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公開番号2025164584
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068647
出願日2024-04-19
発明の名称冷凍装置
出願人ダイキン工業株式会社,国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類F25B 25/02 20060101AFI20251023BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】蒸気圧縮式冷凍サイクルは、冷媒の循環量を変えることで能力を調整することが可能である。しかし、吸着式冷凍サイクルにおいて能力を調整するためには、冷媒の吸着量又は脱着量を変える必要がある。
【解決手段】冷凍装置100は、冷媒流路111と、圧縮機131と、吸着材と、第1吸着器133と、第2吸着器134と、制御部105と、を備える。圧縮機131は、低圧冷媒を吸入して圧縮し、高圧冷媒として吐出する。吸着材は、冷媒の圧力の変化に応じて冷媒を吸着及び脱着する。第1吸着器133及び第2吸着器134は、圧縮機131の吐出側又は吸入側と接続され、吸着材が冷媒を吸着又は脱着する際に発生する温熱又は冷熱が回収される。制御部は、運転モードを変更する。第1運転モードでは、高圧冷媒の圧力と、低圧冷媒の圧力と、の差が第1値である。第2運転モードでは、差が第1値と異なる第2値である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒が流れる冷媒流路（１１１，２１１）と、
低圧冷媒を吸入して圧縮し、高圧冷媒として吐出する、圧縮機（１３１，２３１）と、
冷媒の圧力の変化に応じて冷媒を吸着及び脱着する吸着材（２８１）と、
前記圧縮機の吐出側と接続され、前記吸着材が冷媒を吸着する際に発生する温熱が回収される、第１熱回収部（１３３，１３４，２２１，２２２）と、
前記圧縮機の吸入側と接続され、前記吸着材が冷媒を脱着する際に発生する冷熱が回収される、第２熱回収部（１３３，１３４，２２１，２２２）と、
運転モードを変更する制御部（１０５，２０５）と、
を備え、
前記運転モードは、
前記高圧冷媒の圧力と、前記低圧冷媒の圧力と、の差が第１値である第１運転モードと、
前記差が前記第１値と異なる第２値である第２運転モードと、
を含む、
冷凍装置（１００，２００）。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記圧縮機を起動するタイミング、及び、前記圧縮機を停止するタイミングの少なくとも１つを変更して前記差を調整することにより、前記運転モードを変更する、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧縮機を停止させずに前記圧縮機の回転数を変更して前記差を調整することにより、前記運転モードを変更する、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記高圧冷媒を減圧して前記低圧冷媒にする膨張機構（１３２）をさらに備え、
前記吸着材は、前記冷媒流路を循環する冷媒と共に前記冷媒流路の少なくとも一部を流れ、
前記制御部は、前記膨張機構を制御して前記差を調整することにより、前記運転モードを変更する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
切り替え機構（２３５）をさらに備え、
前記第１熱回収部及び前記第２熱回収部の一方は、前記吸着材を有する第１吸着器であり、他方は、前記吸着材を有する第２吸着器であり、
前記切り替え機構は、前記冷媒流路を、
前記圧縮機の吐出側と前記第１吸着器とを接続して前記第１吸着器内を高圧状態にし、かつ、前記圧縮機の吸入側と前記第２吸着器とを接続して前記第２吸着器内を低圧状態にする第１状態と、
前記圧縮機の吸入側と前記第１吸着器とを接続して前記第１吸着器内を低圧状態にし、かつ、前記圧縮機の吐出側と前記第２吸着器とを接続して前記第２吸着器内を高圧状態にする第２状態と、
の間で切り替え可能であり、
前記冷媒流路が前記第１状態である場合に、前記第１熱回収部は、前記第１吸着器であり、前記第２熱回収部は、前記第２吸着器であり、
前記冷媒流路が前記第２状態である場合に、前記第１熱回収部は、前記第２吸着器であり、前記第２熱回収部は、前記第１吸着器である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記圧縮機を通らずに前記第１熱回収部と前記第２熱回収部とを接続するバイパス流路（２９１）と、
前記バイパス流路に設けられるバイパス弁（２９２）と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記バイパス弁の開度を変更して前記差を調整することにより、前記運転モードを変更する、
請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
第１圧力容器（２７１）と、第２圧力容器（２７２）と、をさらに備え、
前記第１圧力容器は、前記冷媒流路において前記圧縮機の吐出側と前記切り替え機構との間に設けられ、
前記第２圧力容器は、前記冷媒流路において前記圧縮機の吸入側と前記切り替え機構との間に設けられる、
請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記差は、前記第１圧力容器の内部圧力と、前記第２圧力容器の内部圧力と、の差である、
請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記吸着材は、金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記冷媒流路を流れる冷媒は、二酸化炭素、炭化水素冷媒、アンモニア、及び水からなる群から選択される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
冷凍装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（米国特許出願公開第２０２３／０４１７４５９号明細書）に開示されるように、多孔性金属錯体等の吸着材に対して冷媒が吸着及び脱着される際に発生する熱を利用する吸着式冷凍サイクルを備える冷凍装置が用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷媒の凝縮熱及び蒸発熱を利用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、冷媒の循環量を変えることで能力を調整することが可能である。しかし、吸着式冷凍サイクルにおいて能力を調整するためには、吸着材への冷媒の吸着量、又は、吸着材からの冷媒の脱着量を変える必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１観点の冷凍装置は、冷媒が流れる冷媒流路と、圧縮機と、吸着材と、第１熱回収部と、第２熱回収部と、制御部と、を備える。圧縮機は、低圧冷媒を吸入して圧縮し、高圧冷媒として吐出する。吸着材は、冷媒の圧力の変化に応じて冷媒を吸着及び脱着する。第１熱回収部は、圧縮機の吐出側と接続され、吸着材が冷媒を吸着する際に発生する温熱が回収される。第２熱回収部は、圧縮機の吸入側と接続され、吸着材が冷媒を脱着する際に発生する冷熱が回収される。制御部は、運転モードを変更する。運転モードは、第１運転モードと、第２運転モードと、を含む。第１運転モードでは、高圧冷媒の圧力と、低圧冷媒の圧力と、の差（運転差圧）が第１値である。第２運転モードでは、運転差圧が第１値と異なる第２値である。
【０００５】
第１観点の冷凍装置は、冷媒流路の高圧域の圧力と低圧域の圧力との差である運転差圧を調整することで、冷凍装置の能力を調整できる。
【０００６】
第２観点の冷凍装置は、第１観点の冷凍装置であって、制御部は、圧縮機を起動するタイミング、及び、圧縮機を停止するタイミングの少なくとも１つを変更して運転差圧を調整することにより、運転モードを変更する。
【０００７】
第３観点の冷凍装置は、第１観点の冷凍装置であって、制御部は、圧縮機を停止させずに圧縮機の回転数を変更して運転差圧を調整することにより、運転モードを変更する。
【０００８】
第４観点の冷凍装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つの冷凍装置であって、膨張機構をさらに備える。膨張機構は、高圧冷媒を減圧して低圧冷媒にする。吸着材は、冷媒流路を循環する冷媒と共に冷媒流路の少なくとも一部を流れる。制御部は、膨張機構を制御して運転差圧を調整することにより、運転モードを変更する。
【０００９】
第５観点の冷凍装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つの冷凍装置であって、切り替え機構をさらに備える。第１熱回収部及び第２熱回収部の一方は、吸着材を有する第１吸着器であり、他方は、吸着材を有する第２吸着器である。切り替え機構は、冷媒流路を、第１状態と、第２状態と、の間で切り替え可能である。第１状態は、圧縮機の吐出側と第１吸着器とを接続して第１吸着器内を高圧状態にし、かつ、圧縮機の吸入側と第２吸着器とを接続して第２吸着器内を低圧状態にする。第２状態は、圧縮機の吸入側と第１吸着器とを接続して第１吸着器内を低圧状態にし、かつ、圧縮機の吐出側と第２吸着器とを接続して第２吸着器内を高圧状態にする。冷媒流路が第１状態である場合に、第１熱回収部は、第１吸着器であり、第２熱回収部は、第２吸着器である。冷媒流路が第２状態である場合に、第１熱回収部は、第２吸着器であり、第２熱回収部は、第１吸着器である。
【００１０】
第６観点の冷凍装置は、第５観点の冷凍装置であって、バイパス流路と、バイパス弁と、をさらに備える。バイパス流路は、圧縮機を通らずに第１熱回収部と第２熱回収部とを接続する。バイパス弁は、バイパス流路に設けられる。制御部は、バイパス弁の開度を変更して運転差圧を調整することにより、運転モードを変更する。
（【００１１】以降は省略されています）

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