体（３）内部に配置して組付ける組付工程と、筐体（３）内部に金属粉を入れて、吸着剤（２４）を熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させる金属粉充填工程と、充填工程において金属粉を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、ろう付け前の筐体を炉内に入れて加熱することにより、金属粉を焼結して多孔質伝熱体（２３）を形成するするとともに、熱媒体管（２１）と筐体（３）とのろう付け結合するろう付け工程と、ろう付け工程で形成された多孔質伝熱体（２３）の細孔に、分散媒に吸着剤を分散させた吸着剤スラリーを流し込む吸着剤充填工程と、を備えていることを特徴とする。

これによると、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に金属粉を焼結する工程、および吸着モジュール（１）を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。さらに、ろう付け工程で形成された多孔質伝熱体（２３）の細孔に、分散媒に分散させて吸着剤スラリーとした吸着剤（２４）を流し込む吸着剤充填工程を追加する程度のことにより、吸着剤（２４）が吸着作用を発揮できる状態にすることができる。

また、請求項１４に記載の発明では、ろう付け工程においてろう付け結合するために用いられるろう材の溶融温度は、７００〜１０００°Ｃの範囲にあることを特徴とする。

これによると、７００〜１０００°Ｃの範囲は金属粉としての銅粉が焼結する温度であるので、ろう付け前の筐体（３）を炉内に一度通すことにより、ろう付け結合と焼結を同時に実施することができる。

なお、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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における吸着モジュールを、図１から図５に従って説明する。図１は本実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。図２は図１中のIIからみた横断面図である。図３は図２中のIIIからみた縦断面図である。図４は図２中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図５は本実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。

図１に示す吸着モジュール１は、その内部に含む吸着剤が気相冷媒（水蒸気）を吸着する作用を用い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ことを利用して吸着式冷凍機に使用されるものであり、車両用などの空調装置に適用することもできる。この吸着モジュール１は、図２および図３に示すように、筐体を構成するケーシング３内に吸着熱交換器２を備えている。吸着熱交換器２は、熱交換媒体（冷媒）が流れる熱媒体管２１とを有しており、熱媒体管２１の周辺部２２に、細孔２３ａを有する多孔質熱伝体２３および吸着剤２４が設けられている。

具体的には、吸着熱交換器２は、図２および図４に示すように、細孔２３ａを有する多孔質熱伝体２３と、多孔質熱伝体２３と同じ金属（以下、第１金属）系材料からなる熱媒体管２１と、その細孔２３ａに充填された吸着剤２４とを有している。

多孔質熱伝体２３は、熱伝導性に優れる金属粉を加熱して、溶融することなく焼結結合した焼結体である。金属粉は、銅または銅合金（本実施例では、銅）を用いており、例えばその銅粉は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれか（本実施例では、繊維状）に形成されているものであればよい。なお、多孔質熱伝体２３の銅粉と同じ第１金属からなる熱媒体管２１は、銅または銅合金（本実施例では、銅）からなる。

このような多孔質熱伝体２３、すなわち銅粉を焼結結合した焼結体は、図４に示すように、細孔２３ａを有する微細な焼結フィン（以下、多孔質焼結フィン）を形成する。細孔２３ａは、銅粉に比べて粒子径が微小な吸着剤２４を充填可能にマッチした微細な孔である。また、多孔質熱伝体２３は、銅粉の焼結結合によって銅からなる熱媒体管２１の周辺部２２に焼結結合している。

多孔質熱伝体２３は、図３に示すように、その全体が一方向に伸長するように複数の円筒状の熱媒体管２１の周辺部２２に形成されている。また、多孔質熱伝体２３は、図２に示すように、多孔質熱伝体２３を内部に収容する筐体３の内周壁に沿った形状に形成されており、全体形状として円筒状である。

吸着剤２４は、微小な多数の粒子状に形成されており、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等から構成されている。吸着剤２４は、多孔質熱伝体２３の細孔２３ａ内部に充填されている。

なお、ここで、熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３を、吸着剤充填層と呼ぶ。この吸着剤充填層は、熱媒体管２１の周辺部２２で焼結結合した多孔質焼結フィンの厚さＬ（図４参照）に対応している。

次に、吸着熱交換器２を筐体３内部に一体化成形して備えた吸着モジュール１を、図１から図３に従って説明する。

吸着モジュール１は、吸着熱交換器２と、筐体本体３１、シート３２、３３、およびタンク３４、３５とを有する筐体３とを備えている。筐体は、銅粉の焼結温度より溶融温度が高い、ステンレスまたは鉄などの第２金属からなる。ステンレスまたは鉄は、比較的熱伝導率の低い。なお、本実施例では、筐体の第２金属は、ステンレスとする。

筐体本体３１は、円筒状に形成されており、内部に、略円筒状の吸着熱交換器２の多孔質熱伝体２３が収容可能に形成されている。また、筐体本体３１の上端側開口部と下端側開口部は、シート３２、３３で封止可能に形成されている。筐体本体３１の上部には、吸着熱交換器２の吸着剤充填層に、水蒸気を導くことが可能な被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７が設けられている。

このように筐体本体３１とシート３２、３３を封止することにより、内部を真空に保持可能である。これにより、筐体本体３１とシート３２、３３によって形成される内部密閉空間内には、被吸着媒体としての水蒸気以外には、他の気体（気相冷媒）は存在しないようになっている。

吸着時には、水蒸気は、蒸発器側から被吸着媒体流入配管３６を通して、被吸着媒体通路２５に分配される。被吸着媒体通路２５に分配された水蒸気は、吸着剤充填層の内部に浸透する。また、脱離時には、水蒸気は、吸着剤充填層から吐き出され、吐き出た水蒸気は各被吸着媒体通路２５を通して、被吸着媒体流出配管３７より凝縮器側へ導かれる。

また、シート３２、３３には、熱媒体管２１が貫通可能な貫通穴３２ａ、３３ａが形成されている。この貫通穴３２ａ、３３ａと熱媒体管２１は、ろう付け等による接合により気密に固定されている。

タンク３４、３５には、熱交換媒体を導くことが可能な熱媒体流入配管３８および熱媒体流出配管３９が設けられている。熱交換媒体は、下部タンク３４の熱媒体流入配管３８に流入し、熱媒体管２１を通して、上部タンク３５の熱媒体流出配管３９より流出する。

このような下部タンク３４および上部タンク３５は、熱交換媒体を複数の熱媒体管２１へ供給分配するためのタンクである。

なお、上記筐体３および熱媒体管２１は、その径方向断面が円筒形状、楕円形状、矩形形状のいずれの形状であってもよい。

次に、吸着モジュール１の製造工程を、図９に従って説明する。吸着モジュール１の製造工程は、筐体３内に焼結体として形成される金属粉（銅粉）、および吸着剤を充填する工程前に各構成部品を組付ける組付工程（ステップＳ１００）と、筐体３内に銅粉および吸着剤２４を充填する充填工程（ステップＳ２００）と、銅粉および吸着剤２４を充填した充填口を閉じてろう付け前の筐体３を形成する筐体形成工程（ステップＳ３００）と、ろう付け前の筐体３を炉の中に入れてろう付けするろう付け工程（ステップＳ４００）とを備えている。

ステップＳ１００の組付工程は、ステップＳ２００の銅粉および吸着剤２４の充填工程の準備工程であり、銅粉および吸着剤２４を充填する前に組付け可能な構成部品を、できるだけ、組付けておくことが好ましい。

ステップＳ１００の組付工程では、吸着熱交換器２の構成部品である熱媒体管２１を筐体３内に保持させて固定するために、まず、複数の熱媒体管２１の一端を、シート３２の貫通穴３２ａに挿入しておき、シート３２に挿通した熱媒体管２１を拡管（口拡）することによりシート３２と熱媒体管２１を固定する。次いで、シート３２を、筐体本体３１の下端側開口部に組付け固定する。この状態では、筐体本体３１の上端側開口部が開放されているとともに、筐体本体３１内に熱媒体管２１が保持されて固定されている。

上記筐体本体３１内において、隣り合う熱媒体管２１は互いに所定間隔をあけて設けられ、熱媒体管２１は、空間である周辺部２２が形成されている。

次に、ステップＳ２００の充填工程では、熱媒体管２１の周辺部２２に焼結させる銅粉および保持させる吸着剤２４を、上記筐体本体３１内に充填させる工程である。まず、ステップＳ２００の工程では、筐体本体３１のシート３３が組付けられていない上端側開口部、もしくは被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７と連結する連通穴から、銅粉と吸着剤２４を混ぜたものを充填する。図２および図３に示すように、熱媒体管２１の周辺部２２に、銅粉と吸着剤２４の混合物を所定量満たす。

次いで、銅粉と吸着剤２４の混合物を所定量充填した後、加圧用冶具等を用いて、図３中の上部より所定の加圧力を加えて、銅粉と吸着剤２４の混合物を固める。

次に、ステップＳ３００の筐体形成工程では、ろう付け結合（接合）が必要となる構成部品を、Ｓ４００のろう付け工程前にすべて組付けておく工程である。まず、筐体本体３１の上端側開口部に、シート３３を組付け固定する。また、筐体本体３１の上記連通穴と、被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７とを組付け固定する。

次いで、下部タンク３４および上部タンク３５を、シート３２、３３、もしくは筐体本体３１に組付け固定する。また、熱媒体流入配管３８および熱媒体流出配管３９を、下部タンク３４および上部タンク３５に組付け固定する。

次に、ステップＳ４００のろう付け工程では、吸着モジュール１を構成する部品同士のろう付け結合（接合）と、ステップ２００で充填された銅粉の焼結と、この銅粉の焼結体と熱媒体管２１との焼結結合（接合）と、吸着剤２４の焼結体（多孔質伝熱体）内部への定着とを行う工程である。

まず、ろう付け結合（接合）が必要となる構成部品に置きろうをする。少なくとも、シート３２、３３と、このシート３２、３３に貫通して組付け固定されている熱媒体管２１との接合部位、シート３２、３３と筐体本体３１との接合部位、およびシート３２、３３とタンク３４、３５との接合部位に置きろうをする。

なお、シート３２、３３やタンク３４、３５に、ろう材をグラッドした銅材を利用してもよい。これにより、上記接合部位に置きろうをする手間を省くことができる。

また、銅粉の焼結温度は、７００°Ｃ〜１０００°Ｃの範囲であるので、上記ろう材は、７００°Ｃ〜１０００°Ｃの範囲に含まれる溶融温度を備えるものを使用する。例えば、ろう材は銅系または銀系の材料を使用する。さらに、吸着剤２４は、炉内で上記高温雰囲気にさらされるため、炉内温度（７００°Ｃ以上）において破壊されないものを使用する。

銅粉は焼結によって体積が減少するため、図３に示すように、銅粉の焼結により形成された多孔質伝熱体２３と筐体３の内周壁との間には、隙間δが生じる。また、その多孔質伝熱体２３は、筐体３の内周壁によって形成された形状を有する。

以上説明した本実施形態では、多孔質伝熱体２３、熱媒体管２１、および多孔質伝熱体２３および熱媒体管２１を内部に収容する筐体３を、それぞれ、焼結体として焼結される金属粉としての銅粉、この金属粉と同じ金属系材料、および上記金属粉の焼結温度より溶融温度が高い第２金属としてのステンレスから形成している。これにより、多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１は、金属粉の焼結結合により金属的に結合できるとともに、金属粉の焼結温度より溶融温度が高い筐体３と、多孔質伝熱体２３とは金属的に結合しないため、多孔質伝熱体２３と筐体３は断熱状態が得られる。

しかも、このような構成にすることよって、多孔質伝熱体２３、熱媒体管２１、および筐体３を一体化する製造工程が、例えば筐体３内に熱媒体管２１を配置し、その熱媒体管２１の周辺部２２に、焼結体として焼結される銅粉を充填した後、炉中に入れて焼結温度で加熱する程度の簡素な工程で行なえる。

したがって、製造工程を低減して効率的にすることを可能にするとともに、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュール１を提供することができる。

また、筐体３は、本実施例の如く、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材によって区画されるように構成され、多孔質伝熱体２３の銅粉は、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、上記製造工程において、熱媒体管２１の周辺部２２に銅粉を焼結する工程、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール１を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付けする工程によって実施することが可能である。したがって、製造工程数を低減して効率的にする優れた生産性が図れる吸着モジュール１を提供することができる。

特に、熱媒体管２１の第１金属、および筐体３の第２金属は、本実施例の如く、第１金属を、銅とし、第２金属を、ステンレスとし、多孔質伝熱体２３と筐体３の内周壁面との間に、隙間δを有していることが好ましい。これにより、多孔質伝熱体２３と筐体３との間の断熱状態は、その間に隙間δが生じることにより断熱性が向上する。

このようにすることによって、吸着熱交換器２に加える熱エネルギが筐体表面に伝わって放熱されるエネルギの損失を低減することができる。また、筐体３に比較的熱伝導率の低いステンレスを使用することにより、熱エネルギの損失を抑えることができる。

また、前述のようにステンレスまたは鉄製の筐体３にすることにより、筐体３の機械的強度が向上し、筐体３の肉厚を薄くすることが可能である。

特に、筐体３は、本実施例の如く、円筒状であることが好ましい。これにより、筐体３は、耐圧性が向上して薄肉化できるので、伝熱特性に優れ、かつエネルギ損失を抑制する吸着モジュール１の低コスト化が図れる。

また、以上説明した本実施形態において、吸着モジュール１における筐体３は、内部に被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には蒸発器側より被吸着媒体が流入し、脱離時には凝縮器側へ被吸着媒体が流出する。これによると、吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ被吸着媒体を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギを生じない。

また、以上説明した本実施形態では、吸着モジュール１の製造方法において、筐体３内に焼結体として形成される銅粉、および吸着剤２４を充填する工程前に各構成部品を組付ける組付工程と、筐体３内に銅粉および吸着剤２４を充填する充填工程と、銅粉および吸着剤２４を充填した充填口を閉じてろう付け前の筐体３を形成する筐体形成工程と、ろう付け前の筐体３を炉の中に入れてろう付けするろう付け工程とを備えている。

これにより、熱媒体管２１の周辺部２２に銅粉を焼結する工程、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール１を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。

また、以上説明した本実施形態では、ろう付け工程においてろう付け結合するために用いられるろう材の溶融温度は、７００〜１０００°Ｃの範囲内にあることが好ましい。これによると、７００〜１０００°Ｃの範囲は銅粉が焼結する温度であるので、ろう付け前の筐体３を炉内に一度通すことにより、ろう付け結合と焼結を同時に実施することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８に示す。第２実施形態は、焼結温度に対して耐熱性のない吸着剤２４を有する吸着モジュール１に適用したものである。図６は、本実施形態の吸着モジュールを示す横断面図である。図７は、本実施形態の吸着モジュールの製造方法に係わる製造工程を説明する図であって、図６中のVIIからみた模式的断面図である。図８は、本実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。

本実施形態は、図６および図７に示すように、吸着モジュール１の構成自体は同じであり、吸着モジュール１の製造方法のみ異なるものである。吸着モジュール１の製造工程を、図８に従って説明する。

充填工程（Ｓ２２０）では、銅粉のみを充填する。次いで充填した銅粉を圧縮用治具等を用いて圧縮する。

ろう付け工程では、吸着モジュール１を構成する部品同士のろう付け結合（接合）と、充填された金属粉２３ｂの焼結と、この金属粉２３ｂの焼結体と熱媒体管２１との焼結結合（接合）とを行う。

ろう付け工程が終了した後、吸着剤２４の焼結体（多孔質伝熱体）内部への定着とを行う工程（Ｓ５２０）を行う。ステップＳ５２０の吸着剤充填工程は、吸着剤２４を分散媒に分散させた吸着剤スラリー（液体）を、被吸着媒体流入配管３６または被吸着媒体流出配管３７から投入し、多孔質伝熱体２３の細孔２３ａ内に吸着剤２４を充填する。その後、吸着剤スラリーを乾燥させると、多孔質伝熱体２３内部へ定着し、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態とすることができる。

これにより、多孔質伝熱体２３の内部の伝熱表面に一様な吸着剤充填層を容易に形成することができる。しかも、吸着剤２４が充填された状態で炉中に投入するためには吸着剤２４に耐熱性が必要となるが、本実施形態では多孔質伝熱体２３形成後に充填するので、耐熱性のない吸着剤２４であっても本実施形態の製造方法を適用することができる。

（第３実施形態）
熱媒体管２１の周辺部２２に多孔質伝熱体２３および吸着剤２４を設ける場合において、多孔質体２３は、銅粉を焼結体としたいわゆる伝熱フィンとすることにより、この伝熱フィン内に充填された吸着剤２４との接触面積が増え伝熱特性が向上する。しかしながら、多孔質伝熱体２３における熱媒体管２１の周辺部２２の厚さによっては、吸着剤２４が被吸着媒体を吸着／脱離する際の被吸着媒体の拡散抵抗によって、吸着剤２４の吸着／脱離速度が狙い通り上がらず、結果的には冷却性能を向上させることができないおそれがある。

本発明の第３実施形態を図９に示す。第３実施形態は、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５をさらに備える吸着モジュール４０１に適用したものである。図９は、実施形態の吸着モジュールを示す横断面図である。図１０は、図９中のXからみた縦断面図である。図１１は、図９中の吸着熱交換器を示す図であって、図１１（ａ）は横断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のXIBよりみた断面図である。図１２は、図９の拡大図である。図１３は、図９中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図１４は、本実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。

本実施形態では、図９の如く、熱媒体管２１の間に、被吸着媒体（以下、水蒸気）が流通する被吸着媒体通路２５が設けられている。被吸着媒体通路２５の断面形状は、本実施例では円としたが、円、楕円、矩形のいずれであってもよい。また、本実施例では、被吸着媒体通路２５は、図中の３つの熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されているが、３つに限らず、４つや５つ等の複数の熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されるものであってもよい。

この被吸着媒体通路２５は、吸着時には、被吸着媒体流入配管側の蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３内部へ速やかに浸透させる役割を果す。また、脱離時には、熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３から吐き出した水蒸気を、この被吸着媒体通路２５を通して速やかに被吸着媒体流出配管３７側の凝縮器へ導く役割を果す。

このように被吸着媒体通路２５を熱媒体管２１の間に設けることにより、多孔質伝熱体２３内部の吸着剤２４に被吸着媒体を浸透させ易くなり、被吸着媒体の拡散抵抗を低減することができる。

なお、ここで、吸着熱交換器１０２は、図１１の如く、熱媒体管２１と、熱媒体管２１の周辺部２２に位置する多孔質伝熱体２３、および吸着剤２４と、熱媒体管２１の間に配置された被吸着媒体通路２５を有している。また、多孔質熱伝体２３における熱媒体管２１の周辺部２２は、吸着剤充填層に対応しており、この吸着剤充填層は、熱媒体管２１の周辺部２２で焼結結合した多孔質焼結フィンの厚さＬ（図１３参照）である。

この吸着剤充填層の厚さＬを設定するに当たり、図１２および図１３に示すように、水蒸気が熱媒体管２１に向かう浸透深さｒ２と、熱媒体管２１からの距離（以下、伝熱距離）ｒ１とが略等しくなるように、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置することが好ましい。なお、浸透深さｒ２は、本実施例では、被吸着媒体通路２５の内周面から熱媒体管２１の外周面までの距離である。

このように、吸着および脱離速度に係わる浸透深さｒ２と、伝熱距離ｒ１とが略等しくなるように熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置することにより、被吸着媒体の拡散抵抗が小さくかつ伝熱特性が優れ、吸着と脱離に要す時間を短縮することができる高性能な吸着熱交換器２を提供できる。

次に、吸着モジュール１の製造工程の一例を、図１４に従って説明する。ステップＳ２４０の充填工程では、被吸着媒体通路２５を設けるための図示しない被吸着媒体通路用治具を、熱媒体管２１の間に挿入しておく。次いで、銅粉と吸着剤２４を混ぜたものを充填し、銅粉と吸着剤２４の混合物を固める。

銅粉と吸着剤２４の混合物を固めた後、被吸着媒体通路用治具を拭き取り、被吸着媒体通路２５の孔（空間）を確保する。

なお、被吸着媒体通路２５は、銅粉と吸着剤２４とを充填後に加圧して固める際に、同時に被吸着媒体通路２５の孔を開けるような治具を挿入してもよい。

このような製造方法により、筐体３内の熱媒体管２１の周辺部２２に銅粉および吸着剤２４を位置させる工程、および熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を位置させる工程を、充填工程によって実施するので、優れた生産性向上が図れる。

また、上記充填工程においては、被吸着媒体通路２５を設けるための被吸着媒体通路用治具を熱媒体管２１の間に配置している。熱媒体管２１の周辺部２２で混合されている金属粉２３ｂと吸着剤２４に、被吸着媒体通路用治具を挿入するだけで、被吸着媒体通路２５の空間を確保することができる。

（他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態において、熱媒体管および筐体を円筒形状した。熱媒体管および筐体は、これに限らず、楕円形状、矩形形状等のいずれの形状であってもよい。

（２）以上説明した本実施形態において、金属粉の形状を、繊維状として説明したが、これに限らず、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれの形状であってもよい。

（３）以上説明した第３実施形態において、被吸着媒体通路２５の断面を円形状としたが、これに限らず、楕円形状、矩形形状であってもよい。

本発明の第１実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。 図１中のIIからみた横断面図である。 図２中のIIIからみた縦断面図である。 図２中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。 第１実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。 第２実施形態の吸着モジュールを示す横断面図である。 第２実施形態の吸着モジュールの製造方法に係わる製造工程を説明する図であって、図６中のVIIからみた模式的断面図である。 第２実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。 第３実施形態の吸着モジュールを示す横断面図である。 図９中のXからみた縦断面図である。 図９中の吸着熱交換器を示す図であって、図１１（ａ）は横断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のXIBよりみた断面図である。 図９の拡大図である。 図９中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。 第３実施形態の吸着モジュールの製造方法の一例について、製造工程を示す流れ図である。

符号の説明

１ 吸着モジュール
２ 吸着熱交換器
２１ 熱媒体管
２２ 周辺部
２３ 多孔質伝熱体（多孔質焼結フィン、焼結体）
２４ 吸着剤
２５ 被吸着媒体（水蒸気）通路
３ 筐体
３１ 筐体本体
３２、３３ シート
３２ａ、３３ａ 貫通穴
３４ 下部タンク（タンク）
３５ 上部タンク（タンク）

Claims (15)

1. 内部を真空保持可能な筐体（３）内に熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管（２１）を有し、前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、細孔（２３ａ）を有する多孔質伝熱体（２３）および前記細孔（２３ａ）に充填された吸着剤（２４）が設けられている吸着モジュール（１）であって、
   前記多孔質伝熱体（２３）は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉を焼結によって、前記金属粉と同じ第１金属からなる前記熱媒体管（２１）に金属結合して形成され、
   前記筐体（３）は、前記金属粉の焼結温度より溶融温度が高い第２金属から形成されており、
   前記多孔質伝熱体（２３）は、前記筐体（３）内の壁面と金属的に結合していないことを特徴とする吸着モジュール。
2. 前記筐体（３）は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材によって区画されるように構成され、
   前記多孔質伝熱体（２３）の前記金属粉は、前記焼結温度が前記ろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着モジュール。
3. 前記第１金属は、銅または銅金属であり、
   前記第２金属は、ステンレスまたは鉄であって、
   前記多孔質伝熱体（２３）と、前記筐体（３）内の壁面との間には、隙間（δ）を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着モジュール。
4. 前記多孔質伝熱体（２３）は、前記筐体（３）内の壁面によって形成された形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
5. 前記筐体（３）は、円筒状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
6. 前記熱媒体管（２１）の間には、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
7. 前記被吸着媒体通路（２５）の内周面から、隣接する前記熱媒体管（２１）の外周面までの距離を、前記被吸着媒体が前記熱媒体管（２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）とし、
   前記浸透深さ（ｒ２）と、前記熱媒体管（２１）から伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管（２１）の間に前記被吸着媒体通路（２５）を配置していることを特徴とする請求項６に記載の吸着モジュール。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の吸着モジュール（１）において、
   前記筐体（３）は、内部に前記被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と前記被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には前記蒸発器側より前記被吸着媒体が流入し、脱離時には前記凝縮器側へ前記被吸着媒体が流出することを特徴とする吸着モジュール。
9. 熱交換媒体が流れる熱媒体管（２１）と、前記熱媒体管（２１）に多孔質伝熱体（２３）として焼結結合された、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの、銅または銅金属からなる金属粉と、前記金属粉と同じ第１金属からなる前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、存在する吸着剤（２４）とを、ステンレスまたは鉄からなる第２金属で形成された筐体（３）内部に備えた吸着モジュールの製造方法において、
   前記熱媒体管（２１）を前記筐体（３）内部に配置して組付ける組付工程と、
   前記筐体（３）内部に前記金属粉と前記吸着剤（２４）を混合して入れて、前記金属粉および前記吸着剤（２４）を前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させる充填工程と、
   前記充填工程において前記金属粉および前記吸着剤（２４）を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、
   ろう付け前の前記筐体を炉内に入れて加熱することにより、前記金属粉を焼結して前記多孔質伝熱体（２３）を形成するするとともに、前記熱媒体管（２１）と前記筐体（３）とのろう付け結合するろう付け工程と、
   を備えていることを特徴とする吸着モジュールの製造方法。
10. 請求項９に記載の吸着モジュールは、前記熱媒体管（２１）の間に配置された被吸着媒体通路（２５）をさらに備え、
    前記充填工程は、
    前記筐体（３）内部に前記金属粉と前記吸着剤（２４）を混合して入れて、前記金属粉および前記吸着剤（２４）を前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させ、
    かつ、前記被吸着媒体通路（２５）を前記熱媒体管（２１）の間に位置させることを特徴とする吸着モジュールの製造方法。
11. 熱交換媒体が流れる熱媒体管（２１）と、前記熱媒体管（２１）に多孔質伝熱体（２３）として焼結結合された、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの、銅または銅金属からなる金属粉と、前記金属粉と同じ第１金属からなる前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、存在する吸着剤（２４）とを、ステンレスまたは鉄からなる第２金属で形成された筐体（３）内部に備えた吸着モジュールの製造方法において、
    前記熱媒体管（２１）を前記筐体（３）内部に配置して組付ける組付工程と、
    前記筐体（３）内部に前記金属粉を入れて、前記吸着剤（２４）を前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させる金属粉充填工程と、
    前記充填工程において前記金属粉を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、
    ろう付け前の前記筐体を炉内に入れて加熱することにより、前記金属粉を焼結して前記多孔質伝熱体（２３）を形成するするとともに、前記熱媒体管（２１）と前記筐体（３）とのろう付け結合するろう付け工程と、
    前記ろう付け工程で形成された前記多孔質伝熱体（２３）の細孔に、分散媒に前記吸着剤を分散させた吸着剤スラリーを流し込む吸着剤充填工程と、
    を備えていることを特徴とする吸着モジュールの製造方法。
12. 請求項１１に記載の吸着モジュールは、前記熱媒体管（２１）の間に配置された被吸着媒体通路（２５）をさらに備え、
    前記充填工程は、
    前記筐体（３）内部に前記金属粉を入れて、前記金属粉を前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に位置させ、
    かつ、前記被吸着媒体通路（２５）を前記熱媒体管（２１）の間に位置させることを特徴とする吸着モジュールの製造方法。
13. 前記充填工程においては、前記被吸着媒体通路（２５）を設けるための治具を前記熱媒体管（２１）の間に配置することを特徴とする請求項１０または請求項１２に記載の吸着モジュールの製造方法。
14. 前記ろう付け工程においてろう付け結合するために用いられるろう材の溶融温度は、７００〜１０００°Ｃの範囲にあることを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の吸着モジュールの製造方法。
15. 請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の吸着モジュールの製造方法によって製造されたことを特徴とする吸着モジュール。

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