JP4186738B2

JP4186738B2 - 吸着式冷凍機

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Publication number: JP4186738B2
Application number: JP2003276072A
Authority: JP
Inventors: 攻明田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005037084A

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却能力を発揮する吸着式冷凍機に関するものである。

液相冷媒と冷却対象である熱媒体とを熱交換する蒸発器での熱交換能力を増大させるために、従来は、熱媒体が内部に流れるチューブの外表面に波状のフィンを設けて液相冷媒との伝熱面積を増大させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８２８３１号公報

ところで、特許文献１に記載の発明では、チューブの外表面に波状のフィンを設けて液相冷媒との伝熱面積を増大させているものの、熱媒体と液相冷媒との温度差が小さいときには、当然ながら熱交換能力が低下してしまう。

本発明は、上記点に鑑み、熱媒体等の冷却対象と液相冷媒との温度差が小さいときであっても、熱交換能力が大きく低下してしまうことを抑制することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、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却能力を発揮する吸着式冷凍機であって、液相冷媒と冷却対象とを熱交換して、液相冷媒を蒸発させる蒸発器（１３０、１３０ａ）と、蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒を蒸発器（１３０、１３０ａ）に向けて飛散させる液相冷媒飛散手段（１４０）と、液相冷媒と冷却対象との温度差が所定温度差以下のときに液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させ、液相冷媒と冷却対象との温度差が前記所定温度差よりも大きいときは液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させないように液相冷媒飛散手段（１４０）を制御する電子制御装置（１５０）とを有し、前記所定温度差は、冷却対象の熱のみでは液相冷媒が沸騰し難くなる温度差であることを特徴とする。これにより、飛び散った液相冷媒を蒸発器（１３０、１３０ａ）の表面に薄膜状に拡がるように付着させることができる。

そして、液相冷媒が蒸発器（１３０、１３０ａ）の表面に薄膜状に拡がって付着すると、この付着している液相冷媒の量（体積）に対する蒸発器（１３０、１３０ａ）と接触する面積が非常に大きくなるので、蒸発器（１３０、１３０ａ）の表面に薄膜状に拡がって付着した液相冷媒は、速やかに熱交換して蒸発する。

したがって、冷却対象と液相冷媒との温度差が小さいときであっても、熱交換能力が大きく低下してしまうことを抑制できる。
請求項２に記載の発明では、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却能力を発揮する吸着式冷凍機であって、液相冷媒と冷却対象とを熱交換して、液相冷媒を蒸発させる蒸発器（１３０、１３０ａ）と、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒を前記蒸発器（１３０、１３０ａ）に向けて飛散させる液相冷媒飛散手段（１４０）と、液相冷媒と前記冷却対象との対数平均温度差が所定温度差以下のときに前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させ、液相冷媒と前記冷却対象との対数平均温度差が前記所定温度差よりも大きいときは、前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させないように前記液相冷媒飛散手段（１４０）を制御する電子制御装置（１５０）とを有し、前記所定温度差は、前記冷却対象の熱のみでは液相冷媒が沸騰し難くなる温度差であることを特徴とする。これにより、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項３に記載の発明では、所定温度差は、３ｄｅｇ以上、５ｄｅｇ以下の所定値であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明では、冷却対象は、蒸発器（１３０、１３０ａ）内を流れながら蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒と熱交換する流体であり、蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体出口側における液相冷媒飛散手段（１４０）の能力は、蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体入口側における液相冷媒飛散手段（１４０）の能力に比べて大きいことを特徴とする。
これにより、温度差が小さくなる蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体出口側における液相冷媒飛散手段（１４０）の能力が、温度差が大きくなる蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体入口側における液相冷媒飛散手段（１４０）の能力に比べて大きくなるので、液相冷媒飛散手段（１４０）の消費エネルギが上昇してしまうことを抑制しつつ、効率よく液相冷媒を沸騰させることができる。
請求項５に記載の発明では、冷却対象は、蒸発器（１３０、１３０ａ）内を流れながら蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒と熱交換する流体であり、液相冷媒飛散手段（１４０）は、蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体出口側のみに設置されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明では、液相冷媒飛散手段（１４０）は、液相冷媒を加熱沸騰させる加熱器により構成されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明では、液相冷媒飛散手段（１４０）の発熱密度は、１Ｗ／ｃｍ²以上の所定値であることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明では、液相冷媒飛散手段（１４０）は、蒸発器（１３０、１３０ａ）の下方側に配置されていることを特徴とするものである。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る吸着式冷凍機を吸着式空調装置に適用したものであって、図１は吸着式空調装置の模式図である。

本実施形態に係る吸着式空調装置の吸着器１００は、図１に示すように、少なくとも２個設けられており、以下、紙面上側の吸着器１００を第１吸着器１００と表記し、紙面下側の吸着器１００を第２吸着器１００と表記し、第１、２吸着器を総称するときは、単に吸着器１００と表記する。なお、吸着器１００の詳細は、後述する。

室外熱交換器２００は吸着器１００内を循環した熱媒体と室外空気とを熱交換する熱交換器であり、室内熱交換器３００は吸着器１００にて発生した冷凍能力（冷却能力）により冷却された熱媒体と室内に吹き出す空気（以下、この空気を空調風と呼ぶ。）とを熱交換し、空調風を冷却する熱交換器である。

因みに、本実施形態では、熱媒体として、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体を採用している。

なお、室内熱交換器３００は、空調風の通路を形成する空調ケーシング（図示せず。）内に配設されており、この空調ケーシングの空気流れ上流側には、例えば遠心式送風機が配設されている。

また、本実施形態では、水冷式エンジン（水冷式内燃機関）等の熱機関、又はパワーアンプ等の電気機器を高温廃熱源とし、この高温廃熱源で発生した廃熱を回収した冷却水を吸着器１００（後述する吸着コア１２０）内に循環させることにより吸着剤の再生を行っており、切換弁４１０〜４４０は熱媒体の循環経路を切り換えるバルブであり、ポンプ４５０、４６０は熱媒体又は冷却水を循環させるポンプ手段である。

因みに、本実施形態では、冷却水として熱媒体と同じ流体を使用しているので、熱媒体と冷却水とが混合しても問題ない。

次に、吸着器１００について図２に基づいて述べる。

図２（ａ）は吸着器１００の断面図であり、図２（ｂ）は吸着器１００の下面図である。

そして、吸着器１００は、図２（ａ）に示すように、内部が略真空に保たれた状態で冷媒（本実施形態では、水）が封入されたステンレス（本実施形態では、ＳＵＳ３０４）製のケーシング１１０、熱交換媒体とケーシング１１０内の冷媒（本実施形態では、水）との間で熱交換を行う蒸発／凝縮コア１３０、及び吸着剤（本実施形態ではシリカゲル）１３１を冷却又は加熱する吸着コア１２０から等から構成されている。

ここで、蒸発／凝縮コア１３０及び吸着コア１２０はケーシング１１０内に収納されているとともに、アルミニウム（本実施形態では、例えばＡ３０００系のアルミニウム材にろう材が被覆されたもの）製のチューブ及びアルミニウム（本実施形態では、例えばＡ１０００系又は３０００系）製のフィンからなるもので、吸着コア１２０のチューブ及びフィンの表面には、吸着剤１３１が接着剤（本実施形態では、エポキシ樹脂）によって接着固定されている。

因みに、蒸発／凝縮コア１３０及び吸着コア１２０のチューブは、熱媒体が流通する扁平状の管であり、蒸発／凝縮コア１３０及び吸着コア１２０のフィンは外表面積を増大させて熱交換効率を増大させる波状に形成されたものである。

また、ケーシング１１０の底部、つまり蒸発／凝縮コア１３０の下方側には、蒸発／凝縮コア１３０周りに存在する液相冷媒、つまり水を加熱する複数個のヒータ１４０が設けられており、本実施形態では、ヒータ１４０として、グロープラグ等のように局所的に高い温度を発生させる電気ヒータを採用するとともに、図２（ｂ）に示すように、蒸発／凝縮コア１３０の下方側に略均等配置している。

また、蒸発／凝縮コア１３０の熱媒体入口側には、図１に示すように、蒸発／凝縮コア１３０に流入する熱媒体の温度を検出する第１温度センサ１５１が設けられ、一方、蒸発／凝縮コア１３０の熱媒体出口側には、蒸発／凝縮コア１３０から流出する熱媒体の温度を検出する第２温度センサ１５２が設けられ、さらに、ケーシング１１０の下部には蒸発／凝縮コア１３０周りに存在する液相冷媒の温度を検出する第３温度センサ１５３が設けられている。

そして、電子制御装置（ＥＣＵ）１５０は、第１温度センサ１５１、第２温度センサ１５２及び第３温度センサ１５３の検出温度に基づいて予め記憶されたプログラムに従ってヒータ１４０の発熱状態、並びに切換弁４１０〜４４０及びポンプ４５０、４６０を制御する。

なお、電子制御装置１５０は、第１温度センサ１５１、第２温度センサ１５２及び第３温度センサ１５３からの信号を受け付ける入力部、ＲＯＭ等の不揮発性記憶装置、ＲＡＭ等の随時読み書き可能な記憶装置、中央演算装置（ＣＰＵ）及びヒータ１４０に制御信号を発する出力部等からなるマイクロコンピュータであり、前記プログラムは、不揮発性記憶装置に記憶されている。

また、被水防止ネット１６０は、ケーシング１１０下部に溜まった液相冷媒が沸騰したときに、液滴冷媒が吸着コア１２０（吸着剤１３１）にかかってしまうことを防止する被水防止手段である。

次に、空調装置の概略作動を述べる。

先ず、切換弁４１０〜４４０を図１の実線に示すように作動させて、第１吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０と室内熱交換器３００との間、第１吸着器１００の吸着コア１２０と室外器２００との間、並びに第２吸着器１００の第１熱交換器と室外器２００との間、第２吸着器１００の吸着コア１２０と高温廃熱源との間に熱媒体を循環させる。

これにより、第１吸着器１００内の液相冷媒が、蒸発／凝縮コア１３０を介して室内熱交換器３００にて室内に吹き出す空気から吸熱して温度が上昇した熱媒体から吸熱して蒸発するとともに、その蒸発した気相冷媒（蒸気冷媒）が吸着剤１３１に吸着される。

なお、以下、液相冷媒の蒸発及び気相冷媒の吸着が行われている吸着器１００を吸着工程にある吸着器と呼ぶ。

因みに、吸着剤１３１が気相冷媒を吸着するときに凝縮熱相当の吸着熱が発生するが、吸着熱により吸着剤１３１が加熱されると、吸着剤１３１の表面における相対湿度（関係湿度）が低下して吸着能力が低下するので、吸着工程にある吸着器の吸着コア１２０に室外熱交換器２００にて冷却された熱媒体を循環させて吸着剤１３１を冷却する。

一方、第２吸着器１００の吸着剤１３１が加熱されるので、吸着剤１３１に吸着されていた冷媒が気相冷媒として吸着剤１３１から脱離するとともに、その脱離した気相冷媒が蒸発／凝縮コア１３０にて冷却されて凝縮し、冷媒が再生される。

なお、以下、吸着剤１３１の再生及び気相冷媒の凝縮が行われている吸着器１００を脱離工程にある吸着器と呼ぶ。

つまり、この状態（以下、第１モードと呼ぶ。）では、第１吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第１吸着器１００の吸着コア１２０は吸着剤１３１を冷却する冷却器として機能し、第２吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０は吸着剤１３１から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第２吸着器１００の吸着コア１２０は吸着剤１３１を加熱する加熱器として機能する。

そして、第１モードで所定時間（本実施形態では、６０秒〜１００秒）が経過したときに、切換弁４１０〜４４０を図１の破線に示すように作動させて、第２吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０と室内熱交換器３００との間、第２吸着器１００の吸着コア１２０と室外器２００との間、並びに第１吸着器１００の第１熱交換器と室外器２００との間、第１吸着器１００の吸着コア１２０と高温廃熱源との間に熱媒体を循環させる。

これにより、第２吸着器１００が吸着工程となり、第１吸着器１００が脱離工程となるので、第２吸着器１００で発生した冷凍能力により空調風が冷却され、第１吸着器１００にて吸着剤１３１の再生が行われる。

つまり、この状態（以下、第２モードと呼ぶ。）では、第２吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第２吸着器１００の吸着コア１２０は吸着剤１３１を冷却する冷却器として機能し、第１吸着器１００の蒸発／凝縮コア１３０は吸着剤１３１から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第１吸着器１００の吸着コア１２０は吸着剤１３１を加熱する加熱器として機能する。

そして、第２モードで所定時間が経過したとき、切換弁４１０〜４４０作動させて再び第１モードとする。このように、第１モード及び第２モードを所定時間毎に交互に繰り返して、空調装置を連続的に稼働させる。

なお、所定時間は、ケーシング１１０内に存在する液相冷媒の残量や吸着剤１３１の吸着能力等に基づいて適宜選定されるものである。

次に、ヒータ１４０の作動制御について述べる。

本実施形態では、吸着工程にある吸着器１００であって、熱媒体と蒸発／凝縮コア１３０周りの液相冷媒との対数平均温度差ΔＴが、３ｄｅｇ以上、５ｄｅｇ以下の所定温度差（例えば、４ｄｅｇ）ΔＴｏ以下となったときにヒータ１４０に通電するものである。

ここで、熱媒体と蒸発／凝縮コア１３０周りの液相冷媒との対数平均温度差ΔＴとは、蒸発／凝縮コア１３０に流入する熱媒体の温度、つまり第１温度センサ１５１の検出温度をＴ１とし、蒸発／凝縮コア１３０から流出する熱媒体の温度、つまり第２温度センサ１５２の検出温度をＴ２とし、蒸発／凝縮コア１３０周りに存在する液相冷媒の温度を検出する温度、つまり第３温度センサ１５３の検出温度をＴ３としたとき、
｛（Ｔ２−Ｔ３）−（Ｔ１−Ｔ３）｝／ＬＮ｛（Ｔ２−Ｔ３）／（Ｔ１−Ｔ３）｝
で定義される量である。

因みに、ＬＮとは、周知のごとく、ＮａｔｕｒａｌＬｏｇａｒｉｔｈｍの略であり、ｅ（＝２．７１８２８……）を底とする対数である。したがって、例えばＬＮ１０とは、ｌｏｇ_e１０を意味する。

なお、図３は、本実施形態に係る吸着式冷凍機におけるヒータ１４０の制御の一例を示すフローチャートであり、この制御フローは、吸着式冷凍機が始動すると同時に起動される。以下、図３に示すフローチャートの概略を説明する。

先ず、切換弁４１０〜４４０への制御信号に基づいて吸着器１００が吸着工程にあるか脱離工程にあるかを判定し（Ｓ１）、吸着器１００が吸着工程にある場合には、対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以下であるか否かを判定する（Ｓ２）。

そして、対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以下の場合にはヒータ１４０に通電し（Ｓ３）、対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏより大きい場合には、ヒータ１４０への通電を遮断する、又はヒータ１４０に通電しない（Ｓ４）。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、熱媒体と液相冷媒との温度差が小さいときにヒータ１４０に通電するので、蒸発／凝縮コア１３０周りに溜まっている液相冷媒は、ヒータ１４０にて加熱されて沸騰し、気泡が発生する。

そして、液相冷媒内部で発生した気泡が上昇して液面又は液面近傍にて破裂する際に、蒸発／凝縮コア１３０周りに存在する液相冷媒（液滴冷媒）が蒸発／凝縮コア１３０表面に向けて飛び散るので、飛び散った液相冷媒が蒸発／凝縮コア１３０のうち液面より上方側に表面に薄膜状に拡がって付着する。

このとき、液相冷媒は、蒸発／凝縮コア１３０の表面に薄膜状に拡がって付着しているので、この付着している液相冷媒の量（体積）に対する蒸発／凝縮コア１３０と接触する面積が、蒸発／凝縮コア１３０のうち液面より下方側にて蒸発／凝縮コア１３０に接触する液相冷媒に比べて非常に大きくなる。

したがって、蒸発／凝縮コア１３０の表面に薄膜状に拡がって付着した液相冷媒は、速やかに熱媒体と熱交換して蒸発するので、熱媒体と液相冷媒との温度差が小さいときであっても、熱交換能力が大きく低下してしまうことを抑制できる。延いては、蒸発／凝縮コア１３０及び吸着器１００の小型化を図ることができる。

因みに、熱媒体と液相冷媒との温度差が大きいときには、熱媒体の熱にて液相冷媒を十分に沸騰させることができるので、ヒータ１４０にて液相冷媒を加熱しなくてもよい。

なお、対数平均温度差ΔＴが、３ｄｅｇ〜５ｄｅｇ以下となると、熱媒体の熱のみでは、液相冷媒が沸騰し難くなることを発明者等の試験検討等にて確認している。そこで、本実施形態では、対数平均温度差ΔＴが、３ｄｅｇ〜５ｄｅｇ以下となったときにヒータ１４０に通電して液相冷媒を積極的に沸騰させている。

ところで、本実施形態では、熱媒体と液相冷媒との温度差が小さいときに、ヒータ１４０に通電して液相冷媒を積極的に沸騰させて、液相冷媒を蒸発／凝縮コア１３０の表面に薄膜状に付着させることにより、蒸発／凝縮コア１３０での熱交換、つまり液相冷媒の蒸発を促進させるものであるが、吸着式冷凍機から見ると、液相冷媒に外部から熱が供給されていることとなるので、空調風を冷却するための冷却能力が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、液相冷媒をヒータ１４０にて局所的に加熱して早期に液相冷媒を沸騰させるとともに、発熱密度を１Ｗ／ｃｍ²以上、３Ｗ／ｃｍ²以下の所定値（例えば、１Ｗ／ｃｍ²）としている。

（第２実施形態）
第１実施形態では、蒸発／凝縮コア１３０にて冷媒の加熱、つまり熱媒体の冷却、及び吸着剤１３１から脱離放出された気相冷媒の冷却を行ったが、本実施形態では、吸着器１００を１個とするとともに、図４に示すように、熱媒体から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器１３０ａ、及び吸着剤１３１から脱離放出された気相冷媒を冷却凝縮させる凝縮器１３０ｂをそれぞれ設けたものである。

すなわち、吸着器１００内において、凝縮器１３０ｂを吸着コア１２０より上方側に配置し、蒸発器１３０ａを吸着コア１２０より下方側に配置するとともに、吸着コア１２０が収納された空間１１２内に複数個（本実施形態では、２個）の吸着コア１２０を収納して、空間１１２内を第１の吸着コア１２０が収納された空間１１２ａと、第２の吸着コア１２０が収納された空間１１２ｂとに区画する。

そして、凝縮器１３０ｂが配置された空間１１１と吸着コア１２０が配置された空間１１２ａ、１１２ｂと蒸発器１３０ａが配置された空間１１３とを分離し、開閉バルブ１１４、１１５にて各空間１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１３間の連通状態を制御するものである。

なお、本実施形態では開閉バルブ１１４、１１５は板ドア式であり、開閉バルブ１１４、１１５の作動は電子制御装置１５０にて制御されている。

また、空間１１１と空間１１３とは、戻り管１１６を介して常に連通しており、空間１１で再生された凝集水は、戻り管１１６を経由して空間１１３に戻される。

さらに、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、蒸発器１３０ａの熱媒体出口側におけるヒータ１４０の能力が、蒸発器１３０ａの熱媒体入口側におけるヒータ１４０の能力に比べて大きくなるように、熱媒体入口側から熱媒体出口側に向かうほどヒータ１４０の個数が増大するように配置している。

次に、空調装置の概略作動を述べる。

本実施形態では、吸着式冷凍機が稼動している間は、常に、蒸発器１３０ａと室内熱交換器３００との間で熱媒体を循環させ、かつ、凝縮器１３０ｂと室外器２００との間で熱媒体を循環させる。

そして、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１モード及び第２モードを所定時間毎に交互に繰り返して空調装置を連続的に稼働させる。以下、各モードについて述べる。

１．第１モード
第１の吸着コア１２０が収納された空間１１２ａと空間１１３とを連通させ、第１の吸着コア１２０が収納された空間１１２ａと空間１１１との連通状態を遮断する。一方、第２の吸着コア１２０が収納された空間１１２ｂと空間１１３との連通状態を遮断し、第２の吸着コア１２０が収納された空間１１２ｂと空間１１１とを連通させる。

そして、第１の吸着コア１２０に室外熱交換器２００にて冷却された熱媒体を循環させて第１の吸着コア１２０の吸着剤１３１を冷却するとともに、第２の吸着コア１２０の吸着剤１３１を加熱する。

これにより、空間１１３内の液相冷媒が、蒸発器１３０ａを介して室内熱交換器３００にて室内に吹き出す空気から吸熱して温度が上昇した熱媒体から吸熱して蒸発するとともに、その蒸発した気相冷媒（蒸気冷媒）が第１の吸着コア１２０の吸着剤１３１に吸着される。

一方、第２の吸着コア１２０の吸着剤１３１が加熱されるので、吸着剤１３１に吸着されていた冷媒が気相冷媒として吸着剤１３１から脱離するとともに、その脱離した気相冷媒が凝縮器１３０ｂにて冷却されて凝縮し、その凝縮再生された凝縮水（液相冷媒）が空間１１３に戻される。

２．第２モード
第２の吸着コア１２０が収納された空間１１２ｂと空間１１３とを連通させ、第２の吸着コア１２０が収納された空間１１２ｂと空間１１１との連通状態を遮断する。一方、第１の吸着コア１２０が収納された空間１１２ａと空間１１３との連通状態を遮断し、第１の吸着コア１２０が収納された空間１１２ａと空間１１１とを連通させる。

そして、第２の吸着コア１２０に室外熱交換器２００にて冷却された熱媒体を循環させて第２の吸着コア１２０の吸着剤１３１を冷却するとともに、第１の吸着コア１２０の吸着剤１３１を加熱する。

これにより、空間１１３内の液相冷媒が、蒸発器１３０ａを介して室内熱交換器３００にて室内に吹き出す空気から吸熱して温度が上昇した熱媒体から吸熱して蒸発するとともに、その蒸発した気相冷媒（蒸気冷媒）が第２の吸着コア１２０の吸着剤１３１に吸着される。

一方、第１の吸着コア１２０の吸着剤１３１が加熱されるので、吸着剤１３１に吸着されていた冷媒が気相冷媒として吸着剤１３１から脱離するとともに、その脱離した気相冷媒が凝縮器１３０ｂにて冷却されて凝縮し、その凝縮再生された凝縮水（液相冷媒）が空間１１３に戻される。

次に、ヒータ１４０の作動制御について述べる。

本実施形態も第１実施形態と同様に熱媒体と蒸発／凝縮コア１３０周りの液相冷媒との対数平均温度差ΔＴが、３ｄｅｇ以上、５ｄｅｇ以下の所定温度差（例えば、４ｄｅｇ）ΔＴｏ以下となったときにヒータ１４０に通電するものである。

なお、図５は、本実施形態に係る吸着式冷凍機におけるヒータ１４０の制御の一例を示すフローチャートであり、この制御フローは、吸着式冷凍機が始動すると同時に起動される。以下、図５に示すフローチャートを説明する。

対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以下であるか否かを判定し（Ｓ１０）、対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以下の場合にはヒータ１４０に通電し（Ｓ１１）、対数平均温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏより大きい場合には、ヒータ１４０への通電を遮断する、又はヒータ１４０に通電しない（Ｓ１２）。

以上に述べたように、本実施形態では、吸着工程であるか否かを判定する判定ステップを省略することができるので、ヒータ１４０の制御を簡単なものとすることができる。

ところで、温度差が小さくなると液相冷媒が沸騰し難くなるので、温度差が小さくなる蒸発器１３０ａの熱媒体出口側は、温度差が大きくなる蒸発器１３０ａの熱媒体入口側に比べて沸騰し難い。

したがって、蒸発器１３０ａの熱媒体出口側におけるヒータ１４０の能力が、蒸発器１３０ａの熱媒体入口側におけるヒータ１４０の能力に比べて大きくなるようにすれば、ヒータ１４０の消費電力が上昇してしまうことを抑制しつつ、効率よく液相冷媒を沸騰させることができる。

延いては、吸着式冷凍機の消費動力が増大すること抑制しつつ、冷凍能力を増大させることができる。

なお、本実施形態では、熱媒体入口側から熱媒体出口側に向かうほどヒータ１４０の個数が増大するように配置したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、対数平均温度差ΔＴが５ｄｅｇ以下となる部位（例えば、熱媒体出口側）のみにヒータ１４０を設置する等してもよい。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ヒータ１４０にて液相冷媒飛散手段を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばピエゾ素子等のアクチュエータにて液相冷媒を蒸発／凝縮コア１３０又は蒸発器１３０ａに向けて飛び散らせて液相冷媒飛散手段を構成してもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係る吸着式冷凍機を吸着式空調装置に適用したが本発明の適用はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、熱媒体、つまり流体を冷却したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中央演算装置等の発熱素子を直接冷却してもよい。

また、上述の実施形態では、温度差として対数平均温度差ΔＴを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、単純な温度差、つまり熱媒体温度−液相冷媒温度としてもよい。

本発明の第１実施形態に係る吸着式冷凍機の模式図である。（ａ）は第１実施形態に係る吸着器の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。本発明の第１実施形態に係る吸着式冷凍機におけるヒータの制御作動の一例を示すフローチャートである。（ａ）は第２実施形態に係る吸着器の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。本発明の第２実施形態に係る吸着式冷凍機におけるヒータの制御作動の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…吸着器、１１０…ケーシング、１２０…吸着コア、
１３０…蒸発／凝縮コア、１３１…吸着剤、１４０…ヒータ。

Claims

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却能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
液相冷媒と冷却対象とを熱交換して、液相冷媒を蒸発させる蒸発器（１３０、１３０ａ）と、
前記蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒を前記蒸発器（１３０、１３０ａ）に向けて飛散させる液相冷媒飛散手段（１４０）と、
液相冷媒と前記冷却対象との温度差が所定温度差以下のときに前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させ、液相冷媒と前記冷却対象との温度差が前記所定温度差よりも大きいときは前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させないように前記液相冷媒飛散手段（１４０）を制御する電子制御装置（１５０）とを有し、
前記所定温度差は、前記冷却対象の熱のみでは液相冷媒が沸騰し難くなる温度差であることを特徴とする吸着式冷凍機器。
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却能力を発揮する吸着式冷凍機であって、
液相冷媒と冷却対象とを熱交換して、液相冷媒を蒸発させる蒸発器（１３０、１３０ａ）と、
前記蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒を前記蒸発器（１３０、１３０ａ）に向けて飛散させる液相冷媒飛散手段（１４０）と、
液相冷媒と前記冷却対象との対数平均温度差が所定温度差以下のときに前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させ、液相冷媒と前記冷却対象との対数平均温度差が前記所定温度差よりも大きいときは、前記液相冷媒飛散手段（１４０）を稼動させないように前記液相冷媒飛散手段（１４０）を制御する電子制御装置（１５０）とを有し、
前記所定温度差は、前記冷却対象の熱のみでは液相冷媒が沸騰し難くなる温度差であることを特徴とする吸着式冷凍機。
前記所定温度差は、３ｄｅｇ以上、５ｄｅｇ以下の所定値であることを特徴とする請求項２に記載の吸着式冷凍機。
前記冷却対象は、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）内を流れながら前記蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒と熱交換する流体であり、
前記蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体出口側における前記液相冷媒飛散手段（１４０）の能力は、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体入口側における前記液相冷媒飛散手段（１４０）の能力に比べて大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機。
前記冷却対象は、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）内を流れながら前記蒸発器（１３０、１３０ａ）周りに存在する液相冷媒と熱交換する流体であり、
前記液相冷媒飛散手段（１４０）は、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）の流体出口側のみに設置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機。
前記液相冷媒飛散手段（１４０）は、液相冷媒を加熱沸騰させる加熱器により構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機。
前記液相冷媒飛散手段（１４０）の発熱密度は、１Ｗ／ｃｍ²以上の所定値であることを特徴とする請求項６に記載の吸着式冷凍機。
前記液相冷媒飛散手段（１４０）は、前記蒸発器（１３０、１３０ａ）の下方側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の吸着式冷凍機。