JP2003511641A - 再生式吸着方法および多反応器再生式吸着冷凍機 - Google Patents

再生式吸着方法および多反応器再生式吸着冷凍機

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、再生式吸着方法と多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリに関し、該アセンブリは、熱源から冷媒を受け取るよう構成された凝縮器と、上記凝縮器に接続され冷媒回路を構成する蒸発器と、それぞれ吸着モードと脱着モードとで動作可能であり、それぞれ吸着動作時に上記凝縮器から流出された冷媒を直接受け取るかまたは上流側吸着器を介して間接に受け取るとともに、脱着動作時に廃熱源から廃熱を直接受け取るかまたは上流側脱着器を介して間接に受け取る複数の反応器と、上記各反応器が吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交互に動作するとともに上記凝縮器から流出する冷媒を受け取る第１の吸着器と上記廃熱源から廃熱を受け取る第１の脱着器となる機会を平等に有するように上記複数の反応器を制御する制御手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、通常約１５０℃以下の温度を有する廃熱を利用して有効な冷却を行
うよう構成された再生式吸着方法および吸着冷凍機に関する。
【０００２】 発明の背景 ２反応器吸着冷凍機は、既に日本で成功し、市販されている［１、２］。この
ような冷凍機は、シリカゲル−水作動ペアを利用することにより、環境に排出さ
れる前に低質廃熱の潜在力を経済的に利用するよう管理している。吸着冷凍機に
関する限り、潜在的な廃熱の有効冷却への変換効率を向上させる方法がいくつか
考案されている。例えば、このような廃熱を最終的に排出する前に吸着冷凍機群
に直列に利用する方式が提案されている。別の例としては、冷媒蒸気の多段熱圧
縮により脱着温度を大幅に低下させる方式が既に提案されている［３］。これに
より、廃熱を環境に最終的に放出する前にさらに利用することができる。従来技
術の開発の傾向からみて、一定の機械設備投資、廃熱流量および冷媒流量から最
大冷却能力を導出できるように変換効率をさらに向上させることができれば望ま
しい。
【０００３】 冷却水出口温度の安定が必要であることも同様に重要なことである。市販の入
手可能な１０ｋＷ２反応器吸着冷凍機に関する実測値に基づけば、通常の動的定
常運転下では、冷却水出口温度は一般に±１．５℃で変動する［４］。このよう
な変動は体感冷却要件や大雑把なプロセスの冷却要件では許容されるが、減湿や
その他厳格な冷却用途では問題を発生し始める。後者の利用分野では、温度変動
を緩和するために、下流側に蒸気圧縮または吸収冷却装置が使用されている。し
たがって、下流側温度平滑化装置を小型化もしくは不要にすることさえできるよ
うに冷却水出口温度をより平滑にできれば望ましい。
【０００４】 サトウ他［５−６］は、１つ以上の蒸発器から流出する冷媒により吸着器を冷
却することを必要とする多反応器方法を提案している。蒸発した冷媒が吸着器で
過熱する場合には、冷却水を冷却する専用の蒸発器を設けることが望ましくかつ
より実用的である。これら引用文献では、通常、反応器の配置に関して主従の構
成が存在する。このような反応器群の主従構成は、下流側反応器の利用が不充分
であることを示している。したがって、そのような不自由な構成を解消できれば
好ましい。
【０００５】 他の多くの構成［７−１４］は、再循環流体を使用して冷凍機の成績係数を上
昇させている。これらの構成は、一般に経済的に高価な高温熱源用に設計されて
おり、脱着器に関しては低温側の燃焼温度を吸着器に関しては高温側の冷却温度
をそれぞれ顧みずに設計されている。低温（通常、１５０℃以下）の廃熱利用の
場合、そのような方法は実行できないかもしれない。したがって、この場合、冷
凍機の冷却処理能力を最大化することが目的になる。
【０００６】 本発明は、廃熱の有効冷却への回収効率を向上させるので有利である。吸着器
および凝縮器用の冷却水が希少な資源であることが分かっているので、本発明は
、一定の廃熱および冷却流の流量に対して最大の冷却能力を達成することを目標
とする。このことは、さらに、廃熱の有効冷却への変換効率を確実に最大化する
とともに、一定の冷却能力に対して配管材料を削減することができるので、有利
である。
【０００７】 さらに、本発明は、冷却水出口温度をより安定化させることにより下流側温度
平滑化装置を小型化するかあるいは不要にすることさえできるので、有利である
。
【０００８】 さらに、本発明は、冷凍機を起動させた時に反応器の順次始動に備えることに
より製氷の危険性を低減させることができるので、有利である。
【０００９】 発明の概略 本発明の一特徴によれば、凝縮器と、蒸発器と、それぞれ吸着モードおよび脱
着モードで交互に動作する複数の反応器とを備えた吸着アセンブリに利用する再
生式吸着方法であって、上記凝縮器に冷媒を通過させる工程と、上記凝縮器から
流出する冷媒を、吸着モードで動作する反応器に通過させる工程と、廃熱源から
の廃熱を、脱着モードで動作する反応器に通過させる工程とを備え、上記複数の
反応器は、それぞれ吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交互に動作すると
ともに吸着モード動作時に上記凝縮器から流出する冷媒を受け取り脱着モード動
作時に上記廃熱源から廃熱を受け取る第１の反応器となる機会を平等に有するよ
うな工程表に基づいて動作される再生式吸着方法を提供する。
【００１０】 本発明の別の特徴によれば、熱源から冷媒を受け取るよう構成された凝縮器と
、上記凝縮器に接続され冷媒回路を構成する蒸発器と、それぞれ吸着モードと脱
着モードとで動作可能であり、それぞれ吸着モード動作時に上記凝縮器から流出
された冷媒を直接または間接に受け取る冷媒入口と脱着モード動作時に廃熱源か
らの廃熱を直接または間接に受け取る廃熱入口を有する複数の反応器と、上記各
反応器が吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交互に動作するとともに吸着
モード動作時に上記凝縮器から流出する冷媒を受け取り脱着モード動作時に上記
廃熱源から廃熱を受け取る第１の反応器となる機会を平等に有するように上記複
数の反応器を制御する制御手段とを備えている多反応器再生式吸着冷凍機アセン
ブリを提供する。
【００１１】 上記吸着モードで動作する反応器は、特定の操作に応じて、そして使用されて
いる反応器の総数にも応じて直列または並列にあるいはその両方に配置してもよ
い。しかしながら、脱着モードで動作する反応器は直列に配置される。
【００１２】 好ましい実施形態では、上記複数の反応器は、偶数の反応器からなっており、
上記方法のほぼ全ての時点で上記複数の反応器の半数が吸着モードで動作し上記
複数の反応器の他の半数が脱着モードで動作するようになっている。上記複数の
反応器は少なくとも４つの反応器からなっていることが最も好ましい。
【００１３】 上記吸着モードと脱着モードとでそれぞれ動作する複数の反応器を通過する冷
媒と廃熱の各流量は、上記冷凍機アセンブリの固有の寸法と熱交換器の固有の構
成に応じた適切な流量であればよい。上記冷媒は、上記吸着モードで動作する反
応器に適切な流量で流されることが好ましい。適切な流量は、冷却水、冷媒ある
いは熱源であろうと、熱交換器の流路内で遷移流や乱流となる流量であれば好ま
しい。上記複数の反応器が４つ以上の反応器からなっている場合、吸着モードで
動作する反応器を流れる冷媒の流量は、吸着モードで動作する反応器が直列に配
置されているか並列に配置されているかにかかわりなく、上記適切な流量であれ
ば好ましい。寸法と流量は、当業者であれば決定することができる。
【００１４】 上記廃熱は、上記脱着モードで動作する反応器に適切な流量で流されることが
好ましい。上記複数の反応器が４つ以上の反応器からなっている場合には、脱着
モードで動作する反応器を通過する廃熱の流量を上記適切な流量に合わせること
がさらに好ましい。
【００１５】 同様に、上記凝縮器を流れる冷媒の流量を本発明の特定用途を対象として決定
してもよい。上記吸着モードで動作する反応器を流れる冷媒の流量が上記凝縮器
を流れる冷媒の流量に多少依存することが分かる。好ましい実施形態では、上記
凝縮器を流れる冷媒の流量は上述した適切な流量に設定される。
【００１６】 上述したように、上記吸着アセンブリは、凝縮器と、蒸発器と、それぞれ吸着
モードと脱着モードとで交互に動作する複数の反応器を備えている。好ましい実
施形態では、上記複数の反応器は、使用時、吸着モードで動作する反応器群が直
列または並列にあるいはその両方に接続され上記凝縮器から冷媒を受け取る第１
の部分反応器群を構成するとともに、脱着モードで動作する反応器群が直列に接
続され上記廃熱源から廃熱を受け取る第２の部分反応器群を構成するように直列
に配置されている。
【００１７】 各反応器は、熱交換材から構成され、吸着剤を収容していることが好ましい。
この吸着剤は、シリカゲル等、物理吸着または化学吸着あるいはその両方によっ
て、通常の冷却塔温度で水蒸気、アンモニア、メタノール等の冷媒を吸着でき、
適度な低温（通常は１５０℃以下）で冷媒を脱着できる物質であれば何でもよい
。冷却塔からの冷媒は、最初に凝縮器を通過し、次に吸着モード動作の各反応器
を順次あるいは並行して通過する。廃熱源は脱着モード動作の一反応器から同じ
モードの次の反応器へ順次流される。廃熱は、最後の脱着モード動作の反応器を
通過した後、この装置から放出される。
【００１８】 上記複数の反応器は、各反応器が吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交
互に動作し、上記凝縮器から流出する冷媒かあるいは廃熱のどちらかを受け取る
第１の反応器となる機会を平等に有するような工程表に基づいて動作されるよう
になっている。このような工程表により、冷却水出口温度の最大限の平滑化を確
実に実現することができる。さらに、この配置により、廃熱からエネルギーを最
大限に抽出することが容易になり、冷却能力を最大限に高めることができる。最
初に凝縮器を冷却した後、吸着モード動作の反応器を冷却することにより、使用
する冷媒流量を確実に最小限にすることができる。
【００１９】 本発明の明細書の一部に組み込まれそれを構成する添付の図面は、本発明の実
施形態を図示するものであり、本発明の原理を説明するために使用される。しか
しながら、図面は例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定するものでは
ない。
【００２０】 発明の実施形態の説明 ここで図面に基づき詳細に説明するにあたり、図１は本発明の多反応器再生式
吸着冷凍機アセンブリの一実施形態を示す。Ｎ反応器再生式吸着冷凍機は、Ｎ個
の反応器と１個の凝縮器と１個の蒸発器とを備えており、Ｎは冷却水出口温度の
最適な平滑化を実現するために偶数である。
【００２１】 一般に、吸着冷凍機使用時のどの時点でも、Ｎ／２個の反応器が吸着モードで
動作し、他のＮ／２個の反応器が脱着モードで動作する。冷熱源からの冷媒は位
置２で凝縮器に入り、凝縮器を流れる。続いて、冷媒は、反応器が並列配置であ
るか直列配置であるかに応じて１つの弁（複数の弁）２ａから吸着モードで動作
する１個以上の反応器に入る。定格量の冷媒が吸着モードで動作する反応器を流
れ、最終的に出口４から放出される。凝縮器からの過剰冷媒は出口５から除去さ
れる。
【００２２】 熱源は、いずれか１つの入口１に導入され、脱着モードで動作するＮ／２個の
全ての反応器を順次流れて、出口３から放出される。反応器は、各反応器が吸着
モードと脱着モードとで同じ半サイクル時間交互に動作するとともに各反応器が
凝縮器から流出する冷媒を入口２ａから受け取るかあるいは弁１から廃熱を受け
取る第１の反応器となる機会を平等に有するような工程表に基づいて動作される
ようになっている。このエネルギー工程表は、以下の表群に基づいて最もよく理
解できると思われる。
【００２３】 次表は直列冷却式４反応器系の一般的な工程表を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】 並列冷却式４反応器系の対応する工程表は上表から推測することができる。
【００２６】 次表は直列および／または並列冷却式６反応器系の一般的な工程表を示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】 上述したように、吸着モードで動作する１個以上の反応器を並列に冷却するこ
とも可能である。この場合、一般に、凝縮器を流れる冷媒の流量に左右される。
通常、吸着モードで動作する１個以上の反応器を並列に冷却することは、６個以
上の反応器を有する系にとってより実用性がある。
【００２９】
【表３】
【００３０】 総体的に、Ｎが偶数である場合のＮ反応器冷凍機の工程表を表１で示している
。原則としては、Ｎは奇数であってもよいが、その場合は出口冷却水の温度平滑
化を最適にすることにはならない。Ｎ反応器系を順次始動するように装置すれば
有利である。すなわち、始動時に、吸着モードで動作する反応器群および脱着モ
ードで動作する反応器群を一度に１個だけ作動させ、蒸発温度の急降下を防止し
て蒸発器内の製氷の危険性を低下させるようにすることが好ましい。
【００３１】 以下の技術解析は、本発明の効力を実証するためにのみ供するものである。こ
の解析は、本発明の利点を定量的に実証するよう特定の技術仕様を利用した。そ
の他異なる技術仕様や異なる形式に基づく同様の解析も可能である。したがって
、本解析の関連仕様は、どのような点でも本発明を限定するものとみなすべきで
はない。
【００３２】 解析の仕様： 線形推進力（ＬＤＦ）反応速度式、式（１） シリカゲル−水二元系、式（２） 反応器、蒸発器および凝縮器の集中定数処理 表４に表す仕様 提案された多層再生方法の性能予測は、市販の２層冷凍機に関する証明済みの
設計規則を延長したものに基づいている［１５−１６］。元の形式の構造は、凝
縮器と蒸発器に関するエネルギー平衡が１層以上との相互作用を説明するために
付け加えられなければならないことを除けば、ほとんど変わっていない。同様に
、熱平衡式と質量平衡式も追加する必要がある。これらの式は層の過渡的動作も
扱わねばならない。吸着または脱着速度は線形推進力反応速度式に左右される。
すなわち、
【００３３】
【数１】
【００３４】 上記の係数はチハラとスズキ［１７］によって求められたものであり、q*は製
造者独自のデータ［１９］に基づく次の実験的等温式［１９］によって与えられ
る。
【００３５】
【数２】
【００３６】 蒸発器との相互作用時における層Ｉのエネルギー平衡は、熱損失を無視して次
のように記述できる。
【００３７】
【数３】
【００３８】 冷媒のエネルギー平衡は次のように表現できる。 i = 1ないしNの場合、
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】 層Ｉが凝縮器からの冷媒によって直接冷却されている場合は、
【００４２】
【数６】
【００４３】 であり、層Ｉ−１からの冷媒によって冷却されている場合は、
【００４４】
【数７】
【００４５】
【数８】
【００４６】 常に以下の関係式
【００４７】
【数９】
【００４８】 が成り立つので、過渡的な等積吸着熱は瞬間的な吸着質濃度に対して敏感でない
ことが推測された。等積吸着熱はサコダとスズキの研究［２０］から得られた。
【００４９】 層Ｊが凝縮器と相互作用している場合、層Ｊのエネルギー平衡は次のように記
述できる。
【００５０】
【数１０】
【００５１】 冷媒のエネルギー平衡は次のように記述できる。 i = 1ないしNの場合、
【００５２】
【数１１】
【００５３】
【数１２】
【００５４】 層Ｊが廃熱源により直接加熱されている場合は、
【００５５】
【数１３】
【００５６】 であり、層Ｊ−１からの温熱流によって再生されている場合は、
【００５７】
【数１４】
【００５８】
【数１５】
【００５９】 凝縮器は、層と蒸発器に対して無視できる冷凍量を保持しているとみなされた。
しかしながら、凝縮器の熱交換管が製造者により波形状に設計されているので、
その高くなった表面が必然的に表面上に凝縮物の薄い膜を有することになる。こ
れにより、凝縮器を常に冷媒飽和蒸気圧に確実に維持することができる。したが
って、dqbed,J/dt > 0の場合、θJ＝０である。
【００６０】 層の切替え時、層圧力は層温度と並行して変化する。それ故、本形式では、そ
のような動作を容積一定である（すなわち、dq/dτ=0）とみなした。この動作相
も上述の式で説明できる。そして、圧力は、等温式で規定されている。
【００６１】 蒸発器は、通常、常にＮ／２個の層と相互作用しているので、そのエネルギー
平衡を次のように表現できる。
【００６２】
【数１６】
【００６３】 液冷媒質量の変化速度は
【００６４】
【数１７】
【００６５】 によって与えられる。
【００６６】 層ｋが蒸発器と相互作用している場合は、θk＝１であり、凝縮器と相互作用
している場合は、dqbed,k/dt ≦0のときθk＝１、dqbed,k/dt >0のときθk＝０
である。
【００６７】 冷却水のエネルギー平衡は次のように表現できる。 i = 1ないしＮ1の場合、
【００６８】
【数１８】
【００６９】
【数１９】
【００７０】 最後に、通常Ｎ／２個の層と相互作用している凝縮器のエネルギー平衡とその
冷媒のエネルギー平衡はそれぞれ次のように表現できる。
【００７１】
【数２０】
【００７２】 および、i = 1ないしＮ2の場合、
【００７３】
【数２１】
【００７４】
【数２２】
【００７５】 直観的に明らかなように、Ｎ層冷凍機の動的定常運転時に、全ての層が対称的
に動作している場合、層間の最適の位相差は２ω／Ｎとなり、Ｎは偶数でなけれ
ばならない。このようにすれば、凝縮器と蒸発器が温度変動を確実に最小限にす
ることができる。
【００７６】 上述した結合式の集合は、ＩＭＳＬフォートラン(Fortran)ライブラリサブル
ーチン群のＤＩＶＰＡＧサブルーチンで発見されたアダムス−ムールトン(Adams
-Moulton)法により解かれる。その許容差は１Ｅ−８に設定された。初期条件が
規定されると、冷凍機は過渡状態から動的定常状態まで運転可能になる。Pentiu
m ２３３ＭＨｚ、６４ＭＢパーソナルコンピュータ上では、６層冷凍機の運転を
算出するのに約１１０分かかる。
【００７７】 無次元サイクル平均冷凍能力は次のように定義される。
【００７８】
【数２３】
【００７９】 先に述べたように、本発明は廃熱を最終的に環境に放出する前に利用すること
を目指しているので、環境のエンタルピーに対する廃熱のエンタルピーは、系に
入力される一定のエネルギーであるとみなすことができる。その結果、従来の成
績係数と違って、冷却能力の最大化をより適切に行うことができる。従って、次
の変換効率が定義される。
【００８０】
【数２４】
【００８１】 環境温度はTc,iに選定された。
【００８２】 ２層冷凍機、４層冷凍機および６層冷凍機の性能比較 公平な評価を行うため、最適の位相差で動作する４層冷凍機と６層冷凍機の性
能を市販の２層冷凍機の結果と比較する。
【００８３】 市販の２層冷凍機のパラメータと多層冷凍機のパラメータを表４で対照する。
吸着剤、残留冷媒および熱交換材の総質量は一定に保持された。本明細書では、
吸着器が表４に示す定格流量で冷却される様々な場合を提示した。これにより、
熱交換が遷移流領域で行われ、ポンプ能力を確実に最大値に保つことができる。
常に、全ての冷媒を吸着器に送給することができる。熱交換の向上はポンプ能力
を犠牲にすることになる。
【００８４】 この比較は、本発明の長所を実証する例であることのみを意味する。様々なパ
ラメータに設定された特定の数は、決して本発明を限定するものと解釈するべき
ではない。
【００８５】
【表４】
【００８６】 製造コストは必然的に層数とともに上昇する。しかし、その時点の経済的条件
次第で、２層冷凍機を超える多層冷凍機の性能向上が設備投資の増大に負担をか
けすぎることがある。構造的には、コストの急激な上昇があるべきではない。２
層冷凍機の高価な漏れ止め外殻を大幅に変更する必要はない。仕切りと、勿論、
２層のそれぞれの断熱配管を溶接して多層系統を形成するだけでよい。２層系統
の大口径真空定格の電磁開閉弁４個は、一般に、Ｎ層系統では、２Ｎ個の類似し
ているがより小さい弁に取り替えられる。２層冷凍機と全く同様に、これらの開
閉弁とその関連配管が層と蒸発器および凝縮器との間の圧力降下を最低限に抑制
するように設計されていることが重要である。一般に、付加される各層は流量制
御のために５つの普通用電磁ゲート弁を必要とする。
【００８７】 図２は様々な多層方式の回収効率ηを無次元サイクル時間ωの関数として示す
。１４．５５の標準定格ω（４５０秒のサイクル時間に相当）の２層冷凍機の回
収効率は０．０４７８である。２層から４層では、回収効率が約７０％上昇する
一方、４層から６層では、回収効率がさらにもう４０％増加する。６層並列構成
はその直列等価物よりもわずかに優れていることが観察できるが、複雑さを加え
る分の代価を支払わなければならない。具体的には、流量測定を設計時と試運転
時に念入りに行って凝縮器から直列の２層および並列の１層に充分な流れがある
ようにしなければならない。回収効率が層数とともに向上することが期待できる
が、それは製造コストと釣り合いが取れている必要がある。これらの方式は全て
最適切替え時間ωswで操作されて冷却水出口最大ピーク温度を抑制すると言うこ
とができる。動作速度は層数とともに減少するので、最適切替え時間はそれに応
じて増加する傾向を有する。２層、４層、６層並列および６層直列のωswは、そ
れぞれ、１．１３、１．２９、１．４６および１．７８である。
【００８８】 図３は、動的定常状態時の冷媒、廃熱流および冷却水の無次元出口温度を示す
。６層並列構成の場合の傾向は、分かりやすくするために省略した。廃熱出口温
度が概して層数とともに低下し、そのことが廃熱を放出する前にその利用度を向
上させていることを表していることが分かる。２層の場合の凝縮器冷媒ピーク温
度は大幅に低下し、それに続く吸着器の冷却動作に適するようになる。多層冷凍
機の場合、冷却水出口温度は平滑化される傾向を有する。このことは、プロセス
冷却と減湿を要求する下流側冷却装置を不要にすることになる。同じ量の資源割
当ての場合、必然的に冷却水出口温度とサイクル平均冷却能力が熱源流量と冷媒
流量の減少よりもゆっくりとした速度で低下し、回収効率を向上させることがで
きる。実際、様々な構成要素での熱排除と熱入力が層数の増大とともに低下する
。層と冷媒または廃熱流との間の温度調和が向上するとともに層内部の温度変化
速度がより遅いということと相まって、冷凍機全体がより可逆的に動作している
。この結果、先の引用文献［１６］で同定され定量化された様々な不可逆性を緩
和することになる。
【００８９】 さらに、提案された多層構成は、蒸発の初期プルダウン時に製氷の危険性を低
下させるので有利である。起動前に層から非凝縮性物を除去することが通例であ
る。２層冷凍機では、これにより、蒸発器内の沸騰が活発になり温度が急降下し
て製氷の危険性が増すことになる。その一方、多層方式では、Ｎ／２個の吸着器
とＮ／２個の脱着器が一度に１個だけ始動する。このような滑らかな始動により
、蒸発器を確実に徐々に目標温度に近づけることができる。さらに、このことは
系内の総残留冷媒量を削減できることも意味している。
【００９０】 本発明は、多層再生方式を用いて低質廃熱の回収効率を向上させることができ
るので有利である。これにより、環境に対する廃熱流のエンタルピーを最終的に
放出する前により有効に確実に利用することができる。また、この方式により、
冷却水出口温度の変動を抑制することができる。このことは、プロセス冷却や減
湿を要求する用途の場合に、下流側温度平滑化装置を小型化もしくは不要にする
ことができることを意味している。さらに、凝縮器冷媒出口温度の変動を低減す
ることにより、凝縮器冷媒を最終的に冷却塔に戻す前にさらに送給して吸着器を
冷却することができるので有利である。同じ冷却能力の場合、廃熱流量と冷媒流
量が削減され、その結果、配管材料を節約できる。さらに、層温度と流体温度と
の間の調和を向上させることにより、先の引用文献［１６］で同定され定量化さ
れた熱伝達の隘路を軽減することができた。さらに、冷凍機運転速度の低減によ
り、エントロピー生成速度を低下させることができる。
【００９１】 さらに、２層方式に比べて、４層方式は回収効率を約７０％向上させることが
測定された。４層方式から６層方式では、向上幅は約４０％である。冷凍機速度
の低減により、さらに、最適切替え時間が冷却水最大ピーク温度を抑制するよう
層数とともに増加する傾向がある。最後に、多層方式は層を一度に１個だけ始動
させることができる。これにより、蒸発器の急激な温度降下を防止して製氷の危
険性を低減させることができる。 引用文献 ［１］ Ｙ．ヨネザワ、Ｔ．オオニシ、Ｓ．オクムラ、Ａ．サカイ、Ｈ．ナカノ
、Ｍ．マツシタ、Ａ．モリカワ、Ｍ．ヨシハラ“吸着冷凍機の運転方法(Method
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冷凍機のモデル化と性能(Modeling the performance of two-bed, silica-gel-w
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生式吸着冷凍機のエントロピー生成解析(Entropy generation analysis of two-
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巻１号５２〜５７ページ（１９８４年） 用語
【００９２】
【表５】
【００９３】
【表６】
【００９４】
【表７】
【００９５】
【表８】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明にしたがって製造された吸着冷凍機の一実施形態において多反
応器再生方法の作用を示す概略図である。
【図２】 図２は、２層、４層および６層の吸着冷凍機に関して回収効率ηの関係性を無
次元サイクル時間ωの関数として示す図である。
【図３】 図３は、動的定常状態下での２層、４層および６層の吸着冷凍機に関する冷却
水、凝縮器冷媒、吸着器冷媒および廃熱流の無次元出口温度〒分布を示す図であ
る。温度の無次元化を選択することにより、冷却水出口無次元温度が負に変わり
、システムが１つの冷凍機として動作していることを直接に反映することになる
。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２７日（２００１．６．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１５】 上記複数の反応器は、上記凝縮器から流出される冷媒を直接 または間接に受け取る請求項９記載の多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリ。
【請求項１６】 上記複数の反応器は、上記凝縮器から流出される冷媒を直接 または間接に受け取る請求項１０記載の多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリ。
【請求項１７】 上記冷媒を吸着モードで動作する反応器に通過させる工程は 、上記凝縮器から流出する冷媒を吸着モードで動作する反応器に通過させる工程 である請求項１記載の再生式吸着方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エン、キム チュン シンガポール国、シンガポール 119260 ケント リッジ クレセント 10、ナショ ナル ユニバーシティ オブ シンガポー ル イントロ (72)発明者 マレク、アブドゥル シンガポール国、シンガポール 119260 ケント リッジ クレセント 10、ナショ ナル ユニバーシティ オブ シンガポー ル イントロ (72)発明者 柏木 孝夫 シンガポール国、シンガポール 119260 ケント リッジ クレセント 10、ナショ ナル ユニバーシティ オブ シンガポー ル イントロ (72)発明者 秋澤 淳 シンガポール国、シンガポール 119260 ケント リッジ クレセント 10、ナショ ナル ユニバーシティ オブ シンガポー ル イントロ (72)発明者 サハ、ビデュト バラン シンガポール国、シンガポール 119260 ケント リッジ クレセント 10、ナショ ナル ユニバーシティ オブ シンガポー ル イントロ Ｆターム(参考） 3L093 NN04 PP07 PP15 PP19 QQ01 QQ05

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凝縮器と、蒸発器と、それぞれ吸着モードおよび脱着モードで
    交互に動作する複数の反応器とを備えた吸着アセンブリに利用する再生式吸着方
    法であって、 上記凝縮器に冷媒を通過させる工程と、 上記凝縮器から流出する冷媒を、吸着モードで動作する反応器に通過させる工
    程と、 廃熱源からの廃熱を、脱着モードで動作する反応器に通過させる工程とを備え
    、 上記複数の反応器は、それぞれ吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交互
    に動作するとともに吸着モード動作時に上記凝縮器から流出する冷媒を受け取り
    脱着モード動作時に上記廃熱源から廃熱を受け取る第１の反応器となる機会を平
    等に有するような工程表に基づいて動作される再生式吸着方法。
  2. 【請求項２】 上記吸着モードで動作する反応器は、直列または並列にあるい
    はその両方に配置される請求項１記載の再生式吸着方法。
  3. 【請求項３】 上記複数の反応器は、偶数の反応器からなっており、上記方法
    のほぼ全ての時点で上記複数の反応器の半数が吸着モードで動作し上記複数の反
    応器の他の半数が脱着モードで動作するようになっている請求項１記載の再生式
    吸着方法。
  4. 【請求項４】 上記複数の反応器は少なくとも４つの反応器からなっている請
    求項３記載の再生式吸着方法。
  5. 【請求項５】 上記複数の反応器は６つの反応器からなっている請求項４記載
    の再生式吸着方法。
  6. 【請求項６】 上記冷媒は、上記吸着モードで動作する反応器に対して熱交換
    器の流路内で遷移流や乱流となる流量で流される請求項１記載の再生式吸着方法
    。
  7. 【請求項７】 上記廃熱は、上記脱着モードで動作する反応器に所定の流量で
    流される請求項１記載の再生式吸着方法。
  8. 【請求項８】 上記冷媒は、上記凝縮器に所定の流量で流される請求項１記載
    の再生式吸着方法。
  9. 【請求項９】 熱源から冷媒を受け取るよう構成された凝縮器と、 上記凝縮器に接続され冷媒回路を構成する蒸発器と、 それぞれ吸着モードと脱着モードとで動作可能であり、それぞれ吸着モード動
    作時に上記凝縮器から流出された冷媒を直接または間接に受け取る冷媒入口と脱
    着モード動作時に廃熱源からの廃熱を直接または間接に受け取る廃熱入口とを有
    する複数の反応器と、 上記各反応器が吸着モードと脱着モードとでほぼ同じ時間交互に動作するとと
    もに吸着モード動作時に上記凝縮器から流出する冷媒を受け取り脱着モード動作
    時に上記廃熱源から廃熱を受け取る第１の反応器となる機会を平等に有するよう
    に上記複数の反応器を制御する制御手段とを備えている多反応器再生式吸着冷凍
    機アセンブリ。
  10. 【請求項１０】 上記複数の反応器は、使用時、吸着モードで動作する反応器
    群が直列または並列にあるいはその両方に接続され上記凝縮器から冷媒を受け取
    る第１の部分反応器群を構成するとともに、脱着モードで動作する反応器群が直
    列に接続され上記廃熱源から廃熱を受け取る第２の部分反応器群を構成するよう
    に直列に配置されている請求項９記載の多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリ。
  11. 【請求項１１】 上記複数の反応器は、偶数の反応器からなっており、使用時
    のほぼ全ての時点で上記複数の反応器の半数が吸着モードで動作し上記複数の反
    応器の他の半数が脱着モードで動作する請求項９記載の多反応器再生式吸着冷凍
    機アセンブリ。
  12. 【請求項１２】 上記複数の反応器は少なくとも４つの反応器からなっている
    請求項１１記載の多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリ。
  13. 【請求項１３】 上記複数の反応器のそれぞれは、熱交換材から構成されてい
    て、物理吸着または化学吸着あるいはその両方により吸着質を結合させる吸着剤
    を収容している請求項９記載の多反応器再生式吸着冷凍機アセンブリ。
  14. 【請求項１４】 上記吸着剤はシリカゲルである請求項１３記載の多反応器再
    生式吸着冷凍機アセンブリ。
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