JPH08126841A - 吸脱着剤の被覆方法、吸脱着剤エレメント及び吸着式冷凍装置 - Google Patents

吸脱着剤の被覆方法、吸脱着剤エレメント及び吸着式冷凍装置

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JPH08126841A
JPH08126841A JP6267788A JP26778894A JPH08126841A JP H08126841 A JPH08126841 A JP H08126841A JP 6267788 A JP6267788 A JP 6267788A JP 26778894 A JP26778894 A JP 26778894A JP H08126841 A JPH08126841 A JP H08126841A
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JP
Japan
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adsorption
desorption
adsorbent
colloidal silica
coating
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JP6267788A
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English (en)
Inventor
Yoshio Miyairi
嘉夫 宮入
Toshio Hattori
敏夫 服部
Yasuhiro Tsubaki
泰廣 椿
Kazuo Kitajima
一男 北島
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、コートしたシリカゲルの皮膜が密着
性に優れ、かつ、熱サイクル及び吸脱着サイクルを繰り
返しても剥離や亀裂が発生することはない事等を主要な
目的とする。 【構成】基材の伝熱表面を粗面化した後、酸化皮膜を形
成する工程と、伝熱表面を150℃〜200℃の加熱状
態にして吸脱水作用のあるコロイダルシリカを吹き付け
表面全体に薄く付着させる工程と、この後コロイダルシ
リカで湿らせた吸脱水作用の強いシリカゲルを塗り付け
る工程と、この後コロイダルシリカを繰り返し吹き付け
る工程とを具備することを特徴とする吸脱着剤の被覆方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸着式冷凍装置、その
吸脱着剤エレメント及びこの表面を被覆するのに好適な
吸脱着剤の被覆方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、フロンがオゾン層を破壊すること
が判明したため、フロンの代わりに水の潜熱を利用した
吸着式冷凍装置が開発されつつある。図2は、従来の吸
着式冷凍装置の系統図を示す。図中の符号21a,21bは
吸脱着カラムで、これらの中には吸脱着エレメント22
a,22bが夫々内臓されている。一方の吸脱着カラム21
aで水蒸気を脱着し、他方の吸脱着カラム21bで水蒸気
を吸着する場合には温排熱等からなる加熱源23からの加
熱流体がバルブ24aを経て吸脱着カラム21a内に入り、
この中に内臓された吸脱着エレメント22aを流過すると
同時に水,空気等からなる冷熱源25からの冷却流体がバ
ルブ26bを経て吸脱着カラム21b内に入り、この中に内
臓された吸脱着エレメント22bを流過する。
【0003】すると、吸脱着エレメント22aに充填され
た粒状シリカゲルからなる吸脱着剤から脱着された水蒸
気がバルブ27aを有する配管28を経て凝縮器29に入り、
ここで冷熱源25から供給される冷却流体に放熱すること
によって凝縮液化する。この水はバッファー30を経て蒸
発器31に入り、ここで冷水、冷風等の利用側流体32を冷
却することによって蒸発気化する。次いで、この水蒸気
はバルブ33aを有する配管34を経て吸脱着カラム21b内
に入り、その吸脱着エレメント22bに充填されている吸
脱着剤に吸着される。
【0004】水蒸気の吸着及び脱着量が飽和に近づく
と、各バルブ32a,32b,27a,27b,24a,24b,26
a,26bが上記と逆に切り換えられる。かくして、吸脱
着エレメント22aで水蒸気が吸着され、吸脱着エレメン
ト22bで水蒸気が脱着される。以後、上記が交互に繰り
返される。吸脱着エレメント22a,22bは、通常図3に
示されるように、微小間隔を隔てて互いに平行に配設さ
れた多数のフィン36と、所定ピッチを隔ててフィン36を
貫通、かつ、固定された伝熱管37と、これらフィン36及
び伝熱管37の間隙内に充填された粒状シリカゲル等の吸
脱着剤38とからなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸脱着エレメント22a,22bにおいては、吸脱着剤38は
粒状でフィン36及び伝熱管37に点接触となるので、伝熱
効率が悪い気体と固体間の伝熱が支配的となる。また、
伝熱管37はこれを拡管することによってフィン36に密接
させていたため伝熱抵抗が大きい。従って、吸脱着エレ
メント22a,22bにおける伝熱性能が悪く、水蒸気の吸
脱着に伴う多量の徐熱、給熱が不十分になるため、水蒸
気の吸脱着速度が遅くなり、実用的な吸脱着時間内に吸
脱着機能を果たせる吸着剤は一部に限られる。この結
果、所定の冷凍能力を出すためには多量の吸脱着剤を充
填しなければならないので、吸脱着エレメントが大型と
なるのみなず、吸脱着に必要な温熱及び冷熱の消費量が
増大するという不具合があった。
【0006】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、コロイダルシリカを接着剤かつ吸着剤として少
量使用し、主たる吸着剤として高吸脱性シリカゲルを採
用してアルミニウムや銅等の基材の表面にコートさせれ
ば、コートしたシリカゲルの皮膜は密着性に優れ、か
つ、熱サイクル及び吸脱着サイクルを繰り返しても剥離
や亀裂が発生することはない等種々の効果を有する吸着
式冷凍装置、その吸脱着剤エレメント及びこの表面を被
覆するのに好適な吸脱着剤の被覆方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、基材
の伝熱表面を粗面化した後、酸化皮膜を形成する工程
と、伝熱表面を150℃〜200℃の加熱状態にして吸
脱水作用のあるコロイダルシリカを吹き付け表面全体に
薄く付着させる工程と、この後コロイダルシリカで湿ら
せた吸脱水作用の強いシリカゲルを塗り付ける工程と、
この後コロイダルシリカを繰り返し吹き付ける工程とを
具備することを特徴とする吸脱着剤の被覆方法である。
【0008】本願第2の発明は、チューブの表面よりフ
ィンを削り起こしてなるフィンチューブの表面を吸脱着
剤の皮膜によって被覆したことを特徴とする吸脱着エレ
メントである。本願第3の発明は、前記吸脱着エレメン
トを内臓する吸脱着カラムを備えていることを特徴とす
る吸着式冷凍装置である。
【0009】
【作用】本発明において、前記基材がアルミニウム又は
アルミニウム合金の場合には、酸化皮膜を熱水により形
成する。また、前記基材が銅又は銅合金の場合には、酸
化皮膜を硝酸により形成する。
【0010】本発明においては、チューブの表面よりフ
ィンを削り起こしてなるフィンチューブの表面を吸脱着
剤を上記方法により被覆させて吸脱着エレメントを構成
することができる。更に、こ本発明においては、上記吸
脱着エレメントを吸脱着カラムに内臓して吸着式冷凍装
置を構成することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照して説
明する。図1は、本発明による吸脱着エレメントの一例
を示す。アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金
等からなる偏平状のチューブ11の表裏両面を削り起こす
ことによって多数のフィン12が形成されている。このチ
ューブ11の内部には複数の流体通路13が形成されてい
る。そして、これらチューブ11及びフィン12の表面は、
吸脱水作用のある多量のシリカゲルと少量のコロイダル
シリカからなる吸脱着剤の皮膜14によって被覆されてい
る。
【0012】なお、吸脱着剤の吸脱着性能及びその被覆
性に影響を与える因子は、以下の通りとされている。 フィン間隔(ピッチ):2〜10mm フィン高さ :20mm以下 フィン肉厚 :2mm以下 皮膜の厚さ :1〜10mm アルミニウム、アルミニウム合金からなるチューブ11及
びフィン12の表面に吸脱着剤の皮膜を形成するには、ま
ず、チューブ11及びフィン12の表面をヤスリ等により粗
面化(#80〜150)した後、この表面を塩化メチレ
ン超音波洗浄(2〜4分)によって清浄とする。次い
で、95〜100℃の熱水中で(2〜4分間)ベーマイ
ト酸化処理することによってベーマイト酸化皮膜を形成
する。しかる後、これを150〜200℃の加熱状態で
市販のコロイダルシリカ(日産化学製のノーテックスO
型又はUP型)の水溶液(20%wt)を吹き付けること
によってシリカゲルの皮膜14を形成する。ここで、皮膜
14の厚さは20μm〜1mm程度が好ましい。コロイダル
シリカの皮膜の一層目は約10〜30μmと極めて薄く
し、その上に多層の皮膜を形成する方法が好ましい。
【0013】次に、吸脱着特性の良好なシリカゲル(富
士シリア製のフジシリカゲルA型又はRD型、粒度は2
0〜5メッシュで極めて粒度を揃えたもの)とコロイダ
ルシリカを重量比約1:1で混ぜ水切りしたものを、コ
ロイダルシリカで皮膜した吸脱着エレメントを約80〜
155℃の加熱状態でこのコロイダルシリカの皮膜の上
に、ほぼ所定のコート量近くまで塗りつけ、速やかに約
130℃以上好ましくは150〜200℃の加熱状態で
含有水分の乾燥に入る。
【0014】この加熱状態を維持したまま、コロイダル
シリカの少量吹き付け・乾燥を繰り返して行い、0.1
〜0.5mm程度の厚さまでコロイダルシリカを被覆させ
る。種々の供試体の試験結果が下記「表1」に示されて
いる。
【0015】
【表1】
【0016】なお、シリカゲルの塗り付け、乾燥作業は
一度の塗り付け量が余り多いと乾燥後のシリカゲル内に
空洞が生じ、シリカゲルのコート量が少なくなるため、
複数回に別けて行う方が好ましい。また、試験に採用し
たコロイダルシリカは日産化学製のスノーテックで、表
1にはUP型のものに対する結果を示したが、O型でも
同様な結果が得られた。なお、表1中のシリカゲルの種
類はフジシリカゲルである。
【0017】銅及び銅化学からなるチューブ11及びフィ
ン12の表面にコロイダルシリカの皮膜14を形成する場合
には、これらの表面を粗面化した後、塩化メチレン超音
波洗浄によって清浄とする。次いで、常温下でPH1.
0の硝酸水溶液に浸漬して硝酸化皮膜を形成する。しか
る後、上記と同様の条件でコロイダルシリカの吹き付
け、シリカゲルの塗り付けを行ったところ、上記表1と
同様の結果が得られた。
【0018】表1の最適条件の中で、供試体番号5でコ
ートしたものの吸脱着特性を調べてみた。即ち、通常の
吸着式冷凍装置の操作条件: 吸着条件 関係湿度 約30% 脱着条件 関係湿度 約7% をJISZ0701(包装用シリカゲル乾燥剤)に記載
の方法に従って調湿した。その結果、本法によるコート
シリカゲルの水分の吸脱着呼吸量は約12%(g水分変
化量/g吸着剤量)であり、コート前の市販シリカゲル
JISA型(フジシリカゲルA型)の約13%に比べ遜
色なかった。
【0019】また、UP型のみでコートした場合(本発
明者らによる発明で特許出願済み:特開平6−1702
19)は約8%であり、本発明によるコート法を採用す
れば更に水分の吸脱着呼吸量の増大が図れる。
【0020】供試体番号5と同じ条件でコートしたシリ
カゲルの皮膜の密着性又は剥離性を把握するため、下記
条件でヒートサイクルテストを行った。 1サイクル18分;100サイクル実施 20〜25℃×5分→昇温2分→80〜90℃×10分
→降温1分 この結果、コートシリカゲルの皮膜の剥離及び亀裂の発
生は認められなかった。
【0021】図1に示す吸脱着エレメント(一体形フィ
ンチューブの表面にシリカゲルコート(日産化学製スノ
ーテックスUP型を約50μmコートした後、富士シリ
アル化学製フジシリカゲルA型と上記スノーテックスを
等重量比で混ぜ、水切りしたものを塗りつけ、更に上記
スノーテックスUP型を薄く吹き付けたもの)をコート
させたもの)と図1に示す一体形フィンチューブの表面
にシリカゲル一切コートさせないでこれらフィンチュー
ブの間隙に10〜20メッシュの粒状シリカゲル(富士
シリシア化学製JISA型)を充填した吸脱着エレメン
トを図2に示す吸着式冷凍装置に組み込んで性能評価試
験を実施した結果が下記「表2」に示されている。
【0022】
【表2】
【0023】なお、吸着式冷凍装置の概要は次の通りで
ある。 加熱源 ;温水 70〜90℃ 冷熱源 ;市水 約20℃ 発生冷熱;冷風 冷凍能力;300Kcal/h(公称) 上記表2から判るように、吸脱着剤を従来の粒状からコ
ート状に変えることにより、伝熱面積・吸着剤当たりの
冷凍能力が約1.8倍に向上した。なお、吸脱着を連続
して50回繰り返したが、図1に示す吸脱着エレメント
からコートしたシリカゲルの剥離は見られず、また冷凍
能力に変化はなかった。
【0024】80℃の温水を用いて平衡脱着状態にして
おいた吸脱着カラムを吸着状態に切り換えてから30℃
の空気が15℃の冷風になるまでの所用時間を測定した
結果は次の通りである。 コートシリカゲル採用:約30秒 粒状シリカゲル採用 :約2分 以上、コロイダルシリカを用いて市販シリカゲルを吸着
式冷凍装置の吸脱着エレメントの表面にコートさせた例
について説明したが、本発明の皮膜方法は任意の基材の
表面にコロイダルシリカを付着させる場合に適用できる
ことは勿論である。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、本
発明方法によってコロイダルシリカを接着剤かつ吸着剤
として少量使用し、主たる吸着剤として高吸脱性シリカ
ゲルを採用してアルミニウムや銅等の基材の表面にコー
トさせれば、コートしたシリカゲルの皮膜は密着性に優
れ、かつ、熱サイクル及び吸脱着サイクルを繰り返して
も剥離や亀裂が発生することはない。本発明方法によっ
て、市販の高性能シリカゲルをコロイダルシリカを用い
てコートすることにより、コロイダルシリカのみによる
コートに比べて、水分の吸脱着性能を向上させることが
できる。
【0026】また、チューブ表面よりフィンを削り起こ
してなるフィンチューブの表面にコロイダルシリカを付
着させてなる吸脱着エレメントを吸着式冷凍装置の吸脱
着カラムに内臓すれば、吸脱着エレメントの吸脱着能力
が向上するので、これを小型化できるとともに加熱源ま
たは冷熱源の消費量を低減できる。
【0027】更に、上記吸脱着エレメントのように、コ
ロイダルシリカの吹き付けのみでは奥部まで吹き付ける
ことが十分できないため、コート量が予想したほどの量
まで確保できないが、本発明方法の塗り付け方法によ
り、コート量の増大が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるの吸脱着エレメントの説明図であ
り、図1(A)は部分的に省略した側面図、図1(B)
は図1(A)のX−X線に沿う断面図。
【図2】吸着式冷凍装置の回路図。
【図3】従来の吸脱着エレメントの部分的断面図。
【符号の説明】
11…チューブ、 12…フィン、 13
…流体通路、14…皮膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北島 一男 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の1 中菱エンジニアリング株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材の伝熱表面を粗面化した後、酸化皮
    膜を形成する工程と、伝熱表面を150℃〜200℃の
    加熱状態にして吸脱水作用のあるコロイダルシリカを吹
    き付け表面全体に薄く付着させる工程と、この後コロイ
    ダルシリカで湿らせた吸脱水作用の強いシリカゲルを塗
    り付ける工程と、この後コロイダルシリカを繰り返し吹
    き付ける工程とを具備することを特徴とする吸脱着剤の
    被覆方法。
  2. 【請求項2】 前記基材がアルミニウム又はアルミニウ
    ム合金であり、前記酸化皮膜を熱水により形成したこと
    を特徴とする請求項1記載の吸脱着剤の被覆方法。
  3. 【請求項3】 前記基材が銅又は銅合金であり、前記酸
    化皮膜を硝酸により形成したことを特徴とする請求項1
    記載の吸脱着剤の被覆方法。
  4. 【請求項4】 チューブの表面よりフィンを削り起こし
    てなるフィンチューブの表面を吸脱着剤の皮膜によって
    被覆したことを特徴とする吸脱着剤エレメント。
  5. 【請求項5】 吸脱着剤を請求項1記載の方法により被
    覆させたことを特徴とする請求項4記載の吸脱着剤エレ
    メント。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の吸脱着剤エレメントを内
    臓する吸脱着カラムを備えていることを特徴とする吸着
    式冷凍装置。
JP6267788A 1994-10-31 1994-10-31 吸脱着剤の被覆方法、吸脱着剤エレメント及び吸着式冷凍装置 Withdrawn JPH08126841A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6155073A (en) * 1996-06-24 2000-12-05 Johnson Matthey Public Limited Company Heat transfer materials
KR100837501B1 (ko) * 2004-03-31 2008-06-12 다이킨 고교 가부시키가이샤 열교환기
KR100855446B1 (ko) * 2004-03-31 2008-09-01 다이킨 고교 가부시키가이샤 열교환기

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