(57)【要約】【課題】構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減が可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現すること。【解決手段】ソーベントを内蔵する第１筒部２１、２２と、ソルベートを蓄積する第２筒部２３、２４との間に加熱部材２７、冷却部材２５、２６及び吸熱部材２８を別々に配置する。加熱部材２７、冷却部材２５、２６及び吸熱部材２８を移動させることにより、加熱部材２７、冷却部材２５、２６及び吸熱部材２８と第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４との接触状態を切り換えることにより、バッチ動作を実現する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に繰り返される加熱及び放熱によりソルベートを脱着するソーベントを内蔵する第１筒部と、交互に繰り返される放熱と吸熱とによりソルベートの凝縮及び気化を行う第２筒部と、前記両筒部を連通する連通管部とを有する密閉管と、
外部から受け取った熱を伝熱により前記第１筒部を加熱する加熱部材と、前記第１筒部及び第２筒部の熱を伝熱により外部に交互に放熱する冷却部材と、外部の熱を伝熱により前記第２筒部に与える吸熱部材とを有する伝熱装置と、
前記密閉管を前記伝熱装置に対して相対移動させることにより、前記第１筒部を前記冷却部材から離して前記加熱部材に接触させ、かつ、前記第２筒部を前記吸熱部材から離して前記冷却部材に接触させるデソープション動作と、前記第１筒部を前記加熱部材から離して前記冷却部材に接触させ、かつ、前記第２筒部を前記冷却部材から離して前記吸熱部材に接触させるソープション動作とを交互に行わせる駆動機構とを備えることを特徴とするソープション型冷却装置。
【請求項２】
前記加熱部材及び前記冷却部材は、前記加熱部材及び前記冷却部材が同時に前記第１筒部に接触不能な距離を隔てて前記第１筒部を挟んで配置され、
前記冷却部材及び前記吸熱部材は、前記冷却部材及び前記吸熱部材が同時に前記第２筒部に接触不能な距離を隔てて前記第２筒部を挟んで配置され、
前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を前記第１筒部及び第２筒部に対して相対往復移動させる請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項３】
前記第１筒部及び前記第２筒部は近接して配置され、
前記第１筒部を放熱する前記冷却部材は、前記第１筒部と前記第１筒部との間に配置されて前記第２筒部を放熱する前記冷却部材を兼ねる請求項２記載のソープション型冷却装置。
【請求項４】
前記第１筒部及び前記第２筒部は平行に配置され、
前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部に対して前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記冷却部材を相対往復移動させる請求項３記載のソープション型冷却装置。
【請求項５】
前記加熱部材は、前記第１筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置され、
前記前記吸熱部材は、前記第２筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置される請求項４記載のソープション型冷却装置。
【請求項６】
前記伝熱装置は、第１の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第１の伝熱部材セットと、第２の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第２の伝熱部材セットとを有し、
前記駆動機構は、前記第１の密閉管の前記デソープション動作と、前記第２の密閉管の前記ソープション動作とを略同時に実行し、前記第１の密閉管の前記ソープション動作と、前記第２の密閉管の前記デソープション動作とを略同時に実行する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項７】
前記２つの第２筒部は、近接して配置され、
前記第１の伝熱部材セットの前記吸熱部材は、同時に前記２つの第２筒部に同時に接触不能な距離を隔てて前記２つの第２筒部の間に配置され、かつ、前記第２の伝熱部材セットの前記吸熱部材を兼ねる請求項６記載のソープション型冷却装置。
【請求項８】
前記２つの第２筒部は平行に配置され、
前記吸熱部材は、前記２つの第２筒部に対して前記２つの第２筒部の長手方向と直角方向へ相対往復移動する請求項７記載のソープション型冷却装置。
【請求項９】
前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、前記第１筒部及び第２筒部の外周面に密着可能な凹面を有する金属部材により構成されている請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１０】
前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、円筒形状の前記第１筒部及び第２筒部の外周面と略等径に形成されて前記第１筒部及び第２筒部の外周面に密着する円筒面を有する請求項９記載のソープション型冷却装置。
【請求項１１】
前記第１筒部及び第２筒部は、平行に配置され、
前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を相対回動させる請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１２】
前記第１筒部及び第２筒部は、平行に配置され、
前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を直線移動させる請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１３】
前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、流体と熱授受する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１４】
前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、ヒートパイプを通じて外部流体と熱授受する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１５】
前記第１筒部、第２筒部、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材とそれらの相対運動空間を除く部分に配置されてそれらの間の熱伝達を抑制する断熱材を有する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１６】
前記第１、第２筒部に対する前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の接触面のうち最も高さが低い最低部の下にダストを落とすキャビティが存在する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１７】
太陽熱コレクタの直下に配置される請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項１８】
前記太陽熱コレクタは、斜め又は垂直に配置され、
前記第１筒部及び第２筒部は、水平方向に所定距離離れて互いに平行に配置され、
前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材に対して第１筒部及び第２筒部を相対水平往復移動させる請求項１７記載のソープション型冷却装置。
【請求項１９】
前記ソープション型冷却装置の直下に位置して、空気流に放熱する放熱フィン構造を有し、
前記冷却部材は、前記放熱フィン構造に放熱する請求項１８記載のソープション型冷却装置。
【請求項２０】
前記伝熱制御機構は、太陽電池から給電されるモータ又はソレノイドにより前記相対移動を行う請求項１７記載のソープション型冷却装置。
【請求項２１】
前記第２筒部は、前記第１筒部のソーベントよりもソルベート結合性が弱いソルベート吸収物質を内蔵するとともに車載される請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項２２】
前記連通管部は、前記第１筒部の径方向中心部に配置されて前記第１筒部の端壁中央部にソルベート移動可能に結合され、
前記連通管部は、前記第１筒部の端壁にハーメチックシール層を介して結合される請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項２３】
前記第１筒部内の径方向中央部に位置して多孔性と弾性とをもつ弾性管を有し、
前記連通管部は、前記第１筒部の径方向中心部に配置されて前記第１筒部の端壁中央部に結合されて、前記弾性管に連通し、
前記ソーベントは、前記第１筒部の外周壁と前記多孔性弾性管との間に充填される請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項２４】
前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材と前記第１筒部及び第２筒部との接触を強化する永久磁石を有する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項２５】
所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、
前記高温板は、前記加熱部材を加熱する流体により加熱され、
前記低温板は、前記吸熱部材により冷却され、
前記受熱板は、前記高温板に接触し前記低温板から離れて室内に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触し前記高温板から離れて室内に冷熱を供給する請求項１記載のソープション型冷却装置。
【請求項２６】
所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、
前記高温板は、高温流体により加熱され、
前記低温板は、低温流体により加熱され、
前記受熱板は、前記高温板に接触して外部に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して外部に冷熱を供給することを特徴とする熱切り換え装置。
【請求項２７】
高所に設置されて太陽熱を集める太陽熱コレクタと、低所に設置されて前記太陽熱を使用する熱消費装置と、前記太陽熱コレクタから前記熱消費装置へ熱を輸送する熱輸送機構とを備える太陽熱利用装置において、
前記熱輸送機構は、直列に配置された複数のヒートパイプと、高位置側の前記ヒートパイプの凝縮部と、低位置側の前記ヒートパイプの蒸発部とに密着する良伝熱性の伝熱部材とを有し、
伝熱により前記伝熱部材は、前記高位置側のヒートパイプの凝縮部から前記低位置側のヒートパイプの蒸発部へ熱を移動させることを特徴とする太陽熱利用装置。
【請求項２８】
前記伝熱部材は、前記ヒートパイプが嵌め込まれる溝を有する良熱伝導性の伝熱板を含む請求項２７記載の太陽熱利用装置。
【請求項２９】
前記伝熱部材は、第１のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第１の前記伝熱板と、第２のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第２の前記伝熱板とを締結してなる請求項２８記載の太陽熱利用装置。
【請求項３０】
前記ヒートパイプは、前記締結により塑性変形する請求項２９記載の太陽熱利用装置。
【請求項３１】
前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプは、直接密着する請求項２９記載の太陽熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱などの低温熱源を利用するソープション（収着）型冷却装置及びこの装置に好適に使用される熱切り換え装置に関する。このソープション型冷却装置は、暖房にも用いられる。
【背景技術】
【０００２】
建物、工場、学校、温室、プール、自動車などの用いられる従来のコンプレッサ式冷房装置は、二酸化炭素排出の大きな原因を構成している。たとえば水蒸気からなるソルベートを収着するたとえばゼオライトからなるソーベント（収着剤）の加熱によりソルベートを放出させる放出サイクルと、ソーベントを冷却してソルベートを吸収させる収着サイクルとを交互に繰り返す収着式冷却装置は良く知られている。バッチ動作型の収着式冷却装置は、ソーベントを収容する第１容器と、ソルベートを収容する第２容器とを連通管部で接続してなる。放出サイクルにおいて、第１容器の加熱と第２容器の冷却とにより、ソルベートが第２容器に蓄積される。収着サイクルにおいて、第１容器は冷却され、第２容器は吸熱し、たとえば室内空気を冷却する。放出サイクルと収着サイクルとを交互に行うことにより、間欠的に冷熱が生産される。低温熱源としては、太陽熱や自動車排熱などが用いられる。
上記した従来の収着式冷却装置は本質的にバッチ（間欠）運転）されるので、サイクルの切り換えに応じて加熱源（たとえば太陽熱コレクタ）及び放熱源（たとえば大気）と第１容器との熱授受を切り換え、放熱源及び吸熱源（たとえば室内空気）と第２容器との熱授受を切り換える必要がある。第１容器及び第２容器とこれらの熱源との間の熱移動は一般に水や空気などの流体により行われるため、上記熱授受の切り換えは、流体通路を切り換えるのが一般的である。
【０００３】
熱移動流体として空気流を用いることは装置構造の簡素化をもたらす。しかしながら、空気と固体との熱移動性能は小さいので、熱移動流体として空気を用いる場合には、第１容器及び第２容器は、大きな質量と複雑な構造をもつ冷却フィン式の間接熱交換装置をもつ必要がある。バッチ式では、サイクル切り換えとともにこの大質量の間接熱交換装置の温度を変更する必要がある。これは、サイクル切り換えごと発生する大きな顕熱損失（質量×比熱×温度差）により大きな冷熱発生効率が低下することを意味する。つまり、従来のバッチ式ソープション型冷却装置は、エネルギー効率の点から非常に無駄が多いプロセスであった。この事実は、ソーベントやソルベート以外のソープション型冷却装置の部材のうち、バッチ運転による温度が変化する部材の質量をできるだけ減らすことによりエネルギー効率を改善できることを示唆する。
熱移動流体としての水は、空気流と比べて流量あたりの熱移動量が大きい利点があるため、第１筒部及び第２筒部との間の間接熱交換面を縮小できる利点があるが、外気又は室内空気との再度の熱交換を必要とし、凍結、水漏れ、補充が問題となる。熱移動に公知のヒートパイプを用いることにより、流体駆動電力を省略できる。しかしながら、ヒートパイプは、熱移動量の制御ができないため、この種のバッチ運転に不適切である。すなわち、上記した加熱源及び放熱源の一方と第１容器（ソーベント）との間の熱授受の切り換え、及び、放熱源及び吸熱源と第２容器（ソルベート）との間の熱授受の切り換えにヒートパイプを利用することは困難である。
更に、熱移動流体として空気流を用いる場合にはモータファンとダンパとダクトが必要となり、熱移動流体として水を用いる場合にはモータポンプとモータバルブとが必要となる。バッチ動作する収着式冷却装置
では、加熱流体、２つの冷却流体、吸熱流体を流すため、これらの配管構造は非常に複雑となってしまい、上記した顕熱損失が一層増大してしまう。
【０００４】
特許文献１は、太陽熱により間欠的に加熱されるソーベント内蔵のホットモジュールと、このホットモジュールから出た高圧の水蒸気を凝縮するコンデンサと、コンデンサから出た水を断熱膨張させかつ冷却を行うエキスパンダ兼クーラと、エキスパンダ兼クーラから出た低圧水蒸気を収着するソーベント内蔵のコールドモジュールと、間欠動作を可能とするための複数のバルブとにより構成されるバッチ動作収着式冷却装置を提案している。しかしながら、上記した従来の特許文献１の装置は、上記したバッチ動作収着式冷却装置の問題を解決していない。更に、この装置は、ソルベートとしての水蒸気が流れる長い低圧配管と多くのジョイントやバルブをもつため、外部からの空気侵入の防止が困難であるという問題があった。内部に侵入した空気は、ＳＵＮＣＯＯＬＥＲの性能を大幅に低下させてしまう。
また、このソープション型冷却装置を暖房に用いることを考えると、ダンパやバルブなどの複雑な流体回路構成が必要となり、熱損失も大きなものになることが予想される。更に、地上に設置されたこのソープション型冷却装置へ屋根の上の太陽熱コレクタから熱輸送する場合、熱輸送装置が複雑高価となるという問題もあった。
【特許文献１】ＵＳＰ４０３４５６９
【発明の開示】
【０００５】
（発明の目的）
本発明はこの問題点に鑑みなされたものであり、構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減が可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現することをその目的とする。本発明は、簡素な構成にて温熱と冷熱とを切り換え可能な熱切り換え装置を提供することをその他の目的としている。
【０００６】
（発明の要約）
上記目的を達成する本発明の収着式冷却装置は、交互に繰り返される加熱及び放熱によりソルベートを脱着するソーベントを内蔵する第１筒部と、交互に繰り返される放熱と吸熱とによりソルベートの凝縮及び気化を行う第２筒部と、前記両筒部を連通する連通管部とを有する密閉管と、外部から受け取った熱を伝熱により前記第１筒部を加熱する加熱部材と、前記第１筒部及び第２筒部の熱を伝熱により外部に交互に放熱する冷却部材と、外部の熱を伝熱により前記第２筒部に与える吸熱部材とを有する伝熱装置と、前記密閉管を前記伝熱装置に対して相対移動させることにより、前記第１筒部を前記冷却部材から離して前記加熱部材に接触させ、かつ、前記第２筒部を前記吸熱部材から離して前記冷却部材に接触させるデソープション動作と、前記第１筒部を前記加熱部材から離して前記冷却部材に接触させ、かつ、前記第２筒部を前記冷却部材から離して前記吸熱部材に接触させるソープション動作とを交互に行わせる駆動機構とを備えることを特徴としている。
【０００７】
すなわち、この発明は、ソーベントを収容する第１筒部と、ソルベートを収容する第２筒部とを連通管部で接続した密閉管において、第１筒部の加熱及び放熱と、第２筒部の放熱及び吸熱とを、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を第１、第２筒部に接触させたり、離したりすることにより実行する。このようにすれば、バッチ動作による温度変化は、ソーベント及びソルベートを収容する第１筒部及び第２筒部のみに限られるため、第１筒部及び第２筒部と外部との熱交換のための熱交換機構の温度変化を必要としない。このためバッチ動作による顕熱損失を大幅に低減でき、熱エネルギー効率を大幅に向上することができる。更に、上記顕熱損失による無駄な熱移動を減らせるため、装置のコンパクト化も実現することができる。なお、この装置は、たとえば冷房に用いられるが、加熱部材又は冷却部材から室内気体に熱エネルギーを伝達することにより、暖房も行うこともできる。
また、固体と気体又は液体との熱移動は、いわゆる境界層による熱抵抗、温度損失がこの種の低温度落差の温度スイング装置に大きな熱エネルギー損失を生じるが、本発明では、固体伝熱による熱移動を採用するため熱エネルギー損失が小さく、かつ、伝熱機構をコンパクト化することができる。また、本発明の装置において、加熱部材を常に加熱し、冷却部材を常に冷却し、吸熱部材を常に低温に保つことができるため、言い換えればこれらの部材の温度変化が非常に小さいため、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、空気や水などの熱移動流体と接触して熱移動させることができる他、ヒートパイプを通じて熱源や間接熱交換器と接続することもできる。結局、この発明により、構造が簡素で、エネルギー効率の向上と、構成の簡素化及び製造コストの低減とが可能なバッチ動作ソープション型冷却装置を実現することができる。なお、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材と第１筒部及び第２筒部との接触面は、接触面の形状に凹凸を設けることにより、コンパクトな容積にて必要な面積の確保することができる。
【０００８】
好適態様において、前記加熱部材及び前記冷却部材は、前記加熱部材及び前記冷却部材が同時に前記第１筒部に接触不能な距離を隔てて前記第１筒部を挟んで配置され、前記冷却部材及び前記吸熱部材は、前記冷却部材及び前記吸熱部材が同時に前記第２筒部に接触不能な距離を隔てて前記第２筒部を挟んで配置され、前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を前記第１筒部及び第２筒部に対して相対往復移動させる。すなわち、この態様では、伝熱装置（加熱部材、冷却部材及び冷却部材）は、第１筒部及び第２筒部に対して僅かの距離だけ相対往復移動すればよく、駆動機構を簡単化することができ、相対移動に必要なエネルギーを減らすことができる。
好適態様において、前記第１筒部及び前記第２筒部は互いに近接して配置され、前記第１筒部を放熱する前記冷却部材は、前記第１筒部と前記第１筒部との間に配置されて前記第２筒部を放熱する前記冷却部材を兼ねる。このようにすれば、冷却部材は、近接配置された第１筒部及び第２筒部とに交互に接触する。このようにすれば、一つの冷却部材により第１筒部及び第２筒部を伝熱により冷却することができる。
【０００９】
好適態様において、前記第１筒部及び前記第２筒部は平行に配置され、前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部に対して前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記冷却部材を相対往復移動させる。このようにすれば、駆動機構を簡素化し、駆動のための動力を減らすことができる。
好適態様において、前記加熱部材は、前記第１筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置され、前記前記吸熱部材は、前記第２筒部を挟んで前記冷却部材と反対側に配置される。このようにすれば、装置をコンパクトに実現することができる。
好適態様において、前記伝熱装置は、第１の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第１の伝熱部材セットと、第２の前記密閉管に接触可能な前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の第２の伝熱部材セットとを有し、前記駆動機構は、前記第１の密閉管の前記デソープション動作と、前記第２の密閉管の前記ソープション動作とを略同時に実行し、前記第１の密閉管の前記ソープション動作と、前記第２の密閉管の前記デソープション動作とを略同時に実行する。このようにすれば、略連続的に冷房動作を行うことができる。
好適態様において、前記２つの第２筒部は、互いに近接して配置され、前記第１の伝熱部材セットの前記吸熱部材は、同時に前記２つの第２筒部に同時に接触不能な距離を隔てて前記２つの第２筒部の間に配置され、かつ、前記第２の伝熱部材セットの前記吸熱部材を兼ねる。このようにすれば、吸熱部材は、近接配置された第１筒部及び第２筒部とに交互に接触する。このようにすれば、第１筒部及び第２筒部は一つの吸熱部材を冷却することができるので、装置をコンパクトに実現することができる。
【００１０】
好適態様において、前記２つの第２筒部は平行に配置され、前記吸熱部材は、前記２つの第２筒部に対して前記２つの第２筒部の長手方向と直角方向へ相対往復移動する。このようにすれば、駆動機構を簡素化し、装置をコンパクト化することができる。
好適態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、前記第１筒部及び第２筒部の外周面に密着可能な凹面を有する金属部材により構成されている。これにより、第１筒部及び第２筒部の耐圧を強化することができるので、第１筒部及び第２筒部の筒体の厚さを減らして、その顕熱損失を低減することができる。
好適態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、円筒形状の前記第１筒部及び第２筒部の外周面と略等径に形成されて前記第１筒部及び第２筒部の外周面に密着する円筒面を有する。これにより、第１筒部及び第２筒部を耐圧が大きな円筒とすることができるので、第１筒部及び第２筒部の筒体の厚さを減らして、その顕熱損失（缶体質量×缶体比熱×温度差）を低減することができる。
【００１１】
好適態様において、前記第１筒部及び第２筒部は、平行に配置され、前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を相対回動させる。このようにすれば、たとえば減速モータの使用などが可能となり、駆動機構を簡素化することができる。
好適態様において、前記第１筒部及び第２筒部は、平行に配置され、
前記駆動機構は、前記第１筒部及び第２筒部の長手方向と直角方向へ前記伝熱装置を直線移動させる。このようにすれば、駆動機構をたとえばリニアソレノイドなどの簡素な機構とすることができる。
好適態様において、前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、流体と熱授受する。加熱部材、冷却部材及び吸熱部材は、流体中に露出する多数の金属フィンをもつことができる。
好適態様において、前記加熱部材、放熱部材及び冷却部材は、ヒートパイプを通じて外部流体と熱授受する。これにより、加熱源、放熱源（たとえば大気）、吸熱源（たとえば室内空気）から離れて加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を配置しても、効率よく熱移動が可能となる。なお、ヒートパイプとしては、本発明者が出願中のノズル及びディフユーザをもつループ式ヒートパイプを好適に用いることができる。
【００１２】
好適態様において、前記第１筒部、第２筒部、加熱部材、冷却部材及び吸熱部材とそれらの相対運動空間を除く部分に配置されてそれらの間の熱伝達を抑制する断熱材を有する。これにより、無駄な熱ロスを減らすことができる。
好適態様において、前記第１、第２筒部に対する前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の接触面のうち最も高さが低い最低部の下にダストを落とすキャビティが存在する。このようにすれば、熱伝導が行われる接触面に落下したダストは、接触面にとどまることなく更に下方に落下するため、良好な熱伝導を確保することができる。
好適態様において、装置を太陽熱コレクタの直下に配置されるので、太陽熱を加熱源とする場合に装置をコンパクトに構成することができる。更に、太陽熱コレクタから装置の加熱部材へ温度低下を減らしつつ良好に熱移動を行うことができる。更に、吸熱部材がたとえばヒートパイプにより室内熱交換器と熱交換する場合、吸熱部材で凝縮したヒートパイプ内の液体は、重力により下方の室内空間に落下することができるため、室内熱交換器への熱移動が容易となる。もちろん、吸熱部材に冷却フィンを設け、この冷却フィンで冷却された空気流をダクトにより室内に導いても良い。
好適態様において、前記太陽熱コレクタは、斜め又は垂直に配置され、前記第１筒部及び第２筒部は、水平方向に所定距離離れて互いに平行に配置され、前記駆動機構は、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材に対して第１筒部及び第２筒部を相対水平往復移動させる。このようにすれば、装置をコンパクトに構成することができる。
【００１３】
好適態様において、前記ソープション型冷却装置の直下に位置して、空気流に放熱する放熱フィン構造を有し、前記冷却部材は、前記放熱フィン構造に放熱する。これにより、更に、装置をコンパクトに構成することができる
好適態様において、前記伝熱制御機構は、太陽電池から給電されるモータ又はソレノイドにより前記相対移動を行う。この太陽熱利用のソープション型冷却装置は、太陽熱が大きい場合に動作するため、太陽光が存在しない場合に発電できない太陽電池のために蓄電装置を設けることなく、装置を運転することができる。また、屋根の上への電力配線も省略することができる。
好適態様において、前記第２筒部は、前記第１筒部のソーベントよりもソルベート結合性が弱いソルベート吸収物質を内蔵するとともに車載される。このソルベート結合性が弱いソルベート吸収物質としては、たとえばある程度の毛細管現象などにより水などのソルベートを保持できる布や繊維質材料でよい。このようにすれば、車両が大きく振動しても水などの液体状のソルベートが第２筒部から飛散することがない。
好適態様において、前記連通管部は、前記第１筒部の径方向中心部に配置されて前記第１筒部の端壁中央部にソルベート移動可能に結合され、前記連通管部は、前記第１筒部の端壁にハーメチックシール層を介して結合される。このようにすれば、連通管部を通じての第１筒部から第２筒部への伝熱をハーメチックシール層の大きな熱抵抗により低減することができる。なお、電球などの真空容器においては、ハーメチックシール層による電極支持は公知であるが、ソープション型冷却装置の第１筒部における熱損失低減のためにハーメチックシール層を採用することは従来知られていなかった。もちろん、連通管部と第２筒部との間に同様にハーメチックシール層を設けることもできる。これにより、連通管部を通じての第１筒部と第２筒部との間の熱伝導を更に減らすことができる。
【００１４】
好適態様において、前記第１筒部内の径方向中央部に位置して多孔性と弾性とをもつ弾性管を有し、前記連通管部は、前記第１筒部の径方向中心部に配置されて前記第１筒部の端壁中央部に結合されて、前記弾性管に連通し、前記ソーベントは、前記第１筒部の外周壁と前記多孔性弾性管との間に充填される。このようにすれば、ソルベートの吸収によるソーベントの体積変化により連通管部へのソルベートガスの放出が阻害されるのを抑止することができる。なお、ソーベント中に金属線などの良熱伝導材料を分散させてもよい。
好適な態様において、前記加熱部材、冷却部材及び吸熱部材と前記第１筒部及び第２筒部との接触を強化する永久磁石を有する。これにより、駆動機構への給電なしに、接触力を確保することができる。
好適な態様において、所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、前記高温板は、前記加熱部材を加熱する流体により加熱され、前記低温板は、前記吸熱部材により冷却され、前記受熱板は、前記高温板に接触して室内に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して室内に冷熱を供給する。このようにすれば、ダンパやバルブなどを用いることなく、簡素な機構により冷暖房を切り換えることができる。
【００１５】
（その他の態様）
第１筒部及び第２筒部の缶体の上記顕熱損失の低減は、無駄な加熱、無駄な放熱、生産した冷熱の損失を低減する。第１筒部及び第２筒部の缶体直径の増大は、必要耐圧の増大のために缶体厚の増大による缶体質量の増大を招くが、缶体容積の増大によるソーベント量の増大をもたらす。
バッチ運転に必要なソーベント及びソルベートの必要量を確保する最小の第１筒部及び第２筒部の缶体質量は、第１筒部及び第２筒部を略球形に製作することにより得られる。ただ、球形の缶体は、たとえば缶詰製造に用いられている二重巻き込み式の封止技術を採用できる円筒缶よりも製造技術が困難となる。また、連通管部に連通する第１筒部内のソルベートガス通路（たとえば弾性管）までのソルベート層の平均厚さが増大すると、ソルベートガスの移動に対するガス移動抵抗が大きくなってしまう。これらの結果から円筒缶が製造において好適である。略球形の缶体を採用する場合には、それに合わせて加熱部材、冷却部材及び吸熱部材の接触面も略球形とされるべきである。また、具体的な缶体形状は、装置収容スペースの制限により最終的に決定される。たとえば、太陽熱コレクタの裏側にソープション型冷却装置を配置する場合には、円筒缶状の第１筒部及び第２筒部を採用して装置の全体厚さを低減することが好適である。バッチ運転は、ソーベント量により制限されるが、たとえば１０分未満に１バッチサイクルを終了することが装置の小型化に有利である。バッチサイクルの短縮は、缶体による顕熱損失の割合を増大する。
その他、本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置は、電気自動車のバッテリやインバータの廃熱や、燃料電池車の廃熱を利用して冷熱を生産することができる他、車両の屋根に設けた太陽熱コレクタからの熱により冷房を行うことができる。その他、衣服や防止などに設けた太陽熱コレクタからの熱や、携帯する熱発生源（たとえば燃料電池）の熱を利用して、人体冷却用の冷風を発生させることができる。その他、クーラーボックス内の魚を冷却するために、熱発生源（たとえば燃料電池）の熱を利用する本発明を採用することもできる。その他、工場のボイラや煙突から排出される低温熱を利用して本発明装置を運転することにより、新たに有益な冷熱を生産できることは明白である。
【００１６】
本発明の熱切り換え装置は、所定間隔を隔てて対面する高温板及び低温板の間に受熱板を有し、前記高温板は、高温流体により加熱され、前記低温板は、低温流体により加熱され、前記受熱板は、前記高温板に接触して外部に熱を供給するか、もしくは、前記低温板に接触して外部に冷熱を供給することを特徴としている。このようにすれば、簡素な機構により温熱供給と冷熱供給とを切り換えることができる。
本発明の太陽熱利用装置は、高所に設置されて太陽熱を集める太陽熱コレクタと、低所に設置されて前記太陽熱を使用する熱消費装置と、前記太陽熱コレクタから前記熱消費装置へ熱を輸送する熱輸送機構とを備える太陽熱利用装置において、前記熱輸送機構は、直列に配置された複数のヒートパイプと、高位置側の前記ヒートパイプの凝縮部と、低位置側の前記ヒートパイプの蒸発部とに密着する良伝熱性の伝熱部材とを有し、伝熱により前記伝熱部材は、前記高位置側のヒートパイプの凝縮部から前記低位置側のヒートパイプの蒸発部へ熱を移動させることを特徴としている。たとえば、屋根の上の太陽熱コレクタからヒートパイプにより上記したソープション型冷却装置に熱を輸送する場合や、屋根の上の太陽熱コレクタからヒートパイプにより低位置の熱消費装置まで熱を輸送する場合、太陽熱コレクタに固定されたヒートパイプの蒸発部と、最低位置に設けられたソープション型冷却装置や熱消費装置との間の高さの差が大きくなり、ソープション型冷却装置や熱消費装置で凝縮したヒートパイプ内の流体を太陽熱コレクタ位置の蒸発部までリフトアップするのが困難となる。そこで、この発明では、蒸発部と凝縮部との高さの差が小さい複数のヒートパイプを直列配置し、上側のヒートパイプの凝縮部と下側のヒートパイプの蒸発部とを良伝熱性の伝熱部材により結合する。これにより、ヒートパイプを用いてたとえば２階建てのハウスの屋根から１階又は地上に設置されたソープション型冷却装置や熱消費装置まで問題なく、太陽熱を輸送することができる。ヒートパイプは従来の給湯式太陽熱コレクタに比べて太陽熱コレクタ及び配管系を小型軽量とすることができるため、その製造及び設置工事に要する費用を節減することができる。また、配管や太陽熱コレクタを熱遮蔽する断熱材の量も減らすことができる。好適態様において、最下層のヒートパイプの凝縮部は、バスタブにまで延設されてバスタブ内の水を直接加熱する。
【００１７】
好適な態様において、前記伝熱部材は、前記ヒートパイプが嵌め込まれる溝を有する良熱伝導性の伝熱板を含む。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記伝熱部材は、第１のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第１の前記伝熱板と、第２のヒートパイプの前記溝が嵌め込まれる第２の前記伝熱板とを締結してなる。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記ヒートパイプは、前記締結により塑性変形する。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
好適な態様において、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプは、直接密着する。これにより、良好に熱伝導を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではないことはもちろんである。
（実施形態１）
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態１の太陽熱冷房装置を図１を参照して説明する。図１はこの太陽熱冷房装置のブロック図である。１は太陽熱コレクタ、２はソープション型冷却装置、３は室内熱交換器である。４は太陽熱コレクタ１の熱をソープション型冷却装置に送る高温ヒートパイプ、５はソープション型冷却装置２で生産した冷熱を室内熱交換器３に送る低温ヒートパイプである。ヒートパイプ４、５として、本発明者により発明され、出願されているノズルディフユーザ式ループヒートパイプの使用は好適である。
太陽熱コレクタ１は、集熱板を内部に保持し、その表面に太陽光を透過するガラス板が配置される通常のプレートタイプのものでよい。高温ヒートパイプ４の蒸発部は、この集熱板に密着される。もちろん、集光構造の太陽熱コレクタを採用することもできる。バッチ動作するソープション型冷却装置２については、後で詳しく説明される。室内に設けられる室内熱交換器３は、低温ヒートパイプ５の蒸発部をなす間接熱交換器と、この間接熱交換器に空気流を流すモータファンにより構成される周知のものである。室内熱交換器３は、低温ヒートパイプ５を通じてソープション型冷却装置２から冷熱を供給される。低温ヒートパイプ５は、後述する高温ヒートパイプ４と本質的に同じ構造をもつことができる。また、低温ヒートパイプ５の代わりに、モータファン及びダクトを用いてソープション型冷却装置２の冷熱を空気流により室内へ直接導入しても良い、この場合には、室内熱交換器３を省略することができ、システム構成を簡素化することができる。その他、室内熱交換器３とソープション型冷却装置２とを一体に設けることができ、この場合には、ソープション型冷却装置２から室内熱交換器３へ冷熱を伝熱機構により移動させることもできる。
【００１９】
高温ヒートパイプ４は、たとえば屋根上に固定された太陽熱コレクタ１で生産された熱をソープション型冷却装置２に送る。この高温ヒートパイプ４の凝縮部がその蒸発部としての太陽熱コレクタ１よりも下方に存在するため、凝縮部から蒸発部（太陽熱コレクタ１）への凝縮液の環流が問題となるが、凝縮液は、公知の毛細管機構を用いて環流させられてもよく、また、上記ノズルディフユーザ式ループヒートパイプの高速気流に乗せて環流させられてもよい。また、この高温ヒートパイプ４の運転開始時点において、太陽熱コレクタ１内に存在する高温ヒートパイプ４の蒸発部に凝縮液が保持されている必要がある。都合の良いことに、太陽熱コレクタ１は夜間に放射冷却によりソープション型冷却装置２内よりも低温となるため、ソープション型冷却装置２内に存在する高温ヒートパイプ４の凝縮部は蒸発部となり、太陽熱コレクタ１内の蒸発部は凝縮部となるため、問題なく太陽熱コレクタ１内の蒸発部に液を予め保持させることができる。なお、太陽熱コレクタ１内の蒸発部には、液を弱く保持する布やマットなどの繊維室材料を内臓させることが好適である。太陽の上昇により太陽熱コレクタ１が加熱されると、太陽熱コレクタ１内に存在する高温ヒートパイプ４の蒸発部の液が蒸発し、ソープション型冷却装置２に流れる。なお、高温ヒートパイプ４を省略して、通常の液流又は空気流によりソープション型冷却装置２に熱を移動させることもできる。
【００２０】
次に、ソープション型冷却装置２の構造を図２を参照して説明する。図２はこのソープション型冷却装置２の基本動作原理を示すための模式平面図である。ソープション型冷却装置２は、第１筒部２１、２２、第２筒部２３、２４と、冷却部材２５、２６と、加熱部材２７と、吸熱部材２８とをもつ。第１筒部２１及び第２筒部２３は、ソルベートとしての水蒸気を流通させる図略の連通管部により連結されている。第１筒部２２及び第２筒部２４は、ソルベートとしての水蒸気を流通させる図略の連通管部により連結されている。これらの連通管部は、円筒缶である筒部２１〜２４の上端壁の径方向中心部に接続されている。
第１筒部２１、２２は、メッキされた鉄板からなる円筒缶体内にソーベントを収容している。水蒸気収着機能をもつ活性炭、ゼオライト、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマーなどのソーベントが第１筒部２１、２２の内部に水蒸気流通可能に収容されている。第２筒部２３、２４内の熱伝導性を改善するために、金属フィンなどを第１筒部２１、２２内に分散させることも公知である。第２筒部２３、２４は、メッキされた鉄板からなる円筒缶体により構成されている。第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４は、回転軸２９の周りに互いに９０度離れて第１筒部２１、第１筒部２２、第２筒部２４、第２筒部２３の順に配置されている。各筒部２１〜２４の軸心は垂直となっている。
【００２１】
冷却部材２５、２６、加熱部材２７及び吸熱部材２８は、たとえば鋳鉄又は鉄板成形により形成された水平断面が略斧状の鉄製部材である。部材２５〜２８の反時計（ＣＣＷ）側の側面は円筒面Ａとなっており、部材２５〜２８の時計（ＣＷ）側の側面は円筒面Ｂとなっている。冷却部材２５は筒部２１、２３の間に配置され、冷却部材２６は筒部２２、２４の間に配置され、加熱部材２７は、筒部２１、２２の間に配置され、吸熱部材２８は筒部２３、２４の間に配置されている。部材２５〜２８は、両側の筒部の一方の円筒面形状の外側面ににだけ密着可能な周方向厚さを有している。部材２５〜２８は、回転軸２９から放射状に伸びる図略のアームに固定されている。このアームは熱伝導性が悪い材料により作製されている。回転軸２９は図略の減速モータに回動され、これにより部材２５〜２８は、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向へ回動可能となっている。
高温ヒートパイプ４は加熱部材２７内に収容された蒸発部を有し、低温ヒートパイプ５は吸熱部材２８内に収容された凝縮部を有している。冷却部材２５、２６は、図略の放熱ヒートパイプを通じて図略の外気熱交換器に接続されている。この外気熱交換器は、外気に放熱する冷却フィンと、この冷却フィンに冷却風を流すモータファンとを有しており、ソープション型冷却装置２と一体に形成されている。なお、加熱部材２７と太陽熱コレクタ１との熱授受、吸熱部材２８と室内熱交換器３との熱授受及び冷却部材２５、２６と外気との熱授受は、上記したヒートパイプの他、空気や水などの熱移動流体により行っても良く、あるいは熱伝導により行っても良い。
【００２２】
ソープション型冷却装置２の動作を以下に説明する。図２は、上記減速モータの駆動により回転軸２９をＣＣＷ方向へ回動した状態を示す。冷却部材２５が第１筒部２１に、冷却部材２６が第２筒部２４に、加熱部材２７が第１筒部２２に、吸熱部材２８が第２筒部２３に密着している。つまり、部材２５〜２８のＡ面が筒部２１〜２４の円筒面に個別に密着している。これにより、第２筒部２３の水が蒸発して第１筒部２１内のソーベントに収着される。収着熱を発生する第１筒部２１は冷却部材２５に放熱し、ソルベートとしての水に蒸発熱を与えた第２筒部２３は吸熱部材２８から吸熱する。その結果、冷却部材２５は外気に放熱し、吸熱部材２８は、室内熱交換器３から吸熱する。また、加熱部材２７により加熱される第１筒部２２のソーベントからソルベート（水）が分離され、冷却部材２６により冷却される第２筒部２４にて凝縮する。つまり、第１筒部２１及び第２筒部２３はソープション動作を行い、第１筒部２２及び第２筒部２４はデソープション動作を行う。第１筒部２１、２２のソープション（収着）能力及び脱着（デソープション）能力には一定の限界があり、能力が限界に達してソープション量又はデソープション量が飽和すると第１筒部２１、２２の温度や圧力が変化する。これらのパラメータを検出してあるいは前回の回動から所定時間経過後、部材２５〜２８を逆方向に回動させる。
上記減速モータ（図示せず）の駆動により部材２５〜２８をＣＷ方向に回動させた状態を図３を参照して説明する。図３は、ソープション型冷却装置２の水平断面をより詳しく図示した図である。３０は回転軸２９を包む円筒状の断熱材であり、その外周面は筒部２１〜２４の外周面に密着して、各部材２５〜２８が個別に往復回動する４つの運動空間を分離する。３１は部材２５〜２８の運動空間及び筒部２１〜２４を包むブロック状の断熱材であり、その内周面は筒部２１〜２４の外周面に密着して、各部材２５〜２８が個別に往復回動する４つの運動空間を分離する。
部材２５〜２８をＣＷ方向に回動させることにより、冷却部材２５が第１筒部２３に、冷却部材２６が第１筒部２２に、加熱部材２７が第１筒部２１に、吸熱部材２８が第２筒部２３に密着する。つまり、部材２５〜２８のＢ面が筒部２１〜２４の円筒面に個別に密着する。これにより、第２筒部２４の水が蒸発して第１筒部２２内のソーベントに収着される。収着熱を発生する第１筒部２２は冷却部材２６に放熱し、ソルベートとしての水に蒸発熱を与えた第２筒部２４は吸熱部材２８から吸熱する。その結果、冷却部材２６は外気に放熱し、吸熱部材２８は、室内熱交換器３から吸熱する。また、加熱部材２７により加熱される第１筒部２１のソーベントからソルベート（水）が分離され、冷却部材２５により冷却される第２筒部２３にて凝縮する。つまり、第１筒部２１及び第２筒部２３はデソープション動作を行い、第１筒部２２及び第２筒部２４はソープション動作を行う。第１筒部２１、２２のソープション（収着）能力及び脱着（デソープション）能力には一定の限界があり、能力が限界に達してソープション量又はデソープション量が飽和すると第１筒部２１、２２の温度や圧力が変化する。これらのパラメータを検出してあるいは前回の回動から所定時間経過後、部材２５〜２８を逆方向に回動させる。
【００２３】
部材２５〜２８の周期的な往復回動により、加熱部材２７は第１筒部２１、２２に交互に太陽熱を与え、冷却部材２５は第１筒部２１と第２筒部２３とを交互に放熱し、冷却部材２６は第１筒部２２と第２筒部２４とを交互に放熱し、吸熱部材２８は第２筒部２３、２４により交互に冷却される。加熱部材２７の加熱、冷却部材２５、２６の冷却、吸熱部材２８の冷熱の外部輸送は、既述したように、公知のヒートパイプや熱移動流体や伝熱機構により行うことができる。
なお、図３において、３２は永久磁石であり、部材２５〜２８のＡ面及びＢ面にそれぞれ設けられている。永久磁石３２は、部材２５〜２８のＡ面又はＢ面を所定の吸引力で筒部２１〜２４の外周面に密着させ、接触伝熱抵抗を低減する。したがって、部材２５〜２８を回動させる減速モータ（図示せず）は、回動時以外に通電される必要がない。もちろん、永久磁石３２の設置位置は、適宜変更可能である。好適には、永久磁石３２は、部材２５〜２８のＡ面及びＢ面の周囲を囲んで設けられる。また、図３において、３３は筒部２１〜２４のメッキ鋼板製の缶体、３４は第１筒部２１、２２内のソーベントである。この実施形態では、第２筒部２３、２４の内部にも布やファイバ層のような水（ソルベート）との結合力が弱いソーベントが収容されているが、第２筒部２３、２４内のソーベントを省略してもよい。３５は、第１筒部２１、２２の径方向中央部に軸方向に延在する弾性管である。この弾性管３５は、多孔性で弾性に富む樹脂管からなる。弾性管３５は、ソルベート収着量に応じて変化するソーベント３４の体積変化に応じて伸縮する。ソーベント３４が放出した水蒸気（ソルベート）は弾性管３５内に流れ、弾性管３５内の水蒸気は、弾性管３５を貫通してソーベント３４に収着される。
【００２４】
第１筒部２１、２２の配置状態を図４に示す。３６は部材２５〜２８を往復回動させる減速モータ、３７は第１筒部２１、２２の上端部と第２筒部２３、２４の上端部とを水蒸気授受可能に連通する連通管部、３８は第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４が搭載される基台である。
加熱部材２７及び吸熱部材２８の配置状態を図５に示す。冷却部材２５、２６の配置状態も図５に示す加熱部材２７及び吸熱部材２８の配置状態と同じである。加熱部材２７は回転軸２９からその径方向に張り出すアーム２７Ａの先端部に固定され、吸熱部材２８は回転軸２９からその径方向に張り出すアーム２８Ａの先端部に固定されている。高温ヒートパイプ４及び低温ヒートパイプ５は、断熱材に包まれたループ状ヒートパイプであって、回転軸２９の上端開口から回転軸２９の内部に挿入されている。高温ヒートパイプ４は、回転軸２９からアーム２７Ａを通じて加熱部材２７の内部に引き回されている。低温ヒートパイプ５は、回転軸２９からアーム２８Ａを通じて吸熱部材２８の内部に引き回されている。冷却部材２５、２６と外気熱交換器（図略）との間の熱授受を行うヒートパイプ（図略）も同様に配置されている。すなわち、この実施形態では、部材２５〜２８と熱授受するヒートパイプ又は配管は、回転軸２９に収容されているため、回転軸２９を少し回動してもその変形量を弾性変形範囲に制限することができる。
連通管部３７と第１筒部２１との結合状態を図６を参照して説明する。図６において、３９は円盤状のメッキ鋼板からなる缶体３３の端壁板をなす、４０はガラス製のハーメチックシール層である。端壁板３９は缶体３３の周壁板の端部に二重巻き締めされているが、溶接や絞り加工により構成してもよい。連通管部３７は、端壁板３９の径方向中央部に設けられた孔に嵌められており、ハーメチックシール層４０は、端壁板３９と連通管部３７との間に充填されて、第１筒部２１の内部を封止している。ハーメチックシール層４０は、端壁板３９と連通管部３７との熱伝導抵抗を増大させる効果も奏する。
【００２５】
（実施形態２）
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態２の太陽熱冷房装置を図７を参照して説明する。図７はこの装置のブロック図である。この実施形態では、ソープション型冷却装置２は全体として厚いプレート状に形成されて太陽熱コレクタ１の裏側に固定されている。ソープション型冷却装置２の下には平たいダクト状の外気熱交換器６が固定されている。つまり、この実施形態では、ソープション型冷却装置２は、加熱源としての太陽熱コレクタ１と放熱源としての外気熱交換器６との間に挟まれている。
太陽熱コレクタ１は、断熱材に囲まれた集熱板を内部に有する。太陽熱コレクタ１の上面はガラス面となっている。外気熱交換器６は、外気すなわち冷却風を左端開口から図略の右端開口へ流すダクト６０と、多数の冷却フィンを有してダクト６０内に配置されたた冷却フィン構造体（図示せず）と、ダクト６０内に冷却風を流すモータファン（図示せず）とを有している。このモータファンは、太陽熱コレクタ１に近接して一体に配置された太陽電池から駆動用電力を供給されている。また、この太陽電池は、ソープション型冷却装置２内の加熱部材２７、冷却部材２５、２６及び吸熱部材２８を往復移動させるための駆動用電力も供給する。なお、ソープション型冷却装置２のバッチ動作のために、加熱部材２７、冷却部材２５、２６及び吸熱部材２８を移動させる代わりに、第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４を移動させても良い。ソープション型冷却装置２の吸熱部材は、低温ヒートパイプ５を通じて室内熱交換器３内の冷却フィンすなわち間接熱交換器に冷熱を供給する。室内熱交換器３は、モータファンを有する。このモータファンは、間接熱交換器に流す室内空気流を形成し、この冷却された室内空気流が室内を冷房する。室内熱交換器３のモータファンの駆動用電力は、太陽電池により供給されても良く、あるいは商用電源により供給されてもよぃ。ソープション型冷却装置２の要部を包む断熱材である。
【００２６】
ソープション型冷却装置２の構造を図８を参照して説明する。図８は図７のＡ−Ａ線矢視模式断面図である。ただし、断熱材７の図示は省略されている。第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４は、互いに所定間隔を隔てて水平方向へ一列に配列されている。各筒部２１〜２４は、第１筒部２１、第２筒部２３、第２筒部２４、第１筒部２２の順に配列されている。各筒部２１〜２４は、実施例１の各筒部２１〜２４と同じ構造をもつが、各筒部２１〜２４は、配列方向と直角方向に延在する。
ソープション型冷却装置２は、２つの加熱部材２７をもつ。一つの加熱部材２７は２つ第１筒部２１の左側に、他の一つの加熱部材２７は第１筒部２２の右側に配置されている。冷却部材２５は第１筒部２１と第２筒部２３との間に配置され、冷却部材２６は第１筒部２２と第２筒部２４との間に配置されている。吸熱部材２８は、第２筒部２３、２４の間に配置されている。第１筒部２１及び第２筒部２３は連通管部３７により水蒸気連通可能に接続され、第１筒部２２及び第２筒部２４も連通管部３７により水蒸気連通可能に接続されている。
高温ヒートパイプ４は、太陽熱コレクタ１の集熱板１０と加熱部材２７とを熱授受可能に連結している。放熱用のヒートパイプ８は、外気熱交換器６内の冷却フィン６０と冷却部材２５、２６とを熱授受可能に連結している。更に図７に示すように、吸熱部材２８は低温ヒートパイプ５により室内熱交換器３と熱授受可能に連結されている。各ヒートパイプ４、５、８はフレキシブルな円筒状又は扁平な銅管からなり、各部材２５〜２８の往復直線移動に十分に耐えられる弾性変形機能をもつ。
【００２７】
このソープション型冷却装置２の動作は、本質的に実施例１のそれと同じである。つまり、図略の直線駆動装置が各部材２５〜２８を右方向へ移動させると、左側の加熱部材２７が第１筒部２１に、左側の冷却部材２５が第２筒部２３に密着し、第１筒部２１から第２筒部２３に水蒸気が送られる。つまり、デソープション動作が行われる。この時、右側の加熱部材２７は第１筒部２２から離れ、右側の冷却部材２６が第１筒部２２に接触し、吸熱部材２８が第２筒部２４に接触し、水蒸気が第１筒部２２に送られる。すなわち、ソープション動作が行われる。図９は各部材２５〜２８を左方向に移動した状態を示す模式図であり、図１０は各部材２５〜２８、第１筒部２１、２２及び第２筒部２３、２４を見下ろした模式平面図である。
図略の直線駆動装置が各部材２５〜２８を左方向へ移動させると、逆の動作が行われる。この動作は実施例１ですでに説明したので説明を省略する。この結果、吸熱部材２８は常時冷却され、太陽熱コレクタ１は加熱部材２７、２７のどちらかを常時加熱し、外気熱交換器６は冷却部材２５、２６を常時冷却する。結局、この実施例によれば実施例１と同様に、コンパクトに太陽熱利用バッチ動作ソープション型冷却装置を実現することができる。
【００２８】
（変形態様）
上記実施例１、２では熱源として太陽熱コレクタ１を採用したが、太陽熱コレクタ１の代わりに自動車のラジエータや排気ガスの熱を採用することにより車室を冷房することもできる。この態様では、冷却部材２５、２６を冷却する外気熱交換器は、ラジエータの前方に配置することが好適である。また、上記実施例１、２の太陽熱コレクタ１の代わりに、燃料電池車の燃料電池から排出される熱を利用することもできる。
上記実施例１、２では、各部材２５〜２８や各筒部２１〜２４として鉄を用いたが、鉄の代わりに熱伝導性に優れた非磁性材料たとえば銅を採用したり、銅板と鉄板とを積層しても良い。この場合でも各板の永久磁石同士は、十分に密着することができる。ネオジウム磁石やサマリウム磁石の採用は好適である。その他、永久磁石は、各部材２５〜２８を各筒部２１〜２４に相対移動させる駆動機構に設けても良い。たとえば、駆動機構としてのリニアソレノイドの磁気回路の固定磁気部材と可動磁気部材とのどちらかに直流磁束を発生させる永久磁石を設けても良い。これにより、駆動機構は通電なしに密着吸引力を得ることができる。モータを用いる場合には、モータの回転軸に同様の機構を設けても良い。
その他、たとえばリニアソレノイド又はスイング式ソレノイドからなる往復動型駆動機構は、ばねとそれを引っ張る一方向ソレノイドにより構成してもよい。この場合には永久磁石は省略することができる。
【００２９】
（実施形態３）
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態３の太陽熱冷暖房装置を図１１を参照して説明する。図１１はこの装置の模式図である。９は熱切り換え装置である。熱切り換え装置９は、それぞれ鉄板からなる高温板９１、低温板９３及び受熱板９２を有している。高温板９１及び低温板９３は、互いに所定距離離れて平行に配置され、図略の断熱ケースとに収容されている。受熱板９２は、高温板９１と低温板９３との間に配置されている。受熱板９２の厚さは、高温板９１と低温板９３との間のギャップより小さくされている。これにより、受熱板９２は、高温板９１と低温板９３とのどちらかにしか接触することはできない。接触面となる高温板９１、低温板９３及び受熱板９２の主面は平面とされているがそれは必須ではない。図１１では、高温板９１、低温板９３及び受熱板９２は水平に配置されているが、実際には高温板９１、低温板９３及び受熱板９２の主面すなわち接触面は、ダストの付着を防ぐために垂直に配置されている。受熱板９２は、図略の駆動装置により又は手動により図１１の上下方向に往復移動する。これにより、受熱板９２は、高温板９１に接触して暖房のために熱を受け取る動作と、低温板９３に接触して冷熱を受け取る動作とのどちらかを選択することができる。つまり、受熱板９２が高温板９１に接触すると、高温板９１から受熱板９２に熱が伝達される。受熱板９２が低温板９３に接触すると、低温板９３から受熱板９２に冷熱が伝達される。
【００３０】
高温ヒートパイプ４は、図略の太陽熱コレクタ１と高温板９１とを接続する管部４２と、高温板９１とソープション型冷却装置２内部の加熱部材２７とを接続する管部４３と、加熱部材２７と太陽熱コレクタ１とを接続する管部４１とからなるループ式ヒートパイプからなる。ループ式ヒートパイプを流れる水蒸気は、太陽熱コレクタ１から管部４２を通じて高温板９１の内部の孔部に入り、高温板９１から管部４３を通じてソープション型冷却装置２の加熱部材２７に入り、加熱部材２７から管部４１を通じて太陽熱コレクタ１に戻る。これにより、ソープション型冷却装置２の加熱部材２７は、高温板９１が熱を吸収しない場合にのみ加熱される。
低温ヒートパイプ５は、低温板９３とソープション型冷却装置２の吸熱部材２８とを接続する管部５１、５２とをもち、吸熱部材２８の冷熱を低温板９３に伝達するループ式ヒートパイプからなる。９４、９５は、受熱板９２と図略の室内熱交換器とを接続するループ状ヒートパイプの管部である。受熱板９２の熱又は冷熱は、管部９４、９５を通じて室内熱交換器に送られる。
【００３１】
図略の駆動装置により受熱板９２を低温板９３に接触させたモード（図１１参照）では、高温板９１は太陽熱コレクタ１の熱を吸収しないため、高温の水蒸気がソープション型冷却装置２の加熱部材２７に送られる。ソープション型冷却装置２の吸熱部材２８は、低温ヒートパイプ５を通じて低温板９３を冷却する。低温板９３は受熱板９２を冷却し、受熱板９２の冷熱は管部９４、９５を通じて図略の室内熱交換器３に送られる。
図略の駆動装置により受熱板９２を高温板９１に接触させたモードでは、高温板９１は太陽熱コレクタ１の熱を吸収する。このモードでは、ソープション型冷却装置２の駆動装置を停止させる。これにより、ソープション型冷却装置２の加熱部材２７は熱を吸収しない。高温板９１の熱は受熱板９２に伝達され、受熱板９２から管部９４、９５を通じて図略の室内熱交換器３に送られる。すなわち、この実施形態では、熱移動系を複雑化させるバルブやダンパを用いることなく、熱移動経路を簡素な構造にて切り換えることが可能となる。なお、この接触式熱移動経路切り換え機構は、ソープション型冷却装置以外にも広く利用することができる。また、高温板９１の加熱及び低温板９３の冷却は、ヒートパイプではなく、高温板９１や低温板９３の背面や内部に設けたフィンに熱移動流体と接触させることにより行うことができ、伝熱機構を通じて行っても良い。なお、熱切り換え装置９の受熱板９２の移動は手動で行われても良い。また、接触面は、平面ではなく、凹凸や溝を設けてもよい。この場合、互いに接触する２つの接触面が密着するように凹凸を設けるべきである。更に、高温板９１、低温板９３及び受熱板９２の密着性を向上させるために永久磁石を配置しても良い。高温板９１、低温板９３及び受熱板９２は、鉄板の代わりに熱伝導性に優れた非磁性の銅板としてもよい。この場合でも各板の永久磁石同士は、十分に密着することができる。ネオジウム磁石やサマリウム磁石の採用は好適である。
（変形態様）
上記実施形態では、ループ状ヒートパイプをなす管部９４、９５は図略の室内熱交換器に熱又は冷熱を伝達したが、室内熱交換器の代わりにこのループ状ヒートパイプを室内の床部に敷設してもよい。これにより、床暖房や床暖房を実現することができる。
【００３２】
（実施形態４）
本発明のバッチ動作ソープション型冷却装置を採用する実施形態４の太陽熱冷房装置を図１２、図１３を参照して説明する。図１２はこの装置の模式図であり、図１３は２つのヒートパイプを結合する伝熱機構を示す図である。太陽熱コレクタ１の熱は、高温ヒートパイプ（熱輸送機構）４によりソープション型冷却装置（熱消費装置）２に伝達される。高温ヒートパイプ４は、管部４１、４２を有する高位置ヒートパイプ部と、管部４５、４６を有する中位置ヒートパイプ部と、管部４７、４８を有する低位置ヒートパイプ部と、伝熱ブロック（伝熱部材）４０、４９とからなる。上記した高位置ヒートパイプ部、中位置ヒートパイプ部及び低位置ヒートパイプ部は、ループ状ヒートパイプにより構成されているが、内部にウィックなどの液環流機構を有する単管式ヒートパイプでもよい。
高位置ヒートパイプ部の蒸発部は太陽熱コレクタ１内に内蔵されて態様熱により加熱される。高位置ヒートパイプ部の最低位位置の凝縮部及び中位置ヒートパイプ部の最高位置の蒸発部は銅製の伝熱ブロック４０に熱授受良好に密着している。中位置ヒートパイプ部の最低位位置の凝縮部及び低位置ヒートパイプ部の最高位置の蒸発部は銅製の伝熱ブロック４９に熱授受良好に密着している。これにより、太陽熱コレクタ１の熱は、高さ方向に直列配置され、伝熱ブロック４０、４９により熱結合されたこれら３つのヒートパイプ部を通じてソープション型冷却装置２に良好に輸送される。
【００３３】
伝熱ブロック４０による高位置ヒートパイプ部と中位置ヒートパイプ部との熱結合構造を図１３を参照して説明する。伝熱ブロック４９は、伝熱ブロック４０と同一構造を有している。図１３（Ａ）はこの熱結合構造の正面図、図１３（Ｂ）はこの熱結合構造の縦断面図、図１３（Ｃ）はこの熱結合構造の横断面図である。伝熱ブロック４０は、厚い銅板製の伝熱板４Ａ、４Ｂからなる。伝熱板４Ａ、４Ｂの平坦な接触面は密着し、図略のボルトにより締結されている。伝熱板４Ａの接触面には管部４５がはめ込まれるＵ字状の溝部を有している。伝熱板４Ｂの接触面には管部４６がはめ込まれるＵ字状の溝部を有している。管部４１、４２、４５、４６は、銅管により構成されている。締結により伝熱板４Ａの接触面と伝熱板４Ｂの接触面とは密着するが、この締結により、管部４１、４２、４５、４６は、溝部の形状に合わせてやや角形に塑性変形し、伝熱板４Ａ、４Ｂに良好に密着する。更に、管部４１と管部４５とは直接密着しつつ同一方向に延在し、管部４２と管部４６とは直接密着しつつ同一方向に延在している。これにより、管部４１から管部４５に良好に熱伝達が行われ、管部４２から管部４６に良好に熱伝達が行われる。
この実施形態によれば、太陽熱コレクタ１とソープション型冷却装置２との間の距離が種々異なる場合でも、ヒートパイプの延長距離を適切とすることもできる。すなわち、太陽熱コレクタ１とソープション型冷却装置２との距離に合わせて、ヒートパイプ部の数と、２つのヒートパイプ部の重なる部分を増減することができる。この実施形態によれば、凝縮液をその重力に抗してリフトアップする必要がある太陽熱輸送装置において、太陽熱コレクタ１を屋根など太陽熱獲得に有利な高い位置に設けることができるとともに、太陽熱コレクタ及びその熱輸送機構を小型軽量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１の太陽熱冷房装置を示すブロック図である。
【図２】図１のソープション型冷却装置の基本動作原理を示す模式平面図である。
【図３】図１のソープション型冷却装置２の水平断面をより詳しく図示した断面図である。
【図４】第１筒部の配置状態を示す正面図である。
【図５】加熱部材及び吸熱部材の配置状態を示す正面図である。
【図６】連通管部と第１筒部との結合状態を示す断面図である。
【図７】実施形態２のバッチ動作ソープション型冷却装置を示すブロック図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線矢視模式断面図である。
【図９】図８の加熱部材、冷却部材及び吸熱部材を左方向に移動した状態を示す模式図である。
【図１０】図７のソープション型冷却装置の模式平面図である。
【図１１】実施形態３のバッチ動作ソープション型冷暖房装置を示すブロック図である。
【図１２】実施形態４の太陽熱利用装置の熱結合構造を示すブロック図である。
【図１３】図１２の直列ヒートパイプ装置の要部を示す図であり、図１３（Ａ）はこの熱結合構造の正面図、図１３（Ｂ）はこの熱結合構造の縦断面図、図１３（Ｃ）はこの熱結合構造の横断面図である。
【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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