伝熱面一体型吸着体の熱抵抗測定および推算―粒子充てh層との比較

摘要

吸着冷凍機やデシカントシステムの小型化には，蒸気吸脱着速度の向上が不可欠である．吸脱着速度の向上には，吸着熱交換器の伝熱性能の向上が必要であり，これは吸着時の発熱および脱着時の吸熱が，吸脱着それぞれの反応を阻害するためである．従来の粒子充てh型吸着熱交換器は，吸着体どうしあるいは吸着体と伝熱面の間が点接触となることから，伝熱性能が悪く，充てh密度も低い．また，これまでに，伝熱面に接着剤で吸着材粒子を塗布することにより，熱抵抗を低減できることがわかっているが，塗布する場合，吸着材が伝熱面からはがれて伝熱性能が低下する問題が予想される．本研究で対象とする膜状吸着体を伝熱面に直接生成する形式の吸着体（以下，伝熱面一体型吸着体と記す）は，伝熱面と吸着体の間が面接触することから，伝熱性能の向上と吸着体密度の向上が期待できる．しかしながら，これまで，一体型吸着体の熱抵抗に関する研究はない．そこで，本研究では直径10 nm程度の多孔体をアルミ薄板表面上に陽極酸化被膜した伝熱面一体型吸着体を対象として，被膜部の熱抵抗を定常法で測定した．また，活性アルミナ粒子充てh層のそれと比較した．次いで，伝熱面との粒子接触部の熱抵抗および層の熱伝導による熱抵抗をそれぞれ考慮した一次元熱抵抗推算モデルを作成し，粒子充てh型の熱抵抗に及ぼす粒径および層厚さの影響を明らかにした．そして，伝熱面一体型について，膜厚さ増大の影響を検討し，熱抵抗の増大と伝熱性能向上の効果を検討した．