JP2758685B2 - 吸着式冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、対向するパネル形熱交換器を用いて吸着材
による冷媒の吸・脱着作用を利用して冷凍運転を行なう
吸着式冷凍装置に関する。

（従来の技術） 従来の吸着式冷凍機の反応器には、特開昭60−36852
号公報に記載されているように複数本の伝熱管としてフ
ィンチューブ等よりなる熱交換器が用いられている。そ
して、吸・脱着を行なわせる側の熱交換器は、熱交換器
収納容器に、バンドル式フィンチューブ等と吸着材とを
充填して構成したもの、あるいは、各フィンチューブの
フィン間に吸着材を装着した構造となっている。一方、
凝縮・蒸発を行なわせる側の熱交換器も、伝熱管として
フィンチューブ等を用い熱交換器収納容器に収納した構
造が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、従来のフィンチューブ等に吸着材を装着す
る方式であると、吸着材とチューブ間の熱伝達は確かに
促進されるが、フィンチューブに装着された吸着材の量
と実際に熱交換器収容容器にフィンチューブが納められ
た時に占められる吸着材付きフィンチューブと空間との
占積率が小さく、従って有効な吸着材の量が少なくな
る。このため、必要な冷凍能力を得るためには、必然的
に熱交換器収納容器が大きくなり装置全体が大形化する
という問題がある。

また吸着工程より脱着工程へ、あるいはその逆に反応
が移行するとき、フィンチューブの同一流路に熱媒体を
切換えて流通させるため熱媒体は同一であることが望ま
しく、熱媒体が水と油などのように異種の場合に適応が
できず、また熱媒体の切換時に弁の切換操作が伴ない、
流路回路が複雑になるという問題もある。

本発明の目的は上記問題点に鑑み、冷媒の有効な吸・
脱着面積が広く、しかも全体の形状を小形化して必要な
冷凍能力を得ることができ、冷媒の移動が速やかでサイ
クル時間の短縮ができる吸着式冷凍装置を提供するもの
である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１に記載の本発明の吸着式冷凍装置は、内部を
夫々熱媒体が流通する一対のパネル形熱交換器を小許の
間隔を介してパネル面を対向させ、一方の熱交換器の他
方との対向パネル面に冷媒の吸・脱着材層を形成し、こ
の吸・脱着材層に対向する他方の熱交換器のパネル面を
冷媒の凝縮・蒸発面とした反応器よりなるものである。

請求項２に記載の本発明の吸着式冷凍装置は、夫々の
パネル形熱交換器の内部が熱媒体流通用の複数の専用流
路に仕切られているものである。

請求項３に記載の本発明の吸着式冷凍装置は、一方の
熱交換器の両面のパネル面に固体吸着材よりなる冷媒吸
・脱着材層を形成したものである。

（作用） 本発明の吸着式冷凍装置は、一方の吸・脱着側の熱交
換器に温熱媒体を流通させ、このパネル面の吸・脱着材
層を加熱すると吸着した冷媒が脱着され、同時にこれに
対向させた他方の凝縮・蒸発側の熱交換器に冷却媒体を
流通させ、このパネル面の凝縮・蒸発面を冷却すると対
向面から脱着された冷媒が速やかに凝縮・蒸発面に凝縮
される。

次に吸・脱着側熱交換器に冷却媒体を流通させ、凝縮
・蒸発側熱交換器に負荷側冷水を流通させると、凝縮・
蒸発面の凝縮水は近接対向した吸・脱着材層に吸着さ
れ、負荷側冷水より蒸発潜熱をもらい冷媒が蒸発して負
荷側冷水は冷却される。

また夫々の熱交換器内には熱媒体の専用流路が形成さ
れているため、夫々の作用時に流路を切換えることなく
熱媒体を流通させることができる。従って異種の熱媒体
を使用することも可能である。

さらに、一方の熱交換器の両面に冷媒吸・脱着材層を
形成すると、多数のパネル形熱交換器を併設した場合一
方の熱交換器は両面を吸・脱着面として作用させること
ができる。

（実施例） 実施例１ 第１図ないし第５図によって説明する。

１は密閉空間を構成し内部が真空に保持される熱交換
器収納容器で、途中に給水弁２、排気弁３を有する給水
管４、排気管５によって冷媒容器６と排気ポンプ７とが
連通されている。

反応器10を構成する8,9はパネル形熱交換器で、小許
の間隔を介して前記熱交換器収納容器１内に夫々パネル
面を対向して設けられ一方の熱交換器８の対向パネル面
にはシリカゲル、アルミナ、活性炭等の固体吸着材を密
着保持させた吸・脱着材層11が形成され、この吸・脱着
材層11に対向した他方の熱交換器９のパネル面が凝縮・
蒸発面11aとなっている。

熱交換器8,9内部は夫々上中下段に仕切られ夫々第
１、第２、第３、第４、第５、第６の熱媒体流路12,13,
14,15,16,17を構成している。

そして第１の流路12は途中にポンプ18を有する温水循
環路19を介して温水源20に連通され、第２の流路13は途
中にポンプ21を有する冷却水循環路22を介して冷却水源
23に連通されている。また第３の流路14は後述の複数組
の装置を用いて吸着と再生を交互に行なう場合の熱回収
循環路24に連通されている。

さらに、第４、第５の流路15,16の何れか一方または
両方が、前記冷却水循環路22から分岐した分岐冷却水循
環路25に連通され、また、第６の流路17は途中にポンプ
26を有する負荷側冷水循環路27を介して冷凍負荷28に連
通されている。

尚、夫々の流路12,13,14,15,16,17の流入側と流出側
には夫々の循環路19,22,24,25,27に夫々温水止弁29,2
9、冷却水止弁30,30、熱回収水止弁31a,31b、冷却水止
弁32,32、負荷側循環冷水止弁33,33が設けられている。

次に、実施例１の作用を冷媒として水を用いて説明す
る。

1.冷媒封入工程 第１の流路12に温水を流通させ、吸・脱着材層11を加
熱すると同時に排気ポンプ７によって熱交換器収納容器
１内を減圧にすることにより、吸・脱着材層11が再生さ
れる。

次に温水止弁29,29で第１の流路12の温水の流通を止
め、次に第２の流路13に冷却水を流通させて吸・脱着材
層11を冷却し排気弁３を閉じ排気ポンプ７を停止させた
後、給水弁２を開くと冷媒容器６からの水蒸気が熱交換
器収納容器１内に吸入され、吸・脱着材層11に冷媒とし
ての水蒸気が吸着される。このときの吸着熱は第２の流
路13を流通する冷却水によって冷却される。

次に冷却水止弁30,30、給水弁２を閉じて冷媒封入工
程を完了する。

2.再生工程 上述のように、吸・脱着材層11に水蒸気を吸着させた
吸・脱着側の熱交換器８の第１の流路12に温水源20より
温熱媒体（温水）を流通させ、同時に凝縮・蒸発側熱交
換器９の第４、第５の流路15,16の何れか一方または両
方に冷却水源23より送られる冷却水を流通させることに
より、吸・脱着側熱交換器８の吸・脱着材層11の水蒸気
（冷媒）が蒸発して対向面の凝縮・蒸発側熱交換器９の
冷却された凝縮・蒸発面11aに凝結する。

3.冷凍工程 次に第１の流路12の温水の流通を停止し、第２の流路
13に冷却水を流通させ、さらに、第４、第５の流路15,1
6を流通する冷却水を止め、あるいは何れか一方を流通
させた冷却水を止めて、第６の流路17に冷凍負荷28から
の負荷側循環冷水を流通させることにより、吸・脱着材
層11が冷却されて対向面の熱交換器９の凝縮・蒸発面11
aに凝縮された水滴を吸収し、凝縮・蒸発面11aの蒸発潜
熱をうばうので、第６の流路17を流通する負荷側循環冷
水が冷却される。

上述のようにして、２の再生工程と、３の冷凍工程が
くり返されて冷凍運転が行なわれる。

尚以上は、一組の吸・脱着側熱交換器８と、凝縮・蒸
発側熱交換器９よりなる反応器10について説明したが、
第６図に示すように二組の反応器10a,10bを用いて再生
工程と冷凍工程を交互に行なう場合もある。

この場合は、夫々の反応器10a,10bの熱交換器８の第
３の流路14a,14bを途中にポンプ34を有する熱回収循環
路24で連通させる。そして水または油を熱媒体として用
い、一方の反応器10aで再生工程、同時に他方の反応器1
0bで吸着工程が行なわれるとすると、第１の反応器10a
は再生工程で第１の流路12に温水が流通し、吸・脱着材
層11が加温され、第３の流路14aの熱媒体の水等が加温
される（このとき第３の流路14aの熱媒体は静止してい
る。）。

同時に、第２図の反応器10bは冷凍工程で第２の流路1
3を冷却水が流通して吸・脱着材層11は冷却されている
から第３の流路14bの熱媒体は冷却されている。

次に第１の反応器10aを冷凍工程に、第２の反応器10b
を再生工程に切換えるに先立って、第１の反応器10aの
第３の流路14aで得られた温水をポンプ34によって第２
の反応器10bの第３の流路14bへ送り、同時にこの第３の
流路の流路14bで冷却された冷却水を第１の反応器10aの
第３の流路14aへ送ることにより次の冷凍工程で冷却水
が流通する第１の反応器10aの第２の流路13が予め冷却
される。また、次の再生工程で温水が送られる第２の反
応器10bの第１の流路12が予め暖められることになる。

以上は吸・脱着側熱交換器8,8の第３の流路14a,14bに
よる熱回収について説明したが、凝縮・蒸発側熱交換器
9,9においても第５の流路16a,16bを途中にポンプ35、熱
回収水止弁36a,36bを有する熱回収循環路37で連通させ
ることもできる。そして第５の流路16a,16bに熱媒体
（水）を収容しておき第１の反応器10aの熱交換器９の
蒸発工程で流路16aで冷却された熱媒体（水）と、同時
に第２の反応器10bの熱交換器９の凝縮工程で吸熱した
流路16bの熱媒体（水）とを熱回収循環路37によって交
換する。

実施例２ 第７図によって説明する。

吸・脱着側熱交換器８と凝縮・蒸発側熱交換器９とを
交互に多数並設して一個の複合形反応器10cとしたもの
であり、夫々の吸・脱着側熱交換器８の第１の流路12は
何れも温水循環路19に並列に接続され、第２の流路13は
何れも冷却水循環路22に並列に接続され、第３の流路14
は熱回収循環路24に夫々並列に接続されている。

また夫々の凝縮・蒸発側熱交換器８の第４、第５の流
路15,16は夫々分岐冷却水循環路25に夫々並列に接続さ
れ、第６の流路17は夫々負荷側冷水循環路27に夫々並列
に接続されている。

この実施例によるときは、冷凍量に応じて適当数の熱
交換器8,9を選ぶことができる。また一組の反応器10c,1
0cを交互に吸・脱着を行なわせ連続的な冷凍量を得るこ
とができる。また両端位置のものを除いて熱交換器8,9
は両面を吸・脱着面、凝縮・蒸発面として利用できるか
ら、全体を小形化することができる。

実施例３ 第８図によって説明する。

反応器10を上下方向に複数段積層した構造である。

そして複数の第１の流路12は温水循環路19に並列に接
続され複数の第２の流路13は冷却水循環路22に並列に接
続され、第４、第５の流路15,16は夫々分岐冷却水循環
路24に並列に接続され、第６の流路17は夫々負荷側冷水
循環路27に並列に接続されている。

作用は実施例１と同様である。

実施例３によるときは、狭い空間を立体的に利用でき
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一対のパネル形熱交換器の対向した
パネル面が吸・脱着材層と凝縮・蒸発面になっているか
ら、少ない空間で吸・脱着面効率の良い冷凍量を得るこ
とができる。また吸・脱着面と凝縮・蒸発面は、狭い間
隔を介して対向されているから、冷媒の移動がすみやか
に行なわれ、サイクル時間が短縮化される。

また夫々の熱交換器内は、熱媒体流通用の複数の専用
流路に仕切られているから、熱媒体の流路の切換えの必
要がなく異種の熱媒体の組合せも可能になる。

さらに、一方の熱交換器の両面のパネル面に固体吸着
材よりなる冷媒吸・脱着材層を形成したから、夫々複数
の吸・脱着側および凝縮・蒸発側の熱交換器を交互に並
列して複合反応器を形成する場合夫々の熱交換器の両面
を作用面として使用することができるから、全体を小形
化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸着式冷凍装置の斜視図、第２図は同
上側面図、第３図は同上平面図、第４図は一方の熱交換
器の正面図、第５図は本発明の吸着式冷凍装置のフロー
シート、第６図は同上熱回収循環路の説明図、第７図は
同上他の実施例を示す側面図、第８図はさらに他の実施
例を示す斜視図である。 8,9……パネル形熱交換器、10……反応器、11……吸・
脱着材層、11a……凝縮・蒸発面、12,13,14,15,16,17…
…流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 17/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部を夫々熱媒体が流通する一対のパネル
   形熱交換器を小許の間隔を介してパネル面を対向させ、
   一方の熱交換器の他方との対向パネル面に固体吸着材よ
   りなる冷媒吸・脱着材層を形成し、この吸・脱着材層に
   対向する他方の熱交換器のパネル面を冷媒の凝縮・蒸発
   面とした反応器よりなることを特徴とする吸着式冷凍装
   置。
2. 【請求項２】夫々のパネル形熱交換器の内部が熱媒体流
   通用の複数の専用流路に仕切られていることを特徴とす
   る請求項１に記載の吸着式冷凍装置。
3. 【請求項３】一方の熱交換器の両面のパネル面に固体吸
   着材よりなる冷媒吸・脱着材層を形成したことを特徴と
   する請求項１または２記載の吸着式冷媒装置。