JP4211716B2 - 吸着式冷凍機用吸着器 - 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、この種の吸着式冷凍機用吸着器として、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、脱着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なう第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おり、それぞれがチューブに流通する熱媒体とフィンを介して熱交換しているため吸着コアおよび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。

また、上記吸着コアおよび熱交換器に、例えば、熱容量の小さいアルミニウム材を用いると、筐体内に封入された冷媒、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がアルミニウム材に必要となることで製造コストが高い問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、フィンを設けずに内部に充填される吸着剤もしくは冷媒と外部を流通する熱媒体とが熱交換可能な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ことが可能な吸着式冷凍機用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２５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、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、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、第１熱交換部材（２２０）および第２熱交換部材（２３０）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突出部（２２０ａ、２３０ａ）を形成して対向結合され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、複数の突出部（２２０ａ、２３０ａ）の内部で吸着剤が冷媒を吸着・脱着できるとともに、複数の突出部（２２０ａ、２３０ａ）の外部に熱媒体を流通させることで吸着剤もしくは冷媒と熱媒体とが熱交換可能である。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にすることが可能となる。しかも、外部に突き出した突出部（２２０ａ、２３０ａ）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が低減できる。

請求項２に記載の発明では、第１熱交換部材（２２０）側の突出部（２２０ａ）は、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、吸着剤の充填効率、もしくは突出部（２２０ａ）の側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突き出し高さ（Ｈ）と、隣り合わせとなる突出部（２２０ａ）とのピッチ（Ｐ）とを求めて最適形状に形成され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、内部に吸着剤が充填される第１熱交換部材（２２０）側の突出部（２２０ａ）の最適形状を吸着効率、吸着速度、充填効率、もしくは突出部（２２０ａ）に掛かるひずみ量に基づいて求めることが可能となった。これにより、突き出し高さ（Ｈ）とピッチ（Ｐ）とで必要吸着能力に応じた突出部（２２０ａ）の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、突出部（２２０ａ）は、その突出部（２２０ａ）の外側と隣り合わせとなる突出部（２２０ａ）の外側との間に形成される隙間幅よりも突出部（２２０ａ）の内側幅のほうが大きく形成され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、具体的には、隙間幅を狭くするほど熱伝達率の向上ができる。従って、内側幅を変化させることなく隙間幅を内側幅よりも小さく形成することにより、吸着剤の充填効率が向上できる。これにより、第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。

請求項４に記載の発明では、突出部（２２０ａ）は、突き出し高さ（Ｈ）が好ましくは０．５ｍｍ以上、１２ｍｍ以下であるとともに、隣り合わせとなる突出部（２２０ａ）とのピッチ（Ｐ）が好ましくは０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下であ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、より具体的には、突き出し高さ（Ｈ）は高くなるほど吸着効率は悪化する。これは水蒸気の抵抗が大となるためである。

しかも、吸着能力は吸着効率に比例して、切換時間に反比例の関係であるため、突き出し高さ（Ｈ）が低くなるほど吸着速度が向上して切換時間が短縮できることで吸着能力の向上ができる。従って、最大が１２ｍｍ以下であることにより、必要吸着剤量の低減および第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。

さらに、突出部（２２０ａ）の内部は略真空状態で保たれているため、高すぎるとひずみ量が大きくなって突出部（２２０ａ）の側面側が湾曲して内部を閉塞させるため最大突き出し高さ（Ｈ）として１２ｍｍ以下が望ましい。ただし、このときの１２ｍｍは、突出部（２２０ａ）の内部に吸着剤が充填されているときであり、吸着剤がないときは１０ｍｍ以下が望ましい。

また、ピッチ（Ｐ）は、小さいほど吸着速度を向上できる。ただし、小さくするほど突出部（２２０ａ）の伝熱面の占める割合が増加するため、吸着剤の充填効率が低下するので、最小を０．７ｍｍ以上とすることにより所定の吸着効率を確保することができる。

請求項５に記載の発明では、第２熱交換部材（２３０）側の突出部（２３０ａ）は、内部に封入される冷媒の蒸発作用および凝縮作用における熱交換効率、もしくは突出部（２３０ａ）の側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突き出し高さ（Ｈ）と、隣り合わせとなる突出部（２３０ａ）とのピッチ（Ｐ）とを求めて最適形状に形成され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、内部に冷媒を封入する第２熱交換部材（２３０）側の突出部（２３０ａ）の最適形状を、熱交換効率もしくは突出部（２３０ａ）に掛かるひずみ量に基づいて求めることが可能となった。これにより、突き出し高さ（Ｈ）とピッチ（Ｐ）とで必要吸着能力に応じた突出部（２３０ａ）の最適形状を形成できることで第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、突出部（２３０ａ）は、第１熱交換部材（２２０）側の突出部（２２０ａ）のピッチ（Ｐ）と同じか、好ましくはより小さく形成され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、第２熱交換部材（２３０）側のピッチ（Ｐ）を好ましくは小さく形成することで、第２熱交換部材（２３０）側の伝熱面積が増加することで蒸発作用および凝縮作用における熱交換効率を向上させることができる。これにより、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、突出部（２３０ａ）は、第１熱交換部材（２２０）側の突出部（２２０ａ）の突き出し高さ（Ｈ）と同じか、好ましくはより低く形成され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、冷媒が封入される第２熱交換部材（２３０）側は、熱交換効率を向上するために突き出し高さ（Ｈ）を高くしたいが、突出部（２３０ａ）の側面側に掛かるひずみ量により限界がある。

ただし、この突出部（２３０ａ）にリブを形成すればこの限りではなく突き出し高さ（Ｈ）を、例えば１０ｍｍまでは可能となる。従って、１０ｍｍを超えなければ、両突出部（２２０ａ、２３０ａ）は同じ突き出し高さ（Ｈ）にでき、吸着側の熱交換効率と蒸発、凝縮の熱交換効率の向上ができる。

ところが、第１熱交換部材（２２０）側は、内部に吸着剤が充填されるため、第２熱交換部材（２３０）側よりも突き出し高さ（Ｈ）を高くしても最大ひずみ量を確保できる。従って、第１熱交換部材（２２０）側に吸着剤の充填量を多くすることができることで第１熱交換部材（２２０）の小型化が図れる。

請求項８に記載の発明では、第２熱交換部材（２３０）は、第１熱交換部材（２２０）よりも板厚を同じにするか、好ましくはより厚くするように形成さ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、好ましくは板厚を厚くすることにより突き出し高さ（Ｈ）を高くすることができるので第２熱交換部材（２３０）側の熱交換効率を向上することができる。これにより、第２熱交換部材（２３０）の小型化が図れる。

請求項９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、熱伝導率の大きく、かつ板厚が０．３ｍｍ以下の金属材料からな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、熱容量を小さくすることができることで吸着能力の向上が図れる。

請求項１０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、銅材料もしくは銅材料を含む合金材料から形成され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、例えば、熱容量の小さいアルミニウム材では水素ガスの発生を防止するために特殊な表面処理を施していたが、銅材料であればその必要がないので製造コストの低減が図れる。

請求項１１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、突出部（２２０ａ、２３０ａ）が好ましくは互いにクロスとなるように対向結合されるか、より好ましくは互いに直交となるように対向結合され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、突出部（２２０ａ、２３０ａ）の内部に封入された冷媒の蒸発、凝縮時における分布を均等とすることができる。さらに、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）とを対向結合させたときに同一方向よりも強度の向上が図れる。

請求項１２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、両者をろう付け、もしくは溶接による金属接合で結合され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、第１熱交換部材（２２０）および第２熱交換部材（２３０）の内部を確実に気密状態にすることができる。

請求項１３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、それぞれの外部に熱媒体を流通する第１、第２扁平チューブ（２５０ｂ、２６０ｂ）が配設され、第１、第２扁平チューブ（２５０ｂ、２６０ｂ）は、吸着剤と冷媒との熱交換が可能となるように、第１熱交換部材（２２０）もしくは第２熱交換部材（２３０）の外部と熱媒体とを熱交換するように構成され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、第２扁平チューブ（２５０ｂ、２６０ｂ）を介することで吸着剤もしくは冷媒と熱媒体との熱交換効率が若干低下するが、吸着剤もしくは冷媒との伝熱面に接触させることで吸着能力の向上が図れる。

請求項１４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）には、それぞれの外部を覆う第１、第２筐体（２５０、２６０）が設けられ、第１筐体（２５０）および第２筐体（２６０）は、吸着剤もしくは冷媒との熱交換が可能となるようにそれぞれの熱媒体を流通させて、第１熱交換部材（２２０）もしくは第２熱交換部材（２３０）の外部と熱媒体とを熱交換するように構成され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、突出部（２２０ａ、２３０ａ）の内部と外部とが直接熱交換ができるため熱交換効率の向上が図れる。これにより、小型の吸着器として構成することが可能となる。

請求項１５に記載の発明では、第１筐体（２５０）および第２筐体（２６０）は、その内側に第１熱交換部材（２２０）もしくは第２熱交換部材（２３０）のそれぞれの外部を覆って対向結合され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、第１、第２筐体（２５０、２６０）が第１熱交換部材（２２０）もしく第２熱交換部材（２３０）に対して簡素な構造で吸着器として構成できるため従来よりも大幅な製造コストの低減が図れる。

請求項１６に記載の発明では、第１筐体（２５０）および第２筐体（２６０）には、それぞれの突出部（２２０ａ、２３０ａ）の先端側に向けて熱媒体を流通させるように流入口（２５０ａ、２６０ａ）を形成したことを特徴としている。

請求項１６に記載の発明によれば、末端側に形成される突出部（２２０ａ、２３０ａ）の根元側は、相手側の第１熱交換部材（２２０）もしくは第２熱交換部材（２３０）と結合するために、例えば、つぶし加工などで平滑面になるように成形していることで、隣り合う突出部（２２０ａ、２３０ａ）の外部との隙間がつぶれやすいため先端側に向けて熱媒体を流通させるようにすることにより熱交換効率の向上が図れる。

請求項１７に記載の発明では、第１筐体（２５０）および第２筐体（２６０）は、樹脂材料から形成され、対向結合された後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されることを特徴としている。請求項１７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１８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）との間には、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）が設けられることを特徴としている。

請求項１８に記載の発明によれば、突出部（２２０ａ、２３０ａ）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、吸着剤の吸着能力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１９に記載の発明では、区画部材（２４０）は、ステンレス材料から形成されることを特徴としている。請求項１９に記載の発明によれば、具体的には、ステンレス材料で形成することにより、飛び出した冷媒が吸着剤に付着することで吸着能力が低下することを防止することができるので吸着能力の向上が図れるとともに耐腐食性にも優れる。

請求項２０に記載の発明では、第１熱交換部材（２２０）は、その内部に充填される吸着剤の内側に第２熱交換部材（２３０）側の内部と連通する通風路（２２０ｃ）が形成されることを特徴としている。

請求項２０に記載の発明によれば、突き出し高さ（Ｈ）が高くなると冷媒の水蒸気抵抗が増加することで吸着剤の吸着速度が低下するが、通風路（２２０ｃ）が形成されることにより吸着効率の向上が図れる。これにより、吸着剤の必要充填量を低減できるため製造コストの低減が図れる。

請求項２１に記載の発明では、第２熱交換部材（２３０）は、その内部に封入される冷媒を吸い込んで保持する保持部材（２３０ｃ）が設けられることを特徴としている。請求項２１に記載の発明によれば、保持部材（２３０ｃ）がないときは、吸着式冷凍機の設置を吸着器が水平方向に設置するように施工指導してきたが、保持部材（２３０ｃ）が設けられることにより、冷媒の液面が傾くことがないため水平設置の施工上の注意点を省略することができる。

請求項２２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）との間には、所定の板厚（α）からなり、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）とを連通する連通孔（２４２ａ）およびその連通孔（２４２ａ）に対して直交方向に形成された空洞（２４２ｂ）を有する断熱部材（２４２）が設けられることを特徴としている。

請求項２２に記載の発明によれば、所定の板厚αを有することで熱伝導率が小さいことで、上述したメッシュ状の区画部材（２４０）よりも熱移動のロスが低減できる。また、第１熱交換部材（２２０）と第２熱交換部材（２３０）とが傾いたときに、第２熱交換部材（２３０）の見掛けの高さが断熱部材（２４２）の板厚（α）が加わることで許容傾斜角度θを大きくすることができる。

請求項２３に記載の発明では、断熱部材（２４２）は、セラミックス材もしくはガラス材のいずれかで形成していることを特徴としている。請求項２３に記載の発明によれば、これらの材料は一般的な樹脂材料に比べて、真空状態の雰囲気内で用いられることで材料からの溶出ガスを発生させない材料として好適である。

請求項２４に記載の発明では、連通孔（２４２ａ）は、少なくとも複数個形成していることを特徴としている。請求項２４に記載の発明によれば、第２熱交換部材（２３０）内の水蒸気（冷媒）の移動が抵抗なく移動させることができる。

請求項２５に記載の発明では、空洞（２４２ｂ）は、少なくとも一つまたは二つ以上形成されるとともに、その開口端が冷媒を封入する注入口（２４４）に接続されることを特徴としている。請求項２５に記載の発明によれば、内部に冷媒を封入する充填作業における真空引きするときに、注入口（２４４）により短時間で所定の真空度を得ることができる。

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５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および図３は吸着器２００の全体構成を示す模式図である。

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。

ところで、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２２１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と、第１熱交換部材２２０の外部を覆う第１筐体２５０と、第２熱交換部材２２０の外部を覆う第２筐体２６０とから構成されている。

第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０は、金属材料からなる板材に、外部に突き出した複数の突出部２２０ａ、２３０ａを形成させたものであり、その金属材料の中で熱伝導率の大きい銅材、もしくは銅を含む合金材料から形成している。しかも、その板厚は、熱容量を小さくするために、例えば、０．３ｍｍ程度以下にしたものが望ましい。

突出部２２０ａ、２３０ａは、長手方向に対して矩形状の溝部となっており、詳しくは後述するが、第１熱交換部材２２０の突出部２２０ａの内部に充填される吸着剤２２１の吸着能力、および第２熱交換部材２３０の突出部２３０ａの内部に封入される冷媒の蒸発能力、凝縮能力に基づいて、所定の突き出し高さＨ、所定のピッチＰに基づいて形成されている。

なお、突き出し高さＨは、図２に示すように、突出部２２０ａ、２３０ａの山部と谷部との高低差を称し、ピッチＰは、隣り合う突出部２２０ａ、２３０ａとの山部（または、谷部）間との距離を称している。そして、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の外周には、平滑面からなる鍔部２２０ｂ、２３０ｂが形成されており、上記突出部２２０ａ、２３０ａを対向するように鍔部２２０ｂ、２３０ｂを組み合わせて、突出部２２０ａ、２３０ａの内部が略真空状態を保つように結合されるものである。

さらに、第１熱交換部材２２０の突出部２２０ａの内部には、所定量の吸着剤２２１（本実施形態では、例えば、シリカゲル）が接着固定により充填されている。また、第２熱交換部材２３０の突出部２３０ａの内部には、所定量の冷媒（本実施形態では、水）が封入されている。なお、本実施形態では、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０を銅材、もしくは銅を含む合金材料から形成したが、これに限らず、これらの他にアルミニウムもしくはアルミニウムを含む合金材料でも良い。

ただし、アルミニウム系の材料では、封入された冷媒、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、突出部２３０ａ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２２１に直接あたることのないようにしたものである。

ところで、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０は、区画部材２４０を挟み込んで、突出部２２０ａ、２３０ａの内部が略真空状態を保つように、例えば、溶接、ろう付けなどの金属接合により鍔部２２０ｂ、２３０ｂを結合している。なお、吸着剤２２１は結合する前に突出部２２０ａの内部に接着固定されるが、冷媒は第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複数の突出部２３０ａ内部に所定量封入されるようにしている。

次に、第１筐体２５０と第２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２に示すように、第１筐体２５０側には隣り合わせとなる突出部２２０ａの外部との隙間に熱媒体Ａが循環するように形成され、第２筐体２６０側には隣り合わせとなる突出部２２０ｂの外部との隙間に熱媒体Ｂが循環するように形成されている。

より具体的には、第１筐体２５０および第２筐体２６０は、樹脂材料からなる成形品であり、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、それぞれの突出部２２０ａ、２３０ａの先端側に向けて熱媒体Ａ、Ｂを流通させるように流入口２５０ａ、２６０ａを形成して、上述した隙間にそれぞれの熱媒体Ａ、Ｂが循環されるように形成している。

そして、それぞれの第１筐体２５０および第２筐体２６０は、図３（ｂ）に示すように、その内側に結合された第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを挟み込んで、第１熱交換部材２２０側に第１筐体２５０を結合し、第２熱交換部材２３０側に第２筐体２６０を結合している。

これにより、それぞれの突出部２２０ａ、２３０ａの外部にそれぞれの熱媒体Ａ、Ｂが流通される。なお、第１筐体２５０および第２筐体２６０は、溶着、接着もしくはゴムなどの気密部材などにより、第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０に結合される。

なお、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、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５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、３個の吸着器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。

以上の構成による吸着器２００は、内部に充填される吸着剤２２１の吸着能力が効率的に発揮するために外部に突き出した複数の突出部２２０ａを第１熱交換部材２２０に形成するとともに、その突出部２２０ａの外部に熱媒体Ａを循環するように第１筐体２５０を形成したものである。つまり、吸着作用における伝熱面積である突出部２２０ａを増大させて吸着能力を向上させることで吸着器２００の小型化を図ることが可能である。

そこで、発明者らの研究により、吸着剤の吸着能力、吸着速度、充填効率、もしくは突出部２２０ａの側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突出部２２０ａの突き出し高さＨとそのピッチＰを求めて最適形状を見出したので図６ないし図９に基づいて説明する。

図６は突出部２２０ａの内部に充填される吸着剤２２１の充填厚さと吸着能力との関係を示す特性図であり、図７は隣り合わせとなる突出部２２０ａとのピッチＰと吸着能力との関係を示す特性図である。また、図８は突き出し高さＨと吸着器２００の必要個数との関係を示す特性図であり、図９は突き出し高さＨとひずみ量との関係を示す特性図である。

まず、図６に示すように、左上に示すのが計算モデルであり、突出部２２０ａの内部に吸着剤２２１が充填され、その突出部２２０ａの外部に熱媒体Ａを流通させている。図中に示すδが吸着剤２２１の充填厚さである。そして、この計算モデルからピッチＰを固定して、充填厚さδをパラメータとして、吸着効率と切替時間との関係を算出した特性であり、ここでは、充填厚さδが厚くなると吸着効率が低下している。これは、充填厚さδが厚くなるほど、蒸発された冷媒の水蒸気の抵抗が大きくなることで吸着効率が低下する。

さらに、吸着能力は、吸着効率に比例し切替時間に反比例の関係となるので、この充填厚さδが厚くなると切替時間も長くなる。なお、この切替時間は吸着剤２２１の吸着速度を示すものであり、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。因みに、本特性においては、ピッチＰが２．５ｍｍで切替時間が１４０ｓｅｃのときに、吸着効率を０．７以上確保するためには、充填厚さδが８ｍｍ以下にする必要がある。

従って、充填厚さδ、言い換えれば、突出部２２０ａの突き出し高さ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。これにより、吸着剤２２１の必要充填量が低減できるとともに、吸着器２００本体の小型化が図れる。

一方、ピッチＰは、図７に示すように、計算モデルから充填厚さδおよび第１熱交換部材２２０の板厚を固定して伝熱距離（ピッチＰ）と吸着効率との関係を算出した特性であり、この特性によれば、伝熱距離（ピッチＰ）が小さいほど吸着効率を高めることができる。ただし、実用上伝熱距離（ピッチＰ）を小さくするほど突出部２２０ａの占める容積が増大し、単位長さあたりの吸着剤２２１の充填量が低下することで吸着効率が低下する。

これを示したのが図中に破線で示す特性であり吸着効率においてピーク値が存在することを見出した。従って、吸着効率が０．７以上を達成可能なピッチＰは０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下が望ましい。

ところで、上述したように、突き出し高さＨを低くすれば吸着速度が向上して吸着能力が向上することができるが、単位面積あたりの吸着剤充填量、つまり充填効率が小さくなるため所定の吸着能力を達成すべく必要充填量を充填すると吸着器２００の必要床面積が増加してくる。そこで、仮に必要床面積を固定すると、上述したように吸着器２００の台数を増加するようになる（図５参照）。

そこで、図８に示すように、吸着器２００の必要床面積を固定して、吸着器２００の必要台数と突き出し高さＨとの関係を算出した特性であり、これによれば、突き出し高さＨを高くするほど必要台数を低減できる。なお、ここでは、条件として、水蒸気の抵抗のない理想値と水蒸気の抵抗ありの実用値とにおける必要台数と突き出し高さＨとの関係を算出して比較した。このときの差が吸着剤２２１の必要充填量の増加分であることを見出した。

ところで、突き出し高さＨは、高くするほど外部からの外圧（熱媒体の循環水圧力＋真空）により突出部２００ａの側面側がひずみにより湾曲して突出部２００ａの内部が閉塞されるため最大高さの制約が伴う。これを求めた特性が図９であり、第１熱交換部材２２０の板厚とリブの有無をパラメータとして、突き出し高さＨとひずみ量との関係を算出した特性である。

なお、ここでは、突出部２００ａの内部に吸着剤２２１を充填させないときの特性である。また、図中に示す０．３および０．４の数値はリブを形成したときのリブ高さである。これによれば、突き出し高さＨが１０ｍｍまでは突出部２００ａの側面側にリブを設ければひずみ量を問題なきレベルまで抑えることが可能である。

ただし、第１熱交換部材２２０の板厚を増加させて厚くするとリブを設けることはなくなるが、板厚を増加させると熱容量が増加するここと製造コストの増加を招く問題があるため、熱容量を小さくするようにしたほうが望ましい。なお、図９で求めた最大突き出し高さＨである１０ｍｍは、突出部２００ａの内部に吸着剤を充填しないときの条件であるので吸着剤を充填されたときは、突き出し高さＨが１２ｍｍ以下とすることが望ましい。

これのことより、最適形状の突出部２２０ａの突き出し高さＨを０．５ｍｍ以上、１２ｍｍ以下、ピッチＰを０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下とすることにした。これによれば、吸着効率、吸着速度、充填効率、もしくはひずみ量が最良となるため吸着能力の向上が図れることで小型化できるとともに、吸着剤２２１の必要充填量の低減も図れる。

次に、第２熱交換部材２３０側の突出部２３０ａの最適形状についても上述と同じように計算モデルを用いて求めることが可能である。ただし、第２熱交換部材２３０側では、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、もしくは上述したひずみ量に基づいて突出部２３０ａの突き出し高さＨとそのピッチＰを求めて最適形状とするものである。なお、本実施形態では、突出部２２０ａの突き出し高さＨを０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、ピッチＰを０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下として、第１熱交換部材２２０とは突き出し高さＨ―の最大を１０ｍｍ以下とすることにした。

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筐体２５０との間、並びに第１吸着器２００側の第２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２２１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２２１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筐体２５０との間で熱媒体を循環させて吸着剤２２１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２２１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１０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筐体２５０と室外熱交換器５００の間、第１吸着器２００側の第２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筐体２５０との間、並びに第２吸着器２００側の第２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筐体２５０との間で熱媒体を循環させて吸着剤２２１の温度上昇を抑制する。

一方、第１吸着器２００側の第１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２２１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２２１の水分吸着能力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および第２熱交換部材２３０は、吸着剤２２１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突出部２２０ａ、２３０ａを形成して対向結合されることにより、突出部２２０ａ、２３０ａの内部で吸着剤２２１が冷媒を吸着・脱着できるとともに、突出部２２０ａ、２３０ａの外部に熱媒体を流通させることで吸着剤２２１もしくは冷媒と熱媒体とが熱交換可能である。

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にすることが可能となる。しかも、外部に突き出した突出部２２０ａ、２３０ａが内部の吸着剤２２１もしくは冷媒と熱媒体との直接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が低減できる。

また、内部に吸着剤が充填される第１熱交換部材２２０側の突出部２２０ａの最適形状を吸着効率、吸着速度、充填効率、もしくは突出部２２０ａに掛かるひずみ量に基づいて求めることが可能となった。

これにより、突き出し高さＨとピッチＰとで必要吸着能力に応じた突出部２２０ａの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。より具体的には、突き出し高さＨが好ましくは０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるとともに、隣り合わせとなる突出部２２０ａとのピッチＰが好ましくは０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下としたことにより、突き出し高さＨは高くなるほど冷媒の水蒸気の抵抗が大となることで吸着効率は悪化する。

さらに、吸着能力は吸着効率に比例して、切替時間に反比例の関係であるため、突き出し高さＨが低くなるほど吸着速度が向上して切換時間が短縮できることで吸着能力の向上ができる。従って、最大が１０ｍｍ以下であることにより、必要吸着剤量の低減および第１熱交換部材２２０の小型化が図れる。

しかも、突出部２２０ａの内部は略真空状態で保たれているため、高すぎるとひずみ量が大きくなって突出部２２０ａの側面側が湾曲して内部を閉塞させるため最大突き出し高さＨとして１０ｍｍ以下が望ましい。また、ピッチＰは、小さいほど吸着速度を向上できる。ただし、小さくするほど突出部２２０ａの伝熱面の占める割合が増加するため、吸着剤の充填効率が低下するので、最小を０．７ｍｍ以上とすることにより所定の吸着効率を確保することができる。

また、第２熱交換部材２３０側の突出部２３０ａは、内部に封入される冷媒の蒸発作用および凝縮作用における熱交換効率、もしくは突出部２３０ａの側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突き出し高さＨと、隣り合わせとなる突出部２３０ａとのピッチＰとを求めて最適形状に形成されることにより、これにより、突き出し高さＨとピッチＰとで必要吸着能力に応じた突出部２３０ａの最適形状を形成できることで第２熱交換部材２３０の小型化が図れる。

また、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０は、熱伝導率の大きく、かつ板厚が０．３ｍｍ以下の金属材料から形成されることにより、熱容量を小さくすることができることで吸着能力の向上が図れる。より具体的には、その金属材料の中で銅材料もしくは銅材料を含む合金材料から形成されることにより、例えば、熱容量の小さいアルミニウム材では水素ガスの発生を防止するために特殊な表面処理を施していたが、銅材料であればその必要がないので製造コストの低減が図れる。

さらに、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とは、両者をろう付け、もしくは溶接による金属接合で結合されることより、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の内部を確実に気密状態にすることができる。

また、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との間には、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が設けられることにより、突出部２２０ａ、２３０ａ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２２１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２２１の吸着能力の低下を防止することができる。さらに、その金属材料をステンレス材料から形成されることより第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との断熱が図れるとともに、飛び出した冷媒が吸着剤２２１に付着して吸着能力の低下を防止することができるので吸着能力の向上が図れるとともに耐腐食性にも優れる。

また、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０には、それぞれの外部を覆う第１、第２筐体２５０、２６０が設けられ、その第１筐体２５０および第２筐体２６０は、吸着剤２２１もしくは冷媒との熱交換が可能となるようにそれぞれの熱媒体を流通させて、第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０の外部と熱媒体とを熱交換するように構成されることにより、突出部２２０ａ、２３０ａの内部と外部とが直接熱交換ができるため熱交換効率の向上が図れる。これにより、小型の吸着器２００として構成することが可能となる。

また、第１筐体２５０および第２筐体２６０は、その内側に第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０のそれぞれの外部を覆って対向結合されることにより、第１、第２筐体２５０、２６０が第１熱交換部材２２０もしく第２熱交換部材２３０に対して簡素な構造で吸着器として構成できるため従来よりも大幅な製造コストの低減が図れる。

さらに、第１筐体２５０および第２筐体２６０には、それぞれの突出部２２０ａ、２３０ａの先端側に向けて熱媒体を流通させるように流入口２５０ａ、２６０ａを形成したことにより、末端側に形成される突出部２２０ａ、２３０ａの根元側は、相手側の第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０と結合するために、例えば、つぶし加工などで平滑面になるように成形していることで、隣り合う突出部２２０ａ、２３０ａの外部との隙間がつぶれやすいため先端側に向けて熱媒体を流通させるようにすることにより熱交換効率の向上が図れる。

また、第１筐体２５０および第２筐体２６０は、樹脂材料から形成され、対向結合された後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されることにより、小型の吸着器２００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。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の突出部２２０ａ、２３０ａを同一の突き出し高さＨとピッチＰとで形成してそれぞれを対向結合させたが、これに限らず、第１熱交換部材２２０側の突出部２２０ａと第２熱交換部材２３０側の突出部２３０ａとを異なる突き出し高さＨ、もしくはピッチＰにしても良い。

具体的には、図１１ないし図１４に基づいて説明する。図１１はピッチＰを第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを異なるように形成したものであり、つまり、第２熱交換部材２３０側のピッチＰ２を第１熱交換部材２２０側のピッチＰ１よりも小さく形成したものである。これによれば、第２熱交換部材２３０側の伝熱面積が増加することで蒸発作用および凝縮作用における熱交換効率を向上させることができる。これにより、第１実施形態よりもより第２熱交換部材２３０の小型化が図れる。

次に、図１２に示すように、突き出し高さＨを第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを異なるように形成したものである。具体的には、第２熱交換部材２３０側の突き出し高さＨ２を第１熱交換部材２２０側の突き出し高さＨ１よりも低く形成したものである。これによれば、冷媒が封入される第２熱交換部材２３０側は、熱交換効率を向上するために突き出し高さＨを高くしたいが、突出部２３０ａの側面側に掛かるひずみ量により限界がある。

ただし、突出部２３０ａにリブを形成すればこの限りではなく突き出し高さＨを、例えば１０ｍｍまでは可能となる。従って、１０ｍｍを超えなければ、両突出部２２０ａ、２３０ａは同じ突き出し高さ（Ｈ）にでき、吸着側の熱交換効率と蒸発、凝縮の熱交換効率の向上ができる。

ところが、第１熱交換部材２２０側は、内部に吸着剤が充填されるため、第２熱交換部材２３０側よりも突き出し高さＨを高くしても最大ひずみ量を確保できるので第２熱交換部材２２０側よりもたかくすることができる。従って、第１熱交換部材２２０側に吸着剤の充填量を多くすることができることで第１熱交換部材２２０の小型化が図れる。

次に、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の突出部２２０ａ、２３０ａが互いに直交となるように対向結合させても良い。これによれば、突出部２２０ａ、２３０ａの内部に封入された冷媒の蒸発、凝縮時における分布を均等とすることができる。しかも、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを対向結合させたときに第１実施形態および本実施形態の同一方向に組み合わせた場合よりも強度の向上が図れる。

なお、以上の実施形態では、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０の板厚を、例えば、０．３ｍｍ以下として同一のものを組み合わせたが、これに限らず、第２熱交換部材２３０の板厚は、第１熱交換部材２２０よりも板厚を厚くするように形成させても良い。これによれば、板厚を厚くすることにより突き出し高さＨを高くすることができるので第２熱交換部材２３０側の熱交換効率を向上することができる。これにより、第２熱交換部材２３０の小型化が図れる。

（第３実施形態）
本実施形態では、以上の第１、第２実施形態よりも、さらに第１熱交換部材２２０側の吸着能力を向上させた一例であり、図１４および図１５に基づいて説明する。具体的には、図１４に示すように、第１熱交換部材２２０側の突出部２２０ａは、その突出部２２０ａの外側と隣り合わせとなる突出部２２０ａの外側との間に形成される隙間幅Ｗ２よりも突出部２２０ａの内側幅Ｗ１のほうが大きく形成させたものである。

これによれば、隙間幅を狭くするほど熱伝達率の向上ができる。従って、内側幅を変化させることなく隙間幅Ｗ２を内側幅Ｗ１よりも小さく形成することにより、単位面積あたりの突出部２２０ａの数が多くなることで吸着剤の充填効率が向上できる。これにより、第１熱交換部材２２０の小型化が図れる。

次に、図１５に示すように、第１熱交換部材２２０は、その内部に充填される吸着剤２２１の内側に第２熱交換部材２３０側の内部と連通する通風路２２０ｃを形成させると良い。これによれば、突き出し高さＨが高くなると冷媒の水蒸気抵抗が増加することで吸着剤の吸着速度が低下するが、通風路２２０ｃが形成されることにより、吸着効率の向上が図れる。これにより、吸着剤の必要充填量を低減できるため製造コストの低減が図れる。

（第４実施形態）
以上の実施形態では、突出部２２０ａ、２３０ａの形状を長手方向に対して矩形状の溝部で形成させたが、これに限らず、横断面の形状が略楕円状からなる突出部２２０ａ、２３０ａを縦列および横列に複数個形成しても良い。

さらに、以上の実施形態では、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを別体で形成して対向結合するように構成したが、これに限らず、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを一体に形成して対向結合するように構成しても良い。

具体的には、図１６に示すように、図中左側に第１熱交換部材２２０と図中右側に第２熱交換部材２３０とを一体に構成するとともに、それぞれの突出部２２０ａ、２３０ａを横断面の形状が略楕円状で形成し、かつ縦列および横列に複数個、左右対称となるように形成したものである。そして、左右の第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを図中に示す矢印の方向に組み合わせることで対向させることができるようになっている。

ところで、突出部２２０ａ、２３０ａの縦断面の形状は、以上の実施形態と同様の形状である。以上の構成によれば、単位面積あたりの突出部２２０ａ、２３０ａの伝熱面積を増加することが可能となる。なお、本実施形態では、突出部２２０ａ、２３０ａの横断面の形状を略楕円状に形成したが、この形状には限らない。

（第５実施形態）
以上の実施形態では、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との間に、熱伝導率の小さいステンレス材料からなるメッシュ状の区画部材２４０を配設したが、これに限らず、所定の板厚からなる断熱部材２４２を配設させても良い。本実施形態では、メッシュ状の区画部材２４０よりも熱移動のロスの低減と、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との内部に冷媒を封入する注入口２４４の配設のしやすさとを図っている。

具体的には、図１７および図１８に示すように、メッシュ状の区画部材２４０の代わりに所定の板厚αを有する断熱部材２４２を配設するとともに、その断熱部材２４２には、第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０とを連通する連通孔２４２ａおよびその連通孔２４２ａに対して直交方向に形成された空洞２４２ｂを形成している。

また、上下方向に貫通する連通孔２４２ａはｎ個以上複数個形成され、水平方向に貫通する空洞２４２ｂは、少なくとも外径φ相当の空洞が一つ形成されている。そして、その空洞２４２ｂの開口端に冷媒を封入する注入口２４４が差し込まれるように形成している。

そして、この断熱部材２４２は、セラミックス材もしくはガラス材から形成している。これは、真空状態が保たれる突出部２２０ａ、２３０ａ内部にて、樹脂材料のように材料からの溶出ガスが発生しない断熱材としている。

以上の構成による本実施形態の断熱部材２４２を設けることにより、注入口２４４が空洞２４２ｂに設けられることで、内部に冷媒を封入する充填作業における真空引きするときに、短時間で所定の真空度を得ることができる。また、複数個の連通孔２４２ａにより第２熱交換部材２３０内の水蒸気（冷媒）の移動が抵抗なく移動させることができる。さらに、断熱部材２４２がセラミックス材もしくはガラス材からなり、所定の板厚αを有することで、熱伝導率が小さいことで熱移動のロスが低減できる。

また、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０が傾いたときに、図１９に示すように、第２熱交換部材２３０の見掛けの高さｈが（ｈ＋α）となって、許容傾斜角度θを大きくすることができる。

ところで、以上の第５実施形態では、断熱部材２４２に形成する空洞２４２ｂを水平方向に一つ形成したが、これに限らず、図２０（ａ）に示すように二つ形成しても良い。また、図２０（ｂ）に示すように二つ以上形成しても良い。さらに、図２０（ｃ）および図２０（ｄ）に示すように、これらの空洞２４２ｂの断面形状が三角状、楕円状、もしくはこれ以外に矩形状に形成しても良い。
（他の実施形態）
以上の実施形態では、突出部２２０ａ、２３０ａの外部を覆う第１、第２筐体２５０、２６０が設けられ、その第１筐体２５０および第２筐体２６０は、吸着剤２２１もしくは冷媒との熱交換が可能となるようにそれぞれの熱媒体を流通させて、第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０の外部と熱媒体とを熱交換するように構成したが、これに限らず、図２１に示すように、第１熱交換部材２２０および第２熱交換部材２３０は、突出部２２０ａ、２３０ａの外部に熱媒体を流通する第１、第２扁平チューブ２５０ｂ、２６０ｂが配設され、この第１、第２扁平チューブ２５０ｂ、２６０ｂは、吸着剤と冷媒との熱交換が可能となるように、第１熱交換部材２２０もしくは第２熱交換部材２３０の外部と熱媒体とを熱交換するように構成しても良い。

これによれば、第１、第２扁平チューブ２５０ｂ、２６０ｂを介することで吸着剤２２１もしくは冷媒と熱媒体との熱交換効率が若干低下するが、吸着剤２２１もしくは冷媒との伝熱面に接触させることで吸着能力の向上が図れる。

また、以上の実施形態では、第２熱交換部材２３０側の突出部２３０ａの内部に所定量の冷媒を封入したが、車両に搭載される吸着式冷凍機においては、車両が傾くと、吸着器２００も傾くときがある。突出部２３０ａの内部に封入された冷媒の液面が傾くことで、上方に充填された吸着剤２２１に直接液相冷媒をあてることになって吸着能力の低下を招くことがある。さらに、車両以外に設置される吸着式冷凍機では、吸着器２００が水平方向に設置するように施工指導してきた。

本実施形態では、これを防止するために、図２２に示すように、第２熱交換部材２３０側の突出部２３０ａの内部に封入される冷媒を吸い込んで保持する保持部材２３０ｃを設けたものである。これによれば、冷媒の液面が傾くことがないため水平設置の施工上の注意点を省略することができるとともに、例えば、図に示すように、吸着器２００を９０°傾けて設置しても良い。これにより、設置の自由度が向上する
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実施形態における第１熱交換部材２２０、第２熱交換部材２３０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（ａ）は組み付け前の分解正面図、（ｂ）は組み付け後の正面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態における吸着器２００の全体構成を示す模式図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の変形例における吸着器２００の全体構成を示す模式図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。 吸着剤２２１の充填厚さと吸着能力との関係を示す特性図である。 隣り合わせとなる突出部２２０ａとのピッチＰと吸着能力との関係を示す特性図である。 突き出し高さＨと吸着器２００の必要個数との関係を示す特性図である。 突き出し高さＨとひずみ量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実施形態における突出部２２０ａ、２３０ａのピッチＰの関係を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における突出部２２０ａ、２３０ａの突き出し高さＨの関係を示す説明図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態における第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０との組み合わせに関する説明図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。 本発明の第３実施形態における突出部２２０ａ、２３０ａの幅Ｗ１、Ｗ２の関係を示す説明図である。 本発明の第３実施形態における突出部２２０ａ、２３０ａの構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態における第１熱交換部材２２０と第２熱交換部材２３０の全体構成を示す模式図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態における第１熱交換部材２２０、第２熱交換部材２３０の全体構成を示す模式図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部拡大図である。 本発明の第５実施形態における断熱部材２４２の構成を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態における第１熱交換部材２２０、第２熱交換部材２３０の作用効果を示す説明図である。 （ａ）ないし（ｄ）は本発明の第５実施形態の変形例における断熱部材２４２の構成を示す斜視図である。 他の実施形態における吸着器２００の構成を示す模式図である。 他の実施形態の変形例における吸着器２００の構成を示す模式図である。

符号の説明

２２０…第１熱交換部材
２２０ａ…突出部
２２０ｃ…通風路
２３０…第２熱交換部材
２３０ａ…突出部
２３０ｃ…保持部材
２４０…区画部材
２４２…断熱部材
２４２ａ…連通孔
２４２ｂ…空洞
２４４…注入口
２５０…第１筐体
２５０ａ…流入口
２５０ｂ…第１扁平チューブ
２６０…第２筐体
２６０ａ…流入口
２６０ｂ…第２扁平チューブ

Claims (25)

1. 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、
   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、
   前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）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突出部（２２０ａ、２３０ａ）を形成して対向結合され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）側の前記突出部（２２０ａ）は、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、吸着剤の充填効率、もしくは前記突出部（２２０ａ）の側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突き出し高さ（Ｈ）と、隣り合わせとなる前記突出部（２２０ａ）とのピッチ（Ｐ）とを求めて最適形状に形成され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. 前記突出部（２２０ａ）は、その突出部（２２０ａ）の外側と隣り合わせとなる前記突出部（２２０ａ）の外側との間に形成される隙間幅よりも前記突出部（２２０ａ）の内側幅のほうが大きく形成され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. 前記突出部（２２０ａ）は、突き出し高さ（Ｈ）が好ましくは０．５ｍｍ以上、１２ｍｍ以下であるとともに、隣り合わせとなる前記突出部（２２０ａ）とのピッチ（Ｐ）が好ましくは０．７ｍｍ以上、４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２または請求項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（２３０）側の前記突出部（２３０ａ）は、内部に封入される冷媒の蒸発作用および凝縮作用における熱交換効率、もしくは前記突出部（２３０ａ）の側面側に掛かるひずみ量に基づいて、突き出し高さ（Ｈ）と、隣り合わせとなる前記突出部（２３０ａ）とのピッチ（Ｐ）とを求めて最適形状に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
6. 前記突出部（２３０ａ）は、前記第１熱交換部材（２２０）側の前記突出部（２２０ａ）のピッチ（Ｐ）と同じか、好ましくはより小さく形成され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. 前記突出部（２３０ａ）は、前記第１熱交換部材（２２０）側の前記突出部（２２０ａ）の突き出し高さ（Ｈ）と同じか、好ましくはより低く形成されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
8. 前記第２熱交換部材（２３０）は、前記第１熱交換部材（２２０）よりも板厚を同じにするか、好ましくはより厚くするように形成されることを特徴とする請求項５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）および前記第２熱交換部材（２３０）は、熱伝導率の大きく、かつ板厚が０．３ｍｍ以下の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熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）は、銅材料もしくは銅材料を含む合金材料から形成されることを特徴とする請求項９に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
11. 前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）は、前記突出部（２２０ａ、２３０ａ）が好ましくは互いにクロスとなるように対向結合されるか、より好ましくは互いに直交となるように対向結合されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
12. 前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）は、両者をろう付け、もしくは溶接による金属接合で結合され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. 前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）は、それぞれの外部に熱媒体を流通する第１、第２扁平チューブ（２５０ｂ、２６０ｂ）が配設され、前記第１、第２扁平チューブ（２５０ｂ、２６０ｂ）は、吸着剤と冷媒との熱交換が可能となるように、前記第１熱交換部材（２２０）もしくは前記第２熱交換部材（２３０）の外部と熱媒体とを熱交換するように構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
14. 前記第１熱交換部材（２２０）および前記第２熱交換部材（２３０）には、それぞれの外部を覆う第１、第２筐体（２５０、２６０）が設けられ、前記第１筐体（２５０）および前記第２筐体（２６０）は、吸着剤もしくは冷媒との熱交換が可能となるようにそれぞれの熱媒体を流通させて、前記第１熱交換部材（２２０）もしくは前記第２熱交換部材（２３０）の外部と熱媒体とを熱交換するように構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
15. 前記第１筐体（２５０）および前記第２筐体（２６０）は、その内側に前記第１熱交換部材（２２０）もしくは前記第２熱交換部材（２３０）のそれぞれの外部を覆って対向結合されることを特徴とする請求項１４に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
16. 前記第１筐体（２５０）および前記第２筐体（２６０）には、それぞれの前記突出部（２２０ａ、２３０ａ）の先端側に向けて熱媒体を流通させるように流入口（２５０ａ、２６０ａ）を形成したことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
17. 前記第１筐体（２５０）および前記第２筐体（２６０）は、樹脂材料から形成され、対向結合された後に、少なくとも二つ以上の複数個積層されることを特徴とする請求項１４ないし請求項１６のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
18. 前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）との間には、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）が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
19. 前記区画部材（２４０）は、ステンレス材料から形成されることを特徴とする請求項１８に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
20. 前記第１熱交換部材（２２０）は、その内部に充填される吸着剤の内側に前記第２熱交換部材（２３０）側の内部と連通する通風路（２２０ｃ）が形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
21. 前記第２熱交換部材（２３０）は、その内部に封入される冷媒を吸い込んで保持する保持部材（２３０ｃ）が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
22. 前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）との間には、所定の板厚（α）からなり、前記第１熱交換部材（２２０）と前記第２熱交換部材（２３０）とを連通する連通孔（２４２ａ）およびその連通孔（２４２ａ）に対して直交方向に形成された空洞（２４２ｂ）を有する断熱部材（２４２）が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項２１のいずれか一項に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
23. 前記断熱部材（２４２）は、セラミックス材もしくはガラス材のいずれかで形成していることを特徴とする請求項２２に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
24. 前記連通孔（２４２ａ）は、少なくとも複数個形成していることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の吸着式冷凍機用吸着器。
25. 前記空洞（２４２ｂ）は、少なくとも一つまたは二つ以上形成されるとともに、その開口端が冷媒を封入する注入口（２４４）に接続されることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の吸着式冷凍機用吸着器。

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