(57)【要約】【課題】吸着していた冷媒を容易、かつ、短時間で脱離させる。【解決手段】脱離工程時には、吸着剤に高電圧を印加する。これにより、高い温度の熱源を用いることなく、比較的に短い時間で吸着した冷媒を完全に脱離放出させることが可能となる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤（１３１）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吸熱するとともに、前記吸着剤（１３１）が吸着していた冷媒を気相冷媒として脱離させてその脱離した気相冷媒を凝縮させることにより、低温側の熱を高温側に移動させる吸着式冷凍機であって、
前記吸着剤（１３１）に吸着されていた冷媒を脱離させる脱離工程時に前記吸着剤（１３１）に電圧を印加する電極（１３２）を有することを特徴とする吸着式冷凍機。
【請求項２】
前記脱離工程時には、前記吸着剤（１３１）を加熱しながら電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機。
【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関するもので、蒸発潜熱利用した冷房装置や凝縮熱を利用した暖房装置等に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
吸着式冷凍機とは、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て吸熱するとともに、前記吸着剤が吸着していた冷媒を気相冷媒として脱離させてその脱離した気相冷媒を凝縮させることにより、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍機の一種である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１３−１２４４３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の発明では、吸着剤を加熱することにより吸着剤に吸着されていた冷媒を脱離させていたため、冷媒を脱離させるために高い温度の熱源を必要とするとともに、吸着した冷媒を完全に脱離させるために比較的長い時間を要する等の問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な吸着式冷凍機を提供し、第２には、吸着していた冷媒を容易、かつ、短時間で脱離させることにより吸着式冷凍機の構造を簡素を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、吸着剤（１３１）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吸熱するとともに、吸着剤（１３１）が吸着していた冷媒を気相冷媒として脱離させてその脱離した気相冷媒を凝縮させることにより、低温側の熱を高温側に移動させる吸着式冷凍機であって、吸着剤（１３１）に吸着されていた冷媒を脱離させる脱離工程時に吸着剤（１３１）に電圧を印加する電極（１３２）を有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、高い温度の熱源を用いることなく、比較的に短い時間で吸着した冷媒を完全に脱離放出させることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、脱離工程時には、吸着剤（１３１）を加熱しながら電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００９】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る吸着式冷凍機を車両用の冷房装置に適用したものであり、図１は吸着式空調装置の模式図である。
【００１１】
なお、本実施形態に係る吸着式冷凍機では、図１（ａ）に示すように、吸着器１００を少なくとも２個設けて、２個の吸着器１００を交互に作動させることにより連続的に冷房能力が発生するようにしたもので、以下、紙面上側の吸着器１００を第１吸着器１００と表記し、紙面下側の吸着器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。
【００１２】
室外熱交換器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混合した流体）と室外空気とを熱交換する熱交換器であり、室内熱交換器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、空調風を冷却する熱交換器である。
【００１３】
因みに、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。
【００１４】
なお、本実施形態では、水冷式エンジン等の熱機関、又はパワーアンプ等の電気機器で発生した廃熱を回収した冷却水（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に利用しており、切換弁４１０〜４４０は熱媒体の循環経路を切り換えるである。
【００１５】
次に、吸着器１００について述べる。
【００１６】
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、熱交換媒体とケーシング１１０内の冷媒（本実施形態では、水）との間で熱交換を行う蒸発／凝縮コアをなす第１熱交換器１２０、及び吸着剤（本実施形態ではシリカゲル）１３１を冷却又は加熱する吸着コアをなす第２熱交換器１３０から等から構成されている。
【００１７】
ここで、両熱交換器１２０、１３０は、アルミニウム等の金属製のチューブ及びアルミニウムの金属製のフィンからなるもので、吸着剤１３１は第２熱交換器１３０のチューブ及びフィンの表面に接着剤（本実施形態では、エポキシ樹脂）にて接着固定されている。
【００１８】
因みに、チューブは、熱媒体が流通する扁平状の管であり、フィン１２２、１３２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る。
【００１９】
そして、第２熱交換器１３０には、図１、図２（ｂ）に示すように、吸着剤１３１に電圧を印可して吸着剤１３１が収納された空間に電界を発生させる電極１３２が設けられている。
【００２０】
次に、空調装置の概略作動を述べる。
【００２１】
先ず、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と室外器２００との間、並びに第２吸着器１００の第１熱交換器と室外器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とともに、第２吸着器１００の電極１３２に高電圧（例えば、３０００Ｖ）を印可する。
【００２２】
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１３１の脱離再生が行われる。
【００２３】
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１３１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１３１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１３１を加熱する加熱器として機能する。
【００２４】
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と室外器２００との間、並びに第１吸着器１００の第１熱交換器と室外器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とともに、第１吸着器１００の電極１３２に高電圧（例えば、３０００Ｖ）を印可する。
【００２５】
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１３１の脱離再生が行われる。
【００２６】
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１３１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１３１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１３１を加熱する加熱器として機能する。
【００２７】
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状態及び第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。
【００２８】
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１３１の吸着能力等に基づいて適宜選定されるものである。
【００２９】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３０】
吸着剤１３１は、図３に示すように、雰囲気中（厳密には、吸着剤３１の表面近傍における）の冷媒湿度（関係湿度）に応じて冷媒を吸着・脱離するもので、冷媒湿度（関係湿度）が大きくなるほど冷媒（水分）吸着量が大きくなり、冷媒湿度（関係湿度）が小さくなるほど冷媒（水分）吸着量が小さくなる。
【００３１】
このため、通常、吸着剤１３１を加熱することにより、吸着剤３１の表面近傍における関係湿度を上昇させて吸着可能な水分量を低下させて吸着していた冷媒を脱離させる。
【００３２】
ところで、発明者の多岐に渡る試験検討によると、吸着剤１３１に電圧を印可すると、吸着していた水分（冷媒）を脱離放出することを発見した。すなわち、未検証であるが、吸着剤に高い電圧を印可すると、吸着剤に吸着されていた冷媒（水分）の表面張力が低下するため、吸着していた水分（冷媒）を脱離放出するものである。
【００３３】
そこで、本実施形態では、吸着していた水分（冷媒）を脱離放出する脱離工程時に吸着剤１３１を加熱しながら電圧を印加することにより比較的に短い時間で吸着した冷媒を完全に脱離放出させるようにしている。
【００３４】
また、本実施形態では、吸着剤１３１に電圧を印可しながら加熱するので、加熱用熱源（エンジン冷却水）の温度が低くても、確実に吸着した冷媒を完全に脱離放出させることができる。
【００３５】
また、吸着剤１３１への電圧印可と加熱とを併用しているので、電圧印可のみ又は加熱のみに比べて、吸着式冷凍機に投入するエネルギ、つまり電圧印可のみの場合は電気エネルギ、加熱のみの場合には熱エネルギに比べて全体として少ないエネルギにて短時間で冷媒を脱離放出させることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、２個の吸着器１００を交互に作動させることにより連続的に冷房能力が発生するようにしたが、本実施形態は、図３に示すように、１つの吸着器１００にて脱離工程と冷媒を吸着させながら冷媒を蒸発させる吸着工程とを交互に作動させることにより、間欠的に冷房能力が発生するようにしたものである。
【００３７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、吸着剤１３１への電圧印可と加熱とを併用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧を印可するのみで冷媒を脱離放出させてもよい。
【００３８】
また、本発明の適用は空調装置に限定されるものではなく、例えば凝縮熱を利用した蓄熱器等にも適用することができる。
【００３９】
上述の実施形態では、吸着剤としてゼオライト又はシリカゲル等の固体吸着剤を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、臭化リチウム等の吸収液を含浸させたハイニカム構造体にて吸着剤を構成してもよい。
状の吸収体を用いてもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、冷媒として水を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルコール系冷媒、フロン系冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る第１実施形態に係る吸着式冷凍機の模式図であり、（ｂ）は空調ケーシングの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る吸着器の説明図である。
【図３】吸着剤の吸着量と関係湿度との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る吸着器の説明図である。
【符号の説明】
１００…吸着器、１２０…第１熱交換器（蒸発／凝縮コア）、
１３０…第２熱交換器（吸着コア）、１３１…吸着剤、１３２…電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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