JPH07332788A - 化学蓄熱型冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蒸発器内で冷媒を凍結させて蓄冷を行う際に、
蓄冷速度を速める構造を持ち、さらに、蒸発器内の蒸発
皿に保持された冷媒が溢れ出したり、飛散した場合に、
冷熱が無駄にならないようにした吸着式冷凍装置。 【構成】溢汪管５を具備した複数の蒸発皿４および冷媒
液還流器１２を配置した蒸発器２，吸着材容器１，凝縮
器３およびそれらを連結するバルブ付きの連結管１５，
１６，１７，１８より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は化学蓄熱型冷凍装置に係
り、特に、蒸発器内において製氷を行う際の蒸発器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の化学蓄熱型冷凍装置は、例えば、
吸着式に関して、特開昭62−175562号公報において説明
されているように、吸着による冷熱生成過程では常に蒸
発器で熱交換が行われ、稼働時の蒸発器内の冷媒温度は
５℃以上となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は蒸発器
内の冷媒温度が５℃以上で稼働させるものであり、蒸発
器内で冷媒（水など）を凍結させて蓄冷を行う場合に凍
結を行わせやすくするための構造は提供していない。

【０００４】本発明の目的は、蒸発器内で冷媒を凍結さ
せて蓄冷を行う際に、蓄冷速度を速める構造を持ち、さ
らに、蒸発器内の蒸発皿に保持された冷媒が溢れ出した
り、飛散した場合に、冷熱が無駄にならないようにした
化学蓄熱型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、本発明は蒸発器内に蒸発皿を多数設置するか、ある
いは蒸発器内の冷媒液をウイックに含浸させるかして、
冷媒の蒸発面積を増加させた構造にすること，溢汪対策
を施した蒸発皿を鉛直方向に複数枚配置すること、およ
び蒸発皿から飛散した冷媒液を、ポンプで回収して上段
の蒸発皿に汲み上げるか、あるいは蒸発器底部に接続し
た冷媒液還流器で加熱蒸発させて凝縮器に輸送するかし
て、冷媒を還流させる構造にする。

【０００６】

【作用】上記の化学蓄熱型冷凍装置により、冷媒の蒸発
面積を増大させ、蒸発器内の大量の冷媒を速やかに凍結
させることができる。また、蒸発皿から飛散する冷媒液
量を少なくすることができ、蒸発皿から飛散した冷媒液
も効果的に還流させることができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の第一実施例の説明図である。
本実施例は反応材を収納した容器１，蒸発器２，凝縮器
３およびそれらを連結する連結管１５，１６，１７より
構成されている。反応材容器１内には反応材８（シリカ
ゲル，ゼオライト，酸化カルシウム，酸化マグネシウ
ム，臭化リチウム水溶液など）が収納してあり、蒸発器
２には多数の蒸発皿４が設置してあり、それぞれの蒸発
皿４に均等に冷媒６（例えば水，エタノールなど）を分
配させるため最下段以外の蒸発皿４に溢汪管５を設置し
てある。また、蒸発器２の下部には冷媒液還流器１２が
設置してあり、連結管１８を介して冷媒液１３を凝縮器
３に還流させることができるようになっている。反応材
８と冷媒６の組合わせの種類は多いが、以下では、反応
材８として吸着材を用いた場合について説明する。

【０００８】本図は吸着過程を示したものであり、白抜
きのバルブＶ１以外のバルブ（黒塗り）は閉じた状態に
ある。

【０００９】この吸着過程では、反応材８（以下、吸着
材）は熱媒体流路９を流れる熱媒体により冷却され、蒸
発器２内で発生する冷熱は熱媒体流路７を流れる熱媒体
により回収される。従来の吸着式冷凍装置では、蒸発器
２内の冷熱回収は熱媒体流路７に熱媒体を常時流すこと
により行われているが、本実施例では、熱媒体流路７に
は一定時間熱媒体を流さず、冷媒液６を凍結させて蓄冷
させた後、熱媒体を流して冷熱を取り出す。このため、
熱媒体流路７に流す熱媒体は冷媒液６より凝固点が低い
物質（不凍液など）が望ましい。吸着過程では、突沸等
により冷媒液６が飛散して蒸発器２底部に溜る場合があ
る。この場合、バルブＶ４を開けて冷媒液を冷媒液還流
器１２に導入し、バルブＶ４を閉じた後、バルブＶ５を
開け、熱媒体流路１４に温水等を流して冷媒液６を加熱
蒸発させることにより連結管１８を介して凝縮器３に還
流させる。

【００１０】再生過程では、バルブＶ１を閉じ、バルブ
Ｖ２を開けた状態で熱媒体流路９を流れる温度の高い熱
媒体により吸着材８を加熱し、熱媒体流路１１を流れる
熱媒体により凝縮器３側を冷却する。このとき凝縮する
冷媒液１０は、蒸発器２内の冷媒液量に応じてバルブＶ
３の開度を調節することにより連結管１７を介して蒸発
器２に還流させる。

【００１１】図２は図１に示す蒸発皿の平面図である。
本実施例では、熱媒体流路７が蒸発皿４の中央部を貫通
している。そして、冷熱を効率よく回収するため、冷媒
液６に浸される部分にフィン２１が設置してある。ま
た、冷媒６の凍結に伴う膨張により蒸発皿４が破壊され
ることを防止するため、蒸発皿４の周縁部は底部から上
方に向かって広げてある。

【００１２】図３は蒸発皿の第二実施例を示す平面図で
あり、図４は図３に示す蒸発皿のＡ−Ａ断面図である。
本実施例では、蒸発皿３１は円形であり、周縁部には突
起３２が設置してある。突起３２は、冷媒６が凍結して
体積膨張する際の力で固体冷媒を破壊するくさびの働き
をする。蒸発皿３１の形状は円形に限らず、四角形，三
角形、あるいはその他の多角形でも楕円でもよい。

【００１３】図５は蒸発皿の第三実施例を示す平面図で
ある。本実施例では、熱媒体流路４２は蒸発皿４１底面
に平行に蛇行させて這わせてあり、フィン２１を設けな
くてもよい。

【００１４】図６は蒸発皿の第四実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、冷媒液５２の上方に金網５４を設
置することにより、冷媒液５２の突沸による飛散を防止
するようにしてある。

【００１５】図７は蒸発皿の第五実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、金網５４を２枚重ねて設置し、冷
媒液５２の飛散を一層確実に防止するようになってい
る。この金網５４は必要に応じて更に重ねてもよい。

【００１６】図８は蒸発皿の第六実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、冷媒液はウィック６３（例えばグ
ラスウール）に含浸してあり、冷媒液の飛散を防止して
いる。

【００１７】図９は蒸発皿の第七実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、最下段以外の蒸発皿７１の周縁部
に溝７４が設置してあり、溝７４にあふれた冷媒液７２
は溢汪管７５を介して下方の蒸発皿７１′に流れ込むよ
うになっている。また、最下段の蒸発皿７１′には異な
る高さに温度検知手段７６，７７が設置してあり、冷媒
液７２とその上方の気相との温度差から冷媒液面の高さ
を検知して、凝縮器から蒸発器に還流する冷媒量を制御
することができるようになっている。

【００１８】温度検知手段７６を除去して、温度検知手
段７７だけの経時温度変化から冷媒液面の到達を検知す
ることもできる。

【００１９】図１０は蒸発皿の第八実施例を示す断面図
である。本実施例では、溢汪管を使用せず、上段から下
段に向かって蒸発皿８１，８２，８３を順次大きくして
いくことにより、上方の蒸発皿からあふれた冷媒液８４
を下方の蒸発皿で受け止める構造になっている。

【００２０】図１１は蒸発皿の第九実施例を示す断面図
である。本実施例では、最下段以外の蒸発皿９１，９２
の周縁部の一部９５を他の周縁部より低くするか、ある
いは周縁部の一部に孔を開けるかすることにより、上方
の蒸発皿からあふれた冷媒液９４を下方の蒸発皿に流下
させるようにしてある。本実施例の場合、上方の蒸発皿
を小さくする必要はなく、図１０に示した実施例に比べ
ると、蒸発器の占有面積当たりの蒸発面積を大きくする
ことができる。

【００２１】図１２は蒸発器の第二実施例を示す断面図
であり、図１３は図１２のＢ−Ｂ断面図である。本実施
例では、蒸発器１０１内の熱媒体流路１０３はウィック
104で覆ってあり、このウィック１０４は冷媒液１０２
と接触している。また、凝縮器から流れ込む冷媒液は連
結管１０６によりウィック１０４に流下するようになっ
ている。このため、冷媒液１０２はウィック１０４によ
り保持され、熱媒体流路１０３の外表面を濡らし続け
る。このため、冷媒の蒸発面積を大きくすることがで
き、大量の冷媒を短時間に凍結させることができる。熱
媒体流路１０３は複数本設置することも可能であり、ま
た、熱媒体流路１０３にフィンを取り付けてウィック１
０４を絡ませることも可能である。熱媒体流路１０３に
熱媒体を流してウイック１０４に氷結した冷媒液の冷熱
を取り出しやすくするためには、熱媒体流路１０３にフ
ィンを取付けそのフィンをウイックの配設方向と同一に
し、かつそれと接触させておくと効果が高い。

【００２２】図１４は蒸発器の第三実施例を示す断面図
である。本実施例では、蒸発器111内の熱媒体流路１１
３は鉛直方向に設置してあり、その外表面をウィック１
１４で覆ってある。

【００２３】図１５は蒸発器内の熱媒体流路の第二実施
例を示す断面図である。本実施例は蒸発器内の熱媒体流
路１１８を溝付管１１７により構成してあり、溝付管１
１７の溝の部分に冷媒液１１９を保持することができ
る。

【００２４】図１６は蒸発器の第四実施例を示す断面図
である。本実施例では、蒸発器２の下部に冷媒液回収器
１２０を設置してあり、蒸発器２内で蒸発皿４から飛散
した冷媒液が冷媒液回収器１２０内の蒸発皿４′に全部
流下するようになっている。そして、流下した冷媒液
６′は蒸発皿４′において蒸発し、この時発生した冷熱
は有効に利用される。

【００２５】図１７は本発明の第二実施例の説明図であ
る。本実施例では、反応材を封入した容器１，１′が２
つに分けて設置してあり、容器１は吸着過程、容器１′
は再生過程にある。また、蒸発器２底部に溜った冷媒液
６はポンプ１２５によって蒸発皿４に還流させるように
してある。

【００２６】図１８は本発明の第三実施例の説明図であ
る。本実施例では、容器１，１′，１″が三つに分けて
設置してあり、それぞれが吸着過程，放熱過程，再生過
程にある。ここで、放熱過程とは再生過程が終了して吸
着過程に切り換える前の段階で、吸着材８′を再生過程
での設定温度から吸着過程での設定温度に低下させる過
程である。また、再生過程で使用した熱媒体は熱媒体流
路１３１を介して冷媒液還流器１２の冷媒液１３の加熱
に利用し、冷媒液１３を蒸発させて凝縮器３に還流させ
るようにしてある。

【００２７】図１９は本発明の第四実施例の説明図であ
る。本実施例においても、図１８の実施例と同様、吸着
材容器１，１′，１″を三つに分けて設置しているが、
再生過程で脱着した冷媒蒸気を再生蒸気導入管１４１を
介して冷媒液還流器１２に導入し、この冷媒蒸気の持つ
熱で冷媒液１３を加熱蒸発させ、連結管１８を介して凝
縮器３に冷媒を移動させる。

【００２８】図２０は本発明の第五実施例の説明図であ
る。本実施例では、凝縮器３で発生する凝縮熱により加
熱された熱媒体を熱媒体流路１５１を介して冷媒液還流
器１２に導入し、冷媒液１３を加熱蒸発させるようにし
てある。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発器内の冷媒の蒸発
面積を増大させ、蒸発器内の大量の冷媒を速やかに凍結
させることができる。また、蒸発皿から飛散する冷媒液
量を少なくすることができ、蒸発皿から飛散した冷媒液
も効果的に還流させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

【図２】図１に示す蒸発皿の平面図。

【図３】蒸発皿の第二実施例を示す平面図。

【図４】図３に示す蒸発皿のＡ−Ａ断面図。

【図５】蒸発皿の第三実施例を示す平面図。

【図６】蒸発皿の第四実施例を示す断面図。

【図７】蒸発皿の第五実施例を示す断面図。

【図８】蒸発皿の第六実施例を示す断面図。

【図９】蒸発皿の第七実施例を示す断面図。

【図１０】蒸発皿の第八実施例を示す断面図。

【図１１】蒸発皿の第九実施例を示す断面図。

【図１２】蒸発器の第二実施例を示す断面図。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ断面図。

【図１４】蒸発器の第三実施例を示す断面図。

【図１５】蒸発器内の熱媒体流路の第二実施例を示す断
面図。

【図１６】蒸発器の第四実施例を示す断面図。

【図１７】本発明の第二実施例の説明図。

【図１８】本発明の第三実施例の説明図。

【図１９】本発明の第四実施例の説明図。

【図２０】本発明の第五実施例の説明図。

【符号の説明】

１…容器、２…蒸発器、３…凝縮器、４…蒸発皿、５…
溢汪管、８…反応材、７，９，１１，１４…熱媒体流
路、６，１０，１３…冷媒液、１２…冷媒液還流器、１
５〜１８…連結管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応材を封入した容器，冷媒を蒸発させる
   蒸発器，前記冷媒を凝縮させる凝縮器およびそれらを連
   結するバルブ付きの連結管からなる化学蓄熱型冷凍装置
   において、前記蒸発器内に複数の蒸発皿を設置したこと
   を特徴とする化学蓄熱型冷凍装置。