JP2016050715A - 吸着式冷凍機を備える空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却途上での冷却性能を向上させる。【解決手段】吸着式冷凍機１は、蒸発器３で蒸発させた冷媒Ｍ２の吸着／放出が可能な吸着材Ｓを有する吸着器４を備えると共に、吸着器４による蒸発させた冷媒Ｍ２の吸着／放出を切り替えながら蒸発器３で冷媒Ｍ２を蒸発させて、冷凍能力を発揮するように構成されており、吸着材Ｓは、空調空気Ａｉｒの温度と吸着器４の温度との差に応じて決まる蒸気圧力比Ｒが大きくなるにつれて、冷媒Ｍ２の吸着量が増大する特性を有しており、空調空気Ａｉｒの温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（過渡領域）での吸着材Ｓの吸着率Ｃの変化率ΔＸが、空調空気Ａｉｒの温度を目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（安定領域）での吸着材Ｓの吸着率Ｃの変化率ΔＹよりも大きいことを特徴とする吸着式冷凍機１を備える空調システムとした。【選択図】図１

Description

本発明は、吸着式冷凍機を備える空調システムに関する。

特許文献１には、車両用の空調装置に適用される吸着式冷凍機が開示されている。

特許第４４６７８５６号公報

この吸着式冷凍機では、蒸発器で蒸発させた冷媒の気化熱を利用して、冷凍能力が発揮されるようになっており、この吸着式冷凍機を採用した車両用の空調装置では、吸着式冷凍機が発揮する冷凍能力により、空調装置内を通って車室内に供給される空気を冷却している。

吸着式冷凍機は、蒸発させた冷媒の吸着／放出が可能な吸着材を有しており、蒸発させた冷媒を吸着材に吸着させて蒸発器内の圧力上昇を抑えることで、蒸発する冷媒量を増やしている。
吸着式冷凍機の冷凍能力は、蒸発させることができる冷媒の量に応じて決まるからである。

ここで、吸着材が蒸発した冷媒を吸着できる量には上限がある。
そのため、吸着式冷凍機では、吸着材を収容した吸着器を少なくとも２つ備えており、一方の吸着器の吸着材に蒸発した冷媒を吸着させている間は、他方の吸着器の吸着材に吸着されている冷媒を放出させるようにして、蒸発した冷媒を吸着させる吸着器を交互に切り替えることで、冷媒の連続的な蒸発を可能にして、蒸発する冷媒の総量を増やしている。

特許文献１では、吸着材に冷媒を吸着させるときの温度と、吸着材から冷媒を放出させるときの温度との差に着目して、温度に応じて吸着量が変化するようにした吸着材を吸着式冷凍機に採用している。

しかし、特許文献１の吸着材は、空調空気の温度を目標温度周りで保持しているときの空調が安定している状態（安定領域）での利用を念頭に置いたものであり、空調空気の温度を目標温度に向けて冷却している時の空調が安定していない状態（過渡領域）での利用が考慮されていなかった。

そこで、空調空気の温度を目標温度に向けて冷却しているときの空調が安定していない状態（過渡領域）で、十分な冷却性能を発揮できるようにすることが求められている。

本発明は、
吸着式冷凍機が発揮する冷凍能力を用いて空調空気を冷却するように構成された吸着式冷凍機を備える空調システムにおいて、
前記吸着式冷凍機は、
蒸発器で蒸発させた冷媒の吸着／放出が可能な吸着材を有する吸着器を備えると共に、前記吸着器による前記蒸発させた冷媒の吸着／放出を切り替えながら前記蒸発器で前記冷媒を蒸発させて、冷凍能力を発揮するように構成されており、
前記吸着材は、
前記空調空気の温度と前記吸着器の温度との差に応じて決まる前記吸着器内の蒸気圧力比が大きくなるにつれて、前記冷媒の吸着量が増大する特性を有しており、
前記空調空気の温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率の変化率が、
前記空調空気の温度を前記目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率の変化率よりも大きい
ことを特徴とする吸着式冷凍機を備える空調システム。

本発明によれば、空調空気の温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比の領域での吸着材の吸着量が、空調空気の温度を目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比の領域での吸着材の吸着量よりも多くなる。
ここで、吸着材の吸着量が多くなると、蒸発器から蒸発させることができる冷媒の総量が多くなるので、吸着式冷凍機の冷凍能力が高くなる。
よって、例えば夏季での冷房運転の開始直後のように、空調空気の温度と目標温度との差が大きく、最も冷房性能が必要とされる状況下での冷凍性能が高くなる。これにより、空調空気の温度を、目標温度まで速やかに冷却できるので、空調空気の温度を目標温度に向けて冷却しているときの空調が安定していない状態（過渡領域）で、十分な冷却性能を発揮できる。

実施の形態にかかる吸着式冷凍機を備える空調システムの概略図である。 冷媒の温度と飽和蒸気圧との関係を説明する図である 従来例にかかる吸着材の冷媒吸着率と、蒸気圧力比との関係を説明する図である。 実施の形態にかかる吸着材の冷媒吸着率と、蒸気圧力比との関係を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態にかかる吸着式冷凍機１を備える空調システムの概略図である。
空調システムでは、車室内に吹き出す空気（空調空気）の流路Ｒ１上にクーラコア２が設けられており、クーラコア２を通過する空気Ａｉｒと、クーラコア２内を通流する熱交換媒体Ｍ１との間での熱交換により、クーラコア２を通過する空気Ａｉｒを冷却するようになっている。

そして、空気Ａｉｒとの熱交換により暖められた熱交換媒体Ｍ１は、クーラコア２から蒸発器３に戻されて、蒸発器３が備える蒸発コア３ａで冷却されたのち、クーラコア２に再び供給されて、クーラコア２を通過する空気Ａｉｒとの間での熱交換に利用されるようになっている。

蒸発器３は、減圧下で熱交換媒体Ｍ２（以下、冷媒Ｍ２と表記する）を蒸発させた際の気化熱で、クーラコア２側から戻された熱交換媒体Ｍ１を冷却するように構成されている。
ここで、実施の形態では、冷媒Ｍ２として例えば水を用いており、熱交換媒体Ｍ１として、例えば、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体を用いている。

蒸発器３で蒸発させた冷媒Ｍ２（冷媒蒸気Ｍ２ｇ）を吸着する吸着器４は、吸着材Ｓが表面に密に固定された吸着コア４１と、吸着コア４１を収容すると共に吸着材Ｓが充填された容器４２と、を有している。

吸着材Ｓは、蒸発器３で蒸発させた冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着と、吸着した冷媒蒸気Ｍ２ｇの放出が可能な特性を発揮する有機系の高分子材料から構成されている。
ここで、本明細書における用語「吸着材」は、冷媒蒸気Ｍ２ｇを保持する特性を有する有機系の高分子材料であって、この材料の表面に、冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着させるもの（一般的な吸着材）だけではなく、材料の内部に冷媒蒸気Ｍ２ｇを収容するもの（いわゆる収着材）の両方を意味している。

吸着コア４１には、切替弁６７の操作により、室外熱交換器８で冷却された熱交換媒体Ｍ３、または排熱回収器７で加熱された熱交換媒体Ｍ４が供給されるようになっており、吸着コア４１に熱交換媒体Ｍ３が供給されると、容器４２内の吸着材Ｓが吸着コア４１を介して冷却され、吸着コア４１に熱交換媒体Ｍ４が供給されると、容器４２内の吸着材Ｓが吸着コア４１を介して加熱されるようになっている。
実施の形態では、熱交換媒体Ｍ２、Ｍ３として、水を用いている。

ここで、室外熱交換器８は、熱交換媒体Ｍ３と室外空気との間での熱交換により、後記する凝縮器９で加熱された熱交換媒体Ｍ３を冷却する放熱器である。
室外熱交換器８では、熱交換媒体Ｍ３が外気温（室外空気の温度）に応じた温度に冷却されるようになっており、例えば夏季のように外気温が約３５度の場合には、熱交換媒体Ｍ３は、外気温に応じて決まる所定温度（例えば約４０度）に冷却（調温）される。

排熱回収器７は、エンジンＥＮＧから延びる排気ガス管７５の途上に設けられており、排熱回収器７は、高温の排気ガスと、熱交換媒体Ｍ４との間での熱交換により、熱交換媒体Ｍ４を加熱するように構成されている。
実施の形態では、熱交換媒体Ｍ４は、当該熱交換媒体Ｍ４の沸点よりも低い温度に加熱されるようになっており、熱交換媒体Ｍ４が水である場合には、約８０度に加熱されるようになっている。

吸着式冷凍機１は、吸着器４を少なくとも二つ以上有しており、これら複数の吸着器４は、蒸発器３と凝縮器９とを接続する配管６（６１、６２）の途上で、並列に設けられている。
実施の形態では、吸着器４の各々は、蒸発器３から延びる上流側の配管６１と、凝縮器９まで延びる下流側の配管６２とに、バルブ６５、６６を介して接続されており、バルブ６５、６６の開閉により、配管６１、６２との連通／遮断が切り替えられるようになっている。

そして、蒸発器３で蒸発させた冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着材Ｓに吸着させる際には、バルブ６５、６６の操作により、冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着させる方の吸着器４を、配管６１のみに連通させると共に、切替弁６７、６８の操作により、室外熱交換器８から供給される熱交換媒体Ｍ３を吸着器４に供給して、吸着器４（吸着材Ｓ）を冷却するように構成されている。

また、吸着材Ｓに吸着させた冷媒蒸気Ｍ２ｇを放出させる際には、バルブ６５、６６の操作により、冷媒蒸気Ｍ２ｇを放出させる方の吸着器４を、配管６２のみに連通させると共に、切替弁６７、６８の操作により、排熱回収器７で加熱された熱交換媒体Ｍ４を吸着器４に供給して、吸着器４（吸着材Ｓ）を加熱するように構成されている。

凝縮器９は、吸着器４から放出させた冷媒蒸気Ｍ２ｇが流入する凝縮コア９ａを有しており、凝縮器９に供給された冷媒蒸気Ｍ２ｇは、凝縮コア９ａでの熱交換媒体Ｍ３との熱交換により冷却されて、気体状態から液体状態に変化するようになっている。
これにより、凝縮器９で液化した冷媒Ｍ２は、凝縮器９と蒸発器３とを接続する配管５１を通って、蒸発器３に供給されるようになっており、液化した冷媒Ｍ２は、蒸発器３で再び蒸発して（気化して）、熱交換媒体Ｍ１の冷却に用いられるようになっている。

また、凝縮器９で冷媒Ｍ２との間での熱交換に用いられた熱交換媒体Ｍ３は、凝縮器９の後段に位置する室外熱交換器８で冷却されたのち、吸着器４に供給されて、吸着器４（吸着材Ｓ）の冷却に用いられるようになっている。

以下、冷房運転時の吸着式冷凍機１の動作を説明する。
空調システムにおいて冷房運転が開始されると、吸着式冷凍機１では、図示しないポンプが稼働して、クーラコア２と蒸発器３とを接続する配管５５内の熱交換媒体Ｍ１が、クーラコア２と蒸発器３との間で循環する。
これと同時に、蒸発器３での冷媒Ｍ２の蒸発が開始されて、蒸発コア３ａでは、冷媒Ｍ２の蒸発による気化熱で、クーラコア２との間を循環する熱交換媒体Ｍ１が冷却されることになる。

そうすると、冷却された熱交換媒体Ｍ１がクーラコア２を通流する際に、クーラコア２を通過する空気Ａｉｒと熱交換媒体Ｍ１との間で熱交換が行われて、クーラコア２を通って車室内側に供給される空気Ａｉｒが冷却されることになる。

一方、蒸発器３内で蒸発した冷媒蒸気Ｍ２ｇは、配管６１を通って吸着器４まで移動したのち、吸着器４の容器４２内に充填された吸着材Ｓに吸着される。
蒸発器３で冷媒Ｍ２を連続的に蒸発させるためには、蒸発器３内の圧力上昇を抑える必要があるので、蒸発器３で発生した冷媒蒸気Ｍ２ｇを、吸着器４の吸着材Ｓに吸着させることで、蒸発器３内の圧力上昇を抑えている。

ここで、吸着材Ｓが吸着できる冷媒蒸気Ｍ２ｇの量には上限がある。
そのため、吸着式冷凍機１では、冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着を行っている吸着器４での冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着量が上限吸着量まで到達すると、冷媒蒸気Ｍ２ｇの供給先を、他の吸着器４に切り替えるようになっている。

これは、冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着させる吸着器４を変更することで、冷媒蒸気Ｍ２ｇの連続吸着が可能になるので、蒸発器３内の圧力を上昇させずに、蒸発器３内で冷媒Ｍ２を連続して蒸発させて、吸着式冷凍機１による冷凍能力を連続して発揮させるためである。

なお、冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着量が上限吸着量まで達した吸着材Ｓを収容する吸着器４では、他の吸着器４で冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着を行っている間、吸着材Ｓに吸着されている冷媒蒸気Ｍ２ｇの脱着（放出）を実施する。
具体的には、冷媒蒸気Ｍ２ｇの脱着を行う吸着器４と、凝縮器９とを、配管６２を介して連通させると共に、排熱回収器７で加熱された熱交換媒体Ｍ４で、吸着器４の吸着コア４１を加熱する。
これにより、吸着器４内の吸着材Ｓが加熱されて、吸着材Ｓに吸着されていた冷媒蒸気Ｍ２ｇが吸着材Ｓから脱離するので、吸着材Ｓが、冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着可能な状態に賦活されることになる。

よって、吸着式冷凍機１を備える空調システムでは、吸着を実行する吸着器４と脱着（放出）を実行する吸着器４とを交互に入れ換えることで、蒸発器３で蒸発させた冷媒蒸気Ｍ２ｇの連続吸着を可能にしている。
また、吸着器４において、冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着と、冷媒蒸気Ｍ２ｇの放出とを交互に繰り返すことで、吸着式冷凍機１で使用する吸着器４の数を抑えて、吸着式冷凍機１の大型化を防止している。

吸着器４で用いられている吸着材Ｓの特性を説明する。
吸着式冷凍機１の蒸発器３で得られる冷却能力（冷凍能力）は、蒸発器３と吸着器４と凝縮器９との間を循環する冷媒Ｍ２の流量と、冷媒Ｍ２の潜熱量に応じて決まる。
ここで、実施の形態の吸着式冷凍機１では、同じ冷媒Ｍ２が、蒸発器３と吸着器４と凝縮器９との間を循環するので、蒸発器３が発揮する冷却能力は、冷媒Ｍ２の流量に依存する。そのため、冷媒Ｍ２の流量を増やすことで、冷却能力を向上させることができる。

そして、吸着式冷凍機１では、吸着器４での冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着／脱着（放出）による圧力変化を利用して、蒸発器３と吸着器４と凝縮器９との間での冷媒Ｍ２を循環させているので、吸着材Ｓでの冷媒Ｍ２の吸着量／脱着量を増やすことで、冷媒Ｍ２の流量を増やすことができる。

しかし、蒸発器３での冷媒Ｍ２の気化量を増やさないと、冷媒Ｍ２の吸着量／脱着量を増やしただけでは、冷却能力を向上させることができない。
これは、（１）冷媒Ｍ２の吸着量／脱着量を増やしただけで、蒸発器３での冷媒Ｍ２の気化量が増えていない場合には、冷媒Ｍ２の流量を増やすことができないために冷却能力を向上させることができない、（２）蒸発器３では、冷媒Ｍ２の気化熱を用いて、空気Ａｉｒとの間で熱交換を行う熱交換媒体Ｍ１を冷却しており、気化量が少ないと熱交換媒体Ｍ１の冷却に必要な冷却能力を確保できない、ためである。

蒸発器３で蒸発させることができる冷媒Ｍ２の最大量は、冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧に応じて決まり、この冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧は、蒸発器３内の温度が低下するにつれて、２次曲線的な傾向で小さくなる（図２参照）。
例えば、図２の熱交換媒体（冷媒Ｍ２）の飽和蒸気圧曲線に示すように、冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧は、排熱回収器７で加熱された熱交換媒体Ｍ４の温度（例えば８０度）から、室外熱交換器８で冷却された熱交換媒体Ｍ３の温度（例えば４０度）を経て、車室内の冷房の目標温度（例えば２５度）に向けて温度が低下するにつれて、２次曲線的な傾向で低下する。

ここで、蒸発器３内の温度は、冷房運転の開始直後は外気温と略同じ温度（例えば３５度）であるが、冷房運転により車室内の温度が目標冷房温度（例えば、２５度）に向けて低下すると、車室内の温度の低下に伴って低下する。

一方、吸着器４内の温度は、冷房運転により車室内の温度が低下しても、熱交換媒体Ｍ３の温度周りで保持される。
これは、吸着材Ｓに冷媒蒸気Ｍ２ｇを吸着させる際には、室外熱交換器８で冷却された熱交換媒体Ｍ３により吸着器４が冷却されるが、熱交換媒体Ｍ３は、室外熱交換器８において、室内温度に関係なく略一定である外部空気との熱交換により冷却されるので、熱交換媒体Ｍ３の温度が外気温に応じて決まる温度周りで保持されるからである。

そのため、現時点の車室内の温度よりも低い目標冷房温度に向けた冷房運転が開始されると、車室内の温度が目標冷房温度に向けて低下するにつれて、蒸発器３内の温度と、吸着器４内の温度との間の差が大きくなる結果、蒸発器３内での冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧と、吸着器４内での冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧との差が大きくなる。
ここで、図２を用いて説明をすると、冷房運転の開始時の蒸発器３内と吸着器４内の温度が約４０度である場合、蒸発器３内の温度が目標設定温度に向けて低下する一方で、吸着器４の温度は、当初の約４０度の温度のままで保持される。
そうすると、蒸発器３内での冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧Ｐ（図２参照）が、冷房運転の開始時の飽和蒸気圧Ｐｌから、温度が２５度であるときの飽和蒸気圧Ｐｅに向けて低下する一方で、吸着器４内での冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧が、冷房運転の開始時の飽和蒸気圧Ｐｌのままで保持される。

ここで、上記した先行技術文献では、蒸気圧力比Ｒと、吸着材Ｓにおける冷媒の吸着率との関係で、吸着材の特性を規定している（図３）。
蒸気圧力比Ｒは、吸着器４での飽和蒸気圧Ｐｌに対する蒸発器３での飽和蒸気圧Ｐｅの比率（Ｒ＝Ｐｅ／Ｐｌ）である。

ここで、図２と、吸着材の冷媒吸着率Ｃと蒸気圧力比Ｒとの関係を示す図３とを参照して説明すると、外気温と目標冷房温度との差が大きい（例えば、５度以上）である冷房運転の開始直後では、蒸発器３内の温度と、吸着器４内の温度がほぼ同じであり、吸着器４での飽和蒸気圧Ｐｌと、蒸発器３での飽和蒸気圧Ｐｅもまたほぼ同じとなるので、蒸気圧力比Ｒは、１に近い値となる。

そして、冷房運転により車室内の温度が低下すると、クーラコア２を通過する空気Ａｉｒの温度が低下するので、この空気Ａｉｒとの間で熱交換を行う熱交換媒体Ｍ１の温度もまた低下する。
そうすると、熱交換媒体Ｍ１が循環する蒸発器３内の温度もまた低下するので、蒸発器３内の温度の低下に伴って蒸発器３での飽和蒸気圧Ｐｅもまた低下する。

よって、冷房運転により、車室内の温度が目標冷房温度に向けて低下して、外気温との差が大きくなると、蒸発器３での飽和蒸気圧Ｐｅが、吸着器４での飽和蒸気圧Ｐｌよりも小さくなる結果、蒸気圧力比Ｒは、０に向けて低下する。

そして、この蒸気圧力比Ｒは、外気温と車室内の目標冷房温度との差が大きい時に冷房運転を開始すると、冷房運転の開始直後の「１」に近い値から、「０」に向けて低下することになり、車室内の温度が目標冷房温度周りに到達すると、蒸気圧力比Ｒは、０．３〜０．４の範囲で安定する。

ここで、上記した先行技術文献の場合には、車室内の温度を目標冷房温度周りで維持する安定領域（低冷房負荷時）での吸着材Ｓに対する冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着率／脱着率が、温度により異なるように設定した吸着材を採用している。
図３の場合には、温度が４０度（吸着時の温度）の時の吸着材Ｓの特性が、Ｃｔ４０で示されており、温度が９０度（脱着時の温度）の時の吸着材の特性が、Ｃｔ９０で示されている。
図３に示す特性の吸着材Ｓでは、低冷房負荷時（蒸気圧力比Ｒが０．４）における吸着材での冷媒の吸着率の温度による差（図２、Δａ）を大きくすることで、冷却能力を確保している。
しかし、車室内の温度を目標冷房温度に向けて変化させている途上の過渡領域（高冷房負荷時）での、吸着量については考慮されていない。
そのため、外気温と目標冷房温度との差が大きい際に冷房運転を開始した直後の蒸気圧力比Ｒが０．５よりも大きい領域では、吸着材での冷媒の吸着率Ｃの温度による差（図３、Δｂ）が小さいために、十分な冷房能力を確保することができなかった。

本願発明者は、例えば夏季での冷房運転開始直後、具体的には外気温と目標冷房温度との差が大きいときの冷房運転の開始直後のように、最も冷房能力（冷凍能力）が必要とされる領域での冷凍能力の向上を念頭において、吸着材Ｓの吸着特性が、図４に示すような特性となるような材料で吸着材Ｓを構成している。
図４は、実施の形態にかかる吸着材Ｓでの冷媒吸着率と、蒸気圧力比との関係を説明する図であり、温度が３０度（吸着時の温度）の時の吸着材Ｓの特性が、Ｃｔ３０で示されており、温度が８０度（脱着時の温度）の時の吸着材の特性が、Ｃｔ８０で示されている。

具体的には、
（Ａ）車室内を空調する空気の温度を、目標冷房温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（図中、蒸気圧力比が０．４〜１．０の過渡領域）での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃが、空調空気の温度を目標冷房温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（図中、蒸気圧力比が０．３〜０．４の安定領域）での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃよりも大きい。

過渡領域では、車室内の温度を目標冷房温度に向けて速やかに移行させるために、強力な冷凍能力が必要とされ、安定領域では、車室内の温度を目標冷房温度周りの温度で保持するだけで良いので、強力な冷凍能力は必要とされない。
そのため、過渡領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃを、安定領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃよりも大きくすることで、過渡領域において蒸発器３で蒸発させる冷媒Ｍ２の総量を増やして、冷凍能力を向上させることができるからである。

（Ｂ）過渡領域での蒸気圧力比Ｒの変化量に対する吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃの変化量△Ｘ（＝ｄＣ／ｄＲ）が、安定領域での蒸気圧力比Ｒの変化量に対する吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃの変化量△Ｙ（＝ｄＣ’／ｄＲ’）よりも大きい（図４参照）。

吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃの変化量が大きいほど、吸着式冷凍機１での冷媒Ｍ２の流量変化が大きくなる。上記（Ｂ）のように構成すると、蒸気圧力比が「１」に近い領域での冷媒Ｍ２流量を確保しつつ、過渡領域から安定領域に向かうにつれて、吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃの変化量が徐々に小さくなるようにすることができるので、冷媒Ｍ２の流量を、過渡領域で必要とされている流量（大流量）から、安定領域で必要とされる流量（小流量）に向けて徐々に減少させることができる。
過渡領域と安定領域とで、吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃが大きく異なる場合には、冷媒Ｍ２の流量が、過渡領域から安定領域に移行する際に急激に変化することに伴って、車室内に供給される空気Ａｉｒの温度調整が難しくなるが、冷媒Ｍ２の流量を徐々に減少させることで、車室内に供給される空気Ａｉｒの温度調整が精度良く行えるようになる。

（Ｃ）過渡領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃが０．４以上である。

過渡領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃを０．４以上にすると、強力な冷凍能力が必要とされる過渡領域での吸着材Ｓへの冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着量を増やすことができる。
これにより、蒸発器３では、より多くの冷媒の連続的な蒸発が可能になるので、強力な冷凍能力が必要となる過渡領域での冷媒Ｍ２の流量を確保して、車室内の温度を目標設定温度に向けて速やかに変化させることが可能になる。

（Ｄ）脱着時（吸着材Ｓから冷媒蒸気Ｍ２ｇを脱着させる時の蒸気圧力比の領域）の吸着材Ｓの冷媒吸着率（Ｃ）は、０．２以下である。
ここで、脱着時の蒸気圧力比Ｒは、脱着温度における冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧を、吸着温度における冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧で除算して求められる（脱着時の蒸気圧力比Ｒ＝脱着温度における冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧／吸着温度における冷媒Ｍ２の飽和蒸気圧）。

脱着時の吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃが０．２以下であると、吸着材Ｓに吸着されている冷媒蒸気Ｍ２ｇを速やかに吸着材Ｓから離脱させて、吸着材Ｓの賦活化処理を速やかに実行できる。

（Ｅ）過渡領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃが、安定領域における冷媒吸着率の１．２倍以上である。

過渡領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃと、安定領域での吸着材Ｓの冷媒吸着率Ｃとの差が大きいほど、過渡領域での冷媒Ｍ２の流量を増やすことができ、吸着式冷凍機１による冷凍性能（冷房性能）が流量を増やした分だけ向上する。
なお、冷媒吸着率Ｃの上限は、吸着材Ｓの特性にて実現可能な最大の数値である。

以上の通り、実施の形態では、
（１）吸着式冷凍機１が発揮する冷凍能力を用いて車室内の空調に用いられる空気Ａｉｒを冷却するように構成された吸着式冷凍機１を備える空調システムにおいて、
吸着式冷凍機１は、蒸発器３で蒸発させた冷媒Ｍ２の吸着／放出が可能な吸着材Ｓを有する吸着器４を備えると共に、吸着器４による媒蒸気Ｍ２ｇの吸着／放出を切り替えながら蒸発器３で冷媒Ｍ２を蒸発させて、冷凍能力を発揮するように構成されており、
吸着材Ｓは、
空気Ａｉｒの温度と吸着器４の温度との差に応じて決まる蒸気圧力比Ｒが大きくなるにつれて（１に近づくにつれて）、冷媒Ｍ２の吸着量が増大する特性を有しており、
空気Ａｉｒの温度を目標冷房温度（目標温度）に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（過渡領域）での吸着材Ｓの吸着率Ｃの変化率ΔＸが、
空気Ａｉｒの温度を目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（安定領域）での吸着材Ｓの吸着率Ｃの変化率ΔＹよりも大きい
ことを特徴とする吸着式冷凍機１を備える空調システムとした。

このように構成すると、空気Ａｉｒの温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（過渡領域）での吸着材Ｓでの冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着量が、空気Ａｉｒの温度を目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比Ｒの領域（安定領域）での吸着材Ｓでの冷媒蒸気Ｍ２ｇの吸着量よりも大きくなる。
ここで、吸着材Ｓに対する冷媒蒸気Ｍ２ｇ吸着量が多くなると、蒸発器３から蒸発させることができる冷媒Ｍ２の総量が多くなるので、吸着式冷凍機１の冷凍能力が高くなる。
よって、例えば夏季での冷房運転の開始直後のように、車室内を空調するための空気Ａｉｒの温度（車室内の実際の温度）と目標温度との差が大きく、吸着式冷凍機１の冷凍性能の発揮が最も必要とされる状況下での冷凍性能が高くなるので、空気Ａｉｒの温度を、目標温度まで速やかに冷却できる。これにより、空気Ａｉｒの温度を目標温度に向けて冷却しているときの空調が安定していない状態（過渡領域）で、十分な冷凍性能を発揮して、車室内の空間を適切に冷房できる。

特に、過渡領域での吸着率Ｃの変化量が、蒸気圧力比Ｒが１に近づくにつれて小さくなる特性（いわゆるサチュレートする特性：図３参照）を持つ従来例に係る吸着材の場合には、夏季の車両始動初期で車室内温度が高く、高い冷凍能力を必要とする状況での蒸気圧力比Ｒが過渡領域である際に、冷媒吸着率Ｃが向上しないために、冷凍能力（空気Ａｉｒの冷却能力）が不足する場合がったが、上記のような特性の吸着材Ｓを採用することで、蒸気圧力比Ｒが過渡領域であるときに、冷凍能力を十分に発揮させて、車室内の温度を目標設定温度に向けて速やかに変化させることができる。
よって、夏季の車両始動初期で車室内温度が高い状態で、高い冷凍能力を発揮させることができるので、車室内の温度を速やかに目標設定温度まで下げたい意向を持つユーザの要求に速やかに応えることができる。

さらに、吸着器４における吸着材Ｓの量は、過渡領域で必要とされる冷凍性能に応じて決まるため、必要とされる冷凍性能が高いほど、吸着材Ｓの量も多くなって、吸着器４が大型化してしまう。
上記のように構成して、過渡領域での吸着率Ｃを向上させた吸着材とすることで、必要とされる冷凍性能が同じであっても、従来の吸着材よりも少ない量の吸着材で必要とされる冷凍性能を発揮できる。
これにより、吸着器４の小型化が可能になるので、吸着式冷凍機１を備える空調システム全体のサイズの小型化が可能となり、空調システムの車両への搭載性が向上する。

前記した実施の形態では、吸着式冷凍機１が２つの吸着器４を備えている場合を例示したが、吸着器４の数は２つ以上であっても良い。また、１つの吸着器で吸着と脱着を速やかに切り替えることができる場合には、吸着器の数は１つであっても良い。

１ 吸着式冷凍機
２ クーラコア
３ 蒸発器
３ａ 蒸発コア
４ 吸着器
６ 配管
７ 排熱回収器
８ 室外熱交換器
９ 凝縮器
９ａ 凝縮コア
４１ 吸着コア
４２ 容器
５０ ３０度以上
５１ 配管
５５ 配管
６１ 配管
６２ 配管
６５ バルブ
６７ 切替弁
７５ 排気ガス管
９０ ７０度以上
Ａｉｒ 空気
Ｃ 冷媒吸着率
ＥＮＧ エンジン
Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４ 熱交換媒体
Ｍ２ 熱交換媒体（冷媒）
Ｒ１ 流路
Ｓ 吸着材

Claims (3)

1. 吸着式冷凍機が発揮する冷凍能力を用いて空調空気を冷却するように構成された吸着式冷凍機を備える空調システムにおいて、
   前記吸着式冷凍機は、
   蒸発器で蒸発させた冷媒の吸着／放出が可能な吸着材を有する吸着器を備えると共に、前記吸着器による前記蒸発させた冷媒の吸着／放出を^*1切り替えながら前記蒸発器で前記冷媒を蒸発させて、冷凍能力を発揮するように構成されており、
   前記吸着材は、
   前記空調空気の温度と前記吸着器の温度との差に応じて決まる前記吸着器内の蒸気圧力比が大きくなるにつれて、前記冷媒の吸着量が増大する特性を有しており、
   前記空調空気の温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率の変化率が、
   前記空調空気の温度を前記目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率の変化率よりも大きい
   ことを特徴とする吸着式冷凍機を備える空調システム。
2. 前記冷媒の吸着時の吸着材温度における吸着率が、前記冷媒の放出時の吸着材温度における吸着率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機を備える空調システム。
3. 前記空調空気の温度を目標温度に向けて冷却している途上であるときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率は、
   前記空調空気の温度を前記目標温度周りで保持しているときに相当する蒸気圧力比の領域での前記吸着材の吸着率の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着式冷凍機を備える空調システム。

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