JP2023137793A - 回転式吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着器へ流体を吸着する領域と吸着器から流体を脱着する領域との間での顕熱ロスを少なくすることが可能な回転式吸着装置を得る。【解決手段】回転式吸着装置２２の吸着器本体２６は、回転軸２４の周囲の４つ以上に区画された区画領域Ｄ１を備え、回転軸２４を中心として回転する。蒸発部材５４と連通した区画領域Ｄ１から周方向の両側で１つ以上の区画領域Ｄ１を隔てた区画領域Ｄ１が、凝縮部材６０と連通する。吸着器本体２６の回転により、蒸発部材５４と連通する区画領域Ｄ１と、凝縮部材６０と連通する区画領域Ｄ１とが周期的に切り替わる。【選択図】図２

Description

本願は、回転式吸着装置に関する。

特許文献１には、流体Ｆ１を蒸発させる蒸発器、流体Ｆ１を凝縮させる凝縮器、回転軸の周囲を複数の領域に仕切り、内部に流体Ｆ２の保持及び排出を行う流路を有し、外部又は流路壁面に吸着材を有する複数の仕切り部と、領域の両端を閉塞し流路の両端を閉塞しない閉塞部と、を備えたローター型吸着器が記載されている。

特許文献１に記載のローター型吸着器では回転軸を中心に回転することで仕切り部が蒸発器側と凝縮器側とを交互に移動し、蒸発器側の仕切り部の外部に流体Ｆ１を保持するとともに流路から流体Ｆ２を排出し、凝縮器側の仕切り部の流路に流体Ｆ２を保持するとともに外部から流体Ｆ１を排出する。

特開２０１４－１８５７７７号公報

特許文献１に記載の技術では、複数の領域のうち、流体Ｆ１の吸着工程を行う領域と、脱着工程を行う領域とが存在しており、吸着工程と脱着工程とを、バルブ等を使用することなく切り替えることができる。

しかじ、特許文献１に記載の技術では、複数の領域のすべてが、吸着工程と脱着工程のいずれかの工程を行っている状態にある。すなわち、各領域では、脱着工程から吸着工程へ、あるいは脱着工程から吸着工程へと直ちに切り替わるため、工程の切り替えに伴う顕熱ロスが生じる。

本願の目的は、吸着器へ流体を吸着する領域と吸着器から流体を脱着する領域との間での顕熱ロスを少なくすることが可能な回転式吸着装置を得ることである。

第一態様は、回転軸と、前記回転軸の周囲で周方向に４つ以上に区画され外周側に開口を有する区画領域を備え、前記回転軸を中心として回転する吸着器本体と、前記区画領域のそれぞれで前記回転軸の軸方向に延在する伝熱管と、前記区画領域の内部で前記伝熱管の周囲に配置され第一流体を吸着及び脱着する吸着材と、を備えた吸着器と、１つの前記区画領域の前記開口に接続され前記第一流体を発生させる蒸発部材と、前記蒸発部材と連通した前記区画領域から前記周方向の両側で１つ以上の区画領域を隔てた区画領域の前記開口に接続され前記第一流体を凝縮する凝縮部材と、前記蒸発部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管に前記吸着材を冷却する冷却液を供給する冷却部材と、前記凝縮部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管に前記吸着材を加熱する第二流体を供給する加熱部材と、前記回転軸を回転させ、前記蒸発部材と連通する前記区画領域と前記凝縮部材と連通する前記区画領域とを周期的に切り替える切替部材と、を有する回転式吸着装置である。

この回転式吸着装置では、蒸発部材が接続された区画領域では、伝熱管に冷却部材から冷却液が供給されて吸着材が冷却され、蒸発部材で発生された第一流体は吸着器の吸着材に吸着される。また、凝縮部材が接続された区画領域では、伝熱管に加熱部材から第二流体が供給せれて吸着材が加熱され、吸着材から第一流体が脱着されて、凝縮部材へ移動し、凝縮・液化される。そして、切替部材による回転軸の回転により、蒸発部材と連通する区画領域と凝縮部材と連通する区画領域とが周期的に切り替わり、連続的に運転される。

凝縮部材に連通した区画領域は、蒸発部材に連通した区画領域から、回転軸の周方向の両側で１つ以上の区画領域を隔てている。換言すれば、蒸発部材に接続された区画領域と凝縮部材に連通した区画領域の間には、蒸発部材及び凝縮部材のいずれにも連通されていない区画領域が存在する。蒸発部材に接続された区画領域と凝縮部材に連通した区画領域とが直接的に接しないので、これらの区画領域の間での顕熱ロスを少なくできる。

第二態様は、前記吸着器本体を回転可能に収容し前記開口と連通する連通口が形成された外枠、を有し、前記吸着器本体は、前記回転軸から径方向に延在される４つ以上の区画板と、前記区画板のそれぞれの先端で前記周方向に延在されて前記連通口を閉塞可能で且つ前記開口が設けられている閉塞板と、を有する。

外枠に吸着器本体が収容されることで、吸着器本体は回転可能な状態で安定的に保持される。

区画板によって、回転軸の周囲で周方向に４つ以上の区画領域を形成できる。閉塞板は、連通口を閉塞可能であり、閉塞板が連通口の位置にある状態では連通口を閉塞する。閉塞板は区画板の先端で周方向に延在されているので、区画領域を広く確保できる。また、開口の面積を広く確保することで、流体が開口を通過する際の圧力損失を小さくできる。

第三態様は、前記閉塞板の外周面と前記外枠の内周面との隙間をシールする第一シール材、を有する。

第一シール材によって、閉塞板の外周面と外枠の内周面との隙間をシールできるので、区画領域の間での流体の移動を抑制できる。

第四態様では、前記第一シール材が弾性的に圧縮された状態で前記内周面に密着している。

熱膨張等によって閉塞板の外周面と外枠の内周面との間隔が変化した場合でも、第一シール材の弾性により隙間をシールできる。

第五態様では、前記回転軸の軸方向に離隔して一対で配置され、前記伝熱管、前記区画板及び前記閉塞板が固定される固定板、を有する。

固定板により伝熱管、仕切板及び閉塞板を固定することで、これらの相対的位置を一定に維持できる。

第六態様では、前記閉塞板の軸方向端面と前記固定板とをシールする第二シール材、を有する。

第二シール材によって、閉塞板の軸方向端面と前記固定板との隙間もシールでき、区画領域の間での気体の移動を抑制できる。

第七態様では、前記第一シール材及び前記第二シール材の少なくとも一方が、独立気泡構造を備えたスポンジゴムである。

これにより、簡易な構造で、弾性を有するシール材を構成できる。

第八態様では、前記蒸発部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している吸着下流側区画領域の開口と、前記凝縮部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している脱着下流側区画領域の開口と、を接続する第一接続部材、を有する。

吸着下流側区画領域と、脱着下流側区画領域と、が第一接続部材によって接続され、第一流体（蒸気）の移動が可能となる。これにより、脱着下流側区画領域から吸着下流側区画領域への蒸気回収を行うことができる。

第九態様では、前記蒸発部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している吸着下流側区画領域の前記伝熱管と、前記凝縮部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している脱着下流側区画領域の前記伝熱管と、を接続する第二接続部材、を有する。

吸着下流側区画領域の伝熱管と、脱着下流側区画領域の伝熱管と、が第二接続部材によって接続され、第二流体（蒸気）の移動が可能となる。これにより、脱着下流側区画領域から吸着下流側区画領域への第二流体の移動による顕熱移動が生じる。吸着下流側区画領域の伝熱管と、脱着下流側区画領域の伝熱管と、の温度を平準化することで、顕熱ロスを少なくできる。

第十態様では、前記蒸発部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管と前記凝縮部材とを連通し前記伝熱管において前記冷却液が気化されて生じた蒸気を前記凝縮部材に回収する回収配管、を有する。

蒸発部材と連通する位置にある区画領域の伝熱管において冷却液が気化した蒸気を、凝縮部材で回収し液化できる。

本願では、吸着器への流体の吸着工程と脱着工程との間での顕熱ロスを少なくすることが可能である。

図１は第一実施形態の回転式吸着装置を示す概略正面図である。 図２は第一実施形態の回転式吸着装置を示す概略平面図である。 図３は第一実施形態の回転式吸着装置の内部の構造を示す斜視図である。 図４は第一実施形態の回転式吸着装置を示す分解斜視図である。 図５は第一実施形態の回転式吸着装置の内部の上部構造を示す斜視図である。 図６は第一実施形態の回転式吸着装置の内部の上部構造を、固定板を取り外した状態で示す斜視図である。 図７は第一実施形態の回転式吸着装置の上部構造を示す斜視図である。 図８は第一実施形態の回転式吸着装置の上部構造を示す分解斜視図である。 図９は第一実施形態の回転式吸着装置の上部仕切部材の内部構造を示す斜視図である。 図１０は第一実施形態の回転式吸着装置の上部を、上部仕切部材を取り外した状態で示す斜視図である。 図１１は第一実施形態の回転式吸着装置の下部構造を示す斜視図である。 図１２は第一実施形態の回転式吸着装置の下部構造を示す分解斜視図である。 図１３は第一実施形態の回転式吸着装置の下部仕切部材の内部構造を示す斜視図である。 図１４は第一実施形態の回転式吸着装置の下部を、下部仕切部材を取り外した状態で示す斜視図である。 図１５は第一実施形態の回転式吸着装置を吸着式ヒートポンプとして適用した場合の概略正面図である。

以下、図面を参照して第一実施形態の回転式吸着装置２２を説明する。

図１及び図２に示すように、回転式吸着装置２２は、回転軸２４と、吸着器本体２６を有している。回転軸２４は、モータ９６（図１参照）によって、所定の角速度で矢印Ｒ１方向（図２参照）に回転される。モータ９６は、本願の開示の技術に係る「切替部材」の一例である。

吸着器本体２６は、回転軸２４の周囲で周方向に４つ以上（図示の例では４つ）に区画された区画領域Ｄ１を備えている。具体的には、吸着器本体２６は、区画領域Ｄ１と同数の区画板２８を有しており、区画板２８の間の領域が区画領域Ｄ１である。本実施形態では、図２に示すように、周方向に９０度の角度をなして、４枚の区画板２８が回転軸２４に溶接等で固定されている。

区画板２８のそれぞれの先端には、閉塞板３０が取り付けられている。閉塞板３０は、回転軸２４を中心とした一定半径の円弧状に湾曲して形成されている。閉塞板３０の間は、後述するように、第一流体が矢印Ｆ１１で示すように通過する開口３２が構成されている。すなわち、区画領域Ｄ１のそれぞれが、外周側に開口３２を有している構造である。

開口３２の数は、区画領域Ｄ１と同数であり、周方向に一定間隔で設けられている。本実施形態では、区画領域Ｄ１は４つなので、それぞれの区画領域Ｄ１に開口３２が設けられ、開口３２の数も４つである。

区画領域Ｄ１のそれぞれには、吸着器３４が設けられている。吸着器３４は、伝熱管３６と、吸着材３８と、を備えている。伝熱管３６は、回転軸２４の軸方向に延在するように配置された円筒状の配管であり、後述する一対の固定板４０の間で固定板４０に固定されている。

吸着材３８は、それぞれの区画領域Ｄ１内において、伝熱管３６の外周に塗工されている。吸着材３８は、回転式吸着装置２２の吸着対象である第一流体を吸着可能な材料によって構成されている。なお、図面では吸着器３４はそれぞれの区画領域に１つのみ示しているが、複数の吸着器３４がそれぞれの区画領域Ｄ１に配置されていてもよい。

回転軸２４には、上下一対の固定板４０が溶接等により固定されている。固定板４０のそれぞれは円板状の部材であり、回転軸２４の軸方向に離隔して設けられている。固定板４０の間に、区画板２８、閉塞板３０及び吸着器３４（伝熱管３６）が固定されている。したがって、区画領域Ｄ１のそれぞれは、区画板２８、閉塞板３０及び固定板４０によって区画された領域として存在しており、回転軸２４の回転により、区画板２８、閉塞板３０、吸着器３４が一体で回転する。

図３～図６に示すように、吸着器本体２６は、外枠４２に収容されている。外枠４２は、吸着器本体２６の外周側（閉塞板３０の外側）に設けられた円筒状の部材である。外枠４２は、回転軸２４と一体で回転することはないように固定されている。

外枠４２は、吸着器本体２６の開口３２に対応した連通口５０が形成されている。図２に示すように、吸着器本体２６の回転角度によっては、４つの開口３２と連通口５０とが一対一で対応する状態となる。吸着器本体２６が図２に示す状態にある場合の、区画領域Ｄ１の位置を、それぞれ、回転位置Ａ～Ｄとして区別する。

これに対し、たとえば図２に示す状態から吸着器本体２６が矢印Ｒ１方向に４５度回転すると、連通口５０の位置に閉塞板３０が位置する。閉塞板３０は、連通口５０を閉塞可能な大きさに形成されている。この状態では、連通口５０のそれぞれは閉塞板３０によって閉塞され、区画領域Ｄ１への流体の出入りは不可能である。すなわち、連通口５０のそれぞれが閉塞板３０によって閉塞された状態から、吸着器本体２６の回転によって連通口５０が徐々に開放されていき、図２に示す状態で、開口３２の位置が連通口５０の位置と一致して、連通口５０が全開状態となる。そして、吸着器本体２６がさらに回転すると、連通口５０のそれぞれが閉塞板３０によって、徐々に閉塞されていく。

図３及び図４に示すように、外枠４２の上端及び下端には、それぞれ上フランジ４４Ｕ及び下フランジ４４Ｌが形成されている。後述するように、上フランジ４４Ｕには上部仕切部材４６が、下フランジ４４Ｌには下部仕切部材４８がそれぞれ取り付けられている。

閉塞板３０の外周面には、中間シール材５２が取り付けられている。中間シール材５２は開口３２を避けた形状のシート状の部材である。そして、閉塞板３０の外周面と外枠４２の内周面との間で弾性的に圧縮されて、外枠４２の内周面に密着する厚みに形成されている。中間シール材５２によって、複数の区画領域Ｄ１の間で流体が行き来しないようにシールされている。中間シール材５２は、本願の開示の技術に係る「第一シール材」の一例である。なお、中間シール材５２は、外枠４２に内周面に取り付けられていてもよい。

回転式吸着装置２２はさらに、蒸発部材５４及び凝縮部材６０を有している。

蒸発部材５４は、蒸発器５６と蒸発器配管５８を備えており、蒸発器配管５８は、蒸発器５６と、外枠４２の連通口５０の１つ（回転位置Ａに対応する連通口５０）とを接続している。蒸発器５６では、吸着材３８に吸着させる流体である第一流体が発生される。第一流体は、矢印Ｆ１１で示すように、回転位置Ａにある区画領域Ｄ１の開口３２及び連通口５０を通じて、この区画領域Ｄ１内に流入する。

凝縮部材６０は、凝縮器６２と凝縮器配管６４とを備えており、凝縮器配管６４は、凝縮器６２と、外枠４２連通口５０の１つ（回転位置Ｃに対応する連通口５０）とを接続している。吸着材３８から脱着された第一流体は、矢印Ｆ１２で示すように、回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１の開口３２及び連通口５０を通じて、凝縮器６２に流入する。凝縮器６２により、第一流体は凝縮され液化される。

回転位置Ａにある区画領域Ｄ１の伝熱管３６には、冷却液配管７２からの冷却液が供給され、吸着材３８に第一流体が吸着される。すなわち、回転位置Ａにある区画領域Ｄ１は、第一流体を吸着材３８で吸着する「吸着領域」として作用する。また、回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１の伝熱管３６には、第二蒸発器７８からの第二流体が供給され、吸着材３８から第一流体が脱着される。すなわち、回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１は、第一流体を吸着材から脱着させる「脱着領域」として作用する。そして、回転位置Ｂは回転位置Ａよりも回転方向下流側に位置しており、「吸着下流側区画領域」である。回転位置Ｄは回転位置Ｃよりも回転方向下流側に位置しており、「脱着下流側区画領域」である。回転位置Ｂ及び回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１では、吸着器３４は蒸発器５６及び凝縮器６２のいずれとも連通していない。

回転位置Ｂに対応する連通口５０と、回転位置Ｄに対応する連通口５０とは、接続配管６６で接続されている。したがって、回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１と、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１とで、矢印Ｆ１３で示すように、接続配管６６を経由した第一流体の移動が可能である。

回転式吸着装置２２はさらに、冷却部材６８及び加熱部材７６を有している。

冷却部材６８は、冷却液ポンプ７０と、冷却液配管７２を有している。冷却液配管７２は、冷却液ポンプ７０と、回転位置Ａにある区画領域Ｄ１の伝熱管３６とで流体が循環する流路を構成している。冷却液ポンプ７０で加圧された冷却液が、矢印Ｆ２１で示すように、この伝熱管３６を経て冷却液ポンプ７０に戻るようになっている。そして、伝熱管３６に送られた冷却液によって、吸着材３８が冷却される。冷却液として、本実施形態では水が用いられているが、水以外であってもよい。

伝熱管３６から冷却液ポンプまでの冷却液配管７２には、途中で分岐し、凝縮器６２に接続される回収配管７４が設けられている。伝熱管３６を通過することで冷却液の一部が蒸発した場合、この蒸気は、矢印Ｆ２２で示すように凝縮器６２に送られて凝縮・液化される。

なお、冷却液配管７２による流路の途中に、冷却液を一時的に収容する冷却液タンクを設けてもよい。

加熱部材７６は、第二蒸発器７８と、供給配管８０と、を有している。供給配管８０は、第二蒸発器７８と、回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１の伝熱管３６とを接続している。第二蒸発器７８では、第二流体としての蒸気が生じる。第二流体は、矢印Ｆ２３で示すように、第二蒸発器７８から供給配管８０を通じて伝熱管３６に送られる。そして、伝熱管３６を介して吸着材３８を加熱する。

図７～図１０には、吸着器本体２６の上部構造が示されている。また、図１１～図１４には、吸着器本体２６の下部構造が示されている。

吸着器本体２６の上部には、上部仕切部材４６が配置されている。上部仕切部材４６は、扁平な有底円筒状の上部円筒部１０２と、この上部円筒部１０２から径方向外側に延在された上部フランジ１０４と、を有している。上部フランジ１０４が、外枠４２の上フランジ４４Ｕと接合されることで、上部仕切部材４６が外枠４２の上部に固定されている。

図９に示すように、上部円筒部１０２の内部には、２つの上部仕切板１０６が設けられている。上部円筒部１０２の内部は、回転位置Ａにある伝熱管３６に対応した蒸発器側空間１０８、回転位置Ｂにある伝熱管３６及び回転位置Ｄにある伝熱管３６に対応した顕熱回収空間１１０、及び回転位置Ｃにある伝熱管３６に対応した凝縮器側空間１１２、に仕切られている。

蒸発器側空間１０８には、冷却液ノズル１１６が設けられている。冷却液ポンプ７０から冷却液配管７２を流れた冷却液は、冷却液ノズル１１６から蒸発器側空間１０８に散水される。散水された冷却液は、回転位置Ａにある伝熱管３６に流入する。

凝縮器側空間１１２には、第二蒸発器７８から、回転位置Ｃにある伝熱管３６に送られた第二流体が存在している。

回転位置Ｂにある伝熱管３６と回転位置Ｄにある伝熱管３６とは、顕熱回収空間１１０を通じて連通している。回転位置Ｂにある伝熱管３６内の第二流体と回転位置Ｄにある伝熱管３６内の第二流体とは、圧力差によって第二流体が移動する。この第二流体の移動によって、伝熱管３６の間で顕熱も移動する。このように、上部仕切部材４６は、回転位置Ｂにある伝熱管３６と回転位置Ｄにある伝熱管３６とを接続しており、本願の開示の技術に係る「第二接続部材」の一例である。

また、顕熱回収空間１１０は、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１１２との間にあり、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１１２の熱移動を抑制する断熱領域としても作用している。

固定板４０と上部仕切部材４６との間には、上部円筒部１０２及び上部仕切板１０６の形状に対応した上部シール材１１４が配置されている。上部シール材１１４によって、蒸発器側空間１０８と顕熱回収空間１１０の間、及び蒸発器側空間１０８と顕熱回収空間１１０との間で流体が行き来しないようにシールされている。上部シール材１１４は、本願の開示の技術に係る「第二シール材」の一例である。

図１１～図１４には、吸着器本体２６の下部構造が示されている。

吸着器本体２６の下部には、下部仕切部材４８が配置されている。下部仕切部材４８は、扁平な有底円筒状の下部円筒部１２２と、この下部円筒部１２２から径方向外側に延在された下部フランジ１２４と、を有している。下部フランジ１２４が、外枠４２の下フランジ４４Ｌと接続されることで、下部仕切部材４８が外枠４２の下部に固定されている。

図１３に示すように、下部円筒部１２２の内部には、１つの下部仕切板１２６が設けられている。下部仕切板１２６は、回転位置Ｂにある伝熱管３６及び回転位置Ｄにある伝熱管３６を平面視で覆う位置に形成されている。したがって、下部円筒部１２２の内部は、下部仕切板１２６により、回転位置Ａにある伝熱管３６に対応した蒸発器側空間１２８と、回転位置Ｃにある伝熱管３６に対応した凝縮器側空間１３２と、に仕切られている。

蒸発器側空間１２８には、冷却液配管７２が接続されている。回転位置Ａにある吸着器３４の伝熱管３６を流れた冷却液（及び蒸気）は、蒸発器側空間１２８から冷却液配管７２に流入する。

凝縮器側空間１３２には、供給配管８０が接続されている。第二蒸発器７８で生じた第二流体は、供給配管８０から凝縮器側空間１３２を経て、伝熱管３６に流入する。

下部円筒部１２２のおける底部には、断熱空間１３０が設けられている。断熱空間１３０は、下部仕切板１２６と同位置に形成されており、蒸発器側空間１２８と凝縮器側空間１３２との熱移動が抑制されている。

固定板４０と下部仕切部材４８との間には、下部円筒部１２２及び下部仕切板１２６の形状に対応した下部シール材１３４が配置されている。下部シール材１３４によって、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１３２との間で流体が行き来しないようにシールされている。下部シール材１３４は、本願の開示の技術に係る「第二シール材」の一例である。

次に、本実施形態の動作及び作用を説明する。

本実施形態の回転式吸着装置２２では、回転軸２４の回転によって、吸着器本体２６が、図２に矢印Ｒ１で示すように回転する。この回転により、４つの区画領域Ｄ１は、回転位置Ａ→回転位置Ｂ→回転位置Ｃ→回転位置Ｄへと移動していく。以下では、１つの区画領域Ｄ１に着目し、このような位置移動に伴う動作を説明する。

回転位置Ａにある区画領域Ｄ１では、開口３２が連通口５０と連通している。蒸発器５６から供給された第一流体は、図１に矢印Ｆ１１で示すように区画領域Ｄ１に流れ、吸着器３４の吸着材３８で吸着される。

ここで、冷却液ポンプ７０によって、図１に矢印Ｆ２１で示すように、冷却液が伝熱管３６に送られ、吸着材３８は冷却される。これにより、吸着材３８への第一流体の吸着が促進される。伝熱管３６を通過した冷却液は、液体の状態では冷却液ポンプ７０に戻されるが、蒸発により生じた蒸気は、矢印Ｆ２２で示すように、回収配管７４を通じて凝縮器６２に流入し、凝縮・液化される。

吸着器本体２６の回転により、この区画領域Ｄ１が回転位置Ｂに至ると、開口３２は、この回転位置Ｂで連通口５０と連通する。この状態では、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１から、図２に矢印Ｆ１３で示すように、接続配管６６を通じて、圧力差で第一流体が回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１に移動する。また、回転位置Ｂにある伝熱管３６には、顕熱回収空間１１０を通じて、回転位置Ｄにある伝熱管３６から第二流体が移動してくる。

吸着器本体２６の回転により、区画領域Ｄ１は回転位置Ｃに至り、開口３２と連通口５０とが連通される。この状態では、第二蒸発器７８からの第二流体（蒸気）が、供給配管８０を通じて回転位置Ｃにある伝熱管３６に送られ、吸着材３８が加熱される。そして、この加熱された吸着材３８から第一流体が脱着され、この脱着された第一流体は、凝縮器６２で凝縮・液化される。回転位置Ｃでは、このように吸着器３４から第一流体が脱着されるので、区画領域Ｄ１が相対的に高圧になっている。

また、この状態では、回転位置Ｂにある伝熱管３６と、回転位置Ｄにある伝熱管３６とが、顕熱回収空間１１０を通じて連通している。回転位置Ｄにある伝熱管３６内の第二流体が、図２に矢印Ｆ１３で示すように、回転位置Ｂにある伝熱管３６に移動する。この第二流体の移動によって、伝熱管３６の間で顕熱も移動する。

また、図７に示すように、顕熱回収空間１１０は、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１１２との間にあり、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１１２の熱移動が、断熱空間として作用する顕熱回収空間１１０によって抑制されている。

吸着器本体２６がさらに回転すると、この区画領域Ｄ１が回転位置Ｄに至ると、開口３２は、この回転位置Ｄで連通口５０と連通する。すなわち、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１と、回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１とが接続配管６６で連通されている。

回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１では、回転位置Ｃにおいて高圧になった状態が継続している。特に、回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１との比較においても相対的に高圧である。したがって、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１から回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１へ、接続配管６６を通じて圧力差により第一流体が移動する。

また、回転位置Ｄにある伝熱管３６では、顕熱回収空間１１０を通じて、第二流体が、回転位置Ｂにある伝熱管３６に移動する。

そして、吸着器本体２６の回転により、区画領域Ｄ１は回転位置Ａに戻る。以降は、上記と同様の動作が繰り返される。

以上の説明から分かるように、本実施形態では、蒸発部材５４に連通した位置（回転位置Ａ）にある区画領域Ｄ１と、凝縮部材６０に連通した位置（回転位置Ｃ）にある区画領域Ｄ１と、の間に、蒸発部材５４及び凝縮部材６０のいずれとも連通しない位置（回転位置Ｂ及び回転位置Ｄ）にある区画領域Ｄ１が存在している。回転位置Ａにある区画領域Ｄ１では、伝熱管３６に供給された冷却液によって、内部の温度が相対的に低くなっているのに対し、回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１では、伝熱管３６に供給された第二流体（蒸気）によって、内部の温度が相対的に高くなっている。このように、内部の相対的な温度差が大きい２つの区画領域Ｄ１が、間に他の区画領域Ｄ１を介することなく接していると、温度差のある２つの区画領域Ｄ１での顕熱ロスが大きくなる。

しかし、本実施形態では、回転位置Ａにある区画領域Ｄ１と回転位置Ｃにある区画領域Ｄ１との間に、回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１と回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１とが存在している。相対的な温度差が大きい２つの区画領域Ｄ１の間に他の区画領域Ｄ１が存在しているので、温度差が大きい２つの区画領域Ｄ１の間では直接的に伝熱されず、顕熱ロスが小さくなる。

回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１と、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１とは、接続配管６６によって連通される。回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１では、回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１よりも高圧であり、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１から回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１へ、接続配管６６を通じて圧力差により第一流体が移動する。これにより、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１から回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１へ、蒸気を回収できる。この蒸気の移動によって、回転位置Ｄにある区画領域Ｄ１から回転位置Ｂにある区画領域Ｄ１へ顕熱も移動するので、これらの区画領域Ｄ１の温度差を小さくできる。

また、回転位置Ｂにある伝熱管３６と、回転位置Ｄにある伝熱管３６とは、顕熱回収空間１１０を通じて連通している。回転位置Ｂにある伝熱管３６内の第二流体と回転位置Ｄにある伝熱管３６内の第二流体とは、圧力差によって第二流体が移動可能である。実際上は、回転位置Ｄにある伝熱管３６内が、回転位置Ｂにある伝熱管３６内よりも高圧であるので、回転位置Ｄにある伝熱管３６内が、回転位置Ｂにある伝熱管３６へ第二流体が流れ、顕熱回収を行うことができる。

また、本実施形態では、冷却液配管７２から分岐する回収配管７４を有しており、回転位置Ａにある伝熱管３６で冷却液が気化されて生じた蒸気を、凝縮器６２で凝縮・液化できる。実質的に、冷却液を第二流体として有効に利用できる。また、冷却液ポンプ７０への負荷も軽減できる。

本実施形態では、吸着器本体２６は、外枠４２に回転可能に収容されている。したがって、吸着器本体２６は回転可能な状態で外枠４２に安定的に保持される。

そして、吸着器本体２６は、４つの区画板２８を有している。このような区画板２８を設けることで、回転軸２４の周囲に、４つの区画領域Ｄ１を区画できる。しかも、区画板２８の先端には周方向に延在された閉塞板３０が取り付けられており、閉塞板３０は、外枠４２の連通口５０を閉塞可能な大きさである。したがって、閉塞板３０が連通口５０の位置にある状態では、連通口５０を確実に閉塞できる。

そして、閉塞板３０は、周方向に延在する形状に形成されて連通口５０を閉塞する形状とされているので、区画板２８としては、連通口５０を閉塞するための厚みを有する必要がない。すなわち本実施形態では区画板２８を薄くすることで、区画領域Ｄ１の容積を大きく確保することが可能である。また、開口３２の開口幅、すなわち開口３２の面積を広く確保することも可能であり、これにより、流体（本実施形態では第一流体）が開口３２を通過する際の圧力損失を小さくできる。

閉塞板３０の外周面には、中間シール材５２が取り付けられている。中間シール材５２によって、複数の区画領域Ｄ１の間で流体が移動しないようにシールされた構造を実現できる。

しかも、中間シール材５２は、閉塞板３０の外周面と外枠４２の内周面との間で弾性的に圧縮されて、外枠４２の内周面に密着している。したがって、たとえば吸着器本体２６と外枠４２とが温度差等によって膨張あるいは収縮し、閉塞板３０の外周面と外枠４２の内周面との間隔が変化した場合でも、中間シール材５２の弾性によって、これらの面に密着した状態を維持できる。

本実施形態では、一対の固定板４０を有している。固定板４０は、回転軸２４の軸方向で離隔して回転軸２４に取り付けられている。そして、固定板４０の間で、伝熱管３６（吸着器３４）、区画板２８及び閉塞板３０が固定板４０に固定されている。これにより、吸着器３４、区画板２８及び閉塞板３０の相対的な位置を一定に維持できる。そして、回転軸２４の回転により、吸着器３４、区画板２８及び閉塞板３０が一体的に回転する構造を簡易に実現できる。

また、上側の固定板４０と上部仕切部材４６との間には、上部シール材１１４が配置されている。上部シール材１１４によって、蒸発器側空間１０８と顕熱回収空間１１０の間、及び蒸発器側空間１０８と顕熱回収空間１１０との間で流体が行き来しないようにシールされた構造を実現できる。同様に、下側の固定板４０と下部仕切部材４８との間には、下部シール材１３４が配置されている。下部シール材１３４によって、蒸発器側空間１０８と凝縮器側空間１３２との間で流体が行き来しないようにシールされた構造を実現できる。

中間シール材５２、上部シール材１１４及び下部シール材１３４は、所望のシール性能を発揮できれば特に限定されないが、本実施形態では、独立気泡構造を備えたスポンジゴムである。これにより、簡易な構造で、弾性を有するシール材（中間シール材５２、上部シール材１１４及び下部シール材１３４）を構成できる。なお、独立気泡構造を備えたスポンジゴムで構成されたシール材は、上部シール材１１４及び下部シール材１３４の両方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。

なお、本願の開示の技術において、区画領域Ｄ１の数は５つ以上であってもよいが、少なくとも４つであれば足りる。すなわち、４つの区画領域Ｄ１があれば、４つの回転位置Ａ～Ｄの各位置にそれぞれ区画領域Ｄ１が１つ以上存在する状態を実現できる。区画領域の数を４つとすることで、簡易な構成で本願の開示の技術に係る回転式旧尺装置を実現できる。

本実施形態の回転式吸着装置は、ヒートポンプとして用いることが可能である。具体的には、図１５に一例として示すように、蒸発器５６に対応して冷却対象９２を設置し、凝縮器６２に対応して加熱対象９４を設置する。この構成では、冷却対象９２から蒸発器５６へ熱が移動し、蒸発器５６において第一流体としての蒸気が生成されると共に、冷却対象９２が冷却される。また、凝縮器６２では第一流体が凝縮されると共に、凝縮器６２から加熱対象９４へ熱が移動し加熱対象９４が加熱される。

２２ 回転式吸着装置
２４ 回転軸
２６ 吸着器本体
２８ 区画板
３０ 閉塞板
３２ 開口
３４ 吸着器
３６ 伝熱管
３８ 吸着材
４０ 固定板
４２ 外枠
４４Ｌ 下フランジ
４４Ｕ 上フランジ
４６ 上部仕切部材
４８ 下部仕切部材
５０ 連通口
５２ 中間シール材
５４ 蒸発部材
５６ 蒸発器
５８ 蒸発器配管
６０ 凝縮部材
６２ 凝縮器
６４ 凝縮器配管
６６ 接続配管
６８ 冷却部材
７０ 冷却液ポンプ
７２ 冷却液配管
７４ 回収配管
７６ 加熱部材
７８ 第二蒸発器
８０ 供給配管
９２ 冷却対象
９４ 加熱対象
９６ モータ
１０２ 上部円筒部
１０４ 上部フランジ
１０６ 上部仕切板
１０８ 蒸発器側空間
１１０ 顕熱回収空間
１１２ 凝縮器側空間
１１４ 上部シール材
１１６ 冷却液ノズル
１２２ 下部円筒部
１２４ 下部フランジ
１２６ 下部仕切板
１２８ 蒸発器側空間
１３０ 断熱空間
１３２ 凝縮器側空間
１３４ 下部シール材

Claims (10)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の周囲で周方向に４つ以上に区画され外周側に開口を有する区画領域を備え、前記回転軸を中心として回転する吸着器本体と、
   前記区画領域のそれぞれで前記回転軸の軸方向に延在する伝熱管と、前記区画領域の内部で前記伝熱管の周囲に配置され第一流体を吸着及び脱着する吸着材と、を備えた吸着器と、
   １つの前記区画領域の前記開口に接続され前記第一流体を発生させる蒸発部材と、
   前記蒸発部材と連通した前記区画領域から前記周方向の両側で１つ以上の区画領域を隔てた区画領域の前記開口に接続され前記第一流体を凝縮する凝縮部材と、
   前記蒸発部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管に前記吸着材を冷却する冷却液を供給する冷却部材と、
   前記凝縮部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管に前記吸着材を加熱する第二流体を供給する加熱部材と、
   前記回転軸を回転させ、前記蒸発部材と連通する前記区画領域と前記凝縮部材と連通する前記区画領域とを周期的に切り替える切替部材と、
   を有する回転式吸着装置。
2. 前記吸着器本体を回転可能に収容し前記開口と連通する連通口が形成された外枠、を有し、
   前記吸着器本体は、
   前記回転軸から径方向に延在される４つ以上の区画板と、前記区画板のそれぞれの先端で前記周方向に延在されて前記連通口を閉塞可能で且つ前記開口が設けられている閉塞板と、
   を有する請求項１に記載に回転式吸着装置。
3. 前記閉塞板の外周面と前記外枠の内周面との隙間をシールする第一シール材、を有する請求項２に記載の回転式吸着装置。
4. 前記第一シール材が弾性的に圧縮された状態で前記内周面に密着している請求項３に記載の回転式吸着装置。
5. 前記回転軸の軸方向に離隔して一対で配置され、前記伝熱管、前記区画板及び前記閉塞板が固定される固定板、を有する、請求項３又は請求項４に記載の回転式吸着装置。
6. 前記閉塞板の軸方向端面と前記固定板とをシールする第二シール材、を有する請求項５に記載の回転式吸着装置。
7. 前記第一シール材及び前記第二シール材の少なくとも一方が、独立気泡構造を備えたスポンジゴムである請求項３～請求項６のいずれか一項に記載の回転式吸着装置。
8. 前記蒸発部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している吸着下流側区画領域の開口と、前記凝縮部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している脱着下流側区画領域の開口と、を接続する第一接続部材、
   を有する請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の回転式吸着装置。
9. 前記蒸発部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している吸着下流側区画領域の前記伝熱管と、前記凝縮部材と連通した前記区画領域の回転方向下流側に位置している脱着下流側区画領域の前記伝熱管と、を接続する第二接続部材、
   を有する請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の回転式吸着装置。
10. 前記蒸発部材と連通する位置にある前記区画領域の前記伝熱管と前記凝縮部材とを連通し前記伝熱管において前記冷却液が気化されて生じた蒸気を前記凝縮部材に回収する回収配管、を有する請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の回転式吸着装置。