JP2002295920A - 吸着式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着式ヒートポンプの成績係数を向上させ
る。 【解決手段】 熱媒体を連続的に循環させることなく、
例えば冷房運転時の吸熱行程においては、密閉容器７内
の冷媒湿度を低下させて吸着剤から水分を脱離させなが
ら、室外器２内の熱媒体を第１吸着コア３に供給し、第
１吸着コア３内の熱媒体を室内器１に供給し、冷房運転
時の放熱行程においては、密閉容器７内の冷媒湿度を上
昇させて吸着剤に水分を吸着させながら、吸熱行程時と
逆向きに熱媒体が移動するように、室内器１内の熱媒体
を第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内の熱媒体
を室外器２に供給する。これにより、吸熱行程時におけ
る第１吸着コア３の平均温度と放熱行程時における第１
吸着コア３の平均温度との差（温度振幅）小さくするこ
とができるので、成績係数を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雰囲気中の冷媒湿
度に応じて冷媒を吸着・脱離する吸着剤を有し、低温側
の熱を高温側に移動させる吸着式ヒートポンプに関する
ものであり、空調装置に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】吸着式ヒートポンプを用いた空調装置と
して、例えば特開平５−１２６４３２号公報に記載の発
明では、略真空に保たれた密閉容器（吸着器）内の気相
冷媒を吸着剤にて吸着することにより液相冷媒を蒸発さ
せて、その蒸発潜熱により室内熱交換器に供給する熱媒
体を冷却する。なお、以下、熱媒体と冷媒とを熱交換さ
せる熱交換器を容器内交換器（蒸発・凝縮熱交換器）と
呼ぶ。

【０００３】ところで、吸着剤の吸着能力（吸着量）が
飽和状態になると、吸着作動が停止する。そこで、吸着
剤が飽和すると、吸着剤を加熱することにより吸着して
いた冷媒を脱離させた（再生した）後、再び、冷媒を吸
着させる。なお、吸着剤から脱離した気相冷媒は、容器
内熱交換器にて外気と熱交換されて冷却（凝縮）され
る。

【０００４】以下、吸着剤が吸着作動しているときを吸
着行程と呼び、加熱されて吸着していた冷媒を脱離して
いるときを脱離行程と呼ぶ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸着行程に
おいては、冷媒が蒸発して密閉容器（特に、容器内熱交
換器）の温度が低下するのに対して、脱離行程において
は、冷媒が凝縮して密閉容器（特に、容器内熱交換器及
び液相冷媒）の温度が上昇するため、密閉容器（特に、
容器内熱交換器及び液相冷媒）の温度が吸着行程時と脱
離行程時とで大きく相違する。

【０００６】このため、例えば吸着行程時から脱離行程
時に移行した直後においては、吸着式ヒートポンプに投
入される熱エネルギの一部は、冷媒の脱離（吸着剤の加
熱）のために消費されず、密閉容器（特に、容器内熱交
換器及び液相冷媒の加熱）に消費されるので、吸着式ヒ
ートポンプの成績係数（移動した熱量／投入した熱量）
が低下してしまう。

【０００７】具体的には、吸着行程時において、容器内
熱交換器及びその周囲の液相冷媒温度が１０℃とし、外
気温度が４０℃とすると、吸着行程時から脱離行程時に
移行した直後においては、吸着式ヒートポンプに投入さ
れる熱エネルギは、１０℃の容器内熱交換器及びその周
囲の液相冷媒を４０℃まで上昇させるために消費されて
しまう。

【０００８】本発明は、上記点に鑑み、吸着式ヒートポ
ンプの成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、雰囲気中の
冷媒湿度に応じて冷媒を吸着・脱離する吸着剤（４）を
有し、低温側の熱を高温側に移動させる吸着式ヒートポ
ンプであって、低温側に配置された第１熱交換器（１、
２）と、高温側に配置された第２熱交換器（１、２）
と、吸着剤（４）と熱媒体とを熱交換させる第３熱交換
器（３）と、吸着剤（４）、冷媒及び第３熱交換器
（３）が封入された密閉容器（７）と、密閉容器（７）
内の冷媒湿度を調節する湿度調節手段（１２）とを備
え、密閉容器（７）内の冷媒湿度を下げて吸着剤（４）
が吸着していた冷媒を脱離させるとともに、吸着剤
（４）と熱交換した熱媒体を第１熱交換器（１、２）に
供給し、かつ、第２熱交換器（１、２）にて熱交換した
熱媒体を第３熱交換器（３）に供給する吸熱行程と、密
閉容器（７）内の冷媒湿度を上げて吸着剤（４）に冷媒
を吸着させるとともに、第１熱交換器（１、２）にて熱
交換した熱媒体を第３熱交換器（３）に供給し、かつ、
吸着剤（４）と熱交換した熱媒体を第２熱交換器（１、
２）に供給する放熱行程と、を交互に実行することを特
徴とする。

【００１０】ところで、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプでは、図５（ｂ）に示すように、容器内熱交換器
（蒸発・凝縮熱交換器）Ｈｅは、吸着行程においては低
温側を冷却して吸熱する熱交換器として機能し、脱離行
程においては高温側を放熱する熱交換器として機能す
る。

【００１１】このため、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプにおいて、例えば高温側の温度を４０℃とし、吸
着剤の吸着・脱離作用により作り出すことができる温度
差を３０℃とすると、従来の技術に係る吸着式ヒートポ
ンプにおいては、熱媒体が連続的に循環しているので、
脱離行程時における容器内熱交換器の平均温度は４０℃
となり、吸着行程時における容器内熱交換器の平均温度
は１０℃となる。

【００１２】したがって、吸着行程時における容器内熱
交換器の平均温度と脱離行程時における容器内熱交換器
の平均温度との差は、吸着剤の吸着・脱離作用により作
り出すことができる温度差と等しく、３０℃となる。

【００１３】これに対して、本発明では、熱媒体を連続
的に循環させることなく、例えば吸熱行程においては、
吸着剤（４）と熱交換した熱媒体を第１熱交換器（１、
２）に供給し、かつ、第２熱交換器（１、２）にて熱交
換した熱媒体を第３熱交換器（３）に供給し、放熱行程
においては、吸熱行程時とは逆に、第１熱交換器（１、
２）にて熱交換した熱媒体を第３熱交換器（３）に供給
し、かつ、吸着剤（４）と熱交換した熱媒体を第２熱交
換器（１、２）に供給するので、第３熱交換器（３）
は、熱媒体入口側と出口側とで温度差が発生するような
温度勾配を有する。

【００１４】このため、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプと同様に、例えば高温側の温度を４０℃とし、吸
着剤（４）の吸着・脱離作用により作り出すことができ
る温度差を３０℃とすると、第３熱交換器（３）により
冷却された熱媒体の温度が１０℃となるので、吸熱行程
における第３熱交換器（３）の平均温度は、図５（ａ）
に示すように２５℃となる。

【００１５】一方、放熱行程においては、低温側から吸
熱して温度が上昇した熱媒体が第３熱交換器（３）に供
給されるため、放熱行程における第３熱交換器（３）の
平均温度は、吸熱行程における第３熱交換器（３）の平
均温度に対して、低温側から吸熱したことによる温度上
昇分（例えば、１０°）だけ上昇する。

【００１６】このとき、低温側から吸熱したことによる
温度上昇分が、吸着剤（４）の吸着・脱離作用により作
り出すことができる温度差を超えることはあり得ないの
で、放熱行程における第３熱交換器（３）の平均温度と
吸熱行程における第３熱交換器（３）の平均温度との差
は、吸着剤（４）の吸着・脱離作用により作り出すこと
ができる温度差より小さくなる。

【００１７】したがって、本発明によれば、放熱行程に
おける第３熱交換器（３）の平均温度と吸熱行程におけ
る第３熱交換器（３）の平均温度との差を、従来の技術
に係る吸着式ヒートポンプに比べて小さくすることがで
きるので、第３熱交換器（３）自体の温度上昇に消費さ
れる熱エネルギ量を小さくすることができる。延いて
は、吸着式ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）の向上を
図ることができる。

【００１８】なお、湿度調節手段（１２）は、請求項２
に記載の発明のごとく、冷却することにより雰囲気中の
気相冷媒を吸着し、加熱されることによりその吸着した
水分を脱離する吸着剤（４）を有して構成してもよい。

【００１９】また、湿度調節手段（１２）は、請求項３
に記載の発明のごとく、気相冷媒を吸入圧縮する蒸気圧
縮機（１３）を有して構成してもよい。

【００２０】また、請求項４に記載の発明のごとく、第
３熱交換器（３）を、熱媒体が流通する複数本のチュー
ブ（３ａ）、チューブ（３ａ）の長手方向両端側に配設
されて各チューブ（３ａ）と連通するタンク（３ｂ）、
及び各チューブ（３ａ）間に配設された波状のフィン
（３ｃ）を有して構成し、吸着剤（４）をチューブ（３
ａ）及びフィン（３ｃ）と接触するように充填接着して
もよい。

【００２１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る吸着式ヒートポンプを空調装置に適用した
ものであって、図１は空調装置（吸着式ヒートポンプ）
の模式図である。

【００２３】図１中、１は室内に吹き出す空気と熱媒体
（本実施家形態では、水にエチレングリコール系の不凍
液を混合した流体）とを熱交換する室内熱交換器（以
下、室内器と略す。）であり、２は室外空気と熱媒体と
を熱交換する室外熱交換器（以下、室外器と略す。）で
ある。なお、１ａは室内器１に空気を送風する室内送風
機であり、２ａは室外器２に空気を送風する室外送風機
である。

【００２４】３は熱媒体と吸着剤とを熱交換する第１吸
着コア（第３熱交換器）であり、この第１吸着コア３
は、図２に示すように、熱媒体が流通する複数本のチュ
ーブ３ａ、チューブ３ａの長手方向両端側に配設されて
各チューブ３ａと連通するタンク３ｂ、及び各チューブ
３ａ間に配設された波状のフィン３ｃからなるもので、
チューブ３ａ間の隙間には、チューブ３ａ及びフィン３
ｃと接触するように粒状の吸着剤４が密に充填された状
態で第１吸着コア３に接着固定されている。

【００２５】なお、吸着剤４は、図３に示すように、雰
囲気中（厳密には、吸着剤４の表面近傍における）の冷
媒湿度（関係湿度）に応じて冷媒を吸着・脱離するもの
で、冷媒湿度（関係湿度）が大きくなるほど冷媒（水
分）吸着量が大きくなり、冷媒湿度（関係湿度）が小さ
くなるほど冷媒（水分）吸着量が小さくなる。因みに、
本実施形態では、吸着剤４としてゼオライト又はシリカ
ゲル等の固体吸着剤を使用し、冷媒として水を使用して
いる。

【００２６】また、図１中、５は熱媒体を室内器１、室
外器２及び吸着コア３間で熱媒体を循環（行き来）させ
る熱媒体ディスプレーサ（ポンプ手段）である。そし
て、この熱媒体ディスプレーサ５は、内部のピストン５
ａが紙面左側から右側に移動したときには、吸着コア３
内の熱媒体を置き換えるように、室外器２内の熱媒体を
吸着コア３に供給し、吸着コア３内の熱媒体を室内器１
に供給する。

【００２７】一方、ピストン５ａが紙面右側から左側に
移動したときには、ピストン５ａが左側から右側に移動
したときと逆向きに熱媒体を移動させるように、室内器
１内の熱媒体を吸着コア３に供給し、吸着コア３内の熱
媒体を室外器２に供給する。

【００２８】また、６は第１吸着コア３と同様な構造を
有する第２吸着コアであり、この第２吸着コア６にも第
１吸着コア３と同様に吸着剤４が接着固定されている。
そして、両吸着コア３、６（吸着剤４を含む。）及び冷
媒は、内部が略真空に保持された密閉容器（吸着器）７
内に収納されている。

【００２９】なお、以下、第１吸着コア３に接着固定さ
れた吸着剤４を第１吸着剤と呼び、第２吸着コア６に接
着された吸着剤４を第２吸着剤と呼ぶ。このとき、第１
吸着剤の総吸着能力（総水分吸着量）と第２吸着剤の総
吸着能力（総水分吸着量）とを略同等とすることが望ま
しい。

【００３０】また、８は第２吸着コア６に熱媒体を循環
させるポンプであり、９は第２吸着コア６に循環させる
熱媒体を外気にて冷却するためのラジエータであり、１
０は第２吸着コア６に循環させる熱媒体を加熱する電気
ヒータ（加熱手段）であり、１１は第２吸着コア６にラ
ジエータ９にて冷却された熱媒体を循環させる場合と、
電気ヒータ１０にて加熱された熱媒体を循環させる場合
とを切り替える切り替えバルブである。

【００３１】なお、本実施形態では、第２吸着コア６に
循環させる熱媒体を加熱する加熱手段として電気ヒータ
を採用しているが、本実施形態は、これに限定されるも
のではなく、エンジンやインバータ回路の廃熱等のその
熱源は問わない。

【００３２】次に、本実施形態に係る吸着式ヒートポン
プ（空調装置）の作動を述べる。

【００３３】１．冷房運転 冷房運転時には、以下の吸熱行程を最初に実行した後、
放熱行程と吸熱行程とを所定時間ごとに交互に繰り返し
実行する。

【００３４】１．１冷房運転の吸熱行程 第２吸着コア６にラジエータ９にて冷却された熱媒体を
循環させて第２吸着剤を冷却することにより、第２吸着
剤の関係湿度を上昇させて第２吸着剤に密閉容器７内の
気相冷媒を吸着させる。これにより、密閉容器７内の冷
媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）が低下するので、第１
吸着剤は密閉容器７中に吸着していた冷媒を脱離する。
このとき、第１吸着剤から脱離する冷媒は、吸着行程時
とは逆に、蒸発潜熱に相当する熱量を第１吸着剤から奪
うので、第１吸着剤の温度が低下し、第１吸着コア３内
の熱媒体が冷却される。以下、この第１吸着剤の作動を
脱離吸熱作動と呼ぶ。

【００３５】そして、脱離吸熱作動と同時（併行）に、
熱媒体ディスプレーサ５を作動させて、室外器２内の熱
媒体を第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内の熱
媒体を室内器１に供給する（図１の実線で示す矢印参
照）。これにより、室内器１には第１吸着コア３にて冷
却された少なくとも外気温度より低い熱媒体が供給され
るので、室内に吹き出す空気が冷却される。

【００３６】１．２冷房運転の放熱行程 第２吸着コア６に電気ヒータ１０にて加熱された熱媒体
を循環させて第２吸着剤を加熱することにより、第２吸
着剤の関係湿度を低下させて第２吸着剤に吸着していた
冷媒を密閉容器７中に脱離させる。これにより、密閉容
器７内の冷媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）が高くなる
ので、第１吸着剤は密閉容器７内の（第２吸着剤が脱離
した）気相冷媒を吸着する。このとき、第１吸着剤は、
冷媒を吸着する際に凝縮熱に相当する熱量を発し、この
熱により第１吸着コア３内の熱媒体を加熱する。以下、
この第１吸着コア３（第１吸着剤）の作動を吸着発熱作
動と呼ぶ。

【００３７】そして、吸着発熱作動と同時（併行）に、
熱媒体ディスプレーサ５を作動させて、吸熱行程時と逆
向きに熱媒体が移動するように、室内器１内の熱媒体を
第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内の熱媒体を
室外器２に供給する（図１の破線で示す矢印参照）。こ
れにより、室外器２には第１吸着コア３にて加熱（昇
温）された熱媒体が供給されるので、第１吸着コア３に
て熱媒体に与えられた熱が外気中に放熱される。

【００３８】ここで、放熱行程において外気中に放熱さ
れる熱（気相冷媒を吸着する際に発生する熱）は、元
々、吸熱行程において第１吸着剤から脱離する冷媒が、
室内器１に供給する熱媒体から蒸発潜熱として吸熱した
熱である。

【００３９】したがって、吸熱行程と放熱行程とを交互
に繰り返せば、低温側である室内に吹き出す空気から、
高温側である室外に熱を移動させることができるので、
室内の冷房を行うことができる。

【００４０】２．暖房運転 暖房運転は、冷房運転に対して熱の移動方向を逆向きと
すればよいので、その運転作動も冷房運転時と逆であ
る。つまり、以下の放熱行程を最初に実行した後、吸熱
行程と放熱行程とを所定時間ごとに交互に繰り返し実行
するものである。

【００４１】２．１暖房運転の吸熱行程 第２吸着コア６にラジエータ９にて冷却された熱媒体を
循環させて第２吸着剤を冷却することにより、第２吸着
剤の関係湿度を上昇させて第２吸着剤に密閉容器７内の
気相冷媒を吸着させる。これにより、密閉容器７内の冷
媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）が低下するので、第１
吸着剤は密閉容器７中に吸着していた冷媒を脱離する。
このとき、第１吸着剤から脱離する冷媒は、吸着行程時
とは逆に、蒸発潜熱に相当する熱量を第１吸着剤から奪
うので、第１吸着剤の温度が低下し、第１吸着コア３内
の熱媒体が冷却される。

【００４２】そして、この脱離吸熱作動と同時（併行）
に、熱媒体ディスプレーサ５を作動させて、室内器１内
の熱媒体を第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内
の熱媒体を室外器２に供給する。これにより、室外２に
は第１吸着コア３にて冷却された少なくとも外気温度よ
り低い熱媒体が供給されるので、熱媒体は室外器２にて
外気から熱を吸熱する。

【００４３】２．２暖房運転の放熱行程 第２吸着コア６に電気ヒータ１０にて加熱された熱媒体
を循環させて第２吸着剤を加熱することにより、第２吸
着剤の関係湿度を低下させて第２吸着剤に吸着していた
冷媒を密閉容器７中に脱離させる。これにより、密閉容
器７内の冷媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）が高くなる
ので、第１吸着剤は密閉容器７内の（第２吸着剤が脱離
した）気相冷媒を吸着する。このとき、第１吸着剤は、
冷媒を吸着する際に凝縮熱に相当する熱を発し、この熱
により第１吸着コア３内の熱媒体を加熱する。

【００４４】そして、この吸着発熱作動と同時（併行）
に、熱媒体ディスプレーサ５を作動させて、吸熱行程時
と逆向きに熱媒体が移動するように、室外器２内の熱媒
体を第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内の熱媒
体を室内器１に供給する。これにより、室内器２には第
１吸着コア３にて加熱（昇温）された熱媒体が供給され
るので、第１吸着コア３にて熱媒体に与えられた熱が室
内に吹き出す空気中に放熱される。

【００４５】ここで、放熱行程において外気中に放熱さ
れる熱（気相冷媒を吸着する際に発生する熱）は、元
々、吸熱行程において第１吸着剤から脱離する冷媒が、
室外器２に供給する熱媒体から蒸発潜熱として吸熱した
熱である。

【００４６】したがって、吸熱行程と放熱行程とを交互
に繰り返せば、低温側である室外から、高温側である室
内に熱を移動させることができるので、室内の暖房を行
うことができる。

【００４７】以上に述べた本実施形態に係る吸着式ヒー
トポンプの作動を換言すれば、以下のようになる。

【００４８】すなわち、吸熱行程時に、第１吸着剤から
冷媒を脱離させることにより低温側（冷房時にあっては
室内、暖房時にあっては室外）から吸熱し、その吸熱し
た熱を密閉容器７中の気相冷媒（水蒸気）が有するエン
タルピとして保持した後、放熱行程時に、密閉容器７中
の気相冷媒（水蒸気）を第１吸着剤に吸着させることに
より吸熱行程時に吸熱した熱を密閉容器７中の気相冷媒
（水蒸気）から高温側（冷房時にあっては室外、暖房時
にあっては室内）に放熱させるものである。

【００４９】一方、これら一連の作動を第１吸着コア３
の温度分布の変化に着目して説明すると、以下のように
なる。

【００５０】すなわち、吸熱行程において密閉容器７の
冷媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）を下げると、その温
度分布は、図４の太い実線Ａの状態となる。そして、こ
の状態から熱媒体を移動させると、低温側（冷房時にあ
っては室内、暖房時にあっては室外）から高温側（冷房
時にあっては室外、暖房時にあっては室内）に向かうほ
ど温度が高くなるような温度勾配を維持しつつ、熱媒体
の移動と共にその温度が上昇して図４の細い実線Ｂの状
態になる。

【００５１】因みに、図４のグラフの右側が室外器２側
を示し、図４のグラフの左側は室内器１側を示してい
る。

【００５２】そして、細い実線Ｂの状態から放熱行程に
移行して密閉容器７の冷媒湿度（第１吸着剤の関係湿
度）を上げると第１吸着剤が発熱するので、図４の細い
実線Ｂがそのまま平行移動するように温度が上昇し、図
４の細い破線Ｃ状態となる。そして、この状態から熱媒
体を移動させると、低温側から高温側に向かうほど温度
が高くなるような温度勾配を維持しつつ、熱媒体の移動
と共にその温度が低下して図４の太い破線Ｄの状態にな
る。

【００５３】なお、放熱行程の終了後、密閉容器７の冷
媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）を下げれば、図４の太
い実線の状態に戻る。

【００５４】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。

【００５５】従来の技術に係る吸着式ヒートポンプで
は、図５（ｂ）に示すように、容器内熱交換器（蒸発・
凝縮熱交換器）Ｈｅは、吸着行程においては低温側を冷
却して吸熱する熱交換器として機能し、脱離行程におい
ては高温側を放熱する熱交換器として機能する。

【００５６】このため、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプにおいて、例えば冷房運転時の外気温度を４０℃
とし、吸着剤の吸着・脱離作用により作り出すことがで
きる温度差を３０℃とすると、従来の技術に係る吸着式
ヒートポンプにおいては、熱媒体が連続的に循環してい
るので、脱離行程時における容器内熱交換器の平均温度
は４０℃となり、吸着行程時における容器内熱交換器の
平均温度は１０℃となる。

【００５７】したがって、吸着行程時における容器内熱
交換器の平均温度と脱離行程時における容器内熱交換器
の平均温度との差は、吸着剤の吸着・脱離作用により作
り出すことができる温度差と等しく、３０℃となる。

【００５８】これに対して、本実施形態では、熱媒体を
連続的に循環させることなく、例えば冷房運転時の吸熱
行程においては、室外器２内の熱媒体を第１吸着コア３
に供給し、第１吸着コア３内の熱媒体を室内器１に供給
し、冷房運転時の放熱行程においては、吸熱行程時と逆
向きに熱媒体が移動するように、室内器１内の熱媒体を
第１吸着コア３に供給し、第１吸着コア３内の熱媒体を
室外器２に供給するので、第１吸着器３は、図４に示す
ように、第１吸着コア３の熱媒体入口側と出口側とで温
度差が発生するような温度勾配を有する。

【００５９】このため、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプと同様に、例えば冷房運転時の外気温度を４０℃
とし、第１吸着コア３（第１吸着剤）の吸着・脱離作用
により作り出すことができる温度差を３０℃とすると、
第１吸着コア３により冷却された熱媒体の温度が１０℃
となるので、吸熱行程における第１吸着コア３の平均温
度は、図５（ａ）に示すように２５℃となる。

【００６０】一方、放熱行程においては、室内に吹き出
す空気から吸熱して温度が上昇した熱媒体が第１吸着コ
ア３に供給されるため、放熱行程における第１吸着コア
３の平均温度は、吸熱行程における第１吸着コア３の平
均温度に対して、室内に吹き出す空気から吸熱したこと
による温度上昇分（例えば、１０°）だけ上昇する。

【００６１】このとき、室内に吹き出す空気から吸熱し
たことによる温度上昇分が、第１吸着コア３（第１吸着
剤）の吸着・脱離作用により作り出すことができる温度
差を超えることはあり得ないので、放熱行程における第
１吸着コア３の平均温度と吸熱行程における第１吸着コ
ア３の平均温度との差は、第１吸着コア３（第１吸着
剤）の吸着・脱離作用により作り出すことができる温度
差より小さくなる。

【００６２】したがって、本実施形態によれば、放熱行
程における第１吸着コア３の平均温度と吸熱行程におけ
る第１吸着コア３の平均温度との差を、従来の技術に係
る吸着式ヒートポンプに比べて小さくすることができる
ので、第１吸着コア３自体の温度上昇に消費される熱エ
ネルギ量を小さくすることができる。延いては、吸着式
ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることが
できる。

【００６３】ところで、従来の技術に係る吸着式ヒート
ポンプにおいては、図５（ｂ）に示すように、容器内熱
交換器Ｈｅは、液相冷媒中に浸漬しているとともに、そ
の液面（水位）が変動するので、特に、容器内熱交換器
Ｈｅが凝縮器として機能する脱離行程においては、液面
（水位）が上昇し、容器内熱交換器Ｈｅと吸着剤から脱
離した気相冷媒（水蒸気）との伝熱面積が小さくなり、
容器内熱交換器Ｈｅの凝縮（冷却）能力が低下すると言
う問題が発生する。

【００６４】これに対して、本実施形態では、密閉容器
７内の気相冷媒を吸着・脱離させることにより低温側か
ら高温側に熱を移動させるものであり、凝縮させる必要
がないので、上記のような問題は基本的に存在しない。

【００６５】なお、本実施形態では、脱離吸熱作動と同
時（併行）に、熱媒体ディスプレーサ５を作動させた
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、脱離
吸熱作動の終了後（第１吸着剤の脱離作用及び第２吸着
剤の吸着作用が終了した後）、熱媒体ディスプレーサ５
を作動させてもよい。同様に、吸着発熱作動の終了後
（第１吸着剤の吸着作用及び第２吸着剤の脱離作用が終
了した後）、熱媒体ディスプレーサ５を作動させてもよ
い。

【００６６】（第２実施形態）第１実施形態では、第２
吸着コア６（第２吸着剤）を加熱又は冷却することによ
り、密閉容器７内の冷媒湿度（第１吸着剤の関係湿度）
が調節（制御）される。つまり、第１実施形態では、第
２吸着コア６（第２吸着剤）、ラジエータ９及び電気ヒ
ータ１０等から密閉容器７内の冷媒湿度（第１吸着剤の
関係湿度）を調節する湿度調節手段（図１の一点鎖線で
囲まれた部分）１２を構成した。

【００６７】これに対して、本実施形態は、図６に示す
ように、気相冷媒（水蒸気）を吸入圧縮する蒸気圧縮機
１３、密閉された容器内で冷媒を蒸発又は凝縮させる蒸
発・凝縮器１４、蒸発・凝縮器１４を冷却する送風機１
５、及び蒸気圧縮機１３の吸入側を密閉容器７側に接続
し、吐出側を蒸発・凝縮器１４側に接続させる場合と、
吸入側を蒸発・凝縮器１４側に接続し、吐出側を密閉容
器７側に接続させる場合とを切り替える切り替えバルブ
１６から湿度調節手段１２を構成したものである。

【００６８】そして、密閉容器７の冷媒湿度（第１吸着
剤の関係湿度）を下げるときには、蒸気圧縮機１３の吸
入側を密閉容器７側に接続し、吐出側を蒸発・凝縮器１
４側に接続した状態で送風機１５を稼働させることによ
り、密閉容器７内の気相冷媒を吸引して蒸発・凝縮器１
４にて液化して冷媒を蓄える。

【００６９】一方、密閉容器７の冷媒湿度（第１吸着剤
の関係湿度）を上げるときには、送風機１５を停止した
状態で、蒸気圧縮機１３の吸入側を蒸発・凝縮器１４側
に接続し、吐出側を密閉容器７側に接続することによ
り、蒸発・凝縮器１４内の圧力を下げて液相冷媒を蒸発
させるとともに、その蒸発した気相冷媒を吸引して密閉
容器７に供給する。

【００７０】（第３実施形態）第１、２実施形態では、
連続的に冷房運転又は暖房運転をすることができなかっ
たが、本実施形態では、図７に示すように、第１実施形
態に係る吸着式ヒートポンプを複数機（この例では、２
機）用いて、第１の吸着式ヒートポンプが吸熱行程にあ
るときは、第２の吸着式ヒートポンプを放熱行程の稼働
させ、逆に、第２の吸着式ヒートポンプが吸熱行程にあ
るときは、第１の吸着式ヒートポンプを放熱行程の稼働
させることにより、連続的に冷房運転又は暖房運転をす
ることができるように構成したものである。

【００７１】なお、図７では、第１実施形態に係る吸着
式ヒートポンプを用いたが、本実施形態はこれに限定さ
れるものではなく、第２実施形態に係る吸着式ヒートポ
ンプを用いてもよい。

【００７２】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、吸着剤４としてゼオライト又はシリカゲル等の固体
吸着剤を使用したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、臭化リチウム等の吸収液を含浸させたハイニカ
ム構造体にて吸着剤を構成してもよい。状の吸収体を用
いてもよい。

【００７３】また、上述の実施形態では、冷媒として水
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
アルコール系冷媒、フロン系冷媒や炭化水素系冷媒等を
用いてもよい。

【００７４】また、湿度調節手段１２は、上述の実施形
態に示されたものに限定されるものではなく、その他の
手段にて湿度調節手段１２を構成してもよい。

【００７５】また、上述の実施形態では、熱媒体を第１
吸着コア３内を双方向に流通させたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、切り替えバルブを用いて第１
吸着コア３内を熱媒体が一方向のみ流通するようにして
もよい。

【００７６】また、上述の実施形態では、本発明に係る
吸着式ヒートポンプを冷暖房切り替え可能な空調装置に
適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば冷房のみ若しくは暖房のみの空調装置、又は空調
装置以外の用途にも適用することができる。

【００７７】また、第１実施形態では、ポンプ８が一台
であったが、図８に示すように、２台のポンプ８を切替
運転することにより熱媒体を第２吸着コア６に循環させ
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る吸着式ヒートポン
プの模式図である。

【図２】本発明の実施形態に係る吸着式ヒートポンプに
使用される吸着コアの正面図である。

【図３】吸着剤の吸着量と関係湿度との関係を示す特性
図である。

【図４】本発明の実施形態に係る吸着式ヒートポンプに
おける第１吸着コアの温度分布を説明するための説明図
である。

【図５】（ａ）は本発明の実施形態に係る吸着式ヒート
ポンプの作動説明のための説明図であり、（ｂ）従来の
技術に係る吸着式ヒートポンプの作動説明のための説明
図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る吸着式ヒートポン
プの模式図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る吸着式ヒートポン
プの模式図である。

【図８】本発明のその他の実施形態に係る吸着式ヒート
ポンプの模式図である。

【符号の説明】

１…室内器、２…室外器、３…第１吸着コア、５…熱媒
体ディスプレーサ、６…第２吸着コア、７…密閉容器、
１２…湿度調節手段。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L093 NN04 PP01 PP11 PP20 RR01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気中の冷媒湿度に応じて冷媒を吸着
   ・脱離する吸着剤（４）を有し、低温側の熱を高温側に
   移動させる吸着式ヒートポンプであって、 低温側に配置された第１熱交換器（１、２）と、 高温側に配置された第２熱交換器（１、２）と、 前記吸着剤（４）と熱媒体とを熱交換させる第３熱交換
   器（３）と、 前記吸着剤（４）、前記冷媒及び前記第３熱交換器
   （３）が封入された密閉容器（７）と、 前記密閉容器（７）内の冷媒湿度を調節する湿度調節手
   段（１２）とを備え、 前記密閉容器（７）内の冷媒湿度を下げて前記吸着剤
   （４）が吸着していた冷媒を脱離させるとともに、前記
   吸着剤（４）と熱交換した熱媒体を前記第１熱交換器
   （１、２）に供給し、かつ、前記第２熱交換器（１、
   ２）にて熱交換した熱媒体を前記第３熱交換器（３）に
   供給する吸熱行程と、 前記密閉容器（７）内の冷媒湿度を上げて前記吸着剤
   （４）に冷媒を吸着させるとともに、前記第１熱交換器
   （１、２）にて熱交換した熱媒体を前記第３熱交換器
   （３）に供給し、かつ、前記吸着剤（４）と熱交換した
   熱媒体を前記第２熱交換器（１、２）に供給する放熱行
   程と、 を交互に実行することを特徴とする吸着式ヒートポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記湿度調節手段（１２）は、冷却する
   ことにより雰囲気中の気相冷媒を吸着し、加熱されるこ
   とによりその吸着した水分を脱離する吸着剤（４）を有
   して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   吸着式ヒートポンプ。
3. 【請求項３】 前記湿度調節手段（１２）は、気相冷媒
   を吸入圧縮する蒸気圧縮機（１３）を有して構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の吸着式ヒートポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 前記第３熱交換器（３）は、熱媒体が流
   通する複数本のチューブ（３ａ）、前記チューブ（３
   ａ）の長手方向両端側に配設されて各前記チューブ（３
   ａ）と連通するタンク（３ｂ）、及び各前記チューブ
   （３ａ）間に配設された波状のフィン（３ｃ）を有して
   構成されており、 前記吸着剤（４）は、前記チューブ（３ａ）及び前記フ
   ィン（３ｃ）と接触するように充填接着されていること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
   吸着式ヒートポンプ。