(57)【要約】【課題】無駄な損失が少ないコンパクトなイオン吸着装置及びそれを用いた熱発生装置、脱塩装置、イオン移動装置及び蓄電装置を提供すること。【解決手段】たとえば、ＤＬＣ１３、１４が個別に収容されるセル１、２のイオン吸着動作とイオン放出動作とを交互に行うことにより、セル１、２が熱発生と冷熱発生とを行う。冷却流体及び被冷却流体をセル１、２に交互に流すことにより、熱及び冷熱を連続的に取り出す。ＤＬＣ１３，１４は相補的に充電と放電とを行う。【選択図】図１
2010082606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタをそれぞれ収容する前記セルとしての第１セル及び第２セルと、
前記第１セル及び第２セルを蒸気流通可能に連通する蒸気管と、
第１外部流体及び第２外部流体と前記第１セルとの熱授受を交互に行う第１熱交換器と、
第１外部流体及び第２外部流体と前記第２セルとの熱授受を交互に行う第２熱交換器と、
前記第１、第２熱交換器への前記第１、第２外部流体の供給を定期的に切り換える流路切換装置と、
を備え、
前記駆動回路は、前記流路切換装置による前記第１、第２外部流体の供給切り換えと同期して前記第１、第２セル中の２つのキャパシタの充放電を切り換えて前記第１、第２セルの発熱及び吸熱を交互に実施することにより、前記第１外部流体を連続的に加熱し、かつ、前記第２外部流体を連続的に冷却することを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項２】
前記流路切換装置は、前記蒸気管に設けられて前記第１セルと前記第２セルとの蒸気移動を制御する蒸気バルブを有し、かつ、蓄熱時に前記蒸気バルブを全閉する請求項１記載のイオン吸着装置。
【請求項３】
前記第１外部流体が流れる第１の外部熱交換器と、前記第２外部流体が流れる第２の外部熱交換器とを有し、
前記流路切換装置は、
前記第１の熱交換器と前記第１の外部熱交換器とを接続し、前記第２の熱交換器と前記第２の外部熱交換器とを接続する第１運転モードと、前記第１の熱交換器と前記第２の外部熱交換器とを接続し、前記第２の熱交換器と前記第１の外部熱交換器とを接続する第２運転モードとを所定時間ごとに切り換える請求項１記載のイオン吸着装置。
【請求項４】
前記流路切換装置は、同期して切り換えられる２つの四方弁を有し、前記駆動回路は、前記２つの四方弁の切り換えに同期して前記第１運転モードと前記第２運転モードとを切り換える請求項３記載のイオン吸着装置。
【請求項５】
前記流路切換装置は、
前記第１、第２熱交換器の入り口側と出口側とに配置されて前記第１外部流体を前記第１、第２熱交換器の一方にのみ流す２つの第１外部流体ダンパと、
前記第１、第２熱交換器の入り口側と出口側とに配置されて前記第２外部流体を前記第１、第２熱交換器の他方にのみ流す２つの第２外部流体ダンパと、
を有し、
前記４つのダンパの切り換えにより、前記第１熱交換器に前記第１外部流体を流し、かつ、前記第２熱交換器に前記第２外部流体を流す第１運転モードと、前記第１熱交換器に前記第２外部流体を流し、かつ、前記第２熱交換器に前記第１外部流体を流す第２運転モードとを所定時間ごとに切り換える請求項１記載のイオン吸着装置。
【請求項６】
前記第１セルは、前記電解液を分離し電気二重層キャパシタを収容する複数の小セルからなり、
前記第２セルは、前記電解液を分離し電気二重層キャパシタを収容する複数の小セルからなり、
前記駆動回路は、前記キャパシタをなす前記第１セルの各電気二重層キャパシタに直列に電圧を印加し、かつ、前記キャパシタをなす前記第２セルの各電気二重層キャパシタに直列に電圧を印加する請求項１記載のイオン吸着装置。
【請求項７】
前記電気二重層キャパシタと並列に所定の電圧値にて降伏するダイオード回路を有する請求項６記載のイオン吸着装置。
【請求項８】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、
前記第１のキャパシタは、電解液が分離される複数の小セルに個別に収容される複数の電気二重層キャパシタを直列接続してなり、
前記第２のキャパシタは、電解液が分離される複数の小セルに個別に収容される複数の電気二重層キャパシタを直列接続してなり、
前記駆動回路は、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを相補的に充放電させることを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項９】
前記各電気二重層キャパシタとそれぞれに並列に所定の電圧値にて降伏する複数のダイオード回路を有する請求項８記載のイオン吸着装置。
【請求項１０】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、
前記駆動回路は、前記第１のキャパシタの充放電させる双方向ＤＣＤＣコンバータと、前記第２のキャパシタの充放電させる双方向ＤＣＤＣコンバータとを有し、前記第１、第２の双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させることにより、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを相補的に充放電させるとともにイオン放出のための前記キャパシタの放電時に前記キャパシタの蓄電電力エネルギーを電源側に回収することを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項１１】
前記駆動回路は、イオン放出のための前記キャパシタの放電時に前記キャパシタの蓄電電圧が均衡電圧未満と半分以下となるまで前記キャパシタの蓄電電力エネルギーを電源側に回収することを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項１２】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、
前記駆動回路は、
スイッチング素子により構成されて前記第１のキャパシタを充電する第１、第２の上アーム素子と、スイッチング素子により構成されて前記第１のキャパシタを放電する第１、第２の下アーム素子とを有する第１のＨブリッジ回路と、
スイッチング素子により構成されて前記第２のキャパシタを充電する第３、第４の上アーム素子と、スイッチング素子により構成されて前記第２のキャパシタを放電する第３、第４の下アーム素子とを有する第２のＨブリッジ回路と、
を有し、
前記第１のＨブリッジ回路と前記第２のＨブリッジ回路とは直列接続されていることを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項１３】
前記第１のＨブリッジ回路の前記第１、第２の下アーム素子と、前記第２のＨブリッジ回路の前記第３、第４の上アーム素子は、前記第１のキャパシタの一端と前記第２のキャパシタの一端とを接続するスイッチング素子からなる第１の中間アーム素子と、前記第１のキャパシタの他端と前記第２のキャパシタの他端とを接続するスイッチング素子からなる第２の中間アーム素子とにより構成される請求項１２記載のイオン吸着装置。
【請求項１４】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタは、所定のイオン移動方向に順番に配列された第１、第２、第３、第４の電極を有し、
前記駆動回路は、前記４種類の電極の電位を交互に変更することにより、前記電解液中の正負のイオンを前記イオン移動方向へ移動させることを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項１５】
前記駆動回路は、前記第１、第３の電極の電位を逆向きに変更する第１の電位変化モードと、前記第２、第４の電極の電位を逆向きに変更する第２の電位変化モードとを交互に実施する請求項１４記載のイオン吸着装置。
【請求項１６】
前記駆動回路は、前記第１、第３の電極からなる第１のキャパシタを交流駆動する第１のＨブリッジと、前記第２、第４の電極からなる第２のキャパシタを交流駆動する第２のＨブリッジとを有する請求項１４記載のイオン吸着装置。
【請求項１７】
前記第１、第２、第３、第４電極は、イオン移動方向において重なっている請求項１４記載のイオン吸着装置。
【請求項１８】
前記イオン吸着装置は、
相対的に高濃度の電解液を有する吸収器と、相対的に低濃度の電解液を有する蒸発器と、前記蒸発器から前記吸収器へ蒸気を送る蒸気管と、前記吸収器と前記蒸発器とを連通する液管と、前記液管に設けられて前記吸収器から前記蒸発器に送られる前記電解液中の正負のイオンを前記吸収器に移動させる再生器とを有する吸収冷凍サイクル装置に装備されて前記再生器を構成する請求項１４記載のイオン吸着装置。
【請求項１９】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
高イオン濃度の電解液を収容する高濃度室と、低イオン濃度の電解液を収容する低濃度室と、前記高濃度室と低濃度室との間に配置されて回転する複数のディスクとを有し、
前記複数のディスクは、周方向に配列されて前記キャパシタを構成する複数の電気二重層キャパシタを有し、
前記複数の電気二重層キャパシタは、前記高濃度室で放電され、かつ、前記低濃度室で充電されることを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項２０】
奇数番目の前記ディスクと偶数番目の前記ディスクとの一方に設けられた前記電気二重層キャパシタの電極は、共通電位をもつ請求項１９記載のイオン吸着装置。
【請求項２１】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
前記キャパシタを構成する複数の電気二重層キャパシタを互いに異なるタイミングで充電及び放電させるロータリーインバータを有し、
前記ロータリーインバータは、
円板面又は円筒面に周方向所定ピッチで設けられて前記複数の電気二重層キャパシタの電極に個別に接続される複数の第１導電部材と、
前記複数の第１導電部材に接しつつ前記ディスクに対して相対回転する高電位の第２導電部材と、
前記複数の第１導電部材に接しつつ前記ディスクに対して相対回転する低電位の第２導電部材と、
を有し、
前記複数の電気二重層キャパシタの電極に交互に高電位と低電位とを与えることを特徴とするイオン吸着装置。
【請求項２２】
前記高電位の第２導電部材と前記低電位の第２導電部材との間、及び、前記低電位の第２導電部材と前記高電位の第２導電部材との間にそれぞれ浮遊電位の第２導電部材を有し、
前記各浮遊電位の第２導電部材は短絡される請求項２１記載のイオン吸着装置。
【請求項２３】
電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、
電気二重層キャパシタからなる前記キャパシタの前記一対の電極の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に有し、蓄電装置を構成することを特徴とする電気二重層コンデンサ装置。
【請求項２４】
前記駆動回路は、双方向ＤＣＤＣコンバータからなる請求項２３記載の電気二重層コンデンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液（帯電粒子を含む液体（又はゲル）又はイオン液体を含む）中の正負のイオン（正負の帯電粒子や帯電分子を含むものとする）を移動させるイオン移動装置に関し、特にその効率的な移動を行うイオン移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液中に作用する静電力を用いた電極へのイオンの吸着を利用して電解液の濃度を増大させる装置は、脱塩装置（脱イオン装置を含む）や吸収式熱移動装置として提案されている。この吸収式熱移動装置はイオン濃度差による、電解液の蒸気圧差を利用して低濃度領域での吸熱や高濃度領域での発熱を行う。通液型コンデンサ（ＦＴＣ）又は容量性脱イオン装置（ＣＤＩ）として知られる従来の脱塩装置は、本質的に電気二重層キャパシタ（ＤＬＣ）の一対の電極が電解液の正負のイオンを電極に吸着する。電解液（イオン含有液）は、電極間の液チャンネルを流れるか又は電極の孔を貫通して流れる。
【０００３】
特許文献１は、蛇行チャンネルを有するＣＤＩを記載している。ＦＴＣ又はＣＤＩによる海水脱塩は大電力を必要とする。特許文献２は、イオンにより飽和した充電済みのＦＴＣ又はＣＤＩの電極対と、イオンが吸着されていない放電済みのＦＴＣ又はＣＤＩの電極対とを直列接続することを提案している。この直列接続により、二つのＦＴＣ又はＣＤＩの電極間電圧はたとえば約０．６Ｖの平衡電位となる。電極間電圧は略等しくなった二つのＦＴＣ又はＣＤＩの電極は切り離され、必要な充電又は放電が更に持続される。しかしながら、特許文献２の装置（図２、図３）は、２つのＦＴＣ又はＣＤＩの直列接続短絡による電力回収のために３つの切り換えスイッチを必要とする。毎分１０回以上の頻繁な切り換え動作が必要となるこの種の切り換えスイッチとして接点摩耗が生じる電磁切り換えスイッチを採用することは非現実的である。けれども、このような複雑な切り換えスイッチ回路をトランジスタのような半導体スイッチにより構成することも容易ではない。これは通常のトランジスタが単方向性であるが、２つのＦＴＣ又はＣＤＩ間の電力の授受は双方向性となるためである。ＭＯＳトランジスタのごとき双方向性トランジスタは、放電と充電とを交互に繰り返す２つのＦＴＣ又はＣＤＩ間の双方向送電の制御に有益である。しかし、ＭＯＳトランジスタの最大電流はその他のトランジスタやサイリスタのそれに比べて小さく、たとえば数千から数万Ａといった大電流を要する脱塩装置や吸収式熱発生装置のイオン移動装置としての使用が困難であった。更に、上記した２つのＦＴＣ又はＣＤＩを直列接続短絡する従来の電力回収技術は、平衡電位に達した後はもはや電力回収を行うことができない。けれども放電すべきＦＴＣ又はＣＤＩはまだ十分な電圧（約０．６Ｖ）をもっているにもかかわらず、放電モードのＦＴＣ又はＣＤＩの残留蓄電蓄電エネルギーを上記平衡電位より更に低電位まで有効利用する技術は知られていなかった。
【０００４】
その他、この種のイオン移動装置の一つであるイオンポンプ（イオンドラッグポンプ）は、一次元配列された複数の電極が液中に一次元移動電界を形成することにより液中のイオン又はこのイオンに随伴する溶媒を移動させる。下記の特許文献２は、２Ｋ〜２０ＭＨｚ、１００〜５００Ｖの２相電圧が印加される電極列と、ＤＣ１００Ｖの電圧が印加される電極列とを液中に対向配置されたイオンポンプを記載する。液中の＋イオン及び−イオンは逆向きに移動する。電気絶縁性の溶媒は、溶媒随伴能力が相対的に高い＋イオンにより液移動方向へドラッグされる。けれども、このイオンポンプでは正負イオンを逆向きに移動するため、正負イオンを同方向へ移動させる用途には適切ではなかった。また、高速の進行する進行波静電界を形成するべく高周波電圧をもちいるため、電力回路のスイッチング損失が大きいという問題もあった。
【０００５】
その他、たとえば活性炭などの多孔カーボンを主成分とする一対の電極を対向させた構造をもつ複数のＤＬＣを電解液中に一次元に配列し、各ＤＬＣの充放電をタイミングをずらせて行うことにより、正負のイオンを一方向に移動させるイオンポンプを実現することができるはずである。けれども、その効率が良い駆動方法や駆動回路についてはいまだ提案されていなかった。結局、この種のイオン移動装置は本質的に低電圧であるため、大電力装置においては損失が少ない低電圧大電流の駆動回路を必要とする。このような電源回路又は駆動回路の観点での改良は、この種のイオン移動装置技術分野で未開発となっていた。
【特許文献１】ＷＯ９５／３２８０３
【特許文献２】ＵＳ２００５／０１４１９９９Ａ１
【発明の開示】
【０００６】
（発明の目的）
本発明は、目的とする方向へのイオンの効率的な移動が可能なイオン移動装置の提供をその第１の目的としている。本発明は、吸収式冷凍サイクル装置として好適なイオン移動装置の提供をその第２の目的としている。本発明は、イオン吸着電極の蓄電エネルギーを有効回収可能なイオン移動装置をその第３の目的としている。本発明はかさばりコストを増大させる活性炭量を低減可能な蓄電装置として好適なイオン移動装置を提供することをその目的としている。
【０００７】
（発明の要約）
以下、イオン吸着装置に関して複数の独立発明が以下に説明される。各発明のイオン吸着装置は、吸収式熱発生装置、脱塩装置、脱イオン装置、人工腎臓、イオン移動装置、蓄電装置として利用されることができる。各発明のイオン吸着装置は、電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつ。各発明のイオン吸着装置は、好適には電気二重層キャパシタにより構成される。電気二重層キャパシタ（ＤＬＣ）は、電気二重層の大きな静電容量をもつキャパシタを意味する。ＤＬＣの電極は、印加される電位に応じてイオンを吸着したり、放出したりする。
【０００８】
第１発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタをそれぞれ収容する前記セルとしての第１セル及び第２セルと、前記第１セル及び第２セルを蒸気流通可能に連通する蒸気管と、第１外部流体及び第２外部流体と前記第１セルとの熱授受を交互に行う第１熱交換器と、第１外部流体及び第２外部流体と前記第２セルとの熱授受を交互に行う第２熱交換器と、前記第１、第２熱交換器への前記第１、第２外部流体の供給を定期的に切り換える流路切換装置とを備え、前記駆動回路は、前記流路切換装置による前記第１、第２外部流体の供給切り換えと同期して前記第１、第２セル中の２つのキャパシタの充放電を切り換えて前記第１、第２セルの発熱及び吸熱を交互に実施することにより、前記第１外部流体を連続的に加熱し、かつ、前記第２外部流体を連続的に冷却することを特徴としている。すなわち、この発明のイオン吸着装置は、交互に放熱と吸熱とを行う２つのセルに個別に収容される２つのキャパシタ（好適には電気二重層キャパシタ）により構成される。この発明によれば、２つのセルにより連続的に吸熱及び放熱を行う吸収式熱発生装置を実現することができる。
【０００９】
好適な態様において、前記流路切換装置は、前記蒸気管に設けられて前記第１セルと前記第２セルとの蒸気移動を制御する蒸気バルブを有し、かつ、蓄熱時に前記蒸気バルブを全閉する。このようにすれば、２つのセルの電解液のイオン濃度を保持することができるので、一種の蓄熱動作を実現することができ、蒸気バルブを開くことで直ちに放熱動作と吸熱動作とを強力に再開することができる。
【００１０】
好適な態様において、前記第１外部流体が流れる第１の外部熱交換器と、前記第２外部流体が流れる第２の外部熱交換器とを有し、前記流路切換装置は、前記第１の熱交換器と前記第１の外部熱交換器とを接続し、前記第２の熱交換器と前記第２の外部熱交換器とを接続する第１運転モードと、前記第１の熱交換器と前記第２の外部熱交換器とを接続し、前記第２の熱交換器と前記第１の外部熱交換器とを接続する第２運転モードとを所定時間ごとに切り換える。第１外部流体及び第２外部流体は、好適には冷却水及び被冷却水とされる。このようにすれば、２つのセルが発生する熱及び冷熱を効率よく外部に移動することができる。
【００１１】
好適な態様において、前記流路切換装置は、同期して切り換えられる２つの四方弁を有し、前記駆動回路は、前記２つの四方弁の切り換えに同期して前記第１運転モードと前記第２運転モードとを切り換える。このようにすれば、外部流体回路を簡素に構成することができる。
好適な態様において、前記流路切換装置は、前記第１、第２熱交換器の入り口側と出口側とに配置されて前記第１外部流体を前記第１、第２熱交換器の一方にのみ流す２つの第１外部流体ダンパと、前記第１、第２熱交換器の入り口側と出口側とに配置されて前記第２外部流体を前記第１、第２熱交換器の他方にのみ流す２つの第２外部流体ダンパとを有し、前記４つのダンパの切り換えにより、前記第１熱交換器に前記第１外部流体を流し、かつ、前記第２熱交換器に前記第２外部流体を流す第１運転モードと、前記第１熱交換器に前記第２外部流体を流し、かつ、前記第２熱交換器に前記第１外部流体を流す第２運転モードとを所定時間ごとに切り換える。このようにすれば、装置構成を簡素に構成することができる。
【００１２】
好適な態様において、前記第１セルは、前記電解液を分離しＤＬＣを収容する複数の小セルからなり、前記第２セルは、前記電解液を分離しＤＬＣを収容する複数の小セルからなり、前記駆動回路は、前記キャパシタをなす前記第１セルの各ＤＬＣに直列に電圧を印加し、かつ、前記キャパシタをなす前記第２セルの各ＤＬＣに直列に電圧を印加する。このようにすれば、駆動回路の出力電圧を増大することができるため、駆動回路の損失を低減することができる。
好適な態様において、前記ＤＬＣと並列に順方向に接続されて所定の電圧値にて降伏するダイオード回路を有する。このようにすれば、直列に接続されたＤＬＣの一つに電気分解電圧を超える大の電圧が印加されるてガスが発生するのを簡素な回路で防止することができる。
【００１３】
第２発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、前記第１のキャパシタは、電解液が分離される複数の小セルに個別に収容される複数のＤＬＣを直列接続してなり、前記第２のキャパシタは、電解液が分離される複数の小セルに個別に収容される複数のＤＬＣを直列接続してなり、前記駆動回路は、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを相補的に充放電させることを特徴としている。すなわち、この発明のイオン吸着装置は、互いに実質的に電気絶縁されるとともに直列接続された複数のＤＬＣによりそれぞれ構成される２つのキャパシタを交互に充放電するので、駆動電圧を増大することができ、抵抗損失を低減することができる。
好適な態様において、前記各ＤＬＣとそれぞれに並列に所定の電圧値にて降伏する複数のダイオード回路を有する。このようにすれば、直列に接続されたＤＬＣの一つに電気分解電圧を超える大電圧が印加されて、ガスが発生するのを簡素な回路で防止することができる。
【００１４】
第３発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、前記駆動回路は、前記第１のキャパシタの充放電させる双方向ＤＣＤＣコンバータと、前記第２のキャパシタの充放電させる双方向ＤＣＤＣコンバータとを有し、前記第１、第２の双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させることにより、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを相補的に充放電させるとともにイオン放出のための前記キャパシタの放電時に前記キャパシタの蓄電電力エネルギーを電源側に回収することを特徴としている。すなわち、この発明のイオン吸着装置は、２つの双方向ＤＣＤＣコンバータにより２つのキャパシタを逆動作させる。このようにすれば、たとえば第１のキャパシタの充電時に、第２のキャパシタを十分に電源側へ放電させることができるため、電力回収効率がよく、かつ、駆動回路の入力電流の電流リップルも低減することができる。
好適な態様において、前記駆動回路は、イオン放出のための前記キャパシタの放電時に前記キャパシタの蓄電電圧が均衡電圧未満と半分以下となるまで前記キャパシタの蓄電電力エネルギーを電源側に回収する。なお、ここで言う均衡電圧とは、２つのキャパシタを短絡させた時の一つのキャパシタの端子電圧を言う。このようにすれば、電力効率の向上により、装置の運転コストを低減することができる。
【００１５】
第４発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタとして第１、第２のキャパシタを有し、前記駆動回路は、スイッチング素子により構成されて前記第１のキャパシタを充電する第１、第２の上アーム素子と、スイッチング素子により構成されて前記第１のキャパシタを放電する第１、第２の下アーム素子とを有する第１のＨブリッジ回路と、スイッチング素子により構成されて前記第２のキャパシタを充電する第３、第４の上アーム素子と、スイッチング素子により構成されて前記第２のキャパシタを放電する第３、第４の下アーム素子とを有する第２のＨブリッジ回路とを有し、前記第１のＨブリッジ回路と前記第２のＨブリッジ回路とは直列接続されていることを特徴としている。このようにすれば、駆動回路の電源電圧を増大することができるとともに、キャパシタの蓄電電力を有効利用することができる。
好適な態様において、前記第１のＨブリッジ回路の前記第１、第２の下アーム素子と、前記第２のＨブリッジ回路の前記第３、第４の上アーム素子は、前記第１のキャパシタの一端と前記第２のキャパシタの一端とを接続するスイッチング素子からなる第１の中間アーム素子と、前記第１のキャパシタの他端と前記第２のキャパシタの他端とを接続するスイッチング素子からなる第２の中間アーム素子とにより構成される。このようにすれば、駆動回路を簡素に構成することができる。
【００１６】
第５発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタは、所定のイオン移動方向に順番に配列された第１、第２、第３、第４の電極を有し、前記駆動回路は、前記４種類の電極の電位を交互に変更することにより、前記電解液中の正負のイオンを前記イオン移動方向へ移動させる。このようにすれば、簡素な駆動によりイオンを効率よく移動させることができるイオンポンプを実現することができる。また、駆動回路の構成も簡素となる。
好適な態様において、前記駆動回路は、前記第１、第３の電極の電位を逆向きに変更する第１の電位変化モードと、前記第２、第４の電極の電位を逆向きに変更する第２の電位変化モードとを交互に実施する。これにより、正負のイオンを同一方向へ効率よく移動させることができる。
好適な態様において、前記駆動回路は、前記第１、第３の電極からなる第１のキャパシタを交流駆動する第１のＨブリッジと、前記第２、第４の電極からなる第２のキャパシタを交流駆動する第２のＨブリッジとを有する。このようにすてば、２つのＨブリッジ（Ｈブリッジ回路）により、イオンを正負のイオンを同一方向へ効率よく移動させることができる。
【００１７】
好適な態様において、前記第１、第２、第３、第４電極は、イオン移動方向において重なっている。つまり、この態様では、第２電極は第１、第３電極とイオン移動方向においてオーバーラップし、第３電極は第２、第４電極とイオン移動方向においてオーバーラップし、第４電極は第４、第１電極とイオン移動方向においてオーバーラップしているので、イオン移動効率を向上することができる。
好適な態様において、前記イオン吸着装置は、相対的に高濃度の電解液を有する吸収器と、相対的に低濃度の電解液を有する蒸発器と、前記蒸発器から前記吸収器へ蒸気を送る蒸気管と、前記吸収器と前記蒸発器とを連通する液管と、前記液管に設けられて前記吸収器から前記蒸発器に送られる前記電解液中の正負のイオンを前記吸収器に移動させる再生器とを有する吸収冷凍サイクル装置に装備されて前記再生器を構成する。このようにすれば、簡素な構成をもつ連続駆動型吸収冷凍サイクル装置を実現することができる。
【００１８】
第６発明のイオン吸着装置は、電解液を収容するセル中に設けられた一対の電極をもち充放電によりイオン吸着とイオン放出とを行うキャパシタと、前記キャパシタの印加電圧を制御する駆動回路とをもつイオン吸着装置において、高イオン濃度の電解液を収容する高濃度室と、低イオン濃度の電解液を収容する低濃度室と、前記高濃度室と低濃度室との間に配置されて回転する複数のディスクとを有し、前記複数のディスクは、周方向に配列されて前記キャパシタを構成する複数のＤＬＣを有し、前記複数のＤＬＣは、前記高濃度室で放電され、かつ、前記低濃度室で充電されることを特徴としている。本発明によれば、回転するディスクに設けられた多数のＤＬＣが、低濃度室で吸着したイオンを高濃度室で放出するため、効率よくイオン移動を行うことができる。
好適な態様において、奇数番目の前記ディスクと偶数番目の前記ディスクとの一方に設けられた前記ＤＬＣの電極は、共通電位をもつ。これにより、電極構成を簡素化することができる。
【００１９】
第７発明のイオン吸着装置は、前記キャパシタを構成する複数のＤＬＣを互いに異なるタイミングで充電及び放電させるロータリーインバータを有し、前記ロータリーインバータは、円板面又は円筒面に周方向所定ピッチで設けられて前記複数のＤＬＣの電極に個別に接続される複数の第１導電部材と、前記複数の第１導電部材に接しつつ前記ディスクに対して相対回転する高電位の第２導電部材と、前記複数の第１導電部材に接しつつ前記ディスクに対して相対回転する低電位の第２導電部材とを有し、前記複数のＤＬＣの電極に交互に高電位と低電位とを与えることを特徴としている。このようにすれば、低電圧のＤＬＣを充放電する大電流駆動回路を簡素に構成することができる。
好適な態様において、前記高電位の第２導電部材と前記低電位の第２導電部材との間、及び、前記低電位の第２導電部材と前記高電位の第２導電部材との間にそれぞれ浮遊電位の第２導電部材を有し、前記各浮遊電位の第２導電部材は短絡される。このようにすれば、ＤＬＣの蓄電電力を回収できるＤＬＣ充放電用ロータリーインバータを実現することができる。
【００２０】
第８発明のイオン吸着装置は、ＤＬＣからなる前記キャパシタの前記一対の電極の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に有し、蓄電装置を構成することを特徴としている。すなわち、この発明は、ＤＬＣ用の電極（好適には多孔炭素電極）をもつ電気透析装置を蓄電装置として用いる。このようにすれば、たとえば活性炭からなる多孔炭素電極の使用量を低減しつつ濃淡電池電圧を利用して蓄電電圧を増大することができる。電解液としては、たとえば水酸化カリウムや水酸化リチウムなどのアルカリ液又は塩化カリウムや塩化リチウムなどの塩溶液を用いることができる。
陽イオン交換膜（カチオン膜）は、陽イオン（正イオン）が通過し、陰イオン（負イオン）をブロックする膜である。陰イオン交換膜（アニオン膜）は、陰イオンを通過させ、陽イオンを通過させない膜である。電解液はゲルでもよい。すなわち、この発明の電気二重層コンデンサは、陰イオンを吸着する陽極と、陽イオンを吸着する陰極との間に陽イオン交換膜（カチオン膜）と陰イオン交換膜（アニオン膜）とが交互に配置される。両極間の印加電圧は、電解液の電気分解電圧値（ガス発生電圧値）未満に制御される。このようにすれば、両極における電気二重層による大きな容量蓄電現象と、イオン交換膜により隔てられたイオン濃縮液とイオン希釈液との間の濃度エネルギー（化学エネルギー）蓄積現象との両方を用いて電気エネルギーの蓄積及び放出を行うことができる。このため、従来の濃淡電池は、ＤＬＣや濃淡電池に比べて体積、重量あたりの蓄電容量を大幅に増大することができる。また、活性炭使用量を減らすことができるため、コストダウンも可能となる。本発明の電気エネルギーの蓄積放出装置の他の利点は、ＤＬＣ及び濃淡電池が本質的に化学反応を用いないため、高価な触媒や材料を必要とせず、かつ、サイクル劣化が少ないことである。
【００２１】
従来において、陰イオン交換膜の両側に配置された２室に高イオン濃度液（イオン濃縮液）と低イオン濃度液（イオン希釈液）とを別々に供給し、両液間の化学エネルギーを電極により電力として外部に取り出す技術は、濃淡電池技術又は濃淡発電技術として知られている。しかし、この技術は、上記２室に常にイオン濃縮液とイオン希釈液とを供給し、連続的に発電することを想定している。同様の脱塩技術でも、イオン濃縮液とイオン希釈液とは、連続的に外部に排出される。これに対して、本発明では、装置の各室にイオン濃縮液及びイオン希釈液を供給することはなく、電解液としてはクローズドサイクルとなっている。このため、各室の両イオン性電解質は、液体でなくてもよく、たとえばゲル状でもよい。また、石綿などの多孔性材料に充填することもできる。また、各室の両イオン性電解質の量は必要最小限でよく、各室の両イオン性電解質（たとえば水酸化カリウム水溶液）の量が少ないほど充電時のそのイオン濃度変化が大きく、大きなイオン濃淡エネルギーを蓄積することができる。本発明は、イオン濃縮液及びイオン希釈液を外部に放出又は外部から供給する代わりに、通常のコンデンサと同じく所定の充電量が充電された後は放電を行う。これにより、イオン濃淡エネルギーの蓄積と放出とが電力エネルギーとして行われる。
好適な態様において、前記駆動回路は、双方向ＤＣＤＣコンバータからなる。このようにすれば、濃淡電池のイオン濃度差の変化による電圧変動を良好に吸収することができるので、安定した出力電圧を得ることができる。
【００２２】
好適な態様において、前記ＤＬＣの充電の進行に伴う前記各室の間の濃度差の増大に対抗して、前記電極界面における電気分解ガスの発生量が許容範囲未満となる所定のしきい電圧値の範囲内で徐々に端子電圧を増大させる充電制御を行う電圧制御装置を有する。これにより、両イオン性電解質として水溶液を採用したとしても充電動作時に電極界面からの電気分解ガスの発生を抑止することができる。
好適な態様において、充電完了時に、前記濃度増大室のイオン濃度は運転温度における前記両イオン性電解質の最大濃度値の９０％未満とされ、前記濃度減少室のイオン濃度は運転温度における前記両イオン性電解質の最大濃度値の１０％以上とされる。このようにすれば、内部損失増大を抑止しつつ蓄電エネルギーを増大することができる。以下、更に説明する。充電完了は、既述したように陽極又は陰極の電気分解ガス発生未満の充電終止電圧値でのイオン吸着能力に依存する。この充電は、電気抵抗を通じて定電圧型静電容量素子の充電とみなすことができる。この態様では、濃度増大室のイオン濃度を最大濃度値の９０％未満としているので結晶析出を防止することができ、濃度減少室のイオン濃度を最大濃度値の１０％以上としているので、イオン濃度低下による両イオン性電解質の電気抵抗増大を防止でき、ＤＬＣの抵抗損失を低減することができる。
【００２３】
好適な態様において、前記ＤＬＣの放電に伴う前記各室のイオン濃度差の減少に伴う端子電圧の低下に応じて、前記端子電圧を所定の定出力電圧値に変更する放電制御のための電圧制御装置を有する。このようにすれば、安定した電源電圧で外部負荷に電力を供給することができる。なお、上記した充電制御用の電圧制御装置及び放電制御用の電圧制御装置は、いわゆるＤＣＤＣコンバータを採用することができる。このＤＣＤＣコンバータの損失低減のうえで、ＤＣＤＣコンバータを昇降圧双方向ＤＣＤＣコンバータとし、その充電時及び放電時の入出力電圧の電圧変換率は、ｋ１（０．７未満）〜ｋ２（１．３以上）の範囲で徐々に変更されることが好適である。すなわち、電圧変換率が１を中心としてその前後に設定されているので、ＤＣＤＣコンバータの損失を減らすことができる。
好適な態様において、前記陽極室及び前記陰極室の少なくとも一方又はそれに隣接乃至近接する他の室の電解質電位を検出する電位プローブ電極と、前記陽極及び陰極の少なくとも一方の電位と前記電位プローブ電極の電位との間の電位差を高入力インピーダンス状態で検出する検出回路と、前記検出回路が検出した前記電位差が所定しきい値を超えないように充電時に前記ＤＬＣの端子電圧を制御する電圧制御装置とを有する。このようにすれば、両イオン性電解質からのガス発生を防止しつつＤＬＣの蓄電能力を最大限に保つことができる。
【００２４】
好適な態様において、前記ＤＬＣの端子電圧Ｖ１との変動を補償するＤＣＤＣコンバータを有し、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧Ｖ２と前記ＤＬＣの端子電圧Ｖ１との直列電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が一対の外部入出力端子に印加され、直列電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が、ＤＣＤＣコンバータの一対の入力端に印加され、前記ＤＣＤＣコンバータは、直列電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が所定目標電圧値となるように制御される。このようにすれば、ＤＣＤＣコンバータを小型化することができる。
【００２５】
上記した各発明に好適に採用されるＤＬＣの多孔炭素質電極は、たとえば活性炭繊維シートにより構成することができる。たとえば比表面積が７００〜２５００平方ｍ／ｇで、シートに１３０±５０ｇ／平方ｍ程度の活性炭を含有する厚さが０．４〜１．０ｍｍ程度の活性炭繊維シートを用いることができる。たとえばクラレケミカル社製「クラクティブ」（商品名）や日本カイノール社製「カイノール活性炭繊維」等を採用することができる。正負の活性炭電極の間にイオン透過性のスペーサを設けることも当然可能である。活性炭電極をイオン透過性のシートにより包むこともできる。このシートとしては、合成樹脂繊維を集積させた不織布や射出成型等により形成されたメッシュ状の成形体を使用することができる。電気絶縁性シートの厚さは、０．０１〜０．５ｍｍ、更に好適には０．０２〜０．３ｍｍとすることが好適である。たとえば、クラレ社製「メルトブロー」（商品名）のような多数の透孔を穿設して通液性を改善した合成樹脂不織布は、このイオン透過機能をもつ電気絶縁シートとして好適である。電解液として、帯電粒子又はイオンを含む電気絶縁性の液体又はゲルを用いても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のイオン吸着装置及びそれを用いた装置の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
実施形態１を図１を参照して説明する。図１は、本発明のイオン吸着装置を用いた吸収式熱発生装置（吸収式冷凍サイクル装置）の模式ブロック図である。この吸収式熱発生装置は、容器であるセル１、２、熱交換器３、４、外部熱交換器５、６、ポンプ７、８、四方弁９、１０、駆動回路１１、制御回路１２を有している。図１において、破線は、セル１、２間の蒸気流通を行う蒸気管、実線は、各熱交換器３〜６間の外部流体（熱媒）移動のための液管を示す。
セル１は、電解液Ｌと、ＤＬＣ（キャパシタ）１３とを収容している。セル２は、電解液Ｌと、ＤＬＣ（キャパシタ）１４とを収容している。電解液ＬはたとえばＫＯＨ水溶液、ＬｉＢｒ水溶液、アンモニア水溶液などを採用することが好適であるがそれに限定されない。ＤＬＣ１３、１４は、一定の隙間を挟んで対面する一対の電極により構成されている。良く知られているように、電極として多孔性炭素材料を主要素とすることが好適である。ＤＬＣ１３、１４は駆動回路１１から電圧を供給されている。熱交換器３はセル１と熱授受する間接熱交換器であり、熱交換器４はセル１と熱授受する間接熱交換器である。外部熱交換器５は室内空調用の間接熱交換器であり、外部熱交換器６は外気放熱用の間接熱交換器である。駆動回路１１は、ＤＬＣ１３、１４への印加電圧を制御する。制御回路１２は、ポンプ７、８、四方弁９、１０及び駆動回路１１を制御するマイコン内蔵のコントローラである。
【００２７】
次に、第１運転モードの動作を図１を参照して説明する。ポンプ７は、外部（室内）熱交換器５、四方弁９、熱交換器３及び四方弁１０を通じて被冷却水を循環している。ポンプ８は、外部（外気）熱交換器６、四方弁９、熱交換器４及び四方弁１０を通じて冷却水を循環している。駆動回路１１は、ＤＬＣ１３に所定値（たとえば１．２〜２Ｖ）の直流電圧を印加して、ＤＬＣ１３を充電している。これにより、セル１の電解液Ｌに含まれる正負のイオンがＤＬＣ１３に吸着され、セル１の電解液Ｌは低濃度となり、その沸点が低下する。その結果、セル１の電解液Ｌの溶媒（ここでは水）は、熱交換器３から潜熱を吸収して水蒸気となり、蒸気管（破線図示）を通じてセル２に送られる。熱交換器３の被冷却水は低温となって、外部（室内）熱交換器５を冷却する。駆動回路１１は、ＤＬＣ１４に０Ｖの電圧を電圧を印加し、ＤＬＣ１４の一対の電極を短絡している。これにより、ＤＬＣ１４は放電され、
ＤＬＣ１４の電極に吸着された正負のイオンが電解液Ｌに放出され、電解液Ｌは高濃度となり、その沸点が上昇する。その結果、セル２の電解液Ｌは、水蒸気を吸収して凝縮熱を発生し、熱交換器４内の冷却水はこの凝縮熱を吸収して高温となって、外部熱交換器６から外気に放熱される。
【００２８】
次に、第２運転モードの動作を図２を参照して説明する。セル１のＤＬＣ１３のイオン吸着がほぼ飽和し、セル２のＤＬＣ１４からのイオン放出がほぼ終了した時点で、駆動回路１１は、セル１のＤＬＣ１３への印加電圧をほぼ０として、ＤＬＣ１３の一対の電極を短絡する。また、駆動回路１１は、セル２のＤＬＣ１３に所定値（たとえば１．２〜２Ｖ）の直流電圧を印加して、ＤＬＣ１３を充電する。これとほぼ同時に、四方弁９、１０を切り換える（図２参照）。これにより、セル１が高温となり、セル２が低温となる。セル１の熱は、熱交換器３、四方弁１０、ポンプ８、外部熱交換器６、四方弁９の順に流れる冷却水により、外部（外気）熱交換器６に送られる。セル２の冷熱は、熱交換器４、四方弁１０、ポンプ７、外部（室内）熱交換器５、四方弁９の順に流れる被冷却水により、外部（室内）熱交換器６に送られる。
【００２９】
つまり、この実施形態によれば、２つのセル１、２が交互に吸熱動作を行うため、外部（室内）熱交換器５はほぼ連続して冷熱を発生することができる。なお、四方弁９，１０の切り換えにより、外部熱交換器５を高温とし、外部熱交換器６を低温とするヒートポンプ動作も可能である。その他、四方弁９，１０を外気が進入しない密閉構造とすれば、ヒートパイプを用いて熱交換器３、４と外部熱交換器６、７との間の熱流体流通を行うこともできる。
上記した運転モード１から運転モード２への切り換え過渡期間において、セル１のＤＬＣ１３への印加電圧を徐々に増加し、セル２のＤＬＣ１４への印加電圧を徐々に低下してもよい。上記した運転モード１から運転モード２への切り換え過渡期間において、セル１のＤＬＣ１３への印加電圧を徐々に低下し、セル２のＤＬＣ１４への印加電圧を徐々に増大してもよい。更に、四方弁９、１０の切り換えは、上記切り換え過渡期間の好適な時点にて行えばよい。また、熱交換器３、４のうち蒸発側の熱交換器の温度が十分に低温となってから、この低温となった熱交換器と外部（室内）熱交換器５とを熱的に連結するように四方弁９、１０の切り換え遅延やポンプ７のオンオフを行ってもよい。ポンプ７、８は、同軸配置されて単一のモータにより駆動される。四方弁９、１０も同軸配置されて単一のモータにより駆動される。これにより、装置構造を大幅に簡素化することができる。
【００３０】
（変形態様１）
実施形態１の吸収式熱発生装置の変形態様を図３を参照して説明する。ただし、図３の符号は、図１、図２の符号と無関係である。吸収式熱発生装置９は、実施例１のセルに相当する吸収蒸発タンク９１、９２と、溶媒蒸気流量調整用の弁９３と、ＤＬＣ９４、９５と、実施例１の駆動回路に相当する電源９６、９７と、熱交換器９８、９９とをもつ。ＤＬＣ９４、９５は、電解液中にて所定ギャップを隔てて対面する一対の活性炭電極からなり、ＤＬＣ９４は電源９６から、ＤＬＣ９５は電源９７から給電されている。熱交換器９８は吸収蒸発タンク９１内の電解液と熱交換し、熱交換器９９は吸収蒸発タンク９２内の電解液と熱交換する。
この装置の動作を説明する。電源９６は、ＤＬＣ９４の電極ペア間に直流電圧を印加して、吸収蒸発タンク９１内の電解液のイオンを吸着する。電源９７はＤＬＣ９４の電極ペア間を短絡して、吸収蒸発タンク９２内の電解液に吸着イオンを放出する。これにより、吸収蒸発タンク９１内の電解液のイオン濃度が低下し、吸収蒸発タンク９２内の電解液のイオン濃度が増大する。これにより、両タンク９１、９２内の蒸気圧差が生じる。弁９３を開くと、吸収蒸発タンク９１からたとえば水蒸気のごとき溶媒蒸気が蒸発し、この溶媒蒸気は、弁９３を通じて吸収蒸発タンク９２内の電解液に吸収される。これにより、吸収蒸発タンク９１は熱交換器９８から吸熱し、吸収蒸発タンク９２は熱交換器９９に放熱する。
【００３１】
次に、電源９６は、ＤＬＣ９４の電極ペア間を短絡して、吸収蒸発タンク９１内の電解液に吸着イオンを放出する。電源９７はＤＬＣ９４の電極ペア間に直流電圧を印加して、吸収蒸発タンク９２内の電解液のイオンを吸着する。これにより、吸収蒸発タンク９２内の電解液のイオン濃度が低下し、吸収蒸発タンク９１内の電解液のイオン濃度が増大する。これにより、両タンク９１、９２内の蒸気圧差が生じる。弁９３を開くと、吸収蒸発タンク９２からたとえば水蒸気のごとき溶媒蒸気が蒸発し、この溶媒蒸気は、弁９３を通じて吸収蒸発タンク９１内の電解液に吸収される。これにより、吸収蒸発タンク９２は熱交換器９９から吸熱し、吸収蒸発タンク９１は熱交換器９８に放熱する。つまり、この態様では、吸収蒸発タンク９１、９２に個別に配置されたＤＬＣ９４、９５を逆動作させる。これにより、吸収蒸発タンク９１、９２間を溶媒蒸気が往復し、その結果として熱交換器９８、９９は交互に放熱、吸熱する。冷却水及び被冷却水が、熱交換器９８、９９に切り換えて送られる。冷房モードでは、加熱されるべき水は室温空気から吸熱し、冷却されるべき水は外気に放熱する。暖房モードでは、冷却されるべき水は室温空気に放熱し、加熱されるべき水は外気から吸熱する。結局、この態様は、蒸気流通を断続する弁９３をもつ点において実施形態１と異なっている。この弁９３を閉じ、電源９６、９７をオフすることにより、ＤＬＣ９４、９５の一方を高濃度状態、他方を低濃度状態に維持することができる。これにより、一種の化学的蓄熱効果を維持することができ、電源９４、９５のオンと、弁９３の開放により速やかに冷房を開始することができる。
【００３２】
（変形態様２）
図３に示すＤＬＣ内蔵型のセルすなわち吸収蒸発タンクをそれぞれ複数並列に連結した吸収式熱発生装置の例を図４を参照して説明する。この態様は、図３に示す吸収蒸発タンク９１、９２のペアを４つ設け、各冷媒蒸気通路を共通としたものである。同一運転モードで動作する４つの吸収蒸発タンクに内蔵される４つのＤＬＣは直列接続される。これにより、電源１００の出力電圧を高電圧化することができる。放出モードのＤＬＣ及び吸着モードのＤＬＣは、双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータを通じて電力授受する。
まず、構造を説明する。９１Ａ〜９１Ｄは図３に示す吸収蒸発タンク９１と同じであり、９２Ａ〜９２Ｄは図３に示す吸収蒸発タンク９２と同じである。互いに対面する電極９４１、９４２のペアからなるＤＬＣが吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄにそれぞれ内蔵されている。それぞれ対面する電極９４５、９５２のペアからなるＤＬＣが吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄにそれぞれ内蔵されている。吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄは共通の熱交換器９８（図３参照）と熱授受し、吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄは共通の熱交換器９９（図３参照）と熱授受する。１１１は、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄと弁９３とを接続する溶媒蒸気配管、１１２は吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄと弁９３とを接続する溶媒蒸気配管である。
【００３３】
４対の電極９４１、９４２は直列に接続され、４対の電極ペア９５１、９５２は直列接続されている。電源１００は、４対の電極ペア９４１、９４２に直列に駆動電圧Ｖ１を出力する。電源１００は、４対の電極ペア９５１、９５２に直列に駆動電圧Ｖ２を出力する。駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ２とは逆の波形で動作される。すなわち、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄの電解液を高濃度、吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄの電解液を低濃度とする期間に、駆動電圧Ｖ１は０Ｖとされ、駆動電圧Ｖ２は電気分解が生じない範囲の値とされる。これにより、吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄから弁９３を通じて吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄに溶媒蒸気が流れ、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄが放熱し、吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄが吸熱する。
吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄの電解液を高濃度、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄの電解液を低濃度とする期間に、駆動電圧Ｖ２は０Ｖ（電極短絡によるイオン放出状態）とされ、駆動電圧Ｖ１は電気分解が生じない範囲の値（イオン吸着状態）とされる。これにより、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄから弁９３を通じて吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄに溶媒蒸気が流れ、吸収蒸発タンク９２Ａ〜９２Ｄが放熱し、吸収蒸発タンク９１Ａ〜９１Ｄが吸熱する。以下、上記２つのモードを交互に実施する。たとえば冷房モードでは、上記モードの切り替えに同期して冷水と冷却水とが弁の切り替えにより切り替えられ、吸熱中の吸収蒸発タンクに常に冷水を流し、放熱中の吸収蒸発タンクに外気放熱用の冷却水を流す。
【００３４】
電源１００は双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータにより構成されている。１０１、１０２は、電極ペア９４１、９４２の直列接続体の両端をなす第１端子対であり、１０３、１０４は、電極ペア９５１、９５２の直列接続体の両端をなす第２端子対である。第１端子対１０１、１０２は、双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータの入力端対に接続され、第２端子対１０３、１０４は、双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータの出力端対に接続されている。１０５、１０６は図略の外部直流電源から直流電力を受け取るための端子である。双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータ自体は、電子回路技術分野にて公知であるため詳細な説明は省略する。双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータに内蔵の半導体スイッチング素子のデューティ比を変更することにより、送電方向の切り替えと、昇圧比又は降圧比が調整される。
電源１００の動作を説明する。最初に、駆動電圧Ｖ１が電極ペア９４１、９４２の直列接続体に印加され、電極ペア９５１、９５２の直列接続体に０Ｖの駆動電圧Ｖ２が印加される（短絡）。次に、駆動電圧Ｖ１を０Ｖとし、駆動電圧Ｖ２をある大きさに変更する動作を説明する。電源回路１００の双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータを駆動して、第１端子対１０１、１０２からその第２端子対１０３、１０４側に電力を送電する。第１端子対１０１、１０２には、直列接続された電極ペア９４１、９４２の直列接続体に蓄電された電力エネルギーが給電されている。すなわち、電極ペア９４１、９４２を放電する電力エネルギーにより電極ペア９５１、９５２が充電される。抵抗損失などにより、不足する電力エネルギーは、上記送電により第１端子対１０１、１０２間の電圧が所定値以下となった段階で、双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータの入力端対を、第１端子対１０１、１０２から外部電源電圧受け取り用の端子対１０５、１０６に切り替え、かつ、第１端子対１０１、１０２間を短絡することによりなされる。これにより、電極ペア９５１、９５２の最後の充電は、外部電源電力により遂行される。
【００３５】
次に、駆動電圧Ｖ２を０Ｖとし、駆動電圧Ｖ１をある大きさに変更する動作を説明する。電源回路１００をなす双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータを駆動して、第２端子対１０３、１０４からその第１端子対１０１、１０２側に電力を送電する。電極ペア９４１、９４２は、電極ペア９５１、９５２を放電する電力エネルギーにより充電される。抵抗損失などにより、不足する電力エネルギーは、上記送電により第２端子対１０３、１０４間の電圧が所定値以下となった段階で、双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータの入力端対を、第２端子対１０３、１０４から外部電源電圧受け取り用の端子対１０５、１０６に切り替え、かつ、第１端子対１０３、１０４間を短絡することによりなされる。これにより電極ペア９４１、９４２の最後の充電は、外部電源電力により遂行される。なお、この双方向昇降圧ＤＣＤＣコンバータにより、イオン放出中の電気二重層電極ペアからイオン吸着中の電気二重層電極ペアへの送電は、吸収式熱発生装置だけでなく、その他の脱塩装置やイオン移動装置や脱イオン装置などに適用することもできる。
【００３６】
（変形態様３）
ＤＬＣ内蔵型のセルすなわち吸収蒸発タンクの熱を直列に移動させる吸収式熱発生装置の変形態様を図５、図６を参照して説明する。この態様は、図３に示す吸収蒸発タンク９１と同じ構造の吸収蒸発タンク９０Ａ〜９０Ｄを一列に配置し、各タンク間を熱交換器１１２〜１１４で直列に熱授受可能としたものである。先頭の吸収蒸発タンク９０Ａは第１の外部熱源（図示せず）と熱交換器１１１とにより熱授受し、最後の吸収蒸発タンク９０Ｄは第２の外部熱源（図示せず）と熱交換器１１１とにより熱授受している。
吸収蒸発タンク９０Ａ〜９０Ｄには、ＤＬＣを構成する電極ペア１１０がそれぞれ内蔵されている。電極ペア１１０は、図４に示される互いに対面する一対の電極９４１、９４２により構成されている。奇数番目の吸収蒸発タンク９０Ａ、９０Ｃの電極ペア１１０は直列接続されて図略の第１電源回路から給電され、偶数番目の吸収蒸発タンク９０Ｂ、９０Ｄの電気二重層電極ペア１１０は直列接続されて図略の第２電源回路から給電されている。本発明で言う駆動回路を構成する第１電源回路及び第２電源回路は、図４に示す電源１００により構成されることができる。この場合、第１電源回路は電源１００の第１端子対１０１、１０２により構成され、第２電源回路は電源１００の第２端子対１０３、１０４により構成される。１２１〜１２４は開閉弁である。弁１２１は吸収蒸発タンク９０Ａと９０Ｂとを接続し、弁１２２は吸収蒸発タンク９０Ｂと９０Ｃとを接続し、弁１２３は吸収蒸発タンク９０Ｃと９０Ｄとを接続し、弁１２４は吸収蒸発タンク９０Ｄと９０Ａとを接続している。
【００３７】
次に、動作を説明する。電極ペア１１０がイオン吸着しない同温度条件にて、吸収蒸発タンク９０Ａのイオン濃度はその飽和溶解度の６０％、吸収蒸発タンク９０Ｂのイオン濃度はその飽和溶解度の５０％、吸収蒸発タンク９０Ｃのイオン濃度はその飽和溶解度の４０％、吸収蒸発タンク９０Ｄのイオン濃度はその飽和溶解度の３０％とされていると仮定する。
（動作モードＡ）
図５は、吸収蒸発タンク９０Ａから９０Ｂに、吸収蒸発タンク９０Ｃから９０Ｄに冷媒蒸気を移送する動作モードＡを示す。弁１２１、１２３は開き、弁１２２、１２４は閉じられる。吸収蒸発タンク９０Ａの電極ペア１１０には直流電圧が印加されて濃度は４０％となる。吸収蒸発タンク９０Ａの電極ペア１１０には直流電圧が印加されて濃度は２０％となる。吸収蒸発タンク９０Ｂ、９０Ｃの電極ペア１１０には電圧は印加されない。その結果、吸収蒸発タンク９０Ａから吸収蒸発タンク９０Ｂに溶媒蒸気が流れ、吸収蒸発タンク９０ｃから吸収蒸発タンク９０Ｄに溶媒蒸気が流れる。溶媒蒸気吸収側の吸収蒸発タンクは熱交換器を通じて隣接する溶媒蒸気放出側の吸収蒸発タンクに凝縮熱を伝達する。
（動作モードＢ）
図６は、吸収蒸発タンク９０Ｂから９０Ｃに冷媒蒸気を移送する動作モードＢを示す。弁１２１、１２３、１２４は閉じ、弁１２２が開かれる。吸収蒸発タンク９０Ｂの電極ペア１１０には直流電圧が印加されてイオン濃度は５０％から３０％となる。吸収蒸発タンク９０Ｃの電極ペア１１０は短絡される。吸収蒸発タンク９０Ｃのイオン濃度は４０％であるので、吸収蒸発タンク９０Ｂから吸収蒸発タンク９０Ｃに溶媒蒸気が流れる。溶媒蒸気吸収側の吸収蒸発タンクは熱交換器を通じて隣接する溶媒蒸気放出側の吸収蒸発タンクに凝縮熱を伝達する。
【００３８】
上記した動作モードＡ、Ｂを繰り返すことにより、最初の吸収蒸発タンク９０Ａの溶媒（たとえば水）は、最終の吸収蒸発タンク９０Ｄに送られる。熱交換器１１１、１１５は必要に応じて運転される。その結果として、吸収蒸発タンク９０Ａ、９０Ｄ間のイオン濃度差を大きくすることができる。
（動作モードＣ）
次に、弁１２１〜１２３を閉じ、蒸気流量制御弁である弁１２４を必要量だけ開く。これにより、吸収蒸発タンク９０Ｄから吸収蒸発タンク９０Ａに溶媒蒸気が流れる。冷房モードでは、吸収蒸発タンク９０Ｄは熱交換器１１５を通じて外部の冷水から熱を吸収し、吸収蒸発タンク９０Ａは熱交換器１１１から外部の冷却水に熱を放熱する。この多段直列接続方式を採用すると、吸収蒸発タンク９０Ａと９０Ｄとの間のイオン濃度差が大きいために熱交換器１１１、１１５の間の温度差を増大することができる。つまり、上記した動作モードＡ、Ｂを少なくとも一回実施した後、動作モードＣを行うことにより、高い温度落差を得ることができる。
【００３９】
（変形態様４）
ＤＬＣ内蔵型のセルすなわち吸収蒸発タンクの熱を直列に移動させる吸収式熱発生装置の例を図７を参照して説明する。この実施形態は、図１に示す外部熱交換器５，６を省略し、四方弁９，１０を切り換えダンパに変更し、ポンプ７，８を図略のファンに変更した点にその特徴がある。図示を簡単とするため、セル１、２中のＤＬＣ１３、１４及び電解液Ｌの図示は省略する。図１に示す熱交換器３、４は、金属製のセル１、２の壁面により構成されている。図７において、２１、２２は、外気（第１外部流体）を熱交換器３、４の一方に切り換えるダンパ（第１外部流体ダンパ）である。２３、２４は、室内気（第２外部流体）を熱交換器３、４の他方に切り換えるダンパ（第２外部流体ダンパ）である。ダンパ２１〜２４は本発明で言う流路切換装置を構成している。ダンパ２１は、外気流入管路２７から入った外気を、セル１を包む管路である熱交換器３と、セル２を包む管路である熱交換器４との一方に送る。ダンパ２２は、熱交換器３及び熱交換器４の一方から出た外気を外気排出管路２８に送る。ダンパ２３は、室内気流入管路２９から入った室内気を、熱交換器３及び熱交換器４の他方に送る。ダンパ２４は、熱交換器３及び熱交換器４の他方から出た室内気を室内気送出管路３０に送る。これらの空気流切り換え用のダンパ２１〜２４は、制御部１２により制御される。
【００４０】
第１運転モードの動作を説明する。ダンパ２１〜２４は図７に示す実線状態となっている。つまり、外気は熱交換器３に送られ、室内気は熱交換器４に送られる。駆動回路１１は、セル１内のＤＬＣ１３に所定値（たとえば１．２〜２Ｖ）の直流電圧を印加して、ＤＬＣ１３を充電している。これにより、セル１の電解液Ｌに含まれる正負のイオンがＤＬＣ１３に吸着され、セル１の電解液Ｌは低濃度となり、その沸点が低下する。その結果、セル１の電解液Ｌの溶媒（ここでは水）は、熱交換器３から潜熱を吸収して水蒸気となり、蒸気管（破線図示）を通じてセル２に送られる。室内気は熱交換器３により冷却されて室内に送られる。駆動回路１１は、ＤＬＣ１４に０Ｖの電圧を電圧を印加し、ＤＬＣ１４の一対の電極を短絡している。これにより、ＤＬＣ１４は放電され、ＤＬＣ１４の電極に吸着された正負のイオンが電解液Ｌに放出され、電解液Ｌは高濃度となり、その沸点が上昇する。その結果、セル２の電解液Ｌは、水蒸気を吸収して凝縮熱を発生し、熱交換器４内の冷却水はこの凝縮熱を吸収して高温となって、外部熱交換器６から外気に放熱される。
【００４１】
次に、第２運転モードの動作を説明する。セル１のＤＬＣ１３のイオン吸着がほぼ飽和し、セル２のＤＬＣ１４からのイオン放出がほぼ終了した時点で、駆動回路１１は、セル１のＤＬＣ１３への印加電圧をほぼ０として、ＤＬＣ１３の一対の電極を短絡する。また、駆動回路１１は、セル２のＤＬＣ１３に所定値（たとえば１．２〜２Ｖ）の直流電圧を印加して、ＤＬＣ１３を充電する。これとほぼ同時に、ダンパ２１〜２４を破線位置に切り換える（図９参照）。これにより、セル１が高温となり、セル２が低温となる。セル１の熱は、熱交換器３を通じて外気に伝達され、セル２の冷熱は熱交換器４を通じて室内気に伝達される。この実施形態は、実施例１の四方弁をダンパに変更した他は、実施例１と同じ動作をする。ただし、装置構成は大幅に簡素となる。ダンパ２１、２３を共通のアクチエータで駆動し、ダンパ２２、２４を共通のアクチエータで駆動することにより、更に装置構成を簡素化することができる。
【００４２】
（変形態様５）
電解液及びＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを個別に収容する３つの小セルによりセル１を構成し、電解液及びＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを個別に収容する３つの小セルによりセル２を構成した例を図８に示す。ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは直列接続されて駆動回路１１により駆動される。ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは直列接続されて駆動回路１１により駆動される。これにより、図４と同様に、駆動回路の出力電流を低減することができる。
【００４３】
（変形態様６）
図８に示すセル１、２を駆動する駆動回路１１の一構成例を図９を参照して説明する。駆動回路１１は、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａ、１１Ｂと、降圧型の双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａ、１１Ｂに直流電源電圧を印加する電源１００とからなる。双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａは、直列接続されたＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに直流電圧を出力する。ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、２乃至３個の接合ダイオードＤを直列接続してなるダイオード回路がそれぞれ並列接続されている。双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ｂは、直列接続されたＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに直流電圧を出力する。ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃには、２乃至３個のダイオードＤを直列接続してなるダイオード回路がそれぞれ並列接続されている。
次に、この駆動回路１１の動作を説明する。まず、ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを充電することによりセル１をイオン吸着モードとし、ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを放電することによりセル２をイオン放出モードとする第１運転モードを説明する。第１運転モードの初期において、ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは充電状態となっている。このため、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ｂを逆送電モードで駆動して、ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの蓄電電力を電源１００に送り、それらを放電する。同時に、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａを順送電モードで駆動して、電源１００からＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを充電する。これにより、ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの蓄電電力の大部分を電源１００に回収することができる。これにより、セル１のイオン濃度は低下して蒸発が生じ、セル２のイオン濃度が増加して凝縮が生じる。
【００４４】
次に、ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを放電することによりセル１をイオン放出モードとし、ＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを充電することによりセル２をイオン吸着モードとする第２運転モードを説明する。第２運転モードの初期において、ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは充電状態となっている。このため、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａを逆送電モードで駆動して、ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの蓄電電力を電源１００に送り、それらを放電する。同時に、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ｂを順送電モードで駆動して、電源１００からＤＬＣ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを充電する。これにより、ＤＬＣ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの蓄電電力の大部分を電源１００に回収することができる。これにより、セル１のイオン濃度は低下して蒸発が生じ、セル２のイオン濃度が増加して凝縮が生じる。なお、この駆動回路は、吸収式熱サイクル装置だけでなく、逆動作する２つの電気二重層キャパシタをもつ種々のイオン吸着装置たとえば脱塩装置、脱イオン装置、イオン移動装置などにおいても採用することができる。つまり、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａ、１１Ｂの逆送電により、イオン放出のためのキャパシタの放電時にキャパシタの蓄電電圧が均衡電圧未満と半分以下となるまでキャパシタの蓄電電力エネルギーを電源側に回収することが可能となる。
降伏電圧が約０．７５Ｖのシリコン接合ダイオードがダイオードＤとして好適に採用される。これにより、大きな充電電圧がＤＬＣ１３（Ａ〜Ｃ）、１４（Ａ〜Ｃ）のどれか一つに印加されて電気分解が生じ、ガスが大量に発生するのを防止することができる。もちろん、ダイオードＤとして種々の材料のショットキーダイオードや接合ダイオードを採用することにより、ダイオード回路の降伏（バイパス）電圧を適宜設定することは自由である。
【００４５】
（変形態様７）
図８に示すセル１、２を駆動する駆動回路１１の他の構成例を図１０を参照して説明する。駆動回路１１は、単方向のＤＣＤＣコンバータ１１Ｃと、互いに直列接続されてＤＣＤＣコンバータ１１Ｃから給電される２つのＨブリッジ回路３１、３２により構成されている。Ｈブリッジ回路３１は、上アームのスイッチ３１１、３１２と、下アームのスイッチ３１３、３１４とをもち、セル１のＤＬＣ１３を充放電する。Ｈブリッジ回路３２は、上アームのスイッチ３１５、３１６と、下アームのスイッチ３１７、３１８とをもち、セル２のＤＬＣ１４を充放電する。各スイッチは低耐電圧のバイポーラトランジスタにより構成されているが、ＩＧＢＴ又はサイリスタなどの他の大電流単方向スイッチでもよい。パワー半導体スイッチング素子としてバイポーラトランジスタやＩＧＢＴやサイリスタなどの単方向スイッチは、双方向スイッチとして動作可能なＭＯＳトランジスタよりも大電流を処理できる利点を有している。次に、動作を説明する。
【００４６】
（第１モード）
最初に、ＤＬＣ１３は、図１０に示すように充電されて多くのイオンを吸着している。キャパシタ１４は放電されてイオンを吸着していない。第１モードの最初に、ＤＬＣ１３の蓄積電荷をＤＬＣ１４に移す電位均衡動作を行う。具体的には、スイッチ３１２、３１３、３１５、３１８がオンされ、ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力段を通じて電流ｉ１が流れる。一例において、第１モードの最初にＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力電圧を０とすることが好適である。これにより、ＤＬＣ１３、１４は直列に短絡される。ＤＬＣ１３のイオンは一部放出され、ＤＬＣ１４は一部のイオンを吸着する。なお、第１モードの最初にＤＣＤＣコンバータ１１Ｃは小さい（たとえば０．６Ｖ未満）の出力電圧Ｖ０を出力してもよい。この場合には、ＤＬＣ１３の蓄電電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ０との合計がＤＬＣ１４に印加される。その後、ＤＬＣ１３の蓄電電圧Ｖ１が減少するので、この減少分だけ、ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力電圧Ｖ０を増大させる。これにより、ＤＬＣ１４をほぼ定電圧充電することができ、かつ、ＤＬＣ１３の蓄電電圧をほぼ０Ｖまで有効に回収することができる。ＤＬＣ１３の蓄電電圧がほぼ０Ｖとなった時点で、スイッチ３１１もオンされる。これにより、ＤＬＣ１３の両端電圧は０Ｖに維持され、ＤＬＣ１４がスイッチ３１１を通じて充電される。
【００４７】
（第２モード）
第１モードの完了により、ＤＬＣ１４は、図１０に示すように充電されて多くのイオンを吸着している。ＤＬＣ１３は放電されてイオンを吸着していない。第２モードの最初に、ＤＬＣ１３の蓄積電荷をＤＬＣ１４に移す電位均衡動作を行う。具体的には、スイッチ３１１、３１４、３１６、３１７がオンされ、ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力段を通じて電流ｉ２が流れる。一例において、第２モードの最初にＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力電圧を０とすることが好適である。これにより、ＤＬＣ１３、１４は直列に短絡される。ＤＬＣ１４のイオンは一部放出され、ＤＬＣ１３は一部のイオンを吸着する。なお、第２モードの最初にＤＣＤＣコンバータ１１Ｃが小さい（たとえば０．６Ｖ未満）の出力電圧Ｖ０を出力してもよい。この場合には、ＤＬＣ１４の蓄電電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ０との合計がＤＬＣ１３に印加される。その後、ＤＬＣ１４の蓄電電圧Ｖ２が減少するので、この減少分だけ、ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力電圧Ｖ０を増大させる。これにより、ＤＬＣ１４をほぼ定電圧充電することができ、かつ、ＤＬＣ１４の蓄電電圧をほぼ０Ｖまで有効に回収することができる。ＤＬＣ１４の蓄電電圧がほぼ０Ｖとなった時点で、スイッチ３１８もオンされる。これにより、キャパシタ１４の両端電圧は０Ｖに維持され、ＤＬＣ１３がスイッチ３１８を通じて充電される。２つのＨブリッジを直列接続して駆動回路を構成するこの実施形態によれば、キャパシタ蓄電電力を有効回収できる。また、単方向のＤＣＤＣコンバータ１１Ｃを一個採用すればよく、回路構成が簡素となる。その他、第１モードをＤＬＣ１３が少し逆方向に充電させるまで実施し、第２モードをＤＬＣ１４が少し逆方向に充電させるまで実施してもよい。
【００４８】
（変形態様８）
図１０に示すセル１、２を駆動する駆動回路１１の他の構成例を図１１を参照して説明する。この駆動回路１１は、図１１に示す２Ｈブリッジ直列接続型の駆動回路１１において、スイッチ３１５、３１６を省略した点にその特徴がある。また、図１１は、単方向のＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの具体的な回路例を示している。ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃは、インバータ１１Ａ、降圧トランス１０２、整流ダイオード１０３、１０４からなる。インバータ１１Ａは所定周波数で交流電圧を出力する。降圧トランス１０２の降圧電圧は、整流ダイオード１０により全波整流されて駆動回路１１に電源電圧Ｖ０として出力される。インバータ１０１内のスイッチング素子のデユーティ比制御により、ＤＣＤＣコンバータ１１Ｃの出力電圧は調整される。
図１０に示す変形態様７から明らかなように、図１０に示すスイッチ３１３、３１５は第１モードでオンし、第２モードでオフする。同じく、直列接続されたスイッチ３１４、３１６も第２モードでオンし、第１モードでオフする。結局、スイッチ３１５、３１６を省略して、スイッチ３１３、３１４がスイッチ３１５、３１６の機能を兼ねることができる。これにより、駆動回路１１の構成を更に簡素化することができる。３１３、３１４は本発明で言う中間アーム素子をなす。３１１、３１２は上アーム素子、３１７、３１８は下アーム素子である。
【００４９】
（変形態様９）
図１０，図１１においてＤＣＤＣコンバータ１１Ｃを省略して、６スイッチ型のブリッジ回路である駆動回路１１を定電圧の直流電源に直接接続してもよい。この場合、第１モードの最初及び第２モードの最初の期間に、直流電源を駆動回路１１から切り離し、駆動回路１１の高低の電源入力端子を短絡スイッチで短絡することにより、ＤＬＣ１３、１４の電位が略等しくなるまで蓄電状態のキャパシタの蓄電電力を回収することができる。
【００５０】
（実施形態２）
本発明のイオン吸着装置の他の実施例を図１２〜図１６を参照して説明する。この実施例は、電界液の正負のイオンを所定方向へ移動させるイオン移動装置に本発明のイオン吸着装置の原理を用いた実施態様を示す。このイオン移動装置は、正負イオン又は電解液を所定方向へ引きずるイオンポンプとして実施することができる。このイオンポンプは電解液のイオン濃度の変更に用いることができる。図１２はこの実施形態のイオン移動装置４０の一つの電極列４０を示す模式部分平面図である。電極列４０は、金属棒４０Ａの周囲に活性炭４０Ｂを設けた円柱状電極４０Ｃを所定ピッチでＸ方向へ所定ピッチで平行に配置してなる。各円柱状電極４０Ｃは多孔性樹脂フィルム４０Ｄ、４０Ｅにより包まれている。多孔性樹脂フィルム４０Ｄ、４０Ｅはイオンを自由に透過させる。このイオン移動装置は、図１３に示すように電極列４０と同じ構造をもつ電極列４１〜４４をＹ方向へ所定ピッチで繰り返し配列してなる。奇数番目の電極列４１、４３は、偶数番目の電極列４２、４４に対してＸ方向へ円柱状電極４０Ｃのピッチの半分だけずれている。電極列４１、４３は、互いに反対の電位変化を行う。つまり、電極列４１、４３はキャパシタ１３の一対の電極を構成している。電極列４２、４４は、互いに反対の電位変化を行う。つまり、電極列４２、４４はキャパシタ１４の一対の電極を構成している。
【００５１】
次に、このイオン移動装置の４相イオン移動動作を図１３〜図１６を参照して説明する。ただし、図１３〜図１６において、各電極列４１〜４４の＋電位と−低電位とは電極列間の相対的な電位であり、低電位−は電解液電位より負であることを意味していないことに留意されたい。
（第１モード）
Ｔ１期間に実施される第１モードを図１３に示す。図１３では、電極列４１は＋電位、電極列４３は−電位をもつ。電極列４２は＋電位から−電位に変化し、電極列４４は−電位から＋電位に変化する。その結果、電極列４２に吸着していた−イオンは電極列４１に吸着され、電極列４４に吸着していた＋イオンは電極列４３に吸着される。その後、電極列４４の電位が十分に増大すると電極列４１に吸着していた負イオンは電極列４４に分散し、電極列４２の電位が十分に低下すると電極列４３に吸着していた正イオンは電極列４３に分散する。
【００５２】
（第２モード）
Ｔ２期間に実施される第２モードを図１４に示す。図１４では、電極列４４は＋電位、電極列４２は−電位をもつ。電極列４１は＋電位から−電位に変化し、電極列４３は−電位から＋電位に変化する。その結果、電極列４１に吸着していた−イオンは電極列４４に吸着され、電極列４３に吸着していた＋イオンは電極列４２に吸着される。その後、電極列４１の電位が十分に低下すると電極列４２に吸着していた＋イオンは電極列４１に分散し、電極列４３の電位が十分に増大すると電極列４４に吸着していた負イオンは電極列４３に分散する。
（第３モード）
Ｔ３期間に実施される第３モードを図１５に示す。図１５では、電極列４１は−電位、電極列４３は＋電位をもつ。。電極列４２は−電位から＋電位に変化し、電極列４４は＋電位から−電位に変化する。その結果、電極列４２に吸着していた＋イオンは電極列４１に吸着され、電極列４４に吸着していた−イオンは電極列４３に吸着される。その後、電極列４２の電位が十分に増大すると電極列４３に吸着していた負イオンは電極列４２に分散し、電極列４４の電位が十分に低下すると電極列４１に吸着していた正イオンは電極列４４に分散する。
【００５３】
（第４モード）
Ｔ４期間に実施される第４モードを図１６に示す。図１６では、電極列４２は＋電位、電極列４４は−電位をもつ。電極列４３は＋電位から−電位に変化し、電極列４１は−電位から＋電位に変化する。その結果、電極列４３に吸着していた−イオンは電極列４２に吸着され、電極列４１に吸着していた＋イオンは電極列４４に吸着される。その後、電極列４３の電位が十分に低下すると電極列４４に吸着していた＋イオンは電極列４３に分散し、電極列４１の電位が十分に増大すると電極列４２に吸着していた負イオンは電極列４１に分散する。各電極列４１〜４４の電位変化を図１７に示すタイミングチャートに示す。結局、この実施形態のイオン移動装置は、４相クロック電圧により駆動されることがわかる。したがって、４相クロック電圧を低インピーダンスかつ低損失で発生することができれば、このイオン駆動装置は正負のイオンをＹ方向へ移動することができる。この４相駆動回路の一例を図１８に示す。図１８は、それぞれ相補動作する４つのインバータ回路からなる４相クロック回路である。各インバータ回路の上アーム素子と下アーム素子とは逆動作する。つまり、簡単な回路により、この実施形態の４相駆動を実現することができる。電気二重層キャパシタであるこの実施形態のキャパシタ１３、１４は既述した図９に示す２つの双方向ＤＣＤＣコンバータ１１Ａ、１１Ｂにより駆動されることができる。これにより、充電されたキャパシタの蓄電電力を有効に回収することができる。同じく、この実施形態のキャパシタ１３、１４を図１０〜図１１に示すＤＣＤＣコンバータにより駆動することも可能である。
【００５４】
（変形態様１）
この実施形態の４相駆動（２キャパシタ駆動）型イオンポンプの変形態様を図１９を参照して説明する。この態様は、図１３の電極列４１〜４４の形状を変更した点にその特徴がある。図１９において、５０は電気絶縁樹脂材料におり形成された４つの隔壁、５１は電解液が充填された３つのイオンチャンネルである。隔壁５０は互いに平行にＹ方向に延設され、イオンチャンネル５１は隔壁５０に区画されてＹ方向に延存している。隔壁５０の一側面に電極列４１、４３がＹ方向へ交互に設けられている。隔壁５０の他側面に電極列４２、４４がＹ方向へ交互に設けられている。電極列４１、４３と電極列４２、４４とは小間隔を隔てて対面している。ただし、電極列４１、４３は電極列４２、４４に対して、半電力ピッチだけずれて配置されている。この態様の電極列４１〜４４は図１３〜図１６に示す電極列４１〜４４と同様に４相クロック電圧により駆動されることができる。すなわち、この態様においても、電極列４１、４３からなるキャパシタ１３と、電極列４２、４４からなるキャパシタ１４とを駆動することにより、正負のイオンを一方向へ移動することができる。
【００５５】
（実施形態３）
実施形態２のイオン移動装置を再生器として用いる吸収式冷凍サイクル装置を図２０を参照して説明する。この吸収式冷凍サイクル装置は、実施形態２で説明したイオン移動装置７０、高濃度槽に相当する吸収タンク７１、低濃度槽に相当する蒸発タンク７２、蒸気流量制御用の弁７３、弁７４〜７５、弁８５〜８６、ポンプ７６、放熱熱交換器７７をもつ。７８は吸収タンク７１と弁７４とを接続する配管、７９は蒸発タンク７２と弁７５とを接続する配管、８０はポンプ７６とイオン移動装置７０の流入口とを連通する配管、８１は弁８５と吸収タンク７１とを連通する配管、８２は弁８６と蒸発タンク７２とを連通する配管である。８３は吸収タンク７１を放熱する熱交換器、８４は蒸発タンク７２に熱を与える熱交換器である。各弁は比例弁でも開放弁でもよい。この装置の動作を図２０を参照して説明する。蒸発タンク７２内の吸収液（電解液）として、水酸化カリウム水溶液や水酸化アンモニウム水溶液などのアルカリ水溶液が好適であるが、その代わりにたとえば臭化リチウム水溶液などの電解性の塩水溶液を採用してもよい。吸収タンク７１にはイオン濃度が高い電解液が存在し、蒸発タンク７２にはイオン濃度が低い電解液が存在する。
【００５６】
（熱発生動作）
弁７３を開くと、沸点差により蒸発タンク７２から吸収タンク７１に蒸気（ここでは水蒸気）が流れる。これにより蒸発タンク７２内の液が加熱され、熱交換器８３から熱が外部に送られる。また、吸収タンク７１内の液が冷却され、熱交換器８４は外部から熱を吸収する。
（吸収タンク７１から蒸発タンク７２への低濃度液移送動作）
次に、吸収タンク７１から蒸発タンク７２への低濃度液移送動作を説明する。これは、実質的に蒸発タンク７２から吸収タンク７１へのイオンの選択的な移送動作と考えることもできる。弁７４、８６を開き、弁７５、８５を閉じ、ポンプ７６を運転する。イオン移動装置７０は、実施形態２で説明したように配管８０から流入する高濃度液からイオンを吸着して上流側に送る。これにより、イオン移動装置７０から出た低濃度液が熱交換器７７により冷却された後、蒸発タンク７２に送られる。次に、弁８６を閉じ、弁８５を開き、イオン移動装置７０の各電気二重層電極を放出モードとする。これにより、イオン移動装置７０内の各電気二重層電極に吸着されたイオンは、高濃度液に放出され、配管８１を通じて吸収タンク７１に戻る。これにより、吸収タンク７１のイオン濃度が増大する。
【００５７】
（蒸発タンク７２から吸収タンク７１へのイオン移送動作）
次に、蒸発タンク７２から吸収タンク７１へのイオン移送動作を説明する。上記した吸収タンク７１から蒸発タンク７２への低濃度液の移送を継続すると、蒸発タンク７２でのイオン濃縮が生じる。そこで、定期的に又は蒸発タンク７２のイオン濃度の増大検出により、蒸発タンク７２から吸収タンク７１へのイオン移送を行う。まず、弁７４、８５を閉じ、弁７５、８６を開き、ポンプ７６を運転する。イオン移動装置７０は、実施形態２で説明したように配管８０から流入する高濃度液からイオンを吸着して上流側に送る。これにより、イオン移動装置７０から出た低濃度液が蒸発タンク７２が熱交換器７７により冷却された後、蒸発タンク７２に送られる。次に、弁７５、８６を閉じ、弁７４、８５を開き、イオン移動装置７０の各電気二重層電極を放出モードとする。これにより、イオン移動装置７０内の各電気二重層電極に吸着されたイオンは、高濃度液に放出され、配管８１を通じて吸収タンク７１に戻る。これにより、蒸発タンク７２のイオンは吸収タンク７１に戻される。
ただし、図２０において、弁７３を開いて蒸発タンク７２から吸収タンク７１への熱移動動作を行っている場合には、蒸発タンク７２が低温となり、吸収タンク７１が高温となっている。このため、上記した吸収タンク７１からイオン移動装置７０を通じての液移動動作、及び、上記した蒸発タンク７２からイオン移動装置７０を通じての吸収タンク７１へイオン移動動作は、上記熱移動動作とは異なる時間に行うことが好ましい。これにより、熱損失を低減することができる。
【００５８】
（変形態様１）
図２０では、吸収タンク７１のイオン濃度を増大させる吸収液再生動作と、蒸発タンク７２のイオン濃度減少動作とを一つのイオン移動装置７０により交互に行った。明らかに、これら２つの動作は互いに独立した動作であるので、別々のイオン移動装置により行うことができる。別々のイオン移動装置により上記２つの動作を別々に行う実施形態を図２１を参照して以下に説明する。図２１において、吸収タンク７１のイオン濃度を増大させる吸収液再生動作を行う第１イオン移送系と、蒸発タンク７２のイオン濃度減少動作を行う第２イオン移送系とが設けられる。第１イオン移送系は、ポンプ７６Ａと、イオン移動装置７０Ａと、弁８５Ａ、８６Ａとからなる。第２イオン移送系は、ポンプ７６Ｂと、イオン移動装置７０Ｂと、弁８５Ｂ、８６Ｂとからなる。弁７３を通じて蒸発タンク７２から吸収タンク７１への溶媒蒸気としてのたとえば水蒸気の輸送による熱移動動作は、図２０と同じである。吸収タンク７１内の吸収液（高濃度液）の再生動作は次のように行われる。
【００５９】
まず、弁８６Ａを開き、弁８５Ａを閉じ、ポンプ７６Ａを運転する。イオン移動装置７０Ａに流入した高濃度液のイオンは、イオン移動装置７０Ａ内の電気二重層電極に吸着され、低濃度液がイオン移動装置７０Ａから弁８６Ａを通じて蒸発タンク（低濃度槽）７２に送られる。イオン移動装置７０Ａ内の電気二重層電極にイオンが蓄積したら、弁８６Ａを閉じ、弁８５Ａを開き、ポンプ７６Ａを運転し、イオン移動装置７０Ａ内の各電気二重層電極を短絡して、各電気二重層電極に蓄積されたイオンを電解液に放出し、この電解液を吸収タンク７１に戻す。なお、ポンプ７６Ａを弁側すなわち、イオン移動装置７０Ａの下流側に設ける場合、弁８５Ａを省略することも可能である。これは、イオン移動装置７０Ａが実施形態３で説明した進行静電界型イオン移動機構であるため、イオン移動装置７０Ａの各電気二重層電極に吸着されるイオンは、順番に吸収タンク７１側に逆送されるためである。蒸発タンク７２内の蒸発液（低濃度液）の再生動作すなわちイオン除去動作は次のように行われる。まず、弁８６Ｂを開き、弁８５Ｂを閉じ、ポンプ７６Ｂを運転する。イオン移動装置７０Ｂに流入した低濃度液のイオンはイオン移動装置７０Ｂ内の電気二重層電極に吸着される。更に低濃度となった低濃度液がイオン移動装置７０Ｂから弁８６Ｂを通じて蒸発タンク（低濃度槽）７２に送られる。イオン移動装置７０Ｂ内の電気二重層電極にイオンが蓄積したら、弁８６Ｂを閉じ、弁８５Ｂを開き、ポンプ７６Ｂを運転し、イオン移動装置７０Ｂ内の各電気二重層電極を短絡して、各電気二重層電極に蓄積されたイオンを電解液に放出し、この電解液を吸収タンク７１に戻す。なお、深夜を除く期間に上記熱の発生が行われて空調空気の温度調整又は冷却熱の発生が実施され、深夜において安価な深夜電力を用いて、上記吸収液の再生が行われることができる。このようにすれば、吸収液の再生において、高濃度液と低濃度液との温度差がほとんど生じないため、熱エネルギーの無駄を減らすことができる。ただし、上記熱の発生モードにおいて高濃度液のイオン濃度の低下があるしきい値を超えた場合には、熱移動動作中に吸収液（高濃度液）の再生を行っても良い。
【００６０】
（実施形態４）
ＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）を用いる本発明のイオン吸着装置を用いる回転ディスク式の海水脱塩装置を図２２〜図２５を参照して説明する。図２２は軸心Ｍと直角方向における模式径方向部分断面図、図２３は軸心Ｍと平行方向における模式軸方向部分断面図である。この海水脱塩装置６０は、上端開口の水槽６１と、多段回転ディスク装置６２とを有する。水槽６１は、底面から立設される隔壁６１Ａをもつ。多段回転ディスク装置６２は、図略のモータにより低速で間欠回転される大径の回転軸６３と、回転軸６３に軸方向所定ピッチ（たとえば１０〜２００ｍｍ）で固定された多数のディスク６４とをもつ。隔壁６１Ａの水平なＸ方向中央は軸心Ｍの直下に位置している。隔壁６１Ａは、各ディスク６４がほとんど接触することなく個別に収容された多数の溝をもつ。
隔壁６１Ａの上面ＳＵは、軸心Ｍを中心として回転軸６３の外径よりわずかに大きい径の部分円筒面の形状をもつ。これにより、隔壁６１Ａの上面ＳＵと回転軸６３の外周面との間には非常に小さい径方向ギャップＧＵが設けられる。隔壁６１Ａの溝底面ＳＬは、ディスク６４の外径よりわずかに大きい径の部分円筒面の形状をもつ。これにより、部分円筒面である隔壁６１Ａの溝底面ＳＬとディスク６４の外周面との間には非常に小さい径方向ギャップＧＬが設けられる。隔壁６１Ａの各溝の側面ＳＳは、小さい軸方向ギャップＧＡを挟んでディスク６４の側面に対面している。これらのギャップＳＵ、ＳＬ、ＳＳはできるだけ小さく（たとえば０．１ｍｍ以下）される。これにより、水槽６１は、隔壁６１Ａ及び多数のディスク６４により、海水が収容される海水室６５と、脱塩水が収容される脱塩室６６とに区画されている。更に、ギャップＳＵ、ＳＬ、ＳＳに面する隔壁６１Ａの表面は多数の細毛をもち、これら細毛は、ギャップＳＵ、ＳＬ、ＳＳを通じての海水室６５と脱塩室６６との間の液移動を抑止する。電気絶縁性の細毛は撥水加工されていることが好適である。この液移動を低減するために、回転軸６３の回転速度を小さくすることが好適である。
【００６１】
奇数番目のディスク６４の表面形状の一例を図２４に示す。図２４では、合計８枚の活性炭電極６７１〜６７８がディスク６４の表面に周方向所定ピッチで固定されている。活性炭電極６７１〜６７８は、扇形に形成されて放射状に配置されている。もちろん、一枚のディスク６４の一つの表面に更に多く（たとえば３２個）の活性炭電極６７を設けても良い。活性炭電極６７１〜６７８の表面には、細毛との接触による摩耗、破損を防止するために、耐摩耗性の多孔膜が形成されている。偶数番目のディスク６４は、図２５に示すように、接地された１個の輪板状の活性炭電極６７０をもつ。これにより、偶数番目のディスク６４の輪板状の活性炭電極と、奇数番目のディスク６４の活性炭電極６７１〜６７８とは合計８個のＤＬＣを構成する。これらのＤＬＣは、活性炭電極６７１〜６７８の電位をたとえば＋２Ｖとすることにより充電されてイオン吸着し、活性炭電極６７１〜６７８の電位を輪板状の活性炭電極と同じ接地電位とすることにより放電されてイオンを放出する。
【００６２】
この装置の動作を以下に説明する。多段回転ディスク装置６２は、図２２に示すように、ディスク６４の上部が海水室６５から脱塩室６６に向かう方向にゆっくりとかつ完結的に回転する。奇数番目のディスク６４の活性炭電極６７１〜６７８のうち、脱塩室６６に面する活性炭電極には＋電位が与えられる。これにより、脱塩室６６に面する活性炭電極と偶数番目のディスク６４の輪板状の活性炭電極とが構成するＤＬＣが脱塩室６６の正負イオンを吸着する。回転軸６３の回転により、イオンを吸着した活性炭電極は、隔壁６１Ａの間の溝を通じて海水室６５に移動する。海水室６５に達した奇数番目のディスク６４の活性炭電極には接地電位が与えられ、この活性炭電極と輪板状の活性炭電極とにより構成されるＤＬＣが放電され、正負イオンが海水に放出される。その結果、脱塩室６６内の海水の濃度が低下する。つまり、奇数番目のディスク６４の８つの活性炭電極６７１〜６７８を海水室６５で接地し、脱塩室６６で＋電位（−電位でもよい）とすることより、脱塩室６６のイオン濃度を低減することができる。各電気二重層キャパシタへの電圧印加や短絡は、既述したＤＣＤＣコンバータにより行うことができる。
【００６３】
（変形態様１）
海水室６５と脱塩室６６との間に中間室６８を設けた変形例を図２６に示す。隔壁６１Ａが海水室６５と中間室６８と間に設けられ、多段回転ディスク装置６２Ａが隔壁６１Ａの上に配置されている。隔壁６１Ｂが中間室６８と脱塩室６６との間に設けられ、多段回転ディスク装置６２Ｂが隔壁６１Ｂの上に配置されている。多段回転ディスク装置６２Ａの回転により、中間室６８は海水室６５よりも低いイオン濃度をもち、多段回転ディスク装置６２Ｂの回転により、脱塩室６６は中間室６８よりも低いイオン濃度をもつ。複数の中間室６８及び複数の多段回転ディスク装置６２を海水室６５と脱塩室６６との間に直列配置してもよい。これにより、脱塩性能を更に向上することができる。この電気二重層キャパシタに給電する電源として低電圧の太陽電池を用いることも可能である。
【００６４】
（実施形態５）
上記した各実施形態において、本質的にＤＬＣ列からなるイオン吸着装置を駆動する駆動回路は、ＤＣＤＣコンバータ、特に好適には双方向ＤＣＤＣコンバータにより放電損失を減らしつつ駆動されることができる。しかしながら、数万〜数十万Ａといった大電流が通電される大型のＤＬＣ型の吸収式熱発生装置や海水脱塩装置において、ＤＣＤＣコンバータの製造コストが装置価格を増大させるという問題がある。この実施形態では、本質的に一般の直流モータに設けられるブラシ整流機構であるロータリーインバータにより駆動回路を構成することにより簡素で安価な駆動回路を実現する。ここで言うロータリーインバータとは、ブラシと整流子片との相対回転により出力電圧の大きさを定期的に切り換える装置を言う。電気二重層キャパシタに給電するロータリーインバータのブラシと整流子片とは同じ材料で構成されることが好適である。これは、このロータリーインバータの出力電圧が非常に低電圧であるので、ロータリーインバータのブラシと電極層との間の整流電圧損失を低減する必要があることが特に重要なためである。好適には、ブラシ（固定側端子）及び電極層（回転側端子）は、摺動損失が小さい黒鉛を主成分とする。黒鉛に銅粉を混入してもよい。他例において、ブラシ（固定側端子）及び電極層（回転側端子）は、たとえば銅とされる。ロータリーインバータ自体は公知であり、たとえば直流モータの整流子機構として用いられている。しかし、ＤＬＣの定期充放電にロータリーインバータを採用することは、次の点で有利である。まず、ＤＬＣに印加する電圧が小さく（単段で２Ｖ以下）、かつ、ＤＬＣが容量負荷であるためロータリーインバータが火花を生じて摩耗することが無い。これに対して、直流モータの整流子機構はインダクタンス負荷の電流を断続するため、火花を生じ摩耗が生じる。次に、ＤＬＣは、充電終期に活性炭電極のイオン吸着が激減し、放電の終期に活性炭電極のイオン放出が激減するので、充電終期及び放電終期の電流が非常に小さくなる。これに対して、ロータリーインバータでは、ブラシと整流子片との接触面積は、充電の終期及び放電の終期に小さくなり、その接触抵抗値が著しく増大する。しかし、ＤＬＣの充電終期及び放電終期の電流が小さいため、充電終期及び放電終期におけるロータリーインバータの電圧降下損失を低減することができる。従来のＤＬＣ技術において、ロータリーインバータの上記利点については知られていなかった。
【００６５】
実施例４のＤＬＣと本質的同じ構造をもつ図２７の回転型ＤＬＣを駆動するのに好適な駆動回路としてのロータリーインバータを図２８、図２９を参照して説明する。図２７はＤＬＣ型海水脱塩装置をなす多段回転ディスク装置の模式軸方向半断面図であり、図２８はロータリーインバータの模式軸方向断面図であり、図２９は図２７の装置のブロック回路図である。６７０は偶数番目のディスク６４に設けられた輪板状の活性炭電極、６７１〜６７８は奇数番目のディスク６４に周方向へ配列された扇状の活性炭電極である。活性炭電極６７０と活性炭電極６７１〜６７８とは合計８つの電気二重層キャパシタＣ１〜Ｃ８を構成している。
【００６６】
図２８、図２９に示すロータリーインバータ７は、ブラシ７１、７２と、回転する整流子片７３１〜７３７とをもつ。整流子片７３１〜７３７は、図２７に示す多段回転ディスク装置６２の回転軸６３の一端部に嵌着された樹脂ディスク７０に周方向一定ピッチで固定されている。樹脂ディスク７０は８個の扇形孔をもち、扇形に形成された８つの整流子片７３１〜７３７はこの扇形孔に個別に嵌められている。扇形に形成された２個のブラシ７１は樹脂ディスク７０の表面と裏面とにそれぞれ密着している。扇形に形成された２個のブラシ７２は樹脂ディスク７０の表面と裏面とにそれぞれ密着している。ブラシ７１、７２は、１８０度離れて配置されている。ブラシ７１には正電位（たとえば＋２Ｖ）が印加され、ブラシ７２は接地されている。整流子片７３１〜７３７は、活性炭電極６７１〜６７８に個別に接続されている。輪板状の活性炭電極６７０は図略のブラシ及び輪板状整流子片を通じて接地されている。
多段回転ディスク装置６２及び樹脂ディスク７０が固定された回転軸６３を回転させると、ブラシ７１、７２は８つの整流子片７３１〜７３７に順次接触し、８つの活性炭電極６７１〜６７８の一部に正電位を印加し、他の一部に接地電位を印加する。ブラシ７１、７２に接触しない残りの活性炭電極は浮遊電位状態となる。図２９に示す状態では、整流子片７３２、７３３に＋電位が印加され、整流子片７３６、７３７に接地電位が印加される。ブラシ７１は脱塩室６６の活性炭電極に＋電位を印加する角度位置に配置され、ブラシ７２は海水室６５の活性炭電極に接地電位を印加する角度位置に配置されている。これにより、このロータリーインバータ７は、実施例４の海水脱塩装置に必要な８相の電圧を発生して、これらの８相の電圧を８つの活性炭電極６７１〜６７８に個別に印加することができる。
【００６７】
（変形態様１）
図２９のロータリーインバータ７に浮遊電位ブラシ７４、７５を増設した変形態様を図３０を参照して説明する。奇数番目のディスク６４には１６個の扇形の活性炭電極６７１〜６８６（６８１〜６８６は図示せず）と、扇形の整流子片７３１〜７４６（７４１〜７４６は図示せず）が設けられている。正電位のブラシ７１は、整流子片７４３、７４４に接している（図示せず）。接地電位のブラシ７２は、整流子片７３５、７３６に接している。浮遊電位ブラシ７４、７５は短絡線７６により短絡されている。図３０の状態にて、正電位のブラシ７１に接する整流子片７４３、７４４に接続される電気二重層キャパシタＣ１３、Ｃ１４（図示せず）は充電され、脱塩室６６にてイオンを吸着する。ブラシ７２に接する整流子片７３５、７３６に接続される電気二重層キャパシタＣ５、Ｃ６は放電され、海水室６５にてイオンを放出する。脱塩室６６から海水室６５に向かう途中の電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２と、海水室６５から脱塩室６６に向かう途中の電気二重層キャパシタＣ９〜Ｃ１０は浮遊電位ブラシ７４、７５により短絡され、これにより、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電荷の半分は電気二重層キャパシタＣ９、Ｃ１０に移動する。これにより、海水室６５に入る電気二重層キャパシタは半分だけ放電されるので、ブラシ７２による放電は半分でよい。同じく、脱塩室６６に入る電気二重層キャパシタは半分だけ充電されているので、ブラシ７１（図示せず）による充電は半分でよい。
【００６８】
（変形態様２）
実施態様１〜３に用いた電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の充放電に用いる駆動回路をロータリーインバータにより構成する変形態様を図３１、３２を参照して説明する。図３１はロータリーインバータ８の一面を示す模式側面図、図３２はロータリーインバータ８の模式回路図である。ロータリーインバータ８は、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２を逆位相で充放電を行う。ロータリーインバータ８は、回転軸８８に固定された樹脂ディスク８０と、この樹脂ディスク８０の表面に周方向へ配列された扇形の整流子片８１〜８４をもつ。整流子片８１は＋電位が印加され、整流子片８２は接地電位が印加されている。浮遊電位の整流子片８３、８４は短絡線８５により短絡されている。扇形のブラシ８６はＤＬＣ１３の一端に接続され、扇形のブラシ８７はＤＬＣ１４の一端に接続されている。ＤＬＣ１３、１４の他端は接地されている。ブラシ８６、８７は１８０度離れて配置されている。樹脂ディスク８０を回転させると、＋電位と接地電位がブラシ８６、８７に交互に印加される。浮遊電位の整流子片８３、８４がブラシ８６、８７に接触すると、ＤＬＣ１３、１４の電圧が均衡するため、充電状態のＤＬＣから放電状態のＤＬＣに電力を回収することができる。
【００６９】
（実施形態６）
図３３〜図３９を参照してこの実施形態のイオン吸着装置を以下に説明する。ただし、図３３〜図３９で用いた符号は、図１〜図３２で用いた符号とは無関係である。このイオン吸着装置は、外部電源から充電され、外部の負荷に電力を供給するＤＬＣ型蓄電装置である。１は電気絶縁性のケース、２は活性炭からなる陽極、３は活性炭からなる陰極、４は陽イオン交換膜、５は陰イオン交換膜、６はＤＣＤＣコンバータ、７はコントローラ、８は抵抗器、９はメッシュ状又はニードル状の電位プローブ電極、１０は水酸化カリウム水溶液からなる電解液（両イオン性電解質）、１１は陰極３とＤＣＤＣコンバータ６の一出力端６１とを接続する低電位ライン、１２は陽極２とＤＣＤＣコンバータ６の他出力端６２とを接続する高電位ライン、６３、６４はＤＣＤＣコンバータ６の一対の入力端である。ケース１は耐アルカリ性の樹脂容器とされている。放熱性を考慮して金属容器を樹脂被覆して用いてもよい。陽極２及び陰極３は、活性炭電極であるが、内部抵抗を減らすために耐アルカリ性の金属たとえばステンレスメッシュ又はニッケル被覆銅メッシュを集電体として内部に設け、その上端を陽極端子及び陰極端子としている。活性炭の電気抵抗を減らすために、金属ファイバーなどを活性炭に混入したりしてもよい。また、上記集電体を活性炭内に分布する多数の金属細線とし、これら多数の金属細線をその上端で束ねて端子としてもよい。活性炭内に電解液が十分に液が浸透するようにスルフォン化などの処理により活性炭表面を化学修飾してもよく、更に機械強度を向上するためにＰＴＦＥ粒子などを分散させてもよい。その他、活性炭層をＰＴＦＥメッシュなどにより包んでもよい。
【００７０】
図３３では、３枚の陽イオン交換膜４と３枚の陰イオン交換膜５とが交互に配置され、これによりケース１内は、陽極２を内蔵する１つの陽極室２１、陰極３を内蔵する一つの陰極室２２、２つの濃度増大室２３、３つの濃度減少室２４に区画されている。ただし、図３３は、原理を示す図であって、実際には必要以上の空間を減らしてコンパクトに形成されている。また、各室の電解液１０は、多孔性シートなどに保持されることもできる。
ＤＣＤＣコンバータ６は、双方向昇降圧チョッパ回路により構成されており、一対の入力端６３、６４に印加される入力電圧（充電時）と、一対の出力端６１、６２が出力する出力電圧（充電時）との間の整合を行うため、必要な昇降圧比ｋをもつ。電位プローブ電極９は、陽極室２１及び陰極室２２のうち、陽極２及び陰極３近傍の液電位を検出する一対の電極である。電位プローブ電極９が検出した液電位は、それぞれ高抵抗値をもつ抵抗器８を通じてコントローラ７に入力される。
【００７１】
コントローラ７による充電制御動作を図３５を参照して説明する。陽極２に近接配置された電位プローブ電極９と陽極２との間の電位差ΔＶｐ、及び、陰極３に近接は位置された電位プローブ電極９と陰極３との間の電位差ΔＶｃの少なくともどちらかが電気分解開始に必要な電圧差ΔＶｔｈに達したか否かを判定し、達しない範囲で、充電時に陽極２と陰極３との間の電位をなるべく高くするべく、ＤＣＤＣコンバータ６の昇降圧比ｋを調整する。すなわち、ＤＣＤＣコンバータ６の出力電圧＋Ｖを調整する。電気分解開始に必要な電圧差ΔＶｔｈは、予め決定された値であるが、温度やＰＨの変化や電流量に応じて補正される。まず、電気二重層コンデンサの温度Ｔ、陽極室２１及び陰極室２２のＰＨ及びＤＣＤＣコンバータ６の出力電流Ｉを読み込み、読み込んだこれらのデータとΔＶｔｈとの関係を予め記憶するマップにこれらのデータを代入してΔＶｔｈを求め、これを次回のΔＶｔｈとしてレジスタに登録する。なお、このΔＶｔｈ補正用のマップは、実験などにより予め求められてコントローラ７のメモリに書き込まれている。これにより、この電気二重層コンデンサ装置に電解液の電気分解が生じて水素ガスや酸素ガスが発生する直前の状態でこれらガスの発生を防止しつつ強力な充電を行うことができる。
【００７２】
（変形態様１）
図３３に示す陽イオン交換膜４と陰イオン交換膜５との位置を逆に配置してもよい（図３４参照）。このようにすると、陽極室２１及び陰極室２２を濃度減少室２４とすることができる。次に、充電終了後のＤＬＣの状態について以下に説明する。充電が終了して、陽極２がＤＣＤＣコンバータ６に対して電気的に開放された状態となると、陽極２から負イオンが離れようとするが、陽極２はこの負イオンと静電的に結合していた等価的陽電子を放出できないため、陽極２は負イオンを放出できない。陽極室２１に隣接する濃度増大室２３は陽イオン交換膜４を通じて陽極室２１に陽イオンを一部拡散させるが、これは陽極室２１の電位を増大させる。このため、この陽イオンの一部拡散は、陽極室２１の電位増大による逆電界により停止する。同様に、充電が終了して、陰極３から陽イオンが離れようとするが、陰極３はこの陽イオンと静電的に結合していた電子を放出できないため、陰極３は陽イオンを放出できない。陰極室２２に隣接する濃度増大室２３は陰イオン交換膜５を通じて陰極室２２に陰イオンを一部拡散させるが、これは陰極室２２の電位を低下させる。このため、この陰イオンの一部拡散は、陰極室２２の電位減少による逆電界により停止する。つまり、充電終了した状態において、陽極２及び陰極３からの吸着イオンの脱離は、ＤＬＣの陽極２と陰極３とを結ぶ外部回路の開放により不能となり、陽極２及び陰極３は、イオン吸着状態を維持し、濃度増大室及び濃度減少室のイオン濃度状態は維持される。電気二重層コンデンサの陽極２と陰極３とを結ぶ外部回路を所定のインピーダンスの負荷で接続すると、ＤＬＣの端子電圧とこの負荷のインピーダンスに応じた電流が外部回路に流れ、この電流積分値に応じた電荷量の吸着イオンが陽極２及び陰極３から脱離する。
【００７３】
（変形態様２）
上記実施形態では、陽極、陰極及びイオン交換膜は積層構造に構成されたが、これら各部材を巻回構造としてもよい。
（変形態様３）
図３３において、陽極２及び陰極３と電位プローブ電極９との間にそれらの直接接触を防ぐ隔壁を設けてもよい。また、電位プローブ電極９を陽極２１に隣接する室や、陰極室２２に隣接する室に設けてもよい。図３４はこの隣接室配置方式の電位プローブ電極９を図示する。当然、この場合には、上記しきい値電圧ΔＶｔｈは図１の場合に比べて変更される。
【００７４】
（変形態様４）
上記実施形態では、電位プローブ電極９を導電体とし、陽極２と陽極室２１内の液との間の電位差、及び、陰極３と陰極室２２内の液との間の電位差を、高抵抗の抵抗器８を通じて直接計測したが、高抵抗素子が介在すると、ローパスフィルタ効果により急激な電位変化の検出が遅れるという問題が発生する。この態様では、陽極２とそれに近接する電位プローブ電極９との間、及び、陰極３とそれに近接する電位プローブ電極９との間に、コンデンサを通じて交流電圧を印加したり、ステップ電圧を印加してもよい。また、電位プローブ電極９の表面に誘電膜を設けて上記コンデンサとしてもよい。
【００７５】
（変形態様５）
その他、抵抗器８を高入力インピーダンス電圧増幅回路に置換してもよい。陰極３とそれに近接する電位プローブ電極９との間の電位差を高入力インピーダンス電圧増幅回路で検出する回路例を図３６に示す。３１、３２はオペアンプ、ｒ１、ｒｆは抵抗器であり、３３はエミッタフォロワ回路、３４は電圧増幅回路である。Ｖｃは陰極３の電位、Ｖｘは陰極３近傍の電位プローブ電極９の電位である。このようにすれば、電位プローブ電極９を通じて流れる電流の影響をほとんど回避することができる。また、オペアンプ３１、３２と陰極３及び電位プローブ電極９との間を接続するラインにアナログスイッチなどを設けることにより、電位差検出を行わない場合には、これらアナログスイッチを開放することにより、電流損失を更に低減することができる。
【００７６】
（変形態様６）
図３７は、図３３に示すＤＬＣを駆動する従来の定電圧電源回路を示す。１００はＤＬＣ、１０１は負荷抵抗Ｌ、１０２は直流電源、２００はＤＬＣ内蔵装置である。直流電源１０２及び負荷１０１からなる外部回路と、ＤＬＣ内蔵２００との間の授受電力のすべてはＤＣＤＣコンバータ６を通過する。
図３８は、この実施形態のＤＬＣ内蔵装置に用いる定電圧電源回路を示す。１００はＤＬＣ、１０１は負荷抵抗Ｌ、１０２は直流電源である。ＤＣＤＣコンバータ６の高電位側入力端（充電時）６４はＤＬＣ１００の陽極２及び直流電源１０２の高電位端に接続され、ＤＣＤＣコンバータ６の高電位側の出力端（充電時）６２はＤＬＣ１００の陰極３に接続されている。ＤＬＣ１００の低電位側入力端（充電時）６３及び低電位側出力端６１は直流電源１０２の低電位端に接続されている。コントローラ７は、ＤＬＣ内蔵装置２００の両端子２０１、２０２間の電圧＋Ｖが所定目標値となるようにＤＣＤＣコンバータ６を構成する昇降圧チョッパ回路のスイッチング素子のデューティ比をフィードバック制御する。また、既述したように、ＤＣＤＣコンバータ１００内のガス発生を防止するため、陽極２及び陰極３と電位プローブ電極９との間の電位差が所定しきい値を超えないように上記デューティ比を制御する。当然、後者の制御が前者の制御より優先する。つまり、ＤＣＤＣコンバータ６は、ＤＬＣ１００の充電時及び放電時の端子電圧と直流電源１０２の端子電圧＋Ｖとの差を補償する。
【００７７】
図３７、図３８のＤＣＤＣコンバータ６は、本発明で言う電圧制御装置として、ＤＬＣの充電進行に伴う各室の間の濃度差の増大に対抗して、電極界面における電気分解ガスの発生量が許容範囲未満となる所定のしきい電圧値の範囲内で徐々にＤＬＣの端子電圧（上記で言う出力電圧）を増大させる充電制御を行う。また、ＤＣＤＣコンバータ６は、ＤＬＣの放電に伴う各室のイオン濃度差の減少に伴うＤＬＣの端子電圧（上記で言う出力電圧）の低下に応じて、ＤＣＤＣコンバータ６の入力電圧を直流電源１０２の端子電圧（所定の定出力電圧値）に変更する放電制御を行う。なお、各室の充電時及び放電時のイオン濃度は、結晶析出及び電気抵抗増大の影響をなるべく回避しつつ各室の液量をなるべく減らすように定めることがコンパクト化の点で好適である。たとえば、濃度増大室のイオン濃度は装置運転温度範囲内にて電解液１０の最大イオン濃度値の９０％未満とすることが析出防止の点で好適である。同じく、濃度減少室のイオン濃度は電解液１０の最大濃度値の１０％以上とすることが液の電気抵抗低減の点で好適である。
【００７８】
図３７のＤＬＣ内蔵装置２００に対する図３８のＤＬＣ内蔵装置２００の利点は、ＤＣＤＣコンバータ６を小型化できることである。この点について、図３９を参照して以下に説明する。４００は蓄電装置、５００は蓄電装置内蔵定電圧装置である。蓄電装置４００は図３８に示すＤＬＣ１００でもよく、その他のＤＬＣでもよく、バッテリ（二次電池）や燃料電池でもよい。６１はＤＣＤＣコンバータ６の高電位出力端（充電時）、６２はＤＣＤＣコンバータ６の高電位出力端（充電時）、６３はＤＣＤＣコンバータ６の低電位入力端（充電時）、６４はＤＣＤＣコンバータ６の高電位入力端（充電時）である。高電位出力端６２は蓄電装置４００の負極端と接続され、蓄電装置４００の正極端及びＤＣＤＣコンバータ６の高電位入力端６４は蓄電装置内蔵定電圧装置５００の高電位端２０１に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ６の端子６１、６３は蓄電装置内蔵定電圧装置５００の低電位端２０２に接続されている。既述したように、ＤＣＤＣコンバータ６の出力電圧Ｖ２が目標出力電圧＋Ｖと蓄電装置４００の端子電圧Ｖ１との差に等しくなるように、＋Ｖの値に応じてＤＣＤＣコンバータ６をフィードバック制御する。その結果、次の式が成立する。
＋Ｖ・Ｉ＝Ｖ１・Ｉ１＋Ｖ２・Ｉ１
＝＋Ｖ・Ｉ２＋  Ｉ１・Ｖ１
【００７９】
結局、ＤＣＤＣコンバータ６を通過する電力は＋Ｖ・Ｉ２となる。たとえば、Ｖ１＝Ｖ２とするとき、ＤＣＤＣコンバータ６を通過する入出力電力は、蓄電装置内蔵定電圧装置５００の入出力電力の半分となる。これにより、ＤＣＤＣコンバータ６を大幅に小型化することができる。なお、図３９において、ＤＣＤＣコンバータ６は入出力間絶縁型としてもよく、入出力間非絶縁型としてもよい。また、図３９において、ＤＣＤＣコンバータ６を蓄電装置４００よりも高電位側に配置してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施形態１のイオン吸着装置を用いる吸収式熱発生装置（吸収式冷凍サイクル装置）の模式ブロック図である。図１は第１運転モードの状態も示す。
【図２】図１の装置の第２運転モードの状態を示す模式ブロック図である。
【図３】実施形態１の変形態様である蓄熱可能な吸収式熱発生装置を示す模式ブロック図である。
【図４】実施形態１の変形態様である直列接続ＤＬＣをもつ吸収式熱発生装置を示す模式ブロック図である。
【図５】実施形態１の変形態様である多段熱移動型の吸収式熱発生装置を示す模式ブロック図である。図５は動作モードＡの状態も示す。
【図６】実施形態１の変形態様である多段熱移動型の吸収式熱発生装置を示す模式ブロック図である。図６は動作モードＢの状態も示す。
【図７】実施形態１の変形態様である切り換えダンパをもつ吸収式熱発生装置のブロック図である。
【図８】実施形態１の変形態様である直列接続ＤＬＣをもつ吸収式熱発生装置を示す模式ブロック図である。
【図９】実施形態１のイオン吸着装置である一対のＤＬＣを駆動する駆動回路のブロック回路図である。
【図１０】実施形態１のイオン吸着装置である一対のＤＬＣを駆動する駆動回路のブロック回路図である。
【図１１】実施形態１のイオン吸着装置である一対のＤＬＣを駆動する駆動回路のブロック回路図である。
【図１２】実施形態２のイオン移動装置の電極列を示す部分断面図である。
【図１３】図１２のイオン移動装置の第１モードを示す模式平面図である。
【図１４】図１２のイオン移動装置の第２モードを示す模式平面図である。
【図１５】図１２のイオン移動装置の第３モードを示す模式平面図である。
【図１６】図１２のイオン移動装置の第４モードを示す模式平面図である。
【図１７】図１２のイオン移動装置の４相駆動電圧を示すタイミングチャートである。
【図１８】図１７のイオン移動装置を駆動する４相駆動回路を示す回路図である。
【図１９】実施形態２の４相駆動（２キャパシタ駆動）型イオンポンプの変形態様を示す模式平面図である。
【図２０】実施形態３の吸収式冷凍サイクル装置を示す模式図である。
【図２１】実施形態３の吸収式冷凍サイクル装置の変形態様を示す模式図である。
【図２２】実施形態４の回転ディスク式海水脱塩装置の要部を示す径方向断面図である。
【図２３】実施形態４の回転ディスク式海水脱塩装置の要部を示す軸方向断面図である。
【図２４】実施形態４の回転ディスク式海水脱塩装置の奇数番目のディスクの正面図である。
【図２５】実施形態４の回転ディスク式海水脱塩装置の偶数番目のディスクの正面図である。
【図２６】実施形態４の変形態様を示す要部径方向断面図である。
【図２７】実施形態５の回転型イオン吸着装置の軸方向部分断面図である。
【図２８】実施形態５のロータリーインバータの模式軸方向断面図である。
【図２９】実施形態５のロータリーインバータのブロック回路図である。
【図３０】実施形態５の変形態様であるロータリーインバータを示すブロック回路図である。
【図３１】実施形態５の変形態様であるロータリーインバータの一面を示す模式側面図である。
【図３２】図３１のロータリーインバータ８の模式回路図である。
【図３３】実施形態６のイオン吸着装置を用いた蓄電装置の模式縦断面図である。
【図３４】実施形態６のイオン吸着装置を用いた蓄電装置の変形態様を示す模式縦断面図である。
【図３５】実施形態６の装置の充電制御動作を示すフローチャートである。
【図３６】実施形態６の変形態様を示す回路図である。
【図３７】実施形態６の変形態様を示す回路図である。
【図３８】実施形態６の変形態様を示す回路図である。
【図３９】実施形態６の変形態様を示す回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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