JPH0599538A - 吸着式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着式熱交換器の吸着剤脱着時における吸着
質の冷却能力の低下を防止する。 【構成】 吸着剤加熱時の吸着剤からの放射熱を熱反射
パネル等によって遮断するか又は吸着質内面に新な吸着
剤面、断熱面を形成することによって吸収、カットし、
吸着質の冷却能力の低下と脱着効率の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、吸着質の吸着剤への
吸着作用に伴う蒸発潜熱を利用して被熱媒体を冷却する
吸着式熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような吸着式冷凍装置では、真空
容器内の底部に例えば水などの吸着質をまた、その上方
部に例えばゼオライトやシリカゲルなどの吸着剤を各々
設置し、吸着剤によって上記吸着質の気化(蒸発)作用を
促進することによって被熱媒体の冷却作用を実現する。

【０００３】そして、上記吸着剤への冷媒蒸気吸着作用
が進行して飽和状態に達すると、当該吸着剤を例えばヒ
ータなどの加熱手段で加熱して当該冷媒蒸気(吸着質)を
放出させて活性化する脱着作用が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な脱着作用時には、吸着剤自体が昇温され、放射熱を発
生するようになっているので、それによって吸着質や吸
着室内、また真空壁が加熱されてしまい冷却能力が低下
する問題がある。また、真空壁を通して放射熱が外部に
放出され、脱着効率も低下する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜３各項
記載の発明は、各々上記の問題を解決することを目的と
してなされたもので、それぞれ次のように構成されてい
る。

【０００６】(１) 請求項１記載の発明の構成 請求項１記載の発明の吸着式熱交換器は、例えば図１に
示すように内部に真空の吸着室１０を形成した真空容器
１と、該真空容器１の上記吸着室１０内に設けられた吸
着質２および吸着剤４と、上記吸着剤４を加熱する加熱
手段５と、上記吸着質２との間で被熱交換媒体に対する
熱交換を行う熱交換手段６とを備え、上記吸着質２を気
化させて吸着剤４に吸着させるとともに上記加熱手段５
により加熱して上記吸着質２を吸着剤４より脱着するよ
うにしてなる吸着式熱交換器において、少なくとも上記
吸着剤４と吸着質２との間に上記吸着剤加熱脱着時の吸
着剤４側から吸着質２側への放射熱を阻止する遮熱部材
３を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】(２) 請求項２記載の発明の構成 請求項２記載の発明の吸着式熱交換器は、例えば図２に
示すように内部に真空の吸着室１０を形成した真空容器
１と、該真空容器１の上記吸着室１０内に設けられた吸
着質２および吸着剤４と、上記吸着剤４を加熱する加熱
手段５と、上記吸着質２との間で被熱交換媒体に対する
熱交換を行う熱交換手段６とを備え、上記吸着質２を気
化させて吸着剤４に吸着させるとともに上記加熱手段５
により加熱して上記吸着質２を吸着剤４より脱着するよ
うにしてなる吸着式熱交換器において、上記吸着剤４
を、当該吸着剤４側からの放射熱の放射を防ぐとともに
吸着質の吸脱着を可能とするカバー部材７で覆ったこと
を特徴とするものである。

【０００８】(３) 請求項３記載の発明の構成 請求項３記載の発明の吸着式熱交換器は、例えば図３〜
図５に示すように内部に真空の吸着室１０を形成した真
空容器１と、該真空容器１の上記吸着室１０内に設けら
れた吸着質２および吸着剤４と、上記吸着剤４を加熱す
る加熱手段５と、上記吸着質２との間で被熱交換媒体に
対する熱交換を行う熱交換手段６とを備え、上記吸着質
２を気化させて吸着剤４に吸着させるとともに上記加熱
手段５により加熱して上記吸着質２を吸着剤４より脱着
するようにしてなる吸着式熱交換器において、上記吸着
剤４周囲の吸着室１０壁面に断熱材８を介して吸着剤９
を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本願の請求項１〜３各項記載の発明は、各々上
記のように構成されている結果、当該各構成に対応して
次のような作用を奏する。

【００１０】(１) 請求項１記載の発明の作用 請求項１記載の発明の吸着式熱交換器では、上述の如
く、先ず基本構成として、内部に真空の吸着室１０を形
成した真空容器１と、該真空容器１の上記吸着室１０内
に設けられた吸着質２および吸着剤４と、上記吸着剤４
を加熱する加熱手段５と、上記吸着質２との間で被熱交
換媒体に対する熱交換を行う熱交換手段６とを備えて構
成されており、上記吸着質２を気化させて吸着剤４に吸
着させるとともに上記加熱手段５により加熱して上記吸
着質２を吸着剤４より脱着する作用を繰り返すことによ
り連続的な熱交換(冷却)作用を実現することができる。

【００１１】しかも、該構成において、少なくとも上記
吸着剤４と吸着質２との間に上記吸着剤加熱脱着時の吸
着剤４側から吸着質２側への放射熱を阻止する遮熱部材
３が設けられており、上記ヒータ等の加熱手段５による
吸着剤加熱時の吸着剤４からの放射熱は当該遮熱部材３
によって反射されることになるので、吸着質２を直接加
熱して昇温させるようなことはなくなる。その結果、冷
却効率も向上する。

【００１２】(２) 請求項２記載の発明の作用 請求項２記載の発明の吸着式熱交換器では、先ず基本構
成として上記請求項１記載の発明と同様に内部に真空の
吸着室１０を形成した真空容器１と、該真空容器１の上
記吸着室１０内に設けられた吸着質２および吸着剤４
と、上記吸着剤４を加熱する加熱手段５と、上記吸着質
２との間で被熱交換媒体に対する熱交換を行う熱交換手
段６とを備えて構成されており、上記吸着質２を気化さ
せて吸着剤４に吸着させるとともに上記加熱手段５によ
り加熱して上記吸着質２を吸着剤４より脱着する作用を
繰り返すことにより連続的な熱交換作用(冷却)を実現す
る。

【００１３】しかも、該構成において、さらに上記吸着
剤４の全体を、当該吸着剤４側からの放射熱の放射を防
ぐとともに吸着質そのものの吸脱着を可能とするカバー
部材７で覆ったので、脱着時において吸着剤４から放射
される放射熱は、当該カバー部材７によって遮断され吸
着室１０内には放出されないようになる。従って、吸着
質２や吸着室１０内の温度上昇が小さく脱着時の冷却効
率の低下量も小さくて済むとともに加熱時の熱の放出が
ないので吸着剤４自体の脱着効率が高くなる。

【００１４】(３) 請求項３記載の発明の作用 請求項３記載の発明の吸着式熱交換器では、先ず基本構
成として上記請求項１および２記載の発明同様内部に真
空の吸着室１０を形成した真空容器１と、該真空容器１
の上記吸着室１０内に設けられた吸着質２および吸着剤
４と、上記吸着剤４を加熱する加熱手段５と、上記吸着
質２との間で被熱交換媒体に対する熱交換を行う熱交換
手段６とを備えて構成されており、上記吸着質２を気化
させて吸着剤４に吸着させるとともに上記加熱手段５に
より加熱して上記吸着質２を吸着剤４より脱着する作用
を繰り返すことにより連続的な熱交換作用(冷却)を実現
する。

【００１５】しかも該構成において、さらに上記吸着剤
４周囲の吸着室１０壁面に断熱材８を介して吸着剤９が
配設されている。従って、吸着剤の容量が増大し、吸着
機能が向上する一方、脱着時において上記吸着剤４から
吸着室１０の内壁面に向けて放射される放射熱は上記壁
面側吸着剤９の脱着に有効に利用されるとともに同放射
熱が断熱材８によって阻止されて真空容器１の壁面を通
して外部に放出されるようなことはなくなる。

【００１６】

【発明の効果】従って、本願発明の吸着式熱交換器によ
ると、吸着剤脱着時の吸着質や吸着室内加熱による熱交
換効率の低下、また同脱着時の熱損失による脱着効率の
低下等を防止し得て、可及的に熱交換性能の高い吸着式
熱交換器を提供することができる。

【００１７】

【実施例】

(１) 第１実施例 図１は、本願発明の第１実施例に係る吸着式熱交換器を
示している。

【００１８】図１において、先ず符号１は内部に吸着室
１０を形成した真空容器であり、該真空容器１内の吸着
室１０底部には被冷却液であるアルコールが流通する伝
熱管６が貫挿されており、該伝熱管６の周囲には例えば
水等の吸着質２が収納されている。そして、その上方に
は、熱反射パネル３を介して例えばゼオライトよりなる
吸着剤４が支持されている。また該吸着剤４の中には、
水蒸気状態の吸着質水分加熱脱着用の電熱ヒータ５が設
けられている。

【００１９】今上記構成において、真空容器１内底部の
吸着質２は、容器内吸着室１０が真空であるため比較的
容易に蒸発し、該蒸発した水分は上記吸着剤４に効果的
に吸着されて行く。その結果、上記真空容器１内の吸着
室１０空間部には、水蒸気が充満しないことから蒸気圧
の上昇を伴わず、上記吸着質２は更に効率良く蒸発して
ゆき、その時の蒸発潜熱により上記伝熱管６内を流れる
アルコールを効果的に冷却する。

【００２０】一方、上記吸着剤４は、上記水蒸気の吸収
(吸着吸収)の進行に伴って、やがて飽和状態に達する。

【００２１】そこで、該飽和状態に達すると、上記ヒー
タ５に通電して上記吸着剤４を加熱することにより吸着
した水分を凝縮させて外部に放出し、活性化を図る。こ
の時、吸着剤４が昇温して放射熱を発生するが、該放射
熱は上記熱反射パネル３によって十分に遮ぎられるの
で、上記吸着質２側には達しない。

【００２２】従って、上記吸着剤４の脱着時の凝縮熱が
吸着質２に作用して温度が上昇する(冷却効果が低下す
る)のを有効に防止することができるようになる。

【００２３】(２) 第２実施例 図２は、本願発明の第２実施例に係る吸着式熱交換器を
示している。

【００２４】本実施例の構成では、上述した熱反射パネ
ル３と同様の遮熱機能を有する熱反射カバー７を例えば
図示のように吸着剤４の全体を包囲するように配設して
設け、それによって上記吸着剤４からの放射熱が吸着室
１０内に放射拡散され容器壁より外部に放出されること
を防止するようにしたものである。そして、本実施例の
場合、上記熱反射カバー７は、例えば水蒸気の透過が可
能な多孔質部材により形成されている。その他の部分の
構成は、上記第１実施例のものと全く同一である。

【００２５】したがって、該本実施例の吸着式熱交換器
の構成においても、真空容器１内吸着室１０底部の吸着
質２は、吸着室１０が真空であるため比較的容易に蒸発
し、該蒸発した水分は多孔質の熱反射カバー７を介して
上記吸着剤４に効果的に吸着されて行く。その結果、上
記真空容器１内の吸着室１０空間部には、水蒸気が充満
しないことから、上記吸着質２は効率良く蒸発してゆ
き、その時の蒸発潜熱により上記伝熱管６内を流れるア
ルコールを効果的に冷却する。

【００２６】一方、上記吸着剤４は、上記水蒸気の吸着
の進行に伴って、やがて飽和状態に達する。

【００２７】そこで、該飽和状態に達すると、上記ヒー
タ５に通電して上記吸着剤４を加熱することにより吸着
した水分を凝縮させて外部に放出し、活性化を図る。こ
の時、吸着剤４が昇温して放射熱を発生するが、該放射
熱は上記熱反射カバー７によって全体に遮ぎられるの
で、上記吸着質２側に達しないことは素より吸着室１０
内自体にも殆んど放射されず、容器壁から外部に放出さ
れることもないようになっている。

【００２８】従って、脱着時の熱のロスが少なくて脱着
効率が高く(ヒータの熱が吸着剤４の加熱のみに有効に
作用する)、又上記吸着剤４の脱着時の凝縮熱が吸着質
２に作用して温度が上昇する(冷却効果が低下する)のを
有効に防止することができる。

【００２９】(３) 第３実施例 次に図３は、本願発明の第３実施例に係る吸着式熱交換
器の構成を示している。

【００３０】本実施例の吸着式熱交換器では、上記第１
実施例の吸着式熱交換器の構成において、上記真空容器
１の第１の吸着剤４を囲む上方側内壁面に断熱材８を介
して第２の吸着剤９を配設したことを特徴とするもので
ある。

【００３１】上記第１実施例の構造の場合、確かに吸着
質２側への放射熱はカットすることができる。しかし、
一方真空容器１内吸着室１０の内壁面に対する熱の放射
は避けることができない。そのため、結局真空容器１自
体が加熱され、さらに当該熱が外部に放出されてしまう
問題がある。従って、脱着時の熱のロスが大きい。

【００３２】ところが、上記のように吸着室１０の内壁
面に断熱材８を介して第２の吸着剤９を配設する構造を
採用すると、上記内壁面に対する放射熱を利用して第２
の吸着剤９の脱着活性化を図ることができるようになる
とともに断熱材８によって外部への熱を放出を遮断する
ことができるようになる。従って、冷却効果とともに脱
着効率の向上を図ることが可能となり、ひいては熱交換
効率そのものも向上させ得ることになる。また、吸着剤
自体の設置容量が増え、吸着性能も向上する。

【００３３】(４) 第４実施例 次に図４は、本願発明の第４実施例に係る吸着式熱交換
器の構成を示している。

【００３４】本実施例の吸着式熱交換器では、上記第３
実施例の吸着式熱交換器の構成における第２の吸着剤９
をビーズ状の結合体により形成したことを特徴とするも
ので、その他の部分の構成は上記第３実施例のものと全
く同一である。このような構成によっても上記第３実施
例のものと全く同一の作用効果を得ることができる。

【００３５】(５) 第５実施例 さらに、図５は本願発明の第５実施例に係る吸着式熱交
換器の構成を示している。

【００３６】本実施例の吸着式熱交換器は、上記第３実
施例の吸着式熱交換器の構成において、その熱反射パネ
ル３を第３の吸着剤に変更したことを特徴とするもので
ある。

【００３７】このような構成にすると、先ず吸着剤自体
の設置容量を拡大することができることに加えて上記吸
着質２に対する第１の吸着剤４からの放射熱をカットで
き、しかも同放射熱によって当該第３の吸着剤１１の脱
着活性化を図ることができるメリットが生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の第１実施例に係る吸着式熱
交換器の構成を示す断面図である。

【図２】図２は、本願発明の第２実施例に係る吸着式熱
交換器の構成を示す断面図である。

【図３】図３は、本願発明の第３実施例に係る吸着式熱
交換器の構成を示す断面図である。

【図４】図４は、本願発明の第４実施例に係る吸着式熱
交換器の構成を示す断面図である。

【図５】図５は、本願発明の第５実施例に係る吸着式熱
交換器の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１は真空容器、２は吸着質、３は熱反射パネル、４は吸
着剤、５はヒータ、６は伝熱管、７は熱反射カバー、８
は断熱材、９は第２の吸着剤、１０は吸着室、１１は第
３の吸着剤である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に真空の吸着室(１０)を形成した真
   空容器(１)と、該真空容器(１)の上記吸着室(１０)内に
   設けられた吸着質(２)および吸着剤(４)と、上記吸着剤
   (４)を加熱する加熱手段(５)と、上記吸着質(２)との間
   で被熱交換媒体に対する熱交換を行う熱交換手段(６)と
   を備え、上記吸着質(２)を気化させて吸着剤(４)に吸着
   させるとともに上記加熱手段(５)により加熱して上記吸
   着質(２)を吸着剤(４)より脱着するようにしてなる吸着
   式熱交換器において、少なくとも上記吸着剤(４)と吸着
   質(２)との間に上記吸着剤加熱脱着時の吸着剤(４)側か
   ら吸着質(２)側への放射熱を阻止する遮熱部材(３)を設
   けたことを特徴とする吸着式熱交換器。
2. 【請求項２】 内部に真空の吸着室(１０)を形成した真
   空容器(１)と、該真空容器(１)の上記吸着室(１０)内に
   設けられた吸着質(２)および吸着剤(４)と、上記吸着剤
   (４)を加熱する加熱手段(５)と、上記吸着質(２)との間
   で被熱交換媒体に対する熱交換を行う熱交換手段(６)と
   を備え、上記吸着質(２)を気化させて吸着剤(４)に吸着
   させるとともに上記加熱手段(５)により加熱して上記吸
   着質(２)を吸着剤(４)より脱着するようにしてなる吸着
   式熱交換器において、上記吸着剤(４)を、当該吸着剤
   (４)側からの放射熱の放射を防ぐとともに吸着質を吸脱
   着を可能とするカバー部材(７)で覆ったことを特徴とす
   る吸着式熱交換器。
3. 【請求項３】 内部に真空の吸着室(１０)を形成した真
   空容器(１)と、該真空容器(１)の上記吸着室(１０)内に
   設けられた吸着質(２)および吸着剤(４)と、上記吸着剤
   (４)を加熱する加熱手段(５)と、上記吸着質(２)との間
   で被熱交換媒体に対する熱交換を行う熱交換手段(６)と
   を備え、上記吸着質(２)を気化させて吸着剤(４)に吸着
   させるとともに上記加熱手段(５)により加熱して上記吸
   着質(２)を吸着剤(４)より脱着するようにしてなる吸着
   式熱交換器において、上記吸着剤(４)周囲の吸着室(１
   ０)壁面に断熱材(８)を介して吸着剤(９)を設けたこと
   を特徴とする吸着式熱交換器。