JP2009174807A - Coordinated operation type opening and closing device and adsorption type heat pump provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸着式冷凍サイクルを利用した吸着式ヒートポンプにおいて用いられる連係作動式開閉装置及びこの連係作動式開閉装置を備えた吸着式ヒートポンプに関する。 The present invention relates to a linkage operation type switching device used in an adsorption type heat pump using an adsorption type refrigeration cycle and an adsorption type heat pump provided with this linkage operation type switching device.
従来、吸着式ヒートポンプとして、吸着と脱着とを交互に切換えるための2系統分の複数の吸着器と、吸着させるために水を蒸発させる蒸発器と、脱着された水蒸気を凝縮させる凝縮器とを備え、蒸発器での水蒸発に基づき蒸発用熱交換器から連続して冷熱取り出しを行い得るようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。このものにおいては、蒸発器から吸着器に、あるいは、吸着器から凝縮器に対し吸着質である水蒸気を移動させるために多数の開閉弁が用いられ、又、凝縮器から蒸発器に対しては、両者を連通接続して凝縮器で凝縮された水をそのまま蒸発器に落とし込むようにしている。 Conventionally, as an adsorption heat pump, a plurality of adsorbers for two systems for alternately switching between adsorption and desorption, an evaporator for evaporating water for adsorption, and a condenser for condensing desorbed water vapor It is known that the cooling heat can be continuously taken out from the heat exchanger for evaporation based on water evaporation in the evaporator (see, for example, Patent Document 1). In this device, a number of on-off valves are used to move water vapor as an adsorbate from the evaporator to the adsorber or from the adsorber to the condenser, and from the condenser to the evaporator. Both are connected to each other so that the water condensed in the condenser is dropped into the evaporator as it is.
又、吸収冷凍機・冷温水機の分野において、凝縮器から蒸発器に連通する管路に対し、U字型管路による差圧シールに代えて、フロート弁による差圧シールを適用したものが知られている(例えば特許文献2参照)。 Also, in the field of absorption refrigerators / cooling / hot water machines, a pipe that communicates from a condenser to an evaporator uses a differential pressure seal using a float valve instead of a differential pressure seal using a U-shaped pipe. It is known (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上記従来の吸着式ヒートポンプにおいて、凝縮機から蒸発器に対し凝縮水を無制御に落下させると、蒸発による冷熱生成能力の目減りを招くおそれがある。すなわち、凝縮機から供給される凝縮水が、蒸発器において本来蒸発させたい蒸発用熱交換器以外の部位で蒸発してしまい、蒸発用熱交換器での蒸発によって冷熱生成を促進させるという蒸発器での冷却機能を有効に発揮させ得ない事態を招くおそれがある。 By the way, in the conventional adsorption heat pump, if the condensed water is dropped from the condenser to the evaporator in an uncontrolled manner, there is a risk that the cold heat generation capability may be reduced by evaporation. That is, the evaporator in which the condensed water supplied from the condenser evaporates in a portion other than the evaporating heat exchanger that is originally intended to evaporate in the evaporator and promotes the generation of cold by evaporating in the evaporating heat exchanger. There is a risk of causing a situation in which the cooling function cannot be effectively exhibited.
一方、電磁式のポンプや電磁弁等により凝縮器から蒸発器に対する凝縮水の供給を制御することも考えられるが、そのためには電力等の外部駆動エネルギーを要することになる。そこで、外部駆動エネルギーを用いずに凝縮水の供給を行う手段としてフロート栓を用いて、凝縮水が所定量溜まればその浮力により浮上して開変換し、これにより凝縮水が蒸発器に流れ落ちるようにすることが考えられる。しかしながら、かかるフロート栓を採用したとしても、それだけでは凝縮器から蒸発器への凝縮水の供給タイミングを正確に制御し得ずに、上記と同様に蒸発による冷熱生成能力の目減りを招くおそれがある。すなわち、蒸発器で蒸発した水蒸気が吸着器において盛んに吸着されている最中に、開変換により凝縮機から蒸発器に対し凝縮水が勢いよく流し込まれると、その凝縮水が蒸発器に流入した部位で蒸発してしまい、上記と同様に本来蒸発させたい蒸発用熱交換器以外の部位で蒸発してしまうことになる。 On the other hand, it is conceivable to control the supply of condensed water from the condenser to the evaporator by means of an electromagnetic pump, solenoid valve, or the like, but this requires external driving energy such as electric power. Therefore, a float plug is used as a means for supplying condensed water without using external driving energy, and when a predetermined amount of condensed water accumulates, it floats and opens by its buoyancy, which causes the condensed water to flow down to the evaporator. It is possible to do so. However, even if such a float plug is used, the supply timing of the condensed water from the condenser to the evaporator cannot be accurately controlled by itself, and there is a possibility that the cold heat generation capability due to evaporation may be reduced as described above. . That is, when the water vapor evaporated in the evaporator is actively adsorbed in the adsorber, if the condensed water is poured into the evaporator vigorously from the condenser by open conversion, the condensed water flows into the evaporator. It evaporates at the site and evaporates at a site other than the evaporating heat exchanger that is originally intended to evaporate in the same manner as described above.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要としつつ、吸着器での吸着状況に応じて蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を制御し得る開閉装置及びこれを備えた吸着式ヒートポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to condense the evaporator according to the adsorption state in the adsorber while eliminating the need for external drive energy for switching between opening and closing. Another object of the present invention is to provide a switchgear that can control the supply of condensed water from the vessel and an adsorption heat pump including the switchgear.
上記目的を達成するために、連係作動式開閉装置に係る発明では、一対の吸着器と凝縮器との間の一対の開口又は一対の吸着器と蒸発器との間の一対の開口を各別に仕切り差圧を受けて開閉作動する一対の仕切弁と、上側の凝縮器から下側の蒸発器への連通路を開閉可能に切換えて凝縮水の供給を切換えるフロート栓とを備え、上記一対の仕切弁をフロート栓の左右両側位置に左右対称に配置し、上記フロート栓として、下動することにより上記連通路を閉状態にする一方、凝縮水の浮力を受けて浮上することにより上記連通路を開状態にするように配設してなる構成とし、上記各仕切弁として、上記開口を開閉する弁部と、この弁部から上記フロート栓まで一体に延びる作動アームとを備え、かつ、上記作動アームの中間部位が水平軸回りに揺動回転可能に支持されて、上記弁部に差圧を受けて揺動回転することにより開閉作動する構成とする。そして、上記各仕切弁とフロート栓とを、仕切弁が全開状態まで揺動回転したとき弁部に受けた差圧が作動アームを介してフロート栓に対し下向きの押圧力として伝達され、かつ、この押圧力によりフロート栓が凝縮水の浮力に抗して連通路を閉状態に維持されるように連係させることとした(請求項1)。 In order to achieve the above object, in the invention according to the linkage operation type switching device, a pair of openings between the pair of adsorbers and the condenser or a pair of openings between the pair of the adsorbers and the evaporator is separately provided. A pair of gate valves that open and close in response to a partition differential pressure, and a float plug that switches the supply path of condensed water by switching the communication path from the upper condenser to the lower evaporator so as to be openable and closable. The gate valve is arranged symmetrically on both left and right positions of the float plug, and as the float plug, the communication path is closed by moving downward, while the communication path is lifted by receiving the buoyancy of condensed water. Each of the gate valves is provided with a valve portion that opens and closes the opening, and an operating arm that extends integrally from the valve portion to the float plug, and The middle part of the operating arm is around the horizontal axis Is swung rotatably supported, a configuration in which opening and closing operations by swinging rotated by the differential pressure to the valve unit. And each differential valve and the float plug, the differential pressure received in the valve portion when the gate valve swings and rotates to the fully open state is transmitted as a downward pressing force to the float plug via the operating arm, and With this pressing force, the float plug is linked so as to keep the communication path closed against the buoyancy of the condensed water (Claim 1).
本発明の場合、例えば蒸発器と吸着工程が行われる吸着器との間の仕切弁であれば、吸着工程の当初には蒸発器で蒸発された吸着質(例えば水蒸気)が盛んに吸着されるため、仕切弁を押し上げる蒸発器と吸着器との間の圧力差は大きくなり、この圧力差に基づく差圧を弁部に受けた仕切弁は全開状態まで揺動する。この揺動回転によって、その仕切弁の作動アームがフロート栓に対し連通路を閉状態に維持する下向きの押圧力を作用させることになる。このため、凝縮器から蒸発器へ凝縮水が落とし込まれることはなく、蒸発器での蒸発に基づく冷熱生成を阻害する事態の発生を回避し得る。一方、上記吸着工程が進行して吸着器での吸着能力が飽和しだすと差圧はより小さくなって仕切弁は閉側に揺動回転することになる。これに伴い、フロート栓に対する押圧力が解消されるため、フロート栓は凝縮水の浮力により浮上して連通路が開状態に変えられる。これにより、凝縮器側から蒸発器に対し凝縮水が落とし込まれ、蒸発の継続による蒸発器での冷熱生成が続けられることになる。以上より、差圧に基づき仕切弁が開閉切換されるため、仕切弁の開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要とし得る一方、吸着器での吸着の進行状況に応じて差圧が変化して仕切弁が揺動回転され、この仕切弁の揺動回転に連係してフロート栓の開閉状態が変更されるため、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を吸着工程の進行状況に応じて制御し得ることになる。 In the case of the present invention, for example, if it is a gate valve between the evaporator and the adsorber in which the adsorption process is performed, the adsorbate (for example, water vapor) evaporated in the evaporator is actively adsorbed at the beginning of the adsorption process. Therefore, the pressure difference between the evaporator that pushes up the gate valve and the adsorber increases, and the gate valve that receives the differential pressure based on this pressure difference in the valve portion swings to the fully open state. This swinging rotation causes the operating arm of the gate valve to apply a downward pressing force that keeps the communication path closed with respect to the float plug. For this reason, the condensed water is not dropped from the condenser to the evaporator, and it is possible to avoid the occurrence of a situation that inhibits the generation of cold based on the evaporation in the evaporator. On the other hand, when the adsorption process proceeds and the adsorption capacity in the adsorber begins to saturate, the differential pressure becomes smaller and the gate valve swings and rotates to the closed side. Along with this, since the pressing force against the float plug is eliminated, the float plug is lifted by the buoyancy of the condensed water and the communication path is changed to the open state. Thereby, condensed water is dropped into the evaporator from the condenser side, and cold heat generation in the evaporator is continued by continuing evaporation. As described above, since the gate valve is switched on and off based on the differential pressure, external drive energy for switching the gate valve on and off may be unnecessary, while the differential pressure changes depending on the progress of adsorption in the adsorber. The gate valve is oscillated and rotated, and the open / close state of the float plug is changed in conjunction with the oscillating rotation of the gate valve so that the supply of condensed water from the condenser to the evaporator is made according to the progress of the adsorption process. It can be controlled.
上記の発明において、上記フロート栓が上記全開状態の仕切弁の作動アームから下向きの押圧力の伝達を受けたとき、弾性変形した状態で上記連通路を閉状態に維持する一方、上記仕切弁が全開状態から閉側に対し逆方向に揺動回転しても弾性変形状態から弾性復元するまでの間は上記フロート栓を閉状態に維持する閉状態維持部材を、さらに備えるようにしてもよい(請求項2)。このようにすることにより、仕切弁が全開状態のときから閉側に所定量揺動回転するまでの間に亘り、フロート栓を閉状態に維持することが可能となる。これにより、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給開始タイミングを吸着工程の後半にずらすような供給制御をも行い得ることになる。 In the above invention, when the float plug receives a downward pressing force from the operating arm of the fully opened gate valve, the float passage maintains the communication path in a closed state in an elastically deformed state. A closed state maintaining member for maintaining the float plug in the closed state may be further provided until the elastic deformation state is restored to the elastic state even when swinging and rotating in the reverse direction with respect to the closed side from the fully open state ( Claim 2). By doing so, it is possible to maintain the float plug in the closed state from the time when the gate valve is fully opened to the time when the gate valve swings and rotates by a predetermined amount. Thereby, the supply control which shifts the supply start timing of the condensed water from the condenser with respect to an evaporator to the latter half of an adsorption | suction process can also be performed.
又、上記の発明において、上記凝縮器の底部に、下方に凹んで凝縮水が溜まる溜まり部を形成し、この溜まり部の底面に上記連通路の上端が開口するように接続し、上記フロート栓を上記溜まり部に対し上から内装して上記連通路の上端開口を覆うように配設することもできる(請求項3)。このようにすることにより、フロート栓が開状態にされたときに、蒸発器に対し凝縮水が一気に落とし込まれるのではなくて所定量ずつ継続して落とし込むようにすることが可能となる。 In the above invention, the bottom portion of the condenser is formed with a recessed portion that is recessed downward to accumulate condensed water, and is connected to the bottom surface of the reservoir portion so that the upper end of the communication passage is opened. It can also be arranged so as to cover the upper end opening of the communicating path by being installed from above with respect to the pool part. In this way, when the float plug is opened, the condensed water is not dropped into the evaporator at once, but can be continuously dropped by a predetermined amount.
そして、吸着工程と脱着工程とが交互に切換えられる一対の吸着器と、吸着工程にある吸着器に吸着させるために吸着質を蒸発させる蒸発器と、脱着工程にある吸着器で脱着された吸着質を凝縮させる凝縮器と、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の連係作動式開閉装置とを備えてなる吸着式ヒートポンプとすることにより(請求項4)、以上の連係作動式開閉装置の適用に基づく作用を具現化した吸着式ヒートポンプを実現し得ることになる。
Then, a pair of adsorbers in which the adsorption process and the desorption process are alternately switched, an evaporator for evaporating adsorbate to be adsorbed by the adsorber in the adsorption process, and an adsorption desorbed by the adsorber in the desorption process By employing an adsorption heat pump comprising a condenser for condensing the quality and the linkage operation type switching device according to any one of
以上、説明したように、請求項1〜請求項3のいずれかの連係作動式開閉装置によれば、一対の吸着器と凝縮器との間の一対の開口又は一対の吸着器と蒸発器との間の一対の開口を各別に仕切る一対の仕切弁の開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要にすることができる。その上に、差圧に基づき開閉作動させる仕切弁のその開閉作動に連係してフロート栓の開閉作動を行わせることができ、このフロート栓の開閉作動により凝縮器から蒸発器への凝縮水の供給切換の制御を行うことができる。以上より、開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要としつつ、吸着器での吸着の進行状況に応じて蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を制御することができるようになる。
As described above, according to the linkage operation type switching device according to any one of
特に請求項2によれば、閉状態維持部材を設けることにより、仕切弁が全開状態のときから閉側に所定量揺動回転するまでの間に亘り、フロート栓を閉状態に維持することができ、これにより、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給開始タイミングを吸着工程の後半にずらすような供給制御をも行うことができるようになる。 In particular, according to claim 2, by providing the closed state maintaining member, it is possible to maintain the float plug in the closed state from the time when the gate valve is fully opened to the time when the gate valve swings and rotates by a predetermined amount. Thus, it is possible to perform supply control such that the supply start timing of the condensed water from the condenser to the evaporator is shifted to the latter half of the adsorption process.
請求項3によれば、フロート栓が開状態にされたときに、溜まり部内から蒸発器に対し所定量ずつ継続して落とし込むようにすることができるようになる。 According to the third aspect, when the float plug is opened, it can be continuously dropped into the evaporator from the reservoir portion by a predetermined amount.
又、請求項4の吸着式ヒートポンプによれば、以上の請求項1〜請求項3のいずれかの連係作動式開閉装置に基づく効果を得ることができることになる。 Further, according to the adsorption heat pump of the fourth aspect, it is possible to obtain the effect based on the linkage operation type opening / closing device of any one of the first to third aspects.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示す原理図である。同図において、符号1はハウジング、2A,2Bは一対の吸着器、3は凝縮器、4は蒸発器である。一対の吸着器2A,2Bは、ハウジング1の左右両側部分がそれぞれ上下方向全長に延びる区画壁51,52により仕切られて独立した密閉空間である吸着/脱着室20A,20Bと、この吸着/脱着室20A,20Bに配設した吸着/脱着用熱交換器21,21とで構成されたものである。又、凝縮器3は上記一対の吸着器2A,2Bに挟まれた左右方向中間領域の上側部分に、蒸発器4は下側部分に互いに仕切られて配設されており、凝縮器3は独立した密閉空間とされた凝縮室30と、凝縮室30に内蔵された凝縮用熱交換器31とで構成され、蒸発器4は同様に独立した密閉空間とされた蒸発室40と、蒸発室40に内蔵された蒸発用熱交換器41とで構成されている。上記ハウジング1内は図示省略の真空ポンプ等により略真空状態に維持されて、内部には例えば水、アルコール、アンモニア等の吸着質が所要量封入されている。以下、吸着質として水が封入されているものとして説明を続ける。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a principle diagram showing an adsorption heat pump according to the first embodiment of the present invention. In the figure,
上記一対の吸着器2A,2Bを構成する吸着/脱着用熱交換器21,21の外表面にはゼオライト,シリカゲルもしくは活性炭等の吸着剤が固定されている。そして、図示を省略しているが、各吸着/脱着用熱交換器21には、これに対し高温(例えば75℃)の熱媒又は低温(例えば32℃)の熱媒のいずれかが供給切換可能に循環供給されるように熱媒供給配管が接続されている。つまり、吸着/脱着用熱交換器21に低温の熱媒が循環供給されると、吸着器2A又は2Bは外表面の吸着剤が冷やされて気体状態の吸着質である水蒸気を吸着する吸着工程を行うことになり、逆に高温の熱媒が循環供給されると、吸着器2A又は2Bは、吸着剤に既に吸着されていた水蒸気を脱着(分離)させる脱着工程を行うようになる。
Adsorbents such as zeolite, silica gel or activated carbon are fixed on the outer surfaces of the adsorption /
上記凝縮器3を構成する凝縮用熱交換器31には、凝縮作動用に所定温度(例えば32℃)の熱媒を循環供給する熱媒供給配管(図示省略)が接続されている。又、上記蒸発器4を構成する蒸発用熱交換器41には、蒸発作動用に所定温度(例えば20℃)の熱媒を循環供給する熱媒供給配管(図示省略)が接続されている。
A heat medium supply pipe (not shown) that circulates and supplies a heat medium having a predetermined temperature (for example, 32 ° C.) for condensing operation is connected to the
上記区画壁51にはハウジング1の中央寄りに凹む凹部511が形成され、区画壁52にも同様にハウジング1の中央寄りに凹む凹部521が形成されている。吸着/脱着室20Aと凝縮室30とを連通させる開口512が上記凹部511の上側に形成される一方、吸着/脱着室20Bと凝縮室30とを連通させる開口522が上記凹部521の上側に形成されている。そして、上記開口512,522には、吸着器2A又は2Bから脱着された水蒸気を凝縮器3に対し凝縮させるために送り込む仕切弁V1,V2が設けられている。又、蒸発室40と吸着/脱着室20Aとを連通させる開口513が上記凹部511の下側に形成される一方、蒸発室40と吸着/脱着室20Bとを連通させる開口523が上記凹部521の上側に形成されている。そして、上記開口513,523には、蒸発室40から蒸発した気体状態の吸着質である水蒸気を吸着器2A又は2Bに対し吸着のために送り込む仕切弁V3,V4が設けられている。さらに、上記凝縮室30の底面には、上記の両凹部511,521の左右間を凝縮室30から蒸発室40側に貫入するように凹まされた溜まり部32が区画形成され、この溜まり部32内にはフロート栓6が設けられている。このフロート栓6は、上記溜まり部32の底面を上下方向に貫通する連通路としての連通孔33を上記仕切弁V3,V4の開閉作動に連係して開閉させることにより、凝縮器3で凝縮された液体状態の吸着質である凝縮水を所定タイミングで蒸発器4に対し落とし込むようになっている。後に詳細に説明するように、フロート栓6と、一対の仕切弁V3,V4とによって本発明の連係作動式開閉装置が構成されている。
The
上記仕切弁V1,V2は、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成されて、脱着工程の吸着器2A又は2Bから凝縮器3への水蒸気の流れを許容するように開くものの、逆方向である凝縮器3の側から吸着器2A又は2Bへの流れに対しては閉じて阻止するようになっている。すなわち、仕切弁V1,V2は、脱着工程の吸着器2A又は2Bで脱着した水蒸気によりその吸着/脱着室20A又は20Bの内圧が凝縮室30のそれよりも高くなると、その内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて脱着後の水蒸気を開口512又は522を通して凝縮室30側に流し(図1のV2参照)、逆に吸着/脱着室20A又は20Bの側の内圧が凝縮室30のそれよりも低くなると、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて凝縮室30から吸着/脱着室20A,20B側への逆流を阻止するようになっている(図1のV1参照)。
The gate valves V1 and V2 are configured by flap-type backflow prevention valves that open and close in response to a differential pressure, respectively, and open to allow the flow of water vapor from the
仕切弁V3,V4は、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成される一方、その開閉作動によりフロート栓6を溜まり部32内の凝縮水の浮力に抗して閉状態に維持したり所定のタイミングで開変換させたりするようになっている。すなわち、差圧に基づく開閉作動として、蒸発器4で凝縮水が蒸発して蒸発室40の内圧が吸着/脱着室20A又は20Bのそれよりも高くなると、その蒸発室40の内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて蒸発した水蒸気を開口513又は523を通して吸着/脱着室20A,20Bに流し(図1のV3参照)、逆に脱着工程の吸着器2A又は2Aでは脱着した水蒸気によりその吸着/脱着室20A又は20Bの内圧が蒸発室40のそれよりも高くなるため、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて吸着/脱着室20A,20B側から蒸発室40への逆流を阻止するようになっている(図1のV4参照)。
The gate valves V3 and V4 are each constituted by a flap type backflow prevention valve that opens and closes by receiving a differential pressure, while the
又、仕切弁V3,V4は、図2(a)に詳細を示すように、弁部であるフラップ弁部71,81と、作動アーム72,82とを一体に備えたものであり、作動アーム72,82の中間部位が溜まり部32を構成する側壁(又は周壁)321,322に対し支持部9,9によって揺動可能に支持されている。そして、仕切弁V3,V4は、支持部9,9を支点として揺動することにより、上記フラップ弁部71,81が開口513,523を開閉させる一方、上記作動アーム72,82の端部がフロート栓6のフロート本体61の上端面に当接・離反してフロート栓6の開閉切換を行わせるようになっている。上記各支持部9は、作動アーム72,82を水平軸回りに揺動回転させ得るように支持すると共に、凝縮室30と吸着/脱着室20A,20Bとの間のシールを兼ねるものに構成されている。具体例としては図2(b)に詳細を示すように、各支持部9はVの字状又はYの字状の断面形状を有するゴム製等の支持片91,91からなり、作動アーム72,82を上下から挟んだ状態で各支持片91と作動アーム72,82とが接着等の手段により接合されている。
As shown in detail in FIG. 2A, the gate valves V3 and V4 are integrally provided with
上記フロート栓6は、内部が空洞とされたフロート本体61と、このフロート本体61の下端面から連通孔33に挿入し得るように下方に突出されたガイド凸部62と、連通孔33の周囲を囲むようにフロート本体61の下端面に固定されたOリング等の弾性シール部材63とから構成されている。上記ガイド凸部62は、連通孔33よりも所定の隙間を残す程度に小径に設定され、フロート栓6が上下方向に浮上したり沈み込んだりする際に安定姿勢で上下動するようにガイドする一方、フロート栓6が開変換された際に溜まり部32内の凝縮水Wが連通孔33に対し所定の少量ずつ継続して流れ落ちるように調整し得るようになっている。又、上記弾性シール部材63は、後述の如く扁平に弾性変形した状態から元の円形断面にまで弾性復元するまでの間、連通孔33を閉状態に維持して、凝縮室30の側から蒸発室40への凝縮水Wの供給を遮断するようになっている。かかる弾性シール部材63によって閉状態維持部材が構成されている。
The
そして、仕切弁V3,V4の内、全開状態(弁開度100%;図2(a)に実線で示すV3参照)にある仕切弁V3又はV4(図2(a)ではV3)の作動アーム72又は82(図2(a)では72)がフロート栓6の上端面に当接して下向きに押圧力を加える結果、弾性シール部材63がフロート本体61と溜まり部32の底面323との間に挟まれて扁平形状に弾性変形した閉栓状態(栓開度0%)に維持される。逆に、全閉状態(弁開度0%;図2(a)に実線で示すV4参照)にある仕切弁V3,V4(同図ではV4)の作動アーム72,82(同図では82)はフロート栓6から上方に離れることになる。フロート栓6の閉栓状態、つまり連通孔33を閉じて流れを遮断した状態は、仕切弁V3又はV4が全開状態から全開と全閉との中間開閉状態まで維持され、それ以後、仕切弁V3又はV4が全閉状態まではフロート栓6は閉栓状態から開栓状態に移行して徐々に栓開度が大きくなるようになっている。すなわち、図2(c)に仕切弁V3の場合について示すように、仕切弁V3が全開状態では弾性シール部材63を弾性変形させた閉栓状態となり(同図に実線で示す状態参照)、仕切弁V3が全開状態から反時計方向に揺動していって中間揺動状態に至ると作動アーム72の揺動に伴いフロート栓6が凝縮水の浮力を受けて浮き上がり、弾性シール部材63が元の円形断面形状まで弾性復元することになる(同図に二点鎖線で示す状態参照)。この段階までフロート栓6の閉栓状態が維持される。そして、以後、さらに仕切弁V3が反時計方向に揺動して開口513を閉じた全閉状態までは作動アーム72の端部がさらに上方に移動するに従いフロート栓6も浮上して栓開度が大きくなる。なお、図例では仕切弁V3,V4として、フラップ弁部71,81と、作動アーム72,82との境界位置でくの字状に屈曲させた断面形状のものを示しているが、これに限らず、一直線状の断面形状のもので構成してもよい。
Then, among the gate valves V3 and V4, the operating arm of the gate valve V3 or V4 (V3 in FIG. 2A) in the fully opened state (
以上の吸着式ヒートポンプを用いた、吸着式冷凍サイクルに基づく冷熱取り出しのための運転について説明する。この運転は、一対の吸着器2A,2Bで吸着工程と脱着工程とを交互に切換えるというバッチ処理方式によって連続した冷熱取り出しを可能とするものである。すなわち、あるサイクルでのバッチ処理として、蒸発器4から蒸発された水蒸気の供給を受けて一方の吸着器(例えば2A)で吸着工程を行うと同時に、他方の吸着器2Bで脱着工程を行って脱着後の水蒸気を凝縮器3に供給して凝縮させ、次のサイクルのバッチ処理では、一対の吸着器2A,2Bでの工程を互いに切換えて、上記の吸着器2Aで脱着工程を行わせると同時に上記の吸着器2Bで吸着工程を行わせる。つまり吸着器2Aでは前のサイクルで吸着させた水蒸気を脱着させて凝縮器3に供給し、吸着器2Bでは前のサイクルで脱着させた後の吸着剤に対し蒸発器4からの水蒸気を供給して吸着させるのである。このようなサイクルを交互に繰り返す。このようにすることにより、蒸発器4での蒸発と、凝縮器3での凝縮とが連続して行われ、蒸発器4に循環供給される熱媒が蒸発熱により冷却されて戻され、この冷却された熱媒によって冷熱を連続して取り出すことができるようになる。
An operation for taking out the cold based on the adsorption refrigeration cycle using the above adsorption heat pump will be described. This operation enables continuous cooling and taking out by a batch processing system in which the adsorption process and the desorption process are alternately switched by the pair of
かかる運転の際の仕切弁V1,V2,V3,V4の弁開度と、フロート栓6の栓開度との関係について図3を参照しつつ説明する。図3においては、各仕切弁V1,V2,V3,V4の弁開度の状態を実線で示し、フロート栓6の栓開度の状態を一点鎖線で示している。例えば吸着器2A(同図では単に「A」と表示)で吸着工程、吸着器2B(同図では単に「B」と表示)で脱着工程を行うサイクル1では、仕切弁V1が全閉状態に維持される一方、仕切弁V2が最初は全開状態になるものの徐々に閉側に移行して全閉状態に至ることになる。又、仕切弁V3は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至る一方、仕切弁V4は全閉状態に維持されることになる。このサイクル1でのフロート栓6の状況と、それに伴う凝縮水Wの蒸発器4への供給は次のようになる。すなわち、仕切弁V3が全開状態にある時点から閉側に移行して中間揺動状態に至るまではフロート栓6は閉栓状態(栓開度0%)を維持し、それ以後、仕切弁V3が全閉状態に至るまではフロート栓6は全開状態にまで徐々に栓開度を増大させることになる。このため、サイクル1の前半にはフロート栓6は閉栓状態を維持して凝縮器3から蒸発器4への凝縮水Wの供給はないが、サイクル1の後半になるとフロート栓6は開栓状態となって凝縮器3の溜まり部32から蒸発器4に対し凝縮水Wが流れ込ませることができるようになり、サイクル1の終盤に凝縮水Wの供給は最大量となる。
The relationship between the valve openings of the gate valves V1, V2, V3, V4 and the opening of the
かかる変化を、蒸発器4と吸着工程にある吸着器2Aとの蒸発−吸着工程の状況との関係で見てみると、サイクル1の当初は、吸着器2Aの吸着/脱着用熱交換器2の吸着剤は未吸着状態であるので吸着能力は最も高く、これに吸着される蒸発器4側からの水蒸気の圧力、つまり仕切弁V3を上向きに押し上げる差圧が最も大きくなるため、仕切弁V3は全開状態になる。そして、吸着器2Aの吸着/脱着用熱交換器21の吸着剤に対する水蒸気の吸着が進行するにつれて吸着能力も低下していくため、サイクル1の進行に伴い蒸発器4からの仕切弁V3を押し上げる差圧も低下して、仕切弁V3は徐々に閉側に揺動する。このサイクル1の前半においてはフロート栓6が閉栓状態に維持されて凝縮水Wが蒸発器に対し新たに落とし込まれることもないため、蒸発器4内の蒸発用熱交換器41での蒸発による冷却に支障を与えることもない。そして、サイクル1の後半に入ると、仕切弁V3の閉側揺動に伴いフロート栓6が開いて凝縮水Wが蒸発器4の蒸発用熱交換器41に供給され、供給された凝縮水が蒸発器4で蒸発されることになる。この供給される凝縮水の蒸発によってサイクル1の後半においても蒸発用熱交換器41による冷熱取り出しを有効に継続させることができるようになる。
Looking at this change in relation to the state of the evaporation-adsorption process between the
そして、工程切換により次のサイクル2(吸着器2Aが脱着工程、吸着器2Bが吸着工程)に入ると、仕切弁V1は全開状態から徐々に閉側に移行し、仕切弁V2は閉状態に維持され、仕切弁V3は閉状態に維持され,仕切弁V4はサイクル1における仕切弁V3と同様に最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至ることになる。この場合も仕切弁V4の揺動に基づく全開から全閉までの変化に伴い、フロート栓6はサイクル2の前半には閉栓状態に維持され後半には徐々に全開の開栓状態まで開いて凝縮水Wを蒸発器4に供給することになる。以後、サイクル3、サイクル4、…と一対の吸着器2A,2Bの間で吸着と脱着の工程切換が行われ、上記のサイクル1とサイクル2の工程が繰り返される。
Then, when the next cycle 2 (the
以上の如く、吸着工程にある吸着器2A又は2Bでの吸着能力の変化状況に応じて蒸発器4に対する凝縮機3からの凝縮水の供給を制御することができ、これにより、蒸発器4での蒸発による冷熱生成を効率良く行うことができるようになる。
As described above, the supply of condensed water from the
<第2実施形態>
図4は一対の吸着器2A,2Bと、凝縮器3との間を連通・遮断する仕切弁V5,V6と、この仕切弁V5,V6の開閉作動に連係して開閉作動するフロート栓6との組み合わせによって本発明の連係作動式開閉装置が構成された、第2実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示す。
Second Embodiment
FIG. 4 shows gate valves V5 and V6 that communicate and block between the pair of
本実施形態の吸着式ヒートポンプは、ハウジング1の上下両側部をそれぞれ左右方向に延びる区画壁53,54により仕切って密閉空間にすることにより、上側部分に凝縮器3を、下側部分に蒸発器4を配設し、2つの区画壁53,54の間の上下方向中間部分を上下方向に延びる区画壁55によって仕切って密閉空間にすることにより、左右両側部分にそれぞれ吸着器2A,2Bを配設したものである。凝縮器3は凝縮室30と凝縮用熱交換器31とを備え、蒸発器4は蒸発室40と蒸発用熱交換器41とを備え、各吸着器2A,2Bは吸着/脱着室20A,20Bと吸着剤が固定された吸着/脱着用熱交換器21,21とを備えて、それぞれ構成されている点、ハウジング1内が略真空状態に維持されて吸着質(例えば水)が封入されている点、各熱交換器21,21に2種類の温度の熱媒の循環供給を切換えることで吸着と脱着との切換が行われる点、熱交換器31,41に所定温度の熱媒が循環供給される点等々は、第1実施形態と同様である。
The adsorption heat pump according to the present embodiment partitions the upper and lower side portions of the
上記区画壁53には、吸着/脱着室20Aと凝縮室30とを連通させる開口531と、吸着/脱着室20Bと凝縮室30とを連通させる開口532とが形成されている。そして、上記開口531,532には、吸着器2A又は2Bから脱着された水蒸気を凝縮器3に対し凝縮させるために送り込む仕切弁V5,V6が設けられている。又、区画壁54には、蒸発室40と吸着/脱着室20Aとを連通させる開口541と、蒸発室40と吸着/脱着室20Bとを連通させる開口542とが形成されている。そして、上記開口541,542には、蒸発室40から蒸発した気体状態の吸着質である水蒸気を吸着器2A又は2Bに対し吸着のために送り込む仕切弁V7,V8が設けられている。さらに、上記凝縮室30の底面には、区画壁53から下方に凹まされた溜まり部32が区画形成され、この溜まり部32内にはフロート栓6が設けられている。上記溜まり部32には、その底面に上端が開口して下端が区画壁54を貫通して蒸発室40内の蒸発用熱交換器41の上方で開口する連通路としての連通管34が連通接続され、上記フロート栓6は連通管34を上記仕切弁V5,V6の開閉作動に連係して開閉させることにより、凝縮器3で凝縮された液体状態の吸着質である凝縮水を所定タイミングで蒸発器4に対し落とし込むようになっている。
In the
上記仕切弁V5,V6は第1実施形態における仕切弁V3,V4(図2参照)と同様構成を備えており、それぞれフラップ弁部71,81と作動アーム72,82とを備え支持部9,9によって溜まり部32を構成する側壁又は周壁に対し揺動可能に支持されている。又、フロート栓6の構成及びこのフロート栓6と仕切弁V5,V6との連係作動の関係も、第1実施形態におけるフロート栓6と仕切弁V3,V4との関係と同様に構成されている。さらに、仕切弁V7,V8は、第1実施形態における仕切弁V1,V2と同様の構成を備えたものであり、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成されて、蒸発室4から吸着工程の吸着器2A又は2Bへの水蒸気の流れを許容するように開くものの、逆方向である吸着器2A又は2Bの側から蒸発器4への流れに対しては閉じて阻止するようになっている。すなわち、仕切弁V7,V8は、蒸発器4で蒸発した水蒸気により蒸発室40の内圧が吸着/脱着室20A又は20Bのそれよりも高くなると、その内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて蒸発後の水蒸気を開口541又は542を通して吸着/脱着室20A,2B側に流し(図4のV8参照)、逆に吸着/脱着室20A又は20Bの側の内圧が蒸発室40のそれよりも高くなると、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて吸着/脱着室20A,20Bから蒸発室40側への逆流を阻止するようになっている(図4のV7参照)。
The gate valves V5 and V6 have the same configuration as the gate valves V3 and V4 (see FIG. 2) in the first embodiment, and include
この第2実施形態の場合、吸着式冷凍サイクルに基づく冷熱取り出しのための運転は、第1実施形態の場合と同様に、一対の吸着器2A,2Bで吸着工程と脱着工程とを交互に切換えるというバッチ処理方式によって連続した冷熱取り出しが行われる。すなわち、あるサイクルでのバッチ処理として、蒸発器4から蒸発された水蒸気の供給を受けて一方の吸着器(例えば2A)で吸着工程を行うと同時に、他方の吸着器2Bで脱着工程を行って脱着後の水蒸気を凝縮器3に供給して凝縮させ、次のサイクルのバッチ処理では、一対の吸着器2A,2Bでの工程を互いに切換えて、上記の吸着器2Aで脱着工程を行わせると同時に上記の吸着器2Bで吸着工程を行わせる。つまり吸着器2Aでは前のサイクルで吸着させた水蒸気を脱着させて凝縮器3に供給し、吸着器2Bでは前のサイクルで脱着させた後の吸着剤に対し蒸発器4からの水蒸気を供給して吸着させるのである。このようなサイクルを交互に繰り返す。このようにすることにより、蒸発器4での蒸発と、凝縮器3での凝縮とが連続して行われ、蒸発器4に循環供給される熱媒が蒸発熱により冷却されて戻され、この冷却された熱媒によって冷熱を連続して取り出すことができるようになる。
In the case of this second embodiment, the operation for taking out cold heat based on the adsorption refrigeration cycle is switched alternately between the adsorption process and the desorption process by a pair of
かかる運転の際の仕切弁V5,V6,V7,V8の弁開度と、フロート栓6の栓開度との関係について図5を参照しつつ説明する。図5においては、各仕切弁V5,V6,V7,V8の弁開度の状態を実線で示し、フロート栓6の栓開度の状態を一点鎖線で示している。例えば吸着器2A(同図では単に「A」と表示)で脱着工程、吸着器2B(同図では単に「B」と表示)で吸着工程を行うサイクル1では、仕切弁V5が最初は全開状態になるものの徐々に閉側に移行して全閉状態に至ることになる一方、仕切弁V6が全閉状態に維持されることになる。又、仕切弁V7は全閉状態に維持されることになる一方、仕切弁V8は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至ることになる。そして、このサイクル1でのフロート栓6の状況と、それに伴う凝縮水Wの蒸発器4への供給は次のようになる。すなわち、仕切弁V5が全開状態にある時点から閉側に移行して中間揺動状態に至るまではフロート栓6は閉栓状態(栓開度0%)を維持し、それ以後、仕切弁V5が全閉状態に至るまではフロート栓6は全開状態にまで徐々に栓開度を増大させることになる。このため、サイクル1の前半にはフロート栓6は閉栓状態を維持して凝縮器3から蒸発器4への凝縮水Wの供給はないが、サイクル1の後半になるとフロート栓6は開栓状態となって凝縮器3の溜まり部32から蒸発器4に対し連通管34を通して凝縮水Wが流れ込ませることができるようになり、サイクル1の終盤に凝縮水Wの供給は最大量となる。
The relationship between the valve opening degree of the gate valves V5, V6, V7, V8 and the opening degree of the
以上の変化を、脱着工程にある吸着器2Aと、脱着後の水蒸気が凝縮される凝縮器3とによる脱着−凝縮工程の状況との関係で見てみると、サイクル1の当初は、吸着器2Aの吸着/脱着用熱交換器2の吸着剤に前のサイクルにてフルに吸着された状態から脱着されるため盛んに水蒸気が脱着されてその水蒸気の圧力、つまり仕切弁V5を上向きに押し上げる差圧が最も大きくなるため、仕切弁V5は全開状態になる。そして、吸着器2Aの吸着/脱着用熱交換器21の吸着剤からの脱着が進行するにつれて脱着量も低下していくため、サイクル1の進行に伴い仕切弁V5を押し上げる差圧も低下して、仕切弁V5は徐々に閉側に揺動する。このサイクル1の前半においてはフロート栓6が閉栓状態に維持されて凝縮水Wが蒸発器に対し新たに落とし込まれることもないため、蒸発器4内の蒸発用熱交換器41での蒸発による冷却に支障を与えることもない。そして、サイクル1の後半に入ると、仕切弁V5の閉側揺動に伴いフロート栓6が開いて凝縮水Wが連通管34を通して蒸発器4の蒸発用熱交換器41に供給され、供給された凝縮水が蒸発器4で蒸発されることになる。この供給される凝縮水の蒸発によってサイクル1の後半においても蒸発用熱交換器41による冷熱取り出しを有効に継続させることができるようになる。
Looking at the above changes in relation to the situation of the desorption-condensation process by the
そして、工程切換により次のサイクル2(吸着器2Aが吸着工程、吸着器2Bが脱着工程)に入ると、仕切弁V5が閉状態を維持し,仕切弁V6がサイクル1における仕切弁V5と同様に最初の全開状態から徐々に閉側に移行し、仕切弁V7は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至り、仕切弁V8は閉状態を維持することになる。この場合も仕切弁V6の揺動に基づく全開から全閉までの変化に伴い、フロート栓6はサイクル2の前半には閉栓状態に維持され後半には徐々に全開の開栓状態まで開いて凝縮水Wを蒸発器4に供給することになる。以後、サイクル3、サイクル4、…と一対の吸着器2A,2Bの間で脱着と吸着の工程切換が行われ、上記のサイクル1とサイクル2の工程が繰り返される。
When the next cycle 2 (the
以上の各サイクルにおいて脱着工程にある吸着器2A又は2Bでの脱着状況の変化は吸着工程にある吸着器2B又は2Aの吸着能力の変化状況と同じ傾向であるため、かかる変化状況に応じて蒸発器4に対する凝縮機3からの凝縮水の供給を制御することができ、これにより、第1実施形態と同様に、蒸発器4での蒸発による冷熱生成を効率良く行うことができるようになる。
In each of the above cycles, the change in the desorption state in the
<他の実施形態>
なお、本発明は上記第1及び第2実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第1又は第2実施形態では、フロート栓6を連係作動させる仕切弁V3,V4又はV5,V6の揺動支持として支持片91,91からなる支持部9を用いて行っているが、これに限らず、単に水平軸回りに回転可能に軸支するようにしてもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, but includes other various embodiments. That is, in the first or second embodiment, the support portion 9 including the
又、上記実施形態では閉状態維持部材として弾性シール部材63を用いた場合を示したが、これに限らず、例えば作動アーム72,82の端部と、フロート栓6の上端面とのいずれか一方に取り付けた弾性部材を用いてもよい。かかる弾性部材としては、仕切弁が全開状態になれば、作動アーム72,82の端部とフロート栓6の上端面との間に挟み付けられて弾性変形し、仕切弁が閉側に揺動すれば弾性復元し、その弾性変形状態から弾性復元する間はフロート栓6に対し下向きの押圧力を作用させて閉状態に維持させるように構成すればよい。
Moreover, although the case where the elastic sealing
2A,2B 吸着器
3 凝縮器
4 蒸発器
6 フロート栓(連係作動式開閉装置)
9 支持部
32 溜まり部
33 連通孔(連通路)
34 連通管(連通路)
63 弾性シール部材(閉状態維持部材)
71,81 フラップ弁部(弁部)
72,82 作動アーム
513,523,531,532 開口
V3,V4,V5,V6 仕切弁(連係作動式開閉装置)
2A,
9
34 Communication pipe (communication passage)
63 Elastic seal member (closed state maintaining member)
71,81 Flap valve part (valve part)
72, 82
Claims (4)
上記一対の仕切弁はフロート栓の左右両側位置に左右対称に配置され、
上記フロート栓は下動することにより上記連通路を閉状態にする一方、凝縮水の浮力を受けて浮上することにより上記連通路を開状態にするように配設され、
上記各仕切弁は、上記開口を開閉する弁部と、この弁部から上記フロート栓まで一体に延びる作動アームとを備え、かつ、上記作動アームの中間部位が水平軸回りに揺動回転可能に支持されて、上記弁部に差圧を受けて揺動回転することにより開閉作動するように構成され、
上記各仕切弁とフロート栓とは、仕切弁が全開状態まで揺動回転したとき弁部に受けた差圧が作動アームを介してフロート栓に対し下向きの押圧力として伝達され、かつ、この押圧力によりフロート栓が凝縮水の浮力に抗して連通路を閉状態に維持するように連係されている
ことを特徴とする連係作動式開閉装置。 A pair of gate valves for opening and closing a pair of openings between the pair of adsorbers and the condenser or a pair of openings between the pair of the adsorbers and the evaporator separately by receiving a partition differential pressure, and the upper condensation A float plug that switches the supply of condensed water by switching the communication path from the evaporator to the lower evaporator so that it can be opened and closed,
The pair of gate valves are arranged symmetrically at both left and right positions of the float plug,
The float plug is disposed to close the communication path by moving downward, and to open the communication path by floating by receiving the buoyancy of condensed water.
Each of the gate valves includes a valve portion that opens and closes the opening, and an operating arm that integrally extends from the valve portion to the float plug, and an intermediate portion of the operating arm can swing and rotate about a horizontal axis. Supported and configured to open and close by swinging and rotating upon receiving the differential pressure on the valve portion,
Each of the gate valves and the float plugs transmits a differential pressure received by the valve portion as a downward pressing force to the float plugs via the operating arm when the gate valve is swung to the fully opened state. A linkage actuated switchgear characterized in that the float plug is linked by pressure to keep the communication path closed against the buoyancy of the condensed water.
上記フロート栓が上記全開状態の仕切弁の作動アームから下向きの押圧力の伝達を受けたとき、弾性変形した状態で上記連通路を閉状態に維持する一方、上記仕切弁が全開状態から閉側に対し逆方向に揺動回転しても弾性変形状態から弾性復元するまでの間は上記フロート栓を閉状態に維持する閉状態維持部材を備えている、連係作動式開閉装置。 The linkage operation type opening and closing device according to claim 1,
When the float plug receives a downward pressing force from the operating arm of the gate valve in the fully opened state, the communication passage is kept in the closed state in an elastically deformed state, while the gate valve is closed from the fully opened state to the closed side. In contrast, the linkage-operated switchgear is provided with a closed state maintaining member that maintains the float plug in a closed state until it is elastically restored from the elastically deformed state even if it is swung in the opposite direction.
上記凝縮器の底部には下方に凹んで凝縮水が溜まる溜まり部が形成され、この溜まり部の底面に上記連通路の上端が開口するように接続され、
上記フロート栓は上記溜まり部に対し上から内装されて上記連通路の上端開口を覆うように配設されている、連係作動式開閉装置。 It is a linkage actuated switchgear according to claim 1 or claim 2,
The bottom of the condenser is formed with a recessed portion that is recessed downward to collect condensed water, and is connected to the bottom of the reservoir so that the upper end of the communication path opens.
The float-operated opening / closing device, wherein the float plug is installed from above with respect to the pool portion so as to cover the upper end opening of the communication path.
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Cited By (3)
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JP2010065922A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Fujitsu Ltd | Adsorption type refrigerating machine and method of controlling the same |
CN102052809A (en) * | 2010-12-29 | 2011-05-11 | 中国科学院广州能源研究所 | Novel steam valve for adsorptive refrigerating machine |
US11189384B2 (en) * | 2013-11-04 | 2021-11-30 | The Regents Of The University Of California | Systems and methods for enhancing isolation of high-temperature reactor containments |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110405 |