JP2001516437A - 電磁波作動収着冷却システム - Google Patents

電磁波作動収着冷却システム

Info

Publication number
JP2001516437A
JP2001516437A JP54081898A JP54081898A JP2001516437A JP 2001516437 A JP2001516437 A JP 2001516437A JP 54081898 A JP54081898 A JP 54081898A JP 54081898 A JP54081898 A JP 54081898A JP 2001516437 A JP2001516437 A JP 2001516437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
sorbate
absorbent
enclosure
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP54081898A
Other languages
English (en)
Inventor
プフィスター,デニス・エム
バード,チャールズ・エム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Microsystems Inc
Original Assignee
Sun Microsystems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Microsystems Inc filed Critical Sun Microsystems Inc
Publication of JP2001516437A publication Critical patent/JP2001516437A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/04Arrangement or mounting of control or safety devices for sorption type machines, plants or systems
    • F25B49/046Operating intermittently
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B35/00Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
    • F25B35/04Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a solid as sorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/026Evaporators specially adapted for sorption type systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00General constructional features
    • F25D23/12Arrangements of compartments additional to cooling compartments; Combinations of refrigerators with other equipment, e.g. stove
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/70Feed lines
    • H05B6/701Feed lines using microwave applicators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/80Apparatus for specific applications
    • H05B6/802Apparatus for specific applications for heating fluids
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/80Apparatus for specific applications
    • H05B6/808Microwave heating adapted for vending machines
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20363Refrigerating circuit comprising a sorber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2333/00Details of boilers; Analysers; Rectifiers
    • F25B2333/005Details of boilers; Analysers; Rectifiers the generator or boiler uses electromagnetic energy in the form of microwaves for desorbing the sorbate from the sorbate/sorbent compound
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

(57)【要約】 繰返し可能な冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却を行うことのできる冷却システムであって、エンクロージャを形成するハウジングを有する少なくとも1つのソーバと、エンクロージャ内に位置する吸収剤と、エンクロージャと流体連通する蒸発器と、エンクロージャおよび蒸発器と流体連通する凝縮器とを備え、収着質が、蒸発器内で蒸発して冷却効果をもたらし、次いで吸収剤に吸着され、システムがさらに、電磁波発生器と、発生手段によって生成された電磁波をソーバと結合する導波路カプラを備え、冷却サイクルの脱着部分の間に、収着質が、電磁波によって吸収剤から脱着し、次いで凝縮器内で凝縮され、収着質の吸収剤からの脱着がほぼ等温で行われ、システムがさらに、発生器の動作を制御するコントローラ手段を備え、発生器が、冷却サイクルの脱着部分を開始し終了するようにそれぞれ、選択的に作動され停止される冷却システム。

Description

【発明の詳細な説明】雷磁波作動収着冷却システム 本出願は、現在放棄された1995年9月20出願の米国特許出願第08/5 33153号の継続出願である1997年3月6日出願の米国特許出願第08/ 811759号の一部継続出願である。発明の背景 本発明は、収着質を吸収剤に吸着させ、そこから脱着させることを繰り返す収 着システムに関する。詳細には、本発明は、たとえばマイクロ波の形の電磁エネ ルギーを一様に収着質/吸収剤化合物へ送り、収着質を吸収剤から高速にかつ効 率的に脱着させる同軸導波路アプリケータを備える冷却収着システムに関する。 従来型のコンピュータ内のマイクロプロセッサなどある種の電気構成要素は、 動作中にかなりの量の熱を発生する。この熱を効果的に除去することによってマ イクロプロセッサの性能を著しく高められることが判明している。また、従来型 の超伝導技術によれば、マイクロプロセッサを低温で操作した場合、マイクロプ ロセッサの動作速度を大幅に高めるられることがわかっている。 以下収着システムと呼ぶ吸着および吸収システムでは、収着質と呼ばれる第1 の物質を交互に吸収剤と呼ばれる第2の物質に吸着(または吸収)させ、次いで そこから脱着させる。通常、特定の収着システム用に特定の収着質および吸収剤 が、その2つの物質の親和力に依存する所望の効果を生ずるように選択される。 吸着サイクルまたは吸着サイクルの収着部分とも呼ぶ吸着反応中、収着質を収着 質上に引き出し、それと結合させて、本明細書では単に収着質/吸収剤化合物と 呼ぶ収着質/吸収剤複合体をつくり出す。脱着サイクルまたは収着サイクルの脱 着部分とも呼ぶ脱着反応中、収着質/吸収剤複合体にエネルギーを供給して、収 着質分子と吸収剤分子との結合を破壊し、それによって吸収剤から収着質を脱着 させる、言い換えれば分離または駆逐する。脱離反応中にかなりのエネルギーが 収着質に加えられ、このエネルギーは様々な用途に利用できる。 例示的な冷却収着システムは、収着質としてアンモニアなど極性冷媒、および 吸収剤として臭化ストロンチウムなどハロゲン化金属塩を使用することがある。 ソーバと呼ばれるエンクロージャ内で起こる脱離反応中、冷媒分子は塩から駆逐 され、比較的高い圧力、高いエネルギーのガス状態になる。冷媒ガスはその後凝 縮し、次いで蒸発して冷却効果を生ずる。蒸発した冷媒ガスは、次いでソーバに 戻され、そこでもう一度吸着反応中の塩に吸収される。収着サイクルは、冷却シ ステムの冷却要件に応じて何回も繰り返される。 いくつかの従来技術の収着システムでは、脱着エネルギーは従来のヒータによ って供給される。そのようなシステムでは、収着質分子と吸収剤分子との結合を 破壊するのに十分な程度まで収着質/吸収剤化合物をストカスティックに加熱す るために大量の熱エネルギーが必要とされる。その結果、収着質、吸収剤および ソーバはかなり加熱され、次の収着反応が進む前にこの顕熱を除去し、ソーバお よび吸収剤を冷却するためにかなりの時間および/またはエネルギーが必要とさ れる。 上述の出願に記載されている冷却システムでは、脱着エネルギーは、例えばマ グネトロンが発生した無線周波やマイクロ波など電磁波の形で供給される。収着 質/吸収剤化合物を加熱する代わりに、電磁波によって選択的に各収着質吸収剤 結合中に電気エネルギーを注入し、結合が破壊され、収着質分子が吸収剤分子か ら分離するまで継続する。したがって、収着質、吸収剤およびソーバは脱着反応 中に加熱されず、したがって次の収着反応が進む前に冷却する必要はない。収着 反応は本質的に等温であるので、冷却システムの全体的な性能は大幅に改善され る。 ソーバ内の収着質/吸収剤化合物の全体へ電磁波を一様に送ることによって電 磁波作動収着システムにおける脱着反応の効率および速度を高められることが見 出されている。発明の概要 本発明によれば、ソーバ内に含まれる収着質/吸収剤化合物へ電磁波を一様に 送り、脱着反応の効率と速度を高める同軸導波路アプリケータが提供される。本 発明による冷却システムは、同軸導波路アプリケータを備えている。このアプリ ケータは、外側導体となり、その外側導体内にエンクロージャを形成するように 外側導体を密閉する第1および第2の端部を備える金属管状ハウジングを有する ソーバと、エンクロージャ内に位置する収着質/吸収剤化合物とを備える。ソー バは、収着質をエンクロージャに投入し、かつエンクロージャから取り出すこと のできるポートを含む。アプリケータはさらに、外側導体内へソーバの長手方向 軸に平行に延びている金属内側導体と、内側導体および外側導体を電磁波発生器 に結合する手段とを備える。電磁波発生器から送られた電磁波が、内側導体と外 側導体によってエンクロージャを通って伝播し、収着質を収着質/吸収剤化合物 から脱着させる。本発明の冷却システムは、ソーバの下流側でポートに接続され た凝縮器と、凝縮器とポートとの間に接続された蒸発器と、凝縮器と蒸発器との 間に挿入された制御可能な弁も含む。このように、ソーバ内で脱着した収着質は 、凝縮器内で凝縮され、次いで蒸発器内へ制御可能に放出され、冷却効果を生じ させ、その後でソーバに引き戻される。 本発明の上記その他の目的および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳 細な説明を読めば明らかになろう。図面の簡単な説明 第1図は、本発明の同軸導波路アプリケータを組み込んだ例示的な冷却収着シ ステムの概略図である。 第1A図は、第1図に示される収着システムの電源および電磁波発生器の概略 図である。 第2図は、第1図に示される収着システムのプロセス制御ステップの流れ図で ある。 第3図は、本発明の2つの同軸導波路アプリケータを組み込んだ例示的な冷却 収着システムの概略図である。 第4図は、本発明の同軸導波路アプリケータの1つの実施形態の一部の縦断面 図である。 第5図は、第4図に示される同軸導波路アプリケータの部分透視図である。 第6図は、第4図の線6−6に沿って切り取った同軸アプリケータの半径方向 断面図である。 第7図は、本発明の同軸アプリケータの第2の実施形態の縦断面図である。 第8図は、本発明の同軸アプリケータの第3の実施形態の縦断面図である。 第9図は、本発明の同軸アプリケータの第4の実施形態の縦断面図である。 第10図は、本発明の同軸アプリケータの第5の実施形態の縦断面図である。 第11図は、本発明の同軸アプリケータの第6の実施形態の縦断面図である。 第12図は、本発明の同軸アプリケータの第7の実施形態の縦断面図である。 第13図は、本発明の同軸アプリケータの第8の実施形態の縦断面図である。 第14図は、本発明の同軸アプリケータの第9の実施形態の縦断面図である。 第15図は、本発明の同軸アプリケータの他の実施形態の平面図である。 第16図は、本発明の同軸アプリケータの他の実施形態の平面図である。 第17図は、電気構成要素の冷却用に特に適した本発明の冷却収着システムの 平面図である。 第18図は、第17図に示される冷却収着システムの他の実施形態の平面図で ある。 第19図は、第17図から始めて説明した冷却収着システムに有用な本発明に 従って構成した蒸発器の断面透視図である。 第20図は、電気構成要素の冷却用に特に適した本発明の冷却収着システムの 他の実施形態の平面図である。 第21図は、第17図、第18図、および第20図に示される実施形態に有用 な本発明に従って構成したソーバの断面透視図である。 第22図および第22A図はそれぞれ、本発明に有用な電磁波発生器の他の一 例の透視図および概略図である。 第23図および第23A図はそれぞれ、本発明に有用な電磁波発生器の別の例 の透視図および概略図である。 第24図は、本発明の結合マイクロ波調理および冷却装置の一実施形態の平面 図である。 第25図は、本発明の結合マイクロ波調理および冷却装置の他の実施形態の平 面図である。 第26図は、本発明の結合マイクロ波調理および冷却装置の他の実施形態の平 面図である。 第27図は、本発明の結合マイクロ波調理および冷却装置の他の実施形態の平 面図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本明細書で説明し請求する同軸導波路アプリケータは様々な収着システム中で 使用できる。ただし簡単のため、同軸導波路アプリケータの好ましい実施形態の 動作については例示的な冷却収着システムに関して説明する。さらに、本発明の 同軸導波路アプリケータは広い範囲の電磁周波数内で動作するように設計できる が、好ましい実施形態については特に電磁スペクトルの無線周波帯またはマイク ロ波帯の文脈で説明する。 さらに、本明細書で説明する同軸導波路アプリケータは様々な収着質物質およ び吸収剤物質のいずれかと共に使用するように設計できるが、本発明の好ましい 実施形態では、収着質としてアンモニア、メタン、アルコールなど極性ガス、お よび吸収剤として臭化ストロンチウムなどハロゲン化金属塩を使用することが考 えられる。特定の収着質および吸収剤の選択は収着システムの所望の目的に依存 することを理解されたい。例えば、以下で説明する冷却システムでは、収着質と してアンモニアを使用し、吸収剤として臭化ストロンチウムを使用することによ り所望の温度低下が達成できる。 第1図を参照すると、臭化ストロンチウムなど吸収剤を格納するソーバ12を 有する導波路アプリケータ10を含んでいる本発明による例示的な冷却収着シス テムが示されている。本発明の文脈では、ソーバは一般に、吸収剤が入っており 、吸着(または吸収)反応および脱着反応が起こる密封されたエンクロージャと して定義される。導波路アプリケータ10の詳細は第4図から第16図の説明に 関して提示する。 以下でより完全に説明するように、導波路アプリケータ10は、マグネトロン 16または注目する周波数帯の電磁波を発生させるための他の適切な手段にソー バ12を結合する導波路カプラ14を含んでいる。マグネトロン16は電力回路 18によって給電される。この電力回路18は、第1A図を参照すると、マグネ トロン16を駆動するトランス24に給電する半導体スイッチ22に接続された 交流電源20を含んでいることが好ましい。電力回路18はまた、以下で説明す るように、スイッチ22および収着システムの他の構成要素の動作を制御するた めにMotorola MC68HC05マイクロコントローラなどプログラム 可能なマイクロコントローラ26を含んでいる。マイクロコントローラ26はク ロック28およびプログラム動作命令を記憶する関連する記憶装置(図示せず) を含んでいる。 マグネトロン16の選択は、導波路アプリケータ10が使用されている特定の システムの電力要件およびシステムの所望の動作周波数に依存する。第1図に示 される例示的な冷却収着システムの場合、適切なマグネトロン16は出力周波数 2.54HzのSamsung900ワット冷陰極マグネトロンである。第1A 図に示される代表的なマグネトロン16はカソード30、アンテナ32および外 部導体34を含んでいる。マグネトロン16の構造的詳細は当業者がよく知って いるものであり、本発明の一部をなさない。もちろん、クライストロン、進行波 管、または所要の周波数で所望のレベルの電力を供給することができる任意の半 導体デバイスなど、他の任意の電磁波発生器を導波路アプリケータ10とともに 使用することができる。 第1図を参照すると、例示的な冷却収着システムは、ソーバ12の内部と連絡 する入出管路またはコンジット36、入出管路36に接続された凝縮器38、凝 縮器38の出口と連絡する受器または冷媒貯槽40、冷媒貯槽40と入出管路3 6の間に接続された蒸発器42を含んでいる閉ループ・システムである。システ ム中およびソーバ12内外の収着質の流れを制御するために入出管路36と凝縮 器38および蒸発器42との間にそれぞれ適切な逆止め弁44、46が設けられ る。ソーバ12を凝縮器38および蒸発器42にそれぞれ接続するための別々の 管路を設けることもできることを理解されたい。 以下で例として説明するように、凝縮器38の設計はシステム中で使用される 収着質の量に依存し、また収着質の量は蒸発器42で必要とされる温度低下およ びシステム中で使用される特定の収着質および吸収剤に依存する。収着質がアン モニアであり、吸収剤が臭化ストロンチウムである第1図の例示的な冷却収着シ ステムでは、液体収着質を約130psiから約140psiまでの圧力に維持 し、その結果凝縮器が約30℃から50℃までの温度になるように凝縮器38の 容量は十分大きいことが好ましい。脱着サイクルに必要な時間中に収着質からの 凝縮熱を放散させるために冷却フィンまたは他の手段を凝縮器38に設けること ができる。本発明では脱着反応中に熱エネルギーが収着質に伝達されることはな いので、一般に収着システム中で必要とされるものよりも小さい凝縮器が使用で きる。さらに、システムに応じて、凝縮器38を使用せず、収着質が直接受器4 0中に送られるようにするか、または逆止め弁44と蒸発器42の間のコンジッ トの容積が十分大きい場合、凝縮器38と受器40の両方を省略することもでき る。 蒸発器42は、所望の冷却効果を達成するために必要な容量および構成を有す るように従来の冷却技法を使用して設計される。液体収着質を蒸発器42中に選 択的に排出するために流れ制御弁、例えばTEV48が蒸発器42の上流に設け られることが好ましい。TEV48は従来の電気制御電磁弁である。特定の選択 されたTEVはシステム中の収着質の質量流量に適応するために十分大きい容量 を有しなければならない。本明細書に記載の例示的な冷却収着システムによれば 、TEV48の動作は蒸発器42中の圧力に依存する。この圧力は、蒸発器42 の出口にあることが好ましい適切な圧力センサ50によって測定される。圧力セ ンサ50はリード線52を介して蒸発器圧力を示す信号をマイクロコントローラ 26に送信し、マイクロコントローラ26はリード線54を介して伝達される適 切な信号によってTEVの動作を制御する。収着質がTEV48内で蒸発するの を防ぐために、毛管がTEV48の出口に挿入され、蒸発器42中の冷却すべき 負荷が凝縮することが予測される点まで延びている。毛管の直径は、一般に、収 着質の質量流量に応じて約0.004インチから約0.030インチの間になる ように選択される。TEV48の代わりに他の適切な流れ制御弁、例えば熱膨張 弁を使用することもできる。 吸収剤は、ソーバ12中に入れられる前に収着質と結合させるかまたは収着質 で充填することが好ましい。ただし、これを行う前に、吸収剤を完全に乾燥させ て水分を取り除かなければならない。そのような水分があると、収着質として水 を使用するように設計されている同軸アプリケータ10中にアークが生じること がある。水分の除去は、吸収剤を真空にかけ、それをマイクロ波に当てることに よって行うことができる。真空はマイクロ波によって吸収剤から脱着した水分分 子を除去する。その場合、水分のないエンクロージャ中で、所定の量の吸収剤を 所定の量の収着質と結合させる。以下で例として説明するように、これらの量は システムの要件に依存する。収着質分子は吸収剤分子と結合して収着質/吸収剤 化合物を形成し、この化合物はソーバ12中に約50psiの圧力で詰め、周囲 の構造要素と十分に接触するようにすることが好ましい。 脱着サイクル中、マグネトロン16からのマイクロ波が導波路アプリケータ1 0によって収着質/吸収剤化合物中を伝搬して、収着質/吸収剤化合物から収着 質を脱着させる。電磁波によって電気エネルギーを選択的に各収着質吸収剤結合 中に注入し、結合が破壊され、かつ収着質分子が吸収剤分子から分離するまで続 ける。マイクロ波は収着質分子中に双極子回転を誘起し、関連する吸収剤分子に 結合させている電位から収着質分子が逃れられるのに十分な運動エネルギーを収 着質分子に与える。したがって、収着質は、収着質/吸収剤化合物から駆逐され 、比較的高い圧力、高いエネルギーのガス状態になる。高圧の収着質ガスは等温 的に膨張し、逆止め弁44を通って凝縮器38中に入り、そこで比較的高い圧力 の液体状態まで凝縮する。次いで液体収着質は受器40中に伝達され、冷却サイ クルが始まるまでそこでTEV48によって保持される。 脱着反応が完了すると、システムはすぐにも吸着サイクルを開始することがで きる。関連する化学的性質のために、吸着反応の速度は一部吸収剤の温度に依存 する。吸収剤の温度が低ければ低いほど、収着質分子は吸収剤分子と速く結合す ることができる。本発明では、マイクロ波は脱着反応中に吸収剤に熱エネルギー を伝達しない。したがって、脱着反応を開始する前に吸収剤を冷却する必要はな い。したがって、収着サイクル中での脱着反応の直後に吸着反応が始まる。 第1図に示される冷却収着システムの実施形態の冷却サイクルに対応する吸着 サイクル中、液体収着質がTEV48によって蒸発器42中に解放される。収着 質は蒸発して冷却効果を生じ、収着質と吸収剤との親和力のために、蒸発した収 着質は逆止め弁46および管路36中に引き込まれ、ソーバ12中に入る。収着 質は、上記で論じたように、収着質/吸収剤化合物を生ずる化学反応において吸 収剤と結合する。この化学反応によって吸着熱が発生するが、この熱は理想的に は次の吸着サイクルが始まる前に放散しなければならない。したがって、吸着サ イクル中および脱着サイクル中に吸着熱を放散させるために冷却手段(その例に ついては以下で説明する)を導波路アプリケータ10に設けることがある。した がって、収着サイクルは中間に吸収剤冷却サイクルを必要とせずに脱着サイクル から吸着サイクルまで繰り返し進むことができる。 本発明の好ましい実施形態では、マイクロコントローラ26は、関連する記憶 装置中に格納された事前プログラムされたプロセス制御ソフトウェアに応答して 収着システムの動作、したがって脱着サイクルおよび脱吸着サイクルの実行を制 御する。第2図を参照すると、脱着サイクルは、マイクロコントローラ26がマ グネトロン16を作動させるための信号をスイッチ22に送ったときに始まる。 同時に、マイクロコントローラはそのクロック28から時間の追跡またはパルス の計数を開始する。時間が所定の脱着サイクル時間(その導出については以下で 例を挙げて説明する)に達すると、マグネトロンはマグネトロン16を停止させ るための信号をスイッチ22に送る。 あるいは、マグネトロン16の温度を検知することによって脱着サイクルの終 了を決定することができる。第1A図に示されるこの実施形態では、本発明の収 着システムは、カソード30に隣接して配置され、リード線58を介してマイク ロコントローラ26と通信する適切な温度センサ56を含んでいる。収着質が収 着質/吸収剤化合物から脱着されると、導波路アプリケータの特性インピーダン スが変化する。したがって、電力の一部は導波路アプリケータ10に伝達されず 、その結果カソード30が熱くなる。カソード30の温度が所定の量、例えば1 5℃だけ上昇すると、マイクロコントローラ26はマグネトロン16を停止して 脱着サイクルを終了させる。特定の温度上昇は使用する所与のシステムおよびマ グネトロンに依存し、実験的に決定できる。 脱着サイクルが完了すると、マイクロコントローラは蒸発器圧力(Pevp)を 検知し、所望の蒸発器温度(Pv)でこれを収着質の蒸気圧と比較する。Pevpが Pvに等しいかまたはそれよりも小さい場合、マイクロコントローラ26はTE V48にパルスを送って収着質を蒸発器42中に解放し、それによって脱着サイ クルを開始させる。TEV42のパルス幅および初期サイクルは所与のシステム に対して実験的に決定される。その目的は、収着質が蒸発器42を出たときにガ ス状態のままであるようにすべての収着質が蒸発し、約3℃から約5℃の過熱状 態が維持されるようにすることである。次いでマイクロコントローラ26はパル ス・サイクルの周波数を変調するために比例積分偏差(PID)制御ルーチンを 最適に実行する。しかしながら、PevpがPvよりも大きい場合(例えばTEV4 8が開いたままであり、蒸発器があふれていることを示す)、誤動作に対処でき るようにアラームが鳴ることが好ましい。 PIDルーチン中、マイクロコントローラはパルス周波数の少なくとも2倍の 速度でPevpをサンプリングし、Pevpの測定された変化に応じてパルス周波数を 変調して、PevpをPvに等しいかまたはそれよりも小さくする。あるいは、マイ クロコントローラは同じ効果を得るためにパルス幅を変調することもできる。P IDルーチンは位相マージン、位相マージン周波数、パーセント・オーバシュー トおよびピーク時間を含めて、いくつかの入力変数を必要とする。これらの入力 変数は、既知の入力に対するシステムの応答、例えば圧力センサ50の圧力を測 定することによって決定される。PID制御ルーチンのソフトウェアでの実施お よび入力変数の導出は知られている技法を使用して行われる。PID制御ルーチ ンの代替物として、マイクロコントローラ26は適切なファジー論理または発見 的制御ルーチンに従ってTEV48にパルスを送って上述の結果を得ることがで きる。 プロセス制御ソフトウェアは脱着サイクルの終了を決定するソフトウェア・ト リガを含んでいることが好ましい。一実施形態では、マイクロコントローラは単 にクロック28からの経過時間を全サイクル時間と比較する。経過時間が所定の 脱着サイクル時間と所定の吸着サイクル時間(その導出については以下で例を挙 げて説明する)との和に等しい場合、マイクロコントローラはTEV42を閉じ 、他の脱着サイクルを開始する。あるいは、システムの2つの設定時間内にPev p がPvに等しくないことをマイクロコントローラ26が決定した場合(この状態 は蒸発器があふれていることを示す)、マイクロコントローラ26はTEV42 を閉じ、他の脱着サイクルを開始する。その他の場合、マイクロコントローラ2 6は脱着サイクルの一部としてTEV42にパルスを送り続ける。もちろん、上 記のソフトウェア・トリガはともに必要に応じて冗長性を与えるように使用する ことができる。 吸着サイクルの後で脱着サイクルの前、ソーバ12内の圧力は比較的低い。マ グネトロン16が作動して脱着サイクルが開始した後、ガイスラー効果の結果と してソーバ12中にプラズマ発火が起こる可能性がある。プラズマ発火は吸収剤 を破壊し、収着システムの性能を低下させる。プラズマ発火の発生を防ぐために 、本発明の好ましい実施形態では、脱着反応の前または初めにソーバ12中の圧 力を増大させることが考えられる。したがって、マグネトロン16を作動させる 前に一時的に、例えば3回、TEV48にパルスを送って、ソーバ12中の圧力 がガイスラー効果を回避するために十分なレベルになるようにマイクロコントロ ーラ26をプログラムすることができる。あるいは、第1A図を参照すると、収 着システムの電力回路18は、カソード30の電流を制御する電力MOSFET 60を含んでいることがある。MOSFET60は、脱着を開始するためにマグ ネトロン16中の電流を徐々に増大させ、それによってソーバ16中の圧力を徐 々に増大させ、その後マグネトロン16の全電力がソーバ12中に伝達されるよ うにマイクロコントローラ26によって制御される。 例示的な冷却収着システムの要件によって使用する収着質および吸収剤のタイ プおよび量が決定される。冷却容量または速度の点で冷却要件がマグネトロンの 容量よりも大きい場合、単一の導波路アプリケータ10がバッチ冷却システム中 で使用される。 例1 例えば、900Wマグネトロンが使用可能であり、また−50℃の蒸発器温度 を30秒間維持するためにシステムが3kWの冷却を行う必要があると仮定する 。必要な蒸発器温度は収着質または冷媒としてアンモニアを使用することを示唆 している。上述のように凝縮器温度を30℃と50℃の間に維持することが望ま れるので、アンモニアが30℃から50℃の液体から−50℃の蒸気まで蒸発す ることができる吸収剤を選択しなければならない。したがって、様々なアンモニ ア吸収剤化合物の蒸気圧曲線から、吸収剤として臭化ストロンチウムを選択する ことになる。アンモニアとストロンチウムとの親和力または結合強度が大きいの で、アンモニアを50℃の液体から−50℃で蒸発させるために十分低い蒸気圧 が吸着時に生じる。 収着質と吸収剤を選択した後、質量流量および所望の冷却効果を得るために必 要な収着質の量を決定する。アンモニアの飽和特性表から、50℃の液体アンモ ニアから−50℃の気体アンモニアまでのエンタルピーの変化はグラム当たり約 1050ジュールになることが知られている。その場合、アンモニアの質量流量 (MFR)は次のようにして決定される。 MFR=冷却容量/エンタルピーの変化 =(3000J/s)/(1050J/g)=2.86g/sNH3 したがって、2.86グラムのアンモニアは毎秒−50℃の蒸発器温度で蒸発す ることになる。この温度を30秒間維持する必要があるので、合計2.86g/ s×30s=85.80グラムのアンモニアがシステム中で必要とされる。 収着質の量を決定した後、吸収剤の所要の量を計算する。アンモニアの分子量 は約17.03g/モルであるので、85.80グラムのアンモニアはほぼ5. 04モルに等しい。臭化ストロンチウムの各分子はアンモニアの各分子と結合で きることが知られている。したがって、アンモニアが臭化ストロンチウムに完全 に吸着すると仮定すると、(5.04モルNH3)/(8モルNH3/モルSrB r2)=0.63モルSrBr2が必要となる。臭化ストロンチウムの分子量は約 247.43g/モルであるので、必要な臭化ストロンチウムの量はしたがって 155.88グラムとなる。もちろん、他のファクタ、例えば吸着熱を放散させ るために必要な時間によってより多くの吸収剤を使用する必要があることがある 。これらのファクタは特定のソーバおよび導波路アプリケータの設計に依存する 。 臭化ストロンチウムから1グラムのアンモニアを脱着させるには約2550ジ ュールのエネルギーが必要であることが知られている。したがって、85.80 グラムのアンモニアを脱着させるには218,790ジュールのエネルギーが必 要である。したがって900Wマグネトロンでこれを行うのに要する時間は21 8,790J/(900J/s)=243.10s、すなわちほぼ4分である。 したがって、今説明したバッチ冷却収着システムの例では、脱着サイクルは4分 間続き、その後吸着サイクルが30秒間続く。このサイクルは必要に応じて繰り 返される。 第3図を参照すると、本発明の2つの導波路アプリケータを組み込んだ冷却シ ステムの例が示されている。この実施形態では、第1図に示される要素と同じ要 素を説明するために同じ参照番号を使用する。この実施形態の例示的な冷却収着 システムは、吸収剤が入っているソーバ12a、12bをそれぞれ有する第1お よび第2の導波路アプリケータ10a、10bを含んでいる。マグネトロン16 からのマイクロ波は適切なスイッチ62および導波路カプラ14a、14bを介 してソーバ12a、12bに交互に伝達される。導波路カプラ14a、14bに ついては以下で詳細に説明する。スイッチ62は知られているタイプのものでよ く、マイクロコントローラ26によって自動的に作動することが好ましい。ある いは、2つのマグネトロン16を設けることもできる。その場合、マイクロコン トローラはマグネトロンを連続的に作動させることになる。 凝縮および蒸発装置は第1図に関して説明したものと同じものである。ただし この実施形態では、各ソーバ12a、12bをそれぞれ凝縮器38と蒸発器42 に交互に接続するために二方弁64が設けられる。弁64はマイクロコントロー ラ26によって制御される電磁弁が好ましい。ただし、弁64は所要の機能を果 たす任意の適切な手段、および逆止め弁の組合せなどの他の弁作用装置をこの目 的に設けることもできる。 第3図に示される弁64の1つの位置では、ソーバ12aは凝縮器38に接続 され、ソーバ12bは蒸発器42と連絡している。この位置では、マイクロコン トローラ26はスイッチ62を作動させてマイクロ波を導波路アプリケータ10 aに伝導させ、ソーバ12a中で脱着反応を開始させる。ソーバ12aからの収 着質ガスは凝縮器38で凝縮される。同時に、受器40中の液体収着質はTEV 48によって解放され蒸発器42中に入り、吸着反応中にソーバ12b中に引き 込まれる。したがって、ソーバ12bが吸着反応を受けるのと同時にソーバ12 aは脱着反応を受けることになる。 ソーバ12a中の脱着サイクルとソーバ12b中の吸着サイクルのうちの長い 方が完了した後、マイクロコントローラ26は弁64を第3図に仮想的に示され る位置に切り換えてソーバ12bを凝縮器38に接続し、ソーバ12aを蒸発器 42に接続する。次いでマイクロコントローラ26はスイッチ62を作動させて マイクロ波を導波路アプリケータ10bに伝導させ、ソーバ12b中で脱着反応 を開始させる。ソーバ12bからの収着質ガスは凝縮器38で凝縮され、同時に 受器40中の液体収着質はTEV48によって解放され蒸発器42中に入り、吸 着反応中のソーバ12a中に引き込まれる。したがって、ソーバ12aが吸着反 応を受けるのと同時にソーバ12bは脱着反応を受けることになる。 第3図に示される冷却収着システムが、吸着サイクル時間が脱着サイクル時間 に等しいかまたはそれよりも大きくなるように設計されている場合、収着質が蒸 発器42中で連続的に蒸発して連続冷却が行われることになる。第3図のシステ ムのプロセス制御ソフトウェアは、第1図のシステムについて上記で論じたのと 同じ形で実施することができる。第3図の連続冷却システムは、冷却要件がマグ ネトロンの容量に等しいかまたはそれよりも小さい場合に使用するのに適してい ることが理想的である。 例2 例えば、システムが−50℃の一定の蒸発器温度を維持するために100Wの 冷却を行う必要があると仮定する。収着質としてアンモニアを使用し、吸収剤と して臭化ストロンチウムを使用した場合、このシステムのアンモニアの質量流量 は次のようにして計算される。 MFR=冷却容量/エンタルピーの変化 =(100J/s)/(1050J/g)0.095g/sNH3 多重ソーバ・システムでは、各ソーバに必要な収着質の量は最小である。第3 図の2ソーバ・システムでは、各ソーバの臭化ストロンチウムの適切な量は20 グラムであり、これは0.081モルSrBr2に等しい。この量の臭化ストロ ンチウムは(0.081モルSrBr2)×(8モルNH3/モルSrBr2) ×(17.03gNH3/モル)=11.035gNH3を吸着することができる 。この量のアンモニアを吸着するのに要する最小時間は(11.035gNH3 )/(0.095g/sNH3)=116.16秒である。 この例での吸着サイクル時間は、システムが必要とするマグネトロンの出力を 決定する。連続冷却を行うために、第2のソーバ中の脱着反応は116.16秒 間で完了しなければならない。前の例から、臭化ストロンチウムから1グラムの アンモニアを脱着させるのに2550ジュールのエネルギーが必要である。した がって、システム中の臭化ストロンチウムからアンモニアを完全に脱着させるた めには11.035gNH3×2550J=28,139.25ジュールのエネ ルギーが必要となる。このエネルギーを116.16秒間で消費しなければなら ないので、脱着反応には約242.24ワットの電力が必要となる。したがって 、この例では標準の250Wまたは300Wマグネトロンを使用する。 本発明の電磁波作動脱着反応の性質により、収着質/吸収剤化合物から収着質 を一部脱着させること、言い換えれば、収着質/吸収剤化合物から収着質の全量 に満たない量を脱着させることが可能である。したがって、多数の機能を果たす ように単一または二重ソーバ・システムを設計することができる。例えば、必要 に応じて連続冷却と迅速な凍結を行うように二重ソーバ・システムを設計するこ とができる。 例3 −50℃の一定の蒸発器温度を維持するために100Wの連続冷却を行う冷却 機/凍結機装置が必要であると仮定する。さらに、その装置が所定の量の水を3 0秒間で凍結するために3kWのバッチ冷却を行うために製氷機を組み込んでい ると仮定する。その場合、蒸発機の設計のために、蒸発機温度をこの長さの時間 中−50℃に維持する必要がある。最後に、システムがこれらの冷却要件を生ず る単一の900Wマグネトロンを含んでいると仮定する。 上記の第1の例から、3kWのバッチ冷却を得るために、システムは少なくと も155.88グラムの臭化ストロンチウムと、質量流量2.86g/sの85 .80グラムのアンモニアを必要とすることが分かる。したがって、第1のソー バはこの量の臭化ストロンチウムを含むように設計しなければならず、またシス テムの残部はこの質量流量に適合するように設計しなければならない。 さらに、上記の第2の例から、第2のソーバは20グラムの臭化ストロンチウ ムを含んでいると仮定することができ、したがって各ソーバは100Wの連続冷 却を行うために交互に11.035グラムのアンモニアを脱着させる必要がある こと、およびこれを行うために必要なエネルギーは28,139.25ジュール であることが分かる。この例のシステムは900Wマグネトロンを使用している ので、脱着サイクル時間は28,139.25J/(900J/s)=31.2 6秒であることが決定される。しかしながら、また前の例から、100ワットの 連続冷却を行うためには、0.095g/sの質量流量が必要であり、したがっ て最小脱着サイクル時間は116.16秒であることが決定される。 したがって、両方のソーバの質量流量および熱拡散特性がほぼ同じであると仮 定すると、各ソーバは、−50℃の蒸発器温度で100ワットの連続冷却を行う ために31.26秒間に交互に脱着することになる。一方のソーバ中で脱着サイ クルが進行している間、マイクロコントローラは、他方のソーバ中で116.1 6秒の吸着サイクル時間を維持するために液体収着質を0.095g/sの速度 で蒸発器中に放出させるようにTEVを制御する。したがって、全収着サイクル は100Wの連続冷却要件に対してほぼ147.42秒となる。 この例の連続冷却のための脱着サイクル時間はわずか31.26秒であるが、 例1から、バッチ冷却要件を満足するように第1のソーバを完全に脱着させるの にほぼ4分を要することが分かる。したがって、連続冷却モードで動作している 間、第1のソーバは、31.26秒間の部分脱着反応を受けることになり、その 後116.16秒の吸着サイクル中に完全に再充電または吸着することになる。 必要に応じてバッチ冷却を行うために、第1のソーバは4分間完全に脱着しな ければならない。これは、連続冷却サイクルを中断するか、または連続冷却が不 要の場合、バッチ冷却サイクルをオフピーク時間中に動作させることによって行 うことができる。特定の冷却要件を満足するために、マイクロコントローラは、 所定の吸着サイクル時間を維持するために液体収着質を所定の質量流量で蒸発器 中に解放するようにTEVを作動させるようにプログラムされる。 あるいは、例3の冷却要件を満足するために3つのソーバからなるシステムを 使用することもできる。最初の2つのソーバは例2に関して説明したものとほぼ 同じであり、所要の100Wの連続冷却を行う。第3のソーバは例1に関して説 明したものとほぼ同じであり、所要の3kWのバッチ冷却を行う。各連続冷却サ イクル中、マグネトロンは吸着サイクル時間と脱着サイクル時間との差に等しい 時間、この例では約85秒間使用されない。この時間中、マグネトロンが作動し 、マイクロ波が第3のソーバに伝導されて第3のソーバを一部脱着させることが ある。第3のソーバは、脱着させるのに4分を要するので、ほぼ3つの連続的な 冷却サイクル中に完全に脱着させることができる。これにより装置は中断なしに 連続冷却を行うことができる。 次に第4図から第6図を参照すると、本発明の同軸導波路アプリケータ10の 実施形態が示されており、導波路アプリケータ10の外部導体となっている概し て管状の金属ハウジング66を有するソーバ12を含んでいる。端部プラグ68 がソーバ12の第1の端部70中に、好ましくはエラストマー製のOリング・シ ール72によって密封するように配置されており、また端部キャップ74がソー バ12の第2の端部76に、同様にOリング・シール78によってそこを密封す るように配置されている。端部プラグ68および端部キャップ74は、適切な手 段、端部キャップ74の場合にはボルト80などによって端部70、76内に固 定され、それによって外部導体66内に密封されたエンクロージャを形成してい る。 本発明のこの実施形態では、外部導体66の(第4図で見て)左側端部から始 まる第1の端部84と、ソーバ12の縦軸に対して平行な外部導体66中に延び る第2の端部86とを含んでいる金属内部導体82が設けられている。第1の端 部84は、端部プラグ68中に形成されたボア88中に受容され、Oリング・シ ール90によってそこに密封されている。第2の端部86は、端部キャップ74 中に形成されたボア92中に受容され、据込みや溶接など適切な手段によってそ こに固定される。この実施形態では、端部プラグ68はボルト94によってソー バ12の端部70中に固定されており、ボルト94は内部導体82の第1の端部 84中に形成された対応する穴96中にねじ込まれる。内部導体82はまた、そ れに固定されるかまたはそれと一体に形成された複数の放射状金属フィン98を 含んでいることが好ましい。内部導体82はまた、フィン98の側面にある放射 状フランジ100と、実質上その第2の端部86中に延びる内部軸ボア102を 含んでいることがある。その目的については以下で明らかにする。 図では塩として示されている適切な吸収剤104は、上記で論じたように収着 質と調合され、フィン98間の空間中に詰められる。さらに、管路36中の収着 質が吸着反応および脱着反応中にソーバ12の密封されたエンクロージャに出入 りすることができるようにポート106が端部キャップ74中に形成される。吸 収剤が密封されたエンクロージャから出て管路36中に入るのを防ぐために有孔 ポリエチレンやテフロン・ディスクなど適切なフィルタ108がポート106と 密封されたエンクロージャとの境界に配置されることが好ましい。さらに、収着 質が吸収剤104に容易に出入りすることができるように外部導体66と吸収剤 104の間にマニホルド・スリーブ110が配置される。この実施形態のマニホ ルド・スリーブ110は有孔ポリエチレンから形成され、その外表面中に形成さ れた複数の縦方向溝112を含んでいることが好ましい(第5図および第6図参 照)。したがって、収着質ガスは溝112を流下し、マニホルド・スリーブ11 0中に入ることができ、逆もまた同様である。マニホルド・スリーブ110の有 孔材料は吸収剤をソーバ12中に収容するフィルタの役目も果たす。 ソーバ12の寸法は質量流量および熱拡散経路長が最小となるように選択され ることが好ましい。これらのファクタはそれぞれ収着質がどのくらい速く吸着さ れるか、および吸着熱を放散させるのに要する時間を決定する。質量流量および 熱拡散速度は収着質および吸収剤を選択することによって最小となるが、質量流 量および熱拡散経路長は一般に収着質の厚さを小さくすることによって最小とな る。ただし、特定の要件を満足するように設計された所与の収着システムでは、 ある最小量の吸収剤が必要であり、収着質の厚さを小さくした場合、この最小量 の吸収剤を維持するためにソーバ12の長さまたは直径を大きくする必要がある 。したがって、第4図から第6図に示される導波路アプリケータの実施形態では 、フィン98を使用することによって収着質の厚さを最小に維持している。フィ ンは金属材料から構成され、したがって熱を放散するので、フィンは熱拡散経路 長を短縮する役目も果たす。フィン98がない場合、アンモニア臭化ストロンチ ウム収着システム中の吸収剤の適切な厚さは約1/16インチから1/8インチ であることが決定されている。 内部導体82と外部導体66の直径は、ソーバ12が電磁波源の特性インピー ダンスにできるだけ近い特性インピーダンスを有するように選択される。電磁波 源のインピーダンスは電磁波発生器の特性インピーダンスかまたはソーバ12を 電磁波発生器に結合する導波路カプラ14の特性インピーダンスである。ただし 本発明では、導波路カプラ14は電磁波発生器の特性インピーダンスに近いイン ピーダンスを有するように設計されることが好ましい。 ソーバ12のインピーダンスは内部導体82と外部導体66と収着質/吸収剤 化合物の結合インピーダンスである。同心円筒の特性インピーダンスの式は次の ようになる。 Z0=(2/c)×((μ/ε)1/2)×(ln(ID/OD)) 上式でcは光速、μは円筒間の材料の透磁率、εは円筒間の材料の誘電率、ID は外部円筒の内直径、ODは内部円筒の外直径である。 アンモニア臭化ストロンチウム収着システムでは、μの値は空気のμ、すなわ ち1.26×10-6になると仮定できる。また、液体アンモニアのεの値は約2 0であり、臭化ストロンチウムの誘電率は無視できると仮定できる。アンモニア は体積でアンモニア臭化ストロンチウム化合物のほぼ30から35%を占めるこ とが分かっているので、この化合物εの値は約6.5であると推定できる。ある いは、アンモニア臭化ストロンチウム化合物の誘電率を直接測定することもでき る。これらの値が得られたら、それらを上式に代入して、内部導体82と外部導 体66の直径の所望の比を決定することができる。ただし通常、最大外部直径は 同軸アプリケータ10の所望のサイズによって制限される。 ソーバ12の特性インピーダンスの上記の導出の代替法として、従来の数値モ デリング技法を使用してソーバ12をモデリングすることによってこの値を決定 することもできる。またこれらのモデリング技法を使用すれば、内部導体82と 外部導体66の直径を最適化し、また電磁波発生器16とソーバ12との最適イ ンピーダンス整合が得られるように導波路カプラ14を設計することができる。 内部導体82と外部導体66は、電磁波を収着質/吸収剤化合物値に最適に伝 達する金属材料から形成される。さらに、これらの構成要素の材料は、高い周波 数で電流が導体の表面に伝達されることを認める表皮効果を利用するように選択 することが好ましい。したがって、この実施形態では、電磁波は内部導体82お よびフィン98の表面で伝達される。その結果、電磁波は吸収剤104の実質上 全体積中をかなり均一かつ効果的に伝搬することになる。本発明の好ましい実施 形態では、内部導体82はアルミニウムから形成され、外部導体66はステンレ ス鋼から形成される。さらに、フィン98は厚さ約0.02インチであり、内部 導体82に沿って1インチ当たりフィン約6つ分離間する。 以下で説明するように、内部導体82の第1の端部84は、例えば適切な導波 路カプラ14によってマグネトロン16のアンテナ32に結合される。したがっ て、端部プラグ68は電磁波の透過を妨害しないようにテフロンなど電磁波透過 性材料から製造される。また、第4図から第6図に示される導波路アプリケータ の実施形態では、内部導体82の第2の端部86は、ステンレス鋼など金属材料 から構成される端部キャップ74を介して外部導体66に短絡されている。これ により電磁波がソーバ12の第2の端部76の外に伝達されることがなくなる。 ソーバ12および導波路カプラ14の個々の構成要素の設計は、これらの構成 要素中に望ましくない電界集中点が生じるのを防ぐために従来の無線周波工学技 術に従って行われるべきである。したがって、電磁界に当たる縁部は滑らかにす るかまたは丸くすべきであり、個々の構成要素間には段階的遷移部を設けるべき である。 吸着熱の放散を助けるために様々な手段を導波路アプリケータ10に組み込む ことができる。第7図を参照すると、例えば、適切なコネクタ118によって内 部導体82に取り付けられた中空金属熱管116を有する熱管クーラ114が示 されている。熱管116の遠位端部はある体積の冷媒122が入っている貯槽1 20と連絡する。熱管クーラ114はまた、貯槽120から熱管116中に延び て実質上全体が内部導体82のボア102中に入る325メッシュ・ステンレス 鋼遮蔽管などウィック124を含んでいる。さらに、複数の冷却フィン126が 熱管116に取り付けられることが好ましい。動作に際して、ウィック124は 貯槽122から液体冷媒を引き出してボア102中に入れる。吸収剤104中で 生じた吸着熱はフィン98および内部導体82によってウィック124中の液体 冷媒に伝導される。液体冷媒は、加熱されると蒸発し膨張して熱管116中に入 る。次いで蒸発した冷媒の熱はフィン126中に放散される。冷媒は十分に冷却 された後、凝縮して貯槽120中に戻る。このサイクルは自動的に繰り返される 。また、熱がフィン126によって放散される速度を高めるためにファン128 が設けられ、その結果吸着熱を放散させるのに要する時間がそれに応じて短縮さ れる。 本発明の導波路アプリケータの他の実施形態を第8図に示す。この実施形態で は、外部導体ハウジング66と中実内部導体82とを有するソーバ12を含んで いる導波路アプリケータ130が示されている。内部導体82の第1の端部84 は端部プラグ68中に延び、導波路カプラ14に接続される。導波路カプラは、 米国特許出願第5,216,327号に記載されているような従来の同軸ケーブ ル・コネクタ132を含んでいる。ケーブル・コネクタ132は、金属ソケット 136を介して内部導体82に接続された内部導体134と、伝導キャップ14 0を介して外部導体66に接続される外部導体138とを含んでいる。伝導キャ ップ140は、ボルト締め、溶接、ねじ込み結合スリーブ(図示せず)など、適 切な手段を使用して外部導体に取り付けられる。とりわけ端部プラグ68を支持 するために適切な誘電材料142が伝導キャップ140中に含まれることが好ま しい。導波路カプラ14のこの実施形態では、標準の同軸ケーブルを使用して、 同様のカプラ14を備えた電磁波発生器にソーバ12を接続している。 第8図の実施形態では、逆止め弁44、46が端部キャップ74中に組み込ま れている。逆止め弁44、46は、端部キャップ74中に形成された対応するボ ア144、146中に配置され、またねじ込みニップル148によってそこに固 定されることが好ましい。この実施形態では、端部キャップ74は入口ポート1 50および出口ポート152を含んでおり、これらはそれぞれ蒸発器および凝縮 器に接続されている。収着質ガスはフィルタ108およびガス経路スリーブ15 4を通って吸収剤104に伝達される。ガス経路スリーブ154は、例えば有孔 ポリエチレン円筒である。吸収剤は外部導体66に隣接して配置され、また吸着 熱の放散を助けるために放射状冷却フィン156が設けられることもある。さら に、ガス経路スリーブ154を入口ポート150および出口ポート152に整合 させるために、または吸収剤層が外部導体66に隣接して配置されるようにスペ ーサ円筒158が設けられることもある。 次に第9図を参照すると、金属外部導体ハウジング66と実質上中空の内部導 体82とを有するソーバ12を含んでいる、全体的に参照番号160で示される 本発明の導波路アプリケータの他の実施形態が示されている。内部導体82は端 部プラグ68中に延び、導波路カプラ14を介して、例えばマグネトロン16に 直接結合される。導波路カプラ14は、内部導体82をマグネトロン16のアン テナ32に接続するプラグ・カプラ162と、マグネトロン16の外部導体34 をソーバ12の外部導体66に接続する伝導スリーブ164とを含んでいる。も ちろん、マグネトロン16とソーバ12は一体ユニットとして製造することがで きる。その場合、マグネトロンのアンテナ32は内部導体82の役目も果たし、 またマグネトロンの外部導体34はソーバ12の外部導体66の役目も果たすこ とになる。 この実施形態では、端部キャップ74は単一の入口/出口ポート166を含ん でおり、また逆止め弁(そのうちの1つだけが第9図に見える)が端部キャップ 74中にポート166と連絡して放射状に取り付けられる。収着質はポート16 6を介してソーバ12中に入り、ガス経路スリーブ154を介して吸収剤104 に伝達される。吸収剤は内部導体82に隣接して配置され、また吸着熱の放散を 助けるために熱管クーラ114など適切な手段が内部導体82に接続されること がある。 本発明の導波路アプリケータの他の実施形態が第10図に示されている。この 実施形態では、全体的に参照番号168で示される導波路アプリケータは、外部 導体ハウジング66と内部導体82とを有するソーバ12を含んでいる。内部導 体82の(第10図に見られる)左側端部は端部プラグ68中および導波路17 0を含んでいる導波路カプラ14中に延びる。外部導体66は導波路170に直 接接続される。したがってマグネトロン16からの電磁波は導波路170を介し てソーバ12に結合される。 この実施形態では、端部キャップ74中の入口ポート150および出口ポート 152は内部導体82中の大部分に延びる軸方向ボア172に接続される。ボア 172は、収着質をフィルタ・スリーブ176を介して吸収剤104に伝達する ために内部導体82中に形成された複数の放射状ボア174に接続される。フィ ルタ・スリーブ176は有孔ポリエチレン円筒のことがある。吸収剤104は外 部導体66に隣接して配置され、また吸収剤104の質量流量および熱拡散経路 長を短縮するために、例えばテフロン製の複数の非金属フィンまたはディスク1 78が設けられることがある。さらに、吸着熱の放散を助けるために縦方向フィ ン180が外部導体66に接続されることがある。 第11図および第12図に内部導体が外部導体中に横方向に挿入されている本 発明の実施形態を示す。第11図に全体的に182で示される導波路アプリケー タは外部導体ハウジング66とT字形内部導体82とを有するソーバ12を含ん でいる。内部導体82は、外部導体66中に形成された開口188中に固定され たプラグ186中に延びる横方向ステム184を含んでいる。この実施形態では 、内部導体の左側端部190および右側端部192はそれぞれの金属端部キャッ プ74を介して外部導体66に短絡され、またステム184は適切な導波路カプ ラ(図示せず)を介して電磁波源に結合される。 全体的に参照番号194で示される第12図の導波路アプリケータは導波路ア プリケータ182に類似している。ただし、この実施形態では、内部導体82の 端部190、192は外部導体66に短絡されていない。そうではなく、それら の端部は金属端部キャップ74から所定の距離のところで終端する。内部導体8 2および外部導体66のこの距離および寸法は、標準のマイクロ波工学技法を使 用してソーバ12中に共振キャビティを形成するために特に設計される。得られ た定在電磁波は、進行平面波を生じる先に述べた実施形態の同軸導波路アプリケ ータ中で達成される電磁波の強度よりも大きい強度を有することがある。この実 施形態では、内部導体の端部190、192は非金属端部プラグ68中に支持さ れることがあり、またソーバ12を電磁波発生器に結合するために第8図に関し て説明したものなど適切な導波路カプラ14が使用される。 次に第13図を参照すると、導波路アプリケータ196が示してあり、これは 外側導体ハウジング66と内側導体82とを有するソーバ12を含み、ソーバ1 2はその中に形成された密封されたエンクロージャを通って延びる複数のプロー ブ198を含む。これらの複数のプローブ198により、ソーバ12中に電磁波 を直接伝送し、一様に伝搬させることが可能となる。この実施形態では、導波路 アプリケータ196は、端部プラグ68と端部キャップ74の間で支持されたガ ス入口/出口シリンダ200を含むことがある。シリンダ200は、ポート10 6と位置合わせされた軸方向内空202を含むことが好ましい。さらに、収着質 を吸収剤104と連絡させることができるように、また吸収剤104がポート1 06を通ってソーバ12から出ることを防止するように、シリンダ200は有孔 ポリエチレンまたはそれに類似の材料から作成されることが好ましい。 第14図に示す実施形態では、導波路アプリケータ204も、外側導体ハウジ ング66を有するソーバ12を含む。ただし、この実施形態では、内側導体82 は、所定の長さしか外側導体中に延びないように設計される。これにより、電磁 波は、TM波パターンでソーバ12を通って一斉伝送(broadcast)さ れることになる。内側導体が外側導体中に延びる長さは、動作周波数の4分の1 波長の倍数となるように選択される。内側導体82および外側導体66を電磁波 発生器に結合するために適当な導波路カプラ14が設けられる。本発明のこの実 施形態では、例えば数値モデリング方式も含めた従来の無線周波設計技術を利用 して、ソーバ12の理想寸法を決定することが好ましい。 この実施形態では、内側導体82を支持し、塩104を外側導体66に向かっ て変位させるために、支持スリーブ206を設けることができる。支持スリーブ は、テフロンなど、電磁波の伝送を妨害しない材料で構築される。 次に第15図および第16図を参照すると、本発明の同軸導波路アプリケータ 10は、多くの構造を有する可能性がある。したがってソーバ12は、コイル状 にする(第15図に示す)ことも、その他の形に曲げる(第16図に示す)こと もできる。さらに、ソーバ12のハウジングは脱着反応中に発生する内圧を維持 するのに十分に頑丈でなければならないので、ソーバ12は本発明の収着システ ムを組み込んだ装置の構造構成要素となることもある。さらに、十分に頑丈な外 側導体が設けられ、必要な電気的構成が維持されていれば、ソーバ12を可撓性 ハウジングとして実施することもできる。 本発明の収着システムは、コンピュータおよび超伝導の適用分野の冷却用電気 構成要素に特に適している。冷却の要件に応じて、上記の教示を、適当な電磁波 発生器の決定、導波路アプリケータの設計、ならびに適当な収着質および吸収剤 の選択に適用することができる。上述の実施形態の同軸導波路アプリケータ10 はこの冷却収着システム中で使用することができるが、特定の要件を満たすよう にその他の導波路アプリケータを上記の教示から導出することもできる。 次に第17図を参照すると、冷却用の冷却収着システム、例えばコンピュータ 212のマザーボード210上に取り付けられたマイクロプロセッサ208が示 してある。この実施形態の冷却収着システムは、コンピュータ212から分離し たハウジング214中に位置することができ、好ましくは第1図および第1A図 に関連して説明した要素の多くを含む。したがって、この収着冷却システムは、 適当な導波路カプラ14で導波路アプリケータ10のソーバ12に結合された電 磁波発生器16を制御可能に起動する電源回路18を含む。この実施形態では、 適当に設計された蒸発器42が、マイクロプロセッサ208に取り付けられる、 または接続され、コンピュータ212のキャビネットを介して適当な圧力継手2 16でハウジング214に接続される。冷却収着システムを作動させる電力は、 適当な電源、例えばコンピュータ212上に位置する標準ソケット220に接続 されたケーブル218を介して供給することができる。さらに、ソーバ12から の吸着熱および凝縮器38からの凝縮熱の放散を助けるためにファン222を設 けることもできる。 冷却収着システムは、冷却すべき電気構成要素が入っているコンピュータその 他の装置の内部に位置することもできる。第18図を参照すると、コンピュータ 212のシステム・バス228に接続された拡張スロット226に差し込むこと ができるPCボード224上に取り付けられた冷却収着システムが示してある。 前述の実施形態の場合と同様に、第18図に示す冷却収着システムは、第1図お よび第1A図に示した構成要素の多くを含む。これらの構成要素は、従来技術を 使用してボード224に取り付けられ、電源回路18および電磁波発生器16の 要素は、ボード224上の導電性トレーシングを介して相互接続されることが好 ましい。 電源回路18は、ほぼ第1A図に関連して説明した通りであるが、第18図の 冷却収着システムの動作の制御は、コンピュータ212の主マイクロプロセッサ によって行われる。さらに、冷却収着システムを動作させるのに必要な電力は、 コンピュータ212から得ることができる。したがって、このシステムは、導体 232および拡張スロット226を介してコンピュータ212のシステム・バス 228および電源に接続されるローカル・バス230を含むことが好ましい。電 源回路18は、従来の電圧および電流変換回路を含み、コンピュータ212から の電力を電磁波発生器16が必要とする形に変換し、電源回路18の構成要素と 、必要ならバルブ48および圧力センサ50とは、ローカル・バス230に接続 されることが好ましい。 さらに、凝縮器38は、PCボードのコンピュータ212の内部に位置する部 分に取り付けられた状態で示してあるが、PCボード224がコンピュータ21 2に取り付けられたときにコンピュータ212のキャビネットの外に露出するP Cボードの後縁部234上に取り付けることもできる。このようにすると、凝縮 器38によって放散された熱がコンピュータ212の内部の電気構成要素に伝達 されることはなくなる。同様に、吸着熱が電気構成要素に伝達されなくなるよう に、ソーバ12をコンピュータ212のキャビネットの外側に取り付けることも できる。 第19図を参照すると、電気構成要素の冷却用に特に適した蒸発器42が示し てある。蒸発器42は、冷却すべき電気構成要素(図示せず)の上に配置され、 かつそれに固定されるようになされた懸垂シュラウド238を有するハウジング 236を含む。好ましくは複数の相互接続されたブランチ242を含むマニホル ド240は、シュラウド238より上のハウジング236中に形成される。マニ ホルド240は、冷却吸着システム(図示せず)の凝縮器38およびソーバ12 に、それぞれ入口管路244および出口管路246によって接続される。好まし くは毛管サイズの複数の穴248がハウジング236中に形成され、マニホルド 240をシュラウド238と蒸発器42を取り付ける電気構成要素とで囲まれた 空間250に接続する。 蒸発器42の動作中に、液体収着質冷媒が、入口244を通ってマニホルド2 40に入り、穴248を通って空間250中に排出される。液体収着質は、空間 250中で蒸発して電気構成要素が発生した熱を吸収し、それによりこの構成要 素を冷却する。次いで、蒸発した収着質は出口246を介して吸い出され、ソー バ12に戻される。 第20図を参照すると、コンピュータ212のマザーボード210に直接取り 付けられた冷却収着システムが示してある。この実施形態では、蒸発器42は、 マイクロプロセッサ208の下に配置する(仮想的に示す)ことも、マザーボー ド210の基板中に直接エッチングすることもできる。収着質の流れ管路252 も、従来技術を使用してマザーボード210の基板に直接エッチングすることが できる。さらに、逆止め弁44、46、および流量制御弁48も、やはり基板に エッチングされたマイクロ機械装置にすることができる。このようにして、第2 0図に示す冷却収着システムは、マザーボード210の比較的小さな部分を占め ることができる。別法として、バルブや導波路アプリケータなど冷却収着システ ムの構成要素の多くは、マザーボード210に取り付けられ、かつ適当な手段で この冷却収着システムのその他の構成要素に接続された、別の集積回路チップ上 に配置することもできる。 前述の実施形態のいずれかで使用するのに適した導波路アプリケータ10を、 第21図に示す。この実施形態では、導波路アプリケータ10は、Irving M.Gottliebによる教科書Practical RF Power Design Techniques(TAB Books、1993年)に論 じられているものなどのストリップライン伝送管路またはマイクロストリップ技 術を使用して実施される。ソーバ12は、通常は誘電体材料である回路板の基板 256にチャンバ254を直接エッチングし、次いでこのチャンバを密封して気 密エンクロージャとすることによって形成される。エンクロージャを密封する前 に、吸収剤104をチャンバ254中に配置する。電磁波は、この密封されたエ ンクロージャに伝送され、エンクロージャの片側に配置されたグラウンド層導体 258、およびグラウンド層導体258の反対側のエンクロージャの側面に配置 されたストリップライン導体260を介して、吸収剤104を通って伝搬する。 グラウンド層導体258およびストリップライン導体260は、ストリップライ ン(図示せず)によって電磁波源に結合されることが好ましい。収着質は基板中 に形成されたポート262を介して吸収剤と連絡し、また適当なフィルタを設け て吸収剤104がポート62を介して密封されたエンクロージャから出ることを防 止することができる。別法として、適当な固体吸収剤を使用することもでき、こ の場合にはフィルタは不要となる。 マグネトロンなどのマイクロ波管が上記に示した冷却収着システムに適した電 磁波発生器であることもあるが、様々な固体発振装置を利用することもできる。 このような固体電磁波発生器16の一例は、第22図および第22A図に示すス トリップライン・マイクロ波増幅回路である。テキストPractical R F Power Design Techniquesで詳細に論じられている このマイクロ波増幅器は、6ワットから13ワットの電力を発生させるのに適し た構成要素を含む。この実施形態では、第22A図に示すように、28ボルトの 直流電源が接続され、その結果生じた無線周波は同軸出力コネクタ264を介し てソーバ(図示せず)に結合される。別法として、出力ストリップライン266 を、例えば第21図に示すソーバ中のストリップライン導体260に直接結合す ることもできる。入力コネクタ268または入力ストリップライン270は別の 発振器に接続することができ、その場合にはこのストリップライン・マイクロ波 増幅器は入力波を増幅する働きをすることになる。 もう1つの例示的な電磁波発生器16を、第23図および第23A図に示す。 この実施形態では、マイクロ波発振器は、テキストPractical RF Power Design Techniquesでより完全に論じられている 、PCボード上の導体トレーシングを使用して実施される。この実施形態は、第 18図および第20図に示す実施形態の収着システム、または単一の集積回路中 に含めることができる収着システムに特に適している。 図面には示していないが、第17図、第18図、および第20図に関連して説 明した冷却収着システムは、2つ以上のソーバ12を含むこともできることを理 解されたい。例えば、電気構成要素を継続的に冷却する必要がある場合がこれに 当てはまる。このようなシステムの特殊な実施形態は、上記の教示から容易に導 出することができる。 本発明の冷却収着システムは、所望の冷却効果を生じるように従来の消費者装 置に組み込むことができることが理想的である。第24図を参照すると、冷却収 着システムが、従来のマイクロ波調理装置272に組み込まれた状態で示してあ る。マイクロ波装置272は、絶縁された調理区画276、マグネトロン278 、およびマグネトロン278に電力を供給する電源回路280を有するハウジン グ274を含む。マグネトロン278は通常は900Wのマグネトロンであり、 電源回路280は、従来通り、ユーザがセットまたはプログラムすることができ るタイマ284に応答してマグネトロン278の起動を制御する、マイクロ制御 装置282を含む。電源回路280はまた、通常は、プラグ286を介して伝達 される標準的な家庭用電圧を、マグネトロン278および電源回路280が必要 とする形に変換する変圧器(図示せず)も含む。動作中に、マグネトロン278 からのマイクロ波は、導波路288を介して窓290を通って調理区画276中 に伝送される。 本発明によれば、前述の実施形態のいずれか1つと同様の導波路アプリケータ 10は、キャビネット274中、例えば調理区画276の上に取り付けられる。 第24図に示す導波路アプリケータは、外側導体ハウジング66を有するソーバ 12と、一体逆止め弁44、46(第24図では見えない)を有する端部キャッ プ74とを含む。導波路アプリケータ10は、外側導体66の右側の端部(第2 4図で見える)の先に延びる内側導体82も含む。マグネトロン278からのマ イクロ波は、導波路288を介して内側導体82および外側導体66に結合され る。揺動可能な金属シャッタ292は、第24図に仮想的に示す位置に移動して 窓290を閉じ、マイクロ波を内側導体82および外側導体66まで通すことが できる。 第24図に示す実施形態では、ソーバ12の出力ポートは凝縮器38に接続さ れ、この凝縮器は、キャビネット274の外側のマイクロ波装置272の後面に 位置することが好ましい。凝縮器38の出力は、任意選択の収着質受器(図示せ ず)を介して、TEV48または同様の電気制御式バルブに接続される。この実 施形態では、マイクロ制御装置282は、凝縮された収着質を蒸発器42中に選 択的に排出して所望の調理効果を生じるようにTEV48を制御するよう、プロ グラムされる。蒸発器42は、調理区画276の一部分を取り囲むように示して あるが、その他任意の適当な構成を利用することもできる。 実際には、第24図に示す冷却収着システムは、上述の教示を使用して、装置 の製造業者が企図したほとんどの面倒な冷却要件を満たすように設計されること が好ましい。例えば、製造業者は、このシステムが一定体積の水を一定時間内に 凍らせることができることを必要とすることもある。 動作中に、マイクロ制御装置282は、マイクロ波装置272が別の目的に利 用されていないときにソーバ12を脱着するようにプログラムされることが好ま しい。ただし、脱着反応を開始する前に、マイクロ制御装置282がモータ29 4を起動し、シャッタ292を閉じることが理想的である。これで、冷却が必要 なときに、このシステムは上述の単一ソーバ・システムの冷却サイクルに対応す る吸着反応を直ちに開始する準備が整う。 次に第25図を参照すると、参照番号296で概略的に示す、多くの点で前述 の実施形態で説明した装置と同様である結合マイクロ波調理および冷却装置が示 してある。ただし、第25図の実施形態では、第11図に関連して説明した導波 路アプリケータ10を利用することが好ましい。この実施形態では、再放射され た内側導体82のステム184が、調理区画276中に延びる。したがって、調 理区画276に伝送されたマイクロ波は、内側導体82によって受け取られ、ソ ーバ12を通って伝搬する。このようにすると、装置296を使用して区画27 6中で食物を加熱しながら、ソーバを充填(charge)または脱着すること ができ、したがって必要なときに直ちに冷却サイクルを開始する準備が整うこと になる。理想的には、数値モデリング技術を使用して、区画276中のマイクロ 波の分散を推定し、ステム184の最適なサイズおよび位置を決定する。 第26図は、結合冷却および調理装置のさらに別の実施形態を示す図である。 298で示すこの実施形態の装置は、前述の実施形態で説明した装置と同様であ る。ただし、この実施形態の導波路アプリケータ10は、ソーバ12内で密封さ れたエンクロージャを形成する非金属ハウジング300を有するソーバ12を含 む。したがって、ソーバ12には外側導体がない。しかし、導波路アプリケータ 10は、第4図に示す内側導体82などの内側導体は含む。その結果、調理区画 276に伝送されたマイクロ波は、内側導体によって受け取られ、ソーバ12を 通って伝搬することになる。ハウジング300は、適当な任意の手段を使用して 区画276内に取り付けられる。数値モデリング技術を使用して、理想的なソー バ12の形状および位置を決定することが好ましい。 第27図を参照すると、結合された調理および冷却装置の別の実施形態が示し てある。参照番号302で概略的に示すこの実施形態の装置もやはり、多くの点 で前述の実施形態の装置と同様である。ただし、この実施形態では、ソーバ12 は、装置302のキャビネット274中に形成された、またはこれに接続された チャンバ304中に位置する。吸収剤104がチャンバ304中に装填された後 で、マイクロ波に対して透明なカバー306をチャンバ304の上に固定し、ソ ーバ12内に密封されたエンクロージャを形成する。さらに、数値モデリング技 術を利用して、相互接続された複数のより小さな区画を含むことがあるチャンバ 304の最適なサイズ、形状、および位置を決定することが好ましい。 上記の説明から、本発明の教示を使用してその他の結合タイプの装置を構築で きることは明らかであろう。したがって、従来の冷却および凍結区画と、要求に 応じて上記の例3に記載した方法で氷を供給するように動作する製氷器とを含む 冷却装置を設計することができる。さらに、単一のマグネトロンまたはその他の 電磁波源から給電される、これらの構成要素およびマイクロ波調理チャンバを含 む冷却装置を設計することもできる。さらに、本発明の教示を使用して、家庭用 以外の装置を設計することもできる。例えば、同一のマグネトロンを使用して起 動される上述の本発明の冷却収着システムと従来のマイクロ波ヒータとを組み込 んだ、温かい商品および冷蔵した商品を両方とも供給することができる自動販売 機を構築することができる。 したがって、好ましい実施形態に関連して本発明について説明したが、当業者 なら本発明の原理を逸脱することなく、構造および動作の細部を大きく変えるこ とができることを理解されたい。例えば、異なる実施形態で図示した様々な構成 要素を、上記に示していない方法で組み合わせることもできる。したがって、添 付の請求の範囲は、本発明の真の範囲および趣旨の範囲内となる全ての均等物を 包含するものと解釈されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW (72)発明者 バード,チャールズ・エム アメリカ合衆国・72113・アーカンソー 州・マウメル・バレンシア ナンバー 1222・400

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.繰返し可能な冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却することができる 冷却システムであって、 エンクロージャを形成するハウジングを有する少なくとも1つのソーバと、 エンクロージャ内に位置する吸収剤とを備え、 ソーバが収着質を吸収剤に送ることのできる少なくとも1つのポートを含み、 収着質が吸収剤に吸着されて収着質/吸収剤化合物を形成し、 システムがさらに、電磁波発生器と、 電磁波発生器によって生成された電磁波をソーバと結合する手段を備え、 冷却サイクルの脱着部分の間に、電磁波発生器から送られた電磁波が、エンク ロージャを通って伝播し、収着質を収着質/吸収剤化合物から脱着させ、 システムがさらに、ソーバに接続された凝縮器と、 凝縮器とポートとの間に接続された蒸発器と、 凝縮器と蒸発器との間に挿入された制御可能な弁とを備え、 ソーバ内で脱着した収着質は、凝縮器内で凝縮され、次いで冷却サイクルの脱 着部分の間に、蒸発器内で制御可能に蒸発して冷却効果を生じさせ、ソーバに引 き戻され、 システムがさらに、事前にプログラムされた命令に応答して電暉波発生器およ び弁の動作を制御する手段を備え、 冷却サイクルの脱着部分および吸着部分を、所望の冷却効果をもたらすように 選択的に規制できることを特徴とする冷却システム。 2.ソーバが、中空の外側導体と、同軸的に外側導体内で延びている内側導体 とを備え、内側導体および外側導体が、電磁波用の導波路を形成するような寸法 にされ、かつ電磁波用の導波路を形成するように間隔を置いて配置されることを 特徴とする請求項1に記載の冷却システム。 3.繰返し可能な冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却することのできる 冷却システムであって、 エンクロージャを形成するハウジングを有する少なくとも1つのソーバと、エ ンクロージャ内に位置する吸収剤と、 エンクロージャと流体連通する蒸発器と、エンクロージャおよび蒸発器と流体 連通する凝縮器とを備え、 収着質が、蒸発器内で蒸発して冷却効果を与え、次いで吸収剤に吸収され、 システムがさらに、電磁波を発生する手段と、その発生手段によって生成され た電磁波をソーバと結合する手段を備え、 冷却サイクルの脱着部分の間に、収着質が、電磁波によって吸収剤から脱着し 、次いで凝縮器内で凝縮され、 収着質の吸収剤からの脱着がほぼ等温で行われ、システムがさらに、発生手段 の動作を制御するコントローラ手段を備え、 発生手段が、冷却サイクルの脱着部分を開始し終了するようにそれぞれ、選択 的に作動され停止されることを特徴とする冷却システム。 4.コントローラ手段に応答して、電力源から発生手段へ送られる電力を規制 する手段をさらに備え、 発生手段へ送られる電力を徐々に高めて収着質の吸収剤からの脱着を開始し、 それによって冷却サイクルの脱着部分の開始時にエンクロージャ内の圧力を増大 させることを特徴とする請求項3に記載の冷却システム。 5.規制手段がMOSFETを備えることを特徴とする請求項4に記載の冷却 システム。 6.さらに、発生手段の温度を検知するためにコントローラ手段に接続された 手段を備え、 温度が所定量だけ上昇したときに、発生手段が停止し、それによって冷却サイ クルの脱着部分が終了することを特徴とする請求項3に記載の冷却システム。 7.さらに、 蒸発器と流体連通し、かつコントローラ手段に応答する制御可能な弁を備え、 収着質の蒸発がコントローラ手段によって制御されることを特徴とする請求項 3に記載の冷却システム。 8.コントローラ手段が、冷却サイクルの脱着部分を開始する前に弁を作動さ せ、それによって冷却サイクルの脱着部分の開始時にエンクロージャ内の圧力を 増大させることを特徴とする請求項7に記載の冷却システム。 9.繰返し可能な冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却することのできる 冷却システムであって、 エンクロージャを形成するハウジングを有する少なくとも1つのソーバと、 エンクロージャ内に位置する吸収剤と、 エンクロージャと流体連通する蒸発器と、 エンクロージャおよび蒸発器と流体連通する凝縮器とを備え、 収着質が、蒸発器内で蒸発して冷却効果を与え、次いで吸収剤に吸着され、 システムがさらに、電磁波を発生する手段と、 発生手段によって生成された電磁波をソーバと結合する手段とを備え、 冷却サイクルの脱着部分の間に、収着質が電磁波によって吸収剤から脱着し、 次いで凝縮器内で凝縮され、 システムがさらに、発生する手段の動作を制御するコントローラ手段を備え、 発生する手段が、冷却サイクルの脱着部分を開始し終了するようにそれぞれ、選 択的に作動され停止され、 システムがさらに、コントローラ手段に応答して、電力源から発生する手段へ 送られる電力を規制する手段を備え、 発生する手段へ送られる電力を徐々に高めて収着質の吸収剤からの脱着を開始 し、それによって冷却サイクルの脱着部分の開始時にエンクロージャ内の圧力を 増大させることを特徴とする冷却システム。 10.規制手段がMOSFETを備えることを特徴とする請求項4に記載の冷 却システム。 11.繰返し可能な冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却することができ る冷却システムであって、 エンクロージャを形成するハウジングを有する少なくとも1つのソーバと、 エンクロージャ内に位置する吸収剤と、 エンクロージャと流体連通する蒸発器と、 エンクロージャおよび蒸発器と流体連通する凝縮器とを備え、 収着質が蒸発器内で蒸発して冷却効果を与え、次いで吸収剤に吸着され、 システムがさらに、電磁波を発生する手段と、 発生する手段によって生成された電磁波をソーバと結合する手段を備え、 冷却サイクルの脱着部分の間に、収着質が、電磁波によって吸収剤から脱着し 、次いで凝縮器内で凝縮され、 システムがさらに、発生する手段の動作を制御するコントローラ手段を備え、 発生する手段が、冷却サイクルの脱着部分を開始し終了するようにそれぞれ、選 択的に作動され停止され、 システムがさらに、蒸発器と流体連通し、かつコントローラ手段に応答する制 御可能な弁を備え、 収着質の蒸発がコントローラ手段によって制御され、コントローラ手段が、冷 却サイクルの脱着部分が開始する前に弁を作動させ、それによって冷却サイクル の脱着部分の開始時にエンクロージャ内の圧力を増大させることを特徴とする冷 却システム。 12.冷却サイクルの少なくとも一部の間に冷却効果を与える方法であって、 収着質が吸着した吸収剤を設けるステップと、 電磁エネルギーを使用して収着質を吸収剤から脱着させ、 収着質の吸収剤からの脱着をほぼ等温で行うステップと、 脱着した収着質を凝縮するステップと、 凝縮された収着質を蒸発させ、冷却効果を与えるステップと、 脱着ステップおよび蒸発ステップの持続時間を所望の冷却効果が得られるよう に制御するステップとを含むことを特徴とする方法。 13.さらに、 吸収剤用のエンクロージャを設けるステップと、 脱着ステップが開始する直前か、あるいは脱着ステップの開始時にエンクロー ジャ内の圧力を増大させるステップとを含むことを特徴とする請求項12に記載 の方法。
JP54081898A 1997-03-20 1998-03-20 電磁波作動収着冷却システム Pending JP2001516437A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/821,257 1997-03-20
US08/821,257 US5842356A (en) 1995-09-20 1997-03-20 Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system
PCT/US1998/005466 WO1998041801A1 (en) 1997-03-20 1998-03-20 Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001516437A true JP2001516437A (ja) 2001-09-25

Family

ID=25232936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54081898A Pending JP2001516437A (ja) 1997-03-20 1998-03-20 電磁波作動収着冷却システム

Country Status (7)

Country Link
US (2) US5842356A (ja)
EP (3) EP0970333B1 (ja)
JP (1) JP2001516437A (ja)
AU (1) AU741777B2 (ja)
CA (1) CA2284908A1 (ja)
DE (1) DE69801274T2 (ja)
WO (1) WO1998041801A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013540254A (ja) * 2010-10-20 2013-10-31 コールドウェイ モジュール式接続部を有する熱化学系

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916259A (en) * 1995-09-20 1999-06-29 Sun Microsystems, Inc. Coaxial waveguide applicator for an electromagnetic wave-activated sorption system
US5842356A (en) * 1995-09-20 1998-12-01 Sun Microsystems, Inc. Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system
US5873258A (en) 1995-09-20 1999-02-23 Sun Microsystems, Inc Sorption refrigeration appliance
AU6938800A (en) * 1999-08-27 2001-03-26 International Thermal Packaging, Inc. Self-contained cooling device with enhanced characteristics
US7003979B1 (en) 2000-03-13 2006-02-28 Sun Microsystems, Inc. Method and apparatus for making a sorber
EP1290345A1 (en) 2000-04-13 2003-03-12 Sun Microsystems, Inc. Electro-desorption compressor
JP4279033B2 (ja) * 2003-04-07 2009-06-17 三菱電機株式会社 車載ヘッドライト用の放電灯点灯装置
US7291271B2 (en) * 2003-12-09 2007-11-06 Separation Design Group, Llc Meso-frequency traveling wave electro-kinetic continuous adsorption system
GB2416389B (en) * 2004-07-16 2007-01-10 Statoil Asa LCD liquefaction process
US7818866B2 (en) * 2005-05-27 2010-10-26 Prairie Packaging, Inc. Method of reinforcing a plastic foam cup
WO2007130377A2 (en) * 2006-05-05 2007-11-15 Separation Design Group, Llc Sorption method, device, and system
US9359867B2 (en) 2011-05-11 2016-06-07 Baker Hughes Incorporated Desorption of a desiccant by radio waves or microwaves for a downhole sorption cooler
US20140208790A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Baker Hughes Incorporated Compact dessicant and zeolite bodies for use in a downhole sorption cooling system
FR3009372B1 (fr) * 2013-08-01 2015-09-25 Lionel Bataille Reacteur thermochimique compact a transferts et maintenance optimises
EP3660494A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-03 Danfoss A/S Sensing of a vapor quality
US11063495B2 (en) 2019-07-01 2021-07-13 Nidec Motor Corporation Heatsink clamp for multiple electronic components

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1881568A (en) * 1930-01-31 1932-10-11 Frigidaire Corp Refrigerating apparatus
US1877536A (en) * 1931-05-06 1932-09-13 John G Ruckelshaus Refrigeration
US2138685A (en) * 1933-02-24 1938-11-29 Altenkirch Edmund Refrigerating apparatus
NL61005C (ja) * 1938-11-21
US2384460A (en) * 1941-10-21 1945-09-11 Kleen Refrigerator Inc Boiler-absorber
US2338712A (en) * 1942-01-19 1944-01-11 Kleen Nils Erland Af Boiler-absorber assembly
US2496459A (en) * 1942-06-06 1950-02-07 Kleen Refrigerator Inc Absorption or adsorption refrigeration
US2624182A (en) * 1949-05-21 1953-01-06 Hoover Co Absorption refrigeration apparatus
US4312640A (en) * 1979-03-12 1982-01-26 Pall Corporation Heat-reactivatable adsorbent gas fractionator and process
US4312641A (en) * 1979-05-25 1982-01-26 Pall Corporation Heat-reactivatable adsorbent gas fractionator and process
EP0037643A1 (en) * 1980-03-26 1981-10-14 THORN EMI Domestic Appliances Limited Improvements in microwave cookers
US4399341A (en) * 1980-08-06 1983-08-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Microwave heating apparatus
FR2524621B1 (fr) * 1982-04-06 1986-05-09 Bonnet Ets Procede et dispositif de refrigeration par adsorption
CA1207843A (en) * 1983-06-14 1986-07-15 Walter Wyslouzil Microwave applicator for frozen ground
DE3474852D1 (en) * 1983-07-08 1988-12-01 Schiedel Gmbh & Co Absorber using a solid for an absorption cycle
DE3610332A1 (de) * 1985-03-30 1986-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Regenerativheizgeraet
US4884626A (en) * 1986-04-01 1989-12-05 Filipowski Merle M Combination refrigerator oven
FR2604100B1 (fr) * 1986-09-18 1988-12-02 Simonny Roger Dispositif d'enceinte pour adsorbeurs ou evaporateurs sous vide
FR2615601B1 (fr) * 1987-05-22 1989-11-10 Faiveley Ets Dispositif et procede pour produire du froid et/ou de la chaleur par reaction solide-gaz
FR2615602B1 (fr) * 1987-05-22 1989-08-04 Faiveley Ets Procede pour produire du froid par reaction solide-gaz et dispositif s'y rapportant
USRE34259E (en) * 1987-11-02 1993-05-25 Rocky Research System for low temperature refrigeration and chill storage using ammoniated complex compounds
US5179259A (en) * 1988-04-29 1993-01-12 Martin William A Inverted frustum shaped microwave heat exchanger using a microwave source with multiple magnetrons and applications thereof
US5222543A (en) * 1988-10-28 1993-06-29 James Hardy & Coy. Pty. Limited Microwave curing
US4889965A (en) * 1988-12-15 1989-12-26 Hydro-Quebec Microwave drying of the paper insulation of high voltage electrotechnical equipments
US5271239A (en) * 1990-11-13 1993-12-21 Rocky Research Cooling apparatus for electronic and computer components
US5186020A (en) * 1991-01-23 1993-02-16 Rocky Research Portable cooler
CA2049022C (en) * 1989-03-08 2000-08-29 Uwe Rockenfeller Method and apparatus for acheiving high reaction rates in solid-gas reactor systems
US5441716A (en) * 1989-03-08 1995-08-15 Rocky Research Method and apparatus for achieving high reaction rates
US4928207A (en) * 1989-06-15 1990-05-22 International Business Machines Corporation Circuit module with direct liquid cooling by a coolant flowing between a heat producing component and the face of a piston
JPH0371589A (ja) * 1989-08-10 1991-03-27 Toshiba Corp 電子レンジ
FR2651621B1 (fr) * 1989-09-05 1996-07-19 Moulinex Sa Convertisseur de courant continu - alternatif.
US5025635A (en) * 1989-11-14 1991-06-25 Rocky Research Continuous constant pressure staging of solid-vapor compound reactors
US5335510A (en) * 1989-11-14 1994-08-09 Rocky Research Continuous constant pressure process for staging solid-vapor compounds
JP2596169B2 (ja) * 1990-04-12 1997-04-02 松下電器産業株式会社 冷却器
FR2666141A1 (fr) * 1990-08-24 1992-02-28 Bourgogne Technologies Pompe a chaleur a zeolithes regenerable par chauffage electrique a haute frequence.
CA2053055C (en) * 1990-10-11 1997-02-25 Tsukasa Mizuno Liquid cooling system for lsi packages
US5161389A (en) * 1990-11-13 1992-11-10 Rocky Research Appliance for rapid sorption cooling and freezing
US5165247A (en) * 1991-02-11 1992-11-24 Rocky Research Refrigerant recycling system
DE4113042A1 (de) * 1991-04-22 1992-10-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines periodischen kreisprozesses
DE4122802C1 (ja) * 1991-07-10 1992-12-17 Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De
US5220804A (en) * 1991-12-09 1993-06-22 Isothermal Systems Research, Inc High heat flux evaporative spray cooling
US5216327A (en) 1991-12-19 1993-06-01 Raytheon Company Magnetron coaxial adaptor having a cap which fits over the magnetron output antenna
US5227598A (en) * 1991-12-23 1993-07-13 General Electric Company In place regeneration of adsorbents using microwaves
FR2689220A1 (fr) * 1992-03-24 1993-10-01 Desmet Frederic Refrigérateur à absorption utilisant les micro-ondes comme mode de chauffage et associé à d'autres systèmes de chauffage micro-ondes.
US5223809A (en) * 1992-04-24 1993-06-29 At&T Bell Laboratories Signal isolating microwave splitters/combiners
US5333471A (en) * 1992-05-26 1994-08-02 Sanden Corp. Adsorption cooling system
US5274347A (en) * 1992-08-11 1993-12-28 At&T Bell Laboratories Coaxial fitting for microwave devices
US5490398A (en) * 1993-03-15 1996-02-13 Airex Research And Development, Inc. High efficiency absorption cooling and heating apparatus and method
FR2703763B1 (fr) * 1993-04-07 1995-06-23 Sofrigam Réacteur chimique, machine frigorifique et conteneur ainsi équipés, et cartouche de réactif s'y rapportant.
US5291942A (en) * 1993-05-24 1994-03-08 Gas Research Institute Multiple stage sorption and desorption process and apparatus
US5442931A (en) * 1994-08-02 1995-08-22 Gas Research Institute Simplified adsorption heat pump using passive heat recuperation
FR2736421B1 (fr) * 1995-07-07 1997-09-26 Manufactures De Vetements Paul Procede de fabrication d'une unite contenant une matiere active solide utile pour la production de froid, unite obtenue et dispositif frigorigene comportant cette unite
US5842356A (en) * 1995-09-20 1998-12-01 Sun Microsystems, Inc. Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system
DE69622175T2 (de) 1995-09-20 2003-03-13 Sun Microsystems Inc Sorptionspaar verwendende kälteanlage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013540254A (ja) * 2010-10-20 2013-10-31 コールドウェイ モジュール式接続部を有する熱化学系

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998041801A1 (en) 1998-09-24
EP0970333B1 (en) 2001-08-01
CA2284908A1 (en) 1998-09-24
EP1085279A2 (en) 2001-03-21
EP1085278A2 (en) 2001-03-21
US5842356A (en) 1998-12-01
US6038883A (en) 2000-03-21
EP0970333A1 (en) 2000-01-12
AU741777B2 (en) 2001-12-06
DE69801274D1 (de) 2001-09-06
AU6571798A (en) 1998-10-12
DE69801274T2 (de) 2002-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001516436A (ja) 電気構成要素を冷却する方法および装置
JP2002515964A (ja) 電磁波作動収着システム用同軸導波路アプリケータ
JP2001516437A (ja) 電磁波作動収着冷却システム
JP2001516438A (ja) 収着冷却装置
WO1998041802A9 (en) Sorption refrigeration appliance
AU6556201A (en) Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system
AU6554701A (en) Electromagnetic wave-activated sorption refrigeration system