JP6399955B2 - 吸着式冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着式冷凍機に関する。

従来から、シリカゲルやゼオライトなどの吸着剤が内部に充填された吸着器を備え、吸着剤が冷媒の吸脱着を繰り返すことを利用して冷媒流路内の冷媒を循環させる吸着式冷凍機が知られている。特許文献１には、吸着器の内壁に結露した液相冷媒が付着することを防止するために、吸着器を収容する真空容器の表面にエンジン冷却水を流す吸着式冷凍機が開示されている。

特許第３８３１９６４号公報

しかしながら、特許文献１の吸着式冷凍機では、吸着器以外に真空容器にも熱を供給する必要があるため、エンジン始動時の廃熱量が低いときに立ち上がりが遅れるといった課題や、真空容器の表面にエンジン冷却水を流すために、真空容器が高コスト化するといった課題が生じる。

また、仮に、吸着器の内壁に結露した液相冷媒が付着したとしても、液相冷媒が凝縮器に排出されて吸着器内に残らなければよく、必ずしも上記特許文献１の構成が必要となるわけではない。

本発明は、吸着器で脱気した冷媒が、そのまま凝縮器内に残るのを抑制することを目的とする。

本発明のある態様によれば、吸着式冷凍機は、冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒流路を通じて前記蒸発器と接続され、冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器の下流かつ前記凝縮器の上流の前記冷媒流路に設けられ、内部に収容される吸着剤を冷却して冷媒を吸着させる吸着工程と前記吸着剤を加熱して冷媒を脱着させる脱着工程とを行う吸着器と、前記吸着器と前記凝縮器との間の前記冷媒流路に介装され、又は前記吸着器の冷媒出口に配置され、前記吸着工程では閉じられ前記脱着工程では開かれる開閉弁と、を備え、前記開閉弁は、前記脱着工程にて前記凝縮器内の冷媒量が所定量よりも少ない場合には閉じられて前記吸着器内を密封し、前記吸着器の内圧が上昇したら開かれる。

本発明では、脱着工程にて凝縮器内の冷媒量が所定量よりも少ない場合には、開閉弁が閉じられて吸着器内が密封され、吸着器の内圧が上昇したら開閉弁が開かれる。これにより、例え、吸着器の内壁に結露した液相冷媒が付着していたとしても、開閉弁が開かれたときに吸着器の内圧によって液相冷媒が強制的に排出される。したがって、吸着器内に残った液相冷媒が再び吸着剤に吸着されることを防止できる。

図１は、本発明の実施形態に係る吸着式冷凍機の構成図である。 図２は、吸着式冷凍機における構成部品の上下方向の位置関係を説明する図である。 図３は、吸着式冷凍機のブロック図である。 図４は、吸着式冷凍機の一方の吸着器を脱着工程から吸着工程に切り換える制御のフローチャートである。 図５は、吸着式冷凍機の脱着工程を説明する図である。 図６は、吸着式冷凍機の脱着工程にて吸着器内に液体冷媒が残っている場合を説明する図である。 図７は、吸着式冷凍機にて吸着器内に残っていた液体冷媒を排出する工程を説明する図である。 図８は、吸着式冷凍機にて一方の吸着器を脱着工程から吸着工程に切り換えるための準備について説明する図である。 図９は、吸着式冷凍機にて一方の吸着器が脱着工程から吸着工程に切り換えられた状態を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る吸着式冷凍機１００について説明する。

まず、図１から図３を参照して、吸着式冷凍機１００の構成について説明する。

吸着式冷凍機１００は、車両の空調装置に適用されるものである。図１に示すように、吸着式冷凍機１００は、冷媒を蒸発させる蒸発器１０と、内部に吸着剤２１Ａ，２１Ｂが収容される吸着器２０と、冷媒を凝縮させる凝縮器３０と、凝縮した冷媒を膨張させる流調弁４０と、蒸発器１０，吸着器２０，凝縮器３０，及び流調弁４０を接続して冷媒が循環する冷媒流路１と、を備える。吸着式冷凍機１００は、コントローラ５０（図３参照）によって制御される。吸着式冷凍機１００では、冷媒としては、例えば水，エタノール，又はアルコールが用いられる。

蒸発器１０は、流調弁４０の下流かつ吸着器２０の上流の冷媒流路１に設けられる。蒸発器１０の内部には、車両の室内熱交換器（図示省略）を流れる冷却水の冷却水流路１１が設けられる。蒸発器１０は、吸着器２０による吸着工程の際に減圧される。そして減圧されて蒸発する冷媒と冷却水流路１１の冷却水との間で熱交換を行う。これにより、室内熱交換器を流れる冷却水を冷却して低温にし、車両の冷房に用いることができる。

冷却水流路１１における蒸発器１０からの出口には、蒸発器１０内の冷媒と熱交換を行った後の冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１２が設けられる。冷却水温センサ１２は、検出した冷却水の温度に応じた電気信号をコントローラ５０に出力する。

図２に示すように、冷媒流路１は、凝縮器３０の下部と蒸発器１０の上部とを連結する。これにより、凝縮器３０から液相冷媒が流出し、流調弁４０によって流量が調整され、蒸発器１０に導かれる。

吸着器２０は、蒸発器１０の下流かつ凝縮器３０の上流の冷媒流路１に設けられる。吸着器２０は、一方の吸着器２０Ａと、吸着器２０Ａと並列に設けられる他方の吸着器２０Ｂと、の一対からなる。吸着器２０は、吸着剤２１Ａ，２１Ｂを冷却して冷媒を吸着させる吸着工程と、吸着剤２１Ａ，２１Ｂを加熱して冷媒を脱着させる脱着工程と、を行う。

吸着器２０は、単一であってもよく複数であってもよい。図１に示すように、吸着器２０が複数設けられる場合には、吸着器２０Ａと吸着器２０Ｂとが吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返す。即ち、吸着器２０Ａが吸着工程を行っている場合には、吸着器２０Ｂは脱着工程を行う。また、吸着器２０Ａが脱着工程を行っている場合には、吸着器２０Ｂは吸着工程を行う。これにより、冷媒流路１の冷媒を連続して循環させることができる。したがって、車両の空調装置による冷房運転を連続して行うことができる。

吸着器２０Ａは、内部に充填されるシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤２１Ａと、内部の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ２２Ａと、車両のサブラジエータ（図示省略）にて冷却された低温の冷却水が流れる冷却流路２５Ａと、エンジンの排気熱によって加熱された高温の冷却水が流れる加熱流路２３Ａと、を有する。

図２に示すように、吸着器２０Ａには、蒸発器１０からの気相冷媒が上部から供給される。吸着器２０Ａの下部は、漏斗状に形成される。また、冷媒流路１は、吸着器２０Ａの下部と凝縮器３０の上部とを連結する。これにより、吸着器２０Ａ内にて結露などによって液化した液相冷媒は、吸着器２０Ａの下部に溜まり、凝縮器３０に向けて排出されやすくなる。

吸着剤２１Ａは、冷却されると蒸発器１０から供給される気相冷媒を吸着する。吸着剤２１Ａは、加熱されると吸着していた冷媒を脱着して気相冷媒を凝縮器３０に向けて排出する。

圧力センサ２２Ａは、吸着器２０Ａの内部圧力を検出し、検出した圧力に応じた電気信号をコントローラ５０に出力する。

冷却流路２５Ａには、冷却水の流れを遮断可能な開閉弁２６Ａが設けられる。開閉弁２４Ａは、コントローラ５０によって開閉制御される。開閉弁２６Ａが開かれると、低温の冷却水が冷却流路２５Ａを流れ、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが冷却される。これにより、蒸発器１０から供給される気相冷媒を吸着剤２１Ａが吸着する吸着工程が行われる。

冷却流路２５Ａにおける吸着器２０Ａからの出口には、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａと熱交換を行った後の冷却水の温度を検出する冷却水温センサ２９Ａが設けられる。冷却水温センサ２９Ａは、検出した冷却水の温度に応じた電気信号をコントローラ５０に出力する。

加熱流路２３Ａには、冷却水の流れを遮断可能な開閉弁２４Ａが設けられる。開閉弁２６Ａは、コントローラ５０によって開閉制御される。開閉弁２４Ａが開かれると、高温の冷却水が加熱流路２３Ａを流れ、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ｂが加熱される。これにより、吸着剤２１Ａが吸着していた冷媒を脱着して気相冷媒を凝縮器３０に向けて排出する脱着工程が行われる。

吸着器２０Ａの上流には、蒸発器１０から供給される冷媒の流れを遮断可能な開閉弁２７Ａが設けられる。吸着器２０Ａの下流には、凝縮器３０に向けて排出される冷媒の流れを遮断可能な開閉弁２８Ａが設けられる。

開閉弁２７Ａは、蒸発器１０と吸着器２０Ａとの間の冷媒流路１に介装される。これに代えて、開閉弁２７Ａを吸着器２０Ａの冷媒入口に配置してもよい。開閉弁２７Ａは、コントローラ５０によって開閉制御される。開閉弁２７Ａは、吸着工程では開かれて脱着工程では閉じられる。

開閉弁２８Ａは、吸着器２０Ａと凝縮器３０との間の冷媒流路１に介装される。これに代えて、開閉弁２８Ａを吸着器２０Ａの冷媒出口に配置してもよい。開閉弁２８Ａは、コントローラ５０によって開閉制御される。開閉弁２８Ａは、吸着工程では閉じられて脱着工程では開かれる。

開閉弁２８Ａは、脱着工程にて凝縮器３０内の液相冷媒の量が所定量よりも少ない場合には閉じられて吸着器２０Ａ内を密封する。そして、開閉弁２８Ａは、吸着器２０Ａ内が密封された後、吸着器２０Ａの内圧が上昇したら開かれる。具体的には、開閉弁２８Ａは、圧力センサ２２Ａによって検出される吸着器２０Ａ内の圧力が、脱着工程時に吸着器２０Ａが密封されてから所定値以上となった場合に開かれる。これに限らず、開閉弁２８Ａを、脱着工程時に吸着器２０Ａが密封されてから所定時間経過した場合に開かれるようにしてもよい。

吸着器２０Ｂは、内部に充填されるシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤２１Ｂと、内部の冷媒の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ２２Ｂと、サブラジエータにて冷却された低温の冷却水が流れる冷却流路２５Ｂと、エンジンの排気熱によって加熱された高温の冷却水が流れる加熱流路２３Ｂと、を有する。吸着器２０Ｂの上流には、蒸発器１０から供給される冷媒の流れを遮断可能な開閉弁２７Ｂが設けられる。吸着器２０Ｂの下流には、凝縮器３０に向けて排出される冷媒の流れを遮断可能な開閉弁２８Ｂが設けられる。吸着器２０Ｂは吸着器２０Ａと同一の構成であるため、各々の構成についての詳細な説明は省略する。

凝縮器３０は、吸着器２０の下流かつ流調弁４０の上流の冷媒流路１に設けられる。凝縮器３０には、車両のサブラジエータにて冷却された低温の冷却水が流れる冷却水流路３１が設けられる。凝縮器３０は、冷却水流路３１内の低温の冷却水と熱交換を行うことによって、吸着器２０から排出されてきた気相冷媒を冷却して液化させる。凝縮器３０は、内部に溜まった液相冷媒の量を検出する液量検出器としてのフロートセンサ３２を有する。

フロートセンサ３２は、液相冷媒の液面に浮いて液相冷媒の液量に応じて上下動するフロート３３を有する。フロートセンサ３２は、検出したフロート３３の高さに基づいて、液相冷媒の液量に応じた電気信号をコントローラ５０に出力する。なお、フロートセンサ３２に代えて、電極方式や超音波方式などのセンサを用いて液相冷媒の液面高さを検出してもよい。

流調弁４０は、凝縮器３０の下流かつ蒸発器１０の上流の冷媒流路１に設けられる。流調弁４０は、凝縮器３０によって冷却された液相冷媒を蒸発器１０へ放出する流量を調整する。凝縮器３０と流調弁４０との間の冷媒流路１には、冷媒の流れを遮断可能な開閉弁２が設けられる。

コントローラ５０（図３参照）は、吸着式冷凍機１００の制御を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）と、各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、を備える。

次に、図４から図９を参照して、吸着式冷凍機１００の作用について説明する。

図４に示すフローは、コントローラ５０によって実行される。このフローは、一方の吸着器２０Ａの制御について示すものであり、吸着器２０Ａが吸着工程から脱着工程に切り換えられた後、再び吸着工程に切り換えられる前に実行される。このときの他方の吸着器２０Ｂの制御については、吸着器２０Ａの制御と併せて適宜説明する。

図５は、吸着器２０Ａが脱着工程を行い、吸着器２０Ｂが吸着工程を行う場合を示す。なお、図５から図９では、冷媒又は冷却水が流れる流路を実線で示し、冷媒又は冷却水の流れが停止する流路を破線で示す。

吸着器２０Ａでは、開閉弁２７Ａは閉じられており、開閉弁２８Ａは開かれている。また、吸着器２０Ａでは、開閉弁２４Ａは開かれており、開閉弁２６Ａは閉じられている。これにより、高温の冷却水が加熱流路２３Ａを流れ、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ｂが加熱される。これにより、吸着剤２１Ａが吸着していた冷媒を脱着して気相冷媒を凝縮器３０に向けて排出する脱着工程が行われる。

一方、吸着器２０Ｂでは、開閉弁２８Ｂは閉じられており、開閉弁２７Ｂは開かれている。また、吸着器２０Ｂでは、開閉弁２６Ｂは開かれており、開閉弁２４Ｂは閉じられている。これにより、低温の冷却水が冷却流路２５Ｂを流れ、蒸発器１０から供給される気相冷媒を吸着器２０Ｂ内の吸着剤２１Ａが吸着する吸着工程が行われる。

ここで、吸着器２０Ａの内壁に結露した液相冷媒が付着している場合には、脱着工程にて吸着器２０Ａ内に残った液相冷媒が、吸着工程にて再び吸着剤２１Ａに吸着される。そのため、このまま吸着工程を行うと冷媒流路１内の冷媒の循環量が減少し、吸着式冷凍機１００の効率が低下するおそれがある。そこで、吸着式冷凍機１００では、図４に示すフローが実行される。

図４のステップＳ１１では、フロートセンサ３２によって、凝縮器３０内の液相冷媒量を検出する。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１にて検出した凝縮器３０内の液相冷媒量が所定量以上か否かを判定する。吸着器２０Ａ内に結露した液相冷媒が残っている場合には、その分だけ凝縮器３０内の液相冷媒量が減少している。そのため、ステップＳ１１では、凝縮器３０内の液相冷媒量を検出することによって、吸着器２０Ａ内に液相冷媒が残っているか否かを判定する。ステップＳ１２にて、液相冷媒量が所定量より少ないと判定された場合には、吸着器２０Ａ内に液相冷媒が残っているため、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、図６に示すように、吸着器２０Ａの凝縮器３０側の開閉弁２８Ａを閉じる。これにより、吸着器２０Ａ内は密封される。

ステップＳ１４では、圧力センサ２２Ａによって、吸着器２０Ａの内圧を検出する。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４にて検出した吸着器２０Ａの内圧が所定値以上であるか否かを判定する。図６に示すように、ステップＳ１３にて吸着器２０Ａ内が密封された状態で、加熱流路２３Ａを高温の冷却水が流れると、吸着剤２１Ａからの冷媒の脱着が更に行われる。その結果、吸着器２０Ａ内の気相冷媒が増加して、吸着器２０Ａの内圧は上昇する。

ステップＳ１５にて、吸着器２０Ａの内圧が所定値以上であると判定された場合には、吸着器２０Ａ内の結露した液相冷媒を排出するために充分な圧力が確保されたため、ステップＳ１６に移行する。一方、ステップＳ１５にて、吸着器２０Ａの内圧が所定値よりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１４に戻って再び吸着器２０Ａの内圧を検出する。

ステップＳ１６では、図７に示すように、吸着器２０Ａの凝縮器３０側の開閉弁２８Ａを開く。これにより、吸着器２０Ａ内に残っていた液相冷媒が、吸着器２０Ａの内圧によって凝縮器３０に向けて排出される。これにより、凝縮器３０内の液相冷媒が増加する。

このように、脱着工程にて凝縮器３０内の液相冷媒量が所定量よりも少ない場合には、開閉弁２７Ａと開閉弁２８Ａとが閉じられて吸着器２０Ａ内が密封される。そして、吸着器２０Ａの内圧が上昇したら開閉弁２８Ａが開かれる。これにより、吸着器２０Ａの内壁に結露した液相冷媒が付着していたとしても、開閉弁２８Ａが開かれたときに吸着器２０Ａの内圧によって液相冷媒が強制的に排出される。したがって、吸着器２０Ａ内に残った液相冷媒が再び吸着剤２１Ａに吸着されることを防止できるため、吸着式冷凍機１００の効率を向上させることができる。

また、吸着器２０Ａ内にて気相冷媒が結露して吸着器２０Ａの内壁に液相冷媒として付着するのを防止するためにエンジンの排気熱などを利用して吸着器２０Ａを加熱する必要がないため、吸着式冷凍機１００の小型化及び簡素化が可能である。また、吸着式冷凍機１００の運転に必要な熱量を小さくすることができる。したがって、吸着式冷凍機１００に投入される熱量に対する蒸発器１０の蒸発性能比（ＣＯＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を高くすることができる。また、吸着器２０Ａ内の結露防止のためにエンジンの排気熱を利用しないため、例えば、エンジンの排気ガスの温度を利用して冷却水を加熱する排熱回収器の性能を下げることができ、排熱回収器の小型化が可能である。

このとき、吸着器２０Ａの下部と凝縮器３０の上部とが冷媒流路１によって連結されており、吸着器２０Ａの下部は漏斗状に形成されている。よって、吸着器２０Ａ内では、液相冷媒は吸着器２０Ａの下部に溜まり、開閉弁２８Ａが開かれたときに気体冷媒の圧力によって押し出される。よって、液体冷媒が凝縮器３０に向けて排出されやすくなっている。

ステップＳ１６にて吸着器２０Ａ内の液相冷媒を凝縮器３０に向けて排出したら、再びステップＳ１１に戻り、フロートセンサ３２によって凝縮器３０内の液相冷媒量を検出する。続いて、ステップＳ１２にて、液相冷媒量が所定量以上であると判定された場合（図５に示す状態になった場合）には、吸着器２０Ａ内に結露した液相冷媒が残っていないため、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、蒸発器１０の冷却水温センサ１２によって検出された冷却水の温度が所定温度以上か否かを判定する。吸着器２０Ａが脱着工程を行っている間、吸着器２０Ｂは吸着工程を行っている。吸着器２０Ｂ内の吸着剤２１Ｂが冷媒を吸着して飽和状態に近付くと、蒸発器１０から吸着器２０Ｂに供給される気相冷媒が徐々に減少する。そのため、冷媒流路１内の冷媒の循環量が少なくなり、蒸発器１０内の冷媒の温度が上昇して、冷却水流路１１を流れる冷却水を充分に冷却できなくなる。

ステップＳ１７にて、冷却水温センサ１２によって検出された冷却水の温度が所定温度以上であると判定された場合には、ステップＳ１８に移行して、吸着器２０Ａを脱着工程から吸着工程に切り換え、吸着器２０Ｂを吸着工程から脱着工程に切り換えるための準備を行う。一方、ステップＳ１７にて、冷却水温センサ１２によって検出された冷却水の温度が所定温度よりも低いと判定された場合には、再びステップＳ１１に移行する。

なお、ステップＳ１７にて、蒸発器１０の冷却水温センサ１２によって検出された冷却水の温度が所定温度以上か否かを判定するのに代えて、冷却水流路１１を流れる冷却水の蒸発器１０の出入口における温度差が所定温度差以下となるとともに凝縮器３０内の液相冷媒の量が所定量よりも多いか否かを判定してもよい。吸着器２０Ａ内の冷媒の脱着が進むと、凝縮器３０内の液相冷媒の量が増加し、冷媒流路１内の冷媒の循環量が少なくなる。よって、この場合にも同様に、蒸発器１０内の冷媒の温度が上昇して、冷却水流路１１を流れる冷却水を充分に冷却できなくなったことを判定することができる。

ステップＳ１８では、図８に示すように、吸着器２０Ａの蒸発器１０側の開閉弁２７Ａ及び凝縮器３０側の開閉弁２８Ａを閉じ、吸着器２０Ｂの蒸発器１０側の開閉弁２７Ｂ及び凝縮器３０側の開閉弁２８Ｂを閉じ、流調弁４０の手前の開閉弁２を閉じる。これにより、冷媒流路１内の冷媒の循環が止められる。

ステップＳ１９では、吸着器２０Ａの開閉弁２４Ａを閉じ、開閉弁２６Ａを開く。これにより、高温の冷却水が加熱流路２３Ａを流れなくなり、低温の冷却水が冷却流路２５Ａを流れるようになる。よって、脱着工程にて高温になっていた吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが予冷されて、吸着工程に移行する準備が行われる。同様に、吸着器２０Ｂでは、開閉弁２６Ｂが閉じられ開閉弁２４Ｂが開かれる。これにより、低温の冷却水が冷却流路２５Ｂを流れなくなり、高温の冷却水が加熱流路２３Ｂを流れるようになる。よって、吸着工程にて低温になっていた吸着器２０Ｂ内の吸着剤２１Ｂが予熱されて、脱着工程に移行する準備が行われる。

ステップＳ２０では、脱着工程から吸着工程に切り換えられる吸着器２０Ａにおいて、冷却水温センサ２９Ａによって検出された冷却水の温度が所定温度以下か否かを判定する。ステップＳ２０では、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが、吸着工程に切り換えるための準備が完了したか否かを判定する。

ステップＳ２０にて、冷却水温センサ２９Ａによって検出された冷却水の温度が所定温度以下であると判定された場合には、吸着器２０Ａを吸着工程に切り換えるための準備が完了したため、ステップＳ２１に移行する。一方、ステップＳ２０にて、冷却水温センサ２９Ａによって検出された冷却水の温度が所定温度よりも高いと判定された場合には、再びステップＳ２０を繰り返す。

なお、ステップＳ２０にて、吸着器２０Ａの冷却水温センサ２９Ａによって検出された冷却水の温度が所定温度以下か否かを判定するのに代えて、吸着工程から脱着工程に切り換えられる吸着器２０Ｂにおいて、圧力センサ２２Ｂによって検出された吸着器２０Ｂの内圧が所定値以下か否かを判定してもよい。また、吸着器２０Ａ内に温度センサ（図示省略）を設けて、吸着器２０Ａ内の雰囲気温度が所定値以下か否かを判定してもよい。これらの場合にも同様に、脱着工程にて高温になっていた吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが冷却されて吸着工程に移行する準備が行われ、吸着工程にて低温になっていた吸着器２０Ｂ内の吸着剤２１Ｂが加熱されて脱着工程に移行する準備が行われたか否かを判定することができる。

ステップＳ２１では、図９に示すように、吸着器２０Ａの開閉弁２７Ａが開かれ、開閉弁２８Ａが閉じられる。これにより、冷却流路２５Ａを流れる低温の冷却水によって、吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが冷却される。よって、蒸発器１０から供給される気相冷媒を吸着器２０Ａ内の吸着剤２１Ａが吸着する吸着工程が行われる。

このとき、吸着器２０Ｂでは、開閉弁２７Ｂが閉じられ、開閉弁２８Ｂが開かれる。これにより、加熱流路２３Ｂを流れる高温の冷却水によって、吸着剤２１Ｂが吸着していた冷媒を脱着して気相冷媒を凝縮器３０に向けて排出する脱着工程が行われる。

その後、吸着器２０Ｂが脱着工程から再び吸着工程に切り換えられる前に、上記の制御と同様の制御が、吸着器２０Ｂについて実行される。これにより、吸着器２０Ａと吸着器２０Ｂとが吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返し、冷媒流路１の冷媒を連続して循環させることができる。したがって、車両の空調装置による冷房運転を連続して行うことができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

脱着工程にて凝縮器３０内の液相冷媒量が所定量よりも少ない場合には、開閉弁２７Ａと開閉弁２８Ａとが閉じられて吸着器２０Ａ内が密封される。そして、吸着器２０Ａの内圧が上昇したら開閉弁２８Ａが開かれる。これにより、例え、吸着器２０Ａの内壁に結露した液相冷媒が付着していたとしても、開閉弁２８Ａが開かれたときに吸着器２０Ａの内圧によって液相冷媒が強制的に排出される。よって、吸着器２０Ａ内に残った液相冷媒が再び吸着剤２１Ａに吸着されることを防止できる。したがって、吸着式冷凍機１００の効率を向上させることができる。

また、吸着器２０Ａ内にて気相冷媒が結露して吸着器２０Ａの内壁に液相冷媒として付着するのを防止するためにエンジンの排気熱などを利用して吸着器２０Ａを加熱する必要がないため、吸着式冷凍機１００の小型化及び簡素化が可能である。また、吸着式冷凍機１００の運転に必要な熱量を小さくすることができる。したがって、吸着式冷凍機１００に投入される熱量に対する蒸発器１０の蒸発性能比を高くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００ 吸着式冷凍機
１ 冷媒流路
１０ 蒸発器
２０（２０Ａ） 吸着器
２０（２０Ｂ） 吸着器
２１Ａ 吸着剤
２１Ｂ 吸着剤
２２Ａ 圧力センサ（圧力検出器）
２２Ｂ 圧力センサ（圧力検出器）
２８Ａ 開閉弁
２８Ｂ 開閉弁
３０ 凝縮器
３２ フロートセンサ（液量検出器）
４０ 流調弁
５０ コントローラ

Claims (7)

1. 吸着式冷凍機であって、
   冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   冷媒流路を通じて前記蒸発器と接続され、冷媒を凝縮させる凝縮器と、
   前記蒸発器の下流かつ前記凝縮器の上流の前記冷媒流路に設けられ、内部に収容される吸着剤を冷却して冷媒を吸着させる吸着工程と前記吸着剤を加熱して冷媒を脱着させる脱着工程とを行う吸着器と、
   前記吸着器と前記凝縮器との間の前記冷媒流路に介装され、又は前記吸着器の冷媒出口に配置され、前記吸着工程では閉じられて前記脱着工程では開かれる開閉弁と、を備え、
   前記開閉弁は、前記脱着工程にて前記凝縮器内の冷媒量が所定量よりも少ない場合には閉じられて前記吸着器内を密封し、前記吸着器の内圧が上昇したら開かれることを特徴とする吸着式冷凍機。
2. 請求項１に記載の吸着式冷凍機であって、
   前記吸着器内の冷媒の圧力を検出する圧力検出器を更に備え、
   前記開閉弁は、前記圧力検出器によって検出される前記吸着器内の圧力が、前記脱着工程時に前記吸着器が密封されてから所定値以上となった場合に開かれることを特徴とする吸着式冷凍機。
3. 請求項１に記載の吸着式冷凍機であって、
   前記開閉弁は、前記脱着工程時に前記吸着器が密封されてから所定時間経過すると開かれることを特徴とする吸着式冷凍機。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の吸着式冷凍機であって、
   前記冷媒流路は、前記吸着器の下部と前記凝縮器の上部とを連結し、
   前記吸着器の下部は、漏斗状に形成されることを特徴とする吸着式冷凍機。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の吸着式冷凍機であって、
   前記吸着器は、前記蒸発器にて冷媒と熱交換を行った冷却水の温度が所定温度以上となった場合に、前記吸着工程から前記脱着工程に切り換えられることを特徴とする吸着式冷凍機。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の吸着式冷凍機であって、
   前記吸着器は、前記冷却水の前記蒸発器の出入口における温度差が所定温度差以下となるとともに前記凝縮器内の冷媒量が所定量よりも多い場合に、前記脱着工程から前記吸着工程に切り換えられることを特徴とする吸着式冷凍機。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の吸着式冷凍機であって、
   前記吸着器は、複数設けられて前記吸着工程と前記脱着工程とを交互に繰り返すことを特徴とする吸着式冷凍機。

Images