JP2021004678A - 熱輸送システム、吸着式ヒートポンプ、および熱輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器内でのドライアウトの発生を抑制し、加熱対象に対する加熱能力を向上させる。【解決手段】熱輸送システムは、熱媒体を加熱可能な第１タンクと、第１タンクから供給される熱媒体を蒸発させる蒸発器と、第１タンクと蒸発器とを接続する第１流路と、第１流路における熱媒体の流量を変更可能な第１バルブと、第１流路に配置され、第１タンクから蒸発器へと熱媒体を輸送する第１ポンプと、第１タンクと蒸発器との間に配置され、気液二相流入口から蒸発器により生成された高温高圧の熱媒体が供給され、気体出口が加熱対象に接続されている気液分離器と、気液分離器の液出口と、第１タンクとを接続する第２流路と、第２流路における熱媒体の流量を変更可能な第２バルブと、第２流路に配置され、気液分離器から第１タンクへと熱媒体を輸送する第２ポンプと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱輸送システム、吸着式ヒートポンプ、および熱輸送方法に関する。

一対の吸着器と、凝縮器と、蒸発器とを備える吸着式ヒートポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された吸着式ヒートポンプでは、脱離時において、高温熱媒が吸着器を加熱して、吸着器内の吸着材から熱媒を脱離する。一方で、吸着時において、吸着材に熱媒が吸着されることにより生成される熱を、中温熱媒を用いて冷却する。特許文献２に記載された吸着式ヒートポンプでは、吸着器における熱媒の吸着時と、熱媒の脱離時との温度差によって生じる顕熱ロスを小さくするために、システム全体を低圧に保つことによって熱媒を蒸発させてシステム内での熱輸送を行っている。

特開２０１０−１５１３８６号公報 特開２０１６−１１８２１号公報

特許文献１に記載された吸着式ヒートポンプ技術では、吸着時と脱離時の熱媒の温度差によって生じる顕熱ロスが大きくなり、系全体のエネルギー効率が低下するおそれがある。特許文献２に記載された吸着式ヒートポンプでは、加熱時に高温蒸発器によって熱媒としての水から蒸発した水蒸気が吸着器へと供給され、凝縮器から凝縮された水が高温蒸発器へと供給される。吸着器の制御を吸着時から加熱時へと切り替えると、吸着器内の圧力が高温蒸発器内の圧力と比較して極めて小さいため、高温蒸発器内の圧力が急激に下がり、蒸発器内で突沸が発生する。突沸によって発生した蒸気と共に高温蒸発器内の水が、気液二相流として吸着器内へと輸送される。これにより、加熱時に、高温蒸発器内の水が不足するドライアウトが発生するおそれがある。ドライアウトが発生すると、吸着器の加熱を完了させるための時間が長くなってしまい、系全体の冷熱出力が低下する。また、高温蒸発器から吸着器内に輸送された水が吸着器内に留まることにより、顕熱ロスが発生してしまう。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、蒸発器内でのドライアウトの発生を抑制し、加熱対象に対する加熱能力を向上させることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

（１）本発明の一形態によれば、熱輸送システムが提供される。この熱輸送システムは、熱媒体を加熱可能な第１タンクと、前記第１タンクから供給される熱媒体を蒸発させる蒸発器と、前記第１タンクと前記蒸発器とを接続する第１流路と、前記第１流路における熱媒体の流量を変更可能な第１バルブと、前記第１流路に配置され、前記第１タンクから前記蒸発器へと熱媒体を輸送する第１ポンプと、前記第１タンクと前記蒸発器との間に配置され、気液二相流入口から前記蒸発器により生成された高温高圧の熱媒体が供給され、気体出口が加熱対象に接続されている気液分離器と、前記気液分離器の液出口と、前記第１タンクとを接続する第２流路と、前記第２流路における熱媒体の流量を変更可能な第２バルブと、前記第２流路に配置され、前記気液分離器から前記第１タンクへと熱媒体を輸送する第２ポンプと、を備える。

この構成によれば、加熱対象の加熱時に、蒸発器には、第１流路を介して第１タンクから高温かつ高圧である熱媒が供給される。これにより、低温かつ低い圧の加熱対象と、蒸発器とが接続しても、第１タンク内から供給される熱媒により蒸発器内での突沸を抑制するため、加熱時における蒸発器内のドライアウトの発生を抑制できる。この結果、熱媒が加熱対象内に留まらずに熱輸送システム内を循環するため、加熱対象に対する加熱能力を向上させることができる。また、加熱対象の加熱完了時に、第１タンクには、気液分離器で分離された水が第２流路を介して供給される。この際に、加熱対象の加熱が完了しているため、加熱対象内は、高温かつ飽和蒸気圧である。そのため、加熱対象と接続している気液分離器内も高温かつ飽和蒸気圧である。この状態で、第２バルブが開いて第２流路が接続されると、気液分離器の液出口から第２ポンプによって第１タンクへと供給される液体の熱媒では、第２ポンプのインペラにおけるキャビテーションが発生しない。よって、この構成では、第２ポンプの動作不良を抑制し、第２ポンプの故障を抑制できる。

（２）上記態様の熱輸送システムにおいて、さらに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作と、前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉とを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記加熱対象の加熱時に、前記第１バルブを開き、かつ、前記第２バルブを閉じた状態で、前記第１ポンプを稼働させて、前記蒸発器により蒸発した熱媒体を前記気液分離器へと輸送し、前記加熱対象の加熱完了時に、前記第１バルブを閉じ、かつ、前記第２バルブを開いた状態で、前記第２ポンプを稼働させて、前記液出口から前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送してもよい。
この構成によれば、制御部が、加熱対象の加熱時および加熱完了時に対応させて、第１バルブおよび第２バルブの開閉と、第１ポンプおよび第２ポンプの動作とを制御する。そのため、加熱時における蒸発器内のドライアウトの発生を抑制し、第２ポンプの動作不良および故障を抑制できる。

（３）上記態様の熱輸送システムにおいて、さらに、前記第２流路における前記液出口と前記第２ポンプとの間、かつ、前記液出口の鉛直下側に配置され、液体の熱媒体を貯留可能な第２タンクを備え、前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時に、前記第２ポンプを稼働させて、前記第２タンクから前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送してもよい。
この構成によれば、加熱対象の加熱時に、気液分離器によって分離された液体の熱媒は第２タンクに送られるため、加熱時に分離された液体の熱媒を第２タンクに貯留しておくことができる。

（４）上記態様の熱輸送システムにおいて、前記第２タンクは、前記第２タンク内における熱媒体の液面高さを測定する液位計を有し、前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時に、前記液位計の測定値が予め設定された所定値以上の場合に前記第２ポンプを稼働させ、前記測定値が前記所定値未満の場合に前記第２ポンプの動作を停止させてもよい。
この構成によれば、加熱対象の加熱完了時に、第２タンク内における熱媒の液位が下がった場合に、制御部により第２ポンプの動作が停止するため、第２ポンプの空回りによる故障を抑制できる。

（５）上記態様の熱輸送システムにおいて、さらに、前記第１流路における前記第１ポンプと前記蒸発器との間に配置され、前記第１流路における熱媒体の流量を変更可能な第３バルブと、前記第２流路における前記第２ポンプの上流側と前記第１タンクとの間に配置され、前記第２流路における熱媒体の流量を変更可能な第４バルブと、を有し、前記第１バルブは、前記第１タンクと、前記第１ポンプとの間に配置され、前記第２バルブは、前記第２タンクと、前記第２ポンプとの間に配置され、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプは、同一のポンプであり、前記制御部は、前記加熱対象の加熱時に、前記第１バルブおよび前記第３バルブを開き、かつ、前記第２バルブおよび前記第４バルブを閉じた状態で、前記第１ポンプを稼働させることにより、前記第１タンクから前記蒸発器へと熱媒体を輸送し、前記加熱対象の加熱完了時に、前記第１バルブおよび前記第３バルブを閉じ、かつ、前記第２バルブおよび前記第４バルブを閉じた状態で、前記第２ポンプを稼働させることにより前記第２タンクから前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送してもよい。
この構成によれば、制御部による４つのバルブの開閉が制御されることにより、１つのポンプだけによって、第１タンクから蒸発器へと熱媒が輸送され、かつ、第２タンクから第１タンクへと熱媒が輸送される。これにより、熱輸送システムが備えるポンプの数を減らせるため、熱輸送システムのコストを低減できる。

（６）上記態様の熱輸送システムにおいて、前記第２タンクは、前記第２タンク内における熱媒体の液面高さを測定する液位計を有し、前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時、かつ、前記第２タンク内における前記液位計の測定値が予め設定された所定値未満の場合に、前記第１バルブおよび前記第２バルブを閉じ、前記第３バルブおよび前記第４バルブを開いた状態で、前記第２ポンプを稼働させることにより、前記第１タンクと前記第２ポンプとを含む閉じた流路に液体の熱媒体を循環させてもよい。
この構成によれば、第２タンク内における熱媒の液位が下がった場合に第２ポンプの空回りによる故障を抑制できる。さらに、第２タンク内における熱媒の液位が下がった場合に、液体の熱媒が十分にある第１タンクと、第２ポンプとの閉回路内で液体の熱媒を循環させることにより、第２ポンプをいちいち停止させずに稼働させた状態を継続できる。

（７）本発明の他の一形態によれば、吸着式ヒートポンプが提供される。この吸着式ヒートポンプは、上記形態の熱輸送システムと、前記加熱対象としての吸着器と、を備える。

（８）本発明の他の一形態によれば、熱輸送方法が提供される。この熱輸送方法は、熱媒体を加熱可能な第１タンクと、前記第１タンクから供給される熱媒体を蒸発させる蒸発器とを第１流路を介して接続し、かつ、気液二相流入口から前記蒸発器により生成された高温高圧の熱媒体が供給されると共に気体出口が加熱対象に接続された気液分離器の液出口と、前記第１タンクとを接続していない状態で、前記第１流路に配置された第１ポンプを稼働させることにより、前記蒸発器によって蒸発させた熱媒体を前記気液分離器に輸送することにより前記加熱対象を加熱する加熱工程と、前記第１タンクと前記蒸発器とを接続せず、かつ、前記液出口と前記第１タンクとを第２流路を介して接続した状態で、前記第２流路に配置された第２ポンプを稼働させることにより、前記液出口から前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送する加熱後工程と、を備える。
この構成によれば、加熱工程では、蒸発器に第１流路を介して第１タンクから高温かつ高圧である熱媒が供給されるため、加熱対象と蒸発器とが接続しても蒸発器内での突沸を抑制する。そのため、加熱時における蒸発器内のドライアウトの発生を抑制できる。この結果、熱媒が加熱対象内に留まらずにシステム内を循環するため、加熱対象に対する加熱能力を向上させることができる。加熱後工程では、加熱対象内は高温かつ飽和蒸気圧であるため、加熱対象と接続している気液分離器内も高温かつ飽和蒸気圧である。この状態で、気液分離器の液出口から第２ポンプによって第１タンクへと供給される液体の熱媒では、第２ポンプのインペラにおけるキャビテーションが発生しない。よって、この構成では、第２ポンプの動作不良を抑制し、第２ポンプの故障を抑制できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、熱輸送システム、熱媒体循環システム、蒸発・気液分離システム、吸着式ヒートポンプおよびこれらのシステムを備える装置、および熱輸送方法、熱媒体循環方法、蒸発・気液分離方法、これらシステムや方法を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

本発明の実施形態としての熱輸送システムを備える吸着式ヒートポンプの概略のブロック図である。 吸着モードにおける吸着式ヒートポンプの動作説明図である。 脱離モードにおける吸着式ヒートポンプの動作説明図である。 熱輸送システムの概略のブロック図である。 第１吸着器の加熱時における熱輸送システムの動作説明図である。 第１吸着器の加熱完了時における熱輸送システムの動作説明図である。 第１吸着器の加熱完了時における熱輸送システムの動作説明図である。 熱輸送システムが行う熱輸送方法のフローチャートである。 比較例１の熱輸送システムを備える吸着式ヒートポンプの一部のブロック図である。 脱離モードにおける高温蒸発器の出力の時間推移を表すグラフである。 比較例２の熱輸送システムを備える吸着式ヒートポンプの一部のブロック図である。 脱離モードにおける高温蒸発器の出力の時間推移を表すグラフである。 比較例３の熱輸送システムを備える吸着式ヒートポンプの一部のブロック図である。 変形例２における熱輸送システムの概略のブロック図である。 変形例２の熱輸送システムにおける熱輸送方法のフローチャートである。 変形例３における熱輸送システムの概略のブロック図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態としての熱輸送システム１００を備える吸着式ヒートポンプ２００の概略のブロック図である。吸着式ヒートポンプ２００は、一対の吸着器１１０，１２０（加熱対象）内の吸着材１１１に対して、熱媒体（以降、単に「熱媒」とも呼ぶ）としての水の吸着と脱離とを繰り返す。これにより、吸着材１１１の吸着熱と、水の蒸発熱を利用して吸着器１１０，１２０の加熱および冷却を実行する。

図１に示されるように、吸着式ヒートポンプ２００は、一対の吸着器としての第１吸着器１１０および第２吸着器１２０と、加熱時に一対の吸着器１１０，１２０に対して高温の熱媒を供給する熱輸送システム１００と、冷却時に一対の吸着器１１０，１２０に対して低温の熱媒を供給する冷熱機器１４０および低温蒸発器１３０と、一対の吸着器１１０，１２０内の熱媒を液体として回収する凝縮器１５０と、凝縮器１５０から低温蒸発器１３０へと熱媒が通る流路を開閉する液体バルブＶＬ５と、凝縮器１５０から供給される熱媒を熱輸送システム１００へと輸送する輸送ポンプＰ２と、熱輸送システム１００から一対の吸着器１１０，１２０へと供給される高温の熱媒が通る流路を開閉する各バルブＶＶ１，ＶＶ２と、低温蒸発器１３０から一対の吸着器１１０，１２０へと供給される低温の熱媒が通る流路を開閉する各バルブＶＶ３，ＶＶ４と、一対の吸着器１１０，１２０から凝縮器１５０へと回収される熱媒が通る流路を開閉する各バルブＶＶ５〜ＶＶ８と、各バルブＶＶ１〜ＶＶ８，ＶＬ５の開閉制御および輸送ポンプＰ２の動作制御を行う制御部１６０とを備えている。なお、図１中に示される矢印は、熱媒が流れる方向を表している。以降では、熱媒が流れる方向によって、図１の矢印に応じた「上流」および「下流」を定義している。

低温蒸発器１３０内には、熱媒としての液体の水と、水を加熱するための加熱部とが含まれている。冷熱機器１４０は、低温蒸発器１３０内の加熱部を制御する。冷熱機器１４０の制御によって低温蒸発器１３０内の水が加熱されることにより、低圧蒸発器１３０内に水蒸気が生成される。なお、本実施形態では、加熱されていない状態の低温蒸発器１３０の温度は、常温（例えば、摂氏３０度（３０℃））である。

本実施形態における一対の吸着器１１０，１２０では、全体が低圧に保たれている。第１吸着器１１０と、第２吸着器１２０とは、同じ構成を有するため、第１吸着器１１０の構成について説明し、第２吸着器１２０の説明を省略する。図１に示されるように、第１吸着器１１０は、低温蒸発器１３０から供給される低温の水蒸気を吸着する吸着材１１１と、熱輸送システム１００から供給される高温の熱媒が通過する熱交換部１１２とを備えている。吸着材１１１の材料として、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト等が用いられる。

熱交換部１１２は、吸着材１１１を含む吸着材ルーム１１１Ｒと熱交換可能な隔壁を介し、熱媒の水を貯留可能な伝熱タンクである。本実施形態における吸着材ルーム１１１Ｒは、低圧（例えば、４キロパスカル（４ｋＰａ））に保たれている。熱交換部１１２は、冷熱機器１４０の制御により冷却され、熱輸送システム１００からの高温の熱媒の供給により加熱される。本実施形態では、熱交換部１１２内は、熱輸送システム１００に接続していない状態で、低圧（例えば、４ｋＰａ）に保たれるように制御されている。

制御部１６０は、図示されていない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えている。ＣＰＵがＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行する。これにより、制御部１６０は、各バルブＶＶ１〜ＶＶ８，ＶＬ５の開閉を制御し、輸送ポンプＰ２の動作を制御する。これらの制御により、制御部１６０は、低温蒸発器１３０から供給される熱媒を吸着材１１１に吸着させる吸着モードと、高温蒸発器３０から供給される熱媒を用いて吸着材１１１に吸着された熱媒を脱離させる脱離モードとを実行する。なお、本実施形態では、熱輸送システム１００から吸着器１１０，１２０へと供給される熱媒の温度は、８５℃になるように制御されている。熱輸送システム１００の詳細な構成については、後述する。

図２は、吸着モードにおける吸着式ヒートポンプ２００の動作説明図である。図２には、吸着式ヒートポンプ２００の一部のブロック図が示されている。第１吸着器１１０の吸着モードでは、バルブＶＶ１，ＶＶ７が閉じられ、かつ、バルブＶＶ３，ＶＶ５が開かれた状態で、低温蒸発器１３０が冷熱機器１４０により加熱される。図２に示されるように、加熱により低温蒸発器１３０内で発生した水蒸気は、吸着材ルーム１１１Ｒに流れ込むと、吸着材１１１により吸着される。吸着材１１１の吸着により発生した吸着熱は、吸着材ルーム１１１Ｒと熱交換部１１２との隔壁１１３を介して、熱交換部１１２内の水へと伝わる。熱交換部１１２内の水は、吸着熱によって気化して、凝縮器１５０により凝縮される。凝縮器１５０により凝縮された水は、図１に示されるように、低温蒸発器１３０および熱輸送システム１００の高温蒸発器３０へと送られる。

図３は、脱離モードにおける吸着式ヒートポンプ２００の動作説明図である。図３には、吸着式ヒートポンプ２００の一部のブロック図が示されている。第１吸着器１１０の脱離モードでは、バルブＶＶ１，ＶＶ７が開かれ、かつ、バルブＶＶ３，ＶＶ５が閉じられた状態で、図３に示されるように、熱輸送システム１００から熱交換部１１２内へと高温の熱媒としての水蒸気が送られる。熱輸送システム１００から供給される水蒸気は、温度に応じて飽和蒸気圧（例えば、５８ｋＰａ）を保つように設定されている。熱輸送システム１００から供給される水蒸気の温度は、高温（例えば、８５℃）であり、吸着モードで吸着材ルーム１１１Ｒに供給される水蒸気の温度よりも高い。そのため、熱輸送システム１００から熱交換部１１２内に水蒸気が流れ込むと、隔壁１１３を介して、熱交換部１１２内の熱が吸着材１１１へと伝わる。吸着材１１１に吸着されていた水は、熱交換部１１２内からの熱によって脱離し、凝縮器１５０により凝縮される。凝縮器１５０により凝縮された水は、低温蒸発器１３０および高温蒸発器３０へと送られる。

図４は、熱輸送システム１００の概略のブロック図である。図４には、熱輸送システム１００のブロック図と、加熱対象としての第１吸着器１１０と、バルブＶＶ１とが示されている。なお、図４では、第２吸着器１２０およびバルブＶＶ２の図示を省略しているが、バルブＶＶ１，ＶＶ２の開閉に応じて、熱輸送システム１００が加熱する加熱対象は、第１吸着器１１０または第２吸着器１２０に変更し得る。

図４に示されるように、熱輸送システム１００は、熱媒としての水を加熱可能な第１タンク２０と、第１タンク２０から供給される水を蒸発させる高温蒸発器（蒸発器）３０と、第１タンク２０から高温蒸発器３０へと水を輸送するポンプ（第１ポンプ、第２ポンプ）Ｐ１と、高温蒸発器３０の上流側に気液二相流入口４１が接続している気液分離器４０と、気液分離器４０の液出口４３が接続している第２タンク５０と、第１タンク２０内および高温蒸発器３０内の水を加熱する高温熱源６０と、各部を接続して熱媒が流れる各流路ＦＰ１〜ＦＰ６と、流路ＦＰ１〜ＦＰ４のそれぞれを開閉するバルブＶＬ１〜ＶＬ４とを備えている。

第１タンク２０は、水を貯蔵している。第１タンク２０内の水は、高温熱源６０により高温（８５℃）に保たれ、かつ、飽和水蒸気圧（５８ｋＰａ）に保たれている。高温蒸発器３０は、水を貯蔵し、高温熱源６０の加熱により貯蔵した水を蒸発させる。高温蒸発器３０内の圧力は、第１吸着器１１０との接続の有無によって変化する。本実施形態の高温熱源６０は、第１タンク２０および高温蒸発器３０内を通る配管に、吸着式ヒートポンプ２００内を流れる熱媒とは異なる熱媒を循環させることにより、第１タンク２０内および高温蒸発器３０内の水を加熱する。高温蒸発器３０は、凝縮器１５０に接続されているため（図４では不図示）、凝縮器１５０から水が供給される。なお、他の実施形態では、高温熱源６０は、配管を循環する熱媒の代わりに、第１タンク２０内および高温蒸発器３０内に配置された電熱線を加熱してもよい。

ポンプＰ１は、稼働することにより、流路ＦＰ１，ＦＰ２が位置する下流側から、流路ＦＰ３，ＦＰ４が位置する上流側へと熱媒を送る。気液分離器４０は、流路ＦＰ５に接続している気液二相流入口４１と、流路ＦＰ６に接続している液出口４３と、バルブＶＶ１を介して第１吸着器１１０に接続している気体出口４２とを備えている。気液二相流入口４１には、高温蒸発器３０により生成された高温かつ高圧の水および水蒸気が供給される。気液分離器４０は、気液二相流入口４１から流入する水および水蒸気を分離して、分離した水蒸気を気体出口４２から第１吸着器１１０へと送り、分離した水を液出口４３から第２タンク５０とへと送る。なお、気液二相流入口４１に供給される高温かつ高圧の水および水蒸気は、加熱完了前の第１吸着器１１０内の温度と、圧力とを比較した表現である。

第２タンク５０は、気液分離器４０の液出口４３の鉛直下側に配置され、水を貯留可能なタンクである。第２タンク５０が液出口４３の鉛直下側に配置されているため、気液分離器４０により分離された水は、重力によって第２タンク５０へと送られる。第２タンク５０は、第２タンク５０内に貯留された水の液面高さを測定する液位計５１を備えている。図４に示されるように、流路ＦＰ２は、第２タンク５０と、ポンプＰ１とを接続する。流路ＦＰ１は、流路ＦＰ２におけるバルブＶＬ２の上流側と、第１タンク２０とを接続する。流路ＦＰ３は、ポンプＰ１の上流側と、高温蒸発器３０とを接続する。流路ＦＰ４は、流路ＦＰ３におけるバルブＶＬ３の下流側と、第１タンク２０とを接続する。なお、ポンプＰ１により送られる水は、バルブＶＬ３，ＶＬ４の開閉状況に応じて、第１タンク２０または高温蒸発器３０へと供給される。各バルブＶＬ１〜ＶＬ４は、制御部１６０の制御により、各流路ＦＰ１〜ＦＰ４を流れる熱媒の流量を変更可能にする。

制御部１６０（図１）は、各バルブＶＬ１〜ＶＬ４の開閉およびポンプＰ１の動作を制御することにより、第１吸着器１１０を加熱する第１吸着器１１０の脱離モードと、第１吸着器１１０の加熱が完了した第１吸着器１１０の吸着モードとを行う。また、制御部１６０は、第１吸着器１１０の吸着モードにおいて、第２タンク５０の液位計５１の測定値を用いて、各バルブＶＬ１〜ＶＬ４の開閉を変更する。

図５は、第１吸着器１１０の加熱時における熱輸送システム１００の動作説明図である。第１吸着器１１０の加熱時には、制御部１６０は、バルブＶＬ１，ＶＬ３を開き、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を閉じた状態で、ポンプＰ１を稼働させる。この状態に変化すると、低温（３０℃）かつ低圧（４ｋＰａ）である第１吸着器１１０と、高温蒸発器３０との圧力差によって、高温蒸発器３０から気液分離器４０へと熱媒の気液二相流が流入する。一方で、高温蒸発器３０には、ポンプＰ１によって第１タンク２０から水が供給され続ける。気液分離器４０により分離された水は、第２タンク５０へと送られる。また、気液分離器４０により分離された水蒸気は、図３に示されるように、第１吸着器１１０の熱交換部１１２へと送られる。第１吸着器１１０の加熱は、第１吸着器１１０の熱交換部１１２が高温（８５℃）かつ飽和蒸気圧（５８ｋＰａ）になるまで行われる。

第１吸着器１１０の加熱が完了すると、第１吸着器１１０の熱交換部１１２内が高温、かつ、熱交換部１１２内が飽和蒸気圧で満たされる。そのため、加熱完了時では、第１吸着器１１０に接続している高温蒸発器３０内および第２タンク５０内は、第１吸着器１１０と同じように、高温、かつ、飽和蒸気圧で満たされている。なお、加熱時における流路ＦＰ１および流路ＦＰ３は、第１流路として機能する。また、バルブＶＬ１は、第１バルブとして機能し、バルブＶＬ３は、第３バルブとして機能する。

図６および図７は、第１吸着器１１０の加熱完了時における熱輸送システム１００の動作説明図である。第１吸着器１１０の加熱が完了すると、図６に示されるように、制御部１６０は、ポンプＰ１を稼働させたまま、バルブＶＬ１，ＶＬ３を閉じ、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を開く。この状態に変化すると、ポンプＰ１により第２タンク５０に貯留された水は、第１タンク２０へと送られる。この状態における第１タンク２０内における温度および圧力は、第２タンク５０内における温度および圧力と同じ高温かつ飽和蒸気圧である。制御部１６０は、液位計５１の測定値が予め設定された所定値以上の場合に、第２タンク５０から第１タンク２０へと水を送る。

液位計５１の測定値が所定値以上から所定値未満へと変化すると、制御部１６０は、ポンプＰ１を稼働させたまま、バルブＶＬ２を閉じ、かつ、バルブＶＬ１を開き、図７に示される状態へと変化させる。変化後では、図７に示されるように、第１タンク２０と、ポンプＰ１とを含む閉じた回路内を水が循環する。制御部１６０は、ポンプＰ１を稼働させたまま、水を循環させた状態で、第１吸着器１１０または第２吸着器１２０を加熱する吸着モードに変化するまで待機する。なお、加熱時における流路ＦＰ２および流路ＦＰ４は、第２流路として機能する。また、バルブＶＬ２は、第２バルブとして機能し、バルブＶＬ４は、第４バルブとして機能する。ポンプＰ１は、第１吸着器１１０の加熱時に第１タンク２０から高温蒸発器３０へと水を輸送する第１ポンプとして機能し、かつ、第１吸着器１１０の加熱完了時に第２タンク５０から第１タンク２０へと水を輸送する第２ポンプとしても機能する。

図８は、熱輸送システム１００が行う熱輸送方法のフローチャートである。図８に示されるように、熱輸送方法では、初めに、制御部１６０は、吸着式ヒートポンプ２００のバルブＶＶ１および熱輸送システム１００のバルブＶＬ１，ＶＬ３を開き、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を閉じて、ポンプＰ１を稼働させることにより第１吸着器１１０を加熱する（ステップＳ１）。次に、制御部１６０は、第１吸着器１１０の加熱が完了したか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部１６０は、加熱完了の判定を、図１に図示されていない温度計および圧力計の測定値も用いて判定する。なお、加熱完了の判定方法は、周知技術を適用できる。

制御部１６０は、第１吸着器１１０の加熱が完了していないと判定した場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、第１吸着器１１０の加熱完了を待機する。制御部１６０は、第１吸着器１１０の加熱が完了したと判定した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、バルブＶＶ１，ＶＬ１，ＶＬ３を閉じ、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を開いて、第１吸着器１１０の加熱完了後の加熱後工程を行う（ステップＳ３）。

制御部１６０は、液位計５１によって測定された第２タンク５０内の液位が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。第２タンク５０内の液位が所定値以上の場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、後述のステップＳ６の処理が行われる。第２タンク５０内の液位が所定値未満の場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部１６０は、バルブＶＬ１を開き、かつ、バルブＶＬ２を閉じ、第１タンク２０とポンプＰ１とを含む閉回路内で水を循環させる（ステップＳ５）。

ステップＳ５の処理が行われると、制御部１６０は、熱輸送システム１００の処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、吸着式ヒートポンプ２００の動作を停止する場合、制御部１６０は、熱輸送システム１００の処理を終了し（ステップＳ６：ＹＥＳ）、熱交換方法のフローは終了する。ステップＳ６の処理において、熱輸送システム１００の処理が終了しない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部１６０は、次のサイクルに移行するか否かを判定する（ステップＳ７）。制御部１６０は、例えば、次のサイクルとして第２吸着器１２０の加熱を行う場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。次のサイクルに移行しない場合には（ステップＳ７；ＮＯ）、制御部１６０は、ステップＳ４以降の処理を繰り返す。

図９は、比較例１の熱輸送システム１００ｘを備える吸着式ヒートポンプ２００ｘの一部のブロック図である。比較例１の吸着式ヒートポンプ２００ｘでは、本実施形態の吸着式ヒートポンプ２００に対して、熱輸送システム１００ｘのみが異なる。図４に示されるように、比較例１の熱輸送システム１００ｘは、本実施形態の構成と同じ高温蒸発器３０ｘおよび高温熱源６０と、高温蒸発器３０と熱交換部１１２との接続を開閉するバルブＶＡ１とを備えている。バルブＶＡ１は、図９に図示されていない制御部１６０により制御される。

比較例１の吸着式ヒートポンプ２００ｘの脱離モードでは、バルブＶＡ１が開くと、高温蒸発器３０ｘ内と、熱交換部１１２内との圧力差が大きいため、高温蒸発器３０ｘ内の圧力が急激に下がって突沸が発生する。突沸によって高温蒸発器３０ｘ内で発生した蒸気と共に高温蒸発器３０内の水が、気液二相流として高温蒸発器３０ｘから熱交換部１１２へと一気に流入する。この結果、高温蒸発器３０内の水が不足するドライアウトが発生する。

図１０は、脱離モードにおける高温蒸発器３０ｘの出力の時間推移を表すグラフである。図１０には、高温蒸発器３０ｘの出力の時間推移が曲線Ｃ１として示されている。図１０に示されるように、吸着式ヒートポンプ２００ｘの処理が吸着モードから脱離モードへと切り替わると、高温蒸発器３０ｘの出力は、徐々に上昇してピークに達した後、徐々に減少して以降低い値を維持する。出力におけるこの変化は、第１吸着器１１０の加熱が完了する前に、高温蒸発器３０ｘ内でドライアウトが発生したためである。そのため、比較例１の吸着式ヒートポンプ２００ｘでは、ドライアウトの発生により高温蒸発器３０ｘの出力が低下するため、第１吸着器１１０の加熱完了までの時間を要してしまう。

図１１は、比較例２の熱輸送システム１００ｙを備える吸着式ヒートポンプ２００ｙの一部のブロック図である。比較例２の吸着式ヒートポンプ２００ｙでは、比較例１の吸着式ヒートポンプ２００ｘに対して、気液分離器４０が追加された点のみが異なる。図１１に示されるように、比較例２の熱輸送システム１００ｙでは、気液分離器４０は、高温蒸発器３０ｙの鉛直上側に配置されている。また、気液分離器４０の液出口４３は、高温蒸発器３０ｙに接続されている。そのため、熱輸送システム１００ｙは、気液分離器４０で分離された水を、理論的には、高温蒸発器３０ｙ内へと戻すことができる。

図１２は、脱離モードにおける高温蒸発器３０ｙの出力の時間推移を表すグラフである。図１２には、図１０に示された比較例１の高温蒸発器３０ｘの出力の時間推移が実線の曲線Ｃ１に加えて、比較例２の高温蒸発器３０ｙの出力の時間推移が破線の曲線Ｃ２として示されている。図１２の曲線Ｃ２として示されるように、吸着式ヒートポンプ２００ｙの処理が吸着モードから脱離モードへと切り替わると、比較例２の高温蒸発器３０ｙの出力は、比較例１の高温蒸発器３０ｘの出力よりも早い時間に、高温蒸発器３０ｘの出力ピークよりも小さいピークに達する。その後、高温蒸発器３０ｙ内では、高温蒸発器３０ｘよりも早い時間にドライアウトが発生する。これは、高温蒸発器３０ｙ内と熱交換部１１２内との圧力差が大きいため、高温蒸発器３０ｙから気液分離器４０の液出口４３まで高温蒸発器３０ｙ内の水が逆流してしまっているからである。なお、ドライアウト後の曲線Ｃ２におけるパルス状の時間推移は、ドライアウトした高温蒸発器３０ｙに気液分離器４０から供給された水が瞬間的に蒸発し、蒸発した蒸気圧力が配管内の水を押し戻すことの繰り返しが原因である。

図１３は、比較例３の熱輸送システム１００ｚを備える吸着式ヒートポンプ２００ｚの一部のブロック図である。比較例３の吸着式ヒートポンプ２００ｚでは、比較例２の吸着式ヒートポンプ２００ｙに対して、気液分離器４０と高温蒸発器３０ｙとの間にポンプＰ１および逆止弁７０が追加された点のみが異なる。

図１３に示されるように、比較例３の熱輸送システム１００ｚでは、ポンプＰ１が気液分離器４０内の水を高温蒸発器３０側へと送っている。さらに、逆止弁７０は、気液分離器４０の液出口４３から高温蒸発器３０への方向のみに流れる水を許容する。そのため、比較例３の熱輸送システム１００ｚでは、比較例２の熱輸送システム１００ｙで発生した高温蒸発器３０から液出口４３への水の逆流が発生しない。一方で、脱離モード開始時にバルブＶＡ１が開くと、気液分離器４０内は飽和蒸気圧よりも低い圧力であるため、気液分離器４０内の水は沸騰する。液出口４３付近では、ポンプＰ１の吸引による圧力低下によりさらに沸騰しやすく、ポンプＰ１のインペラでキャビテーションが発生する。キャビテーションが発生することにより、ポンプＰ１が、動作不良を起こし、故障してしまうおそれがある。

以上説明したように、本実施形態の熱輸送システム１００では、熱媒の水を加熱可能な第１タンク２０と、第１タンク２０と高温蒸発器３０とを接続する流路ＦＰ１を開閉するバルブＶＬ１と、高温蒸発器３０と第１吸着器１１０との間に配置された気液分離器４０と、気液分離器４０の液出口４３と第１タンク２０とを接続する流路ＦＰ２と、流路ＦＰ２を開閉するバルブＶＬ２と、流路ＦＰ２に配置されて液出口４３から第１タンク２０へと気液分離器４０内の水を輸送するポンプＰ１とを備えている。そのため、第１吸着器１１０の加熱時に、高温蒸発器３０には、流路ＦＰ１を介して第１タンク２０から高温かつ高圧である水および水蒸気が供給され続ける。これにより、高温蒸発器３０内での突沸を抑制するため、加熱時におけるドライアウトの発生を抑制できる。この結果、水が第１吸着器１１０内に留まらずに熱輸送システム１００内を循環するため、第１吸着器１１０に対する加熱能力を向上させることができる。また、第１吸着器１１０の加熱完了時に、第１タンク２０には、気液分離器４０で分離された水が流路ＦＰ２を介して供給される。この際に、第１吸着器１１０の加熱が完了しているため、第１吸着器１１０内は、高温かつ飽和蒸気圧である。そのため、第１吸着器１１０と接続している気液分離器４０内も高温かつ飽和蒸気圧である。この状態で、バルブＶＬ２が開いて流路ＦＰ２が接続されると、気液分離器４０の液出口４３からポンプＰ１によって第１タンク２０へと供給される水によって、ポンプＰ１のインペラにおけるキャビテーションが発生しない。よって、本実施形態の熱輸送システム１００では、ポンプＰ１の動作不良を抑制し、ポンプＰ１の故障を抑制できる。

また、本実施形態の熱輸送システム１００では、制御部１６０が、第１吸着器１１０の加熱時および加熱完了時に対応させて、バルブＶＬ１，ＶＬ２の開閉およびポンプＰ１の動作を制御する。そのため、加熱時におけるドライアウトの発生を抑制し、ポンプＰ１の動作不良および故障を抑制できる。

また、本実施形態の熱輸送システム１００は、流路ＦＰ２における気液分離器４０の液出口４３と第２タンク５０との間に配置され、かつ、液出口４３の鉛直下側に配置され、水を貯留可能な第２タンク５０を備えている。そのため、第１吸着器１１０の加熱時に、気液分離器４０によって分離された水は第２タンク５０に送られるため、加熱時に分離された水を第２タンク５０に貯留しておくことができる。

また、本実施形態の熱輸送システム１００は、ポンプＰ１と高温蒸発器３０とを接続する流路ＦＰ３を開閉するバルブＶＬ３と、流路ＦＰ３におけるポンプＰ１の上流側と第１タンク２０との間に配置されると共に流路ＦＰ３を開閉するバルブＶＬ４とを備えている。制御部１６０は、第１吸着器１１０の加熱時に、バルブＶＬ１，ＶＬ３を開き、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を閉じた状態で、ポンプＰ１を稼働させる。一方で、制御部１６０は、第１吸着器１１０の加熱完了時に、バルブＶＬ１，ＶＬ３を閉じ、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を開いた状態で、ポンプＰ１を稼働させる。そのため、本実施形態の熱輸送システム１００では、１つのポンプＰ１だけによって、第１タンク２０から高温蒸発器３０へと熱媒が輸送され、かつ、第２タンク５０から第１タンク２０へと熱媒が輸送される。これにより、熱輸送システム１００が備えるポンプの数を減らせるため、熱輸送システム１００のコストを低減できる。

また、本実施形態の熱輸送システム１００では、第２タンク５０は、第２タンク内に貯留された水の液面高さを測定する液位計５１を有する。制御部１６０は、ポンプＰ１を稼働させたまま、第１吸着器１１０の加熱完了時における液位計５１の測定値が所定値以上の場合に、バルブＶＬ１，ＶＬ３を閉じ、かつ、バルブＶＬ２，ＶＬ４を開く。一方で、制御部１６０は、液位計５１の測定値が所定値未満の場合に、ポンプＰ１を稼働させたまま、バルブＶＬ２，ＶＬ３を閉じ、かつ、バルブＶＬ１，ＶＬ４を開く。そのため、本実施形態の熱輸送システム１００では、第２タンク５０内の液位が下がった場合にポンプＰ１の空回りによる故障を抑制できる。さらに、第２タンク５０内の液位が下がった場合に、水が十分にある第１タンク２０と、ポンプＰ１との閉回路内で水を循環させることにより、ポンプＰ１をいちいち停止させずに稼働させた状態を継続できる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
本実施形態における熱輸送システム１００および吸着式ヒートポンプ２００は、一例であり、種々変形可能である。例えば、吸着式ヒートポンプ２００は、吸着器１１０，１２０に加えて、さらに他の吸着器を備えていてもよいし、逆に、第１吸着器１１０のみを備えていてもよい。第１吸着器１１０と、第２吸着器１２０とは、異なる構成の吸着器であってもよい。第１吸着器１１０における温度および圧力と、熱輸送システム１００における高温熱源６０により設定される温度および圧力とについても、種々変形可能である。高温熱源６０により設定される高温は８５℃と異なる温度であってもよいし、第１吸着器１１０における定圧は４ｋＰａと異なる圧力であってもよい。熱輸送システム１００で用いられる熱媒は、水以外であってもよい。熱媒の種類に応じて、熱輸送システム１００および吸着式ヒートポンプ２００で制御される熱媒の温度および圧力については、種々変形可能である。熱輸送システム１００は、複数の高温熱源６０を備え、高温蒸発器３０と、第１タンク２０とを加熱する高温熱源６０は、異なる熱源であってもよい。

第２タンク５０は、必須の構成でなく、熱輸送システム１００は第２タンク５０を備えていなくてもよい。第２タンク５０を備えない熱輸送システム１００では、第１吸着器１１０の加熱時に、気液分離器４０により分離された水は、第２タンク５０内の代わりに、気液分離器４０内に貯留される。この構成であっても、制御部１６０は、バルブＶＬ１〜ＶＬ４の開閉を制御することにより、加熱時におけるドライアウトの発生を抑制し、ポンプＰ１の動作不良および故障を抑制できる。

上記実施形態の制御部１６０が実行するバルブＶＬ１〜ＶＬ４およびポンプＰ１の制御については、一例であり、種々変形可能である。例えば、制御部１６０が、上記実施形態の熱輸送システム１００が備えるバルブＶＬ１〜ＶＬ４について異なる開閉制御を行っても、吸着式ヒートポンプ２００におけるバルブＶＶ１，ＶＶ２の開閉制御を変更することにより、上記実施形態と同じ効果を奏することができる。

［変形例２］
図１４は、変形例２における熱輸送システム１００ａの概略のブロック図である。図１４に示されるように、変形例２の熱輸送システム１００ａでは、流路ＦＰ２にポンプ（第２ポンプ）Ｐ３が配置されている点と、流路ＦＰ２がバルブＶＬ２と第１タンク２０とを接続している点と、および流路ＦＰ４およびバルブＶＬ３，ＶＬ４がない点とが異なる。そのため、変形例２では、上記実施形態の熱輸送システム１００と異なる点について説明し、その他の説明を省略する。

変形例２の熱輸送システム１００ａでは、制御部１６０ａは、第１吸着器１１０の加熱時に、バルブＶＬ１を開き、かつ、バルブＶＬ２を閉じた状態で、ポンプＰ１を稼働させる。これにより、第１タンク２０から高温蒸発器３０へと熱媒が輸送される。一方で、制御部１６０ａは、第１吸着器１１０の加熱完了時に、バルブＶＬ１を閉じ、かつ、バルブＶＬ２を開いた状態で、ポンプＰ１の動作を停止させ、ポンプＰ３を稼働させる。また、制御部１６０ａは、液位計５１の測定値が所定値未満の場合には、ポンプＰ３の稼働を停止させ、第２タンク５０から第１タンク２０への水の輸送を停止する。

そのため、変形例２の熱輸送システム１００ａでは、第２タンク５０内の液位が下がった場合に、制御部１６０ａによりポンプＰ３の動作が停止するため、ポンプＰ３の空回りによる故障を抑制できる。変形例２の熱輸送システム１００ａのように、第１タンク２０から高温蒸発器３０へと熱媒を輸送するポンプＰ１と、第２タンク５０から第１タンク２０へと熱媒を輸送するポンプＰ３とは、異なるポンプであってもよい。変形例２の熱輸送システム１００ａは、第２タンク５０を備えていなくてもよく、この場合に、ポンプＰ３は、気液分離器４０の液出口４３から第１タンク２０へと熱媒を輸送する。また、熱輸送システム１００ａは、制御部１６０ａを備えずに、第１タンク２０等の構成のみを備えていてもよい。この場合に、熱輸送システム１００が備えていない他の装置からの制御信号によって、バルブＶＬ１，ＶＬ２の開閉制御およびポンプＰ１，Ｐ３の稼働制御が行われてもよい。

変形例２を換言すると、熱輸送システム１００ａは、第１タンク２０と、高温蒸発器３０と、第１流路として機能する流路ＦＰ１，ＦＰ３と、第１バルブとしてのバルブＶＬ１と、第１タンク２０から高温蒸発器３０へと熱媒を輸送するポンプＰ１と、気液二相流入口４１が高温蒸発器３０に接続されると共に気体出口４２が加熱対象としての第１吸着器１１０に接続されている気液分離器４０と、第２流路として機能する流路ＦＰ２と、第２バルブとしてのバルブＶＬ２と、気液分離器４０から第１タンク２０へと熱媒を輸送するポンプＰ３とを備えていればよい。

図１５は、変形例２の熱輸送システム１００ａにおける熱輸送方法のフローチャートである。図１５に示されるように、変形例２では、加熱工程が行われた後に（ステップＳ１１）、加熱後工程が行われ（ステップＳ１２）、熱輸送方法が終了する。加熱工程では、制御部１６０ａは、バルブＶＬ１を開くことにより、第１タンク２０と、高温蒸発器３０とを流路ＦＰ１，ＦＰ３を介して接続する。さらに、制御部１６０ａは、バルブＶＬ２を閉じることにより、気液分離器４０の液出口４３と、前記第１タンクとを接続しない。この状態で、制御部１６０ａは、流路ＦＰ１，ＦＰ３に配置されたポンプＰ１を稼働させることにより、高温蒸発器３０内で蒸発した水蒸気を気液分離器４０に輸送することにより第１吸着器１１０を加熱する。

加熱後工程では、制御部１６０ａは、第１タンク２０と高温蒸発器３０とを接続せず、かつ、気液分離器４０の液出口４３と第１タンク２０とを流路ＦＰ２を介して接続する。この状態で、制御部１６０ａは、流路ＦＰ２に配置されたポンプＰ３を稼働させることにより、液出口４３から第１タンク２０へと水を輸送する。そのため、変形例２の熱輸送方法では、第１吸着器１１０の加熱完了時に、第１吸着器１１０内は、高温かつ高圧であるため、第１吸着器１１０と接続している気液分離器４０内も高温かつ飽和蒸気圧である。この状態で、気液分離器４０の液出口４３からポンプＰ３によって第１タンク２０へと供給される水によって、ポンプＰ３のインペラにおけるキャビテーションが発生しない。よって、変形例２の熱輸送方法では、ポンプＰ３の動作不良を抑制し、ポンプＰ３の故障を抑制できる。

［変形例３］
図１６は、変形例３における熱輸送システム１００ｂの概略のブロック図である。図１６に示されるように、変形例３の熱輸送システム１００ｂは、上記実施形態におけるバルブＶＬ１，ＶＬ２の代わりとしての三方弁ＶＬ１ｂと、上記実施形態におけるバルブＶＬ３，ＶＬ４の代わりとしての三方弁ＶＬ３ｂとを備えている。また、熱輸送システム１００ｂは、三方弁ＶＬ１ｂ，ＶＬ３ｂの変更に対応した流路ＦＰ１ｂ，ＦＰ４ｂを備えている。制御部１６０ｂは、三方弁ＶＬ１ｂ，ＶＬ３ｂを制御することにより、上記実勢形態の熱輸送システム１００と同じ熱媒の流路を構成できる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

２０…第１タンク
３０，３０ｘ，３０ｙ…高温蒸発器（蒸発器）
４０…気液分離器
４１…気液二相流入口
４２…気体出口
４３…液出口
５０…第２タンク
５１…液位計
６０…高温熱源
７０…逆止弁
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｘ，１００ｙ，１００ｚ…熱輸送システム
１１０…第１吸着器（加熱対象）
１１１…吸着材
１１１Ｒ…吸着材ルーム
１１２…熱交換部
１１３…隔壁
１２０…第２吸着器（加熱対象）
１３０…低温蒸発器
１４０…冷熱機器
１５０…凝縮器
１６０，１６０ａ，１６０ｂ…制御部
２００，２００ｘ，２００ｙ…吸着式ヒートポンプ
Ｃ１，Ｃ２…曲線
ＦＰ１〜ＦＰ６，ＦＰ１ｂ，ＦＰ４ｂ…流路
Ｐ１…ポンプ（第１ポンプ，第２ポンプ）
Ｐ２…輸送ポンプ
Ｐ３…ポンプ（第２ポンプ）
ＶＬ１〜ＶＬ４…バルブ（第１バルブ〜第４バルブ）
ＶＡ１，ＶＶ１〜ＶＶ８…バルブ
ＶＬ５…液体バルブ
ＶＬ１ｂ，ＶＬ３ｂ…三方弁

Claims (8)

1. 熱輸送システムであって、
   熱媒体を加熱可能な第１タンクと、
   前記第１タンクから供給される熱媒体を蒸発させる蒸発器と、
   前記第１タンクと前記蒸発器とを接続する第１流路と、
   前記第１流路における熱媒体の流量を変更可能な第１バルブと、
   前記第１流路に配置され、前記第１タンクから前記蒸発器へと熱媒体を輸送する第１ポンプと、
   前記第１タンクと前記蒸発器との間に配置され、気液二相流入口から前記蒸発器により生成された高温高圧の熱媒体が供給され、気体出口が加熱対象に接続されている気液分離器と、
   前記気液分離器の液出口と、前記第１タンクとを接続する第２流路と、
   前記第２流路における熱媒体の流量を変更可能な第２バルブと、
   前記第２流路に配置され、前記気液分離器から前記第１タンクへと熱媒体を輸送する第２ポンプと、を備える、熱輸送システム。
2. 請求項１に記載の熱輸送システムであって、さらに、
   前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作と、前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉とを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記加熱対象の加熱時に、前記第１バルブを開き、かつ、前記第２バルブを閉じた状態で、前記第１ポンプを稼働させて、前記蒸発器により蒸発した熱媒体を前記気液分離器へと輸送し、
   前記加熱対象の加熱完了時に、前記第１バルブを閉じ、かつ、前記第２バルブを開いた状態で、前記第２ポンプを稼働させて、前記液出口から前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送する、熱輸送システム。
3. 請求項２に記載の熱輸送システムであって、さらに、
   前記第２流路における前記液出口と前記第２ポンプとの間、かつ、前記液出口の鉛直下側に配置され、液体の熱媒体を貯留可能な第２タンクを備え、
   前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時に、前記第２ポンプを稼働させて、前記第２タンクから前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送する、熱輸送システム。
4. 請求項３に記載の熱輸送システムであって、
   前記第２タンクは、前記第２タンク内における熱媒体の液面高さを測定する液位計を有し、
   前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時に、前記液位計の測定値が予め設定された所定値以上の場合に前記第２ポンプを稼働させ、前記測定値が前記所定値未満の場合に前記第２ポンプの動作を停止させる、熱輸送システム。
5. 請求項３または請求項４に記載の熱輸送システムであって、さらに、
   前記第１流路における前記第１ポンプと前記蒸発器との間に配置され、前記第１流路における熱媒体の流量を変更可能な第３バルブと、
   前記第２流路における前記第２ポンプの上流側と前記第１タンクとの間に配置され、前記第２流路における熱媒体の流量を変更可能な第４バルブと、を有し、
   前記第１バルブは、前記第１タンクと、前記第１ポンプとの間に配置され、
   前記第２バルブは、前記第２タンクと、前記第２ポンプとの間に配置され、
   前記第１ポンプおよび前記第２ポンプは、同一のポンプであり、
   前記制御部は、
   前記加熱対象の加熱時に、前記第１バルブおよび前記第３バルブを開き、かつ、前記第２バルブおよび前記第４バルブを閉じた状態で、前記第１ポンプを稼働させることにより、前記第１タンクから前記蒸発器へと熱媒体を輸送し、
   前記加熱対象の加熱完了時に、前記第１バルブおよび前記第３バルブを閉じ、かつ、前記第２バルブおよび前記第４バルブを閉じた状態で、前記第２ポンプを稼働させることにより前記第２タンクから前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送する、熱輸送システム。
6. 請求項５に記載の熱輸送システムであって、
   前記第２タンクは、前記第２タンク内における熱媒体の液面高さを測定する液位計を有し、
   前記制御部は、前記加熱対象の加熱完了時、かつ、前記第２タンク内における前記液位計の測定値が予め設定された所定値未満の場合に、前記第１バルブおよび前記第２バルブを閉じ、前記第３バルブおよび前記第４バルブを開いた状態で、前記第２ポンプを稼働させることにより、前記第１タンクと前記第２ポンプとを含む閉じた流路に液体の熱媒体を循環させる、熱輸送システム。
7. 吸着式ヒートポンプであって、
   請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の熱輸送システムと、
   前記加熱対象としての吸着器と、を備える、吸着式ヒートポンプ。
8. 熱輸送方法であって、
   熱媒体を加熱可能な第１タンクと、前記第１タンクから供給される熱媒体を蒸発させる蒸発器とを第１流路を介して接続し、かつ、気液二相流入口から前記蒸発器により生成された高温高圧の熱媒体が供給されると共に気体出口が加熱対象に接続された気液分離器の液出口と、前記第１タンクとを接続していない状態で、前記第１流路に配置された第１ポンプを稼働させることにより、前記蒸発器によって蒸発させた熱媒体を前記気液分離器に輸送することにより前記加熱対象を加熱する加熱工程と、
   前記第１タンクと前記蒸発器とを接続せず、かつ、前記液出口と前記第１タンクとを第２流路を介して接続した状態で、前記第２流路に配置された第２ポンプを稼働させることにより、前記液出口から前記第１タンクへと液体の熱媒体を輸送する加熱後工程と、を備える、熱輸送方法。

Images