冷却装置的制造方法

冷却装置的制造方法
【专利摘要】能提供无需大规模的装置且使用了吸湿材料的冷却装置，该冷却装置具备高分子吸湿材料，该高分子吸湿材料具有可吸收空气中的水分的亲水性状态和将在上述亲水性状态时吸收的水分释放的疏水性状态，且具有通过温度的上升而从上述亲水性状态变为疏水性状态且通过上述温度的下降而从上述疏水性状态返回上述亲水性状态的性质，上述高分子吸湿材料配置于温度可变化且可与含有水分的空气接触的环境下。
【专利说明】
冷却装置
技术领域
[0001]本发明涉及利用高分子吸附材料的冷却装置，该高分子吸附材料具有根据温度的变化而从亲水性向疏水性、从疏水性向亲水性变化的性质。
【背景技术】
[0002]以往沸石、硅胶等作为吸湿材料(除湿材料)是众所周知的，为了在吸附水分后再生为能再次吸附水分的状态，需要使用加热器等高热源以200°C以上的非常高的温度进行加热而除去水分。即，沸石、硅胶等吸湿材料的一度吸湿的水分在常温下无法与周围进行热交换，无法进行基于自然干燥等的吸湿材料的再生。因此，很难通过用吸湿材料吸收的水分与外部气体的热交换来再现以往利用的夏季通过洒水变得凉快的现象。
[0003]例如，在特开2008 — 249165号公报(专利文献I)中公开了涉及使用了吸湿剂的室内调湿机的发明。另外，在特开2001 — 330273号公报(专利文献2)中，公开了使用固体吸湿剂的制冷系统。然而，通过现有的蓄热装置、热交换机要进行吸湿材料的再生、空气的冷却的方法需要各种各样的装置、空气通道，因此需要大规模的装置。
[0004]另一方面，在特开2002—126442号公报(专利文献3)中记载了使用吸水特性以相转移温度为分界而变化的凝胶进行除湿、吸水的凝胶片。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:特开2008 — 249165号公报
[0008]专利文献2:特开2001 — 330273号公报
[0009]专利文献3:特开2002 —126442号公报

【发明内容】

[0010]发明要解决的问题
[0011]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供无需大规模的装置而利用吸湿材料的冷却装置。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]本发明的冷却装置具备高分子吸湿材料，上述高分子吸湿材料具有能吸收空气中的水分的亲水性状态和将在上述亲水性状态时吸收的水分释放的疏水性状态，且上述高分子吸湿材料具有通过温度的上升而从上述亲水性状态变为疏水性状态且通过上述温度的下降而从上述疏水性状态返回上述亲水性状态的性质，上述冷却装置的特征在于，上述高分子吸湿材料配置于温度能变化且能与含有水分的空气接触的环境下。
[0014]优选本发明的冷却装置设于房屋的房檐或房顶，在该情况下，更优选设于上述房檐或房顶的下侧。另外，在该情况下，优选上述高分子吸湿材料被具有通气性且不会使液体通过的金属制的板状物夹着。
[0015]另外，本发明的冷却装置可以设于帐篷的内侧。
[0016]另外，可以是，本发明的冷却装置按照能对工作时发热的部件进行冷却的方式设置，在该情况下，更优选上述部件是压缩机和冷凝器中的至少任一部件，特别优选上述压缩机和冷凝器设于空调的室外机或冰箱。
[0017]可以是，本发明的冷却装置设于太阳能电池模块的与受光面相反的一侧。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，能实现无需大规模的装置而利用吸湿材料的冷却装置。
【附图说明】
[0020]图1(a)是示意性地表示本发明的实施方式I的冷却装置的图，图1(b)是将图1(a)的局部放大后表示的图。
[0021]图2是示意性地表示在图1中使用的冷却装置4的优选的一例的图。
[0022]图3是示意性地表示本发明的实施方式2的冷却装置的图。
[0023]图4是示意性地表示本发明的实施方式3的冷却装置的图。
[0024]图5是示意性地表示本发明的实施方式4的冷却装置的图。
[0025]图6是示意性地表示本发明的实施方式5的冷却装置的图。
[0026]图7是示意性地表示本发明的实施方式6的冷却装置的图。
【具体实施方式】
[0027]本发明的冷却装置具备高分子吸湿材料，该高分子吸湿材料具有可吸收空气中的水分的亲水性状态和将在上述亲水性状态时吸收(吸附)的水分释放的疏水性状态，且该高分子吸湿材料具有通过温度的上升而从上述亲水性状态变为疏水性状态且通过上述温度的下降而从上述疏水性状态返回上述亲水性状态的性质，上述冷却装置的特征在于，上述高分子吸湿材料配置于温度可变化且可与含有水分的空气接触的环境下。上述本发明的高分子吸湿材料通过专利文献3等而是公知的材料，只要是本领域技术人员，则能将例如聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)及其衍生物、聚乙烯基醚及其衍生物等感温性高分子用作材料而适当地制备具有期望的性质的高分子吸湿材料。
[0028]本发明的冷却装置与使用沸石、硅胶等的情况不同，能通过使用具有上述那种性质的高分子吸湿材料而无需加热器等高热源地通过自然干燥将水分除去。即，若将高分子吸湿材料预先设为亲水性状态，则在吸收空气中的水分并在可对该高分子吸湿材料施加由温度的上升所致的热刺激的位置存在热源的情况下，高分子吸湿材料由于该温度的上升而从离热源近的一侧逐渐相转移为疏水性状态，已吸收的水分向高分子吸湿材料的离热源远的一侧移动(将成为引发该相转移的阈值的温度称为“温度敏感点”)。因此，通过高分子吸湿材料的离热源近的一侧和离热源远的一侧的温度梯度而在高分子吸湿材料中形成包含更大量水分的区域(离热源远的一侧)。在来自热源的热到达该包含大量水分的区域时，将热吸收，水分气化。此时，吸收周围的热，产生冷却效果。这样，本发明的冷却装置能无需现有那样的大规模的装置地通过比较简单的构成来实现使用了吸湿材料的冷却装置。上述本发明的冷却装置能通过各种各样的实施方式来实现，以下详细地说明各实施方式。
[0029](实施方式I)
[0030]图1(a)是示意性地表示本发明的实施方式I的冷却装置的图，图1(b)是将图1(a)的局部放大后表示的图。图1所示的实施方式I示出在直接接受太阳光的照射的建筑物5的房檐6上设有本发明的冷却装置4的例子。在该情况下，上述热源成为太阳能。在房檐6的情况下，接受太阳光的是上侧，从高效地得到上述冷却效果的观点来看，如图1所示的例子那样，优选冷却装置4设于房檐6的下侧。
[0031]在夜间，太阳光不直接照到房檐6，因此房檐6的表面温度低，小于温度敏感点，冷却装置4的高分子吸湿材料I不发生相转移(高分子吸湿材料I的整体以亲水性状态存在)且持续吸收空气中的水分。到了白天，太阳光直接照到房檐6的表面(图1(a)中的黑线箭头)，从而使温度上升。由此，在夜间收集了空气中的水分的高分子吸湿材料I发生相转移，如图1(b)所示，亲水性状态的区域2从离太阳光近的一侧变(相变)为疏水性状态的区域3。这样，在高分子吸湿材料I的下侧形成包含更大量水分的区域，之后水分从高分子吸湿材料I释放。此时，如在图1(a)中用空心箭头所示的，吸收周边的热而使水分气化，因此，房檐下的温度降低。这样，一般的房檐防止直射太阳光且防止暑气，仅机械性地阻断直接的热，而根据图1所示的本发明的冷却装置，由于不使用热交换机或冷却机，因此能不使用电力地降低夏季家庭内的温度。
[0032]在此，图2是示意性地表示在图1中使用的冷却装置4的优选的一例的图，图2(a)是平面图，图2(b)是从图2(c)的切断面线IIb — IIb观看时的截面图，图2(c)是从图2(a)的切断面线IIc 一 IIc观看时的截面图。在本发明的冷却装置4中，优选高分子吸湿材料I收纳于具有通气性且不会使液体通过的金属制的外廓7。在此，“外廓”只要是包围高分子吸湿材料的周围的至少一部分的结构物即可，对形状没有特别限制。在图2所示的例子中，使用具备格子状的框的板状物作为外廓7，在框之间的空间收纳高分子吸湿材料I。外廓7如上所述具有通气性且不会使液体通过，例如可通过在夹着框的外板8上形成多个孔径为0.1?50μπι的范围(作为优选的一例是5μπι)的水滴无法通过且可使水蒸气通过的孔来实现。
[0033]优选外廓7由金属形成，作为形成外廓7的金属材料的优选的例子，可举出铝、银、铜等。能通过用如金属那样导热性高的材料形成外廓7而高效地得到由使用高分子吸湿材料带来的上述冷却效果。此外，外廓7也可以用导热率高的陶瓷类材料等形成。
[0034](实施方式2)
[0035]图3是示意性地表示本发明的实施方式2的冷却装置的图。本发明的冷却装置如图3所示的例子，可以应用于与房檐同样地接受太阳光的照射的建筑物11的房顶12。在图3中，示出使用了与图1、图2所示相同的高分子吸湿材料的冷却装置4设于房顶12的下侧的例子。设于房檐的冷却装置由于与上述相同的原因而优选在设于房顶的情况下也在房顶的下侧设置冷却装置。房顶还使用瓦，由于在夏季被长时间施加热，所以热由于导热而传递到房檐下，引发不适感，而通过如图3所示设置本发明的冷却装置，能不使用电力地降低夏季家庭内的温度。
[0036](实施方式3)
[0037]图4是示意性地表示本发明的实施方式3的冷却装置的图。本发明的冷却装置如图4所示的例子，可以设于帐篷21的内侧。帐篷虽能通过遮挡太阳的光而使帐篷内的温度相对地降低，但没有主动的冷却效果。通过在帐篷21的内侧设置使用了如上所述的那种高分子吸湿材料的冷却装置22，由此在小于温度敏感点的温度下吸湿的高分子吸湿材料在白天的高温时被加热时，高分子吸湿材料从天花板侧引发相变而向地面侧释放水分。随着时间的推移，高分子吸湿材料整体成为疏水性状态，因此，从高分子吸湿材料释放的水分吸收帐篷21下的热而气化，由此能降低帐篷21内的空间的温度。
[0038]在如图4所示的例子那样设置冷却装置22的情况下，优选形成帐篷21的布形成有多个水滴不会通过且可使水蒸气通过的孔径为0.1?50μηι的范围(作为优选的一例为5μπι)的孔。另外，能通过在(例如由四氟乙烯树脂纤维等形成的)袋状物中收纳上述高分子吸湿材料而形成冷却装置22，上述袋状物与形成帐篷21的布同样，形成有多个孔径为0.1?50μπι的范围(作为优选的一例是5μηι)的孔。
[0039]此外，在图4中举出了在帐篷中设置冷却装置的例子，但同样地也可以在包含遮阳伞、沙滩伞等的伞中设置冷却装置。
[0040](实施方式4)
[0041]图5是示意性地表示本发明的实施方式4的冷却装置的图。在上述实施方式中，作为使高分子吸湿材料相转移的热源，举例了太阳能，但热源不限于此。本发明的冷却装置也可以设为可对工作时发热的部件进行冷却。在该情况下，热源在部件工作时发热。作为上述部件，可举出压缩机、冷凝器、电路基板、电机等，其中优选是压缩机和冷凝器中的至少任一个。作为使用了压缩机和冷凝器的产品，可举出空调的室外机、冰箱等，其中优选空调的室外机或冰箱。其原因是，空调、冰箱等具有冷却功能的产品使用压缩机和热交换机对室内、冰箱内进行冷却，但有在夏季等周围温度变高的环境下无法对发热部充分地进行散热而使冷却效率降低的问题。
[0042]在图5(a)中，示意性地表示在空调的室外机31中使用了本发明的冷却装置32的例子，在图5(b)中，示出在图5(a)中使用的冷却装置32的优选的一例。图5所示的室外机31除了使用本发明的冷却装置32以外，只要是现有公知的空调的室外机的构成即可，典型地是在箱体中，热交换机37经由冷凝器(凝结器)39与压缩机38连接，压缩机38上安装有用于使工作时产生的热散热的基板35和散热板(散热片)36。在图5(b)所示的例子的冷却装置32中，上述高分子吸湿材料33例如是被形成有多个孔径为0.1?50μπι的范围(作为优选的一例是5μπι)的孔的多孔质构件34夹着而成的。
[0043]在图5所示的例子中，与散热板36相邻地设有冷却装置32，冷却装置32以吸收热的方式构成。高分子吸湿材料能以在小于温度敏感点的温度下可对空气中的水分(湿气)进行吸湿、另外能通过排水管40从排放水直接吸收水的方式实现。在长时间的运转时或由于外部气体温上升而使高分子吸湿材料成为了温度敏感点以上时，从吸热部分进行相转移而释放水分。在释放出的水分气化时，吸收周围的热，由此在冷却性能易于降低的夏季也能高效地使用。这样，本发明的冷却装置能进行高分子吸湿材料的自然再生，因此可以不像现有的吸湿剂那样用完，也无需在高温下再生。另外，使用本发明的冷却装置来冷却空调的室外机的压缩机和冷凝器，由此起到由内部部件的小型化带来的成本降低、冷凝器的冷却循环的冷却效率提高等效果。
[0044](实施方式5)
[0045]图6是示意性地表示本发明的实施方式5的冷却装置的图。在图6中，示意性地表示在冰箱中使用了本发明的冷却装置的例子。图6所示的冰箱除了使用本发明的冷却装置46以外，只要是现有公知的冰箱的构成即可，典型地是压缩机41、冷凝器(凝结器)42以及蒸发器43被相互连结，在蒸发器43的下侧设有接水盘44，在压缩机41的下侧设有蒸发盘45。在图6所示的例子中，与冷凝器42相邻地设有使用了上述高分子吸湿材料的冷却装置46。这样，通过本发明的冷却装置对在冷却循环中发热的冷凝器进行散热，由此能实现冷却效率的提高。此外，图6所示的例子的冷却装置只要使用与图5(b)所示的相同的构成的装置即可。即使是不易输送风而向外部散热的结构的冰箱，也可以以利用例如通过除霜得到的水或由热交换机冷却结露了的水可使高分子吸湿材料吸湿的方式实现冷却装置。另外，也可以以高分子吸湿材料通过自发热而能自然地再生的方式实现。
[0046](实施方式6)
[0047]图7是示意性地表示本发明的实施方式6的冷却装置的图，图7(a)是平面图，图7(b)是截面图。本发明的冷却装置如图7所示的例子那样可以设于太阳能电池模块的与受光面相反的一侧。太阳能电池虽是利用了光伏效应的发电机，但也存在随着表面温度由于太阳能而上升，使输出变低且发电效率降低、另外由温度上升导致的产品寿命降低的问题。
[0048]图7所示的例子的太阳能电池模块51除了使用本发明的冷却装置32以外，只要是现有公知的太阳能电池模块的构成即可。在图7所示的例子中，在太阳能电池模块51的单元之间设置通气口 52，在太阳能电池的单元的正下方安装如图5(b)所示的用多孔质构件34夹着高分子吸湿材料33而成的冷却装置32。优选多孔质构件34例如由铝等导热率高的材料形成。
[0049]在具备图7所示的本发明的冷却装置32的太阳能电池模块51中，在夜间等温度低(小于温度敏感点)时间段，包含空气中的水分(湿气)的风通过通气口52，冷却装置32的高分子吸湿材料33对水分进行吸湿。在夜间，高分子吸湿材料33不会发生相转移，高分子吸湿材料以亲水性状态存在，吸收上述空气中的水分。在白天，太阳光直接照到太阳能电池模块51的受光面，通过导热来加热高分子吸湿材料。由此，温度上升面发生相变而释放高分子材料所包含的水，也无需如现有那样进行高温下的加热等，高分子吸湿材料自动再生。另外，通过在释放水分时发生的热移动，能降低太阳能电池模块的温度，减轻发电效率、寿命的降低。
[0050]附图标记说明
[0051 ] I高分子吸湿材料、2亲水性状态的高分子吸湿材料、3疏水性状态的高分子吸湿材料、4冷却装置、5建筑物、6房檐、7外廓、8外板、11建筑物、12房顶、21帐篷、22冷却装置、31空调的室外机、32冷却装置、33高分子吸湿材料、34多孔质构件、35基板、36散热板、37热交换机、38压缩机、39冷凝器、40排水管、41压缩机、42冷凝器(凝结器)、43蒸发器、44接水盘、45蒸发盘、51太阳能电池模块、52通气口。
【主权项】
1.一种冷却装置，具备高分子吸湿材料，上述高分子吸湿材料具有能吸收空气中的水分的亲水性状态和将在上述亲水性状态时吸收的水分释放出的疏水性状态，上述高分子吸湿材料具有通过温度的上升而从上述亲水性状态变为疏水性状态且通过上述温度的下降而从上述疏水性状态返回上述亲水性状态的性质，上述冷却装置的特征在于， 上述高分子吸湿材料配置于温度能变化且能与含有水分的空气接触的环境下。2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于， 设于房屋的房檐或房顶。3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于， 设于上述房檐或房顶的下侧。4.根据权利要求2或3所述的冷却装置，其特征在于， 上述高分子吸湿材料收纳于具有通气性且不会使液体通过的金属制的外廓。5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于， 设于帐篷的内侧。6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于， 按照能对工作时发热的部件进行冷却的方式设置。7.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于， 上述部件是压缩机和冷凝器中的至少任一部件。8.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于， 上述压缩机和冷凝器设于空调的室外机或冰箱。9.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于， 设于太阳能电池模块的与受光面相反的一侧。
【文档编号】F24F5/00GK106030214SQ201580008883
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月27日
【发明人】铃木康昌, 崎川伸基, 浦元嘉弘
【申请人】夏普株式会社