JPS6225647Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野） 本考案は、太陽熱の取得により固体吸着材に吸
着する冷媒を脱離した後これを凝縮液化し、この
液化冷媒を固体吸着材の冷却により吸収蒸発し、
その蒸発潜熱により冷凍作用が可能な太陽熱利用
冷凍装置に関する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

通常用いられる冷凍装置は、冷媒である、たと
えばフロンガスを圧縮、凝縮、膨張、蒸発の順に
循環し、いわゆる冷凍サイクルを構成する。圧縮
作用を行う圧縮機は、電動機部を一体に備え、電
気エネルギによつて駆動される。このため特に夏
季などは上記電気エネルギの消費量が多大とな
り、電力事情を左右する程になつている。そこで
近時、他の動力源をもつて圧縮作用を行わせるた
めの研究開発が盛んである。たとえば光電式太陽
電池を用いて太陽エネルギを電気エネルギに変換
する手段、あるいはランキンサイクル機関のごと
く太陽エネルギを機械エネルギに変換し、これで
圧縮機を駆動する手段などがある。しかるにこれ
らは、高度なエネルギ濃縮技術あるいは複雑な太
陽追跡技術なしでは充分な効果を得ることができ
ず、高効率化にはなお時間が必要である。

また圧縮機自体複雑な機構であり製造コストが
高く、圧縮効率を向上させるための種々の工夫が
なされているが即に限界に近い。冷媒を断熱膨張
される機構も、圧縮状態に合せた正確なマツチン
グをとらなければならず調整手間がかかる。長期
の使用に亘ればガス不足になるので適宜補充する
必要があり、保守に手間がかかる。その他種々の
不具合があるので、冷凍サイクルそのものの見直
しがなされ、これに代る冷凍手段の出現化が要望
されている。

ところで近時、特に米国において固体吸着材の
一種である「ゼオライト」が注目され、これを用
いた冷凍実験がなされるようになつた。ゼオライ
トは、水蒸気、アンモニア、炭酸ガス、フレオン
のごとき冷却用気体を多量に吸着できる性質を有
する。ただ水の蒸発熱は他の一般の気体より大で
あるので、ゼオライト−水の組合せが最も効率的
である。ゼオライトによる冷凍システムは、天然
産チヤバサイトあるいはクリノプチロライトを固
体吸着材に、また水蒸気を冷媒として用いられ
る。すなわち太陽熱を吸収したゼオライトは、こ
こに吸着していた水分を脱離（放出）する。水分
は凝縮器に導びかれて凝縮液化し、水となつて貯
溜される。夜間等、太陽熱を取得できなくなりゼ
オライトが冷却されると、上記水の吸着作用が始
まる。水は蒸発し、水蒸気に変つてゼオライトに
吸収される。蒸発にともなつて周囲から蒸発潜熱
を奪い、冷凍作用を得る。この場合、太陽熱を取
得できない時間のみ冷凍作用が可能であるが、た
とえば蓄冷槽を付加することにより、昼間の冷房
作用が可能である。

したがつて、冷凍サイクルのごとき複雑な圧縮
機構や、微妙なマツチングをとる必要がないとと
もに動力源が不要で極めて簡単な構成ですむ。保
守に手間がかからず、ランニングコストがわずか
で廉価に提供できるなどの効果がある。

このようにシステムを利用して冷房作用を得る
ことができるが、研究段階のため我が国の家屋に
適合するような具体的構成は未だ全く示されてお
らず、製品化が待たれている。

〔考案の目的〕

本考案は、廉価でランニングコストが低く、効
率的な冷凍作用を得る太陽熱利用冷凍装置を提供
しようとするものである。

〔考案の概要〕

本考案は、集熱筺体内に集熱ダクトおよび太陽
熱を受ける固体吸着材と多数の金属粒やフアイバ
状金属からなる金属性伝熱子とを充填した充填体
を配設し、上記集熱ダクトに開口部を連通し、上
記充填体に冷媒管を介して凝縮器および蒸発器を
連通し、上記集熱筺体の底部に設けた導風板で上
記凝縮器を囲繞するとともに上記蒸発器を吊持す
るようにしたものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案の一実施例を図面にもとづいて説明
する。第１図ないし第３図は太陽熱利用冷凍装置
を示す。１は集熱筐体であり、これは上面（開口
部）を強化ガラス板２とたとえばポリカポネート
フイルムなどの耐候性合成フイルム３とを重ね合
せて閉塞した矩形薄函状体である。この内部の底
面には断熱材であるグラスウール４が敷設され、
長手方向の両側面に沿つて木材やグラスウールな
どの断熱材５，５が設けられる。上記グラスウー
ル４上には断熱材であるガラスマツト６を介して
長手方向とは直交する方向に断面波形に曲成され
た集熱ダクト板７が設けられる。この集熱ダクト
板７の表面は太陽熱の吸収効率を良くするために
選択吸収膜処理が施こされる。集熱筐体１の長手
方向両端面で上記集熱ダクト板７対向部位は開口
していて、複数の集熱筐体１を長手方向に沿つて
隣接したとき互いの開口部８ａが連通するように
なつている。集熱ダクト板７上には複数本の充填
体８…が長手方向とは直交する方向に並設され
る。この充填体８は一端部が閉塞されるガラス管
や金属管などであり、内部には約１〜5m／ｍφ
の固体吸着材であるゼオライト粒子９と金属性伝
熱子Ａである多数の金属粒ａやフアイバ状金属ｂ
が混在して充填される。他端部は開放していてフ
イルタ１０が嵌合している。各充填体８…の閉成
側端部は支持金具１１を介して断熱材５または集
熱筐体１に支持され、他端部は長手方向に沿つて
設けられたチヤンバ１２に連通する。このチヤン
バ１２の一端部底面には集熱筐体１の外底面に延
出する冷媒管１３が接続される。集熱筐体１の外
底面において冷媒管１３は長手方向に沿つてい
て、ここに多数枚のフイン１４…を狭小の間隙を
存して備えた凝縮器１５が設けられる。さらに冷
媒管１３は下方へ折曲され、蒸発器１６に連通す
る。この蒸発器１６は周面を断熱材で被包される
密閉容器であり、内部にはコイル状の熱交換器１
７が収容される。そして、充填体８、チヤンバ１
２、冷媒管１３、凝縮器１５及び蒸発器１６はそ
れぞれ気密状に接続され、これらの内部は真空に
保持されている。なお上記凝縮器１５の周囲は集
熱筐体１の底面に取付けられた導風板１８に囲繞
される。この導風板１８は凝縮器１５の軸方向で
ある集熱筐体１の長手方向に沿つて設けられ、さ
らにこの下面に上記蒸発器１６を固定する取付具
１９が設けられる。したがつて集熱筐体１、凝縮
器１５および蒸発器１６は一体ユニツト化され
る。

このようにして構成される太陽熱利用冷凍装置
をたとえば第４図に示すように冷房システムとし
て用いる。すなわち家屋の屋根２０上に複数台の
装置Ｓ…を配置する。なお説明すれば、屋根２０
の傾斜に集熱筐体１の長手方向を沿わせ、かつ互
いの開口部８ａが連通するよう端面を密着する。
各装置Ｓには、凝縮器１５および蒸発器１６が一
体ユニツト化されているから、これらは屋根２０
内に突出する。据付けはごく容易である。それぞ
れの蒸発器１６…内の熱交換器１７は配管Ｐを介
して直列に、または並列またはリバースリターン
方式に接続するとよく、蓄冷槽２１および循環ポ
ンプ２２と連通して蓄冷サイクルを構成する。上
記蓄冷槽２１は図示しない居室に配置された放冷
器と、循環ポンプ２３を設けた配管を介して連通
する。

つぎに上記実施例の作用について説明する。夏
季の昼間など太陽光が照射する間は、強化ガラス
板２と耐候性合成フイルム３を介して照射する太
陽光を充填体８が受ける。これに充填されるゼオ
ライト粒子９は太陽熱を吸収し、吸着していた水
分が脱離する。このとき金属粒ａ…やフアイバ状
金属ｂは太陽熱を蓄え、かつゼオライト粒子９に
伝熱する。したがつて太陽熱は直接間接にゼオラ
イト粒子９に伝り、水分の脱離効果が良い。水分
は冷媒管１３を介して凝縮器１５に導びかれ、こ
こで導風板１８を導通される空気と熱交換して凝
縮液化する。水分は完全に液体（水）に変り、蒸
発器１６に集溜する。ゼオライト粒子９の吸着効
率は高いから、太陽熱を取得している間は継続し
て水分を脱離する。したがつて蒸発器１６内の水
量は時間の経過とともに増大する。

太陽光が照射しない、たとえば夜間等になる
と、ゼオライト粒子９の太陽光取得はなくなり、
これからの水分の脱離はない。逆にその性質上、
蒸発器１６に集溜する水分を吸収することにな
る。水分は蒸発し冷媒管１３を介してゼオライト
粒子９に吸着される。水分は蒸発器１６で蒸発す
る際、蒸発潜熱を奪つて蒸発器１６内温度を０℃
以下にする。金属粒ａやフアイバ状金属ｂはゼオ
ライト粒子９を冷却し、この水分吸着作用を促進
する。このとき循環ポンプ２２を駆動すれば、熱
交換器１７は冷却され蓄冷槽２１内にこの中に封
入する気体や液体などによつて冷気または冷水、
冷媒などを蓄積する。昼間など必要に応じて循環
ポンプ２３を駆動し蓄冷槽２１に連通した放冷器
に冷気を循環すれば、この冷房作用が可能とな
る。上記蓄冷状態は太陽光が照射していない間継
続される。再び太陽光が照射すれば、上述のごと
く水分がゼオライト粒子９から脱離することとな
る。

〔考案の効果〕

本考案は、集熱筺体内に集熱ダクトを配設する
とともに、固体吸着材および多数の金属粒やフア
イバ状金属からなる金属性伝熱子を充填する充填
体を配設し、上記充填体を凝縮器および蒸発器に
冷媒管を介して連通し、集熱筺体底部に導風板を
設けて凝縮器を外部風が通り易いように囲繞し、
かつこれに蒸発器を吊持したので、太陽熱の集熱
効率が向上するとともに固体吸着材に対する太陽
熱の伝熱に優れ、この水分吸着脱離作用がその充
填場所に拘りなく均一で円滑化できる。しかも構
造が簡単で廉価に提供でき、ランニングコストが
低い効率の良い冷凍作用を得るという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す太陽熱利用冷
凍装置の一部切欠した平面図、第２図はその縦断
正面図、第３図は同じく縦断側面図、第４図は冷
房作用説明図である。 １…集熱筺体、８ａ…開口部、７…集熱ダクト
板、９…固体吸着材（ゼオライト）、ａ…金属
粒、ｂ…フアイバ状金属、Ａ…金属性伝熱子、８
…充填体、１２…チヤンバ、１３…冷媒管、１５
…凝縮器、１６…蒸発器、１８…導風板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上面開口部がガラス板などの透明部材で閉塞さ
   れる断熱構造の集熱筺体と、この集熱筺体の内底
   部に配設され集熱筺体の側面に開口する開口部に
   連通する集熱ダクト板と、この集熱ダクト板の上
   面に所定間隔を存して配設されそれぞれ太陽熱を
   受ける固体吸着材および多数の金属粒やフアイバ
   状金属からなる金属性伝熱子を充填する複数本の
   充填体と、これら充填体の一端開口部が連通する
   集熱筺体内に設けられるチヤンバと、このチヤン
   バに一端部が接続され中途部は集熱筺体底面から
   突出しかつ底部に沿つて延出される冷媒管と、こ
   の冷媒管の中途部に設けられる凝縮器および端部
   に設けられる蒸発器と、上記集熱筺体の底部に凝
   縮器に沿つて外部風を導くよう凝縮器を囲繞する
   とともに上記蒸発器を吊持する導風板とを具備し
   たことを特徴とする太陽熱利用冷凍装置。