JPS61153342A - 吸着原理による断熱昇温および断熱冷却方法およびその装置 - 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】 本発明は作動剤が吸着熱を放出することで吸着剤中に吸
着される所定量の作動剤から蒸発する吸着原理による断
熱昇温および断熱冷却方法およびその装置に関する。

吸着原理に基づいて低温及び高温を発生させる方法及び
携帯用装置は公知である。使用上有効な低温が作動剤の
蒸発中に発生し、使用上有効な吸着熱も又吸着中に吸着
剤に放熱される。

蒸気室内に設けられたシャットオフ装置で以て作動外側
での吸着を防止する様になっている。

低温又は高温の発生は前記シャフトオフ装置を開くこと
で開始される。該装置を再作動することで吸着剤は加熱
され排出する作動剤は凝縮される。こうした方法に基づ
く装置は例えば食料又は飲料などを加熱又は冷却するこ
とが可能でるもので、例えば物品が放熱された吸着熱で
加熱されるものであるとすれば作動剤の蒸発熱は周囲か
ら同時に受入れられねばならない。逆な場合では、物品
が冷却され、次いで吸着熱が周囲に放熱されねばならな
い。この種の装置では非常に高価な熱交換器を設置する
必要があり、そのため携帯用装置そのものの重量を大に
しかつ高価なものにすると共に低伝熱係数のために不活
性を斉らしている。

従って使い捨て用の装置では不経済なものとなっている
。周囲との熱交換をしない断熱方法においては、公知の
組合せの吸着物質では実施不可能である。

ものである。

更に、吸着物質の組合せのものとしては、容易に再生可
能であり、非腐食性で、毒性がなくかつ安定したもので
なければならない。特に、使い捨て装置のものでは周囲
との適合性が安定したものでなければならない。食料と
の偶発的接触のために何らかの損害を斉らすものであっ
てはならない。又、携帯用装置はその構造が軽量でなけ
ればならないので容器の壁は薄く構成されていることが
必要であり、高い作動剤の蒸気圧は不適当である。反応
速度も又高速のものでなければならない。斯うした観点
からすると、前記条件に適応する公知の物質の組合せは
未だ見出されていない。

本発明の目的は迅速かつ効果的な物品の冷却及び加熱が
装置の周囲との熱又は物質交換を必要としない断熱冷却
及び断熱加熱方法ならびにその装置を提供することにあ
る。

前記目的は、作動剤が蒸発しない作動剤の量の凝固熱か
らその蒸発熱を受ける吸着原理に基の中で比較の形で放
熱された吸着熱を貯蔵しうるように使用されることによ
って達成しうる。

このことは水を作動剤として使用し、かつ、ゼオライト
を吸着剤として使用することによって可能となる。水及
びゼオライトは空白にされた冷却及び加熱用装置内に設
置された２つの容器に投入され、かつ、シャフトオフ装
置によって隔離されている。前記シャフトオフ装置を開
くと、直ちに、蒸気が充填剤としてのゼオライト（Ｚｅ
ｏｌｉｔｅ　Ｆｉｌｌｅｒ）中に流入すると同時に放熱
しながら吸着される。更に、水は充填剤としての水（Ｗ
ａｔｅｒ　Ｆｉｌｌｅｒ）から蒸発すると共に残りの充
填剤としての水を冷却し淡いでこれを凍結する。

充填剤としてのゼオライトはその温度上昇の間吸着熱は
充填剤としてのゼオライト、水の吸着量及び容器の材料
の比熱の形で断熱的に貯えられる。例えば、ゼオライト
Ｎａ−Ｘ１００ｇは１４０℃の温度及び６００　ｈＰＡ
の蒸気圧における均衡状態での水７．５ｇを吸着する。

２５℃の水４２ｇは０℃に冷却され、更に、発生した蒸
発又は昇華冷気で完全に凍結されうる。当該蒸発工程は
完全に断熱的に行われるので周囲との熱交換なくして、
加熱及び冷却を同時になしうるのである。

ゼオライトと水との組合せは吸着物質として七 の任意の組合に関するすべての条件に適合するハ ものである。並外れた広範囲の投入で以て、比較的少量
のゼオライトと高い温度差を可能なものとする。ゼオラ
イトは食しうるちのであるが、経済的に合成可能でもあ
る。吸着工程は、場所及び衝撃に対して敏感なものでは
なく、亦、体積変化も無視しうるものである。Ｎａ−Ａ
、Ｍｇ−Ａ　％　Ｃａ　　Ａ　％　Ｎａ　　Ｘ　ｓ　Ｎ
ａ−Ｙ及びＨ−Ｙと云ったゼオライトは、度び重なる再
生後においてさえも、分解変質を示すことはない。

Ｈ−Ｙタイプのものは水溶液中にあってもＰＲ中性であ
る。氷を作る場合、充填剤としての水の汚染は形成され
る氷の食用性には同等影響を与えるものではない。合成
ゼオライトは粉状又は微粉状のものが市販されている。

粉状体のゼオライトは冷却又は加熱装置に適用される結
合剤によって生成品（ｂｌａｎｋｓ）に処理しうる。

特定にデザインされた生成品は、例えば、容器の壁の補
強用として使用可能であり、従って容器の構成を簡略化
したり、又は容器の材料をより経済的なものとすること
が可能である。高価な圧力タンクは作動剤として、水を
使用する場合は不必要である。

ゼオライトは断熱吸着工程中、常温から１６０℃以上に
部分的に加熱される。然し乍ら、数多くの加熱条件とし
ては約８０℃の温度で充分である。

ゼオライトはより低温で以てより多くの水を吸着可能で
ある。追加になる熱貯蔵質量は充填剤としてのゼオライ
トと伝熱的に結合しており、この吸着熱の一部は此等の
熱貯蔵質量に伝導されうる。従って、充填剤としてのゼ
オライト中の温度は低く、より多くの蒸気の吸着が可能
であり、かつ、より多くの吸着熱が適用可能となる。追
加の熱貯蔵質量は、装置から加熱段階において取り出し
うるが、例えば、コーヒー、紅茶、スープの様な液体が
好適である。小型の気密にして密封された水カプセルが
、充填剤としてのゼオライト中に均一に配分されかつ吸
着熱の一部を吸着することでゼオライトの必要な量を減
少させることになるが、例えば、氷を作る使い捨て装置
に好適である。

亦、蒸発エンタルピは、他の物質、例えば、飲料から部
分的に抽出される。この様にして該外 飲料を入れた容器は伝熱的に水溶液と連結される。

吸着工程において発生した氷は食しうるちのである。ゼ
オライトも亦食しうる故、装置の使用者による不適正な
操作でも何等の危険も存在しない。前記一対の組合せ物
質の反応速度は極めて高いので充填剤としての水は好適
な容器中では２．３秒で水棲凝固し、該容器から取り出
し得る。新しい水で充填したり又充填剤としてのゼオラ
イトを再活性化することは可能であるが、低価値物質と
云った点からして、非実際的である。通常、氷を作るこ
の種の装置は使い捨ての型態のものとして設計されてい
る。極めて大きいサイズの水容器では、部分的な凍結の
みとなり又凍結点まで冷却されないことになる。

追加の物質、例えば、レモネード物質、フルーツジュー
ス、アルコール、アイスクリーム混合物等を充填剤とし
ての水に混合する場合は、該充填剤は冷却装置を開いた
後、強力に冷却され又は凍結される。

シャフトオフ装置は充填剤としてのゼオライトを再活性
化する目的で構成さている冷却及び加熱装置用の蒸気弁
として設計されることが好ましい。より小型の水弁は使
い捨て用のものにおいては充分である。該水弁は充填剤
としての水をすべて水容器からゼオライト容器中に放出
可能な様に設計されていなければならない。

充填剤としてのゼオライトはゼオライト容器の中で入っ
て来る水と接触することがない様にされていなければな
らない。特に、厚い氷の層は、ゼオライト容器中をゆっ
くりと流れる水が既に凍結した氷の層の上を流動し、そ
のため更に凍結する様にして形成されうるからである。

本発明の実施例の一例では、水容器は飲料容器の形状と
なっている。一方向に限られたシステムのものを開ける
ことで、氷は該飲料容器中に留まり、冷却されるべき飲
料上に注がれうる。

本発明の他の実施、例では、飲料容器はシャフト項 オフ装置の機能を量備するこの目的で、該容器はその開
放が閉じられる様に特定の機構でゼオライト容器の面に
対して押圧されることになる。

冷却及び加熱装置はすべてその製作中に於いて減圧排気
させてお（必要がある。この目的から、充填剤としての
ゼオライトは熱源によって２５０Ｃ”から７００Ｃ”の
温度に加熱される。該ゼオライトから脱着した蒸気は小
形の閉鎖可能な排気用開口部を通ってゼオライトから排
出される。

従って、特別な真空ポンプの必要はない。

ＩＩ（Ｕの方法で以て、水容器も別個に、又は、同時に
減圧排気する。同時的な排気の間、該容器は水容器中の
充填剤としての水が放出蒸気の過度の加熱によって、又
は、加熱された充填剤としてのゼオライトからの放射熱
によって沸とう点に達する様にされ、その結果例えばシ
ャフトオフ装置を介して排出される蒸気が水容器から凝
固しない気体を除去するようにされねばならない。

〔実施例〕

第１図は組合された冷却及び加熱プレートの断面を示す
。水容器１１は磁力で作動するシャットオフ装置１２に
よって充填剤としてのゼオライト１４を含むゼオライト
容器１３に連結されている。

吸着物質１６は充填剤としての水１５を該容器の適正な
側に固定する。

水容器１１側のプレートは冷却目的で上方向に配置され
前記磁力で作動するシャフトオフ装置１２は開放されて
いる。充填剤としての水１５は部分的に蒸発及び凝固す
る。充填剤としてのゼオライ）１４は蒸気を吸着しかつ
放熱された吸着熱を瞭然たる熱の形で貯蔵する。ゼオラ
イト容器側のプレートは加熱又は、保温目的から上方向
に設置されている。

再活性化目的でゼオライト容器側のプレートは、例えば
、高温ストーブプレート上に置いてもよい。それによっ
て、シャフトオフ装置１２は充填剤としてのゼオライト
１４によって脱着された蒸気が、該シャフトオフ装置が
閉じられている場合でも、水容器ｌｌ中に流入すること
を可能なものとしている。凝固熱は周囲に放熱される。

第２図は第１図の冷却及び加熱プレートと同冷却目的で
水容器壁２１はゼオライト容器２３を加熱するための液
体が入られ、かつ、マグネチックバルブ２２は開かれて
いる。再活性化目的では、ゼオライト容器２３中の充填
剤としてのゼオライト２４は約２５０℃に加熱されかつ
脱着蒸気は水容器壁２１上に凝固する。吸着物質２６は
凝固物を均一に配分する。

第′３図は組合された冷却及び加熱パウチの形する本発
明による冷却及び加熱装置を示す。前記リッド３８は逆
リント（ｒｅｖｅｒｓｅ　１ｉｄ）として設計され、冷
却水容器３１又は加熱ゼオライト容器３３が、目的とす
るところに基づいて前記絶縁ボックス３７の内部室に面
している。冷却又は加熱操作はシャフトオフ装置３２を
作動することによってなされ、又、該シャフトオフ装置
によって中断される。熱力番的に制御される加熱装置３
９は充填剤としてのゼオライト３４を再活性化するため
ゼオライト容器の外面上に設けられている。

前記ゼオライト３４の再活性化は前記パウチが閉じられ
ている場合は発生しないし、安全のため、電流供給ケー
ブル及び関連スイッチかパウチが閉じられている時は再
活性化がなされないように配置されている。

第４ａ図は使用前の飲料用冷却装置を示す。

水容器４１ａは気密膜４２で以てゼオライト容器４３ａ
と隔離されている。冷却されるべき飲料４７ａのするこ
とで気密膜４２は切刃４９によって切断される。かくし
て、蒸気の通路は開放され冷却効果が直ちに得られる。

第４ｂ図は前記同一原理に基づく作動後の飲料用加熱装
置の断面図を示す。加熱されるべき飲料４７ｂはゼオラ
イト容器４３ｂのくぼみ部に配置される。前記気密膜４
２は既に前記切刃によって分離されており蒸気がゼオラ
イト容器４３ｂ中に流入している。充填剤としての水４
５は氷に凝固しており、充填剤としてのゼオライト４４
は加熱されている。

第５図は他の実施例に基づく加熱及び冷却装置の断面図
及び平面図である。ゼオライト容器５３及び水容器５１
は、液体又は充填物を直接収容するように、例えば、が
んの様なコツプ状くぼみ部５７ａ及び５７ｂを有する二
重ジャケットの形状となっている。ゼオライト容器５３
は充填剤としてのゼオライト５４を再活性化するため加
熱可能なスリーブ５９で取りかこまれている。漏出自在
に構成されたシャフトオフ装置で、閉じられた状態にお
てい、Ｇよ、該ゼオライト中の充填剤としての水５５か
らの蒸気の吸着を防止するが、水容器５１内に前記ゼオ
ライト５４から脱着した蒸気の自由な逆流を可能とする
。該加熱及び冷却装置は冷却目的及び加熱目的のみに使
用可能でもあるし、同時冷却又は加熱にも亦使用可能で
ある。操作の態様についてとコツプ状のくぼみ部が満た
されていようとなかろうと問題ではない。

第６図は、食しうる氷を作るため又は液体を冷却するた
めの吸着反応前後の携帯用装置の断面図である。充填剤
としての水６５はコツプ状容器６１内に収容される。該
水容器６１及び充填剤としてのゼオライト６４はゼオラ
イト容器６３内に収からなる。付加的熱貯蔵器６６は該
生成品内に埋設され、例えば、水が充満した金属カプセ
ルからなる。該コツプ状の水容器６１はトリガー装置６
８によってゼオライト容器のリッドのシーリングリング
６７に対し、該容器６１の開口部を押圧すると、外気圧
が必要とされる圧力を供給し、それによってゼオライト
容器６３の底部及びリッドはややアーチ型に内方向に曲
がる。水容器６１内の充填剤としての水６５に他の物質
、例えば、ミルク製品、レモネード物質を混合してもよ
い。

吸着反応を開始するためには、ゼオライト容器の底部は
、トリガー装置６８が水容器６１内で蒸気圧を生じかつ
シーリングリング６７から該容器を分離するまで、トン
グによって機械的に変形される。斯うして、前記ゼオラ
イト６４への蒸気の通路が開放されたものとなる。２．
３秒の間に、前記水６５は氷に凍結され、かつ、前記ゼ
オライト６４は加熱される。ゼオライト容器６３のリッ
ドは除去され、かつ、水容器６１と共に充填剤とし他の
実施例を示す断面図である。ゼオライト容器７３は充填
剤としての水７５が入られている可撓性水容器７１と充
填剤としてのゼオライト７４を収容し、更に別の容器７
７は、例えば水、コーヒー等の熱貯蔵質量を含む前記ゼ
オライト７４内に拡がっている。プラグ７８は前駆容器
７７の底部を通して拡がり、かつ、前記水容器７１内に
挿通している。開口部は氷を作るための該プラグ７８で
以て前記水容器７１の外装部を貫通している。前記水７
５はゼオライト容器７３のゼオライト自由部（Ｆｒｅｅ
　ｐａｒｔ）内に排出しかつ２．３秒で氷に凍結する。

前記ゼオライト７４は放熱された吸着熱の一部を容器７
７内の熱貯蔵質量に供給する。氷が成形された後、形成
された氷と共に前記容器７３の下方部は装置の他の部分
から分離される。

上述の如く、数種の本発明による目的及び利点が効果的
に達成される。ここには数種の実施例を開示したこれに
ついて詳細に説明したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、特許請求の範囲の記載によってその範囲を理
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は組合された冷却及び加熱プレートの断面図。第
２図は組合された冷却及び加熱ロンドの断面図。第３図
は組合された冷却及び加熱パウチにして再活性装置と一
体化したものの断面図。第４ａ図は飲料用装置の断面図
。第４ｂ図は飲料用加熱装置の断面図。第５図は組合さ
れた冷却及び加熱装置の断面図。第６図は蒸気用シャフ
トオフ装置を見備する氷を作るためのび加熱装置の断面
図。 図において、 １１．４１ａ、５１．６１−−−−一水容器１５．４５
．５５．６５．７５．−−−−一充填剤としての水１３
．２３．４２ａ　、５３．６３．７３、−−−−−ゼオ
ライト容器１２−−−−−シャットオフ装置　１６−−
−−−吸着物質１４．２４．３４．５４．６４，７４−
−一−−充填剤としてのゼオライ２２−−−−−マグネ
チックバルブ ２６−−−−−吸着物質　　　３７−−−−〜絶縁ボッ
クス３Ｂ−−−−−リッド　゛　　３９−−−−一加熱
装置４２−−−−−気密膜　　　　４８−−−−−サポ
ートリング４９−−−−一切刃　　　　　５９−−−−
−スリーブ６フーーーーーシーリングリング ６Ｂ−−−−−トリガー装置　７Ｂ−−−−−プラグ特
許出願人　ベーター　マイヤー−ラックスフーバ（外１
名） 代理人（８８３Ｂ）　　　曾我部　　　久Ｍ２図

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸着熱を放熱することで吸着剤中の吸着される所
   定量の作動剤から作動剤を蒸発させ、蒸発しない量の作
   動剤を凝固し、蒸発する作動剤の量の蒸発熱として放熱
   された凝固熱を用い、瞭然たる形で吸着剤自体の中に貯
   蔵しうる吸着熱を得ることを特徴とする吸着原理による
   断熱昇温および断熱冷却方法。
2. （２）充填剤としてのゼオライトはＡ、Ｘ及びＹの合成
   ゼオライト特にＮａ−Ａ、Ｍｇ−Ａ、Ｃａ−Ａ、Ｎａ−
   Ｘ又はＨ−Ｙのものからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の吸着原理による断熱昇温および断
   熱冷却方法。
3. （３）前記充填剤としてのゼオライトはＨ−Ｙ及びＨ−
   ＸのＰＨ中性水溶液中で反応するゼオライトからなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の吸着原理
   による断熱昇温および断熱冷却方法。
4. （４）充填剤としての凝固した水は目的達成に好適であ
   り、かつ、装置から除去されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の吸着原理による断熱昇温および
   断熱冷却方法。
5. （５）蒸発しない水の凝固熱は吸着反応中に最大着火温
   度までゼオライトを断熱的に加熱するに充分であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の吸着原理に
   よる断熱昇温および断熱冷却方法。
6. （６）食しうるレモネード物質又はミルク製品を充填剤
   としての水に添加することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の吸着原理による断熱昇温および断熱冷却
   方法。
7. （７）シャットオフ装置を介して水がゼオライト容器内
   に排出されかつその部分的な蒸発によってそこで凝固す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の吸着
   原理による断熱昇温および断熱冷却方法。
8. （８）充填剤としてのゼオライトは熱源によって２５０
   ℃以上、７００℃以下に加熱され、充填剤としての水は
   熱伝導および１又は放熱によって沸とう点まで昇温され
   、排出開口部を通って排出する蒸気が空気及びその他の
   凝固しない気体を運び出した後、該開口部は真空状態で
   閉じられることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の吸着原理による断熱昇温および断熱冷却方法。
9. （９）特に水容器内の追加になる熱貯蓄質量は充填剤と
   してのゼオライトと伝熱的に結合し該ゼオライトの最高
   着火温度を低下させかつ水の吸着量を増大させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の吸着原理によ
   る断熱昇温および断熱冷却方法。
10. （１０）作動剤は吸着熱を放熱することで吸着剤中に吸
    着されている所定量の作動剤から蒸発し、蒸発しない作
    動剤の量は凝固され、放熱する凝固熱は蒸発する作動剤
    の量のための蒸発熱として用いられ、かつ、吸着熱は瞭
    然たる熱として吸着剤それ自体に貯蔵される吸着原理に
    よって操作する断熱昇温および断熱冷却装置において水
    が充満されている水容器と、乾燥ゼオライトが充満され
    ているゼオライト容器と、その開放位置で蒸気が水容器
    からゼオライト容器に流入することを可能とする前記両
    容器を連結するシャットオフ装置とからなることを特徴
    とする吸着原理による断熱昇温および断熱冷却装置。
11. （１１）前記水容器はシャフトオフ装置を介して該水容
    器内に設けられた開口部を有する飲用容器の形状をなし
    、該開口部は吸着反応開始前にゼオライト容器の面で閉
    じられることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
    載の吸着原理による断熱昇温および断熱冷却装置。