(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配してなる複数の伝熱管に一体的に、多数枚のプレート状フィンを所定空隙介して嵌装させ、該フィン間隔に粒状吸着剤を充填すると共に、該プレートフィンの上下両面に吸着剤脱落防止用金網を挟持してなる複数の熱交換ユニットを上下に積層配置すると共に、該ユニット間に、前記金網のほぼ全域に亙り弾性力を付勢可能な、良熱伝導性にして且つ流体が通過可能な弾性体を介装させ、該弾性体を介して前記ユニット同士を保持させた事を特徴とするフィン形吸着剤熱交換器
【請求項２】
最下層に位置する熱交換ユニット吸着剤脱落防止用金網の底面若しくは最上層に位置する熱交換ユニット吸着剤脱落防止用金網の上面に、エキスパンドメタルまたはパンチングメタルを配設した事を特徴とする請求項１記載のフィン形吸着剤熱交換器
【請求項３】
前記弾性体が、バネ線材からなる波板状の目の粗い格子体である請求項１記載のフィン形吸着剤熱交換器
【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機に使用するフィン形吸着剤熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より吸着式冷凍機は、シリカゲル、活性炭、ゼオライト等の固体吸着剤をを例えば、水、アルコール等の冷媒が蒸発、凝縮する真空条件下で加熱したり冷却したりすることによって吸脱着作用を起こさせ、そのときの作用で冷凍効果を引出している。
この吸着剤の加熱／冷却は、伝熱面を介して熱媒体により冷却、加熱させて熱交換を行なっているが、一般の流体同志の熱交換と異なって、固体（多くの場合球状）と伝熱面との点接触と固体同志の接触により伝熱がおこなわれるため伝熱効率を向上させるのが中々困難であり、このため多くの伝熱面が必要とされている。
一方伝熱面に囲まれた間に吸着剤を充填すると、吸着剤に吸脱着される冷媒蒸気が、伝熱両面に存在している吸着剤の間隙を通過しなくてはならないので、通過抵抗が生じ、性能が発揮されにくい。
【０００３】
この為前記伝熱面には、例えば特開昭６２ー９１７６３号に示すように、熱媒体が流通する伝熱管の周囲に、フィン高さが特定されるアルミ等で出来た円形フィンを所定ピッチ間で積層配置し、該フィンピッチ間に吸着剤を充填すると共に、伝熱管一本毎に吸着剤の脱落防止を図る極細ワイアーメッシュで編んだ金網でフィン外側を巻き伝熱管全長を覆った構造になっている。
【０００４】
しかしながら前記構成では、能力に応じて、吸着剤の必要量を確保するため、管本数が多くなる事、また伝熱管を固定する両端の管板の伝熱管配列が吸脱着時の冷媒蒸気通路も含めて決定されるので、伝熱管全体をまとめる熱交換器が大きくなってしまう欠点がある。
而もこのような形式の吸着剤熱交換器は伝熱管一本毎の製作のため、コストアップになってしまう。
【０００５】
かかる欠点を解消するために、図２に示すごとく水平方向に延設する複数の伝熱管４０を上下に列状に配置し、これをプレート状の多数枚のアルミフィン４１を所定空隙介して嵌装させるとともに、該フィン間隔に粒状吸着剤４２を充填し、吸着剤の脱落防止のためにフィン表面に極細ワイヤーメッシュ（粒径により異なるが例えば４０メッシュ程度）の薄い金網４３をかぶせ、吸着剤４２がフィン面や間隔より外部に脱落したり、移動したりしないようにしている。
【０００６】
そして前記技術においては吸着剤の脱落防止のため、極細ワイアーメッシュで編んだ金網でフィンを外側から巻き熱交換器を覆って対処しているが、金網は薄い布のようなもので自らフィンに密着することができないので、外側からさらに目が荒いエキスパンドメタル等を使い金網の密着度を上げるべく押える方法が必要とされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらエキスパンドメタル等でも前記充填剤の全面に均等に薄い金網の密着度を上げるのは中々困難であり、ところどころ歪みが生じないよう緊締する等の後対策をおこなっているが手間を省くのが難しかった。
而もエキスパンドメタルのような比較的丈夫な補強剤を使って上から金網を押えるようにすると重量増加が生じ、無効熱容量が増加し、吸着剤の再生、冷却時に必要熱量が増加し、成績係数が悪くなる欠点があった。
【０００８】
又前記図２の従来技術において、能力の大きい吸着剤熱交換器が要求されると、一枚毎の吸着剤熱交換器を大きくし、かつ多重に重ねて組み立てる訳であるが、一枚毎でも大きくすると自重量による撓みが生じ吸着剤がフィン部から脱落したり移動したりして吸着剤の働きが大幅に低下しやすくなる。
更に、前記熱交換器が全体として組み立てられた場合でも、組立中の持ち上げ、移動時には部分的な撓みが生じ、これが金網とフィン表面の間に空隙をつくり、粒の小さい吸着剤は下方に落ちてしまうと云う欠点があった。
【０００９】
而も前記図２に示す従来技術は、フィンの周囲を薄い金網をかぶせた後、エキスパンドメタルで覆うという構成を取るために、製作に時間がかかり、製作価格及び性能面より大型になっても、スケールメリットが発揮できず、その結果コストを下げ、性能も大きく向上させることが難しかった。
【００１０】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、容易に且つ低コストで製作可能にしてスケールメリットも容易に発揮し得るフィン形吸着剤熱交換器を提供する事を目的とする。
本発明の他の目的は、吸着剤がフィン部から脱落したり移動したりして吸着剤の働きが大幅に低下する事なく、吸着剤の再生及び冷却効率が前記従来技術に比較して大幅に上昇し、成績係数の向上を図る事の出来るフィン形吸着剤熱交換器を提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる技術的課題を達成するために、図１に示すように、列状に配してなる複数の伝熱管４に一体的に、多数枚のプレート状フィン２を所定空隙介して嵌装させ、該フィン間隔に粒状吸着剤３を充填すると共に、該プレートフィン部２Ａの上下両面に吸着剤脱落防止用金網５ａ、５ｂを挟持してなる複数の熱交換ユニット１０を上下に積層配置すると共に、該ユニット１０間に、前記金網５ａ、５ｂのほぼ全域に亙り弾性力を付勢可能な、良熱伝導性にして且つ流体が通過可能な弾性体６を介装させ、該弾性体を介して前記ユニット１０同士を保持させた事を特徴とする。
そして好ましくは、前記最下層に位置する熱交換ユニット吸着剤脱落防止用金網５ａの底面若しくは最上層に位置する熱交換ユニット吸着剤脱落防止用金網５ｂの上面に、目の細かいエキスパンドメタルまたはパンチングメタル７を配設するのが良い。
又前記弾性体６は、バネ線材からなる波板状の目の粗い格子体を用いるのが良い。
【００１２】
【作用】
かかる技術手段によれば、熱交換ユニット１０を重ねるごとに、ピッチ間隔、吸着材の移動、脱落防止をはかりながら組み立てることによって、簡単に、早く全体が組み立られることになる。
又積層された熱交換ユニット１０間にバネ反力を保った弾性体６を挟み込み、金網５ａ、５ｂを介してこの上下のユニット１０のフィン部に当る波板ピッチ間隔が略３ｃｍ程度のピッチをもつようにすることによって、全体の吸着熱交換器が完成した段階では充填された吸着材が移動したりこぼれたりしないように金網５ａ、５ｂがフィン２上面に密着させる事が出来る。
更に弾性体６が上下一対の吸着材熱交換ユニットに対して、一つで済むこととともに、而も該弾性体をバネ線材で作ることによって、蒸気の吸脱着時の抵抗も小さく、さらに比熱の小さく弾性体６としての熱容量も小さくできる。
又ユニット１０間に介装される弾性体６は見かけ比熱が小さい、重量も軽いものが使用できることから、再生、冷却時の無効熱量を減らせるので吸着式冷凍機の成績係数の向上も果すことができる。
従ってかかる技術手段によれば、全体が組上がった時、各熱交換ユニット１０のいずれも吸着剤３の移動やフィン部２Ａからの脱落がなく、かつ従来はフィン部２Ａ毎に押え板が設けられていたのが、ユニット１０間に一の弾性体６を介装するのみで足りる為に重量軽減と熱容量の低下が図られることになる。
【００１３】
【実施例】
図１及び図３に基づいて、本願発明の実施例に係る吸着材熱交換器を製作手順に沿って説明する。
尚、本熱交換器は製作手順として熱交換ユニット１０の水平積層方式を採用しているが、使用時には熱交換ユニット１０が横置き若しく縦置きいずれに使用するのも任意である。又冷却管サイズ、プレート状フィンのの大きさ／形状、更には充填吸着材の種類については任意に選択する事が出来、後記する実施例は単にその一例を示したものに過ぎない。
先ず列状に配してなる複数の伝熱管４に一体的に、多数枚のプレート状フィン２を所定空隙介して嵌装させてほぼ偏平方形体に状に形成したフィン熱交換器を複数個用意する。
【００１４】
次に方形のパンチングメタル７を水平な台（不図示）上に置き、その上に吸着剤３が脱落しない程度の網目の有する４０メッシュの金網５ａを重ねる。尚、金網５ａ、５ｂのメッシュは充填する吸着剤３の粒径できまる。又パンチングメタル７は吸着剤３を充填したときの４０メッシュ金網５ａの下方に膨らむのを押えるのが目的で配設する。
そして前記金網５ａの上に前記フィン熱交換器を配設した後、フィン熱交換器の外枠１１周囲、金網５ａ及びパンチングメタル７をスポット溶接等で一体的に固定する。
【００１５】
その後吸着剤３をフィン部２０にながし、フィン２上部よりはみでない程度に充分に充填させる。この際バイブレター等で振動させながら充填させると隅々迄簡単に充填可能で好ましい。
前記充填終了後、４０メッシュ金網５ｂを利用して前記ユニット１０のフィン部上面を封止し、該金網５ｂとユニット外枠１１とをスポット溶接などで固定させ、一段目ユニット１０Ａが完成する。
【００１６】
尚、最上位に位置するユニット１０も前記一段目ユニット１０Ａと同様にして製作される訳であるが、後記する積層配置時はパンチングメタル７が金網５ｂの上面側に位置するように配置する。
又最上位と最下位を除く中間部位に位置する熱交換ユニット１０Ｂは前記パンチングメタル７のみを設けずに、吸着剤３を充填したフィン熱交換器が一対の金網５ａ、５ｂの間に挟まれるようにスポット溶接して形成する。
前記の様にして各熱交換ユニット１０を製作後、一段目熱交換ユニット１０Ａの外枠１１の四偶に枠固定用ボルト８を通した後、該四本のボルト８夫々に管座９を環装させる。
【００１７】
前記管座９はユニット１０間隔調整座金として機能し、これによりユニット１０間の夫々の間隙寸法Ｌが一定になるように設定する。この間隔寸法Ｌは吸脱着の蒸気通路が塞がれないような最小の寸法、例えば１０ｍｍ前後に設定する。
次に二段目の熱交換ユニット１０Ｂを重ねる前に、一段目の熱交換ユニット１０Ａの金網５ｂの上面に、前記間隔寸法Ｌより自由寸法Ｌ１が高く、かつ前記間隔寸法Ｌで押圧された時にはバネ力が働くように設定した波板状の弾性体６を重ねる。
この弾性体６は良熱伝導性のバネ線材をを用いて目の粗い波板状に形成し、熱容量を小さく取るとともに、その頂部が縦横にフィン部２Ａの全域に当たるような目の大きい波板状格子体にするのがよい。
【００１８】
そして前記弾性体６の上より枠固定ボルト８に二段目の熱交換ユニット１０を嵌挿して積層配設する。この段階で弾性体６の自由寸法Ｌ１高さ（寸法、材質により規定されるが略１５ｍｍ〜２０ｍｍ）よりも、管座９によって規定される上下の熱交換ユニット１０熱交換器の間隔寸法Ｌが約１０ｍｍと小さく設定しているため、弾性体６が充分沈むと同時にその張力が金網５ａ、５ｂを対応する夫々のユニット１０のフィン部２Ａに弾性力を付勢して押圧するように働く。
【００１９】
この際弾性体６の波板ピッチ間隔Ｐが広過ぎるとその間で、完成時に金網５ａ、５ｂが弛んで、吸着剤３がフィン部２Ａを移動したり、フィン部２Ａでないところにこぼれ出したりするので、約３０ｍｍ程度の波板ピッチが適当である。また弾性体６の線材が太かったり目が詰っていると蒸気通路の抵抗、更には弾性体６の見かけ比熱の増大にもつながるので、自由寸法高さを小さくして弾性体６を製造するためのバネ線材径を大きくする事にも限界がある。
【００２０】
以下前記と同様に、二段目、三段目の熱交換ユニット１０を弾性体６を介して積層配置する。尚最上位のユニット１０上面は金網５ｂの上にパンチングメタル７を固定しておき、底面側の金網５ａには弾性体６が介装する事は前記した通りである。
そしてすべての熱交換ユニット１０を積層配置した後、押えボルト８にナット８１をきっちり締め込み固定する。
【００２１】
尚、特に段数が大きく、重量が大きくなる場合は、ボルト８で熱交換ユニット１０熱交換器の外枠１１を固定しただけでは強度不足になることがある為、この場合は更に軽量鋼で補強してもよい。
図には示していないが伝熱管４のヘッダーへの接続、システムとして作動させるための冷却水、熱媒の切り換え方法は、従来と変らない。
【００２２】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、容易に且つ低コストで製作可能にしてスケールメリットも容易に発揮し得るフィン形吸着剤熱交換器を得る事が出来るとともに、吸着剤がフィン部から脱落したり移動したりして吸着剤の働きが大幅に低下する事なく、吸着剤の再生及び冷却効率が前記従来技術に比較して大幅に上昇し、成績係数の向上を図る事の出来る。
従って本発明によれば、価格の安い従来のプレート熱交換ユニットを使った、高性能吸着熱交換器の製造方法が確立できる。
そしてこのようにして製作された軽量化された吸着剤熱交換器を使用することによって吸着式冷凍機を高性能化させることが可能である。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る吸着剤熱交換器の要部構成を示す斜視図である。
【図２】従来技術に係る吸着剤熱交換器の要部構成を示す斜視図である。
【図３】図１のフィン部を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０    熱交換ユニット
２    プレートフィン
２Ａ  フィン部
３    吸着剤
４    伝熱管
５ａ、５ｂ  メッシュ金網
６    弾性体
７    パンチングメタル（最下段補強用）
８    枠固定用ボルト
９    管座（熱交換ユニット間隔調整座金）
【図１】
0003545025.tif 000002
【図２】
0003545025.tif 000003
【図３】
0003545025.tif 000004