JP2009198146A - Adsorption module and adsorption heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸着剤が液相と気相の間で相変化する被吸着媒体の吸脱着を通じて、熱交換作用を行う吸着モジュールおよび吸着熱交換器に関するものであり、例えば、吸着剤が気相の被吸着媒体を吸着する作用を用いて被吸着媒体を蒸発させ、その蒸発潜熱によって冷凍能力を発揮する吸着式の冷凍装置などに適用して好適なものである。 The present invention relates to an adsorption module and an adsorption heat exchanger that perform heat exchange through adsorption / desorption of an adsorbed medium in which an adsorbent undergoes a phase change between a liquid phase and a gas phase. It is suitable for application to an adsorption refrigeration apparatus that evaporates the adsorbed medium by using the action of adsorbing the adsorbed medium and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of evaporation.
下記の特許文献1には、銅粉と吸着剤とを混合した混合粉体中に伝熱管を配置し、銅粉を焼結して伝熱フィンとするとともに、この伝熱フィンと伝熱管とを接合させる吸着剤付き熱交換器が示されている。これによれば、銅粉の焼結体を伝熱フィンとすることで、この伝熱フィン内に充填された吸着剤との接触面積が増えて伝熱特性が向上するとともに、伝熱フィンと伝熱管との伝熱特性も向上させている。
上記の特許文献1において、混合粉体内の吸着剤は、細孔を持つセラミックス多孔質体(例えば、ゼオライト)などであり、吸着剤と金属粉、または吸着剤と伝熱管とは焼結接合しない。このため、伝熱管の周囲に混合粉体を充填して焼結するだけでは、混合粉体内の吸着剤が金属粉と伝熱管との焼結接合を阻害し、熱交換媒体と金属粉との界面に大きな熱抵抗が生じているという問題点が判明した。 In the above Patent Document 1, the adsorbent in the mixed powder is a porous ceramic body (for example, zeolite) having pores, and the adsorbent and the metal powder or the adsorbent and the heat transfer tube are not sintered and joined. . For this reason, if the powder mixture is simply packed and sintered around the heat transfer tube, the adsorbent in the mixed powder hinders the sintering joining between the metal powder and the heat transfer tube, and the heat exchange medium and the metal powder The problem of a large thermal resistance at the interface was found.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、金属粉と伝熱部材との界面の熱抵抗を低減することのできる吸着モジュールおよび吸着熱交換器を提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to such problems existing in the prior art, and the purpose thereof is an adsorption module capable of reducing the thermal resistance at the interface between the metal powder and the heat transfer member. And providing an adsorption heat exchanger.
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、金属製の扁平な容器(3A〜3D)と、金属粉(41b)と吸着剤(42)との混合粉体が容器(3A〜3D)内に加圧充填され、金属粉(41b)同士および金属粉(41b)と容器(3A〜3D)とが焼結により金属的に接合されて、充填時の加圧面から被吸着媒体を吸着/脱離する吸着剤充填層(4A〜4G)と、略中央部に被吸着媒体流通口(21)が開設され、容器(3A〜3D)と外縁同士で気密に接合される金属製の蓋(5A、5B)とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the first aspect of the invention, a flat metal container (3A to 3D) and a mixed powder of the metal powder (41b) and the adsorbent (42) are added to the container (3A to 3D). The metal powder (41b) and the metal powder (41b) and the containers (3A to 3D) are metallically joined by sintering to adsorb / desorb the adsorbed medium from the pressing surface at the time of filling. Adsorbent packed layer (4A to 4G), and an adsorbed medium circulation port (21) are opened at the substantially central portion, and metal lids (5A, 5B) that are airtightly joined to the containers (3A to 3D) at the outer edges. ).
この請求項1に記載の発明によれば、伝熱部材としての扁平な容器(3A〜3D)内に、混合粉体を加圧充填することにより、扁平な容器(3A〜3D)の伝熱面(底面)に対して混合粉体を略垂直方向から加圧することとなる。このため、金属粉(41b)同士の接触点数、および容器(3A〜3D)の内面と金属粉(41b)との接触点数が確実に増加し、容器(3A〜3D)と金属粉(41b)との接合性が向上することより、容器(3A〜3D)と金属粉(41b)との界面の熱抵抗を低減することができる。 According to the first aspect of the invention, the heat transfer of the flat container (3A to 3D) is performed by pressurizing and filling the mixed powder into the flat container (3A to 3D) as the heat transfer member. The mixed powder is pressed from a substantially vertical direction with respect to the surface (bottom surface). For this reason, the number of contact points between the metal powders (41b) and the number of contact points between the inner surface of the container (3A to 3D) and the metal powder (41b) are reliably increased, and the container (3A to 3D) and the metal powder (41b). As a result, the thermal resistance at the interface between the container (3A to 3D) and the metal powder (41b) can be reduced.
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4A、4B、4F、4G)の加圧面の一部が、蓋(5A、5B)の内面に接していることを特徴としている。この請求項2に記載の発明によれば、吸着モジュールの作動時、容器(3A〜3D)の内部は略真空となり、容器(3A〜3D)には外部から圧力が加わるが、吸着剤充填層(4A、4B、4F、4G)自体が耐圧構造体となるため、薄肉の容器(3A〜3D)としても外圧に耐えることができる。また、吸着剤充填層(4A、4B、4F、4G)との伝熱面積を大きくすることができる。 Moreover, in invention of Claim 2, in the adsorption | suction module of Claim 1, a part of pressurization surface of adsorption agent filling layer (4A, 4B, 4F, 4G) is an inner surface of a lid | cover (5A, 5B). It is characterized by touching. According to the second aspect of the present invention, when the adsorption module is operated, the inside of the containers (3A to 3D) is substantially evacuated, and pressure is applied to the containers (3A to 3D) from the outside. Since (4A, 4B, 4F, 4G) itself becomes a pressure-resistant structure, it can withstand external pressure even as a thin container (3A to 3D). Moreover, the heat transfer area with the adsorbent packed bed (4A, 4B, 4F, 4G) can be increased.
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4A、4F、4G)の加圧面に、複数の被吸着媒体流通溝(43)が形成されていること特徴としている。この請求項3に記載の発明によれば、被吸着媒体流通口(21)から被吸着媒体を、吸着剤充填層(4A、4F、4G)の隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層(4A、4F、4G)の全面から脱離した被吸着媒体を、被吸着媒体流通口(21)までスムーズに集合させることができる。 In the invention according to claim 3, in the adsorption module according to claim 1 or 2, a plurality of adsorbed medium flow grooves (43) are formed on the pressure surface of the adsorbent packed bed (4A, 4F, 4G). It is characterized by being formed. According to the third aspect of the present invention, the adsorbed medium is smoothly diffused and adsorbed to every corner of the adsorbent packed bed (4A, 4F, 4G) from the adsorbed medium flow port (21). The adsorbed medium desorbed from the entire surface of the adsorbent packed bed (4A, 4F, 4G) can be smoothly gathered to the adsorbed medium flow port (21).
また、請求項4に記載の発明では、請求項1または2に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4B)の加圧面に、複数の突部(44)が形成されていること特徴としている。 In the invention according to claim 4, in the adsorption module according to claim 1 or 2, a plurality of protrusions (44) are formed on the pressure surface of the adsorbent packed bed (4B). Yes.
この請求項4に記載の発明によれば、吸着剤充填層(4B)の加圧面に複数の突部(44)を形成して、その複数の突部(44)が蓋(5A)の内面に接して耐圧構造を維持するとともに、突部(44)の間に被吸着媒体が流通する空間を形成している。これにより、被吸着媒体流通口(21)から被吸着媒体を、吸着剤充填層(4B)の隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層(4B)の全面から脱離した被吸着媒体を、被吸着媒体流通口(21)までスムーズに集合させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the plurality of protrusions (44) are formed on the pressure surface of the adsorbent packed bed (4B), and the plurality of protrusions (44) are the inner surfaces of the lid (5A). The pressure-resistant structure is maintained in contact with each other, and a space through which the adsorbed medium flows is formed between the protrusions (44). As a result, the adsorbed medium is smoothly diffused and adsorbed to every corner of the adsorbent packed bed (4B) from the adsorbed medium circulation port (21), and desorbed from the entire surface of the adsorbent packed bed (4B). The adsorbed medium can be smoothly gathered up to the adsorbed medium flow port (21).
また、請求項5に記載の発明では、請求項3または4に記載の吸着モジュールにおいて、被吸着媒体流通溝(43)および突部(44)に抜き勾配がついていることを特徴としている。この請求項5に記載の発明によれば、容器(3A〜3D)内に混合粉体を加圧充填した後、その加圧治具をスムーズに抜くことができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the adsorption module according to the third or fourth aspect, the adsorbed medium flow groove (43) and the protrusion (44) have a draft angle. According to the fifth aspect of the present invention, after pressurizing and filling the mixed powder into the containers (3A to 3D), the pressurizing jig can be smoothly removed.
また、請求項6に記載の発明では、請求項1に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4C)の加圧面と蓋(5A)の内面との間に、被吸着媒体流通部(61A、61B)を有する耐圧構造体(6A)を備えることを特徴としている。 Further, in the invention according to claim 6, in the adsorption module according to claim 1, the adsorbed medium flow portion (61A) is disposed between the pressure surface of the adsorbent packed layer (4C) and the inner surface of the lid (5A). , 61B) with a pressure-resistant structure (6A).
この請求項6に記載の発明によれば、吸着剤充填層(4C)と蓋(5A)との間に空間を設け、その空間に被吸着媒体流通部(61A、61B)を有する耐圧構造体(6A)を配置することで、この耐圧構造体(6A)が蓋(5A)の内面に接して耐圧構造を維持するとともに、耐圧構造体(6A)に被吸着媒体が流通する被吸着媒体流通部(61A、61B)を形成している。 According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a space between the adsorbent packed bed (4C) and the lid (5A), and the pressure-resistant structure having the adsorbed medium flow portion (61A, 61B) in the space. By disposing (6A), the pressure-resistant structure (6A) is in contact with the inner surface of the lid (5A) and maintains the pressure-resistant structure, and the adsorbed medium circulation in which the adsorbed medium circulates in the pressure-resistant structure (6A). Part (61A, 61B) is formed.
これにより、被吸着媒体流通口(21)から被吸着媒体を、吸着剤充填層(4C)の隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層(4C)の全面から脱離した被吸着媒体を、被吸着媒体流通口(21)までスムーズに集合させることができる。 As a result, the adsorbed medium is smoothly diffused and adsorbed to every corner of the adsorbent packed bed (4C) from the adsorbed medium circulation port (21) and desorbed from the entire surface of the adsorbent packed bed (4C). The adsorbed medium can be smoothly gathered up to the adsorbed medium flow port (21).
また、請求項7に記載の発明では、請求項1に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4D)の加圧面と蓋(5A)の内面との間に空間を有するとともに、容器(3A)の内面と蓋(5A)の内面との間に複数の耐圧構造体(6B)を備えることを特徴としている。
Further, in the invention according to
この請求項7に記載の発明によれば、容器(3A)と蓋(5A)との間に複数の耐圧構造体(6B)を備えて耐圧構造を維持するとともに、吸着剤充填層(4D)と蓋(5A)との間に被吸着媒体が流通する空間を設けている。これにより、被吸着媒体流通口(21)から被吸着媒体を、吸着剤充填層(4D)の隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層(4D)の全面から脱離した被吸着媒体を、被吸着媒体流通口(21)までスムーズに集合させることができる。 According to the seventh aspect of the invention, a plurality of pressure-resistant structures (6B) are provided between the container (3A) and the lid (5A) to maintain the pressure-resistant structure, and the adsorbent packed layer (4D). A space through which the adsorbed medium flows is provided between the cover and the lid (5A). As a result, the adsorbed medium is smoothly diffused and adsorbed to every corner of the adsorbent packed bed (4D) from the adsorbed medium circulation port (21) and desorbed from the entire surface of the adsorbent packed bed (4D). The adsorbed medium can be smoothly gathered up to the adsorbed medium flow port (21).
また、請求項8に記載の発明では、請求項1に記載の吸着モジュールにおいて、吸着剤充填層(4E)の加圧面と蓋(5A)の内面との間に空間を有するとともに、容器(3B)の偏平面に複数の突部(31)が形成され、突部(31)の先端面と蓋(5A)の内面とが接していることを特徴としている。 In the invention according to claim 8, in the adsorption module according to claim 1, there is a space between the pressure surface of the adsorbent packed bed (4E) and the inner surface of the lid (5A), and the container (3B ), A plurality of protrusions (31) are formed, and the tip surface of the protrusion (31) and the inner surface of the lid (5A) are in contact with each other.
この請求項8に記載の発明によれば、容器(3A)の偏平面に形成した複数の突部(31)が、蓋(5A)の内面に接して耐圧構造を維持するとともに、吸着剤充填層(4E)と蓋(5A)との間に被吸着媒体が流通する空間を設けている。これにより、被吸着媒体流通口(21)から被吸着媒体を、吸着剤充填層(4E)の隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層(4E)の全面から脱離した被吸着媒体を、被吸着媒体流通口(21)までスムーズに集合させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the plurality of protrusions (31) formed on the flat surface of the container (3A) are in contact with the inner surface of the lid (5A) to maintain the pressure-resistant structure and are filled with the adsorbent. A space through which the adsorbed medium flows is provided between the layer (4E) and the lid (5A). As a result, the adsorbed medium is smoothly diffused and adsorbed to every corner of the adsorbent packed bed (4E) from the adsorbed medium circulation port (21) and desorbed from the entire surface of the adsorbent packed bed (4E). The adsorbed medium can be smoothly gathered up to the adsorbed medium flow port (21).
また、請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれかに記載の吸着モジュールにおいて、蓋(5A、5B)の被吸着媒体流通口(21)を第1被吸着媒体流通口(21A)として筒部(51)にて外方へ突出しているとともに、容器(3A〜3D)の略中央部に第1被吸着媒体流通口(21A)と対向する第2被吸着媒体流通口(21B)が開設されており、筒部(51)を第2被吸着媒体流通口(21B)に嵌合させて複数の吸着モジュールが積層されていることを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, in the adsorption module according to any one of the first to eighth aspects, the adsorbed medium flow port (21) of the lid (5A, 5B) is replaced with the first adsorbed medium flow port ( 21A) and a second adsorbed medium flow port (21A) that protrudes outward at the cylindrical portion (51) and faces the first adsorbed medium flow port (21A) at the substantially central portion of the container (3A to 3D). 21B), which is characterized in that a plurality of adsorption modules are stacked by fitting the cylindrical portion (51) to the second adsorbed medium flow port (21B).
この請求項9に記載の発明によれば、蓋(5A、5B)の第1被吸着媒体流通口(21A)と容器(3A〜3D)の第2被吸着媒体流通口(21B)とを嵌合させて連通させることにより、請求項1ないし8のいずれかに記載の吸着モジュールを積層構造とし、必要能力に合わせて吸着モジュールを必要数だけ積層して構成する構造とすることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the first adsorbed medium flow port (21A) of the lid (5A, 5B) and the second adsorbed medium flow port (21B) of the containers (3A to 3D) are fitted. By combining and communicating, the adsorption module according to any one of claims 1 to 8 can be formed into a laminated structure, and a structure in which a necessary number of adsorption modules are laminated according to the required capacity can be obtained.
また、請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の吸着モジュールにおいて、吸着モジュール間にフィン部材(7)を介在させて積層されていることを特徴としている。この請求項10に記載の発明によれば、フィン部材(7)を介在させて吸着モジュールを積層することで、吸着モジュール間に熱交換媒体を流す空間を作り出すとともに、熱交換面積を飛躍的に向上させることができる。
The invention described in claim 10 is characterized in that the adsorption module according to
また、請求項11に記載の発明では、請求項9に記載の吸着モジュールにおいて、容器(3D)もしくは蓋(5B)の少なくとも一方には、外方へ突出した複数の突部(33、52)が形成されており、突部(33、52)により吸着モジュール間に熱交換媒体が流通可能な空間が形成されていることを特徴としている。この請求項11に記載の発明によれば、フィン部材(7)などの新たな部材を用いなくとも、吸着モジュール間に熱交換媒体を流す空間を作り出すことができる。
In the invention according to
また、請求項12に記載の発明では、請求項1ないし11のいずれかに記載の吸着モジュールが熱交換媒体の流出入口(81、82)を有する樹脂製の筐体(8)内に内包され、被吸着媒体流通口(21、21A、21B)が筐体(8)の外面に開口していることを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, the adsorption module according to any one of the first to eleventh aspects is enclosed in a resin casing (8) having a heat exchange medium outlet / inlet (81, 82). The adsorbed medium circulation ports (21, 21A, 21B) are characterized by opening on the outer surface of the housing (8).
この請求項12に記載の発明によれば、前記した吸着モジュールを、熱交換媒体と熱交換して被吸着媒体を吸着/脱離する吸着熱交換器として構成することができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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。 According to the twelfth aspect of the present invention, the adsorption module described above can be configured as an adsorption heat exchanger that adsorbs / desorbs the adsorbed medium by exchanging heat with the heat exchange medium. In addition, the code | symbol in the parenthesis as described in a claim and said each means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜5を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態における吸着モジュール2Aの蓋5Aのない状態の平面図であり、図2は、図1中のII−II断面図である。また、図3は、図2中のIII部の模式的拡大図、図4は、図2中のIV部の拡大図であり、図5は、蓋5Aを組み付けた吸着モジュール2Aの図1中のII−II断面における断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the
本実施形態の吸着モジュール2Aは、後述の吸着剤42が気相の被吸着媒体を吸着する作用を用い、吸着した被吸着媒体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するものである。よって、例えば、吸着モジュールで後述する吸着熱交換器を構成して吸着式冷凍装置に使用し、車両用の空調装置などに適用するのに好適なものである。
The
なお、本実施形態では被吸着媒体として水蒸気を使用しており、以下、被吸着媒体を水蒸気と記すが、水蒸気に限るものではない。吸着モジュール2A(2)は、金属製の容器3A(3)と、その容器3A内に加圧充填して焼結された吸着剤充填層4A(4)と、容器3A内に充填された吸着剤充填層4Aを覆う金属製の蓋5A(5)とを備えている。
In this embodiment, water vapor is used as the adsorbed medium. Hereinafter, the adsorbed medium is referred to as water vapor, but is not limited to water vapor. The
本実施形態の容器3Aは、銅板をプレス成型して薄い窪みを形成した四角形状となっており、容器3Aの外面が伝熱面となる。なお、容器3A(つまりは、吸着モジュール2A)の外形は、四角に限るものではない。また、伝熱面は、必ずしも平面でなくても良く、例えば波状の凹凸面であっても良いし、若干の傾斜が付いていても良い。
The
その容器3Aの窪み内に、金属粉41bと吸着剤42とを混合させた混合粉体(焼結粉体)を所定量充填し、図示しない加圧治具で上(容器3Aの伝熱面に対して略垂直方向)から加圧して混合粉体を押し固め、焼結前の吸着剤充填層4Aとする。この加圧により、金属粉41b同士の接触点および容器3Aの内面と金属粉41bとの接触点の数が増加する。
A predetermined amount of mixed powder (sintered powder) in which the
加圧治具の加圧面には、格子状の凸部が形成されており、その凸部が加圧して形成する吸着剤充填層4Aの表面に転写され、図2に示すように、吸着剤充填層4Aの表面には格子状の水蒸気流通溝(被吸着媒体流通溝)43が形成される。なお、被吸着媒体流通溝43は格子状配置に限らず、吸着剤充填層4Aの中央から周縁部へ向かう放射状配置などであっても良い。
A grid-like convex portion is formed on the pressing surface of the pressurizing jig, and the convex portion is transferred to the surface of the adsorbent-filled
また、図4に示されるように、水蒸気流通溝43には加圧治具が脱離し易いよう抜き勾配が施されている。この水蒸気流通溝43は、下記の蓋5Aに開設された水蒸気流通口(被吸着媒体流通口)21と連通している。そして、水蒸気流通口21から供給された水蒸気は、水蒸気流通溝43を通って吸着剤充填層4Aの全体に速やかに供給されて浸透し、吸着剤42が吸着する。また、伝熱面を熱交換媒体(例えば、温水など)によって加熱してやると、吸着剤42は吸着していた水蒸気を脱離し、その脱離した水蒸気は、水蒸気流通溝43を通って速やかに水蒸気流通口21に集められることとなる。
Further, as shown in FIG. 4, the
蓋5Aは、図5に示すように、銅板をプレス成型して、中央に水蒸気が流通する水蒸気流通口21を外方に突出させて形成した四角形状となっている。蓋5Aは、吸着剤充填層4Aを加圧形成した後の容器3Aの上に重ねられる。このとき、蓋5Aの内面と、内部の吸着剤充填層4Aの加圧面とが接触するようになっている。
As shown in FIG. 5, the lid 5 </ b> A has a quadrangular shape formed by press-molding a copper plate and projecting outwardly a water
そして、容器3Aと蓋5Aの周縁の接触面は、ろう付け、溶接、あるいは拡散、摩擦、超音波などの固相接合によって気密に接合される。なお、この容器3Aと蓋5Aとの接合は、下記の焼結時に同時に行っても良いし、容器3A中で吸着剤充填層4Aを焼結させた後に蓋5Aを接合しても良い。
And the contact surface of the periphery of the
蓋5Aが組まれた後の組立品は、炉の中で約850℃に加熱され、吸着剤充填層4Aの焼結が成されて吸着モジュール2Aが完成する。吸着剤充填層4Aは、図3に示すように、金属粉41bに吸着剤42を充填して焼結することにより、吸着剤42の詰まった多孔質焼結フィン(多孔質伝熱体)41を形成するとともに、その多孔質焼結フィン41を容器3Aと蓋5Aとに焼結接合した焼結結合体となる。
The assembly after the
なお、吸着剤42自体は金属粉41bや容器3Aと接するだけで焼結はされないが、吸着剤42は金属粉41bの焼結によって形成された多孔質焼結フィン41によって保持される。このため、吸着/脱離時の水蒸気の流れや、混合粉体内の真空引きで空気の流れが生じても、吸着剤42は飛散することなく固定させることができる。
Although the adsorbent 42 itself is in contact with the
本実施形態では多孔質焼結フィン41として、熱伝導性に優れる繊維状の金属粉41bを用いており、この繊維状の金属を加熱して、溶融することなく焼結結合させて焼結体としている。この繊維状の金属として、本実施形態では銅または銅合金を用いている。なお、多孔質焼結フィン41を構成するのは、例えば粉末状や粒子状の金属であっても良い。
In the present embodiment, a
このような多孔質焼結フィン41は、図3に示すように、微細な細孔41aを形成している。この細孔41aは、粒子径が微小な吸着剤42を充填するのに適した微細な孔となっている。吸着剤42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、ゼオライトなどの材料から成っている。そして吸着剤42は、多孔質焼結フィン41の細孔41aの内部に多数充填されている。
Such a
このような吸着モジュール2Aにおいて、容器3Aの外部空間、もしくは容器3Aと蓋5Aの外部空間に熱交換媒体を流通させることで、内部の吸着剤42を加熱/冷却する。吸着時には、吸着剤42が水蒸気を吸着して発熱する。このとき発生する吸着熱は、周囲の多孔質焼結フィン41から容器3Aへと伝熱し、容器3Aの外部を流通する熱交換媒体で冷却される。
In such an
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、金属製の扁平な容器3Aと、金属粉41bと吸着剤42との混合粉体が容器3A内に加圧充填され、金属粉41b同士および金属粉41bと容器3Aとが焼結により金属的に接合されている。そして、充填時の加圧面から水蒸気を吸着/脱離する吸着剤充填層4Aと、略中央部に水蒸気流通口21が開設され、容器3Aと外縁同士で気密に接合される金属製の蓋5Aとを備えている。
Next, the features and effects of this embodiment will be described. First, a metal
これによれば、伝熱部材としての扁平な容器3A内に、混合粉体を加圧充填することにより、扁平な容器3Aの伝熱面(底面)に対して混合粉体を略垂直方向から加圧することとなる。このため、金属粉41b同士の接触点数、および容器3Aの内面と金属粉41bとの接触点数が確実に増加し、容器3Aと金属粉41bとの接合性が向上することより、容器3Aと金属粉41bとの界面の熱抵抗を低減することができる。また、吸着剤充填層4Aの加圧面の一部が、蓋5Aの内面に接している。これによれば、吸着モジュールの作動時、容器3Aの内部は略真空となり、容器3Aには外部から圧力が加わるが、吸着剤充填層4A自体が耐圧構造体となるため、薄肉の容器3Aとしても外圧に耐えることができる。また、吸着剤充填層4Aとの伝熱面積を大きくすることができる。
According to this, the mixed powder is press-filled in a
また、吸着剤充填層4Aの加圧面に、複数の水蒸気流通溝43が形成されている。これによれば、水蒸気流通口21から水蒸気を、吸着剤充填層4Aの隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層4Aの全面から脱離した水蒸気を、水蒸気流通口21までスムーズに集合させることができる。また、水蒸気流通溝43に抜き勾配がついている。これによれば、容器3A内に混合粉体を加圧充填した後、その加圧治具をスムーズに抜くことができる。
A plurality of water
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図6は、本発明の第2実施形態における吸着モジュール2Bの蓋5Aを透視した平面図であり、図7は、図6中のVII−VII断面における吸着モジュール2Bの断面図である。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view of the
本実施形態の吸着モジュール2Bは、内部に形成する吸着剤充填層4Bの加圧面に、複数の突部44を形成したものである。これによれば、吸着剤充填層4Bの加圧面に複数の突部44を形成して、その複数の突部44が蓋5Aの内面に接して耐圧構造を維持するとともに、突部44の間に水蒸気が流通する空間を形成している。
The
これにより、水蒸気流通口21からの水蒸気を、吸着剤充填層4Bの隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層4Bの全面から脱離した水蒸気を、水蒸気流通口21までスムーズに集合させることができる。また、突部44には抜き勾配がついている。これによれば、容器3A内に混合粉体を加圧充填した後、その加圧治具をスムーズに抜くことができる。
Accordingly, the water vapor from the water
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図8は、本発明の第3実施形態における吸着モジュール2Cの断面図である。また、図9の(a)は、図8における耐圧構造体6Aの一例を示す平面図であり、(b)は水蒸気流通孔61A、(c)は水蒸気流通溝61Bを設けた耐圧構造体6Aの側面図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of the
本実施形態の吸着モジュール2Cは、吸着剤充填層4Cの加圧面と蓋5Aの内面との間に、水蒸気流通部61A、61Bを有する耐圧構造体6Aを備えている。この耐圧構造体6Aは、図9(a)に示すように、例えば銅の薄板で形成したハニカムなどである。このように、吸着剤充填層4Cと蓋5Aとの間に空間を設け、その空間に水蒸気流通部61A、61Bを有する耐圧構造体6Aを配置することで、この耐圧構造体6Aが蓋5Aの内面に接して耐圧構造を維持することができる。
The
また、耐圧構造体6Aには水蒸気が流通する水蒸気流通部61A、61Bを形成している。これは、ハニカム構造体の区画された各空間を連通するように、例えば図9(b)に示すように、各区画壁に設けた孔から構成した水蒸気流通孔61Aであっても良いし、図9(c)に示すように、各区画壁の一端から中央側へ切れ込んだ複数の溝から構成した水蒸気流通溝61Bであっても良い。これにより、水蒸気流通口21からの水蒸気を、吸着剤充填層4Cの隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層4Cの全面から脱離した水蒸気を、水蒸気流通口21までスムーズに集合させることができる。
The pressure-
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図10は、本発明の第4実施形態における吸着モジュール2Dの断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態の吸着モジュール2Dは、吸着剤充填層4Dの加圧面と蓋5Aの内面との間に空間を設けているとともに、容器3Aの内面と蓋5Aの内面との間に複数の耐圧構造体6Bを柱として設けている。この耐圧構造体6Bは、例えば銅の薄板で形成したハニカムなどである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view of the
これによれば、容器3Aと蓋5Aとの間に複数の耐圧構造体6Bを備えて耐圧構造を維持するとともに、吸着剤充填層4Dと蓋5Aとの間に水蒸気が流通する空間を設けている。これにより、水蒸気流通口21からの水蒸気を、吸着剤充填層4Dの隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層4Dの全面から脱離した水蒸気を、水蒸気流通口21までスムーズに集合させることができる。
According to this, a plurality of pressure-
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図11は、本発明の第5実施形態における吸着モジュール2Eの断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態の吸着モジュール2Eは、吸着剤充填層4Eの加圧面と蓋5Aの内面との間に空間を設けているとともに、容器3Bの偏平面に複数の突部31が形成され、その突部31の先端面と蓋5Aの内面とが接して柱となるようにしている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of the
これによれば、容器3Aの偏平面にプレス形成した複数の突部31が、蓋5Aの内面に接して耐圧構造を維持するとともに、吸着剤充填層4Eと蓋5Aとの間に水蒸気が流通する空間を設けている。これにより、水蒸気流通口21からの水蒸気を、吸着剤充填層4Eの隅々までスムーズに拡散させて吸着させるうえ、吸着剤充填層4Eの全面から脱離した水蒸気を、水蒸気流通口21までスムーズに集合させることができる。
According to this, the plurality of
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。図12は、本発明の第6実施形態における吸着モジュール2Fを積層した吸着モジュール2Gの断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態の吸着モジュール2Gは、吸着モジュール2Fを2段以上積層して構成したものである。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view of a
そのため、個々の吸着モジュール2Fは、蓋5Aの水蒸気流通口21を第1水蒸気流通口(第1被吸着媒体流通口)21Aとして筒部51にて外方へ突出している。また、容器3Cの略中央部には第1水蒸気流通口21Aと対向する第2水蒸気流通口(第2被吸着媒体流通口)21Bを開設して嵌合部32を形成している。
Therefore, each
そして、蓋5Aの筒部51を容器3Cの嵌合部32に嵌合させることにより、複数の吸着モジュール2Fを積層できるようになっている。この嵌合部は、ろう付けまたは溶接、あるいは固相接合によって気密に接合される。なお、本実施形態では、吸着モジュール2F内部の吸着剤充填層4Fには、水蒸気流通溝43を形成しているが、第2〜第5実施形態で示した突部44、耐圧構造体6A、6B、突部31を用いた構成であっても良い。
。
And the adsorption |
.
これによれば、蓋5Aの第1水蒸気流通口21Aと容器3Cの第2水蒸気流通口21Bとを嵌合させて連通させることにより、第1〜第5実施形態で示した吸着モジュール2A〜2Eを積層構造とし、必要能力に合わせて吸着モジュールを必要数だけ積層して構成する構造とすることができる。
According to this, the
また、吸着モジュール2F間にフィン部材7を介在させて積層されている。図13は、図12中のフィン部材7を示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。なお、フィン部材7の略中央には、蓋5Aの筒部51を通す貫通孔71が開設されている。これによれば、フィン部材7を介在させて吸着モジュール2Fを積層することで、吸着モジュール2F間に熱交換媒体を流す空間を作り出すとともに、熱交換面積を飛躍的に向上させることができる。
Further, they are stacked with the
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態について説明する。図14は、本発明の第7実施形態における吸着モジュール2Hを積層した吸着モジュール2Iの断面図である。また、図15は、図14中の蓋5Bを示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。また、図16は、図14中の容器3Dを示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view of a suction module 2I in which
本実施形態の吸着モジュール2Iは、吸着モジュール2Hを2段以上積層して構成したものである。そのため、個々の吸着モジュール2Hは、容器3Dおよび蓋5Bのそれぞれに、外方へ突出した複数の突部33、52がプレス形成されており、積層時にこの突部33、52同士が突き合わさって柱となることにより吸着モジュール2H間に熱交換媒体が流通可能な空間が形成されている。
The adsorption module 2I of this embodiment is configured by stacking two or
なお、本実施形態では、吸着モジュール2H内部の吸着剤充填層4Gには、水蒸気流通溝43を形成しているが、第2〜第5実施形態で示した突部44、耐圧構造体6A、6B、突部31を用いた構成であっても良い。これによれば、フィン部材7などの新たな部材を用いなくとも、吸着モジュール間に熱交換媒体を流す空間を作り出すことができる。なお、本実施形態では容器3Dと蓋5Bとの両方に突部33、52を形成しているが、容器3Dもしくは蓋5Bのいずれか一方にだけ突部を形成した構成であっても良い。
In the present embodiment, the water
(第8実施形態)
次に、本発明の第8実施形態について説明する。図17は、本発明の第8実施形態における吸着熱交換器1の断面図である。吸着熱交換器1は、樹脂製の筐体8内に、第7実施形態の積層した吸着モジュール2Iを構成したものである。なお、内部に構成する吸着モジュールは、第1〜第7実施形態で示した吸着モジュール2A〜2Iのいずれであっても良い。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a cross-sectional view of the adsorption heat exchanger 1 in the eighth embodiment of the present invention. The adsorption heat exchanger 1 is configured by forming a laminated adsorption module 2I according to the seventh embodiment in a resin casing 8. In addition, any of
筐体8には、熱交換媒体を流通させるための流出入口81、82が形成されているとともに、吸着モジュール2Iの水蒸気流通口21A、21Bを筐体8の外部へ導出させる水蒸気流出入口83、84が形成されている。吸着モジュール2Iの第2水蒸気流通口21Bの嵌合部32には、筒部材9が嵌合/接合されている。
The casing 8 is formed with
そして、筐体8の水蒸気流出入口83、84から吸着モジュール2Iの筒部51、筒部材9が突出し、その貫通部はそれぞれOリング11などのシール部材によってシールされている。この吸着熱交換器1の第1、第2水蒸気流通口21A、21Bは、図示しない凝縮器および蒸発器とつながれる。筐体8には樹脂を用いることで、低コスト、且つ断熱性能を高くすることができる。
Then, the
このように、吸着モジュール2Iが熱交換媒体の流出入口81、82を有する樹脂製の筐体8内に内包され、水蒸気流通口21A、21Bが筐体8の外面に開口させることにより、前述した各吸着モジュール2A〜2Iを、熱交換媒体と熱交換して水蒸気を吸着/脱離する吸着熱交換器として構成することができる。
As described above, the adsorption module 2I is included in the resin casing 8 having the heat
(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述した実施形態では、容器3A〜3D、蓋5A、5B、耐圧構造体6A、6B、フィン部材7、金属粉41bなどに銅を用いているが、ステンレスやアルミニウムなどで構成しても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, in the above-described embodiment, copper is used for the
1…吸着熱交換器
2A〜2I…吸着モジュール
3A〜3D…容器
4A〜3G…吸着剤充填層
5A、5B…蓋
6A、6B…耐圧構造体
7…フィン部材
8…筐体
21…水蒸気流通口(被吸着媒体流通口)
21A…第1水蒸気流通口(第1被吸着媒体流通口)
21B…第2水蒸気流通口(第2被吸着媒体流通口)
31…突部
33…突部
41b…金属粉
42…吸着剤
43…水蒸気流通溝(被吸着媒体流通溝)
44…突部
51…筒部
52…突部
61A…水蒸気流通孔(被吸着媒体流通部)
61B…水蒸気流通溝(被吸着媒体流通部)
81…流入口
82…流出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
21A ... 1st water vapor distribution port (1st to-be-adsorbed medium distribution port)
21B ... 2nd water vapor distribution port (2nd adsorption medium distribution port)
DESCRIPTION OF
44 ...
61B: Water vapor circulation groove (adsorbed medium circulation part)
81 ...
Claims (12)
金属粉(41b)と吸着剤(42)との混合粉体が前記容器(3A〜3D)内に加圧充填され、前記金属粉(41b)同士および前記金属粉(41b)と前記容器(3A〜3D)とが焼結により金属的に接合されて、充填時の加圧面から被吸着媒体を吸着/脱離する吸着剤充填層(4A〜4G)と、
略中央部に被吸着媒体流通口(21)が開設され、前記容器(3A〜3D)と外縁同士で気密に接合される金属製の蓋(5A、5B)とを備えることを特徴とする吸着モジュール。 A metal flat container (3A-3D);
The mixed powder of the metal powder (41b) and the adsorbent (42) is pressure-filled in the containers (3A to 3D), and the metal powder (41b) and the metal powder (41b) and the container (3A) are filled. And 3D) are bonded metallically by sintering, and an adsorbent packed layer (4A to 4G) that adsorbs / desorbs the adsorbed medium from the pressurizing surface at the time of filling,
An adsorption medium flow port (21) is established at a substantially central portion, and includes the container (3A to 3D) and a metal lid (5A, 5B) that is airtightly joined at the outer edges. module.
前記容器(3A〜3D)の略中央部に前記第1被吸着媒体流通口(21A)と対向する第2被吸着媒体流通口(21B)が開設されており、
前記筒部(51)を前記第2被吸着媒体流通口(21B)に嵌合させて複数の前記吸着モジュールが積層されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の吸着モジュール。 The adsorbed medium flow port (21) of the lid (5A, 5B) protrudes outward at the cylindrical portion (51) as the first adsorbed medium flow port (21A), and
A second adsorbed medium flow port (21B) facing the first adsorbed medium flow port (21A) is opened at a substantially central portion of the containers (3A to 3D),
The adsorption according to any one of claims 1 to 8, wherein a plurality of the adsorption modules are stacked by fitting the cylindrical portion (51) to the second adsorbed medium circulation port (21B). module.
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- 2008-02-25 JP JP2008043486A patent/JP2009198146A/en active Pending
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