JP6428471B2 - ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプに関する。

特許文献１に記載の吸着式ヒートポンプでは、ロータを回転さることで吸着材の内部を流れる熱媒が温水と冷却水とに交互に切り替えられるようになっている。

特願２０１２−１２７５９４号公報

しかし、特許文献１の構成では、吸着材と蒸発器との間の隔壁又は吸着材と凝縮器との間の隔壁に複数の開閉弁が設けられており、この開閉弁を開閉することで、水蒸気が吸着材に供給され、又は水蒸気が凝縮器に排出されるようになっている。

本発明は、開閉弁を用いることなく、一方の吸着材が脱着・吸着を交互に繰り返し、他方の吸着材が吸着・脱着を交互に繰り返す構成を得ることである。

本発明の請求項１に係るヒートポンプは、吸着媒体が収容されている吸着空間を有する容器と、前記容器の前記吸着空間で間隔を空けて並べられ、第一熱媒との熱交換により吸着媒体を生成し、第二熱媒との熱交換により吸着媒体を凝縮する複数の蒸発凝縮部と、前記容器の前記吸着空間で、前記蒸発凝縮部の並び方向から見て夫々の前記蒸発凝縮部の隣りに夫々配置され、前記蒸発凝縮部によって生成された吸着媒体を第三熱媒との熱交換により吸着し、前記第三熱媒と比して高温の第四熱媒との熱交換により吸着媒体を脱着する複数の吸着材と、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが隣り合うように、前記第一熱媒が流れる第一流路、前記第二熱媒が流れる第二流路、前記第三熱媒が流れる第三流路、及び前記第四熱媒が流れる第四流路が形成されている流路部材と、前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に移動させ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが隣り合う状態を維持しつつ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する前記吸着材とを順次に切り替える切替装置と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、容器の吸着空間に、蒸発凝縮部が間隔を空けて並べられている。そして、蒸発凝縮部の並び方向から見て夫々の蒸発凝縮部の隣りに吸着材が夫々配置されている。

また、流路部材には、吸着媒体を生成する蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する吸着材とが隣り合うように、第一流路、第二流路、第三流路及び第四流路が形成されている。

これにより、第一熱媒との熱交換により蒸発凝縮部が生成した吸着媒体を、吸着材が第三熱媒との熱交換により吸着する。さらに、吸着材が第四媒体との熱交換により脱着した吸着媒体を、蒸発凝縮部が第二熱媒との熱交換により凝縮する。

そして、切替装置が、流路部材を吸着材及び蒸発凝縮部に対して相対的に移動させる。これにより、吸着媒体を生成する蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する吸着材とが隣り合う状態を維持しつつ、吸着媒体を生成する蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する吸着材と、吸着媒体を凝縮する蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する吸着材とが順次に切り替えられる。

このようにして、開閉弁を用いることなく、一方の吸着材が脱着・吸着を交互に繰り返し、他方の吸着材が吸着・脱着を交互に繰り返す構成を得ることができる。

本発明の請求項２に係るヒートポンプは、請求項１に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発凝縮部は、前記並び方向に対して交差する一方向から見て円状に間隔を空けて並べられ、前記切替装置は、前記蒸発凝縮部が前記一方向から見て並ぶ円の中心を軸として前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に回転させ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する前記吸着材とを順次に切り替えることを特徴とする。

上記構成によれば、蒸発凝縮部は、一方向から見て円状に間隔を空けて並べられている。そして、切替装置は、蒸発凝縮部が一方向から見て並ぶ円の中心を軸として流路部材を吸着材及び蒸発凝縮部に対して相対的に回転させる。

このように、流路部材を回転させることで、吸着媒体を生成する蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する吸着材と、吸着媒体を凝縮する蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する吸着材とを順次に切り替えることができる。

本発明の請求項３に係るヒートポンプは、請求項２に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発凝縮部及び前記吸着材は、矩形板状とされ、
前記蒸発凝縮部の板面及び前記吸着材の板面は、前記蒸発凝縮部が前記一方向から見て並ぶ円の周方向に向いていることを特徴とする。

上記構成によれば、蒸発凝縮部及び吸着材は、矩形板状とされ、蒸発凝縮部の板面及び吸着材の板面は、蒸発凝縮部が並ぶ円の周方向に向いている。

そして、一方で、吸着材は、隣りに配置されている蒸発凝縮部が蒸発凝縮部の板面で生成して空間に放出した吸着媒体を吸着材の板面で吸着する。また、他方で、蒸発凝縮部は、隣りに配置されている吸着材が吸着材の板面で脱着して空間に放出した吸着媒体を蒸発凝縮部の板面で凝縮する。

このように、蒸発凝縮部及び吸着材を矩形板状とすることで、吸着材が吸着媒体を吸着する面積、吸着材が吸着媒体を脱着する面積、蒸発凝縮部が吸着媒体を生成する面積、及び蒸発凝縮部が吸着媒体を凝縮する面積を増やすことができる。

本発明によれば、開閉弁を用いることなく、一方の吸着材が脱着・吸着を交互に繰り返し、他方の吸着材が吸着・脱着を交互に繰り返す構成を得ることができる。

本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した斜視図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した側面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した分解斜視図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図２におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図２におけるＳ３−Ｓ３線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図２におけるＳ４−Ｓ４線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図６におけるＳ５−Ｓ５線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図６におけるＳ６−Ｓ６線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図７におけるＳ７−Ｓ７線断面図である。 本実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示し、図７におけるＳ８−Ｓ８線断面図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプの吸着部及び蒸発凝縮部を示した拡大斜視図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプの吸着部及び蒸発凝縮部を示した拡大斜視図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプの吸着部及び蒸発凝縮部を示した拡大斜視図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した断面図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した断面図である。 本第実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示した断面図である。

本発明の実施形態に係るヒートポンプの一例としての吸着式ヒートポンプの一例について図１〜図１７を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
本実施形態に係る吸着式ヒートポンプ１０（以下「ヒートポンプ１０」）は、図１、図２に示されるように、容器１２と、水を蒸発、水蒸気（吸着媒体の一例）を凝縮する蒸発凝縮部３０と、水蒸気を吸着、水蒸気を脱着する吸着部３６とを備えている。さらに、ヒートポンプ１０は、各熱媒が流れる流路部材の一例としての流路機構５０と、切替装置９０（図８参照）とを備えている。

そして、この吸着式ヒートポンプ１０は、例えば、自動車等の廃熱によって生成された後述する高温熱媒Ｆ４との熱交換より、吸着工程において後述する低温熱媒Ｆ１を冷却するようになっている。

〔容器〕
容器１２は、図１、図２、図８、図１０に示されるように、装置奥行方向に延びる円筒状とされた本体部１４と、本体部１４において装置奥行方向の両端部に取り付けられた一対の蓋部１６と、本体部１４の軸線Ｃを軸線とする軸管１８とを含んで構成されている。さらに、容器１２は、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６の両端部に配置され、容器１２の内部を装置奥行方向において分離する円状の一対の分離部２０を備えている。

軸管１８は、図２に示されるように、本体部１４の内部において一対の分離部２０の間に配置され、一対の分離部２０には、軸管１８の外径と同様の外径の貫通孔２０Ａが夫々形成されている。そして、この貫通孔２０Ａが軸管１８の内部を分離部２０の外部に開放している。さらに、一対の蓋部１６には、装置奥行方向から見て、貫通孔２０Ａと同様の外径の貫通孔１６Ａが夫々形成されている。

そして、本体部１４の内周面と、一対の分離部２０と、軸管１８の外周面とで囲まれた空間は、吸着空間２２とされている。この吸着空間２２は、真空脱気され、吸着空間２２には、水蒸気が収容されている。また、装置奥行方向の一方側及び他方側には、分離部２０と蓋部１６との間の空間７０が夫々形成されている。この空間７０は、吸着空間２２とは異なり大気圧とされている。

〔蒸発凝縮部〕
蒸発凝縮部３０は、複数設けられ、図３に示されるように、矩形板状とされている。そして、蒸発凝縮部３０は、蒸発凝縮部３０の板面が軸管１８の周方向を向くように円状に同様の間隔で並べられ、軸管１８の他端側（図中右側）の部分に取り付けられている。

また、蒸発凝縮部３０の基端部が容器１２の軸管１８の外周面に取り付けられ、蒸発凝縮部３０の先端部が容器１２の本体部１４の内周面に接触し（図５参照）、蒸発凝縮部３０の装置奥行方向の他端部が容器１２の分離部２０に接触している（図１０参照）。

なお、本実施形態では、蒸発凝縮部３０は、２０個設けられ、軸管１８の外周面に１８〔°〕ピッチで配置されている。

さらに、蒸発凝縮部３０の内部には、図１０、図１１に示されるように、流路３０Ａが、蒸発凝縮部３０の縁辺に沿うように形成されている。また、分離部２０には、流路３０Ａの両端部と対向する貫通孔２０Ｂが形成されている。これにより、流路３０Ａと、装置奥行方向の他端側の空間７０とは連通している。なお、この流路３０Ａには、後述する低温熱媒Ｆ１、又は中温熱媒Ｆ２が流れるようになっている。

〔吸着部〕
吸着部３６は、複数設けられ、図３に示されるように、矩形板状とされている。そして、吸着部３６は、吸着部３６の板面が軸管１８の周方向を向くように同様の間隔で並べられ、軸管１８の一端側（図中左側）の部分に取り付けられている。

具体的には、装置奥行方向から見て、吸着部３６は、軸管１８の周方向において蒸発凝縮部３０と同様の位置に配置されており、と吸着部３６の端部と蒸発凝縮部３０の端部の間には、板状の断熱部２８が配置されている。換言すれば、吸着部３６、及び蒸発凝縮部３０は、装置奥行方向（一方向の一例）から見て円状に並べられている。そして、蒸発凝縮部３０の並び方向である軸管１８の周方向から見て、吸着部３６は、蒸発凝縮部３０の隣りに配置されている。

そして、吸着部３６の基端部が軸管１８の外周面に取り付けられ、吸着部３６の先端部が容器１２の本体部１４の内周面に接触し（図４参照）、吸着部３６の装置奥行方向の一端部が容器１２の分離部２０に接触している（図８参照）。

なお、本実施形態では、吸着部３６は、２０個設けられ、軸管１８の外周面に１８〔°〕ピッチで並べられている。

さらに、吸着部３６は、図１２に示されるように、３層構造とされ、中間板３８と、中間板３８の表面及び裏面に積層されている吸着材４０とを有している。吸着材４０は、水蒸気を吸着して発熱し、水蒸気を脱着して吸熱するようになっている。この吸着材４０としては、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、及び粘土鉱物等を用いることができる。なお、中間板３８の板面に吸着材４０を積層するために、例えば、吸着材を含む塗布液を中間板３８に塗布する方法、吸着材を含む吸着材成形体を中間板３８に接着する方法等が用いられる。

また、中間板３８の内部には、図８、図９に示されるように、流路３８Ａが、中間板３８の縁辺に沿うように形成されている。また、分離部２０には、流路３８Ａの両端部と対向する貫通孔２０Ｂが形成されている。これにより、流路３８Ａと、装置奥行方向の一端側の空間７０とは連通している。なお、この流路３８Ａには、後述する中温熱媒Ｆ３、又は高温熱媒Ｆ４が流れるようになっている。

そして、周方向において対向する、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６と、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６との間には、水蒸気が移動する領域４２（図１２参照）が形成されている。

〔流路機構〕
流路機構５０は、図３、図８、図１０に示されるように、軸管１８を貫通している第一管部材５２と、第一管部材５２の内周面と間隔を空けて第一管部材５２の内部に配置されている第二管部材５４とを備えている。さらに、流路機構５０は、第二管部材５４の内周面と間隔を空けて第二管部材５４の内部に配置されている第三管部材５６と、第三管部材５６の内周面と間隔を空けて第三管部材５６の内部に配置されている第四管部材５８とを備えている。

また、第一管部材５２、第二管部材５４、第三管部材５６及び第四管部材５８の両端側は、図８、図１０に示されるように、前述した一対の分離部２０に夫々形成された貫通孔２０Ａ、及び一対の蓋部１６に夫々形成された貫通孔１６Ａを通って蓋部１６から容器１２の外部に露出している。そして、一対の蓋部１６の貫通孔１６Ａの孔縁と、第一管部材５２の外周面との間には、図示せぬ軸受が設けられ、流路機構５０は、軸線Ｃを中心に回転可能とされている（図１の矢印Ｆ参照）。さらに、貫通孔１６Ａの孔縁と第一管部材５２の外周面との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

また、流路機構５０は、図８、図１０に示されるように、第一管部材５２の内部を、装置奥行方向の一端側（図中左側）の空間と、他端側（図中右側）の空間とに仕切る円状の仕切板６０を備えている。また、この一対の仕切板６０は、第一管部材５２、第二管部材５４、第三管部材５６及び第四管部材５８と一体的に成形されている。

そして、第四管部材５８の内部が、熱媒が流れる流路８０とされ、第三管部材５６と第四管部材５８の間が流路８２とされ、第二管部材５４と第三管部材５６との間が流路８４とされ、第一管部材５２と第二管部材５４との間が流路８６とされている。

なお、以後の説明では、図８、図１０に示されるように、仕切板６０で仕切られた流路８０において、装置奥行方向の一端側の部分を流路８０Ａと記載し、他端側の部分を流路８０Ｂと記載する。また、仕切板６０で仕切られた流路８２において、装置奥行方向の一端側の部分を流路８２Ａと記載し、他端側の部分を流路８２Ｂと記載する。さらに、仕切板６０で仕切られた流路８４において、装置奥行方向の一端側の部分を流路８４Ａと記載し、他端側の部分を流路８４Ｂと記載する。また、仕切板６０で仕切られた流路８６において、装置奥行方向の一端側の部分を流路８６Ａと記載し、他端側の部分を流路８６Ｂと記載する。

ここで、図６には、図２に示すＳ３−Ｓ３線断面図が示され、図７には、図２に示すＳ４−Ｓ４線断面図が示されている。

そして、流路機構５０は、図３、図６に示されるように、装置奥行方向の一端側の空間７０（図８参照）を第一管部材５２の周方向に仕切る仕切板６２を備えている。さらに、流路機構５０は、図３、図７に示されるように、装置奥行方向の他端側の空間７０（図１０参照）を第一管部材５２の周方向に仕切る仕切板６３を備えている。

仕切板６２は、図６に示されるように、基端部が第一管部材５２の外周面に連結され、装置奥行方向から見て、第一管部材５２の径方向に延びて先端部が本体部１４の内周面に接触している仕切板６２Ａ、６２Ｂを備えている。また、装置奥行方向から見て、仕切板６２Ａと仕切板６２Ｂとは、軸線Ｃに対して点対称となるように配置されている。そして、仕切板６２Ａ、６２Ｂは、第一管部材５２と一体的に成形されている。また、仕切板６２Ａ、６２Ｂの先端部と本体部１４の内周面との間、装置奥行方向において仕切板６２Ａ、６２Ｂの一方側の縁部と蓋部１６との間、及び仕切板６２Ａ、６２Ｂの他方側の縁部と分離部２０との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

さらに、仕切板６３は、図７に示されるように、基端部が第一管部材５２の外周面に連結され、装置奥行方向から見て、第一管部材５２の径方向に延びて先端部が本体部１４の内周面に接触している仕切板６３Ａ、６３Ｂを備えている。また、装置奥行方向から見て、仕切板６３Ａ及び仕切板６３Ｂは、前述した仕切板６２Ａ及び仕切板６２Ｂと第一管部材５２の周方向において同様の位置に配置されている。さらに、仕切板６３Ａ、６３Ｂの先端部と本体部１４の内周面との間、装置奥行方向において仕切板６３Ａ、６３Ｂの一方側の縁部と分離部２０との間、及び仕切板６３Ａ、６３Ｂの他方側の縁部と蓋部１６との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

また、流路機構５０は、図３、図６に示されるように、装置奥行方向の一端側の空間７０を第一管部材５２の径方向に仕切る円環状の仕切板６４を備えている。この仕切板６４は、仕切板６２と一体的に成形されている。さらに、装置奥行方向において仕切板６４の一方側の縁部と蓋部１６との間、及び仕切板６４の他方側の縁部と分離部２０との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

また、流路機構５０は、図３、図７に示されるように、装置奥行方向の他端側の空間７０を第一管部材５２の径方向に仕切る円環状の仕切板６６を備えている。さらに、仕切板６６は、装置奥行方向から見て仕切板６４と同様の形状とされている。そして、この仕切板６６は、仕切板６３と一体的に成形されている。さらに、装置奥行方向において仕切板６６の一方側の縁部と蓋部１６との間、及び仕切板６６の他方側の縁部と分離部２０との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

なお、以後の説明では、第一管部材５２と共に回転する仕切板６２、６３が、空間７０を仕切っている場合に、図６に示されるように、第一管部材５２側で、かつ、装置幅方向の一方側（図６の左方側）に位置する空間を空間７０Ａと記載する。また、空間７０Ａに対して、仕切板６２を挟んで反対側の空間を空間７０Ｂと記載する。さらに、空間７０Ａに対して仕切板６４を挟んで反対側の空間を７０Ｃと記載し、空間７０Ｂに対して仕切板６４を挟んで反対側の空間を７０Ｄと記載する。

また、図７に示されるように、装置奥行方向の他端側の空間７０において、装置奥行方向から見て空間７０Ａ（図６参照）と同様の位置に配置される空間を空間７０Ｅと記載する。さらに、装置奥行方向から見て空間７０Ｂ（図６参照）と同様の位置に配置される空間を空間７０Ｆと記載する。また、装置奥行方向から見て空間７０Ｃ（図６参照）と同様の位置に配置される空間を空間７０Ｇと記載し、空間７０Ｄ（図６参照）と同様の位置に配置される空間を空間７０Ｈと記載する。

さらに、流路機構５０は、図６、図９に示されるように、第一管部材５２の一端側の部分で、かつ、空間７０Ｂの臨む部分に、第一管部材５２と第四管部材５８とを連結する連結管７２Ａを備えている。また、流路機構５０は、図７、図１１に示されるように、第一管部材５２の他端側の部分で、かつ、空間７０Ｅに臨む部分に、第一管部材５２と第四管部材５８とを連結する連結管７２Ｂを備えている。そして、連結管７２Ａ、７２Ｂは、第四管部材５８の内部の流路８０と、空間７０Ｂ、７０Ｅとを連通させている。

さらに、図６、図９に示されるように、第一管部材５２の一端側の部分で、かつ、空間７０Ａに臨む部分に、第一管部材５２の壁部を貫通する貫通孔５２Ａが形成されている。また、図７、図１１に示されるように、第一管部材５２の他端側の部分で、かつ、空間７０Ｆに臨む部分に、第一管部材５２の壁部を貫通する貫通孔５２Ｂが形成されている。そして、貫通孔５２Ａ、５２Ｂは、第一管部材５２と第二管部材５４との間の流路８６と、空間７０Ａ、７０Ｆとを連通させている。

さらに、流路機構５０は、図８に示されるように、第一管部材５２の一端側の部分で、かつ、空間７０Ｃと対向する部分に、第二管部材５４と仕切板６４とを連結する連結管７８Ａを備えている。また、流路機構５０は、図１０に示されるように、第一管部材５２の他端側の部分で、かつ、空間７０Ｈと対向する部分に、第二管部材５４と仕切板６６とを連結する連結管７８Ｂを備えている。そして、連結管７８Ａ、７８Ｂは、第二管部材５４と第三管部材５６との間の流路８４と、空間７０Ｃ、７０Ｈとを連通させている。

さらに、流路機構５０は、図８に示されるように、第一管部材５２の一端側の部分で、かつ、空間７０Ｄと対向する部分に、第三管部材５６と仕切板６４とを連結する連結管７６Ａを備えている。また、流路機構５０は、図１０に示されるように、第一管部材５２の他端側の部分で、かつ、空間７０Ｇと対向する部分に、第三管部材５６と仕切板６６とを連結する連結管７６Ｂを備えている。そして、連結管７６Ａ、７６Ｂは、第三管部材５６と第四管部材５８との間の流路８２と、空間７０Ｄ、７０Ｇとを連通させている。

この構成において、低温熱媒Ｆ１（第一熱媒の一例）は、図１１に示されるように、流路８６Ｂに供給され、貫通孔５２Ｂを通って空間７０Ｆへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｆへ流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、分離部２０を挟んで空間７０Ｆの反対側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａの内部に流路３０Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路３０Ａの内部に流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、流路３０Ａの他端部から流出して、空間７０Ｈへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｈへ流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、図１０に示されるように、連結管７８Ｂを通って流路８４Ｂに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

また、中温熱媒Ｆ２（第二熱媒の一例）は、図１１に示されるように、流路８０Ｂに供給され、連結管７２Ｂを通って空間７０Ｅへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｅへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、分離部２０を挟んで空間７０Ｅの反対側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａの内部に流路３０Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路３０Ａの内部に流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、流路３０Ａの他端部から流出して、空間７０Ｇへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｇへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、図１０に示されるように、連結管７６Ｂを通って流路８２Ｂに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

また、中温熱媒Ｆ３（第三熱媒の一例）は、図９に示されるように、流路８０Ａに供給され、連結管７２Ａを通って空間７０Ｂへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｂへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、分離部２０を挟んで空間７０Ｂの反対側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａの内部に流路３８Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路３８Ａの内部に流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、流路３８Ａの他端部から流出して、空間７０Ｄへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｄへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、図８に示されるように、連結管７６Ａを通って流路８２Ａに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

また、高温熱媒Ｆ４（第四熱媒の一例）は、図９に示されるように、流路８６Ａに供給され、貫通孔５２Ａを通って空間７０Ａへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ａへ流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、分離部２０を挟んで空間７０Ａの反対側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａの内部に流路３８Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路３８Ａの内部に流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、流路３８Ａの他端部から流出して、空間７０Ｃへ流れ込むようになっている。さらに、空間７０Ｃへ流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、図８に示されるように、連結管７８Ａを通って流路８４Ａに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

このように、流路８６Ｂ及び流路８４Ｂは、低温熱媒Ｆ１（第一熱媒の一例）が流れる第一流路の一例とされ、流路８０Ｂ及び流路８２Ｂは、中温熱媒Ｆ２（第二熱媒の一例）が流れる第二流路の一例とされている（図１０、図１１参照）。また、流路８０Ａ及び流路８２Ａは、中温熱媒Ｆ３（第三熱媒の一例）が流れる第三流路の一例とされ、流路８６Ａ及び流路８４Ａは、高温熱媒Ｆ４（第四熱媒の一例）が流れる第四流路の一例とされている。

さらに、低温熱媒Ｆ１には、一例として１５〔℃〕程度の水を用いることができ、中温熱媒Ｆ２、Ｆ３には、一例として４０〔℃〕程度の水を用いることができ、高温熱媒Ｆ４には、一例として９０〔℃〕程度の水を用いることができる。この高温熱媒Ｆ４は、例えば、自動車等の廃熱を輸送するものであり、吸着式ヒートポンプ１０における利用の対象となる流体である。また、低温熱媒Ｆ１が、冷却の対象となる流体である。

〔切替装置〕
切替装置９０は、図８に示されるように、軸線Ｃを中心に流路機構５０を連続的に回転させる駆動部材としてのモータ９２を備えている。

この構成において、モータ９２の駆動力により、流路機構５０が回転（図１の矢印Ｆ参照）することで、夫々の空間７０Ａ〜７０Ｈも回転するようになっている。

（作用）
次に、ヒートポンプ１０の作用を、ヒートポンプ１０の動作によって説明する。仕切板６２、６３は、例えば、図６、図７に示されるように、板面が装置幅方向を向いている。

さらに、軸線Ｃに対して装置幅方向の一方側（図６の左方側、図７の右方側）に配置されている吸着材４０は、水蒸気を吸着した状態となっている。

一方、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側（図６の右方側、図７の左方側）に配置されている吸着材４０は、水蒸気を脱着した状態となっている。また、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側に配置されている蒸発凝縮部３０の板面には、水（水滴）が付着している。

この状態で、低温熱媒Ｆ１は、図１１に示されるように、流路８６Ｂに供給され、貫通孔５２Ｂを通って空間７０Ｆへ流れ込む。さらに、空間７０Ｆへ流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、分離部２０を挟んで空間７０Ｆの反対側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａの内部に流路３０Ａの一端部から流れ込む。また、流路３０Ａの内部に流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、流路３０Ａの他端部から流出して、空間７０Ｈへ流れ込む。さらに、空間７０Ｈへ流れ込んだ低温熱媒Ｆ１は、図１０に示されるように、連結管７８Ｂを通って流路８４Ｂに流れ込み、外部に排出される。

このように、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａには、低温熱媒Ｆ１が流れる。

また、中温熱媒Ｆ３は、図９に示されるように、流路８０Ａに供給され、連結管７２Ａを通って空間７０Ｂへ流れ込む。さらに、空間７０Ｂへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、分離部２０を挟んで空間７０Ｂの反対側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａの内部に流路３８Ａの一端部から流れ込む。また、流路３８Ａの内部に流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、流路３８Ａの他端部から流出して、空間７０Ｄへ流れ込む。さらに、空間７０Ｄへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ３は、図８に示されるように、連結管７６Ａを通って流路８２Ａに流れ込み、外部に排出される。

このように、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａには、中温熱媒Ｆ３が流れる。

ここで、蒸発凝縮部３０の流路３０Ａを流れる低温熱媒Ｆ１は、一例として１５〔℃〕とされている。これにより、蒸発凝縮部３０において水と水蒸気とが平衡状態となる平衡圧力は、一例として１．７〔ｋＰａ〕となる。

一方、吸着部３６の流路３８Ａを流れる中温熱媒Ｆ３は、一例として４０〔℃〕とされている。これにより、吸着部３６の吸着材４０において水と水蒸気とが平衡状態となる平衡圧力は、一例として０．３〔ｋＰａ〕となる。

この平衡圧力の差により、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側に配置されている蒸発凝縮部３０は、蒸発凝縮部３０の板面に付着している水を、低温熱媒Ｆ１との熱交換により、蒸発させて水蒸気を生成する。さらに、軸線Ｃに対して装置幅方向の他方側に配置されている吸着材４０は、蒸発凝縮部３０によって蒸発した水蒸気を、中温熱媒Ｆ３との熱交換により吸着する（吸着工程）。

具体的には、図１３に示されるように、蒸発凝縮部３０の板面で蒸発した水蒸気は、領域４２を装置奥行方向に移動し、蒸発凝縮部３０の隣りに配置されている吸着材４０によって吸着材４０の板面で吸着される。ここで、水を蒸発させる際の気化熱により、蒸発凝縮部３０の流路３０Ａを流れる低温熱媒Ｆ１が冷却される。

また、中温熱媒Ｆ２は、図１１に示されるように、流路８０Ｂに供給され、連結管７２Ｂを通って空間７０Ｅへ流れ込む。さらに、空間７０Ｅへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、分離部２０を挟んで空間７０Ｅの反対側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａの内部に流路３０Ａの一端部から流れ込む。また、流路３０Ａの内部に流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、流路３０Ａの他端部から流出して、空間７０Ｇへ流れ込む。さらに、空間７０Ｇへ流れ込んだ中温熱媒Ｆ２は、図１０に示されるように、連結管７６Ｂを通って流路８２Ｂに流れ込み、外部に排出される。

このように、軸線Ｃに対して装置幅方向の一方側に配置されている蒸発凝縮部３０の流路３０Ａには、中温熱媒Ｆ２が流れる。

また、高温熱媒Ｆ４は、図９に示されるように、流路８６Ａに供給され、貫通孔５２Ａを通って空間７０Ａへ流れ込む。さらに、空間７０Ａへ流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、分離部２０を挟んで空間７０Ａの反対側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａの内部に流路３８Ａの一端部から流れ込む。また、流路３８Ａの内部に流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、流路３８Ａの他端部から流出して、空間７０Ｃへ流れ込む。さらに、空間７０Ｃへ流れ込んだ高温熱媒Ｆ４は、図８に示されるように、連結管７８Ａを通って流路８４Ａに流れ込み、外部に排出される。

このように、軸線Ｃに対して装置幅方向の一方側に配置されている吸着部３６の流路３８Ａには、高温熱媒Ｆ４が流れる。

ここで、蒸発凝縮部３０の流路３０Ａを流れ中温熱媒Ｆ２は、一例として４０〔℃〕とされている。これにより、蒸発凝縮部３０において水と水蒸気とが平衡状態となる平衡圧力は、一例として７．２〔ｋＰａ〕となる。

一方、吸着部３６の流路３８Ａを流れる高温熱媒Ｆ４は、一例として９０〔℃〕とされている。これにより、吸着部３６の吸着材４０において水と水蒸気とが平衡状態となる平衡圧力は、一例として１０．０〔ｋＰａ〕となる。

この平衡圧力の差により、軸線Ｃに対して一方側に配置されている吸着材４０は、高温熱媒Ｆ４との熱交換により、吸着している水蒸気を脱着する。さらに、軸線Ｃに対して一方側に配置されている蒸発凝縮部３０は、中温熱媒Ｆ２との熱交換により、吸着材４０が脱着した水蒸気を凝縮する（脱着工程）。

具体的には、図１４に示されるように、吸着材４０が脱着した水蒸気は、領域４２を装置奥行方向に移動し、吸着材４０の隣りに配置されている蒸発凝縮部３０によって凝縮される。また、凝縮されることで生成した水は、蒸発凝縮部３０の板面に水滴として付着する。

そして、図１５、図１６、図１７に示されるように、流路機構５０が、モータ９２（図８参照）によって図中矢印Ｆ方向に回転する。これにより、夫々の空間７０Ａ〜７０Ｈが回転（移動）する。そして、水蒸気を生成する蒸発凝縮部３０と水蒸気を吸着する吸着材４０とが隣り合い、かつ、水蒸気を凝縮する蒸発凝縮部３０と水蒸気を脱着する吸着材４０とが隣り合う状態を維持しつつ、吸着材４０及び蒸発凝縮部３０が順次に切り替えられる。

なお、モータ９２の駆動力によって流路機構５０が回転する回転速度は、流路機構５０が一回転する間の吸着工程において、吸着材４０が吸着材４０と接している領域４２の温度での平衡状態となり、流路機構５０が一回転する間の脱着工程において、吸着材４０が吸着材４０と接している領域４２の温度での平衡状態となるように決められている。

（まとめ）
以上説明したように、装置奥行方向から見て、装置幅方向の他方側では、蒸発凝縮部３０の板面で蒸発した水蒸気が、領域４２を装置奥行方向に移動し、蒸発凝縮部３０の隣りに配置されている吸着材４０によって吸着される。一方、装置奥行方向から見て、装置幅方向の一方側では、吸着材４０によって脱着された水蒸気が、領域４２を移動し、吸着材４０の隣りに配置されている蒸発凝縮部３０によって凝縮される。また、凝縮されることで生成した水は、蒸発凝縮部３０の板面に水滴として付着する。

そして、流路機構５０が回転することで、夫々の空間７０Ａ〜７０Ｈが回転（移動）し、水蒸気を生成する蒸発凝縮部３０と水蒸気を吸着する吸着材４０とが隣り合い、かつ、水蒸気を凝縮する蒸発凝縮部３０と水蒸気を脱着する吸着材４０とが隣り合う状態を維持しつつ、吸着材４０及び蒸発凝縮部３０が順次に切り替えられる。

このように、開閉弁を用いることなく、一方側（一方）の吸着材４０が脱着・吸着を交互に繰り返し、他方側（他方）の吸着材４０が吸着・脱着を交互に繰り返す構成を得ることができる。

また、開閉弁を用いることなく、一方側（一方）の蒸発凝縮部３０が凝縮・蒸発を交互に繰り返し、他方側（他方）の蒸発凝縮部３０が蒸発・凝縮を交互に繰り返す構成を得ることができる。

また、上記実施形態では、装置奥行方向において隣り合う蒸発凝縮部３０と吸着部３６（吸着材４０）とは、装置奥行方向から見て円状に並べられている。これにより、モータ９２が、流路機構５０を、軸線Ｃを中心に回転させるだけで、蒸発凝縮部３０の流路３０Ａを流れる熱媒、及び吸着部３６の流路３８Ａを流れる熱媒を切り替えることができる。

また、上記実施形態では、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６（吸着材４０）は、矩形板状とされている。そして、吸着工程においては、蒸発凝縮部３０によって蒸発凝縮部３０の板面で蒸発した水蒸気が、領域４２を装置奥行方向に移動し、隣りに配置されている吸着材４０によって吸着材４０の板面で吸着される。また、脱着工程においては、吸着材４０によって吸着材４０の板面で脱着した水蒸気が、領域４２を装置奥行方向に移動し、隣りに配置されている蒸発凝縮部３０によって蒸発凝縮部３０の板面で凝縮される。そして、凝縮されることで生成した水が、蒸発凝縮部３０の板面に水滴として付着する。このように、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６を矩形板状とすることで、例えば、蒸発凝縮部及び吸着材が、パイプ状とされている場合と比して、吸着材４０において水蒸気を吸着する面積、及び水蒸気を脱着する面積を増やすことができる。さらに、蒸発凝縮部３０において水蒸気を生成する面積、及び水蒸気を凝縮する面積を増やすことができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、流路機構５０を回転させたが、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６を回転させてもよく、流路機構５０と、蒸発凝縮部３０及び吸着部３６とを相対的に回転（移動）させればよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、蒸発凝縮部３０の板面に水を保持する多孔質体等を設けてもよい。

また、上記実施形態では、吸着媒体として水蒸気を用いたが、アンモニアを気化させて吸着媒体としてもよい。

また、上記実施形態では、蒸発凝縮部３０から冷熱を取り出す場合を例にとって説明したが、蒸発凝縮部３０から温熱を取り出してもよい。

また、上記実施形態では、流路機構５０を連続的に回転させたが、間欠的に回転させてもよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、吸着材４０による水蒸気の吸着については、化学吸着であってもよく、物理吸着であってもよい。また、吸着反応に代えて同様の効果を生じる化学反応等であってもよい。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、流路機構５０を、吸着材側の流路機構と蒸発凝縮部の流路機構と分けてもよい。この場合には、夫々の流路機構を同期して回転させる必要がある。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、吸着部３６の板面と、蒸発凝縮部３０の板面とが同一面上に存在してもよく、吸着部３６の板面と、蒸発凝縮部３０の板面とに段差が生じていてもよい。装置奥行方向において隣り合う吸着部３６と蒸発凝縮部３０とが直接又は間接的に連結されていればよい。

また、上記実施形態では、軸管１８の周方向から見て、吸着部３６と蒸発凝縮部３０とは、装置奥行方向に隣り合っていたが、吸着部３６と蒸発凝縮部３０とが軸管１８の径方向等の他の方向に隣り合っていてもよい。

１０ ヒートポンプ（ヒートポンプの一例）
１２ 容器
２２ 吸着空間
３０ 蒸発凝縮部
４０ 吸着材
５０ 流路機構（流路部材の一例）
８０Ａ 流路（第三流路の一例）
８０Ｂ 流路（第二流路の一例）
８２Ａ 流路（第三流路の一例）
８２Ｂ 流路（第二流路の一例）
８４Ａ 流路（第四流路の一例）
８４Ｂ 流路（第一流路の一例）
８６Ａ 流路（第四流路の一例）
８６Ｂ 流路（第一流路の一例）
９０ 切替装置
Ｆ１ 低温熱媒
Ｆ２ 中温熱媒
Ｆ３ 中温熱媒
Ｆ４ 高温熱媒

Claims (3)

1. 吸着媒体が収容されている吸着空間を有する容器と、
   前記容器の前記吸着空間で間隔を空けて並べられ、第一熱媒との熱交換により吸着媒体を生成し、第二熱媒との熱交換により吸着媒体を凝縮する複数の蒸発凝縮部と、
   前記容器の前記吸着空間で、前記蒸発凝縮部の並び方向から見て夫々の前記蒸発凝縮部の隣りに夫々配置され、前記蒸発凝縮部によって生成された吸着媒体を第三熱媒との熱交換により吸着し、前記第三熱媒と比して高温の第四熱媒との熱交換により吸着媒体を脱着する複数の吸着材と、
   吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが隣り合うように、前記第一熱媒が流れる第一流路、前記第二熱媒が流れる第二流路、前記第三熱媒が流れる第三流路、及び前記第四熱媒が流れる第四流路が形成されている流路部材と、
   前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に移動させ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが隣り合い、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが隣り合う状態を維持しつつ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する前記吸着材とを順次に切り替える切替装置と、
   を備えるヒートポンプ。
2. 前記蒸発凝縮部は、前記並び方向に対して交差する一方向から見て円状に間隔を空けて並べられ、
   前記切替装置は、前記蒸発凝縮部が前記一方向から見て並ぶ円の中心を軸として前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に回転させ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部及び吸着媒体を脱着する前記吸着材とを順次に切り替える請求項１に記載のヒートポンプ。
3. 前記蒸発凝縮部及び前記吸着材は、矩形板状とされ、
   前記蒸発凝縮部の板面及び前記吸着材の板面は、前記蒸発凝縮部が前記一方向から見て並ぶ円の周方向に向いている請求項２に記載のヒートポンプ。

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