JP2008121912A - 吸着モジュールおよび吸着モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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23bを焼結によって熱媒体管21に金属結合して形成され、多孔質伝熱体23に形成された細孔23a内には、吸着剤24が充填されており、熱媒体管21と多孔質伝熱体23とは、細孔23aを含む空隙部を有しており、空隙部の空隙率Moは、周辺部22に充填された金属粉23bの重量をMg、これが充填された周辺部22の充填容積をFv、および金属粉23bの密度をρとすると、Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))で表され、空隙率Moは70%〜95%の範囲に設定されている。
【選択図】図1
Description
熱媒体管(21)と、熱媒体管(21)の周辺部(22)に金属結合した多孔質伝熱体(23)とは、細孔(23a)を含む空隙部を有しており、
空隙部の空隙率Moは、周辺部(22)に充填された金属粉(23b)の重量をMg、前記金属粉(23b)が充填された前記周辺部(22)の充填容積をFv、および金属粉(23b)の密度をρとすると、Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))で表され、
空隙率Moは、70%〜95%の範囲に設定されていることを特徴とする。
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とを特徴とする。
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(23b)と吸着剤(24)を混合して入れて、金属粉(23b)および吸着剤(24)を熱媒体管(21)の周辺部(22)に位置させ、かつ周辺部(22)に充填する金属粉(23b)が焼結体として焼結されて形成される空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように金属粉(23b)を充填する充填工程とを備えていることを特徴とする。
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(23b)を入れて、金属粉(23b)を熱媒体管(21)の周辺部(22)に位置させ、かつ周辺部(22)に充填する金属粉(23b)が焼結体として焼結されて形成される空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように金属粉(23b)を充填する充填工程とを備えていることを特徴とする。
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の範囲にあることが好ましい。
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15に従って説明する。図1は本実施形態に係わる吸着熱交換器を示す図であって、図1(a)は断面図、図1(b)は図1(a)中のIBよりみた断面図である。図2は図1(a)の拡大図である。図3は図2中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図4は本実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。図5は図4中のVからみた断面図である。図6は図5中のVIからみた断面図である。図7は吸着剤充填層の厚さLと単位容積当たりの冷却性能との関係を示す特性図である。図8は吸着剤充填層の厚さLと吸着能力との関係を示す特性図である。
冷却能力Q=G×ΔC×ΔH×η/τ
なお、数式1中において、
Gは、吸着剤24の量(kg)
ΔCは、吸着剤24の被吸着媒体(水蒸気)に対する吸着特性(以下、水吸着特性)(kg/kg)
ΔHは、潜熱(kJ/kg)
ηは、吸着効率(作動条件下において、吸着剤の平衡吸着量のうち吸着した割合)
τは、切替時間であり、
η/τは、上述の吸着速度である。
成績係数COP=Q/(Q+Qh)
なお、数式2中において、
Qhは、吸着モジュール1を構成する吸着熱交換器2および筐体3などの構成部品の温度を変えるのに必要な熱流(kW)であって、具体的には吸着剤24、多孔質伝熱体23、熱媒体管21、および筐体3などの熱容量である。
空隙率Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))
なお、数式3中において、
Mgは、多孔質伝熱体23を形成するために充填した金属粉23bの量(kg)
Fvは、金属粉23bを充填した空間容積(以下、充填容積)(m3)
ρは、金属粉23bの密度(kg/m3)である。例えば、図9に示す如く、円筒状の熱媒体管21の周辺部22に充填された金属粉23bをMgとし、その周辺部22の充填容積(図中の二点鎖線で示される円筒状の体積範囲)をFvとするものである。充填容積は、熱媒体管21の周辺部22に限定されるものではなく、各熱媒体管21を筐体3内に配置した状態において、筐体3内の熱媒体管21の各周辺部22における総充填容積を、空隙率Moを求めるための充填容積Fvとしてもよい。
また、以上説明した本実施形態では、熱媒体管21の間に配置された被吸着媒体通路25を備える吸着モジュール1の場合における製造方法において、上記充填工程では、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の間に配置することが好ましい。
本発明の第2実施形態を図16に示す。第2実施形態は、扁平形状の熱媒体管121を有する吸着熱交換器102に適用したものである。図16は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図16(a)は斜視的断面図、図16(b)は図16(a)の拡大図である。
本発明の第3実施形態を図17に示す。第3実施形態は、扁平形状の熱媒体管121を有する吸着熱交換器202に適用した他の実施例である。図17は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図17(a)は斜視的断面図、図17(b)は図17(a)の拡大図である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
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 (19)
- 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(23b)を焼結によって前記熱媒体管(21)に金属結合して形成され、
前記多孔質伝熱体(23)に形成された前記細孔(23a)内には、前記吸着剤(24)が充填されており、
前記熱媒体管(21)と、前記熱媒体管(21)の前記周辺部(22)に金属結合した前記多孔質伝熱体(23)とは、前記細孔(23a)を含む空隙部を有しており、
前記空隙部の空隙率Moは、
前記周辺部(22)に充填された前記金属粉(23b)の重量をMg、前記金属粉(23b)が充填された前記周辺部(22)の充填容積をFv、および前記金属粉(23b)の密度をρとすると、Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))で表され、
前記空隙率Moは、70%〜95%の範囲に設定されていることを特徴とする吸着モジュール。 - 請求項1に記載の吸着モジュール(1)は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路(25)を備え、
前記被吸着媒体通路(25)は、前記熱媒体管(21)の間に配置されていることを特徴とする吸着モジュール。 - 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2に記載の吸着モジュール。 - 前記熱媒体管(121)は、扁平な断面に形成され、
前記熱媒体管(121)の扁平断面の長辺からの距離を伝熱距離(r1)とし、
前記被吸着媒体通路(125)の内周面から、前記被吸着媒体が前記熱媒体管(121)に向けて浸透する浸透深さ(r2)と、前記伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管(121)の間に前記被吸着媒体通路(125)を配置していることを特徴とする請求項2に記載の吸着モジュール。 - 前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に前記吸着剤(24)が充填された吸着剤充填層の厚さ(L)は、0.5mm〜6mmの範囲に設定されていることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
- 前記被吸着媒体通路(25)は、前記熱媒体管(21)に平行に配置され、前記被吸着媒体が少なくとも一方向から流入可能であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の吸着モジュール(1)は、
少なくとも前記多孔質伝熱体(23)を真空保持可能な筐体(3)とを備え、
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。 - 前記多孔質伝熱体(23)の前記金属粉(23b)は、銅または銅合金であり、
前記熱媒体管(21)は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項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。 - 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(31、32、33、34、35)によって区画されるように構成され、
前記金属粉(23b)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から請求項12のいずれか一項に記載の吸着モジュール。 - 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金属粉(23b)と、前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に存在する吸着剤(24)とを筐体(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(23b)と前記吸着剤(24)を混合して入れて、前記金属粉(23b)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、かつ前記周辺部(22)に位置する前記金属粉(23b)が焼結体の細孔として焼結されて形成される空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように前記金属粉(23b)を充填する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。 - 前記充填工程では、
前記金属粉(23b)が焼結結合された前記多孔質伝熱体(23)の容積(Fv)に基づいて、
前記多孔質伝熱体(23)の前記細孔(23a)を含む空隙部の前記空隙率(Mo)が必要な前記範囲内になるように、前記金属粉(23b)の量を調整した前記金属粉(23b)と、その金属粉(23a)の前記空隙部に充填可能な前記吸着剤(24)の量を調整した前記吸着剤(24)とを予め混合し、
当該混合物を前記周辺部(22)に充填することを特徴とする請求項10に記載の吸着モジュールの製造方法。 - 前記充填工程において前記金属粉(23b)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(23b)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、
をさらに備えていることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の吸着モジュールの製造方法。 - 請求項10から請求項12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(23b)と前記吸着剤(24)を混合して入れて、前記金属粉(23b)および前記吸着剤(24)を前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に位置させるとともに、
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、
かつ、前記空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように前記金属粉(23b)を充填することを特徴とする吸着モジュールの製造方法。 - 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金属粉と、前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に存在する吸着剤(24)とを筐体(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(23b)を入れて、前記金属粉(23b)を前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に位置させ、かつ前記周辺部(22)に位置する前記金属粉(23b)が焼結体の細孔として焼結されて形成される空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように前記金属粉(23b)を充填する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。 - 前記充填工程では、
前記金属粉(23b)が焼結結合された前記多孔質伝熱体(23)の容積(Fv)に基づいて、
前記多孔質伝熱体(23)の前記細孔(23a)を含む空隙部の前記空隙率(Mo)が必要な前記範囲内になるように、前記金属粉(23b)の量を調整し、
当該調量された前記金属粉(23b)を前記周辺部(22)に充填することを特徴とする請求項14に記載の吸着モジュールの製造方法。 - 前記充填工程において前記金属粉(23b)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(23b)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(23a)に、分散媒に前記吸着剤(24)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、
をさらに備えていることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の吸着モジュールの製造方法。 - 請求項14から請求項16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(23b)を入れて、前記金属粉(23b)を前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に位置させるとともに、
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、
かつ、前記空隙率(Mo)を70%〜95%の範囲内となるように前記金属粉(23b)を充填することを特徴とする吸着モジュールの製造方法。 - 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13または請求項17に記載の吸着モジュールの製造方法。
- 前記多孔質伝熱体(23)の前記金属粉(23b)は、銅または銅合金であり、
前記熱媒体管(21)は、銅または銅合金からなり、
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の範囲内にあることを特徴とする請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の吸着モジュールの製造方法。
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