特許 6428449 吸着装置、吸着式ヒートポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6428449

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】吸着装置、吸着式ヒートポンプ

(51)【国際特許分類】

   F25B 37/00 20060101AFI20181119BHJP

   F25B 17/08 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   F25B37/00

   F25B17/08 F

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-76105(P2015-76105)

(22)【出願日】2015年4月2日

(65)【公開番号】特開2016-196967(P2016-196967A)

(43)【公開日】2016年11月24日

【審査請求日】2017年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】岩田 隆一

(72)【発明者】

【氏名】山内 崇史

(72)【発明者】

【氏名】廣田 靖樹

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２７５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８５７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１８９５２４７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／１３５０２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−１０８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０５７８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １７／０８

Ｆ２５Ｂ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向の一端側に吸着媒体が流入する流入口が形成され、前記一方向の他端側に吸着媒体が流出する流出口が形成され、吸着媒体が流れる第一空間と、前記第一空間とは異なる第二空間とに内部が仕切られている容器と、
前記容器の前記第一空間で、前記一方向において前記流入口と前記流出口との間に配置され、吸着媒体を吸着して発熱し、吸着媒体を脱着して吸熱する複数の吸着材と、
前記第一空間に配置され、一の前記吸着材と前記流出口とを非連通とすると共に、他の前記吸着材と前記流入口とを非連通とする仕切機構と、
少なくとも一部が、前記容器の前記第二空間に配置され、前記流入口と連通されている前記吸着材に吸着媒体を吸着させるために前記吸着材との間で熱交換が行われる第一熱媒が流れる第一流路と、前記流出口と連通されている前記吸着材から吸着媒体を脱着させるために前記吸着材との間で熱交換が行われる第二熱媒が流れる第二流路とが形成されている流路部材と、
前記仕切機構及び前記流路部材を前記吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を脱着する前記吸着材とを切り替える切替装置と、
を備える吸着装置。

【請求項2】

仕切機構は、
前記吸着材に対して前記流入口側に配置され、他の前記吸着材と前記流入口とを非連通とする第一仕切部材と、
前記吸着材に対して前記流出口側に配置され、一の前記吸着材と前記流出口とを非連通とする第二仕切部材と、を備え、
前記切替装置が、前記第一仕切部材、前記第二仕切部材及び前記流路部材を前記吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する一の前記吸着材と、吸着媒体を脱着する他の前記吸着材とを切り替える請求項１に記載の吸着装置。

【請求項3】

前記容器の内部に配置され、前記一方向に延び、外側の前記第一空間と内側の前記第二空間とを仕切る軸管を備え、
前記吸着材は、前記軸管の周方向に間隔を空けて複数配置され、
前記周方向において隣り合う前記吸着材の間には、吸着空間が形成され、
前記切替装置が、前記第一仕切部材、前記第二仕切部材及び前記流路部材を前記軸管の周方向に回転させ、吸着媒体を吸着する一の前記吸着材と、吸着媒体を脱着する他の前記吸着材とを切り替える請求項２に記載の吸着装置。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか１項に記載の吸着装置と、
前記容器の前記流入口に連結され前記容器へ供給される吸着媒体を生成する蒸発器と、
前記容器の前記流出口に連結され前記容器から流出される吸着媒体を凝縮する凝縮器と、
を備える吸着式ヒートポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着装置、及び吸着式ヒートポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の吸着式ヒートポンプでは、ロータを回転させ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。そして、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ることで、吸着材の再生、脱着が交互に行われるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２０１２−１２７５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この構成では、吸着材と蒸発器又は凝縮器との間に内部壁が設けられており、この内部壁に形成された複数の開口を開閉する複数の開閉弁が設けられている。そして、この開閉弁を開閉させることで吸着材と蒸発器又は凝縮器との間が連通又は非連通となり、水蒸気を蒸発器から吸着材に供給、又は水蒸気を吸着材から凝縮器に排出するようになっている。この開閉弁は、夫々の吸着材と対向するように、夫々の吸着材に個別に設けられている。

【0005】

本願発明の課題は、夫々の吸着材に開閉弁を個別に設けることなく、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える構成を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の請求項１に係る吸着装置は、一方向の一端側に吸着媒体が流入する流入口が形成され、前記一方向の他端側に吸着媒体が流出する流出口が形成され、吸着媒体が流れる第一空間と、前記第一空間とは異なる第二空間とに内部が仕切られている容器と、前記容器の前記第一空間で、前記一方向において前記流入口と前記流出口との間に配置され、吸着媒体を吸着して発熱し、吸着媒体を脱着して吸熱する複数の吸着材と、前記第一空間に配置され、一の前記吸着材と前記流出口とを非連通とすると共に、他の前記吸着材と前記流入口とを非連通とする仕切機構と、少なくとも一部が、前記容器の前記第二空間に配置され、前記流入口と連通されている前記吸着材に吸着媒体を吸着させるために前記吸着材との間で熱交換が行われる第一熱媒が流れる第一流路と、前記流出口と連通されている前記吸着材から吸着媒体を脱着させるために前記吸着材との間で熱交換が行われる第二熱媒が流れる第二流路とが形成されている流路部材と、前記仕切機構及び前記流路部材を前記吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する前記吸着材と、吸着媒体を脱着する前記吸着材とを切り替える切替装置と、を備えることを特徴とする。

【0007】

上記構成によれば、吸着材が、一方向において流入口と流出口との間に配置され、吸着媒体が流れる第一空間に配置されている。さらに、仕切機構が、一の吸着材と流出口とを非連通とすると共に、他の吸着材と流入口とを非連通とする。この状態で、一の吸着材と第一熱媒との間で熱交換が行われ、一の吸着材が吸着媒体を吸着する。さらに、他の吸着材と第二熱媒体との間で熱交換が行われ、他の吸着材が吸着媒体を脱着する。

【0008】

そして、切替装置が、仕切機構及び流路部材を吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する吸着材と、吸着媒体を脱着する吸着材とを切り替える。

【0009】

このように、仕切機構及び流路部材を吸着材に対して相対移動させることで、夫々の吸着材に開閉弁を個別に設けることなく、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える構成を得ることができる。

【0010】

本発明の請求項２に係る吸着装置は、請求項１に記載の吸着装置において、仕切機構は、前記吸着材に対して前記流入口側に配置され、他の前記吸着材と前記流入口とを非連通とする第一仕切部材と、前記吸着材に対して前記流出口側に配置され、一の前記吸着材と前記流出口とを非連通とする第二仕切部材と、を備え、前記切替装置が、前記第一仕切部材、前記第二仕切部材及び前記流路部材を前記吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する一の前記吸着材と、吸着媒体を脱着する他の前記吸着材とを切り替えることを特徴とする。

【0011】

上記構成によれば、流入口側に配置される第一仕切部材、流出口側に配置される第二仕切部材、及び流路部材を移動させることで、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える構成を得ることができる。

【0012】

本発明の請求項３に係る吸着装置は、請求項２に記載の吸着装置において、前記容器の内部に配置され、前記一方向に延び、外側の前記第一空間と内側の前記第二空間とを仕切る軸管を備え、前記吸着材は、前記軸管の周方向に間隔を空けて複数配置され、前記周方向において隣り合う前記吸着材の間には、吸着空間が形成され、前記切替装置が、前記第一仕切部材、前記第二仕切部材及び前記流路部材を前記軸管の周方向に回転させ、吸着媒体を吸着する一の前記吸着材と、吸着媒体を脱着する他の前記吸着材とを切り替えることを特徴とする。

【0013】

上記構成によれば、切替装置が、第一仕切部材、第二仕切部材及び流路部材を軸管の周方向に回転させ、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える。

【0014】

ここで、隣り合う吸着材は、吸着空間に流れ込んだ吸着媒体を吸着する。一方、隣り合う吸着材から脱着した吸着媒体は、吸着空間に放出される。さらに、吸着空間に放出された吸着媒体は、流出口から流出する。

【0015】

このように、隣り合う吸着材は、吸着空間に流れ込んだ吸着媒体を吸着し、さらに、隣り合う吸着材から脱着した吸着媒体は、吸着空間に放出される。このため、吸着材が吸着媒体を吸着する面積、及び吸着材が吸着媒体を脱着する面積を増やすことができる。

【0016】

本発明の請求項４に係る吸着式ヒートポンプは、請求項１〜３の何れか１項に記載の吸着装置と、前記容器の前記流入口に連結され前記容器へ供給される吸着媒体を生成する蒸発器と、前記容器の前記流出口に連結され前記容器から流出される吸着媒体を凝縮する凝縮器と、を備えることを特徴とする。

【0017】

上記構成によれば、蒸発器は、容器に供給される吸着媒体を生成する。吸着装置では、切替装置が、仕切部材及び流路部材を吸着材に対して相対移動させ、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える。凝縮器は、容器から流出される吸着媒体を凝縮する。

【0018】

このように、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替えることで、吸着式ヒートポンプにおいては、継続的に、例えば、蒸発器から冷熱を取り出すことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、夫々の吸着材に開閉弁を個別に設けることなく、吸着媒体を吸着する一の吸着材と、吸着媒体を脱着する他の吸着材とを切り替える構成を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係る吸着装置を示した斜視図である。

【図2】本実施形態に係る吸着装置を示した斜視図である。

【図3】本実施形態に係る吸着装置を示した斜視図である。

【図4】本実施形態に係る吸着装置を示した斜視図である。

【図5】本実施形態に係る吸着装置を示した斜視図である。

【図6】本実施形態に係る吸着装置を示した断面図である。

【図7】本実施形態に係る吸着装置に備えられた吸着体を示した斜視図である。

【図8】本実施形態に係る吸着装置に備えられた吸着体を示した拡大斜視図である。

【図9】本実施形態に係る吸着装置を示した断面図である。

【図10】（Ａ）（Ｂ）本実施形態に係る吸着装置に備えられた吸着体を示した拡大断面図である。

【図11】本実施形態に係るヒートポンプを示した概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態に係る吸着装置及び吸着式ヒートポンプの一例について図１〜図１１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。

【0022】

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１１に示されるように、水の蒸発を行う蒸発器１２と、水蒸気Ｖ（吸着媒体の一例）の凝縮を行う凝縮器２２と、吸着装置３２とを備えている。さらに、ヒートポンプ１０は、蒸発器１２と凝縮器２２との間で、液体又は気体の流通を可能とする流通部２８を備えている。

【0023】

そして、蒸発器１２、凝縮器２２及び吸着装置３２は、内圧が大気圧と比して低い減圧系とされている。

【0024】

この吸着式ヒートポンプ１０は、詳細は後述するが、例えば、自動車等の廃熱によって第二熱媒Ｆ２を生成し、吸着工程において流体Ｆ３を冷却することができる装置である。

【0025】

（蒸発器）
蒸発器１２は、図１１に示されるように、内部に水が貯留される容器１４と、容器１４の内部に一部が配置され、流体Ｆ３が流れる流路１８と備えている。また、容器１４の内部は、気相部１４Ａと液相部１４Ｂとに分かれており、流路１８は、少なくとも液相部１４Ｂを含む部分で、液相部１４Ｂの水と流体Ｆ３との熱交換が行われるように配置されている。また、流体Ｆ３には、一例として、２０℃〜５０〔℃〕程度の水を用いることができる。

【0026】

この構成において、蒸発器１２は、貯留した水を蒸発させて水蒸気Ｖを生成し、この水蒸気Ｖが吸着装置３２に供給するようになっている。そして、水を蒸発させる際の気化熱により、流路１８を流れる流体Ｆ３が冷却されるようになっている。

【0027】

（凝縮器）
凝縮器２２は、図１１に示されるように、内部に水が貯留される容器２４と、容器２４の内部に一部が配置され、流体Ｆ４が流れる流路２６とを備えている。容器２４の内部は、気相部２４Ａと液相部２４Ｂとに分かれており、流路２６は、少なくとも気相部２４Ａを含む部分で、気相部２４Ａの水蒸気と流体Ｆ４との熱交換が行われるように配置されている。また、流体Ｆ４には、一例として、２０℃〜３５〔℃〕程度の水を用いることができる。

【0028】

この構成により、凝縮器２２は、吸着装置３２から流出した（排出された）水蒸気Ｖを、凝縮するようになっている。

【0029】

（流通部）
流通部２８は、図１１に示されるように、凝縮器２２の液相部２４Ｂと、蒸発器１２の気相部１４Ａとを連通する連通管２８Ａと、連通管２８Ａの途中に設けられるポンプ２８Ｂとを備えている。この構成により、流通部２８は、凝縮器２２から蒸発器１２へ水を搬送するようになっている。

【0030】

（吸着装置）
吸着装置３２は、図１に示されるように、内部が真空脱気されている容器３４と、容器３４の内部に設けられている吸着モジュール３６と、容器３４の内部に設けられている仕切機構４８とを備えている。さらに、吸着装置３２は、図６に示されるように、第一熱媒Ｆ１が流れる第一流路７０と、第二熱媒Ｆ２が流れる第二流路７２とが形成されている流路部材の一例としての流路機構６０を備えている。また、吸着装置３２は、仕切機構４８及び流路機構６０を移動させる切替装置５２を備えている。

【0031】

〔容器〕
容器３４は、図１、図１１に示されるように、円筒状の本体部３４Ａと、本体部３４Ａの一端部（図中左端部）を閉止する閉止蓋３４Ｂと、本体部３４Ａの他端部（図中右端部）を閉止する閉止蓋３４Ｃとを備えている。さらに、容器３４は、蒸発器１２で生成される水蒸気Ｖが流入する流入口３４Ｄと、凝縮器２２へ受け渡す水蒸気Ｖが流出する流出口３４Ｅとを備えている。

【0032】

本体部３４Ａは、装置奥行方向（一方向の一例）に延びる円筒状とされ、流入口３４Ｄは、本体部３４Ａにおいて装置奥行方向の一端側（図中左側）の上方側を向いた部分に取り付けられている。さらに、流出口３４Ｅは、本体部３４Ａにおいて装置奥行方向の他端側（図中右側）の下方側を向いた部分に取り付けられている。

【0033】

〔吸着モジュール〕
吸着モジュール３６は、図１、図１１に示されるように、容器３４の内部で、装置奥行方向において、流入口３４Ｄと流出口３４Ｅとの間に配置されている。この吸着モジュール３６は、本体部３４Ａの軸線Ｃを軸線とする軸管４０と、軸管４０の周方向に間隔を空けて複数配置される吸着体４２とを備えている。

【0034】

［軸管］
軸管４０は、図６に示されるように、装置奥行方向に延び、軸管４０の一端部は、閉止蓋３４Ｂに取り付けられ、軸管４０の他端部は、閉止蓋３４Ｃに取り付けられている。そして、軸管４０の一端部と閉止蓋３４Ｂとの間は、図示せぬシール部材によってシールされ、軸管４０の他端部と閉止蓋３４Ｃ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。

【0035】

この構成において、軸管４０は、容器３４の内部を、軸管４０の外周面と本体部３４Ａの内周面との間で水蒸気Ｖが流れる第一空間の一例としての空間５６と、軸管４０の内部の第二空間の一例としての空間５８とに仕切っている。

【0036】

［吸着体］
夫々の吸着体４２は、図７に示されるように、矩形板状とされ、吸着体４２の板面が軸管４０の周方向を向くように同様の間隔で夫々の吸着体４２が配置されている。

【0037】

また、吸着体４２の基端部が軸管４０の外周面に取り付けられ、吸着体４２の先端部が容器３４の本体部３４Ａの内周面に接触している（図６参照）。そして、吸着体４２の基端部と軸管４０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、吸着体４２の先端部と本体部３４Ａの内周面との間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

【0038】

また、周方向において隣り合う吸着体４２の間には、吸着空間の一例としての空間５０（図９参照）が形成されている。なお、本実施形態では、吸着体４２は、軸管４０の外周面に１８〔°〕ピッチで配置されている。

【0039】

さらに、吸着体４２は、図８に示されるように、３層構造とされ、仕切板４４と、仕切板４４の表面及び裏面に積層された吸着材４６とを有している。吸着材４６は、水蒸気Ｖを吸着して発熱し、水蒸気Ｖを脱着して吸熱するようになっている。この吸着材４６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。

【0040】

また、仕切板４４の内部には、第一熱媒Ｆ１、又は第二熱媒Ｆ２が流れる流路４４Ａが形成されている。この流路４４Ａの一端部は、図６に示されるように、軸管４０の一端側に取り付けられ、流路４４Ａの他端部は、軸管４０の他端側に取り付けられている。さらに、軸管４０には、流路４４Ａの両端部と対向する貫通孔（符号省略）が形成されている。これにより、流路４４Ａと、軸管４０の内部とは連通している。

【0041】

なお、仕切板４４の板面に吸着材４６を積層する場合は、例えば、吸着材を含む塗布液を仕切板４４に塗布する方法、又は吸着材を含む吸着材成形体を仕切板４４に接着する方法等を用いることができる。

【0042】

〔流路機構〕
流路機構６０は、図１、図６に示されるように、軸管４０の内周面と間隔を空けて軸管４０を貫通している第一管部材６２と、第一管部材６２の内周面と間隔を空けて第一管部材６２の内部に配置されている第二管部材６４とを備えている。そして、第一管部材６２及び第二管部材６４は、本体部３４Ａの軸線Ｃを軸線としている。

【0043】

さらに、第一管部材６２及び第二管部材６４の一端側は、閉止蓋３４Ｂに形成された貫通孔３５Ａを通って閉止蓋３４Ｂから容器３４の外部に露出している。また、第一管部材６２及び第二管部材６４の他端側は、閉止蓋３４Ｃに形成された貫通孔３５Ｂから容器３４の外部に露出している。

【0044】

さらに、第一管部材６２の一端側で、かつ、軸管４０の内部に配置されている部分には、第一管部材６２の内部と外部とを連通させる貫通孔６２Ａが形成されている。また、第一管部材６２の他端側で、かつ、軸管４０の内部に配置されている部分には、第一管部材６２の内部と外部とを連通させる貫通孔６２Ｂが形成されている。そして、貫通孔６２Ａと貫通孔６２Ｂとは、第一管部材６２を装置奥行方向から見て、周方向の同様の位置に配置されている。

【0045】

さらに、流路機構６０は、第一管部材６２と第二管部材６４とを連結する連結管６６Ａ、６６Ｂを備えている。連結管６６Ａは、軸線Ｃを挟んで貫通孔６２Ａの反対側に配置され、連結管６６Ｂは、軸線Ｃを挟んで貫通孔６２Ｂの反対側に配置されている。これにより、連結管６６Ａ、６６Ｂは、第二管部材６４の内部と、第一管部材６２の外部とを連通させている。

【0046】

そして、第一管部材６２と第二管部材６４との間の空間が、第一熱媒Ｆ１が流れる第一流路７０とされ、第二管部材６４の内部が、第二熱媒Ｆ２が流れる第二流路７２とされている。なお、第一熱媒Ｆ１には、一例として、２０℃〜３５〔℃〕程度の水を用いることができ、第二熱媒Ｆ２には、一例として、５０℃〜８０〔℃〕程度の水を用いることできる。この第二熱媒Ｆ２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。

【0047】

さらに、流路機構６０は、装置幅方向から見て、軸管４０の内部を分割する分割板７６（図６参照）と、装置奥行方向から見て、軸管４０の内部を分割する分割板７８（図９参照）とを備えている。

【0048】

分割板７６は、図６に示されるように、軸管４０の内部を装置奥行方向一端側と、他端側とに分割するように配置されている。具体的には、分割板７６は、軸管４０の内周面と第一管部材６２の外周面との間の空間８２を分割する円環状の板部材７６Ａと、第一管部材６２の内周面と第二管部材６４の外周面との間の第一流路７０を分割する円環状の板部材７６Ｂとを備えている。さらに、分割板７６は、第二管部材６４の内部の第二流路７２を分割する円状の板部材７６Ｃを備えている。そして、板部材７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃは、第一管部材６２、及び第二管部材６４の少なくとも一方に取り付けられている。また、各部材間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

【0049】

分割板７８は、図９に示されるように、装置奥行方向から見て、空間８２を貫通孔６２Ａ、６２Ｂを介して第一流路７０と連通する空間と、連結管６６Ａ、６６Ｂを介して第二流路７２と連通する空間とに分割するように配置されている。

【0050】

具体的には、分割板７８は、軸管４０の一端部から他端部まで設けられている。そして、分割板７８は、装置奥行方向から見て、基端部が第一管部材６２の外周面に取り付けられ、第一管部材６２の径方向の一方側に延びて先端部が軸管４０の内周面に接触している板部材７８Ａを備えている。

【0051】

さらに、分割板７８は、装置奥行方向から見て、基端部が第一管部材６２の外周面に取り付けられ、第一管部材６２の径方向の他方側に延びて先端部が軸管４０の内周面に接触している板部材７８Ｂを備えている。

【0052】

そして、装置奥行方向から見て、板部材７８Ａと板部材７８Ｂとは、第一管部材６２の中心に対して点対称となるように配置されている。また、各部材間は、図示せぬシール部材によってシールされている。

【0053】

なお、以後の説明では、図６に示されるように、第一流路７０において、分割板７６で分割された装置奥行方向の一端側の部分を第一流路７０Ａと記載し、他端側の部分を第一流路７０Ｂと記載する。また、第二流路７２において、分割板７６で分割された装置奥行方向の一端側の部分を第二流路７２Ａと記載し、他端側の部分を第二流路７２Ｂと記載する。

【0054】

さらに、空間８２において、分割板７６及び分割板７８で分割され、第一流路７０Ａと貫通孔６２Ａを介して連通する部分を空間８２Ａと記載し、第一流路７０Ｂと貫通孔６２Ｂを介して連通する部分を空間８２Ｂと記載する。また、空間８２において、分割板７６及び分割板７８で分割され、第二流路７２Ａと連結管６６Ａを介して連通する部分を空間８２Ｃと記載し、第二流路７２Ｂと連結管６６Ｂを介して連通する部分を空間８２Ｄと記載する。

【0055】

この構成において、第一熱媒Ｆ１は、第一流路７０Ａに供給され、貫通孔６２Ａを通って空間８２Ａへ流れ込むようになっている。さらに、空間８２Ａへ流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ａ、８２Ｂの反対側に配置されている吸着体４２の流路４４Ａの内部に流路４４Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路４４Ａの内部に流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、流路４４Ａの他端部から流出して、空間８２Ｂへ流れ込むようになっている。さらに、空間８２Ｂへ流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、貫通孔６２Ｂを通って第一流路７０Ｂに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

【0056】

また、第二熱媒Ｆ２は、第二流路７２Ａに供給され、連結管６６Ａを通って空間８２Ｃへ流れ込むようになっている。さらに、空間８２Ｃへ流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ｃ、８２Ｄの反対側に配置されている吸着体４２の流路４４Ａの内部に流路４４Ａの一端部から流れ込むようになっている。また、流路４４Ａの内部に流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、流路４４Ａの他端部から流出して、空間８２Ｄへ流れ込むようになっている。さらに、空間８２Ｄへ流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、連結管６６Ｂを通って第二流路７２Ｂに流れ込み、外部に排出されるようになっている。

【0057】

ここで、閉止蓋３４Ｂ、３４Ｃの貫通孔３５Ａ、３５Ｂの孔縁と、第一管部材６２の外周面との間には、図示せぬ軸受が設けられ、第一管部材６２、第二管部材６４、分割板７６及び分割板７８は、軸線Ｃを中心に回転可能とされている（図１矢印Ｆ参照）。また、貫通孔３５Ａ、３５Ｂの孔縁と第一管部材６２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。

【0058】

〔仕切機構〕
仕切機構４８は、図１に示されるように、容器３４の内部で、流入口３４Ｄ側に配置される第一仕切部材の一例としての仕切板８６と、流出口３４Ｅ側に配置される第二仕切部材の一例としての仕切板８８とを備えている。

【0059】

仕切板８６は、磁性体である鋼板等で成形されており、板面が装置奥行方向に向いている。さらに、仕切板８６は、半円環状に形成され、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ｃ（図６参照）の反対側に配置されている吸着体４２の装置奥行方向の一方側の端面と接触するように配置されている。

【0060】

また、仕切板８６の基端部は、軸管４０の外周面と対向しており、仕切板８６の先端部は、本体部３４Ａの内周面と対向している。さらに、仕切板８６の基端部は、軸管４０の外周面に沿うように折り曲げられ、軸管４０の外周面と接触するフランジ部８６Ｂが形成されている。また、仕切板８６の先端部と本体部３４Ａの内周面とは、図示せぬシール部材によってシールされている。

【0061】

仕切板８８は、磁性体である鋼板等で成形されており、図２に示されるように、板面が装置奥行方向に向いている。さらに、仕切板８８は、半円環状に形成され、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ｂ（図６参照）の反対側に配置されている吸着体４２の装置奥行方向の他方側の端面と接触するように配置されている。そして、装置奥行方向から見みると、仕切板８６と仕切板８８とで構成される形状は、円環状となっている。

【0062】

また、仕切板８８の基端部は、軸管４０の外周面と対向し、仕切板８８の先端部は、本体部３４Ａの内周面と対向している。さらに、仕切板８８の基端部は、軸管４０の外周面に沿うように折り曲げられ、軸管４０の外周面と接触するフランジ部８８Ｂが形成されている。また、仕切板８８の先端部と本体部３４Ａの内周面とは、図示せぬシール部材によってシールされている。

【0063】

〔切替装置〕
切替装置５２は、図６に示されるように、軸線Ｃを中心に流路機構６０を連続的に回転させる駆動部材としてのモータ５４と、磁石９２、９４とを備えている。

【0064】

磁石９２は、軸管４０の壁部を挟んでフランジ部８６Ｂの反対側に配置され、図示せぬブラケットを介して第一管部材６２に取り付けられている。磁石９４は、軸管４０の壁部を挟んでフランジ部８８Ｂの反対側に配置され、図示せぬブラケットを介して第一管部材６２に取り付けられている。

【0065】

この構成において、モータ５４の駆動力により、流路機構６０が回転（図１の矢印Ｆ参照）することで、磁石９２、９４も軸管４０の内部で回転するようになっている。そして、磁石９２、９４が回転することで、仕切板８６と仕切板８８とは、相対位置を保ちながら、軸管４０の周方向に回転（移動）するようになっている。換言すれば、流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８は、相対位置を保ちながら軸線Ｃを中心に回転するようになっている。なお、モータ５４の駆動力によって回転する流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８の回転速度は、後述する作用で説明する。

【0066】

ここで、仕切板８６が、例えば、図１に示されるように、軸線Ｃに対して下方側に配置される吸着体４２の装置奥行方向の一方側の端面と接触し、仕切板８８が、軸線Ｃに対して上方側に配置される吸着体４２の装置奥行方向の他方側の端面と接触する。

【0067】

この場合には、仕切板８６が、図６に示されるように、流入口３４Ｄと軸線Ｃに対して下方側に配置されている吸着体４２（吸着材４６）とを非連通とするようになっている。また、仕切板８８が、流出口３４Ｅと軸線Ｃに対して上方側に配置されている吸着体４２（吸着材４６）とを非連通とするようになっている。

【0068】

さらに、第一流路７０を流れる第一熱媒Ｆ１は、流出口３４Ｅと非連通とされている吸着体４２の流路４４Ａを流れ、第二流路７２を流れる第二熱媒Ｆ２は、流入口３４Ｄと非連通とされている吸着体４２の流路４４Ａを流れるようになっている。

【0069】

そして、軸線Ｃに対して上方側に配置される吸着体４２の吸着材４６が、流入口３４Ｄから流入した水蒸気Ｖを吸着するようになっている。さらに、軸線Ｃに対して下方側に配置される吸着体４２が、水蒸気Ｖを脱着するようになっている。

【0070】

なお、流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８が回転することで、水蒸気Ｖを吸着する一の吸着材４６と、水蒸気Ｖを脱着する他の吸着材４６とを切り替える構成については、後述する作用と共に説明する。

【0071】

（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。

【0072】

容器３４の内部は真空脱気され、ヒートポンプ１０を動作させる際には、一の吸着材４６は、水蒸気Ｖを脱着した状態となっており、他の吸着材４６は、水蒸気Ｖを吸着した状態となっている。また、仕切板８６は、例えば、図１に示されるように、軸線Ｃに対して下方側に配置される吸着体４２の装置奥行方向の一方側の端面と接触するように配置されている。さらに、仕切板８８は、例えば、図２に示されるように、軸線Ｃに対して上方側に配置される吸着体４２の装置奥行方向の他方側の端面と接触するように配置されている。

【0073】

そして、前述したように、仕切板８６が、図６に示されるように、流入口３４Ｄと軸線Ｃに対して下方側に配置される吸着体４２（吸着材４６）とを非連通としている。また、仕切板８８が、流出口３４Ｅと軸線Ｃに対して上方側に配置される吸着体４２（吸着材４６）とを非連通としている。

【0074】

この状態で、第一熱媒Ｆ１は、図６に示されるように、第一流路７０Ａに供給されて第一流路７０Ａを流れ、貫通孔６２Ａを通って空間８２Ａへ流れ込む。さらに、空間８２Ａへ流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ａ、８２Ｂの反対側に配置されている吸着体４２の流路４４Ａの内部に流路４４Ａの一端部から流れ込む。また、流路４４Ａの内部に流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、流路４４Ａの他端部から流出して、空間８２Ｂへ流れ込む。さらに、空間８２Ｂへ流れ込んだ第一熱媒Ｆ１は、貫通孔６２Ｂを通って第一流路７０Ｂに流れ込み、外部に排出される。

【0075】

ここで、第一流路７０Ａに供給される際の第一熱媒Ｆ１の温度は、流入口３４Ｄの内部の圧力における吸着材４６の平衡温度より低くされている。また、流入口３４Ｄの内部の圧力は、流出口３４Ｅの内部の圧力と比して低くされている。

【0076】

さらに、第二熱媒Ｆ２は、第二流路７２Ａに供給され、第二流路７２Ａを流れ、連結管６６Ａを通って空間８２Ｃへ流れ込む。さらに、空間８２Ｃへ流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、軸管４０の壁部を挟んで空間８２Ｃ、８２Ｄの反対側に配置されている吸着体４２の流路４４Ａの内部に流路４４Ａの一端部から流れ込む。また、流路４４Ａの内部に流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、流路４４Ａの他端部から流出して、空間８２Ｄへ流れ込む。さらに、空間８２Ｄへ流れ込んだ第二熱媒Ｆ２は、連結管６６Ｂを通って第二流路７２Ｂに流れ込み、外部に排出される。

【0077】

ここで、第二流路７２Ａに供給される際の第二熱媒Ｆ１の温度は、流出口３４Ｅの内部の圧力における吸着材４６の平衡温度より高くされている。

【0078】

この状態で、蒸発器１２は、液相部１４Ｂの水を、流体Ｆ３との熱交換により蒸発させる（図１１参照）。水を蒸発させる際の気化熱により、蒸発器１２の流路１８を流れる流体Ｆ３が冷却される。

【0079】

そして、生成された水蒸気Ｖは、図１１に示されるように、流入口３４Ｄの内部を矢印Ｄ方向に移動して、容器３４の本体部３４Ａの内部に供給される。

【0080】

さらに、流出口３４Ｅと非連通とされている吸着材４６と、吸着体４２の流路４４Ａ内を流れる第一熱媒Ｆ１との間で熱交換され、流出口３４Ｅと非連通とされている吸着材４６は、本体部３４Ａの内部に供給された水蒸気Ｖを吸着する。

【0081】

具体的には、本体部３４Ａの内部に供給された水蒸気Ｖは、図１０（Ａ）に示されるように、周方向において隣り合う吸着体４２の間に形成された空間５０に流れ込み、隣り合う吸着材４６に吸着される（図中矢印参照）。そして、吸着材４６が水蒸気Ｖを吸着することで、吸着材４６は、水蒸気Ｖを吸着しつつ発熱（放熱）する（吸着工程）。

【0082】

一方、流入口３４Ｄと非連通とされている吸着材４６と、吸着体４２の流路４４Ａの内部を流れる第二熱媒Ｆ２との間で熱交換される。これにより、水蒸気Ｖを吸着した吸着材４６が水蒸気Ｖを脱着する（図６参照）。脱着した水蒸気Ｖは、図１０（Ｂ）に示されるように、空間５０に放出される（図中矢印参照）。そして、吸着材４６は、水蒸気Ｖを脱着しつつ、吸熱する（脱着工程）。

【0083】

また、吸着材４６から脱着した水蒸気Ｖは、図１１に示されるように、流出口３４Ｅの内部を矢印Ｇ方向に移動して、凝縮器２２に受け渡される。凝縮器２２は吸着装置３２から受け取った水蒸気Ｖを凝縮する。さらに、液相部２４Ｂの水は、流通部２８によって、蒸発器１２に向けて搬送される。

【0084】

そして、図３、図４、図５に示されるように流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８がモータ５４によって回転することで、流出口３４Ｅと非連通とされて水蒸気Ｖを吸着した吸着材４６は、順次、流入口３４Ｄと非連通とされて水蒸気Ｖを脱着する。一方、流入口３４Ｄと非連通とされて水蒸気Ｖを脱着した吸着材４６は、順次、流出口３４Ｅと非連通とされて水蒸気Ｖを吸着する。

【0085】

このように、水蒸気Ｖを吸着する一の吸着材４６と、水蒸気Ｖを脱着する他の吸着材４６とが切り替えられる。

【0086】

なお、モータ５４の駆動力によって流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８が回転する回転速度は、吸着工程において、吸着材４６が第一熱媒Ｆ１の温度に対する平衡状態となり、脱着工程において、吸着材４６が第二熱媒Ｆ２の温度に対する平衡状態となるように決められている。

【0087】

（まとめ）
以上説明したように、流入口３４Ｄから流入した水蒸気Ｖを一の吸着材４６が吸着し、他の吸着材４６が水蒸気Ｖを脱着し、脱着した水蒸気Ｖは、流出口３４Ｅから流出する。そして、流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８を回転させることで、水蒸気Ｖを吸着する一の吸着材４６と、水蒸気Ｖを脱着する他の吸着材４６とが切り替えられる。換言すれば、夫々の吸着材４６に開閉弁を個別に設けることなく、水蒸気Ｖを吸着する一の吸着材４６と、水蒸気Ｖを脱着する他の吸着材４６とを切り替える構成を得ることができる。

【0088】

また、上記実施形態では、吸着工程においては、流入口３４Ｄから流入した水蒸気Ｖは、隣り合う吸着体４２（吸着材４６）の間に形成された空間５０に流れ込み、隣り合う吸着材４６が水蒸気Ｖを吸着する。一方、脱着工程においては、隣り合う吸着材４６から脱着した水蒸気Ｖが、空間５０に放出される。そして、空間５０に放出された水蒸気Ｖは、流出口３４Ｅから流出する。

【0089】

このように、隣り合う吸着材４６の間に形成された空間５０に流れ込んだ水蒸気Ｖと吸着材４６が反応する。また、隣り合う吸着材４６の間に形成された空間５０に吸着材４６が水蒸気Ｖを放出する。これにより、例えば、吸着材が円柱状であって、吸着材が吸着材の外周面から水蒸気Ｖを吸着、又は吸着材の外周面から水蒸気Ｖを脱着する場合と比して、吸着材４６において水蒸気Ｖを吸着する面積、及び吸着材４６において水蒸気Ｖを脱着する面積を増やすことができる。

【0090】

また、上記実施形態では、軸管４０には、スリット等が形成されていない。これにより、容器３４の内部の減圧系を維持することができる。

【0091】

また、吸着装置３２においては、水蒸気Ｖを吸着する一の吸着材４６と、水蒸気Ｖを脱着する他の吸着材とを切り替える構成を得ることで、ヒートポンプ１０においては、継続的に、蒸発器１２の流路１８を流れる流体Ｆ３を冷却することができる。

【0092】

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、本発明はかか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６０、仕切板８６及び仕切板８８を回転させたが、吸着体４２を回転させてもよく、流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８と吸着体４２とを相対的に移動させればよい。

【0093】

また、上記実施形態では、水蒸気Ｖが軸管４０の軸線Ｃの方向から吸着材４６に流れ込んだが、例えば、水蒸気Ｖが軸管４０の径方向から吸着材に流れ込む場合には、吸着材を径方向から覆う仕切部材を設け、この仕切部材を移動させてもよい。

【0094】

また、上記実施形態では、吸着媒体として水蒸気Ｖ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。

【0095】

また、上記実施形態では、蒸発器１２から冷熱を取り出す場合を例にとって説明したが、凝縮器２２から温熱を取り出してもよい。

【0096】

また、上記実施形態では、流路機構６０、仕切板８６及び仕切板８８を連続的に回転させたが、間欠的に回転させてもよい。

【0097】

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、吸着材４６による水蒸気Ｖ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。

【0098】

また、上記実施形態では、容器３４の本体部３４Ａは、円筒状とされたが、円筒状とされていなくてもよい、例えば、仕切板８６、８８の先端と、容器３４の内側面とが、他の部材等を用いてシールされていればよい。

【符号の説明】

【0099】

１０ 吸着式ヒートポンプ
１２ 蒸発器
２２ 凝縮器
３２ 吸着装置
３４ 容器
３４Ｅ 流出口
３４Ｄ 流入口
４０ 軸管
４６ 吸着材
４８ 仕切機構
５０ 空間（吸着空間の一例）
５２ 切替装置
５６ 空間（第一空間の一例）
５８ 空間（第二空間の一例）
６０ 流路機構（流路部材の一例）
７０ 第一流路
７０Ａ 第一流路
７０Ｂ 第一流路
７２ 第二流路
７２Ａ 第二流路
７２Ｂ 第二流路
８６ 仕切板（第一仕切部材の一例）
８８ 仕切板（第二仕切部材の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】