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Verweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung 2015-81411 , eingereicht am 13. April 2015, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Adsorptionskühlanlage, die abwechselnd ein Adsorptionsmedium durch ein Adsorptionsmittel adsorbiert und das Adsorptionsmedium von dem Adsorptionsmittel desorbiert, um dadurch kontinuierlich eine Kühlkapazitat zu erlangen.
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Hintergrundtechnik
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Es war eine Adsorptionskühlanlage bekannt, die zwischen einem Kühlmedium und einem Heizmedium umschaltet, um abwechselnd das Kühlmedium und das Heizmedium auf einen Satz von Adsorptionsteilen zu schalten, die jeweils mit einem Adsorptionsmittel versehen sind, wodurch abwechselnd ein Adsorptionsmedium mit einer Gasphase adsorbiert wird und das adsorbierte Adsorptionsmedium desorbiert wird. In dieser Adsorptionskühlanlage bleiben das Kühlmedium und das Heizmedium zu der Zeit des Umschaltens zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium, bevor sie umgeschaltet werden, in einem Strömungsdurchgang. Aus diesem Grund strömt das Kühlmedium unmittelbar nach dem Umschalten zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium in eine Wärmequelle und das Heizmedium strömt in einen Strahler, wodurch ein COP (Leistungskoeffizient) der Adsorptionskühlanlage verringert wird. Hier COP = Kälteausgangsleisung/Eingangswärmemenge von außen.
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Im Gegensatz dazu wird ein Verfahren vorgeschlagen, das eine Zeit, zu der eine Strömungsdurchgangsumschalteinrichtung, die auf einer Auslasssseite eines Adsorptionsteils bereitgestellt ist, umgeschaltet wird, im Vergleich zu einer Zeit, zu der eine Strömungsdurchgangsumschalteinrichtung, die auf einer Einlassseite des Adsorptionsteils bereitgestellt ist, umgeschaltet wird, verschiebt, wodurch verhindert wird, dass ein Kühlmedium in eine Wärmequelle strömt und ein Heizmedium in einen Strahler strömt (siehe Patentdokument 1).
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Dokument des bisherigen Stands der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: JPH9-196493A
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Jedoch hat der Adsorptionsteil selbst in einem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Aufbau unmittelbar, nachdem das Kühlmedium auf das Heizmedium umgeschaltet wird, eine niedrige Temperatur, während der Adsorptionsteil unmittelbar, nachdem das Heizmedium auf das Kühlmedium umgeschaltet wird, eine hohe Temperatur hat. Aus diesem Grund wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Adsorptionsteil und dem Kühlmedium oder zwischen dem Adsorptionsteil und dem Heizmedium groß, was folglich eine große Eingangswärmemenge von außen erfordert und den COP verringert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung behandelt die vorstehenden Themen. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Eingangswärmemenge von außen in einer Adsorptionskühlanalage zu verringern, die zwischen einem Kühlmedium und einem Heizmedium umschaltet, um abwechselnd das Kühlmedium und das Heizmedium an einen Adsorptionsteil zuzuführen, um dadurch kontinuierlich eine Kühlkapazität zu erlangen.
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Um die Aufgabe zu lösen, umfasst eine Adsorptionskühlanlage in einem Aspekt der vorlegenden Offenbarung erste und zweite Adsorptionsteile, die von außen mit einem Wärmemedium zum Fördern der Adsorption versorgt werden, wenn das Adsorptionsmedium adsorbiert wird, und die von außen mit dem Wärmemedium versorgt werden, um die Desorption zu fördern, wenn das Adsorptionsmedium desorbiert wird, und einen Strömungsdurchgangsumschaltteil, der einen Strömungsdurchgang des Wärmemediums, das an die ersten und zweiten Adsorptionsteile zugeführt wird, umschaltet. Der Strömungsdurchgangsumschaltteil ist fähig, zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der erste Adsorptionsteil mit dem Wärmemedium von außen versorgt wird, um die Desorption des Adsorptionsmediums zu fördern, und der zweite Adsorptionsteil mit dem Wärmemedium von außen versorgt wird, um die Adsorption des Adsorptionsmediums zu fördern, einem zweiten Betriebszustand, der einen Wärmemediumzirkulationskreis bildet, der das Wärmemedium zwischen dem ersten Adsorptionsteil und dem zweiten Adsorptionsteil in einem Zustand zirkuliert, in dem die Zuführung des Wärmemediums von außen gesperrt ist, und einem dritten Betriebszustand, in dem der erste Adsorptionsteil mit dem Wärmemedium von außen versorgt wird, um die Adsorption des Adsorptionsmediums zu fördern, und der zweite Adsorptionsteil mit dem Wärmemedium von außen versorgt wird, um die Desorption des Adsorptionsmediums zu fördern, umzuschalten. Die Adsorptionskühlanlage schaltet von dem ersten Betriebszustand über den zweiten Betriebszustand auf den dritten Betriebszustand um und schaltet von dem dritten Betriebszustand über den zweiten Betriebszustand auf den ersten Betriebszustand um.
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Auf diese Weise kann durch Bereitstellen des zweiten Betriebszustands, um einen Wärmeaustausch zwischen zwei Adsorptionsteilen durchzuführen, wenn das Wärmemedium zwischen den zwei Adsorptionsteilen umgeschaltet wird, eine Eingangswärmemenge von außen verringert werden. Auf diese Weise kann ein COP (= Kälteausgangsleistung/Eingangswärmemenge von außen) der Adsorptionskühlanlage verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher. In den Zeichnungen:
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1 ist ein schematisches Diagramm einer Adsorptionskühlanalage einer ersten Ausführungsform;
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2 ist ein schematisches Diagramm, um einen Betriebszustand der Adsorptionskühlanlage von 1 zu zeigen;
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3 ist ein Flussdiagramm, um einen Betriebsfluss der Adsorptionskühlanlage der ersten Ausführungsform zu zeigen;
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4 ist ein Diagramm, um eine Wärmemediumtemperatur vor und nach dem Durchlaufen eines Adsorptionsteils, eine Eingangswärmemenge in den Adsorber und eine Kühlausgangsleistung des Adsorbers der ersten Ausführungsform zu zeigen;
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5 ist ein schematisches Diagramm einer Adsorptionskühlanalage einer zweiten Ausführungsform;
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6 ist ein schematisches Diagramm, um einen Betriebszustand der Adsorptionskühlanlage von 5 zu zeigen;
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7 ist ein schematisches Diagramm einer Adsorptionskühlanalage einer dritten Ausführungsform; und
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8 ist ein schematisches Diagramm, um einen Betriebszustand der Adsorptionskühlanlage von 7 zu zeigen.
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Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
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(Erste Ausführungsform)
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Hier nachstehend wird eine erste Ausführungsform auf der Basis von 1 bis 4 beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird eine Adsorptionskühlanalage der vorliegenden Offenbarung auf eine Adsorptionskühlanlage für die Fahrzeugklimatisierung angewendet.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Adsorptionskühlanlage mit zwei Adsorbern 10, 20 versehen. Jeder eines ersten Adsorbers 10 und eines zweiten Adsorbers 20 ist auf die gleiche Weise aufgebaut, und wenn ein Adsorptionsmedium in einem der Adsorber 10, 20 verdampft und adsorbiert wird, wird das Adsorptionsmedium in dem anderen der Adsorber 10, 20 desorbiert und kondensiert.
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Der erste Adsorber 10 ist mit einem ersten abgedichteten Behälter 11 versehen und der zweite Adsorber 20 ist mit einem zweiten abgedichteten Behälter 21 versehen. Jeder der abgedichteten Behälter 11, 21 hat eine luftdichte Struktur und sein inneres wird nahezu in einem Vakuumzustand gehalten. Das Adsorptionsmedium (Kältemittel) ist in den abgedichteten Behältern 11, 21 eingeschlossen. In der ersten Ausführungsform wird Wasser als das Adsorptionsmedium verwendet.
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Der erste abgedichtete Behälter 11 hat einen ersten Adsorptionsteil 12 und einen ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 darin bereitgestellt und der zweite abgedichtete Behälter 21 hat einen zweiten Adsorptionsteil 22 und einen zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 darin bereitgestellt. Jeder der Adsorptionsteile 12, 22 und der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 ist mit einer Rohrleitung, in der ein Wärmemedium zirkuliert wird, und einem Wärmeübertragungsteil versehen, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium und dem Adsorptionsmedium beschleunigt. In den Adsorptionsteilen 12, 22 wird das Adsorptionsmedium adsorbiert und desorbiert, während das Adsorptionsmedium in den Verdampfungs-/Kondensationsteilen 13, 23 verdampft und kondensiert wird.
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Jeder der Adsorptionsteile 12, 22 ist mit einem Adsorptionsmittel gefüllt, um das Adsorptionsmedium zu adsorbieren. Wenn das Adsorptionsmittel gekühlt wird, adsorbiert das Adsorptionsmittel das Adsorptionsmedium (Wasserdampf) in einem gasphasigen Zustand, während das Adsorptionsmittel, wenn das Adsorptionsmittel erwärmt wird, das adsorbierte Adsorptionsmedium desorbiert und das Adsorptionsmedium (den Wasserdampf) in dem gasphasigen Zustand abgibt. Das Adsorptionsmittel besteht zum Beispiel aus Silikagel oder Zeolith.
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Wenn das Adsorptionsmedium adsorbiert wird, wird jeder der Adsorptionsteile 12, 22 mit dem Wärmemedium von außen versorgt, um die Adsorption zu beschleunigen, während, wenn das Adsorptionsmedium desorbiert wird, jeder der Adsorptionsteile 12, 22 mit dem Wärmemedium von außen versorgt wird, um die Desorption zu beschleunigen. Wenn das Adsorptionsmedium verdampft wird, wird ferner jeder der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 von außen mit dem Wärmemedium versorgt, um die Verdampfung zu beschleunigen, während, wenn das Adsorptionsmedium kondensiert wird, jeder der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 von außen mit dem Wärmemedium versorgt wird, um die Kondensation zu beschleunigen.
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In jedem der Adsorptionsteile 12, 22 wird das Wärmemedium zum Kühlen eines Fahrzeugbetriebsverbrennungsmotors 30 von dem Verbrennungsmotor 30 über einen ersten Wärmemediumströmungsdurchgang 60 zirkuliert. Der Verbrennungsmotor 30 ist eine wassergekühlte Brennkraftmaschine und verwendet Fluid (Motorkühlwasser), das durch Mischen von Wasser mit Frostschutzmittel auf Ethylenglykolbasis hergestellt wird, als das Wärmemedium zum Kühlen des Verbrennungsmotors 30.
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Jeder der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 wird von einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 40 über einen zweiten Wärmemediumströmungsdurchgang 61 mit dem Wärmemedium für die Klimatisierung versorgt. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 40 ist mit einem Klimaanlagengehäuse 41 versehen, um einen Durchgang für Luft aufzubauen, die in einen Fahrzeugraum ausgeblasen werden soll. In dem Klimaanlagengehäuse 41 ist auf einer strömungsaufwärtigen Seite einer Luftströmung ein Gebläse 42 bereitgestellt, und auf einer strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung ist ein Innenwärmetauscher 43 bereitgestellt.
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Der Innenwärmetauscher 43 erlangt von dem Wärmemedium, das durch eine latente Verdampfungswärme des Adsorptionsmediums in den Verdampfungs-/Kondensationsteilen 13, 23 gekühlt wird, eine Kühlkapazität und kühlt die Luft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 zirkuliert wird. In dieser Hinsicht wird in der ersten Ausführungsform das gleiche Fluid wie das Wärmemedium zum Kühlen des Verbrennungsmotors 30, das heißt, das Fluid, das durch Mischen von Wasser mit Frostschutzmittel auf Ethylenglykolbasis hergestellt wird, als das Wärmemedium für die Klimatisierung verwendet.
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Das Wärmemedium, das aus jedem der Adsorptionsteile 12, 22 strömt, kann über den ersten Wärmemediumströmungsdurchgang 60 in einen Innenwärmetauscher 50 strömen, während das aus jedem der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 strömende Kältemittel über den zweiten Wärmemediumströmungsdurchgang 61 in den Außenwärmetauscher 50 strömen kann. Der Außenwärmetauscher 50 wirkt als ein Strahler, der eine Wärme zwischen dem Wärmemedium und Außenluft austauscht, um das Wärmemedium dadurch zu kühlen. Das von dem Außenwärmetauscher 50 gekühlte Wärmemedium wird an jeden der Adsorptionsteile 12, 22 und der Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 zugeführt.
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Der erste Wärmemediumströmungsdurchgang 60 ist mit einem ersten Schaltventil 70 bis zu einem vierten Schaltventil 73 versehen, um den Wärmemediumströmungsdurchgang umzuschalten, während der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 mit einem fünften Schaltventil 74 bis zu einem sechsten Schaltventil 75 versehen ist, um den Wärmemediumströmungsdurchgang umzuschalten.
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Das erste Schaltventil 70 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des ersten Adsorptionsteils 12 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des zweiten Adsorptionsteils 22 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des zweiten Adsorptionsteils 22 in Verbindung zu stehen, und in dem die Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des ersten Adsorptionsteils 12 in Verbindung zu stehen, umschalten. Das zweite Schaltventil 71 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite des ersten Adsorptionsteils 12 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Ausströmungsseite des zweiten Adsorptionsteils 22 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des ersten Adsorptionsteils 12 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 in Verbindung zu stehen, und in dem die Ausströmungsseite des zweiten Adsorptionsteils 22 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des ersten Verbrennungsmotors 30 in Verbindung zu stehen, umschalten.
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Das dritte Schaltventil 72 kann zwischen einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 dazu gebracht wird, mit dem ersten Schaltventil 70 in Verbindung zu stehen, und in dem die Zuströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 dazu gebracht wird, mit dem zweiten Schaltventil 71 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 in Verbindung zu stehen, und in dem das erste Schaltventil 70 dazu gebracht wird, mit dem zweiten Schaltventil 71 in Verbindung zu stehen, umschalten. Das vierte Schaltventil 71 kann zwischen einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit dem ersten Schaltventil 70 in Verbindung zu stehen, und in dem die Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit dem zweiten Schaltventil 71 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 in Verbindung zu stehen, und in dem das erste Schaltventil 70 dazu gebracht wird, mit dem zweiten Schaltventil 71 in Verbindung zu stehen, umschalten.
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Das fünfte Schaltventil 74 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite des ersten Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Außenwärmetausches 50 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Ausströmungsseite des zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteils 23 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des ersten Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 in Verbindung zu stehen, und in dem die Ausströmungsseite des zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteils 23 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 in Verbindung zu stehen, umschalten. Das sechste Schaltventil 75 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Ausströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 dazu gebracht wird, mit einer Zuströmungsseite des Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteils 23 in Verbindung zu stehen, und in dem die Ausströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 dazu gebracht wird, mit der Zuströmungsseite des ersten Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 in Verbindung zu stehen, umschalten.
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Durch Umschalten des Wärmemediumströmungsdurchgangs durch diese Schaltventile 70 bis 75 können drei in 2 gezeigte Betriebszustände umgeschaltet werden.
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In einem in 2A gezeigten ersten Betriebszustand hat der erste Wärmemediumströmungsdurchgang 60 einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Verbrennungsmotor 30 und dem ersten Adsorptionsteil 12 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Außenwärmetauscher 50 und in dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird, darin ausgebildet. Ferner hat der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Außenwärmetauscher 50 und in dem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Innenwärmetauscher 43 und in dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 zirkuliert wird, darin ausgebildet.
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In einem in 2B gezeigten zweiten Betriebszustand hat der erste Wärmemediumströmungsdurchgang 60 einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium nur in dem Verbrennungsmotor 30 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem ersten Adsorptionsteil 12 und in dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium nur in dem Außenwärmetauscher 50 zirkuliert wird, darin ausgebildet. Ferner hat der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 den gleichen Wärmemediumkreis wie in dem ersten Betriebszustand darin ausgebildet.
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In einem in 2C gezeigten dritten Betriebszustand hat der erste Wärmemediumströmungsdurchgang 60 einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Verbrennungsmotor 30 und in dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Außenwärmetauscher 50 und in dem ersten Adsorptionsteil 12 zirkuliert wird, darin ausgebildet. Ferner hat der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Außenwärmetauscher 50 und in dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 zirkuliert wird, und einen Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem Innenwärmetauscher 43 und in dem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 zirkuliert wird, darin ausgebildet.
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Diese drei Betriebszustände werden in der Reihenfolge des ersten Betriebszustands → des zweiten Betriebszustands → des dritten Betriebszustands → des zweiten Betriebszustands → des ersten Betriebszustands umgeschaltet. Diese Betriebszustände werden später im Detail beschrieben.
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Zurückkehrend zu 1 ist der erste Wärmemediumströmungsdurchgang 60 mit einer ersten Pumpe 80 und einer zweiten Pumpe 81 versehen, von denen jede das Wärmemedium zirkuliert. Die erste Pumpe 80 ist auf einer Wärmemediumzuströmungsseite des Verbrennungsmotors 30 bereitgestellt und führt das Wärmemedium von dem Verbrennungsmotor 30 an den ersten Adsorptionsteil 12 oder an den zweiten Adsorptionsteil 22 zu. Die zweite Pumpe 81 ist auf einer Wärmemediumzuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 bereitgestellt und führt das Wärmemedium von dem Außenwärmetauscher 50 an den ersten Adsorptionsteil 12 oder an den zweiten Adsorptionsteil 22 zu.
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In der ersten Ausführungsform ist die zweite Pumpe 81 in dem ersten Wärmemediumströmungsdurchgang 60 zwischen dem dritten Schaltventil 72 und dem vierten Schaltventil 73 eingefügt. Mit anderen Worten ist die zweite Pumpe 81 in dem Wärmemediumkreis angeordnet, in dem das Wärmemedium in dem vorstehend erwähnten zweiten Betriebszustand in dem ersten Adsorptionsteil 12 und in dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird. Eine Position, in der die zweite Pumpe 81 angeordnet ist, kann „eine Position zwischen dem zweiten Schaltventil 71 und dem vierten Schaltventil 73” oder „eine Position zwischen dem ersten Schaltventil 70 und dem vierten Schaltventil 73” sein. Der Grund, warum die zweite Pumpe 81 in dieser Position angeordnet sein kann, ist, dass die zweite Pumpe 81 in einem Kreis angeordnet ist, den das Wärmemedium, das eine Kältequelle ist, wenn das Adsorptionsmedium in dem ersten Adsorptionsteil 12 und in dem zweiten Adsorptionsteil 22 adsorbiert wird, durchläuft und den Außenwärmetauscher 50 durchläuft, was folglich unterbinden kann, dass die Temperatur des Wärmemediums, das für den Wärmeaustausch verwendet wird und das die zweite Pumpe 81 durchläuft, nutzlos erhöht wird.
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Der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 ist mit einer dritten Pumpe 82 und einer vierten Pumpe 83 versehen, von denen jede das Wärmemedium zirkuliert. Die dritte Pumpe 82 ist auf einer Wärmemediumzuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 bereitgestellt und führt das Wärmemedium von dem Außenwärmetauscher 50 an den ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 oder den zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 zu. Die vierte Pumpe 83 ist auf einer Wärmemediumzuströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 bereitgestellt und führt das Wärmemedium von dem Innenwärmetauscher 43 an den ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 oder den zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 zu.
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Die Adsorptionskühlanlage ist mit einer in der Zeichnung nicht gezeigten elektronischen Steuervorrichtung versehen. Die elektronische Steuervorrichtung ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer aufgebaut, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und ähnliches und eine periphere Schaltung umfasst und die Betriebe des Gebläses 42, der Schaltventile 70 bis 75 und der Pumpen 80 bis 83 steuert.
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Als nächstes wird ein Betrieb der Adsorptionskühlanlage mit dem vorstehend erwähnten Aufbau auf der Basis eines in 3 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
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Zuerst wird die Adsorptionskühlanlage in dem ersten Betriebszustand betrieben (2A) (S10). In dem ersten Betriebszustand strömt das Wärmemedium (Heizmedium) nach dem Kühlen des Verbrennungsmotors 30 in den ersten Adsorptionsteil 12 und das Wärmemedium (Kühlmedium) strömt nach dem Austauschen von Wärme mit Außenluft in dem Außenwärmetauscher 50 in den zweiten Adsorptionsteil 22. Ferner strömt das Wärmemedium nach dem Austauschen von Wärme mit der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 50 in den ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 und das Wärmemedium nach dem Kühlen von Luft für die Klimatisierung in dem Innenwärmetauscher 43 strömt in den zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23.
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In dem ersten Adsorptionsteil 12 wird die Desorption des von dem Adsorptionsmittel adsorbierten Adsorptionsmediums durch das von dem Verbrennungsmotor 30 zugeführte Wärmemedium beschleunigt. In dem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 wird die Kondensation des Adsorptionsmediums in einer Gasphase, das von dem ersten Adsorptionsteil 12 desorbiert wird, durch das Wärmemedium, das von dem Außenwärmetauscher 50 in es strömt, beschleunigt.
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In dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 wird die Verdampfung des Adsorptionsmediums durch Wärme des Wärmemediums, das von dem Innenwärmetauscher 43 zugeführt wird, beschleunigt. Das Wärmemedium, das durch latente Verdampfungswärme des Adsorptionsmediums gekühlt wird, strömt in den Innenwärmetauscher 43, wodurch die klimatisierte Luft, die in den Fahrzeugraum ausgeblasen wird, gekühlt wird. In dem ersten Betriebszustand wird eine Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Durchlaufen des zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteils 23 eine Kühlausgangsleistung der Adsorptionskühlanlage.
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In dem zweiten Adsorptionsteil 22 wird das Adsorptionsmedium in der Gasphase, das in dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 verdampft wird, adsorbiert, wodurch die Verdampfung des Adsorptionsmediums in dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 beschleunigt wird. Zu dieser Zeit wird Wärme, die erzeugt wird, wenn das Adsorptionsmedium in dem zweiten Adsorptionsteil 22 adsorbiert wird, durch das Wärmemedium, das von dem Außenwärmetauscher 50 in den zweiten Adsorptionsteil 22 strömt, entfernt. Auf diese Weise wird eine Zunahme der Temperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 unterbunden und eine Abnahme in der Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels wird unterbunden.
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Wie vorstehend beschrieben wird in dem ersten Betriebszustand in dem ersten Adsorber 10 das Adsorptionsmedium desorbiert und das desorbierte Adsorptionsmedium, das in die Gasphase gebracht wird, wird kondensiert, während in dem zweiten Adsorber 20 das Adsorptionsmedium verdampft wird und das verdampfte Adsorptionsmedium, das in die Gasphase gebracht wird, adsorbiert wird. Somit wirkt der erste Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 als ein Kondensator, um das Adsorptionsmedium in der Gasphase zu kondensieren, während der zweite Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 als ein Verdampfer wirkt, um das Adsorptionsmedium in einer flüssigen Phase zu verdampfen.
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Als nächstes wird bestimmt, ob eine Abschlusszeit für den ersten Betriebszustand erreicht ist oder nicht (S11). Wenn der erste Betriebszustand fortgesetzt wird, wird eine Adsorptionsmenge des Adsorptionsmediums in dem zweiten Adsorptionsteil 22 erhöht. Folglich wird die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmediums in dem zweiten Adsorptionsteil 22 verringert und folglich wird die Kühlkapazität der Adsorptionskühlanlage verringert. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Zeit, wenn eine erste spezifizierte Zeit ab einer Zeit, zu welcher der Betrieb in dem ersten Betriebszustand gestartet wird, vergeht, zu einer Abschlusszeit für den ersten Betriebszustand gemacht.
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Als ein Ergebnis der Bestimmungsverarbeitung in S11 wird in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Abschlusszeit des ersten Betriebszustands nicht erreicht ist (S11: Nein), der Betrieb in dem ersten Betriebszustand fortgesetzt (S10). Andererseits werden in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Abschlusszeit des ersten Betriebszustands erreicht ist (S11: Ja), das erste Schaltventil 70, das dritte Schaltventil 72 und das vierte Schaltventil 73 betätigt, wodurch die Adsorptionskühlanlage in dem zweiten Betriebszustand betrieben wird (2B) (S12).
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In dem zweiten Betriebszustand wird durch das erste Schaltventil 70 bis zu dem vierten Schaltventil 73 ein Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird, ausgebildet. Dieser Wärmemediumkreis ist von dem Verbrennungsmotor 30 und dem Außenwärmetauscher 50 getrennt, und eine Zuströmung des Wärmemediums (Heizmediums) von dem Verbrennungsmotor 30 und eine Zuströmung des Wärmemediums (Kühlmediums) von dem Außenwärmetauscher 50 sind gesperrt. Auf diese Weise wird über das Wärmemedium ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 durchgeführt. Wenn der erste Betriebszustand beendet ist, hat der erste Adsorptionsteil 12 eine höhere Temperatur als der zweite Adsorptionsteil 22, wenn folglich der erste Betriebszustand auf den zweiten Betriebszustand gewechselt wird, wird die Temperatur des ersten Adsorptionsteils 12 verringert und die Temperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 wird erhöht.
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Als nächstes wird bestimmt, ob eine Abschlusszeit für den zweiten Betriebszustand erreicht ist oder nicht (S13). Wenn der zweite Betriebszustand fortgesetzt wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 allmählich verringert und ein Wärmeaustauschwirkungsgrad zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 wird verringert. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Zeit, zu der eine zweite spezifizierte Zeit ab einer Zeit, zu welcher der Betrieb in dem zweiten Betriebszustand gestartet wird, verstreicht, zu der Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands gemacht. Die zweite spezifizierte Zeit (eine Zeitspanne, die von einer Zeit, zu welcher der zweite Betriebszustand gestartet wird, bis der zweite Betriebszustand beendet ist) kann kleiner oder gleich einer Zeitspanne festgelegt werden, die von einer Zeit, zu welcher der zweite Betriebszustand gestartet wird, bis das von dem zweiten Adsorptionsteil 22 adsorbierte Adsorptionsmedium beginnt, desorbiert zu werden, vergeht.
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Als ein Ergebnis der Bestimmungsverarbeitung in S13 wird in einem Fall, in dem die Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands nicht erreicht wird (S13: Nein), der Betrieb in dem zweiten Betriebszustand fortgesetzt (S12). Andererseits werden in einem Fall, in dem die Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands erreicht wird (S13: Ja), das zweite Schaltventil 71, das dritte Schaltventil 72 und das vierte Schaltventil 73 betätigt, wodurch die Adsorptionskühlanlage in dem dritten Betriebszustand betrieben wird (S14).
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In dem dritten Betriebszustand wird der Betrieb des ersten Adsorbers 10 im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen ersten Betriebszustand durch den Betrieb des zweiten Adsorbers 20 ersetzt. Mit anderen Worten wird in dem ersten Adsorber 10 das Adsorptionsmedium verdampft und das verdampfte Adsorptionsmedium wird adsorbiert, während das Adsorptionsmedium in dem zweiten Adsorber 20 desorbiert wird und das desorbierte Adsorptionsmedium gekühlt und kondensiert wird. Somit wirkt der erste Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 als ein Verdampfer, um das Adsorptionsmedium in der flüssigen Phase zu verdampfen, während der zweite Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 als ein Kondensator wirkt, um das Adsorptionsmedium in der Gasphase zu kondensieren.
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In dem dritten Betriebszustand wird das Adsorptionsmedium in der flüssigen Phase in dem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 verdampft und das in dem Innenwärmetauscher 43 zirkulierte Wärmemedium wird durch die latente Verdampfungswärme des Adsorptionsmediums gekühlt. Mit anderen Worten wird in dem dritten Betriebszustand eine Temperaturdifferenz des Wärmemediums vor und nach dem Durchlaufen des ersten Verdampfungs-/Kondensationsteils 13 die Kühlausgangsleistung der Adsorptionskühlanlage.
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Als nächstes wird bestimmt, ob eine Abschlusszeit des dritten Betriebszustands erreicht ist oder nicht (S15). Wenn der dritte Betriebszustand fortgesetzt wird, wird die adsorbierte Menge des Adsorptionsmediums in dem ersten Adsorptionsteil 12 erhöht. Folglich wird die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmediums in dem ersten Adsorptionsteil 12 verringert und folglich wird die Kühlausgangsleistung der Adsorptionskühlanlage verringert. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Zeit, zu der eine dritte spezifizierte Zeit ab einer Zelt, wenn der Betrieb in dem dritten Betriebszustand gestartet wird, zu der Abschlusszeit des dritten Betriebszustands gemacht.
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Als ein Ergebnis der Bestimmung in S15 wird in einem Fall, in dem die Abschlusszeit des dritten Betriebszustands nicht erreicht wird (S15: Nein), der Betrieb in dem dritten Betriebszustand fortgesetzt (S14). Andererseits werden in einem Fall, in dem die Abschlusszeit des dritten Betriebszustands erreicht wird (S15: Ja), das erste Schaltventil 70, das dritte Schaltventil 72 und das vierte Schaltventil 73 betätigt, wodurch die Adsorptionskühlanlage in dem zweiten Betriebszustand betrieben wird (2B) (S16).
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Als nächstes wird bestimmt, ob die Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands erreicht ist oder nicht (S17). Als ein Ergebnis wird in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands nicht erreicht ist (S17: Nein) der Betrieb in dem zweiten Betriebszustand fortgesetzt (S16). Andererseits werden in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Abschlusszeit des zweiten Betriebszustands erreicht ist (S17: Ja), das zweite Schaltventil 71, das dritte Schaltventil 72 und das vierte Schaltventil 73 betätigt, wodurch die Adsorptionskühlanlage in dem ersten Betriebszustand betrieben wird (S10).
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Danach schaltet die Adsorptionskühlanlage den Betriebszustand in der Reihenfolge des ersten Betriebszustands → des zweiten Betriebszustands → des dritten Betriebszustands → des zweiten Betriebszustands → des ersten Betriebszustands um, wodurch die Kühlkapazität kontinuierlich ausgeübt wird.
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Ein in einem oberen Bereich von 4 gezeigtes Diagramm zeigt eine Wärmemediumtemperatur (Einlasstemperatur), wenn das Wärmemedium in die Adsorptionsteile 12, 22 strömt, eine Wärmemediumtemperatur (Auslasstemperatur), wenn das Wärmemedium aus den Adsorptionsteilen 12, 22 strömt, eine Wärmemediumtemperatur (Einlasstemperatur), wenn das Wärmemedium in die Verdampfungs-/Kondensationsteile 13, 23 strömt, und eine Wärmemediumtemperatur (Auslasstemperatur), wenn das Wärmemedium aus den Verdampfungs-/Kondensationsteilen 13, 23 strömt. Ein Diagramm, das in einer unteren Zeile von 4 gezeigt ist, zeigt die Eingangswärmemenge in die Adsorber 10, 20 und die Kühlausgangsleistung der Adsorber 10, 20. In dieser Hinsicht werden in dem in dem oberen Bereich von 4 gezeigten Diagramm die ersten Verdampfungs-/Kondensationsteile 13 und zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteile 23 nicht voneinander unterschieden.
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In dem ersten Betriebszustand wird die Temperatur des ersten Adsorptionsteils 12 durch das Wärmemedium (Heizmedium), das von dem Verbrennungsmotor 13 zugeführt wird, erhöht, wodurch die Auslasstemperatur des ersten Adsorptionsteils 12 nahe an die Einlasstemperatur des ersten Adsorptionsteils 12 kommt. Ferner wird der zweite Adsorptionsteil 22 durch das Wärmemedium (Kühlmedium) gekühlt, das von dem Außenwärmetauscher 50 zugeführt wird, wodurch die Auslasstemperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 nahe an die Einlasstemperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 kommt.
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In dem dritten Betriebszustand wird die Temperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 durch das Wärmemedium (Heizmedium), das von dem Verbrennungsmotor 30 zugeführt wird, erhöht, wodurch die Auslasstemperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 nahe an die Einlasstemperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 kommt. Ferner wird der erste Adsorptionsteil 12 durch das Wärmemedium (Kühlmedium), das von dem Außenwärmetauscher 50 zugeführt wird, gekühlt, wodurch die Auslasstemperatur des ersten Adsorptionsteils 12 nahe an die Einlasstemperatur des ersten Adsorptionsteils 12 kommt.
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Wenn der erste Betriebszustand direkt auf den dritten Betriebszustand geschaltet wird, wird aus diesem Grund eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem Wärmemedium (Kühlmedium), das von dem Außenwärmetauscher 50 zugeführt wird, groß und eine Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten Adsorptionsteil 22 und dem Wärmemedium (Heizmedium), das von dem Verbrennungsmotor 30 zugeführt wird, wird groß. Wenn ferner der dritte Betriebszustand direkt auf den ersten Betriebszustand geschaltet wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem Wärmemedium (Heizmedium), das von dem Verbrennungsmotor 30 zugeführt wird, groß und eine Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten Adsorptionsteil 22 und dem Heizmedium (Kühlmedium), das von dem Außenwärmetauscher 50 zugeführt wird, wird groß. Als ein Ergebnis ist eine große Eingangswärmemenge von außen (dem Verbrennungsmotor 30, dem Außenwärmetauscher 50) erforderlich.
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Im Gegensatz dazu wird in der ersten Ausführungsform der erste Betriebszustand auf den zweiten Betriebszustand und dann auf den dritten Betriebszustand geschaltet und der dritte Betriebszustand wird auf den zweiten Betriebszustand und dann auf den ersten Betriebszustand geschaltet. In dem zweiten Betriebszustand wird der Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium in dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert wird, ausgebildet, und ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 wird über das Wärmemedium durchgeführt.
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Aus diesem Grund kann in einem Fall, in dem der erste Betriebszustand auf den zweiten Betriebszustand geschaltet wird, die Temperatur des ersten Adsorptionsteils 12 verringert werden und die Temperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 kann erhöht werden. Ferner kann in einem Fall, in dem der dritte Betriebszustand auf den zweiten Betriebszustand geschaltet wird, die Temperatur des ersten Adsorptionsteils 12 erhöht werden und die Temperatur des zweiten Adsorptionsteils 22 kann verringert werden.
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Ein schraffierter Abschnitt der Eingangswärmemenge in dem in dem unteren Bereich von 4 gezeigten Diagramm zeigt eine Wärmemenge des Wärmeaustauschs, der zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 in dem zweiten Betriebszustand durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann durch Durchführen des Wärmeaustauschs zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 in dem zweiten Betriebszustand die Eingangswärmemenge von außen um die Wärmemenge, die dem schraffierten Bereich entspricht, verringert werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird zu der Zeit des Umschaltens zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium, die an die zwei Adsorptionsteile 12, 22 zugeführt werden, der zweite Betriebszustand vorgesehen, um den Wärmeaustausch zwischen den zwei Adsorptionsteilen 12, 22 durchzuführen, so dass die Temperaturdifferenzen zwischen den Adsorptionsteilen 12, 22 und dem Kühlmedium oder dem Heizmedium verringert werden können. Auf diese Weise kann die Eingangswärmemenge von außen verringert werden und ein COP (= Kühlkapazität/Eingangswärmemenge von außen) der Adsorptionskühlanlage kann verbessert werden. Selbst wenn ferner in einem Fall, in dem die Wärmemenge, die durch den Verbrennungsmotor 30 erzeugt wird, und eine Größe des Außenwärmetauschers 50 begrenzt sind, kann die Adsorptionskühlanlage kontinuierlich betrieben werden, um dadurch die Kühlkapazität auszuüben.
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Wenn ferner der zweite Betriebszustand fortgesetzt wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen den zwei Adsorptionsteilen 12, 22 verringert und somit wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad zwischen den zwei Adsorptionsteilen 12, 22 verringert. Aus diesem Grund wird in der ersten Ausführungsform eine Zeit, während welcher der zweite Betriebszustand durchgeführt wird, kleiner oder gleich einer Zeitspanne festgelegt, die von einer Zeit, wenn der zweite Betriebszustand gestartet wird, bis das von den zwei Adsorptionsteilen 12, 22 adsorbierte Adsorptionsmedium beginnt, desorbiert zu werden, vergeht. Auf diese Weise wird in dem zweiten Betriebszustand der Wärmeaustausch zwischen den zwei Adsorptionsteilen 12, 22 durchgeführt, bis der Wärmeaustauschwirkungsgrad zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 auf einen spezifizierten Wert verringert wird, und dann wird der zweite Betriebszustand auf den ersten Betriebszustand oder auf den dritten Betriebszustand geschaltet, wodurch ein Wirkungsgrad der Adsorptionskühlanlage verbessert werden kann.
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Ferner ist in der ersten Ausführungsform die zweite Pumpe 81 in dem Wärmemediumkreis bereitgestellt, in dem das Wärmemedium in dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 in dem zweiten Betriebszustand zirkuliert wird. Auf diese Weise kann das Wärmemedium in einem Zustand, in dem der erste Adsorptionsteil 12 und der zweite Adsorptionsteil 22 von dem Verbrennungsmotor 30 und dem Außenwärmetauscher 50 getrennt sind, zwischen dem ersten Adsorptionsteil 12 und dem zweiten Adsorptionsteil 22 zirkuliert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform auf der Basis von 5 und 6A bis 6C beschrieben. Beschreibungen der gleichen Teile wie in der ersten Ausführungsform werden weggelassen und nur Teile, die sich von denen in der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden beschrieben.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform darin, dass eine Adsorptionskühlanlage mit einem Kondensationsteil 102, der ausschließlich für die Kondensation verwendet wird, und einem Verdampfungsteil 105, der ausschließlich für die Verdampfung verwendet wird, versehen ist.
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Wie in 5 gezeigt, ist die Adsorptionskühlanlage der zweiten Ausführungsform mit einem Adsorber 100 versehen. Der Adsorber 100 ist mit einem abgedichteten Behälter 101 versehen und der abgedichtete Behälter 101 ist mit vier Kammern 101a bis 101d versehen.
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Eine erste Kammer 101a, eine zweite Kammer 101b und eine dritte Kemmer 101c und eine vierte Kammer 101d sind von oben angeordnet. Die erste Kammer 101a kann über die zweite Kammer 101b oder die dritte Kammer 101c mit der vierten Kammer 101d in Verbindung stehen. Ferner steht die erste Kammer 101a durch einen Verbindungsdurchgang 101e direkt mit der vierten Kammer 101d in Verbindung.
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Die erste Kammer 101a nimmt den Kondensationsteil 102 darin auf, und die zweite Kammer 101b nimmt den ersten Adsorptionsteil 103 darin auf, und die dritte Kammer 101c nimmt den zweiten Adsorptionsteil 104 darin auf, und die vierte Kammer 101d nimmt den Verdampfungsteil 105 darin auf.
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Öffnungs- und Schließventile 106 bis 109, um die benachbarten Kammern 101a bis 101d miteinander in Verbindung stehen zu lassen oder sie voneinander zu trennen, sind zwischen den benachbarten Kammern 101a bis 101d bereitgestellt. Ein erstes Öffnungs- und Schließventil 106 ist zwischen der ersten Kammer 101a und der zweiten Kammer 101b bereitgestellt, und ein zweites Öffnungs- und Schließventil 107 ist zwischen der ersten Kammer 101a und der dritten Kammer 101c bereitgestellt, und ein drittes Öffnungs- und Schließventil 108 ist zwischen der zweiten Kammer 101b und der vierten Kammer 101d bereitgestellt, und ein viertes Öffnungs- und Schließventil 109 ist zwischen der dritten Kammer 101c und der vierten Kammer 101d bereitgestellt. Jedes der Öffnungs- und Schließventile 106 bis 109 wird durch eine Druckdifferenz zwischen den jeweiligen Kammern 101a bis 101d geöffnet oder geschlossen.
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In der zweiten Ausführungsform wird ein Wärmemedium, das aus einem Außenwärmetauscher 50 strömt, nur an den Kondensationsteil 102 zugeführt, und das Wärmemedium, das aus einem Innenwärmetauscher 43 strömt, wird nur an den Verdampfungsteil 105 zugeführt. Aus diesem Grund kondensiert der Kondensationsteil 102 nur ein Adsorptionsmedium und der Verdampfungsteil 105 verdampft nur das Adsorptionsmedium.
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Als nächstes wird ein Betrieb der Adsorptionskühlanlage der zweiten Ausführungsform auf der Basis von 6A bis 6C beschrieben. Ein Schaltzustand jedes Betriebszustands ist der Gleiche wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
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In dem in 6A gezeigten ersten Betriebszustand strömt das Wärmemedium (Heizmedium) von einem Verbrennungsmotor 30 in den ersten Adsorptionsteil 103 und das Wärmemedium (Kühlmedium) strömt von dem Außenwärmetauscher 50 in den zweiten Adsorptionsteil 104. Ferner strömt das Wärmemedium von dem Außenwärmetauscher 50 in den Kondensationsteil 102 und das Wärmemedium strömt von dem Innenwärmetauscher 43 in den Verdampfungsteil 105.
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In dem Verdampfungsteil 105 wird das Adsorptionsmedium mit einer flüssigen Phase durch Wärme des Wärmemediums, das von dem Innenwärmetauscher 43 zugeführt wird, verdampft und das vierte Öffnungs- und Schließventil 109 wird geöffnet. Das Wärmemedium, das durch latente Verdampfungswärme des Adsorptionsmediums gekühlt wird, strömt in den Innenwärmetauscher 43, wodurch Luft für die Klimatisierung, die in eine Fahrzeugkammer ausgeblasen wird, gekühlt wird. In dem zweiten Adsorptionsteil 104 wird das Adsorptionsmedium mit einer Gasphase, das in dem Verdampfungsteil 105 verdampft wird, adsorbiert. In dem zweiten Adsorptionsteil 104 wird eine Temperaturzunahme, die bewirkt wird, wenn das Adsorptionsmedium adsorbiert wird, durch das Wärmemedium, das von dem Außenwärmetauscher 50 zugeführt wird, unterbunden.
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In dem ersten Adsorptionsteil 103 wird das Adsorptionsmedium durch das Wärmemedium, das von dem Verbrennungsmotor 30 zugeführt wird, desorbiert und das erste Öffnungs- und Schließventil 106 wird geöffnet. In dem Kondensationsteil 102 wird das Adsorptionsmedium in der Gasphase, das in dem ersten Adsorptionsteil 103 desorbiert wird und in den Kondensationsteil 102 strömt, durch das Wärmemedium von dem Außenwärmetauscher 50 gekühlt und kondensiert. Das in dem Kondensationsteil 102 kondensierte Adsorptionsmedium wird durch den Verbindungsdurchgang 101e zu dem Verdampfungsteil 105 bewegt.
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In dem in 6B gezeigten zweiten Betriebszustand wird durch ein erstes Schaltventil 70 bis zu einem vierten Schaltventil 73 ein Wärmemediumkreis ausgebildet, in dem das Wärmemedium in einem Zustand in dem ersten Adsorptionsteil 103 und in dem zweiten Adsorptionsteil 104 zirkuliert wird, in dem der erste Adsorptionsteil 103 und der zweite Adsorptionsteil 104 von dem Verbrennungsmotor 30 und dem Außenwärmetauscher 50 getrennt sind. Auf diese Weise wird über das Wärmemedium ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Wärmeadsorptionsteil 103 und dem zweiten Adsorptionsteil 104 durchgeführt.
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In einem in 6C gezeigten dritten Betriebszustand sind der Betrieb des Kondensationsteils 102 und der Betrieb des Verdampfungsteils 105 die Gleichen wie die in dem vorstehend beschriebenen ersten Betriebszustand, während der Betrieb des ersten Adsorptionsteils 103 durch den Betrieb des zweiten Adsorptionsteils 104 ersetzt wird. Mit anderen Worten wird das in dem Verdampfungsteil 105 verdampfte Adsorptionsmedium in dem ersten Adsorptionsteil 103 adsorbiert, während das in dem zweiten Adsorptionsteil 104 desorbierte Adsorptionsmedium in dem Kondensationsteil 102 kondensiert wird.
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Auch in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird zu der Zeit des Umschaltens zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium, um abwechselnd das Kühlmedium und das Heizmedium an die zwei Adsorptionsteile zuzuführen, der zweite Betriebszustand bereitgestellt, um den Wärmeaustausch zwischen den zwei Adsorptionsteilen 103 und 104 durchzuführen, so dass die gleiche Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzeugt werden kann.
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Ferner werden in der zweiten Ausführungsform der Kondensationsteil 102, der ausschließlich für die Kondensation verwendet wird, und der Verdampfungsteil 105, der ausschließlich für die Verdampfung verwendet wird, verwendet, so dass das an den Kondensationsteil 102 zugeführte Wärmemedium und das an den Verdampfungsteil 105 zugeführte Wärmemedium nicht untereinander umgeschaltet werden müssen. Als ein Ergebnis kann ein Wirkungsgrad der Adsorptionskühlanlage verbessert werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform auf der Basis von 7 und 8A bis 8C beschrieben. Beschreibungen der gleichen Teile wie in der ersten Ausführungsform werden weggelassen, und nur Teile, die sich von denen in der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden beschrieben.
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Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in einem Wärmemediumkreis, der in einem zweiten Betriebszustand in einem zweiten Wärmemediumströmungsdurchgang 61 ausgebildet wird.
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Wie in 7 gezeigt, ist der zweite Wärmemediumströmungsdurchgang 61 der vorliegenden dritten Ausführungsform mit einem siebten Schaltventil 76 und einem achten Schaltventil 77 versehen. Das siebte Schaltventil 76 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite eines Innenwärmetauschers 43 dazu gebracht wird, mit einem sechsten Schaltventil 75 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Zuströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 dazu gebracht wird, mit einem fünften Schaltventil 74 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite und die Zuströmungsseite des Innenwärmetauschers 43 dazu gebracht werden, miteinander in Verbindung zu stehen, und in dem das fünfte Schaltventil 74 dazu gebracht wird, mit dem sechsten Schaltventil 75 in Verbindung zu stehen, umgeschaltet werden. Das achte Schaltventil 77 kann zwischen einem Zustand, in dem eine Ausströmungsseite eines Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit dem sechsten Schaltventil 75 in Verbindung zu stehen, und in dem eine Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht wird, mit dem fünften Schaltventil 74 in Verbindung zu stehen, und einem Zustand, in dem die Ausströmungsseite und die Zuströmungsseite des Außenwärmetauschers 50 dazu gebracht werden, miteinander in Verbindung zu stehen, und in dem das fünfte Schaltventil 74 dazu gebracht wird, mit dem sechsten Schaltventil 75 in Verbindung zu stehen, umgeschaltet werden.
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In einem in 8A gezeigten ersten Betriebszustand und in einem in 8C gezeigten dritten Betriebszustand wird in einem ersten Wärmemediumströmungsdurchgang 60 und in dem zweiten Wärmemediumströmungsdurchgang 61 der gleiche Wärmemediumkreis wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Ferner wird in dem in 8B gezeigten zweiten Betriebszustand in einem ersten Wärmemediumströmungsdurchgang 60 der gleiche Wärmemediumkreis wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet.
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Wie in 8B gezeigt, werden in dem zweiten Betriebszustand ein Wärmemediumkreis, in dem ein Wärmemedium nur in dem Innenwärmetauscher 43 zirkuliert wird, ein Wärmemediumkreis (zweiter Wärmemediumkreis), in dem das Wärmemedium in einem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 und in einem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 zirkuliert wird, und ein Wärmemediumkreis, in dem das Wärmemedium nur in dem Außenwärmetauscher 50 zirkuliert wird, in dem zweiten Wärmemediumströmungsdurchgang 61 ausgebildet. Aus diesem Grund wird in dem zweiten Betriebszustand über das Wärmemedium ein Wärmeaustausch 1 zwischen dem ersten Verdampfungs-/Kondensationsteil 13 und dem zweiten Verdampfungs-/Kondensationsteil 23 durchgeführt.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform wird neben der Wirkung der ersten Ausführungsform zur Zeit des Umschaltens zwischen dem Wärmemedium von dem Innenwärmetauscher 43 und dem Wärmemedium von dem Außenwärmetauscher 50, um die Wärmemedien abwechselnd an die zwei Verdampfungs-/Kondensationsteile 13 und 23 zuzuführen, der zweite Betriebszustand bereitgestellt, um den Wärmeaustausch zwischen den zwei Verdampfungs-/Kondensationsteilen 13 und 23 durchzuführen, so dass eine Eingangswärmemenge von außen verringert werden kann. Auf diese Weise kann ein COP (= Kühlausgangsleistung/Eingangswärme von außen) einer Adsorptionskühlanlage verbessert werden.
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Bis zu diesem Punkt wurden Ausführungsformen beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibungen und den Wortlaut der jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf einen Bereich ausgedehnt werden, der von einem Fachmann der Technik in den Beschreibungen leicht ersetzt werden kann, sofern der Bereich nicht von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abweicht, und Verbesserungen basierend auf dem Wissen, das von einem Fachmann der Technik normalerweise erlangt wird, können geeignet zu den Beschreibungen und dem Wortlaut hinzugefügt werden. Modifikationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden beschrieben.
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Zum Beispiel sind in den jeweiligen Ausführungsformen das erste Schaltventil 70 und das zweite Schaltventil 71 als einzelne Schaltventile aufgebaut. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern diese Schaltventile 70, 71 können als ein Schaltventil aufgebaut sein.
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Ferner wird die vorliegende Offenbarung in den jeweiligen Ausführungsformen auf eine Adsorptionskühlanlage für eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung angewendet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auf eine Adsorptionskühlanlage für eine Haushaltsverwendung, eine gewerbliche Anwendung und ähnliches angewendet werden.
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Während die vorliegende Offenbarung unter Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem liegen die verschiedenen Kombinationen und Aufbauten, andere Kombinationen und Aufbauten, einschließlich mehreren, weniger oder nur einem einzigen Element ebenfalls innerhalb des Geists und Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.
