JP2015151093A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源１と冷凍サイクル装置１５と吸着式冷凍装置６とを用いて、冷房能力を向上できる空調装置を提供する．
【解決手段】空調装置は、熱源１と、熱源１を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体回路２と、冷凍サイクル装置１５とを有する。冷凍サイクル装置１５は、圧縮機８と、圧縮された冷媒を室外熱交換器９と冷却用熱交換器１０とに流す冷媒回路１１と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段１２を備える。また、空調装置は、冷却媒体回路２と冷媒回路１１との熱交換を行い冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する冷却媒体冷媒熱交換器４を有する。更に、空調装置は、冷却媒体回路２の熱で吸着剤から蒸気を発生させ空調空間６０を冷却する吸着式冷凍装置６を備える。そして、冷却媒体回路２の温度が所定温度より低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源からの熱を用いて作動する吸着式冷凍装置と冷凍サイクル装置との両方を組み合わせた空調装置に関するものである。特に、車両でのエンジン冷却水の廃熱を用いた吸着式冷凍装置と冷凍サイクル装置の両方を組み合わせたバス用の車両用空調装置に関する。

従来、吸収式冷凍装置が知られている。これは吸収力の高い液体に冷媒を吸収させて発生する低圧によって、別の位置の冷媒を気化させて低温を得る冷凍機である。

吸収式冷凍装置の基本サイクルとしては、冷媒を低温低圧の蒸発器で蒸発させ冷水又は冷液をつくり、蒸発冷媒は、吸収器で吸収液に吸収させる。つまり、吸収による低圧が発生して、蒸発器で冷媒を蒸発させる。冷媒を吸収した吸収液は、再生器で熱を加えられ、冷媒を蒸発分離して、その冷媒は再び吸収器に戻される。蒸発分離した冷媒は、凝縮器で冷却して液化し、再び蒸発器で使用する。

このような吸収式冷凍装置の考え方を用いた装置として、特許文献１に記載のバス車両用冷房装置が知られている。この装置は、夏場使用しない暖房用の予熱器の活用のため、吸収式冷凍装置を使用している。

そのために、この吸収式冷凍装置は、エンジン冷却水を加熱して適度の高温に保つ予熱式ヒータと、この予熱式ヒータからの高温のエンジン冷却水が導入され車室内を暖房するヒータコアとを備える。また、吸収式冷凍装置は、適温のエンジン冷却水が導入され冷媒と吸収剤との溶液を加熱して冷媒を蒸発させる発生器と、この発生器からの冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器とを備える。

そして、吸収式冷凍装置は、凝縮器で凝縮された冷媒を断熱膨張させて蒸発させ、この蒸発熱によりバス車内を冷房している。蒸発器で蒸発した冷媒は、吸収剤に吸収される。次に、冷媒と吸収剤との溶液は、吸収器によって発生器に送られ、この発生器で再び加熱され冷媒が気化される。

一方、低温の熱で作動し、冷熱が得られる吸着式冷凍装置（吸着式冷凍システム）が知られている。この吸着式冷凍装置は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤に水又はアルコール等から成る冷媒を吸着させ、冷媒の蒸発を促し、その気化熱を取り出して冷却効果を得るものである。

吸着式冷凍装置を利用した空調装置として特許文献２がある。この特許文献２では、複数の吸着コアと、複数の蒸発凝縮コアとを、複数の連通管にてそれぞれ独立に連通している。そして、第１送風手段の送風空気を第１送風路にて複数の吸着コアに導いている。

また、第２送風手段の送風空気を第２送風路にて複数の蒸発凝縮コアに導いている。この特許文献２では、冷凍サイクル装置と吸着式冷凍装置の双方で車室内を空調できるが、冷凍サイクル装置の発生熱を吸着式冷凍装置が利用していない。

吸着式冷凍装置の複数の吸着コアの吸着剤にて冷媒を脱着させるとき、ＰＴＣヒータにて加熱された送風空気を複数の吸着コアに送風している。更に、吸着式冷凍機の原理が、非特許文献１にわかりやすく紹介されている。

特開昭５２−１３３６３１号公報 特開平１１−１０８４８７号公報

吸着式冷凍機の原理、ユニオン産業株式会社インターネット＜ＵＲＬ：http://www.union-reitouki.com/chiller/principle.html＞

上記特許文献１の技術によると、温度が高い条件で効率の良い吸収式冷凍装置が採用されているため、常に８５℃以上の水温がなければ安定した能力が発揮できない。ただし、水温が高い条件を維持すると、冷却水回路の本来の目的であるエンジンの冷却能力が低下してしまう。従って、熱源となるエンジンの加熱を防ぐ手段が重要となり、上記特許文献１の技術では、エンジン温水回路のラジエータへの分岐回路を配置し、バルブなどでエンジン冷却水の流路を切り替えて対応している。

廃熱を利用する観点からは、吸収式も吸着式も変わらないが、温度帯に違いがある。従って、バス車両でのエンジン冷却水の廃熱を用いた吸着式冷凍装置を使用することが考えられる。この吸着式冷凍装置においては、エンジンの温水温度が低い場合、吸着式冷凍装置の能力が充分に発揮できない。また、吸着式冷凍装置のために、温水温度を上昇させる予熱機を使用すると、吸着式冷凍装置の冷房能力は向上するが、全体の効率は改善しない。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、熱源と冷凍サイクル装置と吸着式冷凍装置とを用いて、全体の冷房能力を向上できる空調装置を提供することを目的とする。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明の空調装置は、作動時に熱を発生する熱源（１）と、熱源（１）を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体回路（２）とを備える。また、空調装置は、冷媒を圧縮機（８）にて圧縮し、この圧縮された冷媒を、放熱器を構成する室外熱交換器（９）と空調風を冷却する冷却用熱交換器（１０）とに流す冷媒回路（１１）を備える。かつ、冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１２）とを備え、空調装置は、冷凍サイクル装置（１５）を構成する。

かつ空調装置は、冷却媒体回路（２）と冷媒回路（１１）との熱交換を行い冷媒回路（１１）からの熱を冷却媒体回路（２）に伝達する冷却媒体冷媒熱交換器（４）と、吸着式冷凍装置（６）と、を備える。

吸着式冷凍装置（６）は、吸着剤を有する一対の吸着コア（ＡＤ１、ＡＤ２）の吸着剤が冷媒となる水蒸気を吸着することによって圧力が下がる。その結果、水が蒸発して冷熱を作り出す吸着エバポレータと、吸着コア（ＡＤ１又はＡＤ２）から脱離した水蒸気を凝縮させる吸着コンデンサ（６Ｃ）とを備える。かつ、吸着式冷凍装置は、吸着した吸着コア（ＡＤ１又はＡＤ２）を冷却する吸着ラジエータ（６Ｒ）を備える。

そして、冷却媒体回路（２）の温度が所定温度より低い場合に、冷却媒体冷媒熱交換器（４）を介して冷媒回路（１１）からの熱を冷却媒体回路（２）に伝達する。また、吸着エバポレータの冷熱にて空調風の冷却又は放熱器の過冷却を行う。

この発明によれば、吸着式冷凍装置（６）に冷凍サイクル装置（１５）を連携させて、冷却媒体回路（２）の温度が所定温度より低い場合に、冷却媒体冷媒熱交換器（４）を介して冷媒回路（１１）からの熱を冷却媒体回路（２）に伝達する。そして、冷却媒体回路（２）の熱を用いて、吸着式冷凍装置（６）を効率よく作動させることにより、熱源（１）の熱を利用した吸着式空調装置（６）の冷房能力を向上させ、かつ吸着式空調装置（６）が生成した冷熱を用いて全体の冷房効率の向上を達成できる。

なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態を示すバス用の車両用空調装置の全体構成図である。 上記第１実施形態に用いる吸着式冷凍装置の概要を説明する構成図である。 上記第１実施形態における吸着式冷凍装置の図２の構成に対して脱離側と吸着側の入れ替えを説明する構成図である。 本発明の第２実施形態を示すバス用の車両用空調装置の全体構成図である。 上記第２実施形態に用いる吸着式冷凍装置の概要を説明する構成図である。 図４に示した第２実施形態のバイパス部分の変形例を示すバス用の車両用空調装置の全体構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示すバス用の車両用空調装置を示す。この実施形態では、冷凍サイクル装置１５の圧縮機８の吐出ガスをコンデンサにて冷却している点に着眼している。熱をコンデンサで空気放熱するのではなく、エンジン冷却水回路（冷却媒体回路２）へ受け渡すことで、エンジン冷却水の温度を上げ、この温度が上げられたエンジン冷却水を吸着式冷凍装置６へ供給している。こうすることで、燃費を悪化させることなく、冷房能力を向上させ、効率を向上させるものである。上記した従来技術では、予熱器を作動させることで温水温度を上昇させているが、これでは全体の燃費がそれほど改善されず、近年の燃費規制動向から有用であるとは言い難い。

図１において、作動時に熱を発生する熱源１は、車両を駆動するバスのエンジン（内燃機関）により構成されている。つまり、熱源１は、車両となるバス内に設けられている。この熱源１を冷却する冷却媒体を構成するエンジン冷却水が流れる冷却媒体回路２を有する。図２は、図１の装置に用いる吸着式冷凍装置６の具体的構成図である。

図１の冷却媒体回路２には、熱源１、ウォータポンプ（冷却媒体ポンプでありＷ／Ｐとも記す）３、冷却媒体冷媒熱交換器４、バイパス弁５、吸着式冷凍装置６、バスの床下に設けられた複数のヒータコア７、ラジエータ１７等が設けられている。ヒータコア７には、エンジン冷却水が流れ、図示しない送風ファンによりバス内を空調する空調風が暖められる。

また、冷媒を圧縮機８にて圧縮し、この圧縮された冷媒を室外熱交換器９から構成された放熱用熱交換器と冷却用熱交換器１０とに流す冷媒回路１１と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段１２（冷房絞り）とを備えた冷凍サイクル装置１５を有する。

この冷凍サイクル装置１５は、車両用空調装置の本体部を構成し、車室内を冷房する冷凍サイクルが実行される。なお、図１の冷凍サイクル装置１５は一般的なエアコンサイクルであり、レシーバ等の細かい構成部品は図示を省略している。

放熱用熱交換器は、室外熱交換器９にて構成されており、冷媒の熱を車両外部に放熱する。冷却用熱交換器１０は、内部の冷媒が蒸発する蒸発器であって、冷媒と室内空気とを熱交換させる天井室内側熱交換器にて構成される。つまり、冷媒と室内空気とを熱交換させる冷却用熱交換器１０から構成されたバスの天井室内側熱交換器を通過して空調用空気が流れ、この空調用空気が冷却されて車室内を冷房する。

冷却媒体回路２と冷媒回路１１との熱交換を行い冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する冷却媒体冷媒熱交換器４を有する。この冷却媒体冷媒熱交換器４は、水冷媒熱交換器によって構成され、冷却媒体回路２と冷媒回路１１との熱交換を行い冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する。

冷却媒体回路２の熱を用いて空調空間６０を冷却する吸着式冷凍装置６を備える。この吸着式冷凍装置６の詳細は後述する。制御装置１６は、空調制御装置からなり、通常の車両用空調装置としての基本的制御の他に、冷却媒体冷媒熱交換器４をエンジン冷却水がバイパスして流れるようにするバイパス弁５等を制御する。バイパス弁５は電磁弁から構成される。

冷却媒体冷媒熱交換器４内において、冷却媒体回路２の温度が所定の高温度である場合、制御装置１６は、バイパス弁５に制御信号を送信する。その結果、冷却媒体冷媒熱交換器４をバイパスさせてエンジン冷却水を流し、冷却媒体回路２からの熱を冷媒回路１１に伝達するのを妨げる。

冷却媒体回路２の温度が低い場合に、冷却媒体冷媒熱交換器４を介して、冷媒回路１１の圧縮機８の吐出側の冷媒の熱が冷却媒体回路２に伝達される。

図２を用いて、吸着式冷凍装置６の概要を説明する。図１及び図２のように、吸着式冷凍装置６は、エンジン冷却水が流れる冷却媒体回路２に接続されて、内部にエンジン冷却水が流れる。また、図１、図２のように、吸着式冷凍装置６の冷却水の熱交換器６Ｅ２を通過した空調風Ｆ１１が、冷却用熱交換器１０を構成する蒸発器を通過し、図１の矢印Ｙ１１の方向に流れる。なお、吸着式冷凍装置６の冷却水の熱交換器６Ｅ２の方が温度が高いため、吸着式冷凍装置６の冷却水の熱交換器６Ｅ２を先に空調風が通過し、後で冷凍サイクル装置１５の冷却用熱交換器１０を構成する蒸発器を通過しないと熱交換しない場合がある。この空調風Ｆ１１は車室内に吹出される。

また、図１の矢印Ｙ１２、Ｙ１３は、エンジン冷却水により構成された冷却媒体の流れ、Ｙ１４は、冷凍サイクル装置１５の冷媒の流れを示している。

次に、吸着式冷凍装置６の内部構成について説明する。図１、図２において、吸着式冷凍装置６は、冷媒を吸着する吸着剤を持った一対の吸着コアＡＤ１、ＡＤ２を有する。脱離のため熱を加え温度が上がった吸着コアＡＤ１又はＡＤ２を冷却する冷却器（吸着ラジエータ）６Ｒを有する。かつ、吸着式冷凍装置６は、吸着剤から脱離したガス冷媒を液体冷媒に凝縮させる凝縮器（吸着コンデンサ）６Ｃ、液体冷媒となる水を蒸発させ冷熱を作る蒸発器（吸着エバポレータ）６Ｅを有している。

吸着コアＡＤ１、ＡＤ２は、脱離するものと吸着するものとでペアの構成になっている。また、吸着コアＡＤ１、ＡＤ２では、熱交換器に吸着剤が接している。接しているため、風などで熱交換を行う必要がない。

次に、吸着エバポレータ６Ｅで直接対象空気を冷却するのではなく、吸着エバポレータ６Ｅで発生した冷熱を用いて冷却水を生成する。その冷却水をバスの天井にある冷凍サイクル装置１５の冷却用熱交換器１０（図１）近くまで持ち上げ、そこに配置した冷却水の熱交換器６Ｅ２で空気との熱交換を行っている。

空気は、冷却水の熱交換器６Ｅ２を通過してから、冷凍サイクル装置１５の冷却用熱交換器１０を通過し、対象空間を冷却する空調風となる。

次に脱離側を説明する。

冷媒蒸気を吸着した吸着剤は、これ以上冷媒を吸着できないため、図３のように熱を加えて脱離（再生）する必要がある。これをエンジンの熱及び冷凍サイクル装置１５で発生する不要な熱で行なう。冷却媒体回路２を脱離側の吸着コアＡＤ１へ接続する。つまり、図２のとおりの四方弁４Ｄ１、４Ｄ２の回路が形成される。

熱源１の熱及び冷凍サイクル装置１５で発生する不要な熱で脱離された水蒸気から構成された冷媒は、吸着コンデンサ６Ｃで凝縮され、液体となって連通した回路を通り吸着エバポレータ６Ｅへ矢印Ｙ２１のように移動する。図２の脱離側の吸着コアＡＤ２は吸着コンデンサ６Ｃと繋がるよう逆止弁６ｇ２の作動が切り替えられる。

図２及び図３の吸着コンデンサ６Ｃは、水の回路がわかりやすいように箱状に描いているが、熱交換器である。

次に吸着側を説明する。

図２の吸着側の吸着コアＡＤ１は、図２のように逆止弁６ｇ３が開いて吸着エバポレータ６Ｅと連通する。吸着コアＡＤ１が冷媒蒸気を吸着することで圧力が下がり、吸着エバポレータ６Ｅの周りに存在する液体冷媒が蒸発する。吸着エバポレータ６Ｅには、天井の冷却水の熱交換器６Ｅ２に冷熱を運ぶ冷却水が流れており、液体冷媒となる水が吸着エバポレータ６Ｅで蒸発することによって冷却水が冷やされる。また吸着コアＡＤ１は、吸着により発熱するため、吸着コアＡＤ１に流れる冷却水を吸着ラジエータ６Ｒへ導いて冷却している。吸着ラジエータ６Ｒは、空気中に熱を放散させる。

それぞれが脱離又は吸着が終了したら、図２から図３のように回路を切り替え、吸着コアＡＤ１、ＡＤ２の脱離又は吸着の役割を入れ替える。つまりペアで構成された吸着コアの脱離又は吸着作用が入れ替わる。エンジン冷却水が流れる冷却媒体回路２に四方弁４Ｄ１、４Ｄ２を使用して図３の脱離側の吸着コアＡＤ１へ熱源１となるエンジンからの温水が行くように切り替える。吸着コアＡＤ２は、吸着ラジエータ６Ｒの回路へ接続されて放熱する。また、図３の吸着側のコアＡＤ２と吸着コンデンサ６Ｃとは弁で遮断されている。吸着コアＡＤ２と吸着エバポレータ６Ｅとは逆止弁６ｇ４が開いて連通している。また、図３の脱離側の吸着コアＡＤ１と吸着エバポレータ６Ｅとの連通は、逆止弁の圧力差で遮断されている。

吸着エバポレータ６Ｅで冷やされた冷却水を供給することで連続的に冷熱を冷却水の熱交換器６Ｅ２に送ることができる。

また、吸着コンデンサ６Ｃで発生した温熱を利用して温風も送ることは原理的には可能であるが、それは熱源１となるエンジンの熱を単に吸着コアＡＤ１又はＡＤ２で放出しているだけであり、蓄熱して時間軸をずらせる程度の効果はあるが、あまり意味が無い。つまり、吸着コアＡＤ１又はＡＤ２を脱離するために熱を投入して、その熱を吸着時に放出しているだけなので基本的に暖房時において吸着システムは空調に関与させていない。

このようにして、吸着式冷凍装置６で創出された冷熱が、車室内を冷却するために利用される。なお吸着による暖房は行わない。

なお、図１の冷却媒体冷媒熱交換器４は、複数のヒータコア７を通過して冷却された後のヒータコア７の後流側で熱源１（エンジン）の上流側である矢印Ｙ４２で示す二点鎖線部の位置に設けても良い。こうすれば、ヒータコア７で冷却された分、エンジン冷却水の温度が低下し、冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒からの熱を冷却媒体となるエンジン冷却水が受け易くなる。

この第１実施形態の装置は、基本的に、冷凍サイクル装置１５側からエンジン冷却水側に一方通行で熱を移動させるものである。しかし、エンジンを出た冷却水は非常に高温である。冷却媒体冷媒熱交換器４は、この高温のエンジン冷却水と圧縮機８から出た高温の冷媒との熱交換を行う。

エンジンの温度が高い場合に冷媒側からエンジン冷却水に熱を与えると、ラジエータ１７での放熱量を増やさなければならない。こうなると図示しないラジエータファンの動力が増す。よって、これを防止するために、エンジン冷却水の温度が充分に高い場合は、冷却媒体冷媒熱交換器４をバイパスさせてエンジン冷却水を流すバイパス回路３５（図１）が用いられる。このバイパス回路３５のバイパス弁５の制御は、エンジン冷却水の温度と圧縮機８の高圧側の冷媒温度を検出してバイパス弁５に制御装置１６から制御信号を送ることで行われる。

冷凍サイクル装置１５は、車両となるバスの冷房を室内の冷却用熱交換器１０（蒸発器）で行う。圧縮機８で加圧された高温の冷媒は、冷却媒体冷媒熱交換器４を通過し、室外熱交換器９を構成するコンデンサ（凝縮器）に流れる。エンジン冷却水の温度が低い場合には、吸着式冷凍装置６を効率よく稼働させるため、エンジン冷却水の温度を上昇させる必要がある。

そのために、圧縮機８から出た高温の冷媒の熱が、冷却媒体冷媒熱交換器４を経由してエンジン冷却水に与えられる。冷却媒体冷媒熱交換器４を通過した後の冷媒は、コンデンサとして作用する室外熱交換器９を通過して車外の空気に放熱する。

なお、上記のように、冷房時は、車室内に流れる空調風を室内の冷却用熱交換器１０（蒸発器）と吸着式冷凍装置の冷房用の冷却水の熱交換器６Ｅ２とで冷却することができる。なお、熱交換器６Ｅ２は、吸着エバポレータ６Ｅで吸熱された冷却水が流れる天井配置の熱交換器である。

以上のようにして、冷凍サイクル装置１５と吸着式冷凍装置６とを連携させ、熱の授受を行うことで冷房効率を約１０％向上させことができる。これは、冷凍サイクル装置１５の圧縮機８の吐出ガス（冷媒）とエンジン冷却水が流れる冷却媒体回路２との間で熱交換することで、エンジン冷却水の温度を上げ、吸着式冷凍装置６の能力を上げるからである。また、冷凍サイクル装置１５からみると、吐出ガスの温度を低下させることで放熱用熱交換器（コンデンサ）の負荷を低減することができ、圧縮機８の吐出側の高圧が低下し、圧縮機８の動力が減少し、その結果、ＣＯＰ（成績係数）が向上するからである。

（第１実施形態の作用効果）
上記第１実施形態の空調装置においては、空調装置は、作動時に熱を発生する熱源１と、熱源１を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体回路２と、冷媒を圧縮機８にて圧縮する。空調装置は、この圧縮された冷媒を室外熱交換器９と冷却用熱交換器１０とに流す冷媒回路１１と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段１２とを備えた冷凍サイクル装置１５と、を有する。

また空調装置は、冷却媒体回路２と冷媒回路１１との熱交換を行い冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する冷却媒体冷媒熱交換器４を有する。
また空調装置は、吸着剤を有する一対の吸着コアＡＤ１、ＡＤ２と、この吸着コアＡＤ１、ＡＤ２が水蒸気を吸着することによって圧力が下がり水が蒸発して冷熱を作り出す吸着エバポレータ６Ｅを有する。また空調装置は、吸着コアから脱離した水蒸気を凝縮させる吸着コンデンサ６Ｃと、吸着した吸着コアを冷却する吸着ラジエータ６Ｒとを備える吸着式冷凍装置６を備える。

冷却媒体回路２の温度があらかじめ定めた所定温度より低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する。そして、吸着エバポレータ６Ｅの冷熱水が流れる吸着冷却水回路を構成する冷却配管５４と冷却水の熱交換器６Ｅ２とを介して空調風の冷却を行う。

これによれば、上記したように冷凍サイクル装置１５と吸着式冷凍装置６とを連携させ、熱の授受を行うことで冷房効率を向上させことができる。これは、冷凍サイクル装置１５の圧縮機８の吐出ガス冷媒とエンジン冷却水が流れる冷却媒体回路２との間で熱交換することで、エンジン冷却水の温度を上げ、吸着式冷凍装置６の能力を上げるからである。また、冷凍サイクル装置１５からみると、吐出ガスの温度を低下させることで放熱用熱交換器コンデンサの負荷を低減することができ、圧縮機８の吐出側の高圧が低下し、圧縮機８の動力が減少し、その結果、成績係数が向上するからである。

また空調装置の熱源１はエンジンによって構成され、
冷却媒体回路２は、冷却媒体となるエンジン冷却水が流れる冷却水回路で構成され、
冷却媒体冷媒熱交換器４は、エンジン冷却水に冷媒回路１１からの熱を伝達する水冷媒熱交換器から構成され、
冷却媒体回路２の温度が低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する。

これによれば、冷却媒体回路２の温度が低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達するから、エンジン冷却水の温度を上げ、吸着式冷凍装置６の能力を上げることができる。

また、熱源１は、車両となるバス内に設けられ、
冷却用熱交換器１０は、冷媒と室内空気とを熱交換させる天井室内側熱交換器にて構成される。

これによれば、バスの空調効率を上げることができる。また、バスは大型であるため、吸着式冷凍装置６の搭載が容易である。

次に冷凍サイクル装置１５は、放熱器を構成する室外熱交換器９を放熱用熱交換器で構成し、冷却用熱交換器１０を蒸発器で構成して、この蒸発器で空調空間６０を冷却する冷凍サイクルで作動し、
冷凍サイクル装置１５は、室外熱交換器９を放熱用熱交換器として構成する。

これによれば、冷凍サイクル装置１５は一般的な冷凍サイクル装置で容易に構成できる。

次に、吸着式冷凍装置６は、それぞれ吸着剤を保持する第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２とを備え、第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２とは交互に吸着側と脱離側として作動し、
冷却媒体回路の第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２への流路を弁で切り替えて冷却媒体回路の熱で、脱離側の吸着コアでの吸着剤からの水蒸気の蒸発を促す。

これによれば、冷却媒体回路の第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２への流路を弁で切り替えて、容易に第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２とを交互に吸着側と脱離側として作動させることができる。そして、連続的に吸着式冷凍装置から冷熱を取り出すことができる。

更に、冷却媒体回路２の温度が所定の高温度である場合、冷却媒体冷媒熱交換器４を流れる冷却媒体又は冷媒をバイパスさせ、冷却媒体回路２と冷媒回路１１との熱交換を抑制するバイパス弁５を備える。

これによれば、冷却媒体冷媒熱交換器４をバイパスさせてエンジン冷却水を流し、冷却媒体回路２からの熱を冷媒回路１１に伝達するのを妨げることができる。

なお、吸収式に比べ吸着式は、低温での作動が可能なため、吸着式冷凍装置６を採用することで、エンジン停止時（アイドルストップ時）に、エンジン冷却水に残っている残熱で冷房することも可能である。

特に、車両がバスの場合では、エンジンの廃熱が多いことと、吸着式冷凍装置をバスの床下に配置できるスペースが有るため、吸着式冷凍装置６の配置に適している。また、現在、重心を低く保つため、バスではカウンターウェイトを車両下部に配置している。そのカウンターウェイトの重量の代わりとして吸着式冷凍装置６を搭載することが可能である。

特許文献１では、夏場に予熱器を用いて温水温度を上げ、その熱で吸収式冷凍装置を作動させて冷房を行う。しかし、この第１実施形態では、吸着式冷凍装置６と冷凍サイクル装置１５とを組み合わせている。このことにより、冷凍サイクル装置１５でエンジン冷却水の温度を上げ、吸着式冷凍装置６の能力を上げることで冷房性能を向上させ、冷房効率を約１０％向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部分を説明する。図４は、本発明の第２実施形態を示すバス用の車両用空調装置を示す。図５は、図４に示した第２実施形態において過冷却用熱交換器に吸着冷凍装置から冷熱を送る状態を説明する構成図である。図４及び図５において、第１実施形態と異なる点は、室外熱交換器９で放熱した冷媒が、室外熱交換器（９）の過冷却部となる過冷却用熱交換器３６を構成し過冷却を行う吸着冷熱交換器に流れ込む点である。つまり、この実施形態は、過冷却用熱交換器３６を吸着冷熱交換器として構成し、吸着式冷凍装置６の冷熱で適度な過冷却とる。

図５は、この第２実施形態における吸着式冷凍装置６の構成を示す。この第２実施形態の吸着式冷凍装置６の第１実施形態と異なる点は、過冷却用熱交換器３６を吸着式冷凍装置６の冷熱で適度な過冷却を行う点である。このために、図５の第１過冷却用熱交換器３６ａと第２過冷却用熱交換器３６ｂから構成された過冷却用熱交換器３６を備える。

過冷却用熱交換器３６を流れる液冷媒となる水は、吸着エバポレータ６Ｅから図４の第１冷却配管５３と第２冷却配管５４とを介して第１過冷却用熱交換器３６ａに、過冷却用ポンプ５５によって流される。

それにより、吸着エバポレータ６Ｅからの冷熱が、第１冷却配管５３と第２冷却配管５４とを介して過冷却用熱交換器３６に伝えられて、室外熱交換器９で放熱した冷媒の過冷却が行なわれる。

このようにして、図５の過冷却用熱交換器３６は、室外熱交換器９を通過した冷媒と吸着式冷凍装置６の中の吸着エバポレータ６Ｅの冷水と熱交換することにより冷媒を過冷却する。

（第２実施形態の作用効果）
上記第２実施形態においては、冷凍サイクル装置１５は、室外熱交換器９を放熱用熱交換器として構成し、冷却用熱交換器１０を室内の蒸発器で構成する冷凍サイクルを有する。

これによれば、吸着式冷凍装置６に冷凍サイクル装置１５を連携させて、冷却媒体回路２の温度が低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達できる。故に、吸着式冷凍装置６の効率を上げることにより、熱源１の熱を利用した空調装置全体の空調効率を上げることができる。

また、冷凍サイクル装置１５は、室外熱交換器９を通過した冷媒が流れる過冷却用熱交換器３６を備える。一方、吸着式冷凍装置６は、吸着エバポレータ６Ｅを備え、冷熱を発生することができる。

そして、冷却媒体回路２の熱で、吸着式冷凍装置６を作動させる。これによれば、冷却媒体回路２の熱で吸着式冷凍装置６を効率よく作動させることができる。かつ、過冷却用熱交換器３６は、冷媒と吸着式冷凍装置６の中の冷熱とを熱交換するにより、冷媒の過冷却度を制御できる。故に、液冷媒を適度な過冷却の状態まで冷却することでシステム効率の向上を図ることができる。

上記第２実施形態においては、吸着剤を有する一対の吸着コアＡＤ１、ＡＤ２と、この吸着コアＡＤ１、ＡＤ２が水蒸気を吸着することによって圧力が下がり水が蒸発して冷熱を作り出す吸着エバポレータ６Ｅとを有する。かつ、吸着コアＡＤ１又はＡＤ２から脱離した水蒸気を凝縮させる吸着コンデンサ６Ｃと、吸着した吸着コアＡＤ１又はＡＤ２を冷却する吸着ラジエータ６Ｒとを備える吸着式冷凍装置６を備える。そして冷却媒体回路２の温度が所定温度より低い場合に冷却媒体冷媒熱交換器４を介して冷媒回路１１からの熱を冷却媒体回路２に伝達する。かつ、吸着エバポレータ６Ｅの冷熱を水が流れる冷却配管５３、５４と、を介して冷凍サイクル装置の過冷却用熱交換器３６の過冷却を行う。

これによれば、吸着エバポレータ６Ｅの冷熱を水が流れる吸着冷却水回路を構成する冷却配管５３、５４と第１過冷却用熱交換器３６ａとを介して冷凍サイクル装置の過冷却用熱交換器３６の過冷却を行うことができる。そのため、過冷却度を適度に制御することにより冷凍サイクル装置１５の冷凍効率を上げることができる。

（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上記第１実施形態では、熱源１を車両用のエンジンとしたが、その他のエンジンや燃料電池等であっても良い。また、上記第１実施形態では、吸着式冷凍装置６内において、エンジン冷却水の流れは４方弁で切替えたが、複数の電磁弁の組み合わせで切替えても良い。これにより、エンジン冷却水の熱で水蒸気を吸着した吸着剤から水分を脱離させることができる。上記実施形態では、吸着剤としてシリカゲルやゼオライトを用いていたが、活性炭や活性アルミナ等を用いてもよい。

また、圧縮機８は電動式に限らず、圧縮機８がエンジンにて駆動されるエンジン駆動式空調装置を構成しても良い。この場合、圧縮機８は、電磁クラッチが通電されると、エンジンの回転動力がベルトを介して伝達され、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。

なお、吸着式冷凍装置６は、一例を示したが、熱源１からの熱を第１吸着コアＡＤ１と第２吸着コアＡＤ２とに交互に与える方式の装置であれば、種々の吸着式冷凍装置６を使用することができる。

また、車両用空調装置でなく家庭用やビル用の空調装置にも応用できる。熱源１は、インバータや発電機の熱、燃料電池の熱、太陽熱温水器の熱等を利用することもできる。

上記実施形態では、エンジン冷却水の温度が充分に高い場合は、冷却媒体冷媒熱交換器４をバイパスさせてエンジン冷却水を流すバイパス弁５とバイパス回路３５とが用いられたが、バイパス回路３５にバイパス三方弁５０を図６のように使用しても良い。

図６は第２実施形態の変形例を示す。エンジン側と冷媒との熱交換を一時的に抑制するために、冷媒が冷却媒体冷媒熱交換器４を通過しないようにバイパスさせる図６の冷媒バイパス弁５７又は冷媒バイパス三方弁５８を設けても良い。これらのバイパス弁５、バイパス三方弁５０、冷媒バイパス弁５７、及び冷媒バイパス三方弁５８は、バイパス弁手段を構成している。

１ 熱源
２ 冷却媒体回路
４ 冷却媒体冷媒熱交換器
６ 吸着式冷凍装置
８ 圧縮機
９ 室外熱交換器
１０ 冷却用熱交換器
１１ 冷媒回路
１５ 冷凍サイクル装置
６０ 空調空間

Claims (6)

1. 作動時に熱を発生する熱源（１）と、
   前記熱源（１）を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体回路（２）と、
   冷媒を圧縮機（８）にて圧縮し、この圧縮された冷媒を、放熱器を構成する室外熱交換器（９）と空調風を冷却する冷却用熱交換器（１０）とに流す冷媒回路（１１）と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１２）とを備えた冷凍サイクル装置（１５）と、
   前記冷却媒体回路（２）と前記冷媒回路（１１）との熱交換を行い前記冷媒回路（１１）からの熱を前記冷却媒体回路（２）に伝達する冷却媒体冷媒熱交換器（４）と、
   吸着剤を有する一対の吸着コア（ＡＤ１、ＡＤ２）と、前記吸着コア（ＡＤ１、ＡＤ２）が冷媒の蒸気を吸着することによって圧力が下がり冷媒が蒸発して冷熱を作り出す吸着エバポレータ（６Ｅ）と、前記吸着コア（ＡＤ１、ＡＤ２）から脱離した冷媒蒸気を凝縮させる吸着コンデンサ（６Ｃ）と、吸着した前記吸着コア（ＡＤ１、ＡＤ２）を冷却する吸着ラジエータ（６Ｒ）とを備える吸着式冷凍装置（６）と、を備え、
   前記冷却媒体回路（２）の温度が所定温度より低い場合に、前記冷却媒体冷媒熱交換器（４）を介して前記冷媒回路（１１）からの熱を前記冷却媒体回路（２）に伝達し、前記吸着エバポレータ（６Ｅ）の冷熱にて前記空調風の冷却又は前記放熱器の過冷却を行うことを特徴とする空調装置。
2. 前記熱源（１）はエンジンによって構成され、
   前記冷却媒体回路（２）は、前記冷却媒体となるエンジン冷却水が流れる冷却水回路で構成され、
   前記冷却媒体冷媒熱交換器（４）は、前記エンジン冷却水に前記冷媒回路（１１）からの熱を伝達する水冷媒熱交換器から構成され、
   前記冷却媒体回路（２）の温度があらかじめ定めた所定温度より低い場合に前記冷却媒体冷媒熱交換器（４）を介して前記冷媒回路（１１）からの熱を前記冷却媒体回路（２）に伝達することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記熱源（１）は、車両となるバス内に設けられ、
   前記冷却用熱交換器は、冷媒と室内空気とを熱交換させる天井室内側熱交換器にて構成されることを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載の空調装置。
4. 前記冷凍サイクル装置（１５）は、前記室外熱交換器（９）が過冷却部を持った前記放熱器で構成され、前記冷却用熱交換器（１０）が蒸発器で構成されて、この蒸発器で前記空調風を冷却する冷凍サイクルで作動することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空調装置。
5. 前記吸着式冷凍装置（６）は、それぞれ前記吸着剤を保持する第１の前記吸着コア（ＡＤ１）と第２の前記吸着コア（ＡＤ２）とを備え、第１の前記吸着コア（ＡＤ１）と第２の前記吸着コア（ＡＤ２）とは、交互に吸着側と脱離側として作動し、
   前記冷却媒体回路の第１の前記吸着コア（ＡＤ１）と第２の前記吸着コア（ＡＤ２）への流路を弁で切り替えて前記冷却媒体回路の熱で、脱離側の前記吸着コア（ＡＤ１又はＡＤ２）での前記吸着剤からの冷媒の蒸発を促すことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の空調装置。
6. 更に、前記冷却媒体回路（２）の温度が所定の高温度である場合、前記冷却媒体冷媒熱交換器（４）を流れる冷却媒体又は冷媒をバイパスさせ、前記冷却媒体回路（２）と前記冷媒回路（１１）との熱交換を抑制するバイパス弁手段（５、５０、５７、５８）を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の空調装置。

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