JPH10263394A - 改良吸着剤、及び、その製造方法、及び、吸着冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低相対圧域での吸着性を高める。また、吸着
冷凍機の冷凍能力の向上、及び、装置の小型化を図る。 【解決手段】 吸着剤周りでの吸着対象質の飽和蒸気圧
ｐ₀ に対する吸着対象質の蒸気圧ｐの比の値である相対
圧ｐ／ｐ₀ の高低によって、吸着対象質に対する平衡吸
着量に逆転が生じる異種の吸着剤を用い、これら吸着剤
のうち、高相対圧の側で他方の吸着剤よりも大きい平衡
吸着量を示す吸着剤を主体吸着剤ｘとし、かつ、低相対
圧の側で主体吸着剤ｘよりも大きい平衡吸着量を示す吸
着剤を添着吸着剤ｙとして、主体吸着剤ｘの細孔内表面
に添着吸着剤ｙを添着する。また、この改良吸着剤を吸
着冷凍機の冷凍サイクル用吸着剤に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種物質の吸着に
用いる改良吸着剤、及び、その製造方法、及び、その改
良吸着剤を用いた吸着冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸着剤としては活性炭、シリカゲ
ル、球状化シリカゲル（Ｓｏｖａｂｅａｄ）、ゼオライ
ト、活性アルミナ、ケイ酸カルシウム（Ｆｌｏｒｉｔ
ｅ）など種々のものが知られている。

【０００３】また、吸着冷凍機については、従来、冷媒
に水が用いられ、冷凍サイクル用吸着剤にはシリカゲル
又はゼオライトが用いられてる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４の例からも判るよ
うに、シリカゲルやゼオライト（分子ふるい：モレキュ
ラーシーブ５Ａ）などの吸着剤は、相対圧（吸着剤周り
での吸着対象質の飽和蒸気圧ｐ₀ に対する吸着対象質の
蒸気圧ｐの比の値ｐ／ｐ₀ ）が０．４以下や０．２以下
といった低相対圧域でも、ある程度の吸着性（平衡吸着
量）を示す。しかし、例えば活性炭が高相対圧域で示す
ような高い吸着性（大きな平衡吸着量）を低相対圧域に
おいて示す吸着剤は無く、この点、吸着を利用する各種
分野において、それらの吸着目的の一層の効率化のた
め、低相対圧域での吸着性に一層優れた吸着剤の開発が
望まれている。

【０００５】殊に、吸着冷凍機では、要求される発生冷
熱の温度、及び、吸着の際の吸着剤冷却に用いる冷却用
媒体の温度などの運転条件から、一般に吸着・蒸発工程
での相対圧が０．１〜０．４程度に規定されることが多
く、この為、この相対圧範囲でもある程度の吸着性（平
衡吸着量）を示すシリカゲルやゼオライトなどを冷凍サ
イクル用吸着剤に用いざるを得ない。しかし、この制約
から、冷凍能力が制限される、また、所要の冷凍能力を
得るのに冷凍サイクル用吸着剤の必要量が大量となって
装置が大型化するなどの問題があった。

【０００６】なお、図４の例は水蒸気の等温吸着（２９
８°Ｋ）における各吸着剤の相対圧ｐ／ｐ₀ （換言すれ
ば、関係湿度％）と平衡吸着量ｑ（ｋｇＨ₂ Ｏ／ｋｇ吸
着剤）との関係を示す。

【０００７】以上の実情に対し、本発明の第１の課題
は、低相対圧域でも高い吸着性を発揮する改良吸着剤を
提供する点にある。また、本発明の第２の課題は、この
改良吸着剤の製造に好適な製造方法を提供する点にあ
る。また、本発明の第３の課題は、この改良吸着剤を用
いて、冷凍能力の向上、及び、装置の小型化を効果的に
実現できる吸着冷凍機を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

〔１〕請求項１記載の発明では、相対圧（吸着剤周りで
の吸着対象質の飽和蒸気圧に対する吸着対象質の蒸気圧
の比の値）の高低によって、吸着対象質に対する平衡吸
着量に逆転が生じる異種の吸着剤を用いる。そして、こ
れら吸着剤のうち、高相対圧の側で他方の吸着剤よりも
大きい平衡吸着量を示す吸着剤を主体吸着剤とし、か
つ、低相対圧の側で主体吸着剤よりも大きい平衡吸着量
を示す吸着剤を添着吸着剤として、主体吸着剤の細孔内
表面に添着吸着剤を添着する。

【０００９】つまり、吸着特性の異なる吸着剤について
見た場合、図４からも判るように、相対圧の高低によっ
て吸着対象質に対する平衡吸着量（吸着性）に逆転が生
じるもの、すなわち、ある相対圧を境として、高相対圧
の側では、第１吸着剤の方が第２吸着剤よりも大きい平
衡吸着量を示すが、逆に低相対圧の側では第２吸着剤の
方が第１吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示すものが種
々ある。

【００１０】この逆転は、これら吸着剤の細孔径の違い
などが原因で、第２吸着剤の方が第１吸着剤よりも吸着
対象質に対する親和性が高いため、低相対圧の側では第
２吸着剤の方が第１吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示
すが、高相対圧の側では、第２吸着剤よりも第１吸着剤
の方が細孔数が多い（換言すれば、比表面積が大きい）
などの第１吸着剤の特質が発揮され、これが原因で、第
１吸着剤の方が第２吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示
すに至るものと考えられる。

【００１１】この点に着目して、請求項１記載の発明で
は、上記例の第１，第２吸着剤の場合、第１吸着剤を主
体吸着剤とし、かつ、第２吸着剤を添着吸着剤として、
第１吸着剤の細孔内表面に第２吸着剤を添着することに
より、第２吸着剤（添着吸着剤）が有する吸着対象質へ
の高い親和性をもって、第１吸着剤（主体吸着剤）の吸
着特性を低相対圧の側へシフトさせる（例えば、図４に
破線で示す如く活性炭の吸着特性を低相対圧の側へシフ
トさせる）。そして、この特性シフトにより、第１吸着
剤（主体吸着剤）が高相対圧の側で示す高い吸着性（大
きい平衡吸着量）を低相対圧の側から発揮できる改良吸
着剤にする。

【００１２】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
主体吸着剤として選択した吸着剤が高相対圧の側で示す
高い吸着性（大きい平衡吸着量）を低相対圧の側から発
揮して、低相対圧域で高い吸着性を示す優れた改良吸着
剤を提供でき、この改良吸着剤を用いることで、吸着を
利用する各種分野において、低相対圧域での吸着性を高
め、吸着目的の一層の効率化が可能となる。

【００１３】また、吸着冷凍機の冷凍サイクル用吸着剤
に、この改良吸着剤を用いれば、吸着・蒸発工程におい
て、前述の如く相対圧が低く規定される条件下でも、高
い吸着性をもって効率良く冷媒蒸気を冷凍サイクル用吸
着剤に吸着させることができ、このことから、従来の吸
着冷凍機に比べ、冷凍能力を高めることができ、また、
吸着剤の必要量を少なくして装置を小型化することがで
きる。

【００１４】〔２〕請求項２記載の発明では、請求項１
記載の発明の実施において、前記主体吸着剤に活性炭を
用いる。

【００１５】つまり、図４からも判るように、活性炭は
低相対圧域では極めて小さい平衡吸着量しか示さない
が、相対圧を高くすると平衡吸着量が大きく増大して他
の吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示す。

【００１６】したがって、活性炭を前記の主体吸着剤と
し、一方、相対圧によって活性炭との間で平衡吸着量の
逆転が生じ、高相対圧の側では活性炭よりも小さい平衡
吸着量を示すが、低相対圧の側では活性炭よりも大きい
平衡吸着量を示す適当な別の吸着剤を前記の添着吸着剤
として、この別吸着剤を活性炭の細孔内表面に添着すれ
ば、活性炭が高相対圧の側で示す他の吸着剤よりも高い
吸着性（大きな平衡吸着量）を低相対圧の側から発揮で
きる優れた改良吸着剤にすることができる。

【００１７】〔３〕請求項３記載の発明では、請求項１
又は２記載の発明の実施において、前記添着吸着剤にシ
リカゲル又はゼオライト又は活性アルミナ又はケイ酸カ
ルシウムを用いる。

【００１８】つまり、図４からも判るように、シリカゲ
ル、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸カルシウムとい
った吸着剤は、相対圧を高くしても、限られた変化率で
一次関数的に平衡吸着量が大きくなるにすぎないが、例
えば０．４以下や０．２以下といった低相対圧域におい
ても、ある程度の平衡吸着量は得ることができる。

【００１９】したがって、シリカゲル又はゼオライト又
は活性アルミナ又はケイ酸カルシウムを前記の添着吸着
剤とし、一方、相対圧によって、その添着吸着剤との間
で平衡吸着量の逆転が生じ、高相対圧の側ではその添着
吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示すが、低相対圧の側
ではその添着吸着剤よりも小さい平衡吸着量を示す適当
な別の吸着剤を前記の主体吸着剤として、この別吸着剤
の細孔内表面にその添着吸着剤を添着すれば、これらシ
リカゲル、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸カルシウ
ムが示す吸着対象質への高い親和性をもって、上記別吸
着剤の吸着特性を低相対圧の側へ効果的にシフトさせる
ことができ、これにより、この別吸着剤が高相対圧の側
で示す高い吸着性（大きな平衡吸着量）を低相対圧の側
で効果的に発揮できる優れた改良吸着剤にすることがで
きる。

【００２０】〔４〕請求項４記載の発明では、請求項２
又は３記載の発明の実施において、前記主体吸着剤に活
性炭を用い、前記添着吸着剤にシリカゲルを用いる。

【００２１】つまり、活性炭を主体吸着剤とし、かつ、
シリカゲルを添着吸着剤として、活性炭の細孔内表面に
シリカゲルを添着すれば、図４からも判るように、シリ
カゲルが低相対圧域においては他の吸着剤に比べ比較的
大きな平衡吸着量を示すものであって、主体吸着剤とし
ての活性炭の吸着特性を低相対圧の側へシフトさせる作
用が強いこと、及び、主体吸着剤としての活性炭が本
来、高相対圧域で他の吸着剤よりも大きい平衡吸着量を
示すことが相まって、低相対圧域での吸着性が極めて高
い改良吸着剤にすることができる。

【００２２】〔５〕請求項５記載の発明では、請求項４
記載の発明の改良吸着剤を製造するにあたり、活性炭に
対し、ケイ酸ソーダを含浸させる第１工程と、乾燥させ
る第２工程と、硫酸を含浸させてシリカゾルを形成する
第３工程と、加熱によりゲル化処理する第４工程と、洗
浄により硫酸を除去する第５工程と、乾燥させる第６工
程とを、その順に実施して、活性炭の細孔内表面にシリ
カゲルを添着する。

【００２３】つまり、この製法によれば、上記第４工程
での加熱処理によりシリカゲルを熱的に熟成する形態
で、添着吸着材としてのシリカゲルを活性炭の細孔内表
面に対し熱化学的に凝着させて極めて安定な状態に添着
することができる。そして、このことにより、特性シフ
ト後の状態を安定的に保つことができて、活性炭が高相
対圧の側で示す高い吸着性（大きな平衡吸着量）を低相
対圧の側で極めて安定的に発揮できる良好な改良吸着剤
を得ることができる。また、製法そのものも簡単であ
り、能率良く安価に、この改良吸着剤を製造することが
できる。

【００２４】なお、図６は第１工程で活性炭に含浸させ
るケイ酸ソーダ溶液の濃度を代えて、夫々、第１工程か
ら第６工程にわたるシリカゲル添着処理を一回だけ実施
した場合の実験結果を示す。

【００２５】〔６〕請求項６記載の発明では、請求項５
記載の発明の実施において、前記の第１工程から第６工
程にわたるシリカゲルの添着処理を活性炭に対し繰り返
して行う。

【００２６】つまり、前記の第１工程から第６工程にわ
たるシリカゲル添着処理を繰り返すことにより、一回だ
けの添着処理に比べ、活性炭細孔内表面の全体に対し一
層密な状態にムラ無くシリカゲルを添着することがで
き、これにより、活性炭が高相対圧の側で示す高い吸着
性（大きな平衡吸着量）を低相対圧の側において一層効
果的に発揮できるより優れた改良吸着剤を得ることがで
きる。

【００２７】〔７〕請求項７記載の発明では、吸着冷凍
機を構成するのに、吸着剤周りでの冷媒の飽和蒸気圧に
対する冷媒蒸気圧の比の値である相対圧の高低によっ
て、冷媒に対する平衡吸着量に逆転が生じる異種の吸着
剤を用い、これら吸着剤のうち、高相対圧の側で他方の
吸着剤よりも大きい平衡吸着量を示す吸着剤を主体吸着
剤とし、かつ、低相対圧の側で前記主体吸着剤よりも大
きい平衡吸着量を示す吸着剤を添着吸着剤として、この
主体吸着剤の細孔内表面にその添着吸着剤を添着した改
良吸着剤（すなわち、請求項１記載の発明による改良吸
着剤）を冷凍サイクル用吸着剤として用いる。

【００２８】そして、冷却用媒体による冷却下で上記の
冷凍サイクル用吸着剤に蒸発器での発生冷媒蒸気を吸着
させながら、その蒸発器で冷媒を蒸発させて、その冷媒
蒸発の際の気化熱奪取により冷熱を発生させる吸着・蒸
発工程と、駆動熱源による加熱下で冷凍サイクル用吸着
剤から吸着の冷媒蒸気を脱着させながら、その脱着冷媒
蒸気を凝縮器で凝縮させて、その冷媒凝縮により放熱用
媒体に対し放熱させる脱着・凝縮工程とを、交互に繰り
返し実施する装置構成とする。

【００２９】つまり、請求項７記載の発明によれば、前
記の請求項１記載の発明による改良吸着剤を冷凍サイク
ル用吸着剤に用いることで、吸着・蒸発工程の相対圧が
低く規定される条件下でも、高い吸着性をもって効率良
く冷媒蒸気を冷凍サイクル用吸着剤に吸着させることが
でき、これにより、従来の吸着冷凍機に比べ、冷凍能力
を効果的に高めることができ、また、吸着剤の必要量を
少なくして装置を効果的に小型化することができる。

【００３０】〔８〕請求項８記載の発明では、請求項７
記載の発明の実施において、冷媒に水を用いるのに対
し、冷凍サイクル用吸着剤の主体吸着剤に活性炭を用い
る。

【００３１】すなわち、冷媒に水を用いるのに対し、前
記の請求項２記載の発明による改良吸着剤、つまり、水
に対して活性炭が高相対圧の側で示す他の吸着剤よりも
高い吸着性（図４参照）を低相対圧の側から効果的に発
揮できる改良吸着剤を、冷凍サイクル用吸着剤に用いる
のであり、これにより、冷媒に水を用いることによる環
境保全上の利点を活かしながら、その水冷媒吸着冷凍機
の冷凍能力の向上や、吸着剤必要量の低減による装置の
小型化を効果的に実現できる。

【００３２】

〔９〕請求項９記載の発明では、請求項７
又は８記載の発明の実施において、冷媒に水を用いるの
に対し、冷凍サイクル用吸着剤の添着吸着剤にシリカゲ
ル又はゼオライト又は活性アルミナ又はケイ酸カルシウ
ムを用いる。

【００３３】すなわち、冷媒に水を用いるのに対し、前
記の請求項３記載の発明による改良吸着剤、つまり、シ
リカゲル、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸カルシウ
ムが示す水への高い親和性（図４参照）をもって、主体
吸着剤が高相対圧の側で示す高い吸着性を低相対圧の側
で効果的に発揮できる改良吸着剤を、冷凍サイクル用吸
着剤に用いるのであり、これにより、上記の請求項８記
載の発明と同様に、冷媒に水を用いることによる環境保
全上の利点を活かしながら、その水冷媒吸着冷凍機の冷
凍能力の向上や、吸着剤必要量の低減による装置の小型
化を効果的に実現できる。

【００３４】〔１０〕請求項１０記載の発明では、請求
項８又は９記載の発明の実施において、冷媒に水を用い
るのに対し、冷凍サイクル用吸着剤の主体吸着剤に活性
炭を用い、かつ、冷凍サイクル用吸着剤の添着吸着剤に
シリカゲルを用いる。

【００３５】すなわち、冷媒に水を用いるのに対し、前
記の請求項４記載の発明による改良吸着剤、つまり、水
に対しシリカゲルが低相対圧域においては他の吸着剤に
比べ比較的大きな平衡吸着量を示す（図４参照）もので
あって、主体吸着剤としての活性炭の吸着特性を低相対
圧の側へシフトさせる作用が強いことと、主体吸着剤と
しての活性炭が水に対し高相対圧域で他の吸着剤よりも
大きい平衡吸着量を示す（図４参照）こととが相まって
低相対圧域で極めて高い吸着性を示す改良吸着剤を、冷
凍サイクル用吸着剤に用いるのであり、これにより、水
冷媒吸着冷凍機の冷凍能力の向上や、吸着剤必要量の低
減による装置の小型化を一層効果的に実現できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した吸着冷凍
機の概略装置構成を示し、１は吸着剤熱交換器２を内装
した吸着器、３は第１冷媒熱交換器４を内装した第１蒸
発・凝縮器、５は第２冷媒熱交換器６を内装した第２蒸
発・凝縮器である。

【００３７】吸着剤熱交換器２には冷凍サイクル用吸着
剤Ａを付帯させてあり、吸着器１に対しては、第１蒸発
・凝縮器３と第２蒸発・凝縮器５とを冷媒蒸気路７を介
して並列に接続し、この冷媒蒸気路７には冷媒蒸気の流
れ経路を切り換える冷媒蒸気弁８を介装してある。ま
た、冷媒蒸気路７で結んだ吸着器１、第１蒸発・凝縮器
３、第２蒸発・凝縮器５の内部は、冷凍機運転において
真空ポンプ（図示せず）により所定圧力の減圧状態に保
つ。

【００３８】冷凍サイクル用吸着剤Ａには、図３に模式
的に示す如く、主体吸着剤ｘの細孔内表面に添着吸着剤
ｙを添着した改良吸着剤を用い、これら主体吸着剤ｘ及
び添着吸着剤ｙの選定については、吸着剤周りでの冷媒
Ｒの飽和蒸気圧ｐ₀ に対する冷媒蒸気圧ｐの比の値であ
る相対圧ｐ／ｐ₀ （換言すれば関係湿度％）の高低によ
り冷媒Ｒに対する平衡吸着量ｑに逆転が生じる異種の吸
着剤を選び、これら吸着剤のうち、高相対圧の側で他方
の吸着剤よりも大きい平衡吸着量ｑを示す吸着剤を主体
吸着剤ｘとし、かつ、低相対圧の側でその主体吸着剤ｘ
よりも大きい平衡吸着量ｑを示す吸着剤を添着吸着剤ｙ
としてある。

【００３９】つまり、添着吸着剤ｙが低相対圧の側で主
体吸着剤ｘよりも大きい平衡吸着量ｑ（すなわち高い吸
着性）を示す原因と考えられる添着吸着剤ｙの冷媒Ｒに
対する高い親和性をもって、主体吸着剤ｘの吸着特性を
低相対圧の側へシフト（例えば、図４に破線で示す如く
活性炭の吸着特性を低相対圧の側へシフト）させ、この
特性シフトにより、主体吸着剤ｘが高相対圧の側で示す
高い吸着性（大きい平衡吸着量ｑ）を低相対圧の側から
発揮できる改良吸着剤とする。そして、この改良吸着剤
を冷凍サイクル用吸着剤Ａに用いることにより、相対圧
ｐ／ｐ₀ が例えば０．４以下といった低い値に制限され
る運転条件下においても、後述の吸着・蒸発工程におい
て冷媒蒸気を冷凍サイクル用吸着剤Ａに効率良く吸着で
きるようにしてある。

【００４０】また、具体的には、冷媒Ｒとして水を用い
環境保全の面で優れた吸着冷凍機とするのに対し、主体
吸着剤ｘには、図４に示す如く高相対圧域で水に対し他
の吸着剤よりも高い吸着性（大きい平衡吸着量ｑ）を示
す活性炭を、かつ、添着吸着剤ｙには、同図４に示す如
く低相対圧域で水に対し他の吸着剤に比べ比較的高い吸
着性（換言すれば水に対する高い親和性）を示すシリカ
ゲルを用い、これにより、上記の如き特性シフトによる
低相対圧域での吸着性の向上を効果的に実現する。

【００４１】冷凍機運転は往サイクル運転と復サイクル
運転との交互実施により行うようにしてあり、往サイク
ル運転では図１に示す如く、第１冷媒熱交換器４に冷却
対象媒体としての冷水Ｃ（例えば、１２℃から７℃程度
への冷却を要する冷水）を流通させるのに対し、第２冷
媒熱交換器６に放熱用媒体としての冷却水Ｗ（例えばク
ーリングタワーとの間で循環させる冷却水）を流通させ
る。また、復サイクル運転では図２に示す如く、往サイ
クル運転とは逆に、第１冷媒熱交換器４に放熱用媒体と
しての冷却水Ｗを流通させるのに対し、第２冷媒熱交換
器６に冷却対象媒体としての冷水Ｃを流通させる。

【００４２】そして、往サイクル運転の内容としては
（図１参照）、先ず、冷媒蒸気弁８の操作により、第２
蒸発・凝縮器５と吸着器１との間での冷媒蒸気流通を遮
断して、第１蒸発・凝縮器３と吸着器１との間での冷媒
蒸気流通のみを許すようにした状態で、吸着剤熱交換器
１に冷却用媒体としての冷却水Ｗ’（例えばクーリング
タワーとの間で循環させる冷却水）を流通させ、これに
より、往サイクル運転での吸着・蒸発工程として、冷却
水Ｗ’による冷却下で冷凍サイクル用吸着剤Ａに第１蒸
発・凝縮器３での発生冷媒蒸気を吸着させながら、第１
蒸発・凝縮器３で冷媒Ｒを蒸発させて、その冷媒蒸発の
際の気化熱奪取により第１冷媒熱交換器４で冷水Ｃを冷
却する。すなわち、第１蒸発・凝縮器３を蒸発器ＥＶと
して機能させて冷熱を発生させる。

【００４３】その後、冷媒蒸気弁８の操作により、第１
蒸発・凝縮器３と吸着器１との間での冷媒蒸気流通を遮
断して、第２蒸発・凝縮器５と吸着器１との間での冷媒
蒸気流通のみを許すようにした状態で、吸着剤熱交換器
１に駆動熱源としての温水Ｈ（例えば、８０℃以下の廃
熱利用温水）を流通させ、これにより、往サイクル運転
での脱着・凝縮工程として、温水Ｈによる加熱下で冷凍
サイクル用吸着剤Ａから吸着の冷媒蒸気を脱着させなが
ら、その脱着冷媒蒸気を第２蒸発・凝縮器５で凝縮させ
て、その冷媒凝縮により第２冷媒熱交換器６において冷
却水Ｗに対し放熱させる。すなわち、第２蒸発・凝縮器
５を凝縮器ＣＤとして機能させて排熱を放熱させる。

【００４４】一方、復サイクル運転の内容としては（図
２参照）、往サイクル運転での脱着・凝縮工程と同様、
先ず、第１蒸発・凝縮器３と吸着器１との間での冷媒蒸
気流通を遮断して、第２蒸発・凝縮器５と吸着器１との
間での冷媒蒸気流通のみを許すようにした状態で、吸着
剤熱交換器１に冷却媒体としての冷却水Ｗ’を流通さ
せ、これにより、復サイクル運転での吸着・蒸発工程と
して、冷却水Ｗ’による冷却下で冷凍サイクル用吸着剤
Ａに第２蒸発・凝縮器５での発生冷媒蒸気を吸着させな
がら、第２蒸発・凝縮器５で冷媒Ｒを蒸発させて、その
冷媒蒸発の際の気化熱奪取により第２冷媒熱交換器６で
冷水Ｃを冷却する。すなわち、第２蒸発・凝縮器５を蒸
発器ＥＶとして機能させて冷熱を発生させる。

【００４５】その後、冷媒蒸気弁８の操作により第２蒸
発・凝縮器５と吸着器１との間での冷媒蒸気流通を遮断
して、第１蒸発・凝縮器３と吸着器１との間での冷媒蒸
気流通のみを許すようにした状態で、吸着剤熱交換器１
に駆動熱源としての温水Ｈを流通させ、これにより、復
サイクル運転での脱着・凝縮工程として、温水Ｈによる
加熱下で冷凍サイクル用吸着剤Ａから吸着の冷媒蒸気を
脱着させながら、その脱着冷媒蒸気を第１蒸発・凝縮器
３で凝縮させて、その冷媒凝縮により第１冷媒熱交換器
３において冷却水Ｗに対し放熱させる。すなわち、第１
蒸発・凝縮器３を凝縮器ＣＤとして機能させて排熱を放
熱させる。そして、この後に往サイクル運転に再び戻
る。

【００４６】活性炭を主体吸着剤ｘとし、かつ、シリカ
ゲルを添着吸着剤ｙとする上記改良吸着剤（冷凍サイク
ル用吸着剤Ａ）の製法については、活性炭（例えば、粒
径１０００μｍふるい下の粉粒状活性炭）に対し、次の
第１工程から第６工程にわたるシリカゲル添着処理（図
５参照）を適当回数繰り返す手法を採る。

【００４７】第１工程：ケイ酸ソーダ溶液（例えば水溶
液）を含浸させる→第２工程：所定温度（例えば８０
℃）の加熱雰囲気で所定時間、乾燥させる→第３工程：
硫酸（例えば３．９規定濃度）を含浸させて、ケイ酸ソ
ーダとの反応でシリカゾルを活性炭の細孔内表面に形成
する→第４工程：所定温度（例えば８０℃）の加熱雰囲
気で所定時間（例えば２４時間）、加熱熟成することに
より、シリカゾルをゲル化して、そのシリカゲルを活性
炭の細孔内表面に熱化学的に凝着させる→第５工程：水
で洗浄して硫酸分を除去する→第６工程：所定温度で所
定時間、乾燥させる。

【００４８】なお、主体吸着剤ｘとして活性炭を用いる
場合、その活性炭には、８００〜１５００程度の比表面
積（ｍ² ／ｇ）を有する通常の活性炭、あるいは、２０
００〜４０００といった大きな比表面積（ｍ² ／ｇ）を
有する超多孔質活性炭（いわゆるスーパー活性炭）のい
ずれを用いてもよい。

【００４９】〔別の実施形態〕次に別の実施形態を列記
する。請求項１記載の発明の実施において、主体吸着剤
ｘ及び添着吸着剤ｙには、活性炭（スーパー活性炭を含
む）とシリカゲルの組み合わせに限らず、相対圧ｐ／ｐ
₀ の高低によって吸着対象質に対する平衡吸着量ｑ（吸
着性）に逆転が生じる異種の吸着剤であれば、種々の吸
着剤を採用できる。

【００５０】また、吸着対象質も水（水蒸気）に限定さ
れるものではなく、種々のものを吸着対象とすることが
でき、さらに、改良吸着剤の用途も吸着冷凍機の冷凍サ
イクル用吸着剤に限定されるものではなく、例えば、減
湿や脱臭などの各種の吸着利用分野に用いることができ
る。

【００５１】請求項５記載の発明の実施において、第１
〜第６の各工程における温度、圧力、処理時間、溶液濃
度、使用洗浄液といった具体的処理条件は、前述の実施
形態で示した例に限らず、種々の変更が可能である。

【００５２】また、第１〜第６工程にわたるシリカゲル
添着処理を複数回繰り返す場合、その繰り返し回数は改
良吸着剤としての必要吸着特性に応じ適宜決定すればよ
く、場合によっては、第１〜第６工程にわたるシリカゲ
ル添着処理の回数を一回だけとしてもよい。

【００５３】請求項７記載の発明の実施において、吸着
冷凍機における吸着剤Ａの装備構造、冷媒蒸気の流通構
造、冷却用媒体Ｗ’や駆動熱源Ｈの流通構造、吸着器１
・蒸発器ＥＶ・凝縮器ＣＤの各容器構造といった具体的
装置構造は種々の構成変更が可能である。

【００５４】また、冷却用媒体Ｗ’、駆動熱源Ｈ、冷却
対象媒体Ｃ、放熱用媒体Ｗも水に限らず、種々のものを
採用でき、さらに、冷媒Ｒも水に限定されるものではな
く、その他の冷媒を用いてもよい。

【００５５】なお、特許請求の範囲の項に図面との対照
を便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸着冷凍機の概略装置構成、及び、往サイクル
運転の運転状態を示す図

【図２】復サイクル運転の運転状態を示す図

【図３】改良吸着剤の模式図

【図４】各吸着剤の相対圧と平衡吸着量との関係を示す
等温吸着線図

【図５】改良吸着剤の製法のフローシート

【図６】シリカゲル添着による活性炭特性のシフト効果
を示す等温吸着線図

【符号の説明】

ｐ₀ 飽和蒸気圧 ｐ 蒸気圧 ｘ 主体吸着剤 ｙ 添着吸着剤 Ｒ 冷媒 Ａ 冷凍サイクル用吸着剤 Ｗ’ 冷却用媒体 ＥＶ 蒸発器 Ｈ 駆動熱源 ＣＤ 凝縮器 Ｗ 放熱用媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内川 靖夫 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 (72)発明者 木村 二三夫 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 (72)発明者 竹本 洋介 東京都中央区日本橋室町３―１―３ 株式 会社クボタ研究開発企画部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着剤周りでの吸着対象質の飽和蒸気圧
   （ｐ₀ ）に対する吸着対象質の蒸気圧（ｐ）の比の値で
   ある相対圧（ｐ／ｐ₀ ）の高低によって、吸着対象質に
   対する平衡吸着量に逆転が生じる異種の吸着剤を用い、 これら吸着剤のうち、高相対圧の側で他方の吸着剤より
   も大きい平衡吸着量を示す吸着剤を主体吸着剤（ｘ）と
   し、かつ、低相対圧の側で前記主体吸着剤（ｘ）よりも
   大きい平衡吸着量を示す吸着剤を添着吸着剤（ｙ）とし
   て、 前記主体吸着剤（ｘ）の細孔内表面に前記添着吸着剤
   （ｙ）を添着してある改良吸着剤。
2. 【請求項２】 前記主体吸着剤（ｘ）に活性炭を用いて
   ある請求項１記載の改良吸着剤。
3. 【請求項３】 前記添着吸着剤（ｙ）にシリカゲル又は
   ゼオライト又は活性アルミナ又はケイ酸カルシウムを用
   いてある請求項１又は２記載の改良吸着剤。
4. 【請求項４】 前記主体吸着剤（ｘ）に活性炭を用い、
   前記添着吸着剤（ｙ）にシリカゲルを用いてある請求項
   ２又は３記載の改良吸着剤。
5. 【請求項５】 請求項４記載の改良吸着剤の製造方法で
   あって、 活性炭に対し、 ケイ酸ソーダ溶液を含浸させる第１工程と、 乾燥させる第２工程と、 硫酸を含浸させてシリカゾルを形成する第３工程と、 加熱によりシリカゾルをゲル化する第４工程と、 洗浄により硫酸を除去する第５工程と、 乾燥させる第６工程とを、 その順に実施して、活性炭の細孔内表面にシリカゲルを
   添着する改良吸着剤の製造方法。
6. 【請求項６】 前記の第１工程から第６工程にわたるシ
   リカゲルの添着処理を活性炭に対し繰り返して行う請求
   項５記載の改良吸着剤の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の改良吸着剤を用いた吸着
   冷凍機であって、 吸着剤周りでの冷媒（Ｒ）の飽和蒸気圧（ｐ₀ ）に対す
   る冷媒蒸気圧（ｐ）の比の値である相対圧（ｐ／ｐ₀ ）
   の高低によって、冷媒（Ｒ）に対する平衡吸着量に逆転
   が生じる異種の吸着剤を用い、 これら吸着剤のうち、高相対圧の側で他方の吸着剤より
   も大きい平衡吸着量を示す吸着剤を主体吸着剤（ｘ）と
   し、かつ、低相対圧の側で前記主体吸着剤（ｘ）よりも
   大きい平衡吸着量を示す吸着剤を添着吸着剤（ｙ）とし
   て、 前記主体吸着剤（ｘ）の細孔内表面に前記添着吸着剤
   （ｙ）を添着した改良吸着剤を冷凍サイクル用吸着剤
   （Ａ）とし、 冷却用媒体（Ｗ’）による冷却下で前記冷凍サイクル用
   吸着剤（Ａ）に蒸発器（ＥＶ）での発生冷媒蒸気を吸着
   させながら、その蒸発器（ＥＶ）で冷媒（Ｒ）を蒸発さ
   せて、その冷媒蒸発の際の気化熱奪取により冷熱を発生
   させる吸着・蒸発工程と、 駆動熱源（Ｈ）による加熱下で前記冷凍サイクル用吸着
   剤（Ａ）から吸着の冷媒蒸気を脱着させながら、その脱
   着冷媒蒸気を凝縮器（ＣＤ）で凝縮させて、その冷媒凝
   縮により放熱用媒体（Ｗ）に対し放熱させる脱着・凝縮
   工程とを、交互に繰り返し実施する構成としてある吸着
   冷凍機。
8. 【請求項８】 前記冷媒（Ｒ）に水を用いるのに対し、
   前記冷凍サイクル用吸着剤（Ａ）の前記主体吸着剤
   （ｘ）に活性炭を用いてある請求項７記載の吸着冷凍
   機。
9. 【請求項９】 前記冷媒（Ｒ）に水を用いるのに対し、
   前記冷凍サイクル用吸着剤（Ａ）の前記添着吸着剤
   （ｙ）にシリカゲル又はゼオライト又は活性アルミナ又
   はケイ酸カルシウムを用いてある請求項７又は８記載の
   吸着冷凍機。
10. 【請求項１０】 前記冷媒（Ｒ）に水を用いるのに対
    し、前記冷凍サイクル用吸着剤（Ａ）の前記主体吸着剤
    （ｘ）に活性炭を用い、かつ、前記冷凍サイクル用吸着
    剤（Ａ）の前記添着吸着剤（ｙ）にシリカゲルを用いて
    ある請求項８又は９記載の吸着冷凍機。