JPH05113268A - 吸着式冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着剤槽を小型化して装置の配置の自由度を
大きくし冷房能力の増加を図ると共に、固体吸着剤の性
能低下を防止する省エネルギかつ無公害の吸着式冷却装
置を提供する。 【構成】 固体吸着剤及び伝熱管を内蔵してなる吸着剤
充填槽１００Ａ，１００Ｂを少なくも２槽設け、上記各
充填槽を冷媒が一方向蒸気流を生成して循環するように
凝縮器及び蒸発器を接続すると共に、上記充填槽の一方
が吸着工程を行うとき他方が脱着工程を行うように交互
に工程を切換える吸着式冷却装置において、上記蒸発器
を複数の鉛直伝熱管６０６を有する蒸発器となし、その
冷媒入口側流路６０４中にあって液ヘッダー６０２より
下方に位置するタンク６０３の下流にポンプ６０５を挿
入すると共に、タンク６０３と蒸発管６０６の適宜高さ
との間にオーバーフロー管６０７を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸着式冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車，建設機械，マリンボー
ト等内燃機関を動力源とする乗り物の室内及び又は冷蔵
庫冷却用として、図２に示すように、フロンガスを冷媒
とし前記機関を動力源とする蒸気圧縮式冷却装置が従来
より知られている。この種の蒸気圧縮式冷却装置は、走
行乃至作業を目的とする機関の出力の一部を冷却のため
に使用するのであるから、機関の負担が増加するのみな
らず、燃料消費率を低下させる不具合があり、また最近
は専らフレオンを冷媒として使用するのでオゾン層破壊
の問題から総量規制、生産削減等の法規制が取られるに
至っている。

【０００３】そこで、これに対処する目的で、エンジン
の排熱を加熱部の熱源とする吸着式冷凍機を用い、フロ
ンガスを用いない自動車クーラーが、実開平０１−１２
６８１１号により提案されている。この提案は、図３に
示すように、蒸発部２と、蒸発部２から発生する冷媒蒸
気を吸着する吸着部３と、吸着した冷媒蒸気を加熱によ
り蒸発（脱着の意味と解される）させる加熱部４と、加
熱部からの蒸気を凝縮させる凝縮部５とを有する吸着式
冷凍機１を設けるとともに、蒸発部２の熱交換器６を自
動車室内冷房用の冷房回路７に接続し、吸着部３及び凝
縮部５の熱交換器８及び９を密閉型空冷回路１０に接続
し、加熱部４の熱交換器１１をエンジン熱供給回路１２
に接続し、熱源として自動車エンジンの冷却排熱の一部
を利用するのである。

【０００４】この構造を詳説すると、図４に示すよう
に、吸着式冷凍機１はそれぞれ蒸気流路１３により接続
された吸着剤槽１４と蒸気槽１５とを真空状態のもとに
密閉したまま両槽１４，１５に熱交換器を各別に設けて
なる２個の吸脱ユニットＡ，Ｂを設け、吸着剤槽１４に
は冷媒例えば水を一定量吸着させたシリカ系の固体吸着
剤Ｓを充填する。そして吸脱ユニットＡの吸着剤槽１４
の熱交換器を加熱部４の熱交換器１１としてエンジン熱
供給回路１２に接続し、吸脱ユニットＡの蒸気槽１５と
吸脱ユニットＢの吸着剤槽１４とにおける熱交換器をそ
れぞれ熱交換器９，８として空冷回路１０に接続して冷
却水を供給する。更に吸脱ユニットＢの蒸気槽１５の熱
交換器を蒸発部２の熱交換器６として冷房回路７に接続
する。

【０００５】このようにして、まず吸脱ユニットＡの吸
着剤槽１４内の固体吸着剤Ｓをエンジン熱の供給により
加熱し、吸着していた冷媒水分を蒸発させつつ蒸気流路
１３を経て熱交換器９で凝縮させ（これを当出願人は脱
着という）、かつ吸脱ユニットＢにおいては、吸脱ユニ
ットＡの脱着完了の下に、吸着剤槽１４の熱交換器８に
３０℃程度の冷水を供給し、蒸気槽１５の熱交換器６に
は冷房回路７の冷水を通じることにより、冷媒蒸気の吸
着作用を発揮させて、蒸気槽１５の熱交換器６に凝縮し
ていた冷媒水を蒸発させ、そのときの潜熱で冷房回路７
の冷水を８℃程度まで冷却する。ここで、熱交換器１１
と８，９と６は対交換して運転され、蒸気流路１３によ
り接続された吸着剤槽１４と蒸気槽１５とを真空状態の
もとに密閉したまま両槽１４，１５に熱交換器を各別に
設け、吸着剤槽１４には冷媒例えば水を一定量吸着させ
たシリカ系の固体吸着剤Ｓを充填し、吸脱ユニットＡ，
Ｂの吸着剤槽１４は交互に加熱と冷却を受け、対応する
蒸気槽１５はそれぞれ凝縮部５（凝縮器）及び蒸発部２
（蒸発器）として交互に作用し、冷房回路は常に蒸発部
に切り替え接続することで、蒸発部の冷媒の蒸発に伴う
潜熱により効果的な冷房作用を行うのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな吸着式冷凍機１はそれぞれ吸着剤槽１４と蒸気槽１
５を蒸気通路１３で一体に連結してなる吸脱ユニット
Ａ，Ｂを２基必要とするので、現在入手し得る固体吸着
剤Ｓの吸着量特性では、吸着剤槽１４はかなり大きな容
積を必要とし、蒸発の潜熱を取り出すための熱交換器の
所要面積もかなり大きくなる。自動車用のように、小
型，軽量，低燃費（高性能），無公害を商品価値の判断
尺度に持ち、各種機器の装着密度の極めて高い用途に対
しては、低燃費及びフロンガスに対する無公害の点でこ
の提案は優れているが、下記のように、改善すべき点も
ある。 (1) 内燃機関を動力源とする乗り物その他設備等では、
前記機関を冷却するための冷却水から得られる排熱を利
用するだけでは、所要温度レベルと熱量がアイドリング
運転時に不足する。 (2) 吸着剤槽１４と蒸気槽１５を一体的に構成すること
は、装着の自由度を制約する。 (3) 冷房回路の熱交換器２２と吸着式冷凍機１の蒸発部
２（蒸気器）を兼用することが有利である。 (4) 脱着に便利な熱源としては、固体吸着剤の呼吸量を
多くして蒸発に寄与する冷媒量を多くし、冷房能力を大
きくするには、脱着温度は高いのが好ましく、機関の冷
却水に基づく機関排熱だけでは不十分の場合は機関の排
熱が保有する熱も併用するのが望ましい。

【０００７】そこで、本出願人はさきに特願平２−３２
４８５６号をもって下記するような吸着式冷凍装置を提
案した。すなわち、図５において、１００Ａ，１００Ｂ
はそれぞれ吸着剤充填槽、１０１は吸着剤充填槽内の空
所、１１０は熱交換部材、１２０は固体吸着剤、１３０
は筒状容器、１３１Ａ、１３１Ｂは熱媒体供給口、２０
０は加熱用熱媒体回路、２１０は機関の冷却水循環回
路、２１１は機関、２１２はラジエーター、２１３は分
流弁、２１４はポンプ、２１５はパイピング、２２０は
排気熱交換器、３００は冷却水循環回路、３１０は空気
冷却器、３２０はポンプ、４００は凝縮器、５００は凝
縮液体貯溜容器、６００は蒸発器、６０１はドレン、６
１１はダクト、６１２は送風機、７００は４方切替弁、
８００は密閉循環系形成手段、８１０は蒸気通路、８１
１は絞り弁、９００は加熱用熱媒体回路２００の方向切
替弁、１０００は冷却水循環回路３００の方向切替弁、
１１００は水冷媒（吸着質）である。

【０００８】この吸着式冷却装置は２基の吸着剤充填槽
１００Ａ，１００Ｂのそれぞれ内部と固体吸着剤１２０
のなす空所１０１は、４方切替弁９００を介して単一の
蒸気通路８１０で連結され、各吸着剤充填槽１００Ａ，
１００Ｂの熱交換部材１１０は入口及び出口側で夫々加
熱用熱媒体回路２００と冷却水循環回路３００に、方向
切替弁９００及び１０００を介して並列接続され、方向
切替弁の選択的切替えにより、一方の吸着剤充填槽を加
熱し他方を冷却することができる。凝縮器４００、凝縮
液体貯溜容器５００、蒸発器６００は一方の吸着剤充填
槽の空所から他方の吸着剤充填槽の空所へ、密閉循環系
形成手段８００と４方切替弁７００を介して密閉的に連
結され、４方切替弁７００の切替え操作により、脱着工
程にある吸着剤充填槽から脱着（又は放出）される吸着
質蒸気を、吸着工程にある吸着剤充填槽に向け一方向的
に蒸気通路８１０へ蒸気を供給する。蒸気通路８１０へ
供給された蒸気は凝縮器４００で凝縮され、一旦凝縮液
体貯溜容器５００に溜められた後、蒸発器６００で冷却
負荷６１０から蒸発熱を奪って蒸発し、吸着工程にある
吸着剤充填槽内の吸着剤に吸着される。加熱用熱媒体回
路２００は例えば乗り物の動力源となる内燃機関２１１
を冷却するための、ラジエーター２１２，ポンプ２１
４，パイピング２１５よりなり、冷却水循環回路２１０
に排気熱交換器２２０を直列又は並列に接続して、分流
弁２１３を介して、ラジエーター２１２と吸着剤充填槽
を並列接続する。このうにして、機関２１１のシリンダ
ー部を冷却して得られるより高温の熱源が得られる。蒸
発器６００からの蒸気通路８１０の上流又は下流側に
は、負荷に適合した蒸気供給を行うため適宜絞り８１１
を設ける。蒸発器６００の負荷は、例えばダクト６１１
を介して送風機６１２より送られる車室内の空気であ
り、冷却に伴って当然ドレンが発生するので、これを空
気冷却器３１０及び又は凝縮器４００すなわち冷却水循
環回路３００の冷却に用いて性能向上を図る。なお、４
方切替弁７００、方向切替弁９００、１０００は２方向
弁を用いて図６変形図に示すようにしても良い。

【０００９】ここで、冷媒として作用させる水を吸着質
とし、吸着剤を （ａ）ＪＩＳ Ａ型シリカゲル （ｂ）モレキュラシブ１３Ｘ （ｃ）モレキュラシブ ４Ｘ としたときの吸着等温線を示すと、それぞれ図７、図
８、図９に示す通りである。例えばＪＩＳ Ａ型シリカ
ゲルと水の場合は図７に示すように、 水蒸気分圧４２．２mmＨｇ（相当飽和温度３５℃） 吸着剤温度８５℃の時吸着量ｑ_t=85＝５％ 水蒸気分圧６．５mmＨｇ（相当飽和温度５℃） 吸着剤温度３５℃の時吸着量ｑ_t=35＝９％ とそれぞれ異なった吸着量を示す。そしてこの変化は可
逆変化であるから、吸着剤の温度とそれに対応する吸着
質の圧力を適宜選択すれば、所定量の吸着質の出し入れ
が可能となり、上記の例では吸着量の変化量（呼吸量と
も表現できる）Δｑは４％、すなわち吸着剤１kg当たり
４０ｇの水分量移動となる。各吸着剤の水分の平衡呼吸
量Δｑを図１０に示す。この装置では吸着剤と吸着質を
充填した容器の２基を設け、それぞれ容器内の吸着剤と
吸着質の界面の上記２水準の圧力と温度を、一方が高い
水準で脱着工程にあるとき他方が低い水準の吸着工程に
なるように選択的に切り替えることで、脱着工程にある
一方の容器内（又は容器内の吸着剤）から放出される蒸
気は吸着工程にある他方の容器内（又は容器内の吸着
剤）に吸引され、他方の容器（又は容器内の吸着剤）は
一種の吸引ポンプ的作用をする。容器へ又は容器からの
吸着質の移動は気相で進行するから、これが円滑に進よ
うに、つまり吸着質の吸着剤への接触と吸着剤からの分
離の均一化のために、容器内には吸着質蒸気の通路とな
る空所を設けここに連結する流路を介して蒸気移動がな
される。

【００１０】吸着剤界面への熱量の供給と除去：吸着剤
の温度を上げ下げするためには、加熱のための熱源と冷
却のための冷却源を要し、そのために筒状容器１３０の
内部に、吸着剤が熱交換部材１１０の表面を覆うように
熱交換部材１１０を設け、その内部に熱媒体通路を内蔵
し熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂを介して外部と連通
する。この外部をそれぞれ吸着剤充填槽１００Ａ，１０
０Ｂの熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂの入口と出口を
加熱用熱媒体回路２００と冷却水循環回路３００に並列
的に選択接続する１対の方向切り替弁９００，１０００
に接続することで、加熱源である高温液状の加熱用熱媒
体回路２００と冷却源である空気冷却器３１０を有する
冷却水循環回路３００に選択的に接続し加熱と冷却を行
う。その結果、一方の吸着剤の界面では脱着、他方の吸
着剤の界面では吸着が進行する。

【００１１】吸着質蒸気の凝縮と蒸発：脱着と吸着に伴
う吸着質蒸気の単なる移動では熱力学的冷却作用は起こ
らないので、吸着質の潜熱を取り出すには脱着により得
られる吸着質蒸気を冷却して一旦凝縮させた後、これを
蒸発させる工程が不可欠である。この脱着蒸気の凝縮
を、空気冷却器３１０を有する冷却水循環回路３００で
冷却される凝縮器４００を介して行い、凝縮器４００で
凝縮した液化吸着質を蒸発器６００で蒸発させ、所望の
媒体から熱を奪う、すなわち冷却作用を取り出す。その
際、凝縮器４００と蒸発器６００の圧力は動作変数とし
て気液平衡の関係から、例えば凝縮温度３５℃なら４
２．２mmＨｇ，蒸発温度 ５℃なら ６．５mmＨｇ，と
なり、熱の授受を伴うこの条件を満たすように、凝縮器
４００と蒸発器６００を設計する。

【００１２】蒸気流路の切り替え：２基の吸着剤充填槽
の内部は４方切替弁７００の２つの流路を介して連通
し、４方切替弁７００の流路のうち他の２つの流路は、
一方から他方に向かって、凝縮器４００、液体貯溜用容
器５００、蒸発器６００の順に連結する密閉循環系形成
手段８００により密閉的に連結されて単一の蒸気流路を
形成する。そしてこれらは単一の蒸気流路を形成し、２
基の吸着剤充填槽がそれぞれ脱着と吸着を交互に繰り返
すのに対し、常に脱着側の吸着剤充填槽の空所は凝縮器
４００の入口側に、吸着側の吸着剤充填槽の空所は蒸発
器６００の出口側に連結され、一方向蒸気流を生成す
る。

【００１３】脱着と吸着作用切替えに伴う蒸気流量変動
の抑制：液体貯溜用容器５００は２基の吸着剤充填槽の
脱着と吸着に交互に切替えしたとき、蒸気流路内の蒸気
量変動を抑制するバッファーの作用を行う。

【００１４】冷却作用：凝縮器４００で液化された吸着
質は蒸発器６００の入口部でその圧力飽和温度まで自己
冷却し、その後、冷却負荷である媒体から熱を奪って蒸
発する。例えば蒸発圧力飽和温度が５℃のとき、水の蒸
発潜熱は１９６８日本機械学会蒸気表により５９４．６
Ｋcal ／kgであるから、単位重量（１kg）の吸着剤当た
り２３．８Ｋcal の冷却効果を得る。

【００１５】内燃機関の排熱回収：自動車、建設機械、
マリンボート等内燃機関を動力源とする乗り物の、又は
ディーゼル発電機等を装備する設備等に用いられる内燃
機関の冷却は冷却水循環回路２１０により、機関のシリ
ンダー周りに冷却水を循環的に流してなされる。この冷
却水循環回路２１０に排気熱交換機２２０を直列又は並
列接続して、機関の排熱を回収し従来の冷却水循環回路
２１０で回収されるより高温かつ所定量の熱回収を行
い、吸着剤の脱着温度を高め、吸着質の呼吸量を増加
し、以て吸着剤単位重量当たりの蒸気発生量を増加さ
せ、冷却効果を高める。更に付言すれば、同じ冷却効果
を得るのに対し少ない吸着剤量で吸着剤充填槽の小型
化、軽量化をもたらす。また、車両の冷房負荷は、車
種、運転条件、気象条件により異なるが、一例を挙げる
と次の如くなる。すなわち、排気量２０００ccクラスの
乗用車の場合、 外気温度３５℃ 車室内温度２５℃とすると、 車速４０Ｋｍ／ｈ走行時約３５００Ｋcal ／ｈ アイドリング運転時約２５００Ｋcal ／ｈとなる。一
方、特にアイドリング運転時に着目すると、既設の冷却
水系におけるラジエーターの放熱量は約２６００Ｋcal
／ｈと見積もられる。加熱に用いられる熱量に対し冷却
に寄与する熱量は、この種の冷却装置の成績係数が０．
５〜０．７であることを考慮すれば、不足することが解
る。ここで、排気の保有する熱量を、２００℃程度まで
回収すれば、内燃機関から全体として回収される熱量は
約４５００Ｋcal ／ｈと見積られ、冷房負荷を十分賄い
得る熱量である。走行条件に付いても同様に熱勘定で
き、排気熱回収が必要である。

【００１６】空気冷却器及び又は凝縮能力増加蒸発器６
００には冷却負荷として水蒸気を含んだ空気が作用する
ので、蒸発器で冷却された空気中の水蒸気の飽和分圧は
下がり、余分の水蒸気はドレン６０１として分離され
る。この冷えたドレン６０１を冷却水循環回路３００の
空気冷却器３１０及び又は冷却水循環回路３００で冷却
される凝縮器４００の冷却に使えば、冷熱の損失防止と
空気冷却器及び又は凝縮の能力増加に役立つ。

【００１７】吸着剤の選定：吸着質が決まり、吸着温
度、脱着温度、蒸気圧力、凝縮圧力が決まると、吸着剤
の選定いかんは吸着式冷却器の単位重量当たりの冷却能
力を支配する要因となる。吸着質を水とし、吸着温度／
脱着温度＝３５／８５℃、蒸発温度飽和圧力／凝縮温度
飽和圧力＝６．５／４２．２mmＨｇに対する吸着剤の呼
吸量は下記の通りであり、 (1) ４．０％ (2) ３．２％ (3) ２．５％ (4) １．
５％ ただし、 (1) ＪＩＳ Ａ型シリカゲル (2) 活性アルミナ (3) ゼオライト４Ａ (4) ゼオライト１３Ｘ であり、オングストロームオーダーの粒状多孔のＪＩＳ
Ａ型シリカゲル〜活性アルミナが吸着剤として好適であ
る。

【００１８】しかしながら、その後の研究によりこのよ
うな冷却装置では、蒸発器内部の液面は、図１１に示す
ように、固定式流量調節弁により凝縮器４００からの供
給量を調節するので、調節弁上流側の液のヘッドにより
供給量が変動し、蒸発量と供給量のバランスがとりにく
い故、液面を適正レベルに保てず、蒸発量に対し、供給
過剰になったり、過少供給になったりして、いずれの場
合も、冷却能力が低下する。また、タンクを含む供給側
の位置関係が蒸発器の制御液面より必ず上方になければ
ならないので、これがシステム構成や機器の配置上の制
約となり装置の大型化等の障害になっている。本発明は
このような事情に鑑みて提案されたもので、吸着剤槽を
小型化して装置の配置の自由度を大きくし冷房能力の増
加を図ると共に、作動媒体の液面を常に一定に保って蒸
発器性能を常時最大に発揮する省エネルギかつ無公害の
吸着式冷却装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、固
体吸着剤及び伝熱管を内蔵してなる吸着剤充填槽を少な
くも２槽設け、上記各充填槽を冷媒が一方向蒸気流を生
成して循環するように凝縮器及び蒸発器を接続すると共
に、上記充填槽の一方が吸着工程を行うときは他方が脱
着工程を行うように交互に工程を切換える吸着式冷却装
置において、上記蒸発器を上部ガスヘッダー及び下部液
ヘッダーを複数の鉛直伝熱管にて連通してなる蒸発器と
なし、同蒸発器の冷媒入口側流路中に上記液ヘッダーよ
り下方に位置するタンクを設け同タンクと同液ヘッダー
とを供給ポンプを有する連通管で接続すると共に、同タ
ンクと上記伝熱管の適宜高さにオーバーフロー管を配設
し、更に同タンクの入口側に吸脱着切換時に間欠的に開
閉する弁を挿入したことを特徴とする。

【００２０】

【作用】このような構成によれば、吸着剤充填槽１００
Ａ，１００Ｂの熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂの入
口，出口をそれぞれ加熱用熱媒体回路２００，冷却水循
環回路３００に各１対の方向切替弁９００，１０００に
より並列接続的に切替えることで、吸着剤槽を小型化し
て配置及び装置の自由度を大きくするとともに冷房能力
を増加して省エネルギかつ無公害の吸着式冷凍装置が得
られる。また、蒸発器では、ポンプによりタンクから供
給される媒体は適正な液面ｈに保たれ、余剰媒体はオー
バーフロー管を経てタンクへ戻り、蒸発器内の液面は常
に一定に保たれるので、常時蒸発器としての性能を最大
に発揮することができる。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１は本発明に係る蒸発器を示す斜視図及び縦断面
図であって、この蒸発器は図６全体系統図にそれぞれ示
されている蒸発器６００の代わりに使用するものであ
り、上図において、図６〜７と同一の符号はそれぞれ同
図と同一の部材を示し、本発明に係る蒸発器が図６に示
した構造と異なるところは次の点である。すなわち、本
発明に係る蒸発器６００ａでは下部液ヘッダー６０２の
若干下方に主タンク６０３を設け、主タンク６０３の下
部から液ヘッダー６０２への連通管６０４を設けると共
に、連通管６０４の中間にベロースポンプ等のポンプ６
０５を挿入し、更に液ヘッダー６０２の上部寸法ｈへ蒸
発管６０６の１本と主タンク６０３を連通するオーバー
フロー管６０７を配設し、また、主タンク６０３と副タ
ンク６０４間に電極開閉弁６０８を挿入して吸脱着工程
の切換時に間欠的に電極開閉弁の開閉を行う。

【００２２】このような構造によれば、ポンプ６０５に
より主タンク６０３から供給される媒体は適正な液面ｈ
に保たれ、余剰媒体はオーバーフロー管６０７を経てタ
ンク６０８へ戻る。また、蒸発器内６００ａ内の液面は
常に一定に保たれるので、常時蒸発器としての性能を最
大に発揮することができる。本発明は図６に示した吸着
式冷却装置の蒸発器にも通用できることはいうまでもな
い。

【００２３】このように、蒸発器にタンク，供給ポン
プ，連通管，オーバーフロー管等を付設した吸着式冷却
装置によれば、下記の効果が奏せられる。 (1) 吸着剤槽１４（図４）と蒸気槽１５（図４）は互い
に分離構成されているので、その設置はかなり自由にな
る。 (2) 冷却回路の熱交換器２２（図４）と吸着式冷凍機１
の蒸発部２（蒸発器）（図４）を兼用することにより構
造が簡単になる。 (3) 脱着のための熱源としては、固有吸着剤の呼吸量を
多くして蒸発に寄与する冷媒量を多くし、冷房能力を大
きくするには、脱着温度は高いのが好ましく機関の冷却
水に基づく機関排熱だけでは不十分の場合には機関の排
気が保有する熱も利用して吸着質の呼吸量増加に寄与
し、冷却装置の単位重量当の冷却能力は向上する。 (4) 蒸気流路は唯一であり、この種の冷却装置としては
極めて簡素な構成であり小型化及び軽量化に寄与すると
ころ大であると共に、極めて簡素な構成による信頼性増
加も期待できる。 (5) 軽量化とエンジン動力を要しないことに伴い乗り物
の運搬動力は低減され燃費向上になる。 (6) フロン系冷媒を使わずに冷却能力を取り出すことが
できるので、オゾン層破壊の防止に寄与するところ大で
ある。

【００２４】

【発明の効果】要するに本発明によれば、固体吸着剤及
び伝熱管を内蔵してなる吸着剤充填槽を少なくも２槽設
け、上記各充填槽を冷媒が一方向蒸気流を生成して循環
するように凝縮器及び蒸発器を接続すると共に、上記充
填槽の一方が吸着工程を行うときは他方が脱着工程を行
うように交互に工程を切換える吸着式冷却装置におい
て、上記蒸発器を上部ガスヘッダー及び下部液ヘッダー
を複数の鉛直伝熱管にて連通してなる蒸発器となし、同
蒸発器の冷媒入口側流路中に上記液ヘッダーより下方に
位置するタンクを設け同タンクと同液ヘッダーとを供給
ポンプを有する連通管で接続すると共に、同タンクと上
記伝熱管の適宜高さにオーバーフロー管を配設し、更に
同タンクの入口側に吸脱着切換時に間欠的に開閉する弁
を挿入したことにより、吸着剤槽を小型化して装置の配
置の自由度を大きくし冷房能力の増加を図ると共に、作
動媒体の液面を常に一定に保って蒸発器性能を常時最大
に発揮する省エネルギかつ無公害の吸着式冷却装置を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蒸発器を示す斜視図及び断
面図である。

【図２】公知のフロンガスを使用したカークーラーシス
テムを示す系統図である。

【図３】公知の吸着式カークーラーを示す系統図であ
る。

【図４】図３の詳細図である。

【図５】本出願人がさきに提案した特願平２−３２４８
５６号に係る吸着式冷凍装置を示す全体系統図である。

【図６】図５の変形例を示す同じく全体系統図である。

【図７】，

【図８】，

【図９】はそれぞれの代表的な吸着剤の吸着等温線を示
す線図である。

【図１０】吸着質の呼吸量の比較例を示す線図である。

【図１１】図５〜６の蒸発器を示す縦断面図である。

【００２５】

【符号の説明】

１００Ａ，１００Ｂ 吸着剤充填槽 １０１ 吸着剤充填槽内の空所 １１０ 熱交換部材 １２０ 固体吸着剤 １３０ 筒状容器 １３１Ａ，１３１Ｂ 熱媒体供給口 ２００ 加熱用熱媒体回路 ２１０ 機関の冷却水循環回路 ２１１ 機関 ２１２ ラジエーター ２１３ 分流弁 ２１４ ポンプ ２１５ パイピング ２２０ 排気熱交換器 ３００ 冷却水循環回路 ３１０ 空気冷却器 ３２０ ポンプ ４００ 凝縮部 ５００ 凝縮液体貯溜容器 ５５０ 気液分離器 ５６０ 水戻し管 ５６１ 逆止弁 ５６２ 電磁弁 ６００，６００ａ 蒸発器 ６０１ ドレン ６０２ 液ヘッダー ６０３ 主タンク ６０４ 連通管 ６０５ ポンプ ６０６ 蒸発管 ６０７ オーバーフロー管 ６０８ 電磁開閉弁 ６０９ ガスヘッダー ６１０ 冷却負荷 ６１１ ダクト ６１２ 送風機 ７００ ４方切替弁 ８００ 密閉循環系形成手段 ８１０ 蒸気通路 ８１１ 絞り弁 ９００ 方向切替弁 １０００ 方向切替弁 １１００ 水冷媒（吸着質）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年９月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 吸着式冷却装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸着式冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車，建設機械，マリンボー
ト等内燃機関を動力源とする乗り物の室内及び又は冷蔵
庫冷却用として、図２に示すように、フロンガスを冷媒
とし前記機関を動力源とする蒸気圧縮式冷却装置が従来
より知られている。この種の蒸気圧縮式冷却装置は、走
行乃至作業を目的とする機関の出力の一部を冷却のため
に使用するのであるから、機関の負担が増加するのみな
らず、燃料消費率を低下させる不具合があり、また最近
は専らフレオンを冷媒として使用するのでオゾン層破壊
の問題から総量規制、生産削減等の法規制が取られるに
至っている。

【０００３】そこで、これに対処する目的で、エンジン
の排熱を加熱部の熱源とする吸着式冷凍機を用い、フロ
ンガスを用いない自動車クーラーが、実開平０１−１２
６８１１号により提案されている。この提案は、図３に
示すように、蒸発部２と、蒸発部２から発生する冷媒蒸
気を吸着する吸着部３と、吸着した冷媒蒸気を加熱によ
り蒸発（脱着の意味と解される）させる加熱部４と、加
熱部からの蒸気を凝縮させる凝縮部５とを有する吸着式
冷凍機１を設けるとともに、蒸発部２の熱交換器６を自
動車室内冷房用の冷房回路７に接続し、吸着部３及び凝
縮部５の熱交換器８及び９を密閉型空冷回路１０に接続
し、加熱部４の熱交換器１１をエンジン熱供給回路１２
に接続し、熱源として自動車エンジンの冷却排熱の一部
を利用するのである。

【０００４】この構造を詳説すると、図４に示すよう
に、吸着式冷凍機１はそれぞれ蒸気流路１３により接続
された吸着剤槽１４と蒸気槽１５とを真空状態のもとに
密閉したまま両槽１４，１５に熱交換器を各別に設けて
なる２個の吸脱ユニットＡ，Ｂを設け、吸着剤槽１４に
は冷媒例えば水を一定量吸着させたシリカ系の固体吸着
剤Ｓを充填する。そして吸脱ユニットＡの吸着剤槽１４
の熱交換器を加熱部４の熱交換器１１としてエンジン熱
供給回路１２に接続し、吸脱ユニットＡの蒸気槽１５と
吸脱ユニットＢの吸着剤槽１４とにおける熱交換器をそ
れぞれ熱交換器９，８として空冷回路１０に接続して冷
却水を供給する。更に吸脱ユニットＢの蒸気槽１５の熱
交換器を蒸発部２の熱交換器６として冷房回路７に接続
する。

【０００５】このようにして、まず吸脱ユニットＡの吸
着剤槽１４内の固体吸着剤Ｓをエンジン熱の供給により
加熱し、吸着していた冷媒水分を蒸発させつつ蒸気流路
１３を経て熱交換器９で凝縮させ（これを当出願人は脱
着という）、かつ吸脱ユニットＢにおいては、吸脱ユニ
ットＡの脱着完了の下に、吸着剤槽１４の熱交換器８に
３０℃程度の冷水を供給し、蒸気槽１５の熱交換器６に
は冷房回路７の冷水を通じることにより、冷媒蒸気の吸
着作用を発揮させて、蒸気槽１５の熱交換器６に凝縮し
ていた冷媒水を蒸発させ、そのときの潜熱で冷房回路７
の冷水を８℃程度まで冷却する。ここで、熱交換器１１
と８，９と６は対交換して運転され、蒸気流路１３によ
り接続された吸着剤槽１４と蒸気槽１５とを真空状態の
もとに密閉したまま両槽１４，１５に熱交換器を各別に
設け、吸着剤槽１４には冷媒例えば水を一定量吸着させ
たシリカ系の固体吸着剤Ｓを充填し、吸脱ユニットＡ，
Ｂの吸着剤槽１４は交互に加熱と冷却を受け、対応する
蒸気槽１５はそれぞれ凝縮部５（凝縮器）及び蒸発部２
（蒸発器）として交互に作用し、冷房回路は常に蒸発部
に切り替え接続することで、蒸発部の冷媒の蒸発に伴う
潜熱により効果的な冷房作用を行うのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな吸着式冷凍機１はそれぞれ吸着剤槽１４と蒸気槽１
５を蒸気通路１３で一体に連結してなる吸脱ユニット
Ａ，Ｂを２基必要とするので、現在入手し得る固体吸着
剤Ｓの吸着量特性では、吸着剤槽１４はかなり大きな容
積を必要とし、蒸発の潜熱を取り出すための熱交換器の
所要面積もかなり大きくなる。自動車用のように、小
型，軽量，低燃費（高性能），無公害を商品価値の判断
尺度に持ち、各種機器の装着密度の極めて高い用途に対
しては、低燃費及びフロンガスに対する無公害の点でこ
の提案は優れているが、下記のように、改善すべき点も
ある。 （１）内燃機関を動力源とする乗り物その他設備等で
は、前記機関を冷却するための冷却水から得られる排熱
を利用するだけでは、所要温度レベルと熱量がアイドリ
ング運転時に不足する。 （２）吸着剤槽１４と蒸気槽１５を一体的に構成するこ
とは、装着の自由度を制約する。 （３）冷房回路の熱交換器２２と吸着式冷凍機１の蒸発
部２（蒸気器）を兼用することが有利である。 （４）脱着に便利な熱源としては、固体吸着剤の呼吸量
を多くして蒸発に寄与する冷媒量を多くし、冷房能力を
大きくするには、脱着温度は高いのが好ましく、機関の
冷却水に基づく機関排熱だけでは不十分の場合は機関の
排熱が保有する熱も併用するのが望ましい。

【０００７】そこで、本出願人はさきに特願平２−３２
４８５６号をもって下記するような吸着式冷凍装置を提
案した。すなわち、図５において、１００Ａ，１００Ｂ
はそれぞれ吸着剤充填槽、１０１は吸着剤充填槽内の空
所、１１０は熱交換部材、１２０は固体吸着剤、１３０
は筒状容器、１３１Ａ、１３１Ｂは熱媒体供給口、２０
０は加熱用熱媒体回路、２１０は機関の冷却水循環回
路、２１１は機関、２１２はラジエーター、２１３は分
流弁、２１４はポンプ、２１５はパイピング、２２０は
排気熱交換器、３００は冷却水循環回路、３１０は空気
冷却器、３２０はポンプ、４００は凝縮器、５００は凝
縮液体貯溜容器、６００は蒸発器、６０１はドレン、６
１１はダクト、６１２は送風機、７００は４方切替弁、
８００は密閉循環系形成手段、８１０は蒸気通路、８１
１は絞り弁、９００は加熱用熱媒体回路２００の方向切
替弁、１０００は冷却水循環回路３００の方向切替弁、
１１００は水冷媒（吸着質）である。

【０００８】この吸着式冷却装置は２基の吸着剤充填槽
１００Ａ，１００Ｂのそれぞれ内部と固体吸着剤１２０
のなす空所１０１は、４方切替弁９００を介して単一の
蒸気通路８１０で連結され、各吸着剤充填槽１００Ａ，
１００Ｂの熱交換部材１１０は入口及び出口側で夫々加
熱用熱媒体回路２００と冷却水循環回路３００に、方向
切替弁９００及び１０００を介して並列接続され、方向
切替弁の選択的切替えにより、一方の吸着剤充填槽を加
熱し他方を冷却することができる。凝縮器４００、凝縮
液体貯溜容器５００、蒸発器６００は一方の吸着剤充填
槽の空所から他方の吸着剤充填槽の空所へ、密閉循環系
形成手段８００と４方切替弁７００を介して密閉的に連
結され、４方切替弁７００の切替え操作により、脱着工
程にある吸着剤充填槽から脱着（又は放出）される吸着
質蒸気を、吸着工程にある吸着剤充填槽に向け一方向的
に蒸気通路８１０へ蒸気を供給する。蒸気通路８１０へ
供給された蒸気は凝縮器４００で凝縮され、一旦凝縮液
体貯溜容器５００に溜められた後、蒸発器６００で冷却
負荷６１０から蒸発熱を奪って蒸発し、吸着工程にある
吸着剤充填槽内の吸着剤に吸着される。加熱用熱媒体回
路２００は例えば乗り物の動力源となる内燃機関２１１
を冷却するための、ラジエーター２１２，ポンプ２１
４，パイピング２１５よりなり、冷却水循環回路２１０
に排気熱交換器２２０を直列又は並列に接続して、分流
弁２１３を介して、ラジエーター２１２と吸着剤充填槽
を並列接続する。このうにして、機関２１１のシリンダ
ー部を冷却して得られるより高温の熱源が得られる。蒸
発器６００からの蒸気通路８１０の上流又は下流側に
は、負荷に適合した蒸気供給を行うため適宜絞り８１１
を設ける。蒸発器６００の負荷は、例えばダクト６１１
を介して送風機６１２より送られる車室内の空気であ
り、冷却に伴って当然ドレンが発生するので、これを空
気冷却器３１０及び又は凝縮器４００すなわち冷却水循
環回路３００の冷却に用いて性能向上を図る。なお、４
方切替弁７００、方向切替弁９００、１０００は２方向
弁を用いて図６変形図に示すようにしても良い。

【０００９】ここで、冷媒として作用させる水を吸着質
とし、吸着剤を （ａ）ＪＩＳ Ａ型シリカゲル （ｂ）モレキュラシブ１３Ｘ （ｃ）モレキュラシブ ４Ｘ としたときの吸着等温線を示すと、それぞれ図７、図
８、図９に示す通りである。例えばＪＩＳ Ａ型シリカ
ゲルと水の場合は図７に示すように、 水蒸気分圧４２．２ｍｍＨｇ（相当飽和温度３５℃） 吸着剤温度８５℃の時吸着量ｑ_ｔ＝８５＝５％ 水蒸気分圧６．５ｍｍＨｇ（相当飽和温度５℃） 吸着剤温度３５℃の時吸着量ｑ_ｔ＝３５＝９％ とそれぞれ異なった吸着量を示す。そしてこの変化は可
逆変化であるから、吸着剤の温度とそれに対応する吸着
質の圧力を適宜選択すれば、所定量の吸着質の出し入れ
が可能となり、上記の例では吸着量の変化量（呼吸量と
も表現できる）△ｑは４％、すなわち吸着剤１ｋｇ当た
り４０ｇの水分量移動となる。各吸着剤の水分の平衡呼
吸量△ｑを図１０に示す。この装置では吸着剤と吸着質
を充填した容器の２基を設け、それぞれ容器内の吸着剤
と吸着質の界面の上記２水準の圧力と温度を、一方が高
い水準で脱着工程にあるとき他方が低い水準の吸着工程
になるように選択的に切り替えることで、脱着工程にあ
る一方の容器内（又は容器内の吸着剤）から放出される
蒸気は吸着工程にある他方の容器内（又は容器内の吸着
剤）に吸引され、他方の容器（又は容器内の吸着剤）は
一種の吸引ポンプ的作用をする。容器へ又は容器からの
吸着質の移動は気相で進行するから、これが円滑に進よ
うに、つまり吸着質の吸着剤への接触と吸着剤からの分
離の均一化のために、容器内には吸着質蒸気の通路とな
る空所を設けここに連結する流路を介して蒸気移動がな
される。

【００１０】吸着剤界面への熱量の供給と除去：吸着剤
の温度を上げ下げするためには、加熱のための熱源と冷
却のための冷却源を要し、そのために筒状容器１３０の
内部に、吸着剤が熱交換部材１１０の表面を覆うように
熱交換部材１１０を設け、その内部に熱媒体通路を内蔵
し熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂを介して外部と連通
する。この外部をそれぞれ吸着剤充填槽１００Ａ，１０
０Ｂの熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂの入口と出口を
加熱用熱媒体回路２００と冷却水循環回路３００に並列
的に選択接続する１対の方向切り替弁９００，１０００
に接続することで、加熱源である高温液状の加熱用熱媒
体回路２００と冷却源である空気冷却器３１０を有する
冷却水循環回路３００に選択的に接続し加熱と冷却を行
う。その結果、一方の吸着剤の界面では脱着、他方の吸
着剤の界面では吸着が進行する。

【００１１】吸着質蒸気の凝縮と蒸発：脱着と吸着に伴
う吸着質蒸気の単なる移動では熱力学的冷却作用は起こ
らないので、吸着質の潜熱を取り出すには脱着により得
られる吸着質蒸気を冷却して一旦凝縮させた後、これを
蒸発させる工程が不可欠である。この脱着蒸気の凝縮
を、空気冷却器３１０を有する冷却水循環回路３００で
冷却される凝縮器４００を介して行い、凝縮器４００で
凝縮した液化吸着質を蒸発器６００で蒸発させ、所望の
媒体から熱を奪う、すなわち冷却作用を取り出す。その
際、凝縮器４００と蒸発器６００の圧力は動作変数とし
て気液平衡の関係から、例えば凝縮温度３５℃なら４
２．２ｍｍＨｇ，蒸発温度 ５℃なら ６．５ｍｍＨ
ｇ，となり、熱の授受を伴うこの条件を満たすように、
凝縮器４００と蒸発器６００を設計する。

【００１２】蒸気流路の切り替え：２基の吸着剤充填槽
の内部は４方切替弁７００の２つの流路を介して連通
し、４方切替弁７００の流路のうち他の２つの流路は、
一方から他方に向かって、凝縮器４００、液体貯溜用容
器５００、蒸発器６００の順に連結する密閉循環系形成
手段８００により密閉的に連結されて単一の蒸気流路を
形成する。そしてこれらは単一の蒸気流路を形成し、２
基の吸着剤充填槽がそれぞれ脱着と吸着を交互に繰り返
すのに対し、常に脱着側の吸着剤充填槽の空所は凝縮器
４００の入口側に、吸着側の吸着剤充填槽の空所は蒸発
器６００の出口側に連結され、一方向蒸気流を生成す
る。

【００１３】脱着と吸着作用切替えに伴う蒸気流量変動
の抑制：液体貯溜用容器５００は２基の吸着剤充填槽の
脱着と吸着に交互に切替えしたとき、蒸気流路内の蒸気
量変動を抑制するバッファーの作用を行う。

【００１４】冷却作用：凝縮器４００で液化された吸着
質は蒸発器６００の入口部でその圧力飽和温度まで自己
冷却し、その後、冷却負荷である媒体から熱を奪って蒸
発する。例えば蒸発圧力飽和温度が５℃のとき、水の蒸
発潜熱は１９６８日本機械学会蒸気表により５９４．６
Ｋｃａｌ／ｋｇであるから、単位重量（１ｋｇ）の吸着
剤当たり２３．８Ｋｃａｌの冷却効果を得る。

【００１５】内燃機関の排熱回収：自動車、建設機械、
マリンボート等内燃機関を動力源とする乗り物の、又は
ディーゼル発電機等を装備する設備等に用いられる内燃
機関の冷却は冷却水循環回路２１０により、機関のシリ
ンダー周りに冷却水を循環的に流してなされる。この冷
却水循環回路２１０に排気熱交換機２２０を直列又は並
列接続して、機関の排熱を回収し従来の冷却水循環回路
２１０で回収されるより高温かつ所定量の熱回収を行
い、吸着剤の脱着温度を高め、吸着質の呼吸量を増加
し、以て吸着剤単位重量当たりの蒸気発生量を増加さ
せ、冷却効果を高める。更に付言すれば、同じ冷却効果
を得るのに対し少ない吸着剤量で吸着剤充填槽の小型
化、軽量化をもたらす。また、車両の冷房負荷は、車
種、運転条件、気象条件により異なるが、一例を挙げる
と次の如くなる。すなわち、排気量２０００ｃｃクラス
の乗用車の場合、 外気温度３５℃ 車室内温度２５℃とすると、 車速４０Ｋｍ／ｈ走行時約３５００Ｋｃａｌ／ｈ アイドリング運転時約２５００Ｋｃａｌ／ｈとなる。一
方、特にアイドリング運転時に着目すると、既設の冷却
水系におけるラジエーターの放熱量は約２６００Ｋｃａ
ｌ／ｈと見積もられる。加熱に用いられる熱量に対し冷
却に寄与する熱量は、この種の冷却装置の成績係数が
０．５〜０．７であることを考慮すれば、不足すること
が解る。ここで、排気の保有する熱量を、２００℃程度
まで回収すれば、内燃機関から全体として回収される熱
量は約４５００Ｋｃａｌ／ｈと見積られ、冷房負荷を十
分賄い得る熱量である。走行条件に付いても同様に熱勘
定でき、排気熱回収が必要である。

【００１６】空気冷却器及び又は凝縮能力増加蒸発器６
００には冷却負荷として水蒸気を含んだ空気が作用する
ので、蒸発器で冷却された空気中の水蒸気の飽和分圧は
下がり、余分の水蒸気はドレン６０１として分離され
る。この冷えたドレン６０１を冷却水循環回路３００の
空気冷却器３１０及び又は冷却水循環回路３００で冷却
される凝縮器４００の冷却に使えば、冷熱の損失防止と
空気冷却器及び又は凝縮の能力増加に役立つ。

【００１７】吸着剤の選定：吸着質が決まり、吸着温
度、脱着温度、蒸気圧力、凝縮圧力が決まると、吸着剤
の選定いかんは吸着式冷却器の単位重量当たりの冷却能
力を支配する要因となる。吸着質を水とし、吸着温度／
脱着温度＝３５／８５℃、蒸発温度飽和圧力／凝縮温度
飽和圧力＝６．５／４２．２ｍｍＨｇに対する吸着剤の
呼吸量は下記の通りであり、 （１）４．０％ （２）３．２％ （３）２．５％
（４）１．５％ ただし、 （１）ＪＩＳ Ａ型シリカゲル （２）活性アルミナ （３）ゼオライト４Ａ （４）ゼオライト１３Ｘ であり、オングストロームオーダーの粒状多孔のＪＩＳ
Ａ型シリカゲル〜活性アルミナが吸着剤として好適であ
る。

【００１８】しかしながら、その後の研究によりこのよ
うな冷却装置では、蒸発器内部の液面は、図１１に示す
ように、固定式流量調節弁により凝縮器４００からの供
給量を調節するので、調節弁上流側の液のヘッドにより
供給量が変動し、蒸発量と供給量のバランスがとりにく
い故、液面を適正レベルに保てず、蒸発量に対し、供給
過剰になったり、過少供給になったりして、いずれの場
合も、冷却能力が低下する。また、タンクを含む供給側
の位置関係が蒸発器の制御液面より必ず上方になければ
ならないので、これがシステム構成や機器の配置上の制
約となり装置の大型化等の障害になっている。本発明は
このような事情に鑑みて提案されたもので、吸着剤槽を
小型化して装置の配置の自由度を大きくし冷房能力の増
加を図ると共に、作動媒体の液面を常に一定に保って蒸
発器性能を常時最大に発揮する省エネルギかつ無公害の
吸着式冷却装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、固
体吸着剤及び伝熱管を内蔵してなる吸着剤充填槽を少な
くも２槽設け、上記各充填槽を冷媒が一方向蒸気流を生
成して循環するように凝縮器及び蒸発器を接続すると共
に、上記充填槽の一方が吸着工程を行うときは他方が脱
着工程を行うように交互に工程を切換える吸着式冷却装
置において、上記蒸発器を上部ガスヘッダー及び下部液
ヘッダーを複数の鉛直伝熱管にて連通してなる蒸発器と
なし、同蒸発器の冷媒入口側流路中に上記液ヘッダーよ
り下方に位置するタンクを設け同タンクと同液ヘッダー
とを供給ポンプを有する連通管で接続すると共に、同タ
ンクと上記伝熱管の適宜高さにオーバーフロー管を配設
し、更に同タンクの入口側に吸脱着切換時に間欠的に開
閉する弁を挿入したことを特徴とする。

【００２０】

【作用】このような構成によれば、吸着剤充填槽１００
Ａ，１００Ｂの熱媒体供給口１３１Ａ，１３１Ｂの入
口，出口をそれぞれ加熱用熱媒体回路２００，冷却水循
環回路３００に各１対の方向切替弁９００，１０００に
より並列接続的に切替えることで、吸着剤槽を小型化し
て配置及び装置の自由度を大きくするとともに冷房能力
を増加して省エネルギかつ無公害の吸着式冷凍装置が得
られる。また、蒸発器では、ポンプによりタンクから供
給される媒体は適正な液面ｈに保たれ、余剰媒体はオー
バーフロー管を経てタンクへ戻り、蒸発器内の液面は常
に一定に保たれるので、常時蒸発器としての性能を最大
に発揮することができる。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１は本発明に係る蒸発器を示す斜視図及び縦断面
図であって、この蒸発器は図６全体系統図にそれぞれ示
されている蒸発器６００の代わりに使用するものであ
り、上図において、図６〜７と同一の符号はそれぞれ同
図と同一の部材を示し、本発明に係る蒸発器が図６に示
した構造と異なるところは次の点である。すなわち、本
発明に係る蒸発器６００ａでは下部液ヘッダー６０２の
若干下方に主タンク６０３を設け、主タンク６０３の下
部から液ヘッダー６０２への連通管６０４を設けると共
に、連通管６０４の中間にベロースポンプ等のポンプ６
０５を挿入し、更に液ヘッダー６０２の上部寸法ｈへ蒸
発管６０６の１本と主タンク６０３を連通するオーバー
フロー管６０７を配設し、また、主タンク６０３と副タ
ンク６０４間に電極開閉弁６０８を挿入して吸脱着工程
の切換時に間欠的に電 開閉弁の開閉を行う。

【００２２】このような構造によれば、ポンプ６０５に
より主タンク６０３から供給される媒体は適正な液面ｈ
に保たれ、余剰媒体はオーバーフロー管６０７を経てタ
ンク６０８へ戻る。また、蒸発器内６００ａ内の液面は
常に一定に保たれるので、常時蒸発器としての性能を最
大に発揮することができる。本発明は図６に示した吸着
式冷却装置の蒸発器にも通用できることはいうまでもな
い。

【００２３】このように、蒸発器にタンク，供給ポン
プ，連通管，オーバーフロー管等を付設した吸着式冷却
装置によれば、下記の効果が奏せられる。 （１）吸着剤槽１４（図４）と蒸気槽１５（図４）は互
いに分離構成されているので、その設置はかなり自由に
なる。 （２）冷却回路の熱交換器２２（図４）と吸着式冷凍機
１の蒸発部２（蒸発器）（図４）を兼用することにより
構造が簡単になる。 （３）蒸気流路は唯一であり、この種の冷却装置として
は極めて簡素な構成であり小型化及び軽量化に寄与する
ところ大であると共に、極めて簡素な構成による信頼性
増加も期待できる。 （４）軽量化とエンジン動力を要しないことに伴い乗り
物の運搬動力は低減され燃費向上になる。 （５）フロン系冷媒を使わずに冷却能力を取り出すこと
ができるので、オゾン層破壊の防止に寄与するところ大
である。

【００２４】

【発明の効果】要するに本発明によれば、固体吸着剤及
び伝熱管を内蔵してなる吸着剤充填槽を少なくも２槽設
け、上記各充填槽を冷媒が一方向蒸気流を生成して循環
するように凝縮器及び蒸発器を接続すると共に、上記充
填槽の一方が吸着工程を行うときは他方が脱着工程を行
うように交互に工程を切換える吸着式冷却装置におい
て、上記蒸発器を上部ガスヘッダー及び下部液ヘッダー
を複数の鉛直伝熱管にて連通してなる蒸発器となし、同
蒸発器の冷媒入口側流路中に上記液ヘッダーより下方に
位置するタンクを設け同タンクと同液ヘッダーとを供給
ポンプを有する連通管で接続すると共に、同タンクと上
記伝熱管の適宜高さにオーバーフロー管を配設し、更に
同タンクの入口側に吸脱着切換時に間欠的に開閉する弁
を挿入したことにより、吸着剤槽を小型化して装置の配
置の自由度を大きくし冷房能力の増加を図ると共に、作
動媒体の液面を常に一定に保って蒸発器性能を常時最大
に発揮する省エネルギかつ無公害の吸着式冷却装置を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蒸発器を示す斜視図及び断
面図である。

【図２】公知のフロンガスを使用したカークーラーシス
テムを示す系統図である。

【図３】公知の吸着式カークーラーを示す系統図であ
る。

【図４】図３の詳細図である。

【図５】本出願人がさきに提案した特願平２−３２４８
５６号に係る吸着式冷凍装置を示す全体系統図である。

【図６】図５の変形例を示す同じく全体系統図である。

【図７】，

【図８】，

【図９】はそれぞれの代表的な吸着剤の吸着等温線を示
す線図である。

【図１０】吸着質の呼吸量の比較例を示す線図である。

【図１１】図５〜６の蒸発器を示す縦断面図である。

【００２５】

【符号の説明】 １００Ａ，１００Ｂ 吸着剤充填槽 １０１ 吸着剤充填槽内の空所 １１０ 熱交換部材 １２０ 固体吸着剤 １３０ 筒状容器 １３１Ａ，１３１Ｂ 熱媒体供給口 ２００ 加熱用熱媒体回路 ２１０ 機関の冷却水循環回路 ２１１ 機関 ２１２ ラジエーター ２１３ 分流弁 ２１４ ポンプ ２１５ パイピング ２２０ 排気熱交換器 ３００ 冷却水循環回路 ３１０ 空気冷却器 ３２０ ポンプ ４００ 凝縮部 ５００ 凝縮液体貯溜容器 ６００，６００ａ 蒸発器 ６０１ ドレン ６０２ 液ヘッダー ６０３ 主タンク ６０４ 連通管 ６０５ ポンプ ６０６ 蒸発管 ６０７ オーバーフロー管 ６０８ 電磁開閉弁 ６０９ ガスヘッダー ６１０ 冷却負荷 ６１１ ダクト ６１２ 送風機 ７００ ４方切替弁 ８００ 密閉循環系形成手段 ８１０ 蒸気通路 ８１１ 絞り弁 ９００ 方向切替弁 １０００ 方向切替弁 １１００ 水冷媒（吸着質）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水上 春信 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業 株式会社名古屋研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体吸着剤及び伝熱管を内蔵してなる吸
   着剤充填槽を少なくも２槽設け、上記各充填槽を冷媒が
   一方向蒸気流を生成して循環するように凝縮器及び蒸発
   器を接続すると共に、上記充填槽の一方が吸着工程を行
   うときは他方が脱着工程を行うように交互に工程を切換
   える吸着式冷却装置において、上記蒸発器を上部ガスヘ
   ッダー及び下部液ヘッダーを複数の鉛直伝熱管にて連通
   してなる蒸発器となし、同蒸発器の冷媒入口側流路中に
   上記液ヘッダーより下方に位置するタンクを設け同タン
   クと同液ヘッダーとを供給ポンプを有する連通管で接続
   すると共に、同タンクと上記伝熱管の適宜高さにオーバ
   ーフロー管を配設し、更に同タンクの入口側に吸脱着切
   換時に間欠的に開閉する弁を挿入したことを特徴とする
   吸着式冷却装置。