特開 2022-166974 吸着体、熱交換器、および、吸着式ヒートポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022166974

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】吸着体、熱交換器、および、吸着式ヒートポンプ

(51)【国際特許分類】

   F25B 17/08 20060101AFI20221027BHJP

   F28F 13/12 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

F25B17/08 E

F28F13/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072445

(22)【出願日】2021-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000116655

【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100144510

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 真由

(72)【発明者】

【氏名】秋田 智行

(72)【発明者】

【氏名】廣田 靖樹

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】神谷 隆太

(72)【発明者】

【氏名】神谷 啓志

(72)【発明者】

【氏名】深澤 義宏

【テーマコード（参考）】

3L093

【Ｆターム（参考）】

3L093NN04

3L093RR01

(57)【要約】

【課題】 吸着体において、気体の吸着量を増加させる技術を提供する。
【解決手段】 吸着体は、気体の拡散抵抗が吸着体よりも低い複数の流路が形成されており、複数の流路は、第１方向に延びる複数の第１流路と、第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２流路とを含んでおり、吸着体は、１種類以上の繊維を含む。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体を吸着する吸着体であって、
気体の拡散抵抗が前記吸着体よりも低い複数の流路が形成されており、
前記複数の流路は、第１方向に延びる複数の第１流路と、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２流路とを含んでおり、
前記吸着体は、１種類以上の繊維を含む、
吸着体。

【請求項2】

請求項１に記載の吸着体であって、
前記複数の第１流路と、前記複数の第１流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第１吸着層と、
前記第１吸着層に積層され、前記複数の第２流路と、前記複数の第２流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第２吸着層と、を有し、
前記繊維は、前記複数の吸着材の少なくとも１つに含まれており、前記第１吸着層と前記第２吸着層との積層面に略平行に配向されている、
吸着体。

【請求項3】

請求項２に記載の吸着体であって、
前記繊維は、前記吸着材の前記流路を形成する壁面に略平行に配向されている、
吸着体。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の吸着体であって、
前記第１流路と前記第２流路とは連通されている、
吸着体。

【請求項5】

熱交換器であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸着体と、
伝熱壁であって、前記吸着体が一方の側に配置され、他方の側を熱媒体が流れる伝熱壁と、を備える、
熱交換器。

【請求項6】

請求項５に記載の熱交換器であって、
前記伝熱壁は、筒状に形成されており、内部を前記熱媒体が流れ、
前記吸着体は、前記伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されている、
熱交換器。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載の熱交換器を備える吸着式ヒートポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着体、熱交換器、および、吸着式ヒートポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気体を吸着または脱離する吸着材を含む吸着体が知られている。例えば、特許文献１には、板状に形成されている複数の吸着体の間に配置されている流路に、吸着体に吸着される気体を流通させる技術が開示されている。また、特許文献２には、板状の吸着体に形成されている複数の孔に気体を流通させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許６０４５４１３号公報

【特許文献2】特許５９００３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記先行技術によっても、吸着体において、気体の吸着量を増加させる技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献１に記載の技術では、流路は、板状に形成されている吸着体の主面に沿って配置されているため、吸着体の厚みを厚くすると、吸着材の内部において流路から離れるにしたがって気体が拡散しにくくなる。気体が拡散しにくくなると吸着材の利用率が低下するため、気体の吸着量を増加させることが難しい。また、特許文献２に記載の技術では、複数の孔は、板状の吸着体において厚み方向に形成されているため、隣り合う孔の間隔を広げると、吸着体の内部において孔から離れるにしたがって気体が拡散しにくくなる。気体が拡散しにくくなると吸着材の利用率が低下するため、気体の吸着量を増加させることが難しい。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、吸着体において、気体の吸着量を増加させる技術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】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、気体を吸着する吸着体が提供される。この吸着体は、気体の拡散抵抗が前記吸着体よりも低い複数の流路が形成されており、前記複数の流路は、第１方向に延びる複数の第１流路と、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２流路とを含んでおり、前記吸着体は、１種類以上の繊維を含む。

【0008】

この構成によれば、吸着体には、互いに交差する方向に延びる複数の第１流路と複数の第２流路とが形成されている。これにより、吸着体の内部において、第１流路では気体を拡散しきれない場所に、第２流路を用いて気体を拡散させることができる。また、吸着体では、第２流路は、第１方向に交差する第２方向に延びているため、吸着体の内部における表面積が増加する。これにより、吸着体が気体に接触しやすくなるため、吸着体が気体を吸着しやすくなる。したがって、吸着体における気体の吸着量を増加させることができる。

【0009】

また、この形態の吸着体は、複数の流路が形成されているため、構造が疎になる部分があるものの、吸着体が繊維を有するため、構造が疎になることによる構造強度の低下を抑制することができる。

【0010】

（２）上記形態の吸着体であって、前記複数の第１流路と、前記複数の第１流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第１吸着層と、前記第１吸着層に積層され、前記複数の第２流路と、前記複数の第２流路の間に位置する複数の吸着材とを含む第２吸着層と、を有し、前記繊維は、前記複数の吸着材の少なくとも１つに含まれており、前記第１吸着層と前記第２吸着層との積層面に略平行に配向されていてもよい。

【0011】

この構成によれば、吸着体は、第１流路を含む第１吸着層と、第２流路を含む第２吸着層とが積層されている。これにより、複雑な形状の流路を、比較的容易に形成することができる。また、吸着材に含まれる繊維が、第１吸着層と第２吸着層との積層面に略平行に配向されているため、吸着材に対して、第１吸着層と第２吸着層との積層面に沿う方向の力が加わることによる吸着材の断裂を抑制することができ、吸着体における亀裂の発生を抑制することができる。

【0012】

（３）上記形態の吸着体であって、前記繊維は、前記吸着材の前記流路を形成する壁面に略平行に配向されていてもよい。このようにすると、さらに、吸着材の断裂を抑制することができる。

【0013】

（４）上記形態の吸着体であって、前記第１流路と前記第２流路とは連通されていてもよい。この構成によれば、流路を流れる気体は、第１流路と第２流路との間を行き来することができる。これにより、第１流路と第２流路との間で気体の流量にばらつきが少なくなるため、吸着体の内部にまんべんなく気体を拡散させることができる。したがって、気体が吸着体に接触する量を増加させることができ、吸着体における気体の吸着量を増加させることができる。

【0014】

（５）本発明の他の形態によれば、熱交換器が提供される。この熱交換器は、上記形態の吸着体と、伝熱壁であって、前記吸着体が一方の側に配置され、他方の側を熱媒体が流れる前記伝熱壁と、を備える。この構成によれば、熱交換器は、気体の吸着性能が良好な吸着体を有するため、吸着体における気体の吸脱着反応における発熱吸熱反応を利用することにより、熱交換器における吸放熱量を増加させることができる。また、上記形態の吸着体は、亀裂の発生を抑制することができるため、伝熱壁と吸着体との密着性を確保することができる。そのため、吸着体と伝熱壁との熱伝導性の悪化を抑制することができ、吸着体と熱媒体との熱交換効率の低下を抑制することができる。そのため、吸放熱性能が良好で、熱交換効率の低下を抑制可能な熱交換器を提供することができる。

【0015】

（６）上記形態の熱交換器であって、前記伝熱壁は、筒状に形成されており、内部を前記熱媒体が流れ、前記吸着体は、前記伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されていてもよい。この構成によれば、吸着体は、筒状に形成されている伝熱壁の外側面に、周方向に沿って配置されているため、吸着体は、伝熱壁の内部を流れる熱媒体との熱のやり取りを効率的に行うことができる。

【0016】

（７）本発明のさらに他の形態によれば、吸着式ヒートポンプが提供される。この吸着式ヒートポンプは、上記の形態の熱交換器を備える。この構成によれば、吸着式ヒートポンプが、吸放熱性能が良好な熱交換器を備えるため、吸着式ヒートポンプの出力を向上させることができる。

【0017】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、吸着体を備えるシステム、吸着体の製造方法、吸着器を備える熱交換器の製造方法、その熱交換器を備える吸着式ヒートポンプの製造方法等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の吸着体を備える吸着式ヒートポンプの模式図である。

【図2】第１実施形態の吸着体の構成を概略的に示す説明図である。

【図3】第１実施形態の吸着体の側面および上面図である。

【図4】吸着体一部を拡大して構成を概念的に示す説明図である。

【図5】第１吸着材の断面の一部を拡大して概念的に示す説明図である。

【図6】吸着体の製造方法を説明する第１の図である。

【図7】吸着体の製造方法を説明する第２の図である。

【図8】吸着体の製造方法を説明する第３の図である。

【図9】第１実施形態の吸着体の一部の構成を模式的に示す説明図である。

【図10】第１比較例の吸着体の一部の構成を模式的に示す説明図である。

【図11】第２比較例の吸着体の製造工程における乾燥の様子を概念的に示す図である。

【図12】第２実施形態としての熱交換器の構成を概略的に示す説明図である。

【図13】第２実施形態の吸着体の製造方法の説明図である。

【図14】第３実施形態の吸着体を概念的に示す説明図である。

【図15】第４実施形態の吸着体を概念的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の吸着体１を備える吸着式ヒートポンプ１０の模式図である。吸着式ヒートポンプ１０は、２つの反応器６、７と、２つの蒸発凝縮器８、９と、これらを接続する接続配管と、接続配管に配置される複数のバルブと、図示しない制御部と、を備える。吸着式ヒートポンプ１０は、２組の反応器と蒸発凝縮器の組み合わせを利用して、温熱から冷熱を発生させる。

【0020】

反応器６は、反応容器６ａと、反応容器６ａの内部に収容されている吸着体１と、反応容器６ａの内部において熱媒体を流通させる熱交換器５と、を備える。反応器７は、反応容器７ａと、反応容器７ａの内部に収容されている吸着体１と、反応容器７ａの内部において熱媒体を流通させる熱交換器５と、を備える。吸着体１は、蒸発凝縮器８、９において発生する作動流体の蒸気、例えば、水蒸気を吸着する。また、水蒸気を吸着している吸着体１は、熱交換器５を流れる熱媒体、例えば、温水の熱を用いて水蒸気を脱離する。

【0021】

蒸発凝縮器８は、水が流れる水配管８ａと、吸着体１に吸着される水を貯留する貯留容器８ｂと、を有する。蒸発凝縮器８では、接続する反応器６、７のモードに応じて、貯留容器８ｂ内の水が蒸発するときの気化熱によって水配管８ａを流れる水が冷却されたり、貯留容器８ｂ内の水の蒸気が凝縮されて水に戻されたりする。

【0022】

蒸発凝縮器９は、水が流れる水配管９ａと、吸着体１に吸着される水を貯留する貯留容器９ｂと、を有する。蒸発凝縮器９では、接続する反応器６、７のモードに応じて、貯留容器９ｂ内の水が蒸発するときの気化熱によって水配管９ａを流れる水が冷却されたり、貯留容器９ｂ内の水の蒸気が凝縮されて水に戻されたりする。

【0023】

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプ１０の作用について説明する。ここでは、図１に示す状態の吸着式ヒートポンプ１０に基づいて説明する。図１に示す状態では、制御部からの指令によって、反応器６と蒸発凝縮器８との間のバルブと、反応器７と蒸発凝縮器９との間のバルブとが開けられており、反応器６と蒸発凝縮器９との間のバルブと、反応器７と蒸発凝縮器８との間のバルブとが閉められている。

【0024】

接続配管を介して接続されている反応器６と蒸発凝縮器８とでは、吸着工程として、吸着作用によって内部が減圧される。これにより、蒸発凝縮器８内に水蒸気が生成される。生成された作動流体の蒸気は、接続配管を通って（白抜き矢印Ｆ１１）、反応器６の内部に入り、吸着体１に吸着される。このとき、蒸発凝縮器８の水配管８ａを流れる水は、水の気化熱によって冷却される。これにより、水配管８ａから冷水が排出されることで、冷熱が吸着式ヒートポンプ１０の外部に供給される。

【0025】

接続配管を介して接続されている反応器７と蒸発凝縮器９とでは、脱離工程として、反応器７の熱交換器５に温水が供給される。水を吸着している反応器７の吸着体１では、供給される温水の熱によって水が吸着体１から脱離する。脱離した水は水蒸気として蒸発凝縮器９の内部に入り（白抜き矢印Ｆ１２）、水配管９ａを流れる水によって凝縮され、水になる。この水は、次の吸着工程において利用される。

【0026】

本実施形態の吸着式ヒートポンプ１０では、反応器６および反応器７の一方が水蒸気を吸着し、反応器６および反応器７の他方が水蒸気を脱離することで、温水の供給による冷熱の生成を連続的に行う。

【0027】

図２は、本実施形態の吸着体１の構成を概略的に示す説明図である。図３は、本実施形態の吸着体１の側面図および上面図である。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。ｘ軸は、第１流路１１ｂが延びる方向（第１方向）に対応し、ｙ軸は、第２流路１２ｂが延びる方向(第２方向）に対応し、Ｚ軸は、第１吸着層１１と第２吸着層１２との積層方向に対応する。これらは、図１以降の図においても共通する。また、図２および図３では、吸着体１の構造をわかりやすくするため、各部材のサイズや隙間の大きさなどを、実際の比率から変更して図示している。

【0028】

図示するように、吸着体１は、第１吸着層１１と第２吸着層１２とが交互に積層されて構成されている。そして、吸着体１には、複数の流路（複数の第１流路１１ｂと、複数の第２流路１２ｂ）が形成されている。本実施形態では、吸着体１は、３つの第１吸着層１１と、２つの第２吸着層１２とを備えるが、吸着層の数は本実施形態に限定されず、任意の数を備えることができる。以降の説明において、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとを区別しないときには、単に、「流路」とも呼ぶ。

【0029】

第１吸着層１１は、複数の第１流路１１ｂと、複数の第１流路１１ｂの間に位置する複数の第１吸着材１１ａを含む。第１吸着材１１ａは、シリカゲルを含む材料から成り、横断面が矩形状の線状（糸状）に形成されている。複数の第１吸着材１１ａは、長手方向がｘ軸方向に沿うように、互いに一定の距離を空けて配置されている。本実施形態において、第１吸着材１１ａの横断面（長手方向に垂直な断面）における幅（ｙ軸方向の長さ）および高さ（ｚ軸方向の長さ）は、例えば、１００μｍ以上５ｍｍ以下である。複数の第１吸着材１１ａは、上述の通り、一定の距離をあけて並んで配置されており、本実施形態では、隣り合う第１吸着材１１ａの間の距離は、例えば、５０μｍ以上２ｍｍ以下である。このように、複数の第１吸着材１１ａが一定の距離を空けて並んで配置されることにより、隣り合う２つの第１吸着材１１ａの間に、吸着体１に吸着される水蒸気が流れる第１流路１１ｂが形成される。すなわち、複数の第１吸着材１１ａにより、ｘ軸方向（第１方向）に延びる第１流路１１ｂが形成される。第１流路１１ｂは、隣り合う第１吸着材１１ａの間の隙間であるため、第１流路１１ｂにおける気体の拡散抵抗は、第１吸着材１１ａにおける気体の拡散抵抗より低い。

【0030】

第２吸着層１２は、複数の第２流路１２ｂと、複数の第２流路１２ｂの間に位置する複数の第２吸着材１２ａを含む。第２吸着材１２ａは、第１吸着材１１ａと同様に、シリカゲルを含む材料から成り、横断面が矩形状の棒状（糸状）に形成されている。複数の第２吸着材１２ａは、長手方向がｙ軸方向に沿うように、互いに一定の距離を空けて配置されている。本実施形態において、第２吸着材１２ａの横断面（長手方向に垂直な断面）における幅（ｘ軸方向の長さ）および高さ（ｚ軸方向の長さ）は、例えば、１００μｍ以上５ｍｍ以下である。複数の第２吸着材１２ａは、上述の通り、一定の距離をあけて並んで配置されており、本実施形態では、隣り合う第２吸着材１２ａの間の距離は、例えば、５０μｍ以上２ｍｍ以下である。このように、複数の第２吸着材１２ａが一定の距離を空けて並んで配置されることにより、隣り合う２つの第２吸着材１２ａの間に、吸着体１に吸着される水蒸気が流れる第２流路１２ｂが形成される。すなわち、複数の第２吸着材１２ａにより、ｙ軸方向（第２方向）に延びる第２流路１２ｂが形成される。第２流路１２ｂは、隣り合う第２吸着材１２ａの間の隙間であるため、第２流路１２ｂにおける気体の拡散抵抗は、第２吸着材１２ａにおける気体の拡散抵抗より低い。すなわち、吸着体１に形成された複数の流路の気体の拡散抵抗は、吸着体１の拡散抵抗より低い。なお、図３（ａ）および（ｂ）では、第１吸着材１１ａと第１流路１１ｂ、および第２吸着材１２ａと第２流路１２ｂを、明瞭に区別するために、第１吸着材１１ａに右肩下がりの斜線ハッチングを付し、第２吸着材１２ａにクロスハッチングを付している。

【0031】

上述の通り、本実施形態において、第１流路１１ｂは第１方向に延び、第２流路１２ｂは第２方向に延び、第１方向と第２方向とは、直交している。これにより、吸着体１は、網目状に形成されている。但し、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとは、交わっておらず、互いに接触して重なっている。第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとが接触して重なっている連通部１６（図３（ｃ）に右肩上がりのハッチングを付して示す）によって、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとは連通している。これにより、ｚ軸方向に延びる第３流路が形成されている。他の実施形態では、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとは、別個の連通流路を介して連通されてもよい。

【0032】

図４は、吸着体１一部を拡大して構成を概念的に示す説明図である。図５は、第１吸着材１１ａの断面の一部を拡大して概念的に示す説明図である。図５（ａ）は、図３（ｃ）に示すＡ－Ａ断面を示し、図５（ｂ）は、図３（ｂ）に示すＢ－Ｂ断面を示す。

【0033】

図４に示すように、吸着体１は繊維Ｆを含む。詳しくは、第１吸着材１１ａおよび第２吸着材１２ａは、繊維Ｆを含む。繊維Ｆとしては、無機繊維や鉱物繊維等の繊維を少なくとも１種類含む。本実施形態では、繊維Ｆとして、炭素繊維（カーボンファイバー）を含む。

【0034】

図３（ａ）および図４に示すように、第１吸着材１１ａは、第２吸着材１２ａとの積層面１１Ｓを有する。図５（ａ）に示すように、第１吸着材１１ａの積層面１１Ｓは、ｘｙ平面に平行である。繊維Ｆは、積層面１１Ｓに略平行に配向されている。

【0035】

本実施形態において、第１吸着材１１ａのＡ－Ａ断面（図３（ｃ））を、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査電子顕微鏡）にて観察し、積層面１１Ｓに対する角度が±４５°以内の繊維Ｆが、観察視野に存在する全ての繊維Ｆの５０％以上である場合に、「繊維Ｆは、積層面１１Ｓに略平行に配向されている」という。図５（Ａ）に示すように、積層面１１Ｓと平行な線ＬＡを用いて、積層面１１Ｓに対する繊維Ｆの角度が±４５°以内か否かを判断することができる。

【0036】

また、図３（ａ）および図４に示すように、第１吸着材１１ａは、第１流路１１ｂを形成する壁面１１Ｗを有する。図５（ｂ）に示すように、第１吸着材１１ａの壁面１１Ｗは、ｘｚ平面に平行である。繊維Ｆは、壁面１１Ｗに略平行に配向されている。

【0037】

本実施形態において、第１吸着材１１ａのＢ－Ｂ断面（図３（ｂ））を、ＳＥＭにて観察し、壁面１１Ｗに対する角度が±４５°以内の繊維Ｆが、観察視野に存在する全ての繊維Ｆの５０％以上である場合に、「繊維Ｆは、壁面１１Ｗに略平行に配向されている」という。図５（Ｂ）に示すように、壁面１１Ｗと平行な線ＬＢを用いて、壁面１１Ｗに対する繊維Ｆの角度が±４５°以内か否かを判断することができる。

【0038】

第２吸着材１２ａに含まれる繊維Ｆも同様に、第１吸着材１１ａは、第２吸着材１２ａとの積層面に略平行に配向されており、かつ第２流路１２ｂを形成する壁面に略平行に配向されている。

【0039】

図６は、吸着体１の製造方法を説明する第１の図である。図７は、吸着体１の製造方法を説明する第２の図である。図８は、吸着体１の製造方法を説明する第３の図である。この製造方法では、シリカゲルと熱伝導助剤とが混合された材料に繊維Ｆとバインダーを添加した材料（以下、「吸着材形成材料」とも呼ぶ）を用いて、例えば、３Ｄプリンタにより、吸着体１の形状を形成する（吸着体中間体１ｐ）。吸着材形成材料は、ペースト状で柔らかく、流動性を確保するために水分が多いため、３Ｄプリンタにより形成された吸着体中間体１ｐを乾燥させることにより吸着体１が完成する。詳しくは、以下に説明する。

【0040】

吸着体１の製造方法では、最初に、平板状のステージ１８の表面に、例えば、３Ｄプリンタのノズル１９を用いて、吸着材形成材料を押し出し、第１吸着材中間体１１ａｐを形成する。このとき、ノズル１９は、図６に示すように、ステージ１８の表面に沿ってｘ軸方向に移動させる（図６の白抜き矢印Ｆ１３）。ノズル１９をｘ軸方向移動させて１本の第１吸着材中間体１１ａｐを成形したのち、ノズル１９をｙ軸方向に移動させる。ノズル１９をｙ軸方向に移動させたのち、先に成形された第１吸着材中間体１１ａｐと所定の距離を空けて、第１吸着材中間体１１ａｐの隣に別の第１吸着材中間体１１ａｐを成形する。これを繰り返し、ステージ１８の表面に、複数の第１吸着材中間体１１ａｐを所定の隙間をあけつつ成形する。これにより、第１吸着層中間体１１ｐが成形される（図６参照）。この工程を、第１吸着層中間体形成工程とも呼ぶ。本実施形態の製造方法において、ステージ１８を、熱交換器５の伝熱壁５ａとすることで、熱交換器５に直接吸着体１を形成することができる。

【0041】

次に、先ほど成形された第１吸着層中間体１１ｐのｚ軸方向のプラス側に、第１吸着材中間体１１ａｐの成形と同じように、ノズル１９を用いて、上述の吸着材形成材料を押し出し、第２吸着材中間体１２ａｐを形成する（図７）。このとき、ノズル１９は、ステージ１８の表面に沿ってｙ軸方向に移動させる（図７の白抜き矢印Ｆ１４）。ノズル１９を移動させて１本の第２吸着材中間体１２ａｐを成形したのち、ノズル１９をｘ軸方向に移動させる。ノズル１９をｘ軸方向に移動させたのち、先に成形された第２吸着材中間体１２ａｐと所定の距離を空けて、第２吸着材中間体１２ａｐの隣に別の第２吸着材中間体１２ａｐを成形する。これを繰り返し、第１吸着層中間体１１ｐのｚ軸方向のプラス側に、複数の第２吸着材中間体１２ａｐを所定の隙間をあけつつ成形する。これにより、第２吸着層中間体１２ｐが成形される（図７参照）。この工程を、第２吸着層中間体形成工程とも呼ぶ。

【0042】

続いて、第１吸着層中間体形成工程、第２吸着層中間体形成工程、第１吸着層中間体形成工程を、この順に行う。これにより、５層が積層された積層体である吸着体中間体１ｐが形成される(図８）。吸着体中間体１ｐを乾燥させることにより、吸着体１が完成される。

【0043】

吸着材形成材料に含まれる繊維Ｆの長さは、特に限定されないが、ノズル１９のノズル径よりも短いことが好ましい。繊維Ｆの長さがノズル１９のノズル径より短いと、ノズル１９の詰まりを抑制することができる。ノズル１９としては、例えば、ノズル径が０．１ｍｍ～３ｍｍ程度のノズルを用いることができる。また、繊維Ｆの長さが０．１μｍ以上であると、補強効果をより発揮することができるため、好ましい。

【0044】

次に、本実施形態の吸着体１の効果について、比較例と比較して説明する。
図９は、本実施形態の吸着体１の一部の構成を模式的に示す説明図であり、図１０は、第１比較例の吸着体９０の一部の構成を模式的に示す説明図である。図１０では、図９と対応する部分を図示している。図９、図１０において、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面を示し、（ｃ）は（ａ）におけるＢ－Ｂ断面を示す。なお、図９では、繊維Ｆの図示を省略している。

【0045】

図１０に示すように、第１比較例の吸着体９０は、ｚ軸方向に吸着体９０を貫通する複数の流路９２が形成されている。第１比較例の吸着体９０における流路９２間の幅Ｄ９０(図１０（ａ））は、本実施形態の吸着体１の第１吸着材１１ａおよび第２吸着材１２ａの幅Ｄ１(図９（ａ））と一致する。また、第１比較例の吸着体９０の流路９２のｚ軸方向から見た形状(図１０（ａ））は、本実施形態の吸着体１における連通部１６(図９（ａ））の形状と一致する。

【0046】

上述の通り、第１比較例の吸着体９０には、ｚ軸方向に貫通する複数の流路９２が形成されている(図１０（ａ）、（ｃ））。これに対し、本実施形態の吸着体１には、ｘ軸方向に貫通する複数の第１流路１１ｂと、ｙ軸方向に貫通する複数の第２流路１２ｂと、が形成されている。被吸着体である気体は、流路内を拡散しつつ、吸着体に拡散される。第１比較例の吸着体９０では、ｚ軸方向に貫通する流路９２しかないのに対し、本実施形態の吸着体１では、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとが重なり、第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとが連通する連通部１６が形成されることにより、ｚ軸方向に貫通する流路が形成され、さらに、この流路に交差する第１流路１１ｂと第２流路１２ｂとが形成されている。換言すると、第１比較例の吸着体９０には、縦穴として機能する流路９２しか形成されていないのに対し、本実施形態の吸着体１には、縦穴として機能する流路と、横穴として機能する流路とが形成されている。被吸着体としての気体は、流路から吸着体の内部に向かって拡散するため、吸着体において、流路から離れた吸着体内部にまでは拡散しにくい。本実施形態の吸着体１では、第１比較例の吸着体９０と比較して、流路の形状が複雑であり、吸着体と気体とが接する面積が大きい。また、気体が流路を拡散する速度は、吸着体内部を拡散する速度よりも速いため、吸着体の内部まで吸着が速やかに進行する。そのため、吸着速度・吸着体利用率が向上する。したがって、本実施形態の吸着体１によれば、第１比較例の吸着体９０よりも、気体の吸着速度、および吸着体の利用率を向上させることができ、気体の吸着量を増加させることができる。

【0047】

図１１は、第２比較例の吸着体の製造工程における乾燥の様子を概念的に示す図である。第２比較例の吸着体は、本実施形態の吸着体１と異なる材料を用いて、吸着体１と同じ製造方法により同様の形状に形成されている。第２比較例の吸着体は、本実施形態の吸着材形成材料から繊維Ｆとバインダーを除いた材料、すなわち、シリカゲルと熱伝導助剤とが混合された材料（以下、「比較例形成材料」とも呼ぶ）から形成されている。第２比較例の吸着体の製造工程において乾燥の前の状態である吸着体中間体８０ｐは、図１１に示すように、第１吸着層中間体８１ｐと第２吸着層中間体８２ｐとが交互に積層された５層構造の積層体である。第１吸着層中間体８１ｐは、複数の第１吸着材中間体８１ａｐを備え、第２吸着層中間体８２ｐは、複数の第２吸着材中間体８２ａｐを備える。

【0048】

上述の通り、本実施形態の吸着体１は、吸着体９０と比較して、多くの流路が形成されており、かつ、複数の流路が交差するように形成されている。そのため、図９（ｂ）、（ｃ）、および図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、吸着体１は吸着体９０と比較して構造が疎になっている。第２比較例の吸着体も同様に、第１比較例の吸着体９０と比較して構造が疎である。そのため、第２比較例の吸着体は、吸着体１において図９（ｃ）に示す断面に相当する断面において、特に構造強度が弱い。吸着体中間体８０ｐを乾燥させる工程において、吸着体中間体８０ｐは上の方（ｚ軸プラス側）から乾燥する。比較例形成材料は、ペースト状で柔らかく、流動性を確保するために水分が多いため、乾燥されると収縮する。吸着体中間体８０ｐにおいて、一番上に積層された第１吸着層中間体８１ｐから乾燥するため、一番上に積層された第１吸着層中間体８１ｐから収縮する。一番下の第１吸着層中間体８１ｐは、乾燥するのが遅く、かつステージ１８に付着しているため、あまり収縮しない。そのため、吸着体中間体８０ｐの乾燥工程において、最上面の第１吸着層中間体８１ｐを構成する第１吸着材中間体８１ａｐには、ｘ軸方向（長手方向）に引っ張る力が作用し（図１１（ａ）における白抜き矢印）、第１吸着材中間体８１ａｐが切れる虞がある(図１１（ａ））。図１１（ａ）に示すように、第１吸着材中間体８１ａｐが切れて第１吸着層中間体８１ｐに亀裂が生じると、図１１（ｂ）に示すように、亀裂を起点として、吸着体中間体８０ｐが反りながら乾燥する（図１１（ｂ）における白抜き矢印）。そうすると、ステージ１８として用いられた伝熱壁５ａと吸着体との間に隙間ができ、吸着体と熱交換器との間の熱伝導性が悪化する虞がある。

【0049】

これに対し、本実施形態の吸着体１によれば、吸着材形成材料が繊維Ｆを有するため、繊維Ｆとバインダーにより吸着材形成材料の接着効果が高まる。また、吸着材形成材料に含まれる繊維Ｆが、第１吸着層１１と第２吸着層１２との積層面１１Ｓに略平行に配向されており（図５（ａ））、かつ第１吸着材１１ａの第１流路１１ｂを形成する壁面１１Ｗに略平行に配向されている(図５（ｂ））。そのため、吸着体中間体１ｐの乾燥に伴い、第１吸着材中間体１１ａｐに対して、第１吸着層１１と第２吸着層１２との積層面１１Ｓに沿う方向（長手方向）の力が加わることによる第１吸着材中間体１１ａｐの断裂を抑制することができ、吸着体中間体１ｐにおける亀裂の発生を抑制することができる。また、吸着式ヒートポンプ１０の使用時における吸着体１の温度変化に伴う亀裂の発生も、同様に抑制することができる。そのため、吸着体１と熱交換器５との間の熱伝導性の低下を抑制することができる。その結果、吸着体１における水蒸気の吸着によって発生する熱の熱交換器５への放熱性の低下を抑制することができ、吸着体１による水蒸気の吸着反応の速度の低下を抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態の吸着体１では、繊維Ｆとして、炭素繊維を用いている。炭素繊維は、熱伝導性向上効果があるため、吸着体１によれば、構造強度の低下を抑制することができる共に、熱伝導性を向上させることができる。

【0051】

また、本実施形態の吸着体の製造方法によれば、３Ｄプリンタのノズル１９を用いて、吸着材形成材料を押し出すことにより、長尺な線状の第１吸着材１１ａおよび第２吸着材１２ａを形成しているため、繊維Ｆを、第１吸着層１１と第２吸着層１２との積層面１１Ｓに略平行に、容易に配向させることができる。同様に、繊維Ｆを、吸着材の流路を形成する壁面に略平行に、容易に配向させることができる。

【0052】

また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ１０は吸着体１を備えている。この吸着体１は、上述の通り、利用効率が向上されており、かつ、熱交換器との間の熱伝導性の低下を抑制することができるため、被吸着体の吸着量を増加させることができる。そのため本実施形態の吸着式ヒートポンプ１０によれば、吸着式ヒートポンプの出力を向上させることができる。

【0053】

＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態としての熱交換器５Ａの構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の熱交換器５Ａは、円筒状に形成された伝熱壁５ａと、伝熱壁５ａの外側面に形成された吸着体２と、を備え、伝熱壁５ａの内部を熱媒体としての水が流れる。本実施形態の吸着体２は、第１実施形態の吸着体１と、形状が異なる。

【0054】

吸着体２は、第１吸着層２１と、第１吸着層２１の上に積層された第２吸着層２２と、を備え、伝熱壁５ａの外側面に、周方向に沿って円筒状に形成されている。

【0055】

第１吸着層２１は、複数の第１流路２１ｂと、複数の第１流路２１ｂの間に位置する複数の第１吸着材２１ａを含む。第１吸着材２１ａは、シリカゲルおよび繊維Ｆを含む材料から成り、横断面形状が矩形状の線状(糸状)に形成されている。第１吸着材２１ａは、長手方向が伝熱壁５ａの中心軸Ｃ５と交差する方向に、伝熱壁５ａの外周に沿って形成されている。第１吸着材２１ａの一部は、伝熱壁５ａの外側面において、全体の形状が螺旋状に形成されている。隣り合う第１吸着材２１ａの間隔および螺旋の間隔は一定であり、本実施形態では、例えば、５０μｍ以上２ｍｍ以下である。このように、隣り合う第１吸着材２１ａの間に、吸着体２に吸着される気体が流れる第１流路２１ｂが形成される。第１流路２１ｂは、隣り合う第１吸着材２１ａの間の隙間であるため、第１流路２１ｂにおける気体の拡散抵抗は、第１吸着材２１ａにおける気体の拡散抵抗より低い。

【0056】

第２吸着層２２は、複数の第２流路２２ｂと、複数の第２流路２２ｂの間に位置する複数の第２吸着材２２ａを含む。第２吸着材２２ａは、第１吸着材２１ａと同様に、シリカゲルおよび繊維Ｆを含む材料から成り、横断面形状が第１吸着材２１ａと同じ矩形状の線状（糸状）に形成されている。第２吸着材２２ａは、長手方向が伝熱壁５ａの中心軸Ｃ５と交差する方向であって、第１吸着材２１ａの長手方向と交差するように、伝熱壁５ａの外周に沿って形成されている。第２吸着材２２ａの一部は、第１吸着材２１ａと同様に、伝熱壁５ａの外側面において、全体の形状が螺旋状に形成されている。隣り合う第２吸着材２２ａの間隔および螺旋の間隔は一定であり、本実施形態では、第１吸着材２１ａにおける間隔と同じである。このように、隣り合う第２吸着材２２ａの間に、吸着体２に吸着される気体が流れる第２流路２２ｂが形成される。第２流路２２ｂは、隣り合う第２吸着材２２ａの間の隙間であるため、第２流路２２ｂにおける気体の拡散抵抗は、第２吸着材２２ａにおける気体の拡散抵抗より低い。

【0057】

上述の通り、第１吸着層２１の第１流路２１ｂと、第２吸着層２２の第２流路２２ｂとが交差するように積層されるため、吸着体２は、図示するように網目状に形成されている。

【0058】

図１３は、第２実施形態の吸着体２の製造方法の説明図である。本実施形態の吸着体２も、第１実施形態の吸着体１と同様に、第１実施形態の吸着材形成材料と同一の材料を用いて、３Ｄプリンタにより形状を形成する。

【0059】

具体的には、まず、図１３（ａ）に示すように、伝熱壁５ａを、伝熱壁５ａの中心軸Ｃ５を回転中心として回転させながら（図１３（ａ）の白抜き矢印Ｆ２１、Ｆ２２）、ノズル１９を伝熱壁５ａの一方の端部５ｂから他方の端部５ｃに向けて移動させる（図１３（ａ）の白抜き矢印Ｆ２３）。移動するノズル１９から押し出される吸着材形成材料が伝熱壁５ａの外壁面に接着することで、図１３（ａ）に示すような中心軸Ｃ５に対して斜めに配置される第１吸着材中間体２１ａｐが形成される。１本の第１吸着材中間体２１ａｐを成形したのち、隙間をあけて別の第１吸着材中間体２１ａｐを同じ方法で成形する。これにより、第１吸着層中間体２１ｐが形成される。このとき、隙間が第１吸着層２１の第１流路２１ｂとなる。

【0060】

次に、図１３（ｂ）に示すように、伝熱壁５ａを、伝熱壁５ａの中心軸Ｃ５を回転中心として回転させながら（図１３（ｂ）の白抜き矢印Ｆ２４、Ｆ２５）、ノズル１９を伝熱壁５ａの他方の端部５ｃから一方の端部５ｂに向けて移動させる（図１３（ｂ）の白抜き矢印Ｆ２６）。移動するノズル１９から押し出される吸着材形成材料が第１吸着層中間体２１ｐの外側面に接着することで、図１３（ｂ）に示すような中心軸Ｃ５に対して斜めに配置される第２吸着材中間体２２ａｐが形成される。１本の第２吸着材中間体２２ａｐを成形したのち、隙間をあけて別の第２吸着材中間体２２ａｐを同じ方法で成形する。これにより、第２吸着層中間体２２ｐが形成される。このとき、隙間が第２吸着層２２の第２流路２２ｂとなる。第１吸着層中間体２１ｐと第２吸着層中間体２２ｐの２層が積層され、吸着体中間体２ｐが形成される(図１３（ｂ））。吸着体中間体２ｐを乾燥させることにより、吸着体２が完成される。

【0061】

以上説明したように、本実施形態の吸着体２には、互いに交差する方向に延びる複数の第１流路２１ｂと複数の第２流路２２ｂとが形成されている。そのため、第１実施形態の吸着体１と同様に、吸着体１の利用率を向上させることができ、吸着体２における水蒸気の吸着量を増加させることができる。その結果、熱交換器５Ａにおける吸放熱量を増加させることができ、熱交換器５Ａの性能を向上させることができる。

【0062】

また、本実施形態の熱交換器５Ａにおいて、吸着体２は、筒状に形成されている伝熱壁５ａの外側面に、周方向に沿って配置されている。これにより、吸着体２は、伝熱壁５ａの内部を流れる水との熱のやり取りを効率的に行うことができ、熱交換器５Ａにおける吸放熱量を増加させることができる。

【0063】

また、本実施形態の吸着体２も、第１実施形態の吸着体１と同様に、繊維Ｆを含んでいる。本実施形態の吸着体２のように、網目状の円筒状に形成された吸着体中間体２ｐにおいて、繊維Ｆが含まれていない場合には、第１実施形態で説明した通り、乾燥に伴い、構造が弱い部分に亀裂が生じると、亀裂を起点に吸着体中間体２ｐが反りながら乾燥することにより、亀裂が中心軸Ｃ５に沿う方向に延びて、吸着体中間体２ｐが割れ、開いてくる虞がある。これに対し、本実施形態の吸着材形成材料が繊維Ｆを有し、繊維Ｆとバインダーにより接着効果が高まるため、吸着体中間体２ｐの乾燥に伴う亀裂の発生を抑制することができる。そのため、吸着体２と伝熱壁５ａとの間の熱伝導性の低下を抑制することができる。その結果、吸着体２における水蒸気の吸着によって発生する熱の熱媒体への放熱性を向上させることができ、吸着体２による水蒸気の吸着反応の速度が低下することを抑制することができる。

【0064】

また、本実施形態の熱交換器５Ａによれば、伝熱壁５ａの外側面に隙間をあけて複数の第１吸着材２１ａおよび複数の第２吸着材２２ａを形成することにより、伝熱壁５ａの外側面に直接吸着体２を形成することができる。これにより、比較的容易に、円筒状の伝熱壁５ａの外周に吸着体２を形成することができる。

【0065】

＜第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態の吸着体３を概念的に示す説明図である。図１４（ａ）は、吸着体３の斜視図であり、図１４（ｂ）は、吸着体３の上面図である。図１４（ｂ）では、第１流路３２を明瞭に示すために、第１流路３２以外に斜線ハッチングを付して示し、繊維Ｆの図示を省略している。なお、説明の便宜上、図１４では、第１流路３２の開口が形成されている方向をｚ軸方向とし、第２流路３３の開口が形成されている方向をｙ軸方向とし、ｚ軸とｙ軸とに直交する方向をｘ軸方向とする。また、図１４では、吸着体３の構造をわかりやすくするため、流路の大きさなどを実際の比率から変更している。

【0066】

第３実施形態の吸着体３は、第１実施形態の吸着体１（図２）と形状が異なるものの、第１実施形態と同一の材料から形成されている。すなわち、図１４（ａ）に示すように、吸着体３は繊維Ｆを含んでいる。本実施形態の吸着体３には、複数の第１流路３２と、複数の第２流路３３と、が形成されており、略直方体状に形成されている。

【0067】

第１流路３２は、ｚ軸方向に延びる流路であって、吸着体３をｚ軸方向に貫通する。本実施形態では、第１流路３２は、９個形成されている。第１流路３２は、ｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるｚ軸方向を「第１方向」とも呼ぶ。

【0068】

第２流路３３は、ｙ軸方向に延びる流路であって、吸着体３をｙ軸方向に貫通する。本実施形態では、第２流路３３は、８個形成されている。第２流路３３は、ｘ軸方向およびｚ軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるｙ軸方向を「第２方向」とも呼ぶ。

【0069】

次に、吸着体３の製造方法の一例を説明する。最初に、例えば、押出成形によって、ｚ軸方向に貫通孔が形成されている吸着材を成形する。この場合、ｚ軸方向に沿って形成された貫通孔が第１流路３２となる。押出成形において、材料は、ｚ軸方向に押出されているため、繊維Ｆは、ｚ軸方向に略平行に配向している(図１４(ａ))。この押出成形で成形された吸着材に対して、ドリルを用いて、ｙ軸方向に貫通孔を形成する。このドリルで形成された貫通孔が第２流路３３となる。これにより、吸着体３が完成される。なお、ここでは、ドリルを用いて貫通孔を形成するとしたが、別の方法で貫通孔を形成してもよい。

【0070】

以上説明したように、第３実施形態の吸着体３には、互いに交差する方向に延びる複数の第１流路３２と複数の第２流路３３とが形成されている。これにより、水蒸気をより広範囲に拡散させることができるとともに、吸着体３の内部における表面積が増加するため、吸着体３が水蒸気を吸着しやすくなる。したがって、吸着体３における水蒸気の吸着量を増加させることができる。

【0071】

また、本実施形態の吸着体３は、複数の流路が形成されることにより構造が疎になる部分があるものの、吸着体３は、繊維Ｆを含むため、構造強度を向上させることができる。

【0072】

＜第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態の吸着体４を概念的に示す説明図である。図１５（ａ）は、吸着体４の斜視図であり、図１５（ｂ）は、吸着体４の上面図である。図１５（ｂ）では、第１流路４２を明瞭に示すために、第１流路３２以外に斜線ハッチングを付して示し、繊維Ｆの図示を省略している。なお、説明の便宜上、図１５では、第１流路４２の開口が形成されている方向をｘ軸方向とし、第２流路４３の開口が形成されている方向をｙ軸方向とし、ｚ軸とｙ軸とに直交する方向をｚ軸方向とする。また、図１５では、吸着体３の構造をわかりやすくするため、流路の大きさなどを実際の比率から変更している。

【0073】

第４実施形態の吸着体４は、第１実施形態の吸着体１（図２）と形状が異なるものの、第１実施形態と同一の材料から形成されている。すなわち、図１５（ａ）に示すように、吸着体４は繊維Ｆを含んでいる。本実施形態の吸着体４には、複数の第１流路４２と、複数の第２流路４３と、が形成されており、略直方体状に形成されている。

【0074】

第１流路４２は、ｘ軸方向に延びる流路であって、吸着体４をｘ軸方向に貫通する。本実施形態では、第１流路４２は、６個形成されている。第１流路４２は、ｙ軸方向およびｚ軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるｘ軸方向を「第１方向」とも呼ぶ。

【0075】

第２流路４３は、ｙ軸方向に延びる流路であって、吸着体４をｙ軸方向に貫通する。本実施形態では、第２流路４３は、６個形成されている。第２流路４３は、ｘ軸方向およびｚ軸方向のそれぞれに、等間隔で並べて配置されている。本実施形態におけるｙ軸方向を「第２方向」とも呼ぶ。

【0076】

本実施形態において、第１流路４２と第２流路４３とは重なっており、連通している。そのため、ｚ軸方向に延びる第３流路４４が形成されている(図１５（ｂ））。第４実施形態において、第１流路４２、第２流路４３、および第３流路４４は、互いに直交している。

【0077】

次に、吸着体４の製造方法の一例を説明する。最初に、例えば、押出成形によって、ｘ軸方向に貫通孔が形成されている吸着材を成形する。この場合、ｘ軸方向に沿って形成された貫通孔が第１流路４２となる。押出成形において、材料は、ｘ軸方向に押出されているため、繊維Ｆは、ｘ軸方向に略平行に配向している(図１５(ａ))。この押出成形で成形された吸着材に対して、ドリルを用いて、ｙ軸方向に貫通孔を形成する。このドリルで形成された貫通孔が第２流路４３となる。このとき、第１流路４２と第２流路４３とが連通するように貫通孔を形成することにより、第３流路４４が形成される。なお、ｘ軸方向とｙ軸方向とに貫通孔が形成されている吸着材に対して、ドリルを用いて、ｚ軸方向に貫通孔を形成することによって第３流路４４を形成してもよい。このとき、ドリルは、ｘ軸方向に形成されている貫通孔とｙ軸方向に形成されている貫通孔との両方を通るように、貫通孔を形成する。ここでは、ドリルを用いて貫通孔を形成するとしたが、別の方法で貫通孔を形成してもよい。

【0078】

以上説明したように、第４実施形態の吸着体４には、互いに交差する方向に並ぶ複数の第１流路４２と複数の第２流路４３とが形成されている。これにより、水蒸気をより広範囲に拡散させることができるとともに、吸着体４の内部における表面積が増加するため、吸着体４が水蒸気を吸着しやすくなる。したがって、吸着体４における水蒸気の吸着量を増加させることができる。

【0079】

さらに、本実施形態の吸着体４によれば、第１流路４２および第２流路４３は、連通しているため、被吸着体である水蒸気は、吸着体４の内部をまんべんなく拡散することができる。したがって、水蒸気が吸着体４に接触しやすくなるため、吸着体４が水蒸気を吸着しやすくなり、吸着体４における水蒸気の吸着量を増加させることができる。

【0080】

また、本実施形態の吸着体４も繊維Ｆを含むため、吸着体４の構造強度を向上させることができる。

【0081】

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0082】

・上記実施形態では、第１流路が延びる方向である第１方向と、第２流路が延びる方向である第２方向とが直交する例を示したが、第１方向と第２方向とは直交していなくてもよく、交差する方向であればよい。これにより、一方の流路で水蒸気を流通させることができない吸着体の内部に他方の流路で流通させることができるため、吸着材の利用率が向上し、吸着体における水蒸気の吸着量を増加させることができる。

【0083】

・上記実施形態の吸着体では、第１方向に延びる第１流路と第２方向に延びる第２流路とが形成される例を示したが、さらに、異なる方向に延びる複数種類の流路が形成されてもよい。例えば、第１方向と４５℃の角度で交差する第３方向に延びる第３流路が形成されてもよい。

【0084】

・上記実施形態では、吸着能を有する材料として、シリカゲルを例示したが、これに限定されない。例えば、水を吸着可能な活性炭やゼオライトなどを用いてもよい。また、吸着材に吸着される気体は、水蒸気に限定されない。例えば、アンモニア、メタノール、エタノールなどを吸着する吸着体として構成してもよい。

【0085】

・第１実施形態では、第１吸着材１１ａおよび第２吸着材１２ａは、断面形状が矩形状であるものを例示した。しかしながら、吸着材の断面形状は矩形状に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状等、種々の形状で形成することができる。

【0086】

・上記実施形態において、第１吸着材１１ａおよび第２吸着材１２ａは、平面形状が直線状に形成される例を示したが、これに限定されない。例えば、平面形状波線状、曲線状、折れ線（ジグザグ）状等、種々の形状の線状に形成することができる。平面形状がこのような形状の場合、中心線（平均線）の方向を、吸着材が延びる方向と定めることができる。

【0087】

・吸着体の製造方法は、上記実施形態に限定されず、公知の種々の製造方法により製造することができる。例えば、３Ｄプリンタを用いて、熱溶解積層方式により吸着体を製造してもよい。この場合、吸着材、熱伝導助剤、および繊維に対して、熱可溶性の樹脂を混ぜた材料を用い、ノズル部で加熱することにより溶かして積層することができる。この場合も、繊維を有するため、吸着中間体の冷却に伴う収縮による亀裂の発生を抑制することができる。

【0088】

・第１実施形態および第２実施形態では、第１吸着層と第２吸着層とが同じ材料から形成される例を示したが、第１吸着層と第２吸着層とが、異なる材料から形成されていてもよい。例えば、異なる種類の吸着材を用いた材料が異なる吸着層を積層してもよい。

【0089】

・上記実施形態において、繊維Ｆとして、炭素繊維を用いる例を示したが、本実施形態に限定されず、例えば、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維や、石綿(アスベスト)等の鉱物繊維等の繊維を少なくとも１種類含んでもよい。例えば、繊維Ｆとして、炭素繊維とガラス繊維を用いてもよい。ガラス繊維は、炭素繊維と比較して安価であり、吸着体の構造強度を向上させる効果を得ることができるため、繊維Ｆとして、炭素繊維とガラス繊維の２種類の繊維を含むことにより、炭素繊維のみを用いる場合と比較して、コスト低減を図ることができる。

【0090】

・上記第１実施形態および第２実施形態において、全ての吸着材に繊維Ｆが含まれる例を示したが、少なくとも１つの吸着材に繊維Ｆが含まれていてればよい。例えば、最上面に配置される第１吸着層１１にのみ繊維Ｆが含まれる構成にしてもよい。このようにしても、最初に乾燥して収縮する第１吸着層中間体１１ｐにおける亀裂の発生を抑制することができるため、吸着体１の反りを抑制することができる。さらに、最上面に配置される第１吸着層１１のうち、一本の第１吸着材１１ａにのみ繊維Ｆが含まれていてもよい。このようにしても、当該吸着材の切れを抑制することができる。

【0091】

・上記第１実施形態において、繊維Ｆが、積層面１１Ｓに略平行に配向すると共に、壁面１１Ｗに略平行に配向する例を示したが、繊維Ｆは配向していなくてもよい。吸着体に繊維Ｆが含まれていれば、繊維Ｆが配向していなくても、構造強度を向上させることができる。

【0092】

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0093】

１、２、３、４、９０…吸着体
１ｐ、２ｐ、８０ｐ…吸着体中間体
５、５Ａ…熱交換器
５ａ…伝熱壁
６、７…反応器
６ａ、７ａ…反応容器
８…蒸発凝縮器
８ａ…水配管
８ｂ…貯留容器
９…蒸発凝縮器
９ａ…水配管
９ｂ…貯留容器
１０…吸着式ヒートポンプ
１１、２１…第１吸着層
１１Ｓ…積層面
１１Ｗ…壁面
１１ａ、２１ａ…第１吸着材
１１ａｐ、２１ａｐ、８１ａｐ…第１吸着材中間体
１１ｂ、２１ｂ、３２、４２、…第１流路
１１ｐ、２１ｐ、８１ｐ…第１吸着層中間体
１２、２２…第２吸着層
１２ａ、２２ａ…第２吸着材
１２ａｐ、２２ａｐ、８２ａｐ…第２吸着材中間体
１２ｂ、２２ｂ、３３、４３…第２流路
１２ｐ、２２ｐ、８２ｐ…第２吸着層中間体
１６…連通部
１８…ステージ
１９…ノズル
４４…第３流路
９２…流路
Ｃ５…中心軸
Ｆ…繊維

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】