JP2017125649A

JP2017125649A - Heat exchange unit and adsorption type refrigerator

Info

Publication number: JP2017125649A
Application number: JP2016005094A
Authority: JP
Inventors: 茂坂下; Shigeru Sakashita; 康夫鳥潟; Yasuo Torigata
Original assignee: AI-AI ENERGY ASSOCIATES Inc
Current assignee: AI-AI ENERGY ASSOCIATES Inc
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-07-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchange unit and an adsorption type refrigerator capable of being miniaturized and reduced in weight, and reducing costs.SOLUTION: A heat exchange unit 1 includes a housing portion 3 composed of a metallic thin plate 4 and provided with a spacial portion 5 inside, a heat medium 9 accommodated in a lower spacial portion 5a defined by vertically dividing the spacial portion into two, an adsorbent 11 accommodated in an upper-side upper spacial portion 5b, a first path 15 extending along the substantially whole face of a lower face of the housing portion so that any of cold raw water and cooling water selectively passes therethrough, and a second path 19 extending along the substantially whole face of an upper face of the housing portion so that any of warm water for heating the adsorbent and cooling water for cooling the adsorbent selectively passes therethrough. The lower spacial portion and the upper spacial portion extend in a longitudinal direction, and their heights hu and hd in a vertical direction are shorter than a length La in a longitudinal direction and a length Lb in a lateral direction of the corresponding lower spacial portion and upper spacial portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、吸着剤を用いて熱媒体を吸着し及び脱着して冷却運転を可能にする熱交換ユニット及び吸着式冷凍機に関する。 The present invention relates to a heat exchange unit and an adsorption refrigeration machine that enable a cooling operation by adsorbing and desorbing a heat medium using an adsorbent.

従来から、吸着剤を利用して熱交換を行う吸着式の冷凍機が知られている。この吸着式の冷凍機は、７０℃以下６０℃程度の温排水を利用して５℃程度の冷水を作ることができる（例えば、特許文献１参照）。例えば、６０℃程度の廃熱は、洗浄温水、シャワー、お風呂などの温水に利用されていたが、夏場などには利用量が減少してしまう。ところが、特許文献１に記載の吸着式の冷凍機により熱交換を行うことで、６０℃程度の温水から作られた冷水を空調（冷房）などに利用することが可能となり、特に夏場における未利用廃熱の利用を促進して、より一層、省エネルギー化を図ることが可能となる。また、特許文献１に記載の吸着式の冷凍機は、その冷媒として水を使用するため、例えば、吸収式の冷凍機のように、腐食性冷媒を利用する場合と比較して、自然環境に対する負荷が非常に軽く、今後、更なる普及が望まれている。 Conventionally, adsorption-type refrigerators that perform heat exchange using an adsorbent are known. This adsorption-type refrigerator can produce cold water of about 5 ° C. using hot waste water of about 70 ° C. or less and about 60 ° C. (see, for example, Patent Document 1). For example, waste heat of about 60 ° C. has been used for hot water for washing hot water, showers, baths, and the like, but the amount of use is reduced in summer. However, by performing heat exchange with the adsorption refrigerator described in Patent Document 1, it is possible to use cold water made from hot water of about 60 ° C. for air conditioning (cooling) and the like, especially in summer The use of waste heat can be promoted to further save energy. Moreover, since the adsorption-type refrigerator described in Patent Document 1 uses water as its refrigerant, for example, an absorption-type refrigerator, as compared with the case of using a corrosive refrigerant, such as an absorption-type refrigerator, The load is very light and further spread is desired in the future.

特許第２７５８６８５号公報Japanese Patent No. 2758855

しかしながら、特許文献１に記載の吸着式の冷凍機は、パネル形熱交換器を収容する熱交換器収納容器内を真空に保持する必要があるため、収納容器の板厚が厚くなり、また真空ポンプが必要になる。このため、装置自体が大きくなって重くなり、設置条件に制約が生じる。また部品点数が多く複雑な構造であることから高価になる。このため、吸着式冷凍機の普及が阻害されて利用範囲が狭められてしまう。 However, since the adsorption-type refrigerator described in Patent Document 1 needs to keep the heat exchanger storage container containing the panel heat exchanger in a vacuum, the thickness of the storage container becomes thicker, and the vacuum A pump is required. For this reason, the apparatus itself becomes large and heavy, and the installation conditions are limited. In addition, since the number of parts is large and the structure is complicated, it is expensive. For this reason, the spread of adsorption refrigerators is hindered and the range of use is narrowed.

本発明の少なくとも一つの実施形態は、このような従来技術の状況の基になされた発明であって、その目的とするところは、小型軽量化を図るとともに、構造を簡素化することでコスト低減を図ることが可能な熱交換ユニット及び吸着式冷凍機を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention is an invention based on such a state of the art, and the object is to reduce the cost by reducing the size and weight and simplifying the structure. It is an object of the present invention to provide a heat exchange unit and an adsorption refrigerator that can achieve the above.

（１）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる熱交換ユニットは、
金属製の薄板で形成され内部に空間部が形成された筺体部と、
前記筺体部の前記空間部を上下２分割した空間部のうち下側の下側空間部に収容された熱媒体と、
前記筺体部の前記空間部を上下２分割した空間部のうち上側の上部空間部に収容されて前記熱媒体を吸着及び脱着可能な吸着剤と、
前記筺体部の下面の略全面に沿って延在し、前記熱媒体の蒸発潜熱によって冷却される冷原水及び前記熱媒体に凝縮潜熱を付与する冷却水のいずれかを選択的に通水可能な第一通路と、
前記筺体部の上面の略全面に沿って延在し、前記熱媒体の脱着時に前記吸着剤を加温する温水及び前記熱媒体の吸着時に前記吸着剤を冷却する冷却水のいずれかを選択的に通水可能な第二通路と、を備え、
前記下側空間部及び前記上側空間部は、対応する前記第一通路及び前記第二通路に前後方向に沿って延在するとともに、前記下側空間部及び前記上側空間部の夫々の上下方向の高さは、対応する前記下側空間部及び前記上側空間部の前後方向長さ及び左右方向長さよりも短く形成されている。 (1) A heat exchange unit according to at least one embodiment of the present invention includes:
A housing part formed of a thin metal plate and having a space formed therein;
A heat medium accommodated in a lower lower space portion of the space portion obtained by dividing the space portion of the housing portion into two upper and lower portions;
An adsorbent that is accommodated in an upper space part on the upper side of the space part obtained by dividing the space part of the housing part into two vertically and adsorbs and desorbs the heat medium;
It extends along substantially the entire lower surface of the housing part, and can selectively pass either cold source water that is cooled by latent heat of vaporization of the heat medium or cooling water that imparts latent heat of condensation to the heat medium. The first passage,
It extends along substantially the entire upper surface of the housing part, and selectively selects either hot water that heats the adsorbent when the heat medium is desorbed or cooling water that cools the adsorbent when the heat medium is adsorbed And a second passage capable of passing water,
The lower space portion and the upper space portion extend along the front-rear direction to the corresponding first passage and the second passage, respectively, and extend in the vertical direction of each of the lower space portion and the upper space portion. The height is formed shorter than the length in the front-rear direction and the length in the left-right direction of the corresponding lower space part and upper space part.

上記（１）に記載の熱交換ユニットは、下側空間部及び上側空間部は、対応する第一通路及び第二通路に沿って前後方向に延在するとともに、下側空間部及び上側空間部の夫々の上下方向の高さは、対応する下側空間部及び上側空間部の前後方向長さ及び左右方向長さよりも短く形成されている。このように構成すると、第一通路に冷原水を通水するとともに第二通路に冷却水を通水すると、冷原水の熱により熱媒体が蒸発し、その蒸気が上部空間部に流入して、冷却水によって冷却された吸着剤に吸着される。一方、第一通路に冷却水を通水するとともに、第二通路に温水を通水することで、温水の熱により加温された吸着剤から蒸気が脱着されて下側空間部に流入し、蒸気が第一通路の冷却水により冷却されて凝縮される。ここで、第一通路は筺体部の下面の略全面に沿って延在しているので、筺体部の下面を介して第一通路と熱媒体との接触面積を増大することができる。また、第二通路は筺体部の上面の略全面に沿って延在しているので、筺体部の上面を介して第二通路と吸着剤との接触面積を増大することができる。さらに、下側空間部及び上側空間部の夫々の上下方向の高さは、対応する下側空間部及び上側空間部の対応する夫々の前後方向長さ及び左右方向長さよりも短いので、第一通路を通水する冷原水又は冷却水と熱媒体との間の熱交換、第二通路を通水する温水又は冷却水と吸着剤との間の熱交換を効率的に行うことができる。また、熱交換ユニットは、筺体部の空間部の上側空間部に吸着剤を収容し、空間部の下側空間部に熱媒体を収容し、筺体部の下面の略全面に沿って第一通路が設けられ、筺体部の上面の略全面に沿って第二通路が設けられている。そして、筺体部は金属製の薄板で形成されている。このため、熱交換ユニットは小型軽量化及び構造の簡素化を図ることができる。よって、小型軽量化が可能であるとともに、コスト低減が可能な熱交換ユニットを実現できる。 In the heat exchange unit according to the above (1), the lower space portion and the upper space portion extend in the front-rear direction along the corresponding first passage and the second passage, and the lower space portion and the upper space portion. The height in the vertical direction is formed shorter than the longitudinal length and the lateral length of the corresponding lower space portion and upper space portion. When configured in this way, when passing cold raw water through the first passage and cooling water through the second passage, the heat medium evaporates due to the heat of the cold raw water, and the steam flows into the upper space, It is adsorbed by the adsorbent cooled by the cooling water. On the other hand, by passing cooling water through the first passage and passing warm water through the second passage, the vapor is desorbed from the adsorbent heated by the heat of the hot water and flows into the lower space, The steam is cooled by the cooling water in the first passage and condensed. Here, since the first passage extends along substantially the entire lower surface of the housing portion, the contact area between the first passage and the heat medium can be increased via the lower surface of the housing portion. Further, since the second passage extends along substantially the entire upper surface of the housing portion, the contact area between the second passage and the adsorbent can be increased via the upper surface of the housing portion. Furthermore, since the vertical height of each of the lower space portion and the upper space portion is shorter than the corresponding front-rear direction length and left-right direction length of the corresponding lower space portion and upper space portion, Heat exchange between cold raw water or cooling water passing through the passage and the heat medium, and heat exchange between warm water or cooling water passing through the second passage and the adsorbent can be performed efficiently. In addition, the heat exchange unit accommodates the adsorbent in the upper space portion of the space portion of the housing portion, the heat medium in the lower space portion of the space portion, and the first passage along substantially the entire lower surface of the housing portion. And a second passage is provided along substantially the entire upper surface of the housing portion. And the housing | casing part is formed with the metal thin plate. For this reason, the heat exchange unit can be reduced in size and weight and simplified in structure. Therefore, it is possible to realize a heat exchange unit that can be reduced in size and weight and can be reduced in cost.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の記載の熱交換ユニットにおいて、
前記筺体部の前記上面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて前記第二通路を流れる温水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている。 (2) In some embodiments, in the heat exchange unit according to (1) above,
The upper surface of the housing part is formed by forming a plurality of concave and convex grooves in the left-right direction that are curved in a concave-convex shape when viewed from the front-rear direction and extend along the direction in which hot water and cooling water flow through the second passage. Has been.

上記（２）に記載の熱交換ユニットによれば、筺体部の上面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて第二通路を流れる温水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている。このため、凹凸溝によって筺体部の上面の表面積を増大することができる。したがって、第二通路を流れる温水又は冷却水と吸着剤との間の熱交換をより迅速に行うことができ、吸着剤に付着した熱冷媒の脱着及び吸着剤の冷却をより速やかに行うことができる。 According to the heat exchange unit described in (2) above, the upper surface of the housing part is curved and formed in an uneven shape when viewed from the front-rear direction and extends along the direction in which the hot water and the cooling water flow through the second passage. A plurality of concave and convex grooves are formed in the left-right direction. For this reason, the surface area of the upper surface of a housing part can be increased by the uneven groove. Therefore, heat exchange between the hot water or cooling water flowing through the second passage and the adsorbent can be performed more quickly, and desorption of the thermal refrigerant adhering to the adsorbent and cooling of the adsorbent can be performed more quickly. it can.

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の記載の熱交換ユニットにおいて、
前記筺体部の前記下面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて前記第一通路を流れる冷原水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている。 (3) In some embodiments, in the heat exchange unit according to (1) or (2) above,
The lower surface of the housing part is formed in a concave-convex shape when viewed from the front-rear direction, and a plurality of concave-convex grooves are formed in the left-right direction extending along the direction of flow of cold raw water and cooling water flowing through the first passage. It is configured.

上記（３）に記載の熱交換ユニットによれば、筺体部の下面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて第一通路を流れる冷原水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている。このため、凹凸溝によって筺体部の下面の表面積を増大することができる。したがって、第一通路を流れる冷原水又は冷却水と熱媒体との間の熱交換をより迅速に行うことができ、熱媒体の蒸発及び熱媒体の凝縮をより速やかに行うことができる。 According to the heat exchange unit described in the above (3), the lower surface of the housing part is curvedly formed in an uneven shape when viewed from the front-rear direction, along the flow direction of cold raw water and cooling water flowing through the first passage. A plurality of extending concave and convex grooves are formed in the left-right direction. For this reason, the surface area of the lower surface of a housing part can be increased by the uneven groove. Therefore, heat exchange between cold raw water or cooling water flowing through the first passage and the heat medium can be performed more quickly, and evaporation of the heat medium and condensation of the heat medium can be performed more quickly.

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれかに記載の熱交換ユニットにおいて、
前記下側空間部には、通気性を有した無機多孔質成形体が設けられ、前記無機多孔質成形体内に前記熱媒体が保持されているように構成される。 (4) In some embodiments, in the heat exchange unit according to any one of (1) to (3) above,
The lower space portion is provided with an inorganic porous molded body having air permeability, and the heat medium is held in the inorganic porous molded body.

上記（４）に記載の熱交換ユニットによれば、下側空間部には、通気性を有した無機多孔質成形体が設けられ、無機多孔質成形体内に熱媒体が保持されている。無機多孔質成形体は、通気性（透水性）を有する他に、多数の孔により保水性を有する。このため、無機多孔質成形体内に保持された熱媒体と冷原水との間の熱交換を容易にすることができるとともに、蒸発する熱媒体の蒸気が無機多孔質成形体を透過して上側空間部内に流入させることができる。なお、無機多孔質成形体は、例えば、セラミック繊維、ガラス繊維、ロックウール等で形成される。 According to the heat exchange unit described in (4) above, the lower space portion is provided with an inorganic porous molded body having air permeability, and the heat medium is held in the inorganic porous molded body. In addition to air permeability (water permeability), the inorganic porous molded body has water retention due to a large number of pores. Therefore, heat exchange between the heat medium held in the inorganic porous molded body and the cold raw water can be facilitated, and the vapor of the heat medium that evaporates permeates through the inorganic porous molded body and passes through the upper space. It can flow into the part. In addition, an inorganic porous molded object is formed with a ceramic fiber, glass fiber, rock wool etc., for example.

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれかに記載の熱交換ユニットにおいて、
前記下側空間部には、通気性を有した多孔質アルミニウムが設けられ、前記多孔質アルミニウム内に前記熱媒体が保持されているように構成される。 (5) In some embodiments, in the heat exchange unit according to any one of (1) to (3) above,
The lower space is provided with porous aluminum having air permeability, and the heat medium is held in the porous aluminum.

上記（５）に記載の熱交換ユニットによれば、下側空間部には、通気性を有した多孔質アルミニウムが設けられ、多孔質アルミニウム内に熱媒体が保持されている。アルミニウムは金属であるので電熱性に優れている。このため、熱媒体と冷却水との間の熱交換が容易となり、熱媒体の蒸発をより迅速に行うことができる。また、アルミニウムを多孔質に形成することで、通気性（透水性）及び保水性を持たせることができる。 According to the heat exchange unit described in (5) above, porous aluminum having air permeability is provided in the lower space, and the heat medium is held in the porous aluminum. Aluminum is excellent in electrothermal property because it is a metal. For this reason, heat exchange between the heat medium and the cooling water is facilitated, and the heat medium can be evaporated more rapidly. Moreover, air permeability (water permeability) and water retention can be given by forming aluminum porous.

（６）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる吸着式冷凍機は、
請求項１から４のいずれかに記載の熱交換ユニットの前記吸着剤に前記熱媒体の吸着を行った後に前記熱交換ユニットの前記吸着剤から前記熱媒体の脱着を行うように構成されている。 (6) The adsorption refrigerator according to at least one embodiment of the present invention includes:
5. The heat medium is desorbed from the adsorbent of the heat exchange unit after the heat medium is adsorbed to the adsorbent of the heat exchange unit according to claim 1. .

上記（６）に記載の吸着式冷凍機によれば、請求項１から５のいずれかに記載の熱交換ユニットの吸着剤に熱媒体の吸着を行った後に熱交換ユニットの吸着剤から熱媒体の脱着を行う。一つの熱交換ユニットで吸着剤に対して熱媒体の吸着及び脱着を行って冷原水を冷却する。このため、一対の熱交換ユニットによって熱媒体の吸着及び脱着を行って冷原水を冷却する場合と比較して、熱交換ユニットの数を減らすことができる。このため、小型軽量化を図ることができるとともに、構造を簡素化によるコスト低減を図ることが可能な吸着式冷凍機を実現できる。 According to the adsorption refrigerator as described in (6) above, after the heat medium is adsorbed to the adsorbent of the heat exchange unit according to any one of claims 1 to 5, the adsorbent of the heat exchange unit to the heat medium Desorption of. A single heat exchange unit adsorbs and desorbs the heat medium from the adsorbent to cool the cold raw water. For this reason, the number of heat exchange units can be reduced as compared with the case where the cold medium water is cooled by adsorbing and desorbing the heat medium by the pair of heat exchange units. Therefore, it is possible to realize an adsorption refrigeration machine that can be reduced in size and weight and can be reduced in cost by simplifying the structure.

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の吸着式冷凍機において、
前記熱交換ユニットを複数備え、これら熱交換ユニットを多段接続することで、前記冷原水をカスケード冷却するように構成される。 (7) In some embodiments, in the adsorption refrigerator as described in (6) above,
A plurality of the heat exchange units are provided, and the cold raw water is cascade-cooled by connecting these heat exchange units in multiple stages.

上記（７）に記載の吸着式冷凍機によれば、熱交換ユニットを複数備え、これら熱交換ユニットを多段接続することで、冷原水をカスケード冷却する。このように構成することで、冷原水は各熱交換ユニットで熱交換されて冷却されるので、冷原水の温度を各熱交換ユニットでより効率よく低下させることができる。また、吸着剤での蒸気の脱着時には、蒸気をより迅速に脱着することができる。 According to the adsorption refrigerator as described in said (7), a plurality of heat exchange units are provided, and cold source water is cascade-cooled by connecting these heat exchange units in multiple stages. By comprising in this way, since cold raw water is heat-exchanged and cooled by each heat exchange unit, the temperature of cold raw water can be reduced more efficiently by each heat exchange unit. Further, when the vapor is desorbed with the adsorbent, the vapor can be desorbed more quickly.

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、小型軽量化を図るとともに、構造を簡素化することでコスト低減を図ることが可能な熱交換ユニット及び冷凍機を提供することができる。 According to at least some embodiments of the present invention, it is possible to provide a heat exchange unit and a refrigerator that can be reduced in size and weight and can be reduced in cost by simplifying the structure.

本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットの断面構造図である。It is a cross-section figure of the heat exchange unit concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる冷凍機の吸着運転時のシステム構造図である。It is a system structure figure at the time of adsorption operation of the refrigerator concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる冷凍機の脱着運転時のシステム構造図である。It is a system structure figure at the time of desorption operation of the refrigerator concerning one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる熱交換ユニットの筺体部の斜視図である。It is a perspective view of the housing part of the heat exchange unit concerning other embodiments of the present invention.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.

例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。 For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.

例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。 For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.

例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。 For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.

一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

また、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。 In the following description, the same components may be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof may be omitted.

図１は、本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットの断面構造図である。なお、説明の都合上、図示した矢印の方向を前後方向及び左右方向として、以下説明する。 FIG. 1 is a sectional view of a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the directions of the illustrated arrows will be described below as the front-rear direction and the left-right direction.

本実施形態の熱交換ユニット１は、図１に示すように、金属製の薄板４で形成され内部に空間部５が形成された筺体部３と、筺体部３の空間部５を上下２分割した空間部５のうち下側の下側空間部５ａに収容された熱媒体９と、筺体部３の空間部５を上下２分割した空間部５のうち上側の上側空間部５ｂに収容されて熱媒体９を吸着及び脱着可能な吸着剤１１と、筺体部３の下面３ａの略全面に沿って延在し、熱媒体９の蒸発潜熱によって冷却される冷原水Ｗａ及び熱媒体９に凝縮潜熱を付与する冷却水Ｗｃのいずれかを選択的に通水可能な第一通路１５と、筺体部３の上面３ｂの略全面に沿って延在し、熱媒体９の脱着時に吸着剤１１を加温する温水Ｗｈ及び熱媒体９の吸着時に吸着剤１１を冷却する冷却水Ｗｃのいずれかを選択的に通水可能な第二通路１９と、を備え、下側空間部５ａ及び上側空間部５ｂは、対応する第一通路１５及び第二通路１９に沿って前後方向に延在するとともに、下側空間部５ａ及び上側空間部５ｂの夫々の上下方向の高さｈｕ、ｈｄは、対応する下側空間部５ａ及び上側空間部５ｂの前後方向長さＬａ及び左右方向長さＬｂよりも短く形成されている。 As shown in FIG. 1, the heat exchanging unit 1 of the present embodiment includes a housing portion 3 formed of a metal thin plate 4 and having a space portion 5 formed therein, and a space portion 5 of the housing portion 3 divided into two vertically. The heat medium 9 housed in the lower space part 5a on the lower side of the space part 5 and the space part 5 divided into the upper and lower parts of the space part 5 of the housing part 3 are housed in the upper space part 5b on the upper side. The adsorbent 11 capable of adsorbing and desorbing the heat medium 9 and the cold source water Wa that extends along substantially the entire lower surface 3a of the housing 3 and is cooled by the latent heat of evaporation of the heat medium 9 and the latent heat of condensation on the heat medium 9 The first passage 15 capable of selectively passing any one of the cooling water Wc that gives water and the upper surface 3b of the housing portion 3 extend substantially along the entire surface, and the adsorbent 11 is added when the heat medium 9 is detached. Either warm water Wh to be heated or cooling water Wc to cool the adsorbent 11 during adsorption of the heat medium 9 is selectively passed. And the lower space portion 5a and the upper space portion 5b extend in the front-rear direction along the corresponding first passage 15 and second passage 19, and the lower space portion 5a. The vertical heights hu and hd of the upper space 5b and the upper space 5b are formed shorter than the longitudinal length La and the horizontal length Lb of the corresponding lower space 5a and upper space 5b.

図示した実施形態では、熱交換ユニット１の筺体部３は、金属製の薄板４（例えば、板厚が０．１mm〜０．０３mmのアルミニウム板）で形成され、上下方向に対称に形成された一対の筺体胴部２１、２１'を有して形成されている。筺体胴部２１、２１'は、平面視において前後方向に延びて長方形状に形成され凹状に凹んだ収納凹部２１ａと、収納凹部２１ａの周縁から外側へ延出するフランジ部２１ｂとを有してなる。フランジ部２１ｂは筺体胴部２１、２１'の前後両端部に形成されている。なお、フランジ部２１ｂは筺体胴部２１、２１'の前後両端部の他に左右両端部に形成されてもよい。 In the illustrated embodiment, the housing portion 3 of the heat exchange unit 1 is formed of a thin metal plate 4 (for example, an aluminum plate having a thickness of 0.1 mm to 0.03 mm), and is formed symmetrically in the vertical direction. A pair of housing body portions 21 and 21 'are formed. The housing body portions 21 and 21 'have a storage recess 21a that extends in the front-rear direction in a plan view and is formed in a rectangular shape and is recessed in a concave shape, and a flange portion 21b that extends outward from the periphery of the storage recess 21a. Become. The flange portion 21b is formed at both front and rear ends of the case body portions 21 and 21 ′. The flange portion 21b may be formed at both left and right end portions in addition to the front and rear end portions of the casing body portions 21 and 21 ′.

筺体部３は、一対の筺体胴部２１、２１'の夫々の収納凹部２１ａの開口側を対向配置するとともに、一対の筺体胴部２１、２１'の夫々のフランジ部２１ｂ同士を対向配置して、これらのフランジ部２１ｂ同士を接合（例えば、溶接）することで、筺体部３が一体形成される。フランジ部２１ｂ同士の溶接によって、対向配置された一対の収納凹部２１ａ内の空間部５は気密に保たれる。本実施形態では、空間部５は真空に保たれている。 The housing part 3 is configured such that the opening sides of the housing recesses 21a of the pair of housing body parts 21 and 21 'are opposed to each other, and the flange parts 21b of the pair of housing body parts 21 and 21' are arranged to face each other. The casing portion 3 is integrally formed by joining (for example, welding) these flange portions 21b. By the welding of the flange portions 21b, the space portion 5 in the pair of storage recesses 21a arranged to face each other is kept airtight. In the present embodiment, the space portion 5 is kept in a vacuum.

一対の筺体胴部２１、２１'の接合時には、筺体胴部２１の空間部５（以下、「下側空間部５ａ」と記す。）内には熱媒体９が収納され、筺体胴部２１'の空間部５（以下、「上側空間部５ｂ」と記す。）内には吸着剤１１が収納される。本実施形態では、下側空間部５ａ内には通気性を有した無機多孔質成形体２３が収納され、この無機多孔質成形体２３内に熱媒体である水Ｗｂが保持されている。無機多孔質成形体２３は、例えば、通気性を有した多孔質（発泡）セラミック、セラミック、多孔質（発泡）アルミニウムのいずれでもよい。なお、無機多孔質成形体２３は、下側に多孔質（発泡）アルミニウムを配設し、多孔質（発泡）アルミニウムの上方に、セラミック又は多孔質（発泡）セラミックを配設した２段構造でもよい。 At the time of joining the pair of casing body portions 21 and 21 ′, the heat medium 9 is accommodated in the space portion 5 (hereinafter referred to as “lower space portion 5a”) of the casing body portion 21, and the casing body portion 21 ′. The adsorbent 11 is accommodated in the space portion 5 (hereinafter referred to as the “upper space portion 5b”). In the present embodiment, an inorganic porous molded body 23 having air permeability is accommodated in the lower space portion 5a, and water Wb as a heat medium is held in the inorganic porous molded body 23. The inorganic porous molded body 23 may be, for example, any of porous (foamed) ceramic, ceramic, and porous (foamed) aluminum having air permeability. The inorganic porous molded body 23 may also have a two-stage structure in which porous (foamed) aluminum is disposed on the lower side and ceramic or porous (foamed) ceramic is disposed above the porous (foamed) aluminum. Good.

上側空間部５ｂ内に収納された吸着剤１１は、本実施形態では、粒状のゼオライトやシリカゲル等である。吸着剤１１を粒状にすることで、上側空間部５ｂを形成する筺体胴部２１'の金属製の薄板４に対して吸着剤１１を均一に接触させた状態にすることができる。 In this embodiment, the adsorbent 11 accommodated in the upper space 5b is granular zeolite, silica gel, or the like. By making the adsorbent 11 granular, it is possible to bring the adsorbent 11 into uniform contact with the thin metal plate 4 of the casing body 21 ′ forming the upper space 5b.

下側空間部５ａは、図示した実施形態では、下側空間部５ａの上下方向の高さｈｄが下側空間部５ａの前後方向長さＬａ及び左右方向長さＬｂよりも短くなるように形成されている。また、上側空間部５ｂは、上側空間部５ｂの上下方向の高さｈｕが上側空間部５ｂの前後方向長さＬａ及び左右方向長さＬｂよりも短くなるように形成されている。本実施形態では、ｈｄ＝ｈｕ＝約２．０ｍｍである。このように、下側空間部５ａ及び上側空間部５ｂの高さｈｄ、ｈｕを短縮化することで、第一通路１５を通水する冷原水Ｗａ又は冷却水Ｗｃと熱媒体９との間の熱交換、第二通路１９を通水する温水Ｗｈ又は冷却水Ｗｃと吸着剤１１との間の熱交換を効率的に行うことができる。 In the illustrated embodiment, the lower space portion 5a is formed such that the vertical height hd of the lower space portion 5a is shorter than the longitudinal length La and the lateral length Lb of the lower space portion 5a. Has been. Further, the upper space 5b is formed such that the vertical height hu of the upper space 5b is shorter than the longitudinal length La and the lateral length Lb of the upper space 5b. In the present embodiment, hd = hu = about 2.0 mm. In this way, by shortening the heights hd and hu of the lower space portion 5a and the upper space portion 5b, the cold source water Wa or the cooling water Wc passing through the first passage 15 and the heat medium 9 are passed. Heat exchange and heat exchange between the adsorbent 11 and the hot water Wh or the cooling water Wc passing through the second passage 19 can be performed efficiently.

一対の筺体胴部２１、２１'のうち上方に配置される筺体胴部２１'の上面３ｂには、温水Ｗｈ及び冷却水Ｗｃのいずれかを選択的に通水可能な第二通路１９が配設されている。第二通路１９は、上面３ｂの略全面に沿って延在している。このため、第二通路１９と筺体胴部２１'との接触面積が増大して、第二通路１５内の温水Ｗｈ又は冷却水Ｗｃと、収納凹部２１ａ内の吸着剤１１との熱交換をより効率的に行うことができる。なお、第二通路１９は、温水Ｗｈ及び冷却水Ｗｃを選択的に供給可能に接続された温水供給配管３０及び冷却水供給配管３２に繋がっている（図２参照）。 A second passage 19 capable of selectively passing either the hot water Wh or the cooling water Wc is disposed on the upper surface 3b of the casing body 21 'disposed above the pair of chassis bodies 21 and 21'. It is installed. The second passage 19 extends along substantially the entire upper surface 3b. For this reason, the contact area between the second passage 19 and the casing body portion 21 ′ increases, and heat exchange between the hot water Wh or the cooling water Wc in the second passage 15 and the adsorbent 11 in the storage recess 21a is further performed. Can be done efficiently. In addition, the 2nd channel | path 19 is connected with the hot water supply piping 30 and the cooling water supply piping 32 which were connected so that the hot water Wh and the cooling water Wc could selectively be supplied (refer FIG. 2).

一対の筺体胴部２１、２１'のうち下方に配置される筺体胴部２１の下面３ａには、冷原水Ｗａ及び冷却水Ｗｃのいずれかを選択的に通水可能な第一通路１５が配設されている。第一通路１５は、下面３ａの略全面に沿って延在している。このため、第一通路１５と筺体胴部２１との接触面積が増大して、第一通路１５内の冷原水Ｗａ又は冷却水Ｗｃと、収納凹部２１ａ内の熱冷媒である水Ｗｂとの熱交換を効率的に行うことができる。なお、第一通路１５は、冷原水Ｗａ及び冷却水Ｗｃを選択的に供給可能に接続された冷原水供給配管３４及び冷却水供給配管３２に繋がっている（図２参照） A first passage 15 capable of selectively passing either the cold source water Wa or the cooling water Wc is disposed on the lower surface 3a of the casing body 21 disposed below the pair of casing bodies 21 and 21 '. It is installed. The first passage 15 extends along substantially the entire lower surface 3a. For this reason, the contact area of the 1st channel | path 15 and the housing trunk | drum 21 increases, and the heat | fever of the cold raw water Wa or the cooling water Wc in the 1st channel | path 15, and the water Wb which is a thermal refrigerant in the storage recessed part 21a. Exchange can be performed efficiently. The first passage 15 is connected to a cold raw water supply pipe 34 and a cooling water supply pipe 32 that are connected so as to be able to selectively supply the cold raw water Wa and the cooling water Wc (see FIG. 2).

次に、前述した熱交換ユニット１を備える吸着式冷凍機４０について説明する。吸着式冷凍機４０は、図２に示すように、複数の熱交換ユニット１ａ，１ｂ、１ｃ，１ｄ、１ｅ、１ｆ，１ｇを備えている。図示した実施形態では、７つの熱交換ユニット１ａ〜１ｇを備えている。熱交換ユニット１ａ〜１ｇには、温水Ｗｈ、冷却水Ｗｃ及び冷原水Ｗａが供給可能となっている。 Next, the adsorption refrigerator 40 provided with the heat exchange unit 1 mentioned above is demonstrated. As shown in FIG. 2, the adsorption refrigerator 40 includes a plurality of heat exchange units 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, and 1g. In the illustrated embodiment, seven heat exchange units 1a to 1g are provided. Hot water Wh, cooling water Wc, and cold source water Wa can be supplied to the heat exchange units 1a to 1g.

温水Ｗｈは、工場、燃料電池、エンジンのラジエター等の廃熱から得られる比較的低温（例えば、６０〜７０℃程度）の温排水が利用可能である。また、例えば、太陽電池パネルは、冷却することで発電効率を向上できることが知られているが、本実施形態の吸着式冷凍機４０を、太陽電池パネルを冷却する際に生じる温排水を利用することも可能である。この場合、発電効率を向上しつつ温排水による冷水を得ることが可能になる。 As the hot water Wh, hot waste water having a relatively low temperature (for example, about 60 to 70 ° C.) obtained from waste heat from factories, fuel cells, engine radiators, and the like can be used. In addition, for example, it is known that the solar cell panel can improve the power generation efficiency by cooling, but the adsorption chiller 40 of the present embodiment uses the warm drainage generated when the solar cell panel is cooled. It is also possible. In this case, it is possible to obtain cold water by hot drainage while improving power generation efficiency.

冷却水Ｗｃは、熱交換ユニット１の吸着剤１１や熱冷媒である水Ｗｂを冷却するための水であり、通常は常温である。 The cooling water Wc is water for cooling the adsorbent 11 of the heat exchange unit 1 and the water Wb that is a thermal refrigerant, and is usually at room temperature.

冷原水Ｗａは、熱冷媒（水Ｗｂ）との熱交換によって冷却されて冷水（例えば、５℃程度）として熱交換ユニット１ｇから流出される水である。 The cold source water Wa is water that is cooled by heat exchange with the thermal refrigerant (water Wb) and flows out from the heat exchange unit 1g as cold water (for example, about 5 ° C.).

熱交換ユニット１ａ〜１ｇの下部に形成された第一通路１５及び、熱交換ユニット１ａ〜１ｇの上部に形成された第二通路１９の夫々には、対応する上流側端部に入口１５ａ、１９ａが設けられ、下流側端部に出口１５ｂ、１９ｂが設けられている。複数の熱交換ユニット１ａ〜１ｇのうち冷原水Ｗａ及び冷却水Ｗｃが供給される側の最も上流側に配置された熱交換ユニット１ａの第一通路１５の入口１５ａには、冷原水Ｗａを供給するための冷原水通路４２と冷却水Ｗｃを供給するための冷却水通路４４とが電磁切替弁４６及び接続路５１を介して切替可能に接続されている。 Each of the first passage 15 formed in the lower part of the heat exchange units 1a to 1g and the second passage 19 formed in the upper part of the heat exchange units 1a to 1g has inlets 15a and 19a at the corresponding upstream ends. And outlets 15b and 19b are provided at the downstream end. The cold raw water Wa is supplied to the inlet 15a of the first passage 15 of the heat exchange unit 1a arranged on the most upstream side of the side to which the cold raw water Wa and the cooling water Wc are supplied among the plurality of heat exchange units 1a to 1g. The cooling water passage 42 for supplying the cooling water and the cooling water passage 44 for supplying the cooling water Wc are connected to each other through the electromagnetic switching valve 46 and the connection passage 51 so as to be switched.

この熱交換ユニット１ａの第一通路１５の出口１５ｂには、連通路６０を介して隣接する他の熱交換ユニット１ｂの第一通路１５の入口１５ａに連通している。以下、同様にして、熱交換ユニット１ｂ、１ｃ，１ｄ、１ｅ、１ｆの第一通路１５の出口１５ｂに連通路６０を介して隣接する他の熱交換ユニット１ｃ，１ｄ、１ｅ、１ｆの第一通路１５の入口１５ａに連通している。そして、冷原水Ｗａ及び冷却水Ｗｃが供給される側の最も下流側に配置された熱交換ユニット１ｇの第一通路１５の出口１５ｂには、冷原水Ｗａを排出するための冷原水排出通路６２と冷却水を排出するための冷却水排出通路６３とが接続路５２及び電磁切替弁４７を介して切替可能に接続されている。 The outlet 15b of the first passage 15 of the heat exchange unit 1a communicates with the inlet 15a of the first passage 15 of another adjacent heat exchange unit 1b via the communication passage 60. Hereinafter, in the same manner, the first of other heat exchange units 1c, 1d, 1e, and 1f adjacent to the outlet 15b of the first passage 15 of the heat exchange units 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f via the communication passage 60. The passage 15 communicates with an inlet 15a. A cold raw water discharge passage 62 for discharging the cold raw water Wa is provided at the outlet 15b of the first passage 15 of the heat exchange unit 1g arranged on the most downstream side on the side to which the cold raw water Wa and the cooling water Wc are supplied. And a cooling water discharge passage 63 for discharging cooling water are connected to each other through a connection path 52 and an electromagnetic switching valve 47 so as to be switchable.

一方、温水Ｗｈ及び冷却水Ｗｃが供給される側の最も上流側に配置された熱交換ユニット１ｇの第二通路１９の入口１９ａには、温水Ｗｈを供給するための温水通路６５と冷却水Ｗｃを供給するための冷却水通路６６とが電磁切替弁４８及び接続路５３を介して切換可能に接続されている。 On the other hand, the inlet 19a of the second passage 19 of the heat exchange unit 1g arranged on the most upstream side of the side to which the hot water Wh and the cooling water Wc are supplied has a hot water passage 65 for supplying the hot water Wh and the cooling water Wc. A cooling water passage 66 for supplying water is connected via an electromagnetic switching valve 48 and a connection path 53 so as to be switchable.

この熱交換ユニット１ｇの第二通路１９の出口１９ｂには、連通路６１を介して隣接する他の熱交換ユニット１ａ，１ｂ、１ｃ，１ｄ、１ｅ、１ｆの第二通路１９の入口１９ａに連通している。以下、同様にして、連通路６１を介して、熱交換ユニット１ａ，１ｂ、１ｃ，１ｄ、１ｅの第二通路１９の出口１９ｂと隣接する他の熱交換ユニット１ａ，１ｂ、１ｃ，１ｄの第二通路１９の入口１９ａとが連通している。そして、温水Ｗｈ及び冷却水Ｗｃが供給される側の最も下流側に配置された熱交換ユニット１ａの第二通路１９の出口１９ｂには、温水Ｗｈを排出するための温水排出通路６８と冷却水Ｗｃを排出するための冷却水排出通路６９とが接続路５４及び電磁切替弁４９を介して切換可能に接続されている。 The outlet 19b of the second passage 19 of the heat exchange unit 1g communicates with the inlet 19a of the second passage 19 of another adjacent heat exchange unit 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f via the communication passage 61. doing. Hereinafter, similarly, the second heat exchange units 1a, 1b, 1c, and 1d adjacent to the outlet 19b of the second passage 19 of the heat exchange units 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e are connected via the communication passage 61. The inlet 19a of the two passages 19 communicates. A hot water discharge passage 68 for discharging the hot water Wh and the cooling water are provided at the outlet 19b of the second passage 19 of the heat exchange unit 1a arranged on the most downstream side on the side to which the hot water Wh and the cooling water Wc are supplied. A cooling water discharge passage 69 for discharging Wc is connected through a connection path 54 and an electromagnetic switching valve 49 so as to be switchable.

熱交換ユニット１ａの第一通路１５の入口１５ａに繋がる冷原水通路４２は冷原水供給配管３４から分岐して延びる。冷却水通路４４，６６は、冷却水供給配管３２から分岐して延びる。また、熱交換ユニット１ｇの第二通路１９の入口１９ａに繋がる温水通路６５は、温水供給配管３０から分岐して延びる。 A cold raw water passage 42 connected to the inlet 15 a of the first passage 15 of the heat exchange unit 1 a extends from the cold raw water supply pipe 34. The cooling water passages 44 and 66 extend from the cooling water supply pipe 32. Moreover, the hot water passage 65 connected to the inlet 19a of the second passage 19 of the heat exchange unit 1g extends from the hot water supply pipe 30 and extends.

一方、熱交換ユニット１ｇの第一通路１５の出口１５ｂに接続される冷原水排出通路６２は、冷原水戻り配管３５から分岐して延び、熱交換ユニット１ｇの第一通路１５の出口１５ｂに接続される冷却水排出通路６３は、冷却水戻り配管３６にから分岐して延びる。また、熱交換ユニット１ａの第二通路１９の出口１９ｂに接続される温水排出通路６８は、温水水戻り配管３７から分岐して延び、冷却水排出通路６９は、冷却水戻り配管３６から分岐して延びている。 On the other hand, the cold raw water discharge passage 62 connected to the outlet 15b of the first passage 15 of the heat exchange unit 1g extends from the cold raw water return pipe 35 and is connected to the outlet 15b of the first passage 15 of the heat exchange unit 1g. The cooling water discharge passage 63 is branched from the cooling water return pipe 36 and extends. The hot water discharge passage 68 connected to the outlet 19b of the second passage 19 of the heat exchange unit 1a extends from the hot water return pipe 37 and the cooling water discharge passage 69 branches from the cooling water return pipe 36. It extends.

第一通路１５の入口１５ａ側に繋がる流路に設けられた電磁切替弁４６と、第一通路１５の出口１５ｂ側に繋がる流路に設けられた電磁切替弁４７とは、夫々の開閉状態が同一となるように設定されている。また、第二通路１９の入口１９ａ側に繋がる流路に設けられた電磁切替弁４８と、第二通路１９の出口１９ｂ側に繋がる流路に設けられた電磁切替弁４９とは、夫々の開閉状態が同一となるように設定されている。 The electromagnetic switching valve 46 provided in the flow path connected to the inlet 15a side of the first passage 15 and the electromagnetic switching valve 47 provided in the flow path connected to the outlet 15b side of the first passage 15 are in an open / closed state. It is set to be the same. Moreover, the electromagnetic switching valve 48 provided in the flow path connected to the inlet 19a side of the second passage 19 and the electromagnetic switching valve 49 provided in the flow path connected to the outlet 19b side of the second passage 19 are respectively opened and closed. The state is set to be the same.

また、冷原水通路４２と冷却水通路４４に設けられた電磁切替弁４６は、開閉状態を切り替えることにより、冷原水Ｗａと冷却水Ｗｃとを選択的に第一通路１５に通水することができる。 The electromagnetic switching valve 46 provided in the cold raw water passage 42 and the cooling water passage 44 can selectively pass the cold raw water Wa and the cooling water Wc through the first passage 15 by switching the open / close state. it can.

一方、第二通路１９の入口１９ａ側及び出口１９ｂ側に設けられた電磁切替弁４８，４９の夫々は、入口１９ａ側、出口１９ｂ側ともに開閉状態が同一になるように設定されている。 On the other hand, the electromagnetic switching valves 48 and 49 provided on the inlet 19a side and the outlet 19b side of the second passage 19 are set so that the opening and closing states are the same on both the inlet 19a side and the outlet 19b side.

また、冷却水通路６６と温水通路６５に繋がる電磁切替弁４８、及び温水排出通路６８と冷却水排出通路６９に繋がる電磁切替弁４９の開閉状態を切り替えることにより、温水Ｗｈと冷却水Ｗｃとを選択的に第二通路１９に流すことが可能となっている。 Moreover, the hot water Wh and the cooling water Wc are switched by switching the open / close state of the electromagnetic switching valve 48 connected to the cooling water passage 66 and the hot water passage 65 and the electromagnetic switching valve 49 connected to the hot water discharge passage 68 and the cooling water discharge passage 69. It is possible to selectively flow through the second passage 19.

次に、上述した吸着式冷凍機４０の動作（制御方法）について説明する。先ず、複数の熱交換ユニット１ａ〜１ｇによって冷却運転（吸着運転）を行う。冷却運転（吸着運転）では、冷原水Ｗａを第一通路１５に通水するのに先行して、冷却水Ｗｃを第二通路１９に予め通水する予備通水を行う。この予備通水では、電磁切替弁４８，４９を開弁状態に切替える。この予備通水を行うことで、例えば、脱着工程で加温された後の吸着剤１１の温度を十分に低下させることができるので、吸着剤１１の本来の吸着性能を発揮させることが可能となる。この予備通水における冷却水Ｗｃの通水は、例えば、吸着剤１１の温度を十分に低下させるために必要な所定時間だけ継続される。ここで、予備通水による冷却水Ｗｃの通水を継続する所定時間は、試験等により求めることができる。 Next, the operation (control method) of the adsorption refrigerator 40 described above will be described. First, a cooling operation (adsorption operation) is performed by the plurality of heat exchange units 1a to 1g. In the cooling operation (adsorption operation), prior to passing the cold raw water Wa through the first passage 15, preliminary water passing through the cooling water Wc through the second passage 19 in advance is performed. In this preliminary water flow, the electromagnetic switching valves 48 and 49 are switched to the open state. By performing this preliminary water flow, for example, the temperature of the adsorbent 11 after being heated in the desorption process can be sufficiently lowered, so that the original adsorption performance of the adsorbent 11 can be exhibited. Become. The passage of the cooling water Wc in the preliminary passage is continued for a predetermined time necessary for sufficiently reducing the temperature of the adsorbent 11, for example. Here, the predetermined time during which the cooling water Wc is continuously supplied by the preliminary water supply can be obtained by a test or the like.

そして、電磁切替弁４８，４９を開弁状態に維持したままで、電磁切替弁４６，４７を開弁状態に切替えて、第一通路１５に冷原水Ｗａを通水させる。これにより冷原水Ｗａから熱冷媒（水）に伝熱されて、各熱交換ユニット１ａ〜１ｇの下側空間部５ａに収容された熱冷媒（水）が蒸発を開始する。この蒸発した熱冷媒（水Ｗｂ）は、上側空間部５ｂに流入して、冷却水Ｗｃによって冷却された状態の吸着剤１１に吸着される。ここで、第一通路１５は筺体部３の下面３ａの略全面に沿って延在しているので、筺体部３の下面３ａを介して第一通路１５と熱媒体の水Ｗｂとの接触面積を増大することができるので、冷原水Ｗａと熱冷媒の水Ｗｂとの熱交換を効率的に行うことができる。また、筺体部３を形成する薄板４は金属材料製であって肉厚が薄い（本実施形態では、板厚が０．１mm〜０．０３mm）ので、薄板４への伝熱時における熱損失を抑制することができる。よって、冷原水Ｗａと熱冷媒の水Ｗｂとの熱交換をより効率的に行うことができる。 Then, while the electromagnetic switching valves 48 and 49 are maintained in the open state, the electromagnetic switching valves 46 and 47 are switched to the open state, and the cold raw water Wa is passed through the first passage 15. Thereby, heat is transferred from the cold raw water Wa to the thermal refrigerant (water), and the thermal refrigerant (water) accommodated in the lower spaces 5a of the heat exchange units 1a to 1g starts to evaporate. The evaporated thermal refrigerant (water Wb) flows into the upper space 5b and is adsorbed by the adsorbent 11 that is cooled by the cooling water Wc. Here, since the 1st channel | path 15 is extended along the substantially whole surface of the lower surface 3a of the housing | casing part 3, the contact area of the 1st channel | path 15 and the water Wb of a heat medium via the lower surface 3a of the housing | casing part 3 is used. Therefore, heat exchange between the cold raw water Wa and the water Wb of the thermal refrigerant can be performed efficiently. Further, the thin plate 4 that forms the housing portion 3 is made of a metal material and has a small thickness (in this embodiment, the plate thickness is 0.1 mm to 0.03 mm), so that heat loss during heat transfer to the thin plate 4 is achieved. Can be suppressed. Therefore, heat exchange between the cold raw water Wa and the water Wb of the thermal refrigerant can be performed more efficiently.

そして、複数の熱交換ユニット１ａ〜１ｇの夫々の第一通路１５に冷原水Ｗａが通水することで、冷原水Ｗａを所望の温度の冷水にすることができる。 And the cold raw water Wa can be made into the cold water of desired temperature by flowing the cold raw water Wa through each 1st channel | path 15 of several heat exchange unit 1a-1g.

ここで、冷却運転時には、吸着剤１１への冷媒蒸気の吸着が完了（飽和）したことを、冷却水Ｗｃの入口温度（例えば、熱交換ユニット１ａの入口１５ａにおける冷却水Ｗｃの温度）と出口温度（例えば、熱交換ユニット１ｇの出口１５ｂにおける冷却水Ｗｃの温度）との偏差に基づき検知している。ここで、冷却運転時における吸着剤１１への吸着は、吸着が進むにつれて冷却水Ｗｃの入口温度と出口温度との偏差が小さくなる。このため、冷却運転時においては、冷却水Ｗｃの入口温度と出口温度との偏差が、吸着剤１１への冷媒蒸気の吸着完了を検知するために予め設定された偏差の閾値を下回ったときに、吸着が完了したことの検知が可能である。 Here, during the cooling operation, the adsorption of the refrigerant vapor to the adsorbent 11 is completed (saturated), and the inlet temperature of the cooling water Wc (for example, the temperature of the cooling water Wc at the inlet 15a of the heat exchange unit 1a) and the outlet Detection is based on a deviation from the temperature (for example, the temperature of the cooling water Wc at the outlet 15b of the heat exchange unit 1g). Here, in the adsorption to the adsorbent 11 during the cooling operation, the deviation between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water Wc becomes smaller as the adsorption proceeds. For this reason, during the cooling operation, when the deviation between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water Wc falls below a preset deviation threshold for detecting the completion of the adsorption of the refrigerant vapor to the adsorbent 11. It is possible to detect completion of adsorption.

冷却運転時に吸着の完了が検知されると、図３に示すように、開弁状態の電磁切替弁４６，４７を切替えるとともに、開弁状態の電磁切替弁４８，４９を切替えて再生運転（脱着運転）が行われる。したがって、第一通路１５に冷却水Ｗｃが通水するとともに、第二通路１９に温水Ｗｈが通水する。これにより温水Ｗｈの熱が吸着剤１１に伝熱され、吸着剤１１が暖められて吸着剤１１に吸着された冷媒蒸気が吸着剤１１から脱着（離脱）される。 When the completion of adsorption is detected during the cooling operation, as shown in FIG. 3, the electromagnetic switching valves 46 and 47 in the opened state are switched and the electromagnetic switching valves 48 and 49 in the opened state are switched to perform the regeneration operation (desorption) Driving). Therefore, the cooling water Wc passes through the first passage 15 and the warm water Wh passes through the second passage 19. Thus, the heat of the hot water Wh is transferred to the adsorbent 11, and the adsorbent 11 is warmed and the refrigerant vapor adsorbed on the adsorbent 11 is desorbed (detached) from the adsorbent 11.

吸着剤１１から脱着された冷媒蒸気は、上側空間部５ｂから下側空間部５ａに進入して、第一通路１５を流れる冷却水Ｗｃによって冷却されることで凝縮されて液体に変化する。つまり、冷却水Ｗｃによって冷媒蒸気に対して凝縮潜熱が付与される。 The refrigerant vapor desorbed from the adsorbent 11 enters the lower space portion 5a from the upper space portion 5b and is condensed by being cooled by the cooling water Wc flowing through the first passage 15 to be changed into a liquid. That is, condensation latent heat is imparted to the refrigerant vapor by the cooling water Wc.

ここで、脱着運転時には、吸着剤１１からの熱媒体の脱着が完了したことを、温水Ｗｈの入口温度（例えば、熱交換ユニット１ｇの入口１９ａにおける温水Ｗｈの温度）と出口温度（例えば、熱交換ユニット１ａの出口１９ｂにおける温水Ｗｈの温度）との偏差に基づき検知している。ここで、脱着運転時における温水Ｗｈの入口温度と出口温度との偏差は、吸着が進むにつれて小さくなる。このため、脱着運転時においては、温水Ｗｈの入口温度と出口温度との偏差が、吸着剤１１からの冷媒蒸気の脱着完了を検知するために予め設定された偏差の閾値を下回ったときに、脱着の完了を検知することができる。 Here, at the time of the desorption operation, the completion of the desorption of the heat medium from the adsorbent 11 indicates that the inlet temperature of the hot water Wh (for example, the temperature of the hot water Wh at the inlet 19a of the heat exchange unit 1g) and the outlet temperature (for example, heat It is detected based on a deviation from the temperature of the hot water Wh at the outlet 19b of the replacement unit 1a. Here, the deviation between the inlet temperature and the outlet temperature of the hot water Wh during the desorption operation becomes smaller as the adsorption proceeds. For this reason, during the desorption operation, when the deviation between the inlet temperature and the outlet temperature of the hot water Wh falls below a deviation threshold set in advance to detect the completion of desorption of the refrigerant vapor from the adsorbent 11. Completion of desorption can be detected.

このようにして、冷却運転（吸着運転）と再生運転（脱着運転）とが繰り替えされて、冷原水Ｗａを連続的に所望の温度の冷水にして得ることができる。また、熱交換ユニット１ａ〜１ｇを多段接続して、冷原水Ｗａをカスケード冷却している。このため、最初の熱交換ユニット１ａで熱交換される冷原水Ｗａの温度を他の熱交換ユニット１ｂ〜１ｇでより効率よく低下させることができる。また、吸着剤１１での蒸気の脱着時には、蒸気をより迅速に脱着することができる。 In this way, the cooling operation (adsorption operation) and the regeneration operation (desorption operation) are repeated, and the cold source water Wa can be continuously made into cold water having a desired temperature. In addition, the heat exchange units 1a to 1g are connected in multiple stages to cool the cold raw water Wa in cascade. For this reason, the temperature of the cold raw water Wa heat-exchanged by the first heat exchange unit 1a can be more efficiently lowered by the other heat exchange units 1b to 1g. Further, when the vapor is desorbed by the adsorbent 11, the vapor can be desorbed more quickly.

また、熱交換ユニット１ａ〜１ｇは、筺体部３の空間部５の上側空間部５ｂに吸着剤１１を収容し、下側空間部５ａに熱媒体の水Ｗｂを収容し、筺体部３の下面３ａの略全面に沿って第一通路１５が設けられ、筺体部３の上面３ｂの略全面に沿って第二通路１９が設けられている。そして、筺体部３は金属製の薄板４で形成されている。このため、熱交換ユニット１ａ〜１ｇの小型軽量化及び構造の簡素化を図ることができる。よって、小型軽量化が可能であるとともに、コスト低減が可能な熱交換ユニット１ａ〜１ｇを実現できる。 Further, the heat exchange units 1 a to 1 g store the adsorbent 11 in the upper space 5 b of the space 5 of the housing 3, and store the heat medium water Wb in the lower space 5 a, and the lower surface of the housing 3. A first passage 15 is provided along substantially the entire surface of 3a, and a second passage 19 is provided along substantially the entire upper surface 3b of the housing portion 3. The casing 3 is formed of a thin metal plate 4. For this reason, the heat exchange units 1a to 1g can be reduced in size and weight and simplified in structure. Therefore, it is possible to realize the heat exchange units 1a to 1g that can be reduced in size and weight and can be reduced in cost.

また、下側空間部５ａには、通気性を有した無機多孔質成形体２３が設けられ、無機多孔質成形体２３内に熱媒体の水Ｗｂが保持されている。無機多孔質成形体２３は、通気性（透水性）を有するとともに、保水性を有するので、無機多孔質成形体２３内に保持された熱媒体の水Ｗｂと冷原水Ｗａとの間の熱交換を容易にすることができるとともに、熱媒体の水Ｗｂの蒸気を無機多孔質成形体２３から透過させて上側空間部５ｂ内に流入させることができる。 The lower space 5 a is provided with an inorganic porous molded body 23 having air permeability, and the heat medium water Wb is held in the inorganic porous molded body 23. Since the inorganic porous molded body 23 has air permeability (water permeability) and water retention, heat exchange between the water Wb of the heat medium held in the inorganic porous molded body 23 and the cold source water Wa. The vapor of the heat medium water Wb can be permeated from the inorganic porous molded body 23 and allowed to flow into the upper space 5b.

さらに、下側空間部５ａに多孔質アルミニウムを設ける場合には、アルミニウムは金属であるので電熱性に優れている。このため、熱媒体の水Ｗｂと冷却水Ｗｃとの間の熱交換が容易となり、熱媒体の水Ｗｂの蒸発を迅速に行うことができる。また、アルミニウムを多孔質に形成することで、透水性及び保水性を持たせることができる。 Furthermore, in the case where porous aluminum is provided in the lower space 5a, the aluminum is a metal and therefore has excellent electrothermal properties. For this reason, heat exchange between the heat medium water Wb and the cooling water Wc is facilitated, and the heat medium water Wb can be quickly evaporated. Moreover, water permeability and water retention can be given by forming aluminum porous.

また、吸着式冷凍機４０の熱交換ユニット１ａ〜１ｇは、吸着剤１１で熱媒体の水Ｗｂの吸着を行った後に、吸着剤１１から熱媒体の水Ｗｂ脱着を行う。このため、一つの熱交換ユニットで吸着剤１１に対して熱媒体の吸着及び脱着を行って冷原水Ｗａを冷却することができる。従って、一対の熱交換ユニットによって熱媒体の吸着及び脱着を行って冷原水を冷却する場合と比較して、熱交換ユニットの数を減らすことができる。このため、小型軽量化を図るとともに、構造を簡素化することでコスト低減を図ることが可能な吸着式冷凍機４０を実現できる。 The heat exchange units 1 a to 1 g of the adsorption refrigeration machine 40 adsorb the heat medium water Wb with the adsorbent 11, and then desorb the heat medium water Wb from the adsorbent 11. For this reason, it is possible to cool the cold raw water Wa by adsorbing and desorbing the heat medium on the adsorbent 11 with one heat exchange unit. Therefore, the number of heat exchange units can be reduced as compared with the case where the cold raw water is cooled by adsorbing and desorbing the heat medium by the pair of heat exchange units. Therefore, it is possible to realize the adsorption refrigeration machine 40 capable of reducing the cost by reducing the size and weight and simplifying the structure.

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable form of this invention was demonstrated, this invention is not limited to said form. For example, the above-described embodiments may be combined, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

図４は、本発明の他の実施形態にかかる熱交換ユニット１の筺体部３の斜視図である。筺体部３の上面３ｂは、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて第二通路１９を流れる温水Ｗｈ及び冷却水Ｗｃの流れる方向に沿って延びる凹凸溝７２を左右方向に複数形成して構成されてもよい。 FIG. 4 is a perspective view of the housing part 3 of the heat exchange unit 1 according to another embodiment of the present invention. The upper surface 3b of the housing part 3 is formed with a plurality of concave and convex grooves 72 that are curved in an uneven shape when viewed from the front-rear direction and extend along the direction in which the hot water Wh and the cooling water Wc flow through the second passage 19 in the left-right direction. May be configured.

このように、筺体部３の上面３ｂが凹凸溝７２を形成してなることで、筺体部３の上面３ｂの表面積を増大することができる。したがって、第二通路１９を流れる温水Ｗｈ又は冷却水Ｗｃと吸着剤１１との間の熱交換をより迅速に行うことができ、また吸着剤１１に付着した熱冷媒の水Ｗｂの脱着及び吸着剤１１の冷却をより速やかに行うことができる。 Thus, the surface area of the upper surface 3b of the housing part 3 can be increased by forming the uneven groove 72 on the upper surface 3b of the housing part 3. Therefore, heat exchange between the hot water Wh or the cooling water Wc flowing through the second passage 19 and the adsorbent 11 can be performed more quickly, and the desorption of the water Wb of the thermal refrigerant adhering to the adsorbent 11 and the adsorbent are performed. 11 can be cooled more quickly.

また、図示していないが、筺体部３の下面３ａは、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて第一通路１５を流れる冷原水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されてもよい。このように、筺体部３の下面３ａが凹凸溝を形成してなることで、この凹凸溝によって筺体部３の下面３ａの表面積を増大することができる。したがって、第一通路１５を流れる冷原水又は冷却水と熱媒体９との間の熱交換をより迅速に行うことができ、熱媒体９の蒸発及び凝縮をより速やかに行うことができる。 Although not shown, the lower surface 3a of the housing portion 3 is formed in a concave-convex shape when viewed from the front-rear direction and extends along the direction in which the cold source water and the cooling water flowing through the first passage 15 flow. A plurality may be formed in the left-right direction. Thus, since the lower surface 3a of the housing part 3 forms an uneven groove, the surface area of the lower surface 3a of the housing part 3 can be increased by the uneven groove. Therefore, heat exchange between cold raw water or cooling water flowing through the first passage 15 and the heat medium 9 can be performed more quickly, and evaporation and condensation of the heat medium 9 can be performed more quickly.

１熱交換ユニット
３筺体部
３ａ下面
３ｂ上面
４薄板
５空間部
５ａ下側空間部
５ｂ上側空間部
９熱媒体
１１吸着剤
１５第一通路
１５ａ，１９ａ入口
１５ｂ、１９ｂ出口
１９第二通路
２１、２１' 筺体胴部
２１ａ収納凹部
２１ｂフランジ部
２３無機多孔質成形体
３０温水供給配管
３２冷却水供給配管
３４冷原水供給配管
３５冷原水戻り配管
３６冷却水戻り配管
３７温水戻り配管
４０吸着式冷凍機
４２冷原水通路
４４、６６冷却水通路
４６、４７、４８、４９電磁切替弁
５１、５２、５３、５４接続路
６０、６１連通路
６２冷原水排水路
６３、６９冷却水排出通路
６５温水路
６８温水排出通路
７２凹凸溝
ｈｕ、ｈｄ高さ
Ｌａ前後方向長さ
Ｌｂ左右方向長さ
Ｗａ冷原水
Ｗｂ水
Ｗｃ冷却水
Ｗｈ温水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchange unit 3 Housing part 3a Lower surface 3b Upper surface 4 Thin plate 5 Space part 5a Lower space part 5b Upper space part 9 Heat medium 11 Adsorbent 15 1st channel | path 15a, 19a Inlet 15b, 19b Outlet 19 2nd channel | path 21, 21 'Housing body 21a Storage recess 21b Flange 23 Inorganic porous molded body 30 Hot water supply pipe 32 Cooling water supply pipe 34 Cold raw water supply pipe 35 Cold raw water return pipe 36 Cooling water return pipe 37 Hot water return pipe 40 Adsorption type refrigerator 42 Cold water passage 44, 66 Cooling water passage 46, 47, 48, 49 Electromagnetic switching valve 51, 52, 53, 54 Connection passage 60, 61 Communication passage 62 Cold raw water drainage passage 63, 69 Cooling water discharge passage 65 Hot water passage 68 Hot water Discharge passage 72 Uneven groove hu, hd Height La Length in the front-rear direction Lb Length in the left-right direction Wa Cold raw water Wb Water Wc Cooling water Wh Water

Claims

金属製の薄板で形成され内部に空間部が形成された筺体部と、
前記筺体部の前記空間部を上下２分割した空間部のうち下側の下側空間部に収容された熱媒体と、
前記筺体部の前記空間部を上下２分割した空間部のうち上側の上部空間部に収容されて前記熱媒体を吸着及び脱着可能な吸着剤と、
前記筺体部の下面の略全面に沿って延在し、前記熱媒体の蒸発潜熱によって冷却される冷原水及び前記熱媒体に凝縮潜熱を付与する冷却水のいずれかを選択的に通水可能な第一通路と、
前記筺体部の上面の略全面に沿って延在し、前記熱媒体の脱着時に前記吸着剤を加温する温水及び前記熱媒体の吸着時に前記吸着剤を冷却する冷却水のいずれかを選択的に通水可能な第二通路と、を備え、
前記下側空間部及び前記上側空間部は、対応する前記第一通路及び前記第二通路に沿って前後方向に延在するとともに、前記下側空間部及び前記上側空間部の夫々の上下方向の高さは、対応する前記下側空間部及び前記上側空間部の前後方向長さ及び左右方向長さよりも短く形成されている
ことを特徴とする熱交換ユニット。 A housing part formed of a thin metal plate and having a space formed therein;
A heat medium accommodated in a lower lower space portion of the space portion obtained by dividing the space portion of the housing portion into two upper and lower portions;
An adsorbent that is accommodated in an upper space part on the upper side of the space part obtained by dividing the space part of the housing part into two vertically and adsorbs and desorbs the heat medium;
It extends along substantially the entire lower surface of the housing part, and can selectively pass either cold source water that is cooled by latent heat of vaporization of the heat medium or cooling water that imparts latent heat of condensation to the heat medium. The first passage,
It extends along substantially the entire upper surface of the housing part, and selectively selects either hot water that heats the adsorbent when the heat medium is desorbed or cooling water that cools the adsorbent when the heat medium is adsorbed And a second passage capable of passing water,
The lower space portion and the upper space portion extend in the front-rear direction along the corresponding first passage and the second passage, and extend in the vertical direction of each of the lower space portion and the upper space portion. The heat exchanging unit is characterized in that the height is shorter than the front-rear direction length and the left-right direction length of the corresponding lower space portion and upper space portion.

前記筺体部の前記上面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて前記第二通路を流れる温水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。 The upper surface of the housing part is formed by forming a plurality of concave and convex grooves in the left-right direction that are curved in a concave-convex shape when viewed from the front-rear direction and extend along the direction in which hot water and cooling water flow through the second passage. The heat exchange unit according to claim 1, wherein:

前記筺体部の前記下面は、前後方向から見たときに凹凸状に湾曲形成されて前記第一通路を流れる冷原水及び冷却水の流れる方向に沿って延びる凹凸溝を左右方向に複数形成して構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換ユニット。 The lower surface of the housing part is formed in a concave-convex shape when viewed from the front-rear direction, and a plurality of concave-convex grooves are formed in the left-right direction extending along the direction of flow of cold raw water and cooling water flowing through the first passage. It is comprised, The heat exchange unit of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.

前記下側空間部には、通気性を有した無機多孔質成形体が設けられ、前記無機多孔質成形体内に前記熱媒体が保持されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱交換ユニット。 The lower space portion is provided with an inorganic porous molded body having air permeability, and the heat medium is held in the inorganic porous molded body. The heat exchange unit described in 1.

前記下側空間部には、通気性を有した多孔質アルミニウムが設けられ、前記多孔質アルミニウム内に前記熱媒体が保持されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱交換ユニット。 The lower space part is provided with porous aluminum having air permeability, and the heat medium is held in the porous aluminum. Heat exchange unit.

請求項１から５のいずれかに記載の熱交換ユニットの前記吸着剤に前記熱媒体の吸着を行った後に前記熱交換ユニットの前記吸着剤から前記熱媒体の脱着を行うように構成されている
ことを特徴とする吸着式冷凍機。 The heat medium is adsorbed to the adsorbent of the heat exchange unit according to any one of claims 1 to 5, and then the heat medium is desorbed from the adsorbent of the heat exchange unit. The adsorption type refrigerator characterized by this.

前記熱交換ユニットを複数備え、これら熱交換ユニットを多段接続することで、前記冷原水をカスケード冷却する
ことを特徴とする請求項６に記載の吸着式冷凍機。
The adsorption refrigeration machine according to claim 6, wherein a plurality of the heat exchange units are provided, and the cold raw water is cascade-cooled by connecting the heat exchange units in multiple stages.