JP2015124923A - 吸着式熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
この吸着式熱交換器では、高分子系の吸着材が塗布されたフィンが伝熱管に取り付けられており、伝熱管と伝熱管の間の間隙には、伝熱管の長手方向に沿って複数のフィンが配置されている。
フィンに塗布された高分子系の吸着材の各々は、伝熱管内を通流する熱交換媒体により加熱/冷却されるようになっており、吸着式熱交換器では、吸着材の加熱/冷却により、水などの吸着質を、吸着材に対して脱離/吸着させるようになっている。
しかし、高分子系の吸着材の塗布量を増やしても、高分子系の吸着材は熱伝導性が低く、伝熱管の熱が伝わりにくいので、高分子系の吸着材を適切に加熱/冷却することができないために、吸着質の吸着材に対する脱離/吸着を、適切に行うことが難しかった。
前記伝熱管を、間隙を空けて複数設けると共に、前記間隙に前記吸着材を充填し、
前記吸着材を、高分子系の吸着材と、当該高分子系の吸着材よりも熱伝導性の高い繊維状の伝熱促進部材との混合材とした構成の吸着式熱交換器とした。
よって、吸着材の量を増やしても、伝熱管を加熱/冷却した際に、高分子系の吸着材の全体を加熱/冷却できるので、吸着材への吸着質の脱離/吸着を適切に制御できるようになる。
図1は、実施の形態にかかる吸着式熱交換器100を適用した圧縮機1を説明する図である。なお、図1では、圧縮機1の形状を、説明の便宜上、模式的に示している。
そして、流体が容器10内を通過する際に、容器10内に配置された吸着式熱交換器100で、流体に含まれる吸着質の吸着、または吸着式熱交換器100の吸着材に吸着されている吸着質の放出を行うことで、容器10内の圧力が減圧、または加圧されるようになっている。
図2は、実施の形態にかかる吸着式熱交換器100を説明する図であり、(a)は、吸着式熱交換器100の平面図であり、(b)は、(a)におけるA−A断面の拡大図である。図3は、図2の(a)における領域Pの拡大図である。
なお、図2および図3では、吸着式熱交換器100および混合材200を、説明の便宜上、模式的に示している。
さらに、複数の伝熱管130の一端と、排出管150とが、合流用タンク140を介して接続されており、各伝熱管130を通流した熱交換媒体Bが、合流用タンク140を通って、排出管150から排出されるようになっている。
図2の(b)および図3に示すように、混合材200は、各々の伝熱管130と伝熱管130の間隙L1を含む想像線Sで示す範囲に設けられている。
このようなものとして、例えば、三菱化学製のダイヤイオン(登録商標)やセパビーズ(登録商標)が挙げられる。
特に、実施の形態では、粒子状の吸着材210を採用しており、粒子状の吸着材210は、隣接する他の粒子状の吸着材210との接触面積が小さいので、伝熱管130、130の間隙L1に充填した混合材200を、粒子状の吸着材210のみにすると、伝熱管130から離れた位置にある粒子状の吸着材210への熱の伝わりがさらに悪くなる。
圧縮機1の容器10内を通流する流体が水である場合には、伝熱促進部材220を構成する材料と、伝熱管130を構成する材料との電位差が大きいと、一方の材料が腐食する虞れがあるからである。
そして、伝熱促進部材220は、伝熱管130の径方向に延びるように配置されており、伝熱管130周りの周方向で、放射状に配置されることが好ましい。
よって、伝熱管130から離れた位置にある吸着材210を、応答性良く加熱/冷却することができるので、吸着材210への吸着質の脱離/吸着を適切に制御できることになる。
そのため、伝熱促進部材220が、複雑に屈曲した状態で間隙L1内に配置された場合であっても、伝熱促進部材220の他端側が、隣接する伝熱管130、130の間の中間領域(第2領域Q2)まで到達できるようになっている。これにより、伝熱管130から離れた位置にある吸着材210に、伝熱管130の高温/低温の熱を確実に伝達できるようになっている。
そのため、伝熱材(熱媒体)としての役目を果たす伝熱促進部材220により、伝熱管130、130の間の中間領域(第2領域Q2)の略全域に亘って、伝熱管130の高温/低温の熱を伝達できるようになる。
ここで、伝熱管130、130の間での伝熱促進部材220の保持は、(a)伝熱促進部材220を伝熱管130の外周に絡めるように設ける、(b)伝熱管130の外周に塗布した接着剤に接着させる、などの伝熱管130、130の間に伝熱促進部材220を保持させることのできる任意の方法にて行うことができる。
この場合には、端部側が伝熱管130に保持された繊維状の伝熱促進部材220の端部側を、伝熱管130の外周のうち接着剤が塗布されていない領域に巻き付けるようにして設けることで、伝熱管130を加熱/冷却した際の熱を、伝熱管130の外周に巻き付けた部分から伝熱促進部材220に伝えることができるので、接着剤が熱伝導性の低い材料で構成されている場合であっても、伝熱促進部材220の加熱/冷却が阻害されないようにすることが可能だからである。
この際に、伝熱促進部材220の上に吸着材210を散布したのち、いわゆるタッピングによる振動を加えて、絡み合った伝熱促進部材220の間に吸着材210が入り込むようにすることが好ましい。
伝熱管130の加熱/冷却により混合材200を加熱/冷却して、混合材200への水分(吸着質)の脱離/吸着を行うように構成した吸着式熱交換器において、伝熱管130を、間隙L1を空けて複数設けると共に、間隙L1に、粒子状の吸着材210(高分子系の吸着材)と、吸着材210よりも熱伝導性の高い繊維状の伝熱促進部材220を混ぜた混合材を充填する構成とした。
上記のような構成にすると、混合材200には、吸着材210の他に、吸着材210よりも熱伝導性の高い繊維状の伝熱促進部材220が混ぜられているので、この伝熱促進部材220が伝熱材の役割を果たすことで、伝熱管130の熱を、伝熱促進部材220を介して高分子系の吸着材210の全体に確実に伝えることができる。
このような材料として、例えば、鉄などの金属繊維、銅やアルミニウムなどの非鉄金属繊維、炭素繊維、活性炭繊維、またはこれらの混合材料も好適に使用可能である。
また、グラファイト、シリカゲル、活性アルミナ、活性ボーキサイト、合成シリカゲルなどを繊維形状とした材料や、またはこれらの材料を組み合わせた繊維材料も好適に使用可能である。
このようにすると、混合材200を、繊維状の高分子系の吸着材と繊維状の伝達促進部材とを絡めて構成すると、混合材200に特定の形状を持たせることが可能となるので、伝熱管130、130の間隙への混合材の充填を容易に行えるようになることが期待される。
このように構成すると、圧縮機1の容器10内を通流する流体が水である場合には、伝熱促進部材220を構成する材料と、伝熱管130を構成する材料との電位差が小さいので、電位差に起因する腐食を防止することができる。
このように得することによっても、伝熱管130、130の間隙への混合材の充填を容易に行えるようになることが期待されると共に、伝熱管130、130の熱を、袋の内部に収容された混合材に迅速に伝えることができる。
100 吸着式熱交換器
110 供給管
120 分岐用タンク
130 伝熱管
140 合流用タンク
150 排出管
200 混合材
210 吸着材(高分子系の吸着材)
220 伝熱促進部材
B 熱交換媒体
L1 間隙
Claims (5)
- 伝熱管の加熱/冷却により吸着材を加熱/冷却して、前記吸着材への吸着質の脱離/吸着を行うように構成した吸着式熱交換器において、
前記伝熱管を、間隙を空けて複数設けると共に、
前記間隙に、高分子系の吸着材と、当該高分子系の吸着材よりも熱伝導性の高い繊維状の伝熱促進部材との混合材を充填したことを特徴とする吸着式熱交換器。 - 前記繊維状の伝熱促進部材は、少なくとも長手方向の一端側が伝熱部材に接触して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の吸着式熱交換器。
- 前記高分子系の吸着材は、粒子状または繊維状の吸着材であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸着式熱交換器。
- 前記伝熱促進部材は、金属繊維と、非鉄金属繊維と、炭素繊維と、活性炭繊維とのうちの少なくともひとつであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の吸着式熱交換器。
- 前記伝熱促進部材は、前記伝熱管との電位差が小さい金属材料から構成した金属繊維であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちの何れか一項に記載の吸着式熱交換器。
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