JPH09152221A - 吸着式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒通路を開閉するための開閉弁の構成の簡
単化を図ると共に、冷媒通路における外部リークを防止
する。 【解決手段】 真空容器２２内に、仕切壁２７，２８等
を設け、２個の吸着器２３，２４、凝縮器２５、蒸発器
２６を配設する。吸着器２３，２４に、夫々吸着剤を冷
却，加熱するための熱交換流路２９，３０を設ける。蒸
発器２６に冷凍能力を取出すためのブライン通路３３を
設け、凝縮器２５に冷却用の熱交換パイプ３４を設け
る。凝縮器２５と蒸発器２６とをキャピラリチューブ３
１にて接続する。仕切壁２７に、吸着器２３と凝縮器２
５及び蒸発器２６とを連通させる開口部４２及び４６を
設け、仕切壁２８に、吸着器２４と凝縮器２５及び蒸発
器２６とを連通させる開口部４４及び４９を設ける。各
開口部４２，４４，４６，４９部分に、圧力差により開
閉する開閉弁４３，４５，４７，５０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤を有する吸
着器により、蒸発器内の水等の液冷媒を気化させて吸着
するようにした吸着式冷凍機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば冷蔵庫やエアコ
ン等に用いられる冷凍装置として、水などを冷媒とした
吸着式冷凍機が知られている。これは、シリカゲル，ゼ
オライト等の吸着剤が、冷却状態にあって気冷媒（水蒸
気）を高能力で吸着し、加熱状態にあっては吸着した気
冷媒を脱着して吸着能力が再生されることを利用したも
のである。近年では、この種の吸着式冷凍機をカーエア
コンに用いることが考えられている。

【０００３】図１５は、この種の吸着式冷凍機の構成を
概略的に示している。ここで、全体として環状をなし内
部に冷媒通路が形成される真空容器１内には、図で左右
に位置して第１及び第２の吸着器２及び３が配設される
と共に、図で上下に位置して凝縮器４及び蒸発器５が配
設されている。前記第１及び第２の吸着器２及び３は、
共に通気性が確保されたケース内に、多数の粒状の吸着
剤（例えばシリカゲル）を保持して構成されると共に、
その吸着剤を冷却，加熱するための流体が流通される熱
交換流路２ａ，３ａを備えている。また、前記凝縮器４
と蒸発器５とは、逆止弁６を有したキャピラリチューブ
７により接続されている。

【０００４】そして、前記第１の吸着器２から凝縮器４
に向かう冷媒通路には第１の開閉弁８が設けられ、第２
の吸着器３から凝縮器４に向かう冷媒通路には第２の開
閉弁９が設けられている。一方、前記蒸発器５から第１
の吸着器２に向かう冷媒通路には第３の開閉弁１０が設
けられ、蒸発器５から第２の吸着器３に向かう冷媒通路
には第４の開閉弁１１が設けられている。これら第１〜
第４の開閉弁８〜１１は、例えばバタフライ弁からな
り、真空容器１の外壁部に配設されたベローズ１２を介
して、ソレノイドやモータ等の外部駆動源１３によって
開閉駆動されるようになっている。

【０００５】上記構成においては、第１及び第２の吸着
器２及び３のうち、一方が吸着過程とされたときに他方
が脱着過程となるように、交互に切替えられるようにな
っている。今、例えば第１の吸着器２が脱着過程、第２
の吸着器３が吸着過程とされるときには、第１及び第４
の開閉弁８及び１１が開放され、第２及び第３の開閉弁
９及び１０が閉塞される。これにて、第１の吸着器２に
おいて以前に吸着していた気冷媒（水蒸気）が脱着され
て凝縮器４に供給され、凝縮器４内で凝縮されて液冷媒
（水）となり、その液冷媒がキャピラリチューブ７を通
って蒸発器５に供給される。そして、蒸発器５において
は、液冷媒が熱交換されて気冷媒となり、その気冷媒が
第２の吸着器３により吸着されるようになっている。

【０００６】しかしながら、上記従来構成では、第１〜
第４の開閉弁８〜１１の機構部分に次のような問題点が
あり、車載性を困難としていた。即ち、まず、開閉弁８
〜１１を開閉駆動するために外部駆動源１３及びベロー
ズ１２が必要となるため、部品点数が多くなって構成が
複雑となり、また消費電力が大きくなり、重量も大きい
ものとなっていた。そして、真空容器１内の真空を確保
するためにベローズ１２を用いているが、ベローズ１２
には耐久性の問題があり、ひいては真空容器１の外部リ
ークの虞があった。

【０００７】さらには、熱交換流路２ａ，３ａにおける
冷却，加熱流体の供給の切換えと同期して開閉弁８〜１
１の開閉の切換えを行う必要があるが、この場合、吸着
器２，３の加熱，冷却の切換えと、まわりの圧力上昇，
下降にはタイムラグがあり、このタイムラグを考慮せず
に開閉弁８〜１１の開閉を切換えると、冷媒の逆流が生
じたりする虞がある。このため、４個の開閉弁８〜１１
の開閉タイミングの微妙な制御を行う必要があって、制
御上の構成も複雑となっていた。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、冷媒通路を開閉するための開閉弁の構
成の簡単化を図ることができると共に、冷媒通路におけ
る外部リークを防止することができる吸着式冷凍機を提
供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の吸着
式冷凍機は、凝縮器と吸着器とを連通させる脱着側冷媒
通路に、凝縮器部分の圧力が吸着器部分の圧力よりも低
いときにその圧力差によって開放する脱着側開閉弁を設
けると共に、吸着器と蒸発器とを連通させる吸着側冷媒
通路に、蒸発器部分の圧力が吸着器部分の圧力よりも高
いときにその圧力差によって開放する吸着側開閉弁を設
けたところに特徴を有する。

【００１０】ここで、吸着器の脱着過程においては、脱
着する気冷媒によって、吸着器部分の圧力が凝縮器部分
及び蒸発器部分よりも高くなり、これに伴い脱着側開閉
弁が開放すると共に、吸着側開閉弁が閉塞する。これに
て、吸着器から脱着された気冷媒が、脱着側冷媒通路を
通って凝縮器に供給されるようになる。また、このと
き、吸着器から蒸発器へ気冷媒が逆流することはない。

【００１１】一方、吸着器の吸着過程においては、気冷
媒の吸着によって、吸着器部分の圧力が凝縮器部分及び
蒸発器部分よりも低くなり、これに伴い脱着側開閉弁が
閉塞すると共に、吸着側開閉弁が開放する。これにて、
蒸発器により気化された気冷媒が、吸着側冷媒通路を通
って吸着器に吸着されるようになる。また、このとき、
凝縮器から吸着器へ気冷媒が逆流することはない。

【００１２】この請求項１の吸着式冷凍機によれば、脱
着側及び吸着側開閉弁は、共に圧力差によって開閉する
ものであるから、開閉弁を駆動するための外部駆動源が
不要となり、また外部からの駆動力を冷媒通路の壁を通
して伝達するための構成も不要となる。しかも、開閉弁
の開閉の制御を行わずとも、吸着器が脱着，吸着のいず
れの過程にあるかに応じて開閉弁の開閉が自動で行われ
ることになる。従って、冷媒通路を開閉するための開閉
弁の構成の簡単化を図ることができると共に、冷媒通路
における外部リークを防止することができるという優れ
た実用的効果を得ることができ、ひいてはカーエアコン
への適用も可能となるものである。

【００１３】ところで、例えば吸着器の脱着過程におい
て装置が停止され、次の装置の運転時に速やかにその吸
着器の吸着過程を開始させたい場合があり、そのために
は、装置の停止中において吸着器の脱着状態が維持され
ていることが必要となる。ここで、装置の停止中には、
蒸発器の温度が上昇して圧力が高くなり、これに伴い吸
着側開閉弁が開放して蒸発器からの気冷媒が吸着器に吸
着されるようになってしまう虞がある。

【００１４】これに対し、本発明の請求項２の吸着式冷
凍機は、上記吸着側開閉弁を閉塞状態に保持するための
ロック機構を設けた構成に特徴を有するものである。こ
れによれば、例えば装置の停止中に、ロック機構により
吸着側開閉弁を閉塞状態に保持することができるので、
蒸発器からの気冷媒が吸着器に吸着されることを未然に
防止することができ、吸着器の脱着状態を維持しておく
ことができる。従って、例えば吸着器の脱着過程におい
て装置が停止された後、次の装置の運転時に速やかにそ
の吸着器の吸着過程を開始させることが可能となるので
ある。

【００１５】さらに、圧力差によって開閉する開閉弁
は、その圧力差の大小によって開度が変化し、圧力差が
小さくなったときに十分な開度が確保されなくなる虞が
ある。この場合、吸着器の吸着過程においては、吸着過
程の開始直後に蒸発器部分との間の圧力差が最も大きく
なって吸着側開閉弁の最大開度が得られるものの、その
後は、吸着器の吸着能力の低下と共に吸着側開閉弁の開
度が小さくなり、ひいては開閉弁が閉塞してしまう事態
も起こり得る。

【００１６】これに対し、本発明の請求項３の吸着式冷
凍機は、前記吸着側開閉弁の開放時にその所定の開度を
維持するための開度維持機構を設けた構成に特徴を有す
るものである。これによれば、吸着器部分と蒸発器部分
との間の圧力差が小さくなっても、開度維持機構により
吸着側開閉弁の所定の開度を維持することができ、吸着
過程における冷媒の流通を確保することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用空調装置
（カーエアコン）に適用した一実施例について、図１な
いし図９を参照して説明する。まず、図１は、本実施例
に係る吸着式冷凍機２１のシステム構成を概略的に示し
ている。ここで、この吸着式冷凍機２１は、１個の真空
容器２２内に、第１及び第２の２個の吸着器２３及び２
４、凝縮器２５並びに蒸発器２６を配設して構成され、
さらにその真空容器２２の外側に熱を授受する部分を有
して構成されている。尚、真空容器２２内は全体として
所定の真空度とされており、また真空容器２２内には、
冷媒としてこの場合所要量の水が収容されている。

【００１８】前記真空容器２２内は、例えばプラスチッ
ク製の左右の仕切壁２７，２８により図で左右方向に３
室に仕切られており、そのうち左室に前記第１の吸着器
２３が配設され、右室に前記第２の吸着器２４が配設さ
れている。詳しく図示はしないが、これら第１及び第２
の吸着器２３及び２４は、共に通気性が確保されたケー
ス内に、多数の粒状の吸着剤（例えばシリカゲル，ゼオ
ライト等）を保持して構成されている。また、各吸着器
２３及び２４のケース内には、夫々内部の吸着剤を冷
却，加熱するための流体が流通される熱交換流路２９及
び３０が設けられている。周知のように、前記吸着剤
は、冷却状態にあって気冷媒を高能力で吸着し、加熱状
態にあっては吸着した気冷媒を脱着して吸着能力が再生
されるという性質を有する。

【００１９】前記真空容器２２内の中室は、さらに図で
上下２室に仕切られ、そのうち一方の室（図で上側）に
前記凝縮器２５が配設され、他方の室（図で下側）に前
記蒸発器２６が配設されている。それら凝縮器２５と蒸
発器２６とはキャピラリチューブ３１により接続される
と共に、そのキャピラリチューブ３１の途中部には、蒸
発器２６から凝縮器２５への冷媒の逆流を阻止するため
の逆止弁３２が設けられている。また、前記蒸発器２６
には、冷凍能力を取出すためのブライン通路３３が設け
られ、前記凝縮器２５には、冷却用流体が供給される熱
交換パイプ３４が設けられている。

【００２０】ここで、前記真空容器２２の外側において
熱を授受する部分、つまり前記熱交換流路２９，３０並
びに熱交換パイプ３４に、冷却流体あるいは加熱流体を
供給するための構成について述べる。尚、それら熱交換
流路２９，３０並びに熱交換パイプ３４は、真空容器２
２の外壁部を気密に貫通して外部に導出されるようにな
っている。

【００２１】本実施例では、冷却流体あるいは加熱流体
は、エンジン冷却水からなり、エンジンのシリンダヘッ
ド部３５を熱源として高温の加熱流体が生成され、放熱
器（ラジエータ）３６によって冷却されて低温の冷却流
体が生成されるようになっている。また、２個の四方弁
（４ポート２位置切換弁）３７，３８を備えると共に、
３個のポンプ３９，４０，４１を備えて構成される。そ
して、それらは以下のような管路構成によって接続され
ている。

【００２２】即ち、まず、凝縮器２５の熱交換パイプ３
４の出口は、前記放熱器３６の入口側に接続され、放熱
器３６の出口側は、ポンプ３９を介して該熱交換パイプ
３４の入口に接続されている。これにて、ポンプ３９の
駆動により、熱交換パイプ３４には放熱器３６からの冷
却流体が供給され、その冷却流体が凝縮器２５内での冷
媒の凝縮に寄与して高温となった後、再び放熱器３６に
戻って冷却されるという循環が行われる。

【００２３】前記第１の吸着器２３の熱交換流路２９の
一端側は、四方弁３７の第１出口ポート３７ｂに接続さ
れ、熱交換流路２９の他端側は、四方弁３８の第２入口
ポート３８ｃに接続されている。一方、前記第２の吸着
器２４の熱交換流路３０の一端側は、四方弁３７の第２
出口ポート３７ｄに接続され、熱交換流路３０の他端側
は、四方弁３８の第１入口ポート３８ａに接続されてい
る。

【００２４】また、前記放熱器３６の出口側は、ポンプ
４０を介して四方弁３７の第１入口ポート３７ａに接続
され、放熱器３６の入口側は、四方弁３８の第２出口ポ
ート３８ｄに接続されている。さらに、シリンダヘッド
部３５の出口側は、ポンプ４１を介して四方弁３７の第
２入口ポート３７ｃに接続され、シリンダヘッド部３５
の入口側は、四方弁３８の第１出口ポート３８ｂに接続
されている。

【００２５】図１は、第１の吸着器２３の熱交換流路２
９に冷却流体を供給し（吸着過程）、第２の吸着器２４
の熱交換流路３０に加熱流体を供給する（脱着過程）際
の四方弁３７，３８における各ポートの接続状態を実線
で示している。ここで、四方弁３７においては、第１入
口ポート３７ａと第１出口ポート３７ｂとが接続され、
第２入口ポート３７ｃと第２出口ポート３７ｄとが接続
される。四方弁３８においては、第１入口ポート３８ａ
と第１出口ポート３８ｂとが接続され、第２入口ポート
３８ｃと第２出口ポート３８ｄとが接続される。

【００２６】これにて、ポンプ４０の駆動により、熱交
換流路２９には放熱器３６からの低温の冷却流体が供給
され、内部の吸着剤との熱交換の後、再び放熱器３６に
戻るという循環を行うようになっている。一方、ポンプ
４１の駆動により、熱交換流路３０には、シリンダヘッ
ド部３５からの高温の加熱流体が供給され、内部の吸着
剤との熱交換の後、再びシリンダヘッド部３５に戻ると
いう循環を行うようになっている。尚、詳しい説明は省
略するが、上記とは逆の、第１の吸着器２３の脱着過
程、第２の吸着器２４の吸着過程においては、四方弁３
７，３８が図１で破線で示す状態に切換えられ、熱交換
流路２９に加熱流体が供給され、熱交換流路３０に冷却
流体が供給されるようになっている。

【００２７】さて、前記真空容器２２内の左側の仕切壁
２７には、図で上部側に位置して、第１の吸着器２３と
前記凝縮器２５部分とを連通させる脱着側冷媒通路を構
成する第１の脱着側開口部４２が形成されていると共
に、その仕切壁２７の凝縮器２５側の壁部に、前記第１
の脱着側開口部４２を開閉するための第１の脱着側開閉
弁４３が設けられている。詳しくは後述するが、この第
１の脱着側開閉弁４３は、凝縮器２５部分の圧力が、第
１の吸着器２３部分の圧力よりも低いときに、その圧力
差によって凝縮器２５側に開放する構成とされている。

【００２８】また、右側の仕切壁２８にも、同様に第２
の吸着器２４と前記凝縮器２５部分とを連通させる脱着
側冷媒通路を構成する第２の脱着側開口部４４が形成さ
れていると共に、その仕切壁２６の凝縮器２５側の壁部
に、前記第２の脱着側開口部４４を開閉するための第２
の脱着側開閉弁４５が設けられている。この第２の脱着
側開閉弁４５も、凝縮器２５部分の圧力が第２の吸着器
２４部分の圧力よりも低いときに、その圧力差によって
凝縮器２５側に開放するようになっている。

【００２９】一方、左側の仕切壁２７には、図で下部側
に位置して、第１の吸着器２３と前記蒸発器２６部分と
を連通させる吸着側冷媒通路を構成する第１の吸着側開
口部４６が形成されていると共に、その仕切壁２７の第
１の吸着器２３側の壁部に、前記第１の吸着側開口部４
６を開閉するための第１の吸着側開閉弁４７が設けられ
ている。この第１の吸着側開閉弁４７は、蒸発器２６部
分の圧力が、第１の吸着器２３部分の圧力よりも高いと
きに、その圧力差によって第１の吸着器２３側に開放す
る構成とされている。さらに、後述するように、この第
１の吸着側開閉弁４７部分には、ロック機構４８（図７
参照）が設けられている。

【００３０】また、右側の仕切壁２８にも、同様に第２
の吸着器２４と前記蒸発器２６部分とを連通させる吸着
側冷媒通路を構成する第２の吸着側開口部４９が形成さ
れていると共に、その仕切壁２８の第２の吸着器２４側
の壁部に、前記第２の吸着側開口部４９を開閉するため
の第２の吸着側開閉弁５０が設けられている。この第２
の吸着側開閉弁５０も、蒸発器２６部分の圧力が、第２
の吸着器２４部分の圧力よりも高いときに、その圧力差
によって第２の吸着器２４側に開放する構成とされてい
る。さらに、この第２の吸着側開閉弁５０部分にも、図
示しないロック機構が設けられている。

【００３１】図２ないし図４は、前記脱着側開閉弁４
３，４５部分の構成を、第１の脱着側開閉弁４３を代表
させて示している。ここで、まず、仕切壁２７に形成さ
れる脱着側開口部４２は、全体として矩形状をなすので
あるが、本実施例では、図２及び図３に示すように、そ
の開閉弁４３配置側の面（図２，３で上面）において、
開口部４２の周囲を囲む矩形枠状に、例えばゴム製のシ
ール部材５１が設けられている。

【００３２】また、開口部４２の内部には、図４にも示
すように、開閉弁４３の閉塞時のたわみ防止用のリブ５
２が格子状に掛け渡された形態に一体に設けられてい
る。このリブ５２は、図３に示すように、前記シール部
材５１の図で上端部と同等以下の高さで膨出した形態で
設けられていると共に、その端部の上角部については、
前記シール部材５１の内側のエッジ部５１ａとの間で隙
間を形成するように切欠かれた如き形状とされている。

【００３３】そして、前記開閉弁４３は、軽量で強度が
高く、しかも耐熱性、耐水性、耐水蒸気性を備えた材料
例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂か
ら、前記開口部４２よりも一回り大きい矩形の薄板状に
構成されている。そして、この開閉弁４３は、図２に示
すように、その一辺部が開口部４２の周囲部に固定部材
５３により押え付けられて仕切壁２７に取付けられ、そ
の押え付け部分を支点として開閉動作するようになって
いる。

【００３４】この開閉弁４３は、凝縮器２５部分（図
２，３で上側）の圧力が第１の吸着器２３部分（図２，
３で下側）の圧力と同等以上となると、セルフシール方
向に閉じるのであるが、この閉塞時には、開閉弁４３の
周囲部が前記シール部材５１のエッジ部５１ａに圧接状
態となり、閉塞時の高いシール性を得ることができる。
また、第１の吸着器２３部分の圧力が十分小さくなる
と、開閉弁４３の中央部分が図２，３で下方に膨らむよ
うにたわむ虞があるが、前記リブ５２によってそのたわ
みを防止することができるようになっているのである。

【００３５】また、凝縮器２５部分の圧力が第１の吸着
器２３部分の圧力よりも低くなると、その圧力差により
開閉弁４３が図２，３で上方に開き、水蒸気が脱着側開
口部４２を通過することが可能となるようになってい
る。ところで、このとき、所定の冷凍性能を得るために
は所定の水蒸気の流量を得る必要があるが、開口面積に
よる圧力損失を考慮して、必要な流路断面積が確保され
る開閉弁４３の開度を得ることができるように、開閉弁
４３の重量等を設定する必要がある。例えば、本実施例
では、凝縮器２５部分と第１の吸着器２３部分の圧力差
が０．２Torrのときに、１．２ｇ／sec の流量が確保さ
れるように構成されており、もって３ｋＷの冷凍性能を
得るようにしている。

【００３６】一方、図５ないし図７は、前記吸着側開閉
弁４７，５０部分の構成を、第１の吸着側開閉弁４７を
代表させて示している。この吸着側開閉弁４７部分の構
成が、上記脱着側開閉弁４３部分の構成と相違するとこ
ろは、ロック機構４８が付加されているか否かにある。
従って、矩形状の吸着側開口部４６の内部には、たわみ
防止用のリブ５２が格子状に設けられ、開口部４６の周
囲部にはシール部材５１が設けられている。そして、Ｐ
ＰＳ樹脂から薄板状に構成された開閉弁４７は固定部材
５３により開閉可能に取付けられている。

【００３７】これにて、蒸発器２６部分（図５〜７で下
側）の圧力が第１の吸着器２３部分（図５〜７で上側）
の圧力と同等以下となると、開閉弁４７はセルフシール
方向に閉じ、蒸発器２６部分の圧力が第１の吸着器２３
部分の圧力よりも高くなると、開閉弁４７は図で上方に
開放し、水蒸気の流通を可能とするのである。

【００３８】そして、図７は、この吸着側開閉弁４７を
閉塞状態に保持するためのロック機構４８の構成を概略
的に示している。このロック機構４８は、真空容器２２
内に設けられ、電磁石５４により棒状のストッパ（プラ
ンジャ）５５を出没させるように構成されている。具体
的には、前記ストッパ５５は、前記電磁石５４の断電時
には、ばね５６のばね力により、図５に示すような開閉
弁４７の根元部分において開閉弁４７の図で上面部に位
置される突出位置に位置され、もって開閉弁４７が閉塞
状態にロックされるようになっている。

【００３９】また、ストッパ５５は、前記電磁石５４へ
の通電により吸引されて開閉弁４７に干渉しない没入位
置に引込み、もって開閉弁４７が開閉可能とされるよう
になっている。尚、このとき、真空容器２２の外部から
前記電磁石５４への通電を行う必要があるが、真空容器
２２の壁部には、電気的接続のための周知の封止電極
（ハーメチックシール）５７が設けられ、この封止電極
（ハーメチックシール）５７を介してリード線５８が接
続されるようになっている。

【００４０】さらに、本実施例では、このロック機構４
８は、吸着側開閉弁４７の開放時にその所定の開度を維
持するための開度維持機構を兼用するようになってい
る。即ち、上述のように開閉弁４７の閉塞時にストッパ
５５を突出位置に移動させると（図５参照）、ストッパ
５５が開閉弁４７を閉塞状態にロックするのであるが、
開閉弁４７が十分開放しているときにストッパ５５を突
出位置に移動させると、図６に示すように、ストッパ５
５が開閉弁４７の図で下面側に位置されるようになり、
開閉弁４７の閉塞を阻止して所定の開度を維持させるの
である。

【００４１】図示はしないが、以上のように構成された
各機構は、車両内に設けられるエアコンスイッチに基づ
き、マイコン等からなる制御装置（ＥＣＵ）により制御
されるようになっている。このとき、制御装置は、エア
コンスイッチがオンされると、第１及び第２の吸着器２
３及び２４に対して、一方が吸着過程にあるときに他方
が脱着過程となるように、前記ポンプ３９，４０，４１
及び四方弁３７，３８を制御するようになっている。そ
して、その過程が所定時間継続すると、吸着過程側を脱
着過程に、脱着過程側を吸着過程に夫々切換えるように
なっている。

【００４２】そして、本実施例では、制御装置は、エア
コンスイッチがオフされると、その時点で脱着過程にあ
る吸着器２３あるいは２４の脱着過程を引続き継続さ
せ、その脱着過程が完了すると、さらに残りの吸着器２
４あるいは２３の脱着過程を完了させた上で、装置を停
止させるようになっている。このとき、後の作用説明に
て述べるように、制御装置はそのソフトウエア的構成に
より、前記ロック機構４８（電磁石５４）を制御し、第
１及び第２の吸着側開閉弁４７及び５０を閉塞状態にロ
ックさせるようになっている。

【００４３】さらに、本実施例では、制御装置は、吸着
器２３あるいは２４の吸着過程において、その吸着器２
３，２４側に位置する吸着側開閉弁４７，５０が開放し
たときに、前記ロック機構４８（電磁石５４）を動作さ
せてストッパ５５を突出状態とし、その吸着側開閉弁４
７，５０の所定の開度を、その吸着過程が終了するまで
維持させるようになっている。

【００４４】次に、上記構成の作用について、図８及び
図９も参照して述べる。エアコンスイッチがオンされる
と、上述のように、制御装置は、第１及び第２の吸着器
２３及び２４に対して、一方が吸着過程にあるときに他
方が脱着過程となるように制御を行う。また、これと共
に、ポンプ３９の駆動により凝縮器２５の熱交換パイプ
３４に冷却流体が循環供給されるようになる。さらに
は、後述するロック時を除いてロック機構４８の電磁石
５４に通電が行われ、ストッパ５５が没入位置に位置さ
れる。

【００４５】図１は、第１の吸着器２３が吸着過程、第
２の吸着器２４が脱着過程にある様子を示している。こ
こで、第１の吸着器２３の熱交換流路２９には、冷却流
体が流されて内部の吸着剤が冷却状態とされる。する
と、吸着剤の周囲の気冷媒（水蒸気）が瞬時に吸着剤に
吸着されて第１の吸着器２３部分の圧力が低下し、第１
の吸着器２３部分の圧力が、凝縮器２５部分及び蒸発器
２６部分の圧力よりも低くなり、これに伴い、第１の脱
着側開閉弁４３が閉塞すると共に、第１の吸着側開閉弁
４７が開放する。

【００４６】これにより、第１の吸着器２３と蒸発器２
６とが連通されるようになり、蒸発器２６の液冷媒
（水）が気化して気冷媒（水蒸気）となり、矢印Ａで示
すように、その気冷媒が第１の吸着器２３の吸着剤に吸
着されるようになる。この際の、冷媒の気化潜熱によ
り、ブライン通路３３内の流体が冷却され、その冷却能
力が車室内に冷風を供給すべく取出されるのである。な
お、このとき、第１の脱着側開口部４２は閉塞されてい
るので、凝縮器２５部分の気冷媒が第１の吸着器２３部
分に逆流することはない。

【００４７】一方、第２の吸着器２４においては、熱交
換流路３０に加熱流体が供給されて吸着剤が加熱状態と
されることにより、吸着剤に吸着されていた気冷媒が脱
着されるようになる。すると、第２の吸着器２４部分の
圧力が上昇し、第２の吸着器２４部分の圧力が、凝縮器
２５部分及び蒸発器２６部分の圧力よりも高くなり、こ
れに伴い、第２の脱着側開閉弁４５が開放すると共に、
第２の吸着側開閉弁５０が閉塞する。

【００４８】これにて、矢印Ｂで示すように、第２の吸
着器２４から脱着された気冷媒が、第２の脱着側開口部
４４を通って凝縮器２５に供給されるようになる。これ
により、第２の吸着器２４の吸着剤の吸着能力が再生さ
れるようになる。また、凝縮器２５においては、その気
冷媒が凝縮されて液冷媒に戻り、その液冷媒が、キャピ
ラリチューブ３１を通して蒸発器２６に供給される。
尚、このとき、第２の吸着側開口部４９は閉塞されてい
るので、第２の吸着器２４から脱着された気冷媒が蒸発
器２６部分に逆流することはない。

【００４９】制御装置は、このような運転を例えば所定
時間（第２の吸着器２４の吸着剤の吸着能力が回復され
るに十分な時間）継続すると、四方弁３７，３８を切換
えることにより、第１の吸着器２３を脱着過程に、第２
の吸着器２４を吸着過程に切換える。すると、図示及び
詳しい説明は省略するが、今度は、脱着側開閉弁４３，
４５及び吸着側開閉弁４７，５０の開閉状態が上記とは
逆となり、左右の吸着器２３，２４を入替えた形態で同
様の動作が行われる。このように２個の吸着器２３，２
４において交互に過程が切換えられることにより、連続
的に冷却能力を得ることができるものである。

【００５０】この場合、圧力差により開閉する開閉弁４
３，４５，４７，５０により、第１の吸着器２３と凝縮
器２５及び蒸発器２６との間の冷媒通路の開閉、並び
に、第２の吸着器２４と凝縮器２５及び蒸発器２６との
間の冷媒通路の開閉が行われるので、それら開閉弁４
３，４５，４７，５０を、真空容器２２の外部からの駆
動力により開閉駆動させずに済むようになった。また、
四方弁３７，３８の切換えタイミングに対する開閉弁４
３，４５，４７，５０の開閉タイミングを制御する必要
もなくなったのである。

【００５１】ところで、車両においては、エンジン始動
直後に冷房運転を行ういわゆるクールダウンモードに対
応できることが望ましく、そのためには、エアコンの停
止中において吸着器２３あるいは２４の脱着状態が維持
されていることが必要となる。ここで、エアコンの停止
中には、蒸発器２６の温度が上昇して圧力が高くなり、
これに伴い吸着側開閉弁４７，５０が開放して蒸発器２
６からの気冷媒が吸着器２３，２４に吸着されるように
なってしまう虞がある。

【００５２】そこで、本実施例では、エアコンの停止時
には、ロック機構４８により、吸着側開閉弁４７及び５
０を閉塞状態にロックするようにしている、即ち、図８
のフローチャートは、エアコン停止後にロック機構４８
を動作させる手順を示しており、エアコンスイッチがオ
フされると（ステップＳ１にてＹｅｓ）、制御装置は、
まず、蒸発器２６の運転（ブライン通路３３への流体の
循環供給）を停止する（ステップＳ２）。

【００５３】そして、その時点で脱着過程にあった一方
の吸着器２３，２４（１台目吸着器と称する）の脱着過
程（熱交換流路２９，３０への加熱媒体の供給）を継続
させ、その１台目吸着器の脱着過程が完了すると（ステ
ップＳ３にてＹｅｓ）、その１台目吸着器側の開閉弁４
７，５０に対応するロック機構４８を動作させてその開
閉弁４７，５０を閉塞状態にロックする（ステップＳ
４）。引続き、他方の吸着器２４，２３（２台目吸着器
と称する）の脱着過程（熱交換流路３０，２９への加熱
媒体の供給）を実行し、その２台目吸着器の脱着過程が
完了すると（ステップＳ５にてＹｅｓ）、その２台目吸
着器側の開閉弁５０，４７に対応するロック機構４８を
動作させてその開閉弁５０，４７を閉塞状態にロックす
る（ステップＳ６）。

【００５４】これにて、蒸発器２６の温度が上昇して圧
力が高くなっても開閉弁４７，５０が開放して気冷媒が
吸着器２３，２４側に流れることがなくなり、両吸着器
２３及び２４は、共に脱着過程が完了した状態（吸着剤
の吸着能力が確保された状態）とされるのである。この
状態で、ポンプ３９，４０，４１が停止されて全ての運
転が停止されるのである（ステップＳ７）。

【００５５】これにより、次のエアコンの始動時に、い
ずれの吸着器２３，２４においても速やかに吸着過程を
実行させることが可能となり、エンジン始動直後に高能
力の冷房運転を行うことが可能となるのである。尚、ロ
ック機構４８においては、電磁石５４の断電にて開閉弁
４７，５０が閉塞状態にロックされるので、エアコンの
停止時に電磁石５４へ給電する必要はない。

【００５６】さらに、上述のように圧力差によって開閉
する開閉弁４３，４５，４７，５０は、その圧力差の大
小によってが開度が変化し、圧力差が小さくなったとき
に十分な開度が確保されなくなる虞がある。この場合、
吸着器２３，２４の吸着過程においては、吸着過程の開
始直後に蒸発器２６部分との間の圧力差が最も大きくな
って吸着側開閉弁４７，５０の最大開度が得られるもの
の、その後は、吸着器２３，２４の吸着能力の低下と共
に吸着側開閉弁４７，５０の開度が小さくなり、ひいて
は開閉弁４７，５０が閉塞してしまう事態も起こり得
る。

【００５７】これに対し、本実施例では、前記ロック機
構４８を開度維持機構として機能させることによって、
開閉弁４７，５０の開放時に所定の開度を維持できるよ
うにしている。図９のフローチャートは、吸着器２３，
２４の吸着過程における、対応する開閉弁４７，５０部
分に設けられたロック機構４８の制御手順を示してい
る。

【００５８】即ち、例えば第１の吸着器２３において吸
着過程が開始された時点では（ステップＳ１１にてＹｅ
ｓ）、対応する開閉弁４７部分のロック機構４８は、ス
トッパ５５が没入位置に位置されており、上述のように
蒸発器２６部分との圧力差によって開閉弁４７が開放す
る。この開閉弁４７は、吸着過程の開始直後に最大開度
が得られるので、所定以上の開度が得られたタイミング
にて（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、ロック機構４８が
動作（電磁石５４が断電）され、ストッパ５５が突出位
置に変移される（ステップＳ１３）。

【００５９】これにて、図６に示したように、開閉弁４
７の内側（閉塞側）にストッパ５５が位置されて、開閉
弁４７がそれ以上閉じることがなくなり、所定の開度が
維持されるのである。これにより、吸着器２３部分と蒸
発器２６部分との間の圧力差が小さくなっても、気冷媒
の流通を確保することができる。この後、その吸着器２
３の吸着過程が終了するまでその状態が維持され、吸着
過程が終了（脱着過程に移行）すると（ステップＳ１４
にてＹｅｓ）、ロック機構４８のストッパ５５が没入位
置に戻され（ステップＳ１５）、開閉弁４７が閉塞可能
とされるのである。尚、第２の吸着器２４（第２の吸着
側開閉弁５０）部分においても、同様にロック機構４８
が制御される。

【００６０】このように本実施例によれば、各冷媒通路
に、圧力差により開閉する開閉弁４３，４５，４７，５
０を設けるようにしたので、開閉弁を駆動するために従
来必要であった外部駆動源が不要となり、真空容器２２
の外部からの駆動力を伝達するためのベローズ等の構成
も不要となった。従って、従来に比べて構成の大幅な簡
単化を図ることができ、また、省電力を図ることができ
るものである。さらに、真空容器２２内に第１及び第２
の吸着器２３及び２４、凝縮器２５並びに蒸発器２６と
いう冷媒の流通に係る全ての要素を配設したので、全体
のコンパクト化を図ることができ、上記構成の簡単化と
併せて、車載性の向上を図ることができたのである。

【００６１】また、前記開閉弁４３，４５，４７，５０
の開閉が自動で行われることになって開閉制御の必要が
なくなるので、吸着器の加熱，冷却の切換のタイミング
に対して所定のタイムラグをもって開閉弁の開閉を切換
えるといった制御を行わなければならなかった従来と比
べて、制御上の構成も極めて簡単に済ませることができ
るものである。そして、真空容器２２の壁を貫通するの
は、固定された管路（熱交換流路２９，３０等）だけで
あり、また、電気的接続も封止電極５７により行われる
ので、従来のようなベローズ等の構成が必要なくなり、
真空容器２２における外部リークを確実に防止すること
ができ、ひいては信頼性の向上を図ることができるもの
である。

【００６２】さらに、特に本実施例では、ロック機構４
８を設け、エアコンの停止時に、各吸着器２３，２４の
脱着過程完了後に吸着側開閉弁４７，５０を閉塞状態に
保持するようにしたので、蒸発器２６からの気冷媒が吸
着器２３，２４側に流入することを未然に防止すること
ができ、吸着器２３，２４の脱着状態を維持しておくこ
とができる。従って、いわゆるクールダウンモードに対
応することができ、エンジン始動直後であっても、速や
かに吸着器２３，２４の吸着過程つまり冷房運転を開始
させることが可能となるのである。

【００６３】しかも、本実施例では、吸着側開閉弁４
７，５０の開放時に所定の開度を維持するための開度維
持機構（ロック機構４８）を設けたので、吸着器２３，
２４部分と蒸発器２６部分との間の圧力差が小さくなっ
ても、吸着側開閉弁４７，５０の所定の開度を維持する
ことができ、吸着過程における冷媒の流通を確保するこ
とができるものである。この場合、ロック機構４８が開
度維持機構を兼用しているので、別途に開度維持機構を
設ける場合に比べて構成が簡単となり、安価に済ませる
ことができるといったメリットを得ることができる。

【００６４】図１０ないし図１４は、本発明の夫々異な
る他の実施例を示すものであり、このうち図１０及び図
１１は、開閉弁の構成についての変形例を夫々示してい
る。図１０に示した開閉弁６１は、仕切壁６２の開口部
６３に対して、接離方向に平行移動することにより開閉
を行うようになっている。この場合、開閉弁６１はやは
り軽量な材料から矩形板状に形成され、その四隅部が仕
切壁６２に取付けられたガイドピン６４によってガイド
されるようになっている。

【００６５】図１１に示した開閉弁６５は、やはり軽量
な材料から矩形板状に形成され、その一辺部が仕切壁６
６に固定されて開閉するのであるが、仕切壁６６側には
冷媒通路を構成する例えば円形孔６７が複数個形成され
ており、開閉弁６５にも円形孔６８が複数個形成されて
いる。開閉弁６５の閉塞状態では、その開閉弁６５が仕
切壁６６の上面に密着するのであるが、このとき円形孔
６７と円形孔６８とはラップすることなく冷媒通路が閉
じられ、開閉弁６５が開放することによって、両円形孔
６７及び６８を通して気冷媒の流通が可能となるのであ
る。この場合、開閉弁６５の僅かな開放でも、広い通路
断面積が得られるものである。

【００６６】尚、図示はしないが、例えば薄板状の開閉
弁の周囲部（四辺部）に補強部材を設けるようにして
も、開閉弁のたわみやめくれ等の変形防止に有効であ
る。また、開閉弁の材料としても、上述したＰＰＳ樹脂
に限らず、テフロン等の他のプラスチック材料や、金属
等を採用するようにしても良い。開閉弁の形状や開閉構
造としても、様々な変形が可能であることは勿論であ
る。

【００６７】図１２ないし図１４は、仕切壁７１に形成
される開口部７２部分の構成についての変形例を夫々示
している。図１２においては、上記実施例のリブ５２に
代えて、矩形の開口部７２の内側に、開閉弁のたわみ防
止用のハニカム状（六角網目状）の薄板７３を設けるよ
うにしている。図１３においては、やはり開閉弁のたわ
み防止用に、開口部７２内にワイヤ７４を張るようにし
ている。さらに、図１４に示す変形例では、上記実施例
のゴム製のシール部材５１に代えて、仕切壁７１の開口
部７２の周縁部に図で上面側に突出するエッジ部７５を
一体に設けるようにしている。これらの構成でも、上記
実施例と同等の作用，効果を得ることができる。

【００６８】尚、上記実施例では、本発明を車両に組込
まれるカーエアコンに適用したが、冷蔵庫や建物用エア
コンなど他の冷凍装置全般に適用することもできる。こ
の場合、上記実施例では、１個の真空容器２２内に２個
の吸着器及び凝縮器，蒸発器を組込んで車載性を向上さ
せるようにしたが、従来例のようにそれら各要素をパイ
プで繋ぐような構成としても良い。また、車両用独自の
事情によりロック機構（開度維持機構）４８を設けるよ
うにしたが、これを省略しても所期の目的を達成するこ
とができる。

【００６９】その他、吸着器を３個以上設けるようにし
ても良く、また、ロック機構と開度維持機構とを別々に
設けても良く、さらには、蒸発器に直接通風を行って冷
風を取出すような構成としても良く、吸着器や凝縮器を
加熱，冷却する構成としても、様々な構成を採用するこ
とができる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、吸着式冷凍機
の全体構成を概略的に示す図

【図２】脱着側開閉弁部分の斜視図

【図３】脱着側開閉弁部分の断面図

【図４】脱着側開口部の平面図

【図５】吸着側開閉弁を閉塞状態にロックした様子を示
す断面図

【図６】吸着側開閉弁を開放状態にロックした様子を示
す断面図

【図７】ロック機構部分を概略的に示す平面図

【図８】エアコン停止時のロック機構の動作手順を示す
フローチャート

【図９】吸着側開閉弁の開放時のロック機構の動作手順
を示すフローチャート

【図１０】本発明の他の実施例を示す図２相当図

【図１１】異なる他の実施例を示す図２相当図

【図１２】異なる他の実施例を示す図４相当図

【図１３】異なる他の実施例を示す図３相当図

【図１４】さらに異なる他の実施例を示す図３相当図

【図１５】従来例を示すもので、吸着式冷凍機の全体構
成を概略的に示す図

【符号の説明】

図面中、２１は吸着式冷凍機、２２は真空容器、２３，
２４は吸着器、２５は凝縮器、２６は蒸発器、４２，４
４は脱着側開口部（脱着側冷媒通路）、４３，４５は脱
着側開閉弁、４６，４９は吸着側開口部（吸着側冷媒通
路）、４７，５０は吸着側開閉弁、４８はロック機構
（開度維持機構）を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水等の冷媒を凝縮する凝縮器と、この凝
   縮器から液冷媒が供給されその液冷媒を蒸発させて外部
   との熱交換を行う蒸発器と、気冷媒を吸着する吸着剤を
   有してなり前記凝縮器と脱着側冷媒通路を介して連通さ
   れると共に前記蒸発器と吸着側冷媒通路を介して連通さ
   れる吸着器とを具備し、前記吸着器の吸着剤を冷却状態
   とする吸着過程において該吸着剤により前記蒸発器から
   の気冷媒を吸着し、前記吸着器の吸着剤を加熱状態とす
   る脱着過程において該吸着剤が吸着していた気冷媒を前
   記凝縮器に向けて放出するようにした吸着式冷凍機であ
   って、 前記脱着側冷媒通路に、前記凝縮器部分の圧力が前記吸
   着器部分の圧力よりも低いときにその圧力差によって開
   放する脱着側開閉弁を設けると共に、 前記吸着側冷媒通路に、前記蒸発器部分の圧力が前記吸
   着器部分の圧力よりも高いときにその圧力差によって開
   放する吸着側開閉弁を設けたことを特徴とする吸着式冷
   凍機。
2. 【請求項２】 前記吸着側開閉弁を閉塞状態に保持する
   ためのロック機構を設けた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】 前記吸着側開閉弁の開放時にその所定の
   開度を維持するための開度維持機構を設けたことを特徴
   とする請求項１または２記載の吸着式冷凍機。