(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
気冷媒を液化して前記エバポレータに与えるコンデンサと、
吸着工程と脱着工程とを交互に実行するように設けられ、吸着工程の実行により前記エバポレータで蒸発した気冷媒を吸着すると共に脱着工程の実行により気冷媒を前記コンデンサに与える吸着剤が収納された第１の吸着器及び第２の吸着器と、
前記第１及び第２の吸着器に対応して設けられ吸着工程を実行する吸着器を冷却するように設けられた第３及び第４の吸着器と、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器の接続関係を切替える複数の切替弁とを備えた吸着式冷凍機において、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器、複数の切替弁を１つの真空容器に収納して構成すると共に、
前記真空容器に被着されるカバーを備え、
前記カバーに、所定の機器に加熱・冷却流体を供給するための流体流路を一体に設けたことを特徴とする吸着式冷凍機。
【請求項２】
液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
気冷媒を液化して前記エバポレータに与えるコンデンサと、
吸着工程と脱着工程とを交互に実行するように設けられ、吸着工程の実行により前記エバポレータで蒸発した気冷媒を吸着すると共に脱着工程の実行により気冷媒を前記コンデンサに与える吸着剤が収納された第１の吸着器及び第２の吸着器と、
前記第１及び第２の吸着器に対応して設けられ吸着工程を実行する吸着器を冷却するように設けられた第３及び第４の吸着器と、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器の接続関係を切替える複数の切替弁とを備えた吸着式冷凍機において、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器、複数の切替弁を１つの真空容器に収納して構成すると共に、
前記真空容器の表面に、所定の機器に加熱・冷却流体を供給するための流体流路を一体に設けたことを特徴とする吸着式冷凍機。
【請求項３】
液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
気冷媒を液化して前記エバポレータに与えるコンデンサと、
吸着工程と脱着工程とを交互に実行するように設けられ、吸着工程の実行により前記エバポレータで蒸発した気冷媒を吸着すると共に脱着工程の実行により気冷媒を前記コンデンサに与える吸着剤が収納された第１の吸着器及び第２の吸着器と、
前記第１及び第２の吸着器に対応して設けられ吸着工程を実行する吸着器を冷却するように設けられた第３及び第４の吸着器と、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器の接続関係を切替える複数の切替弁とを備えた吸着式冷凍機において、
前記エバポレータ、コンデンサ、第１乃至第４の吸着器、複数の切替弁を１つの真空容器に収納して構成すると共に、
前記真空容器の表面を加熱する加熱手段を備え、
前記加熱手段により前記吸着器の内壁面を加熱することを特徴とする吸着式冷凍機。
【請求項４】
前記加熱手段は、
前記真空容器の表面に、加熱流体が通過する加熱流体流路を設け、
前記加熱流体流路と前記真空容器内において前記吸着器を構成する壁面とを伝熱的に設けて構成したことを特徴とする請求項３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、複数段の吸着器を設けることによりエバポレータを効率良く冷却する吸着式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の吸着式冷凍機としては、シリカゲル或いはゼオライトのような吸着剤が内部に充填された２つの吸着器を設け、吸着工程を実行する吸着器をエバポレータと接続すると共に、脱着工程を実行する吸着器をコンデンサと接続して構成されている。
【０００３】
この場合、エバポレータで蒸発した気冷媒は吸着工程を実行する吸着器で吸着されるので、エバポレータにおいて冷媒の蒸発が継続すると共に、脱着工程を実行する吸着器からは気冷媒がコンデンサに供給されて液化されるので、コンデンサからエバポレータに冷媒を供給することによりエバポレータの冷却作用を継続させることができる。
【０００４】
そして、吸着工程が終了した吸着器を加熱することにより脱着工程を実行させると共に、脱着工程が終了した吸着器を冷却することにより吸着工程を実行させる。これにより、吸着工程を実行するようになった吸着器によりエバポレータで発生した気冷媒を吸着することができると共に、脱着工程を実行するようになった吸着器からコンデンサに気冷媒を供給することができるので、エバポレータの冷却作用を継続することができる。
【０００５】
従って、エバポレータを通じて車室内に送風することにより、エバポレータを通過する空気とエバポレータ内で蒸発する冷媒との間で熱交換が行われ、以て車室内に冷気を送風することができる。
【０００６】
ところで、エバポレータの冷却能力は吸着剤の冷媒吸着率に依存するものの、吸着剤の冷媒吸着率は低いことから、エバポレータの冷却能力を高めるには吸着器に多量の吸着剤を充填する必要があり、吸着器が大形化すると共に重量が大きくなるという欠点がある。
【０００７】
そこで、複数の吸着器を多段化して設け、エバポレータと接続された前段の吸着器を後段の吸着器で冷却することにより前段の吸着器の冷媒吸着率を高め、前段の吸着器と接続されたエバポレータの冷却能力の向上を図る吸着式冷凍機が考えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成のものでは、第１及び第２の吸着器に対応して後段となる吸着器を複数設け、全ての吸着器内を真空に維持するように構成すると共に、エバポレータ及びコンデンサと各吸着器とを真空用配管及び切替弁により選択的に接続する必要がある。このため、真空系機器の真空度の管理が困難であると共に、装置が大形化するという欠点がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、エバポレータで蒸発した気冷媒を吸着する吸着器及びコンデンサに気冷媒を供給する吸着器に加えて、これらの吸着器を冷却するための複数の吸着器等の真空系機器を備え、これらの真空系機器の内部を真空に維持する構成において、真空度の管理が容易であると共に全体の小形化を図ることができる吸着式冷凍機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、エバポレータ、コンデンサ、吸着器、複数の切替弁等の真空系機器は１つの真空容器に収納されているので、その真空容器の真空度を管理するだけで、全ての真空系機器の真空度を管理することができる。
【００１１】
また、真空容器に被着されるカバーに、所定の機器に加熱・冷却流体を供給するための流体流路を設けているので、配管作業を簡単化することができると共に、小形化を図ることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、真空容器の表面に、所定の機器に加熱・冷却流体を供給ための流体流路を設けることができるので、配管を特別に設ける必要がなくなる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、加熱手段により吸着器を構成する壁面は加熱されるので、吸着器の壁に水滴が付着することを防止して、吸着器による冷媒の吸着能力を向上することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、吸着器を構成する壁面を加熱流体により加熱することができるので、特別な加熱手段を設けることなく、吸着器による冷媒の吸着能力を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両用空調装置に適用した第１実施例を図１乃至図６を参照して説明する。
図２は、全体の接続関係を模式的に示している。この図２において、コンデンサ１の流出口とエバポレータ２の流入口とは接続されており、後述するようにコンデンサ１で凝縮された冷媒としての水はエバポレータ２に供給されるようになっている。
【００１６】
また、コンデンサ１の流入口及びエバポレータ２の流出口は４方弁３を介して第１の吸着器４及び第２の吸着器５と夫々接続されている。この場合、４方弁３が図示のように切替えられた状態では、コンデンサ１は第１の吸着器４と接続されていると共に、エバポレータ２は第２の吸着器５と接続されている。
一方、第１の吸着器４及び第２の吸着器５に対応して第３の吸着器６及び第４の吸着器７が夫々設けられている。
【００１７】
これらの第１〜第４の吸着器４〜７には冷却加熱管８が内蔵されていると共に、その冷却加熱管８を囲繞するように吸着剤９が収納されている。この吸着剤９はシリカゲル或いはゼオライト等からなり、低温状態で水等の冷媒を吸着する吸着作用を呈すると共に、高温状態で冷媒を脱着する脱着作用を呈する。
【００１８】
ここで、第１及び第２の吸着器４及び５の冷却加熱管８の流出口は４方弁１０を介してエンジンのラジエータ若しくはポンプ１１を介して中間熱交換器１２に内蔵された伝熱管１３の流入口と接続されている。また、第１及び第２の吸着器４及び５の冷却加熱管８の流入口は３方弁１４を介して中間熱交換器１２の伝熱管１３の流出口と接続されている。この場合、４方弁１０及び３方弁１４が図示のように切替えられた状態では、中間熱交換器１２の伝熱管１３は第２の吸着器５の冷却加熱管８と接続されている。
【００１９】
中間熱交換器１２には水が収納されており、４方弁１５を介して第３及び第４の吸着器６及び７若しくはコンデンサ１６及び４方弁１５を介して第３及び第４の吸着器６及び７と接続されている。この場合、４方弁１５が図示のように切替えられた状態では、中間熱交換器１１は第４の吸着器７と接続されると共にコンデンサ１６を介して第３の吸着器６と接続されている。
【００２０】
第３の吸着器６の冷却加熱管８の流入口は４方弁１７を介してエンジン若しくは放熱器１９の流出口と接続されている。また、第３の吸着器６の冷却加熱管８の流出口は３方弁１８を介して第１の吸着器４の冷却加熱管８の流入口若しくは放熱器１９の流入口と接続されている。この場合、４方弁１７及び３方弁１８が図示のように切替えられた状態では、第３の吸着器６の冷却加熱管８はエンジン若しくは第１の吸着器４の冷却加熱管８と接続されている。
【００２１】
第４の吸着器７の冷却加熱管８の流入口は４方弁１７を介してエンジン若しくは放熱器１９の流出口と接続されている。また、第４の吸着器７の冷却加熱管８の流出口は３方弁２０を介して第２の吸着器５の冷却加熱管８の流入口若しくは放熱器１９の流入口と接続されている。この場合、４方弁１７及び３方弁２０が図示のように切替えられた状態では、第４の吸着器７の冷却加熱管８は放熱器１９と接続されている。
さらに、前記コンデンサ１は放熱器１９と接続されており、放熱器１９との間の冷却水の循環によりコンデンサ１が冷却されるようになっている。
【００２２】
ここで、コンデンサ１、エバポレータ２、第１〜第４の吸着器４〜７、中間熱交換器１２、コンデンサ１６、４方弁３、１５、そらにはそれらの真空系機器を接続する配管内は真空状態に維持されている。
【００２３】
上記構成の動作について簡単に説明する。この場合、図示左側に位置する第１及び第３の吸着器４及び６は脱着工程を実行し、図示右側に位置する第２及び第４の吸着器５及び７は吸着工程を実行するように接続されている。
【００２４】
つまり、図２の接続関係では、エバポレータ２は第２の吸着器５と接続されているので、第２の吸着器５内の吸着剤９の吸着作用によりエバポレータ２内の水蒸気が吸着される。これにより、エバポレータ２内の水蒸気圧が低下するので、エバポレータ２内の水の蒸発が促進され、それに応じてエバポレータ２が冷却作用を呈する。
【００２５】
このとき、ポンプ１１の駆動に応じて第２の吸着器４と中間熱交換器１２との間で冷却水が循環するので、第２の吸着器４の吸着剤９は冷却される。これにより、吸着剤１２がエバポレータ２で蒸発した水蒸気を吸着する際に発熱するにしても、吸着剤１２の吸着能力を維持することができる。
【００２６】
また、コンデンサ１は第１の吸着器４と接続されていると共に当該第１の吸着器４はエンジン冷却水の供給により加熱されるので、第１の吸着器４の吸着剤９に吸着されている水が水蒸気として脱着する。これにより、コンデンサ１に水が供給されるので、コンデンサ１において水蒸気が水に液化されてエバポレータ２に供給される。
従って、コンデンサ１からエバポレータ２に水を供給することができるので、エバポレータ２の冷却作用を継続することができる。
【００２７】
一方、中間熱交換器１２は第４の吸着器７と接続されており、第４の吸着器７に収納されている吸着剤９の吸着作用により中間熱交換器１２に貯留されている水の蒸発が促進されて当該中間熱交換器１２が冷却される。
このとき、第４の吸着器７を通過する冷却水は放熱器１９により冷却されるので、第４の吸着器７が冷却されることにより当該第４の吸着器７による中間熱交換器１２の冷却作用を継続することができる。
【００２８】
また、第３の吸着器５はコンデンサ１を介して中間熱交換器１２と接続されていると共にエンジン冷却水により加熱されるので、第３の吸着器５の吸着剤９に吸着された水を水蒸気として脱着してコンデンサ１６に供給することにより、コンデンサ１６から中間熱交換器１２に水を供給することができる。
【００２９】
以上の動作により、中間熱交換器１２による第２の吸着器５に対する冷却を継続することができると共に、第２の吸着器４の吸着剤９を十分に冷却して水の吸着率が低下することを防止することができるので、エバポレータ２の冷却効率を高めることができる。
【００３０】
そして、所定時間が経過したところで所定の弁を切替えることにより、第１及び第３の吸着器４及び６を吸着工程を実行させると共に、第２及び第４の吸着器５及び７を脱着工程を実行させることにより、エバポレータ２の冷却作用を継続して発揮させることができる。
【００３１】
さて、本実施例では、上記コンデンサ１、エバポレータ２、第１〜第４の吸着器４〜７、中間熱交換器１２、コンデンサ１６、切替弁等の真空系機器を１つの真空容器内に構成することを特徴としている。
即ち、図１は真空容器を示している。この図１において、真空容器２１は上下仕切板２２により上下に仕切られている。この場合、上下仕切板２２の下側は３つの部屋に仕切られており、各部屋に、コンデンサ１、エバポレータ２、中間熱交換器１２が構成されている。
【００３２】
また、上下仕切板２２の上側は下側の部屋と交差するように４つの部屋に仕切られており、各部屋に、第１〜第４の吸着器４〜７が構成されている。
ここで、図３に示すように、上下仕切板２２においてコンデンサ１と第１及び第２の吸着器４及び５とを夫々仕切る部位には第１及び第２の窓２３及び２４が形成されており、当該窓２３及び２４はドア２５により開閉されるようになっている。この場合、第１の窓２３の開放状態でコンデンサ１と第１の吸着器４とが連通し、第２の窓２４の開放状態でコンデンサ１と第２の吸着器５とが連通する（図４参照）。
【００３３】
また、上下仕切板２２においてエバポレータ２と第１及び第２の吸着器４及び５とを夫々仕切る部位には第３の窓２６及び第４の窓２７が形成されており、当該窓２６及び２７がドア２５により開閉されるようになっている。この場合、第３の窓２６の開放状態でエバポレータ２と第１の吸着器４とが連通し、第４の窓２７の開放状態でエバポレータ２と第２の吸着器５とが連通する。
【００３４】
さらに、上下仕切板２２において中間熱交換器１２と第１，第４の吸着器４，７とを夫々仕切る部位には第５及び第６の窓２８及び２９が形成されており、当該窓２８及び２９がドア２５により開閉されるようになっている。この場合、第５の窓２８の開放状態で中間熱交換器１２と第３の吸着器６とが連通し、第６の窓２９の開放状態で中間熱交換器１２と第４の吸着器７とが連通する。
【００３５】
尚、図示はしていないが、コンデンサ１にはコンデンサ１６が一体に設けられており、中間熱交換器１２は、コンデンサ１６を介して第３の吸着器６若しくは第４の吸着器７の何れかに選択的に連通するようになっている。
【００３６】
即ち、上下仕切り板２２において、コンデンサ１６と第３及び第４の吸着器６及び７とを夫々仕切る部位には第７及び第８の窓２９ａ及び２９ｂが形成されており、当該窓２９ａ及び２９ｂはドア２５により開閉されるようになっている。この場合、第７の窓２９ａの開放状態でコンデンサ１６と第３の吸着器６とが連通し、第８の窓２９ｂの開放状態でコンデンサ１６と第４の吸着器７とが連通する。
【００３７】
そして、真空容器２１に構成されたコンデンサ１及び１６、中間熱交換器１２、第１〜第４の吸着器４〜７には、図１で示した接続関係を満足するように配管が接続されている。
つまり、コンデンサ１は、配管３０及び３１を通じて放熱器１９と接続されている。
【００３８】
中間熱交換器１２は、配管３２を通じて４方弁１０と接続されていると共に配管３３を通じて３方弁１４と接続されている。
エバポレータ２は、配管３４及び３５を通じて車室内側に設けられた室内熱交換器と接続されている。
【００３９】
第１の吸着器４は、配管３６を通じて４方弁１０と接続されていると共に、配管３７を通じて３方弁１４及び３方弁１８と接続されている。
第２の吸着器５は、配管３８を通じて４方弁１０と接続されていると共に、配管３９を通じて３方弁１４及び３方弁２０と接続されている。
第３の吸着器６は、配管４０を通じて４方弁１７と接続されていると共に、配管４１を通じて３方弁１８と接続されている。
第４の吸着器７は、配管４２を通じて４方弁１７と接続されていると共に、配管４３を通じて３方弁２０と接続されている。
尚、図２で示したポンプ１１は図示を省略した。
【００４１】
ところで、図１示す真空容器２１には、図５に示すように当該真空容器２１と接続された各配管３０〜４３のうちコンデンサ１及び中間熱交換器１２にエンジン冷却水を供給するための配管３０〜３３を取外した形態で樹脂カバー４４が装着されている。
【００４２】
ここで、樹脂カバー４４には放熱器１９と接続するための配管口４５，４６及びエンジン側と接続するための配管口（図示せず）が設けられていると共に、配管３０〜３３に相当する流体流路４７〜５０（図６参照）が一体に設けて構成されており、その流体流路４７〜５０をコンデンサ１及び中間熱交換器１２に接続するようになっている。
【００４３】
上記構成のものによれば、エバポレータ２を冷却するために第１〜第４の吸着器４〜７、中間熱交換器１２等の真空系機器を設けた構成において、全ての真空系機器を１つの真空容器２１に収納するように構成したので、真空系機器が独立して構成されている従来例のものと違って、真空系機器の維持，管理を容易に行うことができる。
また、樹脂カバー４４の表面に流体流路４７〜５０を沿わせて設けることができるので、配管の突出を抑制でき、以て全体の小形化を図ることができる。
【００４４】
図７は本発明の第２実施例を示している。この第２実施例は、真空容器２１の表面に配管を一体に形成したことを特徴とする。
即ち、真空容器２１の金属表面に強度向上を兼ねるリブ５１を形成し、そのリブ５１により流体流路５２を形成するようにしている。
このような構成によれば、樹脂カバー４４に配管を一体に設ける必要がなくなり、さらに全体の小形化を図ることができる。
【００４５】
図８及び図９は本発明の第３実施例を示している。この第３実施例は、真空容器２１において吸着器を構成する部屋の内壁面を加熱するように構成したことを特徴とする。
【００４６】
即ち、真空容器２１の表面にリブ５３によって高温のエンジン冷却水を通過させる加熱手段（流体流路）としての水蒸気凝縮防止流路５４を形成するようにしたものである。この場合、水蒸気凝縮防止流路５４に供給するエンジン冷却水としては、吸着剤９の再生に利用したエンジン冷却水を水蒸気凝縮防止流路５４に通過させてからエンジン側に戻すようにしている。
【００４７】
このような構成によれば、第１〜第４の吸着器４〜７を構成する部屋の内壁面を加熱することができるので、内壁面に水蒸気が凝縮して冷房能力が低下してしまうことを防止できる。つまり、真空容器２１の内壁面が低温の場合、部屋内の水蒸気が凝縮して水滴となって滞留するので、本来エバポレータ２或いは中間熱交換器１２との間で行われる水蒸気の吸着が、部屋の内壁面に付着した水滴との間で行われてしまって、冷房能力の低下を生じるからである。
【００４８】
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
中間熱交換器１２を用いることなく、後段の吸着器により前段の吸着器を冷却するような構成の吸着式冷凍機に適用するようにしてもよい。
第４実施例において、真空容器２１の部屋を加熱する加熱手段としては、電熱ヒータ、エンジンの排熱を利用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例における全体構成を概略的に示す斜視図
【図２】  全体の接続関係を示す模式図
【図３】  上下仕切板の平面図
【図４】  コンデンサに対応する上下仕切板の斜視図
【図５】  全体の斜視図
【図６】  流体流路の断面を示す斜視図
【図７】  本発明の第２実施例を示す全体の斜視図
【図８】  本発明の第３実施例における要部を破断して示す斜視図
【図９】  要部の縦断面図
【符号の説明】
１はコンデンサ、２はエバポレータ、４〜７は吸着器、９は吸着剤、１２は中間熱交換器、２１は真空容器、３０〜４３は配管、４４は樹脂カバー、４７〜５０は流体流路、５４は水蒸気凝縮防止流路（加熱手段、流体流路）である。
【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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