吸着熱交換器
【課題】水蒸気通路２５の出入口付近での流路抵抗を低減して性能を向上させる。
【解決手段】ケース３の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成しており、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積を広く形成している。
これによれば、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ａの出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各水蒸気通路２５Ａ内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が水蒸気通路２５Ａの内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【解決手段】ケース３の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成しており、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積を広く形成している。
これによれば、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ａの出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各水蒸気通路２５Ａ内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が水蒸気通路２５Ａの内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤が液相と気相の間で相変化する被吸着媒体の脱着を通じて熱交換作用を行う吸着熱交換器に関するものであり、例えば、吸着剤が気相の被吸着媒体を吸着する作用を用いて被吸着媒体を蒸発させ、その蒸発潜熱によって冷凍能力を発揮する吸着式の冷凍装置などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、銅粉と吸着剤とを混合した混合粉中に伝熱管を配置し、銅粉を焼結して伝熱フィンとするとともに、この伝熱フィンと伝熱管とを接合させる吸着剤付き熱交換器が示されている。これによれば、銅粉の焼結体を伝熱フィンとすることで、この伝熱フィン内に充填された吸着剤との接触面積が増えて伝熱特性が向上するとともに、伝熱フィンと伝熱管との伝熱特性も向上させている。
【特許文献１】特開平４−１４８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者らは、被吸着媒体の拡散抵抗を低減するため、吸着剤充填層の内部に被吸着媒体通路を設けて、伝熱特性の向上と被吸着媒体の拡散抵抗低減とが両立する吸着モジュールを考案して出願している。図９は、本発明の前提となる吸着モジュール２の端面図であり、図１０は、図９中のX−X断面図である。
【０００４】
吸着モジュール２は、図９および図１０に示すように、熱交換媒体（本実施形態では温水、よって以下は温水で記す）が流れる複数の温水パイプ（熱媒体管）２１と、そのそれぞれの温水パイプ２１の外面と結合するようにして形成された吸着剤充填層２２とを有している。
【０００５】
また、温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、被吸着媒体（本実施形態では水蒸気、よって以下は水蒸気で記す）が流れる水蒸気通路（被吸着媒体通路）２５が形成されている。図１１は、図９の部分拡大図であり、図１２は、図１１中の吸着剤充填層２２を示す模式的断面図である。
【０００６】
図１２に示すように、吸着剤充填層２２は、粉末状、粒子状もしくは繊維状の金属粉２３ｂに吸着剤２４を充填して焼結することにより、各温水パイプ２１の外面と結合させて形成されたものである。本実施形態では多孔質焼結フィン（多孔質伝熱体）２３として、熱伝導性に優れる繊維状の金属を用いており、この繊維状の金属を加熱して、溶融することなく焼結結合させて焼結体としている。
【０００７】
この繊維状の金属として、本実施形態では銅または銅合金を用いている。なお、多孔質焼結フィン２３を構成するのは、例えば粉末状や粒子状の金属であっても良い。このような多孔質フィン２３は、図１２に示すように、微細な細孔２３ａを形成している。この細孔２３ａは、粒子径が微小な吸着剤２４を充填するのに適した微細な孔となっている。
【０００８】
吸着剤２４は、微小な多数の粒子状に形成されており、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの材料から成っている。そして吸着剤２４は、多孔質フィン２３の細孔２３ａの内部に多数充填されている。また、多孔質フィン２３は、銅または銅合金からなる温水パイプ２１の周辺部に焼結結合している。
【０００９】
そして、これらから成る吸着剤充填層２２は、その全体が温水パイプ２１の軸方向に伸長するように複数の温水パイプ２１の周囲に形成されており、本実施形態では全体形状が円筒形となっている。さらに、前述のように温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、水蒸気が流通する水蒸気通路２５が配置されている。
【００１０】
この水蒸気通路２５は、吸着時には図示しない蒸発器からの水蒸気を通して、温水パイプ２１周囲の吸着剤充填層２２の内部へ速やかに浸透させる役割を果す。また、脱離時には、温水パイプ２１の周囲の吸着剤充填層２２から吐き出された水蒸気を、この水蒸気通路２５を通して速やかに図示しない凝縮器へ導く役割を果す。
【００１１】
なお、この吸着剤充填層２２は、温水パイプ２１の周囲で焼結結合した多孔質焼結フィン２３の厚さＬ（図１２参照）に対応している。この多孔質焼結フィン２３の厚さＬを設定するに当たり、図１１および図１２に示すように、水蒸気が温水パイプ２１に向かう浸透深さｒ２と、温水パイプ２１からの距離（以下、伝熱距離）ｒ１とが略等しくなるように、温水パイプ２１の間に水蒸気通路２５を配置することが好ましい。
【００１２】
なお、浸透深さｒ２は、水蒸気通路２５の内周面から温水パイプ２１の外周面までの距離である。このように、吸着および脱離の速度に係わる浸透深さｒ２と、伝熱距離ｒ１とが略等しくなるように温水パイプ２１の間に水蒸気通路２５を配置することにより、水蒸気の拡散抵抗が小さく、かつ伝熱特性が優れ、吸着と脱離に要す時間を短縮することができる高性能な吸着熱交換器を提供できる。なおこれを、最適多孔質焼結フィン厚さＬとしている。
【００１３】
しかしながら、上記前提技術の水蒸気通路２５は、一端から他端まで通路面積が一定である。図１３の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の課題を説明する部分断面図である。まず図１３の（ａ）は、上述した前提技術の吸着剤充填層２２と水蒸気通路２５である。水蒸気流量が多い通路出入口付近では流路抵抗が大きくなり、内部まで充分に水蒸気が拡散できない、もしくは内部で脱離した水蒸気が出てきにくいという問題点がある。
【００１４】
図１３の（ｂ）は、通路出入口付近での流路抵抗を低減すべく水蒸気通路２５の通路面積を大きくした場合であるが、逆に吸着剤の量が減るため、性能が低下してしまうという問題点がある。また、図１３の（ｃ）は、上述した前提技術の吸着剤充填層２２に、水蒸気通路２５を形成するための通路形成治具４０を挿入した状態を示している。この通路形成治具４０は、焼結後に引き抜くが、吸着剤充填層２２と通路形成治具４０とが結合してしまい、引き抜く際に大きな力が必要になるばかりか、引き抜き時に吸着剤充填層２２の一部を破壊しかねないというおそれがある。
【００１５】
本発明は、このような前提技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その第１の目的は、水蒸気通路の出入口付近での流路抵抗を低減して性能を向上させることのできる吸着熱交換器を提供することにある。また、第２の目的は、水蒸気通路を形成し易くすることのできる吸着熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、熱交換媒体と被吸着媒体とが流通するケーシング（３）と、ケーシング（３）内に配設され、熱交換媒体が流通する複数の熱媒体管（２１）と、熱媒体管（２１）の外周面に結合されて形成され、被吸着媒体を吸着または脱離する吸着剤充填層（２２）と、熱媒体管（２１）の間の吸着剤充填層（２２）に、熱媒体管（２１）の軸方向と平行に形成され、被吸着媒体を吸着剤充填層（２２）に供給する被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）とを有する吸着熱交換器（１）において、
ケーシング（３）の内部は、吸着剤充填層（２２）が形成される第１の領域（Ａ１）と、吸着剤充填層（２２）が形成されない第２の領域（Ａ２）とを構成しており、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は第２の領域（Ａ２）から吸着剤充填層（２２）の内部に向けて形成されているとともに、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、内部側の通路面積に対して第２の領域（Ａ２）に開口した出入口側の通路面積を広く形成していることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に記載の発明によれば、被吸着媒体流量の多い被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）の出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）の内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【００１８】
また同様に、同じ通路体積でもストレート形状よりも口広がり形状の方が、通路を形成する通路形成治具（４０）の抜き差しが容易になるうえ、通路形成治具（４０）を引き抜く際の通路形成治具（４０）と吸着剤充填層（２２）との接する面が、剪断剥離から界面剥離となるため、引き抜き時に吸着剤充填層（２２）の一部を破壊しかねないというおそれを無くすことができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ）は、出入口側から内部側にかけてテーパー状に形成されていることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、具体的には被吸着媒体通路（２５Ａ）をテーパー状に形成すると請求項１の発明を容易に実現することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ｂ）は、出入口側から内部側にかけて段付き状に形成されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、具体的には被吸着媒体通路（２５Ａ）を段付き状に形成しても請求項１の発明を実現することができる。但し、例えばストレートな円柱などでの段付きでは、剪断剥離を界面剥離に変えることはできないため、極力テーパー形状で段付きとするのが好ましい。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸着熱交換器において、第２の領域（Ａ２）が吸着剤充填層（２２）の両側にあり、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）がその両側の第２の領域（Ａ２）から内部に向けて形成されていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、被吸着媒体の出入口を、この両側の第２の領域（Ａ２）に設けることにより、吸着剤充填層（２２）の両側から被吸着媒体の吸着、脱離を行う効率の良い吸着熱交換器を構成することができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が両側から対向するように配置されていることを特徴としている。また、請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が両側から隣り合うように交互に配置されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項５および請求項６に記載の発明によれば、吸着剤充填層（２２）の両側から設ける被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、対向するように配置しても良いし、隣り合うように交互に配置しても良い。特に、両側から隣り合うように交互に配置した場合、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）間の吸着剤充填層（２２）の厚みを略一定とできることより、吸着剤充填層（２２）全体を効率良く使うことができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における吸着熱交換器を、図１〜４を用いて詳細に説明する。まず、図１は、本発明の第１実施形態における吸着熱交換器１Ａを示す外観側面図であり、図２は、図１の吸着熱交換器１Ａの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ａは、内部に含む吸着剤が気相の被吸着媒体（本実施形態では水蒸気、よって以下は水蒸気で記す）を吸着する作用を用い、水蒸気を蒸発させてその蒸発潜熱により冷凍能力を発揮することを利用するものである。
【００２５】
よって、吸着式冷凍装置などに使用して車両用の空調装置などに適用するのに好適なものである。以下、吸着モジュール２Ａをケース（ケーシング）３の内部に収めて、一体に形成した吸着熱交換器１Ａについて説明する。吸着熱交換器１Ａは概略、吸着モジュール２Ａをケース本体３１内に収め、その両端面に仕切り板３２、３３を嵌め、さらにその両端面にタンク３４、３５を組み付け、一体接合した構造となっている。
【００２６】
ケース本体３１は、円筒状に形成されており、内部に、円柱状の吸着モジュール２Ａが収容される。また、ケース本体３１の両端開口部は、仕切り板３２、３３で封止可能に形成されている。そして、ケース本体３１の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成している。なお、本実施形態で吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１の片側（上側）にだけ構成されている。
【００２７】
つまり、上述した吸着モジュール２Ａの吸着剤充填層２２は、図２において下側に寄って構成されており、下側の仕切り板３２とは密着しており、この間に空間を有していない。そして、上側の仕切り板３３との間にだけ空間を設けて、この空間を水蒸気の出入り空間としている。
【００２８】
つまり、この空間に後述の水蒸気流入口３６と水蒸気流出口３７とが連通しており、蒸発器からの水蒸気が供給され、脱離後の水蒸気もこの空間から出てゆくようになっている。これに伴い、後述の水蒸気通路２５Ａもこの空間側にだけ開口している。つまり、吸着剤充填層２２の下側仕切り板３２と密着する部分には、底部が形成されており、水蒸気通路２５Ａは有底孔となっている。
【００２９】
吸着モジュール２Ａは、図２に示すように、熱交換媒体（本実施形態では温水、よって以下は温水で記す）が流れる複数の温水パイプ（熱媒体管）２１と、そのそれぞれの温水パイプ２１の外面と結合するようにして形成された吸着剤充填層２２とを有している。さらに、温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、水蒸気が流通する水蒸気通路（被吸着媒体通路）２５Ａが配置されている。
【００３０】
本実施形態の特徴として、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積が広くなるよう、テーパー状に形成されている。なお、水蒸気通路２５Ａの断面形状は、本実施形態では円としているが、楕円や矩形などであっても良い。
【００３１】
ケース本体３１の両端面を封止する仕切り板３２、３３には、吸着モジュール２Ａから両端面側に突出している複数の温水パイプ２１が貫通するよう、温水パイプ２１の位置に対応させて複数の温水パイプ孔３２ａ、３３ａが設けられている。そして、これらケース本体３１と仕切り板３２、３３、仕切り板３２の温水パイプ孔３２ａ、３３ａと温水パイプ２１とは、蝋付けなどによって気密に接合されている。
【００３２】
このように、ケース本体３１を仕切り板３２で封止することにより、内部を真空に保持することが可能となっている。これにより、ケース本体３１と仕切り板３２によって形成される内部密閉空間内には、被吸着媒体としての水蒸気以外に、他の気体が入らないようになっている。
【００３３】
図１および図２において、ケース本体３１の上端近傍の右側には、吸着時に図示しない蒸発器からの水蒸気を本吸着熱交換器１Ａ内に導入する水蒸気流入口３６が設けられている。また、ケース本体３１の上端近傍の左側には、脱離時に本吸着熱交換器１Ａ内から図示しない凝縮器へ水蒸気を導出する水蒸気流出口３７が設けられている。
【００３４】
吸着時に水蒸気は、蒸発器側から水蒸気流入口３６を通して、吸着モジュール２Ａの水蒸気通路２５Ａに分配される。水蒸気通路２５Ａに分配された水蒸気は、吸着剤充填層２２の内部に浸透する。また、図１および図２において、下側のタンク３４には、脱離時に熱交換媒体としての温水を導く温水流入口３８が設けられ、上側のタンク３５には、温水を導出する温水流出口３９が設けられている。
【００３５】
温水は、タンク３４の温水流入口３８に流入して多数の温水パイプ２１に分配され、吸着剤充填層２２の中を上方に流れるうちこれを加熱する。そして、各温水パイプ２１で熱交換した後の温水は、タンク３５内で集合して温水流出口３９から流出する。この脱離時には、加熱された吸着剤充填層２２から水蒸気が吐き出され、吐き出された水蒸気は各水蒸気通路２５Ａから水蒸気流出口３７を通って凝縮器側へ導出される。また、吸着時に温水パイプ２１には冷水が流れ、吸着剤充填層２２の中を上方に流れるうちにこれを冷却する。
【００３６】
上述したケース本体３１、仕切り板３２、３３、タンク３４、３５および流入口および流出口のパイプ３６〜３９は、銅または銅合金で形成されており、蝋付けなどによって気密かつ一体的に接合される。なお、ケース３および温水パイプ２１は、その径方向断面が円筒形、楕円形、矩形など、いずれの形状であっても良い。
【００３７】
次に、上述した吸着熱交換器１Ａの製造方法の概略を説明する。まず、下側の仕切り板３２に温水パイプ２１を挿入して立て、その仕切り板３２上にケース本体３１をセットする。なお、水蒸気の流出入口パイプ３６、３７は、後で組み付けても良いが、先にケース本体３１に組み付けておくものとする。
【００３８】
図３は、水蒸気通路２５Ａと、それを形成する通路形成治具４０Ａとを示す部分断面図である。次に、このケース本体３１内に水蒸気通路２５Ａを形成するための通路形成治具４０Ａをセットした後、これらの隙間に繊維状の銅粉と吸着剤とを混合させた混合粉を充填する。そして、この混合粉を図示しない治具で押し固めた後、通路形成治具４０Ａを静かに拭き取り、水蒸気通路２５Ａの孔空間を確保する。
【００３９】
次に、温水パイプ２１に上側の仕切り板３３を挿入して本熱交換器の中心部分を組み上げ、この中心部分の上下にタンク３４、３５をセットして本熱交換器の組上がりとなる。なお、温水パイプ２１を挿入した仕切り板３２、３３は、温水パイプ２１を拡管（口拡げ）することなどで固定する。
【００４０】
また、温水の流出入口パイプ３８、３９は、後で組み付けても良いが、先にタンク３４、３５に組み付けておくものとする。最後にこの組立品を炉に入れて吸着剤充填層２２を焼結するとともに、各構成部品を相互に一体蝋付けすることで本熱交換器が完成する。なお、上記した組み立て方法は一例であり、これに限るものではない。例えば、通路形成治具４０Ａは、ケース本体３１内に混合粉を入れた後に上から差し込む方法であっても良い。また、図４の（ａ）〜（ｃ）は、水蒸気通路２５Ａのその他の底部形状を示す部分断面図である。水蒸気通路２５Ａの底部形状は平面、円錐、半球などであっても良い。
【００４１】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、ケース３の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成しており、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積を広く形成している。
【００４２】
これによれば、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ａの出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各水蒸気通路２５Ａ内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が水蒸気通路２５Ａの内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【００４３】
また同様に、同じ通路体積でもストレート形状よりも口広がり形状の方が、通路を形成する通路形成治具４０Ａの抜き差しが容易になるうえ、通路形成治具４０Ａを引き抜く際の通路形成治具４０Ａと吸着剤充填層２２との接する面が剪断剥離から界面剥離となるため、引き抜き時に吸着剤充填層２２の一部を破壊しかねないというおそれを無くすことができる。また、水蒸気通路２５Ａは、出入口側から内部側にかけてテーパー状に形成されている。これによれば、具体的には水蒸気通路２５Ａをテーパー状に形成すると上記の効果を容易に実現することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態における吸着熱交換器１Ｂの内部構造を示す縦断面図である。なお、以下の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる特徴について説明する。
【００４５】
本実施形態の吸着熱交換器１Ｂは、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２が、吸着剤充填層２２の両側にあり、水蒸気通路２５Ａがその両側の第２の領域Ａ２から内部に向けて形成された吸着モジュール２Ｂとなっている。そのため、吸着、脱離の水蒸気出入口３６Ａが共通で、吸着剤充填層２２の両端側にある構造となっている。
【００４６】
これによれば、水蒸気の出入口を、この両側の第２の領域Ａ２に設けることにより、吸着剤充填層２２の両側から被吸着媒体の吸着、脱離を行う効率の良い吸着熱交換器を構成することができる。また、水蒸気通路２５Ａが両側から対向するように配置されている。これによれば、吸着剤充填層２２の両側から設ける水蒸気通路２５Ａは、本実施形態のように、対向するように配置しても良い。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態における吸着熱交換器１Ｃの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ｃは、水蒸気通路２５Ａが両側から隣り合うように交互に配置された吸着モジュール２Ｃとなっている。
【００４８】
これによれば、吸着剤充填層２２の両側から設ける水蒸気通路２５Ａは、本実施形態のように、隣り合うように交互に配置しても良い。特に、両側から隣り合うように交互に配置した場合、水蒸気通路２５Ａ間の吸着剤充填層２２の厚みを略一定とできることより、吸着剤充填層２２全体を効率良く使うことができる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。図７は、本発明の第４実施形態における吸着熱交換器１Ｄの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ｄは、水蒸気通路２５Ｂが出入口側から内部側にかけて段付き状に形成された吸着モジュール２Ｄとなっている。図８は、水蒸気通路２５Ｂと、それを形成する通路形成治具４０Ｂとを示す部分断面図である。
【００５０】
これによれば、具体的には水蒸気通路２５Ｂを段付き状に形成しても第１実施形態と同様に、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ｂの出入口付近での流路抵抗を低減して性能を向上させることができる。但し、図８に示すようなストレートな円柱などでの段付きでは、通路形成治具４０Ｂを引き抜く際の通路形成治具４０Ｂと吸着剤充填層２２との接する面が剪断剥離のままであるため、極力テーパー形状で段付きとするのが好ましい。
【００５１】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述した第２、第３実施形態での上下の第２の領域Ａ２は、水蒸気通路２５Ａを介して連通していても良いし、水蒸気通路２５Ａに底部を形成して、第２の領域Ａ２同士は連通していない構造であっても良い。
【００５２】
また、上述した第４実施形態の水蒸気通路２５Ｂを、第２、第３実施形態のように上下両面から吸着剤充填層２２に形成した吸着熱交換器としても良い、また、上述の実施形態では、温水パイプ２１や多孔質フィン２３などに銅を用いているが、ステンレスやアルミニウムなどで構成しても良い。また、蒸発器１と凝縮器３とが一体となっている構造でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態における吸着熱交換器１Ａを示す外観側面図である。
【図２】図１の吸着熱交換器１Ａの内部構造を示す縦断面図である。
【図３】水蒸気通路２５Ａと、それを形成する通路形成治具４０Ａとを示す部分断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、水蒸気通路２５Ａのその他の底部形状を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における吸着熱交換器１Ｂの内部構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態における吸着熱交換器１Ｃの内部構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態における吸着熱交換器１Ｄの内部構造を示す縦断面図である。
【図８】水蒸気通路２５Ｂと、それを形成する通路形成治具４０Ｂとを示す部分断面図である。
【図９】本発明の前提となる吸着モジュール２の端面図である。
【図１０】図９中のX−X断面図である。
【図１１】図9の部分拡大図である。
【図１２】図１１中の吸着剤充填層２２を示す模式的断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の課題を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…吸着熱交換器
３…ケース（ケーシング）
２１…温水パイプ（熱媒体管）
２２…吸着剤充填層
２５Ａ、２５Ｂ…水蒸気通路（被吸着媒体通路）
Ａ１…第１の領域
Ａ２…第２の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤が液相と気相の間で相変化する被吸着媒体の脱着を通じて熱交換作用を行う吸着熱交換器に関するものであり、例えば、吸着剤が気相の被吸着媒体を吸着する作用を用いて被吸着媒体を蒸発させ、その蒸発潜熱によって冷凍能力を発揮する吸着式の冷凍装置などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、銅粉と吸着剤とを混合した混合粉中に伝熱管を配置し、銅粉を焼結して伝熱フィンとするとともに、この伝熱フィンと伝熱管とを接合させる吸着剤付き熱交換器が示されている。これによれば、銅粉の焼結体を伝熱フィンとすることで、この伝熱フィン内に充填された吸着剤との接触面積が増えて伝熱特性が向上するとともに、伝熱フィンと伝熱管との伝熱特性も向上させている。
【特許文献１】特開平４−１４８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者らは、被吸着媒体の拡散抵抗を低減するため、吸着剤充填層の内部に被吸着媒体通路を設けて、伝熱特性の向上と被吸着媒体の拡散抵抗低減とが両立する吸着モジュールを考案して出願している。図９は、本発明の前提となる吸着モジュール２の端面図であり、図１０は、図９中のX−X断面図である。
【０００４】
吸着モジュール２は、図９および図１０に示すように、熱交換媒体（本実施形態では温水、よって以下は温水で記す）が流れる複数の温水パイプ（熱媒体管）２１と、そのそれぞれの温水パイプ２１の外面と結合するようにして形成された吸着剤充填層２２とを有している。
【０００５】
また、温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、被吸着媒体（本実施形態では水蒸気、よって以下は水蒸気で記す）が流れる水蒸気通路（被吸着媒体通路）２５が形成されている。図１１は、図９の部分拡大図であり、図１２は、図１１中の吸着剤充填層２２を示す模式的断面図である。
【０００６】
図１２に示すように、吸着剤充填層２２は、粉末状、粒子状もしくは繊維状の金属粉２３ｂに吸着剤２４を充填して焼結することにより、各温水パイプ２１の外面と結合させて形成されたものである。本実施形態では多孔質焼結フィン（多孔質伝熱体）２３として、熱伝導性に優れる繊維状の金属を用いており、この繊維状の金属を加熱して、溶融することなく焼結結合させて焼結体としている。
【０００７】
この繊維状の金属として、本実施形態では銅または銅合金を用いている。なお、多孔質焼結フィン２３を構成するのは、例えば粉末状や粒子状の金属であっても良い。このような多孔質フィン２３は、図１２に示すように、微細な細孔２３ａを形成している。この細孔２３ａは、粒子径が微小な吸着剤２４を充填するのに適した微細な孔となっている。
【０００８】
吸着剤２４は、微小な多数の粒子状に形成されており、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの材料から成っている。そして吸着剤２４は、多孔質フィン２３の細孔２３ａの内部に多数充填されている。また、多孔質フィン２３は、銅または銅合金からなる温水パイプ２１の周辺部に焼結結合している。
【０００９】
そして、これらから成る吸着剤充填層２２は、その全体が温水パイプ２１の軸方向に伸長するように複数の温水パイプ２１の周囲に形成されており、本実施形態では全体形状が円筒形となっている。さらに、前述のように温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、水蒸気が流通する水蒸気通路２５が配置されている。
【００１０】
この水蒸気通路２５は、吸着時には図示しない蒸発器からの水蒸気を通して、温水パイプ２１周囲の吸着剤充填層２２の内部へ速やかに浸透させる役割を果す。また、脱離時には、温水パイプ２１の周囲の吸着剤充填層２２から吐き出された水蒸気を、この水蒸気通路２５を通して速やかに図示しない凝縮器へ導く役割を果す。
【００１１】
なお、この吸着剤充填層２２は、温水パイプ２１の周囲で焼結結合した多孔質焼結フィン２３の厚さＬ（図１２参照）に対応している。この多孔質焼結フィン２３の厚さＬを設定するに当たり、図１１および図１２に示すように、水蒸気が温水パイプ２１に向かう浸透深さｒ２と、温水パイプ２１からの距離（以下、伝熱距離）ｒ１とが略等しくなるように、温水パイプ２１の間に水蒸気通路２５を配置することが好ましい。
【００１２】
なお、浸透深さｒ２は、水蒸気通路２５の内周面から温水パイプ２１の外周面までの距離である。このように、吸着および脱離の速度に係わる浸透深さｒ２と、伝熱距離ｒ１とが略等しくなるように温水パイプ２１の間に水蒸気通路２５を配置することにより、水蒸気の拡散抵抗が小さく、かつ伝熱特性が優れ、吸着と脱離に要す時間を短縮することができる高性能な吸着熱交換器を提供できる。なおこれを、最適多孔質焼結フィン厚さＬとしている。
【００１３】
しかしながら、上記前提技術の水蒸気通路２５は、一端から他端まで通路面積が一定である。図１３の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の課題を説明する部分断面図である。まず図１３の（ａ）は、上述した前提技術の吸着剤充填層２２と水蒸気通路２５である。水蒸気流量が多い通路出入口付近では流路抵抗が大きくなり、内部まで充分に水蒸気が拡散できない、もしくは内部で脱離した水蒸気が出てきにくいという問題点がある。
【００１４】
図１３の（ｂ）は、通路出入口付近での流路抵抗を低減すべく水蒸気通路２５の通路面積を大きくした場合であるが、逆に吸着剤の量が減るため、性能が低下してしまうという問題点がある。また、図１３の（ｃ）は、上述した前提技術の吸着剤充填層２２に、水蒸気通路２５を形成するための通路形成治具４０を挿入した状態を示している。この通路形成治具４０は、焼結後に引き抜くが、吸着剤充填層２２と通路形成治具４０とが結合してしまい、引き抜く際に大きな力が必要になるばかりか、引き抜き時に吸着剤充填層２２の一部を破壊しかねないというおそれがある。
【００１５】
本発明は、このような前提技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その第１の目的は、水蒸気通路の出入口付近での流路抵抗を低減して性能を向上させることのできる吸着熱交換器を提供することにある。また、第２の目的は、水蒸気通路を形成し易くすることのできる吸着熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、熱交換媒体と被吸着媒体とが流通するケーシング（３）と、ケーシング（３）内に配設され、熱交換媒体が流通する複数の熱媒体管（２１）と、熱媒体管（２１）の外周面に結合されて形成され、被吸着媒体を吸着または脱離する吸着剤充填層（２２）と、熱媒体管（２１）の間の吸着剤充填層（２２）に、熱媒体管（２１）の軸方向と平行に形成され、被吸着媒体を吸着剤充填層（２２）に供給する被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）とを有する吸着熱交換器（１）において、
ケーシング（３）の内部は、吸着剤充填層（２２）が形成される第１の領域（Ａ１）と、吸着剤充填層（２２）が形成されない第２の領域（Ａ２）とを構成しており、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は第２の領域（Ａ２）から吸着剤充填層（２２）の内部に向けて形成されているとともに、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、内部側の通路面積に対して第２の領域（Ａ２）に開口した出入口側の通路面積を広く形成していることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に記載の発明によれば、被吸着媒体流量の多い被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）の出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）の内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【００１８】
また同様に、同じ通路体積でもストレート形状よりも口広がり形状の方が、通路を形成する通路形成治具（４０）の抜き差しが容易になるうえ、通路形成治具（４０）を引き抜く際の通路形成治具（４０）と吸着剤充填層（２２）との接する面が、剪断剥離から界面剥離となるため、引き抜き時に吸着剤充填層（２２）の一部を破壊しかねないというおそれを無くすことができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ）は、出入口側から内部側にかけてテーパー状に形成されていることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、具体的には被吸着媒体通路（２５Ａ）をテーパー状に形成すると請求項１の発明を容易に実現することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ｂ）は、出入口側から内部側にかけて段付き状に形成されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、具体的には被吸着媒体通路（２５Ａ）を段付き状に形成しても請求項１の発明を実現することができる。但し、例えばストレートな円柱などでの段付きでは、剪断剥離を界面剥離に変えることはできないため、極力テーパー形状で段付きとするのが好ましい。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸着熱交換器において、第２の領域（Ａ２）が吸着剤充填層（２２）の両側にあり、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）がその両側の第２の領域（Ａ２）から内部に向けて形成されていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、被吸着媒体の出入口を、この両側の第２の領域（Ａ２）に設けることにより、吸着剤充填層（２２）の両側から被吸着媒体の吸着、脱離を行う効率の良い吸着熱交換器を構成することができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が両側から対向するように配置されていることを特徴としている。また、請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が両側から隣り合うように交互に配置されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項５および請求項６に記載の発明によれば、吸着剤充填層（２２）の両側から設ける被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、対向するように配置しても良いし、隣り合うように交互に配置しても良い。特に、両側から隣り合うように交互に配置した場合、被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）間の吸着剤充填層（２２）の厚みを略一定とできることより、吸着剤充填層（２２）全体を効率良く使うことができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における吸着熱交換器を、図１〜４を用いて詳細に説明する。まず、図１は、本発明の第１実施形態における吸着熱交換器１Ａを示す外観側面図であり、図２は、図１の吸着熱交換器１Ａの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ａは、内部に含む吸着剤が気相の被吸着媒体（本実施形態では水蒸気、よって以下は水蒸気で記す）を吸着する作用を用い、水蒸気を蒸発させてその蒸発潜熱により冷凍能力を発揮することを利用するものである。
【００２５】
よって、吸着式冷凍装置などに使用して車両用の空調装置などに適用するのに好適なものである。以下、吸着モジュール２Ａをケース（ケーシング）３の内部に収めて、一体に形成した吸着熱交換器１Ａについて説明する。吸着熱交換器１Ａは概略、吸着モジュール２Ａをケース本体３１内に収め、その両端面に仕切り板３２、３３を嵌め、さらにその両端面にタンク３４、３５を組み付け、一体接合した構造となっている。
【００２６】
ケース本体３１は、円筒状に形成されており、内部に、円柱状の吸着モジュール２Ａが収容される。また、ケース本体３１の両端開口部は、仕切り板３２、３３で封止可能に形成されている。そして、ケース本体３１の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成している。なお、本実施形態で吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１の片側（上側）にだけ構成されている。
【００２７】
つまり、上述した吸着モジュール２Ａの吸着剤充填層２２は、図２において下側に寄って構成されており、下側の仕切り板３２とは密着しており、この間に空間を有していない。そして、上側の仕切り板３３との間にだけ空間を設けて、この空間を水蒸気の出入り空間としている。
【００２８】
つまり、この空間に後述の水蒸気流入口３６と水蒸気流出口３７とが連通しており、蒸発器からの水蒸気が供給され、脱離後の水蒸気もこの空間から出てゆくようになっている。これに伴い、後述の水蒸気通路２５Ａもこの空間側にだけ開口している。つまり、吸着剤充填層２２の下側仕切り板３２と密着する部分には、底部が形成されており、水蒸気通路２５Ａは有底孔となっている。
【００２９】
吸着モジュール２Ａは、図２に示すように、熱交換媒体（本実施形態では温水、よって以下は温水で記す）が流れる複数の温水パイプ（熱媒体管）２１と、そのそれぞれの温水パイプ２１の外面と結合するようにして形成された吸着剤充填層２２とを有している。さらに、温水パイプ２１の間の吸着剤充填層２２には、水蒸気が流通する水蒸気通路（被吸着媒体通路）２５Ａが配置されている。
【００３０】
本実施形態の特徴として、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積が広くなるよう、テーパー状に形成されている。なお、水蒸気通路２５Ａの断面形状は、本実施形態では円としているが、楕円や矩形などであっても良い。
【００３１】
ケース本体３１の両端面を封止する仕切り板３２、３３には、吸着モジュール２Ａから両端面側に突出している複数の温水パイプ２１が貫通するよう、温水パイプ２１の位置に対応させて複数の温水パイプ孔３２ａ、３３ａが設けられている。そして、これらケース本体３１と仕切り板３２、３３、仕切り板３２の温水パイプ孔３２ａ、３３ａと温水パイプ２１とは、蝋付けなどによって気密に接合されている。
【００３２】
このように、ケース本体３１を仕切り板３２で封止することにより、内部を真空に保持することが可能となっている。これにより、ケース本体３１と仕切り板３２によって形成される内部密閉空間内には、被吸着媒体としての水蒸気以外に、他の気体が入らないようになっている。
【００３３】
図１および図２において、ケース本体３１の上端近傍の右側には、吸着時に図示しない蒸発器からの水蒸気を本吸着熱交換器１Ａ内に導入する水蒸気流入口３６が設けられている。また、ケース本体３１の上端近傍の左側には、脱離時に本吸着熱交換器１Ａ内から図示しない凝縮器へ水蒸気を導出する水蒸気流出口３７が設けられている。
【００３４】
吸着時に水蒸気は、蒸発器側から水蒸気流入口３６を通して、吸着モジュール２Ａの水蒸気通路２５Ａに分配される。水蒸気通路２５Ａに分配された水蒸気は、吸着剤充填層２２の内部に浸透する。また、図１および図２において、下側のタンク３４には、脱離時に熱交換媒体としての温水を導く温水流入口３８が設けられ、上側のタンク３５には、温水を導出する温水流出口３９が設けられている。
【００３５】
温水は、タンク３４の温水流入口３８に流入して多数の温水パイプ２１に分配され、吸着剤充填層２２の中を上方に流れるうちこれを加熱する。そして、各温水パイプ２１で熱交換した後の温水は、タンク３５内で集合して温水流出口３９から流出する。この脱離時には、加熱された吸着剤充填層２２から水蒸気が吐き出され、吐き出された水蒸気は各水蒸気通路２５Ａから水蒸気流出口３７を通って凝縮器側へ導出される。また、吸着時に温水パイプ２１には冷水が流れ、吸着剤充填層２２の中を上方に流れるうちにこれを冷却する。
【００３６】
上述したケース本体３１、仕切り板３２、３３、タンク３４、３５および流入口および流出口のパイプ３６〜３９は、銅または銅合金で形成されており、蝋付けなどによって気密かつ一体的に接合される。なお、ケース３および温水パイプ２１は、その径方向断面が円筒形、楕円形、矩形など、いずれの形状であっても良い。
【００３７】
次に、上述した吸着熱交換器１Ａの製造方法の概略を説明する。まず、下側の仕切り板３２に温水パイプ２１を挿入して立て、その仕切り板３２上にケース本体３１をセットする。なお、水蒸気の流出入口パイプ３６、３７は、後で組み付けても良いが、先にケース本体３１に組み付けておくものとする。
【００３８】
図３は、水蒸気通路２５Ａと、それを形成する通路形成治具４０Ａとを示す部分断面図である。次に、このケース本体３１内に水蒸気通路２５Ａを形成するための通路形成治具４０Ａをセットした後、これらの隙間に繊維状の銅粉と吸着剤とを混合させた混合粉を充填する。そして、この混合粉を図示しない治具で押し固めた後、通路形成治具４０Ａを静かに拭き取り、水蒸気通路２５Ａの孔空間を確保する。
【００３９】
次に、温水パイプ２１に上側の仕切り板３３を挿入して本熱交換器の中心部分を組み上げ、この中心部分の上下にタンク３４、３５をセットして本熱交換器の組上がりとなる。なお、温水パイプ２１を挿入した仕切り板３２、３３は、温水パイプ２１を拡管（口拡げ）することなどで固定する。
【００４０】
また、温水の流出入口パイプ３８、３９は、後で組み付けても良いが、先にタンク３４、３５に組み付けておくものとする。最後にこの組立品を炉に入れて吸着剤充填層２２を焼結するとともに、各構成部品を相互に一体蝋付けすることで本熱交換器が完成する。なお、上記した組み立て方法は一例であり、これに限るものではない。例えば、通路形成治具４０Ａは、ケース本体３１内に混合粉を入れた後に上から差し込む方法であっても良い。また、図４の（ａ）〜（ｃ）は、水蒸気通路２５Ａのその他の底部形状を示す部分断面図である。水蒸気通路２５Ａの底部形状は平面、円錐、半球などであっても良い。
【００４１】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、ケース３の内部は、吸着剤充填層２２が形成される第１の領域Ａ１と、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２とを構成しており、水蒸気通路２５Ａは第２の領域Ａ２から吸着剤充填層２２の内部に向けて形成されているとともに、水蒸気通路２５Ａは、内部側の通路面積に対して第２の領域Ａ２に開口した出入口側の通路面積を広く形成している。
【００４２】
これによれば、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ａの出入口付近での流路抵抗を低減することができる。これは、例えば、各水蒸気通路２５Ａ内側面積や吸着剤の総量がストレート形状のときと変わらないようにして通路形状を口広がりに形成したとすれば、被吸着媒体が水蒸気通路２５Ａの内部までスムーズに出入りできるようになった分だけ性能を向上させることができる。
【００４３】
また同様に、同じ通路体積でもストレート形状よりも口広がり形状の方が、通路を形成する通路形成治具４０Ａの抜き差しが容易になるうえ、通路形成治具４０Ａを引き抜く際の通路形成治具４０Ａと吸着剤充填層２２との接する面が剪断剥離から界面剥離となるため、引き抜き時に吸着剤充填層２２の一部を破壊しかねないというおそれを無くすことができる。また、水蒸気通路２５Ａは、出入口側から内部側にかけてテーパー状に形成されている。これによれば、具体的には水蒸気通路２５Ａをテーパー状に形成すると上記の効果を容易に実現することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態における吸着熱交換器１Ｂの内部構造を示す縦断面図である。なお、以下の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる特徴について説明する。
【００４５】
本実施形態の吸着熱交換器１Ｂは、吸着剤充填層２２が形成されない第２の領域Ａ２が、吸着剤充填層２２の両側にあり、水蒸気通路２５Ａがその両側の第２の領域Ａ２から内部に向けて形成された吸着モジュール２Ｂとなっている。そのため、吸着、脱離の水蒸気出入口３６Ａが共通で、吸着剤充填層２２の両端側にある構造となっている。
【００４６】
これによれば、水蒸気の出入口を、この両側の第２の領域Ａ２に設けることにより、吸着剤充填層２２の両側から被吸着媒体の吸着、脱離を行う効率の良い吸着熱交換器を構成することができる。また、水蒸気通路２５Ａが両側から対向するように配置されている。これによれば、吸着剤充填層２２の両側から設ける水蒸気通路２５Ａは、本実施形態のように、対向するように配置しても良い。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態における吸着熱交換器１Ｃの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ｃは、水蒸気通路２５Ａが両側から隣り合うように交互に配置された吸着モジュール２Ｃとなっている。
【００４８】
これによれば、吸着剤充填層２２の両側から設ける水蒸気通路２５Ａは、本実施形態のように、隣り合うように交互に配置しても良い。特に、両側から隣り合うように交互に配置した場合、水蒸気通路２５Ａ間の吸着剤充填層２２の厚みを略一定とできることより、吸着剤充填層２２全体を効率良く使うことができる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。図７は、本発明の第４実施形態における吸着熱交換器１Ｄの内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の吸着熱交換器１Ｄは、水蒸気通路２５Ｂが出入口側から内部側にかけて段付き状に形成された吸着モジュール２Ｄとなっている。図８は、水蒸気通路２５Ｂと、それを形成する通路形成治具４０Ｂとを示す部分断面図である。
【００５０】
これによれば、具体的には水蒸気通路２５Ｂを段付き状に形成しても第１実施形態と同様に、水蒸気流量の多い水蒸気通路２５Ｂの出入口付近での流路抵抗を低減して性能を向上させることができる。但し、図８に示すようなストレートな円柱などでの段付きでは、通路形成治具４０Ｂを引き抜く際の通路形成治具４０Ｂと吸着剤充填層２２との接する面が剪断剥離のままであるため、極力テーパー形状で段付きとするのが好ましい。
【００５１】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述した第２、第３実施形態での上下の第２の領域Ａ２は、水蒸気通路２５Ａを介して連通していても良いし、水蒸気通路２５Ａに底部を形成して、第２の領域Ａ２同士は連通していない構造であっても良い。
【００５２】
また、上述した第４実施形態の水蒸気通路２５Ｂを、第２、第３実施形態のように上下両面から吸着剤充填層２２に形成した吸着熱交換器としても良い、また、上述の実施形態では、温水パイプ２１や多孔質フィン２３などに銅を用いているが、ステンレスやアルミニウムなどで構成しても良い。また、蒸発器１と凝縮器３とが一体となっている構造でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態における吸着熱交換器１Ａを示す外観側面図である。
【図２】図１の吸着熱交換器１Ａの内部構造を示す縦断面図である。
【図３】水蒸気通路２５Ａと、それを形成する通路形成治具４０Ａとを示す部分断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、水蒸気通路２５Ａのその他の底部形状を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における吸着熱交換器１Ｂの内部構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態における吸着熱交換器１Ｃの内部構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態における吸着熱交換器１Ｄの内部構造を示す縦断面図である。
【図８】水蒸気通路２５Ｂと、それを形成する通路形成治具４０Ｂとを示す部分断面図である。
【図９】本発明の前提となる吸着モジュール２の端面図である。
【図１０】図９中のX−X断面図である。
【図１１】図9の部分拡大図である。
【図１２】図１１中の吸着剤充填層２２を示す模式的断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の課題を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…吸着熱交換器
３…ケース（ケーシング）
２１…温水パイプ（熱媒体管）
２２…吸着剤充填層
２５Ａ、２５Ｂ…水蒸気通路（被吸着媒体通路）
Ａ１…第１の領域
Ａ２…第２の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体と被吸着媒体とが流通するケーシング（３）と、
前記ケーシング（３）内に配設され、前記熱交換媒体が流通する複数の熱媒体管（２１）と、
前記熱媒体管（２１）の外周面に結合されて形成され、前記被吸着媒体を吸着または脱離する吸着剤充填層（２２）と、
前記熱媒体管（２１）の間の前記吸着剤充填層（２２）に、前記熱媒体管（２１）の軸方向と平行に形成され、前記被吸着媒体を前記吸着剤充填層（２２）に供給する被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）とを有する吸着熱交換器（１）において、
前記ケーシング（３）の内部は、前記吸着剤充填層（２２）が形成される第１の領域（Ａ１）と、前記吸着剤充填層（２２）が形成されない第２の領域（Ａ２）とを構成しており、
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は前記第２の領域（Ａ２）から前記吸着剤充填層（２２）の内部に向けて形成されているとともに、前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、内部側の通路面積に対して前記第２の領域（Ａ２）に開口した出入口側の通路面積を広く形成していることを特徴とする吸着熱交換器。
【請求項２】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ）は、前記出入口側から前記内部側にかけてテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着熱交換器。
【請求項３】
前記被吸着媒体通路（２５Ｂ）は、前記出入口側から前記内部側にかけて段付き状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着熱交換器。
【請求項４】
前記第２の領域（Ａ２）が前記吸着剤充填層（２２）の両側にあり、前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）がその両側の前記第２の領域（Ａ２）から内部に向けて形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸着熱交換器。
【請求項５】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が前記両側から対向するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の吸着熱交換器。
【請求項６】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が前記両側から隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の吸着熱交換器。
【請求項１】
熱交換媒体と被吸着媒体とが流通するケーシング（３）と、
前記ケーシング（３）内に配設され、前記熱交換媒体が流通する複数の熱媒体管（２１）と、
前記熱媒体管（２１）の外周面に結合されて形成され、前記被吸着媒体を吸着または脱離する吸着剤充填層（２２）と、
前記熱媒体管（２１）の間の前記吸着剤充填層（２２）に、前記熱媒体管（２１）の軸方向と平行に形成され、前記被吸着媒体を前記吸着剤充填層（２２）に供給する被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）とを有する吸着熱交換器（１）において、
前記ケーシング（３）の内部は、前記吸着剤充填層（２２）が形成される第１の領域（Ａ１）と、前記吸着剤充填層（２２）が形成されない第２の領域（Ａ２）とを構成しており、
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は前記第２の領域（Ａ２）から前記吸着剤充填層（２２）の内部に向けて形成されているとともに、前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）は、内部側の通路面積に対して前記第２の領域（Ａ２）に開口した出入口側の通路面積を広く形成していることを特徴とする吸着熱交換器。
【請求項２】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ）は、前記出入口側から前記内部側にかけてテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着熱交換器。
【請求項３】
前記被吸着媒体通路（２５Ｂ）は、前記出入口側から前記内部側にかけて段付き状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着熱交換器。
【請求項４】
前記第２の領域（Ａ２）が前記吸着剤充填層（２２）の両側にあり、前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）がその両側の前記第２の領域（Ａ２）から内部に向けて形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸着熱交換器。
【請求項５】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が前記両側から対向するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の吸着熱交換器。
【請求項６】
前記被吸着媒体通路（２５Ａ、２５Ｂ）が前記両側から隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の吸着熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１２１７１１（Ｐ２００９−１２１７１１Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９３５９３（Ｐ２００７−２９３５９３）
【出願日】平成１９年１１月１２日（２００７．１１．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１２日（２００７．１１．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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