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公開番号2025083702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197239
出願日2023-11-21
発明の名称熱交換装置
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F25B 37/00 20060101AFI20250526BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】小型化が可能であり、エネルギーの消費効率を向上させることが可能な熱交換装置を提供する。
【解決手段】熱交換装置は、ナノ多孔質体、高熱伝導多孔質部、応力付与部及び収容部を備える。ナノ多孔質体は、弾性を有し、収縮して媒体を脱離可能であり、かつ、膨張して媒体を吸着可能である。高熱伝導多孔質部は、ナノ多孔質体の表面に隣接し、ナノ多孔質体を通さず、媒体を透過させる選択性を有し、ナノ多孔質体よりも高い熱伝導性を有する。応力付与部は、ナノ多孔質体に応力を印加する。収容部は、ナノ多孔質体、高熱伝導多孔質部及び媒体を内部に収容する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
弾性を有し、収縮して媒体を脱離可能であり、かつ、膨張して媒体を吸着可能であるナノ多孔質体と、
前記ナノ多孔質体の表面に隣接し、前記ナノ多孔質体を通さず、前記媒体を透過させる選択性を有し、前記ナノ多孔質体よりも高い熱伝導性を有する多孔質材料からなる高熱伝導多孔質部と、
前記ナノ多孔質体と直接または間接的に接触して、前記ナノ多孔質体の熱を伝導する熱伝導部と、
前記ナノ多孔質体に応力を印加して前記ナノ多孔質体を収縮させる動作と、印加された前記応力を解放して前記ナノ多孔質体を膨張させる動作とを行う応力付与部と、
前記ナノ多孔質体、前記高熱伝導多孔質部、前記媒体を内部に収容する収容部と、を備える熱交換装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記高熱伝導多孔質部は、互いに径が同じ又はほぼ同じである複数の孔を有し、
前記複数の孔は、前記高熱伝導多孔質部の厚さ方向と交差する面方向に規則的に配列している、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記高熱伝導多孔質部を前記厚さ方向に沿って切断した断面を縦断面とすると、
前記孔の前記縦断面の形状はテーパ状である、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記孔の径は、前記ナノ多孔質体に近い側が大きく、前記ナノ多孔質体から遠い側が小さい、請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記高熱伝導多孔質部を前記厚さ方向と交差する方向に沿って切断した断面を横断面とすると、
前記孔の前記横断面の形状は四角形である、請求項２から４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記高熱伝導多孔質部を前記厚さ方向と交差する方向に沿って切断した断面を横断面とすると、
前記横断面における前記孔の形状は六角形である、請求項２から４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項７】
前記高熱伝導多孔質部が有する複数の孔は、前記高熱伝導多孔質部の厚さ方向と交差する面方向にランダムに配置されている、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項８】
前記高熱伝導多孔質部は金属又は合金で構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項９】
前記ナノ多孔質体と、前記ナノ多孔質体を包含する前記高熱伝導多孔質部とによりナノ多孔質体パックを構成している、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
【請求項１０】
前記ナノ多孔質体パックを複数備え、
前記複数のナノ多孔質パックが前記応力付与部によって前記応力が印加される方向に積層されている、請求項９に記載の熱交換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、熱を移動させることで対象（空間や物体）の加熱や冷却を行う熱交換装置が広く用いられている。例えば、下記特許文献１には、媒体としての水を気化させる高熱源と、気化させた水分を凝縮する低熱源とを与えるヒートポンプと、水分を集めるデシカント（乾燥材）とを用いた吸着式ヒートポンプ（デシカント空調器）が開示されている。このような吸着式ヒートポンプでは、一般に、デシカントに用いる吸着剤としてシリカゲル、ゼオライトなどの多孔質体が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１８３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の吸着式ヒートポンプ（デシカント空調器）では、多孔質体中における流体冷媒の移動速度が小さい。このため、冷媒分子が蒸発する（すなわち、吸熱する）際に、冷媒分子の蒸発速度が小さく、単位時間内に十分な吸熱量を得ることが難しい。冷媒分子の蒸発を促すために、多孔質体の温度を上昇させる方法が考えられるが、この方法では入熱用のヒータが必要となるため装置の大型化を招く。また、ヒータを稼働させるためのエネルギーが必要となるため、エネルギーの消費効率が低下する。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型化が可能であり、エネルギーの消費効率を向上させることが可能な熱交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る熱交換装置は、ナノ多孔質体、高熱伝導多孔質部、応力付与部及び収容部を備える。ナノ多孔質体は、弾性を有し、収縮して媒体を脱離可能であり、かつ、膨張して媒体を吸着可能である。高熱伝導多孔質部は、ナノ多孔質体の表面に隣接し、ナノ多孔質体を通さず、媒体を透過させる選択性を有し、ナノ多孔質体よりも高い熱伝導性を有する。応力付与部は、ナノ多孔質体に応力を印加する。収容部は、ナノ多孔質体、高熱伝導多孔質部及び媒体を内部に収容する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、小型化が可能であり、エネルギーの消費効率の向上が可能な熱交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換装置の構成例を示す断面図である。
図２は、本発明の実施形態に係る熱交換装置の構成例を示す断面図である。
図３は、本発明の実施形態に係るナノ多孔質体パックの構成例を示す斜視図である。
図４は、本発明の実施形態に係るナノ多孔質体パックが一方向に複数積層されている態様を示す斜視図である。
図５は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例１を模式的に示す平面図及び断面図である。
図６は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例１を模式的に示す平面図及び断面図である。
図７は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例２を模式的に示す平面図である。
図８は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例２を模式的に示す断面図である。
図９は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例３を模式的に示す平面図である。
図１０は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の構成例４を模式的に示す断面図である。
図１１は、評価実験で用いた実験装置の構成を模式的に示す斜視図である。
図１２は、本発明者が行った熱伝導性の評価実験の結果であり、実施例及び比較例の温度変化を示すグラフである。
図１３は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の変形例を模式的に示す平面図である。
図１４は、本発明の実施形態に係る高熱伝導多孔質部の変形例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。Ｚ軸方向は、高熱伝導多孔質部２３の厚さ方向であり、応力付与部３１によって応力が印加される方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、高熱伝導多孔質部３２の厚さ方向と直交する方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に平行な面を、Ｘ－Ｙ平面ともいう。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。
（【００１１】以降は省略されています）

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