JPH04236076A - 冷熱の蓄熱利用装置 - Google Patents
冷熱の蓄熱利用装置Info
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- JPH04236076A JPH04236076A JP1288391A JP1288391A JPH04236076A JP H04236076 A JPH04236076 A JP H04236076A JP 1288391 A JP1288391 A JP 1288391A JP 1288391 A JP1288391 A JP 1288391A JP H04236076 A JPH04236076 A JP H04236076A
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- Japan
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- tank
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷熱の蓄熱利用装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】室内冷房及び又は製氷に使用する装置と
しては、下記するように吸水性高分子ゲル（ＷＡＰＧ＝
Ｗａｔｅｒ Ａｂｓｏｒｂａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅ Ｇ
ｅｌ ）（以下ＷＡＰゲルという）を用いたものが知ら
れている。すなわち、図５系統図に示すように、ＷＡＰ
Ｇタンク１５に十分に吸水した高分子ＷＡＰゲル１４を
、例えばシート状にするなど体積当りの表面積が大きく
なるようにするとともに、圧力損失が少なくタンク内の
温度分布が小さくなるような工夫を施して充填する。製
氷時には電力を利用して減圧下で真空ポンプ２を運転し
、ＷＡＰゲル中の水を一部蒸発させ、その蒸発熱で残り
の水分の約９０％を氷にするいわゆる真空ポンプによる
水蒸気排気式製氷を行い、蒸発した水分は水冷又は空冷
のコンデンサー３で凝縮させる。 この間仕切弁Ｓ１，Ｓ２及びＳ５は閉じ、仕切弁Ｓ３及
びＳ４は開とする。冷房時は仕切弁Ｓ１及びＳ２を開き
、他の仕切弁は閉じて冷房室の空気との直接接触により
ＷＡＰゲルを解凍して冷房を行い、仕切弁Ｓ５は冷房運
転の終了後に一時開き、必要に応じて凝縮水をＷＡＰＧ
タンク１５に戻すのである。
しては、下記するように吸水性高分子ゲル（ＷＡＰＧ＝
Ｗａｔｅｒ Ａｂｓｏｒｂａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅ Ｇ
ｅｌ ）（以下ＷＡＰゲルという）を用いたものが知ら
れている。すなわち、図５系統図に示すように、ＷＡＰ
Ｇタンク１５に十分に吸水した高分子ＷＡＰゲル１４を
、例えばシート状にするなど体積当りの表面積が大きく
なるようにするとともに、圧力損失が少なくタンク内の
温度分布が小さくなるような工夫を施して充填する。製
氷時には電力を利用して減圧下で真空ポンプ２を運転し
、ＷＡＰゲル中の水を一部蒸発させ、その蒸発熱で残り
の水分の約９０％を氷にするいわゆる真空ポンプによる
水蒸気排気式製氷を行い、蒸発した水分は水冷又は空冷
のコンデンサー３で凝縮させる。 この間仕切弁Ｓ１，Ｓ２及びＳ５は閉じ、仕切弁Ｓ３及
びＳ４は開とする。冷房時は仕切弁Ｓ１及びＳ２を開き
、他の仕切弁は閉じて冷房室の空気との直接接触により
ＷＡＰゲルを解凍して冷房を行い、仕切弁Ｓ５は冷房運
転の終了後に一時開き、必要に応じて凝縮水をＷＡＰＧ
タンク１５に戻すのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな装置では下記のような問題がある。 （１） 減圧下で水を蒸発させるに際し、この減圧状態
を達成するために、コンプレッサー（真空ポンプ）２を
使用する関係上、電力多消費型となるので、いかに電力
消費量を低減するかが重要となっている。 （２） 電力費を低減するために、夜間にコンプレッサ
ー２を作動して製氷し、昼間に冷房を行うなどの工夫も
されているが、これは冷房の随時作動に対する柔軟性を
失うことになる。 （３） コンプレッサー２の存在は冷凍機内に可動部を
もつことになり、コデンサー３で回収される水蒸気に油
等の汚れが混入し、冷凍系のスケール付着等を招き、回
収水の再使用は困難である。
うな装置では下記のような問題がある。 （１） 減圧下で水を蒸発させるに際し、この減圧状態
を達成するために、コンプレッサー（真空ポンプ）２を
使用する関係上、電力多消費型となるので、いかに電力
消費量を低減するかが重要となっている。 （２） 電力費を低減するために、夜間にコンプレッサ
ー２を作動して製氷し、昼間に冷房を行うなどの工夫も
されているが、これは冷房の随時作動に対する柔軟性を
失うことになる。 （３） コンプレッサー２の存在は冷凍機内に可動部を
もつことになり、コデンサー３で回収される水蒸気に油
等の汚れが混入し、冷凍系のスケール付着等を招き、回
収水の再使用は困難である。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、消費電力を低減し、製氷冷房の選択の自由度
を大きく、潤滑油の冷媒中への侵入を防止する経済的な
冷熱の蓄熱利用装置を提供することを目的とする。
たもので、消費電力を低減し、製氷冷房の選択の自由度
を大きく、潤滑油の冷媒中への侵入を防止する経済的な
冷熱の蓄熱利用装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために、請求項１の
発明は水を吸収してゲル化した吸水性高分子ゲル中の水
分の一部を蒸発させ、その蒸発熱で残存水分を凍結し、
その冷熱を利用する装置において、シリカゲル，活性ア
ルミナ等の吸着剤を内蔵してなり冷却により水分を吸着
し、加熱により吸着水分を脱着する吸着剤タンクを具え
、上記吸着剤に水蒸気を吸着させて上記吸水性高分子ゲ
ル中の水分を蒸発させることを特徴とする。請求項２は
請求項１所載の冷熱の蓄熱利用装置において、前記吸水
性高分子ゲルを内蔵し、外面に沿って流れる冷熱利用媒
体と間接的に熱交換する吸水性高分子ゲルタンクを具え
たことを特徴とする。請求項３は請求項２所載の冷熱の
蓄熱利用装置において、前記吸着剤タンクと前記吸水性
高分子ゲルタンクとの間に挿入され後者から脱着された
水蒸気を凝縮したのち、これを密閉サイクル的に前者に
戻す凝縮器とを具えたことを特徴とする。請求項４は請
求項２所載の蓄熱利用装置を複数基並設し、前記冷熱利
用媒体を前記各吸水性高分子ゲルタンクに選択的に循環
するようにしたことを特徴とする。請求項５は請求項１
，請求項２又は請求項３所載の冷熱の蓄熱利用装置を複
数基設け、これらを同一の吸着剤タンクに並列接続した
ことを特徴とする。
発明は水を吸収してゲル化した吸水性高分子ゲル中の水
分の一部を蒸発させ、その蒸発熱で残存水分を凍結し、
その冷熱を利用する装置において、シリカゲル，活性ア
ルミナ等の吸着剤を内蔵してなり冷却により水分を吸着
し、加熱により吸着水分を脱着する吸着剤タンクを具え
、上記吸着剤に水蒸気を吸着させて上記吸水性高分子ゲ
ル中の水分を蒸発させることを特徴とする。請求項２は
請求項１所載の冷熱の蓄熱利用装置において、前記吸水
性高分子ゲルを内蔵し、外面に沿って流れる冷熱利用媒
体と間接的に熱交換する吸水性高分子ゲルタンクを具え
たことを特徴とする。請求項３は請求項２所載の冷熱の
蓄熱利用装置において、前記吸着剤タンクと前記吸水性
高分子ゲルタンクとの間に挿入され後者から脱着された
水蒸気を凝縮したのち、これを密閉サイクル的に前者に
戻す凝縮器とを具えたことを特徴とする。請求項４は請
求項２所載の蓄熱利用装置を複数基並設し、前記冷熱利
用媒体を前記各吸水性高分子ゲルタンクに選択的に循環
するようにしたことを特徴とする。請求項５は請求項１
，請求項２又は請求項３所載の冷熱の蓄熱利用装置を複
数基設け、これらを同一の吸着剤タンクに並列接続した
ことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明では真空ポンプの代わりに吸着剤充填熱
交換器を設置し、内蔵された吸着剤で排気されてくる水
蒸気を吸着することによりＷＡＰＧタンク内所定量の水
を蒸発させてこの蒸発潜熱で製氷を行う。その際、吸着
に伴い熱が発生し、吸着剤の吸着能力が低下するので、
これを冷却水により間接冷却する。一方、冷房時は吸着
操作が不要となるので、この吸着剤充填熱交換器に温水
を流し間接加熱することにより吸着剤の吸着能力を低下
し吸着した水蒸気を追い出し（脱着）てコンデンサーで
凝縮回収し、必要に応じこの凝縮水をＷＡＰＧタンクに
戻す。このようにして吸着剤充填熱交換器は、コンプレ
ッサーと全く実質的に同一の作用を行う。すなわち、コ
ンプレッサーを駆動する電力の代わりに、吸着剤充填熱
交換器に温水と冷水を使用するだけで、同一の作用を行
う。従って、本発明では製氷のために動力を全く必要し
ないので、従来のコンプレッサー設置による欠点（１）
〜（３） を解消することができる。また補助的に排
気手段を使用する場合でも、排気は系外に向けて一方向
的に行われる故、ＷＡＰＧタンク内の空気通路内に油分
等の環流が生じない。
交換器を設置し、内蔵された吸着剤で排気されてくる水
蒸気を吸着することによりＷＡＰＧタンク内所定量の水
を蒸発させてこの蒸発潜熱で製氷を行う。その際、吸着
に伴い熱が発生し、吸着剤の吸着能力が低下するので、
これを冷却水により間接冷却する。一方、冷房時は吸着
操作が不要となるので、この吸着剤充填熱交換器に温水
を流し間接加熱することにより吸着剤の吸着能力を低下
し吸着した水蒸気を追い出し（脱着）てコンデンサーで
凝縮回収し、必要に応じこの凝縮水をＷＡＰＧタンクに
戻す。このようにして吸着剤充填熱交換器は、コンプレ
ッサーと全く実質的に同一の作用を行う。すなわち、コ
ンプレッサーを駆動する電力の代わりに、吸着剤充填熱
交換器に温水と冷水を使用するだけで、同一の作用を行
う。従って、本発明では製氷のために動力を全く必要し
ないので、従来のコンプレッサー設置による欠点（１）
〜（３） を解消することができる。また補助的に排
気手段を使用する場合でも、排気は系外に向けて一方向
的に行われる故、ＷＡＰＧタンク内の空気通路内に油分
等の環流が生じない。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１はその第１実施例を示す全体縦断面図、図２はその
第２実施例のＷＡＰＧタンクを示すもので、図２Ａはそ
の外部斜視図、図２Ｂはその内部斜視図、図２Ｃは図２
Ａの縦断面図、図３はその第３実施例を示す全体縦断面
図、図４はその第４実施例を示す全体縦断面図である。
図１はその第１実施例を示す全体縦断面図、図２はその
第２実施例のＷＡＰＧタンクを示すもので、図２Ａはそ
の外部斜視図、図２Ｂはその内部斜視図、図２Ｃは図２
Ａの縦断面図、図３はその第３実施例を示す全体縦断面
図、図４はその第４実施例を示す全体縦断面図である。
【０００８】上図において、図５と同一の符番はそれぞ
れ同図と同一の部材を示し、まず、図１に示す第１実施
例は、図５に示した構造において、コンプレッサー２の
代わりに、吸着剤充填熱交換器１０を仕切弁Ｓ６，Ｓ７
を介して接続し、吸着剤充填熱交換器１０の吸着剤１１
中に配設された伝熱コイルに仕切弁Ｓ８を介して温水１
２を、仕切弁Ｓ９を介して冷却水をそれぞれ供給するこ
とができるようにするとともに、仕切弁Ｓ６と吸着剤充
填熱交換器１０との中間に仕切弁Ｓ１０を介して真空ポ
ンプ１６を接続する。このような装置において、ＷＡＰ
Ｇタンク１５に十分に吸水したＷＡＰゲル１４を充填し
たのち、まず、仕切弁Ｓ１にＳ２を閉とし、他の仕切弁
を開とし、真空ポンプ１６を用いて仕切弁１０を経て系
内の空気等非凝縮ガスを系外へ排気する。その際の排気
時間は、系内の圧力が急速に低下し、１ｍｍＨｇ以下、
好ましくは０．１ｍｍＨｇ以下を、吸水したＷＡＰゲル
の温度が水分蒸発により急速に低下し１０℃以下、好ま
しくは５℃以下をそれぞれ排気完了の目途とする。これ
は条件にもよるが通常数分以内の短時間操作である。以
上の排気時間の経過後に、全ての仕切弁を閉じた後、仕
切弁Ｓ８を開いて吸着剤充填熱交換器１１を温水１２で
加熱脱着するとともに、仕切弁Ｓ１０を通して真空ポン
プ１６で吸着剤１１の吸着ガスを系外へ排気する。その
後、仕切弁Ｓ１０，Ｓ８を締めて真空引き及び温水供給
を停止するとともに、仕切弁Ｓ９を開けて冷却水１３を
供給することにより吸着剤充填熱交換器１１を冷却状態
にしたのち、仕切弁Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ９を開くと、
吸着剤１１の水蒸気吸着作用により、ＷＡＰゲル中の水
分の氷結が開始する。ＷＡＰゲル中の水分の一部が蒸発
し、この蒸発熱で残りの約９０％の水分は氷になり、こ
のようにして、電力等外部から動力を与えることなしに
製氷が行われて冷熱が蓄熱される。吸着剤１１としては
、シリカゲル，活性アルミナ，合成ゼオライトが好まし
く、冷却水１３の冷却条件により水蒸気の吸着能力は異
なるが、通常、吸着剤重量に対し数〜数十％の水蒸気が
吸着される。ここで、上記製氷量に見合うべく吸着剤重
量が設定されなければならないことはいうまでもない。 こうして略製氷が完了した時点で全ての仕切弁を閉じる
と、冷房準備完了の状態となるので、次に、仕切弁Ｓ１
，Ｓ２を開き、冷房用空気６をＷＡＰＧタンク１５内に
流すと、数〜十数℃の冷風９が得られる。このような第
１実施例では、冷房用空気がＷＡＰゲルと直接接触する
ようになっている関係上、系は開放系となり系内に空気
が入ってしまい、製氷時の吸着剤１１の吸着能力が阻害
されるため、むしろ、ＷＡＰゲルと空気が直接接触しな
い間接熱交換型の方が好ましい。そこで、ＷＡＰＧタン
ク１５，吸着剤充填熱交換器１０，コンデンサー３を循
環する水又は水蒸気は完全密閉化状態で使用するように
した構造が第２〜４実施例であり、このような構造によ
れば、真空ポンプによる仕切弁Ｓ１０からの空気（非凝
縮ガス）の排気操作は不要となる。
れ同図と同一の部材を示し、まず、図１に示す第１実施
例は、図５に示した構造において、コンプレッサー２の
代わりに、吸着剤充填熱交換器１０を仕切弁Ｓ６，Ｓ７
を介して接続し、吸着剤充填熱交換器１０の吸着剤１１
中に配設された伝熱コイルに仕切弁Ｓ８を介して温水１
２を、仕切弁Ｓ９を介して冷却水をそれぞれ供給するこ
とができるようにするとともに、仕切弁Ｓ６と吸着剤充
填熱交換器１０との中間に仕切弁Ｓ１０を介して真空ポ
ンプ１６を接続する。このような装置において、ＷＡＰ
Ｇタンク１５に十分に吸水したＷＡＰゲル１４を充填し
たのち、まず、仕切弁Ｓ１にＳ２を閉とし、他の仕切弁
を開とし、真空ポンプ１６を用いて仕切弁１０を経て系
内の空気等非凝縮ガスを系外へ排気する。その際の排気
時間は、系内の圧力が急速に低下し、１ｍｍＨｇ以下、
好ましくは０．１ｍｍＨｇ以下を、吸水したＷＡＰゲル
の温度が水分蒸発により急速に低下し１０℃以下、好ま
しくは５℃以下をそれぞれ排気完了の目途とする。これ
は条件にもよるが通常数分以内の短時間操作である。以
上の排気時間の経過後に、全ての仕切弁を閉じた後、仕
切弁Ｓ８を開いて吸着剤充填熱交換器１１を温水１２で
加熱脱着するとともに、仕切弁Ｓ１０を通して真空ポン
プ１６で吸着剤１１の吸着ガスを系外へ排気する。その
後、仕切弁Ｓ１０，Ｓ８を締めて真空引き及び温水供給
を停止するとともに、仕切弁Ｓ９を開けて冷却水１３を
供給することにより吸着剤充填熱交換器１１を冷却状態
にしたのち、仕切弁Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ９を開くと、
吸着剤１１の水蒸気吸着作用により、ＷＡＰゲル中の水
分の氷結が開始する。ＷＡＰゲル中の水分の一部が蒸発
し、この蒸発熱で残りの約９０％の水分は氷になり、こ
のようにして、電力等外部から動力を与えることなしに
製氷が行われて冷熱が蓄熱される。吸着剤１１としては
、シリカゲル，活性アルミナ，合成ゼオライトが好まし
く、冷却水１３の冷却条件により水蒸気の吸着能力は異
なるが、通常、吸着剤重量に対し数〜数十％の水蒸気が
吸着される。ここで、上記製氷量に見合うべく吸着剤重
量が設定されなければならないことはいうまでもない。 こうして略製氷が完了した時点で全ての仕切弁を閉じる
と、冷房準備完了の状態となるので、次に、仕切弁Ｓ１
，Ｓ２を開き、冷房用空気６をＷＡＰＧタンク１５内に
流すと、数〜十数℃の冷風９が得られる。このような第
１実施例では、冷房用空気がＷＡＰゲルと直接接触する
ようになっている関係上、系は開放系となり系内に空気
が入ってしまい、製氷時の吸着剤１１の吸着能力が阻害
されるため、むしろ、ＷＡＰゲルと空気が直接接触しな
い間接熱交換型の方が好ましい。そこで、ＷＡＰＧタン
ク１５，吸着剤充填熱交換器１０，コンデンサー３を循
環する水又は水蒸気は完全密閉化状態で使用するように
した構造が第２〜４実施例であり、このような構造によ
れば、真空ポンプによる仕切弁Ｓ１０からの空気（非凝
縮ガス）の排気操作は不要となる。
【０００９】すなわち、図２に示す第２実施例において
は、ＷＡＰＧタンクは図２Ａ斜視図に示すように、適宜
間隔で対向する左右１対の長方形偏平箱状鉛直ダクトＬ
，ダクトＲと、両ダクトＬ，Ｒ間を等間隔で多段的に連
通する複数の偏平箱状水平ダクトＴよりなるトータルエ
ンクロージヤ構造として形成される。仕切弁Ｓ５から右
側鉛直ダクトＲに流入する冷媒は、複数の水平ダクトＴ
を蛇行状に流れたのち左側鉛直ダクトＬを経て仕切弁Ｓ
３から流出し、一方、空気は多段水平ダクトＴの間を矢
印に示すように前後方向に流れる。ここで、トータルエ
ンクロージヤーダクト内部の冷媒流を詳説すると図２Ｂ
及び図２Ｃにおいて右側鉛直ダクトＲを白抜き矢印で示
すように流下する冷媒は、各第１段水平ダクトＴ１ に
沿って左側鉛直ダクトＬに向かって流れ、その際、水平
ダクトＴ１ 内のトレイに充填されたＷＡＰゲルに接触
しながら蒸気流路を左方へ流れ、左側鉛直ダクトＬに入
り、ここで冷媒蒸気の一部は仕切板の透孔を経て左側鉛
直ダクトＬＬに沿って上昇し、残部は仕切板に当りＵタ
ーンしたのち第２段水平ダクトＴ２ に入り、トレイに
充填されたＷＡＰゲルに接触しながら蒸気流路を右方へ
流れ右側鉛直ダクトＲに入り、ここで全量が矢印に示す
ようにＵターンして第３段水平ダクトＴ３ に沿って第
１段水平ダクトＴ１ を流れたときと同一要領で左方へ
流れ、以下このような蛇行を複数回くり返えしたのち、
最下段水平ダクトから左側鉛直ダクトＬＬを経て仕切弁
Ｓ３へ向かって流れる。このようなトータンエンクロー
ジヤー構造においては、ＷＡＰＧタンク１５，吸着剤充
填熱交換器１０，コンデンサー３を循環する水蒸気は完
全密閉状態で使用されるので、真空ポンプによる仕切弁
Ｓ１０からの空気の排気操作は不要となる。
は、ＷＡＰＧタンクは図２Ａ斜視図に示すように、適宜
間隔で対向する左右１対の長方形偏平箱状鉛直ダクトＬ
，ダクトＲと、両ダクトＬ，Ｒ間を等間隔で多段的に連
通する複数の偏平箱状水平ダクトＴよりなるトータルエ
ンクロージヤ構造として形成される。仕切弁Ｓ５から右
側鉛直ダクトＲに流入する冷媒は、複数の水平ダクトＴ
を蛇行状に流れたのち左側鉛直ダクトＬを経て仕切弁Ｓ
３から流出し、一方、空気は多段水平ダクトＴの間を矢
印に示すように前後方向に流れる。ここで、トータルエ
ンクロージヤーダクト内部の冷媒流を詳説すると図２Ｂ
及び図２Ｃにおいて右側鉛直ダクトＲを白抜き矢印で示
すように流下する冷媒は、各第１段水平ダクトＴ１ に
沿って左側鉛直ダクトＬに向かって流れ、その際、水平
ダクトＴ１ 内のトレイに充填されたＷＡＰゲルに接触
しながら蒸気流路を左方へ流れ、左側鉛直ダクトＬに入
り、ここで冷媒蒸気の一部は仕切板の透孔を経て左側鉛
直ダクトＬＬに沿って上昇し、残部は仕切板に当りＵタ
ーンしたのち第２段水平ダクトＴ２ に入り、トレイに
充填されたＷＡＰゲルに接触しながら蒸気流路を右方へ
流れ右側鉛直ダクトＲに入り、ここで全量が矢印に示す
ようにＵターンして第３段水平ダクトＴ３ に沿って第
１段水平ダクトＴ１ を流れたときと同一要領で左方へ
流れ、以下このような蛇行を複数回くり返えしたのち、
最下段水平ダクトから左側鉛直ダクトＬＬを経て仕切弁
Ｓ３へ向かって流れる。このようなトータンエンクロー
ジヤー構造においては、ＷＡＰＧタンク１５，吸着剤充
填熱交換器１０，コンデンサー３を循環する水蒸気は完
全密閉状態で使用されるので、真空ポンプによる仕切弁
Ｓ１０からの空気の排気操作は不要となる。
【００１０】図３は図２に示したトータンエンクロージ
ヤー式のＷＡＰＧタンクを有し、水を冷却する場合を示
し、いずれの実施例においても、冷房工程中は、仕切弁
Ｓ７，Ｓ８を開き、吸着剤１１中の水蒸気を脱着し、こ
れをコンデンサー３で凝縮させることにより水として回
収する。この回収水は、冷房操作終了後、製氷操作開始
前にＷＡＰＧタンク１５内に戻し、再び製氷用の水とし
て使用することができる。このように製氷工程と冷房工
程の繰返しにより、間欠的に冷房を行うことができるが
、ＷＡＰＧタンク１５からなる冷房ユニット部をもう一
基並設してこれらの切り換えにより連続的に冷房を行う
ことも可能である。これを示したものが第４実施例であ
る。これによれば、図４に示すように、コンデンサー３
は２基になっているが、１基共用型にすることも可能で
あることはいうまでもない。ＷＡＰＧタンク１５を間接
熱交換型にした場合は、冷房用空気６の代わりに、水等
適切な媒体を流し、これらを冷やすことにより冷水等を
作り、この冷熱を種々目的に使用することも可能である
。
ヤー式のＷＡＰＧタンクを有し、水を冷却する場合を示
し、いずれの実施例においても、冷房工程中は、仕切弁
Ｓ７，Ｓ８を開き、吸着剤１１中の水蒸気を脱着し、こ
れをコンデンサー３で凝縮させることにより水として回
収する。この回収水は、冷房操作終了後、製氷操作開始
前にＷＡＰＧタンク１５内に戻し、再び製氷用の水とし
て使用することができる。このように製氷工程と冷房工
程の繰返しにより、間欠的に冷房を行うことができるが
、ＷＡＰＧタンク１５からなる冷房ユニット部をもう一
基並設してこれらの切り換えにより連続的に冷房を行う
ことも可能である。これを示したものが第４実施例であ
る。これによれば、図４に示すように、コンデンサー３
は２基になっているが、１基共用型にすることも可能で
あることはいうまでもない。ＷＡＰＧタンク１５を間接
熱交換型にした場合は、冷房用空気６の代わりに、水等
適切な媒体を流し、これらを冷やすことにより冷水等を
作り、この冷熱を種々目的に使用することも可能である
。
【００１１】以上述べた第１〜４実施例における物質の
流れ及び熱の流れを数値的に解析すると下記のようにな
る。まず、水の蒸発潜熱と凝固熱の関係から、１ｋｇの
水を蒸発させると、０℃の氷が約７．３ｋｇ生成し、こ
の氷の冷熱量は約５８０ｋｃａｌ（融解熱のみ考慮）と
なる。１ｋｇの水の蒸発後のＷＡＰゲル中に残存する水
のうち９０％が氷結するものと仮定すると、製氷開始前
に９．１ｋｇ＝１＋（７．３／０．９）の水を含むＷＡ
Ｐゲルが必要となり、従って、９．１ｋｇの水から５８
０ｋｃａｌの冷熱が蒸熱できることになる。一般にこの
冷熱を得るためのコンプレッサー動力はＣＯＰ（エネル
ギ効率）≒３〜５より、 ５８０×１／（３〜５）ｋｃａｌ＝８１０〜４８５
ｋＷ・Ｓ
＝０．２２５〜０．１３５ｋＷＨ ３
０，０００ｋｃａｌ／ｈの冷熱を１０ｈ／日得ようとす
ると、 ３０，０００×１０＝３×１０５ ｋｃａｌとなり、所
要コンプレッサー効力は３５０ｋＷＨ となる。 対応する水の蒸発量は１５５５ｋｇとなり、１０分切換
えの吸着剤充填熱交換器を２基設置して５時間で蒸発さ
せようとすると、１基当たりの所要吸着剤量は、 〔
１５５０／（５×６０／１０）〕×（１／０．０５）＝
１０３０ｋｇとなる。吸脱着に必要な冷却水及び温水と
の所要熱交換量は、 １５５５×６３５／５＝１９．７×１０４ ｋｃａｌ／
ｈ となる。ただし、吸脱着による水蒸気の呼吸量は吸
着剤重量当たり５％，吸脱着熱は６３５ｋｃａｌ／ｋｇ
とした。なお、２基の吸着剤充填熱交換器の供給熱量（
脱着側）と除去熱量（吸着側）は基本的に等量なので、
ヒートパイプを使用することにより、２基の熱交換器間
での熱の相互交換を行えば、外部（冷却水及び温水）と
の熱交換は不要となり極めて効率的な冷熱蓄熱利用シス
テムとなる。
流れ及び熱の流れを数値的に解析すると下記のようにな
る。まず、水の蒸発潜熱と凝固熱の関係から、１ｋｇの
水を蒸発させると、０℃の氷が約７．３ｋｇ生成し、こ
の氷の冷熱量は約５８０ｋｃａｌ（融解熱のみ考慮）と
なる。１ｋｇの水の蒸発後のＷＡＰゲル中に残存する水
のうち９０％が氷結するものと仮定すると、製氷開始前
に９．１ｋｇ＝１＋（７．３／０．９）の水を含むＷＡ
Ｐゲルが必要となり、従って、９．１ｋｇの水から５８
０ｋｃａｌの冷熱が蒸熱できることになる。一般にこの
冷熱を得るためのコンプレッサー動力はＣＯＰ（エネル
ギ効率）≒３〜５より、 ５８０×１／（３〜５）ｋｃａｌ＝８１０〜４８５
ｋＷ・Ｓ
＝０．２２５〜０．１３５ｋＷＨ ３
０，０００ｋｃａｌ／ｈの冷熱を１０ｈ／日得ようとす
ると、 ３０，０００×１０＝３×１０５ ｋｃａｌとなり、所
要コンプレッサー効力は３５０ｋＷＨ となる。 対応する水の蒸発量は１５５５ｋｇとなり、１０分切換
えの吸着剤充填熱交換器を２基設置して５時間で蒸発さ
せようとすると、１基当たりの所要吸着剤量は、 〔
１５５０／（５×６０／１０）〕×（１／０．０５）＝
１０３０ｋｇとなる。吸脱着に必要な冷却水及び温水と
の所要熱交換量は、 １５５５×６３５／５＝１９．７×１０４ ｋｃａｌ／
ｈ となる。ただし、吸脱着による水蒸気の呼吸量は吸
着剤重量当たり５％，吸脱着熱は６３５ｋｃａｌ／ｋｇ
とした。なお、２基の吸着剤充填熱交換器の供給熱量（
脱着側）と除去熱量（吸着側）は基本的に等量なので、
ヒートパイプを使用することにより、２基の熱交換器間
での熱の相互交換を行えば、外部（冷却水及び温水）と
の熱交換は不要となり極めて効率的な冷熱蓄熱利用シス
テムとなる。
【００１２】
【発明の効果】このような装置によれば、下記の効果が
奏せられる。 （１） 減圧状態を達成させるための電力多消費型のコ
ンプレッサーが不要となり、温水好ましくは７０〜８０
℃以上の温排水の活用と冷却水好ましくは３０℃以下の
冷水塔からの水の使用すれば良いことになる。 （２） 使用電力費用のミニマム化対策が不要となり深
夜に拘わらず、いつでも製氷操作を行うことが可能とな
り、冷熱利用時間帯に対する柔軟性を確保できるととも
に、冷房ユニット部の２基併設により連続利用も可能と
なる。 （３） 冷熱製造系内に可動部分が存在しないので、製
氷用に使用する水に装置への悪影響を与える油等不純物
の混入がなく、水の再使用が可能となる。使用水を完全
密閉系にした場合は特にこのメリットは大きい。 （４） ＷＡＰゲルの水分は凍結も可能であるから冷却
媒体を不凍液又は低露点の気体に選べば、冷却温度の選
定範囲を広く取ることができる。
奏せられる。 （１） 減圧状態を達成させるための電力多消費型のコ
ンプレッサーが不要となり、温水好ましくは７０〜８０
℃以上の温排水の活用と冷却水好ましくは３０℃以下の
冷水塔からの水の使用すれば良いことになる。 （２） 使用電力費用のミニマム化対策が不要となり深
夜に拘わらず、いつでも製氷操作を行うことが可能とな
り、冷熱利用時間帯に対する柔軟性を確保できるととも
に、冷房ユニット部の２基併設により連続利用も可能と
なる。 （３） 冷熱製造系内に可動部分が存在しないので、製
氷用に使用する水に装置への悪影響を与える油等不純物
の混入がなく、水の再使用が可能となる。使用水を完全
密閉系にした場合は特にこのメリットは大きい。 （４） ＷＡＰゲルの水分は凍結も可能であるから冷却
媒体を不凍液又は低露点の気体に選べば、冷却温度の選
定範囲を広く取ることができる。
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体縦断面図である
。
。
【図２】本発明の第２実施例のＷＳＰＧタンクを示すも
ので、図２Ａはその外部斜視図、図２Ｂはその内部斜視
図、図２Ｃは図２Ａの縦断面図である。
ので、図２Ａはその外部斜視図、図２Ｂはその内部斜視
図、図２Ｃは図２Ａの縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す全体縦断面図である
。
。
【図４】本発明の第４実施例を示す全体縦断面図である
。
。
【図５】公知の吸水性高分子ゲルを使用した冷熱の蓄熱
利用装置を示す系統図である。
利用装置を示す系統図である。
【００１４】
３ コンデンサー
６ 空気入口
７ フィルター
８ ブロワー又はポンプ
９ 空気出口
１０ 吸熱剤充填熱交換器
１１ 吸着剤
１２ 温水
１３ 冷却水
１４ 吸水性高分子ゲル（ＷＡＰＧ，ＷＡＰゲル）１
５ ＷＡＰＧタンク １６ 真空ポンプ Ｓ１〜Ｓ１０ 仕切弁
５ ＷＡＰＧタンク １６ 真空ポンプ Ｓ１〜Ｓ１０ 仕切弁
Claims (5)
- 【請求項１】 水を吸収してゲル化した吸水性高分子
ゲル中の水分の一部を蒸発させ、その蒸発熱で残存水分
を凍結し、その冷熱を利用する装置において、シリカゲ
ル，活性アルミナ等の吸着剤を内蔵してなり冷却により
水分を吸着し、加熱により吸着水分を脱着する吸着剤タ
ンクを具え、上記吸着剤に水蒸気を吸着させて上記吸水
性高分子ゲル中の水分を蒸発させることを特徴とする冷
熱の蓄熱利用装置。 - 【請求項２】請求項１所載の冷熱の蓄熱利用装置におい
て、前記吸水性高分子ゲルを内蔵し、外面に沿って流れ
る冷熱利用媒体と間接的に熱交換する吸水性高分子ゲル
タンクを具えたことを特徴とする冷熱の蓄熱利用装置。 - 【請求項３】請求項２所載の冷熱の蓄熱利用装置におい
て、前記吸着剤タンクと前記吸水性高分子ゲルタンクと
の間に挿入され後者から脱着された水蒸気を凝縮したの
ち、これを密閉サイクル的に前者に戻す凝縮器とを具え
たことを特徴とする冷熱の蓄熱利用装置。 - 【請求項４】請求項２所載の蓄熱利用装置を複数基並設
し、前記冷熱利用媒体を前記各吸水性高分子ゲルタンク
に選択的に循環するようにしたことを特徴とする冷熱の
蓄熱利用装置。 - 【請求項５】請求項１，請求項２又は請求項３所載の冷
熱の蓄熱利用装置を複数基設け、これらを同一の吸着剤
タンクに並列接続したことを特徴とする冷熱の蓄熱利用
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012883A JP2796439B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 冷熱の蓄熱利用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012883A JP2796439B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 冷熱の蓄熱利用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04236076A true JPH04236076A (ja) | 1992-08-25 |
| JP2796439B2 JP2796439B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=11817806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012883A Expired - Lifetime JP2796439B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 冷熱の蓄熱利用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2796439B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022087404A (ja) * | 2020-12-01 | 2022-06-13 | 株式会社豊田中央研究所 | ヒートポンプシステム |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58187769A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-02 | 大阪瓦斯株式会社 | 自動車の冷房方法 |
| JPS61180891A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-13 | Hitachi Ltd | 熱エネルギーの蓄熱方法と蓄熱装置 |
| JPS625060A (ja) * | 1985-06-14 | 1987-01-12 | ペ−タ− マイヤ− −ラツクスフ−バ− | 周期的に作動する乾燥吸着ク−ラ−およびその作動方法 |
| JPS62169980A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | 東レ株式会社 | 冷却用容器 |
| JPH02203916A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 乾燥・冷房機と乾燥機と吸着・脱着反応装置 |
-
1991
- 1991-01-10 JP JP3012883A patent/JP2796439B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58187769A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-02 | 大阪瓦斯株式会社 | 自動車の冷房方法 |
| JPS61180891A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-13 | Hitachi Ltd | 熱エネルギーの蓄熱方法と蓄熱装置 |
| JPS625060A (ja) * | 1985-06-14 | 1987-01-12 | ペ−タ− マイヤ− −ラツクスフ−バ− | 周期的に作動する乾燥吸着ク−ラ−およびその作動方法 |
| JPS62169980A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | 東レ株式会社 | 冷却用容器 |
| JPH02203916A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 乾燥・冷房機と乾燥機と吸着・脱着反応装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022087404A (ja) * | 2020-12-01 | 2022-06-13 | 株式会社豊田中央研究所 | ヒートポンプシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2796439B2 (ja) | 1998-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980526 |