JP4830799B2 - 吸着モジュール - Google Patents

Description

本発明は、吸着モジュールに関し、例えば吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を用いて冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着器に適用して好適なものである。

従来この種の吸着器は、吸着剤を充填した吸着熱交換器と、吸着剤が吸着／脱離する被吸着媒体が蒸発／凝縮する熱交換器とを有し、これら熱交換器を、吸着器の外枠を構成する真空容器内に収容するものがある（特許文献１参照）。

特許文献１の開示する技術では、吸着熱交換器に、銅粉などを焼結したものが伝熱促進材として利用されている。この技術では、上記銅粉と吸着剤を混合し、焼結形成させたもので、熱交換媒体が流れる伝熱管を一体的に被包している。

なお、吸着器を構成する吸着熱交換器および上記熱交換器を個別に製作し、次いで容器の内部に、個々に製作された吸着熱交換器および熱交換器を収容した状態で、気密に組付けられている。
特開平４−１４８１９４号公報

上記特許文献１による従来技術では、銅粉の焼結体を伝熱フィンとすることで、この伝熱フィン内の細孔を含む空隙部に充填された吸着剤との接触面積が増え伝熱特性の向上が図れる。

しかしながら、実際には、上記従来技術は、伝熱特性が向上したにも係わらず、冷却性能の低下やその成績係数ＣＯＰの低下を招く場合があるという問題があった。

すなわち、銅粉の量が多い、すなわち吸着剤が充填された伝熱フィンの空隙率が低い場合であると、吸着剤との接触面積の拡大により伝熱特性が向上するが、伝熱フィンの空隙部に充填可能な吸着剤量は減少するので、冷却性能および成績係数ＣＯＰの低下を招く領域が存在する。一方、銅粉の量を少なくして、空隙率を高める場合であると、吸着剤の充填可能量は増えるが、吸着剤との接触面積の減少により伝熱特性が低下するので、冷却性能および成績係数ＣＯＰの低下を招くことが懸念される。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、熱媒体管の周囲に多孔質伝熱体と、多孔質伝熱体の空隙部に充填された吸着剤とを有するものにおいて、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数ＣＯＰが常に高い状態に維持される吸着モジュールを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下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、熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管（２１）を有し、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、細孔（２３ａ）を有する多孔質伝熱体（２３）および吸着剤（２４）が設けられている吸着モジュール（１）であって、多孔質伝熱体（２３）は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉（２３ｂ）を焼結によって熱媒体管（２１）に金属結合して形成され、多孔質伝熱体（２３）に形成された細孔（２３ａ）内には、吸着剤（２４）が充填されており、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に吸着剤（２４９が充填された吸着剤充填層の厚さ（Ｌ）は、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定されており、熱媒体管（２１）と、熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に金属結合した多孔質伝熱体（２３）とは、細孔（２３ａ）を含む空隙部を有しており、空隙部の空隙率Ｍｏは、周辺部（２２）に充填された金属粉（２３ｂ）の重量をＭｇ、前記金属粉（２３ｂ）が充填された前記周辺部（２２）の充填容積をＦｖ、および金属粉（２３ｂ）の密度をρとすると、Ｍｏ＝（１−Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））で表され、空隙率Ｍｏは、７０％〜９５％の範囲に設定されていることを特徴とする。

これによると、吸着剤充填層の厚み（Ｌ）、すなわち浸透深さ（ｒ２）を０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定しているので、より高性能な吸着モジュール（１）を提供することができる。これによると、空隙率Ｍｏを７０％〜９５％の範囲に設定することで、金属粉（２３ｂ）の量を最適化するので、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数ＣＯＰが常に高い状態に維持される吸着モジュール（１）を提供することができる。

上述の吸着モジュール（１）は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）を備え、被吸着媒体通路（２５）は、熱媒体管（２１）の間に配置されている。

熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に多孔質伝熱体（２３）および吸着剤（２４）を設ける場合において、多孔質伝熱体（２３）は、金属粉（２３ｂ）を焼結体としたいわゆる伝熱フィンとすることにより、この伝熱フィン内に充填された吸着剤（２４）との接触面積が増え伝熱特性が向上する。しかしながら、多孔質伝熱体（２３）における熱媒体管（２１）の周辺部（２２）の厚さによっては、吸着剤（２４）が被吸着媒体を吸着／脱離する際の被吸着媒体の拡散抵抗によって、吸着剤（２４）の吸着／脱離速度が狙い通り上がらず、結果的には冷却性能を向上させることができないおそれがある。

これに対して請求項１に記載の発明は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）を、熱媒体管（２１）の間に設けているので、多孔質伝熱体（２３）内部の吸着剤（２４）に被吸着媒体を浸透させ易くなり、被吸着媒体の拡散抵抗を低減することができる。

また、上記熱媒体管（２１）の間への被吸着媒体通路（２５）の配置として、被吸着媒体通路（２５）の内周面から、隣接する熱媒体管（２１）の外周面までの距離を、被吸着媒体が熱媒体管（２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）とし、吸着剤充填層の厚さにおける熱媒体管（２１）からの距離を伝熱距離（ｒ１）として、浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を配置している。

これによると、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を配置するので、伝熱特性に優れ、かつ被吸着媒体の拡散抵抗の小さい高性能な吸着モジュール（１）を提供することができる。

また、上記熱媒体管（２１）が扁平形状である場合においては、請求項２に記載の発明の如く、熱媒体管（１２１）の扁平断面の長辺からの距離を伝熱距離（ｒ１）とし、被吸着媒体通路（１２５）の内周面から、被吸着媒体が熱媒体管（１２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（１２１）の間に被吸着媒体通路（１２５）を配置していることが好ましい。

これによると、扁平形状の熱媒体管（１２１）の場合においても、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（１２１）の間に被吸着媒体通路（１２５）を配置することができる。

また、請求項３に記載の発明の如く、被吸着媒体通路（２５）は、熱媒体管（２１）に平行に配置され、被吸着媒体が少なくとも一方向から流入可能であることを特徴とする。

これによると、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ（ｒ２）と、伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、熱媒体管（２１）の間に被吸着媒体通路（２５）を配置するのが容易となる。

また、請求項４に記載の発明では、吸着モジュール（１）は、少なくとも多孔質伝熱体（２３）を真空保持可能な筐体（３）とを備え、筐体（３）は、内部に被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には蒸発器側より被吸着媒体が流入し、脱離時には凝縮器側へ被吸着媒体が流出することを特徴とする。

これによると、吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ被吸着媒体を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギを生じない。

また、請求項５に記載の発明は、多孔質伝熱体（２３）の金属粉（２３ｂ）は、銅または銅合金からなり、熱媒体管（２１）は、銅または銅合金からなることを特徴とする。

これによると、伝熱特性に優れた多孔質伝熱体（２３）と熱媒体管（２１）が焼結結合することにより、これらが単に接触するだけではなく、金属的に接合できるので、伝熱向上が効果的に図れる。

また、請求項６に記載の発明は、筐体（３）は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材（３１、３２、３３、３４、３５）によって区画されるように構成され、金属粉（２３ｂ）は、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることを特徴とする。

これによると、ろう材による吸着モジュールを構成する筐体などの構成部材の接合と、金属粉（２３ｂ）の焼結による多孔質伝熱体（２３）の形成が、一度の炉内でのろう付け温度による加熱によって、同時に行なえるので、優れた生産性が図れる吸着モジュールを提供することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における吸着モジュールを、図１から図１５に従って説明する。図１は本実施形態に係わる吸着熱交換器を示す図であって、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＩＢよりみた断面図である。図２は図１（ａ）の拡大図である。図３は図２中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図４は本実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。図５は図４中のＶからみた断面図である。図６は図５中のＶＩからみた断面図である。図７は吸着剤充填層の厚さＬと単位容積当たりの冷却性能との関係を示す特性図である。図８は吸着剤充填層の厚さＬと吸着能力との関係を示す特性図である。

図９は図２中の吸着剤充填層での細孔を含む空隙部における空隙率を説明する模式図である。図１０は空隙率と吸着剤の充填密度の関係を示す特性図である。図１１は空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の一例を示す特性図である。図１２は空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の一例を示す特性図である。図１３は空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の他の一例を示す特性図である。図１４は空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の他の一例を示す特性図である。図１５は本実施形態の吸着モジュールの製造方法について、製造工程を示す流れ図である。

図４に示す吸着モジュール１は、その内部に含む吸着剤が気相冷媒（水蒸気）を吸着する作用を用いて冷媒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して吸着式冷凍機に使用されるものであり、車両用などの空調装置に適用することもできる。この吸着モジュール１は、図５および図６に示すように、筐体を構成するケーシング３内に吸着熱交換器２を備えている。吸着熱交換器２は、熱交換媒体（冷媒）が流れる熱媒体管２１とを有しており、熱媒体管２１の周辺部２２に、細孔を有する多孔質熱伝体２３および吸着剤２４が設けられている。

具体的には、吸着熱交換器２は、図１および図３に示すように、材質が銅または銅合金（本実施例では、銅）からなる熱媒体管２１と、細孔２３ａを有する多孔質熱伝体２３と、その細孔２３ａに充填された吸着剤２４とを有している。

多孔質熱伝体２３は、熱伝導性に優れる金属粉２３ｂを加熱して、溶融することなく焼結結合した焼結体である。金属粉２３ｂは、銅または銅合金（本実施例では、銅）を用いており、例えばその銅粉は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれか（本実施例では、繊維状）に形成されているものであればよい。

このような多孔質熱伝体２３、すなわち金属粉２３ｂを焼結結合した焼結体は、図３に示すように、細孔２３ａを有する微細な焼結フィン（以下、多孔質焼結フィン）を形成する。細孔２３ａは、金属粉２３ｂに比べて粒子径が微小な吸着剤２４を充填可能にマッチした微細な孔である。また、多孔質熱伝体２３は、銅からなる熱媒体管２１の周辺部に焼結結合している。

なお、細孔２３ａを有する多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１とは互いに焼結結合しているので、多孔質伝熱体２３内に形成される細孔２３ａ以外に、金属的に結合する多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１の界面によって区画される空隙も生じる。この空隙と細孔２４ａは請求範囲に記載の空隙部に対応する。空隙と細孔２４ａを、細孔２４ａを含む空隙部と言い換えることができる。

また、多孔質熱伝体２３は、その全体が一方向に伸長するように複数の円筒状の熱媒体管２１の周辺部２２で形成されており、全体形状として円筒状である。

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、活性炭、活性アルミナ等から構成されている。吸着剤２４は、多孔質熱伝体２３の細孔２３ａ内部に充填されている。

さらに、本実施形態では、熱媒体管２１の間に、被吸着媒体（以下、水蒸気）が流通する被吸着媒体通路２５が配置されている。被吸着媒体通路２５の断面形状は、本実施例では円としたが、円、楕円、矩形のいずれであってもよい。また、本実施例では、被吸着媒体通路２５は、図中の３つの熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されているが、３つに限らず、４つや５つ等の複数の熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されるものであってもよい。

この被吸着媒体通路２５は、吸着時には、図４中の蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３内部へ速やかに浸透させる役割を果す。また、脱離時には、熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３から吐き出した水蒸気を、この被吸着媒体通路２５を通して速やかに図４中の凝縮器へ導く役割を果す。

なお、ここで、熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３を、吸着剤充填層と呼ぶ。この吸着剤充填層は、熱媒体管２１の周辺部２２で焼結結合した多孔質焼結フィンの厚さＬ（図３参照）に対応している。

この吸着剤充填層の厚さＬを設定するに当たり、図２および図３に示すように、水蒸気が熱媒体管２１に向かう浸透深さｒ２と、熱媒体管２１からの距離（以下、伝熱距離）ｒ１とが略等しくなるように、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置することが好ましい。なお、浸透深さｒ２は、本実施例では、被吸着媒体通路２５の内周面から熱媒体管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熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置することにより、被吸着媒体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。

さらに、吸着剤充填層の厚さＬの最適化を図るべく、吸着剤充填層の厚さＬと冷却性能との関係を、図７および図８に従って説明する。図７は、横軸に吸着剤充填層（多孔質焼結フィン）の厚さＬを示し、縦軸に単位容積当たりの冷却性能を示しており、この冷却性能は、最大性能を１とする冷却能力比で表している。図７に示す特性図は、吸着速度（η／τ）の実験結果（図８参照）より単位容積当たりの冷却能力を計算したものである。

図８は、吸着剤充填層の厚さＬをパラメータにして厚さＬ毎に実験により得た吸着速度（η／τ）を表す特性図であって、縦軸に吸着効率、横軸に吸着時間が示されている。図８に示すように、吸着剤充填層の厚さＬを厚くすると吸着速度（η／τ）は低下する。言い換えると、吸着剤充填層の厚さＬが薄いほど吸着速度（η／τ）は速くなる。

一方、図７の単位容積当たりの冷却能力比に換算すると、吸着剤充填層の厚さＬを厚くすることにより吸着剤充填量が増加する。これは例えば図８中のＬ＝２ｍｍとＬ６ｍｍの比較例の如く、吸着剤充填層の厚さＬの増加に伴なって熱媒体管２１の容積が小さくなるからである。但し、図８の特性図より明らかなように吸着速度（η／τ）は遅いので、厚さＬがある程度増加すると結果的に冷却能力は低くなる。すなわち、冷凍能力は、吸着剤重量と吸着速度（η／τ）に比例するので、単位容積当たりの冷却能力が最大となる吸着剤充填層の厚さＬが存在する。単位容積当たりの冷却能力が最大となる吸着剤充填層の厚さＬは、図７に示すように、Ｌ＝２ｍｍである。

このような関係にある吸着剤充填層の厚さＬは、図７に示すように、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。これにより、最大性能から７０％までの性能を確保することができる。

さらに望ましくは、吸着剤充填層の厚さＬは、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。これにより、最大性能から８５％までの性能を確保することができるので、最大性能に対して１５％程度の低下に抑えられ、最大性能に近い性能が得られる。

なお、上記吸着剤充填層の厚さＬを設定するに当たり、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１がほぼ等しくなるように、被吸着媒体通路２５を熱媒体管２１の間に配置することを前提としたが、浸透深さｒ２および伝熱距離ｒ１は、吸着剤充填層の厚さＬが０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあれば、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１の間で２ｍｍ程度の差異があってもよい。吸着剤充填層の厚さＬを、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内に含まれるいずれか如く、最適範囲内に含まれる最適値に設定することにより、冷却性能は問題となる大きな悪化を生じることはない。

上述のように吸着剤充填層の厚さＬを最適化した吸着吸着熱交換器２において、発明者らは、金属粉２３ｂ、吸着剤２４に付き、かさ密度等の物理特性を変更した場合での冷却性能について、実験による検証に鋭意努めた。なお、検証実験で評価した冷却性能の評価項目としては、上記単位容積当たりの冷却能力比に加えて、その成績係数ＣＯＰなどを評価した。

ここで、冷却能力（冷却性能）Ｑは、数式１により表される。

（数１）
冷却能力Ｑ＝Ｇ×ΔＣ×ΔＨ×η／τ
なお、数式１中において、
Ｇは、吸着剤２４の量（ｋｇ）
ΔＣは、吸着剤２４の被吸着媒体（水蒸気）に対する吸着特性（以下、水吸着特性）（ｋｇ／ｋｇ）
ΔＨは、潜熱（ｋＪ／ｋｇ）
ηは、吸着効率（作動条件下において、吸着剤の平衡吸着量のうち吸着した割合）
τは、切替時間であり、
η／τは、上述の吸着速度である。

また、成績係数ＣＯＰは、数式２により表される。

（数２）
成績係数ＣＯＰ＝Ｑ／（Ｑ＋Ｑｈ）
なお、数式２中において、
Ｑｈは、吸着モジュール１を構成する吸着熱交換器２および筐体３などの構成部品の温度を変えるのに必要な熱流（ｋＷ）であって、具体的には吸着剤２４、多孔質伝熱体２３、熱媒体管２１、および筐体３などの熱容量である。

上記実験結果によると、冷却能力比を最大にする吸着剤充填層厚さＬが、０．５ｍｍ〜６ｍｍの厚さＬの範囲内に確かに存在することが確認された。しかしながら、吸着剤充填層厚さＬの大きさに関わらず、多孔質伝熱体（多孔質焼結フィン）２３の量即ち焼結体として焼結された金属粉２３ｂの量により、冷却能力比や成績係数ＣＯＰが比較的大きく変わるとの知見が得られた。例えば吸着剤充填層厚さＬを、図８の特性図中で最大性能となる２ｍｍとしても、金属粉２３ｂの量により、冷却能力比や成績係数ＣＯＰが比較的大きく異なる実験結果となった。

そこで、発明者らは、（１）金属粉２３ｂの量により、金属粉２３ｂが焼結体の細孔として焼結結合されて形成された空隙部が変わり、その空隙部に充填可能な吸着剤２４の量が異なること、（２）空隙部の状態、例えばその状態指標として空隙率Ｍｏが変わると、吸着剤２４と接する多孔質伝熱体２３の内部（細孔２３ａ）の伝熱面積が異なり、熱特性が異なること、等に着目して検討を鋭意重ねた。

なお、ここで、上述の空隙率Ｍｏは、数式３により表される。

（数３）
空隙率Ｍｏ＝（１−Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））
なお、数式３中において、
Ｍｇは、多孔質伝熱体２３を形成するために充填した金属粉２３ｂの量（ｋｇ）
Ｆｖは、金属粉２３ｂを充填した空間容積（以下、充填容積）（ｍ^３）
ρは、金属粉２３ｂの密度（ｋｇ／ｍ^３）である。例えば、図９に示す如く、円筒状の熱媒体管２１の周辺部２２に充填された金属粉２３ｂをＭｇとし、その周辺部２２の充填容積（図中の二点鎖線で示される円筒状の体積範囲）をＦｖとするものである。充填容積は、熱媒体管２１の周辺部２２に限定されるものではなく、各熱媒体管２１を筐体３内に配置した状態において、筐体３内の熱媒体管２１の各周辺部２２における総充填容積を、空隙率Ｍｏを求めるための充填容積Ｆｖとしてもよい。

まず、数式１で表される冷却能力Ｑは、吸着剤２４の量Ｇと、吸着速度（η／τ）に比例するので、吸着剤２４の量を多くすること、および吸着速度（η／τ）を早めることの少なくともいずれか一方が成立することによって、向上する。

また、数式２で表される成績係数ＣＯＰは、冷却能力Ｑと、吸着剤２４、および多孔質伝熱体２３即ち焼結により焼結体に形成される金属粉２３ｂなどの熱容量（重量）とによって、比較的大きく影響を受ける。

また、上記冷却能力Ｑおよび成績係数ＣＯＰに影響を及ぼす吸着剤２４の量と金属粉２３ｂの量は、図１０で示される空隙率Ｍｏと吸着剤２４の充填密度の関係を示す特性図の如く、金属粉２３ｂの量とに基づいて決定される空隙率Ｍｏに対応して、吸着剤２４の充填可能な最大量Ｇが決まる。従って、数式３で表される空隙率Ｍｏを、冷却能力Ｑおよび成績係数ＣＯＰに関係付けることは可能であるといえる。

なお、図１０は、空隙率Ｍｏと吸着剤２４の充填密度の関係を示す特性図であって、横軸に空隙率Ｍｏ、縦軸に吸着剤２４の充填密度を示すとともに、吸着剤２４の物理特性の一つのかさ密度Ａ、Ｂを変えて、異なるかさ密度Ａとかさ密度Ｂの場合の二例を示している。また、縦軸に示される吸着剤２４の充填密度は、各かさ密度Ａ、Ｂを有する吸着剤２４を充填するときの最大充填密度である。本実施例では、かさ密度Ａ、Ｂを、それぞれ０．７ｇ／ｃｃ、０．５ｇ／ｃｃとした。上記かさ密度Ｂ以上、かさ密度Ａ以下の範囲としたのは、本実施例の吸着熱交換器２で使用が考えられる範囲が、０．５ｇ／ｃｃ〜０．７ｇ／ｃｃのかさ密度の範囲内であるからである。

図１０の如く、例えばかさ密度Ａの場合において、金属粉（銅粉）２３ｂが多い領域、即ち空隙率Ｍｏの低い領域では、銅粉２３ｂの焼結体を多孔質焼結フィン（多孔質伝熱体）とすることで、この多孔質焼結フィン内に充填された吸着剤２４との接触面積の拡大により伝熱特性が向上するが、空隙率Ｍｏが低いためその空隙部に充填可能な吸着材２４の量は減少する。このような空隙率Ｍｏの低い領域では、冷却能力が低下し、かつ放熱の締める割合が増え成績係数ＣＯＰの低下を招く。一方、金属粉２３ｂの量を少なくし、空隙率Ｍｏを高められる空隙率Ｍｏの高い領域では、吸着材２４の充填可能量が増えるが、吸着剤２４との接触面積の減少により伝熱特性が低下するので、冷却能力および成績係数ＣＯＰの低下を招くことが懸念される。

次に、空隙率Ｍｏの最適化を図るべく、空隙率Ｍｏと冷却能力比、および空隙率Ｍｏと成績係数ＣＯＰの関係を、それぞれ、図１１、１３、および図１２、１４に従って説明する。図１１の空隙率Ｍｏと冷却能力比を示す特性図と、図１２の空隙率Ｍｏと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図は、図８の特性図の如く、空隙率Ｍｏを考慮しない場合に冷却能力比が最大となった一例を示す吸着剤充填層厚さＬが２ｍｍである場合において、空隙率Ｍｏに関係付けられる冷却能力比、成績係数ＣＯＰを算出したものである。また、図１３の空隙率Ｍｏと冷却能力比を示す特性図と、図１４の空隙率Ｍｏと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図は、図８の特性図の如く、最大性能ではないが許容される冷却能力比を満足する吸着剤充填層厚さＬ範囲にある他の一例を示す吸着剤充填層厚さＬが４ｍｍである場合において、空隙率Ｍｏに関係付けられる冷却能力比、成績係数ＣＯＰを算出したものである。

なお、空隙率Ｍｏを最適化するに当たり、許容される冷却能力比を、最大冷却能力の８５％以上とした。また、許容される成績係数ＣＯＰを、０．５以上とした。これにより、最大性能から８５％までの冷却能力を確保することができるので、最大性能に対して１５％程度の低下に抑えられ、最大性能に近い冷却能力が得られる。また、許容される成績係数ＣＯＰを０．５以上とするので、被吸着媒体（水蒸気）の廃熱源からの少ない廃熱で作動させることが可能となる。さらに、許容される成績係数ＣＯＰを０．５以上とするので、吸着熱交換器２を、放熱性能が小さい領域で作動をさせたい場合があったとしても、大型化することなく、作動させることができる。

なお、許容される冷却能力比を最大冷却能力の８５％以上としたときの、上述の如く、吸着剤充填層の厚さＬを最適化した範囲は、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲内である。

図１１に示す如く、吸着材充填層厚さＬが２ｍｍの場合での空隙率Ｍｏと冷却能力比の特性図では、吸着剤２４のかさ密度が、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率Ｍｏの増加にほぼ比例して冷却能力比が増加（向上）する。増加した空隙率Ｍｏが９０％に達する冷却能力は最大となり、その後の空隙率Ｍｏが９５％を超えた領域では、空隙率Ｍｏが増加するに従って急激な冷却能力の低下を招く。

また、吸着剤２４の各かさ密度Ａ、Ｂ同士を比較した場合において、空隙率Ｍｏのほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Ｂの冷却能力比の方が、かさ密度Ａの冷却能力比より劣っている。

このようにかさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、最大性能に対して８５％以上の性能を確保するためには、図１１に示すように、空隙率Ｍｏは、７０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

また、図１２に示す如く、吸着材充填層厚さＬが２ｍｍの場合での空隙率Ｍｏと成績係数ＣＯＰの特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率Ｍｏの増加にほぼ比例して成績係数ＣＯＰが増加（向上）する。増加した空隙率Ｍｏが９５％に達する成績係数ＣＯＰは最大となり、その後の空隙率Ｍｏが９８％を超えた領域では、空隙率Ｍｏが増加するに従って急激な成績係数ＣＯＰの低下を招く。

また、密度Ａ、Ｂ同士を比較した場合において、空隙率Ｍｏのほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Ｂの成績係数ＣＯＰの方が、かさ密度Ａの成績係数ＣＯＰより劣っている。

このようにかさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、０．５以上の成績係数ＣＯＰを確保するためには、図１２に示すように、空隙率Ｍｏは、６０％以上に設定されていることが好ましい。

さらに、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが高い状態を維持するためには、空隙率Ｍｏは、７０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

次に、図１３に示す如く、吸着材充填層厚さＬが４ｍｍの場合での空隙率Ｍｏと冷却能力比の特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率Ｍｏの増加にほぼ比例して冷却能力比が増加（向上）する。増加した空隙率Ｍｏが８０％に達する冷却能力は最大となり、その後の空隙率Ｍｏが９５％を超えた領域では、空隙率Ｍｏが増加するに従って急激な冷却能力の低下を招く。

かさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、最大性能に対して８５％以上の性能を確保するためには、図１３に示すように、空隙率Ｍｏは、５０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

また、図１４に示す如く、吸着材充填層厚さＬが４ｍｍの場合での空隙率Ｍｏと成績係数ＣＯＰの特性図では、かさ密度Ａ、かさ密度Ｂのいずれの場合であっても、空隙率Ｍｏの増加にほぼ比例して成績係数ＣＯＰが増加（向上）する。増加した空隙率Ｍｏが９５％に達する成績係数ＣＯＰは最大となり、その後の空隙率Ｍｏが９８％を超えた領域では、空隙率Ｍｏが増加するに従って急激な成績係数ＣＯＰの低下を招くおそれがある。

かさ密度の小さいかさ密度Ｂの場合であっても、０．５以上の成績係数ＣＯＰを確保するためには、図１４に示すように、空隙率Ｍｏは、６０％以上に設定されていることが好ましい。

さらに、このような吸着剤充填層の厚さＬを最適化した範囲にある吸着材充填層厚さＬが４ｍｍの場合においても、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが高い状態を維持するためには、空隙率Ｍｏは、６０％〜９５％の範囲内に設定されていることが好ましい。

さらにまた、上記吸着剤充填層の厚さＬを最適化した範囲にある場合に対して、空隙率Ｍｏを、７０％〜９５％の範囲（以下、最適範囲と呼ぶ）内に設定することにより、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが高い状態を確実に維持することができる。

次に、吸着熱交換器２を筐体３内部に一体化成形して備えた吸着モジュール１を、図４から図６に従って説明する。

吸着モジュール１は、吸着熱交換器２と、筐体本体３１、シート３２、３３、およびタンク３４、３５とを有する、金属からなる筐体３とを備えている。なお、本実施例では、筐体の金属は、銅または銅合金とする。

筐体本体３１は、円筒状に形成されており、内部に、略円筒状の吸着熱交換器２の多孔質熱伝体２３が収容可能に形成されている。また、筐体本体３１の上端側開口部と下端側開口部は、シート３２、３３で封止可能に形成されている。筐体本体３１の上部には、吸着熱交換器２の吸着剤充填層に、水蒸気を導くことが可能な被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７が設けられている。

このように筐体本体３１とシート３２、３３を封止することにより、内部を真空に保持可能である。これにより、筐体本体３１とシート３２、３３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は、他の気体（気相冷媒）は１Torr以下しか存在しないようになっている。

吸着時には、水蒸気は、蒸発器側から被吸着媒体流入配管３６を通して、被吸着媒体通路２５に分配される。被吸着媒体通路２５に分配された水蒸気は、吸着剤充填層の内部に浸透する。また、脱離時には、水蒸気は、吸着剤充填層から吐き出され、吐き出た水蒸気は各被吸着媒体通路２５を通して、被吸着媒体流出配管３７より凝縮器側へ導かれる。

また、シート３２、３３には、熱媒体管２１が貫通可能な貫通穴３２ａ、３３ａが形成されている。この貫通穴３２ａ、３３ａと熱媒体管２１は、ろう付け等による接合により気密に固定されている。

タンク３４、３５には、熱交換媒体を導くことが可能な熱媒体流入配管３８および熱媒体流出配管３９が設けられている。熱交換媒体は、下部タンク３４の熱媒体流入配管３８に流入し、熱媒体管２１を通して、上部タンク３５の熱媒体流出配管３９より流出する。

このような下部タンク３４および上部タンク３５は、熱交換媒体を複数の熱媒体管２１へ供給分配するためのタンクである。

なお、上記筐体３および熱媒体管２１は、その径方向断面が円筒形状、楕円形状、矩形形状のいずれの形状であってもよい。

次に、吸着モジュール１の製造工程を、図１５に従って説明する。吸着モジュール１の製造工程は、筐体３内に焼結体として形成される金属粉２３ｂ、および吸着剤２４を充填する工程前に各構成部品を組付ける組付工程（ステップＳ１００）と、筐体３内に金属粉２３ｂおよび吸着剤２４を充填する充填工程（ステップＳ２００）と、金属粉２３ｂおよび吸着剤２４を充填した充填口を閉じてろう付け前の筐体３を形成する筐体形成工程（ステップＳ３００）と、ろう付け前の筐体３を炉の中に入れてろう付けするろう付け工程（ステップＳ４００）とを備えている。

ステップＳ１００の組付工程は、ステップＳ２００の金属粉２３ｂおよび吸着剤２４の充填工程の準備工程であり、金属粉２３ｂおよび吸着剤２４を充填する前に組付け可能な構成部品を、できるだけ、組付けておくことが好ましい。

ステップＳ１００の組付工程では、吸着熱交換器２の構成部品である熱媒体管２１を筐体３内に保持させて固定するために、まず、複数の熱媒体管２１の一端を、シート３２の貫通穴３２ａに挿入しておき、シート３２に挿通した熱媒体管２１を拡管（口拡）することによりシート３２と熱媒体管２１を固定する。次いで、シート３２を、筐体本体３１の下端側開口部に組付け固定する。この状態では、筐体本体３１の上端側開口部が開放されているとともに、筐体本体３１内に熱媒体管２１が保持されて固定されている。

上記筐体本体３１内において、隣り合う熱媒体管２１は互いに所定間隔をあけて設けられ、熱媒体管２１は、空間である周辺部２２が形成されている。

次に、ステップＳ２００の充填工程では、熱媒体管２１の周辺部２２に焼結させる金属粉２３ｂおよび保持させる吸着剤２４を、上記筐体本体３１内に充填させる工程である。まず、ステップＳ２００の工程では、被吸着媒体通路２５を設けるための図示しない治具（以下、被吸着媒体通路用治具）を、熱媒体管２１の間に挿入しておく。次いで、筐体本体３１のシート３３が組付けられていない上端側開口部、もしくは被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７と連結する連通穴から、金属粉２３ｂと吸着剤２４を混ぜたものを充填する。図５に示すように、熱媒体管２１の周辺部２２に、金属粉２３ｂと吸着剤２４の混合物を所定量満たす。

上記金属粉２３ｂと吸着剤２４を混ぜた混合物において、金属粉２３ｂが焼結結合されて焼結体なった多孔質伝熱体２３の充填容積Ｆｖに基づいて、空隙率Ｍｏが必要な上記最適範囲内になるように、金属粉２３ｂの量を調整し、かつその金属粉２３ｂの量と空隙率Ｍｏに対応する空隙部に充填可能な吸着剤２４の量に調合し、予め混合する。そして空隙率Ｍｏが上記最適範囲内に設定された混合物を周辺部２２に充填する。

金属粉２３ｂと吸着剤２４の混合物を所定量充填した後、図６中の上部より所定の加圧力を加えて、銅粉と吸着剤２４の混合物を固める。

金属粉２３ｂと吸着剤２４の混合物を固めた後、被吸着媒体通路用治具を拭き取り、被吸着媒体通路２５の孔（空間）を確保する。

なお、被吸着媒体通路２５は、金属粉２３ｂと吸着剤２４とを充填後に加圧して固める際に、同時に被吸着媒体通路２５の孔を開けるような治具を挿入してもよい。

次に、ステップＳ３００の筐体形成工程では、ろう付け結合（接合）が必要となる構成部品を、Ｓ４００のろう付け工程前にすべて組付けておく工程である。まず、筐体本体３１の上端側開口部に、シート３３を組付け固定する。また、筐体本体３１の上記連通穴と、被吸着媒体流入配管３６および被吸着媒体流出配管３７とを組付け固定する。

次いで、下部タンク３４および上部タンク３５を、シート３２、３３、もしくは筐体本体３１に組付け固定する。また、熱媒体流入配管３８および熱媒体流出配管３９を、下部タンク３４および上部タンク３５に組付け固定する。

次に、ステップＳ４００のろう付け工程では、吸着モジュール１を構成する部品同士のろう付け結合（接合）と、ステップ２００で充填された金属粉２３ｂの焼結と、この金属粉２３ｂの焼結体と熱媒体管２１との焼結結合（接合）と、吸着剤２４の焼結体（多孔質伝熱体）内部への定着とを行なう工程である。

まず、ろう付け結合（接合）が必要となる構成部品に置きろうをする。少なくとも、シート３２、３３と、このシート３２、３３に貫通して組付け固定されている熱媒体管２１との接合部位、シート３２、３３と筐体本体３１との接合部位、およびシート３２、３３とタンク３４、３５との接合部位に置きろうをする。

なお、シート３２、３３やタンク３４、３５に、ろう材をグラッドした銅材を利用してもよい。これにより、上記接合部位に置きろうをする手間を省くことができる。

また、本実施例の金属粉２３ｂとしての銅粉の焼結温度は、７００°Ｃ〜１０００°Ｃの範囲であるので、上記ろう材は、７００°Ｃ〜１０００°Ｃの範囲に含まれる溶融温度を備えるものを使用する。例えば、ろう材は銅系または銀系の材料を使用する。さらに、吸着剤２４は、炉内で上記高温雰囲気にさらされるため、炉内温度（７００°Ｃ以上）において破壊されないものを使用する。

以上説明した本実施形態では、空隙率Ｍｏを７０％〜９５％の範囲に設定することで、金属粉２３ｂの量を最適化するので、伝熱特性の向上が図れるとともに、冷却能力比および成績係数ＣＯＰが常に高い状態に維持させる吸着モジュール１を提供することができる。

なお、上記空隙率Ｍｏの最適範囲に設定された金属粉２３ｂの量と、空隙率Ｍｏとに対応して吸着剤の量が決定される。このとき、吸着剤２４の物理特性としてのかさ密度が、０．５ｇ／ｃｃ以上であることが好ましい。

これにより、吸着剤２４のかさ密度を限定する程度によって、常に高い性能状態を維持させるために設定した許容される冷却能力比（最大性能の０．８５以上）および成績係数ＣＯＰ（０．５以上）に対して、これを満足する吸着モジュール１を確実に提供することができる。

なお、上記かさ密度の最適範囲は、０．５ｇ／ｃｃ〜０．７ｇ／ｃｃの範囲に設定することが好ましい。

また、以上説明した本実施形態では、熱媒体管２１の間に、被吸着媒体としての水蒸気が流れる被吸着媒体通路２５が設けられていることが好ましい。これにより、被吸着媒体通路２５は、吸着時には、蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３内部へ速やかに浸透させる役割を果すとともに、脱離時には、熱媒体管２１の周辺部２２の多孔質熱伝体２３から吐き出した水蒸気を、この被吸着媒体通路２５を通して速やかに図４中の凝縮器へ導く役割を果すことができる。

このように熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を設けることにより、水蒸気の拡散抵抗の低減が図れ、従って、吸着速度および脱離速度が向上する。

本実施例の如く、吸着モジュール１内の多孔質熱伝体２３の上部より水蒸気が流入する場合であっても、多孔質熱伝体２３内に存在する熱媒体管２１の間に位置する被吸着媒体通路２５によって多孔質熱伝体２３の下部側にある吸着剤２４へ水蒸気を流入し易くすることができるので、水蒸気の拡散抵抗を確実に低減することができる。

また、以上説明した本実施形態では、上記熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を位置させる方法として、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１がほぼ等しくなるように、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置することが好ましい。これにより、吸着および脱離速度に係わる浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１がほぼ等しくなるように、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置するので、被吸着媒体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。

また、以上説明した本実施形態では、吸着剤充填層の厚さＬを、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内に設定していることが好ましい。最大性能から７０％までの冷却性能を確保することができるからである。更に、吸着剤充填層の厚さＬを、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲（以下、吸着剤充填層厚さＬの最適範囲）内に設定することが望ましい。最大性能から８５％までの冷却性能を確保することができるからである。

これにより、吸着剤充填層の厚さＬを最適化設定しない場合に比べて、より高性能な吸着モジュールを提供することができる。

また、以上説明した本実施形態では、被吸着媒体通路２５を、熱媒体管２１に平行に配置し、水蒸気がこの被吸着媒体通路２５を通して一方向（図５中の上部方向から下部方向）へ流入可能である。これにより、吸着および脱離速度に係わる浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１とがほぼ等しくなるように、熱媒体管２１の間に被吸着媒体通路２５を配置するのが容易となる。

また、以上説明した本実施形態では、上述した吸着熱交換器２と、この吸着熱交換器２の多孔質伝熱体２３および被吸着媒体通路２５を内部に真空保持可能な筐体３とを有する吸着モジュール１であって、筐体３は、内部に水蒸気を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、この吸着モジュール１は、吸着時には蒸発器側より吸着剤充填層に水蒸気が流入し、脱離時には凝縮器側へ、吸着剤充填層から吐き出された水蒸気が流出する。

吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ水蒸気を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギが生じることはない。

また、以上説明した本実施形態では、多孔質伝熱体２３は、銅または銅合金の金属粉から焼結して形成された焼結体であり、その金属粉が焼結体を形成する際に周辺部２２に存在する熱媒体管２１は、銅または銅合金からなることが好ましい。

これによると、伝熱特性に優れた多孔質伝熱体２３と熱媒体管２１が焼結結合することにより、これらが単に接触するだけではなく、金属的に接合できるので、伝熱向上が効果的に図れる。

また、上記筐体３は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材３１、３２、３３、３４、３５によって区画されるように構成され、金属粉２３ｂは、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることが好ましい。

これにより、ろう材による吸着モジュール１を構成する筐体３などの構成部材の接合と、金属粉２３ｂの焼結による多孔質伝熱体（２３）の形成が、一度の炉内でのろう付け温度による加熱によって、同時に行なえるので、優れた生産性が図れる吸着モジュールを提供することができる。

これにより、熱媒体管２１の周辺部２２に金属粉を焼結する工程、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール１を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。したがって、被吸着媒体の拡散抵抗を低減するとともに、一体化成形することにより、製造工程を簡素化でき、吸着モジュールの低コスト化が図れる。

また、以上説明した本実施形態では、吸着モジュール１の製造方法において、熱媒体管２１を筐体３内部に配置して組付ける組付工程と、筐体３内の熱媒体管２１の周辺部２２に少なくとも金属粉２３ｂを位置させ、かつその金属粉２３ｂが焼結体として焼結されて形成される空隙率Ｍｏを７０％〜９５％の範囲内となるように金属粉２３ｂを充填する充填工程とを備えていることが好ましい。

これにより、少なくとも金属粉２３ｂを熱媒体管２１の周辺部２２に位置させ、かつその金属粉２３ｂが焼結体として焼結されて形成される多孔質伝熱体２３の空隙率Ｍｏを７０％〜９５％の範囲内となるように金属粉２３ｂを充填する充填工程を備えているので、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数ＣＯＰが常に高い状態に維持させる吸着モジュール１を得る吸着モジュールの製造方法を提供することができる。

さらに、上記充填工程の後工程としては、充填工程において金属粉２３ｂおよび吸着剤２４を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、ろう付け前の筐体を炉内に入れて加熱することにより、金属粉２３ｂを焼結して多孔質伝熱体２３を形成するするとともに、熱媒体管２１と筐体３とのろう付け結合するろう付け工程とをさらに備えていることが好ましい。

これにより、熱媒体管２１の周辺部２２に金属粉２３ｂを焼結する工程、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール１を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。

また、以上説明した本実施形態では、熱媒体管２１の間に配置された被吸着媒体通路２５を備える吸着モジュール１の場合における製造方法において、上記充填工程では、被吸着媒体通路２５を設けるための被吸着媒体通路用治具を熱媒体管２１の間に配置することが好ましい。

これによると、熱媒体管２１の周辺部２２で混合されている金属粉と吸着剤２４の混合物に、被吸着媒体通路用治具を挿入するだけで、被吸着媒体通路２５の孔（空間）を確保することができる。

また、以上説明した本実施形態では、ろう付け工程においてろう付け結合するために用いられるろう材の溶融温度は、７００〜１０００°Ｃの範囲内にあることことが好ましい。

これによると、７００〜１０００°Ｃの範囲は銅粉２３ｂが焼結する温度であるので、ろう付け前の筐体３を炉内に一度通すことにより、ろう付け結合と焼結を同時に実施することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１６に示す。第２実施形態は、扁平形状の熱媒体管１２１を有する吸着熱交換器１０２に適用したものである。図１６は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図１６（ａ）は斜視的断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の拡大図である。

熱媒体管１２１が扁形断面である場合には、図１６（ｂ）に示すように、伝熱距離ｒ１は扁形断面の長辺から距離とした。扁平な熱媒体管１２１では、その扁形断面の長辺から主として伝熱されるからである。

また、本実施形態の如く、複数の熱媒体管１２１が長辺方向に延びるように所定間隔をあけて配置されているものの周辺部１２２で多孔質伝熱体２３が形成されている場合において、図１６（ａ）の左右方向に延びる周辺部１２２と、この周辺部１２２に図中の上下方向に隣り合う周辺部１２２の間に、左右方向に扁平な被吸着媒体通路１２５を配置するようにした。すなわち、筐体１０３内に、上記左右方向に延びる周辺部１２２を複数設けている場合、周辺部１２２の間に、左右方向に扁平な被吸着媒体通路１２５を設けて、周辺部１２２と被吸着媒体通路１２５が上下方向に交互に配置する。

このような周辺部１２２と被吸着媒体通路１２５の場合においては、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１は、図１０（ｂ）のように定義することができる。すなわち、吸着剤充填層の厚さＬを、扁平な熱媒体管１２１の長辺から扁平な被吸着媒体通路１２５の内周面までの距離とする。このとき、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１は常にほぼ等しい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１７に示す。第３実施形態は、扁平形状の熱媒体管１２１を有する吸着熱交換器２０２に適用した他の実施例である。図１７は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図１７（ａ）は斜視的断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の拡大図である。

本実施形態では、複数の熱媒体管１２１は、隣接する熱媒体管１２１の長辺同士が所定間隔をあけて対向するように配置されている。このような複数の熱媒体管１２１が隣接する長辺同士が所定間隔をあけて対向するように配置されているものの周辺部２２２で、多孔質伝熱体２３が形成されている。この周辺部２２２は、図１７（ａ）に示すように、図中上下方向に伸長している。

また、被吸着媒体通路２２５は、図１７（ａ）の上下方向に延びる周辺部２２２と、この周辺部１２２に図中の左右方向に隣り合う周辺部２２２の間に配置されており、上下方向に扁平な通路形状を有している。

このような周辺部２２２と被吸着媒体通路２２５の場合においては、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１は、図１７（ｂ）のように定義される。吸着剤充填層の厚さＬの設定に当たっては、熱媒体管１２１の長辺同士が所定間隔と、周辺部２２２の幅とが等しくなるように設定することが好ましい。これにより、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１がほぼ等しくなる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

（１）以上説明した本実施形態では、吸着モジュール１を構成する吸着熱交換器２において、熱媒体管の間に、被吸着剤通路２５を設けたが、吸着熱交換器２は、熱媒体管の間に配置した被吸着剤通路２５を有するものに限らず、そのような被吸着剤通路を有しないものであってもよい。

（２）以上説明した本実施形態では、吸着モジュール１の製造方法に係わる製造工程において、空隙率Ｍｏを上記最適範囲になるように金属粉２３ｂの量を調整し、その量および空隙率Ｍｏに対応した空隙部に充填可能な吸着剤２４の量に調合し、これらを予め混合した混合物を、充填工程において熱媒体管２１の周辺部２２に充填するとした。

吸着モジュール１の製造方法としては、このような方法によるものに限らず、充填工程（図２２中のステップＳ２２０）にて、空隙率Ｍｏを上記最適範囲とした金属粉２３ｂの量に調整し、この金属粉２３ｂのみを熱媒体管２１の周辺部２２に充填するようにしてもよい。この場合、金属粉２３ｂと熱媒体管２１とを焼結結合した後に、焼結体として形成された多孔質伝熱体２３の細孔２３ａを含む空隙部に、その空隙部に充填可能な吸着剤２４の量を充填する。

上述の金属粉２３ｂと熱媒体管２１とを焼結結合した後に、空隙部に吸着剤２４を充填する方法としては、図２２の如く、ステップＳ４００のろう付け工程が終了した後、吸着剤２４の焼結体（多孔質伝熱体）内部への定着とを行なう工程（Ｓ５２０）を行なう。ステップＳ５２０の吸着剤充填工程は、吸着剤２４を分散楳に分散させた吸着剤スラリー（液体）を、被吸着媒体流入配管３６または被吸着媒体流出配管３７から投入し、多孔質伝熱体２３の細孔２３ａ内に吸着剤２４を充填する。その後、吸着剤スラリーを乾燥させると、多孔質伝熱体２３内部へ定着し、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態とすることができる。

これにより、多孔質伝熱体２３の内部の伝熱表面に一様な吸着剤充填層を容易に形成することができる。しかも、吸着剤２４が充填された状態で炉中に投入するためには吸着剤２４に耐熱性が必要となるが、多孔質伝熱体２３形成後に充填するので、耐熱性のない吸着剤２４であっても本実施形態の製造方法を適用することができる。

このような吸着モジュール１の製造方法とすることにより、熱媒体管２１の周辺部２２に金属粉２３ｂを焼結する工程、および吸着モジュール１を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。さらに、ろう付け工程で形成された多孔質伝熱体２３の細孔２３ａに、分散楳に分散させて吸着剤スラリーとした吸着剤２４を流し込む吸着剤充填工程を追加する程度のことにより、吸着剤２４が吸着作用を発揮できる状態にすることができる。

（３）以上説明した本実施形態において、熱媒体管および筐体を、第１実施形態ではその径方向断面が円筒形状し、第２、第３実施形態では矩形形状としたが、熱媒体管および筐体は、その径方向断面が円筒形状、楕円形状、矩形形状等のいずれの形状であってもよい。

（４）以上説明した第１実施形態では、被吸着媒体通路２５の断面を円形状としたが、図１８に示すような矩形形状でよい。この場合、周辺部４２２は、図中左右方向に延びる形状であり、この周辺部４２２内には、複数の熱媒体管２１が左右方向に所定間隔をあけて一列に配置されている。被吸着媒体通路１２５は、左右方向に延びる周辺部４２２と、周辺部４２２の間に配置されている。

（５）なお、上記周辺部４２２では、複数の熱媒体管２１を左右方向に所定間隔をあけて一列に配置したが、図１９に示すように、周辺部３２２内に熱媒体管２１を二列に配置してもよい。この場合、熱媒体管２１の列間に、左右方向に延びるスリット状の被吸着媒体通路３２５を配置する。

（６）以上説明した第１実施形態では、被吸着媒体通路２５を、３つの熱媒体管２１に囲まれた領域に配置したが、図２０に示す４つの熱媒体管２１に囲まれた領域に配置するものであってもよく、４つ、５つ、あるいは６つ等の複数の熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されるものであってもよい。

（７）なお、上記被吸着媒体通路２５（図２、図２０参照）は、複数の熱媒体管２１に囲まれた領域に配置されているが、被吸着媒体通路２５の内径の大きさはいずれであってもよく、被吸着媒体（水蒸気）を吸着剤充填層に速やかに分配供給可能な大きさであればよい。

（８）上記被吸着媒体通路２５を円形断面としたが、図２１に示すような略三角形状の被吸着媒体通路６２５であってもよい。これにより、浸透深さｒ２と伝熱距離ｒ１がほぼ等しくなるように熱媒体管の間に被吸着媒体通路を配置し易くなる。

本発明の第１実施形態に係わる吸着熱交換器を示す図であって、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＩＢよりみた断面図である。 図１（ａ）の拡大図である。 図２中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。 本発明の第１実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。 図４中のＶからみた断面図である。 図５中のＶＩからみた断面図である。 吸着剤充填層の厚さＬと単位容積当たりの冷却性能との関係を示す特性図である。 吸着剤充填層の厚さＬと吸着能力との関係を示す特性図である。 図２中の吸着剤充填層での細孔を含む空隙部における空隙率を説明する模式図である。 空隙率と吸着剤の充填密度の関係を示す特性図である。 空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の一例を示す特性図である。 空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが２ｍｍである場合の一例を示す特性図である。 空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の他の一例を示す特性図である。 空隙率と成績係数ＣＯＰとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さＬが４ｍｍである場合の他の一例を示す特性図である。 第１実施形態の吸着モジュールの製造方法について、製造工程を示す流れ図である。 第２実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図１６（ａ）は斜視的断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の拡大図である。 第３実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図１７（ａ）は斜視的断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の拡大図である。 他の実施形態における吸着熱交換器を示す斜視的断面図である。 他の実施形態における吸着熱交換器を示す斜視的断面図である。 他の実施形態における吸着熱交換器を示す斜視的断面図である。 他の実施形態における吸着熱交換器を示す斜視的断面図である。 他の実施形態の吸着モジュールの製造方法について、製造工程を示す流れ図である。

符号の説明

１ 吸着モジュール
２ 吸着熱交換器
２１ 熱媒体管
２２ 周辺部
２３ 多孔質伝熱体（多孔質焼結フィン、焼結体）
２４ 吸着剤
２５ 被吸着媒体（水蒸気）通路
３ 筐体
３１ 筐体本体
３２、３３ シート
３２ａ、３３ａ 貫通穴
３４ 下部タンク（タンク）
３５ 上部タンク（タンク）

Claims (6)

1. 熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管（２１）を有し、前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に、細孔（２３ａ）を有する多孔質伝熱体（２３）および吸着剤（２４）が設けられている吸着モジュール（１）であって、
   前記多孔質伝熱体（２３）は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉（２３ｂ）を焼結によって前記熱媒体管（２１）に金属結合して形成され、
   前記多孔質伝熱体（２３）に形成された前記細孔（２３ａ）内には、前記吸着剤（２４）が充填されており、
   前記熱媒体管（２１）の周辺部（２２）に前記吸着剤（２４）が充填された吸着剤充填層の厚さ（Ｌ）は、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定されており、
   前記熱媒体管（２１）と、前記熱媒体管（２１）の前記周辺部（２２）に金属結合した前記多孔質伝熱体（２３）とは、前記細孔（２３ａ）を含む空隙部を有しており、
   前記空隙部の空隙率Ｍｏは、
   前記周辺部（２２）に充填された前記金属粉（２３ｂ）の重量をＭｇ、前記金属粉（２３ｂ）が充填された前記周辺部（２２）の充填容積をＦｖ、および前記金属粉（２３ｂ）の密度をρとすると、Ｍｏ＝（１−Ｍｇ／（Ｆｖ×ρ））で表され、
   前記空隙率Ｍｏは、７０％〜９５％の範囲に設定されており、
   前記吸着モジュール（１）は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路（２５）を備え、
   前記被吸着媒体通路（２５）は、前記熱媒体管（２１）の間に配置されており、
   前記被吸着媒体通路（２５）の内周面から、隣接する前記熱媒体管（２１）の外周面までの距離を、前記被吸着媒体が前記熱媒体管（２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）とし、
   前記吸着剤充填層の厚さにおける前記熱媒体管（２１）からの距離を伝熱距離（ｒ１）として、
   前記浸透深さ（ｒ２）と、前記伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管（２１）の間に前記被吸着媒体通路（２５）を配置していることを特徴とする吸着モジュール。
2. 前記熱媒体管（１２１）は、扁平な断面に形成され、
   前記熱媒体管（１２１）の扁平断面の長辺からの距離を前記伝熱距離（ｒ１）とし、
   前記被吸着媒体通路（１２５）の内周面から、前記被吸着媒体が前記熱媒体管（１２１）に向けて浸透する浸透深さ（ｒ２）と、前記伝熱距離（ｒ１）とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管（１２１）の間に前記被吸着媒体通路（１２５）を配置していることを特徴とする請求項１に記載の吸着モジュール。
3. 前記被吸着媒体通路（２５）は、前記熱媒体管（２１）に平行に配置され、前記被吸着媒体が少なくとも一方向から流入可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着モジュール。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の吸着モジュール（１）は、
   少なくとも前記多孔質伝熱体（２３）を真空保持可能な筐体（３）とを備え、
   前記筐体（３）は、内部に前記被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と前記被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には前記蒸発器側より前記被吸着媒体が流入し、脱離時には前記凝縮器側へ前記被吸着媒体が流出することを特徴とする吸着モジュール。
5. 前記多孔質伝熱体（２３）の前記金属粉（２３ｂ）は、銅または銅合金であり、
   前記熱媒体管（２１）は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸着モジュール。
6. 前記筐体（３）は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材（３１、３２、３３、３４、３５）によって区画されるように構成され、
   前記金属粉（２３ｂ）は、前記焼結温度が前記ろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の吸着モジュール。

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