JPH09196493A - 吸着式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着器の熱交換流路への加熱流体と冷却流体
との供給を交互に切り替えて吸着剤に冷媒蒸気の脱着と
冷媒蒸気の吸着とを交互に行わせる吸着式冷凍装置にお
いて、その加熱流体の供給から冷却流体の供給に切り替
える際、熱交換流路に残っている加熱流体が冷却流体供
給路に流入することを防止する。 【解決手段】 出口側四方弁４７の切り替えを入口側四
方弁４６の切り替えから数秒遅らせる。すると、両吸着
器２２，２３の熱交換流路２６，２７のうち、それまで
加熱流体が供給されていた熱交換流路の入口は冷却流体
供給路５１に接続されるが、出口は未だ加熱流体供給路
５０に接続されているので、その熱交換流路に残された
加熱流体は加熱流体供給路５０に流れ出る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤およびこの
吸着剤を冷却或いは加熱するための熱交換流路を有した
吸着器を備え、熱交換流路に加熱流体および冷却流体を
交互に供給することによって、蒸発器で気化した冷媒蒸
気の吸着と、吸着した冷媒の凝縮器への放出とを交互に
行うようにした吸着式冷凍装置に係り、特に、加熱流体
供給路から熱交換流路に供給された加熱流体が冷却流体
供給路に流入することを防止するようにしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸着式冷凍装置を図７に示す。同
図において、第１，第２の吸着器１，２内には、吸着剤
３，４および熱交換流路５，６が設けられており、これ
ら第１，第２の吸着器１，２の冷媒出口は三方弁７を介
して凝縮器８に接続されている。そして、凝縮器８は蒸
発器９に接続され、更に蒸発器９は三方弁１０を介して
第１，第２の吸着器１，２の冷媒入口に接続されてい
る。

【０００３】一方、第１，第２の吸着器１，２の熱交換
流路５，６に加熱流体と冷却流体とを交互に供給するた
めに、加熱流体の供給パイプ１１と冷却流体の供給パイ
プ１２とが入口側三方弁１３および１４を介して熱交換
流路５，６の入口に接続されていると共に、熱交換流路
５，６の出口が出口側三方弁１５および１６を介して加
熱流体の排出パイプ１７および冷却流体の排出パイプ１
８に接続されている。

【０００４】さて、今、各三方弁７，１０，１３〜１６
が実線で示す状態に切り替えられたとすると、加熱流体
が供給パイプ１１、入口側三方弁１３、第１の吸着器１
の熱交換流路５、出口側三方弁１５を経て排出パイプ１
７から排出されると共に、冷却流体が供給パイプ１２、
入口側三方弁１４、第２の吸着器２の熱交換流路６、出
口側三方弁１６を経て排出パイプ１８から排出される。

【０００５】そして、加熱流体が熱交換流路５を流通す
ることにより、第１の吸着器１内の吸着剤３が加熱さ
れ、これに吸着されていた冷媒が蒸発して脱着される。
この冷媒蒸気は三方弁７を介して凝縮器８に入り、ここ
で外部と熱交換して凝縮し、冷媒液となる。凝縮器８か
ら流出した冷媒液は蒸発器９に供給され、ここで外部と
熱交換して蒸発気化する。蒸発器９で気化した冷媒蒸気
は三方弁１０を経て第２の吸着器２に入り、吸着剤４に
吸着される。この冷媒蒸気の吸着の際に発生する熱は熱
交換流路６を流通する冷却流体に奪い去られる。

【０００６】上記の運転により、吸着剤３から冷媒の脱
着が終了し、或いは吸着剤４の冷媒の吸着能力が低下す
ると、各三方弁７，１０，１３〜１６が実線で示す状態
から破線で示す状態に同時に切り替えられる。これによ
り前述とは逆に加熱流体が第２の吸着器２の熱交換流路
６を流通し、冷却流体が第１の吸着器１の熱交換流路５
を流通する状態となるので、第２の吸着器２が脱着側、
第１の吸着器１が吸着側となり、吸着剤４から脱着され
た冷媒蒸気は凝縮器８により凝縮された後、蒸発器９で
蒸発して吸着剤３に吸着されるようになり、その吸着時
に発生する熱は熱交換流路５を流通する冷却流体に奪い
去られる。

【０００７】そして、吸着剤４からの冷媒の脱着が終了
し、或いは吸着剤３の冷媒の吸着能力が低下すると、各
三方弁７，１０，１３〜１６が破線で示す状態から実線
で示す状態に同時に切り替えられ、以下、上述したと同
様にして、第１および第２の吸着器１および２が交互に
吸着行程と脱着行程とを繰り返す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように吸着式冷凍
装置では、冷媒の流路を制御する三方弁７，１０と加熱
流体および冷却流体の流路を制御する三方弁１３〜１６
の切り替わり動作により、第１および第２の吸着器１お
よび２が吸着行程と脱着行程とを交互に実行するように
制御される。

【０００９】ところが、従来では、加熱流体および冷却
流体の流路を制御する入口側三方弁１３，１４および出
口側三方弁１５，１６が同時に切り替わり動作するた
め、次のような不具合を生ずる。

【００１０】今、例えば三方弁１３〜１６が実線で示す
状態から破線で示す状態に同時に切り替えられたとする
と、その切替時点では熱交換流路５には加熱流体が残留
していると共に、熱交換流路６には冷却流体が残留して
いる。この状態で、三方弁１３〜１６の切り替わり動作
により、熱交換流路５には冷却流体が供給され、熱交換
流路６には加熱流体が供給されるようになるため、熱交
換流路５内に残留していた加熱流体が冷却流体の排出パ
イプ１８に流れ、熱交換流路６内に残留していた冷却流
体が加熱流体の排出パイプ１７に流れるようになる。

【００１１】この場合、冷却流体の排出パイプ１８と供
給パイプ１２とを放熱器１９を介して接続して閉ループ
に構成し、冷却流体が第１，第２の吸着器１，２で奪っ
た冷媒の凝縮潜熱を放熱器１９で外部に放熱するように
構成すると、その閉ループをなす冷却流体の供給路に加
熱流体が流れ込んで冷却流体の温度が上昇し、吸着剤
３，４に対する冷却効率が低下する。なお、図７におい
ては、加熱流体の供給路も閉ループに構成されており、
２０はその加熱流体供給路に設けられた加熱源である。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、加熱流体および冷却流体の流路切替時
に熱交換流路内の加熱流体が冷却流体供給路に流入する
ことを防止できる吸着式冷凍装置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１、２の発明によ
れば、流路切替手段による流路切り替え時に、出口側の
流路を、入口側の流路切り替えから遅れて切り替えるの
で、切り替え時点まで加熱流体が供給されていた熱交換
流路は、その入口が冷却流体供給路に接続されても、出
口は未だ加熱流体供給路に接続された状態にある。この
ため、その熱交換流路内に残っている加熱流体は新たに
供給されてくる冷却流体に押されるようにして加熱流体
供給路に流れ込む。そして、熱交換流体内の加熱流体が
加熱流体供給路に流し出され尽くすと、出口側の流路切
り替えが行われるので、その熱交換流路の入口および出
口が共に冷却流体供給路に接続された状態となり、熱交
換流路に供給された冷却流体は冷却流体供給路に流れ出
るようになる。このように、熱交換流路の出口側の流路
切り替えを入口側の流路切り替えより遅らせるようにし
たことにより、熱交換流路に残った加熱流体が冷却流路
に流れ込むことを防止できる。

【００１４】請求項３の発明によれば、流路切替手段を
入口側四方弁と出口側四方弁とにより構成したので、流
路切替手段の構成部品の個数を少なくすることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用空調装置
（カーエアコン）に適用した第１実施例につき、図１お
よび図２を参照して説明する。図１および図２は本発明
に係る吸着式冷凍装置２１の全体のシステム構成が互い
に異なる状態にして示されている。この吸着式冷凍装置
２１は、第１および第２の吸着器２２および２３、凝縮
器２４および蒸発器２５を備えており、これらは、自動
車のエンジンルーム内に設けられている。

【００１６】上記第１および第２の吸着器２２および２
３は、容器内に無数の粒状の吸着剤Ｓを収納すると共
に、この吸着剤Ｓと熱交換する熱交換流路２６および２
７を設けて構成されている。そして、熱交換流路２６，
２７に低温の冷却流体が流されているときには、吸着剤
Ｓにより出入口２２ａ，２３ａを通して冷媒蒸気を吸着
し、熱交換流路２６，２７に高温の加熱流体が流されて
いるときには、吸着剤Ｓが吸着していた冷媒を脱着し、
冷媒蒸気にして出入口２２ａ，２３ａから放出するよう
になっている。なお、冷媒として例えば水が使用され、
吸着剤Ｓとして例えばシリカゲル、ゼオライト、活性
炭、活性アルミナ等が使用されている。

【００１７】前記凝縮器２４は、入口２４ａから供給さ
れた冷媒蒸気を凝縮し、液冷媒として出口２４ｂから排
出するようになっている。この凝縮器２４内には外部の
放熱器２８に接続された熱交換器２９が設けられ、その
内部の冷却流体（熱交換媒体、主にエンジン冷却用不凍
液、または水）は、ポンプ３０により矢印Ａ方向に送ら
れて放熱器２８と熱交換器２９との間を循環するように
なっている。そして、その冷却流体は、熱交換器２９で
冷媒蒸気が凝縮する際に発生した潜熱を奪い、その奪っ
た潜熱を放熱器２８で外部に放出する。

【００１８】また、前記蒸発器２５は、入口２５ａから
供給される冷媒液を蒸発させて出口２５ｂから放出する
ようになっている。この蒸発器２５内にも熱交換器３１
が設けられており、その熱交換器３１は空調装置の送風
ダクト３２内に設けられた空調用冷却器３３に接続さ
れ、内部の冷却流体（熱交換媒体、例えば水）はポンプ
３４により矢印Ｂ方向に送られて熱交換器３１と空調用
冷却器３３との間を循環するようになっている。そし
て、その冷却流体は、熱交換器３１で蒸発器２５での冷
媒の気化潜熱によって冷却され、空調用冷却器３３で送
風ダクト３２内を流れる空気を冷却する。

【００１９】なお、送風ダクト３２は、自動車の車室、
具体的には車室の前部に設けられたダッシュボード内に
配置されており、この送風ダクト３２内には、空調用冷
却器３３の他に、ブロワ３５、ヒータコア３６、エアミ
ックスダンパ３７等が設けられている。

【００２０】以上のような機能を有する第１および第２
の吸着器２２および２３、凝縮器２４および蒸発器２５
は、冷媒蒸気が通る冷媒通路３８と冷媒液が通る冷媒通
路３９とにより相互に接続されている。そのうち、冷媒
蒸気が通る冷媒通路３８は、四方弁（４ポート２位置切
換弁）４０を備え、その第１〜第４ポート４０ａ〜４０
ｄに第１，第２の吸着器２２，２３の出入口２２ａ，２
３ａ、凝縮器２４の入口２４ａ、蒸発器２５の出口２５
ｂをそれぞれ配管接続して構成されている。また、冷媒
液が通る冷媒通路３９は、凝縮器２４の出口２４ｂを蒸
発器２５の入口２５ａに接続する絞り手段兼用のキャピ
ラリー管から構成されている。

【００２１】ここで、上記四方弁４０は、図１に示す状
態（以下、第１の状態と称する）と図２に示す状態（以
下、第２の状態と称する）との間で切り替えられるよう
になっている。そして、図１に示す第１の状態にあって
は、第１ポート４０ａと第３ポート４０ｃとが接続され
て第１の吸着器２２が凝縮器２４に連通されると共に、
第２ポート４０ｂと第４ポート４０ｄとが接続されて第
２の吸着器２３が蒸発器２５に接続され、第２の状態で
は、第１ポート４０ａと第４ポート４０ｄとが接続され
て第１の吸着器２２が蒸発器２５に連通されると共に、
第２ポート４０ｂと第３ポート４０ｃとが接続されて第
２の吸着器２３が凝縮器２４に接続されるようになって
いる。

【００２２】さて、第１および第２の吸着器２２および
２３の熱交換流路２６および２７には、高温の加熱流体
或いは低温の冷却流体が流されようになっているが、こ
の実施例では、加熱流体としてエンジン４１の冷却水が
使用され、冷却流体として前記放熱器２８により生成さ
れる冷却流体が使用される。

【００２３】すなわち、エンジン冷却水は、エンジン４
１側に設けられた図示しないポンプにより矢印Ｃ方向に
送られてエンジン４１とラジエータ４２との間を循環す
るようになっているが、そのエンジン冷却水流路４３の
うちエンジン４１の冷却水出口４１ａとラジエータ４２
との間を接続する管路の途中から往路管４４と復路管４
５とが分岐され、往路管４４は入口側切替手段としての
入口側四方弁（４ポート２位置切替弁）４６の第１ポー
ト４６ａに接続され、復路管４５は出口側切替手段とし
ての出口側四方弁（４ポート２位置切替弁）４７の第１
ポート４７ａに接続されている。

【００２４】一方、冷却流体を生成する前記放熱器２８
側おいて、ポンプ３０の出口３０ａ側および放熱器２８
の入口２８ａ側からそれぞれ往路管４８および復路管４
９が分岐されており、往路管４８が入口側四方弁４６の
第２ポート４６ｂに接続され、復路管４９が出口側四方
弁４７の第２ポート４７ｂに接続されている。

【００２５】そして、第１の吸着器２２の熱交換流路２
６は、入口２６ａが入口側四方弁４６の第３ポート４６
ｃに接続されていると共に、出口２６ｂが出口側四方弁
４７の第３ポート４７ｃに接続されている。また、第２
の吸着器２３の熱交換流路２７は、入口２７ａが入口側
四方弁４６の第４ポート４６ｄに接続されていると共
に、出口２７ｂが出口側四方弁４７の第４ポート４７ｄ
に接続されている。

【００２６】上記入口側四方弁４６および出口側四方弁
４７は、図１に示す状態と図２に示す状態との間で切り
替わるようになっている。そして、図１に示す第１の状
態にあっては、入口側四方弁４６は第１ポート４６ａと
第３ポート４６ｃとを接続すると共に、第２ポート４６
ｂと第４ポート４６ｄとを接続し、出口側四方弁４７も
同様に第１ポート４７ａと第３ポート４７ｃとを接続す
ると共に、第２ポート４７ｂと第４ポート４７ｄとを接
続する。これにより、第１の吸着器２２の熱交換流路２
６の入口２６ａおよび出口２６ｂが加熱流体（エンジン
冷却水）の往路管４４および復路管４５に接続されると
共に、第２の吸着器２３の熱交換流路２７の入口２７ａ
および出口２７ｂが冷却流体の往路管４８および復路管
４９に接続される。

【００２７】そして、図２に示す第２の状態になると、
入口側四方弁４６は第１ポート４６ａと第４ポート４６
ｄとを接続すると共に、第２ポート４６ｂと第３ポート
４６ｃとを接続し、出口側四方弁４７も同様に第１ポー
ト４７ａと第４ポート４７ｄとを接続すると共に、第２
ポート４７ｂと第３ポート４７ｃとを接続する。これに
より、第１の吸着器２２の熱交換流路２６の入口２６ａ
および出口２６ｂが冷却流の往路管４８および復路管４
９に接続されると共に、第２の吸着器２３の熱交換流路
２７の入口２７ａおよび出口２７ｂが加熱流体の往路管
４４および復路管４５に接続される。

【００２８】このように加熱流体の往路管４４および復
路管４５は、エンジン４１、エンジン冷却水流路４３、
第１の吸着器２２の熱交換流路２６或いは第２の吸着器
２３の熱交換流路２７、ラジエータ４２という閉ループ
の流路を構成し、その閉ループの流路は、加熱流体を熱
交換器２６或いは２７に供給する加熱流体供給路５０と
して機能する。また、冷却流体の往路管４８および復路
管４９は、放熱器２８、ポンプ３０、第１の吸着器２２
の熱交換流路２６或いは第２の吸着器２３の熱交換流路
２７という閉ループの流路を構成し、その閉ループの流
路は、冷却流体を熱交換流路２６或いは２７に供給する
冷却流体供給路５１として機能する。

【００２９】そして、入口側流路切替手段たる入口側四
方弁４６と出口側流路切替手段たる出口側四方弁４７と
は、熱交換流路２６および２７を加熱流体供給路５０お
よび冷却流体供給路５１に交互に切り替える流路切替手
段として機能する。

【００３０】前記各四方弁４０，４６，４７は、電動式
例えばモータにより駆動されるロータリ式のもので、マ
イクロコンピュータ等を備えた制御手段としての制御装
置（ＥＣＵ）により、一定時間（例えば６０秒）毎に切
り替わり動作するように制御される。この場合、出口側
四方弁４７は、入口側四方弁４６の切り替え時点から数
秒遅れて切り替わり動作するように制御される。

【００３１】なお、四方弁４０，４６，４７の切り替わ
り周期は、吸着剤Ｓの脱着・吸着に要する時間を予め実
験或いは理論的に求めた時間に設定され、また入口側四
方弁４６と出口側四方弁４７の切り替わり動作の時間差
は、熱交換流路２６，２７の内容積と加熱流体の循環流
量とから予め理論的に或いは実験的に求めた時間に求め
た最適時間に設定されている。

【００３２】次に上記構成の作用を説明する。空調装置
の運転スイッチがオンされると、上述のように制御装置
は、第１および第２の吸着器２２および２３の一方が脱
着行程にあるとき、他方が吸着行程を実行するように四
方弁４０，４６，４７を制御する。

【００３３】今、図１に示すように、第１の吸着器２２
が脱着行程を実行し、第２の吸着器２３が吸着行程を実
行する状態にあるとする。この状態では、第１の吸着器
２２は凝縮器２４に連通されると共に、その熱交換流路
２６が加熱流体供給路５０に連通されて加熱流体の供給
を受ける。一方、第２の吸着器２３は蒸発器２５に連通
されると共に、その熱交換流路２７が冷却流体供給路５
１に連通されて冷却流体の供給を受ける。

【００３４】これにて、第２の吸着器２３の吸着剤Ｓが
吸着作用を呈するため、蒸発器２５内が減圧されて当該
蒸発器２５内に溜められていた冷媒液が気化し、その冷
媒蒸気は第２の吸着器２３の吸着剤Ｓに吸着される。こ
の際の冷媒の気化潜熱により、熱交換器３１内を流れる
熱交換媒体が冷却されるようになり、これにより空調用
冷却器３３が冷却作用を呈して送風ダクト３２内を流れ
る空気（車室内への送風空気）を冷却する。

【００３５】一方、第１の吸着器２２では、その吸着剤
Ｓが吸着していた冷媒が脱着され、その脱着により生じ
た冷媒蒸気が凝縮器２４に供給され、熱交換器２９内を
流れる冷却流体により冷却されて凝縮する。この際の凝
縮潜熱は、放熱器２８によって外部に放出される。そし
て、凝縮器２４で凝縮した冷媒液は冷媒通路３９を介し
て蒸発器２５に供給され、ここで気化して第２の吸着器
２３の吸着剤Ｓに吸着される。

【００３６】このような第１の状態が一定時間続くと、
第２の吸着器２３の吸着剤Ｓの吸着能力が低下し、ま
た、第１の吸着器２２の吸着剤Ｓの脱着が終了する。す
ると、制御装置は、まず、冷媒通路切替用の四方弁４０
と加熱流体および冷却流体の入口側四方弁４６を図２に
示す第２の状態に切り替え、出口側四方弁４７は図１の
第１の状態のままとする。

【００３７】すると、第１の吸着器２２の熱交換流路２
６の出口２６ｂおよび第２の吸着器２３の熱交換流路２
７の出口２７ｂは加熱流体供給路５０の復路管４５およ
び冷却流体供給路５１の復路管４９に接続されたままに
維持されるが、第１の吸着器２２の熱交換流路２６の入
口２６ａは冷却流体供給路５１の往路管４８に接続替え
されると共に、第２の吸着器２３の熱交換流路２７の入
口２７ａが加熱流体供給路５０の往路管４４に接続替え
される。

【００３８】このため、加熱流体供給路５０の往路管４
４から加熱流体が第２の吸着器２３の熱交換流路２７に
供給され、該熱交換流路２７に残っている冷却流体が新
たに供給されてくる加熱流体に押されるようにして冷却
流体供給路５１の復路管４９に流し出される。一方、冷
却流体供給路５１の往路管４８から冷却流体が第１の吸
着器２２の熱交換流路２６に供給され、該熱交換流路２
６に残っている加熱流体が新たに供給されてくる冷却流
体に押されるようにして加熱流体供給路５０の復路管４
５に流し出される。

【００３９】そして、熱交換流路２７に残っている冷却
流体が冷却流体供給路５１の復路管４９に流し出され尽
くすと共に、熱交換流路２６に残っている加熱流体が加
熱流体供給路５０の復路管４５に押し流され尽くすと、
制御装置が出口側四方弁４７を第２の状態に切り替え
る。

【００４０】すると、第１の熱交換流路２２の熱交換流
路２６の出口２６ｂが冷却流体供給路５１の復路管４９
に接続されると共に、第２の熱交換流路２３の熱交換流
路２７の出口２７ｂが加熱流体供給路５０の復路管４５
に接続されるようになる。この第２の状態は、第１の吸
着器２２が吸着行程を実行し、第２の吸着器２３が脱着
行程を実行するというように第１の状態と逆になるだけ
であるから、詳しい説明は省略する。

【００４１】そして、この第２の状態が一定時間続く
と、第１の吸着器２２の吸着剤Ｓの吸着能力が低下し、
また、第２の吸着器２３の吸着剤Ｓの脱着が終了する。
すると、制御装置は、まず、冷媒通路切替用の四方弁４
０と加熱流体および冷却流体の入口側四方弁４６を図１
に示す第１の状態に切り替え、出口側四方弁４７は図２
の第２の状態のままとする。

【００４２】これにより、第１の吸着器２２の熱交換流
路２６の出口２６ｂおよび第２の吸着器２３の熱交換流
路２７の出口２７ｂは冷却流体供給路５１の復路管４９
および加熱流体供給路５０の復路管４５に接続されたま
まに維持されるが、第１の吸着器２２の熱交換流路２６
の入口２６ａは加熱流体供給路５０の往路管４４に接続
替えされると共に、第２の吸着器２３の熱交換流路２７
の入口２７ａが冷却流体供給路５１の往路管４９に接続
替えされる。

【００４３】このため、加熱流体供給路５０の往路管４
４から加熱流体が第１の吸着器２２の熱交換流路２６に
供給され、該熱交換流路２６に残っている冷却流体が新
たに供給されてくる加熱流体に押されるようにして冷却
流体供給路５１の復路管４９に流し出される。一方、冷
却流体供給路５１の往路管４８から冷却流体が第２の吸
着器２３の熱交換流路２７に供給され、該熱交換流路２
７に残っている加熱流体が新たに供給されてくる冷却流
体に押されるようにして加熱流体供給路５０の復路管４
５に流し出される。

【００４４】そして、熱交換流路２７に残っている冷却
流体が冷却流体供給路５１の復路管４９に流し出され尽
くすと共に、熱交換流路２６に残っている加熱流体が加
熱流体供給路５０の復路管４５に押し流され尽くすと、
制御装置が出口側四方弁４７を第１の状態に切り替え
る。

【００４５】すると、図１に示すように、第１の熱交換
流路２２の熱交換流路２６の出口２６ｂが加熱流体供給
路５０の復路管４５に接続されると共に、第２の熱交換
流路２３の熱交換流路２７の出口２７ｂが冷却流体供給
路５１の復路管４９に接続されるようになる。

【００４６】このようにして第１および第２の吸着器２
２および２３は、一方が脱着行程を実行するとき、他方
が吸着行程を実行するように、脱着行程と吸着行程とを
交互に繰り返すものである。

【００４７】このような本実施例によれば、出口側四方
弁４７の切替時点を入口側四方弁４６の切替時点から遅
らせたので、熱交換流路２６，２７の加熱流体が冷却流
体供給路５１に流れ込むことを防止できる。このため、
冷却流体の温度が加熱流体の混入によって上昇するとい
う不具合の発生を防止でき、吸着剤Ｓを低温度に冷却し
てその吸着能力、ひいては冷凍装置２１全体の冷凍（冷
却）能力を高めることができる。

【００４８】また、吸着器２１，２２の熱交換流路２
６，２７への冷却流体の供給源と凝縮器２４の熱交換器
２９への冷却流体の供給源とを１個の放熱器２８で兼用
するものでは、その熱交換器２９に供給する冷却流体の
温度上昇も防止できるので、凝縮効率が高くなり、冷凍
装置２１全体の冷凍能力を高めることができるものであ
る。

【００４９】もちろん、熱交換流路２６，２７の冷却流
体が加熱流体供給路５０に流れ込むことも防止できるの
で、特にエンジン４１の始動直後のエンジン冷却水の温
度上昇が遅れるようなこともない。

【００５０】なお、上記実施例では、流路切替手段を２
個の四方弁４６，４７で構成したので、切換弁の個数を
少なくすることができるが、これは、図３および図４に
示すように、入口側切替手段および出口側切替手段をそ
れぞれ複数個の三方弁、或いは開閉弁（二方弁）で構成
するようにしても良い。

【００５１】図３に示す本発明の第２実施例は、流路切
替手段の入口側切替手段および出口側切替手段をそれぞ
れ２個の三方弁６１，６２および６３，６４で構成した
もので、入口側三方弁６１，６２および出口側三方弁６
３，６４が図に実線で示す状態にあるとき、第１実施例
で示した第１の状態となり、破線で示す状態のとき、同
第２の状態となる。このとき、第１実施例と同様に、出
口側三方弁６３，６４は入口側三方弁６１，６２の切り
替え時点から数秒遅れた時点で切り替わり動作するよう
に制御されるものである。

【００５２】図４に示す本発明の第３実施例は、流路切
替手段の入口側切替手段および出口側切替手段をそれぞ
れ４個の開閉弁７１〜７４，７５〜７８で構成したもの
で、入口側開閉弁７１〜７４および出口側開閉弁７５〜
７８が図４に実線で示す開閉状態（白抜きが開状態を示
し、黒塗りが閉状態を示す）にあるとき、第１実施例で
説明した第１の状態と同様の状態となり、図４と逆の開
閉状態のとき、同第２の状態と同様の状態となる。この
とき、第１実施例と同様に、出口側開閉弁７５〜７８は
入口側三方弁７１〜７４の切り替え時点から数秒遅れた
時点で切り替わり動作するように制御されるものであ
る。上記の第２および第３の各実施例のように構成して
も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００５３】図５および図６は本発明の第４実施例を示
すもので、この実施例が前記第１の実施例と異なるとこ
ろは、第１および第２の吸着器を２段に設けたところに
ある。以下にこの第４実施例を説明するが、第１実施例
と同一部分には同一符号を付して示し、詳細な説明を省
略する。すなわち、この実施例では、第１および第２の
１段目吸着器８１，８２および第１および第２の２段目
吸着器８３，８４を備えている。これら吸着器８１〜８
４は第１実施例における吸着器２２，２３と同様に容器
内に吸着剤Ｓおよび熱交換流路８５〜８８を設けて構成
されている。

【００５４】第１および第２の１段目吸着器８１，８２
の出入口８１ａ，８２ａは、第１実施例の四方弁４０を
備えた冷媒通路３８と同様の四方弁８９を備えた冷媒通
路９０によって凝縮器２４および蒸発器２５に接続され
ている。また、第１および第２の２段目吸着器８３，８
４の出入口８３ａ，８４ａも、第１実施例の四方弁４０
を備えた冷媒通路３８と同様の四方弁９１を備えた冷媒
通路９２によって凝縮器２４および蒸発器からなる中間
熱交換器９３に接続されている。そして、凝縮器２４は
キャピラリ管からなる冷媒通路９４によって中間熱交換
器９３にも接続されていて冷媒液を中間熱交換器９３に
も供給するようになっている。この中間熱交換器９３
は、内部に放熱器９５を有し、冷媒液の気化潜熱によっ
て放熱器９５内を流れる流体を冷却する。

【００５５】この実施例では、第１および第２の１段目
吸着器８１，８２と第１および第２の２段目吸着器８
３，８４に供給する加熱流体としてはエンジン冷却水が
使用される。また、第１および第２の１段目吸着器８
１，８２に供給する冷却流体として、上記中間熱交換器
９３内の放熱器９５内を流れる流体が使用され、第１お
よび第２の２段目吸着器８３，８４に供給する冷却流体
としては放熱器２８内を流れる流体が使用される。

【００５６】すなわち、加熱流体供給路５０の往路管４
４は、１段目流路切替手段の入口側切替手段としての１
段目入口側四方弁９６の第１ポート９６ａおよび２段目
流路切替手段の入口側切替手段としての２段目入口側四
方弁９７の第１ポート９７ａに接続され、復路管４５
は、１段目流路切替手段の出口側切替手段としての１段
目出口側四方弁９８の第１ポート９８ａおよび２段目流
路切替手段の出口側切替手段としての２段目出口側四方
弁９９の第１ポート９９ａに接続されている。

【００５７】また、中間熱交換器９３の放熱器９５の往
路管１００および冷却流体を矢印Ｄ方向に送るポンプ１
０１を備えた復路管１０２が１段目入口側四方弁９６の
第２ポート９６ａおよび１段目出口側四方弁９８の第２
ポート９８ｂに接続されていると共に、放熱器２８の往
路管４８および復路管４９が２段目入口側四方弁９７の
第２ポート９７ｂおよび２段目出口側四方弁９９の第２
ポート９９ｂに接続されている。

【００５８】そして、第１および第２の１段目吸着器８
１および８２の熱交換流路８５および８６の入口８５ａ
および８６ａが１段目入口側四方弁９６の第３ポート９
６ｃおよび第４ポート９６ｄに接続されていると共に、
それら熱交換流路８５および８６の出口８５ｂおよび８
６ｂが１段目出口側四方弁９８の第３ポート９８ｃおよ
び第４ポート９８ｄに接続されている。

【００５９】また、第１および第２の２段目吸着器８３
および８４の熱交換流路８７および８８の入口８７ａお
よび８８ａが２段目入口側四方弁９７の第３ポート９７
ｃおよび第４ポート９７ｄに接続されていると共に、そ
れら熱交換流路８７および８８の出口８７ｂおよび８８
ｂが２段目出口側四方弁９９の第３ポート９９ｃおよび
第４ポート９９ｄに接続されている。

【００６０】この配管接続構成から明らかなように、中
間熱交換器９３内の放熱器９５、その往路管９６、ポン
プ１０１を備えた復路管１０２の流路は、第１の１段目
吸着器８１の熱交換流路８５或いは第２の１段目吸着器
８２の熱交換流路８６と共に閉ループを構成してそれら
熱交換流路８５，８６に冷却流体を供給する１段目冷却
流体供給路１０３を構成する。また、放熱器２８、ポン
プ３０を備えた往路管４８、復路管４９は、第１の２段
目吸着器８３の熱交換流路８７或いは第２の２段目吸着
器８４の熱交換流路８８と共に閉ループを構成してそれ
ら熱交換流路８７，８８に冷却流体を供給する２段目冷
却流体供給路１０４を構成する。

【００６１】この実施例においても、上記各四方弁８
９，９１，９６〜９９は電動式で、制御装置により制御
されるものであるが、１段目および２段目の出口側四方
弁９８および９９は、１段目および２段目の入口側四方
弁９６および９７の切り替わり時点よりも数秒遅れて切
り替わり動作するように制御される。

【００６２】上記構成において、図５に示す第１の状態
では、第１の１段目吸着器８１および第１の２段目吸着
器８３がその熱交換流路８５および８７に加熱流体の供
給を受けて脱着行程を実行し、第２の１段目吸着器８２
および第２の２段目吸着器８３がその熱交換流路８６お
よび８８に冷却流体の供給を受けて吸着行程を実行す
る。そして、このような第１の状態が一定時間続くと、
第２の１段目吸着器８２および第２の２段目吸着器８４
の吸着剤Ｓの吸着能力が低下し、また、第１の１段目吸
着器８１および第１の２段目吸着器８４の吸着剤Ｓの脱
着が終了する。

【００６３】すると、制御装置は、まず、冷媒通路切替
用の四方弁８９，９１と１段目および２段目の入口側四
方弁９６，９７を図６に示す第２の状態に切り替え、１
段目および２段目の出口側四方弁９８，９９は図５の第
１の状態のままとする。

【００６４】このため、加熱流体が第２の１段目吸着器
８２および第２の２段目吸着器８４の熱交換流路８６お
よび８８に供給され、該熱交換流路８６および８８に残
っている冷却流体が加熱流体に押されるようにして復路
管１０２および４９に流し出される。一方、冷却流体が
第１の１段目吸着器８１および第１の２段目吸着器８３
の熱交換流路８５および８７に供給され、該熱交換流路
８５および８７に残っている加熱流体が冷却流体に押さ
れるようにして復路管４５に流し出される。

【００６５】そして、熱交換流路８６および８８に残っ
ている冷却流体が復路管１０２および４９に流し出され
尽くすと共に、熱交換流路８５および８７に残っている
加熱流体が復路管４５に押し流され尽くすと、制御装置
が１段目および２段目の出口側四方弁９８および９９を
図６の第２の状態に切り替える。

【００６６】これにより、第１の１段目吸着器８１およ
び第１の２段目吸着器８３が吸着行程を実行し、第２の
１段目吸着器８２および第２の２段目吸着器８４が脱着
行程を実行するようになる。この第２の状態が一定時間
続くと、制御装置は、まず、冷媒通路切替用の四方弁８
９，９１と１段目および２段目の入口側四方弁９６，９
７を図５に示す第１の状態に切り替え、１段目および２
段目の出口側四方弁９８，９９は図６の第２の状態のま
まとする。

【００６７】すると、前述したと同様にして、第１の１
段目吸着器８１および第１の２段目吸着器８３の熱交換
流路８５および８７に残っている冷却流体が新たに供給
されてくる加熱流体により押されるようにして冷却流体
の復路管１０２および４９に流し出されると共に、第２
の１段目吸着器８２および第２の２段目吸着器８４の熱
交換流路８６および８８に残っている加熱流体が新たに
供給されてくる冷却流体により加熱流体の復路管４５に
流し出される。

【００６８】そして、熱交換流路８５および８７に残っ
ている冷却流体、熱交換流路８６および８８に残ってい
る加熱流体が流し出され尽くすと、制御装置が１段目お
よび２段目の出口側四方弁９６および９９を図５に示す
第１の状態に切り替える。

【００６９】このように構成しても、加熱流体が閉ルー
プを構成している１段目冷却流体供給路１０３の放熱器
９５および２段目冷却流体供給路２８に流れ込むことを
防止できると共に、冷却流体が加熱流体供給路５１に流
れ込むことを防止できる。

【００７０】また、特に本実施例では、第１および第２
の１段目吸着器８１および８２の加熱流体を中間熱交換
器９３で冷却するようにしたので、その吸着剤Ｓをより
低温度に冷却することができる。このため、第１および
第２の１段目吸着器８１および８２の吸着剤Ｓは、脱着
行程と吸着行程との間での温度差が大きくなるので、よ
り多量の冷媒を吸脱着でき、冷凍装置全体として、大型
化を招来することなく、その冷凍（冷却）能力を高める
ことができる。

【００７１】なお、この第４実施例では、１段目吸着器
８１，８２と２段目吸着器８３，８４を設けたが、１段
目吸着器８１，８２と２段目吸着器８３，８４との間
に、第１および第２の吸着器からなる吸着器群と、中間
熱交換器とを１段以上設け、各段の第１および第２の吸
着器の熱交換流路への冷却流体の供給を、１段目冷却供
給路１０３と同様の構成の冷却流体供給路、すなわち前
段の中間熱交換器により冷却流体を生成する構成の冷却
流体供給路により行うように構成しても良い。

【００７２】その他、本発明は上記し且つ図面に示す実
施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或い
は変更が可能である。各吸着器の熱交換流路の入口側と
出口側の温度を検出する温度センサを設け、これら両温
度センサの温度差が所定値以下になった時点で流路切替
手段の出口側を切り替えるようにしても良い。

【００７３】自動車の空調装置に限らず、吸着式冷凍
（冷却）装置一般に広く適用できる。この場合、装置の
適用場所によっては、加熱流体の供給路は閉ループ型に
限らず、熱交換流路から流路切替手段を経て流出した加
熱流体を廃棄する開放型のものであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、第１の状態
にある場合の吸着式冷凍装置の概略構成図

【図２】第２の状態にある場合の図１相当図

【図３】本発明の第２実施例を加熱流体および冷却流体
の供給経路を中心にして示す概略構成図

【図４】本発明の第３実施例を示す図３相当図

【図５】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】従来の吸着式冷凍装置を示す概略構成図

【符号の説明】

２２，２３は第１，第２の吸着器、２４は凝縮器、２５
は蒸発器、２６，２７は熱交換流路、２８は放熱器、２
９は熱交換器、３３は空調用冷却器、４６は入口側四方
弁（流路切替手段）、４７は出口側四方弁（流路切替手
段）、５０は加熱流体供給路、５１は冷却流体供給路、
６１〜６４は三方弁（流路切替手段）、７１〜７８は開
閉弁（流路切替手段）、８１，８２は第１，第２の１段
目吸着器、８３，８４は第１，第２の２段目吸着器、８
５〜８８は熱交換流路、９３は中間熱交換器、９５は放
熱器、９６は１段目入口側四方弁（１段目流路切替手
段）、９７は２段目入口側四方弁（２段目流路切替手
段）、９８は１段目出口側四方弁（１段目流路切替手
段）、９９は２段目出口側四方弁（２段目流路切替手
段）、１０３は１段目冷却流体供給路、１０４は２段目
冷却流体供給路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を凝縮する凝縮器と、 この凝縮器から冷媒液が供給され、その冷媒液の気化に
   より外部と熱交換する蒸発器と、 吸着剤およびこの吸着剤を冷却状態或いは加熱状態とす
   るための熱交換流路を有してなり、前記熱交換流路に冷
   却流体を流す吸着行程において、前記蒸発器にて気化さ
   れた冷媒蒸気を吸着し、前記熱交換流路に加熱流体を流
   す脱着行程において、吸着した冷媒を前記凝縮器に向け
   て放出する第１および第２の吸着器と、 途中に外部に放熱する放熱器を有し、前記第１および第
   ２の吸着器の前記熱交換流路とで閉ループを構成して前
   記第１および第２の吸着器の前記熱交換流路に冷却流体
   を供給する冷却流体供給路と、 前記第１および第２の吸着器の前記熱交換流路に加熱流
   体を供給する加熱流体供給路と、 前記第１および第２の吸着器の一方が吸着行程を実行す
   るとき他方が脱着行程を実行するという関係をもって前
   記第１および第１の吸着器が交互に吸着行程と脱着行程
   とを繰り返すように、前記第１および第２の吸着器の前
   記熱交換流路を前記冷却流体供給路と前記加熱流体供給
   路とに交互に接続する流路切替手段とを具備し、 前記流路切替手段を、前記第１および第２の吸着器の行
   程切替時に、前記第１および第２の吸着器の前記熱交換
   流路の入口側の切り替えから遅れて出口側を切り替える
   ように構成したことを特徴とする吸着式冷凍装置。
2. 【請求項２】 冷媒を凝縮する凝縮器と、 この凝縮器から冷媒液が供給されその冷媒液の気化によ
   り外部と熱交換する蒸発器と、 吸着剤およびこの吸着剤を冷却状態或いは加熱状態とす
   るための熱交換流路を有してなり、前記熱交換流路に冷
   却流体を流す吸着行程において、前記蒸発器にて気化さ
   れた冷媒蒸気を吸着し、前記該熱交換流路に加熱流体を
   流す脱着行程において、吸着した冷媒を前記凝縮器に向
   けて放出する第１および第２の１段目吸着器と、 前記凝縮器から冷媒液が供給される中間熱交換器と、 吸着剤およびこの吸着剤を冷却状態或いは加熱状態とす
   るための熱交換流路を有してなり、前記熱交換流路に冷
   却流体を流す吸着行程において前記中間熱交換器にて気
   化された冷媒蒸気を吸着し、前記熱交換流路に加熱流体
   を流す脱着行程において吸着した冷媒を前記凝縮器に向
   けて放出する第１および第２の２段目吸着器と、 途中に前記中間熱交換器に放熱する放熱器を有し、前記
   第１および第２の１段目吸着器の前記熱交換流路とで閉
   ループを構成して前記放熱器によって前記第１および第
   ２の１段目吸着器の前記熱交換流路に供給する冷却流体
   を冷却する１段目冷却流体供給路と、 前記第１および第２の１段目吸着器、前記第１および第
   ２の２段目吸着器の前記熱交換流路に加熱流体を供給す
   る加熱流体供給路と、 前記第１および第２の１段目吸着器のうち一方が吸着行
   程を実行するとき他方が脱着行程を実行するという関係
   をもって、前記第１および第２の１段目吸着器が交互に
   吸着行程と脱着行程とを繰り返すように前記第１および
   第２の１段目吸着器の前記熱交換流路を前記１段目冷却
   流体供給路と前記加熱流体供給路に交互に接続する１段
   目流路切替手段と、 前記第１および第２の２段目吸着器のうち一方が吸着行
   程を実行するとき他方が脱着行程を実行するという関係
   をもって、前記第１および第２の２段目吸着器が交互に
   吸着行程と脱着行程とを繰り返すように前記第１および
   第２の２段目吸着器の前記熱交換流路を前記２段目冷却
   流体供給路と前記加熱流体供給路に交互に接続する２段
   目流路切替手段とを具備し、 前記１段目流路切替手段を、前記第１および第２の１段
   目吸着器の行程切替時に、前記熱交換流路の入口側の切
   り替えから遅れて出口側の切り替えを行うように構成す
   ると共に、 前記２段目流路切替手段を、前記第１および第２の２段
   目吸着器の行程切替時に、前記熱交換流路の入口側の切
   り替えから遅れて出口側の切り替えを行うように構成し
   たことを特徴とする吸着式冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記流路切替手段は、入口側四方弁と出
   口側四方弁とから構成されていることを特徴とする請求
   項１または２記載の吸着式冷凍装置。