JPH03294763A - 冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明ζよ　化学反応に伴う吸発熱現象を利用して冷却
を行なう、比較的小型でポータプルタイプの機器に適し
た冷却器に関するものである。

従来の技術 化学反応に伴う吸発熱現象を利用して冷訊　加熱等をし
ようという試みが最近よく行なわれている。この方法は
蓄水　冷態　増水　昇温機能を有することから一般にケ
ミカルヒートポンプと称されている。その例として特開
昭５９−１０４０５７号公報に開示の技術を第４図に示
す。図中３１．３３は真空容器　３２は熱媒蒸気を可逆
的に吸収・放出する吸収材、　３４は熱媒液、　３６は
開閉器３７は連絡管を示す。この系において真空ポンプ
を用いて容器内の空気を除去し　開閉器３６を開く。そ
うすると真空容器３３内の熱媒液３４は蒸発し　真空容
器３１内の吸収材３２と反応する。

この時真空容器３３側では熱媒液３４の蒸発により吸熱
が行なわれるのでこれを冷却に利用することができる。

一方真空容器３１側では反応による発熱が行なわれるの
でこれを加熱に利用することができる。そして反応終了
後には真空容器３１を加熱することで再生を行１．％　
　吸収反応前の状態に戻すものである。このようにして
化学反応に伴う吸発熱を冷組　加熱等に利用する。ここ
では吸収反応を利用している力（この他に付加反息　水
和反息　吸着反応等目的に応じて様々な反応系が検討さ
れている。

発明が解決しようとする課題 このような化学反応を利用した冷却または加熱機器（よ
　数々提案されているがまだ殆ど実用化に至ってな％ｓ
、　　その理由のひとつとして、機器にした場合に大型
化しやすいということが言われている。前述の従来例は
これら機器の代表的でかつ必要最小限の構成を示してい
る。ここから、二つの容器とそれを結ぶ通路とその通路
上に設けた開閉弁とが機器構成の必須要件であることが
解る。さらにそれぞれの容器には反応を進行させるため
の熱交換手段等も必要となる。また作動媒体に水などを
用いた場合に（よ　常温付近での水の蒸気圧は数〜数十
Ｔｏｒｒ程度であり機器内部はほぼ真空となるた八　作
動媒体蒸気が移動するための通路及び開閉弁ば低圧損に
　つまり大きな開口面積にする必要があった　これらの
ことが大型化と共に高コスト化の原因となるたム　特に
小型の機器への適用が困難であるという課題があった課
題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために　内壁と外壁とで構
成される反応空間内には吸着剤と作動媒体を対し　前記
反応空間内では少なくとも内壁の一部に接してかつ前記
吸着剤と隔離して作動媒体保持部を設け、前記吸着剤と
接してあるいは前記吸着剤の近傍に　加熱部と放熱部ま
たは受熱部と放熱部を設けるととも番ヘ　　前記内壁で
被冷却物を収容する冷却室を構成して冷却器としたもの
であり、さらに加熱部は本体と着脱自在に構成し　さら
に加熱部を電気ヒータあるいはガ人　石姐　固形燃料等
用の燃焼器によって構成し　さらに作動媒体は水または
アルコールまたはそれらの混合物であり、さらに作動媒
体保持部は多孔性材料からなる冷却器としたものである
。

作用 本発明は上述の構成によって、化学反応特に吸着反応に
伴う吸発熱現象を利用して冷却を行なう、比較的小型で
ポータプルタイプに適した冷却器を提供するものである
。具体的には同一空間内に吸着剤と作動媒体を封Ｕ　同
空間内で吸着・脱着（再生）を行なう。よって作動媒体
の移動距離（作動媒体が凝縮する位置と吸着する位置と
の距離）が小さく、作動媒体用の特別な通路も開閉弁も
設ける必要がないものである。吸着剤の再生は吸着剤に
接してあるいは近傍に設けた加熱器を用いる力（この時
作動媒体の凝縮（よ　被冷却物を収容する冷却室を構成
する内壁に接して設けた作動媒体保持部にて行なわすた
めへ　冷却室には水を入れておく。そしてこの操作は冷
却器として用いる以前に行なう。この後冷却室に入れた
水を捨て、同室に被冷却物を入れ　吸着剤の顕熱および
その後の吸着で発生する吸着熱は放熱部で放散するよう
にする。そうして吸着剤の温度が低下すると次に吸着が
開始されるようになり、作動媒体保持部に保持されてい
た作動媒体の蒸発が徐々に盛んになる。よって間部では
作動媒体の蒸発潜熱により内壁が冷却され冷却室の冷却
が達成される。再生熱を与える手段（加熱部）としては
電気ヒータを用いるのが機器構成上簡単である八　本体
と着脱自在に構成すること、さらにガ人　石沌　固形燃
料等の燃焼熱を用いること、あるいは本体には受熱部だ
けを設けて加熱源の限定をしなくとも良い構成とするこ
とによりポータプル化が促進され　特に（電気の使いに
くい）屋外での使用に適した機器となるものである。ま
た作動媒体として（上　水またはアルコールまたはそれ
らの混合物を用いることで、蒸発潜熱が大きくなるため
単位重量当りの冷却能力が大きく取れ小型化に有利とな
る。またそれら作動媒体の蒸気圧が小さいため反応容器
はほぼ真空に近い状態となり、容器自体が良好な真空断
熱装置となり、それ以上の特別な断熱処理が不要となる
ものである。

実施例 次に本発明を実施例を用いて説明する。第１図は本発明
による一実施例の要部縦断面図を示す。

１は冷却器本体であり円筒形状をしている。２は被冷却
物を収容するための冷却室６用の蓋であり、有機系断熱
性材料を主として構成している。内壁３と外壁４とで反
応空間７を形成し　同空間内には吸着剤９と作動媒体が
封じである。ここでは吸着剤９として活性炭を作動媒体
としてエタノールを用いている力（ゼオライトあるいは
シリカゲルを吸着剤９に水を作動媒体に用いる家　目的
に応じて適宜選択が可能である。しかし作動媒体として
（よ　水またはアルコールまたはそれらの混合物を用い
ることてミ　蒸発潜熱が大きくなるため単位重量当りの
冷却能力が大きく取れ小型化に有利となる。またそれら
作動媒体の蒸気圧が小さいため反応容器はほぼ真空に近
い状態となり、容器自体が良好な真空断熱装置となり、
それ以上の特別な断熱処理が不要となる。さらにアルコ
ールを主成分とすることで冷凍器とすることも可能とな
る。

作動媒体は吸着剤９に吸着されているかあるいは作動媒
体保持部１３に液状で保持されているかのどちらかの状
態をとる。よって作動媒体保持部１３は金属繊維の焼結
体　布等の多孔質で作動媒体を保持し易い材料を用いる
。　１１は吸着剤９を保持するための吸着剤保持壁であ
り、通気性が良好なメツシュ状の物質例えばステンレス
製の金渡プラスチック製ネット等を用いる。多孔質固体
である吸着剤９への伝熱は一般に難しいので、吸着剤９
への均一かつ迅速な伝熱をさせるた八　吸着剤９中に伝
熱促進物質例えば金属片等を混入するト力＼　フィンを
設置するとかの方法も有効である。

１２は防射壁であり、再生時に昇温した吸着剤からの熱
輻射を防ぐために設ける。そのため通気性がありかつ熱
線に対して反射率の大きい材料が良く、ここでは鏡面仕
上げのステンレス製パンチングメタルを用いている。　
１０は吸着剤再生用の加熱部となる電気ヒータであるバ
　活性炭等周囲に導電性物質を配しているのでシーズヒ
ータを用いている。ヒータ１０は自己温度制御性であり
活性炭の中に埋め込んで用いている力（この位置に限ら
ずその近傍でも十分である。例えば外壁４の外側であっ
ても吸着剤９に効果的に熱が伝達される位置であるなら
ばそれで良１．ｚ、　　５は周壁であり外壁４との間に
空気通路８を形成する。１４は空気入り、　１５は空気
出口であり本体１の周壁５上に多数側設けである力丈　
再生時に空気の対流による熱損失を低減し　ヒータ１０
の加熱効率を良くするために　空気人口１４、出口１５
のどちらかの開口部に開閉自在のシャッター（囲路）を
設置す、再生中は閉止状態とするのが効果的である。　
１６は冷却室６と外部とを熱的に遮断するための断熱部
である。

次に操作について説明する。吸着剤９と作動媒体は前述
のように同一の反応空間７内にあるの六通常作動媒体は
吸着剤９に吸着された状態にある。

そこでこの冷却器を使用する前に吸着剤９の再生をまず
行なう。冷却室６に水を十分満たし　電気ヒータ１０に
通電を始める。吸着剤９が昇温し始め作動媒体の脱着が
開始される。脱着されたガス状の作動媒体Ｃｔ　　反応
空間７内の（水によって冷却された）低温部分である内
壁３に接して設けた多孔質の作動媒体保持部１３で凝縮
熱を奪われ凝縮し液体状で同部に貯えられていく。この
とき同時に冷却室６中の水は作動媒体の凝縮熱を受は取
り温度が徐々に上昇していく。この再生時の吸着剤温度
はどの吸着反応系を用いるかによって設定を変える必要
がある力丈　本実施例の場合は約１゜０℃で十分であっ
た　再生操作終了後は次に冷却操作に移る。ヒータ１ｏ
の通電を止め吸着剤９の加熱を終了する。冷却室６中の
水は捨て、代わりに同部に被冷却物を入札　蓋２を閉め
る。そのまま空気中に冷却器本体１を放っておくと、外
壁４の部分は高温になっているためその周辺の空気は密
度が小さくなり上昇し空気出口１５がら放出される。一
方新鮮な空気が空気人口１４がら流れ込むため対流が生
よ　外壁４が放熱部となり吸着剤９は徐々に冷却されて
いくことになる。この時の冷却効率を高めるため外壁４
の空気側にフィンを設けることもできる。このようにし
て吸着剤９の温度が低下していくと吸着の平衡状態が変
化するために今度は作動媒体の吸着剤９への吸着が開始
される。作動媒体保持部１３に液体状で保持されていた
作動媒体のエタノールｃ上　　蒸発して気体状となり反
応空間７中を移動して吸着剤９に吸着する。この時発生
する吸着熱は引続き外壁４より空気中に放熱され　一方
向壁３側は作動媒体の蒸発により冷却されるた八　冷却
室６中に入れた被冷却物を冷却することが可能となるも
のである。この時冷却器本体１の上下は断熱材で断熱し
　周囲は反応空間７で真空断熱しているた八　吸着が平
衡に達してしまった後も長時間冷却効果を継続させるこ
とが可能となるものである。また本体の形状をここでは
円筒形としている力丈　構成がシンプルであるため略直
方体形状等設計の自由度は高いものである。

次に第２図に本発明によるもう一つの実施例の要部縦断
面図を示す。図中では第１図と同番号同−物を示Ｌ４ａ
は外壁４とつながった下部外壁であり、　２１は反応空
間７の下部に設けた吸着剤９再生用の加熱器（部）であ
り、冷却器本体１とは着脱自在にしである。　１１は吸
着剤９再生　１３は作動媒体保持部である。加熱器２１
は電気ヒータあるいはガス　石池　固形燃料等の燃焼熱
を１ 利用して機能させる。外壁４の下方と下部外壁４ａとで
受熱部を構成し　再生時においてはその部分で加熱器２
１からの熱を受（す、吸着剤９へ伝える。その時冷却質
６に水を満たす操作　作動媒体の移動状況等は第１図と
同様である。再生操作終了後火に冷却操作に移るのも第
１図の時と同様である。吸着剤９の加熱を終了し加熱器
２１を冷却器本体１から外す。冷却室６中の水を捨て、
代わりに同部に被冷却物を入れ　蓋２を閉める。そのま
ま空気中に冷却器本体１を放っておくと、外壁４および
下部外壁４ａが今度は放熱部となり吸着剤９が冷却され
ていく。それと相前後して冷却室６の冷却が開始される
。この時冷却室６の冷却を迅速にするためには外壁４に
送風する、あるいは本体１の下部を中心に水流中に浸す
などの操作がより効果的である。

第３図は本発明によるさらにもう一つの実施例の要部縦
断面図を示す。図中では第１図と同番号同−物を示す力
＜　　４ａは第２図と同様に外壁４とつながった下部外
壁であり、　２５は吸着剤９再生２− 用のガス燃焼器であり、　２６はガス燃焼の火炎を示し
　同部の白抜き矢印は熱の移動を示している。

燃焼器はガス以外の石姐　固形燃料等爪　いかなる燃料
且　いかなる形状であっても構わず、熱を吸着剤９に伝
達し再生可能なものであれば良い。

冷却器本体１は第２図と同じであり、外壁４の下方およ
び下部外壁４ａが再生時に受熱部　吸着時に放熱部とな
るのも第２図と同じである。このタイプの冷却器は特に
キャンプ等の屋外での使用に適するものである。

本発明及び実施例では化学反応として吸着反応を利用し
ているものである戟　吸着類似の反息例えば水和反応及
び人以外の同様な反息　付加反鳳　吸収反応等でも利用
は可能である。しかしながら反応の繰り返し性、信頼性
の面から吸着反応の利用が最適である。

発明の効果 以上のよう番ヘ　　本発明において（よ　従来から提案
されている化学反応を利用した冷却器に比較して、作動
媒体通應　開閉弁などが不要で、反応容器も１個で済む
という極めて簡単な構成で十分な機能を発揮することが
できる。また要素部品が少ないため機器がコンパクトか
つ安価になるとともに　熱源の多様化も達成されること
により、ポータプル性の高い機器とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はそれぞれ本発明による実施例の要部
縦断面図　第４図は従来例の冷却器の構成図である。 ３・・・内張　４・・・外裂　６・・・冷却室　７・・
・反応空皿　９・・・吸着前　１０・・・ヒー久　１３
・・・作動媒体保持部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内壁と外壁とで構成される反応空間内には吸着剤
   と作動媒体を封じ、前記反応空間内では少なくとも内壁
   の一部に接してかつ前記吸着剤と隔離して作動媒体保持
   部を設け、前記吸着剤と接してあるいは前記吸着剤の近
   傍に、加熱部と放熱部または受熱部と放熱部を設けると
   ともに、前記内壁で被冷却物を収容する冷却室を構成し
   た冷却器。
2. （２）加熱部は本体と着脱自在に構成した 請求項１記載の冷却器。
3. （３）作動媒体保持部は多孔性材料からなる請求項１ま
   たは２記載の冷却器。