JP2022166974A - Adsorbent, heat exchanger and adsorption type heat pump - Google Patents

Adsorbent, heat exchanger and adsorption type heat pump Download PDF

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Tomoyuki Akita
靖樹 廣田
Yasuki Hirota
幸夫 伊藤
Yukio Ito
隆太 神谷
Ryuta Kamiya
啓志 神谷
Keishi Kamiya
義宏 深澤
Yoshihiro Fukasawa
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Abstract

To provide a technology that increases a gas adsorption amount of an adsorbent.SOLUTION: An adsorbent is formed with a plurality of flow channels having a gas diffusion resistance that is lower than that of the adsorbent. The flow channels include: a plurality of first flow channels extending in a first direction; and a plurality of second flow channels extending in a second direction intersecting the first direction. The adsorbent includes one or more kinds of fiber.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、吸着体、熱交換器、および、吸着式ヒートポンプに関する。 The present invention relates to adsorbents, heat exchangers, and adsorption heat pumps.

従来、気体を吸着または脱離する吸着材を含む吸着体が知られている。例えば、特許文献1には、板状に形成されている複数の吸着体の間に配置されている流路に、吸着体に吸着される気体を流通させる技術が開示されている。また、特許文献2には、板状の吸着体に形成されている複数の孔に気体を流通させる技術が開示されている。 Conventionally, adsorbents containing adsorbents that adsorb or desorb gases are known. For example, Patent Literature 1 discloses a technique in which a gas to be adsorbed by adsorbents is circulated through a channel disposed between a plurality of plate-shaped adsorbents. Further, Patent Document 2 discloses a technique of allowing gas to flow through a plurality of holes formed in a plate-like adsorbent.

特許6045413号公報Japanese Patent No. 6045413 特許5900391号公報Japanese Patent No. 5900391

しかしながら、上記先行技術によっても、吸着体において、気体の吸着量を増加させる技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献1に記載の技術では、流路は、板状に形成されている吸着体の主面に沿って配置されているため、吸着体の厚みを厚くすると、吸着材の内部において流路から離れるにしたがって気体が拡散しにくくなる。気体が拡散しにくくなると吸着材の利用率が低下するため、気体の吸着量を増加させることが難しい。また、特許文献2に記載の技術では、複数の孔は、板状の吸着体において厚み方向に形成されているため、隣り合う孔の間隔を広げると、吸着体の内部において孔から離れるにしたがって気体が拡散しにくくなる。気体が拡散しにくくなると吸着材の利用率が低下するため、気体の吸着量を増加させることが難しい。 However, even with the prior art described above, there is still room for improvement in the technology for increasing the amount of gas adsorbed by the adsorbent. For example, in the technique described in Patent Document 1, the flow path is arranged along the main surface of the adsorbent formed in a plate shape. As the distance from the path increases, the diffusion of the gas becomes more difficult. Since the utilization rate of the adsorbent decreases when the gas becomes difficult to diffuse, it is difficult to increase the amount of adsorbed gas. In addition, in the technique described in Patent Document 2, since a plurality of holes are formed in the plate-like adsorbent in the thickness direction, if the interval between adjacent holes is widened, the inside of the adsorbent increases as it moves away from the holes. It becomes difficult for gas to diffuse. Since the utilization rate of the adsorbent decreases when the gas becomes difficult to diffuse, it is difficult to increase the amount of adsorbed gas.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、吸着体において、気体の吸着量を増加させる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for increasing the amount of gas adsorbed by an adsorbent.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least part of the above problems, and can be implemented as the following modes.

(1)本発明の一形態によれば、気体を吸着する吸着体が提供される。この吸着体は、気体の拡散抵抗が前記吸着体よりも低い複数の流路が形成されており、前記複数の流路は、第1方向に延びる複数の第1流路と、前記第1方向と交差する第2方向に延びる複数の第2流路とを含んでおり、前記吸着体は、1種類以上の繊維を含む。 (1) According to one aspect of the present invention, an adsorbent that adsorbs gas is provided. This adsorbent is formed with a plurality of flow paths having a gas diffusion resistance lower than that of the adsorbent, and the plurality of flow paths includes a plurality of first flow paths extending in a first direction and a plurality of second flow paths extending in a second direction intersecting with the adsorbent, wherein the adsorbent includes one or more types of fibers.

この構成によれば、吸着体には、互いに交差する方向に延びる複数の第1流路と複数の第2流路とが形成されている。これにより、吸着体の内部において、第1流路では気体を拡散しきれない場所に、第2流路を用いて気体を拡散させることができる。また、吸着体では、第2流路は、第1方向に交差する第2方向に延びているため、吸着体の内部における表面積が増加する。これにより、吸着体が気体に接触しやすくなるため、吸着体が気体を吸着しやすくなる。したがって、吸着体における気体の吸着量を増加させることができる。 According to this configuration, the adsorbent is formed with a plurality of first flow paths and a plurality of second flow paths extending in mutually intersecting directions. As a result, the gas can be diffused using the second channel to a place inside the adsorbent where the gas cannot be completely diffused by the first channel. Moreover, in the adsorbent, the second flow path extends in the second direction intersecting the first direction, so the surface area inside the adsorbent increases. This makes it easier for the adsorbent to come into contact with the gas, making it easier for the adsorbent to adsorb the gas. Therefore, the amount of gas adsorbed by the adsorbent can be increased.

また、この形態の吸着体は、複数の流路が形成されているため、構造が疎になる部分があるものの、吸着体が繊維を有するため、構造が疎になることによる構造強度の低下を抑制することができる。 In addition, since the adsorbent of this form has a plurality of flow paths, there are portions where the structure is sparse. can be suppressed.

(2)上記形態の吸着体であって、前記複数の第1流路と、前記複数の第1流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第1吸着層と、前記第1吸着層に積層され、前記複数の第2流路と、前記複数の第2流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第2吸着層と、を有し、前記繊維は、前記複数の吸着材の少なくとも1つに含まれており、前記第1吸着層と前記第2吸着層との積層面に略平行に配向されていてもよい。 (2) In the adsorbent of the above aspect, a first adsorption layer including the plurality of first channels and a plurality of adsorbents positioned between the plurality of first channels, and the first adsorption a second adsorption layer laminated in layers and including the plurality of second channels and a plurality of adsorbents positioned between the plurality of second channels; It may be contained in at least one of the adsorbents and oriented substantially parallel to the lamination plane of the first adsorption layer and the second adsorption layer.

この構成によれば、吸着体は、第1流路を含む第1吸着層と、第2流路を含む第2吸着層とが積層されている。これにより、複雑な形状の流路を、比較的容易に形成することができる。また、吸着材に含まれる繊維が、第1吸着層と第2吸着層との積層面に略平行に配向されているため、吸着材に対して、第1吸着層と第2吸着層との積層面に沿う方向の力が加わることによる吸着材の断裂を抑制することができ、吸着体における亀裂の発生を抑制することができる。 According to this configuration, the adsorbent is formed by stacking the first adsorption layer including the first channel and the second adsorption layer including the second channel. Thereby, a complicated-shaped flow path can be formed relatively easily. In addition, since the fibers contained in the adsorbent are oriented substantially parallel to the lamination plane of the first adsorption layer and the second adsorption layer, the fibers of the first adsorption layer and the second adsorption layer are aligned with respect to the adsorbent. It is possible to suppress the breakage of the adsorbent due to the application of force in the direction along the lamination surface, and it is possible to suppress the occurrence of cracks in the adsorbent.

(3)上記形態の吸着体であって、前記繊維は、前記吸着材の前記流路を形成する壁面に略平行に配向されていてもよい。このようにすると、さらに、吸着材の断裂を抑制することができる。 (3) In the adsorbent of the above aspect, the fibers may be oriented substantially parallel to a wall surface forming the flow path of the adsorbent. By doing so, it is possible to further suppress breakage of the adsorbent.

(4)上記形態の吸着体であって、前記第1流路と前記第2流路とは連通されていてもよい。この構成によれば、流路を流れる気体は、第1流路と第2流路との間を行き来することができる。これにより、第1流路と第2流路との間で気体の流量にばらつきが少なくなるため、吸着体の内部にまんべんなく気体を拡散させることができる。したがって、気体が吸着体に接触する量を増加させることができ、吸着体における気体の吸着量を増加させることができる。 (4) In the adsorbent having the above configuration, the first channel and the second channel may communicate with each other. According to this configuration, the gas flowing through the channel can move back and forth between the first channel and the second channel. As a result, variations in the flow rate of the gas between the first flow path and the second flow path are reduced, so that the gas can be evenly diffused inside the adsorbent. Therefore, the amount of gas that contacts the adsorbent can be increased, and the amount of gas adsorbed by the adsorbent can be increased.

(5)本発明の他の形態によれば、熱交換器が提供される。この熱交換器は、上記形態の吸着体と、伝熱壁であって、前記吸着体が一方の側に配置され、他方の側を熱媒体が流れる前記伝熱壁と、を備える。この構成によれば、熱交換器は、気体の吸着性能が良好な吸着体を有するため、吸着体における気体の吸脱着反応における発熱吸熱反応を利用することにより、熱交換器における吸放熱量を増加させることができる。また、上記形態の吸着体は、亀裂の発生を抑制することができるため、伝熱壁と吸着体との密着性を確保することができる。そのため、吸着体と伝熱壁との熱伝導性の悪化を抑制することができ、吸着体と熱媒体との熱交換効率の低下を抑制することができる。そのため、吸放熱性能が良好で、熱交換効率の低下を抑制可能な熱交換器を提供することができる。 (5) According to another aspect of the invention, a heat exchanger is provided. This heat exchanger includes an adsorbent having the above-described configuration, and a heat transfer wall in which the adsorbent is arranged on one side and a heat medium flows on the other side. According to this configuration, the heat exchanger has an adsorbent with good gas adsorption performance. can be increased. Further, since the adsorbent having the above configuration can suppress the generation of cracks, it is possible to ensure the adhesion between the heat transfer wall and the adsorbent. Therefore, deterioration of thermal conductivity between the adsorbent and the heat transfer wall can be suppressed, and deterioration of heat exchange efficiency between the adsorbent and the heat medium can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a heat exchanger that has good heat absorption/radiation performance and is capable of suppressing a decrease in heat exchange efficiency.

(6)上記形態の熱交換器であって、前記伝熱壁は、筒状に形成されており、内部を前記熱媒体が流れ、前記吸着体は、前記伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されていてもよい。この構成によれば、吸着体は、筒状に形成されている伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されているため、吸着体は、伝熱壁の内部を流れる熱媒体との熱のやり取りを効率的に行うことができる。 (6) In the heat exchanger of the above aspect, the heat transfer wall is formed in a cylindrical shape, the heat medium flows inside the heat transfer wall, and the adsorbent is provided on the outer surface of the heat transfer wall. You may arrange|position along a direction. According to this configuration, the adsorbent is arranged along the circumferential direction on the outer surface of the cylindrical heat transfer wall, so that the adsorbent acts as a heat medium flowing inside the heat transfer wall. heat can be exchanged efficiently.

(7)本発明のさらに他の形態によれば、吸着式ヒートポンプが提供される。この吸着式ヒートポンプは、上記の形態の熱交換器を備える。この構成によれば、吸着式ヒートポンプが、吸放熱性能が良好な熱交換器を備えるため、吸着式ヒートポンプの出力を向上させることができる。 (7) According to still another aspect of the present invention, an adsorption heat pump is provided. This adsorption heat pump comprises a heat exchanger of the form described above. According to this configuration, the adsorption heat pump is provided with a heat exchanger having good heat absorption/radiation performance, so that the output of the adsorption heat pump can be improved.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、吸着体を備えるシステム、吸着体の製造方法、吸着器を備える熱交換器の製造方法、その熱交換器を備える吸着式ヒートポンプの製造方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be implemented in various aspects, for example, a system comprising an adsorbent, a method for producing an adsorbent, a method for producing a heat exchanger comprising an adsorber, and an adsorbent comprising the heat exchanger. It can be realized in the form of a method for manufacturing a heat pump, or the like.

第1実施形態の吸着体を備える吸着式ヒートポンプの模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of the adsorption heat pump provided with the adsorption body of 1st Embodiment. 第1実施形態の吸着体の構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly composition of an adsorbent of a 1st embodiment. 第1実施形態の吸着体の側面および上面図である。It is a side view and a top view of the adsorption body of a 1st embodiment. 吸着体一部を拡大して構成を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which expands some adsorbents and shows a structure notionally. 第1吸着材の断面の一部を拡大して概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows a part of cross section of a 1st adsorption material conceptually. 吸着体の製造方法を説明する第1の図である。It is the 1st figure explaining the manufacturing method of an adsorbent. 吸着体の製造方法を説明する第2の図である。It is the 2nd figure explaining the manufacturing method of an adsorbent. 吸着体の製造方法を説明する第3の図である。It is the 3rd figure explaining the manufacturing method of an adsorbent. 第1実施形態の吸着体の一部の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of one part of adsorption body of 1st Embodiment. 第1比較例の吸着体の一部の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of some adsorption bodies of a 1st comparative example. 第2比較例の吸着体の製造工程における乾燥の様子を概念的に示す図である。FIG. 10 is a diagram conceptually showing how drying is performed in the manufacturing process of the adsorbent of the second comparative example. 第2実施形態としての熱交換器の構成を概略的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a heat exchanger as a second embodiment; 第2実施形態の吸着体の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the adsorbent of 2nd Embodiment. 第3実施形態の吸着体を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the adsorption body of 3rd Embodiment. 第4実施形態の吸着体を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the adsorption body of 4th Embodiment.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の吸着体1を備える吸着式ヒートポンプ10の模式図である。吸着式ヒートポンプ10は、2つの反応器6、7と、2つの蒸発凝縮器8、9と、これらを接続する接続配管と、接続配管に配置される複数のバルブと、図示しない制御部と、を備える。吸着式ヒートポンプ10は、2組の反応器と蒸発凝縮器の組み合わせを利用して、温熱から冷熱を発生させる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram of an adsorption heat pump 10 having an adsorbent 1 of the first embodiment. The adsorption heat pump 10 includes two reactors 6 and 7, two evaporative condensers 8 and 9, connecting pipes connecting them, a plurality of valves arranged in the connecting pipes, a controller (not shown), Prepare. Adsorption heat pump 10 utilizes a combination of two sets of reactors and evaporative condensers to generate cold from hot.

反応器6は、反応容器6aと、反応容器6aの内部に収容されている吸着体1と、反応容器6aの内部において熱媒体を流通させる熱交換器5と、を備える。反応器7は、反応容器7aと、反応容器7aの内部に収容されている吸着体1と、反応容器7aの内部において熱媒体を流通させる熱交換器5と、を備える。吸着体1は、蒸発凝縮器8、9において発生する作動流体の蒸気、例えば、水蒸気を吸着する。また、水蒸気を吸着している吸着体1は、熱交換器5を流れる熱媒体、例えば、温水の熱を用いて水蒸気を脱離する。 The reactor 6 includes a reaction vessel 6a, an adsorbent 1 accommodated inside the reaction vessel 6a, and a heat exchanger 5 for circulating a heat medium inside the reaction vessel 6a. The reactor 7 includes a reaction vessel 7a, an adsorbent 1 accommodated inside the reaction vessel 7a, and a heat exchanger 5 for circulating a heat medium inside the reaction vessel 7a. The adsorbent 1 adsorbs the vapor of the working fluid generated in the evaporative condensers 8 and 9, such as water vapor. Also, the adsorbent 1 adsorbing water vapor desorbs water vapor by using the heat of a heat medium flowing through the heat exchanger 5, for example, hot water.

蒸発凝縮器8は、水が流れる水配管8aと、吸着体1に吸着される水を貯留する貯留容器8bと、を有する。蒸発凝縮器8では、接続する反応器6、7のモードに応じて、貯留容器8b内の水が蒸発するときの気化熱によって水配管8aを流れる水が冷却されたり、貯留容器8b内の水の蒸気が凝縮されて水に戻されたりする。 The evaporative condenser 8 has a water pipe 8 a through which water flows, and a storage container 8 b that stores water to be adsorbed by the adsorbent 1 . In the evaporative condenser 8, depending on the mode of the connected reactors 6 and 7, the heat of vaporization when the water in the storage container 8b evaporates cools the water flowing through the water pipe 8a, or cools the water in the storage container 8b. vapor is condensed back into water.

蒸発凝縮器9は、水が流れる水配管9aと、吸着体1に吸着される水を貯留する貯留容器9bと、を有する。蒸発凝縮器9では、接続する反応器6、7のモードに応じて、貯留容器9b内の水が蒸発するときの気化熱によって水配管9aを流れる水が冷却されたり、貯留容器9b内の水の蒸気が凝縮されて水に戻されたりする。 The evaporative condenser 9 has a water pipe 9 a through which water flows, and a storage container 9 b that stores water to be adsorbed by the adsorbent 1 . In the evaporative condenser 9, depending on the mode of the connected reactors 6 and 7, the heat of vaporization when the water in the storage container 9b evaporates cools the water flowing through the water pipe 9a, or cools the water in the storage container 9b. vapor is condensed back into water.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10の作用について説明する。ここでは、図1に示す状態の吸着式ヒートポンプ10に基づいて説明する。図1に示す状態では、制御部からの指令によって、反応器6と蒸発凝縮器8との間のバルブと、反応器7と蒸発凝縮器9との間のバルブとが開けられており、反応器6と蒸発凝縮器9との間のバルブと、反応器7と蒸発凝縮器8との間のバルブとが閉められている。 Next, the operation of the adsorption heat pump 10 of this embodiment will be described. Here, the description will be based on the adsorption heat pump 10 in the state shown in FIG. In the state shown in FIG. 1, the valve between the reactor 6 and the evaporative condenser 8 and the valve between the reactor 7 and the evaporative condenser 9 are opened by a command from the control unit, and the reaction The valve between vessel 6 and evaporative condenser 9 and the valve between reactor 7 and evaporative condenser 8 are closed.

接続配管を介して接続されている反応器6と蒸発凝縮器8とでは、吸着工程として、吸着作用によって内部が減圧される。これにより、蒸発凝縮器8内に水蒸気が生成される。生成された作動流体の蒸気は、接続配管を通って(白抜き矢印F11)、反応器6の内部に入り、吸着体1に吸着される。このとき、蒸発凝縮器8の水配管8aを流れる水は、水の気化熱によって冷却される。これにより、水配管8aから冷水が排出されることで、冷熱が吸着式ヒートポンプ10の外部に供給される。 In the reactor 6 and the evaporative condenser 8, which are connected via a connecting pipe, the pressure inside is reduced by the adsorption action as an adsorption step. Thereby, water vapor is generated in the evaporative condenser 8 . The generated vapor of the working fluid passes through the connecting pipe (white arrow F11), enters the reactor 6, and is adsorbed by the adsorbent 1. At this time, the water flowing through the water pipe 8a of the evaporative condenser 8 is cooled by the heat of vaporization of water. As a result, cold water is discharged from the water pipe 8a, and cold heat is supplied to the outside of the adsorption heat pump 10. As shown in FIG.

接続配管を介して接続されている反応器7と蒸発凝縮器9とでは、脱離工程として、反応器7の熱交換器5に温水が供給される。水を吸着している反応器7の吸着体1では、供給される温水の熱によって水が吸着体1から脱離する。脱離した水は水蒸気として蒸発凝縮器9の内部に入り(白抜き矢印F12)、水配管9aを流れる水によって凝縮され、水になる。この水は、次の吸着工程において利用される。 Hot water is supplied to the heat exchanger 5 of the reactor 7 as a desorption step between the reactor 7 and the evaporative condenser 9 which are connected via a connecting pipe. In the adsorbent 1 of the reactor 7 that adsorbs water, water is desorbed from the adsorbent 1 by the heat of the hot water supplied. The desorbed water enters the evaporative condenser 9 as steam (white arrow F12) and is condensed by the water flowing through the water pipe 9a to become water. This water is utilized in the subsequent adsorption step.

本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、反応器6および反応器7の一方が水蒸気を吸着し、反応器6および反応器7の他方が水蒸気を脱離することで、温水の供給による冷熱の生成を連続的に行う。 In the adsorption heat pump 10 of the present embodiment, one of the reactors 6 and 7 adsorbs water vapor, and the other of the reactors 6 and 7 desorbs water vapor, thereby generating cold heat by supplying hot water. continuously.

図2は、本実施形態の吸着体1の構成を概略的に示す説明図である。図3は、本実施形態の吸着体1の側面図および上面図である。図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。x軸は、第1流路11bが延びる方向(第1方向)に対応し、y軸は、第2流路12bが延びる方向(第2方向)に対応し、Z軸は、第1吸着層11と第2吸着層12との積層方向に対応する。これらは、図1以降の図においても共通する。また、図2および図3では、吸着体1の構造をわかりやすくするため、各部材のサイズや隙間の大きさなどを、実際の比率から変更して図示している。 FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the adsorbent 1 of this embodiment. FIG. 3 is a side view and a top view of the adsorbent 1 of this embodiment. FIG. 1 shows XYZ axes that are orthogonal to each other. The x-axis corresponds to the direction in which the first flow path 11b extends (first direction), the y-axis corresponds to the direction in which the second flow path 12b extends (second direction), and the Z-axis corresponds to the first adsorption layer. It corresponds to the lamination direction of 11 and the second adsorption layer 12 . These are also common in the figures after FIG. In addition, in FIGS. 2 and 3, in order to make the structure of the adsorbent 1 easy to understand, the size of each member, the size of the gap, and the like are shown with their actual proportions changed.

図示するように、吸着体1は、第1吸着層11と第2吸着層12とが交互に積層されて構成されている。そして、吸着体1には、複数の流路(複数の第1流路11bと、複数の第2流路12b)が形成されている。本実施形態では、吸着体1は、3つの第1吸着層11と、2つの第2吸着層12とを備えるが、吸着層の数は本実施形態に限定されず、任意の数を備えることができる。以降の説明において、第1流路11bと第2流路12bとを区別しないときには、単に、「流路」とも呼ぶ。 As shown in the figure, the adsorbent 1 is constructed by alternately stacking first adsorption layers 11 and second adsorption layers 12 . The adsorbent 1 is formed with a plurality of flow paths (a plurality of first flow paths 11b and a plurality of second flow paths 12b). In this embodiment, the adsorbent 1 includes three first adsorption layers 11 and two second adsorption layers 12, but the number of adsorption layers is not limited to this embodiment and may be any number. can be done. In the following description, when the first flow path 11b and the second flow path 12b are not distinguished from each other, they are simply referred to as "flow paths."

第1吸着層11は、複数の第1流路11bと、複数の第1流路11bの間に位置する複数の第1吸着材11aを含む。第1吸着材11aは、シリカゲルを含む材料から成り、横断面が矩形状の線状(糸状)に形成されている。複数の第1吸着材11aは、長手方向がx軸方向に沿うように、互いに一定の距離を空けて配置されている。本実施形態において、第1吸着材11aの横断面(長手方向に垂直な断面)における幅(y軸方向の長さ)および高さ(z軸方向の長さ)は、例えば、100μm以上5mm以下である。複数の第1吸着材11aは、上述の通り、一定の距離をあけて並んで配置されており、本実施形態では、隣り合う第1吸着材11aの間の距離は、例えば、50μm以上2mm以下である。このように、複数の第1吸着材11aが一定の距離を空けて並んで配置されることにより、隣り合う2つの第1吸着材11aの間に、吸着体1に吸着される水蒸気が流れる第1流路11bが形成される。すなわち、複数の第1吸着材11aにより、x軸方向(第1方向)に延びる第1流路11bが形成される。第1流路11bは、隣り合う第1吸着材11aの間の隙間であるため、第1流路11bにおける気体の拡散抵抗は、第1吸着材11aにおける気体の拡散抵抗より低い。 The first adsorption layer 11 includes a plurality of first flow paths 11b and a plurality of first adsorbents 11a positioned between the plurality of first flow paths 11b. The first adsorbent 11a is made of a material containing silica gel, and is formed in a linear (thread-like) shape with a rectangular cross section. The plurality of first adsorbents 11a are arranged at a constant distance from each other such that the longitudinal direction thereof extends along the x-axis direction. In the present embodiment, the width (length in the y-axis direction) and height (length in the z-axis direction) in the cross section (the cross section perpendicular to the longitudinal direction) of the first adsorbent 11a are, for example, 100 μm or more and 5 mm or less. is. As described above, the plurality of first adsorbents 11a are arranged side by side with a certain distance therebetween. is. By arranging the plurality of first adsorbents 11a side by side with a certain distance in this manner, the water vapor adsorbed by the adsorbent 1 flows between two adjacent first adsorbents 11a. 1 channel 11b is formed. That is, the plurality of first adsorbents 11a form a first flow path 11b extending in the x-axis direction (first direction). Since the first channel 11b is a gap between adjacent first adsorbents 11a, the gas diffusion resistance in the first channel 11b is lower than the gas diffusion resistance in the first adsorbent 11a.

第2吸着層12は、複数の第2流路12bと、複数の第2流路12bの間に位置する複数の第2吸着材12aを含む。第2吸着材12aは、第1吸着材11aと同様に、シリカゲルを含む材料から成り、横断面が矩形状の棒状(糸状)に形成されている。複数の第2吸着材12aは、長手方向がy軸方向に沿うように、互いに一定の距離を空けて配置されている。本実施形態において、第2吸着材12aの横断面(長手方向に垂直な断面)における幅(x軸方向の長さ)および高さ(z軸方向の長さ)は、例えば、100μm以上5mm以下である。複数の第2吸着材12aは、上述の通り、一定の距離をあけて並んで配置されており、本実施形態では、隣り合う第2吸着材12aの間の距離は、例えば、50μm以上2mm以下である。このように、複数の第2吸着材12aが一定の距離を空けて並んで配置されることにより、隣り合う2つの第2吸着材12aの間に、吸着体1に吸着される水蒸気が流れる第2流路12bが形成される。すなわち、複数の第2吸着材12aにより、y軸方向(第2方向)に延びる第2流路12bが形成される。第2流路12bは、隣り合う第2吸着材12aの間の隙間であるため、第2流路12bにおける気体の拡散抵抗は、第2吸着材12aにおける気体の拡散抵抗より低い。すなわち、吸着体1に形成された複数の流路の気体の拡散抵抗は、吸着体1の拡散抵抗より低い。なお、図3(a)および(b)では、第1吸着材11aと第1流路11b、および第2吸着材12aと第2流路12bを、明瞭に区別するために、第1吸着材11aに右肩下がりの斜線ハッチングを付し、第2吸着材12aにクロスハッチングを付している。 The second adsorption layer 12 includes a plurality of second channels 12b and a plurality of second adsorbents 12a positioned between the plurality of second channels 12b. Like the first adsorbent 11a, the second adsorbent 12a is made of a material containing silica gel, and is shaped like a bar (thread) having a rectangular cross section. The plurality of second adsorbents 12a are arranged at a constant distance from each other such that the longitudinal direction thereof extends along the y-axis direction. In the present embodiment, the width (length in the x-axis direction) and height (length in the z-axis direction) in the cross section (the cross section perpendicular to the longitudinal direction) of the second adsorbent 12a are, for example, 100 μm or more and 5 mm or less. is. As described above, the plurality of second adsorbents 12a are arranged side by side with a certain distance therebetween. is. By arranging the plurality of second adsorbents 12a side by side with a certain distance in this manner, the water vapor adsorbed by the adsorbent 1 flows between two adjacent second adsorbents 12a. Two flow paths 12b are formed. That is, the plurality of second adsorbents 12a form a second flow path 12b extending in the y-axis direction (second direction). Since the second flow path 12b is a gap between the adjacent second adsorbents 12a, the gas diffusion resistance in the second flow path 12b is lower than the gas diffusion resistance in the second adsorbent 12a. That is, the gas diffusion resistance of the plurality of channels formed in the adsorbent 1 is lower than the diffusion resistance of the adsorbent 1 . In addition, in FIGS. 3A and 3B, in order to clearly distinguish between the first adsorbent 11a and the first channel 11b, and between the second adsorbent 12a and the second channel 12b, the first adsorbent 11a is hatched with diagonal lines slanted downward to the right, and the second adsorbent 12a is cross-hatched.

上述の通り、本実施形態において、第1流路11bは第1方向に延び、第2流路12bは第2方向に延び、第1方向と第2方向とは、直交している。これにより、吸着体1は、網目状に形成されている。但し、第1流路11bと第2流路12bとは、交わっておらず、互いに接触して重なっている。第1流路11bと第2流路12bとが接触して重なっている連通部16(図3(c)に右肩上がりのハッチングを付して示す)によって、第1流路11bと第2流路12bとは連通している。これにより、z軸方向に延びる第3流路が形成されている。他の実施形態では、第1流路11bと第2流路12bとは、別個の連通流路を介して連通されてもよい。 As described above, in the present embodiment, the first flow path 11b extends in the first direction, the second flow path 12b extends in the second direction, and the first direction and the second direction are orthogonal. Thereby, the adsorbent 1 is formed in a mesh shape. However, the first flow path 11b and the second flow path 12b do not intersect, but are in contact with and overlap each other. The first flow path 11b and the second flow path 11b and the second flow path 12b are separated from each other by the communication portion 16 (indicated by hatching upward to the right in FIG. It communicates with the flow path 12b. This forms a third flow path extending in the z-axis direction. In other embodiments, the first flow path 11b and the second flow path 12b may be communicated via separate communication flow paths.

図4は、吸着体1一部を拡大して構成を概念的に示す説明図である。図5は、第1吸着材11aの断面の一部を拡大して概念的に示す説明図である。図5(a)は、図3(c)に示すA-A断面を示し、図5(b)は、図3(b)に示すB-B断面を示す。 FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing the configuration by enlarging a part of the adsorbent 1. As shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing an enlarged part of the cross section of the first adsorbent 11a. 5(a) shows the AA section shown in FIG. 3(c), and FIG. 5(b) shows the BB section shown in FIG. 3(b).

図4に示すように、吸着体1は繊維Fを含む。詳しくは、第1吸着材11aおよび第2吸着材12aは、繊維Fを含む。繊維Fとしては、無機繊維や鉱物繊維等の繊維を少なくとも1種類含む。本実施形態では、繊維Fとして、炭素繊維(カーボンファイバー)を含む。 The adsorbent 1 includes fibers F, as shown in FIG. Specifically, the first adsorbent 11a and the second adsorbent 12a contain fibers F. The fibers F include at least one kind of fibers such as inorganic fibers and mineral fibers. In this embodiment, the fibers F include carbon fibers.

図3(a)および図4に示すように、第1吸着材11aは、第2吸着材12aとの積層面11Sを有する。図5(a)に示すように、第1吸着材11aの積層面11Sは、xy平面に平行である。繊維Fは、積層面11Sに略平行に配向されている。 As shown in FIGS. 3A and 4, the first adsorbent 11a has a stacking surface 11S with the second adsorbent 12a. As shown in FIG. 5A, the lamination surface 11S of the first adsorbent 11a is parallel to the xy plane. The fibers F are oriented substantially parallel to the lamination surface 11S.

本実施形態において、第1吸着材11aのA-A断面(図3(c))を、SEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)にて観察し、積層面11Sに対する角度が±45°以内の繊維Fが、観察視野に存在する全ての繊維Fの50%以上である場合に、「繊維Fは、積層面11Sに略平行に配向されている」という。図5(A)に示すように、積層面11Sと平行な線LAを用いて、積層面11Sに対する繊維Fの角度が±45°以内か否かを判断することができる。 In the present embodiment, the AA cross section (FIG. 3(c)) of the first adsorbent 11a is observed with a SEM (Scanning Electron Microscope), and the angle with respect to the laminated surface 11S is within ±45°. When the fibers F account for 50% or more of all the fibers F present in the observation field, it is said that the fibers F are oriented substantially parallel to the lamination surface 11S. As shown in FIG. 5A, using a line LA parallel to the lamination surface 11S, it is possible to determine whether or not the angle of the fiber F with respect to the lamination surface 11S is within ±45°.

また、図3(a)および図4に示すように、第1吸着材11aは、第1流路11bを形成する壁面11Wを有する。図5(b)に示すように、第1吸着材11aの壁面11Wは、xz平面に平行である。繊維Fは、壁面11Wに略平行に配向されている。 Further, as shown in FIGS. 3A and 4, the first adsorbent 11a has a wall surface 11W forming the first flow path 11b. As shown in FIG. 5B, the wall surface 11W of the first adsorbent 11a is parallel to the xz plane. The fibers F are oriented substantially parallel to the wall surface 11W.

本実施形態において、第1吸着材11aのB-B断面(図3(b))を、SEMにて観察し、壁面11Wに対する角度が±45°以内の繊維Fが、観察視野に存在する全ての繊維Fの50%以上である場合に、「繊維Fは、壁面11Wに略平行に配向されている」という。図5(B)に示すように、壁面11Wと平行な線LBを用いて、壁面11Wに対する繊維Fの角度が±45°以内か否かを判断することができる。 In this embodiment, the BB cross section (FIG. 3(b)) of the first adsorbent 11a is observed with an SEM, and all the fibers F having an angle within ±45° with respect to the wall surface 11W are present in the observation field. 50% or more of the fibers F, it is said that "the fibers F are oriented substantially parallel to the wall surface 11W". As shown in FIG. 5B, a line LB parallel to the wall surface 11W can be used to determine whether or not the angle of the fiber F with respect to the wall surface 11W is within ±45°.

第2吸着材12aに含まれる繊維Fも同様に、第1吸着材11aは、第2吸着材12aとの積層面に略平行に配向されており、かつ第2流路12bを形成する壁面に略平行に配向されている。 Similarly, the fibers F contained in the second adsorbent 12a are oriented substantially parallel to the plane of lamination with the second adsorbent 12a, and the wall surface forming the second flow path 12b They are oriented substantially parallel.

図6は、吸着体1の製造方法を説明する第1の図である。図7は、吸着体1の製造方法を説明する第2の図である。図8は、吸着体1の製造方法を説明する第3の図である。この製造方法では、シリカゲルと熱伝導助剤とが混合された材料に繊維Fとバインダーを添加した材料(以下、「吸着材形成材料」とも呼ぶ)を用いて、例えば、3Dプリンタにより、吸着体1の形状を形成する(吸着体中間体1p)。吸着材形成材料は、ペースト状で柔らかく、流動性を確保するために水分が多いため、3Dプリンタにより形成された吸着体中間体1pを乾燥させることにより吸着体1が完成する。詳しくは、以下に説明する。 FIG. 6 is a first diagram for explaining the method of manufacturing the adsorbent 1. FIG. FIG. 7 is a second diagram for explaining the manufacturing method of the adsorbent 1. FIG. FIG. 8 is a third diagram for explaining the manufacturing method of the adsorbent 1. FIG. In this manufacturing method, a material obtained by adding fiber F and a binder to a material in which silica gel and a heat conduction aid are mixed (hereinafter also referred to as an "adsorbent forming material") is used, for example, by a 3D printer to produce an adsorbent. 1 (adsorbent intermediate 1p). Since the adsorbent forming material is paste-like, soft, and has a large amount of water to ensure fluidity, the adsorbent intermediate 1p formed by the 3D printer is dried to complete the adsorbent 1. Details are described below.

吸着体1の製造方法では、最初に、平板状のステージ18の表面に、例えば、3Dプリンタのノズル19を用いて、吸着材形成材料を押し出し、第1吸着材中間体11apを形成する。このとき、ノズル19は、図6に示すように、ステージ18の表面に沿ってx軸方向に移動させる(図6の白抜き矢印F13)。ノズル19をx軸方向移動させて1本の第1吸着材中間体11apを成形したのち、ノズル19をy軸方向に移動させる。ノズル19をy軸方向に移動させたのち、先に成形された第1吸着材中間体11apと所定の距離を空けて、第1吸着材中間体11apの隣に別の第1吸着材中間体11apを成形する。これを繰り返し、ステージ18の表面に、複数の第1吸着材中間体11apを所定の隙間をあけつつ成形する。これにより、第1吸着層中間体11pが成形される(図6参照)。この工程を、第1吸着層中間体形成工程とも呼ぶ。本実施形態の製造方法において、ステージ18を、熱交換器5の伝熱壁5aとすることで、熱交換器5に直接吸着体1を形成することができる。 In the manufacturing method of the adsorbent 1, first, an adsorbent forming material is extruded onto the surface of a flat stage 18 using, for example, a nozzle 19 of a 3D printer to form the first adsorbent intermediate 11ap. At this time, the nozzle 19 is moved in the x-axis direction along the surface of the stage 18 as shown in FIG. 6 (white arrow F13 in FIG. 6). After the nozzle 19 is moved in the x-axis direction to form one first adsorbent intermediate 11ap, the nozzle 19 is moved in the y-axis direction. After moving the nozzle 19 in the y-axis direction, another first adsorbent intermediate 11ap is placed next to the first adsorbent intermediate 11ap with a predetermined distance from the previously formed first adsorbent intermediate 11ap. Mold 11ap. This is repeated to form a plurality of first adsorbent intermediate bodies 11ap on the surface of the stage 18 with a predetermined gap. Thereby, the first adsorption layer intermediate body 11p is formed (see FIG. 6). This step is also called a first adsorption layer intermediate formation step. In the manufacturing method of the present embodiment, the adsorbent 1 can be formed directly on the heat exchanger 5 by using the stage 18 as the heat transfer wall 5a of the heat exchanger 5 .

次に、先ほど成形された第1吸着層中間体11pのz軸方向のプラス側に、第1吸着材中間体11apの成形と同じように、ノズル19を用いて、上述の吸着材形成材料を押し出し、第2吸着材中間体12apを形成する(図7)。このとき、ノズル19は、ステージ18の表面に沿ってy軸方向に移動させる(図7の白抜き矢印F14)。ノズル19を移動させて1本の第2吸着材中間体12apを成形したのち、ノズル19をx軸方向に移動させる。ノズル19をx軸方向に移動させたのち、先に成形された第2吸着材中間体12apと所定の距離を空けて、第2吸着材中間体12apの隣に別の第2吸着材中間体12apを成形する。これを繰り返し、第1吸着層中間体11pのz軸方向のプラス側に、複数の第2吸着材中間体12apを所定の隙間をあけつつ成形する。これにより、第2吸着層中間体12pが成形される(図7参照)。この工程を、第2吸着層中間体形成工程とも呼ぶ。 Next, on the positive side of the first adsorption layer intermediate body 11p formed earlier in the z-axis direction, using the nozzle 19, the above adsorbent forming material is applied in the same manner as in the molding of the first adsorbent intermediate body 11ap. Extrude to form a second adsorbent intermediate 12ap (FIG. 7). At this time, the nozzle 19 is moved in the y-axis direction along the surface of the stage 18 (white arrow F14 in FIG. 7). After moving the nozzle 19 to form one second adsorbent intermediate 12ap, the nozzle 19 is moved in the x-axis direction. After moving the nozzle 19 in the x-axis direction, another second adsorbent intermediate 12ap is placed next to the second adsorbent intermediate 12ap with a predetermined distance from the previously formed second adsorbent intermediate 12ap. Mold 12ap. By repeating this, a plurality of second adsorbent intermediate bodies 12ap are formed on the plus side of the first adsorption layer intermediate body 11p in the z-axis direction while leaving predetermined gaps therebetween. Thereby, the second adsorption layer intermediate 12p is formed (see FIG. 7). This step is also called a second adsorption layer intermediate forming step.

続いて、第1吸着層中間体形成工程、第2吸着層中間体形成工程、第1吸着層中間体形成工程を、この順に行う。これにより、5層が積層された積層体である吸着体中間体1pが形成される(図8)。吸着体中間体1pを乾燥させることにより、吸着体1が完成される。 Subsequently, the first adsorption layer intermediate formation step, the second adsorption layer intermediate formation step, and the first adsorption layer intermediate formation step are performed in this order. As a result, an adsorbent intermediate 1p, which is a laminate in which five layers are laminated, is formed (FIG. 8). The adsorbent 1 is completed by drying the adsorbent intermediate 1p.

吸着材形成材料に含まれる繊維Fの長さは、特に限定されないが、ノズル19のノズル径よりも短いことが好ましい。繊維Fの長さがノズル19のノズル径より短いと、ノズル19の詰まりを抑制することができる。ノズル19としては、例えば、ノズル径が0.1mm~3mm程度のノズルを用いることができる。また、繊維Fの長さが0.1μm以上であると、補強効果をより発揮することができるため、好ましい。 Although the length of the fibers F contained in the adsorbent forming material is not particularly limited, it is preferably shorter than the nozzle diameter of the nozzle 19 . If the length of the fiber F is shorter than the nozzle diameter of the nozzle 19, clogging of the nozzle 19 can be suppressed. As the nozzle 19, for example, a nozzle having a nozzle diameter of about 0.1 mm to 3 mm can be used. Moreover, it is preferable that the fiber F has a length of 0.1 μm or more, because the reinforcing effect can be further exhibited.

次に、本実施形態の吸着体1の効果について、比較例と比較して説明する。
図9は、本実施形態の吸着体1の一部の構成を模式的に示す説明図であり、図10は、第1比較例の吸着体90の一部の構成を模式的に示す説明図である。図10では、図9と対応する部分を図示している。図9、図10において、(a)は上面図を示し、(b)は(a)におけるA-A断面を示し、(c)は(a)におけるB-B断面を示す。なお、図9では、繊維Fの図示を省略している。
Next, the effect of the adsorbent 1 of this embodiment will be described in comparison with a comparative example.
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of part of the adsorbent 1 of the present embodiment, and FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of part of the adsorbent 90 of the first comparative example. is. FIG. 10 shows a portion corresponding to FIG. 9 and 10, (a) shows a top view, (b) shows a section AA in (a), and (c) shows a section BB in (a). It should be noted that illustration of the fibers F is omitted in FIG.

図10に示すように、第1比較例の吸着体90は、z軸方向に吸着体90を貫通する複数の流路92が形成されている。第1比較例の吸着体90における流路92間の幅D90(図10(a))は、本実施形態の吸着体1の第1吸着材11aおよび第2吸着材12aの幅D1(図9(a))と一致する。また、第1比較例の吸着体90の流路92のz軸方向から見た形状(図10(a))は、本実施形態の吸着体1における連通部16(図9(a))の形状と一致する。 As shown in FIG. 10, the adsorbent 90 of the first comparative example is formed with a plurality of flow paths 92 penetrating the adsorbent 90 in the z-axis direction. The width D90 (FIG. 10(a)) between the flow paths 92 in the adsorbent 90 of the first comparative example corresponds to the width D1 (FIG. 9 (a)). Further, the shape of the flow path 92 of the adsorbent 90 of the first comparative example (FIG. 10(a)) when viewed from the z-axis direction is the same as that of the communicating portion 16 (FIG. 9(a)) of the adsorbent 1 of the present embodiment. Match the shape.

上述の通り、第1比較例の吸着体90には、z軸方向に貫通する複数の流路92が形成されている(図10(a)、(c))。これに対し、本実施形態の吸着体1には、x軸方向に貫通する複数の第1流路11bと、y軸方向に貫通する複数の第2流路12bと、が形成されている。被吸着体である気体は、流路内を拡散しつつ、吸着体に拡散される。第1比較例の吸着体90では、z軸方向に貫通する流路92しかないのに対し、本実施形態の吸着体1では、第1流路11bと第2流路12bとが重なり、第1流路11bと第2流路12bとが連通する連通部16が形成されることにより、z軸方向に貫通する流路が形成され、さらに、この流路に交差する第1流路11bと第2流路12bとが形成されている。換言すると、第1比較例の吸着体90には、縦穴として機能する流路92しか形成されていないのに対し、本実施形態の吸着体1には、縦穴として機能する流路と、横穴として機能する流路とが形成されている。被吸着体としての気体は、流路から吸着体の内部に向かって拡散するため、吸着体において、流路から離れた吸着体内部にまでは拡散しにくい。本実施形態の吸着体1では、第1比較例の吸着体90と比較して、流路の形状が複雑であり、吸着体と気体とが接する面積が大きい。また、気体が流路を拡散する速度は、吸着体内部を拡散する速度よりも速いため、吸着体の内部まで吸着が速やかに進行する。そのため、吸着速度・吸着体利用率が向上する。したがって、本実施形態の吸着体1によれば、第1比較例の吸着体90よりも、気体の吸着速度、および吸着体の利用率を向上させることができ、気体の吸着量を増加させることができる。 As described above, the adsorbent 90 of the first comparative example is formed with a plurality of flow paths 92 penetrating in the z-axis direction (FIGS. 10(a) and 10(c)). In contrast, in the adsorbent 1 of the present embodiment, a plurality of first flow paths 11b penetrating in the x-axis direction and a plurality of second flow paths 12b penetrating in the y-axis direction are formed. The gas, which is the adsorbent, is diffused into the adsorbent while diffusing in the channel. In the adsorbent 90 of the first comparative example, there is only the channel 92 penetrating in the z-axis direction. By forming a communicating portion 16 where the first channel 11b communicates with the second channel 12b, a channel penetrating in the z-axis direction is formed. A second flow path 12b is formed. In other words, while the adsorbent 90 of the first comparative example has only the channel 92 functioning as a vertical hole, the adsorbent 1 of the present embodiment has a channel functioning as a vertical hole and a lateral hole. A functioning flow path is formed. Since the gas as the adsorbent diffuses from the channel toward the inside of the adsorbent, it is difficult for the gas to diffuse into the adsorbent away from the channel in the adsorbent. Compared with the adsorbent 90 of the first comparative example, the adsorbent 1 of the present embodiment has a more complicated flow path shape and a larger contact area between the adsorbent and the gas. Moreover, since the speed at which the gas diffuses through the channel is faster than the speed at which the gas diffuses inside the adsorbent, the adsorption progresses quickly to the inside of the adsorbent. Therefore, the adsorption speed and adsorbent utilization rate are improved. Therefore, according to the adsorbent 1 of the present embodiment, it is possible to improve the gas adsorption speed and the adsorbent utilization factor and increase the gas adsorption amount compared to the adsorbent 90 of the first comparative example. can be done.

図11は、第2比較例の吸着体の製造工程における乾燥の様子を概念的に示す図である。第2比較例の吸着体は、本実施形態の吸着体1と異なる材料を用いて、吸着体1と同じ製造方法により同様の形状に形成されている。第2比較例の吸着体は、本実施形態の吸着材形成材料から繊維Fとバインダーを除いた材料、すなわち、シリカゲルと熱伝導助剤とが混合された材料(以下、「比較例形成材料」とも呼ぶ)から形成されている。第2比較例の吸着体の製造工程において乾燥の前の状態である吸着体中間体80pは、図11に示すように、第1吸着層中間体81pと第2吸着層中間体82pとが交互に積層された5層構造の積層体である。第1吸着層中間体81pは、複数の第1吸着材中間体81apを備え、第2吸着層中間体82pは、複数の第2吸着材中間体82apを備える。 FIG. 11 is a diagram conceptually showing how drying is performed in the manufacturing process of the adsorbent of the second comparative example. The adsorbent of the second comparative example is formed in the same shape by the same manufacturing method as that of the adsorbent 1 using a material different from that of the adsorbent 1 of the present embodiment. The adsorbent of the second comparative example is a material obtained by removing the fibers F and the binder from the adsorbent forming material of the present embodiment, that is, a material in which silica gel and a heat conduction aid are mixed (hereinafter, "comparative example forming material" (also called As shown in FIG. 11, the adsorbent intermediate 80p, which is in a state before drying in the adsorbent manufacturing process of the second comparative example, alternates between the first adsorption layer intermediate 81p and the second adsorption layer intermediate 82p. It is a laminate having a five-layer structure in which The first adsorption layer intermediate 81p includes a plurality of first adsorbent intermediates 81ap, and the second adsorption layer intermediate 82p includes a plurality of second adsorbent intermediates 82ap.

上述の通り、本実施形態の吸着体1は、吸着体90と比較して、多くの流路が形成されており、かつ、複数の流路が交差するように形成されている。そのため、図9(b)、(c)、および図10(b)、(c)に示すように、吸着体1は吸着体90と比較して構造が疎になっている。第2比較例の吸着体も同様に、第1比較例の吸着体90と比較して構造が疎である。そのため、第2比較例の吸着体は、吸着体1において図9(c)に示す断面に相当する断面において、特に構造強度が弱い。吸着体中間体80pを乾燥させる工程において、吸着体中間体80pは上の方(z軸プラス側)から乾燥する。比較例形成材料は、ペースト状で柔らかく、流動性を確保するために水分が多いため、乾燥されると収縮する。吸着体中間体80pにおいて、一番上に積層された第1吸着層中間体81pから乾燥するため、一番上に積層された第1吸着層中間体81pから収縮する。一番下の第1吸着層中間体81pは、乾燥するのが遅く、かつステージ18に付着しているため、あまり収縮しない。そのため、吸着体中間体80pの乾燥工程において、最上面の第1吸着層中間体81pを構成する第1吸着材中間体81apには、x軸方向(長手方向)に引っ張る力が作用し(図11(a)における白抜き矢印)、第1吸着材中間体81apが切れる虞がある(図11(a))。図11(a)に示すように、第1吸着材中間体81apが切れて第1吸着層中間体81pに亀裂が生じると、図11(b)に示すように、亀裂を起点として、吸着体中間体80pが反りながら乾燥する(図11(b)における白抜き矢印)。そうすると、ステージ18として用いられた伝熱壁5aと吸着体との間に隙間ができ、吸着体と熱交換器との間の熱伝導性が悪化する虞がある。 As described above, the adsorbent 1 of the present embodiment has more channels than the adsorbent 90, and the channels are formed so as to intersect each other. Therefore, as shown in FIGS. 9B, 9C and 10B, 10C, the adsorbent 1 has a looser structure than the adsorbent 90. In FIG. Similarly, the adsorbent of the second comparative example also has a sparse structure compared to the adsorbent 90 of the first comparative example. Therefore, the adsorbent of the second comparative example has particularly weak structural strength in the cross section corresponding to the cross section shown in FIG. 9C in the adsorbent 1 . In the step of drying the adsorbent intermediate 80p, the adsorbent intermediate 80p is dried from above (z-axis plus side). The comparative example forming material is pasty and soft, and has a large amount of water to ensure fluidity, so it shrinks when dried. In the adsorbent intermediate body 80p, since the first adsorption layer intermediate body 81p laminated on the top is dried, the first adsorption layer intermediate body 81p laminated on the top is shrunk. The lowermost first adsorption layer intermediate 81p dries slowly and adheres to the stage 18, so it does not shrink much. Therefore, in the process of drying the adsorbent intermediate 80p, a pulling force in the x-axis direction (longitudinal direction) acts on the first adsorbent intermediate 81ap constituting the first adsorption layer intermediate 81p on the uppermost surface (Fig. 11(a)), the first adsorbent intermediate 81ap may be cut (FIG. 11(a)). As shown in FIG. 11(a), when the first adsorbent intermediate 81ap is cut and a crack occurs in the first adsorption layer intermediate 81p, as shown in FIG. The intermediate 80p dries while warping (white arrow in FIG. 11(b)). As a result, a gap is formed between the heat transfer wall 5a used as the stage 18 and the adsorbent, which may deteriorate the thermal conductivity between the adsorbent and the heat exchanger.

これに対し、本実施形態の吸着体1によれば、吸着材形成材料が繊維Fを有するため、繊維Fとバインダーにより吸着材形成材料の接着効果が高まる。また、吸着材形成材料に含まれる繊維Fが、第1吸着層11と第2吸着層12との積層面11Sに略平行に配向されており(図5(a))、かつ第1吸着材11aの第1流路11bを形成する壁面11Wに略平行に配向されている(図5(b))。そのため、吸着体中間体1pの乾燥に伴い、第1吸着材中間体11apに対して、第1吸着層11と第2吸着層12との積層面11Sに沿う方向(長手方向)の力が加わることによる第1吸着材中間体11apの断裂を抑制することができ、吸着体中間体1pにおける亀裂の発生を抑制することができる。また、吸着式ヒートポンプ10の使用時における吸着体1の温度変化に伴う亀裂の発生も、同様に抑制することができる。そのため、吸着体1と熱交換器5との間の熱伝導性の低下を抑制することができる。その結果、吸着体1における水蒸気の吸着によって発生する熱の熱交換器5への放熱性の低下を抑制することができ、吸着体1による水蒸気の吸着反応の速度の低下を抑制することができる。 In contrast, according to the adsorbent 1 of the present embodiment, the adsorbent-forming material has the fibers F, so that the fibers F and the binder enhance the adhesive effect of the adsorbent-forming material. In addition, the fibers F contained in the adsorbent-forming material are oriented substantially parallel to the lamination surface 11S of the first adsorption layer 11 and the second adsorption layer 12 (FIG. 5(a)), and the first adsorbent It is oriented substantially parallel to the wall surface 11W forming the first flow path 11b of 11a (FIG. 5(b)). Therefore, along with the drying of the adsorbent intermediate 1p, force is applied to the first adsorbent intermediate 11ap in the direction (longitudinal direction) along the lamination surface 11S of the first adsorption layer 11 and the second adsorption layer 12. Therefore, it is possible to suppress the breakage of the first adsorbent intermediate 11ap caused by this, and to suppress the occurrence of cracks in the adsorbent intermediate 1p. In addition, the generation of cracks due to temperature changes in the adsorbent 1 during use of the adsorption heat pump 10 can also be suppressed. Therefore, a decrease in thermal conductivity between the adsorbent 1 and the heat exchanger 5 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the heat dissipation to the heat exchanger 5 of the heat generated by the adsorption of water vapor in the adsorbent 1, and it is possible to suppress the decrease in the speed of the adsorption reaction of the water vapor by the adsorbent 1. .

また、本実施形態の吸着体1では、繊維Fとして、炭素繊維を用いている。炭素繊維は、熱伝導性向上効果があるため、吸着体1によれば、構造強度の低下を抑制することができる共に、熱伝導性を向上させることができる。 Carbon fibers are used as the fibers F in the adsorbent 1 of the present embodiment. Since carbon fiber has the effect of improving thermal conductivity, according to the adsorbent 1, it is possible to suppress a decrease in structural strength and improve thermal conductivity.

また、本実施形態の吸着体の製造方法によれば、3Dプリンタのノズル19を用いて、吸着材形成材料を押し出すことにより、長尺な線状の第1吸着材11aおよび第2吸着材12aを形成しているため、繊維Fを、第1吸着層11と第2吸着層12との積層面11Sに略平行に、容易に配向させることができる。同様に、繊維Fを、吸着材の流路を形成する壁面に略平行に、容易に配向させることができる。 Further, according to the manufacturing method of the adsorbent of the present embodiment, the long linear first adsorbent 11a and the second adsorbent 12a are formed by extruding the adsorbent forming material using the nozzle 19 of the 3D printer. is formed, the fibers F can be easily oriented substantially parallel to the lamination surface 11S of the first adsorption layer 11 and the second adsorption layer 12 . Similarly, the fibers F can be easily oriented substantially parallel to the wall surfaces forming the flow paths of the adsorbent.

また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10は吸着体1を備えている。この吸着体1は、上述の通り、利用効率が向上されており、かつ、熱交換器との間の熱伝導性の低下を抑制することができるため、被吸着体の吸着量を増加させることができる。そのため本実施形態の吸着式ヒートポンプ10によれば、吸着式ヒートポンプの出力を向上させることができる。 Also, the adsorption heat pump 10 of this embodiment includes the adsorbent 1 . As described above, this adsorbent 1 has improved utilization efficiency and can suppress a decrease in thermal conductivity with the heat exchanger, so that the adsorption amount of the adsorbent can be increased. can be done. Therefore, according to the adsorption heat pump 10 of this embodiment, the output of the adsorption heat pump can be improved.

<第2実施形態>
図12は、本発明の第2実施形態としての熱交換器5Aの構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の熱交換器5Aは、円筒状に形成された伝熱壁5aと、伝熱壁5aの外側面に形成された吸着体2と、を備え、伝熱壁5aの内部を熱媒体としての水が流れる。本実施形態の吸着体2は、第1実施形態の吸着体1と、形状が異なる。
<Second embodiment>
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a heat exchanger 5A as a second embodiment of the invention. The heat exchanger 5A of this embodiment includes a cylindrical heat transfer wall 5a and an adsorbent 2 formed on the outer surface of the heat transfer wall 5a. As the water flows. The adsorbent 2 of this embodiment differs in shape from the adsorbent 1 of the first embodiment.

吸着体2は、第1吸着層21と、第1吸着層21の上に積層された第2吸着層22と、を備え、伝熱壁5aの外側面に、周方向に沿って円筒状に形成されている。 The adsorbent 2 includes a first adsorption layer 21 and a second adsorption layer 22 laminated on the first adsorption layer 21, and has a cylindrical shape along the circumferential direction on the outer surface of the heat transfer wall 5a. formed.

第1吸着層21は、複数の第1流路21bと、複数の第1流路21bの間に位置する複数の第1吸着材21aを含む。第1吸着材21aは、シリカゲルおよび繊維Fを含む材料から成り、横断面形状が矩形状の線状(糸状)に形成されている。第1吸着材21aは、長手方向が伝熱壁5aの中心軸C5と交差する方向に、伝熱壁5aの外周に沿って形成されている。第1吸着材21aの一部は、伝熱壁5aの外側面において、全体の形状が螺旋状に形成されている。隣り合う第1吸着材21aの間隔および螺旋の間隔は一定であり、本実施形態では、例えば、50μm以上2mm以下である。このように、隣り合う第1吸着材21aの間に、吸着体2に吸着される気体が流れる第1流路21bが形成される。第1流路21bは、隣り合う第1吸着材21aの間の隙間であるため、第1流路21bにおける気体の拡散抵抗は、第1吸着材21aにおける気体の拡散抵抗より低い。 The first adsorption layer 21 includes a plurality of first flow paths 21b and a plurality of first adsorbents 21a positioned between the plurality of first flow paths 21b. The first adsorbent 21a is made of a material containing silica gel and fibers F, and is formed in a linear (thread-like) shape having a rectangular cross-sectional shape. The first adsorbent 21a is formed along the outer periphery of the heat transfer wall 5a in a direction in which the longitudinal direction intersects the central axis C5 of the heat transfer wall 5a. A portion of the first adsorbent 21a is formed in a spiral shape as a whole on the outer surface of the heat transfer wall 5a. The interval between the adjacent first adsorbents 21a and the interval between the spirals are constant, and in the present embodiment, they are, for example, 50 μm or more and 2 mm or less. Thus, the first flow path 21b through which the gas adsorbed by the adsorbent 2 flows is formed between the adjacent first adsorbents 21a. Since the first channel 21b is a gap between adjacent first adsorbents 21a, the gas diffusion resistance in the first channel 21b is lower than the gas diffusion resistance in the first adsorbent 21a.

第2吸着層22は、複数の第2流路22bと、複数の第2流路22bの間に位置する複数の第2吸着材22aを含む。第2吸着材22aは、第1吸着材21aと同様に、シリカゲルおよび繊維Fを含む材料から成り、横断面形状が第1吸着材21aと同じ矩形状の線状(糸状)に形成されている。第2吸着材22aは、長手方向が伝熱壁5aの中心軸C5と交差する方向であって、第1吸着材21aの長手方向と交差するように、伝熱壁5aの外周に沿って形成されている。第2吸着材22aの一部は、第1吸着材21aと同様に、伝熱壁5aの外側面において、全体の形状が螺旋状に形成されている。隣り合う第2吸着材22aの間隔および螺旋の間隔は一定であり、本実施形態では、第1吸着材21aにおける間隔と同じである。このように、隣り合う第2吸着材22aの間に、吸着体2に吸着される気体が流れる第2流路22bが形成される。第2流路22bは、隣り合う第2吸着材22aの間の隙間であるため、第2流路22bにおける気体の拡散抵抗は、第2吸着材22aにおける気体の拡散抵抗より低い。 The second adsorption layer 22 includes a plurality of second flow paths 22b and a plurality of second adsorbents 22a positioned between the plurality of second flow paths 22b. Like the first adsorbent 21a, the second adsorbent 22a is made of a material containing silica gel and fibers F, and is formed in a linear (thread-like) rectangular shape having the same cross-sectional shape as the first adsorbent 21a. . The second adsorbent 22a is formed along the outer periphery of the heat transfer wall 5a so that the longitudinal direction intersects the central axis C5 of the heat transfer wall 5a and intersects the longitudinal direction of the first adsorbent 21a. It is A portion of the second adsorbent 22a, like the first adsorbent 21a, has a spiral overall shape on the outer surface of the heat transfer wall 5a. The interval between adjacent second adsorbents 22a and the spiral interval are constant, and in this embodiment, the same as the interval in the first adsorbent 21a. Thus, the second flow path 22b through which the gas adsorbed by the adsorbent 2 flows is formed between the adjacent second adsorbents 22a. Since the second flow path 22b is a gap between the adjacent second adsorbents 22a, the gas diffusion resistance in the second flow path 22b is lower than the gas diffusion resistance in the second adsorbent 22a.

上述の通り、第1吸着層21の第1流路21bと、第2吸着層22の第2流路22bとが交差するように積層されるため、吸着体2は、図示するように網目状に形成されている。 As described above, since the first channel 21b of the first adsorption layer 21 and the second channel 22b of the second adsorption layer 22 are stacked so as to intersect each other, the adsorbent 2 has a mesh shape as illustrated. is formed in

図13は、第2実施形態の吸着体2の製造方法の説明図である。本実施形態の吸着体2も、第1実施形態の吸着体1と同様に、第1実施形態の吸着材形成材料と同一の材料を用いて、3Dプリンタにより形状を形成する。 FIG. 13 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the adsorbent 2 of the second embodiment. As with the adsorbent 1 of the first embodiment, the adsorbent 2 of the present embodiment is also shaped by a 3D printer using the same material as the adsorbent forming material of the first embodiment.

具体的には、まず、図13(a)に示すように、伝熱壁5aを、伝熱壁5aの中心軸C5を回転中心として回転させながら(図13(a)の白抜き矢印F21、F22)、ノズル19を伝熱壁5aの一方の端部5bから他方の端部5cに向けて移動させる(図13(a)の白抜き矢印F23)。移動するノズル19から押し出される吸着材形成材料が伝熱壁5aの外壁面に接着することで、図13(a)に示すような中心軸C5に対して斜めに配置される第1吸着材中間体21apが形成される。1本の第1吸着材中間体21apを成形したのち、隙間をあけて別の第1吸着材中間体21apを同じ方法で成形する。これにより、第1吸着層中間体21pが形成される。このとき、隙間が第1吸着層21の第1流路21bとなる。 Specifically, first, as shown in FIG. 13(a), the heat transfer wall 5a is rotated around the central axis C5 of the heat transfer wall 5a (white arrow F21 in FIG. 13(a), F22), the nozzle 19 is moved from one end 5b of the heat transfer wall 5a toward the other end 5c (white arrow F23 in FIG. 13(a)). The adsorbent-forming material extruded from the moving nozzle 19 adheres to the outer wall surface of the heat transfer wall 5a, thereby forming a first adsorbent intermediate that is arranged obliquely with respect to the central axis C5 as shown in FIG. 13(a). A body 21ap is formed. After forming one first adsorbent intermediate 21ap, another first adsorbent intermediate 21ap is formed by the same method with a gap left. Thereby, the first adsorption layer intermediate 21p is formed. At this time, the gap becomes the first channel 21 b of the first adsorption layer 21 .

次に、図13(b)に示すように、伝熱壁5aを、伝熱壁5aの中心軸C5を回転中心として回転させながら(図13(b)の白抜き矢印F24、F25)、ノズル19を伝熱壁5aの他方の端部5cから一方の端部5bに向けて移動させる(図13(b)の白抜き矢印F26)。移動するノズル19から押し出される吸着材形成材料が第1吸着層中間体21pの外側面に接着することで、図13(b)に示すような中心軸C5に対して斜めに配置される第2吸着材中間体22apが形成される。1本の第2吸着材中間体22apを成形したのち、隙間をあけて別の第2吸着材中間体22apを同じ方法で成形する。これにより、第2吸着層中間体22pが形成される。このとき、隙間が第2吸着層22の第2流路22bとなる。第1吸着層中間体21pと第2吸着層中間体22pの2層が積層され、吸着体中間体2pが形成される(図13(b))。吸着体中間体2pを乾燥させることにより、吸着体2が完成される。 Next, as shown in FIG. 13(b), the heat transfer wall 5a is rotated about the central axis C5 of the heat transfer wall 5a (white arrows F24 and F25 in FIG. 13(b)), and the nozzle 19 is moved from the other end 5c of the heat transfer wall 5a toward the one end 5b (white arrow F26 in FIG. 13(b)). The adsorbent forming material extruded from the moving nozzle 19 adheres to the outer surface of the first adsorption layer intermediate body 21p, thereby forming the second adsorption layer intermediate body 21p that is arranged obliquely with respect to the central axis C5 as shown in FIG. 13(b). An adsorbent intermediate 22ap is formed. After forming one second adsorbent intermediate 22ap, another second adsorbent intermediate 22ap is formed by the same method with a gap left. Thereby, the second adsorption layer intermediate 22p is formed. At this time, the gap becomes the second flow path 22b of the second adsorption layer 22 . Two layers of the first adsorption layer intermediate 21p and the second adsorption layer intermediate 22p are laminated to form the adsorbent intermediate 2p (FIG. 13(b)). The adsorbent 2 is completed by drying the adsorbent intermediate 2p.

以上説明したように、本実施形態の吸着体2には、互いに交差する方向に延びる複数の第1流路21bと複数の第2流路22bとが形成されている。そのため、第1実施形態の吸着体1と同様に、吸着体1の利用率を向上させることができ、吸着体2における水蒸気の吸着量を増加させることができる。その結果、熱交換器5Aにおける吸放熱量を増加させることができ、熱交換器5Aの性能を向上させることができる。 As described above, the adsorbent 2 of the present embodiment is formed with a plurality of first flow paths 21b and a plurality of second flow paths 22b extending in mutually intersecting directions. Therefore, like the adsorbent 1 of the first embodiment, the utilization rate of the adsorbent 1 can be improved, and the adsorption amount of water vapor in the adsorbent 2 can be increased. As a result, the amount of heat absorbed and released in the heat exchanger 5A can be increased, and the performance of the heat exchanger 5A can be improved.

また、本実施形態の熱交換器5Aにおいて、吸着体2は、筒状に形成されている伝熱壁5aの外側面に、周方向に沿って配置されている。これにより、吸着体2は、伝熱壁5aの内部を流れる水との熱のやり取りを効率的に行うことができ、熱交換器5Aにおける吸放熱量を増加させることができる。 In addition, in the heat exchanger 5A of the present embodiment, the adsorbent 2 is arranged along the circumferential direction on the outer surface of the cylindrically formed heat transfer wall 5a. Thereby, the adsorbent 2 can efficiently exchange heat with the water flowing inside the heat transfer wall 5a, and can increase the amount of heat absorbed and released in the heat exchanger 5A.

また、本実施形態の吸着体2も、第1実施形態の吸着体1と同様に、繊維Fを含んでいる。本実施形態の吸着体2のように、網目状の円筒状に形成された吸着体中間体2pにおいて、繊維Fが含まれていない場合には、第1実施形態で説明した通り、乾燥に伴い、構造が弱い部分に亀裂が生じると、亀裂を起点に吸着体中間体2pが反りながら乾燥することにより、亀裂が中心軸C5に沿う方向に延びて、吸着体中間体2pが割れ、開いてくる虞がある。これに対し、本実施形態の吸着材形成材料が繊維Fを有し、繊維Fとバインダーにより接着効果が高まるため、吸着体中間体2pの乾燥に伴う亀裂の発生を抑制することができる。そのため、吸着体2と伝熱壁5aとの間の熱伝導性の低下を抑制することができる。その結果、吸着体2における水蒸気の吸着によって発生する熱の熱媒体への放熱性を向上させることができ、吸着体2による水蒸気の吸着反応の速度が低下することを抑制することができる。 Further, the adsorbent 2 of this embodiment also contains fibers F, like the adsorbent 1 of the first embodiment. Like the adsorbent 2 of this embodiment, if the adsorbent intermediate 2p formed in a mesh-like cylindrical shape does not contain the fibers F, as described in the first embodiment, When a crack occurs in a portion with a weak structure, the adsorbent intermediate 2p warps from the crack and dries, and the crack extends in the direction along the central axis C5, and the adsorbent intermediate 2p cracks and opens. There is a risk of coming. On the other hand, since the adsorbent forming material of the present embodiment has fibers F, and the fibers F and the binder enhance the adhesive effect, cracks due to drying of the adsorbent intermediate 2p can be suppressed. Therefore, a decrease in thermal conductivity between the adsorbent 2 and the heat transfer wall 5a can be suppressed. As a result, it is possible to improve the heat dissipation of the heat generated by the adsorption of water vapor in the adsorbent 2 to the heat medium, and to suppress the decrease in the speed of the adsorption reaction of water vapor by the adsorbent 2 .

また、本実施形態の熱交換器5Aによれば、伝熱壁5aの外側面に隙間をあけて複数の第1吸着材21aおよび複数の第2吸着材22aを形成することにより、伝熱壁5aの外側面に直接吸着体2を形成することができる。これにより、比較的容易に、円筒状の伝熱壁5aの外周に吸着体2を形成することができる。 Further, according to the heat exchanger 5A of the present embodiment, the plurality of first adsorbents 21a and the plurality of second adsorbents 22a are formed on the outer surface of the heat transfer wall 5a with a gap therebetween. Adsorbent 2 can be formed directly on the outer surface of 5a. Thereby, the adsorbent 2 can be formed relatively easily on the outer periphery of the cylindrical heat transfer wall 5a.

<第3実施形態>
図14は、第3実施形態の吸着体3を概念的に示す説明図である。図14(a)は、吸着体3の斜視図であり、図14(b)は、吸着体3の上面図である。図14(b)では、第1流路32を明瞭に示すために、第1流路32以外に斜線ハッチングを付して示し、繊維Fの図示を省略している。なお、説明の便宜上、図14では、第1流路32の開口が形成されている方向をz軸方向とし、第2流路33の開口が形成されている方向をy軸方向とし、z軸とy軸とに直交する方向をx軸方向とする。また、図14では、吸着体3の構造をわかりやすくするため、流路の大きさなどを実際の比率から変更している。
<Third Embodiment>
FIG. 14 is an explanatory diagram conceptually showing the adsorbent 3 of the third embodiment. 14(a) is a perspective view of the adsorbent 3, and FIG. 14(b) is a top view of the adsorbent 3. FIG. In FIG. 14(b), in order to clearly show the first flow path 32, the areas other than the first flow path 32 are hatched with oblique lines, and the illustration of the fibers F is omitted. For convenience of explanation, in FIG. 14, the direction in which the opening of the first channel 32 is formed is the z-axis direction, the direction in which the opening of the second channel 33 is formed is the y-axis direction, and the z-axis and the y-axis is defined as the x-axis direction. In addition, in FIG. 14, in order to make the structure of the adsorbent 3 easy to understand, the size of the flow path and the like are changed from the actual ratio.

第3実施形態の吸着体3は、第1実施形態の吸着体1(図2)と形状が異なるものの、第1実施形態と同一の材料から形成されている。すなわち、図14(a)に示すように、吸着体3は繊維Fを含んでいる。本実施形態の吸着体3には、複数の第1流路32と、複数の第2流路33と、が形成されており、略直方体状に形成されている。 Although the adsorbent 3 of the third embodiment has a different shape from the adsorbent 1 (FIG. 2) of the first embodiment, it is made of the same material as that of the first embodiment. That is, the adsorbent 3 contains fibers F as shown in FIG. 14(a). A plurality of first flow paths 32 and a plurality of second flow paths 33 are formed in the adsorbent 3 of this embodiment, and are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape.

第1流路32は、z軸方向に延びる流路であって、吸着体3をz軸方向に貫通する。本実施形態では、第1流路32は、9個形成されている。第1流路32は、x軸方向およびy軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるz軸方向を「第1方向」とも呼ぶ。 The first channel 32 is a channel extending in the z-axis direction and penetrates the adsorbent 3 in the z-axis direction. In this embodiment, nine first flow paths 32 are formed. The first flow paths 32 are arranged side by side at regular intervals in the x-axis direction and the y-axis direction. The z-axis direction in this embodiment is also called a "first direction".

第2流路33は、y軸方向に延びる流路であって、吸着体3をy軸方向に貫通する。本実施形態では、第2流路33は、8個形成されている。第2流路33は、x軸方向およびz軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるy軸方向を「第2方向」とも呼ぶ。 The second channel 33 is a channel extending in the y-axis direction and penetrates the adsorbent 3 in the y-axis direction. In this embodiment, eight second flow paths 33 are formed. The second flow paths 33 are arranged side by side at equal intervals in each of the x-axis direction and the z-axis direction. The y-axis direction in this embodiment is also called a “second direction”.

次に、吸着体3の製造方法の一例を説明する。最初に、例えば、押出成形によって、z軸方向に貫通孔が形成されている吸着材を成形する。この場合、z軸方向に沿って形成された貫通孔が第1流路32となる。押出成形において、材料は、z軸方向に押出されているため、繊維Fは、z軸方向に略平行に配向している(図14(a))。この押出成形で成形された吸着材に対して、ドリルを用いて、y軸方向に貫通孔を形成する。このドリルで形成された貫通孔が第2流路33となる。これにより、吸着体3が完成される。なお、ここでは、ドリルを用いて貫通孔を形成するとしたが、別の方法で貫通孔を形成してもよい。 Next, an example of a method for manufacturing the adsorbent 3 will be described. First, an adsorbent having through holes formed in the z-axis direction is formed, for example, by extrusion. In this case, a through hole formed along the z-axis direction serves as the first channel 32 . In extrusion molding, the material is extruded in the z-axis direction, so the fibers F are oriented substantially parallel to the z-axis direction (FIG. 14(a)). A drill is used to form a through hole in the y-axis direction in the adsorbent molded by extrusion. The through hole formed by this drill becomes the second flow path 33 . Thereby, the adsorbent 3 is completed. In addition, although the through-hole is formed using a drill here, the through-hole may be formed by another method.

以上説明したように、第3実施形態の吸着体3には、互いに交差する方向に延びる複数の第1流路32と複数の第2流路33とが形成されている。これにより、水蒸気をより広範囲に拡散させることができるとともに、吸着体3の内部における表面積が増加するため、吸着体3が水蒸気を吸着しやすくなる。したがって、吸着体3における水蒸気の吸着量を増加させることができる。 As described above, the adsorbent 3 of the third embodiment is formed with a plurality of first flow paths 32 and a plurality of second flow paths 33 extending in mutually intersecting directions. As a result, water vapor can be diffused over a wider range, and the surface area inside the adsorbent 3 increases, so that the adsorbent 3 can easily adsorb water vapor. Therefore, the adsorption amount of water vapor in the adsorbent 3 can be increased.

また、本実施形態の吸着体3は、複数の流路が形成されることにより構造が疎になる部分があるものの、吸着体3は、繊維Fを含むため、構造強度を向上させることができる。 In addition, although the structure of the adsorbent 3 of the present embodiment is partially sparse due to the formation of a plurality of flow paths, the adsorbent 3 includes the fibers F, so that the structural strength can be improved. .

<第4実施形態>
図15は、第4実施形態の吸着体4を概念的に示す説明図である。図15(a)は、吸着体4の斜視図であり、図15(b)は、吸着体4の上面図である。図15(b)では、第1流路42を明瞭に示すために、第1流路32以外に斜線ハッチングを付して示し、繊維Fの図示を省略している。なお、説明の便宜上、図15では、第1流路42の開口が形成されている方向をx軸方向とし、第2流路43の開口が形成されている方向をy軸方向とし、z軸とy軸とに直交する方向をz軸方向とする。また、図15では、吸着体3の構造をわかりやすくするため、流路の大きさなどを実際の比率から変更している。
<Fourth Embodiment>
FIG. 15 is an explanatory diagram conceptually showing the adsorbent 4 of the fourth embodiment. 15(a) is a perspective view of the adsorbent 4, and FIG. 15(b) is a top view of the adsorbent 4. FIG. In FIG. 15(b), in order to clearly show the first flow path 42, areas other than the first flow path 32 are hatched with oblique lines, and illustration of the fibers F is omitted. For convenience of explanation, in FIG. 15, the direction in which the openings of the first flow paths 42 are formed is defined as the x-axis direction, the direction in which the openings of the second flow paths 43 are formed is defined as the y-axis direction, and the z-axis direction is defined as and the y-axis is defined as the z-axis direction. In addition, in FIG. 15, in order to make the structure of the adsorbent 3 easy to understand, the size of the flow path and the like are changed from the actual ratio.

第4実施形態の吸着体4は、第1実施形態の吸着体1(図2)と形状が異なるものの、第1実施形態と同一の材料から形成されている。すなわち、図15(a)に示すように、吸着体4は繊維Fを含んでいる。本実施形態の吸着体4には、複数の第1流路42と、複数の第2流路43と、が形成されており、略直方体状に形成されている。 Although the adsorbent 4 of the fourth embodiment has a different shape from the adsorbent 1 (FIG. 2) of the first embodiment, it is made of the same material as that of the first embodiment. That is, the adsorbent 4 contains fibers F, as shown in FIG. 15(a). A plurality of first flow paths 42 and a plurality of second flow paths 43 are formed in the adsorbent 4 of this embodiment, and are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape.

第1流路42は、x軸方向に延びる流路であって、吸着体4をx軸方向に貫通する。本実施形態では、第1流路42は、6個形成されている。第1流路42は、y軸方向およびz軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるx軸方向を「第1方向」とも呼ぶ。 The first channel 42 is a channel extending in the x-axis direction and penetrates the adsorbent 4 in the x-axis direction. In this embodiment, six first flow paths 42 are formed. The first flow paths 42 are arranged at regular intervals in the y-axis direction and the z-axis direction. The x-axis direction in this embodiment is also called a "first direction".

第2流路43は、y軸方向に延びる流路であって、吸着体4をy軸方向に貫通する。本実施形態では、第2流路43は、6個形成されている。第2流路43は、x軸方向およびz軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるy軸方向を「第2方向」とも呼ぶ。 The second channel 43 is a channel extending in the y-axis direction and penetrates the adsorbent 4 in the y-axis direction. In this embodiment, six second flow paths 43 are formed. The second flow paths 43 are arranged at equal intervals in each of the x-axis direction and the z-axis direction. The y-axis direction in this embodiment is also called a “second direction”.

本実施形態において、第1流路42と第2流路43とは重なっており、連通している。そのため、z軸方向に延びる第3流路44が形成されている(図15(b))。第4実施形態において、第1流路42、第2流路43、および第3流路44は、互いに直交している。 In this embodiment, the first flow path 42 and the second flow path 43 overlap and communicate with each other. Therefore, a third flow path 44 extending in the z-axis direction is formed (FIG. 15(b)). In the fourth embodiment, the first channel 42, the second channel 43, and the third channel 44 are orthogonal to each other.

次に、吸着体4の製造方法の一例を説明する。最初に、例えば、押出成形によって、x軸方向に貫通孔が形成されている吸着材を成形する。この場合、x軸方向に沿って形成された貫通孔が第1流路42となる。押出成形において、材料は、x軸方向に押出されているため、繊維Fは、x軸方向に略平行に配向している(図15(a))。この押出成形で成形された吸着材に対して、ドリルを用いて、y軸方向に貫通孔を形成する。このドリルで形成された貫通孔が第2流路43となる。このとき、第1流路42と第2流路43とが連通するように貫通孔を形成することにより、第3流路44が形成される。なお、x軸方向とy軸方向とに貫通孔が形成されている吸着材に対して、ドリルを用いて、z軸方向に貫通孔を形成することによって第3流路44を形成してもよい。このとき、ドリルは、x軸方向に形成されている貫通孔とy軸方向に形成されている貫通孔との両方を通るように、貫通孔を形成する。ここでは、ドリルを用いて貫通孔を形成するとしたが、別の方法で貫通孔を形成してもよい。 Next, an example of a method for manufacturing the adsorbent 4 will be described. First, an adsorbent having through holes formed in the x-axis direction is molded by, for example, extrusion molding. In this case, the through hole formed along the x-axis direction serves as the first flow path 42 . In extrusion molding, the material is extruded in the x-axis direction, so the fibers F are oriented substantially parallel to the x-axis direction (FIG. 15(a)). A drill is used to form a through hole in the y-axis direction in the adsorbent molded by extrusion. The through hole formed by this drill becomes the second flow path 43 . At this time, the third flow path 44 is formed by forming a through hole so that the first flow path 42 and the second flow path 43 communicate with each other. Alternatively, the third flow path 44 may be formed by using a drill to form through holes in the z-axis direction in the adsorbent having through holes formed in the x-axis direction and the y-axis direction. good. At this time, the drill forms a through-hole so as to pass through both the through-hole formed in the x-axis direction and the through-hole formed in the y-axis direction. Although the through-hole is formed using a drill here, the through-hole may be formed by another method.

以上説明したように、第4実施形態の吸着体4には、互いに交差する方向に並ぶ複数の第1流路42と複数の第2流路43とが形成されている。これにより、水蒸気をより広範囲に拡散させることができるとともに、吸着体4の内部における表面積が増加するため、吸着体4が水蒸気を吸着しやすくなる。したがって、吸着体4における水蒸気の吸着量を増加させることができる。 As described above, the adsorbent 4 of the fourth embodiment is formed with a plurality of first flow paths 42 and a plurality of second flow paths 43 arranged in mutually intersecting directions. As a result, water vapor can be diffused over a wider range, and the surface area inside the adsorbent 4 increases, so that the adsorbent 4 can easily adsorb water vapor. Therefore, the adsorption amount of water vapor in the adsorbent 4 can be increased.

さらに、本実施形態の吸着体4によれば、第1流路42および第2流路43は、連通しているため、被吸着体である水蒸気は、吸着体4の内部をまんべんなく拡散することができる。したがって、水蒸気が吸着体4に接触しやすくなるため、吸着体4が水蒸気を吸着しやすくなり、吸着体4における水蒸気の吸着量を増加させることができる。 Furthermore, according to the adsorbent 4 of the present embodiment, the first flow path 42 and the second flow path 43 communicate with each other, so that water vapor, which is the adsorbent, diffuses evenly inside the adsorbent 4. can be done. Therefore, since water vapor comes into contact with the adsorbent 4 more easily, the adsorbent 4 can easily adsorb water vapor, and the amount of water vapor adsorbed by the adsorbent 4 can be increased.

また、本実施形態の吸着体4も繊維Fを含むため、吸着体4の構造強度を向上させることができる。 Moreover, since the adsorbent 4 of the present embodiment also includes the fibers F, the structural strength of the adsorbent 4 can be improved.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modification of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

・上記実施形態では、第1流路が延びる方向である第1方向と、第2流路が延びる方向である第2方向とが直交する例を示したが、第1方向と第2方向とは直交していなくてもよく、交差する方向であればよい。これにより、一方の流路で水蒸気を流通させることができない吸着体の内部に他方の流路で流通させることができるため、吸着材の利用率が向上し、吸着体における水蒸気の吸着量を増加させることができる。 - In the above-described embodiment, the example in which the first direction in which the first flow path extends and the second direction in which the second flow path extends are perpendicular to each other. may not be orthogonal, but may be in a direction that intersects them. As a result, water vapor can be circulated through the inside of the adsorbent, which cannot be circulated through one channel, through the other channel, so the utilization rate of the adsorbent is improved, and the amount of water vapor adsorbed by the adsorbent is increased. can be made

・上記実施形態の吸着体では、第1方向に延びる第1流路と第2方向に延びる第2流路とが形成される例を示したが、さらに、異なる方向に延びる複数種類の流路が形成されてもよい。例えば、第1方向と45℃の角度で交差する第3方向に延びる第3流路が形成されてもよい。 - In the adsorbent of the above-described embodiment, an example in which the first flow path extending in the first direction and the second flow path extending in the second direction are formed is shown. may be formed. For example, a third channel extending in a third direction that intersects the first direction at an angle of 45 degrees may be formed.

・上記実施形態では、吸着能を有する材料として、シリカゲルを例示したが、これに限定されない。例えば、水を吸着可能な活性炭やゼオライトなどを用いてもよい。また、吸着材に吸着される気体は、水蒸気に限定されない。例えば、アンモニア、メタノール、エタノールなどを吸着する吸着体として構成してもよい。 - In the above embodiment, silica gel was exemplified as a material having adsorption ability, but it is not limited to this. For example, activated carbon or zeolite that can adsorb water may be used. Also, the gas adsorbed by the adsorbent is not limited to water vapor. For example, it may be configured as an adsorbent that adsorbs ammonia, methanol, ethanol, or the like.

・第1実施形態では、第1吸着材11aおよび第2吸着材12aは、断面形状が矩形状であるものを例示した。しかしながら、吸着材の断面形状は矩形状に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状等、種々の形状で形成することができる。 - In 1st Embodiment, the cross-sectional shape of the 1st adsorption material 11a and the 2nd adsorption material 12a illustrated what was rectangular shape. However, the cross-sectional shape of the adsorbent is not limited to a rectangular shape, and can be formed in various shapes such as a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape.

・上記実施形態において、第1吸着材11aおよび第2吸着材12aは、平面形状が直線状に形成される例を示したが、これに限定されない。例えば、平面形状波線状、曲線状、折れ線(ジグザグ)状等、種々の形状の線状に形成することができる。平面形状がこのような形状の場合、中心線(平均線)の方向を、吸着材が延びる方向と定めることができる。 - Although the 1st adsorption material 11a and the 2nd adsorption material 12a showed the example formed linearly in the said embodiment, it is not limited to this. For example, it can be formed in various linear shapes such as planar wavy line shape, curved line shape, polygonal line (zigzag) shape, and the like. When the planar shape is such a shape, the direction of the center line (average line) can be defined as the direction in which the adsorbent extends.

・吸着体の製造方法は、上記実施形態に限定されず、公知の種々の製造方法により製造することができる。例えば、3Dプリンタを用いて、熱溶解積層方式により吸着体を製造してもよい。この場合、吸着材、熱伝導助剤、および繊維に対して、熱可溶性の樹脂を混ぜた材料を用い、ノズル部で加熱することにより溶かして積層することができる。この場合も、繊維を有するため、吸着中間体の冷却に伴う収縮による亀裂の発生を抑制することができる。 - The manufacturing method of the adsorbent is not limited to the above embodiment, and can be manufactured by various known manufacturing methods. For example, a 3D printer may be used to manufacture the adsorbent by a hot-melt lamination method. In this case, a material in which a heat-soluble resin is mixed with the adsorbent, the heat-conducting aid, and the fibers can be used and melted by heating at the nozzle portion to be laminated. Also in this case, since it has fibers, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to shrinkage accompanying cooling of the adsorption intermediate.

・第1実施形態および第2実施形態では、第1吸着層と第2吸着層とが同じ材料から形成される例を示したが、第1吸着層と第2吸着層とが、異なる材料から形成されていてもよい。例えば、異なる種類の吸着材を用いた材料が異なる吸着層を積層してもよい。 - In the first embodiment and the second embodiment, the example in which the first adsorption layer and the second adsorption layer are made of the same material is shown. may be formed. For example, adsorption layers with different materials using different types of adsorbents may be laminated.

・上記実施形態において、繊維Fとして、炭素繊維を用いる例を示したが、本実施形態に限定されず、例えば、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維や、石綿(アスベスト)等の鉱物繊維等の繊維を少なくとも1種類含んでもよい。例えば、繊維Fとして、炭素繊維とガラス繊維を用いてもよい。ガラス繊維は、炭素繊維と比較して安価であり、吸着体の構造強度を向上させる効果を得ることができるため、繊維Fとして、炭素繊維とガラス繊維の2種類の繊維を含むことにより、炭素繊維のみを用いる場合と比較して、コスト低減を図ることができる。 ・In the above embodiment, an example of using carbon fiber as the fiber F is shown, but it is not limited to this embodiment. At least one type of fiber, such as mineral fiber, may be included. For example, as the fibers F, carbon fibers and glass fibers may be used. Glass fiber is less expensive than carbon fiber and has the effect of improving the structural strength of the adsorbent. Cost reduction can be achieved as compared with the case where only fibers are used.

・上記第1実施形態および第2実施形態において、全ての吸着材に繊維Fが含まれる例を示したが、少なくとも1つの吸着材に繊維Fが含まれていてればよい。例えば、最上面に配置される第1吸着層11にのみ繊維Fが含まれる構成にしてもよい。このようにしても、最初に乾燥して収縮する第1吸着層中間体11pにおける亀裂の発生を抑制することができるため、吸着体1の反りを抑制することができる。さらに、最上面に配置される第1吸着層11のうち、一本の第1吸着材11aにのみ繊維Fが含まれていてもよい。このようにしても、当該吸着材の切れを抑制することができる。 - In the above-described first and second embodiments, an example in which all the adsorbents contain the fibers F is shown, but at least one adsorbent may contain the fibers F. For example, the configuration may be such that the fibers F are included only in the first adsorption layer 11 arranged on the uppermost surface. Even if it does in this way, since generation|occurrence|production of the crack in the 1st adsorption layer intermediate body 11p which dries and shrinks first can be suppressed, the warp of the adsorption body 1 can be suppressed. Furthermore, the fibers F may be contained in only one first adsorbent 11a of the first adsorption layer 11 arranged on the uppermost surface. Also in this way, it is possible to suppress the depletion of the adsorbent.

・上記第1実施形態において、繊維Fが、積層面11Sに略平行に配向すると共に、壁面11Wに略平行に配向する例を示したが、繊維Fは配向していなくてもよい。吸着体に繊維Fが含まれていれば、繊維Fが配向していなくても、構造強度を向上させることができる。 - In the first embodiment, the fibers F are oriented substantially parallel to the stacking surface 11S and oriented substantially parallel to the wall surface 11W, but the fibers F do not have to be oriented. If the adsorbent contains fibers F, the structural strength can be improved even if the fibers F are not oriented.

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments and modifications, the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. This invention may be modified and modified without departing from its spirit and scope of the claims, and this invention includes equivalents thereof. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

1、2、3、4、90…吸着体
1p、2p、80p…吸着体中間体
5、5A…熱交換器
5a…伝熱壁
6、7…反応器
6a、7a…反応容器
8…蒸発凝縮器
8a…水配管
8b…貯留容器
9…蒸発凝縮器
9a…水配管
9b…貯留容器
10…吸着式ヒートポンプ
11、21…第1吸着層
11S…積層面
11W…壁面
11a、21a…第1吸着材
11ap、21ap、81ap…第1吸着材中間体
11b、21b、32、42、…第1流路
11p、21p、81p…第1吸着層中間体
12、22…第2吸着層
12a、22a…第2吸着材
12ap、22ap、82ap…第2吸着材中間体
12b、22b、33、43…第2流路
12p、22p、82p…第2吸着層中間体
16…連通部
18…ステージ
19…ノズル
44…第3流路
92…流路
C5…中心軸
F…繊維
1, 2, 3, 4, 90... Adsorbent 1p, 2p, 80p... Adsorbent intermediate 5, 5A... Heat exchanger 5a... Heat transfer wall 6, 7... Reactor 6a, 7a... Reaction vessel 8... Evaporative condensation Vessel 8a... Water pipe 8b... Storage container 9... Evaporative condenser 9a... Water pipe 9b... Storage container 10... Adsorption heat pump 11, 21... First adsorption layer 11S... Laminated surface 11W... Wall surface 11a, 21a... First adsorbent 11ap, 21ap, 81ap... First adsorbent intermediate 11b, 21b, 32, 42,... First channel 11p, 21p, 81p... First adsorption layer intermediate 12, 22... Second adsorption layer 12a, 22a... Second 2 adsorbents 12ap, 22ap, 82ap... second adsorbent intermediate 12b, 22b, 33, 43... second flow path 12p, 22p, 82p... second adsorption layer intermediate 16... communicating part 18... stage 19... nozzle 44 ... Third flow path 92 ... Flow path C5 ... Central axis F ... Fiber

Claims (7)

気体を吸着する吸着体であって、
気体の拡散抵抗が前記吸着体よりも低い複数の流路が形成されており、
前記複数の流路は、第1方向に延びる複数の第1流路と、前記第1方向と交差する第2方向に延びる複数の第2流路とを含んでおり、
前記吸着体は、1種類以上の繊維を含む、
吸着体。
An adsorbent that adsorbs gas,
A plurality of flow paths having a gas diffusion resistance lower than that of the adsorbent are formed,
The plurality of flow paths include a plurality of first flow paths extending in a first direction and a plurality of second flow paths extending in a second direction intersecting the first direction,
The adsorbent comprises one or more types of fibers,
Adsorbent.
請求項1に記載の吸着体であって、
前記複数の第1流路と、前記複数の第1流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第1吸着層と、
前記第1吸着層に積層され、前記複数の第2流路と、前記複数の第2流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第2吸着層と、を有し、
前記繊維は、前記複数の吸着材の少なくとも1つに含まれており、前記第1吸着層と前記第2吸着層との積層面に略平行に配向されている、
吸着体。
The adsorbent according to claim 1,
a first adsorption layer including the plurality of first channels and a plurality of adsorbents positioned between the plurality of first channels;
a second adsorption layer laminated on the first adsorption layer and including the plurality of second channels and a plurality of adsorbents positioned between the plurality of second channels;
The fibers are contained in at least one of the plurality of adsorbents, and are oriented substantially parallel to the plane of lamination of the first adsorption layer and the second adsorption layer.
Adsorbent.
請求項2に記載の吸着体であって、
前記繊維は、前記吸着材の前記流路を形成する壁面に略平行に配向されている、
吸着体。
The adsorbent according to claim 2,
the fibers are oriented substantially parallel to a wall surface forming the flow path of the adsorbent;
Adsorbent.
請求項2または請求項3に記載の吸着体であって、
前記第1流路と前記第2流路とは連通されている、
吸着体。
The adsorbent according to claim 2 or 3,
The first channel and the second channel are in communication,
Adsorbent.
熱交換器であって、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の吸着体と、
伝熱壁であって、前記吸着体が一方の側に配置され、他方の側を熱媒体が流れる伝熱壁と、を備える、
熱交換器。
a heat exchanger,
The adsorbent according to any one of claims 1 to 4;
a heat transfer wall, wherein the adsorbent is arranged on one side and a heat medium flows on the other side;
Heat exchanger.
請求項5に記載の熱交換器であって、
前記伝熱壁は、筒状に形成されており、内部を前記熱媒体が流れ、
前記吸着体は、前記伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されている、
熱交換器。
A heat exchanger according to claim 5,
The heat transfer wall is formed in a cylindrical shape, and the heat medium flows inside the heat transfer wall,
The adsorbent is arranged along the circumferential direction on the outer surface of the heat transfer wall,
Heat exchanger.
請求項5または請求項6に記載の熱交換器を備える吸着式ヒートポンプ。 An adsorption heat pump comprising the heat exchanger according to claim 5 or 6.
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