JP2012122711A - 吸着器 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着能力と製造可能性の両方を満たすことができる吸着器を提供する。
【解決手段】熱媒体管の周辺部２２に吸着剤２４が充填されて形成される吸着剤充填層の厚さＬ［ｍｍ］は、０．５≦Ｌ≦６の範囲に設定される。周辺部２２に充填された金属粉２３ｂの重量をＭｇ［ｋｇ］、吸着剤の重量をＭａ［ｋｇ］、金属粉２３ｂが充填されている周辺部２２の充填容積をＦｖ［ｍ^３］、及び金属粉２３ｂの密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］とすると、空隙部の空隙率Ｍｏは、Ｍｏ＝１−（Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））で表されるとともに０．７≦Ｍｏ≦０．９５の範囲に設定される。金属粉の重量割合Ｒｇは、Ｒｇ＝Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｍａ）で表される。さらに、０．１７３２ｅｘｐ（−０．０１Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋３．９０２ｅｘｐ（−３．４３Ｍｏ）≦Ｒｇ≦６．８×１０^−５ｅｘｐ（７．４Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋１．３１６ｅｘｐ（−０．４８Ｍｏ）の関係式を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸着剤が冷媒を吸着及び脱離する作用を利用する吸着器に関する。

特許文献１には、熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管の周辺に設けられる多孔質伝熱体及び吸着剤について、伝熱特性の向上及び成績係数ＣＯＰの高い状態を確保するために、多孔質伝熱体の空隙率を特定範囲に設定すること、吸着剤充填層の厚さを特定範囲に設定することが開示されている

特開２００８−１２１９１２号公報

しかしながら、上記従来技術は、吸着器の性能の観点から特有の構成を見い出したものであるが、本願の発明者は、実験及びシミュレーションを含む鋭意検討を行った結果、この他に必要吸着剤量や製造限界の観点から、吸着器を構成する金属粉及び吸着剤が特有の条件を満たす必要があるという知見を得た。

そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着能力と製造可能性の両方を満たすことができる吸着器を提供することである。

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。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として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。

請求項１は、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）が形成される多孔質伝熱体（２３）及び吸着剤（２４）を設けてなる吸着器（１）に係る発明であって、
多孔質伝熱体（２３）は金属粉（２３ｂ）を焼結によって熱媒体管（２１）に金属結合して形成され、細孔（２３ａ）内には吸着剤（２４）が充填されており、
多孔質伝熱体（２３）と熱媒体管（２１）の間に形成される間隙と、細孔（２３ａ）とを含む空隙部を備え、
熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に吸着剤（２４）が充填されて形成される吸着剤充填層の厚さＬ［ｍｍ］は、０．５≦Ｌ≦６の範囲に設定され、
上記周辺部（２２）に充填された金属粉（２３ｂ）の重量をＭｇ［ｋｇ］、吸着剤の重量をＭａ［ｋｇ］、金属粉（２３ｂ）が充填されている当該周辺部（２２）の充填容積をＦｖ［ｍ^３］、及び金属粉（２３ｂ）の密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］とすると、空隙部の空隙率Ｍｏは、Ｍｏ＝１−（Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））で表されるとともに０．７≦Ｍｏ≦０．９５の範囲に設定され、金属粉の重量割合Ｒｇは、Ｒｇ＝Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｍａ）で表され、
さらに、０．１７３２ｅｘｐ（−０．０１Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋３．９０２ｅｘｐ（−３．４３Ｍｏ）≦Ｒｇ≦６．８×１０^−５ｅｘｐ（７．４Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋１．３１６ｅｘｐ（−０．４８Ｍｏ）
の関係式を満たすことを特徴とする。

この発明によれば、当該Ｒｇが上記の関係式における下限の式以上に設定されることによって、金属粉の焼結結合が確実に得られる多孔質伝熱体の形成が実現でき、当該Ｒｇが上限の式以下に設定されることによって、吸着能力に対して製品の熱容量を小さく抑えることができるため、高い成績係数ＣＯＰが図れる。したがって、吸着能力と製造可能性の両面において優れた製品性を備える吸着器が得られるのである。

請求項２によると、請求項１に記載の吸着器において、金属粉（２３ｂ）は銅または銅合金から形成される粉末であることが好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の吸着器において、銅または銅合金から形成される金属粉、吸着剤のそれぞれについて、粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径を銅粉の中位径、吸着剤の中位径とし、
吸着剤を混合させて熱媒体管（２１）に、電解法またはアトマイズ法によって生成された銅粉を焼結結合させる場合は、
０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦３．５
及び、０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
を満たすことを特徴とする。

本願の発明者は、以下の問題発生の知見を得た。銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比の値が、０．８未満であれば、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が小さいため、吸着剤が邪魔になり焼結結合が実施できず、銅粉等の焼結体を確実に形成できない。また、３．５より大きい場合は、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が大きく、銅粉の粒子間から吸着剤が脱落する現象が起こり、必要な吸着剤が充填された多孔質伝熱体が形成できない。また、銅粉のかさ密度が０．４未満であれば、銅粉形状の一部である枝状部分が長くなるため、吸着剤が脱落する現象が起こりやすくなる。また、１．６より大きい場合は、逆に当該枝状部分が短くなるため、吸着剤が邪魔になり焼結結合が実施できず、銅粉等の焼結体を確実に形成できない。

そこで請求項３に係る発明によれば、本願の発明者が得た上記の知見に基づいて、焼結体形成上の不具合を解消することができ、吸着能力及び製品性を確保する吸着器が得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項３において
さらに０．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦１．９及び
０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５を満たすことが好ましい。

この発明によれば、請求項３の発明が解消する上記の不具合をより確実に解消する吸着器が得られる。また、焼結結合の強度をさらに高めることが可能になるため、吸着器の伝熱性能を一層向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の吸着器において、銅または銅合金から形成される金属粉、吸着剤のそれぞれについて、粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径を銅粉の中位径、吸着剤の中位径とし、
アトマイズ法、電解法、粉砕法、化学還元法によって生成された銅粉をさらに潰したものを、吸着剤を混合させて熱媒体管（２１）に焼結結合させる場合は、
０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．５
及び、０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
を満たすことを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、アトマイズ法、電解法、粉砕法、化学還元法によって生成された銅粉をさらに潰し、当該銅粉を吸着剤を混合させて熱媒体管（２１）に焼結結合させる場合には、本願の発明者が得た上記の知見に基づいて、焼結体形成上の不具合を解消することができ、吸着能力及び製品性を確保する吸着器が得られる。特に、この銅粉は、製造コストが比較的安価なアトマイズ法の使用した場合にも得ることができるため、コスト面で有利な効果を奏するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５において、
さらに、１．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．０
及び、０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５
を満たすことを特徴とする。

この発明によれば、請求項５の発明が解消する上記の不具合をより確実に解消する吸着器が得られる。また、焼結結合の強度をさらに高めることが可能になるため、吸着器の伝熱性能を一層向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る吸着器を示した横断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ断面の矢視図である。 吸着器における吸着剤充填層を示す模式的断面図である。 多孔質媒体に用いられる金属粉の形状を示す模式図である。 空隙率と吸着剤の充填密度の関係を示す特性図である。 吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の空隙率と冷却性能との関係を説明する特性図である。 吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する特性図である。 吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の空隙率と冷却性能との関係を説明する特性図である。 吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する特性図である。 空隙率７０％で吸着剤充填層厚さ０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの場合の、単位吸着性能当りの製品重量と金属粉重量割合の関係を説明するグラフである。 吸着剤充填層厚さと金属粉重量割合のパラメータについて、空隙率７０％での場合の製品の成立範囲を示したグラフである。 空隙率９０％で吸着剤充填層厚さ０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの場合の、単位吸着性能当りの製品重量と金属粉重量割合の関係を説明するグラフである。 吸着剤充填層厚さと金属粉重量割合のパラメータについて、空隙率９０％での製品の成立範囲を示したグラフである。 空隙率９５％で吸着剤充填層厚さ０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの場合の、単位吸着性能当りの製品重量と金属粉重量割合の関係を説明するグラフである。 吸着剤充填層厚さと金属粉重量割合のパラメータについて、空隙率９５％での製品の成立範囲を示したグラフである。 吸着剤充填層厚さと金属粉重量割合のパラメータについて、空隙率７０％〜９５％における製品の成立範囲を示したグラフである。 銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータについて、製品の成立範囲を示したグラフである。 銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータについて、より好ましい製品の成立範囲を示したグラフである。 第２実施形態に係る多孔質媒体に用いられる金属粉の形状を示す模式図である。 第２実施形態に係る銅粉と図１７に示す製品の成立範囲との関係を示したグラフである。 第２実施形態に係る銅粉について、銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータに関する製品の成立範囲を示したグラフである。 第２実施形態に係る銅粉について、銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータに関するより好ましい製品の成立範囲を示したグラフである。 本発明の吸着器と同様の特徴を有する第３実施形態の熱交換器の概略構造を示す模式的断面図である。 第１実施形態に係る吸着器の第１変形例を示す模式的断面図である。 第２変形例の吸着器を示す模式的断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る吸着器について図１〜図１８にしたがって説明する。図１は第１実施形態の吸着器１を示した横断面図である。図２は図１中のＩＩ−ＩＩ断面の矢視図である。図３は吸着器１における吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図４は多孔質媒体２３に含まれる金属粉２３ｂの形状の一例を示す模式図である。

吸着器１は、その内部に含む吸着剤が気相冷媒（例えば水蒸気）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する吸着式冷凍機に使用されるものである。吸着器１は例えば車両用等の空調装置に適用することができる。図１及び図２に示すように、吸着器１は筐体３１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を有し、熱媒体管２１を取り囲む周辺部２２に、細孔を有する多孔質伝熱体２３および吸着剤２４を備えている。

吸着熱交換器２は、図３に示すように、材質が銅または銅合金（本実施例では、銅として以下説明する）からなる熱媒体管２１と、細孔２３ａが形成されている多孔質伝熱体２３と、その細孔２３ａに充填するように配された吸着剤２４とを備えている。多孔質伝熱体２３は、熱伝導性に優れる金属粉２３ｂを加熱して溶融することなく焼結結合した金属粉２３ｂと吸着剤２４の混合焼結体である。金属粉２３ｂは、銅または銅合金（本実施例では、銅として以下説明する）を用いている。

例えばその銅粉の場合は、粉末状、粒子状、球状、樹枝状（デンドライト状）、繊維状等に形成されている。樹枝状（デンドライド状）の銅粉２３ｂは、例えば図４に示すような形状である。

多孔質伝熱体２３、すなわち金属粉２３ｂを焼結結合した焼結体は、図３に示すように、細孔２３ａを有する微細な焼結フィン（以下、多孔質焼結フィンともいう）を形成する。細孔２３ａは、金属粉２３ｂに比べて粒子径が微小な吸着剤２４を充填可能にマッチさせた微細な孔である。さらに多孔質伝熱体２３は、銅からなる熱媒体管の周辺部２２に焼結結合している。多孔質伝熱体２３は、その全体が一方向に伸長するように複数の熱媒体管の周辺部２２で形成され、全体形状として円筒状を呈している。

細孔２３ａを有する多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１とは互いに焼結結合しているため、多孔質伝熱体２３に形成される細孔２３ａ以外に、結合する多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１の間に間隙が形成される。この間隙と細孔２３ａは請求範囲に記載の空隙部に含まれる。

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得る。吸着剤２４は、多孔質伝熱体２３の細孔２３ａ内部に充填されている。

隣り合う熱媒体管２１の間には、被吸着媒体である水蒸気が流通する水蒸気通路２５が配置されている。水蒸気通路２５の断面形状は、円、楕円、矩形等で形成されうる。水蒸気通路２５は、図１に示すように、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つ以上の熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されるようにしてもよい。水蒸気通路２５は、吸着時には、蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管の周辺部２２の多孔質伝熱体２３内部へ速やかに浸透させる役割を果す。脱離時には、熱媒体管の周辺部２２の多孔質伝熱体２３から吐き出した水蒸気を、この水蒸気通路２５を通して速やかに凝縮器へ導く役割を果すのである。

吸着器１は、吸着熱交換器２、筐体３１、シート３２，３３、及びタンク３４，３５を備えて構成されている。筐体３１は、銅または銅合金からなる円筒状に形成され、内部に、略円筒状の吸着熱交換器２における多孔質伝熱体２３が収容可能に形成されている。筐体３１の上端側開口部と下端側開口部は、シート３２、３３で封止されている。筐体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流入配管３６および流出配管３７が設けられている。

このように筐体３１の端部開口がシート３２、３３で封止されることにより、筐体３１の内部を真空に保持可能である。吸着時には、水蒸気は、蒸発器側から流入配管３６を通して水蒸気通路２５に分配される。水蒸気通路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。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水蒸気通路２５を通して、流出配管３７より凝縮器側へ導かれる。

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って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流入配管３８および流出配管３９が設けられている。熱交換媒体は流入配管３８から下部のタンク３４に流入し、各熱媒体管２１を通った後、上部のタンク３５に流れ、流出配管３９から流出する。このようなタンク３４及びタンク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。筐体３１および熱媒体管２１は、その横断面が円筒形状、楕円形状、矩形状のいずれの形状であってもよい。

熱媒体管の周辺部２２に設けられた多孔質伝熱体２３は、吸着剤充填層と称する。この吸着剤充填層は、熱媒体管の周辺部２２で焼結結合した多孔質焼結フィンの厚さ（吸着剤充填層厚さ）Ｌに対応する（図３参照）。

この吸着剤充填層厚さＬは、単位容積当たりの冷却性能（吸収量）を考慮して、最大性能から７０％までの性能を確保できる０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲に設定されることが好ましい。

上記のように好ましい吸着剤充填層厚さＬを有する吸着熱交換器２において、本願の発明者は、金属粉２３ｂ、吸着剤２４に関してかさ密度等の物理特性を変更した場合での冷却性能について実験による検証を実施した。検証実験で評価した冷却性能の評価項目としては、単位容積当たりの冷却能力（冷却能力比）に加えて、その成績係数ＣＯＰ等を評価した。
ここで、冷却能力比Ｑは、（式１）により表される。
（式１）
Ｑ＝Ｇ×ΔＣ×ΔＨ×η／τ
（式１）中において、Ｇは吸着剤２４の量［ｋｇ］、ΔＣは吸着剤２４の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、η／τは吸着速度である。
成績係数ＣＯＰは、（式２）により表される。
（式２）
成績係数ＣＯＰ＝Ｑ／（Ｑ＋Ｑｈ）
（式２）中において、Ｑｈは、吸着器１を構成する吸着熱交換器２および筐体３１などの構成部品の温度を変えるのに必要な熱量（ｋＷ）であって、吸着剤２４、多孔質伝熱体２３、熱媒体管２１、及び筐体３１等の熱容量である。

上記実験結果によると、冷却能力比を最大にする吸着剤充填層厚さＬが０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲内に確かに存在することが確認された。しかしながら、吸着剤充填層厚さＬの大きさに関わらず、多孔質伝熱体２３の量、すなわち焼結体として焼結された金属粉２３ｂの量により、冷却能力比や成績係数ＣＯＰが比較的大きく変わるとの知見が得られた。例えば、吸着剤充填層厚さＬを、最大性能となる２ｍｍとしても金属粉２３ｂの量により、冷却能力比や成績係数ＣＯＰが比較的大きく異なる実験結果となった。

そこで、本願の発明者は、（１）金属粉２３ｂの量により、金属粉２３ｂが焼結体の細孔として焼結結合されて形成された空隙部の大きさが変化し、その空隙部に充填可能な吸着剤２４の量が異なること、（２）空隙部の状態、例えばその状態を示す空隙率Ｍｏが変化すると、吸着剤２４と接する多孔質伝熱体２３の内部の伝熱面積が異なり、熱特性が異なること、等に着目してさらに検討を重ねた。空隙率Ｍｏは、（式３）により表される。
（式３）
空隙率Ｍｏ＝１−（Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））
（式３）において、Ｍｇは、多孔質伝熱体２３を形成するために充填された金属粉２３ｂの量［ｋｇ］、Ｆｖは、金属粉２３ｂが充填された充填容積［ｍ^３］、ρは、金属粉２３ｂの密度［ｋｇ／ｍ^３］である。例えば、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の充填容積をＦｖとするものである。

まず、（式１）で表されるＱは、吸着剤２４の量Ｇと、吸着速度（η／τ）に比例するので、吸着剤２４の量を多くすること、及び吸着速度（η／τ）を早めることの少なくともいずれか一方が成立することによって向上する。また、（式２）で表される成績係数ＣＯＰは、Ｑと、吸着剤２４、及び多孔質伝熱体２３すなわち焼結により焼結体に形成される金属粉２３ｂ等の熱容量と、によって比較的大きく影響を受ける。

また、上記ＱおよびＣＯＰに影響を及ぼす吸着剤２４の量と金属粉２３ｂの量は、図５で示される空隙率と吸着剤２４の充填密度の関係を示す特性図のように、金属粉２３ｂの量とに基づいて決定される空隙率に対応して、吸着剤２４の充填可能な最大の量Ｇが決まる。したがって、（式３）で表される空隙率ＭｏをＱ及びＣＯＰに関係付けることは可能である。

図５は、空隙率と吸着剤２４の充填密度の関係を示す特性図であり、横軸に空隙率、縦軸に吸着剤２４の充填密度を示すとともに、吸着剤２４の物理特性の一つのかさ密度Ａ，Ｂを変えて、異なるかさ密度Ａとかさ密度Ｂの場合の二例を示している。当該かさ密度［ｇ／ｃｃ］は、単位容積の容器に自然充填の状態で吸着剤２４（粉末）を満たしたときの質量であり、ＪＩＳ Ｚ ２５０４に準じるものである。また、縦軸に示される吸着剤２４の充填密度は、各かさ密度Ａ，Ｂを有する吸着剤２４を充填するときの最大充填密度である。本実施形態では、かさ密度Ａ，Ｂを、それぞれ０．７［ｇ／ｃｃ］、０．５［ｇ／ｃｃ］とした。かさ密度Ｂ以上、かさ密度Ａ以下の範囲としたのは、本実施形態の吸着熱交換器２で使用が考えられる範囲が０．５〜０．７［ｇ／ｃｃ］のかさ密度の範囲内であるためである。

図５のように、例えば、かさ密度Ａの場合において、金属粉（銅粉）２３ｂが多い領域、すなわち空隙率の低い領域では、銅粉２３ｂ等の焼結体を多孔質焼結フィン（多孔質伝熱体）とすることで、この多孔質焼結フィン内に充填された吸着剤２４との接触面積の拡大により伝熱特性が向上するが、空隙率が低いため、空隙部に充填可能な吸着剤２４の量は減少する。このような空隙率の低い領域では、冷却能力が低下し、かつ放熱の占める割合が増え成績係数ＣＯＰの低下を招く。一方、金属粉２３ｂの量を少なくし、空隙率を高めた領域では、吸着剤２４の充填可能量が増えるが、吸着剤２４との接触面積の減少により伝熱特性が低下するので、冷却能力および成績係数ＣＯＰの低下を招くことが懸念される。

次に、空隙率の最適化を図るべく、空隙率と冷却能力比、及び空隙率と成績係数ＣＯＰの関係を、それぞれ、図６と図８、及び図７と図９にしたがって説明する。図６の空隙率と冷却能力比を示す特性図と、図７の空隙率と成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図は、空隙率を考慮しない場合に冷却能力比が最大となる一例である吸着剤充填層厚さＬが２ｍｍである場合において、空隙率に関係付けられる冷却能力比、成績係数ＣＯＰを算出したものである。また、図８の空隙率と冷却能力比を示す特性図と、図９の空隙率と成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図は、最大性能ではないが許容される冷却能力比を満足する吸着剤充填層厚さＬが４ｍｍである場合において、空隙率に関係付けられる冷却能力比、成績係数ＣＯＰを算出したものである。

なお、空隙率を最適化するにあたり、許容される冷却能力比を最大冷却能力の８５％以上とした。また、許容される成績係数ＣＯＰを０．５以上とした。これにより、最大性能から８５％までの冷却能力を確保することができるので、最大性能に対して１５％程度の低下に抑えられ、最大性能に近い冷却能力が得られる。また、許容される成績係数ＣＯＰを０．５以上とするので、熱交換媒体の廃熱源からの少ない廃熱で作動させることが可能となる。さらに、許容される成績係数ＣＯＰを０．５以上とするので、吸着熱交換器２を、放熱性能が小さい領域で作動をさせたい場合があったとしても、大型化することなく、作動させることができる。

図６に示すように、吸着剤充填層厚さＬが２ｍｍの場合での空隙率と冷却能力比の特性図では、吸着剤２４のかさ密度が、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率の増加にほぼ比例して冷却能力比が増加する。増加した空隙率が９０％に達すると冷却能力比は最大となり、その後の空隙率が９５％を超えた領域では、空隙率が増加するにしたがって冷却能力比が急激に低下する。また、吸着剤２４の各かさ密度Ａ，Ｂ同士を比較した場合において、空隙率のほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Ｂの冷却能力比の方が、かさ密度Ａの冷却能力比より劣っている。

このようにかさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、最大性能に対して８５％以上の性能を確保するためには、図６に示すように、空隙率は、７０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

図７に示すように、吸着剤充填層厚さＬが２ｍｍの場合での空隙率と成績係数ＣＯＰの特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率の増加にほぼ比例して成績係数ＣＯＰが増加する。増加した空隙率が９５％に達すると成績係数ＣＯＰは最大となり、その後の空隙率が９８％を超えた領域では、空隙率が増加するにしたがって成績係数ＣＯＰが急激に低下する。また、かさ密度Ａ，Ｂ同士を比較した場合において、空隙率のほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Ｂの成績係数ＣＯＰの方が、かさ密度Ａの成績係数ＣＯＰより劣っている。

このようにかさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、０．５以上の成績係数ＣＯＰを確保するためには、図７に示すように、空隙率は、６０％以上に設定されていることが好ましい。さらに、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが高い状態を維持するためには、空隙率は、７０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

次に、図８に示すように、吸着剤充填層厚さＬが４ｍｍの場合での空隙率と冷却能力比の特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率の増加にほぼ比例して冷却能力比が増加する。増加した空隙率が８０％に達すると冷却能力は最大となり、その後の空隙率が９５％を超えた領域では、空隙率が増加するにしたがって冷却能力比が急激に低下する。

かさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、最大性能に対して８５％以上の性能を確保するためには、図８に示すように、空隙率は、５０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

図９に示すように、吸着剤充填層厚さＬが４ｍｍの場合での空隙率と成績係数ＣＯＰの特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率の増加にほぼ比例して成績係数ＣＯＰが増加する。増加した空隙率が９５％に達すると成績係数ＣＯＰは最大となり、その後の空隙率が９８％を超えた領域では、空隙率が増加するにしたがって成績係数ＣＯＰが急激に低下するおそれがある。

かさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、０．５以上の成績係数ＣＯＰを確保するためには、図９に示すように、空隙率は、６０％以上に設定されていることが好ましい。さらに、このような吸着剤充填層の厚さＬを最適化した範囲にある吸着剤充填層厚さＬが４ｍｍの場合においても、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが高い状態を維持するためには、空隙率は、６０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。さらに、上記吸着剤充填層厚さＬを最適化した範囲にある場合に対して、空隙率を７０％〜９５％の範囲内に設定することにより、冷却能力比及び成績係数ＣＯＰが高い状態を確実に維持することができる。

以上の検証により、吸着器１について、（式３）で表される空隙率Ｍｏが０．７以上０．９５以下の範囲で、かつ吸着剤充填層厚さＬが０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲であることが好ましいことを確認できた。さらに本願の発明者は、このような空隙率Ｍｏと吸着剤充填層厚さＬの範囲において、シミュレーション、試作、実験等を実施し、金属粉と吸着剤を含めた全体重量に対する金属粉の重量割合Ｒｇ（以下、単に「金属粉重量割合Ｒｇ」ともいう）についての後述する成立範囲を求めた。金属粉重量割合Ｒｇは、下記の（式４）により表される。

（式４）
Ｒｇ＝Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｍａ）
Ｍｇは、多孔質伝熱体２３を形成するために充填された金属粉２３ｂの量［ｋｇ］、Ｍａは、吸着剤２４の重量［ｋｇ］である。

以下に、Ｒｇの当該成立範囲に至った検証結果を図１０〜図１６を参照して説明する。この金属粉重量割合Ｒｇの成立範囲は、吸着器１としての性能が急激に低下しないこと及び熱媒体管に対する金属粉等の焼結結合が可能であることを基準に判定して明確にした範囲である。当該基準は、製品として成立するための必要な性能が確保できる基準であり、例えば最大性能に対する性能が２０パーセント以内の低下に納まることである。

図１０は空隙率７０％で吸着剤充填層厚さＬが０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの各条件において求めた単位吸着性能当りの製品重量（吸着器の重量）と金属粉重量割合Ｒｇの関係を説明するグラフである。なお、単位吸着性能当りの製品重量とは、単位吸収量（水の量）当りの製品重量［ｋｇ／ｋＷ］のことである。

図１０に示すように、吸着剤充填層厚さＬ＝０．５ｍｍの条件（図１０中の一点鎖線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約３０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約０．５）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝２ｍｍの条件（図１０中の破線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約７０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約１．０）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝６ｍｍの条件（図１０の実線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約８８ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約４．０）になる。そして、図１０には、各条件の吸着剤充填層厚さＬにおけるこれらの最小値（図１０中の白抜き丸）を結んだ近似曲線を示している。

図１１は、吸着剤充填層厚さＬを横軸に金属粉重量割合Ｒｇを縦軸に設定した各パラメータについて、空隙率７０％における製品の成立範囲を示したグラフである。図１１の下限ラインは、製品として必要な程度に金属粉等の焼結結合が実施可能か否かの境界ラインであって、下限ラインより下の領域では強固な結合が得られず焼結結合が安定的に行われないこと、例えば、吸着剤充填層が欠損したり、脱落したりすることを確認している。同様に、図１１の上限ラインは製品としての性能を確保できるか否かの境界ラインであって、上限ラインより上の領域では吸着器の性能が急激に低下してしまうこと、例えば、吸着能力よりも熱容量の方が大きくなってしまうことを確認している。

これらから、空隙率７０％の条件では、図１１中の上限ラインと下限ラインの間の領域が製品の成立範囲である。吸着剤充填層厚さＬの各条件を横軸に、前述の最小値を満たす金属粉重量割合Ｒｇを縦軸にしてプロットしたものが図１１中の白抜き丸である。そして、図１１中の白抜き丸を結んだ近似曲線は、図１１の上限ラインと下限ラインの間に存在し、製品としての性能及び機能を確保できる成立範囲に確実に含まれることが確認できる。

次に、図１２は空隙率９０％で吸着剤充填層厚さＬが０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの各条件において求めた単位吸着性能当りの製品重量（吸着器の重量）と金属粉重量割合Ｒｇの関係を説明するグラフである。

図１２に示すように、吸着剤充填層厚さＬ＝０．５ｍｍの条件（図１２中の一点鎖線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約２０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約０．４）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝２ｍｍの条件（図１２中の破線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約６０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約０．６）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝６ｍｍの条件（図１２の実線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約７６ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約２．０）になる。そして、図１２には、各条件の吸着剤充填層厚さＬにおけるこれらの最小値（図１２中の白抜き丸）を結んだ近似曲線を示している。

図１３は、吸着剤充填層厚さＬを横軸に金属粉重量割合Ｒｇを縦軸に設定した各パラメータについて、空隙率９０％における製品の成立範囲を示したグラフである。図１３の下限ラインは、製品として必要な程度に金属粉等の焼結結合が実施可能か否かの境界ラインであって、下限ラインより下の領域では強固な結合が得られず焼結結合が安定的に行われないこと、例えば、吸着剤充填層が欠けたり、脱落したりすることを確認している。同様に、図１３の上限ラインは製品としての性能を確保できるか否かの境界ラインであって、上限ラインより上の領域では吸着器の性能が急激に低下してしまうこと、例えば、吸着能力よりも熱容量の方が大きくなってしまうことを確認している。

これらから、空隙率９０％の条件では、図１３中の上限ラインと下限ラインの間の領域が製品の成立範囲である。吸着剤充填層厚さＬの各条件を横軸に、前述の最小値を満たす金属粉重量割合Ｒｇを縦軸にしてプロットしたものが図１３中の白抜き丸である。そして、図１３中の白抜き丸を結んだ近似曲線は、図１３の上限ラインと下限ラインの間に存在し、製品としての性能及び機能を確保できる成立範囲に確実に含まれることが確認できる。

次に、図１４は空隙率９５％で吸着剤充填層厚さＬが０．５ｍｍ，２ｍｍ，６ｍｍの各条件において求めた単位吸着性能当りの製品重量（吸着器の重量）と金属粉重量割合Ｒｇの関係を説明するグラフである。

図１４に示すように、吸着剤充填層厚さＬ＝０．５ｍｍの条件（図１４中の一点鎖線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約１０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約０．４）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝２ｍｍの条件（図１４中の破線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約５０ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約０．５）になる。吸着剤充填層厚さＬ＝６ｍｍの条件（図１４の実線で示す曲線）では金属粉重量割合Ｒｇが約６７ｗｔ％で単位吸着性能当りの製品重量が最小値（約１．４）になる。そして、図１４には、各条件の吸着剤充填層厚さＬにおけるこれらの最小値（図１４中の白抜き丸）を結んだ近似曲線を示している。

図１５は、吸着剤充填層厚さＬを横軸に金属粉重量割合Ｒｇを縦軸に設定した各パラメータについて、空隙率９５％における製品の成立範囲を示したグラフである。図１５の下限ラインは、製品として必要な程度に金属粉等の焼結結合が実施可能か否かの境界ラインであって、下限ラインより下の領域では強固な結合が得られず焼結結合が安定的に行われないこと、例えば、吸着剤充填層が欠けたり、脱落したりすることを確認している。同様に、図１５の上限ラインは製品としての性能を確保できるか否かの境界ラインであって、上限ラインより上の領域では吸着器の性能が急激に低下してしまうこと、例えば、吸着能力よりも熱容量の方が大きくなってしまうことを確認している。

これらから、空隙率９５％の条件では、図１５中の上限ラインと下限ラインの間の領域が製品の成立範囲である。吸着剤充填層厚さＬの各条件を横軸に、前述の最小値を満たす金属粉重量割合Ｒｇを縦軸にしてプロットしたものが図１５中の白抜き丸である。そして、図１５中の白抜き丸を結んだ近似曲線は、図１５の上限ラインと下限ラインの間に存在し、製品としての性能及び機能を確保できる成立範囲に確実に含まれることが確認できる。

図１６は、吸着剤充填層厚さＬと金属粉重量割合Ｒｇのパラメータについて、空隙率が７０％〜９５％における製品の成立範囲を示したグラフである。すなわち、図１６には、前述の図１１、図１３及び図１５を参照して説明した上限ラインと下限ラインの間の領域に相当する成立範囲を示している。なお、図１６は、空隙率７０％及び空隙率９５％それぞれの場合の上限ライン及び下限ラインが描画され、空隙率９０％の場合の当該ラインは空隙率７０％の当該ラインと空隙率９５％の当該ラインの間に存在するため、省略している。

以上の検証結果により、吸着能力と製造可能性の両方を充足する製品の成立範囲は、図１６に示すように、空隙率７０％の下限ラインと空隙率９５％の上限ラインの間を占める領域である。空隙率７０％の下限ラインの近似式は下記の（式５）で表されることを求め、空隙率９５％の上限ラインの近似式は、下記の（式６）で表されることを求めた。

（式５）
Ｒｇ＝０．１７３２ｅｘｐ（−０．０１Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋３．９０２ｅｘｐ（−３．４３Ｍｏ）
（式６）
Ｒｇ＝６．８×１０^−５ｅｘｐ（７．４Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋１．３１６ｅｘｐ（−０．４８Ｍｏ）
したがって、吸着器１は、（式３）で定義される空隙率Ｍｏが０．７≦Ｍｏ≦０．９５で、かつ吸着剤充填層厚さＬ［ｍｍ］が０．５≦Ｌ≦６の範囲に設定され、
さらに、０．１７３２ｅｘｐ（−０．０１Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋３．９０２ｅｘｐ（−３．４３Ｍｏ）≦Ｒｇ≦６．８×１０^−５ｅｘｐ（７．４Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋１．３１６ｅｘｐ（−０．４８Ｍｏ）の関係式を満たす製品であることが好ましい。

このような製品であれば、金属粉重量割合Ｒｇが上記の（式５）の右辺以上に設定されるため、金属粉２３ｂ等が熱媒体管２１に強固に焼結結合されて、熱媒体管の周辺部２２に安定的な多孔質伝熱体を形成することができる。さらに、金属粉重量割合Ｒｇが上記の（式６）の右辺以下に設定されるため、吸着器１が有する吸着能力に対して熱容量を小さく抑えることができる。このため、成績係数ＣＯＰの向上が期待できる。これらから、吸着能力と製造性を両立する優れた製品性の吸着器１を提供できる。

次に、金属粉２３ｂとして銅または銅合金の粉末を用いた場合に焼結体の形成を確保できる条件について、表１、図１７及び図１８を参照して説明する。本願の発明者は、銅粉を用いた場合に、鋭意研究、実験、調査等の結果、銅粉の粒子径や、かさ密度によって、焼結体が形成できない条件があることの知見を得た。

そして、本願の発明者は、使用する銅粉の中位径［μｍ］、銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］、吸着剤の中位径［μｍ］等の物理特性を変更した場合の焼結体形成の可否について、実験による検証を実施した。検証結果は、下記の（表１）に示すとおりである。

この検証において銅粉は、電解法またはアトマイズ法によって生成した。電解法では、電気分解により銅粉を製造し、アトマイズ法では、材料を溶解して、ジェット流体を溶湯に吹き付けることによって微粉末化して銅粉を製造する。このようにして製造された銅粉は、球状、樹枝状（デントライト状）を呈するようになる。

銅粉の中位径［μｍ］は、使用する銅粉の粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径（メディアン径ともいう）のことである。吸着剤の中位径［μｍ］は、使用する吸着剤２４の粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径（メディアン径ともいう）のことである。中位径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に準じた測定法によって粒度分布を測定し、計測された累積分布から５０％の粒子径を算出することにより、あるいは、レーザー回折粒度分布測定装置を使用して得られた累積分布から５０％の粒子径を算出することにより、求めることができる。

図１７及び図１８は、（表１）に示した検証結果を、縦軸を銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］、横軸を銅粉の中位径を吸着剤の中位径で除した値に設定してプロットしたものである。図１７及び図１８には、焼結体が形成できない結果は「×」をプロットし、形成できた結果は「○」をプロットしている。

図１７及び図１８において銅粉のかさ密度（縦軸座標）が大きいほど、銅粉は密な状態に設けられ、例えばデントライト状の銅粉の枝状部分が短い状態である。逆に、図１７において銅粉のかさ密度（縦軸座標）が小さいほど、銅粉は粗な状態に設けられ、例えばデントライト状の銅粉の枝状部分が長い状態である。また、図１７において横軸座標が大きいほど、銅粉が大きい状態である。

図１７に示す長方形よりも内側は焼結体が形成可能な範囲であり、当該長方形よりも外側は焼結体が形成できない範囲である。すなわち、当該長方形の各辺は、吸着器１における焼結体を製造可能か否かの製造限界ラインまたは製品性能の許容ラインを示している。

本願の発明者は本検証により、以下の知見を得た。銅粉の中位径を吸着剤の中位径で除した値が、０．８未満であれば、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が小さく、大きな吸着剤の存在により、焼結結合が適正に行われず、必要な強度をもつ焼結体を形成できない。また、３．５より大きい場合には、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が大きく、銅粉の粒子間から吸着剤２４が脱落する現象が起こり、必要量の吸着剤２４が充填された多孔質伝熱体が形成できず、十分な吸着能力が得られない。また、銅粉のかさ密度が０．４未満であれば、銅粉形状の一部である枝状部分が長くなるため、吸着剤２４が脱落する現象が起こりやすくなり、十分な吸着能力が得られない。また、１．６より大きい場合は、逆に当該枝状部分が短くなるため、吸着剤２４が邪魔になり焼結結合を適正に実施できず、必要な強度をもつ焼結体を形成できない。

以上の不具合を解消するために、図１７に示す結果によれば、焼結体の形成に基づく製品の成立範囲は、縦軸の座標が０．４以上１．６以下で、かつ横軸の座標が０．８以上３．５以下であることが求められた。したがって、
０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦３．５
及び０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
の両方の関係式を満たす製品であることが好ましい。

このように各パラメータが設定された製品であれば、焼結体形成上及び性能上の不具合を解消することができ、吸着能力及び製品性を両立する優れた製品性の吸着器１を提供できる。

さらに図１８は図１７よりも好ましい焼結の形成状態が得られる製品の成立範囲を示したグラフである。図１８によれば、焼結体の形成に基づく製品のより好ましい成立範囲は、縦軸の座標が０．６以上１．５以下で、かつ横軸の座標が０．９以上１．９以下であることがわかる。
したがって、
０．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦１．９、
及び０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５
の両方の関係式を満たす製品であることがさらに好ましい。

このように各パラメータが設定された製品であれば、焼結体形成上及び性能上の不具合をより確実に解消することができる吸着器１が得られる。また、焼結体の結合強度をさらに高めることが可能になるため、吸着器１の伝熱性能を一層向上させることにも寄与する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、他の形態の銅粉を使用した多孔質伝熱体を用いた吸着器について図１９〜図２２を参照して説明する。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態と同様とする。図１９は、第２実施形態に係る多孔質媒体に用いられる金属粉の形状を示す模式図である。図２０は、第２実施形態の銅粉と図１７に示す製品の成立範囲との関係を示したグラフである。図２１は、第２実施形態の銅粉について、銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータに関する製品の成立範囲を示したグラフである。図２２は、第２実施形態の銅粉について、銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比、及び銅粉かさ密度のパラメータに関するより好ましい製品の成立範囲を示したグラフである。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態と同様とする。

第２実施形態に係る銅粉は、鱗片状、木の葉状等に形成されている。鱗片状等の銅粉２３ｂ１は、例えば図１９に示すような形状である。

金属粉２３ｂ１として銅または銅合金の粉末を用いた場合に焼結体の形成を確保できる条件について、表２、図２０〜図２２を参照して説明する。本願の発明者は、銅粉を用いた場合に、鋭意研究、実験、調査等の結果、銅粉の粒子径や、かさ密度によって、焼結体が形成できない条件があることの知見を得た。

そして、本願の発明者は、使用する銅粉の中位径［μｍ］、銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］、吸着剤の中位径［μｍ］等の物理特性を変更した場合の焼結体形成の可否について、実験による検証を実施した。検証結果は、下記の（表２）に示すとおりである。

この検証において使用する銅粉は、上述のアトマイズ法、電解法、粉砕法、化学還元法等によって生成した銅粉に対してさらに潰すという工程を施して作成した。潰す工程は、例えば、アトマイズ法で得られた銅粉をローラ等の部材で押しつぶし、銅粉を薄い片に形成する工程である。

銅粉の中位径［μｍ］、吸着剤の中位径［μｍ］の定義、中位径の算出方法は、第１実施形態において説明したとおりである。なお、表２、図２０〜図２２には、鱗片状の銅粉に関するデータの他に樹枝状の銅粉に関するデータを比較のために示している。

図２０〜図２２は、（表２）に示した検証結果を、縦軸を銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］、横軸を銅粉の中位径を吸着剤の中位径で除した値に設定してプロットしたものである。図２０〜図２２には、焼結体が形成できない結果は「×」をプロットし、形成できた結果は「○」をプロットしている。

図２０〜図２２において銅粉のかさ密度（縦軸座標）が大きいほど、銅粉は密な状態に設けられ、例えばデントライト状の銅粉の枝状部分は短胃状態であり、鱗片状の銅粉は小さい状態である。逆に、図において銅粉のかさ密度（縦軸座標）が小さいほど、銅粉は粗な状態に設けられ、例えばデントライト状の銅粉の枝状部分は長い状態であり、鱗片状の銅粉は大きい状態である。また、図において横軸座標が大きいほど、銅粉が大きい状態である。

図２０に示す長方形は、第１実施形態で説明した図１７に示す長方形である。図２０において、鱗片状銅粉のデータは、斜線付き丸で示したように、この長方形の外側領域においても焼結体の形成可能な結果を示している。つまり、鱗片状銅粉を用いる製品の場合は、吸着器１における焼結体を製造可能か否かの製造限界ラインまたは製品性能の許容ラインが当該長方形の各辺よりも外側に存在することが分かる。

図２１に図示する長方形よりも内側は焼結体が形成可能な範囲であり、当該長方形よりも外側は焼結体が形成できない範囲である。すなわち、当該長方形の各辺は、吸着器１における焼結体を製造可能か否かの製造限界ラインまたは製品性能の許容ラインを示している。このように、鱗片状銅粉の場合は、図２０に図示する第１実施形態の樹枝状銅粉の場合と比較して、銅粉の中位径と吸着剤の中位径の比の上限ラインを大きくすることが可能である。

本願の発明者は本検証により、以下の知見を得た。鱗片状の銅粉の中位径を吸着剤の中位径で除した値が、０．８未満であれば、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が小さく、大きな吸着剤の存在により、焼結結合が適正に行われず、必要な強度をもつ焼結体を形成できない。また、６．５より大きい場合には、吸着剤の粒子径に対して銅粉の粒子径が大きく、銅粉の粒子間から吸着剤２４が脱落する現象が起こり、必要量の吸着剤２４が充填された多孔質伝熱体が形成できず、十分な吸着能力が得られない。また、鱗片状の銅粉のかさ密度が０．４未満であれば、鱗片形状が大きくなるため、吸着剤２４が脱落する現象が起こりやすくなり、十分な吸着能力が得られないことが考えられる。また、１．６より大きい場合は、逆に鱗片形状が小さくなるため、吸着剤２４が邪魔になり焼結結合を適正に実施できず、必要な強度をもつ焼結体を形成できないことが考えられる。

以上の不具合を解消するために、図２１に示す結果によれば、焼結体の形成に基づく製品の成立範囲は、縦軸の座標が０．４以上１．６以下で、かつ横軸の座標が０．８以上６．５以下であることが求められた。したがって、
０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．５
及び０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
の両方の関係式を満たす製品であることが好ましい。

このように各パラメータが設定された製品であれば、焼結体形成上及び性能上の不具合を解消することができ、吸着能力及び製品性を両立する優れた製品性の吸着器１を提供できる。

さらに図２２は図２１よりも好ましい焼結の形成状態が得られる製品の成立範囲を示したグラフである。図２２によれば、焼結体の形成に基づく製品のより好ましい成立範囲は、縦軸の座標が０．６以上１．５以下で、かつ横軸の座標が０．９以上６．０以下であることがわかる。
したがって、
０．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．０、
及び０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５
の両方の関係式を満たす製品であることがさらに好ましい。

このように上記する各パラメータが設定された製品であれば、焼結体形成上及び性能上の不具合をより確実に解消することができる吸着器１が得られる。また、焼結体の結合強度をさらに高めることが可能になるため、吸着器１の伝熱性能を一層向上させることにも寄与する。

（第３実施形態）
本発明に係る吸着器１と同様の特徴は、図２３に示す熱交換器１００に適用することができる。図２３は吸着器１と同様の特徴を有する熱交換器１００の概略構造を示す模式的断面図である。以下、第３実施形態に係る熱交換器１００について説明する。

熱交換器１００は、焼結体１２０に含まれる吸着剤と、第２流路１９０を通過する熱交換媒体とを熱交換させるものである。焼結体１２０は、第１実施形態における、熱媒体管の周辺部２２に設けられる多孔質伝熱体２３及び吸着剤２４に相当する。吸着剤が気相の被吸着媒体である水蒸気（第１流体）を吸着する際に、液層の被吸着媒体である水を蒸発させ、その蒸発潜熱によって熱交換媒体（第２流体）は冷却される。また、高温の熱交換媒体によって吸着剤が加熱されると、吸着剤に吸着した水蒸気は吸着剤から脱離される。熱交換器１００は、第１流体と第２流体とを熱交換させる熱交換部１０１、熱交換部１０１を収容する筐体１３０、筐体１３０の開口部を閉塞する蓋部材１３１、筐体１３０に接続された流通管１５０、熱交換部１０１に接続された流入管１６０および流出管１７０を備えている。

熱交換部１０１は、複数の板部材１１０が積層されて構成されている。板部材１１０は、円形の金属製の板部材であり、例えば銅で形成される。板部材１１０には、外周の全周に亘って接合部１１１が形成されている。接合部１１１は環状の平面である。

第２流路１９０を形成する部材の外表面１１２には、金属粉を焼結して形成された焼結体１２０が全面に亘って接合されている。焼結体１２０は金属粉と吸着剤とを混合させた混合粉体を焼結したものであり、焼結体１２０は外表面１１２と金属的に結合し、外表面１１２から受熱し、或いは、外表面に放熱する伝熱体である。本実施形態では、焼結体１２０を形成する金属粉として銅粉が使用されている。

焼結体１２０に含まれる吸着剤は、気体状態の第１流体を吸着、または脱離するものであり、気体状態の水、つまり水蒸気を吸着、または脱離する。吸着剤は、保持される焼結体１２０に放熱して温度が下降すると気体状態の第１流体を吸着し、焼結体１２０から受熱して温度が上昇すると気体状態の第１流体を脱離する。

一対の板部材１１０は、互いに底部１１３を対面させ、外表面１１２を外側にして積層されて吸着モジュール１０３を構成している。具体的には、一対の板部材１１０は、互いに接合部１１１を当接させて接合して、第１流体が流れる第１流路１８０と第２流体が流れる第２流路１９０とを区画している。第２流路１９０は、接合部１１１によって第２流体の流通方向の断面において全周に亘って封止されている。焼結体１２０は、吸着モジュール１０３の外側に配置されている。

吸着モジュール１０３の内側には、金属性のフィン１４０が配設され、吸着モジュール１０３の内表面と金属的に結合している。吸着モジュール１０３は、互いに外表面１１２を対面させて複数積層されて熱交換部１０１を構成している。各吸着モジュール１０３は、ろう付けにて接合されて一体化されている。各吸着モジュール１０３の間には、第１流路１８０が形成されている。第１流路１８０は、外表面１１２に接合された焼結体１２０同士の間に第１流体を焼結体１２０の全域に亘って流通させるための通路である。

複数の吸着モジュール１０３を積層することで構成される熱交換部１０１は、コア部１０２、分配タンク１０４及び集合タンク１０５を有している。コア部１０２は、第２流体の熱を底部１１３の外表面１１２及び焼結体１２０を介して吸着剤に伝熱させて吸着剤の温度を上昇させる、または吸着剤の熱を焼結体１２０及び底部１１３の外表面１１２を介して第２流体に伝熱させて吸着剤の温度を下げる機能を有する。

分配タンク１０４には、第２流体を熱交換部１０１に供給する管部材である流入管１６０が板部材１１０の積層方向に延出して接続されている。分配タンク１０４は、流入管１６０から流入する第２流体をコア部１０２に形成された第２流路１９０に分配している。集合タンク１０５には、第２流体を熱交換部１０１から吐出する管部材である流出管１７０が板部材１１０の積層方向であって流入管１６０が延出する方向と同一方向に延出して接続されている。集合タンク１０５は、コア部１０２に形成された第２流路１９０から第２流体を集合させて流出管１７０から流出させている。

流入管１６０から流入した第２流体は、分配タンク１０４で複数の第２流路１９０に分配される。複数の第２流路１９０を通過した第２流体は集合タンク１０５において集合し、流出管１７０から流出する。第２流体が通過する第２流路１９０は、接合部１１１によって封止された板部材１１０同士の間に形成される。熱交換部１０１は、コア部１０２における複数の流路に分割された第２流路１９０を流通する第２流体とコア部１０２における第１流路１８０を流通する第１流体との間で熱交換させる。筐体１３０は、熱交換部１０１を内部に収容する有底の箱部材である。筐体１３０の底面は円形である。筐体１３０の内面は、熱交換部１０１に接触しておらず、筐体１３０の内面と熱交換部１０１の間には、第１流体が流通する流通空間１８１が形成されている。

蓋部材１３１は、平面形状の板部材であり、筐体１３０のフランジ状に形成された開口部に接合されて、筐体１３０の開口部を閉塞している。蓋部材１３１は、蓋部材１３１を貫通する流通管１５０、流入管１６０及び流出管１７０を固定している。蓋部材１３１は、流入管１６０及び流出管１７０を介して熱交換部１０１を保持している。

流通管１５０は、筐体１３０内の流通空間１８１と、第１流体が液体状態で貯留された貯留タンク（図示せず）とを連通する管部材である。気体状態の第１流体は、筐体１３０内と貯留タンクの間を流通管１５０を介して流通している。蓋部材１３１は筐体１３０の開口部を閉塞して、筐体１３０内における第１流路１８０をほぼ真空状態にしている。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記の第１実施形態では、図１に示すように水蒸気通路２５を３つの熱媒体管２１で囲まれる領域に配置するようにしているが、この形態に限定するものではなく、例えば、図２４の吸着器１の第１変形例を示す模式的断面図のように、４つの熱媒体管２１で囲まれる領域に配置するようにしてもよい。また、水蒸気通路２５は５つ以上の熱媒体管２１で囲まれる領域に配置するようにしてもよい。

水蒸気通路２５の断面形状は、周辺部２２に形成されて流体が流通可能な通路であればよく、例えば図２５に示すように、円筒状の熱媒体管２１を千鳥状に配置した場合の隣り合う周辺部２２間に形成される隙間通路であってもよい。図２５は、第２変形例の吸着器を示す模式的断面図である。

１…吸着器
２１…熱媒体管
２２…熱媒体管の周辺部
２３…多孔質伝熱体
２３ａ…細孔
２３ｂ…金属粉、銅粉
２４…吸着剤

Claims (6)

1. 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）が形成される多孔質伝熱体（２３）及び吸着剤（２４）を設けてなる吸着器（１）であって、
   前記多孔質伝熱体（２３）は金属粉（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、前記細孔（２３ａ）内には前記吸着剤（２４）が充填されており、
   前記多孔質伝熱体（２３）と前記熱媒体管（２１）の間に形成される間隙と、前記細孔（２３ａ）とを含む空隙部を備え、
   前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に前記吸着剤（２４）が充填されて形成される吸着剤充填層の厚さＬ［ｍｍ］は、０．５≦Ｌ≦６の範囲に設定され、
   前記周辺部（２２）に充填された前記金属粉（２３ｂ）の重量をＭｇ［ｋｇ］、前記吸着剤の重量をＭａ［ｋｇ］、前記金属粉（２３ｂ）が充填されている前記周辺部（２２）の充填容積をＦｖ［ｍ^３］、及び前記金属粉（２３ｂ）の密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］とすると、前記空隙部の空隙率Ｍｏは、Ｍｏ＝１−（Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））で表されるとともに、
   ０．７≦Ｍｏ≦０．９５の範囲に設定され、金属粉の重量割合Ｒｇは、Ｒｇ＝Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｍａ）で表され、
   さらに、０．１７３２ｅｘｐ（−０．０１Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋３．９０２ｅｘｐ（−３．４３Ｍｏ）≦Ｒｇ≦６．８×１０^−５ｅｘｐ（７．４Ｍｏ）ｌｎ（Ｌ）＋１．３１６ｅｘｐ（−０．４８Ｍｏ）
   の関係式を満たすことを特徴とする吸着器。
2. 前記金属粉（２３ｂ）は銅または銅合金から形成される粉末であることを特徴とする請求項１に記載の吸着器。
3. 前記銅または前記銅合金から形成される金属粉、前記吸着剤のそれぞれについて、粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径を銅粉の中位径、吸着剤の中位径とし、
   前記吸着剤を混合させて前記熱媒体管（２１）に、電解法またはアトマイズ法によって生成された前記銅粉を焼結結合させる場合は、
   ０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦３．５
   及び、０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
   を満たすことを特徴とする請求項２に記載の吸着器。
4. さらに、０．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦１．９
   及び、０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５
   を満たすことを特徴とする請求項３に記載の吸着器。
5. 前記銅または前記銅合金から形成される金属粉、前記吸着剤のそれぞれについて、粒子径分布における積算分布で５０％の粒子径である中位径を銅粉の中位径、吸着剤の中位径とし、
   アトマイズ法、電解法、粉砕法、化学還元法によって生成された前記銅粉をさらに潰したものを、前記吸着剤を混合させて前記熱媒体管（２１）に焼結結合させる場合は、
   ０．８≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．５
   及び、０．４≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．６
   を満たすことを特徴とする請求項２に記載の吸着器。
6. さらに、１．９≦（銅粉の中位径）／（吸着剤の中位径）≦６．０
   及び、０．６≦銅粉のかさ密度［ｇ／ｃｃ］≦１．５
   を満たすことを特徴とする請求項５に記載の吸着器。

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