JPH0536264U - 吸着式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着式熱交換器の伝熱フィン部の伝熱性能を
熱負荷容量に対応したものとする。 【構成】 吸着室内において吸着剤と対応する吸着質又
は吸着質と対応する吸着剤中に配設され、吸着質の蒸発
潜熱又は吸着剤の凝縮熱により冷却又は加熱される伝熱
管と、該伝熱管の該週に設けられたフィンとを有する吸
着式熱交換器において、上記フィンの伝熱面積を伝熱管
本体に近い部分ほど大きくし、熱負荷容量に対応したも
のとした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本願考案は、気相と液相との間で相変化する例えば水等の吸着質と温度変化に 応じて同吸着質の吸着作用と放出作用とを行う例えばゼオライトやシリカゲル等 の吸着剤とを組み合わせ、当該吸着剤の吸着作用時における吸着質の蒸発潜熱と 放出作用時における凝縮潜熱を、例えば空調用冷暖熱源として利用するようにし た吸着式熱交換器の伝熱管部の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

吸着式冷凍装置としては、従来より、例えば実開昭６４−４１０５６号公報に 開示されるものが知られている。

【０００３】 この種の吸着式冷凍装置においては、吸着剤による吸着質ガス媒体の吸着・放 出に伴う蒸発・凝縮潜熱が、例えば空調用の熱源などに利用される訳であるが、 この場合、上記公知例にも示されているように、一般に当該吸着式熱交換器の吸 着室中における吸着質又は吸着剤中にフィン付の熱交換器を設けて冷水あるいは 温水を確保し、これを空調機室内側熱交換器において冷房あるいは暖房用の熱源 として利用する方法が通例である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記従来のフィン付熱交換器は、例えば伝熱管本体の外周面に板厚 一定の板状フィンや網目寸法、積層枚数一定のメッシュフィンを一体に接合した もので構成されており、しかも、それが吸着質や吸着剤中の温度偏差(伝熱管と の距離の差によって熱負荷量が異なることによって生じる)を全く考慮すること なしに配設されていた。そのため、上記温度偏差との関係で上記フィン部が必ず しも良好な伝熱機能を果たしておらず、熱交換器としての熱交換性能が十分でな い問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本願考案の請求項１〜４各項記載の考案は、各々上記の問題を解決することを 目的としてなされたもので、それぞれ次のように構成されている。

【０００６】 (１) 請求項１記載の考案の構成 請求項１記載の考案の吸着式熱交換器は、例えば図１〜図６に示すように吸着 室内において吸着剤６と対応する吸着質８又は吸着質８と対応する吸着剤６中に 配設され、吸着質８の蒸発潜熱又は吸着剤６の凝縮熱により冷却又は加熱される 伝熱管７a〜７d,９a〜９dと、該伝熱管７a〜７d,９a〜９dの外周に設けられたフ ィン１０,１４とを有する吸着式熱交換器において、上記フィン１０,１４の伝熱 面積を伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど大きくしたことを特徴とす るものである。

【０００７】 (２) 請求項２記載の考案の構成 請求項２記載の考案の吸着式熱交換器は、例えば図１に示すように上記請求項 １記載の考案の構成を基本構成とし、同構成におけるフィン１０が板状フィンよ りなり、その厚さが伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど厚く構成され ていることを特徴とするものである。

【０００８】 (３) 請求項３記載の考案の構成 請求項３記載の考案の吸着式熱交換器は、例えば図４に示すように上記請求項 １記載の考案の構成を基本構成とし、同構成におけるフィン１４がメッシュフィ ンよりなり、その網目分布が伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど高密 度に構成されていることを特徴とするものである。

【０００９】 (４) 請求項４記載の考案の構成 請求項４記載の考案の吸着式熱交換器は、例えば図５に示すように上記請求 項１記載の考案の構成を基本構成とし、同構成におけるフィン１４が複数枚のメ ッシュフィンの積層体１４a〜１４cよりなり、その積層枚数が伝熱管７a〜７d, ９a〜９d本体に近い部分ほど多く構成されていることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

本願の請求項１〜４各項記載の考案は、各々上記のように構成されている結果 、当該各構成に対応して、それぞれ次のような作用を奏する。

【００１１】 (１) 請求項１記載の考案の作用 請求項１記載の考案の吸着式熱交換器の構成では、先ず吸着室内において吸着 剤６と対応する吸着質８又は吸着質８と対応する吸着剤６中に配設され、吸着質 ８の蒸発潜熱又は吸着剤６の凝縮熱により冷却又は加熱される伝熱管７a〜７d, ９a〜９dと、該伝熱管７a〜７d,９a〜９dの外周に設けられたフィン１０,１４と を備えているので、吸着質８の蒸発に伴う蒸発潜熱による冷却作用、又吸着剤６ からの吸着質８の脱着に伴う凝縮潜熱による加熱作用が各々実現される。

【００１２】 そして、該場合において冷却又は加熱作用が実現される吸着質８又は吸着剤６ 中の熱交換器部のフィン１０,１４は、その伝熱面積を伝熱管７a〜７d,９a〜９d 本体に近い部分ほど大きくして構成されているので、吸着質８又は吸着剤６との 間の伝熱性能の絶対値が向上し、吸着質８や吸着剤６中の温度偏差の影響による 性能変動が小さくなる。

【００１３】 (２) 請求項２記載の考案の作用 請求項２記載の考案の吸着式熱交換器では、その基本構成部の機能による上記 請求項１記載の考案と同様の作用に加え、特に、そのフィン１０部分が板状フィ ンよりなり、その厚さが伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど厚く構成 されていることから、上記吸着質８又は吸着剤６との間の伝熱性能の向上効果が 良好で吸着質８や吸着剤６中の温度偏差の影響による性能変動が十分に小さくな る。

【００１４】 (３) 請求項３記載の考案の作用 請求項３記載の考案の吸着式熱交換器では、その基本構成部の機能による上記 請求項１記載の考案と同様の作用に加え、特にそのフィン１４部分がメッシュフ ィンよりなり、その網目分布が伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど高 密度に構成されていることから、上記吸着質８又は吸着剤６との間の伝熱性能の 向上効果が特に良好で吸着質８や吸着剤６中の温度偏差の影響による性能変動が 十分に小さくなる。

【００１５】 (４) 請求項４記載の考案の作用 請求項４記載の考案の吸着式熱交換器では、その基本構成部の機能による上 記請求項１記載の考案と同様の作用に加え、特にそのフィン１４が複数枚のメッ シュフィン１４a〜１４cの積層体よりなり、その積層枚数が伝熱管本体に近い部 分ほど多く構成されていることから、上記吸着質８又は吸着剤６との間の伝熱性 能の向上効果が上記請求項３記載の考案のものにも増して特に良好で吸着質８や 吸着剤６中の温度偏差の影響による性能変動が遥かに小さくなる。

【００１６】

【考案の効果】

従って、本願考案の吸着式熱交換器によると、吸着質又は吸着剤中の温度偏差 の如何に拘わらず可及的に伝熱性能を向上させることができ、ひいては空調装置 側ヒートポンプ能力の向上、ＣＯＰ(熱交換効率)の向上にも寄与し得るようにな る。

【００１７】

【実施例】

以下、添付の図面を参照して本願考案の好適な実施例について詳細に説明する 。

【００１８】 (第１実施例) 先ず図２、図３には、本願考案の第１実施例にかる吸着式熱交換器を使用した 吸着式冷凍装置１が示されている。

【００１９】 この吸着式冷凍装置１は、例えば廃熱温水を利用して冷房用の冷却水を製造す る冷却水製造装置として構成されている。

【００２０】 先ず該吸着式冷凍装置１では、各々内部に真空室２a,２bを形成した第１の真 空筺体３aと第２の真空筺体３bとの２組の真空筺体を備えて構成されており、こ れら第１、第２の２組の真空筺体３a,３bの各真空室２a,２bは連通路４を介して 相互に連通せしめられている。

【００２１】 そして、上記第１の真空筺体３a内第１の真空室２aには、例えばシリカゲルな どの固体吸着剤６が充填され、該固体吸着剤６内に位置して第１のフィン付熱交 換器７が設置されている。また、上記第２の真空筺体３b内の第２の真空室２b中 には例えば水などの蒸発可能な吸着質８が収納され、該吸着質８中に位置して第 ２のフィン付熱交換器９が設置されている。

【００２２】 上記第１、第２のフィン付熱交換器７,９の伝熱管７a〜７d、９a〜９dの各部 は、それぞれ例えば図１のように構成されている。

【００２３】 すなわち、伝熱管７a〜７d,９a〜９dに対し、その外周面部に板状フィン１０ を一体的に接合して構成されており、しかも該板状フィン１０は外端側から伝熱 管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど板厚が厚く、固体吸着剤６又は吸着質 ８との接触による伝熱効率が高くなるように構成されている。

【００２４】 そして、上記各熱交換器７,９の伝熱管７a〜７d,９a〜９dには、図２に示すよ うに冷却水Ｗ₁(３０℃)、冷水Ｗ₂(１２℃)が各々第１、第２の配管１１,１２を 介して供給されるようになっている。

【００２５】 従って、その結果、上記固体吸着剤６は、上記第１のフィン付熱交換器７を介 して上記水温３０℃の冷却水Ｗ₁により冷却されることになり、活発な吸着作用 を発揮して上記第２の真空室２b側吸着質８の蒸発による冷媒蒸気を連通路４を 介して吸着しようとするようになる。

【００２６】 その結果、上記吸着質８は効率よく蒸発を開始し、その冷媒蒸気が次第に固体 吸着剤６中に吸着されて行く。そして、その時の蒸発潜熱により上記第２のフィ ン付熱交換器９を介して上記第２配管１２より供給される１２℃の冷水Ｗ₂を７ ℃の低温冷水Ｗ₃に冷却して排出する。該低温冷水Ｗ₃は、たとえば室内側空調機 等の２次側機器に送られ冷却用冷媒水として使用される。このようにして、吸着 質８の吸着作用による冷凍作用が実現される。

【００２７】 他方、以上のようにして吸着質８の吸着による冷凍作用が進行して行くと、や がて吸着剤６の吸着能力が飽和状態に達して吸着力が低下するようになる。

【００２８】 そのようになると、今度は上記第１配管１１より温水Ｗ₄(７０℃)を供給して 上記第１のフィン付熱交換器７の各伝熱管７a〜７dに流す。すると、該７０℃の 温水Ｗ₄により上記固体吸着剤６が加熱され、吸着されていた冷媒蒸気の脱着が 始まる。該脱着された冷媒蒸気は、上記吸着時とは逆に連通路４を介して第２の 真空筺体３b側第２の真空室２b内に戻されるようになる。

【００２９】 そして、該状態において、一方上記第２配管１２からは、水温３０℃程度の冷 却水Ｗ₅が供給されるので、上記第２のフィン付熱交換器９が凝縮器として作用す るようになり、上記冷媒蒸気が元の液体状態に戻される。

【００３０】 以上の各場合において、本実施例の構成では、上記第１、第２のフィン付熱交 換器７,９の特に、そのフィン部分が板状フィン１０よりなり、その厚さが伝熱 管７a〜７d,９a〜９d本体に近い部分ほど厚く構成されていることから、上記吸 着質８又は吸着剤６との間の伝熱性能の向上効果が良好で吸着質８や吸着剤６中 の温度偏差の影響による性能変動が十分に小さくなる。

【００３１】 (第２実施例) 次に図４は、本願考案の第２実施例に係る吸着式熱交換器の要部の構成を示し ている。

【００３２】 上記第１実施例における第１、第２のフィン付熱交換器７,９の各伝熱管７a〜７ d,９a〜９d部分の構造では、例えばフィンとして板状のものを使用したが、該フ ィンには例えばメッシュフィンを採用することができる。メッシュフィンは、板 状フィンよりも一般に熱交換性能が高い特徴を有しており、その網目寸法を変え るなどの方法によりフィン面各部の熱伝達率を変えることも比較的容易である。

【００３３】 そこで、本実施例では、図４に示すように上記第１、第２のフィン付熱交換器 ７,９のフィン部をメッシュフィン１４によって構成し、しかも当該メッシュフ ィン１４の網目の分布を伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体部に近い部分ほど密に形 成したことを特徴とするものである。

【００３４】 このように、フィン部分がメッシュフィン１４よりなり、その網目分布が伝熱 管７a〜７d,９a〜９d本体部に近い部分ほど高密度に構成すると、上記吸着質８ 又は吸着剤６との間の伝熱性能の向上効果が特に良好となり吸着質８や吸着剤６ 中の温度偏差の影響による性能変動が十分に小さくなる。

【００３５】 (第３実施例) さらに、図５は本願考案の第３実施例に係る吸着式熱交換器の要部の構成を示 している。

【００３６】 上記第２実施例のように、メッシュフィンを用いると、それ自体として十分に 伝熱性能が向上する。

【００３７】 そして、該メッシュフィンにおいて伝熱性能を更に向上させようと思えば当該 メッシュフィン１４を複数枚積層してフィン部材を構成すれば伝熱面積が増大し て伝熱効率も大きく向上する。

【００３８】 その場合にも、上記第３実施例の場合と同様に各メッシュフィン１４a,１４b, １４cの網目密度を伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体部に近くなるほど高くして熱負 荷容量に見合った効率の良い伝熱面積を確保するということも勿論可能であるが 、上記のように例えば第１〜第３の複数枚の積層フィン１４a〜１４cを使用した 場合には、図５に示すように、その特徴を活かして、例えば第１、第３のメッシ ュフィン１４a,１４cの幅を狭くし、それによって伝熱管７a〜７d,９a〜９d本体 部に近い部分のメッシュフィン積層枚数を相対的に多くすることによって熱負荷 容量に対応した伝熱性能分布を実現するということも可能である。

【００３９】 (第４実施例） また、図６は、本願考案の第４実施例に係る吸着式熱交換器の要部の構成を示 している。

【００４０】 上記第３実施例のように複数枚のメッシュフィンを積層して用いる場合には、 上記のように各メッシュフィンの幅を変えることにより実質的に積層部のフィン 枚数を変える方法の他に、例えば図６に示すように各メッシュフィン間の積層ピ ッチを変えることにより伝熱効率を変えることも又可能である。

【００４１】 （第５実施例) なお、以上の各実施例では、その何れにおいても固体吸着剤６を第１の真空容 器３a内の全体に亘って収納する構成のものを前提として説明したが、例えば第 １の付熱交換器７として上記第１実施例のような板状フィン１０を採用した場合 、固体吸着剤６自体も板状にして例えば図７に示すようにフィン自体に一体的に 重合させて熱伝達効率の向上を計るようにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願考案の第１実施例に係る吸着式熱
交換器の伝熱管部分の構成を示す斜視図である。

【図２】図２は、同吸着式熱交換器を使用して構成した
吸着式冷凍装置の吸着工程における断面図である。

【図３】図３は、同吸着式熱交換器を使用して構成した
吸着式冷凍装置の脱着工程における断面図である。

【図４】図４は、本願考案の第２実施例に係る吸着式熱
交換器の伝熱管部分の構成を示す斜視図である。

【図５】図５は、本願考案の第３実施例に係る吸着式熱
交換器の伝熱管部分の構成を示す斜視図である。

【図６】図６は、本願考案の第４実施例に係る吸着式熱
交換器の伝熱管部分の構成を示す断面図である。

【図７】図７は、本願考案の第５実施例に係る吸着式熱
交換器の要部の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１は吸着式冷凍装置、２aは第１の真空室、２bは第２の
真空室、３aは第１の真空筺体、３bは第２の真空筺体、
４は連通路、７a〜７d、９a〜９dは伝熱管、１０は板状
フィン、１４はメッシュフィンである。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着室内において吸着剤(６)と対応する
   吸着質(８)又は吸着質(８)と対応する吸着剤(６)中に配
   設され、吸着質(８)の蒸発潜熱又は吸着剤(６)の凝縮熱
   により冷却又は加熱される伝熱管(７a〜７d),(９a〜９
   d)と、該伝熱管(７a〜７d),(９a〜９d)の外周に設けら
   れたフィン(１０),(１４)とを有する吸着式熱交換器に
   おいて、上記フィン(１０),(１４)の伝熱面積を伝熱管
   (７a〜７d),(９a〜９d)本体に近い部分ほど大きくした
   ことを特徴とする吸着式熱交換器。
2. 【請求項２】 上記フィン(１０)が板状フィンよりな
   り、その厚さが伝熱管(７a〜７d),(９a〜９d)本体に近
   い部分ほど厚く構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の吸着式熱交換器。
3. 【請求項３】 上記フィン(１４)がメッシュフィンより
   なり、その網目分布が伝熱管(７a〜７d),(９a〜９d)本
   体に近い部分ほど高密度に構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の吸着式熱交換器。
4. 【請求項４】 上記フィン(１４)が複数枚のメッシュフ
   ィン(１４a)〜(１４c)の積層体よりなり、その積層枚数
   が伝熱管(７a〜７d),(９a〜９d)本体に近い部分ほど多
   く構成されていることを特徴とする請求項１記載の吸着
   式熱交換器。