(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で、大きな電力を消費しない新規な冷蔵庫を提供する。【解決手段】物品を収容可能な空間を有する冷蔵庫本体と；第１蓄熱材を収容した第１反応室、第１凝縮性成分を凝縮／蒸発させる第１凝縮蒸発室およびこれらの間を連絡する第１連絡部を備え、第１凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第１動作モードと第１反応室に熱が供給される第１再生モードとで操作される第１デバイスと；第２蓄熱材を収容した第２反応室、第２凝縮性成分を凝縮／蒸発させる第２凝縮蒸発室およびこれらの間を連絡する第２連絡部を備え、第２凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第２動作モードと第２反応室に熱が供給される第２再生モードとで操作される第２デバイスとを含んで成り、第１デバイスが第１動作モードで操作される間に、第２デバイスは冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第２再生モードで操作される、冷蔵庫。【選択図】図１
2017089933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を収容可能な空間を有する冷蔵庫本体と、
第１蓄熱材を収容した第１反応室、第１蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第１凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第１凝縮蒸発室、および第１凝縮性成分が第１反応室と第１凝縮蒸発室との間を移動可能なように第１反応室と第１凝縮蒸発室とを連絡する第１連絡部を備え、第１凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第１動作モードと、第１反応室に熱が供給される第１再生モードとで操作される第１デバイスと、
第２蓄熱材を収容した第２反応室、第２蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第２凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第２凝縮蒸発室、および第２凝縮性成分が第２反応室と第２凝縮蒸発室との間を移動可能なように第２反応室と第２凝縮蒸発室とを連絡する第２連絡部を備え、第２凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第２動作モードと、第２反応室に熱が供給される第２再生モードとで操作される第２デバイスと
を含んで成り、第１デバイスが、第１凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合した状態にて第１動作モードで操作される間に、第２デバイスは、冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第２再生モードで操作される、冷蔵庫。
【請求項２】
第２デバイスが、第２凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合した状態にて第２動作モードで操作される間に、第１デバイスは、冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第１再生モードで操作される、請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
第１デバイスおよび第２デバイスは、それぞれ第１凝縮蒸発室および第２凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合するように、冷蔵庫本体に対して着脱可能に設置され、第１デバイスが冷蔵庫本体に対して設置されて第１動作モードで操作される間に第２デバイスは冷蔵庫本体から離されて第２再生モードで操作され、第２デバイスが冷蔵庫本体に対して設置されて第２動作モードで操作される間に第１デバイスは冷蔵庫本体から離されて第１再生モードで操作される、請求項２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
第１デバイスが、第１連絡部に設けられた第１バルブを更に備え、第１再生モードで操作された後に第１バルブが開状態から閉状態にされ、第１動作モードでの操作を開始するに際して第１バルブが閉状態から開状態にされ、および／または
第２デバイスが、第２連絡部に設けられた第２バルブを更に備え、第２再生モードで操作された後に第２バルブが開状態から閉状態にされ、第２動作モードでの操作を開始するに際して第２バルブが閉状態から開状態にされる、請求項１〜３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
第１バルブおよび第２バルブが手動で操作可能である、請求項４に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
第１デバイスが、第１反応室に熱的に結合された第１選択吸収膜を更に備え、第１再生モードにおいて第１選択吸収膜にて太陽光から得られる熱が第１反応室に供給され、および／または
第２デバイスが、第２反応室に熱的に結合された第２選択吸収膜を更に備え、第２再生モードにおいて第２選択吸収膜にて太陽光から得られる熱が第２反応室に供給される、請求項１〜５のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項７】
第１凝縮性成分および第２凝縮性成分の一方または双方が水である、請求項１〜６のいずれかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫、すなわち物品を低温状態で貯蔵するために利用可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品などの物品を低温状態で貯蔵する冷蔵庫がよく知られており、かかる冷蔵庫は、一般的に、冷媒を蒸発、圧縮、凝縮、膨張させるサイクルを繰り返し、蒸発器にて冷媒が庫内の雰囲気から熱を奪って蒸発する（熱交換する）ことにより冷却している。また、特許文献１には、エンジンによって駆動される圧縮式冷凍機と、エンジンの排気ガスを熱源として動作するケミカルヒートポンプとを備えるハイブリッド冷凍車が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷媒を蒸発、圧縮、凝縮、膨張させるサイクルを繰り返す従来の一般的な冷蔵庫は、圧縮機を要するため、装置構成が複雑であり、軽量化／小型化に適さないという難点があり、更に、一連のサイクルを実施するために大きな電力を消費するという難点がある。また、特許文献１に記載のハイブリッド冷凍車にも、従来の一般的な冷蔵庫と同様の難点がある。
【０００５】
本願発明は、簡単な装置構成で、大きな電力を消費しない新規な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの要旨によれば、
物品を収容可能な空間を有する冷蔵庫本体と、
第１蓄熱材を収容した第１反応室、第１蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第１凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第１凝縮蒸発室、および第１凝縮性成分が第１反応室と第１凝縮蒸発室との間を移動可能なように第１反応室と第１凝縮蒸発室とを連絡する第１連絡部を備え、第１凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第１動作モードと、第１反応室に熱が供給される第１再生モードとで操作される第１デバイスと、
第２蓄熱材を収容した第２反応室、第２蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第２凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第２凝縮蒸発室、および第２凝縮性成分が第２反応室と第２凝縮蒸発室との間を移動可能なように第２反応室と第２凝縮蒸発室とを連絡する第２連絡部を備え、第２凝縮蒸発室が冷却機能を発揮する第２動作モードと、第２反応室に熱が供給される第２再生モードとで操作される第２デバイスと
を含んで成り、第１デバイスが、第１凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合した状態にて第１動作モードで操作される間に、第２デバイスは、冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第２再生モードで操作される、冷蔵庫が提供される。
【０００７】
かかる本発明の冷蔵庫は、反応室、凝縮蒸発室および連絡部を各々備える少なくとも２つのデバイスを備え、１つのデバイスが動作モードにある間に別のデバイスを再生モードで再生しており、これらデバイスを順次利用することにより冷蔵庫本体の空間を、好ましくは比較的長期に亘って、連続的に冷却することができる。よって、本発明によれば、圧縮機を要しない簡単な装置構成で、大きな電力を消費しない冷蔵庫を実現することができる。
【０００８】
なお、本発明において用語「冷蔵庫」は、物品を低温状態（より詳細には、少なくとも外部環境温度より低い温度）で貯蔵するために利用可能な装置を意味し、これは保冷ボックス、クーラーボックス等とも呼ばれ得ることに留意されたい。
【０００９】
本発明の１つの態様において、第２デバイスが、第２凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合した状態にて第２動作モードで操作される間に、第１デバイスは、冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第１再生モードで操作され得る。かかる態様によれば、２つのデバイスの一方が動作モードにある間に、もう一方を再生モードで再生しており、これら２つのデバイスを交互に利用することにより冷蔵庫本体の空間を、好ましくは比較的長期に亘って、連続的に冷却することができる。
【００１０】
本発明の１つの態様において、第１デバイスおよび第２デバイスは、それぞれ第１凝縮蒸発室および第２凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合するように、冷蔵庫本体に対して着脱可能に設置され、第１デバイスが冷蔵庫本体に対して設置されて第１動作モードで操作される間に第２デバイスは冷蔵庫本体から離されて第２再生モードで操作され得、第２デバイスが冷蔵庫本体に対して設置されて第２動作モードで操作される間に第１デバイスは冷蔵庫本体から離されて第１再生モードで操作され得る。かかる態様によれば、第１デバイスおよび第２デバイスを冷蔵庫本体から着脱するだけで、熱的な結合および隔離を確保でき、装置構成をより簡素化することができる。
【００１１】
本発明の１つの態様において、第１デバイスが、第１連絡部に設けられた第１バルブを更に備え、第１再生モードで操作された後に第１バルブが開状態から閉状態にされ、第１動作モードでの操作を開始するに際して第１バルブが閉状態から開状態にされ得、および／または第２デバイスが、第２連絡部に設けられた第２バルブを更に備え、第２再生モードで操作された後に第２バルブが開状態から閉状態にされ、第２動作モードでの操作を開始するに際して第２バルブが閉状態から開状態にされ得る。かかる態様によれば、再生モードを実施した後にバルブを閉めるだけで蓄熱材が再生された状態を維持でき、その後、動作モードを実施するにあたりバルブを開けるだけで、凝縮蒸発室が冷却機能を発揮することができる。
【００１２】
第１バルブおよび第２バルブは、手動で操作可能なバルブであってよい。かかる態様によれば、電力を消費することなく冷蔵庫を動作させることができ、冷蔵庫を使用する場所において電源を確保する必要がない。
【００１３】
本発明の１つの態様において、第１デバイスが、第１反応室に熱的に結合された第１選択吸収膜を更に備え、第１再生モードにおいて第１選択吸収膜にて太陽光から得られる熱が第１反応室に供給され得、および／または第２デバイスが、第２反応室に熱的に結合された第２選択吸収膜を更に備え、第２再生モードにおいて第２選択吸収膜にて太陽光から得られる熱が第２反応室に供給され得る。かかる態様によれば、選択吸収膜により自然エネルギーである太陽光から得られる熱を反応室に供給できるので、別途、熱の供給源を要することなく、蓄熱材を蓄熱させ、再生することができ、これにより、簡便かつ効率的に繰り返し利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な装置構成で、大きな電力を消費しない新規な冷蔵庫が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施形態における冷蔵庫を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のもう１つの実施形態における冷蔵庫を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態における冷蔵庫について図面を参照しながら詳述するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１に模式的に示すように、本実施形態における冷蔵庫２０は、物品を低温状態で貯蔵するために利用可能な装置であって、物品を収容可能な空間１１を有する冷蔵庫本体（または容器）１３と、空間１１を冷却するための第１デバイス１０および第２デバイス１０’とを有する。（なお、本明細書において、第１デバイスおよび第２デバイスならびに存在する場合には同様の構成を有する追加のデバイスを総称して、単に「デバイス」とも言う。）
【００１８】
冷蔵庫本体１３内において、物品（図示せず）を収容可能な空間１１が、冷蔵庫本体１３の壁部によって規定され得る。冷蔵庫本体１３には、物品を空間１１に配置し、そこから取り出すことが可能なように、開閉可能な蓋（図示せず）が設けられ得る。冷蔵庫本体（より詳細には壁部）１３は、好ましくは空間１１内への外部環境温度の影響をできるだけ小さくするべく、断熱性材料から（少なくとも部分的に）構成され得る。断熱性材料には、任意の適切な断熱性材料を使用してよく、通常、熱伝導率が０．０５８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料が使用され得る。例えば、発泡プラスチック系断熱材（ビーズ法ポリスチレンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム等）、無機繊維系断熱材（グラスウール、ロックウール等）、天然素材系断熱材（セルロースファイバー、羊毛断熱材、炭化コルク）、真空断熱材（多孔質素材を金属フィルム等で真空パックしたもの）等を使用できる。
【００１９】
第１デバイス１０は、第１蓄熱材を収容した第１反応室１、第１蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第１凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第１凝縮蒸発室２、および第１凝縮性成分が第１反応室１と第１凝縮蒸発室２との間を移動可能なように第１反応室１と第１凝縮蒸発室２とを連絡する第１連絡部３を備え、場合により更に、第１連絡部３に設けられた第１バルブ５および第１反応室１に熱的に結合された第１選択吸収膜７を備えていてよい。同様に、第２デバイス１０’は、第２蓄熱材を収容した第２反応室１’、第２蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る第２凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための第２凝縮蒸発室２’、および第２凝縮性成分が第２反応室１’と第２凝縮蒸発室２’との間を移動可能なように第２反応室１’と第２凝縮蒸発室２’とを連絡する第２連絡部３’を備え、場合により更に、第２連絡部３’に設けられた第２バルブ５’および第２反応室１’に熱的に結合された第２選択吸収膜７’を備えていてよい。かかる構成を有するデバイス１０、１０’は、ヒートポンプ（後述する化学蓄熱材を使用した場合はケミカルヒートポンプ）として理解され得る。蓄熱材の示す反応（物理変化も含む）は、ヒートポンプによる熱の移動の駆動源として理解され得、凝縮性成分は、ヒートポンプの作動媒体として理解され得る。デバイス１０、１０’については、冷蔵庫の製造方法および使用方法に関連して、より詳細に後述する。
【００２０】
本実施形態において、デバイス１０、１０’は、各凝縮蒸発室２、２’と空間１１とが熱的に結合するように冷蔵庫本体１３に対して着脱可能に、例えば交換的に着脱可能に設置される。図１に示す態様では、一方のデバイス１０が、凝縮蒸発室２が空間１１と熱的に結合するように冷蔵庫本体１３に設置されており、他方のデバイス１０’が冷蔵庫本体１３から離されている状態を例示的に示している。
【００２１】
デバイス１０、１０’は、デバイス１０、１０’の内外で熱の出入りが可能なように、外部から熱が供給される反応室部分（第１選択吸収膜７、７’が存在する場合には、少なくとも選択吸収膜７、７’と熱的に結合される部分）および冷却機能を発揮する凝縮蒸発室部分（少なくとも空間１１と熱的に結合される部分、例えば、図１に示す態様では冷蔵庫本体１３に設置された場合に空間１１に露出し得る部分）において、熱伝導性材料から構成され得る。熱伝導性材料には、任意の適切な熱伝導性材料を使用してよく、例えば金属（銅、合金、ステンレス鋼など）、酸化物（アルミナなど）、窒化物（窒化アルミニウムなど）、カーボンなどの熱の良導体を使用できる。
【００２２】
本実施形態に必須ではないが、デバイス１０、１０’は、反応室１、１’と凝縮蒸発室２、２’との間においてそれぞれ可能な限り熱的に隔離されていることが好ましい。例えば、反応室と凝縮蒸発室が熱伝導性材料から構成される場合、連絡部の少なくとも一部が、熱伝導率の比較的低い材料から構成されていてよい。
【００２３】
本実施形態に必須ではないが、デバイス１０、１０’の連絡部３、３’に、それぞれバルブ５、５’が設けられる。バルブ５、５’は、任意の適切なバルブを使用してよい。例えば、バルブ５、５’は、手動で操作されるいずれのバルブであってよく、これにより、電力を全く消費することなく、バルブ５，５’を手動で操作するだけで冷蔵庫２０を動作させることができる。あるいは、バルブ５、５’は、後述する制御部（図示せず）によりその開閉状態（開度）を制御可能な電磁弁や電動弁などであってもよい。
【００２４】
本実施形態に必須ではないが、デバイス１０、１０’の反応室１、１’に、それぞれ選択吸収膜７、７’が熱的に結合するように設けられる。なお、本発明において、反応室と選択吸収膜が「熱的に結合する」とは、選択吸収膜から反応室の内側へ（より詳細には蓄熱材に）熱を供給可能なように構成することを意味する。かかる熱的な結合は、例えば、直接的な接触による熱伝導でもよいし、熱媒または熱伝導性部材を利用した間接的な接触による熱伝導であってもよい。
【００２５】
第１デバイス１０は、後述する第１動作モードにおいて（第１バルブ５が存在する場合には、第１バルブ５が閉状態から開状態にされたときに）第１凝縮蒸発室２が冷却機能を発揮し、そして、後述する第１再生モードにおいて第１反応室１に熱（第１選択吸収膜７が存在する場合には、第１選択吸収膜７にて太陽光から得られる熱）が供給される（第１バルブ５が存在する場合には、その後、第１バルブ５が開状態から閉状態にされ、第１動作モードを実施した後、第１再生モードを実施する前の期間において、第１バルブ５は開状態のままであっても、一旦、閉状態にされていてもよい）。同様に、第２デバイス１０’は、後述する第２動作モードにおいて（第２バルブ５’が存在する場合には、第２バルブ５’が閉状態から開状態にされたときに）第２凝縮蒸発室２’が冷却機能を発揮し、そして、後述する第２再生モードにおいて第２反応室１’に熱（第２選択吸収膜７’が存在する場合には、第２選択吸収膜７’にて太陽光から得られる熱）が供給される（第２バルブ５’が存在する場合には、その後、第２バルブ５’が開状態から閉状態にされ、第２動作モードを実施した後、第２再生モードを実施する前の期間において、第２バルブ５’は開状態のままであっても、一旦、閉状態にされていてもよい）。
【００２６】
冷蔵庫本体１３の空間１１は、第１凝縮蒸発室２および第２凝縮蒸発室２’のいずれかと熱的に結合され、本実施形態においては、デバイス１０が冷蔵庫本体１３に設置されているときに第１凝縮蒸発室２と熱的に結合され（図１参照）、デバイス１０’が冷蔵庫本体１３に設置されているときに第２凝縮蒸発室２’と熱的に結合される。なお、本発明において、空間１１が凝縮蒸発室（または反応室）と「熱的に結合する」とは、室の内側から空間１１へ熱（冷熱を含む）を供給可能なように構成することを意味する。かかる熱的な結合は、例えば、室の壁部と空間との直接的な接触による熱伝導でもよいし、熱媒または熱伝導性部材を利用した間接的な接触による熱伝導であってもよい。本実施形態では、凝縮蒸発室２、２’のいずれかが空間１１内に配置され、凝縮蒸発室２、２’の壁部（少なくとも一部が熱伝導性材料から構成される）が空間１１に露出するものとしているが、本発明はかかる態様に限定されない。
【００２７】
冷蔵庫本体１３の空間は、デバイス１０、１０’が冷蔵庫本体１３から（物理的に）離されているときは、当該デバイス（図１に示す態様ではデバイス１０’）と熱的に離間している。また、冷蔵庫本体１３の空間１１は、デバイス１０が冷蔵庫本体１３に設置されているときであっても、第１反応室１と熱的に隔離され（図１参照）、デバイス１０’が冷蔵庫本体１３に設置されているときであっても第２反応室１’と熱的に隔離されていることが好ましいが、このことは必須ではない。
【００２８】
本実施形態において必須ではないが、冷蔵庫２０は、冷蔵庫２０の１つまたはそれ以上の部材、例えばバルブ５、５’の動作を制御する制御部（図示せず）を更に含んでいてよい。また、冷蔵庫２０は、空間１１の内部温度を検知する温度センサ（図示せず）を更に含んでいてよく、制御部は、温度センサにより検知された温度に基づいて冷蔵庫２０の１つまたはそれ以上の部材の動作を制御するものであってよい。しかしながら制御部および／または温度センサは本発明の冷蔵庫に必ずしも要しない。
【００２９】
次に、本実施形態の冷蔵庫２０の製造方法について例示的に説明するが、これに限定されるものではない。
【００３０】
まず、デバイス１０を作製するため、蓄熱材（または蓄熱性材料）を準備する。
【００３１】
デバイス１０に用いる蓄熱材は、吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得るものであればよい。かかる蓄熱材には、上記吸熱反応が化学反応である化学蓄熱材や、上記吸熱反応が吸着または吸収反応である吸着・吸収蓄熱材が含まれる。凝縮性成分は、冷蔵庫に所望される使用温度範囲において凝縮可能であればよく、蓄熱材に応じて選択され得、好ましくは水である。蓄熱材が、吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得る温度は、他の条件（例えばデバイス内の圧力）によって異なり得る。
【００３２】
より具体的には、化学蓄熱材としては、無機化合物の水和物および無機水酸化物などが使用され得る。より詳細には、アルカリ土類金属化合物の水和物およびアルカリ土類金属の水酸化物、例えば硫酸カルシウムや塩化カルシウムなどの水和物、カルシウムやマグネシウムの水酸化物などが挙げられる。また、水和物を形成可能な無機化合物（これは無機化合物の水和物の前駆体として理解される）、例えば酸化カルシウムも使用可能である。
【００３３】
例えば、硫酸カルシウムの半水和物は、以下の吸熱反応を示す。
【化１】
2017089933.tif 000003
式中、Ｑ１は、１６．７ｋＪ／ｍｏｌ程度であることが知られており、これは、可逆反応である。
【００３４】
また例えば、塩化カルシウムの水和物は、以下の吸熱反応を示す。
【化２】
2017089933.tif 000004
式中、ｎは水和する分子数、具体的には１、２、４、６であり得、Ｑ２は、３０〜５０ｋＪ／ｍｏｌ程度であることが知られており、これは、可逆反応である。
【００３５】
しかしながら、化学蓄熱材は、上記の例に限定されず、任意の適切な化学蓄熱材を使用してよい（例えば、アンモニアを発生し得るものであってもよい）。化学蓄熱材は、化学反応を利用して、大きい蓄熱容量を得ることができ、幅広い温度範囲で蓄熱が可能である。また、化学蓄熱材は、反応速度が比較的大きく、吸熱または発熱のタイミング制御を比較的行い易く、よって、バルブ５の開閉を所望のタイミングで実施するのに適する。
【００３６】
吸着・吸収蓄熱材としては、例えばゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ、活性炭など（以下、「ゼオライト等」とも言う）が挙げられる。かかる吸着・吸収蓄熱材は、化学蓄熱材と比べて、取り扱いが容易であり、構成を簡素化できる（例えば、腐食防止を考慮しなくてよい）という効果を奏し得る。
【００３７】
これらゼオライト等は、いずれも、例えば水を可逆的に吸着および脱着することが可能であり、水の脱着の際に吸熱現象を示す。
【化３】
2017089933.tif 000005
式中、Ｚは、ゼオライト等の組成を代表して表したものであり、その組成に応じてｘは種々の値をとり得る。Ｑ４は、具体的な組成にもよるが、例えば、ゼオライトで約３０〜８０ｋＪ／ｍｏｌであり得る。
【００３８】
ゼオライトとは、いわゆるゼオライト構造、即ち、ＳｉＯ４四面体およびＡｌＯ４四面体が頂点酸素を共有し３次元に連なった網目状構造を基本骨格として有する結晶性含水アルミノケイ酸塩を言う。ゼオライトは、通常、下記の一般式で表され得る。
（Ｍ１，Ｍ２１／２）ｍ（ＡｌｍＳｉｎＯ２（ｍ＋ｎ））・ｘＨ２Ｏ  （ｎ≧ｍ）
Ｍ１は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋等の１価のカチオンであり、Ｍ２は、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｂａ２＋等の２価のカチオンである。
【００３９】
なかでも、本発明に好適に利用され得るゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト（ＬＴＡ）、Ｘ型ゼオライト（ＦＡＵ）、Ｙ型ゼオライト（ＦＡＵ）、ベータ型ゼオライト（ＢＥＡ）、ＡｌＰＯ-５（ＡＦＩ）などである。
【００４０】
シリカゲルは、コロイド状シリカの三次元構造体であり、細孔径が数ｎｍ〜数十ｎｍ、比表面積は５〜１０００ｍ２／ｇと多孔体特性を広範囲に制御できる。また、シリカゲルの一次粒子表面はシラノールに覆われており、シラノールの影響で極性分子（水など）を選択的に吸着する。
【００４１】
メソポーラスシリカは、二酸化ケイ素を材質として均一で規則的な細孔を持つ物質で、細孔径は約２〜１０ｎｍのものを言う。
【００４２】
活性炭は、「細孔を有する多孔質の炭素質物質」で、大きな比表面積と吸着能力を持つ物質を言う。その基本骨格は炭素原子が１２０°の角度で結ばれた二次元格子の平面構造である。この二次元格子が不規則に積層して結晶格子を形成し、この結晶格子がランダムにつながったものが活性炭であり、結晶格子間の空隙が活性炭細孔であり、細孔に水が吸着する。
【００４３】
蓄熱材には、上述した化学蓄熱材および吸着・吸収蓄熱材等からなる群から選択される少なくとも１種を使用してよい。
【００４４】
反応室１、凝縮蒸発室２、連絡部３を構成するためのパーツ（例えば筐体と蓋等）を所定の材料（例えば金属等の熱伝導性材料）から作製し、減圧下（例えば１Ｐａ程度）にて、反応室１に上記で準備した蓄熱材を入れ、適宜、凝縮性成分の拡散を防止するために凝縮蒸発室２を（例えば液体窒素等で）十分に冷却しながら、凝縮蒸発室２に凝縮性成分を入れて、必要に応じて連絡部３にバルブ５を設置しつつ、デバイス１０のパーツを密閉する。
【００４５】
更に必要に応じて、任意の適切なタイミングで、反応室１に対して選択吸収膜７が熱的に結合するように配置する。選択吸収膜７は、太陽光をよく吸収すると共に放射熱損失を小さくしたものであり、具体的には、可視〜近赤外領域（波長約３００ｎｍ〜２．５μｍ）、特に可視領域（波長約３００〜８００ｎｍ）において吸収率が高く、赤外〜遠赤外領域（波長約３．０〜２０μｍ）において放射率が低い膜であればよい。かかる選択吸収膜は、既知の選択吸収膜（例えば特公平１−５２４７０号公報に記載されるようなもの）であってよく、また、市販で入手可能（例えばBlueTech社より商品名「エタプラス（eta plus）」で販売されている）である。特に限定されるものではないが、選択吸収膜は、金属（例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼）などの基材上に、少なくとも太陽光の吸収層をＰＶＤなどの真空メッキ法、電解処理法、化成処理法などの任意の適切な方法で形成した膜であり得る。吸収層は、例えばクロム系材料（酸化クロム、ブラッククロム）やニッケル系材料（酸化ニッケル、ブラックニッケル）などの単層または積層体であってよいが、これらに限定されない。吸収層は、赤外線反射層の上、反射防止層および／または誘電体層（例えば酸化スズ、酸化ケイ素などの層）の下に配置されていてもよい。
【００４６】
以上により、第１デバイス１０が作製される。第２デバイス１０’は、第１デバイス１０と同様にして作製される。なお、デバイス１０、１０’を構成する各部材は、互いに同じものであってよく、また、本発明の範囲を逸脱しない範囲で互いに異なるものであってもよい。
【００４７】
別途、空間１１を有する冷蔵庫本体１３を準備する。そして、上記で作製したデバイス１０、１０’のいずれか一方を冷蔵庫本体１３に対して、凝縮蒸発室２、２’のいずれか一方と冷蔵庫本体１３の空間１１とが熱的に結合するように、より詳細には、図１に示す態様では凝縮蒸発室２、２’のいずれか一方が空間１１内に配置されるようにして設置する。必要に応じて、制御部および温度センサを各部材に接続してシステムを組み立てる。制御部および温度センサには、市販のものを使用してよい。
【００４８】
以上のようにして、本実施形態の冷蔵庫２０を得ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の冷蔵庫２０の使用方法について説明するが、まず、第１デバイス１０の動作モードおよび再生モードについて説明し、その後、冷蔵庫２０全体の使用方法について説明する。
【００５０】
（動作モード）
デバイス１０は、動作モードを実施する前に、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室１より凝縮蒸発室２にリッチに存在した非平衡状態とされる。かかる非平衡状態は、再生モードとして後述するように、反応室１に熱を供給することによりもたらされ得る。デバイス１０にバルブ５が存在する場合、バルブ５を開状態としながら反応室１に熱を供給し、そして非平衡状態が得られた後にバルブ５を閉状態として非平衡状態（または蓄熱材が再生された状態）を維持するようにしてよい。
【００５１】
なお、本発明において、「平衡状態」とは、反応室と凝縮蒸発室との間で、凝縮性成分が移動可能であっても（または連絡部のバルブを開状態にしても）、見かけ上、実質的に移動せず、従って、デバイスの内外で熱の出入りが見かけ上、実質的に生じない状態を言い、「非平衡状態」とは、かかる平衡状態にないことを意味する。
【００５２】
動作モードにおいて、凝縮性成分が反応室と凝縮蒸発室との間で移動可能な状態のままで反応室１への熱の供給を停止すること、あるいは、バルブ５が存在する場合には単にバルブ５を閉状態から開状態にすることにより、デバイス１０は反応室１と凝縮蒸発室２との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトし、凝縮蒸発室２が冷却機能を発揮するように動作する。より詳細には、これにより、気体状態の凝縮性成分が凝縮蒸発室２から連絡部３を通って反応室１へと移動し、反応室１の蓄熱材による吸熱反応の逆反応が進行し（より詳細には、吸熱反応の速度が逆反応の速度を下回り）、凝縮性成分が蓄熱材に取り込まれ、このため、凝縮蒸発室２で凝縮性成分の蒸発が進行する（より詳細には、凝縮性成分の蒸発速度が凝縮速度を上回る）。
【００５３】
凝縮蒸発室２で凝縮性成分が蒸発する際に、凝縮蒸発室２が熱的に結合されている空間１１の内部雰囲気（一般的には空気）から熱が奪われて凝縮蒸発室２へ移動し、これにより、空間１１内の温度を低下させ得る。この結果、凝縮蒸発室２が冷却機能を発揮して、空間１１（より詳細には内部雰囲気）が冷却される。この間、反応室１で蓄熱材による吸熱反応の逆反応が進行して熱を生じるが、本実施形態において反応室１は、空間１１の内部雰囲気に対して熱的影響を実質的に与えないように設置され得る。
【００５４】
動作モードを積極的に終了または中断させたいとき、バルブ５が存在する場合にはこれを開状態から閉状態に戻してもよい。しかしながら、このことは必須ではなく、バルブ５を開状態のまま維持してよい。バルブ５を開状態のまま維持すると、デバイス１０は実質的に平衡状態に達して、冷却機能は自然に停止され得る。
【００５５】
（再生モード）
動作モードを実施した後、再び動作モードを実施するに先立って、再生モードにおいて、デバイス１０の蓄熱材を再生させる。
【００５６】
より詳細には、凝縮性成分が反応室と凝縮蒸発室との間で移動可能な状態で（バルブ５が存在する場合にはこれを開状態にして）、反応室１（より詳細には蓄熱材）に任意の方法で熱を供給し、反応室１内の蓄熱材に取り込まれて（より詳細には、化学反応および／または吸着・吸収等されて）いる凝縮性成分を、蓄熱材から脱離させて、凝縮蒸発室２に移動させて凝縮させる（なお、凝縮蒸発室２では凝縮性成分が凝縮することにより熱を生じ得る）。蓄熱材は、凝縮性成分が脱離することにより再生される。凝縮性成分が蓄熱材から十分に脱離し、反応室１から凝縮蒸発室２へ十分に移動したら、（バルブ５が存在する場合にはこれを閉状態にして）反応室１への熱供給を終了する。
【００５７】
本実施形態においては、選択吸収膜７に太陽光を照射して、選択吸収膜７にて太陽光から得られる熱を反応室１（より詳細には蓄熱材）に供給し、反応室１内の蓄熱材に取り込まれている凝縮性成分を、蓄熱材から脱離させて、凝縮蒸発室２に移動させて凝縮させる。凝縮性成分が蓄熱材から十分に脱離し、反応室１から凝縮蒸発室２へ十分に移動したら、（バルブ５が存在する場合にはこれを閉状態にすると共に）選択吸収膜７への太陽光照射を停止して反応室１への熱供給を終了する。これにより、太陽光によって蓄熱材を再び蓄熱させること、すなわち再生することができ、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室１より凝縮蒸発室２にリッチに存在した非平衡状態を再び得ることができる。
【００５８】
選択吸収膜７への太陽光の照射は、例えば、選択吸収膜７の受光面のカバー（図示せず）を取り外して太陽光に曝すことによって実施してよい。この場合、逆に、選択吸収膜７の受光面をカバーで遮蔽することにより、反応室１への熱の供給を停止すること（動作モードの説明を参照）ができる。カバーの取り外しおよび遮蔽（または取り付け）は、手動で行っても、機械的および／または電気的に行ってもよい。手動で行う場合、電力を消費しないという利点がある。電気的に行う場合、カバーの動作を制御部（図示せず）により制御してもよい。
【００５９】
再生モードを実施した後、再び動作モードを実施でき、これにより、デバイス１０を繰り返し利用することができる。
【００６０】
以上のようにして、第１デバイス１０は動作モードおよび再生モードで操作される。第２デバイス１０’は、第１デバイス１０と同様に、動作モードおよび再生モードで操作される。本発明において動作モードおよび再生モードをデバイス間で区別するため、第１デバイスについては第１動作モードおよび第１再生モードと呼び、第２デバイスについては第２動作モードおよび第２再生モードと呼ぶ。
【００６１】
本実施形態の冷蔵庫２０は、全体としては以下のようにして使用され得る。
【００６２】
（ａ）図１に示すように、（未使用または再生済みの）第１デバイス１０を冷蔵庫本体１３に設置し、第２デバイス１０’を冷蔵庫本体１３から離しておく。そして、第１デバイス１０が、第１凝縮蒸発室２と冷蔵庫本体１３の空間１１とが熱的に結合した状態にて第１動作モードで操作される。これにより、第１凝縮蒸発室２が冷却機能を発揮して、空間１１（より詳細には内部雰囲気）が冷却される。第１デバイス１０が第１動作モードにある間、第２デバイス１０’は冷蔵庫本体１３から離れた状態（冷蔵庫本体１３の空間１１から熱的に隔離された状態）で第２再生モードにあることが好ましく、これにより、第２反応室１’の蓄熱材が再生され得る。
（ｂ）第１反応室１の蓄熱材の熱が少なくとも部分的に消費された後、第１デバイス１０を冷蔵庫本体１３から取り外し、第２デバイス１０’を冷蔵庫本体１３に設置して、第１デバイス１０と第２デバイス１０’とを交換する。そして、第２デバイス１０’が、第２凝縮蒸発室２’と冷蔵庫本体１３の空間１１とが熱的に結合した状態にて第２動作モードにて操作される。これにより、第２凝縮蒸発室２’が冷却機能を発揮して、空間１１（より詳細には内部雰囲気）が冷却される。第２デバイス１０’が第２動作モードにある間、第１デバイス１０は冷蔵庫本体１３から離れた状態（冷蔵庫本体１３の空間１１から熱的に隔離された状態）で第１再生モードにあることが好ましく、これにより、第１反応室１の蓄熱材が再生され得る。
上記（ａ）および（ｂ）が交互に繰り返される。
【００６３】
デバイス１０、１０’の交換（および存在する場合にはバルブ５、５’の開閉等）は、任意の適切な方法で行われてよく、例えば、必要に応じてマニュアルで実施されても、あるいは制御部（図示せず）により予め設定されたタイミングで実施されても、温度センサ（図示せず）により検知された温度に基づいて実施されてもよい。
【００６４】
かかる本実施形態の冷蔵庫は、上述したデバイス、冷蔵庫本体等の部材から構成され、圧縮機を有しないので、装置構成が簡単で、軽量化および／または小型化に適する。本実施形態の冷蔵庫は、蓄熱材を用いた２つのヒートポンプ式デバイスを使用したものであり、大きな電力を消費しない。更に、２つのデバイスの一方を動作モードで使用して冷蔵庫本体の空間を冷却している間に、もう一方を再生モードで（より詳細にはその蓄熱材を）再生し、これら２つのデバイスを冷蔵庫本体に対して交互に適用することにより、冷蔵庫本体の空間を、好ましくは比較的長期に亘って、連続的に冷却することができる。加えて、かかるデバイスを冷蔵庫本体から着脱するだけで、熱的な結合および隔離を確保できるので、装置構成を簡素化することができる。また、バルブ５、５’が存在する場合であっても、手動式のバルブを用いれば、電力を消費することなく、手でバルブを開閉するという極めてシンプルな操作で冷蔵庫を動作させることができ、冷蔵庫を使用する場所において電源を確保する必要がない。
【００６５】
本実施形態の冷蔵庫は、種々の改変が行われ得る。例えば、３つ以上のデバイスを用いて、１つまたはそれ以上のデバイスを動作モードで使用して冷蔵庫本体の空間を冷却している間に、残りのデバイスを再生モードで（より詳細にはその蓄熱材を）再生し、これらデバイスを冷蔵庫本体に対して順次適用することにより、冷蔵庫本体の空間を、好ましくは比較的長期に亘って、連続的に冷却することができる。
【００６６】
本発明の冷蔵庫においては、第１デバイスが、第１凝縮蒸発室と冷蔵庫本体の空間とが熱的に結合した状態にて第１動作モードで操作される間に、第２デバイスは、冷蔵庫本体の空間から熱的に隔離された状態にて第２再生モードで操作される限り、２つ（または３つ以上）のデバイスを冷蔵庫本体に設置したままで使用してもよい。代表的には、図２に示すように第１デバイス１０および第２デバイス１０’を冷蔵庫本体１３に設置したままで使用してよく、なお、図２に示す各部材は、特段説明のない限り、図１を参照して上述した実施形態と同様の説明が当て嵌まる。
【００６７】
この場合、冷蔵庫２１は第１凝縮蒸発室２および第２凝縮蒸発室２’を切り替え可能に空間１１（物品を収容可能な空間）と熱的に結合させる仕切り壁１６ａ、１６ｂを備えていてよい。仕切り壁１６ｂは、動作モードにあるデバイスの凝縮蒸発室（図２に示す態様ではデバイス１０の凝縮蒸発室２）を空間１１と熱的に結合させ、再生モードにあるデバイスの凝縮蒸発室（図２に示す態様ではデバイス１０’の凝縮蒸発室２’）を空間１１から熱的に隔離するように、例えば図中に両矢印で模式的に示すようにスライド可能に操作される。仕切り壁１６ｂの操作は手動で行ってもよく、あるいは、制御部１９によりその動作を制御してもよい。これにより、第１デバイス１０が、第１凝縮蒸発室２と冷蔵庫本体１３の空間１１とが熱的に結合した状態にて第１動作モードで操作される間に、第２デバイス１０’は、冷蔵庫本体１３の空間１１から熱的に隔離された状態にて第２再生モードで操作され（図２参照）、そして、第２デバイス１０’が、第２凝縮蒸発室２’と冷蔵庫本体１３の空間１１とが熱的に結合した状態にて第２動作モードで操作される間に、第１デバイス１０は、冷蔵庫本体１３の空間１１から熱的に隔離された状態にて第１再生モードで操作され得る。
【００６８】
加えて、図２に示す冷蔵庫２１において、第１デバイス１０および第２デバイス１０’はそれぞれ選択吸収膜７，７’を備えていてよく、冷蔵庫２１はこれら選択吸収膜７、７’を切り替え可能に遮蔽するカバー１５を備えていてよい。カバー１５は、動作モードにあるデバイスの選択吸収膜（図２に示す態様ではデバイス１０の選択吸収膜７）を遮蔽し、再生モードにあるデバイスの選択吸収膜（図２に示す態様ではデバイス１０’の選択吸収膜７’）を露出させて太陽光に曝すように、例えば図中に両矢印で模式的に示すようにスライド可能に操作される。カバー１５の操作は手動で行ってもよく、あるいは、制御部１９によりその動作を制御してもよい。
【００６９】
冷蔵庫２１は、空間１１の内部温度を検知する温度センサ１９を更に含んでいてよく、制御部１７は、温度センサ１９により検知された温度に基づいて冷蔵庫２１の１つまたはそれ以上の部材の動作を制御するものであってよい。しかしながら制御部および／または温度センサは本発明の冷蔵庫に必ずしも要しないことに留意されたい。
【００７０】
また、本発明の冷蔵庫において、各デバイスは、反応室に外部から熱を供給することができる限り、選択吸収膜を備える必要はない。例えば、パネルヒータを反応室に熱的に結合させて配置することにより、パネルヒータから反応室に熱を供給するようにしてもよい。パネルヒータには、任意の適切な構成のものを使用してよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の冷蔵庫は、物品を低温状態で貯蔵および／または保持することが所望される任意の冷却用途に使用され得る。本発明の冷蔵庫は、装置構成が簡単で、電力を消費することなく動作させることも可能であるので、電源がない場所でも使用することができる。特に、本発明の冷蔵庫において第１デバイスおよび第２デバイスが選択吸収膜を備える場合には、太陽光から得られる熱を反応室に供給できるので、自然エネルギーを利用して蓄熱材を再生することができ、エコロジカルである。
【符号の説明】
【００７２】
１、１’  反応室
２、２’  凝縮蒸発室
３、３’  連絡部
５、５’  バルブ
７、７’  選択吸収膜
１０、１０’  デバイス
１１  空間
１３  冷蔵庫本体（または容器）
１５  カバー
１６ａ、１６ｂ  仕切り壁
１７  制御部
１９  温度センサ
２０、２１  冷蔵庫
【図１】
2017089933.tif 000006
【図２】
2017089933.tif 000007