(57)【要約】【課題】製造工程を簡素化することが可能な吸着式冷凍機用吸着器を提供すること。【解決手段】冷媒が封入されたケーシング１１０のサイドプレート１１４と熱交換器１３０のフランジブロック１３４との間にはガスケット１５０が設けられ、押圧ブロック１６０により押圧されてシール部１５０Ａを形成している。したがって、ケーシング１１０内を気密状態とするために、溶接加工を行なう必要がないので、吸着器１００の製造工程を簡素化することができる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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機に適用される吸着器（１００）であって、
前記冷媒および前記吸着剤が封入されたケーシング（１１０）と、
前記ケーシング（１１０）内に設けられ、前記冷媒もしくは前記吸着剤と内部を流通する熱媒体とを熱交換する熱交換器（１２０、１３０）と、
前記熱交換器（１２０、１３０）に設けられ、前記ケーシング（１１０）外と前記熱交換器（１２０、１３０）内との間に前記熱媒体を流通する流通配管（１２３、１３３）とを備え、
前記流通配管（１２３、１３３）近傍には、面圧を発生させて前記ケーシング（１１０）内を気密状態とするシール部（１５０Ａ）が形成されていることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器。
【請求項２】
前記シール部（１５０Ａ）は、ガスケット部材（１５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
【請求項３】
前記ケーシング（１１０）の内外にそれぞれ設けられた高剛性部材（１３４、１６０）を備え、
前記ガスケット部材（１５０）は、前記両高剛性部材（１３４、１６０）により押圧されていることを特徴する請求項２に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
【請求項４】
前記ガスケット部材（１５０）は、金属基板（１５１）とこの金属基板（１５１）の表面に形成されたゴム材層（１５２）とからなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
【請求項５】
前記ゴム材層（１５２）は、厚さが２５μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着式冷凍機に適用される吸着器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、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機が知られている。このような吸着式冷凍機に適用される吸着器として、例えば下記特許文献１に開示された吸着式冷凍機用吸着器がある。
【０００３】
この吸着器は、冷媒および吸着剤が封入されたケーシングと、このケーシング内に設けられた熱交換器（蒸発／凝縮コアおよび吸着コア）とを備え、熱交換器は、ケーシング内に封入された冷媒もしくは吸着剤と熱交換器内を流通する熱媒体とを熱交換するようになっている。そして、ケーシングは、伝熱ロス抑制等を目的としてステンレス材により形成されており、熱交換器は、熱伝導性や加工性に優れたアルミニウム材により形成されている。
【０００４】
ケーシング内は、液状冷媒の蒸発を促すとともに、吸着剤の吸着能力の低下を防止するために、略真空状態に保持する必要がある。そこで、上記吸着器では、ケーシング外と熱交換器内部との間に熱媒体を流通する流通配管に接合したステンレス製の取付部材とケーシングとを溶接して、ケーシング内を気密状態としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２４４３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術の吸着器では、熱交換器（特に吸着剤を接着した吸着コア）の耐熱温度が溶接温度に比べて低いために、溶接時には熱交換器内に冷却空気等を圧送する必要があり、製造時の作業性が悪く製造工程が非常に複雑になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、製造工程を簡素化することが可能な吸着式冷凍機用吸着器を提供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、請求項１に記載の発明では、
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機に適用される吸着器（１００）であって、
冷媒および吸着剤が封入されたケーシング（１１０）と、
ケーシング（１１０）内に設けられ、冷媒もしくは吸着剤と内部を流通する熱媒体とを熱交換する熱交換器（１２０、１３０）と、
熱交換器（１２０、１３０）に設けられ、ケーシング（１１０）外と熱交換器（１２０、１３０）内との間に前記熱媒体を流通する流通配管（１２３、１３３）とを備え、
流通配管（１２３、１３３）近傍には、面圧を発生させてケーシング（１１０）内を気密状態とするシール部（１５０Ａ）が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
これによると、ケーシング（１１０）内を気密状態とするために、溶接加工を行なう必要がない。したがって、吸着器（１００）の製造工程を簡素化することが可能である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、シール部（１５０Ａ）は、ガスケット部材（１５０）を備えることを特徴としている。
【００１１】
これによると、シール部（１５０Ａ）において、ガスケット部材（１５０）により確実に面圧を発生させ、ケーシング（１１０）内を気密状態とすることが可能である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、ケーシング（１１０）の内外にそれぞれ設けられた高剛性部材（１３４、１６０）を備え、ガスケット部材（１５０）は、両高剛性部材（１３４、１６０）により押圧されていることを特徴としている。
【００１３】
これによると、ケーシング（１１０）やガスケット部材（１５０）の表面が平滑でなかったとしても、これを矯正して確実にシール構造を形成することが容易である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、ガスケット部材（１５０）は、金属基板（１５１）と、この金属基板（１５１）の表面に形成されたゴム材層（１５２）とからなることを特徴としている。
【００１５】
これによると、ガスケット部材（１５０）との接触面に若干の凹凸があったとしても、この凹凸を吸収しシール構造を形成することが可能である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、ゴム材層（１５２）は、厚さが２５μｍ以下であることを特徴としている。
【００１７】
ゴム材層（１５２）は、僅かではあるが気体を透過する性質がある。本発明のように、ゴム材層（１５２）の厚さを２５μｍ以下とすれば、気体の透過を抑制し、ケーシング（１１０）内を長時間に渡って略真空状態に維持することが可能である。
【００１８】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態は、本発明に係る吸着式冷凍機用吸着器を車両用の吸着式空調装置に適用したものであって、図１（ａ）は、吸着式冷凍機の模式図であり、図２（ｂ）は、吸着式空調装置の空調部の模式図である。なお、図１（ａ）に示された吸着器１００は模式的なものであり、実際の吸着器１００は図２に示すような概略構造となっている。
【００２１】
まず、図１に基づいて、吸着式冷凍機および吸着式空調装置について説明する。
【００２２】
図１（ａ）中、１００は本実施形態に係る吸着器であり、この吸着器１００は少なくとも２個設けられており、以下、図１（ａ）中上側の吸着器１００を第１吸着器１００と表記し、図１（ａ）中下側の吸着器１００を第２吸着器１００と表記し、第１、２吸着器を総称するときは、単に吸着器１００と表記する。なお、吸着器１００の詳細は、後述する。
【００２３】
２００は吸着器１００内を循環した熱媒体（本実施形態では、水にエチレングリコール系の不凍液を添加した流体でエンジン冷却水と同一なもの）と室外空気とを熱交換する室外熱交換器であり、３００は吸着器１００にて発生した冷凍能力により冷却された熱媒体と室内に吹き出す空気（以下、この空気を空調風と呼ぶ。）とを熱交換し、空調風を冷却する室内熱交換器である。
【００２４】
ちなみに、室内熱交換器３００は、図１（ｂ）に示すように、空調風の通路を形成する空調ケーシング３１０内に配設されており、この空調ケーシング３１０の空気流れ上流側には、例えば遠心式送風機３２０が配設されている。
【００２５】
なお、本実施形態では、水冷式エンジン（水冷式内燃機関）の冷却水（熱媒体と同じ流体）を吸着器１００（後述する第２熱交換器１３０）内に循環させることにより吸着剤の再生を行っており、４１０、４２０、４３０、４４０は熱媒体の循環経路を切り換える切換弁（四方弁）である。
【００２６】
次に、吸着器１００について説明する。
【００２７】
吸着器１００は、図２に示すように、内部が略真空に保たれた状態で冷媒（本実施形態では、水）が封入されたステンレス（本実施形態では、ＳＵＳ３０４）製のケーシング１１０、熱媒体とケーシング１１０内の冷媒（本実施形態では、水）との間で熱交換を行う第１熱交換器（蒸発／凝縮コア）１２０、吸着剤（本実施形態ではシリカゲル）を冷却又は加熱する第２熱交換器（吸着コア）１３０、および第２熱交換器１３０に形成された吸着剤に冷媒の液滴が付着することを防止する液滴捕集プレート１４０等から構成されている。両熱交換器１２０、１３０は、本実施形態における熱交換器である。
【００２８】
ここで、両熱交換器１２０、１３０は、アルミニウム（本実施形態では、例えばＡ３０００系のアルミニウム材にろう材が被覆されたもの）製のチューブおよびアルミニウム（本実施形態では、例えばＡ１０００系又は３０００系）製のフィン等からなるもので、第２熱交換器（吸着コア）１３０のチューブおよびフィンの表面には、吸着剤が接着剤（本実施形態では、エポキシ樹脂）によって接着固定されている。
【００２９】
ちなみに、チューブは、熱媒体が流通する扁平状の管であり、フィンは外表面積を増大させて熱交換効率を増大させる波状に形成されたものであり、これらはろう付けにより一体化され、両熱交換器１２０、１３０のコア部１２１、１３１を形成している。そして、両熱交換器１２０、１３０は、互いのコア部１２１、１３１の形成面が対向するようにケーシング１１０内に収納されている。
【００３０】
第１熱交換器１２０の第２熱交換器１３０側（上側）には、コア部１２１を覆うように液滴捕集プレート１４０が形成されている。液滴捕集プレート１４０は開口部１４２を有する板状部材であり、開口部１４２にはルーバ部１４１が形成され、ケーシング１１０の下方側に貯留された液冷媒の液滴が上方側に通過し難くなっている。
【００３１】
１２３、１３３は第１、第２熱交換器１２０、１３０に接合されてケーシング１１０内外側を貫通するアルミニウム（本実施形態では、例えばＡ１０００系又は３０００系）製の配管であり、この配管１２３、１３３は、ケーシング１１０外と両熱交換器１２０、１３０内との間に熱媒体を流通する本実施形態における流通配管である。
【００３２】
ケーシング１１０は、開口側を対向配置された断面形状が略コの字状の第１、第２ケーシング部材１１１、１１２と、両ケーシング部材１１１、１１２の図中左右両端側にそれぞれ形成されたサイドプレート１１３、１１４とにより構成されている。配管１２３、１３３は、サイドプレート１１４に形成された後述する配管貫通孔１１３ｂに挿設されている。
【００３３】
次に、本実施形態の要部である配管１２３、１３３挿設部位の構成について説明する。図３は、図２に示すＡ部の拡大断面図である。配管１２３の挿設部位と配管１３３挿設部位とは同一の構成であるので、後者について説明し、前者については省略する。
【００３４】
図３に示すように、配管１３３は、第２熱交換器１３０のコア部１３１端部に形成されたタンク部１３２に接続している。１３４は後述するガスケット１５０を押圧するためのアルミニウム製のフランジブロックであり、配管１３３の全周を取り囲むように形成されている。図示は省略しているが、フランジブロック１３４には後述するねじ部材１７０が螺着するための有底構造の雌ねじ部が形成されている。
【００３５】
１５０は本実施形態のガスケット部材であるガスケットである。図５（ａ）に示すように、ガスケット１５０は略矩形状をしており、中央部には配管１３３を挿設するための配管貫通孔１５０ｂが形成されている。配管貫通孔１５０ｂ周囲には、後述するねじ部材１７０を挿設するための複数の（本例では４つの）ねじ貫通孔１５０ｃが形成されている。
【００３６】
図５（ｂ）に断面構造を示すように、ガスケット１５０は、金属基板１５１と金属基板１５１の両面を覆うようにコーティングされたふっ素ゴムからなるゴム材層１５２とにより構成されている。ゴム材層１５２は本実施形態では厚さ２５μｍに形成されている。ちなみに、ガスケット１５０の総厚は２５０μｍである。ゴム材層１５２の厚さを２５μｍとしたのは、ゴム材層１５２を気体が透過することを抑制し、ケーシング１１０内を略真空に保つためである。
【００３７】
本発明者らは、ゴム材層１５２の気体透過に関して評価検討を行ない、吸着器１００が安定して作動を継続するための条件として、１年間での真空度の圧力上昇を１Ｔｏｒｒ以下と定義している。そのためゴム材層１５２の厚さが２５μｍ以下であり、シール長さ（気体透過方向の長さ）が２ｍｍ以上であることが好ましいことを確認している。上記により、ゴム材層からの気体透過による吸着器内部の分圧上昇（真空度の悪化）を１Ｔｏｒｒ以下にできる。
【００３８】
サイドプレート１１４は、平面図を図６に示すように、各配管１２３、１３３を挿設するための配管貫通孔１１４ｂと後述するねじ部材１７０を挿設するためのねじ貫通孔１１４ｃを備えている。サイドプレート１１４の中央部には、図中上下方向に延びる凸部１１４ａがプレス加工により形成されている。この凸部１１４ａは、後述する押圧ブロック１６０と干渉しない位置に形成されており、サイドプレート１１４の剛性を高めるためのものである。
【００３９】
１６０はアルミニウム製の押圧ブロックであり、図７に示すように、押圧ブロック１６０は平面構造がガスケット１５０と略同一であり、配管貫通孔１６０ｂとねじ貫通孔１６０ｃとを備えている。前述のフランジブロック１３４と押圧ブロック１６０とは、本例ではともに厚さ約９ｍｍの部材であり、図３に示すようにねじ部材１７０により螺着されたときには、ガスケット１５０とサイドプレート１１４とを押圧挟持してシール構造を形成する本実施形態における高剛性部材である。
【００４０】
ここで、吸着器１００の概略製造方法について簡単に説明する。
【００４１】
吸着器１００を製造するときには、まず、コア部１３１を構成するチューブおよびフィン、タンク部１３２、配管１３３およびフランジブロック１３４等を嵌合、かしめ、治具固定等により組み付け一体ろう付けし、その後、チューブやフィンの表面に吸着剤を接着固定して、第２熱交換器１３０を形成する。第１熱交換器１２０についても吸着剤固定を除いてほぼ同一の方法により形成する。
【００４２】
その一方で、第１、第２ケーシング部材１１１、１１２およびサイドプレート１１３を溶接して一体化し、一面が開口した有底筒状のケース体を形成する。
【００４３】
次に、上記ケース体の開口側からケース体内に第１、第２熱交換器１２０、１３０を配設する。そして、図４に示すように、両熱交換器１２０、１３０の配管１２３、１３３にガスケット１５０、サイドプレート１１４および押圧ブロック１６０を組み付け、ねじ部材１７０によりフランジブロック１３４に螺着固定する。これにより、サイドプレート１１４とフランジブロック１３４との間に面圧が発生し、ガスケット１５０を介したシール部１５０Ａが形成される。
【００４４】
なお、図４では、図３に示した部位の組み付け状態のみ図示し、第１熱交換器１２０に関する部位については第２熱交換器１３０と同様であるので、図示を省略している。また、ねじ部材１７０の図示も省略している。
【００４５】
ねじ部材１７０による螺着固定が終了したら、前述のケース体の開口側端部（第１、第２ケーシング部材１１１、１１２の図中右方側端部）にサイドプレート１１４を溶接し、図３に示したような構造とする。そして最後に、サイドプレート１１３に形成されている注入口１１３ａからケーシング１１０内を真空引きした後、ケーシング１１０内に所定量の冷媒（本実施形態では水）を注入して注入口１１３ａを封止する。これにより、吸着器１００を得る。
【００４６】
次に、空調装置の概略作動を述べる。
【００４７】
まず、切換弁４１０〜４４０を図１の実線に示すように作動させて、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０と室内熱交換器３００との間、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０と室外熱交換器２００との間、ならびに第２吸着器１００の第１熱交換器１２０と室外熱交換器２００との間、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０とエンジンとの間に熱媒体を循環させる。
【００４８】
これにより、第１吸着器１００が吸着工程となり、第２吸着器１００が脱離工程となるので、第１吸着器１００で発生した冷凍能力により空調風が冷却され、第２吸着器１００にて吸着剤の再生が行われる。
【００４９】
つまり、この状態（以下、第１状態と呼ぶ。）では、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤を冷却する冷却器として機能し、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０は吸着剤から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤を加熱する加熱器として機能する。
【００５０】
そして、第１状態で所定時間（本実施形態では、６０秒〜１００秒）が経過したときに、切換弁４１０〜４４０を図１の破線に示すように作動させて、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０と室内熱交換器３００との間、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０と室外熱交換器２００との間、ならびに第１吸着器１００の第１熱交換器１２０と室外熱交換器２００との間、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０とエンジンとの間に熱媒体を循環させる。
【００５１】
これにより、第２吸着器１００が吸着工程となり、第１吸着器１００が脱離工程となるので、第２吸着器１００で発生した冷凍能力により空調風が冷却され、第１吸着器１００にて吸着剤の再生が行われる。
【００５２】
つまり、この状態（以下、第２状態と呼ぶ。）では、第２吸着器１００の第１熱交換器１２０は液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器として機能し、第２吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤を冷却する冷却器として機能し、第１吸着器１００の第１熱交換器１２０は吸着剤から脱離した水蒸気を冷却する凝縮器として機能し、第１吸着器１００の第２熱交換器１３０は吸着剤を加熱する加熱器として機能する。
【００５３】
そして、第２状態で所定時間が経過したとき、切換弁４１０〜４４０作動させて再び第１状態とする。このように、第１状態および第２状態を所定時間毎に交互に繰り返して、空調装置を連続的に稼働させる。
【００５４】
なお、所定時間は、ケーシング１１０内に存在する液相冷媒の残量や吸着剤の吸着能力等に基づいて適宜選定されるものである。
【００５５】
上述の構成の吸着器１００によれば、冷媒を封入した略真空状態のケーシング１１０内は、配管１２３、１３３の近傍にシール部１５０Ａが形成されているので気密状態とすることができる。このシール部１５０Ａは面圧によりシール構造が形成されており、ケーシング１１０と両熱交換器１２０、１３０との間において溶接加工を行なう必要がない。したがって、吸着器１００の製造工程を簡素化することができる。
【００５６】
また、シール部１５０Ａには表面にゴム材層１５２が形成されたガスケット１５０が配設されているので、サイドプレート１１４やフランジブロック１３４の表面に若干の凹凸等があったとしても、この凹凸を吸収し、確実に面圧を発生させてケーシング１１０内を気密状態とすることができる。
【００５７】
また、サイドプレート１１４とガスケット１５０とは、フランジブロック１３４と押圧ブロック１６０とにより押圧挟持されているので、サイドプレート１１４やガスケット１５０の表面が平滑でなかったとしても（サイドプレート１１４やガスケット１５０に反りやうねりがあったとしても）、これを矯正して確実にシール構造を形成することができる。
【００５８】
また、ガスケット１５０のゴム材層１５２の厚さは２５μｍと薄いので、ゴム材層１５２を透過する気体量を抑制し、ケーシング１１０内を長時間に渡って略真空状態に保つことができる。したがって、冷凍能力の低下を防止することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
上記一実施形態では、ガスケット１５０は、金属基板１５１の表面にゴム材層１５２を形成したものであったが、これに限定されるものではない。シールが確実に行なわれるのであれば、例えば、金属板のみのガスケットであってもよい。
【００６０】
また、上記一実施形態では、シール部１５０Ａを形成するために押圧ブロック１６０を採用したが、サイドプレート１１４が充分な剛性を有するものであれば、これを採用しない構成であってもよい。
【００６１】
また、上記一実施形態では、吸着器１００を車両用の空調装置に適用するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、業務用もしくは家庭用の定置式空調装置に適用するものであってもよい。また、携帯電話等の基地局等の冷却装置に適用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における車両用吸着式空調装置を示す図であり、（ａ）は、吸着式空調装置の吸着式冷凍機の模式図、（ｂ）は、吸着式空調装置の空調部の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における吸着器１００の概略構造図である。
【図３】図２のＡ部拡大断面図である。
【図４】Ａ部の組み立て説明図である。
【図５】（ａ）は、ガスケット１５０の平面図、（ｂ）はガスケット１５０の部分断面図である。
【図６】サイドプレート１１４の平面図である。
【図７】押圧ブロック１６０の平面図である。
【符号の説明】
１００　吸着器
１１０　ケーシング
１１４　サイドプレート
１２０　第１熱交換器（熱交換器）
１２３　配管
１３０　第２熱交換器（熱交換器）
１３３　配管
１３４　フランジブロック（高剛性部材）
１５０　ガスケット（ガスケット部材）
１５０Ａ　シール部
１５１　金属基板
１５２　ゴム材層
１６０　押圧ブロック（高剛性部材）
【図１】
2004125269.tif 000003
【図２】
2004125269.tif 000004
【図３】
2004125269.tif 000005
【図４】
2004125269.tif 000006
【図５】
2004125269.tif 000007
【図６】
2004125269.tif 000008
【図７】
2004125269.tif 000009