(57)【要約】【課題】吸着式冷凍機において、冷却水の過度の温度低下を抑制する。【解決手段】吸着式冷凍機は、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いる一対の吸着器と、冷媒を冷却して凝縮させる凝縮部と、一対の吸着器の一方に流通する温水が通る温水流路と、一対の吸着器の他方に流通する冷却水が通る冷却水流路と、冷却水の温度が予め定められた温度範囲となるように温水流路と冷却水流路との間で熱交換する熱交換器と、を備える。【選択図】図１
2020153554.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いる一対の吸着器と、
前記冷媒を冷却して凝縮させる凝縮部と、
前記一対の吸着器の一方に流通する温水が通る温水流路と、
前記一対の吸着器の他方に流通する冷却水が通る冷却水流路と、
前記冷却水の温度が予め定められた温度範囲となるように前記温水流路と前記冷却水流路との間で熱交換する熱交換器と、を備える、
吸着式冷凍機。
【請求項２】
前記温水流路および前記冷却水流路の少なくとも一方は、前記熱交換器を通る第１流路と前記熱交換器を迂回する第２流路とに分岐しており、
前記第１流路を流れる前記温水または冷却水の流量を制御する制御部を備える、
請求項１に記載の吸着式冷凍機。
【請求項３】
前記温水流路は、前記一対の吸着器の一方を通過した後において前記熱交換器を通る、
請求項１または２に記載の吸着式冷凍機。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却水の水温に応じて、前記温水が前記第１流路と前記第２流路のいずれかを流れるように前記温水が流れる流路を切り替える、
請求項２に記載の吸着式冷凍機。
【請求項５】
前記制御部は、前記冷却水の水温が予め定められた温度より低い場合に、前記温水が前記第１流路を流れるように前記温水が流れる流路を切り替える、
請求項４に記載の吸着式冷凍機。
【請求項６】
前記冷却水流路は、前記凝縮部を通過した後において前記一対の吸着器の他方を通過する前に前記熱交換器を通る、
請求項１から５の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【請求項７】
吸着式冷凍機は、前記一対の吸着器において、一方の吸着器を前記冷媒が吸着する吸着部として機能させ、他方の吸着器を前記冷媒が脱着する脱着部として機能させる第１運転モードと、前記一方の吸着器を前記冷媒が脱着する脱着部として機能させ、前記他方の吸着器を前記冷媒が吸着する吸着部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前記吸着材が吸着し、
前記脱着部に設けられた前記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、
前記制御部は、前記第１運転モードと前記第２運転モードとの切り替えタイミングに応じて、前記第１流路を流れる前記温水の流量を制御する、
請求項２に記載の吸着式冷凍機。
【請求項８】
前記一方の吸着器が前記他方の吸着器より劣化している場合には、前記第１運転モードのときの前記温度範囲を前記第２運転モードのときの前記温度範囲より低くする温度設定部を備える、
請求項７に記載の吸着式冷凍機。
【請求項９】
前記制御部は、前記一方の吸着器が前記他方の吸着器より劣化している場合には、前記第１運転モードのときに前記第１流路を流れる前記温水の流量を、前記第２運転モードのときに前記第１流路を流れる前記温水の流量より少なくする、
請求項８に記載の吸着式冷凍機。
【請求項１０】
前記一対の吸着器の劣化に応じて、前記冷却水の温度が低くなるように前記予め定められた温度範囲を設定する温度設定部を備える、
請求項１から９の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【請求項１１】
吸着式冷凍機は、前記一対の吸着器において、一方の吸着器を前記冷媒が吸着する吸着部として機能させ、他方の吸着器を前記冷媒が脱着する脱着部として機能させる第１運転モードと、前記一方の吸着器を前記冷媒が脱着する脱着部として機能させ、前記他方の吸着器を前記冷媒が吸着する吸着部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前記吸着材が吸着し、
前記脱着部に設けられた前記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、
前記吸着式冷凍機は、前記一方の吸着器の劣化度と前記他方の吸着器の劣化度とに基づいて、前記第１運転モードの時間と前記第２運転モードの時間とを調整する、
請求項２に記載の吸着式冷凍機。
【請求項１２】
前記一対の吸着器の一方に流通する温水の熱を一時的に蓄える蓄熱部を有し、
前記熱交換器は、前記蓄熱部において、前記温水流路と前記冷却水流路との間で熱交換する、
請求項１から１１の何れか一項に記載の吸着式冷凍機。
【請求項１３】
前記温水流路は、熱源から前記温水を取得し、
前記蓄熱部は、前記熱源に接触している、
請求項１２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】
吸着式冷凍機において、ボイラによって加熱された熱媒体が流れる配管と冷却水が流れる配管との間で熱交換させて、冷却水を昇温する冷却水凍結防止技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。冷却水が凍結するほどの低温にはならない場合においても、冷却水の温度が低下すると吸着材に含まれる塩が潮解する場合がある。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開平１１−２５７７８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
吸着式冷凍機においては、冷却水の過度の温度低下を抑制することによって吸着材の潮解を防止することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、吸着式冷凍機が提供される。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、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。吸着式冷凍機は、温水流路および冷却水流路を備えてよい。温水流路は、一対の吸着器の一方に流通する温水が通る流路であってよい。冷却水流路は、一対の吸着器の他方に流通する冷却水が通る流路であってよい。吸着式冷凍機は、熱交換器を備えてよい。熱交換器は、冷却水の温度が予め定められた温度範囲となるように温水流路と冷却水流路との間で熱交換してよい。
【０００５】
温水流路および冷却水流路の少なくとも一方は、熱交換器を通る第１流路と熱交換器を迂回する第２流路とに分岐してよい。吸着式冷凍機は、制御部を備えてよい。制御部は、第１流路を流れる温水または冷却水の流量を制御してよい。
【０００６】
温水流路は、一対の吸着器の一方を通過した後において熱交換器を通ってよい。
【０００７】
制御部は、冷却水の水温に応じて、温水が第１流路と第２流路のいずれかを流れるように温水が流れる流路を切り替えてよい。
【０００８】
制御部は、冷却水の水温が予め定められた温度より低い場合に、温水が第１流路を流れるように温水が流れる流路を切り替えてよい。
【０００９】
冷却水流路は、凝縮部を通過した後において吸着器を通過する前に熱交換器を通ってよい。
【００１０】
吸着式冷凍機は、一対の吸着器において、一方の吸着器を冷媒が吸着する吸着部として機能させ、他方の吸着器を冷媒が脱着する脱着部として機能させる第１運転モードと、一方の吸着器を冷媒が脱着する脱着部として機能させ、他方の吸着器を冷媒が吸着する吸着部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よい。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。
【００１１】
制御部は、第１運転モードと第２運転モードとの切り替えタイミングに応じて、第１流路を流れる温水の流量を制御してよい。
【００１２】
吸着式冷凍機は、一方の吸着器が他方の吸着器より劣化している場合には、第１運転モードのときの温度範囲を第２運転モードのときの温度範囲より低くする温度設定部を備えてよい。
【００１３】
制御部は、一方の吸着器が他方の吸着器より劣化している場合には、第１運転モードのときに第１流路を流れる温水の流量を、第２運転モードのときに第１流路を流れる温水の流量より少なくしてよい。
【００１４】
吸着式冷凍機は、一対の吸着器の劣化に応じて、冷却水の温度が低くなるように予め定められた温度範囲を設定する温度設定部を備えてよい。
【００１５】
吸着式冷凍機は、一対の吸着器において、一方の吸着器を冷媒が吸着する吸着部として機能させ、他方の吸着器を冷媒が脱着する脱着部として機能させる第１運転モードと、一方の吸着器を冷媒が脱着する脱着部として機能させ、他方の吸着器を冷媒が吸着する吸着部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よい。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、一方の吸着器の劣化度と他方の吸着器の劣化度とに基づいて、第１運転モードの時間と第２運転モードの時間とを調整してよい。
【００１６】
吸着式冷凍機は、蓄熱部を有してよい。蓄熱部は、一対の吸着器の一方に流通する温水の熱を一時的に蓄えてよい。熱交換器は、蓄熱部において、温水流路と冷却水流路との間で熱交換してよい。
【００１７】
温水流路は、熱源から温水を取得してよい。蓄熱部は、熱源に接触してよい。
【００１８】
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】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による吸着式冷凍機の第１運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換する場合の流路の一例を示す図である。
【図２】図１に示される吸着式冷凍機の第２運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換する場合の流路の一例を示す図である。
【図３】図１に示される吸着式冷凍機の第１運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換しない場合の流路の一例を示す図である。
【図４】図１に示される吸着式冷凍機の第２運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換しない場合の流路の一例を示す図である。
【図５】吸着材の吸着等温線の一例である。
【図６】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】本発明の第２実施形態による吸着式冷凍機の一例を示す図である。
【図１０】図９に示される吸着式冷凍機１の処理の一例を示す図である。
【図１１】図９に示される吸着式冷凍機１の処理の他例を示す図である。
【図１２】図９に示される吸着式冷凍機１の処理の他例を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第５実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による吸着式冷凍機の第１運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換する場合の流路の一例を示す図である。図２は、図１に示される吸着式冷凍機の第２運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換する場合の流路の一例を示す図である。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で蒸発させる。蒸発部において気化熱によって冷却された冷水または冷液が生成される。冷媒は、水であってよい。
【００２２】
吸着式冷凍機は、図１に示されるように、一対の吸着器１０、１１、蒸発部２０、および凝縮部３０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。図１に示される第１運転モードでは、第１の吸着器１０が吸着部として機能し、第２の吸着器１１が脱着部として機能する。一方、図２に示される第２運転モードでは、第１の吸着器１０が脱着部として機能し、第２の吸着器１１が吸着部として機能する。吸着式冷凍機１においては、第１運転モードと第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る。
【００２３】
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。吸着材１２、１３は、塩を含んでよい。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。
【００２４】
吸着式冷凍機１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。各吸着器１０、１１と蒸発部２０とは、それぞれバルブを介して連通している。また、各吸着器１０、１１と凝縮部３０との間も、それぞれバルブを介して連通している。図１においてバルブは図示していない。
【００２５】
一対の吸着器１０、１１の一方には温水が流通し、一対の吸着器１０、１１の他方には冷却水が流通する。温水の温度は、一例において、５０℃以上１００℃以下であってよい。本例では、吸着式冷凍機１は、第１の吸着器１０を通る流通経路４と、第２の吸着器１１を通る流通経路５とを備える。流通経路４および流通経路５の各流入口は、第１四方弁１４の２つの出力口に接続されてよい。第１四方弁１４の２つの入力口には、温水が通る温水経路２ａと、冷却水が通る冷却水経路３ａとが接続されてよい。一方、流通経路４および流通経路５の各流出口は、第２四方弁１５の２つの流入口に接続されてよい。第２四方弁１５の２つの出力口には、温水が通る温水経路２ｂと、冷却水が通る冷却水経路３ｂとが接続されてよい。
【００２６】
吸着式冷凍機１は、第１四方弁１４および第２四方弁１５によって、温水および冷却水が流れる経路を切り替える。第１運転モードにおいては、冷却水が流れる冷却水経路として流通経路４が選択され、温水が流れる温水経路として流通経路５が選択される。一方、第２運転モードにおいては、冷却水が流れる冷却水経路として流通経路５が選択され、温水が流れる温水経路として流通経路４が選択される。第１運転モードと第２運転モードとは、例えば３分以上２０分以下の時間ごとに交互に切り換えられる。
【００２７】
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。まず、図１に示される第１運転モードにおいては、第１の吸着器１０が吸着部として機能し、第２の吸着器１１が脱着部として機能する。第１の吸着器１０に冷却水が流通することによって吸着材１２が冷媒を吸着する。第１の吸着器１０において吸着材１２が冷媒を吸着することに伴って、蒸発部２０内における圧力が減少し、蒸発部２０内での冷媒が蒸発しやすくなる。気化熱の発生によって、冷水２１が冷却されて出力される。
【００２８】
第１の吸着器１０における吸着材１２によって冷媒の吸着できる量にも限界がある。したがって、運転モードが第１運転モードから第２運転モードに切り替わる。図２に示される第２運転モードにおいては、第１の吸着器１０が脱着部として機能し、第２の吸着器１１が吸着部として機能する。第１の吸着器１０に温水が流通することによって、吸着材１２から冷媒が脱着する。これによって吸着材１２が再び冷媒を吸着することができる状態に再生される。脱着された冷媒蒸気は、凝縮部３０に移動する。凝縮部３０は、冷媒蒸気を液体の冷媒へと凝縮する。液体の冷媒は、配管等を介して蒸発部２０に移動する。
【００２９】
図１および図２において、太い矢印は冷却水の流れを示し、細い矢印は温水の流れを示す。吸着式冷凍機１は、一対の吸着器１０、１１の一方に温水を供給するための供給機構を備える。本例において、吸着式冷凍機１は、温水の供給機構として、温水が通る温水経路２ａ、温水用ポンプ８、および温水経路２ｂを備える。吸着式冷凍機１は、一対の吸着器１０、１１の他方に冷却水を供給するための供給機構を備える。本例において、吸着式冷凍機１は、冷却水の供給機構として、冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、および冷却水経路３ｂを備える。
【００３０】
冷却水は、冷却水生成部１６で生成される。冷却水生成部１６は、冷却塔（クーリングタワー）であってよい。第１の吸着器１０を吸着部（吸着槽）として機能させ、かつ第２の吸着器１１を脱着部（脱着槽）として機能させる第１運転モードにおいて、冷却水生成部１６から出た冷却水は、図１に示されるとおり、冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、凝縮部３０、および冷却水経路３ｂを流通し、冷却水生成部１６に戻る。これら冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、凝縮部３０、および冷却水経路３ｂは、冷却水が通る冷却水流路を形成する。
【００３１】
冷却水用ポンプ９は、冷却水を冷却水流路に沿って移動させる。冷却水用ポンプ９の設置位置は、図１の場合に限られない。冷却水流路は、図１に示される場合に限られない。冷却水は、一対の吸着器１０、１１のうち吸着器１０を流れる。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。
【００３２】
温水は、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。本例では、温水は、温水主管１７を流れている。第１運転モードにおいて、温水主管１７から取得された温水は、図１に示されるとおり、温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、第２四方弁１５、および温水経路２ｂを流通する。温水経路２ｂの出口側は、第１流路６と第２流路７に分岐する。
【００３３】
第１流路６は、熱交換器４０を通る流路であり、いわばバイパス流路である。第２流路７は、熱交換器４０を迂回する経路である。第１流路６または第２流路７を通過した温水は、温水主管１７に合流してよい。第１流路６には第１弁５１が設けられている。第２流路７には、第２弁５２が設けられている。第１弁５１は、第１流路６における温水または冷却水の流量を調整する第１流量制御部の一例である。第２弁５２は、第２流路７における温水または冷却水の流量を調整する第２流量制御部の一例である。
【００３４】
図１に示される例では、第１弁５１が開であり、第２弁５２が閉である。したがって、温水は、第１流路６を流れる。この結果、熱交換器４０は、温水経路と冷却水経路との間で熱交換する。熱交換によって、冷却水が昇温される。本例では、熱交換器４０を通過した場所における冷却水の温度を測定する温度センサ１８が設けられている。また、熱交換器４０を通過した後の温水流路に第３弁５３が設けられてよい。第１弁５１が開のときに第３弁５３が開となり、第１弁５１が閉のときに第３弁５３が閉となってよい。但し、第３弁５３は省略してもよい。
【００３５】
温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、第２四方弁１５、温水経路２ｂ、第１流路６、および第２流路７は、温水が通る温水流路を形成する。但し、温水流路は、図１に示される場合に限られない。温水は、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。
【００３６】
温水流路は、一対の吸着器１０，１１の一方である脱着部を通過した後の第１流路６の部分において、熱交換器４０を通る。したがって、熱交換によって温度が低下する前の状態で温水が脱着部（図１では、吸着器１１）内を流通することができ、吸着材からの冷媒の脱着能力の低下が防止される。
【００３７】
図２に示されるとおり、第１の吸着器１０を脱着部（脱着槽）として機能させ、かつ第２の吸着器１１を吸着部（吸着槽）として機能させる第２運転モードにおいて、冷却水生成部１６から出た冷却水は、冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、第２四方弁１５、凝縮部３０、および冷却水経路３ｂを流通し、冷却水生成部１６に戻る。これら冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１０、第２四方弁１５、凝縮部３０、および冷却水経路３ｂは、冷却水が通る冷却水流路を形成する。
【００３８】
第２運転モードにおいて、温水主管１７から取得された温水は、図２に示されるとおり、温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、および温水経路２ｂを流通する。温水経路２ｂの出口側は、第１流路６と第２流路７に分岐する。
【００３９】
これら温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、第２四方弁１５、温水経路２ｂ、第１流路６、および第２流路７は、温水が通る温水流路を形成する。
【００４０】
二つの吸着器１０、１１は、互い違いに吸着工程と脱着工程とを実行する。吸着工程により蒸発部２０内の水蒸気が蒸発し、その時の気化熱により蒸発器内を流れる媒体を冷却し出力する。
【００４１】
本実施形態の吸着式冷凍機１は、制御部５０を備える。制御部５０は、コンピュータであってよい。制御部５０は、第１流路６を流れる温水の流量を制御する。制御部５０は、冷却水の水温に応じて、温水が第１流路６と第２流路７のいずれかを流れるように温水が流れる経路を切り替えてよい。吸着式冷凍機１は、冷却水の温度情報を取得する温度センサ１８を備えてよい。温度センサ１８は、熱交換器４０からの出口に設けられてよい。但し、温度センサ１８の取付位置は、この場合に限られない。また、吸着式冷凍機１は、蒸発部２０において冷媒の蒸発に伴う気化熱によって冷却された冷水２１の温度情報を測定する温度センサ１９を備えてよい。
【００４２】
制御部５０は、冷却水の温度情報および蒸発部２０における冷水２１の温度情報を受信する。また、制御部５０は、温水用ポンプ８および冷却水用ポンプ９の少なくとも一つを制御してよい。一例において、制御部５０は、冷却水用ポンプ９を制御する。また、制御部５０は、第１弁５１および第２弁５２と通信可能に接続されてよく、第１弁５１および第２弁５２の各開閉を制御してよい。この場合、制御部５０は、冷却水の水温に応じて、温水が第１経路と第２経路のいずれかを流れるように温水が流れる経路を切り替える。制御部５０は、冷却水の水温が予め定められた温度より低い場合に、温水が第１流路６を流れるように温水が流れる流路を切り替えてよい。
【００４３】
また、制御部５０は、冷却水の温度に応じて、第１弁５１および第２弁５２の開度等を調整することによって、第１流路６を流れる温水の流量と第２流路７を流れる温水の流量、あるいは各流量の流量比を調整してもよい。この場合、第１弁５１および第２弁５２として、流量調整機能付きのバルブを用いることができる。第１弁５１および第２弁５２は、電磁比例流量制御バルブであってよく、あるいは、マスフローコントローラであってもよい。制御部５０は、冷却水の水温が予め定められた目標温度より低い場合、目標温度からの差が大きくなるほど、温水が第１流路６を流れる割合が高くなるように制御してよい。
【００４４】
図３は、図１に示される吸着式冷凍機の第１運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換しない場合の流路の一例を示す図である。図４は、図１に示される吸着式冷凍機の第２運転モードにおいて温水流路と冷却水流路との間で熱交換しない場合の流路の一例を示す図である。
【００４５】
図３および図４に示されるとおり、一例において、制御部５０は、冷却水の水温に応じて、温水が第１流路６と第２流路７のいずれかを流れるように温水が流れる経路を切り替える。制御部５０は、冷却水の水温が予め定められた温度範囲に含まれる場合には、冷却水を昇温させる必要がない。したがって、制御部５０は、冷却水の水温が予め定められた温度範囲に含まれる場合には、温水が第２流路７を流れるように温水が流れる流路を切り替えてよい。
【００４６】
図１から図４に示される例では、冷却水流路が熱交換器４０を通っており、温水流路が熱交換器４０を通る第１流路６と熱交換器４０を迂回する第２流路７とに分岐している場合が示された。しかしながら、温水流路が熱交換器４０を通っており、冷水流路が第１流路と第２流路とに分岐していてもよい。この場合、制御部５０は、第１経路を流れる冷却水の流量を制御する。一例において、制御部５０は、冷却水が第１経路と第２経路のいずれかを流れるように冷却水が流れる経路を切り替える。具体的には、制御部５０は、冷却水の水温が予め定められた温度より低い場合に、冷却水が第１経路を流れるように冷却水が流れる経路を切り替える。
【００４７】
図５は、吸着材の吸着等温線の一例である。図５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５のＡ点が脱着反応の平衡点に対応し、Ｂ点が吸着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点に対応する吸着量とＢ点に対応する吸着量との差が水分移動量（冷媒移動量）となる。
【００４８】
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収材によれば、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。
【００４９】
作動圧力範囲の下限であるＡ点の位置は、脱着工程における吸着材１２、１３の温度、つまり、吸着材１２、１３が設置されている吸着器１０、１１を流通する温水の温度によって決定される。作動圧力範囲の上限であるＢ点の位置は、吸着工程における吸着材１２、１３の温度、つまり、吸着材１２、１３が設置されている吸着器１０、１１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、１３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。冬期など周囲温度によっては、冷却水の温度が低くなりすぎてしまい、塩の潮解による問題が生じ得る。一方、冷却水温度が高くなると、吸着量が低下する。
【００５０】
本実施形態の吸着式冷凍機１によれば、冷却水の温度が予め定められた温度範囲となるように温水流路と冷却水流路との間で熱交換する熱交換器４０を備えるので、冷却水の温度が低くなりすぎることを防止し、吸着材１２、１３中の塩が潮解して水溶液になってしまうことを防止することができる。したがって、安定した冷却出力を実現することができる。
【００５１】
特に、温水流路および冷却水流路の少なくとも一方は、熱交換器４０を通る第１流路６と熱交換器４０を迂回する第２流路７とに分岐しているので、制御部５０は、熱交換器４０を通過する温水または冷却水の流量を制御しやすくなり、冷却水の温度を高精度に制御することができる。制御部５０が、冷却水の水温に応じて、温水が第１流路６と第２流路７のいずれかを流れるように温水が流れる流路を切り替えることにより、熱交換しない状態から熱交換する状態へ切り替えを素早く実行することができる。
【００５２】
図６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５０は、冷却水の温度を測定する温度センサ１８から、冷却水の温度情報を取得する。制御部５０は、冷却水の温度が目標温度より低いが否かを判断する（ステップＳ１０１）。目標温度は、予め定められた温度であってよい。冷却水の目標温度は、一例において、７℃以上４０℃の範囲の中から、吸着材１２、１３の特性に合わせて選択されてよい。一例において、冷却水の目標温度は、１０℃以上２０℃以下のいずれかの温度であってよい。
【００５３】
冷却水の温度が目標温度より低い場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部５０は、温水が、熱交換器４０を通る第１流路６を流れるように、温水が流れる経路を切り替える（ステップＳ１０２）。制御部５０は、第１流路６に設けられた第１弁５１と第３弁５３を開とし、第２流路７に設けられた第２弁５２を閉とする。一方、冷却水の温度が目標温度以上である場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、温水が、熱交換器４０を迂回する第２流路７を流れるように、温水が流れる経路を切り替える（ステップＳ１０３）。これによって、冷却水の温度が目標温度以上である場合には、温水流路と冷却水流路との熱交換がされないので、冷却水の温度が維持される。したがって、冷却水の温度が高くなることに起因して吸着段階における冷媒の吸着量が低下することが防止される。これによって冷却性能が低下することが未然に防止される。
【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。制御部５０は、冷却水の温度を測定する温度センサ１８から、冷却水の温度情報を取得する。制御部５０は、冷却水の温度が目標温度より低いが否かを判断する（ステップＳ２０１）。冷却水の温度が目標温度より低い場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、制御部５０は、冷却水の温度が低くなるほど、温水が第１流路６を流れる割合が高くなるように第１流路６の流量と第２流路７の流路の流量を算出する（ステップＳ２０２）。
【００５５】
第１流路６および第２流路７における温水の流量（流量比率）と冷却水の温度との関係を示すルックアップテーブル等が制御部５０内のメモリに予め格納されていてもよい。制御部５０は、ルックアップテーブルを参照して、冷却水の温度に応じた流量（流量比率）を算出してよい。
【００５６】
制御部５０は、算出された各流量（流量比率）になるように、第１流路の流量と第２流路の流量を調整する（ステップＳ２０３）。具体的には、制御部５０は、第１流路６に設けられた第１弁５１と第３弁５３の開度を調整するとともに、第２流路７に設けられた第２弁５２の開度を調整してよい。
【００５７】
一方、冷却水の温度が目標温度以上である場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、温水が、熱交換器４０を迂回する第２流路７を流れるように、温水が流れる流路を切り替える（ステップＳ２０４）。
【００５８】
図７に示される処理によれば、冷却水の温度に応じて、第１流路の流量と第２流路の流量を段階的に制御することができる。したがって、冷却水の温度を高精度に制御することが可能となる。
【００５９】
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。制御部５０は、第１運転モードと第２運転モードとの切り替えタイミングに応じて、第１流路を流れる温水の流量を制御してよい。制御部５０は、一対の吸着器１０、１１の運転モードの切り替えタイミングかを判断する（ステップＳ３０１）。制御部５０は、一対の吸着器１０、１１の運転モードの切り替えタイミングを待って（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理を実行する。ステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理は、図６のステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
【００６０】
運転モードの切り替えタイミングにおいては、いままで温水が流通していた一方の吸着器に冷却水が流通することになり、いままで冷却水が流通していた他方の吸着器に温水が流通することになる。したがって、運転モードの切り替えタイミングにおいて、冷却水の温度が変化する場合がある。図８の処理によれば、運転モードの切り替えタイミングに合わせて、第１流路を流れる温水の流量を制御するので、運転モードの切り替えに起因する冷却水の温度の変化に対応しやすい。
【００６１】
図９は、本発明の第２実施形態による吸着式冷凍機の一例を示す図である。本実施形態の吸着式冷凍機１は、温度設定部６０を備える。温度設定部６０は、コンピュータの一機能として設けられてよい。温度設定部６０は、一対の吸着器１０、１１の劣化に応じて、冷却水の温度が低くなるように、予め定められた温度範囲を設定する。温度設定部６０は、蒸発部２０内の気化熱の発生によって冷やされた冷水２１の温度および流量に基づいて、一対の吸着器１０、１１の劣化具合を判断してよい。温度設定部６０は、蒸発部２０内の気化熱の発生によって冷やされた冷水２１の温度および流量に基づいて、冷却水の目標温度を設定してよい。冷水２１の温度情報を取得すために、温度センサ１９が設けられてよい。冷水２１の流量の情報を取得するための流量計４１が設けられていてよい。その他の構成については、図１から図４に示される第１実施形態の吸着式冷凍機１の構成と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
【００６２】
図１０は、図９に示される吸着式冷凍機１の処理の一例を示す図である。温度設定部６０は、蒸発部２０によって冷却された冷水２１の温度および流量を取得する（ステップＳ４０１）。第１運転モードのときには、第１の吸着器１０が吸着部として機能している。第１運転モードのときに、蒸発部２０によって冷却された冷水２１の温度および流量によって、温度設定部６０は、第１の吸着器１０の吸着材１２の劣化具合を判断する（ステップＳ４０２）。具体的には、第１の吸着器１０の吸着材１２の劣化が進むにつれて、冷水２１を冷却することが難しくなるので、冷水２１の温度が高くなる。また、冷水２１の流量が多くなるほど、冷水２１を冷却しづらい。一例において、実際の冷水２１の温度が目標温度に比べて高い場合に、測定された温度と目標温度との差分を流量で除した値が、予め定められた閾値より高い場合に、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化したと判断してよい。
【００６３】
温度設定部６０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していると判断した場合には（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、第１運転モード時の冷却水の水温の目標温度範囲を低く設定する（ステップＳ４０３）。冷却水の水温を低くすることによって、吸着材１２による冷媒の吸着量を増加させることができる。温度設定部６０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していないと判断した場合には（ステップＳ４０２：ＮＯ）、第１運転モード時の冷却水の水温の目標温度範囲を低く設定せずに、目標温度範囲を維持する。
【００６４】
温度設定部６０は、第２の吸着器１１の吸着材１３が劣化していると判断した場合には（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、第２運転モード時の冷却水の水温の目標温度範囲を低く設定する（ステップＳ４０５）。冷却水の水温を低くすることによって、吸着材１３による冷媒の吸着量を増加させることができる。温度設定部６０は、第２の吸着器１１の吸着材１３が劣化していないと判断した場合には（ステップＳ４０４：ＮＯ）、第２運転モード時の冷却水の水温の目標温度範囲を低く設定せずに、目標温度範囲を維持する。
【００６５】
ステップＳ４０２からステップＳ４０５の処理によれば、温度設定部６０は、一対の吸着器１０、１１の劣化に応じて、冷却水の温度が低くなるように予め定められた温度範囲を設定する。また、一方の吸着器１０が他方の吸着器１１との間で劣化度に差がある場合であっても、温度設定部６０は、一方の吸着器１０が他方の吸着器１１より劣化している場合には、第１運転モードのときの目標温度範囲を、第２運転モードのときの目標温度範囲より低くする。これによって劣化度の違いを補正して、安定した冷却出力を実現することができる。
【００６６】
図１１は、図９に示される吸着式冷凍機１の処理の他例を示す図である。ステップＳ５０１、ステップＳ５０２、およびステップＳ５０４は、図１０のステップＳ４０１、ステップＳ４０２、およびステップＳ４０３と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。制御部５０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していると判断した場合には（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、第１運転モード時に、第１流路６を温水が通る割合を少なくする（ステップＳ５０３）。換言すれば、制御部５０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していると判断した場合には、第１運転モード時に、第２流路７を温水が通る割合を多くする。
【００６７】
制御部５０は、第２の吸着器１１の吸着材１３が劣化していると判断した場合には（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、第２運転モード時に、第１流路６を温水が通る割合を少なくする（ステップＳ５０５）。換言すれば、制御部５０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していると判断した場合には、第２運転モード時に、第２流路７を温水が通る割合を多くする。
【００６８】
ステップＳ５０２からステップＳ５０５の処理によれば、制御部５０は、一方の吸着器１０が他方の吸着器１１より劣化している場合には、第１運転モードのときに第１流路６を流れる温水の流量を、第２運転モードのときに第１流路を流れる温水の流量より少なくする。制御部５０は、他方の吸着器１１が一方の吸着器１０より劣化している場合には、第２運転モードのときに第１流路６を流れる温水の流量を、第１運転モードのときに第１流路を流れる温水の流量より少なくする。このような処理によっても、吸着器１０と吸着器１１との劣化度の違いを調整することが可能となる。
【００６９】
図１２は、図９に示される吸着式冷凍機１の処理の他例を示す図である。本例において、制御部５０は、第１の吸着器１０の劣化度と第２の吸着器１１の劣化度とに基づいて、第１運転モードの時間と第２運転モードの時間とを調整する。ステップＳ６０１、ステップＳ６０２、およびステップＳ６０４は、図１０のステップＳ４０１、ステップＳ４０２、およびステップＳ４０４と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。一例において、制御部５０は、第１の吸着器１０の吸着材１２が劣化していると判断した場合には（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、第１運転モードの時間を長くする（ステップＳ６０３）。制御部５０は、第２の吸着器１１の吸着材１３が劣化していると判断した場合には（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、第２運転モードの時間を長くする（ステップＳ６０５）。制御部５０は、一方の吸着器１０が他方の吸着器１１より劣化している場合には、一方の吸着器１０を吸着部として機能させる第１運転モードの時間を、他方の吸着器１１を吸着部として機能させる第２運転モードの時間より長くする。逆に、他方の吸着器１１が一方の吸着器１０より劣化している場合には、他方の吸着器１１を吸着部として機能させる第２運転モードの時間を、一方の吸着器１０を吸着部として機能させる第１運転モードの時間より長くする。このような処理によっても、吸着器１０と吸着器１１との劣化度の違いを調整することが可能となる。図１２に示される例では、一方の吸着器１０が他方の吸着器１１より劣化している場合には、一方の吸着器１０を吸着部として機能させる第１運転モードの時間を、他方の吸着器１１を吸着部として機能させる第２運転モードの時間より長くする場合を説明した。しかしながら、本例の吸着式冷凍機１は、この場合に限られない。一方の吸着器１０が他方の吸着器１１より劣化している場合には、制御部５０は、第１運転モードの時間を第２運転モードの時間より短くして、全体の冷却能力を維持するように制御してもよい。
【００７０】
図１３は、本発明の第３実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。図１に示される吸着式冷凍機１においては、冷却水生成部１６から出た冷却水は、図１に示されるとおり、冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、凝縮部３０、および冷却水経路３ｂを流通し、冷却水生成部１６に戻る。これに対し、本実施形態の吸着式冷凍機１においては、図１３に示されるとおり、冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、凝縮部３０、冷却水経路３ｂ、冷却水経路３ｃ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、および冷却水経路３ｄを流通し、冷却水生成部１６に戻る。これら冷却水用ポンプ９、冷却水経路３ａ、凝縮部３０、冷却水経路３ｂ、冷却水経路３ｃ、熱交換器４０、第１四方弁１４、流通経路４、第１の吸着器１０、第２四方弁１５、および冷却水経路３ｄは、冷却水が通る冷却水流路を形成する。本実施形態の吸着式冷凍機１は、冷却水流路を除いて、第１実施形態の吸着式冷凍機１の構造と同様である。したがって、同様の構成については、繰り返しの説明を省略する。
【００７１】
本実施形態によれば、冷却水流路は、凝縮部３０を通過した後において吸着器１０、１１を通過する前に熱交換器４０を通る。これにより、冷却水の昇温が必要な場合でも、昇温する前の温度の冷却水を凝縮部３０へ入力することができ、凝縮反応を高効率に行うことができる。第１実施形態の場合と同様に、第１流路６を通る温水の流量等を制御することで冷却水温度を予め定められた目標温度まで昇温することができる。
【００７２】
図１４は、本発明の第４実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。本実施形態の吸着式冷凍機は、蓄熱部４２を備える。蓄熱部４２は、一対の吸着器１０、１１の一方に流通する温水からの熱を一時的に蓄える。例えば、蓄熱部４２には潜熱蓄熱材のような予め定められた温度を維持する蓄熱材が充填されている。温水流路における温水の温度が低くなった場合でも、加熱された状態の温度を維持する蓄熱部４２を通過することにより温水は、蓄熱部４２が維持している温度に昇温される。この結果、温水は、予め定められた温度を保った状態で吸着器１０、１１に流入することができる。なお、蓄熱部４２はバッファタンクであってもよい。
【００７３】
熱交換器４０は、蓄熱部４２において、温水流路と冷却水流路との間で熱交換する。温水主管１７から取得された温水は、図１４に示されるとおり、温水経路２ａおよび温水用ポンプ８を介して蓄熱部４２内を通過する。蓄熱部４２を通過した温水は、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、および第２四方弁１５を流通し、温水主管１７に排出される。
【００７４】
本例では、第１運転モードにおいて、冷却水生成部１６で生成された冷却水は、図１４に示されるとおり、冷却水用ポンプ９および冷却水経路３ａを流通してよい。冷却水経路３ａの出口側は、第１流路６と第２流路７に分岐する。第１流路６は、熱交換器４０を通る流路であり、いわばバイパス流路である。第２流路７は、熱交換器４０を迂回する経路である。第１流路６において熱交換器４０の入力側には第１弁５１が設けられている。第１流路６において熱交換器４０の出力側には第３弁５３が設けられている。第２流路７には、第２弁５２が設けられている。図１４に示される例では、第１弁５１および第３弁５３が開であり、第２弁５２が閉である。したがって、冷却水は、第１流路６を流れる。この結果、熱交換器４０は、温水流路と冷却水流路との間で熱交換する。熱交換によって、冷却水が昇温される。制御部５０は、冷却水の温度が目標温度範囲より低い場合には、第１弁５１および第３弁５３を開とし、第２弁５２を閉とすることによって、冷却水が熱交換器４０を通過するように、冷却水の流路を切り替えることができる。一方、制御部５０は、冷却水の温度が目標温度範囲以上である場合には、第１弁５１および第３弁５３を閉とし、第２弁５２を開とすることによって、冷却水が熱交換器４０を通過しないように、冷却水の流路を切り替えることができる。他の構成は、第１実施形態の場合と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
【００７５】
本実施形態の吸着式冷凍機１によれば、温水主管１７を流れる排温水の温度が変動した場合であっても、蓄熱部４２によって温水の温度変動を抑制することができる。温度変動が抑制された温水が流れる温水流路と冷却水流路との間で熱交換を実行することができるので、安定して冷却水の温度を制御することが可能となる。
【００７６】
図１５は、本発明の第５実施形態における吸着式冷凍機の一例を示す図である。本実施形態の吸着式冷凍機は、蓄熱部４２を備える。図１４に示される第４実施形態においては、温水主管１７から取得された温水は、温水経路２ａおよび温水用ポンプ８を介して蓄熱部４２内を通過して、第１四方弁１４に入力された。これに対し、本実施形態の吸着式冷凍機１においては、温水主管１７自体が蓄熱部４２内を通過する。換言すれば、熱源である温水主管１７（温水ライン）に直接、蓄熱部４２が接触する。温水経路２ａは、蓄熱部４２とは別の位置において、温水主管１７から温水を取得する。
【００７７】
本例では、温水は、温水主管１７、蓄熱部４２、温水主管１７、温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、第２四方弁１５、および温水主管１７を流通する。これら温水主管１７、蓄熱部４２、温水経路２ａ、温水用ポンプ８、第１四方弁１４、流通経路５、第２の吸着器１１、および第２四方弁１５は、温水流路を構成する。
【００７８】
本実施形態の吸着式冷凍機１によっても、温水主管１７を流れる排温水の温度が変動した場合であっても、蓄熱部４２によって温水の温度変動を抑制することができる。温度変動が抑制された温水が流れる温水流路と冷却水流路との間で熱交換を実行することができるので、安定して冷却水の温度を制御することが可能となる。
【００７９】
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。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。
【００８０】
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】
【００８１】
１・・吸着式冷凍機、２・・温水経路、３・・冷却水経路、４・・流通経路、５・・流通経路、６・・第１流路、７・・第２流路、８・・温水用ポンプ、９・・冷却水用ポンプ、１０・・吸着器、１１・・吸着器、１２・・吸着材、１３・・吸着材、１４・・第１四方弁、１５・・第２四方弁、１６・・冷却水生成部、１７・・温水主管、１８・・温度センサ、１９・・温度センサ、２０・・蒸発部、２１・・冷水、３０・・凝縮部、４０・・熱交換器、４１・・流量計、４２・・蓄熱部、５０・・制御部、５１・・第１弁、５２・・第２弁、５３・・第３弁、６０・・温度設定部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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