JPH11211266A - 吸着式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な手段で吸着式冷凍機の耐久性を向上さ
せつつ、脱離不良を防止する。 【解決手段】 開閉ドア２０２、２０３を閉じた状態で
ＰＴＣヒータ１９０に通電する。そして、ＰＴＣヒータ
１９０の温度が所定値（キューリ点）Ｃｐを超えたとき
であって、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流値が所定電
流値以下となった時に、脱離が完了したものとみなして
通電を停止する。これにより、気密性を保持して耐久性
を向上させつつ、脱離不良を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着式冷凍機に関
するもので、空調装置に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】吸着式冷凍機は、周知のごとく、水など
の液冷媒を蒸発させて、その蒸発潜熱により空気などの
冷却対象物（流体）を冷却するとともに、蒸発した蒸気
冷媒を臭化リチウムやシリカゲル等の吸着剤にて吸着す
るものである。一方、吸着剤に吸着された蒸気冷媒を脱
離させる場合には、吸着剤を加熱する。

【０００３】このため、例えば特開平９−９９７３１号
公報に記載の発明では、電気ヒータを吸着剤が収納され
た吸着器内に配設している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸着式冷凍機
では、周知のごとく、冷凍機内を略真空に保つ必要が有
るので、上記公報に記載の発明のごとく、電気ヒータを
吸着器内に配設すると、電気ヒータの取り付け部におい
て、吸着式冷凍機内の気密性が保持できなくなる可能性
が高い。

【０００５】このため、特に、車両用吸着式冷凍機のご
とく、常に車両振動を受けているものでは、取り付け部
などの接合部分に亀裂（クラック）が発生し易いので、
吸着式冷凍機の耐久性（信頼性）の低下を招くおそれが
高い。本発明は、上記点に鑑み、簡便な手段で吸着式冷
凍機の耐久性を向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1 〜
３に記載の発明では、吸着剤（１５１）に吸着された蒸
気冷媒を脱離させるときには、開閉手段（２０２、２０
３）により連通口（２００、２０１）を閉じた状態で電
気ヒータ（１９０）に通電することを特徴とする。

【０００７】これにより、吸着器（１５０）の外部に配
設された電気ヒータ（１９０）に通電することにより脱
離を行うので、吸着器（１５０）の接合部分が上記公報
に記載の発明に比べて少なくなる。したがって、吸着式
冷凍機内の気密性を保持することができるとともに、吸
着式冷凍機内の耐久性を向上させることができる。ま
た、連通口（２００、２０１）を閉じた状態で電気ヒー
タ（１９０）に通電するので、電気ヒータ（１９０）の
電力の消費を抑制することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明では、電気ヒータ
（１９０）は、所定温度（Ｃｐ）を超えると、電気抵抗
値が所定温度（Ｃｐ）以下のときに比べて大きくなる電
気抵抗体であり、さらに、電気ヒータ（１９０）の温度
が前記所定温度（Ｃｐ）を超えたときであって、電気ヒ
ータ（１９０）に流れる電流値が所定電流値（Ｉ0 ）以
下となったときに電気ヒータ（１９０）への通電を停止
することを特徴とする。

【０００９】これにより、後述するように、吸着剤（１
５１）の状態（温度）を検出する手段を吸着器（１５
０）内に設けることなく、簡便な手段で脱離を完了した
か否かを検出して電気ヒータ（１９０）への通電を停止
することができる。したがって、吸着式冷凍機の製造原
価上昇を招くことなく、脱離不十分を防止できる。

【００１０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る吸着
式冷凍機１００を、車両停止時（エンジン停止時）の補
助冷房装置に適用したものであって（図２参照）、図１
は本実施形態に係る吸収式冷凍機１００の模式図であ
る。なお、図２中、１０は蒸気圧縮式冷凍機であり、車
両走行時には、蒸気圧縮機式冷凍機１０により冷房運転
を行う。

【００１２】そして、図１中、１１０は略真空状態
（０．１ｍｍＨｇ以下）で液冷媒（本実施形態で水）が
収容されるとともに、液冷媒を冷却対象流体（本実施形
態では空気）の熱により蒸発させる冷却用熱交換器であ
る。１２０は室内の空気を吸入口１３１より吸入して冷
却用熱交換器１１０に向けて送風する第１送風機であ
り、この第１送風機１２０により送風された空気は、冷
却用熱交換器１１０にて冷却された後に、吹出口１３２
より再び室内に吹き出される。

【００１３】なお、冷却用熱交換器１１０が配設されて
いる部位は、断熱性に優れた断熱材１１１に覆われ、一
方、冷却用熱交換器１１０の外壁には、図３に示すよう
に、空気と冷媒との熱交換を促進するフィン１１２が形
成されている。因みに、フィン１１２には、図１に示す
ように、空気をフィン１１２の表裏両面側に蛇行させる
ルーバ１１３が、フィン１１２から一体に切り起こされ
ている。

【００１４】また、樹脂製の隔壁１４０を挟んで冷却用
熱交換器１１０の反対側には、蒸発した冷媒（蒸気冷
媒）を吸収する吸着剤（本実施形態ではシリカゲル）１
５１（図３参照）を収容する吸着器１５０が配設されて
おり、この吸着器１５０の内部と冷却用熱交換器１１０
の内部とは、連結管１６０を介して連通している。そし
て、吸着器１５０の内壁および外壁には、図３に示すよ
うに、吸着剤１５１と吸着器１５０外を流通する空気と
の熱交換を促進するアウターフィン１５０ａおよびイン
ナーフィン１５０ｂが形成されており、アウターフィン
１５０ａには、冷却用熱交換器１１０のフィン１１２と
同様に、ルーバ１５０ｃがアウターフィン１５０ａから
一体に切り起こされている（図１参照）。

【００１５】なお、連結管１６０の開口部１６０ａと吸
着剤１５１との間には、吸着式冷凍機１００内の吸着剤
１５１が移動することを防止するフィルタ１７０が配設
されている。ところで、図１中、１８０は吸着器１５０
に向けて空気を送風する第２送風機であり、この第２送
風機１８０の空気流れ下流側には、吸着器１５０に送風
される空気を加熱するＰＴＣヒータ（電気ヒータ）１９
０が配設されている。

【００１６】なお、ＰＴＣヒータ１９０とは、周知のご
とく、所定温度（ＰＴＣヒータを構成する材料のキュー
リ点）Ｃｐを超えると、電気抵抗値が所定温度Ｃｐ以下
のときに比べて大きくなる電気抵抗体からなる発熱体で
ある。また、第２送風機１８０の空気流れ上流、および
吸着器１５０の空気流れ下流側には、室外に向けて開口
する外気開口部（連通口）２００、２０１を開閉する開
閉ドア（開閉手段）２０２、２０３が配設されている。
そして、これら開閉ドア２０２、２０３を開閉すること
により、吸着器１５０に送風する空気を、吸着器１５０
が収納されたケーシング２０４内を循環させる場合（内
気循環）と、ケーシング２０４外（室外）から空気を吸
入してケーシング２０４外（室外）に放出する場合（外
気循環）とに切り替える。なお、ケーシング２０４は断
熱性に優れた材質であり、本実施形態では樹脂である。

【００１７】また、２０５は両送風機１２０、１８０、
開閉ドア２０２、２０３およびＰＴＣヒータ１９０を制
御する電子制御装置（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ２０
５には、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流値を検出する
電流検出手段２０６の検出値が入力されている。次に、
本実施形態の作動を述べる。

【００１８】１．脱離モード この脱離モードは、冷房運転を行う準備段階として行わ
れるモードであり、両外気開口２００、２０１を閉じた
状態で、ＰＴＣヒータ１９０に通電するとともに、第
１、２送風機１２０、１８０を稼動させる。これによ
り、吸着器１５０（吸着剤１５１）が加熱されるので、
吸着剤１５１に吸収された蒸気冷媒が脱離されるととも
に、脱離された蒸気冷媒が冷却用熱交換器１１０にて冷
却されて凝縮する（液冷媒になる）。

【００１９】そして、ＰＴＣヒータ１９０の温度がキュ
ーリ点Ｃｐを超えたときであって、ＰＴＣヒータ１９０
に流れる電流値が所定電流値Ｉ0 以下となった時に、脱
離が完了したものとみなしてＰＴＣヒータ１９０への通
電を停止する。具体的には、図４に示すＥＣＵ２０５の
フローチャートに従ってＰＴＣヒータ１９０への通電を
制御する。

【００２０】すなわち、ＰＴＣヒータ１９０への通電開
始とともに、ＥＣＵ２０５内のタイマ手段２０７により
時間計測を開始する（Ｓ１００）。そして、タイマ手段
２０７の計測時間ｔが第１所定時間ｔ1 以上となったと
きに、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流値（以下の電流
値を第1 計測電流Ｉ1 と呼ぶ。）を計測し（Ｓ１１０、
Ｓ１２０）、計測時間ｔが第２所定時間ｔ2 以上となっ
たときに、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流値（以下、
この電流値を第２計測電流値Ｉ2 と呼ぶ。）を計測する
（Ｓ１３０、Ｓ１４０）。

【００２１】次に、第１計測電流値Ｉ1 と第２電流値Ｉ
2 とを比較し（Ｓ１５０）、第１計測電流値Ｉ1 が第２
計測電流値Ｉ2 以下であるときには、ＰＴＣヒータ１９
０の温度は未だキューリ点Ｃｐを超えていないものとみ
なしてタイマ手段２０７を再設定（リセット）した後
（Ｓ１６０）にＳ１００に戻る。一方、第１計測電流値
Ｉ1 が第２計測電流値Ｉ2 未満であるときには、ＰＴＣ
ヒータ１９０の温度がキューリ点Ｃｐを超えたものとみ
なして、第２計測電流値Ｉ2 が所定電流値Ｉ0 以下とな
った時にＰＴＣヒータ１９０への通電を停止する（Ｓ１
７０、Ｓ１８０）。

【００２２】なお、第１、２所定時間ｔ1 、ｔ2 は、吸
着剤１５１の質量、すなわち、最大冷却能力に基づいて
適宜選定されるものである。ここで、ＰＴＣヒータ１９
０の温度がキューリ点Ｃｐを超えたときであって、ＰＴ
Ｃヒータ１９０に流れる電流値が所定電流値Ｉ0 以下と
なった時に、脱離が完了したものとみなしてもよい理由
を述べておく。

【００２３】ＰＴＣヒータ１９０を単独で放置したとき
の電流値の変化は、通常、図５の実線に示すように変化
する。一方、吸着剤１５１の脱離中は、吸着剤が熱を吸
収するので、ＰＴＣヒータ１９０の温度上昇は、ＰＴＣ
ヒータ１９０を単独で放置したときに比べて緩慢になる
とともに、キューリ点Ｃｐに対応する電流値ｉで所定時
間略一定となる（図５の一点鎖線参照）。

【００２４】そして、脱離が完了すると、吸着剤１５１
での吸熱が停止するので、ＰＴＣヒータ１９０の温度が
上昇し始め、キューリ点Ｃｐを超えると電気抵抗が急激
に大きくなるため、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流値
が低下し始める。したがって、ＰＴＣヒータ１９０の温
度がキューリ点Ｃｐを超えたときであって、ＰＴＣヒー
タ１９０に流れる電流値が所定電流値Ｉ0 以下となった
時に、脱離が完了したものとみなすことができる。

【００２５】因みに、電流値が略一定となる時間Ｔは、
脱離を完了させるに必要な総熱量に比例するものであ
り、この時間Ｔは吸着剤１５１の質量および状態に呼応
して自動的（自然）に変化する。したがって、ＰＴＣヒ
ータ１９０の温度がキューリ点Ｃｐを超えた後にＰＴＣ
ヒータ１９０への通電を停止すれば、吸着剤１５１の質
量および状態（温度）を検出することなく、脱離が完了
させることができる。

【００２６】２．蓄冷モード この蓄冷モードは、脱離モード後、冷房運転前に行われ
るモードであり、両外気開口２００、２０１を開いた状
態で、ＰＴＣヒータ１９０への通電を停止するととも
に、第１送風機１２０を停止し、かつ、第２送風機１８
０を稼動させる。これにより、冷却用熱交換器１１０内
の液冷媒の蒸発が進行するとともに、蒸気冷媒が吸着剤
１５１に吸着されるので、冷却用熱交換器１１０および
その雰囲気温度が低下していく。

【００２７】３．冷房（放冷）モード このモードでは、蓄冷モードで第１送風機１２０を稼動
させる。これにより、室内に冷却された空気が送風され
る。このとき、冷却用熱交換器１１０での冷却能力を増
大させるときは、第２送風機１８０の送風量を増大させ
て吸着器１５０（吸着剤１５１）の温度を低下させる。
これにより、吸着剤１５１の吸着作用が促進されるの
で、冷却用熱交換器１１０内の圧力上昇が抑制されるの
で、液冷媒の蒸発が進行し、冷却能力が増大する。

【００２８】一方、冷却能力を低下させるときには、第
２送風機１８０の送風量を減少させて吸着器１５０（吸
着剤１５１）の温度を上昇させる。これにより、吸着剤
１５１の吸着作用が抑制されるので、冷却用熱交換器１
１０内の圧力上昇が上昇するので、液冷媒の蒸発が抑制
され、冷却能力が低下する。次に、本実施形態の特徴を
述べる。

【００２９】本実施形態によれば、吸着器１５０の外部
に配設されたＰＴＣヒータ１９０に通電することにより
脱離を行うので、吸着器１５０の接合部分が上記公報に
記載の発明に比べて少なくなる。したがって、吸着式冷
凍機１００内の気密性を保持することができるととも
に、吸着式冷凍機１００内の耐久性を向上させることが
できる。

【００３０】また、内気循環状態としてＰＴＣヒータ１
９０に通電するので、ＰＴＣヒータ１９０の電力の消費
を抑制することができる。また、ＰＴＣヒータ１９０の
温度がキューリ点Ｃｐを超えたときであって、ＰＴＣヒ
ータ１９０に流れる電流値が所定電流値Ｉ0 以下となっ
た時に、ＰＴＣヒータ１９０への通電を停止するので、
前述したように、吸着剤１５１の状態（温度）を検出す
る手段を吸着器１５０内に設けることなく、簡便な手段
で脱離を完了したか否かを検出してＰＴＣヒータ１９０
への通電を停止することができる。

【００３１】したがって、吸着式冷凍機１００の製造原
価上昇を招くことなく、脱離不十分を防止できる。 と
ころで、上述の実施形態では、吸着剤１５１としてシリ
カゲルを用いたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ゼオライト、活性アルミナ、活性炭、臭化リチウ
ムなどでもよい。また、液冷媒をアンモニアとする場合
には、吸着剤１５１として水を用いてもよい。

【００３２】なお、ＰＴＣヒータ１９０に流れる電流
は、電圧を測定することによって間接的に測定してもよ
い。また、上述の実施形態では、ＰＴＣヒータ１９０に
流れる電流値が所定電流値Ｉ0 以下となった時に、ＰＴ
Ｃヒータ１９０への通電を停止したが、電流値が所定電
流値Ｉ0 以下となった時から所定時間経過後に通電を停
止してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る吸着式冷凍機を用いた
補助冷房装置の模式図である。

【図２】本実施形態に係る吸着式冷凍機の車両搭載状態
を示す模式図である。

【図３】（ａ）は吸着式冷凍機の模式図であり、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】ＰＴＣヒータの作動を示すフローチャートであ
る。

【図５】ＰＴＣヒータの電流変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１１０…冷却用熱交換器、１５０…吸着器、１６０…連
結管、１８０…第２送風機、１９０…ＰＴＣヒータ（電
気ヒータ）、２００、２０１…外気開口部（連通口）、
２０２、２０３…開閉ドア。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液冷媒が封入され、前記液冷媒を蒸発さ
   せることにより冷却対象体を冷却する冷却用熱交換器
   （１１０）と、 前記冷却用熱交換器（１１０）内にて蒸発した蒸気冷媒
   を吸着する吸着剤（１５１）が収納された吸着器（１５
   ０）と、 前記吸着器（１５０）をその外部から加熱する電気ヒー
   タ（１９０）と、 前記吸着器（１５０）が配設された空間を形成するとと
   もに、前記空間内外を連通させる連通口（２００、２０
   １）が形成されたケーシング（２０４）と、 前記連通口（２００、２０１）を開閉する開閉手段（２
   ０２、２０３）と有し、 前記吸着剤（１５１）に吸着された蒸気冷媒を脱離させ
   るときには、前記開閉手段（２０２、２０３）により前
   記連通口（２００、２０１）を閉じた状態で前記電気ヒ
   ータ（１９０）に通電することを特徴とする吸着式冷凍
   機。
2. 【請求項２】 前記電気ヒータ（１９０）は、所定温度
   （Ｃｐ）を超えると、電気抵抗値が前記所定温度（Ｃ
   ｐ）以下のときに比べて大きくなる電気抵抗体であり、 さらに、前記電気ヒータ（１９０）の温度が前記所定温
   度（Ｃｐ）を超えたときであって、前記電気ヒータ（１
   ９０）に流れる電流値が所定電流値（Ｉ0 ）以下となっ
   たときに、前記電気ヒータ（１９０）への通電を停止す
   ることを特徴とする請求項１に記載の吸着式冷凍機。
3. 【請求項３】 前記液冷媒は水であり、 前記吸着剤はシリカゲルまたは臭化リチウムであること
   を特徴とする請求項１または２に記載の吸着式冷凍機。