JP2017116239A - ヒートポンプ及び冷熱生成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】流体を冷却する能力が限られた中で、反応材と熱媒との間の結合量を多くして効率よく冷熱生成を行うと共に、顕熱ロスを抑制することが可能なヒートポンプ、及び、冷熱生成方法を提供する。【解決手段】２つの吸着部２２の反応熱交換流路をラジエータ１４に対して直列に接続して吸着ループ４２を構成し、残余の吸着部２２の反応熱交換流路をエンジン部１２に対して直列に接続して脱離ループ４４を構成する。各吸着部２２は、吸着ループ４２内及び脱離ループ４４内で下流側から上流側へ順次移動し、最上流に配置された吸着部２２が異なるループの最下流へ移動し、異なるループへ移動する吸着部２２の反応熱交換流路の間でループ移動前に熱交換が行われるように循環経路が切換えられる。【選択図】図４

Description

本発明は、ヒートポンプ及び冷熱生成方法に関する。
特許文献１には、吸着コアと蒸発凝縮コアとを備えた複数の吸着器を有する吸着式冷凍機が開示されている。特許文献１の吸着式冷凍機では、第１、第２吸着器と、第３、第４吸着器とが、ペアで吸着工程と脱離工程を交互に繰り返している。そして、第１、第２吸着器が吸着工程になるときに、第１、第２吸着器の吸着コアに室外機からの熱媒体を循環させる状態と、第３、第４吸着器が吸着工程になるときに、第３、第４吸着器の吸着コアに室外機からの熱媒体を循環させる状態を有している。
特許４１９２３８５号
特許文献１のように、複数の吸着器の吸着コアに室外機からの伝熱媒体を循環させることにより、室外機による伝熱媒体の冷却能力が限られている場合において、冷却された伝熱媒体を有効に利用することができる。しかしながら、吸着コアへ供給される伝熱媒体の温度は、供給される順番によって異なり、下流側に配置された吸着器へ供給される伝熱媒体の温度は高くなるため、吸着材で冷媒を吸着できる量が減少してしまう。このため、吸着材を効率よく利用することが難しい。
本発明は、上記の事実を考慮して成されたものであり、流体を冷却する能力が限られた中で、反応材と熱媒との間の結合量を多くして効率よく冷熱生成を行うと共に、顕熱ロスを抑制することが可能なヒートポンプ、及び、冷熱生成方法を提供することを目的とする。
請求項１に係るヒートポンプは、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器と、２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記ループ間移動する前記反応部の前記反応熱交換流路の間で該ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える切換部と、を備えている。
請求項１に係るヒートポンプは、３以上の反応器を備えている。各反応器は、反応部と反応熱交換流路を有している。反応熱交換流路は、中温熱源部または高温熱源部と接続され、反応熱交換流路には、中温熱源部または高温熱源部と反応熱交換流路の間で循環する流体が流通する。
反応部は反応熱交換流路により熱交換が行われ、反応材が収納されている。反応材は、中温流体との熱交換により熱媒と結合し、中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する。請求項１に係るヒートポンプは、中温熱源部と高温熱源部を有している。
そして、請求項１に係るヒートポンプでは、切換部によって、２つ以上の反応部の反応熱交換流路を中温熱源部に対して直列に接続して結合ループが構成され、結合ループを構成しない残余の反応部の反応熱交換流路を高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループが構成される。そして、切換部によって、流体の循環経路が切換えられる。切換えは、結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された反応部が異なるループの最下流へループ間移動し（結合ループの最上流に配置された反応部は脱離ループの最下流へ移動、脱離ループの最上流に配置された反応部は結合ループの最下流へ移動）、異なるループへループ間移動する反応部の反応熱交換流路同士の間で該ループ間移動前に熱交換されるように行われる。
請求項１に係る発明では、結合ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、結合ループ内における中温熱源部を基準とした位置で異なり、中温流体が供給される上流側が下流側よりも低温である。切換部は、結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次ループ内を移動するように切換える。これにより、各反応部は、結合ループ内において、最初に高温の中温流体が供給され、順次温度が低下した中温流体が供給され、最後に最も低温の中温流体が供給されるように切換えられる。また、各反応部は、脱離ループ内において、最初に低温の高温流体が供給され、順次温度が上昇した高温流体が供給され、最後に最も高温の高温流体が供給されるように切換えられる。したがって、結合ループ内においては、後になる程、結合可能量を増やして、各温度域において効率的に熱媒を反応材と結合させることができる。また、脱離ループ内においては、後になる程、結合可能量を減少させて、各温度域において効率的に熱媒を反応材から脱離させることができる。
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。
また、切換部は、異なるループへループ間移動する前に、移動する反応部の反応熱交換流路同士の間で熱交換が行われるように循環経路を切換える。すなわち、結合ループの最上流に配置された反応部と脱離ループの最上流に配置された反応部との間で熱交換が行われる。各々が異なるループへループ間移動する前に、結合ループの最上流に配置された反応部の温度は上昇し、脱離ループの最上流に配置された反応部の温度は低下する。したがって、反応部同士での顕熱交換を行うことができる。
請求項２に係るヒートポンプは、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器と、２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路と前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路の間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える切換部と、を備えている。
請求項２に係るヒートポンプにおいても、請求項１に係る発明と同様に、切換部が結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動するように切換えるので、結合ループ内においては、後になる程、結合可能量を増やして、各温度域において効率的に熱媒を反応材と結合させることができる。また、脱離ループ内においては、後になる程、結合可能量を減少させて、各温度域において効率的に熱媒を反応材から脱離させることができる。
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。
また、切換部は、結合ループの最上流に配置された反応部の前記反応熱交換流路と結合ループの最下流に配置された反応部の反応熱交換流路の間でループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える。これにより、結合ループの最上流に配置された反応部の温度を上昇させ、結合ループの最下流に配置された反応部の温度を低下させることができ、反応部同士での顕熱交換を行うことができる。
請求項３に係るヒートポンプは、前記切換部は、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路が、前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路との間での前記熱交換の後、前記脱離ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路との間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える、ことを特徴とする。
請求項３に係るヒートポンプでは、結合ループの最上流に配置された反応部の反応熱交換流路は、さらに、脱離ループの最上流に配置された反応部の反応熱交換流路との間でループ移動前に熱交換が行われる。したがって、反応部同士での顕熱交換により、結合ループの最上流に配置された反応部の温度を上昇させ、脱離ループの最上流に配置された反応部の温度を低下させ、効率のよい熱交換を行うことができる。
請求項４に係るヒートポンプは、前記３以上の反応器の１の反応器の前記反応熱交換流路の流路入口と他の前記反応器の前記反応熱交換流路の流路出口とを接続する個別供給路を含んで構成され、前記３以上の反応器を直列に接続する直列供給路、及び、前記中温熱源部の入力口の手前で分岐され該中温熱源部の出力口部へ直接連通させたバイパス路、を有し、前記個別供給路の前記流路入口側には前記中温流体及び前記高温流体の入力口が形成され、前記個別供給路の前記流路出口側には前記中温流体及び前記高温流体の出力口が形成され、前記個別供給路の前記入力口と前記出力口の間には、前記個別供給路を開閉する開閉弁が形成され、前記中温熱源部の入力口部の手前で分岐された分岐部には前記個別供給路の出力口部を前記中温熱源部の入力口部又は前記バイパス路のいずれか一方と連通させるように切換える弁が設けられている、ことを特徴とする。
請求項４に係るヒートポンプによれば、個別供給路に形成された開閉弁の切り換えによって、複数の反応熱交換流路を、簡単に直列に接続して循環路を構成することができる。また、弁の切換えにより、バイパス路を介して、個別供給路で直接には接続されていない反応部同士の出力口と入力口とを連通させて循環路を構成することができる。
請求項５に係るヒートポンプは、各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有する。
請求項５に係るヒートポンプによれば、反応器毎に液相の熱媒を貯留する貯留部が設けられると共に、貯留部と熱交換を行う貯留熱交換流路が設けられている。そして、前記貯留熱交換流路は、中温熱源部及び低温熱源部と接続されている。これにより、対応する反応部で結合反応が行われている時には、貯留部を低温熱源部と連通させて蒸発器として機能させ、対応する反応部で脱離反応が行われている時には、貯留部を中温熱源部と連通させて凝縮器として機能させることができる。
請求項６に係る冷熱生成方法は、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器の内の２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記ループ間移動する前記反応部の前記反応熱交換流路の間で該ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える。
請求項６に冷熱生成方法では、３以上の反応器の各々が、反応部と反応熱交換流路を有し、反応熱交換流路には、中温熱源部または高温熱源部と反応熱交換流路の間で循環する流体が流通する。
反応部に収納された反応材は、中温流体との熱交換により熱媒と結合し、中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する。そして、２つ以上の反応部の反応熱交換流路を中温熱源部に対して直列に接続して結合ループが構成され、残余の反応部の反応熱交換流路を高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループが構成される。
そして、流体の循環経路が切換えられる。切換えは、結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次移動し、最上流に配置された反応部が異なるループの最下流へ移動し（結合ループの最上流に配置された反応部は脱離ループの最下流へ移動、脱離ループの最上流に配置された反応部は結合ループの最下流へ移動）、異なるループへループ移動する反応部の反応熱交換流路同士の間で該ループ移動前に熱交換が行われるように行われる。
請求項６に係る発明では、結合ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、結合ループ内における中温熱源部を基準とした位置で異なり、中温流体が供給される上流側が下流側よりも低温である。切換えは、結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動するように行われる。これにより、各反応部は、結合ループ内において、最初に高温の中温流体が供給され、順次温度が低下した中温流体が供給され、最後に最も低温の中温流体が供給されるように切換えられる。また、各反応部は、脱離ループ内において、最初に低温の高温流体が供給され、順次温度が上昇した高温流体が供給され、最後に最も高温の高温流体が供給されるように切換えられる。したがって、結合ループ内においては、後になる程、結合可能量を増やして、各温度域において効率的に熱媒を反応材と結合させることができる。また、脱離ループ内においては、後になる程、結合可能量を減少させて、各温度域において効率的に熱媒を反応材から脱離させることができる。
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。
また、循環経路の切換えは、異なるループへループ間移動する前に、反応部の反応熱交換流路の間で該ループ間移動前に熱交換が行われるようにする。すなわち、結合ループの最上流に配置された反応部と脱離ループの最上流に配置された反応部との間で熱交換が行われる。各々が異なるループへループ間移動する前に、結合ループの最上流に配置された反応部の温度は上昇し、脱離ループの最上流に配置された反応部の温度は低下する。したがって、反応部同士での顕熱交換を行うことができる。
請求項７に係る冷熱生成方法は、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器の内の２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループループ間移動し、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路と前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路の間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える。
請求項７に係る冷熱生成方法においても、請求項６に係る発明と同様に、結合ループ内及び脱離ループ内で各反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動するように切換えるので、結合ループ内においては、後になる程、結合可能量を増やして、各温度域において効率的に熱媒を反応材と結合させることができる。また、脱離ループ内においては、後になる程、結合可能量を減少させて、各温度域において効率的に熱媒を反応材から脱離させることができる。
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。
また、結合ループの最上流に配置された反応部の前記反応熱交換流路と結合ループの最下流に配置された反応部の反応熱交換流路の間でループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える。これにより、結合ループの最上流に配置された反応部の温度を上昇させ、結合ループの最下流に配置された反応部の温度を低下させることができ、反応部同士での顕熱交換を行うことができる。
本発明は上記構成としたので、熱媒体の冷却能力が限られた中で、反応材と熱媒との間の結合量を多くして、効率よく冷熱生成を行うと共に、顕熱ロスを抑制することが可能である。
第１実施形態のヒートポンプの構成を示す概略図である。 第１実施形態の吸着材の吸着特性を示すグラフである。 第１実施形態の制御部と開閉弁及びバルブとの接続関係を示すブロック図である。 第１実施形態の吸着ループ及び脱離ループを示す説明図である。 第１実施形態の吸着モード時における吸着部での熱媒の吸着を説明するグラフである。 第１実施形態の脱離モード時における吸着部での熱媒の脱離を説明するグラフである。 第１実施形態の吸着部の運動モードのパターンを示す表である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第１パターンの運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第１パターンの第２熱交換の運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第２パターンの運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第２パターンの第２熱交換の運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第３パターンの運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第３パターンの第２熱交換の運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第４パターンの運転時の説明図である。 第１実施形態のヒートポンプにおいて吸着部が第４パターンの第２熱交換の運転時の説明図である。 第２実施形態のヒートポンプの構成を示す概略図である。 第２実施形態の制御部と開閉弁及びバルブとの接続関係を示すブロック図である。 第２実施形態の吸着ループ、脱離ループ、冷熱生成ループ、及び、凝縮ループを示す説明図である。 第２実施形態の吸着モード時における吸着部での熱媒の吸着を説明するグラフである。 第２実施形態の脱離モード時における吸着部での熱媒の脱離を説明するグラフである。 第２実施形態の吸着器の運動モードのパターンを示す表である。 第２実施形態のヒートポンプにおいて吸着器が第１パターンの運転時の説明図である。 第２実施形態のヒートポンプにおいて吸着器が第２パターンの運転時の説明図である。 第２実施形態のヒートポンプにおいて吸着器が第３パターンの運転時の説明図である。 第２実施形態のヒートポンプにおいて吸着器が第４パターンの運転時の説明図である。
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る車両搭載用ヒートポンプ（以下「ヒートポンプ１０」と称する）の概略構成図が示されている。ヒートポンプ１０は、車両に搭載されており、車両のエンジン部１２、ラジエータ１４、及び、エアーコンディショナー用の室内熱交換器１６と接続されている。
エンジン部１２は、エンジンからのエンジン冷却水の循環路に設けられた部分であり、温度８０℃〜１３０℃程度の、後述する吸着材の脱離温度（再生温度）よりも高温の高温流体をヒートポンプ１０へ供給する。ラジエータ１４は、外気との熱交換による冷却後の温度２０℃〜３５℃の、後述する吸着材の脱離温度よりも低温の中温流体をヒートポンプ１０へ供給する。室内熱交換器１６は、ヒートポンプ１０で生成された冷熱を車室内に供給し、熱交換の行われた低温流体（１０℃〜２０℃程度）をヒートポンプ１０へ戻す。
ヒートポンプ１０は、反応器として、４個の吸着器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを備えている。吸着器２０Ａ〜２０Ｄは、同一構成であり、以下、これらをまとめて吸着器２０と称し、各部の符号の末尾にＡ〜Ｄを付してこれらを区別する。吸着器２０は、反応部としての吸着部２２と、貯留部２３とを有している。吸着部２２には、吸着材が配置されている。吸着材は、熱媒としての水を吸着／脱離するものであり、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト等を用いることができる。吸着材は、後述する結合モードとしての吸着モード時には、貯留部２３からの熱媒を吸着し、脱離モードとしての再生モード時には吸着した熱媒を脱離（脱着）する。図２には、本実施形態で用いる吸着材の吸着特性を示すグラフが示されている。吸着材としては、狭い相対圧の範囲内で吸着量の変化が大きくなる吸着特性を有するものを用いることが好ましい。
吸着部２２には、反応熱交換流路２４が設けられている。反応熱交換流路２４は、吸着部２２と隔離されつつ熱交換を行うことが可能に設けられており、流体が内部を流通する流路とされている。反応熱交換流路２４は、流体が流入する流路入口２５と、熱交換後の流体が流出する流路出口２６を有している。流路入口２５、流路出口２６は、各々、個別供給路２１により、他の吸着部２２の反応熱交換流路２４の流路出口２６、流路入口２５と接続されている。具体的には、反応熱交換流路２４Ａの流路出口２６Ａは個別供給路２１Ａを介して反応熱交換流路２４Ｂの流路入口２５Ｂと接続され、反応熱交換流路２４Ｂの流路出口２６Ｂは個別供給路２１Ｂを介して反応熱交換流路２４Ｃの流路入口２５Ｃと接続され、反応熱交換流路２４Ｃの流路出口２６Ｃは個別供給路２１Ｃを介して反応熱交換流路２４Ｄの流路入口２５Ｄと接続され、反応熱交換流路２４Ｄの流路出口２６Ｄは個別供給路２１Ｄを介して反応熱交換流路２４Ａの流路入口２５Ａと接続されている。これにより、４個の吸着部２２Ａ〜２２Ｄの反応熱交換流路２４Ａ〜２４Ｄが直列に接続された循環路である直列供給路１８が構成されている。
個別供給路２１の各々の中央部には、個別供給路２１を開閉可能な開閉弁３０（開閉弁３０Ａ〜３０Ｄ）が設けられている。個別供給路２１の開閉弁３０よりも流路入口２５側には、エンジン部１２の出口側と接続された高温流入ポート３２（高温流入ポート３２Ａ〜３２Ｄ）、及び、ラジエータ１４の出口側と接続された中温流入ポート３４（中温流入ポート３４Ａ〜３４Ｄ）が設けられている。また、個別供給路２１の開閉弁３０よりも流路出口２６側には、エンジン部１２の入口側と接続された高温流出ポート３６（高温流出ポート３６Ａ〜３６Ｄ）、及び、ラジエータ１４の入口側と接続された中温流出ポート３８（中温流出ポート３８Ａ〜３８Ｄ）が設けられている。高温流入ポート３２からはエンジン部１２からの高温流体が流入し、中温流入ポート３４からはラジエータ１４からの中温流体が流入する。また、高温流出ポート３６からは吸着部２２を経た高温流体がエンジン部１２へ流出し、中温流出ポート３８からは吸着部２２を経た中温流体がラジエータ１４へ流出する。
高温流入ポート３２には開閉弁３１が設けられ、中温流入ポート３４には開閉弁３３が設けられ、高温流出ポート３６には開閉弁３５が設けられ、中温流出ポート３８には開閉弁３７が設けられている。
また、ラジエータ１４の中温流出ポート３８と連通された入力口部１４Ａの手前には、中温流出ポート３８からの中温流体を分岐させてラジエータ１４の出力口部１４Ｂへ直接連通させたバイパス路１７が設けられている。バイパス路１７の一端は入力口部１４Ａと連通され、他端は出力口１４Ｂと連通されている。入力口部１４Ａとバイパス路１７の分岐部には、バルブ３９が設けられている。バルブ３９は、中温流出ポート３８を入力口部１４Ａ又はバイパス路１７のいずれかと連通させるように切り換える三方弁である。
開閉弁３０、３１、３３、３５、３７、及びバルブ３９は、電磁弁で構成され、各々図３に示されるように、切換部としての制御部４０に接続されている。制御部４０はＣＰＵ、メモリ、開閉弁や三方バルブを切り替えるドライバを含んで構成されている。制御部４０は、予め記録されたプログラムに基づいて開閉弁や三方バルブを切り替えることで、ヒートポンプ１０を作動させる。なお、開閉弁３０、３１、３３、３５、３７は、後述の吸着ループ４２、脱離ループ４４（図４参照）が形成されるように、制御部４０によって開閉が制御される。また、バルブ３９は、後述する第１熱交換ＣＧ１、第２熱交換ＣＧ２の時以外には、ラジエータ１４の入力口１４Ａ側が開放されるように制御部４０によって制御される。
貯留部２３には、熱媒としての液相の水が貯留されている。貯留部２３は、吸着部２２よりも下方に設けられ、吸着部２２と常時連通されている。吸着モード時には、貯留部２３から水が蒸発して吸着部２２の吸着材に吸着される。脱離モード時には吸着部２２の吸着材から脱離されて凝縮した水を貯留する。なお、貯留部２３内は、減圧または真空状態とされている。貯留部２３は、ヒートポンプにおいて、所謂、蒸発器と凝縮器の機能を兼ねている。
貯留部２３には、貯留熱交換流路２７が設けられている。貯留熱交換流路２７は、貯留部２３と隔離されつつ熱交換を行うことが可能に設けられており、伝熱媒体用の流体としての水が内部を流通する流路とされている。貯留熱交換流路２７は、中温流体及び低温流体が流入する流入口部２８と、熱交換後の水が流出する流出口部２９を有している。流入口部２８は、切換弁であるバルブ６０を介して室内熱交換器１６、ラジエータ１４と接続され、流出口部２９は、切換弁であるバルブ６２を介して室内熱交換器１６、ラジエータ１４と接続されている。バルブ６０、６２は、三方バルブとされており、制御部４０と接続され、制御部４０によってラジエータ１４と連通するか室内熱交換器１６と連通するかが制御される。
次に、本実施形態のヒートポンプ１０の運転について説明する。ヒートポンプ１０の運転時には、４個の吸着器２０の吸着部２２には、各々異なる温度の流体が供給されて、高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡ、低温脱離ＬＤ、及び高温脱離ＨＤ、となるように制御部４０により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡ、低温脱離ＬＤ、及び高温脱離ＨＤは、各々本発明の第２結合モード、第１結合モード、第２脱離モード、及び第１脱離モードに対応している。高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡでは、吸着部２２は、吸着材に水が吸着する吸着モードとなる。高温脱離ＨＤ、低温脱離ＬＤでは、吸着部２２は、吸着材から水が脱離される脱離モードとなる。
低温吸着ＬＡでは、流路入口２５から吸着部２２へラジエータ１４から中温流体が供給され、貯留部２３へ室内熱交換器１６から低温流体が供給される。ここで、図４に示されるように、ラジエータ１４から出力される中温流体の温度をＴ２−１とし、室内熱交換器１６から出力される低温流体の温度をＴ１−１とする。このとき、貯留部２３に貯留された水が蒸発すると共に、蒸発した水は吸着部２２の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部２３では冷熱生成が行われる。貯留部２３（貯留熱交換流路２７）から出力されて室内熱交換器１６へ戻る低温流体の温度をＴ１−２とする。温度Ｔ１−２は、温度Ｔ１−１よりも低温である。低温吸着ＬＡの吸着部２２（温度Ｔ２−１）と貯留部２３（温度Ｔ１−１）の相対圧をφ１とすると、吸着部２２での水の吸着は、図５に示されるグラフの、相対圧φ１まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Ｑ１となる。
高温吸着ＨＡでは、流路入口２５から吸着部２２へ、低温吸着ＬＡが行われている吸着部２２を経た中温流体が供給され、貯留部２３へ室内熱交換器１６から低温流体が供給される。低温吸着ＬＡが行われている吸着部２２を経た中温流体の温度は、低温吸着ＬＡが行われている吸着部２２における吸着熱により加熱されているので、ラジエータ１４からの中温流体の温度Ｔ２−１よりも高くなっている。ここで、低温吸着ＬＡが行われている吸着部２２を経た中温流体の温度をＴ２−２とし、高温吸着ＨＡが行われている吸着部２２を経た中温流体の温度をＴ２−３とする。このとき、貯留部２３に貯留された水が蒸発すると共に、蒸発した水は吸着部２２の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部２３では冷熱生成が行われる。高温吸着ＨＡの吸着部２２（温度Ｔ２−２）と貯留部２３（温度Ｔ１−１）の相対圧をφ２とすると、吸着部２２での水の吸着は、図５に示されるグラフの、相対圧φ２まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Ｑ２となる。なお、相対圧φ２は、相対圧φ１よりも小さい。
高温脱離ＨＤでは、流路入口２５から吸着部２２へエンジン部１２から高温流体が供給され、貯留部２３へラジエータ１４から中温流体が供給される。ここで、エンジン部１２から出力される高温流体の温度をＴ３−１とする。ラジエータ１４からから出力される中温流体の温度は前述のようにＴ２−１である。このとき、吸着部２２では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部２３で凝縮されて貯留部２３に貯留される。貯留部２３では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、中温流体の温度が上昇する。貯留部２３から出力されてラジエータ１４へ戻る中温流体の温度は、Ｔ２−１よりも高いＴ２−４となる。高温脱離ＨＤの吸着部２２（温度Ｔ３−１）と貯留部２３（温度Ｔ２−１）の相対圧をφ３とすると、吸着部２２での水の吸着可能量（吸着の限界量）はＱ３となり、吸着部２２に吸着されていた水が脱離される。なお、相対圧φ３は、相対圧φ２よりも小さい。
低温脱離ＬＤでは、流路入口２５から吸着部２２へ、高温脱離ＨＤが行われている吸着部２２を経た高温流体が供給され、貯留部２３へラジエータ１４から中温流体が供給される。この高温流体の温度は、高温脱離ＨＤが行われている吸着部２２における吸着材の再生により吸熱されているので、エンジン部１２からの高温流体の温度よりも低くなっている。この高温脱離ＨＤが行われている吸着部２２を経た高温流体の温度をＴ３−２とする。また、低温脱離ＬＤが行われている吸着部２２を経た高温流体の温度をＴ３−３とする。ラジエータ１４からから出力される中温流体の温度は前述のようにＴ２−１である。このとき、吸着部２２では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部２３で凝縮され、貯留部２３に貯留される。貯留部２３では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。貯留部２３から出力されてラジエータ１４へ戻る中温流体の温度は、Ｔ２−１よりも高いＴ２−４となる。低温脱離ＬＤの吸着部２２（温度Ｔ３−２）と貯留部２３（温度Ｔ２−１）の相対圧をφ４とすると、吸着部２２での水の吸着可能量はＱ４となり、吸着部２２に吸着されていた水が脱離される。なお、相対圧φ４は、相対圧φ３よりも大きく、相対圧φ１よりも小さい。
低温吸着ＬＡの吸着部２２と高温吸着ＨＡの吸着部２２は、これらの反応熱交換流路２４同士を連結する個別供給路２１の開閉弁３０が開放されて、低温吸着ＬＡの流路出口２６が高温吸着ＨＡの流路入口２５と連通されることにより、互いの反応熱交換流路２４同士が直列に連通される。これにより、ラジエータ１４→低温吸着ＬＡの吸着部２２→高温吸着ＨＡの吸着部２２→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２が形成される（図４参照）。低温吸着ＬＡの吸着部２２と高温吸着ＨＡの吸着部２２は、吸着モードとなる。低温吸着ＬＡの吸着部２２は、吸着ループ４２において、ラジエータ１４を基準として、中温流体の入力の最も上流である上流位置ＲＳ１に配置されている。高温吸着ＨＡの吸着部２２は、吸着ループ４２において、ラジエータ１４を基準として、中温流体の入力の最も下流である下流位置ＲＳ２に配置されている。
高温脱離ＨＤの吸着部２２と低温脱離ＬＤの吸着部２２は、これらの反応熱交換流路２４同士を連結する個別供給路２１の開閉弁３０が開放されて、高温吸着ＨＤの流路出口２６が低温吸着ＬＤの流路入口２５と連通されることにより、反応熱交換流路２４同士が直列に連通される。これにより、エンジン部１２→高温脱離ＨＤの吸着部２２→低温脱離ＬＡの吸着部２２→エンジン部１２の順に高温流体が循環する脱離ループ４４が形成される（図４参照）。高温脱離ＨＤの吸着部２２と低温脱離ＬＤの吸着部２２は、脱離モードとなる。高温脱離ＨＤの吸着部２２は、脱離ループ４４において、エンジン部１２を基準として、高温流体の入力の最も上流である上流位置ＥＳ１に配置される。低温脱離ＬＤの吸着部２２は、脱離ループ４４において、エンジン部１２を基準として、高温流体の入力の最も下流である下流位置ＥＳ２に配置されている。
そして、吸着部２２Ａ〜２２Ｄは、高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡ、低温脱離ＬＤ、及び高温脱離ＨＤが、この順番で切り換えられ、繰り返される。具体的には、吸着ループ４２の下流位置ＲＳ１→吸着ループ４２の上流位置ＲＳ２→脱離ループ４４の下流位置ＥＳ２→脱離ループ４４の上流位置ＥＳ１の順番で切り換えられる。
吸着部２２で水を吸着することができる量は、図５に示されるように、高温吸着ＨＡにおいてΔｑ２となり、低温吸着ＬＡにおいてΔｑ１となる。また、吸着部２２から脱離される水の量は、図６に示されるように、低温脱離ＬＤにおいてΔｑ３となり、高温脱離ＨＤにおいてΔｑ４となる。
上記の吸着部２２の移動の直前には、第１熱交換ＣＧ１、第２熱交換ＣＧ２が行われる。第１熱交換ＣＧ１は、低温吸着ＬＡの吸着部２２と高温吸着ＨＡの吸着部２２の間で、互いの反応熱交換流路２４が連通されて熱交換が行われる。具体的には、バルブ３９の切り換えによりバイパス路１７が中温流出ポート３８と連通される。これにより、ラジエータ１４→低温吸着ＬＡの吸着部２２→高温吸着ＨＡの吸着部２２→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２からラジエータ１４が外れ、高温吸着ＨＡの吸着部２２→バイパス路１７→低温吸着ＬＡの吸着部２２→高温吸着ＨＡの吸着部２２の順で中温流体が循環する。
第２熱交換ＣＧ２は、低温吸着ＬＡの吸着部２２と高温脱離ＨＤの吸着部２２の間で、互いの反応熱交換流路２４が連通されて熱交換が行われる。具体的には、開閉弁３０はすべて閉鎖され、低温吸着ＬＡの吸着部２２からの中温流体を流出させる中温流出ポート３８、高温脱離ＨＤの吸着部２２からの高温流体を流出させる高温流出ポート３６が開放され、低温吸着ＬＡの吸着部２２への中温流体を流出させる中温流入ポート３２、高温脱離ＨＤの吸着部２２への高温流体を流入させる高温流入ポート３４が開放される。また、低温脱離ＬＤの吸着部２２へ高温流体を流入させる高温流入ポート３２、及び、低温脱離ＬＤの吸着部２２から高温流体を流出させる高温流出ポート３６が開放される。バルブ３９は、バイパス路１７が中温流出ポート３８と連通されるように切り換えられる。そして、その他の開閉弁は、閉鎖される。これにより、低温吸着ＬＡ及び高温脱離ＨＤの吸着部２２→バイパス路１７→低温吸着ＬＡ及び高温脱離ＨＤの吸着部２２の順に中温流体と高温流体が混合されて循環する。また、低温吸着ＬＡの吸着部２２には、流体の流入／流出はなく（流出入停止）、低温脱離ＬＤの吸着部２２では、エンジン部１２との間で高温流体の循環が行われる（高温流体循環）。
４個の吸着器２０における運転パターンの組み合わせでは、それぞれ、図７に示されるように、第１パターンＰ１→第２パターンＰ２→第３パターンＰ３→第４パターンＰ４→第１パターンＰ１の順で繰り返されるように、運転が切り換えられる。
第１パターンＰ１では、吸着部２２Ａが低温吸着ＬＡ、吸着部２２Ｂが高温吸着ＨＡ、吸着部２２Ｃが高温脱離ＨＤ、吸着部２２Ｄが低温脱離ＬＡ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図８に示すように、開閉弁３０（Ａ〜Ｄ）、３１（Ａ〜Ｄ）、３３（Ａ〜Ｄ）、３５（Ａ〜Ｄ）、３７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁３０Ａ、３１Ｂ、３７Ｂ、３０Ｃ、３３Ｄ、３５Ｄを開放し、その他を閉鎖する。
これにより、ラジエータ１４→吸着部２２Ａ→吸着部２２Ｂ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２−Ｐ１が形成される。この吸着ループ４２−Ｐ１では、ラジエータ１４から吸着部２２Ａへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、吸着部２２Ａから吸着部２２Ｂへ吸着部２２Ａを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、吸着部２２Ｂからラジエータ１４へ吸着部２２Ｂを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ａでは、相対圧φ１まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ｂでは、相対圧φ２まで水の吸着が行われる。
なお、バルブ６０Ａ、６２Ａ、６０Ｂ、６２Ｂは、室内熱交換器１６と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ａ、２３Ｂには、室内熱交換器１６から温度Ｔ１−１の低温流体が供給される。そして、貯留部２３Ａ、２３Ｂでは冷熱生成され、貯留部２３Ａ、２３Ｂから温度Ｔ１−２の低温流体が室内熱交換器１６に戻される。
また、エンジン部１２→吸着部２２Ｃ→吸着部２２Ｄ→エンジン部１２の順に高温流体が循環する脱離ループ４４−Ｐ１が形成される。この脱離ループ４４−Ｐ１では、エンジン部１２から吸着部２２Ｃへ温度Ｔ３−１の高温流体が供給され、吸着部２２Ｃから吸着部２２Ｄへ吸着部２２Ｃを経た温度Ｔ３−２の高温流体が供給され、吸着部２２Ｄからエンジン部１２へ吸着部２２Ｄを経た温度Ｔ３−３の高温流体が戻される。吸着部２２Ｃでは、相対圧φ３まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｄでは、相対圧φ４まで水の脱離が行われる。
なお、バルブ６０Ｃ、６２Ｃ、６０Ｄ、６２Ｄは、ラジエータ１４と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｃ、２３Ｄには、ラジエータ１４から温度Ｔ２−１の中温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｃ、２３Ｄでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部２３Ｃ、２３Ｄから、凝縮熱により加熱された温度Ｔ２−４の中温流体がラジエータ１４に戻される。
次に、吸着部２２Ａと吸着部２２Ｂの間で、第１熱交換ＣＧ１が行われる。具体的には、バルブ３９がバイパス路１７側を開放するように切り換えられる。これにより、吸着部２２Ａと吸着部２２Ｂの間で中温流体が循環する。
続いて、吸着部２２Ａと吸着部２２Ｃの間で、第２熱交換ＣＧ２が行われる。具体的には、図９に示されるように、開放されていた開閉弁３０Ａ、３０Ｃ、３７Ｂ、３１Ｂを閉鎖し、閉鎖されていた開閉弁３７Ａ、３３Ｂ、３１Ｃ、３７Ｃを開放する。すなわち、開閉弁３７Ａ、３３Ｂ、３７Ｃ、３１Ｃ、３５Ｄ、３３Ｄが開放され、その他の開放弁が閉鎖される。バルブ３９はバイパス路１７側の開放が維持される。これにより、吸着部２２Ａと吸着部２２Ｃの間で流体が循環する。吸着部２２Ｂへの流体の供給は停止状態となり、吸着部２２Ｄには、エンジン部１２からの高温流体が循環する。
第１パターンの終了時に、バルブ３９は、入力口部１４Ａ側が開放するように切り換えられる。
第２パターンＰ２では、吸着部２２Ｂが低温吸着ＬＡ、吸着部２２Ｃが高温吸着ＨＡ、吸着部２２Ｄが高温脱離ＨＤ、吸着部２２Ａが低温脱離ＬＡ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図１０に示すように、開閉弁３０（Ａ〜Ｄ）、３１（Ａ〜Ｄ）、３３（Ａ〜Ｄ）、３５（Ａ〜Ｄ）、３７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁３０Ｂ、３１Ｃ、３７Ｃ、３０Ｄ、３３Ａ、３５Ａを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ１４→吸着部２２Ｂ→吸着部２２Ｃ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２−Ｐ２が形成される。この吸着ループ４２−Ｐ２では、ラジエータ１４から吸着部２２Ｂへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、吸着部２２Ｂから吸着部２２Ｃへ吸着部２２Ｂを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、吸着部２２Ｃからラジエータ１４へ吸着部２２Ｃを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｂでは、相対圧φ１まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ｃでは、相対圧φ２まで水の吸着が行われる。
なお、バルブ６０Ｂ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｃは、室内熱交換器１６と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｂ、２３Ｃには、室内熱交換器１６から温度Ｔ１−１の低温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｂ、２３Ｃでは冷熱生成され、貯留部２３Ｂ、２３Ｃから温度Ｔ１−２の低温流体が室内熱交換器１６に戻される。
また、エンジン部１２→吸着部２２Ｄ→吸着部２２Ａ→エンジン部１２の順に高温流体が循環する脱離ループ４４−Ｐ２が形成される。この脱離ループ４４−Ｐ２では、エンジン部１２から吸着部２２Ｄへ温度Ｔ３−１の高温流体が供給され、吸着部２２Ｄから吸着部２２Ａへ吸着部２２Ｄを経た温度Ｔ３−２の高温流体が供給され、吸着部２２Ａからエンジン部１２へ吸着部２２Ａを経た温度Ｔ３−３の高温流体が戻される。吸着部２２Ｄでは、相対圧φ３まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ａでは、相対圧φ４まで水の脱離が行われる。
なお、バルブ６０Ｄ、６２Ｄ、６０Ａ、６２Ａは、ラジエータ１４と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｄ、２３Ａには、ラジエータ１４から温度Ｔ２−１の中温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｄ、２３Ａでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部２３Ｄ、２３Ａから、凝縮熱により加熱された温度Ｔ２−２の中温流体がラジエータ１４に戻される。
次に、吸着部２２Ｂと吸着部２２Ｃの間で、第１熱交換ＣＧ１が行われる。具体的には、バルブ３９がバイパス路１７側を開放するように切り換えられる。これにより、吸着部２２Ｂと吸着部２２Ｃの間で中温流体が循環する。
続いて、吸着部２２Ｂと吸着部２２Ｄの間で、第２熱交換ＣＧ２が行われる。具体的には、図１１に示されるように、開放されていた開閉弁３０Ｂ、３０Ｄ、３７Ｃ、３１Ｃを閉鎖し、閉鎖されていた開閉弁３７Ｂ、３３Ｃ、３１Ｄ、３７Ｄを開放する。すなわち、開閉弁３７Ｂ、３３Ｃ、３７Ｄ、３１Ｄ、３５Ａ、３３Ａが開放され、その他の開放弁が閉鎖される。バルブ３９はバイパス路１７側の開放が維持される。これにより、吸着部２２Ｂと吸着部２２Ｄの間で流体が循環する。吸着部２２Ｃへの流体の供給は停止状態となり、吸着部２２Ａには、エンジン部１２からの高温流体が循環する。
第１パターンの終了時に、バルブ３９は、入力口部１４Ａ側が開放するように切り換えられる。
第３パターンＰ３では、吸着部２２Ｃが低温吸着ＬＡ、吸着部２２Ｄが高温吸着ＨＡ、吸着部２２Ａが高温脱離ＨＤ、吸着部２２Ｂが低温脱離ＬＡ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図１２に示すように、開閉弁３０（Ａ〜Ｄ）、３１（Ａ〜Ｄ）、３３（Ａ〜Ｄ）、３５（Ａ〜Ｄ）、３７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁３０Ｃ、３１Ｄ、３７Ｄ、３０Ａ、３３Ｂ、３５Ｂを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ１４→吸着部２２Ｃ→吸着部２２Ｄ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２−Ｐ３が形成される。この吸着ループ４２−Ｐ３では、ラジエータ１４から吸着部２２Ｃへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、吸着部２２Ｃから吸着部２２Ｄへ吸着部２２Ｃを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、吸着部２２Ｄからラジエータ１４へ吸着部２２Ｄを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｃでは、相対圧φ１まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ｄでは、相対圧φ２まで水の吸着が行われる。
なお、バルブ６０Ｃ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｄは、室内熱交換器１６と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｃ、２３Ｄには、室内熱交換器１６から温度Ｔ１−１の低温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｃ、２３Ｄでは冷熱生成され、貯留部２３Ｃ、２３Ｄから温度Ｔ１−２の低温流体が室内熱交換器１６に戻される。
また、エンジン部１２→吸着部２２Ａ→吸着部２２Ｂ→エンジン部１２の順に高温流体が循環する脱離ループ４４−Ｐ３が形成される。この脱離ループ４４−Ｐ３では、エンジン部１２から吸着部２２Ａへ温度Ｔ３−１の高温流体が供給され、吸着部２２Ａから吸着部２２Ｂへ吸着部２２Ａを経た温度Ｔ３−２の高温流体が供給され、吸着部２２Ｂからエンジン部１２へ吸着部２２Ｂを経た温度Ｔ３−３の高温流体が戻される。吸着部２２Ａでは、相対圧φ３まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｂでは、相対圧φ４まで水の脱離が行われる。
なお、バルブ６０Ａ、６２Ａ、６０Ｂ、６２Ｂは、ラジエータ１４と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ａ、２３Ｂには、ラジエータ１４から温度Ｔ２−１の中温流体が供給される。そして、貯留部２３Ａ、２３Ｂでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部２３Ａ、２３Ｂから、凝縮熱により加熱された温度Ｔ２−４の中温流体がラジエータ１４に戻される。
次に、吸着部２２Ｃと吸着部２２Ｄの間で、第１熱交換ＣＧ１が行われる。具体的には、バルブ３９がバイパス路１７側を開放するように切り換えられる。これにより、吸着部２２Ｃと吸着部２２Ｄの間で中温流体が循環する。
続いて、吸着部２２Ｃと吸着部２２Ａの間で、第２熱交換ＣＧ２が行われる。具体的には、図１３に示されるように、開放されていた開閉弁３０Ｃ、３０Ａ、３７Ｄ、３１Ｄを閉鎖し、閉鎖されていた開閉弁３７Ｃ、３３Ｄ、３１Ａ、３７Ａを開放する。すなわち、開閉弁３７Ｃ、３３Ｄ、３７Ａ、３１Ａ、３５Ｂ、３３Ｂが開放され、その他の開放弁が閉鎖される。バルブ３９はバイパス路１７側の開放が維持される。これにより、吸着部２２Ｃと吸着部２２Ａの間で流体が循環する。吸着部２２Ｄへの流体の供給は停止状態となり、吸着部２２Ｂには、エンジン部１２からの高温流体が循環する。
第１パターンの終了時に、バルブ３９は、入力口部１４Ａ側が開放するように切り換えられる。
第４パターンＰ４では、吸着部２２Ｄが低温吸着ＬＡ、吸着部２２Ａが高温吸着ＨＡ、吸着部２２Ｂが高温脱離ＨＤ、吸着部２２Ｃが低温脱離ＬＡ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図１４に示すように、開閉弁３０（Ａ〜Ｄ）、３１（Ａ〜Ｄ）、３３（Ａ〜Ｄ）、３５（Ａ〜Ｄ）、３７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁３０Ｄ、３１Ａ、３７Ａ、３０Ｂ、３３Ｃ、３５Ｃを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ１４→吸着部２２Ｄ→吸着部２２Ａ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する吸着ループ４２−Ｐ４が形成される。この吸着ループ４２−Ｐ４では、ラジエータ１４から吸着部２２Ｄへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、吸着部２２Ｄから吸着部２２Ａへ吸着部２２Ｄを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、吸着部２２Ａからラジエータ１４へ吸着部２２Ａを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｄでは、相対圧φ１まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ａでは、相対圧φ２まで水の吸着が行われる。
なお、バルブ６０Ｄ、６２Ｄ、６２Ａ、６２Ａは、室内熱交換器１６と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｄ、２３Ａには、室内熱交換器１６から温度Ｔ１−１の低温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｄ、２３Ａでは冷熱生成され、貯留部２３Ｃ、２３Ｄから温度Ｔ１−２の低温流体が室内熱交換器１６に戻される。
また、エンジン部１２→吸着部２２Ｂ→吸着部２２Ｃ→エンジン部１２の順に高温流体が循環する脱離ループ４４−Ｐ４が形成される。この脱離ループ４４−Ｐ４では、エンジン部１２から吸着部２２Ｂへ温度Ｔ３−１の高温流体が供給され、吸着部２２Ｂから吸着部２２Ｃへ吸着部２２Ｂを経た温度Ｔ３−２の高温流体が供給され、吸着部２２Ｃからエンジン部１２へ吸着部２２Ｃを経た温度Ｔ３−３の高温流体が戻される。吸着部２２Ｂでは、相対圧φ３まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｃでは、相対圧φ４まで水の脱離が行われる。
なお、バルブ６０Ｂ、６２Ｂ、６０Ｃ、６２Ｃは、ラジエータ１４と連通されるように制御部４０によって制御され、貯留部２３Ｂ、２３Ｃには、ラジエータ１４から温度Ｔ１−１の中温流体が供給される。そして、貯留部２３Ｂ、２３Ｃでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部２３Ｂ、２３Ｃから、凝縮熱により加熱された温度Ｔ１−２の中温流体がラジエータ１４に戻される。
次に、吸着部２２Ｄと吸着部２２Ａの間で、第１熱交換ＣＧ１が行われる。具体的には、バルブ３９がバイパス路１７側を開放するように切り換えられる。これにより、吸着部２２Ｄと吸着部２２Ａの間で中温流体が循環する。
続いて、吸着部２２Ｄと吸着部２２Ｂの間で、第２熱交換ＣＧ２が行われる。具体的には、図１５に示されるように、開放されていた開閉弁３０Ｄ、３０Ｂ、３７Ａ、３１Ａを閉鎖し、閉鎖されていた開閉弁３７Ｄ、３３Ａ、３１Ｂ、３７Ｂを開放する。すなわち、開閉弁３７Ｄ、３３Ａ、３７Ｂ、３１Ｂ、３５Ｃ、３３Ｃが開放され、その他の開放弁が閉鎖される。バルブ３９はバイパス路１７側の開放が維持される。これにより、吸着部２２Ｄと吸着部２２Ｂの間で流体が循環する。吸着部２２Ａへの流体の供給は停止状態となり、吸着部２２Ｃには、エンジン部１２からの高温流体が循環する。
第１パターンの終了時に、バルブ３９は、入力口部１４Ａ側が開放するように切り換えられる。
本実施形態のヒートポンプ１０では、吸着ループ４２を構成することにより、ラジエータ１４から出力される中温流体の温度Ｔ２−１とラジエータ１４に戻される中温流体Ｔ２−３の温度差は、単体の吸着部２２のみで熱交換を行った流体をラジエータ１４へ戻す場合と比較して、大きくなる。したがって、ラジエータ１４で、より多くの熱を放出することができる。
また、本実施形態のヒートポンプ１０では、吸着ループ４２において、ラジエータ１４と各吸着部２２との位置（中温流体の通過順）によって、各吸着部２２へ供給される中温流体の温度が異なる。脱離ループ４４においても、エンジン部１２と各吸着部２２との位置によって、各吸着部２２へ供給される高温流体の温度が異なる。そして、吸着ループ４２及び脱離ループ４４において、各吸着部２２の位置は、制御部４０での開閉弁の制御により順次切換えられる。したがって、吸着ループ、脱離ループにおいて吸着部を通過する流体の温度が同じ場合と比較して、吸着材が水を吸着する相対圧帯、及び、吸着材から水を脱離させて吸着材を再生する相対圧帯が広くなる。これにより、吸着材と水との結合／脱離の反応量を多くして効率よく吸着材を利用することができる。
また、本実施形態のヒートポンプ１０では、吸着部２２Ａ〜２２Ｄは、高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡ、低温脱離ＬＤ、及び高温脱離ＨＤが、この順番で切り換えられる。すなわち、吸着ループ４２の中の下流位置ＲＳ２→吸着ループ４２の中の上流位置ＲＳ１→脱離ループ４４の下流位置ＥＳ２→脱離ループ４４の中の上流位置ＥＳ１の順番で、切り換えられる。したがって、図５に示されるように、吸着モードの時には、吸着材による水の吸着可能量は、吸着モードの前半よりも後半に多くなる。これにより、吸着部２２は、最初に高温で吸着反応が行われてΔｑ２の吸着量で水が吸着され、その後、低温で吸着反応が行われてΔｑ１の吸着量で水が吸着される。
また、図６に示されるように、脱離モードの時には、吸着材による水の吸着可能量は、脱離モードの前半よりも後半に少なくなる。これにより、吸着部２２は、最初に低温で再生が行われてΔｑ３の水が脱離され、その後、高温で再生が行われてΔｑ４の水が脱離される。
このような順序で吸着部２２のモードを切り換えることにより、吸着材による水の吸着、及び吸着材からの水の脱離を多段階で行い、吸着材と水との吸着／脱離の反応量を多くして効率よく吸着材を利用することができる。
また、本実施形態のヒートポンプ１０では、個別供給路２１Ａ〜２１Ｄに設けられた開閉弁３０の切り換えによって、吸着ループ４２と脱離ループ４４を、簡単に構成することができる。
また、低温吸着ＬＡの吸着部２２は、吸着ループ４２から脱離ループ４４へ移動する前に、高温吸着ＨＡの吸着部２２と熱交換（第１熱交換ＣＧ１）が行われるので、吸着ループの最上流に配置された低温吸着ＬＡの吸着部２２の温度は上昇し、吸着ループ４２の最下流に配置された吸着部２２の温度は低下する。したがって、吸着部２２同士での顕熱交換により、顕熱ロスを抑制することができる。
さらに、低温吸着ＬＡの吸着部２２は、第１熱交換ＣＧ１の後、吸着ループ４２から脱離ループ４４へ移動する前に、高温脱離ＨＤの吸着部２２との間で熱交換（第２熱交換ＣＧ２）が行われる。したがって、吸着ループの最上流に配置されて次に低温脱離ＬＤとなる低温吸着ＬＡの吸着部２２の温度は上昇し、脱離ループ４４の最上流に配置されて次に高温吸着ＨＡとなる吸着部２２の温度は低下する。したがって、吸着部２２同士での顕熱交換により、顕熱ロスを抑制することができる。
なお、本実施形態では、蒸発器と凝縮器の機能を兼ね備えた貯留部２３が各吸着部２２毎に設けられた例について説明したが、貯留部２３に代えて、蒸発器と凝縮器が別々に設けられていてもよい。この場合には、すべての吸着部に共通の蒸発器と凝縮器とすることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１６に示されるように、本実施形態のヒートポンプ５０は、貯留部２３Ａ〜２３Ｄ同士の接続、及び、貯留部２３Ａ〜２３Ｄと室内熱交換器１６、ラジエータ１４との接続、が第１実施形態と異なっている。また、流出口部２９、流入口部２８に代えて、出入口部６４、６６が形成されている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
出入口部６６は、個別供給路６１により、他の貯留部２３の貯留熱交換流路２７の出入口部６４と接続されている。具体的には、貯留熱交換流路２７Ａの出入口部６６Ａは個別供給路６１Ａを介して貯留熱交換流路２７Ｂの出入口部６４Ｂと接続され、貯留熱交換流路２７Ｂの出入口部６６Ｂは個別供給路６１Ｂを介して貯留熱交換流路２７Ｃの出入口部６４Ｃと接続され、貯留熱交換流路２７Ｃの出入口部６６Ｃは個別供給路６１Ｃを介して貯留熱交換流路２７Ｄの出入口部６４Ｄと接続され、貯留熱交換流路２７Ｄの出入口部６６Ｄは個別供給路６１Ｄを介して貯留熱交換流路２７Ａの出入口部６４Ａと接続されている。これにより、４個の貯留部２３Ａ〜２３Ｄの貯留熱交換流路２７Ａ〜２７Ｄが直列に接続された循環路の直列供給路６８が構成されている。
個別供給路６１の各々の中央部には、個別供給路６１を開閉可能な開閉弁７０（開閉弁７０Ａ〜７０Ｄ）が設けられている。個別供給路６１の開閉弁７０よりも出入口部６４側には、ラジエータ１４と接続された中温流入ポート７２（中温流入ポート７２Ａ〜７２Ｄ）、及び、室内熱交換器１６と接続された低温流出ポート７４（低温流出ポート７４Ａ〜７４Ｄ）が設けられている。また、個別供給路６１の開閉弁７０よりも出入口部６６側には、ラジエータ１４と接続された中温流出ポート７６（中温流出ポート７６Ａ〜７６Ｄ）、及び、室内熱交換器１６と接続された低温流入ポート７８（低温流入ポート７８Ａ〜７８Ｄ）が設けられている。中温流入ポート７２からはラジエータ１４からの中温流体が流入し、低温流入ポート７８からは室内熱交換器１６からの低温流体が流入する。また、中温流出ポート７６からは貯留部２３を経た中温流体がラジエータ１４へ流出し、低温流出ポート７４からは貯留部２３を経た低温流体が室内熱交換器１６へ流出する。
中温流入ポート７２には開閉弁７１が設けられ、低温流出ポート７４には開閉弁７３が設けられ、中温流出ポート７６には開閉弁７５が設けられ、低温流入ポート７８には開閉弁７７が設けられている。開閉弁７０、７１、７３、７５、７７は、電磁弁で構成され、各々図１７に示されるように、制御部４０に接続されている。開閉弁７０、７１、７３、７５、７７は、後述の冷熱生成ループ４６、凝縮ループ４８が形成されるように、制御部４０によって開閉が制御される。
次に、本実施形態のヒートポンプ５０の運転について説明する。ヒートポンプ５０の運転時には、第１実施形態と同様に、４個の吸着器２０には、各々異なる温度の流体が供給されて、高温吸着ＨＡ、低温吸着ＬＡ、低温脱離ＬＤ、及び高温脱離ＨＤとなるように制御部４０により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。
一方、４個の貯留部２３にも、各々異なる温度の流体が供給されて、高温冷熱生成ＨＥ、低温冷熱生成ＬＥ、低温凝縮ＬＣ、及び高温凝縮ＨＣ、となるように制御部４０により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。高温冷熱生成ＨＥ及び低温冷熱生成ＬＥ、低温凝縮ＬＣ、及び高温凝縮ＨＣでは、貯留部２３は、貯留された水が蒸発して冷熱生成を行う冷熱生成モードとなる。低温凝縮ＬＣ、及び高温凝縮ＨＣでは、貯留部２３は、吸着材から脱離された水が凝縮される凝縮モードとなる。
吸着器２０の吸着部２２が高温吸着ＨＡの時に、貯留部２３は高温冷熱生成ＨＥとなり、吸着部２２が低温吸着ＬＡの時に、貯留部２３は低温冷熱生成ＬＥとなり、吸着部２２が高温脱離ＨＤの時に、貯留部２３は低温凝縮ＬＣとなり、吸着部２２が低温脱離ＬＤの時に、貯留部２３は高温凝縮ＨＣとなる。
高温冷熱生成ＨＥでは、出入口部６６Ｂから貯留部２３へ室内熱交換器１６から低温流体（温度Ｔ１−１）が供給される。このとき、高温吸着ＨＡの吸着部２２へは、温度Ｔ２−２の中温流体が供給される。貯留部２３に貯留された水は蒸発して吸着部２２の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部２３では冷熱生成が行われる。高温吸着ＨＡの吸着部２２（温度Ｔ２−２）と貯留部２３（温度Ｔ１−１）の相対圧をφ５とすると、吸着部２２での水の吸着は、図１９に示されるグラフの、相対圧φ５まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Ｑ５となる。
低温冷熱生成ＬＥでは、出入口部６６から貯留部２３へ、高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３を経た低温流体が供給される。高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３を経た低温流体の温度Ｔ１−３は、温度Ｔ１−１よりも低い。このとき、低温吸着ＬＡの吸着部２２へは、温度Ｔ２−１の中温流体が供給される。貯留部２３に貯留された水は蒸発して吸着部２２の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部２３では冷熱生成が行われる。低温吸着ＬＡの吸着部２２（温度Ｔ２−１）と貯留部２３（温度Ｔ１−３）の相対圧をφ６とすると、吸着部２２での水の吸着は、図１９に示されるグラフの、相対圧φ６まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Ｑ６となる。なお、相対圧φ６は、相対圧φ５よりも小さい。
低温凝縮ＬＣでは、出入口部６４から貯留部２３へ、ラジエータ１４から中温流体（温度Ｔ２−１）が供給される。高温脱離ＨＤの吸着部２２へは、温度Ｔ３−１の高温流体が供給される。このとき、吸着部２２では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部２３で凝縮されて液相になり、貯留部２３に貯留される。貯留部２３では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。高温脱離ＨＤにおける吸着部２２（温度Ｔ３−１）と貯留部２３（温度Ｔ２−１）の相対圧をφ７とすると、吸着部２２での水の吸着は、図２０に示されるグラフの、相対圧φ７まで行うことができる。なお、相対圧φ７は、相対圧φ６よりも小さい。
高温凝縮ＨＣでは、入口部６４から貯留部２３へ、低温凝縮ＬＣの貯留部２３を経た中温流体が（温度Ｔ２−２）が供給される。低温脱離ＬＤの吸着部２２へは、高温脱離ＨＤの吸着部２２を経た高温流体（温度Ｔ３−２）が供給される。このとき、吸着部２２では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部２３で凝縮されて、貯留部２３に貯留される。貯留部２３では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。低温脱離ＬＤにおける吸着部２２（温度Ｔ３−２）と貯留部２３（温度Ｔ２−２）の相対圧をφ８とすると、吸着部２２での水の吸着は、図２０に示されるグラフの、相対圧φ８まで行うことができる。なお、相対圧φ８は、相対圧φ７よりも大きく、相対圧φ５よりも小さい。
低温冷熱生成ＬＥの貯留部２３と高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３は、これらの貯留熱交換流路２７同士を連結する個別供給路６１の開閉弁７０が開放されて、低温冷熱生成ＬＥの出入口部６６が高温冷熱生成ＨＥの出入口部６４と連通されることにより、貯留熱交換流路２７同士が連通される。これにより、室内熱交換器１６→低温冷熱生成ＬＥの貯留部２３→高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３→室内熱交換器１６の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ４６が形成される（図１８参照）。低温冷熱生成ＬＥの貯留部２３と高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３は、冷熱生成モードとなる。高温冷熱生成ＨＥの貯留部２３は、冷熱生成ループ４６において、室内熱交換器１６を基準として、低温流体の入力の最も上流である上流位置ＳＳ１に配置される。低温冷熱生成ＬＥの貯留部２３は、冷熱生成ループ４６において、室内熱交換器１６を基準として、低温流体の入力の最も下流である下流位置ＳＳ２に配置されている。
低温凝縮ＬＣの貯留部２３と高温凝縮ＨＣの貯留部２３は、これらの貯留熱交換流路２７同士を連結する個別供給路６１の開閉弁７０が開放されて、低温凝縮ＬＣの出入口部６６が高温凝縮ＨＣの出入口部６４と連通されることにより、貯留熱交換流路２７同士が連通される。これにより、ラジエータ１４→低温凝縮ＬＣの貯留部２３→高温凝縮ＨＣの貯留部２３→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する凝縮ループ４８が形成される（図１８参照）。低温凝縮ＬＣの貯留部２３と高温凝縮ＨＣの貯留部２３は、凝縮モードとなる。低温凝縮ＬＣの貯留部２３は、凝縮ループ４８において、ラジエータ１４を基準として、中温流体の入力の最も上流である上流位置ＣＳ１に配置される。高温凝縮ＨＣの貯留部２３は、凝縮ループ４８において、ラジエータ１４を基準として、中温流体の入力の最も下流である下流位置ＣＳ２に配置されている。
そして、貯留部２３Ａ〜２３Ｄは、高温冷熱生成ＨＥ、低温冷熱生成ＬＥ、高温凝縮ＨＣ、及び低温凝縮ＬＣが、この順番で切り換えられる。具体的には、冷熱生成ループ４６の上流位置ＳＳ１→冷熱生成ループ４６の下流位置ＳＳ２→凝縮ループ４８の上流位置ＣＳ１→凝縮ループ４８留部の下流位置ＣＳ２の順番で切り換えられる。
吸着部２２で水を吸着することができる量は、図１９に示されるように、高温吸着ＨＡにおいてΔｑ６となり、低温吸着ＬＡにおいてΔｑ５となる。また、吸着部２２から脱離される水の量は、図２０に示されるように、低温脱離ＬＤにおいてΔｑ８となり、高温脱離ＨＤにおいてΔｑ７となる。
４個の吸着部２２及び貯留部２３における運転パターンの組み合わせでは、それぞれ、図２１に示されるように、第１パターンＰＰ１→第２パターンＰＰ２→第３パターンＰＰ３→第４パターンＰＰ４→第１パターンＰＰ１の順で繰り返されるように、運転が切り換えられる。なお、吸着部２２の運転切り換えについては、第１実施形態の第１パターンＰ１〜第４パターンＰ４と同様である。以下、貯留部２３の運転切り換えについて説明する。
第１パターンＰＰ１では、貯留部２３Ａが低温冷熱生成ＬＥ、貯留部２３Ｂが高温冷熱生成ＨＥ、貯留部２３Ｃが低温凝縮ＬＣ、貯留部２３Ｄが高温凝縮ＨＣ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図２２に示すように、開閉弁７０（Ａ〜Ｄ）、７１（Ａ〜Ｄ）、７３（Ａ〜Ｄ）、７５（Ａ〜Ｄ）、７７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁７０Ａ、７１Ｂ、７７Ｂ、７０Ｃ、７３Ｄ、７５Ｄを開放し、その他を閉鎖する。
これにより、室内熱交換器１６→貯留部２３Ｂ→貯留部２３Ａ→室内熱交換器１６の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ４６−ＰＰ１が形成される。この冷熱生成ループ４６−ＰＰ１では、室内熱交換器１６から貯留部２３Ｂへ温度Ｔ１−１の低温流体が供給され、貯留部２３Ｂから貯留部２３Ａへ貯留部２３Ｂを経た温度Ｔ１−３の低温流体が供給され、貯留部２３Ａから室内熱交換器１６へ貯留部２３Ａを経た温度Ｔ１−４の低温流体が戻される。吸着部２２Ａでは、相対圧φ５まで間で水の吸着が行われ、吸着部２２Ｂでは、相対圧φ６まで水の吸着が行われる。
また、ラジエータ１４→貯留部２３Ｃ→貯留部２３Ｄ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する凝縮ループ４８−ＰＰ１が形成される。この凝縮ループ４８−ＰＰ１では、ラジエータ１４から貯留部２３Ｃへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、貯留部２３Ｃから貯留部２３Ｄへ貯留部２３Ｃを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、貯留部２３Ｄからラジエータ１４へ貯留部２３Ｄを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｃでは、相対圧φ７まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｄでは、相対圧φ８まで水の脱離が行われる。
第２パターンＰＰ２では、貯留部２３Ｂが低温冷熱生成ＬＥ、貯留部２３Ｃが高温冷熱生成ＨＥ、貯留部２３Ｄが低温凝縮ＬＣ、貯留部２３Ａが高温凝縮ＨＣ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図２３に示すように、開閉弁７０（Ａ〜Ｄ）、７１（Ａ〜Ｄ）、７３（Ａ〜Ｄ）、７５（Ａ〜Ｄ）、７７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁７０Ｂ、７１Ｃ、７７Ｃ、７０Ｄ、７３Ａ、７５Ａを開放し、その他を閉鎖する。
これにより、室内熱交換器１６→貯留部２３Ｃ→貯留部２３Ｂ→室内熱交換器１６の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ４９−ＰＰ２が形成される。この冷熱生成ループ４６−ＰＰ２では、室内熱交換器１６から貯留部２３Ｃへ温度Ｔ１−１の低温流体が供給され、貯留部２３Ｃから貯留部２３Ｂへ貯留部２３Ｃを経た温度Ｔ１−３の低温流体が供給され、貯留部２３Ｂから室内熱交換器１６へ貯留部２３Ｂを経た温度Ｔ１−４の低温流体が戻される。吸着部２２Ｂでは、相対圧φ５まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ｃでは、相対圧φ６まで水の吸着が行われる。
また、ラジエータ１４→貯留部２３Ｄ→貯留部２３Ａ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する凝縮ループ４８−ＰＰ２が形成される。この凝縮ループ４８−ＰＰ２では、ラジエータ１４から貯留部２３Ｄへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、貯留部２３Ｄから貯留部２３Ａへ貯留部２３Ｄを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、貯留部２３Ａからラジエータ１４へ貯留部２３Ａを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｄでは、相対圧φ７まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ａでは、相対圧φ８まで水の脱離が行われる。
第３パターンＰＰ３では、貯留部２３Ｃが低温冷熱生成ＬＥ、貯留部２４Ｄが高温冷熱生成ＨＥ、貯留部２３Ａが低温凝縮ＬＣ、貯留部２３Ｂが高温凝縮ＨＣ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図２０に示すように、開閉弁７０（Ａ〜Ｄ）、７１（Ａ〜Ｄ）、７３（Ａ〜Ｄ）、７５（Ａ〜Ｄ）、７７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁７０Ｃ、７１Ｄ、７７Ｄ、７０Ａ、７３Ｂ、７５Ｂを開放し、その他を閉鎖する。
これにより、室内熱交換器１６→貯留部２３Ｄ→貯留部２３Ｃ→室内熱交換器１６の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ４６−ＰＰ３が形成される。この冷熱生成ループ４６−ＰＰ３では、室内熱交換器１６から貯留部２３Ｄへ温度Ｔ１−１の低温流体が供給され、貯留部２３Ｄから貯留部２３Ｃへ貯留部２３Ｄを経た温度Ｔ１−３の低温流体が供給され、貯留部２３Ｃから室内熱交換器１６へ貯留部２３Ｃを経た温度Ｔ１−４の低温流体が戻される。吸着部２２Ｃでは、相対圧φ５まで間で水の吸着が行われ、吸着部２２Ｄでは、相対圧φ６まで水の吸着が行われる。
また、ラジエータ１４→貯留部２３Ａ→貯留部２３Ｂ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する凝縮ループ４８−ＰＰ３が形成される。この凝縮ループ４８−ＰＰ３では、ラジエータ１４から貯留部２３Ａへ温度Ｔ１−１の中温流体が供給され、貯留部２３Ａから貯留部２３Ｂへ貯留部２３Ａを経た温度Ｔ１−２の中温流体が供給され、貯留部２３Ｂからラジエータ１４へ貯留部２３Ｂを経た温度Ｔ１−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ａでは、相対圧φ７まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｂでは、相対圧φ８まで水の脱離が行われる。
第４パターンＰＰ４では、貯留部２３Ｄが低温冷熱生成ＬＥ、貯留部２３Ａが高温冷熱生成ＨＥ、貯留部２３Ｂが低温凝縮ＬＣ、貯留部２３Ｃが高温凝縮ＨＣ、となるように、制御部４０によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図２５示すように、開閉弁７０（Ａ〜Ｄ）、７１（Ａ〜Ｄ）、７３（Ａ〜Ｄ）、７５（Ａ〜Ｄ）、７７（Ａ〜Ｄ）の内、開閉弁７０Ｄ、７１Ａ、７７Ａ、７０Ｂ、７３Ｃ、７５Ｃを開放し、その他を閉鎖する。
これにより、室内熱交換器１６→貯留部２３Ａ→貯留部２３Ｄ→室内熱交換器１６の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ４６−ＰＰ４が形成される。この冷熱生成ループ４６−ＰＰ４では、室内熱交換器１６から貯留部２３Ａへ温度Ｔ１−１の低温流体が供給され、貯留部２３Ａから貯留部２３Ｄへ貯留部２３Ａを経た温度Ｔ１−３の低温流体が供給され、貯留部２３Ｄから室内熱交換器１６へ貯留部２３Ｄを経た温度Ｔ１−３の低温流体が戻される。吸着部２２Ｄでは、相対圧φ５まで水の吸着が行われ、吸着部２２Ａでは、相対圧φ６まで水の吸着が行われる。
また、ラジエータ１４→貯留部２３Ｂ→貯留部２３Ｃ→ラジエータ１４の順に中温流体が循環する凝縮ループ４８−ＰＰ４が形成される。この凝縮ループ４８−ＰＰ４では、ラジエータ１４から貯留部２３Ｂへ温度Ｔ２−１の中温流体が供給され、貯留部２３Ｂから貯留部２３Ｃへ貯留部２３Ｂを経た温度Ｔ２−２の中温流体が供給され、貯留部２３Ｃからラジエータ１４へ貯留部２３Ｃを経た温度Ｔ２−３の中温流体が戻される。吸着部２２Ｂでは、相対圧φ７まで水の脱離が行われ、吸着部２２Ｃでは、相対圧φ８まで水の脱離が行われる。
本実施形態のヒートポンプ５０では、凝縮ループ４６を構成することにより、ラジエータ１４から貯留部２３へ出力される中温流体の温度Ｔ２−１と、貯留部２３からラジエータ１４に戻される中温流体Ｔ２−３の温度差は、単体の貯留部２３のみで熱交換を行った流体をラジエータ１４へ戻す場合と比較して、大きくなる。したがって、ラジエータ１４で、より多くの熱を放出することができる。
なお、上記の第１、第２実施形態では、反応材として熱媒を吸着する吸着材を用いた例について説明したが、本発明のヒートポンプ、冷熱生成方法においては、他の反応材を用いてもよい。例えば、化学反応により熱媒と結合すると共に、可逆反応で熱媒を脱離させる物質（例えば、熱媒として水を用いる場合、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化バリウム（ＢａＯ）、熱媒としてアンモニアを用いる場合、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２）、塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、及び塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）など）を用いることもできる。また、熱媒として水素を用いると共に、水素吸蔵合金を反応材として用いることもできる。
１０ ヒートポンプ
１２ エンジン部（高温熱源部）
１４ ラジエータ（中温熱源部）
１６ 室内熱交換器（低温熱源部）
１８ 直列供給路
２０ 吸着器（反応器）
２１ 個別供給路
２２ 吸着部（反応部）
２４ 反応熱交換流路
２５ 流路入口
２６ 流路出口
３０ 開閉弁
４０ 制御部（切換部）
４２ 吸着ループ（結合ループ）
４４ 脱離ループ
５０ ヒートポンプ

Claims (8)

  1. 中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器と、
    ２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記ループ間移動する前記反応部の前記反応熱交換流路同士の間で該ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える切換部と、
    を備えたヒートポンプ。
  2. 中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器と、
    ２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路と前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路の間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える切換部と、
    を備えたヒートポンプ。
  3. 前記切換部は、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路が、前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路との間での前記熱交換の後、前記脱離ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路との間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える、ことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ。
  4. 前記３以上の反応器の１の反応器の前記反応熱交換流路の流路入口と他の前記反応器の前記反応熱交換流路の流路出口とを接続する個別供給路を含んで構成され、前記３以上の反応器を直列に接続する直列供給路、及び、前記中温熱源部の入力口部の手前で分岐され該中温熱源部の出力口部へ直接連通させたバイパス路、を有し、
    前記個別供給路の前記流路入口側には前記中温流体及び前記高温流体の入力口が形成され、前記個別供給路の前記流路出口側には前記中温流体及び前記高温流体の出力口が形成され、前記個別供給路の前記入力口と前記出力口の間には、前記個別供給路を開閉する開閉弁が形成され、前記中温熱源部の入力口部の手前で分岐された分岐部には前記個別供給路の出力口を前記中温熱源部の入力口部又は前記バイパス路のいずれか一方と連通させるように切換える弁が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
  5. 各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
  6. 中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器の内の２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記ループ間移動する前記反応部の前記反応熱交換流路の間で該ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える、冷熱生成方法。
  7. 中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する３以上の反応器の内の２つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成すると共に、残余の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、前記結合ループ内及び前記脱離ループ内で各前記反応部が下流側から上流側へ順次ループ内移動し、最上流に配置された前記反応部が異なるループの最下流へループ間移動し、前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路と前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路の間で前記ループ間移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える、冷熱生成方法。
  8. 前記結合ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路は、前記結合ループの最下流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路の間での前記熱交換の後、前記脱離ループの最上流に配置された前記反応部の前記反応熱交換流路との間で前記ループ移動前に熱交換が行われるように循環経路を切換える、ことを特徴とする請求項７に記載の冷熱生成方法。
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