JPH0712420A - 吸着式冷凍装置 - Google Patents

吸着式冷凍装置

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JPH0712420A
JPH0712420A JP15027993A JP15027993A JPH0712420A JP H0712420 A JPH0712420 A JP H0712420A JP 15027993 A JP15027993 A JP 15027993A JP 15027993 A JP15027993 A JP 15027993A JP H0712420 A JPH0712420 A JP H0712420A
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JP
Japan
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adsorption
desorption
heat exchanger
heat
column
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Withdrawn
Application number
JP15027993A
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English (en)
Inventor
Yoshio Miyairi
嘉夫 宮入
Toshio Hattori
敏夫 服部
Yasuhiro Tsubaki
泰廣 椿
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着式冷凍装置の所要スペースを小さくし、
かつ、吸着剤エレメントの吸脱着と熱交換器における蒸
発・凝縮を効果的に行うことができるようにする。 【構成】 吸脱着エレメント1a,1bとバルブによる
切り換え操作により蒸発・凝縮の再機能を有する熱交換
器7a,7bを一体化した吸脱着カラム6A,6Bを唯
一の構成機器とし、吸脱着エレメント1a,1bを上部
に、熱交換器7a,7bを下部に、それぞれ配置し、中
間に気液分離用の通気性仕切り物8a,8bを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸脱着剤エレメントを
用いた吸着式冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、フロンがオゾン層を破壊すること
が判明したため、フロンの代わりに水の潜熱を利用した
吸着式冷凍装置が開発されつつある。
【0003】従来の吸着式冷凍装置の系統図が図3に示
されている。6a及び6bは吸脱着カラムで、これらの
中には粒状シリカゲル等からなる吸脱着剤を充填した吸
脱着エレメント1a、1bが内蔵されている。
【0004】一方の吸脱着カラム6aで水蒸気を脱着
し、他方の吸脱着カラム6Bで水蒸気を吸着する場合に
は、温排熱等からなる加熱源3からの加熱流体がバルブ
11aを経て吸脱着カラム6a内に入り、この中に内蔵
された吸脱着エレメント1aを流過すると同時に、水、
空気等からなる冷熱源4からの冷却流体がバルブ12b
を経て吸脱着カラム6bに入り、この中に内蔵された吸
脱着エレメント1bを流過する。すると、吸脱着エレメ
ント1aに充填された粒状シリカゲル等からなる吸脱着
剤から脱着された水蒸気がバルブ10aを有する配管1
4を経て凝縮器7に入り、ここで冷熱源4から供給され
る冷却流体に放熱することによって凝縮気化する。この
水は、バッファー13を経て蒸発器8に入り、ここで冷
水、冷風等の利用側流体5を冷却することによって蒸発
気化する。次いで、この水蒸気は、バルブ9bを有する
配管15を経て吸脱着カラム6b内に入り、その吸脱着
エレメント1bに充填されている吸脱着剤に吸着され
る。
【0005】水蒸気の吸着及び脱着量が飽和に近づく
と、各バルブ9a,9b,10a,10b,11a,1
1b,12a,12bが前記と逆に切り換えられる。か
くして、吸脱着エレメント1aで水蒸気が吸着され、吸
脱着エレメント1bで水蒸気が脱着される。以後、上記
が交互に繰り返される。吸脱着エレメント1a,1b
は、通常、微小間隔を隔てて互いに平行に配設された多
数のフィンと、所定ピッチを隔ててフィンを貫通、か
つ、固定された伝熱管と、これらフィン及び伝熱管の間
隙内に充填された粒状シリカゲル等の吸脱着剤とからな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の吸着式冷凍
装置では、吸脱着エレメント1a,1bを内蔵している
吸脱着カラム6a,6b、蒸発器8、及び凝縮器7は、
それぞれ独立しており、配管(14,15など)で連結
されている。このために以下の不具合がある。 (1)水蒸気の脱着工程においては、脱着した水蒸気が
凝縮器7に到達するまでに、通常数mmHg程度の圧損が主
として配管14で生じる。このため、吸脱着カラム1a
内の水蒸気圧が高くなり、吸着剤からの水蒸気の脱着速
度及び脱着量が抑制され、吸脱着剤量の増大化すなわち
吸着カラムの大型化、配管の大口径化及び切り換え操作
時の応答性低下の要因となっている。 (2)水蒸気の吸着工程においては、蒸発器8で蒸発し
た水蒸気が吸脱着カラム6bに到達するまでに、通常数
mmHg程度の圧損が主として配管15で生じる。このた
め、蒸発器8内の蒸発液面の圧力(水蒸気圧)が高くな
り、水の蒸発温度の上昇ひいては熱交換器の低下を招
き、蒸発器8の大型化、配管大口径化、冷熱温度レベル
の抑制(高温化)の要因となっている。
【0007】本発明は、以上の従来の吸着式冷凍装置の
不具合な点を解決しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の吸着式冷凍装置は、吸脱着エレメントと
切り換え操作により蒸発・凝縮の両機能を有する熱交換
器を一体化した吸脱着カラムを唯一の構成機器とし、前
記吸脱着エレメントを上部に、上記熱交換器を下部にそ
れぞれ配し、中間に気液分離用の通気性仕切り物を有す
ることを特徴とする。 (2)また、本発明の吸着式冷凍装置は、前記(1)の
吸着式冷凍装置において、吸着剤を伝熱面上にコートし
た吸脱着エレメントを用いることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明では、吸着エレメントと切り換え操作に
より蒸発・凝縮の委細再機能を有する熱交換器を一体化
した吸脱着カラムを唯一の構成機器とし、前記脱着エレ
メントを上部に、前記熱交換器を下部に、それぞれ配置
しているために、脱着工程で吸着エレメントで脱着され
たガスが凝縮が行われる熱交換器に到達するまでの、ま
た吸着工程で熱交換器で蒸発されたガスが、吸着が行わ
れる吸着エレメントに到達するまでの圧損が著しく小さ
く、吸着エレメントにおける吸脱着作用と熱交換器にお
ける蒸発・凝縮が効果的に行われ、冷凍性能を向上させ
ることができる。かつ、吸脱着エレメントと蒸発器、凝
縮器間の配管を必要とせず、所要スペースが削減され
る。
【0010】また、吸着エレメントと熱交換器の中間に
配置された通気性仕切り物は液滴及び熱の遮へい作用を
有する。これによって、熱交換器における蒸発時の沸騰
現象によるミスト状水滴が上方へ飛散して吸着エレメン
トに付着してその吸着性能が低下することが防止され
る。また、吸着エレメントにおける脱着時において、熱
が凝縮側である下部の熱交換器へ逃げることがなく、脱
着と凝縮を確実に行うことができる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を、図1によって説明す
る。6A及び6Bは脱着カラムで、これら内の上部に
は、粒状シリカからなる吸脱着剤が充填された吸脱着エ
レメント1a,1bが配置されている。吸脱着カラム6
A,6Bには、それぞれバルブ11a,11bを介して
温排熱等からなる加熱源3及びバルブ12a,12bを
介して水、空気等からなる冷熱源4が接続されている。
【0012】また、吸脱着カラム6A,6B内の下部に
は、それぞれ水を収容する熱交換器7a,7bが配置さ
れている。熱交換器7a,7bの入口側は、それぞれバ
ルブ21a,21bを介して前記冷熱源4に接続され、
またその出口側は、それぞれバルブ23a,23bを介
して排出側に接続されている。更に熱交換器7a,7b
の入口側は、それぞれバルブ22a,22bを介して
水、空気等の利用側流体5の供給源に接続され、またそ
の出口側は、それぞれバルブ24a,24bを介して利
用側流体5の排出側に接続されている。
【0013】前記吸脱着カラム6A,6B内の吸着エレ
メント1a,1bと熱交換器7a,7bの中間には、そ
れぞれミスト状の水滴を分離すると共に熱遮へいを行う
ために網目状グリッド又は多孔質セラミックス等で作ら
れた通気性仕切り物8a,8bが配置されている。
【0014】なお、図1中白抜きで示すバルブは開かれ
た状態を示し、黒塗りのバルブは閉じられた状態を示
し、添字a,bをもって示す同一符号の2個のバルブは
それぞれ交互に一方が開、他方が閉となるように切換え
操作される。
【0015】本実施例では、バルブ21a,22a,2
3a,24a及びバルブ21b,22b,23b,24
bを切換え操作して熱交換器7a,7bの各々を冷熱源
4と利用側流体5の供給源のいずれかに接続することに
よって、熱交換器7aが蒸発器に、熱交換器7bが凝縮
器に、又はその逆になるようになっている。
【0016】本実施例において、一方の吸脱着カラム6
Aで水蒸気を脱着し、他方の吸脱着カラム6Bで水蒸気
を吸着する場合には、加熱源3からの加熱流体がバルブ
11aを経て吸脱着カラム6A内に入り、この中に内蔵
された吸脱着エレメント1aを流過すると同時に水、空
気等からなる冷熱源4からの冷却流体がバルブ12bを
経て吸脱着カラム6B内に入り、この中に内蔵された吸
脱着エレメント1bを流過する。すると、吸脱着エレメ
ント1aに充填された粒状シリカゲルからなる吸脱着剤
から脱着された水蒸気が通気性仕切物8aを通過して、
吸脱着カラム6A内の下部に配設された熱交換器7aに
到達し、ここで冷熱源4から供給される冷却流体に放熱
することによって凝縮化する。一方、吸脱着エレメント
1bに充填された粒状シリカゲルからなる吸脱着剤には
通気性仕切り物8bを通過したミスト状の水滴を含まな
い水蒸気が吸着され、吸脱着カラム6B内の下部に配設
された熱交換器7b部分にある水が蒸発される。この蒸
発気化熱によって、同熱交換器7bへ入る冷水、冷風等
の利用側流体5が冷却される。
【0017】水蒸気の吸着及び脱着量が飽和に近付く
と、各バルブ21a,21b,22a,22b,23
a,23b,24a,24b,11a,11b,12
a,12bが上記と逆に切り換えられる。かくして、吸
脱着エレメント1aで水蒸気が吸着され、吸脱着エレメ
ント1bで水蒸気が脱着される。以後、上記が交互に繰
り返される。
【0018】本実施例では、吸脱着カラム6A,6B内
に、それぞれ吸脱着エレメント1a,1bと熱交換器7
a,7bが設けられているために、吸脱着エレメントと
熱交換器との間を流れる水蒸気の圧損が小さく、これに
よって吸脱着カラム6A,6B内の圧力の上昇が防止さ
れ、吸着エレメントにおける水蒸気の吸脱着及び熱交換
器における蒸発・凝縮を効果的に行うことができる。
【0019】また、前記の各吸脱着カラム6A,6B内
において通気性仕切り物8a,8bを吸脱着エレメント
1a,1bと熱交換器7a,7bの間に設けているため
に、熱交換器7a,7bにおける水の蒸発時に起こる沸
騰現象により、ミスト状水滴が上方に飛散し、この水滴
が吸脱着エレメント1a,1bの吸脱着剤の表面に付着
して吸脱着剤の吸着性能が著しく低下することが防止さ
れる。また、吸脱着エレメント1a,1bにおいて水蒸
気を脱着する時に吸脱着エレメント1a,1bからの下
部の凝縮側への熱の移動が防止され、水蒸気の脱着と凝
縮を効果的に行うことができる。
【0020】図1及び図3に示す吸着式冷凍装置を用い
て性能評価試験実施した結果が表1に示されている。こ
こでは、通気性仕切り物として、黄銅製8メッシュのグ
リッドを3段重ねで使用している。また、試験に用いら
れた吸着式冷凍装置の概要は次の通りである。
【0021】加熱源 : 温水80℃ 冷熱源 : 市水20℃ 発生冷熱 : 冷水 吸着剤量 : 2kg/カラム 冷凍能力 : 100 kcal/h (公称)
【0022】
【表1】
【0023】表1から判るように、図1に示す吸脱着エ
レメントと、切り換え操作により蒸発・凝縮の両機能を
有する熱交換器を一体化した吸脱着カラムを用いること
により、配管(内径10mmφ×約80cm)で吸脱着エレ
メントと凝縮器を連結し、かつ、蒸発器と吸脱着エレメ
ントを従来の配管(内径10mmφ×約40cm)で連結し
た図3に示す従来のものに比べ以下のことが判明した。
【0024】即ち、配管部を除いて,基本的同一条件で
あるにも拘らず、 (1)冷凍性能が約25%、脱着性能が約2倍向上し
た。 (2)冷熱の取得レベルも5℃と約3℃低くなった。 また、通気性仕切り物を使用しない場合には、吸脱着性
能が20〜50%低下した。これは、吸脱着剤に水滴が
付着、残留したためである。
【0025】本実施例では、吸脱着エレメントに粒状吸
着剤を使用しているが、本実施例において、図2に示す
ように、伝熱管32の伝熱面(伝熱管32の表面と伝熱
管32に形成された多数のフィン34)にシリカ等の吸
着剤35をコーティングした、いわゆるコート吸着剤を
使用することができ、この場合にも同様に良好な結果を
得ることができた。
【0026】
【発明の効果】本発明では、吸脱着エレメントと切り換
え操作により蒸発・凝縮の両機能を有する熱交換器を一
体化した吸脱着カラムを唯一の構成機器とし、かつ、上
部の吸脱着エレメントと下部の熱交換器の中間に吸着性
能の低下要因となるミスト状の水滴を分離するための通
気性仕切り物を配設しているために、従来の吸脱着エレ
メント・蒸発器間及び吸脱着エレメント・凝縮器間の連
結配管の削除によって配管スペースを削減することがで
きると共に、吸着及び脱着速度の向上、所要吸脱着剤量
の低減が可能となり、吸着式冷凍装置の小型化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の系統図である。
【図2】同実施例に用いられる他の吸脱着エレメントの
説明図である。
【図3】従来の吸着式冷凍装置の系統図である。
【符号の説明】
1a,1b 吸脱着エレメント 3 加熱源 4 冷熱源 5 利用側流体 6A,6B 吸脱着カラム 7a,7b 熱交換器 8a,8b 通気性仕切 11a,11b,12a,12b バルブ 21a,21b,22a,22b バルブ 23a,23b,24a,24b バルブ 32 伝熱管 34 フィン 35 吸着剤

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸脱着エレメントと切り換え操作により
    蒸発・凝縮の両機能を有する熱交換器を一体化した吸脱
    着カラムを唯一の構成機器とし、前記吸脱着エレメント
    を上部に、前記熱交換器を下部に、それぞれ配し、中間
    に気液分離用の通気性仕切り物を有することを特徴とす
    る吸着式冷凍装置。
  2. 【請求項2】 吸着剤を伝熱面上にコートした吸脱着エ
    レメントを用いることを特徴とする請求項1に記載の吸
    脱着エレメントを用いることを特徴とする請求項1に記
    載の吸着式冷凍装置。
JP15027993A 1993-06-22 1993-06-22 吸着式冷凍装置 Withdrawn JPH0712420A (ja)

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JP15027993A JPH0712420A (ja) 1993-06-22 1993-06-22 吸着式冷凍装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218504A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Denso Corp 吸着器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218504A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Denso Corp 吸着器

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Legal Events

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Effective date: 20000905