JPH0810092B2

JPH0810092B2 - 吸着式冷凍装置の運転方法

Info

Publication number: JPH0810092B2
Application number: JP16179889A
Authority: JP
Inventors: 昇小林
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0325259A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本願発明は、気相と液相の間で相変化する作動媒体を
充填してなる密閉容器の中に、冷却用流体又は加熱用流
体の供給を受け冷却用流体の受給時には上記作動媒体を
吸着する一方加熱用流体の受給時には上記作動媒体を放
出する作用をする吸着剤付熱交換器と、該吸着剤付熱交
換器による作動媒体の吸着・放出にともなって該作動媒
体との間で熱交換を行いそれによって該作動媒体に蒸発
又は凝縮作用を生ぜしめる作用をする作動媒体用熱交換
器とをそなえ、上記作動媒体の蒸発時に生じる冷熱を冷
却用熱源として利用するように構成された、吸着式冷凍
装置の運転方法に関するものである。

第９図には上記のような吸着式冷凍装置の基本システ
ム図が示されている。この第９図を使用して該吸着式冷
凍装置の基本サイクルを説明すると、第９図において符
号１は密閉容器であり、該密閉容器内には、気相と液相
の間で相変化する、たとえば水などの作動媒体Ｗが充填
されている。さらに上記密閉容器１内には２種類の熱交
換器2,3が組込まれている。一方の熱交換器２は供給さ
れる流体の温度に応じてガス状の作動媒体Wgを吸着した
り放出したりするゼオライトなどの吸着剤12を付設した
吸着剤付熱交換器であり、他方の熱交換器３は、上記作
動媒体Ｗと熱交換して該作動媒体Ｗの蒸発時には該作動
媒体Ｗから冷熱を受け、該作動媒体Ｗの凝縮時には該作
動媒体Ｗを冷却する作用をする作動媒体用熱交換器を示
している。

一方の吸着剤付熱交換器２にはバルブ42及び同43の切
換に応じて、ポンプ41により、同吸着剤付熱交換器２の
吸着剤12に作動媒体Ｗの吸着作用を生ぜしめるための冷
却用流体F₅又は同吸着剤12に作動媒体Ｗの放出作用を生
ぜしめるための加熱用流体F₄が供給され、他方の作動媒
体用熱交換器３には、バルブ62及び同63の切換に応じ
て、ポンプ61により、吸着剤による作動媒体吸着時に液
状の作動媒体Wlを蒸発させて該蒸発時に作動媒体ｗより
冷熱をうける作用をする被冷却用流体F₆又は吸着剤12か
ら放出されたガス状の作動媒体Wgを冷却して該作動媒体
Wgを凝縮させる作用をする凝縮用流体F₇が供給される。
第９図中、符号４は吸着剤付熱交換器２に加熱用流体F₄
を供給するための加熱用流体供給源（たとえば高温加熱
オイル、あるいはボイラ廃水、太陽熱温水器など）、同
５は吸着剤付熱交換器２に冷却用流体F₅を供給するため
の冷却用流体供給源（例えば地下水あるいはクーリング
タワーなど）を示し、又符号６は被冷却用流体F₆が作動
媒体Ｗより受ける冷熱を利用して冷房などを行わしめる
ための冷熱利用機器（たとえば空調用室内熱交換器）、
同７は吸着剤付熱交換器２の吸着剤12より放出されたガ
ス状の作動媒体Wgを凝縮させる凝縮用流体F₇を供給する
ための凝縮用流体供給源（たとえば空調用室外熱交換
器）を示している。

この吸着式冷凍装置は次のように作用する。

すなわち、吸着剤付熱交換器２に対する冷却用流体F₅
の供給により同吸着剤付熱交換器２の吸着剤12が、ガス
状の作動媒体Wgを吸着する吸着行程にあるとき、その作
動媒体吸着にともなって液状の作動媒体Wlが連続的に蒸
発して該作動媒体Wlの温度を低下せしめ、それによって
作動媒体用熱交換器３に供給される流体（被冷却用流
体）F₆を冷却する。この冷却された被冷却用流体F₆が冷
房などの冷熱源として利用される。

次に、吸着剤付熱交換器２の吸着剤12における作動媒
体Ｗの吸着行程が一定時間継続されると、同吸着行程を
終了せしめ、次にはバルブ42,43の切換により、吸着剤
付熱交換器２に対してそれまでの冷却用流体F₅にかえて
加熱用流体F₄が供給される。それによって吸着剤付熱交
換器２の吸着剤12が加熱されると、該吸着剤12中に吸着
されていた作動媒体Ｗが放出されて該吸着剤12は再生行
程へ移行する。この再生行程において吸着剤12から放出
されたガス状の作動媒体Wgを凝縮させるために、作動媒
体用熱交換器３に対してはバルブ62,63の切換により、
それまでの被冷却用流体F₆にかえて凝縮用流体F₇が供給
される（たとえば空調用の室外熱交換器７などから）。
これにより、ガス状の作動媒体Wgの凝縮が促進され、そ
れにともなって吸着剤付熱交換器２の吸着剤12における
作動媒体の放出（吸着剤12の再生）が連続的に行われ
る。この吸着剤12の再生行程が所定時間経過すれば再度
吸着行程に切換えられ、以後この吸着行程及び再生行程
が交互に繰り返される。

（従来の技術）上記のような吸着式冷凍装置は従来から知られてお
り、さらにそのような吸着式冷凍装置を複数ユニット接
続して大規模な冷凍能力を得ようとするものも知られて
いる。その際、複数基の吸着式冷凍ユニットに対して接
続されるシステム構成用機器の点数を少なくしようとす
る場合は、それらの複数基の吸着式冷凍装置における各
吸着剤付熱交換器及び各作動媒体用熱交換器は相互に直
列に接続されることとなる（たとえば特開昭63−46356
号公報参照）。

この種の吸着式冷凍装置は、吸着剤付熱交換器が冷却
用流体を受給するときに気相の作動媒体を吸着するのに
ともなって密閉容器内の液相の作動媒体が蒸発する（そ
の蒸発熱によって他方の熱交換器内を流通する流体を冷
却する）という作用を利用して冷却作用を行わしめるも
のであるため、吸着剤付熱交換器における作動媒体の吸
着作用が鈍化又は停止（すなわち飽和状態）すれば、吸
着剤付熱交換器へは冷却用流体にかえて加熱用流体（作
動媒体放出用流体）を供給しなければならない。

ところで、複数基の吸着式冷凍ユニットにおける直列
に接続された各吸着剤付熱交換基に吸着剤冷却用又は加
熱用の流体を供給した場合は、該冷却用流体と加熱用流
体の切換タイミングと複数基ある各吸着式冷凍ユニット
における実際の吸着剤の吸着又は再生作用の切換わりタ
イミングとは必ずしも一致しない。すなわち、相互に直
列接続された各吸着剤付熱交換器に対する冷却用流体又
は加熱用流体の切換が行われても、各吸着剤付熱交換器
の熱容量の関係から、それと同時に全ての吸着式冷凍ユ
ニットが実際に吸着行程から再生行程、あるいは再生行
程から吸着行程へ切換わる訳ではない（ある吸着式冷凍
ユニットでは吸着行程であっても一時的には他の吸着式
冷凍ユニットでは再生行程中である、という作動時間領
域が生じる）。

第10図は第９図中の吸着剤12を10分割して測定点P₀〜
P₁₀を設定し、各測定点P₀〜P₁₀において吸着剤の含水率
がどのように変化するかを測定した結果を示すグラフで
ある。このグラフによると、再生行程から吸着行程に切
換った場合でも各測定点では瞬時に含水率が上昇し始め
る訳ではなく、冷却用流体F₅の下流側の測定点になる程
（P₀→P₁₀）、吸着行程への実質的転換（含水率の増
加）が遅れ、しばらくは前行程での作用である吸着剤再
生作用（含水率の低下）が継続されることが示されてい
る。このような現象は、吸着行程から再生行程への切換
時においても同様であり、加熱用流体F₄の下流側の測定
点になる程（P₁₀→P₀）、再生行程への実質的転換（含
水率の低下）が遅れることが示されている。なお、第10
図において、白丸印は、各測定点P₀〜P₁₀における含水
率最低点（実質的な再生行程終了時点）を示し、黒丸印
は、各測定点P₀〜P₁₀における含水率最高点（実質的な
吸着行程終了時点）を示している。

しかるに、従来の複数ユニット接続型吸着式冷凍装置
では、各吸着剤付熱交換器を相互に直列に接続したのに
対応して各作動媒体用熱交換器も相互に直列に接続し、
各吸着剤付熱交換器に対する冷却用流体又は加熱用流体
の切換に対応して各作動媒体用熱交換器に対する流体
（被冷却用流体又は凝縮用流体）の切換えを行わしめて
いる。

（発明が解決しようする課題）本願発明は、上記ような複数基の冷凍ユニット接続型
の吸着式冷凍装置における、直列接続の吸着剤付熱交換
器への冷却用流体又は加熱用流体の切換タイミングと、
相互に直列接続された各吸着式冷凍ユニットの作動媒体
用熱交換器に対する被冷却用流体又は凝縮用流体の切換
タイミングとの間に時間差を設けることによって各吸着
式冷凍ユニットの作動媒体用熱交換器に対する被冷却用
流体又は凝縮用流体の供給を同吸着式冷凍ユニットにお
いて実際に生じる吸着剤の吸着又は再生作用に合致させ
ようとするものである。

（課題を解決するための手段）本願発明の吸着式冷凍装置の運転方法は、上記課題を
達成するために、第１図ないに第６図に例示するような
吸着式冷凍装置、すなわち、気相と液相の間で相変化す
る作動媒体Ｗを充填してなる複数の密閉容器1A,1B,1C・
・・のそれぞれの中に、冷却用流体または加熱用流体の
供給を受け、冷却用流体受給時には前記作動媒体Ｗを吸
着する一方加熱用流体受給時には前記作動媒体Ｗを放出
する作用をする吸着剤付熱交換器2A,2B,2C・・・と、該
吸着剤付熱交換器2A,2B,2C・・・による作動媒体Ｗの吸
着・放出にともなって該作動媒体Ｗとの間で熱交換を行
いそれによって該作動媒体Ｗに蒸発又は凝縮作用を生ぜ
しめる作用をする作動媒体用熱交換器3A,3B,3C・・・と
を設置する一方、前記各容器1A,1B,1C・・・外には、前
記各作動媒体用熱交換器3A,3B,3C・・・に接続されて前
記作動媒体Ｗの蒸発作用時に冷却されるべき被冷却用流
体F₆を供給する冷熱利用機器６と、同じく各作動媒体用
熱交換器3A,3B,3C・・・に接続されて前記作動媒体Ｗの
凝縮作用時に凝縮用流体F₇を供給する凝縮用流体供給源
７を設けるとともに、さらに前記各吸着剤付熱交換器2
A,2B,2C・・・はこれを相互に直列に接続する一方、前
記各作動媒体用熱交換器3A,3B,3C・・・はこれを相互に
直列に、又はそれぞれ個別に、前記冷熱利用機器６又は
凝縮用流体供給源７に選択的に接続し得るようにし、し
かもこれらの作動媒体用熱交換器3A,3B,3C・・・は、同
一密閉容器1A,1B,1C・・・内にある各吸着剤付熱交換器
2A,2B,2C・・・において実際に生じる作動媒体Ｗの吸着
又は放出作用に対応して、その実際の吸着作用時には前
記冷熱利用機器６に、又その実際の放出作用時には凝縮
用流体供給源７に接続されるように、それぞれの作動媒
体用熱交換器3A,3B,3C・・・が相互に時間差をもって前
記冷熱利用機器６又は凝縮用流体供給源７に接続される
ようにしたことを特徴とするものである。

（作用）本願発明の吸着式冷凍装置の運転方法では吸着行程か
ら再生行程の切換に際しては、先ず、各吸着剤付熱交換
器（2A,2B,2C・・・）の直列接続体への流体切換（冷却
用流体F₅から加熱用流体F₄への切換）を行い、それに続
いて所定時間をおきながら、それまで吸着行程を行って
いた各作用媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）を加熱用
流体F₄の上流側に近いものから順次再生行程へ切換える
一方、再生行程から吸着行程への切換に際しては、先ず
各吸着剤付熱交換器２の直列接続体への流体切換（加熱
用流体F₄から冷却用流体F₅への切換）を行い、それに続
いて、所定時間をおきながら、それまで再生行程を行っ
ていた各作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）を冷却
用流体F₅の上流側に近いものから順次吸着行程へ切換え
る。このようにして、吸着行程と再生行程の間の切換に
際して、各作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）での
切換をそれぞれの作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・
・）の実質に合致させるようにする。

（発明の効果）以上のように本願発明では、複数基の吸着式冷凍ユニ
ット（Ua,Ub,Uc・・・）を接続してなる吸着式冷凍装置
の運転に際して、吸着行程と再生行程の間の切換時に、
各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc・・・）の各作動媒体
用熱交換器（3A,3B,3C・・・）をそれぞれの実際の作動
態様に合わせて吸着行程又は再生行程に切換えるように
しているので、各吸着式冷凍ユニットでは最大限その冷
却能力を発揮することが可能となり、システム全体の能
力を向上させることができる。

（実施例）続いて第１図ないし第７図を参照して本願発明の実施
例にかかる吸着式冷凍装置の運転方法の一例を説明する
と、第１図ないし第６図には３基の吸着式冷凍ユニット
Ua,Ub,Ucを並設してなる吸着式冷凍装置のいくつかの運
転態様が示されている。各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,
Uc）は、密閉容器（1A,1B,1C）中に後述の吸着剤付熱交
換器（2A,2B,2C）と作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C）を
装備し、さらに同密閉容器（1A,1B,1C）の中に、気相と
液相の間で相変化する、換言すれば蒸発、凝縮作用を繰
り返す、作動媒体（Wa,Wb,Wc）を充填している。なお、
これらの各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）は、さきに
第８図を参照しつつ説明した基本システムのものと同一
システムのものでありこれら各吸着式冷凍ユニットの構
成及び作用のうち、同基本システムのものと重複する部
分については同基本システムに関する説明を援用し、以
下においては、同実施例のシステムに独自の部分につい
て重点的に説明を進めることとする。

各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）中の吸着剤付熱交
換器（2A,2B,2C）は、熱交換器本体（11A,11B,11C）に
ゼオライト等の吸着剤（12A,12B,12C）を付設したもの
で、熱交換器本体（11A,11B,11C）へ冷却用流体F₅を供
給することによって作動媒体（Wag,Wbg,Wcg）を吸着し
（吸着行程）、これに対して熱交換器本体（11A,11B,11
C）に加熱用流体F₄を供給することによって作動媒を放
出する（再生行程）作用を行うものである。

各吸着式冷凍ユニット中の吸着剤付熱交換器における
各熱交換器本体（11A,11B,11C）は相互に直列に接続さ
れており、その直列接続体に対して加熱用流体供給源４
と冷却用流体供給源５とがバルブ42,43の切換により選
択的に接続されるようになっている。

一方、各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）における作
動媒体用熱交換器（3A,3B,3C）は、それらの各作動媒体
用熱交換器（3A,3B,3C）の両端に接続した６個のバルブ
（81,82,83,84,85,86）の切換により相互に直列に接続
されたり、あるいは相互に並列に接続されたりすること
が可能となるようにされている。それによって、上記各
作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C）は、それぞれ単独で冷
熱利用機器６又は凝縮用流体供給源７に接続されたり、
あるいは他の１つ又は２つの作動媒体用熱交換器と直列
状態で冷熱利用機器６又は凝縮用流体供給源７に接続さ
れたりすることが可能とされている。

なお、第１図ないし第６図において符号41は吸着剤付
熱交換器（2A,2B,2C）への冷却用流体又は加熱用流体循
環用のポンプ、61は冷熱利用機器６と各作動媒体用熱交
換器（3A,3B,3C）の間に被冷却用流体を循環させるため
のポンプ、71は凝縮用流体供給源７と各作動媒体用熱交
換器（3A,3B,3C）の間に凝縮用流体を循環させるための
ポンプを示している。

次に、図示実施例の吸着式冷凍装置の作用を第１図〜
第６図と第７図のタイムチャートを併用しつつ説明する
と、先ず第１図は同吸着式冷凍装置が始動された直後の
状態（各吸着剤付熱交換器の吸着剤12A,12B,12Cが全て
所定の再生状態にある、第７図において時刻To）を示し
ている。このとき、各吸着式冷凍ユニットの各吸着剤付
熱交換器（2A,2B,2C）の熱交換器本体（11A,11B,11C）
の直列接続体は、バルブ42,43の切換により冷却用流体
供給源（たとえばクーリングタワー）５に接続されてい
る。又、各吸着式冷凍ユニットの各作動媒体用熱交換器
（3A,3B,3C）はバルブ82,83,84,85の切換により相互に
直列に接続されており、しかもこれらの各作動媒体用熱
交換器（3A,3B,3C）の直列接続体は、バルブ81,86の切
換により冷熱利用機器６に接続されている。したがって
この第１図の状態では、冷熱利用機器６に冷熱をもたら
すべき流体（被冷却用流体）F₆はポンプ61により加圧さ
れ、管路L₆a、作動媒体用熱交換器3A、管路L₈b、作動媒
体用熱交換器3B、管路L₈c、作動媒体用熱交換器3C、管
路L₆d、冷熱利用機器６の如く循環する。なお、各吸着
式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）の各密閉容器（1A,1B,1C）
内には、それぞれ、液状作動媒体（Wal,Wbl,Wcl）の当
初の液面位Ha,Hb,Hcがほぼ同一高さになるように、作動
媒Ｗが充填されている。

この第１図の状態で、ポンプ41により冷却用流体供給
源５を介して冷却用流体F₅を各吸着剤付熱交換器（2A,2
B,2C）の直列接続体に供給すると、それらの各吸着剤付
熱交換器（2A,2B,2C）における吸着剤（12A,12B,12C）
は冷却されて作動媒体（Wa,Wb,Wc）の蒸気（ガス状作動
媒体Wag,Wbg,Wcg）を連続的に吸着するようになり、そ
れにともなって液状作動媒体（Wal,Wbl,Wcl）の連続的
蒸発が生じ、その蒸発潜熱により各液状作動媒体（Wal,
Wbl,Wcl）が温度降下する。このようにして温度降下せ
しめられる液状作動媒体（Wal,Wbl,Wcl）によって各作
動媒体用熱交換器（3A,3B,3C）を流通する流体（被冷却
用流体）F₆が冷却され、その冷熱が冷熱用機器６におい
て冷房用熱源として利用される。

ところで、この場合において、相互に直列に接続され
ている各吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C）は、それらの有
する熱容量の関係から、冷却用流体F₅の最上流側に位置
する第１の吸着剤付熱交換器2Aにおいてもっとも早くガ
ス状作動媒体（Wg）の吸着作用が始まり、同冷却用流体
F₅の最下流側に位置する第３の吸着剤付熱交換器2Cにお
いてもっとも遅くガス状作動媒体（Wcg）の吸着作用が
始まる。また、中間に位置する第２の吸着剤付熱交換器
2Bは両側の各吸着剤付熱交換器2A,2Cの中間時期にガス
状作動媒体（Wbg）の吸着作用が始まる。

第１図中のHa′,Hb′,Hc′は、各吸着式冷凍ユニット
（Ua,Ub,Uc）の各吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C）がガス
状作動媒体（Wag,Wbg,Wcg）の吸着作用を継続している
途中における、各密閉容器（1A,1B,1C）内での液状作動
媒体（Wal,Wbl,Wcl）の液面位の状態を示しており、も
っとも作動媒体の吸着作用が進んでいる第１の吸着式冷
凍ユニットUaにおいて液面位（Ha）′がもっとも低く、
次いで第２の吸着式冷凍ユニットUbにおける液面位（H
b）′、第３の吸着式冷凍ユニットUcにおける液面位（H
c）′の順になっている。

このようにして、各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）
中の各吸着剤（12A,12B,12C）においてガス状作動媒体
の吸着作用が進行して一定時間経過すると、やがてその
作動媒体の吸着作用が鈍化するようになるので、この実
施例では所定運転時間（たとえばtm＝約20分）ごとに各
吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）を吸着行程から再生行
程へ切換えるようにしいる。

図示の実施例において、各吸着式冷凍ユニットを吸着
行程から再生行程へ切換えるには、第２図に示すよう
に、バルブ42,43を切換えて各吸着剤付熱交換器（2A,2
B,2C）の直列接続体を加熱用流体供給源４に接続し、さ
らにポンプ41を逆転せしめて加熱用流体供給源４で生成
された加熱用流体（約200℃の高温オイル）F₄を第３の
吸着式冷凍ユニットUc側から供給するようにする。

ところで、各吸着式冷凍ユニットの各吸着剤付熱交換
器（2A,2B,2C）はそれまで吸着行程にあって低温の冷却
用流体F₅を供給されていたため、吸着行程から再生行程
への切換にあたり、各吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C）へ
高温の加熱用流体F₄を供給しても、それらの各吸着剤付
熱交換器（2A,2B,2C）が実際に再生行程に移行するまで
はある程度の時間遅れがあり、そしてそれは加熱用流体
F₄の下流側に位置する吸着剤付熱交換器（2B,2A）ほど
顕著となる。

本願発明は、図示実施例のように複数基の吸着式冷凍
ユニットUa,Ub,Uc・・・を直列に接続してなる吸着式冷
凍装置を運転するに際して、上記のような、吸着行程お
よび再生行程間の切換時における実際の吸着・再生切換
作用実現までの時間遅れに着目して、これを逆に利用す
ることにより、各吸着式冷凍ユニットの能力を最大限に
活用すべくなされたもので、以下においては、この本願
発明の技術思想が図示実施例においてどのように実現さ
れるかを説明する。

第２図は、３基の吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）か
らなる吸着式冷凍装置が吸着行程から再生行程へ切換え
られた直後の状態（第７図において時刻T₁）を示してお
り、この状態では、第３の吸着式冷凍ユニットUcの吸着
剤付熱交換器2C側から加熱用流体F₄を供給しても、第２
及び第１の吸着式冷凍ユニットUb,Ua側ではそれと同時
的には再生作用が実現されない。そこで、作動媒体用熱
交換器（3A,3B,3C）側においては、これに対応して実質
的に再生行程に移行する第３の吸着式冷凍ユニットUcの
作動媒体用熱交換器3Cのみを凝縮用流体供給源７に接続
して（バルブ85,86の切換による）当該凝縮用流体供給
源７から冷却用流体（ガス状作動媒体Wcgの凝縮用流
体）F₇を供給し、残りの２基の吸着式冷凍ユニットUb,U
aはしばらくこれを冷熱利用機器６に接続したままでそ
のまま吸着行程を続行（冷熱利用機器６への被冷却用流
体F₆供給継続）させる。

上記の状態でしばらくすると（たとえば第７図におい
てt₁₂＝２分間程度）、やがて第２の吸着式冷凍ユニッ
トUbにおける吸着剤付熱交換器2Bの吸着剤12Bも温度上
昇し、該吸着剤12B中に吸着されている作動媒体を気化
放出し始める（実質的な再生行程の開始）ので、次にこ
れを凝縮せしめるべく、バルブ83,84,85の切換により当
該第２の吸着式冷凍ユニットUbの作動媒体用熱交換器3B
を凝縮用流体供給源７側に接続させる（第３図）。この
とき、残りの第１の吸着式冷凍ユニットUaではまだ吸着
剤付熱交換器2Aの吸着剤12Aが十分に温度上昇しておら
ず、当該第１の吸着式冷凍ユニットUaでは作動媒体用熱
交換器3Aをそのまま冷熱利用機器６に接続して吸着行程
を続行させる。

次に、さらにこの状態でしばらくすると（たとえば第
７図においてt₁₁＝４分間程度）、やがて第１の吸着式
冷凍ユニットUaにおける吸着剤付熱交換器2Aの吸着剤12
Aも温度上昇し、該吸着剤12A中に吸着されている作動媒
体を放出し始める（実質的な再生行程の開始）ので、次
にはこれを凝縮せしめるべくバルブ81,82,83の切換によ
り、当該第１の吸着式冷凍ユニットUaの作動媒体用熱交
換器3Aを凝縮用流体供給源７側に接続させる（第４
図）。この状態に至ると冷熱利用機器６に接続される吸
着式冷凍ユニットはなくなり、ポンプ61は休止する。こ
のようにして全ての吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）に
おいて再生行程が行われ、これが次回の吸着行程への切
換（第７図において時刻T₂）まで継続される（この再生
行程の時間tn＝約20分）。なお、上記の再生行程時にお
いて作動媒体用熱交換器3A〜3C内を流通する凝縮用流体
F₇が作動媒体Wa〜Wcから奪う凝縮熱は、これを種々の加
熱用熱源として利用することが可能である（たとえば、
凝縮用流体供給源７を暖房用放熱器、乾燥器あるいは給
湯器等として利用することが可能）。又、その場合にお
いて、凝縮用流体供給源７を給湯器とし、そこで作られ
た温湯を一定容積をもつ貯湯槽に蓄積しておけば、仮り
に各冷凍ユニットUa〜Ucの吸着剤12A〜12Cが吸着行程中
であっても連続して温湯を利用することができる。

次に、図示実施例の吸着式冷凍装置が再生行程から吸
着行程に切換わる場合について説明すると、図示実施例
の吸着式冷凍装置が再生行程に切換わって所定時間（t
n）経過する（第７図において時刻T₂）と、第５図に示
すように、バルブ42,43が切換わり、さらにポンプ41が
逆転せしめられて各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）の
吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C）の直列接続体は、それま
での加熱用流体供給源４からの加熱用流体F₄供給にかわ
って冷却用流体供給源５からの冷却用流体F₅供給に切換
えられる。このとき、各吸着式冷凍ユニットの吸着剤付
熱交換器（2A,2B,2C）はそれまでの再生行程における加
熱用流体の供給によって高温状態にあるため、それらに
冷却用流体F₅を供給しても同時的にはそれらの温度が低
下せず、したがって実際の吸着行程への切換は所定の時
間差をもって順次的に行われることになる。

すなわち、この再生行程から吸着行程への切換に際し
ては、さきに説明した吸着行程から再生行程への切換の
場合とは逆に、先ず第１の吸着式冷凍ユニットUaの吸着
剤付熱交換器2Aにおいて作動媒体の吸着作用が開始さ
れ、したがって同第１の吸着式冷凍ユニットUaにおける
作動媒体用熱交換器3Aのみが冷熱利用機器６に接続され
てポンプ61により被冷却用流体F₆の供給をうけ、他の２
つの作動媒体用熱交換器3B,3Cは、なお凝縮用流体供給
源７に接続されたままでポンプ71により凝縮用流体F₇の
供給を受け続ける。

上記の状態でしばらくすると（たとえば第７図におい
てt₂₂＝２分間程度）、やがて第２の吸着式冷凍ユニッ
トUbにおける吸着剤付熱交換器2Bの吸着剤12Bも温度低
下して作動媒体の吸着作用を開始するので、同第２の吸
着式冷凍ユニットUbの作動媒体用熱交換器3Bもこれに合
わせて凝縮用流体供給源７から冷熱利用機器６への接続
に切換える。すなわち、第６図がこの状態で、バルブ8
2,83,84の切換により、作動媒体用熱交換器3Aと同3Bが
直列に接続されてポンプ61により被冷却用流体F₆の供給
を受け、残りの作動媒体用熱交換器3Cにのみ、なお凝縮
用流体F₇の供給が継続される。

そしてさらに所定時間（第７図においてt₂₃＝４分間
程度）経過すると、第３の吸着式冷凍ユニットUcにおい
ても吸着剤12Cの温度降下により実質的な吸着作用が開
始されるようになるので、同第３の吸着式冷凍ユニット
Ucの作動媒体用熱交換器3Cもこれに合せて凝縮用流体供
給源７から冷熱利用機器６への接続に切換える。すなわ
ち、第１図がこの状態で、第６図に比較すると、バルブ
84,85,86が第１図に示す如く切換えられ、ポンプ71は休
止状態となる（第７図において時刻T₂₃）。そして、こ
の状態が次の再生行程への切換（第７図においてT₃）ま
で継続され、以後、上述の運転サイクルが繰り返され
る。

このように、図示実施例では本願発明を適用して吸着
行程と再生行程間の切換にあたって複数基の吸着式冷凍
ユニット（Ua,Ub,Uc）の各作動媒体用熱交換器（3A,3B,
3C）に対して所定の時間差をもって、各吸着式冷凍ユニ
ット中の各吸着剤における実質的な吸着作用又は再生作
用に合わせて被冷却用流体F₆又は凝縮用流体F₇を供給
し、各吸着式冷凍ユニット（Ua,Ub,Uc）を可及的に有効
に稼動せしめるようにしているので運転効率を向上させ
ることか可能となる。

次に、第１図ないし第６図を参照して説明した図示実
施例の吸着式冷凍装置の運転方法を第８図のフローチャ
ートを使用して説明するが、その場合、第８図における
スタート時点Tsは、第７図のタイムチャート中で時刻T₁
とT₂の中間点にあるとする（すなわち、前回の運転停止
時刻が再生行程中の時刻T₁とT₂の間の時刻Tsであったと
する）。この時刻Tsは、前回の吸着行程から再生行程へ
の切換時点（T₁）から時間tsだけ経過した時点であっ
て、この吸着式冷凍装置を運転するにあたっては、先ず
ステップS₁において、同冷凍装置を一定の再生行程終了
状態になるまで（時間tn−tsだけ）初期再生行程を行わ
せる。なお、前回の運転終了時における上記時刻（T₁）
からの経過時間（ts）は同冷凍装置の制御器内に記憶さ
れており、上記初期再生行程の時間（tn−ts）は同制御
器によって自動的に計算される。

次に、上記の如く初期再生行程が終了すると（第７図
において時刻T₂）、ステップS₂に示すように吸着剤付熱
交換器2A,2B,2Cの直列接続体を冷却用流体供給源５に接
続して再生行程から吸着行程に切換える。このとき、そ
れまで相互に直列に接続されていた３つの作動媒体用熱
交換器3A,3B,3Cのうち第１の作動媒体用熱交換器3Aのみ
が冷熱利用機器６に接続され、残りの第２、第３の作動
媒体用熱交換器3B,3Cは凝縮用流体供給源７に接続され
たままで、そのまま再生行程を継続する。

この状態で時間t₂₂が経過すると、第２の作動媒体用
熱交換器3Bが冷熱利用機器６に接続され（第１の作動媒
体用熱交換器3Aと直列）、残りの第３の作動媒体用熱交
換器3Cのみが再生行程を継続する（ステップS₃）。又、
さらに第７図中の時刻T₂からの経過時間がt₂₃に達する
と、さらに残りの第３の作動媒体用熱交換器3Cも冷熱利
用機器６に接続され（第１及び第２の作動媒体用熱交換
器3A,3Bと直列）、全ての冷凍ユニットUa,Ub,Ucにおい
て吸着行程が行われる（ステップS₄）。

この吸着行程は、第７図中の時刻T₂から時間tmが経過
する（時刻T₃）まで継続され、時刻T₃に達すると、次は
吸着剤付熱交換器2A,2B,2Cの直列接続体が冷却用流体供
給源５から加熱用流体供給源４への接続に切換えられ
る。又それと同時に３つの作動媒体用熱交換器3A,3B,3C
のうち、第３の作動媒体用熱交換器3Cのみが凝縮用流体
供給源７に接続され、残りの第２、第１の作動媒体用熱
交換器3B,3Aはそのまま冷熱利用機器６に接続される
（ステップS₅）。

次に、この時刻T₃から時間t₁₂だけ遅れて第２の作動
媒体用熱交換器3Bが凝縮用流体供給源７に接続され（ス
テップS₆）、さらに同時刻T₃から時間t₁₁だけ経過する
と第１の作動媒体用熱交換器3Aが凝縮用流体供給源７に
接続されて（ステップS₇）、全ての吸着式冷凍ユニット
Ua,Ub,Ucにおいて再生行程が行われる。そして、この再
生行程が第７図中の時刻T₃から時間tnだけ経過する（時
刻T₄）まで継続されると、再度吸着行程に切換えられ
（ステップS₂）、以下このサイクルが繰り返される。

なお、上記実施例においては、吸着行程から再生行程
への切換、あるいは再生行程から吸着行程への切換に際
して、各作動媒体用熱交換器3A,3B,3Cと冷熱利用機器６
又は凝縮用流体供給源７との接続遅れを予じめ設定した
時間t₁₁,t₁₂,t₂₁,t₂₂にしたがって実行させているが、
この各作動媒体用熱交換器3A,3B,3Cと冷熱利用機器６又
は凝縮用流体供給源７との接続タイミングは、上記実施
例のように時間によって行う場合のほか、たとえば各作
動媒体用熱交換器3A,3B,3Cに対応している第１、第２、
第３の各吸着剤付熱交換器2A,2B,2Cの温度によって行っ
たり、あるいは、それぞれの作動媒体用熱交換器3A,3B,
3Cに対応する密閉容器1A,1B,1C内の液状作動媒体Wal,Wb
l,Wclの液面高さHa,Hb,Hcによって行ったりすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はそれぞれ、本願発明の実施例にか
かる吸着式冷凍装置の運転方法実行中の各行程説明図、
第７図はそのタイムチャート、第８図は同実施例運転方
法のフローチャート、第９図は吸着式冷凍装置の基本概
念説明図、第10図は第９図図示の吸着式冷凍装置におけ
る吸着剤12の各測定点における含水率変化図である。 1A,1B,1C……密閉容器 2A,2B,2C……吸着剤付熱交換器 3A,3B,3C……作動媒体用熱交換器４……加熱用流体供給源５……冷却用流体供給源６……冷熱利用機器７……凝縮用流体供給源 11A,11B,11C……熱交換器本体 12A,12B,12C……吸着剤 41,61,71……ポンプ F₄……加熱用流体 F₅……冷却用流体 F₆……被冷却用流体 F₇……凝縮用流体 Ua,Ub,Uc……吸着式冷凍ユニット Wa,Wb,Wc……作動媒体 Wag,Wbg,Wcg……ガス状作動媒体 Wal,Wbl,Wcl……液状作動媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相と液相の間で相変化する作動媒体
（Ｗ）を充填してなる複数の密閉容器（1A,1B,1C・・
・）のそれぞれの中に、冷却用流体または加熱用流体の
供給を受け、冷却用流体受給時には前記作動媒体（Ｗ）
を吸着する一方加熱用流体受給時には前記作動媒体
（Ｗ）を放出する作用をする吸着剤付熱交換器（2A,2B,
2C・・・）と、該吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C・・・）
による作動媒体（Ｗ）の吸着・放出にともなって該作動
媒体（Ｗ）との間で熱交換を行いそれによって該作動媒
体（Ｗ）に蒸発又は凝縮作用を生ぜしめる作用をする作
動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）とを設置する一
方、前記各密閉容器（1A,1B,1C・・・）外には、前記各
作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）に接続されて前
記作動媒体（Ｗ）の蒸発作用時の冷熱を利用すべく被冷
却用流体（F₆）を供給する冷熱利用機器（６）と、同じ
く各作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）に接続され
て前記作動媒体（Ｗ）の凝縮作用時に凝縮用流体（F₇）
を供給する凝縮用流体供給源（７）を設けるとともに、
さらに前記各吸着剤付熱交換器（2A,2B,2C・・・）にこ
れを相互に直列に接続する一方、前記各作動媒体用熱交
換器（3A,3B,3C・・・）はこれを相互に直列に、又はそ
れぞれ個別に、前記冷熱利用機器（６）又は凝縮用流体
供給源（７）に選択的に接続し得るようにし、しかもこ
れらの作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）は、同一
容器（1A,1B,1C・・・）内にある各吸着剤付熱交換器
（2A,2B,2C・・・）において実際に生じる作動媒体
（Ｗ）の吸着又は放出作用に対応して、その実際の吸着
作用時には前記冷熱利用機器（６）に、又その実際の放
出作用時には凝縮用流体供給源（７）に接続されるよう
に、それぞれの作動媒体用熱交換器（3A,3B,3C・・・）
が相互に時間差をもって前記冷熱利用機器（６）又は凝
縮用流体供給源（７）に接続されるようにしたことを特
徴とする吸着式冷凍装置の運転方法。