吸附芯及其制造方法
【專利摘要】本發明的吸附芯具備：熱介質在內部流通的熱介質管(21)；以及吸附劑(24)，該吸附劑(24)通過被熱介質冷卻來吸附熱介質管(21)外部的氣相狀態的流體，并且，通過被加熱使吸附的流體脫離，其中，熱介質管(21)具有：由硬度比銅高的金屬構成的芯材(21a)；以及由銅構成且覆蓋芯材(21a)的外表面的覆蓋層(21b)，在熱介質管(21a)的周邊部(22)設置有銅粉(23b)及吸附劑(24)的混合燒結體，銅粉(23b)與熱介質管(21)被金屬接合。由此，能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提高，并能使熱介質管的剛性提高。
【專利說明】吸附芯及其制造方法
[0001 ]相關申請的相互參照
[0002]本申請基于2013年11月29日申請的日本專利2013-247709號，其公開內容作為參照編入本申請。
技術領域
[0003]本發明涉及具有進行流體的吸附及脫離的吸附劑的吸附芯及其制造方法。
【背景技術】
[0004]在以往，作為用于吸附式冷凍機等的吸附芯，公開了一種結構(例如參照專利文獻I)，其具有熱介質流動的多個熱介質管，且在熱介質管的周邊部設置有作為多孔質傳熱體的金屬粉及吸附劑。在該吸附芯中，金屬粉被金屬接合于熱介質管。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:日本特開2008-107075號公報
[0008]根據本發明的
【發明人】等的討論，在如上述專利文獻I所述的結構的吸附芯中，考慮使用能夠低價地混合燒結且熱傳導性也較高的銅粉作為金屬粉。在該情況下，熱介質管與銅粉被金屬地接合，因此需要由銅構成熱介質管。
[0009]然而，若熱介質管為銅制，則在燒結時銅變軟，熱介質管的剛性變低，因此有如下擔憂:對振動的耐受性變弱，并且處理困難。由此，吸附芯的大型化及長度化變得困難。
【發明內容】
[0010]本發明鑒于上述點，其目的在于提供一種吸附芯及其制造方法，該吸附芯能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提高，并且能夠使熱介質管的剛性提高。
[0011]在本發明的第一方式是一種吸附芯，具備:熱介質管，熱介質在該熱介質管的內部流通；以及吸附劑，該吸附劑通過被熱介質冷卻來吸附熱介質管外部的氣相狀態的流體，并且，通過被加熱來使所吸附的流體脫離，其中，熱介質管具有:由硬度比銅高的金屬構成的芯材；以及由銅構成且覆蓋芯材的外表面的覆蓋層，在熱介質管的周邊部設置有銅粉及吸附劑的混合燒結體，銅粉與熱介質管被金屬接合。
[0012]由此，通過由硬度比銅高的金屬構成熱介質管的芯材，從而能夠使熱介質管的剛性提尚O
[0013]另外，通過在熱介質管的周邊部設置銅粉及吸附劑的混合燒結體，從而使用熱傳導性較高的銅粉作為熱介質管與吸附劑之間的傳熱手段，因此能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提高。
[0014]進一步，在熱介質管的芯材的外表面設置由銅構成的覆蓋層，并使銅粉與熱介質管金屬接合，從而能夠使銅粉金屬接合到由銅構成的覆蓋層。由此，能夠顯著降低混合燒結體與熱介質管的界面的熱阻，因此能夠可靠地提高熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能。
[0015]通過以上，能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提高，并能使熱介質管的剛性提尚O
[0016]另外，本發明的第二方式是一種吸附芯的制造方法，該吸附芯具備:熱介質管，熱介質在該熱介質管的內部流通；以及吸附劑，該吸附劑通過被熱介質冷卻來吸附熱介質管外部的氣相狀態的流體，并且，通過被加熱來使所吸附的流體脫離，該吸附芯的制造方法包含:電鍍工序，該電鍍工序通過對熱介質管的外表面實施鍍銅從而形成由銅構成的覆蓋層，熱介質管具有由硬度比銅高的金屬構成的芯材；以及燒結工序，該燒結工序在電鍍工序后，在熱介質管的周邊部燒結銅粉及吸附劑，在燒結工序中，金屬接合銅粉與熱介質管。
[0017]由此，通過使用具有由硬度比銅高的金屬構成的芯材的熱介質管，從而能夠使熱介質管的剛性提尚。
[0018]另外，設置在熱介質管的周邊部燒結銅粉及吸附劑的燒結工序，因此能夠使用熱傳導性較高的銅粉作為熱介質管與吸附劑之間的傳熱手段。由此，能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提高。
[0019]并且，在燒結工序中，通過金屬接合銅粉與熱介質管，從而能夠將銅粉金屬接合到由銅構成的覆蓋層。由此，能夠顯著降低混合燒結體與熱介質管的界面的熱阻，因此能夠可靠地提高熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能。
[0020]通過以上，能夠提供一種吸附芯，該吸附芯能夠使熱介質管與吸附劑之間的傳熱性能提尚，并能使熱介質管的剛性提尚。
[0021 ]另外，本發明中的“銅”是指包含純銅及銅合金的任一。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示第一實施方式的吸附器的正面圖。
[0023]圖2是圖1的I1-1I剖視圖。
[0024]圖3是圖2的II1-1II剖視圖。
[0025]圖4是表示第一實施方式的吸附芯的剖視圖。
[0026]圖5是圖4的V-V剖視圖。
[0027]圖6是圖5的VI部放大圖。
[0028]圖7是表示第二實施方式的吸附芯的放大圖。
【具體實施方式】
[0029]以下，基于附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在各實施方式中有對對應的結構單元標記相同的符號而省略重復說明的情況。在僅對各實施方式中的結構的一部分進行說明的情況下，能夠對該結構的其他部分應用先前進行了說明的其他實施方式的結構。另外，不光是在各實施方式的說明中明示的結構的組合，只要不特別妨礙組合，即使未明示也能夠部分地將多個實施方式的結構彼此進行組合。
[°03°](第一實施方式)
[0031]基于圖1至圖6對具有本發明的第一實施方式的吸附芯的吸附器進行說明。如圖1所示，本實施方式的吸附器I搭載于吸附式冷凍機，該吸附式冷凍機使用吸附器I的內部所含的吸附劑吸附氣相狀態的流體(本實施方式中為水蒸氣)的作用來使流體蒸發，并通過該蒸發潛熱來發揮冷凍能力。吸附器I也能夠應用于車輛用的空調裝置。
[0032]如圖2及圖3所示，該吸附器I在框體3內具備吸附芯2。吸附芯2具有熱介質管21，熱介質(制冷劑)在熱介質管21中流動，在熱介質管21的周邊部22設置有具有細孔的多孔質傳熱體23及吸附劑24。
[0033]具體而言，如圖4、圖5及圖6所示，吸附芯2具有:熱介質管21;具有細孔23a的多孔質傳熱體23;以及填充于該細孔23a的吸附劑24。
[0034]如圖6所示，熱介質管21具有:由材質比銅硬的金屬(本實施方式中為不銹鋼)構成的芯材21a;以及由銅或銅合金(本實施方式中為銅)構成且覆蓋芯材21a的外表面的覆蓋層21b。覆蓋層21b通過在芯材21a的外表面實施鍍銅而形成。
[0035]多孔質傳熱體23是加熱熱傳導性優異的銅粉23b而通過不熔融地燒結來結合的燒結體。銅粉23b使用銅或銅合金(本實施方式中為銅)，例如該銅粉形成為粉末狀、粒子狀、鱗片狀及纖維狀的任意(本實施方式中為纖維狀)即可。
[0036]在上述燒結時，通過存在于銅粉23b間的空隙，在燒結體形成所謂三維網孔狀的氣孔。該三維網孔狀的氣孔相當于上述細孔23a。另外，上述的“通過不熔融地燒結來結合”是指使銅粉23b的表層附近熔合。即，在燒結時，原樣保留存在于銅粉23b間的空隙(細孔)，銅粉23b間的接觸部位金屬地結合。
[0037]細孔23a是構成為能夠填充粒徑微小的吸附劑24的細微的孔。銅粉23b(多孔質傳熱體23)通過燒結而金屬地結合于熱介質管21的覆蓋層21b。多孔質傳熱體23以其整體沿一個方向伸長的方式，形成于多個圓筒狀的熱介質管21的周邊部22，如圖4所示，整體形狀為圓柱狀。
[0038]回到圖6，吸附劑24被熱介質冷卻，從而吸附熱介質管21外部的氣相狀態的流體(水蒸氣)，并且，通過被加熱，從而使吸附的流體(水蒸氣)脫離。吸附劑24形成為微小的多數的粒子狀，例如，由硅膠、沸石構成。吸附劑24填充于多孔質傳熱體23的細孔23a內部。
[0039]進一步，在本實施方式中，如圖4及圖5所示，在熱介質管21之間配置有被吸附介質(以下，水蒸氣)所流通的被吸附介質通路25。該被吸附介質通路25與上述三維網孔狀的細孔23a不同，形成為沿一方向例如筆直地延伸。具體而言，被吸附介質通路25形成為沿熱介質管21的延伸方向，即沿圓柱狀的熱介質管21的軸向延伸。
[0040]接著，基于圖1?圖3對在框體3內部一體形成上述的結構的吸附芯2的吸附器I進行說明。
[0041]吸附器I具備吸附芯2與由金屬構成的框體3。另外，在本實施例中，框體3由銅或銅合金構成。框體3具有框體主體31，片材32、33，以及箱34、35。
[0042]框體主體31形成為圓筒狀，形成為能夠在內部收容圓柱狀的吸附芯2的多孔質傳熱體23。另外，框體主體31的上端側及下端側的開口部形成為能夠分別由片材32、33密封。在框體主體31的上部設置有能夠引導水蒸氣到吸附芯2的填充上述吸附劑的部分(吸附劑填充層)的被吸附介質流入配管36及被吸附介質流出配管37。
[0043]通過這樣將框體主體31與片材32、33密封，從而能夠使內部保持真空。由此，在由框體主體31與片材32、33形成的內部密閉空間中，除作為被吸附介質的水蒸氣以外，不存在其他的氣體。
[0044]在吸附時，水蒸氣從蒸發器側通過被吸附介質流入配管36而被分配到被吸附介質通路25。分配到被吸附介質通路25的水蒸氣浸透到吸附劑填充層的內部。另外，在脫離時，水蒸氣從吸附劑填充層排出，被排出的水蒸氣通過各被吸附介質通路25，并通過被吸附介質流出配管37被引導向冷凝器側。
[0045]另外，在片材32、33形成有熱介質管21能夠貫通的貫通孔32a、33a。該貫通孔32a、33a與熱介質管21通過利用釬焊等接合來氣密地固定。
[0046]在箱34、35設置有能夠引導熱介質的熱介質流入配管38及熱介質流出配管39。熱介質流入下部箱34的熱介質流入配管38，通過熱介質管21，并通過上部箱35的熱介質流出配管39流出。這樣的下部箱34及上部箱35是用于將熱交換介質向多個熱介質管21供給分配的箱。
[0047]接著，對本實施方式的吸附器I的制造方法進行說明。首先，在形成為圓筒狀的不銹鋼制的芯材21a的外表面進行實施鍍銅的工序。由此，在芯材21a的外表面形成具有由銅構成的覆蓋層21b的熱介質管21。
[0048]接下來，進行在熱介質管21的周邊部22燒結銅粉23b及吸附劑24的燒結工序。具體而言，在將熱介質管21保持并固定到框體3內后，在框體3內填充銅粉23b及吸附劑24。然后，將所有需要釬焊結合(接合)的吸附器I的結構部件進行組裝，并將該組裝體搬入加熱爐。由此，進行如下工序:構成吸附器I的部件彼此的釬焊結合(接合)；填充于框體3內的銅粉23b的燒結;該銅粉23b的燒結體與熱介質管21(詳細而言為覆蓋層21b)的燒結結合(接合)；以及固定吸附劑24到燒結體(多孔質傳熱體23)內部。
[0049]如以上說明那樣，通過由作為硬度比銅高的金屬的不銹鋼構成熱介質管21的芯材21a，從而能夠使熱介質管21的剛性提高。
[0050]另外，通過在熱介質管21的周邊部22設置銅粉23b及吸附劑24的混合燒結體，從而使用熱傳導性較高的銅粉23b作為熱介質管21與吸附劑24之間的傳熱手段，因此能夠使熱介質管21與吸附劑24之間的傳熱性能提高。
[0051]并且，在熱介質管21的芯材21a的外表面設置由銅構成的覆蓋層21b，且通過金屬接合銅粉23b與熱介質管21，從而能夠使銅粉23b金屬接合到由銅構成的覆蓋層21b。由此，能夠顯著降低混合燒結體(多孔質傳熱體23)與熱介質管21的界面的熱阻，因此能夠可靠地提高熱介質管21與吸附劑24之間的傳熱性能。
[0052]通過以上，能夠使熱介質管21與吸附劑24之間的傳熱性能提高，且使熱介質管21的剛性提尚。
[0053]然而，在以往的銅制的熱介質管21的吸附芯2中，在采用自來水作為熱介質的情況下，考慮耐腐蝕性，一般使熱介質管21的板厚為0.6?Imm左右。然而，若使熱介質管21的板厚變厚則熱容量變大，因此吸附式冷凍裝置的制冷循環整體無法發揮較高的性能系數(COP)0
[0054]對此，在本實施方式中，由作為硬度比銅高的金屬的不銹鋼構成熱介質管21的芯材21a，因此能夠使熱介質管21的板厚變薄，使熱容量變小。因此，能夠使吸附式冷凍裝置的制冷循環整體的性能系數(COP)提高。
[0055]然而，銅為軟金屬，因此在選擇熱介質管21為銅制的以往的吸附芯2中，在熱介質管21內流動的熱介質的流速較快時，有產生侵蝕及腐蝕的擔憂。
[0056]對此，在本實施方式中，由作為硬度比銅高的金屬的不銹鋼構成熱介質管21的芯材21a，因此能夠抑制侵蝕及腐蝕的發生。
[0057]然而，如上所述，需要在多孔質傳熱體23設置流通作為被吸附介質的水蒸氣的細孔23a。因此，多孔質傳熱體23必須在保持非常大的空隙率的狀態下形成。為了形成這樣的空隙率高的多孔質傳熱體23，在燒結工序中必須不從周圍施加壓力。然而，在熱介質管21由銅以外的金屬構成的情況下，在燒結工序中若不從多孔質傳熱體23的周圍施加壓力，則有多孔質傳熱體23(銅粉23b)與熱介質管21的接合性惡化的擔憂。
[0058]對此，如本實施方式這樣，通過在熱介質管21的外表面設置由銅構成的覆蓋層21b，從而能夠良好地金屬接合由銅構成的覆蓋層21b與銅粉23b。因此，即使使用銅以外的金屬作為熱介質管21的芯材21a，也能夠使多孔質傳熱體23與熱介質管21的接合性提高。
[0059](第二實施方式)
[0060]接著，基于圖7對本發明的第二實施方式進行說明。如圖7所示，在本第二實施方式中，熱介質管21的覆蓋層21b的外表面被粗糙化，即實施粗糙處理(形成凹凸)使覆蓋層21b的外表面變粗糙。
[0061]作為具體的粗糙處理，在電鍍工序后且在燒結工序前，進行使熱介質管21的覆蓋層21b的外表面粗糙的粗化工序。作為使熱介質管21的覆蓋層21b的外表面粗糙的方法，例如能夠采用通過銼刀等研磨、拋丸、蝕刻、在覆蓋層21b的表面撒銅粉等方法。
[0062]如本實施方式這樣，通過對熱介質管21的覆蓋層21b的外表面實施粗糙處理，從而能夠使覆蓋層21b與銅粉23b(多孔質傳熱體23)的接觸面積增加。因此，能夠使熱介質管21與多孔質傳熱體23之間的傳熱性能提高。
[0063](其他實施方式)
[0064]本發明不限定于上述的實施方式，在不脫離本發明的主旨的范圍內，能夠進行如下各種各樣的變形。
[0065](I)在上述實施方式中，對由不銹鋼構成熱介質管21的芯材21a的例進行了說明，但例如鈦等，只要是硬度比銅高的金屬則可以由任意的金屬構成。
[0066](2)在上述實施方式中，對熱介質管21及框體3的徑向截面為圓筒形狀的例進行了說明，但不限定于此，也可以使熱介質管及框體的徑向截面為橢圓形、矩形等任意的形狀。
【主權項】
1.一種吸附芯，具備: 熱介質管(21)，熱介質在該熱介質管(21)的內部流通；以及 吸附劑(24)，該吸附劑(24)通過被所述熱介質冷卻來吸附所述熱介質管(21)外部的氣相狀態的流體，并且，通過被加熱來使所吸附的所述流體脫離，該吸附芯的特征在于， 所述熱介質管(21)具有:由硬度比銅高的金屬構成的芯材(21a);以及由銅構成且覆蓋所述芯材(21a)的外表面的覆蓋層(21b)， 在所述熱介質管(21)的周邊部(22)設置有銅粉(23b)及所述吸附劑(24)的混合燒結體， 所述銅粉(23b)與所述熱介質管(21)被金屬接合。2.根據權利要求1所述的吸附芯，其特征在于， 所述覆蓋層(21 b)的外表面被實施粗糙處理。3.根據權利要求1或2所述的吸附芯，其特征在于， 所述芯材(21a)由不銹鋼構成。4.一種吸附芯的制造方法，所述吸附芯具備: 熱介質管(21)，熱介質在該熱介質管(21)的內部流通；以及 吸附劑(24)，該吸附劑(24)通過被所述熱介質冷卻來吸附所述熱介質管(21)外部的氣相狀態的流體，并且，通過被加熱來使所吸附的所述流體脫離， 該吸附芯的制造方法的特征在于，包含: 電鍍工序，該電鍍工序通過對熱介質管(21)的外表面實施鍍銅從而形成由銅構成的覆蓋層(21b)，所述熱介質管(21)具有由硬度比銅高的金屬構成的芯材(21a);以及 燒結工序，該燒結工序在所述電鍍工序后，在所述熱介質管(21)的周邊部(22)燒結銅粉(23b)及所述吸附劑(24)， 在所述燒結工序中，金屬接合所述銅粉(23b)與所述熱介質管(21)。5.根據權利要求4所述的吸附芯的制造方法，其特征在于， 在所述電鍍工序后且所述燒結工序前，包含使所述覆蓋層(21b)的外表面粗糙的工序。
【文檔編號】F28D20/00GK105992919SQ201480065074
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年11月28日
【發明人】竹內伸介, 柳田昭, 岡本義之, 永島久夫
【申請人】株式會社電裝