JP2012141101A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量の吸収式冷凍機を実現して、住宅や自動車での太陽電池パネルや太陽熱集熱器を吸収式冷凍機の熱源とすることを容易にすること。
【解決手段】吸収式冷凍機の冷媒にアセトンやメタノールなどの有機極性物質を、吸収剤に水を使うことで、腐食性の低減と低毒性を実現する。これにより、軽合金やプラスチックを使用できるようにし、さらに吸収式冷凍機の運転気圧を1気圧近辺に持ってくることで、小型化、軽量が図れるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸収式冷凍機の小型、軽量化を図るため、冷媒に極性有機溶剤、吸収剤に水を利用した吸収式冷凍機に関するものである。

一般的に、吸収式冷凍機は蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器と高温熱源と低温熱源から構成されており、対象物を冷却する機能を持つ。

蒸発器において、液体の冷媒が蒸発する際に外部より熱を奪って冷却がなされ、気化した冷媒蒸気は吸収器で吸収剤に吸収される。

この結果、得られた冷媒を多く含む吸収剤は、再生器で送られ、外部の高温熱源から加熱されて冷媒蒸気を放出する。冷媒蒸気は凝縮器で外部に熱を放出し、凝縮され、再び蒸発器へ送られる。

このような吸収式冷凍機に用いる吸収式冷凍機用組成物は、毒性が低く安全であることや、腐食性がないこと、また、熱効率が良いことなどが特性として要求される。

特開平６−３１３６４９ 特願平５−５３８７１

現在実用化されている冷媒と吸収剤としては、水−臭化リチウム系やアンモニア−水系がある。しかし、水−臭化リチウム系は、水の蒸発潜熱が大きく、大きな成績係数がとれるが、臭化リチウムの晶析問題が生じる。

また、アンモニア−水系は、アンモニアの蒸気圧が高く、毒性の問題もあるために吸収式冷凍機用組成物として適当でない。また、いずれの系も腐食性の問題があり、構造体に軽合金が使用できず、小型軽量化が困難である。

本発明では、吸収式冷凍機に腐食性と毒性が少ないアセトン、メタノールなどの有機極性物質を冷媒、水を吸収材とすることで、軽合金やプラスチックの使用を可能とし、小型、軽量化を行う。

本発明では冷媒と吸収剤が低毒性であること、腐食性が少ないこと、1気圧近辺で運転できることが利点である。そのため、軽合金やプラスチックを構造体として使用することが可能で軽量化できるため、一般住宅や車体への設置が容易になる。

図１は太陽電池パネルを高温熱源とした吸収式冷凍機の説明図である。（実施例１） 図２は蒸発器内部の説明図である。（実施例１） 図３は吸収器内部の送風機への動力伝達手段である。（実施例１）

冷媒に有機極性物質、吸収剤に水を使用することで小型、軽量化された吸収式冷凍機の高温熱源として太陽電池パネルを利用し、冷房機能を持たせることを実現する。

図１は、本発明の吸収式冷凍機の説明図である。

本発明の吸収式冷凍機は、家庭用の冷暖房を想定し、太陽電池パネルまたは太陽熱集熱器を高温熱源をして利用するのに適した構成である。太陽電池を吸収式冷凍機の高温熱源とすることで、太陽電池の冷却効果が発生するため、太陽電池の高効率化にも寄与できる。

吸収式冷凍機の動作を説明する。まず、アセトンが配管Aとオリフィスを通って蒸発器に入って、ヒートパイプ周囲の蒸発皿に貯留し、蒸発とともにヒートパイプから熱を奪い、冷却する。

蒸発器につけられたは冷房室につながっており、ヒートパイプは冷房室で送風機により熱を吸収して部屋を冷却し、蒸発器に熱を伝導させる。

蒸発したアセトンは逆流防止弁などの流量制御装置を経て、通気口から吸収器に運ばれる。吸収器に入ったアセトンは逆流防止弁により、蒸発器に戻らない構造になっている。

吸収器に入ったアセトン蒸気は送風機により、水と接触し、水に吸収される。吸収させる際に熱が発生し、温度が上昇するので、ヒートパイプなどの熱交換器を通して低温熱源である外気に熱が放出される。

アセトンを含んだ水は配管Cを通って再生器に運ばれ、太陽電池パネルなどの高温熱源からヒートパイプを通じて得た熱でアセトンが蒸発する。

また、配管Dからは再生器からアセトンが蒸留された残りのアセトンをほとんど含まない水が吸収器に供給される。

アセトン蒸気は凝縮器に流れ、熱交換器を通して外気に熱を放出しながら、凝縮されて液体となる。これを蒸発器に入れることで１サイクルが完了する。

図２は蒸発器の内部の構造である。蒸発皿にはヒートパイプが取り付けられており、複数段で構成されている。

蒸発皿はアセトンの液体が貯留するようになっており、ヒートパイプによる熱でアセトンが蒸発する構成である。

蒸発皿へは液体アセトンが流入しており、蒸発の速度より、流入の速度が大きいと上部の蒸発皿から下部の蒸発皿に流れ込むようになっている。

吸収器の内部には冷媒の吸収を促すための送風機および吸収剤である水の循環装置が設置されている。

図３のように、吸収器の内部の送風機や循環器への動力は外部のモーターに取り付けられた磁石や、電磁コイルによる磁力で内部に伝えられることにより、密封性を高めている。

また、蒸発器から吸収器への気体の循環を制御できる逆流防止弁やオリフィスなどの逆流防止装置を有しており、冷却効果を損なう気体の循環による熱の伝播を最小限に抑える働きを持たせる。

凝縮器にはアセトン蒸気とともに微量な水蒸気が混入し、蒸発器にも流入するため、蒸発器で蒸発しきれない液体を吸収器に流す配管Bも設置されている。

軽合金やプラスチックが使える小型、軽量の吸収式冷凍機は家庭用、車載用として適しており、太陽電池パネルや太陽熱集熱器が受ける太陽熱を高温熱源に、外気を低温熱源に冷房をすることができる。

また、吸収器での廃熱を利用する暖房や高温熱源の熱を直接暖房に利用することも出来る。

１ 太陽電池パネルまたは太陽熱集熱器
２ ヒートパイプ
３ 再生器
４ 凝縮器
５ 蒸発器
６ 吸収器
７ 配管A
８ 配管B
９ 配管C
１０ 配管D
１１ 蒸発皿
１２ オリフィス
１３ 逆流防止弁
１４ 通気口
１５ 送風機
１６ 冷房室
１７ モーター
１８ 磁石
１９ 吸収器外壁
２０ ベアリング

Claims (5)

1. 冷媒を有機極性物質とし、吸収剤を水とした吸収式冷凍機。
2. 吸収式冷凍機の吸収器において、蒸発器と吸収器のガス流量を調節する手段と吸収器の内部に風を起こすための装置が設置されている請求項１記載の吸収式冷凍機。
3. 請求項２の風を起こすための装置の駆動力として、吸収器の外部からの磁力で動作させる吸収式冷凍機。
4. 太陽電池パネルを高温熱源とし、外気を低温熱源とする請求項１の吸収式冷凍機。
5. 請求項４の吸収式冷凍機において、光が透過可能な断熱材で太陽電池パネルを囲って太陽熱の放熱を防ぎ、太陽電池パネルを高温熱源として利用し、太陽電池パネルからヒートパイプで吸収式冷凍機に熱を運ぶことを特長とする吸収式冷凍機。

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