JP2006213292A - Air conditioner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an air conditioner wherein an adsorption type refrigerating device composed of a heat exchanger having cooling and heating functions in place of a heater core is provided adjacent to an air conditioning duct, thereby making the cooling and heating functions compatible. <P>SOLUTION: The air conditioner is provided with an adsorber 20 with adsorbent for adsorbing and desorbing a refrigerant, and an evaporating and liquefying heat exchanger 30 wherein the refrigerant is evaporated upon adsorption and is heated by a heating medium to be vaporized. When the evaporating and liquefying heat exchanger 30 communicates with the adsorber 20, air cooled by a heat exchanger 12 for cooling is further cooled, with latent heat of vaporization generated when the refrigerant is evaporated by the evaporating and liquefying heat exchanger 30 as a cold heat source. Also, when communication of the evaporating and liquefying heat exchanger 30 with the adsorber 20 is cut off, and the heating medium is distributed to the evaporating and liquefying heat exchanger 30, the refrigerant is vaporized by the evaporating and liquefying heat exchanger 30, and the air cooled by the heat exchanger 12 for cooling is heated, with condensation heat generated when the refrigerant is liquefied as a hot heat source. Thus, both of the cooling and heating functions can be satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、空調ダクト内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器を備える冷暖房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冷媒を蒸発させ、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。   The present invention relates to an air conditioning apparatus including a cooling heat exchanger that cools air flowing in an air conditioning duct, and in particular, evaporates the refrigerant by using an action of an adsorbent adsorbing a gas phase refrigerant, and evaporates the refrigerant. The present invention relates to an adsorbing refrigeration system that exhibits refrigeration capacity by latent heat.
従来、この種の冷暖房装置として、例えば、特許文献1に示すように、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して第2冷媒(例えば、水)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暖房装置に併設させてその装置の冷却能力の向上を図ったものが知られている。   Conventionally, as this type of air-conditioning apparatus, for example, as shown in Patent Document 1, the second refrigerant (for example, water) is evaporated by using the action of the adsorbent adsorbing the gas-phase refrigerant, and the latent heat of evaporation is used. 2. Description of the Related Art An adsorption refrigeration apparatus that exhibits refrigeration capacity is known to be provided in combination with an air conditioning apparatus that includes a vapor compression refrigeration cycle to improve the cooling capacity of the apparatus.
具体的には、蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成する蒸発器と気液分離器との間に流れる蒸発された第1冷媒(例えば、フロンなど)を、吸着作用により蒸発した第2冷媒(例えば、水)でさらに冷却するように吸着式冷凍装置の蒸発・凝縮コアを併設している(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−312240号公報
Specifically, the evaporated first refrigerant (for example, chlorofluorocarbon) flowing between the evaporator and the gas-liquid separator constituting the vapor compression refrigeration cycle is evaporated to the second refrigerant (for example, The evaporation / condensation core of the adsorption refrigeration apparatus is also provided so as to be further cooled with water (for example, see Patent Document 1).
JP 2003-312240 A
しかしながら、上記特許文献1によれば、第1冷媒を蒸発器で空気と熱交換させ、その後、蒸発・凝縮コアで第2冷媒と熱交換する方式では、それぞれの熱交換に伴う熱ロスが増加して熱交換効率が低下する。また、第2冷媒、吸着器、蒸発・凝縮コアおよびそれらを接続する接続配管などの熱容量も加わって吸着剤の充填量が増加して吸着式冷凍装置が大型となる問題がある。   However, according to Patent Document 1, in the method in which the first refrigerant exchanges heat with air using an evaporator and then exchanges heat with the second refrigerant using an evaporation / condensation core, heat loss associated with each heat exchange increases. As a result, the heat exchange efficiency decreases. In addition, the heat capacity of the second refrigerant, the adsorber, the evaporating / condensing core, and the connecting pipes connecting them is added to increase the filling amount of the adsorbent, resulting in a large adsorbing refrigeration apparatus.
また、空調ダクト内に冷房用熱交換器を有する冷暖房装置には、概して冷房用熱交換器の空気流れ下流側にヒータコアが設けられ、冷房用熱交換器で冷却された空気を加熱するように組み込まれており、特に、エンジン冷却水を温熱源とするヒータコアは必要不可欠の暖房用熱交換器となっている。   In addition, a cooling / heating device having a cooling heat exchanger in an air conditioning duct is generally provided with a heater core on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger so as to heat the air cooled by the cooling heat exchanger. In particular, the heater core that uses engine coolant as a heat source is an indispensable heat exchanger for heating.
従って、冷暖房装置の冷却能力を向上させるために、冷房用熱交換器とヒータコアとの間に吸着式冷凍装置の蒸発・凝縮コアを併設することは容量的に困難な状況にある。   Therefore, in order to improve the cooling capacity of the cooling / heating device, it is difficult to provide an evaporation / condensation core of the adsorption refrigeration device between the cooling heat exchanger and the heater core.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、ヒータコアの代わりに加熱および冷却機能を有する熱交換器からなる吸着式冷凍装置を空調ダクトに併設させることで、冷房、暖房機能が両立できる冷暖房装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to take the above points into consideration, and by providing an air-conditioning duct with an adsorption refrigeration apparatus including a heat exchanger having heating and cooling functions instead of a heater core, the cooling and heating functions can be achieved. The object is to provide a cooling / heating device that can achieve both.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項9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、空気通路を形成する空調ダクト(11)と、この空調ダクト(11)内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器(12)とを備える冷暖房装置において、
内部に吸着剤を充填させて加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を脱離し、冷却媒体にて冷却されることにより冷媒を吸着する吸着器(20)と、この吸着器(20)が冷媒を吸着するときに冷媒を蒸発するとともに、加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を気化する蒸発液化熱交換器(30)とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して冷媒を蒸発させて、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(100)が配設され、
この吸着式冷凍装置(100)は、蒸発液化熱交換器(30)が吸着器(20)に連通しているときに、蒸発液化熱交換器(30)で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、冷房用熱交換器(12)で冷却された空気をさらに冷却するように構成し、
かつ蒸発液化熱交換器(30)と吸着器(20)との連通を遮断して蒸発液化熱交換器(30)に加熱媒体を流通したときに、蒸発液化熱交換器(30)で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、冷房用熱交換器(12)で冷却された空気を加熱するように構成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means according to claims 1 to 9 are employed. That is, in the invention described in claim 1, in an air conditioning apparatus including an air conditioning duct (11) that forms an air passage and a cooling heat exchanger (12) that cools air flowing in the air conditioning duct (11). ,
An adsorber (20) that desorbs the refrigerant by being filled with an adsorbent and heated by a heating medium, and adsorbs the refrigerant by being cooled by a cooling medium, and the adsorber (20) is a refrigerant. And an evaporating liquefied heat exchanger (30) that evaporates the refrigerant when heated by a heating medium and adsorbs the gas-phase refrigerant. An adsorption refrigeration apparatus (100) that evaporates the refrigerant and exerts the refrigerating capacity by the latent heat of evaporation is disposed,
The adsorption refrigeration apparatus (100) generates latent heat of evaporation when the refrigerant evaporates in the evaporative heat exchanger (30) when the evaporative heat exchanger (30) communicates with the adsorber (20). The cooling source is configured to further cool the air cooled by the cooling heat exchanger (12),
When the communication between the evaporative liquefaction heat exchanger (30) and the adsorber (20) is cut off and the heating medium is circulated through the evaporative liquefaction heat exchanger (30), the refrigerant is transferred to the evaporative liquefaction heat exchanger (30). It is characterized in that the air cooled by the cooling heat exchanger (12) is heated by using the heat of condensation when the refrigerant is vaporized and the refrigerant is liquefied as a heat source.
請求項1に記載の発明によれば、冷却、加熱機能を有する蒸発液化熱交換器(30)を冷房用熱交換器(12)の空気流れの下流側に配設できる。これにより、冷房用熱交換器(12)で蒸発された冷媒をさらに冷却する従来の方式に比べて、別体で熱交換器を構成していることで熱交換の熱ロスの低減が図れるとともに冷暖房装置の冷却能力の向上が図れる。   According to the first aspect of the present invention, the evaporative heat exchanger (30) having a cooling and heating function can be disposed on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger (12). Thereby, compared with the conventional system which further cools the refrigerant evaporated in the cooling heat exchanger (12), the heat loss of heat exchange can be reduced by configuring the heat exchanger separately. The cooling capacity of the air conditioner can be improved.
また、吸着器(20)に流通させる加熱媒体を蒸発液化熱交換器(30)に流通させて加熱機能を有することができる。つまり、従来のヒータコアの代替として、蒸発液化熱交換器(30)を冷房用熱交換器(12)の空気流れの下流側に配設できる。これにより、従来の空調ダクト(11)に吸着式冷凍装置(100)を併設することができる。   Moreover, the heating medium circulated through the adsorber (20) can be circulated through the evaporative heat exchanger (30) to have a heating function. That is, as an alternative to the conventional heater core, the evaporative liquefaction heat exchanger (30) can be disposed downstream of the air flow of the cooling heat exchanger (12). Thereby, an adsorption | suction type freezing apparatus (100) can be attached to the conventional air-conditioning duct (11).
なお、ヒータコアは、一般的に加熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するように構成しているので、その加熱媒体をそのまま蒸発液化熱交換器(30)に用いることができる。   Since the heater core is generally configured to heat the air by heating the heating medium and air, the heating medium can be used as it is in the evaporative heat exchanger (30).
請求項2に記載の発明では、蒸発液化熱交換器(30)は、内部に冷媒が封入され、水平方向に沿う一対のヘッダータンク(31、32)と、その両タンク(31、32)間に両端が連通接続するチューブ(34)およびフィン(35)からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部(33)とが構成され、かつ上方に配設されるヘッダータンク(31)を吸着器(20)に連通するように形成し、さらに下方に配設されるヘッダータンク(32)内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴としている。   In the invention according to claim 2, the evaporative liquefied heat exchanger (30) includes a pair of header tanks (31, 32) along the horizontal direction between the pair of header tanks (31, 32) and the two tanks (31, 32). A header tank (34) having a core part (33) in which a plurality of heat exchange pipes composed of a tube (34) and fins (35), both ends of which are connected to each other, are arranged in parallel, and disposed above 31) is formed so as to communicate with the adsorber (20), and is further formed so as to exchange heat between the refrigerant sealed in the header tank (32) disposed below and the heating medium. Yes.
請求項2に記載の発明によれば、具体的には、内部に封入する冷媒を吸着器(20)に連通させることで吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。また、冷媒を加熱媒体で加熱させる加熱機能が形成できる。これにより、一つの熱交換器で冷房、暖房機能が両立できる。   Specifically, the cooling function for evaporating the refrigerant by the adsorption action can be formed by communicating the refrigerant enclosed inside with the adsorber (20). Moreover, the heating function which heats a refrigerant | coolant with a heating medium can be formed. Thereby, the cooling and heating functions can be compatible with one heat exchanger.
請求項3に記載の発明では、吸着式冷凍装置(100)は、吸着器(20)が加熱媒体により加熱される脱離工程の後に、蒸発液化熱交換器(30)と吸着器(20)との連通を遮断して吸着器(20)に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることを特徴としている。   In the invention according to claim 3, the adsorption refrigeration apparatus (100) includes the evaporative heat exchanger (30) and the adsorber (20) after the desorption process in which the adsorber (20) is heated by the heating medium. The adsorbent is configured to maintain the cold storage state by interrupting the communication with the adsorber (20) and allowing the adsorbent (20) to flow through the cooling medium.
請求項3に記載の発明によれば、吸着器(20)を脱離後、蓄冷状態で維持することにより、吸着工程に切り換えられたときに、脱離時に加熱された吸着剤、冷媒、吸着器(20)、蒸発液化熱交換器(30)およびそれらを接続する接続部材などの熱容量の影響を受けることがない。   According to the third aspect of the present invention, the adsorber (20) is desorbed and maintained in a cold storage state so that the adsorbent, the refrigerant, and the adsorption heated at the time of desorption when switched to the adsorption process. It is not affected by the heat capacity of the vessel (20), the evaporative heat exchanger (30) and the connecting members connecting them.
請求項4に記載の発明では、チューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管(37)が設けられ、蒸発液化熱交換器(30)は、下方に配設されるヘッダータンク(32)内に加熱管(37)を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることを特徴としている。   In the invention described in claim 4, a heating pipe (37) which is formed in a tube shape and through which a heating medium flows is provided, and the evaporative heat exchanger (30) is provided in a header tank (32) disposed below. A heating tube (37) is disposed inside, and heat is exchanged between the refrigerant and the heating medium.
請求項4に記載の発明によれば、より具体的には、下方に設けた加熱管(37)で冷媒を加熱させて水蒸気を気化させ、その水蒸気が空気と熱交換されて水に戻るヒートサイフォンにより加熱機能が形成できる。   More specifically, according to the invention described in claim 4, the refrigerant is heated by the heating pipe (37) provided below to vaporize the water vapor, and the water vapor is heat-exchanged with the air to return to the water. A heating function can be formed by a siphon.
請求項5に記載の発明では、加熱管(37)は、その外表面を凹凸状に形成し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、平坦面と比べて凹凸状に形成することで冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。   In the invention according to claim 5, the heating tube (37) is characterized in that its outer surface is formed in an uneven shape. According to the fifth aspect of the present invention, the heat transfer area to the refrigerant side can be easily expanded by forming the projections and depressions in comparison with the flat surface.
請求項6に記載の発明では、加熱管(37)は、その外表面に伝熱面積を拡大するためのフィン(37b)を形成し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、上記凹凸状よりもより冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。   In the invention described in claim 6, the heating tube (37) is characterized in that fins (37b) for expanding the heat transfer area are formed on the outer surface thereof. According to invention of Claim 6, the heat-transfer area to a refrigerant | coolant side can be expanded more easily than the said uneven | corrugated shape.
請求項7に記載の発明では、蒸発液化熱交換器(30)は、下方に配設されるヘッダータンク(32)の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン(32a)を設けるとともに、ヘッダータンク(32)の外面と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴としている。   In the invention according to claim 7, the evaporative liquefaction heat exchanger (30) is provided with internal fins (32a) for expanding the heat transfer area on the inner surface of the header tank (32) disposed below, The outer surface of the header tank (32) and the heating medium are formed so as to exchange heat.
請求項7に記載の発明によれば、上述の請求項6、請求項7では加熱管(37)を冷媒内に配設して熱交換するように構成したが、これに限らず、ヘッダータンク(32)を介して冷媒を加熱するようにしても良い。   According to the invention described in claim 7, in the above-described claims 6 and 7, the heating pipe (37) is arranged in the refrigerant so as to exchange heat. The refrigerant may be heated via (32).
請求項8に記載の発明では、蒸発液化熱交換器(30)は、チューブ(34)内面に冷媒を吸い込む多孔質体(34a)を配設していることを特徴としている。請求項8に記載の発明によれば、冷媒と空気との熱交換において、多孔質体(34a)により冷媒の吸い上げがチューブ(34)全面に行き届くため冷媒の蒸発を効率的に実行できる。   The invention according to claim 8 is characterized in that the evaporative heat exchanger (30) is provided with a porous body (34a) for sucking refrigerant into the inner surface of the tube (34). According to the eighth aspect of the present invention, in the heat exchange between the refrigerant and the air, the suction of the refrigerant reaches the entire surface of the tube (34) by the porous body (34a), so that the refrigerant can be efficiently evaporated.
請求項9に記載の発明では、吸着器(20)と液冷式内燃機関(50)とラジエータ(40a)とが配管により直列に接続されており、吸着器(20)は、ラジエータ(40a)の下流側に配置されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 9, the adsorber (20), the liquid-cooled internal combustion engine (50), and the radiator (40a) are connected in series by a pipe, and the adsorber (20) is connected to the radiator (40a). It is characterized by being arranged on the downstream side.
請求項9に記載の発明によれば、液冷式内燃機関(50)およびその冷却水は液冷式内燃機関(50)始動直後の低温時には、吸着器(20)の冷却に作用し、時間経過後の高温時には吸着器(20)の加熱に作用させることができる。これにより、液冷式内燃機関(50)の熱容量および廃熱を有効に利用できる。   According to the ninth aspect of the present invention, the liquid-cooled internal combustion engine (50) and its cooling water act on the cooling of the adsorber (20) at a low temperature immediately after the liquid-cooled internal combustion engine (50) is started. At high temperatures after the lapse of time, the adsorber (20) can be heated. Thereby, the heat capacity and waste heat of the liquid-cooled internal combustion engine (50) can be used effectively.
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。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実形態)
以下、本発明の第1実施形態における冷暖房装置を図1ないし図5に基づいて説明する。本発明を車両用空調装置に適用したものであり、図1は冷暖房装置の全体構成を示す模式図、図2は蒸発液化熱交換器30の全体構成を示す正面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the air conditioning apparatus in 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 1 thru | or FIG. The present invention is applied to a vehicle air conditioner. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an air-conditioning apparatus, and FIG. 2 is a front view showing an overall configuration of an evaporative heat exchanger 30.
図3は、吸着器20で脱離作用を行なうときの加熱媒体の循環経路を示す模式図、図4は吸着器20が蓄冷状態になるときの冷却媒体の循環経路を示す模式図である。また、図5は蒸発液化熱交換器30に加熱媒体の循環経路を示す模式図である。なお、図1は吸着器20で吸着作用を行なうときの冷却媒体の循環経路を示している。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a circulation path of the heating medium when the adsorber 20 performs a desorption action, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a circulation path of the cooling medium when the adsorber 20 enters a cold storage state. FIG. 5 is a schematic diagram showing a circulation path of the heating medium in the evaporative heat exchanger 30. FIG. 1 shows the circulation path of the cooling medium when the adsorber 20 performs the adsorbing action.
本実施形態の冷暖房装置は、図1に示すように、空気通路を形成する空調ダクト11内に配設される冷房用熱交換器12の空気流れ下流側に、詳しくは後述するが液冷式内燃機関(以下、エンジンと称する。)50の廃熱にて駆動する吸着式冷凍装置100を併設している。   As shown in FIG. 1, the air-conditioning apparatus of the present embodiment is a liquid-cooling type, as will be described in detail later, on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger 12 disposed in the air-conditioning duct 11 forming the air passage. An adsorption refrigeration apparatus 100 that is driven by waste heat of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 50 is also provided.
空調ダクト11は、車室内に設けられた複数の吹出口に向けて温度調節された空調風を吹き出すための空調ケースであって、その空調ダクト11には、図示しない送風手段と冷房用熱交換器12と、後述する蒸発液化熱交換器30とが配設している。   The air-conditioning duct 11 is an air-conditioning case for blowing air-conditioning air whose temperature is adjusted toward a plurality of air outlets provided in the passenger compartment. A vessel 12 and an evaporative heat exchanger 30 to be described later are disposed.
冷房用熱交換器12は、図示しない圧縮機、凝縮器、受液器および減圧手段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の一構成部品で、空調ダクト11内を流れる空気と内部に封入された冷媒とを熱交換する蒸発器である。つまり、空調ダクト11内に流れる空気を冷却する熱交換器である。   The cooling heat exchanger 12 is a component part of a vapor compression refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, a liquid receiver, and a decompression unit (not shown) are connected in an annular line in this order, and flows in the air conditioning duct 11. It is an evaporator for exchanging heat between air and a refrigerant sealed inside. That is, it is a heat exchanger that cools the air flowing in the air conditioning duct 11.
因みに、圧縮機(図示せず)は、エンジン50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、冷房用熱交換器12から吸入した気相冷媒を高温高圧の過熱ガス状態の気相冷媒に圧縮する。   Incidentally, the compressor (not shown) is driven via an electromagnetic clutch (not shown) by a power transmission means including a pulley and a V-belt with the engine 50 as a drive source. And the gaseous-phase refrigerant | coolant suck | inhaled from the heat exchanger 12 for a cooling is compressed into the gaseous-phase refrigerant | coolant of a high-temperature / high pressure superheated gas state.
凝縮器(図示せず)は、圧縮機で圧縮された高温冷媒を凝縮用送風機(図示せず)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、凝縮器で凝縮された冷媒は、受液器(図示せず)で気液分離されて液相冷媒が貯められる。そして、液相冷媒が減圧手段である例えば膨張弁に流入する。   The condenser (not shown) is a heat exchanger that condenses the high-temperature refrigerant compressed by the compressor by exchanging heat with the atmosphere using a condenser blower (not shown). And the refrigerant | coolant condensed with the condenser is gas-liquid-separated with a liquid receiver (not shown), and a liquid phase refrigerant | coolant is stored. Then, the liquid phase refrigerant flows into, for example, an expansion valve that is a decompression unit.
膨張弁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、この膨張弁で減圧された気液2相状態の冷媒は冷房用熱交換器12に流出される。そして、冷房用熱交換器12で、図示しない送風手段により空気と熱交換されて蒸発される。このときの蒸発潜熱により空気が冷却される。   The expansion valve is a valve that depressurizes the liquid-phase refrigerant, and is constituted by a temperature-type expansion valve. The gas-liquid two-phase refrigerant depressurized by the expansion valve flows out to the cooling heat exchanger 12. Then, in the cooling heat exchanger 12, heat is exchanged with air by a blowing means (not shown) to evaporate. Air is cooled by the latent heat of vaporization at this time.
次に、吸着式冷凍装置100は、図1に示すように、エンジン50、放熱器40、吸着器20および蒸発液化熱交換器30とから構成している。なお、図中に示す43、53は循環ポンプ、41、42は流れ方向を切り替える切換弁、51は温水弁である。   Next, as shown in FIG. 1, the adsorption refrigeration apparatus 100 includes an engine 50, a radiator 40, an adsorber 20, and an evaporative liquefaction heat exchanger 30. In the figure, 43 and 53 are circulation pumps, 41 and 42 are switching valves for switching the flow direction, and 51 is a hot water valve.
エンジン50は走行用駆動源をなす内燃機関であり、循環ポンプ53はエンジン50を循環した加熱媒体を圧送するポンプである。放熱器40は吸着器20を循環した冷却媒体と空気とを熱交換して冷却媒体を冷却する放熱器である。循環ポンプ43は冷却媒体を圧送するポンプである。ここで、加熱媒体および冷却媒体は、エンジン冷却水などの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。   The engine 50 is an internal combustion engine that serves as a driving source for traveling, and the circulation pump 53 is a pump that pumps the heating medium circulated through the engine 50. The radiator 40 is a radiator that cools the cooling medium by exchanging heat between the cooling medium circulating through the adsorber 20 and the air. The circulation pump 43 is a pump that pumps the cooling medium. Here, as the heating medium and the cooling medium, the same fluid in which ethylene glycol antifreeze is mixed with water such as engine cooling water is used.
次に、吸着器20は、吸着剤21(本実施形態では、例えば、シリカゲルやゼオライト)が表面接着された吸着コア22と収納する容器である。また、吸着器20の内部は略真空状態に保たれ、後述する開閉弁39を介して蒸発液化熱交換器30に連通するように構成している。   Next, the adsorber 20 is a container that accommodates the adsorbent 21 (in this embodiment, for example, silica gel or zeolite) and the adsorbing core 22 to which the surface is adhered. Further, the inside of the adsorber 20 is maintained in a substantially vacuum state, and is configured to communicate with the evaporating heat exchanger 30 via an on-off valve 39 described later.
ここで、吸着剤21は、温度が高くなるほど吸着可能な冷媒量が減少するとともに、蒸発した冷媒を吸着する際に発熱する反応材である。このため、吸着剤21を加熱すると、吸着可能な冷媒量が減少するので、その加熱温度にて吸着可能な冷媒量となるまで吸着していた冷媒を脱離放出し、一方、吸着剤21を冷却すると、吸着可能な冷媒量が増加するのでその加熱温度にて吸着可能な冷媒量となるまで冷媒を吸着する。   Here, the adsorbent 21 is a reaction material that generates heat when adsorbing the evaporated refrigerant while the amount of the adsorbable refrigerant decreases as the temperature increases. For this reason, when the adsorbent 21 is heated, the amount of refrigerant that can be adsorbed decreases, so that the adsorbed refrigerant is desorbed and released until the amount of refrigerant that can be adsorbed at the heating temperature is reached. When cooled, the amount of refrigerant that can be adsorbed increases, so that the refrigerant is adsorbed until the amount of refrigerant that can be adsorbed at the heating temperature.
因みに、吸着剤21は、通常、冷媒を吸着する際に冷媒の凝縮熱相当(=凝縮熱+α)の吸着熱を発生するとともに、同じ相対温度であっても、吸着剤21の温度によって吸着可能な冷媒量が相違するようなヒステリシス特性を有している。   Incidentally, the adsorbent 21 normally generates adsorption heat equivalent to the heat of condensation of the refrigerant (= condensation heat + α) when adsorbing the refrigerant, and can be adsorbed by the temperature of the adsorbent 21 even at the same relative temperature. It has hysteresis characteristics such that the amount of refrigerant is different.
また、吸着コア22は、内部に加熱媒体もしくは冷却媒体を流通させることにより、加熱媒体もしくは冷却媒体と吸着剤21とを熱交換させるもので、内部を流れる媒体の温度が吸着剤21の温度より高いときは、エンジン50の廃熱を吸着剤21に与える廃熱供与手段として機能し、媒体の温度が吸着剤21の温度より低いときは、吸着剤21の温度を外気温度相当まで冷却する冷却手段として機能している熱交換器である。   Further, the adsorbing core 22 circulates the heating medium or the cooling medium therein to exchange heat between the heating medium or the cooling medium and the adsorbent 21. When the temperature of the adsorbent 21 is high, it functions as a waste heat donating unit that gives the adsorbent 21 waste heat. It is a heat exchanger functioning as a means.
次に、蒸発液化熱交換器30は、図2に示すように、冷媒(本実施形態では、水)が流通する扁平状の複数本のチューブ34が上下方向(垂直方向)に設けられ、その各チューブ34間には、冷媒と空気との熱交換を促進する波状のフィン35が配設されており、このフィン35およびチューブ34により冷媒と空気とを熱交換させる熱交換管路が並列状に配置されたコア部33を形成している。   Next, as shown in FIG. 2, the evaporative heat exchanger 30 is provided with a plurality of flat tubes 34 in which the refrigerant (water in this embodiment) flows in the vertical direction (vertical direction). Between each tube 34, a wave-like fin 35 that promotes heat exchange between the refrigerant and the air is disposed, and heat exchange pipes that exchange heat between the refrigerant and the air by the fin 35 and the tube 34 are arranged in parallel. The core part 33 arrange | positioned in is formed.
また、チューブ34の両端側には、チューブ34の上下方向と直交する方向(水平方向)に延びて複数本のチューブ34と連通する一対のヘッダータンク31、32が配設している。そして、上方のヘッダータンク31には連結管36が設けられ、下方のヘッダータンク32には加熱管37が設けられている。   A pair of header tanks 31 and 32 that extend in a direction (horizontal direction) perpendicular to the vertical direction of the tube 34 and communicate with the plurality of tubes 34 are disposed on both ends of the tube 34. The upper header tank 31 is provided with a connecting pipe 36, and the lower header tank 32 is provided with a heating pipe 37.
連結管36は吸着器20と蒸発液化熱交換器30とを連通するための接続管である。一方、加熱管37は、ヘッダータンク32内に収容する側の外表面に凹凸状の凸凹部37aを形成したチューブであって、その凸凹部37aがヘッダータンク32内に配設され、内部に加熱媒体を流通させて下方のヘッダータンク32内に封入された冷媒と熱交換するように構成している。   The connecting pipe 36 is a connecting pipe for communicating the adsorber 20 and the evaporative heat exchanger 30. On the other hand, the heating tube 37 is a tube in which a concave and convex portion 37a is formed on the outer surface on the side accommodated in the header tank 32. The convex portion 37a is disposed in the header tank 32 and heated inside. The medium is circulated to exchange heat with the refrigerant sealed in the lower header tank 32.
そして、連結管36の中途には、吸着器20と蒸発液化熱交換器30との連通を開閉する開閉弁39が設けられている。また、蒸発液化熱交換器30の内部には所定量の冷媒(本実施形態では、水)が封入され略真空状態に保たれている。   An open / close valve 39 that opens and closes communication between the adsorber 20 and the evaporative heat exchanger 30 is provided in the middle of the connecting pipe 36. Further, a predetermined amount of refrigerant (in this embodiment, water) is sealed inside the evaporative heat exchanger 30 and kept in a substantially vacuum state.
また、切換弁41、42は、吸着器20側にエンジン50から流出した加熱媒体を流通させるか、または吸着器20側に放熱器40で放熱された冷却媒体を流通させるかを切り換えるための切換バルブである。因みに、図1では、放熱器40で放熱された冷却媒体が吸着器20に流通するように切り換えられている。   The switching valves 41 and 42 are switches for switching whether the heating medium flowing out from the engine 50 is circulated to the adsorber 20 side or the cooling medium radiated by the radiator 40 is circulated to the adsorber 20 side. It is a valve. Incidentally, in FIG. 1, the cooling medium radiated by the radiator 40 is switched so as to flow to the adsorber 20.
そして、温水弁51は、加熱管37に流通させる加熱媒体の流路を開閉する開閉弁である。なお、この温水弁51が開弁したときは、開閉弁39は開弁している。ここで、熱ロスを低減するために切換弁41、42をエンジン50から流出した加熱媒体が加熱管37に流通するように切り換えることが望ましい。   The hot water valve 51 is an open / close valve that opens and closes the flow path of the heating medium that flows through the heating pipe 37. Note that when the hot water valve 51 is opened, the on-off valve 39 is opened. Here, in order to reduce heat loss, it is desirable to switch the switching valves 41 and 42 so that the heating medium flowing out from the engine 50 flows through the heating pipe 37.
なお、図1では、エンジン50から流出される冷却水を冷却するラジエータ、およびエンジン50から流出される冷却水をラジエータに迂回させてエンジン50に戻すバイパス回路、およびバイパス回路に流す冷却水量を調節するサーモスタットなどの流量調節弁は省略してある。   In FIG. 1, the radiator that cools the cooling water flowing out from the engine 50, the bypass circuit that bypasses the cooling water flowing out from the engine 50 to the radiator and returns to the engine 50, and the amount of cooling water that flows through the bypass circuit are adjusted. A flow control valve such as a thermostat is omitted.
以上の構成うち、開閉弁39、切換弁41、42、循環ポンプ43、53および温水弁51などは、図示しない空調装置用電子制御装置により制御されており、この空調装置用電子制御装置には、内気温度センサや外気温度センサ等の空調センサの検知信号、操作盤からの操作信号に基づいて制御される。   Among the above components, the on-off valve 39, the switching valves 41 and 42, the circulation pumps 43 and 53, the hot water valve 51 and the like are controlled by an electronic controller for an air conditioner (not shown). Control is performed based on detection signals from air conditioning sensors such as an inside air temperature sensor and an outside air temperature sensor, and operation signals from the operation panel.
次に、以上の構成による冷暖房装置の特徴的作動について図1および図3ないし図5に基づいて説明する。図1は吸着工程である冷却モード(吸着モードでも良い)における吸着式冷凍装置100の作動形態を示しており、クールダウンなどの過度状態における運転モードであって、このときには、冷凍サイクル側も作動しているため、冷房用熱交換器12で冷却された空気をさらに蒸発液化熱交換器30で冷却するものである。   Next, the characteristic operation of the air conditioning apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 5. FIG. 1 shows an operation mode of the adsorption refrigeration apparatus 100 in a cooling mode (which may be an adsorption mode) as an adsorption process, which is an operation mode in an excessive state such as cool-down, and at this time, the refrigeration cycle side also operates. Therefore, the air cooled by the cooling heat exchanger 12 is further cooled by the evaporative heat exchanger 30.
具体的には、図1に示すように、開閉弁39は開弁、温水弁51は閉弁、切換弁41、42は吸着器20側に冷却媒体が流通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ43を作動させることで、放熱器40で外気温度相当まで冷却された冷却媒体が吸着コア22に流通する。   Specifically, as shown in FIG. 1, the on-off valve 39 is opened, the hot water valve 51 is closed, and the switching valves 41 and 42 are switched in the flow direction in which the cooling medium flows to the adsorber 20 side. Then, by operating the circulation pump 43, the cooling medium cooled to the outside air temperature by the radiator 40 circulates in the adsorption core 22.
これにより、吸着剤21が冷却媒体により冷却されることで、蒸発液化熱交換器30からの水蒸気を吸着する。そして、吸着剤21が水蒸気を吸着する吸着作用により蒸発液化熱交換器30内の圧力が低下するため封入された液相の冷媒が沸騰する。   As a result, the adsorbent 21 is cooled by the cooling medium, thereby adsorbing water vapor from the evaporative heat exchanger 30. The adsorbent 21 adsorbs water vapor to reduce the pressure in the evaporative liquefied heat exchanger 30, so that the encapsulated liquid phase refrigerant boils.
なお、このときは、下方に配設されたヘッダータンク32内の液相の冷媒が沸騰により上方に巻き上がるためチューブ34の内面を濡らす効果も期待でき、コア部33全面で蒸発潜熱を吸熱することが可能である。従って、冷房用熱交換器12で冷却された空気をさらに冷却することができる。   At this time, since the liquid-phase refrigerant in the header tank 32 disposed below is rolled up by boiling, an effect of wetting the inner surface of the tube 34 can be expected, and the entire surface of the core portion 33 absorbs evaporation latent heat. It is possible. Therefore, the air cooled by the cooling heat exchanger 12 can be further cooled.
このように、吸着作用により、液相冷媒の蒸発潜熱を利用して冷凍能力を得ているので、僅かな冷媒量であっても大きな冷凍能力を得ることができるので多量の冷媒量を封入しなくても十分な冷凍能力を得ることができる。   As described above, since the refrigeration capacity is obtained by using the latent heat of vaporization of the liquid-phase refrigerant due to the adsorption action, a large amount of refrigerant can be sealed because a large refrigeration capacity can be obtained even with a small amount of refrigerant. Even if it is not, sufficient refrigeration capacity can be obtained.
そして、所定時間経過後に、吸着剤21を再生するための脱離工程である脱離モードを実行する。具体的には、図3に示すように、開閉弁39は開弁のまま、温水弁51は閉弁のまま、切換弁41、42は吸着器20側に加熱媒体が流通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ53を作動させることで、エンジン50を流通した加熱媒体が吸着コア22に流通する。   Then, after a predetermined time has elapsed, a desorption mode that is a desorption process for regenerating the adsorbent 21 is executed. Specifically, as shown in FIG. 3, the on-off valve 39 remains open, the hot water valve 51 remains closed, and the switching valves 41 and 42 are switched in the flow direction in which the heating medium flows to the adsorber 20 side. . And the heating medium which distribute | circulated the engine 50 distribute | circulates to the adsorption | suction core 22 by operating the circulation pump 53. FIG.
これにより、吸着剤21が加熱媒体により加熱されることで、吸着剤21に吸着した水蒸気が吸着剤21から脱離する。そして、脱離した水蒸気は蒸発液化熱交換器30で空気によって液化され液相冷媒に復水する。なお、この脱離モードは、クールダウン終了後、車室内の空調状態が安定したときなど冷房能力に余裕があるときに実行すると良い。また、エンジン50を停止直後のエンジン50が高温状態のときに実行させても良い。   Thereby, the water vapor adsorbed on the adsorbent 21 is desorbed from the adsorbent 21 when the adsorbent 21 is heated by the heating medium. The desorbed water vapor is liquefied by the air in the evaporative heat exchanger 30 and condensed into a liquid phase refrigerant. This desorption mode is preferably executed when there is a sufficient cooling capacity after the cool-down, for example, when the air-conditioning state in the passenger compartment is stable. Further, the engine 50 may be executed when the engine 50 immediately after being stopped is in a high temperature state.
ところで、本実施形態では、脱離モードを実行した直後に、吸着器20全体の熱容量を低下させる蓄冷工程である蓄冷モードを行なうように設定している。具体的には、図4に示すように、脱離モード終了直後(所定時間経過後)に、開閉弁39を閉弁、切換弁41、42は吸着器20側に冷却媒体が流通する流れ方向に切り換え、循環ポンプ43を所定時間作動させた後、循環ポンプ43を停止させる。   By the way, in this embodiment, immediately after performing desorption mode, it sets so that the cool storage mode which is a cool storage process which reduces the heat capacity of the adsorption machine 20 whole may be performed. Specifically, as shown in FIG. 4, immediately after the end of the desorption mode (after a predetermined time has elapsed), the on-off valve 39 is closed, and the switching valves 41 and 42 are flow directions in which the cooling medium flows to the adsorber 20 side. And the circulation pump 43 is operated for a predetermined time, and then the circulation pump 43 is stopped.
これにより、吸着コア22に冷却媒体が流通することで、吸着剤21が冷却し、吸着器20全体が外気温度相当に冷却されて熱容量が除去される。これによれば、次のステップの冷却モードを迅速に開始することができる。   Thereby, the adsorbent 21 is cooled by the circulation of the cooling medium to the adsorption core 22, and the entire adsorber 20 is cooled to the outside air temperature and the heat capacity is removed. According to this, the cooling mode of the next step can be quickly started.
次に、本発明の特徴である加熱工程である加熱モードについて説明する。具体的には、図5に示すように、蒸発液化熱交換器30と吸着器20との連通を遮断して、蒸発液化熱交換器30に加熱媒体を流通させて冷房用熱交換器12で冷却された空気を加熱するようにしている。   Next, a heating mode that is a heating step that is a feature of the present invention will be described. Specifically, as shown in FIG. 5, the communication between the evaporative liquefaction heat exchanger 30 and the adsorber 20 is cut off, and the heating medium is circulated through the evaporative liquefaction heat exchanger 30, so that the cooling heat exchanger 12 The cooled air is heated.
より具体的には、開閉弁39は閉弁、温水弁51は開弁、循環ポンプ43は停止させ、切換弁41、42は吸着器20と放熱器40とが連通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ53を作動させることで、加熱管37に加熱媒体が流通する。   More specifically, the on-off valve 39 is closed, the hot water valve 51 is opened, the circulation pump 43 is stopped, and the switching valves 41 and 42 are switched in the flow direction in which the adsorber 20 and the radiator 40 communicate with each other. Then, by operating the circulation pump 53, the heating medium flows through the heating pipe 37.
これにより、加熱管37により下方に配設されたヘッダータンク内の冷媒と加熱媒体とが熱交換されて冷媒が気化する。この気化した水蒸気はコア部34で空気と熱交換されて液化しヘッダータンク内に復水する。   Thereby, the refrigerant | coolant in a header tank arrange | positioned below with the heating pipe 37 and a heating medium are heat-exchanged, and a refrigerant | coolant vaporizes. This vaporized water vapor is heat-exchanged with air in the core portion 34 to be liquefied and condensed into the header tank.
つまり、加熱管37により冷媒を加熱すると、冷媒の界面で気液二相の飽和バランスが崩れて水分子が気体として上方に飛び出し、この気体が外部の空気に冷却されて液化し重力により下方に滴下し、また下方で加熱されて気化するヒートサイフォンを連続的に繰り返して加熱効果を得るものである。   That is, when the refrigerant is heated by the heating pipe 37, the saturation balance of the gas-liquid two phases is lost at the interface of the refrigerant, and water molecules jump out upward as a gas, and this gas is cooled by external air and liquefied and liquefied downward by gravity. A heat siphon that drops and is heated and vaporized downward is continuously repeated to obtain a heating effect.
従って、加熱媒体により冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として冷房用熱交換器12で冷却された空気を加熱している。なお、このときに、冷凍サイクル側を停止しておけば、蒸発液化熱交換器30で暖房効果が得られる。   Accordingly, the refrigerant is vaporized by the heating medium, and further, the air cooled by the cooling heat exchanger 12 is heated using the heat of condensation when the refrigerant is liquefied as a heat source. At this time, if the refrigeration cycle side is stopped, the evaporative heat exchanger 30 can provide a heating effect.
なお、本実施形態では、加熱媒体を圧送するための循環ポンプ53を配設したが、これに限らず、車両用に適用する場合は、エンジン50によって駆動する機械式ポンプを流用しても良い。   In the present embodiment, the circulation pump 53 for pumping the heating medium is provided. However, the present invention is not limited to this, and when applied to a vehicle, a mechanical pump driven by the engine 50 may be used. .
以上の第1実施形態による冷暖房装置によれば、蒸発液化熱交換器30が吸着器20に連通しているときに、蒸発液化熱交換器30で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として冷房用熱交換器12で冷却された空気をさらに冷却するように構成している。   According to the cooling and heating apparatus according to the first embodiment described above, when the evaporative heat exchanger 30 communicates with the adsorber 20, the latent heat of evaporation when the refrigerant evaporates in the evaporative heat exchanger 30 is used as a cold heat source. The air cooled by the cooling heat exchanger 12 is further cooled.
さらに、蒸発液化熱交換器30と吸着器20との連通を遮断して蒸発液化熱交換器30に加熱媒体を流通したときに、蒸発液化熱交換器30で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、冷房用熱交換器12で冷却された空気を加熱するように構成したことにより、冷却、加熱機能を有する蒸発液化熱交換器30を冷房用熱交換器12の空気流れの下流側に配設できる。   Furthermore, when the communication between the evaporative liquefaction heat exchanger 30 and the adsorber 20 is cut off and a heating medium is circulated through the evaporative liquefaction heat exchanger 30, the evaporative heat exchanger 30 vaporizes the refrigerant. By using the heat of condensation at the time of liquefaction as a heat source, the air cooled by the cooling heat exchanger 12 is heated so that the evaporative liquefied heat exchanger 30 having a cooling and heating function can be used as the cooling heat exchanger. It can be arranged downstream of the 12 air flows.
これにより、冷房用熱交換器12で蒸発された冷媒をさらに冷却する従来の方式に比べて、別体で熱交換器を構成していることで熱交換の熱ロスの低減が図れるとともに冷暖房装置の冷却能力の向上が図れる。また、吸着器20に流通させる加熱媒体を蒸発液化熱交換器30に流通させて加熱機能を有することができる。   Thereby, compared with the conventional system which further cools the refrigerant | coolant evaporated with the heat exchanger 12 for air_conditioning | cooling, the heat loss of heat exchange can be reduced by comprising the heat exchanger separately, and an air conditioning apparatus The cooling capacity can be improved. Moreover, the heating medium circulated through the adsorber 20 can be circulated through the evaporative heat exchanger 30 to have a heating function.
つまり、従来のヒータコアの代替として、蒸発液化熱交換器30を冷房用熱交換器12の空気流れの下流側に配設できる。これにより、従来の空調ダクト11に吸着式冷凍装置100を併設することができる。なお、ヒータコアは、一般的に加熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するように構成しているので、その加熱媒体をそのまま蒸発液化熱交換器30に用いることができる。   That is, as an alternative to the conventional heater core, the evaporative heat exchanger 30 can be disposed on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger 12. As a result, the adsorption refrigeration apparatus 100 can be added to the conventional air conditioning duct 11. Since the heater core is generally configured to heat the air by heating the heating medium and air, the heating medium can be used in the evaporative heat exchanger 30 as it is.
また、蒸発液化熱交換器30を、水平方向に沿う一対のヘッダータンク31、32と、その両タンク31、32間に両端が連通接続するチューブ34、フィン35からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部33とが構成され、かつ上方に配設されるヘッダータンク31を吸着器20に連通するように形成し、さらに下方に配設されるヘッダータンク32内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことにより、内部に封入する冷媒を吸着器20に連通させることで吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。また、冷媒を加熱媒体で加熱させる加熱機能が形成できる。これにより、一つの熱交換器で冷房、暖房機能が両立できる。   The evaporative liquefier heat exchanger 30 has a plurality of heat exchange pipes composed of a pair of header tanks 31 and 32 extending in the horizontal direction, tubes 34 and fins 35 connected at both ends between the tanks 31 and 32. A header tank 31 arranged in parallel is formed, and a header tank 31 disposed above is formed so as to communicate with the adsorber 20, and is further enclosed in a header tank 32 disposed below. By forming the refrigerant and the heating medium so as to exchange heat, it is possible to form a cooling function for evaporating the refrigerant by the adsorbing action by communicating the refrigerant enclosed inside with the adsorber 20. Moreover, the heating function which heats a refrigerant | coolant with a heating medium can be formed. Thereby, the cooling and heating functions can be compatible with one heat exchanger.
また、吸着器20が加熱媒体により加熱される脱離モードの後に、開閉弁39を閉弁し、吸着器20に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることにより、吸着モードに切り換えられたときに、脱離モードにおいて加熱された吸着剤21、冷媒、吸着器20、蒸発液化熱交換器30およびそれらを接続する接続部材などの熱容量の影響を受けることがない。   Further, after the desorption mode in which the adsorber 20 is heated by the heating medium, the on-off valve 39 is closed, and the adsorbent is maintained in the cold storage state by circulating the cooling medium through the adsorber 20. As a result, when switched to the adsorption mode, it is affected by the heat capacity of the adsorbent 21, the refrigerant, the adsorber 20, the evaporative liquefaction heat exchanger 30, and the connecting members connecting them, which are heated in the desorption mode. There is no.
また、蒸発液化熱交換器30は、下方に配設されるヘッダータンク32内にチューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管37を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることにより、下方に設けた加熱管37で冷媒を加熱させて水蒸気を気化させ、その水蒸気が空気と熱交換されて水に戻るヒートサイフォンにより加熱機能が形成できる。   Further, the evaporative heat exchanger 30 is provided with a heating pipe 37 in the form of a tube in a header tank 32 disposed below, and heat is exchanged between the refrigerant and the heating medium. Thus, the heating function can be formed by a heat siphon in which the refrigerant is heated by the heating pipe 37 provided below to vaporize the water vapor and the water vapor is heat-exchanged with the air and returned to the water.
なお、加熱管37の外表面を凹凸状に形成したことにより、平坦面と比べて凹凸状に形成することで冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。また、この加熱媒体は、エンジン50およびこのエンジンの冷却水を冷却するラジエータを有する熱機関の廃熱を利用したものであることにより、吸着器20の脱離作用および蒸発液化熱交換器30の温熱源として熱機関の廃熱を有効に利用できる。   In addition, since the outer surface of the heating tube 37 is formed in a concavo-convex shape, the heat transfer area to the refrigerant side can be easily expanded by forming the concavo-convex shape in comparison with a flat surface. Further, the heating medium uses waste heat of the engine 50 and a heat engine having a radiator for cooling the cooling water of the engine, so that the desorption action of the adsorber 20 and the evaporative liquefaction heat exchanger 30 are obtained. The waste heat of the heat engine can be used effectively as a heat source.
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、蒸発液化熱交換器30に配設する加熱管37をその外表面を凹凸状に形成しているが、これに限らず、具体的には、図6に示すように、加熱管37の外表面に外方向に突き出すように複数のフィン37bを一体に形成して伝熱面積を拡大しても良い。これによれば、上記凹凸状よりもより冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the outer surface of the heating tube 37 disposed in the evaporative heat exchanger 30 is formed in an uneven shape. However, the present invention is not limited to this, and specifically, as shown in FIG. In addition, a plurality of fins 37b may be integrally formed on the outer surface of the heating tube 37 so as to protrude outward, thereby expanding the heat transfer area. According to this, the heat transfer area to the refrigerant side can be more easily expanded than the uneven shape.
また、以上の実施形態では、下方に配設するヘッダータンク32内に加熱管32を配設して冷媒と加熱媒体とを熱交換させるように構成したが、ヘッダータンク32の外部から内部の冷媒を加熱するように構成しても良い。   In the above embodiment, the heating pipe 32 is disposed in the header tank 32 disposed below to exchange heat between the refrigerant and the heating medium. You may comprise so that it may heat.
具体的には、図7に示すように、下方に配設されるヘッダータンク32の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン32aを設けるとともに、ヘッダータンク32の下面と加熱媒体とを熱交換するように加熱管37を形成している。なお、本実施形態では、加熱管37をヘッダータンク32の下面に当接するように形成したが、側面であっても良い。   Specifically, as shown in FIG. 7, internal fins 32a for expanding the heat transfer area are provided on the inner surface of the header tank 32 disposed below, and the lower surface of the header tank 32 and the heating medium are heated. A heating tube 37 is formed to be replaced. In the present embodiment, the heating tube 37 is formed so as to contact the lower surface of the header tank 32, but it may be a side surface.
また、図8に示すように、チューブ34内面にセラミックス材からなる冷媒を吸い込む多孔質体34aを配設しても良い。これによれば、冷媒と空気との熱交換において、多孔質体34aにより冷媒の吸い上げがチューブ34全面に行き届くため冷媒の蒸発を効率的に実行できる。   In addition, as shown in FIG. 8, a porous body 34 a that sucks a refrigerant made of a ceramic material may be disposed on the inner surface of the tube 34. According to this, in the heat exchange between the refrigerant and the air, the suction of the refrigerant reaches the entire surface of the tube 34 by the porous body 34a, so that the refrigerant can be efficiently evaporated.
(他の実施形態)
以上の実施形態では、エンジン50からのエンジン冷却水を加熱媒体として用いて吸着器20に流通するように構成し、放熱器40を設けて、外気温度相当に冷却させた冷却媒体を用いて吸着器20に流通するように構成したが、これに限らず、エンジン冷却水を冷却するラジエータを用いてエンジン50からのエンジン冷却水が吸着器20に流通するように構成しても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the engine cooling water from the engine 50 is used as a heating medium and is circulated to the adsorber 20, and the radiator 40 is provided and adsorbed using the cooling medium cooled to a temperature corresponding to the outside air temperature. However, the present invention is not limited to this, and the engine coolant from the engine 50 may be circulated to the adsorber 20 using a radiator that cools the engine coolant.
具体的には、図9に示すように、吸着器20の上流側に車両に搭載されるラジエータ40aを配設している。そして、エンジン50始動直後のクールダウンのときに吸着工程である冷却モードを行なうようにしている。より具体的には、開閉弁39を開弁し、温水弁51を閉弁させた状態で循環ポンプ53を作動させる。   Specifically, as shown in FIG. 9, a radiator 40 a mounted on the vehicle is disposed upstream of the adsorber 20. And the cooling mode which is an adsorption | suction process is performed at the time of the cool-down immediately after engine 50 start-up. More specifically, the on-off valve 39 is opened and the circulating pump 53 is operated with the hot water valve 51 closed.
これにより、吸着コア22にラジエータ40aからのエンジン冷却水が流通するが、このときは、エンジン50が始動直後であるため冷却水温度が外気温程度である。従って、冷却媒体が吸着コア22に流通されることになる。これにより、この場合には、蒸発液化熱交換器30は吸着器20における吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。   As a result, the engine cooling water from the radiator 40a flows through the adsorption core 22. At this time, since the engine 50 is immediately after starting, the cooling water temperature is about the outside air temperature. Therefore, the cooling medium is circulated through the adsorption core 22. Thereby, in this case, the evaporative heat exchanger 30 can form a cooling function for evaporating the refrigerant by the adsorption action in the adsorber 20.
そして、クールダウン後の冷却能力に余裕のあるとき、もしくは、エンジン50停止直後のエンジン50が高温のときに脱離モードの実行を行なう。これによれば、吸着器20にラジエータ40aからの高温の温水が吸着コア22に流通して吸着剤21を脱離させることができる。これによれば、放熱器40、切換弁41、42、および循環ポンプ42を不要とすることができる。   Then, the desorption mode is executed when there is a sufficient cooling capacity after the cool-down, or when the engine 50 immediately after stopping the engine 50 is hot. According to this, high-temperature hot water from the radiator 40a can flow through the adsorption core 22 to the adsorber 20, and the adsorbent 21 can be desorbed. According to this, the radiator 40, the switching valves 41 and 42, and the circulation pump 42 can be dispensed with.
また、以上の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用させたが、これに限らず、家庭用や業務用の空調装置に適用させても良い。また、加熱媒体をエンジン50、ラジエータ40a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い。   Moreover, in the above embodiment, although this invention was applied to the vehicle air conditioner, you may make it apply not only to this but to a household or business use air conditioner. In addition, the heating medium is configured to be taken in from the cooling water circuit of the engine 50 and the radiator 40a. However, the present invention is not limited to this, and cooling water for cooling a fuel cell mounted in a fuel cell vehicle or the like, or cooling for cooling a heat-generating auxiliary device. Water may be used as a heat source.
本発明の第1実施形態における冷暖房装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the air conditioning apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における蒸発液化熱交換器30の全体構成を示す正面図である。It is a front view which shows the whole structure of the evaporation liquid heat exchanger 30 in 1st Embodiment of this invention. 吸着式冷凍装置100の脱離モードにおける加熱媒体の循環経路を示めす模式図である。2 is a schematic diagram showing a circulation path of a heating medium in a desorption mode of the adsorption refrigeration apparatus 100. FIG. 吸着式冷凍装置100の蓄冷モードにおける冷却媒体の循環経路を示めす模式図である。3 is a schematic diagram showing a circulation path of a cooling medium in a cold storage mode of the adsorption refrigeration apparatus 100. FIG. 吸着式冷凍装置100の加熱モードにおける加熱媒体の循環経路を示めす模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a circulation path of a heating medium in a heating mode of the adsorption refrigeration apparatus 100. FIG. 本発明の第2実施形態における蒸発液化熱交換器30の全体構成を示す正面図である。It is a front view which shows the whole structure of the evaporation liquid heat exchanger 30 in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例1における蒸発液化熱交換器30の全体構成を示す正面図である。It is a front view which shows the whole structure of the evaporation liquid heat exchanger 30 in the modification 1 of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例2における蒸発液化熱交換器30の全体構成を示す正面図である。It is a front view which shows the whole structure of the evaporation liquid heat exchanger 30 in the modification 2 of 2nd Embodiment of this invention. 他の実施形態における冷暖房装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the air conditioning apparatus in other embodiment.
符号の説明Explanation of symbols
11…空調ダクト
12…冷房用熱交換器
20…吸着器
30…蒸発液化熱交換器
31、32…ヘッダータンク
32a…内部フィン
33…コア部
34…チューブ
34a…多孔質体
35…フィン
37…加熱管
37b…フィン
40a…ラジエータ
50…エンジン(液冷式内燃機関)
100…吸着式冷凍装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Air-conditioning duct 12 ... Heat exchanger for cooling 20 ... Adsorber 30 ... Evaporative heat exchanger 31, 32 ... Header tank 32a ... Internal fin 33 ... Core part 34 ... Tube 34a ... Porous body 35 ... Fin 37 ... Heating Pipe 37b ... Fin 40a ... Radiator 50 ... Engine (Liquid-cooled internal combustion engine)
100: Adsorption refrigeration system

Claims (9)

  1. 空気通路を形成する空調ダクト(11)と、
    前記空調ダクト(11)内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器(12)とを備える冷暖房装置において、
    内部に吸着剤を充填させて加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を脱離し、冷却媒体にて冷却されることにより冷媒を吸着する吸着器(20)と、
    前記吸着器(20)が冷媒を吸着するときに冷媒を蒸発するとともに、加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を気化する蒸発液化熱交換器(30)とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して冷媒を蒸発させて、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(100)が配設され、
    前記吸着式冷凍装置(100)は、前記蒸発液化熱交換器(30)が前記吸着器(20)に連通しているときに、前記蒸発液化熱交換器(30)で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、前記冷房用熱交換器(12)で冷却された空気をさらに冷却するように構成し、
    かつ前記蒸発液化熱交換器(30)と前記吸着器(20)との連通を遮断して前記蒸発液化熱交換器(30)に加熱媒体を流通したときに、前記蒸発液化熱交換器(30)で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、前記冷房用熱交換器(12)で冷却された空気を加熱するように構成したことを特徴とする冷暖房装置。
    An air conditioning duct (11) forming an air passage;
    In a cooling / heating device comprising a cooling heat exchanger (12) for cooling the air flowing in the air conditioning duct (11),
    An adsorber (20) for adsorbing the refrigerant by being filled with an adsorbent therein and desorbing the refrigerant by being heated with a heating medium and being cooled with a cooling medium;
    The adsorber (20) has an evaporating liquefied heat exchanger (30) that evaporates the refrigerant when it adsorbs the refrigerant and is vaporized by being heated by a heating medium. An adsorption refrigeration apparatus (100) that evaporates the refrigerant by utilizing the action of adsorbing the refrigerant and exhibits the refrigerating capacity by the latent heat of evaporation is disposed,
    The adsorption refrigeration apparatus (100) is configured so that when the evaporative heat exchanger (30) communicates with the adsorber (20), the refrigerant evaporates in the evaporative heat exchanger (30). Using the latent heat of evaporation as a cooling source, the air cooled by the cooling heat exchanger (12) is further cooled,
    When the evaporative liquefaction heat exchanger (30) and the adsorber (20) are disconnected from each other and a heating medium is circulated through the evaporative liquefaction heat exchanger (30), the evaporative liquefaction heat exchanger (30 ), And the air cooled by the cooling heat exchanger (12) is heated using the heat of condensation when the refrigerant is vaporized and the refrigerant is liquefied as a heat source. .
  2. 前記蒸発液化熱交換器(30)は、内部に冷媒が封入され、水平方向に沿う一対のヘッダータンク(31、32)と、その両タンク(31、32)間に両端が連通接続するチューブ(34)およびフィン(35)からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部(33)とが構成され、かつ上方に配設される前記ヘッダータンク(31)を前記吸着器(20)に連通するように形成し、さらに下方に配設される前記ヘッダータンク(32)内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴とする請求項1に記載の冷暖房装置。   The evaporative liquefied heat exchanger (30) includes a pair of header tanks (31, 32) extending in the horizontal direction and a tube in which both ends communicate with each other (31, 32). 34) and a core portion (33) in which a plurality of heat exchange pipes composed of fins (35) are arranged in parallel, and the header tank (31) disposed above is disposed in the adsorber ( 20), and is formed so as to exchange heat between the refrigerant enclosed in the header tank (32) disposed below and the heating medium. The air conditioning apparatus as described.
  3. 前記吸着式冷凍装置(100)は、前記吸着器(20)が加熱媒体により加熱される脱離工程の後に、前記蒸発液化熱交換器(30)と前記吸着器(20)との連通を遮断して前記吸着器(20)に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の冷暖房装置。   The adsorption refrigeration apparatus (100) blocks communication between the evaporative heat exchanger (30) and the adsorber (20) after a desorption process in which the adsorber (20) is heated by a heating medium. The cooling / heating apparatus according to claim 1 or 2, wherein a cooling medium is circulated through the adsorber (20) so that the adsorbent maintains a cold storage state.
  4. チューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管(37)が設けられ、
    前記蒸発液化熱交換器(30)は、下方に配設される前記ヘッダータンク(32)内に前記加熱管(37)を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることを特徴とする請求項2に記載の冷暖房装置。
    A heating tube (37) that is formed in a tube shape and in which a heating medium flows is provided,
    The evaporative liquefaction heat exchanger (30) is characterized in that the heating pipe (37) is disposed in the header tank (32) disposed below to exchange heat between the refrigerant and the heating medium. The air conditioning apparatus of Claim 2.
  5. 前記加熱管(37)は、その外表面を凹凸状に形成したことを特徴とする請求項4に記載の冷暖房装置。   The said heating pipe | tube (37) has the outer surface formed in uneven | corrugated shape, The air conditioner of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
  6. 前記加熱管(37)は、その外表面に伝熱面積を拡大するためのフィン(37b)を形成したことを特徴とする請求項4に記載の冷暖房装置。   The said heating pipe | tube (37) formed the fin (37b) for expanding a heat-transfer area in the outer surface, The air conditioning apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
  7. 前記蒸発液化熱交換器(30)は、下方に配設される前記ヘッダータンク(32)の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン(32a)を設けるとともに、前記ヘッダータンク(32)の外面と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴とする請求項2に記載の冷暖房装置。   The evaporative liquefied heat exchanger (30) is provided with an internal fin (32a) for expanding a heat transfer area on the inner surface of the header tank (32) disposed below, and the header tank (32) The air conditioning apparatus according to claim 2, wherein the outer surface and the heating medium are formed so as to exchange heat.
  8. 前記蒸発液化熱交換器(30)は、前記チューブ(34)内面に冷媒を吸い込む多孔質体(34a)を配設していることを特徴とする請求項2または請求項4ないし請求項7のいずれか一項に記載の冷暖房装置。   The evaporative liquefied heat exchanger (30) is provided with a porous body (34a) for sucking refrigerant into the inner surface of the tube (34). The air conditioning apparatus as described in any one of Claims.
  9. 前記吸着器(20)と液冷式内燃機関(50)とラジエータ(40a)とが配管により直列に接続されており、
    前記吸着器(20)は、前記ラジエータ(40a)の下流側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
    The adsorber (20), the liquid-cooled internal combustion engine (50), and the radiator (40a) are connected in series by a pipe,
    The air conditioner according to any one of claims 1 to 8, wherein the adsorber (20) is disposed on the downstream side of the radiator (40a).
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