(57)【要約】  【課題】  吸着性能を向上せしめた吸着式蓄熱装置を提供する。  【解決手段】  冷媒液Ａを蒸発させる複数段の蒸発器４、５と、各段の蒸発器４、５に設けられ、加熱流体の供給を受けて冷媒液Ａを加熱する熱交換流路６と、各段の蒸発器４、５に対応して設けられ、冷却されることにより各段の蒸発器４、５にて気化した蒸発冷媒を吸着する複数段の吸着器７、８と、複数段の吸着器７、８に設けられ、冷却流体の供給を受けて吸着材Ｂを冷却する熱交換流路９とを備え、複数段の吸着器７、８の熱交換流路９と温熱源３とを直列又は並列に接続して冷却流体の循環路Ｘを形成する一方、複数段の蒸発器４、５の熱交換流路６と冷熱源２とを直列に接続する加熱流体の循環路Ｙを前記循環路Ｘとは別に形成してなる。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒液を蒸発させる複数段の蒸発器と、これら各段の蒸発器に設けられ、加熱流体の供給を受けて前記冷媒液を加熱する熱交換流路と、前記各段の蒸発器に対応して設けられ、冷却されることにより前記各段の蒸発器にて気化した蒸発冷媒を吸着する複数段の吸着器と、これら複数段の吸着器に設けられ、冷却流体の供給を受けて前記吸着材を冷却する熱交換流路とを備え、前記複数段の吸着器の熱交換流路と温熱源とを直列又は並列に接続して冷却流体の循環路Ｘを形成する一方、前記複数段の蒸発器の熱交換流路と冷熱源とを直列に接続する加熱流体の循環路Ｙを前記循環路Ｘとは別に形成してなることを特徴とする吸着式蓄熱装置。
【請求項２】
前記複数段の蒸発器及び吸着器において、各内部圧力は、前記冷媒液の異なる飽和水蒸気圧にそれぞれ設定されている請求項１に記載の吸着式蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吸着材を熱源で乾燥させ、そのことで化学的に蓄熱する技術については、特開２００１−２５５０５８号公報（特許文献１）やドイツの文献などに提案されている。これらで提案されている蓄熱材の利用形態は、次の２種類である。（１）冷熱を得る方法としては、空気を直接吸着材層を通過させ、得られた乾燥空気に加湿することで調湿冷気を得る方法（デシカント空調）、（２）温熱を得る方法としては加湿空気を直接吸着材層を通過させ、吸着材の水分吸着時に発生する吸着熱による通過する空気そのものが高温となる現象を利用し、その高温空気と熱交換する事で温水を得る方法である。
【０００３】
一方、本技術は、真空引きされた蒸発器と吸着器を接続し、蒸発器内の水分が吸着器内の吸着材に吸着される際の蒸発潜熱を利用して冷熱を得、また、吸着材の水分吸着時に発生する吸着熱により吸着材そのものが高温となる現象から温熱を得て、空調を行う、吸着式冷凍装置の運転原理を利用しているものである。
【０００４】
また、吸着式冷凍機の吸着器、蒸発器を複数器置いて吸着率を向上させる提案については、特開平９−３０３９００号公報（特許文献２）等に示されている。この特許文献２に提案されている多段化は、主に吸着式冷凍装置で使用されており、吸着材を使用した吸着式蓄熱システムでは使用例が無い。
【０００５】
従来、蓄熱システムにおいては、蓄熱装置を需要家に設置することから、大きさがコンパクトで且つエネルギー出力が大きいこと、つまり単位体積あたりのエネルギー出力（以下、利用可能熱量密度［ｋＪ／ｍ3］）が大きいことが望まれている。しかし、吸着式冷凍装置の原理を利用した蓄熱する技術では吸着性能が小さいため、氷蓄熱などの潜熱を利用した蓄熱する技術より利用可能熱量密度が小さく、そのため、蓄熱装置の大きさに比べ、エネルギー出力が小さい、といった問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２５５０５８号公報
【特許文献２】特開平９−３０３９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、吸着性能を向上せしめた吸着式蓄熱装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る吸着式蓄熱装置は、冷媒液を蒸発させる複数段の蒸発器と、これら各段の蒸発器に設けられ、加熱流体の供給を受けて前記冷媒液を加熱する熱交換流路と、前記各段の蒸発器に対応して設けられ、冷却されることにより前記各段の蒸発器にて気化した蒸発冷媒を吸着する複数段の吸着器と、これら複数段の吸着器に設けられ、冷却流体の供給を受けて前記吸着材を冷却する熱交換流路とを備え、前記複数段の吸着器の熱交換流路と温熱源とを直列又は並列に接続して冷却流体の循環路Ｘを形成する一方、前記複数段の蒸発器の熱交換流路と冷熱源とを直列に接続する加熱流体の循環路Ｙを前記循環路Ｘとは別に形成してなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る吸着式蓄熱装置によれば、蒸発器と吸着器を一対一の関係を持って複数段設け、前段の蒸発器の熱交換流路で冷やされた冷却流体を後段の蒸発器の熱交換流路に順次供給する構成としているので、各段の蒸発器で気化した蒸発冷媒を各段の吸着器の吸着材で吸着する際の相対水蒸気圧が各吸着器で異なり、吸着器の後段から前段になるにしたがって吸着性能が増え、全段の総吸着性能を向上させることができる。これにより、単段の場合と比較して、単段での吸着材量と同じかそれより少量の吸着材で多量の蒸発冷媒を吸着することができ、大型化を避けながら、冷凍能力を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸着式蓄熱装置の概要図であって、ａは全体図、ｂは吸着式蓄熱装置本体の概要図である。図において、１は吸着式蓄熱装置本体、２は冷熱源、３は温熱源を示す。
【００１０】
吸着式蓄熱装置本体１は、本例では２段の場合を例示するもので、１段目の蒸発器４と２段目の蒸発器５は熱交換流路６が直列に設けられ、また一方、これら蒸発器４、５に対応する１段目の吸着器７と２段目の吸着器８も熱交換流路９が直列に設けられている。また、蒸発器４と吸着器７及び蒸発器５と吸着器８の間は、各蒸発器４、５内の冷媒液Ａの蒸発冷媒が往来可能な流路１０、１１になっている。なお、各蒸発器４、５内への冷媒液Ａは、図示省略する外部の凝縮器より循環路を介して供給される。
【００１１】
冷熱源２は、吸着式蓄熱装置本体１の外部に設置された例えば空調機などであって、蒸発器４の熱交換流路６の入口部１２と蒸発器５の熱交換流路６の出口部１３との間に冷却媒体流路１４を介在して接続され、これら熱交換流路６、冷却媒体流路１４により循環路Ｙを構成する。
【００１２】
温熱源３は、吸着式蓄熱装置本体１の外部に設置された例えばクーリングタワーなどであって、吸着器７の熱交換流路９の入口部１５と吸着器８の熱交換流路９の出口部１６との間に加熱媒体流路１７を介在して接続され、これら熱交換流路９、加熱媒体流路１７により循環路Ｘを構成する。
【００１３】
上記構成の吸着式蓄熱装置では、冷熱源２、１段目の蒸発器４及び２段目の蒸発器５は熱交換流路６及び冷却媒体流路１４によって、また温熱源３、１段目の吸着器７及び２段目の吸着器８は熱交換流路９及び加熱媒体流路１７によってそれぞれ直列に接続されているので、冷熱源２から出た冷却流体（例えば冷水）は、１段目の蒸発器４の熱交換流路６、次いで２段目の蒸発器５の熱交換流路６と順に供給されて冷媒液Ａを蒸発させる。一方、温熱源３から出た温熱流体（例えば温水）は、１段目の吸着器７の熱交換流路９、次いで２段目の吸着器８の熱交換流路９と順に供給されて吸着材Ｂを冷却することになる。そして、蒸発器４で蒸発した蒸発冷媒は吸着器７の吸着材Ｂに吸着され、蒸発器５で蒸発した蒸発冷媒は吸着器８の吸着材Ｂに吸着されるので、この吸着を行う際に、冷熱源２から冷却流体を１段目の蒸発器４の熱交換流路６から２段目の蒸発器５の熱交換流路６へと流すと、１段目から２段目に向かって熱交換流路６内の冷却流体の温度が低下し、各蒸発器４、５間、各吸着器７、８間はそれぞれに気密が保たれているため、１段目と２段目の各器内において異なった水蒸気圧が生じ、吸着器７、８内での吸着性能に差が生じる。これにより、単段の場合と比較して、単段での吸着材量と同じかそれより少量の吸着材で多量の冷媒蒸気を吸着することができ、大型化を避けながら、冷凍能力を高くすることができる。
【００１４】
例えば、１段目の蒸発器４の熱交換流路６の入口温度が１２℃、出口温度が９℃とすると、１段目は９℃の飽和水蒸気圧で支配されることとなり、２段目の蒸発器５の熱交換流路６の入口温度が９℃、出口温度が７℃とすると、２段目は７℃の飽和水蒸気圧で支配されることとなる。即ち、上記のような多段構成とすると、蒸発器４、５は、７℃と９℃のそれぞれ異なる飽和水蒸気圧で支配されることとなり、１段目の方が２段目よりも吸着量が多くなる。一方、入口温度１２℃、出口温度７℃の単段のみの構成とすると、蒸発器は、７℃の飽和水蒸気圧で支配されることとなる。このため、単段よりも、上記のような多段構成とする方が冷凍能力を高くすることができる。
【００１５】
このように、前記複数段の蒸発器と直列に接続されている前記加熱流体で、蒸発器内の前記冷媒液を加熱・蒸発させることにより、前記複数段の蒸発器及び吸着器の内部圧力が冷媒液の異なる飽和水蒸気圧で支配される。さらに、各段の内部圧力が異なる吸着器で蒸発冷媒が吸着されることにより、各段の吸着器に充填されている吸着材の性能が向上し、蓄熱能力が向上する吸着蓄熱装置を得ることができる。
【００１６】
因みに、上記構成の２段の吸着式蓄熱装置（本発明例）と単段の吸着式蓄熱装置（比較例）において、吸着材としてシリカゲルを用いた場合の実験を行い、吸着材の吸着性能を調査した。調査結果は、図２に示す通りで、横軸に蒸発器からの冷水（冷却流体）の出口温度、縦軸に各出口温度における吸着性能を示す。なお、蒸発器への冷水入口温度は１２℃で一定としている。
【００１７】
図２から明らかなように、本発明例の吸着性能は、単段式の比較例と比較して冷水の出口温度が７℃の場合１３５％、８℃の場合６０％、９℃の場合１５％と何れも向上しており、多段の効果が確認された。
【００１８】
なお、上記の実施形態では、１段目の吸着器７と２段目の吸着器８のそれぞれの熱交換流路９を直列に接続した例を説明したが、図３に示すように、並列に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る吸着式蓄熱装置の概要図であって、ａは全体図、ｂは吸着式蓄熱装置本体の概要図である。
【図２】蒸発器からの冷水（冷却流体）の出口温度と各出口温度における吸着性能との関係を示すグラフ図である。
【図３】本発明に係る吸着式蓄熱装置の別の実施形態を示す概要図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：吸着式蓄熱装置本体  ２：冷熱源              ３：温熱源
４：１段目の蒸発器      ５：２段目の蒸発器      ６：熱交換流路
７：１段目の吸着器      ８：２段目の吸着器      ９：熱交換流路
１０，１１：蒸発冷媒の流路                      １２：入口部
１３：出口部            １４：冷却媒体流路      １５：入口部
１６：出口部            １７：加熱媒体流路        Ａ：冷媒液
Ｂ：吸着材              Ｘ，Ｙ：循環路
【図１】
2005214551.tif 000003
【図２】
2005214551.tif 000004
【図３】
2005214551.tif 000005