(57)【要約】      （修正有）【課題】弁部材を駆動する駆動力を低減し、且つ弁部材のストロークを小さくすることができるバルブを得る。【解決手段】バルブは、３つ以上のポート４９を有し、前記３つ以上のポートのそれぞれに接続部が接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体４０と、前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材５０と、前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部８０と、前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構５１と、を備える。【選択図】図２
2016217473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上のポートを有し、前記３つ以上のポートのそれぞれに接続部が接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、
前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、
前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、
前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、
を備えるバルブ。
【請求項２】
吸着式ヒートポンプに用いられる請求項１に記載のバルブであって、
前記筐体は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する３つ以上の反応器のそれぞれに前記３つ以上のポートのそれぞれが直接又は間接的に接続され、前記閉空間で吸着質が流通する
請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記３つ以上のポートは、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを含み、
前記第１ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転軸方向の一端側で開口し、
前記第２ポート及び前記第３ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転方向の異なる位置で前記回転軸方向に対する交差方向に開口し、
前記弁部材の内部には、一端部が前記第１ポートと連通し、他端部が前記弁部材の回転位置によって前記第２ポート及び前記第３ポートの一方と連通する流路が形成されている
請求項１又は２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記流路の前記他端部は、前記弁部材の回転位置によって、前記第２ポート及び前記第３ポートのいずれとも非連通とされる
請求項３に記載のバルブ。
【請求項５】
前記変換機構は、
前記筐体に設けられ、前記弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合して、該螺旋溝に沿った螺旋方向に回転可能に支持する球状の支持部
で構成される
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項６】
前記筐体の内部に収容され、前記弁部材の回転軸方向の一方に前記弁部材を弾性力により付勢する弾性部材を備え、
前記駆動部は、前記弾性部材の付勢力に対抗して前記弾性部材の付勢方向とは反対方向へ前記弁部材を直線運動させる
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項７】
前記筐体は、非磁性材で形成されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項８】
前記筐体は、前記非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されている
請求項７に記載のバルブ。
【請求項９】
冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する３つ以上の反応器と、
３つ以上のポートを有し、前記３つ以上のポートのそれぞれに前記３つ以上の反応器のそれぞれが直接又は間接的に接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、
前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、
前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、
前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、
を備える吸着式ヒートポンプ。
【請求項１０】
前記３つ以上の反応器は、
吸着質を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる第１吸着器と、
前記第１吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第１吸着器で冷熱を生成させる第２吸着器と、
を有し、
前記３つ以上のポートは、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを含み、
前記第１ポートは、前記第１吸着器に接続され、
前記第２ポートは、前記蒸発器に接続され、
前記第３ポートは、前記第２吸着器に接続され、
前記弁部材の回転位置を変えることで、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する状態と、前記第１ポートと前記第３ポートとを連通する状態と、に切り替わる
請求項９に記載の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、バルブ、吸着式ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸着式冷凍機が開示されている。この吸着式冷凍機では、熱媒体が流通する空間が、大気圧よりも低圧とされた閉空間とされている。この閉空間は、蒸発器、凝縮器及び２つの吸着器等により形成されている。蒸発器、凝縮器及び２つの吸着器の各室同士を連通する連通口には、板状の弁体が設けられている。この弁体は、各室の圧力差によって開閉す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】特開２０１１−２０２９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、吸着式ヒートポンプにおける閉空間の各室同士を連通する連通口（連通路）を切り替える三方弁等のバルブに用いられる弁部材としては、エアシリンダ等のアクチュエータにより動作する弁部材がある。このような弁部材では、弁部材の一部が閉空間の外部に露出し、閉空間の外部に配置されたアクチュエータによって駆動される。
【０００５】
この構成では、閉空間の内部が大気圧よりも低圧とされる一方、閉空間の外部が大気圧とされるため、大気圧が弁部材に作用し、弁部材を開弁又は閉弁する際に大気圧に対抗して弁部材を駆動する必要がある。これにより、弁部材を駆動する駆動力が大きくなる。
【０００６】
また、前述の弁部材を直線運動で駆動して、連通口（連通路）を切り替える場合では、直線運動する運動方向に連通口（連通路）を配置する必要があるため、弁部材のストロークが運動方向に長くなる。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、弁部材を駆動する駆動力を低減し、且つ弁部材のストロークを小さくすることができるバルブを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、３つ以上のポートを有し、前記３つ以上のポートのそれぞれに接続部が接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、を備える。
【０００９】
請求項１の構成によれば、閉空間とされた筐体の内部に収容された弁部材を、駆動部が筐体の外部から磁力により直線運動させる。変換機構は、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。
【００１０】
ここで、請求項１の構成では、閉空間が大気圧よりも低圧とされているが、弁部材は閉空間の内部に収容されているため、弁部材に対して大気圧が作用しない。このため、弁部材の一部が閉空間の外部に露出して弁部材に対して大気圧が作用する場合（第１比較例）に比べ、弁部材を駆動する駆動力を低減できる。
【００１１】
また、請求項１では、前述のように、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。このため、弁部材の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合（第２比較例）に比べ、弁部材の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第２比較例に比べて、弁部材のストロークを小さくすることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、吸着式ヒートポンプに用いられる請求項１に記載のバルブであって、前記筐体は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する３つ以上の反応器のそれぞれに前記３つ以上のポートのそれぞれが直接又は間接的に接続され、前記閉空間で吸着質が流通する。
【００１３】
請求項２の構成によれば、弁部材の回転位置によって連通させるポートを切り替えることで、吸着質が流通する反応器を切り替えることができる。
【００１４】
ここで、請求項２の構成では、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。したがって、ポートを弁部材の回転方向にずらして配置することができるため、吸着質が流通する反応器の数を増やしてポート数を増加させても、弁部材のストロークを小さく維持できる。
【００１５】
請求項３の発明では、前記３つ以上のポートは、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを含み、前記第１ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転軸方向の一端側で開口し、前記第２ポート及び前記第３ポートは、前記筐体において前記弁部材の回転方向の異なる位置で前記回転軸方向に対する交差方向に開口し、前記弁部材の内部には、一端部が前記第１ポートと連通し、他端部が前記弁部材の回転位置によって前記第２ポート及び前記第３ポートの一方と連通する流路が形成されている。
【００１６】
請求項３の構成によれば、弁部材の流路の一端部が、弁部材の回転軸方向の一端側で開口している第１ポートと連通している。一方、流路の他端部が弁部材の回転位置によって第２ポート及び第３ポートの一方と連通する。これにより、弁部材の回転位置を変えることで、第１ポートと第２ポートとを連通する状態と、第１ポートと第３ポートとを連通する状態と、に切り替えることができる。
【００１７】
請求項４の発明では、前記流路の前記他端部は、前記弁部材の回転位置によって、前記第２ポート及び前記第３ポートのいずれとも非連通とされる。
【００１８】
請求項４の構成によれば、弁部材の回転位置を変えることで、第１ポートが第２ポート及び第３ポートのいずれとも連通しない非連通状態に切り替えることができる。
【００１９】
請求項５の発明では、前記変換機構は、前記筐体に設けられ、前記弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合して、該螺旋溝に沿った螺旋方向に回転可能に支持する球状の支持部で構成される。
【００２０】
請求項５の構成によれば、弁部材を回転軸方向に沿った直線運動させることで、弁部材を螺旋溝に沿った螺旋方向に回転させることができる。そして、弁部材の回転位置が変わることで、連通させるポートを切り替えることができる。
【００２１】
ここで、請求項５の構成では、変換機構が、弁部材の外周に形成された螺旋溝に嵌合する球状の支持部で構成される。このように、弁部材の支持構造により変換機構が構成されているので、弁部材の支持構造と別体で変換機構する場合に比べ、バルブの構成が簡素化できる。
【００２２】
請求項６の発明は、前記筐体の内部に収容され、前記弁部材の回転軸方向の一方に前記弁部材を弾性力により付勢する弾性部材を備え、前記駆動部は、前記弾性部材の付勢力に対抗して前記弾性部材の付勢方向とは反対方向へ前記弁部材を直線運動させる。
【００２３】
請求項６の構成によれば、弾性部材の付勢力により、弁部材が弁部材の回転軸方向の一方に移動する。また、駆動部が、弾性部材の付勢力に対抗して弾性部材の付勢方向とは反対方向へ弁部材を直線運動させる。変換機構が、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。
【００２４】
このように、駆動部は弁部材を一方向に駆動すればよいので、弁部材の回転軸方向の一方及び他方の両方向に駆動部が弁部材を駆動する場合に比べ、駆動部の構成を簡素化できる。
【００２５】
請求項７の発明では、前記筐体は、非磁性材で形成されている。
【００２６】
請求項７の構成によれば、筐体が非磁性材で形成されているので、駆動部から弁部材へ作用する磁力が影響を受けることを抑制できる。
【００２７】
請求項８の発明では、前記筐体は、前記非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されている。
【００２８】
請求項８の構成によれば、筐体が非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されているので、領域間で流通する流体として、水等を用いた場合でも筐体が腐食しにくい。
【００２９】
請求項９の発明は、冷熱及び温熱の少なくとも一方を生成する３つ以上の反応器と、３つ以上のポートを有し、前記３つ以上のポートのそれぞれに前記３つ以上の反応器のそれぞれが直接又は間接的に接続されて大気圧よりも低圧とされた閉空間が内部に形成される筐体と、前記筐体の内部に収容されると共に回転可能に前記筐体に支持され、回転位置によって連通させる前記ポートを切り替える弁部材と、前記筐体の外部に配置され、磁力により前記弁部材を直線運動させる駆動部と、前記駆動部による前記弁部材の直線運動を回転運動に変換して、前記弁部材の回転位置を変える変換機構と、を備える。
【００３０】
請求項９の構成によれば、閉空間とされた筐体の内部に収容された弁部材を、駆動部が筐体の外部から磁力により直線運動させる。変換機構は、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変える。弁部材は、回転位置によって連通させるポートを切り替える。これにより、吸着質が流通する反応器を切り替えることができる。
【００３１】
ここで、請求項９の構成では、閉空間が大気圧よりも低圧とされているが、弁部材は閉空間の内部に収容されているため、弁部材に対して大気圧が作用しない。このため、弁部材の一部が閉空間の外部に露出して弁部材に対して大気圧が作用する場合（第１比較例）に比べ、弁部材を駆動する駆動力を低減できる。
【００３２】
また、請求項９では、前述のように、駆動部による弁部材の直線運動を回転運動に変換して、弁部材の回転位置を変えることで、連通させるポートを切り替える。このため、弁部材の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合（第２比較例）に比べ、弁部材の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第２比較例に比べて、弁部材のストロークを小さくすることができる。
【００３３】
請求項１０の発明では、前記３つ以上の反応器は、吸着質を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の前記吸着質を吸着して前記蒸発器で冷熱を生成させる第１吸着器と、前記第１吸着器に吸着された前記吸着質を吸着して前記第１吸着器で冷熱を生成させる第２吸着器と、を有し、前記３つ以上のポートは、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを含み、前記第１ポートは、前記第１吸着器に接続され、前記第２ポートは、前記蒸発器に接続され、前記第３ポートは、前記第２吸着器に接続され、前記弁部材の回転位置を変えることで、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する状態と、前記第１ポートと前記第３ポートとを連通する状態と、に切り替わる。
【００３４】
請求項１０の構成によれば、第１ポートと第２ポートとが連通する回転位置に、弁部材を位置させることで、第１吸着器が蒸発器の吸着質を吸着して蒸発器で冷熱を生成させる動作が実行できる。また、弁部材の回転位置を変えて、第１ポートと第３ポートとを連通する状態に切り替えることで、第１吸着器に吸着された吸着質を第２吸着器が吸着して第１吸着器で冷熱を生成させる動作が実行できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、上記構成としたので、弁部材を駆動する駆動力を低減し、且つ弁部材のストロークを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の吸着式ヒートポンプの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態の三方弁の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態の三方弁の構成を示す概略図である。
【図４】本実施形態の三方弁の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける冷熱生成状態を示す説明図である。
【図６】本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける冷熱生成状態を示す説明図である。
【図７】本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。
【図８】本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。
【図９】本実施形態の吸着式ヒートポンプにおける再生状態を示す説明図である。
【図１０】比較例のバルブの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
【００３８】
（吸着式ヒートポンプ１２）
まず、吸着式ヒートポンプ１２（以下、単に「ヒートポンプ１２」という）の構成について説明する。図１には、ヒートポンプ１２の構成が示されている。
【００３９】
ヒートポンプ１２は、図１に示されるように、タンク１３と、蒸発／凝縮器１４（反応器の一例）と、第１吸着器２０（反応器の一例）と、第２吸着器２２（反応器の一例）と、を有している。
【００４０】
蒸発／凝縮器１４の内部には、蒸発／凝縮室１４Ａが形成されている。この蒸発／凝縮器１４は、蒸発器としての機能と、凝縮器としての機能とを併せ持っている。すなわち、蒸発／凝縮器１４では、蒸発／凝縮室１４Ａの吸着質（液体の状態）にエネルギー（温熱）が作用すると、この吸着質が蒸発され、その際に冷熱が生成される。また、蒸発／凝縮器１４では、蒸発／凝縮室１４Ａの吸着質（気体の状態）からエネルギーを奪うと、吸着質が凝縮され、その際に温熱が生成される。
【００４１】
タンク１３は、蒸発／凝縮器１４に供給される吸着質を貯留する貯留部として機能する。タンク１３は、供給管１５によって蒸発／凝縮器１４と連通されている。供給管１５には、供給弁３５が設けられている。供給弁３５が開弁されると、供給管１５が開放されてタンク１３から蒸発／凝縮器１４へ吸着質が供給される。
【００４２】
第１吸着器２０及び第２吸着器２２の内部には、それぞれ、第１吸着室２０Ａ及び第２吸着室２２Ａが形成されている。この第１吸着室２０Ａ及び第２吸着室２２Ａには、それぞれ、異なる種類の吸着剤が収容されている。第２吸着器２２の吸着剤は、例えば、第１吸着器２０の吸着剤よりも高い再生温度の熱で吸着質を脱着させる材料が選択される。
【００４３】
本実施形態では、第１吸着器２０の吸着剤は、例えばＡＱＳＯＡ−Ｚ０５（「ＡＱＳＯＡ」は三菱樹脂の登録商標）であり、第２吸着器２２の吸着剤は、例えば、Ｙ型ゼオライトである。また、吸着質としては、例えば、水あるいはアンモニアを用いることができる。水及びアンモニアは、ヒートポンプ１２において求められる条件（温度及び圧力）で吸着剤に対し吸着及び脱着し、しかも安価に調達できる。
【００４４】
蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０とは、第１連通管１６で連通（接続）されている。第１連通管１６の内部には、第１連通路１６Ａが形成されている。また、第１連通管１６には、三方弁１８（バルブの一例）が設けられている。
【００４５】
なお、第１連通管１６は、具体的には、三方弁１８に対する蒸発／凝縮器１４側に配置された第１管７１と、三方弁１８に対する第１吸着器２０側に配置された第２管７２と、を有している。
【００４６】
第２吸着器２２は、第２連通管１７により、三方弁１８を介して第１連通管１６と連通（接続）されている。第２連通管１７の内部には、第２連通路１７Ａが形成されている。
【００４７】
三方弁１８は、第１管７１（蒸発／凝縮器１４）と第２管７２（第１吸着器２０）とを連通する第１連通状態と、第２管７２（第１吸着器２０）と第２連通管１７（第２吸着器２２）とを連通する第２連通状態と、第１管７１、第２管７２及び第２連通管１７のいずれも連通しない非連通状態と、に切り替わる。なお、三方弁１８の具体的な構成については、後述する。
【００４８】
三方弁１８が第１連通状態になると、蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０との間で吸着質の移動が可能となる。また、三方弁１８が第２連通状態になると、第１吸着器２０と第２吸着器２２との間で吸着質の移動が可能となる。三方弁１８が非連通状態となると、蒸発／凝縮器１４、第１吸着器２０及び第２吸着器２２の間での三方弁１８を介した吸着質の移動ができなくなる。なお、三方弁１８が非連通状態であっても、蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間では、以下のように、第３連通管２４を通じて吸着質が移動しうる。
【００４９】
蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２とは、第３連通管２４で連通（接続）されている。第３連通管２４の内部には、第３連通路２４Ａが形成されている。また、第３連通管２４には、開閉弁２６が設けられている。開閉弁２６が開弁されると、第３連通管２４（第３連通路２４Ａ）が開放されて蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間で、第１吸着器２０を経由することなく、吸着質の移動が可能となる。開閉弁２６が閉弁されると、第３連通管２４（第３連通路２４Ａ）が閉鎖されて蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２との間で吸着質の移動ができなくなる。
【００５０】
蒸発／凝縮器１４には、２つの熱源（低温熱源２８Ｌ及び中温熱源２８Ｍ）を接続する接続管３０Ａが設けられている。接続管３０Ａは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３２Ｌ、３２Ｍが設けられている。開閉弁３２Ｌ、３２Ｍが開弁されると、熱源から熱交換媒体が蒸発／凝縮器１４に流れ、蒸発／凝縮器１４で熱交換されて熱源に戻る。
【００５１】
第１吸着器２０には、３つの熱源（低温熱源２８Ｌ、中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈ）を接続する接続管３０Ｂが設けられている。接続管３０Ｂは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３４Ｌ、３４Ｍ、３４Ｈが設けられている。開閉弁３４Ｌ、３４Ｍ、３４Ｈが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第１吸着器２０に流れ、第１吸着器２０で熱交換されて熱源に戻る。
【００５２】
第２吸着器２２には、２つの熱源（中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈ）を接続する接続管３０Ｃが設けられている。接続管３０Ｃは熱源側において、それぞれの熱源に対応して分岐しており、分岐部分には、開閉弁３６Ｍ、３６Ｈが設けられている。開閉弁３６Ｍ、３６Ｈが開弁されると、熱源から熱交換媒体が第２吸着器２２に流れ、第２吸着器２２で熱交換されて熱源に戻る。
【００５３】
低温熱源２８Ｌ、中温熱源２８Ｍ及び高温熱源２８Ｈの具体例は特に限定されないが、中温熱源２８Ｍは低温熱源２８Ｌよりも高温であり、高温熱源２８Ｈは中温熱源２８Ｍよりも高温である。たとえば、低温熱源２８Ｌとしては、冷却対象を冷却する（冷熱を得る）ために管路２９Ｌを循環している冷媒の熱源を挙げることができる。中温熱源２８Ｍとしては、冷却対象の外部（室外）において外部と熱交換するために管路２９Ｍを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。高温熱源２８Ｈとしては、ヒートポンプ１２を再生するために管路２９Ｈを流れる熱交換媒体の熱源を挙げることができる。
【００５４】
そして、ヒートポンプ１２では、蒸発／凝縮器１４、第１吸着器２０、第２吸着器２２、第１連通管１６、第２連通管１７及び第３連通管２４によって、大気圧よりも低圧とされた閉空間が形成されている。この閉空間は、蒸発／凝縮室１４Ａ、第１吸着室２０Ａ、第２吸着室２２Ａ、第１連通路１６Ａ、第２連通路１７Ａ及び第３連通路２４Ａによって構成されている。また、閉空間は、蒸気（気体状態の吸着質）が流通する空間であり、少なくとも使用環境下において外部に対して気密とされる空間である。
【００５５】
（三方弁１８）
次に、三方弁１８の具体的な構成について説明する。図２、図３及び図４には、三方弁１８の具体的な構成が示されている。
【００５６】
三方弁１８は、図２、図３及び図４に示されるように、筐体４０と、弁部材５０と、圧縮コイルバネ７０（弾性部材の一例）と、駆動部８０と、を有している。
【００５７】
弁部材５０は、三方弁１８における可動部分であり、弁部材５０の全体が磁性材で形成されている。磁性材としては、例えば、フェライト系ステンレスが用いられる。弁部材５０は、具体的には、弁棒５２（軸部）と、弁棒５２の下端に設けられた弁体５４と、弁棒５２の上端に設けられた芯部５６と、を有している。
【００５８】
弁体５４は、円柱状をしている。弁体５４には、側断面視にて、略Ｌ字状の流路５５が形成されている。流路５５の一端部５５Ａは、弁体５４の下端面（軸方向一端の端面）に開口し、流路５５の他端部５５Ｂは、弁体５４の軸方向中間部分で側方に開口している。
【００５９】
弁棒５２は、上下方向に延びており、弁棒５２の外周には、例えば、２条の螺旋溝５１、５３が形成されている。芯部５６は、弁棒５２よりも拡径されている。なお、弁部材５０は、少なくとも芯部５６が磁性体で構成されていればよい。
【００６０】
筐体４０は、非磁性材で形成されている。非磁性材としては、例えば、オーステナイト系ステンレスが用いられる。筐体４０は、具体的には、第１連通管１６の第１管７１及び第２管７２と連通する弁箱４２と、芯部５６が収容される収容部６０と、を有している。
【００６１】
弁箱４２の内部には、ポート４９Ａ（第１ポートの一例）、ポート４９Ｂ（第２ポートの一例）及びポート４９Ｃ（第３ポートの一例）を有する流路４９が形成されている。ポート４９Ａは、弁箱４２における弁部材５０の回転軸方向の一端側で、下方へ開口している。これにより、ポート４９Ａは、弁体５４における流路５５の一端部５５Ａと連通している。
【００６２】
ポート４９Ｂは、弁箱４２における側方（弁部材５０の回転軸方向に対する交差方向）へ開口している。ポート４９Ｃは、ポート４９Ｂの下側において、弁箱４２におけるポート４９Ｂの開口方向と逆側の側方へ開口している。このように、ポート４９Ｂ及びポート４９Ｃは、弁箱４２において弁部材５０の回転方向の異なる位置で開口している。このため、ポート４９Ｂ及びポート４９Ｃのそれぞれは、弁部材５０の回転位置によって、弁体５４における流路５５の他端部５５Ｂと連通可能となっている。
【００６３】
ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃのそれぞれには、第２管７２（接続部の一例）、第１管７１（接続部の一例）及び第２連通管１７（接続部の一例）が接続されている。これにより、ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃのそれぞれは、第１吸着器２０の第１吸着室２０Ａ、蒸発／凝縮器１４の蒸発／凝縮室１４Ａ及び第２吸着器２２の第２吸着室２２Ａと連通している。また、ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃのそれぞれが、第２管７２、第１管７１及び第２連通管１７と接続されることで、弁箱４２及び収容部６０を含む筐体４０の内部に閉空間が形成されている。この閉空間は、ヒートポンプ１２における前述の閉空間の一部を構成している。
【００６４】
このように、弁箱４２は、第１管７１及び第２管７２と連通しており、弁箱４２、第１管７１及び第２管７２によって第１連通管１６が構成されている。また、弁箱４２の上部には、弁部材５０の弁棒５２が差し通された通し孔４４が形成されている。
【００６５】
収容部６０は、弁箱４２の天面４５と接合される下板部６２と、下板部６２から立設された円筒部６４と、円筒部６４の上端に配置された上板部６６と、を有している。下板部６２には、下板部６２と弁箱４２の天面４５との間をシールするシール部材６８が設けられている。
【００６６】
また、下板部６２には、弁棒５２を支持する支持部６９（軸受）が設けられている。支持部６９は、具体的には、一対の球状に形成されており、この各支持部６９が、弁棒５２の螺旋溝５１、５３のそれぞれに嵌合することで、弁棒５２を、螺旋溝５１、５３に沿った螺旋方向に回転可能に支持している。そして、弁部材５０が弁棒５２の軸方向に移動すると、球状の支持部６９のそれぞれが螺旋溝５１、５３内で螺旋方向に沿って相対移動することで、弁部材５０が回転する。このように、三方弁１８では、一対の支持部６９及び螺旋溝５１、５３が、弁部材５０の弁棒５２の軸方向に沿った直線運動を回転運動に変換する変換機構の一例として構成されている。
【００６７】
本実施形態では、弁部材５０の芯部５６が収容部６０内に収容されると共に、弁部材５０の弁体５４が弁箱４２内に収容されており、弁部材５０の全体が閉空間である筐体４０内に収容されている。なお、収容部６０及び弁箱４２は、それぞれ、複数の構成部材が組み付けられて構成されていてもよい。
【００６８】
圧縮コイルバネ７０は、上板部６６と芯部５６との間に配置されており、芯部５６を弾性力により下方へ押している。これにより、弁部材５０を下方へ付勢している。
【００６９】
駆動部８０は、筐体４０の外部に配置されている。駆動部８０は、具体的には、ケース８２と、コイル８４と、芯体８６と、を有している。ケース８２は、円筒部８２Ａと、円筒部８２Ａの上端に配置された円形状とされた上板部８２Ｂと、円筒部８２Ａの上端に配置された円形状とされた下板部８２Ｃと、を有している。下板部８２Ｃには、収容部６０の円筒部６４が差し通される円孔８２Ｄが形成されている。
【００７０】
芯体８６は、円柱状又は円筒状に形成されている。芯体８６は、ケース８２内における上板部６６の上側であって、芯部５６の同軸上に配置されている。
【００７１】
コイル８４は、円筒状に形成されている。コイル８４は、ケース８２内において、収容部６０の円筒部６４及び芯体８６の周囲を囲むように配置されている。このコイル８４に電源（図示省略）から電流が流れることで、弁部材５０の自重及び圧縮コイルバネ７０の付勢力に対抗して、芯部５６が芯体８６に引き寄せられる。これにより、弁部材５０が上昇しながら螺旋溝５１、５３に沿った螺旋方向に回転し、三方弁１８は、第１管７１（蒸発／凝縮器１４）と第２管７２（第１吸着器２０）とを連通する第１連通状態となる（図２参照）。
【００７２】
一方、駆動部８０が駆動されず芯部５６に芯体８６への引力が作用しない場合は、圧縮コイルバネ７０が芯体８６を下方へ押すと共に弁部材５０に自重が作用する。これにより、弁部材５０が下降しながら螺旋溝５１、５３に沿った螺旋方向に回転し、三方弁１８は、第２管７２（第１吸着器２０）と第２連通管１７（第２吸着器２２）とを連通する第２連通状態となる（図３参照）。
【００７３】
このように、三方弁１８では、駆動部８０が、芯体８６及びコイル８４で構成された電磁石の磁力により、弁部材５０を直線運動させる。この直線運動が支持部６９及び螺旋溝５１、５３によって回転運動に変換されて、弁部材５０の回転位置が変わる。これにより、連通させるポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃが切り替わる。
【００７４】
さらに、弁体５４は、駆動部８０のコイル８４に流す電流において、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御を実行することで、弁部材５０を中間位置に停止される。これにより、弁箱４２における流路４９の内壁により、弁体５４の流路５５が閉鎖される。弁体５４の流路５５が閉鎖されることで、蒸発／凝縮器１４の蒸発／凝縮室１４Ａ、第１吸着器２０の第１吸着室２０Ａ及び第２吸着器２２の第２吸着室２２Ａが、非連通の状態となる（図４参照）。
【００７５】
（冷熱の生成方法）
次に、本実施形態のヒートポンプ１２を用いて冷熱を生成する生成方法を説明する。以下において、開弁状態であると明記した弁以外の弁（三方弁１８を除く）は、閉弁されている。
【００７６】
ヒートポンプ１２を用いて冷熱を生成するには、以下のように、冷熱生成工程と、再生工程と、を交互に行う。
【００７７】
＜冷熱生成工程＞
冷熱生成工程では、まず、以下の冷熱生成ステップ１を行ってから、以下の冷熱生成ステップ２を行う。
【００７８】
［冷熱生成ステップ１］
冷熱生成ステップ１では、図５に示されるように、開閉弁３２Ｌを開弁して、蒸発／凝縮器１４に低温熱源２８Ｌから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３４Ｍを開弁して、第１吸着器２０に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁１８を第１連通状態（図２に示す状態）にする。
【００７９】
これにより、蒸発／凝縮器１４で吸着質が蒸発し、図５に矢印Ｆ１で示されるように、この吸着質が第１吸着器２０で吸着される。蒸発／凝縮器１４で蒸発した吸着質を第１吸着器２０で吸着することで、蒸発／凝縮器１４において冷熱が生成される。
【００８０】
［冷熱生成ステップ２］
次に、冷熱生成ステップ２を行う。冷熱生成ステップ２では、まず、図６に示されるように、開閉弁３２Ｌ、３４Ｍを閉弁する。
【００８１】
そして、開閉弁３４Ｌを開弁して、第１吸着器２０に低温熱源２８Ｌから熱交換媒体を移動させる。さらに、開閉弁３６Ｍを開弁して、第２吸着器２２に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁１８を第２連通状態（図３に示す状態）に切り替える。
【００８２】
これにより、第１吸着器２０で吸着質が蒸発し、図６に矢印Ｆ２で示されるように、この吸着質が第２吸着器２２で吸着される。
【００８３】
以上のように、冷熱生成ステップ２では、第１吸着器２０で吸着質を蒸発させて、第１吸着器２０から吸着質を脱着することで、第１吸着器２０を再生している。そして、第１吸着器２０の再生時に吸着質が脱着する際の脱着エネルギーを利用して、冷熱を生成している。
【００８４】
＜再生工程＞
冷熱生成工程を行うと、特に冷熱生成ステップ２において、第２吸着器２２に吸着質が吸着されるため、以下の第１再生方法、又は以下の第２再生方法を行うことで再生する。
【００８５】
［第１再生方法］
第１再生方法は、第１吸着器２０を用いない再生方法である。第１再生方法では、図７に示されるように、開閉弁３２Ｍを開弁し、蒸発／凝縮器１４に中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３６Ｈを開弁して、第２吸着器２２に高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。そして、開閉弁２６を開弁する。
【００８６】
これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第２吸着器２２の吸着質が脱着され、第２吸着器２２が再生される。第２吸着器２２に吸着されていた吸着質は、図７に矢印Ｆ３で示されるように、蒸発／凝縮器１４に移動して凝縮される。なお、このとき、三方弁１８は、非連通の状態（図４に示す状態）に切り替えられている。
【００８７】
以上が第１再生方法である。なお、第１再生方法において、開閉弁３２Ｍに代えて、開閉弁３２Ｌを開弁してもよい。さらに、開閉弁３２Ｌを開弁する場合、低温熱源２８Ｌ及び中温熱源２８Ｍの温度によっては、開閉弁３６Ｈに代えて開閉弁３６Ｍを開弁することも可能である。
【００８８】
［第２再生方法］
第２再生方法は、第１吸着器２０を用いる再生方法であり、再生ステップ１及び再生ステップ２を交互に行う。なお、第２再生方法を行うにあたり、第１吸着器２０は、上記した冷熱生成方法、特に冷熱生成ステップ２において、吸着質が脱着されており、実質的に再生されている。
【００８９】
（再生ステップ１）
再生ステップ１では、図８に示されるように、開閉弁３４Ｍを開弁し、第１吸着器２０へ中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３６Ｈを開弁し、第２吸着器２２へ高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁１８を第２連通状態（図３に示す状態）に切り替える。
【００９０】
これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第２吸着器２２の吸着質が脱着され、第２吸着器２２が再生される。第２吸着器２２に吸着されていた吸着質は、第１吸着器２０に移動して吸着される。
【００９１】
（再生ステップ２）
第１吸着器２０が吸着平衡に達すると、再生ステップ２を行う。再生ステップ２では、図９に示されるように、開閉弁３２Ｍを開弁し、蒸発／凝縮器１４へ中温熱源２８Ｍから熱交換媒体を移動させる。また、開閉弁３４Ｈを開弁し、第１吸着器２０へ高温熱源２８Ｈから熱交換媒体を移動させる。そして、三方弁１８を第１連通状態（図２に示す状態）に切り替える。なお、図９では、開閉弁３６Ｈも開弁しているが、開閉弁３６Ｈは閉弁されていてもよい。
【００９２】
これにより、高温熱源２８Ｈの熱を受けて第１吸着器２０の吸着質が脱着され、第１吸着器２０が再生される。第１吸着器２０に吸着されていた吸着質は、蒸発／凝縮器１４に移動して凝縮される。
【００９３】
以上が第２再生方法である。第２再生方法では、第１再生方法と比較して、高温熱源２８Ｈの温度が低くても、第２吸着器２２を再生できる。第１再生方法では、第２再生方法と比較して、第１吸着器２０において吸着質の吸着と脱着とを繰り返さないので、第２吸着器２２の再生に必要な総エネルギーは小さくなり、効率的に第２吸着器２２を再生できる。
【００９４】
（本実施形態の作用効果）
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００９５】
本実施形態の構成によれば、前述のように、冷熱生成ステップ１では、三方弁１８を第１連通状態（図２に示す状態）にする。そして、冷熱生成ステップ２では、三方弁１８を第２連通状態（図３に示す状態）に切り替える。
【００９６】
具体的には、閉空間とされた筐体４０の内部に収容された弁部材５０を、駆動部８０が筐体４０の外部から電磁石の磁力により、弁部材５０を直線運動させる。この直線運動が支持部６９及び螺旋溝５１、５３によって回転運動に変換されて、弁部材５０の回転位置が変わる。これにより、連通させるポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃが切り替わり、三方弁１８が、第１連通状態（図２に示す状態）から第２連通状態（図３に示す状態）に切り替わる。
【００９７】
ここで、駆動部の駆動力を用いて駆動されるバルブとしては、図１０に示すバルブ１００（第１比較例）がある。なお、図１０に示すバルブ１００は、二方弁であるが、駆動部が弁部材を直線運動させる点で、三方弁１８と共通する。図１０に示すバルブ１００は、具体的には、弁体１０４を有する弁部材１０５をシリンダ―１０２で駆動する。弁体１０４に設けられたベローズ１０６により、大気圧とされた空間外部と、大気圧よりも低圧とされた空間内部とをシールする（図１０のＡ部分が低圧部分、図１０のＢ部分が大気圧部分）。このため、バルブ１００では、弁体１０４の上面に大気圧が作用し、弁体１０４を開弁する際に大気圧に対抗して弁部材１０５を駆動する必要がある。これにより、弁部材１０５を駆動する駆動力が大きくなる。
【００９８】
これに対して、本実施形態では、弁部材５０は、閉空間とされた筐体４０の内部に収容されているため、弁部材５０に対して大気圧が作用しない。このため、バルブ１００のように弁部材１０５の一部に大気圧が作用する場合に比べ、弁部材５０を駆動する駆動力を低減できる。
【００９９】
また、本実施形態では、弁部材５０が閉空間とされた筐体４０の内部に収容されているため、筐体４０の壁（天面４５及び下板部６２）により、閉空間の内部と外部とのシール性が確保される。したがって、バルブ１００のようにベローズ１０６を用いる場合に比べ、簡易かつ安価な構成で、閉空間の内部と外部との間でリークすることが抑制される。
【０１００】
また、本実施形態では、前述のように、駆動部８０による弁部材５０の直線運動を回転運動に変換して、弁部材５０の回転位置を変えることで、連通させるポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃを切り替える。このため、弁部材５０の直線運動を回転運動に変換せずに弁部材５０を直線運動方向の位置によって連通させるポートを切り替える場合（第２比較例）に比べ、弁部材５０の直線運動方向への移動量が小さくても、連通させるポートを切り替えることができる。したがって、前述の第２比較例に比べて、弁部材５０のストロークを小さくすることができる。
【０１０１】
さらに、本実施形態では、ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃが弁部材５０の回転方向に配置されるため、ポート数を増加させても、弁部材５０のストローク（直線運動）を小さく維持できる。このため、三方弁１８がストローク方向（直線運動方向）に大型化しない。
【０１０２】
また、本実施形態では、前述のように、弁棒５２の軸方向に沿った直線運動を回転運動に変換する変換機構が、螺旋溝５１、５３と一対の支持部６９で構成されている。このように、弁部材５０の支持構造により変換機構が構成されているので、弁部材５０の支持構造と別体で変換機構する場合に比べ、三方弁１８の構成が簡素化できる。
【０１０３】
また、本実施形態では、圧縮コイルバネ７０の付勢力により、弁部材５０を下方へ移動させる。また、駆動部８０が、圧縮コイルバネ７０の付勢力に対抗して弁部材５０を上方へ移動させる。このように、本実施形態では、駆動部８０は弁部材５０を一方向に駆動すればよいので、上下の両方向に駆動部８０が弁部材５０を駆動する場合に比べ、駆動部８０の構成を簡素化できる。
【０１０４】
さらに、本実施形態では、閉空間を形成する筐体４０は、非磁性材としてのオーステナイト系ステンレスで形成されている。このように、筐体４０が非磁性材であるため、駆動部８０から弁部材５０へ作用する磁力が影響を受けることが抑制される。また、筐体４０が、非磁性材としてオーステナイト系ステンレスで形成されているため、吸着質として水を用いた場合でも筐体４０が腐食しにくく、駆動部８０が弁部材５０を駆動する磁力の磁場の透過性に優れる。
【０１０５】
（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。
本実施形態のヒートポンプ１２は、蒸発／凝縮器１４を有していたが、蒸発器及び凝縮器は、別体で構成されていてもよい。
【０１０６】
本実施形態では、３つのポート（ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ）が筐体４０の弁箱４２に設けられていたが、接続口としてのポートは４つ以上設けられていてもよい。ポートを４つ以上設ける場合には、例えば、筐体４０の弁箱４２の周方向（弁部材５０の回転方向）に沿って設けられたポートの数を増やすことで構成される。なお、弁箱４２の周方向に沿って設けられるポートは、例えば、等間隔に、又は９０度毎に配置される。
【０１０７】
本実施形態では、ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃのそれぞれは、第２管７２、第１管７１及び第２連通管１７のそれぞれを介して、第１吸着器２０、蒸発／凝縮器１４及び第２吸着器２２のそれぞれと接続されていた。すなわち、ポート４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃのそれぞれは、第１吸着器２０、蒸発／凝縮器１４及び第２吸着器２２のそれぞれと間接的に接続されていたが、これに限られず、第１吸着器２０、蒸発／凝縮器１４及び第２吸着器２２のそれぞれと直接、接続されていてもよい。
【０１０８】
本実施形態では、三方弁１８は、第１連通状態（図２に示す状態）と、第２連通状態（図３に示す状態）と、非連通状態（図４に示す状態）と、に切り替わる構成とされていたが、これに限られない。例えば、三方弁１８は、非連通状態（図４に示す状態）にならず、第１連通状態（図２に示す状態）と、第２連通状態（図３に示す状態）とで切り替わるように構成されていてもよい。この場合では、前述の再生工程としては、例えば、第２再生方法が用いられる。
【０１０９】
本実施形態では、三方弁１８は、蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０とを連通する第１連通状態と、第１吸着器２０と第２吸着器２２とを連通する第２連通状態と、に切替可能とされていたが、これに限られない。例えば、三方弁１８は、蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２とを連通する第１連通状態と、第１吸着器２０と第２吸着器２２とを連通する第２連通状態と、に切替可能とされていてもよい。また、三方弁１８は、蒸発／凝縮器１４と第１吸着器２０とを連通する第１連通状態と、蒸発／凝縮器１４と第２吸着器２２とを連通する第２連通状態と、に切替可能とされていてもよい。
【０１１０】
また、三方弁１８のポートが接続（連通）される反応器としては、冷熱及び温熱を生成する反応器（例えば、蒸発／凝縮器、吸着器）、冷熱を生成する反応器（例えば、蒸発器、吸着器）、及び、温熱を生成する反応器（例えば、凝縮器、吸着器、蓄熱器）のいずれであってもよい。
【０１１１】
さらに、本発明のバルブは、弁部材が収容される閉空間が大気圧よりも低圧とされていればよく、吸着式のヒートポンプに適用する場合に限られない。
【０１１２】
また、本実施形態では、一対の支持部６９及び螺旋溝５１、５３が、変換機構の一例として構成されていたが、これに限られず、変換機構としては、他の機械要素（例えば、カム）を用いて構成されていてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、弾性部材の一例として、圧縮コイルバネ７０を用いたが、これに限られない。弾性部材の一例としては、例えば、引張コイルバネや板バネ等の他のバネと用いてもよい。また、弾性部材としては、金属材料や、ゴムを含む樹脂材料で形成されたものを用いることができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、圧縮コイルバネ７０の付勢力により、弁部材５０が下方へ移動し、駆動部８０の磁力による駆動力で弁部材５０を駆動して、弁部材５０が上方へ移動したが、これに限られない。例えば、圧縮コイルバネ７０の付勢力により、弁部材５０が上方へ移動し、駆動部８０の磁力による駆動力で弁部材５０を駆動して、弁部材５０が下方へ移動する構成であってもよい。また、圧縮コイルバネ７０等の弾性部材を用いず、駆動部８０の磁力による駆動力によって弁部材５０を上下の両方へ移動させてもよい。
【０１１５】
本実施形態の吸着器には、吸着剤によって吸着質を吸着及び脱着する構成に限定されず、たとえば、吸着質の飽和蒸気圧以下の圧力で吸着質と反応することで、系の圧力を飽和蒸気圧以下に下げることが可能な反応器であってもよい。ここでいう反応には、物理吸着、化学吸着、吸収、化学反応等が含まれる。
【０１１６】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１２   吸着式ヒートポンプ
１４   蒸発／凝縮器（反応器の一例）
１７   第２連通管（接続部の一例）
２０   第１吸着器（反応器の一例）
２２   第２吸着器（反応器の一例）
４０   筐体
４９Ａ ポート（第１ポートの一例）
４９Ｂ ポート（第２ポートの一例）
４９Ｃ ポート（第３ポートの一例）
５０   弁部材
５１、５３    螺旋溝（変更機構の一例）
６９   支持部（変更機構の一例）
７０   圧縮コイルバネ（付勢部材の一例）
７１   第１管（接続部の一例）
７２   第２管（接続部の一例）
８０   駆動部
【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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