JPH02203169A - 吸着式冷凍方法及び冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は吸着式冷凍方法ならびに該冷凍機に関し、詳し
くは、吸着剤が移動することにより、脱着及び吸着を別
の個所で行い、もって吸着剤に係る熱交換器の切り換え
装置を不要なものとした吸着式冷凍方法並びに冷凍機に
関する。

（従来の技術） 近時、吸着式冷凍において吸着式冷凍機が、装置コスト
やランニングコストの面から見立され、それに係る発明
、考案が種々発表されている。

一般に吸着式冷凍機は、シリカゲル、ゼオライト等の固
体吸着剤が冷媒との間で脱着、吸着を繰り返し吸着時に
発生する冷媒の気化熱を利用して冷気を取り出し、室内
の冷房等に利用するものである。

その作動原理を第３図を用いて説明すると、先（２１）
は吸着剤充填管で、伝熱管の周囲に固体吸着剤を付設し
ている。一方、（２２）は伝熱管で、護管の周囲にはフ
ィンが設けられている。そして、この２種類の管（２１
）　（２２）はそれぞれ熱交換器を形成しており、吸着
剤充填管（２１）側では吸着剤を加熱及び冷却し、伝熱
管（２２）側では冷媒を冷却して凝縮したり、容器を取
り出したりするようになっておりこれらは冷媒である水
と共に通常、円筒の真空容器（２３）中に収められてい
る。

そして、脱着作用は、吸着剤充填管（２１）に温水を流
し、吸着剤を加熱することにより行われ、これにより吸
着剤が吸着していた冷媒は、水蒸気となって伝熱管（２
２）近辺で浮遊し、このとき伝熱管（２２）に冷却水を
流すと、前記の水蒸気は伝熱管（２２）付近で熱が奪わ
れ凝縮して水になり、伝熱管（２２）に付着する。

一方、吸着作用は、吸着剤充填管（２１）に冷却水を流
し、吸着剤を冷却する。これによって吸着剤は前記の伝
熱管（２２）に付着の水を吸着し、水蒸気に変え、その
とき、発生する気化熱が伝熱管（２２）を冷却する。従
って、このとき伝熱管（２２）に流れている水は冷却さ
れ、この冷却された水が冷房等に利用される。

以上が一般的な吸着式冷凍機の原理であるが、実際には
上記の伝熱管（２２）は凝縮器と蒸発器とに分かれて構
成されるものが多い。しかし、何れにしても上述のよう
に吸着剤は固定されていて、加熱、冷却を交互に繰り返
し、脱着及び吸着を行うようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の如きこれまでの吸着式冷凍では、何れ
も吸着剤を特定の個所で位置せしめたまま加熱したり冷
却したりするため、吸着剤用の熱交換器には切替え装置
が不可欠であった。そして切替えても直ちに熱交換器の
温度が変化するものでもなく、その間に時間的なロスや
エネルギーのロスが生じていた。

本発明は軟土のような実状に鑑み、これに対処すべく吸
着剤の移動を図ることにより吸着剤に付随する熱交換器
から前記切替え装置を省略し、もって前記の問題を解決
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とするところは
、その基本的方法として脱着塔と吸着塔の二つの塔を具
備させ、その二基間を相互循環せしめる通路を形成して
粉末状又は粒状吸着剤をそれら両塔間にわたり循環せし
めることであり、又そのための冷凍機構成として両側端
に開口部を有する円錐台状の回転ドラムを互いにその大
径部が逆向きになる如く並設し、一方の回転ドラム内に
は脱着用熱交換器を、一方、他方の回転ドラム内には吸
着用熱交換器をそれぞれ収蔵固定すると共に、双方の回
転ドラムの一方の開口端に亘ってスクリューリフトを設
け、該スクリューリフトを介して粉末状吸着剤を双方の
ドラムの間で循環させ一方のドラム内で脱着作用、他方
のドラム内で吸着作用を行わせる如くなしたことにある
。

そして、この場合、脱着側回転ドラムを上方に配し、吸
着側回転ドラムを下方に配して上方の回転ドラムに凝縮
器を併設し、脱着時に吸着剤から離脱した冷媒を凝縮す
ると共に下方の回転ドラムに前記凝縮器と連結された蒸
発器と併設し、吸着時に冷媒を蒸発せしめ、発生する冷
気の利用側取出口として形成することは利用の好適な態
様である。

なお、上記各回転ドラムの回転は通常、１分間に１回乃
至数回のゆっ（すした回転でよく、また各熱交換器は既
知の構成の熱交換器が使用される。

（作用） 上記の構成からなる本発明の作用を請求項１又は２に記
載した吸着式冷凍機にもとづいて以下説明すると、吸着
剤が回転ドラム内にあるとき、この吸着剤は円錐台の傾
斜に沿って小径開口側より大径開口側へ移動しながら回
転ドラムのゆっ（すした回転に合わせてドラム内壁を該
内壁に沿って上昇し、落下する運動を繰り返し、落下す
るときドラム内の熱交換器と接触する。このとき、一方
の、例えば上方の脱着用熱交換器には常に吸着剤を加熱
するための温水が流通されており、他方の、例えば下方
の吸着用熱交換器には吸着剤冷却のため冷却水が流通さ
れて、上方の回転ドラム内では脱着が、そして下方の回
転ドラム内では吸着がなされる。

かくて、通常の吸着式冷凍機と同様、脱着側に発生する
冷媒は、凝縮吸着用熱交換器に凝縮して冷却されると共
に、この冷媒は蒸発吸着用熱交換器に送られ、ここで吸
着剤による吸着によって蒸発し、そのときの気化熱が利
用側の冷気に利用され、冷却水を利用側に与える。

そして、この間、吸着剤は循環し、吸着、脱着の切替え
は行われることがない。

（実施例） 以下、更に本発明冷凍方法を実施する吸着式冷凍機の実
施例を第１図及び第２図にもとづいて説明する。

これら図において、（１）（１）　’はモータ（Ｌ）　
（Ｍｔ）によって回転駆動する回転ドラムで何れも円錐
台状をなし、互いに大径側を逆向きとして上下に並設さ
れており、両端に夫々開口が存在し、図において小径側
の関口を人口（ａ）、大径側の開口を出口Φ）として一
方の回転ドラム（１）の入口（ａ）と、他方の回転ドラ
ム（Ｄ′の出口（ｂ）が略同−垂直平面上に位置するよ
う配置されている。

そして、これら両回転ドラム（１）（１）　’の中心軸
は水平に保持されており、従って双方の回転ドラムは入
口（ａ）から出口Φ）に向かって漸次法がる傾斜壁とな
っていて、その入口（ａ）付近内部に前記回転ドラム駆
動用モータ（Ｍｌ）　（Ｍりが収蔵され、それぞれ１分
間に１回〜数回の割合でゆっくりした回転が行われるよ
うに構成され、その内部には伝熱管を備えた既知の熱交
換器（２）（２）　′が内臓されている。

この場合、上方の回転ドラム（１）内の熱交換器（２）
は脱着用熱交換器でその伝熱管（３）には常に温水が流
通しており、下方の回転ドラム（１）内の熱交換器（２
）゛は吸着用熱交換器でその伝熱管（４）には常に冷却
水が流通している。

なお、図中、（５）はシリカゲル、ゼオライト等の粉末
からなる吸着剤、（６）は上記回転ドラム（１）（１）
　’の一側で両ドラム間に亘るスクリューリフトで、上
部のモータ（Ｍ３）によって駆動されるスクリューを備
え、下方の開口部（６ａ）か、ら流入した吸着剤（５）
を上方に移送し、上方の開口部（６ｂ）を通じ上方の回
転ドラム（１）内へ排出するようになっている。

（７）は回転ドラムに対し上記スクリューリフトの反対
側に設けられた吸着剤案内通路であり、上方の回転ドラ
ム（１）の出口（ｂ）より落下する吸着剤を受止し、下
方の回転ドラム（１）′へ該吸着剤を導入している。

しかして、以上のような構成からなる吸着冷凍装置要部
において、上方の脱着側回転ドラム（１）の側方には凝
縮吸着用熱交換器（８）が、そして一方、下方の吸着剤
回転ドラム（１）′の側方には蒸発器００）が夫々配置
されていて、凝縮器（８）には凝縮用の冷却系（９）が
、また蒸発器Ｃのには利用側め冷水系Ｑｌ）がそれぞれ
配管接続されている。

なお、凝縮器（８）及び蒸発器００を配管側で接続し、
凝縮水を蒸発器０■側で再利用するようにすることも可
能である。

また、上記各構成部材は通常、所定量の冷媒と共に真空
排気され、減圧されたケースαつ内に密閉され、冷媒に
は水が使用される。

かくして以上の如く構成された本発明装置はその作動に
あたり、吸着剤（５）が上下の回転ドラム（１）（１）
′の内部及び−側では案内通路（７）、他側ではスクリ
ューリフト（６）で形成される一連の循環通路を通って
循環し、その間に脱着作用、吸着作用が行われ、従来の
切替を不要ならしめる。

以下、その作用を詳述すると、上述の如くスクリューリ
フト（６）で上昇した吸着剤（５）は、該スクリューリ
フト（６）上方の開口部から、上方の回転ドラム（１）
内へ入り、入口（ａ）から出口中）へと傾斜に沿って流
れ案内通路（７）を落下し、下方の回転ドラム（１）′
内を入口（ａ）から出口（ｂ）へ流れ、再びスクリュー
リフト（６）の下方開口部へ至り、上昇する。

ところで、回転ドラム（１）（１）　′は前述のように
１分間に１回乃至数回の割合で回転し、これにより回転
ドラム内（１）では吸着剤（５）は回転と共に回転方向
へある程度上昇しては落下するという移動を複数回繰り
返しながら出口（ｂ）方向へ進行し、この移動のため、
吸着剤（５）は、回転ドラム（１）内で熱交換器（２）
に接触し、ここで加熱されあるいは冷却される。

即ち、上方の回転ドラム（１）内では吸着剤（５）は、
脱着用熱交換器（２）と接触し、その中に流れる温水に
よって加熱され、脱着作用が行われて、吸着剤から離脱
した冷媒は′ａ縮槽蓋８）に凝縮し、ここで冷却系（９
）によって冷却され、液状に変化し貯蔵される。

一方、下方の回転ドラム（１）′内では吸着剤（５）は
吸着用熱交換器（２）′と接触し、ここでは吸着剤（５
）は冷却水により冷却されるため吸着作用が起こる。

そして、蒸発器０ωに送られた冷媒は、この吸着作用に
よって水蒸気として蒸発し、そのときの気化熱のため、
蒸発器（１０）内に冷気が発生する。蒸発器（１０）内
には通常、伝熱管等で構成される利用側冷水系０１）が
設けてあり、従って、ここから前記の蒸発器Ｑｆｆｌ内
の冷気を取り出し、冷房等の空調機器に利用する。

なお、以上のような本発明における吸着式冷凍機にあっ
ては、吸着剤（５）の量が充分に多いとき、脱着及び吸
着はそれぞれの個所で同時に行われることから脱着用熱
交換器（２＾）には常に温水が、一方、吸着用熱交換器
（２Ｂ）には、常に冷却水が流通されることは勿論であ
る。

また、上記説明では吸着剤の移動にスクリューシャフト
を用いているが、吸着剤の移動は別設、スクリューシャ
フトに限らず、他の手段であってもよく、既知の各手段
の使用が可能である。

（発明の効果） 本発明吸着式冷凍方法は以上のように、吸着剤を脱着塔
、吸着塔の二つの塔の間で循環させ、脱着と吸着の各作
用を、それぞれ所定の個所で行うようにするものであり
、脱着及び吸着に係る各熱交換器は、常に前者は加熱用
、後者は冷却用としてそれだけに使用され、従って従来
のように、吸着剤が留まり、その個所で切替えることに
よって吸着剤を加熱したり、冷却したりする必要はな（
、熱交換器用の複雑な切替え装置は不要となり、また脱
着、吸着が連続して起こっているため、切替え時に生ず
る時間的ロスやエネルギーのロスも無くなり、経済的に
も性能的にも優れた効果を有し、実用性大なる吸着式冷
凍機である。

また、請求項２及び３に記載の冷凍機はスクリューシャ
フトの使用により吸着剤の循環移動を円滑ならしめ、か
つ、円錐台状の回転ドラムを用いることにより熱交換効
率を向上せしめて本発明冷凍方法を実施するに際し頗る
実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明吸着式冷凍機の側面図、第２図は同正面
図、第３図は従来の吸着式冷凍機の一実施例を示す側面
図である。 （１）・・・回転ドラム、　　（２））・・・熱交換器
。 （５）・・・吸着剤、（６）・・・スクリューリフト。 （８）・・・凝縮器、　　（１０）　　・・・蒸発器。 第２！２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脱着塔と、吸着塔の二つの塔を配設し、かつ両塔間
   を互いに循環せしめる通路を形成して粉末状又は粒状吸
   着剤を前記両塔間で循環移動せしめることを特徴とする
   吸着式冷凍方法。 ２、両端に開口部を有する円錐台状の回転ドラムを互い
   にその大径部が逆向きになる如く並設し、一方の回転ド
   ラム内部には脱着用熱交換器を、一方、他方の回転ドラ
   ム内部には吸着用熱交換器をそれぞれ収蔵固定すると共
   に、双方の回転ドラムの内部及びその一端開口側に設け
   たスクリューリフトを介して脱着側回転ドラム一端より
   吸着側回転ドラム内部に至り、更に前記スクリューリフ
   トを介し吸着側回転ドラムより脱着側回転ドラム内部に
   還流する粉末状吸着剤循環通路を形成せしめたことを特
   徴とする吸着式冷凍機。 ３、請求項２記載の吸着式冷凍機において、脱着側回転
   ドラムを上部に、一方、吸着側回転ドラムを下部に配置
   せしめると共に、上部の回転ドラムに凝縮器を、下部の
   回転ドラムに前記凝縮器と連結された蒸発器を夫々併設
   せしめたことを特徴とする吸着式冷凍機。