(57)【要約】【課題】  ヒータコアの代わりに加熱、冷却機能を有する熱交換器からなる吸着式冷凍装置を空調ダクトに併設させることで、冷房、暖房機能が両立できる冷暖房装置を実現する。【解決手段】  吸着剤を有し冷媒を吸着、脱離する吸着器２０と、吸着するときに冷媒を蒸発するとともに加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を気化する蒸発液化熱交換器３０とを備え、蒸発液化熱交換器３０が吸着器２０に連通しているときに、蒸発液化熱交換器３０で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として冷房用熱交換器１２で冷却された空気をさらに冷却するように構成し、かつ蒸発液化熱交換器３０と吸着器２０との連通を遮断して蒸発液化熱交換器３０に加熱媒体を流通したときに、蒸発液化熱交換器３０で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として冷房用熱交換器１２で冷却された空気を加熱するように構成した。これにより、冷房、暖房機能が両立できる。【選択図】        図１
2006213292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気通路を形成する空調ダクト（１１）と、
前記空調ダクト（１１）内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器（１２）とを備える冷暖房装置において、
内部に吸着剤を充填させて加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を脱離し、冷却媒体にて冷却されることにより冷媒を吸着する吸着器（２０）と、
前記吸着器（２０）が冷媒を吸着するときに冷媒を蒸発するとともに、加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を気化する蒸発液化熱交換器（３０）とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置（１００）が配設され、
前記吸着式冷凍装置（１００）は、前記蒸発液化熱交換器（３０）が前記吸着器（２０）に連通しているときに、前記蒸発液化熱交換器（３０）で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、前記冷房用熱交換器（１２）で冷却された空気をさらに冷却するように構成し、
かつ前記蒸発液化熱交換器（３０）と前記吸着器（２０）との連通を遮断して前記蒸発液化熱交換器（３０）に加熱媒体を流通したときに、前記蒸発液化熱交換器（３０）で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、前記冷房用熱交換器（１２）で冷却された空気を加熱するように構成したことを特徴とする冷暖房装置。
【請求項２】
前記蒸発液化熱交換器（３０）は、内部に冷媒が封入され、水平方向に沿う一対のヘッダータンク（３１、３２）と、その両タンク（３１、３２）間に両端が連通接続するチューブ（３４）およびフィン（３５）からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部（３３）とが構成され、かつ上方に配設される前記ヘッダータンク（３１）を前記吸着器（２０）に連通するように形成し、さらに下方に配設される前記ヘッダータンク（３２）内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の冷暖房装置。
【請求項３】
前記吸着式冷凍装置（１００）は、前記吸着器（２０）が加熱媒体により加熱される脱離工程の後に、前記蒸発液化熱交換器（３０）と前記吸着器（２０）との連通を遮断して前記吸着器（２０）に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷暖房装置。
【請求項４】
チューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管（３７）が設けられ、
前記蒸発液化熱交換器（３０）は、下方に配設される前記ヘッダータンク（３２）内に前記加熱管（３７）を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることを特徴とする請求項２に記載の冷暖房装置。
【請求項５】
前記加熱管（３７）は、その外表面を凹凸状に形成したことを特徴とする請求項４に記載の冷暖房装置。
【請求項６】
前記加熱管（３７）は、その外表面に伝熱面積を拡大するためのフィン（３７ｂ）を形成したことを特徴とする請求項４に記載の冷暖房装置。
【請求項７】
前記蒸発液化熱交換器（３０）は、下方に配設される前記ヘッダータンク（３２）の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン（３２ａ）を設けるとともに、前記ヘッダータンク（３２）の外面と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴とする請求項２に記載の冷暖房装置。
【請求項８】
前記蒸発液化熱交換器（３０）は、前記チューブ（３４）内面に冷媒を吸い込む多孔質体（３４ａ）を配設していることを特徴とする請求項２または請求項４ないし請求項７のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【請求項９】
前記吸着器（２０）と液冷式内燃機関（５０）とラジエータ（４０ａ）とが配管により直列に接続されており、
前記吸着器（２０）は、前記ラジエータ（４０ａ）の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調ダクト内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器を備える冷暖房装置に関するものであり、特に、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置の併設に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷暖房装置として、例えば、特許文献１に示すように、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して第２冷媒（例えば、水）を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置を蒸気圧縮式冷凍サイクルからなる冷暖房装置に併設させてその装置の冷却能力の向上を図ったものが知られている。
【０００３】
具体的には、蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成する蒸発器と気液分離器との間に流れる蒸発された第１冷媒（例えば、フロンなど）を、吸着作用により蒸発した第２冷媒（例えば、水）でさらに冷却するように吸着式冷凍装置の蒸発・凝縮コアを併設している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３１２２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、第１冷媒を蒸発器で空気と熱交換させ、その後、蒸発・凝縮コアで第２冷媒と熱交換する方式では、それぞれの熱交換に伴う熱ロスが増加して熱交換効率が低下する。また、第２冷媒、吸着器、蒸発・凝縮コアおよびそれらを接続する接続配管などの熱容量も加わって吸着剤の充填量が増加して吸着式冷凍装置が大型となる問題がある。
【０００５】
また、空調ダクト内に冷房用熱交換器を有する冷暖房装置には、概して冷房用熱交換器の空気流れ下流側にヒータコアが設けられ、冷房用熱交換器で冷却された空気を加熱するように組み込まれており、特に、エンジン冷却水を温熱源とするヒータコアは必要不可欠の暖房用熱交換器となっている。
【０００６】
従って、冷暖房装置の冷却能力を向上させるために、冷房用熱交換器とヒータコアとの間に吸着式冷凍装置の蒸発・凝縮コアを併設することは容量的に困難な状況にある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、ヒータコアの代わりに加熱および冷却機能を有する熱交換器からなる吸着式冷凍装置を空調ダクトに併設させることで、冷房、暖房機能が両立できる冷暖房装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項9に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、空気通路を形成する空調ダクト（１１）と、この空調ダクト（１１）内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器（１２）とを備える冷暖房装置において、
内部に吸着剤を充填させて加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を脱離し、冷却媒体にて冷却されることにより冷媒を吸着する吸着器（２０）と、この吸着器（２０）が冷媒を吸着するときに冷媒を蒸発するとともに、加熱媒体にて加熱されることにより冷媒を気化する蒸発液化熱交換器（３０）とを有し、吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を利用して冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍装置（１００）が配設され、
この吸着式冷凍装置（１００）は、蒸発液化熱交換器（３０）が吸着器（２０）に連通しているときに、蒸発液化熱交換器（３０）で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として、冷房用熱交換器（１２）で冷却された空気をさらに冷却するように構成し、
かつ蒸発液化熱交換器（３０）と吸着器（２０）との連通を遮断して蒸発液化熱交換器（３０）に加熱媒体を流通したときに、蒸発液化熱交換器（３０）で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、冷房用熱交換器（１２）で冷却された空気を加熱するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、冷却、加熱機能を有する蒸発液化熱交換器（３０）を冷房用熱交換器（１２）の空気流れの下流側に配設できる。これにより、冷房用熱交換器（１２）で蒸発された冷媒をさらに冷却する従来の方式に比べて、別体で熱交換器を構成していることで熱交換の熱ロスの低減が図れるとともに冷暖房装置の冷却能力の向上が図れる。
【００１０】
また、吸着器（２０）に流通させる加熱媒体を蒸発液化熱交換器（３０）に流通させて加熱機能を有することができる。つまり、従来のヒータコアの代替として、蒸発液化熱交換器（３０）を冷房用熱交換器（１２）の空気流れの下流側に配設できる。これにより、従来の空調ダクト（１１）に吸着式冷凍装置（１００）を併設することができる。
【００１１】
なお、ヒータコアは、一般的に加熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するように構成しているので、その加熱媒体をそのまま蒸発液化熱交換器（３０）に用いることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、蒸発液化熱交換器（３０）は、内部に冷媒が封入され、水平方向に沿う一対のヘッダータンク（３１、３２）と、その両タンク（３１、３２）間に両端が連通接続するチューブ（３４）およびフィン（３５）からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部（３３）とが構成され、かつ上方に配設されるヘッダータンク（３１）を吸着器（２０）に連通するように形成し、さらに下方に配設されるヘッダータンク（３２）内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、具体的には、内部に封入する冷媒を吸着器（２０）に連通させることで吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。また、冷媒を加熱媒体で加熱させる加熱機能が形成できる。これにより、一つの熱交換器で冷房、暖房機能が両立できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、吸着式冷凍装置（１００）は、吸着器（２０）が加熱媒体により加熱される脱離工程の後に、蒸発液化熱交換器（３０）と吸着器（２０）との連通を遮断して吸着器（２０）に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、吸着器（２０）を脱離後、蓄冷状態で維持することにより、吸着工程に切り換えられたときに、脱離時に加熱された吸着剤、冷媒、吸着器（２０）、蒸発液化熱交換器（３０）およびそれらを接続する接続部材などの熱容量の影響を受けることがない。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、チューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管（３７）が設けられ、蒸発液化熱交換器（３０）は、下方に配設されるヘッダータンク（３２）内に加熱管（３７）を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、より具体的には、下方に設けた加熱管（３７）で冷媒を加熱させて水蒸気を気化させ、その水蒸気が空気と熱交換されて水に戻るヒートサイフォンにより加熱機能が形成できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、加熱管（３７）は、その外表面を凹凸状に形成したことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、平坦面と比べて凹凸状に形成することで冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、加熱管（３７）は、その外表面に伝熱面積を拡大するためのフィン（３７ｂ）を形成したことを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、上記凹凸状よりもより冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、蒸発液化熱交換器（３０）は、下方に配設されるヘッダータンク（３２）の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン（３２ａ）を設けるとともに、ヘッダータンク（３２）の外面と加熱媒体とを熱交換するように形成したことを特徴としている。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、上述の請求項６、請求項７では加熱管（３７）を冷媒内に配設して熱交換するように構成したが、これに限らず、ヘッダータンク（３２）を介して冷媒を加熱するようにしても良い。
【００２２】
請求項８に記載の発明では、蒸発液化熱交換器（３０）は、チューブ（３４）内面に冷媒を吸い込む多孔質体（３４ａ）を配設していることを特徴としている。請求項８に記載の発明によれば、冷媒と空気との熱交換において、多孔質体（３４ａ）により冷媒の吸い上げがチューブ（３４）全面に行き届くため冷媒の蒸発を効率的に実行できる。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、吸着器（２０）と液冷式内燃機関（５０）とラジエータ（４０ａ）とが配管により直列に接続されており、吸着器（２０）は、ラジエータ（４０ａ）の下流側に配置されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、液冷式内燃機関（５０）およびその冷却水は液冷式内燃機関（５０）始動直後の低温時には、吸着器（２０）の冷却に作用し、時間経過後の高温時には吸着器（２０）の加熱に作用させることができる。これにより、液冷式内燃機関（５０）の熱容量および廃熱を有効に利用できる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実形態）
以下、本発明の第１実施形態における冷暖房装置を図１ないし図５に基づいて説明する。本発明を車両用空調装置に適用したものであり、図１は冷暖房装置の全体構成を示す模式図、図２は蒸発液化熱交換器３０の全体構成を示す正面図である。
【００２７】
図３は、吸着器２０で脱離作用を行なうときの加熱媒体の循環経路を示す模式図、図４は吸着器２０が蓄冷状態になるときの冷却媒体の循環経路を示す模式図である。また、図５は蒸発液化熱交換器３０に加熱媒体の循環経路を示す模式図である。なお、図１は吸着器２０で吸着作用を行なうときの冷却媒体の循環経路を示している。
【００２８】
本実施形態の冷暖房装置は、図１に示すように、空気通路を形成する空調ダクト１１内に配設される冷房用熱交換器１２の空気流れ下流側に、詳しくは後述するが液冷式内燃機関（以下、エンジンと称する。）５０の廃熱にて駆動する吸着式冷凍装置１００を併設している。
【００２９】
空調ダクト１１は、車室内に設けられた複数の吹出口に向けて温度調節された空調風を吹き出すための空調ケースであって、その空調ダクト１１には、図示しない送風手段と冷房用熱交換器１２と、後述する蒸発液化熱交換器３０とが配設している。
【００３０】
冷房用熱交換器１２は、図示しない圧縮機、凝縮器、受液器および減圧手段の順に環状に管路で接続してなる蒸気圧縮式冷凍サイクルの一構成部品で、空調ダクト１１内を流れる空気と内部に封入された冷媒とを熱交換する蒸発器である。つまり、空調ダクト１１内に流れる空気を冷却する熱交換器である。
【００３１】
因みに、圧縮機（図示せず）は、エンジン５０を駆動源として、プーリーおよびＶベルトからなる動力伝達手段より電磁クラッチ（図示せず）を介して駆動される。そして、冷房用熱交換器１２から吸入した気相冷媒を高温高圧の過熱ガス状態の気相冷媒に圧縮する。
【００３２】
凝縮器（図示せず）は、圧縮機で圧縮された高温冷媒を凝縮用送風機（図示せず）により大気と熱交換して凝縮する熱交換器である。そして、凝縮器で凝縮された冷媒は、受液器（図示せず）で気液分離されて液相冷媒が貯められる。そして、液相冷媒が減圧手段である例えば膨張弁に流入する。
【００３３】
膨張弁は液相冷媒を減圧する弁であって温度式膨張弁で構成されており、この膨張弁で減圧された気液２相状態の冷媒は冷房用熱交換器１２に流出される。そして、冷房用熱交換器１２で、図示しない送風手段により空気と熱交換されて蒸発される。このときの蒸発潜熱により空気が冷却される。
【００３４】
次に、吸着式冷凍装置１００は、図１に示すように、エンジン５０、放熱器４０、吸着器２０および蒸発液化熱交換器３０とから構成している。なお、図中に示す４３、５３は循環ポンプ、４１、４２は流れ方向を切り替える切換弁、５１は温水弁である。
【００３５】
エンジン５０は走行用駆動源をなす内燃機関であり、循環ポンプ５３はエンジン５０を循環した加熱媒体を圧送するポンプである。放熱器４０は吸着器２０を循環した冷却媒体と空気とを熱交換して冷却媒体を冷却する放熱器である。循環ポンプ４３は冷却媒体を圧送するポンプである。ここで、加熱媒体および冷却媒体は、エンジン冷却水などの水にエチレングリコール系の不凍液を混合した同一の流体を用いている。
【００３６】
次に、吸着器２０は、吸着剤２１（本実施形態では、例えば、シリカゲルやゼオライト）が表面接着された吸着コア２２と収納する容器である。また、吸着器２０の内部は略真空状態に保たれ、後述する開閉弁３９を介して蒸発液化熱交換器３０に連通するように構成している。
【００３７】
ここで、吸着剤２１は、温度が高くなるほど吸着可能な冷媒量が減少するとともに、蒸発した冷媒を吸着する際に発熱する反応材である。このため、吸着剤２１を加熱すると、吸着可能な冷媒量が減少するので、その加熱温度にて吸着可能な冷媒量となるまで吸着していた冷媒を脱離放出し、一方、吸着剤２１を冷却すると、吸着可能な冷媒量が増加するのでその加熱温度にて吸着可能な冷媒量となるまで冷媒を吸着する。
【００３８】
因みに、吸着剤２１は、通常、冷媒を吸着する際に冷媒の凝縮熱相当（＝凝縮熱＋α）の吸着熱を発生するとともに、同じ相対温度であっても、吸着剤２１の温度によって吸着可能な冷媒量が相違するようなヒステリシス特性を有している。
【００３９】
また、吸着コア２２は、内部に加熱媒体もしくは冷却媒体を流通させることにより、加熱媒体もしくは冷却媒体と吸着剤２１とを熱交換させるもので、内部を流れる媒体の温度が吸着剤２１の温度より高いときは、エンジン５０の廃熱を吸着剤２１に与える廃熱供与手段として機能し、媒体の温度が吸着剤２１の温度より低いときは、吸着剤２１の温度を外気温度相当まで冷却する冷却手段として機能している熱交換器である。
【００４０】
次に、蒸発液化熱交換器３０は、図２に示すように、冷媒（本実施形態では、水）が流通する扁平状の複数本のチューブ３４が上下方向（垂直方向）に設けられ、その各チューブ３４間には、冷媒と空気との熱交換を促進する波状のフィン３５が配設されており、このフィン３５およびチューブ３４により冷媒と空気とを熱交換させる熱交換管路が並列状に配置されたコア部３３を形成している。
【００４１】
また、チューブ３４の両端側には、チューブ３４の上下方向と直交する方向（水平方向）に延びて複数本のチューブ３４と連通する一対のヘッダータンク３１、３２が配設している。そして、上方のヘッダータンク３１には連結管３６が設けられ、下方のヘッダータンク３２には加熱管３７が設けられている。
【００４２】
連結管３６は吸着器２０と蒸発液化熱交換器３０とを連通するための接続管である。一方、加熱管３７は、ヘッダータンク３２内に収容する側の外表面に凹凸状の凸凹部３７ａを形成したチューブであって、その凸凹部３７ａがヘッダータンク３２内に配設され、内部に加熱媒体を流通させて下方のヘッダータンク３２内に封入された冷媒と熱交換するように構成している。
【００４３】
そして、連結管３６の中途には、吸着器２０と蒸発液化熱交換器３０との連通を開閉する開閉弁３９が設けられている。また、蒸発液化熱交換器３０の内部には所定量の冷媒（本実施形態では、水）が封入され略真空状態に保たれている。
【００４４】
また、切換弁４１、４２は、吸着器２０側にエンジン５０から流出した加熱媒体を流通させるか、または吸着器２０側に放熱器４０で放熱された冷却媒体を流通させるかを切り換えるための切換バルブである。因みに、図１では、放熱器４０で放熱された冷却媒体が吸着器２０に流通するように切り換えられている。
【００４５】
そして、温水弁５１は、加熱管３７に流通させる加熱媒体の流路を開閉する開閉弁である。なお、この温水弁５１が開弁したときは、開閉弁３９は開弁している。ここで、熱ロスを低減するために切換弁４１、４２をエンジン５０から流出した加熱媒体が加熱管３７に流通するように切り換えることが望ましい。
【００４６】
なお、図１では、エンジン５０から流出される冷却水を冷却するラジエータ、およびエンジン５０から流出される冷却水をラジエータに迂回させてエンジン５０に戻すバイパス回路、およびバイパス回路に流す冷却水量を調節するサーモスタットなどの流量調節弁は省略してある。
【００４７】
以上の構成うち、開閉弁３９、切換弁４１、４２、循環ポンプ４３、５３および温水弁５１などは、図示しない空調装置用電子制御装置により制御されており、この空調装置用電子制御装置には、内気温度センサや外気温度センサ等の空調センサの検知信号、操作盤からの操作信号に基づいて制御される。
【００４８】
次に、以上の構成による冷暖房装置の特徴的作動について図１および図３ないし図５に基づいて説明する。図１は吸着工程である冷却モード（吸着モードでも良い）における吸着式冷凍装置１００の作動形態を示しており、クールダウンなどの過度状態における運転モードであって、このときには、冷凍サイクル側も作動しているため、冷房用熱交換器１２で冷却された空気をさらに蒸発液化熱交換器３０で冷却するものである。
【００４９】
具体的には、図１に示すように、開閉弁３９は開弁、温水弁５１は閉弁、切換弁４１、４２は吸着器２０側に冷却媒体が流通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ４３を作動させることで、放熱器４０で外気温度相当まで冷却された冷却媒体が吸着コア２２に流通する。
【００５０】
これにより、吸着剤２１が冷却媒体により冷却されることで、蒸発液化熱交換器３０からの水蒸気を吸着する。そして、吸着剤２１が水蒸気を吸着する吸着作用により蒸発液化熱交換器３０内の圧力が低下するため封入された液相の冷媒が沸騰する。
【００５１】
なお、このときは、下方に配設されたヘッダータンク３２内の液相の冷媒が沸騰により上方に巻き上がるためチューブ３４の内面を濡らす効果も期待でき、コア部３３全面で蒸発潜熱を吸熱することが可能である。従って、冷房用熱交換器１２で冷却された空気をさらに冷却することができる。
【００５２】
このように、吸着作用により、液相冷媒の蒸発潜熱を利用して冷凍能力を得ているので、僅かな冷媒量であっても大きな冷凍能力を得ることができるので多量の冷媒量を封入しなくても十分な冷凍能力を得ることができる。
【００５３】
そして、所定時間経過後に、吸着剤２１を再生するための脱離工程である脱離モードを実行する。具体的には、図３に示すように、開閉弁３９は開弁のまま、温水弁５１は閉弁のまま、切換弁４１、４２は吸着器２０側に加熱媒体が流通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ５３を作動させることで、エンジン５０を流通した加熱媒体が吸着コア２２に流通する。
【００５４】
これにより、吸着剤２１が加熱媒体により加熱されることで、吸着剤２１に吸着した水蒸気が吸着剤２１から脱離する。そして、脱離した水蒸気は蒸発液化熱交換器３０で空気によって液化され液相冷媒に復水する。なお、この脱離モードは、クールダウン終了後、車室内の空調状態が安定したときなど冷房能力に余裕があるときに実行すると良い。また、エンジン５０を停止直後のエンジン５０が高温状態のときに実行させても良い。
【００５５】
ところで、本実施形態では、脱離モードを実行した直後に、吸着器２０全体の熱容量を低下させる蓄冷工程である蓄冷モードを行なうように設定している。具体的には、図４に示すように、脱離モード終了直後（所定時間経過後）に、開閉弁３９を閉弁、切換弁４１、４２は吸着器２０側に冷却媒体が流通する流れ方向に切り換え、循環ポンプ４３を所定時間作動させた後、循環ポンプ４３を停止させる。
【００５６】
これにより、吸着コア２２に冷却媒体が流通することで、吸着剤２１が冷却し、吸着器２０全体が外気温度相当に冷却されて熱容量が除去される。これによれば、次のステップの冷却モードを迅速に開始することができる。
【００５７】
次に、本発明の特徴である加熱工程である加熱モードについて説明する。具体的には、図５に示すように、蒸発液化熱交換器３０と吸着器２０との連通を遮断して、蒸発液化熱交換器３０に加熱媒体を流通させて冷房用熱交換器１２で冷却された空気を加熱するようにしている。
【００５８】
より具体的には、開閉弁３９は閉弁、温水弁５１は開弁、循環ポンプ４３は停止させ、切換弁４１、４２は吸着器２０と放熱器４０とが連通する流れ方向に切り換える。そして、循環ポンプ５３を作動させることで、加熱管３７に加熱媒体が流通する。
【００５９】
これにより、加熱管３７により下方に配設されたヘッダータンク内の冷媒と加熱媒体とが熱交換されて冷媒が気化する。この気化した水蒸気はコア部３４で空気と熱交換されて液化しヘッダータンク内に復水する。
【００６０】
つまり、加熱管３７により冷媒を加熱すると、冷媒の界面で気液二相の飽和バランスが崩れて水分子が気体として上方に飛び出し、この気体が外部の空気に冷却されて液化し重力により下方に滴下し、また下方で加熱されて気化するヒートサイフォンを連続的に繰り返して加熱効果を得るものである。
【００６１】
従って、加熱媒体により冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として冷房用熱交換器１２で冷却された空気を加熱している。なお、このときに、冷凍サイクル側を停止しておけば、蒸発液化熱交換器３０で暖房効果が得られる。
【００６２】
なお、本実施形態では、加熱媒体を圧送するための循環ポンプ５３を配設したが、これに限らず、車両用に適用する場合は、エンジン５０によって駆動する機械式ポンプを流用しても良い。
【００６３】
以上の第１実施形態による冷暖房装置によれば、蒸発液化熱交換器３０が吸着器２０に連通しているときに、蒸発液化熱交換器３０で冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を冷熱源として冷房用熱交換器１２で冷却された空気をさらに冷却するように構成している。
【００６４】
さらに、蒸発液化熱交換器３０と吸着器２０との連通を遮断して蒸発液化熱交換器３０に加熱媒体を流通したときに、蒸発液化熱交換器３０で冷媒が気化し、さらにその冷媒が液化するときの凝縮熱を温熱源として、冷房用熱交換器１２で冷却された空気を加熱するように構成したことにより、冷却、加熱機能を有する蒸発液化熱交換器３０を冷房用熱交換器１２の空気流れの下流側に配設できる。
【００６５】
これにより、冷房用熱交換器１２で蒸発された冷媒をさらに冷却する従来の方式に比べて、別体で熱交換器を構成していることで熱交換の熱ロスの低減が図れるとともに冷暖房装置の冷却能力の向上が図れる。また、吸着器２０に流通させる加熱媒体を蒸発液化熱交換器３０に流通させて加熱機能を有することができる。
【００６６】
つまり、従来のヒータコアの代替として、蒸発液化熱交換器３０を冷房用熱交換器１２の空気流れの下流側に配設できる。これにより、従来の空調ダクト１１に吸着式冷凍装置１００を併設することができる。なお、ヒータコアは、一般的に加熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するように構成しているので、その加熱媒体をそのまま蒸発液化熱交換器３０に用いることができる。
【００６７】
また、蒸発液化熱交換器３０を、水平方向に沿う一対のヘッダータンク３１、３２と、その両タンク３１、３２間に両端が連通接続するチューブ３４、フィン３５からなる複数の熱交換管路が並列状に配列されたコア部３３とが構成され、かつ上方に配設されるヘッダータンク３１を吸着器２０に連通するように形成し、さらに下方に配設されるヘッダータンク３２内に封入された冷媒と加熱媒体とを熱交換するように形成したことにより、内部に封入する冷媒を吸着器２０に連通させることで吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。また、冷媒を加熱媒体で加熱させる加熱機能が形成できる。これにより、一つの熱交換器で冷房、暖房機能が両立できる。
【００６８】
また、吸着器２０が加熱媒体により加熱される脱離モードの後に、開閉弁３９を閉弁し、吸着器２０に冷却媒体を流通させて吸着剤が蓄冷状態を維持するように構成していることにより、吸着モードに切り換えられたときに、脱離モードにおいて加熱された吸着剤２１、冷媒、吸着器２０、蒸発液化熱交換器３０およびそれらを接続する接続部材などの熱容量の影響を受けることがない。
【００６９】
また、蒸発液化熱交換器３０は、下方に配設されるヘッダータンク３２内にチューブ状からなり内部に加熱媒体が流通する加熱管３７を配設して冷媒と加熱媒体とが熱交換されることにより、下方に設けた加熱管３７で冷媒を加熱させて水蒸気を気化させ、その水蒸気が空気と熱交換されて水に戻るヒートサイフォンにより加熱機能が形成できる。
【００７０】
なお、加熱管３７の外表面を凹凸状に形成したことにより、平坦面と比べて凹凸状に形成することで冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。また、この加熱媒体は、エンジン５０およびこのエンジンの冷却水を冷却するラジエータを有する熱機関の廃熱を利用したものであることにより、吸着器２０の脱離作用および蒸発液化熱交換器３０の温熱源として熱機関の廃熱を有効に利用できる。
【００７１】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、蒸発液化熱交換器３０に配設する加熱管３７をその外表面を凹凸状に形成しているが、これに限らず、具体的には、図６に示すように、加熱管３７の外表面に外方向に突き出すように複数のフィン３７ｂを一体に形成して伝熱面積を拡大しても良い。これによれば、上記凹凸状よりもより冷媒側への伝熱面積を容易に拡大することができる。
【００７２】
また、以上の実施形態では、下方に配設するヘッダータンク３２内に加熱管３２を配設して冷媒と加熱媒体とを熱交換させるように構成したが、ヘッダータンク３２の外部から内部の冷媒を加熱するように構成しても良い。
【００７３】
具体的には、図７に示すように、下方に配設されるヘッダータンク３２の内面に伝熱面積を拡大するための内部フィン３２ａを設けるとともに、ヘッダータンク３２の下面と加熱媒体とを熱交換するように加熱管３７を形成している。なお、本実施形態では、加熱管３７をヘッダータンク３２の下面に当接するように形成したが、側面であっても良い。
【００７４】
また、図８に示すように、チューブ３４内面にセラミックス材からなる冷媒を吸い込む多孔質体３４ａを配設しても良い。これによれば、冷媒と空気との熱交換において、多孔質体３４ａにより冷媒の吸い上げがチューブ３４全面に行き届くため冷媒の蒸発を効率的に実行できる。
【００７５】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、エンジン５０からのエンジン冷却水を加熱媒体として用いて吸着器２０に流通するように構成し、放熱器４０を設けて、外気温度相当に冷却させた冷却媒体を用いて吸着器２０に流通するように構成したが、これに限らず、エンジン冷却水を冷却するラジエータを用いてエンジン５０からのエンジン冷却水が吸着器２０に流通するように構成しても良い。
【００７６】
具体的には、図９に示すように、吸着器２０の上流側に車両に搭載されるラジエータ４０ａを配設している。そして、エンジン５０始動直後のクールダウンのときに吸着工程である冷却モードを行なうようにしている。より具体的には、開閉弁３９を開弁し、温水弁５１を閉弁させた状態で循環ポンプ５３を作動させる。
【００７７】
これにより、吸着コア２２にラジエータ４０ａからのエンジン冷却水が流通するが、このときは、エンジン５０が始動直後であるため冷却水温度が外気温程度である。従って、冷却媒体が吸着コア２２に流通されることになる。これにより、この場合には、蒸発液化熱交換器３０は吸着器２０における吸着作用による冷媒を蒸発させる冷却機能が形成できる。
【００７８】
そして、クールダウン後の冷却能力に余裕のあるとき、もしくは、エンジン５０停止直後のエンジン５０が高温のときに脱離モードの実行を行なう。これによれば、吸着器２０にラジエータ４０ａからの高温の温水が吸着コア２２に流通して吸着剤２１を脱離させることができる。これによれば、放熱器４０、切換弁４１、４２、および循環ポンプ４２を不要とすることができる。
【００７９】
また、以上の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用させたが、これに限らず、家庭用や業務用の空調装置に適用させても良い。また、加熱媒体をエンジン５０、ラジエータ４０ａの冷却水回路から取り入れるように構成したが、これに限らず、燃料電池車などに搭載される燃料電池を冷却する冷却水や発熱補機を冷却する冷却水を熱源としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施形態における冷暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における蒸発液化熱交換器３０の全体構成を示す正面図である。
【図３】吸着式冷凍装置１００の脱離モードにおける加熱媒体の循環経路を示めす模式図である。
【図４】吸着式冷凍装置１００の蓄冷モードにおける冷却媒体の循環経路を示めす模式図である。
【図５】吸着式冷凍装置１００の加熱モードにおける加熱媒体の循環経路を示めす模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態における蒸発液化熱交換器３０の全体構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例１における蒸発液化熱交換器３０の全体構成を示す正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例２における蒸発液化熱交換器３０の全体構成を示す正面図である。
【図９】他の実施形態における冷暖房装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１１…空調ダクト
１２…冷房用熱交換器
２０…吸着器
３０…蒸発液化熱交換器
３１、３２…ヘッダータンク
３２ａ…内部フィン
３３…コア部
３４…チューブ
３４ａ…多孔質体
３５…フィン
３７…加熱管
３７ｂ…フィン
４０ａ…ラジエータ
５０…エンジン（液冷式内燃機関）
１００…吸着式冷凍装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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