JP4211737B2 - Adsorber for adsorption type refrigerator and method of manufacturing the adsorber for adsorption type refrigerator - Google Patents
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Description
本発明は、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用し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吸着式冷凍機用吸着器およびその吸着式冷凍機用吸着器の製造方法に関するものであり、特に、空調装置に適用して有効である。 The present invention relates to an adsorber for an adsorption refrigeration machine that evaporates the refrigerant by utilizing the action of the adsorbent adsorbing the gas-phase refrigerant and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of evaporation, and The present invention relates to a manufacturing method, and is particularly effective when applied to an air conditioner.
この種の吸着式冷凍機用吸着器として、出願人は、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第1熱交換部材と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第2熱交換部材とを有し、第1熱交換部材および第2熱交換部材は、吸着剤および冷媒が各々外部の熱媒体と熱交換すべく伝熱面積を増大させるための外部に突き出した複数の波型状からなる突出部を形成して対向結合するように構成している。 As an adsorber for this type of adsorption refrigeration machine, the applicant applies a first heat exchange member that forms an adsorption / desorption layer by filling an adsorbent therein, and a condensation / evaporation surface layer by enclosing a refrigerant therein. And the first heat exchange member and the second heat exchange member are external parts for increasing the heat transfer area so that the adsorbent and the refrigerant respectively exchange heat with an external heat medium. A plurality of corrugated protrusions projecting from each other are formed so as to be opposed to each other.
そして、波型状からなる突出部の外周縁をプレス加工などの塑性加工により平坦面に形成し、その平坦面同士を重ね合わせて金属接合するようにしている。これにより、従来のフィンとチューブとからなる一般的な熱交換器よりも小型化を図るとともに、波型状の突出部が吸着剤もしくは冷媒と熱媒体との伝熱面であるため、チューブおよびフィンなどの部品点数が低減されて製造コストの低減を図ることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器を出願している(例えば、特開2004−254865号参照)。 Then, the outer peripheral edge of the corrugated protruding portion is formed on a flat surface by plastic working such as press working, and the flat surfaces are overlapped to be metal-bonded. As a result, the conventional heat exchanger composed of fins and tubes is reduced in size, and the corrugated protrusion is a heat transfer surface between the adsorbent or the refrigerant and the heat medium. An application has been filed for an adsorber for an adsorption refrigeration machine characterized in that the number of parts such as fins is reduced to reduce the manufacturing cost (see, for example, JP-A-2004-254865).
しかしながら、上記構成の波型状からなる突出部によれば、単位面積あたりの伝熱面積が大となることで吸着剤の吸着効率、吸着速度、充填効率などの性能面での向上が図れるが、その後の出願人の検討によると、突出部の薄肉化を試行していくと、突出部の外周縁を平坦面に形成する塑性加工において、外部に突き出す突き出し高さが大となると突出部の板厚を厚くしないとクラックなどの成形不良となる不具合があることを見い出した。 However, according to the corrugated protrusion having the above-described configuration, the heat transfer area per unit area is increased, so that the adsorbent adsorption efficiency, adsorption speed, filling efficiency, and other performance aspects can be improved. According to the subsequent examination by the applicant, when trying to reduce the thickness of the protruding portion, in the plastic working to form the outer peripheral edge of the protruding portion on a flat surface, when the protruding height protruding outside increases, It has been found that there is a problem of forming defects such as cracks if the plate thickness is not increased.
つまり、波型状の伝熱面と平坦状の接合面とを一体で形成すると、伝熱面が深絞り成形となるため母材の板厚が薄いと成形不良が発生するため薄肉化を図ることが困難となる。また、吸着器の小型化を図ると突き出し高さが大となるため薄肉化を図ることが困難となる。 In other words, if the corrugated heat transfer surface and the flat joint surface are integrally formed, the heat transfer surface is deep drawn, so that if the base material is thin, a molding failure occurs and the thickness is reduced. It becomes difficult. Moreover, if the size of the adsorber is reduced, the protruding height increases, making it difficult to reduce the thickness.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、簡素な形状で気密構造を形成するとともに、内部の吸着剤もしくは冷媒と外部の熱媒体との熱交換を促進するように熱交換部材を形成させることで、小型で製造コストの低減が図れる吸着式冷凍機用吸着器及びその吸着式冷凍機用吸着器の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above points, and forms a gas-tight structure with a simple shape and heat exchange so as to promote heat exchange between the internal adsorbent or refrigerant and the external heat medium. An object of the present invention is to provide an adsorber for an adsorption refrigeration machine and a method for producing the adsorber for the adsorption refrigeration machine that can be reduced in size and reduced in manufacturing cost by forming the members.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項15に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第1熱交換部材(220)と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第2熱交換部材(230)とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用し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吸着式冷凍機用吸着器において、
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第1、第2筐体(220a、230a)と、吸着剤もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有する第1、第2内部フィン部材(221、231)とが設けられ、
第1熱交換部材(220)は、第1内部フィン部材(221)で熱交換された吸着剤の吸着・脱着作用の熱と第1筐体(220a)の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、第2熱交換部材(230)は、第2内部フィン部材(231)で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第2筐体(230a)の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)とが対向接合されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means according to
The first and second casings (220a, 230a), which are box-shaped and are arranged opposite to each other to form an airtight structure, and a heat transfer surface for promoting heat exchange of heat generated by the action of the adsorbent or the refrigerant First and second internal fin members (221, 231) having
The first heat exchange member (220) heats the heat of adsorption / desorption action of the adsorbent heat-exchanged by the first internal fin member (221) and the heat medium circulating outside the first housing (220a). The second heat exchange member (230) is configured to be exchanged, and is circulated to the outside of the second housing (230a) and the heat of the condensation / evaporation action of the refrigerant heat exchanged by the second internal fin member (231). The first heat exchanging member (220) and the second heat exchanging member (230) are oppositely joined to each other.
請求項1に記載の発明によれば、伝熱面となる第1、第2内部フィン部材(221、231)と、接合部となる第1、第2筐体(220a、230a)とを別体で設けることで簡素な形状で略真空状態を保つ気密構造を形成することができる。従って、小型で製造コストの低減が図れる。 According to the first aspect of the present invention, the first and second internal fin members (221, 231) serving as heat transfer surfaces and the first and second housings (220a, 230a) serving as joint portions are separated. By providing it with a body, it is possible to form an airtight structure that maintains a substantially vacuum state with a simple shape. Therefore, the manufacturing cost can be reduced with a small size.
請求項2に記載の発明では、第1熱交換部材(220)側に配設される第1内部フィン部材(221)は、第1筐体(220a)の内部に充填される吸着剤の吸着作用における吸着効率、吸着速度、もしくは吸着剤の充填効率に基づいて、充填層厚さ(h)と伝熱面が隣り合わせとなる第1内部フィン部材(221)のフィンピッチ(P)とを求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴としている。
In the invention according to
請求項2に記載の発明によれば、具体的には、第1内部フィン部材(221)の最適形状を吸着効率、吸着速度、充填効率に基づいて求めることが可能となった。これにより、充填層厚さ(h)とフィンピッチ(P)とで必要吸着性能に応じた最適形状を形成できることで第1熱交換部材(220)の小型化が図れる。 Specifically, the optimum shape of the first internal fin member (221) can be obtained based on the adsorption efficiency, the adsorption speed, and the filling efficiency. Accordingly, the first heat exchange member (220) can be reduced in size by forming an optimum shape according to the required adsorption performance with the packed bed thickness (h) and the fin pitch (P).
請求項3に記載の発明では、第1内部フィン部材(221)は、ルーバ付きもしくは開口孔付きのコルゲートタイプであって、充填層厚さ(h)が好ましくは約2mm程度以上、約10mm程度以下であるとともに、フィンピッチ(P)が好ましくは約1mm程度以上、約4mm程度以下であることを特徴としている。
In the invention according to
請求項3に記載の発明によれば、充填層厚さ(h)は必要吸着剤量と吸着器の設置面積とのバランスにより適正範囲が存在し、フィンピッチ(P)は吸着剤の吸着性能および充填効率とのバランスにより適正範囲が存在する。より具体的には、充填層厚さ(h)およびフィンピッチ(P)が上記適正範囲内であれば、小型の吸着器を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, the packed bed thickness (h) has an appropriate range depending on the balance between the amount of the necessary adsorbent and the installation area of the adsorber, and the fin pitch (P) is the adsorption performance of the adsorbent. There is an appropriate range depending on the balance with the filling efficiency. More specifically, if the packed bed thickness (h) and the fin pitch (P) are within the above appropriate ranges, a small adsorber can be provided.
また、第1内部フィン部材(221)がコルゲートタイプであれば、単位面積あたりの伝熱面積が大きいため第1熱交換部材(220)の小型化が図れるとともに製造コストの低減が図れる。 Further, if the first internal fin member (221) is a corrugated type, the heat transfer area per unit area is large, so that the first heat exchange member (220) can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced.
請求項4に記載の発明では、第1内部フィン部材(221)は、ルーバもしくは開口孔が吸着剤の最大粒径よりも大きい開口を有していることを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、ルーバもしくは開口孔によりフィンの片面側の伝熱面が有効となるため第1熱交換部材(220)の小型化が図れる。また、フィンの裏面側が閉塞空間の場合に、ルーバもしくは開口孔を介してフィンの片面側に吸着剤を容易に充填できる。
The invention according to
請求項5に記載の発明では、第2熱交換部材(220)側に配設される第2内部フィン部材(231)は、第2筐体(230a)の内部に封入される冷媒の蒸発作用、凝縮作用における熱交換効率に基づいて、伝熱面積を求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴としている。 According to the fifth aspect of the present invention, the second internal fin member (231) disposed on the second heat exchange member (220) side evaporates the refrigerant sealed in the second casing (230a). Based on the heat exchange efficiency in the condensing action, the heat transfer area is obtained and formed into a corrugated optimum shape.
請求項5に記載の発明によれば、第2内部フィン部材(231)の最適形状を、熱交換効率に基づいて求めることが可能となった。これにより、伝熱面積を求めることで必要蒸発・凝縮性能に応じた最適形状を形成できるため第2熱交換部材(230)の小型化が図れる。
According to invention of
請求項6に記載の発明では、第2内部フィン部材(231)は、ルーバ付きのコルゲートタイプであって、伝熱面積が、好ましくは第2内部フィン部材(231)の一部が第2筐体(230a)に接合される床面積の約5倍程度以上であることを特徴としている。請求項6に記載の発明によれば、床面積に対して伝熱面積が約5倍程度以上であれば第2熱交換部材(230)の小型化が図れる。
In the invention described in
請求項7に記載の発明では、第1熱交換部材(220)および第2熱交換部材(230)は、第1、第2筐体(220a、230a)同士が好ましくは金属接合により対向接合され、より好ましくは低温金属接合により対向接合されていることを特徴としている。請求項7に記載の発明によれば、低温金属接合の方がより吸着剤からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。 In the invention according to claim 7, the first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) are bonded to each other, preferably by metal bonding, between the first and second housings (220a, 230a). More preferably, they are oppositely bonded by low-temperature metal bonding. According to the seventh aspect of the present invention, the low temperature metal bonding can perform stable metal bonding without evaporation of moisture from the adsorbent.
請求項8に記載の発明では、第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)は、第1、第2筐体(220a、230a)との間に、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材(240)が設けられることを特徴としている。
In the invention according to
請求項8に記載の発明によれば、第2熱交換部材(230)内に封入された冷媒が吸着によって蒸発するときに、上方の吸着剤に向けて水飛び現象が発生するが、区画部材(240)により水飛びを防止することができる。これにより、吸着剤の吸着性能の低下を防止することができる。さらに、熱伝導率の小さい金属材料とすることにより、第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)との断熱が図れる。
According to invention of
請求項9に記載の発明では、第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)は、第1、第2筐体(220a、230a)との間に、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる断熱強度部材(245)が設けられていることを特徴としている。 In the invention according to claim 9, the first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) have a small thermal conductivity between the first and second housings (220a, 230a). A heat insulating strength member (245) made of an inorganic ceramic material or glass material is provided.
請求項9に記載の発明によれば、第1熱交換部材(220)の内部と第2熱交換部材(230)との内部では温度差が生ずる。そこで、熱伝導率の小さい材料からなる断熱強度部材(245)を設けることで熱移動を防止することが可能である。また、内部は真空状態の気密構造であるため、第1、第2筐体(220a、230a)の変形を防止することができる。 According to invention of Claim 9, a temperature difference arises in the inside of the 1st heat exchange member (220) and the 2nd heat exchange member (230). Therefore, it is possible to prevent heat transfer by providing a heat insulating strength member (245) made of a material having low thermal conductivity. Moreover, since the inside has a vacuum-tight airtight structure, deformation of the first and second housings (220a, 230a) can be prevented.
請求項10に記載の発明では、第1、第2筐体(220a、230a)の外部に熱媒体の循環流路を形成する第1、第2循環水筐体(250、260)が設けられ、第1循環水筐体(250)および第2循環水筐体(260)は、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第1、第2外部フィン部材(222、232)を第1筐体(220a)および第2筐体(230a)の外部に各々対向配設されていることを特徴としている。
In the invention described in
請求項10に記載の発明によれば、第1、第2外部フィン部材(222、232)を設けることで内部の熱と熱媒体との熱交換効率が向上することで第1、第2熱交換部材(220、230)の小型化が図れる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明では、第1循環水筐体(250)および第2循環水筐体(260)は、好ましくは樹脂材料から形成され、第1筐体(220a)および第2筐体(230a)の外部に設けられた後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されていることを特徴としている。請求項11に記載の発明によれば、小型の吸着器が構成できるとともに、熱伝導率の小さい樹脂材料で形成すれば積層による熱損失がない。 In the invention according to claim 11, the first circulating water casing (250) and the second circulating water casing (260) are preferably formed of a resin material, and the first casing (220a) and the second casing are formed. After being provided outside (230a), at least two or more are stacked. According to the eleventh aspect of the present invention, a small adsorber can be configured, and if it is formed of a resin material having low thermal conductivity, there is no heat loss due to lamination.
請求項12に記載の発明では、第1、第2筐体(220a、230a)、第1、第2内部フィン部材(221、231)、第1、第2外部フィン部材(222、232)および第1、第2循環水筐体(250、260)は、熱伝導率の大きい金属材料からなることを特徴としている。請求項12に記載の発明によれば、吸着・脱着を切り替えるこの種の吸着器において、熱容量を小さくすることができることで吸着性能の向上が図れる。
In the invention described in
請求項13に記載の発明では、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第1熱交換部材(220)と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第2熱交換部材(230)とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用し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吸着式冷凍機用吸着器の製造方法において、
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第1、第2筐体(220a、230a)と、吸着剤もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状からなる第1、第2内部フィン部材(221、231)と、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状からなる第1、第2外部フィン部材(222、232)と、各々の熱媒体の循環流路を形成する第1、第2循環水筐体(250、260)とを備え、
第1熱交換部材(220)は、第1筐体(220a)の内部に第1内部フィン部材(221)を仮配置し、第1筐体(220a)の外部に第1外部フィン部材(222)および第1循環水筐体(250)を仮配置して一体接合で形成し、
第2熱交換部材(230)は、第2筐体(230a)の内部に第2内部フィン部材(231)を仮配置し、第2筐体(230a)の外部に第2外部フィン部材(232)および第2循環水筐体(260)を仮配置して一体接合で形成し、第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)とを対向接合させて組み付けることを特徴としている。
In the invention according to claim 13, the first heat exchange member (220) that fills the inside with an adsorbent to form an absorption / desorption layer, and the first heat exchange member (220) that forms a condensation / evaporation surface layer by enclosing a refrigerant therein. Production of an adsorber for an adsorption refrigeration machine that has two heat exchange members (230), evaporates the refrigerant using the action of the adsorbent adsorbing the gas-phase refrigerant, and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of vaporization In the method
The first and second casings (220a, 230a), which are box-shaped and are arranged opposite to each other to form an airtight structure, and a heat transfer surface for promoting heat exchange of heat generated by the action of the adsorbent or the refrigerant And corrugated first and second internal fin members (221, 231) and a heat transfer surface for promoting heat exchange between each heat medium and the adsorbent or refrigerant. The first and second external fin members (222, 232), and the first and second circulating water casings (250, 260) that form the circulation flow paths of the respective heat media,
The first heat exchange member (220) temporarily arranges the first internal fin member (221) inside the first housing (220a), and the first external fin member (222) outside the first housing (220a). ) And the first circulating water casing (250) are temporarily arranged and formed by integral joining,
The second heat exchange member (230) temporarily arranges the second internal fin member (231) inside the second housing (230a), and the second external fin member (232) outside the second housing (230a). ) And the second circulating water casing (260) are temporarily arranged and formed by integral joining, and the first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) are assembled to face each other and assembled. Yes.
請求項13に記載の発明によれば、第1熱交換部材(220)および第2熱交換部材(230)は、それぞれ積層構造によるモジュール化ができる。また、第1、第2筐体(220a、230a)は、箱状であるため簡素な形状であるため接合部を形成するときに簡素な成形型で対応が可能である。さらに、第1、第2内部フィン部材(221、231)および第1、第2外部フィン部材(222、232)がコルゲート状であるため簡素なローラ成形などで対応が可能である。これにより、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。 According to invention of Claim 13, the 1st heat exchange member (220) and the 2nd heat exchange member (230) can each be modularized by laminated structure. Further, since the first and second housings (220a, 230a) are box-shaped and have a simple shape, a simple molding die can be used when forming the joint portion. Furthermore, since the first and second inner fin members (221, 231) and the first and second outer fin members (222, 232) are corrugated, it is possible to cope with them by simple roller molding. Thereby, the production cost can be reduced by improving the productivity.
請求項14に記載の発明では、第1、第2熱交換部材(220、230)は、仮配置する前に、第1、第2筐体(220a、230a)の内外面に接合材料をプレコートもしくはクラッドした後に、第1、第2内部フィン部材(221,231)、第1、第2外部フィン部材(222,232)および第1、第2循環水筐体(250、260)を第1、第2筐体(220a、230a)の内外面に仮配置して高温炉による一体接合で形成することを特徴としている。
In the invention described in
請求項14に記載の発明によれば、具体的には、各々の第1、第2熱交換部材(220、230)の一体構成を、接合材料のプレコートもしくは接合材料のクラッドによる接合で組み付けを行なう製造方法であるため生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。なお、接合材料のクラッドによる接合によれば、接合材料のプレコートよりも伝熱特性が良い。
Specifically, according to the invention described in
請求項15に記載の発明では、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材(240)と、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる断熱強度部材(245)とが設けられ、
第1熱交換部材(220)と第2熱交換部材(230)は、第1、第2筐体(220a、230a)とを接合する前に、第1内部フィン部材(221)内に所定量の吸着剤を充填し、第1、第2筐体(220a、230a)との間に区画部材(240)、および断熱強度部材(245)を仮配置した後に、第1、第2筐体(220a、230a)同士を低温金属接合により対向接合させて組み付けることを特徴としている。
In the invention described in claim 15, a mesh-shaped partition member (240) made of a metal material having a low thermal conductivity, and a heat insulating strength member (245) made of an inorganic ceramic material or glass material having a low thermal conductivity. Provided,
The first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) have a predetermined amount in the first internal fin member (221) before joining the first and second housings (220a, 230a). After adsorbing the adsorbent, the partition member (240) and the heat insulation strength member (245) are temporarily disposed between the first and second housings (220a, 230a), and then the first and second housings ( 220a, 230a) are opposed to each other by low-temperature metal bonding and assembled.
請求項15に記載の発明によれば、上記手順による製造方法で組み付けを行なうことで生産性の向上が図れるとともに製造コストの低減が図れる。また、低温金属接合を用いることで吸着剤からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the productivity can be improved and the manufacturing cost can be reduced by assembling by the manufacturing method according to the above procedure. In addition, by using low temperature metal bonding, stable metal bonding can be performed without evaporation of moisture from the adsorbent.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態における吸着式冷凍機用吸着器を図1ないし図8に基づいて説明する。図1は本発明の吸着式冷凍機用吸着器(以下、吸着器と称する)を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したものであり、その吸着式冷凍機の全体構成を示す模式図であり、図2は吸着器200の全体構成を示す模式図であり、図3は吸着器200の全体構成を示す分解斜視図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the adsorption type refrigerator adsorber according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an adsorption refrigeration machine in which an adsorption chiller for an adsorption refrigeration machine (hereinafter referred to as an adsorber) according to the present invention is applied to an adsorption chiller for a vehicle air conditioner. FIG. 2 is a schematic view showing the overall configuration of the
本実施形態の吸着式冷凍機は、図1に示すように、100は車両走行用の水冷エンジン(水冷式内燃機関)であり、200は本実施形態による吸着器であって、同じものが2個設けられており、一方が吸着作用を行なうときに他方が脱離作用を行なう。そして、吸着作用が終了したときに一方が脱離作用を行ない他方が吸着作用を行なうようになっている。 As shown in FIG. 1, the adsorption refrigerator of the present embodiment is a water-cooled engine (water-cooled internal combustion engine) 100 for running a vehicle, and 200 is an adsorber according to the present embodiment. Each of them is provided, and when one performs an adsorption action, the other performs a desorption action. When the adsorption action is completed, one performs a desorption action and the other performs an adsorption action.
400は、室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケースであり、この空調ケース400の空気流れ上流側には、空調ケース400内に空気を流通させる遠心式送風機(以下、送風機と称する。)410が設けられている。
420は空調ケース400内を流通する空気を冷却する室内熱交換器であり、この室内熱交換器は、熱媒体を介して吸着器200から冷凍能力を得ている。なお、本実施形態では、熱媒体として水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体(エンジン100の冷却水と同じもの)を採用している。
500は吸着器200から流出する熱媒体と室外空気とを熱交換し、熱媒体を冷却する室外熱交換器であり、510、520は熱媒体の循環経路を切り換える切換弁であり、これら切換弁510、520、熱媒体を循環させるポンプ(図示せず。)、および送風機410は、電子制御装置(図示せず)によりその作動が制御されている。
ここで、本実施形態の吸着器200は、図1ないし図3に示すように、内部に吸着剤223を充填させて吸・脱着層を形成する第1熱交換部材220と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第2熱交換部材230と、第1熱交換部材220と第2熱交換部材230との間に設けられる区画部材240および断熱強度部材245と、第1熱交換部材220側の外部を覆う第1循環水筐体250と、第2熱交換部材220側の外部を覆う第2循環水筐体260とから構成されている。
Here, as shown in FIG. 1 to FIG. 3, the
第1熱交換部材220は、第1筐体220a、第1内部フィン部材221、第1外部フィン部材222および吸着剤223から構成している。第1筐体220aは箱状からなり後述する第2筐体230aと対向接合して気密構造を形成する筐体である。
The first
第1内部フィン部材221は、吸着剤223の吸着・脱着作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に吸着剤223を保持させ、伝熱面の折り返し面の一端側(ここでは上端側)を第1筐体220aの内側に接合させて、吸着剤223の吸着・脱着作用で生ずる熱が第1筐体220aに伝熱するように構成している。図3に示す符号221aはルーバであって平面を切り起こして形成している。
The first
第1外部フィン部材222は、第1筐体220aに伝熱された熱と、第1筐体220aの外部を流通する熱媒体との熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、コルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に熱媒体を流通させ、伝熱面の折り返し面の一端側(ここでは下端側)を第2筐体230aの外側に接合させて、吸着剤223の吸着・脱着作用で生ずる熱が熱媒体に熱交換されるように構成している。
The first
次に、第2熱交換部材230は、第2筐体230a、第2内部フィン部材231および第2外部フィン部材232から構成している。第2筐体220aは箱状からなり上述した第1筐体220aと対向接合して気密構造を形成する筐体である。
Next, the second
第2内部フィン部材231は、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に冷媒を接触させ、伝熱面の折り返し面の一端側(ここでは下端側)を第1筐体220aの内側に接合させて、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱が第2筐体230aに伝熱するように構成している。図3に示す符号231aはルーバであって平面を切り起こして形成している。
The second
第2外部フィン部材232は、第2筐体230aに伝熱された熱と、第2筐体230aの外部を流通する熱媒体との熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、コルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に熱媒体を流通させ、伝熱面の折り返し面の一端側(ここでは上端側)を第2筐体230aの外側に接合させて、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱が熱媒体に熱交換されるように構成している。
The second
そして、第1循環水筐体250および第2循環水筐体260は、第1、第2筐体220a、230aの外部に熱媒体の循環水流路を形成する筐体であって、より具体的には、第1、第2筐体220a、230aの外側を覆って、循環水流路を形成して第1、第2外部フィン部材222、232の伝熱面に熱媒体が流通するようにしている。
The first circulating
そして、第1、第2筐体220aの外周には、平坦状の外周縁(図示しない)がそれぞれ形成され、第1、第2筐体220aを互いに対向するように外周縁を重ね合わせて、第1、第2筐体220aの内部が略真空状態を保つように結合するようにしている。
A flat outer periphery (not shown) is formed on the outer periphery of each of the first and
ところで、第1内部フィン部材221は、詳しくは後述するが、第1熱交換部材220の内部に充填される吸着剤223の吸着性能に基づいて所定の充填層厚さh、所定のフィンピッチPに基づいて最適形状に形成しており、また、第2内部フィン部材231は、第2熱交換部材230の内部に封入される冷媒の蒸発・凝縮能力に基づいて、所定の伝熱面積Aに基づいて最適形状に形成している。
By the way, the first
ここで、充填層厚さhは、伝熱面の山部と谷部との高低差を称し、フィンピッチPは、隣り合う伝熱面の山部(または、谷部)間との距離を称している。また、本実施形態では、第1、第2外部フィン部材222、232をコルゲート状に形成したが、第1、第2内部フィン部材221、231と同じようにルーバ付きのコルゲート状に形成しても良い。
Here, the packed layer thickness h refers to the difference in height between the peak and valley of the heat transfer surface, and the fin pitch P is the distance between the peaks (or valleys) of the adjacent heat transfer surfaces. It is called. In the present embodiment, the first and second
なお、第1内部フィン部材221のルーバ221aは、ルーバ221aの切れ長さがフィン高さの70%以上あって、さらに、切り起こし角度を、吸着剤223の最大粒径よりも大きく開口するように形成すると良い。これによれば、第1筐体220aに第1内部フィン部材221を接合した後の第1内部フィン部材221に所定量の吸着剤(例えば、シリカゲル)223を充填するときに、閉空間となる伝熱面側に吸着剤223を充填できる。
Note that the
また、冷媒と接触する第2内部フィン部材231では、所定量の冷媒を封入するときに、閉空間となる伝熱面側にも冷媒を封入できる。なお、上述した第1、第2筐体220a、230a、第1、第2内部フィン部材221、231、第1、第2外部フィン部材222、232および第1、第2循環水筐体250、260は、熱伝導率の大きい金属材料(例えば、銅材もしくは銅を含む合金材料、またはアルミニウムもしくはアルミニウムを含む合金材料)から形成している。
Moreover, in the 2nd
ただし、アルミニウム系の材料は、封入された冷媒が、例えば、水とアルミニウムとの反応で水素ガスを発生してしまうため、これを防止するための特殊な表面処理(例えば、ガラス皮膜)が必要である。 However, for aluminum-based materials, the enclosed refrigerant generates hydrogen gas, for example, due to the reaction between water and aluminum, so a special surface treatment (for example, a glass film) is required to prevent this. It is.
そして、第1熱交換部材220と第2熱交換部材230との間に設けられる区画部材240は、熱伝導率の小さい金属材料(本実施形態では、ステンレス材料)からなるメッシュ状に形成された仕切り板であり、第2熱交換部材230の内部に封入される冷媒が蒸発作用のときに発する水飛びを、上方の吸着剤223に直接あたることのないようにしたものである。
And the
また、区画部材240の上方に配設する断熱強度部材245は、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなり、厚さ方向に水蒸気が流通する穴もしくは空隙が形成した強度保持部材であって、第1熱交換部材220と第2熱交換部材230とが接することによる熱移動の遮断および真空状態となる気密構造部の変形の防止を兼ねている。
The heat insulating
ところで、第1筐体220aと第2筐体230aは、区画部材240および断熱強度部材245を挟み込んで、第1、第2筐体220a、230aの内部が略真空状態を保つように、例えば、超音波接合などの接合部が高温とならない低温金属接合が望ましい。なお、吸着剤223は結合する前に第1内部フィン部材221の伝熱面との空間に充填されるが、冷媒の封入は、第1熱交換部材220と第2熱交換部材230とが結合した後に、図示しない注入口より第2熱交換部材230内部に所定量封入するようにしている。
By the way, the
また、第1循環水筐体250と第2循環水筐体260は、それぞれが第1熱交換部材220もしくは第2熱交換部材230の外部を覆うように形成されたウォータジャケットであって、図1および図3に示すように、第1循環水筐体250の内部に熱媒体Aが循環するように形成され、第2循環水筐体250の内部に熱媒体Bが循環するように形成されている。
The first circulating
以上の構成による吸着器200は、第1熱交換部材220側の内部に充填される吸着剤223の吸着性能が効率的に発揮するために第1筐体220aの内部に第1内部フィン部材221と、第1筐体220aの外部に第1外部フィン部材222とを配設して、その第1外部フィン部材222に熱媒体Aを循環するように第1循環水筐体250を形成している。
The
言い換えれば、吸着剤223の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための第1内部フィン部材221と、吸着剤223の作用で生ずる熱と熱媒体Aとの熱交換を促進するための第1外部フィン部材222を配設して吸着性能を向上させることで吸着器200の小型化を図るようにしている。
In other words, the first
ここで、発明者らの研究により、吸着剤223の吸着性能、吸着速度、充填効率などに基づいて、第1内部フィン部材221の充填層厚さhと、そのフィンピッチPを求めてコルゲート状の最適形状を見出したので図4ないし図6に基づいて説明する。図4(a)は
最適形状を求めるための計算モデルであり、図4(b)は吸着性能とフィンピッチPとの関係を示す特性図である。
Here, according to the research by the inventors, the filling layer thickness h of the first
また、図5は充填層厚さhと必要吸着剤量との関係を示す特性図、図6は充填層厚さhと吸着器床面積との関係を示す特性図である。まず、コルゲート状のフィンでは、図4(b)に示すように、フィンピッチPを小さくするほど吸着剤223との熱交換が促進するため吸着性能を向上できて小型化が図れる。ただし、フィンピッチPを小さくしすぎると、フィンの占める容積が拡大し吸着剤223の充填効率が低下するため吸着性能が急激に低下するので最適範囲が存在する。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the packed bed thickness h and the required amount of adsorbent, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the packed bed thickness h and the adsorber floor area. First, in the corrugated fin, as shown in FIG. 4B, the heat exchange with the adsorbent 223 is promoted as the fin pitch P is reduced, so that the adsorption performance can be improved and the size can be reduced. However, if the fin pitch P is made too small, the volume occupied by the fins is increased and the charging efficiency of the adsorbent 223 is lowered, so that the adsorption performance is drastically lowered, so there is an optimum range.
因みに、吸着剤粒径が0.1〜0.2mm、切替時間(後述する)が170秒程度の条件では、フィンピッチPを約1mm程度以上〜約4mm程度以下設定することが望ましい。なお、このときに隣り合うフィンの間隔は約0.5mm程度以上〜約2.0mm程度以下が望ましい。 Incidentally, it is desirable to set the fin pitch P to about 1 mm to about 4 mm under the condition that the adsorbent particle size is 0.1 to 0.2 mm and the switching time (described later) is about 170 seconds. At this time, the interval between adjacent fins is preferably about 0.5 mm or more and about 2.0 mm or less.
次に、充填層厚さhでは、その厚さhを低くするほど伝熱面での熱抵抗が減少することで、吸着剤層内へ吸着(脱着)される冷媒の水蒸気抵抗が減少するため吸着性能が向上する。従って、図5に示すように、厚さhを低くするほど単位能力あたりの必要吸着剤量を低減できる。 Next, at the packed layer thickness h, as the thickness h is decreased, the thermal resistance at the heat transfer surface decreases, so that the water vapor resistance of the refrigerant adsorbed (desorbed) into the adsorbent layer decreases. Adsorption performance is improved. Therefore, as shown in FIG. 5, the required adsorbent amount per unit capacity can be reduced as the thickness h is decreased.
また、吸着性能は吸着効率に比例し切替時間に反比例の関係となるので、上記充填層厚さhが厚くなると切替時間も長くなる。この切替時間は吸着剤223の吸着速度を示すものであって、例えば、吸着速度が速くなれば切替時間が短縮されることになる。これにより、厚さhを低くするほど吸着速度が向上し切替時間も短縮されて吸着能力が向上することとなる。 Further, since the adsorption performance is proportional to the adsorption efficiency and inversely proportional to the switching time, the switching time increases as the packed bed thickness h increases. This switching time indicates the adsorption speed of the adsorbent 223. For example, if the adsorption speed increases, the switching time is shortened. As a result, the lower the thickness h, the higher the suction speed, the shorter the switching time, and the higher the suction capacity.
ただし、厚さhを低くすぎると、図6に示すように、必要吸着剤量を充填するための床面積(吸着器の設置面積)が急激に増加するので最適範囲が存在する。因みに、本実施形態では、充填層厚さhを約2mm程度以上〜約10mm程度以下に設定することが望ましい。以上の最適形状によれば、吸着効率、吸着速度、充填効率が最良となるため吸着性能の向上が図れることで小型化できるとともに、吸着剤223の必要充填量の低減も図れる。 However, if the thickness h is too low, as shown in FIG. 6, the floor area (installation area of the adsorber) for filling the necessary amount of adsorbent increases rapidly, so there is an optimum range. Incidentally, in this embodiment, it is desirable to set the filling layer thickness h to about 2 mm to about 10 mm. According to the above optimum shape, the adsorption efficiency, the adsorption speed, and the filling efficiency are the best, so that the adsorption performance can be improved and the size can be reduced, and the necessary filling amount of the adsorbent 223 can be reduced.
一方、第2熱交換部材230側の内部に封入される冷媒の凝縮性能が効率的に発揮するために第2筐体230aの内部に第2内部フィン部材231と、第2筐体230aの外部に第2外部フィン部材232とを配設して、その第2外部フィン部材232に熱媒体Bを循環するように第2循環水筐体260を形成している。
On the other hand, in order to efficiently exhibit the condensing performance of the refrigerant sealed inside the second
具体的には、第2内部フィン部材231の形状は、内部に封入される冷媒の蒸発作用、凝縮作用における熱交換効率に基づいて伝熱面積を求めている。そして、その伝熱面積は、
第2内部フィン部材231が第2筐体230aに接する投影面積(床面積)の少なくとも約5倍程度に表面積が拡大されていることが必要である。より具体的には、第2内部フィン部材231が第2筐体230aの床面積の5倍以上の伝熱面積を有しておれば、第1内部フィン部材221と同一形状を最適形状としている。
Specifically, the shape of the second
It is necessary that the surface area of the second
ところで、以上の構成による第1熱交換部材220および第2熱交換部材230は、それぞれ積層構造によるモジュール化を図って構成しているので、次に本発明の吸着器200の組み付け方法について、図7に基づいて説明する。
By the way, since the first
図7(a)は第1熱交換部材220および第2熱交換部材230の組み付け形態を示す説明図、図7(b)は(a)に示すA矢視図である。まず、第1熱交換部材220は、図7(a)に示すように、第1筐体220aの内側および外側に接合材料からなる接着シート220bをプレコートする。そして、第1筐体220aの内側に第1内部フィン部材221を仮配置し、第1筐体220aの外側に第1外部フィン部材222、第1循環水筐体250を仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。
Fig.7 (a) is explanatory drawing which shows the assembly | attachment form of the 1st
一方、第2熱交換部材230は、第2筐体230aの内側および外側に接着材料からなる接着シート230bをプレコートする。そして、第2筐体230aの内側に第2内部フィン部材231を仮配置し、第2筐体230aの外側に第2外部フィン部材232および第2循環水筐体260を仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。
On the other hand, the second
そして、第1熱交換部材220側の第1内部フィン部材221の伝熱面に所定量の吸着剤223を充填する。なお、このときに、伝熱面の片面が閉塞空間となっているが、ルーバ221aからその閉塞空間に吸着剤223を充填することができる。
Then, a predetermined amount of the adsorbent 223 is filled in the heat transfer surface of the first
そして、第1筐体220aと第2筐体230aとの間に区画部材240および断熱強度部材245を挟み込んで、第1、第2筐体220a、230aの内部が略真空状態を保つように、図7(b)に示すように、第1、第2筐体220a、230aの外周縁を、例えば、超音波接合などの接合部が高温とならない低温金属接合で接合する。
Then, the
これにより、第1、第2筐体220a、230aを箱状の簡素な形状で形成したことにより、第1、第2筐体220a、230aの形成作業が簡素な成形型で対応ができる。また、第1、第2内部フィン部材221、231および第1、第2外部フィン部材222、232をコルゲート状で形成したことにより、生産性の良い簡素なローラ成形などで対応が可能である。従って、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。
As a result, the first and
なお、本実施形態では、第1、第2筐体220a、230aの両面に接合材料からなる接着シート220bをプレコートして第1、第2内部フィン部材221、231および第1、第2外部フィン部材222、232を接合させたが、これに限らず、第1、第2筐体220a、230aの両面に母材よりも融点の低いロー材などの接合材料をクラッド(圧延などで)するように構成しても良い。これによれば、接着シート220bよりも接合部の伝熱性能が向上する。
In the present embodiment, the first and second
また、本実施形態では、第1、第2外部フィン部材222、232を第1、第2筐体220a、230aの外側に接合するように構成したが、これに限らず、第1、第2循環水筐体250、260の内側に接合するように構成しても良い。これによれば、ウォータジャケットの耐圧強度剛性を高めることができる。
In the present embodiment, the first and second
次に、以上の構成による吸着式冷凍機の作動について説明する。まず、図1に示すように、ポンプ(図示せず)および送風機410を作動させて熱媒体および空気を流通させるとともに、切換弁510、520を作動させて、第1吸着器200(以下、左側の吸着器を称する)側の第1循環水筐体250と室外熱交換器500の間、第2吸着器200(以下、右側の吸着器を称する)側の第2循環水筐体260と室外熱交換器500との間、エンジン100と第2吸着器200側の第1循環水筐体250との間、並びに第1吸着器200側の第2循環水筐体260と室内熱交換器420との間で熱媒体を循環させる。以下、このような状態を第1状態と呼ぶ。
Next, the operation of the adsorption refrigerator having the above configuration will be described. First, as shown in FIG. 1, a pump (not shown) and a
このとき、第1吸着器200側の第2循環水筐体260には、室内に吹き出す空気により加熱された熱媒体が循環するので、第2熱交換部材230内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第2熱交換部材230にて冷却された熱媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。
At this time, since the heat medium heated by the air blown into the room circulates in the second circulating
これと同時に、第1吸着器200側の第1熱交換部材220では、蒸発した気相冷媒を吸着して蒸発を促進する。なお、吸着剤223は、気相冷媒を吸着する際に熱(凝縮熱)を発生するとともに、吸着剤223の温度が上昇すると、水分の吸着能力が低下するため、室外熱交換器500と第1循環水筐体250との間で熱媒体を循環させて吸着剤223の温度上昇を抑制する。なお、以下、このような状態にある第1吸着器200のことを、蒸発・吸着状態にある吸着器と呼ぶ。
At the same time, the first
一方、第2吸着器200側の第1循環水筐体250には、エンジン100の冷却水が流入するため、第1熱交換部材220に接着された吸着剤223が加熱され、吸着していた水分を放出(脱離)する。このとき、第2吸着器200側の第2循環水筐体260には、室外熱交換器500にて冷却された熱媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒(水蒸気)は、第2熱交換部材230にて冷却されて凝縮する。なお、以下、このような状態にある第2吸着器200のことを、凝縮・脱離状態にある吸着器と呼ぶ。
On the other hand, since the cooling water of the
このように、第1状態では、第1吸着器200側においては、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われ、一方、第2吸着器200側においては、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行われる。従って、第1吸着器200側の第2熱交換部材230は液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第2吸着器300側の第2熱交換部材230は気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。
Thus, in the first state, on the
次に、第1状態での運転が所定時間経過したときには、図8に示すように、切換弁510、520を作動させて第2吸着器200側の第1循環水筐体250と室外熱交換器500の間、第1吸着器200側の第2循環水筐体260と室外熱交換器500との間、エンジン100と第1吸着器200側の第1循環水筐体250との間、並びに第2吸着器200側の第2循環水筐体260と室内熱交換器420との間で熱媒体を循環させる。以下、このような状態を第2状態と呼ぶ。
Next, when the operation in the first state has elapsed for a predetermined time, as shown in FIG. 8, the switching
このとき、第2吸着器200側の第2循環水筐体260には、室内に吹き出す空気により加熱された熱媒体が循環するので、第2熱交換部材230内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第2熱交換部材230にて冷却された熱媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。
At this time, since the heat medium heated by the air blown into the room circulates in the second circulating
これと同時に、第2吸着器200側の第1熱交換部材220では、蒸発した気相冷媒を吸着して第1熱交換部材220内の圧力が上昇することを抑制するとともに、室外熱交換器500と第1循環水筐体250との間で熱媒体を循環させて吸着剤223の温度上昇を抑制する。
At the same time, the first
一方、第1吸着器200側の第1循環水筐体250には、エンジン100の冷却水が流入するため、第1状態にて第1熱交換部材220に接着された吸着剤223が加熱され、吸着していた水分を放出(脱離)する。このとき、第1吸着器200側の第2循環水筐体260には、室外熱交換器500にて冷却された熱媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒(水蒸気)は、第2熱交換部材230にて冷却されて凝縮する。
On the other hand, since the coolant of the
このように、第2状態では、第2吸着器200側においては、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われ、一方、第1吸着器200側においては、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行なわれる。従って、第2吸着器200側の第2熱交換部材230は液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第1吸着器200側の第2熱交換部材230は気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。
Thus, in the second state, the
そして、所定時間が経過したときには、再び第1状態とする。このように、第1状態と第2状態とを所定時間毎に繰り返しながら、吸着式冷凍機を連続的に稼働させる。なお、上記所定時間は、第1熱交換部材220の吸着剤223の水分吸着性能に基づいて選定されるものである。
And when predetermined time passes, it will be set as the 1st state again. In this way, the adsorption refrigerator is continuously operated while repeating the first state and the second state every predetermined time. The predetermined time is selected based on the moisture adsorption performance of the adsorbent 223 of the first
以上の第1実施形態における吸着式冷凍機用吸着器によれば、第1熱交換部材220は、第1内部フィン部材221で熱交換された吸着剤223の吸着・脱着作用の熱と第1筐体220aの外部に流通する熱媒体Aとを熱交換するように構成され、一方の第2熱交換部材230は、第2内部フィン部材231で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第2筐体230aの外部に流通する熱媒体Bとを熱交換するように構成され、第1熱交換部材220と第2熱交換部材230とが対向接合されている。
According to the adsorption chiller adsorber in the first embodiment described above, the first
これにより、伝熱面となる第1、第2内部フィン部材221、231と、接合部となる第1、第2筐体220a、230aとを別体で設けることで簡素な形状で略真空状態を保つ気密構造を形成することができる。従って、小型で製造コストの低減が図れる。また、従来のフィンとチューブとからなる一般的な熱交換器よりも小型にすることが可能となる。
As a result, the first and second
また、第1内部フィン部材221の最適形状を吸着剤223の吸着作用における吸着効率、吸着速度、充填効率に基づいて、充填層厚さhとフィンピッチPとを求めることが可能となった。これにより、充填層厚さhとフィンピッチPとで必要吸着性能に応じた最適形状を形成できることで第1熱交換部材(220)の小型化が図れる。
Further, it is possible to obtain the packed layer thickness h and the fin pitch P based on the adsorption efficiency, adsorption speed, and filling efficiency in the adsorption action of the adsorbent 223 for the optimal shape of the first
因みに、本実施形態では、ルーバ付きのコルゲートタイプのフィンであって、充填層厚さhが好ましくは約2mm程度以上、約10mm程度以下であるとともに、フィンピッチPが好ましくは約1mm程度以上、約4mm程度以下であることにより、充填層厚さhは必要吸着剤量と吸着器の設置面積とのバランスにより適正範囲が存在し、フィンピッチPは吸着剤の吸着性能および充填効率とのバランスにより適正範囲が存在する。 Incidentally, in this embodiment, a corrugated fin with a louver, the filling layer thickness h is preferably about 2 mm or more and about 10 mm or less, and the fin pitch P is preferably about 1 mm or more, When the thickness is about 4 mm or less, the packed layer thickness h has an appropriate range depending on the balance between the required amount of adsorbent and the installation area of the adsorber, and the fin pitch P is a balance between the adsorbent adsorption performance and the packing efficiency. There is an appropriate range.
より具体的には、充填層厚さhおよびフィンピッチPが上記適正範囲内であれば、小型の吸着器を提供することができる。なお、第1内部フィン部材221がコルゲートタイプであれば、単位面積あたりの伝熱面積が大きいため第1熱交換部材220の小型化が図れるとともに製造コストの低減が図れる。
More specifically, a small adsorber can be provided as long as the packed bed thickness h and the fin pitch P are within the appropriate ranges. In addition, if the 1st
さらに、ルーバ付きのコルゲートタイプを用いることで、そのルーバ221aが吸着剤の最大粒径よりも大きい開口を有していることによりそのルーバによりフィンの片面側の伝熱面が有効となるため第1熱交換部材220の小型化が図れる。
Further, by using a corrugated type with a louver, since the
一方、第2熱交換部材220側に配設する第2内部フィン部材231は、冷媒の蒸発作用、凝縮作用における熱交換効率に基づいて、伝熱面積を求めてコルゲート状の最適形状を求めることが可能である。
On the other hand, the second
因みに、ルーバ付きのコルゲートタイプであって、伝熱面積が、好ましくは第2内部フィン部材231の一部が第2筐体230aに接合される床面積の約5倍程度以上であることにより、床面積に対して伝熱面積が約5倍程度以上であれば第2熱交換部材230の小型化が図れる。
Incidentally, it is a corrugated type with a louver, and the heat transfer area is preferably about 5 times or more the floor area where a part of the second
また、第1、第2筐体220a、230a同士が低温金属接合により対向接合されていることにより、低温接合のため吸着剤223からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。
Further, since the first and
また、第1、第2筐体220a、230aとの間に、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材240を設けることにより、第2熱交換部材230内に封入された冷媒が吸着によって蒸発するときに、上方の吸着剤223に向けて水飛び現象が発生するが、この区画部材240により水飛びを防止することができる。
Further, by providing a mesh-shaped
これにより、吸着剤223の吸着性能の低下を防止することができる。さらに、熱伝導率の小さい金属材料とすることにより、温度差が生ずる第1熱交換部材220と第2熱交換部材230との断熱が図れる。
Thereby, the fall of the adsorption | suction performance of the
さらに、第1、第2筐体220a、230aとの間に、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる断熱強度部材245を設けることにより、温度差が生ずる第1熱交換部材220と第2熱交換部材230との断熱が図れる。また、内部は真空状態の気密構造であるため、第1、第2筐体220a、230aの変形を防止することができる。
Further, by providing a heat insulating
また、第1、第2筐体220a、230aの外部に熱媒体の循環流路を形成する第1、第2循環水筐体250、260が設けられ、第1循環水筐体250および第2循環水筐体260は、各々の熱媒体と吸着剤223もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第1、第2外部フィン部材222、232を第1筐体220aおよび第2筐体230aの外部に各々対向配設されていることにより、内部の熱と熱媒体との熱交換効率が向上することで第1、第2熱交換部材220、230の小型化が図れる。
In addition, first and second circulating
また、第1、第2筐体220a、230a、第1、第2内部フィン部材221、231、第1、第2外部フィン部材222、232および第1、第2循環水筐体250、260は、熱伝導率の大きい金属材料からなることにより、吸着・脱着を切り替える吸着器200において、熱容量を小さくすることができることで吸着性能の向上が図れる。
The first and
また、吸着器200の組み付け方法において、第1熱交換部材220および第2熱交換部材230をそれぞれ積層構造によるモジュール化ができる。また、第1、第2筐体220a、230aを箱状の簡素な形状で形成しているため接合部を形成するときに簡素な成形型で対応が可能である。
Further, in the method of assembling the
さらに、第1、第2内部フィン部材221、231および第1、第2外部フィン部材222、232がコルゲート状であるため簡素なローラ成形などで対応が可能である。これにより、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。
Furthermore, since the first and second
また、第1、第2熱交換部材220、230の一体接合において、第1、第2筐体220a、230aの内外面に接合材料をプレコートもしくはクラッドした後に、高温炉による一体接合するように構成したことにより、接合材料のプレコートもしくは接合材料のクラッドによる接合で組み付けを行なう製造方法であるため生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。なお、接合材料のクラッドによる接合によれば、接合材料のプレコートよりも伝熱特性が良い。
In addition, in the integral joining of the first and second
(第2実施形態)
以上の実施形態では、第1、第2内部フィン部材221、231をフィンの折り返し面の一端側を第1、第2筐体220a、230aの内側に接合するように配設したが、これに限らず、具体的には、図9(a)および図9(b)に示すように、フィンの一端面が第1、第2筐体220a、230aの内側に接合するように配設している。つまり、フィンの両面側に吸着剤223が充填できるように形成している。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, the first and second
これによれば、第1実施形態のように、フィンの折り返し面の一端側が接合することで閉塞空間が形成されない利点がある。つまり、閉塞空間に充填された吸着剤223の吸着速度が低下することを防止することができる。また、吸着剤223をルーバ221a側からフィンの片面側に充填することがなくなるためルーバ221aの切り起こし角度を吸着剤223の最大粒径よりも大きく形成する必要はない。
According to this, there is an advantage that the closed space is not formed by joining one end side of the folded surface of the fin as in the first embodiment. That is, it is possible to prevent the adsorption rate of the adsorbent 223 filled in the closed space from decreasing. Further, since the adsorbent 223 is not filled from the
また、以上の変形例として、第1、第2内部フィン部材221、231をルーバ付きコルゲート状に形成する他に、図10に示すように、第1、第2内部フィン部材221、231を穴あきのコルゲート状に形成しても良い。この場合には、第1実施形態と同じように、フィンの折り返し面の一端側を第1、第2筐体220a、230aの内側に接合するように配設しているが、ルーバ221aを複数の穴部221aで形成し、その穴部221aの穴径が吸着剤223の最大粒径よりも大きく形成している。
In addition to the first and second
(第3実施形態)
以上の実施形態では、第1、第2内部フィン部材221、231をコルゲート状に形成してフィンの両側に吸着材223が充填できるように、ルーバ221aもしくは穴部221aを設けたが、これに限らず、閉塞空間となるフィンの片面側には吸着剤223が充填できないように形成しても良い。
(Third embodiment)
In the above embodiment, the
具体的には、図11(a)ないし図11(c)に示すように、ルーバ221aもしくは穴部221aの開口を粒径よりも小さく形成するとともに、フィンの折り返し面の他端側に水蒸気が出入りするスリット状の開口部221bを形成している。
Specifically, as shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), the opening of the
これにより、フィンの閉塞空間には、吸着剤223を充填されなく、水蒸気のみが出入りができる。なお、図11(b)は開口部221aが微小穴であり、図11(c)は開口部221aが矩形穴である。従って、閉塞空間となるフィンの片面側には、水蒸気が出入りするため吸着効率の向上が図れるとともに、閉塞空間に吸着剤223を充填していないため、吸着剤223の吸着速度が低下することがないため吸着性能の向上が図れる。
As a result, the closed space of the fin is not filled with the adsorbent 223, and only water vapor can enter and exit. In FIG. 11B, the
なお、本実施形態の変形例として、具体的には、図11に示すように、メッシュ空間が吸着剤粒径よりもよりも小さい空間を有するコルゲート状のメッシュフィン221で形成しても良い。
As a modified example of the present embodiment, specifically, as shown in FIG. 11, the mesh space may be formed of
(他の実施形態)
以上の実施形態では、吸着器200を単数で構成したが、これに限らず、二つ以上の複数個を積層させて吸着器200構成しても良い。具体的には、図13に示すように、2個以上の吸着器200を積層したものであり、これによれば、蒸発能力もしくは吸着能力に応じた小型化が図れる吸着器200が形成できる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the
ただし、吸着器200を積層するときには、第1、第2循環水筐体250、260を以上の実施形態のように金属材料で形成していると重ねあう部分で熱損失を生ずるので、重ねあわせ部に図示しない断熱部材もしくは熱伝導率の小さい樹脂板などを設けると良い。
However, when the
また、以上の実施形態では、第1、第2循環水筐体250、260を金属材料で形成したが、これに限らず、第1、第2循環水筐体250、260を熱伝導率の小さい樹脂材料で形成しても良い。これによれば、上述した図示しない断熱部材もしくは熱伝導率の小さい樹脂板は不要である。
In the above embodiment, the first and second circulating
なお、第1、第2循環水筐体250、260を樹脂材料で形成して、第1、第2熱交換部材220、230とを一体構成するときに、接合材料のクラッドによる接合を避けた方が望ましい。
In addition, when the first and second circulating
また、第1、第2循環水筐体250、260と第1、第2熱交換部材220、230とをモジュール化せず各々を組み付けても良い。その場合、第1、第2循環水筐体250、260と第1、第2熱交換部材220、230との間には図示しないOリングやパッキンなどのシール部材を挟み、かしめなどによって気密しても良い。
Further, the first and second circulating
また、以上の実施形態では、第1、第2筐体220a、230aとの間に配設する断熱強度部材245を熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなり、厚さ方向に水蒸気が流通する穴もしくは空隙を形成するようにしたが、これに限らず、図14に示すように、セラミックス材からなる支柱を整列させて形成しても良い。
Further, in the above embodiment, the heat insulating
また、以上の実施形態では、本発明を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したが、これに限定せず、家庭用や業務用の吸着式冷凍機に適用させても良い。 In the above embodiment, the present invention is applied to an adsorption refrigerator for a vehicle air conditioner. However, the present invention is not limited to this and may be applied to an adsorption refrigerator for home use or business use.
220…第1熱交換部材
220a…第1筐体
221…第1内部フィン部材
222…第1外部フィン部材
230…第2熱交換部材
230a…第2筐体
231…第2内部フィン部材
232…第2外部フィン部材
240…区画部材
245…断熱強度部材
250…第1循環水筐体
260…第2循環水筐体
220 ... first
Claims (15)
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第1、第2筐体(220a、230a)と、
吸着剤もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有する第1、第2内部フィン部材(221、231)とが設けられ、
前記第1熱交換部材(220)は、前記第1内部フィン部材(221)で熱交換された吸着剤の吸着・脱着作用の熱と前記第1筐体(220a)の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、
前記第2熱交換部材(230)は、前記第2内部フィン部材(231)で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と前記第2筐体(230a)の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、
前記第1熱交換部材(220)と前記第2熱交換部材(230)とが対向接合されていることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器。 A first heat exchange member (220) for forming an adsorption / desorption layer by filling an adsorbent therein, and a second heat exchange member (230) for forming a condensation / evaporation surface layer by enclosing a refrigerant therein. In an adsorber for an adsorption refrigeration machine that evaporates the refrigerant using the action of the adsorbent adsorbing the gas-phase refrigerant and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of vaporization,
First and second housings (220a, 230a) which are formed in a box shape and are arranged to face each other to form an airtight structure;
First and second internal fin members (221, 231) having heat transfer surfaces for promoting heat exchange of heat generated by the action of the adsorbent or the refrigerant,
The first heat exchanging member (220) includes heat of adsorption / desorption action of the adsorbent heat-exchanged by the first internal fin member (221) and a heat medium that circulates outside the first casing (220a). Configured to exchange heat with
The second heat exchange member (230) includes heat of refrigerant condensing and evaporating heat exchanged by the second internal fin member (231) and a heat medium circulating outside the second housing (230a). Configured to heat exchange,
The adsorber for an adsorption refrigeration machine, wherein the first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) are oppositely joined.
前記第1循環水筐体(250)および前記第2循環水筐体(260)は、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第1、第2外部フィン部材(222、232)を前記第1筐体(220a)および前記第2筐体(230a)の外部に対向配設されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。 First and second circulating water casings (250, 260) that form a circulation path for the heat medium are provided outside the first and second casings (220a, 230a).
The first circulating water housing (250) and the second circulating water housing (260) have first and second heat transfer surfaces for promoting heat exchange between each heat medium and an adsorbent or a refrigerant. 2. The external fin member (222, 232) is disposed opposite to the outside of the first housing (220 a) and the second housing (230 a), according to claim 1. The adsorption machine for adsorption type refrigerators according to claim 1.
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第1、第2筐体(220a、230a)と、
吸着剤もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状ならなる第1、第2内部フィン部材(221、231)と、
各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状ならなる第1、第2外部フィン部材(222、232)と、
各々の熱媒体の循環流路を形成する第1、第2循環水筐体(250、260)とを備え、
前記第1熱交換部材(220)は、前記第1筐体(220a)の内部に前記第1内部フィン部材(221)を仮配置し、前記第1筐体(220a)の外部に前記第1外部フィン部材(222)および前記第1循環水筐体(250)を仮配置して一体接合で形成し、
前記第2熱交換部材(230)は、前記第2筐体(230a)の内部に前記第2内部フィン部材(231)を仮配置し、前記第2筐体(230a)の外部に前記第2外部フィン部材(232)および前記第2循環水筐体(260)を仮配置して一体接合で形成し、
前記第1熱交換部材(220)と前記第2熱交換部材(230)とを対向接合させて組み付けることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器の製造方法。 A first heat exchange member (220) for forming an adsorption / desorption layer by filling an adsorbent therein, and a second heat exchange member (230) for forming a condensation / evaporation surface layer by enclosing a refrigerant therein. In the method of manufacturing an adsorber for an adsorption refrigeration machine, wherein the adsorbent evaporates the refrigerant using the action of adsorbing the gas-phase refrigerant and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of vaporization.
First and second housings (220a, 230a) which are formed in a box shape and are arranged to face each other to form an airtight structure;
First and second internal fin members (221, 231) having a heat transfer surface for promoting heat exchange of heat generated by the action of an adsorbent or a refrigerant and having a corrugated shape;
First and second external fin members (222, 232) each having a heat transfer surface for promoting heat exchange between each heat medium and the adsorbent or the refrigerant and having a corrugated shape;
First and second circulating water casings (250, 260) that form circulation paths for each heat medium,
The first heat exchange member (220) temporarily arranges the first internal fin member (221) inside the first housing (220a), and the first heat exchange member (220) outside the first housing (220a). The external fin member (222) and the first circulating water casing (250) are temporarily arranged to be integrally joined,
The second heat exchange member (230) temporarily arranges the second internal fin member (231) inside the second housing (230a), and the second heat exchange member (230) outside the second housing (230a). The external fin member (232) and the second circulating water casing (260) are temporarily arranged to be integrally joined,
A method of manufacturing an adsorber for an adsorption refrigeration machine, wherein the first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) are assembled while facing each other.
熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる断熱強度部材(245)とが設けられ、
前記第1熱交換部材(220)と前記第2熱交換部材(230)は、前記第1、第2筐体(220a、230a)とを接合する前に、前記第1内部フィン部材(221)内に所定量の吸着剤を充填し、前記第1、第2筐体(220a、230a)との間に前記区画部材(240)、および前記断熱強度部材(245)を仮配置した後に、前記第1、第2筐体(220a、230a)同士を低温金属接合により対向接合させて組み付けることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の吸着式冷凍機用吸着器の製造方法。 A mesh-shaped partition member (240) made of a metal material having a low thermal conductivity;
A heat insulating strength member (245) made of an inorganic ceramic material or glass material having a small thermal conductivity,
The first heat exchange member (220) and the second heat exchange member (230) may be connected to the first internal fin member (221) before joining the first and second housings (220a, 230a). A predetermined amount of adsorbent is filled therein, and the partition member (240) and the heat insulating strength member (245) are temporarily arranged between the first and second housings (220a, 230a), The method for manufacturing an adsorber for an adsorption refrigeration machine according to claim 13 or 14, wherein the first and second casings (220a, 230a) are assembled by opposingly joining them by low-temperature metal joining.
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