JP2007064573A - 吸着器およびその吸着器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で良好な伝熱特性が得られる吸着器およびその吸着器の製造方法を実現する。
【解決手段】 密閉容器２２０、２３０は外周縁２２０ｄ、２３０ｄを有する箱状の筐体からなり、外周縁２２０ｄ、２３０ｄを対向接合させてそれらの間に気密構造の室を形成する第１筐体２２０と第２筐体２３０とから構成され、ウォータジャケット２５０、２６０は外周鍔２５０ｄ、２６０ｄを有する箱状の筐体からなり、対向配設させて第１、第２筐体２２０、２３０のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密する第１熱媒体筐体２５０と第２熱媒体筐体２６０とから構成され、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０は、それぞれの内側と第１、第２筐体２２０、２３０の外部との間に弾性体からなる第１気密部材２５１、２６１を配設させて外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成した。これにより、良好な伝熱特性が得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、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器およびその吸着器の製造方法に関するものであり、特に、空調装置に適用して有効である。

従来、この種の吸着器として、例えば、冷媒が封入された筐体と、この筐体内の上方側に配設され、その冷媒を吸着、脱着する吸着剤が充填された吸着コアと、筐体内の下方側に配設され、外部から供給される流体と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器とを備えているものが知られている。

そして、略真空に保たれた筐体内で水などの液相冷媒を熱交換器側で蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を得るとともに、蒸発した気相冷媒（水蒸気）を吸着コアで吸着剤にて吸着することにより蒸発を促進して持続的に冷凍能力を発揮させるようにしている。

しかも、吸着剤の水分吸着能力が飽和した場合には、吸着剤を加熱して吸着された冷媒（水）を蒸発脱離する（再生する）とともに、その脱離した気相冷媒（水蒸気）を熱交換器側で冷却凝縮させて液相冷媒に戻すようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−８２８３１号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、吸着コアおよび熱交換器は、フィンとチューブとからなる一般的な熱交換器で構成されている。つまり、チューブ内に流通する熱交換媒体とフィンを介して吸着剤の吸着、脱離作用の熱、もしくは冷媒の凝縮、蒸発作用の熱と熱交換しているためそれぞれの吸着コア、熱交換器が大型となる。

さらに、吸着剤と冷媒とを熱交換するために吸着コアおよび熱交換器を一つの筐体内に収容していることで吸着器本体がどうしても大型となる問題がある。そこで、発明者らは吸着器の小型化を図るために、簡素な形状で気密構造を形成するとともに、内部に充填される吸着剤もしくは冷媒と外部に流通する熱交換媒体との熱交換を促進するように吸着器を形成させることを特徴とする出願している（例えば、特願２００５−１６０６５号参照）。

より具体的には、図８に示すように、箱状に形成され互いに対向して配設されて気密構造の室を形成するとともに、外部に熱交換媒体が流通する第１、第２筐体２２０、２３０と、吸着剤２２３もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有する第１、第２内部フィン部材２２１、２３１とを備えている。

そして、上記吸着コアに相当する第１筐体２２０は、第１内部フィン部材２２１で熱交換された吸着剤２２３の吸着、脱離作用の熱と第１筐体２２０の外部に流通する熱交換媒体とを熱交換するように構成され、上記熱交換器に相当する第２筐体２３０は、第２内部フィン部材２３１で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第２筐体２３０の外部に流通する熱交換媒体とを熱交換するように構成され、第１筐体２２０と第２筐体とが対向して接合されている。

そして、これらの第１、第２筐体２２０、２３０の外部には、それぞれの熱交換媒体が循環するように箱状からなる第１熱媒体筐体２５０と第２熱媒体筐体２６０とが設けられている。

これにより、吸着器２００の小型化が図れるが、その後の発明者らの検討によれば、第１、第２筐体２２０、２３０の一部が外部に露出しているため強度的に弱く、その部分が搬送時などに外部と接触した場合、損傷による吸着器内部の真空度が維持できなくなる恐れがあることを見出した。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、簡単な構成で良好な伝熱特性が得られる吸着器およびその吸着器の製造方法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６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、冷媒と、その冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを内部に収容する密閉容器（２２０、２３０）と、この密閉容器（２２０、２３０）の外部に熱交換媒体が流通するウォータジャケット（２５０、２６０）とを備える吸着器において、
密閉容器（２２０、２３０）は、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を互いに対向して接合させてそれらの間に気密構造の室を形成する第１筐体（２２０）と第２筐体（２３０）とから構成されており、
ウォータジャケット（２５０、２６０）は、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、互いに対向して配設させて第１、第２筐体（２２０、２３０）のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密する第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とから構成されており、
第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を流通する熱交換媒体を外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）に流通させないように外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように構成したことを特徴としている。この発明によれば、密閉容器（２２０、２３０）全体を外部からの損傷に対して保護することができる。

また、第１、第２筐体（２２０、２３０）の外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）は、互いに対向して接合されているため、この部位からの伝熱による熱損失が発生する。そこで、本発明では、それぞれの熱交換媒体が外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）に流通させないように構成しため、この部位からの熱損失の発生を防止することができる。これにより、伝熱特性の向上が図れる。

請求項２に記載の発明では、第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、それぞれの内側と第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部との間に弾性体からなる第１気密部材（２５１、２６１）を配設させて外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように構成したことを特徴としている。

この発明によれば、より具体的には、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）の外部には熱交換媒体が流通せず空気層が形成されるため、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）からの熱損失の発生を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、樹脂材料で形成されており、それぞれの外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）と外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）との間に弾性体からなる第２気密部材（２５２、２６２）を介して気密するとともに、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）が対向して接合されていることを特徴としている。

この発明によれば、樹脂材料による熱ひずみが第２気密部材（２５２、２６２）または第１気密部材（２５１、２６１）で吸収することができる。これにより、熱交換媒体の内部リーク、および外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）近傍の空気層の気密が図れる。

請求項４に記載の発明では、冷媒と、その冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを内部に収容する密閉容器（２２０、２３０）と、この密閉容器（２２０、２３０）とを備える吸着器の製造方法において、
密閉容器（２２０、２３０）は、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を互いに対向して接合させてそれらの間に気密構造の室を形成する第１筐体（２２０）と第２筐体（２３０）とから形成されており、
ウォータジャケット（２５０、２６０）は、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、互いに対向して配設させて第１、第２筐体（２２０、２３０）のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密する第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とから形成されており、
第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）の内側と第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部と間に弾性体からなる第１気密部材（２５１、２６１）を設けて外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とが対向して接合される工程を有することを特徴としている。

この発明によれば、簡素な形状で形成できるとともに、容易な製造方法により外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）に熱交換媒体を流通させないように構成することができる。これにより、低コストでかつ簡易な組み付けにより形成できる。

請求項５に記載の発明では、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）と外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）との間に弾性体からなる第２気密部材（２５２、２６２）が配設されていることを特徴としている。

この発明によれば、樹脂材料による熱ひずみが第２気密部材（２５２、２６２）または第１気密部材（２５１、２６１）で吸収することができる。これにより、熱交換媒体の内部リーク、および外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）近傍の空気層の気密が容易に図れることができる。

請求項６に記載の発明では、第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とは、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）が互いに対向して配設させて、熱溶着もしくは超音波のいずれかの接合により形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、熱溶着もしくは超音波のいずれかの接合により、確実に気密できるとともに、容易な作業でウォータジャケット（２５０、２６０）を形成することができる。

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。

以下、本発明の一実施形態における吸着式冷凍機に用いることのできる吸着器を図１ないし図６に基づいて説明する。図１は吸着器２００を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したものであり、その吸着式冷凍機の全体構成を示す模式図である。図２は吸着器２００の全体構成を示す模式図である。図３は吸着器２００の全体構成を示す分解斜視図である。

本実施形態の吸着式冷凍機は、図１に示すように、１００は車両走行用の水冷エンジン（水冷式内燃機関）である。２００は本実施形態による吸着器であって、同じものが２個設けられており、一方が吸着作用を行うときに他方が脱離作用を行う。

そして、吸着作用が終了したときに、一方が脱離作用を行い他方が吸着作用を行うようになっている。４００は、室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケースである。この空調ケース４００の空気流れ上流側には、空調ケース４００内に空気を流通させる遠心式送風機（以下、送風機と称する。）４１０が設けられている。

４２０は空調ケース４００内を流通する空気を冷却する室内熱交換器である。この室内熱交換器は、熱交換媒体を介して吸着器２００から冷凍能力を得ている。なお、本実施形態では、熱交換媒体として水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体（エンジン１００の冷却水と同じもの）を採用している。

５００は吸着器２００から流出する熱交換媒体と室外空気とを熱交換し、熱交換媒体を冷却する室外熱交換器である。５１０、５２０は熱交換媒体の循環経路を切り換える切換弁である。これら切換弁５１０、５２０、熱交換媒体を循環させるポンプ（図示せず。）、および送風機４１０は、電子制御装置（図示せず）によりその作動が制御されている。

ここで、吸着器２００は、図１ないし図３に示すように、第１筐体２２０と第２筐体２３０とからなる密閉容器内に冷媒とその冷媒の蒸気を吸着する吸着剤２２３とを収容するように構成するとともに、その第１筐体２２０と第２筐体２３０との外部に、それぞれの熱交換媒体が流通するウォータジャケットである第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０とから構成されている。

第１筐体２２０および第２筐体２３０は、外周縁２２０ｄ、２３０ｄを有する箱状の２分割タイプの筐体から形成されており、それぞれの外周縁２２０ｄ、２３０ｄを対向して接合させることで内部に気密構造の室を形成する密閉容器である。

そして、その第１筐体２２０と第２筐体２３０の内部には、上方に吸着剤２２３を充填させて吸着、脱離層を形成するとともに、下方に冷媒を封入させて凝縮、蒸発面層を形成している。より具体的には、図２に示すように、上方に配設する第１筐体２２０の内側に第１内部フィン部材２２１を設けるとともに、下方に配設する第２筐体２３０の内側に第２内部フィン部材２３１を設けている。

第１内部フィン部材２２１は、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンである。具体的には、図２ないし図４に示すように、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる隣り合う伝熱面との間に吸着剤２２３を保持させ、伝熱面の折り返し面の一端側（ここでは上端側）を第１筐体２２０の内側に接合させて吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱が第１筐体２２０に伝熱するように構成している。

ところで、本実施形態の第１内部フィン部材２２１は、図３に示すように、複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇで形成し、その複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇとの間に蒸気通路である水蒸気通路２２０ｃで区画するように第１筐体２２０に並列に配設されている。

なお、水蒸気通路２２０ｃは、隣り合うコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇ相互間に形成された空間であって溝状になっている。これにより、隣り合う伝熱面との間に充填された吸着剤２２３の充填層厚さ方向に水蒸気が流入することができる。

また、図３中に示す符号２２１ａはルーバであって平面を切り起こして形成している。このルーバ２２１ａは、ルーバ２２１ａの切れ長さがフィン高さの７０％以上あって、さらに、切り起こし角度を、吸着剤２２３の最大粒径よりも大きく開口するように形成している。

これによれば、第１筐体２２０に第１内部フィン部材２２１を接合した後の第１内部フィン部材２２１に所定量の吸着剤（例えば、シリカゲル）２２３を充填するときに、閉空間となる伝熱面側に吸着剤２２３を充填できる。

一方、第２内部フィン部材２３１は、冷媒の凝縮、蒸発作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に冷媒を接触させ、伝熱面の折り返し面の一端側（ここでは下端側）を第２筐体２３０の内側に接合させて、冷媒の凝縮、蒸発作用で生ずる熱が第２筐体２３０に伝熱するように構成している。

なお、第２内部フィン部材２３１は、図３に示すように、複数枚のコルゲート部材に分割することなく一枚のコルゲート部材を用いている。また、図３中に示す符号２３１ａはルーバであって平面を切り起こして形成している。これは、第２筐体２３０に第２内部フィン部材２３１を接合した後に、所定量の冷媒を封入するときに、閉空間となる伝熱面側に冷媒を封入するための開口穴である。

ところで、第１、第２筐体２２０、２３０の外周には、平坦状の外周縁２２０ｄ、２３０ｄがそれぞれ形成され、第１、第２筐体２２０、２３０を互いに対向するようにその外周縁２２０ｄ、２３０ｄを重ね合わせて、第１、第２筐体２２０、２３０の内部が略真空状態を保つように接合により結合するようにしている。

そして、第１内部フィン部材２２１と第２内部フィン部材２３１との間に区画部材２４０と断熱強度部材２４５とが設けられている。区画部材２４０は、熱伝導率の小さい金属材料（本実施形態では、ステンレス材料）からなるメッシュ状に形成されており、第１、第２筐体、２２０、２３０の内部に封入される冷媒が蒸発作用のときに発する水飛びを、上方の吸着剤２２３に直接当たることのないようにした仕切り板である。

また、区画部材２４０の上方に配設する断熱強度部材２４５は、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる。そして、その厚さ方向に水蒸気が流通する穴もしくは空隙が形成した強度保持部材である。さらに、第１筐体２２０と第２筐体２３０とが対向配置して接合されることで、内部での熱移動の遮断および真空状態となる気密構造の変形の防止を兼ねている。

そして、第１熱媒体筐体２５０および第２熱媒体筐体２６０は、樹脂材料からなり、それぞれが第１筐体２２０もしくは第２筐体２３０の外部を覆うように形成されたウォータジャケットである。つまり、第１熱媒体筐体２５０の内部に熱交換媒体Ａが循環する循環水流路を形成し、第２熱媒体筐体２５０の内部に熱交換媒体Ｂが循環する循環水流路を形成している。

具体的には、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０を、図２に示すように、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄを有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、互いに対向して配設させて第１、第２筐体２２０、２３０のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密させるとともに、それぞれの熱交換媒体を上述した外周縁２２０ｄ、２３０ｄに流通させないように、外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成している。

より具体的には、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０のそれぞれの内側と第１、第２筐体２２０、２３０の外部との間に弾性体（例えば、ゴム材料）からなる第１気密部材２５１、２６１を配設させて外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成している。

そして、それぞれの外周鍔２５０ｄ、２６０ｄと外周縁２２０ｄ、２３０ｄとの間に弾性体（例えば、ゴム材料）からなる第２気密部材２５２、２６２を介して気密するとともに、それぞれの外周鍔２５０ｄ、２６０ｄが対向して接合されている。

ここで、第１気密部材２５１、２６１は、断面が略矩形状の環状に形成されており、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０が対向して配設されることで、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０の内側と第１、第２筐体２２０、２３０の外周面が気密される。これにより、それぞれの熱交換媒体が外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外側に流通されることはない。

また、第２気密部材２５２、２６２は、断面が略楕円状の環状に形成されており、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０が対向して配設されることで、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄと外周縁２２０ｄ、２３０ｄとの間を気密する。これにより、第１、第２筐体２２０、２３０の外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部は、気密された空気層が形成されている。

これは、外周縁２２０ｄ、２３０ｄは、互いに対向して接合されているため、この部位からの伝熱による熱損失が発生する。ところが、本発明では、外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部には、気密された空気層が形成されることで、この部位からの熱損失の発生の防止が図れる。これにより、伝熱特性の向上が図れる。

なお、本実施形態では、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０を樹脂材料により形成したが、これに限ることはない。また、上述した構成のうち、第１、第２筐体２２０、２３０、および第１、第２内部フィン部材２２１、２３１は、熱伝導率の大きい金属材料（例えば、銅材もしくは銅を含む合金材料、またはアルミニウムもしくはアルミニウムを含む合金材料）から形成している。

ただし、アルミニウム系の材料は、封入された冷媒が、例えば、水とアルミニウムとの反応で水素ガスを発生してしまうため、これを防止するための特殊な表面処理（例えば、ガラス皮膜）が必要である。

次に、以上の構成による吸着器２００の組み付け方法について図４および図５に基づいて説明する。図４は密閉容器を構成する構成部品の組み付け形態を示す説明図であり、図５は密閉容器の外部にウォータジャケットを構成する構成部品の組み付け形態を示す説明図である。

まず、一方の第１筐体２２０には、図４に示すように、第１筐体２２０の内側に接合材料からなる接合部材である接着シート２２０ｂをプレコートする。そして、第１筐体２２０の内側に水蒸気通路２２０ｃを介して複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇを仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。これにより、第１内部フィン部材２２１が第１筐体２２０の内側に配設される。

他方の第２筐体２３０には、第２筐体２３０の内側に接着シート２３０ｂをプレコートする。そして、第２筐体２３０の内側に第２内部フィン部材２３１を仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。これにより、第２内部フィン部材２３１が第２筐体２３０の内側に配設される。

つまり、第２内部フィン部材２３１の下端側が第２筐体２３０の内側に接着シート２３０ｂを介して接合されることで冷媒の蒸発、凝縮作用で生ずる熱が封入される冷媒を介して第２筐体２３０に伝熱されることになる。そして、第１筐体２２０側の第１内部フィン部材２２１の伝熱面に所定量の吸着剤２２３を充填する。

なお、吸着剤２２３を充填する前に、水蒸気通路２２０ｃには中子などを入れておく。このときに、伝熱面の片面が閉塞空間となっているが、ルーバ２２１ａからその閉塞空間に吸着剤２２３を充填することができる。そして、このままの状態で炉に入れて吸着剤２２３を焼き付けて固定する。

これにより、第１内部フィン部材２２１が吸着剤２２３を保持するとともに、第１内部フィン部材２２１の上端側が第１筐体２２０の内側に接着シート２２０ｂを介して接合される。つまり、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱が上端側および接着シート２２０ｂを介して第１筐体２２０に伝熱されることになる。

そして、第２筐体２３０内の第２内部フィン部材２３１の上方に区画部材２４０、断熱強度部材２４５、および第１筐体２２０を積層させて第１、第２筐体２２０、２３０の内部が略真空状態を保つように、第１、第２筐体２２０、２３０の外周縁２２０ｄ、２３０ｄを、例えば、超音波接合などの接合部が高温とならない低温金属接合で接合する。

そして、第１筐体２２０と第２筐体２３０とが結合した後に、気密漏れ検査を行う。これにより、密閉容器が形成される。次に、図５に示すように、第１、第２筐体２２０、２３０の外部をそれぞれ第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０とで覆う。

このときに、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０のそれぞれの内側に、第１気密部材２５１、２６１を貼り付けておくとともに、外周縁２２０ｄ、２３０ｄに第２気密部材２５２、２６２を仮配置させた状態で第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０を互いに対向して配設する。そして、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄの外端を熱溶着、もしくは超音波接合により接合させる。

これにより、それぞれの熱交換媒体の循環水流路が形成されるとともに、外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部には、気密された空気層が形成される。つまり、それぞれの熱交換媒体が外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部に流通することなく第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うことができる。

そして、第１筐体２２０と第２筐体２３０との内部を真空状態にして、第２筐体２３０内に図示しない注入口より所定量の冷媒を封入する。これにより、吸着器２００の組み付け方法が完了する。

ここで、第１、第２筐体２２０、２３０の外部を流通する熱交換媒体を外周縁２２０ｄ、２３０ｄに流通させないように外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成したウォータジャケットである第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０の特徴について図６に基づいて説明する。

図６は第１気密部材２５１、２６１を有するときとなしのときの熱損失を比較した特性図であり、図６に示すように、外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部に熱交換媒体を流通させないように第１気密部材２５１、２６１を有することで熱損失の大幅な低減が図れることが分った。

つまり、互いに対向して接合される外周縁２２０ｄ、２３０ｄに熱交換媒体を流通するようにウォータジャケットを形成すると、外周縁２２０ｄ、２３０ｄからの伝熱による熱損失が発生することが分った。従って、外周縁２２０ｄ、２３０ｄに熱交換媒体を流通させないように構成することで熱損失の発生を防止できる。これにより、伝熱特性が向上することができる。

次に、以上の構成による吸着式冷凍機の作動について説明する。まず、図１に示すように、ポンプ（図示せず）および送風機４１０を作動させて熱交換媒体および空気を流通させる。

そして、切換弁５１０、５２０を作動させて、第１吸着器２００（以下、左側の吸着器を称する）側の第１熱媒体筐体２５０と室外熱交換器５００の間、第２吸着器２００（以下、右側の吸着器を称する）側の第２熱媒体筐体２６０と室外熱交換器５００との間、エンジン１００と第２吸着器２００側の第１熱媒体筐体２５０との間、並びに第１吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０と室内熱交換器４２０との間で熱交換媒体を循環させる。以下、このような状態を第１状態と呼ぶ。

このとき、第１吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０には、室内に吹き出す空気により加熱された熱交換媒体が循環するので、第２筐体２３０内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第２筐体２３０内にて冷却された熱交換媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。

これと同時に、第１吸着器２００側の第１筐体２２０内では、吸着剤２２３が蒸発した気相冷媒を吸着して蒸発を促進する。このとき、吸着剤２２３は気相冷媒を吸着する際に熱（凝縮熱）を発生するとともに、吸着剤２２３の温度が上昇すると、水分の吸着能力が低下するため、室外熱交換器５００と第１熱媒体筐体２５０との間で熱交換媒体を循環させて吸着剤２２３の温度上昇を抑制する。

なお、以下、このような状態にある第１吸着器２００のことを、蒸発・吸着状態にある吸着器と呼ぶ。

一方、第２吸着器２００側の第１熱媒体筐体２５０には、エンジン１００の冷却水が流入するため、第１筐体２２０内に接着された吸着剤２２３が加熱され、吸着していた水分を放出（脱離）する。

このとき、第２吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０には、室外熱交換器５００にて冷却された熱交換媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒（水蒸気）は、第２筐体２３０にて冷却されて凝縮する。なお、以下、このような状態にある第２吸着器２００のことを、凝縮・脱離状態にある吸着器と呼ぶ。

このように、第１状態では、第１吸着器２００側においては、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われ、一方、第２吸着器２００側においては、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行われる。

従って、第１吸着器２００側の第２筐体２３０は液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第２吸着器３００側の第２筐体２３０は気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

次に、第１状態での運転が所定時間経過したときには、図７に示すように、切換弁５１０、５２０を作動させて第２吸着器２００側の第１熱媒体筐体２５０と室外熱交換器５００の間、第１吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０と室外熱交換器５００との間、エンジン１００と第１吸着器２００側の第１熱媒体筐体２５０との間、並びに第２吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０と室内熱交換器４２０との間で熱交換媒体を循環させる。以下、このような状態を第２状態と呼ぶ。

このとき、第２吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０には、室内に吹き出す空気により加熱された熱交換媒体が循環するので、第２筐体２３０内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第２筐体２３０にて冷却された熱交換媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。

これと同時に、第２吸着器２００側の第１筐体２２０では、蒸発した気相冷媒を吸着して第１筐体２２０内の圧力が上昇することを抑制するとともに、室外熱交換器５００と第１熱媒体筐体２５０との間で熱交換媒体を循環させて吸着剤２２３の温度上昇を抑制する。

一方、第１吸着器２００側の第１熱媒体筐体２５０には、エンジン１００の冷却水が流入するため、第１状態にて第１筐体２２０に接着された吸着剤２２３が加熱され、吸着していた水分を放出（脱離）する。このとき、第１吸着器２００側の第２熱媒体筐体２６０には、室外熱交換器５００にて冷却された熱交換媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒（水蒸気）は、第２筐体２３０にて冷却されて凝縮する。

このように、第２状態において、第２吸着器２００側では、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われる。一方、第１吸着器２００側では、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行われる。

従って、第２吸着器２００側の第２筐体２３０内では液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第１吸着器２００側の第２筐体２３０内では気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

そして、所定時間が経過したときは、再び第１状態とする。このように、第１状態と第２状態とを所定時間毎に繰り返しながら、吸着式冷凍機を連続的に稼働させる。なお、上記所定時間は、第１筐体２２０内の吸着剤２２３の水分吸着性能に基づいて選定されるものである。

以上の一実施形態における吸着式冷凍機用吸着器によれば、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０は、第１、第２筐体２２０、２３０の外部を流通する熱交換媒体を外周縁２２０ｄ、２３０ｄに流通させないように外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成している。これにより、密閉容器２２０、２３０全体を外部からの損傷に対して保護することができる。

また、第１、第２筐体２２０、２３０の外周縁２２０ｄ、２３０ｄは、互いに対向して接合されているため、この部位からの伝熱による熱損失が発生する。そこで、本発明では、それぞれの熱交換媒体が外周縁２２０ｄ、２３０ｄに流通させないように構成しため、この部位からの熱損失の発生を防止することができる。これにより、伝熱特性の向上が図れる。

具体的には、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０のそれぞれの内側と第１、第２筐体２２０、２３０の外部との間に第１気密部材２５１、２６１を配設させて外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように構成したことにより、外周縁２２０ｄ、２３０ｄの外部には熱交換媒体が流通せず空気層が形成されるため、外周縁２２０ｄ、２３０ｄからの熱損失の発生を防止することができる。

また、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０は、樹脂材料で形成されており、それぞれの外周鍔２５０ｄ、２６０ｄと外周縁２２０ｄ、２３０ｄとの間に第２気密部材２５２、２６２を介して気密するとともに、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄが対向して接合されている。

これによれば、樹脂材料による熱ひずみが第２気密部材２５２、２６２または第１気密部材２５１、２６１で吸収することができる。これにより、熱交換媒体の内部リーク、および外周縁２２０ｄ、２３０ｄ近傍の空気層の気密が図れる。

また、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０の内側と第１、第２筐体２２０、２３０の外部と間に第１気密部材２５１、２６１を設けて外周縁２２０ｄ、２３０ｄを含む第１、第２筐体２２０、２３０の外部を覆うように第１熱媒体筐体２５０と第２熱媒体筐体２６０とが対向して接合される工程を有している。

これによれば、簡素な形状で吸着器２００を形成できるとともに、容易な製造方法により外周縁２２０ｄ、２３０ｄに熱交換媒体を流通させないように構成することができる。これにより、低コストでかつ簡易な組み付けにより形成できる。

なお、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄと外周縁２２０ｄ、２３０ｄとの間に第２気密部材２５２、２６２が配設されていることにより、樹脂材料による熱ひずみが第２気密部材２５２、２６２または第１気密部材２５１、２６１で吸収することができる。これにより、熱交換媒体の内部リーク、および外周縁２２０ｄ、２３０ｄ近傍の空気層の気密が容易に図れることができる。

また、第１熱媒体筐体２５０と第２熱媒体筐体２６０とは、外周鍔２５０ｄ、２６０ｄが互いに対向して配設させて、熱溶着もしくは超音波のいずれかの接合により形成されていることにより、熱溶着もしくは超音波のいずれかの接合により、確実に気密できるとともに、容易な作業でウォータジャケットを形成することができる。

（他の実施形態）
以上の一実施形態では、第１、第２筐体２２０、２３０の外部に、第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０によりウォータジャケットを形成して第１筐体２２０もしくは第２筐体２３０の外部に流通する熱交換媒体と熱交換するように構成したが、これらのウォータジャケット内に第１内部フィン部材２２１と同じような形状からなる外部フィン部材を設けるように構成しても良い。

これによれば、第１、第２筐体２２０、２３０に伝熱された熱と第１、第２筐体２２０、２３０の外部に流通する熱交換媒体との熱交換が促進できる。

また、以上の実施形態では、吸着器２００を単数で構成したが、これに限らず、二つ以上の複数個を積層させて吸着器２００構成しても良い。また、以上の実施形態では、本発明を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したが、これに限定せず、家庭用や業務用の吸着式冷凍機に適用させても良い。

本発明の一実施形態における吸着式冷凍機の全体構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態における吸着器２００の全体構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態における吸着器２００の組み付け前の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態における密閉容器の組み付け形態を説明する説明図である。 本発明の一実施形態における吸着器２００の組み付け形態を説明する説明図である。 第１、第２熱媒体筐体２５０、２６０内に第１気密部材を設けたときとなしのときにおける熱損失を比較した特性図である。 本発明の一実施形態における吸着式冷凍機の第２状態を示す模式図である。 先願技術における吸着器２００の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

２２０…第１筐体（密閉容器）
２２０ｄ…外周縁
２２１…第１内部フィン部材
２２３…吸着剤
２３０…第２筐体（密閉容器）
２３０ｄ…外周縁
２５０…第１熱媒体筐体（ウォータジャケット）
２５０ｄ…外周鍔
２５１…第１気密部材
２５２…第２気密部材
２６０…第２熱媒体筐体（ウォータジャケット）
２６０ｄ…外周鍔
２６１…第１気密部材
２６２…第２気密部材

Claims (6)

1. 冷媒と、その冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを内部に収容する密閉容器（２２０、２３０）と、前記密閉容器（２２０、２３０）の外部に熱交換媒体が流通するウォータジャケット（２５０、２６０）とを備える吸着器において、
   前記密閉容器（２２０、２３０）は、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を互いに対向して接合させてそれらの間に気密構造の室を形成する第１筐体（２２０）と第２筐体（２３０）とから構成されており、
   前記ウォータジャケット（２５０、２６０）は、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、互いに対向して配設させて前記第１、第２筐体（２２０、２３０）のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密する第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とから構成されており、
   前記第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を流通する熱交換媒体を前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）に流通させないように前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように構成したことを特徴とする吸着器。
2. 前記第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、それぞれの内側と前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部との間に弾性体からなる第１気密部材（２５１、２６１）を配設させて前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように構成したことを特徴とする請求項１に記載の吸着器。
3. 前記第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）は、樹脂材料で形成されており、それぞれの前記外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）と前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）との間に第２気密部材（２５２、２６２）を介して気密するとともに、前記外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）が対向して接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着器。
4. 冷媒と、その冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを内部に収容する密閉容器（２２０、２３０）と、前記密閉容器（２２０、２３０）とを備える吸着器の製造方法において、
   前記密閉容器（２２０、２３０）は、外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を互いに対向して接合させてそれらの間に気密構造の室を形成する第１筐体（２２０）と第２筐体（２３０）とから形成されており、
   前記ウォータジャケット（２５０、２６０）は、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）を有する箱状の２分割タイプの筐体からなり、互いに対向して配設させて前記第１、第２筐体（２２０、２３０）のそれぞれの外部を流通する熱交換媒体を気密する第１熱媒体筐体（２５０）と第２熱媒体筐体（２６０）とから形成されており、
   前記第１、第２熱媒体筐体（２５０、２６０）の内側と前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部と間に弾性体からなる第１気密部材（２５１、２６１）を設けて前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）を含む前記第１、第２筐体（２２０、２３０）の外部を覆うように前記第１熱媒体筐体（２５０）と前記第２熱媒体筐体（２６０）とが対向して接合される工程を有することを特徴とする吸着器の製造方法。
5. 前記外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）と前記外周縁（２２０ｄ、２３０ｄ）との間に弾性体からなる第２気密部材（２５２、２６２）が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の吸着器の製造方法。
6. 前記第１熱媒体筐体（２５０）と前記第２熱媒体筐体（２６０）とは、外周鍔（２５０ｄ、２６０ｄ）が互いに対向して配設させて、熱溶着もしくは超音波のいずれかの接合により形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の吸着器の製造方法。

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