JPH0861801A

JPH0861801A - 冷凍装置及び吸着系

Info

Publication number: JPH0861801A
Application number: JP20060794A
Authority: JP
Inventors: Michio Yanatori; 美智雄梁取; Yoshito Watabe; 義人渡部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-08
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP3295748B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ケミカル式冷凍装置により冷媒の変質を招く
ことなく０℃以下の冷熱を発生させる。【構成】反応材３，４をそれぞれ入れた容器１，２
と、冷媒８を凝縮させる凝縮器７と、蓄冷する液体２１
を貯溜した槽２３と、槽２３内に設けた蒸発器１０と、
凝縮器７の液相部と蒸発器をバルブ１５を介して接続す
るパイプ１９と、容器１，２と凝縮器７をバルブ１１，
１２を介して接続するパイプ１６，１７と、蒸発器１０
と容器１，２をバルブ１３，１４を介して接続するパイ
プ１８，２０と、槽２３内の液体２１を放熱器２９に循
環させるポンプ２４を含む配管系とを含んで成り、凝縮
器７、蒸発器１０には０℃では凝固しない冷媒が封入さ
れている。【効果】０℃以下の冷熱を発生することができ、槽内
の液体を固化させ、大容量の蓄冷が行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒蒸気を吸着あるい
は冷媒と反応して冷媒蒸気の圧力を低下させる反応材
（あるいは吸着材）と冷媒を組合わせ、０℃以下の冷熱
を発生することのできるケミカル型の冷凍装置の構成お
よび反応材（吸着材）と冷媒の組み合わせに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連ある公知例としては、文献
１（吸収式冷凍機による氷水生成、Ｎｏ．93０−63，日
本機械学会第７１期全国大会講演論文集 Vol Ｄ，P１
０6〜P１０8,１993年１０月2−4 広島）及び文献２
（工業材料、Vol 32，Ｎｏ．5，Ｐ49〜54，１984年）が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】文献１は吸収材を用い
て冷媒としての水を氷結させた結果について開示してい
るが、０℃以下の冷熱を作るに至っていない。また文献
２には吸着材としてシリカゲル、冷媒としてメタノール
を用いて０℃以下の冷熱を発生させたことについて若干
の記述があるが、具体的な装置の構成については開示し
ておらず、また有機物であるメタノールを吸着材に接触
させて用いるので変成する等の難点を有している。

【０００４】本発明の目的は、０℃以下の冷熱が発生で
き、かつ冷媒が使用中変成しない反応材と冷媒の組合わ
せを提供するとともに、０℃以下の冷熱を発生させて液
体を氷結させ、大容量の蓄冷を行なうことができるよう
にした具体的な装置の構成を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】冷媒としてＬiＢr水溶
液、ＣaＣl₂水溶液、ＮaＣl水溶液等の無機塩水溶液、およ
びこれに準ずる物質を用いる。このような冷媒を収納し
た蒸発器、反応材(あるいは吸着材)を入れた容器、冷媒
の蒸気を凝縮させる凝縮器をパイプによって循環ル−プ
を構成するように連結する。

【０００６】上記の目的は、反応材を収納しかつ熱交換
手段を具備した複数の容器と、これら複数の容器それぞ
れにバルブを介して接続され前記容器で発生した冷媒蒸
気を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器に接続されて冷媒を
その内部で蒸発させる蒸発器と、該蒸発器を内装し槽内
の液体中に該蒸発器を浸漬した槽と、前記蒸発器と前記
複数の容器それぞれとをバルブを介して接続し蒸発器で
発生した冷媒蒸気を前記容器に導くパイプと、前記槽に
設けられた熱利用手段と、を含んで構成され、前記凝縮
器及び蒸発器内に０℃では凝固しない冷媒が封入されて
いる冷凍装置により達成される。

【０００７】上記の目的はまた、反応材を収納しかつ熱
交換手段を具備した複数の容器と、これら複数の容器そ
れぞれにバルブを介して接続され前記容器で発生した冷
媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器にバルブを介し
て接続され冷媒をその内部で蒸発させる蒸発器と、該蒸
発器の下方に配置されて液体を貯溜した槽と、前記蒸発
器の表面に槽内の液体を流下させる手段と、前記蒸発器
と前記複数の容器それぞれとをバルブを介して接続し蒸
発器で発生した冷媒蒸気を前記容器に導くパイプと、前
記槽に設けられた熱利用手段と、を含んで構成され、前
記凝縮器及び蒸発器内に０℃では凝固しない冷媒が封入
されている冷凍装置によっても達成される。

【０００８】上記の目的はまた、液体を貯溜し該液体中
に浸漬して凝縮用熱交換器を内装したタンクと、液体を
貯溜し該液体中に浸漬して蒸発用熱交換器を内装した槽
と、前記凝縮用熱交換器と前記蒸発用熱交換器を接続し
て循環路を構成する２本のパイプと、該２本のパイプの
うちの一方に介装され凝縮した冷媒液を蒸発用熱交換器
に供給する凝縮器と、前記２本のパイプのうちの他方か
ら分岐したパイプに接続して配置され反応材を収容しか
つ加熱手段を具備した容器と、前記槽に設けられた熱利
用手段と、を含んで構成され、凝縮用熱交換器および蒸
発用熱交換器および凝縮器内に０℃以下では凝固しない
冷媒が封入された冷凍装置によっても達成される。

【０００９】上記の目的はさらに、反応材を収納しヒー
タを具備した複数の容器と、該複数の容器それぞれにバ
ルブを介して接続され前記複数の容器で生成された冷媒
蒸気を凝縮液化するとともに冷媒液を保持する凝縮器
と、該凝縮器の液相部に冷媒入り口を接続され冷媒を蒸
発させる蒸発器と、液体を貯溜して前記蒸発器を該液体
に浸漬して内装する槽と、前記蒸発器の冷媒蒸気出口と
前記複数の容器それぞれとをバルブを介して接続するパ
イプと、前記複数の容器および凝縮器を空気によって冷
却するファンとを、含んで構成され、前記凝縮器及び蒸
発器内に０℃では凝固しない冷媒が封入されている冷凍
装置によっても達成される。

【００１０】上記の目的はまた、圧縮機、凝縮器、蒸発
器、減圧機構、それらを循環路を構成するように連結す
るパイプ、その内部に封入した冷媒から成る圧縮式冷凍
機と、反応材を収納し熱交換器を備えた容器、凝縮器、
蒸発器、前記凝縮器と前記容器を結ぶバルブ付きパイ
プ、蒸発器と容器を結ぶバルブ付きパイプ、凝縮器と蒸
発器を結ぶパイプ、それらの内部に封入した冷媒から成
るケミカル式冷凍機から構成されていて、圧縮式冷凍機
の圧縮機の吐出側のパイプを分岐してケミカル式冷凍機
の前記容器の熱交換器に接続して該熱交換器内に圧縮式
冷凍機から吐出された冷媒が流れるようにし、またケミ
カル式冷凍機で発生する冷熱を圧縮式冷凍機の蒸発器に
伝える手段を設けた冷凍装置によっても達成される。

【００１１】上記の目的はまた、吸着材としてシリカゲ
ルを、冷媒として無機塩水溶液を用いる吸着式冷熱生成
法によっても、反応材としてシリカゲルを、冷媒として
無機塩水溶液を用いる請求項１乃至１８のいずれかに記
載の冷凍装置によっても達成される。前記無機塩水溶液
は臭化リチウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、塩化ナ
トリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液の群から選ば
れた一種、または２種以上の混合体から成ることとして
もよい。

【００１２】また、反応材（吸着材）をシリカゲル、冷
媒をグリコール系水溶液としてもよい。前記グリコール
水溶液は、エチレングリコール水溶液、プロピレングリ
コール水溶液、ポリエチレングリコール水溶液の群から
選ばれた一種、または２種以上の混合体から成ることと
してもよい。

【００１３】また、反応材（吸着材）をシリカゲル、冷
媒をテトラエチレングリコールジメチルエーテル，ジエ
チレングリコールジメチルエーテル，ジメチルホルムア
ミドの内のいずれかとしてもよい。

【００１４】反応材（吸着材）としてのシリカゲルは、
その細孔容積が約０．４ml/g，吸着表面積が約７２０ｍ
²/g，平均細孔径が約２２Å，平均粒径が２〜４mmであ
るか、または細孔容積が約０．６ml/g，吸着表面積が約
５９０ｍ²/g，平均細孔径が約４０Å，平均粒径が０．
５〜２mmであることが望ましい。

【００１５】

【作用】無機塩水溶液は反応材(あるいは吸着材)と接触
しても変成しない。また０℃以下になっても氷結を起さ
ず０℃以下の冷熱の発生に有効である。また前記蒸発
器、反応材収納容器、凝縮器は０℃以下の冷熱を連続的
に発生させ蒸発器周りの液体を氷結させるのに有効であ
る。

【００１６】反応材を収納した容器、凝縮器、蒸発器等
の冷媒が循環する系統の内部は、真空ポンプ等により排
気され、減圧される。反応材は冷媒蒸気と反応（吸着）
して冷媒蒸気を取り込むから、反応材を収納した容器内
には冷媒蒸気はなくなり、圧力は減圧された状態になっ
ている。冷媒を供給された蒸発器と反応材を収納した容
器が接続されると、蒸発器内の冷媒蒸気は容器内に流入
し、反応材と反応して取り込まれる。この過程が容器の
反応過程である。蒸発器内の冷媒は冷媒蒸気の反応材へ
の取り込みが続く間、蒸発を続ける。反応材が冷媒蒸気
と反応すると反応熱により、反応材の温度が上昇する。
反応材が冷媒蒸気を取り込む力は温度が上がると低下す
るから、空冷ファンやヒートパイプによる冷却を行う。
蒸発器はその壁面を隔てて槽に貯溜された液体と接して
おり、冷媒は該液体及び蒸発器内の液冷媒から蒸発熱を
奪って蒸発する。従って液冷媒と槽内の液体は冷却され
る。すなわち、冷熱の生成である。冷媒は０℃でも凝固
しないものが用いられているから、冷媒の蒸発につれて
０℃以下の低温となり、一方、槽内の液体は例えば水で
あれば、蒸発器に接する部分から凍り始める。つまり相
変化を行うので大きな冷熱を蓄えることができる。な
お、凝縮器から蒸発器への冷媒供給は連続的に行われる
のでなく、バッチ処理的に行われる。

【００１７】反応材が反応しきって冷媒蒸気を取り込ま
なくなったら、蒸発器と容器の接続が断たれ、容器と凝
縮器が接続される。次いで容器中の反応材が熱交換手段
を介して加熱される。加熱された反応材は冷媒蒸気取り
込み時と逆の反応を生じて冷媒蒸気を放出する。放出さ
れた冷媒蒸気は凝縮器に導かれ、冷却凝縮されて液冷媒
となる。この過程が容器の再生過程である。再生過程は
反応材から冷媒蒸気が放出されなくなって終了し、容器
と凝縮器の接続が断たれる。

【００１８】再生過程が終了すると、容器の冷却過程が
始まる。反応材は再生過程で加熱されているので、冷却
が必要である。反応材（容器）の冷却は空冷あるいはヒ
ートパイプによる冷却で行われる。一方、凝縮器と蒸発
器が接続され、凝縮器から所定量の液冷媒が蒸発器に供
給される。冷媒の供給が終わると、再び凝縮器と蒸発器
は隔離される。これから再び上述のサイクルが繰り返さ
れ、槽内の液体への蓄冷が進行する。

【００１９】容器、凝縮器、蒸発器が各１個の場合、容
器の反応過程と同時に蒸発器の蒸発過程が進行し、容器
の再生過程と同時に凝縮器の凝縮過程が進行する。凝縮
器から蒸発器への冷媒供給は、容器の再生過程あるいは
冷却過程で行われる。容器や蒸発器の数を複数にすれ
ば、これらの各過程を組合せ、連続的に冷熱を発生させ
ることが可能である。

【００２０】蒸発器を槽内の液体に接して配置するので
なくて、例えば槽の上方空間中に配置し、液体を蒸発器
上面に流下させて凍結させ、ある厚さまで凍結したもの
を槽内に落下させるようにすれば、凍結による熱伝達率
の低下が大きくなるのを防ぐことができる。

【００２１】圧縮式冷凍機とケミカル式冷凍機を組合
せ、圧縮式冷凍機の圧縮機の吐出側のパイプを分岐して
ケミカル式冷凍機の反応材を収納した容器の熱交換器に
接続して該熱交換器内に圧縮式冷凍機から吐出された冷
媒が流れるようにすると、圧縮式冷凍機において凝縮器
で外部に放出されていた凝縮熱を、前記容器再生過程に
おける加熱に利用でき、全体としての効率が向上する。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の冷凍装置の第１の実施例の
構成図である。この実施例は反応材として生石灰、シリ
カゲル、ゼオライトなどを、冷媒としてＬiＢr水溶液、
ＣaＣl₂水溶液、ＮaＣl水溶液等を用いるもので、反応
材３，４を入れた第１の容器１，第２の容器２と、該第
１の容器１にバルブ１１を介装したパイプ１６で接続さ
れて冷媒８を凝縮させる凝縮器７と、該バルブ１１と凝
縮器７を結ぶパイプ１６と前記第２の容器を接続するパ
イプ１７と、該パイプ１７に介装されたバルブ１２と、
低温熱媒体である水２１を湛えた槽２３と、該槽２３の
水２１に浸漬され冷媒８をその内部で蒸発させる蒸発器
１０と、該蒸発器１０と前記凝縮器７の液相部をバルブ
１５を介して連通するパイプ１９と、第１の容器１とバ
ルブ１１の間のパイプ１６と前記蒸発器１０とをバルブ
１３を介して連通するパイプ１８と、第２の容器２とバ
ルブ１２の間のパイプ１７と前記蒸発器１０とをバルブ
１４を介して連通するパイプ２０と、槽２３と放熱器２
９の一端を結合するパイプ２５と、放熱器２９の他端と
槽２３をポンプ２４を介して接続するパイプ２６と、を
含んで構成されている。

【００２３】バルブ１５は、凝縮器７内の冷媒８が蒸発
器１０に流入する量を調節するためのものであるが、こ
のバルブ１５がなくても本装置は動作する。槽２３内の
水２１は、ポンプ２４，パイプ２５，２６によって放熱
器２９内に循環できるようになっており、これによって
水２１の保有する熱は放熱器２９に輸送され、冷房等に
利用される。第１、第２の容器にはそれぞれ反応材３，
４の熱を取り去る（あるいは該容器より熱を取り去る）
熱交換器５，６が設けられており、凝縮器７にも、冷媒
蒸気を冷却液化する熱交換器９が設けられている。

【００２４】上記構成の装置の水２１を低温度にする動
作を以下に説明する。図中の白抜きのバルブは開、黒塗
りのバルブは閉の状態を示している。蒸発器１０内の冷
媒８は水２１の熱を奪って蒸発し、パイプ２０，バルブ
１４を通って第２の容器２内へ入る。第２の容器２内へ
入った冷媒蒸気は、反応材４と反応して消費され、反応
材４は反応により発熱する。この反応によって冷媒蒸気
が消費されるので、第２の容器２内の冷媒蒸気の圧力は
所定の値に保たれ、蒸発器における冷媒の蒸発が継続さ
れる。この反応時発生した熱は、第２の容器２に設けて
ある熱交換器６内に導入される低温度の熱媒体(水や油
など)によって除去される。一方第１の容器１内の反応
材３は熱交換器５内に導入される高温度の熱媒体(水や
油)によって加熱され、これによって反応材３中の冷媒
は蒸気として脱離される。この蒸気はパイプ１６，バル
ブ１１を通って凝縮器７内へ入り、熱交換器９内に導入
される冷却用熱媒体（水)によって冷却されて凝縮し、
冷媒液８となる。この冷媒液８は、パイプ１９，バルブ
１５を通って蒸発器１０内へ戻り、同じサイクルをくり
返す。その後バルブ１１，１４を閉じ、第１の容器１内
の熱交換器５中に低温度の熱媒体を流して反応材３を冷
却する。一方バルブ１２を開いて第２の容器２内の熱交
換器６中に高温度の熱媒体を流して反応材４を加熱し、
この時反応材４より発生する冷媒の蒸気をバルブ１２，
パイプ１７，１６を通して凝縮器７内へ導入して凝縮さ
せる。その後バルブ１３を開くと、蒸発器１０内の冷媒
は蒸発し、この時発生する蒸気はパイプ１８，バルブ１
３を通って第１の容器１内へ入り、反応材３と反応す
る。この時発生する熱は、熱交換器５内へ低温度の熱媒
体を流すことによって除去される。

【００２５】すなわち、第２の容器２で反応過程（冷媒
蒸気を消費、あるいは吸着する過程）が行われている
間、第１の容器１では再生過程（反応材を加熱して冷媒
蒸気を脱離させ、反応材の反応力を回復させる過程）を
行わせ、ついで第２の容器２を再生過程に切り換えて第
１の容器１で反応過程を行わせるようにし、このような
操作を交互に行なうことによって蒸発器１０内の冷媒８
は連続的に蒸発して冷熱が生じる。これによって蒸発器
１０の周りの水２１は冷却され、その周りには結晶２２
が生ずる。このような操作を続ければ、槽２３内の水２
１の大部分を結晶化することができ、槽２３を大きいも
のにすれば、大容量の蓄冷槽として利用できる。また熱
交換器５，６に流す熱媒体に温排水を利用すれば、電動
圧縮機を利用せずして槽２３内の水２１を結晶化して大
容量の蓄冷をすることができ、夏場の昼間の冷房に利用
すればピーク電力の低減に役立てることができる。

【００２６】図２は本発明の第２の実施例の構成図であ
る。これは蒸発器を２つに分割して２つの蒸発器１０，
１０ａを液体２１に浸漬したものである。このため凝縮
器７の液相部に接続されたパイプ１９は途中で２つのパ
イプ３０，３０ａに分岐して、それぞれ蒸発器１０，１
０ａに接続するとともに、それらのパイプの途中にバル
ブ１５，１５−ａを設けてある。また、パイプ１８が蒸
発器１０ａに、パイプ２０が蒸発器１０に、それぞれ接
続してある。他の構成は前記だい１の実施例と同じであ
る（放熱器２９、ポンプ２４、パイプ２５、２６は図示
を省略してある）。

【００２７】本実施例においても、バルブ１１，１２，
バルブ１３，１４およびバルブ１５，１５−ａを交互に
操作して、蒸発器１０，１０ａ内に冷熱を発生させ、そ
の周りに結晶２２，２２−ａを作ることができる。この
ようにすると槽２３内を広く利用して蓄冷をでき、液体
２１を速く結晶化することができる。またパイプ１８と
蒸発器１０との間、およびパイプ２０と蒸発器１０ａと
の間に別個のバルブ付きパイプで連結すれば、蒸発器１
０あるいは蒸発器１０ａ単独で運転させることができ、
装置としての運転を継続しつつ蒸発器の保守を行うこと
ができる。また、蒸発器を２個とすることにより、蒸発
器が液体２１と接する表面積を大きくすることができ
る。

【００２８】図３は本発明の第３の実施例の構成図であ
る。本実施例は、前記図１に示した第１の実施例におい
て、第１の容器１，第２の容器２に加えて反応材あるい
は吸着材４ａを充填したもう１つの第３の容器２ａを設
けて、この中に、熱交換器６ａを配設し、バルブ１２と
パイプ１６を結ぶパイプ１７と第３の容器２ａをバルブ
１２ａを介装したパイプ１７ａで接続し、さらに、第３
の容器２ａとバルブ１２ａの間のパイプ１７ａを、バル
ブ１４ａを介装したパイプ２０ａで蒸発器１０の気相部
に接続したものである。他の構成は前記図１に示した実
施例と同一である。

【００２９】本実施例で、バルブ１１，１２，１２ａ，
およびバルブ１３，１４，１４ａを時間的にずらして、
交互に開閉操作することによって、連続的に蒸発器１０
内の冷媒を蒸発させ冷熱を発生させることができる。図
１の実施例に対して、反応材４−ａの入った第３の容器
２ａを設けることにより、反応材３，４，４ａの反応過
程、再生過程のほか冷却過程を確実に設けることができ
反応材３，４，４ａの反応時の性能を良好にすることが
できる。

【００３０】図４は本発明の第４の実施例の構成図であ
る。本実施例と前記第１の実施例との相違点は、パイプ
１８およびパイプ２０を直接蒸発器１０に接続するので
なく、パイプ１８およびパイプ２０を連ねる連結部(マ
ニホルド)３１が設けられ、この連結部３１と蒸発器１
０がパイプ１８ａで接続されていること、蒸発器１０は
屈曲した管からなり、この管の入り口と出口がパイプ１
９、１８ａにそれぞれ接続されていることである。たの
構成要素は第１の実施例と同じである。連結部３１は蒸
発器１０内の冷媒が沸騰した時、その液体の一部がパイ
プ１８あるいは２０を通って容器１，２内へ入って反応
材３，４に直接付着してしまわないようにするための気
液分離器の役目をしている。この実施例に示す屈曲した
管状の蒸発器１０を槽２３内の液体２１中に広く配設す
ると伝熱面積を大きくすることができ、効率よく液体２
１を結晶２２にすることができる。

【００３１】図５は本発明の第５の実施例の構成図であ
る。本実施例は前記図２に示す第２の実施例において、
蒸発器１０，１０ａを冷媒を内蔵する薄い箱状に構成し
て槽２３の上方に傾斜させて配置し、各蒸発器の下端を
パイプ３０，３０ａでバルブ１５，１５ａに接続し、各
蒸発器の上端をパイプ２０，１８でバルブ１４，１３に
接続し、さらに、槽２３の液相部に一端を接続されたパ
イプ４１と、該パイプ４１の他端に吸入口を接続したポ
ンプ４０と、該ポンプ４０の吐出口に接続されたパイプ
４１Ａと、該パイプ４１Ａに分岐して接続されたパイプ
４２，４３と、該パイプ４２にバルブ４４を介して接続
されたパイプ４６と、前記パイプ４３にバルブ４５を介
して接続されたパイプ４７とを設けたもので、パイプ４
６の末端は蒸発器１０の外面上端に、パイプ４７の末端
は蒸発器１０ａの外面上端に、それぞれ液体２１を滴下
させる位置に配置されている。また、蒸発器１０，１０
ａはその下端側端部がほぼＬ字形に上方に折れ曲がった
形状になっている。Ｌ字形の形状（折れ曲げ度）は、蒸
発器１０、１０ａの表面に生じた結晶を下方部に落下さ
せやすいように設計することが重要である。他の構成は
前記第２の実施例と同様である。

【００３２】本実施例においては、槽２３内の液体２１
はポンプ４０により蒸発器１０，１０ａの上面に滴下さ
れ、滴下された液体２１は蒸発器内で蒸発する冷媒に冷
媒に蒸発熱を奪われて結晶化（液体２１として水が使用
された場合は、結氷）され、蓄冷される。蒸発器１０，
１０ａ内には凝縮器７内の冷媒８が適宜流入するが、バ
ルブ１３あるいは１４を開いて第１の容器１と蒸発器１
０ａあるいは第２の容器２と蒸発器１０を連通させるこ
とによって、冷媒８は蒸発して蒸発器１０，あるいは蒸
発器１０ａは冷却され、その上面を流下する液体２１は
その表面で結晶化する。蒸発器１０，あるいは蒸発器１
０ａの外面での液体２１の結晶化がある程度進行し、ま
た蒸発器１０，あるいは蒸発器１０ａ内での冷媒の蒸発
が少なくなったら、パイプ１９に連なるパイプ３０，３
０ａ部のバルブ１５あるいはバルブ１５ａが開かれ、凝
縮器７内の冷媒８が蒸発器１０，あるいは蒸発器１０ａ
内に流入する。流入する冷媒の温度が高いので、蒸発器
１０あるいは蒸発器１０ａに成長した結晶２２の一部は
融解し、このため結晶２２はその重さによって蒸発器１
０，１０ａの傾斜面を利用して落下する。このようにし
て落下した結晶２２あるいは結晶２２ａは、槽２３内の
液体２１中に貯められる。バルブ１１，１２，バルブ１
３，１４，バルブ１５，１５ａを交互に切換ることによ
って蒸発器１０，１０ａの表面には交互に結晶の成長と
離脱が行なわれ、連続的に結晶２２，２２ａを作ること
ができる。なお、蒸発器への冷媒の供給は、連続的に行
われるのでなくて断続的に行われ、冷媒の蒸発が行われ
ている段階では、冷媒の蒸発によって蒸発器内に溜って
いる冷媒それ自体も冷却されるので凝縮器から供給され
た冷媒の熱によって蒸発器外面の結晶が融解されて落下
する恐れはない。

【００３３】なお、この実施例において蒸発器１０、１
０ａの表面で結晶している氷を積極的に落し易くするに
は、第１の容器１あるいは第２の容器２内の反応材３あ
るいは４の再生時に発生する冷媒の蒸気を、凝縮器７を
介さずして直接蒸発器１０、１０ａ内に導入すればよ
い。このときパイプ１８あるいはパイプ２０内を通流さ
せるように蒸気を流せばよい。また、パイプ１６あるい
はパイプ１７にバルブ付分岐パイプを付けて蒸発器１
０、１０ａに連結しても同様のことが行える。

【００３４】図６は本発明の第６の実施例の構成図であ
る。本実施例が図５に示す第５の実施例と異なるのは、
液体２１を貯めた槽２３は蒸発器１０，１０ａの下方で
なくて別の位置に配置されており、蒸発器１０，１０ａ
の下方にはダクト５１，５４を設けた容器５２が配置さ
れており、該容器５２にはダクト５１を介してブロワ−
５０が設けてあること、ダクト５４は液体２１の結晶を
使用場所に送り出す通路として設けられていること、で
ある。他の構成は前記第５の実施例と同じであるので説
明を省略する。蒸発器１０，１０ａの外面で生成された
結晶(氷)は、その下方の容器５２内に落下し、砕かれて
破砕氷となる。容器５２にはダクト５１と５４が設けて
あり、ダクト５１の端部にはブロワ−５０が設けてあ
る。ブロワ−５０を駆動すると容器５２内の破砕氷５３
は、その空気流に乗ってダクト５４を通って所望の場所
に搬送されて有効に利用される。

【００３５】なお、上記第５、第６の実施例において、
蒸発器１０，１０ａの上面に沿って２本の棒を並べ、こ
れらの棒の下端を当該蒸発器の下端上面にヒンジ止めし
ておき、各棒の上端部を互いに連結しておき、該上端部
と蒸発器上端部の間に電磁石で動作するアクチュエータ
を設け、所定の時間間隔で、前記棒を下端のヒンジ部を
回転軸として蒸発器表面から離れて回転するように駆動
してもよい。こうすれば、凝固した結晶を短時間で下方
の槽内に離脱、落下させることができる。その際、棒を
回転させるまえに、一度蒸発器側に動かし、結晶と棒が
離れやすくするのがよい。

【００３６】図７は本発明の第７の実施例の構成図であ
り、特に排熱の利用方法の構成を示したものである。本
実施例は、基本的な構成は図１に示す第１の実施例と同
じであるが、第１、第２の容器に設けられた熱交換器
５，６に反応材再生のための熱媒体を循環させる構成が
具体的に示されている点が第１の実施例と異なる。他の
構成は第１の実施例と同じであるので説明を省略する。

【００３７】本実施例においては熱交換器５，６に反応
材再生のための熱媒体を循環させる部分は、炉６０(電
気炉、溶鉱炉、燃焼ガス利用乾燥炉など)の上部に設け
てある排気路６１内に配置されて前記熱媒体を循環させ
る熱交換器６２と、該熱交換器６２の熱媒体出口をバル
ブ６８ａに接続するパイプ６９と、バルブ６８ａと熱交
換器６の入り口を接続するパイプ６９ａと、熱交換器６
の出口に一端を接続されたパイプ７０と、該パイプ７０
の他端に吸入口を接続させたポンプ６３と、該ポンプ６
３の吐出口と熱交換器５の入り口を接続するパイプ７１
と、熱交換器５の出口とバルブ６５−ａを接続するパイ
プ６４ａと、前記熱交換器６２の熱媒体入り口をバルブ
６５−ａに接続するパイプ６４と、パイプ７０とパイプ
６９をバルブ６８を介して接続するパイプ６７と、パイ
プ７１とパイプ６４をバルブ６５を介して接続するパイ
プ６６と、を含んで構成されている。

【００３８】炉６０の上部に設けてある排気路６１から
は炉６０での燃焼の排ガスが排出されており、上記構成
はこの排出される排ガスの熱を熱交換器６２を用いて回
収するようになっている。熱交換器６２は第１の容器１
内の熱交換器５および第２の熱交換器６とパイプ６４，
６４ａ，７１，７０，６９ａ，６９，によって循環路を
構成するように連結されている。この途中にはポンプ６
３が設けてあり、これを駆動することによって系統内部
に入っている熱媒体(水、油）は、パイプ内を循環する
が、熱交換器６２によって回収される熱は、熱交換器５
あるいは熱交換器６に交互に流入するようにバルブ６
８，６８ａ，６５，６５ａが制御される。すなわち、排
気路６１から回収された熱により、第１，第２の容器の
反応材が交互に加熱、再生される。この実施例において
蒸発器には、ロールボンド方式を用いた扁平状のものを
用いてもよい。

【００３９】図８は本発明の第８の実施例を示し、図７
に示す実施例を一部変形した例を示す。本実施例が前記
第７の実施例と異なる点は、炉６０に接続されている排
気路６１が６１ａと６１ｂの２つに分岐され、それらの
排気路６１ａ，６１ｂの途中に、第１の容器１と第２の
容器２を図示のように配置し、第１の容器１と第２の容
器２の熱交換器５，６及び該熱交換器５，６につながる
パイプ、バルブ、ポンプ、熱交換器を省いたことであ
る。また排気路６１，６１ａ，６１ｂの結合部に切換弁
７２が設けてあり、この切換弁７２を切換えることによ
り排気路６１からの排ガスを第１の容器１周りと第２の
容器２周りに交互に流入させることができるようにして
ある。本実施例では、第１の容器１と第２の容器２を直
接排ガスの流れの中に配置することで、熱交換器５，６
及び該熱交換器５，６につながるパイプ、バルブ、ポン
プ６３、熱交換器６２を省き、構成を簡易化することが
可能となった。

【００４０】図９に示す本発明の第９の実施例及び図１
０に示す本発明の第１０の実施例は、温水器と潜熱型蓄
熱槽とを本発明の冷凍装置によって一体的に結合し、冷
熱と温水とが同時に供給できるようにしたものである。

【００４１】第９の実施例の主要部は、ヒータ８２ａお
よび熱交換器８３を内装し液体(水など）８１を溜めた
タンク８０と、該熱交換器８３の出側にパイプ８７で接
続された凝縮器７と、該凝縮器７の液相部にバルブ１５
を介装したパイプ１９で入り側を接続された蒸発器１０
と、該蒸発器１０及び熱交換器８９を内装し液体２１を
溜めた槽２３と、前記熱交換器８３の入り側にパイプ８
４で接続されたバルブ８５と、該バルブ８５にパイプ８
６で接続され反応材３及びヒータ８２を内装した第１の
容器１と、該パイプ８６と蒸発器１０の出側をバルブ１
３を介して接続するパイプ１８と、前記タンク８０の液
相部に接続されバルブ９２、９１をそれぞれ介装した給
水用のパイプ９３，温水取出用のパイプ９４と、前記熱
交換器８９の入り側に吐出口を接続されたポンプ２４
と、を含んでなっている。熱交換器８９及び蒸発器１０
はいずれも液体２１に浸漬されており、熱交換器８３及
びヒータ８２ａは液体８１に浸漬されている。また、蒸
発器１０は、蛇行するパイプで構成され、該パイプ内部
で冷媒が蒸発するように構成されている。

【００４２】第１の容器１に内装されたヒータ８２は電
気式で、通電時、反応材３を加熱して再生（冷媒蒸気を
脱離もしくは発生）する。この時発生した冷媒の蒸気は
パイプ８６，バルブ８５，パイプ８４を通って、タンク
８０内の液体８１中に設けてある熱交換器８３内に到達
し、ここで凝縮熱を放出して液化する。再生過程が終了
したらヒータ８２への通電は停止され、バルブ８５は閉
じられる。熱交換器８３で冷媒蒸気から放出された前記
凝縮熱は液体８１に伝わり、その温度を高める。すなわ
ちヒ−タ８２による再生熱は液体８１に回収される。タ
ンク８０には給水用のパイプ９３，バルブ９２および温
水取出用のパイプ９４とバルブ９１が付いているので、
適宜給水し、また温水の取出しができるようになってい
る。ヒータ８２ａは、ヒ−タ８２による再生熱だけでは
温水負荷を賄えない場合に使用される。

【００４３】一方熱交換器８３内にて液化しなかった冷
媒蒸気は、液化した冷媒とともに、パイプ８７を経て凝
縮器７（冷却手段の図示を省略してある）内に導入さ
れ、ここで十分に冷却されて冷媒液８となる。パイプ１
９に介装されたバルブ１５を閉じておいて、しばらく冷
媒８を凝縮器７内に溜めておいてもよい。バルブ１５を
開いて冷媒８をパイプ１９を通して蒸発器１０内に送
り、その後パイプ１８に設けてあるバルブ１３が開かれ
る。この段階では、第１の容器１内の反応材は再生され
て冷媒蒸気との反応力（あるいは吸着力）を回復してお
り、第１の容器１内の冷媒蒸気は消費されて冷媒蒸気圧
力は十分に低下している。したがってバルブ１５がが開
かれて蒸発器１０と第１の容器１が連通されると、蒸発
器１０内の圧力も低下して蒸発器１０内の冷媒は蒸発
し、蒸発した冷媒蒸気はパイプ１８を通って第１の容器
１内に流入し反応材３と反応する。この冷媒の蒸発の
際、蒸発器１０内の冷媒からも蒸発熱が奪われるので蒸
発器１０内の冷媒の温度は低下し、同時に槽２３内の液
体２１は冷却され、蒸発器１０の周りには液体２１の結
晶２２が発生し、この結晶によって潜熱を利用した蓄冷
ができる。

【００４４】反応材３の反応による冷媒蒸気の消費（も
しくは吸収）が限界に達したならばバルブ１３が閉じら
れ、ついでバルブ８５が開かれる。バルブ８５が開かれ
たら、ヒータ８２に通電され、再生過程が始まり、上述
の手順が繰り返される。槽２３内の液体２１中には、熱
交換器８９が設けてあり、この熱交換器８９にはパイプ
８８，ポンプ２４、パイプ９０が付いていて、その内部
に熱媒体が導入されるようになっている。ポンプ２４で
熱媒体を熱交換器８９を経て外部に循環させることによ
り、槽２３内に蓄えられた冷熱は外部に輸送され、フィ
ンチューブを利用するなどして冷房や除湿等に用いられ
る。熱交換器８９は蒸発器１０と熱的に一体結合しても
よい。

【００４５】この実施例において、タンク８０、第１の
容器１、槽２３は縦方向に配置されているが、水平方向
に配置してもよく、熱交換器８３から蒸発器１０内への
冷媒の循環が可能な範囲でそれらの位置は変えても本発
明の要件は損なわれない。

【００４６】図１０に示す本発明の第１０の実施例は、
第９の実施例の変形例である。本実施例と前記第９の実
施例の違いは、第１の容器１に内装されたヒータ８２に
代えて、反応材３内部に一方の端部９８を配置し他方の
端部９６を第１の容器１の外部に配置したヒートパイプ
１００をほぼ水平に設け、このヒートパイプ１００によ
って容器１内の反応材３を再生したり、あるいは反応材
３の冷却を行なうようにしたことである。なお、ヒート
パイプ１００の端部９６，９８外面にはフィン９６ａ，
９８ａがそれぞれ設けられると伝熱効果がよくなる。他
の構成要素は第９の実施例と同じなので図示と説明を省
略する。

【００４７】ヒートパイプ１００はパイプ(銅、鉄、ステ
ンレスなど)９９内に熱媒体(水、アルコールなど）９７
を入れ、その蒸発と凝縮を利用して熱を輸送する装置で
ある。ヒートパイプ１００の第１の容器１外に突出した
端部９６にフイン９６ａが設けてあり、このフイン９６
ａにバーナ９５による火炎が接触し、これにより端部９
６側は加熱され、その内部の熱媒体９７は蒸発する。こ
の蒸気はパイプ９９内の空間部（液相の熱媒体９７の上
部空間）を通って第１の容器１内の端部９８に到達し、
そこで凝縮熱を放出して液化する。この凝縮熱は端部９
８に付いているフイン９８ａを介して反応材３を加熱
し、それを再生する。一方端部９８内にて液化した熱媒
体９７は、重力の作用によって端部９６側に戻り、同じ
サイクルをくり返す。反応材３を冷却したい時には、バ
ーナ９５を止めると、ヒートパイプ１００の端部９６側
はフイン９６ａによって冷却される。これによってヒー
トパイプ１００内の液相の熱媒体９７と気相の熱媒体９
７は互いに逆方向に移動し、反応材３の保有する熱は大
気に放出される。ヒートパイプ１００の構造としては、
図１０に示したように、パイプ９９内を単に真空引きし
て熱媒体９７を封入したものでもよいが、パイプ９９内
の内側に溝を付けたもの、あるいウイック(布、ガラス繊
維、メタルファイバー等の多孔物質）を内張りし、熱媒
体９７を含浸させたものでもよい。このような構造を持
つヒートパイプ１００の場合には、ヒートパイプ１００
を水平から傾斜させて配設してもよい。

【００４８】図１１は本発明の第１１の実施例の要部を
示す構成図である。本実施例は、電気式ヒータ８２，８
２ａをそれぞれ内装し反応材３，４をそれぞれ充填した
第１，第２の容器１，２と、これら第１、第２の容器
１，２に接続されたパイプ１６，１７と、パイプ１６，
１７にそれぞれ接続されたバルブ１１、１２と、冷媒液
を保持する凝縮器７と、前記バルブ１１、１２を前記凝
縮器７にそれぞれ接続するパイプ１６ａ，１７ａと、前
記凝縮器７にパイプ１９で冷媒入り側を接続された蒸発
器１０と、該蒸発器１０を内装し液体２１を溜める槽２
３と、前記パイプ１６にパイプ１８で接続されたバルブ
１３と、前記パイプ１７にパイプ２０で接続されたバル
ブ１４と、前記バルブ１３と前記バルブ１４を連通する
パイプ２０ａと、該パイプ２０ａと蒸発器１０の冷媒蒸
気出側とを接続するパイプ１８ａと、前記第１，第２の
容器１，２と凝縮器７を冷却するファン１０１と、を含
んで構成されている。この実施例の蒸発器１０はコイル
状の管からなり、液体２１に浸漬されていて、該管内部
で冷媒を蒸発させて管外部の液体２１から蒸発のための
蒸発熱を奪うように構成されているが、ロールボンド方
式による平板形のものを利用してもよい。。

【００４９】いまバルブ１２，１３を閉じ、またバルブ
１１，１４を開いて第１の容器１のヒータ８２に通電す
ると、その熱によって反応材３は加熱され冷媒蒸気を発
生して再生される。それによって発生した冷媒８の蒸気
はパイプ１６，バルブ１１，パイプ１６ａを通って凝縮
器７内に入り、ここで凝縮する。一方蒸発器１０内の冷
媒８は蒸発し、パイプ１８ａ，２０ａ，バルブ１４，パ
イプ２０，１７を通って第２の容器２内へ入り、ここで
反応材４と反応して消費（吸収）され、反応材は発熱す
る。蒸発器１０内で冷媒が蒸発することにより、その周
りの液体２１は蒸発熱を奪われて冷却され、その一部は
蒸発器１０の周りで結晶２２となり、これによって蓄冷
される。一方第２の容器２内の反応材４で発生した熱、
および凝縮器７で発生した凝縮熱は、前記ファン１０１
を駆動することにより除去され、大気中に放出される。
また容器１内の反応材３の再生後、再生のために加えら
れたときの余熱を、除去、冷却するときにも、フアン１
０１による冷却が有効である。

【００５０】上述の操作の後、バルブ１１，１４を閉
じ、バルブ１２，１３を開いて、第２の容器２側のヒー
タ８２ａに通電し、ファン１０１により第１の容器１と
凝縮器７を冷却すれば、第２の容器２で再生過程、第１
の容器１で反応過程がおこなわれ、連続的に蒸発器１０
より冷熱を発生させることができる。このようなヒータ
とファンによる簡易冷凍装置は、実験机等において冷熱
を利用する時に好適であり、このためファン１０１と第
１，第２の容器１，２の位置は、槽２３の上方、あるい
は側部がよい。

【００５１】図１２は本発明の第１２の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は第１１の実施例の変形例であ
る。本実施例が第１１の実施例と異なる点は、第１，第
２の容器１，２及び凝縮器７がほぼ同じ高さに配置さ
れ、パイプ１６ａ，パイプ１７ａを直接凝縮器７に接続
する代わりに凝縮器７に１本のパイプ１９ａが接続さ
れ、このパイプ１９ａに前記パイプ１６ａ，パイプ１７
ａが接続され、パイプ１８，２０は直接第１，第２の容
器１，２に接続されていることと、ファン１０１は容器
２の側面部に設けられ、これを駆動することによって、
第１の容器１，凝縮器７，第２の容器２をすべて冷却で
きるようになっていることである。本実施例によれば、
全体としての高さを低くすることができる。

【００５２】図１３は本発明の第１３の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は第１１の実施例の変形例であ
る。本実施例は、平面図でみた槽２３の位置を第１，第
２の容器１，２及び凝縮器７の位置とずらせ、凝縮器７
と蒸発器１０の冷媒入り側を接続するパイプ１９，およ
びパイプ２０ａと蒸発器１０の冷媒蒸気出側を接続する
パイプ１８ａを、槽２３の側面を貫通させて槽２３内に
設けてある蒸発器１０と結合するとともに、パイプ１９
にバルブ１５を介装したものである。他の構成要素は第
１１の実施例と同じである。このようにすると槽２３の
上方部にパイプや機器がなくなり、槽２３内の点検が容
易になる。

【００５３】図１４は本発明の第１４の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は第１３の実施例の変形例であ
る。本実施例が第１３の実施例と異なるのは、槽２３が
第１，第２の容器１，２とほぼ同じ高さに配設され、パ
イプ１８ａ，１９は槽２３の側壁を貫通させるのでな
く、側壁上端部の上を横切るように配設され、その後蒸
発器１０に接続してあり、パイプ１９が槽２３の側壁上
端部を超えて槽２３外部で立ち下がっている部分に電気
式ヒータ１０２が装着されている点である。

【００５４】この場合には、凝縮器７の冷媒液８をパイ
プ１９を通して、重力のみによっては蒸発器１０内へ流
入させることができない。このためパイプ１９に前記ヒ
ータ１０２を設け、これに通電してその内部の冷媒８を
沸騰させ、この時発生する気泡のポンプ作用を利用し
て、その周りの冷媒８を蒸発器１０内へ送り込むように
したものである。本実施例によれば、装置全体としての
高さを低くすることができる。

【００５５】図１５は本発明の第１５の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は第１１の実施例の変形例であ
る。本実施例は、第１１の実施例に加え、さらに第１の
容器１と同様の容器２ａ，２ｂを設け、それぞれに反応
材４ａ，４ｂおよびヒータ８２ａ，８２ｂを内装し、容
器２ａをバルブ１２ａを介装したパイプ１７ｂでパイプ
１７ａに接続し、容器２ｂをバルブ１２ｂを介装したパ
イプ１６ｂでパイプ１６ａに接続し、容器２ａとバルブ
１２ａの間のパイプ１７ｂをバルブ１４ａを介装したパ
イプ２０ｂでパイプ２０ａに接続し、容器２ｂとバルブ
１２ｂの間のパイプ１６ｂをバルブ１４ｂを介装したパ
イプ２０ｃでパイプ２０ａに接続し、ファン１０１の位
置を第１、第２の容器１，２及び容器２ａ，２ｂの４個
を冷却できる位置に配置したものである。このようにす
ると、４個の容器それぞれに、順に、反応材の反応操
作、加熱(再生)操作、冷却操作（再生操作時に加えられ
た熱を除去する操作）、及び待機状態の各過程を、反応
材の能力を十分発揮できるように１段階づつ実施させる
ことができる。また、１個の容器での反応操作過程の時
間が、加熱(再生)操作、冷却操作の合計時間の１／２よ
りも短い場合であっても、容器を４個として待機過程を
設けることにより、常にどの容器かで反応操作過程が行
われるようにすることが可能となり、連続的な冷熱発生
（蒸発器における冷媒蒸発）を維持することができる。
また、負荷が一時的に増加したような場合、待機過程の
容器を反応操作過程に切り換えることで対応することが
できる。

【００５６】図１６は上記第１５の実施例におけるファ
ン１０１と第１，第２の容器１，２及び容器２ａ，２ｂ
の平面配置の一例を示したものである。図示の例では、
前記４個の容器はそれぞれ円筒形をなしていて、これら
容器で囲まれた中央にファン１０１が配置され、ファン
１０１の周りに風路切換機構１０３が該ファン１０１の
周りに回転可能に配置されている。風路切換機構１０３
は、ファン１０１の周りのほぼ半周を蔽う半円筒状をな
していて、その回転（位置の変更）によってファン１０
１による冷却効果が及ぶ容器を切り換え、各容器の冷却
操作と加熱操作を効果的に行なうものである。この図の
例では、容器１が加熱(再生)操作、２が反応操作、２ａ
が冷却操作、２ｂが待機状態となっており、風路切換機
構１０３の位置は、ファン１０１により、容器２の反応
操作時の発熱の除去、容器２ａの再生操作時に加えられ
た熱の除去が効果的に行われるような位置に設定されて
いる。

【００５７】図１７は本発明の第１６の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は、圧縮式冷凍機４００とケミカ
ル式冷凍機３００とを組み合わせ大容量の蓄冷を行なう
ものである。圧縮式冷凍機４００は、圧縮機２０１と、
該圧縮機２０１の吐出側にパイプ２０６で接続されたバ
ルブ２０８と、該バルブ２０８にパイプ２０６ａで接続
された凝縮器２０２と、該凝縮器２０２の出側にパイプ
２０４で接続された減圧機構２０５と、該減圧機構２０
５の出側にパイプ２０４ａで接続された蒸発器２０３
と、該蒸発器２０３の冷媒蒸気出側と前記圧縮機２０１
の吸入側を接続するパイプ２０７と、を含んで構成され
ている。蒸発器２０３には、熱交換器２９ａが内装され
ている。

【００５８】ケミカル式冷凍機３００は、反応材３を収
納し熱交換器５を内装した容器１と、該容器１にパイプ
１６ａで接続されたバルブ１１と、該バルブ１１にパイ
プ１６で接続されて液冷媒を保持する凝縮器７と、該凝
縮器７の液相部にバルブ１５を介装するパイプ１９で冷
媒入り口を接続された蒸発器１０と、該蒸発器１０の冷
媒蒸気出側をバルブ１３を介して前記パイプ１６ａに接
続するパイプ１８と、蒸発器１０を内装し液体２１を溜
めた槽２３と、を含んで構成されている。また、熱交換
器５の入り側はバルブ２０９を介装したパイプ２１１で
前記パイプ２０６に接続され、熱交換器５の出側はパイ
プ２１０で前記パイプ２０６ａに接続されている。槽２
３には液体２１を吸引するポンプ２４が接続され、該ポ
ンプ２４の吐出側はパイプ２６で前記熱交換器２９ａの
入り側に、熱交換器２９ａの出側はパイプ２５で槽２３
に、それぞれ接続されている。槽２３には、図示されて
いないが、液体２１を取り出して冷熱負荷に供給し、冷
熱負荷を通過した液体２１を再び槽２３に還流させる管
系統が設けられている。

【００５９】圧縮式冷凍機４００の動作は次のように行
なわれる。圧縮機２０１を駆動すると、その内部の熱媒
体(フロンなど)は断熱圧縮され、パイプ２０６，バルブ
２０８，パイプ２０６ａを通って凝縮器２０２に入り、
ここで凝縮熱を放出して液化される。液化された熱媒体
はパイプ２０４を通った後、減圧機構２０５を通る間に
断熱膨張されながらパイプ２０４ａを経て蒸発器２０３
内に入る。蒸発器２０３に入った熱媒体は熱交換器２９
ａ内部を流れる流体から熱を受け取って蒸発し、パイプ
２０７を通って圧縮機２０１に入り、前と同じサイクル
を繰返す。

【００６０】このような動作を行なう圧縮式冷凍機４０
０において、バルブ２０８を閉じて、バルブ２０９を開
き、ケミカル式冷凍機３００のバルブ１３を閉じて、バ
ルブ１１を開くと、圧縮機２０１によつて断熱圧縮され
た熱媒体はパイプ２１１を通って容器１内に設けてある
熱交換器５中に入り、反応材３を加熱する。反応材３を
加熱した熱媒体は、その後パイプ２１０，２０６を通っ
て凝縮器２０２に入って先に述べたと同じサイクルをく
り返す。このような過程によって容器１内の反応材３は
加熱再生される。反応材３が再生された後、ケミカル式
冷凍機３００のバルブ１１を閉じて、バルブ１３を開く
と、蒸発器１０内の冷媒は周りの液体２１から蒸発熱を
奪って蒸発し、パイプ１８を通って容器１内に到達し、
ここで反応材３と反応して消費される。一方反応材３は
この反応により発熱する。蒸発熱を奪われた蒸発器１０
の外周の液体２１は冷却され、凍結温度以下になると結
晶２２となる。このようにして槽２３内に冷熱が蓄えら
る。蓄えられた冷熱は、ポンプ２４，パイプ２５，２
６，入口パイプ２８，出口パイプ２７によって、槽２３
内の液体２１を蒸発器２０３に内装されている熱交換器
２９ａ中に導入することにより、圧縮式冷凍機４００の
蒸発器２０３に与えられる。これにより蒸発器２０３の
冷凍効果あるいは冷房効果は一段と高められる。圧縮機
２０１が停止しても、ポンプ２４を駆動すれば槽２３内
の冷熱で、一定時間帯は冷凍、冷房を行なうことができ
る。また、ポンプ２４によって液体２１を熱交換器２９
ａ内を循環させ、減圧機構２０５で減圧された熱媒体を
熱交換器２９ａ外面で蒸発させることにより液体２１が
冷却されるから、圧縮式冷凍機４００で生成される冷熱
を槽２３内の冷熱に蓄えることができる。本実施例で
は、圧縮式冷凍機４００の凝縮器２０２で外部に放出さ
れる凝縮熱をケミカル式冷凍機３００の反応材の再生加
熱に利用するので、全体としての効率を向上させること
ができる。

【００６１】図１８は本発明の第１７の実施例の構成の
要部を示し、本実施例は前記第１６の実施例の変形例で
ある。本実施例が前記第１６の実施例と異なる点は、蒸
発器２０３に熱交換器２９ａを熱的に結合し、パイプ１
９を蒸発器１０の冷媒入り口に接続する代わりに熱交換
器２９ａの入り口に接続し、パイプ１８を蒸発器１０の
冷媒蒸気出口に接続する代わりに熱交換器２９ａの出口
に接続し、槽２３、蒸発器１０、ポンプ２４、パイプ２
５，２６を省いたことである。本実施例においては、ケ
ミカル式冷凍機３００を動作させると、熱交換器２９ａ
の内部で冷媒が蒸発器２０３から蒸発熱を奪って蒸発
し、それを冷却する。すなわち、ケミカル式冷凍機３０
０で生成される冷熱が直接蒸発器２０３に輸送されるこ
とになる。

【００６２】次にケミカル式冷凍機に用いる反応材（吸
着材）と冷媒との組合わせにおいて、０℃以下の冷熱を
発生し、熱サイクル試験において劣化せず、また反応材
（吸着材）を加熱再生した時に、容易に吸着質(冷媒の
蒸気)を脱離する組合せを実験的に見い出したことを以
下に述べる。

【００６３】〔実験例１〕内容積約２０００cm³の吸着
容器（ガラス製）と内容積１０００cm³の冷媒容器（ガ
ラス製）を用意し、これをバルブ付きパイプで連結した
ケミカル式冷凍装置において、表１に示す吸着材Ａ（細
孔容積０.４ml／g，吸着表面積７２０m²／g，平均細孔
径２２Å，平均粒径２〜４mm）を約１kg吸着材容器に入
れ、また冷媒として表２に示す臭化リチウム水溶液（１
０wt％）を約０.２５kg冷媒容器に入れ、常温にて各々
の容器を真空に引いた後、パイプに付いているバルブを
開放し、

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】冷媒をパイプを通して吸着材容器側に導入
して吸着材Ａに吸着させた。冷媒容器内の冷媒の温度は
実験開始後急激に低下し、約１.５時間後に最低温度−
１７℃に達した。

【００６７】同様の実験を１０００回行なったが、最終
回においても冷媒の温度は約−１７℃に達し、初期とほ
とんど変化は見られなかった。またこの系の再生温度を
ヒートサイクル試験の過程で測定した所、５０℃から８
０℃で比較的低い温度で再生できることが分った。

【００６８】〔実験例２〕前記実験例１と同じ装置で、
実験例１の条件のうち冷媒である臭化リチウム水溶液の
濃度のみを５０wt％に変えて同様の実験を行なった。冷
媒の温度は約−２℃に達した。同様の実験を１０００回
行なったが、最終回においても冷媒の温度は約−２℃
と、初期とほとんど変らないことが確認された。またこ
の系の再生温度をヒートサイクル試験の過程で測定した
所、５０℃から８０℃と比較的低い温度で再生できるこ
とが分った。

【００６９】シリカゲルＡに対して冷媒の種類と濃度を
変え、冷熱の発生実験を行ない表２に示す。冷媒として
臭化リチウム水溶液のほか塩化カルシウム水溶液、塩化
ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレン
グリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、ポリ
エチレングリコール水溶液、Ｅ１８１（テトラエチレン
グリコールジメチルエーテルＤimethyl ether of tet
ra ethylene glycol），Ｅ１４１（ジエチレングリコー
ルジメチルエーテルＤimethyl ether ofdiethlene
glycol），ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド Dimethyl f
orm amide）についても実験を行なった結果、０℃以下
の低温度を発生できること、１０００回のヒートサイク
ル試験に耐えること、および再生温度は５０℃〜８０℃
と比較的低いことが確認された。

【００７０】また同様の実験をシリカゲルＢ（細孔容積
０.６ml／g，吸着表面積５９０m²／g，平均細孔径４０
Å，平均粒径０.５〜２mm），およびゼオライト１３Ｘ
（細孔容積０.３５ml／g，吸着表面積５００〜７００m
／g，平均細孔径１０Å，平均的大きさ径，１.５mm×長
さ５mm）についても行ない、０℃以下の低温度の発生が
でき、１０００回のヒートサイクルテストに耐えること
が確認された。

【００７１】しかし再生温度に関しては表３に示すよう
に、シリカゲルＡとＢの場合は５０℃〜８０℃程度と低
いがゼオライト１３Ｘの場合は１５０℃以上必要であ
り、加熱再生が行ない難いことがわかった。

【００７２】

【表３】

【００７３】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、槽内に浸漬した蒸発器において０℃以下の冷熱を
発生させることができ、かつその周りの液体を容易に結
晶化できて、大容量の蓄冷が行なえるようになった。

【００７４】請求項２に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項１に記載の発明による効果に加え、冷熱発生
量の制御が容易という効果がある。

【００７５】請求項３に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項１もしくは２に記載の発明による効果に加
え、反応材を収納した容器の操作過程を、反応過程、再
生過程、冷却過程の３段階に順次切り換え、かつ連続的
に冷熱を発生できるという効果がある。

【００７６】請求項４に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明による効果
に加え、伝熱面積を拡大することができ、液体が固化す
る量を多くできるという効果がある。

【００７７】請求項５に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、蒸発器において０℃以下の冷熱を発生させ、その上
に流下される液体を凝固させて蓄冷することができると
ともに、蒸発器上で凝固した液体を適宜落下させること
ができるので、液体の凝固による熱伝達率の低下の影響
を抑制できる。

【００７８】請求項６に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項５に記載の発明による効果に加え、冷熱発生
量の制御が容易という効果がある。

【００７９】請求項７に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項５または６に記載の発明による効果に加え、
凝固した液体の落下に要する時間を短くし、冷熱発生量
の増加を可能にする効果がある。

【００８０】請求項８に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項７に記載の発明による効果に加え、液体の固
化体自体を直接、冷熱負荷に送給するのが容易になると
いう効果がある。

【００８１】請求項９に記載の本発明の冷凍装置によれ
ば、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明による効果
に加え、燃焼排ガスの利用により、再生加熱のコストを
削減できるという効果がある。

【００８２】請求項１０に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明による効
果に加え、反応材を収納する容器に再生加熱用の熱交換
手段を設けるコストを削減できるという効果がある。

【００８３】請求項１１に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、槽内に浸漬した蒸発器において０℃以下の冷熱を
発生させることができ、かつその周りの液体を容易に結
晶化できて、大容量の蓄冷が行なえるようになり、さら
に、タンク中に貯溜された液体が昇温されるので温熱の
利用が可能になるという効果がある。

【００８４】請求項１２に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１１に記載の発明による効果に加え、反応
材を直接冷却することにより、反応過程の効率を増し冷
却過程に要する時間を短縮するという効果がある。

【００８５】請求項１３に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、槽内に浸漬した蒸発器において０℃以下の冷熱を
発生させることができ、かつその周りの液体を容易に結
晶化できて、大容量の蓄冷が行なえるようになり、さら
に、凝縮器の構成を簡単化する効果がある。

【００８６】請求項１４に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１３に記載の発明による効果に加え、槽を
反応材を収納する容器及び凝縮器の下方からずれた位置
に配置して槽内の蒸発器の保守を容易にする効果があ
る。

【００８７】請求項１５に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１３に記載の発明による効果に加え、装置
全体の高さを低くする効果がある。

【００８８】請求項１６に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１５に記載の発明による効果に加え、空冷
ファンの冷却効果を向上させる効果がある。

【００８９】請求項１７に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、槽内に浸漬した蒸発器において０℃以下の冷熱を
発生させることができ、かつその周りの液体を容易に結
晶化できて、大容量の蓄冷が行なえるようになり、さら
に、反応材の再生加熱に、圧縮式冷凍機の凝縮器から外
部に放出されていた熱が利用されるので、全体の効率が
向上する効果がある。

【００９０】請求項１８に記載の本発明の冷凍装置によ
れば、請求項１７に記載の発明による効果に加え、圧縮
式冷凍機が停止している場合でも、槽内に蓄冷された冷
熱を圧縮式冷凍機の蒸発器を介して冷熱負荷に送ること
ができるという効果がある。

【００９１】請求項１９乃至３０に記載の本発明のケミ
カル式冷熱生成法もしくは冷凍装置によれば、０℃以下
の冷熱を発生させ、かつ貯蔵することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図２】本発明の第２の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図３】本発明の第３の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図４】本発明の第４の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図５】本発明の第５の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図６】本発明の第６の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図７】本発明の第７の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図８】本発明の第８の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図９】本発明の第９の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図１０】本発明の第１０の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１１】本発明の第１１の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１２】本発明の第１２の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１３】本発明の第１３の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１４】本発明の第１４の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１５】本発明の第１５の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１６】図１５に示す実施例の部分を示す平面図であ
る。

【図１７】本発明の第１６の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【図１８】本発明の第１７の実施例の要部構成を示す系
統図である。

【符号の説明】

１，２容器３，４反応材５，６，９熱交換器７凝縮器８冷媒１０，１０a 蒸
発器２１液体２２結晶２３槽２４ポンプ２９放熱器３１連結部５０ブロワー５１，５４ダク
ト５２容器５３破砕氷６０炉６１，６１a，６
１b 排気路６２熱交換器６３ポンプ７２切換弁８２，８２a，８
２b，８２c ヒータ９５バーナ９６蒸発部９７液体９８凝縮部９９パイプ１００ヒートパ
イプ１０１ファン１０２ヒータ１０３風路切換機構２０１圧縮機２０２凝縮器２０３蒸発器２０５減圧機構３００ケミカル
式冷凍機４００圧縮式冷凍機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応材を収納しかつ熱交換手段を具備し
た複数の容器と、これら複数の容器それぞれにバルブを
介して接続され前記容器で発生した冷媒蒸気を凝縮させ
る凝縮器と、該凝縮器に接続されて冷媒をその内部で蒸
発させる蒸発器と、該蒸発器を内装し槽内の液体中に該
蒸発器を浸漬した槽と、前記蒸発器と前記複数の容器そ
れぞれとをバルブを介して接続し蒸発器で発生した冷媒
蒸気を前記容器に導くパイプと、前記槽に設けられた熱
利用手段と、を含んで構成され、前記凝縮器及び蒸発器
内に０℃では凝固しない冷媒が封入されている冷凍装
置。
【請求項２】前記蒸発器が２個以上であり、凝縮器と
各々の蒸発器とがバルブを介して接続されていることを
特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】前記複数の容器が少なくとも３個である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍
装置。
【請求項４】蒸発器は屈曲したパイプから構成されて
おり、冷媒はパイプ外の液体から蒸発熱を奪って該パイ
プ内で蒸発することを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】反応材を収納しかつ熱交換手段を具備し
た複数の容器と、これら複数の容器それぞれにバルブを
介して接続され前記容器で発生した冷媒蒸気を凝縮させ
る凝縮器と、該凝縮器にバルブを介して接続され冷媒を
その内部で蒸発させる蒸発器と、該蒸発器の下方に配置
されて液体を貯溜した槽と、前記蒸発器の表面に槽内の
液体を流下させる手段と、前記蒸発器と前記複数の容器
それぞれとをバルブを介して接続し蒸発器で発生した冷
媒蒸気を前記容器に導くパイプと、前記槽に設けられた
熱利用手段と、を含んで構成され、前記凝縮器及び蒸発
器内に０℃では凝固しない冷媒が封入されている冷凍装
置。
【請求項６】前記蒸発器を２個以上とし、それに対応
してそれぞれの蒸発器と反応材を収納しかつ熱交換手段
を具備した容器をバルブ付きパイプで連結したことを特
徴とする請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】前記蒸発器の表面で生成した結晶を適宜
離脱させて槽内に落下せしめる手段を設けたことを特徴
とした請求項５または６に記載の冷凍装置。
【請求項８】前記槽は前記蒸発器の下方よりはずれた
位置に配置され、前記蒸発器の下方に上部開放形容器が
設けられ、この上部開放形容器に入口用のダクトと出口
用のダクトを配設し入口用のダクトの端部に前記上部開
放形容器の底部を経て前記出口用ダクトに向かって送風
するブロワーを具備したことを特徴とする請求項７に記
載の冷凍装置。
【請求項９】反応材を収納した各容器の熱交換手段
は、燃焼ガスの通路である排気路に設けられた熱交換器
に熱輸送手段によって熱的に結合され、該熱交換器から
受け取った熱を反応材に与えるものであることを特徴と
する請求項１乃至８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１０】前記複数の容器は複数に分岐された燃
焼ガスの排気路内にそれぞれ配置されて各容器の外壁自
体が熱交換手段をなし、それら排気路の分岐点に燃焼ガ
スを流入させる排気路を選択する排気切換機構を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の冷
凍装置。
【請求項１１】液体を貯溜し該液体中に浸漬して凝縮
用熱交換器を内装したタンクと、液体を貯溜し該液体中
に浸漬して蒸発用熱交換器を内装した槽と、前記凝縮用
熱交換器と前記蒸発用熱交換器を接続して循環路を構成
する２本のパイプと、該２本のパイプのうちの一方に介
装され冷媒液を蒸発用熱交換器に供給する凝縮器と、前
記２本のパイプのうちの他方から分岐したパイプに接続
して配置され反応材を収容しかつ加熱手段を具備した容
器と、前記槽に設けられた熱利用手段と、を含んで構成
され、凝縮用熱交換器および蒸発用熱交換器および凝縮
器内に０℃以下では凝固しない冷媒が封入された冷凍装
置。
【請求項１２】前記容器に具備した加熱手段は、ヒー
トパイプであることを特徴とした請求項１１に記載の冷
凍装置。
【請求項１３】反応材を収納しヒータを具備した複数
の容器と、該複数の容器それぞれにバルブを介して接続
され前記複数の容器で生成された冷媒蒸気を凝縮液化す
るとともに冷媒液を保持する凝縮器と、該凝縮器の液相
部に冷媒入り口を接続され冷媒を蒸発させる蒸発器と、
液体を貯溜して前記蒸発器を該液体に浸漬して内装する
槽と、前記蒸発器の冷媒蒸気出口と前記複数の容器それ
ぞれとをバルブを介して接続するパイプと、前記複数の
容器および凝縮器を空気によって冷却するファンとを、
含んで構成され、前記凝縮器及び蒸発器内に０℃では凝
固しない冷媒が封入されている冷凍装置。
【請求項１４】凝縮器と蒸発器を接続するパイプ、お
よび複数の各容器と蒸発器をバルブを介して接続するパ
イプが、槽の側壁を貫通して槽内の蒸発器に接続されて
いることを特徴とする請求項１３に記載の冷凍装置。
【請求項１５】反応材を収納しヒータを具備した複数
の容器および凝縮器は、前記槽の側面側に配設し、蒸発
器とそれぞれの容器を結ぶパイプは、槽側壁の上部を介
して槽内の蒸発器部に導入し凝縮器と蒸発器を結ぶパイ
プ部に加熱手段を取付けたことを特徴とする請求項１３
に記載の冷凍装置。
【請求項１６】複数の容器と空冷ファンの間に、空冷
対象となる容器を限定する風路切換機構を設けたことを
特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の冷凍
装置。
【請求項１７】圧縮機、凝縮器、蒸発器、減圧機構、
それらを循環路を構成するように連結するパイプ、その
内部に封入した冷媒から成る圧縮式冷凍機と、反応材を
収納し熱交換器を備えた容器、凝縮器、蒸発器、前記凝
縮器と前記容器を結ぶバルブ付きパイプ、蒸発器と容器
を結ぶバルブ付きパイプ、凝縮器と蒸発器を結ぶパイ
プ、それらの内部に封入した冷媒から成るケミカル式冷
凍機から構成されていて、圧縮式冷凍機の圧縮機の吐出
側のパイプを分岐してケミカル式冷凍機の前記容器の熱
交換器に接続して該熱交換器内に圧縮式冷凍機から吐出
された冷媒が流れるようにし、またケミカル式冷凍機で
発生する冷熱を圧縮式冷凍機の蒸発器に伝える手段を設
けたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項１８】冷熱を蓄える液体を貯溜する槽を設
け、前記ケミカル式冷凍機の蒸発器を該槽中の液体に浸
漬して配置し、該蒸発器が生成する冷熱を前記液体に蓄
えたのち、この冷熱を圧縮式冷凍機の蒸発器に伝えるよ
うにしたことを特徴とする請求項１７に記載の冷凍装
置。
【請求項１９】吸着材としてシリカゲルを、冷媒とし
て無機塩水溶液を用いる吸着式冷熱生成法。
【請求項２０】反応材としてシリカゲルを、冷媒とし
て無機塩水溶液を用いることを特徴とする請求項１乃至
１８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２１】前記無機塩水溶液は臭化リチウム水溶
液、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩
化マグネシウム水溶液の群から選ばれた一種、または２
種以上の混合体から成ることを特徴とした、請求項１９
に記載の吸着式冷熱生成法。
【請求項２２】前記無機塩水溶液は臭化リチウム水溶
液、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩
化マグネシウム水溶液の群から選ばれた一種、もしくは
２種以上の混合体から成ることを特徴とした請求項２０
に記載の冷凍装置。
【請求項２３】吸着材がシリカゲル、冷媒がグリコー
ル系水溶液であることを特徴とした吸着式冷熱生成法。
【請求項２４】反応材としてシリカゲルを、冷媒とし
てグリコール系水溶液を用いることを特徴とした請求項
１乃至１８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２５】前記グリコール水溶液は、エチレング
リコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、ポリエ
チレングリコール水溶液の群から選ばれた一種、または
２種以上の混合体から成ることを特徴とした請求項２３
に記載の吸着式冷熱生成法。
【請求項２６】前記グリコール水溶液は、エチレング
リコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、ポリエ
チレングリコール水溶液の群から選ばれた一種、または
２種以上の混合体から成ることを特徴とした請求項２４
に記載の冷凍装置。
【請求項２７】吸着材がシリカゲル、冷媒がテトラエ
チレングリコールジメチルエーテル，ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル，ジメチルホルムアミドの内のい
ずれかである吸着式冷熱生成法。
【請求項２８】反応材としてシリカゲルを、冷媒とし
てテトラエチレングリコールジメチルエーテル，ジエチ
レングリコールジメチルエーテル，ジメチルホルムアミ
ドの内のいずれかを用いることを特徴とした請求項１乃
至１８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２９】吸着材としてのシリカゲルは、その細
孔容積が約０．４ml/g，吸着表面積が約７２０ｍ²/g，
平均細孔径が約２２Å，平均粒径が２〜４mmであるか、
または細孔容積が約０．６ml/g，吸着表面積が約５９０
ｍ²/g，平均細孔径が約４０Å，平均粒径が０．５〜２m
mであることを特徴とする請求項１９，２１，２３，２
５，２７のいずれかに記載の吸着式冷熱生成法。
【請求項３０】反応材としてのシリカゲルは、その細
孔容積が約０．４ml/g，吸着表面積が約７２０ｍ²/g，
平均細孔径が約２２Å，平均粒径が２〜４mmであるか、
または細孔容積が約０．６ml/g，吸着表面積が約５９０
ｍ²/g，平均細孔径が約４０Å，平均粒径が０．５〜２m
mであることを特徴とする請求項２０，２２，２４，２
６，２８のいずれかに記載の冷凍装置。