JP4821746B2 - Adsorption heat exchanger - Google Patents
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Description
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吸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。 The present invention relates to an adsorption heat exchanger in which an adsorbent performs a heat exchange action through adsorption / desorption of an adsorbed medium whose phase changes between a liquid phase and a gas phase. It is suitable for application to an adsorption-type refrigeration apparatus that evaporates a medium to be adsorbed by using the action of adsorbing and exhibits refrigeration capacity by its latent heat of vaporization.
吸着熱交換器を用いた冷凍装置において、脱離工程で吸着剤から脱離した被吸着媒体がケース内壁面や配管中などで凝縮すると、その凝縮水が次の吸着工程で吸着剤に吸着されることより冷凍能力が損なわれる。この冷凍能力の低下を防止するために、下記特許文献1に示される吸着式冷凍機では、吸着剤を充填した部位のケースを加熱して、被吸着媒体の飽和温度以上としている。
しかしながら、上記特許文献1における従来技術では、凝縮水が付着しうる壁面がケース全面であるため、吸着熱交換器全体を覆う必要があり、コストが嵩むという問題点がある。さらに、同従来技術の構造では、何らかの理由で凝縮水がケース壁面に付着した場合、必ず吸着剤の周囲に滞在するか、または蒸発器側への還流が起こってしまうという問題点がある。 However, in the prior art in the above-mentioned Patent Document 1, since the wall surface to which condensed water can adhere is the entire surface of the case, it is necessary to cover the entire adsorption heat exchanger, which increases the cost. Furthermore, in the structure of the prior art, when condensed water adheres to the case wall surface for some reason, there is a problem that it always stays around the adsorbent or recirculates to the evaporator side.
本発明は、このような従来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、簡単な構造で被吸着媒体がケース内壁面で凝縮するのを防止す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、万が一ケース壁面での凝縮が発生した場合でも、その凝縮水を蒸発器側へ環流させることのない吸着熱交換器を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its first object is to prevent the adsorbed medium from condensing on the inner wall surface of the case with a simple structure. An object of the present invention is to provide an adsorption heat exchanger that can handle the above. The second object is to provide an adsorption heat exchanger that does not circulate the condensed water to the evaporator side even if condensation occurs on the case wall surface.
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(25)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、第2の領域(A2)のケーシング(3)の内周面(31a)であって被吸着媒体に曝露される被吸着媒体曝露面(31a)に熱媒体管(21)の熱を伝える伝熱部材(33)が、第2の領域(A2)に設けられていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the first aspect of the invention, the casing (3) in which the heat exchange medium and the adsorbed medium circulate, and a plurality of heat medium tubes (in the casing (3)) through which the heat exchange medium circulates ( 21) and an adsorbent filling layer formed between the heat medium pipe (21) and an adsorbent packed bed (22) formed by adsorbing or desorbing a medium to be adsorbed, and the heat medium pipe (21). An adsorption heat exchanger (25) having an adsorbed medium passage (25) that is formed in the layer (22) in parallel with the axial direction of the heat medium pipe (21) and supplies the adsorbed medium to the adsorbent packed bed (22). In 1)
The interior of the casing (3) constitutes a first region (A1) where the adsorbent packed layer (22) is formed and a second region (A2) where the adsorbent packed layer (22) is not formed. In addition, the heat of the heat medium pipe (21) is transmitted to the inner surface (31a) of the casing (3) in the second region (A2) and to the adsorbed medium exposed surface (31a) exposed to the adsorbed medium. The heat transfer member (33) is provided in the second region (A2).
この請求項1に記載の発明によれば、熱媒体管(21)から伝熱部材(33)を介した伝熱により、ケーシング(3)の吸着剤充填層(22)で覆われることなく被吸着媒体に曝露される被吸着媒体曝露面(31a)が加熱されるため、被吸着媒体がケーシング(3)の被吸着媒体曝露面(31a)で凝縮するのを防止することができる。また、伝熱部材(33)を、熱媒体管(21)の一端側とケーシング(3)の内周面(31a)とに嵌めるという簡単な構造で実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the heat transfer from the heat medium pipe (21) through the heat transfer member (33) is not covered by the adsorbent packed layer (22) of the casing (3). Since the adsorption medium exposure surface (31a) exposed to the adsorption medium is heated, the adsorption medium can be prevented from condensing on the adsorption medium exposure surface (31a) of the casing (3). Further, the heat transfer member (33) can be realized with a simple structure in which the heat transfer member (33) is fitted to one end side of the heat medium pipe (21) and the inner peripheral surface (31a) of the casing (3).
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、吸着剤充填層(22)の軸方向の一方の端部にのみ、第2の領域(A2)が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、被吸着媒体が凝縮しうる部分が片側だけになることより、上述の凝縮を防止する伝熱部材(33)も片側だけに構成すれば良いこととなり、吸着熱交換器を簡素に構成することができる。また、これにより、吸着熱交換器のコストを抑えることができる。
In the invention according to
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の吸着熱交換器において、吸着熱交換器とは別体として構成される凝縮器への被吸着媒体が、第2の領域(A2)から流出す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、伝熱部材(33)を設置した側から温度の高い熱交換媒体を流入させることで、被吸着媒体曝露面(31a)を効率良く加熱することができ、被吸着媒体曝露面(31a)での凝縮を効率良く防止することができる。
Further, in the invention according to
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)に被吸着媒体を流入させる流入口(36)および第2の領域(A2)から被吸着媒体を流出させる流出口(37)が、第2の領域(A2)を形成するケーシング(3)に設けられていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the adsorption heat exchanger according to any one of the first to third aspects, the inlet (36) for allowing the adsorbed medium to flow into the second region (A2) and An outflow port (37) through which the adsorbed medium flows out from the second region (A2) is provided in the casing (3) forming the second region (A2).
また、請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路(25)の軸方向の一端は、第2の領域(A2)に開口しており、その他端は閉塞されていることを特徴としている。これら請求項4および5に記載の発明も、被吸着媒体が凝縮しうる部分を片側だけにするための構造であり、これらにより、吸着熱交換器を簡素に構成することができてコストを抑えることができる。 Further, in the invention according to claim 5, in the adsorption heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, one end of the adsorbed medium passage (25) in the axial direction is in the second region (A2). ) And the other end is closed. These inventions according to claims 4 and 5 also have a structure in which the adsorbed medium can be condensed only on one side, whereby the adsorption heat exchanger can be simply configured to reduce costs. be able to.
また、請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体通路(25)の軸方向の他端は、吸着剤充填層(22)の一部により閉塞されて底部(25a)を形成しており、その底部厚さ(Lb)は、熱媒体管(21)と被吸着媒体通路(25)との相互位置関係を決める際に考慮する最適吸着剤充填層厚さ(L)と同じ厚さにしていることを特徴としている。この請求項6に記載の発明によれば、吸着剤充填層(22)全体を効率の良い寸法関係で形成することができる。 Further, in the invention according to claim 6, in the adsorption heat exchanger according to claim 5, the other end in the axial direction of the adsorbed medium passage (25) is blocked by a part of the adsorbent packed bed (22). The bottom portion (25a) is formed, and the bottom portion thickness (Lb) is the optimum adsorbent filling to be considered when determining the mutual positional relationship between the heat medium pipe (21) and the adsorbed medium passage (25). The thickness is the same as the layer thickness (L). According to the sixth aspect of the present invention, the entire adsorbent packed bed (22) can be formed with an efficient dimensional relationship.
また、請求項7に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の吸着熱交換器において、被吸着媒体の流出口(37)は、天地方向の地側となる位置に形成されていることを特徴としている。この請求項7に記載の発明によれば、何らかの理由でケーシング(3)の被吸着媒体曝露面(31a)で被吸着媒体の凝縮が生じた場合でも、その凝縮水を吸着剤充填層(22)や蒸発器側に還流させることなく、地側に配置した被吸着媒体の流出口(37)から凝縮器側へ流すことができる。 Further, in the invention according to claim 7, in the adsorption heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, the outlet (37) of the adsorbed medium is located at a position on the ground side in the vertical direction. It is characterized by being formed. According to the seventh aspect of the present invention, even when the adsorbed medium is condensed on the adsorbed medium exposed surface (31a) of the casing (3) for some reason, the condensed water is used as the adsorbent packed bed (22 ) Or the reflux side to the evaporator side, it is possible to flow from the outlet (37) of the adsorbed medium arranged on the ground side to the condenser side.
また、請求項8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、伝熱部材(33)は、リング形状の金属プレートから形成されており、その外周形状が第2の領域(A2)におけるケーシング(3)の内周面(31a)の形状と一致するように形成されており、伝熱部材(33)に、熱媒体管(21)の一部の熱媒体管(21)が挿入される貫通孔(33a)が形成されていることを特徴としている。 Moreover, in invention of Claim 8, in the adsorption heat exchanger of Claim 1, the heat-transfer member (33) is formed from the ring-shaped metal plate, The outer peripheral shape is 2nd area | region. It is formed so as to coincide with the shape of the inner peripheral surface (31a) of the casing (3) in (A2), and a part of the heat medium pipe (21) of the heat medium pipe (21) is formed on the heat transfer member (33). ) Is inserted, and a through hole (33a) is formed.
また、請求項9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、伝熱部材(33)は、ディスク状の金属プレートから形成されており、その外周形状が第2の領域(A2)におけるケーシング(3)の内周面(31a)の形状と一致するように形成されており、伝熱部材(33)には、熱媒体管(21)が挿入される貫通孔(33a)が形成されており、さらに伝熱部材(33)には、第2の領域(A2)に流入した被吸着媒体を、被吸着媒体通路(25)に導くための複数の通路孔(33b)が形成されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 9, in the adsorption heat exchanger according to claim 1, the heat transfer member (33) is formed of a disk-shaped metal plate, and the outer peripheral shape thereof is the second region. It is formed so as to match the shape of the inner peripheral surface (31a) of the casing (3) in (A2), and the heat transfer member (33) has a through hole (33a) into which the heat medium pipe (21) is inserted. And a plurality of passage holes (33b) for guiding the adsorbed medium flowing into the second region (A2) to the adsorbed medium passage (25) in the heat transfer member (33). It is characterized by being formed.
これら請求項8および9に記載の発明によれば、伝熱部材(33)の貫通孔(33a)に熱媒体管(21)が挿入されるとともに、伝熱部材(33)がケーシング(3)の内周面(31a)に嵌められ、これら伝熱部材(33)、熱媒体管(21)およびケーシング(3)の内周面(31a)が蝋付けなどで熱的に接合されることで、熱媒体管(21)の熱をケーシング(3)の内周面(31a)である被吸着媒体曝露面(31a)に伝熱することができる。 According to the invention described in claims 8 and 9, the heat transfer pipe (21) is inserted into the through hole (33a) of the heat transfer member (33), and the heat transfer member (33) is the casing (3). The inner peripheral surface (31a) of the heat transfer member (33), the heat medium pipe (21), and the inner peripheral surface (31a) of the casing (3) are thermally joined by brazing or the like. The heat of the heat medium pipe (21) can be transferred to the adsorption medium exposed surface (31a) which is the inner peripheral surface (31a) of the casing (3).
なお、第2の領域(A2)に流入した被吸着媒体を被吸着媒体通路(25)に導くのは、リング形状の伝熱部材(33)中央の大きな通路孔(33b)であっても良いし、ディスク状の伝熱部材(33)に開けた複数の小さな通路孔(33b)であっても良い。また、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。 The adsorbed medium flowing into the second region (A2) may be guided to the adsorbed medium passage (25) by a large passage hole (33b) at the center of the ring-shaped heat transfer member (33). However, it may be a plurality of small passage holes (33b) opened in the disk-shaped heat transfer member (33). Further, the reference numerals in parentheses described in the claims and each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
以下、本発明の一実施形態における吸着熱交換器を、図1〜7を用いて詳細に説明する。本吸着熱交換器は、内部に含む吸着剤が気相の被吸着媒体を吸着する作用を用い、被吸着媒体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。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。 Hereinafter, an adsorption heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The present adsorption heat exchanger utilizes the effect that the adsorbent contained therein adsorbs the gas-phase adsorbed medium, evaporates the adsorbed medium, and exhibits its refrigerating capacity by its latent heat of vaporization. Therefore, it is suitable for use in an air conditioning apparatus for a vehicle by using it in an adsorption refrigeration apparatus or the like.
この吸着熱交換器は、筐体内に吸着モジュールを備えている。図1は、発明の前提となる吸着モジュール2の端面図であり、図2は、図1中のII−II断面図である。吸着モジュール2は、図1および図2に示すように、熱交換媒体(本実施形態では温水を使用。よって以下、温水と記す)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の外周面と結合するように形成された吸着剤充填層22とを有している。
This adsorption heat exchanger includes an adsorption module in a housing. FIG. 1 is an end view of an
また、温水パイプ21の間の吸着剤充填層22には、水蒸気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3は、図1の部分拡大図であり、図4は、図3中の吸着剤充填層22を示す模式的断面図である。図4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の外周面と結合させて形成されたものである。
Further, in the adsorbent packed
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。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。
In this embodiment, a fibrous metal having excellent thermal conductivity is used as the porous sintered fin (porous heat transfer body) 23, and this fibrous metal is heated and sintered without melting. It is made into the sintered compact. In this embodiment, copper or copper alloy is used as the fibrous metal. The porous
このような多孔質フィン23は、図4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。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。
Such
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されている。そして、これらから成る吸着剤充填層22は、その全体が一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、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。
The
なお、水蒸気通路25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。また、本実施形態では、水蒸気通路25は、6本の温水パイプ21に囲まれた領域に配置しているが、これ以外の複数の温水パイプ21に囲まれた領域に配置されるものであっても良い。
The cross-sectional shape of the
この水蒸気通路25は、吸着時には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を通して速やかに凝縮器へ導く役割を果す。
The
なお、この吸着剤充填層22の厚さは、温水パイプ21の外周面で焼結結合された多孔質焼結フィン23の厚さL(図4参照)に対応している。この吸着剤充填層22の厚さLを設定するに当たり、図3および図4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。
The thickness of the adsorbent packed
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、最適吸着剤充填層厚さLとする。
The penetration depth r2 is the distance from the inner peripheral surface of the
次に、上述した吸着モジュール2をケース3の内部に収めて、一体成形した吸着熱交換器1について説明する。図5は、本発明の一実施形態における吸着熱交換器1を示す外観側面図であり、図6は、図5中のVI−VI断面図、図7は、図6中のVII−VII断面図である。吸着熱交換器1は概略、吸着モジュール2をケース本体31内に収め、その両端面に仕切り板32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。
Next, the adsorption heat exchanger 1 in which the
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2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。
The case
なお、封止する仕切り板32には、吸着モジュール2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が設けられている(図7参照)。そして、これらケース本体31と仕切り板32、仕切り板32の温水パイプ孔32a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る。
In addition, the
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。
By sealing the case
図5および図7において、ケース本体31の左側端近傍の上側には、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1に導入する水蒸気流入口(流入口)36が設けられている。また、ケース本体31の左側端近傍の下側には、脱離時に本吸着熱交換器1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(流出口)37が設けられている。
5 and 7, a water vapor inlet (inlet) 36 for introducing water vapor from an evaporator (not shown) to the main adsorption heat exchanger 1 at the time of adsorption is provided on the upper side near the left end of the
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2の水蒸気通路25に分配される。水蒸気通路25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5および図7において、左側のタンク35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、右側のタンク34には、温水を導出する温水流出口39が設けられている。
During the adsorption, the water vapor is distributed from the evaporator side to the
温水は、タンク35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の中を右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34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25から水蒸気流出口37を通って凝縮器側へ導出される。
The hot water flows into the
次に、本実施形態での特徴的な構造について説明する。まず、上述した吸着モジュール2の吸着剤充填層22は、図7において右側に寄って構成されており、右側の仕切り板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、左側の仕切り板32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。つまり、この空間に水蒸気流入口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。
Next, a characteristic structure in the present embodiment will be described. First, the adsorbent packed
これに伴い、水蒸気通路25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の右側仕切り板32と密着する部分には、底部25aが形成されており、水蒸気通路25は有底孔となっている。なお、この底部25aの厚さLbは、上述した最適吸着剤充填層厚さLと同じ厚さとなっている。
Accordingly, the
そして、先の空間において、水蒸気に曝露されるケース3の内周面=水蒸気曝露面(被吸着媒体曝露面)31aでは水蒸気が凝縮する可能性があるため、本実施形態では温水パイプ21の熱をこの水蒸気曝露面31aに伝える伝熱プレート(伝熱部材)33を(本実施形態では2枚)設けている。
In the previous space, since the water vapor may condense on the inner peripheral surface of the
この伝熱プレート33は、図6に示すように、円環状の板材であり、ケース本体31に近い部分の温水パイプ21が貫通する温水パイプ孔(貫通孔)33aが開けられているとともに、中央部は水蒸気の流通を妨げないよう大きくくり抜かれている。これを、吸着剤充填層22と左側仕切り板32との間の空間で、温水パイプ21に挿入してケース本体31の内周面31aに密着するように配設している。これにより、水蒸気に曝露されるケース3の内周面31aが加熱されるため、この水蒸気曝露面31aでの水蒸気の凝縮を防ぐことができる。
As shown in FIG. 6, the
上述したケース本体31、仕切り板32、伝熱プレート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。
The
次に、上述した吸着熱交換器1の製造方法の概略を説明する。まず、一方の仕切り板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。
Next, the outline of the manufacturing method of the adsorption heat exchanger 1 mentioned above is demonstrated. First, the
次に、このケース本体31内に水蒸気通路25を形成するための治具(棒)をセットした後、これらの隙間に繊維状の銅粉と吸着剤24とを混合させた混合粉を充填する。そして、この混合粉を治具で押し固めた後、水蒸気通路25を形成するための治具を静かに拭き取り、水蒸気通路25の孔空間を確保する。
Next, after setting a jig (rod) for forming the
次に、温水パイプ21に伝熱プレート33と他端側の仕切り板32と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を挿入した伝熱プレート33や仕切り板32は、温水パイプ21を拡管(口拡げ)することなどで固定する。
Next, the
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。
Further, the hot water outlet /
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、第2領域A2のケース3の内周面31aであって水蒸気に曝露される水蒸気曝露面31aに温水パイプ21の熱を伝える伝熱プレート33が、第2の領域A2に設けられている。
Next, the features and effects of this embodiment will be described. First, the inside of the
これによれば、温水パイプ21から伝熱プレート33を介した伝熱により、ケース3の吸着剤充填層22で覆われることなく水蒸気に曝露される水蒸気曝露面31aが加熱されるため、水蒸気がケース3の水蒸気曝露面31aで凝縮するのを防止することができる。また、伝熱プレート33を、温水パイプ21の一端側とケース3の内周面31aとに嵌めるという簡単な構造で実現することができる。
According to this, since the water
また、吸着剤充填層22の軸方向の一方の端部にのみ、第2の領域A2が形成されている。これによれば、水蒸気が凝縮しうる部分が片側だけになることより、上述の凝縮を防止する伝熱プレート33も片側だけに構成すれば良いこととなり、吸着熱交換器を簡素に構成することができる。また、これにより、吸着熱交換器のコストを抑えることができる。
Further, the second region A2 is formed only at one end of the adsorbent packed
また、吸着熱交換器とは別体として構成される凝縮器への水蒸気が、第2の領域A2から流出するようにしている。これによれば、伝熱プレート33を設置した側から温度の高い熱交換媒体を流入させることで、水蒸気曝露面31aを効率良く加熱することができ、水蒸気曝露面31aでの凝縮を効率良く防止することができる。
Moreover, the water vapor | steam to the condenser comprised as a different body from the adsorption heat exchanger flows out out of 2nd area | region A2. According to this, by allowing a heat exchange medium having a high temperature to flow from the side where the
また、第2の領域A2に水蒸気を流入させる水蒸気流入口36および第2の領域A2から水蒸気を流出させる水蒸気流出口37が、第2の領域A2を形成するケース3に設けられている。また、被吸着媒体通路25の軸方向の一端は、第2の領域A2に開口しており、その他端は閉塞されている。これらも、水蒸気が凝縮しうる部分を片側だけにするための構造であり、これらにより、吸着熱交換器を簡素に構成することができてコストを抑えることができる。
In addition, a
また、水蒸気通路25の軸方向の他端は、吸着剤充填層22の一部により閉塞されて底部25aを形成しており、その底部厚さLbは、温水パイプ21と水蒸気通路25との相互位置関係を決める際に考慮する最適吸着剤充填層厚さLと同じ厚さにしている。これによれば、吸着剤充填層22全体を効率の良い寸法関係で形成することができる。
The other end in the axial direction of the
また、水蒸気流出口37は、天地方向の地側となる位置に形成されている。これによれば、何らかの理由でケース3の水蒸気曝露面31aで水蒸気の凝縮が生じた場合でも、その凝縮水を吸着剤充填層22や蒸発器側に還流させることなく、地側に配置した水蒸気流出口37から凝縮器側へ流すことができる。
Moreover, the
また、伝熱プレート33は、リング形状の金属プレートから形成されており、その外周形状が第2の領域A2におけるケース3の内周面31aの形状と一致するように形成されており、伝熱プレート33に、温水パイプ21の一部の温水パイプ21が挿入される温水パイプ孔33aが形成されている。
The
これによれば、伝熱プレート33の温水パイプ孔33aに温水パイプ21が挿入されるとともに、伝熱プレート33がケース3の内周面31aに嵌められ、これら伝熱プレート33、温水パイプ21およびケース3の内周面31aが蝋付けなどで熱的に接合されることで、温水パイプ21の熱をケース3の内周面31aである水蒸気曝露面31aに伝熱することができる。
According to this, the
(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、図8は、図6に相当するその他の実施形態での断面図である。伝熱プレート33は、ディスク状の金属プレートから形成されており、その外周形状が第2の領域A2におけるケース3の内周面31aの形状と一致するように形成されている。また、伝熱プレート33には、温水パイプ21が挿入される温水パイプ孔33aが形成されており、さらに伝熱プレート33には、第2の領域A2に流入した水蒸気を、水蒸気通路25に導くための複数の水蒸気通路孔33bが形成されている。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, FIG. 8 is a cross-sectional view of another embodiment corresponding to FIG. The
伝熱プレート33に設ける水蒸気通路孔(通路孔)33bは、図6のように1つの大きな水蒸気通路孔33bとしても良いし(その結果、伝熱プレート33はリング形状のプレートとなる)、図8のように、ディスク状の伝熱プレート33に、水蒸気通路25に対応する位置に形成した複数の小さな水蒸気通路孔33b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。
The water vapor passage hole (passage hole) 33b provided in the
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
25…水蒸気通路(被吸着媒体通路)
25a…底部
31a…水蒸気曝露面(内周面、被吸着媒体曝露面)
33…伝熱プレート(伝熱部材)
33a…温水パイプ孔(貫通孔)
33b…水蒸気通路孔(通路孔)
36…水蒸気流入口(流入口)
37…水蒸気流出口(流出口)
A1…第1の領域
A2…第2の領域
L…最適吸着剤充填層厚さ
Lb…底部厚さ
1 ...
21 ... Hot water pipe (heat medium pipe)
22 ... Adsorbent packed
25a ... Bottom 31a ... Water vapor exposed surface (inner peripheral surface, adsorbed medium exposed surface)
33 ... Heat transfer plate (heat transfer member)
33a ... Hot water pipe hole (through hole)
33b ... Water vapor passage hole (passage hole)
36 ... Water vapor inlet (inlet)
37 ... Steam outlet (outlet)
A1 ... first region A2 ... second region L ... optimum adsorbent packed layer thickness Lb ... bottom thickness
Claims (9)
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(25)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、
前記第2の領域(A2)の前記ケーシング(3)の内周面(31a)であって前記被吸着媒体に曝露される被吸着媒体曝露面(31a)に前記熱媒体管(21)の熱を伝える伝熱部材(33)が、前記第2の領域(A2)に設けられていることを特徴とする吸着熱交換器。 A casing (3) in which the heat exchange medium and the adsorbed medium flow,
A plurality of heat medium tubes (21) disposed in the casing (3) and through which the heat exchange medium flows;
An adsorbent packed bed (22) formed to be bonded to the outer peripheral surface of the heat medium pipe (21) and adsorbing or desorbing the adsorbed medium;
The adsorbent packed bed (22) between the heat medium pipes (21) is formed in parallel with the axial direction of the heat medium pipe (21), and the adsorbed medium is put on the adsorbent packed bed (22). In the adsorption heat exchanger (1) having the adsorbed medium passage (25) to be supplied,
The inside of the casing (3) includes a first region (A1) where the adsorbent packed layer (22) is formed and a second region (A2) where the adsorbent packed layer (22) is not formed. Configured
Heat of the heat medium pipe (21) on the inner surface (31a) of the casing (3) in the second region (A2) and exposed to the adsorbed medium exposed surface (31a) of the adsorbed medium. A heat transfer member (33) for transmitting the heat is provided in the second region (A2).
前記伝熱部材(33)に、前記熱媒体管(21)の一部の熱媒体管(21)が挿入される貫通孔(33a)が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。 The heat transfer member (33) is formed of a ring-shaped metal plate, and the outer peripheral shape thereof coincides with the shape of the inner peripheral surface (31a) of the casing (3) in the second region (A2). Is formed to
The through hole (33a) into which a part of the heat medium pipe (21) of the heat medium pipe (21) is inserted is formed in the heat transfer member (33). Adsorption heat exchanger.
前記伝熱部材(33)には、前記熱媒体管(21)が挿入される貫通孔(33a)が形成されており、
さらに前記伝熱部材(33)には、前記第2の領域(A2)に流入した前記被吸着媒体を、前記被吸着媒体通路(25)に導くための複数の通路孔(33b)が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。 The heat transfer member (33) is formed of a disk-shaped metal plate, and its outer peripheral shape matches the shape of the inner peripheral surface (31a) of the casing (3) in the second region (A2). Is formed to
The heat transfer member (33) has a through hole (33a) into which the heat medium pipe (21) is inserted,
Further, the heat transfer member (33) is formed with a plurality of passage holes (33b) for guiding the adsorbed medium flowing into the second region (A2) to the adsorbed medium passage (25). The adsorption heat exchanger according to claim 1, wherein
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