JP4196753B2 - 吸着式冷凍機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機に関するもので、例えば携帯電話基地局内の電子機器、電気機器、電気変換器、バッテリ等の冷却に用いて有効である。
【0002】
【従来の技術】
従来の携帯電話基地局用冷却システムでは、第1発熱体から吸熱し、その吸熱した熱により稼働する吸着式冷凍機により第2発熱体を冷却している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−100891号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1に記載の発明では、室外熱交換器にて外気にて冷却された水等の液体を介して吸着剤及び吸着剤から脱離放出された蒸気冷媒を冷却しているので、外気と液体とを熱交換する際の熱交換ロスにより、吸着剤及び吸着剤から脱離放出された蒸気冷媒を十分に冷却することが困難な場合があり得る。
【0005】
また、特許文献1に記載の発明では、第1発熱体2から吸熱して加熱された液体を介して吸着剤を加熱して、吸着剤に吸着されていた冷媒を脱離放出するので、第1発熱体と液体とを熱交換する際の熱交換ロスにより、吸着剤を十分に加熱することが困難な場合があり得る。
【0006】
また、特許文献1に記載の発明では、吸着式冷凍機で発生する冷熱により液体を冷却し、この冷却された液体を介して第2発熱体を冷却するので、液体を冷却する際の熱交換ロスにより、第2発熱体を十分に冷却することが困難な場合があり得る。
【0007】
さらに、液体を介して熱の授受を行っているので、何らかの原因により、液体配管の接続部等にて液体漏れが発生してしまうと、携帯電話基地局内の電子機器、電気機器、電気変換器、バッテリ等に損傷を与えてしまうおそれがある。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な吸着式冷凍機を提供し、第2には、熱交換ロスを低減して吸着式冷凍機の効率及び能力を向上させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
前記吸着剤及び前記冷媒が密閉容器内に封入された第1吸着器(5a)及び第2吸着器(5b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の密閉容器内にそれぞれ収納され、前記吸着剤を加熱又は冷却する第1熱交換器(6a、6b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の密閉容器内にそれぞれ収納され、前記密閉容器内に存在する冷媒のうち、前記吸着剤に吸着されていない冷媒を加熱又は冷却する第2熱交換器(7a、7b)と、
前記第1熱交換器(6a、6b)及び前記第2熱交換器(7a、7b)に加熱用気体又は冷却用気体を供給する気体供給手段(8、9、10)とを有し、
前記気体供給手段(8、9、10)は、前記冷却用気体として前記第1、第2吸着器(5a、5b)外部の外気を供給するように構成されており、
前記第1吸着器(5a)と前記第2吸着器(5b)は、前記吸着剤に気相冷媒を吸着する吸着工程と、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離する脱離工程を、所定時間毎に交互に切換運転するようになっており、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)のうち一方の吸着器が前記吸着工程を実行するときは、他方の吸着器が前記脱離工程を実行するようになっており、
前記吸着工程では、前記一方の吸着器の前記第2熱交換器(7a、7b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤に吸着されていない液相冷媒を加熱し蒸発させることで前記加熱用気体を冷却するとともに、前記一方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記外気を供給して前記吸着剤を冷却することにより前記液相冷媒が蒸発した後の気相冷媒を前記吸着剤に吸着させ、
前記脱離工程では、前記他方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤を加熱することで、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離するとともに、前記他方の吸着器の第2熱交換器(7a、7b)に前記外気を供給して前記吸着剤から脱離した気相冷媒を冷却凝縮させることを特徴とする。
【0010】
これにより、液体を介して間接的に冷却又は加熱する特許文献1に記載の発明に比べて、吸着剤を冷却又は加熱する際の熱交換ロスを小さくすることができるので、吸着剤を確実に冷却又は加熱することができる。
【0012】
また、請求項1に記載の発明では、吸着剤及び冷媒は第1、第2吸着器(5a、5b)の密閉容器内に封入されており、この密閉容器内に存在する冷媒のうち、吸着剤に吸着されていない冷媒を、第2熱交換器(7)に供給される加熱用気体又は冷却用気体により加熱又は冷却するようになっている。これにより、液体を介して間接的に冷却又は加熱する特許文献1に記載の発明に比べて、吸着剤に吸着されていない冷媒を冷却又は加熱する際の熱交換ロスを小さくすることができるので、吸着剤に吸着されていない冷媒を確実に冷却又は加熱することができる。
【0013】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の吸着式冷凍機において、前記吸着工程において、前記第2熱交換器(7a、7b)の下流側に発熱体(2、3)が配置され、前記液相冷媒の蒸発により冷却された後の前記加熱用気体を前記発熱体(2、3)に供給して前記発熱体(2、3)を冷却するようになっており、
前記脱離工程において、前記発熱体(2、3)により加熱された気体を前記加熱用気体として前記第1熱交換器(6a、6b)に供給して前記吸着剤を加熱することを特徴とするものである。
【0014】
請求項3に記載の発明では、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
前記吸着剤及び前記冷媒が封入された空間(14b、14c)を有する第1吸着器(5a)及び第2吸着器(5b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の前記空間(14b、14c)内にそれぞれ配置され、前記吸着剤を加熱又は冷却する第1熱交換器(6a、6b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の前記空間(14b、14c)と連通可能な凝縮用空間(14a)に配置され、前記凝縮用空間(14a)内の気相冷媒を冷却して凝縮させる凝縮用熱交換器(13)と、
前記凝縮用空間(14a)と連通可能な蒸発用空間(14d)に配置され、前記蒸発用空間(14d)内の液相冷媒を加熱して蒸発させる蒸発用熱交換器(12)とを有し、
前記第1熱交換器(6a、6b)には前記吸着剤の加熱用気体又は冷却用気体を切換供給するようになっており、
前記凝縮用熱交換器(13)には前記気相冷媒の冷却用気体を供給するようになっており、
前記蒸発用熱交換器(12)には前記液相冷媒の加熱用気体を供給するようになっており、
前記第1熱交換器(6a、6b)及び前記凝縮用熱交換器(13)に供給される冷却用気体は前記第1、第2吸着器(5a、5b)外部の外気であり、
前記第1吸着器(5a)と前記第2吸着器(5b)は、前記吸着剤に気相冷媒を吸着する吸着工程と、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離する脱離工程を、所定時間毎に交互に切換運転するようになっており、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)のうち一方の吸着器が前記吸着工程を実行するときは、他方の吸着器が前記脱離工程を実行するようになっており、
前記吸着工程では、前記蒸発用熱交換器(12)に前記加熱用気体を供給して前記蒸発用空間(14d)内の液相冷媒を蒸発させることで前記加熱用気体を冷却するとともに、前記一方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記外気を供給して前記吸着剤を冷却することにより前記蒸発用空間(14d)にて蒸発した気相冷媒を前記吸着剤に吸着させ、
前記脱離工程では、前記他方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤を加熱することで、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離し、前記吸着剤から脱離した気相冷媒を前記凝縮用空間(14a)に供給するとともに、前記凝縮用熱交換器(13)に前記外気を供給して前記吸着剤から脱離した気相冷媒を冷却凝縮させ、この凝縮後の液相冷媒を前記蒸発用空間(14d)に供給することを特徴とする。
【0015】
これにより、請求項3に記載の発明においても、請求項1に記載の発明と同様に、熱交換ロスを小さくして、吸着剤を確実に冷却又は加熱することができるとともに、吸着剤に吸着されていない冷媒を確実に冷却又は加熱することができる。
【0016】
また、請求項3に記載の発明によると、凝縮用熱交換器(13)及び蒸発用熱交換器(12)には、常に同種の気体を供給すればよいので、気体流れを切り換えるバルブ等を設けなくてもよく、吸着式冷凍機の製造原価を低減できる。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の吸着式冷凍機において、前記第1熱交換器(6a、6b)の上方側に前記凝縮用熱交換器(13)が配置され、前記第1熱交換器(6a、6b)の下方側に前記蒸発用熱交換器(12)が配置されていることを特徴とする。
【0017】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る吸着式冷凍機を携帯電話基地局内の電子機器や電気機器等の冷却に適用したものであり、図1は本実施形態に係る冷却システムの模式図であり、図2は吸着剤の水分吸着率を示すグラフであり、図3は冷凍機4の四面図である。
【0019】
携帯電話基地局内のラック1には、比較的発熱量が多く、かつ、高温となる電波送信用アンプ、電波出力制御盤、整流器、電子機器、電気機器及び電気変換器等からなる第1発熱体2と、第1発熱体2より低温で冷却する必要がある回路制御盤、バッテリ、電子機器、電気機器、電気変換器及びモデム等からなる第2発熱体3と、両発熱体2、3を冷却する冷凍機4とが設けられている。
【0020】
なお、両発熱体2、3は単独で稼動するものではなく、両者2、3が連動して稼動するもので、第1発熱体2は、第2発熱体3に比べて高い耐熱温度を有するものであり、第1発熱体2及び第2発熱体3は、携帯電話基地局内の空気、つまり内気が吹き付けられることにより強制空冷される。
【0021】
また、冷凍機4は、第1発熱体2から吸熱し、その吸熱した熱により吸着剤を加熱することにより稼働する吸着式冷凍機であり、以下、吸着式冷凍機(冷凍機4)について述べる。
【0022】
なお、吸着剤は、冷媒(本実施形態では、水)を吸着するとともに、加熱されることにより吸着していた冷媒を脱離するもので、本実施形態では、シリカゲルやゼオライト等の固体吸着剤を採用している。
【0023】
つまり、吸着剤の水分(冷媒)吸着率は、吸着剤温度相当の飽和水蒸気圧力で冷媒温度の飽和水蒸気圧力を除した値(以下、相対湿度と言う。)で決定され、図2に示すように、吸着剤温度が高く冷媒温度が低い程相対湿度が低くなり、逆に吸着剤温度が低く冷媒温度が高い程相対湿度が高くなる。
【0024】
なお、図2では、吸着工程、つまり水分吸着が進行する場合の水分吸着特性と、脱離行程、つまり水分脱離が進行する場合の水分吸着特性とが同一となるように描かれているが、実際の吸着剤では、吸着工程時の水分吸着特性と脱離工程時の水分吸着特性とが相違するようなヒステリシスを有している。
【0025】
また、図1中、吸着器5は内部が略真空に保たれた状態で冷媒が封入された密閉真空容器であり、この吸着器5内には、吸着剤と空気とを熱交換する第1熱交換器6と、吸着器5内に封入された冷媒のうち吸着剤に吸着されていない冷媒、つまり液相冷媒(水)及び吸着剤から脱離放出された気相冷媒(水蒸気)と空気とを熱交換する第2熱交換器7とが収納されている。
【0026】
第1熱交換器6は、空気が流れる複数本のチューブ、及びチューブの外表面に設けられて伝熱面積を増大させるフィン等からなるコア部の外表面に吸着剤がエポキシ樹脂等で接着された吸着コアをなすものである。
【0027】
また、第2熱交換器7は、第1熱交換器6と同様に空気が流れる複数本のチューブ、及びチューブの外表面に設けられて伝熱面積を増大させるフィン等からなる蒸発/凝縮コアをなすものであり、本実施形態では、第1熱交換器6を第2熱交換器7より上方側に位置させている。
【0028】
なお、本実施形態に係る冷凍機4は、複数個の吸着器5a、5bから構成されており、図3(b)上方側に配置された吸着器5a(以下、第1吸着器5aと呼ぶ。)と図3(b)下方側に配置された吸着器5b(以下、第2吸着器5bと呼ぶ。)とは、同じ構成であるので、両者を総称して呼ぶときは、吸着器5と表記する。
【0029】
また、熱交換器6、7の添え字aは第1吸着器5a内の熱交換器であることを示し、bは第2吸着器5b内の熱交換器であることを示す。
【0030】
図1中、外気ファン8は携帯電話基地局外の空気(外気)を冷凍機4用の空気配管に導入する送風機であり、冷却ファン9は第2熱交換器7にて冷却された空気を第2発熱体3に送風する送風機であり、加熱ファン10は第1発熱体2を冷却して第1発熱体2の廃熱を回収して温度が上昇した空気を第1熱交換器6に送風する送風機である。
【0031】
なお、図3中、バルブ11a〜11hは空気配管を流れる空気流れを切り替える板ドア式切換バルブであり、これらバルブ11a〜11h及びファン8〜10の作動は、図示しない電子制御装置にて制御されている。
【0032】
次に、本実施形態に係る冷却システム、つまり冷凍機4の概略作動を述べる。
【0033】
冷凍機4は、以下に述べる第1、2基本作動モードを所定時間毎に切換運転することにより、連続的に第1発熱体2及び第2発熱体3を冷却するものである。
【0034】
因みに、所定時間は、吸着剤に吸着されていた冷媒を脱離させるに必要な時間に基づいて適宜選定されるものである。
【0035】
1.第1基本作動モード
このモードでは、第2発熱体3に送風する冷却風を第2吸着器5bの第2熱交換器7bに送風することにより、第2吸着器5b内の液相冷媒を蒸発させて冷却風を冷却して第2発熱体3を冷却するとともに、第2吸着器5b内で蒸発した気相冷媒、すなわち水蒸気を第2吸着器5b内の吸着剤にて吸着する。
【0036】
このとき、吸着剤は凝縮熱に相当する熱量を発熱し、かつ、吸着剤の温度が上昇すると吸着能力が低下するので、外気ファン8にて携帯電話基地局外の空気を第2吸着器5bの第1熱交換器6bに供給することにより吸着剤を冷却する。
【0037】
一方、第1吸着器5aの第1熱交換器6aに、加熱ファン10にて第1発熱体2にて加熱された空気が供給されて吸着剤が加熱され、吸着剤に吸着していた冷媒が脱離放出されるとともに、第1吸着器5aの第2熱交換器7aに携帯電話基地局外の空気が供給されて、脱離した気相冷媒(水蒸気)が冷却されて凝縮する。
【0038】
以下、液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮しつつ、その蒸発した気相冷媒を吸着剤にて吸着させている状態にある吸着器5のことを、「吸着工程にある吸着器5」と呼び、吸着剤を加熱して吸着していた冷媒を脱離させつつ、その脱離した冷媒を冷却凝縮させている状態にある吸着器5のことを、「脱離工程にある吸着器5」と呼ぶ。
【0039】
2.第2基本作動モード
このモードは、第1基本作動モードとは逆に、第1吸着器5aを吸着工程とし、第2吸着器5bを脱離工程とするものである。
【0040】
具体的には、第2発熱体3に送風する冷却風を第1吸着器5aの第2熱交換器7aに送風することにより、第1吸着器5a内の液相冷媒を蒸発させて冷却風を冷却して第2発熱体3を冷却するとともに、第1吸着器5a内で蒸発した気相冷媒、すなわち水蒸気を第1吸着器5a内の吸着剤にて吸着しながら、外気ファン8にて携帯電話基地局外の空気を第1吸着器5aの第1熱交換器6aに供給することにより吸着剤を冷却する。
【0041】
一方、第2吸着器5bの第1熱交換器6bに、加熱ファン10により第1発熱体2にて加熱された空気が供給されて吸着剤が加熱され、吸着剤に吸着していた冷媒が脱離放出されるとともに、第2吸着器5bの第2熱交換器7bに携帯電話基地局外の空気が供給されて、脱離した気相冷媒(水蒸気)が冷却されて凝縮する。
【0042】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0043】
吸着工程にある吸着剤は、本実施形態では外気にて直接的に冷却されるのに対して、特許文献1に記載の発明では、外気にて冷却された液体を介して間接的に冷却されるので、本実施形態では、吸着剤を冷却する際の熱交換ロスを特許文献1に記載の発明に比べて小さくすることができ、吸着剤を確実に冷却することができる。
【0044】
つまり、空気と熱交換する際の熱伝達率をα1とし、液体と熱交換する際の熱伝達率をα2としたとき、本実施形態に係る冷却システムにおける吸着剤の冷却能力は、吸着剤と外気との温度差ΔT1と熱伝達率α1との積に比例して大きくり、一方、特許文献1に記載の冷却システムにおける吸着剤の冷却能力は、外気と液体との温度差ΔT2と熱伝達率α1と熱伝達率α2との積に比例して大きくなる。
【0045】
このとき、一般的に、熱伝達率α1及び熱伝達率α2は共に1より小さく、かつ、熱伝達率α2が1より小さいことから温度差ΔT2は温度差ΔT1より小さくなるので、特許文献1に記載の冷却システムにおける吸着剤の冷却能力は、本実施形態に係る冷却システムにおける吸着剤の冷却能力より小さくなる。
【0046】
また、脱離工程にある吸着剤は、本実施形態では、第1発熱体2にて加熱された空気にて直接的に加熱されるのに対して、特許文献1に記載の発明では、第1発熱体2にて加熱された液体を介して間接的に加熱されるので、本実施形態では、吸着剤を加熱する際の熱交換ロスを特許文献1に記載の発明に比べて小さくすることができ、吸着剤を確実に加熱することができる。
【0047】
また、冷凍機4にて第2発熱体3を冷却する際に、本実施形態では、第2熱交換器7にて冷却された空気で直接的に第2発熱体3を冷却するのに対して、特許文献1に記載の発明では、第2熱交換器7にて冷却された液体で空気で第2発熱体3を冷却するための空気を冷却するといった間接的な方法で第2発熱体3を冷却するので、第2発熱体3を冷却する際の熱交換ロスを特許文献1に記載の発明に比べて小さくすることができ、第2発熱体3を確実に冷却することができる。
【0048】
また、空気を介して熱の授受を行っているので、何らかの原因により、空気配管の接続部等にて空気漏れが発生しても、携帯電話基地局内の電子機器、電気機器、電気変換器、バッテリ等に損傷を与えてしまうといった問題は発生しない。
【0049】
また、本実施形態では、液体を介さずに空気等の気体にて直接的に吸着剤等を加熱又は冷却しているので、特許文献1に記載の発明に比べて熱交換器の個数を減らすことができ、冷凍機4、つまり冷却システムの製造原価を低減することができる。
【0050】
(第2実施形態)
第1実施形態では、第2熱交換器7にて冷媒の加熱、つまり第2発熱体3に送風する空気の冷却、及び吸着剤から脱離放出された気相冷媒の冷却を行ったが、本実施形態では、図4、図5に示すように、第2発熱体3に送風する空気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発用熱交換器12、及び吸着剤から脱離放出された気相冷媒を冷却凝縮させる凝縮用熱交換器13をそれぞれ設けるとともに、吸着器5内において、凝縮用熱交換器13を第1熱交換器6より上方側に配置し、かつ、蒸発用熱交換器12を第1熱交換器6より下方側に配置した状態で、凝縮用熱交換器13が配置された空間14aと第1熱交換器6が配置された空間14b、14cと蒸発用熱交換器12が配置された空間14dとを分離し、開閉バルブ15a〜15dにて各空間14a〜14d間の連通状態を制御するものである。
【0051】
また、空間14aと空間14dとは、戻り管16を介して常に連通しているとともに、空間14bは第1吸着器5aの第1熱交換器6aが配置された空間であり、空間14cは第2吸着器5bの第1熱交換器6bが配置された空間である。
【0052】
なお、本実施形態では開閉バルブ15a〜15dは板ドア式であり、両バルブ15a、15bは、バルブ11a〜11d等と共に電子制御装置にて制御されている。
【0053】
次に、本実施形態に係る冷凍機4の概略作動を述べる。
【0054】
本実施形態に係る冷凍機4も、以下に述べる第1、2基本作動モードを所定時間毎に切換運転することにより、連続的に第1発熱体2及び第2発熱体3を冷却するものである。
【0055】
1.第1基本作動モード
このモードでは、蒸発用熱交換器12が配置された空間14d、すなわち蒸発室と第1熱交換器6bが配置された空間14cとを連通させるとともに、第1熱交換器6aが配置された空間14bと凝縮用熱交換器13が配置された空間14a、すなわち凝縮室とを連通させた状態で、第2発熱体3に送風する冷却風を蒸発用熱交換器12に送風することにより、蒸発室14d内の液相冷媒を蒸発させて冷却風を冷却する。
【0056】
また、携帯電話基地局外の空気を第1熱交換器6bに供給して第1熱交換器6bに充填された吸着剤を冷却しながら、蒸発室14d内で蒸発した気相冷媒を第1熱交換器6bに充填された吸着剤で吸着する。
【0057】
一方、第1熱交換器6aに第1発熱体2にて加熱された空気を供給することにより、吸着剤が加熱されて吸着剤に吸着していた冷媒を脱離放出させるとともに、凝縮用熱交換器13に携帯電話基地局外の空気を供給して凝縮室14aに流入した気相冷媒を冷却凝縮させる。なお、凝縮室14a内の液相冷媒は戻り管16を経由して蒸発室14dに供給される。
【0058】
2.第2基本作動モード
このモードは、第1基本作動モードとは逆に、第1熱交換器6aに充填された吸着剤を吸着工程とし、第1熱交換器6bに充填された吸着剤を脱離工程とするものである。
【0059】
具体的には、蒸発室14dと第1熱交換器6aが配置された空間14bとを連通させるとともに、第1熱交換器6bが配置された空間14cと凝縮室14aとを連通させた状態で、第2発熱体3に送風する冷却風を蒸発用熱交換器12に送風することにより、蒸発室14d内の液相冷媒を蒸発させて冷却風を冷却する。
【0060】
また、携帯電話基地局外の空気を第1熱交換器6aに供給して第1熱交換器6aに充填された吸着剤を冷却しながら、蒸発室14d内で蒸発した気相冷媒を第1熱交換器6aに充填された吸着剤で吸着する。
【0061】
一方、第1熱交換器6bに第1発熱体2にて加熱された空気を供給することにより、吸着剤が加熱されて吸着剤に吸着していた冷媒を脱離放出させるとともに、凝縮用熱交換器13に携帯電話基地局外の空気を供給して凝縮室14aに流入した気相冷媒を冷却凝縮させる。
【0062】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0063】
本実施形態では、凝縮用熱交換器13を凝縮専用としているので、凝縮用熱交換器13には、常に冷却用気体としての外気を供給すればよいので、空気流れを切り換えるためのバルブを廃止することができる。
【0064】
同様に、蒸発用熱交換器12を蒸発専用としているので、蒸発用熱交換器12には、液相冷媒を加熱して蒸発させる加熱用気体として、第2発熱体3に送風する冷却風を常に供給すればよいので、空気流れを切り換えるためのバルブを廃止することができる。
【0065】
(第3実施形態)
第2実施形態では、携帯電話基地局外の空気は、凝縮用熱交換器13及び第1熱交換器6のみに供給され、蒸発用熱交換器12には携帯電話基地局内空気のみが循環することから、本実施形態では、携帯電話基地局全体を気密性の高い密閉空間とするとともに、携帯電話基地局内に二酸化炭素、一酸化窒素、一酸化二窒素、メタン、アセチレン、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン等の熱輸送能力の高い気体を封入することにより、冷却ファン9及び加熱ファン10の小型省動力化を図ったものである。
【0066】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、携帯電話基地局を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ビル、地下室、工場、倉庫、住宅、車庫及び車両等の空間内に配設された複数種類の発熱体(例えば、ガスタービンエンジン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、燃料電池、電子機器、電気機器、電気変換器、蓄電池等)の冷却に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図2】吸着剤の水分吸着率を示すグラフである。
【図3】(a)は本発明の第1実施形態に係る冷凍機の正面模式図であり、(b)は(a)の上面図であり、(c)は(a)の下面図であり、(d)は(a)の右側面図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図5】(a)は本発明の第2実施形態に係る冷凍機の正面模式図であり、(b)は(a)の左側面図であり、(c)は(a)の右側面図であり、(d)は(a)の上面図である。
【符号の説明】
1…ラック、2…第1発熱体、3…第2発熱体、4…吸着式冷凍機、
5…吸着器、6…第1熱交換器(吸着コア)、
7…第2熱交換器(蒸発/凝縮コア)、8…外気ファン、
9…冷却ファン、10…加熱ファン。
Claims (4)
- 吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
前記吸着剤及び前記冷媒が密閉容器内に封入された第1吸着器(5a)及び第2吸着器(5b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の密閉容器内にそれぞれ収納され、前記吸着剤を加熱又は冷却する第1熱交換器(6a、6b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の密閉容器内にそれぞれ収納され、前記密閉容器内に存在する冷媒のうち、前記吸着剤に吸着されていない冷媒を加熱又は冷却する第2熱交換器(7a、7b)と、
前記第1熱交換器(6a、6b)及び前記第2熱交換器(7a、7b)に加熱用気体又は冷却用気体を供給する気体供給手段(8、9、10)とを有し、
前記気体供給手段(8、9、10)は、前記冷却用気体として前記第1、第2吸着器(5a、5b)外部の外気を供給するように構成されており、
前記第1吸着器(5a)と前記第2吸着器(5b)は、前記吸着剤に気相冷媒を吸着する吸着工程と、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離する脱離工程を、所定時間毎に交互に切換運転するようになっており、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)のうち一方の吸着器が前記吸着工程を実行するときは、他方の吸着器が前記脱離工程を実行するようになっており、
前記吸着工程では、前記一方の吸着器の前記第2熱交換器(7a、7b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤に吸着されていない液相冷媒を加熱し蒸発させることで前記加熱用気体を冷却するとともに、前記一方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記外気を供給して前記吸着剤を冷却することにより前記液相冷媒が蒸発した後の気相冷媒を前記吸着剤に吸着させ、
前記脱離工程では、前記他方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤を加熱することで、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離するとともに、前記他方の吸着器の前記第2熱交換器(7a、7b)に前記外気を供給して前記吸着剤から脱離した気相冷媒を冷却凝縮させることを特徴とする吸着式冷凍機。 - 前記吸着工程において、前記第2熱交換器(7a、7b)の下流側に発熱体(2、3)が配置され、前記液相冷媒の蒸発により冷却された後の前記加熱用気体を前記発熱体(2、3)に供給して前記発熱体(2、3)を冷却するようになっており、
前記脱離工程において、前記発熱体(2、3)により加熱された気体を前記加熱用気体として前記第1熱交換器(6a、6b)に供給して前記吸着剤を加熱することを特徴とする請求項1に記載の吸着式冷凍機。 - 吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して、冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
前記吸着剤及び前記冷媒が封入された空間(14b、14c)を有する第1吸着器(5a)及び第2吸着器(5b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の前記空間(14b、14c)内にそれぞれ配置され、前記吸着剤を加熱又は冷却する第1熱交換器(6a、6b)と、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)の前記空間(14b、14c)と連通可能な凝縮用空間(14a)に配置され、前記凝縮用空間(14a)内の気相冷媒を冷却して凝縮させる凝縮用熱交換器(13)と、
前記凝縮用空間(14a)と連通可能な蒸発用空間(14d)に配置され、前記蒸発用空間(14d)内の液相冷媒を加熱して蒸発させる蒸発用熱交換器(12)とを有し、
前記第1熱交換器(6a、6b)には前記吸着剤の加熱用気体又は冷却用気体を切換供給するようになっており、
前記凝縮用熱交換器(13)には前記気相冷媒の冷却用気体を供給するようになっており、
前記蒸発用熱交換器(12)には前記液相冷媒の加熱用気体を供給するようになっており、
前記第1熱交換器(6a、6b)及び前記凝縮用熱交換器(13)に供給される冷却用気体は前記第1、第2吸着器(5a、5b)外部の外気であり、
前記第1吸着器(5a)と前記第2吸着器(5b)は、前記吸着剤に気相冷媒を吸着する吸着工程と、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離する脱離工程を、所定時間毎に交互に切換運転するようになっており、
前記第1、第2吸着器(5a、5b)のうち一方の吸着器が前記吸着工程を実行するときは、他方の吸着器が前記脱離工程を実行するようになっており、
前記吸着工程では、前記蒸発用熱交換器(12)に前記加熱用気体を供給して前記蒸発用空間(14d)内の液相冷媒を蒸発させることで前記加熱用気体を冷却するとともに、前記一方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記外気を供給して前記吸着剤を冷却することにより前記蒸発用空間(14d)にて蒸発した気相冷媒を前記吸着剤に吸着させ、
前記脱離工程では、前記他方の吸着器の前記第1熱交換器(6a、6b)に前記加熱用気体を供給して前記吸着剤を加熱することで、前記吸着剤から吸着冷媒を脱離し、前記吸着剤から脱離した気相冷媒を前記凝縮用空間(14a)に供給するとともに、前記凝縮用熱交換器(13)に前記外気を供給して前記吸着剤から脱離した気相冷媒を冷却凝縮させ、この凝縮後の液相冷媒を前記蒸発用空間(14d)に供給することを特徴とする吸着式冷凍機。 - 前記第1熱交換器(6a、6b)の上方側に前記凝縮用熱交換器(13)が配置され、前記第1熱交換器(6a、6b)の下方側に前記蒸発用熱交換器(12)が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の吸着式冷凍機。
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