CN107429955B - 吸附式制冷机 - Google Patents
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Abstract
在吸附式制冷机中,切换供给至第一、第二吸附部(12、22、103、104)的热介质的流路的流路切换部(70~73)能够切换如下状态:第一动作状态,该第一动作状态为从外部向第一吸附部(12、103)供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质,且从外部向第二吸附部(22、104)供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质的动作状态;第二动作状态,该第二动作状态为在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使热介质在第一吸附部和第二吸附部之间循环的热介质循环回路的动作状态;以及第三动作状态,该第三动作状态为从外部向第一吸附部供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质,且从外部向第二吸附部供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质的动作状态,从第一动作状态经由第二动作状态切换为第三动作状态,从第三动作状态经由第二动作状态切换为第一动作状态。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于2015年4月13日申请的日本专利申请编号2015-81411号,且将其记载内容引用于本申请。
技术领域
本发明涉及一种吸附式制冷机,该制冷机通过交替地进行被吸附介质向吸附剂的吸附和被吸附介质从吸附剂的脱离,而连续地获得制冷能力。
背景技术
根据以往已知一种吸附式制冷机,通过向具备吸附剂的一组吸附部交替地切换供给冷却介质以及加热介质,从而能够交替地进行气相的被吸附介质的吸附和已吸附的被吸附介质的脱离。在这样的吸附式制冷机中,在冷却介质以及加热介质的切换时刻,切换前的冷却介质、加热介质残留于流路。因此,在冷却介质以及加热介质切换之后,冷却介质向热源流入或加热介质向散热器流入,吸附式制冷机的COP(制冷系数)降低。在此,意味着COP=制冷输出/来自外部的投入热量。
相对于此,提出如下方案(参照专利文献1):使切换设于吸附部的出口侧的流路切换构件的时机比切换设于吸附部的入口侧的流路切换构件的时机迟,从而防止冷却介质向热源流入或加热介质向散热器流入。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-196493号公报
然而,在上述专利文献1所记载的结构中,从冷却介质切换为加热介质之后的吸附部也变为低温,从加热介质切换为冷却介质之后的吸附部也变为高温。因此,吸附部与冷却介质或者吸附部与加热介质的温度差增大,需要从外部投入更多的投入热量,因此COP降低。
发明内容
本发明是鉴于上述问题作出的,其目的在于,在向吸附部交替地切换供给冷却介质以及加热介质,以连续地获得制冷能力的吸附式制冷机中,使来自外部的投入热量降低。
为了达成上述目的,本发明的一个方式的特征是,具备:第一吸附部和第二吸附部,该第一吸附部和第二吸附部在吸附被吸附介质时被从外部供给用于促进吸附的热介质,在使被吸附介质脱离时被从外部供给用于促进脱离的热介质;流路切换部,该流路切换部切换供给至第一吸附部和第二吸附部的热介质的流路;以及第一蒸发冷凝部和第二蒸发冷凝部,该第一蒸发冷凝部和第二蒸发冷凝部在对从第一吸附部和第二吸附部脱离的被吸附介质进行冷凝时被从外部供给用于促进冷凝的热介质,在使吸附于第一吸附部和第二吸附部的被吸附介质蒸发时被从外部供给用于促进蒸发的热介质,流路切换部能够切换如下状态:第一动作状态,该第一动作状态为从外部向第一吸附部供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质,且从外部向第二吸附部供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质的动作状态;第二动作状态,该第二动作状态为在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使热介质在第一吸附部和第二吸附部之间循环的热介质循环回路的动作状态;以及第三动作状态,该第三动作状态为从外部向第一吸附部供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质,且从外部向第二吸附部供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质的动作状态,从第一动作状态经由第二动作状态切换为第三动作状态,从第三动作状态经由第二动作状态切换为第一动作状态,在第一动作状态下,从外部向第一蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质,且从外部向第二蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,在第三动作状态下,从外部向第一蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,且从外部向第二蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质。
本发明的另一方式的特征是,具备:第一吸附部和第二吸附部,该第一吸附部和第二吸附部在吸附被吸附介质时被从外部供给用于促进吸附的热介质,在使被吸附介质脱离时被从外部供给用于促进脱离的热介质;流路切换部,该流路切换部切换供给至第一吸附部和第二吸附部的热介质的流路;以及第一蒸发冷凝部和第二蒸发冷凝部,该第一蒸发冷凝部和第二蒸发冷凝部在对从第一吸附部和第二吸附部脱离的被吸附介质进行冷凝时被从外部供给用于促进冷凝的热介质,在使吸附于第一吸附部和第二吸附部的被吸附介质蒸发时被从外部供给用于促进蒸发的热介质,流路切换部能够切换如下状态:第一动作状态,该第一动作状态为从外部向第一吸附部供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质,且从外部向第二吸附部供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质的动作状态;第二动作状态,该第二动作状态为在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使热介质在第一吸附部和第二吸附部之间循环的热介质循环回路的动作状态;以及第三动作状态,该第三动作状态为从外部向第一吸附部供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质,且从外部向第二吸附部供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质的动作状态,从第一动作状态经由第二动作状态切换为第三动作状态,从第三动作状态经由第二动作状态切换为第一动作状态,在第一动作状态下,从外部向第一蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质,且从外部向第二蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,在第二动作状态下,在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使制冷剂在第一蒸发冷凝部与第二蒸发冷凝部之间循环的第二热介质循环回路,在第三动作状态下,从外部向第一蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,且从外部向第二蒸发冷凝部供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质。
由此,通过设置第二动作状态,从而能够降低来自外部的投入热量,其中第二动作状态为在切换供给至两个吸附部的热介质时,在这些吸附部之间进行热交换的状态。由此,能够使吸附式制冷机的COP(=制冷输出/来自外部的投入热量)提高。
附图说明
一边参照添加的附图一边通过下述的详细的记述使本发明的上述目的以及其他目的、特征和优点变得更加明确。该附图如下所示。
图1是第一实施方式的吸附式制冷机的概念图。
图2是表示图1的吸附式制冷机的动作状态的概念图。
图3是表示第一实施方式的吸附式制冷机的动作的流程的流程图。
图4是表示通过第一实施方式的吸附器的前后的热介质温度、相对于吸附器的投入热量以及吸附器的制冷输出的图表。
图5是第二实施方式的吸附式制冷机的概念图。
图6是表示图5的吸附式制冷机的动作状态的概念图。
图7是第三实施方式的吸附式制冷机的概念图。
图8是表示图7的吸附式制冷机的动作状态的概念图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,基于图1~图4对第一实施方式进行说明。在本第一实施方式中,将本发明的吸附式制冷机应用为车辆空调用吸附式制冷机。
如图1所示,吸附式制冷机设有两个吸附器10、20。第一吸附器10以及第二吸附器20具有相同的结构,在一方的吸附器10、20进行被吸附介质的蒸发和吸附时,在另一方的吸附器10、20进行被吸附介质的脱离和冷凝。
在第一吸附器10设有第一密封容器11,在第二吸附器20设有第二密封容器21。这些密封容器11、21为气密构造,内部保持为大致真空状态。在密封容器11、21的内部封入有被吸附介质(制冷剂)。在本第一实施方式中,将水用作被吸附介质。
在第一密封容器11的内部设有第一吸附部12和第一蒸发冷凝部13,在第二密封容器21的内部设有第二吸附部22和第二蒸发冷凝部23。在吸附部12、22以及蒸发冷凝部13、23设有供热介质流通的配管和促进热介质与被吸附介质的热交换的导热部,在吸附部12、22进行被吸附介质的吸附以及脱离,在蒸发冷凝部13、23进行被吸附介质的蒸发以及冷凝。
在吸附部12、22填充有用于吸附被吸附介质的吸附剂。吸附剂通过被冷却来吸附气相状态的被吸附介质(水蒸气),通过被加热使已吸附的被吸附介质脱离并放出气相状态的被吸附介质(水蒸气)。吸附剂由例如硅胶、沸石构成。
在进行被吸附介质的吸附时从外部向吸附部12、22供给用于促进吸附的热介质,在进行被吸附介质的脱离时从外部向吸附部12、22供给用于促进脱离的热介质。另外,在进行被吸附介质的蒸发时从外部向蒸发冷凝部13、23供给用于促进蒸发的热介质,在进行被吸附介质的冷凝时从外部向蒸发冷凝部13、23供给用于促进冷凝的热介质。
发动机冷却用的热介质从车辆行驶用的发动机30经由第一热介质流路60向吸附部12、22循环。发动机30是水冷式内燃机,作为发动机冷却用的热介质,采用在水中混入有乙二醇系的防冻溶液的流体(发动机冷却水)。
空调用的热介质从车辆用空调装置40经由第二热介质流路61供给至蒸发冷凝部13、23。车辆用空调装置40设有构成向车室内吹出空气的通路的空调壳体41。在空调壳体41的内部,在空气流上游侧设有送风机42,在空气流下游侧设有室内热交换器43。
室内热交换器43从在蒸发冷凝部13、23通过被吸附介质的蒸发潜热而被冷却的热介质获得制冷能力,对在空调壳体41内流通的空气进行冷却。此外,在本第一实施方式中,作为空调用的热介质,采用与发动机冷却用的热介质相同的流体、即在水中混合有乙二醇系的防冻溶液的流体。
从吸附部12、22流出的热介质能够经由第一热介质流路60向室外热交换器50流入,从蒸发冷凝部13、23流出的热介质能够经由第二热介质流路61向室外热交换器50流入。室外热交换器50起到使热介质与室外空气进行热交换而对热介质进行冷却的散热器的功能。在室外热交换器50冷却后的热介质被供给至吸附部12、22以及蒸发冷凝部13、23。
在第一热介质流路60设有用于切换热介质流路的第一切换阀70~第四切换阀73,在第二热介质流路61设有用于切换热介质流路的第五切换阀74、第六切换阀75。
第一切换阀70能够切换如下两种状态:使发动机30的流出侧和第一吸附部12的流入侧连通,且使室外热交换器50的流出侧和第二吸附部22的流入侧连通的状态;以及使发动机30的流出侧和第二吸附部22的流入侧连通,且使室外热交换器50的流出侧和第一吸附部12的流入侧连通的状态。第二切换阀71能够切换如下两种状态:使第一吸附部12的流出侧和发动机30的流入侧连通,且第二吸附部22的流出侧和室外热交换器50的流入侧连通的状态;以及使第一吸附部12的流出侧和室外热交换器50的流入侧连通,且第二吸附部22的流出侧和发动机30的流入侧连通的状态。
第三切换阀72能够切换如下两种状态:使发动机30的流出侧和第一切换阀70连通,且使发动机30的流入侧和第二切换阀71连通的状态;以及使发动机30的流出侧和流入侧连通,且使第一切换阀70和第二切换阀71连通的状态。第四切换阀73能够切换如下两种状态:使室外热交换器50的流出侧和第一切换阀70连通,且使室外热交换器50的流入侧和第二切换阀71连通的状态;以及使室外热交换器50的流出侧和流入侧连通,且使第一切换阀70和第二切换阀71连通的状态。
第五切换阀74切换如下两种状态:使第一蒸发冷凝部13的流出侧和室外热交换器50的流入侧连通,且使第二蒸发冷凝部23的流出侧和室内热交换器43的流入侧连通的状态;以及使第一蒸发冷凝部13的流出侧和室内热交换器43的流入侧连通,且使第二蒸发冷凝部23的流出侧和室外热交换器50的流入侧连通的状态。第六切换阀75能够切换如下两种状态:使室外热交换器50的流出侧和第一蒸发冷凝部13的流入侧连通,且使室内热交换器43的流出侧和第二蒸发冷凝部23的流入侧连通的状态;以及使室外热交换器50的流出侧和第二蒸发冷凝部23的流入侧连通,且使室内热交换器43的流出侧和第一蒸发冷凝部13的流入侧连通的状态。
通过由这些切换阀70~75切换热介质流路,从而能够切换图2所示的三种动作状态。
在图2(a)所示的第一动作状态下,在第一热介质流路60形成有热介质在发动机30和第一吸附部12循环的热介质回路和热介质在室外热交换器50和第二吸附部22循环的热介质回路。另外,在第二热介质流路61形成有热介质在室外热交换器50和第一蒸发冷凝部13循环的热介质回路和热介质在室内热交换器43和第二蒸发冷凝部23循环的热介质回路。
在图2(b)所示的第二动作状态下,在第一热介质流路60形成有热介质仅在发动机30循环的热介质回路、热介质在第一吸附部12和第二吸附部22循环的热介质回路以及热介质仅在室外热交换器50循环的热介质回路。另外,在第二热介质流路61形成有与第一动作状态相同的热介质回路。
在图2(c)所示的第三动作状态下,在第一热介质流路60形成有热介质在发动机30和第二吸附部22循环的热介质回路以及热介质在室外热交换器50和第一吸附部12循环的热介质回路。另外,在第二热介质流路61形成有热介质在室外热交换器50和第二蒸发冷凝部23循环的热介质回路以及热介质在室内热交换器43和第一蒸发冷凝部13循环的热介质回路。
这三种动作状态按照第一动作状态→第二动作状态→第三动作状态→第二动作状态→第一动作状态的顺序依次切换。之后对这些动作状态进行详细地说明。
返回到图1,在第一热介质流路60设有用于使热介质循环的第一泵80、第二泵81。第一泵80设于发动机30的热介质流入侧,从发动机30向第一吸附部12或第二吸附部22供给热介质。第二泵81设于室外热交换器50的热介质流入侧,从室外热交换器50向第一吸附部12或第二吸附部22供给热介质。
在本第一实施方式中,第二泵81设于第一热介质流路60中的第三切换阀72与第四切换阀73之间。即,第二泵81设置为位于上述的第二动作状态中的热介质在第一吸附部12和第二吸附部22循环的热介质回路内。作为设置第二泵81的位置,也可以采用“第二切换阀71与第四切换阀73之间”或者“第一切换阀70与第四切换阀73之间”。也可以设于该位置的理由如下:由于配置于供热介质通过的回路上,因此能够抑制通过第二泵81的热交换介质无益地升温,其中,该热介质为作为在第一吸附部12、第二吸附部22中被吸附介质被吸附时的冷热源的通过室外热交换器50的热介质。
在第二热介质流路61设有用于使热介质循环的第三泵82、第四泵83。第四泵83设于室外热交换器50的热介质流入侧,从室外热交换器50向第一蒸发冷凝部13或第二蒸发冷凝部23供给热介质。第三泵82设于室内热交换器43的热介质流入侧,从室内热交换器43向第一蒸发冷凝部13或第二蒸发冷凝部23供给热介质。
在吸附式制冷机设有未图示的电子控制装置。电子控制装置由包含CPU、ROM以及RAM等的周知的微型电子计算机和其周边电路构成,控制送风机42、切换阀70~75以及泵80~83的动作。
接着,基于图3的流程图对具备上述结构的吸附式制冷机的动作进行说明。
首先,使吸附式制冷机以第一动作状态(图2(a))运转(S10)。在第一动作状态下,对发动机30进行冷却后的热介质(加热介质)向第一吸附部12流入,在室外热交换器50与外气进行热交换后的热介质(冷却介质)向第二吸附部22流入。另外,在室外热交换器50与外气进行热交换后的热介质向第一蒸发冷凝部13流入,在室内热交换器43对空调风进行冷却后的热介质向第二蒸发冷凝部23流入。
在第一吸附部12中,通过从发动机30供给的热介质来促进吸附于吸附剂的被吸附介质的脱离。在第一蒸发冷凝部13中,通过从室外热交换器50流入的热介质来促进从第一吸附部12脱离出的气相的被吸附介质的冷凝。
在第二蒸发冷凝部23中,通过从室内热交换器43供给的热介质的热来促进被吸附介质的蒸发。由被吸附介质的蒸发潜热冷却后的热介质向室内热交换器43流入,向室内吹出的空调风被冷却。在第一动作状态下,通过第二蒸发冷凝部23的前后的热介质的温度差为吸附式制冷机的制冷输出。
在第二吸附部22中,吸附由第二蒸发冷凝部23蒸发后的气相的被吸附介质,促进第二蒸发冷凝部23中的被吸附介质的蒸发。此时,在第二吸附部22伴随着被吸附介质的吸附而产生的热由从室外热交换器50流入的热介质除去。由此,第二吸附部22的温度上升被抑制,吸附剂的吸附能力降低被抑制。
综上,在第一动作状态下,在第一吸附器10进行被吸附介质的脱离以及脱离出的气相的被吸附介质的冷凝,在第二吸附器20进行被吸附介质媒的蒸发以及蒸发出的气相的被吸附介质的吸附。因此,第一蒸发冷凝部13起到使气相的被吸附介质冷凝的冷凝器的功能,第二蒸发冷凝部23起到使液相的被吸附介质蒸发的蒸发器的功能。
接着,判定是否为第一动作状态的结束时机(S11)。若继续第一动作状态,则第二吸附部22中的被吸附介质的吸附量增大。伴随于此,第二吸附部22中的被吸附介质的吸附能力降低,吸附式制冷机的制冷输出降低。因此,在本实施方式中,将第一动作状态中的从运转开始经过第一规定时间的时刻设为第一动作状态的结束时机。
在S11的判定处理的结果是判定为非第一动作状态的结束时机的情况下(S11:否),使第一动作状态下的运转继续(S10)。另一方面,在判定为是第一动作状态的结束时机的情况下(S11:是),使第一切换阀70、第三切换阀72、第四切换阀73动作,使吸附式制冷机以第二动作状态(图2(b))运转(S12)。
在第二动作状态下,通过第一切换阀70~第四切换阀73形成热介质在第一吸附部12和第二吸附部22循环的热介质回路。该热介质回路与发动机30以及室外热交换部50切断,切断来自发动机30的热介质(加热介质)以及来自室外热交换部50的热介质(冷却介质)的流入。由此,在第一吸附部12与第二吸附部22之间经由热介质进行热交换。在第一动作状态的结束时第一吸附部12的温度比第二吸附部22的温度高,因此在从第一动作状态转换为第二动作状态时,第一吸附部12温度降低,第二吸附部22温度上升。
接着,判定是否为第二动作状态的结束时机(S13)。若继续第二动作状态,则第一吸附部12与第二吸附部22的温度差逐渐减小,第一吸附部12与第二吸附部22之间的热交换效率降低。因此,在本实施方式中,将第二动作状态中的从运转开始经过第二规定时间的时刻设为第二动作状态的结束时机。第二规定时间(从第二动作状态开始至结束的时间)能够设定为从第二动作状态开始直到吸附于第二吸附部22的被吸附介质开始脱离为止的时间以下。
在S13的判定处理的结果是判定为非第二动作状态的结束时机的情况下(S13:否),使第二动作状态的运转继续(S12)。另一方面,在判定为是第二动作状态的结束时机的情况下(S13:是),使第二切换阀71、第三切换阀72、第四切换阀73动作,使吸附式制冷机以第三动作状态运转(S14)。
在第三动作状态下,相对于上述的第一动作状态,第一吸附器10和第二吸附器20的动作替换。即,在第一吸附器10中,进行被吸附介质的蒸发以及蒸发后的被吸附介质的吸附,在第二吸附器20中,进行被吸附介质的脱离以及脱离出的被吸附介质的冷却冷凝。因此,第一蒸发冷凝部13起到使液相的被吸附介质蒸发的蒸发器的功能,第二蒸发冷凝部23起到使气相的被吸附介质冷凝的冷凝器的功能。
在第三动作状态下,液相的被吸附介质在第一蒸发冷凝部13蒸发,在室内热交换器43循环的热介质由被吸附介质的蒸发潜热冷却。即,在第三动作状态下,通过第一蒸发冷凝部13的前后的热介质的温度差为吸附式制冷机的制冷输出。
接着,判定是否为第三动作状态的结束时机(S15)。若继续第三动作状态,则第一吸附部12中的被吸附介质的吸附量增大。伴随于此,第一吸附部12中的被吸附介质的吸附能力降低,吸附式制冷机的制冷输出降低。因此,在本实施方式中,将第三动作状态中的从运转开始经过第三规定时间的时刻设为第三动作状态的结束时机。
在S15的判定处理的结果是判定为非第三动作状态的结束时机的情况下(S15:否),使第三动作状态的运转继续(S14)。另一方面,在判定为是第三动作状态的结束时机的情况下(S15:是),使第一切换阀70、第三切换阀72、第四切换阀73动作,使吸附式制冷机以第二动作状态(图2(b))运转(S16)。
接着,判定为是否为第二动作状态的结束时机(S17)。在其结果是判定为非第二动作状态的结束时机的情况下(S17:否),使第二动作状态的运转继续(S16)。另一方面,在判定为是第二动作状态的结束时机的情况下(S17:是),使第二切换阀71、第三切换阀72、第四切换阀73动作,使吸附式制冷机以第一动作状态运转(S10)。
之后,吸附式制冷机以第一动作状态→第二动作状态→第三动作状态→第二动作状态→第一动作状态的顺序依次切换动作状态,从而能够连续地发挥制冷能力。
图4上段表示向吸附部12、22流入时的热介质温度(入口温度)以及从吸附部12、22流出时的热介质温度(出口温度)、向蒸发冷凝部13、23流入时的热介质温度(入口温度)以及从蒸发冷凝部13、23流出时的热介质温度(出口温度)。图4的下段表示相对于吸附器10、20的投入热量和吸附器10、20的制冷输出。此外,在图4的上段中,不区分第一蒸发冷凝部13和第二蒸发冷凝部23。
在第一动作状态下,第一吸附部12通过从发动机30供给的热介质(加热介质)升温,第一吸附部12的出口温度接近第一吸附部12的入口温度。另外,第二吸附部22通过从室外热交换器50供给的热介质(冷却介质)冷却,第二吸附部22的出口温度接近第二吸附部22的入口温度。
在第三动作状态下,第二吸附部22通过从发动机30供给的热介质(加热介质)升温,第二吸附部22的出口温度接近第二吸附部22的入口温度。另外,第一吸附部12通过从室外热交换器50供给的热介质(冷却介质)冷却,第一吸附部12的出口温度接近第一吸附部12的入口温度。
因此,若从第一动作状态直接切换为第三动作状态,则第一吸附部12与从室外热交换器50供给的热介质(冷却介质)的温度差增大,第二吸附部22与从发动机30供给的热介质(加热介质)的温度差增大。另外,若从第三动作状态直接切换为第一动作状态,则第一吸附部12与从发动机30供给的热介质(加热介质)的温度差增大,第二吸附部22与从室外热交换器50供给的热介质(冷却介质)的温度差增大。其结果是需要从外部(发动机30、室外热交换器50)投入更多的投入热量。
相对于此,在本第一实施方式中,从第一动作状态经由第二动作状态切换为第三动作状态,从第三动作状态经由第二动作状态切换为第一动作状态。在第二动作状态下,形成有热介质在第一吸附部12和第二吸附部22循环的热介质回路,在第一吸附部12与第二吸附部22之间经由热介质进行热交换。
因此,在从第一动作状态切换为第二动作状态的情况下,能够使第一吸附部12温度降低,且使第二吸附部22温度上升。另外,在从第三动作状态切换为第二动作状态的情况下,能够使第一吸附部12温度上升,且使第二吸附部22温度降低。
图4的下段所示的标注投入热量的斜线部分表示在第二动作状态下在第一吸附部12与第二吸附部22之间热交换的热量。即,第二动作状态下在第一吸附部12与第二吸附部22之间进行热交换,从而能够使来自外部的投入热量降低与斜线部分对应的热量。
根据以上说明的本第一实施方式,设置在切换供给至两个吸附部12、22的冷却介质和加热介质时在这些吸附部12、22之间进行热交换的第二动作状态,从而能够减小吸附部12、22与冷却介质或加热介质的温度差。由此,能够降低来自外部的投入热量,能够使吸附式制冷机的COP(=制冷输出/来自外部的投入热量)提高。另外,即使在发动机30产生的热量、室外热交换器50的体型存在限制的情况下,也能够使吸附式制冷机连续地运转,使制冷能力发挥。
另外,若继续第二动作状态,则两个吸附部12、22的温度差减小,吸附部12、22之间的热交换效率降低。因此,在本第一实施方式中,将第二动作状态的执行时间设定为从第二动作状态开始直到吸附于吸附部12、22的被吸附介质开始脱离为止的时间以下。由此,在第二动作状态下吸附部12、22彼此之间进行热交换直到第一吸附部12和第二吸附部22的热交换效率降低至规定值,之后切换为第一动作状态或第三动作状态,从而能够使吸附式制冷机的效率提高。
另外,在本第一实施方式中,第二泵81设于在第二动作状态下热介质在第一吸附部12和第二吸附部22循环的热介质回路内。由此,在与发动机30以及室外热交换器50切断的状态下,能够使热介质在第一吸附部12与第二吸附部22之间循环。
(第二实施方式)
接着,基于图5、图6对第二实施方式进行说明。对于与上述第一实施方式相同的部分省略说明,仅对不同的部分进行说明。
在本第二实施方式中,相对于上述第一实施方式,在吸附式制冷机设有冷凝专用的冷凝部102以及蒸发专用的蒸发部105这一点不同。
如图5所示,本第二实施方式的吸附式制冷机设有一个吸附器100。在100设有密封容器101,在密封容器101设有四个室101a~101d。
从上方开始依次配置有第一室101a、第二室101b以及第三室101c、第四室101d。第一室101a和第四室101d能够经由第二室101b或第三室101c连通。另外,第一室101a和第四室101d通过连通路101e直接连通。
在第一室101a收容有冷凝部102,在第二室101b收纳有第一吸附部103,在第三室101c收纳有第二吸附部104,在第四室101d收纳有蒸发部105。
在相邻的室101a~101d之间设有用于将彼此连通或切断的开闭阀106~109。在第一室101a与第二室101b之间设有第一开闭阀106,在第一室101a与第三室101c之间设有第二开闭阀107,在第二室101b与第四室101d之间设有第三开闭阀108,在第三室101c与第四室101d之间设有第四开闭阀109。这些开闭阀106~109通过各室101a~101d的压力差来开闭。
在本第二实施方式中,从室外热交换器50流出的热介质仅供给至冷凝部102,从室内热交换器43流出的热介质仅供给至蒸发部105。因此,在冷凝部102中仅进行被吸附介质的冷凝,在蒸发部105中仅进行被吸附介质的蒸发。
接着,基于图6对本第二实施方式的吸附式制冷机的动作进行说明。各动作状态的切换条件与上述第一实施方式相同。
在图6(a)所示的第一动作状态中,热介质(加热介质)从发动机30向第一吸附部103流入,热介质(冷却介质)从室外热交换器50向第二吸附部104流入。另外,热介质从室外热交换器50向冷凝部102流入,热介质从室内热交换器43向蒸发部105流入。
在蒸发部105中,液相的被吸附介质通过从室内热交换器43供给的热介质的热而蒸发,第四开闭阀109开放。由被吸附介质的蒸发潜热冷却后的热介质向室内热交换器43流入,向室内吹出的空调风被冷却。在第二吸附部104中,吸附由蒸发部105蒸发后的气相的被吸附介质。第二吸附部22通过从室外热交换器50供给的热介质来抑制伴随着被吸附介质的吸附的温度上升。
在第一吸附部103中,被吸附介质通过从发动机30供给的热介质而脱离,第一开闭阀106开放。在冷凝部102中,从第一吸附部104脱离出的气相的被吸附介质通过从室外热交换器50供给的热介质冷却且冷凝。由冷凝部102冷凝后的被吸附介质经由连通路101e向蒸发部105移动。
在图6(b)所示的第二动作状态下,形成如下的热介质回路:在通过第一切换阀70~第四切换阀73与发动机30以及室外热交换部50切断的状态下,热介质在第一吸附部103和第二吸附部104循环。由此,在第一吸附部103与第二吸附部104之间经由热介质进行热交换。
在图6(c)所示的第三动作状态下,相对于上述的第一动作状态,冷凝部102以及蒸发部105的动作相同,第一吸附部103和第二吸附部104的动作被替换。即,由蒸发部105蒸发后的被吸附介质在第一吸附部103被吸附,在第二吸附部104脱离出的被吸附介质由冷凝部102冷凝。
在以上说明的本第二实施方式中,通过设置在交替地向两个吸附部103、104供给冷却介质和加热介质时在两个吸附部103、104之间进行热交换的第二动作状态,从而能够获得与上述第一实施方式相同的效果。
另外,在本第二实施方式中,采用冷凝专用的冷凝部102和蒸发专用的蒸发部105,从而不需要切换由冷凝部102以及蒸发部105供给的热介质。其结果是能够使吸附式制冷机的效率提高。
(第三实施方式)
接着,基于图7、图8对第三实施方式进行说明。对于与上述第一实施方式相同的部分省略说明,仅对于不同的部分进行说明。
在本第三实施方式中,相对于上述第一实施方式,在第二动作状态下形成于第二热介质流路61的热介质回路不同。
如图7所示,在本第三实施方式的第二热介质流路61设有第七切换阀76、第八切换阀77。第七切换阀76能够切换如下两种状态:使室内热交换器43的流出侧和第六切换阀75连通,且使室内热交换器43的流入侧和第五切换阀74连通的状态;以及使室内热交换器43的流出侧和流入侧连通,且使第五切换阀74和第六切换阀75连通的状态。第八切换阀77能够切换如下两种状态:使室外热交换器50的流出侧和第六切换阀75连通,且使室外热交换器50的流入侧和第五切换阀74连通的状态;以及使室外热交换器50的流出侧和流入侧连通,且使第五切换阀74和第六切换阀75连通的状态。
在图8(a)所示第一动作状态和图8(c)所示的第三动作状态下,在第一热介质流路60以及第二热介质流路61形成与上述第一实施方式相同的热介质回路。另外,在图8(b)所示的第二动作状态下,在第一热介质流路60形成与上述第一实施方式相同的热介质回路。
如图8(b)所示,在第二动作状态下,在第二热介质流路61形成有热介质仅在室内热交换器43循环的热介质回路、热介质在第一蒸发冷凝部13与第二蒸发冷凝部23循环发热介质回路(第二热介质回路)以及热介质仅在室外热交换器50循环的热介质回路。因此,在第二动作状态下,在第一蒸发冷凝部13与第二蒸发冷凝部23之间经由热介质进行热交换。
根据以上说明的本第三实施方式,在上述第一实施方式的效果基础上,通过设置第二动作状态能够降低来自外部的投入热量,其中,该第二动作状态为在向两个蒸发冷凝部13、23交替地切换供给来自室内热交换器43的热介质和来自室外热交换器50的热介质时,在这些蒸发冷凝部13、23之间进行热交换的动作状态。由此,能够使吸附式制冷机的COP(=制冷输出/来自外部的投入热量)提高。
以上,对实施方式进行了说明,但是本发明不限定于此,在不脱离本发明的范围内,不限定于各实施方式的记载文字,在本领域技术人员能够从这些容易地替换的范围,且本领域技术人员基于通常的知识能够适当地附加改良。对上述实施方式的变形例进行叙述。
例如,在上述各实施方式中,第一切换阀70以及第二切换阀71分别构成为切换阀,但是不限定于此,这些也可以通过一个切换阀构成。
另外,在上述各实施方式中,将本发明应用为车辆用空调装置用吸附式制冷机,但是不限定于此,也可以应用为家庭用、业务用等吸附式制冷机。
本发明依据实施例被记述,应理解成本发明不限定于该实施例和构造。本发明也包含各种各样的变形例和等同范围内的变形。此外,本发明的范畴和思想范围包含各种各样的组合、方式,进一步地,仅包含这些中的一个要素、包含该要素以上或者该要素以下的其他的组合、方式也包含在本发明的范畴和思想范围中。
Claims (6)
1.一种吸附式制冷机,进行被吸附介质的蒸发和吸附、以及被吸附介质的脱离和冷凝,通过被吸附介质的蒸发潜热而获得制冷能力,所述吸附式制冷机的特征在于,具备:
第一吸附部(12)和第二吸附部(22),该第一吸附部(12)和第二吸附部(22)在吸附被吸附介质时被从外部供给用于促进吸附的热介质,在使被吸附介质脱离时被从外部供给用于促进脱离的热介质;
流路切换部(70~73),该流路切换部(70~73)切换供给至所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)的热介质的流路;以及
第一蒸发冷凝部(13)和第二蒸发冷凝部(23),该第一蒸发冷凝部(13)和第二蒸发冷凝部(23)在对从所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)脱离的被吸附介质进行冷凝时被从外部供给用于促进冷凝的热介质,在使吸附于所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)的被吸附介质蒸发时被从外部供给用于促进蒸发的热介质,
所述流路切换部(70~73)能够切换如下状态:
第一动作状态,该第一动作状态为从外部向所述第一吸附部(12)供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质,且从外部向所述第二吸附部(22)供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质的动作状态;第二动作状态,该第二动作状态为在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使热介质在所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)之间循环的热介质循环回路的动作状态;以及第三动作状态,该第三动作状态为从外部向所述第一吸附部(12)供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质,且从外部向所述第二吸附部(22)供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质的动作状态,
从所述第一动作状态经由所述第二动作状态切换为所述第三动作状态,从所述第三动作状态经由所述第二动作状态切换为所述第一动作状态,
在所述第一动作状态下,从外部向所述第一蒸发冷凝部(13)供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质,且从外部向所述第二蒸发冷凝部(23)供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,
在所述第三动作状态下,从外部向所述第一蒸发冷凝部(13)供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,且从外部向所述第二蒸发冷凝部(23)供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质。
2.根据权利要求1所述的吸附式制冷机,其特征在于,
所述第二动作状态的执行时间设定为从所述第二动作状态开始直到吸附于所述第一吸附部(12)或所述第二吸附部(22)的被吸附介质开始脱离为止的时间以下。
3.根据权利要求1所述的吸附式制冷机,其特征在于,
在所述第二动作状态下形成的所述热介质循环回路内设有用于使热介质循环的热介质循环部(81)。
4.一种吸附式制冷机,进行被吸附介质的蒸发和吸附、以及被吸附介质的脱离和冷凝,通过被吸附介质的蒸发潜热而获得制冷能力,所述吸附式制冷机的特征在于,具备:
第一吸附部(12)和第二吸附部(22),该第一吸附部(12)和第二吸附部(22)在吸附被吸附介质时被从外部供给用于促进吸附的热介质,在使被吸附介质脱离时被从外部供给用于促进脱离的热介质;
流路切换部(70~73),该流路切换部(70~73)切换供给至所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)的热介质的流路;以及
第一蒸发冷凝部(13)和第二蒸发冷凝部(23),该第一蒸发冷凝部(13)和第二蒸发冷凝部(23)在对从所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)脱离的被吸附介质进行冷凝时被从外部供给用于促进冷凝的热介质,在使吸附于所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)的被吸附介质蒸发时被从外部供给用于促进蒸发的热介质,
所述流路切换部(70~73)能够切换如下状态:
第一动作状态,该第一动作状态为从外部向所述第一吸附部(12)供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质,且从外部向所述第二吸附部(22)供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质的动作状态;第二动作状态,该第二动作状态为在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使热介质在所述第一吸附部(12)和所述第二吸附部(22)之间循环的热介质循环回路的动作状态;以及第三动作状态,该第三动作状态为从外部向所述第一吸附部(12)供给用于促进被吸附介质的吸附的热介质,且从外部向所述第二吸附部(22)供给用于促进被吸附介质的脱离的热介质的动作状态,
从所述第一动作状态经由所述第二动作状态切换为所述第三动作状态,从所述第三动作状态经由所述第二动作状态切换为所述第一动作状态,
在所述第一动作状态下,从外部向所述第一蒸发冷凝部(13)供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质,且从外部向所述第二蒸发冷凝部(23)供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,
在所述第二动作状态下,在切断来自外部的热介质的供给的状态下,形成使制冷剂在所述第一蒸发冷凝部(13)与所述第二蒸发冷凝部(23)之间循环的第二热介质循环回路,
在所述第三动作状态下,从外部向所述第一蒸发冷凝部(13)供给用于促进被吸附介质的蒸发的热介质,且从外部向所述第二蒸发冷凝部(23)供给用于促进被吸附介质的冷凝的热介质。
5.根据权利要求4所述的吸附式制冷机,其特征在于,
所述第二动作状态的执行时间设定为从所述第二动作状态开始直到吸附于所述第一吸附部(12)或所述第二吸附部(22)的被吸附介质开始脱离为止的时间以下。
6.根据权利要求4所述的吸附式制冷机,其特征在于,
在所述第二动作状态下形成的所述热介质循环回路内设有用于使热介质循环的热介质循环部(81)。
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