JPH07294057A

JPH07294057A - 吸着式空気冷却装置

Info

Publication number: JPH07294057A
Application number: JP10791694A
Authority: JP
Inventors: Masaru Sanada; 勝真田
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】成績係数が高く、長時間に渡り安定して運転
できる吸着式空気冷却装置を提供する。【構成】本吸着式空気冷却装置は、複数個の吸着装置
１２Ａ、Ｂと、凝縮器１４と、冷媒貯槽１６と、空気冷
却器１８と、冷媒ポンプ３６とを主要要素としている。
吸着装置は、冷媒蒸気の吸着工程と、脱着工程とを交互
に行う吸着剤層と、加熱又は冷却流体が流れる伝熱管１
３とを備えている。凝縮器は、吸着装置から流入した冷
媒蒸気を凝縮させ、冷媒液を供給する。空気冷却器は、
冷媒液を流す伝熱管２５を備え、伝熱管内を流れる冷媒
液と伝熱管外を流れる空気との間で熱交換させて一部冷
媒を蒸発させつつ空気を冷却する。冷媒貯槽は、空気冷
却器からの冷媒液と冷媒蒸気とを分離すると共に凝縮器
からの冷媒液及び空気冷却器からの冷媒液を収容するた
めに空気冷却器の下方に配置されている。本装置は、吸
着装置の吸着作用により圧縮機を必要とすることなく冷
媒を循環し、また従来のチラー方式と異なり、空気を冷
媒で直接冷却しているので、成績係数が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸着式空気冷却装置に
関し、更に詳細には成績係数が高く長時間安定して冷風
を送風できる吸着式空気冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸着式空気冷却装置は、基本的に
は冷媒の吸脱着を行う吸着装置と、吸着装置からの冷媒
蒸気を凝縮させる凝縮器と、冷媒液を蒸発させてその蒸
発潜熱により伝熱管内を流れる水を冷水にする蒸発器
と、冷水により空気を冷却するチラー（空調機器）とか
ら構成されている。吸着装置は、冷媒蒸気の吸着工程
と、吸着した冷媒蒸気の脱着工程とを交互に行う固体吸
着剤層と、吸着工程中吸着剤層を冷却し、脱着工程中吸
着層を加温するように流体が流れる伝熱管とを備えてい
る。冷媒として、通常、水、アルコール等を使用し、固
体吸着剤としてシリカゲル、ゼオライト等を使用してい
る。脱着した冷媒蒸気は、凝縮器で凝縮し、凝縮した冷
媒液は蒸発器に入り、そこでチラーと蒸発器との間をポ
ンプにより循環している水を冷却しつつ蒸発する。一
方、循環水は、冷水となって、チラーに入り、そこで空
気を冷却して冷風を発生させ、加温された循環水は蒸発
器に再び戻る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の吸着式空気冷却
装置では、上述のように、別置きのチラーを設け、蒸発
器から冷水をポンプによりチラーに通水して、そこで空
気を冷却して冷風を発生させている。夏期の室内の空調
条件を満たすには約１８°C 位の温度の冷風がチラーか
ら吹き出していることが要求されているので、チラーで
約１８°C の冷風を発生させるためにはチラーへ供給す
る冷水温度は７°C 程度が必要である。従って、蒸発器
での冷媒の蒸発温度は、それより更に低い温度、例えば
２°C 〜５°C にする必要があり、更には一層低い温度
の冷却媒体が必要になる。そのため、吸着式空気冷却装
置の構成が複雑になり、設備費及び運転費が嵩むと言う
問題点と共に装置の成績係数が低くなり、熱エネルギー
を無駄に消費していると言う問題点を有していた。

【０００４】また、従来の吸着式空気冷却装置にも、チ
ラー方式でなく、冷媒の蒸発器で直接空気を冷却し、冷
風を発生させる方式もあるが、従来の方式では、蒸発器
で蒸発した冷媒蒸気を循環させるために圧縮機が必要と
されていた。そのため、圧縮機を駆動する動力を必要と
し、成績係数が低下するばかりでなく、騒音等の問題も
付随して発生していた。

【０００５】また、別法として、吸湿剤を用いて空気を
直接冷却する、いわゆるデシカントクーラー方式も研究
されている。この方式は、外気導入通路と室内空気導出
通路の両側に渡って、吸湿剤を充填した回転式吸湿体を
回転させるように構成されている。更に、回転式吸湿体
の下流の外気導入通路には顕熱熱交換式空気冷却器と加
湿蒸発式冷却器とが設けられ、室内空気導出通路には空
気加熱器が設けられている。

【０００６】この方式では、室内からの換気空気を空気
加熱器で加熱し、それをデシカントの再生用熱源として
使用し、連続して回転している円筒状吸湿剤層の約半分
の吸湿剤を乾燥させつつ、室外から導入された新鮮空気
は、回転している半分の再生が終了している吸湿剤層の
間を通過して、吸湿剤によって減湿、乾燥される。減
湿、乾燥した新鮮空気は、加湿蒸発式冷却器で加湿され
ると、水が蒸発して潜熱で空気自体の温度が低下すると
共に湿度が元に戻る。このようにして、空調を施そうと
するものである。しかし、回転している吸湿剤の中を直
接空気が通過するので、吸湿剤に塵埃等の異物が堆積
し、吸湿性能が低下する。そのため、長時間の使用が難
しく、また吹き出し空気温度も新鮮空気の湿度条件で左
右され、吹き出し空気温度を２０°C 以下に低下させる
ことが難しいと言う問題があって、未だ実用化されてい
ない。

【０００７】以上の従来の空気冷却装置の問題に鑑み、
本発明の目的は、成績係数が高く、長時間に渡り安定し
て運転できる吸着式空気冷却装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る吸着式空気冷却装置は、冷媒蒸気の吸
着工程と、吸着した冷媒蒸気の脱着工程とを交互に行う
吸着剤層と、吸着工程中吸着剤層を冷却し、脱着工程中
吸着剤層を加温するように流体が流れる伝熱管とをそれ
ぞれ備え、かつ並列に配置された複数個の吸着装置と、
各吸着装置の伝熱管に接続され、吸着工程中冷却流体を
送液して吸着剤層を冷却する冷却流体供給手段と、脱着
工程中加熱流体を送液して吸着剤層を加温する加熱流体
供給手段と、吸着装置から流入する冷媒蒸気を凝縮させ
て冷媒液を供給する凝縮器とを備え、一の吸着装置の吸
着工程中に少なくとも他の一の吸着装置の脱着工程を行
う吸着式空気冷却装置において、冷媒液を流す伝熱管を
備え、伝熱管内を流れる冷媒液と伝熱管外を流れる空気
との間で熱交換させて一部冷媒を蒸発させつつ空気を冷
却する空気冷却器と、空気冷却器から流入する冷媒液と
冷媒蒸気と混合流体を気液分離すると共に凝縮器からの
冷媒液及び空気冷却器からの冷媒液を収容するために空
気冷却器の下方に配置された冷媒貯槽と、冷媒貯槽から
空気冷却器の伝熱管に冷媒液を供給するポンプとを備え
ていることを特徴としている。

【０００９】本発明で使用する空気冷却器は、空気／冷
媒熱交換の際の伝熱係数を大きくするために、空気が流
れる伝熱管の外側にフィンが植設されているフィン付き
伝熱管で構成された空気冷却器が好ましい。吸着剤とし
ては、シリカゲル、ゼオライトを使用し、冷媒としは
水、アルコール等を使用す。また、冷却流体としては通
常の市水又は工業用水を、加熱流体としては６０°C 〜
８５°C の廃温水を使用する。吸着装置の吸着工程と脱
着工程との切り換え、及び吸着装置の吸着工程と脱着工
程との切り換えに合わせた冷却流体供給手段と加熱流体
供給手段との切り換えには、好適には、必要箇所に電動
式又は流体圧式のアクチュエータを備えた自動弁を設
け、プログラムに従い又はタイマーと連動して自動的に
切り換え操作が行えるようにする。

【００１０】好適には、凝縮器を冷媒貯槽の上方に配置
し、かつ凝縮器から冷媒貯槽に冷媒液を導入する通路に
絞り弁を設け、絞り弁にて冷媒液の流量を調節すること
により冷媒貯槽の液面を制御すると共に冷媒液をフラッ
シュさせるようにしたことを特徴としている。かかる構
成により、冷媒液は、高低差により凝縮器から冷媒貯槽
に流入し、また絞り弁により冷媒液をフラッシュさせる
ことにより、冷媒液を冷却することができる。

【００１１】本本発明の好ましい実施態様では、一の吸
着装置の伝熱管と他の吸着装置の伝熱管とを切り換え弁
を介して接続して、一の吸着装置の吸着工程終了後、吸
着装置の伝熱管内及び伝熱管に連通した配管内の冷却流
体と加熱流体とを混合するようにした手段と、前記冷媒
貯槽に設けられた冷熱蓄熱材とを備えていることを特徴
としている。一の吸着装置と他の吸着装置とを相互に切
り換える時点では、一の吸着装置は通水されている加熱
流体により加温されており、他方の吸着装置は通水され
ている冷却流体により冷却されている。この状態で直ち
に切り換えると、加温された一の吸着装置を冷却流体で
冷却し、冷却された他方の吸着装置を加熱流体で加熱す
ることになり、熱エネルギーが無駄になり、成績係数が
低下する。そこで、本実施態様では、冷却流体と加熱流
体とを混合して平均の温度にする。これにより、他方の
吸着装置の所要加熱熱量はかかる両流体の混合を行わな
い場合の半分で済むことになり、それだけ成績係数が向
上する。

【００１２】加熱流体と冷却流体の混合工程を行う短い
時間、例え２〜３分間でも、空気冷却器への冷媒液の供
給が不足することも考えられるので、冷媒貯槽の中に冷
熱を蓄熱できる蓄熱材を組込み、この間蓄熱された冷熱
を冷媒貯槽内の冷媒液に放出する。これにより、冷媒液
の温度上昇を押さえ、冷風温度が大きく変化するのを防
止し、快適な温度の冷風を安定して連続的に供給でき
る。本発明で使用する蓄熱材としては、顕熱蓄熱材でも
潜熱蓄熱材でも良い。潜熱蓄熱材の場合には、０°C か
ら１５°C の温度範囲に融点を有するものが好適であ
る。蓄熱材の例として、例えばカプセルに封入された氷
蓄熱材、TRANSPHASE SYSTEMS, INC.から販売されている
モデル番号「Ｔ−４１」又は「Ｔ−４７」の蓄熱材等が
ある。蓄熱材を設ける代わりに冷媒液循環量に比べて冷
媒貯槽の冷媒液量、即ち冷媒液の滞留時間を大きくして
も同じ効果を発揮できる。

【００１３】なお、本発明に係る吸着式空気冷却装置に
おいて、冷媒液の流入出に関し相互に並列に配置されて
いる複数の空気冷却器を備えることができる。

【００１４】

【作用】請求項１の発明では、吸着装置の少なくとも一
つは吸着工程中であって、冷媒蒸気の吸着作用により吸
着装置内の圧力は低く維持されている。空気冷却器にて
気化した冷媒蒸気は、空気冷却器から吸着工程中の吸着
装置に圧力差により導入され、吸着剤に吸着される。次
いで、吸着された冷媒蒸気は、吸着装置の脱着工程にお
いて脱着されて凝縮器に入り、そこで冷媒液となり、冷
媒貯槽経由空気冷却器に送られ、そこで再び冷媒蒸気に
なる。よって、圧縮機を要することなく、冷媒が循環す
る。

【００１５】更に説明すると、凝縮器で凝縮した冷媒液
は、冷媒貯槽に入る。冷媒貯槽中の冷媒液は、冷媒ポン
プにより空気冷却器に送液されて強制的に空気冷却器の
伝熱管内を流れ、冷媒の一部は、空気との熱交換により
蒸発潜熱を得て気化し、蒸気となる。発生した冷媒蒸気
及び蒸発しなかった残りの冷媒液は、冷媒貯槽に戻り、
気液分離して冷媒蒸気は吸着工程中の吸着装置に圧力差
により導入されて吸着剤に吸着され、一方、冷媒液は冷
媒ポンプにて再び空気冷却器に送られる。吸着工程中の
吸着装置に発生する吸着熱は、冷却流体により除去され
て吸着活性が持続する。一方、冷媒蒸気で飽和した吸着
装置の吸着剤は、加熱流体により加温されて冷媒蒸気を
脱着させると共に吸着活性を取り戻す。

【００１６】以上のような構成により、空気は空気冷却
器で冷媒液により直接冷却されて冷風となるので、吹き
出し冷風温度が従来と同じ約１８°C であっても、冷媒
の蒸発温度を１０°C 〜１５°C 程度の高い温度にでき
る。これにより、成績係数が高くなり、エネルギーの節
減に寄与する。また、凝縮器に送液する冷却媒体の温度
は、従来の吸着式空気冷却装置より高い温度でよく、通
常の市水、工業用水を使用できる。

【００１７】請求項２の発明では、凝縮器で凝縮した冷
媒液は、凝縮器から絞り弁を通して高低差により冷媒貯
槽に入る。絞り弁により冷媒はフラッシュし、その一部
が蒸気になり、蒸発潜熱により冷媒液を更に冷却する。
これにより、成績係数が更に向上する。

【００１８】請求項３及び４の発明では、一の吸着装置
の伝熱管と他の吸着装置の伝熱管とを切り換え弁を介し
て接続して、一の吸着装置の吸着工程終了後、吸着装置
の伝熱管内及び伝熱管に連通した配管内の冷却流体と加
熱流体とを混合することにより、一層高い成績係数を得
ることができる。また、流体の混合工程の間は、冷媒貯
槽の冷媒液又は蓄熱材が、蓄熱した冷熱を放出して、冷
風の吹き出し空気温度が上昇しないように作用する。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。実施例１図１は本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例１の構
成を示すプロセスフローシートである。本実施例の吸着
式空気冷却装置（以下、簡単に冷却装置と略称する）１
０は、主要要素とてて、２個の吸着装置１２Ａ、Ｂと、
吸着装置１２Ａ、Ｂに接続された凝縮器１４と、吸着装
置１２Ａ、Ｂと凝縮器１４にそれぞれ接続された冷媒貯
槽１６と、空気冷却器１８と、冷媒貯槽１６から空気冷
却器１８に冷媒液を送液する冷媒ポンプ３６とを備えて
いる。

【００２０】吸着装置１２Ａ、Ｂは、吸着剤、例えばシ
リカゲルを充填した吸着剤層と、吸着剤層中に埋設され
たコイル式の伝熱管１３（図１中１２Ｂにのみ図示）と
からなり、冷媒蒸気が吸着剤層を通過するように構成さ
れていて、同じものが２個並列に配置されている。吸着
装置１２Ａ、Ｂの各々は、交互に冷媒蒸気の吸着工程と
脱着工程とを実施し、吸着工程では、冷媒貯槽１６から
導入された冷媒蒸気を吸着剤に吸着させ、脱着工程では
吸着剤に吸着させた冷媒蒸気を脱着させる。吸着工程で
は吸着熱を除去するために、吸着剤層に埋設した伝熱管
１３に冷却流体、本実施例では冷却水を通水し、脱着工
程では吸着剤を加温するために伝熱管１３に加熱流体、
本実施例では、６０°C 〜８５°C の低温水を通水す
る。

【００２１】凝縮器１４は、２個の吸着装置１２Ａ、Ｂ
の上側に配置された横型の冷媒蒸気／冷却水熱交換器で
あって、Ｕチューブを直列に接続した伝熱管１５を備え
た上部の凝縮部と、凝縮部の下方に設けられた液溜まり
とから構成されている。凝縮器１４は、２個の下部入口
を介して吸着装置１２Ａ、Ｂにそれぞれ接続されてお
り、各下部入口は、それぞれ冷媒液溜まりを貫通して凝
縮部に連通し、制御装置（図示せず）のプログラムに従
い開閉する開閉弁２０Ａ、Ｂを備えている。凝縮器１４
は、伝熱管１５を流れる冷却水により、吸着装置１２か
ら脱着して下部入口から流入した冷媒蒸気を冷却して凝
縮させ、凝縮した冷媒液を下部の液溜まり滞留させる。

【００２２】冷媒貯槽１６は、２個の吸着装置１２Ａ、
Ｂの下側に配置された横型の容器であって、上部の空間
部と下部の液溜まりとから構成され、かつ液溜まりには
冷熱蓄熱材２２が配置されている。本実施例では、蓄熱
材としてTRANSPHASE SYSTEMS, INC.から販売されている
モデル番号「Ｔ−４７」が使用されている。「Ｔ−４
７」は、融解温度が８．３°C 、融解潜熱が２２．８Kc
al/kg である非晶塩水化物をカプセルに封入したもので
あって、相変化点での容積変化が極めて少ない。冷媒貯
槽１６は、２個の上部出口を介して吸着装置１２Ａ、Ｂ
にそれぞれ接続されており、各上部出口は、それぞれ制
御装置（図示せず）のプログラムに従い開閉する開閉弁
２４Ａ、Ｂを備えている。また、冷媒貯槽１６と凝縮器
１４の液溜まりとは、絞り弁２６を備えた冷媒液管２８
により接続されており、凝縮器１４の液溜まりの冷媒液
は、絞り弁２４により流量調節されつつ冷媒貯槽１６に
流入する。絞り弁２６は、冷媒液の流量を調節すること
により冷媒貯槽１６の冷媒液面を制御し、かつ冷媒液を
フラッシュさせている。

【００２３】空気冷却器１８は、フィン付きの伝熱管２
５を多数備えた空気／冷媒液の熱交換器であって、空気
は付設されたファン３０により空気冷却器１８に流入
し、伝熱管２５の管外を通過しつつ伝熱管２５を流れる
冷媒液によりフィン２７を介して冷却されて所定の場所
に送風される。空気冷却器１８の伝熱管２５の群は、上
下に配設されて上部でヘッダ３２に接続され、ヘッダ３
２は冷媒液供給管３４により冷媒貯槽１６に接続されて
いる。また、冷媒液供給管３４の途中には冷媒ポンプ３
６が設けてある。各伝熱管の下端は、空気冷却器１８の
下部空間部に開口し、下部空間部は、内径の大きい下降
管３８を介して冷媒貯槽１６の空間部に連通している。
冷媒液は、冷媒貯槽１６から冷媒ポンプ３６により冷媒
供給管３４及びヘッダ３２を経て伝熱管２５に流入し、
空気を冷却しつつ一部気化して伝熱管２５から流出し、
下降管３８を通って冷媒貯槽１６に入り、気液分離す
る。吸着工程中の吸着装置１２は、冷媒蒸気を吸着する
ので減圧状態にあり、よって冷媒蒸気は圧力差により空
気冷却器１８から吸着装置１２に入る。

【００２４】吸着装置１２Ａ、Ｂ及び凝縮器１４に冷却
水及び温水を供給するために、凝縮器１４に接続された
冷却水供給管４０と冷却水排出管４２、吸着装置１２
Ａ、Ｂに接続された温水供給管４４と温水排出管４６、
更に冷却水供給管４０と温水供給管４４との接続管、冷
却水排出管４２と温水排出管４６との接続管が、図１に
示すように、切り換え弁４８Ａ〜Ｄ、５０Ａ〜Ｄ及びそ
の他チェッキ弁等と共に設けてある。また、冷却水を送
水するための冷却水ポンプ５２も冷却水供給管４０の途
中に設けてある。

【００２５】次に、図２〜図４を参照して、本実施例の
冷却装置１０の操作を説明する。図２は吸着装置１２Ａ
が脱着工程中、吸着装置１２Ｂが吸着工程中である状態
での各バルブの開閉状態を示し、図３は熱回収運転中の
各バルブの開閉状態を示し、図４は吸着装置１２Ａが吸
着工程中、吸着装置１２Ｂが脱着工程中である状態を示
す。図中、開のバルブは白抜きで、閉のバルブは黒で塗
られている。図２では、温水は、温水供給管４４、バル
ブ５０Ａを経て吸着装置１２Ａ内の吸着剤を加熱し、吸
着剤に吸着された冷媒蒸気を脱着する。吸着装置１２Ａ
を出た温水は、バルブ４８Ａを経て温水排出管４６から
系外に出る。脱着された冷媒蒸気は、上昇して、開状態
の開閉弁２０Ａを経て凝縮器１４に入り、伝熱管１５内
を流れる冷却水により冷却されて凝縮し、凝縮器１４下
部の液溜まりに溜まる。

【００２６】凝縮器１４に供給する冷却水は、冷却水供
給管４０、チェッキ弁５４、循環ポンプ５２、流量調節
弁５６を経て凝縮器１４の伝熱管１５内を流れ、凝縮器
１４を出た後、バルブ５８、冷却水排出管４２を経て系
外に出る。液化した冷媒は、絞り弁２６により流量調節
されつつ冷媒液管２８内を流れて冷媒貯槽１６に入る。
絞り弁２６は、冷媒貯槽１６の冷媒液面を維持するよう
に凝縮器１４から流入する冷媒液の流量を調節する。冷
媒は、冷媒貯槽１６から冷媒ポンプ３６により送液され
て空気冷却器１８の伝熱管２５を流れる。空気は、ファ
ン３０より送入され、伝熱管２５の管外フィン２７を介
して冷媒と熱交換し、冷却された後、空気冷却器３０の
出口から所望の室内に入る。一方、冷媒液の一部は空気
から蒸発潜熱を得て蒸発して冷媒蒸気となって、大部分
は液体のままで冷媒貯槽１６に戻る。

【００２７】冷媒蒸気は、開状態の開閉弁２４Ｂを経て
吸着工程中の吸着装置１２Ｂに吸引され、吸着剤に吸着
されるので、空気冷却器１８及び冷媒貯槽１６内の圧力
は一定に保持される。吸着装置１２Ｂで発生した吸着熱
を除去して吸着剤の吸着活性を持続させるために、吸着
装置１２Ｂの吸着剤層を冷却する必要がある。そこで、
冷却水供給管４０、チェッキ弁５４を経て冷却水ポンプ
５２で送水されて来た冷却水の一部をバルブ５０Ｄを経
て吸着装置１２Ｂの送水し、吸着剤を冷却する。吸着剤
を冷却した冷却水は、バルブ４８Ｄ、バルブ５８を経て
冷却水排出管４２から系外に出る。

【００２８】吸着装置１２Ｂの吸着剤は、所定量の冷媒
蒸気を吸着すると、飽和し、その後は冷媒を吸着できる
なくなる。そこで、所定の時間（運転条件によっても異
なるがおおよそ５〜１０分間）運転すると、吸着剤が再
生されているもう一方の吸着装置１２Ａに切り換えて冷
媒の吸着が継続して続くように運転される。

【００２９】吸着装置１２Ａ、Ｂを相互に切り換える
時、一方の吸着装置１２Ａは通水されている温水により
加温されており、他方の吸着装置１２Ｂは通水されてい
る冷却水により冷却されている。この状態で直ちに相互
に切り換えると、加温された吸着装置１２Ａを冷却水で
冷却し、冷却された吸着装置１２Ｂを温水で加熱するこ
とになり、熱エネルギーが無駄になり、成績係数が低下
する。そこで、本実施例では、熱エネルギーの無駄を防
止するために、切り換え操作毎に熱回収運転を行う。

【００３０】以下に、熱回収運転状態での各バルブの開
閉状態を示す図３を参照しながら熱回収運転を説明す
る。温水入口、出口のバイパス弁６０を開いて温水をバ
イパスし、バルブ５０Ｃ、バルブ５０Ｄを開き、バルブ
５０Ａ、バルブ５０Ｂを閉じ、バルブ４８Ｃ、バルブ４
８Ｄを開き、バルブ４８Ａ、バルブ４８Ｂを閉じる。更
に、冷却水出口のバルブ５８を閉じ、バイパス弁６２を
開く。かかるバルブ操作により、吸着装置１２Ａ及び１
２Ｂは、外部の冷却水及び温水供給／排出系統から遮断
される。更に、開閉弁２０Ａ、Ｂ、２４Ａ、Ｂは、全て
閉にし、吸着装置１２Ａ、Ｂを冷媒系統から遮断する。

【００３１】このように各バルブを所定の開閉状態にし
た後、冷却水ポンプ５２により系内の温水、冷却水を循
環し、両吸着装置１２Ａ、Ｂの伝熱管１３及び伝熱管１
３に連通する配管内にに滞留している温水、冷却水を相
互に混合して平均の温度にする。両吸着装置１２Ａ、Ｂ
の吸着剤及び両吸着装置１２Ａ、Ｂ内に滞留していた温
水、冷却水が平均の温度になることにより、吸着装置１
２Ｂの脱着工程において加熱熱量は熱回収を行わない場
合の半分で済むことになり、成績係数が相当に向上す
る。

【００３２】熱回収運転が行われている短い時間、例え
ば約一分間位の間、冷媒液が不足し、空気冷却器１８か
ら出る冷風の吹き出し空気温度が上昇するおそれもあ
る。そこで、本実施例では、これを避けるため、通常運
転中に冷風貯槽１６の蓄熱材２２に蓄熱された冷熱を熱
回収運転中に放出させる。熱回収運転時に蓄熱材２２が
機能して冷媒ポンプ３６で循環する冷媒の温度上昇を抑
制できるので、冷風の吹き出し空気温度の上昇が抑制さ
れる。

【００３３】図３に示す熱回収運転が終了すると、図４
に示すように各バルブの開閉状態を図２と逆になるよう
に変え、吸着装置１２Ａを吸着工程中、吸着装置１２Ｂ
を脱着工程中にする。尚、本実施例では、各バルブの開
閉及び開閉弁２０Ａ、Ｂ、２４Ａ、Ｂの開閉は、吸着装
置の切り換え毎に電気的に制御されるアクチュエータに
より開閉駆動される。運転が継続されている間、これら
の操作が順次バッチサイクルで切り換わり、空気冷却器
１８から冷風を連続的に送風することができる。

【００３４】実施例２図４は本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例２の要
部の構成を示すフローシートである。本実施例では、吸
着式空気冷却装置（以下、簡単に冷却装置と略称する）
７０は、実施例１と同様な吸着装置７２を４個並列に、
更に凝縮器７３、冷媒貯槽７４、空気冷却器７５、冷媒
ポンプ７６をそれぞれ１個備えている。かかる構成によ
り、吸脱着工程の切り換え時に、熱回収運転により吸着
装置の吸着作用が停止しても、いずれかの吸着装置が吸
着作用を行うことができるので、より安定した吹き出し
空気温度の冷風を連続的に送風することができる。

【００３５】実施例３図５は本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例３の要
部の構成を示すフローシートである。本実施例では、吸
着式空気冷却装置（以下、簡単に冷却装置と略称する）
８０は、実施例１と同様な吸着装置８２を４個並列に、
２個の空気冷却器８３を冷媒液の流れに対し並列に、更
に凝縮器８４、冷媒貯槽８５、冷媒ポンプ８６をそれぞ
れ１個備えている。実施例３は、空気冷却器を複数個の
部屋に設置できることを示している。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、低温水の廃熱
を利用して吸着装置の脱着工程を行い、しかも従来のチ
ラー方式とは異なり、冷媒により空気を直接冷却して、
冷風を発生させるので、冷媒の蒸発温度を高く設定で
き、それにより成績係数が高くなり、廃熱の有効利用率
も向上する。また、チラー方式を採用した場合に必要と
なる冷水循環ポンプ、冷水配管、ファンコイルユニット
等の空調機器が不要になるので、装置全体が単純にな
り、設備コスト及び運転コストが低減する。また、吸着
装置の吸着作用により吸着装置の圧力を低くし、それに
よって圧縮機を必要とすることなく冷媒を吸着装置に導
入できるので、成績係数をより一層高くできる。更に
は、圧縮機を必要としないので、大きな振動、騒音もな
く、要求される環境のいかなる場所にも設置できる。ま
た、空気と吸着剤とが直接接触するデシカントクーラ方
式と異なり、空気冷却器の伝熱面を介して空気を冷却し
ているので、空気中の塵埃が吸着剤に堆積して吸着活性
が低下するようなこともなく、長時間安定して使用する
ことが可能である。

【００３７】以上の構成並びにその利点により、本発明
に係る吸着式空気冷却装置は、排温水を駆動原として省
エネルギーを実現し、従来の小容量から中容量までのフ
ロン使用直接空調機の代替品として最適である。また、
本発明は、排熱を有効に利用していることから地球温暖
化に関する最近の環境問題の解決にも寄与することも可
能である。更には、本発明は、冷媒として水を使用し、
吸着剤としてゼオライト或いはシリカゲルを使用するこ
とにより、環境汚染の恐れのある化学物質に依存するこ
となく地球上に存在する自然物質を有効利用して、環境
破壊の無い吸着式空気冷却装置を実現している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例１の
構成を示すプロセスフローシートである。

【図２】実施例１において、吸着装置１２Ａが脱着工程
中、吸着装置１２Ｂが吸着工程中である状態での各バル
ブの開閉状態を示す。

【図３】実施例１の熱回収運転中の各バルブの開閉状態
を示す。

【図４】実施例１において、吸着装置１２Ａが吸着工程
中、吸着装置１２Ｂが脱着工程中である状態での各バル
ブの開閉状態を示す。

【図５】本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例２の
構成を示すプロセスフローシートである。

【図６】本発明に係る吸着式空気冷却装置の実施例３の
構成を示すプロセスフローシートである。

【符号の説明】

１０吸着式空気冷却装置１２吸着装置１３吸着装置の伝熱管１４凝縮器１５凝縮器の伝熱管１６冷媒貯槽１８空気冷却器２０開閉弁２２冷熱蓄熱材２４開閉弁２５空気冷却器の伝熱管２６絞り弁２７空気冷却器の伝熱管のフィン２８冷媒液管３０ファン３２ヘッダ３４冷媒液供給管３６冷媒ポンプ３８下降管４０冷却水供給管４２冷却水排出管４４温水供給管４６温水排出管４８、５０切り換え弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒蒸気の吸着工程と、吸着した冷媒蒸
気の脱着工程とを交互に行う吸着剤層と、吸着工程中吸
着剤層を冷却し、脱着工程中吸着剤層を加温するように
流体が流れる伝熱管とをそれぞれ備え、かつ並列に配置
された複数個の吸着装置と、各吸着装置の伝熱管に接続され、吸着工程中冷却流体を
送液して吸着剤層を冷却する冷却流体供給手段と、脱着
工程中加熱流体を送液して吸着剤層を加温する加熱流体
供給手段と、吸着装置から流入する冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液を供
給する凝縮器とを備え、一の吸着装置の吸着工程中に少
なくとも他の一の吸着装置の脱着工程を行う吸着式空気
冷却装置において、冷媒液を流す伝熱管を備え、伝熱管内を流れる冷媒液と
伝熱管外を流れる空気との間で熱交換させて一部冷媒を
蒸発させつつ空気を冷却する空気冷却器と、空気冷却器から流入する冷媒液と冷媒蒸気と混合流体を
気液分離すると共に凝縮器からの冷媒液及び空気冷却器
からの冷媒液を収容するために空気冷却器の下方に配置
された冷媒貯槽と、冷媒貯槽から空気冷却器の伝熱管に冷媒液を供給するポ
ンプとを備えていることを特徴とする吸着式空気冷却装
置。
【請求項２】前記凝縮器を前記冷媒貯槽の上方に配置
し、かつ凝縮器から冷媒貯槽に冷媒液を導入する通路に
絞り弁を設け、絞り弁にて冷媒液の流量を調節すること
により冷媒貯槽の液面を制御すると共に冷媒液をフラッ
シュさせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の吸着式空気冷却装置。
【請求項３】一の吸着装置の伝熱管と他の吸着装置の
伝熱管とを切り換え弁を介して接続して、一の吸着装置
の吸着工程終了後、吸着装置の伝熱管内及び伝熱管に連
通した配管内の冷却流体と加熱流体とを混合するように
した手段と、前記冷媒貯槽の冷媒液保有部に配置された
冷熱蓄熱材とを備えていることを特徴とする請求項１又
は２に記載の吸着式空気冷却装置。
【請求項４】請求項３に記載の吸着式空気冷却装置に
おいて、冷熱蓄熱材を冷媒貯槽に設ける代わりに、空気
冷却器に送る冷媒液循環量に比べて冷媒貯槽の冷媒液保
有量を比較的大きくしたことを特徴とする吸着式空気冷
却装置。
【請求項５】冷媒液の流入出に関し相互に並列に配置
されている複数の空気冷却器を備えていることを特徴と
する請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の吸着
式空気冷却装置。