JPH07225065A

JPH07225065A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH07225065A
Application number: JP1806694A
Authority: JP
Inventors: Michio Yanatori; 美智雄梁取
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、少ない電気エネルギと、低質な低温
度の熱エネルギを利用し、連続的にかつ速やかに反応材
を再生し、効果的に冷熱を得ることのできる冷凍装置を
提供することを目的とする。【構成】容器１、１ａ、蒸発器８、凝縮器４、気体輸送
機７、四方弁１０を主たる構成とし、反応材２を収納し
た容器１はパイプ１４、反応材２ａを収納した容器１ａ
はパイプ１５、液体６ａを入れた蒸発器８はパイプ２
２、気体輸送機７の吸込側はパイプ２１によって四方弁
１０に結合されている。また気体輸送機７の吐出側はパ
イプ１１を用いて凝縮器４に接続され、また凝縮器４と
蒸発器８はパイプ１６によって図示のように連結され冷
凍装置を構成する。【効果】気体輸送機により複数の容器内の反応材を減圧
脱気し、反応材の再生温度を下げ、これにより低質な低
温度の熱エネルギを付与して効率よく、且つ連続的に反
応材を再生でき、蒸発器内に連続的に冷熱を発生させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍装置に係り、特に
低質な低温度の熱エネルギを利用できる冷凍装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置として近いものには、特開平
５−２８８４２５号公報に記載のものがある。この特開
平５−２８８４２５号公報には、暖房に用いる化学蓄熱
式のヒ−トポンプが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−２８８
４２５号公報には、暖房に用いる化学蓄熱式のヒ−トポ
ンプが開示されているが、冷熱を発生させる冷凍装置の
構成は考慮されておらず、また連続的な反応材を再生す
る方法についても配慮されていないため、低質な低温度
の熱エネルギを利用し連続的に且つ速やかに反応材を再
生し、効果的に冷熱を得ることはできないものであっ
た。

【０００４】本発明の目的は、少ない電気エネルギを用
い、低質な低温度の熱エネルギを利用し連続的に且つ速
やかに反応材（シリカゲル、ゼオライト、臭化リチウム
水溶液等）を再生し、効果的に冷熱を得ることのできる
冷凍装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷凍装置は、反応材を収納した複数個の容
器、蒸発器、凝縮器、気体輸送機からなり、前記複数個
の容器のそれぞれが流路を切り換えられるように構成さ
れて前記気体輸送機と連結される一方、前記複数個の容
器のそれぞれが流路を切り換えられるように構成されて
前記蒸発器と連結されるものであって、前記気体輸送機
と前記凝縮器、前記凝縮器と前記蒸発器がそれぞれパイ
プで連結され、冷媒の循環路を構成していることを特徴
とするものである。

【０００６】又、反応材を収納した複数個の容器、蒸発
器、凝縮器、気体輸送機からなり、前記複数個の容器を
各々別個のバブル付きパイプで気体輸送機と連結すると
ともに、前記複数個の容器を別個のバルブ付きパイプで
蒸発器と連結し、前記気体輸送機と凝縮器間および凝縮
器と蒸発器間をそれぞれ別個のパイプで連結して冷媒の
循環路を構成したことを特徴とするものである。

【０００７】又、反応材を収納した２つの容器、蒸発
器、凝縮器、気体輸送機からなり、前記第１の容器を第
１の四方弁を介して気体輸送機と連結するとともに、前
記第２の容器を第２の四方弁を介して気体輸送機と連結
し、前記第１の容器を第１の四方弁を介して蒸発器と連
結するとともに、前記第２の容器を第２の四方弁を介し
て蒸発器と連結し、前記気体輸送機と凝縮器間および凝
縮器と蒸発器間をそれぞれ別個のパイプで連結して冷媒
の循環路を構成したことを特徴とするものである。

【０００８】又、反応材を収納した２つの容器、蒸発
器、凝縮器、気体輸送機から成り、該気体輸送機と第１
容器、第２容器との間、および前記蒸発器と第１容器、
第２容器との間を結ぶパイプの結合点に四方弁を介在さ
せるとともに、前記気体輸送機と凝縮器間および凝縮器
と蒸発器間をそれぞれ別個のパイプで連結し、前記四方
弁と蒸発器との間のパイプ及び気体輸送機と凝縮器との
間のパイプにバルブを設け、冷媒の循環路を構成したこ
とを特徴とするものである。

【０００９】又、前記容器、蒸発器、凝縮器内に熱交換
器が具備されているものである。又、前記複数個の容
器、気体輸送機をバルブ付きパイプを介して大気に開放
するように構成したものである。又、前記気体輸送機と
凝縮器との間のパイプ、および凝縮器と蒸発器との間の
パイプにバルブを設けたものである。又、圧縮機、減圧
機構、四方弁、凝縮器と蒸発器を兼用する吐出側熱交換
器、凝縮器と蒸発器を兼用する吸込側熱交換器およびそ
れらを連結するパイプより構成された圧縮式ヒ−トポン
プを備えるものであって、前記吐出側熱交換器を前記冷
凍装置の容器に、前記吸込側熱交換器を前記冷凍装置の
凝縮器に設けたものである。又、気体輸送機と圧縮機を
クラッチ付き電動機によって一体的に結合したものであ
る。又、前記クラッチ部にフライホイ−ルを設けたもの
である。

【００１０】なお、ここで反応材は、シリカゲル、ゼオ
ライト、臭化リチウム水溶液等のことをいい、冷媒はエ
タノ−ル、メタノ−ル、水等のことをいう。

【００１１】

【作用】上記のように構成しているので、気体輸送機に
より２つ以上の容器内に入っている反応材を交互に脱気
再生し、この時発生する冷媒の蒸気を圧縮比の小さい範
囲で凝縮器に送り込むことにより、少ない電気エネルギ
で短時間に連続的に反応材を再生できる。これにともな
い反応材の再生温度を低下させ、比較的低温度の低質な
熱エネルギを反応材の再生に付与して有効利用できるよ
うになる。又、凝縮器で放熱した冷媒（液体）を蒸発器
に送り、これと反応材の再生を終了した前記容器とバル
ブを開いて交互に連絡することにより、連続的に蒸発器
内の液体を蒸発させながら冷却して、冷熱を発生させ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面を用いて説明
する。

【００１３】図１及び図２は本発明の一実施例を示す冷
凍装置の構成図であり、図１に示す実施例の冷凍装置
は、主として反応材２を収納した容器１、反応材２ａを
収納した容器１ａ、気体輸送機７、液体(冷媒）６の入
っている凝縮器４、液体６ａを収納した蒸発器８から成
っている。気体輸送機７と凝縮器４はパイプ１１によっ
て、凝縮器４と蒸発器８はパイプ１６によって、気体輸
送機７と容器１はバルブ１２の付いたパイプ１４によっ
て、気体輸送機７と容器１ａとはバルブ１３の付いたパ
イプ１５によって、容器１と蒸発器８はバルブ１７の付
いたパイプ１８によって、容器１ａと蒸発器８はバルブ
２０の付いたパイプ１９によって、それぞれ図１に示さ
れるように循環路を構成するように連結されている。

【００１４】ここで、黒塗りのバルブは閉の状態を、白
抜きのバルブは開の状態を示している。図１に示す実施
例では、容器１側が反応操作（吸着あるいは吸収のこと
をいう)、容器１ａ側が再生操作の状態となっている。
容器１内の反応材２は蒸発器８内の液体６ａを蒸発さ
せ、この時発生した蒸気をパイプ１８、バルブ１７を介
して容器１に導入し、それを吸着または吸収する。これ
に伴い反応材２は発熱するが、この熱は、熱交換器３に
導入される熱媒体によって熱除去される。また、このと
き蒸発器８内の液体６ａの温度が下がり、冷熱が生ず
る。この冷熱は熱交換器９内に導入される熱媒体に伝わ
り、冷凍あるいは冷房に利用される。

【００１５】一方、容器１ａ内は気体輸送機７によって
減圧され、反応材２ａから脱着した蒸気は、パイプ１
５、バルブ１３を介して気体輸送機７に導入され、その
後パイプ１１を通って凝縮器４内に入る。この蒸気は熱
交換器５に導入される熱媒体によって冷却され、凝縮熱
を放出して液体６となる。この液体６はパイプ１６を通
って蒸発器８内に入る。ここで、蒸発器８内では、この
液体を液体６ａとして示している。容器１ａ内の反応材
２ａの再生を速めるには熱交換器３ａ内に高温度の熱媒
体を流して加熱するのがよい。

【００１６】容器１内の反応材２の反応が終了し、また
容器１ａ内の反応材２ａの再生が終了すると、バルブ１
２、２０を開の状態に、バルブ１３、１７を閉の状態に
切換える。これにより容器１側が再生操作、容器１ａ側
が反応操作となる。この操作において、反応材２ａは蒸
発器８内の液体６ａを蒸発させ、蒸発器８内における冷
熱の発生を持続させる。反応材２ａが発生する熱は、熱
交換器３ａ内に導入される熱媒体によって熱除去され
る。一方、容器１内の反応材２は気体輸送機７によって
再生が行なわれる。このようにバルブ１２と１３、バル
ブ１７と２０を交互に切換え、気体輸送機７を連続的に
動作させることにより、蒸発器８内では冷熱の発生が持
続される。このとき、気体輸送機７の減圧効果により、
反応材２、２ａを再生するのに、熱交換器３、３ａ内に
それほど高温度の熱媒体を多量に流す必要はなくなる。
また気体輸送機７の動作としては、その吐出側の圧力を
それほど高圧に圧縮する必要はない範囲で動作させるこ
とができ、その消費動力は少なくて済む。

【００１７】図２は、図１に示す実施例の変形例を示す
冷凍装置の構成図である。本実施例では、パイプ１８、
パイプ１９を直接連結し、パイプ２２によって分岐させ
て、蒸発器８とパイプ１８、パイプ１９を連結するよう
に構成したもので、図１に示す実施例に比べて、装置を
製作するにあたって溶接作業が容易となる効果がある。
ここで、反応操作、再生操作は、図１に示す場合と比較
して容器１側と容器１ａ側との間で逆にした場合を示し
ている。

【００１８】本発明の他の実施例を図３から図６により
説明する。図３に示す実施例は、図２に示す実施例の変
形例の構成を示した図である。図３に示すように、本実
施例では、バルブ１７の付いたパイプ１８をパイプ１４
に分岐して接続するとともに、バルブ２０の付いたパイ
プ１９をパイプ１５に分岐して接続して構成している。
このように構成することにより、反応材の充填されてい
る層の同一の方向から反応材２、２ａの再生と反応が行
なわれるため、反応と再生の速度が高まるという利点を
生ずる。

【００１９】図４は、図３に示す実施例の変形例の構成
を示した図である。本実施例では、バルブ１２と１７を
四方弁２３によって、バルブ１３と２０を四方弁２４に
よって一体化し、装置をコンパクト化したものである。
図４では、容器１側が再生操作、容器１ａ側が反応操作
の状態を示している。この実施例では、パイプ１１部に
バルブ２５、パイプ１６部にバルブ２６が設けてあり、
蒸気の移動量、液体６の移動量を調節できるようにして
ある。

【００２０】図５は図４に示す操作状態を逆転し、容器
１側が反応操作、容器１ａ側が再生操作の状態を示して
いる。又、図６は反応操作と再生操作を停止した状態を
示している。このため、気体輸送機７は停止するが、こ
れにともない、パイプ１１部に設けてあるバルブ２７を
閉めて凝縮器４内の液体６が蒸発して逆流し、反応器
１、１ａ内に入らないようにし、次への機動に障害を起
さないようにしてある。さらにこの操作においては、パ
イプ１６部のバルブ２６を閉めておいてもよい。

【００２１】本発明の他の実施例を図７及び図８により
説明する。図７及び図８は、図４に示す実施例の変形例
の構成図であり、図７では、容器１側が再生操作、容器
１ａ側が反応操作の状態を、図８では、その逆の状態を
示している。本実施例では、図４に示す実施例において
パイプ１８、１９を省略し、パイプ１４、１５、２１、
２０の結合点に四方弁１０を設けたものである。このよ
うな構成にすることにより、四方弁とパイプの数が削減
できる。この実施例ではパイプ２２部にバルブ２８が設
けてあり、再生操作、反応操作を停止する時には、バル
ブ２８、２７、２６を閉めるのがよい。

【００２２】本発明の他の実施例を図９及び図１０によ
り説明する。図９及び図１０は、図７に示す実施例の変
形例の構成図であり、図９では、容器１側が再生操作、
容器１ａ側が反応操作の状態を、一方、図１０では容器
１側が反応操作、容器１ａ側が再生操作の状態を示して
いる。この実施例では、容器１、１ａにそれぞれパイプ
７３、７５を設け、それらのパイプにそれぞれバルブ７
２、７４を取付けて、容器１、１ａを大気に開放できる
ようにしてある。また、パイプ１１に分岐して設けたパ
イプ７０にバルブ７１を設け、気体輸送機７によって排
出される気体をパイプ７０、７１を介して大気に排出で
きるようにしてある。図９においてパイプ１１部のバル
ブ２７を閉めた後、パイプ７３部のバルブ７２を開いて
大気を導入あるいは高温度の排気を導入し、反応材２を
加熱する。その後パイプ７０部のバルブ７１を開き、バ
ルブ７２を閉じて気体輸送機７によって前述の気体であ
る大気あるいは高温度の排気を排出する。次いでバルブ
７１を閉じ、バルブ２７を開いて容器１内の反応材２を
再生し、その時発生した蒸気を凝縮器４内に導入して液
化する。ここで、バルブ７２、バルブ７１を開いて気体
を導入し、その後それらバルブを閉じて再生する操作は
間欠的に繰返し行なってもよい。

【００２３】図１０には、図９に示す操作と逆の状態を
示したものであるが、バルブ７４、７１を開いて気体で
ある大気あるいは高温度の排気を容器１ａ内に導入し
て、反応材２ａを加熱して再生し易くする。このように
容器１、１ａ内に気体を導入すると反応材２、２ａと熱
交換器３、３ａ間との間の熱抵抗が減少し、熱交換器
３、３ａから反応材２、２ａへの伝熱性も著しく向上す
る。

【００２４】本発明の他の実施例を図１１及び図１２に
より説明する。図１１及び図１２は、図２に示す実施例
の変形例の構成図である。本実施例では、容器１、１ａ
の他に容器１ｂを設け、その中に反応材２ｂ、熱交換器
３ｂを収納したものを新たに付加し、操作性を向上した
ものである。図１１では、容器１側が再生操作、容器１
ａ側が熱交換器３ａを用いて反応材２ａを冷却している
待機操作、容器１ｂ側が反応操作の状態を示している。
図１２では、容器１側が待機操作、容器１ａ側が反応操
作、容器１ｂ側が再生操作の状態となっている。

【００２５】本発明の他の実施例を図１３により説明す
る。図１３は本実施例の冷凍装置の構成図である。この
実施例では、容器１、１ａ、気体輸送機７、凝縮器４、
蒸発器８から成るケミカル式の冷凍装置１００と、圧縮
機４０、四方弁４４、熱交換器３、３ａ、キャピラリ−
チュ−ブあるいは膨張弁から構成される減圧機構６３、
熱交換器４６、４６ａから成る圧縮式ヒ−トポンプ２０
０より構成されている。ケミカル式の冷凍装置１００の
構成は、図２に示すものとほぼ同じであるが、気体輸送
機７に連なるパイプ１１は、凝縮器４の下部より内部に
挿入される構造となっている。

【００２６】又、圧縮式ヒ−トポンプ２００の主要構成
は前述の通りであるが、圧縮機４０によって加圧された
フロンなど高温度の熱媒体は、パイプ４５、四方弁４４
を通った後パイプ５９、バルブ６２を通って容器１ａ内
の熱交換器３ａ内に入る。ここで熱媒体は熱放出し反応
材２ａを加熱し、その再生を速める。この熱媒体はパイ
プ６０を通った後、減圧機構６３を通る間に断熱膨張
し、パイプ５７を通って、容器１内の熱交換器３内に入
り反応材２を冷却し、パイプ３５、四方弁４４を通って
圧縮機４０に戻る。反応材２が冷却されることにより、
蒸発器８内の液体６ａの蒸発が促進され冷熱発生効果が
高まる。この熱媒体の残りはパイプ５７、パイプ５１を
通った後、凝縮器４内の熱交換器４９内に入り、凝縮器
４内を冷却し、内部の冷媒を液化して液体６となること
を促進する。さらにこの熱媒体はパイプ５３、バルブ５
５、パイプ５８、四方弁４４を通って圧縮機４０へ戻さ
れる。

【００２７】一方、パイプ５９に流入した高温度の熱媒
体の一部をバルブ４８を通して熱交換器４６ａ内に入
れ、ここで熱放出させる場合もある。このような場合と
しは、熱交換器３ａ内で熱媒体の保有する熱を全部放出
させることが困難な場合である。ケミカル式の冷凍装置
１００の容器１側を再生操作、容器１ａ側を反応操作の
状態に切換えるには、バルブ１２、２０を開の状態、バ
ルブ１３、１７を閉の状態とし、次いでバルブ４７、５
６を開の状態、バルブ４８、５５を閉の状態とし、四方
弁４４を切換えることにより、圧縮機４０より吐出する
高圧の熱媒体をパイプ５８を通して容器１側の熱交換器
３内に導入する。

【００２８】この実施例において気体輸送機７と圧縮機
４０は個別のものであってもよいが電動機４１とクラッ
チ４２、４３を用いて一体的に結合してもよい。このよ
うな場合には、気体輸送機７、圧縮機４０内に設けてあ
った電動機を取はずしたものを使用する必要がある。ク
ラッチ４２、４３は機械式のもの、あるいはマグネット
式のものを利用することができるが、クラッチ４２、４
３を着脱することにより電動機４１によって気体輸送機
７と圧縮機４０を同時に動かすことも、またいづれか一
方のみを動かすことも可能である。クラッチ４２、４３
にフライホイ−ルを設けておくと気体輸送機７、圧縮機
４０の再起動が極めて容易となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気体輸送機を用いて、それを比較的圧縮比の小さい範囲
で動作させることにより、少ない電気エネルギで短時間
にしかも連続的に反応材を再生することができ、これに
より反応材の再生温度を低下させ、比較的温度の低い低
質なエネルギを反応材の再生に付与して有効利用できる
ようになった。また連続的に蒸発器内の液体を蒸発させ
ながら冷却して、冷熱を発生させることができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】図１に示す実施例の変形例を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の冷凍装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図４】図３に示す実施例の変形例を示す構成図であ
る。

【図５】図４に示す操作状態を逆転した状態を示す図で
ある。

【図６】図４に示す実施例において反応操作と再生操作
のいづれをも停止した状態を示す図である。

【図７】本発明の冷凍装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図８】図７に示す操作状態を逆転した状態を示す図で
ある。

【図９】本発明の冷凍装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図１０】図９に示す操作状態を逆転した状態を示す図
である。

【図１１】本発明の冷凍装置の他の実施例を示す構成図
である。

【図１２】図１１に示す操作状態を逆転した状態を示す
図である。

【図１３】本発明の冷凍装置の他の実施例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ…容器、２、２ａ、２ｂ…反応材、３、
３ａ、３ｂ…熱交換器、４…凝縮器、５、９…熱交換
器、６、６ａ…液体、７…気体輸送機、８…蒸発器、１
０、２３、２４、４４…四方弁、４６、４６ａ、４９、
５０…熱交換器、６３…減圧機構、４１…電動機、４
２、４３…クラッチ、４０…圧縮機、１００…ケミカル
式の冷凍装置、２００…圧縮式ヒ−トポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応材を収納した複数個の容器、蒸発器、
凝縮器、気体輸送機からなり、前記複数個の容器のそれ
ぞれが流路を切り換えられるように構成されて前記気体
輸送機と連結される一方、前記複数個の容器のそれぞれ
が流路を切り換えられるように構成されて前記蒸発器と
連結されるものであって、前記気体輸送機と前記凝縮
器、前記凝縮器と前記蒸発器がそれぞれパイプで連結さ
れ、冷媒の循環路を構成していることを特徴とする冷凍
装置。
【請求項２】反応材を収納した複数個の容器、蒸発器、
凝縮器、気体輸送機からなり、前記複数個の容器を各々
別個のバブル付きパイプで気体輸送機と連結するととも
に、前記複数個の容器を別個のバルブ付きパイプで蒸発
器と連結し、前記気体輸送機と凝縮器間および凝縮器と
蒸発器間をそれぞれ別個のパイプで連結して冷媒の循環
路を構成したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】反応材を収納した２つの容器、蒸発器、凝
縮器、気体輸送機からなり、前記第１の容器を第１の四
方弁を介して気体輸送機と連結するとともに、前記第２
の容器を第２の四方弁を介して気体輸送機と連結し、前
記第１の容器を第１の四方弁を介して蒸発器と連結する
とともに、前記第２の容器を第２の四方弁を介して蒸発
器と連結し、前記気体輸送機と凝縮器間および凝縮器と
蒸発器間をそれぞれ別個のパイプで連結して冷媒の循環
路を構成したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】反応材を収納した２つの容器、蒸発器、凝
縮器、気体輸送機から成り、該気体輸送機と第１容器、
第２容器との間、および前記蒸発器と第１容器、第２容
器との間を結ぶパイプの結合点に四方弁を介在させると
ともに、前記気体輸送機と凝縮器間および凝縮器と蒸発
器間をそれぞれ別個のパイプで連結し、前記四方弁と蒸
発器との間のパイプ及び気体輸送機と凝縮器との間のパ
イプにバルブを設け、冷媒の循環路を構成したことを特
徴とする冷凍装置。
【請求項５】前記容器、蒸発器、凝縮器内に熱交換器が
具備されている請求項１から４のいずれかに記載の冷凍
装置。
【請求項６】前記複数個の容器、気体輸送機をバルブ付
きパイプを介して大気に開放するように構成した請求項
１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】前記気体輸送機と凝縮器との間のパイプ、
および凝縮器と蒸発器との間のパイプにバルブを設けた
請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項８】圧縮機、減圧機構、四方弁、凝縮器と蒸発
器を兼用する吐出側熱交換器、凝縮器と蒸発器を兼用す
る吸込側熱交換器およびそれらを連結するパイプより構
成された圧縮式ヒ−トポンプを備えるものであって、前
記吐出側熱交換器を前記冷凍装置の容器に、前記吸込側
熱交換器を前記冷凍装置の凝縮器に設けた請求項１から
７のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項９】気体輸送機と圧縮機をクラッチ付き電動機
によって一体的に結合した請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１０】前記クラッチ部にフライホイ−ルを設け
た請求項９に記載の冷凍装置。