JP3991700B2 - Adsorption refrigeration system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤およびこの吸着剤を冷却或いは加熱するための熱交換流路を有した吸着器を備え、この熱交換流路への加熱流体と冷却流体との供給を交互に切り替えて、吸着剤に冷媒蒸気の脱着と吸着を交互に行わせる吸着式冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、特開平9−196493号公報に開示された吸着式冷凍装置が知られている。これは、吸着剤を備えた吸着器への加熱流体と冷却流体との供給を交互に切り替えて吸着剤に冷媒蒸気の脱着と吸着とを交互に行わせる吸着式冷凍装置において、その加熱流体の供給から冷却流体の供給に切り替える際、熱交換流路内に残っている加熱流体が冷却流体供給路に流入することを防止するために、入口側切替弁の切り替え後、熱交換流路内の加熱流体が冷却流体に押し流される分の時間遅れて出口側切替弁を切り替えるように構成している。
【0003】
しかしながら、この従来の吸着式冷凍装置では、熱交換器や吸着剤の熱容量のために、入口側切替弁と出口側切替弁の作動の時間差が、熱交換流路内の加熱流体が冷却流体に押し流される分の遅れだけでは足りず、冷却流体は熱交換器や吸着剤の熱容量分加熱されて冷却流体流路に流入し、同様に加熱流体は熱交換器や吸着剤の熱容量分冷却されて加熱流体流路に流入してしまうという現象が起き、加熱流体・冷却流体の温度が大きく変動するため、吸脱着切替時に吸着能力・脱着能力が大幅に低下し、ひいては冷凍装置の能力が低下するという問題が生じている。
【0004】
また、この冷凍システムを構成する熱交換器や接続配管の形状・長さや、循環ポンプの能力・運転条件などが変わると、加熱流体・冷却流体の流量が変わってしまうために、流量条件によって入口側切替弁と出口側切替弁の作動の最適な時間差が変化してしまうという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、冷媒蒸気の脱着と吸着とを切り替える際に、熱交換媒体(加熱流体と冷却流体)の温度変動を最小にして、切替時の冷凍能力の低下を最小限に抑えることができる吸着式冷凍装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された吸着式冷凍装置を提供する。
請求項1に記載の吸着式冷凍装置は、吸着器が少なくとも2つ設けられていて、各々の吸着器における冷媒蒸気の脱着と吸着とを切り替える際に、吸着器への出口側の切替弁の下流側での加熱流体と冷却流体の温度を検知して、入口側切替弁の切替動作後に、加熱流体と冷却流体の温度が略等しくなるタイミングで出口側切替弁の切替動作を行うようにしたものであり、これにより、加熱流体と冷却流体の温度変動を最小にし、脱・吸着切替時の冷凍能力の低下を最小限に抑え、冷凍装置の能力を高めることができる。
【0007】
請求項2の吸着式冷凍装置は、出口側切替弁の下流側での加熱流体と冷却流体の温度を検知するのに代えて、出口側切替弁の上流側で加熱流体と冷却流体の温度を検知するようにしたものであり、この場合においても、請求項1と同様の作用効果を奏する。
請求項3に記載の吸着式冷凍装置は、液冷媒及び蒸発した蒸気冷媒を吸着する吸着剤とを含む第1と第2の吸着器と、これらの吸着器内にそれぞれ設けられた、液冷媒と熱交換媒体(高温流体と低温流体)と熱交換を行う下側熱交換器、及び吸着剤と熱交換媒体(加熱流体と冷却流体)と熱交換を行う上側熱交換器と、加熱流体と冷却流体のこれらの上側熱交換器への流路の切り替えを行う入口側切替弁と出口側切替弁と、高温流体と低温流体のこれらの下側熱交換器への流路の切り替えを行う入口側切替弁と出口側切替弁とを備えていて、一方の吸着器が吸着剤の吸着作用を行い、他方の吸着器が吸着剤の脱着作用を行う第1の状態から、一方の吸着器が脱着作用を行い、他方の吸着器が吸着作用を行う第2の状態へ切り替える際に、加熱流体と冷却流体及び高温流体と低温流体のそれぞれの入口側切替弁を切り替えた後に、出口側切替弁の下流側での加熱流体と冷却流体及び高温流体と低温流体のそれぞれの両者の流体温度が略等しくなるタイミングで、それぞれの出口側切替弁を切替作動させるようにしたものである。これにより、加熱流体と冷却流体並びに高温流体と低温流体の各々の温度変動を最小にして、脱・吸着切替時の冷凍能力の低下を最小限に抑えることができる。
【0008】
請求項4の吸着式冷凍装置は、出口側切替弁の下流側でそれぞれの流体の温度を検知していたのに代えて、出口側切替弁の上流側でそれぞれの流体の温度を検知するようにしたものであり、この場合においても、請求項3のものと同様の作用効果を奏する。
請求項5の吸着式冷凍装置は、冷却流体の流通系路内に設置される放熱器と、高温流体の流通系路内に設置される放熱器とを一つの放熱器で共用で使用するようにしたものであり、これにより、システムのコンパクト化が図れる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の吸着式冷凍装置について説明する。図1〜4において、本発明の実施の形態の吸着式冷凍装置1の全体のシステム構成が、点線の枠で示され、互いに異なる状態にして示されている。吸着式冷凍装置1は、略真空に保たれた容器(吸着器)内の液冷媒(水など)の蒸発により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機であり、この吸着式冷凍装置1内には、図に示すように液冷媒および蒸発した蒸気冷媒を吸着する吸着剤の入った第1吸着器2aと第2吸着器2bとが設けられており、それぞれの吸着器2a,2b内には、液冷媒Lr と熱交換媒体(水など)と熱交換を行う第1下側熱交換器3aと第2下側熱交換器3b、および吸着剤と熱交換媒体と熱交換を行う第1上側熱交換器4aと第2上側熱交換器4bとが設けられている。なお、冷媒として例えば水が使用され、吸着剤として例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等が使用されている。
【0010】
第1、第2吸着器2a,2b内の第1、第2下側熱交換器3a,3bには、液冷媒Lr の蒸発により冷却され、室内熱交換器7にて室内に吹き出す空気と熱交換された熱交換器媒体と、放熱器6にて外気で冷却された熱交換媒体とが第3、第4四方弁12,13により切り替え流通する。一方、第1、第2吸着器2a,2b内の第1、第2上側熱交換器4a,4bには、放熱器5にて外気で冷却された熱交換媒体(冷却流体)と、高温熱交換媒体を供給する熱源(例えばエンジン)8で加熱された熱交換媒体(加熱流体)とが第1、第2四方弁10,11により切り替え流通する。
【0011】
第1〜第4四方弁10〜13は、熱交換媒体の循環流路を切り替える四方電磁弁であり、これは三方弁、二方弁でも代用可能である。図において、符号20〜23は、熱交換媒体を循環させるポンプであり、30〜33は熱交換媒体の温度を検知する温度センサ、例えばサーミスタ、測温抵抗体、熱電対など、である。
【0012】
本発明においては、第1〜第4四方弁10〜13は、図1に示す状態(以下、第1の状態と称する)と図3に示す状態(以下、第2の状態と称する)との間で切り替えられるようになっている。図2は、第1の状態から第2の状態へ移る移行期Iの状態を示しており、図4は、第2の状態から第1の状態へ移る移行期IIの状態を示している。
【0013】
図1の第1の状態においては、熱源8で加熱された加熱流体は第1四方弁10を通って第2吸着器2bの第2上側熱交換器4bに入り、そこから第2四方弁11を通って熱源8に戻る回路と、放熱器5によって冷却された冷却流体が第1四方弁10を通って第1吸着器2aの第1上側熱交換器4aに入り、そこから第2四方弁11を通って放熱器5に戻る回路と、放熱器6によって冷却された熱交換媒体が第3四方弁12を通って第2吸着器2bの第2下側熱交換器3bに入り、そこで加熱されて第4四方弁13を通って放熱器6に戻る回路と、室内熱交換器7により加熱された熱交換器媒体が第3四方弁12を通って第1吸着器2aの第1下側熱交換器3aに入り、そこで冷却されて第4四方弁13を通って室内熱交換器7へと戻る回路とが形成される。
【0014】
図3の第2の状態においては、熱源8で加熱された加熱流体は第1四方弁10を通って第1吸着器2aの第1上側熱交換器4aに入り、そこから第2四方弁11を通って熱源8に戻る回路と、放熱器5によって冷却された冷却流体が第1四方弁10を通って第2吸着器2bの第2上側熱交換器4bに入り、そこから第2四方弁12を通って放熱器5に戻る回路と、放熱器6によって冷却された熱交換媒体が第3四方弁12を通って第1吸着器2aの第1下側熱交換器3aに入り、そこで加熱されて第4四方弁13を通って放熱器6に戻る回路と、室内熱交換器7により加熱された熱交換媒体が第3四方弁12を通って第2吸着器2bの第2下側熱交換器3bに入り、そこで冷却されて第4四方弁13を通って室内熱交換器7へと戻る回路とが形成される。
【0015】
次にその作用について説明する。吸着式冷凍装置1のポンプ20〜23を作動させる。図1の第1の状態においては、第1吸着器2aでは、第1上側熱交換器4aに放熱器5からの冷却流体が循環することで吸着剤が冷却され、第1吸着器2a内の液冷媒が蒸発し、吸着剤に吸着される。このときの蒸発潜熱により第1吸着器2a内の第1下側熱交換器3aで熱交換媒体が冷却され、これを室内熱交換器7に循環させることにより室内を冷房する。
一方、第2吸着器2bでは、第2上側熱交換器4bに熱源8よりの加熱流体が循環することで吸着剤が加熱され、吸着剤に吸着していた蒸気冷媒が脱着し、凝縮する。このときの凝縮潜熱により、第2吸着器2b内の第2下側熱交換器3bにて熱交換媒体が加熱され、これを放熱器6に循環させることにより外気に放熱する。
【0016】
このような第1の状態が一定時間続くと、第1吸着器2a内の吸着剤の吸着能力が低下し、また第2吸着器2bの吸着剤の脱着が終了する。そこで、第3図の第2の状態に移行するが、その場合、図2に示すようにまず入口側の四方弁である第1、第3四方弁10,12を切り替える。
【0017】
次いで、第2の状態に移行するために、まず出口側四方弁である第2四方弁11を切り替えるタイミングについて説明する。第1四方弁10を切り替えると、図2に示すように熱源8からの加熱流体が第1吸着器2aの第1上側熱交換器4aに供給され、この第1上側熱交換器4aの熱交換流路内に残っている冷却流体が、新らたに供給されてくる加熱流体に押されるようにして流し出される。
一方、放熱器5からの冷却流体が第2吸着器2bの第2上側熱交換器4bに供給され、この第2上側熱交換器4bの熱交換流路内に残っている加熱流体が、新らたに供給されてくる冷却流体に押されるようにして流し出される。
【0018】
そして第1上側熱交換器4aの熱交換流路内に残っている冷却流体が流れ出され尽くすと、第2四方弁11の下流側に配置された温度センサ31が検知する流体温度が上昇し始めるが、冷却されていた第1吸着器2aの吸着剤・熱交換器・容器などの熱容量により急激ではなく、或る程度の勾配で上昇する。
同様に第2上側熱交換器4bの熱交換流路内に残っている加熱流体が流し出され尽くすと、第2四方弁11の下流側に配置された温度センサ30が検知する流体温度が低下し始めるが、加熱されていた第2吸着器2bの吸着剤・熱交換器・容器などの熱容量により急激ではなく、或る程度の勾配で低下する。つまり、温度センサ30,31が検知する温度差が徐々に小さくなってくる。そこで両者の温度がほぼ等しくなったときに出口側四方弁である第2四方弁11を切り替える(図3)。
【0019】
次に、同じく出口側四方弁である第4四方弁13の切り替えのタイミングについて説明する。入口側四方弁である第3四方弁12を切り替えると、放熱器6からの高温(外気温度相当)の熱交換媒体(高温流体)が第1吸着器2aの第1下側熱交換器3aに供給され、この第1下側熱交換器3aの熱交換流路内に残っている低温の熱交換媒体(低温流体)が、新らたに供給されてくる高温流体に押されるようにして流し出される。
一方、室内熱交換器7からの低温の熱交換媒体(低温流体)が第2吸着器の第2下側熱交換器3bに供給され、この第2下側熱交換器3bの熱交換流路内に残っている高温の熱交換媒体(高温流体)が、新らたに供給されてくる低温流体に押されるようにして流し出される。
【0020】
そして、第1吸着器2aの第1下側熱交換器3aの熱交換流路内に残っている低温流体が流し出され尽くすと、出口側四方弁である第4四方弁13の下流側に配置された温度センサ33が検知する流体温度が上昇し始めるが、冷却されていた第1吸着器2aの吸着剤・熱交換器・容器などの熱容量により急激ではなく、或る程度の勾配で上昇する。
同様に第2吸着器2bの第2下側熱交換器3bの熱交換流路内に残っている高温流体が流し出され尽くすと、第4四方弁の下流側に配置された温度センサ32が検知する流体温度が低下し始めるが、加熱されていた第2吸着器2bの吸着剤・熱交換器・容器などの熱容量により急激ではなく、或る程度の勾配で低下する。つまり、温度センサ32,33が検知する温度差が徐々に小さくなってくる。そこで両者の温度がほぼ等しくなったときに、出口側四方弁である第4四方弁13を切り替える(図3)。
【0021】
以上のようにして、第1、第2吸着器の吸着側・脱着側が切り替わり、第1の状態から第2の状態(図3)に移行する。この第2の状態が一定時間続くと、第2吸着器2bの吸着能力が低下し、また第1吸着器2aの脱着が終了する。そこで、第1の状態から第2の状態に移行する場合と同様に、図4に示すように、まず入口側四方弁である第1、第3四方弁10,12を切り替える。その後、温度センサ30,31の温度がほぼ等しくなったときに出口側四方弁である第2四方弁11を切り替え、温度センサ32,33の温度がほぼ等しくなったときに出口側四方弁である第4四方弁13を切り替える。このようにして、図1に示される第1の状態に戻される。
このように、第1、第2吸着器2a,2bは、一方が吸着工程を実行するとき、他方は脱着工程を実行するようにして、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返す。
【0022】
以上説明した本発明の実施の形態の吸着式冷凍装置を使用し、加熱流体の温度が約70℃、冷却流体の温度が約30℃の場合で、実験した結果を説明する。
特開平9−196493号公報の従来の吸着式冷凍装置のように、図2において、第1吸着器2aの第1上側熱交換器4aの熱交換流路内に残っている加熱流体が冷却流体によって流し出され尽くしたときに、出口側の第2四方弁11を切り替えた場合、図5に示すように、温度センサ30が示す加熱流体の温度は、冷却されていた第1吸着器2aの熱容量により急激に低下し、同様に温度センサ31が示す冷却流体の温度は、加熱されていた第2吸着器2bの熱容量により、急激に上昇する。実験結果では、温度センサ30は約70℃から約35℃まで低下し、温度センサ31は約30℃から約60℃まで上昇する(図5)。
【0023】
本発明においては、図2において、第1吸着器2aの第1上側熱交換器4aの熱交換流路内に残っている冷却流体が加熱流体によって流し出され尽くし、また第2吸着器2bの第2上側熱交換器4bの熱交換流路内に残っている加熱流体が冷却流体によって流し出され尽くしても、しばらくそのままの回路状態での加熱・冷却流体の循環を続け、図6に示すように、温度センサ30の示す温度が低下し、温度センサ31が示す温度が上昇し、両者の温度がほぼ等しくなったときに出口側の第2四方弁11を切り替えると、温度センサ30の示す温度は上昇し、温度センサ31が示す温度は低下する。実験結果では、温度センサ30は約70℃から約48℃まで低下し、温度センサ31は約30℃から約48℃まで上昇したが、図5に対し温度変動を大幅に小さくすることができる(図6)。
【0024】
本発明における場合よりも、出口側の第2四方弁11を切り替えるタイミングをさらに遅くした場合、即ち、入口側の第1四方弁10の切り替え後、温度センサ30,31の温度が逆転後に出口側の第2四方弁11を切り替えた場合においてもまた、図7に示すように、加熱流体・冷却流体の温度変動が大きくなってしまう。
【0025】
なお、上述の実験の説明では、出口側の第2四方弁11の切り替えのタイミングにおける効果について説明したが、出口側の第4四方弁13の切り替えについても同様に、吸着器の吸・脱着切替時に室内を冷房する低温流体の温度変動を最小に抑える効果がある。このようにして、吸着器の吸・脱着切替時の熱交換媒体の温度変動を最小にすることで、吸・脱着切替時の吸着能力・脱着能力の低下を抑えること、すなわち吸着式冷凍装置の能力を高めることができ、システム全体での熱収支の向上の効果もある。
【0026】
図8は、本発明の別の実施形態の吸着式冷凍装置の全体システムを示している。本実施形態では、温度センサ30〜33の取付位置が前述の実施形態と異なっている以外は、前述の実施形態と同様の構成である。即ち、出口側四方弁である第2四方弁11及び第4四方弁13の下流側にそれぞれの温度センサ30〜33を設けていたのに代えて、第2、第4四方弁11,13の上流側にそれぞれの温度センサ30〜33を配置したものである。ただし、温度センサ30〜33を出口側の第2、第4四方弁11,13の上流側に配置したため、図1の第1の状態と図3の第2の状態とでは、それぞれ検知する熱交換媒体が異なる。例えば、第1の状態では、温度センサ30は加熱流体の温度を、また温度センサ31は冷却流体の温度を検知するが、第2の状態では、温度センサ30は冷却流体の温度を、温度センサ31は加熱流体の温度をそれぞれ検知する。同様に第1の状態では、温度センサ32は、高温流体の温度を、また温度センサ33は低温流体の温度を検知するが、第2の状態では、温度センサ32は低温流体の温度を、温度センサ33は高温流体の温度をそれぞれ検知する。
このように温度センサ30〜33の設置位置を、出口側の第2、第4四方弁11,13の下流側から上流側に変えても、前述の実施形態と同様に吸着器の吸・脱着切替時の熱交換媒体の温度変動を最小にすることができ、吸・脱着切替時の吸着能力・脱着能力の低下を抑えることができる。
【0027】
図9は、本発明の更に別の実施形態の吸着式冷凍装置の全体システムを示している。本実施形態では、放熱器5,6を上述のように別個に設けたものから、共用して設けたものに変更している。このように放熱器5,6を共用させても、上述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0028】
以上説明したように、本発明によれば、吸着器の吸・脱着切替時の熱交換媒体の温度変動を最小にすることで、吸・脱着切替時の吸着能力・脱着能力の低下を抑えることができる。したがって冷凍装置の能力を高めることができ、システム全体での熱収支の向上を図れる。
また、冷凍装置のシステムを構成する熱交換器や接続配管の形状・長さや、循環ポンプの能力・運転条件などが変わると、熱交換媒体の流量が変わってしまうために、流量条件によって入口側四方弁と出口側四方弁の作動の最適な時間差が変化してしまう。しかしながら、本発明では、熱交換媒体の温度検知によって出口側四方弁の作動を制御することにより、設置場所・条件による流量のバラツキがあったり、使用途中に何らかの要因で熱交換媒体の流量が変化したりした場合でも、常に最適なタイミングで出口側四方弁を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成であり、吸着・脱着作用の第1の状態を示している。
【図2】図1の第1の状態から図3の第2の状態へ移行中の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成を示している。
【図3】吸着・脱着作用の第2の状態の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成を示している。
【図4】第2の状態から第1の状態へ移行中の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成を示している。
【図5】入口側切替弁(四方弁)の切替作動後に、熱交換流路内のそれぞれの流体(加熱流体と冷却流体)が入れ替ったところで出口側切替弁(四方弁)を切替作動した場合における加熱流体と冷却流体の温度変化を示すグラフである。
【図6】本発明における、入口側切替弁(四方弁)の切替作動後に、それぞれの流体(加熱流体と冷却流体)の温度を検知する温度センサの温度が略等しくなったところで、出口側切替弁(四方弁)を切替作動した場合における加熱流体と冷却流体の温度変化を示すグラフである。
【図7】入口側切替弁(四方弁)の切替作動後に、それぞれの流体(加熱流体と冷却流体)の温度を検知する温度センサの温度が逆転した後、出口側切替弁(四方弁)を切替作動した場合における加熱流体と冷却流体の温度変化を示すグラフである。
【図8】本発明の別の実施形態の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成を示す図である。
【図9】本発明の更に別の実施形態の吸着式冷凍装置の全体のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
1…吸着式冷凍装置
2a,2b…吸着器
3a,3b…下側熱交換器
4a,4b…上側熱交換器
5,6…放熱器
7…室内熱交換器
10,12…入口側四方弁(切替弁)
11,13…出口側四方弁(切替弁)
20〜23…ポンプ
30〜33…温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention comprises an adsorbent and an adsorber having a heat exchange channel for cooling or heating the adsorbent, and alternately switching the supply of the heating fluid and the cooling fluid to the heat exchange channel, The present invention relates to an adsorption refrigeration apparatus that causes an adsorbent to alternately perform desorption and adsorption of refrigerant vapor.
[0002]
[Prior art]
As a prior art, an adsorption refrigeration apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-196493 is known. This is an adsorption refrigeration apparatus in which heating fluid and cooling fluid are alternately supplied to an adsorber equipped with an adsorbent to cause the adsorbent to alternately perform desorption and adsorption of refrigerant vapor. When switching from supply to cooling fluid supply, in order to prevent the heated fluid remaining in the heat exchange channel from flowing into the cooling fluid supply channel, after switching the inlet side switching valve, The outlet-side switching valve is switched with a time delay corresponding to the time when the heating fluid is pushed away by the cooling fluid.
[0003]
However, in this conventional adsorption refrigeration system, due to the heat capacity of the heat exchanger and the adsorbent, the time difference between the operation of the inlet side switching valve and the outlet side switching valve is caused by the heating fluid in the heat exchange channel being the cooling fluid. The delay of the pushed away is not enough, and the cooling fluid is heated by the heat capacity of the heat exchanger and the adsorbent and flows into the cooling fluid flow path. Similarly, the heating fluid is cooled by the heat capacity of the heat exchanger and the adsorbent. The phenomenon of flowing into the heating fluid flow path occurs, and the temperature of the heating fluid / cooling fluid fluctuates greatly. Therefore, the adsorption capacity / desorption capacity is greatly reduced at the time of adsorption / desorption switching, and the capacity of the refrigeration system is reduced. The problem has arisen.
[0004]
In addition, if the shape and length of the heat exchangers and connection pipes that make up this refrigeration system and the capacity and operating conditions of the circulation pump change, the flow rate of the heating fluid and cooling fluid will change. There is also a problem that the optimal time difference between the operation of the side switching valve and the outlet side switching valve changes.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to minimize the temperature fluctuation of the heat exchange medium (heating fluid and cooling fluid) when switching between desorption and adsorption of refrigerant vapor, and at the time of switching. It is an object to provide an adsorption refrigeration apparatus capable of minimizing a decrease in refrigeration capacity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an adsorption refrigeration apparatus described in each claim as a means for solving the problems.
The adsorption refrigeration apparatus according to
[0007]
Instead of detecting the temperature of the heating fluid and the cooling fluid on the downstream side of the outlet side switching valve, the adsorption refrigeration apparatus of claim 2 sets the temperature of the heating fluid and the cooling fluid on the upstream side of the outlet side switching valve. In this case, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
The adsorption refrigeration apparatus according to
[0008]
The adsorption refrigeration apparatus according to claim 4 detects the temperature of each fluid upstream of the outlet side switching valve instead of detecting the temperature of each fluid downstream of the outlet side switching valve. In this case, the same function and effect as those of the third aspect can be obtained.
The adsorption refrigeration apparatus according to
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an adsorption refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4, the entire system configuration of the
[0010]
First,
[0011]
The first to fourth four-
[0012]
In the present invention, the first to fourth four-
[0013]
In the first state of FIG. 1, the heated fluid heated by the
[0014]
In the second state of FIG. 3, the heated fluid heated by the
[0015]
Next, the operation will be described. The
On the other hand, in the
[0016]
When such a first state continues for a certain period of time, the adsorption capacity of the adsorbent in the
[0017]
Next, the timing for switching the second four-
On the other hand, the cooling fluid from the
[0018]
When the cooling fluid remaining in the heat exchange flow path of the first
Similarly, when the heated fluid remaining in the heat exchange flow path of the second
[0019]
Next, the switching timing of the fourth four-
On the other hand, a low-temperature heat exchange medium (low-temperature fluid) from the
[0020]
When the low-temperature fluid remaining in the heat exchange flow path of the first
Similarly, when the high temperature fluid remaining in the heat exchange flow path of the second
[0021]
As described above, the adsorption side and the desorption side of the first and second adsorbers are switched to shift from the first state to the second state (FIG. 3). When this second state continues for a certain period of time, the adsorption capacity of the
As described above, when one of the first and
[0022]
The experimental results will be described using the adsorption refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention described above, in the case where the temperature of the heating fluid is about 70 ° C. and the temperature of the cooling fluid is about 30 ° C.
As in the conventional adsorption refrigeration apparatus disclosed in JP-A-9-196493, in FIG. 2, the heating fluid remaining in the heat exchange flow path of the first
[0023]
In the present invention, in FIG. 2, the cooling fluid remaining in the heat exchange flow path of the first
[0024]
In the present invention, when the timing for switching the second four-
[0025]
In the above description of the experiment, the effect on the switching timing of the outlet-side second four-
[0026]
FIG. 8 shows an entire system of an adsorption refrigeration apparatus according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the configuration is the same as that of the above-described embodiment except that the attachment positions of the
Thus, even if the installation positions of the
[0027]
FIG. 9 shows an overall system of an adsorption refrigeration apparatus according to still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
[0028]
As described above, according to the present invention, by suppressing the temperature fluctuation of the heat exchange medium during the adsorption / desorption switching of the adsorber, it is possible to suppress a decrease in the adsorption capacity / desorption capability during the adsorption / desorption switching. Can do. Therefore, the capacity of the refrigeration apparatus can be increased, and the heat balance of the entire system can be improved.
In addition, if the shape and length of the heat exchanger and connection piping that make up the refrigeration system and the capacity and operating conditions of the circulation pump change, the flow rate of the heat exchange medium changes. The optimum time difference between the operation of the four-way valve and the outlet-side four-way valve changes. However, in the present invention, by controlling the operation of the outlet side four-way valve by detecting the temperature of the heat exchange medium, the flow rate varies depending on the installation location and conditions, or the flow rate of the heat exchange medium changes for some reason during use. Even if it does, the outlet side four-way valve can always be operated at the optimal timing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system configuration of an adsorption refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a first state of adsorption / desorption action.
2 shows the overall system configuration of the adsorption refrigeration apparatus during the transition from the first state of FIG. 1 to the second state of FIG. 3;
FIG. 3 shows an overall system configuration of an adsorption refrigeration apparatus in a second state of adsorption / desorption action.
FIG. 4 shows the overall system configuration of the adsorption refrigeration apparatus during the transition from the second state to the first state.
FIG. 5 After the switching operation of the inlet side switching valve (four-way valve), the switching operation of the outlet side switching valve (four-way valve) is performed when the respective fluids (heating fluid and cooling fluid) in the heat exchange channel are switched. It is a graph which shows the temperature change of the heating fluid and cooling fluid in a case.
FIG. 6 shows that when the temperature of each temperature sensor for detecting the temperature of each fluid (heating fluid and cooling fluid) becomes substantially equal after the switching operation of the inlet side switching valve (four-way valve) in the present invention, the outlet side switching is performed. It is a graph which shows the temperature change of a heating fluid and a cooling fluid at the time of switching operation of a valve (four-way valve).
FIG. 7 After the switching operation of the inlet side switching valve (four-way valve), after the temperature of the temperature sensor that detects the temperature of each fluid (heating fluid and cooling fluid) is reversed, the outlet side switching valve (four-way valve) is It is a graph which shows the temperature change of the heating fluid at the time of switching operation, and a cooling fluid.
FIG. 8 is a diagram showing an overall system configuration of an adsorption refrigeration apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an overall system configuration of an adsorption refrigeration apparatus according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
11, 13 ... Outlet side four-way valve (switching valve)
20-23 ... Pump 30-33 ... Temperature sensor
Claims (5)
前記吸着器が少なくとも2個設けられていて、それぞれ加熱流体と冷却流体の供給を、前記吸着器の入口側と出口側のそれぞれの切替弁によって切り替え可能であり、冷媒蒸気の脱着と吸着とを切り替える際に、前記出口側切替弁の下流側での加熱流体と冷却流体の温度を検知し、前記入口側切替弁の切り替え後に、両者の温度が略等しくなるタイミングで前記出口側切替弁を切り替えることを特徴とする吸着式冷凍装置。An adsorber having a heat exchange channel for cooling or heating the adsorbent and the adsorbent is provided, and the supply of the heating fluid and the cooling fluid to the heat exchange channel is alternately switched to the adsorbent. In an adsorption refrigeration apparatus that alternately performs desorption and adsorption of refrigerant vapor,
At least two adsorbers are provided, and the supply of the heating fluid and the cooling fluid can be switched by respective switching valves on the inlet side and the outlet side of the adsorber, and the desorption and adsorption of the refrigerant vapor can be performed. When switching, the temperature of the heating fluid and the cooling fluid on the downstream side of the outlet side switching valve is detected, and after the switching of the inlet side switching valve, the outlet side switching valve is switched at a timing at which both temperatures become substantially equal. An adsorptive refrigeration apparatus.
液冷媒及び蒸発した蒸気冷媒を吸着する吸着剤とを含む第1と第2の吸着器と、
前記第1と第2の吸着器内にそれぞれ設けられた、液冷媒と熱交換媒体(高温流体と低温流体)と熱交換を行う第1と第2の下側熱交換器、及び前記吸着剤と熱交換媒体(加熱流体と冷却流体)と熱交換を行う第1と第2の上側熱交換器と、
前記加熱流体と前記冷却流体の前記第1と第2の上側熱交換器への流路の切り替えを行う入口側第1切替弁と出口側第2切替弁と、
前記高温流体と前記低温流体の前記第1と第2の下側熱交換器への流路の切り替えを行う入口側第3切替弁と出口側第4切替弁と、
を備えていて、
前記第1の吸着器が吸着剤の吸着作用を行い、前記第2の吸着器が吸着剤の脱着作用を行う第1の状態から、前記第2の吸着器が吸着剤の吸着作用を行い、前記第1の吸着器が吸着剤の脱着作用を行う第2の状態に切り替える際に、前記出口側第2切替弁の下流側での前記加熱流体と前記冷却流体の温度、及び前記出口側第4切替弁の下流側での前記高温流体と前記低温流体の温度を検知し、前記入口側第1と第3切替弁を切り替え後に、前記加熱流体と前記冷却流体並びに前記高温流体と前記低温流体の温度がそれぞれ略等しくなるタイミングで、それぞれの前記出口側第2切替弁及び前記出口側第4切替弁を切り替えることを特徴とする吸着式冷凍装置。In the adsorption refrigeration apparatus that alternately switches the supply of the heating fluid and the cooling fluid of the adsorber and causes the adsorbent to alternately perform the desorption and adsorption of the refrigerant vapor, the adsorption refrigeration apparatus includes:
First and second adsorbers including an adsorbent that adsorbs liquid refrigerant and evaporated vapor refrigerant;
First and second lower heat exchangers for exchanging heat between the liquid refrigerant and the heat exchange medium (high temperature fluid and low temperature fluid) provided in the first and second adsorbers, respectively, and the adsorbent And first and second upper heat exchangers that exchange heat with the heat exchange medium (heating fluid and cooling fluid),
An inlet-side first switching valve and an outlet-side second switching valve for switching the flow paths of the heating fluid and the cooling fluid to the first and second upper heat exchangers;
An inlet-side third switching valve and an outlet-side fourth switching valve for switching the flow path of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid to the first and second lower heat exchangers;
With
From the first state where the first adsorber performs adsorbing action of the adsorbent and the second adsorbing apparatus performs desorbing action of the adsorbent, the second adsorber performs adsorbing action of the adsorbent, When the first adsorber switches to the second state where the adsorbent desorbs, the temperature of the heating fluid and the cooling fluid on the downstream side of the outlet-side second switching valve, and the outlet-side first 4 After detecting the temperature of the high temperature fluid and the low temperature fluid on the downstream side of the switching valve and switching the inlet side first and third switching valves, the heating fluid, the cooling fluid, and the high temperature fluid and the low temperature fluid Each of the outlet side second switching valve and the outlet side fourth switching valve is switched at a timing at which the temperatures of the two become substantially equal to each other.
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