JPH10141803A - 吸着式冷凍装置の吸着コア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着剤が冷却、加熱されることにより水蒸気
冷媒が吸着、脱着されることを利用した吸着式冷凍装置
の吸着コアにおいて、吸着コア１２、１３の吸着性能向
上と小型化を達成する。 【解決手段】 内部を冷水と温水が流れる偏平チュ−ブ
２６の偏平面を伝熱平面２６ｂとし、この伝熱平面２６
ｂ上に層形状の吸着部材２９を形成する。吸着時には、
熱および水蒸気が、伝熱平面２６ｂと接触する面とは反
対側の面を透過して、伝熱平面２６ｂに向かって垂直方
向に移動していく。熱と水蒸気の移動方向とを一致させ
ることにより、吸着層２９内の吸着量分布が均一とな
り、吸着性能向上と小型化が達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤が冷却、加
熱されることにより水などの冷媒が吸着、脱着されるこ
とを利用した吸着式冷凍装置の吸着コアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の吸着式冷凍装置として
は、特開昭５９−１８０２５６号公報に記載のものがあ
る。これは容器内に吸着剤を充填し、気体冷媒を吸着、
脱着させていた。しかし、これでは吸着時に吸着剤に温
度上昇が生じ、吸着力の低下を招くことから、多量の吸
着剤が必要となり、容器しいては装置の大型化が避けら
れなかった。

【０００３】そこで、熱交換によって効果的に吸着剤を
冷却する手段として、特開平６−２９８４号公報に記載
のものが提案されている。これは、板状伝熱フィン付の
円管伝熱チュ−ブに冷却流体と加熱流体が交互に流れ
て、これらの外部に設けられた吸着剤を冷却、加熱する
熱交換を行うことで、吸着剤が気体冷媒の効率的な吸着
と脱着を行うことができるようにしたものである。

【０００４】具体的には、薄箱状の吸着コアの内部に、
冷却流体または加熱流体が流れる複数の円管伝熱チュ−
ブが、吸着コア内の上から下に一定の間隔で配列されて
いる。さらに、この伝熱チュ−ブの長さ方向には、複数
の板状伝熱フィンがこの伝熱チュ−ブに串刺し状となっ
て、一定の間隔で配列されており、これらチュ−ブとフ
ィンが熱交換部材として構成されている。そしてフィン
の外側を金網状の被覆部材で被覆し、この被覆部材と複
数の伝熱チュ−ブおよびフィンの間に形成された間隙
に、粒状の固体吸着剤を収容保持させることにより、吸
着部材が形成されている。

【０００５】この吸着コアは、密閉容器内に配置されて
おり、この密閉容器の気体冷媒出入口から気体冷媒が出
入りするようになっている。そして、吸着コアの伝熱チ
ュ−ブ内に冷却流体が流れると、吸着部材が冷却されて
吸着剤が気体冷媒を吸着し、伝熱チュ−ブ内に加熱流体
が流れると、吸着部材が加熱されて吸着剤が気体冷媒を
脱着する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
が、上記特開平６−２９８４号公報に記載の吸着コアに
ついて、吸着、脱着性能を調査したところ、その性能が
低いことがわかった。本発明者等の検討の結果、これ
は、チュ−ブおよびフィンと吸着剤との熱交換面積が小
さい等の理由から、これら熱交換部材と吸着剤との熱交
換効率が良くないためであることがわかった。

【０００７】そこで、本発明者等は、熱交換部材と吸着
剤との熱交換効率を向上させるために、熱交換部材とし
て偏平チュ−ブと波形フィンを用いた吸着コアを試み
た。試作した吸着コアの構成を図９に示す。ここで、薄
箱状の吸着コア１２は、その側面（図の左右方向）に冷
却流体または加熱流体が出入りするヘッダタンク２７、
２８が配置され、その内部には、これら流体が流れる複
数の偏平チュ−ブ２６が所定の間隔で並列配置されてい
る。さらに、この偏平チュ−ブ２６の間には、波形のフ
ィン３４が配置されており、これら偏平チュ−ブ２６お
よびフィン３４の間には、粒状の吸着剤からなる吸着部
材２９が形成されている。

【０００８】そして、この偏平チュ−ブ２６の偏平面を
主伝熱面、フィン３４を補助伝熱面として、吸着部材２
９が冷却および加熱され、フィン３４および吸着部材２
９の外周に設けられた金網３７を通して、気体冷媒が吸
着剤に吸着および脱着される。上記の試作吸着コアにお
いては、熱交換部材と吸着剤との接触面積が増加したた
め、上記特開平６−２９８４号公報に記載の吸着コアと
比べて、熱交換部材と吸着剤との熱交換効率は向上し
た。しかし、それでも、吸着部材に用いられる吸着剤量
から予想される吸着性能よりも、実際の吸着性能が低く
なってしまうため、必要以上の吸着剤量を要し、吸着コ
アが大型化してしまうという問題があった。

【０００９】本発明は上記点に鑑みて成されたもので、
吸着剤が冷却、加熱されることにより水などの冷媒が吸
着、脱着されることを利用した吸着式冷凍装置の吸着コ
アにおいて、吸着コアの吸着性能向上と小型化を達成す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、実験検討
の結果、吸着剤への吸着量は、吸着剤温度が高い程およ
び冷媒圧力が低い程小さくなるという性質に着目した。
よって、吸着部材内で周囲よりも吸着剤温度が高く且つ
冷媒圧力が低くなる部分が生じると、相乗的に、この部
分における吸着剤の吸着量は極端に低くなってしまう。

【００１１】図９に示した本発明者等が試作した吸着コ
アを調査したところ、吸着部材内での吸着剤の温度分布
と気体冷媒の圧力分布のばらつきによって、周囲よりも
吸着剤温度が高く且つ冷媒圧力が低い部分が生じてお
り、この部分が吸着量ロスとなって吸着コア全体の吸着
性能が低下してしまうことがわかった。なお、本発明者
等は、従来技術の項にて述べた構成の吸着コアにおいて
も、同様の現象が存在することを確認している。よっ
て、吸着部材内で吸着量を均一化することが必要となっ
てくる。

【００１２】本発明は上記着目点に基づき、以下の技術
的手段を採用する。すなわち請求項１ないし６の発明に
よれば、熱交換部材（２６）によって、吸着剤が冷却さ
れるときは気体冷媒が吸着され、吸着剤が加熱されると
きは気体冷媒が脱着されることを利用した吸着式冷凍装
置の吸着コアにおいて、吸着部材（２９）内における熱
の移動方向と気体冷媒の移動方向とを一致させたことを
特徴とする。

【００１３】ここで、熱の移動方向とは、吸着部材（２
９）が冷却および加熱されるときに発生する吸着部材
（２９）内の熱移動の方向であり、例えば冷却時には、
熱は吸着部材（２９）内を熱交換部材（２６）の方へ向
かって、加熱時にはその逆方向へ移動する。一方、気体
冷媒の移動方向とは、吸着部材（２９）にて気体冷媒が
吸着および脱着されるときに、気体冷媒が吸着部材（２
９）内を移動する方向である。また、熱の移動方向およ
び気体冷媒の移動方向共に、巨視的な方向であり、例え
ば吸着剤粒子１つ１つのレベルで論ずるものではない。
そして、これら両方向を一致させることとは、両方向が
略平行かつ同じ向きとなることを意味する。

【００１４】ここで、熱は吸着部材（２９）内の吸着剤
温度の高い部分から低い部分に移動し、気体冷媒は吸着
部材（２９）内の冷媒圧力の高い部分から低い部分に移
動するので、これら両方向を一致させることとは、換言
すれば、吸着部材（２９）内において吸着剤温度勾配と
冷媒圧力勾配との勾配の向きを合わせることとなる。上
述したように、吸着剤への吸着量は、吸着剤温度が高い
程および冷媒圧力が低い程小さくなる。本発明では、吸
着部材（２９）内の高温部分では冷媒圧力が高く、低温
部分では冷媒圧力が低くなるため、周囲よりも吸着剤温
度が高く且つ冷媒圧力が低くなることで、相乗的に吸着
量が低下してしまう部分の発生を防止することができる
ので、吸着部材（２９）内の吸着量分布を均一にするこ
とができる。よって、吸着性能が向上すると共に、吸着
剤が必要量で済むため、吸着コアが小型化できる。

【００１５】ところで、具体的には、熱と気体冷媒の移
動方向を一致させることは、請求項３の発明のように、
熱交換部材（２６）が伝熱平面（２６ｂ）を有し、吸着
部材（２９）がその伝熱平面（２６ｂ）の表面に沿って
形成された層形状を有するものとすることで達成するこ
とができる。ここで伝熱平面（２６ｂ）とは、いわゆる
伝熱面である。つまり、熱交換部材（２６）が吸着部材
（２９）と接触しており、吸着部材（２９）との熱のや
り取りが行われる面であるが、さらに本発明では、所定
の面積を有する平面を意味する。

【００１６】それによって、吸着部材（２９）の層形状
において、伝熱平面（２６ｂ）と接触している面（裏
面）は、伝熱平面（２６ｂ）から直接冷却および加熱さ
れる面となり、反対側の面（表面）は、気体冷媒が吸着
剤に吸着および脱着されるために透過する面となる。換
言すれば、熱交換部材（２６）の伝熱平面（２６ｂ）と
吸着部材（２９）からなる層形状の表面とが対向してい
ることになる。

【００１７】このため、吸着部材（２９）が冷却されて
気体冷媒が吸着剤に吸着される時には、熱および気体冷
媒共に、吸着部材（２９）内を伝熱平面（２６ｂ）に対
して垂直方向に、伝熱平面（２６ｂ）に向かって移動す
る。一方、吸着部材（２９）が加熱されて気体冷媒が吸
着剤から脱着される時には、熱および気体冷媒共に、吸
着部材（２９）内を伝熱平面（２６ｂ）に対して垂直方
向に、吸着部材（２９）の表面に向かって移動する。こ
のような熱と気体冷媒の移動方向の一致によって、上記
した吸着性能向上および吸着コア小型化の効果が達成で
きる。

【００１８】ところで、上述した伝熱平面（２６ｂ）
は、具体的には、請求項４の発明のように１つの偏平チ
ュ−ブ（２６）の偏平面か、または、複数の偏平チュ−
ブ（２６）の偏平面が集まってひとつの平面となったも
のを用いたり、請求項５の発明のように伝熱板（３３）
を用いて簡単に形成することができる。さらに、請求項
６の発明によれば、伝熱平面（２６ｂ）上に複数の伝熱
フィン（３４）が接触して設けられていることを特徴と
する。それによって、伝熱平面（２６ｂ）による吸着部
材（２９）の冷却および加熱が促進されるため、気体冷
媒の吸着および脱着をより効率的に行うことができ、吸
着コアの性能向上と吸着コアの小型化の面でより有利と
なる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明に係る吸着式冷凍装置の
吸着コアの第１実施形態について図１および図２を参照
して説明する。図１は冷媒として水を用いた吸着式冷凍
装置１１の概略全体構成を示している。この図１に示す
ように、吸着式冷凍装置１１は第１吸着コア１２および
第２吸着コア１３を備えている。これら第１吸着コア１
２および第２吸着コア１３は、それぞれ密閉容器１４お
よび１５内に収容されている。

【００２０】各密閉容器１４および１５には、気体冷媒
（本実施形態では水蒸気）の出入口１６、１７が設けら
れている。これら出入口１６、１７は、この出入口１
６、１７よりも冷媒流れの上流側に配置される入口側の
冷媒用三方切換弁１８、および、この出入口１６、１７
よりも冷媒流れの下流側に配置される出口側の冷媒用三
方切換弁１９に接続されている。

【００２１】ここで、冷媒用三方切換弁１８は、１個の
冷媒入口１８０に対して２個の冷媒出口１８１ａ、１８
１ｂを切替えるように構成され、冷媒用三方切換弁１９
は、１個の冷媒出口１９０に対して２個の冷媒入口１９
１ａ、１９１ｂを切替えるように構成されている。そし
て、出入口１６は、冷媒用三方切換弁１８の一方の冷媒
出口１８１ａおよび冷媒用三方切換弁１９の一方の冷媒
入口１９１ａの双方に接続され、また、出入口１７は、
冷媒用三方切換弁１８の他方の冷媒出口１８１ｂおよび
冷媒用三方切換弁１９の他方の冷媒入口１９１ｂの双方
に接続されている。

【００２２】さらに、冷媒用三方切換弁１９の冷媒出口
１９０と冷媒用三方切換弁１８の冷媒入口１８０との間
には、気体冷媒を液化する凝縮器２０、冷媒の気液分離
および液体冷媒（本実施形態では水）の一時貯留を行う
レシーバ２１、液体冷媒を送るポンプ２２、および液体
冷媒を気化させて外気との熱交換を行う蒸発器２３が、
冷媒管路２４（太線で示す）によってその順に直列に接
続されており、もって冷媒回路２５が構成されている。
この冷媒回路２５内には、所要量の冷媒（水）が封入さ
れている。

【００２３】次に、上記吸着コア１２、１３について、
図２を参照して詳述する。尚、これら吸着コア１２、１
３は同等の構成を備えているので、第１吸着コア１２を
代表させて説明する。この吸着コア１２は、全体として
薄型矩形ブロック状をなしており、熱交換部材である薄
板状の偏平チュ−ブ２６と、これら偏平チュ−ブ２６の
両端部に接続された一対（入口側、出口側）のヘッダタ
ンク２７、２８と、吸着部材２９とから構成されてい
る。

【００２４】ここで、熱交換部材である偏平チュ−ブ２
６は、加熱流体と冷却流体とが交互に流れる複数の熱交
換流路２６ａが内部に形成されており、熱伝導性に優れ
た材料、例えばアルミニウムや銅等を用いて、例えば押
し出し成形等によって、その断面が薄板の偏平形状に作
られている。そして、吸着コア１２の中央部に、２本の
偏平チュ−ブ２６が、両端部を図２の左右に向けて並列
配置され、図２の前後方向に面した偏平面によって広い
伝熱平面２６ｂが２面構成されている。尚、偏平チュ−
ブ２６は複数でなくとも、その偏平面幅が吸着コア１２
の高さと略同等であるような１本のものとしてもよい。

【００２５】そして、２つの伝熱平面２６ｂ上に沿っ
て、吸着部材２９が接触して形成されている。この吸着
部材２９は、伝熱平面２６ｂと対向して設けられた図示
されない被覆部材（金網やパンチングメタル等の気体冷
媒を透過する機能を有するもの）によって収容保持され
るか、あるいはバインダ−等を用いて伝熱平面２６ｂに
直接、成形されて接着する等して、所定の厚さを有する
層形状（層厚さｄ₁ は５〜５０ｍｍ）をなして形成され
ている。この吸着部材２９の層形状において、伝熱平面
２６ｂと接触している面（裏面）とは反対側の面（表
面）は、水蒸気が透過して吸着部材２９に出入りする面
として構成されている。

【００２６】この吸着部材２９は、例えばシリカゲル、
ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等の粒子状の吸着剤
から構成されており、この粒子径は０．１〜１ｍｍ程度
と小さいものである。この吸着剤は、周知のように、冷
却されるときは気体冷媒（例えば水蒸気やアルコール水
溶液やフロン系冷媒等）を高能力で吸着し、また、気体
冷媒の吸着に伴い吸着能力が次第に低下するが、加熱さ
れるときは吸着していた気体冷媒が脱着されて吸着能力
が再生されるという性質を有している。

【００２７】ところで、一対のヘッダタンク２７、２８
の入口側２７には流体入口部３１が設けられ、出口側２
８には流体出口部３２が設けられている。そして、図示
されない流路切換機能を有する流体供給装置によって、
吸着部材２９が冷却されるときは冷却流体が、加熱され
るときは加熱流体が、流体入口部３１から流入され、入
口側のヘッダタンク２７から、熱交換流路２６ａを通っ
て出口側のヘッダタンク２８に至り、流体出口部３２か
ら排出されるようになっている。（図１も参照） この
冷却流体としては、例えば、図示されない放熱器によっ
て室温程度まで冷却された冷水が用いられ、加熱流体と
しては、温水器や自動車のエンジン冷却装置等から得ら
れる温水が用いられる。

【００２８】かかる構成において、冷媒用三方切換弁１
８、１９、および流体供給装置は、図示しないマイコン
等の制御装置によって制御されることにより、第１およ
び第２吸着コア１２、１３は、一方が水蒸気を脱着させ
る脱着側となるとき、他方が蒸発器２３からの水蒸気を
吸着する吸着側となるように、交互に切換えられるよう
に構成されている。尚、制御装置は、ポンプ２２を駆動
制御すると共に、蒸発器２３に対して送風を行うファン
装置等も駆動制御するように構成されている。

【００２９】次に、上記した構成の吸着式冷凍装置１１
の動作について述べる。上述のように、第１および第２
吸着コア１２、１３は、一方が脱着側とされるとき、他
方が吸着側とされるようになっている。図１には、第１
吸着コア１２を脱着側とし、第２吸着コア１３を吸着側
として使用する場合の、各三方切換弁１８、１９の状態
を実線で示している。

【００３０】この場合、入口側三方切換弁１８により、
第２吸着コア１３の出入口１７と蒸発器２３とが流通状
態とされ、出口側三方切換弁１９により、第１吸着コア
１２の出入口１６と凝縮器２０とが流通状態とされる。
また、図示されない流体供給装置によって、第１吸着コ
ア１２の熱交換流路２６ａに温水が流通し、第２吸着コ
ア１３の熱交換流体流路２６ａに冷水が流通するように
なる。

【００３１】これにて、第１吸着コア１２内において
は、熱交換流路２６ａに温水が供給されることにより、
吸着部材２９が加熱され、吸着部材２９が吸着していた
水蒸気が脱着され、出入口１６から凝縮器２０に向けて
放出され、吸着部材２９の吸着能力が再生される。そし
て、放出された水蒸気は、凝縮器２０にて凝縮されて水
となり、レシーバ２１にて一時的に貯留された後、ポン
プ２２により蒸発器２３に送られる。

【００３２】この蒸発器２３においては、液体冷媒が気
化して外気または内気との熱交換が行われ、外気または
内気を冷却するようになっている。そして、この蒸発器
２３にて気化した水蒸気は、第２吸着コア１３の出入口
１７から流入される。このとき、第２吸着コア１３で
は、冷水により吸着部材２９が冷却され、水蒸気の吸着
が促進されるようになっている。

【００３３】このような運転により、第１吸着コア１２
の吸着部材２９が所定量の水蒸気を脱着し、第２吸着コ
ア１３の吸着部材２９が所定量の水蒸気を吸着すると、
各三方切換弁１８、１９は、図示されない制御装置によ
って、図１に破線で示す状態に切換えられ、今度は第１
吸着コア１２が吸着側とされ、第２吸着コア１３が脱離
側とされて同様の運転が実行される。これによって、蒸
発器２３による外気の冷却が連続的に行われる。尚、蒸
発器２３には、ファン装置から送風が行われることによ
り、冷風が生成され、この冷風が室内や車室内の冷房に
使用される構成となっている。

【００３４】次に、図３および図４を参照して、本実施
形態における吸着コア１２、１３の作用の詳細を述べ
る。ここでは、本発明の目的の１つである吸着性能向上
との関係から、吸着コア１２、１３が主として吸着側と
して使用された場合について述べる。尚、両吸着コアと
も同様の作用をするので、第１吸着コア１２を代表させ
て述べる。

【００３５】吸着時には、偏平チュ−ブ２６の熱交換流
路２６ａ内を冷水が流れているので、吸着部材２９は伝
熱平面２６ｂによって直接冷却される。そのため、層形
状の吸着部材（層厚さｄ₁ ）２９内部において、吸着剤
が水蒸気を吸着したときに生じた熱は、伝熱平面２６ｂ
に対して垂直に、図３の左方向、つまり伝熱平面２６ｂ
に向かって移動する。このとき伝熱平面２６ｂからの距
離に応じて、吸着部材２９の層法線方向（ｙ軸方向）
に、図４（ａ）のような吸着剤温度分布が生じる。ここ
で、伝熱平面２６ｂに対して垂直な方向と層法線方向と
は同一の方向となっている。図４（ａ）では、吸着部材
２９内においては、伝熱平面２６ｂから遠ざかるにつれ
て、吸着剤温度は高くなっている。

【００３６】一方、吸着剤が吸着する水蒸気は、吸着部
材２９の表面を透過した後、上述した熱と同様に、伝熱
平面２６ｂに対して垂直に、図３の左方向に向かって移
動していく。このとき吸着部材２９内では、水蒸気の移
動方向に圧力損失を生じるため、伝熱平面２６ｂからの
距離に応じて、吸着部材２９の層法線方向（ｙ軸方向）
に、図４（ｂ）のような圧力分布が生じる。図４（ｂ）
では、吸着部材２９内においては、伝熱平面２６ｂから
遠ざかるにつれて、水蒸気圧力は高くなっている。

【００３７】すなわち、本実施形態では、吸着部材２９
内において熱の移動方向と水蒸気の移動方向は一致して
おり、換言すれば、層法線方向（ｙ軸方向）の吸着剤温
度勾配と冷媒（水蒸気）圧力勾配との勾配の向きを合わ
せたこととなっている。ここで、この種の吸着剤への吸
着量は、一般的に、関係湿度というパラメ−タによって
決まる。ここで、関係湿度＝（冷媒蒸気圧力）／（吸着
剤温度での飽和蒸気圧）。この関係湿度と吸着量との関
係をグラフ化すると、図４（ｃ）に示すように、関係湿
度が高い程吸着量は多く、関係湿度が低くなるにつれ
て、吸着量は低下し、あるところから低下が著しくな
る。この関係湿度と吸着量の関係から、吸着剤温度が低
い程、また、冷媒蒸気圧が高い程吸着量は増加すること
となる。

【００３８】本実施形態の吸着コア１２において、この
関係湿度と吸着量の関係をみてみると、図４（ｃ）に示
すように、吸着部材２９内の各部において関係湿度が高
く且つほぼ一定となるため、吸着量分布が均一化でき
る。例えば、共にｙ軸と平行な直線上の点であって、伝
熱平面２６ｂ近傍の点Ａと伝熱平面から遠く表層部に位
置する点Ｂを比べてみる（図３および４参照）。点Ａに
おいては、水蒸気の透過距離が長いために蒸気圧力は低
いが、伝熱平面２６ｂ近傍のため、効果的に冷却され吸
着剤温度は低く、一方、点Ｂにおいては、伝熱平面２６
ｂから遠い分冷却されにくく、吸着剤温度は高いが、水
蒸気の透過距離が短いので蒸気圧力が高く、お互いが補
いあって両点における関係湿度は大きな差を生じない。
従って、上述のように、吸着部材２９各部がほぼ同一の
関係湿度を有することとなり、吸着部材２９内の吸着量
分布を均一にすることができる。

【００３９】ここで、比較例として、図９に示した本発
明者等が試作した吸着コアにおける吸着性能低下の理由
を、図１０および図１１を参照して述べる。図１０に示
すように、本発明者等が試作した吸着コアは、熱交換部
材である偏平チュ−ブ２６が所定間隔ｈ（図１０の上下
方向の間隔ｈ＝２０ｍｍ）にて並列配置されており、そ
の偏平面は吸着コア１２の上下方向に向けられて伝熱平
面２６ｂを形成している。（図９も参照）そして、偏平
チュ−ブ２６の隙間に吸着部材２９（図１０の水平方向
の厚さｄ₂ ＝２０ｍｍ）が充填されている。

【００４０】吸着時には、吸着部材２９内では、層中央
からの距離に応じて、伝熱平面２６ｂに平行なｙ軸方向
に水蒸気の移動が生じ、ｙ軸方向に図１１（ａ）のよう
な圧力分布が生じる。一方、伝熱平面２６ｂからの距離
に応じて、伝熱平面２６ｂに垂直なｚ方向に熱の移動が
生じ、ｚ軸方向に図１１（ｂ）のような吸着剤温度分布
が生じる。

【００４１】すなわち、本発明者等が試作した吸着コア
では、吸着部材２９内において熱の移動方向と水蒸気の
移動方向は一致しておらず、換言すれば、層法線方向の
吸着剤温度勾配と冷媒（水蒸気）圧力勾配との勾配の向
きは合っていない。よって、図１１（ｃ）に示すよう
に、吸着部材２９内の各部において関係湿度が大きくば
らついて、吸着量が極端に少ない部分が生じるため、吸
着部材２９の吸着性能が低下する。

【００４２】例えば、吸着部材２９の表層部であり且つ
伝熱平面２６ｂ近傍に位置する点Ｃと、吸着部材２９中
央部であり且つ上下の伝熱平面２６ｂ間のほぼ中央部に
位置する点Ｄとを比べてみる（図１０および図１１参
照）。点Ｃにおいては、吸着剤温度が低く且つ水蒸気圧
力が高いことから、関係湿度が高くなり吸着量は増加す
るが、一方、点Ｄにおいては、吸着剤温度が高く且つ水
蒸気圧力も低いことから、関係湿度は低下し、吸着量は
著しく減少する。この点Ｄのような部分の存在によっ
て、吸着量ロスが発生し、吸着コア１２全体の吸着性能
が低下してしまう。

【００４３】以上が、本発明者等が試作した吸着コアに
おける吸着性能低下の理由である。そして、本実施形態
の吸着コアによれば、熱交換部材として伝熱平面２６ｂ
を備えた偏平チュ−ブ２６を用い、この伝熱平面２６ｂ
上に吸着部材２９を形成するという簡単な構成によっ
て、容易に熱と気体冷媒の移動方向の一致が達成でき
る。その結果、本発明者等が試作した吸着コアと比べ
て、吸着部材２９内において関係湿度を均一化すること
ができるため吸着性能が向上でき、また、それによっ
て、吸着剤量を節約できるため吸着コアの小型化が達成
できる。

【００４４】次に、以下に第２〜第５の実施形態につい
て述べるが、主として上記第１実施形態と異なっている
点について述べる。尚、第１実施形態と同一部分には同
符号を付して説明を省略する。また上記と同様の理由か
ら、第１吸着コア１２について述べる。 （第２実施形態）上記第１実施形態では、伝熱平面２６
ｂが偏平チュ−ブ２６の偏平面から構成されているもの
であったのに対し、本実施形態では、伝熱平面２６ｂ
が、図５に示すように、偏平チュ−ブ２６の両側の偏平
面に垂直に接合された伝熱板３３の両面から構成されて
いることを特徴とする。

【００４５】伝熱板３３は、熱伝導性に優れた材料（例
えばアルミニウムや銅等の金属）製であって、両面に広
い伝熱平面２６ｂを有する板であり、この伝熱平面２６
ｂには吸着部材２９が層形状をなして形成されている。
本実施形態の場合、吸着部材２９は、例えばバインダな
どで吸着剤を接着して形成されることが好ましい。そし
て、両面に吸着部材２９が形成された伝熱板３３は、伝
熱平面２６ｂを図５の上下両方向に向けて、気体冷媒の
通過を妨げないだけの隙間を空けて平行に並べられ、偏
平チュ−ブ２６の両側の偏平面に対して垂直に接合され
ている。

【００４６】それによって、例えば吸着時には、偏平チ
ュ−ブ２６内を流れる冷水によって、伝熱板３３が冷却
されるので、気体冷媒は、平行な各吸着部材２９間の隙
間を通って吸着コア１２内へ入る。その後、隙間を形成
する上下吸着部材２９の表面を透過して、吸着部材１２
内を伝熱平面２６ｂに向かって垂直に移動しつつ、吸着
剤に吸着される。一方、吸着部材２９内に生じた熱も、
また、伝熱平面２６ｂに向かって垂直に移動する。

【００４７】このように、本実施形態においても、熱お
よび気体冷媒の移動方向が一致させることができ、上記
第１実施形態に記載したのと同様に、吸着性能向上と吸
着コアの小型化を達成することができる。 （第３実施形態）本実施形態は、上記第１実施形態の構
成に対して、さらに、図６に示すように、複数の波形伝
熱フィン３４が付加されていることを特徴とする。複数
の伝熱フィン３４が、偏平チュ−ブ２６の偏平面からな
る伝熱平面２６ｂ上に、その波形の山部を図６の上下方
向に向けて並列配置されている。この伝熱フィン３４
は、熱伝導性に優れた材料（例えばアルミニウムや銅等
の金属）で作られており、その片側端部が、例えばろう
付け等により、伝熱平面２６ｂに対して垂直に接合され
ている。また、吸着コア１２の上下面には吸着剤を収容
保持するプレ−ト３５が取り付けられている。そして、
伝熱フィン３４の隙間には吸着剤が充填され、伝熱平面
２６ｂに沿って形成された層形状の吸着部材２９の中
に、伝熱フィンが埋設された形となっている。

【００４８】それによって、上記第１実施形態に記載し
たのと同様の効果が得られることに加えて、伝熱フィン
３４が補助伝熱面として作用するため、吸着部材２９内
における熱の移動が促進される。また、伝熱フィン３４
が吸着剤を保持しているため、吸着剤の下方への移動が
防止される。 （第４実施形態）本実施形態は、上記第３実施形態と同
様に複数の波形伝熱フィン３４を用いたものであるが、
図７に示すように、上記第３実施形態と比べて、その配
置が異なっていることを特徴とする。複数の伝熱フィン
３４が、伝熱平面２６ｂ上に、その波形の山部を図７の
前後方向に向けて並列配置されている。そして、伝熱平
面２６ｂに面した側の伝熱フィン３４の山部は、例えば
ろう付け等により、伝熱平面２６ｂに接合されている。

【００４９】また伝熱フィン３４には、吸着剤の粒子径
よりも大きい隙間を持つ多数の貫通穴３６が設けてあ
り、この貫通穴３６を通して、伝熱フィン３４と伝熱平
面２６ｂの間にも吸着剤が侵入して充填されている。こ
の貫通穴３６は例えば、スリット形状または切り起こし
形状をなして形成される。それによって、上記第１実施
形態に記載したのと同様の効果が得られることに加え
て、伝熱フィン３４が補助伝熱面として作用するため、
吸着部材２９内における熱の移動が促進される。

【００５０】（第５実施形態）本実施形態は、第１実施
形態に対して、図８に示すように、偏平チュ−ブ２６の
偏平面が、図８の上下方向に向けられて水平に配置さ
れ、さらに、複数のジグザグ状の伝熱フィン３４が、伝
熱平面２６ｂに対して垂直に形成されていることを特徴
とする。ここで、偏平チュ−ブ２６の上側の偏平面が伝
熱平面２６ｂとして、伝熱フィン３４が補助伝熱面とし
て構成されており、伝熱平面２６ｂ上に吸着部材２９が
層形状をなして形成されている。この時、偏平チュ−ブ
２６の下面と、その下に位置する吸着部材２９の表面お
よび伝熱フィン３４の上端との間には、気体冷媒の通過
に妨げにならないだけの隙間が設けられている。

【００５１】また、偏平チュ−ブ２６の横面に沿って、
吸着コア１２の前後両面を金網等の被覆材３７が貼ら
れ、吸着剤の脱落防止が施されている。勿論、吸着剤
は、バインダ−等で固定されていても構わない。この構
造では偏平チュ−ブ２６の下側の偏平面は伝熱平面とし
て利用されないが、上側の伝熱平面２６ｂと吸着部材２
９においては、上記第１実施形態に記載したのと同様の
効果が得られる。

【００５２】（他の実施形態）本発明に係る伝熱平面
は、実際の平面ではなく、上記第１ないし第５実施形態
において、偏平チュ−ブの代わりに多数の細い円管また
は角パイプを近接して並列配置させて平面を模擬したも
のとしてもよい。また、熱交換部材の伝熱面が、例えば
球面等の曲面または凹凸面であるものにおいても、この
伝熱面上に形成される吸着部材が略均一な厚さの層形状
を有するものとし、その表面から気体冷媒が透過するよ
うにすれば、熱交換部材の伝熱面と冷媒が透過する吸着
部材の表層面とが対向していることになるため、熱と冷
媒の移動方向を一致させることができ、上記各実施形態
とほぼ同様の効果が得られる。

【００５３】熱交換部材は流体によるものでなくとも、
例えば、通電によって吸熱あるいは発熱する材料を用い
た吸熱源、加熱源等を利用するようにしたものでもよ
い。また、上記第２実施形態における偏平面と伝熱板の
成す角度は、直角でなくともよく、吸着コアの大きさや
形状に応じて種々変更してもよい。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における吸着式冷凍装置
の全体構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態における吸着コアの斜視
断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態における吸着コアの吸着
部材部分の拡大斜視断面図である。

【図４】（ａ）本発明の第１実施形態における吸着コア
の吸着部材内の吸着剤温度分布図、（ｂ）この吸着部材
内の冷媒蒸気圧力分布図、（ｃ）この吸着部材内の関係
湿度と吸着量の関係図である。

【図５】本発明の第２実施形態における吸着コアの斜視
断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態における吸着コアの斜視
断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態における吸着コアの斜視
断面図である。

【図８】本発明の第５実施形態における吸着コアの斜視
断面図である。

【図９】本発明者等が試作した吸着コアの斜視断面図で
ある。

【図１０】本発明者等が試作した吸着コアの吸着部材部
分の拡大斜視断面図である。

【図１１】（ａ）本発明者等が試作した吸着コアにおけ
る吸着部材内の吸着剤温度分布図、（ｂ）この吸着部材
内の冷媒蒸気圧力分布図、（ｃ）この吸着部材内の関係
湿度と吸着量の関係図である。

【符号の説明】

１２、１３…吸着コア、２６…偏平チュ−ブ、２６ａ…
熱交換流路、２６ｂ…伝熱平面、２９…吸着部材、３３
…伝熱板、３４…伝熱フィン。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体冷媒を吸着および脱着することがで
   きる吸着剤からなる吸着部材（２９）と、 前記吸着部材（２９）を冷却および加熱する熱交換部材
   （２６）とを有し、 前記吸着部材（２９）が前記熱交換部材（２６）によっ
   て冷却されるときは前記吸着剤に前記気体冷媒が吸着さ
   れ、前記吸着部材（２９）が前記熱交換部材（２６）に
   よって加熱されるときは前記吸着剤から前記気体冷媒が
   脱着するようになっている吸着コア（１２、１３）であ
   って、 前記吸着部材（２９）内における熱の移動方向と前記気
   体冷媒の移動方向とを一致させたことを特徴とする吸着
   式冷凍装置の吸着コア。
2. 【請求項２】 前記熱交換部材（２６）が、冷却流体と
   加熱流体とが交互に流れる熱交換流路（２６ａ）を有す
   るものであり、 前記熱交換流路（２６ａ）に冷却流体が流れるときは前
   記吸着部材（２９）が冷却され、前記熱交換流路（２６
   ａ）に冷却流体が流れるときは、前記吸着部材（２９）
   が加熱されることを特徴とする請求項１に記載の吸着式
   冷凍装置の吸着コア。
3. 【請求項３】 前記熱交換部材（２６）が伝熱平面（２
   ６ｂ）を有し、 前記吸着部材（２９）が前記伝熱平面（２６ｂ）に沿っ
   て設けられた層形状を成すものであり、 前記吸着部材（２９）の層形状において、前記伝熱平面
   （２６ｂ）と接触する面とは反対側の面を前記気体冷媒
   が透過して、前記伝熱平面（２６ｂ）に対して垂直方向
   に移動することを特徴とする請求項１または２に記載の
   吸着式冷凍装置の吸着コア。
4. 【請求項４】 前記熱交換部材が、偏平チュ−ブ（２
   ６）からなるものであり、前記伝熱平面（２６ｂ）が前
   記偏平チュ−ブ（２６）外面の偏平面からなることを特
   徴とする請求項３に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
5. 【請求項５】 前記熱交換部材（２６）が、伝熱板（３
   ３）を有するものであり、前記伝熱平面（２６ｂ）が前
   記伝熱板（３３）の表面からなることを特徴とする請求
   項３に記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。
6. 【請求項６】 前記伝熱平面（２６ｂ）上に複数の伝熱
   フィン（３４）が接触して設けられており、前記伝熱フ
   ィン（３４）によって、前記吸着部材（２９）の冷却お
   よび加熱が促進されることを特徴とする請求項３ないし
   ５のいずれか１つに記載の吸着式冷凍装置の吸着コア。