JP6458639B2 - 吸着式ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ、吸着式ヒートポンプに関する。

特許文献１には、吸着式冷凍機が開示されている。この吸着式冷凍機では、熱媒体が流通する空間が、大気圧よりも低圧とされた閉空間とされている。この閉空間は、蒸発器、凝縮器及び２つの吸着器等により形成されている。蒸発器、凝縮器及び２つの吸着器の各室同士を連通する連通口には、板状の弁体が設けられている。この弁体は、各室の圧力差によって開弁されるようになっている。

特開２０１１−２０２９２２号公報

前述のように、各室の圧力差によって開弁される弁体を用いた構成では、弁体を閉弁すべき場合において、各室での温度変動により各室間で圧力差が不意に生じると、弁体が開弁されてしまう。また、各室の圧力差によって開弁される弁体を用いた構成では、弁体を開弁すべき場合において、各室間での圧力差が想定する圧力差よりも小さいと、弁体が開弁されない場合が考えられる。したがって、弁体が開弁される圧力差の値を調整できることが望ましい。

本発明は、上記事実を考慮し、領域間の圧力差によって弁体が開弁されるバルブにおいて、弁体が開弁される圧力差の値を調整できるようにすることを目的とする。

第１態様は、大気圧よりも低圧とされた閉空間の内部に設けられた領域同士を連通する連通部分に配置され、該領域間の圧力差によって開弁される弁体と、前記閉空間の外部又は内部に配置され、前記弁体が開弁される方向又は前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる駆動部と、を備える。

第１態様の構成によれば、大気圧よりも低圧とされた閉空間の内部に設けられた領域同士を連通する連通部分に配置された弁体が、該領域間の圧力差によって開弁される。これにより、連通部分が開放される。

ここで、第１態様の構成では、例えば、駆動部が、弁体が開弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、領域間の圧力差が小さくても弁体を開弁することができる。

また、第１態様の構成では、例えば、駆動部が、弁体が閉弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、領域間の圧力差が大きくても、弁体を閉弁することができる。このように、第１態様の構成によれば、弁体が開弁される圧力差の値を調整できる。

第２態様は、吸着式ヒートポンプに用いられる第１態様のバルブであって、前記弁体が、吸着質が流通する前記閉空間の内部に設けられた前記領域であって、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する前記領域同士を連通する連通部分に配置されている。

第２態様の構成によれば、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する領域同士を連通する連通部分に配置された弁体が、該領域間の圧力差によって開弁される。これにより、連通部分が開放されて、領域間で吸着質が流通可能となる。

ここで、第２態様の構成では、例えば、駆動部が、弁体が開弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、領域間の圧力差が小さくても弁体を開弁することができる。したがって、領域間の圧力差が小さくても、領域間で吸着質が流通可能となる。

また、第２態様の構成では、例えば、駆動部が、弁体が閉弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、領域間の圧力差が大きくても、弁体を閉弁することができる。したがって、領域間の圧力差が大きくても、領域間で吸着質が流通しないようにできる。

第３態様では、前記吸着式ヒートポンプにおける前記閉空間の内部に、前記領域としての第１領域、第２領域及び第３領域と、前記第１領域と前記第２領域とを連通する第１連通部分と、前記第２領域と前記第３領域とを連通する前記連通部分としての第２連通部分と、が設けられ、前記第３領域は、前記第１連通部分で吸着質が流通する状態において、前記第２連通部分を介して前記第２領域との間に圧力差を生じ、前記弁体は、前記第２連通部分に配置され、前記駆動部は、前記第１連通部分で吸着質が流通する状態において、前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる。

第３態様の構成によれば、第１連通部分を通じて第１領域と第２領域との間を吸着質が流通する状態において、第２連通部分を介して第２領域と第３領域との間で圧力差を生じる。

ここで、第３態様の構成では、第１連通部分を通じて吸着質が流通する状態において、第２連通部分に配置された弁体が閉弁される方向へ、駆動部が弁体に磁力を作用させる。これにより、第２領域と第３領域との間の圧力差が大きくても、弁体を閉弁することができる。したがって、第２領域と第３領域との間の圧力差が大きくても、第２連通部分が閉鎖された状態を維持したまま、第１領域と第２領域との間で吸着質を流通させることができる。

請求項１の発明は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する第１反応器と、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成し、大気圧よりも低圧とされた閉空間を前記第１反応器とで形成し、前記第１反応器との間で吸着質が流通する第２反応器と、前記第１反応器と前記第２反応器との連通部分に配置され、前記第１反応器と前記第２反応器との間の圧力差によって開弁される弁体と、前記閉空間の外部又は内部に配置され、前記弁体が開弁される方向又は前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる駆動部と、を備える。

請求項１の構成によれば、第１反応器と第２反応器との連通部分に配置された弁体が、第１反応器と第２反応器との間の圧力差によって開弁される。これにより、連通部分が開放されて、第１反応器と第２反応器との間で吸着質が流通可能となる。

ここで、請求項１の構成では、例えば、駆動部が、弁体が開弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、第１反応器と第２反応器との間の圧力差が小さくても弁体を開弁することができる。したがって、第１反応器と第２反応器との間の圧力差が小さくても、第１反応器と第２反応器との間で吸着質が流通可能となる。

また、請求項１の構成では、例えば、駆動部が、弁体が閉弁される方向へ弁体に磁力を作用させる。これにより、第１反応器と第２反応器との間の圧力差が大きくても、弁体を閉弁することができる。したがって、第１反応器と第２反応器との間の圧力差が大きくても、第１反応器と第２反応器との間で吸着質が流通しないようにできる。

請求項１の発明は、吸着質を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる前記第１反応器としての第１吸着器と、前記第１吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第１吸着器で冷熱を生成させ、前記蒸発器と前記第１吸着器との間で前記吸着質が流通する状態において前記第１吸着器との間で圧力差を生じる前記第２反応器としての第２吸着器と、を備え、前記弁体は、前記第１吸着器と前記第２吸着器との連通部分に配置され、前記駆動部は、前記蒸発器と前記第１吸着器との間で前記吸着質が流通する状態において、前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる。

請求項１の構成によれば、蒸発器と第１吸着器との間で吸着質が流通する状態において、第１吸着器と第２吸着器との間で圧力差を生じる。

ここで、請求項１の構成では、蒸発器と第１吸着器との間で吸着質が流通する状態において、第１吸着器と第２吸着器との連通部分に配置された弁体が閉弁される方向へ、駆動部が弁体に磁力を作用させる。これにより、第１吸着器と第２吸着器との間の圧力差が大きくても、弁体を閉弁することができる。したがって、第１吸着器と第２吸着器との間の圧力差が大きくても、第１吸着器と第２吸着器との連通部分が閉鎖された状態を維持したまま、蒸発器と第１吸着器との間で吸着質を流通させることができる。

本発明は、上記構成としたので、領域間の圧力差によって弁体が開弁されるバルブにおいて、弁体が開弁される圧力差の値を調整できる。

本実施形態の吸着式ヒートポンプの構成を示す概略図である。 本実施形態のリードバルブの構成を示す概略図である。 本実施形態のリードバルブの構成を示す概略図である。 本実施形態のリードバルブの構成を示す概略図である。 本実施形態のリードバルブの構成を示す概略図である。 本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける冷熱生成状態を示す説明図である。 本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける冷熱生成状態を示す説明図である。 本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。 本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。 本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

（吸着式ヒートポンプ１２）
まず、吸着式ヒートポンプ１２（以下、単に「ヒートポンプ１２」という）の構成について説明する。図１には、ヒートポンプ１２の構成が示されている。

ヒートポンプ１２は、図１に示されるように、タンク１３と、蒸発／凝縮器１４と、第１吸着器２０（第１反応器の一例）と、第２吸着器２２（第２反応器の一例）と、を有している。

蒸発／凝縮器１４の内部には、蒸発／凝縮室１４Ａ（第１領域の一例）が形成されている。この蒸発／凝縮器１４は、蒸発器としての機能と、凝縮器としての機能とを併せ持っている。すなわち、蒸発／凝縮器１４では、蒸発／凝縮室１４Ａの吸着質（液体の状態）にエネルギー（温熱）が作用すると、この吸着質が蒸発され、その際に冷熱が生成される。また、蒸発／凝縮器１４では、蒸発／凝縮室１４Ａの吸着質（気体の状態）からエネルギーを奪うと、吸着質が凝縮され、その際に温熱が生成される。

タンク１３は、蒸発／凝縮器１４に供給される吸着質を貯留する貯留部として機能する。タンク１３は、供給管１５によって蒸発／凝縮器１４と連通されている。供給管１５には、供給弁３５が設けられている。供給弁３５が開弁されると、供給管１５が開放されてタンク１３から蒸発／凝縮器１４へ吸着質が供給される。

第１吸着器２０及び第２吸着器２２の内部には、それぞれ、第１吸着室２０Ａ（第２領域の一例、領域の一例）及び第２吸着室２２Ａ（第３領域の一例、領域の一例）が形成されている。この第１吸着室２０Ａ及び第２吸着室２２Ａには、それぞれ、異なる種類の吸着剤が収容されている。第２吸着器２２の吸着剤は、例えば、第１吸着器２０の吸着剤よりも高い再生温度の熱で吸着質を脱着させる材料が選択される。

本実施形態では、第１吸着器２０の吸着剤は、例えばＡＱＳＯＡ−Ｚ０５（「ＡＱＳＯＡ」は三菱樹脂の登録商標）であり、第２吸着器２２の吸着剤は、例えば、Ｙ型ゼオライトである。また、吸着質としては、例えば、水あるいはアンモニアを用いることができる。水及びアンモニアは、ヒートポンプ１２において求められる条件（温度及び圧力）で吸着剤に対し吸着及び脱着し、しかも安価に調達できる。

蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０とは、連通管１６で連通（接続）されている。連通管１６の内部には、連通路１６Ａが形成されている。また、連通管１６には、第１開閉バルブ１８が設けられている。第１開閉バルブ１８が開弁されると、連通管１６（連通路１６Ａ）が開放されて第１吸着器２０と蒸発／凝縮器１４との間で吸着質の移動が可能となる。一方、第１開閉バルブ１８が閉弁されると、連通管１６（連通路１６Ａ）が閉鎖されて第１吸着器２０と蒸発／凝縮器１４との間で吸着質の移動ができなくなる。

第１吸着器２０と第２吸着器２２とは、２つの連通管７１、７２（以下、第１連通管７１、第２連通管７２という）で連通（接続）されている。第１連通管７１及び第２連通管７２の内部には、それぞれ、第１連通路７１Ａ及び第２連通路７２Ａが形成されている。

第１連通管７１及び第２連通管７２には、それぞれ、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２が設けられている。第１リードバルブ８１は、第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が高圧となった場合に、その圧力差によって開弁される。これにより、第１連通管７１（第１連通路７１Ａ）が開放されて第１吸着器２０から第２吸着器２２への吸着質の移動が可能となる。

一方、第２リードバルブ８２は、第１吸着器２０よりも第２吸着器２２が高圧となった場合に、その圧力差によって開弁される。これにより、第１連通管７１（第１連通路７１Ａ）が開放されて第２吸着器２２から第１吸着器２０への吸着質の移動が可能となる。なお、第１連通管７１、第２連通管７２、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２の具体的な構成については、後述する。

蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２とは、第１吸着器２０をバイパス（迂回）するバイパス管２４により接続される。バイパス管２４の内部には、バイパス路２４Ａが形成されている。また、バイパス管２４には、バイパス弁２６が設けられている。バイパス弁２６が開弁されると、バイパス管２４（バイパス路２４Ａ）が開放されて蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間で、第１吸着器２０を経由することなく、吸着質の移動が可能となる。バイパス弁２６が閉弁されると、バイパス管２４（バイパス路２４Ａ）が閉鎖されて蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間で吸着質の移動ができなくなる。

蒸発／凝縮器１４には、２つの熱源（低温熱源２８Ｌ及び中温熱源２８Ｍ）を接続する接続管３０Ａが設けられている。接続管３０Ａは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３２Ｌ、３２Ｍが設けられている。開閉弁３２Ｌ、３２Ｍが開弁されると、熱源から熱交換媒体が蒸発／凝縮器１４に流れ、蒸発／凝縮器１４で熱交換されて熱源に戻る。

第１吸着器２０には、３つの熱源（低温熱源２８Ｌ、中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈ）を接続する接続管３０Ｂが設けられている。接続管３０Ｂは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３４Ｌ、３４Ｍ、３４Ｈが設けられている。開閉弁３４Ｌ、３４Ｍ、３４Ｈが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第１吸着器２０に流れ、第１吸着器２０で熱交換されて熱源に戻る。

第２吸着器２２には、２つの熱源（中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈ）を接続する接続管３０Ｃが設けられている。接続管３０Ｃは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３６Ｍ、３６Ｈが設けられている。開閉弁３６Ｍ、３６Ｈが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第２吸着器２２に流れ、第２吸着器２２で熱交換されて熱源に戻る。

低温熱源２８Ｌ、中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈの具体例は特に限定されないが、中温熱源２８Ｍは低温熱源２８Ｌよりも高温であり、高温熱源２８Ｈは中温熱源２８Ｍよりも高温である。たとえば、低温熱源２８Ｌとしては、冷却対象を冷却する（冷熱を得る）ために管路２９Ｌを循環している冷媒の熱源を挙げることができる。中温熱源２８Ｍとしては、冷却対象の外部（室外）において外部と熱交換するために管路２９Ｍを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。高温熱源２８Ｈとしては、ヒートポンプ１２を再生するために管路２９Ｈを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。

そして、ヒートポンプ１２では、蒸発／凝縮器１４、第１吸着器２０、第２吸着器２２、連通管１６、第１連通管７１、第２連通管７２及びバイパス管２４によって、大気圧よりも低圧とされた閉空間が形成されている。この閉空間は、蒸発／凝縮室１４Ａ、第１吸着室２０Ａ、第２吸着室２２Ａ、連通路１６Ａ、第１連通路７１Ａ、第２連通路７２Ａ及びバイパス路２４Ａによって構成されている。また、閉空間は、蒸気（気体状態の吸着質）が流通する空間であり、少なくとも使用環境下において外部に対して気密とされる空間である。

（第１連通管７１、第２連通管７２、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２）
次に、第１連通管７１、第２連通管７２、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２の具体的な構成について説明する。図２には、第１連通管７１、第２連通管７２、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２の具体的な構成が示されている。

図２に示されるように、第１連通管７１は、軸方向一端部が、第１吸着器２０に形成された円形状の連通口２０Ｄに接続され、軸方向他端部が、第２吸着器２２に形成された円形状の連通口２２Ｄに接続されている。第２連通管７２は、軸方向一端部が、第１吸着器２０に形成された円形状の連通口２０Ｅに接続され、軸方向他端部が、第２吸着器２２に形成された円形状の連通口２２Ｅに接続されている。第１連通管７１及び第２連通管７２は、磁性材で形成されている。磁性材としては、例えば、フェライト系ステンレスが用いられる。なお、本実施形態における管は、筒状であればよく、軸方向長さが外径よりも短くてもよい。

第１リードバルブ８１は、第２吸着器２２の連通口２２Ｄ（第２連通部分の一例、連通部分の一例）に配置された弁体５４と、第１連通管７１の外周に配置された駆動部６０と、を備えている。

弁体５４は、図３に示されるように、円板状に形成されている。弁体５４は、一端部を支点に開閉可能に当該一端部が支持部５６に支持されている。弁体５４は、円形状の連通口２２Ｄよりも大径とされており、閉弁された状態において、連通口２２Ｄの全体を覆う。

弁体５４は、無負荷状態（駆動部６０の磁力が作用していない状態）において第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が高圧となった場合に、その圧力差によって、図４に示されるように、弁体５４の自重に対抗して開弁される。なお、弁体５４は、第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が低圧となった場合、第２吸着器２２と第１吸着器２０との間で圧力差がない場合には、図５に示されるように、弁体５４の自重により閉弁される。このように、弁体５４は、一方向のみに開くワンウェイバルブとして機能する。

さらに弁体５４は、磁性材で形成されている。磁性材としては、例えば、フェライト系ステンレスが用いられる。

駆動部６０は、第１連通管７１の外周に巻かれて円筒状に形成されたコイル６２を有している。コイル６２が巻かれた第１連通管７１は、芯体として機能する。したがって、駆動部６０では、コイル６２に電源（図示省略）から電流が流れることで、第１連通管７１が磁化し、弁体５４が第１連通管７１に引き寄せられる。すなわち、駆動部６０が、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させる。これにより、弁体５４は、第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が高圧となった場合であっても、図５に示されるように、強制的に閉弁される。

第２リードバルブ８２は、図２に示されるように、弁体５４と、駆動部６０と、を備えている。第２リードバルブ８２の弁体５４は、第１吸着器２０の連通口２０Ｅ（連通部分の一例）に配置される点を除いて、第１リードバルブ８１の弁体５４と同様に構成されている。また、第２リードバルブ８２の駆動部６０は、第２連通管７２の外周に巻かれて円筒状に形成されたコイル６２を有しており、第２連通管７２が芯体として機能する。この点を除いて、第２リードバルブ８２の駆動部６０は、第１リードバルブ８１の駆動部６０と同様に構成されている。

そして、第２リードバルブ８２では、弁体５４は、無負荷状態（駆動部６０の磁力が作用していない状態）において第１吸着器２０よりも第２吸着器２２が高圧となった場合に、その圧力差によって、開弁される。また、第２リードバルブ８２では、コイル６２に電源（図示省略）から電流が流れることで、第２連通管７２が磁化し、弁体５４が第２連通管７２に引き寄せられる。すなわち、駆動部６０が、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させる。これにより、弁体５４は、第１吸着器２０よりも第２吸着器２２が高圧となった場合であっても、図５に示されるように、強制的に閉弁される。

（冷熱の生成方法）
次に、本実施形態のヒートポンプ１２を用いて冷熱を生成する生成方法を説明する。以下において、開弁状態であると明記した弁（バルブを含む）以外の弁（バルブを含む）は、閉弁されている。なお、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２では、前述のように、駆動部６０が、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させて閉弁される。

ヒートポンプ１２を用いて冷熱を生成するには、以下のように、冷熱生成工程と、再生工程と、を交互に行う。

＜冷熱生成工程＞
冷熱生成工程では、まず、以下の冷熱生成ステップ１を行ってから、以下の冷熱生成ステップ２を行う。

［冷熱生成ステップ１］
冷熱生成ステップ１では、図６に示されるように、開閉弁３２Ｌを開弁して、蒸発／凝縮器１４に低温熱源２８Ｌから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３４Ｍを開弁して、第１吸着器２０に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。そして、第１開閉バルブ１８を開弁する。

これにより、蒸発／凝縮器１４で吸着質が蒸発し、図６に矢印Ｆ１で示されるように、この吸着質が第１吸着器２０で吸着される。蒸発／凝縮器１４で蒸発した吸着質を第１吸着器２０で吸着することで、蒸発／凝縮器１４において冷熱が生成される。なお、第１吸着器２０で吸着質を吸着することで、第１吸着器２０において温熱が生成される。

［冷熱生成ステップ２］
次に、冷熱生成ステップ２を行う。冷熱生成ステップ２では、まず、図７に示されるように、開閉弁３２Ｌ、３４Ｍ、第１開閉バルブ１８を閉弁する。

そして、開閉弁３４Ｌを開弁して、第１吸着器２０に低温熱源２８Ｌから熱交換媒体を移動させる。さらに、開閉弁３６Ｍを開弁して、第２吸着器２２に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。

これにより、第１吸着器２０で吸着質が蒸発し、第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が高圧となる。この第１吸着器２０と第２吸着器２２との圧力差によって、図４に示されるように、第１リードバルブ８１の弁体５４が開弁される。そして、図７に矢印Ｆ２で示されるように、この吸着質が第２吸着器２２で吸着される。なお、このとき、第１リードバルブ８１の駆動部６０は駆動されず、第１リードバルブ８１の弁体５４には、駆動部６０による磁力は、作用しない。

以上のように、冷熱生成ステップ２では、第１吸着器２０で吸着質を蒸発させて、第１吸着器２０から吸着質を脱着することで、第１吸着器２０を再生している。そして、第１吸着器２０の再生時に吸着質が脱着する際の脱着エネルギーを利用して、冷熱を生成している。なお、第２吸着器２２で吸着質を吸着することで、第２吸着器２２において温熱が生成される。

＜再生工程＞
冷熱生成工程を行うと、特に冷熱生成ステップ２において、第２吸着器２２に吸着質が吸着されるため、以下の第１再生方法、又は以下の第２再生方法を行うことで再生する。

［第１再生方法］
第１再生方法は、第１吸着器２０を用いない再生方法である。第１再生方法では、図８に示されるように、開閉弁３２Ｍを開弁し、蒸発／凝縮器１４に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３６Ｈを開弁して、第２吸着器２２に高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。そして、バイパス弁２６を開弁する。

これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第２吸着器２２の吸着質が脱着され、第２吸着器２２が再生される。第２吸着器２２に吸着されていた吸着質は、図８に矢印Ｆ３で示されるように、蒸発／凝縮器１４に移動して凝縮される。

以上が第１再生方法である。なお、第１再生方法において、開閉弁３２Ｍに代えて、開閉弁３２Ｌを開弁してもよい。さらに、開閉弁３２Ｌを開弁する場合、低温熱源２８Ｌ及び中温熱源２８Ｍの温度によっては、開閉弁３６Ｈに代えて開閉弁３６Ｍを開弁することも可能である。なお、第２吸着器２２で吸着質が脱着されることにより、第２吸着器２２において冷熱が生成される。また、蒸発／凝縮器１４で吸着質が凝縮されることにより、蒸発／凝縮器１４において温熱が生成される。

［第２再生方法］
第２再生方法は、第１吸着器２０を用いる再生方法であり、再生ステップ１及び再生ステップ２を交互に行う。なお、第２再生方法を行うにあたり、第１吸着器２０は、上記した冷熱生成方法、特に冷熱生成ステップ２において、吸着質が脱着されており、実質的に再生されている。

（再生ステップ１）
再生ステップ１では、図９に示されるように、開閉弁３４Ｍを開弁し、第１吸着器２０へ中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３６Ｈを開弁し、第２吸着器２２へ高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。

これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第２吸着器２２の吸着質が脱着され、第２吸着器２２が再生される。このとき、第１吸着器２０よりも第２吸着器２２が高圧となる。この第１吸着器２０と第２吸着器２２との圧力差によって、第２リードバルブ８２の弁体５４が開弁される。そして、第２吸着器２２に吸着されていた吸着質は、図９に矢印Ｆ４で示されるように、第１吸着器２０に移動して吸着される。なお、このとき、第２リードバルブ８２の駆動部６０は駆動されず、第２リードバルブ８２の弁体５４には、駆動部６０による磁力は、作用しない。

なお、第２吸着器２２で吸着質が脱着されることにより、第２吸着器２２において冷熱が生成される。また、なお、第１吸着器２０で吸着質を吸着することで、第１吸着器２０において温熱が生成される。

（再生ステップ２）
第１吸着器２０が吸着平衡に達すると、再生ステップ２を行う。再生ステップ２では、図１０に示されるように、開閉弁３２Ｍを開弁し、蒸発／凝縮器１４へ中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３４Ｈを開弁し、第１吸着器２０へ高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。そして、第１開閉バルブ１８を開弁する。なお、図１０では、開閉弁３６Ｈも開弁しているが、開閉弁３６Ｈは閉弁されていてもよい。

これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第１吸着器２０の吸着質が脱着され、第１吸着器２０が再生される。第１吸着器２０に吸着されていた吸着質は、蒸発／凝縮器１４に移動して凝縮される。なお、第１吸着器２０で吸着質が脱着されることにより、第１吸着器２０において冷熱が生成される。また、蒸発／凝縮器１４で吸着質が凝縮されることにより、蒸発／凝縮器１４において温熱が生成される。

以上が第２再生方法である。第２再生方法では、第１再生方法と比較して、高温熱源２８Ｈの温度が低くても、第２吸着器２２を再生できる。第１再生方法では、第２再生方法と比較して、第１吸着器２０において吸着質の吸着と脱着とを繰り返さないので、第２吸着器２２の再生に必要な総エネルギーは小さくなり、効率的に第２吸着器２２を再生できる。

（本実施形態の作用効果）
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の構成によれば、前述のように、冷熱生成ステップ１では、第１開閉バルブ１８を開弁する（図６参照）。そして、蒸発／凝縮器１４で吸着質が蒸発し、図６に矢印Ｆ１で示されるように、この吸着質が第１吸着器２０で吸着され、蒸発／凝縮器１４において冷熱が生成される。このように、冷熱生成ステップ１では、第１開閉バルブ１８を開弁し、蒸発／凝縮器１４から第１吸着器２０へ吸着質を流通させる。

本実施形態では、冷熱生成ステップ１において、第２吸着器２２は、吸着及び脱着を行っていないので、第１吸着器２０よりも低圧となる。すなわち、冷熱生成ステップ１において、第１吸着器２０と第２吸着器２２との間で圧力差が生じる。

そして、本実施形態では、第１リードバルブ８１の駆動部６０のコイル６２に電源（図示省略）から電流が流れることで、第１連通管７１が磁化し、第１リードバルブ８１の弁体５４が第１連通管７１に引き寄せられる。これにより、第１リードバルブ８１の弁体５４は、第２吸着器２２よりも第１吸着器２０が高圧となった場合であっても、閉弁された状態が維持される。

また、第２リードバルブ８２の駆動部６０のコイル６２に電源（図示省略）から電流が流れることで、第２連通管７２が磁化し、第２リードバルブ８２の弁体５４が第２連通管７２に引き寄せられる。これにより、第２リードバルブ８２の弁体５４が閉弁された状態が維持される。

これにより、冷熱生成ステップ１において、第１連通管７１及び第２連通管７２を閉鎖した状態を維持したまま、蒸発／凝縮器１４から第１吸着器２０へ吸着質を流通させることができる。

このように、本実施形態では、第１リードバルブ８１の弁体５４が開弁される圧力差の値を調整して、第１吸着器２０と第２吸着器２２との間で吸着質の流通動作が不必要である場合に、吸着質の流通動作が実行されないようにできる。

（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。
第１リードバルブ８１は、弁体５４が開弁される圧力差の値を多段階で調整可能な構成としてもよい。例えば、駆動部６０のコイル６２に流す電流において、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御を実行することで、弁体５４に作用する磁力を変化させる。これにより、弁体５４が開弁される圧力差の値を多段階で調整することができる。

第１リードバルブ８１では、駆動部６０が、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させていたが、これに限られない。例えば、駆動部６０は、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させる構成であってもよい。この場合では、例えば、弁体５４が磁石で構成され、駆動部６０はコイル６２で発生する磁力の反発力を用いて、弁体５４が閉弁される方向へ弁体５４に磁力を作用させる。この構成では、圧力差が小さくても、弁体５４を強制的に開弁することができる。

また、本実施形態の第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２では、駆動部６０は、閉空間の外部に配置されていたが、これに限られず、閉空間の内部に配置される構成であってもよい。

また、本実施形態では、第１リードバルブ８１及び第２リードバルブ８２の両方が設けられていたが、これに限られない。例えば、第２リードバルブ８２が設けられず、第１リードバルブ８１のみが設けられた構成であってもよい。なお、この構成では、再生工程としては、第１再生方法が用いられる。

本実施形態のヒートポンプ１２は、蒸発／凝縮器１４を有していたが、蒸発器及び凝縮器は、別体で構成されていてもよい。

本実施形態では、第１吸着器２０と第２吸着器２２との間に本発明のバルブを配置した例について説明したが、これに限られない。例えば、本発明のバルブは、蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０との間や、蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間に配置してもよい。

本発明のバルブは、冷熱及び温熱を生成する反応器（例えば、蒸発／凝縮器、吸着器(吸着動作及び脱着動作)）と、冷熱を生成する第１反応器（例えば、蒸発器、吸着器(脱着動作)）と、温熱を生成する第２反応器（例えば、凝縮器、吸着器(吸着動作)、蓄熱器）と、のいずれか２つが連通する連通部分に配置されたバルブに適用することが可能である。

さらに、本発明のバルブは、弁部材が収容される閉空間が大気圧よりも低圧とされていればよく、吸着式のヒートポンプに適用する場合に限られない。

本実施形態の吸着器には、吸着剤によって吸着質を吸着及び脱着する構成に限定されず、たとえば、吸着質の飽和蒸気圧以下の圧力で吸着質と反応することで、系の圧力を飽和蒸気圧以下に下げることが可能な反応器であってもよい。ここでいう反応には、物理吸着、化学吸着、吸収、化学反応等が含まれる。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。

１２ 吸着式ヒートポンプ
１４Ａ 蒸発／凝縮室（第１領域の一例）
１６Ａ 第１連通路（第１連通部分の一例）
２０ 第１吸着器（第１反応器の一例）
２０Ａ 第１吸着室（第２領域の一例、領域の一例）
２０Ｅ 連通口（連通部分の一例）
２２ 第２吸着器（第２反応器の一例）
２２Ａ 第２吸着室（第３領域の一例、領域の一例）
２２Ｄ 連通口（第２連通部分の一例、連通部分の一例）
５４ 弁体
６０ 駆動部
８１ 第１リードバルブ（バルブの一例）
８２ 第２リードバルブ（バルブの一例）

Claims (1)

1. 冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する第１反応器と、
   冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成し、大気圧よりも低圧とされた閉空間を前記第１反応器とで形成し、前記第１反応器との間で吸着質が流通する第２反応器と、
   前記第１反応器と前記第２反応器との連通部分に配置され、前記第１反応器と前記第２反応器との間の圧力差によって開弁される弁体と、
   前記閉空間の外部又は内部に配置され、前記弁体が開弁される方向又は前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる駆動部と、
   吸着質を蒸発させる蒸発器と、
   前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる前記第１反応器としての第１吸着器と、
   前記第１吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第１吸着器で冷熱を生成させ、前記蒸発器と前記第１吸着器との間で前記吸着質が流通する状態において前記第１吸着器との間で圧力差を生じる前記第２反応器としての第２吸着器と、
   を備え、
   前記弁体は、前記第１吸着器と前記第２吸着器との連通部分に配置され、
   前記駆動部は、前記蒸発器と前記第１吸着器との間で前記吸着質が流通する状態において、前記弁体が閉弁される方向へ該弁体に磁力を作用させる
   吸着式ヒートポンプ。

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