JP2016044959A - 冷媒調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で冷凍装置の消費エネルギーを減少することが出来て、しかも、既存の冷凍装置に対しても容易に適用可能な冷凍装置の提供。【解決手段】圧縮式冷凍装置或いは吸収式冷凍装置の冷媒配管（１）に冷媒に電子を供給する冷媒調整装置（２）を介装した。【選択図】図１

Description

本発明は、冷暖房機（空調機）や冷蔵・冷凍機（本明細書では、冷暖房を行う装置、冷蔵装置、冷凍機を、包括的に「冷凍装置」と記載する場合がある）に関し、より詳細には、空調機や冷暖房を行う装置、冷蔵装置、冷凍機を循環する冷媒を改善する冷媒調整装置に関する。

冷暖房機（空調機）や冷蔵・冷凍機その他の冷凍装置は、高温多湿の我国の夏季を過すために必須の装置として、広く普及している。
冷凍装置は圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機に大別される。
圧縮式冷凍機は一般家庭や自動車用の様な比較的小さい空間を冷やすのに使用される事例が多く、一方、吸収式冷凍機は、ビルディングや大規模店舗の様な比較的大きい空間の冷房に用いられることが多い。

近年の環境意識、省エネルギー意識の高まりにより、冷凍装置（冷暖房を行う装置、冷蔵装置、冷凍機を含む）の運転についても、出来る限り消費エネルギーを少なくしたいと言う要請が強い。そのような要請に対して、例えば、冷凍装置から流出する冷風・温風の流れる領域を自動制御することや、冷暖房運転の時間を自動制御して無駄な冷暖房を抑制することが行われている。
しかし、冷風・温風の流れる領域の自動制御や、冷暖房運転時間の自動制御は、非常に複雑で且つ高度な制御を必要とするため、冷凍装置の製造コストを増加させてしまうという問題が存在する。
また、その様な複雑で且つ高度な制御を既存の冷凍装置に行わせることは技術的な困難を伴うので、既存の冷凍装置については、消費エネルギーを少なくすることが出来なかった。

その他の従来技術としては、人体の活動量を検出する手段を備えて省エネ運転を可能にした圧縮式の空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、当該圧縮式の空気調和機は、エネルギー消費量を減少するために複雑な検出機構と制御機構を必要とする。
また、吸着剤の再生能力を向上させて冷房性能を向上させる吸収式空調装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、係る吸収式空調装置は、非常に複雑な構造になってしまう。
そのため、簡易な構造であって、消費エネルギーを減少することが出来て、既存の冷凍装置に対しても容易に適用可能な改善策が望まれているが、係る改善策は現状では実用化されてはいない。

特開２０１４−１３０００４号公報 特開２０１４−１１８００７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、簡易な構造で冷凍装置の消費エネルギーを減少することが出来て、しかも、既存の冷凍装置に対しても容易に適用可能な冷媒調整装置の提供を目的としている。

本発明の冷媒調整装置（２）は、圧縮式冷凍装置或いは吸収式冷凍装置の冷媒配管（１）に配置され、自発分極している極性材料（例えば、ガーネットを代表とする貴石類または半貴石類）と、放射性物質を包含する材料（励起材：例えば天然稀土類鉱石等）が混在していることを特徴としている。
ここで、本発明の冷媒調整装置（２）のマイナスイオン発生量は１０００個／ｃｍ^３〜〜１００００個／ｃｍ^３であるのが好ましい。
そして本発明において、導電性材料の粉体を包含しているのが好ましい。

また本発明の冷媒調整装置（２）において、全体は可撓性シート状に形成されており、母材（例えば、ラバー、樹脂、不織布等）に、自発分極している極性材料（例えば、ガーネットを代表とする貴石類または半貴石類）の粉体と、放射性物質を包含する材料（励起材：例えば天然稀土類鉱石等）の粉体を混入させているのが好ましい。

あるいは本発明の冷媒調整装置（２）において、自発分極している極性材料（例えば、ガーネットを代表とする貴石類または半貴石類）の粉体と、放射性物質を包含する材料（励起材：例えば天然稀土類鉱石等）の粉体の混合物が、袋体（パック）に封入されているのが好ましい。

上述した本発明において、母材（例えば、ラバー、樹脂、不織布等）に混入される材料または袋体（パック）に封入される材料として、天然放射性稀土類元素鉱物を選択することが出来る。
また、例えばトリア（ＴｈＯ_２）等の放射線物質のみを選択することも可能である。
或いは、選択される材料を、自然（自発）分極している極性材料と、天然放射性稀土類元素鉱物または放射性物質の何れかにすることが出来る。
さらに、放射性元素を包含しない稀土類鉱物（例えば、水を浄化し、ミネラル水に改質するのに用いられる麦飯石など）を、前記材料に添加しても良い。

本発明の冷媒調整装置（２）において、弾性材中に半導体を包含した半導体包含部材（２Ａ）と、直流電圧発生部材（２Ｂ）と、直流電圧発生部材（２Ｂ）の陰極（２Ｃ）と半導体包含部材（２Ａ）とを接続する導線（２Ｄ）を有しており、
前記半導体は、主成分として酸化ケイ素を含む無機高分子材料或いは有機高分子材料で製造された絶縁体に、当該絶縁体の結晶構造に格子欠陥を生じさせる添加材が混入させて構成することが可能である。
この場合、前記絶縁体としてはシリコンラバーが好ましく、前記添加材としては酸化イットリウム及び酸化ガドリニウムの混合物が好ましい。

また、本発明において、冷媒調整装置は、ジメチルポリシロキサンと、ランタノイド系列のリン酸塩化合物を含有するヘテロポリ酸触媒をジェル状にして可撓性材料製の袋体内に充填することも可能である。

上述の構成を具備する本発明の冷媒調整装置（２）によれば、冷媒調整装置（２）を冷媒配管（１）に設置することにより、冷媒配管（１）内を流過する冷媒に冷媒調整装置（２）からマイナスイオンが供給される。マイナスイオンが供給された冷媒は、その熱交換効率が向上し、冷凍機の消費電力が減少する。
そして圧縮式冷凍装置であれば、冷媒の熱交換効率が向上することにより、圧縮機４を駆動して冷凍サイクルを実行する時間が短くなり、圧縮機の消費電力が軽減する。従って、冷凍装置全体の運転効率が向上する。
さらに、冷媒調整装置（２）では、外部から電力を供給しなくても、マイナスイオンが生成される。そして、励起材から放射線が生じなくなるまでの期間、マイナスイオンを生成し続けることが出来る。

本発明において、冷媒調整装置（２）に自発分極している極性材料と放射性物質を包含する材料（励起材）を包含すれば、放射性物質からの放射線により自発分極した結晶粒子の電解に乱れが生じ、マイナスイオンを発生するものと推定される。
ここで、マイナスイオンの発生量は例えば１０００個／ｃｍ^３〜１００００個／ｃｍ^３であり、それに対応する放射線量は極めて低く、ラジウム温泉と同程度であるので、励起材に包含された放射性物質は人体に悪影響を与えるものではない。

ここで、母材（例えば、ラバー、樹脂、不織布等）に混入される材料または袋体（パック）に封入される材料として、天然放射性稀土類元素鉱物や、放射性元素を包含しない稀土類鉱物（例えば、水を浄化し、ミネラル水に改質するのに用いられる麦飯石など）を包含する様に選択すれば、冷媒調整装置（２）から遠赤外線を発生して、冷媒配管（１）を流れる冷媒に遠赤外線を作用して、冷媒としての性能をさらに向上することが可能である。

さらに本発明において導電性材料の粉体を含むように構成すれば、冷媒調整装置（２）の母材（例えばラバー、樹脂）が非導電性材料（絶縁体材料）であっても、導電性材料の粉体により発生したマイナスイオンの減衰が抑制され、冷媒の熱交換効率を向上する程度のマイナスイオンが冷媒に供給される。

発明者の知見では、冷媒配管（１）内を流過する冷媒に電子を供給しても、冷媒の熱交換効率が向上する。
銅やアルミニウムのような熱伝導性の良好な材料における自由電子のエネルギー準位が０．９ｅＶであるのに対して、従来の冷凍装置で用いられている冷媒、例えばＲ−２２代替冷媒Ｒ−４０４Ａのエネルギー準位は０．０８ｅＶであり、このことが、当該冷媒の熱交換効率が銅やアルミニウムに比較して劣っている要因となっている。
本発明の冷媒調整装置（２）において、冷媒配管（１）内を流過する冷媒に電子、特にエネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子を供給すれば、冷媒電子のエネルギー準位が銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位である０．９ｅＶまで上昇し、その結果、冷媒の熱交換効率が向上すると推定される。

そして本発明の冷媒調整装置（２）が、弾性材中に半導体を包含した半導体包含部材（２Ａ）と、直流電圧発生部材（２Ｂ）と、直流電圧発生部材（２Ｂ）の陰極（２Ｃ）と半導体包含部材（２Ａ）とを接続する導線（２Ｄ）を有し、前記半導体が、主成分として酸化ケイ素を含む無機高分子材料或いは有機高分子材料で製造された絶縁体に、当該絶縁体の結晶構造に格子欠陥を生じさせる添加材を混入して製造されていれば、直流電圧発生部材（２Ｂ）の陰極（２Ｃ）における電圧が半導体に印加されると、格子欠陥を有する当該半導体から大量の電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの電子：溶媒和電子）が発生し、冷媒調整装置（２）が介装されている冷媒配管（１）中を流過する冷媒に供給される。
本発明で係る構成を作用すれば、大量の電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの電子：溶媒和電子）が発生し、冷媒調整装置（２）が介装されている冷媒配管（１）中を流過する冷媒に供給されるため、冷媒の電子のエネルギー準位が銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位である０．９ｅＶまで上昇し、冷媒の熱交換効率が向上するものと推定される。

さらに本発明の冷媒調整装置が、ジメチルポリシロキサンと、ランタノイド系列のリン酸塩化合物を含有するヘテロポリ酸触媒をジェル状にして可撓性材料製の袋体内に充填されて構成されているのであれば、当該ヘテロポリ酸触媒が発生する電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの電子：溶媒和電子）が、冷媒調整装置が介装されている冷媒配管（１）中を流過する冷媒に供給され、冷媒の電子のエネルギー準位を銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位と同程度まで（０．９ｅＶまで）上昇せしめる。そのため、冷媒の熱交換効率が向上する。

これに加えて、半導体包含部材（２Ａ）を有する上述の冷媒調整装置（２）であれば、当該半導体包含部材（２Ａ）を冷媒配管（１）に巻き付けることにより、既存の冷凍装置に容易に適用することが可能であり、簡易な構成により熱交換効率を向上することが出来る。
そして、可撓性材料製袋体内にジェル状のヘテロポリ酸触媒を充填した上述した冷媒調整装置であれば、当該袋体を冷媒配管（１）に固定するという簡易な構成により、既存の冷凍装置に対しても容易に適用することが出来る。

本発明の第１実施形態に係る冷媒調整装置を適用した圧縮式冷凍機を示すブロック図である。 第１実施形態に係る冷媒調整装置を適用した吸収式冷凍機を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る冷媒調整装置を示す説明図である。 実験例１で用いられた冷凍装置を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１において、全体を符号１０で示す冷凍装置は圧縮式冷凍機であり、室内機３、コンプレッサ４（圧縮機）、室外機５、膨張弁６を冷媒配管１で連結している。
冷凍装置１０では、公知の冷凍装置の冷媒配管１に、本発明の特徴である冷媒調整装置２を介装している。図１において、矢印Ａは、冷媒配管１における冷媒の流れ方向を示している。
冷凍装置１０では、コンプレッサ４により圧縮された冷媒（例えば、Ｒ−２２代替冷媒Ｒ−４０４Ａ）は高温・高圧の気相冷媒として室外機５に入り、前記高温・高圧の気相冷媒は、室外機５のファンにより冷却されて凝縮して（液化されて）低温・高圧の液相冷媒となる。

室外機５を出た低温・高圧の液相冷媒は、膨張弁６で減圧と流量制御が行われて、低温・低圧の液相冷媒となって室内機３に入る。室内機３に入った低温・低圧の液相冷媒は、室内機３において、冷房するべき領域（室内）の空気と熱交換を行ない、当該室内空気から潜熱（低温・低圧の液相冷媒が低温・低圧の気相冷媒に気化するのに必要な気化熱）を吸収する。これにより、室内空気は降温する。室内空気から気化熱（潜熱）を吸収した冷媒は、低温・低圧の気相冷媒となって、コンプレッサ４に戻る。
コンプレッサ４に戻った低温・低圧の気相冷媒は、コンプレッサ４で圧縮されて高温・高圧の気相冷媒となって室外機５に入る。以下、このサイクルを繰り返して、冷房運転を行う。

図１において、冷凍装置１０の冷媒配管１の、室外機５と膨張弁６の間の領域には、冷媒調整装置２が介装されている。
図１では冷媒調整装置２は室外機５と膨張弁６の間の領域に配置されているが、冷媒調整装置２は冷媒配管系であればどこに設けても良い。液相冷媒が流れる冷媒配管１に介装することが特に好ましい。例えば、冷媒調整装置２を室外機５内部の冷媒配管１に介装することが可能である。

第１実施形態に係る冷媒調整装置２は全体が可撓性を有するシート状に形成されている。係るシートは、例えばシリコンラバー、樹脂、繊維の何れかに、天然稀土類鉱物（稀土類元素鉱物）の粉末と、自発分極している極性材料の粉末を混在させて構成されている。
ここで、稀土類元素は、
原子番号５７〜７１のランタノイド系列の元素、すなわち、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）と、
３族に属するスカンジウム（Ｓｃ：原子番号２１）およびイットリウム（Ｙ：原子番号３９）である。

自発分極している極性材料としては、ガーネットを代表とする貴石類または半貴石類が用いられる。
ここで、ガーネットの一般的な化学式は Ｘ_３Ｙ_２（ＳｉＯ_４）_３ で表現される。
「Ｘ_３」にはカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ：二価）、マンガン（Ｍｎ）が該当し、「Ｙ_２」にはアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ：三価）、クロム（Ｃｒ）が該当する。

上述した、天然稀土類鉱物には、極めて微量の放射性物質（トリウムＴｈ、ウランＵ、ラジウムＲａ等）が包含されている。そして天然稀土類鉱物は、マイナスイオンを発生させるための励起材として用いられる。
自発分極をする粉体（結集粒子）にトリウムＴｈ、ウランＵ、ラジウムＲａ等の放射性物質を包含した天然稀土類鉱物の粉末を混合すると、マイナスイオンを発生することが、発明者の実験により確認されている。
自発分極した結晶粒子に対して、放射性物質を包含した天然稀土類鉱物の粉末を励起材（マイナスイオンの発生を促す材料）として混合すると、放射線により自発分極した結晶粒子の電解に乱れが生じ、マイナスイオンを発生するものと推定される。

ここで、稀土類鉱物、稀土類酸化物の粉体に励起材の粉体を混合した混合粉体をシリコンラバー、樹脂に混合すると、絶縁体であるラバー、樹脂にマイナスイオンが吸収されて減衰してしまう。その結果、可撓性シート状の冷媒調整装置２から発生するマイナスイオンが減少してしまう。
これに対して、第１実施形態に係る可撓性シート状の冷媒調整装置２では、上記混合粉体（稀土類鉱物、稀土類酸化物の粉体に励起材の粉体を混合した混合粉体）に加えて、導電体（銀、銅等の金属、炭素粉末等）の粉末（粉体）を添加している。
導電体の粉体を添加することにより、発生したマイナスイオンの減衰が軽減され、冷媒調整装置２を所定のレベルに維持することが出来る。

なお、第１実施形態に係る冷媒調整装置２を構成する可撓性シートに含有される放射性物質による放射線量は極めて微量であり、例えば秋田県の玉川温泉（ラジウム温泉）と同程度であることが、発明者の測定で明らかになっている。
ここで冷媒調整装置２におけるマイナスイオン発生量は、冷凍装置が圧縮式の空調機である場合には１０００個／ｃｍ^３〜６０００個／ｃｍ^３、冷凍装置が家庭用冷蔵庫や各種冷凍設備である場合には３０００個／ｃｍ^３〜１００００個／ｃｍ^３に設定されている。すなわち、冷媒調整装置２におけるマイナスイオン発生量は１０００個／ｃｍ^３〜〜１００００個／ｃｍ^３に設定されている。

冷媒調整装置２におけるマイナスイオン発生量は１０００個／ｃｍ^３よりも少ないと、マイナスイオンを冷媒に供給することにより冷媒の熱交換効率は変動せず、冷凍装置の熱効率を向上する効果、圧縮機（４）を駆動して冷凍サイクルを実行する時間を短縮する効果、圧縮機の消費電力を軽減する効果が十分に得られない。
一方、冷媒調整装置２におけるマイナスイオン発生量が１００００個／ｃｍ^３を越えた場合には、マイナスイオン発生量が１００００個／ｃｍ^３の場合に比較して、冷媒の熱交換効率向上効果、圧縮機（４）駆動時間の短縮効果、消費電力軽減効果がさほど向上しない。また、マイナスイオン発生量と放射線量とは比例関係にあり、放射線量の増加することは、冷凍装置の一般ユーザーに対して心理的に悪影響を及ぼす恐れがある。換言すれば、マイナスイオン発生量が１００００個／ｃｍ^３以下であれば、発生する放射線量は人体に影響がないレベルであると推定されるので、一般ユーザーに対して心理的に悪影響を及ぼす恐れが少ないのである。

可撓性シート状の冷媒調整装置２の製造に際して、シートの母材（シリコンラバー、樹脂、繊維）、稀土類鉱物、稀土類酸化物の粉体の量、励起材の粉体の量、導電体の粉体の量についての混合比は、どの様な材料を選択するのかによる変動が大きい。
そのため、係る比率を決定するに際しては、上述したマイナスイオン発生量により設定することが好適である。
例えば発明者の実験によれば、励起材である天然稀土類鉱物の粉末と、自発分極している極性材料との混合比は、重量比で、１：９９〜９９：１の間であった。そのため、実機製造に当たっては、励起材粉末と、自発分極している極性材料との混合比（重量比）は、マイナスイオン発生量により設定した。

また発明者の実験によれば、シートの母材（シリコンラバー、樹脂、繊維）に対する混合物（天然稀土類鉱物の粉体と励起材の粉体の混合物）の量は、母材１００重量部に対して、粉体混合物は５重量〜４０重量部が好適であった。
母材１００重量部に対して混合物が５重量部未満であると、マイナスイオン発生量が少なく、冷媒の熱交換効率向上効果、圧縮機（４）駆動時間の短縮効果、消費電力軽減効果が得られなかった。
一方、母材１００重量部に対して粉体混合物が４０重量部を超えると、混合物全体の比表面積が増加するため、母材（特に、ラバー、樹脂）に粉体混合物を（分散混合）混在した状態で型に鋳込む際に、流動性が低下するため、シート状に成形加工することが困難になる。

さらに、シートの母材と導電体の粉体（金属粉末、炭素粉末等）との混合比は、発明者の実験では、シートの母材１００重量部に対して、導電体粉末は１０重量部〜１００重量部の範囲で混合するべきであることが判明した。
シートの母材１００重量部に対して導電体粉末が１０重量部未満では、冷媒調整装置２の導電性が低く、マイナスイオン発生量が１０００個／ｃｍ^３を下回ってしまう。一方、シートの母材１００重量部に対して導電体粉末が１００重量部を越えてしまうと、成形性が悪化する。

これに加えて発明者の実験によれば、可撓性シート状の冷媒調整装置２の成形厚さ寸法が小さい（薄い）方が、マイナスイオンが効率良く発生する傾向があった。好ましくは、当該寸法は、０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
シート状の冷媒調整装置２の成形厚さ寸法が０．５ｍｍ未満であると、成形が困難であり、且つ、成形されたシート状の冷媒調整装置２の強度が劣ってしまう。一方、シート状の冷媒調整装置２の成形厚さ寸法が５ｍｍを上回っていると、マイナスイオン数は厚さに比例しては増加せず、原料コストが嵩み、対費用効果が低下する。

上述した第１実施形態によれば、シート状の冷媒調整装置２を、例えば冷媒配管１に巻き付ける事により、冷媒配管１内を流過する冷媒にマイナスイオンが供給される。マイナスイオンが供給された冷媒は、その熱交換効率が向上し、冷凍機の消費電力が減少する。
そして圧縮式冷凍装置であれば、冷媒の熱交換効率が向上することにより、圧縮機４を駆動して冷凍サイクルを実行する時間が短くなり、圧縮機の消費電力が軽減する。従って、冷凍装置全体の運転効率が向上する。
さらに、励起材からの放射線により自発分極した結晶粒子の電解に乱れが生じ、マイナスイオンを発生するものと推定されるので、外部から電力を供給しなくても、マイナスイオンが生成される。そして、励起材から放射線が生じなくなるまでの期間、マイナスイオンを生成し続けることが出来る。
発明者が行った実験では、室外機５内の熱交換器下流側の領域に可撓性シート状の冷媒調整装置２を巻き付けて設置した場合には、設置しない場合に比較して、消費電力が約２０〜４０％程度削減された。

図１では第１実施形態に係る冷媒調整装置を圧縮式冷凍装置に適用しているが、吸収式冷凍装置に適用することも可能である。図２は、第１実施形態に係る冷媒調整装置を吸収式冷凍装置に適用した状態が示されている。
図２において、全体を符号２０で示す冷凍装置は吸収式冷凍機であり、蒸発器２１、吸収系２２を有しており、各室の空調機２３の各機器と蒸発器２１を連通する冷水（冷媒）配管２４を有しており、冷水（冷媒）配管２４に、冷媒調整装置２を介装している。ここで、吸収系２２は、図示しない吸収器、再生器、凝縮器、吸収溶液配管系統を備えている。
図２において、冷媒調整装置２としては、図２で示すタイプ（符号２）、ヘテロポリ酸触媒をジェル状にして可撓性材料製の袋体内に充填したタイプの何れも適用可能である。
なお、図２における符号２５は、冷媒である冷水を圧送するためのポンプである。

吸収式冷凍装置２０では、低圧の蒸発器２１内で液相冷媒（水）が冷水（冷媒）配管２４を流過する冷水（冷媒）から気化熱（潜熱）を奪って気化する。そして、気化熱を奪われた配管２４の冷水（冷媒）は冷却（降温）されて、冷水（冷媒）配管２４に介装されたポンプ２５で昇圧されて各室の空調機２３に送られ、冷房等の用途に利用される。そして、前記冷水は、各室内の空気と空調機２３で熱交換を行ない昇温されて蒸発器２１に戻され、再び冷却されて循環させる。これにより、連続して冷却された冷水（冷媒）を、各室の空調機で利用することができる。
なお、低圧の蒸発器２１内で冷水（冷媒）配管２４を流過する冷水（冷媒）から気化熱（潜熱）を奪って気化した冷媒（水蒸気）は、配管２７を通って吸気系２２に戻り、吸収系２２内で再び液相冷媒（水）となって、配管２６を介して低圧の蒸発器２１に戻り、冷水（冷媒）配管２４を流過する冷水（冷媒）を冷却する。

図２において、冷媒調整装置２は、冷水配管２４の何れかに介装される。上述した通り、各部屋の空調機器２３の冷媒は冷水配管２４を流れる冷水だからである。
なお、吸収式冷凍機２０の吸収系２２について図２では明示しないが、水（冷媒）−ＬｉＢｒ（臭化リチウム：吸収液）系であっても良いし、水−アンモニア系であっても良い。また、その他の冷媒と吸収液の組合せであっても良い。

図２では冷媒調整装置２は、冷水（冷媒）配管２４の蒸発器２１出口側の領域に設けられているが、冷媒調整装置２の設置位置はそれに限定される訳ではない。
発明者が行った実験では、冷水配管２４の蒸発器２１出口側の領域に冷媒調整装置２を設置することにより、約２０％程度の電力量削減が出来た。

次に、冷媒調整装置２の第２実施形態について説明する。
第１実施形態に係る冷媒調整装置２は、全体が平板状の可撓性シートとして構成されているが、第２実施形態では、所謂「パック」状に構成されている。
第２実施形態に係る冷媒調整装置２は、上述した自発分極している極性材料の粉体と、励起材（放射性物質を包含する天然稀土類鉱石）の粉体とを混合した混合物（混合粉体）と、袋体に封入することにより構成されている。
自発分極している極性材料の粉体と、励起材（放射性物質を包含する天然稀土類鉱石）については、第１実施形態で上述したのと同様である。

混合粉体が封入される袋体（パック）は高分子ポリマー製であるか、あるいはアルミニウムと高分子材料の積層材（アルミニウムと高分子材料とのラミネート材）製である。そして、絶縁材である高分子材料により発生したマイナスイオンが減衰してしまうことを防止するため、帯電防止アルミパック資材であるのが好ましい。
第２実施形態に係る冷媒調整装置２における均一なマイナスイオンの発生のため、前記袋体には、混合粉体（自発分極している極性材料の粉体と、励起材の粉体とを混合した混合物）が均一な分散状態で封入されることが好ましい。
袋体に均一な分散状態で混合粉体を封入するためには、前記混合粉体の分散スラリーを製造し、「デッピング法」、「ドクターブレード法」等の既存の手法により当該分散スラリーを不織布等の保持材に塗布し、乾燥する。そして、乾燥された保持材（混合粉体の分散スラリーが塗布された保持材）を帯電防止アルミパック資材製の袋体に内蔵し、減圧（真空）パッキングを行うことが好適である。

ここで、前記混合粉体は、そのまま袋体にパッキングしても良い。
あるいは、成形を容易にして、且つ、取り扱いを容易にするため、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等のバインダー成分を前記混合粉体に適量噴霧混合し、エンボス加工した不職布等に均一に把持させて、帯電防止アルミ製パック内に収容し、減圧（真空）パッキングすることが出来る。
さらに、前記混合粉末を純水に分散してスラリーを調整し、スプレードライヤー等の造粒機で顆粒状に整形して、エンボス加工した不職布等に均一に把持させる。そして、当該不織布を帯電防止アルミ製パック内に収容し、減圧（真空）パッキングすることが好ましい。

第２実施形態に係る冷媒調整装置２によれば、袋体自体が高分子ポリマー製であるか、あるいはアルミニウムと高分子材料の積層材（アルミニウムと高分子材料とのラミネート材）製であるため可撓性を有しており、適宜変形させることにより冷凍装置の冷媒配管に密着させて、針金等のその他の紐状部材で固定することが可能である。
第２実施形態に係る冷媒調整装置２におけるその他の構成や作用効果については、第１実施形態に係る冷媒調整装置２と同様である。

第３実施形態に係る冷媒調整装置が、図３に示されている。
図３において、冷媒調整装置２は、弾性材中に半導体（図示せず）を包含した半導体包含部材２Ａと、直流電圧発生部材２Ｂと、導線２Ｄを有しており、導線２Ｄは、直流電圧発生部材２Ｂの陰極２Ｃと半導体包含部材２Ａを接続している。図３では、半導体包含部材２Ａはシート状に形成されているが、その他の形状、例えば円筒形状であっても良い。
直流電圧発生部材２Ｂには、正極端子２Ｅと陰極端子２Ｃが設けられている。また直流電圧発生部材２Ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータとしての機能を有しており、所定の供給電源（例えば、家庭用電源コンセント）からの供給される交流電圧を直流電圧に変換した上で、導線２Ｄを介して、半導体包含部材２Ａの半導体に陰極の直流電圧を印加することが出来る。
図３において、符号Ｆは交流電源用のコンセントである。

図３で示す冷媒調整装置２は、銅やアルミニウム（冷媒配管の材料となり熱伝導性が優れている）の持つ自由電子のエネルギー準位０．９ｅＶとほぼ同等のエネルギー準位を有する溶媒和電子を、多量に発生する機能を有している。
図３の冷媒調整装置２を冷媒配管１（図１参照）に介装すると、冷媒調整装置２は冷媒配管１内を流過する冷媒に溶媒和電子を供給し、特にエネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子を冷媒に供給する。例えば、冷媒配管１を流過する冷媒がＲ−２２代替冷媒Ｒ−４０４Ａであれば、冷媒調整装置２からエネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子が冷媒に供給されることにより、当該冷媒（Ｒ−２２代替冷媒Ｒ−４０４Ａ）における電子のエネルギー準位が、０．０８ｅＶから０．９ｅＶまで上昇する。ここで、エネルギー準位０．９ｅＶは、銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位と同等である。

冷媒配管１を流過する冷媒に溶媒和電子が供給され、当該冷媒のエネルギー準位が上昇する結果、当該冷媒の熱交換効率が向上し、冷凍装置１０における消費電力が減少する。
冷媒の熱交換効率が向上することは、後述する発明者の実験により確認されている。

半導体包含部材２Ａには半導体が包含されるが、該半導体は半導体包含部材２Ａ内に設けられた電極（図示せず）に接続されている。そして、半導体包含部材２Ａ内に設けられた電極（図示せず）は、直流電圧発生部材２Ｂの陰極端子２Ｃに電気的に接続されている。
半導体包含部材２Ａに包含される半導体は、絶縁体に前記添加材を混入させることにより、当該絶縁体の結晶構造に格子欠陥を生じさせることで得ることが出来る。例えば、シリコンラバー（主成分として酸化ケイ素を含む無機高分子材料）で製造された絶縁体に、添加材として酸化イットリウム及び酸化ガドリニウムの混合物を混入して、半導体包含部材２Ａに包含される半導体を製造することが出来る。

半導体包含部材２Ａの製造方法について説明する。
先ず、絶縁体であるシリコンラバーを所定量（例えば、１０ｇ）用意する。そして当該シリコンラバーに、粉末状の酸化イットリウム（例えば、０．２ｇ）と酸化ガドリニウム（例えば、０．３ｇ）を混合する。そして、混合した粉末を添加材として、所定量（例えば、１０ｇ）のシリコンラバーに、攪拌しながら少量ずつ混入する。そして、最後は充分に攪拌する。
上述の様にして得られた混合物（絶縁体であるシリコンラバーと、酸化イットリウム及び酸化ガドリニウムの混合粉末とを混合、撹拌して得られた混合物）を金型に流し込む。
金型に流し込む際に、前記電極（半導体包含部材２Ａ内の電極：図示せず）を導線２Ｄに接続し、前記混合物（絶縁体であるシリコンラバーと、酸化イットリウム及び酸化ガドリニウムの混合粉末とを混合、撹拌して得られた混合物）の中に浸漬し、固定しておく。

電極（半導体包含部材２Ａ内の電極）が浸清した混合物が流し込まれた金型を、乾燥炉で乾燥（例えば、７０°Ｃで３０分間）することにより、所望の半導体包含部材２Ａ（半導体を包含した半導体包含部材）を得ることが出来る。
図３では半導体包含部材２Ａはシート状に形成されているが、円筒状に形成することも出来る。上述した製造方法において、半導体包含部材２Ａは、例えば、直径１５ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形状であり、前記金型の大きさもそれに対応している。また、前記半導体包含部材内の電極は、概略直方体形状であり、銅で製造されている。

次に、冷媒調整装置２から、冷媒配管１の冷媒に溶媒和電子を供給する旨について説明する。
直流電圧発生部材２Ｂの陰極２Ｃの直流電圧が冷媒調整装置２の半導体に印加されると、半導体は格子欠陥を有することに起因して、半導体から大量の電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子）が発生する。そして発生した電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子）が、冷媒配管１中を流過する冷媒に供給される。
その結果、冷媒の電子のエネルギー準位が、銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位と同じ０．９ｅＶまで上昇して、冷媒の熱交換効率が向上する。そして、冷媒の熱交換効率が向上することにより、例えば、圧縮機（４）を駆動して冷凍サイクルを実行する時間が短くなり、圧縮機の消費電力が軽減する。

さらに、冷媒調整装置２から冷媒配管１中を流過する冷媒に溶媒和電子が供給されることで、還元要素を有するイオンが冷媒中に生成し、冷媒が冷媒配管１内を循環する際に、当該イオンが冷凍装置１０の各機器に作用する。その結果、潤滑油の酸化が防止され、各機器における潤滑効率が向上するので、冷凍装置１０の運転効率が向上する。そのことも、冷凍装置１０の消費電力が減少する一因と考えられる。
これに加えて、半導体包含部材２Ａを有する冷媒調整装置２において、半導体包含部材２Ａをシート状に形成し、シート状の半導体包含部材２Ａを冷媒配管１に巻き付けることにより、既存の冷凍装置に対して容易に取り付けることが出来る。

［実験例１］
図３で説明した冷媒調整装置２を用いた冷凍装置と、冷媒調整装置２を用いていない冷凍装置との比較実験を行った。
実験例１において、冷媒調整装置２は、図４で示すように室外機５の冷媒配管系における室外機５の出口近傍に設けた。換言すれば、実験例１における「冷媒調整装置２を用いた冷凍装置」（図４）は、冷媒調整装置２の位置以外の構成については図１で示す圧縮式冷凍装置１０と同様である。

実験は食品会社内で実施され、圧縮式冷凍装置である２台の冷蔵庫を容易し、一方には図３で説明した冷媒調整装置２を装着し、他方には冷媒調整装置２を装着しなかった。
冷蔵庫の強さを２台とも「強」に設定すると共に、冷蔵庫に負荷をかけるため、電熱器を「強」に設定して、各冷蔵庫内に設置した。そして、実験開始からの経過時間と庫内温度を計測した。
実験結果（比較結果）は、下表１の通りである。
表１

表１において、冷媒調整装置２を装着しなかった冷蔵庫（冷媒調整装置なし）では、実験開始直後は６．５℃であった庫内温度は上昇し続け、２０分後には８．５℃、３７分後には１８．８℃となった。
それに対して、冷媒調整装置２を装着した冷蔵庫（冷媒調整装置あり）では、実験開始直後の庫内温度は６．９℃で「冷媒調整装置なし」と概略同温度であったが、時間の経過と共に庫内温度は下降し、２０分後には３．１℃で安定値となった。そして「冷媒調整装置なし」に比較すると、５〜１５℃も低温であった。
このことから、図３で説明した冷媒調整装置２が、冷凍装置の熱交換効率の向上に大きく寄与していることが確認された。

さらに、別の実施形態（第４実施形態）に係る冷媒調整装置について説明する。この実施形態では、ジェル状の触媒を可撓性部材（例えば、合成樹脂）製の袋体に充填して、冷媒調整装置を製造することが可能である。
触媒としては、ジメチルポリシロキサンと、ランタノイド系列のリン酸塩化合物を含有するヘテロポリ酸触媒が適している。そして、係る触媒をジェル状にして可撓性材料製の袋体内に充填し、以って第４実施形態に係る冷媒調整装置を製造する。

ヘテロポリ酸触媒は、例えば燃焼用空気に化学的活性種を発生させて燃焼速度を増加させる作用、液体燃料を改質させ燃焼速度を増加させる作用、潤滑油の酸化分子を還元しその性能と寿命を向上させる作用を有することが知られている。
そしてヘテロポリ酸触媒には、エネルギー準位０．９ｅＶとほぼ同等のエネルギー準位を有する溶媒和電子が多量に含まれている。

ジェル状の触媒を可撓性部材製の袋体に充填した冷媒調整装置を冷媒配管１（図１参照）に固定することにより、ヘテロポリ酸触媒が発生する電子（エネルギー準位が０．９ｅＶの溶媒和電子）が、冷媒調整装置が介装されている冷媒配管１中を流過する冷媒に供給され、冷媒の電子のエネルギー準位を０．９ｅＶまで上昇させる。すなわち、銅やアルミニウムの自由電子のエネルギー準位と同程度まで（すなわちまで）上昇させる。これにより、冷媒配管１中を流過する冷媒の熱交換効率が向上し、冷凍装置の消費電力が減少する。
可撓性材料製の袋体内にジェル状のヘテロポリ酸触媒を充填した冷媒調整装置であれば、袋体を冷媒配管１に固定するという簡易な構成により、既存の冷凍装置に対して容易に適用することが出来る。

［実験例２］
第４実施形態に係る冷媒調整装置を冷凍装置に適用した場合と、適用しない場合について、比較実験を行った。
実験例２で用いられた冷凍装置は図４で示すのと同様な圧縮式冷房機（空調機）であり、冷媒配管１（図４）に冷媒調整装置を取り付けている。より詳細には冷媒調整装置は、実験例１と同様に室外機５の冷媒配管系の（室外機５の）出口近傍に取り付けた。

実験はスポーツクラブで実施され、同一の空調機において、同一条件の下で、冷媒調整装置を装着する前と装着した後について、室内機ルーバーの吹き出し口の温度を計測した。
そして空調装置の設定温度を２０℃として、冷媒調整装置２の装着後１５分後の室内機ルーバーの吹き出し口の温度を計測した。
計測結果は、下表２の通りである。
表２

それによると、室内機ルーバーの吹き出し口の温度は、冷媒調整装置の装着前は１４．５℃であったが、冷媒調整装置２の装着後は９．０℃となり、冷媒調整装置２の装着前に比較して、冷媒調整装置２の装着後における室内機ルーバーの吹き出し口の温度は５．５℃降温した。
すなわち、冷媒調整装置の装着前に空調装置の設定温度を２０℃にした場合と、冷媒調整装置の装着後に空調装置の設定温度を２２〜２３℃にした場合とでは、同等の冷房効果が得られることが明らかになった。
資源エネルギー庁が公表している「空調装置の設定温度を２℃上げると１０％の節電ができる」という見解や、空調関連の民間業者の見解「空調装置の設定温度を１℃上げると１０％の節電ができる」旨の見解等に基づくと、冷媒調整装置の装着による節電効果は１５〜３０％程度と見込まれる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態において、母材（例えば、ラバー、樹脂、不織布等）に混入される材料と、袋体（パック）に封入される材料を、天然放射性稀土類元素鉱物のみとすることも可能である。
また、例えばトリア（ＴｈＯ_２）等の放射線物質のみを選択することも可能である。
さらに、自然分極している極性材料と、天然放射性稀土類元素鉱物または放射性物質の何れかを選択しても良い。
これに加えて、母材（例えば、ラバー、樹脂、不織布等）に混入される材料と、袋体（パック）に封入される材料として、放射性元素を包含しない稀土類鉱物（例えば、水を浄化し、ミネラル水に改質するのに用いられる麦飯石）を添加しても良い。

１・・・冷媒配管
２・・・冷媒調整装置
２Ａ・・・半導体包含部材
２Ｂ・・・直流電圧発生部材
２Ｃ・・・陰極、陰極端子
２Ｄ・・・導線
２Ｅ・・・正極、正極端子
２Ｆ・・・交流電源へのコンセント
３・・・室内機
４・・・圧縮式冷凍装置におけるコンプレッサ（圧縮機）
５・・・室外機
６・・・膨張弁
１０・・・圧縮式冷凍装置
２０・・・吸収式冷凍装置
２１・・・蒸発器
２２・・・吸収系（吸収系機器の総称）
２３・・・各部屋の空調機器
２４・・・冷水（冷媒）配管
２５・・・ポンプ
２６、２７・・・配管

Claims (4)

1. 圧縮式冷凍装置或いは吸収式冷凍装置の冷媒配管に配置され、自発分極している極性材料と、放射性物質を包含する材料が混在していることを特徴とする冷媒調整装置。
2. 導電性材料の粉体を包含している請求項１の冷媒調整装置。
3. 全体は可撓性シート状に形成されており、母材に、自発分極している極性材料の粉体と、放射性物質を包含する材料の粉体を混入させている請求項１、２の何れか１項の冷媒調整装置。
4. 自発分極している極性材料の粉体と、放射性物質を包含する材料の粉体の混合物が、袋体（パック）に封入されている請求項１の冷媒調整装置。

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