(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水等の冷媒を凝縮する凝縮器と、この凝縮器の下側に配置され該凝縮器から液冷媒が供給されその液冷媒を蒸発させて外部との熱交換を行う蒸発器と、それら凝縮器及び蒸発器の側方に配置され気冷媒を吸着する吸着剤を有してなり前記凝縮器と脱着側冷媒通路を介して連通されると共に前記蒸発器と吸着側冷媒通路を介して連通される吸着器とを具備し、前記吸着器の吸着剤を冷却状態とする吸着過程において該吸着剤により前記蒸発器からの気冷媒を吸着し、前記吸着器の吸着剤を加熱状態とする脱着過程において該吸着剤が吸着していた気冷媒を前記凝縮器に向けて放出するようにした吸着式冷凍機であって、
前記脱着側冷媒通路は、気冷媒が前記吸着器の上部から水平方向に流れるように構成されていると共に、前記凝縮器部分の圧力が前記吸着器部分の圧力よりも低いときにその圧力差によって上方を支点として該凝縮器側に開放する脱着側開閉弁が設けられており、
前記吸着側冷媒通路は、気冷媒が前記蒸発器から上方に向けて流れるように構成されていると共に、前記蒸発器部分の圧力が前記吸着器部分の圧力よりも高いときにその圧力差によって上方に開放する吸着側開閉弁が設けられていることを特徴とする吸着式冷凍機。
【請求項２】
前記吸着側開閉弁を閉塞状態に保持するためのロック機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機。
【請求項３】
前記吸着側開閉弁の開放時にその所定の開度を維持するための開度維持機構を設けたことを特徴とする請求項１または２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、吸着剤を有する吸着器により、蒸発器内の水等の液冷媒を気化させて吸着するようにした吸着式冷凍機に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば冷蔵庫やエアコン等に用いられる冷凍装置として、水などを冷媒とした吸着式冷凍機が知られている。これは、シリカゲル，ゼオライト等の吸着剤が、冷却状態にあって気冷媒（水蒸気）を高能力で吸着し、加熱状態にあっては吸着した気冷媒を脱着して吸着能力が再生されることを利用したものである。近年では、この種の吸着式冷凍機をカーエアコンに用いることが考えられている。
【０００３】
図１５は、この種の吸着式冷凍機の構成を概略的に示している。ここで、全体として環状をなし内部に冷媒通路が形成される真空容器１内には、図で左右に位置して第１及び第２の吸着器２及び３が配設されると共に、図で上下に位置して凝縮器４及び蒸発器５が配設されている。前記第１及び第２の吸着器２及び３は、共に通気性が確保されたケース内に、多数の粒状の吸着剤（例えばシリカゲル）を保持して構成されると共に、その吸着剤を冷却，加熱するための流体が流通される熱交換流路２ａ，３ａを備えている。また、前記凝縮器４と蒸発器５とは、逆止弁６を有したキャピラリチューブ７により接続されている。
【０００４】
そして、前記第１の吸着器２から凝縮器４に向かう冷媒通路には第１の開閉弁８が設けられ、第２の吸着器３から凝縮器４に向かう冷媒通路には第２の開閉弁９が設けられている。一方、前記蒸発器５から第１の吸着器２に向かう冷媒通路には第３の開閉弁１０が設けられ、蒸発器５から第２の吸着器３に向かう冷媒通路には第４の開閉弁１１が設けられている。これら第１〜第４の開閉弁８〜１１は、例えばバタフライ弁からなり、真空容器１の外壁部に配設されたベローズ１２を介して、ソレノイドやモータ等の外部駆動源１３によって開閉駆動されるようになっている。
【０００５】
上記構成においては、第１及び第２の吸着器２及び３のうち、一方が吸着過程とされたときに他方が脱着過程となるように、交互に切替えられるようになっている。今、例えば第１の吸着器２が脱着過程、第２の吸着器３が吸着過程とされるときには、第１及び第４の開閉弁８及び１１が開放され、第２及び第３の開閉弁９及び１０が閉塞される。これにて、第１の吸着器２において以前に吸着していた気冷媒（水蒸気）が脱着されて凝縮器４に供給され、凝縮器４内で凝縮されて液冷媒（水）となり、その液冷媒がキャピラリチューブ７を通って蒸発器５に供給される。そして、蒸発器５においては、液冷媒が熱交換されて気冷媒となり、その気冷媒が第２の吸着器３により吸着されるようになっている。
【０００６】
しかしながら、上記従来構成では、第１〜第４の開閉弁８〜１１の機構部分に次のような問題点があり、車載性を困難としていた。即ち、まず、開閉弁８〜１１を開閉駆動するために外部駆動源１３及びベローズ１２が必要となるため、部品点数が多くなって構成が複雑となり、また消費電力が大きくなり、重量も大きいものとなっていた。そして、真空容器１内の真空を確保するためにベローズ１２を用いているが、ベローズ１２には耐久性の問題があり、ひいては真空容器１の外部リークの虞があった。
【０００７】
さらには、熱交換流路２ａ，３ａにおける冷却，加熱流体の供給の切換えと同期して開閉弁８〜１１の開閉の切換えを行う必要があるが、この場合、吸着器２，３の加熱，冷却の切換えと、まわりの圧力上昇，下降にはタイムラグがあり、このタイムラグを考慮せずに開閉弁８〜１１の開閉を切換えると、冷媒の逆流が生じたりする虞がある。このため、４個の開閉弁８〜１１の開閉タイミングの微妙な制御を行う必要があって、制御上の構成も複雑となっていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、冷媒通路を開閉するための開閉弁の構成の簡単化を図ることができると共に、冷媒通路における外部リークを防止することができる吸着式冷凍機を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の吸着式冷凍機は、凝縮器と蒸発器とを上下に配置し、それらの側方に吸着器を配置したものにあって、凝縮器と吸着器とを連通させ気冷媒が吸着器の上部から水平方向に流れる脱着側冷媒通路に、凝縮器部分の圧力が吸着器部分の圧力よりも低いときにその圧力差によって上方を支点として凝縮器側に開放する脱着側開閉弁を設けると共に、吸着器と蒸発器とを連通させ気冷媒が蒸発器から上方に向けて流れる吸着側冷媒通路に、蒸発器部分の圧力が吸着器部分の圧力よりも高いときにその圧力差によって上方に開放する吸着側開閉弁を設けたところに特徴を有する。
【００１０】
ここで、吸着器の脱着過程においては、脱着する気冷媒によって、吸着器部分の圧力が凝縮器部分及び蒸発器部分よりも高くなり、これに伴い脱着側開閉弁が開放すると共に、吸着側開閉弁が閉塞する。これにて、吸着器から脱着された気冷媒が、脱着側冷媒通路を通って凝縮器に供給されるようになる。また、このとき、吸着器から蒸発器へ気冷媒が逆流することはない。
【００１１】
一方、吸着器の吸着過程においては、気冷媒の吸着によって、吸着器部分の圧力が凝縮器部分及び蒸発器部分よりも低くなり、これに伴い脱着側開閉弁が閉塞すると共に、吸着側開閉弁が開放する。これにて、蒸発器により気化された気冷媒が、吸着側冷媒通路を通って吸着器に吸着されるようになる。また、このとき、凝縮器から吸着器へ気冷媒が逆流することはない。
【００１２】
この請求項１の吸着式冷凍機によれば、脱着側及び吸着側開閉弁は、共に圧力差によって開閉するものであるから、開閉弁を駆動するための外部駆動源が不要となり、また外部からの駆動力を冷媒通路の壁を通して伝達するための構成も不要となる。しかも、開閉弁の開閉の制御を行わずとも、吸着器が脱着，吸着のいずれの過程にあるかに応じて開閉弁の開閉が自動で行われることになる。従って、冷媒通路を開閉するための開閉弁の構成の簡単化を図ることができると共に、冷媒通路における外部リークを防止することができるという優れた実用的効果を得ることができ、ひいてはカーエアコンへの適用も可能となるものである。
【００１３】
ところで、例えば吸着器の脱着過程において装置が停止され、次の装置の運転時に速やかにその吸着器の吸着過程を開始させたい場合があり、そのためには、装置の停止中において吸着器の脱着状態が維持されていることが必要となる。ここで、装置の停止中には、蒸発器の温度が上昇して圧力が高くなり、これに伴い吸着側開閉弁が開放して蒸発器からの気冷媒が吸着器に吸着されるようになってしまう虞がある。
【００１４】
これに対し、本発明の請求項２の吸着式冷凍機は、上記吸着側開閉弁を閉塞状態に保持するためのロック機構を設けた構成に特徴を有するものである。これによれば、例えば装置の停止中に、ロック機構により吸着側開閉弁を閉塞状態に保持することができるので、蒸発器からの気冷媒が吸着器に吸着されることを未然に防止することができ、吸着器の脱着状態を維持しておくことができる。従って、例えば吸着器の脱着過程において装置が停止された後、次の装置の運転時に速やかにその吸着器の吸着過程を開始させることが可能となるのである。
【００１５】
さらに、圧力差によって開閉する開閉弁は、その圧力差の大小によって開度が変化し、圧力差が小さくなったときに十分な開度が確保されなくなる虞がある。この場合、吸着器の吸着過程においては、吸着過程の開始直後に蒸発器部分との間の圧力差が最も大きくなって吸着側開閉弁の最大開度が得られるものの、その後は、吸着器の吸着能力の低下と共に吸着側開閉弁の開度が小さくなり、ひいては開閉弁が閉塞してしまう事態も起こり得る。
【００１６】
これに対し、本発明の請求項３の吸着式冷凍機は、前記吸着側開閉弁の開放時にその所定の開度を維持するための開度維持機構を設けた構成に特徴を有するものである。これによれば、吸着器部分と蒸発器部分との間の圧力差が小さくなっても、開度維持機構により吸着側開閉弁の所定の開度を維持することができ、吸着過程における冷媒の流通を確保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両用空調装置（カーエアコン）に適用した一実施例について、図１ないし図９を参照して説明する。まず、図１は、本実施例に係る吸着式冷凍機２１のシステム構成を概略的に示している。ここで、この吸着式冷凍機２１は、１個の真空容器２２内に、第１及び第２の２個の吸着器２３及び２４、凝縮器２５並びに蒸発器２６を配設して構成され、さらにその真空容器２２の外側に熱を授受する部分を有して構成されている。尚、真空容器２２内は全体として所定の真空度とされており、また真空容器２２内には、冷媒としてこの場合所要量の水が収容されている。
【００１８】
前記真空容器２２内は、例えばプラスチック製の左右の仕切壁２７，２８により図で左右方向に３室に仕切られており、そのうち左室に前記第１の吸着器２３が配設され、右室に前記第２の吸着器２４が配設されている。詳しく図示はしないが、これら第１及び第２の吸着器２３及び２４は、共に通気性が確保されたケース内に、多数の粒状の吸着剤（例えばシリカゲル，ゼオライト等）を保持して構成されている。また、各吸着器２３及び２４のケース内には、夫々内部の吸着剤を冷却，加熱するための流体が流通される熱交換流路２９及び３０が設けられている。周知のように、前記吸着剤は、冷却状態にあって気冷媒を高能力で吸着し、加熱状態にあっては吸着した気冷媒を脱着して吸着能力が再生されるという性質を有する。
【００１９】
前記真空容器２２内の中室は、さらに図で上下２室に仕切られ、そのうち一方の室（図で上側）に前記凝縮器２５が配設され、他方の室（図で下側）に前記蒸発器２６が配設されている。それら凝縮器２５と蒸発器２６とはキャピラリチューブ３１により接続されると共に、そのキャピラリチューブ３１の途中部には、蒸発器２６から凝縮器２５への冷媒の逆流を阻止するための逆止弁３２が設けられている。また、前記蒸発器２６には、冷凍能力を取出すためのブライン通路３３が設けられ、前記凝縮器２５には、冷却用流体が供給される熱交換パイプ３４が設けられている。
【００２０】
ここで、前記真空容器２２の外側において熱を授受する部分、つまり前記熱交換流路２９，３０並びに熱交換パイプ３４に、冷却流体あるいは加熱流体を供給するための構成について述べる。尚、それら熱交換流路２９，３０並びに熱交換パイプ３４は、真空容器２２の外壁部を気密に貫通して外部に導出されるようになっている。
【００２１】
本実施例では、冷却流体あるいは加熱流体は、エンジン冷却水からなり、エンジンのシリンダヘッド部３５を熱源として高温の加熱流体が生成され、放熱器（ラジエータ）３６によって冷却されて低温の冷却流体が生成されるようになっている。また、２個の四方弁（４ポート２位置切換弁）３７，３８を備えると共に、３個のポンプ３９，４０，４１を備えて構成される。そして、それらは以下のような管路構成によって接続されている。
【００２２】
即ち、まず、凝縮器２５の熱交換パイプ３４の出口は、前記放熱器３６の入口側に接続され、放熱器３６の出口側は、ポンプ３９を介して該熱交換パイプ３４の入口に接続されている。これにて、ポンプ３９の駆動により、熱交換パイプ３４には放熱器３６からの冷却流体が供給され、その冷却流体が凝縮器２５内での冷媒の凝縮に寄与して高温となった後、再び放熱器３６に戻って冷却されるという循環が行われる。
【００２３】
前記第１の吸着器２３の熱交換流路２９の一端側は、四方弁３７の第１出口ポート３７ｂに接続され、熱交換流路２９の他端側は、四方弁３８の第２入口ポート３８ｃに接続されている。一方、前記第２の吸着器２４の熱交換流路３０の一端側は、四方弁３７の第２出口ポート３７ｄに接続され、熱交換流路３０の他端側は、四方弁３８の第１入口ポート３８ａに接続されている。
【００２４】
また、前記放熱器３６の出口側は、ポンプ４０を介して四方弁３７の第１入口ポート３７ａに接続され、放熱器３６の入口側は、四方弁３８の第２出口ポート３８ｄに接続されている。さらに、シリンダヘッド部３５の出口側は、ポンプ４１を介して四方弁３７の第２入口ポート３７ｃに接続され、シリンダヘッド部３５の入口側は、四方弁３８の第１出口ポート３８ｂに接続されている。
【００２５】
図１は、第１の吸着器２３の熱交換流路２９に冷却流体を供給し（吸着過程）、第２の吸着器２４の熱交換流路３０に加熱流体を供給する（脱着過程）際の四方弁３７，３８における各ポートの接続状態を実線で示している。ここで、四方弁３７においては、第１入口ポート３７ａと第１出口ポート３７ｂとが接続され、第２入口ポート３７ｃと第２出口ポート３７ｄとが接続される。四方弁３８においては、第１入口ポート３８ａと第１出口ポート３８ｂとが接続され、第２入口ポート３８ｃと第２出口ポート３８ｄとが接続される。
【００２６】
これにて、ポンプ４０の駆動により、熱交換流路２９には放熱器３６からの低温の冷却流体が供給され、内部の吸着剤との熱交換の後、再び放熱器３６に戻るという循環を行うようになっている。一方、ポンプ４１の駆動により、熱交換流路３０には、シリンダヘッド部３５からの高温の加熱流体が供給され、内部の吸着剤との熱交換の後、再びシリンダヘッド部３５に戻るという循環を行うようになっている。尚、詳しい説明は省略するが、上記とは逆の、第１の吸着器２３の脱着過程、第２の吸着器２４の吸着過程においては、四方弁３７，３８が図１で破線で示す状態に切換えられ、熱交換流路２９に加熱流体が供給され、熱交換流路３０に冷却流体が供給されるようになっている。
【００２７】
さて、前記真空容器２２内の左側の仕切壁２７には、図で上部側に位置して、第１の吸着器２３と前記凝縮器２５部分とを連通させる脱着側冷媒通路を構成する第１の脱着側開口部４２が形成されていると共に、その仕切壁２７の凝縮器２５側の壁部に、前記第１の脱着側開口部４２を開閉するための第１の脱着側開閉弁４３が設けられている。詳しくは後述するが、この第１の脱着側開閉弁４３は、凝縮器２５部分の圧力が、第１の吸着器２３部分の圧力よりも低いときに、その圧力差によって凝縮器２５側に開放する構成とされている。
【００２８】
また、右側の仕切壁２８にも、同様に第２の吸着器２４と前記凝縮器２５部分とを連通させる脱着側冷媒通路を構成する第２の脱着側開口部４４が形成されていると共に、その仕切壁２６の凝縮器２５側の壁部に、前記第２の脱着側開口部４４を開閉するための第２の脱着側開閉弁４５が設けられている。この第２の脱着側開閉弁４５も、凝縮器２５部分の圧力が第２の吸着器２４部分の圧力よりも低いときに、その圧力差によって凝縮器２５側に開放するようになっている。
【００２９】
一方、左側の仕切壁２７には、図で下部側に位置して、第１の吸着器２３と前記蒸発器２６部分とを連通させる吸着側冷媒通路を構成する第１の吸着側開口部４６が形成されていると共に、その仕切壁２７の第１の吸着器２３側の壁部に、前記第１の吸着側開口部４６を開閉するための第１の吸着側開閉弁４７が設けられている。この第１の吸着側開閉弁４７は、蒸発器２６部分の圧力が、第１の吸着器２３部分の圧力よりも高いときに、その圧力差によって第１の吸着器２３側に開放する構成とされている。さらに、後述するように、この第１の吸着側開閉弁４７部分には、ロック機構４８（図７参照）が設けられている。
【００３０】
また、右側の仕切壁２８にも、同様に第２の吸着器２４と前記蒸発器２６部分とを連通させる吸着側冷媒通路を構成する第２の吸着側開口部４９が形成されていると共に、その仕切壁２８の第２の吸着器２４側の壁部に、前記第２の吸着側開口部４９を開閉するための第２の吸着側開閉弁５０が設けられている。この第２の吸着側開閉弁５０も、蒸発器２６部分の圧力が、第２の吸着器２４部分の圧力よりも高いときに、その圧力差によって第２の吸着器２４側に開放する構成とされている。さらに、この第２の吸着側開閉弁５０部分にも、図示しないロック機構が設けられている。
【００３１】
図２ないし図４は、前記脱着側開閉弁４３，４５部分の構成を、第１の脱着側開閉弁４３を代表させて示している。ここで、まず、仕切壁２７に形成される脱着側開口部４２は、全体として矩形状をなすのであるが、本実施例では、図２及び図３に示すように、その開閉弁４３配置側の面（図２，３で上面）において、開口部４２の周囲を囲む矩形枠状に、例えばゴム製のシール部材５１が設けられている。
【００３２】
また、開口部４２の内部には、図４にも示すように、開閉弁４３の閉塞時のたわみ防止用のリブ５２が格子状に掛け渡された形態に一体に設けられている。このリブ５２は、図３に示すように、前記シール部材５１の図で上端部と同等以下の高さで膨出した形態で設けられていると共に、その端部の上角部については、前記シール部材５１の内側のエッジ部５１ａとの間で隙間を形成するように切欠かれた如き形状とされている。
【００３３】
そして、前記開閉弁４３は、軽量で強度が高く、しかも耐熱性、耐水性、耐水蒸気性を備えた材料例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から、前記開口部４２よりも一回り大きい矩形の薄板状に構成されている。そして、この開閉弁４３は、図２に示すように、その一辺部が開口部４２の周囲部に固定部材５３により押え付けられて仕切壁２７に取付けられ、その押え付け部分を支点として開閉動作するようになっている。
【００３４】
この開閉弁４３は、凝縮器２５部分（図２，３で上側）の圧力が第１の吸着器２３部分（図２，３で下側）の圧力と同等以上となると、セルフシール方向に閉じるのであるが、この閉塞時には、開閉弁４３の周囲部が前記シール部材５１のエッジ部５１ａに圧接状態となり、閉塞時の高いシール性を得ることができる。また、第１の吸着器２３部分の圧力が十分小さくなると、開閉弁４３の中央部分が図２，３で下方に膨らむようにたわむ虞があるが、前記リブ５２によってそのたわみを防止することができるようになっているのである。
【００３５】
また、凝縮器２５部分の圧力が第１の吸着器２３部分の圧力よりも低くなると、その圧力差により開閉弁４３が図２，３で上方に開き、水蒸気が脱着側開口部４２を通過することが可能となるようになっている。ところで、このとき、所定の冷凍性能を得るためには所定の水蒸気の流量を得る必要があるが、開口面積による圧力損失を考慮して、必要な流路断面積が確保される開閉弁４３の開度を得ることができるように、開閉弁４３の重量等を設定する必要がある。例えば、本実施例では、凝縮器２５部分と第１の吸着器２３部分の圧力差が０．２Torrのときに、１．２ｇ／sec の流量が確保されるように構成されており、もって３ｋＷの冷凍性能を得るようにしている。
【００３６】
一方、図５ないし図７は、前記吸着側開閉弁４７，５０部分の構成を、第１の吸着側開閉弁４７を代表させて示している。この吸着側開閉弁４７部分の構成が、上記脱着側開閉弁４３部分の構成と相違するところは、ロック機構４８が付加されているか否かにある。従って、矩形状の吸着側開口部４６の内部には、たわみ防止用のリブ５２が格子状に設けられ、開口部４６の周囲部にはシール部材５１が設けられている。そして、ＰＰＳ樹脂から薄板状に構成された開閉弁４７は固定部材５３により開閉可能に取付けられている。
【００３７】
これにて、蒸発器２６部分（図５〜７で下側）の圧力が第１の吸着器２３部分（図５〜７で上側）の圧力と同等以下となると、開閉弁４７はセルフシール方向に閉じ、蒸発器２６部分の圧力が第１の吸着器２３部分の圧力よりも高くなると、開閉弁４７は図で上方に開放し、水蒸気の流通を可能とするのである。
【００３８】
そして、図７は、この吸着側開閉弁４７を閉塞状態に保持するためのロック機構４８の構成を概略的に示している。このロック機構４８は、真空容器２２内に設けられ、電磁石５４により棒状のストッパ（プランジャ）５５を出没させるように構成されている。具体的には、前記ストッパ５５は、前記電磁石５４の断電時には、ばね５６のばね力により、図５に示すような開閉弁４７の根元部分において開閉弁４７の図で上面部に位置される突出位置に位置され、もって開閉弁４７が閉塞状態にロックされるようになっている。
【００３９】
また、ストッパ５５は、前記電磁石５４への通電により吸引されて開閉弁４７に干渉しない没入位置に引込み、もって開閉弁４７が開閉可能とされるようになっている。尚、このとき、真空容器２２の外部から前記電磁石５４への通電を行う必要があるが、真空容器２２の壁部には、電気的接続のための周知の封止電極（ハーメチックシール）５７が設けられ、この封止電極（ハーメチックシール）５７を介してリード線５８が接続されるようになっている。
【００４０】
さらに、本実施例では、このロック機構４８は、吸着側開閉弁４７の開放時にその所定の開度を維持するための開度維持機構を兼用するようになっている。即ち、上述のように開閉弁４７の閉塞時にストッパ５５を突出位置に移動させると（図５参照）、ストッパ５５が開閉弁４７を閉塞状態にロックするのであるが、開閉弁４７が十分開放しているときにストッパ５５を突出位置に移動させると、図６に示すように、ストッパ５５が開閉弁４７の図で下面側に位置されるようになり、開閉弁４７の閉塞を阻止して所定の開度を維持させるのである。
【００４１】
図示はしないが、以上のように構成された各機構は、車両内に設けられるエアコンスイッチに基づき、マイコン等からなる制御装置（ＥＣＵ）により制御されるようになっている。このとき、制御装置は、エアコンスイッチがオンされると、第１及び第２の吸着器２３及び２４に対して、一方が吸着過程にあるときに他方が脱着過程となるように、前記ポンプ３９，４０，４１及び四方弁３７，３８を制御するようになっている。そして、その過程が所定時間継続すると、吸着過程側を脱着過程に、脱着過程側を吸着過程に夫々切換えるようになっている。
【００４２】
そして、本実施例では、制御装置は、エアコンスイッチがオフされると、その時点で脱着過程にある吸着器２３あるいは２４の脱着過程を引続き継続させ、その脱着過程が完了すると、さらに残りの吸着器２４あるいは２３の脱着過程を完了させた上で、装置を停止させるようになっている。このとき、後の作用説明にて述べるように、制御装置はそのソフトウエア的構成により、前記ロック機構４８（電磁石５４）を制御し、第１及び第２の吸着側開閉弁４７及び５０を閉塞状態にロックさせるようになっている。
【００４３】
さらに、本実施例では、制御装置は、吸着器２３あるいは２４の吸着過程において、その吸着器２３，２４側に位置する吸着側開閉弁４７，５０が開放したときに、前記ロック機構４８（電磁石５４）を動作させてストッパ５５を突出状態とし、その吸着側開閉弁４７，５０の所定の開度を、その吸着過程が終了するまで維持させるようになっている。
【００４４】
次に、上記構成の作用について、図８及び図９も参照して述べる。エアコンスイッチがオンされると、上述のように、制御装置は、第１及び第２の吸着器２３及び２４に対して、一方が吸着過程にあるときに他方が脱着過程となるように制御を行う。また、これと共に、ポンプ３９の駆動により凝縮器２５の熱交換パイプ３４に冷却流体が循環供給されるようになる。さらには、後述するロック時を除いてロック機構４８の電磁石５４に通電が行われ、ストッパ５５が没入位置に位置される。
【００４５】
図１は、第１の吸着器２３が吸着過程、第２の吸着器２４が脱着過程にある様子を示している。ここで、第１の吸着器２３の熱交換流路２９には、冷却流体が流されて内部の吸着剤が冷却状態とされる。すると、吸着剤の周囲の気冷媒（水蒸気）が瞬時に吸着剤に吸着されて第１の吸着器２３部分の圧力が低下し、第１の吸着器２３部分の圧力が、凝縮器２５部分及び蒸発器２６部分の圧力よりも低くなり、これに伴い、第１の脱着側開閉弁４３が閉塞すると共に、第１の吸着側開閉弁４７が開放する。
【００４６】
これにより、第１の吸着器２３と蒸発器２６とが連通されるようになり、蒸発器２６の液冷媒（水）が気化して気冷媒（水蒸気）となり、矢印Ａで示すように、その気冷媒が第１の吸着器２３の吸着剤に吸着されるようになる。この際の、冷媒の気化潜熱により、ブライン通路３３内の流体が冷却され、その冷却能力が車室内に冷風を供給すべく取出されるのである。なお、このとき、第１の脱着側開口部４２は閉塞されているので、凝縮器２５部分の気冷媒が第１の吸着器２３部分に逆流することはない。
【００４７】
一方、第２の吸着器２４においては、熱交換流路３０に加熱流体が供給されて吸着剤が加熱状態とされることにより、吸着剤に吸着されていた気冷媒が脱着されるようになる。すると、第２の吸着器２４部分の圧力が上昇し、第２の吸着器２４部分の圧力が、凝縮器２５部分及び蒸発器２６部分の圧力よりも高くなり、これに伴い、第２の脱着側開閉弁４５が開放すると共に、第２の吸着側開閉弁５０が閉塞する。
【００４８】
これにて、矢印Ｂで示すように、第２の吸着器２４から脱着された気冷媒が、第２の脱着側開口部４４を通って凝縮器２５に供給されるようになる。これにより、第２の吸着器２４の吸着剤の吸着能力が再生されるようになる。また、凝縮器２５においては、その気冷媒が凝縮されて液冷媒に戻り、その液冷媒が、キャピラリチューブ３１を通して蒸発器２６に供給される。尚、このとき、第２の吸着側開口部４９は閉塞されているので、第２の吸着器２４から脱着された気冷媒が蒸発器２６部分に逆流することはない。
【００４９】
制御装置は、このような運転を例えば所定時間（第２の吸着器２４の吸着剤の吸着能力が回復されるに十分な時間）継続すると、四方弁３７，３８を切換えることにより、第１の吸着器２３を脱着過程に、第２の吸着器２４を吸着過程に切換える。すると、図示及び詳しい説明は省略するが、今度は、脱着側開閉弁４３，４５及び吸着側開閉弁４７，５０の開閉状態が上記とは逆となり、左右の吸着器２３，２４を入替えた形態で同様の動作が行われる。このように２個の吸着器２３，２４において交互に過程が切換えられることにより、連続的に冷却能力を得ることができるものである。
【００５０】
この場合、圧力差により開閉する開閉弁４３，４５，４７，５０により、第１の吸着器２３と凝縮器２５及び蒸発器２６との間の冷媒通路の開閉、並びに、第２の吸着器２４と凝縮器２５及び蒸発器２６との間の冷媒通路の開閉が行われるので、それら開閉弁４３，４５，４７，５０を、真空容器２２の外部からの駆動力により開閉駆動させずに済むようになった。また、四方弁３７，３８の切換えタイミングに対する開閉弁４３，４５，４７，５０の開閉タイミングを制御する必要もなくなったのである。
【００５１】
ところで、車両においては、エンジン始動直後に冷房運転を行ういわゆるクールダウンモードに対応できることが望ましく、そのためには、エアコンの停止中において吸着器２３あるいは２４の脱着状態が維持されていることが必要となる。ここで、エアコンの停止中には、蒸発器２６の温度が上昇して圧力が高くなり、これに伴い吸着側開閉弁４７，５０が開放して蒸発器２６からの気冷媒が吸着器２３，２４に吸着されるようになってしまう虞がある。
【００５２】
そこで、本実施例では、エアコンの停止時には、ロック機構４８により、吸着側開閉弁４７及び５０を閉塞状態にロックするようにしている、即ち、図８のフローチャートは、エアコン停止後にロック機構４８を動作させる手順を示しており、エアコンスイッチがオフされると（ステップＳ１にてＹｅｓ）、制御装置は、まず、蒸発器２６の運転（ブライン通路３３への流体の循環供給）を停止する（ステップＳ２）。
【００５３】
そして、その時点で脱着過程にあった一方の吸着器２３，２４（１台目吸着器と称する）の脱着過程（熱交換流路２９，３０への加熱媒体の供給）を継続させ、その１台目吸着器の脱着過程が完了すると（ステップＳ３にてＹｅｓ）、その１台目吸着器側の開閉弁４７，５０に対応するロック機構４８を動作させてその開閉弁４７，５０を閉塞状態にロックする（ステップＳ４）。引続き、他方の吸着器２４，２３（２台目吸着器と称する）の脱着過程（熱交換流路３０，２９への加熱媒体の供給）を実行し、その２台目吸着器の脱着過程が完了すると（ステップＳ５にてＹｅｓ）、その２台目吸着器側の開閉弁５０，４７に対応するロック機構４８を動作させてその開閉弁５０，４７を閉塞状態にロックする（ステップＳ６）。
【００５４】
これにて、蒸発器２６の温度が上昇して圧力が高くなっても開閉弁４７，５０が開放して気冷媒が吸着器２３，２４側に流れることがなくなり、両吸着器２３及び２４は、共に脱着過程が完了した状態（吸着剤の吸着能力が確保された状態）とされるのである。この状態で、ポンプ３９，４０，４１が停止されて全ての運転が停止されるのである（ステップＳ７）。
【００５５】
これにより、次のエアコンの始動時に、いずれの吸着器２３，２４においても速やかに吸着過程を実行させることが可能となり、エンジン始動直後に高能力の冷房運転を行うことが可能となるのである。尚、ロック機構４８においては、電磁石５４の断電にて開閉弁４７，５０が閉塞状態にロックされるので、エアコンの停止時に電磁石５４へ給電する必要はない。
【００５６】
さらに、上述のように圧力差によって開閉する開閉弁４３，４５，４７，５０は、その圧力差の大小によってが開度が変化し、圧力差が小さくなったときに十分な開度が確保されなくなる虞がある。この場合、吸着器２３，２４の吸着過程においては、吸着過程の開始直後に蒸発器２６部分との間の圧力差が最も大きくなって吸着側開閉弁４７，５０の最大開度が得られるものの、その後は、吸着器２３，２４の吸着能力の低下と共に吸着側開閉弁４７，５０の開度が小さくなり、ひいては開閉弁４７，５０が閉塞してしまう事態も起こり得る。
【００５７】
これに対し、本実施例では、前記ロック機構４８を開度維持機構として機能させることによって、開閉弁４７，５０の開放時に所定の開度を維持できるようにしている。図９のフローチャートは、吸着器２３，２４の吸着過程における、対応する開閉弁４７，５０部分に設けられたロック機構４８の制御手順を示している。
【００５８】
即ち、例えば第１の吸着器２３において吸着過程が開始された時点では（ステップＳ１１にてＹｅｓ）、対応する開閉弁４７部分のロック機構４８は、ストッパ５５が没入位置に位置されており、上述のように蒸発器２６部分との圧力差によって開閉弁４７が開放する。この開閉弁４７は、吸着過程の開始直後に最大開度が得られるので、所定以上の開度が得られたタイミングにて（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、ロック機構４８が動作（電磁石５４が断電）され、ストッパ５５が突出位置に変移される（ステップＳ１３）。
【００５９】
これにて、図６に示したように、開閉弁４７の内側（閉塞側）にストッパ５５が位置されて、開閉弁４７がそれ以上閉じることがなくなり、所定の開度が維持されるのである。これにより、吸着器２３部分と蒸発器２６部分との間の圧力差が小さくなっても、気冷媒の流通を確保することができる。この後、その吸着器２３の吸着過程が終了するまでその状態が維持され、吸着過程が終了（脱着過程に移行）すると（ステップＳ１４にてＹｅｓ）、ロック機構４８のストッパ５５が没入位置に戻され（ステップＳ１５）、開閉弁４７が閉塞可能とされるのである。尚、第２の吸着器２４（第２の吸着側開閉弁５０）部分においても、同様にロック機構４８が制御される。
【００６０】
このように本実施例によれば、各冷媒通路に、圧力差により開閉する開閉弁４３，４５，４７，５０を設けるようにしたので、開閉弁を駆動するために従来必要であった外部駆動源が不要となり、真空容器２２の外部からの駆動力を伝達するためのベローズ等の構成も不要となった。従って、従来に比べて構成の大幅な簡単化を図ることができ、また、省電力を図ることができるものである。さらに、真空容器２２内に第１及び第２の吸着器２３及び２４、凝縮器２５並びに蒸発器２６という冷媒の流通に係る全ての要素を配設したので、全体のコンパクト化を図ることができ、上記構成の簡単化と併せて、車載性の向上を図ることができたのである。
【００６１】
また、前記開閉弁４３，４５，４７，５０の開閉が自動で行われることになって開閉制御の必要がなくなるので、吸着器の加熱，冷却の切換のタイミングに対して所定のタイムラグをもって開閉弁の開閉を切換えるといった制御を行わなければならなかった従来と比べて、制御上の構成も極めて簡単に済ませることができるものである。そして、真空容器２２の壁を貫通するのは、固定された管路（熱交換流路２９，３０等）だけであり、また、電気的接続も封止電極５７により行われるので、従来のようなベローズ等の構成が必要なくなり、真空容器２２における外部リークを確実に防止することができ、ひいては信頼性の向上を図ることができるものである。
【００６２】
さらに、特に本実施例では、ロック機構４８を設け、エアコンの停止時に、各吸着器２３，２４の脱着過程完了後に吸着側開閉弁４７，５０を閉塞状態に保持するようにしたので、蒸発器２６からの気冷媒が吸着器２３，２４側に流入することを未然に防止することができ、吸着器２３，２４の脱着状態を維持しておくことができる。従って、いわゆるクールダウンモードに対応することができ、エンジン始動直後であっても、速やかに吸着器２３，２４の吸着過程つまり冷房運転を開始させることが可能となるのである。
【００６３】
しかも、本実施例では、吸着側開閉弁４７，５０の開放時に所定の開度を維持するための開度維持機構（ロック機構４８）を設けたので、吸着器２３，２４部分と蒸発器２６部分との間の圧力差が小さくなっても、吸着側開閉弁４７，５０の所定の開度を維持することができ、吸着過程における冷媒の流通を確保することができるものである。この場合、ロック機構４８が開度維持機構を兼用しているので、別途に開度維持機構を設ける場合に比べて構成が簡単となり、安価に済ませることができるといったメリットを得ることができる。
【００６４】
図１０ないし図１４は、本発明の夫々異なる他の実施例を示すものであり、このうち図１０及び図１１は、開閉弁の構成についての変形例を夫々示している。図１０に示した開閉弁６１は、仕切壁６２の開口部６３に対して、接離方向に平行移動することにより開閉を行うようになっている。この場合、開閉弁６１はやはり軽量な材料から矩形板状に形成され、その四隅部が仕切壁６２に取付けられたガイドピン６４によってガイドされるようになっている。
【００６５】
図１１に示した開閉弁６５は、やはり軽量な材料から矩形板状に形成され、その一辺部が仕切壁６６に固定されて開閉するのであるが、仕切壁６６側には冷媒通路を構成する例えば円形孔６７が複数個形成されており、開閉弁６５にも円形孔６８が複数個形成されている。開閉弁６５の閉塞状態では、その開閉弁６５が仕切壁６６の上面に密着するのであるが、このとき円形孔６７と円形孔６８とはラップすることなく冷媒通路が閉じられ、開閉弁６５が開放することによって、両円形孔６７及び６８を通して気冷媒の流通が可能となるのである。この場合、開閉弁６５の僅かな開放でも、広い通路断面積が得られるものである。
【００６６】
尚、図示はしないが、例えば薄板状の開閉弁の周囲部（四辺部）に補強部材を設けるようにしても、開閉弁のたわみやめくれ等の変形防止に有効である。また、開閉弁の材料としても、上述したＰＰＳ樹脂に限らず、テフロン等の他のプラスチック材料や、金属等を採用するようにしても良い。開閉弁の形状や開閉構造としても、様々な変形が可能であることは勿論である。
【００６７】
図１２ないし図１４は、仕切壁７１に形成される開口部７２部分の構成についての変形例を夫々示している。図１２においては、上記実施例のリブ５２に代えて、矩形の開口部７２の内側に、開閉弁のたわみ防止用のハニカム状（六角網目状）の薄板７３を設けるようにしている。図１３においては、やはり開閉弁のたわみ防止用に、開口部７２内にワイヤ７４を張るようにしている。さらに、図１４に示す変形例では、上記実施例のゴム製のシール部材５１に代えて、仕切壁７１の開口部７２の周縁部に図で上面側に突出するエッジ部７５を一体に設けるようにしている。これらの構成でも、上記実施例と同等の作用，効果を得ることができる。
【００６８】
尚、上記実施例では、本発明を車両に組込まれるカーエアコンに適用したが、冷蔵庫や建物用エアコンなど他の冷凍装置全般に適用することもできる。この場合、上記実施例では、１個の真空容器２２内に２個の吸着器及び凝縮器，蒸発器を組込んで車載性を向上させるようにしたが、従来例のようにそれら各要素をパイプで繋ぐような構成としても良い。また、車両用独自の事情によりロック機構（開度維持機構）４８を設けるようにしたが、これを省略しても所期の目的を達成することができる。
【００６９】
その他、吸着器を３個以上設けるようにしても良く、また、ロック機構と開度維持機構とを別々に設けても良く、さらには、蒸発器に直接通風を行って冷風を取出すような構成としても良く、吸着器や凝縮器を加熱，冷却する構成としても、様々な構成を採用することができる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、吸着式冷凍機の全体構成を概略的に示す図
【図２】脱着側開閉弁部分の斜視図
【図３】脱着側開閉弁部分の断面図
【図４】脱着側開口部の平面図
【図５】吸着側開閉弁を閉塞状態にロックした様子を示す断面図
【図６】吸着側開閉弁を開放状態にロックした様子を示す断面図
【図７】ロック機構部分を概略的に示す平面図
【図８】エアコン停止時のロック機構の動作手順を示すフローチャート
【図９】吸着側開閉弁の開放時のロック機構の動作手順を示すフローチャート
【図１０】本発明の他の実施例を示す図２相当図
【図１１】異なる他の実施例を示す図２相当図
【図１２】異なる他の実施例を示す図４相当図
【図１３】異なる他の実施例を示す図３相当図
【図１４】さらに異なる他の実施例を示す図３相当図
【図１５】従来例を示すもので、吸着式冷凍機の全体構成を概略的に示す図
【符号の説明】
図面中、２１は吸着式冷凍機、２２は真空容器、２３，２４は吸着器、２５は凝縮器、２６は蒸発器、４２，４４は脱着側開口部（脱着側冷媒通路）、４３，４５は脱着側開閉弁、４６，４９は吸着側開口部（吸着側冷媒通路）、４７，５０は吸着側開閉弁、４８はロック機構（開度維持機構）を示す。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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