JP6447321B2 - ヒートポンプ用バルブ - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ用バルブに関する。

特許文献１には、複数の部屋に区画された容器の各々に吸着剤が配設された吸着式ヒートポンプが開示されている。

特開２０１２−１２７５９４号公報

特許文献１のように、吸着剤を多数の部屋に区画された各々の部屋に収納して、冷熱生成モードと再生モードとを部屋毎に切り換えることにより、顕熱ロスを抑制することができる。特に、車両搭載用の吸着式ヒートポンプの場合には、吸着剤を再生させるための熱源の供給量が限られているので、顕熱ロスを小さくすることが求められている。

ところで、特許文献１に開示された吸着式ヒートポンプでは、吸着／脱離される熱媒は、区画された容器とは別の１つの共通の熱交換器に貯留されている。そして、熱交換器として、冷媒を液化させる第１熱交換器と、冷媒を気化させる第２熱交換器を有しており、各々の部屋には、第１熱交換器及び第２熱交換器との間で冷媒の移動を制御する弁が設けられている。この弁は、蒸気圧により開閉が行われる逆止弁であり、開閉が自動的に行われる。しかしながら、吸着剤が収納された複数の部屋毎に少なくとも２個づつの弁を設ける必要があるため、容器に多くの弁を形成する必要があり、容器の構成が複雑になる。また、蒸気圧の状態は一定ではないため、開閉が不完全になる場合もある。

一方、吸着剤の再生の際に供給される高温の伝熱媒体と、冷熱生成の際に供給される低温の伝熱媒体の切換えを、吸着器毎に行う場合には、吸着器毎に切り換え用のバルブが必要となる。

本発明は、上記の事実を考慮して成されたものであり、簡易な構成で、吸着器へ供給される伝熱媒体を切換えることが可能なヒートポンプ用バルブ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用バルブは、回転軸周りの外周に形成された流入開口部の周方向位置により、吸着器へ流入する伝熱媒体を、第１熱源からの第１伝熱媒体と第２熱源からの第２伝熱媒体とで切換える流入用弁体と、前記流入用弁体と同軸的に配置され、前記回転軸周りの外周に形成された流出開口部の周方向位置により、前記吸着器から流出する前記伝熱媒体の流出先を前記第１熱源と前記第２熱源とで切換える流出用弁体と、を備え、複数あるＮ個の前記吸着器の各々に対して、前記流入用弁体及び前記流出用弁体を一対として形成される回転体を有し、各々の前記回転体は、３６０／Ｎ度ずつ位相をずらして同軸上に配置されていること、を特徴とする。

請求項１に係るヒートポンプ用バルブは、流入用弁体を備えている。この流入用弁体は、回転軸周りの外周に形成された流入開口部を有しており、この流入開口部の周方向位置により、吸着器へ流入する伝熱媒体は、第１伝熱媒体と第２伝熱媒体とで切換えられる。また、請求項１に係るヒートポンプ用バルブは、流出用弁体を備えている。この流出用弁体は、回転軸周りの外周に形成された流出開口部を有しており、この流出開口部の周方向位置により、吸着器へ流入する伝熱媒体を第１伝熱媒体と第２伝熱媒体とで吸着器から流出する伝熱媒体の流出先は第１熱源と第２熱源とで切換えられる。

請求項１に係るヒートポンプ用バルブによれば、流入用弁体と流出用弁体とが同軸上に配置されているので、回転軸周りに回転させることにより、流入開口部及び流出開口部の両方の切換えを簡単に行うことができる。また、流入開口部及び流出開口部の周方向位置に応じて、第１伝熱媒体と第２伝熱媒体のいずれかを吸着器へ流入させると共に、吸着器からの伝熱媒体の流出先が切換えられるので、ヒートポンプ用バルブを簡易な構成にすることができる。

請求項２に係るヒートポンプ用バルブは、前記流入用弁体と前記流出用弁体とは、前記切換えのタイミングが同期していること、を特徴とする。

請求項２に係るヒートポンプによれば、タイミングを合わせて、吸着器から流出される先の熱源を流入元の熱源へ戻すことができる。

請求項３に係るヒートポンプ用バルブは、前記吸着器に収納された吸着剤により熱媒を吸着させる吸着時間、及び、前記吸着剤が吸着した熱媒を脱離させる再生時間の和を１周期として前記流入用弁体と前記流出用弁体は一定速度で回転され、前記流入開口部及び前記流出開口部は、前記吸着時間と前記再生時間に各々対応した回転角度に切欠かれていること、を特徴とする

請求項３に係るヒートポンプ用バルブによれば、流入用弁体と流出用弁体を一定速度で回転させることにより、吸着剤の吸着時間と再生時間に応じて、第１伝熱媒体と第２伝熱媒体を切換えることができる。

請求項１に係るヒートポンプ用バルブは、複数あるＮ個の前記吸着器の各々に対して、前記流入用弁体及び前記流出用弁体を一対として形成される回転体を有し、各々の前記回転体は、３６０／Ｎ度ずつ位相をずらして同軸上に配置されていること、を特徴とする。

請求項１に係るヒートポンプ用バルブによれば、複数の吸着器の各々に対応する回転体が位相をずらして同軸上に配置されているので、回転体を回転させることにより、吸着器毎に順次、第１伝熱媒体と第２伝熱媒体の切換えを行うことができる。

請求項４に係るヒートポンプ用バルブは、前記流入用弁体には、前記回転軸周りの外周の前記流入開口部と軸方向にずれた位置に顕熱流入流路部が形成され、前記流出用弁体には、前記回転軸周りの外周の前記流出開口部と軸方向にずれた位置に、前記吸着器と異なる前記吸着器へ伝熱媒体を流入させる顕熱流出流路部が形成されていること、を特徴とする。

請求項４に係るヒートポンプ用バルブによれば、１の吸着器から流出して顕熱流出流路部から流出した伝熱媒体を、他の吸着器に対応した顕熱流入流路部へ送出して、顕熱の交換を行うことができる。

本発明は上記構成としたので、簡易な構成で吸着器へ供給される伝熱媒体を切換えることができる。

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実施形態の第１回転バルブの分解斜視図である。 第１実施形態の第１回転バルブの回転部の一部拡大斜視図である。 第１実施形態の第１回転バルブの回転部が第１、第２回転位置に配置された状態を示す説明図である。 第１実施形態の第１回転バルブの回転部が第３、第４回転位置に配置された状態を示す説明図である。 第１実施形態の第２回転バルブの分解斜視図である。 第１実施形態の第２回転バルブの回転部の一部拡大斜視図である。 第１実施形態の第２回転バルブの回転部が第１、第２回転位置に配置された状態を示す説明図である。 第１実施形態の第２回転バルブの回転部が第３、第４回転位置に配置された状態を示す説明図である。 第１実施形態の第１、第２回転バルブの位置と動作モードの関係を示す表である。 吸着器が２個の場合（Ａ）と４個の場合（Ｂ）の冷熱生成と再生の切り換え時における吸着器の温度変化に要する熱量を示すグラフである。 （Ａ）は再生時における第２伝熱媒体の温度低下と再生可能温度との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は冷熱生成時における第１伝熱媒体の温度上昇と吸着可能温度との関係を示すグラフである。 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実施形態の第１回転バルブの分解斜視図である。 第２実施形態の第１回転バルブの回転部の一部拡大斜視図である。 図１５の回転部の分解斜視図である。 第２実施形態の第１回転バルブの回転部が第１回転位置（Ａ）、第２回転位置（Ｂ）に配置された状態を示す説明図である。 第２実施形態の第１回転バルブの回転部が、顕熱交換位置（Ｃ）、第３回転位置（Ｄ）に配置された状態を示す説明図である。 第２実施形態の第１回転バルブの回転部が、第４回転位置（Ｅ）、及び顕熱交換位置（Ｆ）に配置された状態を示す説明図である。 第２実施形態の第１、第２回転バルブの位置と動作モードの関係を示す表である。

図１には、本発明のヒートポンプ用バルブが適用された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、エンジンを通過したエンジン冷却水を分岐した部分であり、温度８０℃〜１３０℃程度の、後述する吸着剤の再生温度よりも高温の第２伝熱媒体をヒートポンプ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、後述する吸着剤の再生温度よりも低温の第１伝熱媒体をヒートポンプ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、熱交換の行われた第３伝熱媒体（１０℃〜２０℃程度）をヒートポンプ１０へ戻す。

ヒートポンプ１０は、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、吸着部２２と貯留部２３を有している。吸着部２２には、吸着剤が配置されている。吸着剤は、熱媒としての気相の水を吸着／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。吸着剤は、後述する吸着モードとしての冷熱生成モード時には、貯留部２３からの熱媒を吸着し、再生モード時には吸着した熱媒を脱離（脱着）する。吸着剤としては、その再生温度が、第２伝熱媒体よりも低く、第１伝熱媒体よりも高いものを用いる。

吸着部２２には、伝熱部２４が設けられている。伝熱部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、伝熱媒体としての第１伝熱媒体及び第２伝熱媒体が内部を流通する流路とされている。伝熱部２４は、水が流入する入口部２５と、熱交換後の水が流出する出口部２６を有している。入口部２５と出口部２６は、各々、後述する第１回転バルブ３０を介して、エンジン部１２及びラジエータ１４と接続されている。

貯留部２３には、熱媒として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。後述する冷熱生成モード時には、貯留部２３から水が蒸発して吸着部２２の吸着剤に吸着される。再生モード時には吸着部２２の吸着剤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には、伝熱部２７が設けられている。伝熱部２７は、伝熱媒体としての水により貯留部２３と熱交換を行う。伝熱部２７は、第１伝熱媒体及び第３伝熱媒体が流入する入口部２８と、熱交換後の水が流出する出口部２９を有している。入口部２８と出口部２９は、各々、後述する第２回転バルブ６０を介して、ラジエータ１４、室内熱交換器１６と接続されている。

図２に示されるように、第１回転バルブ３０は、長尺形状とされており、筒部３２と回転部４０を有している。第１回転バルブ３０の軸方向をＳとする。筒部３２は円筒状とされ、筒内に回転部４０が配置されている。筒部３２及び回転部４０の各々は、４つの伝熱部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対応して設けられる、筒部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、及び、回転部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを有している。

筒部３２Ａ〜３２Ｄは、同一構成とされて筒部３２に一列に配置されて一体的に形成されている。ここでは、筒部３２Ａのみ詳細に説明する。筒部３２Ａには、伝熱部２４Ａへ伝熱媒体を流入させる流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３と、伝熱部２４Ａから伝熱媒体を流出させる流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３が形成されている。流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３、及び、流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３は、筒内と連通されている。

流入用ポート３３Ａ−１、３３Ａ−２は、筒部３２Ａの一側面の軸方向Ｓに並ぶように配置されている。流入用ポート３３Ａ−３は、筒部３２Ａの側面の流入用ポート３３Ａ−１、３３Ａ−２と反対側（１８０°回転した位置）で、軸方向Ｓにおいて流入用ポート３３Ａ−１と流入用ポート３３Ａ−２の間に配置されている。

流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３は、流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３と同様の構成を有し、流出用ポート３４Ａ−１、３４Ａ−２は、流入用ポート３３Ａ−１、３３Ａ−２と軸方向Ｓに並ぶように配置され、流出用ポート３４Ａ−３は、流入用ポート３３Ａ−３と軸方向Ｓに並ぶように配置されると共に、軸方向Ｓでは流出用ポート３４Ａ−１と流出用ポート３４Ａ−２の間に配置されている。

流入用ポート３３Ａ−１及び流出用ポート３４Ａ−１は、ラジエータ１４に接続されており、流入用ポート３３Ａ−２、及び流出用ポート３４Ａ−２はエンジン部１２に接続されている。また、流入用ポート３３Ａ−３は伝熱部２４Ａの入口部２５Ａに接続されており、流出用ポート３４Ａ−３は伝熱部２４Ａの出口部２６Ａに接続されている。

なお、筒部３２Ｂ〜３２Ｄについても、各々６個のポート（流入用ポート３３Ｂ−１〜３３Ｂ−３、流出用ポート３４Ｂ−１〜３４Ｂ−３、流入用ポート３３Ｃ−１〜３３Ｃ−３、流出用ポート３４Ｃ−１〜３４Ｃ−３、流入用ポート３３Ｄ−１〜３３Ｄ−３、流出用ポート３４Ｄ−１〜３４Ｄ−３）を有している。各々のポートは、上記の流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３、流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３と同様に、ラジエータ１４、エンジン部１２、及び伝熱部２４と接続されている。

回転部４０Ａ〜４０Ｄは、同一構成とされ、筒部３２Ａ〜３２Ｄに対応する位置に各々配置されている。回転部４０Ａ〜４０Ｄは、９０°ずつ位相を変えて一列に配置されて回転部４０を構成している。以下、同一構成である回転部４０Ａ〜４０Ｄについて、回転部４０Ａを例に詳述する。

回転部４０Ａは、筒部３２Ａの流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３に対応して伝熱部２４Ａへ伝熱媒体を流入させる流入用弁体４２Ａと、流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３に対応して伝熱部２４Ａから伝熱媒体を流出させる流出用弁体５２Ａを備えている。

図３に示されるように、流入用弁体４２Ａは、互いに離間して同軸に配置される略円柱状の一対の回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２と、これらを連結する軸体４４Ａを備えている。回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２には、凹部４５Ａ−１、４５Ａ−２が各々形成されている。凹部４５Ａ−１は、回転体４３Ａ−１の側面の軸方向中間部を１８０°切り欠いた空洞とされている。凹部４５Ａ−２は、回転体４３Ａ−２の側面の軸方向中間部の凹部４５Ａ−１と周方向の反対側を略１８０°を切り欠いた空洞とされている。凹部４５Ａ−１は、軸方向Ｓにおいて流入用ポート３３Ａ−１と対応する位置に配置され、凹部４５Ａ−２は、軸方向Ｓにおいて流入用ポート３３Ａ−２と対応する位置に配置されている。

軸体４４Ａは、回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２よりも小径とされ、回転体４３Ａ−１、と回転体４３Ａ−２を連結しつつ、これらと同軸に配置されている。軸体４４Ａの外周には、筒部３２Ａとの間に連通空間４６Ａが形成されている。連通空間４６Ａは、軸方向Ｓにおいて、流入用ポート３３Ａ−３と対応する位置に配置されている。

回転体４３Ａ−１の連通空間４６Ａと隣り合う部分には、凹部４５Ａ−１と連通空間４６Ａとを連通させる貫通孔４８Ａ−１が形成されている。回転体４３Ａ−２の連通空間４６Ａと隣り合う部分には、凹部４５Ａ−２と連通空間４６Ａとを連通させる貫通孔４８Ａ−２が形成されている。

流出用弁体５２Ａは、流入用弁体４２Ａと同様の構成を有している。具体的には、回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２に対応する回転体５３Ａ−１、５３Ａ−２、凹部４５Ａ−１、４５Ａ−２に対応する、凹部５５Ａ−１、５５Ａ−２、軸体４４Ａに対応する軸体５４Ａ、連通空間４６Ａに対応する連通空間５６Ａ、貫通孔４８Ａ−１、４８Ａ−２に対応する貫通孔５８Ａ−１、５８Ａ−２を有している。

凹部５５Ａ−１は、軸方向Ｓにおいて流出用ポート３４Ａ−１と対応する位置に配置され、凹部５５Ａ−２は、軸方向Ｓにおいて流出用ポート３４Ａ−２と対応する位置に配置され、軸体５４Ａは、流出用ポート３４Ａ−３に対応する位置に配置されている。

図２に示されるように、回転部４０Ａ〜４０Ｄは、９０°ずつ位相を変えて、筒部３２内に一列に配置されている。回転部４０は、不図示のモータにより、一定の角速度で回転される。各回転部４０Ａ〜４０Ｄは、１回転の間に後述する４つの回転位置でラジエータ１４またはエンジン部１２と連通され、対応する吸着部２２Ａ〜２２Ｄにおいて、冷熱生成処理または再生処理が行われる。

運転の角速度は、１つの吸着部２２の吸着剤で熱媒を吸着して冷熱を生成する時間、及び、吸着した熱媒を脱離して吸着剤を再生させる時間の和が１回転（１サイクル）となるように設定する（以下この１サイクルを「運転サイクルＴ０」とする）。運転サイクルＴ０を吸着器の数（本実施形態では４）に分割した時間ごとに、回転部４０Ａ〜４０Ｄは、ラジエータ１４に連通される回転部群（２個の回転部）と、エンジン部１２に連通される回転部（他の２個の回転部）とが切換わる。以下、運転サイクルＴ０を吸着器の数に分割した時間所定時間を「切換時間Ｔ１」と称する。

回転部４０が方向Ｒに回転して、図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、回転部４０Ａの凹部４５Ａ−１、５５Ａ−１の回転方向前側が、流入用ポート３３Ａ−１、流出用ポート３４Ａ−１と重なり合う位置に配置されると、流入用ポート３３Ａ−１、流出用ポート３４Ａ−１は、開放状態となる。すなわち、ラジエータ１４からの第１伝熱媒体が凹部４５Ａ−１へ流入し、流入した第１伝熱媒体は、貫通孔４８Ａ−１を通過して連通空間４６Ａへ流入する。そして、第１伝熱媒体は、流入用ポート３３Ａ−３から、伝熱部２４Ａの入口部２５Ａへ供給される。このとき、凹部４５−２は、流入用ポート３３Ａ−２と反対側に配置されることから流入用ポート３３Ａ−２と重なり合わず、エンジン部１２と接続された流入用ポート３３Ａ−２は閉鎖状態となる。

伝熱部２４Ａへ供給された第１伝熱媒体は、伝熱部２４Ａで熱交換を行って出口部２６Ａから流出し、流出用ポート３４Ａ−３へ送られて連通空間４６Ａへ流入する。そして、貫通孔５８Ａ−１を通過して凹部５５−１へ流入し、流出用ポート３４Ａ−１からラジエータ１４へと戻される。凹部５５Ａ−２は、流出用ポート３４Ａ−２と反対側に配置されることから流出用ポート３４Ａ−２と重なり合わず、流出用ポート３４Ａ−２は閉鎖状態となる。

上記では、回転部４０Ａを例に説明したが、回転部４０Ａ以外の回転部４０Ｂ〜４０Ｄについても、このように配置される位置を、以下「第１回転位置Ｐ１」と称する。各回転部４０Ａ〜４０Ｂは、回転部４０が９０°回転する間、第１回転位置Ｐ１に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部４０Ａ〜４０Ｄが第１回転位置Ｐ１に配置されている時に、冷熱生成処理が行われる。この第１回転位置Ｐ１での冷熱処理のモードを、以下「前半冷熱生成モード」と称する。

回転部４０が９０°回転すると、回転部４０Ａは、図４（Ａ）（Ｃ）に示されるように、凹部４５Ａ−１、５５−１の回転方向後側が流入用ポート３３Ａ−１、３４Ａ−１と重なり合う位置に配置される。この場合にも、流入用ポート３３Ａ−１、流出用ポート３４Ａ−１が開放状態となり、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−２が開放状態となる。したがって、吸着部２２Ａへは、ラジエータ１４からの第１伝熱媒体が供給される。

このように回転部４０Ａ〜４０Ｄが配置される位置を、以下「第２回転位置Ｐ２」と称する。各回転部４０Ａ〜４０Ｂは、回転部４０が９０°回転する間、第２回転位置Ｐ２に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部４０Ａ〜４０Ｄが第２回転位置Ｐ２に配置されている時にも、冷熱生成処理が行われる。この第２回転位置Ｐ２での冷熱処理のモードを、以下「後半冷熱生成モード」と称する。

回転部４０がさらに９０°回転すると、回転部４０Ａは、図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、凹部４５Ａ−２、５５−２の回転方向前側が流入用ポート３３Ａ−２、３４Ａ−２と重なり合う位置に配置され、流入用ポート３３Ａ−２、３４Ａ−２が開放状態となる。すなわち、エンジン部１２からの第２伝熱媒体が凹部４５Ａ−２へ流入し、流入した第２伝熱媒体は、貫通孔４８Ａ−２を通過して連通空間４６Ａへ流入する。そして、第２伝熱媒体は、流入用ポート３３Ａ−３から、伝熱部２４Ａの入口部２５Ａへ供給される。このとき、凹部４５Ａ−１は、流入用ポート３３Ａ−１と反対側に配置されることから流入用ポート３３Ａ−１と重なり合わず、ラジエータ１４と接続された流入用ポート３３Ａ−１は閉鎖状態となる。

伝熱部２４Ａへ供給された第２伝熱媒体は、伝熱部２４Ａで熱交換を行って出口部２６Ａから流出し、流出用ポート３４Ａ−３へ送られて連通空間５６Ａへ流入する。そして、貫通孔５８Ａ−２を通過して凹部５５Ａ−２へ流入し、流入用ポート３４Ａ−２からエンジン部１２へと戻される。凹部５５Ａ−１は、流出用ポート３４Ａ−１と反対側に配置されることから流出用ポート３４Ａ−１と重なり合わず、流出用ポート３４Ａ−１は閉鎖状態となる。

このように回転部４０Ａ〜４０Ｄが配置される位置を、以下「第３回転位置Ｐ３」と称する。各回転部４０Ａ〜４０Ｂは、回転部４０が９０°回転する間、第３回転位置Ｐ３に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部４０Ａ〜４０Ｄが第３回転位置Ｐ３に配置されている時に、再生処理が行われる。この第３回転位置Ｐ３での再生処理のモードを、以下「前半再生モード」と称する。

回転部４０が、さらに９０°回転すると、回転部４０Ａは、図５（Ａ）（Ｃ）に示されるように、凹部４５Ａ−２、５５Ａ−２の回転方向後側が流入用ポート３３Ａ−２、３４Ａ−２と重なり合う位置に配置される。この場合にでも、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−２が開放状態となり、流入用ポート３３Ａ−１、流出用ポート３４Ａ−１が閉鎖状態となる。したがって、吸着部２２Ａへは、エンジン部１２からの第２伝熱媒体が供給される。

このように回転部４０Ａ〜４０Ｄが配置される位置を、以下「第４回転位置Ｐ４」と称する。各回転部４０Ａ〜４０Ｂは、回転部４０が９０°回転する間、第４回転位置Ｐ４に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部４０Ａ〜４０Ｄが第４回転位置Ｐ４に配置されている時に、冷熱生成処理が行われる。この第４回転位置Ｐ４での再生処理のモードを、以下「後半再生モード」と称する。

回転部４０Ａ〜４０Ｄは、切換時間Ｔ１毎に、第１回転位置Ｐ１〜第４回転位置Ｐ４に９０°の位相差で順次配置され、流入用ポート３３−１、３３−２、流出用ポート３４−１、３４−２、の開閉を行う。

第２回転バルブ６０は、第１回転バルブ３０と同様の構成であり、図６に示されるように、筒部３２に対応する筒部６２と、回転部４０に対応する回転部７０を有している。筒部６２及び回転部７０の各々は、４つの伝熱部２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄに対応して設けられる、筒部６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ、及び、回転部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄを有している。

筒部６２Ａには、第１回転バルブ３０の流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３、流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３に対応する流入用ポート６３Ａ−１〜６３Ａ−３、流出用ポート６４Ａ−１〜６４Ａ−３が形成されている。流入用ポート６３Ａ−１〜６３Ａ−３は、貯留部２３Ａに配置された伝熱部２７Ａへ伝熱媒体を流入させ、流出用ポート６４Ａ−１〜６４Ａ−３は、伝熱部２７Ａから伝熱媒体を流出させる。

流入用ポート６３Ａ−１及び流出用ポート６４Ａ−１は、室内熱交換器１６に接続されており、流入用ポート６３Ａ−２、及び流出用ポート６４Ａ−２はラジエータ１４に接続されている。また、流入用ポート６３Ａ−３は伝熱部２７Ａの入口部２８Ａに接続されており、流出用ポート６４Ａ−３は伝熱部２７Ａの出口部２９Ａに接続されている。

なお、筒部６２Ｂ〜６２Ｄについても、各々６個のポート（流入用ポート６３Ｂ−１〜６３Ｂ−３、流出用ポート６４Ｂ−１〜６４Ｂ−３、流入用ポート６３Ｃ−１〜６３Ｃ−３、流出用ポート６４Ｃ−１〜６４Ｃ−３、流入用ポート６３Ｄ−１〜６３Ｄ−３、流出用ポート６４Ｄ−１〜６４Ｄ−３）を有している。各々のポートは、上記の流入用ポート６３Ａ−１〜６３Ａ−３、流出用ポート６４Ａ−１〜６４Ａ−３と同様に、室内熱交換器１６、ラジエータ１４、及び伝熱部２７と接続されている。

回転部７０Ａ〜７０Ｄは、回転部４０Ａ〜４０Ｄと同一構成とされ、筒部６２Ａ〜６２Ｄに対応する位置に各々配置されている。回転部７０Ａ〜７０Ｄは、９０°ずつ位相を変えて回転部７０に一列に配置されている。

図７に示されるように、回転部７０Ａは、第１回転バルブ３０の流入用弁体４２Ａ、流出用弁体５２Ａに対応する、流入用弁体７２Ａ、流出用弁体８２Ａを有している。また、第１回転バルブ３０の回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２、軸体４４Ａ、凹部４５Ａ−１、４５Ａ−２、連通空間４６Ａ、貫通孔４８Ａ−１、４８Ａ−２に対応する、回転体７３Ａ−１、７３Ａ−２、軸体７４Ａ、凹部７５Ａ−１、７５Ａ−２、連通空間７６Ａ、貫通孔７８Ａ−１、７８Ａ−２を有している。さらに、第１回転バルブ３０の回転体５３Ａ−１、５３Ａ−２、軸体５４Ａ、凹部５５Ａ−１、５５Ａ−２、連通空間５６Ａ、貫通孔５８Ａ−１、５８Ａ−２に対応する、回転体８３Ａ−１、８３Ａ−２、軸体８４Ａ、凹部８５Ａ−１、８５Ａ−２、連通空間８６Ａ、貫通孔８８Ａ−１、８８Ａ−２を有している。

回転部７０Ａ〜７０Ｄは、このＡ〜Ｄの順序で９０°ずつ位相を変えて、一列に配列され、一体的に形成されている。

回転部７０は、前述の回転部４０を回転させる不図示のモータにより、回転部４０と同期して一定の角速度で回転され、切換時間Ｔ１ごとに９０°回転する。回転部７０Ａ〜７０Ｄは、切換時間Ｔ１毎に、前述した第１回転位置Ｐ１〜第４回転位置Ｐ４に順次配置され（図８、図９参照）、流入用ポート６３−１、６３−２、流出用ポート６４−１、６４−２、の開閉を行う。流入用ポート６３−１と流出用ポート６４−１が開放されている時には、室内熱交換器１６からの第３伝熱媒体が貯留部２３へ供給される。流入用ポート６３−２と流出用ポート６４−２が開放されている時には、ラジエータ１４からの第２伝熱媒体が貯留部２３へ供給される。

次に、本実施形態のヒートポンプ１０の運転動作について説明する。

ヒートポンプ１０が稼働される際には、エンジン部１２、ラジエータ１４、及び、室内熱交換器１６とヒートポンプ１０との間で伝熱媒体としての水が循環するように不図示の各々のポンプが駆動される。ヒートポンプ１０では、回転部４０Ａ〜４０Ｄ、７０Ａ〜７０Ｄが配置される位置に応じて、対応する吸着器２０Ａ〜２０Ｄが、各々、冷熱生成が行われる前半冷熱生成モード及び後半冷熱生成モード、吸着剤の再生が行われる前半再生モード及び後半生成モードとなる。

第１回転バルブ３０の回転部４０Ａ、及び、第２回転バルブ６０の回転部７０Ａが第１回転位置Ｐ１に配置されている時には、図１０に示されるように、回転部４０Ｂ、７０Ｂは、第４回転位置Ｐ４に配置され、回転部４０Ｃ、７０Ｃは、第３回転位置Ｐ３に配置され、回転部４０Ｄ、７０Ｄは、第２回転位置Ｐ２に配置される。このときの回転部４０、７０の位置を、第１モード位置Ｍ１とする。

第１回転位置Ｐ１に配置された回転部４０Ａに接続されている吸着部２２Ａの伝熱部２４Ａは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ａに接続されている貯留部２３Ａの伝熱部２７Ａは、室内熱交換器１６と連通されて第３伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ａでは、貯留部２３Ａに貯留されている熱媒としての液相の水が蒸発して吸着部２２Ａの吸着剤に吸着され、冷熱生成が行われる（前半冷熱生成モード）。発生する吸着熱は、ラジエータ１４で放熱される。

第２回転位置Ｐ２に配置された回転部４０Ｂに接続されている吸着部２２Ｂの伝熱部２４Ｂは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｂに接続されている貯留部２３Ｂの伝熱部２７Ｂは、室内熱交換器１６と連通されて第３伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｂでは、貯留部２３Ｂに貯留されている熱媒としての液相の水が蒸発して吸着部２２Ｂの吸着剤に吸着され、冷熱生成が行われる（後半冷熱生成モード）。発生する吸着熱は、ラジエータ１４で放熱される。

第３回転位置Ｐ３に配置された回転部４０Ｃに接続されている吸着部２２Ｃの伝熱部２４Ｃは、エンジン部１２と連通されて第２伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｃに接続されている貯留部２３Ｃの伝熱部２７Ｃは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｃでは、吸着部２２Ｃの吸着剤に吸着されていた熱媒としての気相の水が脱離して凝縮され、貯留部２３Ｃへ貯留され、吸着剤の再生が行われる（前半再生モード）。発生する凝縮熱は、ラジエータ１４で放熱される。

第４回転位置Ｐ４に配置された回転部４０Ｄに接続されている吸着部２２Ｄの伝熱部２４Ｄは、エンジン部１２と連通されて第２伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｄに接続されている貯留部２３Ｄの伝熱部２７Ｄは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｄでは、吸着部２２Ｄの吸着剤に吸着されていた熱媒としての気相の水が脱離して凝縮され、貯留部２３Ｄへ貯留され、吸着剤の再生が行われる（後半再生モード）。

すなわち、回転部４０、７０が第１モード位置Ｍ１に配置されている時には、吸着器２０Ａ、２０Ｂが冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｃ、２０Ｄが再生モードとなる。

切換時間Ｔ１が経過すると、回転部４０及び回転部７０は、矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部４０Ａ、７０Ａは、第２回転位置Ｐ２に配置され、回転部４０Ｂ、７０Ｂは、第１回転位置Ｐ１に配置され、回転部４０Ｃ、７０Ｃは、第４回転位置Ｐ４に配置され、回転部４０Ｄ、７０Ｄは、第３回転位置Ｐ３に配置される。このときの回転部４０、７０の位置を、第２モード位置Ｍ２とする。

回転部４０、７０が第２モード位置Ｍ２に配置されている時には、吸着器２０Ａは後半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｂは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｄは前半冷熱生成モードとなる。

さらに、切換時間Ｔ１が経過すると、回転部４０及び回転部７０は、さらに矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部４０Ａ、７０Ａは、第３回転位置Ｐ３に配置され、回転部４０Ｂ、７０Ｂは、第２回転位置Ｐ２に配置され、回転部４０Ｃ、７０Ｃは、第１回転位置Ｐ１に配置され、回転部４０Ｄ、７０Ｄは、第４回転位置Ｐ４に配置される。このときの回転部４０、７０の位置を、第３モード位置Ｍ３とする。

回転部４０、７０が第３モード位置Ｍ３に配置されている時には、吸着器２０Ａは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｂは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは前半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｄは後半冷熱生成モードとなる。

さらに、切換時間Ｔ１が経過すると、回転部４０及び回転部７０は、さらに矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部４０Ａ、７０Ａは、第４回転位置Ｐ４に配置され、回転部４０Ｂ、７０Ｂは、第３回転位置Ｐ３に配置され、回転部４０Ｃ、７０Ｃは、第２回転位置Ｐ２に配置され、回転部４０Ｄ、７０Ｄは、第１回転位置Ｐ１に配置される。このときの回転部４０、７０の位置を、第４モード位置Ｍ４とする。

回転部４０、７０が第４モード位置Ｍ４に配置されている時には、吸着器２０Ａは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｂは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは前半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｄは後半冷熱生成モードとなる。

さらに、切換時間Ｔが経過すると、回転部４０及び回転部７０は、さらに矢印Ｒ方向に回転し、第１モード位置Ｍ１に戻る。

本実施形態によれば、吸着器２０を４つ備え、切換え時にはそのうちの２つの吸着器２０だけが、冷熱生成モードから再生モードへ、又は、再生モードから冷熱生成モードへと切換えられるので、当該切換え時における顕熱ロスを少なくすることができる。

同一の冷熱生成能力を有する吸着剤を使用する場合、４つの吸着器を使用して２つの吸着器で冷熱生成モードと再生モードとを切り換える場合の切換え時における顕熱ロスは、２つの吸着器を使用して交互に冷熱生成モードと再生モードとを切り換える場合の半分になる。例えば、図１１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、全体として同一の冷熱生成処理能力を有する吸着剤を、２分割の吸着器とした場合（Ａ）と、４分割の吸着器とした場合（Ｂ）とでは、切換え時に吸着器の温度変化に必要とされる熱量は、４分割の場合が２分割の場合の約半分になる。

吸着剤を再生するための熱源の熱容量に限りがある場合、図１２（Ａ）に示されるように、切換え時に吸着器を昇温させるために、第２伝熱媒体の温度が吸着部で低下して、吸着剤の再生に必要な温度ＴＨ−０よりも低いＴＨ−２となることが想定される。また、図１２（Ｂ）に示されるように、切換え時に吸着器を冷却するために、第１伝熱媒体の温度が吸着部で上昇して、吸着剤による吸着に必要な温度ＴＬ−０よりも高いＴＬ−２となることが想定される。本実施形態によれば、顕熱ロスを少なくすることにより、再生に必要な温度の低下をＴＨ−０よりも低いＴＬ−１に抑制することで、冷熱生成ができない時間の発生を抑制することができる。また、吸着剤による吸着に必要な温度の上昇をＴＬ−０よりも低いＴＬ−１に抑制することができ、再生や吸着ができない時間の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、吸着器２０において吸着部２２毎に貯留部２３を有しているので、吸着部２２と貯留部２３の間に両者を仕切るバルブを設ける必要がなく、簡易な構成にすることができる。

また、本実施形態では、前記冷熱生成モードにおいて室内熱交換器１６からの第３伝熱媒体が貯留部２３供給され、再生モードにおいてラジエータ１４からの第１伝熱媒体が貯留部２３に供給されるので、効率よく冷熱生成と再生とを行うことができる。

また、本実施形態では、回転部４０、７０を、一定の角速度で回転させたが、間欠的に回転させてもよい。すなわち、切換時間Ｔ１の間所定の位置に停止させ、切換時間Ｔ１毎に９０°回転させてもよい。

また、本実施形態では、高温熱源部としてエンジン部１２を用いたが、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車などの、モータ、パワーユニットなどの高温部分の冷却水を用いてもよい。

［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。

本実施形態のヒートポンプ１１は、図１３に示されるように、第１実施形態の第１回転バルブ３０に代えて、第１回転バルブ１１０を用いている。第１回転バルブ１１０以外の構成は第１実施形態と同様である。

図１４に示されるように、第１回転バルブ１１０は、円筒形状とされており、筒部１１２と回転部１２０を有している。筒部１１２は円筒状とされ、筒部３２の構成に加えて、顕熱回収出口ポート１１４、顕熱交換入口ポート１１３を有している。その他の構成については、筒部３２と同一である。

図１４に示されるように、顕熱交換入口ポート１１３は、流入用ポート３３−１と９０°の角度をなす位置に配置されている。顕熱交換出口ポート１１４は、流出用ポート３４−１と９０°の角度をなす位置に配置されている。顕熱交換入口ポート１１３、及び顕熱交換出口ポート１１４は、筒部１１２の筒内と連通されている。筒部１１２は、４つの伝熱部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対応して設けられる、筒部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄを有している。顕熱交換入口ポート１１３Ａは、顕熱交換出口ポート１１４Ｃと接続され、顕熱交換入口ポート１１３Ｂは、顕熱交換出口ポート１１４Ｄと接続され、顕熱交換入口ポート１１３Ｃは、顕熱交換出口ポート１１４Ａと接続され、顕熱交換入口ポート１１３Ｄは、顕熱交換出口ポート１１４Ｂと接続されている。

筒部１１２の筒内には、回転部１２０が配置されている。回転部１２０についても、４つの伝熱部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対応して設けられる、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを有している。回転部１２０Ａ〜１２０Ｄは、９０°ずつ位相を変えて一列に配置されて回転部１２０を構成している。以下、同一構成である回転部１２０Ａ〜１２０Ｄについて、回転部１２０Ａを例に詳述する。

なお、回転部１２０についても、不図示のモータにより、一定の角速度で回転され、回転部７０も、これと同期して回転される。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｄは、１回転の間に後述する４つの回転位置でラジエータ１４またはエンジン部１２と連通され、対応する吸着部２２Ａ〜２２Ｄにおいて、冷熱生成処理または再生処理が行われる。運転サイクルＴ０、切り換え時間Ｔ１については、第１実施形態と同様である。

回転部１２０Ａは、筒部１１２Ａの流入用ポート３３Ａ−１〜３３Ａ−３、及び入口ポート１１３Ａに対応して伝熱部２４Ａへ伝熱媒体を流入させる流入用弁体１２１Ａと、流出用ポート３４Ａ−１〜３４Ａ−３、及び顕熱交換出口ポート１１４Ａに対応して伝熱部２４Ａから伝熱媒体を流出させる流出用弁体１２４Ａを備えている。

図１５に示されるように、流入用弁体１２１Ａは、第１実施形態の回転部４０Ａと同様に、回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２とこれらを連結する軸体４４Ａを備えている。なお、本実施形態の回転体４３Ａ−１、４３Ａ−２では、凹部４５Ａ−１、４５Ａ−２の切り欠き角度は、１８０°よりも小さく、切欠部分に後述する顕熱入口流路部材１２２Ａが配置されている。

回転体４３Ａ−１と回転体４３Ａ−２の間には、軸体４４Ａを通るＬ字状の顕熱入口流路部材１２２Ａが形成されている。顕熱入口流路部材１２２Ａの内部には、流入用流路１２３Ａが形成されている。顕熱入口流路部材１２２Ａの流入用流路１２３Ａの一端と他端は、軸方向において顕熱交換入口ポート１１３Ａ及び流入用ポート３３Ａ−３に対応する位置にそれぞれ配置され、周方向において、互いに９０°の角度をなすように配置されている。

図１５及び図１６に示されるように、流出用弁体１２４Ａは、円板対１２５Ａ−１、円板対１２５Ａ−２、及び、中央仕切部１２８Ａを有している。円板対１２５Ａ−１は、互いに離間して配置される２枚の円板１２６Ａ−１、１２６Ａ−２が軸部１２６Ａ−３で連結されて形成されており、２枚の円板１２６Ａ−１、１２６Ａ−２の間に流出用空間１２６Ａ−４が形成されている。円板対１２５Ａ−２も円板対１２５Ａ−１と同様の構成とされ、２枚の円板１２７Ａ−１、１２７Ａ−２が軸部１２７Ａ−３で連結され、両者間に流出用空間１２７Ａ−４が形成されている。円板対１２５Ａ−２の円板１２７Ａ−１には、更に、後述する流出用流路１２８Ａ−２が形成されている。

円板対１２５Ａ−１と円板対１２５Ａ−２は、流出用弁体１２４Ａの軸方向両端に配置されており、両者の間には、連通空間１２９Ａが形成される。円板１２６Ａ−１、円板１２７Ａ−１には、各々貫通孔１２６Ａ−５、１２７Ａ−５が形成されている。貫通孔１２６Ａ−５と貫通孔１２７Ａ−５は、流出用弁体１２４Ａの中心軸を挟んで互いに１８０°回転した位置に配置されている。貫通孔１２６Ａ−５により、流出用空間１２６Ａ−４と後述する第１連通空間１２９Ａ−１が連通され、貫通孔１２７Ａ−５により、流出用空間１２７Ａ−４と後述する第２連通空間１２９Ａ−２が連通されている。

連通空間１２９Ａには、中央仕切部１２８Ａが形成されている。中央仕切部１２８Ａは、連通空間１２９Ａの中心を通って連通空間１２９Ａの一端から他端に架けて直線状に横断し、連通空間１２９Ａを貫通孔１２６Ａ−５が形成されている側の第１連通空間１２９Ａ−１と、貫通孔１２７Ａ−５が形成されている側の第２連通空間１２９Ａ−２に区画している。中央仕切部１２８Ａには、内部に流出用流路１２８Ａ−１が形成されている。流出用流路１２８Ａ−１は、中央仕切部１２８Ａの一端から中心部に至り、中心部で円板１２７Ａ−１側に開口している。

円板１２７Ａ−１には、中心部で流出用流路１２８Ａ−１と連通すると共に、半径方向に延出して外周に開口する流出用流路１２８Ａ−２が形成されている。流出用流路１２８Ａ−２は、流出用流路１２８Ａ−１と９０°の角度をなしている。

図１７Ａ（Ａ）に示されるように、回転部１２０が回転して、回転部１２０Ａにおいて、回転体４３Ａ−１の凹部４５Ａ−１の回転方向前側が、流入用ポート３３Ａ−１と重なり合う位置に配置されると、流入用ポート３３Ａ−１は開放状態となる。また、流出用弁体１２４Ａの第１連通空間１２９Ａ−１の前側が流出用ポート３３Ａ−３と重なり合う位置に配置されると、流出用ポート３４Ａ−１は、開放状態となる。

すなわち、ラジエータ１４からの第１伝熱媒体が凹部４５Ａ−１へ流入し、流入した第１伝熱媒体は、貫通孔４８Ａ−１を通過して連通空間４４Ａへ流入する。そして、第１伝熱媒体は、連通空間４４Ａから流入用ポート３３Ａ−３を経て、伝熱部２４Ａの入口部２５Ａへ供給される。このとき、凹部４５Ａ−２は、流入用ポート３３Ａ−２と反対側に配置されることから流入用ポート３３Ａ−２と重なり合わず、エンジン部１２と接続された流入用ポート３３Ａ−２は閉鎖状態となる。

伝熱部２４Ａへ供給された第１伝熱媒体は、伝熱部２４Ａで熱交換を行って出口部２６Ａから流出し、流出用ポート３４Ａ−３へ送られて第１連通空間１２９Ａ−１へ流入する。そして、貫通孔１２６Ａ−５を通過して流出用空間１２６Ａ−４へ流入し、流出用ポート３４Ａ−１からラジエータ１４へと戻される。第２連通空間１２９Ａ−２は、中央仕切部１２８Ａにより仕切られていることから、第２連通空間１２９Ａ−２への第１熱媒体の流入はなく、流出用ポート３４Ａ−２は閉鎖状態となる。

上記では、回転部１２０Ａを例に説明したが、回転部１２０Ａ以外の回転部１２０Ｂ〜１２０Ｄについても、このように配置される位置を、以下「第１回転位置Ｐ１−２」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０が回転してθ１回転する間、第１回転位置Ｐ１−２に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが第１回転位置Ｐ１−２に配置されている時に、冷熱生成処理が行われる。この第１回転位置Ｐ１−２での冷熱処理のモードを、以下「前半冷熱生成モード」と称する。

回転部１２０がθ１度回転すると、回転部１２０Ａは、図１７Ａ（Ｂ）に示されるように、凹部４５Ａ−１の回転方向後側が流入用ポート３３Ａ−１と重なり合う位置に配置され、流入用ポート３３Ａ−１の開放状態は維持される。また、流出用弁体１２４Ａの第１連通空間１２９Ａ−１の後側が流出用ポート３３Ａ−３と重なり合う位置に配置され、流出用ポート３４Ａ−１の開放状態も維持される。この場合にも、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−２が閉鎖状態となる。したがって、吸着部２２Ａへは、ラジエータ１４からの第１伝熱媒体が供給される。

このように回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが配置される位置を、以下「第２回転位置Ｐ２−２」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０がθ２回転する間、第２回転位置Ｐ２に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが第２回転位置Ｐ２−２に配置されている時にも、冷熱生成処理が行われる。この第２回転位置Ｐ２−２での冷熱処理のモードを、以下「後半冷熱生成モード」と称する。

回転部１２０がθ２回転すると、回転部１２０Ａは、図１７Ｂ（Ｃ）に示されるように、流入用弁体４２Ａの回転体４３Ａ−１で流入用ポート３３Ａ−１が閉鎖されると共に、回転体４３Ａ−２で流出用ポート３３Ａ−２が閉鎖される。また、顕熱入口流路部材１２２Ａの一端が顕熱交換入口ポート１１３Ａと重なり合うと共に、他端が流入用ポート３３Ａ−３と重なり合い、顕熱交換入口ポート１１３と流入用ポート３３Ａ−３が連通される。一方、流出用弁体１２４Ａは、連通空間１２９Ａ−１が流出用ポート３４Ａ−３と重なり合い、貫通孔１２６Ａ−５を通過して流出用空間１２６Ａ−４へ流入し、流出用ポート３４Ａ−１からラジエータ１４へと戻される。

このように回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが配置される位置を、以下「顕熱交換位置ＰＨ−ＩＮ」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０がθＨ回転する間、顕熱交換位置ＰＨ−ＩＮに配置されている。

回転部１２０がθＨ回転すると、回転部１２０Ａは、図１７Ｂ（Ｄ）に示されるように、凹部４５Ａ−２、第２連通空間１２９Ａ−２の回転方向前側が流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−３と重なり合う位置に配置され、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−２が開放状態となる。すなわち、エンジン部１２からの第２伝熱媒体が凹部４５Ａ−２へ流入し、流入した第２伝熱媒体は、貫通孔４８Ａ−２を通過して連通空間４４Ａへ流入する。そして、第２伝熱媒体は、連通空間４４Ａから流入用ポート３３Ａ−３を経て、伝熱部２４Ａの入口部２５Ａへ供給される。このとき、凹部４５−１は、流入用ポート３３Ａ−１と反対側に配置されることから流入用ポート３３Ａ−１と重なり合わず、ラジエータ１４と接続された流入用ポート３３Ａ−１は閉鎖状態となる。

伝熱部２４Ａへ供給された第２伝熱媒体は、伝熱部２４Ａで熱交換を行って出口部２６Ａから流出し、流出用ポート３４Ａ−３へ送られて第２連通空間１２９Ａ−２へ流入する。そして、貫通孔１２７Ａ−５を通過して流出用空間１２７Ａ−２へ流入し、流入用ポート３４Ａ−２からエンジン部１２へと戻される。第２連通空間１２９Ａ−１は、中央仕切部１２８Ａにより仕切られていることから、貫通孔１２６Ａ−５からの流入はなく、流出用ポート３４Ａ−１は閉鎖状態となる。

上記では、回転部１２０Ａを例に説明したが、回転部１２０Ａ以外の回転部１２０Ｂ〜１２０Ｄについても、このように配置される位置を、以下「第３回転位置Ｐ３−２」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０が回転してθ３回転する間、第３回転位置Ｐ３−２に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが第３回転位置Ｐ３に配置されている時に、再生処理が行われる。この第３回転位置Ｐ３−２での再生処理のモードを、以下「前半再生モード」と称する。

回転部１２０が、さらにθ３度回転すると、回転部１２０Ａは、図１７Ｃ（Ｅ）に示されるように、凹部４５Ａ−２、第２連通空間１２９Ａ−２の回転方向後側が流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−３と重なり合う位置に配置される。この場合にも、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−２が開放状態となり、流入用ポート３３Ａ−１、流出用ポート３４Ａ−１が閉鎖状態となる。したがって、吸着部２２Ａへは、エンジン部１２からの第２伝熱媒体が供給される。

このように回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが配置される位置を、以下「第４回転位置Ｐ４−２」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０がθ４回転する間、第４回転位置Ｐ４−２に配置されている。吸着器２０Ａ〜２０Ａは、対応する回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが第４回転位置Ｐ４−２に配置されている時に、再生処理が行われる。この第４回転位置Ｐ４−２での再生処理のモードを、以下「後半再生モード」と称する。

回転部１２０が、さらにθ４度回転すると、回転部１２０Ａは、図１７Ｃ（Ｆ）に示されるように、流入用弁体４２Ａについては、凹部４５Ａ−１の前側が流入用ポート３３Ａ−１と重なり合う位置に配置され、流出用弁体１２４Ａの円板１２７Ａ−１に形成された流出用流路１２８Ａ−２が顕熱交換出口ポート１１４と重なり合う位置に配置される。これにより、流入用ポート３３Ａ−１が開放状態となり、流入用ポート３３Ａ−２、流出用ポート３４Ａ−１、３４Ａ−２が閉鎖状態となる。流出用弁体１２４Ａについては、流出用流路１２８Ａ−２が顕熱交換出口ポート１１４と重なり合って、流出用ポート３４Ａ−３と顕熱交換出口ポート１１４が連通する。

このように回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが配置される位置を、以下「顕熱交換位置ＰＨ−ＯＵＴ」と称する。各回転部１２０Ａ〜１２０Ｂは、回転部１２０がθＨ回転する間、顕熱交換位置ＰＨ−ＯＵＴに配置されている。この顕熱交換位置ＰＨ−ＯＵＴでの処理のモードを、以下「顕熱放出モード」と称する。

次に、本実施形態のヒートポンプ１１の運転動作について説明する。

ヒートポンプ１１が稼働される際には、エンジン部１２、ラジエータ１４、及び、室内熱交換器１６とヒートポンプ１１との間で伝熱媒体としての水が循環するように不図示の各々のポンプが駆動される。ヒートポンプ１１では、回転部１２０Ａ〜１２０Ｄが配置される位置に応じて、対応する吸着器２０Ａ〜２０Ｄが、各々、冷熱生成が行われる前半冷熱生成モード及び後半冷熱生成モード、吸着剤の再生が行われる前半再生モード及び後半生成モードとなる。

図１８に示されるように、第１回転バルブ１１０の回転部１２０Ａが、顕熱交換位置ＰＨ−ＯＵＴから第１回転位置Ｐ１−２に配置され、第２回転バルブ６０の回転部７０Ａが第１回転位置Ｐ１に配置されている時には、回転部１２０Ｂ、７０Ｂは、第４回転位置Ｐ４−２、Ｐ４に配置され、回転部１２０Ｃ、７０Ｃは、顕熱交換位置ＰＨ−ＩＮから第３回転位置Ｐ３−２、Ｐ３に配置され、回転部１２０Ｄ、７０Ｄは、第２回転位置Ｐ２−２、Ｐ２に配置される。このときの回転部１２０、７０の位置を、第１モードＭ１−２とする。

第１回転位置Ｐ１−２に配置された回転部１２０Ａに接続されている吸着部２２Ａの伝熱部２４Ａは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ａに接続されている貯留部２３Ａの伝熱部２７Ａは、室内熱交換器１６と連通されて第３伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ａでは、貯留部２３Ａに貯留されている熱媒としての液相の水が蒸発して吸着部２２Ａの吸着剤に吸着され、冷熱生成が行われる（前半冷熱生成モード）。

但し、回転部１２０Ａが、顕熱交換位置ＰＨ−ＯＵＴに配置されている時には、伝熱部２４を通過した第１伝熱媒体は、顕熱交換出口ポート１１４Ａから顕熱交換入口ポート１１３Ｄへ送られる。これにより、後半再生モードから前半冷熱生成モードに切り換えられた吸着部２２Ａの顕熱が、吸着部２２Ｃへ供給される。このとき、伝熱部２４へは、ラジエータ１４から第１伝熱媒体が供給されているので、ラジエータ１４のポンプを、吸着部２２Ｃへの送出用に用いることができる。

第２回転位置Ｐ２−２に配置された回転部１２０Ｂに接続されている吸着部２２Ｂの伝熱部２４Ｂは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｂに接続されている貯留部２３Ｂの伝熱部２７Ｂは、室内熱交換器１６と連通されて第３伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｂでは、貯留部２３Ｂに貯留されている熱媒としての液相の水が蒸発して吸着部２２Ｂの吸着剤に吸着され、冷熱生成が行われる（後半冷熱生成モード）。

第３回転位置Ｐ３−３に配置された回転部１２０Ｃに接続されている吸着部２２Ｃの伝熱部２４Ｃは、エンジン部１２と連通されて第２伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｃに接続されている貯留部２３Ｃの伝熱部２７Ｃは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｃでは、吸着部２２Ｃの吸着剤に吸着されていた熱媒としての気相の水が脱離して凝縮され、貯留部２３Ｃへ貯留され、吸着剤の再生が行われる（前半再生モード）。

但し、回転部１２０Ｃが、顕熱交換位置ＰＨ−ＩＮに配置されている時には、エンジン部１２からの第２伝熱媒体の供給は停止され、伝熱部２４を通過した第１伝熱媒体が伝熱部２４Ｃへ供給される。これにより、吸着部２２Ａからの顕熱を用いて吸着部２２Ｃを加熱することができる。

第４回転位置Ｐ４−２に配置された回転部１２０Ｄに接続されている吸着部２２Ｄの伝熱部２４Ｄは、エンジン部１２と連通されて第２伝熱媒体が供給される。また、回転部７０Ｄに接続されている貯留部２３Ｄの伝熱部２７Ｄは、ラジエータ１４と連通されて第１伝熱媒体が供給される。これにより、吸着器２０Ｄでは、吸着部２２Ｄの吸着剤に吸着されていた熱媒としての気相の水が脱離して凝縮され、貯留部２３Ｄへ貯留され、吸着剤の再生が行われる（後半再生モード）。

すなわち、回転部１２０、７０が第１モード位置Ｍ１−２に配置されている時には、吸着器２０Ａ、２０Ｂが冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｃ、２０Ｄが再生モードとなる。

切換時間Ｔ１が経過すると、回転部１２０及び回転部７０は、矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部１２０Ａ、７０Ａは、第２回転位置Ｐ２−２に配置され、回転部１２０Ｂ、７０Ｂは、第１回転位置Ｐ１−２に配置され、回転部１２０Ｃ、７０Ｃは、第４回転位置Ｐ４−２に配置され、回転部１２０Ｄ、７０Ｄは、第３回転位置Ｐ３−２に配置される。このときの回転部１２０、７０の位置を、第２モード位置Ｍ２−２とする。

回転部１２０、７０が第２モード位置Ｍ２−２に配置されている時には、吸着器２０Ａは後半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｂは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｄは前半冷熱生成モードとなる。

さらに、切換時間Ｔ１が経過すると、回転部１２０及び回転部７０は、さらに矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部１２０Ａ、７０Ａは、第３回転位置Ｐ３−２に配置され、回転部１２０Ｂ、７０Ｂは、第２回転位置Ｐ２−２に配置され、回転部１２０Ｃ、７０Ｃは、第１回転位置Ｐ１−２に配置され、回転部１２０Ｄ、７０Ｄは、第４回転位置Ｐ４−２に配置される。このときの回転部１２０、７０の位置を、第３モード位置Ｍ３−２とする。

回転部１２０、７０が第３モード位置Ｍ３−２に配置されている時には、吸着器２０Ａは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｂは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは前半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｄは後半冷熱生成モードとなる。

さらに、切換時間Ｔ１が経過すると、回転部１２０及び回転部７０は、さらに矢印Ｒ方向に９０°回転する。これにより、回転部１２０Ａ、７０Ａは、第４回転位置Ｐ４−２に配置され、回転部１２０Ｂ、７０Ｂは、第３回転位置Ｐ３−２に配置され、回転部１２０Ｃ、７０Ｃは、第２回転位置Ｐ２−２に配置され、回転部１２０Ｄ、７０Ｄは、第１回転位置Ｐ１−２に配置される。このときの回転部１２０、７０の位置を、第４モード位置Ｍ４−２とする。

回転部１２０、７０が第４モード位置Ｍ４−２に配置されている時には、吸着器２０Ａは前半再生モードとなり、吸着器２０Ｂは後半再生モードとなり、吸着器２０Ｃは前半冷熱生成モードとなり、吸着器２０Ｄは後半冷熱生成モードとなる。

本実施形態によれば、吸着器２０を４つ備え、切換え時にはそのうちの２つの吸着器２０だけが、冷熱生成モードから再生モードへ、又は、再生モードから冷熱生成モードへと切換えられるので、当該切換え時における顕熱ロスを少なくすることができる。

また、本実施形態では、吸着器２０の吸着部２２と貯留部２３とが連通しているので、吸着部２２と貯留部２３の間に両者を仕切るバルブを設ける必要がなく、簡易な構成にすることができる。

また、本実施形態では、再生モードから冷熱生成モードへと切り換えられる吸着器２０の吸着部２２の伝熱媒体を、冷熱生成モードから再生モードへ切り換えられる吸着器２０の吸着部２２へ供給する、顕熱交換処理を有している。これにより、切換え時における顕熱ロスを少なくすることができる。

さらに、顕熱交換処理時には、冷熱生成モードから再生モードへと切り換えられる吸着器２０へのエンジン部１２からの第２伝熱媒体の供給が停止される。したがって、効率よく顕熱交換を行うことができる。

また、顕熱交換処理時には、再生モードから冷熱生成モードへと切り換えられる吸着器２０に、ラジエータ１４から第１伝熱媒体が供給されるので、効率よく顕熱交換を行うことができる。

また、本実施形態では、回転部１２０、７０を、一定の角速度で回転させたが、本実施形態でも、間欠的に回転させてもよい。

１０ ヒートポンプ
１１ ヒートポンプ
１２ エンジン部（第２熱源）
１４ ラジエータ（第１熱源、第２熱源）
１６ 室内熱交換器（第１熱源）
２０ 吸着器
３０、１１０ 第１回転バルブ（ヒートポンプ用バルブ）
４０ ７０、１２０ 回転部（回転体）
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 流入用弁体
４５Ａ−１、４５Ｂ−１、４５Ｃ−１、４５Ｄ−１ 凹部（流入開口部）
４５Ａ−２、４５Ｂ−２、４５Ｃ−２、４５Ｄ−２ 凹部（流入開口部）
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ 流出用弁体
５５Ａ−１、５５Ｂ−１、５５Ｃ−１、５５Ｄ−１ 凹部（流出開口部）
５５Ａ−２、５５Ｂ−２、５５Ｃ−２、５５Ｄ−２ 凹部（流出開口部）
６０ 第２回転バルブ（ヒートポンプ用バルブ）
７２ 流入用弁体
７５Ａ−１、７５Ｂ−１、７５Ｃ−１、７５Ｄ−１ 凹部（流入開口部）
７５Ａ−２、７５Ｂ−２、７５Ｃ−２、７５Ｄ−２ 凹部（流入開口部）
８２ 流出用弁体
８５Ａ−１、８５Ｂ−１、８５Ｃ−１、８５Ｄ−１ 凹部（流出開口部）
８５Ａ−２、８５Ｂ−２、８５Ｃ−２、８５Ｄ−２ 凹部（流出開口部）
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ 流入用弁体
１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ 流入用流路（流入開口部）
１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ 流出用弁体
１２８Ａ−１、１２８Ａ−２ 流出用流路（流出開口部）
１２８Ａ 中央仕切部（顕熱流出流路部）

Claims (4)

1. 回転軸周りの外周に形成された流入開口部の周方向位置により、吸着器へ流入する伝熱媒体を、第１熱源からの第１伝熱媒体と第２熱源からの第２伝熱媒体とで切換える流入用弁体と、
   前記流入用弁体と同軸的に配置され、前記回転軸周りの外周に形成された流出開口部の周方向位置により、前記吸着器から流出する前記伝熱媒体の流出先を前記第１熱源と前記第２熱源とで切換える流出用弁体と、
   を備え、
   複数あるＮ個の前記吸着器の各々に対して、前記流入用弁体及び前記流出用弁体を一対として形成される回転体を有し、
   各々の前記回転体は、３６０／Ｎ度ずつ位相をずらして同軸上に配置されていること、を特徴とする、
   ヒートポンプ用バルブ。
2. 前記流入用弁体と前記流出用弁体とは、前記切換えのタイミングが同期していること、を特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ用バルブ。
3. 前記吸着器に収納された吸着剤により熱媒を吸着させる吸着時間、及び、前記吸着剤が吸着した熱媒を脱離させる再生時間の和を１周期として前記流入用弁体と前記流出用弁体は一定速度で回転され、前記流入開口部及び前記流出開口部は、前記吸着時間と前記再生時間に各々対応した回転角度に切欠かれていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ用バルブ。
4. 前記流入用弁体には、前記回転軸周りの外周の前記流入開口部と軸方向にずれた位置に顕熱流入流路部が形成され、
   前記流出用弁体には、前記回転軸周りの外周の前記流出開口部と軸方向にずれた位置に前記吸着器と異なる前記吸着器へ伝熱媒体を流出させる顕熱流出流路部が形成されていること、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用バルブ。

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