JP2017026163A - 吸着式冷凍装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着モードと脱着モードの切り替えのときに、一方の吸着器から他方の吸着器へ熱媒体が十分に移動可能なバッチ式の吸着式冷凍装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】バッチ式の吸着式冷凍装置１００は、隙間Ｗを設けて配列される対をなす吸着器２０ａ、２０ｂと、対をなす吸着器の両方に接するように隙間に設置され、対をなす吸着器の間の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部１１０と、を有する。そして、それぞれの吸着器における動作モードを切り替えるときに、開閉バルブ部を開いて対をなす吸着器を連通し、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器の吸着材に吸着している熱媒体を、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に移動させることが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、吸着式冷凍装置およびその制御方法に関する。

一般的な吸着式冷凍装置は、水等の熱媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発させた熱媒体を吸着可能なシリカゲル等の吸着材を備える吸着器と、吸着材を加熱して熱媒体を脱着させる加熱部と、加熱された吸着材を冷却して吸着材への熱媒体の吸着を再び促進する冷却部と、を有する。蒸発器において蒸発した熱媒体が吸着器に吸着することに伴い、蒸発器において冷熱が発生する。吸着式冷凍装置は、蒸発器において発生した冷熱を利用して冷却対象を冷却する。

吸着式冷凍装置には、単一の吸着器を備えたタイプと、下記特許文献１に示すように対をなす吸着器を備えたタイプ（バッチ式）とが存在する。単一の吸着器を備えたタイプの吸着式冷凍装置では、１つの吸着器が、吸着材に熱媒体を吸着させる吸着モードおよび吸着材に吸着した熱媒体を脱着させる脱着モードの２つの動作モードを交互に行うように運転される。このため、蒸発器において冷熱は間欠的に生成される。これに対してバッチ式の吸着式冷凍装置では、一方の吸着器の動作モードが脱着モードである間は他方の吸着器の動作モードが吸着モードになるように運転される。このため、蒸発器において冷熱が連続的に生成される。

バッチ式の吸着式冷凍装置では、それぞれの吸着器の動作モードを切り替えるとき、吸着モード終了直後の低温低圧状態にある一方の吸着器を予熱して高温高圧状態にし、脱着モードを開始可能な状態に移行させる必要がある。また同時に、脱着終了直後の高温高圧状態にある他方の吸着器を予冷して低温低圧状態にし、吸着モードを開始可能な状態に移行させる必要がある。

下記特許文献１に開示されているバッチ式の吸着式冷凍装置は、２つの吸着器を繋ぐバイパス配管を備える。バイパス配管にはバルブが設けられており、それぞれの吸着器の動作モードの切り替えを行うときはこのバルブを開き、圧力差を利用して脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器から、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に熱媒体を移動させる。脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器内の吸着材は、熱媒体を放出するため、吸着モードに切替わったときに、その分多くの熱媒体の吸着することができる。その結果、蒸発器における冷熱の発生量が増加し、吸着式冷凍装置の冷凍能力を向上させることができる。

特開平５−３２２３６２号公報

上記吸着式冷凍装置では、熱媒体は、離れた位置にある２つの吸着器を繋ぐバイパス配管内を通って一方の吸着器から他方の吸着器へ移動する。このため、熱媒体がバイパス配管内を移動していている間に、熱損失等によってバイパス配管内において凝縮してしまい、一方の吸着器から他方の吸着器へ熱媒体が十分に移動しない虞がある。

そこで、本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、バッチ式の吸着式冷凍装置であって、吸着モードと脱着モードの切り替えのときに、一方の吸着器から他方の吸着器へ熱媒体が十分に移動可能な吸着式冷凍装置およびその制御方法を提供することである。

上記目的を達成する本発明に係る吸着式冷凍装置は、対をなす吸着器と、開閉バルブ部と、切り替え部と、制御部と、を有する。対をなす吸着器は、熱媒体を吸着可能および吸着した前記熱媒体を脱着可能な吸着材が充填され、隙間を隔てて配置される。開閉バルブ部は、前記隙間に配置され、対をなす前記吸着器の間の連通および遮断を切り替え可能である。切り替え部は、一方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材に前記熱媒体を吸着する吸着モードの間は、他方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材から前記熱媒体を脱着する脱着モードとなるように、それぞれの前記吸着器における動作モードを前記吸着モードおよび前記脱着モードに交互に切り替え可能である。制御部は、前記開閉バルブ部および前記切り替え部の動作を制御する。さらに、前記制御部は、それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに、前記開閉バルブ部を開いて対をなす前記吸着器の間を連通させ、脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器の前記吸着材に吸着している熱媒体を、吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に移動させることが可能である。

上記目的を達成する本発明に係る吸着式冷凍装置の制御方法は、熱媒体を吸着可能および吸着した前記熱媒体を脱着可能な吸着材が充填された対をなす吸着器を有する吸着式冷凍装置の制御方法である。一方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材に前記熱媒体を吸着する吸着モードの間は、他方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材から前記熱媒体を脱着する脱着モードとなるように、それぞれの前記吸着器における動作モードを前記吸着モードおよび前記脱着モードに交互に切り替える。対をなす前記吸着器の間の隙間に配置され対をなす前記吸着器の間の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部を、それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに開いて対をなす前記吸着器の間を連通させ、脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器の前記吸着材に吸着している熱媒体を、吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に移動させることが可能である。

本発明に係る吸着式冷凍装置およびその制御方法によれば、対をなす吸着器の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部を、対をなす吸着器の両方に接するように配置している。それぞれの吸着器における動作モードを切り替えるときには、開閉バルブ部を遮断状態から連通状態に切り替える。脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器が有する熱媒体は、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に開閉バルブ部を通って移動する。このため、離れた位置にある吸着器を繋ぐバイパス配管を介して熱媒体の移動を行う場合と比較すると、熱媒体の移動中の熱損失が少なく、移動中に熱媒体が凝縮する虞はない。したがって、それぞれの吸着器における動作モードを切り替えるときに、対をなす吸着器の間の熱媒体の移動を十分に行うことが可能となる。

第１実施形態に係る吸着式冷凍装置を適用した自動車の温調システムを示す概略図である。 同温調システムにおける空気調和装置の構成を示す概略図である。 同温調システムにおける吸着式冷凍装置の蒸発器および凝縮器の構成を示す概略図である。 図４（Ａ）は、吸着式冷凍装置における第１吸着器および第２吸着器を示す斜視図、図４（Ｂ）は第１吸着器および第２吸着器を示す正面図、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図である。 図５（Ａ）は、吸着式冷凍装置における熱スイッチ部および開閉バルブ部の分解斜視図、図５（Ｂ）は、熱スイッチ部および開閉バルブ部の組立斜視図である。 熱スイッチ部の構造を示す分解斜視図である。 断熱状態の熱スイッチ部の正面図である。 図７Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。 熱伝達状態の熱スイッチ部の正面図である。 図７Ｃにおける７Ｄ−７Ｄ線に沿う断面図である。 吸着式冷凍装置の動作状況を示す概略図であり、第１吸着器の吸着材が冷却され吸着モードにある状態、第２吸着器の吸着材が加熱され脱着モードにある状態を示す。 吸着式冷凍装置の動作状況を示す概略図であり、第１吸着器の吸着材が加熱され脱着モードにある状態、第２吸着器の吸着材が冷却され吸着モードにある状態を示す。 吸着式冷凍装置の制御系を示すブロック図である。 図１１（Ａ）は、開閉バルブ部を開かない場合の吸着器のＰ−Ｔ線図、図１１（Ｂ）は、開閉バルブ部を開く場合の吸着器のＰ−Ｔ線図である。 吸着式冷凍装置の各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。 開閉バルブ部の開閉判断に用いる、同吸着式冷凍装置における加熱部の加熱能力および冷却部の冷却能力と熱媒体の脱着量および吸着量との相関を示すマップである。 吸着式冷凍装置の１サイクル分の動作フローを示す図である。 図１４のＳ１５の動作フローを示す図である。 第１実施形態の変形例１に係る熱スイッチ部を示す断面図である。 第１実施形態の変形例２に係る熱スイッチ部に開閉バルブ部を取付けた場合の吸着器間の熱伝達のルートを示す概略図である。 第２実施形態に係る吸着式冷凍装置のＳ２０の動作フローの前半部分を示す図である。 第２実施形態に係る吸着式冷凍装置のＳ２０の動作フローの後半部分を示す図である。 第２実施形態に係る吸着式冷凍装置における吸着器のＰ−Ｔ線図の一例である。 第３実施形態に係る吸着式冷凍装置のＳ３０の動作フローの前半部分を示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、実施形態に係る温調システムを説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る吸着式冷凍装置１００を適用した自動車の温調システム４００を示す概略図である。図２は、温調システム４００における空気調和装置３００の構成を示す概略図である。

第１実施形態に係る自動車の温調システム４００は、自動車の車内の空気温度を調整するためのシステムである。図１を参照して概説すると、自動車の温調システム４００は、加熱源５１を備える熱源２００と、冷熱を発生する吸着式冷凍装置１００と、熱源２００から得た温熱と、吸着式冷凍装置１００から得た冷熱によって車内空気の温度調整を行う空気調和装置３００と、を有する。

熱源２００は、熱を発生するような自動車の構成部品・装置等からなる加熱源５１と、各加熱源５１を通る循環経路を形成する第１配管５２と、第１配管５２内を循環する温調媒体と、温調媒体を循環させる第１ポンプ５３と、を有する。

加熱源５１は、エンジン５１ａ、エンジンの排気５１ｂ、バッテリ５１ｃ、インバータ５１ｄおよび水冷式のブレーキ５１ｅを含む。

第１配管５２には、加熱源５１の排熱を蓄えることのできる蓄熱器５４を設けてもよい。例えば自動車の運転中は加熱源５１からの排熱の一部を蓄熱器５４において蓄える。そして、自動車を長時間停止させた後に再始動する場合、加熱源５１の昇温を待たずに、蓄熱器５４において蓄えた熱を自動車の温調システム４００に利用することも可能である。また、第１配管５２には、ラジエータ５５を通るバイパス配管５９ａが設けられている。第１配管５２を流れる温調媒体の温度が高くなりすぎた場合は、バイパス配管５９ａに設けられたバルブ５９ｂを開き、ラジエータ５５によって温調媒体を冷却する。

温調媒体は、熱伝達率が高く、熱容量の大きい液体が好ましい。例えば、水、シリコーンオイル等が使用され得る。ただし、加熱源５１と熱交換可能であればこれらに限定されず、例えば気体であってもよい。

空気調和装置３００は、図２を参照して概説すると、車内外の空気を取り込むインテークユニット３１０と、取り込んだ空気を除湿冷却するクーラユニット３２０と、除湿冷却した空気を暖めるヒータユニット３３０と、温度調整した空気を車内に吹き出す吹出口３４０と、を有する。

インテークユニット３１０は、車外空気を取り込む第１取り込み口３１１と、車内空気を取り込む第２取り込み口３１２と、取り込んだ空気をクーラユニット３２０へ送るファン３１３と、を有する。

クーラユニット３２０は、インテークユニット３１０に接続されているクーラケーシング３２１と、クーラケーシング３２１内において蛇行するように設けられた第２配管３２２と、を有する。第２配管３２２は、第３配管１３を介して吸着式冷凍装置１００の冷熱発生部分（蒸発器１０）に接続されている（図１参照）。第２配管３２２および第３配管１３内には温調媒体が流れている。吸着式冷凍装置１００の蒸発器１０において冷熱を得た温調媒体は、第２配管３２２においてインテークユニット３１０に取り込まれた空気と熱交換を行い、取り込まれた空気を冷却する。

ヒータユニット３３０は、クーラユニット３２０に対して下流側に設けられたヒータケーシング３３１と、クーラユニット３２０において除湿冷却された空気を加熱可能なヒータコア３３２と、ヒータコア３３２を通過する空気量を調整可能なミックスドア３３３と、を有する。

ヒータコア３３２は、取り込んだ空気がヒータコア３３２を通過しない迂回路３３４を有するようにヒータケーシング３３１内に取付けられている。ヒータコア３３２は、熱源２００における第１配管５２に接続されており、第１配管５２内を流れる温調媒体によってヒータコア３３２は加熱される。

ミックスドア３３３は、ヒータコア３３２の前面において回動自在に設けられる。ミックスドア３３３の開度によって、ヒータコア３３２を通過する空気量と迂回路３３４を通過する空気量との比率を調整し、取り込んだ空気の温度を調整することができる。

吹出口３４０は、ヒータユニット３３０に対して下流側に設けられ、車内へと繋がっている。クーラユニット３２０およびヒータユニット３３０によって湿度および温度が調整された空気は、吹出口３４０を通って車内に供給される。

次に、吸着式冷凍装置１００について説明する。

図３は、温調システム４００における吸着式冷凍装置１００の蒸発器１０および凝縮器６０の構成を示す概略図である。図４（Ａ）は、吸着式冷凍装置１００における第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂを示す斜視図である。図４（Ｂ）は、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂを示す正面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図である。図５（Ａ）は、吸着式冷凍装置１００における熱スイッチ部３０および開閉バルブ部１１０の分解斜視図、図５（Ｂ）は、熱スイッチ部３０および開閉バルブ部１１０の組立斜視図である。

図６は、熱スイッチ部３０の構造を示す分解斜視図である。図７Ａは、断熱状態の熱スイッチ部３０の正面図、図７Ｂは、図７Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。図７Ｃは、熱伝達状態の熱スイッチ部３０の正面図、図７Ｄは、図７Ｃにおける７Ｄ−７Ｄ線に沿う断面図である。図８は、吸着式冷凍装置１００の動作状況を示す概略図であり、第１吸着器２０ａが冷却され吸着モードにある状態、第２吸着器２０ｂが加熱され脱着モードにある状態を示す。図９は、吸着式冷凍装置１００の動作状況を示す概略図であり、第１吸着器２０ａが加熱され脱着モードにある状態、第２吸着器２０ｂが冷却され吸着モードにある状態を示す。図１０は吸着式冷凍装置１００の制御系を示すブロック図である。

吸着式冷凍装置１００は、図１を参照して概説すると、蒸発器１０と、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂと、開閉バルブ部１１０と、熱スイッチ部３０と、冷却部４０と、加熱部５０（熱源２００）と、凝縮器６０と、気液分離部７０と、切り替え部８０と、制御部９０と、を有する。

蒸発器１０は、熱媒体を蒸発させる。対をなす吸着器２０ａ、２０ｂは、蒸発器１０において蒸発した熱媒体を吸着可能および吸着した熱媒体を脱着可能な吸着材２１ａ、２１ｂが充填され、隙間Ｗを隔てて配置される。開閉バルブ部１１０は、隙間Ｗに配置され、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の連通および遮断を切り替え可能である。熱スイッチ部３０は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの両方に接するように隙間Ｗに配置され、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の熱伝達および断熱を切り替え可能である。冷却部４０は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂ内の吸着材２１ａ、２１ｂをそれぞれ冷却可能である。加熱部５０は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂ内の吸着材２１ａ、２１ｂをそれぞれ加熱可能である。

凝縮器６０は、それぞれの吸着器２０ａ、２０ｂの吸着材２１ａ、２１ｂが脱着した熱媒体を凝縮する。気液分離部７０は、凝縮器６０において凝縮された熱媒体を蒸発器１０に供給する。切り替え部８０は、一方の吸着器における動作モードが吸着材に熱媒体を吸着する吸着モードの間は、他方の吸着器における動作モードが吸着材から熱媒体を脱着する脱着モードとなるように、それぞれの吸着器における動作モードを吸着モードおよび脱着モードに交互に切り替え可能である。制御部９０は、開閉バルブ部１１０、熱スイッチ部３０、冷却部４０、加熱部５０および切り替え部８０の動作を制御する。

制御部９０は、それぞれの吸着器２０ａ、２０ｂにおける動作モードを切り替えるときに、開閉バルブ部１１０を開いて対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間を連通させ、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器の吸着材に吸着している熱媒体を、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に移動させることが可能である。

以下、吸着式冷凍装置１００の各部の構成について詳述する。

蒸発器１０は、図３を参照して、液体の熱媒体を収容可能なケーシング１１と、ケーシング１１内を蛇行するように設けられた第４配管１２と、蒸発させた熱媒体を排出する排出口１４と、を有する。

熱媒体は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの吸着材２１ａ、２１ｂに物理的または化学的に吸着可能であって、蒸発器１０において気化可能な材料であればよい。一般的には、吸着材にはシリカゲル、活性炭、ゼオライト等の材料が、熱媒体には水、アンモニア等が用いられる。

蒸発器１０のケーシング１１の内部は真空または真空に近い低圧に保たれている。このため、熱媒体は比較的低い温度において蒸発する。ケーシング１１は、配管を介して気液分離部７０に接続されており、気液分離部７０からケーシング１１内へ液体の熱媒体が供給される。

第４配管１２は、図１、図３に示すように、空気調和装置３００のクーラユニット３２０に連通している第３配管１３に接続されている。第３配管１３および第４配管１２内には、温調媒体が流れている。温調媒体は、第３配管１３に設けられた第２ポンプ１７から駆動力を得て循環している。第３配管１３および第４配管１２内を流れる温調媒体は、蒸発器１０の第４配管１２において熱媒体と熱交換をして熱媒体を蒸発させる。そして、冷熱を得た温調媒体は、クーラユニット３２０内において車内に送る空気と熱交換を行い、再び熱媒体を蒸発可能な温度にまで上昇する。

蒸発器１０の排出口１４は、図３に示すように、ケーシング１１の上部に設けられている。排出口１４は、第５配管１５ａを介して第１吸着器２０ａに接続され、第６配管１５ｂを介して第２吸着器２０ｂに接続されている。第５配管１５ａには、第５配管１５ａの流路を開閉可能な第１バルブ１６ａが設けられている。同様に、第６配管１５ｂには、第６配管１５ｂの流路を開閉可能な第２バルブ１６ｂが設けられている。

第１吸着器２０ａは、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、熱媒体を吸着可能および脱着可能な第１吸着材２１ａが充填された第１ケーシング２２ａと、第１ケーシング２２ａ内を蛇行するように設けられた第１温調配管２３ａと、を有する。さらに、第１吸着器２０ａは、第１ケーシング２２ａ内への熱媒体を出し入れするための第１出入り口２４ａを有する。

同様に、第２吸着器２０ｂは、熱媒体を吸着可能および脱着可能な第２吸着材２１ｂが充填された第２ケーシング２２ｂと、第２ケーシング２２ｂ内を蛇行するように設けられた第２温調配管２３ｂと、を有する。さらに、第２吸着器２０ｂは、第２ケーシング２２ｂ内への熱媒体を出し入れするための第２出入り口２４ｂを有する。

第１ケーシング２２ａおよび第２ケーシング２２ｂは、略直方体形状である。図４（Ｃ）に示すように、第１ケーシング２２ａおよび第２ケーシング２２ｂは、略平板形状の熱スイッチ部３０の厚みに相当する隙間Ｗ１を隔てて配置されている。また、第１吸着材２１ａおよび第２吸着材２１ｂと熱スイッチ部３０の間は、それぞれ第１ケーシング２２ａおよび第２ケーシング２２ｂによって仕切られていない。このため、第１吸着材２１ａおよび第２吸着材２１ｂは、それぞれ熱スイッチ部３０と直接接触している。また、第１吸着材２１ａと第２吸着材２１ｂとの間には、開閉バルブ部１１０を配置できるように、隙間Ｗ１に加えて、開閉バルブ部１１０容積に相当する隙間Ｗ２が設けられている。第１吸着器２０ａおよび第２吸着器の間の隙間Ｗとは、隙間Ｗ１および隙間Ｗ２のことを指す。

第１温調配管２３ａおよび第２温調配管２３ｂ内には、それぞれ冷却部４０によって冷却または加熱部５０によって加熱された温調媒体が流れ、第１吸着材２１ａおよび第２吸着材２１ｂを冷却または加熱する。以降、第１温調配管２３ａにおいて第１吸着材２１ａと接触している部分よりも上流側の部分を第１温調入口配管２３ａ−ｕと、下流側の部分を第１温調出口配管２３ａ−ｄと称する。同様に、以降、第２温調配管２３ｂにおいて第２吸着材２１ｂと接触している部分よりも上流側の部分を第２温調入口配管２３ｂ−ｕと、下流側の部分を第２温調出口配管２３ｂ−ｄと称する。

また、第１吸着器２０ａ内部には、第１吸着器２０ａ内部の温度を計測可能な第１温度センサ２７ａおよび第１吸着器２０ａ内部の圧力を計測可能な第１圧力センサ２８ａが設けられている。同様に、第２吸着器２０ｂ内部には、第２吸着器２０ｂ内部の温度を計測可能な第２温度センサ２７ｂおよび第２吸着器２０ｂ内部の圧力を計測可能な第２圧力センサ２８ｂが設けられている。

また、図４（Ａ）に示すように、第１温調入口配管２３ａ−ｕには、この配管を流れる温調媒体の温度を計測可能な第３温度センサ２９ａが設けられている。同様に、第２温調入口配管２３ｂ−ｕには、この配管を流れる温調媒体の温度を計測可能な第４温度センサ２９ｂが設けられている。

熱スイッチ部３０は、図５（Ａ）を参照して、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の隙間Ｗにおいて間隙３２を形成する間隙形成部３１と、間隙３２に出し入れされる液体Ｌと、を有する。さらに熱スイッチ部３０は、間隙形成部３１の底部において液体Ｌを貯蔵可能な液溜め部３３と、液体Ｌを間隙３２に重力方向Ｇとは反対の上方に向けて注入可能および重力方向Ｇに排出可能な液体駆動部３８と、を有する。熱スイッチ部３０は、間隙３２に対する液体Ｌの出し入れを切り替えることによって熱伝達状態と断熱状態とを切り替える。さらに熱スイッチ部３０の一部を切り欠いた部分には、開閉バルブ部１１０が取付けられる取付部３９が配置されている。

液体Ｌは、熱伝導率の高いほど好ましく、例えば、ガリウム、インジウム、スズの共晶合金であるガリンスタン等の液体金属などが挙げられる。ただし、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂとが熱交換可能であれば、材料はこれに限定されない。

図５、６に示すように、間隙形成部３１は、略矩形状の第１板部３１ａおよび第２板部３１ｂを有する。

第１板部３１ａは、下端縁以外の周縁を囲むように設けられた第１縦壁３１ｃと、上端縁において開口するように設けられたＵの字型の第２縦壁３１ｄと、を有する。このように構成した第１板部３１ａと第２板部３１ｂとを重ね合わせることによって、第１板部３１ａと第２板部３１ｂとの間にＵの字型の間隙３２を形成する。また、Ｕの字型の第２縦壁３１ｄと、上端縁との間に取付部３９を形成する。

このように、間隙形成部３１が形成する間隙３２を切り欠くように取付部３９を設けることによって、間隙３２に窪みが生じる。この窪みは間隙形成部３１の上端縁から液体Ｌを出し入れする重力方向Ｇに沿って伸びているため、液体駆動部３８は、窪みに阻害されることなく間隙３２への液体Ｌの出し入れを行うことができる。

また、第１、第２板部３１ａ、３１ｂの取付け部３９を形成する部分には、開閉バルブ部１１０を取付けるための複数のネジ穴３９ａと、開閉バルブ部１１０と共に対をなす吸着器２０ａ、２０ｂを連通可能な連通穴３９ｂが設けられている。

また、取付部３９は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間を断熱する断熱構造を有する。具体的には、取付部３９のネジ穴３９ａおよび連通穴３９ｂを設けた以外の部分は、図６、図７Ｂに示すように中空構造となっており、内部は真空であるか、または空気などの熱伝導率の低い気体が封入されている。これによって、隙間Ｗにおいて熱スイッチ部３０を設けていない部分（取付部３９）を介して、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの熱交換が行われないようにすることができる。

なお、第１板部３１ａおよび第２板部３１ｂは、アルミニウム、銅等の熱伝導率の高い材料からなる。このため、間隙３２に熱伝導率の高い液体Ｌが充填された場合に、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂは、熱伝達率の高い液体Ｌ、第１、第２板部３１ａ、３１ｂを介して熱的に繋がる。その結果、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂの熱交換を効率的に行うことができる。第１板部３１ａの第１縦壁３１ｃおよび第２縦壁３１ｄの厚みは、間隙３２の厚みに相当する。断熱性と熱伝達性を両立させるため、第１縦壁３１ｃおよび第２縦壁３１ｄの厚みは数十μｍ程度であることが好ましい。

液溜め部３３は、図５、図６に示すように、間隙形成部３１の底部において、間隙３２に連通し、間隙３２を拡げるように液体Ｌの貯蔵空間を形成する。

間隙形成部３１および液溜め部３３から成る空間は密閉されており、真空に保たれている。このため、液体Ｌが液溜め部３３内にとどまっている場合は、間隙３２は真空となっており、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂとの間の熱交換を好適に防ぐことができる。なお、間隙形成部３１および液溜め部３３から成る空間は、真空に保つのではなく、例えば、空気等の断熱性に優れる不活性ガスが充填された状態にしてもよい。

また、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂに対して露出している間隙形成部３１のフリンジ部分（第１縦壁３１ｃおよび第２板部の周縁）および液溜め部３３の表面は、発泡スチロールや発泡ポリプロピレンなどの発泡材、織布、不織布等の断熱性を備える材料によって覆われていることが好ましい。これによって、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂから伝わる熱が、フリンジ部分および液溜め部３３の表面から放出しないようにすることができる。

液体駆動部３８は、図７Ｂに示すように、液溜め部３３の底部に設けられ、液溜め部３３の内容積を減少させるように凸状に変形自在な押し込み部３６と、押し込み部３６が変形するための駆動力を与える電源３７と、を有する。押し込み部３６は、誘電性の高分子エラストマー材料からなる板状の弾性部材３４と、弾性部材３４を挟み込む一対の電極３５ａ、３５ｂと、によって構成される。電源３７は一対の電極３５ａ、３５ｂに接続されている。

弾性部材３４を構成する誘電性の高分子エラストマーは、電圧を付加すると弾性変形可能であり、例えば、天然ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム、ポリロタキサン構造を有するエラストマー等から構成することが可能である。一対の電極３５ａ、３５ｂは、例えば、金属電極、黒鉛粉末、シリコーンオイルとグラファイト混合物等から構成することが可能である。なお、本実施形態では、例として、弾性部材３４が誘電性の高分子エラストマー材料からなる場合を説明したが、弾性部材３４の材料はこれに限定されない。例えば、誘電性の高分子エラストマーの代わりに圧電素子を用いてもよい。

熱スイッチ部３０の電源３７がＯＦＦの状態では、図７Ａ、Ｂに示すように、液体Ｌは液溜め部３３内に留まっている。このため、熱スイッチ部３０の間隙３２を介して配置される第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂとの間は断熱された状態になる。熱スイッチ部の電源３７をＯＮにすると、弾性部材３４に電圧が付加されるため、図７Ｃ、Ｄに示すように、液溜め部３３の内容積を減らすように弾性部材３４が凸状に変形し、液体Ｌが間隙３２に押し込まれる。このため、熱スイッチ部３０の間隙３２を介して配置される第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂは、熱伝達可能な状態になる。以下、熱スイッチ部３０を断熱状態にすることを「ＯＦＦにする」と、熱伝達状態にすることを「ＯＮにする」とも称する。

なお、本実施形態では、重力方向に沿って間隙３２に対して液体Ｌの出し入れをする形態を説明したが、重力を利用して液体Ｌを間隙３２から液溜め部３３に戻すことができれば、液体Ｌの排出方向は重力方向に限定されない。例えば、間隙３２が重力方向Ｇに対して傾斜していてもよい。

第１実施形態では、開閉バルブ部１１０の一例としてバタフライバルブを用いる。図５（Ａ）に示すように、開閉バルブ部１１０は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間を連通する貫通穴１１１を備える本体部１１２と、本体部１１２の貫通穴１１１を開閉自在な弁１１３と、を有する。さらに、開閉バルブ部１１０は、弁１１３に接続され、貫通穴１１１内において弁１１３とともに回転可能な軸１１４と、軸１１４を回転させる駆動力を発生する駆動部１１５と、を有する。弁１１３は、好ましくはセラミックス等の断熱性の材料からなる。これによって、開閉バルブ部１１０が閉じている場合に、弁１１３を介して第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの熱交換が行われるのを防ぐことができる。

弁１１３が本体部１１２に設けられた貫通穴１１１を閉塞した状態（図５（Ａ）参照）から、駆動部１１５によって軸１１４および弁１１３を回転させると、貫通穴１１１が開く（図５（Ｂ）参照）。なお、本体部１１２には、開閉バルブ部１１０を取付部３９に取り付けるための複数の取付け穴１１６が設けられている。図５（Ｂ）に示すように、開閉バルブ部１１０に設けた取付け穴１１６および取付部３９に設けたネジ穴３９ａによって、開閉バルブ部１１０を取付部３９にネジ止めして、熱スイッチ部３０に開閉バルブ部１１０を取付ける。なお、取付けの際、熱スイッチ部３０と開閉バルブ部１１０との貫通穴１１１を除く部分との間にシート状のシール材（図示せず）を設けてもよい。これによって、貫通穴１１１を通った熱媒体が、熱スイッチ部３０と開閉バルブ部１１０との間の隙間を通って、大気へ放出されることを防ぐことができる。

なお、第１実施形態では開閉バルブ部１１０がバタフライバルブに限定されず、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の連通および遮断を切り替え可能であればよい。例えば、貫通穴１１１に対して平板等を摺動させることによって対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の連通および遮断を切り替えてもよい。

冷却部４０は、図８を参照して、第１吸着材２１ａおよび第２吸着材２１ｂを冷却可能な温調媒体と、温調媒体を冷却する放熱器４１と、温調媒体を循環させる第３ポンプ４５と、を有する。冷却部４０は、放熱器４１、第１温調配管２３ａおよび第２温調配管２３ｂを通る循環経路を形成する第７配管４２をさらに有する。温調媒体は、第３ポンプ４５から駆動力を得て第７配管４２、第１温調配管２３ａおよび第２温調配管２３ｂ内を循環する。

放熱器４１は、車外から取り込んだ空気をファン等（図示せず）を用いて主に放熱器４１内の第７配管４２に当て、第７配管４２内を流れる温調媒体を冷却する。ただし、放熱器４１の構成は、第７配管４２内を流れる温調媒体を冷却可能であれば上記に限定されない。例えば、ヒートシンク等を用いて放熱を行う構成にしてもよいし、ヒートシンクとファンを組み合わせる構成にしてもよい。

放熱器４１を通過後の第７配管４２は、２本の配管に分岐している。一方の配管は、第７バルブ４６ａを介して第１温調入口配管２３ａ−ｕに接続され、他方の配管は、第８バルブ４６ｂを介して第２温調入口配管２３ｂ−ｕに接続されている。

第３ポンプ４５に向かう第７配管４２には、２本の配管が合流している。一方の配管は、第９バルブ４７ａを介して第１温調出口配管２３ａ−ｄに接続され、他方の配管は、第１０バルブ４７ｂを介して第２温調出口配管２３ｂ−ｄに接続されている。

熱源２００は吸着式冷凍装置１００の加熱部５０に相当する。以下、熱源２００を加熱部５０と称する。加熱部５０は、図１に示すように、第１吸着材２１ａおよび第２吸着材２１ｂを加熱可能な温調媒体と、温調媒体を加熱する加熱源５１と、温調媒体を循環させる第１ポンプ５３と、を有する。加熱部５０は、加熱源５１、第１温調配管２３ａおよび第２温調配管２３ｂを通る循環経路を形成する第１配管５２をさらに有する。温調媒体は、第１ポンプ５３から駆動力を得て第１配管５２、第１温調配管２３ａおよび第２温調配管２３ｂ内を循環する。

図８は、図１の吸着式冷凍装置１００を示す点線で囲まれた部分の拡大図である。図８に示すように、第１配管５２の一部は分岐して、第１吸着器２０ａの第１温調入口配管２３ａ−ｕおよび第２吸着器２０ｂの第２温調入口配管２３ｂ−ｕに接続されている。第１配管５２と第１温調入口配管２３ａ−ｕとの間には、第３バルブ５６ａが設けられている。第１配管５２と第２温調入口配管２３ｂ−ｕとの間には、第４バルブ５６ｂが設けられている。

また、第１吸着器２０ａの第１温調出口配管２３ａ−ｄおよび第２吸着器２０ｂの第２温調出口配管２３ｂ−ｄは、それぞれ第１配管５２に接続されている。これによって、第１温調配管内の温調媒体の一部が、第１吸着器２０ａの第１温調配管２３ａおよび第２吸着器２０ｂの第２温調配管２３ｂを流れる。

凝縮器６０は、図３に示すように、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂからの熱媒体を収容可能なケーシング６１と、ケーシング６１内を蛇行するように設けられた第８配管６３と、を有する。さらに凝縮器６０は、放熱器６５と、第８配管６３に接続され、放熱器６５を通る循環経路を形成する第９配管６４と、第８配管６３および第９配管６４を流れる温調媒体と、温調媒体を循環させる第４ポンプ６９と、を有する。

ケーシング６１には、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが脱着した熱媒体をケーシング６１内に取り込むための取り込み口６２が設けられている。取り込み口６２は、第１吸着器２０ａに連通する第１０配管６７ａおよび第２吸着器２０ｂに連通する第１１配管６７ｂに接続されている。

第１０配管６７ａには、第１０配管６７ａの流路の開閉を行う第１１バルブ６８ａが設けられており、第１１配管６７ｂには、第１１配管６７ｂの流路の開閉を行う第１２バルブ６８ｂが設けられている。

放熱器６５は、車外からの空気をファンを用いて第９配管６４に当てることによって、第９配管６４内の温調媒体を冷却する。第８配管６３および第９配管６４内を流れる温調媒体は、凝縮器６０内において気体の熱媒体と熱交換して熱媒体を凝縮させる。そして熱媒体との熱交換によって温まった温調媒体は、放熱器６５によって再び熱媒体の凝縮を行える温度に冷却される。

気液分離部７０は、凝縮器６０において凝縮された熱媒体を貯蔵するケーシング７１と、ケーシング７１の底面に設けられた排出口７２と、ケーシング７１内の熱媒体の水位を検出する水位センサ７３と、を有する。

気液分離部７０の排出口７２は、配管を介して蒸発器１０に接続されている。排出口７２と蒸発器１０とを繋ぐ配管の間には第１３バルブ７５が設けられている。

水位センサ７３は、ケーシング７１内の液体の熱媒体の水位が低くなったときに、蒸発器１０に送る熱媒体に気体の熱媒体が混入しないように、ケーシング７１の水位を監視している。水位が低くなり、蒸発器１０に送る熱媒体に気体の熱媒体が混入する懸念がある場合は、第１３バルブ７５を閉じる。

切り替え部８０は、図８に示すように、蒸発器１０と第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂとの間のバルブ（第１、第２バルブ１６ａ、１６ｂ）、凝縮器６０と第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂとの間のバルブ（第１１、第１２バルブ６８ａ、６８ｂ）を含む。切り替え部８０を構成する各部のバルブの開閉を切り替えることによって、一方の吸着器を蒸発器１０と連通させて内部の吸着材に熱媒体を吸着させる吸着モードにし、他方の吸着器を凝縮器６０と連通させて吸着材に熱媒体を脱着させる脱着モードにすることができる。

図８に示すように、第１吸着器２０ａを吸着モード、第２吸着器２０ｂを脱着モードにする場合、第１バルブ１６ａおよび第１２バルブ６８ｂは開いた状態にし、第２バルブ１６ｂおよび第１１バルブ６８ａは閉じた状態にする。これによって、蒸発器１０において蒸発した熱媒体は第１吸着器２０ａに向かい、第２吸着器２０ｂにおいて脱着した熱媒体は凝縮器６０に向かう。

なお、このとき、冷却部４０の第７バルブ４６ａおよび第９バルブ４７ａは開いた状態にし、第８バルブ４６ｂおよび第１０バルブ４７ｂは閉じた状態にすると、第１吸着器２０ａが冷却されて第１吸着器２０ａの吸着モードが促進される。また、加熱部５０の第４バルブ５６ｂおよび第６バルブ５７ｂは開いた状態にし、第３バルブ５６ａおよび第５バルブ５７ａは閉じた状態にすると、第２吸着器２０ｂが加熱されて第２吸着器２０ｂの脱着モードが促進される。

図９に示すように、第１吸着器２０ａが脱着モード、第２吸着器２０ｂが吸着モードの場合、第１バルブ１６ａおよび第１２バルブ６８ｂは閉じた状態にし、第２バルブ１６ｂおよび第１１バルブ６８ａは開いた状態にする。これによって、蒸発器１０において蒸発した熱媒体は第２吸着器２０ｂに向かい、第１吸着器２０ａにおいて脱着した熱媒体は凝縮器６０に向かう。

なお、このとき、冷却部４０の第８バルブ４６ｂおよび第１０バルブ４７ｂは開いた状態にし、第７バルブ４６ａおよび第９バルブ４７ａは閉じた状態にすると、第２吸着器２０ｂが冷却されて第２吸着器２０ｂの吸着モードが促進される。また、加熱部５０の第３バルブ５６ａおよび第５バルブ５７ａは開いた状態にし、第４バルブ５６ｂおよび第６バルブ５７ｂは閉じた状態にすると、第１吸着器２０ａが加熱されて第１吸着器２０ａの脱着モードが促進される。

制御部９０は、図１０を参照して概説すると、ＣＰＵ９１と、ＲＯＭおよびＲＡＭによって構成される記憶部９２と、を含む公知のマイクロコンピュータにより構成している。ＣＰＵ９１がＲＯＭに予め格納されている各種プログラムをそれぞれＲＡＭに読み出して実行することにより、後述する所定の動作制御が実施される。

制御部９０は、第１吸着器２０ａ内に設置されている第１圧力センサ２８ａおよび第１温度センサ２７ａと、第２吸着器２０ｂ内に設置されている第２圧力センサ２８ｂおよび第２温度センサ２７ｂと、に接続されている。制御部９０は、これらのセンサから受信した信号に基づいて、吸着モードおよび脱着モードの終了タイミングおよび開始タイミングを判断する。

さらに、制御部９０は、第１温調入口配管２３ａ−ｕに設置されている第３温度センサ２９ａと、第２温調入口配管２３ｂ−ｕに設置されている第４温度センサ２９ｂと、に接続されている。制御部９０は、これらのセンサから受信した信号に基づいて、冷却部４０の温調媒体および加熱部５０の温調媒体の温度を把握する。

さらに、制御部９０は、加熱部５０の温調媒体を循環させる第１ポンプ５３と、第３、第４、第５、第６バルブ５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂと、に接続されており、これらの動作を制御する。さらに制御部９０は、冷却部４０の温調媒体を循環させる第３ポンプ４５と、第７、第８、第９、第１０バルブ４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂと、に接続されており、これらの動作を制御する。

さらに、制御部９０は、切り替え部８０に接続されており、切り替え部８０が行う吸着モードおよび脱着モード切り替え動作（蒸発器１０と吸着器の間の第１、第２バルブ１６ａ、１６ｂの開閉、および凝縮器６０と吸着器の間の第１１、第１２バルブ６８ａ、６８ｂの開閉）を制御する。

さらに、制御部９０は、開閉バルブ部１１０にも接続されており、開閉バルブ部１１０の開閉動作を制御する。

さらに、制御部９０は、熱スイッチ部３０にも接続されており、熱スイッチ部３０のＯＮ（熱伝達状態）およびＯＦＦ（断熱状態）の切り替えを行う。

以下、吸着式冷凍装置１００の制御方法について説明する。

図１１（Ａ）は、開閉バルブ部１１０を開かない場合の第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂのＰ−Ｔ線図、図１１（Ｂ）は、開閉バルブ部１１０を開く場合の第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂのＰ−Ｔ線図である。図１２は、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。図１３は、開閉バルブ部１１０の開閉判断に用いる、加熱部５０の加熱能力および冷却部４０の冷却能力と熱媒体の脱着量および吸着量との相関を示すマップである。図１４は、吸着式冷凍装置１００の１サイクル分の動作フローを示す図である。図１５は、図１４のＳ１５の動作フローを示す図である。

まず、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂの基本的な運転モードについて説明する。第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂは、吸着モード、予熱モード、脱着モード、予冷モードを順次繰り返して行うように構成される。

吸着モードとは、図１１（Ａ）を参照して、吸着器と蒸発器１０を連通し、所定の圧力Ｐ_１において吸着器内の吸着材を冷却して熱媒体を吸着材に吸着させる工程である（図中ｇ→ａ）。予熱モードとは、吸着器と蒸発器１０とを遮断した状態において、吸着器内の吸着材を加熱して所定の温度Ｔ_２および所定の圧力Ｐ_２にする工程である（図中ａ→ｃ）。脱着モードとは、吸着器と凝縮器６０とを連通し、所定の圧力Ｐ_２において吸着器内の吸着材を加熱して、吸着材に吸着している熱媒体を脱着させる工程である（図中のｃ→ｅ）。予冷モードとは、吸着器と凝縮器６０とを遮断し、吸着器内の吸着材を冷却して所定の温度Ｔ_４および所定の圧力Ｐ_１にする工程である（図中のｅ→ｇ）。

図１２に示すように、例えば第１吸着器２０ａが吸着モードである間は、第２吸着器２０ｂは脱着モードとなるように、すなわち第１吸着器２０ａに対して第２吸着器の動作モードが反転するように吸着式冷凍装置１００は運転される。

次に、開閉バルブ部１１０の開閉判断および熱スイッチ部３０のＯＮ（熱伝達状態）およびＯＦＦ（断熱状態）の切り替えタイミングについて説明する。

制御部９０は、冷却部４０の冷却能力および／または加熱部５０の加熱能力が不足する場合は、開閉バルブ部１１０を開くように構成される。また、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く場合は、開閉バルブ部１１０を開いた後に熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替える。

具体的には、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開かない場合（図１２のＣａｓｅ１）、脱着モードおよび吸着モードが終了した時点（図１２のｔ_２、ｔ_６）において熱スイッチ部３０をＯＮ（熱伝達状態）に切り替える。そして、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達した時点（図１２ｔ_１、ｔ_５）において熱スイッチ部３０をＯＦＦ（断熱状態）に切り替える。この場合の各吸着器の熱サイクルは、図１１（Ａ）に示すようになる。

また、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く場合（図１２Ｃａｓｅ２）は、脱着モードおよび吸着モードが終了した時点（図１２ｔ_２、ｔ_６）において開閉バルブ部１１０を開く。そして、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達したら（図１２ｔ_３、ｔ_７）、開閉バルブ部１１０を閉じ、熱スイッチ部３０をＯＮ（熱伝達状態）にする。そして、２つの吸着器２０ａ、２０ｂが温度平衡に達したら（図１２ｔ_１、ｔ_５）熱スイッチ部３０をＯＦＦ（断熱状態）にする。この場合の各吸着器の熱サイクルは、図１１（Ｂ）に示すようになる。

なお、冷却部４０の冷却能力が不足する場合とは、例えば、車外の気温が高くなり、車外の空気を利用して放熱を行う冷却部４０の放熱器４１の冷却能力が低下するような場合である。冷却部４０の冷却能力が低下すると、吸着モードにある第１吸着器２０ａまたは第２吸着器２０ｂを冷却することができなくなり、熱媒体の吸着量が減少する。熱媒体の吸着量が減少すると、蒸発器１０において発生する冷熱の量が減少するため、結果として吸着式冷凍装置１００の冷凍能力が低下する。

また、加熱部５０の加熱能力が不足する場合とは、例えば、車外の気温が低く、加熱源５１の温度が上昇しない場合である。加熱部５０の加熱能力が低下すると、脱着モードにある第１吸着器２０ａまたは第２吸着器２０ｂを高温にすることができなくなり、熱媒体の脱着量が減少する。結果、脱着モードにあった第１吸着器２０ａまたは第２吸着器２０ｂが吸着モードに移行したときに、吸着できる熱媒体の量が減少する。このため、蒸発器１０において発生する冷熱の量が減少し、吸着式冷凍装置１００の冷凍能力が低下する。

上記のような場合に開閉バルブ部１１０を開くと、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の有する熱媒体が、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に移動する。このため、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器は、吸着モードに切替わったときに、開閉バルブ部１１０を開かない場合の熱媒体の有効吸着量Ｖに対して、有効吸着量をＶ＋ΔＶに増加させることができる（図１１（Ｂ）参照）。そしてその分、冷凍能力を向上させることができる。

開閉バルブ部１１０の開閉判断は、記憶部９２に記憶されている冷却部４０の冷却能力および加熱部５０の加熱能力と第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂの熱媒体の吸着量・脱着量との相関データに基づいて行う。具体的には、図１３示すように、加熱部５０側の温調媒体の温度および冷却部４０側の温調媒体の温度に基づいて、熱媒体の吸着量および脱着量が冷却対象を冷却するために十分であるか否かを判定可能な相関マップが記憶部９２に記憶されている。

このような相関マップは、例えば、加熱部５０の温調媒体の温度および冷却部４０の温調媒体の温度を複数変化させ、その時の第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂの熱媒体の吸着量・脱着量を評価する性能評価試験を行うことによって取得できる。なお、性能評価試験は、吸着式冷凍装置１００の適用対象である自動車を出荷する前に予め行っておくことが好ましい。

ＣＰＵ９１は、第３、第４温度センサ２９ａ、２９ｂから取得した温度データから、冷却部４０および加熱部５０の温調媒体の温度を把握する。そして、記憶部９２に記憶された相関マップに、冷却部４０および加熱部５０の温調媒体の温度を当てはめ、熱媒体の吸着量および脱着量が不足であるか否かを判断する。

例えば、冷却部４０側の温調媒体の温度がＴｃ１℃、加熱部５０側の温調媒体の温度がＴｈ１℃の場合（図１３のＣａｓｅ１の場合）、ＣＰＵ９１は、相関マップから熱媒体の吸着量・脱着量は十分であると判断し、開閉バルブ部１１０を開かない。例えば、冷却部４０側の温調媒体の温度がＴｃ２℃、加熱部５０側の温調媒体の温度がＴｈ１℃の場合（図１３のＣａｓｅ２の場合）、ＣＰＵ９１は、相関マップから熱媒体の吸着量・脱着量は不十分であると判断し、開閉バルブ部１１０を開く。

以下、制御部９０の動作フローについて説明する。

図１４は、１サイクル分の吸着式冷凍装置１００の動作フローを示すフローチャートである。図１５は、図１４のＳ１５における動作フローを示すフローチャートである。なお、図１４における動作フローは、吸着モードの第１吸着器２０ａと脱着モードの第２吸着器２０ｂが温度平衡に達したとき（図１２のｔ_１）をスタート地点としている。具体的には、第１吸着器２０ａについては、図１１中のｇ→ｈ→ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇの工程を表し、第２吸着器２０ｂについては、ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ａ→ｂ→ｃの工程を表している。

制御部９０は、図１４に示すように、冷却部４０によって第１吸着器２０ａが冷却され、加熱部５０によって第２吸着器２０ｂが加熱されるように、各部バルブの開閉状態を切り替え、第１ポンプ５３および第３ポンプ４５を駆動する（Ｓ１１）。具体的には、制御部９０は、第４、第６バルブ５６ｂ、５７ｂと、第７、第９バルブ４６ａ、４７ａと、を開く（図８参照）。これによって、第１吸着器２０ａの吸着モードが促進され、第２吸着器２０ｂの脱着モードが促進される。

次に、制御部９０は、第１温度センサ２７ａおよび第３温度センサ２９ａから、第１吸着器２０ａの温度および冷却部４０側の温調媒体の温度を取得する。また、制御部９０は、第２温度センサ２７ｂおよび第４温度センサ２９ｂから、第２吸着器２０ｂの温度および加熱部５０側の温調媒体の温度を取得する（Ｓ１２）。

次に、制御部９０は、ステップＳ１２において取得した温度データから、冷却部４０による第１吸着器２０ａの冷却および加熱部５０による第２吸着器２０ｂの加熱が終了したか否かを判断する（Ｓ１３）。具体的には、制御部９０は、第１吸着器２０ａと冷却部４０側の温調媒体との温度差が許容範囲内に収まった場合は、冷却部４０による冷却が終了したと判断する。同様に、制御部９０は、第２吸着器２０ｂと加熱部５０側の温調媒体との温度差が許容範囲内に収まった場合は、加熱部５０による加熱が終了したと判断する。

冷却部４０による第１吸着器２０ａの冷却が終了していない、および／または、第２吸着器２０ｂの加熱部５０による加熱が終了していないと判断された場合（Ｓ１３；Ｎｏ）、制御部９０は再びステップＳ１２およびＳ１３の処理を行う。なお、吸着器の温度と温調媒体の温度との差が大きい場合には、必要に応じて適宜第１ポンプ５３および第３ポンプ４５の流量を増加させることも可能である。

冷却部４０による第１吸着器２０ａの冷却が終了し、かつ、第２吸着器２０ｂの加熱部５０による加熱が終了したと判断された場合（Ｓ１３；Ｙｅｓ）、制御部９０は第１吸着器２０ａの吸着モードおよび第２吸着器２０ｂの脱着モードを終了させる（Ｓ１４）。具体的には、制御部９０は、第１、第１２バルブ１６ａ、６８ｂを閉じる。そして、第１ポンプ５３および第３ポンプ４５を停止する。

次に制御部９０は、熱スイッチ部３０および開閉バルブ部１１０の制御を行う（Ｓ１５）。

図１５に示すように、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開くか否かの判断を行う（Ｓ１５１）。具体的には、ステップＳ１２において取得した加熱部５０および冷却部４０の温調媒体の温度を、記憶部９２に記憶されている相関マップ（図１３参照）に当てはめ、熱媒体の脱着量および吸着量が不足する場合は、開閉バルブ部１１０を開く判断をする。

開閉バルブ部１１０を開くと判断した場合（Ｓ１５１；Ｙｅｓ）、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く（Ｓ１５２）。これにより、圧力差によって脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の第２吸着器２０ｂが有する熱媒体が、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の第１吸着器２０ａに向かって移動する。

次に、制御部９０は、第１、第２圧力センサ２８ａ、２８ｂから第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの圧力データを取得する（Ｓ１５３）。

次に、制御部９０は、ステップＳ１５３において取得した圧力データから、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達したか否かを判断する（Ｓ１５４）。具体的には、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂとの圧力差が許容範囲内に収まっていれば、圧力平衡に達したと判断する。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達していないと判断された場合（Ｓ１５４；Ｎｏ）、制御部９０は、ステップＳ１５３からステップＳ１５４の動作を再び行う。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達したと判断された場合（Ｓ１５４；Ｙｅｓ）、制御部９０は開閉バルブ部１１０を閉じる（Ｓ１５５）。

次に、制御部９０は熱スイッチ部３０をＯＮに切り替える（Ｓ１５６）。

次に、制御部９０は、第１、第２温度センサ２７ａ、２７ｂおよび第１、第２圧力センサ２８ａ、２８ｂから第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの温度および圧力データを取得する（Ｓ１５７）。

次に、制御部９０は、ステップＳ１５７において取得した温度および圧力データに基づいて、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂがそれぞれ所定の温度および圧力になり、第１吸着器２０ａの予熱モードおよび第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了したか否かを判断する（Ｓ１５８）。

第１吸着器２０ａの予熱モード、および／または、第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了していないと判断された場合（Ｓ１５８；Ｎｏ）、制御部９０は、ステップＳ１５７からステップＳ１５８の動作を再び行う。

第１吸着器２０ａの予熱モードが終了し、かつ、第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了したと判断された場合（Ｓ１５８；Ｙｅｓ）、制御部９０は、第１吸着器２０ａの脱着モード、第２吸着器２０ｂの吸着モードを開始させる（Ｓ１５９）。具体的には、制御部９０は、第１１バルブ６８ａおよび第２バルブ１６ｂを開く（図９参照）。

次に、制御部９０は、第１、第２温度センサ２７ａ、２７ｂから第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの温度データを取得する（Ｓ１６０）。

次に、制御部９０は、ステップＳ１６０において取得した温度データに基づいて、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達したか否かを判断する（Ｓ１６１）。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達していないと判断された場合（Ｓ１６１；Ｎｏ）、制御部９０はステップＳ１６０からステップＳ１６１の動作を再び行う。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達したと判断された場合（Ｓ１６１；Ｙｅｓ）、制御部９０は、熱スイッチ部３０をＯＦＦに切り替える（Ｓ１６２）。

なお、開閉バルブ部１１０を開く必要がないと判断した場合は（Ｓ１５１；Ｎｏ）、制御部９０は、ステップＳ１５６からステップＳ１６２にかけての動作を行い、熱スイッチ部３０のみによって第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂの熱交換を行う。

ステップＳ１６２の動作終了後、図１４に示すように、制御部９０は、冷却部４０によって第２吸着器２０ｂが冷却され、加熱部５０によって第１吸着器２０ａが加熱されるように、各部バルブの開閉状態を切り替え、第１ポンプ５３および第３ポンプ４５を駆動させる（Ｓ１６）。具体的には、制御部９０は、第３、第５バルブ５６ａ、５７ａと、第８、第１０バルブ４６ｂ、４７ｂと、を開く（図９参照）。これによって、第１吸着器２０ａの脱着モードが促進され、第２吸着器の吸着モードが促進される。

次に、制御部９０は、第１、第２温度センサ２７ａ、２７ｂから第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの温度データを取得し、第３、第４温度センサ２９ａ、２９ｂから冷却部４０側および加熱部５０側の温調媒体の温度データを取得する（Ｓ１７）。

次に、制御部９０は、ステップＳ１７において取得した温度データに基づいて、加熱部５０による第１吸着器２０ａ加熱、および冷却部４０によつ第２吸着器２０ｂ冷却が終了したか否かを判定する（Ｓ１８）。なお、判定方法はステップＳ１３と同様であるため、説明を省略する。

加熱部５０による第１吸着器２０ａの加熱および／または冷却部４０による第２吸着器２０ｂの冷却が終了していないと判定された場合（Ｓ１８；Ｎｏ）、制御部９０は、ステップＳ１７からステップＳ１８の動作を再び行う。

加熱部５０による第１吸着器２０ａの加熱および冷却部４０による第２吸着器２０ｂの冷却が終了したと判定された場合（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、制御部９０は、第１吸着器２０ａの脱着モードを終了させ、第２吸着器２０ｂの吸着モードを終了させる（Ｓ１９）。具体的には、制御部９０は、第１１バルブ６８ａおよび第２バルブ１６ｂを閉じる。そして、制御部９０は、第３ポンプ４５および第１ポンプ５３を停止する。

次に制御部９０は、熱スイッチ部３０および開閉バルブ部１１０の動作制御を行う（Ｓ１５）。なお、ステップＳ１９の後のステップＳ１５の動作処理は、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂの動作モードが反転している点以外はステップＳ１４の後に行ったステップ１５の動作と同じであるため、説明を省略する。

以上説明した各部の動作タイミングをまとめると、図１２のようになる。制御部９０はこの一連の動作を繰り返して行うように構成される。

上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部１１０を、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの両方に接するように配置している。それぞれの吸着器２０ａ、２０ｂにおける動作モードを切り替えるときには、開閉バルブ部１１０を遮断状態から連通状態に切り替える。脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器が有する熱媒体は、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器にバルブ部を通って移動する。対をなす吸着器の内部に配置した配管に温調媒体を循環させて熱伝達する場合に比べると、熱媒体が移動している間の熱損失が少なく、熱媒体が移動中に凝縮してしまう虞がない。したがって、それぞれの吸着器における動作モードを切り替えるときに、対をなす吸着器の間の熱媒体の移動を十分に行うことが可能となる。

また、上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、それぞれの吸着材２１ａ、２１ｂを冷却可能な冷却部４０と、それぞれの吸着材２１ａ、２１ｂを加熱可能な加熱部５０と、をさらに有する。そして、制御部９０は、冷却部４０の冷却能力および／または加熱部５０の加熱能力が不足する場合は、開閉バルブ部１１０を開く。このため、冷却部４０および加熱部５０の能力が不足している場合であっても、第１、第２吸着材２１ａ、２１ｂへの熱媒体の吸着・脱着量を増加させることによって、冷凍能力を向上させることができる。

また、上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの両方に接するように隙間Ｗに配置され、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の熱伝達および断熱を切り替え可能な熱スイッチ部３０をさらに有する。そして制御部９０は、それぞれの吸着器２０ａ、２０ｂにおける動作モードを切り替えるときに、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器が有する熱を、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器に伝達可能である。このため、熱媒体の移動による熱交換だけでなく、熱スイッチ部３０を介した吸着器間の熱交換も行うことができるようになる。

また、上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く場合は、開閉バルブ部１１０を開いた後に熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替える。吸着材からの熱媒体の脱着は、吸着材の温度が低いと抑制される。また、吸着材への熱媒体の吸着は、吸着材の温度が高いと抑制される。このため、熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替えた後に、開閉バルブ部１１０を開くと、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器は、温度が下降しているために熱媒体を十分に脱着しない。また、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器は、温度が上昇しているために、熱媒体を十分に吸着されない。その結果、熱媒体の移動が十分に行われない。これに対して、先に開閉バルブ部１１０を開けば、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の吸着器は、温度が高い状態のままであるために熱媒体を十分に脱着する。また、吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の吸着器は、温度が低い状態のままであるために、熱媒体を十分に吸着する。

また、上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、熱スイッチ部３０の一部を切り欠いた部分に配置され、開閉バルブ部１１０が取付けられる取付部３９をさらに有し、取付部３９は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間を断熱する断熱構造を有する。これによって、開閉バルブ部１１０を熱スイッチ部３０に取り付けるために取付部３９を設けた場合に、熱スイッチ部３０のように断熱状態と熱伝達状態を切り替える機能を有さない取付部３９を介して、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの熱交換が行われるのを防ぐことができる。

また、上記実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、熱スイッチ部３０は、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の隙間Ｗにおいて間隙３２を形成する間隙形成部３１と、間隙３２に出し入れされる液体Ｌと、液体Ｌを間隙３２に注入可能および重力を利用して排出可能な液体駆動部３８と、を有する。間隙３２に対する液体Ｌの出し入れを切り替えることによって熱伝達状態と断熱状態とを切り替え、取付部３９は、液体Ｌの排出方向の上流側から下流側に向かって伸びるように間隙形成部３１を切り欠いた部分に配置される。このため、液体駆動部３８は、取付部３９に阻まれる事なく液体Ｌの出し入れを行うことができる。

（第１実施形態の変形例１）
図１６は、第１実施形態の変形例１に係る熱スイッチ部１３０を示す図であって、取付部３９が設けられた位置から外れた位置における断面図である。

変形例１に係る熱スイッチ部１３０は、第１実施形態に係る熱スイッチ部３０と同様に、間隙１３２への液体Ｌ２の出し入れを行うことによって熱伝達状態と断熱状態を切り替える。ただし、液体Ｌ２の出し入れは、実施形態と異なり、液体Ｌ２に対する間隙形成部１３１内面の濡れ性を変化させることによって行う。以下、第１実施形態の変形例１に係る熱スイッチ部１３０について詳述する。なお、第１実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

熱スイッチ部１３０は、導電性の液体Ｌ２が出し入れされる間隙１３２を形成する間隙形成部１３１と、間隙形成部１３１の底部において液体Ｌ２を貯蔵可能な液溜め部１３３と、を有する。さらに熱スイッチ部１３０は、導電性の液体Ｌ２に対する間隙形成部１３１内面の濡れ性を変化させる液体駆動部１３８と、を有する。

液体Ｌ２は、少なくとも吸着式冷凍装置１００が使用される温度範囲において液体の導電性流体である。例えば、ガリウム、インジウム、スズの共晶合金であるガリンスタン等の液体金属などが使用され得る。その他にも周知の液体金属を用いてもよく、熱伝導率の高いものが好ましい。

間隙形成部１３１は、第１実施形態と同様に、略矩形状の第１板部１３１ａに、第２板部１３１ｂを重ね合わせることによって構成する。

第１板部１３１ａおよび第２板部１３１ｂは、アルミニウム、銅等の熱伝導率の高い材料からなる。このため、間隙１３２に熱伝導率の高い液体Ｌ２が充填された場合に、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂは、熱伝達率の高い液体Ｌ２、第１、第２板部１３１ａ、１３１ｂを介して熱的に繋がる。その結果、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂの熱交換を効率的に行うことができる。なお、第１板部１３１ａの縦壁の厚みは、間隙１３２の厚みに相当する。断熱性と熱伝達性を両立させるため、この厚みは好ましくは数十μｍ程度である。

液溜め部１３３は、間隙形成部１３１の底部において、間隙１３２に連通して間隙１３２を拡げるように液体Ｌ２の貯蔵空間を形成する。

間隙形成部１３１および液溜め部１３３から成る空間は密閉されており、真空に保たれている。このため、液体Ｌ２が液溜め部１３３内にとどまっている場合は、間隙１３２は真空となっており、第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂとの間の熱交換を好適に防ぐことができる。なお、間隙形成部１３１および液溜め部１３３から成る空間は、例えば、空気等の断熱性に優れる不活性ガスによって充填されていてもよい。

液体駆動部１３８は、第１板部１３１ａ内面の上部に設けられた第１電極１３５ａと、液溜め部１３３内面に設けられた第２電極１３５ｂと、第１電極１３５ａおよび第２電極１３５ｂを覆って第１板部１３１ａおよび液溜め部１３３の内面を覆う誘電層１３４と、を有する。さらに、液体駆動部１３８は、第１電極１３５ａおよび第２電極１３５ｂに接続される電源１３７を有する。

電源１３７をＯＮにし、第１電極１３５ａおよび第２電極１３５ｂに電圧を印加すると、第２電極１３５ｂ側から第１電極１３５ａ側に向かって誘電層１３４の液体Ｌ２に対する濡れ性がよくなる。このため、液溜め部１３３内の液体Ｌが間隙１３２内へ移動する。電源１３７をＯＦＦにすると、重力に従って液体Ｌ２が液溜め部１３３に戻る。このように、間隙１３２内面の液体Ｌ２に対する濡れ性を変化させることによって、熱伝達状態と断熱状態を切り替える。

なお、重力方向Ｇに沿って間隙１３２に対して液体Ｌ２の出し入れを行う形態を説明したが、重力を利用して液体Ｌ２を間隙１３２から液溜め部１３３に戻すことができれば、液体Ｌ２の排出方向は重力方向Ｇに限定されない。例えは、重力方向に対して傾斜するように間隙３２を形成してもよい。

（第１実施形態の変形例２）
図１７は、第１実施形態の変形例２に係る熱スイッチ部１３０に開閉バルブ部１１０を取付けた場合における、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂ間の熱伝達のルートを示す概略図である。

図１７に示すように、第１実施形態の変形例２に係る熱スイッチ部２３０は、間隙形成部２３１の一部分が突出している点において第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態の変形例２に係る熱スイッチ部２３０の間隙形成部２３１について詳述する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

変形例２に係る熱スイッチ部２３０の基本構成は、第１実施形態と同様であり、縦壁を備える第１板部２３１ａ、第２板部２３１ｂを備える間隙形成部２３１と、液溜め部３３と、液体駆動部３８と、を有する。間隙形成部２３１の上端縁から重力方向に沿って一部を切り欠いた部分に、取付部３９が設けられている。

間隙形成部２３１は、図１７に示すように、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間から第１吸着器２０ａに向けて突出する突出部分を有し、開閉バルブ部１１０が突出部分に接触するように配置される。そして、突出部分および開閉バルブ部１１０を介して、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の熱伝達を可能にする。なお、開閉バルブ部１１０の本体部１１２をアルミニウム、銅等の熱伝達率の高い材料によって構成することが好ましい。

上記変形例２に係る吸着式冷凍装置１００によれば、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂは間隙形成部２３１の突出部分および開閉バルブ部１１０を介して熱交換を行うことが可能であり、第１実施形態に対して熱交換の行える面積を増加させることができる。

（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００のＳ２０の動作フローの前半部分を示す図である。図１９は、第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００のＳ２０の動作フローの後半部分を示す図である。図２０は、第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００における吸着器２０ａ、２０ｂのＰ−Ｔ線図の一例である。

第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００は、制御部９０が、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングと冷凍能力との相関データに基づいて、冷凍能力が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する点において第１実施形態と相違する。

冷凍能力とは、単位時間当たりに蒸発器１０において発生する冷熱の量である。一般的に吸着式冷凍装置の冷凍能力は、吸着材の熱媒体の有効吸着量に比例し、吸着器のサイクル時間に反比例する。

開閉バルブ部１１０を開いた後、比較的早いタイミングにおいて熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替えると、吸着器２０ａ、２０ｂの間の熱交換によって吸着モードが終了した脱着モードに切り替える側の温度は下降するため、熱媒体の脱着が抑制される。また、脱着モードが終了した吸着モードに切り替える側の温度は上昇するため、熱媒体の吸着が抑制される。その結果、熱媒体の移動量が減少し、吸着材の熱媒体の有効吸着量はその分減少する。

一方、熱スイッチ部３０を比較的早いタイミングにおいて熱伝達状態に切り替えると、対をなす吸着器２０ａ、２０ｂが温度平衡に達する時間は短くなるため、その分サイクル時間を削減することができる。

このように、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングは、熱媒体の有効吸着量と吸着器のサイクル時間との両方に影響があるが、熱媒体の有効吸着量および吸着器のサイクル時間は冷凍能力に関してトレードオフの関係にある。このため、冷凍能力を最大にするためには、最適な熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定する必要がある。

第２実施形態に係る制御部９０の記憶部９２は、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングと冷凍能力との相関データを記憶する。

この相関データは、制御部９０が、複数の異なるタイミングにおいて熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替え、その時の冷凍能力を評価する性能評価試験を行うことによって取得する。性能評価試験は、例えば、吸着式冷凍装置１００を適用した対象である自動車を出荷する前に行っておくことが好ましい。

さらに、記憶部９２は、吸着式冷凍装置１００の運転を行う度に相関データを取得して、性能評価試験において得られた基礎的な相関データを強化する学習機能を備えている。これによって、より精度を高く、吸着材２１ａ、２１ｂの性能の個体差を考慮して熱スイッチ部３０の最適な切り替えタイミングを決定することができる。

なお、記憶部９２には、加熱部５０の温調媒体の温度および冷却部４０の温調媒体の温度等の運転条件に応じて、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングとその時の冷凍能力が記憶されていることが望ましい。これは、加熱部５０および冷却部４０の能力によって、第１、第２吸着材２１ａ、２１ｂへの熱媒体の吸着量および脱着量が変化し、その分冷凍能力も変化するためである。そして、その時の加熱部５０および冷却部４０の能力を相関データに当てはめ、最適な熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定することが望ましい。

制御部９０のＣＰＵ９１は、記憶部９２に記憶されている相関データに基づいて、冷凍能力が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する。

第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００の動作フローは、図１４に示す第１実施形態の動作フローのステップＳ１５を、図１８、図１９に示すステップＳ２０に置き換えただけであり、その他の工程は第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同様の工程に関しては説明を省略する。

制御部９０は、図１８を参照して、ステップＳ１４の動作後、開閉バルブ部１１０を開く（Ｓ２０１）。

次に、制御部９０は、記憶部９２に記憶されている熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍能力との相関データに基づいて、冷凍能力が最大となる熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定する（Ｓ２０２）。

次に、制御部９０は、ステップＳ２０２において決定した熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替えるタイミングになったか否かを判断する（Ｓ２０３）。

熱スイッチ部３０を切り替えるタイミングになった場合（Ｓ２０３；Ｙｅｓ）は、制御部９０は、熱スイッチ部３０をＯＮに切り替える（Ｓ２０４）。

次に、制御部９０は、第１、第２圧力センサ２８ａ、２８ｂから、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの圧力データを取得する（Ｓ２０５）。なお、熱スイッチ部３０を切り替えるタイミングになっていないと判断された場合（Ｓ２０３；Ｎｏ）は、熱スイッチ部３０をＯＦＦにした状態のまま、ステップＳ２０５の動作を行う。

次に、制御部９０は、ステップＳ２０５において取得した圧力データから、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達したか否かを判断する（Ｓ２０６）。判断方法は、ステップＳ１５４と同様であるためその説明を省略する。

第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達していないと判断された場合（Ｓ２０６；Ｎｏ）、制御部９０は、再びステップＳ２０３の動作を行う。

第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達したと判断された場合（Ｓ２０６；Ｙｅｓ）、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を閉じる（Ｓ２０７）。

次に、図１９に示すように、制御部９０は、まだ熱スイッチ部３０をＯＮに切り替えていない場合は、熱スイッチ部３０をＯＮに切り替える（Ｓ２０８）。

次に、制御部９０は、第１、第２温度センサ２７ａ、２７ｂから第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂの温度を取得し、第１、第２圧力センサ２８ａ、２８ｂから圧力データを取得する（Ｓ２０９）。

次に、制御部９０は、ステップＳ２０９において取得した温度および圧力データから、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂがそれぞれ所定の温度および圧力に達し、第１吸着器２０ａの予熱モードおよび第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了したか否かを判断する（Ｓ２１０）。

第１吸着器２０ａの予熱モードおよび／または第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了していないと判断された場合（Ｓ２１０；Ｎｏ）、制御部９０は、再びステップＳ２０９からＳ２１０の動作を行う。

第１吸着器２０ａの予熱モードおよび第２吸着器２０ｂの予冷モードが終了したと判断された場合（Ｓ２１０；Ｙｅｓ）、制御部９０は、第１吸着器２０ａの脱着モードおよび第２吸着器２０ｂの吸着モード開始動作を行う（Ｓ２１１）。

次に、制御部９０は、第１、第２温度センサ２７ａ、２７ｂから、第１、第２吸着器２０ａ、２０ｂの温度データを取得する（Ｓ２１２）。

次に、制御部９０は、ステップＳ２１２において取得した温度データから第１吸着器２０ａと第２吸着器２０ｂが温度平衡に達したか否かを判断する（Ｓ２１３）。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達していないと判断された場合（Ｓ２１３；Ｎｏ）、制御部９０は、ステップＳ２１２からＳ２１３の動作を再び行う。

第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが温度平衡に達したと判断された場合（Ｓ２１３；Ｙｅｓ）、制御部９０は、熱スイッチ部３０をＯＦＦに切り替える（Ｓ２１４）。

次に制御部９０は、図１４のステップＳ１６からの動作を行う。なお、ステップＳ１９後、再びステップＳ２０の動作を行うが、上記において説明した工程と、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂのモードが反転している点以外は同じであるため説明を省略する。

例えば、開閉バルブ部１１０を開いた後、第１吸着器２０ａおよび第２吸着器２０ｂが圧力平衡に達する前に熱スイッチ部３０をＯＮに切り替える場合は、図２０に示すような熱サイクルになる。

上記第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く場合は、熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍能力の相関データに基づいて、冷凍能力が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する。このため、冷凍能力を最大にすることができる。

（第３実施形態）
図２１は、第３実施形態に係る吸着式冷凍装置１００のＳ３０の動作フローの前半部分を示す図である。

第３実施形態にかかる吸着式冷凍装置１００は、冷凍効率が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する点において、第２実施形態に係る吸着式冷凍装置１００と相違する。

冷凍効率とは、冷凍能力を、吸着式冷凍装置１００を運転するために必要な単位時間当たり駆動ロスによって除算したものである。前述したように、熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングによって冷凍能力は変化する。さらに、例えば、熱スイッチ部３０を比較的早く熱伝達状態へ切り替えると、その間電源３７をＯＮにしている時間が長くなるため、駆動ロスが増加する。さらに、熱スイッチ部３０を比較的早く熱伝達状態に切り替えると、その分サイクル時間が短くなるため、単位時間あたりの各部の駆動ロスは増加する。このように、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングは、冷凍能力と駆動ロスの両方に影響があり、冷凍効率を最大にするためには、最適な熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定する必要がある。

第３実施形態に係る制御部９０の記憶部９２は、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングと冷凍効率との相関データを記憶する。なお第３実施形態における駆動ロスとは、冷却部４０の第３ポンプ４５の駆動ロス、加熱部５０の第１ポンプ５３の駆動ロス、開閉バルブ部１１０の開閉を切り替える時の駆動ロス、熱スイッチ部３０の電源３７の駆動ロス、および各部のバルブの開閉のための駆動ロスを含む。制御部９０は、これらの駆動ロスを、各部への電力の供給量から取得可能に構成される。

熱スイッチ部３０の切り替えタイミングと冷凍効率との相関データは、複数の異なるタイミングにおいて熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替え、その時の冷凍効率を評価する性能評価試験を行うことによって取得する。性能評価試験は、例えば、吸着式冷凍装置１００を適用した対象（自動車）を出荷する前に行っておくことが好ましい。

さらに、記憶部９２は、吸着式冷凍装置１００が運転される度に相関データを記憶し、性能評価試験によって得られた基礎的な相関データを強化する学習機能を備える。

また、記憶部９２には、加熱部５０の温調媒体の温度および冷却部４０の温調媒体の温度等の運転条件に応じて、熱スイッチ部３０の切り替えタイミングとその時の冷凍効率が記憶されていることが望ましい。これは、加熱部５０および冷却部４０の能力によって、第１、第２吸着材２１ａ、２１ｂへの熱媒体の吸着量および脱着量が変化し、その分冷凍能力も変化するためである。そして、その時の加熱部５０および冷却部４０の能力を相関データに当てはめ、最適な熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定することが望ましい。

制御部９０のＣＰＵ９１は、記憶部９２に記憶されている相関データに基づいて、冷凍効率が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する。

第３実施形態に係る吸着式冷凍装置１００の動作フローは、図１８における第２実施形態のステップＳ２０２を、図２１におけるステップＳ３０２に置き換えただけであり、その他の動作フローは第２実施形態と同様である。

具体的には、図１４におけるステップＳ１１からステップＳ１４までの工程におよび、ステップＳ１６からステップＳ１９までの工程は第２実施形態と共通である。また、図１８、図２１におけるステップＳ３０のステップＳ３０１、ステップＳ３０３からステップＳ３０７までの動作は、ステップＳ２０のステップＳ２０１、ステップＳ２０３からステップＳ２０７までの動作に対応する。また、ステップＳ３０７以降の動作は、ステップＳ図１９における２０８からステップＳ２１４と同様の動作を行う。なお、第２実施形態と動作が同じ工程に関してはその説明を省略する。

制御部９０は、図２１に示すように、ステップＳ３０１の動作完了後、制御部９０は、記憶部９２に記憶されている相関データから、冷凍効率が最大となる熱スイッチ部３０の切り替えタイミングを決定する（Ｓ３０２）。

上記第３実施形態に係る吸着式冷凍装置１００によれば、制御部９０は、開閉バルブ部１１０を開く場合は、熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍効率との相関データに基づいて、冷凍効率が最大となるように熱スイッチ部３０の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する。このため、冷凍効率を最大にすることが可能となる。

以上のように複数の実施形態および変形例を通じて本発明に係る吸着式冷凍装置を説明したが、本発明に係る吸着式冷凍装置は説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々改変することが可能である。

例えば、上記実施形態では、吸着式冷凍装置１００を自動車の車内空気の温度調整のために用いる構成としたが、吸着式冷凍装置１００の用途はこれに限定されず冷熱を必要とする様々な装置、機械に搭載することが可能である。

例えば、上記実施形態では、吸着式冷凍装置１００が一対の吸着器２０ａ、２０ｂを備える場合を説明したが、本発明はこの場合に限定されない。例えば２対の吸着器を備えていてもよいし、３対の吸着器を備えてもよい。

例えば、上記実施形態では、吸着式冷凍装置１００の間に開閉バルブ部１１０および熱スイッチ部３０の両方を設けた場合を説明したが、開閉バルブ部１１０だけを設ける構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、開閉バルブ部１１０は、取付部３９によって熱スイッチ部３０と一体化する場合を説明したが、開閉バルブ部１１０および熱スイッチ部３０を別々に対をなす吸着器２０ａ、２０ｂの間の隙間Ｗに設けることも可能である。この場合は、例えば、開閉バルブ部が断熱構造を有する構成にすることが好ましい。

例えば、上記実施形態では、取付部３９は、間隙形成部３１を構成する第１板部３１ａおよび第２板部３１ｂに形成され、間隙形成部３１と取付部３９が同一部材によって構成される場合を説明した。しかしこれに限定されず、取付部３９が間隙形成部３１と別部材によって構成されるようにすることも可能である。

例えば、上記実施形態では、取付部３９に開閉バルブ部１１０の貫通穴１１１と連通する連通穴３９ｂを設ける場合を説明したが、本発明はこの場合に限定されない。例えば、熱スイッチ部３０の機能を阻害しないように熱スイッチ部３０に開閉バルブ部１１０の貫通穴１１１と連通する連通穴を設けてもよい。そして、取付部３９は、開閉バルブ部１１０の本体部１１２のうち、取付け穴１１６が設けられている部分に対応する形状を備えるだけにしてもよい。このようにすることによって、熱スイッチ部３０の面積を広く確保することが可能となる。

例えば、上記実施形態では、開閉バルブ部１１０を開いた後に、または開閉バルブ部１１０の開閉判断の後に熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替える場合を説明したが、本発明はこの場合に限定されない。例えば熱スイッチ部３０を熱伝達状態に切り替えた後に、開閉バルブ部１１０を開くことも可能である。

例えば、制御部９０の動作フローは上記第１、第２、第３実施形態の動作フローに限定されない。例えば、熱媒体の吸着量・脱着量を確保したい場合は第１実施形態における動作フローを選択し、冷凍能力を確保したい場合は第２実施形態における動作フローが選択し、冷凍効率を向上させたい場合は第３実施形態における動作フローが選択されるようにしてもよい。

例えば、上記実施形態では、冷却部４０の冷却能力および加熱部５０の加熱能力をそれぞれの温調媒体の温度に基づいて評価し、開閉バルブ部１１０を開くか否かの判断を行う構成としたが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、冷却部４０の冷却能力および加熱部５０の加熱能力が吸着式冷凍装置１００の周囲の温度の影響を受ける場合は、周囲の温度（自動車に適用する場合は外気温）に基づいて開閉バルブ部１１０を開くか否かの判断を行ってもよい。

１０ 蒸発器、
２０ａ、２０ｂ 吸着器、
３０ 熱スイッチ部、
３１ 間隙形成部、
３２ 間隙、
３８ 液体駆動部、
３９ 取付部、
４０ 冷却部、
５０ 加熱部、
６０ 凝縮器、
７０ 気液分離部、
８０ 切り替え部、
９０ 制御部、
１００ 吸着式冷凍装置、
１１０ 開閉バルブ部、
１３０ 熱スイッチ部、
２３０ 熱スイッチ部、
２３１ 間隙形成部、
２００ 空気調和装置、
３００ 自動車の温調システム、
Ｌ、Ｌ２ 液体、
Ｇ 重力方向、
Ｗ 隙間。

Claims (15)

1. 熱媒体を吸着可能および吸着した前記熱媒体を脱着可能な吸着材が充填され、隙間を隔てて配置される対をなす吸着器と、
   前記隙間に配置され、対をなす前記吸着器の間の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部と、
   一方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材に前記熱媒体を吸着する吸着モードの間は、他方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材から前記熱媒体を脱着する脱着モードとなるように、それぞれの前記吸着器における動作モードを前記吸着モードおよび前記脱着モードに交互に切り替え可能な切り替え部と、
   前記開閉バルブ部および前記切り替え部の動作を制御する制御部と、有し、
   前記制御部は、
   それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに、前記開閉バルブ部を開いて対をなす前記吸着器の間を連通させ、前記脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器の前記吸着材に吸着している熱媒体を、前記吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に移動させることが可能である吸着式冷凍装置。
2. 前記吸着材を冷却可能な冷却部と、
   前記吸着材を加熱可能な加熱部と、をさらに有し、
   前記制御部は、前記冷却部の冷却能力および／または前記加熱部の加熱能力が不足すると判断した場合に、前記開閉バルブ部を開いてなる、請求項１に記載の吸着式冷凍装置。
3. 対をなす前記吸着器の両方に接するように前記隙間に配置され、対をなす前記吸着器の間の熱伝達および断熱を切り替え可能な熱スイッチ部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記熱スイッチ部の動作をさらに制御し、
   それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに、前記熱スイッチ部を断熱状態から熱伝達状態に切り替え、前記脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器が有する熱を、前記吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に伝達してなる、請求項１または２に記載の吸着式冷凍装置。
4. 前記制御部は、前記開閉バルブ部を開く場合は、前記開閉バルブ部を開いた後に前記熱スイッチ部を熱伝達状態に切り替える請求項３に記載の吸着式冷凍装置。
5. 前記制御部は、前記開閉バルブ部を開く場合は、前記熱スイッチ部の前記熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍能力との相関データに基づいて、冷凍能力が最大となるように前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する請求項３または４に記載の吸着式冷凍装置。
6. 前記制御部は、前記開閉バルブ部を開く場合は、前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍効率との相関データに基づいて、前記冷凍効率が最大となるように前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する請求項３または４に記載の吸着式冷凍装置。
7. 前記熱スイッチ部の一部を切り欠いた部分に配置され、前記開閉バルブ部が取付けられる取付部をさらに有し、
   前記取付部は、対をなす前記吸着器の間を断熱する断熱構造を有する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の吸着式冷凍装置。
8. 前記熱スイッチ部は、対をなす前記吸着器の間の前記隙間において間隙を形成する間隙形成部と、前記間隙に出し入れされる液体と、前記液体を前記間隙に注入可能および重力を利用して排出可能な液体駆動部と、を有し、前記間隙に対する前記液体の出し入れを切り替えることによって熱伝達状態と断熱状態とを切り替え、
   前記取付部は、前記液体の排出方向の上流側から下流側に向かって伸びるように前記間隙形成部の一部を切り欠いた部分に配置される請求項７に記載の吸着式冷凍装置。
9. 前記間隙形成部は、対をなす前記吸着器の間から一方の前記吸着器に向けて突出する突出部分を有し、
   前記開閉バルブ部が前記突出部分に接触するように配置され、前記突出部分および前記開閉バルブ部を介して、対をなす前記吸着器の間の熱伝達を可能にしてなる、請求項７または８に記載の吸着式冷凍装置。
10. 熱媒体を吸着可能および吸着した前記熱媒体を脱着可能な吸着材が充填された対をなす吸着器を有する吸着式冷凍装置の制御方法であって、
    一方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材に前記熱媒体を吸着する吸着モードの間は、他方の前記吸着器における動作モードが前記吸着材から前記熱媒体を脱着する脱着モードとなるように、それぞれの前記吸着器における動作モードを前記吸着モードおよび前記脱着モードに交互に切り替え、
    対をなす前記吸着器の間の隙間に配置され対をなす前記吸着器の間の連通および遮断を切り替え可能な開閉バルブ部を、それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに開いて対をなす前記吸着器の間を連通させ、前記脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器の前記吸着材に吸着している熱媒体を、前記吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に移動させることが可能である吸着式冷凍装置の制御方法。
11. 前記吸着材を冷却可能な冷却部の冷却能力および／または前記吸着材を加熱可能な加熱部の加熱能力が不足すると判断した場合に、前記開閉バルブ部を開く請求項１０に記載の吸着式冷凍装置の制御方法。
12. 対をなす前記吸着器の両方に接するように前記隙間に配置され対をなす前記吸着器の間の熱伝達および断熱を切り替え可能な熱スイッチ部を、それぞれの前記吸着器における動作モードを切り替えるときに断熱状態から熱伝達状態に切り替え、前記脱着モードが終了した前記吸着モードに切り替える側の前記吸着器が有する熱を、前記吸着モードが終了した前記脱着モードに切り替える側の前記吸着器に伝達してなる、請求項１０または１１に記載の吸着式冷凍装置の制御方法。
13. 前記開閉バルブ部を開く場合は、前記開閉バルブ部を開いた後に前記熱スイッチ部を熱伝達状態に切り替える、請求項１２に記載の吸着式冷凍装置の制御方法。
14. 前記開閉バルブ部を開く場合は、前記熱スイッチ部の前記熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍能力の相関データに基づいて、冷凍能力が最大となるように前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する請求項１２または１３に記載の吸着式冷凍装置の制御方法。
15. 前記開閉バルブ部を開く場合は、前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングと冷凍効率の相関データに基づいて、前記冷凍効率が最大となるように前記熱スイッチ部の熱伝達状態への切り替えタイミングを決定する請求項１２または１３に記載の吸着式冷凍装置の制御方法。