(57)【要約】【課題】吸着式冷凍機において、安定的な冷却を可能とする。【解決手段】冷媒を蒸発させる蒸発部と、温度に応じて冷媒の吸着および脱着が可能な吸着材がそれぞれ内部に設けられており、吸着部および脱着部として機能する一対の吸着器と、冷媒を冷却して凝縮させる凝縮部と、を備えており、蒸発部によって蒸発させた冷媒を吸着部に設けられた吸着材が吸着し、脱着部に設けられた吸着材から冷媒が脱着し、脱着した冷媒を凝縮部が凝縮させ、凝縮部によって凝縮された冷媒を蒸発部が蒸発させる、吸着式冷凍機であって、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御する制御部を備える吸着式冷凍機を提供する。【選択図】図２
2020169787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる蒸発部と、
温度に応じて前記冷媒の吸着および脱着が可能な吸着材がそれぞれ内部に設けられており、吸着部および脱着部として機能する一対の吸着器と、
前記冷媒を冷却して凝縮させる凝縮部と、を備えており、
前記蒸発部によって蒸発させた前記冷媒を前記吸着部に設けられた吸着材が吸着し、
前記脱着部に設けられた吸着材から前記冷媒が脱着し、
脱着した前記冷媒を前記凝縮部が凝縮させ、
前記凝縮部によって凝縮された前記冷媒を前記蒸発部が蒸発させる、吸着式冷凍機であって、
前記蒸発部に貯留された冷媒を前記凝縮部に噴霧するか否かを制御する制御部を備える
吸着式冷凍機。
【請求項２】
前記制御部は、前記吸着材から前記冷媒を脱着させるために前記脱着部を流通する温水の温度に基づいて、前記蒸発部に貯留された前記冷媒を前記凝縮部に噴霧するか否かを制御する
請求項１に記載の吸着式冷凍機。
【請求項３】
前記制御部は、前記吸着材に前記冷媒を吸着させるために前記吸着部を流通する冷却水の温度に基づいて、前記蒸発部に貯留された前記冷媒を前記凝縮部に噴霧するか否かを制御する
請求項１に記載の吸着式冷凍機。
【請求項４】
前記制御部は、前記吸着材から前記冷媒を脱着させるために前記脱着部を流通する温水の温度に基づいて、前記蒸発部に貯留された前記冷媒を前記凝縮部に噴霧する噴霧量を制御する
請求項１に記載の吸着式冷凍機。
【請求項５】
前記蒸発部内の圧力を制御する圧力制御部を更に備える、
請求項１から４の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【請求項６】
前記脱着部、前記凝縮部、および前記蒸発部の順番で循環する経路において前記凝縮部と前記蒸発部との間に貯蔵部を更に備え、
前記圧力制御部は、前記貯蔵部に前記冷媒を貯蔵して、前記凝縮部から前記蒸発部への前記冷媒の供給を制限することによって前記蒸発部内の前記冷媒の量を減少させることにより、前記蒸発部内の圧力を低下させる、
請求項５に記載の吸着式冷凍機。
【請求項７】
前記制御部は、前記吸着材に前記冷媒を吸着させるために前記吸着部を流通する冷却水の温度に基づいて、前記蒸発部に貯留された前記冷媒の前記噴霧を停止する、
請求項１から６の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【請求項８】
前記制御部は、さらに、前記冷媒を蒸発させる前記蒸発部において冷却される冷水の温度に基づいて、前記蒸発部に貯留された冷媒を前記凝縮部に噴霧するか否かを制御する、請求項７に記載の吸着式冷凍機。
【請求項９】
前脱着部と前記凝縮部との間にそれぞれ設けられた弁を有し、
前記蒸発部に貯留された冷媒が前記弁に直接的に付着することを防止する防止カバーを備える、請求項１から８の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式冷凍機に関する。
【０００２】
蒸発部、一対の吸着器、および凝縮部を備える吸着式冷凍機が知られている。吸着式冷凍機は、蒸発部において冷媒が蒸発するときの気化熱によって、冷水を冷却する。一対の吸着器は、吸着部および脱着部として機能する。吸着部には冷却水が流通する。吸着部内の吸着材が冷媒を吸着する。脱着部には排温水が流通する。脱着部から冷媒が脱着する。脱着した冷媒は、凝縮部が凝縮して液化する。
【０００３】
脱着部を流通する排温水の温度は、工場のプロセスによって変動し得る。この排温水の熱量が不足した場合、吸着材からの冷媒の脱着が十分になされない。したがって、この吸着材による冷媒の吸着量が低下する。この場合、蒸発部内の圧力を低下させた状態を保持する時間が短くなる。これにより、冷媒の蒸発を促進する時間が短くなり、蒸発部内において蒸発する冷媒の総量が減少する。この結果、気化熱の発生が抑制されるので、製造される冷熱の温度が上昇する。このように吸着材からの冷媒の脱着不足によって冷凍能力が低下する。
【０００４】
従来、蒸発部と凝縮部との間の流路に圧縮機を設けた吸着式冷凍機が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。圧縮機は、流路を通じて、蒸発部内での冷媒蒸気を凝縮部に送る。圧縮機は、蒸発部内の圧力を低下させて、冷媒の蒸発を促進する。したがって、気化熱の発生が促進されるので、製造される冷熱の温度を低くすることができ、冷凍能力が高まる。しかしながら、圧縮機を用いる技術によれば、圧縮機の追加によるイニシャルコストおよびランニングコストが増加する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２０１２−１２７５２６号公報
［特許文献２］  特開平１１−３７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸着式冷凍機においては、排温水または冷却水の温度が変動した場合であっても、安定的な冷却を可能とすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、吸着式冷凍機を提供する。吸着式冷凍機は、蒸発部、一対の吸着器、および凝縮部を備えてよい。蒸発部は、冷媒を蒸発させてよい。一対の吸着器は、吸着部および脱着部として機能してよい。一対の吸着器は、温度に応じて冷媒の吸着および脱着が可能な吸着材がそれぞれ内部に設けられてよい。凝縮部は、冷媒を冷却して凝縮させてよい。蒸発部によって蒸発させた冷媒は吸着部に設けられた吸着材が吸着してよい。脱着部に設けられた吸着材から冷媒が脱着してよい。脱着した冷媒を凝縮部が凝縮させてよい。凝縮部によって凝縮された冷媒を蒸発部が蒸発させてよい。吸着式冷凍機は、更に制御部を備えてよい。制御部は、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御してよい。
【０００７】
制御部は、吸着材から冷媒を脱着させるために脱着部を流通する温水の温度に基づいて、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御してよい。
【０００８】
制御部は、吸着材に冷媒を吸着させるために吸着部を流通する冷却水の温度に基づいて、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御してよい。
【０００９】
制御部は、吸着材から冷媒を脱着させるために脱着部を流通する温水の温度に基づいて、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧する噴霧量を制御してよい。
【００１０】
吸着式冷凍機は、圧力制御部を更に備えてよい。圧力制御部は、蒸発部内の圧力を制御してよい。
【００１１】
吸着式冷凍機は、脱着部、凝縮部、および蒸発部の順番で循環する経路において凝縮部と蒸発部との間に貯蔵部を更に備えてよい。圧力制御部は、貯蔵部に冷媒を貯蔵して、凝縮部から蒸発部への冷媒の供給を制限することによって蒸発部内の冷媒の量を減少させることにより、蒸発部内の圧力を低下させてよい。
【００１２】
制御部は、吸着材に冷媒を吸着させるために吸着部を流通する冷却水の温度に基づいて、蒸発部に貯留された冷媒の噴霧を停止してよい。
【００１３】
制御部は、さらに、冷媒を蒸発させる蒸発部において冷却される冷水の温度に基づいて、蒸発部に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御してよい。
【００１４】
吸着式冷凍機は、脱着部と凝縮部との間にそれぞれ設けられた弁を有してよい。吸着式冷凍機は、防止カバー部を備えてよい。防止カバーは、蒸発部に貯留された冷媒が弁に直接的に付着することを防止してよい。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における吸着式冷凍機の通常運転時における構成図の一例である。
【図２】図１の吸着式冷凍機の凝縮促進運転時における構成図の一例である。
【図３】本例における吸着材の吸着等温線の一例である。
【図４】吸着式冷凍機１の処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】吸着式冷凍機１の処理の一例を説明する図である。
【図６】吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。
【図７】吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。
【図８】吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。
【図９】吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。
【図１０】吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態における吸着式冷凍機の通常運転時における構成図の一例である。図２は、図１の吸着式冷凍機の凝縮促進運転時における構成図の一例である。吸着式冷凍機１は、例えば、排温水を利用して冷水または冷液を作る。排熱水は、データセンタ等の計算機排熱および工場での排温水などの熱源を利用して生成されてよい。吸着式冷凍機１は、冷媒を低温低圧の蒸発部２０で蒸発させることで冷水または冷液を生成する。
【００１９】
吸着式冷凍機１は、吸着式冷凍機本体１００と制御装置２００とを備える。制御装置２００は、コンピュータであってよい。制御装置２００は、制御部２０２を有する。制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。制御装置２００は、更に圧力制御部２０４を備えてよい。但し、圧力制御部２０４は省略されてもよい。圧力制御部２０４は、蒸発部２０内の圧力を制御する。制御部２０２および圧力制御部２０４の詳細については、後述する。
【００２０】
吸着式冷凍機本体１００は、図１に示されるように、一対の吸着器１０、１１を備える。一対の吸着器１０、１１は、２槽一組の吸着器１０、１１の吸着器であってよい。一対の吸着器１０、１１は、一方が吸着部として機能し、他方が脱着部として機能する。各吸着器１０、１１には、温度に応じて冷媒の吸着および脱着が可能な吸着材１２、１３がそれぞれ内部に設けられている。
【００２１】
吸着材１２、１３は、塩を含んでいる。吸着材１２、１３は、多孔質体と、多孔質体に内包された複合塩とを含む水分吸着材であってよく、複合塩の水への溶解熱が負であってよい。複合塩が、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ・２Ｈ２Ｏ、ＫＢｒ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＫＩから選択される塩を含んでよい。多孔質体が、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯから選択される１以上を含む金属酸化物ナノ粒子凝縮物であってよい。但し、吸着材１２、１３は、これらの場合に限定されない。
【００２２】
吸着式冷凍機本体１００は、蒸発部２０および凝縮部３０を備える。蒸発部２０は、冷媒を蒸発させる。冷媒は、例えば、水である。一例において、各吸着器１０、１１と蒸発部２０とは、それぞれ第１バルブ２７および第２バルブ２８を介して連通している。第１バルブ２７、および第２バルブ２８は、例えば、微差圧駆動弁であってよい。
【００２３】
一方、各吸着器１０、１１と凝縮部３０は、それぞれ第３バルブ３５および第４バルブ３６を介して連通している。本例では、吸着部として機能する吸着器１０において、吸着部と凝縮部３０との間を開閉する第３バルブ３５が備えられる。脱着部として機能する吸着器１１において、脱着部と凝縮部３０との間を開閉する第４バルブ３６が設けられる。第３バルブ３５、および第４バルブ３６は、例えば、微差圧駆動弁であってよい。
【００２４】
吸着器１０（吸着部）には、冷却水が流通する冷却用流路として流路１４が設けられる。冷却水は、吸着材による冷媒の吸着時に吸着材を冷却して冷媒の吸着を促進させる。一方、吸着器１１（脱着部）には、吸着材の脱着（再生）時に吸着材を加熱して吸着した冷媒を脱着させる吸着材再生用の温水が流通する脱着用流路として流路１５が設けられる。流路１５には、温水の温度情報を取得する温度センサ１８が設けられてよい。流路１４には、冷却水の温度情報を取得する温度センサ１９が設けられてよい。
【００２５】
流路１５を流通する温水は、工場等の排熱を利用した排温水１７であってよい。但し、工場等のプロセスによって温水の温度が変動することは避けられない。本実施形態の吸着式冷凍機１は、温水の温度が変動した場合であっても、吸着式冷凍機１の冷凍能力が低下することを抑制する。
【００２６】
蒸発部２０には、冷水などの冷媒が流通する熱交換器２１が配設される。蒸発部２０内の冷媒の蒸発に伴う気化熱によって熱交換器２１内の冷媒が冷却され、冷熱（冷水出力）が製造されている。蒸発部２０内の冷媒も気化熱により冷却されている。冷熱（冷水出力）、すなわち、気化熱によって冷却された冷水の温度を測定する温度センサ２２が設けられてよい。
【００２７】
凝縮部３０には、冷却塔１６などで製造された冷却水が流通する熱交換器３２が配設される。熱交換器３２が凝縮部３０内の冷媒蒸気と接触することにより冷媒蒸気から液体の冷媒へと凝縮される。凝縮部３０には、冷媒受け３３が設けられていてよい。冷媒受け３３は、凝縮されて液化された冷媒を受ける。冷媒受け３３には、液化された冷媒が蓄積されている。蓄積された冷媒（溜まり水）の温度を測定するための温度センサ３９が設けられてよい。
【００２８】
本例では、熱交換器３２と流路１４とが直列に連通されている。一例において、熱交換器３２の出力端が流路１４の入力端に連通されてよい。したがって、本例においては、冷却塔１６で冷却された冷却水は、熱交換器３２を流通し、その後、流路１４を流通する。但し、熱交換器３２と流路１４とは別々に冷却塔１６に連通されてよい。
【００２９】
吸着式冷凍機１は、一方の吸着器１０を吸着部（吸着槽）として機能させ、他方の吸着器１１を脱着部（脱着槽）として機能させる第１運転モードと、一方の吸着器１０を脱着部（脱着槽）として機能させ、他方の吸着器１１を吸着部（吸着槽）として機能させる第２運転モードとが交互に切り換えられるように運転されている。第１運転モードにおいては、図１に示されるとおり、流路１４に冷却水を流通させるとともに流路１５に温水を流通させるのに対し、第２運転モードにおいては、流路１４に温水を流通させるとともに流路１５に冷却水を流通させるように流路を切り替える機構が設けられてよい。切り替える機構は、例えば、四方弁を含む。
【００３０】
さらに、本発明の実施形態の吸着式冷凍機１は、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するために冷媒をポンプ駆動する循環ポンプ５０を備える。蒸発部２０と循環ポンプ５０との間は流路４０が設けられている。そして流路４０の出力端は、流路４２と流路４３とに分岐している。流路４２は、流路４０と蒸発部２０とを連通する。流路４２には、循環用バルブ５２が設けられている。一方、流路４３は、流路４０と凝縮部３０とを連通する。流路４３には、噴霧用バルブ５４が設けられている。
【００３１】
流路４３の先端には、凝縮部３０内において、噴霧機構４４（散布機構）が設けられる。噴霧機構４４は、管の長手方向に沿って側面部分に複数の開口が設けられた構成を含んでよい。凝縮部３０内の冷媒受け３３には、凝縮されて液化された冷媒が蓄積されている。凝縮部３０において、冷媒受け３３の上方には気相空間が存在する。噴霧機構４４は、気相空間に挿入されてよい。
【００３２】
制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。制御部２０２は、図示しない信号線を介して、温度センサ１８によって得られた温水の温度情報、温度センサ１９によって得られた冷却水の温度情報、および温度センサ２２によって得られた蒸発部２０における冷水の温度情報の少なくとも一つを受信してよい。制御部２０２は、少なくとも一つの温度情報に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御してよい。本例では、制御部２０２は、吸着材から冷媒を脱着させるために吸着器１１（脱着部）を流通する温水の温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。
【００３３】
一例において、温度センサ１８によって得られた温度情報に基づいて、温水の温度が予め定められた温度以上と判断される場合、制御部２０２は、通常運転を実行してよい。制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒が凝縮部３０に噴霧されないように制御する。具合的には、図１に示されるとおり、制御部２０２は、通常運転において、噴霧用バルブ５４を閉とし、循環用バルブ５２を開とする。これにより、蒸発部２０に貯留された冷媒は、流路４２を経て、蒸発部２０に戻る。したがって、冷媒は凝縮部３０に流通しない。なお、制御部２０２は、循環用バルブ５２を介して冷媒を循環させる代わりに、循環ポンプ５０の運転を停止してもよい。
【００３４】
一方、温度センサ１８によって得られた温度情報に基づいて、温水の温度が予め定められた温度未満と判断される場合、制御部２０２は、図２に示されるように凝縮促進運転を実行してよい。制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するように制御する。具合的には、図２に示されるとおり、制御部２０２は、凝縮促進運転において、噴霧用バルブ５４を開とし、循環用バルブ５２を閉とする。これにより、蒸発部２０に貯留された冷媒は、流路４３を経て、凝縮部３０内にポンプアップされる。そして、流路４３の先端に設けられた噴霧機構４４における複数の開口から冷媒が噴霧される。
【００３５】
噴霧された冷媒は、蒸発部２０内で気化熱により冷却されている。したがって噴霧される冷媒の温度は、冷却塔１６によって得られる冷却水に比べて低くてよい。一例において、冷却塔１６によって得られる冷却水の温度が２５℃以上３５℃であってよく、噴霧された冷媒の温度は、７℃以上１２℃以下、特に１０℃以下であってよい。
【００３６】
噴霧された冷媒と、吸着器１１（脱着部）によって脱着した水蒸気とが直接熱交換する。したがって、既設の凝縮部３０に負荷を掛けることなく高効率な凝縮が実行される。また、噴霧された冷媒、例えば噴霧された水が熱交換器３２を直接的に冷却する。熱交換器３２が冷却されると、熱交換器３２の下流側に接続される流路１４内を流れる冷却水が冷却される。これによって吸着器１０（吸着部）内を流通する冷却水の温度が低くなる。
【００３７】
吸着器１１が脱着部として機能する場合に、吸着器１１と凝縮部３０との差圧に基づいて第３バルブ３５が開状態となる。一方、吸着器１０が脱着部として機能する場合に、吸着器１０と凝縮部３０との差圧に基づいて第４バルブ３６が開状態となる。第１運転モードのときは、微差圧駆動弁である第１バルブ２７は、蒸発部２０内に対して吸着器１０内が負圧になるので開状態となり、第２バルブ２８は、蒸発部２０内に対して吸着器１１内が正圧になるので閉状態となる。さらに、微差圧駆動弁である第３バルブ３５は、吸着器１０内に対して凝縮部３０内が正圧になるので閉状態となり、第４バルブ３６は、吸着器１１内に対して凝縮部３０内が負圧になるので開状態となる。一方、第２運転モードにおいては、逆に、第１バルブ２７および第４バルブ３６が閉状態となり、第２バルブ２８および第３バルブ３５が閉状態となる。
【００３８】
噴霧機構４４から冷媒が噴霧される場合に、噴霧された冷媒が第３バルブ３５および第４バルブ３６に直接的に付着すると、第３バルブ３５および第４バルブ３６の開閉動作が影響を受ける場合がある。したがって、図１および図２に示されるとおり、本実施形態の吸着式冷凍機１は、蒸発部２０に貯留された冷媒が第３バルブ３５および第４バルブ３６に直接的に付着することを防止する防止カバー３７を備えてよい。本例では、防止カバー３７は、凝縮部３０内の高さ方向において、噴霧機構４４と第３バルブ３５の間、および噴霧機構４４と第４バルブ３６の間、特に、噴霧機構４４と冷媒受け３３との間に設けられる。防止カバー３７は、噴霧機構４４から噴霧された冷媒が冷媒受け３３以外に落ちないように、上面視において、冷媒受け３３の受け面以外を覆うように凝縮部３０の内壁に沿って設けられてもよい。この場合、防止カバー３７は、冷媒受け３３の受け面に対向する位置に開口を有する板状であってもよい。開口部の部分に熱交換器３２が配置されることが望ましい。上面視とは、凝縮部３０内の高さ方向から見た場合を意味してよい。防止カバー３７の上面に飛び散った液体の冷媒が集められて冷媒受け３３に落ちるように防止カバー３７は漏斗状に形成されていてもよい。但し、防止カバーはこの場合に限られず、噴霧機構４４と第３バルブ３５の間に一つの防止カバーを設け、噴霧機構４４と第４バルブ３６の間に一つの防止カバーを設けるようにしてもよい。
【００３９】
図３は、本例における吸着材の吸着等温線の一例を示す。図３において、横軸は相対圧を示す。縦軸は、吸着量を示す。横軸の相対圧は、平衡圧／飽和蒸気圧で表される。図３のＡ点が脱離反応の平衡点に対応し、Ｂ点が吸収反応の平衡点に対応すると考えると、Ａ点とＢ点との間の領域が、作動圧力範囲となる。そして、Ａ点に対応する吸収量とＢ点に対応する吸収量との差が水分移動量（冷媒移動量）となる。
【００４０】
水分移動量は、吸着および脱着の１周期での水分移動量を意味する。水分移動量が多くなるほど、吸着式冷凍機の冷却性能が高くなる。本例の多孔質体と、多孔質体に内包された複合塩とを含む吸着材によれば、図３に示されるとおり、作動圧力範囲において急激に吸収量が増加するため、水分移動量を大きくすることができる。
【００４１】
作動圧力範囲の下限であるＡ点の位置は、吸着材１３の温度、つまり、吸着材１３が設置されている吸着器１１（脱着部）を流通する排温水の温度によって決定される。排温水の温度が低下すると、作動範囲圧力範囲の下限はＡからＡ´へと変化し、脱離される冷媒の量が低下する。作動圧力範囲の上限であるＢ点の位置は、吸着材１２の温度、つまり、吸着材１２が設置されている吸着器１０（吸着部）を流通する冷却水の温度によって決定される。この冷却水温度が低下すると、作動圧力範囲の上限はＢからＢ´へと変化する。ここで相対圧が大きくなりすぎると、吸着材１２中の塩が潮解して水溶液になってしまうという問題がある。一方、冷却水温度が高くなると、吸着量が低下する。
【００４２】
そして、排温水温度は、工場等のプロセスで変化するため、吸着式冷凍機１によって排温水温度を制御することは困難である。そこで、本実施形態の吸着式冷凍機１によれば、吸着材１３から冷媒を脱着させるために脱着部を流通する排温水温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。これにより、排温水温度の変化に対応して、吸着器１０での冷媒の吸着量を変化させることにより、冷凍能力の低下を防止する。
【００４３】
図４は、吸着式冷凍機１の処理の一例を示すフローチャートである。制御部２０２は、流路１５に設けられた温度センサ１８から、温水の温度情報を取得する。制御部２０２は、温水の温度が第１温度未満であるかを判断する（ステップＳ１０１）。第１温度は、予め定められた温度である。一例において、第１温度は５０℃以上７０℃以下の温度であってよい。温水の温度が第１温度未満である場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部は、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部に噴霧するように制御する（ステップＳ１０２）。制御部２０２は、凝縮促進運転において、噴霧用バルブ５４を開とし、循環用バルブ５２を閉とする。
【００４４】
蒸発部２０に貯留された冷媒は、蒸発部２０内で気化熱により冷却されている。したがって噴霧される冷媒の温度は、冷却塔１６によって得られる冷却水に比べて低くてよい。冷却塔１６によって得られる冷却水の温度が２５℃以上３５℃であってよく、噴霧された冷媒の温度は、７℃以上１２℃以下、特に１０℃以下であってよい。
【００４５】
噴霧された水と、吸着器１１（脱着部）によって脱着した水蒸気とが直接熱交換する。したがって、既設の凝縮部３０に負荷を掛けることなく高効率な凝縮が実行される。また、噴霧された水が熱交換器３２を直接的に冷却する。熱交換器３２が冷却されると、熱交換器３２の下流側に接続される流路１４を流れる冷却水も間接的に冷却される。これによって吸着器１０（吸着部）内を流通する冷却水の温度が低くなる。したがって、図３において、相対圧がＢ点からＢ´点に移動する。この結果、吸着部において、冷媒の吸着量が増大する。吸着部において冷媒の吸着量が増大するのに起因して、蒸発部２０内における圧力が減少する。蒸発部２０内での冷媒が蒸発しやすくなる。気化熱の発生が促進されるため、製造される冷熱（冷水出力）の温度が下がる。このように、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧することによって、冷凍能力を高めることができる。したがって、温水の温度が低下した場合において、冷却能力が低下することを抑制することができる。冷媒を噴霧することによって、吸着時の相対圧が上昇（吸着水分量が増加）するので水分移動量が確保され、冷凍機としての冷却能力変動を最小限に抑えた安定運転が確保できる。
【００４６】
一方、温水の温度が第１温度以上である場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、温水の温度が低下していないので、制御部２０２は、通常運転を実行する。制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒が凝縮部３０に噴霧されないように制御する（ステップＳ１０３）。既に冷媒が噴霧されている場合には、制御部２０２は、噴霧を停止するように制御する。
【００４７】
図５は、吸着式冷凍機１の処理の一例を説明する図である。図５の横軸は飽和水蒸気圧を示す。排温水温度が高くなるほど飽和水蒸気圧が高くなる。図５の縦軸は、平衡圧を示す。冷却水温度が高くなるほど、平衡圧が高くなる。図５において、設計相対圧が実線で示されている。相対圧は、平衡圧／飽和蒸気圧で与えられるので、図５において直線の傾きが相対圧に対応する。
【００４８】
まず、排温水温度の低下が検出される（図中の（１））。排温水温度が低下すると、設計相対圧に対して実際の相対圧が乖離する。制御部２０２は、排温水温度低下時の排温水温度から飽和蒸気圧力を算出する。そして、制御部２０２は、設計相対圧にするための平衡圧に対応する凝縮温度を算出する。制御部２０２は、凝縮部３０における蓄積された冷媒（溜まり水）の温度について情報を温度センサ３９から取得する。
【００４９】
制御部２０２は、凝縮部３０における蓄積された冷媒（溜まり水）の温度と、算出された凝縮温度とに基づいて、冷媒を凝縮部３０に噴霧する（図中の（２））。制御部２０２は、凝縮部３０における蓄積された冷媒（溜まり水）の温度を監視しつつ、当該温度が、算出された凝縮温度になるように、冷媒を凝縮部３０に噴霧してよい。この結果、相対圧を設計相対圧に近づけることができる。その後、排温水温度が通常の状態になって、予め定められた第１温度以上となると（図中の（３））、凝縮部３０への冷媒の噴霧を中止する（図中の（４））。
【００５０】
なお、吸着器１０を吸着部（吸着槽）として機能させ、吸着器１１を脱着部（脱着槽）として機能させる第１運転モードから、吸着器１１を吸着部（吸着槽）として機能させ吸着器１０を脱着部（脱着槽）として機能させる第２運転モードへの切り替えのタイミングに合わせて、制御部２０２は、凝縮部３０への冷媒の噴霧を中止するように制御してもよい。
【００５１】
図６は、吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。制御部２０２は、吸着材１３から冷媒を脱着させるために吸着器１１（脱着部）を流通する温水の温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧する噴霧量を制御してよい。
【００５２】
温水の温度が第１温度未満である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、制御部２０２は、温水の温度が低いほど噴霧量を多くするように噴霧量を算出する（ステップＳ２０２）。制御部２０２は、蒸発部２０に貯留された冷媒を、算出された噴霧量にわたって凝縮部３０に噴霧するように制御する（ステップＳ２０３）。一方、温水の温度が第１温度以上である場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、制御部２０２は、噴霧を停止するように制御する（ステップＳ２０４）。
【００５３】
本例によれば、温水の温度に応じて、噴霧するか否かのみならず、噴霧量についても制御するので、温水の温度に応じた精密な制御を実現することができる。
【００５４】
図７は、吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。図４および図６に示される処理においては、温水の温度が第１温度以上の場合に噴霧を停止する場合が示された。但し、吸着式冷凍機１の処理は、この場合に限られない。本例では、制御部２０２は、吸着材１２に冷媒を吸着させるために吸着器１０（吸着部）を流通する冷却水の温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒の噴霧を停止する。
【００５５】
具体的には、制御部２０２は、流路１４に設けられた温度センサ１９から冷却水の温度情報を取得する。制御部２０２は、冷却水の温度が第２温度未満であるか否かを判断する（ステップ３０３）。第２温度は、予め定められた温度である。制御部２０２は、冷却水の温度が第２温度未満である場合には（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、冷媒の噴霧を停止する（ステップＳ３０４）。冷却水の温度が低くなりすぎて、相対圧が大きくなりすぎると、吸着材１２において塩が潮解して水溶液になってしまう。図７に示される処理によれば、冷却水の温度が第２温度未満である場合に冷媒の噴霧を停止するので、吸着材１２において塩が潮解して水溶液になってしまうことを未然に防止することができる。なお、ステップＳ３０１、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４の処理は、図４における処理と同様であるので詳しい説明を省略する。
【００５６】
なお、図６に示される処理においても、本例のように、冷却水の温度が第２温度未満である場合に（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、冷媒の噴霧を停止する処理を実行するようにしてもよい。
【００５７】
図８は、吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。図４、および図６に示される処理においては、制御部２０２は、吸着材１３から冷媒を脱着させるために脱着部を流通する温水の温度に基づいて、冷媒を凝縮部に噴霧するか否かを制御する場合が説明された。但し、吸着式冷凍機１の処理は、この場合に限られない。
【００５８】
制御部２０２は、吸着材１２に冷媒を吸着させるために吸着器１０（吸着部）を流通する冷却水の温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。具体的には、制御部２０２は、流路１４に設けられた温度センサ１９から冷却水の温度情報を取得する。制御部２０２は、冷却水の温度が第３温度以上であるか否かを判断する（ステップ４０１）。第３温度は、予め定められた温度であってよい。例えば、第３温度は、３０℃以上４０°以下の範囲で定められてよい。
【００５９】
冷却水の温度が第３温度以上である場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２からステップＳ４０４の処理を実行する。ステップＳ４０２からステップＳ４０４の処理は、ステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理と同様である。したがって、詳しい説明を省略する。
【００６０】
図９は、吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。本例においては、制御部２０２は、さらに、冷媒を蒸発させる蒸発部２０において冷却される冷水（冷水出力）の温度に基づいて、蒸発部２０に貯留された冷媒を凝縮部３０に噴霧するか否かを制御する。気化熱によって熱交換器２１内の冷媒が冷却され、冷却された冷媒、例えば冷水（冷水出力）が製造される。制御部２０２は、冷却された冷水の温度を測定する温度センサ２２から冷水の温度情報を取得する。制御部２０２は、冷水の温度が第４温度以上であるか否かを判断する（ステップ５０１）。第４温度は、予め定められた温度であってよい。第４温度は１０℃以上２０℃以下の範囲で定められてよい。
【００６１】
冷水の温度が第４温度以上である場合には（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、ステップＳ５０２からステップＳ５０４の処理を実行する。ステップＳ５０２からステップＳ５０４の処理は、ステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理と同様である。したがって、詳しい説明を省略する。
【００６２】
図１０は、吸着式冷凍機１の処理の他例を示すフローチャートである。本例において吸着式冷凍機１は、蒸発部２０内の圧力を制御する圧力制御部２０４を備える。制御部２０２が、温水の温度が第１温度未満である場合には（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、凝縮部３０への冷媒の噴霧（ステップＳ６０２）が実行されるのみならず、圧力制御部２０４が蒸発部２０の圧力を低下するように制御する（ステップＳ６０３）。そして、温水の温度が第１温度以上となり（ステップＳ６０１：ＮＯ）、冷媒の凝縮部３０への噴霧が停止される場合には（ステップＳ６０４）、圧力制御部２０４は、圧力低下処理について停止してよい（ステップＳ６０５）。
【００６３】
図１１は、図１０における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。圧力制御部２０４は、蒸発部２０への冷媒の供給を制限することによって蒸発部２０内の冷媒の量を減少させることにより、蒸発部２０内の圧力を低下させてよい。
【００６４】
図１および図２に示されるとおり、吸着式冷凍機１は、吸着器１１（脱着部）、凝縮部３０、および蒸発部２０の順番で循環する経路２３において凝縮部３０と蒸発部２０との間に貯蔵部２４を備える。貯蔵部２４と蒸発部２０との間には、圧力調整用バルブ５６が設けられている。温水の温度が第１温度未満である場合には（図１０のステップＳ６０１：ＹＥＳ）、圧力制御部２０４は、圧力調整用バルブ５６を閉とする。これにより、圧力制御部２０４は、貯蔵部２４に冷媒を貯蔵させる。圧力調整用バルブ５６が閉とされることによって、凝縮部３０から蒸発部２０への冷媒の供給が制限される。この結果、蒸発部２０内の冷媒の量が減少する。蒸発部２０内の冷媒の量の減少は、蒸発部２０内の圧力を低下させる（ステップＳ７０１）。蒸発部２０内の圧力が低下することにより気化熱の発生が促進されるため、製造される冷熱の温度を低くすることができ、冷凍能力が高まる。
【００６５】
したがって、冷媒の凝縮部３０への噴霧とともに、蒸発部２０の圧力を低下させる制御によって冷却能力を高める処理を併用することによって、排温水の温度が大きく低下した場合にも対処することができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。図４、および図６から図１１に示される処理例は、相互に組み合わされて実行されてよい。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１・・吸着式冷凍機、１０・・吸着器、１１・・吸着器、１２・・吸着材、１３・・吸着材、１４・・流路、１５・・流路、１６・・冷却塔、１７・・排温水、１８・・温度センサ、１９・・温度センサ、２０・・蒸発部、２１・・熱交換器、２２・・温度センサ、２３・・経路、２４・・貯蔵部、２７・・第１バルブ、２８・・第２バルブ、３０・・凝縮部、３２・・熱交換器、３３・・冷媒受け、３５・・第３バルブ、３６・・第４バルブ、３７・・防止カバー、３９・・温度センサ、４０・・流路、４２・・流路、４３・・流路、４４・・噴霧機構、５０・・循環ポンプ、５２・・循環用バルブ、５４・・噴霧用バルブ、５６・・圧力調整用バルブ、１００・・吸着式冷凍機本体、２００・・制御装置、２０２・・制御部、２０４・・圧力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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