JP6260576B2 - 吸着式冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着剤への被吸着媒体の吸着と吸着剤からの被吸着媒体の脱離を交互に行うことによって、連続的に冷凍能力を得る吸着式冷凍機に関するものである。

従来より、吸着剤を備える一組の吸着部に冷却媒体および加熱媒体を交互に切り替えて供給することで、気相の被吸着媒体の吸着と、吸着した被吸着媒体の脱離を交互に行うようにした吸着式冷凍機が知られている。このような吸着式冷凍機では、冷却媒体および加熱媒体の切り替え時点では、切り替え前の冷却媒体や加熱媒体が流路に残留している。このため、冷却媒体および加熱媒体の切り替え直後は、冷却媒体が熱源に流入したり加熱媒体が放熱器に流入して、吸着式冷凍機のＣＯＰ（成績係数）が低下する。ここで、ＣＯＰ＝冷凍出力／外部からの投入熱量を意味している。

これに対して、吸着部の出口側に設けられた流路切替手段を切り替えるタイミングを、吸着部の入口側に設けられた流路切替手段を切り替えるタイミングよりも遅らせることで、冷却媒体が熱源に流入したり加熱媒体が放熱器に流入することを防止することが提案されている（特許文献１参照）。

特開平９−１９６４９３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成においても、冷却媒体から加熱媒体に切り替えられた直後の吸着部は低温になっており、加熱媒体から冷却媒体に切り替えられた直後の吸着部は高温になっている。このため、吸着部と冷却媒体あるいは吸着部と加熱媒体との温度差が大きく、外部から多くの投入熱量を必要とするため、ＣＯＰは低くなる。

本発明は上記点に鑑み、吸着部に冷却媒体および加熱媒体を交互に切り替えて供給し、冷凍能力を連続的に得る吸着式冷凍機において、外部からの投入熱量を低減させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被吸着媒体を吸着する際に外部から吸着を促進するための熱媒体が供給され、被吸着媒体を脱離する際に外部から脱離を促進するための熱媒体が供給される第１、第２吸着部（１２、２２）と、第１、第２吸着部（１２、２２）に供給される熱媒体の流路を切り替える流路切替手段（７０〜７３）と、吸着部（１２、２２）から脱離した被吸着媒体を凝縮する際に外部から凝縮を促進するための熱媒体が供給され、吸着部（１２、２２）に吸着させる被吸着媒体を蒸発する際に外部から蒸発を促進するための熱媒体が供給される第１、第２蒸発凝縮部（１３、２３）とを備え、
流路切替手段（７０〜７３）は、第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給され、第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給される第１作動状態と、外部からの熱媒体の供給が遮断された状態で、第１吸着部（１２、１０３）と第２吸着部（２２）との間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を形成する第２作動状態と、第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給され、第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給される第３作動状態とを切り替えることができ、第１作動状態から第２作動状態を経て第３作動状態に切り替え、第３作動状態から第２作動状態を経て第１作動状態に切り替えるようになっており、第１作動状態では、第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給され、第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、第３作動状態では、第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給されることを特徴としている。

これにより、２つの吸着部（１２、２２）に供給される熱媒体を切り替える際に、これらの吸着部（１２、２２）の間で熱交換させる第２作動状態を設けることで、外部からの投入熱量を低減することができる。これにより、吸着式冷凍機のＣＯＰ（＝冷凍出力／外部からの投入熱量）を向上させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態の吸着式冷凍機の概念図である。 図１の吸着式冷凍機の作動状態を示す概念図である。 吸着式冷凍機の作動の流れを示すフローチャートである。 吸着器を通過する前後の熱媒体温度、吸着器に対する投入熱量および吸着器の冷凍出力を示すグラフである。 第２実施形態の吸着式冷凍機の概念図である。 図５の吸着式冷凍機の作動状態を示す概念図である。 第３実施形態の吸着式冷凍機の概念図である。 図７の吸着式冷凍機の作動状態を示す概念図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本第１実施形態では、本発明の吸着式冷凍機を車両空調用吸着式冷凍機に適用している。

図１に示すように、吸着式冷凍機は２つの吸着器１０、２０が設けられている。第１吸着器１０および第２吸着器２０は同一の構成であり、一方の吸着器１０、２０で被吸着媒体の蒸発と吸着が行われているときに、他方の吸着器１０、２０で被吸着媒体の脱離と凝縮が行われる。

第１吸着器１０には、第１密閉容器１１が設けられ、第２吸着器１０には、第２密閉容器２１が設けられている。これらの密閉容器１１、２１は気密構造となっており、内部が略真空状態に保たれている。密閉容器１１、２１の内部には被吸着媒体（冷媒）が封入されている。本第１実施形態では、被吸着媒体として水を用いている。

第１密閉容器１１の内部には、第１吸着部１２と第１蒸発凝縮部１３が設けられ、第２密閉容器２１の内部には、第２吸着部２２と第２蒸発凝縮部２３が設けられている。吸着部１２、２２および蒸発凝縮部１３、２３には、熱媒体が流通する配管と、熱媒体と被吸着媒体との熱交換を促進する伝熱部とが設けられており、吸着部１２、２２では被吸着媒体の吸着および脱離が行われ、蒸発凝縮部１３、２３では被吸着媒体の蒸発および凝縮が行われる。

吸着部１２、２２には、被吸着媒体を吸着するための吸着剤が充填されている。吸着剤は、冷却されることで気相状態の被吸着媒体（水蒸気）を吸着し、加熱されることで吸着した被吸着媒体を脱離して気相状態の被吸着媒体（水蒸気）を放出する。吸着剤は、例えばシリカゲルやゼオライトから構成されている。

吸着部１２、２２には、被吸着媒体の吸着が行われる際に外部から吸着を促進するための熱媒体が供給され、被吸着媒体の脱離が行われる際に外部から脱離を促進するための熱媒体が供給される。また、蒸発凝縮部１２、２２には、被吸着媒体の蒸発が行われる際に外部から蒸発を促進するための熱媒体が供給され、被吸着媒体の凝縮が行われる際に外部から凝縮を促進するための熱媒体が供給される。

吸着部１２、２２には、車両走行用のエンジン３０から第１熱媒体流路６０を介してエンジン冷却用の熱媒体が循環するようになっている。エンジン３０は水冷式内燃機関であり、エンジン冷却用の熱媒体として、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体（エンジン冷却水）を用いている。

蒸発凝縮部１３、２３には、車両用空調装置４０から第２熱媒体流路６１を介して空調用の熱媒体が供給される。車両用空調装置４０は、車室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケース４１が設けられている。空調ケース４１の内部には、空気流れ上流側に送風機４２が設けられ、空気流れ下流側に室内熱交換器４３が設けられている。

室内熱交換器４３は、蒸発凝縮部１３、２３で被吸着媒体の蒸発潜熱によって冷却された熱媒体から冷凍能力を得て、空調ケース４１内を流通する空気を冷却するようになっている。なお、本第１実施形態では、空調用の熱媒体としてエンジン冷却用の熱媒体と同一の流体、すなわち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。

吸着部１２、２２から流出した熱媒体は、第１熱媒体流路６０を介して室外熱交換器５０に流入可能となっており、蒸発凝縮部１３、２３から流出した熱媒体は、第２熱媒体流路６１を介して室外熱交換器５０に流入可能となっている。室外熱交換器５０は、熱媒体と室外空気とを熱交換して熱媒体を冷却する放熱器として機能する。室外熱交換器５０にて冷却された熱媒体は、吸着部１２、２２および蒸発凝縮部１３、２３に供給される。

第１熱媒体流路６０には、熱媒体流路を切り替えるための第１切替弁７０〜第４切替弁７３が設けられており、第２熱媒体流路６１には、熱媒体流路を切り替えるための第５切替弁７４、第６切替弁７５が設けられている。

第１切替弁７０は、エンジン３０の流出側と第１吸着部１２の流入側を連通させ、室外熱交換器５０の流出側と第２吸着部２２の流入側を連通させる状態と、エンジン３０の流出側と第２吸着部２２の流入側を連通させ、室外熱交換器５０の流出側と第１吸着部１２の流入側を連通させる状態とを切り替えることができる。第２切替弁７１は、第１吸着部１２の流出側とエンジン３０の流入側を連通させ、第２吸着部２２の流出側と室外熱交換器５０の流入側を連通させる状態と、第１吸着部１２の流出側と室外熱交換器５０の流入側を連通させ、第２吸着部２２の流出側とエンジン３０の流入側を連通させる状態とを切り替えることができる。

第３切替弁７２は、エンジン３０の流出側と第１切替弁７０を連通させ、エンジン３０の流入側と第２切替弁７１を連通させる状態と、エンジン３０の流出側と流入側を連通させ、第１切替弁７０と第２切替弁７１を連通させる状態とを切り替えることができる。第４切替弁７３は、室外熱交換器５０の流出側と第１切替弁７０を連通させ、室外熱交換器５０の流入側と第２切替弁７１を連通させる状態と、室外熱交換器５０の流出側と流入側を連通させ、第１切替弁７０と第２切替弁７１を連通させる状態とを切り替えることができる。

第５切替弁７４は、第１蒸発凝縮部１３の流出側と室外熱交換器５０の流入側とを連通させ、第２蒸発凝縮部２３の流出側と室内熱交換器４３の流入側を連通させる状態と、第１蒸発凝縮部１３の流出側と室内熱交換器４３の流入側とを連通させ、第２蒸発凝縮部２３の流出側と室外熱交換器５０の流入側を連通させる状態を切り替えることができる。第６切替弁７５は、室外熱交換器５０の流出側と第１蒸発凝縮部１３の流入側を連通させ、室内熱交換器４３の流出側と第２蒸発凝縮部２３の流入側とを連通させる状態と、室外熱交換器５０の流出側と第２蒸発凝縮部２３の流入側を連通させ、室内熱交換器４３の流出側と第１蒸発凝縮部１３の流入側とを連通させる状態を切り替えることができる。

これらの切替弁７０〜７５で熱媒体流路を切り替えることで、図２に示す３つの作動状態を切り替えることができる。

図２（ａ）に示す第１作動状態では、第１熱媒体流路６０に、熱媒体がエンジン３０と第１吸着部１２を循環する熱媒体回路と、熱媒体が室外熱交換器５０と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路が形成される。また、第２熱媒体流路６１に、熱媒体が室外熱交換器５０と第１蒸発凝縮部１３を循環する熱媒体回路と、熱媒体が室内熱交換器４３と第２蒸発凝縮部２３を循環する熱媒体回路が形成される。

図２（ｂ）に示す第２作動状態では、第１熱媒体流路６０に、熱媒体がエンジン３０のみを循環する熱媒体回路と、熱媒体が第１吸着部１２と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路と、熱媒体が室外熱交換器５０のみを循環する熱媒体回路が形成される。また、第２熱媒体流路６１には、第１作動状態と同一の熱媒体回路が形成される。

図２（ｃ）に示す第３作動状態では、第１熱媒体流路６０に、熱媒体がエンジン３０と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路と、熱媒体が室外熱交換器５０と第１吸着部１２を循環する熱媒体回路が形成される。また、第２熱媒体流路６１に、熱媒体が室外熱交換器５０と第２蒸発凝縮部２３を循環する熱媒体回路と、熱媒体が室内熱交換器４３と第１蒸発凝縮部１３を循環する熱媒体回路が形成される。

これらの３つの作動状態は、第１作動状態→第２作動状態→第３作動状態→第２作動状態→第１作動状態の順に切り替わる。これらの作動状態については、後で詳細に説明する。

図１に戻り、第１熱媒体流路６０には、熱媒体を循環させるための第１ポンプ８０、第２ポンプ８１が設けられている。第１ポンプ８０は、エンジン３０の熱媒体流入側に設けられ、エンジン３０から熱媒体を第１吸着部１２または第２吸着部２２に供給する。第２ポンプ８１は、室外熱交換器５０の熱媒体流入側に設けられ、室外熱交換器５０から熱媒体を第１吸着部１２または第２吸着部２２に供給する。

本第１実施形態では、第２ポンプ８１は、第１熱媒体流路６０における第３切替弁７２と第４切替弁７３の間に設けられている。つまり、第２ポンプ８１は、上述した第２作動状態における熱媒体が第１吸着部１２と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路内に位置するように設けられている。

第２熱媒体流路６１には、熱媒体を循環させるための第３ポンプ８２、第４ポンプ８３が設けられている。第３ポンプ８２は、室外熱交換器５０の熱媒体流入側に設けられ、室外熱交換器５０から熱媒体を第１蒸発凝縮部１３または第２蒸発凝縮部２３に供給する。第４ポンプ８３は、室内熱交換器４３の熱媒体流入側に設けられ、室内熱交換器４３から熱媒体を第１蒸発凝縮部１３または第２蒸発凝縮部２３に供給する。

吸着式冷凍機には、図示しない電子制御装置が設けられている。電子制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されており、送風機４２、切替弁７０〜７５およびポンプ８０〜８３の作動を制御する。

次に、上記構成を備える吸着式冷凍機の作動を図３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、吸着式冷凍機を第１作動状態（図２（ａ））で運転させる（Ｓ１０）。第１作動状態では、第１吸着部１２にエンジン３０を冷却した後の熱媒体（加熱媒体）が流入し、第２吸着部２２に室外熱交換器５０で外気と熱交換した後の熱媒体（冷却媒体）が流入する。また、第１蒸発凝縮部１３に室外熱交換器５０で外気と熱交換した後の熱媒体が流入し、第２蒸発凝縮部２３に室内熱交換器４３で空調風を冷却した後の熱媒体が流入する。

第１吸着部１２では、エンジン３０から供給される熱媒体によって、吸着剤に吸着されている被吸着媒体の脱離が促進される。第１蒸発凝縮部１３では、室外熱交換器５０から流入する熱媒体によって、第１吸着部１２から脱離した気相の被吸着媒体の凝縮が促進される。

第２蒸発凝縮部２３では、室内熱交換器４３から供給される熱媒体の熱によって、被吸着媒体の蒸発が促進される。被吸着媒体の蒸発潜熱で冷却された熱媒体は室内熱交換器４３に流入し、室内に吹き出す空調風が冷却される。第１作動状態では、第２蒸発凝縮部２３を通過する前後の熱媒体の温度差が、吸着式冷凍機の冷凍出力となる。

第２吸着部２２では、第２蒸発凝縮部２３で蒸発した気相の被吸着媒体を吸着し、第２蒸発凝縮部２３での被吸着媒体の蒸発が促進される。このとき、第２吸着部２２で被吸着媒体の吸着に伴って発生する熱は、室外熱交換器５０から流入する熱媒体によって除去される。これにより、第２吸着部２２の温度上昇が抑制され、吸着剤の吸着能力低下が抑制される。

以上のように、第１作動状態では、第１吸着器１０で、被吸着媒体の脱離および脱離した気相の被吸着媒体の凝縮が行われ、第２吸着器２０で、被吸着媒体媒の蒸発および蒸発した気相の被吸着媒体の吸着が行われる。したがって、第１蒸発凝縮部１３は気相の被吸着媒体を凝縮させる凝縮器として機能し、第２蒸発凝縮部２３は液相の被吸着媒体を蒸発させる蒸発器として機能する。

次に、第１作動状態の終了タイミングか否かを判定する（Ｓ１１）。第１作動状態が継続すると、第２吸着部２２における被吸着媒体の吸着量が増大する。これに伴い、第２吸着部２２における被吸着媒体の吸着能力が低下し、吸着式冷凍機の冷凍出力が低下する。このため、本実施形態では、第１作動状態での運転開始から第１所定時間が経過した時点を第１作動状態の終了タイミングとしている。

Ｓ１１の判定処理の結果、第１作動状態の終了タイミングでないと判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、第１作動状態での運転を継続させる（Ｓ１０）。一方、第１作動状態の終了タイミングであると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、第１切替弁７０、第３切替弁７２、第４切替弁７３を作動させ、吸着式冷凍機を第２作動状態（図２（ｂ））で運転させる（Ｓ１２）。

第２作動状態では、第１切替弁７０〜第４切替弁７３によって、熱媒体が第１吸着部１２と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路が形成される。この熱媒体回路は、エンジン３０および室外熱交換部５０と遮断されており、エンジン３０からの熱媒体（加熱媒体）および室外熱交換部５０からの熱媒体（冷却媒体）の流入が遮断される。これにより、第１吸着部１２と第２吸着部２２の間で、熱媒体を介して熱交換が行われる。第１作動状態の終了時には第１吸着部１２の方が第２吸着部２２よりも高温になっているので、第１作動状態から第２作動状態に移行すると、第１吸着部１２が温度低下し、第２吸着部２２が温度上昇する。

次に、第２作動状態の終了タイミングか否かを判定する（Ｓ１３）。第２作動状態が継続すると、第１吸着部１２と第２吸着部２２の温度差が徐々に小さくなり、第１吸着部１２と第２吸着部２２の間の熱交換効率が低下する。このため、本実施形態では、第２作動状態での運転開始から第２所定時間が経過した時点を第２作動状態の終了タイミングとしている。第２所定時間（第２作動状態が開始してから終了するまでの時間）は、第２作動状態が開始してから第２吸着部２２に吸着されている被吸着媒体が脱離し始めるまでの時間以下に設定することができる。

Ｓ１３の判定処理の結果、第２作動状態の終了タイミングでないと判定された場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、第２作動状態での運転を継続させる（Ｓ１２）。一方、第２作動状態の終了タイミングであると判定された場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第２切替弁７１、第３切替弁７２、第４切替弁７３を作動させ、吸着式冷凍機を第３作動状態で運転させる（Ｓ１４）。

第３作動状態では、上述した第１作動状態に対して、第１吸着器１０と第２吸着器２０の作動が入れ替わる。つまり、第１吸着器１０では、被吸着媒体の蒸発および蒸発した被吸着媒体の吸着が行われ、第２吸着器２０では、被吸着媒体の脱離および脱離した被吸着媒体の冷却凝縮が行われる。したがって、第１蒸発凝縮部１３は液相の被吸着媒体を蒸発させる蒸発器として機能し、第２蒸発凝縮部２３は気相の被吸着媒体を凝縮させる凝縮器として機能する。

第３作動状態では、第１蒸発凝縮部１３で液相の被吸着媒体が蒸発し、被吸着媒体の蒸発潜熱で室内熱交換に４３に循環する熱媒体が冷却される。つまり、第３作動状態では、第１蒸発凝縮部１３を通過する前後の熱媒体の温度差が、吸着式冷凍機の冷凍出力となる。

次に、第３作動状態の終了タイミングか否かを判定する（Ｓ１５）。第３作動状態が継続すると、第１吸着部１２における被吸着媒体の吸着量が増大する。これに伴い、第１吸着部１２における被吸着媒体の吸着能力が低下し、吸着式冷凍機の冷凍出力が低下する。このため、本実施形態では、第３作動状態での運転開始から第３所定時間が経過した時点を第３作動状態の終了タイミングとしている。

Ｓ１５の判定処理の結果、第３作動状態の終了タイミングでないと判定された場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、第３作動状態での運転を継続させる（Ｓ１４）。一方、第３作動状態の終了タイミングであると判定された場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、第１切替弁７０、第３切替弁７２、第４切替弁７３を作動させ、吸着式冷凍機を第２作動状態（図２（ｂ））で運転させる（Ｓ１６）。

次に、第２作動状態の終了タイミングか否かを判定する（Ｓ１７）。この結果、第２作動状態の終了タイミングでないと判定された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、第２作動状態での運転を継続させる（Ｓ１６）。一方、第２作動状態の終了タイミングであると判定された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、第２切替弁７１、第３切替弁７２、第４切替弁７３を作動させ、吸着式冷凍機を第１作動状態で運転させる（Ｓ１０）。

以後、吸着式冷凍機は、第１作動状態→第２作動状態→第３作動状態→第２作動状態→第１作動状態の順に作動状態を切り替えることで、連続的に冷凍能力を発揮することができる。

図４上段は、吸着部１２、２２に流入する際の熱媒体温度（入口温度）および吸着部１２、２２から流出する際の熱媒体温度（出口温度）と、蒸発凝縮部１３、２３に流入する際の熱媒体温度（入口温度）および蒸発凝縮部１３、２３から流出する際の熱媒体温度（出口温度）を示している。図４の下段は、吸着器１０、２０に対する投入熱量と、吸着器１０、２０の冷凍出力を示している。なお、図４の上段では、第１蒸発凝縮部１３と第２蒸発凝縮部２３を区別していない。

第１作動状態では、第１吸着部１２がエンジン３０から供給される熱媒体（加熱媒体）によって昇温され、第１吸着部１２の出口温度が第１吸着部１２の入口温度に近づく。また、第２吸着部２２が室外熱交換器５０から供給される熱媒体（冷却媒体）によって冷却され、第２吸着部２２の出口温度が第２吸着部２２の入口温度に近づく。

第３作動状態では、第２吸着部２２がエンジン３０から供給される熱媒体（加熱媒体）によって昇温され、第２吸着部２２の出口温度が第２吸着部２２の入口温度に近づく。また、第１吸着部１２が室外熱交換器５０から供給される熱媒体（冷却媒体）によって冷却され、第１吸着部１２の出口温度が第１吸着部１２の入口温度に近づく。

このため、第１作動状態から第３作動状態に直接切り替わると、第１吸着部１２と室外熱交換器５０から供給される熱媒体（冷却媒体）との温度差が大きくなり、第２吸着部２２とエンジン３０から供給される熱媒体（加熱媒体）との温度差が大きくなる。また、第３作動状態から第１作動状態に直接切り替わると、第１吸着部１２とエンジン３０から供給される熱媒体（加熱媒体）との温度差が大きくなり、第２吸着部２２と室外熱交換器５０から供給される熱媒体（冷却媒体）との温度差が大きくなる。この結果、外部（エンジン３０、室外熱交換器５０）からの多くの投入熱量が必要となる。

これに対し、本第１実施形態では、第１作動状態から第２作動状態を経て第３作動状態に切り替わり、第３作動状態から第２作動状態を経て第１作動状態に切り替わるようになっている。第２作動状態では、熱媒体が第１吸着部１２と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路が形成され、第１吸着部１２と第２吸着部２２との間で熱媒体を介して熱交換が行われる。

このため、第１作動状態から第２作動状態に切り替わった場合には、第１吸着部１２を温度低下させ、第２吸着部２２を温度上昇させることができる。また、第３作動状態から第２作動状態に切り替わった場合には、第１吸着部１２を温度上昇させ、第２吸着部２２を温度低下させることができる。

図４の下段に示す投入熱量に付された斜線部分は、第２作動状態において第１吸着部１２と第２吸着部２２との間で熱交換された熱量を示している。つまり、第２作動状態で第１吸着部１２と第２吸着部２２との間で熱交換させることで、斜線部分に対応する熱量分だけ、外部からの投入熱量を低減することができる。

以上説明した本第１実施形態によれば、２つの吸着部１２、２２に供給される冷却媒体と加熱媒体を切り替える際に、これらの吸着部１２、２２の間で熱交換させる第２作動状態を設けることで、吸着部１２、２２と冷却媒体または加熱媒体との温度差を小さくすることができる。これにより、外部からの投入熱量を低減することができ、吸着式冷凍機のＣＯＰ（＝冷凍出力／外部からの投入熱量）を向上させることができる。また、エンジン３０が発生する熱量や室外熱交換器５０の体格に制約があるような場合であっても、吸着式冷凍機を連続的に運転させ、冷凍能力を発揮させることができる。

また、第２作動状態が継続すると、２つの吸着部１２、２２の温度差が小さくなり、吸着部１２、２２間の熱交換効率が低下する。このため、本第１実施形態では、第２作動状態の実行時間を第２作動状態が開始してから吸着部１２、２２に吸着されている被吸着媒体が脱離し始めるまでの時間以下に設定している。これにより、第２作動状態にて第１吸着部１２と第２吸着部２２の熱交換効率が所定値に低下するまで吸着部１２、２２同士で熱交換させ、その後は第１作動状態または第３作動状態に切り替えることで、吸着式冷凍機の効率を向上させることができる。

また、本第１実施形態では、第２作動状態で熱媒体が第１吸着部１２と第２吸着部２２を循環する熱媒体回路内に第２ポンプ８１を設けている。これにより、エンジン３０および室外熱交換器５０と遮断した状態で、第１吸着部１２と第２吸着部２２との間で熱媒体を循環させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図５、図６に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本第２実施形態では、上記第１実施形態に対して、吸着式冷凍機に凝縮専用の凝縮部１０２および蒸発専用の蒸発部１０５が設けられている点が異なっている。

図５に示すように、本第２実施形態の吸着式冷凍機は、１つの吸着器１００が設けられている。吸着器１００には密閉容器１０１が設けられており、密閉容器１０１には４つの室１０１ａ〜１０１ｄが設けられている。

上方から第１室１０１ａ、第２室１０１ｂおよび第３室１０１ｃ、第４室１０１ｄの順に配置されている。第１室１０１ａと第４室１０１ｄは、第２室１０１ｂまたは第３室１０１ｃを介して連通可能となっている。また、第１室１０１ａと第４室１０１ｄは連通路１０１ｅによって直接連通している。

第１室１０１ａには凝縮部１０２が収納されており、第２室１０１ｂには第１吸着部１０３が収納されており、第３室１０１ｃには第２吸着部１０４が収納されており、第４室１０１ｄには蒸発部１０５が収納されている。

隣接する室１０１ａ〜１０１ｄの間には、互いを連通または遮断するための開閉弁１０６〜１０９が設けられている。第１室１０１ａと第２室１０１ｂとの間には第１開閉弁１０６が設けられ、第１室１０１ａと第３室１０１ｃとの間には第２開閉弁１０７が設けられ、第２室１０１ｂと第４室１０１ｄとの間には第３開閉弁１０８が設けられ、第３室１０１ｃと第４室１０１ｄとの間には第４開閉弁１０９が設けられている。これらの開閉弁１０６〜１０９は、各室１０１ａ〜１０１ｄの圧力差によって開閉するようになっている。

本第２実施形態では、室外熱交換器５０から流出する熱媒体は、凝縮部１０２のみに供給され、室内熱交換器４３から流出する熱媒体は、蒸発部１０５のみに供給される。このため、凝縮部１０２では被吸着媒体の凝縮のみが行われ、蒸発部１０５では被吸着媒体の蒸発のみが行われる。

次に、本第２実施形態の吸着式冷凍機の作動を図６に基づいて説明する。各作動状態の切り替え条件は、上記第１実施形態と同様である。

図６（ａ）に示す第１作動状態では、エンジン３０から熱媒体（加熱媒体）が第１吸着部１０３に流入し、室外熱交換器５０から熱媒体（冷却媒体）が第２吸着部１０４に流入する。また、室外熱交換器５０から熱媒体が凝縮部１０２に流入し、室内熱交換器４３から熱媒体が凝縮部１０５に流入する。

蒸発部１０５では、液相の被吸着媒体が室内熱交換器４３から供給される熱媒体の熱によって蒸発し、第４開閉弁１０９が開放する。被吸着媒体の蒸発潜熱で冷却された熱媒体は室内熱交換器４３に流入し、室内に吹き出す空調風が冷却される。第２吸着部１０４では、蒸発部１０５で蒸発した気相の被吸着媒体を吸着する。第２吸着部２２は、室外熱交換器５０から供給される熱媒体によって、被吸着媒体の吸着に伴う温度上昇が抑制される。

第１吸着部１０４では、被吸着媒体がエンジン３０から供給される熱媒体によって脱離し、第１開閉弁１０６が開放する。凝縮部１０２では、第１吸着部１０４から脱離した気相の被吸着媒体が室外熱交換器５０から供給される熱媒体によって冷却されて凝縮する。凝縮部１０２で凝縮した被吸着媒体は、連通路１０１ｅを介して蒸発部１０５に移動する。

図２（ｂ）に示す第２作動状態では、第１切替弁７０〜第４切替弁７３によって、エンジン３０および室外熱交換部５０と遮断した状態で、熱媒体が第１吸着部１０３と第２吸着部１０４を循環する熱媒体回路が形成される。これにより、第１吸着部１０３と第２吸着部１０４との間で熱媒体を介して熱交換が行われる。

図２（ｃ）に示す第３作動状態では、上述した第１作動状態に対して、凝縮部１０２および蒸発部１０５の作動は同一であり、第１吸着部１０３と第２吸着部１０４の作動が入れ替わる。つまり、蒸発部１０５で蒸発した被吸着媒体が第１吸着部１０３で吸着され、第２吸着部１０４で脱離した被吸着媒体は凝縮部１０２で凝縮される。

以上説明した本第２実施形態においても、２つの吸着部１０３、１０４に冷却媒体と加熱媒体を交互に切り替えて供給する際に、２つの吸着部１０３、１０４の間で熱交換させる第２作動状態を設けることで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本第２実施形態では、凝縮専用の凝縮部１０２と蒸発専用の蒸発部１０５を用いているので、凝縮部１０２および蒸発部１０５で供給される熱媒体を切り替る必要がない。この結果、吸着式冷凍機の効率を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図７、図８に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本第３実施形態では、上記第１実施形態に対して、第２作動状態で第２熱媒体流路６１に形成される熱媒体回路が異なっている。

図７に示すように、本第３実施形態の第２熱媒体流路６１には、第７切替弁７６、第８切替弁７７が設けられている。第７切替弁７６は、室内熱交換器４３の流出側と第６切替弁７５を連通させ、室内熱交換器４３の流入側と第５切替弁７４を連通させる状態と、室内熱交換器４３の流出側と流入側を連通させ、第５切替弁７４と第６切替弁７５を連通させる状態とを切り替えることができる。第８切替弁７７は、室外熱交換器５０の流出側と第６切替弁７５を連通させ、室外熱交換器５０の流入側と第５切替弁７４を連通させる状態と、室外熱交換器５０の流出側と流入側を連通させ、第５切替弁７４と第６切替弁７５を連通させる状態とを切り替えることができる。

図８（ａ）に示す第１作動状態と図８（ｃ）に示す第３作動状態では、第１熱媒体流路６０および第２熱媒体流路６１に上記第１実施形態と同様の熱媒体回路が形成される。また、図８（ｂ）に示す第２作動状態では、第１熱媒体流路６０に上記第１実施形態と同様の熱媒体回路が形成される。

図８（ｂ）に示すように、第２作動状態では、第２熱媒体流路６１に、熱媒体が室内熱交換器４３のみを循環する熱媒体回路と、熱媒体が第１蒸発凝縮部１３と第２蒸発凝縮部２３を循環する熱媒体回路（第２の熱媒体回路）と、熱媒体が室外熱交換器５０のみを循環する熱媒体回路が形成される。このため、第２作動状態では、第１蒸発凝縮部１３と第２蒸発凝縮部２３との間で熱媒体を介して熱交換が行われる。

以上説明した本第３実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加え、２つの蒸発凝縮部１３、２３に室内熱交換器４３からの熱媒体と室外熱交換器５０からの熱媒体を交互に切り替えて供給する際に、これらの蒸発凝縮部１３、２３の間で熱交換させる第２作動状態を設けることで、外部からの投入熱量を低減することができる。これにより、吸着式冷凍機のＣＯＰ（＝冷凍出力／外部からの投入熱量）を向上させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。

例えば、上記各実施形態では、第１切替弁７０および第２切替弁７１を個別の切替弁として構成したが、これに限らず、これらは１つの切替弁によって構成してもよい。

また、上記各実施形態では、本発明を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したが、これに限らず、家庭用や業務用等の吸着式冷凍機に適用してもよい。

１０ 第１吸着器
１２、１０３ 第１吸着部
１３ 第１蒸発凝縮部
２０ 第２吸着器
２２、１０４ 第２吸着部
２３ 第２蒸発凝縮部
３０ エンジン
４３ 室内熱交換器
５０ 室外熱交換器
７０〜７７ 切替弁
８０〜８３ ポンプ
１０２ 凝縮部
１０５ 蒸発部

Claims (4)

1. 被吸着媒体の蒸発および吸着と、被吸着媒体の脱離および凝縮とを行い、被吸着媒体の蒸発潜熱により冷凍能力を得る吸着式冷凍機であって、
   被吸着媒体を吸着する際に外部から吸着を促進するための熱媒体が供給され、被吸着媒体を脱離する際に外部から脱離を促進するための熱媒体が供給される第１、第２吸着部（１２、２２）と、
   前記第１、第２吸着部（１２、２２）に供給される熱媒体の流路を切り替える流路切替手段（７０〜７３）と、
   前記吸着部（１２、２２）から脱離した被吸着媒体を凝縮する際に外部から凝縮を促進するための熱媒体が供給され、前記吸着部（１２、２２）に吸着させる被吸着媒体を蒸発する際に外部から蒸発を促進するための熱媒体が供給される第１、第２蒸発凝縮部（１３、２３）とを備え、
   前記流路切替手段（７０〜７３）は、
   前記第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給され、前記第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給される第１作動状態と、外部からの熱媒体の供給が遮断された状態で、前記第１吸着部（１２）と前記第２吸着部（２２）との間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を形成する第２作動状態と、前記第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給され、前記第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給される第３作動状態とを切り替えることができ、
   前記第１作動状態から前記第２作動状態を経て前記第３作動状態に切り替え、前記第３作動状態から前記第２作動状態を経て前記第１作動状態に切り替えるようになっており、
   前記第１作動状態では、前記第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給され、前記第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、
   前記第３作動状態では、前記第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、前記第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給されることを特徴とする吸着式冷凍機。
2. 被吸着媒体の蒸発および吸着と、被吸着媒体の脱離および凝縮とを行い、被吸着媒体の蒸発潜熱により冷凍能力を得る吸着式冷凍機であって、
   被吸着媒体を吸着する際に外部から吸着を促進するための熱媒体が供給され、被吸着媒体を脱離する際に外部から脱離を促進するための熱媒体が供給される第１、第２吸着部（１２、２２）と、
   前記第１、第２吸着部（１２、２２）に供給される熱媒体の流路を切り替える流路切替手段（７０〜７３）と、
   前記吸着部（１２、２２）から脱離した被吸着媒体を凝縮する際に外部から凝縮を促進するための熱媒体が供給され、前記吸着部（１２、２２）に吸着させる被吸着媒体を蒸発する際に外部から蒸発を促進するための熱媒体が供給される第１、第２蒸発凝縮部（１３、２３）とを備え、
   前記流路切替手段（７０〜７３）は、
   前記第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給され、前記第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給される第１作動状態と、外部からの熱媒体の供給が遮断された状態で、前記第１吸着部（１２、１０３）と前記第２吸着部（２２）との間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を形成する第２作動状態と、前記第１吸着部（１２）に外部から被吸着媒体の吸着を促進するための熱媒体が供給され、前記第２吸着部（２２）に外部から被吸着媒体の脱離を促進するための熱媒体が供給される第３作動状態とを切り替えることができ、
   前記第１作動状態から前記第２作動状態を経て前記第３作動状態に切り替え、前記第３作動状態から前記第２作動状態を経て前記第１作動状態に切り替えるようになっており、
   前記第１作動状態では、前記第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給され、前記第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、
   前記第２作動状態では、外部からの熱媒体の供給が遮断された状態で、前記第１蒸発凝縮部（１３）と前記第２蒸発凝縮部（２３）との間で熱媒体を循環させる第２の熱媒体循環回路が形成され、
   前記第３作動状態では、前記第１蒸発凝縮部（１３）に外部から被吸着媒体の蒸発を促進するための熱媒体が供給され、前記第２蒸発凝縮部（２３）に外部から被吸着媒体の凝縮を促進するための熱媒体が供給されることを特徴とする吸着式冷凍機。
3. 前記第２作動状態の実行時間は、前記第２作動状態が開始してから前記第１吸着部（１２、１０３）または前記第２吸着部（２２、１０４）に吸着されていた被吸着媒体が脱離し始めるまでの時間以下に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着式冷凍機。
4. 前記第２作動状態で形成される前記熱媒体循環回路内に、熱媒体を循環させるための熱媒体循環手段（８１）が設けら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。

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