JPH10141800A - 吸着式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数段の蒸発器に対応して複数段の吸着コア
を設けた吸着式冷凍装置において、各蒸発器への冷媒の
供給量を均一化する。 【解決手段】 １段目の吸着コア１１、２１からｎ段目
の吸着コア１ｎ、２ｎにかけて冷却流体が流れるので、
１段目の凝縮蒸発器３１、４１からｎ段目の凝縮蒸発器
３ｎ、４ｎにかけて徐々に圧力が上がり、徐々に冷媒が
吐出しにくくなる。これに対して、キャピラリ管１０に
設けた開口部８１〜８ｎ、９１〜９ｎは、１個目の開口
部８１、９１からｎ個目の開口部８ｎ、９ｎにかけて、
開口面積が徐々に大きくなっているので、徐々に冷媒が
吐出しやすくなる。従って、全ての凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎにわたり、冷媒の供給量を均一化でき
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、吸着剤により冷媒
を吸着、脱着させることを利用した吸着式冷凍装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に特願平８−５７７２７
号において、図４に示すような吸着式冷凍装置を提案し
ている。この装置は、凝縮器３と、２段の蒸発器４１、
４２と、２段の第１吸着コア１１、１２、２段の第２吸
着コア２１、２２とを備えている。そして、第１吸着コ
ア１１、１２、第２吸着コア２１、２２には、エンジン
からの加熱流体と、室外熱交換器７０からの冷却流体と
が交互に供給されるようになっている。また、凝縮器３
と２段目の蒸発器４２、および、２段目の蒸発器４２と
１段目の蒸発器４１とは、第１、第２キャピラリ管１０
１、１０２にて接続されている。

【０００３】そして、第１吸着コア１１、１２が脱着工
程を行い、第２吸着コア２１、２２が吸着工程を行なう
とき、開閉弁５ａ〜５ｈにより、第１吸着コア１１、１
２と凝縮器３、および、第２吸着コア２１、２２と第
１、第２蒸発器４１、４２とを連通し、第１吸着コア１
１、１２と第１、第２蒸発器４１、４２、および、第２
吸着コア２１、２２と凝縮器３とを非連通状態とする。

【０００４】また、１段目の第１吸着コア１１から２段
目の第１吸着コア１２にかけて加熱流体を流すことによ
り、両第１吸着コア１１、１２にて気体冷媒を脱着し、
この脱着された気体冷媒を凝縮器３にて凝縮する。ま
た、１段目の第２吸着コア２１から２段目の第２吸着コ
ア２２にかけて冷却流体を流すことにより、両第２吸着
コア２１、２２にて気体冷媒を吸着し、両蒸発器４１、
４２にて液体冷媒を蒸発させる。このように、蒸発器４
１、４２および吸着コア１１、１２、２１、２２を複数
段に設けることにより、吸着式冷凍装置１の冷房能力の
向上を試みている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な、２個の蒸発器４１、４２を備えた吸着式冷凍装置１
００では、冷房能力を効果的には向上できない恐れがあ
ることが、本発明者の実験、検討により確認された。こ
の原因として、まず、冷却流体は冷媒の吸着による吸着
熱を奪って加熱されるので、１段目の第２吸着コア２１
から２段目の第２吸着コア２２にかけて、冷却流体の温
度が徐々に上がり、吸着能力も徐々に低下している。こ
のため、１段目の第２吸着コア２１および１段目の蒸発
器４１の方が、２段目の第２吸着コア２２および２段目
の蒸発器４２よりも圧力が低い。

【０００６】ここで、凝縮器３からの冷媒が、第１、第
２キャピラリ管１０１、１０２を経て２段の第２吸着コ
ア２１、２２に供給されるが、より圧力の低い１段目の
蒸発器４１内に、より多くの液体冷媒が供給されること
になる。よって、より圧力の高い２段目の蒸発器４２内
に、少量の液体冷媒しか供給されなくなる恐れがあり、
冷媒の蒸発が良好に行なわれず、冷房能力が低下する恐
れがあるのである。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
複数段の蒸発器に対応して複数段の吸着コアを設けた吸
着式冷凍装置において、各蒸発器への液体冷媒の供給量
を均一化することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１、３、および４に記載の発明では、複数段
の第１、第２凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）、（４１〜４
ｎ）のそれぞれに連通するように、複数段の第１吸着コ
ア（１１〜１ｎ）、第２吸着コア（２１〜２ｎ）を設け
た吸着式冷凍装置であって、第１凝縮蒸発器（３１〜３
ｎ）と第２凝縮蒸発器（４１〜４ｎ）とを連通する連通
手段（１０）に、第１冷媒出入口（８１〜８ｎ）、第２
冷媒出入口（９１〜９ｎ）を設け、この冷媒出入口（８
１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）における冷媒の流出圧損
を、冷媒の蒸発を行なう第１凝縮蒸発器（３１〜３
ｎ）、第２凝縮蒸発器（４１〜４ｎ）内の圧力に反比例
するように設定したことを特徴としている。

【０００９】ここで、複数段の吸着コア（１１〜１
ｎ）、（２１〜２ｎ）には、これら吸着コア（１１〜１
ｎ）、（２１〜２ｎ）を冷却する冷却流体と、加熱する
加熱流体とを、交互に供給するようになっている。そし
て、例えば、これら吸着コア（１１〜１ｎ）、（２１〜
２ｎ）に直列に冷却流体を流す場合のように、各吸着コ
ア（１１〜１ｎ）、（２１〜２ｎ）に流れる冷却流体の
温度が異なる場合、各吸着コア（１１〜１ｎ）、（２１
〜２ｎ）の吸着能力が異なるため、各吸着コア（１１〜
１ｎ）、（２１〜２ｎ）、ひいては、これに連通する凝
縮蒸発器（３１〜３ｎ）、（４１〜４ｎ）内の圧力が異
なる。

【００１０】これに対して、連通手段（１０）の冷媒出
入口（８１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）における冷媒の流
出圧損を、冷媒の蒸発を行なう凝縮蒸発器（３１〜３
ｎ）、（４１〜４ｎ）内の圧力に反比例するように設定
してある。つまり、圧力の高い側の凝縮蒸発器（３１〜
３ｎ）、（４１〜４ｎ）に対応する冷媒出入口（８１〜
８ｎ）、（９１〜９ｎ）の流出圧損は低く、圧力の低い
側の凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）、（４１〜４ｎ）に対応
する冷媒出入口（８１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）の流出
圧損は高く設定してある。

【００１１】この結果、圧力の高い側では、冷媒出入口
（８１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）の外部から内部に向か
って高い圧力がかかり、冷媒が吐出しにくいのに対し
て、冷媒出入口（８１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）の流出
圧損が低いために、冷媒が吐出しやすくなる。また、圧
力の低い側では、冷媒出入口（８１〜８ｎ）、（９１〜
９ｎ）の外部から内部に向かって低い圧力しかかから
ず、冷媒が吐出しやすいのに対して、冷媒出入口（８１
〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）の流出圧損が高いために、冷
媒が吐出しにくくなる。このようにして、各冷媒出入口
（８１〜８ｎ）、（９１〜９ｎ）から吐出する液体冷媒
の流量を均一化することができる。

【００１２】よって、冷媒の蒸発を行なう凝縮蒸発器
（３１〜３ｎ）、（４１〜４ｎ）の全てにわたって、冷
媒の供給量を均一化でき、全ての凝縮蒸発器（３１〜３
ｎ）、（４１〜４ｎ）において、冷媒の蒸発を良好に行
なうことができるので、冷房能力を向上できる。また、
請求項２、３、および４に記載の発明は、凝縮器
（３）、複数段の蒸発器（４１、４２）、および、第１
吸着コア（１１、１２）、第２吸着コア（２１、２２）
を備えた吸着式冷凍装置であって、凝縮器（３）と蒸発
器（４１、４２）とを連通する連通手段（１０）に、蒸
発器（４１、４２）に対応するように複数個の冷媒出口
（８１、８２）を設け、この冷媒出口（８１、８２）に
おける冷媒の流出圧損を、蒸発器（４１、４２）内の圧
力に反比例するように設定してある。

【００１３】よって、上記請求項１、３、４に記載の発
明と同様に、複数段の蒸発器（４１、４２）の全てにわ
たって冷媒の供給量を均一化でき、全ての蒸発器（４
１、４２）において、冷媒の蒸発を良好に行なうことが
できるので、冷房能力を向上できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１の実施形態）本実施形態の吸着式冷凍装置は、車
両のエンジンルームに主に配置され、車室内を冷房する
ものである。図１に示すように、吸着式冷凍装置１００
は、略直方体状の第１、第２密閉容器５、６を備えてお
り、この密閉容器５、６の内部を、複数個（ｎ個、例え
ばｎ＝１０）の密閉空間に気液密に仕切ることにより、
箱状の第１密閉容器５１、５２、…、５ｎ（以下、５１
〜５ｎで示す）、および、第２密閉容器６１、６２、
…、６ｎ（以下、６１〜６ｎで示す）が構成されてい
る。

【００１５】そして、第１、第２密閉容器５１〜５ｎ、
６１〜６ｎの上方部には、後述する熱交換流体が内部を
流れる流体通路Ｌと、この通路Ｌ周囲に設けられる多数
の吸着剤Ｓおよび伝熱フィン（図示せず）とが配置され
ている。そして、流体通路Ｌ、吸着剤Ｓおよび伝熱フィ
ンを収容する第１、第２密閉容器５１〜５ｎ、６１〜６
ｎの上方部により、複数段（ｎ段、例えば１０段）の第
１吸着コア１１、１２、…、１ｎ（以下、１１〜１ｎで
示す）、第２吸着コア２１、２２、…、２ｎ（以下、２
１〜２ｎで示す）を構成している。

【００１６】ここで、吸着剤Ｓは、冷却状態において冷
媒（例えば水、アルコール等）を高能力で吸着し、ま
た、冷媒の吸着に伴い吸着能力が次第に低下するが、加
熱状態とされることにより、吸着していた冷媒を脱着し
て吸着能力が再生されるという性質を有している。ま
た、第１、第２密閉容器５１〜５ｎ、６１〜６ｎの下方
部には、後述する熱交換流体が内部を流れる流体通路Ｍ
と、この通路Ｍ周囲に設けられる伝熱フィン（図示せ
ず）が配置されている。そして、流体通路Ｍおよび伝熱
フィンを収容する第１、第２密閉容器５１〜５ｎ、６１
〜６ｎの下方部により、複数段の第１凝縮蒸発器３１、
３２、…、３ｎ（以下、３１〜３ｎで示す）、第２凝縮
蒸発器４１、４２、…、４ｎ（以下、４１〜４ｎで示
す）が構成されている。

【００１７】このように、第１吸着コア１１〜１ｎと第
１凝縮蒸発器３１〜３ｎ、および、第２吸着コア２１〜
２ｎと第２凝縮蒸発器４１〜４ｎとは、それぞれ常時連
通した状態で配置されているので、気体冷媒の流路を切
替弁等の切替手段にて切り替える必要がない。このた
め、気体冷媒の圧力損失を低減できるとともに、この装
置１００の制御や構造が単純となる。なお、第１、第２
密閉容器５１〜５ｎ、６１〜６ｎは、その下面が水平方
向に並ぶように配置される。

【００１８】第１、第２吸着コア１１〜１ｎ、２１〜２
ｎは、一方が冷媒を吸着する吸着工程を実行するとき、
他方が冷媒を脱着する脱着工程を実行するようになって
いる。第１、第２凝縮蒸発器３１〜３ｎ、４１〜４ｎ
は、一方が冷媒を蒸発させる蒸発器としてはたらくと
き、他方が冷媒を凝縮する凝縮器としてはたらくように
なっている。

【００１９】室内熱交換器７０は室内に配置され、熱交
換流体が流れる流体通路（図示せず）および伝熱フィン
（図示せず）を備えている。室外熱交換器７１は、室外
に配置され、流体通路（図示せず）および伝熱フィン
（図示せず）を備えている。そして、室外熱交換器７
０、電動ポンプ７２、第１、第２凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎのｎ段目から１段目、四方切替弁７３、
室内熱交換器７１、四方切替弁７４、第１、第２吸着コ
ア１１〜１ｎ、２１〜２ｎの１段目からｎ段目、四方切
替弁７５、室外熱交換器７０が、この順で直列に接続さ
れている。

【００２０】また、室外熱交換器７０、電動ポンプ７
２、第１、第２凝縮蒸発器３１〜３ｎ、４１〜４ｎのｎ
段目から１段目、四方切替弁７３、室外熱交換器７０
が、この順で直列に接続されている。また、図示しない
エンジン、電動ポンプ７６、四方切替弁７４、第１、第
２吸着コア１１〜１ｎ、２１〜２ｎの１段目からｎ段
目、四方切替弁７５、上記エンジンが、この順で直列に
接続されている。

【００２１】そして、冷媒通路であるとともに、所定の
圧力損失を発生させる絞りのはたらきをするキャピラリ
管（連通手段）１０が、第１、第２密閉容器５１〜５
ｎ、６１〜６ｎ内部の下面近傍（第１凝縮蒸発器３１〜
３ｎ、および、第２凝縮蒸発器４１〜４ｎの下方）に連
通するように配置されている。このキャピラリ管１０
は、一端１０ａおよび他端１０ｂが閉塞した１本のパイ
プを略コ字状に折り曲げ加工したものであり、その長手
方向が略水平方向に向くように配置されている。

【００２２】そして、キャピラリ管１０は、第１密閉容
器５１〜５ｎ、および、第２密閉容器６１〜６ｎの下面
近傍にくし刺し状に貫通している。この両貫通部分に
は、第１、第２密閉容器５１〜５ｎ、６１〜６ｎ内部の
下面近傍にそれぞれ対応して、複数個の第１、第２開口
部（冷媒出入口部）８１、８２、…、８ｎ、９１、９
２、…、９ｎ（以下、８１〜８ｎ、９１〜９ｎと示す）
が形成されている。

【００２３】そして、１段目の第１、第２密閉容器５
１、６１に対応する第１、第２開口部８１、９１から、
ｎ段目の第１、第２密閉容器５ｎ、６ｎに対応する第
１、第２開口部８ｎ、９ｎにかけて、その開口面積が徐
々に大きくなるように構成されている。また、キャピラ
リ管１０のうち上記両貫通部分の間には、上方内部に気
体冷媒、下方内部に液体冷媒を収容可能な冷媒タンク２
０が配置されている。この冷媒タンク２０には、内部に
液体冷媒および気体冷媒を流入させる入口チューブ（入
口部）２０ａと、内部の液体冷媒を流出させる出口チュ
ーブ（出口部）２０ｂとを備えている。

【００２４】そして、キャピラリ管１０と、冷媒タンク
２０の入口チューブ２０ａおよび出口チューブ２０ｂと
の連通状態を後述のように切り替える切替部１０Ａが設
けられている。以下に、切替部１０Ａおよび冷媒タンク
２０の具体的構造を図２（ａ）ないし（ｄ）に基づいて
説明する。まず、切替部１０Ａでは、パイプ１０が二股
にわかれており、この二股のそれぞれの部位に、三方切
替弁１０Ｂ、１０Ｃが設けられている。この三方切替弁
１０Ｂ、１０Ｃは、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す
位置に切り替え可能となっている。具体的に、図２
（ｂ）に示す位置のときは、入口、出口チューブ２０
ａ、２０ｂが、パイプ１０の一端１０ａ側と連通し、図
２（ｃ）に示す位置のときは、入口、出口チューブ２０
ａ、２０ｂが、パイプ１０の他端１０ｂ側と連通し、図
２（ｄ）に示す位置のときは、入口、出口チューブ２０
ａ、２０ｂとパイプ１０とは非連通状態となる。

【００２５】そして、冷媒タンク２０は、略円筒状の密
閉容器に、入口チューブ２０ａおよび出口チューブ２０
ｂを気液密に貫通させてなる。そして、入口チューブ２
０ａの先端は、内部の液体冷媒の上面よりも常に上方に
配置されるようになっており、出口チューブ２０ｂの先
端は、内部の液体冷媒の上面よりも常に下方に配置され
るようになっている。これにより、入口チューブ２０ａ
から液体冷媒とともに気体冷媒が入ってきたとき、気体
冷媒がタンク２０内の液体冷媒内に混入することはな
く、出口チューブ２０ｂからは確実に液体冷媒のみを流
出できる。よって、この冷媒タンク２０において、確実
に気液分離を行なうことができる。

【００２６】以下に、上記構成の吸着式冷凍装置１００
の作動を説明する。まず、第１吸着コア１１〜１ｎが吸
着工程、第２吸着コア２１〜２ｎが脱着工程を実行する
第１過程について説明する。なお、この冷凍装置１００
には、１段の吸着コア１１〜１ｎ、または、２１〜２ｎ
で吸着可能な冷媒量の２倍程度の冷媒が封入されている
ものとする。

【００２７】まず、第１過程では、上記弁７３、７４、
７５は図１中実線位置に、上記弁１０Ｂは図３（ｃ）に
示す位置に、上記弁１０Ｃは図３（ｂ）に示す位置に設
定される。この結果、エンジンからの９０℃程度の流体
が、１段目の第２吸着コア２１からｎ段目の第２吸着コ
ア２ｎの順に流れるとともに、室外熱交換器７０からの
３０℃程度の流体が、ｎ段目の第２凝縮蒸発器４ｎから
１段目の第２凝縮蒸発器４１の順に流れる。これによ
り、第２吸着コア２１〜２ｎが加熱されて冷媒を脱着す
るとともに、第２凝縮蒸発器４１〜４ｎが冷媒を凝縮す
る。この凝縮した冷媒は、パイプ１０の冷媒出入口９１
〜９ｎから、弁１０Ｂ、入口チューブ２０ａを経て、冷
媒タンク２０へ送られる。

【００２８】このとき、冷媒タンク２０が常温（約２５
℃）であるのに対して、第２凝縮蒸発器４１〜４ｎ（第
２密閉容器６１〜６ｎ内）は温度が４０℃程度に高くな
って圧力が上がるため、この圧力差により、第２凝縮蒸
発器４１〜４ｎの液体冷媒は自動的に冷媒タンク２０側
へ移動する。また、第２吸着コア２１〜２ｎを流れる流
体は、冷媒の脱着による脱着熱が奪われて８０℃程度に
冷却され、この冷却された流体をエンジンにて再び９０
℃程度に加熱するようになっている。なお、エンジンか
らの流体は、第２吸着コア２１〜２ｎを加熱する加熱流
体としてはたらく。また、第２凝縮蒸発器４１〜４ｎを
流れる流体は、冷媒の凝縮による凝縮熱を奪って４０℃
程度に加熱され、この加熱された流体を室外熱交換器７
０にて再び３０℃程度に冷却するするようになってい
る。

【００２９】また、室外熱交換器７０からの流体が、ｎ
段目の第１凝縮蒸発器３ｎから１段目の第１凝縮蒸発器
３１の順に流れ、さらに、室内熱交換器７１を経て、１
段目の第１吸着コア１１からｎ段目の第１吸着コア１ｎ
の順に流れる。これにより、第１吸着コア１１〜１ｎが
冷却されて冷媒を吸着するとともに、第１凝縮蒸発器３
１〜３ｎが冷媒を蒸発させる。

【００３０】また、第１凝縮蒸発器３１〜３ｎを流れる
流体は、冷媒の蒸発による蒸発熱を奪われて１０℃程度
に冷却され、この冷却された流体を室内熱交換器７１に
流すことにより、室内を冷却するようにしている。室内
熱交換器７１で熱交換された流体は２５℃程度に加熱さ
れるが、第１吸着コア１１〜１ｎを冷却する冷却流体と
してはたらく。

【００３１】このとき、冷媒タンク２０は常温（約２５
℃）であるのに対して、第１密閉容器５１〜５ｎは温度
が常温よりも低く、圧力が低くなっているため、この圧
力差により、冷媒タンク２０内の液体冷媒は自動的に第
１密閉容器５１〜５ｎ側へ移動する。ところで、第１吸
着コア１１〜１ｎを流れる流体は、冷媒の吸着による吸
着熱を奪って加熱されるため、その上流側（１段目の第
１吸着コア１１）から下流側（ｎ段目の第１吸着コア１
ｎ）にかけて、徐々に吸着能力が低下するため、１段目
の第１密閉容器５１からｎ段目の密閉容器５ｎにかけ
て、徐々に圧力が大きくなる。例えば、１段目の密閉容
器５１が１０Ｔｏｒｒ、２段目の密閉容器５２が１２Ｔ
ｏｒｒ、…、１０段目の密閉容器５１０が３０Ｔｏｒｒ
となる。

【００３２】これに対して、キャピラリ管１０の開口部
８１〜８ｎの開口面積が、１個目の開口部８１からｎ個
目の開口部８ｎにかけて大きくなるように構成されてい
る。つまり、１個目の開口部８１からｎ個目の開口部８
ｎにかけて、液体冷媒の流出圧損が小さくなる。この結
果、より圧力の高い１段目の第１密閉容器５１では、開
口部８１の外部から内部に向かって高い圧力がかかり、
液体冷媒が吐出しにくいのに対して、この開口部８１に
おける液体冷媒の流出圧損が低いために、液体冷媒が吐
出しやすくなる。そして、２段目以降の第１密閉容器５
２〜５ｎでは、開口部８２〜８ｎの外部から内部に向か
う圧力が徐々に低くなるのに対して、開口部８２〜８ｎ
における液体冷媒の流出圧損が高くなる。この結果、各
開口部８１〜８ｎから吐出する液体冷媒の流量を均一化
することができる。

【００３３】よって、蒸発工程を実行する凝縮蒸発器３
１〜３ｎの全てにわたって、ほぼ一定量の冷媒を供給可
能となり、この凝縮蒸発器３１〜３ｎにおける冷媒の蒸
発を良好に行なうことができ、冷房能力を向上できる。
なお、吸着側の吸着コア１１〜１ｎ、２１〜２ｎを流れ
る冷却流体の速度よりも、脱着側の吸着コア１１〜１
ｎ、２１〜２ｎを流れる加熱流体の速度の方が速く設定
されている。これにより、第１過程から第２過程に切り
替えるときに、第２吸着コア１１〜１ｎ、２１〜２ｎ
は、依然吸着可能な状態とし、第１過程と第２過程とを
切り替える前に、脱着側の吸着コア１１〜１ｎ、２１〜
２ｎは、それ以上脱着できない状態（脱着完了状態）と
なるようにしてある。

【００３４】また、吸着コア１１〜１ｎ、２１〜２ｎが
脱着完了状態となってから、第１過程と第２過程とを切
り替えるまでの間に、第１密閉容器５１〜５ｎ内の冷媒
を全て凝縮し、さらに、この凝縮された冷媒を全て開口
部８１〜８ｎを経て冷媒タンク２０へ収容可能となるよ
うにしてある。そして、冷媒が全て凝縮した状態では、
密閉容器５１〜５ｎ、６１〜６ｎ内の圧力は全て等しく
なる（例えば５５ｔｏｒｒ程度）。このとき、キャピラ
リ管１０の開口部８１〜８ｎの開口面積が上述のように
設定してあるため、開口部８１〜８ｎから吸い込まれる
冷媒量は、１個目の開口部８１からｎ個目の開口部８ｎ
にかけて多くなるが、最終的に、全ての冷媒がタンク２
０へ収容されるようになっているので、問題はない。

【００３５】そして、上記第１過程から第２過程（第１
吸着コア１１〜１ｎが脱着工程、第２吸着コア２１〜２
ｎが吸着工程を実行する過程）に切り替えるときは、上
記弁７３、７４、７５を図１中点線位置に、上記弁１０
Ｂを図３（ｂ）に示す位置に、上記弁１０Ｃは図３
（ｃ）に示す位置に設定する。これにより、第１凝縮蒸
発器３１〜３ｎが凝縮工程を実行し、第２凝縮蒸発器４
１〜４ｎが蒸発工程を実行するようになる。なお、詳し
い作動説明は省略する。

【００３６】（第２の実施形態）図３に示す本実施形態
の吸着式冷凍装置１００は、１つの凝縮器３、２段の蒸
発器４１、４２および２段の第１吸着コア１１、１２、
第２吸着コア２１、２２を備えている。そして、１段目
の蒸発器４１と、１段目の第１吸着コア１１および１段
目の第２吸着コア２１とは、連通部５Ａ、５Ｂにて連通
しており、２段目の蒸発器４２と、２段目の第１吸着コ
ア１２および１段目の第２吸着コア２２とは、連通部５
Ｃ、５Ｄにて連通している。この連通部５Ａ、５Ｂ、５
Ｃ、５Ｄには、これら連通部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを
開閉する（つまり、蒸発器４１、４２と、第１吸着コア
１１、１２および第２吸着コア２１、２２との連通状態
を切り替える）開閉弁５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けら
れている。

【００３７】また、第１、第２吸着コア１１、１２、２
１、２２と、凝縮器３とは、連通部５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、
５Ｈにて連通しており、この連通部５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、
５Ｈには、これら連通部５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、５Ｈを開閉
する（つまり、第１、第２吸着コア１１、１２、２１、
２２と、凝縮器３との連通状態を切り替える）開閉弁５
ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈが設けられている。

【００３８】また、凝縮器３２と、蒸発器４１、４２と
は、冷媒液通路たる絞り兼用のキャピラリ管１０にて連
通されている。このキャピラリ管１０のうち、蒸発器４
１、４２のそれぞれに対応する部位には、略筒状に突出
する突出管８１、８２が設けられており、この突出管８
１、８２が、蒸発器４１、４２内部に連通している。な
お、突出管８１と突出管８２とは、断面積は同じである
が、突出管８１の方が、突出管８２よりも高さが大きく
構成されている。

【００３９】そして、室外熱交換器７０、２段目の蒸発
器４２、電動ポンプ７７、四方切替弁７６、１段目の第
１、第２吸着コア１１、２１、２段目の第１、第２吸着
コア１２、２２、四方切替弁７５、室外熱交換器７０
が、この順に直列に接続されている。また、１段目の蒸
発器４１、室内熱交換器７１、電動ポンプ７８、１段目
の蒸発器４１が、この順に直列に接続されている。ま
た、エンジン、四方切替弁７６、１段目の第１、第２吸
着コア１１、２１、２段目の第１、第２吸着コア１２、
２２、四方切替弁７５、エンジンが、この順に直列に接
続されている。

【００４０】以下に、上記構成による作動を説明する。
まず、第１吸着コア１１、１２が脱着工程、第２吸着コ
ア２１、２２が吸着工程を実行する場合について説明す
る。まず、四方切替弁７６、７７を、図３中実線位置と
し、開閉弁５ａ、５ｃ、５ｆ、５ｈにて、連通部５Ａ、
５Ｃ、５Ｆ、５Ｈを閉じ（この状態を図３中黒塗りで示
す）、開閉弁５ｂ、５ｄ、５ｅ、５ｇにて、連通部５
Ｂ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｇを開く（この状態を図３中白抜き
で示す）。

【００４１】これにより、エンジンから流出した加熱流
体が１段目の第１吸着コア１１から２段目の第１吸着コ
ア１２へと流れてエンジンに戻されるとともに、室外熱
交換器７０、１段目の蒸発器４２を経て冷却された熱交
換流体が、１段目の第２吸着コア４１から２段目の第２
吸着コア４２へと流れて、室外熱交換器７０に戻る。こ
の結果、１段目の第２吸着コア２１と２段目の第２吸着
コア２２の吸着剤Ｓが冷却されて吸着作用を呈するた
め、１段目の蒸発器４１および２段目の蒸発器４２に貯
められている液体冷媒が気化し、気化した冷媒蒸気は、
それぞれ第２吸着コア２１、２２に吸着される。このと
きの１段目の蒸発器４１の冷媒の気化潜熱により、この
蒸発器４１そ流れる熱交換流体が冷却され、これにより
室内熱交換器７１が冷却作用を呈して車室内空気を冷却
する。

【００４２】一方、１段目の第１吸着コア１１および２
段目の第１吸着コア１２では冷媒を脱着し、この脱着に
より生じた冷媒蒸気が、凝縮器３２において冷やされて
凝縮する。この凝縮した液体冷媒は、キャピラリ管１０
を経て、突出管８１、８２から、蒸発器４１、４２に供
給され、ここで気化して第２吸着コア２１、２２の吸着
剤Ｓにそれぞれ吸着される。

【００４３】そして、第２吸着コア２１、２２におい
て、冷媒の吸着による吸着熱を奪った熱交換流体は、ま
ず、室外熱交換器７０で大気中への放熱により冷やされ
た後、２段目の蒸発器において、冷媒の蒸発による蒸発
潜熱を奪われてさらに冷やされ、その後、第１吸着コア
１１、１２を順次流れるというように循環する。このよ
うな状態が所定時間続くと、第１吸着コア１１、１２に
おける吸着剤Ｓの脱着が終了し、第２吸着コア２１、２
２における吸着剤Ｓの吸着能力が低下する。このとき、
第１吸着コア１１、１２が吸着工程、第２吸着コア２
１、２２が脱着工程を実行するように運転を切り替え
る。具体的には、両四方弁７５、７６を図３中点線位置
とし、開閉弁５ａ、５ｃ、５ｆ、５ｈにて、連通部５
Ａ、５Ｃ、５Ｆ、５Ｈを開き、開閉弁５ｂ、５ｄ、５
ｅ、５ｇにて、連通部５Ｂ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｇを閉じ
る。このときの具体的作動は説明を省略する。

【００４４】ここで、本実施形態では、第２吸着コア１
１、１２を流れる流体は、冷媒の吸着による吸着熱を奪
って加熱されるため、その上流側（１段目の第１吸着コ
ア１１）から下流側（２段目の第１吸着コア１２）にか
けて、徐々に吸着能力が低下するため、１段目の吸着コ
ア１１の方が、２段目の吸着コア１２よりも、圧力が低
い。

【００４５】これに対して、キャピラリ管１０の突出管
８１と突出管８２とは、断面積は同じであるが、突出管
８１の方が、突出管８２よりも高さが小さく構成されて
いる。つまり、突出管８１の方が、突出管８２よりも、
冷媒の流出圧損が大きくなる。この結果、圧力の低い１
段目の吸着コア１１では、突出管８１の外部から内部に
向かって小さな力がかかり、液体冷媒が吐出しやすいの
に対して、この突出管８１における液体冷媒の流出圧損
が大きいために、冷媒が吐出しにくくなる。そして、２
段目の吸着コア１２では、突出管８２の外部から内部に
向かって大きな力がかかり、液体冷媒が吐出しにくいの
に対して、この突出管８２における液体冷媒の流出圧損
が小さいために、冷媒が吐出しやすくなる。このように
して、各突出管８１、８２から吐出する冷媒の量を均一
化することができる。

【００４６】よって、蒸発工程を実行する凝縮蒸発器３
１〜３ｎの全てにわたって、ほぼ一定量の冷媒を供給可
能となり、この凝縮蒸発器３１〜３ｎにおける冷媒の蒸
発を良好に行なうことができ、冷房能力を向上できる。
また、室外熱交換器７０で冷やされた冷却流体を、さら
に２段目の蒸発器４２で冷却して、第１吸着コア１１、
１２、または、第２吸着コア２１、２２に供給するよう
にしたので、吸着コア１１、１２、２１、２２を大型化
することなく、吸着式冷凍装置１００全体としての冷却
能力を高めることができる。

【００４７】（他の実施形態）上記第１の実施形態にお
いて、第１工程と第２工程とを切り替えてから次の切り
替えを行なうまで、液体冷媒を凝縮蒸発器３１〜３ｎ、
４１〜４ｎへ供給したとき、この凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎの流体通路Ｍが液体冷媒に完全に浸漬し
てしまい、流体通路Ｍにおける熱交換を良好に行なえな
い恐れがある。

【００４８】これに対して、上記次の切り替えを行なう
前において、開閉弁１０Ｃを図２（ｄ）に示す位置とし
て、冷媒タンク２０から、蒸発工程を実行する凝縮蒸発
器３１〜３ｎ、４１〜４ｎへの液体冷媒の供給を停止す
るようにしてもよい。これにより、凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎに所定量の液体冷媒を供給でき、流体通
路Ｍにおける熱交換を良好に行うことができる。

【００４９】また、第１の実施形態において、キャピラ
リ管１０は、第１、第２凝縮蒸発器３１〜３ｎ、４１〜
４ｎ内の冷媒を冷媒タンク２０へ吐出させるだけとし、
このキャピラリチューブ１０とは別に、凝縮蒸発器３１
〜３ｎ、４１〜４ｎのそれぞれに対応する部位に、上向
きに突出する突出部（第２の実施形態のような）を有す
るキャピラリ管を設け、このキャピラリ管により、冷媒
タンク２０内の冷媒を凝縮蒸発器３１〜３ｎ、４１〜４
ｎ内へ吐出させるようにしてもよい。

【００５０】また、第２の実施形態では、突出管８１、
８２の高さを変えて、冷媒の流出圧損を変えていたが、
第１の実施形態と同様に、キャピラリ管１０に開口部を
設け、この開口部の面積を変えることで、冷媒の流出圧
損を変えるようにしてもよい。また、上記第１、第２の
実施形態のキャピラリ管１０において、開口部８１〜８
ｎ、９１〜９ｎの開口面積を変えたり、突出管８１、８
２の突出高さを変えたりする、といった手段以外の手段
により、キャピラリ管１０の冷媒出入口または冷媒出口
における冷媒の流出圧損を、請求項のように設定しても
よい。

【００５１】例えば、上記第１の実施形態のキャピラリ
管１０において、開口部８１〜８ｎ、９１〜９ｎの開口
面積を変えず、蒸発工程を行なう凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎ内の圧力に比例して、キャピラリ管１０
の内径を大きくしてもよい。また、開口部８１〜８ｎ、
９１〜９ｎの開口面積を変えず、凝縮蒸発器３１〜３
ｎ、４１〜４ｎ内の圧力に比例して、キャピラリ管１０
の内表面の粗さを大きくしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる吸着式冷凍装
置の全体構成図である。

【図２】（ａ）は、第１の実施形態に係わる吸着式冷凍
装置の要部拡大図、（ｂ）〜（ｄ）は三方切替弁の拡大
図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係わる吸着式冷凍装
置の全体構成図である。

【図４】従来技術に係わる吸着式冷凍装置の全体構成図
である。

【符号の説明】

１１〜１ｎ…第１吸着コア、２１〜２ｎ…第２吸着コ
ア、３１〜３ｎ…第１凝縮蒸発器、４１〜４ｎ…第２凝
縮蒸発器、１０…キャピラリ管（連通手段）、８１〜８
ｎ…第１開口部（第１冷媒出入口）、９１〜９ｎ…第２
開口部（第２冷媒出入口）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒の凝縮、蒸発を交互に行なう複数段
   の第１凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）と、 前記第１凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）が冷媒の凝縮を行な
   うときに冷媒の蒸発を行い、前記第１凝縮蒸発器（３１
   〜３ｎ）が冷媒の蒸発を行なうときに冷媒の凝縮を行う
   第２凝縮蒸発器（４１〜４ｎ）と、 前記第１凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）のそれぞれに対応し
   て連通するように設けられ、冷却、加熱されることによ
   り、冷媒の吸着、脱着を交互に行なう複数段の第１吸着
   コア（１１〜１ｎ）と、 前記第２凝縮蒸発器（４１〜４ｎ）のそれぞれに対応し
   て連通するように設けられ、前記第１吸着コア（１１〜
   １ｎ）が冷媒の吸着を行なうときに加熱されて冷媒の脱
   着を行い、前記第１吸着コア（１１〜１ｎ）が冷媒の脱
   着を行なうときに冷却されて冷媒の吸着を行う第２吸着
   コア（２１〜２ｎ）とを備え、 前記第１吸着コア（１１〜１ｎ）および前記第２吸着コ
   ア（２１〜２ｎ）には、これら吸着コア（１１〜１
   ｎ）、（２１〜２ｎ）を冷却する冷却流体と、加熱する
   加熱流体とが、交互に供給されるようになっており、 所定の圧力損失を発生させるとともに、前記第１凝縮蒸
   発器（３１〜３ｎ）と前記第２凝縮蒸発器（４１〜４
   ｎ）とを連通する連通手段（１０）が設けられており、 前記連通手段（１０）には、前記第１凝縮蒸発器（３１
   〜３ｎ）および前記第２凝縮蒸発器（４１〜４ｎ）のそ
   れぞれ対応するように、冷媒が出入り可能な複数個の第
   １冷媒出入口（８１〜８ｎ）、第２冷媒出入口（９１〜
   ９ｎ）が設けられており、 前記連通手段（１０）の前記冷媒出入口（８１〜８
   ｎ）、（９１〜９ｎ）における冷媒の流出圧損は、冷媒
   の蒸発を行なう前記凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）、凝縮蒸
   発器（４１〜４ｎ）内の圧力に反比例するように設定さ
   れている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（３）と、 冷媒を蒸発させる複数段の蒸発器（４１、４２）と、 前記凝縮器（３）および前記蒸発器（４１、４２）に連
   通し、冷却、加熱されることにより、冷媒の吸着、脱着
   を交互に行なう複数段の第１吸着コア（１１、１２）
   と、 前記凝縮器（３）および前記蒸発器（４１、４２）に連
   通し、前記第１吸着コア（１１、１２）が冷媒の吸着を
   行なうときに加熱されて冷媒の脱着を行い、前記第２吸
   着コア（２１、２２）が冷媒の脱着を行なうときに冷却
   されて冷媒の吸着を行う第２吸着コア（２１、２２）と
   を備え、 前記第１吸着コア（１１、１２）および前記第２吸着コ
   ア（２１、２２）には、これら吸着コア（１１、１
   ２）、（２１、２２）を冷却する冷却流体と、加熱する
   加熱流体とが、交互に供給されるようになっており、 所定の圧力損失を発生させるとともに、前記凝縮器
   （３）と前記蒸発器（４１、４２）とを連通する連通手
   段（１０）が設けられており、 前記連通手段（１０）には、前記複数段の蒸発器（４
   １、４２）のそれぞれに対応するように、複数個の冷媒
   出口（８１、８２）が設けられており、 前記連通手段（１０）の前記複数個の冷媒出口（８１、
   ８２）における液体冷媒の流出圧損は、前記複数段の蒸
   発器（４１、４２）内の圧力に反比例するように設定さ
   れていることを特徴とする吸着式冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記複数個の冷媒出入口（８１〜８
   ｎ）、（９１〜９ｎ）、または、前記冷媒出口（８１、
   ８２）の開口面積が、前記凝縮蒸発器（３１〜３ｎ）、
   （４１〜４ｎ）内、または、前記蒸発器（４１、４２）
   内の圧力に比例するように設定されていることを特徴と
   する請求項１または２に記載の吸着式冷凍装置。
4. 【請求項４】 前記前記複数個の冷媒出入口（８１〜８
   ｎ）、（９１〜９ｎ）、または、前記冷媒出口（８１、
   ８２）は、前記連通手段（１０）よりも上方に突出する
   突出管（８１、８２）からなり、 この突出管（８１、８２）の高さが、前記凝縮蒸発器
   （３１〜３ｎ）、（４１〜４ｎ）内、または、前記蒸発
   器（４１、４２）内の圧力に反比例するように設定され
   ていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着
   式冷凍装置。