KR20070120519A - 흡착 열교환기 제조 방법 - Google Patents

흡착 열교환기 제조 방법 Download PDF

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Abstract

열교환기 구조물을 제조하는 단계; 열교환기 구조물 상에 접착제 층(5)을 형성하되, 상기 접착제 층(5)에 사용되는 접착제는 제 1 온도 이상에서 용융되고 제 1 온도보다 높은 제 2 온도 이상에서 응고되는 것인 단계; 열교환기 구조물 내로 흡착제 물질(6)을 도입하되, 흡착제 물질(6)은 미세기공 구조를 가지며 상기 접착제 층(5)은 흡착제 물질(6)의 도입 전에 고체인 단계; 흡착제 물질(6)을 열교환기 구조물 내로 도입한 후 접착제 층(5)을 제 1 온도 이상의 온도로 만들어서 접착제 층(5)이 용융되어 접착제 층(5)에 바로 인접한 흡착제 물질과 접착 결합되게 하는 단계; 접착제 층(5)의 융용 후에 흡착제 물질(6)의 약하게 접착되었거나 접착되지 않은 부분을 열교환기 구조물로부터 제거하는 단계; 및, 약하게 접착되었거나 접착되지 않은 흡착제 물질(6) 부분을 제거한 후 접착제 층(5)을 제 2 온도 이상으로 만들어서 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 하는 흡착 열교환기 제조 방법이 제공된다.
흡착 열교환기

Description

흡착 열교환기 제조 방법{A method for producing an adsorption heat exchanger}
본 발명은 흡착 열교환기 제조 방법에 관한 것으로, 특히 미리 합성된 흡착제 고체 물질로 채워진 열교환기 구조물을 포함하여 구성되는 흡착 열교환기 제조 방법에 관한 것이다.
흡착 열교환기는 열에너지를 공급하고 방출하기 위해 사용되는 열교환기 구조물을 포함하여 구성되며, 열교환기 구조물은, 작동 매체(working medium)-흡착재(sorptive)라고도 함-의 상변화를 이용해 잠열을 비축하거나 방출하는 흡착제 물질(sorbent material)과 열접촉하고 있다. 기상의 작동 매체의 응축으로 열이 방출된다. 반대로, 열교환기 구조물을 통해 제공된 열에너지로 기화가 다시 일어날 수 있다. 흡착재의 상변화를 수행하기 위해 대체로 고상 물질이 사용된다. 흡착제 물질은 높은 표면적 대 체적비를 갖도록 하는 개공성 구조(open-pore structure)를 특징으로 한다. 흡착제 물질의 전형적인 표면적은 그램당 수백 평방미터에 이른다. 이들 물질의 내부 공극은 분자크기의 치수를 갖는다. 흡착제 물질은 그 미세 기공 구조 내부로 외부의 원자 및 분자를 흡착하여 그들을 기상(gas phase)으로부터 결합된 상태(bonded state)로 전이시키는 것에 기하여 효과를 발휘한다. 흡착 열교환기의 흡착제 물질의 예로는 벤토나이트와 같은 점토(clay), 실리카겔, 제올라이트를 들 수 있다. 이들 흡착제 물질을 위한 작동 매체로는 보통 물이 사용된다. 물은 2000kJ/kg 의 높은 응축열을 가지며 게다가 사용하기 쉬운 작동 매체이다.
엄밀히 말해서, 상변화를 겪는 작동 매체는 두 가지 특별한 용어로 지칭된다. 흡착되고는 있으나 덜 흡착된 상태의 작동 매체인 경우를 흡착재(sorptive)라고 부르며, 반면에 흡착된 상태의 작동 매체를 소르베이트(sorbate)라고 부르고 있다. 서로 다른 다수의 용어의 개수를 줄이기 위해 본 명세서에서는 상의 상태에 무관하게 작동 매체를 흡착재로 칭할 것이다.
흡착 열교환기의 전형적인 용도는 잠열 교환기와 흡착 열펌프이다. 잠열 열교환기는 열에너지를 비축하는데 사용되며 흡착 열펌프는 흡착제 물질을 열펌프 기술에 사용한다.
흡착 열교환기로, 예를 들어 열 운반 액체가 유입되어, 외부로부터 열에너지가 공급되면 외부로부터 유입되는 열이 흡착제 물질로 효과적으로 전달되어서 그 안에 위치한 흡착된 작동 매체가 풀려나도록 하여야 한다. 반대의 경우에, 흡착 열교환기로부터 열이 유출되는 열에너지 방출이 일어나면, 흡착제 물질 상의 작동 매체의 응축의 결과로 방출되는 열에너지가 흡착 열교환기로부터 외부로 이동되어야 한다. 알려져 있는 흡착제 물질은 열전도도가 좋지 않으므로, 흡착 열교환기는 높은 열전도도를 갖는 열교환기 구조물과, 작동 매체를 묶거나 풀어주는데 사용되는 흡착제 물질의 조합으로 만들어진다. 열교환기 구조물은 대개 구리, 알루미늄, 스텐레스강과 같은 금속재료로 만들어지거나 높은 열전도도를 갖는 어떤 세라믹 재료나 어떤 합성수지 재료로 구성된다.
열교환기는 열 운반 매체가 직접 흐를 수 있도록 하는 공극들을 구비하며, 통상적으로 열 운반 매체는 흡착제 물질과 직접 접촉하지 않는다. 열교환기 구조물은 흡착제 물질과 열접촉한다. 가장 간단한 경우에 있어서, 흡착제 물질은 분말 형태 또는 바인더와의 혼합에 의한 펠렛의 형태인 벌크 재료 형태이다. 구현이 용이한 그러한 구조에는 몇 가지 단점이 있다. 우선 흡착제 물질과 열 교환기 구조물 벽 사이의 열전달이 좋지 않다. 열교환기 구조물과 직접 접촉하지 않는 영역에 있는 흡착제 물질의 경우에는 더 나쁘다.
추가적인 문제로, 가능한 한 기체 상태로 흡착재(작동 매체)를 흡착제 물질에 공급하여야 한다. 그러나, 이는 흡착제 물질의 미세 기공 구조에 추가하여 기체 상태 작동 매체의 대류 이동을 위한 연속적인 채널 구조를 요한다. 위에서 설명한 바와 같이 미리 만들어진 열교환기 구조물 내로 흡착제 물질이 벌크 재료의 형태로 도입되는 경우에는 흡착제 물질에 작동 매체를 위한 그러한 채널 시스템이 유지되도록 주의하여야 한다. 흡착제 물질이 너무 빽빽해서는 안될 것이 요구된다. 이 문제를 해결하기 위해서, 분말 흡착제 물질이 아니라 과립상 또는 펠렛상의 흡착제 물질이 도입된다. 그러나, 이로 인해서 흡착제 물질 개별 입자들 간에 점상으로 접촉함에 따라 열교환기 구조물로의 또는 열교환기 구조물로부터의 열전도가 나빠진다는 단점이 있다.
따라서 효과적인 흡착 열교환기를 만들기 위해서는 목표의 충돌이 있게 된다. 한편으로는 흡착제 물질과 열교환기 구조물간에 가능한 최상의 열접촉이 필요하다. 또 한편으로는 흡착제 물질의 개공성 구조를 유지하는 동시에 흡착제 물질에 가스상의 흡착재(작동 매체)의 이송을 위한 거시적인 채널 시스템을 형성할 필요가 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해서 열교환기 구조물의 적어도 일부분이 흡착제 물질로 코팅된 얇은 금속판 또는 금속 호일로부터 형성된 흡착 열교환기가 알려져 있다. JP 11300147A는 표면상에 흡착제 미립자들이 접착층 내에 적어도 일부분 임베드된 코팅 호일을 제조하는 것을 개시한다. 추가적으로, 상기 흡착제 미립자들은 평면적으로 도포된 필름에 의해 덮인다. 흡착 열교환기 구조를 만들기 위해서, 그와 같이 코팅된 호일을 벌집상 구조로 접는다.
흡착 열교환기 요소를 제조하기 위한 방법이 DE 41 29 700 C2로부터 공지되어 있다. 열교환기 요소는 복수개의 평판으로부터 만들어지는데, 상기 평판 각각은 접착층과 그에 임베드된 무기 흡착 미립자로 된 코팅을 지닌다. 열교환기 요소를 완성하기 위해, 상기 평판의 일부에는 파형 구조가 제공되고 파형있는 판과 평평한 판이 순서대로 쌓인 시스템이 형성된다. 평판을 제조하기 위한 출발점은 30마이크로미터 두께의 알루미늄 호일이며, 그 위에 10 내지 30 마이크로미터 두께의 접착층이 브러쉬나 롤러에 의해 도포된다. 폴리비닐 아세테이트 군으로부터의 접착제가 이러한 목적을 위해 사용된다. 이 접착제는 먼저 접착층이 여전히 점성이 있고 완전히 고착되지는 않도록 약간 건조된다. 100마이크로미터 미만 직경의 합성 제올라이트 미립자들을 접착층에 불어 보내어, 제올라이트 미립자들이 거의 완전히 접착 제 층에 임베드되도록 하여서 12g/m2 로딩을 제공한다. 그 다음에는 대략 10초 내로 100 내지 250도씨의 온도로 급속 가열한다. 이 급속 가열 공정의 결과로, 제올라이트 미립자의 기공에 묶여 있던 가스가 풀려나게 되며, 그에 따라 임베드된 제올라이트 미립자와 코팅 표면 사이의 가스 교환을 위한 채널들이 형성된다. 채널 형성을 향상시키기 위해서 접착제 내에 추가적인 확장제를 넣는 것이 제안된다. 그 다음에 접착층은 건조 가열 장치 내에서 고착되고 건조된다.
흡착제 물질이 미리 코팅된 호일을 갖는 흡착 열교환기는 열교환기 구조물의 벽과 흡착제 물질 간의 접촉 영역을 주의 깊게 배치하는 것이 가능한 장점이 있다. 또한, 호일 구조의 각각의 3차원 형상에 의해 기상의 흡착재를 위한 적당한 채널 시스템이 제공될 수 있다. 하지만 코팅을 위한 추가적인 작업 단계가 필요하며 코팅을 도포한 후 호일에 행해지는 추가적인 공정이 번거롭다는 단점이 있다. 도포된 흡착제 물질 때문에 호일은 조심스럽게 다루어져야 할 필요가 있다. 나아가, 가장 얇은 호일들은 정적인 안정성(static stability)의 관점에서 제한된다. 이러한 인자들로 인해 열교환기 구조물의 자유로운 설계가 방해된다. 추가적으로 공지된 호일 코팅은 흡착제 물질의 로딩에 관련하여 제한된다는 점도 고려될 필요가 있다. 로딩 밀도가 높아지면 더 큰 흡착제 미립자를 요하는데, 이는 공지된 호일 코팅 방법으로는 한계가 있다.
JP 2000018767A로부터 공지된 흡착 열교환기 제조방법에서는, 먼저 열교환기 구조물이 형성하고 그 다음에 열교환기 구조물에 흡착제 물질과 접착제를 충진한 다. 위에서 설명한 문제점을 회피하기 위해서, 흡착제 물질과 열가소성 접착제로 만들어진 충진제가 열교환기 구조물 내부로 도입된다. 접착제와 흡착제 물질은 공히 과립 형상으로 존재하며, 흡착제 물질과 접착제의 입경은 서로에 맞게 조절된다. 후속되는 가열단계에서 접착제는 용융되어 각각의 흡착제 과립을 서로 점상으로(point-like manner) 결합시킨다. 열가소성 접착제의 과립 크기가 충분히 작게 선택되는 경우에는, 용융단계 후에도 각각의 흡착제 과립들 간에 공극들이 남게되며, 이들 공극들이 기상의 흡착재 이송을 위해 제공되는 것이다. 이러한 방법은 흡착제 과립들간의 열전도도 및 흡착제 물질의 기계적인 고화(mechanical solidfication)의 관점에서 느슨한 벌크 물질(loose bulk material)에 비해 개선이 있다. 하지만 기상 흡착재의 충분한 이송을 위한 적당한 채널 시스템이 얻어지지 않는다는 문제가 여전하다. 또한, 벌크 물질을 느슨하게 도입시키는 결과로 흡착제 물질 내에는 열교환기 구조물의 벽과 어떤 거리를 두고 있는 영역이 존재하며, 그로 인해 열교환기 구조물로부터의 및 열교환기 구조물로의 열 전달에 악영향이 있다.
본 발명은, 처음에는 자유롭게 그리고 별도로 준비되고 그 다음에 흡착제 물질과 결합되게 되는 열교환기 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 목적에 바탕을 둔다. 열교환기 구조물과 흡착제 물질의 결합 시스템은 열교환기 구조물의 벽과 흡착제 물질 간에 높은 열전도도를 가져야만 하며, 또한 기상의 흡착재를 흡착제 물질의 미세 기공 구조로 가장 효과적으로 이송하는 것을 가능하게 해야 한다. 흡착 열교환기 제조방법은 또한, 용이하게 구현되어야 하며 흡착재를 위한 높은 흡착/탈착 능력을 갖는 흡착 열교환기의 제조를 가능하게 하여야 한다.
이들 목적은 독립항들에 의해서 달성된다. 유리한 실시예들이 종속항들에 의해 제공된다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 먼저, 충분한 입도의 과립 형상의 흡착제 물질이 열교환기 구조물의 내부 표면에 접착되되 흡착제 물질의 각각의 과립 알갱이가 접착제층에 단지 일부만 임베드되도록, 즉 과립 알갱이 표면의 상당 부분이 기상의 흡착재와 여전히 상호작용할 수 있고 동시에 각각의 과립 알갱이가 열교환기 구조물의 벽과 충분한 열접촉을 하도록 할 필요가 있음을 인식하였다. 바람직한 실시예에서는 열교환기 구조물의 벽과 그러한 접착 결합을 하지 않는 흡착제 물질의 과립 알갱이가 존재하여서는 안된다. 흡착 열교환기 내에 거시적인 채널 시스템이 그러한 방식으로 생성되며 이는 기상 흡착재의 효과적인 이송을 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 흡착 열교환기의 제조의 출발점은 먼저 별도로 제조되는 열교환기 구조물이다. 이것은 높은 열전도도를 갖는 물질로부터 공지된 방법에 따라 제조된다. 구리, 알루미늄 또는 특수한 으로 만들어진 금속 시스템이 이 목적을 위해 적합한 것으로 판명되었다. 세라믹 물질이나 결합 물질(combined material)도 또한 가능하다. 적당한 열교환기 구조물이 흡착 열교환기 외부 영역과 접촉하는 열운반 매체를 위한 순환 시스템을 구현한다. 또한, 열교환기 구조물을 가열하기 위해서 가열 와이어나 기타의 가열원이 임베드될 수 있다. 흡착제 물질 시스템을 향한 가능한 최대 표면을 만들기 위해, 라멜라형 또는 벌집형 구조가 바람직하다. 스폰지 또는 폼(foam) 형상일 수도 있다. 먼저 별도로 제조되는 이러한 열교환기 구조물에 기초하여, 흡착제 물질의 내부 코팅이 아래와 같이 행해진다.
첫번째 단계로, 흡착제 물질쪽으로 향하는 열교환기 구조물의 벽-이하 내벽(inside wall)이라 칭함-에 접착제 층이 도포된다. 이를 위해 먼저 고체층을 형성하는 접착제가 사용된다. 상기의 접착제 층을 구현하기 위해서는 담금(immersion), 범람(flooding) 또는 뿌림(spraying)과 같은 서로 다른 방법을 쓰는 것이 가능하다. 적당한 층 두께를 만들기 위해서 접착제 도포 단계를 추가적으로 반복할 수 있다. 이러한 방법은 예를 들면 용제(solvent)를 증발시키거나 풍부하게 하거나 템퍼링하는 것에 의해서 도포된 접착제의 점도를 정할 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 또 다르게는, 접착제를 고체 분말 상태로 열교환기의 벽에 도포하는 것도 가능하다. 그러한 분말 코팅은 평평한(planar) 열교환기 구조물에 특히 유용하다. 또한, 열교환기를 먼저 분말 접착제로 충진하고 그 다음에 열교환기의 벽에 가까운 부분에서 열교환기 구조물을 가열하여서 벽에 가까운 영역에서 결합이 일어나도록 한 후, 예를 들면 흔들거나, 불어날리거나, 헹궈서 벽으로부터 멀리 떨어진 접착되지 않은 분말 접착제를 제거할 수도 있다. 접착제를 무엇으로 선택하든 또는 도포방법을 무엇으로 하든 간에, 벽에 인접한 접착제 층은, 흡착제 물질이 열교환기 내로 도입되는 후속 단계에서, 흡착제 물질과 접착제의 기능적으로 손상된 혼합물이 존재하지 않을 정도로 안정적으로 고착되어야 한다.
적합한 접착제는 제 1 온도 이상에서 용융되고 그보다 높은 제 2 온도 이상에서 응고되는 특징을 갖는다. 특히 에폭시 수지가 적합한 접착제로 판명되었다. 에폭시 수지에 기초한 접착제는 전형적으로 50도씨 내지 70도씨 사이의 구간에 놓인 제 1 온도 이상에서 용융된다. 100도씨 내지 200도씨 사이의 구간에 놓인 제 2 온도 이상에서는 에폭시 수지 내에 교차 연결이 일어나면서 응고가 되어,고온 안정성이 높고 비교적 높은 유리전이 온도(glass transition temperature)를 갖는 열경화성 수지로 응고된다.
내벽에 고체 접착제 층을 형성하는 첫번째 단계에서는, 먼저 접착제를 액화시키기 위해 에폭시 수지에 기초한 접착제의 경우에는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸렌 클로라이드와 같은 용제가 사용된다. 상기의 액화된 접착제를 도포하기 위해 열교환기 구조물을 에폭시 수지 용액 내로 담근다. 여전히 액체 상태인 채로 잉여 접착제가 열교환기 구조물로부터 제거되고 접착제 층을 건조시켜 고체 접착제 층, 즉 거의 접착성이 없는 층으로 만든다. 접착제 층의 두께를 정하기 위해서, 용제의 비율이나 온도를 정하는 것에 의해 접착제의 점도가 조절될 수 있다. 위의 작업 단계를 반복하여서 수개의 접착제 층을 도포하는 것이 또한 가능하다.
또한, 열교환기 구조물에 접착제를 뿌리거나(spraying) 브러싱하는 접착제 층 도포 방법도 가능하다. 또한, 용제로 액화시키는 대신에 접착제 및/또는 열교환기 구조물의 온도를 조절하는 것에 의해서 액체 상태로 점도를 낮출 수 있다. 접착제를 도포한 후에 접착제 층은 응고된다. 이는 온도를 낮추는 것에 의해서, 또는 용제가 기화할 때가지의 충분한 서비스 시간(service life)에 의해서 이루어진다.
이와 같이 만들어진 열교환기 구조물에 과립의 흡착제 물질이 충진되면, 열교환기 구조물 내벽을 덮고 있는 접착제 층과 도입된 흡착제 입자간에는 추가적인 열처리 없이는 접착 결합이 생기지 않는다. 이와 같은 방식에서는 접착 결합이 제어된 방식으로 이루어지며, 열교환기 구조물의 내벽에 직접 접촉하여 위치하고 있는 흡착제 입자들에 대해서만 접착 결합이 실현된다는 이점이 있다. 이 목적을 위해서 접착제 층에 열이 공급된다. 이는 열교환기 구조물을 가열 캐비넷 및/또는 가열로에 도입함에 의해서, 또는 적외선 방사로 방사함에 의해서 일어날 수 있다. 예를 들면, 열교환기 구조물을 유도가열하는 것이 고려될 수 있다. 각각의 온도의 열운반 매체를 열교환기 구조물로 공급하여 내부로부터 가열하는 것 또한 가능하다. 다른 실시예에서는 가열된 흡착제 물질이 공급될 수 있다.
이러한 경우에, 열교환기 구조물의 벽에 인접한 흡착제 입자가 그 접촉 영역에서 용융된 접착제에 의해 젖지만, 동시에 그 표면의 상당 부분이 접착제 층으로부터 돌출되도록, 평균 접착제 두께 및 과립상 흡착제 물질의 선택된 입경에 기초하여 가열의 지속시간 및 선택된 온도 진행(temperature progress)이 제어된다. 그에 따라 입자들이 접착제 층에 의해 완전히 둘러싸이지 않고 접착제 층을 관통하여서 흡착재와 상호교환을 할 수, 즉 흡착재를 흡착/탈착하면서 잠열을 전환(turnover)할 수 있도록 된다.
그 다음 열교환기 구조물 내의 온도가 접착제 층의 고착이 일어나는 제 2 온도 넘게 상승한다. 에폭시 수지 접착제의 경우에는, 최종 교차 연결 및 열경화성 수지로의 변환이 일어난다. 제 2 온도 이상에서의 이 교차 연결 및 고착 과정이 완료되면, 안정적인, 특히 온도에 대해 안정적인 접착 결합이 열교환기 구조물의 벽에 직접 인접한 과립상 흡착제 입자들에 대해 얻어지며, 이 접착 결합은 흡착 열교환기 내부 환경과의 상호 작용 능력을 손상시키지 않으므로, 흡착재와 효과적인 상호교환이 일어날 수 있다.
추가적인 바람직한 단계에서는, 벽 영역에 접착되지 않은 흡착제 입자가 열교환기 구조물로부터 제거된다. 이는 진동 등과 같은 기계적인 방법에 의해서 또는 음압(negative pressure)을 가하는 것에 일어날 수 있다. 이에 의해서 거시적인 공극 및 채널이 형성되어 그를 통해 기상의 흡착재가 유동할 수 있게 된다. 이는 열교환기 구조물의 벽에 접착된 흡착제 입자들로 기상의 흡착재가 충분히 이송되는 것을 보장한다. 그들은 또한 열교환기 구조물과 충분히 양호한 열 접촉을 하고 있어서, 흡착재의 상변화에 의해서 풀려나거나 묶이는 잠열이 열교환기 구조물을 통해서 효과적으로 흘러나가고 들어올 수 있도록 된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예의 방법에서는, 결합을 만들기 위해 사용되며 벽에 인접한 영역에 도포되는 접착제 층이 활성화되지 않는다. 그 대신에, 벽에 인접한 영역에서의 접착제의 희망하는 국소 분포는 열교환기에 접착제를 도포하는 단계에 의해서 이미 보증된다. 예를 들면, 분말 접착제로 열교환기 구조물을 충진하고 열교환기 구조물을 가열하면 벽에 인접한 영역에서는 접착력이 생기게 하면서 벽으로부터 떨어진 영역에서는 거의 접착성이 없는 분말 접착제로 유지되도록 할 수 있다. 그 다음 비접착성 부분이 열교환기로부터 제거될 수 있다. 이는 흔들거나, 불어 날리거나, 헹궈서 될 수 있다. 벽에 인접한 평평한 접착제 층은 접착성을 보유한다. 즉, 이 실시예에서는 흡착제 물질을 도입한 후에 활성화할 필요가 없다.
본 발명에 따른 흡착 열교환기 제조 방법이 첨부도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 접착제 방식으로 접착되는 과립상 흡착제 물질을 갖는 열교환기 구조물을 포함하여 구성되는 흡착 열교환기의 부분 단면도를 보인 것이고,
도 2는 열교환기 구조물을 보인 것이며,
도 3은 도 2의 열교환기 구조물에 굳은 접착제 층을 도포한 후를 보인 것이고,
도 4는 도 3의 열교환기 구조물에 과립상 흡착제 물질이 충진된 상태를 보인 것이며,
도 5는 도 4 후에 접착제 층을 용융시키고 고착시키기 위한 가열 단계를 수행하고 그 후 접착되지 않은 흡착제 입자들을 제거한 상태를 보인 것이다.
도 2는 고 열전도성 물질로 만들어진 리브(2.1, 2.2)를 갖는 열교환기 구조물의 개략 단순화된 도면을 보인다. 구리, 알루미늄 또는 특수한 강과 같은 금속이 이를 위해 통상적으로 사용된다. 열교환기 구조물은 바람직하게는 열 운반 매체(WTM)를 그 내부로 유동시키는 공동(3.1, 3.2)을 추가적으로 구비한다. 그것들은 도 2에서 상세히 도시되지 않은 외부 영역에 연결된다. 상기 공동(3.1, 3.2) 내에서 순환하는 열 운반 매체(WTM)를 통해서 흡착 열교환기로 열이 공급되거나 열교 환기로부터 열이 제거된다. 그러한 열교환기 구조물은 통상적으로 기상의 흡착재에 대해 기밀한 용기와 결합되며, 그에 따라 본 출원에서 내부 영역(4)으로 표시되고 흡착제 물질과 흡착재(S)를 받아들이는데 사용되는 작업실(working chamber)을 둘러싼다. 상기 내부 영역을 외부 영역에 대해 실링하는 방식은 흡착 열교환기의 용도에 따른다. 따라서, 흡착 열교환기가 위치하는 제 1 영역으로부터 제 2 영역으로 흡착재가 통과하도록 허용하는 시스템 내로 도입하는 것도 또한 가능하다.
본 실시예에서는 열교환기 구조물이 내부 영역(4) 내의 라멜라형 냉각 리브들로 구성되며, 라멜라들 간에 4 mm 거리를 가졌다. 이것 및 추가적인 열교환기 구조물들은 서로 다른 입경의 흡착제 물질로 채워진다. 추가적인 시험으로 라멜라 거리 1.6 mm, 2.3 mm, 4 mm, 5 mm의 열교환기 구조물들이 사용되었으며, 과립형 흡착제 물질의 입경을 각 라멜라 거리에 적용되도록 달리해가면서 하였다. 열교환기 구조물의 라멜라 간 거리는 4 mm의 최소거리에서 시작하여 각 입경에 적응되었다. 라멜라를 위한 재료는 구리와 알루미늄이었다. 바람직하게는, 라멜라는 구조화된 라멜라, 즉 면적 대 부피비가 가능한 한 크도록 파형지거나 톱니모양으로 된 라멜라이다.
도 2에 따른 별도로 제조된 열교환기 구조물에 기초하여, 내부 코팅을 위해 내벽에 접착제 층을 바르는 제 1 단계가 진행되며, 접착제 층은 흡착제 물질로 채우기 전에 고체 층을 형성한다. 본 출원에 따르면 그러한 고체 흡착제 층은 접착력을 거의 잃어 버린 것으로 이해되어야 하며, 이는 충분히 길게 건조하거나 또는 접착제 층을 적당한 온도 설정하는 것에 의해서 통상적으로 달성된다. 제 1 실시예에 의하면, 에폭시 수지 접착제가 접착제로 사용되며 아세톤과 같은 용제와 혼합되어 열교환기 구조물의 내벽 상에 접착제 층으로 도포된다. 상기 에폭시 수지 용제 혼합물은 열교환기 구조물의 내부 영역(4) 내로 도입되며, 잉여의 접착제는 방울방울 떨어뜨려서(dripping) 내부 영역으로부터 제거되어서, 라멜라 구조를 막지 않으면서 열교환기 구조물 내벽 상에 실질적으로 연속적인 접착제 층이 만들어지게 된다. 이것이 의미하는 바는, 바람직하게는, 열교환기 구조물의 내벽의 표면적을 거의 감소시킴이 없이 접착제 층이 내벽의 외곽을 따라 형성된다는 것이다. 용제와 혼합된 에폭시 수지 접착제의 경우에는 용제가 증발되고 충분한 시간이 지난 후에는 접착제 층의 응고가 일어나서, 이 단계를 완료한 후에는 고체 접착제 층(5)이 내벽을 덮게 된다. 본 실시예에서는, 50도씨에서의 온도 처리에 의해서 상기 응고 및 건조 단계가 가속화된다. 이 후속적인 건조는 대략 3시간 동안 수행된다.
접착제 층의 층 두께는 흡착제 입자의 입경 분포에 적응된다. 만약 흡착제 입자가 10 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 20 내지 50 ㎛의 입경 범위라면, 흡착제 입자와 접착제의 결합이 생성될 때에 흡착제 입자가 부분적으로만 담궈지도록 흡착제 층의 두께가 적응될 것이다. 바람직한 실시예에서, 층 두께는 입경, 특히 평균 입경의 삼분의 일 내지 삼분의 이 범위로 정해진다. 특히 바람직한 실시예에서, 접착제 층의 도포 두께는 평균적으로 흡착제 입자 입경의 반 정도이며, 이는 거의 둥근 흡착제 입자의 경우에 그 반지름 정도가 접착제 층 두께에 해당된다. 100 내지 200 ㎛의 크기 분포를 갖는 구형의 흡착제 입자의 경우에는, 50 ㎛의 평균 층 두께로 흡착제 층이 도포될 것이다.
도 4는 추가적인 단계인 과립형의 흡착제 물질을 충진하는 단계를 보인다. 합성적으로 제조된 제올라이트 또는 실리카겔이 흡착제 물질로 사용될 수 있다. 활성탄도 흡착제 물질로 고려될 수 있다. 제 1 실시예에 따르면, 0.8 내지 1.0 mm 입도의 흡착제 물질이 사용된다. 다른 실시예에서, 100 내지 200 ㎛ 및 1 내지 2 mm 크기 분포의 흡착제 입자가 본 발명에 따른 흡착 열교환기를 위해 사용되었다. 유리하게는, 흔들거나(shaking) 또는 어떤 누르는 압력과 같은 기계적인 방법에 의해서 열교환기 구조물 내의 작은 공동들까지도 충분히 채우는 것이 보장될 수 있다. 내부 영역(4)이 흡착제 물질의 도입 전에 용기형 구조에 의해서 완전히 둘러싸이지 않는 구조로 열교환기 구조물이 준비되는 경우에는, 그러한 열교환기 구조물은 실리콘 처리된 종이로 안감을 댄 커스텀 피트 형태(custom-fit form)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 코팅 영역에서 적어도 일부 개방된 열교환기 구조물은 후속되는 단계에서 흡착제 물질과 흡착재를 포함하고 있는 작업 영역을 씰링하기 위한 적절한 용기 내로 도입될 수 있다.
느슨한 벌크 물질 형태로 흡착제 물질을 도입한 직후에는, 접착제 층(5)과 흡착제 물질(6) 사이에 거의 접착적인 접촉이 없다. 이는 후속적인 열처리 단계에 의해서 달성되며, 원래 단단했던 접착제 층과 바로 인접한 흡착제 입자(6.1) 간의 접착적인 결합의 배치를 정확하게 점검하는 것은 온도 프로파일의 선택에 의해서 가능하게 된다. 이 단계를 수행하기 위해서, 고체 층 형태로 도포된 접착제(5)는 또한 제 1 온도(T1) 이상에서 액체화되고 제 1 온도(T1)보다 높은 제 2 온도(T2) 이상에서 응고되는 성질을 가져야만 한다. 에폭시 수지 접착제에 의해서 이 요구되 는 성질이 실현될 수 있다. 본 실시예에서, 에폭시 수지에 대해서 접착제가 녹는 제 1 온도(T1)는 통상 60 내지 66도씨이다. 에폭시 수지에 대해서 접착제 층의 최종 응고를 야기하는 제 2 온도(T2) 문턱값은 120 내지 140도씨이며, 120도씨면 특히 충분하다. 제 1 온도보다 낮은 온도에서 제 2 온도보다 높은 온도로 온도경사를 주는 것에 의해서, 먼저 원래 고체였던 접착제 층(5)의 용융이 일어난다. 그 결과, 접착제는 바로 인접한 흡착제 입자(6.1)를 젖게 하며, 바람직하게는 흡착제 입자(6.1)의 표면 부분 대부분이 여전히 접착제 층 밖으로 돌출되도록 흡착제 입자(6.1)를 젖게 한다. 온도가 추가적으로 상승하면서 제 2 온도를 초과하게 된다. 그러면 에폭시 수지 접착제의 경우에는 교차 연결이 일어나게 되며 온도에 안정적인 열경화성 조성이 얻어진다. 여기에 보여진 실시예에 따르면, 접착제 층의 용융이상으로 가열하는 것과, 벽에 인접한 흡착제 물질의 접착 및 최종 경화는 180도씨의 온도를 갖는 열 운반 유체를 30분 이상 열교환기 구조물로 공급하여 가열하는 것에 의해서 달성된다.
벽으로부터 이격되어 있어 접착되지 않는 흡착제 입자들은 추가적인 단계에서 내부 영역(4)으로부터 제거된다. 이는 예를 들면 흔드는 것(shaking)과 같은 적당한 기계적인 방식에 의해서 지지될 수 있다. 그렇게 하여 도 5에 개략적으로 도시된 것과 같이 흡착제 물질로 만들어진 내부 코팅을 갖는 열교환기 구조물이 얻어진다. 흡착제 입자들은 내벽을 따라서만 배치되며 상기 내벽에 접착되고, 접착은 점상 방식으로만 된다. 즉, 흡착제 입자들은 접착제 층으로부터 상당 부분이 돌출되어 있어 그 거의 손대지 않고 처리되지 않은 표면으로 공급된 흡착재와 상호 작 용할 수 있다. 바람직한 실시예에서는 직접적인 벽 부분을 제외하고는 내부 영역(4) 내에 접착된 흡착제 입자들이 없다. 이는 흡착재가 방해받지 않으면서 흡착제 입자들로 흘러가는 것을 가능하게 하며, 이는 내부 영역(4) 내의 충분히 큰 영역이 기상 흡착재의 대류 이송을 위해 자유롭게 남아 있다는 것을 의미한다. 내벽 상의 흡착제 입자들(6.1)로 흡착재(S)가 방해받지 않고 흘러가는 것은, 접착 결합이 양호한 열접촉을 하는 결과이며, 도 1에 개략적으로 보여진다. 추가적인 참조 부호들은 도 2 내지도 5의 참조 부호들에 대응된다.
처음에 단단한 접착제 층을 열교환기 구조물의 내벽에 형성하는 것의 추가적인 장점은, 밀봉된 층을 형성하므로써 열교환기 구조물의 금속 부분들을 부식에 대해 보호할 수 있다는 것이다. 열교환기 재료에 대한 그러한 보호는 현 기술 수준에서의 느슨한 벌크 물질들에 대해서는 제공되지 않으며 점상으로 서로 접촉된 흡착제 입자들에 대해서만 제공된다. 열교환기 구조물 내벽을 거의 완전히 덮는 것에 추가하여, 부식으로부터 충분히 보호하기 위해서 접착제 층은 거의 밀봉되어야 한다. 즉, 기공이 있어서는 안된다. 이는 먼저 고상이었다가 그 다음에 열처리에 의해서 용융되고 응고되는 접착제 층에 의해서 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예들이 가능하다. 흡착제 물질의 유형은 다양할 수 있다. 예를 들면, 0.2 내지 0.3 mm 의 입도를 갖는 제올라이트가 라멜라 간 거리 2 mm인 열교환기를 코팅하기 위해서 사용될 수 있다. 흡착제 물질의 입경을 열교환기 구조물의 기하학적 배치에 맞도록 조절하는 것이 바람직하다. 서로 조절된 열교환기 구조물을 위해서는, 100 내지 200 ㎛ 의 작은 입경을 갖는 흡착제 물질과 1 내 지 2 mm의 큰 입경을 갖는 흡착제 물질이 유리하다. 열교환기 구조물 내벽에 접착적으로 고착되는 균일한 흡착제 물질 층을 생성하기 위해서 균일한 입경 분포가 바람직하다. 또 다르게는, 여러 가지 입경의 흡착제 물질이 혼합될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 모드를 가진 입경 분포가 사용될 수 있으며, 이는 큰 입도를 사용하는 경우에 특히 유리하다. 본 발명에 따른 방법은 1 내지 2 mm 보다 큰 입경을 갖는 더 큰 흡착제 입자들을 열교환기 구조물의 내벽에 접착하는데 사용되어, 평방미터당 60 내지 500 그램의 코팅을 가능하게 한다. 그러한 큰 흡착제 입자들은 접착제 층으로부터 충분히 높은 정도로 돌출되며, 그리하여 흡착재에게 충분한 표면을 제공한다. 추가적인 작은 흡착제 입자들을 사용하는 것에 의해서, 열교환기 구조물 내벽상의 상기 큰 흡착제 입자들 간에 발생되는 공동을 덮는 것이 가능하며, 이에 따라 흡착제 물질의 로딩 밀도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 불규칙적으로 형성된 흡착제 입자들ㅇ르 열교환기 구조물에 코팅하는데 사용될 수 있다. 그리하여 또한 임의의 입경과 넓게 분포된 입자 크기 분포를 갖는 파편 형태의 흡착제 물질을 사용하는 것이 가능하다. 이는 또한 먼지 같은 부분과 큰 파편들 및 그들 각각의 혼합물을 사용하는 것을 포함한다. 따라서, 더 작은 그리고 더 큰 입자들이 접착제 층에 의해서 단지 일부만 젖는 것을 가능하게 하며, 이는 표면에 인접한 부분만 용융하는 것에 의해서 또는 접착제를 용융 영역에서 응고 영역까지 급속히 변화시키는 것에 의해서 달성된다. 추가적으로, 접착제의 젖는 성질은 선택된 흡착제 물질에 따라 적응되어서, 흡착제 입자 들을 열교환기 구조물의 벽에 접착하는 것이 달성되면서도 그들 표면의 넓은 부분이 흡착재와 방해받지 않고 상호작용할 수 있도록 된다.

Claims (11)

  1. 열교환기 구조물을 제조하는 단계;
    열교환기 구조물 상에 접착제 층(5)을 형성하되, 상기 접착제 층(5)에 사용되는 접착제는 제 1 온도 이상에서 용융되고 제 1 온도보다 높은 제 2 온도 이상에서 응고되는 것인 단계;
    열교환기 구조물 내로 흡착제 물질(6)을 도입하되, 흡착제 물질(6)은 미세기공 구조를 가지며 상기 접착제 층(5)은 흡착제 물질(6)의 도입 전에 고체인 단계;
    흡착제 물질(6)을 열교환기 구조물 내로 도입한 후 접착제 층(5)을 제 1 온도 이상의 온도로 만들어서 접착제 층(5)이 용융되어 접착제 층(5)에 바로 인접한 흡착제 물질과 접착 결합되게 하는 단계;
    접착제 층(5)의 융용 후에 흡착제 물질(6)의 약하게 접착되었거나 접착되지 않은 부분을 열교환기 구조물로부터 제거하는 단계; 및,
    약하게 접착되었거나 접착되지 않은 흡착제 물질(6) 부분을 제거한 후 접착제 층(5)을 제 2 온도 이상으로 만들어서 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 흡착제 물질(6)은 열교환기 구조물 내부로 도입되는 동안 과립상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열교환기 구조물 상에 접착제 층(5)을 생성하기 위한 접착제는 원래 상태로 액체이거나 용제와 혼합하여 액체로 되거나 분말상인 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제로 에폭시 수지 접착제가 사용되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 접착제 층(5)은 접착제와 용제의 액체 혼합물을 접착제가 용융되는 온도에서 열교환기 구조물 내로 도입하거나, 접착제와 용제의 액체 혼합물을 열교환기 구조물 내로 도입하는 것에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 물질(6)은 실리카겔, 제올라이트, 점토 및/또는 활성탄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 물질은 0.1 mm 이상, 바람직하게는 0.2 mm 이상의 입경(grain size)을 갖는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제는 제 2 온도 이상에서 응고되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 접착층(5)은 열교환기 구조물의 전체 내부 표면이 밀봉된 층으로 덮이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 구조물을 제 1 온도 이상 및/또는 제 2 온도 이상으로 가열하는 것은, 가열된 열 운반 매체를 열교환기 구조물로 공급 및/또는 특히 방사 에너지 입력과 같은 외부로부터의 에너지 입력 및/또는 유도 가열에 의해서 되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 구조물 내로 도입하기에 앞서 흡착제 물질(6)이 가열되는 것을 특징으로 하는 흡착 열교환기 제조 방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10321646A1 (de) * 2002-06-03 2004-07-15 Rubitherm Gmbh Verfahren zur Wärme- und Kälteversorgung eines Raumes und Gebäude mit einer Mehrzahl mit einer Mehrzahl von Räumen
CN101699177B (zh) * 2009-01-08 2012-05-02 上海交通大学 再生式除湿换热器
DE102010004973A1 (de) * 2010-01-18 2011-07-21 Behr GmbH & Co. KG, 70469 Wärmeübertrager
WO2013001391A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 International Business Machines Corporation Adsorption heat exchanger devices
US10533779B2 (en) * 2011-06-30 2020-01-14 International Business Machines Corporation Adsorption heat exchanger devices
US8544294B2 (en) 2011-07-11 2013-10-01 Palo Alto Research Center Incorporated Plate-based adsorption chiller subassembly
JP5900391B2 (ja) * 2013-03-19 2016-04-06 株式会社豊田中央研究所 熱交換型反応器及び吸着式ヒートポンプ
JP6045413B2 (ja) * 2013-03-21 2016-12-14 株式会社豊田中央研究所 吸着式ヒートポンプ
DE102013226732A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Adsorberstruktur
CN106461290A (zh) * 2014-01-10 2017-02-22 百瑞空气工程(亚洲)有限公司 混合吸附热交换装置和制造方法
CA2973321A1 (en) 2015-01-08 2016-07-14 Bry Air [Asia] Pvt. Ltd. Split level sorption refrigeration system
JP6414511B2 (ja) * 2015-05-26 2018-10-31 株式会社デンソー 吸着器
JP2019203611A (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 株式会社デンソー 吸着器及び吸着器の製造方法
DE102018132348A1 (de) 2018-12-14 2020-06-18 Sorption Technologies GmbH Beschichtungsmaterial zur Herstellung einer adsorbierenden, porösen, flexiblen Beschichtung für einen Wärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung
JP7239352B2 (ja) * 2019-03-12 2023-03-14 株式会社豊田中央研究所 熱交換型反応器、および、吸着式ヒートポンプ
CN116887905A (zh) * 2021-02-19 2023-10-13 三菱电机株式会社 除湿装置的制造方法、除湿元件及具备该除湿元件的除湿装置
FR3133769A1 (fr) * 2022-03-23 2023-09-29 Fives Cryo Procede de revetement de surfaces internes d’un echangeur par un solide pulverulent
KR102483539B1 (ko) * 2022-04-06 2023-01-02 한국기계연구원 흡착식 히트 펌프용 히트파이프 일체형 반응기

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3713281A (en) * 1971-11-02 1973-01-30 G Asker Heat and moisture exchange packing
JPS55164264A (en) * 1979-06-08 1980-12-20 Hitachi Ltd Aqueous coating composition and heat exchanger coated with it
JP2971217B2 (ja) 1990-09-14 1999-11-02 株式会社西部技研 全熱交換器用素子およびその製造法
US5388637A (en) * 1992-10-02 1995-02-14 California Institute Of Technology Activated carbon absorbent with integral heat transfer device
DE4405669A1 (de) * 1994-02-23 1995-08-24 Zeolith Tech Adsorptionsmittelbeschichtung auf Metallen und Verfahren zur Herstellung
JPH08271085A (ja) * 1995-04-04 1996-10-18 Nippondenso Co Ltd 吸着器及び吸着式冷凍装置
US5964103A (en) * 1995-10-06 1999-10-12 Hitachi, Ltd. Absorption refrigerator and production method thereof
JP3831962B2 (ja) 1996-01-08 2006-10-11 株式会社デンソー 吸着器及びその製造方法
US5731260A (en) * 1996-02-13 1998-03-24 Aerojet-General Corporation Binding of sorbent in assembling solid sorption compressor cores
DE19730697A1 (de) 1997-07-17 1999-01-21 Buderus Heiztechnik Gmbh Adsorptionswärmepumpe
JP3820713B2 (ja) 1997-12-03 2006-09-13 株式会社デンソー 吸着式冷凍装置の吸着コアの製造方法
JPH11287531A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 吸着式冷凍機の吸着器
JPH11300147A (ja) 1998-04-10 1999-11-02 Seibu Giken Co Ltd 湿気または全熱交換素子
JPH11304383A (ja) 1998-04-15 1999-11-05 Seibu Giken Co Ltd 全熱交換素子
JP3921820B2 (ja) 1998-06-23 2007-05-30 株式会社デンソー 吸着式冷凍機の吸着モジュール
US6102107A (en) * 1998-12-11 2000-08-15 Uop Llc Apparatus for use in sorption cooling processes
FR2788887B1 (fr) * 1999-01-27 2001-04-20 Conseil Et De Prospective Scie Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc
DE19909030A1 (de) 1999-03-02 2000-09-07 Alpha Maschinen Und Anlagenbau Sorptionswärmetauscher
JP2005506898A (ja) * 2001-06-08 2005-03-10 ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド 吸着エレメントと吸着方法
DE10141524C2 (de) 2001-08-24 2003-10-30 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Stoff- und Wärmeaustauscherfläche
DE10141525B4 (de) 2001-08-24 2009-12-31 ZAE Bayern Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung eV Stoff- und Wärmeaustauschreaktor
EP1966548A2 (de) * 2005-12-19 2008-09-10 Behr GmbH & Co. KG Sorptionswärmeübertragerwand und sorptionswärmeübertrager

Also Published As

Publication number Publication date
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