JP6815067B2 - Humidity control element and humidity control device - Google Patents
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Description
本発明は、空気中の水蒸気を吸脱着して湿度調節を行う調湿素子及び調湿装置に関する。 The present invention relates to a humidity control element and a humidity control device that absorb and desorb water vapor in the air to control humidity.
空調エネルギーの更なる削減要求に伴い、調湿素子を使用した空調システムとして、除湿と冷房とを個別に行う潜熱・顕熱分離空調システムが知られている。この空調システムでは、潜熱処理、即ち湿度処理は、専用デバイスで高効率に行われる。また、顕熱処理、即ち温度処理は、蒸発温度が上がった室内機で行われる。これにより、消費エネルギーが削減されている。潜熱処理の専用デバイスの一例として、吸着式の調湿素子で構成された外気処理装置が知られている。外気処理装置は、冷凍サイクルに接続された一対の熱交換器を有している。そして、一方の熱交換器によって熱交換された室外空気が室内に給気され、他方の熱交換器によって熱交換された室内空気が室外に排気される。一対の熱交換器のフィンの表面には、吸湿性材料が設けられている。そして、蒸発器として作用する熱交換器側では、通過する空気中の水蒸気が吸着され、凝縮器として作用する熱交換器側では、通過する空気中の水蒸気が脱着される。これにより、換気と調湿とが行われる。 With the demand for further reduction of air conditioning energy, a latent heat / sensible heat separation air conditioning system that separately performs dehumidification and cooling is known as an air conditioning system that uses a humidity control element. In this air conditioning system, latent heat treatment, that is, humidity treatment, is performed with high efficiency by a dedicated device. Further, the microheat treatment, that is, the temperature treatment is performed in the indoor unit whose evaporation temperature has risen. As a result, energy consumption is reduced. As an example of a dedicated device for latent heat treatment, an outside air treatment device composed of an adsorption type humidity control element is known. The outside air treatment device has a pair of heat exchangers connected to the refrigeration cycle. Then, the outdoor air heat-exchanged by one heat exchanger is supplied to the room, and the indoor air heat-exchanged by the other heat exchanger is exhausted to the outside. A hygroscopic material is provided on the surface of the fins of the pair of heat exchangers. Then, the water vapor in the passing air is adsorbed on the heat exchanger side acting as an evaporator, and the water vapor in the passing air is desorbed on the heat exchanger side acting as a condenser. As a result, ventilation and humidity control are performed.
特許文献1には、熱交換器を構成する金属製のフィンの表面上に、紙、不織布、布帛等を基材として吸湿性の有機高分子系収着剤を含む吸湿層が形成された熱交換モジュールが開示されている。
しかしながら、特許文献1において、吸水性能を向上させるために、吸湿層の厚みを厚くすると、粒子状の有機高分子系収着剤が層状化することによって、割れ又は剥がれ等が生じる。また、吸湿層の厚みが厚くなると、吸湿層の表面とフィンとの間の距離が遠くなるため、伝熱性能が低下する。従って、有機高分子系収着剤の吸水性が低下する。
However, in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸着剤の吸水性を向上させる調湿素子及び調湿装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a humidity control element and a humidity control device for improving the water absorption of the adsorbent.
本発明に係る調湿素子は、基材と吸着剤とを有する複数のフィンと、複数のフィンに挿入され、冷媒が内部に流通する伝熱管とを備え、複数のフィンは、互いに離隔して配置してあり、基材は、三次元網目状に骨格を有する金属製多孔質体からなり、骨格の間の空隙に形成された気孔を有し、吸着剤は、基材の骨格に付着され、気孔の内部の一部に充填されており、基材に接合される基部を更に備え、基材は、基部に接合される第1の基材と、第1の基材の外側に接合され、厚み方向において、気孔の比率が、第1の基材における気孔の比率よりも大きい第2の基材と、で構成されている。 The humidity control element according to the present invention includes a plurality of fins having a base material and an adsorbent, and a heat transfer tube inserted into the plurality of fins and allowing the refrigerant to flow inside, and the plurality of fins are separated from each other. The base material is composed of a metal porous body having a skeleton in a three-dimensional network shape, has pores formed in voids between the skeletons, and the adsorbent is attached to the skeleton of the base material. It further comprises a base that is filled in a part of the inside of the pores and is bonded to the substrate, and the substrate is bonded to the first substrate to be bonded to the base and to the outside of the first substrate. In the thickness direction, it is composed of a second base material in which the ratio of pores is larger than the ratio of pores in the first base material .
本発明によれば、吸着剤が付着される付着面積が増加する。このため、基材と吸着剤とを有する吸着ユニットの厚みを厚くする必要がない。従って、伝熱性能の低下が抑制されるため、吸着剤の吸水性を向上させることができる。 According to the present invention, the adhesion area to which the adsorbent is attached increases. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the adsorption unit having the base material and the adsorbent. Therefore, since the deterioration of the heat transfer performance is suppressed, the water absorption of the adsorbent can be improved.
実施の形態1.
以下、本発明に係る調湿素子及び調湿装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係る調湿装置2を示す回路図である。図1,図2に基づいて、調湿装置2について説明する。図1,図2に示すように、調湿装置2は、圧縮機3、四方弁4、第1の調湿素子1a、膨張弁5及び第2の調湿素子1bが配管で接続され、冷媒が流通する冷媒回路を備えている。
Hereinafter, embodiments of the humidity control element and the humidity control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are circuit diagrams showing a
圧縮機3は、冷媒を圧縮するものである。四方弁4は、冷媒の流路を変更するものである。第1の調湿素子1aは、熱交換器であり、凝縮器又は蒸発器として作用し、空気と冷媒とを熱交換し、空気中の水分を吸脱着するものである。膨張弁5は、冷媒を膨張及び減圧するものである。第2の調湿素子1bは、熱交換器であり、蒸発器又は凝縮器として作用し、空気と冷媒とを熱交換し、空気中の水分を吸脱着するものである。なお、図1は、第1の調湿素子1aが凝縮器として作用し、第2の調湿素子1bが蒸発器として作用する場合について示す。また、図2は、第1の調湿素子1aが蒸発器として作用し、第2の調湿素子1bが凝縮器として作用する場合について示す。
The
図3は、本発明の実施の形態1に係る調湿素子1を示す斜視図である。次に、調湿素子1について説明する。図3に示すように、調湿素子1は、複数のフィン20と複数の伝熱管10とを備えている。
FIG. 3 is a perspective view showing the
複数のフィン20は、互いに間隔を空けて配置されており、複数のフィン20同士の間には、空気が流れている。複数の伝熱管10は、フィン20に挿入され、冷媒が内部に流通するものである。各伝熱管10は、ヘッダを用いて冷媒を並列に流通させる構造としてもよく、また、U字管を用いて冷媒を直列に流通させる構造としてもよい。本実施の形態1では、円筒状の伝熱管10を例示しているが、扁平状の伝熱管10としてもよい。また、伝熱管10は、アルミニウム、銅等が用いられ、これにより伝熱性能を向上させている。
The plurality of
本実施の形態1では、調湿素子1として、プレートフィンチューブ型熱交換器を例示しているが、コルゲートフィンチューブ型熱交換器としてもよい。また、フィン20の枚数、伝熱管10の長さ等は、適宜変更することができる。
In the first embodiment, the plate fin tube type heat exchanger is illustrated as the
図4は、本発明の実施の形態1に係る調湿素子1のフィン20を示す正面図である。次に、フィン20について説明する。図4に示すように、フィン20は、基部22と、吸着ユニット21とを備えている。吸着ユニット21は、基部22に接合されるものである。
FIG. 4 is a front view showing the
基部22は、金属からなる板状部材であり、基部22の材質は、アルミニウムであるが、銀、銅、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス等のような熱伝導率が高い金属であればよい。基部22の厚みは、0.1mm〜1.0mmであり、これにより、十分な熱伝導率と強度とが得られる。基部22には、バーリング加工穴(図示せず)が形成されており、そのバーリング加工穴に伝熱管10が挿入される。なお、基部22は、平板状でもよく、表面から厚み方向に突出する突起を有する構造でもよい。
The
吸着ユニット21は、基材23と吸着剤26とを有する。吸着ユニット21は、基部22を両側から挟み込むように2個設けられている。なお、吸着ユニット21は1個設けられてもよいし、3個以上設けられてもよい。基部22と、吸着ユニット21の基材23とは、基部22と基材23との間の熱抵抗が小さくなるように接合されている。
The
図5は、本発明の実施の形態1に係る調湿素子1の吸着ユニット21を示す模式図である。次に、調湿素子1の吸着ユニット21について説明する。
FIG. 5 is a schematic view showing the
図5に示すように、基材23は、三次元網目状の骨格24を有する金属製多孔質体からなるものである。また、基材23は、骨格24の間の空隙に形成された気孔25を有している。基材23は、例えば3次元網目状の骨格構造を有するものであり、基材23の骨格24は、フィン20の厚み方向(矢印Y方向)に延びるように形成されている。なお、基材23は、ハニカム構造、コルゲート構造、多層メッシュ、スチールウール等のように、平板の表面から裏面にかけて孔が形成されているものであればよい。また、基材23は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくとも一つを含むものである。前述の如く、基材23は基部22に接合されるものであるため、基材23の厚みが厚くなると圧力損失が増加する。このため、基材23の厚みは、0.3mm〜2.0mm程度であり、これにより、圧力損失が増加せずに高い吸着性能が得られる。なお、基材23は、厚み方向(矢印Y方向)において単一の気孔25の比率を有する。
As shown in FIG. 5, the
例えば、基部22及び基材23がアルミニウムからなる場合、真空中又は希ガス中において、加圧、加熱する拡散接合、アルミニウムロウ付けによる接合、アルミニウム半田付けによる接合、又は熱伝導率が高い接着剤による接合が用いられる。なお、吸着ユニット21にも、穴(図示せず)が形成されており、穴に伝熱管10が挿入される。
For example, when the
吸着剤26は、基材23の骨格24に付着されている。また、吸着剤26は、基材23の気孔25の内部の一部にも充填されている。吸着剤26としては、シリカゲル、ゼオライト、有機高分子系材料、アルミナ、メソポーラスシリカ等が使用されるが、低温時において水蒸気を吸着し易く、また、高温時において水蒸気を脱着し易いものであればよい。なお、吸着剤26の粒子径は、基材23の気孔25の径よりも小さくしてもよい。これにより、吸着剤26は、気孔25の内部の一部に充填され易くなる。
The adsorbent 26 is attached to the
吸着剤26は、基材23に付着される量が増えるほど、多くの水分を吸着することができる。ここで、吸着される水分子は、吸着剤26の表面から拡散した後、比較的大きな径のマクロポアに移動する。その後、水分子は、マクロポアよりも小さな径のミクロポアに移動する。ミクロポアは、径が小さいため、水分子が移動する速度が遅く、吸脱着が律速する。また、吸着剤26の付着量が多くなると、吸着剤26にかかる費用が増加し、また、調湿素子1の重量も増加する。
The adsorbent 26 can adsorb more water as the amount adhered to the
このため、吸着剤26の付着量は、極力抑えられることが好ましいが、吸着剤26の付着量が少なくなると、水分の吸着量が減るため、調湿が困難となる。また、吸湿動作と再生動作とを繰り返す頻度が増すため、動作を切り替える弁(図示せず)の寿命が短くなる。従って、調湿素子1は、5〜30分で吸湿動作と再生動作とを繰り返すように、吸着剤26の基材23への付着量が調整されることが好ましい。
Therefore, it is preferable that the adsorbed amount of the adsorbent 26 is suppressed as much as possible, but when the adsorbed amount of the adsorbent 26 is small, the adsorbed amount of water is reduced, which makes humidity control difficult. Further, since the frequency of repeating the moisture absorption operation and the regeneration operation increases, the life of the valve (not shown) for switching the operation is shortened. Therefore, it is preferable that the
図6は、本発明の実施の形態1における吸着剤26の厚みと吸着量との関係を示すグラフである。次に、吸着剤26の厚みと吸着量との関係を明らかにする実験結果について説明する。実験において、吸着剤26はアルミニウム平板上に、異なる厚みの吸着剤26が付着されている。また、実験において、温度120℃で16時間乾燥させて吸着剤26から水分を脱着させた後、温度20℃、湿度65%の空気中に含まれる水蒸気を10分間吸着させる条件とされる。図6において、横軸を吸着剤26の厚みとし、縦軸を吸着剤26の単位重量当たりの水分の吸着量とする。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the adsorbent 26 and the adsorbed amount in the first embodiment of the present invention. Next, the experimental results for clarifying the relationship between the thickness of the adsorbent 26 and the adsorbed amount will be described. In the experiment, the adsorbent 26 has different thicknesses of the adsorbent 26 adhered to the aluminum flat plate. Further, in the experiment, the condition is that after drying at a temperature of 120 ° C. for 16 hours to desorb moisture from the adsorbent 26, water vapor contained in the air having a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65% is adsorbed for 10 minutes. In FIG. 6, the horizontal axis is the thickness of the adsorbent 26, and the vertical axis is the amount of water adsorbed per unit weight of the adsorbent 26.
図6に示すように、吸着剤26の厚みが30μm〜130μm程度で、吸着量が0.30g/g以上となる。また、吸着剤26の厚みが40μm程度で吸着量が極大値を示し、吸着剤26の厚みがそれより薄くても厚くても、吸着量は減少する。従って、10分間吸着させる場合、吸着剤26は、30μm〜130μmの厚みを有することが好ましい。なお、吸着剤26は、40μm〜70μmの厚みを有することが更に好ましい。 As shown in FIG. 6, the thickness of the adsorbent 26 is about 30 μm to 130 μm, and the adsorbed amount is 0.30 g / g or more. Further, when the thickness of the adsorbent 26 is about 40 μm, the adsorbed amount shows a maximum value, and the adsorbed amount decreases regardless of whether the thickness of the adsorbent 26 is thinner or thicker. Therefore, when adsorbing for 10 minutes, the adsorbent 26 preferably has a thickness of 30 μm to 130 μm. It is more preferable that the adsorbent 26 has a thickness of 40 μm to 70 μm.
図7は、本発明の実施の形態1における吸着剤26及び空気の体積比と吸着量との関係を示すグラフである。吸着剤26は、基材23の気孔25の内部にも付着されているが、付着量が多すぎると、気孔25の内部が吸着剤26で埋め尽くされ、空気の拡散が阻害される。従って、気孔25の内部には、ある程度の空間を確保した方が、水分の表面拡散を利用することができる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the volume ratio of the adsorbent 26 and air and the adsorbed amount in the first embodiment of the present invention. The adsorbent 26 is also adhered to the inside of the
次に、吸着剤26及び空気の体積比と吸着量との関係を明らかにする実験結果について説明する。実験において、吸着剤26は気孔25の内部に付着されており、気孔25の内部において吸着剤26が付着されていない部分が、空気が漂う空間となっている。また、実験において、温度120℃で16時間乾燥させて吸着剤26から水分を脱着させた後、温度20℃、湿度65%の空気中に含まれる水蒸気を10分間吸着させる条件とされる。図7において、横軸を、吸着剤26の体積を空気の体積で除算した体積比とし、縦軸を吸着剤26の単位重量当たりの水分の吸着量とする。ここで、空気とは、気孔25の内部の空気である。
Next, the experimental results for clarifying the relationship between the volume ratio of the adsorbent 26 and air and the adsorbed amount will be described. In the experiment, the adsorbent 26 is attached to the inside of the
図7に示すように、体積比が大きいほど、吸着量が対数的に上昇する。体積比が4以上、即ち、気孔25の内部を占有する吸着剤26の割合が空気の4倍以上あれば、吸着剤26の単位重量当たりの水分の吸着量が0.30g/g以上得られる。また、体積比が10以上、即ち、気孔25の内部を占有する吸着剤26の割合が空気の10倍以上あれば、吸着剤26の単位重量当たりの水分の吸着量が0.38g/g以上得られる。なお、付着量が多すぎると、気孔25の内部が吸着剤26で埋め尽くされ、空気の拡散が阻害されるため、水分の吸着量は上昇せず飽和する。従って、10分間吸着させる場合、体積比は4〜30であることが好ましい。なお、体積比は、10〜30であることが更に好ましい。
As shown in FIG. 7, the larger the volume ratio, the logarithmically the amount of adsorption increases. If the volume ratio is 4 or more, that is, the ratio of the adsorbent 26 occupying the inside of the
次に、本実施の形態1に係る吸湿素子の製造方法について説明する。先ず、基部22と基材23とが接合される。次に、基部22のバーリング加工穴及び基材23の穴に伝熱管10が挿入され、伝熱管10が拡管等されることによって、基部22及び基材23に伝熱管10が固定されて、熱交換器構造体が形成される。その後、吸着剤26とバインダとからなるスラリに、熱交換器構造体が浸けられてディッピングされる。ディッピングされた熱交換器構造体が乾燥されることによって、熱交換器構造体に吸着剤26が添着される。即ち、基材23の骨格24及び気孔25の内部に吸着剤26が付着される。このようにして、調湿素子1が製造される。
Next, a method for manufacturing the hygroscopic element according to the first embodiment will be described. First, the
次に、本実施の形態1に係る調湿素子1を用いた調湿装置2の動作について説明する。先ず、図1を用いて、夏季等のような室外空気の湿度が高い場合等に、除湿した空気を室内に取り込む動作について説明する。図1において、第1の調湿素子1aは凝縮器として作用し、第2の調湿素子1bは蒸発器として作用する。なお、冷媒の流れは、太線矢印αで示す。図1に示すように、冷媒は、圧縮機3に吸入され、圧縮機3によって圧縮されて、高温高圧のガスの状態で吐出する。吐出された冷媒は、四方弁4を通って、第1の調湿素子1aに流入する。冷媒は、第1の調湿素子1aによって凝縮される。このとき、室内の還気RAが室外に排気される(破線矢印β)。
Next, the operation of the
凝縮された冷媒は、膨張弁5によって膨張及び減圧されて、低温低圧の状態で第2の調湿素子1bに流入する。減圧された冷媒は、第2の調湿素子1bによって蒸発される。このとき、室外空気OAが第2の調湿素子1bによって減湿されて、室内に供給される(実線矢印γ)。具体的には、湿潤空気である室外空気OA中の水分は、第2の調湿素子1bの吸着剤26に吸着される。その際、第2の調湿素子1bは、蒸発器として作用するため、水分が吸着されたときに発生する吸着熱は、冷媒に移動する。従って、第2の調湿素子1bは、温度の上昇を伴わずに、水分を吸着することができる。その後、蒸発された冷媒は、圧縮機3に吸入される。
The condensed refrigerant is expanded and depressurized by the
次に、図2を用いて、第2の調湿素子1bの吸着剤26が吸着した水分を脱着する動作について説明する。調湿素子1の吸着剤26は、基材23に付着された量によって、吸着することができる水分の量が決まる。このように、吸着剤26は、吸着することができる水分に限りがある。このため、調湿素子1において、吸着した水分を脱着して、再度水分を吸着することができるように再生することが必要である。図2において、第1の調湿素子1aは蒸発器として作用し、第2の調湿素子1bは凝縮器として作用する。なお、冷媒の流れは、太線矢印αで示す。図2に示すように、冷媒は、圧縮機3に吸入され、圧縮機3によって圧縮されて、高温高圧のガスの状態で吐出する。吐出された冷媒は、四方弁4を通って、第2の調湿素子1bに流入する。
Next, the operation of desorbing the adsorbed water by the
冷媒は、第2の調湿素子1bによって凝縮される。このとき、室内の還気RAは、湿潤空気である室外空気OAよりも水分が相対的に少ない。このため、第2の調湿素子1bによって加湿されて、室外に排気される(破線矢印β)。具体的には、第2の調湿素子1bの吸着剤26に吸着された水分が脱着され、その水分によって還気RAが加湿される。ここで、水分の脱着には吸熱を伴う。第2の調湿素子1bは、凝縮器として作用するため、吸着剤26が加温されて、吸着剤26から水分が脱着される。凝縮された冷媒は、膨張弁5によって膨張及び減圧されて、低温低圧の状態で第1の調湿素子1aに流入する。減圧された冷媒は、第1の調湿素子1aによって蒸発される。このとき、室外空気OAが室内に供給される。その後、蒸発された冷媒は、圧縮機3に吸入される。
The refrigerant is condensed by the second
調湿装置2は、図1,図2に示す動作を定期的に交互に切り替えることによって、換気及び調湿を連続して行う。即ち、調湿装置2は、冷媒の流れαと、調湿素子1を通過する空気の流れβ,γとを定期的に交互に切り替えることによって、換気しつつ調湿を連続して行う。
The
本実施の形態1によれば、調湿素子1において、吸着剤26は、金属製多孔質体からなる基材23の骨格24に付着されている。このため、吸着剤26が付着される付着面積が増加する。よって、基材23と吸着剤26とを有する吸着ユニット21の厚みを厚くする必要がない。従って、熱抵抗が大きい吸着剤26の伝熱性能の低下が抑制されるため、吸着剤26の吸水性を向上させることができる。また、基材23の厚みが、そのまま基材23と吸着剤26とからなる吸着ユニット21の厚みとなる。
According to the first embodiment, in the
従来のように、金属である基部に吸着剤層が直接塗布される場合、吸着剤層が厚くなると、吸着剤層を形成する際にクラックが発生し、基部上に吸着剤層を均一に形成することが困難である。また、金属である基部上に、紙、不織布、布帛等を基材として吸着剤層が形成される場合、吸着剤層が厚くなると、伝熱性能が低下し、吸着剤の能力を発揮することができない。これに対し、本実施の形態1は、吸着剤26が付着される付着面積が増加する。このため、基材23と吸着剤26とを有する吸着ユニット21の厚みを厚くする必要がない。従って、伝熱性能の低下が抑制されるため、吸着剤26の吸水性を向上させることができる。
When the adsorbent layer is directly applied to the metal base as in the conventional case, if the adsorbent layer becomes thick, cracks occur when the adsorbent layer is formed, and the adsorbent layer is uniformly formed on the base. It is difficult to do. Further, when an adsorbent layer is formed on a metal base using paper, a non-woven fabric, a cloth or the like as a base material, if the adsorbent layer becomes thicker, the heat transfer performance deteriorates and the adsorbent's ability is exhibited. I can't. On the other hand, in the first embodiment, the adhesion area to which the adsorbent 26 is adhered increases. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the
また、基材23の骨格24は、フィン20の厚み方向に延びるように形成されている。これにより、吸着ユニット21の厚みを厚くしても、吸着ユニット21の強度が低下せず、クラックが発生し難い。従って、吸着ユニット21を均一に形成することができるため、吸水性を確保することができる。
Further, the
更に、基材23は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくとも一つを含むものである。これにより、フィン20を構成する基材23と伝熱管10との熱交換効率が向上する。
Further, the
更にまた、吸着剤26の厚みは、30μm〜130μmである。これにより、水分の吸着量をより増加させることができる。 Furthermore, the thickness of the adsorbent 26 is 30 μm to 130 μm. As a result, the amount of water adsorbed can be further increased.
そして、基材23は、骨格24の間の空隙に形成された気孔25を有し、吸着剤26は、基材23の気孔25の内部の一部に充填されている。そして、気孔25の内部の一部に充填された吸着剤26の体積は、気孔25の内部の空気の体積の4〜30倍である。これにより、水分の吸着量をより増加させることができる。
The
また、基材23は、厚み方向において単一の気孔25の比率を有する。これにより、基材23の種類が一つで済むため、コストを削減することができる。
Further, the
更に、調湿素子1は、基材23と吸着剤26とを有するフィン20に挿入され、冷媒が内部に流通する伝熱管10を更に備える。吸着剤26は、熱伝導率が高い金属製多孔質体からなる基材23の骨格24に付着されており、吸着剤26と伝熱管10とは、基材23と、吸着剤26が付着される前の基材23よりも個体体積比率が大きい基部22とを介して接続されている。このため、吸着剤26と、伝熱管10の内部の冷媒との間の熱抵抗が小さい。これにより、吸着剤26の能力を充分に発揮することができる。
Further, the
更にまた、調湿装置2は、圧縮機3、第1の調湿素子1a、膨張弁5及び第2の調湿素子1bが配管で接続され、冷媒が流通する冷媒回路を備える。吸着剤26の吸水性を向上させることができる調湿素子1を使用することによって、吸水性能が高い調湿装置2が実現できる。
Furthermore, the
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る調湿素子100を示す正面図である。本実施の形態2は、フィン120が、第1の吸着ユニット121aと第2の吸着ユニット121bとを備えている点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
FIG. 8 is a front view showing the
図8に示すように、フィン120は、基部22と、第1の吸着ユニット121aと、第2の吸着ユニット121bとを備えている。
As shown in FIG. 8, the
図9は、本発明の実施の形態2に係る調湿素子100のフィン120を示す正面図である。図9に示すように、第1の吸着ユニット121aは、中心部の基部22を両側から挟み込むように2個設けられており、第1の基材と吸着剤26とを有している。第2の吸着ユニット121bは、2個設けられており、夫々第1の吸着ユニット121aを挟み込むように接合され、第2の基材と吸着剤26とを有している。第2の吸着ユニット121bは、第2の基材の気孔25の比率が、第1の吸着ユニット121aにおける第1の基材の気孔25の比率よりも大きい。ここで、気孔25の比率は、基材23のかさ体積に占める空隙の割合で定義されるものであり、気孔25の比率が高いほど、金属の量が少ない。即ち、気孔25の比率が大きいほど、固体体積比率が小さい。
FIG. 9 is a front
次に、本実施の形態2に係る吸湿素子の製造方法について説明する。第1の吸着ユニット121aの第1の基材と基部22とが接合され、その後、第2の吸着ユニット121bの第2の基材とが接合される。なお、基部22は、平板状でもよく、表面から厚み方向に突出する突起を有する構造でもよい。基部22が突起を有する場合、バルク体である突起と第1の吸着ユニット121a及び第2の吸着ユニット121bとが接合されてもよい。また、第1の吸着ユニット121aの第1の基材と第2の吸着ユニット121bの第2の基材とがユニット化された複合体と、基部22とが接合されてもよい。更に、1個の基材23の一部の領域を圧縮して気孔25の比率を下げることにより、1個の基材23で、第1の吸着ユニット121aの基材23と第2の吸着ユニット121bの基材23とを賄う構造としてもよい。なお、その後の吸湿素子の製造方法は、実施の形態1と同様である。
Next, a method for manufacturing the hygroscopic element according to the second embodiment will be described. The first base material of the
本実施の形態2によれば、基材23に接合される基部22を更に備え、基材23は、基部22に接合される第1の基材と、第1の基材の外側に接合され、厚み方向において、気孔25の比率が、第1の基材における気孔25の比率よりも大きい第2の基材と、で構成されている。このように、フィン120の外側よりも内側の方が、金属の固体体積比率が大きい。これは、フィン120が、第1の吸着ユニット121aの内側に基部22を備える場合、更に顕著である。即ち、フィン120の内側における伝熱性能が高い。これにより、実施の形態1の効果に加え、フィン120の内側の吸着剤26の伝熱性能がより高まるため、吸着剤26の吸着性能を更に高めることができる。また、フィン120の外側における吸着剤26の量が多いため、空気中の水分を充分に吸着することができる。
According to the second embodiment, the
なお、本実施の形態2では、第1の吸着ユニット121aと第2の吸着ユニット121bとを有するフィン120について説明したが、吸着ユニット21の数は、2種類に限らず、3種類以上でもよい。また、吸着ユニット21を区画せず、フィン120の厚み方向の外側に向かって徐々に気孔25の比率が増加する構造でも、同様の効果を奏する。更に、基部22は、第1の吸着ユニット121aの基材23の固体体積比率よりも高い固体体積比率である多孔質体としてもよい。
In the second embodiment, the
なお、調湿素子1は、熱交換器に限らず、冷蔵庫の内部又は室内等に直接載置されてもよい。
The
1 調湿素子、1a 第1の調湿素子、1b 第2の調湿素子、2 調湿装置、3 圧縮機、4 四方弁、5 膨張弁、10 伝熱管、20 フィン、21 吸着ユニット、22 基部、23 基材、24 骨格、25 気孔、26 吸着剤、100 調湿素子、120 フィン、121a 第1の吸着ユニット、121b 第2の吸着ユニット。 1 Humidity control element, 1a 1st humidity control element, 1b 2nd humidity control element, 2 Humidity control device, 3 Compressor, 4 Four-way valve, 5 Expansion valve, 10 Heat transfer tube, 20 fins, 21 adsorption unit, 22 Base, 23 base material, 24 skeleton, 25 pores, 26 adsorbent, 100 humidity control element, 120 fins, 121a first adsorption unit, 121b second adsorption unit.
Claims (5)
前記複数のフィンに挿入され、冷媒が内部に流通する伝熱管とを備え、
前記複数のフィンは、互いに離隔して配置してあり、
前記基材は、三次元網目状に骨格を有する金属製多孔質体からなり、前記骨格の間の空隙に形成された気孔を有し、
前記吸着剤は、前記基材の前記骨格に付着され、前記気孔の内部の一部に充填されており、
前記基材に接合される基部を更に備え、
前記基材は、
前記基部に接合される第1の基材と、
前記第1の基材の外側に接合され、厚み方向において、前記気孔の比率が、前記第1の基材における前記気孔の比率よりも大きい第2の基材と、で構成されている調湿素子。 A plurality of fins having a base material and an adsorbent,
A heat transfer tube that is inserted into the plurality of fins and allows the refrigerant to flow inside is provided.
The plurality of fins are arranged apart from each other.
The base material is made of a metal porous body having a three-dimensional network-like skeleton, and has pores formed in voids between the skeletons.
The adsorbent is attached to the skeleton of the base material and is filled in a part of the inside of the pores.
Further provided with a base bonded to the substrate,
The base material is
With the first base material bonded to the base,
Humidity control which is bonded to the outside of the first base material and is composed of a second base material whose pore ratio is larger than the pore ratio in the first base material in the thickness direction. element.
アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の少なくとも一つを含むものである請求項1記載の調湿素子。 The base material is
The humidity control element according to claim 1, further comprising at least one of aluminum, an aluminum alloy, copper, and a copper alloy.
30μm〜130μmである請求項1又は2記載の調湿素子。 The thickness of the adsorbent is
The humidity control element according to claim 1 or 2, which is 30 μm to 130 μm.
前記気孔の内部の空気の体積の4〜30倍である請求項1〜3のいずれか1項に記載の調湿素子。 The volume of the adsorbent filled in a part of the inside of the pores is
The humidity control element according to any one of claims 1 to 3, which is 4 to 30 times the volume of air inside the pores.
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