JP3087059U - 固体吸着式冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却効率が向上され、且つ製造コストや設置ス
ペースが低減された固体吸着式冷却装置を得ることを目
的とする。 【解決手段】固体吸着式冷却装置において、真空チャン
バ（１０）と、真空チャンバ（１０）の内部に収容され
る吸着床式熱交換器（２０）及び蒸発／凝縮用熱交換器
（３０）と、冷媒回路（４０）とを有し、吸着床式熱交
換器（２０）には平行配列する扁平管（２５）が複数設
置され、隣り合う扁平管（２５）の間に複数のフィン
（２７）が介設され、そのフィン（２７）同士の間に吸
着剤（２９）が充填され、冷媒回路（４０）は、その輸
出端（４４）が蒸発／凝縮用熱交換器（３０）の上部の
位置し、輸出端（４４）に蒸発／凝縮用熱交換器（３
０）側に向けて開口するノズル（４６）が複数設置され
ている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、特に吸着床、蒸発器及び凝縮器を一つの真空チャンバ内に収容して 熱交換を行う固体吸着式冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から用いられている固体吸着式冷却装置には、例えば米国専利第４８８１ ３６号及び第５７３２５６９号に開示されるものがあり、この固体吸着式冷却装 置は、図４に示すように、第１、第２の吸着床式熱交換器（９０）、（９１）と 、蒸発器（９２）と、凝縮器（９３）とからなり、その第１、第２の吸着床式熱 交換器（９０）、（９１）に吸着剤を充填させると共に、冷媒配管（９４）や第 １、第２の蒸気移送ライン（９５）、（９６）とを連通させ、更に、それらのバ ルブを切換えることにより吸着・脱着機能を相互に行うことができる。

【０００３】 第１の吸着床式熱交換器（９０）は、第１の送水ライン（９７）に冷却水が流 通した場合、その内部に有する吸着剤が第１の蒸気移送ライン（９５）により移 送される蒸気冷媒を吸着することにより、蒸発器（９２）内の冷媒を蒸発さる。 この過程において、氷水移送ライン（９９）により蒸発器（９２）を経由する氷 水は熱量が奪い取られて、より低温状態の氷水になると共に、第２の吸着床式熱 交換器（９１）は、第２の送水ライン（９８）への熱水の流通により、その内部 の吸着剤により吸着された冷媒が脱着し蒸気状態となり、第２の蒸気移送ライン （９６）を介して冷却水が流通している凝縮器（９３）に流れ込み、そこで液体 状態の冷媒に凝縮する。ここまでは第一段階のプロセスであり、その後、第２の 吸着床式熱交換器（９１）により吸着が行われると共に、第１の吸着床式熱交換 器（９０）により脱着が行われるとのように第１、第２の吸着床式熱交換器（９ ０）、（９１）夫々の役割を相互に実行させる（ここまでは第二段階のプロセス である。）。そして、上記第一段階・第二段階のプロセスを繰り返し行うことに より、連続的冷却サイクルを達成する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、従来の固体吸着式冷却装置は連続的に冷却サイクルを繰り返 すが、その吸着床式熱交換器、蒸発器及び凝縮器は夫々独立に設置されているた め、使用する際にはそれら各部装置を互いに蒸気移送ラインや冷媒移送配管によ り連結させると共に、多数のバルブにより冷媒の移送を制御する必要があるので 、蒸気移送ラインによる圧力損失や、無効な使用容積による影響では、冷却シス テム全体効果が大幅に低下してしまうと共に、部材の増加により製造コストも非 常に高くなり、且つ冷却システムに対する制御も複雑化し、最適にコントロール することが困難になる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記従来の吸着式冷却システムに存在する諸問題を解決するために、本考案者 らが鋭意検討を重ねた結果、本考案のような固体吸着式冷却装置を開発した。

【０００６】 本考案は、真空チャンバと、真空チャンバの内部に収容される吸着床式熱交換 器及び蒸発／凝縮用熱交換器と、冷媒回路と、を有し、 吸着床式熱交換器の進水端と出水端に夫々真空チャンバの外部まで延出する進 水管と出水管が接続されると共に、吸着床式熱交換器には互いに所定間隔を隔て て平行配列する扁平管が複数設置され、各扁平管の内部に水を循環流動させる流 路が形成され、隣り合う扁平管の間に複数のフィンが介設され、そのフィン同士 の間に吸着剤が充填され、 蒸発／凝縮用熱交換器には、外部に複数のフィンが所定間隔を隔てて形成され た循環ラインが配設されると共に、循環ラインの進水端と出水端に夫々真空チャ ンバの外部まで延出する水導入管と水排出管が接続され、 冷媒回路は、真空チャンバの底部と連通する冷媒収集管を有し、冷媒収集管の 他端は冷媒蓄積タンクに連通されると共に、冷媒蓄積タンクに、輸出端を蒸発／ 凝縮用熱交換器の上部まで延出する冷媒移送管が接続され、冷媒移送管の途中に ポンプが設置されると共に、輸出端に蒸発／凝縮用熱交換器側に向けて開口する ノズルが複数設置されていることを特徴とする固体吸着式冷却装置、を提供する 。

【０００７】 本考案の構成によれば、冷却効率に優れると共に、安価な固体吸着式冷却装置 を得ることができる。又、本考案の構成によれば、設置スペースが節約できる固 体吸着式冷却装置を得ることができる。更に、本考案の構成によれば、冷却過程 を容易に最適化できる固体吸着式冷却装置を得ることができる。

【０００８】 本考案は上記の課題を解決するものであり、 １．吸着床式熱交換器と蒸発器と凝縮器とを一つの真空チャンバに収容するこ とにより、製造コストを低減し、設備の設置スペースを縮減し且つ最適にコント ロールすると共に、従来の固体吸着式冷却装置における蒸気移送ラインによる圧 力損失や、無効な使用容積による影響を回避することにより、冷却装置の冷却効 率を大幅に向上させる。

【０００９】 ２．本考案における扁平管式波状フィン型吸着床式熱交換器は、従来の円管式 プレート状フィン型熱交換器に比べて、吸着剤と熱交換器との接触面積をより拡 大させることができると共に、波状フィンの表面に設けられるブラインド型突起 金属製翼片に吸着剤粒子を嵌め込んで変形させることにより、前記効果を更に向 上させることができるので、吸着剤と熱交換器との間の熱伝導効率をより優れた ものにする。

【００１０】 ３．本考案における蒸発吸着過程において、ノズルにより冷媒を直接に蒸発／ 凝縮用熱交換器に吹きかけるので、蒸発／凝縮用熱交換器の蒸発効率を大幅に向 上させることができる。

【００１１】 ４．本考案の冷却装置を二つ又は三つ以上併設した場合、各冷却装置における 吸着機能と脱着機能を交互に稼動させることにより、連続的な冷却効果を達成す ることができる。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、添付図面を参照して本考案の実施形態を説明する。

【００１３】 図１は本考案に係る吸着式冷却装置を概略的に示す図であり、図２は本考案に 係る吸着式冷却装置における扁平管の細部構造を拡大した図であり、図３は本考 案に係る吸着式冷却装置における、内部に複数の流路が形成される扁平管の一部 斜視図である。

【００１４】 図１及び図２に示すように、本考案の固体吸着式冷却装置は、真空チャンバ（ １０）と、真空チャンバ（１０）の内部に収容される吸着床式熱交換器（２０） 及び蒸発／凝縮用熱交換器（３０）と、冷媒回路（４０）とを有する。

【００１５】 吸着床式熱交換器（２０）は、扁平管式波状フィン型熱交換器が採用されてお り、その進水端、出水端に夫々真空チャンバ（１０）より延出される進水管（２ １）、出水管（２３）が設けられ、進水管（２１）は、三方弁（２２）を介して 冷却水源及び熱水源と接続されると共に、出水管（２３）は、三方弁（２４）を 介して熱水排出ラインと冷却水排出ラインと接続されている。

【００１６】 又、図２、図３に示すように、吸着床式熱交換器（２０）には互いに所定間隔 を隔てて平行配列する扁平管（２５）が複数設置され、各扁平管（２５）の内部 に隔壁により水を循環流動させる流路（２６）が複数形成され、隣り合う扁平管 の間に複数のフィン（２７）が介設されると共に、そのフィン（３２）の板面部 分に、板面より延出する複数の金属製翼片（２８）がブラインド形状に配列され ている。尚、波状フィン（２７）と金属製翼片（２８）との凹部はシリカゲル、 活性炭素、活性アルミナ及びゼオライトから選ばれる少なくとも１種が充填され る。

【００１７】 蒸発／凝縮用熱交換器（３０）においては、円管式循環ライン（３１）が迂曲 状に延設され、その円管式循環ライン（３１）の外部には複数のフィン（３２） が所定間隔を隔てて平行に設置されると共に、循環ライン（３１）の進水端と出 水端には夫々真空チャンバ（１０）の外部まで延出する水導入管（３３）と水排 出管（３５）が接続され、更に、水導入管（３３）は、三方弁（３４）を介して 氷水源と冷却水源と接続されると共に、水排出管（３５）は、三方弁（３６）を 介して氷水排出管と冷却水排出管と接続されている。

【００１８】 冷媒回路（４０）には、真空チャンバ（１０）の底部に形成される冷媒引導斜 面（１１）の下端に連通する冷媒収集管（４１）が配置されていると共に、冷媒 はその冷媒収集管（４１）を介して冷媒蓄積タンク（４２）に流入し蓄積される 。冷媒蓄積タンク（４２）には冷媒移送管（４３）が連設され、冷媒移送管（４ ３）の途中に冷媒駆動用のポンプ（４５）が設置されると共に、冷媒移送管（４ ３）の輸出端（４４）は蒸発／凝縮用熱交換器（３０）の上方に位置するように 真空チャンバ（１０）の内部まで延入され、その輸出端（４４）に蒸発／凝縮用 熱交換器（３０）に向って且つ所定の間隔で複数のノズル（４６）が設置されて いる。

【００１９】 又、本考案においては、従来の吸着式冷却システムとほぼ同様の操作方式が採 用されており、吸着床式熱交換器（２０）の進水管（２１）から冷却水（例えば 液温３０℃の水）が流入した場合、図１に示すように、波状フィン（２７）の間 に充填される吸着剤（２９）が冷媒の蒸気を吸着すると同時に、蒸発器として稼 動する蒸発／凝縮用熱交換器（３０）の水導入管（３３）から氷水（例えば液温 １２℃の水）が導入され、冷媒スプレー用ノズル（４６）より噴射される液体冷 媒がプレート状フィン（３２）において蒸発し気体の冷媒になる。これらの冷媒 蒸気は吸着床式熱交換器（２０）まで上昇して吸着剤（２９）により吸着され、 この時、蒸発／凝縮用熱交換器（３０）を通過した氷水の温度は低減（例えば７ ℃に低下する）しているので、他のエアコン設備（例えばエアコン箱）に移送さ れ氷水源として使用され、本考案の吸着プロセスは終了する。

【００２０】 更に、本考案に係る脱着プロセスは、吸着床式熱交換器（２０）の進水管（２ １）から熱水（例えば液温８５℃の水）が流入されると共に、凝縮器として使用 される蒸発／凝縮用熱交換器（３０）の水導入管（３３）から冷却水（例えば液 温３０℃の水）が導入される。これにより、吸着剤（２９）に吸着されている冷 媒が脱着し蒸発／凝縮用熱交換器（３０）により凝縮されて液体の冷媒となり、 その後、冷媒引導斜面（１１）に沿って真空チャンバ（１０）の底部に集中して 、冷媒収集管（４１）を介して冷媒蓄積タンク（４２）に流入し、本考案の脱着 プロセスが終了する。

【００２１】

【考案の効果】

本考案による冷却装置は、脱着プロセスにおいて冷却効果を生じなく、実質的 に断続式の冷却装置として扱われるため、当該冷却装置を二つ又は三つ以上に併 設させると共に、その冷却装置における吸着機能・脱着機能を交互に稼動させる ことにより、冷却効果を連続的に発揮させることができる。

【００２２】 更に、本考案は吸着床式熱交換器と蒸発／凝縮用熱交換器とが一つの真空チャ ンバに収容されていると共に、吸着床式熱交換器に扁平管式波状フィンが設置さ れているので、固体吸着式冷却装置の冷却効果を効率的に向上でき、且つ製造コ ストを低減し設備スペースを縮減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る吸着式冷却装置を概略的に示す図
である。

【図２】本考案に係る吸着式冷却装置における扁平管の
細部構造を拡大した図である。

【図３】本考案に係る吸着式冷却装置における、内部に
複数の流路が形成される扁平管の一部斜視図である。

【図４】従来の固体吸着式冷却装置を概略的に示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ チャンバ １１ 冷媒引導斜面 ２０ 吸着床式熱交換器 ２１ 進水管 ２２、２４、３４、３６ 三方弁 ２３ 出水管 ２５ 扁平管 ２６ 流路 ２７、３２ フィン ２８ 翼片 ２９ 吸着剤 ３０ 蒸発／凝縮用熱交換器 ３１ 循環ライン ３３ 水導入管 ３５ 水排出管 ４０ 冷媒回路 ４１ 冷媒収集管 ４２ 冷媒蓄積タンク ４３ 冷媒移送管 ４４ 輸出端 ４５ ポンプ ４６ 冷媒スプレー用ノズル ９０ 第１の吸着床式熱交換器 ９１ 第２の吸着式熱交換器 ９３ 凝縮器 ９４ 冷媒配管 ９５ 第１の蒸気移送ライン ９６ 第２の蒸気移送ライン ９７ 第１の送水ライン ９８ 第２の送水ライン ９９ 氷水移送ライン

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバ（１０）と、真空チャンバ
   （１０）の内部に収容される吸着床式熱交換器（２０）
   及び蒸発／凝縮用熱交換器（３０）と、冷媒回路（４
   ０）と、を有し、 吸着床式熱交換器（２０）の進水端と出水端に夫々真空
   チャンバ（１０）の外部まで延出する進水管（２１）と
   出水管（２３）が接続されると共に、吸着床式熱交換器
   （２０）には互いに所定間隔を隔てて平行配列する扁平
   管（２５）が複数設置され、各扁平管（２５）の内部に
   水を循環流動させる流路（２６）が形成され、隣り合う
   扁平管（２５）の間に複数のフィン（２７）が介設さ
   れ、そのフィン（２７）同士の間に吸着剤（２９）が充
   填され、 蒸発／凝縮用熱交換器（３０）には、外部に複数のフィ
   ン（３２）が所定間隔を隔てて形成された循環ライン
   （３１）が配設されると共に、循環ライン（３１）の進
   水端と出水端に夫々真空チャンバ（１０）の外部まで延
   出する水導入管（３３）と水排出管（３５）が接続さ
   れ、 冷媒回路（４０）は、真空チャンバ（１０）の底部と連
   通する冷媒収集管（４１）を有し、冷媒収集管（４１）
   の他端は冷媒蓄積タンク（４２）に連通されると共に、
   冷媒蓄積タンク（４２）に、輸出端（４４）を蒸発／凝
   縮用熱交換器（３０）の上部まで延出する冷媒移送管
   （４３）が接続され、冷媒移送管（４３）の途中にポン
   プ（４５）が設置されると共に、輸出端（４４）に蒸発
   ／凝縮用熱交換器（３０）側に向けて開口するノズル
   （４６）が複数設置されていることを特徴とする固体吸
   着式冷却装置。
2. 【請求項２】 真空チャンバ（１０）の底部に、下端が
   冷媒回路（４０）における冷媒収集管（４１）と接続し
   ている冷媒引導斜面（１１）が形成される請求項１記載
   の固体吸着式冷却装置。
3. 【請求項３】 フィン（２７）は、波状に迂曲形成され
   るフィンである請求項１記載の固体吸着式冷却装置。
4. 【請求項４】 フィン（２７）の板面部分に、板面より
   延出する複数の金属製翼片（２８）がブラインド形状に
   配列される請求項３記載の固体吸着式冷却装置。
5. 【請求項５】 吸着床式熱交換器（２０）における扁平
   管（２５）の内部に隔壁により複数の流路（２６）が形
   成される請求項３又は４記載の固体吸着式冷却装置。
6. 【請求項６】 吸着床式熱交換器（２０）における、進
   水管（２１）は、三方弁（２２）を介して冷却水源及び
   熱水源と接続されると共に、出水管（２３）は、三方弁
   （２４）を介して熱水排出ライン及び冷却水排出ライン
   と接続される請求項５記載の固体吸着式冷却装置。
7. 【請求項７】 蒸発／凝縮用熱交換器（３０）における
   循環ライン（３１）の外周面に、複数のプレート型フィ
   ンが所定間隔を隔てて平行に配設される請求項５記載の
   固体吸着式冷却装置。
8. 【請求項８】 循環ライン（３１）における、水導入管
   （３３）は、三方弁（３４）を介して氷水源及び冷却水
   源と接続されると共に、水排出管（３５）は、三方弁
   （３６）を介して氷水排出管及び冷却水排出管と接続さ
   れる請求項７記載の固体吸着式冷却装置。