JP2005326073A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005326073A
JP2005326073A JP2004144009A JP2004144009A JP2005326073A JP 2005326073 A JP2005326073 A JP 2005326073A JP 2004144009 A JP2004144009 A JP 2004144009A JP 2004144009 A JP2004144009 A JP 2004144009A JP 2005326073 A JP2005326073 A JP 2005326073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
heat
cooling
refrigeration
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004144009A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4086011B2 (ja
Inventor
Yoshiaki Tanaka
攻明 田中
Kenichi Nishikawa
健一 西川
Original Assignee
Denso Corp
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, 株式会社デンソー filed Critical Denso Corp
Priority to JP2004144009A priority Critical patent/JP4086011B2/ja
Publication of JP2005326073A publication Critical patent/JP2005326073A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4086011B2 publication Critical patent/JP4086011B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

【課題】 吸着式冷凍装置の特性に応じた吸着冷凍能力を発揮できるように冷凍サイクルに組み合わせることで、冷凍サイクル側の効率向上および吸着冷凍能力の向上が図れることが可能な冷凍装置を実現する。
【解決手段】 第1冷媒が封入され、冷凍サイクルを備える冷凍装置において、吸着コア130、140が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器150、160を具備する吸着式冷凍装置100が配設され、第1凝縮器12の下流側には、第2蒸発器150、160で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒と熱交換する第2冷却用熱交換器14bと第2蒸発器150、160で熱交換された熱交換媒体と第2冷却用熱交換器14bで冷却された第1冷媒を冷却する第1冷却用熱交換器14aとが設けられた。これにより、冷凍サイクル側の効率向上および吸着冷凍能力の向上が図れる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルからなる冷凍装置に関するものであり、特に、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して第2冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置の併設に関する。
従来、この種の冷凍装置として、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して第2冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置を蒸気圧縮式冷凍サイクルからなる冷凍装置に併設させて冷却能力の向上を図ったものが知られている。
具体的には、吸着式冷凍装置の冷凍能力を発揮する第2蒸発器により蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成する第1凝縮器の出口部を流れる凝縮された過冷却液状態の第1冷媒を冷却するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−142015号公報
しかしながら、上記特許文献1によれば、第1凝縮器の出口部を流れる凝縮された過冷却液状態の第1冷媒を冷却することで、冷凍装置の効率向上が図れるが、一般的に、吸着式冷凍装置は、加熱媒体、冷却媒体の水温や流量を固定させた条件で吸着冷凍能力を出力する熱媒体温度の冷水温度を低温化していくと吸着冷凍能力が低下し、冷水温度を高めるようにすると吸着冷凍能力が増加する特性を有している。
一方、蒸気圧縮式冷凍サイクルは、使用条件により、例えば、冷凍サイクル内の冷媒温度や冷媒流量が変化している。上記特許文献1では、吸着式冷凍装置の作動仕様が詳しくは記載されていないが、発明者らの研究によると、冷凍サイクル側の冷媒流量が多いときに第2蒸発器で第1凝縮器の出口部を流れる第1冷媒を冷却していた冷水温度で、冷媒流量が少ないときに第1凝縮器の出口部を流れる第1冷媒を冷却しても、モリエル線図上で同一のエンタルピであるため蒸気圧縮式冷凍サイクル内へ入力する熱量が低下することを見出した。
つまり、冷媒流量が多いときは、吸着式冷凍装置の冷水温度を高めるようにして第1冷媒を冷却すればよいため最大の吸着冷凍能力で賄うことが可能であるが、冷媒流量が少ないときは、例えば、冷水温度が低温となる少量の流量でエンタルピの増加を図って、第1冷媒と熱交換させるなどの吸着冷凍能力を小さくするとか、低温の冷水温度が得られるように吸着剤量を多くして吸着式冷凍装置を大型化する必要があることが分かった。
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、吸着式冷凍装置の特性に応じた吸着冷凍能力を発揮できるように冷凍サイクルに組み合わせることで、冷凍サイクル側の効率向上および吸着冷凍能力の向上が図れることが可能な冷凍装置を提供することにある。
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項16に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、
加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、この吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)と、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)内を流通する冷却媒体を冷却する放熱器(180)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、
吸着式冷凍装置(100)は、第2蒸発器(150、160)にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒を冷却し、その冷却された第1冷媒をさらに冷却するように構成したことを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、凝縮された第1冷媒を順に冷却することで、第1冷媒側の冷媒流量が少ないときでも冷熱源となる熱交換媒体の冷水温度を高めることができる。これにより、吸着冷凍能力の向上が図れるとともに、蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、冷凍サイクルと称する)側の第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒が再度冷却されることで、具体的には、高圧側の圧力低下、エンタルピの増加などによって冷凍サイクル側の効率向上が図れる。さらに、高圧側の圧力低下により圧縮機(11)の動力低減ができる。
請求項2に記載の発明では、第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、第1凝縮器(12)の下流側には、第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒と熱交換する第2冷却用熱交換器(14b)と、第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と第2冷却用熱交換器(14b)で冷却された第1冷媒を冷却する第1冷却用熱交換器(14a)とが設けられたことを特徴としている。
請求項2に記載の発明によれば、具体的には、第1凝縮器(12)の下流側に、第1冷却用熱交換器(14a)と第2冷却用熱交換器(14b)とが設けられたことにより、請求項1と同じように、吸着冷凍能力の向上、および冷凍サイクル側の効率向上が図れるとともに、圧縮機(11)の動力低減ができる。
請求項3に記載の発明では、第2冷却用熱交換器(14b)は、第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とが熱交換されることを特徴としている。請求項3に記載の発明によれば、熱交換媒体の冷水温度を確実に高めることができることで吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力をフルに使い切れることができる。これにより、吸着冷凍能力の向上が図れる。
請求項4に記載の発明では、吸着式冷凍装置(100)は、必要に応じて、第1冷却用熱交換器(14a)もしくは第2冷却用熱交換器(14b)のいずれか一方に第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体を流通するように構成したことを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、冷凍サイクル側の作動条件、例えば、冷媒温度、冷媒流量などの作動状態に応じた吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力を発揮することができる。
請求項5に記載の発明では、吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、第1凝縮器(12)の上流側には、吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器(14d)が設けられたことを特徴としている。
請求項5に記載の発明によれば、放熱用熱交換器(14d)により吸着式冷凍装置(100)側に熱エネルギーが供給できるできるとともに、冷凍サイクル側の高圧低下が可能となる。これにより、加熱媒体の熱エネルギーが不足しているときに、吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力の向上が図れるとともに、冷凍サイクル側の効率向上が図れる。
請求項6に記載の発明では、第1冷却用熱交換器(14a)の下流側には、第1蒸発器(16)で蒸発された第1冷媒と第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器(14c)が設けられたことを特徴としている。請求項6に記載の発明によれば、第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された第1冷媒を冷凍サイクル側でさらに過冷却することができるため、吸着式冷凍装置(100)側を大型にする必要はない。また、冷凍サイクル側の効率が向上できる。
請求項7に記載の発明では、第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、この吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、
吸着式冷凍装置(100)は、第1凝縮器(12)にて第1冷媒が凝縮するときの凝縮熱で空気を加熱して暖房の用途に用いるときに、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)にて第2冷媒が吸着するときの吸着熱、および第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱を温熱源として、減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱するように構成したことを特徴としている。
請求項7に記載の発明によれば、第1凝縮器(12)の凝縮熱で空気を加熱して暖房の用途に用いるときに、吸着式冷凍装置(100)の冷却媒体により気液2相状態の第1冷媒を加熱することにより、圧縮機(11)に吸入される過熱蒸気状態の第1冷媒が上昇することで冷凍サイクル側の効率が向上できるとともに、吸着熱、凝縮熱などの温熱源が冷凍サイクル側に放熱できるため吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力が向上する。
請求項8に記載の発明では、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)は、第2冷媒と冷却媒体とが熱交換するように構成されており、減圧手段(15)の下流側には、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)で熱交換された冷却媒体と減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒とを熱交換する第1加熱用熱交換器(14e)が設けられたことを特徴としている。
請求項8に記載の発明によれば、具体的には、減圧手段(15)の下流側に第1加熱用熱交換器(14e)が設けられたことにより、請求項7で述べたように、吸着冷凍能力の向上、および冷凍サイクル側の効率向上が図れる。
請求項9に記載の発明では、第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、第1凝縮器(12)の下流側には、第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とを熱交換する第1冷却用熱交換器(14a)が設けられたことを特徴としている。
請求項9に記載の発明によれば、第1冷却用熱交換器(14a)で第1凝縮器(12)で凝縮できなかった、例えば、飽和蒸気状態の凝縮熱を冷却することができることで、冷凍サイクル側の効率が向上することができる。
請求項10に記載の発明では、吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、減圧手段(15)の下流側には、吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒と熱交換する第2加熱用熱交換器(14f)が設けられたことを特徴としている。
請求項10に記載の発明によれば、第2加熱用熱交換器(14f)により吸着式冷凍装置(100)側から冷凍サイクル側に熱エネルギーが供給できるとともに、第1凝縮器(12)の暖房能力を高めることが容易にできる。
請求項11に記載の発明では、第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続するとともに、冷房運転のときに、圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を第1凝縮器(12)に向けて流通させ、暖房運転のときに、圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を第1蒸発器(16)に向けて流通させるヒートポンプからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、
加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、この吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、
吸着式冷凍装置(100)は、冷房運転のときに、第2蒸発器(150、160)にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒を冷却し、その冷却された第1冷媒をさらに冷却するように構成され、暖房運転のときに、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)にて第2冷媒が吸着するときの吸着熱、および第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱を温熱源として、減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱するように構成したことを特徴としている。
請求項11に記載の発明によれば、上述の請求項1と同じように、吸着冷凍能力の向上が図れるとともに、冷凍サイクル側の第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒が冷却されることで冷凍サイクル側の効率向上が図れる。さらに、高圧側の圧力を低下できることで圧縮機(11)の動力低減ができる。
さらに、暖房運転のときに、上述した請求項7と同じように、圧縮機(11)に吸入される過熱ガス状態の第1冷媒が上昇することで冷凍サイクル側の効率が向上できるとともに、吸着熱、凝縮熱などの温熱源が冷凍サイクル側に放熱できるため吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力が向上する。
請求項12に記載の発明では、第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成され、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)は、第2冷媒と冷却媒体とが熱交換するように構成されており、第1凝縮器(12)の下流側には、冷房運転のときに、第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒と熱交換する第2冷却用熱交換器(14b)と、第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と第2冷却用熱交換器(14b)で冷却された第1冷媒を冷却する第1冷却用熱交換器(14a)とが設けられ、
第1冷却用熱交換器(14a)および第2冷却用熱交換器(14b)は、暖房運転のときに、吸着コア(130、140)および第2凝縮器(150、160)で熱交換された冷却媒体により減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されることを特徴としている。
請求項12に記載の発明によれば、上述した請求項2および請求項8と同様な効果を奏する。また、第1冷却用熱交換器(14a)および第2冷却用熱交換器(14b)は、暖房運転のときに、請求項8で述べた第1加熱用熱交換器(14e)と同じ機能が得られる。
請求項13に記載の発明では、第2冷却用熱交換器(14b)は、第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とが熱交換されることを特徴としている。請求項13に記載の発明によれば、上述した請求項3と同じように、熱交換媒体の冷水温度を確実に高めることができることで吸着式冷凍装置(100)の吸着冷凍能力をフルに使い切れることができる。これにより、吸着冷凍能力の向上が図れる。
請求項14に記載の発明では、吸着式冷凍装置(100)は、冷房運転のときに、必要に応じて、第1冷却用熱交換器(14a)または第2冷却用熱交換器(14b)のいずれか一方に第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体を流通するように構成したことを特徴としている。請求項14に記載の発明によれば、上述した請求項4と同様の効果を奏する。
請求項15に記載の発明では、第1冷却用熱交換器(14a)の下流側には、冷房運転のときに、第1蒸発器(16)で蒸発された第1冷媒と第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器(14c)が設けられたことを特徴としている。請求項15に記載の発明によれば、上述した請求項6と同様の効果を奏する。
請求項16に記載の発明では、吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、第1凝縮器(12)の上流側には、冷房運転のときに、吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器(14d)が設けられ、放熱用熱交換器(14d)は、暖房運転のときに、吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体により減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されることを特徴としている。
請求項16に記載の発明によれば、上述した請求項5と同様の効果を奏する。また、放熱用熱交換器(14d)は、暖房運転のときに、請求項10で述べた第2加熱用熱交換器(14f)と同じ機能が得られる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態における冷凍装置を図1ないし図3に基づいて説明する。図1は、本発明を空調装置に適用したものであり、その冷凍装置の全体構成を示す模式図であり、図2は冷凍装置の圧力とエンタルピとの関係を示すモリエル線図である。なお、図1は第1吸着器110で吸着作用を行なう第1工程における加熱媒体、冷却媒体および熱交換媒体の循環経路を示す模式図であり、図3は第1吸着器110で脱着作用を行なう第2工程における加熱媒体、冷却媒体および熱交換媒体の循環経路を示す模式図である。
本実施形態の冷凍装置は、図1に示すように、第1冷媒が封入され、圧縮機11、第1凝縮器12、第2冷却用熱交換器14b、受液器13、第1冷却用熱交換器14a、減圧手段15、および第1蒸発器16の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクル10(以下、冷凍サイクルと称す。)と、詳しくは後述するがエンジン190の廃熱にて駆動される吸着式冷凍装置100とから構成されている。
圧縮機11は、エンジン190を駆動源として、プーリーおよびVベルトからなる動力伝達手段より電磁クラッチ(図示せず)を介して駆動される。そして、第1蒸発器16より吸入した第1冷媒を高温高圧の過熱ガス状態の気相冷媒に圧縮する。
第1凝縮器12は圧縮機11により圧縮された高温冷媒を図示しない凝縮用送風機により大気と熱交換して凝縮する熱交換器である。そして、第1凝縮器12により凝縮された第1冷媒は、第2冷却用熱交換器14b、受液器13(レシーバ)、および第1冷却用熱交換器14aの順に流通するように構成している。
第2冷却用熱交換器14bおよび第1冷却用熱交換器14aは、後述する吸着式冷凍装置100の第2蒸発器150、160にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を熱交換媒体(本実施形態では、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体)に吸熱させて、この吸熱された熱交換媒体を冷熱源として、熱交換媒体と第1冷媒とを熱交換する冷却用熱交換器である。
一方の第2冷却用熱交換器14bは、第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒のうち、主に飽和蒸気状態の第1冷媒を熱交換媒体で冷却させて飽和液状態以上の液相冷媒に液化させ、他方の第1冷却用熱交換器14aは、第2冷却用熱交換器14bで冷却された第1冷媒、つまり、液相冷媒を熱交換媒体で冷却させて過冷却液状態の第1冷媒に冷却するものである。
そして、第2冷却用熱交換器14bに流通する熱交換媒体は、第1冷却用熱交換器14aで第1冷媒と熱交換された後の熱交換媒体が流通するようにしてある。また、これらの熱交換器14a、14bの間に設けられた受液器(レシーバ)13は、第2冷却用熱交換器14bで冷却された第1冷媒の気液を分離させて液相冷媒を貯える容器であり、第1冷却用熱交換器14aに液相冷媒の第1冷媒を流出させる。
そして、熱交換媒体で冷却された液相冷媒が減圧手段である膨張弁15に流入する。膨張弁15は液相冷媒を減圧する弁であって温度式膨張弁で構成されており、この膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒は第1蒸発器16に流入される。
第1蒸発器16は、膨張弁14で減圧された気液2相冷媒を蒸発させる蒸発器であり、図示しない送風機により室内の空気を吸入し、第1蒸発器16を通過させることで第1冷媒の蒸発潜熱が吸熱され冷風となって室内を空調する。なお、第1蒸発器16および送風機(図示せず)は、室内に搭載される図示しない空調ユニット内に収容されている。
次に、吸着式冷凍装置100は、図1(もしくは図3)中、190はエンジンであり、110、120は第1、2吸着器であって同一のものである。従って、特に両者を区別する必要がないとき(総称するとき)は、単に吸着器110と称する。
ところで、吸着器110、120は、略真空状態に保たれたケーシング111,121内に、所定量の第2冷媒(本実施形態では、水)が封入されているとともに、その上方側には吸着剤131、141(本実施形態では、例えば、シリカゲル)が接着された吸着コア130、140が収納配設され、一方、下方側には熱交換媒体もしくは冷却冷媒とケーシング111、121内の第2冷媒との間で熱交換を行なう第2蒸発器(もしくは、第2凝縮器)150、160が収納配設されている。
なお、吸着コア130、140は、加熱媒体(もしくは、冷却媒体)が流通する扁平状に形成された複数本のコアチューブ(図示せず)およびこのコアチューブ間に配設された波状のコアフィン(図示せず)を有するとともに、コアチューブおよびコアフィンの少なくとも一方に吸着剤131,141が接着されたものである。
また、第2蒸発器(もしくは、第2凝縮器)150、160は、熱交換媒体(もしくは、冷却媒体)が流通する扁平状に形成されたチューブ(図示せず)およびチューブの外表面積を増大させるフィン(図示せず)からなるコア部(図示せず)を有して構成されている。なお、第2蒸発器150,160は、第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱をチューブ(図示せず)に流通する熱交換媒体に吸熱させて冷凍能力を出力し、第2凝縮器150、160は、第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱をチューブ(図示せず)に流通する冷却媒体に吸熱させて凝縮能力を出力している。
なお、吸着コア130、140、および第2蒸発器(もしくは、第2凝縮器)150、160に流通する加熱媒体、冷却媒体、および熱交換媒体は、それぞれの機能を区別するために上述のように称しているが、本実施形態では、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した同一の流体を用いている。
ところで、図1(もしくは図3)中、180は吸着器110、120、つまり、吸着コア130、140、および第2凝縮器150、160から流出する冷却媒体と大気とを熱交換して冷却媒体を冷却する放熱器であり、180aは送風機で、放熱器180に大気を送風する。
次に、加熱媒体、冷却媒体、および熱交換媒体が循環する複数の循環回路A、B、Cについて説明する。まず、図1(もしくは図3)中に太い実線で示す冷水循環回路Aは、第1冷却用熱交換器14a、第2冷却用熱交換器14b、および第2蒸発器150、160との間に熱交換媒体を循環可能とする循環回路である。本実施形態では、第2蒸発器150、160で出力される熱交換媒体が第1冷却用熱交換器14a、第2冷却用熱交換器14bの順に流通するように構成している。
また、図1(もしくは図3)中に太い破線で示す冷却水循環回路Bは、吸着コア130、140、および第2凝縮器150、160と放熱器180との間に冷却媒体を循環可能とする循環回路である。さらに、図1(もしくは図3)中に実線で示す加熱媒体循環回路Cは、吸着コア130、140とエンジン190との間に加熱媒体を循環可能とする循環回路である。
そして、冷水循環回路Aには、第1冷却用熱交換器14a、第2冷却用熱交換器14bと第2蒸発器150、160との間に循環する熱交換媒体を圧送する第1循環ポンプ210が設けられ、冷却水循環回路Bには、吸着コア130、140、および第2凝縮器150、160と放熱器180との間に循環する冷却媒体を圧送する第2循環ポンプ220が設けられ、加熱媒体循環回路Cには、吸着コア130、140とエンジン190との間に循環する加熱媒体を圧送する第3循環ポンプ230が設けられている。
さらに、図1(もしくは図3)中、251〜254は、それぞれ加熱媒体、冷却媒体、および熱交換媒体の循環経路を切り替える切換弁であり、後述する第1工程および第2工程に基づいて流れ方向が制御される。また、これらの切換弁251〜254、第1、第2、第3循環ポンプ210、220、230、および送風機180aは、図示しない制御装置により制御されるものである。
なお、本実施形態では、加熱媒体循環回路Cに第3循環ポンプ230を配設したが、これに限らず、車両用に適用する場合は、冷却水回路に配設されているエンジン190で駆動される機械式ポンプを流用しても良い。
ところで、本実施形態の吸着式冷凍装置100は、第1吸着器110内の吸着コア130にて第2冷媒を吸着するとともに、第2吸着器120内の吸着コア140にて第2冷媒を脱着する第1工程と、第1吸着器110内の吸着コア130にて第2冷媒を脱着するとともに、第2吸着器120内の吸着コア140にて第2冷媒を吸着する第2工程とを所定時間毎に交互に繰り返すように図示しない制御装置により制御される。
言い換えれば、第1工程では、第1吸着器110内の吸着コア130で吸着作用が行なわれ、第2吸着器120内の吸着コア140で脱着作用が行なわれ、所定時間後の第2工程では、第1吸着器110内の吸着コア130で脱着作用が行なわれ、第2吸着器120内の吸着コア140で吸着作用が行なわれる。
これにより、第1工程では、図1に示すように、第1吸着器110内の第2蒸発器150側の蒸発潜熱を吸熱した低温の熱交換媒体が第1冷却用熱交換器14aおよび第2冷却用熱交換器14bに循環され、第2吸着器120内の第2凝縮器160および第1吸着器110内の吸着コア130側の冷却媒体が放熱器180に循環され、さらにエンジン190からの加熱媒体が第2吸着器120内の吸着コア140側に循環される。
一方、第2工程では、図3に示すように、第2吸着器120内の第2蒸発器160側の蒸発潜熱を吸熱した低温の熱交換媒体が第1冷却用熱交換器14aおよび第2冷却用熱交換器14bに循環され、第1吸着器110内の第2凝縮器150および第2吸着器120内の吸着コア140側の冷却媒体が放熱器180に循環され、さらに、エンジン190からの加熱媒体が第1吸着器110内の吸着コア130側に循環される。
これにより、吸着式冷凍装置100の冷凍能力が連続的に第2蒸発器150、160で熱交換媒体に出力されて、第1冷却用熱交換器14aおよび第2冷却用熱交換器14b内を流通する第1冷媒を冷却する。
次に、以上の構成による冷凍装置の作動を説明する。まず、エンジン190が駆動しているときに、エアコンスイッチ(図示せず)を操作することで、エンジン190から電磁クラッチ(図示せず)を介して圧縮機11に動力が伝達されて圧縮機11が作動する。圧縮機11で圧縮された高温、高圧の飽和蒸気状態の第1冷媒が、第1凝縮器12で凝縮用送風機(図示せず)により大気と熱交換されて凝縮し、第2冷却用熱交換器14bで詳しくは後述するが低温の熱交換媒体により冷却され、受液器13で気液分離されて液相冷媒が貯められる。
そして、受液器13から液相冷媒状態の第1冷媒が第1冷却用熱交換器14aに流入され、ここで、再度低温の熱交換媒体により冷却された後、膨張弁15に流出する。そして、膨張弁15で減圧され、低温低圧の気液2相状態となる。この気液2相状態の第1冷媒は、第1蒸発器16において送風機(図示しない)により送風される室内の空気と熱交換して蒸発して気相冷媒となり、この気相状の第1冷媒が再び圧縮機11に吸入される。そして、第1蒸発器16では、第1冷媒と室内の空気とが熱交換され、空気が冷却されることで室内の冷房が行なわれる。
一方、吸着式冷凍装置100では、図1に示すような循環経路となるように各切換弁251〜254を作動させるとともに、第1、第2、第3循環ポンプ210、220、230、および送風機180aを作動させる。これにより、第1吸着器110内の第2蒸発器150側の熱交換媒体が出口部熱交換器14に循環され、第2吸着器120内の第2凝縮器160および第1吸着器110内の吸着コア130側の冷却媒体が放熱器180に循環され、さらに、第2吸着器120内の吸着コア140側の加熱媒体がエンジン190に循環される。以下、この状態を第1工程と称する。
この第1工程では、エンジン190からの加熱媒体が加熱媒体循環回路Cを介して第2吸着器120内の吸着コア140側に循環されるので吸着コア140が加熱されて吸着剤141から第2冷媒が脱着される。また、放熱器180からの比較的低温な冷却冷媒が第2吸着器120内の第2凝縮器160および第1吸着器110内の吸着コア130に循環される。この結果、第2凝縮器160が冷却されるので、第2凝縮器160 にて第2冷媒が凝縮され、かつ吸着コア130が冷却されるので吸着コア130内の吸着剤131が第2冷媒を吸着する。
これにより、ケーシング111内の内部の圧力が低下し、第1吸着器110内の第2蒸発器150近傍の第2冷媒が蒸発するので、このときの蒸発潜熱を冷熱源として、第2蒸発器150に循環する熱交換媒体が冷却される。この冷却された低温の熱交換媒体が冷水循環回路Aを介して第1冷却用熱交換器14aに循環され、ここで熱交換された熱交換媒体が第2冷却用熱交換器14bに循環される。これにより、第2冷却用熱交換器14bは、第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒が冷却され、その冷却された第1冷媒が第1冷却用熱交換器14aで、さらに冷却される。従って、第2蒸発器150に戻る熱交換媒体の水温が高められる。
そして、以上の第1工程を所定時間行なった後に、各切換弁251〜254のみを図3に示すような循環経路となるように切り替えることにより、第2吸着器120内の第2蒸発器160側の熱交換媒体が出口部熱交換器14に循環され、第1吸着器110内の第2凝縮器150および第2吸着器120内の吸着コア140側の冷却媒体が放熱器180に循環され、さらに、第1吸着器110内の吸着コア130側の加熱媒体がエンジン190に循環される第2工程が行なわれる。ここで、上記所定時間は、吸着コア130、140内の吸着剤131、141の水分吸着能力に応じて選定されるものである。
このときは、上記第1工程の吸着と脱着、蒸発と凝縮とが入れ替わるだけであるため、具体的な作動の説明は省略する。そして、所定時間後、各切換弁251〜254のみを切り替えて再び第1工程を行なうようにしている。このように、第1工程と第2工程とを所定時間毎に交互に繰り返すことで吸着式冷凍装置100を連続的に作動できる。
これにより、第1冷却用熱交換器14aと第2冷却用熱交換器14bは、冷水循環回路Aを介して連続的に低温の熱交換媒体が循環されることで、連続的に冷凍サイクル10側の第1冷媒を冷却することができる。ここで、第1冷却用熱交換器14aと第2冷却用熱交換器14bとで第1冷媒を冷却する効果について、図2に示す冷媒の状態変化を表すモリエル線図に基づいて説明すると、まず、冷却用熱交換器14bおよび第1冷却用熱交換器14aを設けなかったときの圧縮、凝縮、減圧、蒸発における圧力とエンタルピとの関係は図中に示す実線のようになる。
言い換えれば、圧縮機11で圧縮された高温、高圧の過熱ガス状態の第1冷媒がD点で、第1凝縮器12で凝縮されて膨張弁15の入口側における高温、高圧の液相状態の第1冷媒がE点で、膨張弁15で減圧された低温、低圧の気液2相状態の第1冷媒がF点で、第1蒸発器16で蒸発されて圧縮機11の吸入側における低温低圧の気相状態の第1冷媒がG点である。
因みに、D点からE点までの状態変化が凝縮であり、ここで、過熱ガス状態の第1冷媒が第1凝縮器12の凝縮により飽和蒸気状態、飽和液状態に変化して液化される。また、E点からF点までの状態変化が減圧で、F点からG点までの状態変化が蒸発で、G点からD点までの状態変化が圧縮である。
そして、第2冷却用熱交換器14bは、第1凝縮器12の凝縮をさらに促進させたもので、D点からE点までの凝縮が図中破線で示すD1点からE1点に凝縮が変化することで、具体的には、圧力低下(図中に示すH)、圧縮機の動力低下(図中に示すJ)およびエンタルピの増加(図中に示すK)などの冷凍サイクルにおける効果が得られることになる。これにより、冷凍装置の効率向上が図れる。
また、第1冷却用熱交換器14aは、第2冷却用熱交換器14bで冷却された飽和液状態もしくは過冷却液状態の第1冷媒をさらに冷却することで、図中に示すE2点の過冷却液状態の第1冷媒に変化させる。つまり、さらに、エンタルピの増加(図中に示すL)が図られることでより冷凍装置の効率向上が図れる。
また、吸着式冷凍装置100は、一般的に、加熱媒体、冷却媒体の水温や流量を固定させた条件で吸着冷凍能力を出力する熱媒体温度の冷水温度を低温化していくと吸着冷凍能力が低下し、冷水温度を高めるようにすると吸着冷凍能力が増加する特性を有している。
そこで、本実施形態の第1冷却用熱交換器14aと第2冷却用熱交換器14bとを流通する熱交換媒体は、それぞれの熱交換器14a、14bと熱交換されることで、冷媒流量が少ないときでも高めの水温になって第2蒸発器150、160側に戻されることで、吸着式冷凍装置100の吸着冷凍能力を増加するように作動されるので吸着式冷凍装置100を有効に活用できるとともに、吸着冷凍能力の向上が図れる。
以上の第1実施形態による冷凍装置によれば、凝縮された第1冷媒を第1冷却用熱交換器14aと第2冷却用熱交換器14bとで順に冷却することで、第1冷媒側の冷媒流量が少ないときでも冷熱源となる熱交換媒体の冷水温度を高めることができる。これにより、吸着冷凍能力の向上が図れるとともに、冷凍サイクル10側の第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒が再度冷却されることで、具体的には、高圧側の圧力低下、エンタルピの増加などによって冷凍サイクル10側の効率向上が図れる。さらに、高圧側の圧力低下により圧縮機11の動力低減ができる。
また、第2冷却用熱交換器14bは、第1冷却用熱交換器14aで熱交換された熱交換媒体と第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒とが熱交換されることにより、熱交換媒体の冷水温度を確実に高めることができることで吸着式冷凍装置100の吸着冷凍能力をフルに使い切れることができる。これにより、吸着冷凍能力の向上が図れる。
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、冷凍サイクル10側に第2冷却用熱交換器14bと第1冷却用熱交換器14aとを設けて、第2蒸発器150、160にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、第2冷却用熱交換器14bと第1冷却用熱交換器14aとを流通する第1冷媒を冷却するように構成したが、これに限らず、エンジン190からの加熱媒体の熱エネルギーが不足しているときに、冷凍サイクル10側から吸着式冷凍装置100側に熱エネルギーを回収させて吸着冷凍能力の向上を図っても良い。
具体的には、図4に示すように、第1凝縮器12の上流側に、吸着コア130、140で熱交換された加熱媒体と圧縮機11で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器14dを設けて、放熱用熱交換器14dで放熱した加熱媒体を吸着コア130、140に流通するように構成している。
これによれば、吸着式冷凍装置100側に冷凍サイクル10側からの熱エネルギーが加熱媒体を介して吸着コア130、140に循環されるため、吸着剤131、141の脱着作用の効率が向上することで吸着冷凍能力の向上が図れる。さらに、放熱用熱交換器14dで第1凝縮器12に流出される過熱ガス状態の第1冷媒が冷却されるため、冷凍装置の効率向上が図れる。さらに、高圧側の圧力低下により圧縮機11の動力低減ができる。
なお、本実施形態では、冷水循環回路Aに三方弁261、262を設けて、第1実施形態のように、低温の熱交換媒体を第1冷却用熱交換器14aに流通させて第2冷却用熱交換器14bに流通させる他に、第2冷却用熱交換器14bまたは第1冷却用熱交換器14aのいずれか一方のみを循環するように構成している。
これは、冷凍サイクル10側の作動状態に応じて、吸着式冷凍装置100側の冷熱源を有効に活用するものであり、例えば、第1凝縮器12で凝縮できなかった飽和蒸気状態の第1冷媒を第2冷却用熱交換器14b単独で冷却したり、第1冷却用熱交換器14a単独で冷却して過冷却液状態の第1冷媒するなどの用途が拡大できる。
また、これらの他に圧縮機11の回転数を変更させずに動力低減したいとき、異常高圧時の圧力低下、および吸着冷凍能力のすべてを過冷却用として第1冷媒を冷却させたいときなどに、いずれか一方の熱交換器14a、14bのみに流通させるようにしても良い。これによれば、吸着式冷凍装置100側の冷熱源を可変させて、総合的に冷凍サイクル10側の効率向上が図れる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1冷却用熱交換器14aで冷却された第1冷媒を冷凍サイクル10側の熱エネルギーにより、さらに冷却させるものであり、具体的には、図5に示すように、第1冷却用熱交換器14aの下流側に、第1蒸発器16で蒸発された第1冷媒と第1冷却用熱交換器14aで熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器14cを設けたものである。
なお、図中に示す263、264、265は開閉弁であって、第3冷却用熱交換器14cに第1蒸発器16で蒸発された第1冷媒を流通させたいときには、開閉弁263264、を開弁させて開閉弁265を閉弁させることにより、第1冷却用熱交換器14aで熱交換された第1冷媒を冷却することができる。
ところで、第2蒸発器150、160にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、第1冷却用熱交換器14aで第1冷媒を冷却するときに、第1冷媒が低温になるほど冷凍能力側の効率が向上すると以上の実施形態で述べたが、吸着式冷凍装置100から出力される熱交換媒体の冷水温度を低温にすればするほど吸着式冷凍装置100が大型となる特性を有している。
言い換えれば、吸着式冷凍装置100の特性は、吸着コア130、140内に配設される吸着剤131、141の水分吸着量が低温になると小さくなるため吸着冷凍能力が低下することで、図6(a)に示すように、熱交換媒体の冷水温度を低下させるほど吸着剤量を多くする必要がある。つまり、吸着器110、120が大型となる。
そこで、本実施形態では、吸着器110、120を大型化させずに、第1冷却用熱交換器14aで冷却した第1冷媒を第1蒸発器16で蒸発された第1冷媒と熱交換させて冷凍サイクル10側の熱の授受で低温の第1冷媒となるようにしたものである。これを図6(b)に示すモリエル線図により説明すると、図中に示すE1点が第1凝縮器12で凝縮された飽和蒸気状態の第1冷媒であり冷媒温度が例えば、43℃である。
そして、図中に示すE2点が、第1冷却用熱交換器14aで冷却された過冷却液冷媒の第1冷媒であり冷媒温度が例えば、28℃である。そして、図中に示すE3点が、第3冷却用熱交換器14cで冷却された過冷却液冷媒の第1冷媒であり冷媒温度が例えば、20℃である。以上の第3実施形態の冷凍装置によれば、吸着式冷凍装置100を大型にしなくても、冷凍サイクル10側の熱エネルギーで第1冷媒温度を低温にすることができるとともに、冷凍サイクル10側の効率が向上できる。
(第4実施形態)
以上の実施形態では、冷凍サイクル10を第1蒸発器16の蒸発潜熱に室内の空気を吸熱させて室内を空調するように構成し、吸着式冷凍装置100の第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、冷凍サイクル10側の第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒を冷却するように構成したが、これに限らず、第1凝縮器12の凝縮熱で空気を加熱して暖房の用途に用いる冷凍サイクル10に、吸着式冷凍装置100の吸着コア130、140および第2凝縮器150、160にて第2冷媒が吸着するときの吸着熱、および第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱を温熱源として、膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱するように構成しても良い。
具体的には、図7に示すように、吸着コア130、140および第2凝縮器150、160は、第2冷媒と冷却媒体とが熱交換するように構成して、膨張弁15の下流側には、吸着コア130、140および第2凝縮器150、160で熱交換された冷却媒体と膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒とを熱交換する第1加熱用熱交換器14eを設けたものである。
これによれば、吸着コア130、140の吸着作用における吸着熱、および第2凝縮器150、160の脱離作用における凝縮熱を温熱源として、第1加熱用熱交換器14eで減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱することで、第1蒸発器16での蒸発の促進ができ冷凍サイクル10側の暖房能力の向上が図れる。
また、図7に示すように、吸着コア130、140は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成して、膨張弁15の下流側には、吸着コア130、140で熱交換された加熱媒体と膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒と熱交換する第2加熱用熱交換器14fを設けても良い。これによれば、吸着式冷凍装置100側の加熱媒体の熱エネルギーを利用して冷凍サイクル10側を加熱することができることで冷凍サイクル10側の暖房能力の向上が図れる。
さらに、加熱媒体循環回路Cに電気ヒータなどの加熱手段200を配設し、エンジン190からの熱エネルギーが不足のときに加熱媒体を加熱するように構成しても良い。これによれば、外気温度が低下する暖房条件のときにおいても、安定した熱エネルギーの加熱媒体を吸着式冷凍装置100側および冷凍サイクル10側に供給できるため、吸着冷凍能力の向上ができるとともに冷凍サイクル10側の暖房能力の向上が図れる。
なお、本実施形態では、第2蒸発器150、160は第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成して、放熱器180に熱交換媒体が流通するように構成したが、これに限らず、具体的に、図8に示すように、第1凝縮器12の下流側に、第1冷却用熱交換器14aを設け、第1冷却用熱交換器14aを流通する第1冷媒と熱交換媒体とを熱交換させて第1冷媒を冷却するように構成しても良い。これによれば、第1凝縮器12で暖房の用途に発揮出来なかった凝縮熱が熱交換媒体に回収されることで冷却媒体を介して第1加熱用熱交換器14eで冷凍サイクル10側を加熱できる。
(第5実施形態)
本実施形態では、第1冷媒が封入され、圧縮機11、第1凝縮器12、膨張弁15、および第1蒸発器16の順に環状に管路で接続するとともに、冷房運転のときに、圧縮機11で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を第1凝縮器12に向けて流通させ、暖房運転のときに、圧縮機11で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を第1蒸発器16に向けて流通させるヒートポンプからなる蒸気圧縮式冷凍サイクル10を備える冷凍装置に本発明を適用させたものである。
具体的には、図9および図10に示すように、冷凍サイクル10内に冷媒切換弁258、259、三方弁266、および逆止弁18を設けて、冷房運転のときは、膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒を第1蒸発器16で蒸発するように構成し、暖房運転のときは、圧縮機11で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を第1蒸発器16で凝縮するように構成している。
図9は冷凍サイクル10側が冷房運転のときにおける冷凍装置の全体構成を示す模式図であり、図10は冷凍サイクル10側が暖房運転のときにおける冷凍装置の全体構成を示す模式図である。まず、図9に示すように、冷凍サイクル10側には、第1、第2実施形態と同じように、第1凝縮器12の下流側に、第2冷却用熱交換器14bと第1冷却用熱交換器14aと設けるとともに、吸着式冷凍装置100には、切換弁255〜257、三方弁261、262を設けて、第2冷却用熱交換器14bおよび第1冷却用熱交換器14aに流通する第1冷媒を冷却するように冷水循環回路Aを構成している。
また、第3実施形態と同じように、第1冷却用熱交換器14aの下流側に、第1蒸発器16で蒸発された第1冷媒と第1冷却用熱交換器14aで熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器14cを設けている。さらに、第2実施形態と同じように、第1凝縮器12の上流側に、吸着コア130、140で熱交換された加熱媒体と圧縮機11で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器14dを設けて、放熱用熱交換器14dで放熱した加熱媒体を吸着コア130、140に流通するように構成している。
なお、図中に示す263a〜265aは開閉弁であり、冷房運転のときは、開閉弁263a、264aを開弁させ、開閉弁265aを閉弁させ、暖房運転のときは、開閉弁265aを開弁させ、開閉弁263a、264aを閉弁させる。また、図中に示す263b〜265bは同じように開閉弁であり、これらの開閉弁263b〜265bは、必要に応じて、それぞれを開弁、閉弁させて放熱用熱交換器14dに加熱媒体が流通させるようにしている。
さらに、17はアキュームレータであり、圧縮機11の上流側に設けられ、気液を分離して気相冷媒が圧縮機11に吸入されるようにしている。また、三方弁261、262は、本実施形態では、図中に示す矢印の方向に流れ方向が示されているが、必要に応じて第1冷却用熱交換器14aまたは第2冷却用熱交換器14bのいずれか一方のみに熱交換媒体が流通するようにしても良い。
以上の構成によれば、冷房運転のときに、第2蒸発器150、160で熱交換された熱交換媒体を冷熱源として、第1凝縮器12で凝縮された第1冷媒を第2冷却用熱交換器14bと第1冷却用熱交換器14aとで冷却できる。これにより、第1、第2実施形態と同様の効果を奏する。
また、第1蒸発器16で蒸発された第1冷媒と第1冷却用熱交換器14aで熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器14cを設けることにより、吸着式冷凍装置100を大型にしなくても、冷凍サイクル10側の熱エネルギーで第1冷媒温度を低温にすることができるとともに、冷凍サイクル10側の効率が向上できる。さらに、加熱媒体と過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器14dを設けることにより、第2実施形態と同様の効果を奏する。
次に、図10に示すように、暖房運転のときは、第1蒸発器16で第1冷媒が凝縮され、第1凝縮器12で第1冷媒が蒸発する冷凍サイクルとなるため、第1冷却用熱交換器14aおよび第2冷却用熱交換器14bは、吸着コア130、140および第2凝縮器150、160で熱交換された冷却媒体により膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されるように構成される。これは、第4実施形態で述べた第1加熱用熱交換器14eと同じ機能となって、冷却媒体により冷凍サイクル10側を加熱することになる。従って、第4実施形態と同様の効果を奏する。
また、暖房運転のときに、放熱用熱交換器14dは、吸着コア130、140で熱交換された加熱媒体により膨張弁15で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されるように構成される。これは、第4実施形態で述べた第2加熱用熱交換器14fと同じ機能となって、加熱媒体により冷凍サイクル10側を加熱することになる。従って、第4実施形態と同様の効果を奏する。
(他の実施形態)
以上の実施形態では、第1凝縮器12の下流側に設けられる第2冷却用熱交換器14bを別体で配設させたが、これに限らず、第1凝縮器12の下流側に一体に構成しても良い。また、第1凝縮器12の下流側を凝縮された液相状態の第1冷媒が貯められるように配管容積を大きくするようにして、この部位において、第1凝縮器12で凝縮される飽和蒸気状態の第1冷媒を凝縮するようにしても良い。この場合にはその第1凝縮器12の下流側に第2冷却用熱交換器14bを配設しても良い。
また、以上の実施形態では、本発明を家庭用や業務用の空調装置に適用させたが、これに限らず、車両用空調装置に適用させても良い。また、加熱媒体をエンジン190の冷却水回路から取り入れるように構成したが、これに限らず、燃料電池車などに搭載される燃料電池を冷却する冷却水や発熱補機を冷却する冷却水を熱源としても良く、本発明では圧縮機11をエンジン駆動で作動させているが、これに限らず、電気駆動の圧縮機でも良い。
本発明の第1実施形態における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第1実施形態における冷凍装置の第1冷媒の圧力とエンタルピとの関係を示すモリエル線図である。 本発明の第1実施形態における第1吸着器110で脱着作用を行なう第2工程における加熱媒体、冷却媒体および熱交換媒体の循環経路を示す模式図である。 本発明の第2実施形態における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第3実施形態における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第3実施形態における(a)は吸着器110、120の冷水温度と吸着剤量との関係を示す特性図、(b)は冷凍装置の第1冷媒の圧力とエンタルピとの関係を示すモリエル線図である。 本発明の第4実施形態における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第4実施形態の変形例における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第4実施形態における冷凍装置の全体構成を示す模式図である。 図9に示す冷凍装置における暖房運転のときの第1冷媒、加熱媒体、冷却媒体および熱交換媒体の循環経路を示す模式図である。
符号の説明
11…圧縮機
12…第1凝縮器
14a…第1冷却用熱交換器
14b…第2冷却用熱交換器
14c…第2冷却用熱交換器
14d…放熱用熱交換器
14e…第1加熱用熱交換器
14f…第2加熱用熱交換器
15…膨張弁(減圧手段)
16…第1蒸発器
100…吸着式冷凍装置
130、140…吸着コア
150、160…第2蒸発器、第2凝縮器
180…放熱器
180a…送風機

Claims (16)

  1. 第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、
    加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)と、
    前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)内を流通する冷却媒体を冷却する放熱器(180)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、
    前記第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記吸着式冷凍装置(100)は、前記第2蒸発器(150、160)にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒を冷却し、その冷却された第1冷媒をさらに冷却するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
  2. 前記第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記第1凝縮器(12)の下流側には、前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒と熱交換する第2冷却用熱交換器(14b)と、前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と前記第2冷却用熱交換器(14b)で冷却された第1冷媒を冷却する第1冷却用熱交換器(14a)とが設けられたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
  3. 前記第2冷却用熱交換器(14b)は、前記第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された熱交換媒体と前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とが熱交換されることを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
  4. 前記吸着式冷凍装置(100)は、必要に応じて、前記第1冷却用熱交換器(14a)もしくは前記第2冷却用熱交換器(14b)のいずれか一方に前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体を流通するように構成したことを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
  5. 前記吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記第1凝縮器(12)の上流側には、前記吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と前記圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器(14d)が設けられたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  6. 前記第1冷却用熱交換器(14a)の下流側には、前記第1蒸発器(16)で蒸発された第1冷媒と前記第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器(14c)が設けられたことを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  7. 第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、
    加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、
    前記吸着式冷凍装置(100)は、前記第1凝縮器(12)にて第1冷媒が凝縮するときの凝縮熱で空気を加熱して暖房の用途に用いるときに、前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)にて第2冷媒が吸着するときの吸着熱、および第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱を温熱源として、前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
  8. 前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)は、第2冷媒と冷却媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記減圧手段(15)の下流側には、前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)で熱交換された冷却媒体と前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒とを熱交換する第1加熱用熱交換器(14e)が設けられたことを特徴とする請求項7に記載の冷凍装置。
  9. 前記第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記第1凝縮器(12)の下流側には、前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とを熱交換する第1冷却用熱交換器(14a)が設けられたことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の冷凍装置。
  10. 前記吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記減圧手段(15)の下流側には、前記吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒と熱交換する第2加熱用熱交換器(14f)が設けられたことを特徴とする請求項6ないし請求項9のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  11. 第1冷媒が封入され、圧縮機(11)、第1凝縮器(12)、減圧手段(15)、および第1蒸発器(16)の順に環状に管路で接続するとともに、
    冷房運転のときに、前記圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を前記第1凝縮器(12)に向けて流通させ、暖房運転のときに、前記圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒を前記第1蒸発器(16)に向けて流通させるヒートポンプからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルを備える冷凍装置において、
    加熱媒体にて加熱されることにより第2冷媒を脱着し、冷却媒体にて冷却されることにより第2冷媒を吸着する吸着コア(130、140)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を吸着するとき第2冷媒を蒸発させる第2蒸発器(150、160)と、
    前記吸着コア(130、140)が第2冷媒を脱着するとき第2冷媒を凝縮させる第2凝縮器(150、160)とを具備する吸着式冷凍装置(100)が配設され、
    前記吸着式冷凍装置(100)は、冷房運転のときに、前記第2蒸発器(150、160)にて第2冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒を冷却し、その冷却された第1冷媒をさらに冷却するように構成され、
    暖房運転のときに、前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)にて第2冷媒が吸着するときの吸着熱、および第2冷媒が凝縮するときの凝縮熱を温熱源として、前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒を加熱するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
  12. 前記第2蒸発器(150、160)は、第2冷媒と熱交換媒体とが熱交換するように構成され、前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)は、第2冷媒と冷却媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記第1凝縮器(12)の下流側には、冷房運転のときに、前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒と熱交換する第2冷却用熱交換器(14b)と、前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体と前記第2冷却用熱交換器(14b)で冷却された第1冷媒を冷却する第1冷却用熱交換器(14a)とが設けられ、
    前記第1冷却用熱交換器(14a)および前記第2冷却用熱交換器(14b)は、暖房運転のときに、前記吸着コア(130、140)および前記第2凝縮器(150、160)で熱交換された冷却媒体により前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されることを特徴とする請求項11に記載の冷凍装置。
  13. 前記第2冷却用熱交換器(14b)は、前記第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された熱交換媒体と前記第1凝縮器(12)で凝縮された第1冷媒とが熱交換されることを特徴とする請求項12に記載の冷凍装置。
  14. 前記吸着式冷凍装置(100)は、冷房運転のときに、必要に応じて、前記第1冷却用熱交換器(14a)または前記第2冷却用熱交換器(14b)のいずれか一方に前記第2蒸発器(150、160)で熱交換された熱交換媒体を流通するように構成したことを特徴とする請求項12に記載の冷凍装置。
  15. 前記第1冷却用熱交換器(14a)の下流側には、冷房運転のときに、前記第1蒸発器(16)で蒸発された第1冷媒と前記第1冷却用熱交換器(14a)で熱交換された第1冷媒とを熱交換する第3冷却用熱交換器(14c)が設けられたことを特徴とする請求項12ないし請求項14のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  16. 前記吸着コア(130、140)は、第2冷媒と加熱媒体とが熱交換するように構成されており、
    前記第1凝縮器(12)の上流側には、冷房運転のときに、前記吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体と前記圧縮機(11)で圧縮された過熱ガス状態の第1冷媒とを熱交換する放熱用熱交換器(14d)が設けられ、
    前記放熱用熱交換器(14d)は、暖房運転のときに、前記吸着コア(130、140)で熱交換された加熱媒体により前記減圧手段(15)で減圧された気液2相状態の第1冷媒が加熱されることを特徴とする請求項11ないし請求項15のいずれか一項に記載の冷凍装置。
JP2004144009A 2004-05-13 2004-05-13 冷凍装置 Expired - Fee Related JP4086011B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004144009A JP4086011B2 (ja) 2004-05-13 2004-05-13 冷凍装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004144009A JP4086011B2 (ja) 2004-05-13 2004-05-13 冷凍装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005326073A true JP2005326073A (ja) 2005-11-24
JP4086011B2 JP4086011B2 (ja) 2008-05-14

Family

ID=35472558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004144009A Expired - Fee Related JP4086011B2 (ja) 2004-05-13 2004-05-13 冷凍装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4086011B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009145278A1 (ja) * 2008-05-28 2009-12-03 国立大学法人九州大学 ハイブリッド式冷凍システム
JP2013181666A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Fujitsu General Ltd 空気調和システム
WO2016166966A1 (ja) * 2015-04-13 2016-10-20 株式会社デンソー 吸着式冷凍機
CN106288493A (zh) * 2016-08-23 2017-01-04 上海交通大学 可实现相变加热和强制对流冷却的连续吸附制冷系统
US10551097B2 (en) 2014-11-12 2020-02-04 Carrier Corporation Refrigeration system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009145278A1 (ja) * 2008-05-28 2009-12-03 国立大学法人九州大学 ハイブリッド式冷凍システム
JP2013181666A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Fujitsu General Ltd 空気調和システム
US10551097B2 (en) 2014-11-12 2020-02-04 Carrier Corporation Refrigeration system
WO2016166966A1 (ja) * 2015-04-13 2016-10-20 株式会社デンソー 吸着式冷凍機
JP2016200342A (ja) * 2015-04-13 2016-12-01 株式会社デンソー 吸着式冷凍機
CN106288493A (zh) * 2016-08-23 2017-01-04 上海交通大学 可实现相变加热和强制对流冷却的连续吸附制冷系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP4086011B2 (ja) 2008-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4727051B2 (ja) インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置
JP5422881B2 (ja) 除湿装置
WO2003021166A1 (fr) Systeme de refrigeration utilisant la chaleur de gaz d'echappement
WO2011142352A1 (ja) 車両用空調装置
JP2013096586A (ja) 吸着式冷凍装置
JP2006017350A (ja) 冷凍装置
JP4717589B2 (ja) ハイブリッドヒートポンプシステム
JP2010243079A (ja) 冷凍装置
JP4363336B2 (ja) 冷暖房装置
JP4086011B2 (ja) 冷凍装置
JP2005098586A (ja) 空気調和機
JP2005090825A (ja) 複合式空気調和装置
JP4082378B2 (ja) 冷凍装置
JP5974541B2 (ja) 空気調和システム
JP2005331147A (ja) 発電および空調システム
JP2007248022A (ja) 空調システム
JP6481651B2 (ja) ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法
JP3959805B2 (ja) エンジン駆動式冷凍装置
JP2002250573A (ja) 空調装置
JP2016080310A (ja) 冷却システム
JP2002162130A (ja) 空調装置
JP4069691B2 (ja) 車両用空調装置
JP2014001876A (ja) 吸着式冷凍装置及びエンジン駆動式空調装置
JP5375284B2 (ja) 冷凍装置
JP4066485B2 (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070522

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070720

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4086011

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120229

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees