(57)【要約】【課題】  吸着冷凍機において、再生工程及び吸着工程を連続的に行う。【解決手段】  第１及び第２の熱交換部１１及び１２にはそれぞれ凝縮器２５及び蒸発器３５が配置されるとともに、再生工程を行う第１の反応部１３及び吸着工程を行う第２の反応部１４が配置されている。吸着剤として流動性を備え気体状水蒸気を吸脱着し液体状水分を吸脱着しない撥水性吸着剤が用いられ、第１及び第２の反応部間で撥水性吸着剤を循環させる。【選択図】  図１
2006010127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生工程を行う第１の反応部と、吸着工程を行う第２の反応部とを有し、吸着剤として流動性を備え気体状水蒸気を吸脱着し液体状水分を吸脱着しない撥水性吸着剤を用いて前記第１及び前記第２の反応部間で前記撥水性吸着剤を循環させる循環手段を備えることを特徴とする吸着冷凍機。
【請求項２】
前記第１及び前記第２の反応部はそれぞれ第１及び第２の熱交換部内に備えられ、前記第１及び前記第２の熱交換部にはそれぞれ凝縮器及び蒸発器が配置されていることを特徴とする請求項１記載の吸着冷凍機。
【請求項３】
前記撥水性吸着剤は水と混合されて混合体として前記第１及び前記第２の反応部間で循環しており、前記第１及び前記第２の反応部において前記混合体の流入側には前記混合体から水を分離して前記撥水性吸着剤のみを前記第１及び前記第２の反応部に流入させる水切り手段が備えられていることを特徴とする請求項２記載の吸着冷凍機。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の熱交換部にはそれぞれ前記水切り手段で分離された水と前記第１及び前記第２の反応部から流出した前記撥水性吸着剤とが収納される蓄積室が規定されていることを特徴とする請求項３記載の吸着冷凍機。
【請求項５】
前記第１の熱交換部に規定された蓄積室内の前記混合体が前記第２の反応部の流入側に与えられ、前記第２の熱交換部に規定された蓄積室内の前記混合体が前記第１の反応部の流入側に与えられるようにしたことを特徴とする請求項４記載の吸着冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応を利用して、高温熱源から熱を吸収し、低温の熱を生成するか又は低温熱源から熱を吸収し高温の熱を発生させる吸着冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、吸着冷凍機は、反応器を有しており、この反応器には吸着剤（例えば、シリカゲル）が充填されており、反応器内には熱交換器が配置されている。そして、反応器には凝縮器及び蒸発器が連結されている。再生工程においては、熱交換器に、例えば、温水が流され、これによって、吸着剤から脱着（脱気）が行われる。一方、凝縮器には冷却水が流されて、反応器からの脱気によって輸送される冷媒蒸気（水蒸気）が凝縮器によって凝縮・液化して凝縮器内に冷媒液（水）として溜まる。
【０００３】
このようにして、温水の熱駆動によって反応器において脱気を行うにつれて、吸着剤中の冷媒液が冷媒蒸気として凝縮器に輸送されて、吸着剤は乾燥することになる。この際、凝縮器を流れる冷却水は冷媒蒸気から熱を吸収して温められることになる。
【０００４】
一方、吸着工程においては、熱交換器に、例えば、冷却水が流され、蒸発器には冷水が流される。ポンプによって蒸発器に溜まった冷媒液が蒸発器の上部からシャワー状に降り注がれて、蒸発器によって冷媒液（水）が蒸発して、冷媒蒸気となって反応器に輸送される。この際、蒸発器を流れる冷水は冷やされることになって、蒸発器から輸送された冷媒蒸気は吸着剤に吸着される。そして、水分の吸収に伴って、吸着剤が発熱するため、熱交換器を流れる冷却水によって吸着熱が除去される（冷やされる）。
【０００５】
このようにして、吸着冷凍機では、シリカゲル等の吸着剤を用いて、再生工程及び吸着工程を交互に行って凝縮器で冷却水を温め、蒸発器で冷水が冷やされることになる。そして、このような吸着冷凍機において、反応器と凝縮器とを連結する配管に吸引ポンプを配置して、反応器で吐き出された冷媒蒸気を吸引ポンプによって吸引して、加速した状態で凝縮器に送り込み、より多くの冷媒蒸気を反応器から吐き出させ、これによって、熱効率を向上させるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３７５９６号公報（段落（００４１）〜（００６６）、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の吸着冷凍機は再生工程及び吸着工程を交互に行う結果、つまり、吸着冷凍機は再生工程又は吸着工程のいずれかで運転されている状態にある関係上（言い換えると、バッチ式で運転されている関係上）、再生工程から吸着工程への移行又は吸着工程から再生工程への移行に当って制御弁等の切替制御を行わなければならず、その制御が面倒であるばかりでなく、再生工程及び吸着工程を連続して行うことができないという課題がある。
【０００８】
従って、本発明はかかる従来の課題を解決するため、再生工程及び吸着工程を連続的に行うことのできる吸着冷凍機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の吸着冷凍機は、再生工程を行う第１の反応部と、吸着工程を行う第２の反応部とを有し、吸着剤として流動性を備え気体状水蒸気を吸脱着し液体状水分を吸脱着しない撥水性吸着剤を用いて、前記第１及び前記第２の反応部間で前記撥水性吸着剤を循環させる循環手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、前記第１及び前記第２の反応部はそれぞれ第１及び第２の熱交換部内に備えられ、前記第１及び前記第２の熱交換部にはそれぞれ凝縮器及び蒸発器が配置されている。
【００１１】
本発明では、前記撥水性吸着剤は水と混合されて混合体として前記第１及び前記第２の反応部間で循環しており、前記第１及び前記第２の反応部において前記混合体の流入側には前記混合体から水を分離して前記撥水性吸着剤のみを前記第１及び前記第２の反応部に流入させる水切り手段が備えられている。
【００１２】
本発明では、前記第１及び前記第２の熱交換部にはそれぞれ前記水切り手段で分離された水と前記第１及び前記第２の反応部から流出した前記撥水性吸着剤とが収納される蓄積室が規定され、前記第１の熱交換部に規定された蓄積室内の前記混合体が前記第２の反応部の流入側に与えられ、前記第２の熱交換部に規定された蓄積室内の前記混合体が前記第１の反応部の流入側に与えられるようにする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の吸着冷凍機は、吸着剤として流動性を備え気体状水蒸気を吸脱着し液体状水分を吸脱着しない撥水性吸着剤を用いて、第１及び第２の反応部間で撥水性吸着剤を循環させるようにしたので、再生工程及び吸着工程を連続的に行うことができるという効果がある。
【００１４】
本発明では、撥水性吸着剤は水と混合されて混合体として第１及び第２の反応部間で循環させるようにしたので、良好な循環を行うことができ、さらに、第１及び第２の反応部において混合体の流入側には混合体から水を分離して撥水性吸着剤のみを第１及び第２の反応部に流入させる水切り手段を備えるようにしたから、再生工程及び吸着工程を良好に行うことができる。つまり、再生工程及び吸着工程には何等支障はない。
【００１５】
本発明では、第１及び第２の熱交換部にそれぞれ水切り手段で分離された水と第１及び第２の反応部から流出した撥水性吸着剤とが収納される蓄積室を規定して、第１の熱交換部に規定された蓄積室内の混合体を第２の反応部の流入側に与え、第２の熱交換部に規定された蓄積室内の混合体を第１の反応部の流入側に与えるようにしたので、連続的に再生工程及び吸着工程を行う際スムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態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、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００１７】
図１を参照して、図示の吸着冷凍機１０は第１及び第２の熱交換部１１及び１２を有しており、第１及び第２の熱交換部１１及び１２にはそれぞれ第１及び第２の反応部１３及び１４が配置されている。図２に示すように、第１の反応部１３は図中上下方向に延びる筒状体１３ａを有しており、この筒状体１３ａには温水が通過する温水パイプ１３ｂが挿通されている。そして、筒状体１３ａには螺旋状に上側から下側に延びる板部材１３ｃが配設されている。例えば、筒状体１３ａは金網で形成されている。
【００１８】
同様に、第２の反応部１４は図中上下方向に延びる筒状体１４ａを有しており、この筒状体１４ａには冷却水が通過する冷却水パイプ１４ｂが挿通されている。そして、筒状体１４ａには螺旋状に上側から下側に延びる板部材１４ｃが配設されている。
【００１９】
ここで、第１の熱交換部１１に注目すると、第１の熱交換部１１にはその中央部付近において内底面から鉛直方向に延びる仕切部２１が形成されており、この仕切部２１によって後述する吸着剤と水との混合体が蓄積される蓄積室２２が規定されている。さらに、蓄積室２２の上側を起点として上方に延びる仕切壁２３が第１の熱交換部１１内に配設されており、この仕切壁２３の上端は筒状体１３ａの上端よりも上側に位置付けられている。そして、この仕切壁２３で規定される空間の上端開口部を塞ぐようにして斜め下方に延びる水切り部２４が配設され、この水切り部２４の先端部は筒状体１３ａの上端開口部に臨んでいる。
【００２０】
なお、水切り部２４には多数の孔部が形成されている。そして、第１の熱交換部１１内には凝縮器２５が配置され、凝縮器２５と第１の反応部１３との間には水蒸気（冷媒蒸気）の通過を許すフィン体２５ａが配置されている。
【００２１】
同様に、第２の熱交換部１２には仕切部３１が形成されており、この仕切部３１によって蓄積室３２が規定されている。さらに、蓄積室３２の上側を起点として上方に延びる仕切壁３３が第２の熱交換部１２内に配設されており、この仕切壁３３で規定される空間の上端開口部を塞ぐようにして水切り部３４が配設され、この水切り部３４の先端部は筒状体１４ａの上端開口部に臨んでいる。そして、第２の熱交換部１２内には蒸発器３５が配置され、蒸発器３５と第２の反応部１４との間には水蒸気の通過を許すフィン体３５ａが配置されている。
【００２２】
凝縮器２５及び蒸発器３５の下側にはそれぞれ仕切部２１及び３１で規定された水収納室２６及び３６が規定されており、水収納室２６は配管４１によって水収納室３６に連結されている。さらに、蓄積室２２の底面には配管４２の一端が接続され、配管４２の他端は第２の熱交換部１２を貫通して水切り部３４の上側に望んでいる。また、蓄積室３２の底面には配管４３の一端が接続され、配管４３の他端は第１の熱交換部１１を貫通して水切り部２４の上側に望んでいる。
【００２３】
加えて、水収納室３６の底面には配管４４の一端が接続され、配管４４の他端側は第２の熱交換部１２を貫通して、蒸発器３５内に望んでおり、配管４４の他端には散水用ノズル４４ａが装着されている。なお、配管４３にはポンプ４３ａが備えられ、配管４４には散水用ポンプ４４ｂが備えられている。
【００２４】
図示の吸着冷凍機では、撥水性吸着剤として、例えば、撥水性シリカゲルが用いられ、このシリカゲルはスラリ状に流動化されている。さらにこのシリカゲルは多孔質処理が施されており、水蒸気の吸脱着は行うが、水自体の吸脱着は行わない性質を有している。つまり、このシリカゲルは撥水性を有しており、撥水性吸着剤である。なお、撥水性を有するシリカゲルの代わりに撥水性を有するゼオライトを用いるようにしてもよい。
そして本実施例で用いる、撥水性シリカゲルは特開平１１−１１４４１１号等に開示されている。
【００２５】
例えば本発明に係る吸着剤は、シリカゲル中の珪素及び金属の原子数に対する金属の原子数の原子数比が２００：１〜４０００：１の範囲でアルミニウム、ジルコニウム及びチタニウムから選ばれた少なくとも１種類の金属をシリカゲルに含有させ、次いで３００〜７００℃の範囲の温度で熱処理を施してなる、４００〜６００ｍ２／ｇの比表面積及び１．０〜４．０ｎｍの平均細孔径を有するシリカゲル成形体であって、炭素数が１から１２の揮発性有機化合物を選択的に吸着するもので、その製造方法は原料としてシリカゲル成形体又は粉末状シリカゲルを使用して、本発明に係る吸着剤を製造する方法は、炭素数が１から１２の揮発性有機化合物を選択的に吸着する吸着剤の製造方法であって、５５０ｍ２／ｇ以上の比表面積及び１．０〜４．０ｎｍの平均細孔径を有するシリカゲル成形体又は粉末状シリカゲルに、シリカゲル中の珪素及び金属の原子数に対する金属の原子数の原子数比が２００：１〜４０００：１の範囲でアルミニウム、ジルコニウム及びチタニウムから選ばれた少なくとも１種類の金属又はその金属の化合物を担持させる担持工程と、担持工程を経たシリカゲル成形体を３００℃〜７００℃で加熱処理する加熱処理工程とを有するものである。
【００２６】
図１に示す吸着冷凍機においては、蓄積室２２及び３２にそれぞれ撥水性吸着剤と水との混合体が収納される。温水パイプ１３ｂ及び冷却水パイプ１４ｂにそれぞれ温水及び冷却水が流されるとともに、凝縮器２５に冷却水が流入され、さらに、蒸発器３５の熱交換パイプ（図示せず）に冷水が流入される。
【００２７】
ポンプ４３ａが駆動されると、配管４３を通って混合体が水切り部２４に供給され、この水切り部２４から混合体中の水が蓄積室２２に滴下する。一方、撥水性吸着剤は流動性を有しており、水切り部２４を通過して、水切り部２４の先端から第１の反応部１３内に流入し、螺旋状の板部材１３ｃに沿って下側へと移動する。この際、撥水性吸着剤は、温水パイプ１３ｂを流れる温水によって温められ、水蒸気を放出する。つまり、撥水性吸着剤から脱気が行われる。
【００２８】
この水蒸気はフィン体２５ａを通過して凝縮器２５に至り、水蒸気が凝縮器２５によって凝縮・液化して凝縮器２５から滴下して水収納室２６に冷媒液として溜まる。温水によって第１の反応部１３において脱気を行うにつれて、吸着剤中の水蒸気が冷媒蒸気として凝縮器２５に輸送されて、吸着剤は乾燥することになる（再生工程）。この際、凝縮器２５を流れる冷却水は冷媒蒸気から熱を吸収して温められることになる。
【００２９】
螺旋状板部材１３ｃに沿って下側に移動した撥水性吸着剤は、蓄積室２２に流入するが、撥水性吸着剤は水自体を吸着しない性質を有しているから、蓄積室２２内に存在する混合体中の水を吸着することはない。
【００３０】
第１の熱交換部１１内では、撥水性吸着剤から水蒸気が脱気しているからその圧力が高く、一方、後述するように、第２の熱交換部１２内では撥水性吸着剤によって水蒸気が吸着されているから、その圧力は低く、第１及び第２の熱交換部１１及び１２の圧力差によって蓄積室２２の混合体は配管４２を通って水切り部３４に供給され、この水切り部３４から混合体中の水が蓄積室３２に滴下する。
【００３１】
一方、撥水性吸着剤は、水切り部３４を通過して、水切り部３４の先端から第２の反応部１４内に流入し、螺旋状の板部材１４ｃに沿って下側へと移動する。この際、撥水性吸着剤は、冷却水パイプ１４ｂを流れる冷却によって冷却される。
【００３２】
水収納室２６内の冷媒液は配管４１によって水収納室３６に輸送され、散水ポンプ４４ｂの駆動によって散水ノズル４４ａから蒸発器３５内に冷媒液が散水される。これによって、蒸発器３５によって冷媒液（水）が蒸発して、水蒸気となってフィン体３５ａを通過して第２の反応部１４に輸送される。
【００３３】
この際、蒸発器３５を流れる冷水は冷やされることになって、蒸発器３５から輸送された水蒸気は撥水性吸着剤に吸着される（吸着工程）。そして、水蒸気の吸収に伴って、撥水性吸着剤が発熱するため、前述のように、冷却水パイプ１４ｂを流れる冷却水に吸着熱が除去される。
【００３４】
螺旋状板部材１４ｃに沿って下側に移動した撥水性吸着剤は、蓄積室３２に流入するが、撥水性吸着剤は水自体を吸着しない性質を有しているから、蓄積室３２内に存在する混合体中の水を吸着することはない。そして、再び、配管４３を通って第１の反応部１４に蓄積室３２から混合体が送られて、再生工程が行われることになる。
【００３５】
このようにして、再生工程及び吸着工程が連続的に行われる結果、効率的に再生工程及び吸着工程を簡単に繰り返すことができる。
【００３６】
なお、第１及び第２の反応部１３及び１４の構成は図２に示す例に限らず、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の反応部１３において、複数の温水パイプ１３ｂを斜め下向きに配設して、これら温水パイプ１３ｂ上に案内部材としての板部材５１を配置して、この板部材５１上で撥水性吸着剤５２を流動させて、脱気を行いつつ、蓄積室２２に案内するようにしてもよい。また、第２の反応部１４も図３（ａ）及び（ｂ）に示す例と同様に構成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
吸着剤として流動性を備え気体状水蒸気を吸脱着し液体状水分を吸脱着しない撥水性吸着剤を用い、第１及び第２の反応部間で撥水性吸着剤を循環させるようにしたから、再生工程及び吸着工程を連続的に行うことができる結果、吸着冷凍機の連続運転に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による吸着冷凍機の一例を示す図である。
【図２】図１に示す吸着冷凍機における反応部の構成の一例を概略的に示す図である。
【図３】図１に示す吸着冷凍機における反応部の構成の他の例を概略的に示す図であり、（ａ）は撥水性吸着剤の流下を示す図、（ｂ）は温水パイプ又は冷却水パイプの配置状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  吸着冷凍機
１１，１２  熱交換部
１３，１４  反応部
２１，３１  仕切部
２２，３２  蓄積室
２３，３３  仕切壁
２４，３４  水切り部
２５  凝縮器
２６，３６  水収納室
３５  蒸発器
【図１】
2006010127.tif 000003
【図２】
2006010127.tif 000004
【図３】
2006010127.tif 000005