JPH08240357A - 吸着式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着器が小型で比較的少量の吸着剤を使用す
るものでありながら、大きな冷凍能力を発揮する小型の
吸着式冷凍機を提供する。 【構成】 吸着工程にある複数個の吸着器のうちのｎ番
目の吸着器とｎ＋１番目の吸着器が熱的に直列に接続さ
れ、前段であるｎ番目の吸着器の吸着剤が、後段である
ｎ＋１番目の吸着器の吸着剤による冷媒の吸着により冷
却される。即ち、エバポレータ３から出る水のような冷
媒の蒸気を吸着する左側１段目の吸着器１１の吸着剤
は、冷却管１１１の中を流れる水のような冷媒の蒸気が
左側２段目の吸着器１２の吸着剤に吸着されることによ
って強く冷却され、温度が低下することによって大きな
吸着能力をもたらし、結果としてエバポレータ３が大き
な冷凍能力を発揮する。本発明は吸着器の中を吸着剤が
循環する冷凍システムの吸着工程に対して適用すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空調装置の一部
として利用するための、シリカゲルやゼオライトのよう
な吸着剤を使用する吸着式冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸着式冷凍機は、図２に例示する
ように、シリカゲルやゼオライトのような吸着剤を内部
に充填されて並列的に配置された一対（２個）の吸着器
１，２と、循環する水のような冷媒によって室内の空気
を冷却して冷風として放出するエバポレータ３と、冷媒
を外気によって冷却して液化させるコンデンサ４と、そ
れらの機器の間を接続するか、或いはそれらを外部の機
器と接続する配管の途中に設けられて流路を切り換える
４方弁６、或いは３方弁６’，６”と、更に冷媒を循環
させるポンプ７のようなものから構成されている。吸着
器１は冷却管１’と加熱管１”を備えており、吸着器２
も同様に冷却管２’と加熱管２”を備えている。

【０００３】図２は、左側の吸着器１が吸着工程の状態
にあり、吸着器１の内部の吸着剤が冷媒の蒸気（水蒸
気）を吸着していると共に、右側の吸着器２が脱着（脱
離）工程の状態にあり、吸着器２の内部の吸着剤が水
（水蒸気）を脱着して放出している場合（運転状態）を
示している。吸着器１と吸着器２が吸着工程と脱着工程
を交互に繰り返すと共に、相手に対して反対の工程をと
るように、各弁６，６’，６”が図示しない制御装置に
よって切り換え操作される。

【０００４】加熱流体としては例えば１００°Ｃの温水
が供給され、冷却流体としては例えば４０°Ｃの水が供
給される。図２に示す状態において、吸着器１内の吸着
剤は先の脱着工程において水蒸気を放出したために含水
量が減少して水分吸着率が低下し、水蒸気を吸着する能
力が復活（再生）しているので、エバポレータ３におい
て空気を冷却した際に発生する水蒸気を吸収して吸着す
る。吸着剤が冷媒である水（水蒸気）を吸着する際には
熱が発生して吸着器１内部の温度が上昇し、吸着剤が水
蒸気を吸着する能力が低下するので、吸着器１の冷却管
１’に冷却流体として例えば４０°Ｃの水を流して冷却
し、その温度において吸着剤が飽和状態に近づくまで水
蒸気を吸着させる。

【０００５】図２の状態では、同時に吸着器２が脱着工
程を実行している。吸着器２の脱着工程は加熱管２”に
加熱流体として例えば１００°Ｃの温水を流すことによ
って吸着器２内の吸着剤を加熱し、前の吸着工程におい
て吸着した水を脱着（脱離）させて、その際に発生する
水蒸気をコンデンサ４へ送って凝縮させる。それによっ
て吸着器２内の吸着剤の含水量が減少し、水分吸着率が
低下して再び水蒸気を吸着する能力が復活（再生）す
る。従って、各弁６，６’，６”によって流路を切り換
えて、図２の場合とは反対に左側の吸着器１を脱着工程
の状態にすると共に、右側の吸着器２を吸着工程の状態
にすれば、略連続的にエバポレータ３において空気を例
えば５°Ｃ程度に冷却して冷風を発生させることができ
る。

【０００６】このように、例えばシリカゲルと水による
吸着式冷凍機において、冷却流体として４０°Ｃの水を
使用し、加熱流体として１００°Ｃの温水を使用して、
５°Ｃ程度の冷熱を得ようとする場合は、図４に示すよ
うに、脱着工程終了時の吸着器内の吸着剤に残留してい
る水分吸着率は４％wt程度（図４のＡ点）であり、吸着
工程終了時の吸着器内の吸着剤の水分吸着率は７％wt程
度（図４のＢ点）である。従って、この例では水分吸着
率４％と７％の間で吸着と脱着を繰り返すことになっ
て、この差が僅かに３％wtと小さいため、十分な冷凍能
力（冷房能力）を得るためには多量の吸着剤を吸着器に
充填する必要がある。

【０００７】そこで、特開平５−２４８７２７号公報に
記載されている従来技術では、脱着工程において十分に
吸着剤の水分吸着率（量）を下げるために、１つの吸着
器の吸着剤から脱着される水分を他の吸着器の吸着剤に
吸収させることによって、脱着の程度を高めるという方
法を提案している。即ち、この従来技術は吸着器の脱着
工程において吸着器を多段化する構成をとっている。

【０００８】しかしながらこの方法では、脱着工程完了
時の水分吸着率４％wtを更に低減することができても、
０％wtにすることができる訳ではないし、仮に水分吸着
率を０％wtにすることができたとしても低減の効果は小
さく、吸着剤がシリカゲルの場合、最大で３７％wtであ
る吸着性能を十分に活かしているとは言えない。特開平
５−２４８７２７号公報に記載されている３０°Ｃの冷
却を行った場合にも、１５％程度の水分吸着率が得られ
るだけであって、これは最大の水分吸着率の半分にも満
たない数字である。冷却温度が更に高くて４０°Ｃであ
れば、実質的に９％程度の吸着が行われるに過ぎない。
その結果、この従来技術の場合でも吸着剤の使用量は多
くなり、それを収容するための吸着器の容積が大きくな
って、吸着式冷凍機全体を十分に小型化することが困難
になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような問題に対処して、新規な手段によっ
てそれらの問題を解消し、吸着器が小型で比較的少量の
吸着剤を収容するものでありながら、十分に大きな水分
吸着率（量）と冷凍能力を有しており、それによってシ
ステム全体を小型化することができる吸着式冷凍機を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、脱着工程にあ
る吸着器を多段化することによって脱着の程度を高める
という従来技術とは異なり、吸着剤をより低温まで冷却
すると水分吸着率が上昇するという吸着剤一般に見られ
る性質を利用して、吸着工程にある１つの吸着器の吸着
剤を、その吸着器の後段に接続された他の吸着器の作用
によって冷却することにより吸着剤の温度を一段と低下
させて、水分吸着率を飛躍的に上昇させること、即ち、
吸着工程にある吸着器を多段化することによって前記の
課題を解決するという新規な手段を提供する。

【００１１】より具体的に言えば本発明は前述の課題を
解決するための手段として、冷媒を吸着する吸着剤を収
容し吸着剤のための加熱手段と冷却手段とを備えている
複数個の吸着器と、エバポレータと、コンデンサと、流
路の切り換え手段とを含んでおり、吸着工程において少
なくとも前記複数個の吸着器のうちのｎ番目とｎ＋１番
目の吸着器が熱的に直列に接続され、前段である前記ｎ
番目の吸着器に収容されている吸着剤が、後段である前
記ｎ＋１番目の吸着器に収容されている吸着剤による冷
媒の吸着によって冷却されるように構成されていること
を特徴とする吸着式冷凍機を提供する。

【００１２】

【作用】本発明による吸着式冷凍機によれば、吸着工程
において複数個の吸着器のうちのｎ番目の吸着器とｎ＋
１番目の吸着器が熱的に直列に接続され、前段であるｎ
番目の吸着器に収容されている吸着剤が、後段であるｎ
＋１番目の吸着器に収容されている吸着剤による冷媒の
吸着によって冷却されるので、ｎ番目の吸着器に収容さ
れている吸着剤の温度が十分に低下し、エバポレータを
通った後の冷媒の吸着能力が格段に大きくなる。従っ
て、小型の吸着器であっても、それが飽和するまでにエ
バポレータを通った後の冷媒を多量に吸着することが可
能になり、エバポレータにおいて大きな冷凍能力を発揮
することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の基本的な実施例である第１実施例の
システム構成を図１に示す。第１実施例のシステムは、
４台の吸着器１１，１２，２１，２２とエバポレータ
３、３台のコンデンサ４，４’，５及びそれらを接続す
る配管と、配管の途中に設けられた４方弁６１、３方弁
６２〜６７、ポンプ７１〜７３とによって構成されてい
る。それぞれの吸着器とも内部に吸着剤が充填されてお
り、それらを加熱・冷却する手段として、加熱流体を流
す管１１２，１２２，２１２，２２２と、冷却流体を流
す管１１１，１２１，２１１，２２１とを備えている。
なお、１１，２１が１段目の吸着器で、１２，２２が２
段目の吸着器である。

【００１４】これらの各部分の接続及び内部流体の流れ
方を、図１に示されているように左側の吸着器１１，１
２が吸着、右側の吸着器２１，２２が脱着の状態にある
場合について説明する。４方弁６１によってエバポレー
タ３と吸着器１１が接続されているため、エバポレータ
３の内部の水蒸気が吸着器１１内に流入して図示しない
吸着剤に吸着される。吸着器１１内の冷却管１１１の内
部には前回の脱着の際に封入された水が入っている。管
１１１と２段目の吸着器１２が３方弁６２によって接続
されているので、吸着器１１内へエバポレータ３内で蒸
発した水が吸着されると、その際に発生する熱によって
管１１１内の水が蒸発して吸着器１２内の吸着剤に吸着
される。この場合は３方弁６３によって吸着器１２の冷
却管１２１とコンデンサ５が連通しており、管１２１内
の冷媒は吸着器１２の熱を奪って蒸発し、コンデンサ５
で放熱・凝縮し、ポンプ７１と３方弁６４を通って吸着
器１２の冷却管１２１に戻る。（蒸発・凝縮しない単相
の冷媒が循環して吸着器１２を冷却するようにしてもよ
い。）

【００１５】一方、脱着側では、３方弁６５によって吸
着器２１，２２とも、それぞれの加熱管２１２，２２２
に加熱流体が流れる。吸着器２２は３方弁６６、コンデ
ンサ４’、ポンプ７２、及び３方弁６７を介して吸着器
２１の冷却管２１１と連通する。また、このときに吸着
器２１の内部は４方弁６１を介してコンデンサ４と連通
しているので、コンデンサ４によって凝縮した水はポン
プ７３によってエバポレータ３へ戻る。

【００１６】以上の説明から既に明らかになった部分も
あるが、次に図１のシステムの作用をまとめて説明す
る。構成の説明の場合と同様に、図１の左側が吸着工
程、右側が脱着工程の状態にあるものとする。吸着時に
おいて、吸着器１１内の吸着剤が水蒸気を吸着するた
め、エバポレータ３と吸着器１１内の圧力が下がり、そ
れと同時にエバポレータ３内の温度も下がる。そのため
エバポレータ３内では水の蒸発が生じる。その際に、エ
バポレータ３を通過する室内の空気が冷却されて冷房効
果が得られる。一方、吸着器１１内の吸着剤が水蒸気を
吸着すると吸着熱を放出する。その熱を吸収して冷却管
１１１内の水が蒸発し、その水蒸気が２段目の吸着器１
２内の吸着剤に吸着され、その際に吸着器１２内の吸着
剤は吸着熱を放出する。その熱は冷却管１２１内を流れ
る冷媒に与えられ、更にコンデンサ５により外気中へ放
出される。このようにして、エバポレータ３における吸
熱量により、吸着器１１内の温度よりも吸着器１２内の
温度が大幅に高い２段階となるように段階的に昇温させ
る。そして、最終的に吸着器１２の熱を冷却管１２１内
を流れる冷却流体に吸収させ、放熱器であるコンデンサ
５によって外気中へ放出する。

【００１７】その際に各吸着器１１，１２内で生じてい
る吸着状況の１例を図３に示す。吸着器１１，１２内の
吸着剤とも初期は前回の脱着工程により水分吸着率は４
％となっている。（図中Ａ点）。各吸着器の最大吸着率
は、送られてくる水蒸気の露点温度と吸着剤（シリカゲ
ル）の温度即ち吸着器内の冷却温度によって決まる。１
段目の吸着器１１にはエバポレータ３から露点温度が約
５℃の飽和水蒸気が送られており、吸着器１１内の冷却
温度は、２段目の吸着器１２の水蒸気の吸着作用によっ
て２０℃となっている（図中Ｂ点）。２段目の吸着器１
２内の露点温度は１段目の吸着器１１の冷却温度とほぼ
同じになって２０℃であり、吸着器１２の冷却温度は外
気とほぼ同じであって４０℃となる（図中Ｂ’点）。こ
のような状態の時、吸着器１１の吸着率は約２０％（Ｂ
点）で、吸着器１２の吸着率も約２０％（Ｂ’点）とな
る。したがって、脱着時の吸着率４％との差は両吸着器
とも１６％になり、この例の場合、従来技術の単段吸着
の場合の３％からみると約５倍の能力を持っていること
になる。

【００１８】脱着については、加熱流体を吸着器２１，
２２の加熱管２１２，２２２に通すことにより、それぞ
れの吸着剤から水分を脱着させる。吸着器２１，２２内
の吸着剤は吸着後は点Ｂ，Ｂ’の状態であり、水分吸着
量はそれぞれ２０％である。ここから１００℃に加熱さ
れることによって、コンデンサ内部の露点（４０℃）の
状態まで（図Ａ点）水分を放出する。第１実施例では吸
着器２２内の吸着剤から脱着された水はコンデンサ４’
へ、コンデンサ４’からの水は冷却管２１１へ戻され
る。また、吸着器２１内の吸着剤から脱着された水はコ
ンデンサ４へ、コンデンサ４からの水はエバポレータ３
へ戻される。

【００１９】吸着器１１，１２の吸着と吸着器２１，２
２の脱着が終了すると、３方弁６２〜６７、４方弁６１
が切りかえられ、それまでとは反対に吸着器２１，２２
が吸着工程に、また吸着器１１，１２が脱着工程にな
り、エバポレータ３による冷房が連続的に行われる。本
実施例では、コンデンサ５の水は冷却管１２１又は２２
１のみを通る。またコンデンサ４’の水は冷却管１１１
又は２１１と、吸着器１２又は２２内のみを通る。さら
に、コンデンサ４の水はエバポレータ３と吸着器１１又
は２１内のみを通る。このように水が３系統に完全に分
離されて、互いに混じり合うことがないのも本実施例の
特徴である。なお、コンデンサ４或いは４’において凝
縮した水を冷却管１１１，２１１或いはエバポレータ３
へ戻すためのポンプ７２や７３は、一般に上流側が下流
側に対して圧力が高い状態におかれるため必ずしも必要
ではなく、固定の絞り等に置き換えることも可能であ
る。また、以下の実施例においても同様である。

【００２０】第１実施例は、２段の吸着器１１，２１及
び１２，２２を持ち、エバポレータ３の吸熱量を２段の
吸着器の吸着剤に与えることによって、それらを２段階
の異なる温度まで昇温させたのち放熱器から外気中へ放
出し、それによって前段側の吸着器内の吸着剤の温度を
一層低下させるように構成されているが、同じ考え方に
立って３段階や４段階のように段数を増やしてもよい。

【００２１】図５は第１実施例の変形例として３段階の
ものを示している。図中１３及び２３はそれぞれ３段目
の吸着器を示し、５’はコンデンサを、１３１及び２３
１は冷却管を、１３２及び２３２は加熱管を示す。

【００２２】なお、以上の説明では冷媒と吸着剤として
水とシリカゲルを用いる例を示したが、アルコールやフ
ロンのような他の冷媒や、ゼオライトや活性炭のような
他の吸着剤、あるいはそれらの混合物を使用することも
できる。また、１段目と２段目に別種の吸着剤や冷媒を
用いることもできる。

【００２３】第１実施例及びその変形例では、冷媒とし
ての水を送るために動力によって駆動されるポンプを用
いているが、この部分に絞り部（弁やキャピラリチュー
ブのような管圧損を発生するもの）を設け、圧力差や重
力による駆動力を利用してポンプを省略することも可能
である。

【００２４】次に、図６に示した第２実施例について説
明する。第２実施例の場合も第１実施例と同じく、図６
の左側の吸着器１１，１２が吸着工程にあり、右側の吸
着器２１，２２が脱着工程にある状態を示している。以
下、図１９に示す第１５実施例まで図面の表示方法は同
じである。なお、第２実施例と、それ以後の実施例の一
部では、吸着剤から冷媒を脱着させるための加熱流体と
して内燃機関の冷却水を用いることを具体的に例示して
おり、そのため内燃機関（図中Ｅ／Ｇ）への往復の流路
を図示している。

【００２５】第２実施例では、２段目の吸着器２２内の
吸着剤から脱着された水は、コンデンサ５に導かれて冷
却され、その水は、吸着器２１及び２２の冷却管２１１
と２２１へ戻される。また、１段目の吸着器２１内の吸
着剤から脱着された水はコンデンサ４へ導かれて冷却さ
れ、その水はエバポレータ３へ戻される。さらに、吸着
工程側の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管
１２１内の水も、コンデンサ５へ導かれて冷却され、吸
着器２１及び２２の冷却管２１１と２２１に戻される。

【００２６】このように第２実施例では吸着器２２内の
吸着剤からの水と、吸着器１２の冷却管１２１からの水
とをまとめてコンデンサ５において冷却するため、第１
実施例よりもコンデンサの数が少なく２台で済むという
特徴を有している。さらに、第１実施例では、コンデン
サ５からの水を吸着器１２の冷却管１２１あるいは吸着
器２２の冷却管２２１へ分配するための３方弁６４と、
コンデンサ４’からの水を吸着器１１の冷却管１１１あ
るいは吸着器２１の冷却管２１１へ分配するための３方
弁６７とが必要であるのに対し、第２実施例では、コン
デンサ５から冷却管１１１と１２１あるいは２１１と２
２１へとまとめて分配するため、３方弁６８が１つで済
むという特徴も有している。さらに、エバポレータ３を
通る水は、吸着器１１内と吸着器１２内、及びコンデン
サ４内まで流れるだけであるから、他の部分を通る水と
は完全に独立している。このためエバポレータ３を冷却
するための冷媒には冷房温度に最も適した性質を持つ物
質を用いることもでき、それによって性能向上が期待さ
れ得るという特徴も有する。

【００２７】次に、図７に示す第３実施例について説明
する。第３実施例では、右側２段目の吸着器２２内の吸
着剤から脱着された水は、コンデンサ４へ導かれて冷却
され、その水は、吸着器２１の冷却管２１１とエバポレ
ータ３へ戻される。また、１段目の吸着器２１内の吸着
剤から脱着された水もコンデンサ４で冷却され、その水
は２１１とエバポレータ３へ戻される。さらに、吸着工
程側の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１
２１内の水はコンデンサ５へ導かれて冷却され同じ冷却
管１２１へ戻される。

【００２８】このように第３実施例では吸着器２２と２
１内の吸着剤からの水をまとめてコンデンサ４で冷却す
るため、第１実施例の場合よりもコンデンサの数が少な
く２台で済むという特徴を有している。さらに、コンデ
ンサ５を通る水は吸着器１２及び２２の冷却管１２１と
２２１内にのみ通じているため、他の部分を通る水とは
完全に独立している。このため２段目の吸着器１２ある
いは２２を冷却するための冷媒には、外気等によって放
熱を行うために最も適した物質を用いることができるこ
とや、大気開放下で水などの冷媒を循環させてもよいこ
と等の特徴も有する。

【００２９】次に、図８に示す第４実施例について説明
する。第４実施例では、右側２段目の吸着器２２内の吸
着剤から脱着された水はコンデンサ５へ導かれて冷却さ
れ、その水は、１段目の吸着器２１の冷却管２１１へ戻
される。また、１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着
された水はコンデンサ４へ導かれて冷却され、その水は
２段目の吸着器２２の冷却管２２１とエバポレータ３へ
戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２内の吸着剤
冷却に用いられた冷却管１２１内の水も、コンデンサ４
へ導かれて冷却されて冷却管２２１とエバポレータ３に
戻される。

【００３０】このように第４実施例では吸着器２１内の
吸着剤からの水と冷却管１２１からの水をまとめてコン
デンサ４により冷却するため、第１実施例よりもコンデ
ンサの数が少なく、２台で済むという特徴を有してい
る。

【００３１】次に、図９に示す第５実施例について説明
する。第５実施例では、右側２段目の吸着器２２内の吸
着剤から脱着された水は、コンデンサ４へ導かれて冷却
され、その水は冷却管２２１，２１１と、エバポレータ
３へ戻される。また、右側１段目の吸着器２１内の吸着
剤から脱着された水もコンデンサ４へ導かれて冷却さ
れ、その水は冷却管２２１，２１１と、エバポレータ３
へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２内の吸着
剤冷却に用いられた１２１内の水もコンデンサ４へ導か
れて冷却され冷却管２２１，２１１と、エバポレータ３
へ戻される。

【００３２】このように第５実施例では吸着器２２，２
１内の吸着剤からの水と、冷却管１２１からの水をまと
めてコンデンサ４において冷却するため、第１実施例の
場合よりもコンデンサの数が少なく、１台で済むという
特徴を有している。さらに、第１実施例では、コンデン
サ５からの水を冷却管１２１あるいは２２１へ分配する
ための３方弁６４と、コンデンサ４’からの水を冷却管
１１１あるいは２１１へ分配するための３方弁６７が必
要であるのに対し、第５実施例では冷媒をコンデンサ４
から冷却管１１１と１２１へ、あるいは冷却管２１１と
２２１へとまとめて分配するため、この部分の３方弁６
９が１つで済むという特徴も有している。

【００３３】次に、図１０に示す第６実施例について説
明する。第６実施例では、右側２段目の吸着器２２内の
吸着剤から脱着された水は、コンデンサ４’へ導かれて
冷却され、その水は、冷却管２２１へ戻される。また、
右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された水は
コンデンサ４へ導かれて冷却され、その水は冷却管２１
１へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２内の吸
着剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水はコンデンサ
５へ導かれて冷却され、エバポレータ３に戻される。

【００３４】次に、図１１に示された第７実施例につい
て説明する。第７実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水は、コンデンサ５へ導かれ
て冷却され、その水は、冷却管２２１へ戻される。ま
た、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された
水はコンデンサ４へ導かれて冷却され、その水はエバポ
レータ３へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２
内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水はコン
デンサ４’へ導かれて冷却され、冷却管２１１へ戻され
る。

【００３５】この場合、エバポレータ３を通る水は吸着
器１１内又は１２内と、コンデンサ４にのみ通じている
ため他の部分を通る水とは完全に独立している。このた
めエバポレータ３を冷却するための冷媒には冷房温度に
最も適した性質を持つ物質を用いることもでき、それに
よって性能向上を期待することができるという特徴も有
する。

【００３６】次に、図１２に示す第８実施例について説
明する。第８実施例では、右側２段目の吸着器２２内の
吸着剤から脱着された水は、コンデンサ４’へ導かれて
冷却され、その水はエバポレータ３へ戻される。また、
右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された水は
コンデンサ４へ導かれて冷却され、その水は冷却管２１
１へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２内の吸
着剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水はコンデンサ
５へ導かれて冷却され、冷却管１２１へ戻される。

【００３７】コンデンサ５を通る水は冷却管１２１又は
２２１にのみ流れるため、他の部分を通る水とは完全に
独立している。このため２段目の吸着器１２あるいは２
２を冷却するための冷媒には、外気等によって放熱を行
うために最も適した物質を用いることができることや、
大気開放下で水などの冷媒を循環させてもよいこと等の
特徴も有する。

【００３８】次に、図１３に示す第９実施例について説
明する。第９実施例では、右側２段目の吸着器２２内の
吸着剤から脱着された水は、コンデンサ４へ導かれて冷
却され、その水はエバポレータ３へ戻される。また、右
側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された水はコ
ンデンサ５へ導かれて冷却され、その水は冷却管２２１
へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器１２内の吸着
剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水はコンデンサ
４’へ導かれて冷却され冷却管２１１へ戻される。

【００３９】次に、図１４に示す第１０実施例について
説明する。第１０実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水はコンデンサ４へ導かれて
冷却され、その水は２２１とエバポレータ３へ戻され
る。また、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着
された水はコンデンサ４’へ導かれて冷却され、その水
は冷却管２１１へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着
器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水
はコンデンサ４へ導かれて冷却され、冷却管２２１とエ
バポレータ３へ戻される。

【００４０】このように第１０実施例では吸着器２２内
の吸着剤からの水と、冷却管１２１からの水をまとめて
コンデンサ４へ導いて冷却するため、第１実施例の場合
よりもコンデンサの数が少なく、２台で済むという特徴
を有している。

【００４１】次に、図１５に示す第１１実施例について
説明する。第１１実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水は、コンデンサ４へ導かれ
て冷却され、その水は冷却管２１１とエバポレータ３へ
戻される。また、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤か
ら脱着された水はコンデンサ４’へ導かれて冷却され、
その水は冷却管２２１へ戻される。さらに、吸着工程側
の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２１
内の水はコンデンサ４へ導かれて冷却され、冷却管２１
１とエバポレータ３へ戻される。

【００４２】このように第１１実施例では吸着器２２内
の吸着剤からの水と冷却管１２１からの水をまとめてコ
ンデンサ４へ導いて冷却するため、第１実施例の場合よ
りもコンデンサの数が少なく、２台で済むという特徴を
有している。

【００４３】次に、図１６に示す第１２実施例について
説明する。第１２実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水はコンデンサ４へ導かれて
冷却され、その水はエバポレータ３へ戻される。また、
右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された水は
コンデンサ４’へ導かれて冷却され、その水は冷却管２
２１と２１１へ戻される。さらに、吸着工程側の吸着器
１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２１内の水
も、コンデンサ４’へ導かれて冷却されたのちに冷却管
２２１と２１１へ戻される。

【００４４】このように第１２実施例では、吸着器２１
内の吸着剤からの水と、冷却管１２１内の水とをまとめ
てコンデンサ４’へ導いて冷却するため、第１実施例の
場合よりもコンデンサの数が少なく、２台で済むという
特徴を有している。さらに、第１実施例では、コンデン
サ５からの水を冷却管１２１あるいは２２１へ分配する
ための３方弁６４と、コンデンサ４’からの水を冷却管
１１１あるいは２１１へ分配するための３方弁６７とが
必要であるのに対し、第１２実施例ではコンデンサ４’
から冷却管１１１と１２１あるいは２１１と２２１へと
まとめて水を分配するため、この部分の３方弁８１が１
つで済むという特徴も有している。

【００４５】次に、図１７に示す第１３実施例について
説明する。第１３実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水は、コンデンサ４’へ導か
れて冷却され、その水は冷却管２２１へ戻される。ま
た、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着された
水はコンデンサ４へ導かれて冷却され、その水は冷却管
２１１とエバポレータ３へ戻される。さらに、吸着工程
側の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２
１内の水もコンデンサ４へ導かれて冷却され、冷却管２
１１とエバポレータ３へ戻される。

【００４６】このように第１３実施例では吸着器２１内
の吸着剤からの水と、冷却管１２１からの水をまとめて
コンデンサ４へ導いて冷却するため、第１実施例の場合
よりもコンデンサの数が少なく、２台で済むという特徴
を有している。

【００４７】次に、図１８に示す第１４実施例について
説明する。第１４実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水はコンデンサ４へ導かれて
冷却され、その水は冷却管２２１とエバポレータ３へ戻
される。また、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から
脱着された水もコンデンサ４へ導かれて冷却され、その
水は冷却管２１１とエバポレータ３へ戻される。さら
に、吸着工程側の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられ
た冷却管１２１内の水はコンデンサ４’へ導かれて冷却
され、冷却管２１１へ戻される。

【００４８】このように第１４実施例では吸着器２２と
２１内の吸着剤から脱着された水をまとめてコンデンサ
４へ導いて冷却するため、第１実施例の場合よりもコン
デンサの数が少なく、２台で済むという特徴を有してい
る。

【００４９】次に、図１９に示す第１５実施例について
説明する。第１５実施例では、右側２段目の吸着器２２
内の吸着剤から脱着された水はコンデンサ４’へ導かれ
て冷却され、その水は冷却管２２１と２１１へ戻され
る。また、右側１段目の吸着器２１内の吸着剤から脱着
された水もコンデンサ４’へ導かれて冷却され、その水
は冷却管２２１と２１１へ戻される。さらに、吸着工程
側の吸着器１２内の吸着剤冷却に用いられた冷却管１２
１内の水はコンデンサ４へ導かれて冷却され、エバポレ
ータ３へ戻される。

【００５０】このように第１５実施例では吸着器２２，
２１内の吸着剤から脱着された水をまとめてコンデンサ
４’へ導いて冷却するため、第１実施例の場合よりもコ
ンデンサの数が少なく、２台で済むという特徴を有して
いる。さらに、第１実施例では、コンデンサ５からの水
を冷却管１２１あるいは２２１へ分配するための３方弁
６４と、コンデンサ４’からの水を冷却管１１１あるい
は２１１へ分配するための３方弁６７とが必要であるの
に対し、第１５実施例ではコンデンサ４’から冷却管１
１１と１２１あるいは冷却管２１１と２２１へまとめて
分配するため、この部分の３方弁８１が１つで済むとい
う特徴も有している。

【００５１】次に、図２０に示す第１６実施例について
説明する。第１６実施例は３つの吸着器１１，１２，１
３によって形成されており、流路を切り換えるために６
個の３方弁８２，８３，８４，８５，８６，８７と４個
の４方弁９１，９２，９３，９４が使用されている。こ
れらの３方弁及び４方弁の開閉は、図２０中のそれらの
弁に付してそれぞれ記入された１，２，３，４の数字が
一致するように行なわれる。

【００５２】各弁が図２０に示すように１の位置にある
状態において、吸着器１１はエバポレータ３と連通して
おり、第１段目の吸着器としての役割を果たしている。
吸着器１２は吸着器１１の冷却管１１１と連通してお
り、第２段目の吸着器としての役割を果たしている。吸
着器１１と１２が吸着工程にあるのに対し、吸着器１３
は、加熱管１３２を流れる加熱流体により加熱され、内
部の吸着剤から水を放出する脱着工程にある。２段目に
当たる吸着器１２の冷却管１２１内の水はコンデンサ４
へ導かれて冷却され、冷却管１３１とエバポレータ３へ
戻される。脱着工程にある吸着器１３内の吸着剤から放
出された水もコンデンサ４へ導かれて冷却され、冷却管
１３１とエバポレータ３へ戻される。

【００５３】図２０に示す状態が続き、吸着器１１の吸
着能力が元の約１／２まで低下すると共に、吸着器１２
の吸着能力がほぼ０になり、吸着器１３の吸着能力が元
通りに回復した時、すべてのバルブ（３方弁や４方弁）
は１の位置から２の位置に切り替えられる。それによっ
て配管の接続方向が変わり、吸着器１３が吸着工程の１
段目に、吸着器１１が吸着工程の２段目に、また吸着器
１２が脱着工程に移行する。この状態が続き、吸着器１
３の吸着能力が元の約１／２に、吸着器１１の吸着能力
がほぼ０に、吸着器１２の吸着能力が元通りに回復した
時、すべてのバルブは２の位置から３の位置に切り替え
られる。いうまでもなく、３の位置では吸着器１１が脱
着工程となり、吸着器１２と１３が吸着工程となる。こ
のようにバルブ位置を１→２→３→１→２→…と切り替
えていくことにより、吸着器１１〜１３の役割が次々と
変わって行き、エバポレータ３において連続した冷房効
果が得られる。

【００５４】第１６実施例では、３台の吸着器１１〜１
３により順次吸・脱着工程を行うことができるため、第
１実施例（吸着器４台）の場合に比べて吸着器の数を減
少させることができる特徴を有している。なお、第１６
実施例においては１段目、２段目と脱着用の計３段の吸
着器を用いた場合を例として示したが、図２１に示す第
１６実施例の変形例のように、１段目、２段目、３段目
と脱着用の計４段の吸着器を用いたもの、あるいはそれ
以上の吸着器を用いたものも可能である。図２１におい
て１４は４段目の吸着器を示す。

【００５５】次に、図２２に示す第１７実施例について
説明する。この例は図２０に示す第１６実施例に比べて
コンデンサ５を追加しているため、それに応じて４方弁
９５が追加されているが、その他の点は概ね同じであ
る。図２２の状態において、吸着器１１はエバポレータ
３と連通しており、第１段目の吸着器の役割を果たして
いる。吸着器１２は吸着器１１の冷却管１１１と連通し
ており、第２段目の役割を果たしている。これらの吸着
器１１及び１２が吸着工程にあるのに対し、吸着器１３
は加熱管１３２を流れる加熱流体により加熱され、内部
の吸着剤から水を放出する脱着工程にある。

【００５６】２段目に当たる吸着器１２の冷却管１２１
内の水はコンデンサ５へ導かれて冷却され、ヒートパイ
プ作用によって冷却管１２１へ戻される。脱着工程にあ
る吸着器１３内の吸着剤から放出された水はコンデンサ
４へ導かれて冷却され、冷却管１３１とエバポレータ３
へ戻される。なお、その他のバルブ切替え等の作用は第
１６実施例と同じである。

【００５７】第１７実施例では３台の吸着器１１〜１３
により吸・脱着工程を順次に行うことができるため、第
１実施例の場合（吸着器４台）に比べて吸着器の数を少
なくすることができるという特徴を有している。

【００５８】次に図２３に示す第１８実施例について説
明する。第１８実施例は、図２０に示した第１６実施例
から３方弁８３，８５，８６を省略したものに相当す
る。図２３に示す状態において吸着器１１はエバポレー
タ３と連通しており、第１段目の吸着器の役割を果たし
ている。吸着器１２は吸着器１１の冷却管１１１と連通
しており、第２段目の吸着器の役割を果たしている。吸
着器１１及び１２が吸着工程にあるのに対し、吸着器１
３は加熱管１３２を流れる加熱流体により加熱され、内
部の吸着剤から水を放出する脱着工程にある。

【００５９】２段目に当たる吸着器１２の冷却管１２１
内の水は、コンデンサ４へ導かれて冷却され、ヒートパ
イプ作用によって冷却管１２１へ戻される。脱着工程に
ある吸着器１３内の吸着剤から放出された水はコンデン
サ４へ導かれて冷却され、冷却管１３１とエバポレータ
３へ戻される。その他、バルブ切替え等の作用は第１６
実施例と同じである。

【００６０】第１８実施例では３台の吸着器により吸・
脱着工程を行うことができるため、第１実施例の場合
（吸着器４台）に比べて吸着器の数を少なくすることが
できるという特徴を有している。

【００６１】本発明の各実施例において、１１１，１２
１，１３１，２１１，２２１，２３１等を冷却管と呼ん
でいるが、本発明においては、これらは必ずしも冷却流
体を流す管状のものである必要はなく、各吸着器内の吸
着剤を冷却し得る手段であれば他の形状、構造を有する
ものであってもよいから、一般的にはこれらは冷却手段
と呼ぶべきものである。同様に、加熱管１１２，１２
２，１３２，２１２，２２２，２３２等も、各吸着器内
の吸着剤を加熱し得る手段であればどのようなものでも
よいので、一般的には加熱手段と呼ぶべきものである。

【００６２】次に、図２４に示す本発明の第１９実施例
について説明する。第１実施例から第１８実施例におけ
る吸着器１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３等
は全て冷却管と加熱管の双方を備えており、吸着工程に
おいて吸着器に収容されている吸着剤を冷却してより多
くの水を吸着させるために、冷却管には比較的低温の水
のような流体が流れ、また、脱着工程において吸着剤を
加熱して吸着剤に吸着されている水を脱着（放出）させ
るために、加熱管には内燃機関の冷却水套から出る冷却
水のような比較的高温の流体が流れる。従って、いずれ
かの吸着器において、例えば吸着工程から脱着工程へ作
動状態が切り換えられるときには、冷却管に吸着工程に
おいて流れていた比較的低温の流体が残っている状態
で、加熱管に比較的高温の流体が流れ始めることにな
る。その結果、加熱管に流れ始めた比較的高温の流体
は、最初は冷却管に残っている比較的低温の流体を加熱
するために使われ、その間は吸着剤を加熱することがで
きないから、切り換えの作動応答が遅くなるだけでな
く、余分の加熱能力が必要になるという問題がある。

【００６３】同様な問題は、同じ吸着器において脱着工
程から吸着工程への切り換えの際にも起こる。この場合
は加熱管に比較的高温の流体が残っている状態で、冷却
管に比較的低温の流体が流れ始めるので、冷却管に流れ
始めた比較的低温の流体は、最初は加熱管に残っている
比較的高温の流体を冷却するために使われ、その間は吸
着剤を冷却することができない。従って、やはり切り換
えの作動応答が遅くなるだけでなく、余分の冷却能力が
必要になるという問題がある。このように余分な加熱能
力及び冷却能力を必要とするということは、それだけシ
ステムを大型化することに結びつく。

【００６４】そこで第１９実施例では、前段の吸着器を
後段の吸着器によって冷却するという本発明の基本的な
特徴を活かしながら、上述の実施例では吸着器に別々に
設けられた冷却管と加熱管の機能を、纏めて単一の冷却
加熱管によって行わせるようにした点に特徴がある。も
っとも吸着器に単一の伝熱管を設けて、冷却及び加熱の
双方に切り換えて使用すること自体は特開平５−１３３
６３８号公報に見られるように従来公知であるが、第１
９実施例は単にそのような冷却加熱管の兼用という点だ
けでなく、第１実施例から第１８実施例と同様に、前段
の吸着器を後段の吸着器によって冷却して、前段の吸着
器の吸着能力、従って、エバポレータの冷房能力を高め
るという本発明の基本的な特徴を備えている。そしてこ
のような特徴は従来技術には開示されていない。

【００６５】具体的に図２４によって第１９実施例の構
成を説明する。冷房のために空気を冷却するエバポレー
タ３や４方弁６１、コンデンサ４等は前述の実施例のそ
れらと同様なものである。この例の特徴として、１段目
の左側の吸着器３１，３２及び右側の吸着器４１，４２
はいずれも単一の冷却加熱管を備えており、それらは３
１３，３２３，４１３，４２３として示されている。４
方弁６１の切り換えによって、左右の１段目の吸着器３
１及び４１において吸着剤を収容しているそれぞれの内
部は、それらの一方が冷房用のエバポレータ３に接続さ
れるとき、他方は外気によって冷却されるコンデンサ４
に択一的に接続される。

【００６６】１段目の吸着器３１及び４１に設けられた
冷却加熱管３１３及び４１３の図２４における下端は、
４方弁９６によって、それらの一方が内燃機関の放熱器
（Ｅ／Ｇとして略示する）に接続されるとき、他方はポ
ンプ７４を介して、吸着器４１を冷却するための冷水を
作る容器、即ち追加の熱交換器８の内部を通過している
単一の伝熱管８１１の下端に択一的に接続される。この
場合、追加の熱交換器８の内部には冷媒である水が規定
水量以上収容されており、内部の水蒸気の出口管８ａ
は、４方弁９７によって、２段目の吸着器３２及び４２
の一方の、それぞれ吸着剤を収容している内部に択一的
に接続される。そして同時に２段目の吸着器３２及び４
２の他方の内部はコンデンサ４”を経て追加の熱交換器
８の入口管８ｂへ接続される。

【００６７】追加の熱交換器８の伝熱管８１１の上端は
３方弁５３によって１段目の吸着器３１及び４１の冷却
加熱管３１３及び４１３の各上端のいずれかに接続され
る。これらの冷却加熱管３１３及び４１３の各上端部分
は、それぞれ３方弁５１及び５２を介して、２段目の吸
着器３２又は４２の冷却加熱管３２３又は４２３の下端
に択一的に接続されることができる。そのように接続さ
れなかった側では３方弁５１及び５２によって、２段目
の冷却加熱管３２３又は４２３の下端が放熱器５ａの入
口に接続される。そして４方弁９８の切り換えによっ
て、２段目の冷却加熱管３２３又は４２３の上端の一方
が加熱流体としての高温の冷却水を受け入れるために内
燃機関の冷却水套の出口に接続されると共に、他方が冷
却流体としての低温の冷却水を受け入れるために放熱器
５ａの出口に接続される。

【００６８】図２４に示す第１９実施例はこのような構
成を有するので、次にその作動状態について説明する。
図示の状態では、右側の吸着器４１及び４２が吸着工程
にあり、左側の吸着器３１及び３２が吸着した水を放出
する脱着工程にある。また、図中の矢印はこの状態にお
いて冷媒（少なくとも一部は内燃機関の冷却水）の流れ
る方向を示している。言うまでもなく、上述の実施例と
同様に３方弁や４方弁を切り換えることによって、左右
の吸着器の作動状態（吸着工程と脱着工程）を交互に反
転させることができ、それによってエバポレータ３にお
ける冷房効果を連続的に発揮させ得る。

【００６９】図２４に示す状態において、内燃機関の冷
却水套を通過することによって比較的高温となった温水
（冷却水）は、４方弁９８を通って脱着工程にある左側
の吸着器３２及び３１を流れ、それらの内部の吸着剤を
加熱して吸着された水の脱着を促進してから、４方弁９
６を経て内燃機関の放熱器へ戻る。それによって吸着器
３１内で発生した水蒸気は４方弁６１を経てコンデンサ
４へ流れ、そこで外気によって冷却されることによって
凝縮して再びエバポレータ３へ戻って冷房作用をする。
もっとも、この流路は内燃機関の冷却水が流れる各吸着
器内の冷却加熱管を含む流路等から独立しているので、
水以外の適当な冷媒を使用することができる。吸着器３
２内で発生した水蒸気は４方弁９７を経てコンデンサ
４”へ流れ、そこで外気によって冷却されて凝縮すると
共に、低温となった水は入口管８ｂから追加の熱交換器
８へ流入して溜まる。

【００７０】右側の吸着器４１及び４２は吸着工程にあ
るが、エバポレータ３における冷房作用の結果発生した
水蒸気を吸着器４１内の吸着剤が吸着するときに発生す
る吸着熱は、冷却加熱管４１３を流れる水に吸収され
る。それによって、冷却加熱管４１３内の水は温度が高
くなって、ポンプ７４の作動により４方弁９６を経て追
加の熱交換器８の伝熱管８１１へ流入し、追加の熱交換
器８内に溜まっている水によって冷却されて、再び吸着
器４１の冷却加熱管４１３へ戻って吸着器４１内の吸着
剤の冷却を続けるので、吸着剤の温度が低く保たれて吸
着能力が大幅に向上し、冷房能力も高くなる。追加の熱
交換器８内に溜まっている水は伝熱管８１１から熱を吸
収することによって温度が上昇しようとするが、一部の
水が蒸発する際に追加の熱交換器８内に溜まった水から
気化熱を奪うため、追加の熱交換器８内の水温は低く保
たれる。そして追加の熱交換器８において発生した水蒸
気は吸着器４２内の吸着剤に吸着される。

【００７１】この場合、放熱器５ａを通過することによ
って外気と熱交換をして比較的低温となった冷却水が、
放熱器５ａの出口から４方弁９８と冷却加熱管４２３を
通過して３方弁５２から再び放熱器５ａの入口へ戻るよ
うに流れることによって、吸着器４２内の吸着剤が冷却
されるので、その吸着剤は追加の熱交換器８からの水蒸
気を多量に吸着することができる。

【００７２】第１９実施例の特徴として、吸着器３１，
３２，４１及び４２内にはそれぞれ単一の冷却加熱管３
１３，３２３，４１３，４２３が設けられているので、
左右の吸着工程と脱着工程が切り換えられるときに各冷
却加熱管内に残った高温の水又は低温の水は、切り換え
と同時に進入する次の水によって押し出されるので、前
工程の熱的な影響が残るのを最小限に抑えることがで
き、作動切り換えの応答性が高くなると共に、エネルギ
消費が少なくなって効率が良くなり、システムの小型化
に貢献することができる。

【００７３】第２４図に示す第１９実施例では、吸着工
程にある右側１段目（一般的にはｎ段目）の吸着器４１
と、２段目（一般的にはｎ＋１段目）の吸着器４２が、
間に追加の熱交換器８を挟んで熱的に直列に接続されて
いるが、より基本的な構成としては、追加の熱交換器８
を使用しないで吸着器４１と吸着器４２とを直接に、熱
的に直列に接続することもできる。即ち、図１に示した
第１実施例のように、吸着器４１の冷却加熱管４１３の
上端を３方弁を介して吸着器４２の吸着剤が収容されて
いる内部へ接続し、冷却加熱管４１３に流れる冷媒を、
直接に後段の吸着器４２内の吸着剤に吸着させることに
よって冷却し、吸着器４２は内燃機関の冷却水によって
冷却するように構成する等、色々な態様をとることがで
きる。

【００７４】最後に、図２５に示す本発明の第２０実施
例について説明する。以上の実施例において使用される
吸着剤は全て吸着器の中に固定的に設けられていて移動
することがなく、それに対して水のような冷媒やその蒸
気が固定の吸着剤の中を流れるようになっている。従っ
て、個々の吸着器内の吸着剤について吸着工程と脱着
（脱離）工程を繰り返して行いながら連続的に冷房効果
を得るには、例えば吸着器を２系統設けて、その一方が
吸着工程を行うときには他方が脱着工程を行うようにし
て、それらを繰り返し切り換えて運転する必要がある。
このように吸着工程と脱着工程が絶えず切り換えられる
ものでは、どうしても或る程度は切り換えの際にエネル
ギや時間のロスを避けることができない。そこで、吸着
器の内部において粒状の吸着剤を循環的に流動させて、
吸着剤が吸着器内の吸着工程を行う領域と脱着工程を行
う領域を順次通過するようにすれば、単一の吸着器によ
っても連続的な冷房効果が得られる。この着想に基づく
システムは、例えば特開平２−２０３１６９号公報や特
開平３−１９９８６４号公報に記載されている。

【００７５】しかし、これらのシステムにおいても前述
の従来技術の場合と同様に吸着剤の吸着能力が十分に活
用されているとは言えないので、システムが大型化する
という問題までは解決されない。そこで本発明の基本的
な着想をこのような吸着剤を移動させる冷凍システムに
適用して、吸着剤の能力を十分に活用することにより作
動効率を高めようとするものが第２０実施例である。こ
の場合も、説明では水を冷媒の例として取り上げている
が、それ以外の冷媒を使用することができることは言う
までもない。

【００７６】図２５において、３５及び３６はそれぞれ
吸着ユニットとしての吸着器であって、第２０実施例の
場合も吸着器は２個以上設けられる。前段（ｎ段）の吸
着器３５及び後段（ｎ＋１段）の吸着器３６は概ね同じ
構造を有するので、ここでは吸着器３５を例にとって構
造を説明する。密閉された吸着器３５のケーシングの内
部には、下段に冷却用熱交換器としての冷却管３５１
が、上段に加熱用熱交換器としての加熱管３５２がそれ
ぞれ設けられる。加熱管３５２の上部には吸着剤流量調
整手段としての多孔板３５３が支持されており、冷却管
３５１の上部で加熱管３５２の下部には吸着剤流量調整
手段としての多孔板３５４が支持されている。そしてケ
ーシングの断面が拡大している側には、下部から上部に
向かって縦方向に吸着剤ａを搬送する吸着剤輸送手段と
してのスクリューコンベア３５５が設けられている。

【００７７】加熱管３５２が設けられた付近の空間は加
熱領域ｈ、即ち、多孔板３５３の孔から落下する粒状の
吸着剤ａを加熱するための領域を形成しており、冷却管
３５１が設けられた付近の空間は冷却領域ｃ、即ち、多
孔板３５４の孔から落下する粒状の吸着剤ａを冷却する
ための領域を形成している。加熱領域ｈにおいて発生す
る水蒸気が、加熱領域ｈに開口している流路によってコ
ンデンサ４へ導かれて外気によって冷却され、凝縮して
水に戻る。コンデンサ４は流路とポンプ７７を介して下
部のエバポレータ３に接続されており、エバポレータ３
では水と室内の空気の熱交換によって冷房作用が行われ
る。エバポレータ３において発生した水蒸気は、流路に
よって冷却領域ｃへ導かれて、比較的低温となっている
冷却領域ｃの雰囲気内に落下する吸着剤ａに吸着される
ようになっている。

【００７８】後段の吸着器３６は概ね前段の吸着器３５
と同じ構造を有しており、そのケーシングの内部には、
下段の冷却管３６１、上段の加熱管３６２、多孔板３６
３，３６４、スクリューコンベア３６５がそれぞれ前段
の吸着器３５の場合と同様な位置に設けられている。後
段の吸着器３６でも、加熱管３６２の付近の加熱領域ｈ
において発生した水蒸気は流路によってコンデンサ４’
へ導かれて外気によって冷却される。以上は前段の吸着
器３５の場合と同じであるが、後段の吸着器３６の場合
はコンデンサ４’において凝縮した水は流路によって追
加の熱交換器９へ導かれる。なお、流路の途中にはポン
プ７８が設けられる。

【００７９】追加の熱交換器９の構造及び関連構成は前
段の吸着器３５に接続される冷房作用をするエバポレー
タ３とは異なっており、追加の熱交換器９の下部の液相
部分はポンプ７５を介して前段の吸着器３５の冷却管３
５１の下部の入口に接続されていると共に、上部の気相
部分は冷却管３５１の上部の出口に接続されている。そ
して、追加の熱交換器９の上部の気相部分から延びる流
路が、後段の吸着器３６内の冷却管３６１の付近の冷却
領域ｃに開口している。

【００８０】後段の吸着器３６の冷却領域ｃを外気によ
って冷却するために、その冷却管３６１にはポンプ７６
を介して放熱器５”が接続されて水のような冷媒の循環
回路を構成する。場合によっては冷却管３６１の冷却を
冷媒の蒸発を伴う冷却システムによって行うために、放
熱器５”をコンデンサとしてもよい。前段の吸着器３５
及び後段の吸着器３６の加熱領域ｈを並列的に同時に加
熱するために、加熱管３５２及び３６２には内燃機関の
冷却水系統が接続される。即ち、加熱管３５２及び３６
２の入口側は機関の冷却水套の出口に、同じく出口側は
機関の放熱器の入口又は出口にそれぞれ接続されて、加
熱管３５２及び３６２に比較的高温の冷却水を受け入れ
ると共に、加熱領域ｈの加熱に利用した後の冷却水を機
関へ送り返すようになっている。

【００８１】図２５に示す第２０実施例の吸着式冷凍シ
ステムはこのように構成されているので、次にその作動
を説明する。前段の吸着器３５内において、スクリュー
コンベア３５５によって上部へ搬送された吸着剤ａは、
多孔板３５３の孔から加熱領域ｈへ落下するときに加熱
管３５２によって加熱されるので、吸着していた水蒸気
を放出する（脱着作用）。従って、多孔板３５４の上に
堆積する吸着剤ａは水分を殆ど含まないものとなってい
る。脱水された吸着剤ａは次に多孔板３５４の孔から冷
却領域ｃへ落下するが、冷却管３５１は追加の熱交換器
９の液相部分から供給される水によって冷却されて低温
になっているので、吸着剤ａも冷却される結果、前述の
各実施例において説明したように、吸着剤ａの吸着能力
が格段に上昇してエバポレータ３から導かれる水蒸気を
多量に吸着する（吸着作用）。

【００８２】このようにして吸着器３５の底部に溜まる
吸着剤ａは吸着能力一杯の多量の水分を含んでいるが、
それがケーシングの斜面によってスクリューコンベア３
５５の方へ導かれ、スクリューコンベア３５５が図示し
ない動力系統により駆動されていることによって、吸着
器３５の上部へ搬送される。多孔板３５３の上に押し出
された吸着剤ａは水蒸気を多量に吸着しており、それが
再び孔から加熱領域ｈへ落下して脱着作用を受けるとい
うように、前述の作動を連続的に繰り返す。その結果、
エバポレータ３においては切り換え時期を含まない全く
連続的な冷房効果が得られることになる。

【００８３】他方、本発明の特徴に対応して後段の吸着
器３６では、前段の吸着器３５の冷却管３５１へ循環供
給される水を追加の熱交換器９によって冷却するための
作用が行われる。即ち、前段の冷却管３５１内には、追
加の熱交換器９において冷却された水が通過することに
よって若干加熱された水となり（時には蒸発して）、再
び追加の熱交換器９内に戻る。追加の熱交換器９内では
冷却管３５１から戻って来た水や、コンデンサ４’から
戻って来た水が混合される。それによって、追加の熱交
換器９内の水の一部が蒸発して後段の吸着器３６の冷却
領域ｃへ導かれる。冷却領域ｃは放熱器５”からの冷却
水によって冷却された雰囲気内で多孔板３６４から水分
を殆ど含まない吸着剤ａが落下しているから、追加の熱
交換器９からの水蒸気は冷却領域ｃにおいて吸着剤ａに
吸着される。それによって追加の熱交換器９内は減圧さ
れ、且つ水の蒸発によって冷却されて比較的低い温度を
維持する。

【００８４】前段の吸着器３５についての説明から明ら
かなように、後段の吸着器３６においても、冷却領域ｃ
において水を多量に吸着した吸着剤ａはケーシングの底
に堆積してからスクリューコンベア３６５によって上部
へ搬送され、多孔板３６３の孔から加熱領域ｈへ落下し
て吸着していた水分を脱着する。加熱領域ｈを比較的高
温に維持するために、加熱管３６２には前段の加熱管３
５２と同様に、内燃機関の冷却水套から出た高温の冷却
水が導かれている。このように、後段の吸着器３６内に
おける吸着剤ａは、前段の吸着器３５における吸着剤ａ
と略同様に循環する。

【００８５】第２０実施例においては、このように吸着
剤ａを前段の吸着器３５及び後段の吸着器３６内でそれ
ぞれ循環させているので、吸着器を吸着工程と脱着工程
の間で作動状態を切り換える必要なしに、吸着剤ａが移
動して吸着工程と脱着工程を順次に受けることになり、
全く連続的にエバポレータ３における冷房効果が得られ
る。そして、本発明の各実施例に共通な基本的特徴に対
応して、この実施例では、前段の吸着器３５における吸
着剤ａを冷却して吸着能力を高めることによってエバポ
レータ３の冷房効果を高めるために、追加の熱交換器９
を介して後段の吸着器３６がバックアップするように設
けられているので、比較的少量の吸着剤ａによって高い
冷房効果が得られ、それによってシステム全体を小型化
することが可能になる。なお、前段の吸着器３５又は後
段の吸着器３６の一方を、前述の実施例に見られるよう
な吸着剤の循環を伴わない普通の吸着器に置き換えるこ
とも可能である。

【００８６】更に、図２５に示す例では、冷却管３５
１，３６１及び加熱管３５２，３６２はそれぞれ熱交換
器を２枚使用しているが、それぞれ１枚でも、或いは３
枚以上使用してもよい。また、追加の熱交換器として
は、図２６に示したような熱交換器９’を使用して、そ
の内部に伝熱管９０１を設け、後段の吸着器３６を冷却
する冷媒とは別系統の水を、ポンプ７５によって前段の
吸着器３５の冷却管３５１内へ循環させるようにしても
よい。

【００８７】次に、多少観点を変えて、前述のようにシ
ステム全体の構成を変更して発明の目的を達成するもの
とは異なり、システム構成の特徴の有無とは関係なく、
複数段の吸着器を有する吸着式冷凍機において、それら
の複数段の吸着器内に装填する吸着剤の仕様、即ち、吸
着剤の装填の態様や装填方法或いは装填量等を各段毎に
異ならせることによって、前述のようにシステム構成に
特徴がある各実施例と同様に本発明の目的を達成するこ
とができる実施例について説明する。

【００８８】以上の説明から明らかなように、例えば２
段吸着システムにおいて、１段目の吸着器と２段目の吸
着器とを比べてみると、それらの吸着器にそれぞれ装填
された吸着剤の温度と、それらの吸着剤によって吸着さ
れる水蒸気の露点温度は相互に異なっている。具体的に
吸着剤としてシリカゲルを用いる場合の１つの例につい
て先に図３として作動特性の線図を示したように、１段
目の吸着器２１の作動点Ｂは露点温度が５℃でシリカゲ
ル温度が２０℃であるのに対して、２段目の吸着器１２
の作動点Ｂ’は露点温度が２０℃でシリカゲル温度が４
０℃である。従って、各吸着器１１，１２の作動条件に
応じて、それぞれの水蒸気の吸着速度ができるだけ大き
くなるように、吸着剤であるシリカゲルの装填の仕様を
各吸着器毎に最適に設定すれば、使用するシリカゲルの
重量を少なくして、システム全体を小型化することが可
能になる。

【００８９】図２７及び図２８によって本発明の第２１
実施例を説明する。図２７の（ａ）に示す熱交換器１５
は、それぞれ中空の上下のヘッダー１５１及び１５２
と、それらを連結する格子状の数個の偏平な熱交換チュ
ーブ１５３とからなっており、各ヘッダー１５１及び１
５２は接続管１５４及び１５５を備えている。格子状に
配列する各熱交換チューブ１５３の間の空間には、吸着
剤として例えばシリカゲルが以下に述べる仕様によって
装填される。この熱交換器１５は、例えば図１に示した
吸着器１１，１２における冷却管１１１，１２１、或い
は加熱管１１２，１２２となり得るものである。熱交換
器１５は、その同じ構造が複数個の吸着器に使用された
場合において、それら複数個の吸着器の間に与えられる
吸着剤の装填の仕様についての相違そのものに特徴があ
るので、個々の熱交換器１５の構造が新規性を備えてい
る必要はない。

【００９０】格子状の熱交換チューブ１５３や、上下の
ヘッダー１５１及び１５２のような金属製の熱伝達面に
よって区画される空間１５６内に、吸着剤であるシリカ
ゲル１５７を装填する場合には、図２７の（ｂ）に示す
ように、熱伝達面の表面に何らかの取り付け手段を設け
ることによって、シリカゲル１５７の一層もしくは数層
を固定する方法と、図２７の（ｃ）に示すように、熱伝
達面によって形成される空間１５６内に所定の装填（或
いは充填）密度となるようにシリカゲル１５７を装填す
る方法のいずれかをとることになる。

【００９１】熱伝達面における熱交換の効率や、気体冷
媒である水蒸気が、空間１５６内に装填されたシリカゲ
ル１５７の層のどの程度の深さまで行き渡り得るかとい
う水蒸気の到達性を考えると、前者の方法が有利であっ
て、特開平５−３２２３６４号公報に記載された吸着式
ヒートポンプにおいても前者の方法を採用している。し
かし、前者の方法では空間１５６の利用率が低いので、
同じ吸着能力の場合は吸着器全体が大型化することが避
けられない。従って、吸着器の小型化を追求する場合に
は、空間１５６内の全体にくまなくシリカゲル１５７を
充填する後者の方法が遙に有利である。

【００９２】そこで、本発明の第２１実施例は、図１に
示したような２段の吸着システムを有する吸着式冷凍機
において、１段目の吸着器１１のシリカゲルの装填（或
いは充填）密度に対して、２段目の吸着器１２のシリカ
ゲルの装填（或いは充填）密度を相対的に高くしている
点に特徴がある。３段以上のシステムについても、後段
になるほど吸着剤の装填密度を高くするというこの実施
例の根底にある考え方を適用して対応することができ
る。前述のように、熱伝達面の間の空間１５６の利用率
を高めようとして吸着剤の装填密度を高めると、一般的
には吸着剤への水蒸気の到達性が低下するが、後段の吸
着器においては水蒸気圧が高くなって、それが水蒸気の
到達性を高める働きをするので、第２１実施例の手段に
よって後段の吸着器における吸着剤の装填密度を高めて
も、水蒸気の到達性が大幅に低下することはない。この
ようにして吸着剤の装填密度を高めることにより、シス
テム全体を小型化することができる。

【００９３】なお、従来技術として特開平３−１５２３
６３号公報に記載されている吸着式冷凍装置は、吸着剤
の仕様を変えるという意味では本発明の第２１実施例と
多少類似する面を有していると言えなくもないが、この
従来技術は１段の吸着の中での温度分布を考慮したもの
であるのに対し、本発明の第２１実施例は図３に示した
作動点Ｂ及びＢ’のような複数の作動点を設定するもの
であるから、両者は本質的に異なった発明である。

【００９４】第２１実施例では、吸着剤の装填密度を後
段になるほど高めることによってシステムを小型化して
いるが、その変形として、シリカゲルのような吸着剤の
粒径を後段になるほど小さくするという手段によって
も、同様に本発明の目的を達成することができる。一般
に吸着剤は粒径が小さくなるほど比表面積が大きくなる
ために水蒸気の吸着速度が大きくなる。その反面、吸着
剤の粒径が小さくなるほど水蒸気の通り易さが低下する
ために水蒸気の到達性が悪化する。この場合、シリカゲ
ルの水分吸着時の条件に応じて、粒径についての最適値
が存在する。それを図２８の線図によって示す。目印を
付した粒径の最適値（吸着速度の最大値）は、後段にな
るほど水蒸気圧が高くなることによって粒径の小さい方
へシフトする傾向があるので、その性質を利用してシス
テム全体の小型化を図ることができる。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、従来のものに比べて吸
着器を小型化することが可能になり、それによって吸着
式冷凍機のシステム全体を小型化することができる。ま
た、本発明によれば、比較的少量の吸着剤を収容する小
型の吸着器を備えた小型の吸着式冷凍機によって、十分
に大きな冷凍能力を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての吸着式冷凍機を示
すシステム構成図である。

【図２】従来の吸着式冷凍機を例示するシステム構成図
である。

【図３】第１実施例の作用効果を説明するための特性線
図である。

【図４】従来の吸着式冷凍機の問題点を説明するための
特性線図である。

【図５】第１実施例の変形としての吸着式冷凍機を示す
システム構成図である。

【図６】第２実施例としての吸着式冷凍機を示すシステ
ム構成図である。

【図７】第３実施例としての吸着式冷凍機を示すシステ
ム構成図である。

【図８】第４実施例としての吸着式冷凍機を示すシステ
ム構成図である。

【図９】第５実施例としての吸着式冷凍機を示すシステ
ム構成図である。

【図１０】第６実施例としての吸着式冷凍機を示すシス
テム構成図である。

【図１１】第７実施例としての吸着式冷凍機を示すシス
テム構成図である。

【図１２】第８実施例としての吸着式冷凍機を示すシス
テム構成図である。

【図１３】第９実施例としての吸着式冷凍機を示すシス
テム構成図である。

【図１４】第１０実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図１５】第１１実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図１６】第１２実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図１７】第１３実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図１８】第１４実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図１９】第１５実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２０】第１６実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２１】第１６実施例の変形としての吸着式冷凍機を
示すシステム構成図である。

【図２２】第１７実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２３】第１８実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２４】第１９実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２５】第２０実施例としての吸着式冷凍機を示すシ
ステム構成図である。

【図２６】第２０実施例の構成の一部を変更した例を示
す部分構成図である。

【図２７】第２１実施例を説明するための、それ自体に
は新規性のない熱交換器の構造を示すもので、（ａ）は
熱交換器の斜視図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ異なる
吸着剤の装填の仕様を示す断面図である。

【図２８】第２１実施例の変形例を説明するために、吸
着剤の粒径についての最適値の変化を示す線図である。

【符号の説明】

１，２…従来の吸着器 ３…エバポレータ ４，４’，４”，５，５’…コンデンサ ５”，５ａ…放熱器（又はコンデンサ） ６，６’，６”…弁 ７…ポンプ ８，９，９’…追加の熱交換器 １１〜１４，２１〜２３，３１，３２，３５，３６，４
１，４２…吸着器 １５…熱交換器 ５１〜５３，６２〜６９，８１〜８７…３方弁 ６１，９１〜９５，９６〜９８…４方弁 ７１〜７８…ポンプ １１１，１２１，１３１，２１１，２２１，２３１，３
５１，３６１…冷却管（冷却手段） １１２，１２２，１３２，２１２，２２２，２３２，３
５２，３６２…加熱管（加熱手段） １５１，１５２…ヘッダー １５３…熱交換チューブ １５６…空間 １５７…シリカゲル ３１３，３２３，４１３，４２３…冷却加熱管（冷却手
段兼加熱手段） ３５３，３５４，３６３，３６４…多孔板（吸着剤流量
調節手段） ３５５，３６５…スクリューコンベア（吸着剤輸送手
段） ８１１，９０１…伝熱管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 誠司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 寺尾 公良 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を吸着する吸着剤を収容し吸着剤の
   ための加熱手段と冷却手段とを備えている複数個の吸着
   器と、エバポレータと、コンデンサと、流路の切り換え
   手段とを含んでおり、吸着工程において少なくとも前記
   複数個の吸着器のうちのｎ番目の吸着器とｎ＋１番目の
   吸着器が熱的に直列に接続され、前段である前記ｎ番目
   の吸着器に収容されている吸着剤が、後段である前記ｎ
   ＋１番目の吸着器に収容されている吸着剤による冷媒の
   吸着によって冷却されるように構成されていることを特
   徴とする吸着式冷凍機。
2. 【請求項２】 少なくとも２系統の冷媒が、熱的には結
   合しながらも流体的には相互に独立している流路内をそ
   れぞれ循環するように構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の吸着式冷凍機。
3. 【請求項３】 前記エバポレータを含む冷媒の流路と、
   その後段に接続される少なくとも１個の前記吸着器を含
   む冷媒の流路とが熱的には結合しながらも流体的には相
   互に独立しており、それらの流路の間で冷媒の交流が阻
   止されていることを特徴とする請求項１記載の吸着式冷
   凍機。
4. 【請求項４】 前記流路の切り換え手段の数を減少させ
   るために、少なくとも１個の前記流路の切り換え手段の
   下流側が複数の流路に分岐していることを特徴とする請
   求項１記載の吸着式冷凍機。
5. 【請求項５】 前記コンデンサの数を減少させるため
   に、少なくとも１個の前記コンデンサが、複数個の前記
   吸着器からの冷媒を合流させて処理するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
6. 【請求項６】 前記コンデンサの数を減少させるため
   に、少なくとも１個の前記コンデンサが、吸着工程にあ
   る少なくとも１個の前記吸着器と、脱着工程にある少な
   くとも１個の前記吸着器からの冷媒を合流させて処理す
   るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
   の吸着式冷凍機。
7. 【請求項７】 前段の前記吸着器に収容されている吸着
   剤が飽和して吸着能力を失う前に、前記流路の切り換え
   手段によって冷媒の流路を後段の前記吸着器に切り換え
   るように構成したことを特徴とする請求項１記載の吸着
   式冷凍機。
8. 【請求項８】 同時に吸着工程をとる複数個の前記吸着
   器からなる吸着器群と、同時に脱着工程をとる複数個の
   前記吸着器からなる吸着器群とを含み、前記流路の切り
   換え手段によって各吸着器群が交互に吸着工程と脱着工
   程を繰り返すように連携して制御されることを特徴とす
   る請求項１記載の吸着式冷凍機。
9. 【請求項９】 複数の段階に配置されている前記吸着器
   から脱着された冷媒が、それぞれ別のコンデンサによっ
   て処理されることを特徴とする請求項１記載の吸着式冷
   凍機。
10. 【請求項１０】 複数個の前記吸着器の少なくとも１個
    が脱着工程をとり、同時に他の全部の前記吸着器が吸着
    工程をとるように、前記流路の切り換え手段が構成され
    ていることを特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
11. 【請求項１１】 複数個の吸着器のうちの少なくとも１
    個の吸着器における吸着剤のための前記加熱手段及び冷
    却手段が、共通の冷却加熱管からなっていることを特徴
    とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
12. 【請求項１２】 複数個の吸着器のうちで、吸着工程に
    おいて熱的に直列に接続されるｎ番目の吸着器とｎ＋１
    番目の吸着器との間に熱的に直列に追加の熱交換器を挿
    入したことを特徴とする請求項１１記載の吸着式冷凍
    機。
13. 【請求項１３】 複数個の吸着器のうちの少なくとも１
    個の吸着器において吸着剤が前記加熱手段と前記冷却手
    段との間を順次に循環するように構成されていることを
    特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
14. 【請求項１４】 複数個の吸着器のうちで、ｎ番目の吸
    着器とｎ＋１番目の吸着器がいずれもそれらの内部にお
    いて吸着剤が前記加熱手段と前記冷却手段との間を順次
    に循環するように構成されていることを特徴とする請求
    項１３記載の吸着式冷凍機。
15. 【請求項１５】 複数個の吸着器のうちで、ｎ番目の吸
    着器において吸着工程が行われる冷却領域と、それに対
    して熱的に直列に接続されると共に、ｎ＋１番目の吸着
    器において同じく吸着工程が行われる冷却領域との間
    に、それら二つの冷却領域と直列に追加の熱交換器を挿
    入したことを特徴とする請求項１４記載の吸着式冷凍
    機。
16. 【請求項１６】 吸着工程において熱的に直列に接続さ
    れる複数個の吸着器のうちのｎ番目の吸着器における吸
    着剤の装填密度に対して、それよりも後段のｎ＋１番目
    の吸着器における吸着剤の装填密度を高くしたことを特
    徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
17. 【請求項１７】 吸着工程において熱的に直列に接続さ
    れる複数個の吸着器のうちのｎ番目の吸着器における吸
    着剤の粒径に対して、それよりも後段のｎ＋１番目の吸
    着器における吸着剤の粒径を小さくしたことを特徴とす
    る請求項１記載の吸着式冷凍機。