JP4357340B2 - 吸着式冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、吸着材が冷媒を吸着することにより、冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させる吸着式冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫の多くは、フロン等の冷媒を使用して、冷媒を電動圧縮機で圧縮し、圧縮された高圧・高温の冷媒を空温式又は水冷式の熱交換器で冷却し、この高圧冷媒を膨張弁などにより断熱膨張させることにより生じる冷熱を利用している。
しかしながら、フロンは漏洩或いは廃棄などにより地球環境に悪影響するという問題があり、電動圧縮機は運転時に騒音を発生するという難点がある。
このため、フロンを用いずに騒音発生の少ない吸着式冷蔵庫の研究が行われ始めている。

吸着式熱サイクルは、例えば、特許文献１の吸着ヒートポンプや、特許文献２の冷媒吸着式ヒートポンプなどに開示されているように、固体と気体との熱の移動を伴う吸着・脱着現象を熱サイクルに利用したものであり、吸着材を外部熱源で加熱し、冷媒を脱着させる脱着過程と、吸着材を低温（通常、常温近辺）の状態まで冷却する冷却過程と、低温の状態で冷媒蒸気を吸着材に吸着させる吸着過程から熱サイクルが構成されている。
なお、脱着過程と冷却過程を合わせて再生過程と称される。

脱着過程では、脱着した冷媒の顕熱や凝縮熱を温熱として利用することができ、冷却過程では、吸着材の冷却熱を温熱として利用することができる。
吸着過程では、冷媒蒸気の吸着に際し発生する吸着熱を温熱として利用することができ、冷媒の蒸発に伴う蒸発熱を冷熱として利用することができる。

また、吸着式熱サイクルで消費する外部エネルギーは、主に吸着材を加熱するための外部熱源であって、例えば、深夜電力を利用して再生過程を実施し、昼間に冷熱を発生する吸着過程を行うなど、効率的な運転を行わせることもできる。
すなわち、吸着式熱サイクルでは、冷熱を常温近辺の状態の吸着材に蓄積してこれを損失なく保存でき、必要な時にその冷熱を利用することができるという特徴を有する。

上記吸着式熱サイクルを冷蔵庫に適用した従来技術としては、例えば、特許文献３の吸着式冷蔵庫が挙げられる。
この特許文献３の従来技術は、吸着式冷凍機を冷蔵庫に適用する際の構造的な安定性の向上や冷蔵庫内を流れる冷媒の移動性の向上を目的として、冷蔵室外の下方に吸着材容器を内装した熱媒体流路室を配置し、冷蔵室外の側面に凝縮器を配置し、冷蔵室内下部に蒸発器を配置した吸着式冷蔵庫や、冷蔵室外の下方に凝縮器を配置し、凝縮器の下方に熱媒体流路室を配置した吸着式冷蔵庫などが開示されている。

また、この特許文献３には、蒸発器の形状を縦方向に細長くし、外周面にフィンを設け、内周面にフェルト，金網，焼結金属などの多孔性物質を材料とするウィックを設けることにより、蒸発器下部に流入する冷媒液をウィックの毛管現象によって蒸発器上部に上昇させ、蒸発面積を増加させると共に、冷蔵室上部においても冷熱を発生させることができることが開示されている。

さらにまた、特許文献３には、上記ウィックを凝縮器と蒸発器とを連通する導管内に設置することによって、凝縮器と蒸発器との間の冷媒蒸気の圧力差と共に毛管現象を利用でき、冷媒液の移動性を向上させることができることが開示されている。

なお、この特許文献３の従来技術は、特に、吸着材をシリカゲルとし、冷媒をエタノールとしたものである。
特開２００３−１８５２８８号公報 特開２００１−２４１８０２号公報 特許第３２９５７４３号公報

しかしながら、この特許文献３の従来技術は、蒸発器を冷蔵室内に配置したものであって、蒸発器内で生じた冷熱は、蒸発器を構成する部材を介して伝導し、その表面から冷蔵室内の空気に伝達されるため、蒸発器の内周面にウィックを設けたとしても、増加させられる蒸発面積には自ずと制約があり、また、冷蔵室内の空気との伝熱面積にも制約がある。
すなわち、冷却範囲を大きくは拡大できないという問題がある。

また、常温にある冷蔵室を冷却する初期冷却においては、冷蔵室を構成する部材やその断熱材が主要な被冷却負荷となるが、特許文献３の従来技術では、これらの被冷却負荷を冷蔵室内の空気を介して間接的に冷却せざるを得ず、冷蔵室を冷却する初期冷却に長時間を要するという問題がある。

なお、冷蔵庫としては、携帯型クーラー或いはクーラーボックスといった携帯型があり、これらの冷蔵庫の多くは、予め別の冷凍庫などで製造した氷を冷熱源として利用している。
しかしながら、断熱層を有するとしても大気からの伝熱による損失は避け難く、長期間の冷熱の保存は困難であり、必要な時に利用できる冷熱は著しく少ないという難点がある。

そこで、本発明は、上述した状況に鑑みなされたものであって、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大でき、冷蔵室を冷却する初期冷却を短時間で行うことができる吸着式冷蔵庫を提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
被冷却物を収納する冷蔵室と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室と、前記冷媒を吸着する吸着材を内蔵した吸着室と、前記蒸発室と前記吸着室とを開閉手段を介して連通する導管とを有し、前記吸着材が前記冷媒を吸着することにより、前記冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させる吸着式冷蔵庫において、前記冷蔵室は、周囲を囲む熱伝導性部材で構成され、前記冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、前記蒸発室は、外側周囲を囲む第１の断熱層で構成され、前記蒸発室で発生した冷熱が前記冷蔵室を構成する前記熱伝導性部材を経由して前記冷蔵室内に伝わるようにし、かつ、内部にウィックを配置した蒸発器であり、前記熱伝導性部材と前記ウィックとが密着して重合するよう連結したことを特徴とする攻勢を有するものである。

上記に記載の本発明によれば、冷蔵室を周囲を囲む熱伝導性部材で構成して、冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、蒸発室を外側周囲を囲む第１の断熱層で構成し、蒸発室で発生した冷熱が冷蔵室を構成する熱伝導性部材を経由して冷蔵室内に伝わるようにすることによって、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大でき、冷蔵室を冷却する初期冷却を短時間で行うことができる。また、蒸発室の内部にウィックを配置したので、冷媒をウィックにより蒸発室のほぼ全域に分散させることができ、冷媒の蒸発面積が広がるため、冷媒の蒸発速度が速くなり、冷蔵室を急速に冷却することができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、被冷却物を収納する冷蔵室と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室と、前記冷媒を吸着する吸着材を内蔵した吸着室と、前記冷媒を凝縮せしめる凝縮室と、前記蒸発室と前記吸着室と前記凝縮室とを開閉手段を介して連通し冷媒サイクルを形成する導管とを有し、前記吸着材が前記冷媒を吸着することにより、前記冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させる吸着式冷蔵庫において、前記冷蔵室は、周囲を囲む熱伝導性部材で構成され、前記冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、前記蒸発室は、外側周囲を囲む第１の断熱層で構成され、前記蒸発室で発生した冷熱が前記冷蔵室を構成する前記熱伝導性部材を経由して前記冷蔵室内に伝わるようにし、かつ、内部にウィックを配置した蒸発器であり、前記熱伝導性部材と前記ウィックとが密着して重合するよう連結したことを特徴とする構成を有するものである。
この発明は、冷媒系をクローズド系とした形態である。

上記に記載の本発明によれば、冷蔵室を周囲を囲む熱伝導性部材で構成して、冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、蒸発室を外側周囲を囲む第１の断熱層で構成し、蒸発室で発生した冷熱が冷蔵室を構成する熱伝導性部材を経由して冷蔵室内に伝わるようにすることによって、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大でき、冷蔵室を冷却する初期冷却を短時間で行うことができる。また、蒸発室の内部にウィックを配置したので、冷媒をウィックにより蒸発室のほぼ全域に分散させることができ、冷媒の蒸発面積が広がるため、冷媒の蒸発速度が速くなり、冷蔵室を急速に冷却することができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記第１の断熱層の周囲を囲む外側に上記吸着室が配置されている。
この発明は、上記吸着室の構成に係る。

上記に記載の本発明によれば、吸着室内にある吸着材が冷媒を吸着する際に、吸着熱が発生し、吸着室内の温度が上昇するが、第１の断熱層が吸着室と蒸発室との間を断熱し、蒸発室内の温度上昇を防ぐことができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記第１の断熱層の外側に上記吸着室が配置されている。

上記に記載の本発明によれば、吸着室内にある吸着材が冷媒を吸着する際に、吸着熱が発生し、吸着室内の温度が上昇するが、第１の断熱層が吸着室と蒸発室との間を断熱し、蒸発室内の温度上昇を防ぐことができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着室が、上記吸着材を加熱するための吸着材加熱手段を有している。
この発明は、上記吸着室の再生過程に係る形態である。

上記に記載の本発明によれば、吸着材を吸着材加熱手段により加熱するのみで、吸着材に吸着されていた冷媒が脱着，蒸発するので、吸着室内の吸着材を再生させることができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着室が、上記吸着材を冷却するための吸着材冷却手段を有している。
この発明は、上記吸着室の再生過程に係る形態である。

上記に記載の本発明によれば、吸着材を吸着材冷却手段により冷却するのみで、吸着室内の温度を下げることができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着室が、外側周囲を囲む第２の断熱層で構成されている。
この発明は、上記吸着室の再生過程での放熱防止、或いは火傷防止に係る。

上記に記載の本発明によれば、吸着室の外側周囲には第２の断熱層が形成されているので、吸着室の再生過程における放熱を第２の断熱層により防止することができ、吸着室内の吸着材を効率良く再生し、第２の断熱層に触れても火傷するおそれがない。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着室が、周囲を囲む第２の断熱層で構成されている。
この発明は、上記吸着室の再生過程での放熱防止、或いは火傷防止に係る。

上記に記載の本発明によれば、吸着室の周囲には第２の断熱層が形成されているので、吸着室の再生過程における放熱を第２の断熱層により防止することができ、吸着室内の吸着材を効率良く再生し、第２の断熱層に触れても火傷するおそれがない。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着材加熱手段が、電熱ヒータである。

上記に記載の本発明によれば、吸着材加熱手段を電熱ヒータとしたので、吸着材を電熱ヒータにより効率良く加熱して再生させることができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着材冷却手段が、冷却用の熱媒体出入口を有する熱交換器である。

上記に記載の本発明によれば、吸着材冷却手段を冷却用の熱媒体出入口を有する熱交換器としたので、吸着材を熱交換器による吸着熱と冷却用熱媒体との熱交換により低温の状態まで効率良く冷却することができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着室が、上記蒸発室及び上記凝縮室との連通を切り替え可能に複数設けられている。

上記に記載の本発明によれば、複数の吸着室を設けることにより、吸着式冷蔵庫の連続冷却運転が可能である。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記吸着材が、ゼオライトである。
この発明は、好ましい上記吸着材に係る。

上記に記載の本発明によれば、吸着材をゼオライトとしたので、蒸発した冷媒を吸着性能の優れたゼオライトにより効率良く吸着させることができる。

本発明の吸着式冷蔵庫は、上記冷媒が、水である。
この発明は、好ましい上記冷媒に係る。

上記に記載の本発明によれば、冷媒を水としたので、冷媒が地球環境へ悪影響を与えるおそれがない。

以上に述べたように、本発明によれば、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大でき、冷蔵室を冷却する初期冷却を短時間で行うことができる吸着式冷蔵庫を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して以下に説明する。

（実施例１）
本発明の第１の実施例を図１〜図５に示す。
図１は、本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す正断面図、図２〜図５は、本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の運転動作を説明する模式図である。
本発明の吸着式冷蔵庫は、被冷却物を収納する冷蔵室２と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室３と、冷媒を吸着する吸着材５１を内蔵した吸着室５と、蒸発室３と吸着室５とを開閉手段であるバルブ６を介して連通する導管７とを有し、吸着材５１が冷媒を吸着することにより、冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させるようになっている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、冷蔵室２が、周囲を囲む熱伝導性部材１で構成され、冷蔵室２の周囲を囲む外側に蒸発室３を配置し、蒸発室３が、外側周囲を囲む第１の断熱層４で構成され、蒸発室３で発生した冷熱が冷蔵室２を構成する熱伝導性部材１を経由して冷蔵室２内に伝わるようになっている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、第１の断熱層４の周囲を囲む外側に吸着室５が配置されている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５が、吸着材５１を加熱するための吸着材加熱手段５３を有している。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５が、吸着材５１を冷却するための吸着材冷却手段５４を有している。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５が、外側周囲を囲む第２の断熱層８で構成されている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、蒸発室３が、内部にウィック３１を配置した蒸発器である。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材加熱手段５３が、電熱ヒータである。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材冷却手段５４が、冷却用の熱媒体出入口を有する熱交換器である。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材５１が、ゼオライトである。

本発明の吸着式冷蔵庫は、冷媒が、水である。

本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫は、図１に示すように、周囲を囲むアルミニウムや銅などの熱伝導性部材１で構成された冷蔵室２と、冷蔵室２の外側周囲を取り囲むように配置された蒸発室３と、蒸発室３の外側周囲を取り囲むように構成された第１の断熱層４と、第１の断熱層４の外側周囲を取り囲むように配置された吸着室５と、開閉手段としてのバルブ６を介して蒸発室３と吸着室５とを連通する導管７より構成されている。

蒸発室３の内部には、熱伝導性部材１の外側周囲を取り囲むようにウィック３１が配置されている。

吸着室５は、第２の断熱層８により外側周囲が取り囲まれており、その内部には、顆粒状に成型したゼオライトなどの吸着材５１が金属メッシュなどの吸着容器５２にて保持されると共に、再生時に吸着材５１を加熱するための電熱ヒータなどの吸着材加熱手段５３及び吸着材５１を冷却するための冷却用の熱媒体出入口を備えた冷却パイプ（熱交換器）などの吸着材冷却手段５４が設けられている。

蒸発室３は、バルブ６を介して導管７により吸着室５と連通されている。

さらに、蒸発室３と吸着室５と導管７は、予め減圧処理されて真空状態となっていると共に、冷媒として水が封入されている。
なお、図１において、９は被冷却物を出し入れする際に、吸着式冷蔵庫本体に開閉自在に設けられたドアである。

このような構成による吸着式冷蔵庫において、実際の運転動作を図１及び図２〜図５により説明する。
図２〜図５において、斜線部は水が存在する部分を示し、矢印は水蒸気の移動方向を示す。
なお、図２〜図５では、吸着材加熱手段５３及び吸着材冷却手段５４は、図示を省略している。

図２は、吸着式冷蔵庫として使用前の状態を示す。
この時、冷媒としての水は、蒸発室３の内部に配置されたウィック３１内に保持されている。
吸着室５内の吸着材５１は、既に再生処理されており、バルブ６は閉じているため、吸着室５内は極めて蒸気圧の低い状態を保っている。

図３は、吸着式冷蔵庫として使用中の状態を示す。
図２に示す使用前の状態からバルブ６を開くと、水蒸気が蒸発室３内から導管７，バルブ６を通過して吸着室５内に入り、吸着材５１が水蒸気を吸着し、蒸発室３内の蒸気圧の低下を抑えるように、ウィック３１より水が蒸発する。
この時、蒸発熱が奪われるため、ウィック３１と密着して重合するように連結している熱伝導性部材１が冷却され、その結果、冷蔵室２が冷却されることになる。

本発明の第１の実施例では、冷蔵室２の外側周囲を取り囲むように蒸発室３が設けられているため、冷却面積が広いと共に、冷蔵室２を熱伝導性部材１により構成したことで、蒸発室３で発生した冷熱が冷蔵室２を構成する熱伝導性部材１を経由して冷蔵室２内に伝わり、冷蔵室２を効果的に冷却することができる。

さらに、蒸発室３内にはウィック３１が配置されているので、水を蒸発室３のほぼ全域に分散させることができる。
すなわち、水の蒸発面積が広がるため、水の蒸発速度が速くなり、冷蔵室２を急速に冷却することができる。

さらに、吸着材５１が水分を吸着する際は、吸着熱が発生し、吸着室５内の温度が上昇するが、蒸発室３の外周を覆っている第１の断熱層４が吸着室５と蒸発室３との間を断熱し、蒸発室３内の温度上昇を防ぐことができる。
なお、吸着材５１は、吸着材冷却手段５４により冷却するのが望ましい。

本発明の第１の実施例では、蒸発室３内の水が全て蒸発するか、あるいは吸着材５１が吸着容量に達するまで水分を吸着すると、吸着式冷蔵庫の冷却運転が終了する。

図４及び図５は、吸着材５１を再生している状態を示す。
吸着材５１を吸着材加熱手段５３により加熱すると、図４に示すように、吸着材５１に吸着されていた水は、脱着，蒸発して水蒸気となる。
この水蒸気は、吸着室５内から導管７，バルブ６を通過して蒸発室３内に入り、蒸発室３内で冷却されて凝縮し、液体（水）となってウィック３１に吸収される。
この時、蒸発室３と吸着室５との間は、第１の断熱層４によって断熱されているため、吸着材加熱手段５３により吸着室５内が高温になろうとも、蒸発室３が加熱されることはない。

また、吸着室５の外側周囲には、第２の断熱層８が形成されているため、放熱による熱損失を第２の断熱層８により抑えることができ、効率良く吸着材５１を再生することができると共に、火傷防止にも繋がる。

吸着材５１の水分脱着が完了すると、吸着材加熱手段５３による吸着材５１の加熱を停止した後、図５に示すように、バルブ６を閉じ、吸着材５１を吸着材冷却手段５４により冷却する。
吸着室５内の温度が下がると、図２に示す使用前の状態に戻り、いつでも吸着式冷蔵庫の運転が可能な状態となる。

冷蔵室２内の温度調整は、冷蔵室２内に設置された図示しない温度センサにより検知した検知温度と設定した設定温度に基づき、冷蔵室２内の温度が高い時は、バルブ６を開き、冷蔵室２内の温度が低い時は、バルブ６を閉じることで制御可能である。

（実施例２）
本発明の第２の実施例を図６〜図１３に示す。
図６は、本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す要部側断面図、図７は、本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す要部切断背面図、図８〜図１３は、本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫の運転動作を説明する模式図である。
本発明の吸着式冷蔵庫は、被冷却物を収納する冷蔵室２と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室３と、冷媒を吸着する吸着材５１ａ，５１ｂを内蔵した吸着室５ａ，５ｂと、冷媒を凝縮せしめる凝縮室１０と、蒸発室３と吸着室５ａ，５ｂと凝縮室１０とを開閉手段であるバルブ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅを介して連通し冷媒サイクルを形成する導管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅとを有し、吸着材５１ａ，５１ｂが冷媒を吸着することにより、冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させるようになっている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、冷蔵室２が、周囲を囲む熱伝導性部材１で構成され、冷蔵室２の周囲を囲む外側に蒸発室３を配置し、蒸発室３が、外側周囲を囲む第１の断熱層４で構成され、蒸発室３で発生した冷熱が冷蔵室２を構成する熱伝導性部材１を経由して冷蔵室２内に伝わるようになっている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、第１の断熱層４の外側に吸着室５ａ，５ｂが配置されている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５ａ，５ｂは、吸着材５１ａ，５１ｂを加熱するための吸着材加熱手段５３ａ，５３ｂを有している。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５ａ，５ｂは、吸着材５１ａ，５１ｂを冷却するための吸着材冷却手段５４ａ，５４ｂを有している。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５ａ，５ｂは、周囲を囲む第２の断熱層８ａ，８ｂで構成されている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、蒸発室３は、内部にウィック３１を配置した蒸発器である。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材加熱手段５３ａ，５３ｂが、電熱ヒータである。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材冷却手段５４ａ，５４ｂが、冷却用の熱媒体出入口を有する熱交換器である。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着室５ａ，５ｂが、蒸発室３及び凝縮室１０との連通を切り替え可能に複数設けられている。

本発明の吸着式冷蔵庫は、吸着材５１ａ，５１ｂが、ゼオライトである。

本発明の吸着式冷蔵庫は、冷媒が、水である。

本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫は、図６及び図７に示すように、周囲を囲むアルミニウムや銅などの熱伝導性部材１で構成された冷蔵室２と、冷蔵室２の外側周囲を取り囲むように配置された蒸発室３と、蒸発室３の外側周囲を取り囲むよう構成された第１の断熱層４と、第１の断熱層４の外側に配置された複数の吸着室５ａ，５ｂと、開閉手段としてのバルブ６ａ，６ｂを介して蒸発室３と各吸着室５ａ，５ｂとを連通する導管７ａ，７ｂより構成されている。

蒸発室３の内部には、熱伝導性部材１の外側周囲を取り囲むようにウィック３１が配置されている。

吸着室５ａ，５ｂは、第２の断熱層８ａ，８ｂにより周囲が取り囲まれており、吸着室５ａ，５ｂの内部には、顆粒状に成型したゼオライトなどの吸着材５１ａ，５１ｂが金属メッシュなどの吸着容器５２ａ，５２ｂにて保持されると共に、再生時に吸着材５１ａ，５１ｂを加熱するための電熱ヒータなどの吸着材加熱手段５３ａ，５３ｂ及び吸着材５１ａ，５１ｂを冷却するための冷却用の熱媒体出入口を備えた冷却パイプ（熱交換器）などの吸着材冷却手段５４ａ，５４ｂが設けられている。

蒸発室３は、各々バルブ６ａ，６ｂを介して導管７ａ，７ｂにより吸着室５ａ，５ｂと連通されている。

吸着室５ａ，５ｂは、各々バルブ６ｃ，６ｄを介して導管７ｃ、７ｄにより凝縮室１０と連通されている。

凝縮室１０は、バルブ６ｅを介して導管７ｅにより蒸発室３と連通されている。

さらに、蒸発室３と吸着室５ａ，５ｂと導管７ａ〜７ｅと凝縮室１０は、予め減圧処理されて真空状態となっていると共に、冷媒として水が封入されている。
なお、図６において、９は被冷却物を出し入れする際に、吸着式冷蔵庫本体に開閉自在に設けられたドアである。

このような構成による吸着式冷蔵庫において、実際の運転動作を図６，図７及び図８〜図１３により説明する。
図８〜図１３において、斜線部は水が存在する部分を示し、矢印は水蒸気の移動方向を示す。
なお、図８〜図１３では、吸着材加熱手段５３ａ，５３ｂ及び吸着材冷却手段５４ａ，５４ｂは、図示を省略している。

本発明の第２の実施例では、複数の吸着室５ａ，５ｂを設けることで、吸着式冷蔵庫の連続冷却運転を可能としている。
各吸着室５ａ，５ｂは、吸着過程、再生過程、冷却過程を経て再び吸着過程に戻り、これを繰り返す。

図８は、吸着室５ａが吸着過程の状態を示し、吸着室５ｂが再生過程の状態を示す。
蒸発室３の内部に配置されたウィック３１に保持されている水は、バルブ６ａを開くことで蒸発し、吸着材５１ａよる水蒸気の吸着が始まり、蒸発室３内の水蒸気が導管７ａ，バルブ６ａを通過して吸着室５ａ内に入り、水蒸気は吸着室５ａ内の吸着材５１ａに吸着される。
この時、蒸発熱によりウィック３１が冷却され、熱伝導性部材１を介して冷蔵室２が冷却される。
吸着材５１ａが水分を吸着する際は、吸着熱が発生し、吸着室５ａ内の温度が上昇するので、吸着材５１ａを吸着材冷却手段５４ａにより冷却するのが望ましい。
一方、吸着材５１ｂは、既に水を吸着しており、吸着室５ｂは、バルブ６ｂを閉じた後、バルブ６ｄを開くと共に、吸着材５１ｂを再生するために吸着材加熱手段５３ｂにより加熱することで、吸着材５１ｂに吸着されていた水は脱着，蒸発して水蒸気となり、吸着室５ｂ内の吸着材５１ｂの再生が始まる。
吸着材５１ｂから脱着した水蒸気は、バルブ６ｄを開くことで、吸着室５ｂ内から導管７ｄ，バルブ６ｄを通過して凝縮室１０内に流入し、凝縮室１０内で凝縮して水となる。
なお、凝縮室１０は、全過程において常時空冷により冷却されている。

図９は、吸着室５ｂ内にある吸着材５１ｂの再生が終了し、吸着室５ｂの冷却過程に入っている状態を示す。
吸着材５１ｂは高温となっているため、吸着材５１ｂの吸着材加熱手段５３ｂによる加熱を停止し、バルブ６ｄを閉じ、吸着材５１ｂを吸着材冷却手段５４ｂにより冷却している。
この時、吸着室５ａは依然として吸着過程の状態にあり、冷蔵室２の冷却は継続している。

図１０は、吸着室５ｂの冷却過程が終了し、且つ、凝縮室１０に溜まっていた水の冷却も終了した状態を示す。
吸着室５ａは依然として吸着過程の状態にある。
バルブ６ｅを開くことで、凝縮室１０内の水は、導管７ｅ，バルブ６ｅを通過して蒸発室３内に流入する。
凝縮室１０内から蒸発室３内への水の流入が終了すれば、バルブ６ｅを閉じる。

これら図８から図１０までの過程において、吸着材５１ａは連続して水蒸気を吸着しているので、この間、冷蔵室２は常に冷却されている状態を保っている。

図１１は、図８とは逆に、吸着室５ａが再生過程の状態を示し、吸着室５ｂが吸着過程の状態を示す。
蒸発室３の内部に配置されたウィック３１に保持されている水は、バルブ６ｂを開くことで蒸発し、吸着材５１ｂによる水蒸気の吸着が始まり、蒸発室３内の水蒸気が導管７ｂ，バルブ６ｂを通過して吸着室５ｂ内に入り、水蒸気は吸着室５ｂ内の吸着材５１ｂに吸着される。
この時、蒸発熱によりウィック３１が冷却され、熱伝導性部材１を介して冷蔵室２が冷却される。
吸着材５１ｂが水分を吸着する際は、吸着熱が発生し、吸着室５ｂ内の温度が上昇するので、吸着材５１ｂを吸着材冷却手段５４ｂにより冷却するのが望ましい。
一方、吸着材５１ａは、既に水を吸着しており、吸着室５ａは、バルブ６ａを閉じた後、バルブ６ｃを開くと共に、吸着材５１ａを再生するために吸着材加熱手段５３ａにより加熱することで、吸着材５１ａに吸着されていた水は脱着，蒸発して水蒸気となり、吸着室５ａ内の吸着材５１ａの再生が始まる。
吸着材５１ａから脱着した水蒸気は、バルブ６ｃを開くことで、吸着室５ａ内から導管７ｃ，バルブ６ｃを通過して凝縮室１０内に流入し、凝縮室１０内で凝縮して水となる。

図１２は、吸着室５ａ内にある吸着材５１ａの再生が終了し、吸着室５ａの冷却過程に入っている状態を示す。
吸着材５１ａは高温となっているため、吸着材５１ａの吸着材加熱手段５３ａによる加熱を停止し、バルブ６ｃを閉じ、吸着材５１ａを吸着材冷却手段５４ａにより冷却している。
この時、吸着室５ｂは依然として吸着過程の状態にあり、冷蔵室２の冷却は継続している。

図１３は、吸着室５ａの冷却過程が終了し、且つ、凝縮室１０に溜まっていた水の冷却も終了した状態を示す。
吸着室５ｂは依然として吸着過程の状態にある。
バルブ６ｅを開くことで、凝縮室１０内の水は、導管７ｅ，バルブ６ｅを通過して蒸発室３内に流入する。
凝縮室１０内から蒸発室３内への水の流入が終了すれば、バルブ６ｅを閉じる。

これら図１１から図１３までの過程において、吸着材５１ｂは連続して水蒸気を吸着しているので、この間、冷蔵室２は常に冷却されている状態を保っている。

以上に述べた、図８から図１３までの動作を繰り返し行うことで、連続して冷蔵室２を冷却することができる。
冷蔵室２内の温度調整は、冷蔵室２内に設置された図示しない温度センサにより検知した検知温度と設定した設定温度に基づき、冷蔵室２内の温度が高い時は、図８〜図１０の状態ではバルブ６ａを開き、図１１〜図１３の状態ではバルブ６ｂを開く。
冷蔵室２内の検知温度が設定温度を下回れば、前記各々のバルブ６ａ，６ｂを閉じることで、冷蔵室２内の温度調整を制御可能である。

本実施例において、冷蔵室は熱伝導性部材で構成したことで、蒸発室で発生した冷熱を効率良く冷蔵室内に導くことができると共に、冷蔵室を取り囲むように蒸発室を設けたことで、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大できるので、冷蔵室の急速冷却が可能な構成となっている。
また、蒸発室内に配置されたウィックにより、冷媒としての水は蒸発室全体に行き渡るので、冷媒の蒸発面積を大きく拡大できる。

本発明は、以上、詳細に説明するように、冷蔵室を周囲を囲む熱伝導性部材で構成して、冷蔵室の周囲を囲む外側に蒸発室を配置し、蒸発室を外側周囲を囲む第１の断熱層で構成し、蒸発室で発生した冷熱が冷蔵室を構成する熱伝導性部材を経由して冷蔵室内に伝わるようにすることによって、冷蔵室の蒸発室による冷却範囲を大きく拡大でき、冷蔵室を冷却する初期冷却を短時間で行うことができる吸着式冷蔵庫を提供する効果がある。

なお、本発明は、地球環境への悪影響がない水などの冷媒を用いることができ、殆ど可動部を有さないため騒音発生が少なく、深夜電力を利用した効率的な運転が可能など、多くの特長を有する吸着式熱サイクルを適用した冷蔵庫の実用化に寄与するものであって、その産業上の利用価値は極めて大きい。

本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す正断面図。 本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の使用前の状態を示す模式図。 本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の使用中の状態を示す模式図。 本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の吸着材を再生している状態を示す模式図。 本発明の第１の実施例に係る吸着式冷蔵庫の吸着材の再生が終了している状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す要部側断面図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫の構成を示す要部切断背面図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における一方の吸着室が吸着過程の状態を示し、他方の吸着室が再生過程の状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における他方の吸着室内にある吸着材の再生が終了し、他方の吸着室の冷却過程に入っている状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における他方の吸着室の冷却過程が終了し、且つ、凝縮室に溜まっていた水の冷却も終了した状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における一方の吸着室が再生過程の状態を示し、他方の吸着室が吸着過程の状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における一方の吸着室内にある吸着材の再生が終了し、一方の吸着室の冷却過程に入っている状態を示す模式図。 本発明の第２の実施例に係る吸着式冷蔵庫における一方の吸着室の冷却過程が終了し、且つ、凝縮室に溜まっていた水の冷却も終了した状態を示す模式図。

符号の説明

１ 熱伝導性部材
２ 冷蔵室
３ 蒸発室
４ 第１の断熱層
５，５ａ，５ｂ 吸着室
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ バルブ
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ 導管
８，８ａ，８ｂ 第２の断熱層
９ ドア
１０ 凝縮室
３１ ウィック
５１，５１ａ，５１ｂ 吸着材
５２，５２ａ，５２ｂ 吸着容器
５３，５３ａ，５３ｂ 吸着材加熱手段
５４，５４ａ，５４ｂ 吸着材冷却手段

Claims (13)

1. 被冷却物を収納する冷蔵室と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室と、前記冷媒を吸着する吸着材を内蔵した吸着室と、前記蒸発室と前記吸着室とを開閉手段を介して連通する導管とを有し、前記吸着材が前記冷媒を吸着することにより、前記冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させる吸着式冷蔵庫において、
   前記冷蔵室は、周囲を囲む熱伝導性部材で構成され、前記冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、前記蒸発室は、外側周囲を囲む第１の断熱層で構成され、前記蒸発室で発生した冷熱が前記冷蔵室を構成する前記熱伝導性部材を経由して前記冷蔵室内に伝わるようにし、かつ、内部にウィックを配置した蒸発器であり、前記熱伝導性部材と前記ウィックとが密着して重合するよう連結したことを特徴とする吸着式冷蔵庫。
2. 被冷却物を収納する冷蔵室と、冷媒を蒸発せしめる蒸発室と、前記冷媒を吸着する吸着材を内蔵した吸着室と、前記冷媒を凝縮せしめる凝縮室と、前記蒸発室と前記吸着室と前記凝縮室とを開閉手段を介して連通し冷媒サイクルを形成する導管とを有し、前記吸着材が前記冷媒を吸着することにより、前記冷媒が蒸発させられ、その時に生じる蒸発熱を利用して冷熱を発生させる吸着式冷蔵庫において、
   前記冷蔵室は、周囲を囲む熱伝導性部材で構成され、前記冷蔵室の周囲を囲む外側に前記蒸発室を配置し、前記蒸発室は、外側周囲を囲む第１の断熱層で構成され、前記蒸発室で発生した冷熱が前記冷蔵室を構成する前記熱伝導性部材を経由して前記冷蔵室内に伝わるようにし、かつ、内部にウィックを配置した蒸発器であり、前記熱伝導性部材と前記ウィックとが密着して重合するよう連結したことを特徴とする吸着式冷蔵庫。
3. 上記第１の断熱層の周囲を囲む外側に上記吸着室が配置されている請求項１に記載の吸着式冷蔵庫。
4. 上記第１の断熱層の外側に上記吸着室が配置されている請求項２に記載の吸着式冷蔵庫。
5. 上記吸着室は、上記吸着材を加熱するための吸着材加熱手段を有する請求項１または２に記載の吸着式冷蔵庫。
6. 上記吸着室は、上記吸着材を冷却するための吸着材冷却手段を有する請求項１または２に記載の吸着式冷蔵庫。
7. 上記吸着室は、外側周囲を囲む第２の断熱層で構成されている請求項１または３に記載の吸着式冷蔵庫。
8. 上記吸着室は、周囲を囲む第２の断熱層で構成されている請求項２または４に記載の吸着式冷蔵庫。
9. 上記吸着材加熱手段は、電熱ヒータである請求項５に記載の吸着式冷蔵庫。
10. 上記吸着材冷却手段は、冷却用の熱媒体出入口を有する熱交換器である請求項６に記載の吸着式冷蔵庫。
11. 上記吸着室は、上記蒸発室及び上記凝縮室との連通を切り替え可能に複数設けられている請求項２に記載の吸着式冷蔵庫。
12. 上記吸着材は、ゼオライトである請求項１または２に記載の吸着式冷蔵庫。
13. 上記冷媒は、水である請求項１または２に記載の吸着式冷蔵庫。

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