(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショーケースと、前記ショーケースに付属の冷凍機と、前記冷凍機から排出された５０〜６０℃の排熱を利用して空気を除湿処理する除湿装置とを具備し、  前記除湿装置で除湿処理された空気を前記ショーケースが設けられた室内に供給するように構成されてなる冷凍システムであって、
前記除湿装置は、
内部に導入された空気を吸収液に接触させて除湿処理を行い、該除湿処理された空気を排出する第1の処理部と、
吸収液を加熱して該吸収液から水分を放出させる第2の処理部と、
前記第１の処理部において水分を吸収した吸収液を第２の処理部に移送し、前記第２の処理部において水分が放出された吸収液を第１の処理部に給送する吸収液循環手段と、
前記第２の処理部における内圧を大気圧以下に保持する真空ポンプと、
前記第２の処理部における吸収液を加熱する加熱手段とを具備してなり、
前記第２の処理部における加熱手段の熱源として前記冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱が用いられるように構成した
ことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
吸収液は水分吸収剤を含有する水溶液であることを特徴とする請求項１の冷凍システム。
【請求項３】
ショーケースと該ショーケースに付属の冷凍機と該冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱を利用して空気を除湿処理する除湿装置とを備えた冷凍システムにおいて、前記除湿装置で除湿処理された空気を前記ショーケースが設けられた室内に供給する冷凍方法であって、
空気を吸収液に接触させて除湿処理を行う除湿ステップと、
前記除湿ステップにおいて吸収した空気中の水分を含有した吸収液を、前記冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱を利用して加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップにおける圧力を大気圧以下に保持する減圧ステップと、
前記除湿ステップにおいて吸収した空気中の水分を含有した吸収液を加熱ステップに移送し、そして前記加熱ステップにおいて水分が放出された吸収液を除湿ステップに給送する吸収液循環ステップと、
前記除湿ステップで除湿処理された空気をショーケースが設けられた室内に供給する供給ステップ
とを具備することを特徴とする冷凍方法。
【請求項４】
吸収液は水分吸収剤を含有する水溶液であることを特徴とする請求項３の冷凍方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機の排熱を利用した冷凍システムに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、スーパーマーケットにおいては、ショーケース付属の冷凍機の負荷を低減させるため、売り場内への供給に先立って、空気（外気）に除湿処理を施すことが多くなっている。いいかえれば、外気吸入口の近傍に除湿式空調機（以下、除湿機と言う）を設置し、同機から排出された空気、つまり水分が取り除かれた調整空気を上記外気吸入口から取り入れるシステムを導入する店舗が急速に増加している。
【０００３】
これまで、こうした除湿処理には、まず空気を過冷却し、その後、設定温度まで空気の温度を上昇させる方法が用いられてきた。しかし、この手法は、エネルギーの無駄が甚大なものとなる上、外気条件に柔軟に対応できないなど不具合が多かった。
【０００４】
このため現在では、上記のような複雑な温度制御を必要としない、乾式の除湿機が主流となっている。ここで、図３を用いて、この乾式除湿機の構造および働きについて簡単に説明する。なお同図は、乾式除湿機の概略図である。
【０００５】
図３に示す乾式除湿機（以下、従来機と言う）は、概して、円盤状の除湿ロータ１１、第1のファン１２および第2のファン１３、そして通風式のヒータ１４から出来上がっている。
【０００６】
これら構成要素のうち除湿ロータ１１は、無数の細孔（貫通孔）を有するハニカム状の構造物である。細孔の表面には、ゼオライトやシリカゲルなどの吸着性微粒子を担持させており、こうした微粒子が空気中の水分を吸着する。また、除湿ロータ１１は、図示していない駆動モータによって、矢印方向に低速で回転できるようになっている。そして、これによって、除湿ロータ１１において吸湿に寄与する部位と再生に寄与する部位とは、徐々に入れ替わっていく。ちなみに、図３の従来機では、除湿ロータ１１の回転中心を通る水平線（図中、破線Ｌで示す）よりも上側が再生領域、下側が吸湿領域である。
【０００７】
次に、第1のファン１２は、除湿ロータ１１の吸湿部位（下半分）に外気つまり水分を含んだ空気を供給し、除湿ロータ１１を通過させて外に排出する役割を果たす。一方、第2のファン１３は、除湿ロータ１１の再生部位（上半分）に加熱空気を供給し、除湿ロータ１１を通過させて外に排出する。更にヒータ１４は可燃性ガスなどを燃焼させて、高温を得るようになっている。このヒータ１４は除湿ロータ１１の直前に配置されており、上記第2のファン１３によって吸引された空気を所定温度まで加熱する。つまり、除湿ロータ１１の再生部位に供給される加熱空気は、ヒータ１４の作用によって得られたものである。
【０００８】
上記のごとく構成された従来機は、次のように機能する。すなわち、まず除湿ロータ１１における吸湿領域に位置する部位が、吹き付けられた外気から水分を奪い取る。つまり、除湿ロータ１１の表面が水分を吸着する。ところで、除湿ロータ１１は上述したように低速で回転しているので、やがて、この水分を吸着した部位は再生領域に入る。この再生領域においては、吸湿領域における空気の流れとは逆向きに、加熱空気が除湿ロータ１１に供給されている。このため、それまで除湿ロータ１１の表面に保持されていた水分は、この再生領域にて除湿ロータ１１から分離し、放出される。この後、除湿ロータ１１において水分が放出された部位は、その回転に伴って吸湿領域に入り、そこで再び、吹き付けられた外気に含まれる水分を吸収する。このようにして従来機は、連続的に外気から水分を取り除き、乾燥した調整空気を生成する。
【０００９】
ところで、スーパーマーケットなど大量の電力を消費する施設では、エネルギー効率の向上が、更に具体的には、排熱の効果的な利用が強く望まれている。なかでも、最も電力を消費する機器であるショーケース付属の冷凍機について、その排熱の有効活用が急がれている。
【００１０】
こうした現状に鑑みて、本発明者は、冷凍機など熱源を有する機器からの排熱を除湿機において活用できないかと考えた。すなわち、この排熱を、上記除湿ロータの再生部位に供給する加熱空気を得るのに利用することを思い付いた。
【００１１】
ところが、冷凍機などの機器からの排熱は、熱量は膨大ではあるものの温度が低く、通常、５０〜６０℃程度である。これに対して、除湿ロータに供給する加熱空気を作り出すには、最低でも８０℃以上の温度が必要になる。このため、冷凍機などの熱源を有する機器からの排熱は、従来方式の除湿機においては利用できないことが判明した。
【００１２】
従って、本発明が解決しようとする課題は、冷凍システムにおける上記の問題点を解決することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、ショーケースと、前記ショーケースに付属の冷凍機と、前記冷凍機から排出された５０〜６０℃の排熱を利用して空気を除湿処理する除湿装置とを具備し、  前記除湿装置で除湿処理された空気を前記ショーケースが設けられた室内に供給するように構成されてなる冷凍システムであって、
前記除湿装置は、
内部に導入された空気を吸収液に接触させて除湿処理を行い、該除湿処理された空気を排出する第1の処理部と、
吸収液を加熱して該吸収液から水分を放出させる第2の処理部と、
前記第１の処理部において水分を吸収した吸収液を第２の処理部に移送し、前記第２の処理部において水分が放出された吸収液を第１の処理部に給送する吸収液循環手段と、
前記第２の処理部における内圧を大気圧以下に保持する真空ポンプと、
前記第２の処理部における吸収液を加熱する加熱手段とを具備してなり、
前記第２の処理部における加熱手段の熱源として前記冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱が用いられるように構成した
ことを特徴とする冷凍システムによって解決される。
【００１５】
又、ショーケースと該ショーケースに付属の冷凍機と該冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱を利用して空気を除湿処理する除湿装置とを備えた冷凍システムにおいて、前記除湿装置で除湿処理された空気を前記ショーケースが設けられた室内に供給する冷凍方法であって、
空気を吸収液に接触させて除湿処理を行う除湿ステップと、
前記除湿ステップにおいて吸収した空気中の水分を含有した吸収液を、前記冷凍機から排出される５０〜６０℃の排熱を利用して加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップにおける圧力を大気圧以下に保持する減圧ステップと、
前記除湿ステップにおいて吸収した空気中の水分を含有した吸収液を加熱ステップに移送し、そして前記加熱ステップにおいて水分が放出された吸収液を除湿ステップに給送する吸収液循環ステップと、
前記除湿ステップで除湿処理された空気をショーケースが設けられた室内に供給する供給ステップ
とを具備することを特徴とする冷凍方法によって解決される。
【００１９】
さて、本発明に係る除湿装置および除湿方法では、上述したように、除湿処理が施される空気を吸収液に接触させて、空気中の水分を取り除くと共に、この処理によって空気中の水分を吸収した吸収液を加熱し、そこから水分を放出させて再利用する。そして更に、空気中の水分を吸収した吸収液の加熱を、熱源を有する機器の排熱を利用して行うようにしている。また、本発明に係る空調装置および空調方法においては、上記除湿装置あるいは除湿方法を利用して、水分が取り除かれた調整空気を得るようにしている。
【００２０】
ところで、従来のように、空気中の水分の除去に除湿ロータに用いた場合、その再生（水分の蒸発除去処理）のためには、加熱空気を供給しなければならない。だが、この加熱空気は、最低でも８０℃以上の温度を有することが必要不可欠である。このため、熱源を有する機器からの温度の低い排熱は、その熱量が、いかに膨大であっても、この加熱空気を得るのに利用することができなかった。これに対して本発明の技術では、水分を吸収・放出する媒体として、上記除湿ロータに比して格段に水分を放出しやすい液状の水分吸収剤（吸収液）を用いたので、こうした温度の低い排熱を利用しても除湿処理（空調処理）が行える。その結果、これまで無駄に捨てられていた温度の低い排熱を有効活用することが可能となり、エネルギー効率の向上が図れる。
【００２１】
なお、本明細書で言う「熱源を有する機器」としては、たとえばスーパーマーケットに設置されるショーケースに付属の冷凍機、あるいは発電機（特に自家用発電機）などを挙げることができる。更に、後者の具体例としては、レシプロ式の発電機やガスタービン式の発電機、燃料電池などがある。また、本明細書で言う「吸収液」としても、さまざまなものが考えられるが、なかでも臭化リチウムの水溶液や塩化リチウムの水溶液などが好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を用いて、本発明の一実施形態を具体的に説明する。なお、図１は本実施形態に係る空調装置の概略図、図2は本実施形態に係る除湿装置の概略図である。
【００２３】
まず、本実施形態に係る空調装置（以下、本空調装置と言う）および空調方法（以下、本空調方法と言う）について、図1を用いて説明する。
【００２４】
本空調装置は、後に詳述する除湿装置を用いて構成されたもので、除湿式空調装置とも言えるものである。本空調装置は、たとえば、ショーケース付属の冷凍機の負荷を低減させるため、売り場内への供給に先立って外気に除湿処理を施す際に使用される。すなわち、通常、外気吸入口の近傍に設置される本空調装置は、水分が取り除かれて乾燥した調整空気を排出し、この調整空気が上記外気吸入口から取り入れられ、売り場内へ供給されることになる。
【００２５】
さて本空調装置は、主要構成要素として、調整空気生成手段Ａおよび送風ファンＢを具備する。このうち調整空気生成手段Ａは、水分が取り除かれた調整空気を生成するためのものである。一方、送風ファンＢは、調整空気生成手段Ａの下流側に位置しており、ケースＣ内に外気（水分を含んだ空気）を取り込み、調整空気生成手段Ａを通過させた後、ケースＣの外に排出させる役割を果たす。
【００２６】
このようにしてケースＣから排出される空気、つまり本空調装置から供給される空気が、調整空気生成手段Ａの作用で水分が取り除かれた調整空気である。なお、上記調整空気生成手段Ａは、後に詳述する本実施形態に係る除湿装置（以下、本除湿装置と言う）を用いて構成されたものである。すなわち、上述した空調装置においては、本除湿装置を調整空気生成手段Ａとして用いている。
【００２７】
また、本空調方法についても、後述する本実施形態に係る除湿方法（以下、本除湿方法と言う）を用いたものである。すなわち本空調方法は、水分が取り除かれた調整空気を生成するための調整空気生成工程（上記調整空気生成手段Ａでの処理に相当）を具備する。そして、この調整空気生成工程での処理に、本除湿方法を用いている。
【００２８】
続いて、本実施形態に係る除湿装置（本除湿装置）および除湿方法（本除湿方法と言う）について、図２を用いて説明する。
【００２９】
本除湿装置は、熱源を有する機器、特にスーパーマーケットに設置されるショーケース付属の冷凍機（更に具体的にはコンプレッサー）の排熱を利用して、外気つまり水分を含む空気を除湿処理するものである。いいかえれば本除湿装置は、外気の除湿処理に、上記熱源を有する機器の排熱、殊に５０〜６０℃程度の低温排熱を有効活用できるよう構成されてなることを特徴とする。
【００３０】
さて本除湿装置は、主要構成要素として、内部に除湿処理が施される空気（外気）が導入される第1の処理部１と、空気中の水分を吸収した吸収液（たとえば塩化リチウム水溶液）Ｆを加熱するための第2の処理部２と、この第2の処理部２と第1の処理部１との間で、吸収液Ｆを循環させる吸収液循環手段３とを具備する。
【００３１】
このうち第1の処理部１は、内部に導入された空気を、吸収液Ｆに接触させ、その後、外部に排出する。空気に含まれている水分は、吸収液Ｆとの接触で直ちに取り除かれ、空気は乾燥状態となる。つまり、第1の処理部１に導入された空気は、水分を含まない乾燥した調整空気となって、同第１の処理部１から排出される。
【００３２】
なお、空気を吸収液Ｆに接触させる機構については、さまざまなものが考えられる。本実施形態では、特に図示していないが、直立状態で配置したメッシュ状の板に、その上端から吸収液Ｆを連続供給し、吸収液Ｆが板表面を常時流下するようにした機構を用いた。こうした機構を採用した場合、第１の処理部１内に強制導入された水分を含む空気は、板に形成された無数の孔を通過していくことになる。そして、この板と交錯する際に、空気は、その表面に薄く広がる吸収液Ｆと効果的に接触する。
【００３３】
上記第１の処理部１内への空気の導入は、言うまでもなく、先に説明した空調装置の送風ファンＢを用いてなされる。つまり、上述した調整空気生成手段Ａへの空気供給とは、具体的には、この第１の処理部１に空気を送り込むことである。
【００３４】
次に、第２の処理部２についてであるが、これは上述したように、空気中の水分を吸収した吸収液（上記第１の処理部１から送られてくる吸収液）Ｆを加熱して、この吸収液Ｆから水分を放出、つまり蒸発させる役割を果たす。第２の処理部２は、吸収液Ｆを蓄え、内部空間が外界から完全に隔絶された非開放状態のケース２ａと、このケース２ａに隣接して、たとえば、その下面に接した状態で配置された加熱手段２ｂとを具備する。この加熱手段２ｂに関しては、後に詳述する。
【００３５】
上記第１の処理部１および第２の処理部２と共に本除湿装置を構成する吸収液循環手段３は、第1の処理部１と第2の処理部２とを接続する二つの送液管４ａ，４ｂと、送液管４ａの途中に配置された吸収液圧送用のポンプ５ａと、そして更に送液管４ｂの途中に配置された吸収液圧送用のポンプ５ｂとを具備してなる。
【００３６】
この吸収液循環手段３は、送液管４ａおよびポンプ５ａが機能することで、第1の処理部１において空気中の水分を吸収した吸収液Ｆを第2の処理部２へ移送する。一方、送液管４ｂおよびポンプ５ｂが機能することで、吸収液循環手段３は、第2の処理部２において水分を放出させた吸収液Ｆを、第1の処理部１に給送する。このようにして、第１の処理部１と第２の処理部２との間で、吸収液Ｆは絶えず循環するようになっている。
【００３７】
本除湿装置は、上記構成要素に加えて、真空ポンプ６を更に具備する。この真空ポンプ６は、第2の処理部２に接続されている。換言すれば、同真空ポンプ６は、第２の処理部２の内部空間（液面上方の空間）につながっている。したがって、この真空ポンプ６を作動させれば、第2の処理部２の内圧（ケース２ａの内圧）を大気圧以下の圧力に、たとえば大気圧の数十分の一の圧力に低下させることができる。つまり、本除湿装置では、第2の処理部２における吸収液Ｆから水分を放出させる処理を、第2の処理部２の内圧を大気圧以下に保った状態（沸点が低下した状態）で行えるよう構成されている。
【００３８】
さて本実施形態では、上記加熱手段２ｂとして、熱源を有する機器、特にショーケース付属の冷凍機７の排熱を利用して、対象物を加熱する構造のものを用いた。すなわち本除湿装置は、空気中の水分を吸収した吸収液Ｆを、第2の処理部２において、上記熱源を有する機器の排熱を利用して、所定温度まで加熱できるよう構成されている。なお、排熱は何らかの媒体（液体や気体）を用いて加熱手段２ｂへと運ばれ、その後、また冷凍機７へと戻る。
【００３９】
続いて、本除湿装置の機能、すなわち同装置が、どのようにして空気中の水分を連続的に除去するかについて説明する。なお、本除湿装置は、熱源を有する機器の排熱を利用して、空気を除湿処理する本除湿方法を実施するのに用いられるものであり、したがって以下の説明は、本除湿方法の説明をも兼ねている。
【００４０】
上記構成の除湿装置を用いて、空気を除湿処理する場合には、除湿処理が施される空気（外気）を吸収液Ｆに接触させる第1の処理工程と、この第1の処理工程にて空気中の水分を吸収した吸収液Ｆを加熱して、同吸収液Ｆから水分を放出させる第2の処理工程とが、同時進行的に実施されることになる。すなわち本除湿方法は、この第1の処理工程および第2の処理工程を具備する。
【００４１】
更に詳しく言うと、まずは、除湿処理が施される空気（外気）を第１の処理部１に強制的に送り込む。すると、第１の処理部１内において、この空気は吸収液Ｆと接触し、それに含まれる水分が除去される。
【００４２】
次に、空気中から除去された水分が溶け込んで濃度の薄くなった吸収液Ｆは、ポンプ５ａの作用で、送液管４ａを経て、第2の処理部２に移送される。この第２の処理部２においては、加熱手段２ｂの作用により、内部に蓄えられた吸収液Ｆは常時熱せられ、所定温度（たとえば５０〜６０℃程度）に保たれている。また、第２の処理部２の内部は、内圧を大気圧以下に保った閉空間であるから、上記第2の処理工程における吸収液Ｆから水分を放出させる処理は、大気圧以下に減圧された状況下にて行われることになる。したがって、空気中の水分を吸収した吸収液Ｆ、正確にはケース２ａ内に蓄えられた吸収液Ｆは、容易に水分を放出し、その状態が永続する。
【００４３】
ケース２ａ内において水分を放出して、元の濃度に戻った吸収液Ｆは、ポンプ５ｂの作用で、送液管４ｂを経て、第１の処理部１に給送される。そして、そこで再び水分を含む空気と接触し、それから水分を除去する。このように本除湿方法では、上記第2の処理工程にて水分を放出させた吸収液Ｆを、第1の処理工程にて再使用する。また、第2の処理工程での、空気中の水分を吸収した吸収液Ｆの加熱には、熱源を有する機器の排熱を利用する。このようにして本除湿装置は、空気中の水分を連続的に除去し、水分を含まない調整空気を供給する。
【００４４】
さて、本実施形態に係る除湿装置および除湿方法では、上述したように、除湿処理が施される空気（外気）を吸収液Ｆに接触させ、空気中の水分を取り除くと共に、この処理によって空気中の水分を吸収した吸収液Ｆを加熱して、それから水分を放出させ、再利用するようにしている。そして更に本実施形態では、空気中の水分を吸収した吸収液Ｆの加熱を、熱源を有する機器であるショーケース付属の冷凍機７の排熱を利用して行うようにした。また、本実施形態に係る空調装置および空調方法においては、この除湿装置あるいは除湿方法を利用して、水分が取り除かれた調整空気を得るようにしている。
【００４５】
このため、先に説明したような理由により、冷凍機７からの温度の低い排熱を利用しても、除湿処理（空調処理）が効率よく行える。ゆえに、これまで無駄に捨てられていた温度の低い排熱を有効活用することが可能となり、エネルギー効率の向上が図れる。
【００４６】
なお、熱源を有する機器からの排熱の温度が十分に高い場合には、第２の処理部に接続された真空ポンプ６を省略し、第２の処理部２内を大気圧と同じ圧力に保って処理を行うことも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱源を有する機器からの温度の低い排熱を利用して処理が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空調装置の概略図
【図２】本発明の実施形態に係る除湿装置の概略図
【図３】従来の乾式除湿機の概略図
【符号の説明】
Ａ              調整空気生成手段（除湿装置）
Ｂ              送風ファン
Ｃ              ケース
１              第１の処理部
２              第２の処理部
２ａ            ケース
２ｂ            加熱手段
３              吸収液循環手段
４ａ，４ｂ      送液管
５ａ，５ｂ      ポンプ
６              真空ポンプ
７              冷凍機（熱源を有する機器）
Ｆ              吸収液
【図１】
0003770470.tif 000002
【図２】
0003770470.tif 000003
【図３】
0003770470.tif 000004