JP2007040592A - 吸着器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で良好な伝熱特性が得られることのできる吸着器を実現する。
【解決手段】 吸着剤２２３を保持するとともに、その吸着剤２２３と熱交換するための伝熱面を有する第１内部フィン部材２２１と、冷媒と熱交換するための伝熱面を有する第２内部フィン部材２３１と、互いに対向して配設させて気密構造の室を形成するとともに、外部に熱媒体が流通する第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａとを備え、第１内部フィン部材２２１が第１筐体２２０ａの内側に接着シート２２０ｂを介して接合されており、第２内部フィン部材２３１が第２筐体２３０ａに当接するように収容されている。これにより、良好な伝熱特性が得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸着器に関するものであり、特に、空調装置に適用して有効である。

従来、この種の吸着器として、例えば、冷媒が封入された筐体と、この筐体内の上方側に配設され、その冷媒を吸着、脱離する吸着剤が充填された第１熱交換部材である吸着コアと、筐体内の下方側に配設され、外部から供給される流体と冷媒との間で熱交換を行う第２熱交換部材である熱交換器とを備えているものが知られている。

そして、略真空に保たれた筐体内で水などの液相冷媒を熱交換器側で蒸発させて、その蒸発潜熱により冷凍能力を得るとともに、蒸発した気相冷媒（水蒸気）を吸着コアで吸着剤にて吸着することにより蒸発を促進して持続的に冷凍能力を発揮させるようにしている。

しかも、吸着剤の水分吸着能力が飽和した場合には、吸着剤を加熱して吸着された冷媒（水）を蒸発脱離する（再生する）とともに、その脱離した気相冷媒（水蒸気）を熱交換器側で冷却凝縮させて液相冷媒に戻すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８２８３１号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、吸着コアおよび熱交換器は、フィンとチューブとからなる一般的な熱交換器で構成されている。つまり、チューブ内に流通する熱媒体とフィンを介して吸着剤の吸着、脱離作用の熱、もしくは冷媒の凝縮、蒸発作用の熱と熱交換しているためそれぞれの吸着コア、熱交換器が大型となる。

さらに、吸着剤と冷媒とを熱交換するために吸着コアおよび熱交換器を一つの筐体内に収容していることで吸着器本体がどうしても大型となる問題がある。そこで、発明者らは吸着器の小型化を図るために、簡素な形状で気密構造を形成するとともに、内部に充填される吸着剤もしくは冷媒と外部に流通する熱媒体との熱交換を促進するように吸着器を形成させることを特徴とする出願している（例えば、特願２００５−１６０６５号参照）。

より具体的には、箱状に形成され互いに対向して配設されて気密構造の室を形成するとともに、外部に熱媒体が流通する第１、第２筐体と、吸着剤もしくは冷媒の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面を有する第１、第２内部フィン部材とを備えている。

そして、第１熱交換部材である吸着コアは、第１内部フィン部材で熱交換された吸着剤の吸着、脱離作用の熱と第１筐体の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、第２熱交換部材である熱交換器は第２内部フィン部材で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第２筐体の外部に流通する熱媒体とを熱交換するように構成され、吸着コアと熱交換器とが対向接合されている。

さらに、それぞれの第１、第２内部フィン部材は、それぞれ第１、第２筐体に接合材料を介して接合させている。これにより、吸着器の小型化が図れるが、その後の発明者らの検討によれば、吸着剤を保持する第１内部フィン部材と冷媒に接触する第２内部フィン部材とは異なる伝熱特性を有することを見出した。つまり、特に冷媒と接触する第２内部フィン部材は、冷媒が介在しておれば熱抵抗のある接合材料を用いなくても良いことが分った。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、簡単な構成で良好な伝熱特性が得られることのできる吸着器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項６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、冷媒と、冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内に収容した吸着器において、
密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内の上側に接合部材（２２０ｂ）を介して接合され、吸着剤（２２３）を保持するとともに、吸着剤（２２３）と熱交換するための伝熱面を有する第１内部フィン部材（２２１）と、密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内の下側に当接し、冷媒と熱交換するための伝熱面を有する第２内部フィン部材（２３１）とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、吸着剤（２２３）の吸着、脱離作用で生ずる熱は、接合部材（２２０ｂ）を介して密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）に伝熱させることができる。一方、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱は、冷媒が第２内部フィン部材（２３１）に介在しておれば接合部材を用いなくても密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）に伝熱することができる。

従って、第２内部フィン部材（２３１）は、接合部材を介して密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）に接合しなくても良いため、接合部材（２３０ｂ）の使用量が半減することで製造コストの低減が図れる。

請求項２に記載の発明では、密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）は、箱状からなり、互いに対向して配設されて、それらの間に気密構造の室を形成するとともに、外部に熱媒体が流通する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）を備えることを特徴としている。この発明によれば、具体的には、密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）を簡素な形状で形成することで、良好な伝熱特性が得られることができる。

請求項３に記載の発明では、第１内部フィン部材（２２１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも第１筐体（２２０ａ）に接合された折曲部が平面状に形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、接合部の伝熱面積が増加することで吸着剤（２２３）の吸着性能が向上する。つまり、平面状の折曲部を所定の長さの形状で形成するようにすれば吸着器（２００）の小型化が図れる。しかも、平面状に形成された折曲部の長さを所定の長さにすることにより、伝熱面積が増加することで吸着剤２２３の吸着性能の向上が図れる。

請求項４に記載の発明では、第２内部フィン部材（２３１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも第２筐体（２３０ａ）に当接する折曲部が曲面状に形成していることを特徴としている。

この発明によれば、折曲部を平面状に形成するよりも曲面状の方がコルゲートフィンを形成する成形加工において、曲面状の方が簡易なローラ型で形成することができる。

請求項５に記載の発明では、第２内部フィン部材（２３１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも第２筐体（２３０ａ）に当接する折曲部が平面状に形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、第２筐体（２３０ａ）に接触する伝熱面積が増加することで、折曲部が曲面状に比べて僅かに冷媒の蒸発、凝縮性能が向上できる。

請求項６に記載の発明では、第２内部フィン部材（２３１）のフィン高さのばらつき公差をｈ、吸着器（２００）の最大傾斜角をθ、第２筐体（２３０ａ）の長手方向の長さをＬ、第２筐体（２３０ａ）の面積をｓ、全吸着冷媒量をＱとして、吸着器（２００）の冷媒の最低封入量Ｑ１が、Ｑ１＝ｓ×（Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ）＋Ｑであることを特徴としている。

この発明によれば、最低封入量Ｑ１以上の冷媒が密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内に封入される。このため、吸着剤（２２３）が全吸着冷媒量Ｑを吸着しても、密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）の底面上に冷媒が残留する。しかも、その冷媒量は吸着器（２００）の底面が傾斜した場合にも良好な伝熱特性を得ることのできる量に設定される。

この結果、第２内部フィン部材（２３１）を接合部材で接合することなく良好な伝熱特性が得られる。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における吸着式冷凍機に用いることのできる吸着器を図１ないし図８に基づいて説明する。図１は吸着器を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したものであり、その吸着式冷凍機の全体構成を示す模式図である。図２は吸着器２００の全体構成を示す模式図である。図３は吸着器２００の全体構成を示す分解斜視図である。

本実施形態の吸着式冷凍機は、図１に示すように、１００は車両走行用の水冷エンジン（水冷式内燃機関）である。２００は本実施形態による吸着器であって、同じものが２個設けられており、一方が吸着作用を行うときに他方が脱離作用を行う。

そして、吸着作用が終了したときに、一方が脱離作用を行い他方が吸着作用を行うようになっている。４００は、室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケースである。この空調ケース４００の空気流れ上流側には、空調ケース４００内に空気を流通させる遠心式送風機（以下、送風機と称する。）４１０が設けられている。

４２０は空調ケース４００内を流通する空気を冷却する室内熱交換器である。この室内熱交換器は、熱媒体を介して吸着器２００から冷凍能力を得ている。なお、本実施形態では、熱媒体として水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体（エンジン１００の冷却水と同じもの）を採用している。

５００は吸着器２００から流出する熱媒体と室外空気とを熱交換し、熱媒体を冷却する室外熱交換器である。５１０、５２０は熱媒体の循環経路を切り換える切換弁である。これら切換弁５１０、５２０、熱媒体を循環させるポンプ（図示せず。）、および送風機４１０は、電子制御装置（図示せず）によりその作動が制御されている。

ここで、吸着器２００は、図１ないし図３に示すように、第１熱交換部材２２０、第２熱交換部材２３０、区画部材２４０、断熱強度部材２４５、第１循環水筐体２５０および
第２循環水筐体２６０とから構成される。

第１熱交換部材２２０は、内部に吸着剤２２３を充填させて吸着、脱離層を形成している。そして、密閉容器である第１筐体２２０ａ、第１内部フィン部材２２１、および吸着剤２２３から構成している。第１筐体２２０ａは箱状からなり後述する密閉容器である第２筐体２３０ａと対向接合して気密構造の室を形成する筐体である。

第１内部フィン部材２２１は、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンである。具体的には、図２ないし図４示すように、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる隣り合う伝熱面との間に吸着剤２２３を保持させている。

そして、伝熱面の折り返し面となる折曲部を平面状に形成している。そして、その折曲部の一端側（ここでは、上端側）を第１筐体２２０ａの内側に接合させて、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱が第１筐体２２０ａに伝熱するように構成している。なお、平面状に形成された上端側の折曲部の最適長さＬ１については後述する。

ところで、本実施形態の第１内部フィン部材２２１は、図３に示すように、複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇで形成し、その複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇとの間に蒸気通路である水蒸気通路２２０ｃで区画するように第１筐体２２０ａに並列に配設されている。

なお、水蒸気通路２２０ｃは、隣り合うコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇ相互間に形成された空間であって溝状になっている。つまり、隣り合う伝熱面との間に充填された吸着剤２２３の充填層厚さ方向に水蒸気が流入することができる。

また、図３中に示す符号２２１ａはルーバであって平面を切り起こして形成している。このルーバ２２１ａは、ルーバ２２１ａの切れ長さがフィン高さの７０％以上あって、さらに、切り起こし角度を、吸着剤２２３の最大粒径よりも大きく開口するように形成している。

これによれば、第１筐体２２０ａに第１内部フィン部材２２１を接合した後の第１内部フィン部材２２１に所定量の吸着剤（例えば、シリカゲル）２２３を充填するときに、閉空間となる伝熱面側に吸着剤２２３を充填できる。

次に、第２熱交換部材２３０は、内部に冷媒を封入させて凝縮、蒸発面層を形成している。そして、第２筐体２３０ａ、および第２内部フィン部材２３１から構成している。第２筐体２２０ａは箱状からなり上述した第１筐体２２０ａと対向接合して気密構造を形成する筐体である。

第２内部フィン部材２３１は、冷媒の凝縮、蒸発作用で生ずる熱の熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンである。具体的には、ルーバ付きのコルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に冷媒を接触させている。そして、伝熱面の折り返し面となる折曲部を曲面状に形成している。そして、その折曲部の一端側（ここでは下端側）を第２筐体２３０ａの内側に当接するように収容させて、冷媒の凝縮、蒸発作用で生ずる熱が第２筐体２３０ａに伝熱するように構成している。

なお、第２内部フィン部材２３１は、図３に示すように、複数枚のコルゲート部材に分割することなく一枚のコルゲート部材を用いている。また、図３中に示す符号２３１ａはルーバであって平面を切り起こして形成している。これは、第２筐体２３０ａに第２内部フィン部材２３１を接合した後に、所定量の冷媒を封入するときに、閉空間となる伝熱面側に冷媒を封入するためのものである。

ところで、第１、第２筐体２２０ａの外周には、平坦状の外周縁（図示しない）がそれぞれ形成され、第１、第２筐体２２０ａを互いに対向するように外周縁を重ね合わせて、第１、第２筐体２２０ａの内部が略真空状態を保つように結合するようにしている。

次に、区画部材２４０は、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との間に設けている。この区画部材２４０は、熱伝導率の小さい金属材料（本実施形態では、ステンレス材料）からなるメッシュ状に形成された仕切り板である。そして、第２熱交換部材２３０の内部に封入される冷媒が蒸発作用のときに発する水飛びを、上方の吸着剤２２３に直接当たることのないようにしたものである。

また、区画部材２４０の上方に配設する断熱強度部材２４５は、熱伝導率の小さい無機質のセラミックス材もしくはガラス材からなる。そして、その厚さ方向に水蒸気が流通する穴もしくは空隙が形成した強度保持部材である。第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とが対向配置されて接合されることで、内部での熱移動の遮断および真空状態となる気密構造部の変形の防止を兼ねている。

そして、第１循環水筐体２５０と第２循環水筐体２６０は、それぞれが第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０の外部を覆うように形成されたウォータジャケットである。第１循環水筐体２５０が第１熱交換部材２２０側の外部を覆い、第２循環水筐体２６０が第２熱交換部材２２０側の外部を覆うように形成している。

しかも、第１循環水筐体２５０の内部に熱媒体Ａが循環する循環水流路を形成し、第２循環水筐体２５０の内部に熱媒体Ｂが循環する循環水流路を形成している。ここで、上述した第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａ、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１、および第１、第２循環水筐体２５０、２６０は、熱伝導率の大きい金属材料（例えば、銅材もしくは銅を含む合金材料、またはアルミニウムもしくはアルミニウムを含む合金材料）から形成している。

ただし、アルミニウム系の材料は、封入された冷媒が、例えば、水とアルミニウムとの反応で水素ガスを発生してしまうため、これを防止するための特殊な表面処理（例えば、ガラス皮膜）が必要である。

ところで、以上の構成による第１熱交換部材２２０は、内部に充填される吸着剤２２３の吸着性能、吸着速度、充填効率などに基づいて、第１内部フィン部材２２１のフィン高さ（充填層厚さ）、フィンピッチ、水蒸気通路２２０ｃ幅などを最適形状に形成して吸着器２００の小型化を図っている。

一方の第１熱交換部材２２０は、内部に封入される冷媒の蒸発作用、凝縮作用における熱交換効率に基づいて、第２内部フィン部材２３１の伝熱面積を求めて最適形状を決定している。ここで、その伝熱面積は第２内部フィン部材２３１が第２筐体２３０ａに接する投影面積（床面積）の少なくとも約５倍程度に表面積が拡大されていることが必要である。因みに、第２内部フィン部材２３１が第２筐体２３０ａの床面積の５倍以上の伝熱面積を有しておれば第１内部フィン部材２２１と同一形状であっても良い。

ここで、以上の構成による第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とは、それぞれ積層構造によるモジュール化を図って構成しているので、次に本発明の吸着器２００の組み付け方法について図４に基づいて説明する。

図４は第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との組み付け形態を示す説明図である。まず、第１熱交換部材２２０は、図４に示すように、第１筐体２２０ａの内側および外側に接合材料からなる接合部材である接着シート２２０ｂをプレコートする。なお、第１筐体２２０ａの外側には、第１循環水筐体２５０の外周縁が接合する部位のみ接着シート２２０ｂをプレコートする。

そして、第１筐体２２０ａの内側に水蒸気通路２２０ｃを介して複数のコルゲート部材２２１ｃ〜２２１ｇを仮配置し、第１筐体２２０ａの外側に第１循環水筐体２５０を仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。

一方、第２熱交換部材２３０は、第２筐体２３０ａの外側に接着シート２３０ｂをプレコートする。なお、このときは、第２循環水筐体２６０の外周縁が接合する部位のみ接着シート２３０ｂをプレコートする。そして、第２筐体２３０ａの外側に第２循環水筐体２６０を仮配置した状態で高温炉に入れて一体接合する。

そして、第１熱交換部材２２０側の第１内部フィン部材２２１の伝熱面に所定量の吸着剤２２３を充填する。なお、吸着剤２２３を充填する前に、水蒸気通路２２０ｃには中子などを入れておく。このときに、伝熱面の片面が閉塞空間となっているが、ルーバ２２１ａからその閉塞空間に吸着剤２２３を充填することができる。そして、このままの状態で炉に入れて吸着剤２２３を焼き付けて固定する。

そして、第２筐体２３０ａ内に第２内部フィン部材２３１を収容させ、その上方に区画部材２４０、断熱強度部材２４５、および第１筐体２２０ａを積層させて第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内部が略真空状態を保つように、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの外周縁を、例えば、超音波接合などの接合部が高温とならない低温金属接合で接合する。

そして、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とが結合した後に、気密漏れ検査を行い、内部を真空状態にして、第２熱交換部材２３０内に図示しない注入口より所定量の冷媒を封入する。

これにより、第１内部フィン部材２２１が吸着剤２２３を保持するとともに、第１内部フィン部材２２１の上端側折曲部が第１筐体２２０ａの内側に接着シート２２０ｂを介して接合される。つまり、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱が上端側折曲部および接着シート２２０ｂを介して第１筐体２２０ａに伝熱されることになる。

一方、第２内部フィン部材２３１の下端側折曲部が第２筐体２２０ａの内側に当接して収容されるとともに封入された冷媒に接触している。つまり、第２熱交換部材２３０では冷媒の蒸発、凝縮作用で生ずる熱が封入される冷媒を介して第２筐体２３０ａに伝熱されることになる。

ここで、第１内部フィン部材２２１を第１筐体２２０ａに接着シート２２０ｂを介して接合させ、第２内部フィン部材２３１を第２筐体２３０ａ内に収容させる本実施形態の組付け方法の特徴について図５ないし図７に基づいて説明する。

図５は第２内部フィン部材２３１の組付け方法と蒸発、凝縮性能との関係を示す特性図、図６は第１内部フィン部材２２１の折曲部の長さＬ１と伝熱特性である熱通過率比との関係を示す特性図、図７は図６で求めた折曲部の長さＬ１と吸着器２００の小型化との関係を示す特性図である。なお、これらの特性図は発明者らの実験により求めた特性図である。

まず、図５（ａ）ないし図（ｃ）は、組付け方法として、第２内部フィン部材２３１を第１内部フィン部材２２１と同じように接着シート２３０ｂを介して第２筐体２３０ａに接合する方法（接着）と、接着シート２３０ｂを用いずに本実施形態のように第２内部フィン部材２３１を第２筐体２３０ａ内に収容する方法（接着レス）とで蒸発性能、凝縮性能との関係を比較している。

より具体的には、図５（ａ）は組付け方法と蒸発性能との関係を示しており、接着、接着レスとも同等の蒸発性能を発揮している。また、図５（ｂ）は、第２筐体２３０ａ内に冷媒（水）を封入しないときにおける組付け方法と凝縮性能との関係を示しており、接着レスの方が接着よりも性能が劣っている。また、図５（ｃ）は、第２筐体２３０ａ内に冷媒（水）を封入したときにおける組付け方法と凝縮性能との関係を示しており、接着、接着レスとも同等の蒸発性能を発揮している。

これは、第２内部フィン部材２３１と第２筐体２３０ａとの界面に冷媒（水）が介在することで、接着シート２３０ｂよりも熱伝導の大きい冷媒（水）が介在するため接着レスであっても性能が低下することはない。

従って、第２内部フィン部材２３１に冷媒（水）が介在しておれば、蒸発、凝縮性能とも接着レスであっても接着と同等の性能が得られることを見出した。これにより、本実施形態の第２内部フィン部材２３１は第２筐体２３０ａ内に収容する組付け方法（接着レス）としている。

ただし、この組付け方法（接着レス）の場合には、第２内部フィン部材２３１に冷媒（水）が常時介在しなければ接着と同等の性能を発揮することができないので、発明者らは冷媒の最低封入量Ｑ１が存在することも併せて見出した。つまり、吸着器２００本体が傾斜したときでも第２内部フィン部材２３１の下方側に冷媒が介在できる封入量が必要であることが分った。

そこで、本実施形態では、第２筐体２３０ａ内に、第２内部フィン部材２３１のフィン高さのばらつき公差ｈ、吸着器２００の最大傾斜角θ、第２筐体２３０ａの長手方向の長さＬ、第２筐体２３０ａの面積ｓ、全吸着冷媒量Ｑ、吸着器２００本体の傾きによる影響を考慮した冷媒の最低封入量Ｑ１とすると、Ｑ１＝ｓ×（Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ）＋Ｑで求めた最低封入量（Ｑ１）以上の冷媒を封入することにした。なお、本実施形態では、冷媒は水であり、全吸着冷媒量Ｑは全吸着水分量である。

ここで、全吸着水分量Ｑは、第１熱交換部材２２０側が吸着作用のときに吸着剤２２３に吸着される水分量である。従って、車両等、設置した吸着器２００が傾いたとき（例えば、最大傾斜角５度）においても、最低封入量Ｑ１以上の冷媒が第２筐体２３０ａ内に常に介在していることで、接着と同等の性能を得ることができる。

次に、図６では第１内部フィン部材２２１のフィン高さが１０ｍｍ、フィンピッチ２．０ｍｍ、接着シート２２０ｂのλ＝０．３Ｗ／ｍ・Ｋの条件における折曲部の長さＬ１と伝熱特性の一つである熱通過率比との関係を示す特性図である。ここで、折曲部の長さＬ１が０．０１５ｍｍのときは、折曲部を曲面状に形成したときの接着有効長さであって、このときの熱通過率比を１とおき、順次折曲部の長さＬ１を長くさせることで折曲部の伝熱面積が拡張されて熱通過率比が向上している。

従って、少なくとも折曲部の最適長さＬ１を０．０２ｍｍ程度以上あれば、接着シート２２０ｂ介して接合することで熱抵抗が増加するが、伝熱面積が増加して熱通過率比を向上させることができる。

また、図７は、図６で求めた折曲部の長さＬ１に基づいて吸着器２００の小型化率を求めるための特性図であり、例えば、折曲部の長さＬ１が、０．０３５ｍｍであれば、熱通過率比において１．１倍以上増加するとともに、吸着器２００の小型化率として１０％程度低減が図れることになる。また、ここでも小型化率は、折曲部の長さＬ１が０．０１５ｍｍとなる折曲部を曲面状に形成したときの接着有効長さを基準としている。

なお、本実施形態では、第１筐体２２０ａに接着シート２２０ｂをプレコートして第１内部フィン部材２２１を接合するように構成したが、これに限らず、第１筐体２２０ａに母材よりも融点の低いロー材などの接合材料をクラッド（圧延などで）し、そのクラッド（圧延などで）を介して第１内部フィン部材２２１を接合させても良い。これによれば、接着シート２２０ｂよりも接合部の伝熱特性が向上する。

以上のように、第２内部フィン部材２３１が接着シート２３０ｂを介して第２筐体２３０ａに接合されなくても良いため、接着シート２３０ｂの使用量が半減することで製造コストの低減が図れる。

次に、以上の構成による吸着式冷凍機の作動について説明する。まず、図１に示すように、ポンプ（図示せず）および送風機４１０を作動させて熱媒体および空気を流通させるとともに、切換弁５１０、５２０を作動させて、第１吸着器２００（以下、左側の吸着器を称する）側の第１循環水筐体２５０と室外熱交換器５００の間、第２吸着器２００（以下、右側の吸着器を称する）側の第２循環水筐体２６０と室外熱交換器５００との間、エンジン１００と第２吸着器２００側の第１循環水筐体２５０との間、並びに第１吸着器２００側の第２循環水筐体２６０と室内熱交換器４２０との間で熱媒体を循環させる。以下、このような状態を第１状態と呼ぶ。

このとき、第１吸着器２００側の第２循環水筐体２６０には、室内に吹き出す空気により加熱された熱媒体が循環するので、第２熱交換部材２３０内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第２熱交換部材２３０にて冷却された熱媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。

これと同時に、第１吸着器２００側の第１熱交換部材２２０では、蒸発した気相冷媒を吸着して蒸発を促進する。なお、吸着剤２２３は、気相冷媒を吸着する際に熱（凝縮熱）を発生するとともに、吸着剤２２３の温度が上昇すると、水分の吸着能力が低下するため、室外熱交換器５００と第１循環水筐体２５０との間で熱媒体を循環させて吸着剤２２３の温度上昇を抑制する。なお、以下、このような状態にある第１吸着器２００のことを、蒸発・吸着状態にある吸着器と呼ぶ。

一方、第２吸着器２００側の第１循環水筐体２５０には、エンジン１００の冷却水が流入するため、第１熱交換部材２２０に接着された吸着剤２２３が加熱され、吸着していた水分を放出（脱離）する。

このとき、第２吸着器２００側の第２循環水筐体２６０には、室外熱交換器５００にて冷却された熱媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒（水蒸気）は、第２熱交換部材２３０にて冷却されて凝縮する。なお、以下、このような状態にある第２吸着器２００のことを、凝縮・脱離状態にある吸着器と呼ぶ。

このように、第１状態では、第１吸着器２００側においては、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われ、一方、第２吸着器２００側においては、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行われる。

従って、第１吸着器２００側の第２熱交換部材２３０は液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第２吸着器３００側の第２熱交換部材２３０は気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

次に、第１状態での運転が所定時間経過したときには、図８に示すように、切換弁５１０、５２０を作動させて第２吸着器２００側の第１循環水筐体２５０と室外熱交換器５００の間、第１吸着器２００側の第２循環水筐体２６０と室外熱交換器５００との間、エンジン１００と第１吸着器２００側の第１循環水筐体２５０との間、並びに第２吸着器２００側の第２循環水筐体２６０と室内熱交換器４２０との間で熱媒体を循環させる。以下、このような状態を第２状態と呼ぶ。

このとき、第２吸着器２００側の第２循環水筐体２６０には、室内に吹き出す空気により加熱された熱媒体が循環するので、第２熱交換部材２３０内の液相冷媒を蒸発させるとともに、この液相冷媒の蒸発時の蒸発潜熱により第２熱交換部材２３０にて冷却された熱媒体により室内に吹き出す空気が冷却される。

これと同時に、第２吸着器２００側の第１熱交換部材２２０では、蒸発した気相冷媒を吸着して第１熱交換部材２２０内の圧力が上昇することを抑制するとともに、室外熱交換器５００と第１循環水筐体２５０との間で熱媒体を循環させて吸着剤２２３の温度上昇を抑制する。

一方、第１吸着器２００側の第１循環水筐体２５０には、エンジン１００の冷却水が流入するため、第１状態にて第１熱交換部材２２０に接着された吸着剤２２３が加熱され、吸着していた水分を放出（脱離）する。このとき、第１吸着器２００側の第２循環水筐体２６０には、室外熱交換器５００にて冷却された熱媒体が流通しているので、脱離した気相冷媒（水蒸気）は、第２熱交換部材２３０にて冷却されて凝縮する。

このように、第２状態において、第２吸着器２００側では、冷媒の蒸発及びその蒸発した気相冷媒の吸着が行われる。一方、第１吸着器２００側では、吸着していた水分の脱離、及びその蒸発した気相冷媒の冷却凝縮が行われる。

従って、第２吸着器２００側の第２熱交換部材２３０は液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、第１吸着器２００側の第２熱交換部材２３０は気相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

そして、所定時間が経過したときは、再び第１状態とする。このように、第１状態と第２状態とを所定時間毎に繰り返しながら、吸着式冷凍機を連続的に稼働させる。なお、上記所定時間は、第１熱交換部材２２０の吸着剤２２３の水分吸着性能に基づいて選定されるものである。

以上の第１実施形態における吸着式冷凍機用吸着器によれば、密閉容器である第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａ内の上側に接着シート２２０ｂを介して接合され、吸着剤２２３を保持するとともに、吸着剤２２３と熱交換するための伝熱面を有する第１内部フィン部材２２１と、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａ内の下側に当接し、冷媒と熱交換するための伝熱面を有する第２内部フィン部材２３１とを備えている。

これによれば、吸着剤２２３の吸着、脱離作用で生ずる熱は、接着シート２２０ｂを介して第１筐体２２０ａに伝熱させることができる。一方、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱は、冷媒が第２内部フィン部材２３１に介在しておれば接着シートを用いなくても第２筐体２３０ａに伝熱することができる。

従って、第２内部フィン部材２３１は、接着シートを介して第２筐体２３０ａ接合しなくても良いため、接着シートの使用量が半減することで製造コストの低減が図れる。

また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａは、箱状からなり、互いに対向して配設されて、それらの間に気密構造の室を形成するとともに、外部に熱媒体が流通する第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａを備えている。密閉容器を簡素な形状で形成することで、良好な伝熱特性が得られることができる。

また、第１内部フィン部材２２１は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも第１筐体２２０ａに接合された折曲部が平面状に形成されていることにより、接合部の伝熱面積が増加することで吸着剤２２３の吸着性能が向上する。

つまり、平面状の折曲部を所定の長さの形状で形成するようにすれば吸着器２００の小型化が図れる。しかも、平面状に形成された折曲部の長さを所定の長さにすることにより、伝熱面積が増加することで吸着剤２２３の吸着性能の向上が図れる。

一方、第２内部フィン部材２３１は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも第２筐体２３０ａに当接する折曲部が曲面状に形成していることにより、折曲部を平面状に形成するよりも曲面状の方がコルゲートフィンを形成する成形加工において、曲面状の方が簡易なローラ型で形成することができる。

また、吸着器２００には、Ｑ１＝ｓ×（Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ）＋Ｑで与えられる最低封入量Ｑ１以上の冷媒を封入する。これにより、吸着剤２２３が全吸着冷媒量Ｑを吸着したとしても、第２筐体２３０ａ、すなわち、密閉容器の底面上には所定量以上の冷媒が残留する。

本実施形態では、吸着器２００の底面が水平状態から傾斜して配置されること、あるいは吸着器２００が車両などの傾斜に伴って傾斜することに配慮して、残留する冷媒量が、ｓ×（Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ）＋Ｑ以上となるように最低封入量Ｑ１を設定した。この残留冷媒が第２筐体２３０ａ内に存在し、第２内部フィン部材２３１と底面との間に介在していることで、第２内部フィン部材２３１を第２筐体２３０ａに接着シートを用いて接合することなく比較的高い良好な伝熱特性が得られる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第１内部フィン部材２２１を、伝熱面の折り返し面となる折曲部が平面状となるように形成されたが、これに限らず、具体的には、図９に示すように、下端側の折曲部が曲面状に形成しても良い。なお、上端側の折曲部は平面状に形成している。

（第３実施形態）
以上の実施形態では、第２筐体２３０ａ内に収容する第２内部フィン部材２３１を伝熱面の折り返し面となる折曲部が曲面状に形成されたが、これに限らず、具体的には、図１０に示すように、第２内部フィン部材２３１を伝熱面の折り返し面となる折曲部が平面状に形成しても良い。

これによれば、第２筐体２３０ａに接触する伝熱面積が増加することで、折曲部が曲面状に比べて僅かに冷媒の蒸発、凝縮性能が向上できる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、第１筐体２２０ａもしくは第２筐体２３０ａの外部に、第１循環水筐体２５０もしくは第２循環水筐体２６０によりウォータジャケットを形成して第１筐体２２０ａもしくは第２筐体２３０ａの外部に流通する熱媒体と熱交換するように構成したが、これらのウォータジャケット内に第２内部フィン部材２３１と同じような形状からなる外部フィン部材を設けるように構成しても良い。

これによれば、第１筐体２２０ａもしくは第２筐体２３０ａに伝熱された熱と第１筐体２２０ａもしくは第２筐体２３０ａの外部に流通する熱媒体との熱交換が促進できる。

また、以上の実施形態では、ほぼ上下対称の一端開口型筐体２２０ａ、２３０ａを対向配置して密閉容器を形成し、その上面と底面とを熱伝達面として形成したが、この密閉容器は底面付きの箱形筐体と、この箱形筐体の上面を蓋する蓋状体とによって構成することができる。

さらに、底面を形成する底板と、その上に配置される天井面付きの箱形筐体とによって構成させても良い。これらの構成においても、密閉容器内の上面に第１内部フィン部材２２１を接合し、密閉容器の底面には第２内部フィン部材２３１を当接させる構成をとることができる。

また、以上の実施形態では、吸着器２００を単数で構成したが、これに限らず、二つ以上の複数個を積層させて吸着器２００構成しても良い。ただし、吸着器２００を積層するときには、第１、第２循環水筐体２５０、２６０を以上の実施形態のように金属材料で形成していると重ねあう部分で熱損失を生ずるので、重ね合わせ部に図示しない断熱部材もしくは熱伝導率の小さい樹脂板などを設けると良い。

また、以上の実施形態では、本発明を車両用空調装置用吸着式冷凍機に適用したが、これに限定せず、家庭用や業務用の吸着式冷凍機に適用させても良い。

本発明の第１実施形態における吸着式冷凍機の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における吸着器２００の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における吸着器２００の組み付け前の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態における吸着器２００の組み付け形態を説明する説明図である。 （ａ）ないし（ｃ）は第２内部フィン部材２３１の組付け方法と蒸発、凝縮性能との関係を示す特性図である。 第１内部フィン部材２２１の折曲部の長さＬ１と伝熱特性である熱通過率比との関係を示す特性図である。 図６で求めた折曲部の長さＬ１と吸着器２００の小型化率との関係を示す特性図である。 本発明の第１実施形態における吸着式冷凍機の第２状態を示す模式図である。 本発明の第２実施形態における吸着器２００の全体構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態における吸着器２００の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

２２０ａ…第１筐体
２２０ｂ…接着シート、（接合部材）
２２１…第１内部フィン部材
２３０ａ…第２筐体
２３１…第２内部フィン部材
２２３…吸着剤

Claims (6)

1. 冷媒と、冷媒の蒸気を吸着する吸着剤（２２３）とを密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内に収容した吸着器において、
   前記密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内の上側に接合部材（２２０ｂ）を介して接合され、前記吸着剤（２２３）を保持するとともに、前記吸着剤（２２３）と熱交換するための伝熱面を有する第１内部フィン部材（２２１）と、
   前記密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）内の下側に当接し、前記冷媒と熱交換するための伝熱面を有する第２内部フィン部材（２３１）とを備えることを特徴とする吸着器。
2. 前記密閉容器（２２０ａ、２３０ａ）は、箱状からなり、互いに対向して配設されて、それらの間に気密構造の室を形成するとともに、外部に熱媒体が流通する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の吸着器。
3. 前記第１内部フィン部材（２２１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも前記第１筐体（２２０ａ）に接合された折曲部が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着器。
4. 前記第２内部フィン部材（２３１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも前記第２筐体（２３０ａ）に当接する折曲部が曲面状に形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着器。
5. 前記第２内部フィン部材（２３１）は、コルゲート状に形成され、かつ少なくとも前記第２筐体（２３０ａ）に当接する折曲部が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着器。
6. 前記第２内部フィン部材（２３１）のフィン高さのばらつき公差をｈ、吸着器（２００）の最大傾斜角をθ、前記第２筐体（２３０ａ）の長手方向の長さをＬ、前記第２筐体（２３０ａ）の面積をｓ、全吸着冷媒量をＱとして、前記吸着器（２００）の冷媒の最低封入量Ｑ１が、Ｑ１＝ｓ×（Ｌ×ｔａｎθ＋ｈ）＋Ｑであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の吸着器。

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