JPS5880463A - 吸収式冷房システム - 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】 本発明はゼオライト等の吸着剤が水、アンモニア等の冷
媒を吸収する効果を利用した吸収式冷房システムに関し
、冷房サイクルを効率よく運転せしめることを目的とす
る。

近年、最も簡単でかつ効率的な方法として吸収式冷房サ
イクルが見直されておシ、例えばアンモニアが低温で、
固体や液体によって吸収され、高温で放出されることを
利用したものや、臭化リチウムへの水蒸気の溶解を利用
した冷凍空調システムが多く使用されている。

しかしながらシリカゲルを含む一般的な吸着剤は、第１
図に示すように低温での吸着量は、水蒸気分圧と比例関
係にあるが、高温でのそれは水蒸気分圧の変化に対して
ほぼ一定である。従って低温、低分圧での吸着量と高温
、高分圧での吸着量の差が小さく、従来のシリカゲルに
よる吸着剤を使用した冷凍システムの冷却効率が低いの
はこの理由による。近年太陽熱を利用した吸収式冷房シ
ステムは益々伸びてきているものの、太陽からの熱によ
る低い輻射温度と、空冷コンデンサによる高い凝縮温度
のように悪い条件においては効率は極端に低下する問題
があった。

そこでこれらの欠点を解消するためにゼオライト等第２
図に示すように、吸着等混線が水蒸気圧力変化に対して
ほぼ一定な水分吸着量を示す吸着剤を利用したものが注
目されるようになっている。

例えば特公昭５３−１２９３３３号公報に示されるもの
はこれを第３図にて説明すると、吸収式冷房システム１
５は太陽熱利用によるものであり、３１・−１ 第２図に示しだゼオライト等の吸着剤が充填された貯蔵
体１６と、太陽熱により、脱着して放出された水蒸気等
の冷媒を凝縮させる凝縮器１７と、凝縮して得られた冷
媒を膨張させるだめの膨張弁１８を有した蒸発器１９と
、幽閉空間２ｏとよシ大きくは構成されているものであ
シ、それぞれ冷媒が逆流しないように適当な箇所に逆止
弁（２１゜２２．２３１を設けたラインによシ連結され
ている。

冷却作用を得るだめの運転機構を説明すると、貯蔵体１
６が太陽熱を吸収すると内部に充填されたゼオライト等
の吸着剤に吸着していた水蒸気等の冷媒が脱着される。

この時、貯蔵体１６内の温度上昇にともなって圧力が増
し、ある値にまで圧力が上昇した時、逆止弁２１が開放
するようになっており、脱着した冷媒が凝縮器１７に導
入される。

ここで空冷ファン２４あるいは水冷等により冷媒が凝縮
され、液状となった冷媒が蒸発器１９の入口付近に設置
された膨張弁１８を介して膨張しガス状となって、蒸発
器１９を冷却する。蒸発したガス状冷媒は逆止弁２２を
経て幽閉空間２ｏに入１墳唱ａ−ｇｏ４ｅｆ（２） る。夜間、貯蔵体１６が冷却され分圧が低下すると、逆
止弁２３が開放し、冷媒が貯蔵体１６に入る。この一連
の冷却サイクルを利用して、空気調整または冷凍のだめ
に用いられるものである。

しかしながら、このように構成された吸収式冷房システ
ムでは、貯蔵体１６から脱着した冷媒を、凝縮器１了に
て凝縮した冷媒を直接蒸発器１９で蒸発させるため、凝
縮量と蒸発量のバランス調整が非常に難しい。すなわち
雲りの日の場合等、貯蔵体１６からの冷媒の脱着量が少
ない時、凝縮器１７を通った冷媒の温度が低下し、この
凝縮器１７から膨張弁１８までの導管内の分圧と、膨張
弁１８から後方にある蒸発器１９内の分圧の差が小さく
なり、膨張弁１８での冷媒の膨張効果が低下する欠点が
あった。まだこれをきらって、ガス炊き等の加熱により
、貯蔵体１６を強制的に加熱して冷媒を脱着させる方法
では、吸着剤から脱着した冷媒の温度が高く、脱着量も
増加する。このため凝縮器１７を大型にしたりして凝縮
能力をあげる必要があったり、又凝縮されて得られた、
比較的湿温度の高い冷媒を蒸発させるため、蒸発器１９
の蒸発能力をあげる工夫を要し、機器の大型化によるコ
ストアップにもつながる欠点があった。

本発明は上記従来の欠点を解消し、冷房システムとして
の運転効率を高めるとともに、円滑な運転サイクルを得
るようにしたものである。以下本発明の一実施例を第４
図に基づいて説明する。

１は冷房システム全体を示し、２はゼオライト等、水、
フロンガス等の冷媒の吸着等混線が圧力に対する依存性
が少なく、温度に高い依存性を示す吸着剤を内蔵した貯
蔵タンク、３は冷媒を凝縮させる凝縮器、４は凝縮され
液状となった冷媒を貯蔵する冷媒タンク、５は冷媒を蒸
発させる蒸発器であり、冷房システム１の主要素をなす
。冷媒タンク４は蒸発器６より上部に位置するよう設置
され、それぞれ各要素は鋼管等で接続配管されている。

又、凝縮器３の入口側には冷媒の凝縮量調整バイレプ６
を介在させてあり、また冷媒タンク４の出口側には冷媒
の蒸発量調整バルブ７が介在させである。８は貯蔵タン
ク２の入口側に設けだ冷媒の吸着調整バルブ８であり、
この配管内部ニア１あらかじめ真空引き等により減圧さ
れている。

次にこの冷房システム１の作動状況を説明する。

始めに、凝縮量調整バルブ６を開き、蒸発量調整バルブ
７及び吸着量調整バルブ８を閉じておき、貯蔵タンク２
を加熱するために設けたガス炊き装置９を着火するか、
あるいは図に示さ々いが、太陽熱を利用して加熱する。

これによって貯蔵タンク２の内部にあるすでに冷媒を吸
着した吸着剤が加熱され再び冷媒が脱着される。次にこ
の冷媒が凝縮器３を通過することにより凝縮されだ液冷
媒となって冷媒タンク４に貯蔵される。所定量液冷媒が
たまると、凝縮量調整バルブ６を閉じ、ガス炊き装置９
を消し、図には示さ々いが、貯蔵タンク２に設けである
、慣用的な空冷あるいは水冷等の冷却装置を作動して貯
蔵タンク２に内蔵された吸着剤を冷却する。次に吸着量
調整バルブ８を開にして、蒸発器５の能力に応じただけ
蒸発量調整バルブ７を調節して、冷媒を蒸発器５に搬送
させる。蒸発器５は通常、空調機器の室内ユニ７）に７
、、−７ 七ッｉ・されてあり、送風ファン１０等により、冷気と
して室内に放出される。

以」−が本発明の冷房システムの基本的な運転操作であ
る。例えば、冷媒としてかりに水を採用し、ゼオライト
　１ｏｏしを貯蔵タンク２に内蔵した場合を考えること
にすると、第２図に示すように、２６℃、ｒｓｖａｎＨ
ｙで２６９の水を吸着しだゼオライトが、２００１１：
′１で過熱され２００　ｔｒｍ　Ｈｆになったと仮定す
ると１０ｏＫＰのゼオライトからの水分脱着量ＭＤは次
式で算出される。

すなわち、約２０１ｊの水が脱着され、凝縮器３により
、凝縮され、冷媒タンク４に貯蔵される。

今、２０醪水が各部での熱損失がなく、理想的に１ｏｏ
％蒸発器で蒸発させた場合を考えると、水′。

の蒸発潜熱を５８０　Ｋｃａｎ為として２０Ｘ５８０＝
　１１，６００Ｋｃａ１２　の冷房能力があることにな
る。

一般に１馬力のエアコンで１８００ＫｃａＩ！、／ｈｒ
の冷房能力が必要とされているが、実際にはゼオライト
の吸着効率、各部での熱損失を」算の上、目的に応じた
ゼオライトの充填量を決定し又構造、材料面でできるだ
け熱損失を少なくするように配慮されなければ々らない
ことは云うまでもない。

したがって、上記実施例の吸収式冷房システムにおいて
は、次に示す効果があるものである。

イ　冷媒タンク４を凝縮器３と蒸発器５の間に介してお
り、凝縮器３で凝縮された冷媒をいったん、冷媒タンク
４内に貯蔵せしめ、必要量に応じた冷媒を蒸発量調節パ
ルプ了を介してとり出すことができる。このため、冷媒
の凝縮量と蒸発量を複雑にバランス調整する必要もなく
、凝縮器、冷媒タンク、蒸発器の大きさ、能力等比較的
容易にかつ独立して選択することができる。

口　冷媒タンク４を設けることにより、ある一定期間（
例えば−日の）に必要な冷媒を貯蔵することが可能であ
り、吸脱着運転機構を同時にセットしたり、かつ運転さ
せる必要がない。

ハ　冷媒タンク４に貯蔵された冷媒の温度が放熱等によ
り低下し、冷媒タンク４から蒸発器５捷での配管内の分
圧＋ＰＴ　、ｌと蒸発器６から、貯蔵タンク２までの配
管内の分圧ＩＰ、２］とがほぼ等しい値１”Ｔ−ｅ＝Ｐ
ｅ−ｚ’となっても、冷媒タンク４が蒸発器５より上部
に位置しているため、分圧差を利用することなく、冷媒
の重量を利用して冷媒を蒸発器６に送ることができ、冷
媒の蒸発が容易となる。

すなわち、冷媒タンク４の最下端の位置が床面からｈｌ
、蒸発器最上端の位置が床面からｈ２の高さにあるとす
るとｈｌ〉ｈ２であり、ある微少量の冷媒ｍｑが上述し
た各点にあるときの位置エネルギーはそれぞれｍｇｈｌ
、ｍｇｈ２となる。

今、蒸発量調整パルプ７を開放したとき両者の位置エネ
ルギーの差ｍｇ（ｈｌ−ｈ２）が微少量ｍｑの冷媒の運
動エネルギーとして変換され、あたかも上記、ＰＴ−ｅ
（！：　”ｅ−ｚの圧力差があるかのように働き、蒸発
器５で、冷媒が円滑に蒸発する。

以上の説明から明らかなように本発明の吸収式冷房シス
テムは、ゼオライト等の吸着剤を内蔵じた貯蔵タンクと
、この吸着剤を加熱することにより脱着した冷媒を凝縮
後貯蔵する冷媒タンクと冷媒を蒸発させる蒸発器を備え
、冷媒タンクを蒸発器より上方に位置させたもので、凝
縮器で凝縮された冷媒をいったん冷媒タンク内に貯蔵し
てから必要量に応じた冷媒を調節パルプ等の調節により
、蒸発器に搬送すればよいから、冷媒タンクがない時の
ように、冷媒の凝縮量と蒸発量を複雑な機構を設けてバ
ランス調整する必要がなく、凝縮器、冷媒タンク、蒸発
器の大きさ、能力等比較的容易にかつ独立して選択する
ことが可能である。

また冷媒の貯蔵能力を適当に考慮することにより、ある
一定期間（例えば−日の）に必要な冷媒の貯蔵が可能で
あるだめ、吸脱着運転が同時にできるような機構をセッ
トしなくてもよく、経済的である。

更に冷媒タンクが蒸発器よりも上部に位置しているため
、冷媒タンクに貯蔵された冷媒の温度が低下し、冷媒タ
ンクから蒸発器までの配管内の分１１　・、−一 圧と蒸発器から貯蔵タンクまでの配管内の分圧とがほぼ
等しい値となっても、冷媒の蒸発器での蒸発が容易であ
り、円滑な冷却運転が可能となる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の吸収式冷房システムに使用されている
シリカゲルの吸着等混線図、第２図は本発明の吸収式冷
房システムに使用可能なゼオライトの吸着等温線図、第
３図は従来例を示す吸収式冷房システムの系統図、第４
図は本発明の一実施例を示す吸収式冷房システムの系統
図である。 ２・・・・・・貯蔵タンク、３・・・・・・凝縮器％４
・・・・冷媒タンク、６・・・・・・蒸発器０ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 七°オライドー各：＊ｌｒ：＃ｔｙ’ＴｈＸ）−気圧３
４檜・灸雇量第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゼオライト等の吸着剤を内蔵した貯蔵タンクと、この吸
   着剤を加熱することにより脱着されたフロンガス、水蒸
   気等の冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮後の冷媒を貯蔵す
   る冷媒タンクと、冷媒を蒸発させる蒸発器を備え、前記
   冷媒タンクを、前記蒸発器より上方に設置した吸収式冷
   房システム。