有機系収着剤を塗布したハニカム状収着エレメントの収着特性

概要

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従来の蒸気圧縮式や吸収式冷凍機を冷熱発生源とする冷熱システムに代わり、環境を考慮した革新的吸着剤等を用いた新しい冷房空調システムの構築への関心が増大している現状にある。吸着剤を用いた代表的なクローズドサイクルとして吸着式冷凍機があり、ゼオライト/水系、シリカゲル/水系や活性炭/アルコール系等に関する実験や数値計算より、それらの吸着特性が明らかにされつつある。一方、これらの吸着剤を用いたオープンサイクルとしてデシカントクーリングや調湿などの研究開発が近年盛んに欧米を中心に行われるようになった。しかしながら、これらの無機系吸着剤を利用した吸着システムでは、その吸脱着の繰り返し操作による吸着剤の劣化に伴う吸着能力の低減や通気抵抗の増大による吸着システム性能の低下が問題とされている。また、吸着剤からの吸着質の脱着に比較的高い温度（80℃程度以上）を必要とすることによる熱源の選択肢が狭いことや無機吸着剤製造コストが高いなども普及を阻害している原因とされている。最近に至り、高分子固体へ蒸気を収着させる新たな収着剤を利用したヒートサイクルが出現している。高分子固体界面へ水蒸気が拘束される現象は、通常の吸着（Adsorption）現象とは呼ばず、収着（Sorption）現象と呼んでいる。この種の収着剤は80℃以下の比較的低温で水蒸気の脱着が可能なことと収着・脱着操作の繰り返しによる収着剤の耐劣化性に優れ、さらに低温での化学反応操作により比較的廉価で収着剤の製造が可能なことから、今後低温排熱の有効利用や環境調和型の調湿や怜熱発生機器への応用が期待されるものである。著者らは、高分子収着剤としてポリアクリル酸ナトリウム架橋体を繊維状に加工した収着剤充填層内に湿り空気を流動した場合の収着・脱着特性に関する基礎研究の結果から、その収着・脱着性能は優れているが、流動抵抗が大きくなる欠点を有することを報告した。本研究は、具体的なデシカント調湿器やデシカントクーリング機器を想定して、ハニカム構造に成形したポリアクリル酸ナトリウム架橋体型収着剤の構造や平衡収着特性そして流動湿り空気との非定常収着特性に影響を及ぼす諸因子の効果を実験的に検討するものである。得られた結果は、収着式の冷凍機などへも活用可能である。This paper has dealt with the sorption characteristics of honeycomb shape type sorbent element composed of new organic sorbent which was composed of the bridged complex of sodium polya-crylate. The transient experiments in which the moist air was passed into the honeycomb type sorbent element were conducted under various conditions of air velocity, temperature, relative-humidity and honeycomb length. As a result, the effective mass transfer coefficjent of the organic sorbent sorbing the water-vapor was non-dimensionalized as a function of Reynolds number, modified Stefan number and non-dimensional honeycomb length.
社団法人日本機械学会の論文
2000-12-25

有機系収着剤を塗布したハニカム状収着エレメントの収着特性

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