JPH0842935A - 吸着式冷却装置及びその冷熱出力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な装置構成で而も高価な制御装置を使用せ
ず蒸発器に導入される入力負荷の変動が生じても、吸着
／脱着工程の各バッチサイクルにおける負荷冷水、即ち
冷熱出力（負荷）を一定に維持出来る。 【構成】本発明は冷媒と熱交換後の冷熱出力を検知し、
該検知信号に基づいて、前記吸着工程にある熱交換器通
過後の加温冷却水、再生用熱源、若しくは前記脱着工程
にある熱交換器通過後の冷却熱原水、更には冷媒の凝縮
熱を吸熱した加温冷却水の内いずれか一又は複数の温熱
水を、冷却水供給路側に供給しながら、供給側の冷却水
温度と流量を制御し、吸着工程にある吸着剤熱交換器の
能力をバッチサイクルの間、蒸発器で熱交換される負荷
に見合って制御させようとするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体吸着剤の冷媒吸脱着
作用を利用して冷却運転を行う吸着式冷却装置とその冷
熱出力制御方法に係り、特に吸着／脱着工程切り換え前
後における吸着剤の吸着効率の変動を冷却水の熱量を制
御することによりこれを抑制し、安定した冷熱出力（負
荷）を得ることの出来る吸着式冷却装置の発明に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固体吸着剤の冷媒吸着／脱着作用を利用
して冷熱を発生したり、ヒートポンプ運転を行うための
吸着式冷却機は、工場廃熱や太陽集熱器等で得られる温
水等の低級の熱源（５０〜８５℃）を有効利用出来ると
ともに、コンプレッサタイプの冷却機と比較して圧縮機
などの可動部分が少なく、装置コストが安価で且つ運転
騒音が小さいなど多くの利点を有している。そしてこの
種の吸着式冷却機は、一般に冷媒として水、アルコール
等を使用し、又シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性
アルミナ等の固体吸着剤を収設した吸着剤熱交換器を複
数基並設し、前記低級の再生用熱源と冷却水を前記熱交
換器に交互に供給しながら、前記吸着剤への冷媒の吸着
と脱着を繰り返し、該冷媒の蒸発潛熱を利用して冷熱負
荷出力を得るように構成している。

【０００３】図８は本発明が適用される従来技術に係る
吸着式冷却装置の構成を示し、固体吸着剤を収設した二
基の吸着剤熱交換器１、２、蒸気吐出弁３、４を介して
前記夫々の吸着剤熱交換器１、２に連設させた凝縮器
７、蒸気吸入弁５、６を介して前記夫々の吸着剤熱交換
器１、２に連設させた蒸発器９、前記蒸発器９内で冷媒
と熱交換しながら冷水を出力する負荷水路ＨＩ、前記蒸
発器９内での負荷水との熱交換により蒸発した冷媒を吸
着する為の冷却水を前記熱交換器１、２内の伝熱管に通
水させる冷却水往路Ｂ、前記熱交換器１、２通過後の吸
熱冷却水を出口側に排出させる冷却水戻路Ｅ、冷媒が充
分吸着された他の吸着剤熱交換器１、２の伝熱管に再生
用熱源水を供給して吸着剤より冷媒を蒸発させて脱着を
行う熱原水往路Ｃ、前記脱着により奪熱された熱源水を
出口側に排出させる熱原水戻路Ｄ、前記脱着工程により
蒸発し、蒸気吐出弁３、４を介して凝縮器７内に導かれ
た蒸発冷媒を奪熱させて凝縮させる凝縮用冷却水路Ａを
設けている。尚、吸着剤熱交換器１、２は冷媒がアルコ
ール及び水であるために、常温で蒸発可能に真空容器３
３中に仕切壁３４によって隔てられて構成されている
が、吸着剤熱交換器１、２が３つ以上のものでも構造、
原理は同じである。

【０００４】そして前記凝縮用冷却水路Ａは、冷却水往
路Ｂを分岐させてポンプ２３を介して凝縮器７内の伝熱
管８に連設させた後、冷却水戻路Ｅの下流側に連設させ
ている。１５は４つの弁からなる往路側の経路切り換え
用の入口弁で、冷却水往路Ｂと熱原水往路Ｃを交互に切
り換えて夫々の吸着剤熱交換器１、２を、吸着工程と脱
着工程に移行させるために使用される。

【０００５】１９は４つの弁からなる戻路側の経路切り
換え用出口弁で、前記と同様に冷却水戻路Ｅと熱原水戻
路Ｄを対応する夫々の吸着剤熱交換器１、２に切り換え
るために使用される。又、１３は凝縮器７と蒸発器９間
を連通する冷媒通路で、凝縮器７内で冷却水との奪熱に
より凝縮した液冷媒を絞り弁１４を介して蒸発器９内に
導く。１０は蒸発器９内に貯溜された液冷媒を散布器１
２ｂに導き、蒸発器９内の伝熱管１２ａに通水された負
荷水を蒸発潛熱により奪熱させる冷媒循環通路である。
尚、図中は２４、２９、１１は夫々対応する流体経路中
に配設した流体ポンプ、図中２５は夫々対応する流体経
路中に配設した開閉弁である。

【０００６】かかる従来技術によれば、熱交換器１を吸
着工程に、熱交換器２を脱着工程として夫々適用する場
合は、入口弁１５の弁１５ａ、１５ｄを開き且つ弁１５
ｂ、１５ｃを閉じ、又戻路側出口弁の弁１９ｃ、１９ｂ
を開き且つ弁１９ａ、１９ｄを閉じる。更に、蒸気吸入
弁５、６は吸着工程にある熱交換器１側のみ開き、又蒸
気吐出弁３、４は脱着工程にある熱交換器２側のみ開
く。この結果、負荷水の冷却により蒸発器９内で奪熱さ
れた蒸発冷媒は、蒸気吸入弁５を通って吸着工程の熱交
換器１内に導かれる。この際、冷却水は、弁２５、ポン
プ２４、弁１５ａを介して前記熱交換器１内に通水され
ているために、これにより蒸発冷媒が前記熱交換器１の
吸着剤に吸着される。そして前記吸着により加温された
冷却水は弁１９ｃを介して外部に排出される。

【０００７】一方脱着工程にある熱交換器２では、熱源
水が、ポンプ２６、弁１５ｄを介して前記熱交換器２内
に通水されているために、これにより吸着剤に吸着され
た冷媒が脱着／蒸発し、蒸気吐出弁４を通って凝縮器７
内に導かれる。凝縮器７内では、冷却水往路Ｂを分岐さ
せてポンプ２３を介して凝縮器７内の伝熱管８に導かれ
た凝縮用冷却水により前記蒸発冷媒を凝縮させて、凝縮
器７内に貯溜させる。そして、前記凝縮器７内で冷却水
との奪熱により凝縮した液冷媒は冷媒通路１３及び絞り
弁１４を介して蒸発器９内に導かれる。そして蒸発器９
内に貯溜された液冷媒は冷媒循環通路により循環させな
がら、散布器により蒸発器９内の伝熱管を介して負荷水
を奪熱させ、該蒸発器９通過後の負荷水路Ｈより冷熱出
力を得る事が出来る。

【０００８】そして前記吸着工程にある熱交換器１内の
吸着剤に冷媒が充分吸着された後、往路側入口弁１５の
弁１５ａ、１５ｄを閉じ且つ弁１５ｂ、１５ｃを開き、
又戻路側出口弁の弁１９ｂ、１９ｃを閉じ且つ弁１９
ａ、１９ｄを開く。更に、又蒸気吸入弁５、６、蒸気吐
出弁３、４も切り換える。この結果前記熱交換器１、２
の脱着／吸着工程が切り換わり、前記と同様な吸着／脱
着が行われる。

【０００９】従ってかかる固体吸着剤を用いる吸着式冷
却機は、吸収式冷却機が吸収剤に液状吸湿剤を使うこと
により容易に吸湿液の循環量や温度によって吸湿条件を
変化させて連続的に冷熱出力（負荷）を制御できるのに
反し、吸着式冷却機の冷却出力は吸着剤が固体のため、
吸脱着の温度条件を定めると吸着剤熱交換器１、２の冷
媒吸脱着量が一義的に決まってしまう。而も吸着剤熱交
換器１、２へ冷却水量が一定で循環している状態での１
バッチサイクルの吸着開始直後では吸着剤の吸着能力が
大きく、吸着終了間近では吸着剤の吸着能力が小さくな
る等、一定でないためこの間の蒸気吸着量が一定に制御
されない限り冷水出口温度が変動することになる。更に
負荷側の利用条件が変化して小さな能力が要求されるよ
うになると蒸発器９の負荷水出口温度が所定の温度を一
定に保つように吸着冷媒蒸気を制御しなくてはならな
い。

【００１０】これを図９に従来の吸着式冷却機で運転さ
れた場合の冷水出入口温度の変化を説明するに、前記の
様に吸着／脱着工程がバッチサイクルで切り替わった直
後は吸着剤の吸着能力が高く、そのときの吸着剤の状態
に合わせるように蒸発器９から冷媒蒸気を吸着しようと
する。この時は図９のＴ１、Ｔ２、Ｔ３…で示されるサ
イクルタイムの初期段階では冷媒蒸気の吸着量が多いた
め負荷水出口温度が設定値（この場合蒸発器９負荷水入
口が１４℃、冷水出口を９℃とする）よりも低くなって
いる。

【００１１】吸着が進むに従って吸着能力が低下してく
るので冷水出口温度が徐々に上昇し、吸着剤の能力が限
界に近づく、サイクルタイムの終わりの数分間では逆に
設定値よりも高くなり、蒸発器９入口の負荷水温度の１
４℃近くになっている。このようにバッチサイクルタイ
ムの始めと終わりでの吸着剤の吸着能力に大きな変動差
があるため負荷水の蒸発器９出口温度も変動したものに
なっている。又バッチサイクルの中央でも負荷が減少し
てくると蒸発器９入口冷水温度は１４℃より低い温度で
蒸発器９に入り、９℃以下となって出るようになる。こ
の為前記した従来装置では冷水温度の変動が大きいため
水温の均一化をはかるバッファ水槽を設けて使用するの
が一般であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の構
成を取っても負荷の減少により蒸発器９に入る冷水入口
温度が１０℃以下に低下すると、吸着時の冷媒圧力の低
下をまねき、冷媒駆動量が減少して効率の低下が生ずる
ばかりでなく蒸発温度が低下して０℃以下では結氷して
運転不能、蒸発器９伝熱管の破損につながる恐れがでて
くる。

【００１３】このため負荷が減少しても継続して運転で
きるように、特開平３−７８５９にでは、吸脱着の切り
替え工程を冷却機の要求能力になるようにサイクルタイ
ムを遅延させ、例えば図１０のバッチサイクルタイムＴ
１’、Ｔ２’…で示されるように全負荷時に比較して吸
着脱着のサイクルタイムを長くするように制御して、こ
の遅延時間で能力制御を行っているが、この種の方法で
はそのバッチ内で全負荷と部分負荷が混同して負荷変動
が生じる場合には対応できない。

【００１４】又前記バッチサイクルタイムを変えずに吸
着剤の再生時に吸着能力が小さくなるように再生用熱原
水の流量若しくは温度を制御する方法も存在するが、再
生用熱源水は脱着工程にある吸着剤熱交換器の次のバッ
チサイクルにおける吸着可能量を制御する方式であるの
で、現吸着工程サイクルにおける負荷変動には全く無防
備である。

【００１５】この為特開平５−２７２８３３号において
は、負荷冷水経路の蒸発器出口側に負荷冷水温度検知セ
ンサを設け、一方前記蒸発器と吸着剤熱交換器間に、前
記センサよりの検知信号に基づいて開度調整可能な、制
御用蒸気吸入弁を配し、該制御用蒸気弁により負荷冷水
温度に対応させて蒸発器から吸着工程にある吸着剤熱交
換器への冷媒蒸気量を調整可能にした技術が開示されて
いる。

【００１６】かかる技術によれば負荷冷水温度に対応さ
せて吸着工程にある熱交換器１、２への蒸気量の流量制
御をおこなうことによりバッチサイクルにおける負荷冷
水温度の変動を抑制し得るが、蒸気弁の開閉動作以外に
流量制御をおこなわしめるための高価な制御装置を使わ
なくてはならず全体として価格が高くなってしまう欠点
があった。

【００１７】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、簡
単な装置構成で而も高価な制御装置を使用せず蒸発器に
導入される入力負荷の変動が生じても、各バッチサイク
ルにおける負荷冷水、即ち冷熱出力（負荷）を一定に維
持出来る吸着式冷却装置及びその熱出力制御方法を提供
する事にある。

【００１８】

【課題を解決する為の手段】本発明は冷却能力の広範な
制御と負荷水の冷熱出力の安定化をはかるため吸着剤の
吸着能力の制御を、吸着熱を除去する冷却水の温度又は
／流量を制御することによっておこなおうとするもので
ある。即ち、蒸発器で負荷水と熱交換して蒸発した冷媒
蒸気が吸着剤熱交換器に吸着されるとき、従来、吸着熱
を除去するための冷却水は通常環境で決まる一定温度、
流量で循環させているが、本発明ではこの吸着熱除去の
ための冷却水温と流量を、吸着熱除去後の加温された冷
却水若しくは熱原水等を利用して負荷水の冷熱出力に応
じて人工的に制御するものであり、より具体的には冷媒
と熱交換後の冷熱出力を検知し、該検知信号に基づい
て、前記吸着工程にある熱交換器通過後の加温冷却水、
再生用熱源、若しくは前記脱着工程にある熱交換器通過
後の冷却熱原水、更には冷媒の凝縮熱を吸熱した加温冷
却水の内いずれか一又は複数の温熱水を、冷却水供給路
側に供給しながら、供給側の冷却水温度と流量を制御
し、吸着工程にある吸着剤熱交換器の能力をバッチサイ
クルの間、蒸発器で熱交換される負荷に見合って制御さ
せようとするものである。

【００１９】そして第２発明においてはかかる発明を好
適に達成するための装置を提供する事を目的とするもの
で、その特徴とするところは、複数の固体吸着剤熱交換
器と、負荷水との熱交換により冷媒蒸気を前記熱交換器
に選択的に導入する蒸発器と、前記熱交換器より選択的
に導出された蒸気冷媒を凝縮する凝縮器と、前記熱交換
器に冷却水を交互に供給する冷却水通路と、前記熱交換
器に交互に再生用熱原水を供給する熱原水通路とを具
え、前記再生用熱源と冷却水を前記熱交換器に交互に供
給しながら、前記吸着剤への冷媒の吸着と脱着を繰り返
し、前記蒸発器内で負荷水と熱交換させながら冷媒の蒸
発潛熱を利用して負荷水の冷熱出力を得るようにした吸
着式冷却装置において、前記蒸発器通過後の冷熱出力を
検知する検知手段と、前記吸着工程にある熱交換器通過
後の加温冷却水、再生用熱源、若しくは前記脱着工程に
ある熱交換器通過後の冷却熱原水、更には冷媒の凝縮熱
を吸熱した加温冷却水の内いずれか一又は複数の温熱水
を、吸着工程にある熱交換器への冷却水供給路側に供給
する供給路とを設けるとともに、前記供給路、冷却水通
路、熱原水通路の少なくとも一の通路上に、前記検知手
段よりの検知信号に基づいてその開度又は／及び開閉制
御を行う制御弁を介在させたことを特徴とするものであ
る。

【００２０】そして好ましくは、熱原水往路と冷却水往
路を選択的に前記複数の熱交換器に交互に連通させる入
口弁と、複数の熱交換器より選択的に冷却水戻路Ｅと熱
源水戻路を交互に連通させる出口弁とを具えてなる装置
において、前記出口弁の下流側に位置する冷却水戻路若
しくは熱源水戻路と入口弁の上流側の冷却水往路間をバ
イパスさせるバイパス路を設けるとともに、前記バイパ
ス路上に、前記検知手段よりの検知信号に基づいてその
開度又は／及び開閉制御を行うバイパス制御弁を介在さ
せるのがよい。

【００２１】即ち、後記するように脱着工程にある熱交
換器に供給する冷却水を単に加温制御するものであれ
ば、脱着工程にある熱源水を単に冷却水に供給するだけ
でよいが、該熱源水は前記したように５０〜８５℃前後
と冷却水（１５〜３５℃）に比して大幅に高い温度であ
るために、緻密な温度／流量制御を行うことが出来な
い。そこで本発明は前記吸着工程にある熱交換器通過後
の加温冷却水、再生用熱源、若しくは前記脱着工程にあ
る熱交換器通過後の冷却熱原水、更には冷媒の凝縮熱を
吸熱した加温冷却水の内いずれか一又は複数の加温若し
くは熱原水、好ましくは３つの冷却水加温用水を用意
し、これを前記冷熱出力の検知温度若しくは検知流量に
基づいて冷却水への混入量を適宜制御することにより一
層緻密な制御が可能である。尚、冷却水への混入量を適
宜制御する為の制御弁は、前記したバイパス制御弁のよ
うに独立した制御弁を用いなくても、後記するように入
口弁若しくは出口弁を構成する４つの弁を前記検知信号
に基づいて適宜開閉制御すれば足りる。

【００２２】更に熱原水往路と熱原水戻路間を直接バイ
パスさせる熱原水バイパス路とその開閉制御を行うバイ
パス制御弁を設ける事により、後記するように吸着／脱
着切り換え時の熱回収を効率よく行うことが出来る。

【００２３】尚、本発明のようにバイパス路を設けた技
術として例えば特開平５ー３２２３５９号に提案されて
いる。その構成を図１１に基づいて簡単に説明するに、
第１吸着器１２０で吸着工程を、第２吸着器１２１で脱
着工程を行う場合は、弁Ｖ２、Ｖ３を閉じたままで弁Ｖ
１、Ｖ４、Ｖ５を開く。

【００２４】この結果、減圧させた冷却容器１２２内の
蒸発潛熱により冷却された冷媒蒸気が第１吸着器１２０
の冷却を行われ、負荷水との熱交換が行われる。一方、
第２吸着器１２１は熱水との熱交換により減圧下で加熱
され、該吸着材に吸着されている冷媒が分離脱着して、
凝縮器１２３に流入し、該凝縮器で凝縮した水が冷却器
１２２内に戻される。

【００２５】そして前記工程が完了した時点では弁の開
閉切り換え制御により、前記工程が切り換わり連続的な
冷却を行うことが出来るが、第１の吸着器１２０の吸着
工程が完了した時点では低温となっており、一方第２の
吸着器１２１の脱着工程が完了した時点では高温となっ
ており、この為各工程を切り換える毎に両者間の熱容量
差が排熱となって熱損失が生じる。

【００２６】この為前記従来技術においては前記吸着器
１２０、１２１間の冷媒通路をバイパスさせるバイパス
通路１３４を設け、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ５を閉じ、弁Ｖ
３、Ｖ４を開放して両吸着器間で熱平衡を取って排熱を
回収する熱回収工程を設けている。

【００２７】この結果例えば図９の太線（Ａ）で示すよ
うに、吸着／脱着工程の切り換え時点で熱回収工程
（Ａ）が存在することとなり、ＣＯＰ（成績係数）が向
上する。しかしながら前記従来技術は、吸着／脱着工程
の切り換え時点の熱回収を図るもので、本発明のよう
に、各バッチサイクル（吸着工程、脱着工程）における
負荷冷水、即ち冷熱出力（負荷）を一定に維持するもの
ではない。又、バイパス路も従来技術のように吸着器１
２０、１２１間の冷媒通路をバイパスさせるバイパス通
路１３４を設けたものではなく、冷却水若しくは熱源水
通路の戻し路と往路間をバイパスさせるものである。
又、前記従来技術のバイパス路が吸着／脱着工程の切り
換え時点の熱回収工程でのみ、開放されるのであり、本
発明のように吸着工程時若しくは脱着工程時に、前記検
知手段よりの検知信号に基づいて開閉制御されるもので
はなく、基本的な構成のみならず、目的及び作用も全く
異なる。勿論後記するように、前記本発明のバイパス路
を熱回収工程として利用できることはいうまでもない。

【００２８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。本発
明に至った経過を順を追って説明する。前記したように
本発明は、冷却能力の広範な制御と負荷水の冷熱出力の
安定化をはかるため吸着剤の吸着能力の制御を、吸着熱
を除去する冷却水の温度又は／流量を制御することによ
っておこなおうとするものである。その方法として２つ
ある。その１つが前記冷却水の熱交換器入口若しくはそ
の出口側で冷却水の流量制御のみを行う方法である。そ
の第２が前記吸着用冷却水に、加温冷却水、再生用熱
源、若しくは前記脱着工程にある熱交換器通過後の冷却
熱原水を適宜混入させて吸着工程にある熱交換器への冷
却水の温度と流量の両者を制御する方法である。

【００２９】図１は前者の実施例で、蒸発器９出口側の
負荷水通路Ｈ上に蒸発器９通過後の負荷水の温度を検知
する温度センサ３０を、又出口弁１９下流側の冷却水戻
路Ｅ上に前記センサ３０よりの検知信号に基づいて流量
制御（弁開度制御若しくは断続的な開閉による流量制
御）を行う流量制御弁３１を配している。この結果、温
度センサ３０で検知した負荷水の温度が設定温度より高
い場合は、流量制御弁３１の開度を大きくして冷却水を
多く流し、その逆に温度センサ３０で検知した負荷水の
温度が設定温度より低い場合は、流量制御弁３１の開度
を小さくして冷却水の流量を少なくする事により、負荷
水の変動を抑制し得る。しかしながら脱着工程から吸着
工程への切り換え初期では吸着剤熱交換器１、２は脱着
工程側の熱回収後の温度、即ち熱原水の温度になってい
る為に、吸着効率が低く、この為蒸発器９内での熱交換
効率が低く、この為負荷水の蒸発器９出口側の冷熱出力
温度が設定値（９℃）より高くなっている。そして温度
センサ３０ではこれを検知して、該検知センサ３０より
の検知信号に基づいて流量制御弁３１の開度を大きくし
て冷却水を多く流せるように設定する。

【００３０】そして前記冷却水の通水により吸着剤熱交
換器１の温度が下がり、吸着剤が冷却水と同等の温度に
まで低下してくると、吸着側熱交換器１は最大能力を発
揮するようになる。つまり熱回収が終わった直後数秒し
て吸着側熱交換器１は最大能力を発揮し、負荷水温度が
急速に低下し設定温度以下になってしまった場合、負荷
水温度を負荷変化に合わせて流量制御弁３１を全閉し
て、最高に能力を発揮する状態から停止する方向に制御
しなければならず制御が不安定化し易い。

【００３１】これは図２若しくは図３に示すように、流
量制御弁３１の代りに、供給冷却水の開閉を行う入口弁
１５の冷却水切り換え弁１５’ａと１５’ｂについて温
度センサ３０の検知信号に基づいて開度調整を行うよう
に前記弁１５’ａと１５’ｂ自体に制御特性を持たせて
冷却水の制御を行うように構成した場合、又戻し冷却水
の開閉を行う出口弁１９の冷却水切り換え弁１９’ｃと
１９’ｄについて温度センサ３０の検知信号に基づいて
開度調整を行うように前記弁１９’ｃと１９’ｄ自体に
制御特性を持たせて冷却水の制御を行うように構成した
場合のいずれも前記と同様な欠点、即ち各工程切り換え
モード毎に切り換え弁１５、１９の全開の状態から急激
に全閉若しくはこれに近い制御モードに変わる動きが要
求され動作が安定しないことに加えて、熱交換器１、２
が交互動作のために二台の切り換え弁１５、１９を制御
弁として使用しなくてはならないので価格も高くなる。

【００３２】図４乃至図６はかかる実施例の欠点を解消
するもので、図４は前記吸着用冷却水に、吸着剤熱交換
器１通過後の加温冷却水を適宜混入させて吸着工程にあ
る熱交換器１への冷却水の温度と流量の両者を制御する
方法で、前記出口弁１９の下流側に位置する冷却水戻路
Ｅと入口弁１５の上流側の冷却水往路Ｂ間をバイパスさ
せるバイパス路Ｇを設けるとともに、該バイパス路Ｇ上
に、前記温度検知センサ３０よりの検知信号に基づいて
その開度又は／及び開閉制御を行うバイパス制御弁２８
を介在させる。尚前記バイパス路Ｇの冷却水戻路Ｅ側の
連設位置と、凝縮用冷却水路Ａの連設位置との間には弁
３５が介在されている。

【００３３】かかる実施例によれば、温度センサ３０で
検知した負荷水の温度が設定温度より高い場合は、セン
サ３０よりの信号でバイパス制御弁２８は全閉となり冷
却水のみを吸着工程にある吸着剤熱交換器１に供給する
事により吸着効率を向上させる事が出来、一方温度セン
サ３０で検知した負荷水の温度が設定温度より低い場合
はバイパス制御弁２８を開きバイパス路Ｇより加温冷却
水を供給側に流す事により吸着工程にある吸着剤熱交換
器１に供給される冷却水の温度を増加させて吸着効率を
低減させる事が出来、特に脱着工程から吸着工程への切
り換え初期においても負荷水の冷熱出力を効率よく制御
する事が出来る。

【００３４】即ち、脱着工程から吸着工程への切り換え
初期では吸着剤熱交換器１は脱着工程側の熱回収後の温
度、即ち熱原水の温度になっている為に、吸着効率が低
く、この為蒸発器９内での熱交換効率が低く、負荷水の
蒸発器９出口側の冷熱出力温度が設定値（９℃）より高
くなっている。そして温度センサ３０ではこれを検知し
て、該温度センサ３０よりの検知信号に基づいてバイパ
ス制御弁２８を全閉し、低い温度の冷却水のみを流すよ
うに設定する。

【００３５】そして前記冷却水の通水により吸着剤熱交
換器１の温度が下がり、吸着剤が冷却水と同等の温度に
まで低下してくると、吸着側熱交換器１は最大能力を発
揮するようになる。そして吸着剤熱交換器１の温度が冷
却水温度に近づくと急激に吸着を開始し負荷水の蒸発器
出口温度が設定値に近づいてくる。このまま冷却水を流
し続けると負荷水出口温度は設定値を越えて低下してし
まうが、このばあい負荷水の蒸発器９出口温度を検知す
るセンサ３０の信号でバイパス制御弁２８が開き負荷水
温度が設定値を越えて低下することがないように冷却水
出口弁１９ｃのあとの温度が高くなった冷却水をバイパ
ス制御弁２８、バイパス路Ｇを通して戻し、吸着剤熱交
換器１へ送られる冷却水の送水温度が制御される。

【００３６】サイクルの終了間際になると吸着剤の吸着
能力が低下してくるが、バイパス弁２８が全閉となり低
い温度の冷却水が流れて吸着能力が発揮され負荷水の蒸
発器１２出口温度も安定状態を維持することが可能であ
る。

【００３７】次に図１０により本実施例における負荷水
の出入口の温度の変化を説明する。本実施例の吸着式冷
却機では上述のような負荷が減少すると、負荷水出口温
度センサ３０により制御信号を得て冷却水バイパス管Ｇ
のバイパス制御弁２８を調整して吸着剤熱交換器１、２
に流れる冷却水温度を調整することによって冷却出力が
制御される事は前記した通りである。

【００３８】すなわち図１０の実線に示されるようにサ
イクルタイムＴ１、Ｔ２、Ｔ３…で示されるように蒸発
器９からの負荷水出口温度が９℃より低くなろうとする
と負荷水出口温度センサ３０の信号でバイパス制御弁２
８の開度が前記温度に対応して開放する方向に制御され
吸着熱交通過後の加温冷却水が再び入口側にもどるので
吸着剤熱交換器１に流れる冷却水温度が高くなるほうに
変化し、冷媒蒸気量が制御され負荷水の冷熱出力温度を
所定値より低くなることがない。

【００３９】前記吸着サイクルの終わり近くでサイクル
タイムの始めに多量の冷媒蒸気を吸着して吸着能力が低
下してしまうのと違って、平均して吸着能力を維持させ
てることができ負荷水の冷熱出力の変動はほとんどない
ものになっている。又蒸発器９に導入される負荷水が減
少して蒸発器９入口負荷水温度が１４℃より低くなって
も常に負荷水出口温度が所定値になるようにバイパス制
御弁２８が冷却水入口温度を制御しているため安定した
ものになる。

【００４０】従って図１０ではサイクルの切替わり直後
にしかその変化は見られない。又、切り替え直後の吸着
剤が冷媒蒸気を吸着し始めて負荷水温度が所定値まで下
がる数秒間は負荷水出口温度が変が所定値に低下した後
が安定しているのでバッファ水槽も従来よりも小さい容
量で済むか、使い方によっては無くすことができる。
尚、前記吸着用冷却水の混合水として、加温冷却水のみ
を用いなくても、入口弁の切り換え制御により再生用熱
源水、若しくは前記脱着工程にある熱交換器１、２通過
後の冷却熱原水を用いる事が出来る。特に混合水として
の温度は再生用熱源水が最も高く、次が前記脱着工程に
ある熱交換器２通過後の冷却熱原水であり、従って、こ
れらの混合水を適宜選択して使用する事により、吸着効
率の制御を自由に且つ大幅に行う事が出来る。

【００４１】即ち、図５（Ａ）は前記吸着用冷却水に、
脱着工程にある熱交換器２通過後の冷却熱原水を適宜混
入させて吸着工程にある熱交換器１への冷却水の温度を
制御する方法が開示されており、例えば前記温度センサ
３０の検知信号に基づいて出口弁１９の切り換え弁１９
ｃ、１９ｄを開、弁１９ａ、１９ｂを閉とする事によ
り、吸着用冷却水の混合水として、加温冷却水とともに
前記脱着工程にある熱交換器２通過後の冷却熱原水をバ
イパス路Ｇに還流させる事が出来る。図５（Ｂ）は前記
吸着用冷却水に、熱原水を適宜混入させて吸着工程にあ
る熱交換器１への冷却水の温度を制御する方法が開示さ
れており、例えば前記温度センサ３０の検知信号に基づ
いて入口弁１５の切り換え弁１５ａ、１５ｃを開、弁１
５ｂ、１５ｂを閉とする事により、吸着用冷却水の混合
水として冷却熱原水を直接混合させる事も出来る。

【００４２】又前記バイパス路Ｇとバイパス制御弁２８
は前記図１１に示す従来技術と同様に、吸着／脱着工程
切り換え時の熱回収路及び回収弁として機能させる事が
出来る。即ち、吸着工程にある吸着剤熱交換器１はある
量の冷媒蒸気を吸着するとそれ以上は吸着動作が続けら
れない状態となる。又一方脱着工程にある吸着剤熱交換
器２は脱着をおこなっていたので、蒸気吸入弁５、６と
蒸気吐出弁３、４を切り換えて吸着／脱着工程を切り替
えることによって蒸発器９から冷媒蒸気を継続して吸着
可能になるが、両方の吸着剤熱交換器１、２はそれぞれ
動作していたときの温度になっている。

【００４３】即ち吸着剤熱交換器１、２を切り替えて、
負荷冷熱水を発生させようとすると吸着剤熱交換器１は
冷却水の温度から加熱し、反対に吸着剤熱交換器２は熱
原水温度より冷却しなくてはならないのでその加熱熱量
が無駄になり、排熱されてしまう。

【００４４】このため図６に示すように、前記実施例の
バイパス路Ｇとバイパス制御弁２８に加えて熱原水往路
Ｃと熱原水戻路Ｄ間をバイパスさせる第２の熱原水バイ
パス路Ｆとその開閉を行う電磁弁その他のバイパス制御
弁３５を設けるとともに、両吸着剤熱交換器１、２内に
残留している温水ライン、冷却水ラインを並列につなぐ
ため入口弁１５の切り換え弁１５ａ、１５ｂ、出口弁１
９の切り換え弁１９ｃ、１９ｄ、電磁弁２７が開、入口
弁の切り換え弁１５ｃ、１５ｄ、出口弁１９の切り換え
弁１９ａ、１９ｂ、バイパス制御弁３５が閉となって吸
着剤熱交換器１、２が冷却水循環ポンプ２４により平均
温度まで熱回収をおこなうことによって、無駄な加熱熱
量を節約することができるので成績係数が向上する。こ
の熱回収工程の温度線図は図１０の太線（Ａ）で示す線
図となる。

【００４５】このときバイパス制御弁２８の動きは熱回
収直後の吸着剤熱交換器１、２がまだ十分能力を発揮し
ていない直後は、ほぼ全開状態であり、サイクルタイム
進行とともにバイパス制御弁２８は閉じる方向に作動
し、サイクルタイムの終了近くでは、再び全開状態にな
るように作動していることから、急激な反対方向の開閉
指示の動きでないことから制御として安定した動作を保
証することができる。

【００４６】この熱回収時間は約一分以内で終了し、図
７で示されるように吸着／脱着サイクルが切り換わり負
荷水の冷熱出力が継続して行われる。この場合弁、ポン
プ等の動きは図４の運転モードの場合と同じであるがそ
れぞれの吸着剤熱交換器１、２への温水、冷却水の流れ
は点線矢印で示すように逆となる。

【００４７】従って本実施例における吸着剤熱交換器１
又は２はある一定量の冷媒蒸気を吸着脱着するとそれ以
上は吸脱着しなくなるので、どちらかが吸着していると
きはもう一方は脱着しているように吸着、脱着の動作を
５〜１５分間の適当なサイクルで切り替えて若しくは前
記サイクルの間に図６に示す熱回収サイクルを介在させ
て運転を継続する。

【００４８】このときの吸入蒸気弁５、６、吐出蒸気弁
３、４、冷却水入口弁１５ａ、１５ｂ、出口弁１９ｃ、
１９ｄ、熱源水入口弁１５ｃ、１５ｄ、熱原水出口弁１
９ａ、１９ｂが同じタイミングで切り替わるように制御
される。

【００４９】又吐出蒸気弁３、４、吸入蒸気弁５、６、
冷却水入口弁１５ａ、１５ｂ、弁２５、冷却水出口弁１
９ｃ、１９ｄ、弁３５、温水入口弁１５ｃ、１５ｄ、温
水出口弁１９ａ、１９ｂ、バイパス制御弁２７、２８、
流量制御弁３１等の弁開閉は空気シリンダ又は電気モー
タ等で駆動されるアクチュエータによって強制開閉がお
こなわれる構造となっている。

【００５０】

【発明の効果】従って本発明によれば、簡単な装置構成
で而も高価な制御装置を使用せず蒸発器に導入される入
力負荷の変動が生じても、吸着／脱着工程の各バッチサ
イクルにおける負荷冷水、即ち冷熱出力（負荷）を一定
に維持出来る。特にサイクルタイムは定格運転時と変わ
らない状態で、あらゆる負荷条件でも負荷水出口温度を
ほぼ一定に安定化させることができると同時に急激な負
荷変化にも順応することが可能である。又本発明は前記
バイパス路Ｇとバイパス制御弁２８を効果的に利用し
て、前記吸着バッチサイクルと脱着バッチサイクルの間
に熱回収サイクルを介在させることも可能で、これによ
り成績係数の一層の向上につながる。従って負荷水利用
系にバッファ−水槽や送水温度制御のための水温調節弁
等を外部に別途設けることなく、負荷水の冷熱出力制御
を緻密に且つ高精度に出力制御ができるために、従来の
吸着冷却装置が対応できなかったあらゆる用途に、他の
圧縮機方式や吸収式冷却機と同じように利用することが
でき、その実用的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却水出口側に専用制御弁を設けた本発明の吸
着式冷却装置の全体回路図

【図２】冷却水出口弁で冷却水流量を制御する本発明の
吸着式冷却装置の全体回路図

【図３】冷却水入口弁で冷却水流量を制御する本発明の
吸着式冷却装置の全体回路図

【図４】バイパス路上にバイパス制御弁を設けた本発明
の吸着式冷却装置の全体回路図

【図５】図４の変形作用図で（Ａ）は前記脱着工程にあ
る熱交換器通過後の冷却熱原水を冷却水供給路側に供給
しながら負荷水制御を行い、又（Ｂ）は熱原水を供給路
側に供給しながら負荷水制御を行うものである。

【図６】熱原水往路と熱原水戻路間を直接バイパスさせ
る熱原水バイパス路とその開閉制御を行うバイパス制御
弁を設け熱回収を効率よく行うための他の実施例で，熱
回収を行っている状態の弁の開閉状態を示す。

【図７】図６の吸着／脱着サイクルが切り換わった状態
の熱回収工程における弁の開閉状態を示す。

【図８】従来技術に係る吸着式冷却装置の全体回路図

【図９】図８の従来技術における負荷水の出入口の温度
の変化を説明するグラフ図。

【図１０】本実施例における負荷水の出入口の温度の変
化を説明するグラフ図。

【図１１】バイパス路を設けた従来技術に係る吸着式冷
却装置の全体回路図

【符号の説明】

Ａ 凝縮器用冷却水分岐路 Ｂ 冷却水往路 Ｃ 熱源水往路 Ｄ 熱源水戻路 Ｅ 冷却水戻路 Ｆ 熱原水バイパス路 Ｇ 冷却水バイパス路 Ｈ 負荷水往路 Ｉ 負荷水戻路 １、２ 吸着剤熱交換器１、２ ３、４ 吐出蒸気弁 ５、６ 吸入蒸気弁 ７ 凝縮器 ９ 蒸発器 １５ 入口弁 １９ 出口弁 ２７ 熱原水バイパス弁 ２８ 冷却水バイパス制御弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体吸着剤を収設した吸着剤熱交換器を
   複数基並設し、再生用熱源と冷却水を前記熱交換器に交
   互に供給しながら、前記吸着剤への冷媒の吸着と脱着を
   繰り返し、該冷媒の蒸発潛熱を利用して負荷の冷熱出力
   を得るようにした吸着式冷却装置における冷熱出力制御
   方法において、 前記負荷の冷熱出力と対応する検知信号に基づいて、吸
   着熱を除去する冷却水の温度又は／及び流量を制御する
   ことにより、吸着工程にある吸着剤熱交換器の吸着能力
   を蒸発潛熱で熱交換される負荷に見合って制御させる事
   を特徴とする冷熱出力制御方法。
2. 【請求項２】 冷媒と熱交換後の冷熱出力を検知し、該
   検知信号に基づいて、前記吸着工程にある熱交換器通過
   後の加温冷却水、再生用熱源、若しくは前記脱着工程に
   ある熱交換器通過後の冷却熱原水、更には冷媒の凝縮熱
   を吸熱した加温冷却水の内いずれか一又は複数の温熱水
   を、冷却水供給路側に供給しながら、吸着工程にある吸
   着剤熱交換器に供給される冷却水の温度又は／及び流量
   を制御する事を特徴とする請求項１記載の冷熱出力制御
   方法
3. 【請求項３】 固体吸着剤を収設した複数の吸着剤熱交
   換器と、負荷水との熱交換により冷媒蒸気を前記熱交換
   器に選択的に導入する蒸発器と、前記熱交換器より選択
   的に導出された蒸気冷媒を凝縮する凝縮器と、前記熱交
   換器に冷却水を交互に供給する冷却水通路と、前記熱交
   換器に交互に再生用熱原水を供給する熱原水通路とを具
   え、前記再生用熱源と冷却水を前記熱交換器に交互に供
   給しながら、前記吸着剤への冷媒の吸着と脱着を繰り返
   し、前記蒸発器内で負荷水と熱交換させながら冷媒の蒸
   発潛熱を利用して負荷水の冷熱出力を得るようにした吸
   着式冷却装置において、 前記蒸発器通過後の冷熱出力を検知する検知手段と、前
   記吸着工程にある熱交換器通過後の加温冷却水、再生用
   熱源、若しくは前記脱着工程にある熱交換器通過後の冷
   却熱原水、更には冷媒の凝縮熱を吸熱した加温冷却水の
   内いずれか一又は複数の温熱水を、吸着工程にある熱交
   換器への冷却水供給路側に供給する供給路とを設けると
   ともに、 前記供給路、冷却水通路、熱原水通路の少なくとも一の
   通路上に、前記検知手段よりの検知信号に基づいてその
   開度又は／及び開閉制御を行う制御弁を介在させたこと
   を特徴とする吸着式冷却装置
4. 【請求項４】 熱原水往路と冷却水往路を選択的に前記
   複数の熱交換器に交互に連通させる入口弁と、複数の熱
   交換器より選択的に冷却水戻路と熱源水戻路を交互に連
   通させる出口弁とを具えてなる請求項１記載の吸着式冷
   却装置において、 前記出口弁の下流側に位置する冷却水戻路若しくは熱源
   水戻路と入口弁の上流側の冷却水往路間をバイパスさせ
   るバイパス路を設けるとともに、前記バイパス路上に、
   前記検知手段よりの検知信号に基づいてその開度又は／
   及び開閉制御を行うバイパス制御弁を介在させた請求項
   ３記載の吸着式冷却装置
5. 【請求項５】 熱原水往路と熱原水戻路間を直接バイパ
   スさせる熱原水バイパス路とその開閉制御を行うバイパ
   ス制御弁を設けた事を特徴とする請求項３記載の吸着式
   冷却装置