(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させた再生用ガスを冷却して、その再生用ガス中の冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
この凝縮器での凝縮により生じた冷媒液を前記散布手段に供給する還液手段とを設けてあるロータ式吸着冷凍機。
【請求項２】
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記吸着域を前記蒸発室の室内に臨ませる状態に配置して、前記吸着ロータのうち前記吸着域に位置する状態にあるロータ部分が前記蒸発室の室内に臨む状態となる構成にし、
前記蒸発室において前記散布手段を前記出力熱交換器の上方で冷媒液散布させる状態に配置してあるロータ式吸着冷凍機。
【請求項３】
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液としての水を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスとしての空気を循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記吸着ロータによる吸脱着、前記冷却器による冷却、並びに、前記散布手段による冷媒液散布を行いながら前記ガス循環路で作動ガスとしての空気を循環させて散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により前記出力熱交換器で冷却対象流体を冷却する通常運転と、
前記ガス循環路のうち前記出力熱交換器の配置部に外部空気を一過的に通過させて、前記出力熱交換器での通過外部空気と冷却対象流体との熱交換により冷却対象流体を冷却する外気運転との切り換えを可能にしてあるロータ式吸着冷凍機。
【請求項４】
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記散布手段は前記蒸発室において前記冷却対象流体を前記冷媒液として散布する構成にしてあるロータ式吸着冷凍機。
【請求項５】
運転時における前記ガス循環路及び前記脱着域の圧力を大気圧とほぼ等しい常圧にしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータ式吸着冷凍機。
【請求項６】
他機からの低温排熱により空気を加熱する排熱利用加熱器を設け、
この排熱利用加熱器により加熱した空気を前記再生用ガスとして前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる構成にしてある請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータ式吸着冷凍機。
【請求項７】
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させた再生用ガスから熱回収して、その回収熱により前記脱着域へ供給する再生用ガスを予熱する熱回収・予熱手段を設けてある請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータ式吸着冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロータ式吸着冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸着材による吸脱着を利用した吸着冷凍機では（図４参照）、吸着剤熱交換器３０ａを内蔵した吸脱着室３０Ａを蒸発室３１に連通させる吸着工程と、その吸脱着室３０Ａを凝縮室３２に連通させる再生工程とを、弁Ｖの切り換え操作により交互に繰り返すようにしていた。
【０００３】
つまり、吸着工程では、図４の（イ）に示す如く、吸着剤熱交換器３０ａに冷却水Ｒを供給する吸着剤冷却下で吸脱着室３０Ａにおいて吸着剤Ｘに冷媒蒸気Ｓ（水蒸気）を吸着させながら、蒸発室３１において冷媒液Ｗ（水）を蒸発させ、この冷媒蒸発に伴う気化熱奪取により蒸発室３１における出力熱交換器３１ａで冷却対象水Ｃを冷却する。
【０００４】
また、再生工程では、図４の（ロ）に示す如く、凝縮用熱交換器３２ａでの冷却水Ｒによる冷却で凝縮室３２において冷媒蒸気Ｓ′（水蒸気）を凝縮させながら、吸着剤熱交換器３０ａに温水Ｈを供給する吸着剤加熱により、吸脱着室３０Ａにおいて先の吸着工程での吸着冷媒蒸気Ｓ′を吸着剤Ｘから脱着させ、これにより次の吸着工程に備えて吸着剤Ｘを再生する。３３は凝縮室３２での凝縮冷媒Ｗ（水）を蒸発室３１に戻す冷媒路である。
【０００５】
そして、従来の吸着冷凍機では、各別の吸着剤熱交換器３０ａ，３０ｂを内蔵した第１及び第２の吸脱着室３０Ａ，３０Ｂを設けて、図４の（イ），（ロ）に示す如く、一方の吸脱着室３０Ａについて吸着工程を実施している間に他方の吸脱着室３０Ｂについて脱着工程を実施する形態で、第１，第２吸脱着室３０Ａ，３０Ｂの各々について吸着工程と脱着工程とを弁Ｖの切り換え操作により交互に繰り返すことで、出力熱交換器３１ａにおいて冷却対象水Ｃを連続に冷却するようにしていた。
【０００６】
なお、従来の吸着冷凍機では、各室３０Ａ，３０Ｂ，３１，３２を真空化する真空ポンプを装備して高真空下で吸脱着を行なわせるようにしており、また、その高真空状態を維持する為に各室３０Ａ，３０Ｂ，３１，３２は耐圧気密構造になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の吸着冷凍機では、第１，第２吸脱着室３０Ａ，３０Ｂの各々を蒸発室３１と凝縮室３２とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室３０Ａ，３０Ｂの夫々に内蔵した吸着剤熱交換器３０ａ，３０ｂに対し冷却水Ｒと温水Ｈとを交互に供給するための複雑な切り換え構成が必要なことで、また、それら切り換えのために装置制御の制御構成も複雑になることで、装置コストが高く付くとともに装置が大型化し、また、メンテナンスも難しい問題があった。
【０００８】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な吸脱着構造により上記問題を効果的に解消する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ロータ式吸着冷凍機を構成するのに、
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設ける構成にしてもよい。
【００１０】
つまり、この構成では、蒸発室での散布冷媒液の蒸発により冷媒蒸気を含む状態になった作動ガスを、吸着域で吸着ロータに通過させることにより、吸着域にあるロータ部分の吸着剤をもって通過作動ガスから冷媒蒸気を吸着除去する。また、吸着域を通過した作動ガスを冷却器により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱（及び脱着域からの移行熱）により昇温した作動ガスを温度低下させる。
【００１１】
そして、このように冷媒蒸気を除去するとともに温度低下させた作動ガスに対し蒸発室において再び冷媒液を散布することで、散布冷媒液を冷媒蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器において冷却対象流体を効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した作動ガスを吸着域に送って吸着ロータに通過させることで、その低温作動ガスによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による通過作動ガスからの冷媒蒸気除去を効率的に行なう。
【００１２】
一方、この作動ガス循環に並行して、脱着域では、供給される再生用ガスを吸着ロータに通過させることで、ロータ回転により吸着域から脱着域に移行したロータ部分の吸着剤（すなわち、吸着域において冷媒蒸気を吸着した吸着剤）から吸着冷媒蒸気を再生用ガス中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤をロータ回転により再び吸着域に移行させる。
【００１３】
すなわち、上記構成であれば、吸着ロータの回転により吸着域での上記吸着と脱着域での上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器での冷却対象流体の連続冷却を可能にするから、従来の吸着冷凍機の如き、第１，第２吸脱着室の各々を蒸発室と凝縮室とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室の夫々に内蔵した吸着剤熱交換器に対し冷却水と温水とを交互に供給するための複雑な切り換え構成が不要になり、また、それら切り換えが不要なことで装置制御のための制御構成も簡単になり、これらのことで、装置コストを安価にし得るとともに装置の小型化が可能になり、また、メンテナンスも容易にすることができる。
【００１４】
なお、上記構成の実施において、作動ガス及び再生用ガスには、夫々、種々の気体を用いることができ、冷媒液にも種々の液体を用いることができる。
【００１５】
また、運転時におけるガス循環路や脱着域の圧力をどの程度の圧力にするかは、出力側の要求条件や装置構造上の条件など、種々の条件に応じて決定すればよい。
【００１６】
上記構成の実施おいて、前記作動ガスに空気を用い、かつ、前記冷媒液に水を用いてもよい。
【００１７】
つまり、空気や水は入手に手間やコストがかからず、また、漏れを起こしたとしても大きな問題を招くことがないことから、作動ガスに空気を用い、かつ、冷媒液に水を用いれば、作動ガスに空気以外の非凝縮性気体を用いたり、冷媒液に水以外の液体を用いるに比べ、コスト面、取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などで一層優れたものになる。
【００１８】
また、冷媒液に水を用いれば、脱着域で再生用ガス中に脱着される冷媒蒸気が単なる水蒸気となることから、脱着域を通過させた使用済み再生用ガスの処理も容易になる。
【００１９】
上記構成の実施において、前記ガス循環路で作動ガスとしての空気を循環させる通常運転と、前記ガス循環路のうち前記出力熱交換器の配置部に外部空気を一過的に通過させる外気運転との切り換えを可能にしてもよい。
【００２０】
つまり、この構成によれば、吸着ロータによる吸脱着、及び、冷却器による冷却を行ないながら作動ガスとしての空気をガス循環路で循環させて出力熱交換器で冷却対象流体を冷却する前述の運転（上記通常運転）の他、外部空気の温度が低いときには、ガス循環路のうち出力熱交換器の配置部に外部空気を一過的に通過させることにより、出力熱交換器で通過外部空気と冷却対象流体とを熱交換させて冷却対象流体を冷却するといった所謂フリークーリング運転（上記外気運転）を選択実施することができ、この点で機能性に一層優れ、また、省エネ面でも一層優れたものになる。
【００２１】
なお、出力熱交換器で通過外部空気と冷却対象流体とを熱交換させて冷却対象流体を冷却する上記外気運転は、冷媒液としての水の散布を停止した形態、あるいは、冷媒液としての水の散布を実施してその散布水の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体の冷却を促進する形態のいずれで実施してもよく、また、外部空気の状態（特に温度）によっていずれかの形態を選択するようにしてもよい。
【００２２】
ちなみに、作動ガスに空気以外の気体を用いる場合において、ガス循環路で作動ガスを循環させる通常運転と、ガス循環路のうち出力熱交換器の配置部に外部空気を一過的に通過させる外気運転との切り換えを可能にすることも考えられるが、この場合、外気運転の実施時に作動ガスを回収することが必要になって装置構成及び取り扱いが複雑になり、この点で、作動ガスに空気を用いる形態において外気運転の切り換え実施を可能にする上記構成の方が有利である。
【００２３】
上記構成の実施において、前記再生用ガスとして加熱手段により加熱した空気を用いてもよい。
【００２４】
つまり、この構成によれば、周囲の空気を加熱するだけで容易に再生用ガスを生成することができ、これにより、再生用ガスに空気以外の気体を用いるに比べ、コスト面、取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などで一層優れたものになる。
【００２５】
なお、再生用ガスに加熱空気を用い、かつ、冷媒液に水を用いれば、脱着域から排出される使用済み再生用ガスが単なる高湿高温の空気となることから、使用済み再生用ガスの処理が極めて容易になって、使用済み再生用ガスをそのまま外部へ排気することも可能になり、このことからコスト面、取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などで更に優れたものになる。
【００２６】
上記構成の実施において、運転時における前記ガス循環路及び前記脱着域の圧力を大気圧とほぼ等しい常圧にしてもよい。
【００２７】
つまり、この構成によれば、従来の吸着冷凍機の如き真空ポンプの装備や耐圧気密構造が不要になることで、また、作動ガス循環や再生用ガス供給に一般仕様のファンを使用できるようになることで、装置の製作を容易にし得るとともに装置コストを効果的に低減でき、また、運転圧力が常圧であることから取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などでも更に優れたものになる。
【００２８】
そしてまた、脱着域から排出される使用済み再生用ガスを外部に排気する場合には、脱着域とほぼ同圧の外部へ使用済み再生用ガスを容易に排気することができ、また、前述外気運転の切り換え実施を可能にする場合には、ガス循環路の内外圧力がほぼ等しい状況の下で、その切り換えを容易に行なうことができる。
【００２９】
なお、運転時におけるガス循環路及び脱着域の圧力を大気圧とほぼ等しい常圧にした場合、運転時におけるガス循環路及び脱着域の圧力を大気圧よりも低くする場合（すなわち、真空ポンプを用いて真空化する場合）に比べ、蒸発室での冷媒の蒸発温度が高くなって冷却対象流体の冷却温度が高くなる（例えば１５℃程度になる）が、工場などにおける種々の冷熱用途には比較的高温の冷熱が必要な用途が多々あることから、冷却温度が高くなることで有用性が損なわれることはなく、むしろ、低温の冷熱を高温熱との混合により所要の温度の冷熱にするといった形態を採るに比べ、一層低温の排熱を脱着用熱源として有効利用できる等の面でエネルギ的に有利になる。
【００３０】
〔１〕請求項１に係る発明はロータ式吸着冷凍機に係り、その特徴は、
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させた再生用ガスを冷却して、その再生用ガス中の冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
この凝縮器での凝縮により生じた冷媒液を前記散布手段に供給する還液手段とを設けてある点にある。
【００３１】
つまり、この構成では、基本的に前述の如く（図１参照）、蒸発室８での散布冷媒液Ｗの蒸発により冷媒蒸気を含む状態になった作動ガスＡを、吸着域ａで吸着ロータ５に通過させることにより、吸着域ａにあるロータ部分の吸着剤Ｘをもって通過作動ガスＡから冷媒蒸気を吸着除去する。また、吸着域ａを通過した作動ガスＡを冷却器１４により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱（及び脱着域ｂからの移行熱）により昇温した作動ガスＡを温度低下させる。
そして、このように冷媒蒸気を除去するとともに温度低下させた作動ガスＡに対し蒸発室８において再び冷媒液Ｗを散布することで、散布冷媒液Ｗを冷媒蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器９において冷却対象流体Ｃを効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した作動ガスＡを吸着域ａに送って吸着ロータ５に通過させることで、その低温作動ガスＡによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による通過作動ガスＡからの冷媒蒸気除去を効率的に行なう。
一方、この作動ガス循環に並行して、脱着域ｂでは、供給される再生用ガスＡｏ′を吸着ロータ５に通過させることで、ロータ回転により吸着域ａから脱着域ｂに移行したロータ部分の吸着剤Ｘ（すなわち、吸着域ａにおいて冷媒蒸気を吸着した吸着剤Ｘ）から吸着冷媒蒸気を再生用ガスＡｏ′中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤Ｘをロータ回転により再び吸着域ａに移行させる。
すなわち、上記構成であれば、吸着ロータ５の回転により吸着域ａでの上記吸着と脱着域ｂでの上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器９での冷却対象流体Ｃの連続冷却を可能にするから、従来の吸着冷凍機の如き、第１，第２吸脱着室の各々を蒸発室と凝縮室とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室の夫々に内蔵した吸着剤熱交換器に対し冷却水と温水とを交互に供給するための複雑な切り換え構成が不要になり、また、それら切り換えが不要なことで装置制御のための制御構成も簡単になり、これらのことで、装置コストを安価にし得るとともに装置の小型化が可能になり、また、メンテナンスも容易にすることができる。
そしてまた、上記構成によれば、脱着域ｂから排出される使用済み再生用ガスＡｏ′に蒸気の形で含まれる脱着冷媒を凝縮させた上で蒸発室８での散布冷媒液Ｗとして再使用するから、使用済み再生用ガスＡｏ′中の脱着冷媒を外部に排出する形態に比べ、冷媒液Ｗの必要補給量を大幅に低減でき、そのことで、ランニングコストを効果的に低減することができる。
〔２〕請求項２に係る発明はロータ式吸着冷凍機に係り、その特徴は、
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記吸着域を前記蒸発室の室内に臨ませる状態に配置して、前記吸着ロータのうち前記吸着域に位置する状態にあるロータ部分が前記蒸発室の室内に臨む状態となる構成にし、
前記蒸発室において前記散布手段を前記出力熱交換器の上方で冷媒液散布させる状態に配置してある点にある。
つまり、この構成では、基本的に前述の如く（図１参照）、蒸発室８での散布冷媒液Ｗの蒸発により冷媒蒸気を含む状態になった作動ガスＡを、吸着域ａで吸着ロータ５に通過させることにより、吸着域ａにあるロータ部分の吸着剤Ｘをもって通過作動ガスＡから冷媒蒸気を吸着除去する。また、吸着域ａを通過した作動ガスＡを冷却器１４により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱（及び脱着域ｂからの移行熱）により昇温した作動ガスＡを温度低下させる。
そして、このように冷媒蒸気を除去するとともに温度低下させた作動ガスＡに対し蒸発室８において再び冷媒液Ｗを散布することで、散布冷媒液Ｗを冷媒蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器９において冷却対象流体Ｃを効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した作動ガスＡを吸着域ａに送って吸着ロータ５に通過させることで、その低温作動ガスＡによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による通過作動ガスＡからの冷媒蒸気除去を効率的に行なう。
一方、この作動ガス循環に並行して、脱着域ｂでは、供給される再生用ガスＡｏ′を吸着ロータ５に通過させることで、ロータ回転により吸着域ａから脱着域ｂに移行したロータ部分の吸着剤Ｘ（すなわち、吸着域ａにおいて冷媒蒸気を吸着した吸着剤Ｘ）から吸着冷媒蒸気を再生用ガスＡ中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤Ｘをロータ回転により再び吸着域ａに移行させる。
すなわち、上記構成であれば、吸着ロータ５の回転により吸着域ａでの上記吸着と脱着域ｂでの上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器９での冷却対象流体Ｃの連続冷却を可能にするから、従来の吸着冷凍機の如き、第１，第２吸脱着室の各々を蒸発室と凝縮室とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室の夫々に内蔵した吸着剤熱交換器に対し冷却水と温水とを交互に供給するための複雑な切り換え構成が不要になり、また、それら切り換えが不要なことで装置制御のための制御構成も簡単になり、これらのことで、装置コストを安価にし得るとともに装置の小型化が可能になり、また、メンテナンスも容易にすることができる。
そしてまた、上記構成では、吸着ロータ５のうち吸着域ａにあるロータ部分（即ち、吸着域ａを蒸発室８の室内に臨ませる状態に配置して蒸発室８の室内に臨ませるようにしたロータ部分）により冷媒蒸気が通過作動ガスＡから吸着除去され、また、蒸発室８において散布手段１２が出力熱交換器９の上方で冷媒液Ｗの散布を行なう。
〔３〕請求項３に係る発明はロータ式吸着冷凍機に係り、その特徴は、
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液としての水を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスとしての空気を循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記吸着ロータによる吸脱着、前記冷却器による冷却、並びに、前記散布手段による冷媒液散布を行いながら前記ガス循環路で作動ガスとしての空気を循環させて散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により前記出力熱交換器で冷却対象流体を冷却する通常運転と、
前記ガス循環路のうち前記出力熱交換器の配置部に外部空気を一過的に通過させて、前記出力熱交換器での通過外部空気と冷却対象流体との熱交換により冷却対象流体を冷却する外気運転との切り換えを可能にしてある点にある。
つまり、この構成において上記通常運転では、基本的に前述の如く（図１参照）、蒸発室８での散布冷媒液Ｗの蒸発により冷媒蒸気を含む状態になった作動ガスＡを、吸着域ａで吸着ロータ５に通過させることにより、吸着域ａにあるロータ部分の吸着剤Ｘをもって通過作動ガスＡから冷媒蒸気を吸着除去する。また、吸着域ａを通過した作動ガスＡを冷却器１４により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱（及び脱着域ｂからの移行熱）により昇温した作動ガスＡを温度低下させる。
そして、このように冷媒蒸気を除去するとともに温度低下させた作動ガスＡに対し蒸発室８において再び冷媒液Ｗを散布することで、散布冷媒液Ｗを冷媒蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器９において冷却対象流体Ｃを効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した作動ガスＡを吸着域ａに送って吸着ロータ５に通過させることで、その低温作動ガスＡによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による通過作動ガスＡからの冷媒蒸気除去を効率的に行なう。
一方、この作動ガス循環に並行して、脱着域ｂでは、供給される再生用ガスＡを吸着ロータ５に通過させることで、ロータ回転により吸着域ａから脱着域ｂに移行したロータ部分の吸着剤Ｘ（すなわち、吸着域ａにおいて冷媒蒸気を吸着した吸着剤Ｘ）から吸着冷媒蒸気を再生用ガスＡ中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤Ｘをロータ回転により再び吸着域ａに移行させる。
すなわち、上記構成であれば、吸着ロータ５の回転により吸着域ａでの上記吸着と脱着域ｂでの上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器９での冷却対象流体Ｃの連続冷却を可能にするから、従来の吸着冷凍機の如き、第１，第２吸脱着室の各々を蒸発室と凝縮室とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室の夫々に内蔵した吸着剤熱交換器に対し冷却水と温水とを交互に供給するための複雑な切り換え構成が不要になり、また、それら切り換えが不要なことで装置制御のための制御構成も簡単になり、これらのことで、装置コストを安価にし得るとともに装置の小型化が可能になり、また、メンテナンスも容易にすることができる。
そしてまた、上記構成によれば、吸着ロータ５による吸脱着、及び、冷却器１４による冷却を行ないながら作動ガスＡとしての空気をガス循環路６で循環させて出力熱交換器９で冷却対象流体Ｃを冷却する上記通常運転の他、外部空気Ａｏの温度が低いときには、ガス循環路６のうち出力熱交換器９の配置部に外部空気Ａｏを一過的に通過させることにより、出力熱交換器９で通過外部空気Ａｏと冷却対象流体Ｃとを熱交換させて冷却対象流体Ｃを冷却するといった所謂フリークーリング運転（上記外気運転）を選択実施することができ、この点で機能性に一層優れ、また、省エネ面でも一層優れたものになる。
なお、出力熱交換器９で通過外部空気Ａｏと冷却対象流体Ｃとを熱交換させて冷却対象流体Ｃを冷却する上記外気運転は、冷媒液Ｗとしての水の散布を停止した形態、あるいは、冷媒液Ｗとしての水の散布を実施してその散布水Ｗの蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体Ｃの冷却を促進する形態のいずれで実施してもよく、また、外部空気Ａｏの状態（特に温度）によっていずれかの形態を選択するようにしてもよい。
ちなみに、作動ガスＡに空気以外の気体を用いる場合において、ガス循環路６で作動ガスＡを循環させる通常運転と、ガス循環路６のうち出力熱交換器９の配置部に外部空気Ａｏを一過的に通過させる外気運転との切り換えを可能にすることも考えられるが、この場合、外気運転の実施時に作動ガスＡを回収することが必要になって装置構成及び取り扱いが複雑になり、この点で、作動ガスＡに空気を用いる形態において外気運転の切り換え実施を可能にする上記構成の方が有利である。
〔４〕請求項４に係る発明はロータ式吸着冷凍機に係り、その特徴は、
吸着剤を備える通気性吸着ロータの回転域に吸着域と脱着域とをロータ回転方向に並べて設け、
前記吸着域と、その吸着域で前記吸着ロータを通過した作動ガスを冷却する冷却器と、その冷却器で冷却した作動ガスに対し散布手段により冷媒液を散布する蒸発室とにわたって、その順に作動ガスを循環させるガス循環路を形成し、
前記蒸発室での散布冷媒液の蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体を冷却する出力熱交換器を設け、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる再生用ガスを前記脱着域に通風供給する再生用ガス供給手段を設け、
前記散布手段は前記蒸発室において前記冷却対象流体を前記冷媒液として散布する構成にしてある点にある。
つまり、この構成では、基本的には前述の如く（図３参照）、蒸発室８での散布冷媒液Ｗの蒸発により冷媒蒸気を含む状態になった作動ガスＡを、吸着域ａで吸着ロータ５に通過させることにより、吸着域ａにあるロータ部分の吸着剤Ｘをもって通過作動ガスＡから冷媒蒸気を吸着除去する。また、吸着域ａを通過した作動ガスＡを冷却器１４により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱（及び脱着域ｂからの移行熱）により昇温した作動ガスＡを温度低下させる。
そして、このように冷媒蒸気を除去するとともに温度低下させた作動ガスＡに対し蒸発室８において再び冷媒液Ｗを散布することで、散布冷媒液Ｗを冷媒蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器９において冷却対象流体Ｃを効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した作動ガスＡを吸着域ａに送って吸着ロータ５に通過させることで、その低温作動ガスＡによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による通過作動ガスＡからの冷媒蒸気除去を効率的に行なう。
一方、この作動ガス循環に並行して、脱着域ｂでは、供給される再生用ガスＡｏ′を吸着ロータ５に通過させることで、ロータ回転により吸着域ａから脱着域ｂに移行したロータ部分の吸着剤Ｘ（すなわち、吸着域ａにおいて冷媒蒸気を吸着した吸着剤Ｘ）から吸着冷媒蒸気を再生用ガスＡｏ′中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤Ｘをロータ回転により再び吸着域ａに移行させる。
すなわち、上記構成であれば、吸着ロータ５の回転により吸着域ａでの上記吸着と脱着域ｂでの上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器９での冷却対象流体Ｃの連続冷却を可能にするから、従来の吸着冷凍機の如き、第１，第２吸脱着室の各々を蒸発室と凝縮室とに対して交互に連通させるための複雑な切り換え構成、並びに、それら第１，第２吸脱着室の夫々に内蔵した吸着剤熱交換器に対し冷却水と温水とを交互に供給するための複雑な切り換え構成が不要になり、また、それら切り換えが不要なことで装置制御のための制御構成も簡単になり、これらのことで、装置コストを安価にし得るとともに装置の小型化が可能になり、また、メンテナンスも容易にすることができる。
そしてまた、上記構成では、蒸発室８において冷却対象流体Ｃそのものを冷媒液Ｗとして散布手段１２により散布する形態で冷却対象流体Ｃを冷却する形式（略言すれば、蒸発室８の全体を出力熱交換器９とする形式）を採用する。
〔５〕請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
運転時における前記ガス循環路及び前記脱着域の圧力を大気圧とほぼ等しい常圧にしてある点にある。
つまり、この構成によれば、従来の吸着冷凍機の如き真空ポンプの装備や耐圧気密構造が不要になることで、また、作動ガス循環や再生用ガス供給に一般仕様のファンを使用できるようになることで、装置の製作を容易にし得るとともに装置コストを効果的に低減でき、また、運転圧力が常圧であることから取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などでも更に優れたものになる。
そしてまた、脱着域から排出される使用済み再生用ガスを外部に排気する場合には、脱着域とほぼ同圧の外部へ使用済み再生用ガスを容易に排気することができ、また、前述外気運転の切り換え実施を可能にする場合には、ガス循環路の内外圧力がほぼ等しい状況の下で、その切り換えを容易に行なうことができる。
なお、運転時におけるガス循環路及び脱着域の圧力を大気圧とほぼ等しい常圧にした場合、運転時におけるガス循環路及び脱着域の圧力を大気圧よりも低くする場合（すなわち、真空ポンプを用いて真空化する場合）に比べ、蒸発室での冷媒の蒸発温度が高くなって冷却対象流体の冷却温度が高くなる（例えば１５℃程度になる）が、工場などにおける種々の冷熱用途には比較的高温の冷熱が必要な用途が多々あることから、冷却温度が高くなることで有用性が損なわれることはなく、むしろ、低温の冷熱を高温熱との混合により所要の温度の冷熱にするといった形態を採るに比べ、一層低温の排熱を脱着用熱源として有効利用できる等の面でエネルギ的に有利になる。
〔６〕請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
他機からの低温排熱により空気を加熱する排熱利用加熱器を設け、
この排熱利用加熱器により加熱した空気を前記再生用ガスとして前記脱着域で前記吸着ロータに通過させる構成にしてある点にある。
つまり、この構成によれば、周囲の空気を加熱するだけで容易に再生用ガスを生成することができ、これにより、再生用ガスに空気以外の気体を用いるに比べ、コスト面、取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などで一層優れたものになる。
なお、再生用ガスに加熱空気を用い、かつ、冷媒液に水を用いれば、脱着域から排出される使用済み再生用ガスが単なる高湿高温の空気となることから、使用済み再生用ガスの処理が極めて容易になって、使用済み再生用ガスをそのまま外部へ排気することも可能になり、このことからコスト面、取り扱い面、安全面、並びに、汎用性の面などで更に優れたものになる。
【００３２】
〔７〕請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記脱着域で前記吸着ロータに通過させた再生用ガスから熱回収して、その回収熱により前記脱着域へ供給する再生用ガスを予熱する熱回収・予熱手段を設けてある点にある。
【００３３】
つまり、この構成によれば、脱着域から排出される使用済み再生用ガスの保有熱を回収して、その回収熱を脱着域への供給再生用ガスの予熱に利用するから、使用済み再生用ガスの保有熱を外部に廃棄する形態に比べ、熱ロスを大幅に低減することができて、省エネ面で一層優れたものにすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１はロータ式吸着冷凍機を示し、ロータ収容室１の内部を隔壁２により吸着側室３と脱着側室４とに区分し、ゼオライトや活性炭などの吸着剤Ｘを備えさせた円盤状の通気性吸着ロータ５を、その回転によりロータ各部が吸着側室３と脱着側室４とを交互に通過するように、吸着側室３と脱着側室４とに跨らせてロータ収容室１に収容してある。
【００３５】
換言すれば、ロータ回転域のうち吸着側室３に位置する部分を吸着域ａとし、かつ、脱着側室４に位置する部分を脱着域ｂとする形態で、ロータ回転域に吸着域ａと脱着域ｂとをロータ回転方向に並べて区画形成してある。
【００３６】
６は吸着側室３を循環路の一部にして作動ガスとしての空気Ａを循環ファン７により循環させるガス循環路であり、吸着側室３のうち空気循環方向で吸着ロータ５よりも上流側の部分（本例では下側の部分）を蒸発室８として、この蒸発室８には、冷却対象流体としての冷水Ｃを冷却する出力熱交換器９、及び、散布ポンプ１０により蒸発室８の底槽部から散布用供給路１１を通じて供給される冷媒液としての水Ｗを蒸発室８内に散布する散布具１２を設けてある。
【００３７】
また、吸着側室３の外部においてガス循環路６には、外部空気Ａｏを放熱源とする冷却塔１３との間で循環させる冷却水Ｒにより作動ガスとしての路内通過空気Ａを冷却する冷却器１４を設けてある。
【００３８】
すなわち、上記ガス循環路６は、吸着域ａと、その吸着域ａにおいて吸着ロータ５を通過した空気Ａを冷却する冷却器１４と、その冷却器１４で冷却した空気Ａに対し散布具１２により水Ｗを散布する蒸発室８とにわたって、その順に空気Ａを循環させるものにしてある。
【００３９】
一方、脱着側室４には、外部空気Ａｏを再生用ファン１５により室内の脱着域ｂに供給して吸着ロータ５に通過させる再生用ガス供給路１６、及び、脱着域ｂを通過した外部空気Ａｏ′を室外に排出する再生用ガス排気路１７を接続してあり、また、再生用ガス供給路１６には、脱着域ｂに供給する外部空気Ａｏを他機器（例えば、発電用マイクロガスタービンなど）からの低温排熱により加熱する排熱利用加熱器１８を設け、この加熱器１８により加熱した外部空気Ａｏ′を再生用ガスとして脱着域ｂに通風供給するようにしてある。
【００４０】
なお、本実施形態では、ガス循環路６及び脱着側室４の夫々を大気圧とほぼ等しい常圧下で運転するようにしてあり、循環ファン７及び再生用ファン１５には一般仕様のファンを用いている。
【００４１】
また、吸着ロータ５は、それによって吸着側室３及び脱着側室４夫々の室内を２領域に区分するように配備して、吸着域ａ及び脱着域ｂの夫々で作動ガスとしての循環空気Ａの全量及び再生用ガスとしての加熱外部空気Ａｏ′の全量を吸着ロータ５に通過させるようにしてある。
【００４２】
つまり、このロータ式吸着冷凍機では（図２参照）、蒸発室８での散布水Ｗの蒸発により高湿になった空気Ａ（図２におけるイ点）を、吸着域ａで吸着ロータ５に通過させることで、吸着域ａにあるロータ部分の吸着剤Ｘにより水蒸気を吸着除去（すなわち除湿）して、その空気Ａを低湿の高温空気（図２におけるロ点）し、また、その空気Ａを冷却器１４により冷却することで、上記吸着に伴う発生吸着熱及び脱着域ｂからの移行熱により昇温した空気Ａ（図２におけるロ点）を温度低下させる（図２におけるハ点）。
【００４３】
そして、このようにして低湿低温にした空気Ａ（図２におけるハ点）に対し蒸発室８において再び水Ｗを散布することで、散布水Ｗを水蒸気分圧の低い低温雰囲気下で効率的に蒸発させて、その蒸発に伴う気化熱奪取により出力熱交換器９において冷却対象の冷水Ｃを効率的に冷却し、また、その気化熱奪取により低温化した空気Ａ（図２におけるイ点）を吸着域ａに送って吸着ロータ５に通過させることで、その低温空気Ａによる吸着剤冷却により高い吸着効率を発揮させて、上記吸着による空気Ａからの水蒸気除去（除湿）を効率的に行なう。
【００４４】
一方、この空気循環に並行して、脱着域ｂでは、再生用ガスとして供給される加熱外部空気Ａｏ′を吸着ロータ５に通過させることで、ロータ回転により吸着域ａから脱着域ｂに移行したロータ部分の吸着剤Ｘ（すなわち、吸着域ａにおいて吸湿した吸着剤）から吸着水蒸気を加熱外部空気Ａｏ′中へ脱着させ、この脱着により再生した吸着剤Ｘをロータ回転により再び吸着域ａに移行させる。
【００４５】
すなわち、吸着ロータ５の回転により吸着域ａでの上記吸着と脱着域ｂでの上記脱着とを並行して連続に実施し、そのことで出力熱交換器９での冷却対象冷水Ｃの連続冷却を可能にしている。
【００４６】
１９は再生用ガス排気路１７に介装した凝縮器、２０は再生用ガス供給路１６に介装した予熱器であり、これら凝縮器１９と予熱器２０との間で循環路２１を通じて熱媒液Ｌを循環させることにより、脱着側室４から使用済み再生用ガスとして排出される加熱外部空気Ａｏ′からその空気Ａｏ′中の脱着水蒸気を凝縮させる形態で保有熱を回収して、その回収熱により再生用ガスとして脱着域ｂに供給する外部空気Ａｏを予熱する。
【００４７】
２２は凝縮器１９での発生凝縮水Ｗ（すなわち、凝縮冷媒）を蒸発室８の底槽部に戻して散布水Ｗに再使用するための還液路、２３はその還液路２２に介装した還液ポンプである。
【００４８】
また、２４はガス循環路６のうち出力熱交換器９の配置部（すなわち、吸着側室３の下側部分）へ循環ファン７を用いて外部空気Ａｏを取り入れる外気取入路、２５はこの取り入れ外部空気Ａｏをガス循環路６のうち出力熱交換器９の配置部から外部へ排出する外気排出路であり、外部空気Ａｏが低温の場合には、これら外気取入路２４及び外気排出路２５のダンパＶ１，Ｖ２を開いて、循環ファン７により低温外部空気Ａｏを出力熱交換器９の配置部に一過的に通過させることで、その通過外部空気Ａｏとの熱交換により冷却対象水Ｗを冷却する外気運転を適宜実施できるようにしてある。
【００４９】
２６は冷媒液としての水Ｗの補給路、２７は補給弁である。
【００５０】
〔別実施形態〕
次に別の実施形態を列記する。
【００５１】
吸着ロータ５は、前述の実施形態の如き回転軸芯方向にガスを通過させる円盤形のロータに限られるものではなく、半径方向にガスを通過させる円筒形のロータや、シート厚さ方向にガスを通過させる無端帯状（輪状）シート形のロータであってもよく、また、吸着剤Ｘには活性炭やゼオライトなど種々のもの使用できる。
【００５２】
作動ガスＡには空気に限らず種々の気体を使用でき、冷媒液Ｗにも水に限らず種々の液体を使用できる。また、冷却対象流体Ｃも水以外の液体、場合によっては気体でもよい。
【００５３】
蒸発室８で作動ガスＡに対し冷媒液Ｗを散布する散布手段には、前述の実施形態で示した如き多ノズル形式の散布具１２に限らず、種々の散布方式のものを使用でき、例えば、樋状部から冷媒液Ｗを溢液させる方式や、平板状の出力熱交換器９の外面に沿って冷媒液Ｗを流下させる方式、あるいは、板に形成した多数の小孔から冷媒液Ｗを雨状に流出させる方式などを採用してもよい。
【００５４】
散布冷媒液Ｗの蒸発に伴う気化熱奪取により冷却対象流体Ｃを冷却する出力熱交換器９は、コイル状や平板状のものなど、どのような形式のものであってもよく、また場合によっては、図３に示す如く、蒸発室８において冷却対象液Ｃ（例えば水）そのものを冷媒液Ｗとして散布する形態でその冷却対象液Ｃを冷却する形式（略言すれば、蒸発室８全体を出力熱交換器９とする形式）を採用してもよい。
【００５５】
再生用ガスには加熱外部空気Ａｏ′に限らず種々の気体を使用でき、また、再生用ガスを脱着域ｂに通風供給する再生用ガス供給手段の具体的構成も、使用する再生用ガスに応じて種々の構成変更が可能である。
【００５６】
再生用ガスを加熱生成する場合、その熱源には各種機器・設備から排熱を初め、燃焼熱、電熱、太陽熱など種々のものを使用できる。
【００５７】
前述の実施形態では、脱着域ｂで吸着ロータ５に通過させた再生用ガスＡｏ′から熱回収して、その回収熱により脱着域ｂへ供給する再生用ガスＡｏを予熱する熱回収・予熱手段を、凝縮器１９，予熱器２０、それら凝縮器１９と予熱器２０との間で熱媒液Ｌを循環させる循環路２１で構成したが、脱着域ｂで吸着ロータ５に通過させた再生用ガスＡｏ′と脱着域ｂへ供給する再生用ガスＡｏとを直接的に熱交換させる気体対気体熱交換器を用いて熱回収・予熱手段を構成してもよく、また場合によっては、熱回収・予熱手段を省略してもよい。
【００５８】
前述の実施形態では、凝縮器１９での凝縮により生じた冷媒液Ｗを散布手段１２に供給する還液手段を、還液路２２及び還液ポンプ２３により構成したが、場合によっては、凝縮冷媒液Ｗを自重流下により蒸発室８の底槽部に戻す形式の還液手段にしてもよく、また場合によっては、還液手段を省略して脱着冷媒蒸気を使用済み再生用ガスＡ′とともに外部に排出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ロータ式吸着冷凍機の構成図
【図２】  作動ガス（空気）の状態変化を示す湿り空気線図
【図３】  別実施形態を示すロータ式吸着冷凍機の構成図
【図４】  従来の吸着冷凍機の構成図
【符号の説明】
５                吸着ロータ
６                ガス循環路
８                蒸発室
９                出力熱交換器
１２              散布手段
１４              冷却器
１５，１６，１８  再生用ガス供給手段
１８              排熱利用加熱器
１９              凝縮器
１９，２０，２１  熱回収・予熱手段
２２，２３        還液手段
ａ                吸着域
ｂ                脱着域
Ａ                作動ガス，空気
Ａｏ′            再生用ガス，加熱外部空気
Ｃ                冷却対象流体
Ｗ                冷媒液，水
Ｘ                吸着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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