(57)【要約】【課題】  開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要としつつ、吸着器での吸着状況に応じて蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を制御し得る連係作動式開閉装置及び吸着式ヒートポンプを提供する。【解決手段】  蒸発器４から吸着器２Ａ，２Ｂへの水蒸気の供給を仕切弁Ｖ３，Ｖ４で開閉切換し、凝縮器３から蒸発器への凝縮水の供給をフロート栓６が開閉切換する。仕切弁Ｖ３，Ｖ４の作動アーム７２，８２の中間部位を支持部９，９で揺動可能に支持し、全開状態の仕切弁の作動アームの端部でフロート栓を下向きに押圧して凝縮水Ｗの浮力に抗して連通孔３３に押し付けて閉栓させる。仕切弁が閉側に揺動するに従いフロート栓が浮上可能となって連通孔が開栓され、凝縮水が蒸発器に落とし込まれる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の吸着器と凝縮器との間の一対の開口又は一対の吸着器と蒸発器との間の一対の開口を各別に仕切り差圧を受けて開閉作動する一対の仕切弁と、上側の凝縮器から下側の蒸発器への連通路を開閉可能に切換えて凝縮水の供給を切換えるフロート栓とを備え、
上記一対の仕切弁はフロート栓の左右両側位置に左右対称に配置され、
上記フロート栓は下動することにより上記連通路を閉状態にする一方、凝縮水の浮力を受けて浮上することにより上記連通路を開状態にするように配設され、
上記各仕切弁は、上記開口を開閉する弁部と、この弁部から上記フロート栓まで一体に延びる作動アームとを備え、かつ、上記作動アームの中間部位が水平軸回りに揺動回転可能に支持されて、上記弁部に差圧を受けて揺動回転することにより開閉作動するように構成され、
上記各仕切弁とフロート栓とは、仕切弁が全開状態まで揺動回転したとき弁部に受けた差圧が作動アームを介してフロート栓に対し下向きの押圧力として伝達され、かつ、この押圧力によりフロート栓が凝縮水の浮力に抗して連通路を閉状態に維持するように連係されている
ことを特徴とする連係作動式開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連係作動式開閉装置であって、
上記フロート栓が上記全開状態の仕切弁の作動アームから下向きの押圧力の伝達を受けたとき、弾性変形した状態で上記連通路を閉状態に維持する一方、上記仕切弁が全開状態から閉側に対し逆方向に揺動回転しても弾性変形状態から弾性復元するまでの間は上記フロート栓を閉状態に維持する閉状態維持部材を備えている、連係作動式開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の連係作動式開閉装置であって、
上記凝縮器の底部には下方に凹んで凝縮水が溜まる溜まり部が形成され、この溜まり部の底面に上記連通路の上端が開口するように接続され、
上記フロート栓は上記溜まり部に対し上から内装されて上記連通路の上端開口を覆うように配設されている、連係作動式開閉装置。
【請求項４】
吸着工程と脱着工程とが交互に切換えられる一対の吸着器と、吸着工程にある吸着器に吸着させるために吸着質を蒸発させる蒸発器と、脱着工程にある吸着器で脱着された吸着質を凝縮させる凝縮器と、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の連係作動式開閉装置とを備えてなる、吸着式ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式冷凍サイクルを利用した吸着式ヒートポンプにおいて用いられる連係作動式開閉装置及びこの連係作動式開閉装置を備えた吸着式ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着式ヒートポンプとして、吸着と脱着とを交互に切換えるための２系統分の複数の吸着器と、吸着させるために水を蒸発させる蒸発器と、脱着された水蒸気を凝縮させる凝縮器とを備え、蒸発器での水蒸発に基づき蒸発用熱交換器から連続して冷熱取り出しを行い得るようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものにおいては、蒸発器から吸着器に、あるいは、吸着器から凝縮器に対し吸着質である水蒸気を移動させるために多数の開閉弁が用いられ、又、凝縮器から蒸発器に対しては、両者を連通接続して凝縮器で凝縮された水をそのまま蒸発器に落とし込むようにしている。
【０００３】
又、吸収冷凍機・冷温水機の分野において、凝縮器から蒸発器に連通する管路に対し、Ｕ字型管路による差圧シールに代えて、フロート弁による差圧シールを適用したものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８０１５９号公報
【特許文献２】特許第３４１６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の吸着式ヒートポンプにおいて、凝縮機から蒸発器に対し凝縮水を無制御に落下させると、蒸発による冷熱生成能力の目減りを招くおそれがある。すなわち、凝縮機から供給される凝縮水が、蒸発器において本来蒸発させたい蒸発用熱交換器以外の部位で蒸発してしまい、蒸発用熱交換器での蒸発によって冷熱生成を促進させるという蒸発器での冷却機能を有効に発揮させ得ない事態を招くおそれがある。
【０００６】
一方、電磁式のポンプや電磁弁等により凝縮器から蒸発器に対する凝縮水の供給を制御することも考えられるが、そのためには電力等の外部駆動エネルギーを要することになる。そこで、外部駆動エネルギーを用いずに凝縮水の供給を行う手段としてフロート栓を用いて、凝縮水が所定量溜まればその浮力により浮上して開変換し、これにより凝縮水が蒸発器に流れ落ちるようにすることが考えられる。しかしながら、かかるフロート栓を採用したとしても、それだけでは凝縮器から蒸発器への凝縮水の供給タイミングを正確に制御し得ずに、上記と同様に蒸発による冷熱生成能力の目減りを招くおそれがある。すなわち、蒸発器で蒸発した水蒸気が吸着器において盛んに吸着されている最中に、開変換により凝縮機から蒸発器に対し凝縮水が勢いよく流し込まれると、その凝縮水が蒸発器に流入した部位で蒸発してしまい、上記と同様に本来蒸発させたい蒸発用熱交換器以外の部位で蒸発してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要としつつ、吸着器での吸着状況に応じて蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を制御し得る開閉装置及びこれを備えた吸着式ヒートポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、連係作動式開閉装置に係る発明では、一対の吸着器と凝縮器との間の一対の開口又は一対の吸着器と蒸発器との間の一対の開口を各別に仕切り差圧を受けて開閉作動する一対の仕切弁と、上側の凝縮器から下側の蒸発器への連通路を開閉可能に切換えて凝縮水の供給を切換えるフロート栓とを備え、上記一対の仕切弁をフロート栓の左右両側位置に左右対称に配置し、上記フロート栓として、下動することにより上記連通路を閉状態にする一方、凝縮水の浮力を受けて浮上することにより上記連通路を開状態にするように配設してなる構成とし、上記各仕切弁として、上記開口を開閉する弁部と、この弁部から上記フロート栓まで一体に延びる作動アームとを備え、かつ、上記作動アームの中間部位が水平軸回りに揺動回転可能に支持されて、上記弁部に差圧を受けて揺動回転することにより開閉作動する構成とする。そして、上記各仕切弁とフロート栓とを、仕切弁が全開状態まで揺動回転したとき弁部に受けた差圧が作動アームを介してフロート栓に対し下向きの押圧力として伝達され、かつ、この押圧力によりフロート栓が凝縮水の浮力に抗して連通路を閉状態に維持されるように連係させることとした（請求項１）。
【０００９】
本発明の場合、例えば蒸発器と吸着工程が行われる吸着器との間の仕切弁であれば、吸着工程の当初には蒸発器で蒸発された吸着質(例えば水蒸気)が盛んに吸着されるため、仕切弁を押し上げる蒸発器と吸着器との間の圧力差は大きくなり、この圧力差に基づく差圧を弁部に受けた仕切弁は全開状態まで揺動する。この揺動回転によって、その仕切弁の作動アームがフロート栓に対し連通路を閉状態に維持する下向きの押圧力を作用させることになる。このため、凝縮器から蒸発器へ凝縮水が落とし込まれることはなく、蒸発器での蒸発に基づく冷熱生成を阻害する事態の発生を回避し得る。一方、上記吸着工程が進行して吸着器での吸着能力が飽和しだすと差圧はより小さくなって仕切弁は閉側に揺動回転することになる。これに伴い、フロート栓に対する押圧力が解消されるため、フロート栓は凝縮水の浮力により浮上して連通路が開状態に変えられる。これにより、凝縮器側から蒸発器に対し凝縮水が落とし込まれ、蒸発の継続による蒸発器での冷熱生成が続けられることになる。以上より、差圧に基づき仕切弁が開閉切換されるため、仕切弁の開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要とし得る一方、吸着器での吸着の進行状況に応じて差圧が変化して仕切弁が揺動回転され、この仕切弁の揺動回転に連係してフロート栓の開閉状態が変更されるため、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を吸着工程の進行状況に応じて制御し得ることになる。
【００１０】
上記の発明において、上記フロート栓が上記全開状態の仕切弁の作動アームから下向きの押圧力の伝達を受けたとき、弾性変形した状態で上記連通路を閉状態に維持する一方、上記仕切弁が全開状態から閉側に対し逆方向に揺動回転しても弾性変形状態から弾性復元するまでの間は上記フロート栓を閉状態に維持する閉状態維持部材を、さらに備えるようにしてもよい（請求項２）。このようにすることにより、仕切弁が全開状態のときから閉側に所定量揺動回転するまでの間に亘り、フロート栓を閉状態に維持することが可能となる。これにより、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給開始タイミングを吸着工程の後半にずらすような供給制御をも行い得ることになる。
【００１１】
又、上記の発明において、上記凝縮器の底部に、下方に凹んで凝縮水が溜まる溜まり部を形成し、この溜まり部の底面に上記連通路の上端が開口するように接続し、上記フロート栓を上記溜まり部に対し上から内装して上記連通路の上端開口を覆うように配設することもできる（請求項３）。このようにすることにより、フロート栓が開状態にされたときに、蒸発器に対し凝縮水が一気に落とし込まれるのではなくて所定量ずつ継続して落とし込むようにすることが可能となる。
【００１２】
そして、吸着工程と脱着工程とが交互に切換えられる一対の吸着器と、吸着工程にある吸着器に吸着させるために吸着質を蒸発させる蒸発器と、脱着工程にある吸着器で脱着された吸着質を凝縮させる凝縮器と、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の連係作動式開閉装置とを備えてなる吸着式ヒートポンプとすることにより（請求項４）、以上の連係作動式開閉装置の適用に基づく作用を具現化した吸着式ヒートポンプを実現し得ることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかの連係作動式開閉装置によれば、一対の吸着器と凝縮器との間の一対の開口又は一対の吸着器と蒸発器との間の一対の開口を各別に仕切る一対の仕切弁の開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要にすることができる。その上に、差圧に基づき開閉作動させる仕切弁のその開閉作動に連係してフロート栓の開閉作動を行わせることができ、このフロート栓の開閉作動により凝縮器から蒸発器への凝縮水の供給切換の制御を行うことができる。以上より、開閉切換のための外部駆動エネルギーを不要としつつ、吸着器での吸着の進行状況に応じて蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給を制御することができるようになる。
【００１４】
特に請求項２によれば、閉状態維持部材を設けることにより、仕切弁が全開状態のときから閉側に所定量揺動回転するまでの間に亘り、フロート栓を閉状態に維持することができ、これにより、蒸発器に対する凝縮器からの凝縮水の供給開始タイミングを吸着工程の後半にずらすような供給制御をも行うことができるようになる。
【００１５】
請求項３によれば、フロート栓が開状態にされたときに、溜まり部内から蒸発器に対し所定量ずつ継続して落とし込むようにすることができるようになる。
【００１６】
又、請求項４の吸着式ヒートポンプによれば、以上の請求項１〜請求項３のいずれかの連係作動式開閉装置に基づく効果を得ることができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示す原理図である。同図において、符号１はハウジング、２Ａ，２Ｂは一対の吸着器、３は凝縮器、４は蒸発器である。一対の吸着器２Ａ，２Ｂは、ハウジング１の左右両側部分がそれぞれ上下方向全長に延びる区画壁５１，５２により仕切られて独立した密閉空間である吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂと、この吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂに配設した吸着／脱着用熱交換器２１，２１とで構成されたものである。又、凝縮器３は上記一対の吸着器２Ａ，２Ｂに挟まれた左右方向中間領域の上側部分に、蒸発器４は下側部分に互いに仕切られて配設されており、凝縮器３は独立した密閉空間とされた凝縮室３０と、凝縮室３０に内蔵された凝縮用熱交換器３１とで構成され、蒸発器４は同様に独立した密閉空間とされた蒸発室４０と、蒸発室４０に内蔵された蒸発用熱交換器４１とで構成されている。上記ハウジング１内は図示省略の真空ポンプ等により略真空状態に維持されて、内部には例えば水、アルコール、アンモニア等の吸着質が所要量封入されている。以下、吸着質として水が封入されているものとして説明を続ける。
【００１９】
上記一対の吸着器２Ａ，２Ｂを構成する吸着／脱着用熱交換器２１，２１の外表面にはゼオライト，シリカゲルもしくは活性炭等の吸着剤が固定されている。そして、図示を省略しているが、各吸着／脱着用熱交換器２１には、これに対し高温（例えば７５℃）の熱媒又は低温（例えば３２℃）の熱媒のいずれかが供給切換可能に循環供給されるように熱媒供給配管が接続されている。つまり、吸着／脱着用熱交換器２１に低温の熱媒が循環供給されると、吸着器２Ａ又は２Ｂは外表面の吸着剤が冷やされて気体状態の吸着質である水蒸気を吸着する吸着工程を行うことになり、逆に高温の熱媒が循環供給されると、吸着器２Ａ又は２Ｂは、吸着剤に既に吸着されていた水蒸気を脱着(分離)させる脱着工程を行うようになる。
【００２０】
上記凝縮器３を構成する凝縮用熱交換器３１には、凝縮作動用に所定温度（例えば３２℃）の熱媒を循環供給する熱媒供給配管（図示省略）が接続されている。又、上記蒸発器４を構成する蒸発用熱交換器４１には、蒸発作動用に所定温度（例えば２０℃）の熱媒を循環供給する熱媒供給配管（図示省略）が接続されている。
【００２１】
上記区画壁５１にはハウジング１の中央寄りに凹む凹部５１１が形成され、区画壁５２にも同様にハウジング１の中央寄りに凹む凹部５２１が形成されている。吸着／脱着室２０Ａと凝縮室３０とを連通させる開口５１２が上記凹部５１１の上側に形成される一方、吸着／脱着室２０Ｂと凝縮室３０とを連通させる開口５２２が上記凹部５２１の上側に形成されている。そして、上記開口５１２，５２２には、吸着器２Ａ又は２Ｂから脱着された水蒸気を凝縮器３に対し凝縮させるために送り込む仕切弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。又、蒸発室４０と吸着／脱着室２０Ａとを連通させる開口５１３が上記凹部５１１の下側に形成される一方、蒸発室４０と吸着／脱着室２０Ｂとを連通させる開口５２３が上記凹部５２１の上側に形成されている。そして、上記開口５１３，５２３には、蒸発室４０から蒸発した気体状態の吸着質である水蒸気を吸着器２Ａ又は２Ｂに対し吸着のために送り込む仕切弁Ｖ３，Ｖ４が設けられている。さらに、上記凝縮室３０の底面には、上記の両凹部５１１，５２１の左右間を凝縮室３０から蒸発室４０側に貫入するように凹まされた溜まり部３２が区画形成され、この溜まり部３２内にはフロート栓６が設けられている。このフロート栓６は、上記溜まり部３２の底面を上下方向に貫通する連通路としての連通孔３３を上記仕切弁Ｖ３，Ｖ４の開閉作動に連係して開閉させることにより、凝縮器３で凝縮された液体状態の吸着質である凝縮水を所定タイミングで蒸発器４に対し落とし込むようになっている。後に詳細に説明するように、フロート栓６と、一対の仕切弁Ｖ３，Ｖ４とによって本発明の連係作動式開閉装置が構成されている。
【００２２】
上記仕切弁Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成されて、脱着工程の吸着器２Ａ又は２Ｂから凝縮器３への水蒸気の流れを許容するように開くものの、逆方向である凝縮器３の側から吸着器２Ａ又は２Ｂへの流れに対しては閉じて阻止するようになっている。すなわち、仕切弁Ｖ１，Ｖ２は、脱着工程の吸着器２Ａ又は２Ｂで脱着した水蒸気によりその吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂの内圧が凝縮室３０のそれよりも高くなると、その内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて脱着後の水蒸気を開口５１２又は５２２を通して凝縮室３０側に流し（図１のＶ２参照）、逆に吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂの側の内圧が凝縮室３０のそれよりも低くなると、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて凝縮室３０から吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂ側への逆流を阻止するようになっている（図１のＶ１参照）。
【００２３】
仕切弁Ｖ３，Ｖ４は、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成される一方、その開閉作動によりフロート栓６を溜まり部３２内の凝縮水の浮力に抗して閉状態に維持したり所定のタイミングで開変換させたりするようになっている。すなわち、差圧に基づく開閉作動として、蒸発器４で凝縮水が蒸発して蒸発室４０の内圧が吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂのそれよりも高くなると、その蒸発室４０の内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて蒸発した水蒸気を開口５１３又は５２３を通して吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂに流し（図１のＶ３参照）、逆に脱着工程の吸着器２Ａ又は２Ａでは脱着した水蒸気によりその吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂの内圧が蒸発室４０のそれよりも高くなるため、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂ側から蒸発室４０への逆流を阻止するようになっている（図１のＶ４参照）。
【００２４】
又、仕切弁Ｖ３，Ｖ４は、図２（ａ）に詳細を示すように、弁部であるフラップ弁部７１，８１と、作動アーム７２，８２とを一体に備えたものであり、作動アーム７２，８２の中間部位が溜まり部３２を構成する側壁（又は周壁）３２１，３２２に対し支持部９，９によって揺動可能に支持されている。そして、仕切弁Ｖ３，Ｖ４は、支持部９，９を支点として揺動することにより、上記フラップ弁部７１，８１が開口５１３，５２３を開閉させる一方、上記作動アーム７２，８２の端部がフロート栓６のフロート本体６１の上端面に当接・離反してフロート栓６の開閉切換を行わせるようになっている。上記各支持部９は、作動アーム７２，８２を水平軸回りに揺動回転させ得るように支持すると共に、凝縮室３０と吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂとの間のシールを兼ねるものに構成されている。具体例としては図２（ｂ）に詳細を示すように、各支持部９はＶの字状又はＹの字状の断面形状を有するゴム製等の支持片９１，９１からなり、作動アーム７２，８２を上下から挟んだ状態で各支持片９１と作動アーム７２，８２とが接着等の手段により接合されている。
【００２５】
上記フロート栓６は、内部が空洞とされたフロート本体６１と、このフロート本体６１の下端面から連通孔３３に挿入し得るように下方に突出されたガイド凸部６２と、連通孔３３の周囲を囲むようにフロート本体６１の下端面に固定されたＯリング等の弾性シール部材６３とから構成されている。上記ガイド凸部６２は、連通孔３３よりも所定の隙間を残す程度に小径に設定され、フロート栓６が上下方向に浮上したり沈み込んだりする際に安定姿勢で上下動するようにガイドする一方、フロート栓６が開変換された際に溜まり部３２内の凝縮水Ｗが連通孔３３に対し所定の少量ずつ継続して流れ落ちるように調整し得るようになっている。又、上記弾性シール部材６３は、後述の如く扁平に弾性変形した状態から元の円形断面にまで弾性復元するまでの間、連通孔３３を閉状態に維持して、凝縮室３０の側から蒸発室４０への凝縮水Ｗの供給を遮断するようになっている。かかる弾性シール部材６３によって閉状態維持部材が構成されている。
【００２６】
そして、仕切弁Ｖ３，Ｖ４の内、全開状態（弁開度１００％；図２（ａ）に実線で示すＶ３参照）にある仕切弁Ｖ３又はＶ４（図２（ａ）ではＶ３）の作動アーム７２又は８２（図２（ａ）では７２）がフロート栓６の上端面に当接して下向きに押圧力を加える結果、弾性シール部材６３がフロート本体６１と溜まり部３２の底面３２３との間に挟まれて扁平形状に弾性変形した閉栓状態(栓開度０％)に維持される。逆に、全閉状態(弁開度０％；図２（ａ）に実線で示すＶ４参照)にある仕切弁Ｖ３，Ｖ４（同図ではＶ４）の作動アーム７２，８２（同図では８２）はフロート栓６から上方に離れることになる。フロート栓６の閉栓状態、つまり連通孔３３を閉じて流れを遮断した状態は、仕切弁Ｖ３又はＶ４が全開状態から全開と全閉との中間開閉状態まで維持され、それ以後、仕切弁Ｖ３又はＶ４が全閉状態まではフロート栓６は閉栓状態から開栓状態に移行して徐々に栓開度が大きくなるようになっている。すなわち、図２（ｃ）に仕切弁Ｖ３の場合について示すように、仕切弁Ｖ３が全開状態では弾性シール部材６３を弾性変形させた閉栓状態となり(同図に実線で示す状態参照)、仕切弁Ｖ３が全開状態から反時計方向に揺動していって中間揺動状態に至ると作動アーム７２の揺動に伴いフロート栓６が凝縮水の浮力を受けて浮き上がり、弾性シール部材６３が元の円形断面形状まで弾性復元することになる(同図に二点鎖線で示す状態参照)。この段階までフロート栓６の閉栓状態が維持される。そして、以後、さらに仕切弁Ｖ３が反時計方向に揺動して開口５１３を閉じた全閉状態までは作動アーム７２の端部がさらに上方に移動するに従いフロート栓６も浮上して栓開度が大きくなる。なお、図例では仕切弁Ｖ３，Ｖ４として、フラップ弁部７１，８１と、作動アーム７２，８２との境界位置でくの字状に屈曲させた断面形状のものを示しているが、これに限らず、一直線状の断面形状のもので構成してもよい。
【００２７】
以上の吸着式ヒートポンプを用いた、吸着式冷凍サイクルに基づく冷熱取り出しのための運転について説明する。この運転は、一対の吸着器２Ａ，２Ｂで吸着工程と脱着工程とを交互に切換えるというバッチ処理方式によって連続した冷熱取り出しを可能とするものである。すなわち、あるサイクルでのバッチ処理として、蒸発器４から蒸発された水蒸気の供給を受けて一方の吸着器（例えば２Ａ）で吸着工程を行うと同時に、他方の吸着器２Ｂで脱着工程を行って脱着後の水蒸気を凝縮器３に供給して凝縮させ、次のサイクルのバッチ処理では、一対の吸着器２Ａ，２Ｂでの工程を互いに切換えて、上記の吸着器２Ａで脱着工程を行わせると同時に上記の吸着器２Ｂで吸着工程を行わせる。つまり吸着器２Ａでは前のサイクルで吸着させた水蒸気を脱着させて凝縮器３に供給し、吸着器２Ｂでは前のサイクルで脱着させた後の吸着剤に対し蒸発器４からの水蒸気を供給して吸着させるのである。このようなサイクルを交互に繰り返す。このようにすることにより、蒸発器４での蒸発と、凝縮器３での凝縮とが連続して行われ、蒸発器４に循環供給される熱媒が蒸発熱により冷却されて戻され、この冷却された熱媒によって冷熱を連続して取り出すことができるようになる。
【００２８】
かかる運転の際の仕切弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の弁開度と、フロート栓６の栓開度との関係について図３を参照しつつ説明する。図３においては、各仕切弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の弁開度の状態を実線で示し、フロート栓６の栓開度の状態を一点鎖線で示している。例えば吸着器２Ａ（同図では単に「Ａ」と表示）で吸着工程、吸着器２Ｂ（同図では単に「Ｂ」と表示）で脱着工程を行うサイクル１では、仕切弁Ｖ１が全閉状態に維持される一方、仕切弁Ｖ２が最初は全開状態になるものの徐々に閉側に移行して全閉状態に至ることになる。又、仕切弁Ｖ３は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至る一方、仕切弁Ｖ４は全閉状態に維持されることになる。このサイクル１でのフロート栓６の状況と、それに伴う凝縮水Ｗの蒸発器４への供給は次のようになる。すなわち、仕切弁Ｖ３が全開状態にある時点から閉側に移行して中間揺動状態に至るまではフロート栓６は閉栓状態(栓開度０％)を維持し、それ以後、仕切弁Ｖ３が全閉状態に至るまではフロート栓６は全開状態にまで徐々に栓開度を増大させることになる。このため、サイクル１の前半にはフロート栓６は閉栓状態を維持して凝縮器３から蒸発器４への凝縮水Ｗの供給はないが、サイクル１の後半になるとフロート栓６は開栓状態となって凝縮器３の溜まり部３２から蒸発器４に対し凝縮水Ｗが流れ込ませることができるようになり、サイクル１の終盤に凝縮水Ｗの供給は最大量となる。
【００２９】
かかる変化を、蒸発器４と吸着工程にある吸着器２Ａとの蒸発−吸着工程の状況との関係で見てみると、サイクル１の当初は、吸着器２Ａの吸着／脱着用熱交換器２の吸着剤は未吸着状態であるので吸着能力は最も高く、これに吸着される蒸発器４側からの水蒸気の圧力、つまり仕切弁Ｖ３を上向きに押し上げる差圧が最も大きくなるため、仕切弁Ｖ３は全開状態になる。そして、吸着器２Ａの吸着／脱着用熱交換器２１の吸着剤に対する水蒸気の吸着が進行するにつれて吸着能力も低下していくため、サイクル１の進行に伴い蒸発器４からの仕切弁Ｖ３を押し上げる差圧も低下して、仕切弁Ｖ３は徐々に閉側に揺動する。このサイクル１の前半においてはフロート栓６が閉栓状態に維持されて凝縮水Ｗが蒸発器に対し新たに落とし込まれることもないため、蒸発器４内の蒸発用熱交換器４１での蒸発による冷却に支障を与えることもない。そして、サイクル１の後半に入ると、仕切弁Ｖ３の閉側揺動に伴いフロート栓６が開いて凝縮水Ｗが蒸発器４の蒸発用熱交換器４１に供給され、供給された凝縮水が蒸発器４で蒸発されることになる。この供給される凝縮水の蒸発によってサイクル１の後半においても蒸発用熱交換器４１による冷熱取り出しを有効に継続させることができるようになる。
【００３０】
そして、工程切換により次のサイクル２（吸着器２Ａが脱着工程、吸着器２Ｂが吸着工程）に入ると、仕切弁Ｖ１は全開状態から徐々に閉側に移行し、仕切弁Ｖ２は閉状態に維持され、仕切弁Ｖ３は閉状態に維持され，仕切弁Ｖ４はサイクル１における仕切弁Ｖ３と同様に最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至ることになる。この場合も仕切弁Ｖ４の揺動に基づく全開から全閉までの変化に伴い、フロート栓６はサイクル２の前半には閉栓状態に維持され後半には徐々に全開の開栓状態まで開いて凝縮水Ｗを蒸発器４に供給することになる。以後、サイクル３、サイクル４、…と一対の吸着器２Ａ，２Ｂの間で吸着と脱着の工程切換が行われ、上記のサイクル１とサイクル２の工程が繰り返される。
【００３１】
以上の如く、吸着工程にある吸着器２Ａ又は２Ｂでの吸着能力の変化状況に応じて蒸発器４に対する凝縮機３からの凝縮水の供給を制御することができ、これにより、蒸発器４での蒸発による冷熱生成を効率良く行うことができるようになる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図４は一対の吸着器２Ａ，２Ｂと、凝縮器３との間を連通・遮断する仕切弁Ｖ５，Ｖ６と、この仕切弁Ｖ５，Ｖ６の開閉作動に連係して開閉作動するフロート栓６との組み合わせによって本発明の連係作動式開閉装置が構成された、第２実施形態に係る吸着式ヒートポンプを示す。
【００３３】
本実施形態の吸着式ヒートポンプは、ハウジング１の上下両側部をそれぞれ左右方向に延びる区画壁５３，５４により仕切って密閉空間にすることにより、上側部分に凝縮器３を、下側部分に蒸発器４を配設し、２つの区画壁５３，５４の間の上下方向中間部分を上下方向に延びる区画壁５５によって仕切って密閉空間にすることにより、左右両側部分にそれぞれ吸着器２Ａ，２Ｂを配設したものである。凝縮器３は凝縮室３０と凝縮用熱交換器３１とを備え、蒸発器４は蒸発室４０と蒸発用熱交換器４１とを備え、各吸着器２Ａ，２Ｂは吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂと吸着剤が固定された吸着／脱着用熱交換器２１，２１とを備えて、それぞれ構成されている点、ハウジング１内が略真空状態に維持されて吸着質(例えば水)が封入されている点、各熱交換器２１，２１に２種類の温度の熱媒の循環供給を切換えることで吸着と脱着との切換が行われる点、熱交換器３１，４１に所定温度の熱媒が循環供給される点等々は、第１実施形態と同様である。
【００３４】
上記区画壁５３には、吸着／脱着室２０Ａと凝縮室３０とを連通させる開口５３１と、吸着／脱着室２０Ｂと凝縮室３０とを連通させる開口５３２とが形成されている。そして、上記開口５３１，５３２には、吸着器２Ａ又は２Ｂから脱着された水蒸気を凝縮器３に対し凝縮させるために送り込む仕切弁Ｖ５，Ｖ６が設けられている。又、区画壁５４には、蒸発室４０と吸着／脱着室２０Ａとを連通させる開口５４１と、蒸発室４０と吸着／脱着室２０Ｂとを連通させる開口５４２とが形成されている。そして、上記開口５４１，５４２には、蒸発室４０から蒸発した気体状態の吸着質である水蒸気を吸着器２Ａ又は２Ｂに対し吸着のために送り込む仕切弁Ｖ７，Ｖ８が設けられている。さらに、上記凝縮室３０の底面には、区画壁５３から下方に凹まされた溜まり部３２が区画形成され、この溜まり部３２内にはフロート栓６が設けられている。上記溜まり部３２には、その底面に上端が開口して下端が区画壁５４を貫通して蒸発室４０内の蒸発用熱交換器４１の上方で開口する連通路としての連通管３４が連通接続され、上記フロート栓６は連通管３４を上記仕切弁Ｖ５，Ｖ６の開閉作動に連係して開閉させることにより、凝縮器３で凝縮された液体状態の吸着質である凝縮水を所定タイミングで蒸発器４に対し落とし込むようになっている。
【００３５】
上記仕切弁Ｖ５，Ｖ６は第１実施形態における仕切弁Ｖ３，Ｖ４（図２参照）と同様構成を備えており、それぞれフラップ弁部７１，８１と作動アーム７２，８２とを備え支持部９，９によって溜まり部３２を構成する側壁又は周壁に対し揺動可能に支持されている。又、フロート栓６の構成及びこのフロート栓６と仕切弁Ｖ５，Ｖ６との連係作動の関係も、第１実施形態におけるフロート栓６と仕切弁Ｖ３，Ｖ４との関係と同様に構成されている。さらに、仕切弁Ｖ７，Ｖ８は、第１実施形態における仕切弁Ｖ１，Ｖ２と同様の構成を備えたものであり、それぞれ差圧を受けて開閉するフラップ式逆流防止弁により構成されて、蒸発室４から吸着工程の吸着器２Ａ又は２Ｂへの水蒸気の流れを許容するように開くものの、逆方向である吸着器２Ａ又は２Ｂの側から蒸発器４への流れに対しては閉じて阻止するようになっている。すなわち、仕切弁Ｖ７，Ｖ８は、蒸発器４で蒸発した水蒸気により蒸発室４０の内圧が吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂのそれよりも高くなると、その内圧上昇分の差圧を受けて上向きに開いて蒸発後の水蒸気を開口５４１又は５４２を通して吸着／脱着室２０Ａ，２Ｂ側に流し（図４のＶ８参照）、逆に吸着／脱着室２０Ａ又は２０Ｂの側の内圧が蒸発室４０のそれよりも高くなると、その差圧と自重の作用により下向きに閉じて吸着／脱着室２０Ａ，２０Ｂから蒸発室４０側への逆流を阻止するようになっている（図４のＶ７参照）。
【００３６】
この第２実施形態の場合、吸着式冷凍サイクルに基づく冷熱取り出しのための運転は、第１実施形態の場合と同様に、一対の吸着器２Ａ，２Ｂで吸着工程と脱着工程とを交互に切換えるというバッチ処理方式によって連続した冷熱取り出しが行われる。すなわち、あるサイクルでのバッチ処理として、蒸発器４から蒸発された水蒸気の供給を受けて一方の吸着器（例えば２Ａ）で吸着工程を行うと同時に、他方の吸着器２Ｂで脱着工程を行って脱着後の水蒸気を凝縮器３に供給して凝縮させ、次のサイクルのバッチ処理では、一対の吸着器２Ａ，２Ｂでの工程を互いに切換えて、上記の吸着器２Ａで脱着工程を行わせると同時に上記の吸着器２Ｂで吸着工程を行わせる。つまり吸着器２Ａでは前のサイクルで吸着させた水蒸気を脱着させて凝縮器３に供給し、吸着器２Ｂでは前のサイクルで脱着させた後の吸着剤に対し蒸発器４からの水蒸気を供給して吸着させるのである。このようなサイクルを交互に繰り返す。このようにすることにより、蒸発器４での蒸発と、凝縮器３での凝縮とが連続して行われ、蒸発器４に循環供給される熱媒が蒸発熱により冷却されて戻され、この冷却された熱媒によって冷熱を連続して取り出すことができるようになる。
【００３７】
かかる運転の際の仕切弁Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８の弁開度と、フロート栓６の栓開度との関係について図５を参照しつつ説明する。図５においては、各仕切弁Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８の弁開度の状態を実線で示し、フロート栓６の栓開度の状態を一点鎖線で示している。例えば吸着器２Ａ（同図では単に「Ａ」と表示）で脱着工程、吸着器２Ｂ（同図では単に「Ｂ」と表示）で吸着工程を行うサイクル１では、仕切弁Ｖ５が最初は全開状態になるものの徐々に閉側に移行して全閉状態に至ることになる一方、仕切弁Ｖ６が全閉状態に維持されることになる。又、仕切弁Ｖ７は全閉状態に維持されることになる一方、仕切弁Ｖ８は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至ることになる。そして、このサイクル１でのフロート栓６の状況と、それに伴う凝縮水Ｗの蒸発器４への供給は次のようになる。すなわち、仕切弁Ｖ５が全開状態にある時点から閉側に移行して中間揺動状態に至るまではフロート栓６は閉栓状態(栓開度０％)を維持し、それ以後、仕切弁Ｖ５が全閉状態に至るまではフロート栓６は全開状態にまで徐々に栓開度を増大させることになる。このため、サイクル１の前半にはフロート栓６は閉栓状態を維持して凝縮器３から蒸発器４への凝縮水Ｗの供給はないが、サイクル１の後半になるとフロート栓６は開栓状態となって凝縮器３の溜まり部３２から蒸発器４に対し連通管３４を通して凝縮水Ｗが流れ込ませることができるようになり、サイクル１の終盤に凝縮水Ｗの供給は最大量となる。
【００３８】
以上の変化を、脱着工程にある吸着器２Ａと、脱着後の水蒸気が凝縮される凝縮器３とによる脱着−凝縮工程の状況との関係で見てみると、サイクル１の当初は、吸着器２Ａの吸着／脱着用熱交換器２の吸着剤に前のサイクルにてフルに吸着された状態から脱着されるため盛んに水蒸気が脱着されてその水蒸気の圧力、つまり仕切弁Ｖ５を上向きに押し上げる差圧が最も大きくなるため、仕切弁Ｖ５は全開状態になる。そして、吸着器２Ａの吸着／脱着用熱交換器２１の吸着剤からの脱着が進行するにつれて脱着量も低下していくため、サイクル１の進行に伴い仕切弁Ｖ５を押し上げる差圧も低下して、仕切弁Ｖ５は徐々に閉側に揺動する。このサイクル１の前半においてはフロート栓６が閉栓状態に維持されて凝縮水Ｗが蒸発器に対し新たに落とし込まれることもないため、蒸発器４内の蒸発用熱交換器４１での蒸発による冷却に支障を与えることもない。そして、サイクル１の後半に入ると、仕切弁Ｖ５の閉側揺動に伴いフロート栓６が開いて凝縮水Ｗが連通管３４を通して蒸発器４の蒸発用熱交換器４１に供給され、供給された凝縮水が蒸発器４で蒸発されることになる。この供給される凝縮水の蒸発によってサイクル１の後半においても蒸発用熱交換器４１による冷熱取り出しを有効に継続させることができるようになる。
【００３９】
そして、工程切換により次のサイクル２（吸着器２Ａが吸着工程、吸着器２Ｂが脱着工程）に入ると、仕切弁Ｖ５が閉状態を維持し，仕切弁Ｖ６がサイクル１における仕切弁Ｖ５と同様に最初の全開状態から徐々に閉側に移行し、仕切弁Ｖ７は最初に全開状態になって徐々に閉側に移行して最後に全閉状態に至り、仕切弁Ｖ８は閉状態を維持することになる。この場合も仕切弁Ｖ６の揺動に基づく全開から全閉までの変化に伴い、フロート栓６はサイクル２の前半には閉栓状態に維持され後半には徐々に全開の開栓状態まで開いて凝縮水Ｗを蒸発器４に供給することになる。以後、サイクル３、サイクル４、…と一対の吸着器２Ａ，２Ｂの間で脱着と吸着の工程切換が行われ、上記のサイクル１とサイクル２の工程が繰り返される。
【００４０】
以上の各サイクルにおいて脱着工程にある吸着器２Ａ又は２Ｂでの脱着状況の変化は吸着工程にある吸着器２Ｂ又は２Ａの吸着能力の変化状況と同じ傾向であるため、かかる変化状況に応じて蒸発器４に対する凝縮機３からの凝縮水の供給を制御することができ、これにより、第１実施形態と同様に、蒸発器４での蒸発による冷熱生成を効率良く行うことができるようになる。
【００４１】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１又は第２実施形態では、フロート栓６を連係作動させる仕切弁Ｖ３，Ｖ４又はＶ５，Ｖ６の揺動支持として支持片９１，９１からなる支持部９を用いて行っているが、これに限らず、単に水平軸回りに回転可能に軸支するようにしてもよい。
【００４２】
又、上記実施形態では閉状態維持部材として弾性シール部材６３を用いた場合を示したが、これに限らず、例えば作動アーム７２，８２の端部と、フロート栓６の上端面とのいずれか一方に取り付けた弾性部材を用いてもよい。かかる弾性部材としては、仕切弁が全開状態になれば、作動アーム７２，８２の端部とフロート栓６の上端面との間に挟み付けられて弾性変形し、仕切弁が閉側に揺動すれば弾性復元し、その弾性変形状態から弾性復元する間はフロート栓６に対し下向きの押圧力を作用させて閉状態に維持させるように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す端面状態の模式図である。
【図２】図２（ａ）は図１のフロート栓等の拡大図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の支持部の部分拡大図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の弾性シール部材等の拡大図である。
【図３】第１実施形態の各サイクルにおける各仕切弁及びフロート栓の開度変化を示すタイムチャートである。
【図４】第２実施形態を示す図１対応図である。
【図５】第２実施形態の各サイクルにおける各仕切弁及びフロート栓の開度変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
２Ａ，２Ｂ          吸着器
３                  凝縮器
４                  蒸発器
６                  フロート栓(連係作動式開閉装置)
９                  支持部
３２                溜まり部
３３                連通孔（連通路）
３４                連通管（連通路）
６３                弾性シール部材（閉状態維持部材）
７１，８１          フラップ弁部（弁部）
７２，８２          作動アーム
５１３，５２３，５３１，５３２    開口
Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６            仕切弁（連係作動式開閉装置）
【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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