JP2016011821A - Adsorption heat pump system and cold generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法に関する。 The present invention relates to an adsorption heat pump system and a cold heat generation method.
吸着式ヒートポンプとして、特許文献1には、一対の吸着器と、凝縮器及び蒸発器を備えた構成が記載されている。
As an adsorption heat pump,
このような構成の吸着式ヒートポンプにおいては、一般的に、吸着時と脱離時の温度差を大きくすることにより、1サイクル当たりの吸着材における吸着量の差を大きくすることができる。吸着/脱離の量の差を大きくすることにより、効率よく冷熱生成を行うことができる。 In the adsorption heat pump having such a configuration, generally, the difference in adsorption amount per adsorbent per cycle can be increased by increasing the temperature difference between adsorption and desorption. By increasing the difference in the amount of adsorption / desorption, cold heat generation can be performed efficiently.
また、非特許文献1には、吸着式ヒートポンプシステムにおいて、吸着器を2段に分けて搭載することにより脱着能力を高めたことが記載されている。
Further, Non-Patent
しかしながら、吸着器における吸着時と脱離時の温度差が大きいと、顕熱ロス(実際のエネルギー交換に利用できない熱量)が大きくなる。実際の吸着式ヒートポンプでは、より効率的に冷熱を得ることが望まれる。また、非特許文献1には、2段に分けた吸着器同士を接続することのみが記載されている。吸着器の吸着材を再生する際に排熱等の熱源が必要となるが、当該熱源についても効率的に利用することが求められる。
However, if the temperature difference between adsorption and desorption in the adsorber is large, sensible heat loss (amount of heat that cannot be used for actual energy exchange) increases. In an actual adsorption heat pump, it is desired to obtain cold energy more efficiently. Non-Patent
本発明は上記事実を考慮し、効率的に冷熱生成が可能な吸着式ヒートポンプ及び冷熱生成方法を得ることを課題とする。 This invention considers the said fact and makes it a subject to obtain the adsorption-type heat pump and cold-heat generation method which can produce cold-heat efficiently.
請求項1に係る吸着式ヒートポンプは、熱媒を蒸発させる蒸発器と、冷熱生成モード時に前記蒸発器と連通され前記蒸発器からの熱媒を吸着しつつ吸着熱を生成し、第1再生モード時に前記吸着した熱媒をメイン再生温度で脱離して第1再生されるメイン吸着器と、第2再生モード時に前記第1再生後の前記メイン吸着器から熱媒を吸着して前記メイン吸着器を第2再生し、前記メイン吸着器の冷熱生成モード時に前記メイン吸着器と連通され、前記メイン吸着器の前記吸着熱により加熱されてアシスト再生される、再生アシスト吸着器と、を備えている。 An adsorption heat pump according to a first aspect of the present invention includes an evaporator that evaporates a heat medium, and generates heat of adsorption while adsorbing the heat medium from the evaporator that is in communication with the evaporator in a cold heat generation mode. Sometimes the adsorbed heat medium is desorbed at a main regeneration temperature to be first regenerated, and in the second regeneration mode, the main adsorber is configured to adsorb a heat medium from the main adsorber after the first regeneration. And a regeneration assist adsorber that is communicated with the main adsorber during the cold heat generation mode of the main adsorber and is heated by the adsorption heat of the main adsorber for assist regeneration. .
請求項1に係る吸着式ヒートポンプでは、冷熱生成モード時に、蒸発器における熱媒の蒸発により冷熱が生成される。また、蒸発器と連通されたメイン吸着器が蒸発器で蒸発した熱媒を吸着し、このとき吸着熱を生成する。また、メイン吸着器は、第1再生モード時に、吸着した熱媒をメイン再生温度で脱離して第1再生される。 In the adsorption heat pump according to the first aspect, in the cold heat generation mode, cold heat is generated by evaporation of the heat medium in the evaporator. Further, the main adsorber communicated with the evaporator adsorbs the heat medium evaporated by the evaporator, and at this time, heat of adsorption is generated. The main adsorber is first regenerated by desorbing the adsorbed heat medium at the main regeneration temperature in the first regeneration mode.
一方、再生アシスト吸着器は、メイン吸着器の冷熱生成モード時にメイン吸着器と連通され、メイン吸着器の吸着熱により加熱されてアシスト再生される。また、第2再生モード時に、第1再生後のメイン吸着器から熱媒を吸着してメイン吸着器を第2再生する。 On the other hand, the regeneration assist adsorber communicates with the main adsorber during the cold heat generation mode of the main adsorber and is heated by the adsorption heat of the main adsorber for assist regeneration. In the second regeneration mode, the main adsorber is second regenerated by adsorbing the heat medium from the main adsorber after the first regeneration.
請求項1に係る吸着式ヒートポンプによれば、メイン吸着器を再生アシスト吸着器と連通させて再生することにより、第2再生時の相対圧を第1再生時の相対圧よりも小さくすることができる。したがって、再生モードでメイン吸着器からより多くの熱媒を脱離させて、冷熱モードで効率よく冷熱生成を行うことができる。 According to the adsorption heat pump of the first aspect, the relative pressure during the second regeneration can be made smaller than the relative pressure during the first regeneration by regenerating the main adsorber in communication with the regeneration assist adsorber. it can. Accordingly, more heat medium can be desorbed from the main adsorber in the regeneration mode, and cold heat can be efficiently generated in the cold mode.
また、請求項1に係る吸着式ヒートポンプによれば、第1再生後に再生アシスト吸着器を用いてメイン吸着器の第2再生を行うので、メイン吸着器の再生をすべて再生アシスト吸着器で行う必要がない。したがって、再生アシスト吸着器に求められる吸着量を少なくすることができ、小容量の再生アシスト吸着器で効率的にメイン吸着器の再生を補助することができる。 In addition, according to the adsorption heat pump according to the first aspect, since the second regeneration of the main adsorber is performed using the regeneration assist adsorber after the first regeneration, it is necessary to perform all regeneration of the main adsorber with the regeneration assist adsorber. There is no. Therefore, the amount of adsorption required for the regeneration assist adsorber can be reduced, and regeneration of the main adsorber can be efficiently assisted with a small capacity regeneration assist adsorber.
さらに、メイン吸着器が生成する吸着熱を利用して再生アシスト吸着器を再生(アシスト再生)するので、アシスト再生用の熱源を別途必要とせず、熱源の利用量を少なくすることができる。 Furthermore, since the regeneration assist adsorber is regenerated (assisted regeneration) using the heat of adsorption generated by the main adsorber, a separate heat source for assist regeneration is not required, and the amount of heat source used can be reduced.
請求項2に係る吸着式ヒートポンプは、前記メイン吸着器は、前記蒸発器、及び前記再生アシスト吸着器と各々接続された第1メイン吸着器及び第2メイン吸着器を含んで構成されている。 In the adsorption heat pump according to a second aspect, the main adsorber includes a first main adsorber and a second main adsorber respectively connected to the evaporator and the regeneration assist adsorber.
請求項2に係る吸着式ヒートポンプによれば、2個のメイン吸着器が、蒸発器と再生アシスト吸着機の間に並列に配置されているので、2個のメイン吸着器の冷熱生成と再生を交互に行うことにより、連続した冷熱生成を行うことができる。 According to the adsorption heat pump of the second aspect, since the two main adsorbers are arranged in parallel between the evaporator and the regeneration assist adsorber, the cold generation and regeneration of the two main adsorbers are performed. By performing alternately, it is possible to perform continuous cold heat generation.
請求項3に係る吸着式ヒートポンプは、前記第1メイン吸着器による前記熱媒の吸着時に前記第2メイン吸着器の前記第1再生、前記第2再生が行われ、前記第2メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器が前記第2メイン吸着器からの吸着熱により加熱されて前記アシスト再生が行われ、前記第2メイン吸着器による前記熱媒の吸着時に前記第1メイン吸着器の前記第1再生、前記第2再生が行われ、前記第1メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器の前記アシスト再生が行われること、を特徴とする。 The adsorption heat pump according to claim 3 is configured such that the first regeneration and the second regeneration of the second main adsorber are performed when the heat medium is adsorbed by the first main adsorber. The regeneration assist adsorber is heated by the heat of adsorption from the second main adsorber during the first regeneration, and the assist regeneration is performed. When the heat medium is adsorbed by the second main adsorber, the first main adsorption is performed. The first regeneration and the second regeneration of the storage device are performed, and the assist regeneration of the regeneration assist adsorber is performed during the first regeneration of the first main adsorber.
請求項3に係る吸着式ヒートポンプによれば、第1メイン吸着器と第2メイン吸着器の冷熱生成と第1再生、第2再生とを交互に行うことにより、連続した冷熱生成を行うことができる。また、再生アシスト吸着器のアシスト再生は、第1メイン吸着器の第1再生時、及び第2メイン吸着器の第1再生時に行われる。このように、再生アシスト吸着器の再生を行うことにより、再生アシスト吸着器は、一方のメイン吸着器が第1再生された後に連続して当該メイン吸着器の第2再生を行うことができる。したがって、1つの再生アシスト吸着器を用いて第1メイン吸着器及び第2メイン吸着器の第2再生を行うことができる。 According to the adsorption heat pump according to claim 3, continuous cold heat generation can be performed by alternately performing cold heat generation and first regeneration and second regeneration of the first main adsorber and the second main adsorber. it can. Further, the assist regeneration of the regeneration assist adsorber is performed at the first regeneration of the first main adsorber and at the first regeneration of the second main adsorber. Thus, by performing the regeneration of the regeneration assist adsorber, the regeneration assist adsorber can continuously perform the second regeneration of the main adsorber after the one main adsorber is first regenerated. Therefore, the second regeneration of the first main adsorber and the second main adsorber can be performed using one regeneration assist adsorber.
請求項4に係る吸着式ヒートポンプは、前記メイン吸着器と接続され、熱交換用熱媒を蒸発させて前記メイン吸着器へ供給し、熱交換により前記メイン吸着器を前記メイン再生温度に上昇させる高温蒸発器と、前記メイン吸着器の冷熱生成モード時に前記熱交換用熱媒を前記メイン吸着器から受け取り、前記再生アシスト吸着器を加熱する伝熱タンクと、をさらに備えている。 The adsorption heat pump according to claim 4 is connected to the main adsorber, evaporates a heat exchange heat medium and supplies the heat exchange heat medium to the main adsorber, and raises the main adsorber to the main regeneration temperature by heat exchange. A high-temperature evaporator; and a heat transfer tank that receives the heat exchange heat medium from the main adsorber and heats the regeneration assist adsorber when the main adsorber is in a cold heat generation mode.
請求項4に係る吸着式ヒートポンプでは、高温蒸発器で蒸発した熱交換用熱媒(気相状態)をメイン吸着器へ供給することにより、メイン吸着器を加熱してメイン再生温度に上昇させる。また、冷熱生成モード時には、当該熱交換用熱媒をメイン吸着器の吸着熱により加熱して再生アシスト吸着器へ供給することにより、再生アシスト吸着器を加熱することができる。 In the adsorption heat pump according to the fourth aspect, the main adsorber is heated and raised to the main regeneration temperature by supplying the heat exchange heat medium (gas phase state) evaporated by the high-temperature evaporator to the main adsorber. Further, in the cold heat generation mode, the regeneration assist adsorber can be heated by heating the heat exchange heat medium with the heat of adsorption of the main adsorber and supplying it to the regeneration assist adsorber.
請求項5に係る吸着式ヒートポンプは、 メイン吸着器及び再生アシスト吸着器が、熱媒を凝縮する凝縮器と接続されていること、を特徴とする。 The adsorption heat pump according to claim 5 is characterized in that the main adsorber and the regeneration assist adsorber are connected to a condenser that condenses the heat medium.
請求項5に係る吸着式ヒートポンプによれば、メイン吸着器及び再生アシスト吸着器を凝縮器と接続することにより、メイン吸着器及び再生アシスト吸着器から脱離された熱媒を凝縮し、蒸発器に送ることが可能となる。 According to the adsorption heat pump according to claim 5, the main adsorber and the regeneration assist adsorber are connected to the condenser to condense the heat medium desorbed from the main adsorber and the regeneration assist adsorber, and the evaporator Can be sent to.
請求項6に係る冷熱生成方法は、蒸発器で熱媒を蒸発させて冷熱生成を行うと共に、前記熱媒をメイン吸着器で吸着しつつ吸着熱を生成し、該吸着熱で再生アシスト吸着器を加熱してアシスト再生し、メイン再生温度で前記吸着した熱媒をメイン吸着器から脱離させて前記メイン吸着器を第1再生し、前記第1再生後に前記メイン吸着器からの熱媒を前記再生アシスト吸着器で吸着して前記メイン吸着器を第2再生するものである。 The cold heat generation method according to claim 6 is to generate cold heat by evaporating the heat medium with an evaporator, generate heat of adsorption while adsorbing the heat medium with a main adsorber, and use the heat of adsorption to generate a regeneration assist adsorber. Is heated to assist regeneration, the adsorbed heat medium is desorbed from the main adsorber at the main regeneration temperature to first regenerate the main adsorber, and the heat medium from the main adsorber is regenerated after the first regeneration. The main adsorber is second regenerated by being adsorbed by the regeneration assist adsorber.
請求項6に係る冷熱生成方法によれば、メイン吸着器で生成された吸着熱を用いて再生アシスト吸着器を加熱してアシスト再生するので、アシスト再生用の熱源を別途必要とせず、熱源の利用量を少なくすることができる。 According to the cold heat generation method according to the sixth aspect, since the regeneration assist adsorber is heated and assisted regeneration is performed using the adsorption heat generated by the main adsorber, a heat source for assist regeneration is not required separately, The usage amount can be reduced.
また、再生アシスト吸着器で吸着してメイン吸着器を第2再生するので、メイン吸着器からより多くの熱媒を脱離させることができる。このように、再生アシスト吸着器を用いることにより、効率よく冷熱生成を行うことができる。 Further, since the main adsorber is second regenerated by being adsorbed by the regeneration assist adsorber, more heat medium can be desorbed from the main adsorber. Thus, by using the regeneration assist adsorber, it is possible to efficiently generate cold heat.
また、請求項6に係る冷熱生成方法によれば、第1再生後に再生アシスト吸着器を用いてメイン吸着器の第2再生を行うので、メイン吸着器の再生をすべて再生アシスト吸着器で行う必要がない。したがって、再生アシスト吸着器に求められる吸着量を少なくすることができ、小容量の再生アシスト吸着器で効率的にメイン吸着器の再生を補助することができる。 Further, according to the cold heat generation method according to claim 6, since the second regeneration of the main adsorber is performed using the regeneration assist adsorber after the first regeneration, it is necessary to perform all regeneration of the main adsorber with the regeneration assist adsorber. There is no. Therefore, the amount of adsorption required for the regeneration assist adsorber can be reduced, and regeneration of the main adsorber can be efficiently assisted with a small capacity regeneration assist adsorber.
請求項7に係る冷熱生成方法は、前記メイン吸着器は、第1メイン吸着器及び第2メイン吸着器を有し、前記第1メイン吸着器での前記冷熱生成時に、前記第2メイン吸着器の前記第1再生及び前記第2再生を行うと共に、前記第2メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器の前記アシスト再生を行い、前記第2メイン吸着器での前記冷熱生成時に、前記第1メイン吸着器の前記第1再生及び前記第2再生を行うと共に、前記第1メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器の前記アシスト再生を行うものである。 The cold heat generation method according to claim 7, wherein the main adsorber includes a first main adsorber and a second main adsorber, and the second main adsorber is generated during the cold heat generation in the first main adsorber. The first regeneration and the second regeneration are performed, and the assist regeneration of the regeneration assist adsorber is performed at the time of the first regeneration of the second main adsorber, and the cold heat is generated at the second main adsorber. The first regeneration and the second regeneration of the first main adsorber are performed, and the assist regeneration of the regeneration assist adsorber is performed at the time of the first regeneration of the first main adsorber.
請求項7に係る冷熱生成方法によれば、第1メイン吸着器と第2メイン吸着器の冷熱生成と第1再生、第2再生とを交互に行うことにより、連続した冷熱生成を行うことができる。また、再生アシスト吸着器のアシスト再生は、第1メイン吸着器の第1再生時、及び第2メイン吸着器の第1再生時に行われる。このように、再生アシスト吸着器の再生を行うことにより、1つの再生アシスト吸着器を第1メイン吸着器及び第2メイン吸着器の第2再生に用いることができる。 According to the cold heat generation method according to claim 7, continuous cold heat generation can be performed by alternately performing the cold heat generation of the first main adsorber and the second main adsorber and the first regeneration and the second regeneration. it can. Further, the assist regeneration of the regeneration assist adsorber is performed at the first regeneration of the first main adsorber and at the first regeneration of the second main adsorber. Thus, by performing regeneration of the regeneration assist adsorber, one regeneration assist adsorber can be used for the second regeneration of the first main adsorber and the second main adsorber.
本発明は上記構成としたので、効率的に冷熱生成が可能な吸着式ヒートポンプ及び冷熱生成方法を得ることができる。 Since the present invention has the above-described configuration, an adsorption heat pump and a cold heat generation method capable of efficiently generating cold heat can be obtained.
図1には、本発明の実施形態に係る吸着式ヒートポンプ10が示されている。吸着式ヒートポンプ10は、蒸発器12、高温蒸発器13、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16、再生アシスト吸着器18、及び凝縮器20を備えている。
FIG. 1 shows an
吸着式ヒートポンプ10は、さらに制御部72(図2参照)を備えている。制御部72はCPU、メモリ、バルブを切り替えるドライバ等を含んで構成されている。制御部72は、予め記録されたプログラムに基づいて後述するバルブを切り替えることで、吸着式ヒートポンプ10を作動させる。
The
蒸発器12は、内部に熱媒である流体を有し、熱媒を蒸発させ、その際の気化熱により外部からエネルギー(熱量)を吸収する動作(冷熱生成)を行うことが可能である。本実施形態では、熱媒として水を用いる。
The
蒸発器12内には、配管PAが配設されており、配管PAは冷熱機器70に接続されている。配管PA内は熱交換用の流体(本実施形態では水)で満たされており、不図示のポンプによって配管PA内を熱交換流体が循環することにより、蒸発器12で生成した冷熱が冷熱機器70に供給される。
A pipe PA is disposed in the
凝縮器20は、送られてくる熱媒(気相状態)を凝縮させ、凝縮熱を外部に放出する動作(温熱生成)を行う。凝縮器20内には、配管PBが配設されており、配管PBは冷却部71に接続されている。配管PB内は熱交換用の流体(本実施形態では水)で満たされており、不図示のポンプによって配管PB内を熱交換流体が循環することにより、凝縮器20内を所定の温度に維持し、凝縮器20へ送られた蒸気を凝縮させる。
The
凝縮器20は、蒸発器12及び高温蒸発器13と配管29を介して接続されている。配管29には、液バルブVLが設けられている。配管29の一端側は、凝縮器20に接続され、他端側は、蒸発器12側に接続される配管29Aと高温蒸発器13側に接続される配管29Bとに分岐されている。液バルブVLは、配管29の分岐部に対する凝縮器20側に設けられている。また、配管29Bには、ポンプPが設けられている。液バルブVLは、制御部72と接続され、適宜開閉されて、凝縮器20から蒸発器12、高温蒸発器13へ水を送出する。高温蒸発器13へ水を送出する際には、ポンプPも作動させる。
The
高温蒸発器13内には、熱交換流体(本実施形態では水)が貯留されている。高温蒸発器13内の水は、不図示の熱源により加熱されて水蒸気が生成される。生成された水蒸気は、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16へ適宜供給される。
A heat exchange fluid (water in this embodiment) is stored in the high-
第1メイン吸着器14内には吸着材14A及び伝熱タンク14Bが配置され、第2メイン吸着器16内には吸着材16A及び伝熱タンク16Bが配置されている。吸着材14A、16Aは、熱媒として気相の水を吸着,脱離するものであり、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト等を用いることができる。吸着材14A、16Aは、後述する冷熱生成モード時には、蒸発器12からの熱媒を吸着し、第1、第2再生モード時には吸着した熱媒を脱離する。伝熱タンク14B、16Bは、吸着材14A、16Aとは隔壁を介して熱交換可能とされ、熱媒としての水を貯留可能とされている。
An adsorbent 14A and a
再生アシスト吸着器18内にはアシスト吸着材18A及び伝熱タンク18Bが配置されている。アシスト吸着材18Aは、熱媒として気相の水を吸着/脱離するものであり、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト等を用いることができる。なお、アシスト吸着材18Aとしては、吸着材14A、16Aとは異なる吸着特性を有するものが選択される。アシスト吸着材18Aは、後述する第1再生モード時には吸着した熱媒を脱離する。また、第2再生モード時には、吸着材14A、16Aからの熱媒を吸着する。伝熱タンク18Bは、アシスト吸着材18Aとは隔壁を介して熱交換可能とされ、熱媒としての水を貯留可能とされている。
In the regeneration assist
蒸発器12は、第1メイン吸着器14の吸着材14Aが収容されている空間(以下、この空間を「吸着材空間14R」という)、及び、第2メイン吸着器16の吸着材16Aが収容されている空間(以下、この空間を「吸着材空間16R」という)と、配管22を介して接続されている。配管22は、第1メイン吸着器14と接続される配管22A、第2メイン吸着器16に接続される配管22Bに分岐されており、配管22AにはバルブV11が設けられており、配管22BにはバルブV12が設けられている。図2に「示されるように、バルブV11、V12は、制御部72と接続されており、制御部72によって開閉が制御されている。バルブV11、V12を開放することにより、蒸発器12から第1メイン吸着器14の吸着材空間14R、第2メイン吸着器16の吸着材空間16Rへの熱媒(気相状態)の移動が可能となる。
The
高温蒸発器13は、第1メイン吸着器14の伝熱タンク14B、第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bと、配管T1で接続されている。配管T1は、伝熱タンク14Bと接続される配管T1A、第2メイン吸着器16に接続される配管T1Bに分岐されており、配管T1AにはバルブV2が設けられており、配管T1BにはバルブV1が設けられている。バルブV1、V2は、制御部72と接続されており(図2参照)、制御部72によって開閉が制御されている。バルブV1、V2を開放することにより、高温蒸発器13から第1メイン吸着器14の伝熱タンク14B、第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bへの熱媒(気相状態)の移動が可能となる。
The
第1メイン吸着器14の吸着材空間14R、及び、第2メイン吸着器16の吸着材空間16Rは、配管24を介して再生アシスト吸着器18の吸着材18Aが収容されている空間(以下、この空間を「吸着材空間18R」という)と接続されている。配管24は、一端が吸着材空間18Rに接続されており、中間部で吸着材空間14Rに接続される配管24Aと、吸着材空間16Rに接続される配管24Bに分岐されている。配管24AにはバルブV3が設けられ、配管24BにはバルブV4が設けられ、配管24A、24Bが合流した配管24にはバルブV5が設けられている。バルブV3〜5は、制御部72と接続されており、制御部72によって開閉が制御されている。
The
第1メイン吸着器14の伝熱タンク14B、及び、第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bは、配管T2を介して再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bと接続されている。配管T2は、一端が伝熱タンク18Bに接続されており、中間部で伝熱タンク14Bに接続される配管T2Aと、伝熱タンク16Bに接続される配管T2Bに分岐されている。配管T2AにはバルブV6が設けられ、配管T2BにはバルブV7が設けられている。バルブV6、V7は、制御部72と接続されており、制御部72によって開閉が制御されている。
The
配管24のバルブV3及びV4とバルブV5の間には、配管26の一端が接続されている。配管26の他端は、凝縮器20と接続されている。配管26には、バルブV8が設けられている。バルブV8は、制御部72と接続されており、制御部72によって開閉が制御されている。
One end of the
再生アシスト吸着器18の吸着材空間18Rは、配管28を介して凝縮器20と接続されている。配管28には、バルブV10が設けられている。バルブV10は、制御部72と接続されており、制御部72によって開閉が制御されている。
The
再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bは、配管T3を介して凝縮器20と接続されている。配管T3には、バルブV9が設けられている。バルブV9は、制御部72と接続されており(図2参照)、制御部72によって開閉が制御されている。
The
本実施形態では、上記のように、蒸発器12と再生アシスト吸着器18の間に、第1メイン吸着器14と第2メイン吸着器16が並列的に配置されている。したがって、第1メイン吸着器14を冷熱生成用に用いている時に第2メイン吸着器16を再生し、第2メイン吸着器16を冷熱生成用に用いているときに第1メイン吸着器14を再生することにより、連続した冷熱生成を行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the first
なお、本実施形態において、冷却部71で冷却される熱交換流体の温度は常温Tmとする。また、高温蒸発器13で生成されて送出される水蒸気の温度は60℃〜90℃程度が想定されており、この温度が吸着材14A、16Aを再生する際のメイン再生温度Thとなる。本実施形態では、常温Tmを35℃程度、冷熱温度Tlを20℃程度、メイン再生温度Thを80℃程度とする。
In the present embodiment, the temperature of the heat exchange fluid cooled by the cooling unit 71 is normal temperature Tm. Further, the temperature of water vapor generated and sent out by the high-
ここで、第1メイン吸着器14内の吸着材14A、第2メイン吸着器16内の吸着材16Aによる熱媒の吸着と脱離について説明する。
Here, adsorption and desorption of the heat medium by the adsorbent 14A in the first
図3には、相対圧φ(吸着材の圧力と飽和蒸気圧の比)と吸着材の吸着量qとの関係(吸着特性)の一例を示すグラフ(吸着等温線)が示されている。吸着材による吸着量は、相対圧φによって変化するので、この相対圧φを変化させることにより、吸着材による熱媒の吸着、及び吸着材からの熱媒の脱離を行うことができる。相対圧φの変化に対応する吸着材による吸着量の差Δqが大きいほど、効率的に冷熱生成を行うことができる。 FIG. 3 shows a graph (adsorption isotherm) showing an example of a relationship (adsorption characteristic) between the relative pressure φ (the ratio between the adsorbent pressure and the saturated vapor pressure) and the adsorbent adsorption amount q. Since the amount of adsorption by the adsorbent varies depending on the relative pressure φ, the heat medium can be adsorbed by the adsorbent and desorbed from the adsorbent by changing the relative pressure φ. The larger the difference Δq in the amount of adsorption by the adsorbent corresponding to the change in the relative pressure φ, the more efficiently cold heat can be generated.
上記の相対圧φは、温度に依存するため、熱媒を脱離させるときの温度(再生温度Th)が低いと、吸着量差Δqが小さくなる。図4には、図3の吸着特性を有する吸着材の再生温度を80℃から5℃ずつ低下させたときの吸着量差Δqをプロットしたグラフが示されている。図4に示されるように、再生温度が低下すると、吸着量差Δqが小さくなり、冷熱生成を効率よく行うことが難しい。一方、吸着材の再生に工場やその他各種の排熱を用いることが効率的な冷熱生成には求められる。 Since the above relative pressure φ depends on the temperature, the adsorption amount difference Δq becomes small when the temperature at which the heat medium is desorbed (regeneration temperature Th) is low. FIG. 4 shows a graph in which the adsorption amount difference Δq is plotted when the regeneration temperature of the adsorbent having the adsorption characteristics shown in FIG. 3 is decreased by 5 ° C. from 80 ° C. As shown in FIG. 4, when the regeneration temperature is lowered, the adsorption amount difference Δq is reduced, and it is difficult to efficiently generate cold. On the other hand, it is required for efficient cold heat generation to use a factory and various other exhaust heat for regeneration of the adsorbent.
冷熱生成モードの間、上記の特性を有する吸着材14A(または「吸着材16A」、以下、括弧内に第2メイン吸着器16に対応するものを併記している)を備えた第1メイン吸着器14の吸着材空間14R(第2メイン吸着器16の吸着材空間16R)は、蒸発器12と連通され、蒸発器12から蒸発した熱媒を吸着している。このとき、蒸発器12では冷熱生成が行われている。第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)内の温度を常温Tmとし、蒸発器12内の冷熱温度を常温Tmよりも低い冷熱温度Tlとすると、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の相対圧φ2は、式1で表わされる。
During the cold heat generation mode, the first main adsorption provided with the adsorbent 14A having the above characteristics (or “adsorbent 16A”, hereinafter, the one corresponding to the second
φ2 = 温度Tlでの飽和蒸気圧/温度Tmでの飽和蒸気圧 …(式1) φ2 = saturated vapor pressure at temperature Tl / saturated vapor pressure at temperature Tm (Equation 1)
図3に示された吸着特性を有する吸着材を吸着材14A、16Aとして使用した場合、冷熱温度Tl=20℃、常温Tm=35℃で、相対圧φ2=0.4とすると、吸着材当たり(単位質量当たり)の熱媒吸着量q0a=0.3程度となる。
When the adsorbent having the adsorption characteristics shown in FIG. 3 is used as the
また、本実施形態では、冷熱生成モードの間、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の吸着熱による蒸気を再生アシスト吸着器18に送るため、伝熱タンク14B(伝熱タンク16B)と再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bとを接続する。この時の伝熱タンク18Bの温度をアシスト再生温度Taとし、吸着材14A(吸着材16A)の吸着時の平衡温度をTbとすると、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の吸着材14A(吸着材16A)の相対圧φ4は、式2で表わされる。
Moreover, in this embodiment, in order to send the vapor | steam by the adsorption | suction heat of the 1st main adsorption device 14 (2nd main adsorption device 16) to the regeneration
φ4 = 温度Taでの飽和蒸気圧/平衡温度Tbでの飽和蒸気圧 …(式2) φ4 = saturated vapor pressure at temperature Ta / saturated vapor pressure at equilibrium temperature Tb (Equation 2)
図3に示された吸着特性を有する吸着材を吸着材14A、16Aとして使用した場合、再生アシスト温度Ta=45℃、平衡温度Tb=70℃で、相対圧φ4=0.3とすると、吸着材当たりの熱媒吸着量q0b=0.2程度となる。
When the adsorbent having the adsorption characteristics shown in FIG. 3 is used as the
吸着材14A、16Aが吸着した熱媒を脱離する動作を再生といい、本実施形態では、第1再生、第2再生の2段階で再生が行われる。第1再生では、第1メイン吸着器14の吸着材14A(第2メイン吸着器16の吸着材16A)は凝縮器20と連通される。また、第1メイン吸着器14の伝熱タンク14B(第2メイン吸着器16の伝熱タンク16B)は高温蒸発器13と連通される。このとき、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)内の温度を再生温度Thとし、凝縮器20内の温度を常温Tmとすると、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の相対圧φ1は、式3で表わされる。
The operation of desorbing the heat medium adsorbed by the
φ1 = 温度Tmでの飽和蒸気圧/温度Thでの飽和蒸気圧 …(式3) φ1 = saturated vapor pressure at temperature Tm / saturated vapor pressure at temperature Th (Equation 3)
図3に示される吸着特性を有する吸着材を吸着材14A、16Aとして使用した場合、再生温度Th=80℃、常温Tm=35℃で、相対圧φ1=0.1とすると、吸着材当たりの熱媒吸着量q1=0.08程度となる。相対圧φ2で吸着を行った吸着材14A、16Aからは、q0aとq1の差分Δq1a=0.22の熱媒が脱離される。
When the adsorbent having the adsorption characteristics shown in FIG. 3 is used as the
第2再生では、第1メイン吸着器14の吸着材14A(第2メイン吸着器16の吸着材16A)が再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aと連通される。このとき、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)内の温度は再生温度Thであり、再生アシスト吸着器18内の温度は常温Tmである。この時の第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の相対圧φ5は、式4で表わされる。
In the second regeneration, the adsorbent 14A of the first main adsorber 14 (adsorbent 16A of the second main adsorber 16) communicates with the assist adsorbent 18A of the regeneration assist
φ5=温度Tmでの再生アシスト吸着器の平衡圧力/温度Thでの飽和蒸気圧…式4) φ5 = Regenerative assist adsorber equilibrium pressure at temperature Tm / saturated vapor pressure at temperature Th (Equation 4)
ここで、再生アシスト吸着器18内の温度は常温Tmであり、飽和蒸気圧は凝縮器20における飽和蒸気圧と同じである。同じ常温Tm下では、アシスト吸着材18Aにより、再生アシスト吸着器18内の平衡圧力は常温Tmでの飽和蒸気圧よりも低くなる。したがって、相対圧φ5は、相対圧φ1よりも小さくなる。図3に示される吸着特性を有する吸着材を吸着材14A、16Aとして使用した場合、相対圧φ5=0.05とすると、吸着材当たりの熱媒吸着量q2=0.05程度となり、吸着材14A、16Aからは、q1とq2の差分Δq2=0.03程度の熱媒がさらに脱離される。
Here, the temperature in the regeneration assist
以上のように、冷熱生成時には多くの熱媒を吸着し、再生時には吸着した熱媒をできるだけ多く脱離させることにより、効率のよい冷熱生成を行うことができる。すなわち、冷熱生成時における吸着材による吸着量q0と、再生時における吸着材の吸着量q2の差Δq0=Δq1a+Δq2が大きいほど、効率的に冷熱生成を行うことができる。 As described above, efficient heat generation can be performed by adsorbing a large amount of heat medium during cold heat generation and detaching as much of the adsorbed heat medium as possible during regeneration. That is, as the difference Δq0 = Δq1a + Δq2 between the amount of adsorption q0 by the adsorbent during cold heat generation and the amount of adsorption q2 of the adsorbent during regeneration increases, cold heat generation can be performed more efficiently.
次に、再生アシスト吸着器18内のアシスト吸着材18Aによる熱媒の吸着及び脱離(アシスト再生)について説明する。
Next, heat medium adsorption and desorption (assist regeneration) by the assist adsorbent 18A in the regeneration assist
アシスト吸着材18Aから熱媒を脱離させるアシスト再生は、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の第1再生時に行われる。このとき、伝熱タンク14B(伝熱タンク16B)から再生アシスト吸着器18内の伝熱タンク18Bに供給された熱媒の蒸気が凝縮されて液相になるときの凝縮熱により再生アシスト吸着器18内が加熱され、再生アシスト吸着器18内はアシスト再生温度Taとなる。再生アシスト吸着器18(アシスト吸着材18A)は凝縮器20と連通状態とされる。このときの再生アシスト吸着器18の相対圧φ3は、式5で表される。
The assist regeneration for detaching the heat medium from the assist adsorbent 18A is performed during the first regeneration of the first main adsorber 14 (second main adsorber 16). At this time, the regeneration assist adsorber is generated by the heat of condensation when the vapor of the heat medium supplied from the
φ3 = 温度Tmでの飽和蒸気圧/温度Taでの飽和蒸気圧 …(式5) φ3 = saturated vapor pressure at temperature Tm / saturated vapor pressure at temperature Ta (Formula 5)
図5には、相対圧とアシスト吸着材18Aの吸着量の関係(吸着特性)の一例を示すグラフ(吸着等温線)が示されている。当該吸着特性を有するアシスト吸着材18Aを使用した場合、常温Tm=35℃、アシスト再生温度Ta=45℃で、相対圧φ3=0.58とすると、吸着材当たりの熱媒吸着量q5=0.04程度となる。 FIG. 5 shows a graph (adsorption isotherm) showing an example of the relationship (adsorption characteristic) between the relative pressure and the adsorption amount of the assist adsorbent 18A. When the assist adsorbent 18A having the adsorption characteristics is used, if the relative temperature φ3 = 0.58 at the normal temperature Tm = 35 ° C., the assist regeneration temperature Ta = 45 ° C., the heat medium adsorption amount q5 = 0 per adsorbent. .04 or so.
一方、アシスト吸着材18Aは、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の第2再生時に、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16から脱離された熱媒を吸着(アシスト吸着)する。第2再生時には、伝熱タンク18Bは、凝縮器20と接続され、再生アシスト吸着器18内の温度は常温Tmとなる。
On the other hand, the assist adsorbent 18A adsorbs the heat medium desorbed from the first
このとき、再生アシスト吸着器18では、熱媒の吸着が行われ、図5に示される吸着特性を有する吸着材をアシスト吸着材18Aとして使用すると、吸着量が0.35程度となるまで吸着が進む。
At this time, in the regeneration assist
上記の例では、アシスト吸着材18Aでの吸着差Δq5=0.31となる。吸着量差Δq5が大きいほど、効率よくアシスト吸着材18Aを用いることができるため、アシスト吸着材18Aとしては、相対圧φ3から0.1〜0.2程度高い相対圧で大きな吸着量差を有するもの(立ち上がり傾斜の大きいもの)を選択することが好ましい。 In the above example, the adsorption difference Δq5 = 0.31 at the assist adsorbent 18A. Since the assist adsorbent 18A can be used more efficiently as the adsorption amount difference Δq5 is larger, the assist adsorbent 18A has a larger adsorption amount difference at a relative pressure higher by about 0.1 to 0.2 from the relative pressure φ3. It is preferable to select one having a large rising slope.
次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10の運転処理について説明する。吸着式ヒートポンプ10の運転処理においては、第1メイン吸着器14及び第2メイン吸着器16の一方の冷熱生成モード時に、他方が第1再生モード、第2再生モードになり、冷熱生成モードと第1再生モード、第2再生モードとが交互に繰り返されて、連続した冷熱生成が行われる。以下、第1メイン吸着器14の冷熱生成モードを冷熱生成第1モード、第2メイン吸着器16の冷熱生成モードを冷熱生成第2モードという。また、第1メイン吸着器14の第1再生モード、第2再生モードを第1再生第1モード、第2再生第1モードといい、第2メイン吸着器16の第1再生モード、第2再生モードを第1再生第2モード、第2再生第2モードという。
Next, the operation process of the
吸着式ヒートポンプ運転処理は、制御部72によって実行される。ユーザーから制御部72へ処理開始指示が入力されると、図6に示す吸着式ヒートポンプ運転処理が実行される。
The adsorption heat pump operation process is executed by the
まず、ステップS10において、第1冷熱生成モードの開始が指示される。第1冷熱生成モードの開始は、図7に示されるように、ステップS12でバルブV2、V3、V12を閉鎖させ、ステップS14でバルブV6、V11を開放させる指示により行われる。これにより、蒸発器12と第1メイン吸着器14の吸着材空間14Rとが接続される。蒸発器12では熱媒が蒸発し、蒸発した熱媒が配管22、22Aを経由して第1メイン吸着器14へ移動し、吸着材14Aで吸着される。このとき、蒸発器12内の温度は、冷熱温度Tlである。また、第1メイン吸着器14の伝熱タンク14Bは再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bと接続され、吸着材14Aの吸着熱により加熱されて伝熱タンク14B内の蒸気が再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bへ送出される。第1メイン吸着器14内の温度は、アシスト再生温度Taである。吸着材14Aは、相対圧φ4で熱媒を吸着する(図13(A)参照)。
First, in step S10, the start of the first cold heat generation mode is instructed. As shown in FIG. 7, the first cold heat generation mode is started by an instruction to close the valves V2, V3, V12 in step S12 and to open the valves V6, V11 in step S14. Thereby, the
次に、ステップS20において、第1再生第2モードの開始が指示される。第1再生第2モードの開始は、図8に示されるように、ステップS22でバルブV5、V7を閉鎖させ、ステップS24でバルブV1、V4、V8を開放させる指示により行われる。これにより、高温蒸発器13と第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bが接続され、高温蒸発器13からの蒸気が凝縮し、第2メイン吸着器16内の温度はメイン再生温度Thとなる。また、第2メイン吸着器16の吸着材空間16Rは凝縮器20と接続され、吸着材16Aが相対圧φ1で再生される。
Next, in step S20, the start of the first reproduction second mode is instructed. As shown in FIG. 8, the first regeneration second mode is started by an instruction to close the valves V5, V7 in step S22 and open the valves V1, V4, V8 in step S24. As a result, the
次に、ステップS30において、アシスト再生の開始が指示される。アシスト再生の開始は、図9に示されるように、ステップS32でバルブV9を閉鎖させ、ステップS34でバルブV10を開放させる指示により行われる。再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bには、第1メイン吸着器14の伝熱タンク14Bから蒸気が送られ、当該蒸気が凝縮し、再生アシスト吸着器18内の温度はアシスト再生温度Taとなる。また、再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aは、凝縮器20(常温Tm)と連通され、アシスト吸着材18Aが相対圧φ3で再生される。
Next, in step S30, the start of assist playback is instructed. As shown in FIG. 9, the assist regeneration is started by an instruction to close the valve V9 in step S32 and open the valve V10 in step S34. Steam is sent from the
次に、ステップS38(図6参照)で所定時間T1が経過したかどうかを判断する。ここでの所定時間T1は、第2メイン吸着器16の吸着材16A及び再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aの再生にかける時間であり、各々の相対圧で吸着材16A、アシスト吸着材18Aを十分再生させることのできる時間を確保することが好ましい。所定時間T1が経過すると、ステップS40に進む。
Next, it is determined whether or not a predetermined time T1 has elapsed in step S38 (see FIG. 6). Here, the predetermined time T1 is the time taken to regenerate the adsorbent 16A of the second
ステップS40において、第2再生第2モードの開始が指示される。第2再生第2モードの開始は、図10に示されるように、ステップS42でバルブV8、V10を閉鎖させ、ステップS44でバルブV5、V9を開放させる指示により行われる。これにより、第2メイン吸着器16の吸着材空間16Rは再生アシスト吸着器18の吸着材空間18Rと連通される。第2メイン吸着器16内は再生温度Thが維持される。一方、再生アシスト吸着器18内の温度は、伝熱タンク18Bに貯留された液相の熱媒が蒸発して冷却され、凝縮器20内と同じ常温Tmとなり、第2メイン吸着器16の吸着材16Aは相対圧φ5で再生される。このとき、再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aは、第2メイン吸着器16からの熱媒を吸着する(図13(B)参照)。
In step S40, the start of the second reproduction second mode is instructed. As shown in FIG. 10, the second regeneration second mode is started by an instruction to close the valves V8 and V10 in step S42 and open the valves V5 and V9 in step S44. As a result, the
次に、ステップS48(図6参照)で所定時間T2が経過したかどうかを判断する。ここでの所定時間T2は、第2メイン吸着器16の吸着材16Aが相対圧φ5で十分に再生することができる時間を確保することが好ましい。所定時間T2が経過すると、ステップS50に進む。
Next, in step S48 (see FIG. 6), it is determined whether or not a predetermined time T2 has elapsed. Here, the predetermined time T2 preferably secures a time during which the adsorbent 16A of the second
ステップS50では、第2冷熱生成モードの開始が指示される。第2冷熱生成モードの開始は、図11に示されるように、ステップS52でバルブV1、V4、V11を閉鎖させ、ステップS54でバルブV7、V12を開放させる指示により行われる。これにより、蒸発器12と第2メイン吸着器16の吸着材空間16Rとが接続される。蒸発器12では熱媒が蒸発し、蒸発した熱媒が配管22、22Bを経由して第2メイン吸着器16へ移動し、吸着材16Aで吸着される。このとき、蒸発器12内の温度は、冷熱温度Tlである。また、第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bは再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bと接続され、吸着材16Aの吸着熱により加熱されて伝熱タンク16B内の蒸気が再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bへ送出される。第2メイン吸着器16内の温度は、アシスト再生温度Taである。吸着材16Aは、相対圧φ4で熱媒を吸着する(図14(A)参照)。
In step S50, the start of the second cold heat generation mode is instructed. As shown in FIG. 11, the second cold heat generation mode is started by an instruction to close the valves V1, V4, V11 in step S52 and open the valves V7, V12 in step S54. Thereby, the
次に、ステップS60において、第1再生第1モードの開始が指示される。第1再生第1モードの開始は、図12に示されるように、ステップS62でバルブV5、V6を閉鎖させ、ステップS64でバルブV3、V8を開放させる指示により行われる。これにより、第1メイン吸着器14内の温度はメイン再生温度Thとなり、凝縮器20(常温Tm)と連通され、吸着材14Aが相対圧φ1で再生される。
Next, in step S60, the start of the first reproduction first mode is instructed. As shown in FIG. 12, the first regeneration first mode is started by an instruction to close the valves V5 and V6 in step S62 and to open the valves V3 and V8 in step S64. Thus, the temperature in the first
次に、ステップS70において、アシスト再生の開始が指示される。アシスト再生の開始は、前述した図9に示される、ステップS32、S34で定義される。再生アシスト吸着器18の伝熱タンク18Bには、第2メイン吸着器16の伝熱タンク16Bから蒸気が送られ、当該蒸気が凝縮し、再生アシスト吸着器18内の温度はアシスト再生温度Taとなる。また、再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aは、凝縮器20(常温Tm)と連通され、アシスト吸着材18Aが相対圧φ3で再生される。
Next, in step S70, the start of assist playback is instructed. The start of assist playback is defined in steps S32 and S34 shown in FIG. Steam is sent from the
次に、ステップS78(図6参照)で所定時間T3が経過したかどうかを判断する。ここでの所定時間T3は、第1メイン吸着器14の吸着材14A、再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aの再生にかける時間であり、各々の相対圧で吸着材14A、アシスト吸着材18Aを十分再生させる時間を確保することが好ましい。所定時間T3が経過すると、ステップS80に進む。
Next, it is determined whether or not a predetermined time T3 has elapsed in step S78 (see FIG. 6). Here, the predetermined time T3 is the time taken to regenerate the adsorbent 14A of the first
ステップS80において、第2再生第1モードの開始が指示される。第2再生第1モードの開始は、図10に示される、ステップS42、S44で定義される。これにより、第1メイン吸着器14の吸着材空間14Rは再生アシスト吸着器18の吸着材空間18Rと連通される。第1メイン吸着器14内は再生温度Thが維持される。一方、再生アシスト吸着器18内の温度は、伝熱タンク18Bに貯留された液相の熱媒が蒸発して冷却され、凝縮器20内と同じ常温Tmとなり、第1メイン吸着器14の吸着材14Aは相対圧φ5で再生される。このとき、再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aは、第1メイン吸着器14からの熱媒を吸着する(図14(B)参照)。
In step S80, the start of the second reproduction first mode is instructed. The start of the second playback first mode is defined in steps S42 and S44 shown in FIG. Thus, the
次に、ステップS88(図6参照)で所定時間T4が経過したかどうかを判断する。ここでの所定時間T2は、相対圧φ5で第1メイン吸着器14の吸着材14Aを十分再生させる時間を確保することが好ましい。所定時間T4が経過すると、ステップS10に戻り、以下の処理を繰り返す。
Next, in step S88 (see FIG. 6), it is determined whether or not a predetermined time T4 has elapsed. Here, it is preferable that the predetermined time T2 secure a time for sufficiently regenerating the adsorbent 14A of the first
以上のように、吸着式ヒートポンプ運転が行われることにより、連続して冷熱生成することができる。 As described above, by performing the adsorption heat pump operation, it is possible to continuously generate cold.
本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16を再生アシスト吸着器と連通させて第2再生を行うので、相対圧φ3を第1再生時の相対圧φ4よりも小さくすることができる。したがって、吸着材14A、16Aからより多くの熱媒を脱離させることができ、効率よく冷熱生成を行うことができる。
In the
また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の第2再生は、第1再生の後に行われる。したがって、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の再生のすべてを再生アシスト吸着器18で行う必要がない。これにより、再生アシスト吸着器18に求められる吸着量を少なくすることができ、再生アシスト吸着器18を小容量のもので、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の再生を補助することができる。
In the
また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の吸着熱を再生アシスト吸着器18の吸着材18Aを再生する際の熱源として利用するので、熱源を別途必要とせず、アシスト再生用の、熱源を少なくすることができる。
Further, in the
また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、再生アシスト吸着器18の再生(アシスト再生)が、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の第1再生時に行われる。したがって、一方のメイン吸着器(第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の一方)が第1再生された後に連続して当該メイン吸着器(第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16の一方)の第2再生を行うことができ再生アシスト吸着器18の再生を時間ロスをなくして効率よく行うことができる。また、2個のメイン吸着器(第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16)を1個の再生アシスト吸着器18で第2再生することができる。
Further, in the
また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、2個のメイン吸着器(第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16)を用い、一方での冷熱処理と他方での再生を交互に行うことで、連続した冷熱生成を行うことができる。
Moreover, in the
また、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10では、第1メイン吸着器14、第2メイン吸着器16、及び再生アシスト吸着器18が凝縮器20と接続され、凝縮器20が蒸発器12、高温蒸発器13と接続されているので、各々からの蒸気を凝縮器20で凝縮させて、蒸発器12、高温蒸発器13へ送ることができる。
In the
なお、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10は、第1メイン吸着器14と第2メイン吸着器16の2個のメイン吸着器を備えたが、連続運転しない場合には、1個のメイン吸着器(例えば、第1メイン吸着器14)のみを備えるものであってもよい。この場合には、1個のメイン吸着器で冷熱生成、第1再生、第2再生を繰り返す。この場合、冷熱生成モード時に第1メイン吸着器14からの吸着熱により再生アシスト吸着器18のアシスト吸着材18Aが再生される。この場合でも、第1メイン吸着器14を再生アシスト吸着器と連通させて第2再生を行うので、相対圧φ5を第1再生時の相対圧φ1よりも小さくすることができ、吸着材14A(16A)からより多くの熱媒を脱離させることができ、効率よく冷熱生成を行うことができる。また、第1メイン吸着器14(または第2メイン吸着器16)の第2再生は、第1再生の後に行われる。したがって、第1メイン吸着器14(または第2メイン吸着器16)の再生のすべてを再生アシスト吸着器18で行う必要がなく、比較的小容量の再生アシスト吸着器18を効率的に使用することができる。
The
さらに、再生アシスト吸着器18の再生の際の熱源として、第1メイン吸着器14(第2メイン吸着器16)の吸着熱を利用するので、効率よく熱を利用することができる。また、アシスト再生用の熱源を別途必要とせず、熱源を少なくすることができる。
Furthermore, since the heat of adsorption of the first main adsorber 14 (second main adsorber 16) is used as a heat source for regeneration of the regeneration assist
なお、上記実施形態において、熱媒としては、たとえば、水やアンモニアを用いることが可能である。また、吸着材14A、16Aとしては、熱媒の吸着及び脱着が可能であれば良く、例えばシリカゲルを用いることが可能である。また、アシスト吸着材18Aとしては、シリカゲルを用いることもできるが、ゼオライト、活性炭、その他の物質を用いることもできる。
In the above embodiment, for example, water or ammonia can be used as the heat medium. Further, as the
図15には、再生アシスト吸着器18を有しない比較例としての吸着式ヒートポンプで冷熱生成を行った場合と、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10で冷熱生成を行った場合の、メイン再生温度Th毎の吸着量差Δqを示すグラフが示されている。いずれの吸着式ヒートポンプにおいても、吸着材14A、16Aとしては図3に示す吸着特性を有するものを用い、アシスト吸着材18Aとしては、図5に示すように、相対圧φ3よりも0.1高い相対圧で大きな吸着量差を持つ吸着特性を有するものを用いた。メイン再生温度Th55℃〜80℃において、5℃ずつ変化させた場合の吸着量差Δqは、低温になるほど、本実施形態の吸着式ヒートポンプ10と比較例の吸着式ヒートポンプの吸着量差Δqの差が開いている。本実施形態の吸着式ヒートポンプ10によれば、メイン再生温度Thが55℃という低温であっても、大きな吸着量差Δqを得ることができる。
FIG. 15 shows the main regeneration temperature Th when the cold generation is performed by the adsorption heat pump as a comparative example having no regeneration assist
10 吸着式ヒートポンプ
12 蒸発器
13 高温蒸発器
14 メイン吸着器
16 メイン吸着器
18 再生アシスト吸着器
20 凝縮器
DESCRIPTION OF
Claims (7)
冷熱生成モード時に前記蒸発器と連通され前記蒸発器からの熱媒を吸着しつつ吸着熱を生成し、第1再生モード時に前記吸着した熱媒をメイン再生温度で脱離して第1再生されるメイン吸着器と、
第2再生モード時に前記第1再生後の前記メイン吸着器から熱媒を吸着して前記メイン吸着器を第2再生し、前記メイン吸着器の冷熱生成モード時に前記メイン吸着器と連通され、前記メイン吸着器の前記吸着熱により加熱されてアシスト再生される、再生アシスト吸着器と、
を備えた吸着式ヒートポンプ。 An evaporator for evaporating the heating medium;
It is communicated with the evaporator in the cold heat generation mode and generates heat of adsorption while adsorbing the heat medium from the evaporator, and is degenerated at the main regeneration temperature for the first regeneration in the first regeneration mode. A main adsorber,
The main adsorber is second regenerated by adsorbing a heat medium from the main adsorber after the first regeneration in the second regeneration mode, and communicated with the main adsorber in the cold heat generation mode of the main adsorber, A regeneration assist adsorber that is heated by the adsorption heat of the main adsorber and is assist regenerated;
Adsorption heat pump with
前記メイン吸着器の冷熱生成モード時に前記熱交換用熱媒を前記メイン吸着器から受け取り、前記再生アシスト吸着器を加熱する伝熱タンクと、
をさらに備えた、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。 A high-temperature evaporator that is connected to the main adsorber, evaporates a heat exchange heat medium and supplies it to the main adsorber, and raises the main adsorber to the main regeneration temperature by heat exchange;
A heat transfer tank that receives the heat exchange heat medium from the main adsorber during the cold heat generation mode of the main adsorber and heats the regeneration assist adsorber;
The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
メイン再生温度で前記吸着した熱媒を前記メイン吸着器から脱離させて前記メイン吸着器を第1再生し、
前記第1再生後に前記メイン吸着器からの熱媒を前記再生アシスト吸着器で吸着して前記メイン吸着器を第2再生する、
冷熱生成方法。 Evaporating the heat medium in the evaporator to generate cold heat, generating heat of adsorption while adsorbing the heat medium in the main adsorber, heating the regeneration assist adsorber with the heat of adsorption, and assist regeneration
The main adsorber is first regenerated by desorbing the adsorbed heat medium from the main adsorber at a main regeneration temperature,
A heat medium from the main adsorber is adsorbed by the regeneration assist adsorber after the first regeneration, and the main adsorber is second regenerated;
Cold heat generation method.
前記第1メイン吸着器での前記冷熱生成時に、前記第2メイン吸着器の前記第1再生及び前記第2再生を行うと共に、前記第2メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器の前記アシスト再生を行い、
前記第2メイン吸着器での前記冷熱生成時に、前記第1メイン吸着器の前記第1再生及び前記第2再生を行うと共に、前記第1メイン吸着器の前記第1再生時に前記再生アシスト吸着器の前記アシスト再生を行う、
請求項6に記載の冷熱生成方法。 The main adsorber has a first main adsorber and a second main adsorber,
The regeneration assist adsorber performs the first regeneration and the second regeneration of the second main adsorber during the cold heat generation in the first main adsorber, and the first regeneration of the second main adsorber. Assist playback of
Performing the first regeneration and the second regeneration of the first main adsorber during the cold heat generation in the second main adsorber, and the regeneration assist adsorber during the first regeneration of the first main adsorber Performing the assist playback of
The cold heat generation method according to claim 6.
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