WO2013001608A1

WO2013001608A1 - シート弁を用いた吸着式ヒートポンプ及び情報処理システム

Info

Publication number: WO2013001608A1
Application number: PCT/JP2011/064825
Authority: WO
Inventors: 敏夫眞鍋; 吉田　宏章; 徳康安曽
Original assignee: 富士通株式会社
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-03
Also published as: JP5668853B2; EP2728281A4; JPWO2013001608A1; EP2728281A1; US20140102121A1; CN103620319B; CN103620319A; US9212837B2

Abstract

　吸着式ヒートポンプは、吸着剤を有し吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を吸着器に供給する蒸発器と、吸着器から凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、蒸発器から吸着器へ冷媒を流通させる第２流通孔と、第１流通孔又は第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及びシート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、第１流通孔又は第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を備える。

Description

シート弁を用いた吸着式ヒートポンプ及び情報処理システム

　本発明は、シート弁を用いた吸着式ヒートポンプ及び情報処理システムに関する。

　地球温暖化の防止等を目的として、近年、環境負荷を低減する技術の重要性が増している。このような技術の中で、従来は利用価値がなく捨てられていた廃熱を回収して、再利用する技術が注目を集めている。その一つが、吸着式ヒートポンプである。

　吸着式ヒートポンプは、水又はメタノール等の冷媒が、シリカゲル又は活性炭等の吸着剤に対して吸脱着する際に生じる潜熱の移動を利用することにより、例えば１００℃以下の温度の熱エネルギーを冷熱に変換する技術である。

　吸着式ヒートポンプは、吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換可能な吸着器を有する。また、吸着式ヒートポンプは、吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を吸着器に供給する蒸発器とを備える。

　吸着工程では、蒸発器内で液相の冷媒が蒸発し、気相に変化した冷媒が吸着器内に移動して吸着剤に吸着される。この際、冷媒は、蒸発器内で気化熱を奪うので、蒸発器から冷熱を取り出すことができる。

　脱着工程では、冷媒を吸着した吸着剤を加熱して冷媒を吸着剤から脱着させ、脱着した冷媒が凝縮器内で冷却されて凝縮する。液相に変化した冷媒は、蒸発器に供給される。この脱着工程で使用される温熱は、吸着剤の種類によっては例えば６０℃程度の低い温度でも可能であるため、温熱源として種々の低温の廃熱による熱エネルギーが利用され得る。

　これらの吸着工程及び脱着工程を繰り返すことにより、温熱から冷熱を生成することが可能である。

　上述した吸着式ヒートポンプでは、吸着器と蒸発器との間には、気相の冷媒を蒸発器から吸着器へ流通させる流通路に弁が配置される。また、吸着器と凝縮器との間にも、気相の冷媒を吸着器から凝縮器へ流通させる流通路に弁が配置される。これらの弁は、冷媒の逆流を防止する。

　このような弁として、シート状の弁体を有するシート弁が用いられている。シート状の弁体は、吸着器と蒸発器との間の圧力差、又は吸着器と凝縮器との間の圧力差により開閉されるので、構造が簡単であり、また開閉のための追加の駆動力を必要としない。

特開平９－１５２２２１号公報特開平８－１３５５２４号公報

　しかし、シート状の弁体は、面状の弁体を用いて流通孔を閉じるので、例えば、結露して液相に変化した冷媒が、弁体と流通路の周囲の部分との間に付着すると、表面張力によって、弁体が開き難くなる場合がある。

　また、シート状の弁体の開く向きが、鉛直下方向である場合には、自重により閉じ難くなる場合がある。

　このように、従来のシート状の弁体を有するシート弁は、開閉の動作又は応答性に問題があった。

　そこで、本明細書では、上述した問題を解決し得るシート弁を用いた吸着式ヒートポンプを提供することを目的とする。

　また、本明細書では、上述した問題を解決し得るシート弁を有する吸着式ヒートポンプを備えた情報処理システム提供することを目的とする。

　また、本明細書では、上述した問題を解決し得るシート弁を用いた吸着式ヒートポンプの動作方法を提供することを目的とする。

　更に、本明細書では、上述した問題を解決し得るシート弁を有する吸着式ヒートポンプを備えた情報処理システムの動作方法を提供することを目的とする。

　本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの一形態によれば、吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、上記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を上記吸着器に供給する蒸発器と、上記吸着器から上記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記蒸発器から上記吸着器へ冷媒を流通させる第２流通孔と、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び上記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を備える。

　また、本明細書に開示する情報処理システムの一形態によれば、動作時に発熱する情報処理部と、熱媒体が供給される冷却部と、吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、上記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を上記吸着器に供給する蒸発器と、上記吸着器から上記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記蒸発器から上記吸着器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び上記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を有する吸着式ヒートポンプと、を備え、上記脱着工程では、上記吸着器が、上記情報処理部の発熱を用いて吸着剤から冷媒を脱着させ、上記吸着工程では、上記蒸発器が、冷媒を蒸発させる際の気化熱を用いて上記熱媒体を冷却し、冷却された上記熱媒体を上記冷却部に供給する。

　また、本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの動作方法の一形態によれば、吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、上記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を上記吸着器に供給する蒸発器と、上記吸着器から上記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記蒸発器から上記吸着器へ冷媒を流通させる第２流通孔と、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び上記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を備える吸着式ヒートポンプの動作方法であって、上記脱着工程では、上記吸着器が、吸着剤から脱着した冷媒を上記第１流通孔を通して、上記凝縮器に供給し、上記吸着工程では、上記蒸発器が、蒸発させた冷媒を上記第２流通孔を通して上記吸着器に供給する。

　更に、本明細書に開示する情報処理システムの動作方法の一形態によれば、動作時に発熱する情報処理部と、熱媒体が供給される冷却部と、吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、上記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を上記吸着器に供給する蒸発器と、上記吸着器から上記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記蒸発器から上記吸着器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び上記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、上記第１流通孔又は上記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を有する吸着式ヒートポンプの動作方法であって、上記脱着工程では、上記吸着器が、上記情報処理部の発熱を用いて吸着剤から冷媒を脱着させると共に、吸着剤から脱着した冷媒を上記第１流通孔を通して、上記凝縮器に供給し、上記吸着工程では、上記蒸発器が、蒸発させた冷媒を上記第２流通孔を通して上記吸着器に供給すると共に、冷媒を蒸発させる際の気化熱を用いて上記熱媒体を冷却し、冷却された上記熱媒体を上記冷却部に供給する。

　上述した本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの一形態によれば、シート弁の開閉の動作及び応答性が向上するので、熱交換効率が高まる。

　また、上述した本明細書に開示する情報処理システムの一形態によれば、高い熱交換効率で冷却できる。

　上述した本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの動作方法の一形態によれば、シート弁の開閉の動作及び応答性が向上するので、熱交換効率が高まる。

　更に、上述した本明細書に開示する情報処理システムの動作方法の一形態によれば、高い熱交換効率で冷却できる。

　本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。

　前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。

本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの第１実施形態を示す図である。図１に示す吸着式ヒートポンプの閉じた状態のシート弁を示す端面図である。図１に示す吸着式ヒートポンプの開いた状態のシート弁を示す端面図である。図１に示す吸着式ヒートポンプの開いた状態のシート弁を示す斜視図である。（Ａ）は、本明細書に開示するシート弁の他の実施形態の閉じた状態を示す端面図であり、（Ｂ）は、シート弁から分離されたシート材が平らになった状態を示す図である。図５（Ａ）に示すシート弁の開いた状態を示す端面図である。本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの第２実施形態を示す図である。図７に示す吸着式ヒートポンプの脱着工程を示す図である。本明細書に開示する情報処理システムの一実施形態を示す図である。図９に示す情報処理システムの２つの四方弁が切り替えられた状態を示す図である。図９及び図１０に情報処理システムの情報処理部及び冷却装置を説明する図である。

　以下、本明細書で開示する吸着式ヒートポンプの好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

　図１は、本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの第１実施形態を示す図である。

　本実施形態の吸着式ヒートポンプ２０は、吸着剤２３を有する第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂを備える。第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂは、吸着剤２３に冷媒２４を吸着させる吸着工程と吸着剤２３から冷媒２４を脱着させる脱着工程とに切換え可能である。また、吸着式ヒートポンプ２０は、第１吸着器２１ａ又は第２吸着器２１ｂから脱着した冷媒２４を凝縮させる凝縮器２５を備える。更に、吸着式ヒートポンプ２０は、凝縮器２５から供給された冷媒２４を蒸発させ、蒸発した冷媒２４を第１吸着器２１ａ又は第２吸着器２１ｂに供給する蒸発器２６を備える。

　吸着式ヒートポンプ２０は、ハウジング２０ａが区画されて、第１吸着器２１ａと、第２吸着器２１ｂと、凝縮器２５と、蒸発器２６とに区分された空間を有する。ハウジング２０ａ内は、図示しない真空ポンプ等により減圧されており、所定量の冷媒２４が封入されている。冷媒２４としては、例えば、水又はアルコール等を用いることができる。

　次に、第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂについて、以下に更に説明する。第２吸着器２１ｂは、第１吸着器２１ａと同様の構造を有しているので、第１吸着器２１ａに対する説明は、第２吸着器２１ｂに対しても適宜適用される。

　第１吸着器２１ａの内部には、吸着剤２３が配置される。吸着剤２３としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト又は活性炭等を用いることができる。また、第１吸着器２１ａは、吸着剤２３を加熱又は冷却するための第１熱媒体配管２２ａを有する。第１熱媒体配管２２ａは、吸着剤２３に対して温熱又は冷熱を十分に供給できるように、流路が蛇行するように配置され得る。第１熱媒体配管２２ａには、外部から高温又は低温の熱媒体が供給される。

　第１吸着器２１ａが吸着工程にある時には、外部から低温の熱媒体が第１熱媒体配管２２ａに供給され、低温の熱媒体が第１熱媒体配管２２ａを流れることにより、吸着剤２３が冷却される。冷却された吸着剤２３は、気相の冷媒２４に対して高い吸着能力を有する。

　第１吸着器２１ａが脱着工程にある時には、外部から高温の熱媒体が第１熱媒体配管２２ａに供給され、高温の熱媒体が第１熱媒体配管２２ａを流れることにより、吸着剤２３が加熱される。加熱された吸着剤２３は、吸着していた冷媒２４を脱着させて気相の冷媒２４を生成する。また、加熱された吸着剤２３は、吸着していた冷媒２４を脱着させることにより、吸着能力が再生される。

　このように、第１吸着器２１ａは、吸着工程と脱着工程とに切換えられて使用される。第２吸着器２１ｂは、第１吸着器２１ａが吸着工程の時には脱着工程となり、第１吸着器２１ａが脱着工程の時には吸着工程となる。第２吸着器２１ｂは、外部から高温又は低温の熱媒体が供給される第２熱媒体配管２２ｂを有する。

　以上が、第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂの説明である。

　凝縮器２５には、気相の冷媒２４が、第１吸着器２１ａ又は第２吸着器２１ｂから供給される。凝縮器２５は、気相の冷媒２４を冷却するための第３熱媒体配管２５ａを有する。第３熱媒体配管２５ａは、気相の冷媒２４に対して冷熱を十分に供給できるように、流路が蛇行するように配置され得る。第３熱媒体配管２５ａには、外部から低温の熱媒体が供給される。

　凝縮器２５において冷却された気相の冷媒２４は、液相に変化する。液相の冷媒２４は、凝縮器２５の下方に落下した後、導通管２５ｂを通って蒸発器２６へ移動する。蒸発器２６は、凝縮器２５に対して鉛直下方に位置しており、液相の冷媒２４は、重力によって、導通管２５ｂを通って蒸発器２６へ移動する。

　蒸発器２６には、凝縮器２５から液相の冷媒２４が供給される。蒸発器２６は、液相の冷媒２４が蒸発する際の気化熱を供給するための第４熱媒体配管２６ａを有する。第４熱媒体配管２６ａは、液相の冷媒２４に対して十分に気化熱を供給できるように、流路が蛇行するように配置され得る。第４熱媒体配管２６ａには、外部から熱媒体が供給されて、蒸発器２６において冷却された熱媒体が外部へ送られる。蒸発器２６において気相に変化した冷媒２６は、第１吸着器２１ａ又は第２吸着器２１ｂへ供給される。

　第１吸着器２１ａと凝縮器２５とは、第１隔壁１７ａによって仕切られる。そして、第１隔壁１７ａには、第１吸着器２１ａから凝縮器２５へ冷媒２４を流通させる第１流通孔１６ａが配置される。第１流通孔１６ａは、第１吸着器２１ａ側の空間と凝縮器２５側の空間とを隔てる第１隔壁１７ａを貫通する孔として形成される。同様に、第１吸着器２１ａと蒸発器２６とは、第２隔壁１７ｂによって仕切られる。そして、第２隔壁１７ｂには、蒸発器２６から第１吸着器２１ａへ冷媒２４を流通させる第２流通孔１６ｂが配置される。第２流通孔１６ｂは、第１吸着器２１ａ側の空間と蒸発器２６側の空間とを隔てる第２隔壁１７ｂを貫通する孔として形成される。

　同様に、第２吸着器２１ｂと凝縮器２５とは、第３隔壁１７ｃによって仕切られる。そして、第３隔壁１７ｃには、第２吸着器２１ｂから凝縮器２５へ冷媒２４を流通させる第３流通孔１６ｃが配置される。同様に、第２吸着器２１ｂと蒸発器２６とは、第４隔壁１７ｄによって仕切られる。そして、第４隔壁１７ｄには、蒸発器２６から第２吸着器２１ｂへ冷媒２４を流通させる第４流通孔１６ｄが配置される。

　第１流通孔１６ａには、第１流通孔１６ａを開閉するシート弁１０ａが配置される。同様に、第２流通孔１６ｂには、第２流通孔１６ｂを開閉するシート弁１０ｂが配置される。第３流通孔１６ｃには、第３流通孔１６ｃを開閉するシート弁１０ｃが配置される。第４流通孔１６ｄには、第４流通孔１６ｄを開閉するシート弁１０ｄが配置される。

　次に、シート弁１０ｂの詳細な説明を、図２～図４を参照して以下に行う。

　図２は、図１に示す吸着式ヒートポンプ２０の閉じた状態のシート弁１０ｂを示す端面図である。図３は、図１に示す吸着式ヒートポンプ２０の開いた状態のシート弁１０ｂを示す端面図である。図４は、図１に示す吸着式ヒートポンプ２０の開いた状態のシート弁１０ｂを示す斜視図である。

　シート弁１０ｂは、シート材１１及びシート材１１の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材１２を有するシート弁体１３を備える。シート弁体１３は、第２流通孔１６ｂを開閉する。

　シート材１１は、例えば、図４に示すように、矩形の形状を有する。開閉補助板材１３は、例えば、図４に示すように、縦長の矩形形状を有する。

　シート材１１の一方の端部は、開閉補助板材１２に接合される。本実施形態では、シート材１１の一方の端部が、開閉補助板材１２と積層されて接合されている。シート材１１の他方の端部は自由端部となっており、シート弁１０ｂは、シート弁体１３の開閉補助板材１２側を支点として開閉自在となっている。

　シート弁１０ｂが閉じている状態では、図２に示すように、第２流通孔１６ｂを覆うように、シート材１１が第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面と接している。

　また、シート弁１０ｂは、開閉補助板材１２に対して熱を伝導する熱伝導部を備える。具体的には、本実施形態では、上記熱伝導部は、熱媒体を流通させ、開閉補助板材１２に対して熱を伝導可能な配管１５を有する。また、上記熱伝導部は、開閉補助板材１２を、シート弁体１３が配置される第２流通孔１６ｂの周囲に固定する固定部材１４を有する。

　開閉補助板材１２は、一方の端部を含む部分がシート材１１に接合されており、他方の端部が固定部材１４を介して、第２流通孔１６ｂの周囲に固定される。開閉補助板材１２は、固定部材１４を用いて、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面に固定される。

　固定部材１４の内部には配管１５が配置されており、配管１５と開閉補助板材１２とは、固定部材１４を介して熱的に接続される。

　固定部材１４の形成材料としては、熱伝導率の高いものが好ましい。固定部材１４の形成材料として、金属、例えば銅を用いることができる。

　配管１５は、開閉補助板材１２に対して近い位置に配置することが、配管１５を流れる熱媒体の温熱又は冷熱を効率良く開閉補助板材１２に伝達する上で好ましい。

　図１の鎖線に示すように、配管１５には、第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに流れる熱媒体の一部が供給される。即ち、第１吸着器２１ａが吸着工程にある場合には、吸着工程において吸着剤２３を冷却するための低温の熱媒体が配管１５に供給され、第１吸着器２１ａが脱着工程にある場合には、脱着工程において吸着剤２３を加熱するための高温の熱媒体が配管１５に供給される。

　第１吸着器２１ａの吸着工程において、低温の熱媒体が配管１５に供給された場合には、冷熱が、固定部材１４を介して開閉補助板材１２に伝達される。また、開閉補助板材１２には、蒸発した冷媒の冷熱も伝達される。冷熱が伝達された開閉補助板材１２は、図３に示すように、シート材１１が第２流通孔１６ｂを開くように変形する。具体的には、冷熱が伝達された開閉補助板材１２は、蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって湾曲するように変形する。

　図３に示すように、開閉補助板材１２が変形することにより、少なくともシート材１１における開閉補助板材１２と接合された部分を、第２隔壁１７ｂから離間させて、シート弁１０ｂの開く動作が補助される。

　このようにしてシート弁１０ｂが開いた状態の斜視図が、図４に示されている。シート弁体１３によって覆われていた複数の第２流通孔１６ｂが第１吸着器２１ａ側の空間に露出しており、気相の冷媒２４が流通可能となっている。なお、図１には、簡単のため、第２流通孔１６ｂを一つだけ示している。

　一方、第１吸着器２１ａの脱着工程において、高温の熱媒体が配管１５に供給された場合には、温熱が、固定部材１４を介して開閉補助板材１２に伝達される。開閉補助板材１２には、加熱された吸着剤から脱着した冷媒の温熱も伝達される。温熱が伝達された開閉補助板材１２は、図２に示すように、シート材１１が第２流通孔１６ｂを閉じるように変形する。具体的には、温熱が伝達された開閉補助板材１２は、平らな状態になるように変形する。

　図２に示すように、開閉補助板材１２が平らな状態になることにより、少なくともシート材１１における開閉補助板材１２と接合された部分を、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面と密着させて、シート弁１０ｂの閉じる動作が補助される。

　このようにしてシート弁１０ｂの閉じた状態が、図２に示されている。複数の第２流通孔１６ｂがシート材１１によって覆われており、気相の冷媒２４が流通不能となっている。

　次に、シート弁１０ｂの開閉動作を確実にし、且つ応答性を高める観点から、開閉補助板材１２の好ましい形成材料等について以下に説明する。

　開閉補助板材１２は、熱膨張率が異なる複数の板材が積層されて形成されることが好ましい。具体的には、開閉補助板材１２としては、バイメタル又はトリメタルを用いることができる。

　図３に示すシート弁１０ｂの開閉補助板材１２では、板材１２ａと板材１２ｂとが積層されたバイメタルを用いた例が示されている。板材１２ａの熱膨張係数は、板材１２ｂの熱膨張係数よりも大きい。従って、第１吸着器２１ａの吸着工程において、冷熱が伝達された開閉補助板材１２では、板材１２ａの熱収縮量が、板材１２ｂの熱収縮量よりも大きいので、開閉補助板材１２は、蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって湾曲するように変形する。

　一方、第１吸着器２１ａの脱着工程において、温熱が伝達された開閉補助板材１２では、板材１２ａの熱膨張量が、板材１２ｂの熱膨張量よりも大きいので、開閉補助板材１２は、蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって湾曲した状態から平らな状態に変形する。なお、開閉補助板材１２は、平らな状態を通り超して第１吸着器２１ａ側から蒸発器１６側に向かって湾曲するように変形しても良い。

　開閉補助板材１２は、配管１５により供給される冷熱又は温熱による温度範囲において、温度と変位量との関係が直線関係にあることが好ましい。また、所定の温度差に対する変位量の大きいことが好ましい。

　開閉補助板材１２として、平板形バイメタルを用いる場合には、湾曲係数は、１０×１０^－６（℃^－１）以上、特に、２０×１０^－６（℃^－１）以上であることが好ましい。平板形バイメタルの変位量は、Ｄ＝Ｋ（Ｔ_２－Ｔ_１）ｌ^２／ｔで与えられる。ここで、Ｋは湾曲係数であり、Ｔ_２及びＴ_１は、変位前及び変位後の温度であり、ｌは平板形バイメタルの長さであり、ｔは平板形バイメタルの厚さである。

　例えば、ｔが０．１ｍｍであり、ｌが２０ｍｍであり、Ｔ_２－Ｔ_１が２５℃の場合に、湾曲係数Ｋが１０×１０^－６（℃^－１）以上であると、１ｍｍ以上の大きさの変位量Ｄが得られる。

　このような平板型バイメタルとして、例えば、ＪＩＳ記号ＴＭ１又はＴＭ２のものが挙げられる。以上が、開閉補助板材１２の好ましい形成材料等に関する説明である。

　高温の熱媒体又は低温の熱媒体を配管１５に流すタイミングは、第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに熱媒体を流すタイミングと同じにすることが、開閉補助板材１２を速やかに変形させて、シート弁１０ｂの開閉動作の応答性を高める観点から好ましい。また、高温の熱媒体又は低温の熱媒体を配管１５に流すタイミングを、第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに熱媒体を流すタイミングよりも早くすることにより、シート弁１０ｂの開閉動作の応答性を更に高めても良い。

　上述した構造を有するシート弁１０ｂは、蒸発器２６から第１吸着器２１ａへの気相の冷媒２４の流れを許容するように開くが、第１吸着器２１ａから蒸発器２６への流れは閉じて許容しない。このシート弁１０ｂの動作について、以下に説明する。

　吸着工程では、第１吸着器２１ａ内の冷却された吸着剤２３が第１吸着器２１ａ内の気相の冷媒２４を吸着すると、第１吸着器２１ａの内圧が蒸発器２６よりも低くなる。即ち、蒸発器２６の内圧が、第１吸着器２１ａよりも高くなる。そして、シート弁１０ｂは、第１吸着器２１ａに対する蒸発器２６の内圧の上昇を受けて、第１吸着器２１ａ側に向かって開く。この際、開閉補助板材１２の働きにより、シート弁１０ｂの開く動作が補助されるので、動作の応答性が向上する。このようにして、蒸発器２６から第１吸着器２１ａへの気相の冷媒２４の流れが許容される。

　一方、脱着工程では、第１吸着器２１ａ内の加熱された吸着剤２３が、吸着していた冷媒２４を脱着させるので、第１吸着器２１ａの内圧が蒸発器２６よりも高くなる。そして、シート弁１０ｂは、蒸発器２６に対する第１吸着器２１ａの内圧の上昇を受けて、蒸発器２６側に向かって閉じる。この際、開閉補助板材１２の働きにより、シート弁１０ｂが閉じる動作が補助されるので、閉じる動作の応答性が向上する。また、シート弁１０ｂのシート弁体１３は、鉛直上方側の端部が第２隔壁１７ｂに固定されているので、シート弁１０ｂの閉じる動作は、自重によっても補助される。従って、第１吸着器２１ａから蒸発器２６への気相の冷媒２４の流れは許容されない。

　次に、シート弁１０ｂの開閉動作を確実にし、且つ応答性を高める観点から、シート材１１の好ましい形成材料等について以下に説明する。

　シート材１１の形成材料としては、気相の冷媒２４の透過を防止する材料であれば、特に制限無く用いることができる。シート材１１の形成材料として、例えば、プラスチックフィルムシート又はシリコーンシートを用いることができる。プラスチックの材質として、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等を用いることができる。

　シート材１１の剛性率又は弾性率は、低くても良いし高くても良い。特に、開閉補助板材１１が変形した際に、シート材１１の全体か又はシート材１１における開閉補助板材１１との接合部分が開閉補助板材１１の変形に追従して、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面から離間する程度の剛性率又は弾性率を有していることが好ましい。また、シート弁体１３が鉛直下方向に開くように配置される場合には、高い剛性率を有するシート材１１を用いることが、第２流通孔１６ｂの開閉を確実にする上で好ましい。

　シート材１１の厚さは、圧力差による応答性の良い開閉の動作を確保する観点から、薄いことが好ましい。シート材１１の厚さは、例えば、０．２～０．５ｍｍとすることができる。

　次に、第１流通孔１６ａに配置されるシート弁１０ａについて、以下に説明する。

　シート弁１０ａは、そのシート弁体１３の一方の端部が第１隔壁１７ａにおける凝縮器２５側の面に固定されて、シート弁体１３が開閉補助板材１２側を支点として開閉自在となっている。

　シート弁１０ａは、第１吸着器２１ａが脱着工程の時に開き、第１吸着器２１ａが吸着工程の時に閉じる。

　シート弁１０ａの構造は、開閉補助板材１２の温度に応じて変形する向きが反対であることを除いては、上述したシート弁１０ｂと同様である。このことについて、以下に説明する。

　図１の鎖線に示すように、シート弁１０ａの配管１５に対しても、第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに供給される熱媒体の一部が供給される。

　即ち、第１吸着器２１ａが吸着工程の場合には、吸着工程において吸着剤２３を冷却するための低温の熱媒体が配管１５に供給されるが、冷熱が伝達された開閉補助板材１２は、シート材１１が第１流通孔１６ａを閉じるように平らになる。また、吸着工程では、第１吸着器２１ａの内圧は凝縮器２５よりも低くなる。従って、シート弁１０ａは、シート材１１が流通孔１６ａを閉じるように圧力差を受ける。シート弁１０ａの開閉補助板材１２は、シート材１１が閉じる動作を補助するように変形することになる。このようにして、吸着工程にある第１吸着器２１ａと凝縮器２５とはシート弁１０ａによって隔離される。

　一方、第１吸着器２１ａが脱着工程の場合には、脱着工程において吸着剤２３を加熱するための高温の熱媒体がシート弁１０ａの配管１５に供給されるが、温熱が伝達された開閉補助板材１２は、シート材１１が第１流通孔１６ａを開くように変形する。また、脱着工程では、第１吸着器２１ａの内圧は凝縮器２５よりも高くなる。従って、シート弁１０ａは、シート材１１が流通孔１６ａを開くように圧力差を受ける。シート弁１０ａの開閉補助板材１２は、シート材１１が開く動作を補助するように変形することになる。このようにして、第１吸着器２１ａの吸着剤２３から脱着した冷媒２４が、流通孔１６ａを通って、凝縮器２５に移動する。

　上述した構造を有するシート弁１０ａは、第１吸着器２１ａから凝縮器２５への気相の冷媒２４の流れを許容するように開くが、凝縮器２５から第１吸着器２１ａへの流れに対しては閉じるようになっている。

　上述したシート弁１０ａの動作を、シート弁１０ａの開閉補助板材１２が、図２及び図３に示すシート弁１０ｂの開閉補助板材１２と同様に、板材１２ａと板材１２ｂとが積層されたバイメタルを用いて形成される場合を例にして以下に説明する。ここで、シート弁１０ａの開閉補助板材１２では、板材１２ａが凝縮器２５側に配置されており、板材１２ｂは第１吸着器２１ａに配置される。

　シート弁１０ａでは、板材１２ｂの熱膨張係数は、板材１２ａの熱膨張係数よりも大きい。従って、第１吸着器２１ａが脱着工程において、温熱が伝達された開閉補助板材１２では、板材１２ｂの熱膨張量が、板材１２ａの熱膨張量よりも大きいので、開閉補助板材１２は、第１吸着器２１ａ側から凝縮器２５側に向かって湾曲するように変形する。このようにして、温熱が伝達された開閉補助板材１２は、シート材１１が第１流通孔１６ａを開くように変形する。

　一方、第１吸着器２１ａの吸着工程において、冷熱が伝達されたシート弁１０ａの開閉補助板材１２では、板材１２ｂの熱収縮量が、板材１２ａの熱収縮量よりも大きいので、開閉補助板材１２は、第１吸着器２１ａ側から凝縮器２５側に向かって湾曲した状態から平らな状態に変形する。なお、開閉補助板材１２は、平らな状態を通り超して凝縮器２５側から第１吸着器２１ａ側に向かって湾曲するように変形しても良い。このようにして、冷熱が伝達された開閉補助板材１２は、シート材１１が第１流通孔１６ａを閉じるように変形する。

　このように、シート弁１０ａにおける開閉補助板材１２の板材１２ａと板材１２ｂとの間の熱膨張係数の大小関係は、シート弁１０ｂの開閉補助板材１２とは反対の関係を有する。

　本実施形態では、シート弁１０ａ及びシート弁１０ｂそれぞれの開閉補助板材１２の温度に応じて変形する向きを反対にすることにより、第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに供給される熱媒体の一部を共に使用できるようにした。これにより、シート弁１０ａ又はシート弁１０ｂに対して、第２吸着器２１ｂの第２熱媒体配管２２ｂに供給される熱媒体の一部を供給する必要がなくなるので、熱媒体を流通させる配管の長さを短くすることができる。もしシート弁１０ａ及びシート弁１０ｂそれぞれの開閉補助板材１２が温度に応じて変形する向きが同じであれば、シート弁１０ａ又はシート弁１０ｂに対して、一方には高温の熱媒体を供給し、他方には低温の熱媒体を供給することが必要となる。そこで、第２吸着器２１ｂの第２熱媒体配管２２ｂに供給される熱媒体の一部をシート弁１０ａ又はシート弁１０ｂに対して供給する必要が生じることになる。

　第３流通孔１６ｃに配置されるシート弁１０ｃの構造及び働きは、上述したシート弁１０ａと同様である。また、第４流通孔１６ｄに配置されるシート弁１０ｄの構造及び働きは、上述したシート弁１０ｂと同様である。

　次に、上述した吸着式ヒートポンプ２０の動作の一例を以下に説明する。

　吸着式ヒートポンプ２０は、第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂを用いて、吸着工程と脱着工程とを交互に切換えるサイクル処理により、連続して冷熱を取り出すものである。

　まず、あるサイクルとして、図１に示すように、蒸発器２６から蒸発した冷媒２４の供給を受けて第１吸着器２１ａで吸着工程を行うと同時に、第２吸着器２１ｂで脱着工程を行って脱着した冷媒２４を凝縮器２５に供給して凝縮させる。次のサイクルでは、第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂでの工程を切換えて、第１吸着器２１ａで脱着工程を行うと同時に第２吸着器２１ｂで吸着工程を行う。つまり、第１吸着器２１ａでは、前のサイクルで吸着剤２３に吸着した冷媒２４を脱着させて凝縮器２５に供給し、第２吸着器２１ｂでは、前のサイクルで脱着させた吸着剤２３に蒸発器２６からの冷媒２４を吸着させる。

　この際、第１吸着器２１ａには、吸着工程及び脱着工程に伴って、低温の熱媒体及び高温の熱媒体が交互に供給される。また、第２吸着器２１ｂには、脱着工程及び吸着工程に伴って、高温の熱媒体及び低温の熱媒体が交互に供給される。

　このようなサイクルを交互に繰り返すことにより、蒸発器２６では、冷媒２４の液相から気相への変化に伴う気化熱が、第４熱媒体配管２６ａを流通する熱媒体から吸収され続ける。このようにして冷却された熱媒体を用いて、吸着式ヒートポンプ２０から冷熱が取り出される。

　また、このようなサイクルの繰り返しにおいて、シート弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、圧力差及び配管１５に対する熱媒体の供給のみにより駆動されるので、シート弁の制御及びシート弁を駆動するための外部からのエネルギーは不要である。

　各吸着器に対する吸着工程及び脱着工程の切換えは、各熱媒体配管に供給される低温又は高温の熱媒体の切換えによって制御される。通常、吸着工程の方が脱着工程よりも時間がかかるので、吸着工程に要する時間に基づいて切換えが制御される。この熱媒体の切換えのタイミングは、ある温度の低温の熱媒体を流した時に、どの位の時間で吸着工程が終了して、蒸発器の冷却能力が停止するのかを事前に調べておく。そして、調べた時間に基づいて、熱媒体の切換えを制御する。

　上述した本実施形態の吸着式ヒートポンプによれば、開閉補助板材の働きにより補助されて、シート弁体が流通孔を確実に開閉する。また、開閉補助板材の働きに補助されて、シート弁体の開閉動作の応答性が向上する。従って、シート弁の開閉の不良又は遅れがなくなることにより、発生した圧力差に伴ってシート弁が速やかに開閉するので、生じた圧力差に遅れることなく気相の冷媒の流通孔を流通するため、吸着式ヒートポンプの熱交換効率が高まる。

　また、シート弁は、開閉補助板材の働きにより開閉の動作が補助されるので、シート弁体が鉛直下方に開く場合でも、シート弁体を鉛直上方に向けて確実に閉じることができる。従って、シート弁が配置される位置又は向きの自由度が増すので、吸着式ヒートポンプの寸法をより小型化することが可能となる。また、小型の吸着式ヒートポンプには、上述した効率の良いシート弁を用いることが、熱効率の観点から特に好ましい。

　上述した本実施形態の吸着式ヒートポンプは、自動車等の車両又はコンピュータ等の情報処理装置等の低温廃熱を発生する中・小型装置類に広く搭載することが可能である。このようにして、廃熱利用による省エネルギー又は環境負荷の低減が実現され得る。

　次に、上述した吸着式ヒートポンプに用いられ得るシート弁の他の実施形態を、図５及び図６を参照して、以下に説明する。シート弁の他の実施形態について特に説明しない点については、上述の実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。

　図５及び図６を用いた説明では、本実施形態のシート弁が、図１に示す吸着式ヒートポンプの第２流通孔に配置される例を示している。

　図５（Ａ）は、本明細書に開示するシート弁の他の実施形態の閉じた状態を示す端面図であり、図５（Ｂ）は、シート弁から分離されたシート材が平らになった状態を示す図である。図６は、図５（Ａ）に示すシート弁の開いた状態を示す端面図である。

　本実施形態のシート弁１０ｂでは、シート弁体１３は、２つの開閉補助板材１２ａ、１２ｂを備える。シート材１１は、第２流通孔１６ｂを覆うように配置される。シート材１１の一方の端部が、一方の開閉補助板材１２ａと接合され、シート材１１の他方の端部が、他方の開閉補助板材１２ｂと接合される。

　本実施形態では、シート材１１の一方の端部は、一方の開閉補助板材１２ａの第２隔壁１７ｂ側の面に積層されて接合されている。同様に、シート材１１の他方の端部は、他方の開閉補助板材１２ｂの第２隔壁１７ｂ側の面に積層されて接合されている。

　一方の開閉補助板材１２ａは、一方の端部を含む部分がシート材１１に接合されており、他方の端部を含む部分が固定部材１４ａを介して、第２流通孔１６ｂの周囲に固定される。具体的には、一方の開閉補助板材１２ａは、固定部材１４ａを用いて、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面に固定される。

　同様に、他方の開閉補助板材１２ｂは、一方の端部を含む部分がシート材１１に接合されており、他方の端部を含む部分が固定部材１４ｂを介して、第２流通孔１６ｂの周囲に固定される。具体的には、他方の開閉補助板材１２ｂは、固定部材１４ｂを用いて、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面に固定される。

　固定部材１４ａ、１４ｂ内に配置される配管１５ａ、１５ｂには、第１熱媒体配管２２ａに供給される熱媒体の一部が供給される。

　固定部材１４ａに接合された一方の開閉補助板材１２ａは、第２隔壁１７ｂに対して離間した状態で、第２流通孔１６ｂの周囲の第２隔壁１７ｂの部分に固定される。シート材１１の一方の端部側の部分も、第２隔壁１７ｂに対して離間している。

　同様に、固定部材１４ｂに接合された他方の開閉補助板材１２ｂは、第２隔壁１７ｂに対して離間した状態で、第２流通孔１６ｂの周囲の第２隔壁１７ｂの部分に固定される。シート材１１の他方の端部側の部分も、第２隔壁１７ｂに対して離間している。

　図５（Ｂ）に示すように、シート弁体１３は、一方の開閉補助板材１２ａと他方の開閉補助板材１２ｂとの間の距離Ｌよりも、シート材１１を平らに展開した状態における一方の開閉補助板材１２ａと他方の開閉補助板材１２ｂとの間に位置するシート材１１の部分の長さＭの方が長い。

　従って、シート弁１０ｂが閉じている状態では、シート弁体１３は、図５（Ａ）に示すように、第１吸着器２１ａと蒸発器１６との間の圧力差によって、全体として第１吸着器２１ａ側から蒸発器１６側に向かって撓んだ形状を有する。複数の第２流通孔１６ｂがシート弁体１３によって覆われており、気相の冷媒２４が流通不能となっている。

　また、シート弁１０ｂが閉じている状態では、一方の開閉補助板材１２ａは、第１吸着器２１ａ側から蒸発器１６側に向かって湾曲するように変形している。同様に、他方の開閉補助板材１２ｂも、第１吸着器２１ａ側から蒸発器１６側に向かって凹状に湾曲するように変形している。このような一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂの変形は、第１吸着器２１ａの脱着工程において、高温の熱媒体が配管１５に供給されて、温熱が、固定部材１４ａ、１４ｂを介して、一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂに伝達されることにより生じる。

　このように、一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂが変形することにより、シート材１１における開閉補助板材１２と接合された側の部分を、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面と密着させて、シート弁１０ｂの閉じる動作が補助される。

　一方、シート弁１０ｂが開いた状態では、シート弁体１３は、図６に示すように、第１吸着器２１ａと蒸発器１６との間の圧力差によって、全体として蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって撓んだ形状を有する。シート弁体１３によって覆われていた複数の第２流通孔１６ｂが第１吸着器２１ａ側の空間に露出しており、気相の冷媒２４が流通可能となっている。

　また、シート弁１０ｂが開いた状態では、一方の開閉補助板材１２ａは、蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって凸状に湾曲するように変形している。同様に、他方の開閉補助板材１２ｂも、蒸発器１６側から第１吸着器２１ａ側に向かって湾曲するように変形している。このような一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂの変形は、第１吸着器２１ａの吸着工程において、低温の熱媒体が配管１５に供給されて、冷熱が、固定部材１４ａ、１４ｂを介して、一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂに伝達されることにより生じる。

　このように、一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂが変形することにより、シート材１１における開閉補助板材１２と接合された側の部分を、第２隔壁１７ｂの第１吸着器２１ａ側の面から離間させて、シート弁１０ｂの開く動作が補助される。

　上述した、距離Ｌ及び長さＭは、シート弁１０ｂが閉じている時に、シート材１１にしわ等が生じることなく、第２流通孔１６ｂを閉じることができる寸法に設定されることが好ましい。

　また、シート材１１は、弾性を有することが、シート弁１０ｂの開閉の動作を確実にし、且つ動作の応答性を向上させる上で好ましい。シート材１１が弾性を有していると、圧力差以外にシート材１１の内部応力が利用されてシート材１１が変形するので、シート弁体１３の閉じた状態又は開いた状態が安定する。また、シート材１１が弾性を有していると、圧力差以外にシート材１１の内部応力が利用されてシート材１１が変形するので、シート弁１０ｂの開閉に要する時間が短縮される。

　シート材１１の弾性率は、圧力差及び開閉補助板材１２ａ、１２ｂの変形量を考慮して、シート弁１０ｂが開閉するように設定され得る。例えば、シート弁１０ｂは、圧力差を受けた状態において、一方及び他方の開閉補助板材１２ａ、１２ｂの変形量が所定の範囲を超えた時に、シート弁体１３の変形の向きが反転するようにすることができる。

　上述した本実施形態のシート弁は、図１に示す吸着式ヒートポンプの第２流通孔に配置される場合を例として説明された。本実施形態のシート弁は、図１に示す吸着式ヒートポンプの第３流通孔にも同様に配置することができる。また、本実施形態のシート弁は、図１に示す吸着式ヒートポンプの第２流通孔及び第４流通孔に配置することもできる。この場合には、シート弁の構造は、開閉補助板材の温度に応じて変形する向きが反対となる。

　上述した本実施形態のシート弁によれば、シート弁体１３の両端部が固定されているので、シート弁体１３の開閉方向が鉛直方向に対して何れの方向であっても、開閉動作が確実に行われる。

　次に、上述した吸着式ヒートポンプの第２実施形態を、図７及び図８を参照して、以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。

　図７は、本明細書に開示する吸着式ヒートポンプの第２実施形態を示す図である。図８は、図７に示す吸着式ヒートポンプの脱着工程を示す図である。

　本実施形態の吸着式ヒートポンプ２０は、１つの吸着器２１ｃのみを備えている。具体的には、吸着式ヒートポンプ２０は、上述の第１実施形態に対して、第２吸着器のみを備えており、第１吸着器は備えていない。本実施形態の吸着式ヒートポンプ２０のその他の構造は、上述した第１実施形態と同様である。

　上述した吸着式ヒートポンプ２０の動作の一例を以下に説明する。

　あるサイクルとして、図７に示すように、蒸発器２６から蒸発した冷媒２４の供給を受けて吸着器２１ｃで吸着工程を行う。次のサイクルでは、図８に示すように、吸着器２１ｃで脱着工程を行って脱着した冷媒２４を凝縮器２５に供給して凝縮させる。このようなサイクルを交互に繰り返すことにより、吸着工程において、吸着式ヒートポンプ２０から冷熱が取り出される。

　次に、図１に示す吸着式ヒートポンプを備えた情報処理システムについて、図面を参照して、以下に説明する。

　図９は、本明細書に開示する情報処理システムの一実施形態を示す図である。図１０は、図９に示す情報処理システムの２つの四方弁が切り替えられた状態を示す図である。図１１は、図９及び図１０に情報処理システムの情報処理部及び冷却装置を説明する図である。

　本実施形態の情報処理システム３０は、動作時に発熱する情報処理部３１と、第１熱媒体が供給される冷却装置３３とを備える。また、情報処理システム３０は、図１に示す吸着式ヒートポンプ２０を備える。

　第１熱媒体は、蒸発器２６と冷却装置３３との間で循環する。第１熱媒体は、蒸発器２６の第４熱媒体配管２６ａに供給されて冷却された後に冷却装置３３に戻り、冷温が取り出される。冷却装置３３は、例えば、熱交換器を用いて第１熱媒体の冷熱を取り出して冷風を生成し、情報処理部３１を冷却しても良い。また、冷却装置３３は、情報処理部３１が配置された部屋を冷却するものでもあっても良い。

　情報処理部３１は、ＣＰＵ等の演算部又はハードディスクドライブ等の記憶部を備えており、動作時に発熱する。情報処理部３１は、例えば、サーバ等であり得る。情報処理部３１は、動作時の発熱を用いて第２熱媒体を加熱して、高温の第２熱媒体を吸着式ヒートポンプ３０に供給する。高温の第２熱媒体としては、例えば、５０～７０℃の温度で供給される。

　例えば、図１１に示すように、サーバである情報処理部３１は、ＣＰＵ３１ａと、ＣＰＵ３１ａと熱的に接触するコールドプレート３１ｂと、筐体３１ｃとを備え得る。ＣＰＵ３１ａは、発生した熱をコールドプレート３１ｂに伝達することにより冷却される。コールドプレート３１ｂは、伝達された熱を用いて第２熱媒体を加熱し、加熱された第２熱媒体を吸着式ヒートポンプ３０に供給する。

　また、図１１に示すように、サーバである情報処理部３１は、筐体３１ｃ内の温熱を有する空気を筐体外に排出するファン３１ｄを備え得る。筐体３１ｃの外部には、ファン３１ｄから排出される温風を吸気して、冷却された冷風を排出する冷却装置３３としてのドライコイルが配置され得る。冷却装置３３は、蒸発器２６から供給された第１熱媒体から冷熱を取り出して、ファン３１ｄから排出される温風を冷却し、情報処理部３１が配置された部屋内に冷風を排出する。ドライコイル３３で加熱された第１熱媒体は蒸発器２６に戻される。

　また、吸着式ヒートポンプ２０には、外部の冷却水供給源３２から低温の第３熱媒体が供給される。冷却水供給源３２は、例えば、冷却水を供給する建物のユーティリティ装置のクーリングタワーであっても良い。低温の第３熱媒体は、例えば、２０～３０℃の温度で供給される。

　情報処理システム３０は、高温の第２熱媒体及び低温の第３熱媒体の流路を切換える第１四方弁３４及び第２四方弁３５を備える。第１四方弁３４及び第２四方弁３５は、情報処理部３１によって制御され得る。また、第１四方弁３４及び第２四方弁３５は、情報処理部３１とは異なる制御部によって制御されるようにしても良い。

　第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂに対する吸着工程及び脱着工程の切換えは、第１四方弁３４及び第２四方弁３５によって高温の第２熱媒体及び低温の第３熱媒体の流路が切り換えられることにより行われる。

　また、第１熱媒体及び第２熱媒体及び第３熱媒体それぞれは、図示しないポンプによって、配管内を循環する。

　次に、上述した情報処理システム３０の動作の一例を以下に説明する。

　図９に示す情報処理システム３０では、第１吸着器２１ａが吸着工程にあり、第２吸着器２１ｂが脱着工程にある。

　情報処理部３１から供給される高温の第２熱媒体は、第２四方弁３５のポート３５ａからポート３５ｄを通って第２吸着器２１ｂの第２熱媒体配管２２ｂに供給される。第２吸着器２１ｂでは、第２吸着器２１ｂ内の吸着剤２３が加熱されて、脱着工程が行われる。第２吸着器２１ｂで温熱が取り出された後の第２熱媒体は、第１四方弁３４のポート３４ｄからポート３４ａを通って情報処理部３１に戻る。情報処理部３１に戻った第２熱媒体は、加熱された後、再び情報処理部３１と第２吸着器２１ｂとの間を循環する。

　冷却水供給源３２から供給される低温の第３熱媒体は、分岐部３５において、凝縮器２５及び第１吸着器２１ａに向かって分岐する。

　凝縮器２５へ向かって分岐した低温の第３熱媒体は、第３熱媒体配管２５ａに供給される。凝縮器２５では、シート弁１０ｃを通って第２吸着器２１ｂから供給された気相の冷媒２４が、低温の第３熱媒体によって冷却されて液相に変化する。液相に変化した冷媒２４は、蒸発器２６へ供給される。凝縮器２５で冷熱が取り出された後の第３熱媒体は、冷却水供給源３２に戻る。

　一方、第１吸着器２１ａに向かって分岐した低温の第３熱媒体は、第２四方弁３５のポート３５ｃからポート３５ｂを通って第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに供給される。第１吸着器２１ａでは、第１吸着器２１ａ内の吸着剤２３が冷却されて、吸着工程が行われる。第１吸着器２１ａで冷熱が取り出された後の第３熱媒体は、第１四方弁３４のポート３４ｂからポート３４ｃを通って冷却水供給源３２に戻る。冷却水供給源３２に戻った第３熱媒体は、外部で冷却された後、再び吸着式ヒートポンプ２０に供給される。

　蒸発器２６では、蒸発した冷媒２４が、内圧差によりシート弁１０ｂを通って第１吸着器２１ａへ供給される。蒸発器２５では、冷媒２４の液相から気相への変化に伴う気化熱が、第４熱媒体配管２６ａを流通する第１熱媒体から吸収されて、第１熱媒体が冷却される。冷却された第１熱媒体が冷却装置３３に供給されて、吸着式ヒートポンプ２０から冷熱が取り出される。低温の第１熱媒体としては、例えば、１５～２０℃の温度が得られる。

　次に、第１四方弁３４及び第２四方弁３５が切換えられた状態について説明する。

　図１０に示す情報処理システム３０では、第１吸着器２１ａが脱着工程にあり、第２吸着器２１ｂが吸着工程にある。

　情報処理部３１から供給される高温の第２熱媒体は、第２四方弁３５のポート３５ａからポート３５ｂを通って第１吸着器２１ａの第１熱媒体配管２２ａに供給される。第１吸着器２１ａでは、第１吸着器２１ａ内の吸着剤２３が加熱されて、脱着工程が行われる。第１吸着器２１ａで温熱が取り出された後の第２熱媒体は、第１四方弁３４のポート３４ｂからポート３４ａを通って情報処理部３１に戻る。情報処理部３１に戻った第２熱媒体は、加熱された後、再び情報処理部３１と第１吸着器２１ａとの間を循環する。

　冷却水供給源３２から供給される低温の第３熱媒体は、分岐部３５において、凝縮器２５及び第２吸着器２１ｂに向かって分岐する。凝縮器２５へ向かって分岐した低温の第３熱媒体の説明は、図９の場合と同様である。

　一方、第２吸着器２１ｂに向かって分岐した低温の第３熱媒体は、第２四方弁３５のポート３５ｃからポート３５ｄを通って第２吸着器２１ｂの第２熱媒体配管２２ｂに供給される。第２吸着器２１ｂでは、第２吸着器２１ｂ内の吸着剤２３が冷却されて、吸着工程が行われる。第２吸着器２１ｂで冷熱が取り出された後の第３熱媒体は、第１四方弁３４のポート３４ｄからポート３４ｃを通って冷却水供給源３２に戻る。冷却水供給源３２に戻った第３熱媒体は、外部で冷却された後、再び吸着式ヒートポンプ２０に供給される。

　蒸発器２６と冷却装置３３との間を循環する第１熱媒体の説明は、図９の場合と同様である。

　このように、情報処理システム３０は、脱着工程では、第１吸着器２１ａ及び第２吸着器２１ｂが、情報処理部３１の発熱を用いて吸着剤２３から冷媒２４を脱着させる。また、情報処理システム３０は、吸着工程では、蒸発器２６が、冷媒２４を蒸発させる際の気化熱を利用して第１熱媒体を冷却し、冷却された第１熱媒体を冷却装置３３に供給する。

　上述した本実施形態の情報処理システム３０によれば、情報処理部３１の発熱を利用し、吸着式ヒートポンプ２０から連続して冷熱を取り出して、冷却装置３３を作動することができる。

　そして、情報処理システム３０は、熱交換効率の良い吸着式ヒートポンプ２０を備えているので、高い熱交換効率で冷却できる。

　本発明では、上述した実施形態のシート弁を用いた吸着式ヒートポンプ及び情報処理システム、吸着式ヒートポンプの動作方法及び情報処理システムの動作方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。

　例えば、吸着式ヒートポンプは、熱伝導部を有していなくても良い。この場合には、脱着工程では、加熱された吸着剤から脱着した冷媒の温熱により、開閉補助板材を変形させることができる。同様に、吸着工程では、蒸発した冷媒の冷熱により、開閉補助板材を変形させることができる。

　また、熱伝導部は、熱媒体を流通させる配管の代わりに、抵抗熱により開閉補助板材を加熱する電熱線と、開閉補助板材を冷却するペルチエ素子とを有していても良い。

　また、熱伝導部は、熱媒体を流通させる配管の代わりに、熱媒体の温熱又は冷熱を開閉補助板材に伝達するヒートパイプを有していても良い。この場合には、配管に流通させていた熱媒体の温熱又は冷熱を、ヒートパイプを介在させて開閉補助板材に伝えることになる。

　また、第１吸着器は、第１熱媒体配管の代わりに、抵抗熱により吸着剤を加熱する電熱線と、吸着剤を冷却するペルチエ素子とを有していても良い。更に、第１吸着器は、第１熱媒体配管の代わりに、熱媒体の温熱又は冷熱を吸着剤に伝達するヒートパイプを有していても良い。この場合には、第１熱媒体配管に流通させていた熱媒体の温熱又は冷熱を、ヒートパイプを介在させて吸着剤に伝えることになる。これらは、第２吸着器の第２熱媒体配管に対しても適用される。

　また、上述した実施形態では、シート弁体が第１流通孔及び第２流通孔それぞれに配置されていたが、シート弁体は、第１流通孔又は第２流通孔の内の少なくとも一方に配置されていれば良い。

　ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。

　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ　　シート弁
　１１　　シート材
　１２、１２ａ、１２ｂ　　開閉補助板材
　１３　　シート弁体
　１４、１４ａ、１４ｂ　　固定部材
　１５、１５ａ、１５ｂ　　配管
　１６ａ　　第１流通孔
　１６ｂ　　第２流通孔
　１６ｃ　　第３流通孔
　１６ｄ　　第４流通孔
　１７ａ　　第１隔壁
　１７ｂ　　第２隔壁
　１７ｃ　　第３隔壁
　１７ｄ　　第４隔壁
　２０　　吸着式ヒートポンプ
　２０ａ　　ハウジング
　２１ａ　　第１吸着器
　２１ｂ　　第２吸着器
　２１ｃ　　吸着器
　２２ａ　　第１熱媒体配管
　２２ｂ　　第２熱媒体配管
　２３　　吸着剤
　２４　　冷媒
　２５　　凝縮器
　２５ａ　　第３熱媒体配管
　２５ｂ　　導通管
　２６　　蒸発器
　２６ａ　　第４熱媒体配管
　３０　　情報処理システム
　３１　　情報処理部
　３２　　冷却水供給源
　３３　　冷却装置（冷却部）
　３４　　第１四方弁
　３４ａ　　第１ポート
　３４ｂ　　第２ポート
　３４ｃ　　第３ポート
　３４ｄ　　第４ポート
　３５　　第２四方弁
　３５ａ　　第１ポート
　３５ｂ　　第２ポート
　３５ｃ　　第３ポート
　３５ｄ　　第４ポート
　３５　　分岐部

Claims

　吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、
　前記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　前記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を前記吸着器に供給する蒸発器と、
　前記吸着器から前記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　前記蒸発器から前記吸着器へ冷媒を流通させる第２流通孔と、
　前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び前記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、
を備える吸着式ヒートポンプ。
　２つの前記シート弁体を備え、
　一方の前記シート弁体が、前記第１流通孔に配置され、他方の前記シート弁体が、前記第２流通孔に配置され、
　一方の前記シート弁体の前記開閉補助板材と、他方の前記シート弁体の前記開閉補助板材とは、温度に応じて変形する向きが反対である請求項１に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記開閉補助板材の一方の端部は、前記シート材に接合され、
　前記開閉補助板材の他方の端部は、前記シート弁体が配置される前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方の周囲に固定される請求項１～３の何れか一項に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記開閉補助板材に対して熱を伝導する熱伝導部を備える請求項１～３の何れか一項に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記熱伝導部は、熱媒体を流通させ、前記開閉補助板材に対して熱を伝導可能な配管を有し、
　前記熱媒体として、前記吸着工程において吸着剤を冷却するための熱媒体又は前記脱着工程において吸着剤を加熱するための熱媒体を用いる請求項４に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記熱伝導部は、前記開閉補助板材を、前記シート弁体が配置される前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方の周囲に固定する固定部材を有し、
　前記固定部材の内部には前記配管が配置されており、前記配管と前記開閉補助板材とは、前記固定部材を介して熱的に接続される請求項５に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記開閉補助板材は、熱膨張率が異なる複数の板材が積層されて形成される請求項１～６の何れか一項に記載の吸着式ヒートポンプ。
　前記シート弁体は、２つの前記開閉補助板材を備え、
　前記シート材の一方の端部が、一方の前記開閉補助板材と接合され、前記シート材の他方の端部が、他方の前記開閉補助板材と接合され、
　一方の前記開閉補助板材と他方の前記開閉補助板材との間の距離よりも、一方の前記開閉補助板材と他方の前記開閉補助板材との間に位置する前記シート材の部分の長さの方が長い請求項１～７の何れか一項に記載の吸着式ヒートポンプ。
　動作時に発熱する情報処理部と、
　熱媒体が供給される冷却部と、
　　吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、
　　前記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　　前記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を前記吸着器に供給する蒸発器と、
　　前記吸着器から前記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　　前記蒸発器から前記吸着器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　　前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び前記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、
を有する吸着式ヒートポンプと、
を備え、
　前記脱着工程では、前記吸着器が、前記情報処理部の発熱を用いて吸着剤から冷媒を脱着させ、
　前記吸着工程では、前記蒸発器が、冷媒を蒸発させる際の気化熱を用いて前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体を前記冷却部に供給する、情報処理システム。
　吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、
　前記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　前記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　前記吸着器から前記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　前記蒸発器から前記吸着器へ冷媒を流通させる第２流通孔と、
　前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び前記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、を備える吸着式ヒートポンプの動作方法であって、
　前記脱着工程では、前記吸着器が、吸着剤から脱着した冷媒を前記第１流通孔を通して、前記凝縮器に供給し、
　前記吸着工程では、前記蒸発器が、蒸発させた冷媒を前記第２流通孔を通して前記吸着器に供給する、吸着式ヒートポンプの動作方法。
　前記吸着式ヒートポンプは、２つの前記シート弁体を備え、
　一方の前記シート弁体が、前記第１流通孔に配置され、他方の前記シート弁体が、前記第２流通孔に配置され、
　一方の前記シート弁体の前記開閉補助板材と、他方の前記シート弁体の前記開閉補助板材とを、温度に応じて反対向きに変形させる請求項１０に記載の吸着式ヒートポンプの動作方法。
　動作時に発熱する情報処理部と、
　熱媒体が供給される冷却部と、
　　吸着剤を有し、吸着剤に冷媒を吸着させる吸着工程と吸着剤から冷媒を脱着させる脱着工程とに切換え可能な吸着器と、
　　前記吸着器から脱着した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　　前記凝縮器から供給された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　　前記吸着器から前記凝縮器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　　前記蒸発器から前記吸着器へ冷媒を流通させる第１流通孔と、
　　前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方に配置され、シート材及び前記シート材の端部に接合され温度に応じて変形する温度依存性材料により形成された開閉補助板材を有し、前記第１流通孔又は前記第２流通孔の内の少なくとも一方を開閉するシート弁体と、
を有する吸着式ヒートポンプと、
を備える情報処理システムの動作方法であって、
　前記脱着工程では、前記吸着器が、前記情報処理部の発熱を用いて吸着剤から冷媒を脱着させると共に、吸着剤から脱着した冷媒を前記第１流通孔を通して、前記凝縮器に供給し、
　前記吸着工程では、前記蒸発器が、蒸発させた冷媒を前記第２流通孔を通して前記吸着器に供給すると共に、冷媒を蒸発させる際の気化熱を用いて前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体を前記冷却部に供給する、情報処理システムの動作方法。
　前記吸着式ヒートポンプは、２つの前記シート弁体を備え、
　一方の前記シート弁体が、前記第１流通孔に配置され、他方の前記シート弁体が、前記第２流通孔に配置され、
　一方の前記シート弁体の前記開閉補助板材と、他方の前記シート弁体の前記開閉補助板材とを、温度に応じて反対向きに変形させる請求項１２に記載の情報処理システムの動作方法。