(57)【要約】【課題】  動力を使わずに、熱を使った冷却装置【解決手段】  高温になった冷媒を容器に閉じ込め、外気に放置すると、温度が下がるとともに圧力が下がり、冷却部の圧力以下になった時に冷却部と接続すると、冷却部の圧力が下がり冷媒が気化し、冷却部周辺の温度を奪う。以上の様な機能を有する冷却装置に複数の冷媒を使い、冷媒を高蒸気圧成分と低蒸気圧成分に分ける機能を付与し、高蒸気圧成分を冷却部に使い、低蒸気圧成分を容器に閉じ込める方に使う様にしたタイプの冷却装置において、冷却の用を終えて高蒸気圧成分と低蒸気圧成分の冷媒の入っている容器を複数の容器を用いて液体をピストンとして用い、容器内の気体を液体で置換した後に更に高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で置換するようにした冷却装置。【選択図】    図２
2008111610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の組成より成る冷媒を封入した、加熱部、冷却部、複数の凝縮用容器、冷媒を高蒸気圧成分と低蒸気圧成分に分ける機能を有した開放用容器を有する装置において、開放用容器によって分離された低蒸気圧成分は加熱部に、高蒸気圧成分は冷却部に供給出来るようにし、加熱部より発生した高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体を低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器に送り、圧力が別の凝縮用容器を通って開放用容器に逃げるように接続し、液体の移動によって最終的に、凝縮用容器は高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、別の凝縮用容器は低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされ、開放用容器では別の凝縮用容器内に最初にあったものが圧縮され、放熱によって凝縮し、その後各部の接続を切り、低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた別の凝縮用容器は前記の凝縮用容器として加熱の行程に入り、凝縮用容器は外気中に放置し、冷却部以下の圧力に下がったところで凝縮用容器と冷却部を接続し冷却部で高蒸気圧成分の冷媒が気化を起すようにし、気化の終わった凝縮用容器を前記行程の別の凝縮用容器として、繰り返すようにした冷却装置。
【請求項２】
前記加熱部の代わりに凝縮用容器に加熱装置を取り付け、直接凝縮用容器を加熱するようにした請求項１の冷却装置
【請求項３】
凝縮用容器を満たす低蒸気圧成分の冷媒の液体の一部に別の液体を用いた請求項１又は２の冷却装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱を利用した冷却装置である。
【背景技術】
【０００２】
先願の、特願２００５−２７１３３０の冷却装置について性能向上を図った装置を提供する。
【特許文献１】特願２００５−２７１３３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
先願の、特願２００５−２７１３３０の冷却装置は、冷却終了後の容器内の高蒸気圧成分と低蒸気圧成分を高温の低蒸気圧成分の気体に置換する具体的な方法は示されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この冷却装置を設置する周囲の温度を常温とする。
【０００５】
加熱部、冷却部、複数の凝縮用容器、混合冷媒を高蒸気圧成分と低蒸気圧成分に分ける機能を有した開放用容器を有する装置、または冷却部、加熱装置を取り付けた複数の凝縮用容器、混合冷媒を高蒸気圧成分と低蒸気圧成分に分ける機能を有した開放用容器を有する装置に、常温で高蒸気圧成分の冷媒の液体が存在する圧力で２種類以上の冷媒を封入する。
【０００６】
開放用容器によって分離された低蒸気圧成分は加熱部に、高蒸気圧成分は冷却部に送るようにする。
【０００７】
加熱部より発生した高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体を低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器上部に送り、凝縮用容器下部、別の凝縮用容器下部から上部、開放用容器の順で冷媒が移動するように接続すると、凝縮用容器は高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、別の凝縮用容器は低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされ、開放用容器では別の凝縮用容器内に最初にあったものが圧縮され、放熱によって圧力が下がり、凝縮する。
【０００８】
その後凝縮用容器を他部との接続を断って放置すると温度が下がり、同時に内圧が下がる。
【０００９】
凝縮用容器が冷却部の圧力より下がったところで、両方を接続すると冷却部の圧力が下がり、冷却部の高蒸気圧成分の冷媒が気化し冷却が始まる。
【００１０】
冷却が終わったところで凝縮用容器と冷却部の接続を断ち、今度はこの凝縮用容器を前記の別の凝縮用容器として、低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた別の凝縮用容器を前記の凝縮用容器としてまた加熱の行程から始めるというサイクルを繰り返す。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では冷却終了後の凝縮用容器内の高蒸気圧成分と低蒸気圧成分の冷媒を、液体をピストンとして用いることよって、高温の低蒸気圧成分の気体に置換することができる。
【実施例１】
【００１２】
まず、図１を参照して各部について説明する。
【００１３】
本発明では凝縮用容器をたくさん並べた方が効果が高いし蓄圧（負圧の）の効果もあるのだが、図面が複雑になってしまうので例として説明出来る最小の凝縮用容器３個で説明する。
【００１４】
加熱部は、液体の冷媒に熱を与えて高温の気体にする装置である。加熱部には、開放用容器の低蒸気圧成分液相部と繋ぐ液相部に開口した弁と、凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）と繋ぐ気相部に開口した弁Ａ、Ｂ、Ｃを設ける。
【００１５】
冷却部は、液体の冷媒を減圧して気化させ、気化熱を奪い冷却する部分である。冷却部には、開放用容器の高蒸気圧成分液相部と繋ぐ液相部に開口した弁と、凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）と繋ぐ気相部に開口した弁Ａ、Ｂ、Ｃを設ける。
【００１６】
開放用容器は、凝縮用容器から圧力を逃がし、放熱により冷媒を凝縮するための容器であり、ここに入ってきた高温の冷媒の気体を、入口付近の高温部と、奥の低温部で、低蒸気圧成分と、高蒸気圧成分に分ける。温度が逃げやすい素材、表面積が大きくなる形状、場合によっては冷却フィンを取り付けたりするとよいが、ここでは、詳しくは指定しない。
開放用容器には、加熱部と冷却部にそれぞれ液体の冷媒を補充する液相部に開口した弁を設け、凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）と繋ぐ弁Ａ、Ｂ、Ｃを設ける。開放用容器には若干の冷媒があるようにする。
【００１７】
凝縮用容器は、高温と常温を繰り返し、常圧と低圧を繰り返すのでそれに耐えられる素材を使う。凝縮用容器には上方に、加熱部に繋ぐ弁と冷却部に繋ぐ弁と開放用容器に繋ぐ弁と、下方に凝縮用容器接続配管とを繋ぐ弁をを設ける。
【００１８】
凝縮用容器接続配管は、全ての凝縮用容器を繋ぎ、凝縮用容器のバルブの開閉によって任意の凝縮用容器同士を選択的に接続できる。
【００１９】
図２を参照してこの冷却装置の流れを説明する。
【００２０】
この実施例では各部の接続につき２つずつ弁を設けてあるものがあるが、これは配管の熱伝導や内容積を無視して考えたい為であり、１つずつでも良い。また本文中では２つの弁を同時に開閉するものとする。
【００２１】
凝縮用容器の順番はＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ−Ｂ、、、、の順とする。
【００２２】
最初は全ての弁が閉じられている。
【００２３】
５の弁を開け、加熱部より高温の気体を低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器Ａに送る。凝縮用容器Ａでは温度と圧力が上がってゆく。Ａの圧力が凝縮用容器Ｂの圧力より高くなったら１と２の弁を開けると、凝縮用容器Ｂに低蒸気圧成分の冷媒の液体が入ってゆき、凝縮用容器Ｂ内にあった冷媒の気体が圧縮される。この圧力が開放用容器の圧力より高くなったら、さらに６の弁を開けると開放用容器に凝縮用容器Ｂ内にあった冷媒の気体が流入し圧力が上がるが、放熱によって開放用容器の温度における蒸気圧程度に保たれる。このとき開放用容器で温度差によって低蒸気圧成分と高蒸気圧成分に分けられる。また、冷媒の種類によっては、比重の違いで分離することも出来る。このまま続けると、凝縮用容器Ａは高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、凝縮用容器Ｂは低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされる。５、１、２、６の弁を閉じると、凝縮用容器Ａは放熱して温度が常温まで下がり、圧力もその温度の蒸気圧まで下がる。凝縮用容器Ａの圧力が、冷却部の圧力より下がったら７の弁を開けると冷却部の圧力が下がり冷却が始まる。
凝縮用容器Ａの低圧を使い切って冷却が終わったら７の弁を閉め、後の行程で、凝縮用容器Ｃから低蒸気圧成分の冷媒の液体を受け取る容器となる。
【００２４】
以上で凝縮用容器Ａを中心に見た行程は終わりだが、凝縮用容器Ｂについては時間を少し遡る。凝縮用容器Ｂが低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされたら、８の弁を開け、加熱部より高温の気体を低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器Ｂに送る。凝縮用容器Ｂでは温度と圧力が上がってゆく。Ｂの圧力が凝縮用容器Ｃの圧力より高くなったら２と３の弁を開けると、凝縮用容器Ｃに低蒸気圧成分の冷媒の液体が入ってゆき、凝縮用容器Ｃ内にあった冷媒の気体が圧縮される。この圧力が開放用容器の圧力より高くなったら、さらに９の弁を開けると開放用容器に凝縮用容器Ｃ内にあった冷媒の気体が流入し圧力が上がるが、放熱によって開放用容器の温度における蒸気圧程度に保たれる。このまま続けると、凝縮用容器Ｂは高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、凝縮用容器Ｃは低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされる。８、２、３、９の弁を閉じると、凝縮用容器Ｂは放熱して温度が常温まで下がり、圧力もその温度の蒸気圧まで下がる。凝縮用容器Ｂの圧力が、冷却部の圧力より下がったら１０の弁を開けると冷却部の圧力が下がり冷却が始まる。凝縮用容器Ｂの低圧を使い切って冷却が終わったら１０の弁を閉め、後の行程で、凝縮用容器Ａから低蒸気圧成分の冷媒の液体を受け取る容器となる。
【００２５】
同じ様に凝縮用容器Ｃについても、前項、凝縮用容器Ｂを凝縮用容器Ｃに、凝縮用容器Ｃを凝縮用容器Ａに、８の弁を１１に、２と３の弁を１と３の弁に、９の弁を１２に、８、２、３、９の弁を１１、１、３、１２の弁に、１０の弁を１３に、変えて運転する。
【００２６】
以上のように凝縮用容器Ａ、Ｂ、Ｃでタイミングをずらしたサイクルを続ける。
【００２７】
冷却部の液が減ってきたら冷却部の弁のうち１４の弁だけを開けると開放用容器から液体が補充できる。
【００２８】
加熱部の液が減ってきたら、加熱部を冷やして開放用容器の圧力を下回ってから１５の弁を開けると開放用容器から液体が補充できる。しかしこの場合装置を一旦止めることになるので、加熱部を複数系統用意し、一方だけを一旦止めることにしたり、加熱部を部分的に止められるようにすれば良い。
【００２９】
立ち上げ時等凝縮用容器内に冷媒が不足している時は４の弁を開け、低蒸気圧成分の冷媒を補充する。
【実施例２】
【００３０】
まず、図３を参照して各部について説明する。
【００３１】
本発明では凝縮用容器をたくさん並べた方が効果が高いし蓄圧（負圧の）の効果もあるのだが、図面が複雑になってしまうので例として説明出来る最小の凝縮用容器３個で説明する。
【００３２】
この図では発熱源はエンジン、ボイラー等で、そこから凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）をそれぞれ加熱するように熱排気を導く配管を設け、元弁（Ａ、Ｂ、Ｃ）を設ける。
【００３３】
冷却部は、液体の冷媒を減圧して気化させ、気化熱を奪い冷却する部分である。冷却部には、開放用容器の高蒸気圧成分液相部と繋ぐ液相部に開口した弁と、凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）と繋ぐ気相部に開口した弁Ａ、Ｂ、Ｃを設ける。
【００３４】
凝縮用容器は、高温と常温を繰り返し、常圧と低圧を繰り返すのでそれに耐えられる素材を使う。上方に、冷却部に繋ぐ弁と開放用容器に繋ぐ弁と、下方に凝縮用容器接続配管とを繋ぐ弁をを設ける。そして発熱源から送られる熱排気が凝縮用容器を加熱するよう加熱装置を設ける。
【００３５】
開放用容器は、凝縮用容器から圧力を逃がし、放熱により冷媒を凝縮するための容器であり、ここに入ってきた高温の冷媒の気体を、入口付近の高温部と、奥の低温部で、低蒸気圧成分と、高蒸気圧成分に分ける。温度が逃げやすい素材、表面積が大きくなる形状、場合によっては冷却フィンを取り付けたりするとよいが、ここでは、詳しくは指定しない。
開放用容器には、凝縮用容器接続配管と冷却部にそれぞれ液体の冷媒を補充する液相部に開口した弁を設け、凝縮用容器（Ａ、Ｂ、Ｃ）と繋ぐ弁Ａ、Ｂ、Ｃを設ける。開放用容器には若干の冷媒があるようにする。
【００３６】
凝縮用容器接続配管は、全ての凝縮用容器と開放用容器の低蒸気圧成分液相部を繋ぎ、凝縮用容器や開放用容器のバルブの開閉によって任意の凝縮用容器同士又は凝縮用容器と開放用容器を選択的に接続できる。
【００３７】
図４を参照してこの冷却装置の流れを説明する。
【００３８】
この実施例では各部の接続につき２つずつ弁を設けてあるものがあるが、これは配管の熱伝導や内容積を無視して考えたい為であり、１つずつでも良い。また本文中では２つの弁を同時に開閉するものとする。
【００３９】
凝縮用容器の順番はＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ−Ｂ、、、、の順とする。
【００４０】
最初は全ての弁が閉じられている。
【００４１】
５の弁を開け、熱源の高温排気で低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器Ａを加熱する。凝縮用容器Ａでは温度と圧力が上がってゆく。Ａの圧力が凝縮用容器Ｂの圧力より高くなったら１と２の弁を開けると、凝縮用容器Ｂに低蒸気圧成分の冷媒の液体が入ってゆき、凝縮用容器Ｂ内にあった冷媒の気体が圧縮される。この圧力が開放用容器の圧力より高くなったら、さらに６の弁を開けると開放用容器に凝縮用容器Ｂ内にあった冷媒の気体が流入し圧力が上がるが、放熱によって開放用容器の温度における蒸気圧程度に保たれる。このとき開放用容器で温度差によって低蒸気圧成分と高蒸気圧成分に分けられる。
また、冷媒の種類によっては、比重の違いで分離することも出来る。このまま続けると、凝縮用容器Ａは高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、凝縮用容器Ｂは低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされる。５、１、２、６の弁を閉じると、凝縮用容器Ａは放熱して温度が常温まで下がり、圧力もその温度の蒸気圧まで下がる。凝縮用容器Ａの圧力が、冷却部の圧力より下がったら７の弁を開けると冷却部の圧力が下がり冷却が始まる。凝縮用容器Ａの低圧を使い切って冷却が終わったら７の弁を閉める。
【００４２】
以上で凝縮用容器Ａを中心に見た行程は終わりだが、凝縮用容器Ｂについては時間を少し遡る。凝縮用容器Ｂが低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされたら、８の弁を開け、熱源の高温排気で低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされた凝縮用容器Ｂを加熱する。凝縮用容器Ｂでは温度と圧力が上がってゆく。Ｂの圧力が凝縮用容器Ｃの圧力より高くなったら２と３の弁を開けると、凝縮用容器Ｃに低蒸気圧成分の冷媒の液体が入ってゆき、凝縮用容器Ｃ内にあった冷媒の気体が圧縮される。この圧力が開放用容器の圧力より高くなったら、
さらに９の弁を開けると開放用容器に凝縮用容器Ｃ内にあった冷媒の気体が流入し圧力が上がるが、放熱によって開放用容器の温度における蒸気圧程度に保たれる。このまま続けると、凝縮用容器Ｂは高温の低蒸気圧成分の冷媒の気体で満たされ、凝縮用容器Ｃは低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たされる。８、２、３、９の弁を閉じると、凝縮用容器Ｂは放熱して温度が常温まで下がり、圧力もその温度の蒸気圧まで下がる。凝縮用容器Ｂの圧力が、冷却部の圧力より下がったら１０の弁を開けると冷却部の圧力が下がり冷却が始まる。
凝縮用容器Ｂの低圧を使い切って冷却が終わったら１０の弁を閉める。
【００４３】
同じ様に凝縮用容器Ｃについても、前項、凝縮用容器Ｂを凝縮用容器Ｃに、凝縮用容器Ｃを凝縮用容器Ａに、８の弁を１１に、２と３の弁を３と１の弁に、９の弁を１２に、８、２、３、９の弁を１１、３、１、１２の弁に、１０の弁を１３に、変えて運転する。
【００４４】
以上のように凝縮用容器Ａ、Ｂ、Ｃでタイミングをずらしたサイクルを続ける。
【００４５】
冷却部の液が減ってきたら冷却部の弁のうち１４の弁だけを開けると開放用容器から液体が補充できる。
【００４６】
凝縮用容器内の低蒸気圧成分の冷媒の液体が不足して凝縮用容器を低蒸気圧成分の冷媒の液体で満たすことが出来ない場合は、低圧を使い切って冷却が終わった凝縮用容器の凝縮用容器接続配管の弁（１か２か３）と開放用容器の弁（４）を開け、予め不足分程度を開放用容器から補充してから加熱中の凝縮用容器と接続する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１の各部の接続先を示した図である
【図２】実施例１の全体図である
【図３】実施例２の各部の接続先を示した図である
【図４】実施例２の全体図である
【符号の説明】
【００４８】
Ａ、Ｂ、Ｃは凝縮用容器
１〜１５は全て弁
太線は凝縮用容器接続配管
二重線は熱源から熱排気を導く配管
【図１】
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【図２】
2008111610.tif 000004
【図３】
2008111610.tif 000005
【図４】
2008111610.tif 000006