JP2016217473A - Valve, adsorption type heat pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブ、吸着式ヒートポンプに関する。 The present invention relates to a valve and an adsorption heat pump.
特許文献1には、吸着式冷凍機が開示されている。この吸着式冷凍機では、熱媒体が流通する空間が、大気圧よりも低圧とされた閉空間とされている。この閉空間は、蒸発器、凝縮器及び2つの吸着器等により形成されている。蒸発器、凝縮器及び2つの吸着器の各室同士を連通する連通口には、板状の弁体が設けられている。この弁体は、各室の圧力差によって開閉するようになっている。 Patent Document 1 discloses an adsorption refrigerator. In this adsorption refrigerator, the space through which the heat medium flows is a closed space whose pressure is lower than the atmospheric pressure. This closed space is formed by an evaporator, a condenser, two adsorbers, and the like. A plate-like valve body is provided at a communication port that communicates the chambers of the evaporator, the condenser, and the two adsorbers. The valve body is configured to open and close due to a pressure difference between the chambers.
ここで、吸着式ヒートポンプにおける閉空間の各室同士を連通する連通口(連通路)を切り替える三方弁等のバルブに用いられる弁部材としては、エアシリンダ等のアクチュエータにより動作する弁部材がある。このような弁部材では、弁部材の一部が閉空間の外部に露出し、閉空間の外部に配置されたアクチュエータによって駆動される。 Here, as a valve member used for a valve such as a three-way valve that switches communication ports (communication passages) communicating with each other in the closed space in the adsorption heat pump, there is a valve member that is operated by an actuator such as an air cylinder. In such a valve member, a part of the valve member is exposed to the outside of the closed space and is driven by an actuator disposed outside the closed space.
この構成では、閉空間の内部が大気圧よりも低圧とされる一方、閉空間の外部が大気圧とされるため、大気圧が弁部材に作用し、弁部材を開弁又は閉弁する際に大気圧に対抗して弁部材を駆動する必要がある。これにより、弁部材を駆動する駆動力が大きくなる。 In this configuration, the inside of the closed space is set to a pressure lower than the atmospheric pressure, while the outside of the closed space is set to the atmospheric pressure. Therefore, when the atmospheric pressure acts on the valve member, the valve member is opened or closed. Therefore, it is necessary to drive the valve member against the atmospheric pressure. Thereby, the drive force which drives a valve member becomes large.
また、前述の弁部材を直線運動で駆動して、連通口(連通路)を切り替える場合では、直線運動する運動方向に連通口(連通路)を配置する必要があるため、弁部材のストロークが運動方向に長くなる。 In addition, when the valve member is driven by a linear motion and the communication port (communication passage) is switched, the communication member (communication passage) needs to be arranged in the direction of linear motion. Longer in the direction of movement.
本発明は、上記事実を考慮し、弁部材を駆動する駆動力を低減し、且つ弁部材のストロークを小さくすることができるバルブを得ることを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a valve that can reduce the driving force for driving the valve member and reduce the stroke of the valve member.
請求項1の発明は、3つ以上のポートを有し、前記3つ以上のポートのそれぞれに接続部が接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、を備える。 The invention of claim 1 has three or more ports, and a casing in which a connection space is connected to each of the three or more ports to form a closed space whose pressure is lower than atmospheric pressure. A valve member that is housed inside the housing and is rotatably supported by the housing and communicates according to a rotational position, and a valve member that is disposed outside the housing and linearly moves the valve member by a magnetic force. A drive unit that moves, and a conversion mechanism that converts a linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion and changes a rotational position of the valve member.
請求項1の構成によれば、閉空間とされた筐体の内部に収容された弁部材を、駆動部が筐体の外部から磁力により直線運動させる。変換機構は、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。 According to the configuration of the first aspect, the drive unit causes the drive member to linearly move from the outside of the casing by the magnetic force, with respect to the valve member housed in the casing that is a closed space. The conversion mechanism converts the linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion, and changes the rotational position of the valve member. The valve member switches a port to be communicated depending on the rotation position.
ここで、請求項1の構成では、閉空間が大気圧よりも低圧とされているが、弁部材は閉空間の内部に収容されているため、弁部材に対して大気圧が作用しない。このため、弁部材の一部が閉空間の外部に露出して弁部材に対して大気圧が作用する場合(第1比較例)に比べ、弁部材を駆動する駆動力を低減できる。 Here, in the configuration of the first aspect, the closed space is set to a pressure lower than the atmospheric pressure. However, since the valve member is accommodated in the closed space, the atmospheric pressure does not act on the valve member. For this reason, compared with the case where a part of valve member is exposed outside the closed space and the atmospheric pressure acts on the valve member (first comparative example), the driving force for driving the valve member can be reduced.
また、請求項1では、前述のように、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。このため、弁部材の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合(第2比較例)に比べ、弁部材の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第2比較例に比べて、弁部材のストロークを小さくすることができる。 Further, in the first aspect, as described above, the port to be communicated is switched by converting the linear motion of the valve member by the drive unit into the rotational motion and changing the rotational position of the valve member. For this reason, the amount of movement of the valve member in the linear motion direction compared to the case of switching the port that communicates the valve member with the position in the linear motion direction without converting the linear motion of the valve member into the rotational motion (second comparative example). Even if is small, the port to communicate with can be switched. Therefore, the stroke of the valve member can be reduced as compared with the second comparative example described above.
請求項2の発明は、吸着式ヒートポンプに用いられる請求項1に記載のバルブであって、前記筐体は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する3つ以上の反応器のそれぞれに前記3つ以上のポートのそれぞれが直接又は間接的に接続され、前記閉空間で吸着質が流通する。
Invention of
請求項2の構成によれば、弁部材の回転位置によって連通させるポートを切り替えることで、吸着質が流通する反応器を切り替えることができる。
According to the structure of
ここで、請求項2の構成では、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。したがって、ポートを弁部材の回転方向にずらして配置することができるため、吸着質が流通する反応器の数を増やしてポート数を増加させても、弁部材のストロークを小さく維持できる。
Here, in the structure of
請求項3の発明では、前記3つ以上のポートは、第1ポート、第2ポート及び第3ポートを含み、前記第1ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転軸方向の一端側で開口し、前記第2ポート及び前記第3ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転方向の異なる位置で前記回転軸方向に対する交差方向に開口し、前記弁部材の内部には、一端部が前記第1ポートと連通し、他端部が前記弁部材の回転位置によって前記第2ポート及び前記第3ポートの一方と連通する流路が形成されている。 In the invention of claim 3, the three or more ports include a first port, a second port, and a third port, and the first port is located at one end side in the rotation axis direction of the valve member in the housing. The second port and the third port open in a direction intersecting the rotation axis direction at different positions in the casing in the rotation direction of the valve member, and one end portion is provided inside the valve member. A flow path is formed which communicates with the first port and whose other end communicates with one of the second port and the third port depending on the rotational position of the valve member.
請求項3の構成によれば、弁部材の流路の一端部が、弁部材の回転軸方向の一端側で開口している第1ポートと連通している。一方、流路の他端部が弁部材の回転位置によって第2ポート及び第3ポートの一方と連通する。これにより、弁部材の回転位置を変えることで、第1ポートと第2ポートとを連通する状態と、第1ポートと第3ポートとを連通する状態と、に切り替えることができる。 According to the structure of Claim 3, the one end part of the flow path of a valve member is connected with the 1st port opened in the one end side of the rotating shaft direction of a valve member. On the other hand, the other end of the flow path communicates with one of the second port and the third port depending on the rotational position of the valve member. Thereby, it can switch to the state which connects a 1st port and a 2nd port, and the state which communicates a 1st port and a 3rd port by changing the rotation position of a valve member.
請求項4の発明では、前記流路の前記他端部は、前記弁部材の回転位置によって、前記第2ポート及び前記第3ポートのいずれとも非連通とされる。 According to a fourth aspect of the present invention, the other end portion of the flow path is not communicated with any of the second port and the third port depending on the rotational position of the valve member.
請求項4の構成によれば、弁部材の回転位置を変えることで、第1ポートが第2ポート及び第3ポートのいずれとも連通しない非連通状態に切り替えることができる。 According to the configuration of the fourth aspect, the first port can be switched to a non-communication state in which neither the second port nor the third port is communicated by changing the rotational position of the valve member.
請求項5の発明では、前記変換機構は、前記筐体に設けられ、前記弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合して、該螺旋溝に沿った螺旋方向に回転可能に支持する球状の支持部で構成される。
According to a fifth aspect of the present invention, the conversion mechanism is provided in the housing, is fitted into a spiral groove formed on the outer periphery of the valve member, and is supported rotatably in a spiral direction along the spiral groove. Consists of a spherical support.
請求項5の構成によれば、弁部材を回転軸方向に沿った直線運動させることで、弁部材を螺旋溝に沿った螺旋方向に回転させることができる。そして、弁部材の回転位置が変わることで、連通させるポートを切り替えることができる。 According to the configuration of the fifth aspect, the valve member can be rotated in the spiral direction along the spiral groove by causing the valve member to linearly move along the rotation axis direction. And the port to communicate can be switched by the rotation position of a valve member changing.
ここで、請求項5の構成では、変換機構が、弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合する球状の支持部で構成される。このように、弁部材の支持構造により変換機構が構成されているので、弁部材の支持構造と別体で変換機構する場合に比べ、バルブの構成が簡素化できる。 Here, in the structure of Claim 5, a conversion mechanism is comprised by the spherical support part fitted to the spiral groove formed in the outer periphery of a valve member. Thus, since the conversion mechanism is configured by the support structure of the valve member, the configuration of the valve can be simplified compared to the case where the conversion mechanism is provided separately from the support structure of the valve member.
請求項6の発明は、前記筐体の内部に収容され、前記弁部材の回転軸方向の一方に前記弁部材を弾性力により付勢する弾性部材を備え、前記駆動部は、前記弾性部材の付勢力に対抗して前記弾性部材の付勢方向とは反対方向へ前記弁部材を直線運動させる。 The invention according to claim 6 is provided with an elastic member that is housed in the housing and urges the valve member with an elastic force on one side in a rotation axis direction of the valve member, and the drive unit includes the elastic member. The valve member is linearly moved in a direction opposite to the urging direction of the elastic member against the urging force.
請求項6の構成によれば、弾性部材の付勢力により、弁部材が弁部材の回転軸方向の一方に移動する。また、駆動部が、弾性部材の付勢力に対抗して弾性部材の付勢方向とは反対方向へ弁部材を直線運動させる。変換機構が、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。 According to the structure of Claim 6, a valve member moves to one side of the rotating shaft direction of a valve member with the urging | biasing force of an elastic member. Further, the drive unit linearly moves the valve member in a direction opposite to the urging direction of the elastic member against the urging force of the elastic member. The conversion mechanism converts the linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion, and changes the rotational position of the valve member. The valve member switches a port to be communicated depending on the rotation position.
このように、駆動部は弁部材を一方向に駆動すればよいので、弁部材の回転軸方向の一方及び他方の両方向に駆動部が弁部材を駆動する場合に比べ、駆動部の構成を簡素化できる。 Thus, since the drive unit only needs to drive the valve member in one direction, the configuration of the drive unit is simplified compared to the case where the drive unit drives the valve member in both one and the other directions of the rotation axis direction of the valve member. Can be
請求項7の発明では、前記筐体は、非磁性材で形成されている。 In the invention of claim 7, the casing is formed of a non-magnetic material.
請求項7の構成によれば、筐体が非磁性材で形成されているので、駆動部から弁部材へ作用する磁力が影響を受けることを抑制できる。 According to the structure of Claim 7, since the housing | casing is formed with the nonmagnetic material, it can suppress that the magnetic force which acts on a valve member from a drive part is received.
請求項8の発明では、前記筐体は、前記非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されている。 In the invention according to claim 8, the casing is formed of austenitic stainless steel as the nonmagnetic material.
請求項8の構成によれば、筐体が非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されているので、領域間で流通する流体として、水等を用いた場合でも筐体が腐食しにくい。 According to the structure of Claim 8, since the housing | casing is formed with the austenitic stainless steel as a nonmagnetic material, even when water etc. are used as a fluid which distribute | circulates between area | regions, a housing | casing is hard to corrode.
請求項9の発明は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する3つ以上の反応器と、3つ以上のポートを有し、前記3つ以上のポートのそれぞれに前記3つ以上の反応器のそれぞれが直接又は間接的に接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、を備える。 The invention according to claim 9 has three or more reactors that generate at least one of cold and hot, and three or more ports, and each of the three or more ports has the three or more reactors. A casing in which a closed space in which each is directly or indirectly connected and set to a pressure lower than the atmospheric pressure is formed, and is housed in the casing and rotatably supported by the casing; A valve member that switches the port to be communicated according to a rotational position, a drive unit that is disposed outside the housing and linearly moves the valve member by magnetic force, and converts the linear motion of the valve member by the drive unit into rotational motion And a conversion mechanism that changes the rotational position of the valve member.
請求項9の構成によれば、閉空間とされた筐体の内部に収容された弁部材を、駆動部が筐体の外部から磁力により直線運動させる。変換機構は、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。これにより、吸着質が流通する反応器を切り替えることができる。 According to the configuration of the ninth aspect, the drive unit causes the drive member to linearly move from the outside of the casing by the magnetic force, with respect to the valve member housed in the casing that is a closed space. The conversion mechanism converts the linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion, and changes the rotational position of the valve member. The valve member switches a port to be communicated depending on the rotation position. Thereby, the reactor through which the adsorbate flows can be switched.
ここで、請求項9の構成では、閉空間が大気圧よりも低圧とされているが、弁部材は閉空間の内部に収容されているため、弁部材に対して大気圧が作用しない。このため、弁部材の一部が閉空間の外部に露出して弁部材に対して大気圧が作用する場合(第1比較例)に比べ、弁部材を駆動する駆動力を低減できる。 Here, in the configuration of the ninth aspect, the closed space is set to a pressure lower than the atmospheric pressure. However, since the valve member is accommodated in the closed space, the atmospheric pressure does not act on the valve member. For this reason, compared with the case where a part of valve member is exposed outside the closed space and the atmospheric pressure acts on the valve member (first comparative example), the driving force for driving the valve member can be reduced.
また、請求項9では、前述のように、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。このため、弁部材の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合(第2比較例)に比べ、弁部材の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第2比較例に比べて、弁部材のストロークを小さくすることができる。 Further, in the ninth aspect, as described above, the port to be communicated is switched by converting the linear motion of the valve member by the drive unit into the rotational motion and changing the rotational position of the valve member. For this reason, the amount of movement of the valve member in the linear motion direction compared to the case of switching the port that communicates the valve member with the position in the linear motion direction without converting the linear motion of the valve member into the rotational motion (second comparative example). Even if is small, the port to communicate with can be switched. Therefore, the stroke of the valve member can be reduced as compared with the second comparative example described above.
請求項10の発明では、前記3つ以上の反応器は、吸着質を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる第1吸着器と、前記第1吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第1吸着器で冷熱を生成させる第2吸着器と、を有し、前記3つ以上のポートは、第1ポート、第2ポート及び第3ポートを含み、前記第1ポートは、前記第1吸着器に接続され、前記第2ポートは、前記蒸発器に接続され、前記第3ポートは、前記第2吸着器に接続され、前記弁部材の回転位置を変えることで、前記第1ポートと前記第2ポートとを連通する状態と、前記第1ポートと前記第3ポートとを連通する状態と、に切り替わる。 In the invention of claim 10, the three or more reactors include an evaporator that evaporates adsorbate, a first adsorber that adsorbs the adsorbate of the evaporator and generates cold heat in the evaporator, A second adsorber that adsorbs the adsorbate adsorbed on the first adsorber and generates cold heat in the first adsorber, wherein the three or more ports are a first port and a second adsorber. A first port connected to the first adsorber, the second port connected to the evaporator, and the third port connected to the second adsorber. By changing the rotational position of the valve member, the state is switched between a state in which the first port and the second port are communicated and a state in which the first port and the third port are communicated.
請求項10の構成によれば、第1ポートと第2ポートとが連通する回転位置に、弁部材を位置させることで、第1吸着器が蒸発器の吸着質を吸着して蒸発器で冷熱を生成させる動作が実行できる。また、弁部材の回転位置を変えて、第1ポートと第3ポートとを連通する状態に切り替えることで、第1吸着器に吸着された吸着質を第2吸着器が吸着して第1吸着器で冷熱を生成させる動作が実行できる。 According to the configuration of the tenth aspect, the first adsorber adsorbs the adsorbate of the evaporator and cools it by the evaporator by positioning the valve member at the rotation position where the first port and the second port communicate with each other. The operation of generating Further, the second adsorber adsorbs the adsorbate adsorbed on the first adsorber by changing the rotational position of the valve member to switch the first port and the third port to communicate with each other. The operation of generating cold heat in the vessel can be executed.
本発明は、上記構成としたので、弁部材を駆動する駆動力を低減し、且つ弁部材のストロークを小さくすることができる。 Since this invention set it as the said structure, the driving force which drives a valve member can be reduced, and the stroke of a valve member can be made small.
以下、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(吸着式ヒートポンプ12)
まず、吸着式ヒートポンプ12(以下、単に「ヒートポンプ12」という)の構成について説明する。図1には、ヒートポンプ12の構成が示されている。
(Adsorption heat pump 12)
First, the configuration of the adsorption heat pump 12 (hereinafter simply referred to as “
ヒートポンプ12は、図1に示されるように、タンク13と、蒸発/凝縮器14(反応器の一例)と、第1吸着器20(反応器の一例)と、第2吸着器22(反応器の一例)と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
蒸発/凝縮器14の内部には、蒸発/凝縮室14Aが形成されている。この蒸発/凝縮器14は、蒸発器としての機能と、凝縮器としての機能とを併せ持っている。すなわち、蒸発/凝縮器14では、蒸発/凝縮室14Aの吸着質(液体の状態)にエネルギー(温熱)が作用すると、この吸着質が蒸発され、その際に冷熱が生成される。また、蒸発/凝縮器14では、蒸発/凝縮室14Aの吸着質(気体の状態)からエネルギーを奪うと、吸着質が凝縮され、その際に温熱が生成される。
An evaporation /
タンク13は、蒸発/凝縮器14に供給される吸着質を貯留する貯留部として機能する。タンク13は、供給管15によって蒸発/凝縮器14と連通されている。供給管15には、供給弁35が設けられている。供給弁35が開弁されると、供給管15が開放されてタンク13から蒸発/凝縮器14へ吸着質が供給される。
The
第1吸着器20及び第2吸着器22の内部には、それぞれ、第1吸着室20A及び第2吸着室22Aが形成されている。この第1吸着室20A及び第2吸着室22Aには、それぞれ、異なる種類の吸着剤が収容されている。第2吸着器22の吸着剤は、例えば、第1吸着器20の吸着剤よりも高い再生温度の熱で吸着質を脱着させる材料が選択される。
A
本実施形態では、第1吸着器20の吸着剤は、例えばAQSOA−Z05(「AQSOA」は三菱樹脂の登録商標)であり、第2吸着器22の吸着剤は、例えば、Y型ゼオライトである。また、吸着質としては、例えば、水あるいはアンモニアを用いることができる。水及びアンモニアは、ヒートポンプ12において求められる条件(温度及び圧力)で吸着剤に対し吸着及び脱着し、しかも安価に調達できる。
In the present embodiment, the adsorbent of the
蒸発/凝縮器14と第1吸着器20とは、第1連通管16で連通(接続)されている。第1連通管16の内部には、第1連通路16Aが形成されている。また、第1連通管16には、三方弁18(バルブの一例)が設けられている。
The evaporator /
なお、第1連通管16は、具体的には、三方弁18に対する蒸発/凝縮器14側に配置された第1管71と、三方弁18に対する第1吸着器20側に配置された第2管72と、を有している。
Note that the
第2吸着器22は、第2連通管17により、三方弁18を介して第1連通管16と連通(接続)されている。第2連通管17の内部には、第2連通路17Aが形成されている。
The
三方弁18は、第1管71(蒸発/凝縮器14)と第2管72(第1吸着器20)とを連通する第1連通状態と、第2管72(第1吸着器20)と第2連通管17(第2吸着器22)とを連通する第2連通状態と、第1管71、第2管72及び第2連通管17のいずれも連通しない非連通状態と、に切り替わる。なお、三方弁18の具体的な構成については、後述する。
The three-
三方弁18が第1連通状態になると、蒸発/凝縮器14と第1吸着器20との間で吸着質の移動が可能となる。また、三方弁18が第2連通状態になると、第1吸着器20と第2吸着器22との間で吸着質の移動が可能となる。三方弁18が非連通状態となると、蒸発/凝縮器14、第1吸着器20及び第2吸着器22の間での三方弁18を介した吸着質の移動ができなくなる。なお、三方弁18が非連通状態であっても、蒸発/凝縮器14と第2吸着器22との間では、以下のように、第3連通管24を通じて吸着質が移動しうる。
When the three-
蒸発/凝縮器14と第2吸着器22とは、第3連通管24で連通(接続)されている。第3連通管24の内部には、第3連通路24Aが形成されている。また、第3連通管24には、開閉弁26が設けられている。開閉弁26が開弁されると、第3連通管24(第3連通路24A)が開放されて蒸発/凝縮器14と第2吸着器22との間で、第1吸着器20を経由することなく、吸着質の移動が可能となる。開閉弁26が閉弁されると、第3連通管24(第3連通路24A)が閉鎖されて蒸発/凝縮器14と第2吸着器22との間で吸着質の移動ができなくなる。
The evaporator /
蒸発/凝縮器14には、2つの熱源(低温熱源28L及び中温熱源28M)を接続する接続管30Aが設けられている。接続管30Aは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁32L、32Mが設けられている。開閉弁32L、32Mが開弁されると、熱源から熱交換媒体が蒸発/凝縮器14に流れ、蒸発/凝縮器14で熱交換されて熱源に戻る。
The evaporator /
第1吸着器20には、3つの熱源(低温熱源28L、中温熱源28M及び高温熱源28H)を接続する接続管30Bが設けられている。接続管30Bは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁34L、34M、34Hが設けられている。開閉弁34L、34M、34Hが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第1吸着器20に流れ、第1吸着器20で熱交換されて熱源に戻る。
The
第2吸着器22には、2つの熱源(中温熱源28M及び高温熱源28H)を接続する接続管30Cが設けられている。接続管30Cは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁36M、36Hが設けられている。開閉弁36M、36Hが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第2吸着器22に流れ、第2吸着器22で熱交換されて熱源に戻る。
The
低温熱源28L、中温熱源28M及び高温熱源28Hの具体例は特に限定されないが、中温熱源28Mは低温熱源28Lよりも高温であり、高温熱源28Hは中温熱源28Mよりも高温である。たとえば、低温熱源28Lとしては、冷却対象を冷却する(冷熱を得る)ために管路29Lを循環している冷媒の熱源を挙げることができる。中温熱源28Mとしては、冷却対象の外部(室外)において外部と熱交換するために管路29Mを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。高温熱源28Hとしては、ヒートポンプ12を再生するために管路29Hを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。
Specific examples of the low
そして、ヒートポンプ12では、蒸発/凝縮器14、第1吸着器20、第2吸着器22、第1連通管16、第2連通管17及び第3連通管24によって、大気圧よりも低圧とされた閉空間が形成されている。この閉空間は、蒸発/凝縮室14A、第1吸着室20A、第2吸着室22A、第1連通路16A、第2連通路17A及び第3連通路24Aによって構成されている。また、閉空間は、蒸気(気体状態の吸着質)が流通する空間であり、少なくとも使用環境下において外部に対して気密とされる空間である。
In the
(三方弁18)
次に、三方弁18の具体的な構成について説明する。図2、図3及び図4には、三方弁18の具体的な構成が示されている。
(3-way valve 18)
Next, a specific configuration of the three-
三方弁18は、図2、図3及び図4に示されるように、筐体40と、弁部材50と、圧縮コイルバネ70(弾性部材の一例)と、駆動部80と、を有している。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the three-
弁部材50は、三方弁18における可動部分であり、弁部材50の全体が磁性材で形成されている。磁性材としては、例えば、フェライト系ステンレスが用いられる。弁部材50は、具体的には、弁棒52(軸部)と、弁棒52の下端に設けられた弁体54と、弁棒52の上端に設けられた芯部56と、を有している。
The
弁体54は、円柱状をしている。弁体54には、側断面視にて、略L字状の流路55が形成されている。流路55の一端部55Aは、弁体54の下端面(軸方向一端の端面)に開口し、流路55の他端部55Bは、弁体54の軸方向中間部分で側方に開口している。
The
弁棒52は、上下方向に延びており、弁棒52の外周には、例えば、2条の螺旋溝51、53が形成されている。芯部56は、弁棒52よりも拡径されている。なお、弁部材50は、少なくとも芯部56が磁性体で構成されていればよい。
The valve stem 52 extends in the vertical direction. For example, two
筐体40は、非磁性材で形成されている。非磁性材としては、例えば、オーステナイト系ステンレスが用いられる。筐体40は、具体的には、第1連通管16の第1管71及び第2管72と連通する弁箱42と、芯部56が収容される収容部60と、を有している。
The
弁箱42の内部には、ポート49A(第1ポートの一例)、ポート49B(第2ポートの一例)及びポート49C(第3ポートの一例)を有する流路49が形成されている。ポート49Aは、弁箱42における弁部材50の回転軸方向の一端側で、下方へ開口している。これにより、ポート49Aは、弁体54における流路55の一端部55Aと連通している。
A
ポート49Bは、弁箱42における側方(弁部材50の回転軸方向に対する交差方向)へ開口している。ポート49Cは、ポート49Bの下側において、弁箱42におけるポート49Bの開口方向と逆側の側方へ開口している。このように、ポート49B及びポート49Cは、弁箱42において弁部材50の回転方向の異なる位置で開口している。このため、ポート49B及びポート49Cのそれぞれは、弁部材50の回転位置によって、弁体54における流路55の他端部55Bと連通可能となっている。
The
ポート49A、49B、49Cのそれぞれには、第2管72(接続部の一例)、第1管71(接続部の一例)及び第2連通管17(接続部の一例)が接続されている。これにより、ポート49A、49B、49Cのそれぞれは、第1吸着器20の第1吸着室20A、蒸発/凝縮器14の蒸発/凝縮室14A及び第2吸着器22の第2吸着室22Aと連通している。また、ポート49A、49B、49Cのそれぞれが、第2管72、第1管71及び第2連通管17と接続されることで、弁箱42及び収容部60を含む筐体40の内部に閉空間が形成されている。この閉空間は、ヒートポンプ12における前述の閉空間の一部を構成している。
A second pipe 72 (an example of a connection part), a first pipe 71 (an example of a connection part), and a second communication pipe 17 (an example of a connection part) are connected to each of the
このように、弁箱42は、第1管71及び第2管72と連通しており、弁箱42、第1管71及び第2管72によって第1連通管16が構成されている。また、弁箱42の上部には、弁部材50の弁棒52が差し通された通し孔44が形成されている。
As described above, the
収容部60は、弁箱42の天面45と接合される下板部62と、下板部62から立設された円筒部64と、円筒部64の上端に配置された上板部66と、を有している。下板部62には、下板部62と弁箱42の天面45との間をシールするシール部材68が設けられている。
The
また、下板部62には、弁棒52を支持する支持部69(軸受)が設けられている。支持部69は、具体的には、一対の球状に形成されており、この各支持部69が、弁棒52の螺旋溝51、53のそれぞれに嵌合することで、弁棒52を、螺旋溝51、53に沿った螺旋方向に回転可能に支持している。そして、弁部材50が弁棒52の軸方向に移動すると、球状の支持部69のそれぞれが螺旋溝51、53内で螺旋方向に沿って相対移動することで、弁部材50が回転する。このように、三方弁18では、一対の支持部69及び螺旋溝51、53が、弁部材50の弁棒52の軸方向に沿った直線運動を回転運動に変換する変換機構の一例として構成されている。
The
本実施形態では、弁部材50の芯部56が収容部60内に収容されると共に、弁部材50の弁体54が弁箱42内に収容されており、弁部材50の全体が閉空間である筐体40内に収容されている。なお、収容部60及び弁箱42は、それぞれ、複数の構成部材が組み付けられて構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
圧縮コイルバネ70は、上板部66と芯部56との間に配置されており、芯部56を弾性力により下方へ押している。これにより、弁部材50を下方へ付勢している。
The
駆動部80は、筐体40の外部に配置されている。駆動部80は、具体的には、ケース82と、コイル84と、芯体86と、を有している。ケース82は、円筒部82Aと、円筒部82Aの上端に配置された円形状とされた上板部82Bと、円筒部82Aの上端に配置された円形状とされた下板部82Cと、を有している。下板部82Cには、収容部60の円筒部64が差し通される円孔82Dが形成されている。
The
芯体86は、円柱状又は円筒状に形成されている。芯体86は、ケース82内における上板部66の上側であって、芯部56の同軸上に配置されている。
The
コイル84は、円筒状に形成されている。コイル84は、ケース82内において、収容部60の円筒部64及び芯体86の周囲を囲むように配置されている。このコイル84に電源(図示省略)から電流が流れることで、弁部材50の自重及び圧縮コイルバネ70の付勢力に対抗して、芯部56が芯体86に引き寄せられる。これにより、弁部材50が上昇しながら螺旋溝51、53に沿った螺旋方向に回転し、三方弁18は、第1管71(蒸発/凝縮器14)と第2管72(第1吸着器20)とを連通する第1連通状態となる(図2参照)。
The
一方、駆動部80が駆動されず芯部56に芯体86への引力が作用しない場合は、圧縮コイルバネ70が芯体86を下方へ押すと共に弁部材50に自重が作用する。これにより、弁部材50が下降しながら螺旋溝51、53に沿った螺旋方向に回転し、三方弁18は、第2管72(第1吸着器20)と第2連通管17(第2吸着器22)とを連通する第2連通状態となる(図3参照)。
On the other hand, when the driving
このように、三方弁18では、駆動部80が、芯体86及びコイル84で構成された電磁石の磁力により、弁部材50を直線運動させる。この直線運動が支持部69及び螺旋溝51、53によって回転運動に変換されて、弁部材50の回転位置が変わる。これにより、連通させるポート49A、49B、49Cが切り替わる。
As described above, in the three-
さらに、弁体54は、駆動部80のコイル84に流す電流において、PWM(pulse width modulation)制御を実行することで、弁部材50を中間位置に停止される。これにより、弁箱42における流路49の内壁により、弁体54の流路55が閉鎖される。弁体54の流路55が閉鎖されることで、蒸発/凝縮器14の蒸発/凝縮室14A、第1吸着器20の第1吸着室20A及び第2吸着器22の第2吸着室22Aが、非連通の状態となる(図4参照)。
Further, the
(冷熱の生成方法)
次に、本実施形態のヒートポンプ12を用いて冷熱を生成する生成方法を説明する。以下において、開弁状態であると明記した弁以外の弁(三方弁18を除く)は、閉弁されている。
(Cooling method)
Next, the production | generation method which produces | generates cold using the
ヒートポンプ12を用いて冷熱を生成するには、以下のように、冷熱生成工程と、再生工程と、を交互に行う。
In order to generate cold using the
<冷熱生成工程>
冷熱生成工程では、まず、以下の冷熱生成ステップ1を行ってから、以下の冷熱生成ステップ2を行う。
<Cold heat generation process>
In the cold heat generation process, first, the following cold heat generation step 1 is performed, and then the following cold
[冷熱生成ステップ1]
冷熱生成ステップ1では、図5に示されるように、開閉弁32Lを開弁して、蒸発/凝縮器14に低温熱源28Lから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁34Mを開弁して、第1吸着器20に中温熱源28Mから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁18を第1連通状態(図2に示す状態)にする。
[Cold heat generation step 1]
In the cold heat generation step 1, as shown in FIG. 5, the on-off
これにより、蒸発/凝縮器14で吸着質が蒸発し、図5に矢印F1で示されるように、この吸着質が第1吸着器20で吸着される。蒸発/凝縮器14で蒸発した吸着質を第1吸着器20で吸着することで、蒸発/凝縮器14において冷熱が生成される。
As a result, the adsorbate evaporates in the evaporator /
[冷熱生成ステップ2]
次に、冷熱生成ステップ2を行う。冷熱生成ステップ2では、まず、図6に示されるように、開閉弁32L、34Mを閉弁する。
[Cold heat generation step 2]
Next, cold
そして、開閉弁34Lを開弁して、第1吸着器20に低温熱源28Lから熱交換媒体を移動させる。さらに、開閉弁36Mを開弁して、第2吸着器22に中温熱源28Mから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁18を第2連通状態(図3に示す状態)に切り替える。
Then, the on-off
これにより、第1吸着器20で吸着質が蒸発し、図6に矢印F2で示されるように、この吸着質が第2吸着器22で吸着される。
As a result, the adsorbate evaporates in the
以上のように、冷熱生成ステップ2では、第1吸着器20で吸着質を蒸発させて、第1吸着器20から吸着質を脱着することで、第1吸着器20を再生している。そして、第1吸着器20の再生時に吸着質が脱着する際の脱着エネルギーを利用して、冷熱を生成している。
As described above, in the cold
<再生工程>
冷熱生成工程を行うと、特に冷熱生成ステップ2において、第2吸着器22に吸着質が吸着されるため、以下の第1再生方法、又は以下の第2再生方法を行うことで再生する。
<Regeneration process>
When the cold heat generation process is performed, particularly in the cold
[第1再生方法]
第1再生方法は、第1吸着器20を用いない再生方法である。第1再生方法では、図7に示されるように、開閉弁32Mを開弁し、蒸発/凝縮器14に中温熱源28Mから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁36Hを開弁して、第2吸着器22に高温熱源28Hから熱交換媒体を移動させる。そして、開閉弁26を開弁する。
[First playback method]
The first regeneration method is a regeneration method that does not use the
これにより、高温熱源28Hの熱を受けて第2吸着器22の吸着質が脱着され、第2吸着器22が再生される。第2吸着器22に吸着されていた吸着質は、図7に矢印F3で示されるように、蒸発/凝縮器14に移動して凝縮される。なお、このとき、三方弁18は、非連通の状態(図4に示す状態)に切り替えられている。
Thereby, the adsorbate of the
以上が第1再生方法である。なお、第1再生方法において、開閉弁32Mに代えて、開閉弁32Lを開弁してもよい。さらに、開閉弁32Lを開弁する場合、低温熱源28L及び中温熱源28Mの温度によっては、開閉弁36Hに代えて開閉弁36Mを開弁することも可能である。
The above is the first reproduction method. In the first regeneration method, the on-off
[第2再生方法]
第2再生方法は、第1吸着器20を用いる再生方法であり、再生ステップ1及び再生ステップ2を交互に行う。なお、第2再生方法を行うにあたり、第1吸着器20は、上記した冷熱生成方法、特に冷熱生成ステップ2において、吸着質が脱着されており、実質的に再生されている。
[Second playback method]
The second regeneration method is a regeneration method using the
(再生ステップ1)
再生ステップ1では、図8に示されるように、開閉弁34Mを開弁し、第1吸着器20へ中温熱源28Mから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁36Hを開弁し、第2吸着器22へ高温熱源28Hから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁18を第2連通状態(図3に示す状態)に切り替える。
(Playback step 1)
In the regeneration step 1, as shown in FIG. 8, the on-off
これにより、高温熱源28Hの熱を受けて第2吸着器22の吸着質が脱着され、第2吸着器22が再生される。第2吸着器22に吸着されていた吸着質は、第1吸着器20に移動して吸着される。
Thereby, the adsorbate of the
(再生ステップ2)
第1吸着器20が吸着平衡に達すると、再生ステップ2を行う。再生ステップ2では、図9に示されるように、開閉弁32Mを開弁し、蒸発/凝縮器14へ中温熱源28Mから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁34Hを開弁し、第1吸着器20へ高温熱源28Hから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁18を第1連通状態(図2に示す状態)に切り替える。なお、図9では、開閉弁36Hも開弁しているが、開閉弁36Hは閉弁されていてもよい。
(Reproduction step 2)
When the
これにより、高温熱源28Hの熱を受けて第1吸着器20の吸着質が脱着され、第1吸着器20が再生される。第1吸着器20に吸着されていた吸着質は、蒸発/凝縮器14に移動して凝縮される。
Thereby, the adsorbate of the
以上が第2再生方法である。第2再生方法では、第1再生方法と比較して、高温熱源28Hの温度が低くても、第2吸着器22を再生できる。第1再生方法では、第2再生方法と比較して、第1吸着器20において吸着質の吸着と脱着とを繰り返さないので、第2吸着器22の再生に必要な総エネルギーは小さくなり、効率的に第2吸着器22を再生できる。
The above is the second reproduction method. In the second regeneration method, the
(本実施形態の作用効果)
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
(Operational effect of this embodiment)
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
本実施形態の構成によれば、前述のように、冷熱生成ステップ1では、三方弁18を第1連通状態(図2に示す状態)にする。そして、冷熱生成ステップ2では、三方弁18を第2連通状態(図3に示す状態)に切り替える。
According to the configuration of the present embodiment, as described above, in the cold heat generation step 1, the three-
具体的には、閉空間とされた筐体40の内部に収容された弁部材50を、駆動部80が筐体40の外部から電磁石の磁力により、弁部材50を直線運動させる。この直線運動が支持部69及び螺旋溝51、53によって回転運動に変換されて、弁部材50の回転位置が変わる。これにより、連通させるポート49A、49B、49Cが切り替わり、三方弁18が、第1連通状態(図2に示す状態)から第2連通状態(図3に示す状態)に切り替わる。
Specifically, the
ここで、駆動部の駆動力を用いて駆動されるバルブとしては、図10に示すバルブ100(第1比較例)がある。なお、図10に示すバルブ100は、二方弁であるが、駆動部が弁部材を直線運動させる点で、三方弁18と共通する。図10に示すバルブ100は、具体的には、弁体104を有する弁部材105をシリンダ―102で駆動する。弁体104に設けられたベローズ106により、大気圧とされた空間外部と、大気圧よりも低圧とされた空間内部とをシールする(図10のA部分が低圧部分、図10のB部分が大気圧部分)。このため、バルブ100では、弁体104の上面に大気圧が作用し、弁体104を開弁する際に大気圧に対抗して弁部材105を駆動する必要がある。これにより、弁部材105を駆動する駆動力が大きくなる。
Here, as a valve driven using the driving force of the driving unit, there is a valve 100 (first comparative example) shown in FIG. Although the
これに対して、本実施形態では、弁部材50は、閉空間とされた筐体40の内部に収容されているため、弁部材50に対して大気圧が作用しない。このため、バルブ100のように弁部材105の一部に大気圧が作用する場合に比べ、弁部材50を駆動する駆動力を低減できる。
On the other hand, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、弁部材50が閉空間とされた筐体40の内部に収容されているため、筐体40の壁(天面45及び下板部62)により、閉空間の内部と外部とのシール性が確保される。したがって、バルブ100のようにベローズ106を用いる場合に比べ、簡易かつ安価な構成で、閉空間の内部と外部との間でリークすることが抑制される。
Further, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、前述のように、駆動部80による弁部材50の直線運動を回転運動に変換して、弁部材50の回転位置を変えることで、連通させるポート49A、49B、49Cを切り替える。このため、弁部材50の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材50を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合(第2比較例)に比べ、弁部材50の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第2比較例に比べて、弁部材50のストロークを小さくすることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
さらに、本実施形態では、ポート49A、49B、49Cが弁部材50の回転方向に配置されるため、ポート数を増加させても、弁部材50のストローク(直線運動)を小さく維持できる。このため、三方弁18がストローク方向(直線運動方向)に大型化しない。
Furthermore, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、前述のように、弁棒52の軸方向に沿った直線運動を回転運動に変換する変換機構が、螺旋溝51、53と一対の支持部69で構成されている。このように、弁部材50の支持構造により変換機構が構成されているので、弁部材50の支持構造と別体で変換機構する場合に比べ、三方弁18の構成が簡素化できる。
In the present embodiment, as described above, the conversion mechanism that converts the linear motion along the axial direction of the
また、本実施形態では、圧縮コイルバネ70の付勢力により、弁部材50を下方へ移動させる。また、駆動部80が、圧縮コイルバネ70の付勢力に対抗して弁部材50を上方へ移動させる。このように、本実施形態では、駆動部80は弁部材50を一方向に駆動すればよいので、上下の両方向に駆動部80が弁部材50を駆動する場合に比べ、駆動部80の構成を簡素化できる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、閉空間を形成する筐体40は、非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されている。このように、筐体40が非磁性材であるため、駆動部80から弁部材50へ作用する磁力が影響を受けることが抑制される。また、筐体40が、非磁性材としてオーステナイト系ステンレスで形成されているため、吸着質として水を用いた場合でも筐体40が腐食しにくく、駆動部80が弁部材50を駆動する磁力の磁場の透過性に優れる。
Furthermore, in this embodiment, the housing | casing 40 which forms closed space is formed with the austenitic stainless steel as a nonmagnetic material. Thus, since the housing | casing 40 is a nonmagnetic material, it is suppressed that the magnetic force which acts on the
(変形例)
次に、本実施形態の変形例について説明する。
本実施形態のヒートポンプ12は、蒸発/凝縮器14を有していたが、蒸発器及び凝縮器は、別体で構成されていてもよい。
(Modification)
Next, a modification of this embodiment will be described.
Although the
本実施形態では、3つのポート(ポート49A、49B、49C)が筐体40の弁箱42に設けられていたが、接続口としてのポートは4つ以上設けられていてもよい。ポートを4つ以上設ける場合には、例えば、筐体40の弁箱42の周方向(弁部材50の回転方向)に沿って設けられたポートの数を増やすことで構成される。なお、弁箱42の周方向に沿って設けられるポートは、例えば、等間隔に、又は90度毎に配置される。
In the present embodiment, three ports (
本実施形態では、ポート49A、49B、49Cのそれぞれは、第2管72、第1管71及び第2連通管17のそれぞれを介して、第1吸着器20、蒸発/凝縮器14及び第2吸着器22のそれぞれと接続されていた。すなわち、ポート49A、49B、49Cのそれぞれは、第1吸着器20、蒸発/凝縮器14及び第2吸着器22のそれぞれと間接的に接続されていたが、これに限られず、第1吸着器20、蒸発/凝縮器14及び第2吸着器22のそれぞれと直接、接続されていてもよい。
In this embodiment, each of the
本実施形態では、三方弁18は、第1連通状態(図2に示す状態)と、第2連通状態(図3に示す状態)と、非連通状態(図4に示す状態)と、に切り替わる構成とされていたが、これに限られない。例えば、三方弁18は、非連通状態(図4に示す状態)にならず、第1連通状態(図2に示す状態)と、第2連通状態(図3に示す状態)とで切り替わるように構成されていてもよい。この場合では、前述の再生工程としては、例えば、第2再生方法が用いられる。
In the present embodiment, the three-
本実施形態では、三方弁18は、蒸発/凝縮器14と第1吸着器20とを連通する第1連通状態と、第1吸着器20と第2吸着器22とを連通する第2連通状態と、に切替可能とされていたが、これに限られない。例えば、三方弁18は、蒸発/凝縮器14と第2吸着器22とを連通する第1連通状態と、第1吸着器20と第2吸着器22とを連通する第2連通状態と、に切替可能とされていてもよい。また、三方弁18は、蒸発/凝縮器14と第1吸着器20とを連通する第1連通状態と、蒸発/凝縮器14と第2吸着器22とを連通する第2連通状態と、に切替可能とされていてもよい。
In the present embodiment, the three-
また、三方弁18のポートが接続(連通)される反応器としては、冷熱及び温熱を生成する反応器(例えば、蒸発/凝縮器、吸着器)、冷熱を生成する反応器(例えば、蒸発器、吸着器)、及び、温熱を生成する反応器(例えば、凝縮器、吸着器、蓄熱器)のいずれであってもよい。
The reactor to which the port of the three-
さらに、本発明のバルブは、弁部材が収容される閉空間が大気圧よりも低圧とされていればよく、吸着式のヒートポンプに適用する場合に限られない。 Furthermore, the valve of this invention should just be the closed space in which a valve member is accommodated lower pressure than atmospheric pressure, and is not restricted to the case where it applies to an adsorption-type heat pump.
また、本実施形態では、一対の支持部69及び螺旋溝51、53が、変換機構の一例として構成されていたが、これに限られず、変換機構としては、他の機械要素(例えば、カム)を用いて構成されていてもよい。
In the present embodiment, the pair of
また、本実施形態では、弾性部材の一例として、圧縮コイルバネ70を用いたが、これに限られない。弾性部材の一例としては、例えば、引張コイルバネや板バネ等の他のバネと用いてもよい。また、弾性部材としては、金属材料や、ゴムを含む樹脂材料で形成されたものを用いることができる。
Moreover, in this embodiment, although the
また、本実施形態では、圧縮コイルバネ70の付勢力により、弁部材50が下方へ移動し、駆動部80の磁力による駆動力で弁部材50を駆動して、弁部材50が上方へ移動したが、これに限られない。例えば、圧縮コイルバネ70の付勢力により、弁部材50が上方へ移動し、駆動部80の磁力による駆動力で弁部材50を駆動して、弁部材50が下方へ移動する構成であってもよい。また、圧縮コイルバネ70等の弾性部材を用いず、駆動部80の磁力による駆動力によって弁部材50を上下の両方へ移動させてもよい。
In this embodiment, the
本実施形態の吸着器には、吸着剤によって吸着質を吸着及び脱着する構成に限定されず、たとえば、吸着質の飽和蒸気圧以下の圧力で吸着質と反応することで、系の圧力を飽和蒸気圧以下に下げることが可能な反応器であってもよい。ここでいう反応には、物理吸着、化学吸着、吸収、化学反応等が含まれる。 The adsorber of the present embodiment is not limited to the configuration in which the adsorbate is adsorbed and desorbed by the adsorbent. For example, the system pressure is saturated by reacting with the adsorbate at a pressure equal to or lower than the saturated vapor pressure of the adsorbate. It may be a reactor capable of lowering below the vapor pressure. The reaction here includes physical adsorption, chemical adsorption, absorption, chemical reaction, and the like.
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications, changes, and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the modification examples described above may be appropriately combined.
12 吸着式ヒートポンプ
14 蒸発/凝縮器(反応器の一例)
17 第2連通管(接続部の一例)
20 第1吸着器(反応器の一例)
22 第2吸着器(反応器の一例)
40 筐体
49A ポート(第1ポートの一例)
49B ポート(第2ポートの一例)
49C ポート(第3ポートの一例)
50 弁部材
51、53 螺旋溝(変更機構の一例)
69 支持部(変更機構の一例)
70 圧縮コイルバネ(付勢部材の一例)
71 第1管(接続部の一例)
72 第2管(接続部の一例)
80 駆動部
12
17 2nd communication pipe (an example of a connection part)
20 First adsorber (an example of a reactor)
22 Second adsorber (an example of a reactor)
40
49B port (example of second port)
49C port (example of third port)
50
69 Supporting part (example of changing mechanism)
70 Compression coil spring (an example of a biasing member)
71 1st pipe (an example of a connection part)
72 Second pipe (an example of a connecting portion)
80 Drive unit
Claims (10)
前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、
前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、
前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、
を備えるバルブ。 A housing having three or more ports, in which a connection portion is connected to each of the three or more ports to form a closed space whose pressure is lower than the atmospheric pressure;
A valve member that is accommodated in the housing and is rotatably supported by the housing, and switches the port to communicate with the rotation position;
A drive unit that is disposed outside the housing and linearly moves the valve member by a magnetic force;
A conversion mechanism that converts a linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion and changes a rotational position of the valve member;
With a valve.
前記筐体は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する3つ以上の反応器のそれぞれに前記3つ以上のポートのそれぞれが直接又は間接的に接続され、前記閉空間で吸着質が流通する
請求項1に記載のバルブ。 The valve according to claim 1, which is used in an adsorption heat pump,
Each of the three or more ports is directly or indirectly connected to each of three or more reactors that generate at least one of cold and / or hot heat, and the adsorbate circulates in the closed space. Item 2. The valve according to Item 1.
前記第1ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転軸方向の一端側で開口し、
前記第2ポート及び前記第3ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転方向の異なる位置で前記回転軸方向に対する交差方向に開口し、
前記弁部材の内部には、一端部が前記第1ポートと連通し、他端部が前記弁部材の回転位置によって前記第2ポート及び前記第3ポートの一方と連通する流路が形成されている
請求項1又は2に記載のバルブ。 The three or more ports include a first port, a second port, and a third port;
The first port opens on one end side in the rotation axis direction of the valve member in the housing,
The second port and the third port open in a direction crossing the rotation axis direction at different positions in the casing in the rotation direction of the valve member,
A flow path is formed in the valve member such that one end communicates with the first port and the other end communicates with one of the second port and the third port depending on the rotational position of the valve member. The valve according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のバルブ。 The valve according to claim 3, wherein the other end portion of the flow path is not communicated with either the second port or the third port depending on a rotational position of the valve member.
前記筐体に設けられ、前記弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合して、該螺旋溝に沿った螺旋方向に回転可能に支持する球状の支持部
で構成される
請求項1〜4のいずれか1項に記載のバルブ。 The conversion mechanism is
The spherical support part which is provided in the said housing | casing, is fitted to the spiral groove formed in the outer periphery of the said valve member, and is supported rotatably in the spiral direction along this spiral groove. 5. The valve according to any one of 4.
前記駆動部は、前記弾性部材の付勢力に対抗して前記弾性部材の付勢方向とは反対方向へ前記弁部材を直線運動させる
請求項1〜5のいずれか1項に記載のバルブ。 An elastic member that is housed in the housing and biases the valve member with an elastic force on one side in a rotation axis direction of the valve member;
The valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the driving unit linearly moves the valve member in a direction opposite to a biasing direction of the elastic member against a biasing force of the elastic member.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のバルブ。 The valve according to claim 1, wherein the casing is made of a nonmagnetic material.
請求項7に記載のバルブ。 The valve according to claim 7, wherein the casing is formed of austenitic stainless steel as the nonmagnetic material.
3つ以上のポートを有し、前記3つ以上のポートのそれぞれに前記3つ以上の反応器のそれぞれが直接又は間接的に接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、
前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、
前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、
前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、
を備える吸着式ヒートポンプ。 Three or more reactors producing at least one of cold and hot,
3 or more ports, and each of the 3 or more ports is directly or indirectly connected to each of the 3 or more reactors to form a closed space whose pressure is lower than atmospheric pressure. A housing to be
A valve member that is accommodated in the housing and is rotatably supported by the housing, and switches the port to communicate with the rotation position;
A drive unit that is disposed outside the housing and linearly moves the valve member by a magnetic force;
A conversion mechanism that converts a linear motion of the valve member by the drive unit into a rotational motion and changes a rotational position of the valve member;
Adsorption heat pump.
吸着質を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる第1吸着器と、
前記第1吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第1吸着器で冷熱を生成させる第2吸着器と、
を有し、
前記3つ以上のポートは、第1ポート、第2ポート及び第3ポートを含み、
前記第1ポートは、前記第1吸着器に接続され、
前記第2ポートは、前記蒸発器に接続され、
前記第3ポートは、前記第2吸着器に接続され、
前記弁部材の回転位置を変えることで、前記第1ポートと前記第2ポートとを連通する状態と、前記第1ポートと前記第3ポートとを連通する状態と、に切り替わる
請求項9に記載の吸着式ヒートポンプ。 The three or more reactors are:
An evaporator for evaporating the adsorbate;
A first adsorber that adsorbs the adsorbate of the evaporator and generates cold heat in the evaporator;
A second adsorber that adsorbs the adsorbate adsorbed on the first adsorber and generates cold heat in the first adsorber;
Have
The three or more ports include a first port, a second port, and a third port;
The first port is connected to the first adsorber;
The second port is connected to the evaporator;
The third port is connected to the second adsorber;
The state of communicating the first port and the second port and the state of communicating the first port and the third port are changed by changing the rotational position of the valve member. Adsorption heat pump.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015103913A JP2016217473A (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Valve, adsorption type heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015103913A JP2016217473A (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Valve, adsorption type heat pump |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2015103913A Pending JP2016217473A (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Valve, adsorption type heat pump |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2016217473A (en) |
-
2015
- 2015-05-21 JP JP2015103913A patent/JP2016217473A/en active Pending
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