JP5966745B2 - Adsorption heat pump - Google Patents

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Description

本発明は、吸着材としてゼオライトを用いた吸着式ヒートポンプであって、該吸着材のゼオライトの劣化、及び該吸着式ヒートポンプに用いる吸着素子や装置の腐食の発生を抑制した、高性能で性能の安定性に優れる吸着式ヒートポンプに関するものである。   The present invention is an adsorptive heat pump using zeolite as an adsorbing material, which suppresses the deterioration of zeolite of the adsorbing material and the occurrence of corrosion of the adsorbing elements and devices used in the adsorptive heat pump. The present invention relates to an adsorption heat pump excellent in stability.

シリカゲルやゼオライトなどの吸着材を、基材上に塗布、又は充填した吸着素子が知られており、このような吸着素子を用いた熱交換器がデシカント空調や吸着式ヒートポンプに利用されている。   Adsorption elements in which adsorbents such as silica gel and zeolite are coated or filled on a substrate are known, and heat exchangers using such adsorption elements are used for desiccant air conditioning and adsorption heat pumps.

基材となるシートや熱交換器のフィンに吸着材を密着させるために、バインダーが用いられる。このバインダーは、水ガラスやシリケート、リン酸アルミニウム等の無機バインダーと、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂等の有機バインダーとに大別される。   In order to adhere the adsorbent to the base sheet or the heat exchanger fin, a binder is used. This binder is roughly classified into inorganic binders such as water glass, silicate, and aluminum phosphate, and organic binders such as acrylic resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol, and epoxy resin.

有機バインダーを用いることにより、シートやフィンに吸着材が強固に接着される。特許文献1には、アルミニウムフィンに粘着性のアクリルバインダーを塗布し、その表面に20〜35メッシュ(粒径が約450〜850μm)の粉体状シリカゲルを付着させた吸着式冷凍機の熱交換部材が記載されている。   By using the organic binder, the adsorbent is firmly bonded to the sheet or fin. In Patent Document 1, heat exchange of an adsorption-type refrigerator in which an adhesive acrylic binder is applied to an aluminum fin and 20 to 35 mesh (particle size is about 450 to 850 μm) of powdered silica gel is adhered to the surface. Members are described.

特許文献2及び3には、ガラス転移温度(Tg)が35℃以上の樹脂バインダー、具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂や、酢酸ビニル樹脂等のバインダーを用いてALPO系ゼオライトを付着させた吸着シート及び素子が記載されている。この素子を用いた熱交換器を有する吸着式ヒートポンプ及びデシカント空調装置も記載されている。   In Patent Documents 2 and 3, ALPO-based zeolite is attached using a resin binder having a glass transition temperature (Tg) of 35 ° C. or higher, specifically, a binder such as bisphenol A type epoxy resin or vinyl acetate resin. Adsorption sheets and elements are described. An adsorption heat pump and a desiccant air conditioner having a heat exchanger using this element are also described.

特許文献1〜3に記載される有機バインダーを用いた吸着素子を内蔵した吸着式ヒートポンプにあっては、特許文献4に記載されているように、有機バインダーの熱分解物や、有機バインダーに含まれている低分子量物がガスとして放出され、ヒートポンプの機能が損なわれることがある。   In the adsorption heat pump with the built-in adsorption element using the organic binder described in Patent Documents 1 to 3, as described in Patent Document 4, it is included in the thermal decomposition product of the organic binder and the organic binder. The low molecular weight substances that are released may be released as gas, and the function of the heat pump may be impaired.

無機バインダーを用いた吸着素子を内蔵した吸着式ヒートポンプにあっては、アルミニウム等の金属材料の腐食による水素放出や、アルカリ炭酸塩からの二酸化炭素の放出が起こりやすく、これにより吸着式ヒートポンプの出力が低下することがある。   Adsorption type heat pumps with built-in adsorption elements using inorganic binders are prone to hydrogen release due to corrosion of metal materials such as aluminum and carbon dioxide from alkali carbonates. May decrease.

特許文献5には、耐熱性が改良されアウトガスの少ないエポキシ樹脂バインダーが記載されている。この有機バインダーを用いることにより、有機バインダーからのガス放出による内圧低下が防止される。しかしながら、一部の有機成分が長期にわたって徐々に加水分解して酸が生成し、装置内部が腐食する。   Patent Document 5 describes an epoxy resin binder with improved heat resistance and less outgas. By using this organic binder, a decrease in internal pressure due to gas release from the organic binder is prevented. However, some organic components are gradually hydrolyzed over a long period of time to generate an acid, and the inside of the apparatus is corroded.

特許文献1〜3に記載される吸着素子は、吸着材と有機バインダーとで形成された塗膜よりなる吸着層の熱伝導率が低いため、これを用いた熱交換器の伝熱性能が低い。   Since the adsorption elements described in Patent Documents 1 to 3 have a low thermal conductivity of an adsorption layer made of a coating film formed of an adsorbent and an organic binder, the heat transfer performance of a heat exchanger using the adsorption layer is low. .

特開平7−301469号公報JP-A-7-301469 特開2007−190546号公報JP 2007-190546 A 特開2009−106799号公報JP 2009-106799 A WO2010/040335号WO2010 / 040335 特開2011−240330号公報JP 2011-240330 A

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、ゼオライトと有機バインダーを含む塗膜を設けてなる吸着素子を用いた熱交換器を使用した吸着式ヒートポンプであって、装置内に発生した酸の中和手段を有した吸着式ヒートポンプを提供することを目的とする。また、本発明は、その一態様において、伝熱性能が改善された吸着式ヒートポンプを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an adsorption heat pump using a heat exchanger using an adsorption element provided with a coating film containing zeolite and an organic binder, and is generated in the apparatus. It is an object of the present invention to provide an adsorption heat pump having an acid neutralizing means. Moreover, this invention is providing the adsorption type heat pump with which the heat-transfer performance was improved in the one aspect | mode.

本発明者らは鋭意検討の結果、ゼオライトと有機バインダーを含む塗膜を設けてなる吸着素子を用いた熱交換器を使用した吸着式ヒートポンプのケーシング内の水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に、特定の水酸化物の粒子或いは水和反応によりこの水酸化物を形成し得る粒子を存在させることによって、有機バインダーに由来する酸が中和されることを見出した。また、この粒子を塗膜内に存在させた場合には、該塗膜の熱伝導率が向上することができることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that at least part of the portion where water vapor is present in the casing of an adsorption heat pump using a heat exchanger using an adsorption element provided with a coating film containing zeolite and an organic binder. It has been found that the acid derived from the organic binder is neutralized by the presence of specific hydroxide particles or particles capable of forming this hydroxide by a hydration reaction. Moreover, when this particle | grain was made to exist in a coating film, it discovered that the heat conductivity of this coating film could be improved.

本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。   The present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.

[1] 吸脱着器、凝縮器、及び蒸発器を有する吸着式ヒートポンプであって、該吸脱着器は、熱交換器と、該熱交換器によって加熱又は冷却可能な吸着素子とを有しており、該吸着素子は、基体と、該基体に設けられたゼオライト及び有機バインダーを含む塗膜とを有しており、吸着質である水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に、20℃の溶解度が20mg/100cm−HO以下である水酸化物、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が存在している吸着式ヒートポンプ。 [1] An adsorption heat pump having an adsorption / desorption device, a condenser, and an evaporator, the adsorption / desorption device having a heat exchanger and an adsorption element that can be heated or cooled by the heat exchanger. The adsorbing element has a substrate and a coating film containing zeolite and an organic binder provided on the substrate, and has a solubility of 20 ° C. in at least a part of the portion where water vapor as an adsorbate exists. Is an adsorption heat pump in which there is a hydroxide that is 20 mg / 100 cm 3 -H 2 O or less and / or particles that can form the hydroxide by a hydration reaction.

[2] 前記粒子が、該水酸化物の脱水物を含んでいることを特徴とする[1]に記載の吸着式ヒートポンプ。 [2] The adsorption heat pump according to [1], wherein the particles contain a dehydration product of the hydroxide.

[3] 前記水酸化物の脱水物が酸化物であることを特徴とする[2]に記載の吸着式ヒートポンプ。 [3] The adsorption heat pump according to [2], wherein the hydroxide dehydrate is an oxide.

[4] 前記水酸化物が水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、および水酸化亜鉛から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]ないし[3]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [4] The adsorption heat pump according to any one of [1] to [3], wherein the hydroxide is at least one selected from magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and zinc hydroxide.

[5] 前記粒子の少なくとも一部が、酸化マグネシウムである[1]ないし[4]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [5] The adsorption heat pump according to any one of [1] to [4], wherein at least some of the particles are magnesium oxide.

[6] 前記凝縮器及び蒸発器が一体型である[1]ないし[5]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [6] The adsorption heat pump according to any one of [1] to [5], wherein the condenser and the evaporator are integrated.

[7] 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記熱交換器の前記塗膜中に存在している[1]ないし[6]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [7] The particles of [1] to [6], wherein the hydroxide particles and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are present in the coating film of the heat exchanger. An adsorption heat pump according to any one of the above.

[8] 前記熱交換器の塗膜中の水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子の量が、10wt%以上、30wt%以下である[7]に記載の吸着式ヒートポンプ。 [8] The amount of the hydroxide particles in the coating film of the heat exchanger and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction is 10 wt% or more and 30 wt% or less [7]. The adsorption heat pump described in 1.

[9] 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記塗膜以外の場所で、かつ吸着質である水蒸気の流路の少なくとも一部に存在している[1]ないし[6]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [9] The hydroxide particles and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are present in a place other than the coating film and in at least a part of a water vapor flow path as an adsorbate. The adsorption heat pump according to any one of [1] to [6].

[10] 前記熱交換器は、前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を含まない第1の塗膜と、前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を含む第2の塗膜とを有する[1]ないし[6]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [10] The heat exchanger includes a first coating film that does not include the hydroxide particles and / or particles that can form the hydroxide by a hydration reaction, the hydroxide particles, and The adsorption heat pump according to any one of [1] to [6], comprising: a second coating film containing particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction.

[11] 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を収容した容器が設置されている[1]ないし[10]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [11] The adsorption type according to any one of [1] to [10], wherein a container containing the hydroxide particles and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction is installed. heat pump.

[12] 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が水蒸気流通用配管に配置されている[1]ないし[11]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [12] The adsorption according to any one of [1] to [11], wherein the hydroxide particles and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are arranged in a steam circulation pipe. Type heat pump.

[13] 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記吸着質に対して0.1wt%以上の量存在してなる[1]ないし[12]の何れかに記載の吸着式ヒートポンプ。 [13] The hydroxide particles and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are present in an amount of 0.1 wt% or more with respect to the adsorbate. [12] The adsorption heat pump according to any one of [12].

本発明の吸着式ヒートポンプにあっては、有機バインダーの加水分解で発生した酸が、水酸化物又は水和反応によって水酸化物を形成する粒子によって中和されるため、酸によるゼオライトの劣化や、装置の腐食が抑制される。これにより、ゼオライトの吸着性能を長期に亘り維持すると共に、装置内の環境を最適な状態に保つことが出来る。   In the adsorption heat pump of the present invention, the acid generated by hydrolysis of the organic binder is neutralized by the hydroxide or particles that form a hydroxide by a hydration reaction. Corrosion of the device is suppressed. Thereby, while maintaining the adsorption | suction performance of a zeolite for a long term, the environment in an apparatus can be maintained in the optimal state.

該粒子、ゼオライト及び有機バインダーを含む塗膜は、該粒子の熱伝導率が高いので、塗膜の熱伝導率が向上し、吸着式ヒートポンプを小型化したり高性能化することができる。   The coating film containing the particles, zeolite, and organic binder has high thermal conductivity of the particles, so that the thermal conductivity of the coating film can be improved, and the adsorption heat pump can be downsized and improved in performance.

一般的な吸着式ヒートポンプの構成例を示す系統図である。It is a systematic diagram showing a configuration example of a general adsorption heat pump. 実施の形態に係る吸着式ヒートポンプの吸脱着器内の吸着素子の構成図である。It is a block diagram of the adsorption | suction element in the adsorption / desorption device of the adsorption | suction type heat pump which concerns on embodiment. 図2の吸着素子の一部の断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of a part of the adsorption element of FIG. 酸トラップ器の断面図である。It is sectional drawing of an acid trap device. 酸トラップ器の設置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of installation of an acid trap device. 別の酸トラップ器の設置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of installation of another acid trap device. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 吸着式ヒートポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an adsorption | suction type heat pump. 実施例で用いた実験装置を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the experimental apparatus used in the Example. 実施例で用いた実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the experimental apparatus used in the Example.

以下、本発明の実施形態の例について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Examples of embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明の吸着式ヒートポンプ(以下、単に「ヒートポンプ」と称す場合がある。)は、駆動源として熱を用い、熱媒体(冷媒或いは熱媒)として水(水蒸気)を用いる。本発明の吸着式ヒートポンプは、吸脱着器、凝縮器、及び蒸発器を有する。凝縮器と蒸発器とは併用(一体化)されていてもよい。該吸脱着器は熱交換器と、該熱交換器によって加熱又は冷却される吸着素子とを有する。この吸着素子は、基体と、該基体に設けられたゼオライト及び有機バインダーを含む塗膜を有する。吸着式ヒートポンプのケーシング中の水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に、20℃の溶解度が20mg/100cm−HO以下である水酸化物、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子(以下、「酸トラップ粒子」と称す場合がある。)が存在する。 The adsorption heat pump of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “heat pump”) uses heat as a drive source and water (water vapor) as a heat medium (refrigerant or heat medium). The adsorption heat pump of the present invention has an adsorption / desorption device, a condenser, and an evaporator. The condenser and the evaporator may be used together (integrated). The adsorption / desorption device includes a heat exchanger and an adsorption element heated or cooled by the heat exchanger. This adsorbing element has a base and a coating film containing zeolite and an organic binder provided on the base. At least part of the portion where water vapor is present in the casing of the adsorption heat pump, a hydroxide having a solubility at 20 ° C. of 20 mg / 100 cm 3 —H 2 O or less and / or the hydroxide by a hydration reaction. There are particles that can be formed (hereinafter sometimes referred to as “acid trapping particles”).

<酸トラップ粒子>
本発明において、酸の中和機能を担うのは酸トラップ粒子である。酸トラップ粒子は、有機バインダーの加水分解で発生した酢酸やギ酸等のカルボン酸を中和することができ、しかも中和反応で水以外のガスが発生することはなく、このため、吸着式ヒートポンプ内の真空度を低下させることがない。
<Acid trap particles>
In the present invention, the acid trapping particles are responsible for the acid neutralization function. Acid trap particles can neutralize carboxylic acids such as acetic acid and formic acid generated by hydrolysis of organic binders, and no gas other than water is generated in the neutralization reaction. The degree of vacuum inside is not reduced.

ただし、水への溶解度の大きい水酸化物は塩基性が強く、周囲のゼオライトの破壊や、熱交換器のフィンの腐食を引き起こす。このような水酸化物は、潮解するものも多く、粒子の形状を失い、塗膜の空隙を埋めて、塗膜中の水蒸気拡散を妨げる懸念がある。水への溶解度の大きい水酸化物は塗膜を形成するための水系スラリー中で粒子の形状を維持できず、中和機能を発揮できない問題もある。   However, hydroxides with high water solubility are strongly basic, causing destruction of surrounding zeolites and corrosion of heat exchanger fins. Many of such hydroxides are deliquescent, and there is a concern that the particles lose their shape, fill the voids in the coating film, and hinder diffusion of water vapor in the coating film. A hydroxide having a high solubility in water has a problem that it cannot maintain the shape of particles in an aqueous slurry for forming a coating film and cannot exhibit a neutralizing function.

よって、本発明では、酸トラップ粒子として、20℃の水に対する溶解度が20mg/100cm−HO以下の水難溶性の水酸化物及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を用いる。この溶解度は、20mg/100cm−HO以下であればよいが、より好ましくは15mg/100cm−HO以下、特に好ましくは10mg/100cm−HO以下である。ただし、水に対する溶解度が過度に低いものは、酸の中和効果も低いため、通常0.5mg/100cm−HO以上である。 Therefore, in the present invention, as acid trap particles, particles having a solubility in water at 20 ° C. of 20 mg / 100 cm 3 —H 2 O or less and poorly water-soluble hydroxide and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction Is used. The solubility may be 20 mg / 100 cm 3 —H 2 O or less, more preferably 15 mg / 100 cm 3 —H 2 O or less, and particularly preferably 10 mg / 100 cm 3 —H 2 O or less. However, those having an excessively low solubility in water are usually 0.5 mg / 100 cm 3 —H 2 O or more because the acid neutralization effect is also low.

上記の溶解度の条件を満たす水酸化物のうち、粒子での入手が容易なことから、水酸化物の粒子としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛等の水酸化物粒子が好ましい。これらの酸トラップ粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Among the hydroxides satisfying the above-mentioned solubility conditions, hydroxide particles such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and zinc hydroxide are preferred as the hydroxide particles because they are easily available as particles. These acid trap particles may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明で用いる酸トラップ粒子は、その水酸化物の脱水物である酸化物を含んでいることが好ましい。これは、一般に、水酸化物よりも、その脱水物である酸化物の方が、熱伝導率が高いため、酸トラップ粒子が脱水物を含むことにより、塗膜の熱伝導率を効率的に高めることが可能となることによる。従って、例えば、酸トラップ粒子が水酸化マグネシウムの粒子とする場合、酸化マグネシウム粒子を使用し、少なくともその一部が水酸化マグネシウムであるのが好ましい。このような水酸化マグネシウムとしては、酸化マグネシウムに意図的に添加したもの、或いは酸化マグネシウムが水和反応により変化したものが挙げられる。また、同様に、酸トラップ粒子が水酸化アルミニウムであればアルミナやベーマイトを、水酸化亜鉛であれば酸化亜鉛を含んでいることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the acid trap particle | grains used by this invention contain the oxide which is the dehydration thing of the hydroxide. This is because the oxide, which is a dehydrated product, generally has a higher thermal conductivity than the hydroxide, and the acid trap particles contain the dehydrated product, so that the thermal conductivity of the coating can be efficiently increased. By being able to increase. Therefore, for example, when the acid trap particles are magnesium hydroxide particles, it is preferable to use magnesium oxide particles, and at least a portion thereof is magnesium hydroxide. Examples of such magnesium hydroxide include those intentionally added to magnesium oxide or those obtained by changing magnesium oxide by a hydration reaction. Similarly, it is preferable that alumina or boehmite is contained if the acid trap particles are aluminum hydroxide, and zinc oxide is contained if the acid trap particles are zinc hydroxide.

吸着式ヒートポンプの内部に酸トラップ粒子を設置する場合、水酸化マグネシウム等の水酸化物は空気中の二酸化炭素を吸収し、炭酸塩となっている場合があり、この炭酸塩は吸着式ヒートポンプ内で二酸化炭素を除々に放出して出力低下を起こすことがある。酸トラップ粒子として酸化物粒子を使用すると、表面が吸着式ヒートポンプ内の使用環境下で水和反応により水酸化物となり、かつ上記炭酸塩を形成するリスクが減るので、好適である。   When acid trap particles are installed inside an adsorption heat pump, hydroxides such as magnesium hydroxide may absorb carbon dioxide in the air and form carbonates. This carbonate is contained in the adsorption heat pump. In some cases, carbon dioxide is gradually released, causing a decrease in output. The use of oxide particles as the acid trap particles is preferable because the surface becomes a hydroxide by a hydration reaction under the use environment in the adsorption heat pump and the risk of forming the carbonate is reduced.

このように脱水物を含む酸トラップ粒子の場合、酸中和反応速度の観点から、気相と接触する表層部が水酸化物であることが好ましく、熱伝導の観点からは、粒子のコア部分が脱水物である粒子が好ましい。このような粒子は、酸化物の粒子に水を反応させ、表面を水酸化物に転化させることで得ることができる。このような粒子は、酸化物粒子を用いて吸着素子を作製した後に、使用環境中にて自然に表面が水酸化されることで得られたものが好ましい。   Thus, in the case of acid trap particles containing a dehydrate, from the viewpoint of the acid neutralization reaction rate, the surface layer part in contact with the gas phase is preferably a hydroxide, and from the viewpoint of heat conduction, the core part of the particle Particles in which is a dehydrated product are preferred. Such particles can be obtained by reacting the oxide particles with water and converting the surface into hydroxides. Such particles are preferably those obtained by producing an adsorbing element using oxide particles and then naturally hydroxylating the surface in the use environment.

本発明で用いる酸トラップ粒子の熱伝導率は、5W/(K・m)以上であることが好ましく、10W/(K・m)以上であることがより好ましい。酸化マグネシウムや酸化亜鉛の熱伝導率は45〜60W/(K・m)であることから、酸トラップ粒子がこれらの脱水物を含むことで、塗膜の熱伝導率を効率的に高めることが出来る。なお、酸トラップ粒子の熱伝導率の上限には特に制限はないが、通常100W/(K・m)以下である。   The thermal conductivity of the acid trap particles used in the present invention is preferably 5 W / (K · m) or more, and more preferably 10 W / (K · m) or more. Since the thermal conductivity of magnesium oxide and zinc oxide is 45 to 60 W / (K · m), the acid trap particles contain these dehydrates, thereby effectively increasing the thermal conductivity of the coating film. I can do it. In addition, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of the heat conductivity of acid trap particle | grains, Usually, it is 100 W / (K * m) or less.

酸トラップ粒子の粒子径は、酸中和速度の観点からは小さいほうがよいが、熱伝導の観点からは大きい方がよく、平均粒子径として1〜300μmが好ましく、5〜100μmがより好ましい。酸トラップ粒子の平均粒子径はレーザー回折・散乱法により求めた値である。   The particle diameter of the acid trap particles is preferably small from the viewpoint of acid neutralization rate, but is preferably large from the viewpoint of heat conduction, and the average particle diameter is preferably 1 to 300 μm, more preferably 5 to 100 μm. The average particle diameter of the acid trap particles is a value obtained by a laser diffraction / scattering method.

[酸トラップ粒子の設置形態]
本発明の吸着式ヒートポンプは、このような酸トラップ粒子を、吸着質である水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に存在させたものである。酸トラップ粒子は、熱交換器の吸着素子の基材上にゼオライトと有機バインダーを用いて形成された塗膜中に存在させてもよい。この場合、ゼオライトと酸トラップ粒子とが長時間接触するとゼオライトを劣化させる恐れがあるので、ゼオライトと酸トラップ粒子とを接触させないようにすることが好ましい。
[Installation form of acid trap particles]
In the adsorption heat pump of the present invention, such acid trap particles are present in at least a part of a portion where water vapor is present as an adsorbate. The acid trap particles may be present in a coating film formed using a zeolite and an organic binder on the substrate of the adsorption element of the heat exchanger. In this case, if the zeolite and the acid trap particles are in contact with each other for a long time, the zeolite may be deteriorated. Therefore, it is preferable not to contact the zeolite and the acid trap particles.

ゼオライトと酸トラップ粒子とを接触させない形態としては、ゼオライトと有機バインダーとを含む層とは別に、酸トラップ粒子の層を形成する形態が挙げられる。例えば、基材上に、酸トラップ粒子層と、ゼオライトと有機バインダーとを含む塗膜層とを積層した吸着素子とすることもできる。その際の積層の順序は、酸トラップ粒子層が外側(表層側)の場合、塗膜層が外側の場合の何れでも良いが、酸トラップ粒子層が外側である場合は、吸着質である水(水蒸気)が塗膜層中のゼオライトに吸着されるのを阻害しないように、酸トラップ粒子層が水蒸気を透過するように、貫通孔が設けられているような構成とする必要がある。この場合、貫通孔を有する酸トラップ粒子層の形成方法には特に制限はなく、例えば、酸トラップ粒子層を塗膜層に密着させるために使用するバインダーと酸トラップ粒子の量比や、酸トラップ粒子の粒径を調整する等の公知の方法により貫通孔を有する層を形成することができる。   The form in which the zeolite and the acid trap particles are not brought into contact includes a form in which a layer of the acid trap particles is formed separately from the layer containing the zeolite and the organic binder. For example, an adsorption element in which an acid trap particle layer and a coating layer containing zeolite and an organic binder are laminated on a base material can be provided. In this case, the order of lamination may be either when the acid trap particle layer is outside (surface layer side) or when the coating layer is outside, but when the acid trap particle layer is outside, the adsorbate water In order not to inhibit (water vapor) from being adsorbed on the zeolite in the coating layer, it is necessary to have a structure in which a through hole is provided so that the acid trap particle layer can transmit water vapor. In this case, the method for forming the acid trap particle layer having through-holes is not particularly limited. For example, the amount ratio of the binder and acid trap particles used to adhere the acid trap particle layer to the coating layer, the acid trap A layer having a through hole can be formed by a known method such as adjusting the particle size of the particles.

酸トラップ粒子層の形成に用いるバインダーは、有機系でも、無機系でも良く、例えばアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂等の有機バインダーや、水ガラスやシリケート、リン酸アルミニウム等の無機バインダーを用いることができる。有機バインダーの場合は、ゼオライトを含む塗膜を構成する有機バインダーと同じものを用いるのが好ましい。   The binder used for forming the acid trap particle layer may be organic or inorganic. For example, an organic binder such as acrylic resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol, epoxy resin, water glass, silicate, aluminum phosphate, etc. Inorganic binders can be used. In the case of an organic binder, it is preferable to use the same organic binder as that constituting the coating film containing zeolite.

酸トラップ粒子の造粒物を、ゼオライトと有機バインダーとを含む塗膜間に充填することにより酸トラップ粒子を存在させてもよく、このようなものとして、基材上にゼオライトと有機バインダーの塗膜を形成した吸着素子同士の間に酸トラップ粒子の造粒物を充填したものが挙げられる。   The acid trap particles may be present by filling the granulated product of the acid trap particles between the coating film containing the zeolite and the organic binder, and as such, the coating of the zeolite and the organic binder on the substrate. The thing which filled the granulated material of the acid trap particle | grains between the adsorption | suction elements which formed the film | membrane is mentioned.

本発明においては、吸着素子の塗膜以外の箇所に酸トラップ粒子を存在させてもよい。この場合の酸トラップ粒子の存在形態としては、例えば、吸着式ヒートポンプ内の一部に酸トラップ粒子含有塗膜を形成する形態、酸トラップ粒子の充填層を設ける等の形態が挙げられる。有機バインダーの加水分解で発生した酸は、吸着質である水蒸気に同伴して吸着式ヒートポンプ内を移送されるので、酸トラップ粒子の設置箇所は、水蒸気と十分接触可能な配置であれば特に限定されない。酸トラップ粒子の設置箇所としては、熱交換器が収容された耐圧ベッセル(チャンバー)内、凝縮器及び/又は蒸発器などが挙げられる。凝縮器と蒸発器とが別個に設けられ、これらが配管で接続された構成の吸着式ヒートポンプでは、該配管に酸トラップ粒子が配置されてもよい。   In the present invention, acid trap particles may be present in a place other than the coating film of the adsorption element. Examples of the presence form of the acid trap particles in this case include a form in which a coating film containing acid trap particles is formed in a part of the adsorption heat pump and a form in which a packed layer of acid trap particles is provided. The acid generated by hydrolysis of the organic binder is transported through the adsorption heat pump along with the adsorbate water vapor, so the location of the acid trap particles is particularly limited as long as it is an arrangement that can sufficiently contact the water vapor. Not. Examples of the installation location of the acid trap particles include a pressure-resistant vessel (chamber) in which a heat exchanger is accommodated, a condenser and / or an evaporator. In an adsorption heat pump having a configuration in which a condenser and an evaporator are separately provided and connected by a pipe, acid trap particles may be arranged in the pipe.

酸トラップ粒子を吸着素子の塗膜以外の箇所に存在させる場合は、その存在量の上限は特に制限はないが、下限は、吸着式ヒートポンプ内の吸着質である水(水蒸気)の量に対して、0.1wt%以上、好ましくは1wt%以上、より好ましくは5wt%以上、更に好ましくは10wt%以上の量存在していることが望ましい。   When acid trap particles are present in a place other than the coating film of the adsorption element, the upper limit of the abundance is not particularly limited, but the lower limit is relative to the amount of water (steam) that is the adsorbate in the adsorption heat pump. Thus, it is desirable that the amount is 0.1 wt% or more, preferably 1 wt% or more, more preferably 5 wt% or more, and still more preferably 10 wt% or more.

本発明において、酸トラップ粒子は、好ましくは酸化マグネシウム粒子として吸着式ヒートポンプ内に設けられ、吸着式ヒートポンプの使用時に少なくとも一部(主に粒子表面)で加水分解が起きて水酸化マグネシウムとなるものとして使用されることが好ましい。以下の説明では、「酸トラップ粒子」を「水酸化マグネシウム」と記載して本発明の酸トラップ粒子の設置態様を説明するが、以下において、「水酸化マグネシウム」は、このように酸化マグネシウムとして設けられた、使用時に水和反応により水酸化マグネシウムになるものを含み、このようなものが本発明において好適である。   In the present invention, the acid trap particles are preferably provided in the adsorption heat pump as magnesium oxide particles, and at least partly (mainly the particle surface) undergoes hydrolysis to become magnesium hydroxide when the adsorption heat pump is used. It is preferable to be used as In the following description, “acid trap particles” will be described as “magnesium hydroxide” to describe the installation mode of the acid trap particles of the present invention. In the following, “magnesium hydroxide” will be referred to as magnesium oxide. Including those that become magnesium hydroxide by hydration during use, and such are suitable in the present invention.

水酸化マグネシウムは粉体として設置されていてもよく、バインダーを用いて、ペレットやハニカムなどの形状に造粒ないし成形して凝集体として設置されてもよい。凝集体とすることにより取り扱い性を高めることができる。   Magnesium hydroxide may be installed as a powder, or may be installed as an aggregate by granulating or forming into a pellet, honeycomb or the like using a binder. Handleability can be improved by using an aggregate.

水酸化マグネシウム等の酸トラップ粒子を造粒ないし成形して凝集体とする場合、その好適な大きさの範囲は、吸着式ヒートポンプ内の酸の発生量や発生速度によって異なるが、金属を腐食する前に速やかに酸を中和する観点から、凝集体は大きいほど好ましい。   When acid trap particles such as magnesium hydroxide are granulated or formed into aggregates, the preferred size range depends on the amount and rate of acid generation in the adsorption heat pump, but corrodes the metal. From the viewpoint of quickly neutralizing the acid before, the larger the aggregate, the better.

凝集体中の酸トラップ粒子の量(g)は、酸トラップ粒子の水酸化物或いは水和反応で生成する水酸化物の量が、少なくとも下式から求められる量があれば十分である。
[(吸着式ヒートポンプ内の有機バインダーの炭素量(g))・(酸トラップ粒子の平均の分子量(g/mol))・0.05)/(炭素の原子量(g/mol)]・(酸トラップ粒子の平均の価数)
つまり、吸着式ヒートポンプ内の有機バインダ−の炭素原子の5%がギ酸に変化した場合でも、中和できる量の酸トラップ粒子が存在していれば十分である。
The amount (g) of the acid trap particles in the aggregate is sufficient if the amount of the hydroxide of the acid trap particles or the hydroxide generated by the hydration reaction is at least the amount obtained from the following formula.
[(Carbon amount of organic binder in adsorption heat pump (g)) · (average molecular weight of acid trap particles (g / mol) · 0.05) / (atomic weight of carbon (g / mol)] · (acid Average valence of trapped particles)
That is, even when 5% of the carbon atoms of the organic binder in the adsorption heat pump is changed to formic acid, it is sufficient if there is an amount of acid trap particles that can be neutralized.

凝集体の形状は、凝集体の表面積が大きくなるようなものが好ましい。例えば、球形の場合は、粒径が小さい方がよい。凝集体及び、粉体の形状は、球形に限らず、表面に凹凸がある形状でもよい。このような表面凹凸のあるものであれば、酸含有蒸気との接触面積を大きくして酸の中和反応効率を高めることができる。   The shape of the aggregate is preferably such that the surface area of the aggregate is increased. For example, in the case of a spherical shape, it is better that the particle size is small. The shape of the aggregate and the powder is not limited to a spherical shape, and may be a shape having irregularities on the surface. If there is such surface irregularities, the contact area with the acid-containing vapor can be increased to increase the neutralization efficiency of the acid.

凝集体の内部へ酸含有蒸気が拡散できると中和反応効率が向上することから、凝集体は空隙が多い多孔質体であることが好ましい。   Since the neutralization reaction efficiency is improved when the acid-containing vapor can diffuse into the aggregate, the aggregate is preferably a porous body having many voids.

凝集体の製造方法には特に制限はなく、酸トラップ粒子を、前述の酸トラップ粒子層の形成に用いるバインダーとして例示した無機、有機のバインダーを用いて常法に従って成形ないし造粒することにより製造することができる。   The method for producing the aggregate is not particularly limited, and the acid trap particles are produced by molding or granulating according to a conventional method using the inorganic and organic binders exemplified as the binder used for forming the acid trap particle layer described above. can do.

水酸化マグネシウム粉やその凝集体は、そのままで吸着式ヒートポンプ内に設置することもできるが、液状の水とは接触しないように配置することが好ましい。これは、液状の水と酸トラップ粒子を直接接触させると、塩基性となった液体の水が、吸着式ヒートポンプ内の金属部分へ流動してこれを腐食させるおそれがあるからである。このため、水酸化マグネシウム粉やその凝集体は適当な容器内に収容して設置してもよい。この容器は吸着式ヒートポンプ内に適当な箇所に載置する他、適当な箇所に吊り下げてもよい。   Magnesium hydroxide powder and aggregates thereof can be placed in the adsorption heat pump as they are, but are preferably arranged so as not to come into contact with liquid water. This is because when liquid water and acid trap particles are brought into direct contact, basic liquid water may flow to the metal portion in the adsorption heat pump and corrode it. For this reason, the magnesium hydroxide powder and its aggregates may be housed and installed in a suitable container. The container may be hung at an appropriate place in addition to being placed at an appropriate place in the adsorption heat pump.

この容器は樹脂製であってもよいが、容器からのガス発生の抑制の観点からは、ガラス又は金属製であることが好ましく、加工性や、吸着式ヒートポンプ内での設置後の破壊に対する耐久性の点では、より好ましくは金属製が適しており、特に好ましくは、吸脱着器、凝縮器、蒸発器などの容器材質と同じものが好ましい。   This container may be made of resin, but from the viewpoint of suppressing gas generation from the container, it is preferably made of glass or metal, workability and durability against breakage after installation in an adsorption heat pump. From the viewpoint of performance, metal is more preferable, and the same material as the container material such as an adsorption / desorption device, a condenser, and an evaporator is particularly preferable.

この容器はパンチングメタルのような多孔質材や、網で形成されたものであってもよく、この場合には、容器内の水酸化マグネシウムに対して全方位から水蒸気が接触するようになる。吸着式ヒートポンプの運搬や設置などの傾きや衝撃で、吸着式ヒートポンプ内で移動して、吸着素子やバルブなどの他の部材を破壊しないように、この容器は設置箇所に固定されていることが望ましい。   This container may be formed of a porous material such as punching metal or a net, and in this case, water vapor comes into contact with magnesium hydroxide in the container from all directions. This container must be fixed at the installation location so that it does not move inside the adsorption heat pump due to the inclination or impact of transportation or installation of the adsorption heat pump and destroy other members such as adsorption elements and valves. desirable.

各種の支持体に水酸化マグネシウムを付着させて吸着式ヒートポンプ内に設置してもよい。この「支持体」とは、熱交換器のフィン(後述の吸着素子の基体)や、熱交換器以外の場所に金属や繊維質の板、棒、シート、構造体などの水酸化マグネシウムを付着させて設置する「被付着体」となるものを示す。   Magnesium hydroxide may be attached to various supports and installed in an adsorption heat pump. This “support” means heat exchanger fins (adsorption element substrate described later), and magnesium hydroxide such as metal or fiber plates, rods, sheets, structures, etc. attached to places other than the heat exchanger. The “adhered object” to be installed is shown.

支持体の形状には特に制限はなく、板状(平板状であってもよく、曲面や段差を有するものであってもよい)、球状、棒状、その他の各種の異形形状が挙げられる。例えば、このような形状の金属製の支持体の表面に水酸化マグネシウム層を設けることができる。   There is no restriction | limiting in particular in the shape of a support body, Plate shape (a flat plate shape may be sufficient as it may have a curved surface and a level | step difference), spherical shape, rod shape, and various other irregular shapes are mentioned. For example, a magnesium hydroxide layer can be provided on the surface of a metal support having such a shape.

また、紙、金属、セラミック、ガラス、炭素製等の繊維質のシート(不織布や織布)に水酸化マグネシウムを含浸させたり、表面層として設けることもできる。   Further, a fibrous sheet (nonwoven fabric or woven fabric) made of paper, metal, ceramic, glass, carbon or the like can be impregnated with magnesium hydroxide or provided as a surface layer.

この支持体は立体的な構造体としてもよい。例えば、長方形のシートを円柱状に巻いて、管状としたものでもよい。より好ましくは、支持体をハニカム形状にしてその表面に形成する水酸化マグネシウム層の表面積を大きくしたものが挙げられる。   This support may be a three-dimensional structure. For example, a rectangular sheet may be wound into a cylindrical shape to form a tubular shape. More preferably, the support is made into a honeycomb shape and the surface area of the magnesium hydroxide layer formed on the surface thereof is increased.

金属製の支持体に水酸化マグネシウム層を設けた場合、その支持体の一部を表出させておき、この支持体の表出部分が熱の伝達媒体をかねるようにしてもよい。このようにすることで、水酸化マグネシウム層の結露を防止することができる。この場合、支持体の表出部に吸着式ヒートポンプの駆動に要する熱媒(例えば温水、例えば冷却水の出口以降の熱媒)から熱を供給することができる。同様の観点から、管状の支持体の外表面に水酸化マグネシウム層を形成し、管内に熱媒を通すようにすることもできる。   When a magnesium hydroxide layer is provided on a metal support, a part of the support may be exposed, and the exposed part of the support may serve as a heat transfer medium. By doing in this way, dew condensation of a magnesium hydroxide layer can be prevented. In this case, heat can be supplied to the exposed portion of the support from a heat medium required for driving the adsorption heat pump (for example, hot water, for example, a heat medium after the outlet of cooling water). From the same viewpoint, a magnesium hydroxide layer may be formed on the outer surface of the tubular support, and the heat medium may be passed through the tube.

これらの水酸化マグネシウムの粉体、凝集体、或いは水酸化マグネシウムを支持体に付着させたものの場合は、水酸化マグネシウムの飛散や、結露水の影響を抑えるため、水蒸気(気体)は透過するが、水(結露水、液体)は透過しないような素材、具体的には透湿防水フィルム(シート)等で覆うことも可能である。このような透湿防水フィルム(シート)の例としては、商品名「KTF」(三菱樹脂(株)製品)、「タイベック」(デュポン社製品)等が挙げられる。   In the case of these magnesium hydroxide powders, aggregates, or magnesium hydroxide adhered to a support, water vapor (gas) permeates to suppress the dispersion of magnesium hydroxide and the influence of condensed water. Water (condensation water, liquid) can be covered with a material that does not permeate, specifically, a moisture-permeable waterproof film (sheet) or the like. Examples of such a moisture permeable waterproof film (sheet) include “KTF” (product of Mitsubishi Plastics), “Tyvek” (product of DuPont), and the like.

気相中に水酸化マグネシウムを存在させる際に、水酸化マグネシウムに液体の水が付着してその水が、水酸化マグネシウムの存在する容器の外にこぼれないことが望ましい。これは、水酸化マグネシウムに接した水は、アルカリ成分を含む水となり、その水が飛散したり、気化したりすることで、吸着式ヒートポンプの構成材料である金属やゼオライトをおかす恐れがあるためである。より好ましくは、液体の水が水酸化マグネシウムに触れない構造がよい。   When magnesium hydroxide is present in the gas phase, it is desirable that liquid water adheres to the magnesium hydroxide and the water does not spill out of the container in which the magnesium hydroxide is present. This is because water in contact with magnesium hydroxide becomes water containing alkali components, and the water may be scattered or vaporized, which may damage the metal or zeolite that is a constituent material of the adsorption heat pump. It is. More preferably, the structure in which liquid water does not touch magnesium hydroxide is good.

また、結露防止のために、例えば、水酸化マグネシウムの存在する容器や水酸化マグネシウムが、気相中において、水蒸気のあるその空間と同じ温度以上であることが好ましい。そのための水酸化マグネシウムの設置方法は、吸着素子と同等温度が供給される構造がよい。吸着素子としての吸着脱着効率のよさから、塗布型熱交換器が提案されているが、その場合は、吸脱着器内に設ける場合、フィンの一部が、吸着材層ではなく水酸化マグネシウム層からなることが好ましい。   In order to prevent condensation, for example, the container in which magnesium hydroxide is present and the magnesium hydroxide are preferably at the same temperature or higher in the gas phase as the space where water vapor is present. For the installation method of magnesium hydroxide, a structure in which a temperature equivalent to that of the adsorption element is supplied is preferable. A coating-type heat exchanger has been proposed because of its good adsorption / desorption efficiency as an adsorption element. In that case, when it is provided in the adsorption / desorption device, a part of the fin is not an adsorbent layer but a magnesium hydroxide layer. Preferably it consists of.

容器は、水酸化マグネシウムに液体の水が付着した場合、その水が、水酸化マグネシウムを収容する容器内にとどまる構造を有することが望ましい。そのため、水酸化マグネシウムを保持する容器は、容器の底に水がたまる空間を有することが好ましい。   The container desirably has a structure in which, when liquid water adheres to magnesium hydroxide, the water stays in the container for containing magnesium hydroxide. Therefore, it is preferable that the container holding magnesium hydroxide has a space in which water accumulates at the bottom of the container.

吸着式ヒートポンプにおいて、凝縮器と吸脱着器との連結、蒸発器と吸脱着器との連結が、バルブだけではなく、配管などによって細かくなった形状の場合、その途中の水蒸気の経路に水酸化マグネシウムを設置してもよい。この場合、水酸化マグネシウムの部位のみ単独でメンテナンスができるように、水酸化マグネシウム設置部の上流側及び/又は下流側の両方にバルブを取り付けてもよい。   In an adsorption heat pump, if the connection between the condenser and the adsorption / desorption device and the connection between the evaporator and the adsorption / desorption device are not only valves but also a fine shape by piping, etc. Magnesium may be installed. In this case, a valve may be attached to both the upstream side and / or the downstream side of the magnesium hydroxide installation part so that only the magnesium hydroxide part can be maintained.

[吸着素子]
本発明で使用する吸着素子は、基材上に、吸着層となる、ゼオライトと有機バインダーとを含む塗膜を設けてなるものであり、本発明の特徴である酸トラップ粒子は、該塗膜中に存在させることができる。ただし、酸トラップ粒子は、吸着質である水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に存在させてあればよく、必ずしもこの塗膜中に含有されていなくてもよい。
[Adsorption element]
The adsorbing element used in the present invention is formed by providing a coating film containing a zeolite and an organic binder, which serves as an adsorbing layer, on the base material. Can be present inside. However, it is sufficient that the acid trap particles are present in at least a part of the portion where water vapor as the adsorbate is present, and the acid trap particles are not necessarily contained in the coating film.

<基材>
吸着素子の塗膜の被着体である基材の形状は特に限定されず、シート状、板状、又はプレートフィン型、エロフィンチューブ型、コルゲート型など、既存の熱交換器に適用されるものを特に制限なく使用できる。また、その材質も特に制限は無く、金属、セラミックス、グラファイト、樹脂、その他CFRPなどの複合材などのいずれも使用することが出来る。
<Base material>
The shape of the substrate that is the adherend of the coating film of the adsorption element is not particularly limited, and is applied to existing heat exchangers such as a sheet shape, plate shape, plate fin type, erotic fin tube type, corrugated type, etc. Things can be used without any particular restrictions. The material is not particularly limited, and any of metal, ceramics, graphite, resin, and other composite materials such as CFRP can be used.

<ゼオライト>
吸着素子の塗膜に使用されるゼオライトは、吸着式ヒートポンプ、デシカント空調等の用途に使用できるゼオライトであれば特に制限はなく、合成ゼオライトであっても天然ゼオライトであってもよい。
<Zeolite>
The zeolite used for the coating film of the adsorption element is not particularly limited as long as it can be used for applications such as adsorption heat pumps and desiccant air conditioning, and may be a synthetic zeolite or a natural zeolite.

ゼオライトとしては、容易に吸着し且つ低温域で容易に脱着し得るアルミノシリケート類、アルミノフォスフェート類が特に好ましい。このようなゼオライトとしては、骨格構造に少なくともAlとPを含む結晶性アルミノフォスフェート類(ALPO系ゼオライト)があり、International Zeolite Association(IZA)が定める骨格構造を示すコードで、CHA型やAFI型が好ましく、例えば、具体的にはSAPO−34、FAPO−5、ALPO−5、特公平1−57041号、特開2003−183020号、特開2004−136269号等の公報に記載された公知の合成法に従って製造されたシリコアルミノフォスフェート(SAPO)等のALPO系ゼオライトを好ましく使用することが出来る。ゼオライトは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   As the zeolite, aluminosilicates and aluminophosphates that can be easily adsorbed and easily desorbed at low temperatures are particularly preferable. As such zeolite, there are crystalline aluminophosphates (ALPO-type zeolite) containing at least Al and P in the skeleton structure, and a code indicating the skeleton structure defined by the International Zeolite Association (IZA). CHA type and AFI type For example, there are known methods described in, for example, SAPO-34, FAPO-5, ALPO-5, JP-B-1-57041, JP-A-2003-183020, JP-A-2004-136269, and the like. An ALPO-based zeolite such as silicoaluminophosphate (SAPO) produced according to the synthesis method can be preferably used. One type of zeolite may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

ゼオライトは、その粒子径が小さいほどその比表面積が大きくなることにより、吸着速度が向上するが、小さすぎると、塗膜形成のための有機バインダーの必要量の増加や、ゼオライト表面の被覆割合の増大などの問題が起こる。よって、ゼオライトの平均粒子径は、1〜100μmの範囲が好ましく、スラリーを塗布することで塗膜を形成する場合は、スラリー中でのゼオライトの沈降防止の観点から、1〜20μmの範囲であることが特に好ましい。   Zeolite increases its specific surface area as its particle size decreases, so that the adsorption rate is improved. However, if it is too small, an increase in the required amount of organic binder for coating film formation and the coating ratio of the zeolite surface Problems such as increase occur. Therefore, the average particle diameter of zeolite is preferably in the range of 1 to 100 μm, and when forming a coating film by applying the slurry, it is in the range of 1 to 20 μm from the viewpoint of preventing sedimentation of zeolite in the slurry. It is particularly preferred.

ここで、ゼオライトの平均粒子径はレーザー回折・散乱法により求めた値である。   Here, the average particle diameter of zeolite is a value obtained by a laser diffraction / scattering method.

<有機バインダー>
吸着素子の塗膜に使用される有機バインダーは、実用上必要な耐熱性や接着性を満たしていれば特に制限はない。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル、ポリエーテルサルフォン、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリオレフィン、ポリスチレン、ラテックス、セルロース、マレイミド化合物等が挙げられる。有機バインダーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
<Organic binder>
The organic binder used for the coating film of the adsorbing element is not particularly limited as long as it satisfies the heat resistance and adhesiveness necessary for practical use. Organic binders include epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, polyester, polyethersulfone, urethane resin, melamine resin, fluorine resin, polycarbonate resin, (meth) acrylic resin, polyvinyl alcohol, silicone resin, vinyl acetate resin, Examples include polyolefin, polystyrene, latex, cellulose, maleimide compound and the like. An organic binder may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

吸着素子の形態や被着体の種類によって、最適な有機バインダーは異なるが、一般には塗膜の強度維持の観点から、硬化により凝集力を高められる熱硬化性の樹脂が好ましい。例えば、被着体が銅やアルミニウムなどの金属である場合は、有機バインダーとしてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの誘導体であることが好ましい。   The optimum organic binder varies depending on the form of the adsorbing element and the type of adherend, but in general, from the viewpoint of maintaining the strength of the coating film, a thermosetting resin capable of increasing the cohesive force by curing is preferable. For example, when the adherend is a metal such as copper or aluminum, the organic binder is preferably an epoxy resin, a phenol resin, a urethane resin, a silicone resin, or a derivative thereof.

これらの有機バインダーは溶剤等に希釈して用いてもよいが、ゼオライトの表面を露出させ、吸着阻害の少ない塗膜を得るという観点から、水系の乳化物(水系スラリー)として使用することが好ましい。   These organic binders may be used after diluted in a solvent or the like, but are preferably used as an aqueous emulsion (aqueous slurry) from the viewpoint of exposing the surface of zeolite and obtaining a coating film with little adsorption inhibition. .

<その他の添加剤>
吸着素子の塗膜は、水酸化物粒子、ゼオライトおよび有機バインダー以外の各種の添加剤を含有することが可能である。例えば、塗膜形成時のハンドリング性向上や性能の安定化の目的で、レオロジー添加剤、界面活性剤、消泡剤、硬化剤、酸化防止剤、pH調整剤、防錆剤などの各種添加剤を含むことができる。
<Other additives>
The coating film of the adsorption element can contain various additives other than hydroxide particles, zeolite, and an organic binder. For example, various additives such as rheology additives, surfactants, antifoaming agents, curing agents, antioxidants, pH adjusters, rust inhibitors, etc. for the purpose of improving handling properties and stabilizing performance during coating film formation Can be included.

<塗膜組成>
吸着素子の塗膜におけるゼオライトの含有率は、60wt%以上、90wt%以下が好ましい。塗膜のゼオライトの含有率が多すぎると、塗膜中の水酸化物粒子や有機バインダーが相対的に少なくなり、十分な熱伝導率向上効果、酸中和効果、及び塗膜の強度が得られ難い。一方、塗膜中のゼオライトが少なすぎると、十分な吸着量と吸着速度が得られ難い。
<Coating composition>
The content of zeolite in the coating film of the adsorption element is preferably 60 wt% or more and 90 wt% or less. If there is too much zeolite content in the coating film, the amount of hydroxide particles and organic binder in the coating film will be relatively small, and sufficient thermal conductivity improvement effect, acid neutralization effect, and coating film strength will be obtained. It's hard to be done. On the other hand, if there is too little zeolite in the coating film, it is difficult to obtain a sufficient amount of adsorption and adsorption rate.

塗膜が酸トラップ粒子を含む場合、塗膜中の酸トラップ粒子の含有率は、その機能発現の観点から10wt%以上が好ましく、ゼオライト及び有機バインダーの必要な含有率を確保する観点から、30wt%以下が好ましい。   When the coating film contains acid trap particles, the content of the acid trap particles in the coating film is preferably 10 wt% or more from the viewpoint of the function expression, and from the viewpoint of ensuring the necessary content of zeolite and organic binder, 30 wt. % Or less is preferable.

塗膜中の有機バインダーの含有率は、5〜30wt%が好ましい。有機バインダーの含有率が少な過ぎると、十分な塗膜の強度を得られず、多過ぎると、塗膜の空隙率が減少し、吸脱着速度を低下させるので好ましくない。   As for the content rate of the organic binder in a coating film, 5-30 wt% is preferable. If the content of the organic binder is too low, sufficient coating strength cannot be obtained, and if it is too high, the porosity of the coating decreases and the adsorption / desorption rate decreases, which is not preferable.

<塗膜の空隙率>
該塗膜は多孔質であり、空隙率が30%以上であることが好ましく、40%以上がより好ましい。空隙率が小さすぎると、吸着層となる塗膜中の連通孔の割合が低くなり、吸着速度が低下するという問題が起こる。空隙率の上限については特に制限はないが、空隙が塗膜中の粒子間に出来るとすると、通常60%以下である。塗膜の空隙率の測定方法としては、例えば、ゼオライトの細孔に入り込まないシリコーンオイルなどを塗膜に含浸させて、その含浸前後の重量変化から空隙率を求める液浸法が挙げられる。この方法は、空隙率がある程度大きい塗膜であれば、孔が連通孔となることから有効な測定方法である。
<Porosity of coating film>
The coating film is porous, and the porosity is preferably 30% or more, more preferably 40% or more. When the porosity is too small, the ratio of the communication holes in the coating film that becomes the adsorption layer becomes low, causing a problem that the adsorption rate is lowered. Although there is no restriction | limiting in particular about the upper limit of the porosity, If a space | gap is made between the particles in a coating film, it will usually be 60% or less. As a method for measuring the porosity of the coating film, for example, a liquid immersion method in which the coating film is impregnated with silicone oil or the like that does not enter the pores of the zeolite, and the porosity is obtained from the weight change before and after the impregnation. This method is an effective measurement method because the hole becomes a communication hole if the coating film has a certain degree of porosity.

<塗膜の厚み>
本発明において、塗膜の厚みは、薄すぎると塗膜の熱伝導率向上の効果が小さくなり、ゼオライトの担持量も少なくなる。また、厚すぎるとクラックが発生しやすいという問題があるため、塗膜の厚みは10μm〜1mmの範囲が好ましく、30μm〜800μmの範囲がより好ましい。
<Thickness of coating film>
In the present invention, if the thickness of the coating film is too thin, the effect of improving the thermal conductivity of the coating film is reduced, and the amount of zeolite supported is also reduced. Moreover, since there exists a problem that it will be easy to generate | occur | produce a crack when too thick, the range of 10 micrometers-1 mm is preferable, and the range of 30 micrometers-800 micrometers is more preferable.

<塗膜形成方法>
ゼオライト及び有機バインダーを含み、必要に応じてさらに酸トラップ粒子を含む塗膜は、ゼオライトと有機バインダーと、必要に応じて酸トラップ粒子を所定の割合で含む塗布用組成物、好ましくは水系スラリーを、基材に塗布して、乾燥、硬化させることにより形成することができる。この塗布用組成物は、前述のその他の添加剤を含んでいてもよい。
<Method for forming coating film>
The coating film containing zeolite and an organic binder, and further containing acid trap particles as necessary, is a coating composition containing zeolite and an organic binder, and if necessary, acid trap particles in a predetermined ratio, preferably an aqueous slurry. It can be formed by applying to a substrate, drying and curing. This coating composition may contain the other additives described above.

塗布方法としては、公知の方法が挙げられ、例えばディップ(含浸、浸漬)、ナイフ、スプレー、ロールコート、転動造粒、スクリーン印刷、パッド印刷、オフセット印刷等が挙げられる。   Examples of the coating method include known methods such as dipping (impregnation, immersion), knife, spray, roll coating, rolling granulation, screen printing, pad printing, offset printing, and the like.

本発明の吸着式ヒートポンプにおいて、上記のような吸着素子を用いた熱交換器は、予め熱交換器として組み立てられた後、上述の塗布用組成物を塗布して塗膜を形成することにより製造されたものであってもよく、予め該塗膜を形成した後熱交換器に組み立てられたものであってもよい。   In the adsorption heat pump of the present invention, the heat exchanger using the adsorbing element as described above is manufactured by previously assembling as a heat exchanger and then applying the coating composition described above to form a coating film. It may have been made, or it may be assembled in a heat exchanger after the coating film is formed in advance.

[吸着式ヒートポンプの構成の具体例]
以下、本発明の吸着式ヒートポンプの一例について、図1〜3を参照して具体的に説明するが、図1〜3は本発明の吸着式ヒートポンプの構成の一例を示す図であって、本発明の吸着式ヒートポンプは図1〜3に示されるものに限定されるものではない。
[Specific example of configuration of adsorption heat pump]
Hereinafter, an example of the adsorption heat pump of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 3, and FIGS. 1 to 3 are diagrams showing an example of the configuration of the adsorption heat pump of the present invention. The adsorption heat pump of the invention is not limited to that shown in FIGS.

図1に示す吸着式ヒートポンプは、吸着材に吸着質(この実施の形態では水蒸気)を吸着する操作、及び、熱交換器からの温熱により吸着材から吸着質を脱着する操作を繰り返すと共に、吸着質の吸着操作により発生した熱を熱媒に伝達する吸脱着ユニット1及び2と、吸着質の蒸発により得られた冷熱を外部へ取り出すと共に、発生した吸着質の蒸気が吸脱着ユニット1及び2に回収される蒸発器4と、吸脱着ユニット1及び2で脱着された吸着質の蒸気を外部の冷熱により凝縮させると共に、凝縮した吸着質を蒸発器4に供給し且つ吸着質の凝縮により得られた温熱を外部へ放出する凝縮器5とを備えている。   The adsorption heat pump shown in FIG. 1 repeats the operation of adsorbing the adsorbate (water vapor in this embodiment) to the adsorbent and the operation of desorbing the adsorbate from the adsorbent by the heat from the heat exchanger. The adsorption / desorption units 1 and 2 for transferring the heat generated by the adsorption operation to the heat medium and the cold heat obtained by the evaporation of the adsorbate are taken out to the outside, and the generated adsorbate vapor is absorbed by the adsorption / desorption units 1 and 2. The evaporator 4 and the adsorbate vapor desorbed by the adsorption / desorption units 1 and 2 are condensed by external cold heat, and the condensed adsorbate is supplied to the evaporator 4 and obtained by condensation of the adsorbate. And a condenser 5 for discharging the generated heat to the outside.

該吸脱着ユニット1及び2は、吸着素子と、該吸着素子を加熱及び冷却可能な熱交換器とを有する。   The adsorption / desorption units 1 and 2 include an adsorption element and a heat exchanger capable of heating and cooling the adsorption element.

この吸着素子は、基体と、該基体の表面に形成されたゼオライト含有塗膜とを有する。この塗膜は、ゼオライトを有機バインダーを用いて該基体表面に付着させることにより形成されている。吸着式ヒートポンプを操作する場合には、運転に必要な吸脱着量が得られるように、環境温度における吸着等温線から操作条件を求め、通常は装置を運転する上で最大の吸脱着量が得られるように条件設定される。   This adsorption element has a substrate and a zeolite-containing coating film formed on the surface of the substrate. This coating film is formed by attaching zeolite to the surface of the substrate using an organic binder. When operating an adsorption heat pump, the operating conditions are determined from the adsorption isotherm at ambient temperature so that the adsorption and desorption amount required for operation can be obtained, and the maximum adsorption and desorption amount is usually obtained when operating the device. The condition is set to be

吸脱着ユニット1,2は、それぞれ、装置の外殻を構成する耐圧ベッセル(チャンバー)と、該ベッセル内に配置された、図2に示される吸脱着器10とを有する。吸脱着器10は、伝熱チューブよりなる熱交換器11及び該熱交換器11に取り付けられたフィン12とを有する。この実施の形態では、熱交換器11を構成するチューブは、つづら折り状に配設されており、図3のようにフィン12を貫通している。   The adsorption / desorption units 1 and 2 each have a pressure-resistant vessel (chamber) constituting the outer shell of the apparatus, and an adsorption / desorption device 10 shown in FIG. 2 arranged in the vessel. The adsorption / desorption device 10 includes a heat exchanger 11 made of a heat transfer tube and fins 12 attached to the heat exchanger 11. In this embodiment, the tubes constituting the heat exchanger 11 are arranged in a zigzag manner and penetrate the fins 12 as shown in FIG.

フィン12は、板状の基体12aと、該基体12aの表面に形成された塗膜12bとからなり、基体12aが熱交換器11を構成するチューブに対し接触するか又は溶接、ろう付け等により固着されている。フィン12は、相互間に間隔をあけて多数枚配設されている。   The fin 12 includes a plate-like substrate 12a and a coating film 12b formed on the surface of the substrate 12a. The substrate 12a contacts the tube constituting the heat exchanger 11 or is welded or brazed. It is fixed. A large number of fins 12 are arranged with a space between them.

本発明の一形態では、フィン12のうち多くのものは、塗膜12bがゼオライトとバインダーとからなり、吸着素子を構成しており、フィン12のうち他のものは、基体12a上に酸トラップ粒子を含み、且つ酸トラップ粒子を含まない塗膜12bを形成したものである。   In one form of the present invention, many of the fins 12 have the coating film 12b made of zeolite and a binder to constitute an adsorbing element, and the other of the fins 12 has an acid trap on the substrate 12a. A coating film 12b containing particles and not containing acid trap particles is formed.

この酸トラップ粒子を含み、且つ酸トラップ粒子を含まない塗膜は、酸トラップ粒子を有機バインダーによって基体12aに塗着させることにより形成される。   The coating film containing the acid trap particles and not containing the acid trap particles is formed by applying the acid trap particles to the substrate 12a with an organic binder.

酸トラップ粒子含有塗膜を有したフィン12の設置枚数は、吸着素子を構成するフィン12の枚数よりも少ない。例えば、10〜1000枚の吸着素子を構成するフィン12に対し1枚の割合で酸トラップ粒子含有塗膜を有したフィン12が配置される。   The number of fins 12 having the acid trap particle-containing coating film is less than the number of fins 12 constituting the adsorption element. For example, the fins 12 having the acid trap particle-containing coating film are arranged at a ratio of one sheet to the fins 12 constituting 10 to 1000 adsorbing elements.

本発明の別の一形態では、すべてのフィン12又は一部のフィン12の塗膜12bが、ゼオライトと、酸トラップ粒子と、有機バインダーとを含んでいる。   In another embodiment of the present invention, all of the fins 12 or the coating film 12b of some of the fins 12 contain zeolite, acid trap particles, and an organic binder.

図1に示す吸脱着ユニット1,2内にそれぞれこのように構成された吸脱着器10が設置されており、その熱交換器に、温熱媒又は冷熱媒を流すための熱媒配管1a,2aが接続されている。   The adsorption / desorption device 10 configured as described above is installed in the adsorption / desorption units 1 and 2 shown in FIG. 1, and the heat medium pipes 1a and 2a for flowing a heat medium or a cold medium in the heat exchanger. Is connected.

該熱媒配管1a及び2aには、それぞれ切り替えバルブ115及び116並びに215及び216が設けてある。熱媒配管1a及び2aは、それぞれ吸脱着ユニット1及び2内の吸着素子を加熱又は冷却するための加熱源又は冷却源となる熱媒を流すための配管である。熱媒としては、特に限定されないが、水(温水又は冷却水)を使用するのが、安全且つ簡便であり、好ましい。   The heating medium pipes 1a and 2a are provided with switching valves 115 and 116, and 215 and 216, respectively. The heat medium pipes 1a and 2a are pipes for flowing a heat medium serving as a heating source or a cooling source for heating or cooling the adsorption elements in the adsorption / desorption units 1 and 2, respectively. The heat medium is not particularly limited, but water (hot water or cooling water) is preferably used because it is safe and simple.

温水は、切り替えバルブ115、116、215、及び216の開閉により、入口113及び/又は213より導入され、各吸脱着ユニット1及び/又は2を通過し、出口114及び/又は214より導出される。冷却水も同様の切り替えバルブ115、116、215、及び216の開閉により、入口111及び/又は211より導入され、各吸脱着ユニット1及び/又は2の熱交換器11を通過し、出口112及び/又は212より導出される。温水の熱源としては特に限定されず、例えばガスエンジンやガスタービンなどのコジェネレーション機器および燃料電池などが挙げられる。   Hot water is introduced from the inlets 113 and / or 213 by opening and closing the switching valves 115, 116, 215, and 216, passes through the adsorption / desorption units 1 and / or 2, and is led out from the outlets 114 and / or 214. . The cooling water is also introduced from the inlets 111 and / or 211 by opening and closing the switching valves 115, 116, 215, and 216, and passes through the heat exchanger 11 of each adsorption / desorption unit 1 and / or 2. And / or 212. The heat source for the hot water is not particularly limited, and examples thereof include cogeneration equipment such as a gas engine and a gas turbine, and a fuel cell.

吸脱着ユニット1及び2の耐圧ベッセルは水蒸気の入口ポート及び出口ポートを有しており、該入口ポートは配管3A,3Bによって蒸発器4に接続されている。水蒸気出口ポートは配管3C,3Dによって凝縮器5に接続されている。各配管3A〜3Dには、制御バルブ3a〜3dが設けられている。   The pressure-resistant vessels of the adsorption / desorption units 1 and 2 have an inlet port and an outlet port for water vapor, and the inlet port is connected to the evaporator 4 by pipes 3A and 3B. The water vapor outlet port is connected to the condenser 5 by pipes 3C and 3D. Control piping 3a-3d is provided in each piping 3A-3D.

凝縮器5と蒸発器4の間には凝縮器5にて凝縮された吸着質を蒸発器4に戻すための戻し配管6が設けられている。   Between the condenser 5 and the evaporator 4, a return pipe 6 for returning the adsorbate condensed in the condenser 5 to the evaporator 4 is provided.

蒸発器4で冷却されることにより生じた冷水は、循環配管4a,4b及びポンプ301によって室内機300に循環通水される。室内機300は、室内空間(空調空間)の空気と熱交換する。   The cold water generated by cooling in the evaporator 4 is circulated through the indoor unit 300 by the circulation pipes 4 a and 4 b and the pump 301. The indoor unit 300 exchanges heat with the air in the indoor space (air-conditioned space).

凝縮器5には冷却水の流入配管5aと流出配管5bとが接続されている。   The condenser 5 is connected to a cooling water inflow pipe 5 a and an outflow pipe 5 b.

図1に示される吸着式ヒートポンプの運転方法について以下に説明する。   The operation method of the adsorption heat pump shown in FIG. 1 will be described below.

第1工程では、制御バルブ3a及び3dを閉鎖、制御バルブ3b及び3cを開放し、吸脱着ユニット1において再生(脱着)工程を行い、吸脱着ユニット2において吸着工程を行う。また、切り替えバルブ115、116、215、及び216を操作し、熱媒配管1aには温水を、熱媒配管2aには冷却水を流通させる。冷却塔等の熱交換器によって冷やされた冷却水を熱媒配管2aを通して導入し、吸脱着ユニット2の熱交換器11に流通させ、吸着素子を通常30〜40℃程度に冷却する。制御バルブ3bの開操作により蒸発器4からの水蒸気が吸脱着ユニット2に流れ込み、該ユニット2内の吸着素子に吸着される。   In the first step, the control valves 3 a and 3 d are closed, the control valves 3 b and 3 c are opened, the regeneration (desorption) step is performed in the adsorption / desorption unit 1, and the adsorption step is performed in the adsorption / desorption unit 2. Further, the switching valves 115, 116, 215, and 216 are operated, and hot water is circulated through the heat medium pipe 1a and cooling water is circulated through the heat medium pipe 2a. Cooling water cooled by a heat exchanger such as a cooling tower is introduced through the heat medium pipe 2a and is circulated through the heat exchanger 11 of the adsorption / desorption unit 2 so that the adsorption element is usually cooled to about 30 to 40 ° C. By opening the control valve 3b, water vapor from the evaporator 4 flows into the adsorption / desorption unit 2 and is adsorbed by the adsorption element in the unit 2.

蒸発温度での飽和蒸気圧と吸着材温度(一般的には20〜50℃、好ましくは20〜45℃、更に好ましくは30〜40℃)に対応した吸着平衡圧との差により水蒸気移動が行われ、蒸発器4においては蒸発の気化熱に対応した冷熱、即ち冷房出力が得られる。吸脱着ユニット2の冷却水の温度と蒸発器4で生成する冷水温度との関係から吸着側相対蒸気圧φ2(ここで、φ2は蒸発器4で生成する冷水温度における吸着質の平衡蒸気圧を、吸脱着ユニット2の冷却水の温度における吸着質の平衡蒸気圧で除すことにより求める)が決定されるが、φ2は、吸脱着ユニット2内の吸着材が最も多く水蒸気を吸着する相対蒸気圧より大きくなるよう運転することが好ましい。φ2が、吸着材が最も多く水蒸気を吸着する相対蒸気圧より小さい場合には、吸着材の吸着能を有効に利用できず、運転効率が悪くなる。φ2は環境温度等により適宜設定することができるが、φ2における吸着量が通常0.12g/g−吸着材以上、好ましくは0.15g/g−吸着材以上となる温度条件で吸着式ヒートポンプを運転する。   Water vapor movement occurs due to the difference between the saturated vapor pressure at the evaporation temperature and the adsorption equilibrium pressure corresponding to the adsorbent temperature (generally 20 to 50 ° C., preferably 20 to 45 ° C., more preferably 30 to 40 ° C.). In the evaporator 4, cold heat corresponding to the heat of vaporization of evaporation, that is, cooling output is obtained. From the relationship between the cooling water temperature of the adsorption / desorption unit 2 and the cold water temperature generated by the evaporator 4, the adsorption side relative vapor pressure φ 2 (where φ 2 is the equilibrium vapor pressure of the adsorbate at the cold water temperature generated by the evaporator 4. Is determined by dividing by the equilibrium vapor pressure of the adsorbate at the temperature of the cooling water of the adsorption / desorption unit 2), φ2 is the relative vapor that adsorbs water vapor most by the adsorbent in the adsorption / desorption unit 2. It is preferable to operate so as to exceed the pressure. If φ2 is smaller than the relative vapor pressure at which the adsorbent adsorbs the most water vapor, the adsorbing capacity of the adsorbent cannot be used effectively, resulting in poor operating efficiency. φ2 can be set as appropriate depending on the environmental temperature, etc., but the adsorption heat pump is used under a temperature condition in which the adsorption amount at φ2 is usually 0.12 g / g-adsorbent or more, preferably 0.15 g / g-adsorbent or more. drive.

再生工程にある吸脱着ユニット1の吸着素子は、通常40〜90℃、好ましくは50〜80℃、更に好ましくは60〜70℃の温水により加熱され、前記温度範囲に対応した平衡蒸気圧になり、凝縮器5の凝縮温度30〜40℃(これは凝縮器5を冷却している冷却水の温度に等しい)での飽和蒸気圧で凝縮される。吸脱着ユニット1から凝縮器5へ水蒸気が移動し、凝縮されて水となる。凝縮水は、戻し配管6により蒸発器4へ戻される。凝縮器5の冷却水の温度と温水の温度との関係から脱着側相対蒸気圧φ1(ここで、φ1は凝縮器5の冷却水の温度における吸着質の平衡蒸気圧を、温水の温度における吸着質の平衡蒸気圧で除すことにより求める)が決定されるが、φ1は、吸脱着ユニット1の吸着材が急激に水蒸気を吸着する相対蒸気圧より小さくなるよう運転することが好ましい。φ1が、吸着材が急激に水蒸気を吸着する相対蒸気圧より大きいと、吸着材の優れた吸着量が有効に利用できない。φ1は、環境温度等により適宜設定することができるが、φ1における吸着量が通常0.14g/g−吸着材以下、好ましくは0.10g/g−吸着材以下となる温度条件で吸着式ヒートポンプを運転する。   The adsorption element of the adsorption / desorption unit 1 in the regeneration process is usually heated by hot water of 40 to 90 ° C., preferably 50 to 80 ° C., more preferably 60 to 70 ° C., and has an equilibrium vapor pressure corresponding to the temperature range. The condenser 5 is condensed with a saturated vapor pressure at a condensation temperature of 30 to 40 ° C. (which is equal to the temperature of the cooling water cooling the condenser 5). Water vapor moves from the adsorption / desorption unit 1 to the condenser 5 and is condensed to become water. The condensed water is returned to the evaporator 4 through the return pipe 6. From the relationship between the temperature of the cooling water in the condenser 5 and the temperature of the hot water, the desorption side relative vapor pressure φ1 (where φ1 is the equilibrium vapor pressure of the adsorbate at the temperature of the cooling water in the condenser 5 and the adsorption at the temperature of the hot water) It is preferable to operate so that the adsorbent of the adsorption / desorption unit 1 becomes smaller than the relative vapor pressure at which the water vapor is adsorbed abruptly. If φ1 is larger than the relative vapor pressure at which the adsorbent adsorbs water vapor rapidly, the excellent adsorption amount of the adsorbent cannot be used effectively. φ1 can be set as appropriate according to the environmental temperature, etc., but the adsorption heat pump under the temperature condition that the adsorption amount in φ1 is usually 0.14 g / g-adsorbent or less, preferably 0.10 g / g-adsorbent or less To drive.

なお、吸着式ヒートポンプは、特に、φ1における吸着質の吸着量とφ2における吸着質の吸着量との差が、通常0.12g/g−吸着材以上、好ましくは0.15g/g−吸着材以上となるように運転することが好ましい。   The adsorption heat pump has a difference between the adsorbate adsorption amount at φ1 and the adsorbate adsorption amount at φ2 of usually 0.12 g / g-adsorbent or more, preferably 0.15 g / g-adsorbent. It is preferable to operate so as to achieve the above.

以上が第1工程である。   The above is the first step.

次の第2工程では、吸脱着ユニット1が吸着工程、吸脱着ユニット2が再生工程となるように、制御バルブ3a〜3d及び切り替えバルブ115、116、215、及び216を切り替えることで、同様に蒸発器4から冷熱、即ち冷房出力を得ることができる。第2工程では、バルブ3a,3dが開、バルブ3b,3cが閉とされ、蒸発器4からの蒸気が吸脱着ユニット1に導入される。吸脱着ユニット2で脱着した水蒸気が凝縮器5へ導入される。吸脱着ユニット1の熱交換器には冷却水が通水され、吸脱着ユニット2の熱交換器には温水が通水される。   In the next second step, similarly, the control valves 3a to 3d and the switching valves 115, 116, 215, and 216 are switched so that the adsorption / desorption unit 1 becomes the adsorption step and the adsorption / desorption unit 2 becomes the regeneration step. Cooling heat, that is, cooling output can be obtained from the evaporator 4. In the second step, the valves 3 a and 3 d are opened, the valves 3 b and 3 c are closed, and the vapor from the evaporator 4 is introduced into the adsorption / desorption unit 1. The water vapor desorbed by the adsorption / desorption unit 2 is introduced into the condenser 5. Cooling water is passed through the heat exchanger of the adsorption / desorption unit 1, and warm water is passed through the heat exchanger of the adsorption / desorption unit 2.

以上の第1及び第2工程を順次切り替えることで吸着式ヒートポンプの連続運転を行うことができる。   The continuous operation of the adsorption heat pump can be performed by sequentially switching the first and second steps.

この運転を継続すると、塗膜12b中の有機バインダーが徐々に分解し、酸が生成する。この酸は、揮散してガス状となる。このガス状の酸は、塗膜12b中の酸トラップ粒子に収着される。このため、ヒートポンプ内の酸濃度が低くなり、ゼオライトの劣化や機器の腐食が防止される。   When this operation is continued, the organic binder in the coating film 12b is gradually decomposed to generate an acid. This acid volatilizes and becomes gaseous. This gaseous acid is sorbed by the acid trap particles in the coating film 12b. For this reason, the acid concentration in a heat pump becomes low, and deterioration of a zeolite and corrosion of an apparatus are prevented.

図1では2基の吸脱着ユニットを設置しているが、1基又は3基以上設置してもよい。   In FIG. 1, two adsorption / desorption units are installed, but one or more units may be installed.

上記実施の形態では、酸トラップ粒子をフィン12に存在させているが、酸トラップ粒子はフィン12以外の箇所に配置されてもよい。   In the above-described embodiment, the acid trap particles are present in the fins 12, but the acid trap particles may be disposed in places other than the fins 12.

例えば、図4のように、酸トラップ粒子14cを容器14aの上部に配置した酸トラップ器14を吸脱着ユニット1,2内に設置してもよい。   For example, as shown in FIG. 4, the acid trap device 14 in which the acid trap particles 14 c are arranged on the upper portion of the container 14 a may be installed in the adsorption / desorption units 1 and 2.

酸トラップ器14の容器14aの中段ないしそれよりも上位の箇所にパンチングメタル、メッシュ又はスクリーン等よりなる透水性支持部材14bが設けられ、その上側に酸トラップ粒子14cが充填されている。容器14aの底部には、酸トラップ粒子14cと接触してから落下したときに水が溜る。   A water-permeable support member 14b made of a punching metal, mesh, screen, or the like is provided in the middle or higher position of the container 14a of the acid trap device 14, and the acid trap particles 14c are filled on the upper side. Water is collected at the bottom of the container 14a when it falls after contacting the acid trap particles 14c.

この水は、水酸化物を含んだアルカリ性であるため、容器14a内に溜め、容器14a外に流出させないようにする。容器14aの底部に溜った水は、吸脱着ユニットのメンテナンスの時や、運転プログラムに組み込まれている真空引き動作の際には、蒸発していく。また、吸脱着ユニットのメンテナンスの時など、予め容器14aにバルブ付きの水抜き管を接続しておく等して、適宜のタイミングで水抜きを行ってもよい。容器14aは、図示のように上部側が大径となる形状であってもよく、上下方向において等径であってもよく、その形状は限定されない。   Since this water is alkaline containing a hydroxide, it is stored in the container 14a so as not to flow out of the container 14a. The water accumulated at the bottom of the container 14a evaporates during maintenance of the adsorption / desorption unit or during a vacuuming operation incorporated in the operation program. Further, the water may be drained at an appropriate timing, for example, by connecting a drain pipe with a valve to the container 14a in advance during maintenance of the adsorption / desorption unit. As illustrated, the container 14a may have a shape with a large diameter on the upper side, or may have an equal diameter in the vertical direction, and the shape is not limited.

酸トラップ器14は、吸脱着ユニット1,2内に固定設置されてもよく、吊り下げ状に設置されてもよい。吊り下げ状に設置するために、容器14aに吊支用のワイヤやハンドル(取っ手)を設けてもよい。   The acid trap device 14 may be fixedly installed in the adsorption / desorption units 1 and 2 or may be installed in a suspended manner. In order to install in a suspended manner, a wire or handle (handle) for suspension may be provided on the container 14a.

図5のように、吸着式ヒートポンプの吸脱着ユニット等のベッセル15の底部に開口15eを設け、この開口15eに臨むように酸トラップ器14を設置してもよい。   As shown in FIG. 5, an opening 15e may be provided at the bottom of a vessel 15 such as an adsorption / desorption unit of an adsorption heat pump, and the acid trap unit 14 may be installed so as to face the opening 15e.

本発明では、水蒸気が通る配管の途中に酸トラップ粒子の充填層を形成してもよい。   In the present invention, a packed bed of acid trap particles may be formed in the middle of a pipe through which water vapor passes.

図6はその一例を示すものであり、配管3A〜3Dのうち少なくとも1本の配管(図6では配管3A)途中に酸トラップ器16を設けている。この酸トラップ器16は、筒軸心方向を上下方向としたキャニスタ16aと、該キャニスタ16aの上下方向の途中に設けられたパンチングメタル、メッシュ又はスクリーン等よりなる透水性支持部材16bと、その上側に充填された酸トラップ粒子16cとを有する。一方の配管は支持部材16b上の酸トラップ粒子16cよりも上側に接続され、他方の配管は支持部材16bよりも下側に接続されており、酸性ガスを含んだ水蒸気が酸トラップ粒子16cの充填層を通過し、酸が吸収される。   FIG. 6 shows an example thereof, and an acid trap device 16 is provided in the middle of at least one of the pipes 3A to 3D (the pipe 3A in FIG. 6). The acid trap unit 16 includes a canister 16a whose vertical direction is the cylinder axis direction, a water permeable support member 16b made of a punching metal, a mesh, a screen or the like provided in the middle of the canister 16a, and an upper side thereof. And acid trap particles 16c filled in the. One pipe is connected to the upper side of the acid trap particles 16c on the support member 16b, and the other pipe is connected to the lower side of the support member 16b, so that water containing acid gas is filled with the acid trap particles 16c. Passes through the layers and the acid is absorbed.

キャニスタ16aは、支持部材16bよりも下側に接続された配管3Aよりもさらに下方にまで延在しており、酸トラップ粒子16cと接触して生じたアルカリ水がキャニスタ16aの底部に溜るように構成されている。   The canister 16a extends further downward than the pipe 3A connected to the lower side of the support member 16b, so that the alkaline water generated in contact with the acid trap particles 16c is accumulated at the bottom of the canister 16a. It is configured.

キャニスタ16aの底部に溜った水を抜き出すためのバルブ付き水抜き管をキャニスタ16aの底部に接続してもよい。   A drain pipe with a valve for extracting water accumulated at the bottom of the canister 16a may be connected to the bottom of the canister 16a.

図示は省略するが、酸トラップ器としては、金属、セラミックなどよりなる板状の基板と、該基板の表面に形成された酸トラップ粒子含有塗膜からなる板状のものを用いてもよい。この板状の酸トラップ器は、例えばベッセル内又は配管内に吊支するか又は固定設置される。その設置形態については特に限定されない。   Although illustration is omitted, as the acid trapping device, a plate-like substrate made of a plate-like substrate made of metal, ceramic or the like and a coating film containing acid trap particles formed on the surface of the substrate may be used. This plate-shaped acid trap device is suspended or fixedly installed in a vessel or pipe, for example. The installation form is not particularly limited.

図1では凝縮器と蒸発器とを別個に設けているが、1個のベッセル内に蒸発器、吸脱着器及び凝縮器を設置した構成の吸着式ヒートポンプを用いることも可能である。   In FIG. 1, the condenser and the evaporator are provided separately, but it is also possible to use an adsorption heat pump having a configuration in which an evaporator, an adsorption / desorption device, and a condenser are installed in one vessel.

図7〜12を参照して、かかる吸着式ヒートポンプの一例について説明する。   An example of such an adsorption heat pump will be described with reference to FIGS.

図7の吸着式ヒートポンプ20は、耐圧ベッセル21内を仕切板22,23によって凝縮室24、吸脱着室25、蒸発室26の3室に区画している。   The adsorption heat pump 20 of FIG. 7 divides the inside of the pressure-resistant vessel 21 into three chambers: a condensation chamber 24, an adsorption / desorption chamber 25, and an evaporation chamber 26 by partition plates 22 and 23.

仕切板22,23には開閉弁22a,23aが設けられている。   The partition plates 22 and 23 are provided with on-off valves 22a and 23a.

最上位の凝縮室24に凝縮器27が設置され、中段の吸脱着室25に吸脱着器10が設置され、最下段の蒸発室26に蒸発器29が設置されている。   A condenser 27 is installed in the uppermost condensation chamber 24, the adsorption / desorption device 10 is installed in the middle adsorption / desorption chamber 25, and an evaporator 29 is installed in the lowermost evaporation chamber 26.

凝縮器27は、冷却水が通水される伝熱チューブ27aと、該伝熱チューブ27aの下側に設置された集水トレー27bとを有する。   The condenser 27 includes a heat transfer tube 27a through which cooling water is passed, and a water collection tray 27b installed below the heat transfer tube 27a.

蒸発器29は、温水が通水される伝熱チューブ29aと、該伝熱チューブ29aに水を注ぎかける散水器29bとを有する。   The evaporator 29 has a heat transfer tube 29a through which hot water is passed, and a water sprinkler 29b that pours water into the heat transfer tube 29a.

蒸発室26内の底部に溜った水は、ポンプ30によって散水器29bに供給される。   The water accumulated at the bottom of the evaporation chamber 26 is supplied to the sprinkler 29b by the pump 30.

前記凝縮器27のトレー27b内の水は配管31によって蒸発室26に導入される。   The water in the tray 27 b of the condenser 27 is introduced into the evaporation chamber 26 through a pipe 31.

この吸着式ヒートポンプ20は吸着工程と脱着工程とを交互に行う。吸着工程にあっては、図示の通り、弁22aを閉、弁23aを開とし、吸脱着器10の熱交換器11に冷却水を流す。また、蒸発器29の伝熱チューブ29aに水を通水し、散水器29bから散水する。発生した水蒸気は、吸脱着室25内に入り、吸脱着器10に吸着される。伝熱チューブ29aを流れる水は、蒸発潜熱によって冷却される。   The adsorption heat pump 20 alternately performs an adsorption process and a desorption process. In the adsorption step, as shown in the figure, the valve 22a is closed and the valve 23a is opened, and cooling water is allowed to flow through the heat exchanger 11 of the adsorption / desorption device 10. Further, water is passed through the heat transfer tube 29a of the evaporator 29 and water is sprinkled from the sprinkler 29b. The generated water vapor enters the adsorption / desorption chamber 25 and is adsorbed by the adsorption / desorption device 10. The water flowing through the heat transfer tube 29a is cooled by latent heat of evaporation.

脱着工程にあっては、弁22aを開、弁23aを閉とし、吸脱着器10の熱交換器11に温水を流す。また、凝縮器27の伝熱チューブ27aに冷却水を通水する。吸脱着器10から発生した水蒸気は、凝縮室24内で凝縮し、トレー27bに集水され、配管31を介して蒸発室26に返送される。   In the desorption process, the valve 22 a is opened, the valve 23 a is closed, and hot water is allowed to flow through the heat exchanger 11 of the adsorption / desorption device 10. Further, cooling water is passed through the heat transfer tube 27 a of the condenser 27. The water vapor generated from the adsorption / desorption device 10 is condensed in the condensation chamber 24, collected in the tray 27 b, and returned to the evaporation chamber 26 through the pipe 31.

この吸着式ヒートポンプ20の室24〜26の少なくとも1つに図4に示した酸トラップ器14等の酸トラップ器を設けることが好ましい。   It is preferable to provide an acid trap device such as the acid trap device 14 shown in FIG. 4 in at least one of the chambers 24 to 26 of the adsorption heat pump 20.

図8の吸着式ヒートポンプ20Aは、ベッセル21の側面に内方へ凹陥する凹所21aを設けることにより、室24,25,26を区画している。この凹所21aを備えた吸着式ヒートポンプ20Aにあっては、凝縮室24及び/又は吸脱着室25の底面に前記図5のようにして酸トラップ器14を設置することができる。図4等の酸トラップ器を室24〜26の少なくとも1つに設置してもよい。図8のその他の構成は図7と同一であり、同一符号は同一部分を示している。   The adsorption heat pump 20 </ b> A in FIG. 8 partitions the chambers 24, 25, and 26 by providing a recess 21 a that is recessed inward on the side surface of the vessel 21. In the adsorption heat pump 20A provided with the recess 21a, the acid trap device 14 can be installed on the bottom surface of the condensation chamber 24 and / or the adsorption / desorption chamber 25 as shown in FIG. You may install the acid trap apparatus of FIG. 4 etc. in at least one of the chambers 24-26. The other configurations in FIG. 8 are the same as those in FIG. 7, and the same reference numerals indicate the same parts.

図9の吸着式ヒートポンプ20Bは、仕切板22,23を省略したこと以外は図7の吸着式ヒートポンプ20と同一構成であり、同一符号は同一部分を示している。この場合も、ベッセル21内の任意の箇所に図4等の酸トラップ器を設けることが好ましい。   The adsorption heat pump 20B of FIG. 9 has the same configuration as the adsorption heat pump 20 of FIG. 7 except that the partition plates 22 and 23 are omitted, and the same reference numerals denote the same parts. Also in this case, it is preferable to provide an acid trap device as shown in FIG.

図10の吸着式ヒートポンプ20Cは、1個の伝熱チューブ29aを蒸発器としてだけではなく凝縮器としても使用するようにした凝縮器・蒸発器一体型吸着式ヒートポンプであり、上記の伝熱チューブ27a及び集水トレー27bは省略されている。その他の構成は図9と同一であり、同一符号は同一部分を示している。ベッセル21内に図4等に示す酸トラップ器を設置することが好ましい。   The adsorption heat pump 20C in FIG. 10 is a condenser / evaporator integrated adsorption heat pump in which one heat transfer tube 29a is used not only as an evaporator but also as a condenser. 27a and water collection tray 27b are omitted. The other structure is the same as that of FIG. 9, and the same code | symbol has shown the identical part. It is preferable to install an acid trap device shown in FIG.

蒸発工程では伝熱チューブ29aに水を通水すると共に、散水器29bから水を散水する。凝縮工程では、伝熱チューブ29aに冷却水を流し、ベッセル21内の水蒸気を凝縮させる。   In the evaporation step, water is passed through the heat transfer tube 29a and water is sprinkled from the sprinkler 29b. In the condensation step, cooling water is passed through the heat transfer tube 29a to condense the water vapor in the vessel 21.

図11,12は、単一のベッセル内に複数(この場合は2個)の吸脱着室を並設した構造を有した吸着式ヒートポンプ20D,20Eを示している。   11 and 12 show adsorption heat pumps 20D and 20E having a structure in which a plurality of (two in this case) adsorption / desorption chambers are arranged in a single vessel.

図11,12において、ベッセル21内に縦仕切板33を設けることにより2室の吸脱着室25A,25Bを設け、各室25A,25Bの天井部に弁22a,22bを設け、底面部に弁23a,23bを設けている。   11 and 12, by providing a vertical partition plate 33 in the vessel 21, two adsorption / desorption chambers 25A and 25B are provided, valves 22a and 22b are provided at the ceiling of each chamber 25A and 25B, and valves are provided at the bottom. 23a and 23b are provided.

伝熱チューブ27a,29aにそれぞれ連続的に通水すると共に、一方、吸脱着室25Aで弁22aを閉、弁23aを開とし、吸着工程を行い、他方の吸脱着室25Bで弁22bを開、弁23bを閉とし、脱着工程を行っている。   While continuously passing water through the heat transfer tubes 27a and 29a, the valve 22a is closed in the adsorption / desorption chamber 25A, the valve 23a is opened, the adsorption process is performed, and the valve 22b is opened in the other adsorption / desorption chamber 25B. The valve 23b is closed and the desorption process is performed.

弁22a,23a及び弁22b,23bの開閉を図9と逆とすることにより、吸脱着室25Aで脱着工程が行われ、吸脱着室25Bで吸着工程が行われる。従って、吸着式ヒートポンプ20Dは弁22a,23a及び弁22b,23bの開閉を切り替えることにより、連続して伝熱チューブ29aより冷水を得る。   By opening and closing the valves 22a and 23a and the valves 22b and 23b in reverse to FIG. 9, the desorption process is performed in the adsorption / desorption chamber 25A, and the adsorption process is performed in the adsorption / desorption chamber 25B. Therefore, the adsorption heat pump 20D continuously obtains cold water from the heat transfer tube 29a by switching between opening and closing of the valves 22a and 23a and the valves 22b and 23b.

図12の吸着式ヒートポンプ20Eは、ベッセル21に凹所21aを設けて凝縮室24、吸脱着室25A,25B及び蒸発室26を区画するようにしたこと以外は図11と同一構造を有しており、図11の吸着式ヒートポンプ20Dと同様に連続して冷水供給が可能である。   The adsorption heat pump 20E of FIG. 12 has the same structure as FIG. 11 except that a recess 21a is provided in the vessel 21 to partition the condensation chamber 24, the adsorption / desorption chambers 25A and 25B, and the evaporation chamber 26. Thus, it is possible to continuously supply cold water as in the adsorption heat pump 20D of FIG.

図11,12のその他の構成は図7,8と同一であり、同一符号は同一部分を示している。図11,12でも、図4等に示す酸トラップ器を設置することが好ましい。図12の場合は、図15に示す形態でも酸トラップ器を設置することができる。   11 and 12 are the same as those in FIGS. 7 and 8, and the same reference numerals denote the same parts. 11 and 12, it is preferable to install the acid trap shown in FIG. In the case of FIG. 12, an acid trap device can also be installed in the form shown in FIG.

上記実施の形態では、吸脱着器10が図2,3の構造のものであり、且つ一部のフィンが酸トラップ粒子含有塗膜を有し、その他のフィンはゼオライト含有塗膜を有したものとなっている。ただし、酸トラップ粒子を一部又はすべてのゼオライト含有塗膜に含有させてもよい。   In the above embodiment, the adsorption / desorption device 10 has the structure shown in FIGS. 2 and 3, and some of the fins have a coating film containing acid trap particles, and the other fins have a coating film containing zeolite. It has become. However, acid trap particles may be included in some or all zeolite-containing coatings.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited at all by the following examples.

<実施例1>
[スラリーの調製]
ゼオライトとして、ALPO系ゼオライトであるAQSOA(登録商標:以後省略)−Z02(三菱樹脂(株)製品名、平均粒子径3μm)を8g、酸化マグネシウムRF−98(宇部マテリアルズ(株)商品名、酸化マグネシウム純度97.5%、熱伝導率約50W/(K・m)、平均粒子径58μm、水酸化マグネシウムの20℃の溶解度9.6mg/100cm−HO)を2g、イオン交換水12gを混合した。この際、吸着熱により温度が上昇するが、十分に冷ました後に有機バインダーとしてjER1256(三菱化学(株)商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂)の水系エマルジョン(平均粒子径0.5μm、固形分45wt%)を固形分換算で1g(実際の添加量2.2g)添加し、均一に混合した。さらに、この混合液に硬化剤としてアジピン酸ジヒドラジド(東京化成社製)を0.1g添加し、酸化マグネシウム粒子の沈降防止のためにTAFIGEL PUR61(MUNZING CHEMIE社製、不揮発分:25wt%、ウレタン系増粘剤)を2倍に希釈した水溶液0.2gを添加して、スラリーを調製した。
<Example 1>
[Preparation of slurry]
As zeolite, 8 g of AQSOA (registered trademark: omitted hereinafter) -Z02 (Mitsubishi Resin Co., Ltd., product name, average particle size: 3 μm) which is ALPO-based zeolite, Magnesium oxide RF-98 (Ube Materials Co., Ltd., trade name) Magnesium oxide purity 97.5%, thermal conductivity of about 50 W / (K · m), average particle size 58 μm, magnesium hydroxide solubility at 20 ° C. of 9.6 mg / 100 cm 3 —H 2 O), 2 g, ion-exchanged water 12 g was mixed. At this time, the temperature rises due to the heat of adsorption, but after cooling sufficiently, an aqueous emulsion of jER1256 (trade name of Mitsubishi Chemical Corporation, bisphenol A type epoxy resin) as an organic binder (average particle size 0.5 μm, solid content 45 wt. %) Was added in terms of solid content (actual addition amount 2.2 g) and mixed uniformly. Further, 0.1 g of adipic acid dihydrazide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a curing agent was added to this mixed solution, and TAFIGEL PUR61 (manufactured by MUNZING CHEMIE, nonvolatile content: 25 wt%, urethane type for preventing sedimentation of magnesium oxide particles. A slurry was prepared by adding 0.2 g of an aqueous solution obtained by diluting the thickener) twice.

[塗膜の形成]
上記スラリーを、キャスト法によりアルミニウム板上に1mmの厚さに塗布した後、160℃で1時間加熱して硬化させた。形成された塗膜は、厚さ1mmで、ゼオライトの含有率は72wt%、酸化マグネシウム粒子(表層は水酸化マグネシウムとなっている。)の含有率は18wt%、有機バインダーの含有率は10wt%の多孔質膜であり、シリコーンオイルを用いた液浸法により求めた空隙率は50.2wt%である。
[Formation of coating film]
The slurry was applied on an aluminum plate to a thickness of 1 mm by a casting method, and then cured by heating at 160 ° C. for 1 hour. The formed coating film has a thickness of 1 mm, the zeolite content is 72 wt%, the magnesium oxide particles (the surface layer is magnesium hydroxide) content is 18 wt%, and the organic binder content is 10 wt%. The porosity determined by the immersion method using silicone oil is 50.2 wt%.

[塗膜のみかけ熱伝導率の測定]
上記のアルミニウム板から塗膜を剥離し、φ10mm、厚さ1mmの円盤状の塗膜試験片を切り出した。得られた塗膜試験片を用いて、塗膜のみかけ熱伝導率の測定を行った。
[Measurement of thermal conductivity over the coating film]
The coating film was peeled off from the aluminum plate, and a disk-shaped coating film test piece having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm was cut out. Using the obtained coating film test piece, the thermal conductivity was measured only on the coating film.

塗膜のみかけ熱伝導率は、DSC(パーキンエルマー社製 示差走査熱量計DSC−7型)によって求めた比熱と、レーザーフラッシュ法(アルバック理工社製 熱定数測定装置TC−9000型)によって求めた熱拡散率および密度の積で算出した。何れの測定も絶乾状態で行った。また、測定温度は室温(約20℃)であった。   The apparent thermal conductivity of the coating film was determined by specific heat determined by DSC (Differential Scanning Calorimeter DSC-7 type manufactured by Perkin Elmer) and laser flash method (thermal constant measuring device TC-9000 type manufactured by ULVAC-RIKO). Calculated as the product of thermal diffusivity and density. All measurements were performed in an absolutely dry state. The measurement temperature was room temperature (about 20 ° C.).

その結果、塗膜のみかけ熱伝導率は、0.171W/(m・K)であった。   As a result, the apparent thermal conductivity of the coating film was 0.171 W / (m · K).

[塗膜の酸中和機能の確認]
上記のアルミニウム板から塗膜を剥離し、乳鉢ですり潰して粉末にした。図13に示すように、この塗膜粉61を5g採り、20mlのガラス瓶62に入れ、更にこのガラス瓶62を250mlのガラス瓶63の中にいれて、20mlのガラス瓶62の外側にギ酸水溶液(イオン交換水100mlに90%ギ酸30mgを添加したもの)64を10ml注入した。20mlのガラス瓶62は上部が開放であり、250mlのガラス瓶63には蓋をして、全体を80℃の恒温槽(エスペック製「SH−241」)に入れて、ギ酸水溶液のpHと電気伝導度の経時変化を記録した。結果を表1に示す。
[Confirmation of acid neutralization function of coating film]
The coating film was peeled off from the above aluminum plate and ground with a mortar to make a powder. As shown in FIG. 13, 5 g of this coating powder 61 is taken and placed in a 20 ml glass bottle 62, and this glass bottle 62 is further placed in a 250 ml glass bottle 63, and a formic acid aqueous solution (ion exchange) is placed outside the 20 ml glass bottle 62. 10 ml of 64) in which 30 mg of 90% formic acid was added to 100 ml of water was injected. The upper part of the 20 ml glass bottle 62 is open, the 250 ml glass bottle 63 is covered, and the whole is placed in a constant temperature bath (“SH-241” manufactured by Espec) and the pH and electrical conductivity of the formic acid aqueous solution. Was recorded over time. The results are shown in Table 1.

pHと電気伝導度の測定は、ギ酸水溶液を取り出し、21℃以上25℃以下になるように水冷した後に、(株)堀場製作所製pHメータD−54(pH電極9611−10D、導電率電極9382−10D)を用いて測定し、測定後は再び液を戻した。   The pH and electrical conductivity are measured by removing the aqueous formic acid solution and cooling it with water so that the temperature is 21 ° C. or higher and 25 ° C. or lower, and then a pH meter D-54 manufactured by Horiba, Ltd. -10D), and the liquid was returned again after the measurement.

表1には、比較対照用に、ガラス瓶62内に塗膜粉を入れなかった場合と、ガラス瓶2内に酸化マグネシウムのみを1g入れて同様に測定を行った結果を併記した。   In Table 1, for comparison purposes, the results when the coating powder was not placed in the glass bottle 62 and the results of the same measurement with 1 g of magnesium oxide contained in the glass bottle 2 were also shown.

<比較例1>
酸化マグネシウム粒子をAQSOA−Z02に置き換えた以外は、実施例1と同様の手順でスラリーを調製し、同様に塗膜を形成して各種測定を行ったところ、塗膜のみかけ熱伝導率は0.131W/(m・K)であった。また、酸中和機能は表1に示す通りであった。
<Comparative Example 1>
Except that the magnesium oxide particles were replaced with AQSOA-Z02, a slurry was prepared in the same procedure as in Example 1, and a coating film was formed and various measurements were performed. 131 W / (m · K). The acid neutralizing function was as shown in Table 1.

Figure 0005966745
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以上の結果から次のことが分かる。   The following can be understood from the above results.

実施例1の塗膜のみかけ熱伝導率は、比較例の1.3倍であり、熱伝導率向上の効果が認められた。   The apparent thermal conductivity of the coating film of Example 1 was 1.3 times that of the comparative example, and the effect of improving the thermal conductivity was recognized.

実施例1では、時間とともにギ酸水溶液のpHが中性側へ変化しており、電気伝導度も低下していることから、水溶液中のギ酸が、塗膜中の酸化マグネシウム粒子(表層は水酸化マグネシウムとなっている。)と反応して中和されたことが分かる。   In Example 1, since the pH of the formic acid aqueous solution changed to the neutral side with time and the electrical conductivity also decreased, the formic acid in the aqueous solution was converted into magnesium oxide particles in the coating film (the surface layer was hydroxylated). It turns out to be neutralized by reacting with magnesium.

<実施例2>
塗膜粉の代りに以下の酸化マグネシウム粉5gを用い、また、ギ酸水溶液として、以下のものを50g用い、恒温槽を90℃に保ったこと以外は実施例1と同様に実験を行い、230時間後のギ酸水溶液のpHと電気伝導度を測定し、結果を表2に示した
<Example 2>
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that 5 g of the following magnesium oxide powder was used instead of the coating powder, and 50 g of the following formic acid aqueous solution was used, and the thermostat was kept at 90 ° C. The pH and electrical conductivity of the formic acid aqueous solution after the measurement were measured, and the results are shown in Table 2.

酸化マグネシウム粉:和光純薬工業(株)製。純度99.9%、平均粒子径10μm
ギ酸水溶液:イオン交換水と純度99%のギ酸を用い、ギ酸濃度が110mg/lになるように混合したもの。pH値3.3、電気伝導度23.2mS/m
Magnesium oxide powder: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Purity 99.9%, average particle size 10μm
Formic acid aqueous solution: A mixture of ion-exchanged water and 99% purity formic acid so that the formic acid concentration is 110 mg / l. pH value 3.3, electrical conductivity 23.2 mS / m

<実施例3>
酸化マグネシウムの量を1gとしたこと以外は、実施例2と同様に実験を行って、結果を表2に示した。
<Example 3>
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of magnesium oxide was 1 g, and the results are shown in Table 2.

<比較例2>
酸化マグネシウムを用いず、ガラス瓶62を空のままガラス瓶63内に入れたこと以外は実施例2と同様に実験を行い、結果を表2に示した。
<Comparative example 2>
Experiments were performed in the same manner as in Example 2 except that magnesium oxide was not used and the glass bottle 62 was left empty in the glass bottle 63. The results are shown in Table 2.

表2には、予め実験により測定したギ酸水溶液のギ酸濃度とpH値との関係から求めた近似式(pH=−0.02828Ln(濃度mg/l)+4.6291)を用いて、ギ酸水溶液のpH値から算出したギ酸水溶液のギ酸濃度を併記した。   Table 2 shows the formic acid aqueous solution using an approximate expression (pH = −0.02828 Ln (concentration mg / l) +4.6291) obtained from the relationship between the formic acid concentration and the pH value of the formic acid aqueous solution measured in advance by experiments. The formic acid concentration of the formic acid aqueous solution calculated from the pH value is also shown.

Figure 0005966745
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<実施例4>
実施例2で用いたものと同じ酸化マグネシウム5gと、実施例2で用いたものと同じギ酸水溶液40gを用い、図14に示す実験装置で実験を行った。
<Example 4>
An experiment was conducted using the same magnesium oxide 5 g used in Example 2 and 40 g of the same formic acid aqueous solution used in Example 2 with the experimental apparatus shown in FIG.

1000ml容量のガラス製4ツ口のセパラブルフラスコ70内に、酸化マグネシウム70とギ酸水溶液72とが接しないように共存させて、80℃でギ酸水溶液の還流を行い、ギ酸水溶液72のpH値の時間変化を測定した。   In a 1000 ml glass four-necked separable flask 70, the magnesium oxide 70 and the formic acid aqueous solution 72 are allowed to coexist so that they do not come into contact with each other, and the aqueous formic acid aqueous solution is refluxed at 80 ° C. The time change was measured.

酸化マグネシウム71は、50ml容量のガラスビーカー73内に5g入れ、そのビーカー73を網74にいれ、網74に針金75をつけて、セパラブルフラスコ70の一つの口70aに固定した。その口70aには、ゴム栓70bを設置して、外気と遮断した。   5 g of magnesium oxide 71 was put into a glass beaker 73 having a capacity of 50 ml, and the beaker 73 was put into a net 74, and a wire 75 was attached to the net 74 and fixed to one mouth 70 a of the separable flask 70. A rubber plug 70b was installed at the mouth 70a to shut off the outside air.

その他のセパラブルフラスコ70の口70c,70dには、それぞれ、ギ酸水溶液72の液温を測定する温度計76と、蒸気を冷却するための冷却管77を設け、系内を密閉した。   A thermometer 76 for measuring the temperature of the formic acid aqueous solution 72 and a cooling pipe 77 for cooling the steam were provided at the mouths 70c and 70d of the other separable flask 70, respectively, and the system was sealed.

これらを、オイルバス79にいれ、ギ酸水溶液を攪拌するための撹拌子80aとスターラー80を設置して、ギ酸水溶液80℃を保ちながら還流を行った。所定時間が経過したら、ギ酸水溶液をピペットで抜き取り、21℃以上30℃以下になるように水冷した後、実施例1と同じ測定器を用いて、pHと電気伝導度を測定した。表3には、実施例2と同様にしてpH値から算出したギ酸濃度を併記した。   These were placed in an oil bath 79, and a stirrer 80a and a stirrer 80 for stirring the formic acid aqueous solution were installed, and refluxed while maintaining the formic acid aqueous solution at 80 ° C. When a predetermined time had elapsed, the aqueous formic acid solution was extracted with a pipette, water-cooled to 21 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and then the pH and electrical conductivity were measured using the same measuring apparatus as in Example 1. Table 3 shows the formic acid concentration calculated from the pH value in the same manner as in Example 2.

その結果、表3に示すように、時間経過とともにpH値が大きくなっていき、10時間でpH値が4.0に達した。   As a result, as shown in Table 3, the pH value increased with the passage of time, and reached pH 4.0 in 10 hours.

Figure 0005966745
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実施例2〜4より、ギ酸水溶液中のギ酸が揮散して、系内の酸化マグネシウムと反応し、実施例2では、ギ酸濃度は約40%低減され、実施例4では、10時間後に約90%低減されたことが分かる。   From Examples 2 to 4, formic acid in the formic acid aqueous solution volatilizes and reacts with magnesium oxide in the system. In Example 2, the formic acid concentration is reduced by about 40%, and in Example 4, about 90% after 10 hours. % Can be seen.

以上の結果から、本発明によれば、吸着式ヒートポンプ内で発生したギ酸等の酸が、吸着式ヒートポンプ内に設置した酸化マグネシウムにより中和除去されることが分かる。   From the above results, it can be seen that according to the present invention, acids such as formic acid generated in the adsorption heat pump are neutralized and removed by the magnesium oxide installed in the adsorption heat pump.

1,2 吸脱着ユニット
1a,2a 熱媒配管
3A,3B,3C,3D 吸着質配管
3a,3b,3c,3d 制御バルブ
6 戻し配管
10 吸脱着器
11 伝熱チューブ
12 フィン
12a 基体
12b 塗膜
14,16 酸トラップ器
14c,16c 酸トラップ粒子
20,20A,20B,20C,20D,20E 吸着式ヒートポンプ
21 耐圧ベッセル
22,23 仕切板
22a,22b,23a,23b 開閉弁
24 凝縮室
25,25A,25B 吸脱着室
26 蒸発室
27 凝縮器
29 蒸発器
61 塗膜粉
62,63 ガラス瓶
64 ギ酸水溶液
70 セパラブルフラスコ
71 酸化マグネシウム粉
72 ギ酸水溶液
76 温度計
77 冷却管
79 オイルバス
80 スターラー
115 切替バルブ
116 切替バルブ
215 切替バルブ
216 切替バルブ
300 室内機
301 ポンプ
1, 2 Adsorption / desorption unit 1a, 2a Heat medium piping 3A, 3B, 3C, 3D Adsorbate piping 3a, 3b, 3c, 3d Control valve 6 Return piping 10 Adsorption / desorption device 11 Heat transfer tube 12 Fin 12a Substrate 12b Coating film 14 , 16 Acid trap device 14c, 16c Acid trap particle 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E Adsorption heat pump 21 Pressure vessel 22, 23 Partition plate 22a, 22b, 23a, 23b Open / close valve 24 Condensing chamber 25, 25A, 25B Adsorption / desorption chamber 26 Evaporation chamber 27 Condenser 29 Evaporator 61 Coating powder 62, 63 Glass bottle 64 Formic acid aqueous solution 70 Separable flask 71 Magnesium oxide powder 72 Formic acid aqueous solution 76 Thermometer 77 Cooling pipe 79 Oil bath 80 Stirrer 115 Switching valve 116 Switching Valve 215 Switching valve 216 Replacement valve 300 indoor unit 301 pump

Claims (13)

吸脱着器、凝縮器、及び蒸発器を有する吸着式ヒートポンプであって、
該吸脱着器は、熱交換器と、該熱交換器によって加熱又は冷却可能な吸着素子とを有しており、
該吸着素子は、基体と、該基体に設けられたゼオライト及び有機バインダーを含む塗膜とを有しており、
吸着質である水蒸気の存在する部分の少なくとも一部に、20℃の溶解度が20mg/100cm−HO以下である水酸化物、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が存在している吸着式ヒートポンプ。
An adsorption heat pump having an adsorption / desorption device, a condenser, and an evaporator,
The adsorption / desorption device includes a heat exchanger and an adsorption element that can be heated or cooled by the heat exchanger,
The adsorbing element has a base and a coating film containing a zeolite and an organic binder provided on the base,
A hydroxide having a solubility at 20 ° C. of 20 mg / 100 cm 3 -H 2 O or less and / or the hydroxide can be formed by a hydration reaction in at least a part of the portion where water vapor is adsorbed. Adsorption heat pump with particles.
前記水酸化物の粒子が、該水酸化物の脱水物を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to claim 1, wherein the hydroxide particles contain a dehydrated product of the hydroxide. 前記水酸化物の脱水物が酸化物であることを特徴とする請求項2に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to claim 2, wherein the hydroxide dehydrate is an oxide. 前記水酸化物が水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、および水酸化亜鉛から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydroxide is at least one selected from magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and zinc hydroxide. 前記粒子の少なくとも一部が、酸化マグネシウムである請求項1ないし4の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to claim 1, wherein at least a part of the particles is magnesium oxide. 前記凝縮器及び蒸発器が一体型である請求項1ないし5の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the condenser and the evaporator are integrated. 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記熱交換器の前記塗膜中に存在している請求項1ないし6の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   7. The hydroxide according to any one of claims 1 to 6, wherein the hydroxide particles and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are present in the coating film of the heat exchanger. The adsorption heat pump described. 前記熱交換器の塗膜中の水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子の量が、10wt%以上、30wt%以下である請求項7に記載の吸着式ヒートポンプ。   The amount of the hydroxide particles in the coating film of the heat exchanger and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction is 10 wt% or more and 30 wt% or less. Adsorption heat pump. 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記塗膜以外の場所で、かつ吸着質である水蒸気の流路の少なくとも一部に存在している請求項1ないし6の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The hydroxide particles and / or the particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are present in a place other than the coating film and in at least a part of the water vapor flow path as an adsorbate. The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 6. 前記熱交換器は、前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を含まない第1の塗膜と、前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を含む第2の塗膜とを有する請求項1ないし6の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The heat exchanger includes a first coating film that does not include the hydroxide particles and / or particles that can form the hydroxide by a hydration reaction, the hydroxide particles, and / or water. The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second coating film containing particles capable of forming the hydroxide by a sum reaction. 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子を収容した容器が設置されている請求項1ないし10の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 10, wherein a container containing the hydroxide particles and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction is installed. 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が水蒸気流通用配管に配置されている請求項1ないし11の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 11, wherein the hydroxide particles and / or particles capable of forming the hydroxide by a hydration reaction are disposed in a water vapor circulation pipe. 前記水酸化物の粒子、及び/又は水和反応によって該水酸化物を形成し得る粒子が、前記吸着質に対して0.1wt%以上の量存在してなる請求項1ないし12の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The hydroxide particle and / or the particle capable of forming the hydroxide by a hydration reaction is present in an amount of 0.1 wt% or more with respect to the adsorbate. The adsorption heat pump according to Item 1.
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