JP2004150791A - Heat pump device and method - Google Patents

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基啓 鈴木
Tetsuo Terajima
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve nonconformity such as requiring a large capacity of hot water storage tank in a conventional thermal energy storage heat pump system wherein a large quantity of hot water is stored inside a hot water storage tank while repeating a cycle of circulating the hot water inside the hot water storage tank and raising its temperature using condensing heat of high-temperature and high-voltage refrigerant gas delivered from a compressor and the hot water is fed through a faucet and the like. <P>SOLUTION: This thermal energy storage heat pump system is provided with a refrigerant passage 1 for circulating a prescribed heat medium, a compression means 2 raising the temperature of the heat medium to be circulated using boosting, a heating object medium passage 6 for circulating a prescribed heating object medium, a heat radiating means 3 raising the temperature of the heating object medium to be circulated using the heat exchange with the temperature-risen heating medium to be circulated and a refrigerant heating means 8 raising the temperature of the heat medium to be circulated and/or the heating object medium to be circulated using a prescribed chemical reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、たとえば、給湯や空調に利用可能なヒートポンプ装置に関する。   The present invention relates to a heat pump device that can be used for hot water supply and air conditioning, for example.

従来の蓄熱ヒートポンプシステムは、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスの凝縮熱を利用して貯湯タンクの内部の湯を循環させて昇温するサイクルを繰り返しながら、貯湯タンクの内部に多量の湯を貯め、この湯を蛇口等を通じて給湯するものである(たとえば特許文献1参照)。   The conventional heat storage heat pump system repeats a cycle of circulating hot water inside the hot water storage tank using the heat of condensation of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the compressor to raise the temperature, while storing a large amount of heat inside the hot water storage tank. Hot water is stored and the hot water is supplied through a faucet or the like (for example, see Patent Document 1).

なお、貯湯タンクの内部の湯を所定温度に昇温させる時間を短縮するため、貯湯タンクに電気ヒータ等の補助加熱源を備えたものがある。
特開平11−193958号公報
Some hot water storage tanks are provided with an auxiliary heating source such as an electric heater in order to shorten the time required to raise the temperature of the hot water in the hot water storage tank to a predetermined temperature.
JP-A-11-193958

しかしながら、このような従来の蓄熱ヒートポンプシステムには、大容量の貯湯タンクが必要になるという課題があった。   However, such a conventional heat storage heat pump system has a problem that a large-capacity hot water storage tank is required.

より具体的に述べると、速やかに給湯を開始するために大容量の貯湯タンクが不可欠となり、設置スペース、貯湯タンクの重量、設置部の耐荷重等の観点から見ると設置上および施工上の困難があったり、貯湯タンクの内部の湯を所定温度に昇温させるまでに時間がかかりすぎてしまうことがあった。   More specifically, a large-capacity hot water storage tank is indispensable to start hot water supply quickly, and it is difficult to install and construct in terms of installation space, weight of the hot water storage tank, load resistance of the installation part, etc. Or it takes too long to raise the temperature of the hot water inside the hot water storage tank to a predetermined temperature.

なお、貯湯タンクに電気ヒータ等の補助加熱源を備える場合、貯湯タンクの内部の湯を電気ヒータ等の補助加熱で急速に昇温させる瞬間型熱供給を実現しようとすると、電気ヒータが大容量化してしまうことが多い。また、熱供給量にかかわらず、供給時には一律に昇温を行うため、エネルギーロスが大きくなりがちであった。   When the hot water storage tank is provided with an auxiliary heating source such as an electric heater, the electric heater has a large capacity to realize instantaneous heat supply in which the hot water inside the hot water storage tank is rapidly heated by the auxiliary heating such as an electric heater. In many cases. Further, regardless of the heat supply amount, since the temperature is uniformly increased during the supply, the energy loss tends to increase.

本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば、大容量の貯湯タンクが不要なヒートポンプ装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and has as its object to provide, for example, a heat pump device that does not require a large-capacity hot water storage tank.

第1の本発明は、所定の熱媒体を流通させる熱媒体流路と、
前記流通させられる熱媒体を、昇圧を利用して昇温する熱媒体昇圧昇温手段と、
所定の被加熱媒体を流通させる被加熱媒体流路と、
前記流通させられる被加熱媒体を、前記流通させられる昇温された熱媒体との熱交換を利用して昇温する被加熱媒体昇温手段と、
前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の化学反応を利用して昇温する化学反応昇温手段とを備えたヒートポンプ装置である。
A first aspect of the present invention provides a heat medium flow path through which a predetermined heat medium flows,
The heat medium to be circulated, a heat medium pressurizing and heating means for raising the temperature using pressurizing,
A heated medium flow path through which a predetermined heated medium flows,
The heated medium to be circulated, a heated medium heating unit that raises the temperature by utilizing heat exchange with the circulated heated medium,
A heat pump device comprising: a chemical reaction heating unit that raises the temperature of the circulated heat medium and / or the circulated heated medium by using a predetermined chemical reaction.

第2の本発明は、前記化学反応昇温手段は、前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の可逆的な発熱反応の反応熱を利用して昇温する第1の本発明のヒートポンプ装置である。   In a second aspect of the present invention, the chemical reaction temperature raising means raises the temperature of the circulated heat medium and / or the circulated heated medium by using reaction heat of a predetermined reversible exothermic reaction. 1 is a heat pump device according to a first aspect of the present invention.

第3の本発明は、所定の作動媒体を貯蔵する作動媒体貯蔵手段をさらに備え、
前記所定の可逆的な発熱反応とは、前記貯蔵されていた所定の作動媒体が所定の吸着材に吸着される反応である第2の本発明のヒートポンプ装置である。
The third aspect of the present invention further includes a working medium storage means for storing a predetermined working medium,
The predetermined reversible exothermic reaction is a heat pump device according to the second aspect of the present invention, in which the stored predetermined working medium is adsorbed by a predetermined adsorbent.

第4の本発明は、前記吸着された所定の作動媒体は、前記所定の可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合以外の場合において、前記所定の吸着材から脱離され、
前記作動媒体貯蔵手段は、前記脱離された所定の作動媒体を再び貯蔵する第3の本発明のヒートポンプ装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the adsorbed predetermined working medium is desorbed from the predetermined adsorbent, except when a temperature increase utilizing the predetermined reversible exothermic reaction is performed,
The working medium storage means is the heat pump apparatus according to the third aspect of the present invention for storing the detached working medium again.

第5の本発明は、前記所定の作動媒体の脱離は、前記流通させられる昇温された熱媒体および/または前記流通させられる昇温された被加熱媒体との熱交換を利用して行われる第4の本発明のヒートポンプ装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the predetermined working medium is detached by utilizing heat exchange with the circulated heated medium and / or the circulated heated medium. This is a fourth embodiment of the heat pump device of the present invention.

第6の本発明は、(A)前記所定の可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合において、前記熱媒体昇圧昇温手段が前記熱媒体流路に関して前記化学反応昇温手段より下流側で前記被加熱媒体昇温手段より上流側に位置するように、前記熱媒体流路を切り替え、(B)それ以外の場合において、前記化学反応昇温手段が前記熱媒体流路に関して前記熱媒体昇圧昇温手段より下流側で前記被加熱媒体昇温手段より上流側に位置するように、前記熱媒体流路を切り替える熱媒体流路切替手段をさらに備えた第2の本発明のヒートポンプ装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, (A) in the case where the temperature is raised by using the predetermined reversible exothermic reaction, the heating medium pressure rising means is provided by the chemical reaction heating means with respect to the heating medium flow path. The heat medium flow path is switched so that it is located on the downstream side upstream of the heated medium temperature raising means. The heat pump according to the second aspect of the present invention, further comprising a heat medium flow path switching means for switching the heat medium flow path so as to be located downstream of the heat medium pressure increasing temperature raising means and upstream of the heated medium temperature increasing means. Device.

第7の本発明は、前記貯蔵されていた所定の作動媒体は、気化または分解されて前記所定の吸着材に吸着される第3の本発明のヒートポンプ装置である。   A seventh aspect of the present invention is the heat pump apparatus according to the third aspect of the present invention, wherein the stored predetermined working medium is vaporized or decomposed and is adsorbed by the predetermined adsorbent.

第8の本発明は、前記所定の作動媒体の気化または分解は、加熱および/または減圧を利用して行われる第7の本発明のヒートポンプ装置である。   An eighth aspect of the present invention is the heat pump apparatus according to the seventh aspect of the present invention, wherein the predetermined working medium is vaporized or decomposed by utilizing heating and / or depressurization.

第9の本発明は、前記昇温された被加熱媒体は、少なくとも一部が蓄積され、
前記加熱は、前記昇温され蓄積された被加熱媒体を利用して行われる第8の本発明のヒートポンプ装置である。
According to a ninth aspect of the present invention, at least a part of the heated medium to be heated is accumulated,
An eighth aspect of the present invention is directed to the heat pump apparatus according to the eighth aspect, wherein the heating is performed by using the heated medium that has been heated and accumulated.

第10の本発明は、前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の有機化合物の水素化反応である第2の本発明のヒートポンプ装置である。   A tenth aspect of the present invention is the heat pump device according to the second aspect, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is a hydrogenation reaction of a predetermined organic compound.

第11の本発明は、前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の炭素系多孔質材料、所定の無機系多孔質材料、所定の吸水性高分子材料の内の何れかに対する水の吸着反応である第2の本発明のヒートポンプ装置である。   In the eleventh invention, the predetermined reversible exothermic reaction is defined as water adsorption to any one of a predetermined carbon-based porous material, a predetermined inorganic-based porous material, and a predetermined water-absorbing polymer material. It is a heat pump apparatus of the second invention, which is a reaction.

第12の本発明は、前記所定の可逆的な発熱反応とは、水素吸蔵能を有する所定の水素吸蔵材料の水素化反応である第2の本発明のヒートポンプ装置である。   A twelfth invention is the heat pump device according to the second invention, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is a hydrogenation reaction of a predetermined hydrogen storage material having a hydrogen storage capacity.

第13の本発明は、前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の無機塩類のアンモニア化反応である第2の本発明のヒートポンプ装置である。   A thirteenth aspect of the present invention is the heat pump device according to the second aspect, wherein said predetermined reversible exothermic reaction is an ammoniating reaction of a predetermined inorganic salt.

第14の本発明は、前記熱媒体流路および/または前記被加熱媒体流路の外側表面には、所定の受熱フィンが設けられており、
前記設けられた所定の受熱フィンの間には、前記所定の吸着材が充填されている第3の本発明のヒートポンプ装置である。
In a fourteenth aspect of the present invention, a predetermined heat receiving fin is provided on an outer surface of the heat medium flow path and / or the heated medium flow path,
The heat pump device according to the third aspect of the present invention is such that the predetermined adsorbent is filled between the provided predetermined heat receiving fins.

第15の本発明は、前記充填されている所定の吸着材には、前記所定の吸着材が有する熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する所定の材料が混合されている第14の本発明のヒートポンプ装置である。   According to a fifteenth aspect of the present invention, the filled predetermined adsorbent is mixed with a predetermined material having a higher thermal conductivity than that of the predetermined adsorbent. Heat pump device.

第16の本発明は、所定の熱媒体流路を利用して所定の熱媒体を流通させる熱媒体流通ステップと、
前記流通させられる熱媒体を、昇圧を利用して昇温する熱媒体昇圧昇温ステップと、
所定の被加熱媒体流路を利用して所定の被加熱媒体を流通させる被加熱媒体流通ステップと、
前記流通させられる被加熱媒体を、前記流通させられる昇温された熱媒体との熱交換を利用して昇温する被加熱媒体昇温ステップと、
前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の化学反応を利用して昇温する化学反応昇温ステップとを備えたヒートポンプ方法である。
A sixteenth aspect of the present invention provides a heat medium circulating step of circulating a predetermined heat medium using a predetermined heat medium flow path,
The heat medium to be circulated, a heat medium pressurizing and heating step of raising the temperature using pressurizing,
A heated medium flowing step of flowing a predetermined heated medium using a predetermined heated medium flow path,
The heated medium to be circulated, a heated medium heating step of increasing the temperature using heat exchange with the circulated heated medium,
A step of raising the temperature of the flowing heat medium and / or the flowing medium to be heated by utilizing a predetermined chemical reaction.

以上述べたところから明らかなように、本発明は、蓄熱ヒートポンプシステムにおいて大容量の貯湯タンクが不要になるという長所を有する。   As is apparent from the above description, the present invention has an advantage that a large-capacity hot water storage tank is not required in the heat storage heat pump system.

以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
はじめに、本発明の実施の形態1における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図である図1を主として参照しながら、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成について説明する。ただし、従来から広く採用されている公知の手段については、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly with reference to FIG. 1, which is a configuration diagram of the heat storage heat pump system according to the first embodiment of the present invention. However, detailed descriptions of well-known means that have been widely used in the past are omitted.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの冷凍サイクルは、冷媒が流通する冷媒流路1と、圧縮手段2と、被加熱媒体流路6を流通する被加熱媒体に対する放熱手段3と、膨張手段4と、冷媒の蒸発手段5とから構成される。   The refrigeration cycle of the heat storage heat pump system according to the present embodiment includes a refrigerant flow path 1 through which a refrigerant flows, a compression means 2, a heat radiation means 3 for a heated medium flowing through a heated medium flow path 6, and an expansion means 4. And refrigerant evaporating means 5.

また、水素吸蔵能を有する水素吸蔵材料に対する水素化・脱水素反応を行う反応器7と、反応熱により冷媒を加熱する冷媒加熱手段8と、反応器7の内部の水素吸蔵材料よりも低温で水素化・脱水素反応が行われる水素吸蔵材料が内部に充填された、反応器7に供給される水素を貯蔵する貯蔵容器9と、貯蔵容器9の内部の水素吸蔵材料を加熱する容器加熱手段10と、貯蔵容器9の内部の水素吸蔵材料を冷却する容器冷却手段11とを備えている。   Further, a reactor 7 for performing a hydrogenation / dehydrogenation reaction on a hydrogen storage material having a hydrogen storage capacity, a refrigerant heating means 8 for heating a refrigerant by reaction heat, and a lower temperature than the hydrogen storage material inside the reactor 7 A storage container 9 for storing hydrogen supplied to the reactor 7 and filled with a hydrogen storage material for performing a hydrogenation / dehydrogenation reaction, and a container heating means for heating the hydrogen storage material inside the storage container 9 10 and container cooling means 11 for cooling the hydrogen storage material inside the storage container 9.

つぎに、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作について説明する。なお、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作について説明しながら、本発明のヒートポンプ方法の一実施の形態についても説明する(その他の実施の形態についても同様である)。   Next, the operation of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described. In addition, while describing the operation of the heat storage heat pump system of the present embodiment, an embodiment of the heat pump method of the present invention will also be described (the same applies to other embodiments).

(1)運転開始時の動作;冷媒の温度が十分に高くない運転開始時のような場合(可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合)においては、圧縮手段2が冷媒流路1に関して冷媒加熱手段8より下流側で放熱手段3より上流側に位置するように、冷媒流路1を切り替える。   (1) Operation at the start of operation: In the case of the start of operation when the temperature of the refrigerant is not sufficiently high (when the temperature is raised using a reversible exothermic reaction), the compression means 2 is connected to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path 1 is switched so that the refrigerant flow path 1 is located downstream of the refrigerant heating means 8 and upstream of the heat radiation means 3.

具体的には、ヒートポンプの運転を開始すると、四つの三方弁を有する三方弁システム18のa側(図1参照)への切り替えにより、冷媒は反応器7の内部を貫通する冷媒流路1に流通した後、圧縮手段2での昇圧を開始する。   Specifically, when the operation of the heat pump is started, the refrigerant is switched to the side a (see FIG. 1) of the three-way valve system 18 having four three-way valves, so that the refrigerant flows into the refrigerant flow path 1 penetrating the inside of the reactor 7. After the circulation, the pressure increase in the compression means 2 is started.

ただし、圧縮手段2の熱容量が大きい等の理由により、流入する冷媒が定格温度に達するまでには時間を要する。   However, it takes time for the flowing refrigerant to reach the rated temperature, for example, because the heat capacity of the compression means 2 is large.

そこで、この間に、容器加熱手段10により大気熱を利用して、貯蔵容器9の内部に充填された水素吸蔵材料からの脱水素反応を行う。ここで脱離した水素は、反応器7に供給され、充填された水素吸蔵材料の水素化反応(発熱)の反応熱を利用して、冷媒を補助的に加熱する。   Therefore, during this time, dehydrogenation reaction from the hydrogen storage material filled in the storage container 9 is performed using atmospheric heat by the container heating means 10. The hydrogen desorbed here is supplied to the reactor 7 and uses the reaction heat of the hydrogenation reaction (heat generation) of the filled hydrogen storage material to supplementarily heat the refrigerant.

発生した反応熱は、圧縮手段2の上流側で冷媒流路1の内部を流通する冷媒に伝熱され、その後、放熱手段3において、冷媒流路1の内部を流通する冷媒と、流路A側から被加熱媒体流路6を通して供給される被加熱媒体(ここでは、水)との熱交換が行われる。 なお、水素吸蔵材料の水素化反応の反応熱を利用しているが、有機化合物(有機化合物の反応系としては、アセトン−イソプロパノール等が用いられる、以下同様)の水素化・脱水素反応や炭素系多孔質材料、無機系多孔質材料、または吸水性高分子材料からなる吸着材に対する水の吸・脱着反応、または無機塩類のアンモニア錯体のアンモニア化・脱離反応等を用いて冷媒を補助的に加熱しても良い。ただし、寒冷地などにおいても作動媒体が凍結してしまったりしないという観点からは、水素化・脱水素反応やアンモニア化・脱離反応等は利便性に優れている。   The generated reaction heat is transferred to the refrigerant flowing inside the refrigerant flow path 1 on the upstream side of the compression means 2, and then, in the heat radiation means 3, the refrigerant flowing inside the refrigerant flow path 1 and the flow path A Heat exchange is performed with a heated medium (here, water) supplied from the side through the heated medium flow path 6. The reaction heat of the hydrogenation reaction of the hydrogen storage material is used. However, the hydrogenation / dehydrogenation reaction of an organic compound (acetone-isopropanol or the like is used as a reaction system of the organic compound, the same applies hereinafter) or carbon Auxiliary refrigerant is supported by the absorption and desorption of water on adsorbents composed of inorganic porous materials, inorganic porous materials, or water-absorbing polymer materials, or the ammoniation and desorption of ammonia complexes of inorganic salts. May be heated. However, from the viewpoint that the working medium does not freeze even in a cold region, the hydrogenation / dehydrogenation reaction, the ammoniaation / desorption reaction, and the like are excellent in convenience.

このようにして冷媒を補助的に加熱することにより、ヒートポンプの運転開始から所定温度の出湯が行われるまでの時間を短縮することが可能となるため、必要な時にすぐに湯を使用できる即湯性に優れた利便性の高い蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。   By supplementarily heating the refrigerant in this way, it is possible to shorten the time from the start of operation of the heat pump to the time when hot water is discharged at a predetermined temperature, so that hot water can be used immediately when needed. It is possible to realize a highly convenient heat storage heat pump system with excellent performance.

また、水素吸蔵合金としては、La、Mn、Mg、Ti、Fe、Ca、V等から構成されるものを用いている。   Further, as the hydrogen storage alloy, an alloy composed of La, Mn, Mg, Ti, Fe, Ca, V and the like is used.

なお、水素貯蔵材料として、水素吸蔵合金を用いているが、炭素系材料を用いても良く、上記と同様の効果が得られる。   Although a hydrogen storage alloy is used as the hydrogen storage material, a carbon-based material may be used, and the same effects as described above can be obtained.

(2)運転継続時の動作;運転継続時や運転停止時のような場合(可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合以外の場合)において、冷媒加熱手段8が冷媒流路1に関して圧縮手段2より下流側で放熱手段3より上流側に位置するように、冷媒流路1を切り替える。     (2) Operation at the time of continuation of operation; in the case of continuation of operation or at the time of operation stop (other than the case where the temperature is raised using a reversible exothermic reaction), the refrigerant heating means 8 The refrigerant flow path 1 is switched so that the refrigerant flow path is located downstream of the compression means 2 and upstream of the heat radiation means 3.

具体的には、その後、圧縮手段2の下流側の冷媒温度が所定温度(60℃)以上に達すると、三方弁システム18のb側(図1参照)への切り替えが行われる。そして、圧縮手段2の下流側に切り替えられた冷媒加熱手段8により、今度は、反応器7の内部に充填された水素吸蔵材料が加熱され、脱水素反応を開始する。このとき、脱離した水素は、貯蔵容器9の内部に充填された水素吸蔵材料と水素化反応を行い、再度貯蔵容器9に貯蔵される。   Specifically, thereafter, when the temperature of the refrigerant downstream of the compression means 2 reaches a predetermined temperature (60 ° C.) or more, the three-way valve system 18 is switched to the side b (see FIG. 1). Then, the hydrogen storage material filled in the reactor 7 is heated by the refrigerant heating means 8 switched to the downstream side of the compression means 2 to start the dehydrogenation reaction. At this time, the desorbed hydrogen performs a hydrogenation reaction with the hydrogen storage material filled in the storage container 9 and is stored again in the storage container 9.

この間に、流路B側から被加熱媒体を供給し、容器冷却手段11により水素化反応の反応熱を被加熱媒体に伝熱する。ここで、予熱された被加熱媒体は、放熱手段3においても、冷媒流路1の内部を流通する冷媒との熱交換が行われる。   During this time, the medium to be heated is supplied from the flow path B side, and the reaction heat of the hydrogenation reaction is transferred to the medium to be heated by the container cooling means 11. Here, the preheated medium is also subjected to heat exchange with the refrigerant flowing inside the refrigerant flow path 1 in the heat radiating means 3.

このように、貯蔵容器9には、ヒートポンプの運転開始時に必要な補助加熱量に相当する水素を貯蔵するための水素吸蔵材料を充填していることから、貯湯タンクの容量を小さくすることが可能となる。具体的には、給湯装置の場合、貯蔵容器9の内部に貯蔵された水素を反応熱量に換算すると、従来の貯湯タンクを有する装置と比較して、保有熱量は1/10以下で良くなる。そして、さらに貯蔵容器9の蓄熱密度も2倍以上に向上し、1/20以下の容積を実現できる。   As described above, since the storage container 9 is filled with the hydrogen storage material for storing hydrogen corresponding to the auxiliary heating amount required at the start of operation of the heat pump, the capacity of the hot water storage tank can be reduced. It becomes. Specifically, in the case of a hot water supply device, when the hydrogen stored in the storage container 9 is converted into a reaction heat amount, the retained heat amount is 1/10 or less as compared with a device having a conventional hot water storage tank. Further, the heat storage density of the storage container 9 is more than doubled, and a volume of 1/20 or less can be realized.

このため、設置スペース、貯蔵容器9の重量、設置部の耐荷重等の設置性、施工性に優れた蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。もちろん、上述の運転開始時に必要な補助加熱量に相当する貯蔵容器9に加えて、速やかに昇温した被加熱媒体(お湯)の供給を開始するために、少量の湯量の貯湯タンクを別途設置しても良い。   Therefore, it is possible to realize a heat storage heat pump system excellent in installation space, weight of the storage container 9, installation resistance such as load resistance of the installation part, and workability. Needless to say, in addition to the storage container 9 corresponding to the auxiliary heating amount necessary at the start of the above-described operation, a hot water storage tank with a small amount of hot water is separately installed in order to immediately start supplying the heated medium (hot water) whose temperature has been raised. You may.

所定温度以上に達すると可逆的な吸熱反応を行う化学反応系を利用することにより、反応器7の再生時に、複雑なシステム、運転方法を必要としない簡易な蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。   By using a chemical reaction system that performs a reversible endothermic reaction when the temperature reaches a predetermined temperature or higher, a simple heat storage heat pump system that does not require a complicated system and operating method when regenerating the reactor 7 can be realized.

なお、本実施の形態では、運転開始時において圧縮手段2が反応器7の下流側にくるが、運転開始時において圧縮手段2が反応器7の上流側にくるようにしても良く、上記と同様の効果が得られるものである。ただし、蒸発手段5の温度を低く抑えてそこでの汲み上げ熱量を十分に確保するためには、運転開始時において圧縮手段2が反応器7の下流側にくる方がより望ましい。これに対して、水素を再度貯蔵容器9に貯蔵するためには、運転継続時や運転終了時において圧縮手段2が反応器7の上流側にくる必要がある(そのために、冷媒流路1の切り替えが必要になった)。   In the present embodiment, the compression means 2 comes to the downstream side of the reactor 7 at the start of operation, but the compression means 2 may come to the upstream side of the reactor 7 at the start of operation. A similar effect can be obtained. However, in order to keep the temperature of the evaporating means 5 low and to secure a sufficient amount of heat pumped there, it is more desirable that the compression means 2 be located downstream of the reactor 7 at the start of operation. On the other hand, in order to store hydrogen in the storage container 9 again, it is necessary that the compression means 2 be located upstream of the reactor 7 at the time of continuation of operation or at the end of operation (for that, the refrigerant flow path 1 Switching was required).

また、反応器7での水素化反応の反応熱を冷媒に伝熱した後、冷媒から被加熱媒体に伝熱を行っているが、被加熱媒体に直接伝熱する構成としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, after the reaction heat of the hydrogenation reaction in the reactor 7 is transferred to the refrigerant, the heat is transferred from the refrigerant to the medium to be heated. However, the structure may be such that the heat is directly transferred to the medium to be heated. A similar effect can be obtained.

また、容器加熱手段10により大気熱を利用して、貯蔵容器9の内部に充填された水素吸蔵材料からの脱水素反応を行っているが、太陽熱、または大気熱、市水の保有熱、または風呂の排熱等を利用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, dehydrogenation reaction is performed from the hydrogen storage material filled in the storage container 9 by using atmospheric heat by the container heating means 10, but the solar heat, the atmospheric heat, the retained heat of city water, or The exhaust heat of the bath may be used, and the same effect as above can be obtained.

また、可逆的な化学反応の発熱反応を、ヒートポンプの運転開始時の補助加熱に利用しているが、外気温の低下等の理由により、蒸発手段5からの汲み上げ熱量が不足する場合の補助加熱に利用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, the exothermic reaction of the reversible chemical reaction is used for auxiliary heating at the start of the operation of the heat pump. However, the auxiliary heating when the amount of heat pumped from the evaporating means 5 is insufficient due to a decrease in outside air temperature or the like. And the same effect as described above can be obtained.

さらに、被加熱媒体として水を用いて、蓄熱ヒートポンプシステムを給湯の用途としているが、被加熱媒体として空気を用いて、暖房の用途としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Furthermore, although the heat storage heat pump system is used for hot water supply using water as the medium to be heated, it may be used for heating using air as the medium to be heated, and the same effects as described above can be obtained.

なお、本発明のヒートポンプ装置は、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムに対応する。また、本発明の熱媒体流路は冷媒流路1に対応し、本発明の熱媒体昇圧昇温手段は圧縮手段2に対応し、本発明の被加熱媒体流路は被加熱媒体流路6に対応し、本発明の被加熱媒体昇温手段は放熱手段3に対応し、本発明の化学反応昇温手段は冷媒加熱手段8に対応する。また、本発明の作動媒体貯蔵手段は、貯蔵容器9に対応する。また、本発明の熱媒体流路切替手段は、三方弁システム18に対応する。   Note that the heat pump device of the present invention corresponds to the heat storage heat pump system of the present embodiment. Further, the heat medium flow path of the present invention corresponds to the refrigerant flow path 1, the heat medium pressurizing and heating means of the present invention corresponds to the compression means 2, and the heated medium flow path of the present invention corresponds to the heated medium flow path 6. The heating medium heating means of the present invention corresponds to the heat radiating means 3, and the chemical reaction heating means of the present invention corresponds to the refrigerant heating means 8. The working medium storage means of the present invention corresponds to the storage container 9. Further, the heat medium flow switching device of the present invention corresponds to the three-way valve system 18.

(実施の形態2)
はじめに、本発明の実施の形態2における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図である図2、および本発明の実施の形態2における蓄熱ヒートポンプシステムの反応器7の部分構成図である図3を主として参照しながら、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成について説明する。
(Embodiment 2)
First, referring mainly to FIG. 2 which is a configuration diagram of a heat storage heat pump system according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 3 which is a partial configuration diagram of a reactor 7 of the heat storage heat pump system according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成は、前述した実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの構成と類似している。そこで、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成については、主として実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの構成と異なる点を説明する。   The configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment is similar to the configuration of the heat storage heat pump system according to the first embodiment described above. Therefore, the configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly on the differences from the configuration of the heat storage heat pump system according to the first embodiment.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムは、水の吸着能を有する吸着材に対する水の吸・脱着反応を行う反応器7と、反応器7に供給される水を貯蔵する貯蔵容器9と、貯蔵容器9の内部を減圧し、水を蒸発させる容器減圧手段13とを備えている。   The heat storage heat pump system according to the present embodiment includes a reactor 7 for performing a water absorption / desorption reaction on an adsorbent having a water adsorption ability, a storage container 9 for storing water supplied to the reactor 7, and a storage container. 9 is provided with a vessel decompression means 13 for decompressing the inside and evaporating water.

また、反応器7は、内部を貫通する被加熱媒体流路6に備えられた受熱フィン群14間に、吸着材15と高熱伝導混合物16とを充填した構成となっている(図3参照)。   Further, the reactor 7 has a configuration in which an adsorbent 15 and a high heat conductive mixture 16 are filled between heat receiving fin groups 14 provided in a heated medium flow path 6 penetrating therethrough (see FIG. 3). .

つぎに、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作について説明する。   Next, the operation of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作は、前述した実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの動作と類似している。そこで、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作については、主として実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの動作と異なる点を説明する。   The operation of the heat storage heat pump system of the present embodiment is similar to the operation of the heat storage heat pump system of the first embodiment. Therefore, the operation of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly on the differences from the operation of the heat storage heat pump system according to the first embodiment.

(1)運転開始時の動作;ヒートポンプの運転を開始すると、三方弁118のa側(図2参照)への切り替えにより、圧縮手段2で昇圧された冷媒は、放熱手段3の内部を貫通する冷媒流路1に流通を開始する。ただし、圧縮手段2の熱容量が大きい等の理由により、流入する冷媒ガスが定格温度に達するまでには時間を要する。   (1) Operation at the time of starting operation: When the operation of the heat pump is started, the refrigerant pressurized by the compression means 2 passes through the inside of the heat radiation means 3 by switching the three-way valve 118 to the side a (see FIG. 2). The circulation to the refrigerant channel 1 is started. However, it takes time for the flowing refrigerant gas to reach the rated temperature, for example, because the heat capacity of the compression means 2 is large.

この間に、容器減圧手段13により貯蔵容器9の内部の水を蒸発させる。ここで蒸発した水は、反応器7に供給され、充填された吸着材15に対する水の吸着熱を利用して、被加熱媒体を補助的に加熱する。   During this time, the water inside the storage container 9 is evaporated by the container pressure reducing means 13. The water evaporated here is supplied to the reactor 7 and supplementarily heats the medium to be heated by utilizing the heat of adsorption of water on the filled adsorbent 15.

具体的には、図3に示されているように、反応器7の内部を貫通する被加熱媒体流路6に備えられた受熱フィン群14間にシリカゲルの吸着材15が充填されており、貯蔵容器9から供給される水蒸気は、吸着材15に吸着され、ここで発熱が起こる。また、発生した反応熱は、上記構成の被加熱媒体加熱手段12において、流路A側から被加熱媒体流路6を通して供給された被加熱媒体(ここでは、空気)との熱交換が行われる。ここで、吸着材15中には、繊維状の銅からなる高熱伝導混合物16が分散配置されており、発生した熱の被加熱媒体への伝熱が促進される。   Specifically, as shown in FIG. 3, an adsorbent 15 of silica gel is filled between heat receiving fin groups 14 provided in the heated medium flow path 6 penetrating the inside of the reactor 7, The water vapor supplied from the storage container 9 is adsorbed by the adsorbent 15, where heat is generated. Further, the generated reaction heat exchanges heat with the heated medium (here, air) supplied from the flow path A side through the heated medium flow path 6 in the heated medium heating means 12 having the above configuration. . Here, a high heat conductive mixture 16 made of fibrous copper is dispersed and arranged in the adsorbent 15, so that the generated heat is transferred to the medium to be heated.

なお、吸着材に対する水の吸・脱着反応を利用しているが、有機化合物の水素化・脱水素反応や水素吸蔵材料の水素化反応の反応熱、または無機塩類のアンモニア錯体のアンモニア化・脱離反応等を用いて冷媒を補助的に加熱してもよい。   In addition, water absorption / desorption reactions on the adsorbent are used. However, the reaction heat of hydrogenation / dehydrogenation of organic compounds or hydrogenation of hydrogen storage materials, or ammoniaation / desorption of ammonia complexes of inorganic salts is used. The refrigerant may be supplementarily heated using a separation reaction or the like.

このようにして、ヒートポンプの運転開始から所定温度の空気供給が行われるまでの時間を短縮することが可能となるため、必要な時にすぐに暖房を行うことができる即暖性に優れた利便性の高い蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。   In this way, it is possible to shorten the time from the start of the operation of the heat pump to the supply of air at a predetermined temperature, so that heating can be performed immediately when needed. The heat storage heat pump system with high cost can be realized.

なお、吸着材として、シリカゲルを用いているが、ゼオライト等の無機多孔質材料、活性炭等の炭素系多孔質材料、あるいはポリアクリルアミド等の吸水性高分子材料を用いても良く、上記と同様の効果が得られる。ただし、吸着材から低温で水を脱離させるためには、活性炭、シリカゲル、ポリアクリルアミドが、特に有効である。   Although silica gel is used as the adsorbent, an inorganic porous material such as zeolite, a carbon-based porous material such as activated carbon, or a water-absorbing polymer material such as polyacrylamide may be used. The effect is obtained. However, activated carbon, silica gel and polyacrylamide are particularly effective for desorbing water from the adsorbent at a low temperature.

また、吸・脱着反応の作動媒体として、水を用いているが、メタノール等を用いても良く、上記と同様の効果が得られる。ただし、作動媒体の供給の観点では、インフラの整備されている水は利便性に優れている。   Further, although water is used as a working medium for the adsorption / desorption reaction, methanol or the like may be used, and the same effects as described above can be obtained. However, from the viewpoint of the supply of working medium, water with infrastructure is excellent.

なお、反応器7の内部の被加熱媒体流路6に受熱フィン群14を設置し、この間に充填した吸着材15中に高熱伝導混合物16が分散配置することにより、伝熱効率が高くなる。   The heat transfer efficiency is increased by disposing the heat receiving fin group 14 in the heated medium flow path 6 inside the reactor 7 and dispersing and distributing the high heat conductive mixture 16 in the adsorbent 15 filled therebetween.

また、容器減圧手段13により、貯蔵容器9の内部を減圧して、水を蒸発させることにより、貯蔵容器9の昇温に伴う放熱量を増加を抑制できる。
かくして、エネルギー消費量の少ない経済性に優れた蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。
In addition, the inside of the storage container 9 is depressurized by the container decompression means 13 to evaporate water, so that an increase in the amount of heat radiation accompanying the temperature rise of the storage container 9 can be suppressed.
Thus, a heat storage heat pump system with low energy consumption and excellent economy can be realized.

(2)運転継続時の動作;その後、圧縮手段2下流の冷媒温度が所定温度(60℃)以上に達すると、三方弁118のb側(図2参照)への切り替えが行われる。そして、冷媒加熱手段8が圧縮手段2の下流側にくるように流路が切り替えられたため、冷媒加熱手段8により反応器7内に充填された吸着材は加熱され、脱水反応が開始される。   (2) Operation during operation continuation; When the refrigerant temperature downstream of the compression means 2 reaches a predetermined temperature (60 ° C.) or higher, the three-way valve 118 is switched to the side b (see FIG. 2). Then, since the flow path is switched so that the refrigerant heating unit 8 is located on the downstream side of the compression unit 2, the adsorbent filled in the reactor 7 is heated by the refrigerant heating unit 8, and the dehydration reaction is started.

このとき、脱離した水は、貯蔵容器9内に凝縮して貯蔵される。また、被加熱媒体流路6が流路B側に切換えられ、放熱手段3において冷媒と被加熱媒体との熱交換が行われる。   At this time, the desorbed water is condensed and stored in the storage container 9. Further, the heated medium flow path 6 is switched to the flow path B side, and heat exchange between the refrigerant and the heated medium is performed in the heat radiating means 3.

なお、本実施の形態では、高熱伝導混合物16として、繊維状の銅を用いているが、形状は、これに限定されるものではなく、例えば、粒状等でも良い。   In the present embodiment, fibrous copper is used as the high heat conductive mixture 16, but the shape is not limited to this, and may be, for example, granular.

また、材質も、これに限定されるものではなく、例えば、金属、炭素等の吸着材より熱伝導率の高い材料であれば良く、上記と同様の効果が得られる。   Also, the material is not limited to this, and any material having a higher thermal conductivity than the adsorbent, such as metal or carbon, may be used, and the same effect as described above can be obtained.

また、反応器7での水の吸着反応の反応熱を被加熱媒体に直接伝熱しているが、冷媒に伝熱した後、冷媒から被加熱媒体に伝熱を行う構成としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, the reaction heat of the water adsorption reaction in the reactor 7 is directly transferred to the medium to be heated. However, after the heat is transferred to the refrigerant, the heat may be transferred from the refrigerant to the medium to be heated. A similar effect can be obtained.

また、容器減圧手段13により、貯蔵容器9の内部を減圧して、蒸発させた水を反応器7に供給しているが、水を液体のまま反応器7に供給しても良い。ヒートポンプの運転開始から所定温度の空気供給が行われるまでの時間は、上記より若干長くなるものの、容器減圧手段13が不要となることから、蓄熱ヒートポンプシステムをより簡素化することも可能となる。   Further, although the inside of the storage container 9 is depressurized by the container decompression means 13 and the evaporated water is supplied to the reactor 7, the water may be supplied to the reactor 7 as a liquid. Although the time from the start of operation of the heat pump to the supply of air at a predetermined temperature is slightly longer than that described above, since the container pressure reducing means 13 is not required, the heat storage heat pump system can be further simplified.

また、可逆的な化学反応の発熱反応を、ヒートポンプの運転開始時の補助加熱に利用しているが、外気温の低下等の理由により、蒸発手段5からの汲み上げ熱量が不足する場合の補助加熱に利用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, the exothermic reaction of the reversible chemical reaction is used for auxiliary heating at the start of the operation of the heat pump. However, the auxiliary heating when the amount of heat pumped from the evaporating means 5 is insufficient due to a decrease in outside air temperature or the like. And the same effect as described above can be obtained.

また、被加熱媒体を加熱する暖房運転動作について説明してきたが、蓄熱ヒートポンプシステムにおいて、冷凍サイクルを逆方向に循環させた場合には、被加熱媒体は冷却され、冷房運転を行うことも可能である。   Although the heating operation for heating the medium to be heated has been described, in the heat storage heat pump system, when the refrigeration cycle is circulated in the reverse direction, the medium to be heated is cooled, and the cooling operation can be performed. is there.

さらに、被加熱媒体として空気を用いて、蓄熱ヒートポンプシステムを暖房の用途としているが、被加熱媒体として水を用いて、給湯の用途としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, although the heat storage heat pump system is used for heating by using air as the medium to be heated, it may be used for hot water supply by using water as the medium to be heated, and the same effects as above can be obtained.

なお、本発明の熱媒体流路切替手段は、三方弁118に対応する。   The heat medium flow switching means of the present invention corresponds to the three-way valve 118.

(実施の形態3)
はじめに、本発明の実施の形態3における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図である図4を主として参照しながら、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成について説明する。
(Embodiment 3)
First, the configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly with reference to FIG. 4, which is a configuration diagram of the heat storage heat pump system according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成は、前述した実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの構成と類似している。そこで、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの構成については、主として実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの構成と異なる点を説明する。   The configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment is similar to the configuration of the heat storage heat pump system according to the first embodiment described above. Therefore, the configuration of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly on the differences from the configuration of the heat storage heat pump system according to the first embodiment.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムは、無機塩類に対するアンモニア化・脱アンモニア反応を行う反応器7と、反応熱により冷媒を加熱する冷媒加熱手段8と、反応器7に供給される水素を貯蔵する貯蔵容器9(内部に、反応器7の内部の無機塩類よりも低温でアンモニア化・脱アンモニア反応が行われる無機塩類を充填)とを備えている。   The heat storage heat pump system according to the present embodiment stores a reactor 7 that performs an ammoniating / deammonification reaction on inorganic salts, a refrigerant heating unit 8 that heats a refrigerant by reaction heat, and stores hydrogen supplied to the reactor 7. A storage container 9 (filled therein with an inorganic salt that undergoes an ammonification / deammonification reaction at a lower temperature than the inorganic salts inside the reactor 7).

具体的には、反応器7の内部に塩化鉄、貯蔵容器9の内部に塩化カルシウムを充填している。   Specifically, the inside of the reactor 7 is filled with iron chloride, and the inside of the storage container 9 is filled with calcium chloride.

つぎに、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作について説明する。   Next, the operation of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described.

本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作は、前述した実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの動作と類似している。そこで、本実施の形態の蓄熱ヒートポンプシステムの動作については、主として実施の形態1の蓄熱ヒートポンプシステムの動作と異なる点を説明する。   The operation of the heat storage heat pump system of the present embodiment is similar to the operation of the heat storage heat pump system of the first embodiment. Therefore, the operation of the heat storage heat pump system according to the present embodiment will be described mainly on the differences from the operation of the heat storage heat pump system according to the first embodiment.

(1)運転開始時の動作;ヒートポンプの運転を開始すると、三方弁システム18の切り替え(a側)により、冷媒は反応器7の内部を貫通する冷媒流路1に流通した後、圧縮手段2での昇圧を開始する。   (1) Operation at the start of operation: When the operation of the heat pump is started, the refrigerant flows through the refrigerant flow path 1 penetrating the inside of the reactor 7 by the switching of the three-way valve system 18 (a side), and then the compression means 2 To start boosting.

ただし、圧縮手段2の熱容量が大きい等の理由により、流入する冷媒が定格温度に達するまでには時間を要する。   However, it takes time for the flowing refrigerant to reach the rated temperature, for example, because the heat capacity of the compression means 2 is large.

この間に、容器加熱手段10により貯湯タンク17に貯蔵されたお湯を利用して、貯蔵容器9の内部に充填された無機塩類からの脱アンモニア反応を行う。ここで脱離したアンモニアは、反応器7に供給され、充填された無機塩類のアンモニア化反応(発熱反応)の反応熱を利用して、圧縮手段2の上流側で冷媒を補助的に加熱する。   In the meantime, the deammonia reaction from the inorganic salts filled in the storage container 9 is performed using the hot water stored in the hot water storage tank 17 by the container heating means 10. The ammonia desorbed here is supplied to the reactor 7 and uses the reaction heat of the ammoniating reaction (exothermic reaction) of the charged inorganic salts to supplementarily heat the refrigerant upstream of the compression means 2. .

ここで、貯湯タンク17に貯蔵されたお湯は、電力料金が低い時間帯にヒートポンプを運転し、生成したものである。このお湯の保有熱を利用することにより、電気入力に対して3倍以上の加熱量を確保できることから、電気ヒータ等で加熱した空気を供給する場合と比較して、エネルギー効率が高くなる。さらに、電気料金の低い時間帯の電力を利用して、ヒートポンプシステムの運転に利用することにより、より経済性に優れた蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。 なお、無機塩類のアンモニア錯体のアンモニア化・脱離反応の反応熱を利用しているが、有機化合物の水素化・脱水素反応や炭素系多孔質材料、無機系多孔質材料、または吸水性高分子材料からなる吸着材に対する水の吸・脱着反応、または水素吸蔵材料の水素化・脱水素反応等を用いても良い。冷媒を補助的に加熱することにより、ヒートポンプの運転開始から所定温度の出湯が行われるまでの時間を短縮することが可能となるため、必要な時にすぐに湯を使用できる即湯性に優れた利便性の高い蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。   Here, the hot water stored in the hot water storage tank 17 is generated by operating the heat pump during a time period when the electricity rate is low. By using the heat retained in the hot water, a heating amount more than three times as large as the electric input can be secured, so that the energy efficiency is higher than in the case where air heated by an electric heater or the like is supplied. Furthermore, by using the electric power in the time period when the electricity rate is low and using it for the operation of the heat pump system, it is possible to realize a more economical heat storage heat pump system. The heat of reaction of the ammoniation / desorption reaction of the ammonia complex of the inorganic salt is used. However, the hydrogenation / dehydrogenation reaction of the organic compound, the carbon-based porous material, the inorganic-based porous material, or the water-absorbing material may be used. A water absorption / desorption reaction on an adsorbent made of a molecular material or a hydrogenation / dehydrogenation reaction of a hydrogen storage material may be used. By supplementarily heating the refrigerant, it is possible to shorten the time from the start of operation of the heat pump to when the hot water is discharged at a predetermined temperature, so that the hot water can be used immediately when needed. A highly convenient heat storage heat pump system can be realized.

なお、無機塩類として、塩化鉄、塩化カルシウムを用いているが、塩化マグネシウム、塩化マンガン等のその他塩化物を用いても良く、上記と同様の効果が得られる。もちろん、貯蔵容器9に充填される無機塩類の作動温度は、反応器7に充填される無機塩類の作動温度よりも低いことが望ましい。   In addition, although iron chloride and calcium chloride are used as inorganic salts, other chlorides such as magnesium chloride and manganese chloride may be used, and the same effects as described above can be obtained. Of course, it is desirable that the operating temperature of the inorganic salts charged into the storage container 9 be lower than the operating temperature of the inorganic salts charged into the reactor 7.

(2)運転継続時の動作;その後、圧縮手段2の下流側の冷媒温度が所定温度(60℃)以上に達すると、三方弁システム18の切り替え(b側)により、圧縮手段2の下流側に切り替えられた冷媒加熱手段8により、反応器7の内部に充填された無機塩類のアンモニア錯体は加熱され、脱アンモニア反応を開始する。このとき、脱離したアンモニアは、貯蔵容器9の内部に充填された無機塩類とアンモニア化反応を行い、再度貯蔵容器9に貯蔵される。   (2) Operation during operation continuation; After that, when the refrigerant temperature on the downstream side of the compression means 2 reaches a predetermined temperature (60 ° C.) or higher, the three-way valve system 18 is switched (b side) to thereby perform the downstream side of the compression means 2. The ammonia complex of the inorganic salt filled in the reactor 7 is heated by the refrigerant heating means 8 switched to the above, and the deammonification reaction is started. At this time, the desorbed ammonia performs an ammonification reaction with the inorganic salts filled in the storage container 9 and is stored in the storage container 9 again.

ここで、ヒートポンプの運転は、ユーザーからの給湯需要が終了しても、反応器7の内部にアンモニアが残存している場合には、脱離したアンモニアを貯蔵容器9に貯蔵するために継続して行われる。このため、運転開始時には確実に湯が得られる、即湯性に優れた利便性の高い蓄熱ヒートポンプシステムを実現できる。   Here, the operation of the heat pump is continued to store the desorbed ammonia in the storage container 9 even if the demand for hot water supply from the user ends, if ammonia remains inside the reactor 7. Done. Therefore, it is possible to realize a highly convenient heat storage heat pump system that is excellent in quick hot water and that can reliably obtain hot water at the start of operation.

なお、本実施の形態では、運転開始時において圧縮手段2が反応器7の下流側にくるが、運転開始時において圧縮手段2が反応器7の上流側にくるようにしても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   In the present embodiment, the compression means 2 comes to the downstream side of the reactor 7 at the start of operation, but the compression means 2 may come to the upstream side of the reactor 7 at the start of operation. A similar effect can be obtained.

また、反応器7でのアンモニア化反応の反応熱を冷媒に伝熱した後、冷媒から被加熱媒体に伝熱を行っているが、被加熱媒体に直接伝熱する構成としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   In addition, after the reaction heat of the ammonification reaction in the reactor 7 is transferred to the refrigerant, the heat is transferred from the refrigerant to the medium to be heated. However, the heat may be directly transferred to the medium to be heated. A similar effect can be obtained.

また、容器加熱手段10により電力料金が低い時間帯にヒートポンプを運転し、生成したお湯の保有熱を利用して、貯蔵容器9の内部に充填された水素吸蔵材料からの脱水素反応を行った。しかし、これに限らず、大気熱、太陽熱、市水の保有熱、または風呂の排熱等を利用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   In addition, the heat pump was operated by the container heating means 10 during a time period when the electricity rate was low, and a dehydrogenation reaction was performed from the hydrogen storage material filled in the storage container 9 by using the retained heat of the generated hot water. . However, the present invention is not limited to this, and atmospheric heat, solar heat, retained heat of city water, exhaust heat of a bath, or the like may be used, and the same effects as described above can be obtained.

また、可逆的な化学反応の発熱反応を、ヒートポンプの運転開始時の補助加熱に利用しているが、外気温の低下等の理由により、蒸発手段5からの汲み上げ熱量が不足する場合の補助加熱に利用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Further, the exothermic reaction of the reversible chemical reaction is used for auxiliary heating at the start of the operation of the heat pump. However, the auxiliary heating when the amount of heat pumped from the evaporating means 5 is insufficient due to a decrease in outside air temperature or the like. And the same effect as described above can be obtained.

さらに、被加熱媒体として水を用いて、蓄熱ヒートポンプシステムを給湯の用途としているが、被加熱媒体として空気を用いて暖房の用途としても良く、上記と同様の効果が得られるものである。   Furthermore, although the heat storage heat pump system is used for hot water supply using water as the medium to be heated, the heat storage system may be used for heating using air as the medium to be heated, and the same effects as above can be obtained.

本発明は、たとえば、大容量の貯湯タンクが不要なヒートポンプ装置を提供することができ、有用である。   The present invention is useful, for example, because it can provide a heat pump device that does not require a large-capacity hot water storage tank.

本発明の実施の形態1における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図Configuration diagram of a heat storage heat pump system according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図Configuration diagram of a heat storage heat pump system according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2における蓄熱ヒートポンプシステムの反応器7の部分構成図Partial configuration diagram of reactor 7 of the heat storage heat pump system according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3における蓄熱ヒートポンプシステムの構成図Configuration diagram of a heat storage heat pump system according to Embodiment 3 of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 冷媒流路
2 圧縮手段
3 放熱手段
4 膨張手段
5 蒸発手段
6 被加熱媒体流路
7 反応器
8 冷媒加熱手段
9 貯蔵容器
10 容器加熱手段
11 容器冷却手段
12 被加熱媒体加熱手段
13 容器減圧手段
14 受熱フィン群
15 吸着材
16 高熱伝導混合物
17 貯湯タンク
18 三方弁システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigerant flow path 2 Compression means 3 Heat radiating means 4 Expansion means 5 Evaporation means 6 Heated medium flow path 7 Reactor 8 Refrigerant heating means 9 Storage container 10 Container heating means 11 Container cooling means 12 Heated medium heating means 13 Container decompression means 14 Heat receiving fin group 15 Adsorbent 16 High heat conductive mixture 17 Hot water storage tank 18 Three-way valve system

Claims (16)

所定の熱媒体を流通させる熱媒体流路と、
前記流通させられる熱媒体を、昇圧を利用して昇温する熱媒体昇圧昇温手段と、
所定の被加熱媒体を流通させる被加熱媒体流路と、
前記流通させられる被加熱媒体を、前記流通させられる昇温された熱媒体との熱交換を利用して昇温する被加熱媒体昇温手段と、
前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の化学反応を利用して昇温する化学反応昇温手段とを備えたヒートポンプ装置。
A heat medium flow path for circulating a predetermined heat medium,
The heat medium to be circulated, a heat medium pressurizing and heating means for raising the temperature using pressurizing,
A heated medium flow path through which a predetermined heated medium flows,
The heated medium to be circulated, a heated medium heating unit that raises the temperature by utilizing heat exchange with the circulated heated medium,
A heat pump device comprising: a chemical reaction heating means for raising the temperature of the circulated heat medium and / or the circulated medium to be heated by utilizing a predetermined chemical reaction.
前記化学反応昇温手段は、前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の可逆的な発熱反応の反応熱を利用して昇温する請求項1記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 1, wherein the chemical reaction temperature raising means raises the temperature of the circulated heat medium and / or the circulated heated medium by using a reaction heat of a predetermined reversible exothermic reaction. . 所定の作動媒体を貯蔵する作動媒体貯蔵手段をさらに備え、
前記所定の可逆的な発熱反応とは、前記貯蔵されていた所定の作動媒体が所定の吸着材に吸着される反応である請求項2記載のヒートポンプ装置。
Further comprising working medium storage means for storing a predetermined working medium,
The heat pump device according to claim 2, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is a reaction in which the stored predetermined working medium is adsorbed by a predetermined adsorbent.
前記吸着された所定の作動媒体は、前記所定の可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合以外の場合において、前記所定の吸着材から脱離され、
前記作動媒体貯蔵手段は、前記脱離された所定の作動媒体を再び貯蔵する請求項3記載のヒートポンプ装置。
The adsorbed predetermined working medium is desorbed from the predetermined adsorbent in cases other than when the temperature is raised using the predetermined reversible exothermic reaction,
The heat pump device according to claim 3, wherein the working medium storage unit stores the removed working medium again.
前記所定の作動媒体の脱離は、前記流通させられる昇温された熱媒体および/または前記流通させられる昇温された被加熱媒体との熱交換を利用して行われる請求項4記載のヒートポンプ装置。   5. The heat pump according to claim 4, wherein the desorption of the predetermined working medium is performed by using heat exchange with the circulated heated medium and / or the circulated heated medium. 6. apparatus. (A)前記所定の可逆的な発熱反応を利用する昇温が行われる場合において、前記熱媒体昇圧昇温手段が前記熱媒体流路に関して前記化学反応昇温手段より下流側で前記被加熱媒体昇温手段より上流側に位置するように、前記熱媒体流路を切り替え、(B)それ以外の場合において、前記化学反応昇温手段が前記熱媒体流路に関して前記熱媒体昇圧昇温手段より下流側で前記被加熱媒体昇温手段より上流側に位置するように、前記熱媒体流路を切り替える熱媒体流路切替手段をさらに備えた請求項2記載のヒートポンプ装置。   (A) in a case where the temperature is raised using the predetermined reversible exothermic reaction, the heating medium pressurizing and heating means is provided on the heating medium flow path at a downstream side of the chemical reaction heating means with respect to the heating medium; (B) In other cases, the chemical reaction heating means is connected to the heating medium flow path with respect to the heating medium flow path by the heating medium pressure increasing means. The heat pump device according to claim 2, further comprising a heat medium flow path switching unit that switches the heat medium flow path so as to be located on the downstream side and upstream of the heated medium temperature raising unit. 前記貯蔵されていた所定の作動媒体は、気化または分解されて前記所定の吸着材に吸着される請求項3記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 3, wherein the stored predetermined working medium is vaporized or decomposed and adsorbed to the predetermined adsorbent. 前記所定の作動媒体の気化または分解は、加熱および/または減圧を利用して行われる請求項7記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 7, wherein the vaporization or decomposition of the predetermined working medium is performed by using heating and / or pressure reduction. 前記昇温された被加熱媒体は、少なくとも一部が蓄積され、
前記加熱は、前記昇温され蓄積された被加熱媒体を利用して行われる請求項8記載のヒートポンプ装置。
At least a part of the heated medium to be heated is accumulated,
The heat pump device according to claim 8, wherein the heating is performed by using the heated medium that has been heated and accumulated.
前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の有機化合物の水素化反応である請求項2記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 2, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is a hydrogenation reaction of a predetermined organic compound. 前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の炭素系多孔質材料、所定の無機系多孔質材料、所定の吸水性高分子材料の内の何れかに対する水の吸着反応である請求項2記載のヒートポンプ装置。   The said predetermined reversible exothermic reaction is a water adsorption reaction with any one of a predetermined carbon-based porous material, a predetermined inorganic-based porous material, and a predetermined water-absorbing polymer material. Heat pump equipment. 前記所定の可逆的な発熱反応とは、水素吸蔵能を有する所定の水素吸蔵材料の水素化反応である請求項2記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 2, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is a hydrogenation reaction of a predetermined hydrogen storage material having a hydrogen storage capacity. 前記所定の可逆的な発熱反応とは、所定の無機塩類のアンモニア化反応である請求項2記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 2, wherein the predetermined reversible exothermic reaction is an ammoniating reaction of a predetermined inorganic salt. 前記熱媒体流路および/または前記被加熱媒体流路の外側表面には、所定の受熱フィンが設けられており、
前記設けられた所定の受熱フィンの間には、前記所定の吸着材が充填されている請求項3記載のヒートポンプ装置。
A predetermined heat receiving fin is provided on an outer surface of the heat medium flow path and / or the heated medium flow path,
The heat pump device according to claim 3, wherein the predetermined adsorbent is filled between the provided predetermined heat receiving fins.
前記充填されている所定の吸着材には、前記所定の吸着材が有する熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する所定の材料が混合されている請求項14記載のヒートポンプ装置。   The heat pump device according to claim 14, wherein a predetermined material having a higher thermal conductivity than that of the predetermined adsorbent is mixed into the predetermined adsorbent that is filled. 所定の熱媒体流路を利用して所定の熱媒体を流通させる熱媒体流通ステップと、
前記流通させられる熱媒体を、昇圧を利用して昇温する熱媒体昇圧昇温ステップと、
所定の被加熱媒体流路を利用して所定の被加熱媒体を流通させる被加熱媒体流通ステップと、
前記流通させられる被加熱媒体を、前記流通させられる昇温された熱媒体との熱交換を利用して昇温する被加熱媒体昇温ステップと、
前記流通させられる熱媒体および/または前記流通させられる被加熱媒体を、所定の化学反応を利用して昇温する化学反応昇温ステップとを備えたヒートポンプ方法。
Heat medium distribution step of flowing a predetermined heat medium using a predetermined heat medium flow path,
The heat medium to be circulated, a heat medium pressurizing and heating step of raising the temperature using pressurizing,
A heated medium flowing step of flowing a predetermined heated medium using a predetermined heated medium flow path,
The heated medium to be circulated, a heated medium heating step of increasing the temperature using heat exchange with the circulated heated medium,
A chemical reaction temperature raising step of raising the temperature of the circulated heat medium and / or the circulated medium to be heated by utilizing a predetermined chemical reaction.
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