低温再生型吸着材を用いた吸着式冷凍機の開発第4報一一吸脱着モデルを用いた解析による冷水出口温度一定化の検討

摘要

吸着式冷凍機は，低温の温水(50〜80°C)を利用して冷水を作ることができる冷凍機である。太陽熱をはじめ，生産工程で発生する熱，燃料電池の排熱等の様々な低温排熱利用が可能であることから，その有効利用に対する期待は大きい。吸着式冷凍機は，吸着材が塗布された2つの熱交換器を用いて吸着·脱着を交互に行う方式であるため，出力である冷水温度が大きく変動する(4〜5°C)ことが課題となっている。そのため吸着式冷凍機で作られた冷水を空調用熱交換器や温度成層型蓄熱槽に直接送ることが困難で，これらの手前にバッファータンクを設置しなければならず，設備増設，スペース增大がその普及の阻害要因となっている。一般の圧縮式冷凍機は膨張弁による冷媒流量制御や圧縮機の回転数制御でその出力を制御しているが，吸着式冷凍機ではこのような機器内部での制御法が確立されていない。本研究では，装置内部で冷却水流量を変化させることにより，冷水温度の一定化をはかるロジックを吸脱着モデルに用いた解析により検討した。吸着材の吸着等温線，装置内部の熱授受を基に冷水出口温度一定化をはかるロジックを構築し，冷水出口温度一定化時の実験値を用いて，理論式の妥当性を確認した。実験値はほぼ最適化されていたことも確認できた。