JP4211737B2 - 吸着式冷凍機用吸着器及びその吸着式冷凍機用吸着器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、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、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機用吸着器およびその吸着式冷凍機用吸着器の製造方法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。

この種の吸着式冷凍機用吸着器として、出願人は、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材とを有し、第１熱交換部材および第２熱交換部材は、吸着剤および冷媒が各々外部の熱媒体と熱交換すべく伝熱面積を増大させるための外部に突き出した複数の波型状からなる突出部を形成して対向結合するように構成している。

そして、波型状からなる突出部の外周縁をプレス加工などの塑性加工により平坦面に形成し、その平坦面同士を重ね合わせて金属接合するようにしている。これにより、従来のフィンとチューブとからなる一般的な熱交換器よりも小型化を図るとともに、波型状の突出部が吸着剤もしくは冷媒と熱媒体との伝熱面であるため、チューブおよびフィンなどの部品点数が低減されて製造コストの低減を図ることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器を出願している（例えば、特開２００４−２５４８６５号参照）。

しかしながら、上記構成の波型状からなる突出部によれば、単位面積あたりの伝熱面積が大となることで吸着剤の吸着効率、吸着速度、充填効率などの性能面での向上が図れるが、その後の出願人の検討によると、突出部の薄肉化を試行していくと、突出部の外周縁を平坦面に形成する塑性加工において、外部に突き出す突き出し高さが大となると突出部の板厚を厚くしないとクラックなどの成形不良となる不具合があることを見い出した。

つまり、波型状の伝熱面と平坦状の接合面とを一体で形成すると、伝熱面が深絞り成形となるため母材の板厚が薄いと成形不良が発生するため薄肉化を図ることが困難となる。また、吸着器の小型化を図ると突き出し高さが大となるため薄肉化を図ることが困難となる。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、簡素な形状で気密構造を形成するとともに、内部の吸着剤もしくは冷媒と外部の熱媒体との熱交換を促進するように熱交換部材を形成させることで、小型で製造コストの低減が図れる吸着式冷凍機用吸着器及びその吸着式冷凍機用吸着器の製造方法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１５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、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材（２２０）と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材（２３０）とを有し、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、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機用吸着器において、
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）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（２２１、２３１）とが設けられ、
第１熱交換部材（２２０）は、第１内部フィン部材（２２１）で熱交換された吸着剤の吸着・脱着作用の熱と第１筐体（２２０ａ）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（２３０）は、第２内部フィン部材（２３１）で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第２筐体（２３０ａ）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１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）とが対向接合されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、伝熱面となる第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）と、接合部となる第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）とを別体で設けることで簡素な形状で略真空状態を保つ気密構造を形成することができる。従って、小型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、第１熱交換部材（２２０）側に配設される第１内部フィン部材（２２１）は、第１筐体（２２０ａ）の内部に充填される吸着剤の吸着作用における吸着効率、吸着速度、もしくは吸着剤の充填効率に基づいて、充填層厚さ（ｈ）と伝熱面が隣り合わせとなる第１内部フィン部材（２２１）のフィンピッチ（Ｐ）とを求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、具体的には、第１内部フィン部材（２２１）の最適形状を吸着効率、吸着速度、充填効率に基づいて求めることが可能となった。これにより、充填層厚さ（ｈ）とフィンピッチ（Ｐ）とで必要吸着性能に応じた最適形状を形成できることで第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。

請求項３に記載の発明では、第１内部フィン部材（２２１）は、ルーバ付きもしくは開口孔付きのコルゲートタイプであって、充填層厚さ（ｈ）が好ましくは約２ｍｍ程度以上、約１０ｍｍ程度以下であるとともに、フィンピッチ（Ｐ）が好ましくは約１ｍｍ程度以上、約４ｍｍ程度以下であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、充填層厚さ（ｈ）は必要吸着剤量と吸着器の設置面積とのバランスにより適正範囲が存在し、フィンピッチ（Ｐ）は吸着剤の吸着性能および充填効率とのバランスにより適正範囲が存在する。より具体的には、充填層厚さ（ｈ）およびフィンピッチ（Ｐ）が上記適正範囲内であれば、小型の吸着器を提供することができる。

また、第１内部フィン部材（２２１）がコルゲートタイプであれば、単位面積あたりの伝熱面積が大きいため第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れるとともに製造コストの低減が図れる。

請求項４に記載の発明では、第１内部フィン部材（２２１）は、ルーバもしくは開口孔が吸着剤の最大粒径よりも大きい開口を有していることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、ルーバもしくは開口孔によりフィンの片面側の伝熱面が有効となるため第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。また、フィンの裏面側が閉塞空間の場合に、ルーバもしくは開口孔を介してフィンの片面側に吸着剤を容易に充填できる。

請求項５に記載の発明では、第２熱交換部材（２２０）側に配設される第２内部フィン部材（２３１）は、第２筐体（２３０ａ）の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、伝熱面積を求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、第２内部フィン部材（２３１）の最適形状を、熱交換効率に基づいて求めることが可能となった。これにより、伝熱面積を求めることで必要蒸発・凝縮性能に応じた最適形状を形成できるため第２熱交換部材（２３０）の小型化が図れる。

請求項６に記載の発明では、第２内部フィン部材（２３１）は、ルーバ付きのコルゲートタイプであって、伝熱面積が、好ましくは第２内部フィン部材（２３１）の一部が第２筐体（２３０ａ）に接合される床面積の約５倍程度以上であることを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、床面積に対して伝熱面積が約５倍程度以上であれば第２熱交換部材（２３０）の小型化が図れる。

請求項７に記載の発明では、第１熱交換部材（２２０）および第２熱交換部材（２３０）は、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）同士が好ましくは金属接合により対向接合され、より好ましくは低温金属接合により対向接合されていることを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、低温金属接合の方がより吸着剤からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。

請求項８に記載の発明では、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）は、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材（２４０）が設けられることを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、第２熱交換部材（２３０）内に封入された冷媒が吸着によって蒸発するときに、上方の吸着剤に向けて水飛び現象が発生するが、区画部材（２４０）により水飛びを防止することができる。これにより、吸着剤の吸着性能の低下を防止することができる。さらに、熱伝導率の小さい金属材料とすることにより、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）との断熱が図れる。

請求項９に記載の発明では、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）は、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に、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断熱強度部材（２４５）が設けられていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明によれば、第１熱交換部材（２２０）の内部と第２熱交換部材（２３０）との内部では温度差が生ずる。そこで、熱伝導率の小さい材料からなる断熱強度部材（２４５）を設けることで熱移動を防止することが可能である。また、内部は真空状態の気密構造であるため、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の変形を防止することができる。

請求項１０に記載の発明では、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の外部に熱媒体の循環流路を形成する第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）が設けられ、第１循環水筐体（２５０）および第２循環水筐体（２６０）は、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）を第１筐体（２２０ａ）および第２筐体（２３０ａ）の外部に各々対向配設されていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明によれば、第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）を設けることで内部の熱と熱媒体との熱交換効率が向上することで第１、第２熱交換部材（２２０、２３０）の小型化が図れる。

請求項１１に記載の発明では、第１循環水筐体（２５０）および第２循環水筐体（２６０）は、好ましくは樹脂材料から形成され、第１筐体（２２０ａ）および第２筐体（２３０ａ）の外部に設けられた後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されていることを特徴としている。請求項１１に記載の発明によれば、小型の吸着器が構成できるとともに、熱伝導率の小さい樹脂材料で形成すれば積層による熱損失がない。

請求項１２に記載の発明では、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）、第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）、第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）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からなることを特徴としている。請求項１２に記載の発明によれば、吸着・脱着を切り替えるこの種の吸着器において、熱容量を小さくすることができることで吸着性能の向上が図れる。

請求項１３に記載の発明では、内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材（２２０）と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材（２３０）とを有し、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、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機用吸着器の製造方法において、
箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）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しコルゲート状からなる第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）と、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状からなる第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）と、各々の熱媒体の循環流路を形成する第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）とを備え、
第１熱交換部材（２２０）は、第１筐体（２２０ａ）の内部に第１内部フィン部材（２２１）を仮配置し、第１筐体（２２０ａ）の外部に第１外部フィン部材（２２２）および第１循環水筐体（２５０）を仮配置して一体接合で形成し、
第２熱交換部材（２３０）は、第２筐体（２３０ａ）の内部に第２内部フィン部材（２３１）を仮配置し、第２筐体（２３０ａ）の外部に第２外部フィン部材（２３２）および第２循環水筐体（２６０）を仮配置して一体接合で形成し、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）とを対向接合させて組み付けることを特徴としている。

請求項１３に記載の発明によれば、第１熱交換部材（２２０）および第２熱交換部材（２３０）は、それぞれ積層構造によるモジュール化ができる。また、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）は、箱状であるため簡素な形状であるため接合部を形成するときに簡素な成形型で対応が可能である。さらに、第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）および第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）がコルゲート状であるため簡素なローラ成形などで対応が可能である。これにより、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。

請求項１４に記載の発明では、第１、第２熱交換部材（２２０、２３０）は、仮配置する前に、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の内外面に接合材料をプレコートもしくはクラッドした後に、第１、第２内部フィン部材（２２１，２３１）、第１、第２外部フィン部材（２２２，２３２）および第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）を第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の内外面に仮配置して高温炉による一体接合で形成することを特徴としている。

請求項１４に記載の発明によれば、具体的には、各々の第１、第２熱交換部材（２２０、２３０）の一体構成を、接合材料のプレコートもしくは接合材料のクラッドによる接合で組み付けを行なう製造方法であるため生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。なお、接合材料のクラッドによる接合によれば、接合材料のプレコートよりも伝熱特性が良い。

請求項１５に記載の発明では、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材（２４０）と、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断熱強度部材（２４５）とが設けられ、
第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）は、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）とを接合する前に、第１内部フィン部材（２２１）内に所定量の吸着剤を充填し、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に区画部材（２４０）、および断熱強度部材（２４５）を仮配置した後に、第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）同士を低温金属接合により対向接合させて組み付けることを特徴としている。

請求項１５に記載の発明によれば、上記手順による製造方法で組み付けを行なうことで生産性の向上が図れるとともに製造コストの低減が図れる。また、低温金属接合を用いることで吸着剤からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。

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用吸着器を図１ないし図８に基づいて説明する。図１は本発明の吸着式冷凍機用吸着器（以下、吸着器と称する）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り、図２は吸着器２００の全体構成を示す模式図であり、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）であり、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なうときに他方が脱離作用を行なう。そして、吸着作用が終了したときに一方が脱離作用を行ない他方が吸着作用を行な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り、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り、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り、５１０、５２０は熱媒体の循環経路を切り換える切換弁であり、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、本実施形態の吸着器２００は、図１ないし図３に示すように、内部に吸着剤２２３を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材２２０と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材２３０と、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との間に設けられる区画部材２４０および断熱強度部材２４５と、第１熱交換部材２２０側の外部を覆う第１循環水筐体２５０と、第２熱交換部材２２０側の外部を覆う第２循環水筐体２６０とから構成されている。

第１熱交換部材２２０は、第１筐体２２０ａ、第１内部フィン部材２２１、第１外部フィン部材２２２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第２筐体２３０ａと対向接合して気密構造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・脱着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って、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吸着剤２２３を保持させ、伝熱面の折り返し面の一端側（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・脱着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。図３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。

第１外部フィン部材２２２は、第１筐体２２０ａに伝熱された熱と、第１筐体２２０ａの外部を流通する熱媒体との熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、コルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に熱媒体を流通させ、伝熱面の折り返し面の一端側（ここでは下端側）を第２筐体２３０ａの外側に接合させて、吸着剤２２３の吸着・脱着作用で生ずる熱が熱媒体に熱交換されるように構成している。

次に、第２熱交換部材２３０は、第２筐体２３０ａ、第２内部フィン部材２３１および第２外部フィン部材２３２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って、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、伝熱面の折り返し面の一端側（ここでは下端側）を第１筐体２２０ａの内側に接合させて、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。図３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。

第２外部フィン部材２３２は、第２筐体２３０ａに伝熱された熱と、第２筐体２３０ａの外部を流通する熱媒体との熱交換を促進するための伝熱面からなるフィンであって、具体的には、コルゲート状に形成し、その波状からなる伝熱面に熱媒体を流通させ、伝熱面の折り返し面の一端側（ここでは上端側）を第２筐体２３０ａの外側に接合させて、冷媒の凝縮・蒸発作用で生ずる熱が熱媒体に熱交換されるように構成している。

そして、第１循環水筐体２５０および第２循環水筐体２６０は、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの外部に熱媒体の循環水流路を形成する筐体であって、より具体的には、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの外側を覆って、循環水流路を形成して第１、第２外部フィン部材２２２、２３２の伝熱面に熱媒体が流通するようにしている。

そして、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。

ところで、第１内部フィン部材２２１は、詳しくは後述するが、第１熱交換部材２２０の内部に充填される吸着剤２２３の吸着性能に基づいて所定の充填層厚さｈ、所定のフィンピッチＰに基づいて最適形状に形成しており、また、第２内部フィン部材２３１は、第２熱交換部材２３０の内部に封入される冷媒の蒸発・凝縮能力に基づいて、所定の伝熱面積Ａに基づいて最適形状に形成している。

ここで、充填層厚さｈは、伝熱面の山部と谷部との高低差を称し、フィンピッチＰは、隣り合う伝熱面の山部（または、谷部）間との距離を称している。また、本実施形態では、第１、第２外部フィン部材２２２、２３２をコルゲート状に形成したが、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１と同じようにルーバ付きのコルゲート状に形成しても良い。

なお、第１内部フィン部材２２１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すると良い。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。

また、冷媒と接触する第２内部フィン部材２３１では、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も冷媒を封入できる。なお、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、第１、第２外部フィン部材２２２、２３２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。

そして、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との間に設けられる区画部材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り、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に直接あ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り、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って、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とが接することによる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。

ところで、第１筐体２２０ａと第２筐体２３０ａは、区画部材２４０および断熱強度部材２４５を挟み込んで、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内部が略真空状態を保つように、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が望ましい。なお、吸着剤２２３は結合する前に第１内部フィン部材２２１の伝熱面との空間に充填されるが、冷媒の封入は、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、図示しない注入口より第２熱交換部材２３０内部に所定量封入するようにしている。

また、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って、図１および図３に示すように、第１循環水筐体２５０の内部に熱媒体Ａが循環するように形成され、第２循環水筐体２５０の内部に熱媒体Ｂが循環するように形成されている。

以上の構成による吸着器２００は、第１熱交換部材２２０側の内部に充填される吸着剤２２３の吸着性能が効率的に発揮するために第１筐体２２０ａの内部に第１内部フィン部材２２１と、第１筐体２２０ａの外部に第１外部フィン部材２２２とを配設して、その第１外部フィン部材２２２に熱媒体Ａを循環するように第１循環水筐体２５０を形成している。

言い換えれば、吸着剤２２３の作用で生ずる熱の熱交換を促進するための第１内部フィン部材２２１と、吸着剤２２３の作用で生ずる熱と熱媒体Ａとの熱交換を促進するための第１外部フィン部材２２２を配設して吸着性能を向上させることで吸着器２００の小型化を図るようにしている。

ここで、発明者らの研究により、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の充填層厚さｈと、そのフィンピッチＰを求めてコルゲート状の最適形状を見出したので図４ないし図６に基づいて説明する。図４（ａ）は
最適形状を求めるための計算モデルであり、図４（ｂ）は吸着性能とフィンピッチＰとの関係を示す特性図である。

また、図５は充填層厚さｈと必要吸着剤量との関係を示す特性図、図６は充填層厚さｈと吸着器床面積との関係を示す特性図である。まず、コルゲート状のフィンでは、図４（ｂ）に示すように、フィンピッチＰを小さくするほど吸着剤２２３との熱交換が促進するため吸着性能を向上できて小型化が図れる。ただし、フィンピッチＰを小さくしすぎると、フィンの占める容積が拡大し吸着剤２２３の充填効率が低下するため吸着性能が急激に低下するので最適範囲が存在する。

因みに、吸着剤粒径が０．１〜０．２ｍｍ、切替時間（後述する）が１７０秒程度の条件では、フィンピッチＰを約１ｍｍ程度以上〜約４ｍｍ程度以下設定することが望ましい。なお、このときに隣り合うフィンの間隔は約０．５ｍｍ程度以上〜約２．０ｍｍ程度以下が望ましい。

次に、充填層厚さｈでは、その厚さｈを低くするほど伝熱面での熱抵抗が減少することで、吸着剤層内へ吸着（脱着）される冷媒の水蒸気抵抗が減少するため吸着性能が向上する。従って、図５に示すように、厚さｈを低くするほど単位能力あたりの必要吸着剤量を低減できる。

また、吸着性能は吸着効率に比例し切替時間に反比例の関係となるので、上記充填層厚さｈが厚くなると切替時間も長くなる。この切替時間は吸着剤２２３の吸着速度を示すものであって、例えば、吸着速度が速くなれば切替時間が短縮されることになる。これにより、厚さｈを低くするほど吸着速度が向上し切替時間も短縮されて吸着能力が向上することとなる。

ただし、厚さｈを低くすぎると、図６に示すように、必要吸着剤量を充填するための床面積（吸着器の設置面積）が急激に増加するので最適範囲が存在する。因みに、本実施形態では、充填層厚さｈを約２ｍｍ程度以上〜約１０ｍｍ程度以下に設定することが望ましい。以上の最適形状によれば、吸着効率、吸着速度、充填効率が最良となるため吸着性能の向上が図れることで小型化できるとともに、吸着剤２２３の必要充填量の低減も図れる。

一方、第２熱交換部材２３０側の内部に封入される冷媒の凝縮性能が効率的に発揮するために第２筐体２３０ａの内部に第２内部フィン部材２３１と、第２筐体２３０ａの外部に第２外部フィン部材２３２とを配設して、その第２外部フィン部材２３２に熱媒体Ｂを循環するように第２循環水筐体２６０を形成している。

具体的には、第２内部フィン部材２３１の形状は、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伝熱面積を求めている。そして、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。より具体的には、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と同一形状を最適形状としている。

ところで、以上の構成による第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０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７に基づいて説明する。

図７（ａ）は第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の組み付け形態を示す説明図、図７（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。まず、第１熱交換部材２２０は、図７（ａ）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の内側に第１内部フィン部材２２１を仮配置し、第１筐体２２０ａの外側に第１外部フィン部材２２２、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の内側および外側に接着材料からなる接着シート２３０ｂをプレコートする。そして、第２筐体２３０ａの内側に第２内部フィン部材２３１を仮配置し、第２筐体２３０ａの外側に第２外部フィン部材２３２および第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、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、第１筐体２２０ａと第２筐体２３０ａとの間に区画部材２４０および断熱強度部材２４５を挟み込んで、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内部が略真空状態を保つように、図７（ｂ）に示すように、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。

これにより、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａを箱状の簡素な形状で形成したことにより、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの形成作業が簡素な成形型で対応ができる。また、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１および第１、第２外部フィン部材２２２、２３２をコルゲート状で形成したことにより、生産性の良い簡素なローラ成形などで対応が可能である。従って、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。

なお、本実施形態では、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの両面に接合材料からなる接着シート２２０ｂをプレコートして第１、第２内部フィン部材２２１、２３１および第１、第２外部フィン部材２２２、２３２を接合させたが、これに限らず、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの両面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）するように構成しても良い。これによれば、接着シート２２０ｂよりも接合部の伝熱性能が向上する。

また、本実施形態では、第１、第２外部フィン部材２２２、２３２を第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの外側に接合するように構成したが、これに限らず、第１、第２循環水筐体２５０、２６０の内側に接合するように構成しても良い。これによれば、ウォータジャケットの耐圧強度剛性を高めることができる。

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状態では、第２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１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なわれる。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には、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、第１熱交換部材２２０は、第１内部フィン部材２２１で熱交換された吸着剤２２３の吸着・脱着作用の熱と第１筐体２２０ａの外部に流通する熱媒体Ａとを熱交換するように構成され、一方の第２熱交換部材２３０は、第２内部フィン部材２３１で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と第２筐体２３０ａの外部に流通する熱媒体Ｂとを熱交換するように構成され、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とが対向接合されている。

これにより、伝熱面となる第１、第２内部フィン部材２２１、２３１と、接合部となる第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａとを別体で設けることで簡素な形状で略真空状態を保つ気密構造を形成することができる。従って、小型で製造コストの低減が図れる。また、従来のフィンとチューブとからなる一般的な熱交換器よりも小型にすることが可能となる。

また、第１内部フィン部材２２１の最適形状を吸着剤２２３の吸着作用における吸着効率、吸着速度、充填効率に基づいて、充填層厚さｈとフィンピッチＰとを求めることが可能となった。これにより、充填層厚さｈとフィンピッチＰとで必要吸着性能に応じた最適形状を形成できることで第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。

因みに、本実施形態では、ルーバ付きのコルゲートタイプのフィンであって、充填層厚さｈが好ましくは約２ｍｍ程度以上、約１０ｍｍ程度以下であるとともに、フィンピッチＰが好ましくは約１ｍｍ程度以上、約４ｍｍ程度以下であることにより、充填層厚さｈは必要吸着剤量と吸着器の設置面積とのバランスにより適正範囲が存在し、フィンピッチＰは吸着剤の吸着性能および充填効率とのバランスにより適正範囲が存在する。

より具体的には、充填層厚さｈおよびフィンピッチＰが上記適正範囲内であれば、小型の吸着器を提供することができる。なお、第１内部フィン部材２２１がコルゲートタイプであれば、単位面積あたりの伝熱面積が大きいため第１熱交換部材２２０の小型化が図れるとともに製造コストの低減が図れる。

さらに、ルーバ付きのコルゲートタイプを用いることで、そのルーバ２２１ａが吸着剤の最大粒径よりも大きい開口を有していることによりそのルーバによりフィンの片面側の伝熱面が有効となるため第１熱交換部材２２０の小型化が図れる。

一方、第２熱交換部材２２０側に配設する第２内部フィン部材２３１は、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、伝熱面積を求めてコルゲート状の最適形状を求めることが可能である。

因みに、ルーバ付きのコルゲートタイプであって、伝熱面積が、好ましくは第２内部フィン部材２３１の一部が第２筐体２３０ａに接合される床面積の約５倍程度以上であることにより、床面積に対して伝熱面積が約５倍程度以上であれば第２熱交換部材２３０の小型化が図れる。

また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａ同士が低温金属接合により対向接合されていることにより、低温接合のため吸着剤２２３からの水分の蒸発がなく安定した金属接合を行なうことができる。

また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａとの間に、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材２４０を設けることにより、第２熱交換部材２３０内に封入された冷媒が吸着によって蒸発するときに、上方の吸着剤２２３に向けて水飛び現象が発生するが、この区画部材２４０により水飛びを防止することができる。

これにより、吸着剤２２３の吸着性能の低下を防止することができる。さらに、熱伝導率の小さい金属材料とすることにより、温度差が生ずる第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との断熱が図れる。

さらに、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａとの間に、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断熱強度部材２４５を設けることにより、温度差が生ずる第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との断熱が図れる。また、内部は真空状態の気密構造であるため、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの変形を防止することができる。

また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの外部に熱媒体の循環流路を形成する第１、第２循環水筐体２５０、２６０が設けられ、第１循環水筐体２５０および第２循環水筐体２６０は、各々の熱媒体と吸着剤２２３もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第１、第２外部フィン部材２２２、２３２を第１筐体２２０ａおよび第２筐体２３０ａの外部に各々対向配設されていることにより、内部の熱と熱媒体との熱交換効率が向上することで第１、第２熱交換部材２２０、２３０の小型化が図れる。

また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａ、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１、第１、第２外部フィン部材２２２、２３２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からなることにより、吸着・脱着を切り替える吸着器２００において、熱容量を小さくすることができることで吸着性能の向上が図れる。

また、吸着器２００の組み付け方法において、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０をそれぞれ積層構造によるモジュール化ができる。また、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａを箱状の簡素な形状で形成しているため接合部を形成するときに簡素な成形型で対応が可能である。

さらに、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１および第１、第２外部フィン部材２２２、２３２がコルゲート状であるため簡素なローラ成形などで対応が可能である。これにより、生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。

また、第１、第２熱交換部材２２０、２３０の一体接合において、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内外面に接合材料をプレコートもしくはクラッドした後に、高温炉による一体接合するように構成したことにより、接合材料のプレコートもしくは接合材料のクラッドによる接合で組み付けを行なう製造方法であるため生産性が向上することで製造コストの低減が図れる。なお、接合材料のクラッドによる接合によれば、接合材料のプレコートよりも伝熱特性が良い。

（第２実施形態）
以上の実施形態では、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１をフィンの折り返し面の一端側を第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内側に接合するように配設したが、これに限らず、具体的には、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、フィンの一端面が第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内側に接合するように配設している。つまり、フィンの両面側に吸着剤２２３が充填できるように形成している。

これによれば、第１実施形態のように、フィンの折り返し面の一端側が接合することで閉塞空間が形成されない利点がある。つまり、閉塞空間に充填された吸着剤２２３の吸着速度が低下することを防止することができる。また、吸着剤２２３をルーバ２２１ａ側からフィンの片面側に充填することがなくなるためルーバ２２１ａの切り起こし角度を吸着剤２２３の最大粒径よりも大きく形成する必要はない。

また、以上の変形例として、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１をルーバ付きコルゲート状に形成する他に、図１０に示すように、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１を穴あきのコルゲート状に形成しても良い。この場合には、第１実施形態と同じように、フィンの折り返し面の一端側を第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａの内側に接合するように配設しているが、ルーバ２２１ａを複数の穴部２２１ａで形成し、その穴部２２１ａの穴径が吸着剤２２３の最大粒径よりも大きく形成している。

（第３実施形態）
以上の実施形態では、第１、第２内部フィン部材２２１、２３１をコルゲート状に形成してフィンの両側に吸着材２２３が充填できるように、ルーバ２２１ａもしくは穴部２２１ａを設けたが、これに限らず、閉塞空間となるフィンの片面側には吸着剤２２３が充填できないように形成しても良い。

具体的には、図１１（ａ）ないし図１１（ｃ）に示すように、ルーバ２２１ａもしくは穴部２２１ａの開口を粒径よりも小さく形成するとともに、フィンの折り返し面の他端側に水蒸気が出入りするスリット状の開口部２２１ｂを形成している。

これにより、フィンの閉塞空間には、吸着剤２２３を充填されなく、水蒸気のみが出入りができる。なお、図１１（ｂ）は開口部２２１ａが微***であり、図１１（ｃ）は開口部２２１ａが矩形穴である。従って、閉塞空間となるフィンの片面側には、水蒸気が出入りするため吸着効率の向上が図れるとともに、閉塞空間に吸着剤２２３を充填していないため、吸着剤２２３の吸着速度が低下することがないため吸着性能の向上が図れる。

なお、本実施形態の変形例として、具体的には、図１１に示すように、メッシュ空間が吸着剤粒径よりもよりも小さい空間を有するコルゲート状のメッシュフィン２２１で形成しても良い。

（他の実施形態）
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。具体的には、図１３に示すように、２個以上の吸着器２００を積層したものであり、これによれば、蒸発能力もしくは吸着能力に応じた小型化が図れる吸着器２００が形成できる。

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、重ねあ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、第１、第２循環水筐体２５０、２６０を金属材料で形成したが、これに限らず、第１、第２循環水筐体２５０、２６０を熱伝導率の小さい樹脂材料で形成しても良い。これによれば、上述した図示しない断熱部材もしくは熱伝導率の小さい樹脂板は不要である。

なお、第１、第２循環水筐体２５０、２６０を樹脂材料で形成して、第１、第２熱交換部材２２０、２３０とを一体構成するときに、接合材料のクラッドによる接合を避けた方が望ましい。

また、第１、第２循環水筐体２５０、２６０と第１、第２熱交換部材２２０、２３０とをモジュール化せず各々を組み付けても良い。その場合、第１、第２循環水筐体２５０、２６０と第１、第２熱交換部材２２０、２３０との間には図示しないＯリングやパッキンなどのシール部材を挟み、かしめなどによって気密しても良い。

また、以上の実施形態では、第１、第２筐体２２０ａ、２３０ａとの間に配設する断熱強度部材２４５を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り、厚さ方向に水蒸気が流通する穴もしくは空隙を形成するようにしたが、これに限らず、図１４に示すように、セラミックス材からなる支柱を整列させて形成しても良い。

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。

本発明を適用させた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。 （ａ）は本発明の第１実施形態における第１内部フィン部材２２１の最適形状を求めるための説明図、（ｂ）吸着性能とフィンピッチＰとの関係を示す特性図である。 充填層厚さｈと必要吸着剤量との関係を示す特性図である。 充填層厚さｈと吸着器床面積との関係を示す特性図である。 （ａ）は本発明の第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、（ｂ）は接合方法を説明する（ａ）に示すＡ矢視図である。 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。 （ａ）は本発明の第２実施形態における第１内部フィン部材２２１の配設形態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。 本発明の第２実施形態の変形例における第１内部フィン部材２２１の形状を示す模式図である。 （ａ）ないし（ｃ）は本発明の第３実施形態における第１内部フィン部材２２１の形状を示す模式図である。 本発明の第３実施形態の変形例における第１内部フィン部材２２１の形状を示す模式図である。 他の実施形態における吸着器２００を複数配置した場合の構成を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は他の実施形態における断熱強度部材２４５の形状を示す模式図である。

符号の説明

２２０…第１熱交換部材
２２０ａ…第１筐体
２２１…第１内部フィン部材
２２２…第１外部フィン部材
２３０…第２熱交換部材
２３０ａ…第２筐体
２３１…第２内部フィン部材
２３２…第２外部フィン部材
２４０…区画部材
２４５…断熱強度部材
２５０…第１循環水筐体
２６０…第２循環水筐体

Claims (15)

1. 内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材（２２０）と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材（２３０）とを有し、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、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機用吸着器において、
   箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）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（２２１、２３１）とが設けられ、
   前記第１熱交換部材（２２０）は、前記第１内部フィン部材（２２１）で熱交換された吸着剤の吸着・脱着作用の熱と前記第１筐体（２２０ａ）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、
   前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第２内部フィン部材（２３１）で熱交換された冷媒の凝縮・蒸発作用の熱と前記第２筐体（２３０ａ）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、
   前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）とが対向接合されていることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器。
2. 前記第１熱交換部材（２２０）側に配設される前記第１内部フィン部材（２２１）は、前記第１筐体（２２０ａ）の内部に充填される吸着剤の吸着作用における吸着効率、吸着速度、もしくは吸着剤の充填効率に基づいて、充填層厚さ（ｈ）と伝熱面が隣り合わせとなる前記第１内部フィン部材（２２１）のフィンピッチ（Ｐ）とを求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
3. 前記第１内部フィン部材（２２１）は、ルーバ付きもしくは開口孔付きのコルゲートタイプであって、前記充填層厚さ（ｈ）が好ましくは約２ｍｍ程度以上、約１０ｍｍ程度以下であるとともに、前記フィンピッチ（Ｐ）が好ましくは約１ｍｍ程度以上、約４ｍｍ程度以下であることを特徴とする請求項２に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
4. 前記第１内部フィン部材（２２１）は、ルーバもしくは開口孔が吸着剤の最大粒径よりも大きい開口を有していることを特徴とする請求項３に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
5. 前記第２熱交換部材（２２０）側に配設される前記第２内部フィン部材（２３１）は、前記第２筐体（２３０ａ）の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、伝熱面積を求めてコルゲート状の最適形状に形成していることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
6. 前記第２内部フィン部材（２３１）は、ルーバ付きのコルゲートタイプであって、前記伝熱面積が、好ましくは前記第２内部フィン部材（２３１）の一部が前記第２筐体（２３０ａ）に接合される床面積の約５倍程度以上であることを特徴とする請求項５に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
7. 前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）同士が好ましくは金属接合により対向接合され、より好ましくは低温金属接合により対向接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
8. 前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に、熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材（２４０）が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
9. 前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に、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断熱強度部材（２４５）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
10. 前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の外部に熱媒体の循環流路を形成する第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）が設けられ、
    前記第１循環水筐体（２５０）および前記第２循環水筐体（２６０）は、各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有する第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）を前記第１筐体（２２０ａ）および前記第２筐体（２３０ａ）の外部に対向配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
11. 前記第１循環水筐体（２５０）および前記第２循環水筐体（２６０）は、好ましくは樹脂材料から形成され、前記第１筐体（２２０ａ）および前記第２筐体（２３０ａ）の外部に設けられた後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されていることを特徴とする請求項１０に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
12. 前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）、前記第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）、前記第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）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からなることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
13. 内部に吸着剤を充填させて吸・脱着層を形成する第１熱交換部材（２２０）と、内部に冷媒を封入させて凝縮・蒸発面層を形成する第２熱交換部材（２３０）とを有し、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、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着式冷凍機用吸着器の製造方法において、
    箱状からなり、互いに対向配設して気密構造を形成する第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）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しコルゲート状ならなる第１、第２内部フィン部材（２２１、２３１）と、
    各々の熱媒体と吸着剤もしくは冷媒との熱交換を促進するための伝熱面を有しコルゲート状ならなる第１、第２外部フィン部材（２２２、２３２）と、
    各々の熱媒体の循環流路を形成する第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）とを備え、
    前記第１熱交換部材（２２０）は、前記第１筐体（２２０ａ）の内部に前記第１内部フィン部材（２２１）を仮配置し、前記第１筐体（２２０ａ）の外部に前記第１外部フィン部材（２２２）および前記第１循環水筐体（２５０）を仮配置して一体接合で形成し、
    前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第２筐体（２３０ａ）の内部に前記第２内部フィン部材（２３１）を仮配置し、前記第２筐体（２３０ａ）の外部に前記第２外部フィン部材（２３２）および前記第２循環水筐体（２６０）を仮配置して一体接合で形成し、
    前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）とを対向接合させて組み付けることを特徴とする吸着式冷凍機用吸着器の製造方法。
14. 前記第１、第２熱交換部材（２２０、２３０）は、仮配置する前に、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の内外面に接合材料をプレコートもしくはクラッドした後に、前記第１、第２内部フィン部材（２２１，２３１）、前記第１、第２外部フィン部材（２２２，２３２）および前記第１、第２循環水筐体（２５０、２６０）を前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）の内外面に仮配置して高温炉による一体接合で形成することを特徴とする請求項１３に記載の吸着式冷凍機用吸着器の製造方法。
15. 熱伝導率の小さい金属材料からなるメッシュ状の区画部材（２４０）と、
    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断熱強度部材（２４５）とが設けられ、
    前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）とを接合する前に、前記第１内部フィン部材（２２１）内に所定量の吸着剤を充填し、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）との間に前記区画部材（２４０）、および前記断熱強度部材（２４５）を仮配置した後に、前記第１、第２筐体（２２０ａ、２３０ａ）同士を低温金属接合により対向接合させて組み付けることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の吸着式冷凍機用吸着器の製造方法。

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