JP3695026B2 - 吸着式冷凍装置の吸着コア - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤により冷媒を吸着、脱着することを利用した吸着式冷凍装置の吸着コアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特実平１−１２６８１１号公報には、図５に示すように、第１、第２吸着コア１、２および第１、第２凝縮蒸発器３、４を備えた吸着式冷凍装置１００が提案されている。吸着コア１、２は、熱交換流体の流れる流体通路１１、２１および吸着剤Ｓを備え、密閉容器１０、２０内に収容されている。凝縮蒸発器３、４は、熱交換流体の流れる流体通路３１、４１を備え、密閉容器３０、４０内に収容されている。密閉容器１０と密閉容器３０、および、密閉容器２０と密閉容器４０は連通している。
【０００３】
そして、第１吸着コア１が吸着工程、第２吸着コア２が脱着工程を行なう第１過程と、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を行なう第２過程とを、交互に切り替え使用するようになっている。
例えば第１過程では、第１吸着コア１の流体通路１１に、エンジンからの８０℃程度の加熱流体を供給すると同時に、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１に、放熱器からの３０℃程度の流体を供給する。この結果、第１吸着コア１の吸着剤Ｓが冷媒を脱着するとともに、第１凝縮蒸発器３では冷媒が凝縮することにより凝縮熱が発生し、この凝縮熱を、流体通路３１内の流体が吸収して４０℃程度に加熱される。この加熱された流体が、放熱器において放熱し、再び流体通路３１に供給される。
【０００４】
また、第２吸着コア２の流体通路２１に、放熱器からの３０℃程度の冷却流体を供給すると同時に、第２凝縮蒸発器４の流体通路４１に、室内熱交換器からの２０℃程度の流体を供給する。この結果、第１吸着コア１の吸着剤Ｓが吸着作用を発揮するため、第２凝縮蒸発器４内の冷媒を蒸発させ、その蒸発に伴う潜熱により、第２凝縮蒸発器４の流体通路４１内の流体を８℃程度に冷却する。この８℃程度の流体が室内熱交換器において室内と熱交換することにより、室内が冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１過程から上記第２過程に切り替えた直後では、第１吸着コア１の流体通路１１の入口側に、放熱器からの３０℃程度の流体が供給されるが、出口側ではまだ８０℃程度の流体が流れている。また、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１の入口側に、室内熱交換器からの２０℃程度の流体が供給されるが、出口側ではまだ４０℃程度の流体が流れている。
【０００６】
このため、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１の出口側における４０℃程度の冷媒蒸気は、第１吸着コア１の流体通路１１の入口側にて３０℃程度に冷却された吸着剤Ｓ表面に凝縮してしまう。この凝縮は、凝縮蒸発器３における冷媒蒸気の温度が、吸着コアの吸着剤の温度よりも低くなるまで発生する。そして、この凝縮により、吸着剤Ｓの吸着、脱着能力が低減してしまい、吸着式冷凍装置１００の冷房能力が低下する、といった問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、吸着剤への冷媒の凝縮を抑制して、吸着剤の吸着、脱着能力を向上することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし３に記載の発明では、第１、第２吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）には、この吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）を加熱する加熱流体、および、冷却する冷却流体が流れており、この吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）のうち、上記冷却流体流れの上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて吸着速度が大きく構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）に流入する冷却流体の温度が、この吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）と連通する蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒蒸気の温度よりも低くなるとき、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）の上記所定部位（Ｇ）が、この部位以外の部位（Ｈ）よりも急速に（多く）冷媒を吸着する。つまり、従来技術において、吸着剤に凝縮していた分の冷媒を、上記所定部位（Ｇ）において積極的に吸着できる。
【００１０】
この結果、凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）にて蒸発する冷媒蒸気の温度を急速に下げることができ、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）において冷媒が凝縮することを抑制できる。よって、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の吸着、脱着を良好に行なわせることができ、吸着式冷凍装置（１００）の冷房能力を向上できる。
【００１１】
また、上記所定部位（Ｇ）は上記流体流れの上流側であり、この所定部位（Ｇ）を流れる冷却流体は、冷媒の凝縮による凝縮熱を奪って温度が上がり、この冷却流体が所定部位（Ｇ）よりも下流側へ供給される。よって、蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）にて蒸発する冷媒の温度と、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）との温度差を小さくでき、より効果的に、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の凝縮を抑制できる。この結果、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）において、冷媒の吸着、脱着がさらに良好に行なわれ、吸着式冷凍装置（１００）の冷房能力をさらに向上できる。
【００１２】
また、請求項３および４に記載の発明では、第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）および第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）のうち、流体流れ上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて、冷媒から冷却流体への伝熱速度が大きく構成されていることを特徴としている。
このような構成によれば、第１過程と第２過程とを切り替えた直後に、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）を流れる冷却流体の温度が、この吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）と連通する蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒の温度よりも低くなるとき、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）の上記所定部位（Ｇ）において、冷媒の熱を急速に冷却流体に伝えることができ、ひいては、冷媒の凝縮を急速に行うことができる。つまり、従来技術において、吸着剤に凝縮していた分の冷媒を、上記所定部位（Ｇ）において積極的に凝縮できる。
【００１３】
このため、蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒の蒸発が急速に促進され、冷媒の温度が急速に低下して、この冷媒の温度を、急速に冷却流体の温度よりも低くできる。よって、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の凝縮を抑制できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、冷媒の吸着、脱着を行なう１段目、２段目の第１吸着コア１ａ、１ｂと、１段目、２段目の第２吸着コア２ａ、２ｂと、冷媒の凝縮、蒸発を行なう１段目、２段目の第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂと、１段目、２段目の第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂとを備えている。第１、第２吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、熱交換流体が流れる流体通路１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂと、伝熱フィン１Ｄ（図２参照）と、多数の吸着剤Ｓと、この吸着剤Ｓよりも小径な多数の小吸着剤ａとを備え、密閉容器１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂの内部に収容されている。
【００１５】
この吸着剤Ｓおよび小吸着剤ａは、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等の粉粒体から構成されている。そして、周知のように、冷却状態において気体冷媒を高能力で吸着し、この気体冷媒の吸着に伴い吸着能力が次第に低下するが、加熱状態とされることにより、吸着していた気体冷媒を脱離して吸着能力が再生されるという性質を有している。そして、冷媒としては、例えば水やアルコール水溶液が挙げられる。
【００１６】
凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、流体通路３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ、および、伝熱フィンを備え、密閉容器３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂの内部に収容されている。吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂを収容する密閉容器１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂと、凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを収容する密閉容器３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂとは、それぞれ連通部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂにて連通されている。
【００１７】
そして、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を脱着する第１過程と、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を脱着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を吸着する第２過程とを、所定時間（例えば６０秒）毎に交互に行なっている。なお、脱着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、所定時間が経過する前に完全に脱着を完了し、吸着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、所定時間が経過してもさらに完全に吸着が完了しないように、脱着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに流す熱交換流体の流量を、吸着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに流す熱交換流体の流量よりも多くしてある。
【００１８】
室内熱交換器４７は室内に配置され、熱交換流体が流れる流体通路４７ａおよび伝熱フィンを備えている。室外熱交換器３９は、室外に配置され、流体が流れる流体通路３９ａおよび伝熱フィンを備えている。そして、室外熱交換器３９、２段目の凝縮蒸発器３ｂ、４ｂ、１段目の凝縮蒸発器３ａ、４ａ、四方切替弁６７、電動ポンプ６６、および、室外熱交換器３９は、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
【００１９】
また、室外熱交換器３９、２段目の凝縮蒸発器３ｂ、４ｂ、１段目の凝縮蒸発器３ａ、４ａ、四方切替弁６７、室内熱交換器４７、四方切替弁６８、１段目の吸着コア１ａ、２ａ、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂ、四方切替弁６９、電動ポンプ６６、および、室外熱交換器３９は、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
【００２０】
また、エンジン、四方切替弁６８、図示しない電動ポンプ、１段目の吸着コア１ａ、２ａ、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂ、四方切替弁６９、および、エンジンは、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
以下に、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの具体的構造を図２に基づいて説明する。
【００２１】
吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、入口ヘッダタンク１Ａと、出口ヘッダタンク１Ｂと、これらヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間を繋ぐように接続され、かつ、所定の間隔で並列配置された複数の伝熱チューブ１Ｃとを備え、この伝熱チューブ１Ｃの間には、蛇行状に折り曲げ加工されたコルゲートフィン（伝熱フィン）１Ｄが設けられている。そして、熱交換流体が、入口ヘッダタンク１Ａ、複数の伝熱チューブ１Ｃ、出口ヘッダタンク１Ｂの順に流れるようになっている。
【００２２】
なお、入口ヘッダタンク１Ａ、出口ヘッダタンク１Ｂ、および、複数の伝熱チューブ１Ｃにより、図１に示す流体通路１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂを構成している。また、伝熱チューブ１Ｃおよびコルゲートフィン１Ｄを、熱伝導性に優れる材料（例えばアルミニウム合金）から構成し、熱交換流体と、冷媒との間の熱交換を良好に行なうようにしてある。
【００２３】
また、上記両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂと、伝熱チューブ１Ｃと、伝熱フィン１Ｄとの間の空隙には、径が１００μｍ程度の吸着剤Ｓ、および、この吸着剤Ｓよりも小径な（径が５０μｍ程度の）小吸着剤ａが、多数充填された状態で、接着剤にて固定されている。なお、小吸着剤ａは、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂのうち、上記熱交換流体流れの上流側の所定部位Ｇに配置されている。具体的には、入口ヘッダタンク１Ａ側で、両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間の容積の１割程度を占めるように、小吸着剤ａが配置されている。この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに、吸着剤Ｓが配置されている。ここで、小吸着剤ａを充填した所定部位Ｇでは、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに比べて吸着可能な表面積が大きいため、所定部位Ｇは、上記部位Ｈに比べて吸着速度が大きくなっている。
【００２４】
なお、上記した凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、室外熱交換器３９、および、室内熱交換器４７は、図２に示す吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂのうち、吸着剤Ｓ、小吸着剤ａを廃止したものと同様の構造である。
以下に、上記構成の吸着式冷凍装置１００の作動を説明する。
まず、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を脱着する第１過程について説明する。この場合、上記弁６７、６８、６９の回動位置は、図１中実線で示すように設定されている。
【００２５】
この結果、エンジンにて加熱された熱交換流体（吸着コアを加熱する加熱流体）が、１段目の第２吸着コア２ａ、２段目の第２吸着コア２ｂの順に循環し、室外熱交換器３９にて放熱された熱交換流体は、２段目の第２凝縮蒸発器４ｂ、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの順に循環する。これにより、第２吸着コア２ａ、２ｂが脱着作用を発揮するとともに、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて冷媒が凝縮する。
【００２６】
また、室外熱交換器３９にて放熱された熱交換流体は、２段目の第１凝縮蒸発器３ｂ、１段目の第１凝縮蒸発器３ａ、室内熱交換器４７、１段目の第１吸着コア１ａ、２段目の第１吸着コア１ｂの順に循環する。これにより、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着して、第１吸着コア１ａ、１ｂ、および、この吸着コア１ａ、１ｂに連通する第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂの圧力が下がり、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂにて冷媒の蒸発が行なわれる。
【００２７】
このため、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂを流れる熱交換流体は、冷媒の蒸発による蒸発熱が奪われて冷却され、この冷却された流体を、室内熱交換器４７に循環させることにより、室内を冷却するようになっている。なお、室内熱交換器４７から流出される流体は、吸着コアを冷却する冷却流体である。
この第１過程において、室外熱交換器３９の出口側（２段目の第１、第２凝縮蒸発器３ｂ、４ｂの入口側）における流体温度は例えば３０℃、１段目の第１凝縮蒸発器３ａの出口側（室内熱交換器４７の入口側）における流体温度は例えば１０℃である。また、室内熱交換器９２の出口側（１段目の第１吸着コア１ａの入口側）における流体温度は例えば２０℃、２段目の第１吸着コア１ｂの出口側（室外熱交換器３９の入口側）における流体温度は例えば４０℃である。
【００２８】
また、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの出口側（室外熱交換器３９の入口側）における流体温度は例えば４０℃である。また、１段目の第２吸着コア２ａの入口側における流体温度は例えば９０℃、２段目の第２吸着コア２ｂの出口側における流体温度は例えば７５℃である。このときの温度を図１に示してある。
なお、第２過程に切り替える直前では、第２吸着コア２ａ、２ｂでの冷媒の脱着が完了するため、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの出口側の流体温度は、入口側の流体温度と同じ例えば３０℃であり、１段目の第２吸着コア２ａの出口側の流体温度も、入口側の流体温度と同じ例えば９０℃である。
【００２９】
そして、上記した第１過程から、第２過程に切り替えるとき、上記弁６７、６８、６９を図１中点線で示す状態とする。この切り替え直後では、１段目の第２吸着コア２ａから２段目の第２吸着コア２ｂにかけて、室内熱交換器９２からの例えば２０℃程度の流体が供給されるとともに、２段目の第２凝縮蒸発器４ｂから１段目の第２凝縮蒸発器４ａにかけて、３０℃程度の流体が供給される。
【００３０】
このとき、第２吸着コア２ａ、２ｂを流れる冷却流体の温度が、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにおける冷媒蒸気の温度よりも低くなるが、第２吸着コア２ａ、２ｂの上記所定部位Ｇ（図２参照）が、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈよりも急速に（多く）冷媒を吸着できる。
この結果、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて蒸発する冷媒蒸気の温度を急速に下げることができ、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおいて冷媒が凝縮することを抑制できる。よって、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の吸着、脱着を良好に行なわせることができ、吸着式冷凍装置１００の冷房能力を向上できる。
【００３１】
なお、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが脱着工程から吸着工程に切り替わった直後に小吸着剤ａに凝縮した冷媒は、その吸着工程において徐々に小吸着剤ａに吸着され、次回の脱着工程で脱着されるものである。
また、上記所定部位Ｇは上記冷却流体流れの上流側であり、この所定部位Ｇを流れる冷却流体は、冷媒の凝縮による凝縮熱を奪って温度が上がり、この冷却流体が所定部位Ｇよりも下流側へ供給される。よって、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて蒸発する冷媒の温度と、所定部位Ｇ以外の部位Ｈとの温度差を小さくでき、より効果的に、所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の凝縮を抑制できる。この結果、所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおいて、冷媒の吸着、脱着がさらに良好に行なわれ、吸着式冷凍装置１００の冷房能力をさらに向上できる。
【００３２】
また、上記所定部位Ｇは、その容積が小さすぎると上述した効果が得られず、その容積が大きすぎると、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈの容積が小さくなり、通常運転時の冷媒の吸着、脱着能力が小さくなってしまう、という点に着目して、本実施形態では、両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間の容積の１割程度を占めるように、所定部位Ｇを設定してある。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図３に示すように、上記第１の実施形態における小吸着剤ａを廃止して、この所定部位Ｇの伝熱チューブ１Ｃおよびフィン１Ｄを露出させたものである。これによれば、所定部位Ｇは、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに比べて、冷媒から冷却流体への伝熱速度が大きくなる。
【００３４】
よって、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが脱着工程から吸着工程に切り替わった直後に、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの上記所定部位Ｇにおいて、冷媒の熱を急速に冷却流体に伝えることができ、ひいては、冷媒の凝縮を急速に行うことができる。このため、蒸発側の凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂにおける冷媒の蒸発が急速に促進され、冷媒の温度が急速に低下して、この冷媒の温度を、急速に冷却流体の温度よりも低くできる。よって、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の凝縮を抑制でき、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
なお、フィン１Ｄや伝熱チューブ１Ｃの表面に凝縮した冷媒は、表面張力にてフィン１Ｄや伝熱チューブ１Ｃの表面に保持される。そして、この凝縮した冷媒は、次回の脱着工程で確実に蒸発する。
（第３の実施形態）
図４に示す本実施形態の吸着式冷凍装置１００は、第１吸着コア１、第２吸着コア２、凝縮器３、および、蒸発器４を備えている。なお、第１、第２吸着コア１、２は、図２に示す吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂと同様の構造であり、流体通路１１、２１と、吸着剤Ｓと、小吸着剤ａとを備え、密閉容器１０、２０に収容されている。また、凝縮器３および蒸発器４は、流体通路３１、４１を備え、密閉容器３０、４０に収容されている。そして、第１、第２吸着コア１、２と凝縮器３が、三方切替弁８０を経て連通可能で、第１、第２吸着コア１、２と蒸発器４が、三方切替弁８１を経て連通可能となっている。
【００３６】
また、第１、第２吸着コア１、２の流体通路１１、２１には、エンジンからの流体と、室外熱交換器からの流体とが、三方切替弁８３、８４、８５、８６により、交互に供給可能となっている。また、凝縮器３には、室外熱交換器３９からの流体を供給し、蒸発器には、室内熱交換器４７からの流体を供給するようになっている。この具体的作動については公知であるため、詳細な説明は省略するが、第１吸着コア１が吸着工程、第２吸着コア２が脱着工程を実行するとき、上記弁８０、８１、８３、８４、８５、８６を、図４中点線位置とし、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を実行するとき、上記弁８０、８１、８３、８４、８５、８６を、図４中実線位置とする。
【００３７】
ここで、例えば、真夏の炎天下に駐車した場合、室外は３０℃程度であるのに対して、室内は５０℃程度となっている。この状態のときに、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を実行するように、この冷凍装置１００を運転させるとき、第２吸着コア２には、室外熱交換器からの３０℃程度の流体が供給され、蒸発器４には、室内熱交換器４７からの５０℃程度の流体が供給される。つまり、第２吸着コア２を流れる流体の方が、蒸発器４を流れる流体よりも温度が高くなる。
【００３８】
これに対して、図２に示すように、第２吸着コア２の流体通路２１の上流側に、小吸着剤ａが充填してあるので、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（他の実施形態）
まず、上記第１および第２の実施形態において、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが冷媒を吸着するとき、冷媒の吸着による吸着熱を冷却流体は奪うため、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂを流れる冷却流体の方が１段目の吸着コア１ａ、２ａを流れる冷却流体に比べてより高温である。このため、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂでは、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が凝縮する量が少ない。この点に着目して、上記第１または第２の実施形態において、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂにおける所定部位Ｇの容積を、１段目の吸着コア１ａ、２ａにおける所定部位Ｇの容積よりも小さくしてもよい。また、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂでは、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が確実に凝縮しない場合、吸着剤ａ（所定部位Ｇ）や露出部位（所定部位Ｇ）を廃止して、吸着剤Ｓのみを設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記第１および第２の実施形態では、第１吸着コア１ａ、１ｂ、第２吸着コア２ａ、２ｂ、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、および、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂを２段設けていたが、さらに多段に設けてもよい。
そして、多段に設けた場合にも、流体流れの上流側から下流側にかけて、吸着コアにおける所定部位Ｇの容積を徐々に小さくなるように配置してもよいし、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が凝縮する吸着コアのみに、本発明を適用してもよい。
【００４０】
また、上記第１の実施形態では、吸着剤Ｓよりも小径な小吸着剤ａを上記所定部位Ｇに配置することにより、この所定部位Ｇの吸着能力を、所定部位Ｇ以外の部位よりも向上させていたが、他に、吸着剤Ｓを例えばシリカゲルとし、冷媒を水とした場合、この吸着剤Ｓと径が同程度で、かつ、この吸着剤Ｓよりも水の吸着能力の高い吸着剤、例えばゼオライトを、上記所定部位Ｇに配置してもよい。
【００４１】
また、上記第２の実施形態では、所定部位Ｇの伝熱チューブ１Ｃおよびフィン１Ｄを剥き出しにして、冷媒の熱を急速に上記冷却流体へ伝えるようにしていたが、この所定部位Ｇにおいて、吸着剤Ｓを伝熱チューブ１Ｃやフィン１Ｄに薄く固定するようにしてもよい。これによれば、吸着剤Ｓがぎっしり充填されている、所定部位Ｇ以外の部位に比べて、所定部位Ｇの伝熱性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる吸着式冷凍装置の概略的な全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係わる吸着コアの概略的な斜視図である。
【図３】第２の実施形態に係わる吸着コアの概略的な斜視図である。
【図４】第３の実施形態に係わる吸着式冷凍装置の概略的な全体構成図である。
【図５】従来技術に係わる吸着式冷凍装置の概略的な部分構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…第１吸着コア、２ａ、２ｂ…第２吸着コア、
１１ａ、１１ｂ…第１流体通路、２１ａ、２１ｂ…第２流体通路、
３ａ、３ｂ…第１凝縮蒸発器、４ａ、４ｂ…第２凝縮蒸発器、
Ｓ…吸着剤、ａ…小吸着剤。
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤により冷媒を吸着、脱着することを利用した吸着式冷凍装置の吸着コアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特実平１−１２６８１１号公報には、図５に示すように、第１、第２吸着コア１、２および第１、第２凝縮蒸発器３、４を備えた吸着式冷凍装置１００が提案されている。吸着コア１、２は、熱交換流体の流れる流体通路１１、２１および吸着剤Ｓを備え、密閉容器１０、２０内に収容されている。凝縮蒸発器３、４は、熱交換流体の流れる流体通路３１、４１を備え、密閉容器３０、４０内に収容されている。密閉容器１０と密閉容器３０、および、密閉容器２０と密閉容器４０は連通している。
【０００３】
そして、第１吸着コア１が吸着工程、第２吸着コア２が脱着工程を行なう第１過程と、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を行なう第２過程とを、交互に切り替え使用するようになっている。
例えば第１過程では、第１吸着コア１の流体通路１１に、エンジンからの８０℃程度の加熱流体を供給すると同時に、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１に、放熱器からの３０℃程度の流体を供給する。この結果、第１吸着コア１の吸着剤Ｓが冷媒を脱着するとともに、第１凝縮蒸発器３では冷媒が凝縮することにより凝縮熱が発生し、この凝縮熱を、流体通路３１内の流体が吸収して４０℃程度に加熱される。この加熱された流体が、放熱器において放熱し、再び流体通路３１に供給される。
【０００４】
また、第２吸着コア２の流体通路２１に、放熱器からの３０℃程度の冷却流体を供給すると同時に、第２凝縮蒸発器４の流体通路４１に、室内熱交換器からの２０℃程度の流体を供給する。この結果、第１吸着コア１の吸着剤Ｓが吸着作用を発揮するため、第２凝縮蒸発器４内の冷媒を蒸発させ、その蒸発に伴う潜熱により、第２凝縮蒸発器４の流体通路４１内の流体を８℃程度に冷却する。この８℃程度の流体が室内熱交換器において室内と熱交換することにより、室内が冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１過程から上記第２過程に切り替えた直後では、第１吸着コア１の流体通路１１の入口側に、放熱器からの３０℃程度の流体が供給されるが、出口側ではまだ８０℃程度の流体が流れている。また、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１の入口側に、室内熱交換器からの２０℃程度の流体が供給されるが、出口側ではまだ４０℃程度の流体が流れている。
【０００６】
このため、第１凝縮蒸発器３の流体通路３１の出口側における４０℃程度の冷媒蒸気は、第１吸着コア１の流体通路１１の入口側にて３０℃程度に冷却された吸着剤Ｓ表面に凝縮してしまう。この凝縮は、凝縮蒸発器３における冷媒蒸気の温度が、吸着コアの吸着剤の温度よりも低くなるまで発生する。そして、この凝縮により、吸着剤Ｓの吸着、脱着能力が低減してしまい、吸着式冷凍装置１００の冷房能力が低下する、といった問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、吸着剤への冷媒の凝縮を抑制して、吸着剤の吸着、脱着能力を向上することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし３に記載の発明では、第１、第２吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）には、この吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）を加熱する加熱流体、および、冷却する冷却流体が流れており、この吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、（２ａ、２ｂ、２）のうち、上記冷却流体流れの上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて吸着速度が大きく構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）に流入する冷却流体の温度が、この吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）と連通する蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒蒸気の温度よりも低くなるとき、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）の上記所定部位（Ｇ）が、この部位以外の部位（Ｈ）よりも急速に（多く）冷媒を吸着する。つまり、従来技術において、吸着剤に凝縮していた分の冷媒を、上記所定部位（Ｇ）において積極的に吸着できる。
【００１０】
この結果、凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）にて蒸発する冷媒蒸気の温度を急速に下げることができ、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）において冷媒が凝縮することを抑制できる。よって、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の吸着、脱着を良好に行なわせることができ、吸着式冷凍装置（１００）の冷房能力を向上できる。
【００１１】
また、上記所定部位（Ｇ）は上記流体流れの上流側であり、この所定部位（Ｇ）を流れる冷却流体は、冷媒の凝縮による凝縮熱を奪って温度が上がり、この冷却流体が所定部位（Ｇ）よりも下流側へ供給される。よって、蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）にて蒸発する冷媒の温度と、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）との温度差を小さくでき、より効果的に、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の凝縮を抑制できる。この結果、所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）において、冷媒の吸着、脱着がさらに良好に行なわれ、吸着式冷凍装置（１００）の冷房能力をさらに向上できる。
【００１２】
また、請求項３および４に記載の発明では、第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）および第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）のうち、流体流れ上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて、冷媒から冷却流体への伝熱速度が大きく構成されていることを特徴としている。
このような構成によれば、第１過程と第２過程とを切り替えた直後に、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）を流れる冷却流体の温度が、この吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）と連通する蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒の温度よりも低くなるとき、吸着コア（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）の上記所定部位（Ｇ）において、冷媒の熱を急速に冷却流体に伝えることができ、ひいては、冷媒の凝縮を急速に行うことができる。つまり、従来技術において、吸着剤に凝縮していた分の冷媒を、上記所定部位（Ｇ）において積極的に凝縮できる。
【００１３】
このため、蒸発側の凝縮蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）における冷媒の蒸発が急速に促進され、冷媒の温度が急速に低下して、この冷媒の温度を、急速に冷却流体の温度よりも低くできる。よって、上記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）における冷媒の凝縮を抑制できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、冷媒の吸着、脱着を行なう１段目、２段目の第１吸着コア１ａ、１ｂと、１段目、２段目の第２吸着コア２ａ、２ｂと、冷媒の凝縮、蒸発を行なう１段目、２段目の第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂと、１段目、２段目の第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂとを備えている。第１、第２吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、熱交換流体が流れる流体通路１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂと、伝熱フィン１Ｄ（図２参照）と、多数の吸着剤Ｓと、この吸着剤Ｓよりも小径な多数の小吸着剤ａとを備え、密閉容器１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂの内部に収容されている。
【００１５】
この吸着剤Ｓおよび小吸着剤ａは、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等の粉粒体から構成されている。そして、周知のように、冷却状態において気体冷媒を高能力で吸着し、この気体冷媒の吸着に伴い吸着能力が次第に低下するが、加熱状態とされることにより、吸着していた気体冷媒を脱離して吸着能力が再生されるという性質を有している。そして、冷媒としては、例えば水やアルコール水溶液が挙げられる。
【００１６】
凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、流体通路３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ、および、伝熱フィンを備え、密閉容器３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂの内部に収容されている。吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂを収容する密閉容器１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂと、凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを収容する密閉容器３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂとは、それぞれ連通部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂにて連通されている。
【００１７】
そして、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を脱着する第１過程と、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を脱着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を吸着する第２過程とを、所定時間（例えば６０秒）毎に交互に行なっている。なお、脱着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、所定時間が経過する前に完全に脱着を完了し、吸着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、所定時間が経過してもさらに完全に吸着が完了しないように、脱着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに流す熱交換流体の流量を、吸着側の吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに流す熱交換流体の流量よりも多くしてある。
【００１８】
室内熱交換器４７は室内に配置され、熱交換流体が流れる流体通路４７ａおよび伝熱フィンを備えている。室外熱交換器３９は、室外に配置され、流体が流れる流体通路３９ａおよび伝熱フィンを備えている。そして、室外熱交換器３９、２段目の凝縮蒸発器３ｂ、４ｂ、１段目の凝縮蒸発器３ａ、４ａ、四方切替弁６７、電動ポンプ６６、および、室外熱交換器３９は、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
【００１９】
また、室外熱交換器３９、２段目の凝縮蒸発器３ｂ、４ｂ、１段目の凝縮蒸発器３ａ、４ａ、四方切替弁６７、室内熱交換器４７、四方切替弁６８、１段目の吸着コア１ａ、２ａ、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂ、四方切替弁６９、電動ポンプ６６、および、室外熱交換器３９は、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
【００２０】
また、エンジン、四方切替弁６８、図示しない電動ポンプ、１段目の吸着コア１ａ、２ａ、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂ、四方切替弁６９、および、エンジンは、この順に、それぞれの流体通路を直列に接続されている。
以下に、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの具体的構造を図２に基づいて説明する。
【００２１】
吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、入口ヘッダタンク１Ａと、出口ヘッダタンク１Ｂと、これらヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間を繋ぐように接続され、かつ、所定の間隔で並列配置された複数の伝熱チューブ１Ｃとを備え、この伝熱チューブ１Ｃの間には、蛇行状に折り曲げ加工されたコルゲートフィン（伝熱フィン）１Ｄが設けられている。そして、熱交換流体が、入口ヘッダタンク１Ａ、複数の伝熱チューブ１Ｃ、出口ヘッダタンク１Ｂの順に流れるようになっている。
【００２２】
なお、入口ヘッダタンク１Ａ、出口ヘッダタンク１Ｂ、および、複数の伝熱チューブ１Ｃにより、図１に示す流体通路１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂを構成している。また、伝熱チューブ１Ｃおよびコルゲートフィン１Ｄを、熱伝導性に優れる材料（例えばアルミニウム合金）から構成し、熱交換流体と、冷媒との間の熱交換を良好に行なうようにしてある。
【００２３】
また、上記両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂと、伝熱チューブ１Ｃと、伝熱フィン１Ｄとの間の空隙には、径が１００μｍ程度の吸着剤Ｓ、および、この吸着剤Ｓよりも小径な（径が５０μｍ程度の）小吸着剤ａが、多数充填された状態で、接着剤にて固定されている。なお、小吸着剤ａは、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂのうち、上記熱交換流体流れの上流側の所定部位Ｇに配置されている。具体的には、入口ヘッダタンク１Ａ側で、両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間の容積の１割程度を占めるように、小吸着剤ａが配置されている。この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに、吸着剤Ｓが配置されている。ここで、小吸着剤ａを充填した所定部位Ｇでは、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに比べて吸着可能な表面積が大きいため、所定部位Ｇは、上記部位Ｈに比べて吸着速度が大きくなっている。
【００２４】
なお、上記した凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、室外熱交換器３９、および、室内熱交換器４７は、図２に示す吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂのうち、吸着剤Ｓ、小吸着剤ａを廃止したものと同様の構造である。
以下に、上記構成の吸着式冷凍装置１００の作動を説明する。
まず、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着し、第２吸着コア２ａ、２ｂが冷媒を脱着する第１過程について説明する。この場合、上記弁６７、６８、６９の回動位置は、図１中実線で示すように設定されている。
【００２５】
この結果、エンジンにて加熱された熱交換流体（吸着コアを加熱する加熱流体）が、１段目の第２吸着コア２ａ、２段目の第２吸着コア２ｂの順に循環し、室外熱交換器３９にて放熱された熱交換流体は、２段目の第２凝縮蒸発器４ｂ、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの順に循環する。これにより、第２吸着コア２ａ、２ｂが脱着作用を発揮するとともに、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて冷媒が凝縮する。
【００２６】
また、室外熱交換器３９にて放熱された熱交換流体は、２段目の第１凝縮蒸発器３ｂ、１段目の第１凝縮蒸発器３ａ、室内熱交換器４７、１段目の第１吸着コア１ａ、２段目の第１吸着コア１ｂの順に循環する。これにより、第１吸着コア１ａ、１ｂが冷媒を吸着して、第１吸着コア１ａ、１ｂ、および、この吸着コア１ａ、１ｂに連通する第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂの圧力が下がり、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂにて冷媒の蒸発が行なわれる。
【００２７】
このため、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂを流れる熱交換流体は、冷媒の蒸発による蒸発熱が奪われて冷却され、この冷却された流体を、室内熱交換器４７に循環させることにより、室内を冷却するようになっている。なお、室内熱交換器４７から流出される流体は、吸着コアを冷却する冷却流体である。
この第１過程において、室外熱交換器３９の出口側（２段目の第１、第２凝縮蒸発器３ｂ、４ｂの入口側）における流体温度は例えば３０℃、１段目の第１凝縮蒸発器３ａの出口側（室内熱交換器４７の入口側）における流体温度は例えば１０℃である。また、室内熱交換器９２の出口側（１段目の第１吸着コア１ａの入口側）における流体温度は例えば２０℃、２段目の第１吸着コア１ｂの出口側（室外熱交換器３９の入口側）における流体温度は例えば４０℃である。
【００２８】
また、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの出口側（室外熱交換器３９の入口側）における流体温度は例えば４０℃である。また、１段目の第２吸着コア２ａの入口側における流体温度は例えば９０℃、２段目の第２吸着コア２ｂの出口側における流体温度は例えば７５℃である。このときの温度を図１に示してある。
なお、第２過程に切り替える直前では、第２吸着コア２ａ、２ｂでの冷媒の脱着が完了するため、１段目の第２凝縮蒸発器４ａの出口側の流体温度は、入口側の流体温度と同じ例えば３０℃であり、１段目の第２吸着コア２ａの出口側の流体温度も、入口側の流体温度と同じ例えば９０℃である。
【００２９】
そして、上記した第１過程から、第２過程に切り替えるとき、上記弁６７、６８、６９を図１中点線で示す状態とする。この切り替え直後では、１段目の第２吸着コア２ａから２段目の第２吸着コア２ｂにかけて、室内熱交換器９２からの例えば２０℃程度の流体が供給されるとともに、２段目の第２凝縮蒸発器４ｂから１段目の第２凝縮蒸発器４ａにかけて、３０℃程度の流体が供給される。
【００３０】
このとき、第２吸着コア２ａ、２ｂを流れる冷却流体の温度が、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにおける冷媒蒸気の温度よりも低くなるが、第２吸着コア２ａ、２ｂの上記所定部位Ｇ（図２参照）が、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈよりも急速に（多く）冷媒を吸着できる。
この結果、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて蒸発する冷媒蒸気の温度を急速に下げることができ、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおいて冷媒が凝縮することを抑制できる。よって、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の吸着、脱着を良好に行なわせることができ、吸着式冷凍装置１００の冷房能力を向上できる。
【００３１】
なお、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが脱着工程から吸着工程に切り替わった直後に小吸着剤ａに凝縮した冷媒は、その吸着工程において徐々に小吸着剤ａに吸着され、次回の脱着工程で脱着されるものである。
また、上記所定部位Ｇは上記冷却流体流れの上流側であり、この所定部位Ｇを流れる冷却流体は、冷媒の凝縮による凝縮熱を奪って温度が上がり、この冷却流体が所定部位Ｇよりも下流側へ供給される。よって、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂにて蒸発する冷媒の温度と、所定部位Ｇ以外の部位Ｈとの温度差を小さくでき、より効果的に、所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の凝縮を抑制できる。この結果、所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおいて、冷媒の吸着、脱着がさらに良好に行なわれ、吸着式冷凍装置１００の冷房能力をさらに向上できる。
【００３２】
また、上記所定部位Ｇは、その容積が小さすぎると上述した効果が得られず、その容積が大きすぎると、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈの容積が小さくなり、通常運転時の冷媒の吸着、脱着能力が小さくなってしまう、という点に着目して、本実施形態では、両ヘッダタンク１Ａ、１Ｂの間の容積の１割程度を占めるように、所定部位Ｇを設定してある。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図３に示すように、上記第１の実施形態における小吸着剤ａを廃止して、この所定部位Ｇの伝熱チューブ１Ｃおよびフィン１Ｄを露出させたものである。これによれば、所定部位Ｇは、この所定部位Ｇ以外の部位Ｈに比べて、冷媒から冷却流体への伝熱速度が大きくなる。
【００３４】
よって、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが脱着工程から吸着工程に切り替わった直後に、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの上記所定部位Ｇにおいて、冷媒の熱を急速に冷却流体に伝えることができ、ひいては、冷媒の凝縮を急速に行うことができる。このため、蒸発側の凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂにおける冷媒の蒸発が急速に促進され、冷媒の温度が急速に低下して、この冷媒の温度を、急速に冷却流体の温度よりも低くできる。よって、上記所定部位Ｇ以外の部位Ｈにおける冷媒の凝縮を抑制でき、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
なお、フィン１Ｄや伝熱チューブ１Ｃの表面に凝縮した冷媒は、表面張力にてフィン１Ｄや伝熱チューブ１Ｃの表面に保持される。そして、この凝縮した冷媒は、次回の脱着工程で確実に蒸発する。
（第３の実施形態）
図４に示す本実施形態の吸着式冷凍装置１００は、第１吸着コア１、第２吸着コア２、凝縮器３、および、蒸発器４を備えている。なお、第１、第２吸着コア１、２は、図２に示す吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂと同様の構造であり、流体通路１１、２１と、吸着剤Ｓと、小吸着剤ａとを備え、密閉容器１０、２０に収容されている。また、凝縮器３および蒸発器４は、流体通路３１、４１を備え、密閉容器３０、４０に収容されている。そして、第１、第２吸着コア１、２と凝縮器３が、三方切替弁８０を経て連通可能で、第１、第２吸着コア１、２と蒸発器４が、三方切替弁８１を経て連通可能となっている。
【００３６】
また、第１、第２吸着コア１、２の流体通路１１、２１には、エンジンからの流体と、室外熱交換器からの流体とが、三方切替弁８３、８４、８５、８６により、交互に供給可能となっている。また、凝縮器３には、室外熱交換器３９からの流体を供給し、蒸発器には、室内熱交換器４７からの流体を供給するようになっている。この具体的作動については公知であるため、詳細な説明は省略するが、第１吸着コア１が吸着工程、第２吸着コア２が脱着工程を実行するとき、上記弁８０、８１、８３、８４、８５、８６を、図４中点線位置とし、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を実行するとき、上記弁８０、８１、８３、８４、８５、８６を、図４中実線位置とする。
【００３７】
ここで、例えば、真夏の炎天下に駐車した場合、室外は３０℃程度であるのに対して、室内は５０℃程度となっている。この状態のときに、第１吸着コア１が脱着工程、第２吸着コア２が吸着工程を実行するように、この冷凍装置１００を運転させるとき、第２吸着コア２には、室外熱交換器からの３０℃程度の流体が供給され、蒸発器４には、室内熱交換器４７からの５０℃程度の流体が供給される。つまり、第２吸着コア２を流れる流体の方が、蒸発器４を流れる流体よりも温度が高くなる。
【００３８】
これに対して、図２に示すように、第２吸着コア２の流体通路２１の上流側に、小吸着剤ａが充填してあるので、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（他の実施形態）
まず、上記第１および第２の実施形態において、吸着コア１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが冷媒を吸着するとき、冷媒の吸着による吸着熱を冷却流体は奪うため、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂを流れる冷却流体の方が１段目の吸着コア１ａ、２ａを流れる冷却流体に比べてより高温である。このため、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂでは、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が凝縮する量が少ない。この点に着目して、上記第１または第２の実施形態において、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂにおける所定部位Ｇの容積を、１段目の吸着コア１ａ、２ａにおける所定部位Ｇの容積よりも小さくしてもよい。また、２段目の吸着コア１ｂ、２ｂでは、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が確実に凝縮しない場合、吸着剤ａ（所定部位Ｇ）や露出部位（所定部位Ｇ）を廃止して、吸着剤Ｓのみを設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記第１および第２の実施形態では、第１吸着コア１ａ、１ｂ、第２吸着コア２ａ、２ｂ、第１凝縮蒸発器３ａ、３ｂ、および、第２凝縮蒸発器４ａ、４ｂを２段設けていたが、さらに多段に設けてもよい。
そして、多段に設けた場合にも、流体流れの上流側から下流側にかけて、吸着コアにおける所定部位Ｇの容積を徐々に小さくなるように配置してもよいし、凝縮蒸発器３ｂ、４ｂからの冷媒蒸気が凝縮する吸着コアのみに、本発明を適用してもよい。
【００４０】
また、上記第１の実施形態では、吸着剤Ｓよりも小径な小吸着剤ａを上記所定部位Ｇに配置することにより、この所定部位Ｇの吸着能力を、所定部位Ｇ以外の部位よりも向上させていたが、他に、吸着剤Ｓを例えばシリカゲルとし、冷媒を水とした場合、この吸着剤Ｓと径が同程度で、かつ、この吸着剤Ｓよりも水の吸着能力の高い吸着剤、例えばゼオライトを、上記所定部位Ｇに配置してもよい。
【００４１】
また、上記第２の実施形態では、所定部位Ｇの伝熱チューブ１Ｃおよびフィン１Ｄを剥き出しにして、冷媒の熱を急速に上記冷却流体へ伝えるようにしていたが、この所定部位Ｇにおいて、吸着剤Ｓを伝熱チューブ１Ｃやフィン１Ｄに薄く固定するようにしてもよい。これによれば、吸着剤Ｓがぎっしり充填されている、所定部位Ｇ以外の部位に比べて、所定部位Ｇの伝熱性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる吸着式冷凍装置の概略的な全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係わる吸着コアの概略的な斜視図である。
【図３】第２の実施形態に係わる吸着コアの概略的な斜視図である。
【図４】第３の実施形態に係わる吸着式冷凍装置の概略的な全体構成図である。
【図５】従来技術に係わる吸着式冷凍装置の概略的な部分構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…第１吸着コア、２ａ、２ｂ…第２吸着コア、
１１ａ、１１ｂ…第１流体通路、２１ａ、２１ｂ…第２流体通路、
３ａ、３ｂ…第１凝縮蒸発器、４ａ、４ｂ…第２凝縮蒸発器、
Ｓ…吸着剤、ａ…小吸着剤。
Claims (6)
- 冷却状態とされることにより冷媒を吸着し、加熱状態とされることにより冷媒を脱着する第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）と、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に連通可能に設けられ、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を脱着するとき冷媒を凝縮する凝縮器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、３）と、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に連通可能に設けられ、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を吸着するとき冷媒を蒸発させる蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、４）とを備え、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）が冷媒を吸着し、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を脱着する第１過程と、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）が冷媒を脱着し、前記第２吸着コア（２）が冷媒を吸着する第２過程とを、所定時間毎に交互に行なっており、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）を加熱する加熱流体、および、冷却する冷却流体が流れる第１流体通路（１１ａ、１１ｂ、１１）、第２流体通路（２１ａ、２１ｂ、２１）が、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に備えられており、
前記第１流体通路（１１ａ、１１ｂ、１１）、第２流体通路（２１ａ、２１ｂ、２１）の近傍に、冷媒を吸着、脱着する多数の吸着剤（Ｓ、ａ）が配置されており、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）および前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）のうち、前記冷却流体流れの上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて吸着速度が大きく構成されていることを特徴とする吸着式冷凍装置の吸着コア。 - 前記所定部位（Ｇ）には、前記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に設ける吸着剤（Ｓ）に比べて小径な小吸着剤（ａ）を設けてあることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
- 前記所定部位（Ｇ）には、前記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に設ける吸着剤（Ｓ）に比べて吸着速度の大きな吸着剤を設けてあることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
- 冷却状態とされることにより冷媒を吸着し、加熱状態とされることにより冷媒を脱着する第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）と、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に連通可能に設けられ、前記第１吸着コア（１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を脱着するとき冷媒を凝縮する凝縮器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、３）と、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に連通可能に設けられ、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を吸着するとき冷媒を蒸発させる蒸発器（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、４）とを備え、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）が冷媒を吸着し、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）が冷媒を脱着する第１過程と、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）が冷媒を脱着し、前記第２吸着コア（２）が冷媒を吸着する第２過程とを、所定時間毎に交互に行なっており、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）を加熱する加熱流体、および、冷却する冷却流体が流れる第１流体通路（１１ａ、１１ｂ、１１）、第２流体通路（２１ａ、２１ｂ、２１）が、前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）、前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）に備えられており、
前記第１流体通路（１１ａ、１１ｂ、１１）、第２流体通路（２１ａ、２１ｂ、２１）の近傍に、冷媒を吸着、脱着する多数の吸着剤（Ｓ、ａ）が配置されており、
前記第１吸着コア（１ａ、１ｂ、１）および前記第２吸着コア（２ａ、２ｂ、２）のうち、前記冷却流体流れの上流側の所定部位（Ｇ）は、この所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて、冷媒から前記冷却流体への伝熱速度が大きく構成されていることを特徴とする吸着式冷凍装置の吸着コア。 - 前記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）のみに前記吸着剤（Ｓ）を設け、前記所定部位（Ｇ）には吸着剤（Ｓ）を設けていないことを特徴とする請求項４に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
- 前記所定部位（Ｇ）には、前記所定部位（Ｇ）以外の部位（Ｈ）に比べて薄く、前記吸着剤（Ｓ）を設けてあることを特徴とする請求項４に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
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