JP2010112592A - Sorption type cooling device and heat switching device - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減が可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現すること。
【解決手段】ソーベントを内蔵する第1筒部21、22と、ソルベートを蓄積する第2筒部23、24との間に加熱部材27、冷却部材25、26及び吸熱部材28を別々に配置する。加熱部材27、冷却部材25、26及び吸熱部材28を移動させることにより、加熱部材27、冷却部材25、26及び吸熱部材28と第1筒部21、22及び第2筒部23、24との接触状態を切り換えることにより、バッチ動作を実現する。
【選択図】 図2To provide a batch operation sorption type cooling device having a simple structure, capable of improving energy efficiency, simplifying a configuration and reducing manufacturing costs.
A heating member 27, a cooling member 25, and a heat absorbing member 28 are separately arranged between a first cylinder portion 21 and 22 containing a sorbent and a second cylinder portion 23 and 24 storing sorbate. . By moving the heating member 27, the cooling members 25, 26 and the heat absorbing member 28, the heating member 27, the cooling members 25, 26, the heat absorbing member 28 and the first tube portions 21, 22 and the second tube portions 23, 24 are moved. Batch operation is realized by switching the contact state.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、太陽熱などの低温熱源を利用するソープション(収着)型冷却装置及びこの装置に好適に使用される熱切り換え装置に関する。このソープション型冷却装置は、暖房にも用いられる。 The present invention relates to a sorption type cooling device using a low-temperature heat source such as solar heat and a heat switching device suitably used for this device. This sorption type cooling device is also used for heating.
建物、工場、学校、温室、プール、自動車などの用いられる従来のコンプレッサ式冷房装置は、二酸化炭素排出の大きな原因を構成している。たとえば水蒸気からなるソルベートを収着するたとえばゼオライトからなるソーベント(収着剤)の加熱によりソルベートを放出させる放出サイクルと、ソーベントを冷却してソルベートを吸収させる収着サイクルとを交互に繰り返す収着式冷却装置は良く知られている。バッチ動作型の収着式冷却装置は、ソーベントを収容する第1容器と、ソルベートを収容する第2容器とを連通管部で接続してなる。放出サイクルにおいて、第1容器の加熱と第2容器の冷却とにより、ソルベートが第2容器に蓄積される。収着サイクルにおいて、第1容器は冷却され、第2容器は吸熱し、たとえば室内空気を冷却する。放出サイクルと収着サイクルとを交互に行うことにより、間欠的に冷熱が生産される。低温熱源としては、太陽熱や自動車排熱などが用いられる。
上記した従来の収着式冷却装置は本質的にバッチ(間欠)運転)されるので、サイクルの切り換えに応じて加熱源(たとえば太陽熱コレクタ)及び放熱源(たとえば大気)と第1容器との熱授受を切り換え、放熱源及び吸熱源(たとえば室内空気)と第2容器との熱授受を切り換える必要がある。第1容器及び第2容器とこれらの熱源との間の熱移動は一般に水や空気などの流体により行われるため、上記熱授受の切り換えは、流体通路を切り換えるのが一般的である。
Conventional compressor cooling systems used in buildings, factories, schools, greenhouses, pools, automobiles, etc. constitute a major cause of carbon dioxide emissions. For example, a sorption system that alternately sorbs a sorbate composed of water vapor and releases a sorbate that absorbs the sorbate by cooling the sorbent by releasing a sorbate by sorbing a sorbent composed of zeolite (sorbent), for example. Cooling devices are well known. The batch operation type sorption type cooling device is formed by connecting a first container for storing a sorbent and a second container for storing a sorbate through a communication pipe portion. In the discharge cycle, sorbate is accumulated in the second container by heating the first container and cooling the second container. In the sorption cycle, the first container is cooled and the second container absorbs heat, for example to cool room air. Cold heat is intermittently produced by alternately performing the discharge cycle and the sorption cycle. Solar heat, automobile exhaust heat, or the like is used as the low-temperature heat source.
Since the conventional sorption type cooling device described above is essentially batch (intermittent) operation, the heat of the heating source (for example, solar collector) and the heat radiation source (for example, the atmosphere) and the first container according to the switching of the cycle. It is necessary to switch between the transfer and the heat transfer between the heat radiation source and the heat absorption source (for example, room air) and the second container. Since heat transfer between the first container and the second container and these heat sources is generally performed by a fluid such as water or air, the switching of the heat transfer is generally performed by switching the fluid passage.
熱移動流体として空気流を用いることは装置構造の簡素化をもたらす。しかしながら、空気と固体との熱移動性能は小さいので、熱移動流体として空気を用いる場合には、第1容器及び第2容器は、大きな質量と複雑な構造をもつ冷却フィン式の間接熱交換装置をもつ必要がある。バッチ式では、サイクル切り換えとともにこの大質量の間接熱交換装置の温度を変更する必要がある。これは、サイクル切り換えごと発生する大きな顕熱損失(質量×比熱×温度差)により大きな冷熱発生効率が低下することを意味する。つまり、従来のバッチ式ソープション型冷却装置は、エネルギー効率の点から非常に無駄が多いプロセスであった。この事実は、ソーベントやソルベート以外のソープション型冷却装置の部材のうち、バッチ運転による温度が変化する部材の質量をできるだけ減らすことによりエネルギー効率を改善できることを示唆する。
熱移動流体としての水は、空気流と比べて流量あたりの熱移動量が大きい利点があるため、第1筒部及び第2筒部との間の間接熱交換面を縮小できる利点があるが、外気又は室内空気との再度の熱交換を必要とし、凍結、水漏れ、補充が問題となる。熱移動に公知のヒートパイプを用いることにより、流体駆動電力を省略できる。しかしながら、ヒートパイプは、熱移動量の制御ができないため、この種のバッチ運転に不適切である。すなわち、上記した加熱源及び放熱源の一方と第1容器(ソーベント)との間の熱授受の切り換え、及び、放熱源及び吸熱源と第2容器(ソルベート)との間の熱授受の切り換えにヒートパイプを利用することは困難である。
更に、熱移動流体として空気流を用いる場合にはモータファンとダンパとダクトが必要となり、熱移動流体として水を用いる場合にはモータポンプとモータバルブとが必要となる。バッチ動作する収着式冷却装置
では、加熱流体、2つの冷却流体、吸熱流体を流すため、これらの配管構造は非常に複雑となってしまい、上記した顕熱損失が一層増大してしまう。
Using an air stream as the heat transfer fluid results in a simplified device structure. However, since the heat transfer performance between the air and the solid is small, when air is used as the heat transfer fluid, the first container and the second container are a cooling fin type indirect heat exchange device having a large mass and a complicated structure. It is necessary to have. In the batch system, it is necessary to change the temperature of the large-mass indirect heat exchange device with cycle switching. This means that a large cold heat generation efficiency is lowered due to a large sensible heat loss (mass × specific heat × temperature difference) generated at each cycle switching. In other words, the conventional batch sorption type cooling device is a process that is very wasteful in terms of energy efficiency. This fact suggests that energy efficiency can be improved by reducing as much as possible the mass of the member of the sorption type cooling device other than sorbent and sorbate whose temperature is changed by batch operation.
Water as a heat transfer fluid has an advantage that the amount of heat transfer per flow rate is larger than that of an air flow, and thus has an advantage that the indirect heat exchange surface between the first cylinder part and the second cylinder part can be reduced. The heat exchange with the outside air or the room air is necessary, and freezing, water leakage and replenishment become problems. By using a known heat pipe for heat transfer, fluid drive power can be omitted. However, heat pipes are unsuitable for this type of batch operation because the amount of heat transfer cannot be controlled. That is, for switching between heat exchange between one of the heating source and the heat radiation source and the first container (sorbent), and switching between heat exchange between the heat radiation source and the heat absorption source and the second container (solvate). It is difficult to use a heat pipe.
Further, when an air flow is used as the heat transfer fluid, a motor fan, a damper and a duct are required, and when water is used as the heat transfer fluid, a motor pump and a motor valve are required. In a sorption type cooling apparatus that operates in a batch mode, a heating fluid, two cooling fluids, and an endothermic fluid flow, so that these piping structures become very complicated, and the above-described sensible heat loss further increases.
特許文献1は、太陽熱により間欠的に加熱されるソーベント内蔵のホットモジュールと、このホットモジュールから出た高圧の水蒸気を凝縮するコンデンサと、コンデンサから出た水を断熱膨張させかつ冷却を行うエキスパンダ兼クーラと、エキスパンダ兼クーラから出た低圧水蒸気を収着するソーベント内蔵のコールドモジュールと、間欠動作を可能とするための複数のバルブとにより構成されるバッチ動作収着式冷却装置を提案している。しかしながら、上記した従来の特許文献1の装置は、上記したバッチ動作収着式冷却装置の問題を解決していない。更に、この装置は、ソルベートとしての水蒸気が流れる長い低圧配管と多くのジョイントやバルブをもつため、外部からの空気侵入の防止が困難であるという問題があった。内部に侵入した空気は、SUNCOOLERの性能を大幅に低下させてしまう。
また、このソープション型冷却装置を暖房に用いることを考えると、ダンパやバルブなどの複雑な流体回路構成が必要となり、熱損失も大きなものになることが予想される。更に、地上に設置されたこのソープション型冷却装置へ屋根の上の太陽熱コレクタから熱輸送する場合、熱輸送装置が複雑高価となるという問題もあった。
Further, considering that this sorption type cooling device is used for heating, a complicated fluid circuit configuration such as a damper or a valve is required, and heat loss is expected to be large. Further, when heat is transported from the solar collector on the roof to the sorption type cooling device installed on the ground, there is a problem that the heat transport device becomes complicated and expensive.
(発明の目的)
本発明はこの問題点に鑑みなされたものであり、構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減が可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現することをその目的とする。本発明は、簡素な構成にて温熱と冷熱とを切り換え可能な熱切り換え装置を提供することをその他の目的としている。
(Object of invention)
The present invention has been made in view of this problem, and realizes a batch operation sorption type cooling device having a simple structure, improved energy efficiency, simplified configuration, and reduced manufacturing cost. Objective. Another object of the present invention is to provide a heat switching device capable of switching between hot and cold with a simple configuration.
(発明の要約)
上記目的を達成する本発明の収着式冷却装置は、交互に繰り返される加熱及び放熱によりソルベートを脱着するソーベントを内蔵する第1筒部と、交互に繰り返される放熱と吸熱とによりソルベートの凝縮及び気化を行う第2筒部と、前記両筒部を連通する連通管部とを有する密閉管と、外部から受け取った熱を伝熱により前記第1筒部を加熱する加熱部材と、前記第1筒部及び第2筒部の熱を伝熱により外部に交互に放熱する冷却部材と、外部の熱を伝熱により前記第2筒部に与える吸熱部材とを有する伝熱装置と、前記密閉管を前記伝熱装置に対して相対移動させることにより、前記第1筒部を前記冷却部材から離して前記加熱部材に接触させ、かつ、前記第2筒部を前記吸熱部材から離して前記冷却部材に接触させるデソープション動作と、前記第1筒部を前記加熱部材から離して前記冷却部材に接触させ、かつ、前記第2筒部を前記冷却部材から離して前記吸熱部材に接触させるソープション動作とを交互に行わせる駆動機構とを備えることを特徴としている。
(Summary of the Invention)
The sorption-type cooling device of the present invention that achieves the above object includes a first cylinder portion containing a sorbent for desorbing a sorbate by alternately repeated heating and heat dissipation, and condensation of sorbate by alternately repeating heat dissipation and heat absorption. A sealed tube having a second tube portion for vaporization, a communication tube portion communicating the two tube portions, a heating member for heating the first tube portion by heat transfer from the outside, and the first A heat transfer device comprising: a cooling member that alternately dissipates heat of the tube portion and the second tube portion to the outside by heat transfer; and a heat absorption member that supplies external heat to the second tube portion by heat transfer; and the sealed tube Is moved relative to the heat transfer device so that the first tube portion is separated from the cooling member and brought into contact with the heating member, and the second tube portion is separated from the heat absorbing member and the cooling member is moved. Desorption movement to contact And a sorption operation in which the first cylinder part is separated from the heating member and brought into contact with the cooling member, and the second cylinder part is separated from the cooling member and brought into contact with the heat absorbing member. And a drive mechanism.
すなわち、この発明は、ソーベントを収容する第1筒部と、ソルベートを収容する第2筒部とを連通管部で接続した密閉管において、第1筒部の加熱及び放熱と、第2筒部の放熱及び吸熱とを、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を第1、第2筒部に接触させたり、離したりすることにより実行する。このようにすれば、バッチ動作による温度変化は、ソーベント及びソルベートを収容する第1筒部及び第2筒部のみに限られるため、第1筒部及び第2筒部と外部との熱交換のための熱交換機構の温度変化を必要としない。このためバッチ動作による顕熱損失を大幅に低減でき、熱エネルギー効率を大幅に向上することができる。更に、上記顕熱損失による無駄な熱移動を減らせるため、装置のコンパクト化も実現することができる。なお、この装置は、たとえば冷房に用いられるが、加熱部材又は冷却部材から室内気体に熱エネルギーを伝達することにより、暖房も行うこともできる。
また、固体と気体又は液体との熱移動は、いわゆる境界層による熱抵抗、温度損失がこの種の低温度落差の温度スイング装置に大きな熱エネルギー損失を生じるが、本発明では、固体伝熱による熱移動を採用するため熱エネルギー損失が小さく、かつ、伝熱機構をコンパクト化することができる。また、本発明の装置において、加熱部材を常に加熱し、冷却部材を常に冷却し、吸熱部材を常に低温に保つことができるため、言い換えればこれらの部材の温度変化が非常に小さいため、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、空気や水などの熱移動流体と接触して熱移動させることができる他、ヒートパイプを通じて熱源や間接熱交換器と接続することもできる。結局、この発明により、構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減とが可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現することができる。なお、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材と第1筒部及び第2筒部との接触面は、接触面の形状に凹凸を設けることにより、コンパクトな容積にて必要な面積の確保することができる。
In other words, the present invention relates to a sealed tube in which a first tube portion that accommodates a sorbent and a second tube portion that accommodates a sorbate are connected by a communication tube portion. The heat dissipation and the heat absorption are performed by bringing the heating member, the cooling member, and the heat absorption member into contact with or away from the first and second tube portions. In this way, the temperature change due to the batch operation is limited to only the first cylinder part and the second cylinder part that accommodate the sorbent and sorbate, and therefore heat exchange between the first cylinder part and the second cylinder part and the outside is possible. Therefore, no temperature change of the heat exchange mechanism is required. For this reason, the sensible heat loss by batch operation | movement can be reduced significantly and thermal energy efficiency can be improved significantly. Furthermore, since wasteful heat transfer due to the sensible heat loss can be reduced, the apparatus can be made compact. In addition, although this apparatus is used for cooling, for example, heating can also be performed by transmitting thermal energy from the heating member or the cooling member to the room gas.
In addition, the heat transfer between the solid and the gas or liquid causes a large thermal energy loss in this kind of low temperature drop temperature swing device due to thermal resistance and temperature loss due to the so-called boundary layer. Since heat transfer is adopted, heat energy loss is small and the heat transfer mechanism can be made compact. In the apparatus of the present invention, the heating member can be constantly heated, the cooling member can be always cooled, and the endothermic member can always be kept at a low temperature. In other words, the temperature change of these members is very small. The cooling member and the heat absorbing member can be moved in contact with a heat transfer fluid such as air or water, and can also be connected to a heat source or an indirect heat exchanger through a heat pipe. Eventually, according to the present invention, it is possible to realize a batch operation sorption type cooling apparatus that has a simple structure, can improve energy efficiency, can be simplified in configuration, and can be manufactured at a reduced cost. In addition, the contact surface of the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member, and the first tube portion and the second tube portion can secure a necessary area with a compact volume by providing irregularities in the shape of the contact surface. it can.
好適態様において、前記加熱部材及び前記冷却部材は、前記加熱部材及び前記冷却部材が同時に前記第1筒部に接触不能な距離を隔てて前記第1筒部を挟んで配置され、前記冷却部材及び前記吸熱部材は、前記冷却部材及び前記吸熱部材が同時に前記第2筒部に接触不能な距離を隔てて前記第2筒部を挟んで配置され、前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を前記第1筒部及び第2筒部に対して相対往復移動させる。すなわち、この態様では、伝熱装置(加熱部材、冷却部材及び冷却部材)は、第1筒部及び第2筒部に対して僅かの距離だけ相対往復移動すればよく、駆動機構を簡単化することができ、相対移動に必要なエネルギーを減らすことができる。
好適態様において、前記第1筒部及び前記第2筒部は互いに近接して配置され、前記第1筒部を放熱する前記冷却部材は、前記第1筒部と前記第1筒部との間に配置されて前記第2筒部を放熱する前記冷却部材を兼ねる。このようにすれば、冷却部材は、近接配置された第1筒部及び第2筒部とに交互に接触する。このようにすれば、一つの冷却部材により第1筒部及び第2筒部を伝熱により冷却することができる。
In a preferred aspect, the heating member and the cooling member are disposed with the first cylinder portion being sandwiched at a distance at which the heating member and the cooling member cannot simultaneously contact the first cylinder portion, and the cooling member and The heat absorbing member is disposed with the second cylinder portion sandwiched by a distance at which the cooling member and the heat absorbing member cannot simultaneously contact the second cylinder portion, and the drive mechanism includes the heating member, the cooling member, and the cooling member. The heat absorbing member is reciprocally moved relative to the first tube portion and the second tube portion. That is, in this aspect, the heat transfer device (the heating member, the cooling member, and the cooling member) may be reciprocated by a small distance with respect to the first tube portion and the second tube portion, thereby simplifying the drive mechanism. Energy required for relative movement can be reduced.
In a preferred aspect, the first tube portion and the second tube portion are arranged close to each other, and the cooling member that radiates heat from the first tube portion is between the first tube portion and the first tube portion. It serves as the cooling member which is arranged in and dissipates heat from the second cylinder part. If it does in this way, a cooling member will contact alternately the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part which were arranged near. If it does in this way, the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part can be cooled by heat transfer with one cooling member.
好適態様において、前記第1筒部及び前記第2筒部は平行に配置され、前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部に対して前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記冷却部材を相対往復移動させる。このようにすれば、駆動機構を簡素化し、駆動のための動力を減らすことができる。
好適態様において、前記加熱部材は、前記第1筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置され、前記前記吸熱部材は、前記第2筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置される。このようにすれば、装置をコンパクトに実現することができる。
好適態様において、前記伝熱装置は、第1の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第1の伝熱部材セットと、第2の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第2の伝熱部材セットとを有し、前記駆動機構は、前記第1の密閉管の前記デソープション動作と、前記第2の密閉管の前記ソープション動作とを略同時に実行し、前記第1の密閉管の前記ソープション動作と、前記第2の密閉管の前記デソープション動作とを略同時に実行する。このようにすれば、略連続的に冷房動作を行うことができる。
好適態様において、前記2つの第2筒部は、互いに近接して配置され、前記第1の伝熱部材セットの前記吸熱部材は、同時に前記2つの第2筒部に同時に接触不能な距離を隔てて前記2つの第2筒部の間に配置され、かつ、前記第2の伝熱部材セットの前記吸熱部材を兼ねる。このようにすれば、吸熱部材は、近接配置された第1筒部及び第2筒部とに交互に接触する。このようにすれば、第1筒部及び第2筒部は一つの吸熱部材を冷却することができるので、装置をコンパクトに実現することができる。
In a preferred aspect, the first cylinder part and the second cylinder part are arranged in parallel, and the drive mechanism is arranged so that the first cylinder part and the second cylinder part with respect to the first cylinder part and the second cylinder part. The cooling member is relatively reciprocated in a direction perpendicular to the longitudinal direction. In this way, the driving mechanism can be simplified and the driving power can be reduced.
In a preferred aspect, the heating member is disposed on the opposite side of the cooling member with the first tube portion interposed therebetween, and the heat absorbing member is disposed on the opposite side of the cooling member with the second tube portion interposed therebetween. The In this way, the apparatus can be realized in a compact manner.
In a preferred embodiment, the heat transfer device is configured to be in contact with the first heat transfer member set of the heating member, the cooling member, and the heat absorption member that can contact the first sealed tube, and the second sealed tube. A second heat transfer member set of a heating member, a cooling member, and a heat absorbing member, and the drive mechanism includes the desorption operation of the first sealed tube and the sorption of the second sealed tube. The operation is performed substantially simultaneously, and the sorption operation of the first sealed tube and the desorption operation of the second sealed tube are performed substantially simultaneously. In this way, the cooling operation can be performed substantially continuously.
In a preferred aspect, the two second cylindrical portions are arranged close to each other, and the heat absorbing members of the first heat transfer member set are separated from each other by a distance at which they cannot simultaneously contact the two second cylindrical portions. And disposed between the two second tube portions, and also serves as the heat absorbing member of the second heat transfer member set. If it does in this way, an endothermic member will contact alternately the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part which were arranged near. If it does in this way, since the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part can cool one heat absorption member, an apparatus can be realized compactly.
好適態様において、前記2つの第2筒部は平行に配置され、前記吸熱部材は、前記2つの第2筒部に対して前記2つの第2筒部の長手方向と直角方向へ相対往復移動する。このようにすれば、駆動機構を簡素化し、装置をコンパクト化することができる。
好適態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、前記第1筒部及び第2筒部の外周面に密着可能な凹面を有する金属部材により構成されている。これにより、第1筒部及び第2筒部の耐圧を強化することができるので、第1筒部及び第2筒部の筒体の厚さを減らして、その顕熱損失を低減することができる。
好適態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、円筒形状の前記第1筒部及び第2筒部の外周面と略等径に形成されて前記第1筒部及び第2筒部の外周面に密着する円筒面を有する。これにより、第1筒部及び第2筒部を耐圧が大きな円筒とすることができるので、第1筒部及び第2筒部の筒体の厚さを減らして、その顕熱損失(缶体質量×缶体比熱×温度差)を低減することができる。
In a preferred embodiment, the two second tube portions are arranged in parallel, and the heat absorbing member reciprocates relative to the two second tube portions in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the two second tube portions. . In this way, the drive mechanism can be simplified and the apparatus can be made compact.
In a preferred embodiment, the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member are configured by a metal member having a concave surface that can be in close contact with the outer peripheral surfaces of the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. As a result, the pressure resistance of the first cylinder part and the second cylinder part can be strengthened, so that the thickness of the cylinders of the first cylinder part and the second cylinder part can be reduced to reduce the sensible heat loss. it can.
In a preferred embodiment, the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member are formed to have substantially the same diameter as the outer peripheral surfaces of the cylindrical first tube portion and the second tube portion, and the first tube portion and the second tube portion. It has a cylindrical surface that is in close contact with the outer peripheral surface. Thereby, since the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part can be made into a cylinder with a big pressure | voltage resistance, the thickness of the cylinder of a 1st cylinder part and a 2nd cylinder part is reduced, and the sensible heat loss (can constitution) Amount × can specific heat × temperature difference) can be reduced.
好適態様において、前記第1筒部及び第2筒部は、平行に配置され、前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を相対回動させる。このようにすれば、たとえば減速モータの使用などが可能となり、駆動機構を簡素化することができる。
好適態様において、前記第1筒部及び第2筒部は、平行に配置され、
前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を直線移動させる。このようにすれば、駆動機構をたとえばリニアソレノイドなどの簡素な機構とすることができる。
好適態様において、前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、流体と熱授受する。加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、流体中に露出する多数の金属フィンをもつことができる。
好適態様において、前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、ヒートパイプを通じて外部流体と熱授受する。これにより、加熱源、放熱源(たとえば大気)、吸熱源(たとえば室内空気)から離れて加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を配置しても、効率よく熱移動が可能となる。なお、ヒートパイプとしては、本発明者が出願中のノズル及びディフユーザをもつループ式ヒートパイプを好適に用いることができる。
In a preferred aspect, the first tube portion and the second tube portion are arranged in parallel, and the drive mechanism relatively rotates the heat transfer device in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first tube portion and the second tube portion. Move. In this way, for example, a reduction motor can be used, and the drive mechanism can be simplified.
In a preferred embodiment, the first tube portion and the second tube portion are arranged in parallel,
The drive mechanism linearly moves the heat transfer device in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first tube portion and the second tube portion. In this way, the drive mechanism can be a simple mechanism such as a linear solenoid.
In a preferred embodiment, the heating member, the heat radiating member, and the cooling member exchange heat with the fluid. The heating member, the cooling member and the heat absorbing member can have a number of metal fins exposed in the fluid.
In a preferred embodiment, the heating member, the heat radiating member, and the cooling member exchange heat with an external fluid through a heat pipe. Thereby, even if it arrange | positions a heating member, a cooling member, and a heat absorption member away from a heating source, a heat radiation source (for example, air | atmosphere), and a heat absorption source (for example, indoor air), efficient heat transfer is attained. In addition, as a heat pipe, the loop type heat pipe which has the nozzle and diff user which this inventor is pending can be used suitably.
好適態様において、前記第1筒部、第2筒部、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材とそれらの相対運動空間を除く部分に配置されてそれらの間の熱伝達を抑制する断熱材を有する。これにより、無駄な熱ロスを減らすことができる。
好適態様において、前記第1、第2筒部に対する前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の接触面のうち最も高さが低い最低部の下にダストを落とすキャビティが存在する。このようにすれば、熱伝導が行われる接触面に落下したダストは、接触面にとどまることなく更に下方に落下するため、良好な熱伝導を確保することができる。
好適態様において、装置を太陽熱コレクタの直下に配置されるので、太陽熱を加熱源とする場合に装置をコンパクトに構成することができる。更に、太陽熱コレクタから装置の加熱部材へ温度低下を減らしつつ良好に熱移動を行うことができる。更に、吸熱部材がたとえばヒートパイプにより室内熱交換器と熱交換する場合、吸熱部材で凝縮したヒートパイプ内の液体は、重力により下方の室内空間に落下することができるため、室内熱交換器への熱移動が容易となる。もちろん、吸熱部材に冷却フィンを設け、この冷却フィンで冷却された空気流をダクトにより室内に導いても良い。
好適態様において、前記太陽熱コレクタは、斜め又は垂直に配置され、前記第1筒部及び第2筒部は、水平方向に所定距離離れて互いに平行に配置され、前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材に対して第1筒部及び第2筒部を相対水平往復移動させる。このようにすれば、装置をコンパクトに構成することができる。
In a preferred embodiment, the first cylindrical portion, the second cylindrical portion, the heating member, the cooling member, the heat absorbing member, and a heat insulating material that is disposed in a portion excluding their relative motion space and suppresses heat transfer therebetween. Thereby, useless heat loss can be reduced.
In a preferred embodiment, there is a cavity for dropping dust below the lowest part of the contact surface of the heating member, the cooling member and the heat absorbing member with respect to the first and second tube parts. In this way, the dust that has fallen on the contact surface where heat conduction is performed falls further downward without staying on the contact surface, so that good heat conduction can be ensured.
In a preferred embodiment, since the device is disposed directly under the solar collector, the device can be configured compactly when solar heat is used as a heating source. Furthermore, heat transfer can be favorably performed while reducing the temperature drop from the solar collector to the heating member of the apparatus. Further, when the heat absorbing member exchanges heat with the indoor heat exchanger, for example, by a heat pipe, the liquid in the heat pipe condensed by the heat absorbing member can fall into the indoor space below due to gravity, and therefore, to the indoor heat exchanger. The heat transfer becomes easier. Of course, a cooling fin may be provided on the heat-absorbing member, and the air flow cooled by the cooling fin may be guided into the room by a duct.
In a preferred embodiment, the solar collector is disposed obliquely or vertically, the first tube portion and the second tube portion are disposed in parallel to each other at a predetermined distance in the horizontal direction, and the drive mechanism includes the heating member, The first cylinder part and the second cylinder part are reciprocated horizontally relative to the cooling member and the heat absorbing member. In this way, the apparatus can be configured compactly.
好適態様において、前記ソープション型冷却装置の直下に位置して、空気流に放熱する放熱フィン構造を有し、前記冷却部材は、前記放熱フィン構造に放熱する。これにより、更に、装置をコンパクトに構成することができる
好適態様において、前記伝熱制御機構は、太陽電池から給電されるモータ又はソレノイドにより前記相対移動を行う。この太陽熱利用のソープション型冷却装置は、太陽熱が大きい場合に動作するため、太陽光が存在しない場合に発電できない太陽電池のために蓄電装置を設けることなく、装置を運転することができる。また、屋根の上への電力配線も省略することができる。
好適態様において、前記第2筒部は、前記第1筒部のソーベントよりもソルベート結合性が弱いソルベート吸収物質を内蔵するとともに車載される。このソルベート結合性が弱いソルベート吸収物質としては、たとえばある程度の毛細管現象などにより水などのソルベートを保持できる布や繊維質材料でよい。このようにすれば、車両が大きく振動しても水などの液体状のソルベートが第2筒部から飛散することがない。
好適態様において、前記連通管部は、前記第1筒部の径方向中心部に配置されて前記第1筒部の端壁中央部にソルベート移動可能に結合され、前記連通管部は、前記第1筒部の端壁にハーメチックシール層を介して結合される。このようにすれば、連通管部を通じての第1筒部から第2筒部への伝熱をハーメチックシール層の大きな熱抵抗により低減することができる。なお、電球などの真空容器においては、ハーメチックシール層による電極支持は公知であるが、ソープション型冷却装置の第1筒部における熱損失低減のためにハーメチックシール層を採用することは従来知られていなかった。もちろん、連通管部と第2筒部との間に同様にハーメチックシール層を設けることもできる。これにより、連通管部を通じての第1筒部と第2筒部との間の熱伝導を更に減らすことができる。
In a preferred embodiment, the heat sink has a heat dissipating fin structure that is located directly below the sorption type cooling device and dissipates heat to the air flow, and the cooling member dissipates heat to the heat dissipating fin structure. Thereby, the apparatus can be configured more compactly. In a preferred aspect, the heat transfer control mechanism performs the relative movement by a motor or a solenoid fed from a solar cell. Since this solar heat sorption type cooling device operates when solar heat is large, the device can be operated without providing a power storage device for a solar cell that cannot generate power when sunlight does not exist. Also, power wiring on the roof can be omitted.
In a preferred embodiment, the second cylinder part is mounted on the vehicle while incorporating a sorbate absorbent material having a lower sorbate binding property than the sorbent of the first cylinder part. The sorbate absorbing substance having a weak sorbate binding property may be, for example, a cloth or a fibrous material that can hold a sorbate such as water by a certain degree of capillary action. In this way, even if the vehicle vibrates greatly, liquid sorbate such as water does not scatter from the second tube portion.
In a preferred aspect, the communication pipe portion is disposed at a central portion in the radial direction of the first cylindrical portion and is coupled to a central portion of the end wall of the first cylindrical portion so as to be capable of sorbate movement. It is joined to the end wall of one cylinder part through a hermetic seal layer. If it does in this way, the heat transfer from the 1st cylinder part to the 2nd cylinder part through a communicating pipe part can be reduced with the big thermal resistance of a hermetic seal layer. In vacuum vessels such as light bulbs, electrode support by a hermetic seal layer is known, but it has been conventionally known to employ a hermetic seal layer to reduce heat loss in the first tube portion of the sorption type cooling device. It wasn't. Of course, a hermetic seal layer can be similarly provided between the communication tube portion and the second tube portion. Thereby, the heat conduction between the 1st cylinder part and the 2nd cylinder part through a communicating pipe part can further be reduced.
好適態様において、前記第1筒部内の径方向中央部に位置して多孔性と弾性とをもつ弾性管を有し、前記連通管部は、前記第1筒部の径方向中心部に配置されて前記第1筒部の端壁中央部に結合されて、前記弾性管に連通し、前記ソーベントは、前記第1筒部の外周壁と前記多孔性弾性管との間に充填される。このようにすれば、ソルベートの吸収によるソーベントの体積変化により連通管部へのソルベートガスの放出が阻害されるのを抑止することができる。なお、ソーベント中に金属線などの良熱伝導材料を分散させてもよい。
好適な態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材と前記第1筒部及び第2筒部との接触を強化する永久磁石を有する。これにより、駆動機構への給電なしに、接触力を確保することができる。
好適な態様において、所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、前記高温板は、前記加熱部材を加熱する流体により加熱され、前記低温板は、前記吸熱部材により冷却され、前記受熱板は、前記高温板に接触して室内に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して室内に冷熱を供給する。このようにすれば、ダンパやバルブなどを用いることなく、簡素な機構により冷暖房を切り換えることができる。
In a preferred aspect, an elastic tube having porosity and elasticity is located at a radially central portion in the first tube portion, and the communication tube portion is disposed at a radially central portion of the first tube portion. The sorbent is filled between the outer peripheral wall of the first tube portion and the porous elastic tube. The sorbent is coupled to the central portion of the end wall of the first tube portion and communicates with the elastic tube. If it does in this way, it can control that discharge of sorbate gas to a communicating pipe part is inhibited by volume change of a sorbent by absorption of sorbate. Note that a good heat conductive material such as a metal wire may be dispersed in the sorbent.
In a preferred aspect, the apparatus includes a permanent magnet that reinforces contact between the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member, and the first tube portion and the second tube portion. Thereby, a contact force can be ensured without power feeding to the drive mechanism.
In a preferred embodiment, a heat receiving plate is provided between a high temperature plate and a low temperature plate facing each other at a predetermined interval, the high temperature plate is heated by a fluid that heats the heating member, and the low temperature plate is cooled by the heat absorbing member. The heat receiving plate contacts the high temperature plate to supply heat to the room, or contacts the low temperature plate to supply cold heat to the room. If it does in this way, air conditioning can be switched by a simple mechanism, without using a damper, a valve, etc.
(その他の態様)
第1筒部及び第2筒部の缶体の上記顕熱損失の低減は、無駄な加熱、無駄な放熱、生産した冷熱の損失を低減する。第1筒部及び第2筒部の缶体直径の増大は、必要耐圧の増大のために缶体厚の増大による缶体質量の増大を招くが、缶体容積の増大によるソーベント量の増大をもたらす。
バッチ運転に必要なソーベント及びソルベートの必要量を確保する最小の第1筒部及び第2筒部の缶体質量は、第1筒部及び第2筒部を略球形に製作することにより得られる。ただ、球形の缶体は、たとえば缶詰製造に用いられている二重巻き込み式の封止技術を採用できる円筒缶よりも製造技術が困難となる。また、連通管部に連通する第1筒部内のソルベートガス通路(たとえば弾性管)までのソルベート層の平均厚さが増大すると、ソルベートガスの移動に対するガス移動抵抗が大きくなってしまう。これらの結果から円筒缶が製造において好適である。略球形の缶体を採用する場合には、それに合わせて加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の接触面も略球形とされるべきである。また、具体的な缶体形状は、装置収容スペースの制限により最終的に決定される。たとえば、太陽熱コレクタの裏側にソープション型冷却装置を配置する場合には、円筒缶状の第1筒部及び第2筒部を採用して装置の全体厚さを低減することが好適である。バッチ運転は、ソーベント量により制限されるが、たとえば10分未満に1バッチサイクルを終了することが装置の小型化に有利である。バッチサイクルの短縮は、缶体による顕熱損失の割合を増大する。
その他、本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置は、電気自動車のバッテリやインバータの廃熱や、燃料電池車の廃熱を利用して冷熱を生産することができる他、車両の屋根に設けた太陽熱コレクタからの熱により冷房を行うことができる。その他、衣服や防止などに設けた太陽熱コレクタからの熱や、携帯する熱発生源(たとえば燃料電池)の熱を利用して、人体冷却用の冷風を発生させることができる。その他、クーラーボックス内の魚を冷却するために、熱発生源(たとえば燃料電池)の熱を利用する本発明を採用することもできる。その他、工場のボイラや煙突から排出される低温熱を利用して本発明装置を運転することにより、新たに有益な冷熱を生産できることは明白である。
(Other aspects)
Reduction of the sensible heat loss of the cans of the first cylinder part and the second cylinder part reduces useless heating, useless heat dissipation, and loss of produced cold heat. Increasing the diameter of the cans of the first and second cylinders leads to an increase in the mass of the can due to an increase in the can thickness in order to increase the required pressure resistance. Bring.
The minimum can body mass of the first tube portion and the second tube portion that secures the necessary amount of sorbent and sorbate necessary for batch operation is obtained by manufacturing the first tube portion and the second tube portion in a substantially spherical shape. . However, a spherical can body is more difficult to manufacture than a cylindrical can that can employ, for example, a double-winding sealing technique used in can manufacturing. Further, when the average thickness of the sorbate layer up to the sorbate gas passage (for example, an elastic tube) in the first cylinder portion communicating with the communication pipe portion increases, the gas movement resistance against the movement of the sorbate gas increases. From these results, cylindrical cans are suitable for production. When a substantially spherical can is employed, the contact surfaces of the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member should be substantially spherical accordingly. Moreover, a specific can body shape is finally determined by the restriction | limiting of an apparatus accommodation space. For example, when a sorption type cooling device is disposed on the back side of the solar collector, it is preferable to reduce the overall thickness of the device by adopting cylindrical can-shaped first and second cylindrical portions. Batch operation is limited by the amount of sorbent. For example, it is advantageous for downsizing the apparatus to complete one batch cycle in less than 10 minutes. Shortening the batch cycle increases the rate of sensible heat loss due to the can.
In addition, the batch operation sorption type cooling device of the present invention can produce cold heat using waste heat of batteries and inverters of electric vehicles and waste heat of fuel cell vehicles, and is provided on the roof of the vehicle. Cooling can be performed by heat from the solar collector. In addition, cool air for cooling the human body can be generated using heat from a solar heat collector provided for clothes or prevention, or heat from a portable heat generation source (for example, a fuel cell). In addition, in order to cool the fish in the cooler box, the present invention using the heat of a heat generation source (for example, a fuel cell) can be employed. In addition, it is apparent that new and useful cold heat can be produced by operating the apparatus of the present invention using low-temperature heat discharged from a factory boiler or chimney.
本発明の熱切り換え装置は、所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、前記高温板は、高温流体により加熱され、前記低温板は、低温流体により加熱され、前記受熱板は、前記高温板に接触して外部に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して外部に冷熱を供給することを特徴としている。このようにすれば、簡素な機構により温熱供給と冷熱供給とを切り換えることができる。
本発明の太陽熱利用装置は、高所に設置されて太陽熱を集める太陽熱コレクタと、低所に設置されて前記太陽熱を使用する熱消費装置と、前記太陽熱コレクタから前記熱消費装置へ熱を輸送する熱輸送機構とを備える太陽熱利用装置において、前記熱輸送機構は、直列に配置された複数のヒートパイプと、高位置側の前記ヒートパイプの凝縮部と、低位置側の前記ヒートパイプの蒸発部とに密着する良伝熱性の伝熱部材とを有し、伝熱により前記伝熱部材は、前記高位置側のヒートパイプの凝縮部から前記低位置側のヒートパイプの蒸発部へ熱を移動させることを特徴としている。たとえば、屋根の上の太陽熱コレクタからヒートパイプにより上記したソープション型冷却装置に熱を輸送する場合や、屋根の上の太陽熱コレクタからヒートパイプにより低位置の熱消費装置まで熱を輸送する場合、太陽熱コレクタに固定されたヒートパイプの蒸発部と、最低位置に設けられたソープション型冷却装置や熱消費装置との間の高さの差が大きくなり、ソープション型冷却装置や熱消費装置で凝縮したヒートパイプ内の流体を太陽熱コレクタ位置の蒸発部までリフトアップするのが困難となる。そこで、この発明では、蒸発部と凝縮部との高さの差が小さい複数のヒートパイプを直列配置し、上側のヒートパイプの凝縮部と下側のヒートパイプの蒸発部とを良伝熱性の伝熱部材により結合する。これにより、ヒートパイプを用いてたとえば2階建てのハウスの屋根から1階又は地上に設置されたソープション型冷却装置や熱消費装置まで問題なく、太陽熱を輸送することができる。ヒートパイプは従来の給湯式太陽熱コレクタに比べて太陽熱コレクタ及び配管系を小型軽量とすることができるため、その製造及び設置工事に要する費用を節減することができる。また、配管や太陽熱コレクタを熱遮蔽する断熱材の量も減らすことができる。好適態様において、最下層のヒートパイプの凝縮部は、バスタブにまで延設されてバスタブ内の水を直接加熱する。
The heat switching device of the present invention has a heat receiving plate between a high temperature plate and a low temperature plate facing each other at a predetermined interval, the high temperature plate is heated by a high temperature fluid, the low temperature plate is heated by a low temperature fluid, The heat receiving plate contacts the high temperature plate to supply heat to the outside, or contacts the low temperature plate to supply cold heat to the outside. In this way, it is possible to switch between hot and cold supply by a simple mechanism.
The solar heat utilization apparatus of the present invention is a solar heat collector that is installed at a high place and collects solar heat, a heat consuming apparatus that is installed at a low place and uses the solar heat, and transports heat from the solar heat collector to the heat consuming apparatus. In the solar heat utilization device including a heat transport mechanism, the heat transport mechanism includes a plurality of heat pipes arranged in series, a condensing part of the heat pipe on the high position side, and an evaporation part of the heat pipe on the low position side. The heat transfer member transfers heat from the condensation part of the heat pipe on the high position side to the evaporation part of the heat pipe on the low position side by heat transfer. It is characterized by letting. For example, when transporting heat from the solar collector on the roof to the sorption cooling device described above by heat pipe, or when transporting heat from the solar collector on the roof to a heat consuming device at a lower position by heat pipe, The difference in height between the evaporating part of the heat pipe fixed to the solar collector and the sorption cooling device or heat consuming device installed at the lowest position becomes large. It becomes difficult to lift up the condensed fluid in the heat pipe to the evaporation part at the solar collector position. Therefore, in the present invention, a plurality of heat pipes having a small difference in height between the evaporation part and the condensation part are arranged in series, and the condensation part of the upper heat pipe and the evaporation part of the lower heat pipe are connected with good heat conductivity. It couple | bonds with a heat-transfer member. Thereby, solar heat can be transported without any problem from the roof of a two-story house, for example, to a sorption cooling device or a heat consuming device installed on the first floor or the ground using a heat pipe. Since the heat pipe can make the solar heat collector and the piping system smaller and lighter than the conventional hot water supply type solar heat collector, the cost required for the manufacture and installation work can be reduced. In addition, the amount of heat insulating material that shields the piping and solar collector from heat can be reduced. In a preferred embodiment, the condensing part of the lowermost heat pipe extends to the bathtub and directly heats the water in the bathtub.
好適な態様において、前記伝熱部材は、前記ヒートパイプが嵌め込まれる溝を有する良熱伝導性の伝熱板を含む。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記伝熱部材は、第1のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第1の前記伝熱板と、第2のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第2の前記伝熱板とを締結してなる。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記ヒートパイプは、前記締結により塑性変形する。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記第1のヒートパイプ及び前記第2のヒートパイプは、直接密着する。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
In a preferred aspect, the heat transfer member includes a heat transfer plate with good heat conductivity having a groove into which the heat pipe is fitted. Thereby, heat conduction can be performed satisfactorily.
In a preferred aspect, the heat transfer member includes a first heat transfer plate into which the groove of the first heat pipe is fitted, and a second heat transfer plate into which the groove of the second heat pipe is fitted. Is concluded. Thereby, heat conduction can be performed satisfactorily.
In a preferred aspect, the heat pipe is plastically deformed by the fastening. Thereby, heat conduction can be performed satisfactorily.
In a preferred aspect, the first heat pipe and the second heat pipe are in direct contact with each other. Thereby, heat conduction can be performed satisfactorily.
本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではないことはもちろんである。
(実施形態1)
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態1の太陽熱冷房装置を図1を参照して説明する。図1はこの太陽熱冷房装置のブロック図である。1は太陽熱コレクタ、2はソープション型冷却装置、3は室内熱交換器である。4は太陽熱コレクタ1の熱をソープション型冷却装置に送る高温ヒートパイプ、5はソープション型冷却装置2で生産した冷熱を室内熱交換器3に送る低温ヒートパイプである。ヒートパイプ4、5として、本発明者により発明され、出願されているノズルディフユーザ式ループヒートパイプの使用は好適である。
太陽熱コレクタ1は、集熱板を内部に保持し、その表面に太陽光を透過するガラス板が配置される通常のプレートタイプのものでよい。高温ヒートパイプ4の蒸発部は、この集熱板に密着される。もちろん、集光構造の太陽熱コレクタを採用することもできる。バッチ動作するソープション型冷却装置2については、後で詳しく説明される。室内に設けられる室内熱交換器3は、低温ヒートパイプ5の蒸発部をなす間接熱交換器と、この間接熱交換器に空気流を流すモータファンにより構成される周知のものである。室内熱交換器3は、低温ヒートパイプ5を通じてソープション型冷却装置2から冷熱を供給される。低温ヒートパイプ5は、後述する高温ヒートパイプ4と本質的に同じ構造をもつことができる。また、低温ヒートパイプ5の代わりに、モータファン及びダクトを用いてソープション型冷却装置2の冷熱を空気流により室内へ直接導入しても良い、この場合には、室内熱交換器3を省略することができ、システム構成を簡素化することができる。その他、室内熱交換器3とソープション型冷却装置2とを一体に設けることができ、この場合には、ソープション型冷却装置2から室内熱交換器3へ冷熱を伝熱機構により移動させることもできる。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it goes without saying that the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments.
(Embodiment 1)
A solar cooling device according to
The
高温ヒートパイプ4は、たとえば屋根上に固定された太陽熱コレクタ1で生産された熱をソープション型冷却装置2に送る。この高温ヒートパイプ4の凝縮部がその蒸発部としての太陽熱コレクタ1よりも下方に存在するため、凝縮部から蒸発部(太陽熱コレクタ1)への凝縮液の環流が問題となるが、凝縮液は、公知の毛細管機構を用いて環流させられてもよく、また、上記ノズルディフユーザ式ループヒートパイプの高速気流に乗せて環流させられてもよい。また、この高温ヒートパイプ4の運転開始時点において、太陽熱コレクタ1内に存在する高温ヒートパイプ4の蒸発部に凝縮液が保持されている必要がある。都合の良いことに、太陽熱コレクタ1は夜間に放射冷却によりソープション型冷却装置2内よりも低温となるため、ソープション型冷却装置2内に存在する高温ヒートパイプ4の凝縮部は蒸発部となり、太陽熱コレクタ1内の蒸発部は凝縮部となるため、問題なく太陽熱コレクタ1内の蒸発部に液を予め保持させることができる。なお、太陽熱コレクタ1内の蒸発部には、液を弱く保持する布やマットなどの繊維室材料を内臓させることが好適である。太陽の上昇により太陽熱コレクタ1が加熱されると、太陽熱コレクタ1内に存在する高温ヒートパイプ4の蒸発部の液が蒸発し、ソープション型冷却装置2に流れる。なお、高温ヒートパイプ4を省略して、通常の液流又は空気流によりソープション型冷却装置2に熱を移動させることもできる。
The high
次に、ソープション型冷却装置2の構造を図2を参照して説明する。図2はこのソープション型冷却装置2の基本動作原理を示すための模式平面図である。ソープション型冷却装置2は、第1筒部21、22、第2筒部23、24と、冷却部材25、26と、加熱部材27と、吸熱部材28とをもつ。第1筒部21及び第2筒部23は、ソルベートとしての水蒸気を流通させる図略の連通管部により連結されている。第1筒部22及び第2筒部24は、ソルベートとしての水蒸気を流通させる図略の連通管部により連結されている。これらの連通管部は、円筒缶である筒部21〜24の上端壁の径方向中心部に接続されている。
第1筒部21、22は、メッキされた鉄板からなる円筒缶体内にソーベントを収容している。水蒸気収着機能をもつ活性炭、ゼオライト、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマーなどのソーベントが第1筒部21、22の内部に水蒸気流通可能に収容されている。第2筒部23、24内の熱伝導性を改善するために、金属フィンなどを第1筒部21、22内に分散させることも公知である。第2筒部23、24は、メッキされた鉄板からなる円筒缶体により構成されている。第1筒部21、22及び第2筒部23、24は、回転軸29の周りに互いに90度離れて第1筒部21、第1筒部22、第2筒部24、第2筒部23の順に配置されている。各筒部21〜24の軸心は垂直となっている。
Next, the structure of the sorption
The
冷却部材25、26、加熱部材27及び吸熱部材28は、たとえば鋳鉄又は鉄板成形により形成された水平断面が略斧状の鉄製部材である。部材25〜28の反時計(CCW)側の側面は円筒面Aとなっており、部材25〜28の時計(CW)側の側面は円筒面Bとなっている。冷却部材25は筒部21、23の間に配置され、冷却部材26は筒部22、24の間に配置され、加熱部材27は、筒部21、22の間に配置され、吸熱部材28は筒部23、24の間に配置されている。部材25〜28は、両側の筒部の一方の円筒面形状の外側面ににだけ密着可能な周方向厚さを有している。部材25〜28は、回転軸29から放射状に伸びる図略のアームに固定されている。このアームは熱伝導性が悪い材料により作製されている。回転軸29は図略の減速モータに回動され、これにより部材25〜28は、CW方向及びCCW方向へ回動可能となっている。
高温ヒートパイプ4は加熱部材27内に収容された蒸発部を有し、低温ヒートパイプ5は吸熱部材28内に収容された凝縮部を有している。冷却部材25、26は、図略の放熱ヒートパイプを通じて図略の外気熱交換器に接続されている。この外気熱交換器は、外気に放熱する冷却フィンと、この冷却フィンに冷却風を流すモータファンとを有しており、ソープション型冷却装置2と一体に形成されている。なお、加熱部材27と太陽熱コレクタ1との熱授受、吸熱部材28と室内熱交換器3との熱授受及び冷却部材25、26と外気との熱授受は、上記したヒートパイプの他、空気や水などの熱移動流体により行っても良く、あるいは熱伝導により行っても良い。
The cooling
The high
ソープション型冷却装置2の動作を以下に説明する。図2は、上記減速モータの駆動により回転軸29をCCW方向へ回動した状態を示す。冷却部材25が第1筒部21に、冷却部材26が第2筒部24に、加熱部材27が第1筒部22に、吸熱部材28が第2筒部23に密着している。つまり、部材25〜28のA面が筒部21〜24の円筒面に個別に密着している。これにより、第2筒部23の水が蒸発して第1筒部21内のソーベントに収着される。収着熱を発生する第1筒部21は冷却部材25に放熱し、ソルベートとしての水に蒸発熱を与えた第2筒部23は吸熱部材28から吸熱する。その結果、冷却部材25は外気に放熱し、吸熱部材28は、室内熱交換器3から吸熱する。また、加熱部材27により加熱される第1筒部22のソーベントからソルベート(水)が分離され、冷却部材26により冷却される第2筒部24にて凝縮する。つまり、第1筒部21及び第2筒部23はソープション動作を行い、第1筒部22及び第2筒部24はデソープション動作を行う。第1筒部21、22のソープション(収着)能力及び脱着(デソープション)能力には一定の限界があり、能力が限界に達してソープション量又はデソープション量が飽和すると第1筒部21、22の温度や圧力が変化する。これらのパラメータを検出してあるいは前回の回動から所定時間経過後、部材25〜28を逆方向に回動させる。
上記減速モータ(図示せず)の駆動により部材25〜28をCW方向に回動させた状態を図3を参照して説明する。図3は、ソープション型冷却装置2の水平断面をより詳しく図示した図である。30は回転軸29を包む円筒状の断熱材であり、その外周面は筒部21〜24の外周面に密着して、各部材25〜28が個別に往復回動する4つの運動空間を分離する。31は部材25〜28の運動空間及び筒部21〜24を包むブロック状の断熱材であり、その内周面は筒部21〜24の外周面に密着して、各部材25〜28が個別に往復回動する4つの運動空間を分離する。
部材25〜28をCW方向に回動させることにより、冷却部材25が第1筒部23に、冷却部材26が第1筒部22に、加熱部材27が第1筒部21に、吸熱部材28が第2筒部23に密着する。つまり、部材25〜28のB面が筒部21〜24の円筒面に個別に密着する。これにより、第2筒部24の水が蒸発して第1筒部22内のソーベントに収着される。収着熱を発生する第1筒部22は冷却部材26に放熱し、ソルベートとしての水に蒸発熱を与えた第2筒部24は吸熱部材28から吸熱する。その結果、冷却部材26は外気に放熱し、吸熱部材28は、室内熱交換器3から吸熱する。また、加熱部材27により加熱される第1筒部21のソーベントからソルベート(水)が分離され、冷却部材25により冷却される第2筒部23にて凝縮する。つまり、第1筒部21及び第2筒部23はデソープション動作を行い、第1筒部22及び第2筒部24はソープション動作を行う。第1筒部21、22のソープション(収着)能力及び脱着(デソープション)能力には一定の限界があり、能力が限界に達してソープション量又はデソープション量が飽和すると第1筒部21、22の温度や圧力が変化する。これらのパラメータを検出してあるいは前回の回動から所定時間経過後、部材25〜28を逆方向に回動させる。
The operation of the sorption
A state in which the
By rotating the
部材25〜28の周期的な往復回動により、加熱部材27は第1筒部21、22に交互に太陽熱を与え、冷却部材25は第1筒部21と第2筒部23とを交互に放熱し、冷却部材26は第1筒部22と第2筒部24とを交互に放熱し、吸熱部材28は第2筒部23、24により交互に冷却される。加熱部材27の加熱、冷却部材25、26の冷却、吸熱部材28の冷熱の外部輸送は、既述したように、公知のヒートパイプや熱移動流体や伝熱機構により行うことができる。
なお、図3において、32は永久磁石であり、部材25〜28のA面及びB面にそれぞれ設けられている。永久磁石32は、部材25〜28のA面又はB面を所定の吸引力で筒部21〜24の外周面に密着させ、接触伝熱抵抗を低減する。したがって、部材25〜28を回動させる減速モータ(図示せず)は、回動時以外に通電される必要がない。もちろん、永久磁石32の設置位置は、適宜変更可能である。好適には、永久磁石32は、部材25〜28のA面及びB面の周囲を囲んで設けられる。また、図3において、33は筒部21〜24のメッキ鋼板製の缶体、34は第1筒部21、22内のソーベントである。この実施形態では、第2筒部23、24の内部にも布やファイバ層のような水(ソルベート)との結合力が弱いソーベントが収容されているが、第2筒部23、24内のソーベントを省略してもよい。35は、第1筒部21、22の径方向中央部に軸方向に延在する弾性管である。この弾性管35は、多孔性で弾性に富む樹脂管からなる。弾性管35は、ソルベート収着量に応じて変化するソーベント34の体積変化に応じて伸縮する。ソーベント34が放出した水蒸気(ソルベート)は弾性管35内に流れ、弾性管35内の水蒸気は、弾性管35を貫通してソーベント34に収着される。
Due to the periodic reciprocating rotation of the
In FIG. 3,
第1筒部21、22の配置状態を図4に示す。36は部材25〜28を往復回動させる減速モータ、37は第1筒部21、22の上端部と第2筒部23、24の上端部とを水蒸気授受可能に連通する連通管部、38は第1筒部21、22及び第2筒部23、24が搭載される基台である。
加熱部材27及び吸熱部材28の配置状態を図5に示す。冷却部材25、26の配置状態も図5に示す加熱部材27及び吸熱部材28の配置状態と同じである。加熱部材27は回転軸29からその径方向に張り出すアーム27Aの先端部に固定され、吸熱部材28は回転軸29からその径方向に張り出すアーム28Aの先端部に固定されている。高温ヒートパイプ4及び低温ヒートパイプ5は、断熱材に包まれたループ状ヒートパイプであって、回転軸29の上端開口から回転軸29の内部に挿入されている。高温ヒートパイプ4は、回転軸29からアーム27Aを通じて加熱部材27の内部に引き回されている。低温ヒートパイプ5は、回転軸29からアーム28Aを通じて吸熱部材28の内部に引き回されている。冷却部材25、26と外気熱交換器(図略)との間の熱授受を行うヒートパイプ(図略)も同様に配置されている。すなわち、この実施形態では、部材25〜28と熱授受するヒートパイプ又は配管は、回転軸29に収容されているため、回転軸29を少し回動してもその変形量を弾性変形範囲に制限することができる。
連通管部37と第1筒部21との結合状態を図6を参照して説明する。図6において、39は円盤状のメッキ鋼板からなる缶体33の端壁板をなす、40はガラス製のハーメチックシール層である。端壁板39は缶体33の周壁板の端部に二重巻き締めされているが、溶接や絞り加工により構成してもよい。連通管部37は、端壁板39の径方向中央部に設けられた孔に嵌められており、ハーメチックシール層40は、端壁板39と連通管部37との間に充填されて、第1筒部21の内部を封止している。ハーメチックシール層40は、端壁板39と連通管部37との熱伝導抵抗を増大させる効果も奏する。
The arrangement | positioning state of the
The arrangement state of the
The coupling state of the
(実施形態2)
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態2の太陽熱冷房装置を図7を参照して説明する。図7はこの装置のブロック図である。この実施形態では、ソープション型冷却装置2は全体として厚いプレート状に形成されて太陽熱コレクタ1の裏側に固定されている。ソープション型冷却装置2の下には平たいダクト状の外気熱交換器6が固定されている。つまり、この実施形態では、ソープション型冷却装置2は、加熱源としての太陽熱コレクタ1と放熱源としての外気熱交換器6との間に挟まれている。
太陽熱コレクタ1は、断熱材に囲まれた集熱板を内部に有する。太陽熱コレクタ1の上面はガラス面となっている。外気熱交換器6は、外気すなわち冷却風を左端開口から図略の右端開口へ流すダクト60と、多数の冷却フィンを有してダクト60内に配置されたた冷却フィン構造体(図示せず)と、ダクト60内に冷却風を流すモータファン(図示せず)とを有している。このモータファンは、太陽熱コレクタ1に近接して一体に配置された太陽電池から駆動用電力を供給されている。また、この太陽電池は、ソープション型冷却装置2内の加熱部材27、冷却部材25、26及び吸熱部材28を往復移動させるための駆動用電力も供給する。なお、ソープション型冷却装置2のバッチ動作のために、加熱部材27、冷却部材25、26及び吸熱部材28を移動させる代わりに、第1筒部21、22及び第2筒部23、24を移動させても良い。ソープション型冷却装置2の吸熱部材は、低温ヒートパイプ5を通じて室内熱交換器3内の冷却フィンすなわち間接熱交換器に冷熱を供給する。室内熱交換器3は、モータファンを有する。このモータファンは、間接熱交換器に流す室内空気流を形成し、この冷却された室内空気流が室内を冷房する。室内熱交換器3のモータファンの駆動用電力は、太陽電池により供給されても良く、あるいは商用電源により供給されてもよぃ。ソープション型冷却装置2の要部を包む断熱材である。
(Embodiment 2)
A solar cooling device according to
The
ソープション型冷却装置2の構造を図8を参照して説明する。図8は図7のA−A線矢視模式断面図である。ただし、断熱材7の図示は省略されている。第1筒部21、22及び第2筒部23、24は、互いに所定間隔を隔てて水平方向へ一列に配列されている。各筒部21〜24は、第1筒部21、第2筒部23、第2筒部24、第1筒部22の順に配列されている。各筒部21〜24は、実施例1の各筒部21〜24と同じ構造をもつが、各筒部21〜24は、配列方向と直角方向に延在する。
ソープション型冷却装置2は、2つの加熱部材27をもつ。一つの加熱部材27は2つ第1筒部21の左側に、他の一つの加熱部材27は第1筒部22の右側に配置されている。冷却部材25は第1筒部21と第2筒部23との間に配置され、冷却部材26は第1筒部22と第2筒部24との間に配置されている。吸熱部材28は、第2筒部23、24の間に配置されている。第1筒部21及び第2筒部23は連通管部37により水蒸気連通可能に接続され、第1筒部22及び第2筒部24も連通管部37により水蒸気連通可能に接続されている。
高温ヒートパイプ4は、太陽熱コレクタ1の集熱板10と加熱部材27とを熱授受可能に連結している。放熱用のヒートパイプ8は、外気熱交換器6内の冷却フィン60と冷却部材25、26とを熱授受可能に連結している。更に図7に示すように、吸熱部材28は低温ヒートパイプ5により室内熱交換器3と熱授受可能に連結されている。各ヒートパイプ4、5、8はフレキシブルな円筒状又は扁平な銅管からなり、各部材25〜28の往復直線移動に十分に耐えられる弾性変形機能をもつ。
The structure of the sorption
The sorption
The high
このソープション型冷却装置2の動作は、本質的に実施例1のそれと同じである。つまり、図略の直線駆動装置が各部材25〜28を右方向へ移動させると、左側の加熱部材27が第1筒部21に、左側の冷却部材25が第2筒部23に密着し、第1筒部21から第2筒部23に水蒸気が送られる。つまり、デソープション動作が行われる。この時、右側の加熱部材27は第1筒部22から離れ、右側の冷却部材26が第1筒部22に接触し、吸熱部材28が第2筒部24に接触し、水蒸気が第1筒部22に送られる。すなわち、ソープション動作が行われる。図9は各部材25〜28を左方向に移動した状態を示す模式図であり、図10は各部材25〜28、第1筒部21、22及び第2筒部23、24を見下ろした模式平面図である。
図略の直線駆動装置が各部材25〜28を左方向へ移動させると、逆の動作が行われる。この動作は実施例1ですでに説明したので説明を省略する。この結果、吸熱部材28は常時冷却され、太陽熱コレクタ1は加熱部材27、27のどちらかを常時加熱し、外気熱交換器6は冷却部材25、26を常時冷却する。結局、この実施例によれば実施例1と同様に、コンパクトに太陽熱利用バッチ動作ソープション型冷却装置を実現することができる。
The operation of the sorption
When the unillustrated linear drive device moves the
(変形態様)
上記実施例1、2では熱源として太陽熱コレクタ1を採用したが、太陽熱コレクタ1の代わりに自動車のラジエータや排気ガスの熱を採用することにより車室を冷房することもできる。この態様では、冷却部材25、26を冷却する外気熱交換器は、ラジエータの前方に配置することが好適である。また、上記実施例1、2の太陽熱コレクタ1の代わりに、燃料電池車の燃料電池から排出される熱を利用することもできる。
上記実施例1、2では、各部材25〜28や各筒部21〜24として鉄を用いたが、鉄の代わりに熱伝導性に優れた非磁性材料たとえば銅を採用したり、銅板と鉄板とを積層しても良い。この場合でも各板の永久磁石同士は、十分に密着することができる。ネオジウム磁石やサマリウム磁石の採用は好適である。その他、永久磁石は、各部材25〜28を各筒部21〜24に相対移動させる駆動機構に設けても良い。たとえば、駆動機構としてのリニアソレノイドの磁気回路の固定磁気部材と可動磁気部材とのどちらかに直流磁束を発生させる永久磁石を設けても良い。これにより、駆動機構は通電なしに密着吸引力を得ることができる。モータを用いる場合には、モータの回転軸に同様の機構を設けても良い。
その他、たとえばリニアソレノイド又はスイング式ソレノイドからなる往復動型駆動機構は、ばねとそれを引っ張る一方向ソレノイドにより構成してもよい。この場合には永久磁石は省略することができる。
(Modification)
In the first and second embodiments, the
In the first and second embodiments, iron is used for each of the
In addition, for example, a reciprocating drive mechanism including a linear solenoid or a swing type solenoid may be constituted by a spring and a one-way solenoid that pulls the spring. In this case, the permanent magnet can be omitted.
(実施形態3)
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態3の太陽熱冷暖房装置を図11を参照して説明する。図11はこの装置の模式図である。9は熱切り換え装置である。熱切り換え装置9は、それぞれ鉄板からなる高温板91、低温板93及び受熱板92を有している。高温板91及び低温板93は、互いに所定距離離れて平行に配置され、図略の断熱ケースとに収容されている。受熱板92は、高温板91と低温板93との間に配置されている。受熱板92の厚さは、高温板91と低温板93との間のギャップより小さくされている。これにより、受熱板92は、高温板91と低温板93とのどちらかにしか接触することはできない。接触面となる高温板91、低温板93及び受熱板92の主面は平面とされているがそれは必須ではない。図11では、高温板91、低温板93及び受熱板92は水平に配置されているが、実際には高温板91、低温板93及び受熱板92の主面すなわち接触面は、ダストの付着を防ぐために垂直に配置されている。受熱板92は、図略の駆動装置により又は手動により図11の上下方向に往復移動する。これにより、受熱板92は、高温板91に接触して暖房のために熱を受け取る動作と、低温板93に接触して冷熱を受け取る動作とのどちらかを選択することができる。つまり、受熱板92が高温板91に接触すると、高温板91から受熱板92に熱が伝達される。受熱板92が低温板93に接触すると、低温板93から受熱板92に冷熱が伝達される。
(Embodiment 3)
A solar cooling and heating apparatus according to a third embodiment that employs the batch operation sorption type cooling apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram of this apparatus. 9 is a heat switching device. The
高温ヒートパイプ4は、図略の太陽熱コレクタ1と高温板91とを接続する管部42と、高温板91とソープション型冷却装置2内部の加熱部材27とを接続する管部43と、加熱部材27と太陽熱コレクタ1とを接続する管部41とからなるループ式ヒートパイプからなる。ループ式ヒートパイプを流れる水蒸気は、太陽熱コレクタ1から管部42を通じて高温板91の内部の孔部に入り、高温板91から管部43を通じてソープション型冷却装置2の加熱部材27に入り、加熱部材27から管部41を通じて太陽熱コレクタ1に戻る。これにより、ソープション型冷却装置2の加熱部材27は、高温板91が熱を吸収しない場合にのみ加熱される。
低温ヒートパイプ5は、低温板93とソープション型冷却装置2の吸熱部材28とを接続する管部51、52とをもち、吸熱部材28の冷熱を低温板93に伝達するループ式ヒートパイプからなる。94、95は、受熱板92と図略の室内熱交換器とを接続するループ状ヒートパイプの管部である。受熱板92の熱又は冷熱は、管部94、95を通じて室内熱交換器に送られる。
The high
The low
図略の駆動装置により受熱板92を低温板93に接触させたモード(図11参照)では、高温板91は太陽熱コレクタ1の熱を吸収しないため、高温の水蒸気がソープション型冷却装置2の加熱部材27に送られる。ソープション型冷却装置2の吸熱部材28は、低温ヒートパイプ5を通じて低温板93を冷却する。低温板93は受熱板92を冷却し、受熱板92の冷熱は管部94、95を通じて図略の室内熱交換器3に送られる。
図略の駆動装置により受熱板92を高温板91に接触させたモードでは、高温板91は太陽熱コレクタ1の熱を吸収する。このモードでは、ソープション型冷却装置2の駆動装置を停止させる。これにより、ソープション型冷却装置2の加熱部材27は熱を吸収しない。高温板91の熱は受熱板92に伝達され、受熱板92から管部94、95を通じて図略の室内熱交換器3に送られる。すなわち、この実施形態では、熱移動系を複雑化させるバルブやダンパを用いることなく、熱移動経路を簡素な構造にて切り換えることが可能となる。なお、この接触式熱移動経路切り換え機構は、ソープション型冷却装置以外にも広く利用することができる。また、高温板91の加熱及び低温板93の冷却は、ヒートパイプではなく、高温板91や低温板93の背面や内部に設けたフィンに熱移動流体と接触させることにより行うことができ、伝熱機構を通じて行っても良い。なお、熱切り換え装置9の受熱板92の移動は手動で行われても良い。また、接触面は、平面ではなく、凹凸や溝を設けてもよい。この場合、互いに接触する2つの接触面が密着するように凹凸を設けるべきである。更に、高温板91、低温板93及び受熱板92の密着性を向上させるために永久磁石を配置しても良い。高温板91、低温板93及び受熱板92は、鉄板の代わりに熱伝導性に優れた非磁性の銅板としてもよい。この場合でも各板の永久磁石同士は、十分に密着することができる。ネオジウム磁石やサマリウム磁石の採用は好適である。
(変形態様)
上記実施形態では、ループ状ヒートパイプをなす管部94、95は図略の室内熱交換器に熱又は冷熱を伝達したが、室内熱交換器の代わりにこのループ状ヒートパイプを室内の床部に敷設してもよい。これにより、床暖房や床暖房を実現することができる。
In a mode (see FIG. 11) in which the heat receiving plate 92 is brought into contact with the
In the mode in which the heat receiving plate 92 is brought into contact with the
(Modification)
In the above embodiment, the
(実施形態4)
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態4の太陽熱冷房装置を図12、図13を参照して説明する。図12はこの装置の模式図であり、図13は2つのヒートパイプを結合する伝熱機構を示す図である。太陽熱コレクタ1の熱は、高温ヒートパイプ(熱輸送機構)4によりソープション型冷却装置(熱消費装置)2に伝達される。高温ヒートパイプ4は、管部41、42を有する高位置ヒートパイプ部と、管部45、46を有する中位置ヒートパイプ部と、管部47、48を有する低位置ヒートパイプ部と、伝熱ブロック(伝熱部材)40、49とからなる。上記した高位置ヒートパイプ部、中位置ヒートパイプ部及び低位置ヒートパイプ部は、ループ状ヒートパイプにより構成されているが、内部にウィックなどの液環流機構を有する単管式ヒートパイプでもよい。
高位置ヒートパイプ部の蒸発部は太陽熱コレクタ1内に内蔵されて態様熱により加熱される。高位置ヒートパイプ部の最低位位置の凝縮部及び中位置ヒートパイプ部の最高位置の蒸発部は銅製の伝熱ブロック40に熱授受良好に密着している。中位置ヒートパイプ部の最低位位置の凝縮部及び低位置ヒートパイプ部の最高位置の蒸発部は銅製の伝熱ブロック49に熱授受良好に密着している。これにより、太陽熱コレクタ1の熱は、高さ方向に直列配置され、伝熱ブロック40、49により熱結合されたこれら3つのヒートパイプ部を通じてソープション型冷却装置2に良好に輸送される。
(Embodiment 4)
A solar cooling device according to
The evaporating part of the high-position heat pipe part is built in the
伝熱ブロック40による高位置ヒートパイプ部と中位置ヒートパイプ部との熱結合構造を図13を参照して説明する。伝熱ブロック49は、伝熱ブロック40と同一構造を有している。図13(A)はこの熱結合構造の正面図、図13(B)はこの熱結合構造の縦断面図、図13(C)はこの熱結合構造の横断面図である。伝熱ブロック40は、厚い銅板製の伝熱板4A、4Bからなる。伝熱板4A、4Bの平坦な接触面は密着し、図略のボルトにより締結されている。伝熱板4Aの接触面には管部45がはめ込まれるU字状の溝部を有している。伝熱板4Bの接触面には管部46がはめ込まれるU字状の溝部を有している。管部41、42、45、46は、銅管により構成されている。締結により伝熱板4Aの接触面と伝熱板4Bの接触面とは密着するが、この締結により、管部41、42、45、46は、溝部の形状に合わせてやや角形に塑性変形し、伝熱板4A、4Bに良好に密着する。更に、管部41と管部45とは直接密着しつつ同一方向に延在し、管部42と管部46とは直接密着しつつ同一方向に延在している。これにより、管部41から管部45に良好に熱伝達が行われ、管部42から管部46に良好に熱伝達が行われる。
この実施形態によれば、太陽熱コレクタ1とソープション型冷却装置2との間の距離が種々異なる場合でも、ヒートパイプの延長距離を適切とすることもできる。すなわち、太陽熱コレクタ1とソープション型冷却装置2との距離に合わせて、ヒートパイプ部の数と、2つのヒートパイプ部の重なる部分を増減することができる。この実施形態によれば、凝縮液をその重力に抗してリフトアップする必要がある太陽熱輸送装置において、太陽熱コレクタ1を屋根など太陽熱獲得に有利な高い位置に設けることができるとともに、太陽熱コレクタ及びその熱輸送機構を小型軽量とすることができる。
A heat coupling structure of the high position heat pipe portion and the middle position heat pipe portion by the
According to this embodiment, even when the distance between the
Claims (31)
外部から受け取った熱を伝熱により前記第1筒部を加熱する加熱部材と、前記第1筒部及び第2筒部の熱を伝熱により外部に交互に放熱する冷却部材と、外部の熱を伝熱により前記第2筒部に与える吸熱部材とを有する伝熱装置と、
前記密閉管を前記伝熱装置に対して相対移動させることにより、前記第1筒部を前記冷却部材から離して前記加熱部材に接触させ、かつ、前記第2筒部を前記吸熱部材から離して前記冷却部材に接触させるデソープション動作と、前記第1筒部を前記加熱部材から離して前記冷却部材に接触させ、かつ、前記第2筒部を前記冷却部材から離して前記吸熱部材に接触させるソープション動作とを交互に行わせる駆動機構とを備えることを特徴とするソープション型冷却装置。 The first cylinder part having a sorbent for desorbing the sorbate by alternately repeated heating and heat dissipation, the second cylinder part for condensing and vaporizing the sorbate by alternately repeating heat dissipation and heat absorption, and communication between the two cylinder parts. A sealed pipe having a communicating pipe part that
A heating member that heats the first tube portion by heat transfer from heat received from the outside, a cooling member that alternately dissipates heat from the first tube portion and the second tube portion to the outside by heat transfer, and external heat A heat transfer device having a heat absorbing member for applying heat to the second tube portion by heat transfer;
By moving the sealed tube relative to the heat transfer device, the first tube portion is separated from the cooling member to contact the heating member, and the second tube portion is separated from the heat absorbing member. Desorption operation for contacting the cooling member, contacting the cooling member with the first tube portion away from the heating member, and contacting the heat absorbing member with the second tube portion separated from the cooling member A sorption type cooling device comprising: a drive mechanism that alternately performs a sorption operation.
前記冷却部材及び前記吸熱部材は、前記冷却部材及び前記吸熱部材が同時に前記第2筒部に接触不能な距離を隔てて前記第2筒部を挟んで配置され、
前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を前記第1筒部及び第2筒部に対して相対往復移動させる請求項1記載のソープション型冷却装置。 The heating member and the cooling member are disposed across the first tube portion with a distance that the heating member and the cooling member cannot simultaneously contact the first tube portion,
The cooling member and the endothermic member are disposed across the second cylinder portion with a distance that the cooling member and the endothermic member cannot simultaneously contact the second cylinder portion,
The sorption type cooling device according to claim 1, wherein the driving mechanism causes the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member to reciprocate relative to the first tube portion and the second tube portion.
前記第1筒部を放熱する前記冷却部材は、前記第1筒部と前記第1筒部との間に配置されて前記第2筒部を放熱する前記冷却部材を兼ねる請求項2記載のソープション型冷却装置。 The first cylinder part and the second cylinder part are arranged close to each other,
3. The soap according to claim 2, wherein the cooling member that radiates heat from the first tube part is also disposed between the first tube part and the first tube part and serves as the cooling member that radiates heat from the second tube part. Type cooling device.
前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部に対して前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記冷却部材を相対往復移動させる請求項3記載のソープション型冷却装置。 The first cylinder part and the second cylinder part are arranged in parallel,
4. The sorption according to claim 3, wherein the driving mechanism relatively reciprocates the cooling member in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first cylinder part and the second cylinder part with respect to the first cylinder part and the second cylinder part. Mold cooling device.
前記前記吸熱部材は、前記第2筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置される請求項4記載のソープション型冷却装置。 The heating member is disposed on the opposite side of the cooling member across the first tube portion,
The sorption type cooling device according to claim 4, wherein the heat absorbing member is disposed on the opposite side of the cooling member with the second tube portion interposed therebetween.
前記駆動機構は、前記第1の密閉管の前記デソープション動作と、前記第2の密閉管の前記ソープション動作とを略同時に実行し、前記第1の密閉管の前記ソープション動作と、前記第2の密閉管の前記デソープション動作とを略同時に実行する請求項1記載のソープション型冷却装置。 The heat transfer device includes a first heat transfer member set of the heating member, a cooling member, and a heat absorption member that can contact the first sealed tube, a heating member that can contact the second sealed tube, and cooling. And a second heat transfer member set of members and heat absorbing members,
The drive mechanism performs the desorption operation of the first sealed tube and the sorption operation of the second sealed tube substantially simultaneously, and the sorption operation of the first sealed tube; The sorption type cooling device according to claim 1, wherein the desorption operation of the second sealed pipe is performed substantially simultaneously.
前記第1の伝熱部材セットの前記吸熱部材は、同時に前記2つの第2筒部に同時に接触不能な距離を隔てて前記2つの第2筒部の間に配置され、かつ、前記第2の伝熱部材セットの前記吸熱部材を兼ねる請求項6記載のソープション型冷却装置。 The two second cylindrical portions are arranged close to each other,
The heat-absorbing member of the first heat transfer member set is disposed between the two second tube portions at a distance that cannot be simultaneously contacted with the two second tube portions, and the second heat transfer member set. The sorption type cooling device according to claim 6, which also serves as the heat absorbing member of the heat transfer member set.
前記吸熱部材は、前記2つの第2筒部に対して前記2つの第2筒部の長手方向と直角方向へ相対往復移動する請求項7記載のソープション型冷却装置。 The two second cylindrical portions are arranged in parallel,
The sorption type cooling device according to claim 7, wherein the heat absorbing member relatively reciprocates in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the two second cylindrical portions with respect to the two second cylindrical portions.
前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を相対回動させる請求項1記載のソープション型冷却装置。 The first cylinder part and the second cylinder part are arranged in parallel,
2. The sorption type cooling device according to claim 1, wherein the drive mechanism relatively rotates the heat transfer device in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first tube portion and the second tube portion.
前記駆動機構は、前記第1筒部及び第2筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を直線移動させる請求項1記載のソープション型冷却装置。 The first cylinder part and the second cylinder part are arranged in parallel,
The sorption type cooling device according to claim 1, wherein the drive mechanism linearly moves the heat transfer device in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first tube portion and the second tube portion.
前記第1筒部及び第2筒部は、水平方向に所定距離離れて互いに平行に配置され、
前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材に対して第1筒部及び第2筒部を相対水平往復移動させる請求項17記載のソープション型冷却装置。 The solar collector is arranged diagonally or vertically;
The first tube portion and the second tube portion are arranged in parallel to each other at a predetermined distance in the horizontal direction,
18. The sorption type cooling device according to claim 17, wherein the drive mechanism moves the first cylindrical portion and the second cylindrical portion relative to the heating member, the cooling member, and the heat absorbing member in a reciprocating horizontal direction.
前記冷却部材は、前記放熱フィン構造に放熱する請求項18記載のソープション型冷却装置。 Located directly under the sorption type cooling device, and having a radiating fin structure for radiating heat to the air flow,
The sorption type cooling device according to claim 18, wherein the cooling member radiates heat to the radiating fin structure.
前記連通管部は、前記第1筒部の端壁にハーメチックシール層を介して結合される請求項1記載のソープション型冷却装置。 The communication pipe portion is arranged at the center portion in the radial direction of the first tube portion and is coupled to the central portion of the end wall of the first tube portion so as to be capable of sorbate movement,
2. The sorption type cooling device according to claim 1, wherein the communication pipe part is coupled to an end wall of the first cylinder part via a hermetic seal layer.
前記連通管部は、前記第1筒部の径方向中心部に配置されて前記第1筒部の端壁中央部に結合されて、前記弾性管に連通し、
前記ソーベントは、前記第1筒部の外周壁と前記多孔性弾性管との間に充填される請求項1記載のソープション型冷却装置。 An elastic tube having porosity and elasticity located at the radial center in the first cylindrical portion;
The communication pipe part is disposed at the center part in the radial direction of the first cylinder part and coupled to the center part of the end wall of the first cylinder part, and communicates with the elastic pipe.
The sorbent is a sorption type cooling device according to claim 1, wherein the sorbent is filled between an outer peripheral wall of the first cylindrical portion and the porous elastic tube.
前記高温板は、前記加熱部材を加熱する流体により加熱され、
前記低温板は、前記吸熱部材により冷却され、
前記受熱板は、前記高温板に接触し前記低温板から離れて室内に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触し前記高温板から離れて室内に冷熱を供給する請求項1記載のソープション型冷却装置。 Having a heat receiving plate between a high temperature plate and a low temperature plate facing each other at a predetermined interval;
The hot plate is heated by a fluid that heats the heating member,
The low temperature plate is cooled by the heat absorbing member,
The heat receiving plate is in contact with the high temperature plate and is separated from the low temperature plate to supply heat into the room, or is in contact with the low temperature plate and is separated from the high temperature plate to supply cold heat into the room. A sorption type cooling device.
前記高温板は、高温流体により加熱され、
前記低温板は、低温流体により加熱され、
前記受熱板は、前記高温板に接触して外部に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して外部に冷熱を供給することを特徴とする熱切り換え装置。 Having a heat receiving plate between a high temperature plate and a low temperature plate facing each other at a predetermined interval;
The hot plate is heated by a hot fluid;
The cold plate is heated by a cold fluid;
The heat switching device is characterized in that the heat receiving plate is in contact with the high temperature plate to supply heat to the outside, or the heat receiving plate is in contact with the low temperature plate to supply cold heat to the outside.
前記熱輸送機構は、直列に配置された複数のヒートパイプと、高位置側の前記ヒートパイプの凝縮部と、低位置側の前記ヒートパイプの蒸発部とに密着する良伝熱性の伝熱部材とを有し、
伝熱により前記伝熱部材は、前記高位置側のヒートパイプの凝縮部から前記低位置側のヒートパイプの蒸発部へ熱を移動させることを特徴とする太陽熱利用装置。 Solar heat utilization comprising a solar heat collector that is installed at a high place and collects solar heat, a heat consuming device that is installed at a low place and that uses the solar heat, and a heat transport mechanism that transports heat from the solar heat collector to the heat consuming device In the device
The heat transport mechanism includes a plurality of heat pipes arranged in series, a condensing part of the heat pipe on the high position side, and a heat transfer member with good heat transfer property that is in close contact with the evaporation part of the heat pipe on the low position side And
The solar heat utilization apparatus, wherein the heat transfer member moves heat from the condensation part of the heat pipe on the high position side to the evaporation part of the heat pipe on the low position side by heat transfer.
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