JP3455803B2 - 化学蓄熱式ヒートポンプ - Google Patents

化学蓄熱式ヒートポンプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプに係り、
特に化学蓄熱材(反応材)の再生速度及び再生効率を向
上するのに好適な化学蓄熱式ヒートポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の化学蓄熱式ヒートポンプにおいて
は、公知例として特開昭61−125561号公報及び
特開昭62−178857号公報が知られている。特開
昭61−125561号公報は、化学蓄熱式ヒートポン
プの系内に圧縮機を設け、ヒートポンプとしての高昇温
化を図るものであるが、化学蓄熱材を再生する際、真空
ポンプを用いて再生速度、再生効率の向上を行なうもの
ではない。また特開昭62−178857号公報は化学
蓄熱式ヒートポンプに従来の圧縮式ヒートポンプを組合
わせたものであるが、真空ポンプを用いて化学蓄熱材を
再生する構成に関しては、開示されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の化学蓄熱式ヒー
トポンプにあっては、化学蓄熱材の再生速度及び再生効
率の向上について配慮がなされていない問題点があっ
た。
【0004】本発明の目的は、化学蓄熱材の再生時に真
空ポンプを駆動し、再生速度及び再生効率の向上を図る
ことのできる化学蓄熱式ヒートポンプを提供することに
ある。
【0005】本発明の他の目的は、圧縮式ヒートポンプ
を組合わせ、さらに再生速度及び再生効率を高めること
のできる化学蓄熱式ヒートポンプを提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る化学蓄熱式ヒートポンプは、反応材を
収納した反応器と、被反応材を収納した蒸発器・凝縮器
と、該蒸発器・凝縮器と前記反応器との間にバルブを介
して接続するバルブ付きパイプとよりなる化学蓄熱式ヒ
ートポンプにおいて、前記反応器と前記蒸発器・凝縮器
との間にパイプを接続し、該パイプに真空ポンプとバル
ブとを設け、反応器は、圧縮機と膨張弁との間に蒸発性
液体を循環させる圧縮式ヒートポンプの2つの熱交換器
のうちのいずれか一方の熱交換器を収容し、蒸発器・凝
縮器は、圧縮式ヒートポンプの他方の熱交換器を収容し
ており、一方の熱交換器及び他方の熱交換器のそれぞれ
に、別個の熱交換器がバルブを介し並列して接続されて
おり、反応材を加熱して再生する場合、真空ポンプを運
転して反応器内を減圧する構成とする。
【0007】そして真空ポンプとバルブとを設けたパイ
プは、バルブ付きパイプのバルブをバイパスして形成さ
れている構成でもよい。
【0008】また反応器及び蒸発器・凝縮器のそれぞれ
に収容された熱交換器は、高温又は低温の熱媒体が流通
する構成でもよい。
【0009】また一方の熱交換器及び他方の熱交換器の
それぞれに、別個の熱交換器がバルブを介し並列して接
続されている構成でもよい。
【0010】さらに反応器は、ヒータを具備している構
成でもよい。
【0011】そして真空ポンプに、真空ポンプの排出側
を大気に開放する排出パイプを設け、蒸発器・凝縮器
に、被反応材を補給するバルブ付き補給パイプを設けた
構成でもよい。
【0012】
【作用】本発明によれば、真空ポンプの運転により、反
応器内が減圧され、反応器内の蓄熱材は、その中に含ま
れている被反応材を容易に離脱し、その蒸気は真空ポン
プを介して凝縮器に導入され、再生速度が促進される。
【0013】さらに圧縮式ヒートポンプを組み合わせる
ことにより、反応器は高温度となり、蒸発器・凝縮器の
凝縮器は低温度となるため、再生作用が一層高められ
る。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1を参照しながら説明
する。図1は、本発明の化学蓄熱式ヒートポンプの一実
施例を示す構成図である。反応材3(生石灰、ゼオライ
ト、シリカゲル等)を収納した反応器1と、被反応材4
(水、エタノール等)を収納した蒸発器・凝縮器2と
は、バルブ5を設けたバルブ付きパイプ6によって図示
のように連結されている。バルブ付きパイプ6とは別個
に、パイプ9を用いて反応器1と蒸発器・凝縮器2とを
直接連結し、パイプ9の途中にバルブ8と真空ポンプ7
が設けてある。反応器1と蒸発器・凝縮器2には、圧縮
式ヒートポンプ40が熱的に結合されている。
【0015】圧縮式ヒートポンプ40は、圧縮機13、
2つの熱交換器12,15及び膨張弁14を、図示のよ
うにパイプ17によって循環ループを構成するように連
結し、内部にフロン等の蒸発性液体を封入したものであ
る。圧縮式ヒートポンプ40の一方の熱交換器12は反
応器1に、他方の熱交換器15は蒸発器2に設けてあ
る。他方の熱交換器15と圧縮機13との間には、熱交
換器18が設けてある。また、パイプ17に分岐して、
他方の熱交換器15とは別個の熱交換器22および一方
の熱交換器12とは別個の熱交換器21を、図示のよう
に並列に接続している。一方の熱交換器12側のパイプ
17にはバルブ25、他方の熱交換器15側のパイプ1
7にはバルブ26、熱交換器22側のパイプ24にはバ
ルブ20、熱交換器21側のパイプ23にはバルブ19
を設け、バルブの開閉状態を変えて、動作系路を変えれ
るように構成してある。
【0016】さらに、蒸発器・凝縮器2に熱交換器35
を設け、パイプ34,33,32、バルブ30,31、
ポンプ27を用いて熱交換器28または熱交換器29と
熱的に結合してある。バルブ30,31を切換えること
により、熱交換器28は被反 応材4を加熱する受熱用と
して用い、熱交換器29は被反応材4の保有する熱を外
部に放熱するのに用いることができる。熱交換器35の
一部は、凝縮器2内の蒸気空間部に露出するように設け
てあるが、これは凝縮器2内に侵入した被反応材4の蒸
気の凝縮を行ない易くして、反応材3の反応を促進させ
るのに有効となる。
【0017】次に、本実施例の動作を説明する。
【0018】まず、熱交換器10に高温度の熱媒体を流
して反応材3を加熱して再生する場合について説明す
る。この場合、バルブ5は閉じ、バルブ8を開いて真室
ポンプ7を駆動する。また熱交換器11内には低温度の
熱媒体を流し、蒸発器・凝縮器2を凝縮器2として作用
させる。熱交換器10に高温度の熱媒体を流すと、反応
材3は加熱され、これによって反応材3中に含まれてい
た被反応材4は離脱し蒸発する。この蒸発した蒸気は真
空ポンプ7に吸引され、パイプ9を経由して凝縮器2に
導入される。蒸気はここで凝縮熱を放出して液化する。
この凝縮熱は熱交換器35内を流れる熱媒体に伝わり、
暖房等に有効に利用される。真空ポンプ7の駆動によっ
反応器1の空気が排出されかつ減圧されるため、反応
材3からの被反応材4の離脱は極めて円滑に行われ、
縮器2内での被反応材4の凝縮円滑に行われる。
【0019】次に熱交換器35に高温度の熱媒体を流し
て、蒸発器2内の被反応材4を加熱して蒸発し、この蒸
発した蒸気を反応材3と反応させて発熱させる場合につ
いて説明する。この場合バルブ8を閉じ、真空ポンプ7
は停止する。一方バルブ5を開くと、蒸発器2内で発生
した被反応材4の蒸気は、バルブ付きパイプ6を通って
反応器1内に導入され反応材3と反応して発熱する。反
応材3の放出した熱は熱交換器10内を流れる熱媒体に
伝わり、暖房等に有効に利用される。
【0020】このとき、バルブ19,20を閉じ、バル
ブ25,26を開いて圧縮式ヒートポンプを順方向に運
転すると、両方の熱交換器12,15が動作し、バルブ
25 ,26を閉じ、バルブ19,20を開くと熱交換器
21,22が動作する。後者の場合、圧縮式ヒートポン
プ40は化学蓄熱式ヒートポンプと熱的に分れて運転さ
れる。またバルブ20,25を閉じ、バルブ19,26
を開くと、凝縮器2内の熱が熱交換器21を介して外部
に放出される。この場合、圧縮式ヒートポンプを逆方向
に運転すると、熱交換器21側から他方の熱交換器15
側に熱が輸送され、蒸発器2内の被反応材4が加熱され
る。
【0021】このようにこの実施例の化学蓄熱式ヒート
ポンプでは、反応材3からの被反応材4の離脱は極めて
円滑に行われ、凝縮器2内での被反応材4の凝縮も円滑
に行われるため、化学蓄熱材の再生速度が向上し、さら
に、圧縮式ヒートポンプ40との組合わせにより、エネ
ルギー効率も向上して実用的な化学蓄熱式ヒートポンプ
を提供することができる。
【0022】本実施例に関連する参考例を図2を参照し
ながら説明する。
【0023】図2は本実施例に関連する参考例の構成図
である。この参考例では、圧縮機13、2つの熱交換器
12,15及び膨張弁14を、図示のようにパイプ17
によって循環ループを構成するように連結し、内部にフ
ロン等の蒸発性液体を封入した圧縮式ヒートポンプ40
の一方の熱交換器12は反応器1に、他方の熱交換器1
5は蒸発器2に設けたのみのものである。また熱交換器
11内には低温度の熱媒体を流し、蒸発器・凝縮器2を
凝縮器2として作用させる。このような構成でも、圧縮
式ヒートポンプ40を順方向に運転すると、他方の熱交
換器15側は低温度、一方の熱交換器12側は高温度に
なる。これに同期してバルブ8を開き、真空ポンプ7を
駆動すると、反応材3の再生が極めて容易となる。
【0024】図3は別の参考例の構成図である。これは
他方の熱交換器15と圧縮機13との間に熱交換器18
を設け、圧縮式ヒートポンプ40を運転している際、熱
交換器18を介し他の熱源部の熱をパイプ17を経由し
て内部に流れる蒸発性液体に伝えるようにしたものであ
る。このようにすると一方の熱交換器12側が一層高温
度になり、反応材3の加熱再生が容易となる。
【0025】図4は、さらに別の参考例の構成図であ
る。バルブ付きパイプ6をバイパスしてパイプ9が図示
のように設けてあり、このパイプ9の途中にバルブ8と
真空ポンプ7とが設けてある。
【0026】また図4の参考例では、反応器1に圧縮式
ヒートポンプ40が熱的に結合されている。圧縮式ヒー
トポンプ40は、圧縮機13、2つの熱交換器12,1
5及び膨張弁14を、図示のようにパイプ17によって
循環ループを構成するように連結し、内部にフロン等の
蒸発性液体を封入したものである。この圧縮式ヒートポ
ンプを順方向に運転すると一方の熱交換器12側が高温
度、他方の熱交換器15側が低温度となり、一方の熱交
換器12周りの反応材3は加熱され、この熱によって反
応材3を再生することができる。これに同期してバルブ
8を開き、真空ポンプ7を駆動することにより、小さな
エネルギで効果的に反応材3の再生を行うことができ
る。また圧縮式ヒートポンプ40を逆方向に運転(この
場合、図示はしていないがバルブを切換えてパイプ17
内の蒸発性液体の流れ方向を変える)すると、一方の熱
交換器12側が低温度、他方の熱交換器15側が高温度
となり、反応材3が発生する熱を、一方の熱交換器12
側から他方の熱交換器15側への輸送して暖房等に利用
することができる。他方の熱交換器15に他の熱交換器
16を熱的に結合して置くことにより、他方の熱交換器
15で発生する熱を別の場所へ輸送して暖房ができる。
圧縮式ヒートポンプ40を順方向に運転して、他方の熱
交換器15が低温度になる時は、他の熱源部の熱を、他
の熱交換器16を介して他方の熱交換器15に補給する
ことができる。
【0027】図5は図構成に関連する参考例であ
る。これはパイプ9の一端をバルブ付きパイプ6に連結
せず、大気に開放し、反応材3の再生時に発生する被反
応材4の蒸気を外部に排出するようにしたものである。
再生−放熱のサイクルをくり返すと、徐々に被反応材4
は減少してくるため、新たに設けた補給パイプ38、バ
ルブ39を経由して被反応材4を補給するようにしてあ
る。この方法は被反応材4が水等の無害な物質の時に適
する。また反応器1内にはヒータ36が設けてあるが、
これはヒータ36によっても反応材3を加熱再生できる
ようにしたものである。
【0028】図6は図4の構成に関連する他の参考例で
ある。これはバルブ付きパイプ6、パイプ9の蒸発器・
凝縮器2側の一部に熱交換器37を熱的に結合したもの
である。反応材3の再生時には熱交換器37内に低温度
の熱帯体を流し、真空ポンプ7によってパイプ9を経由
して凝縮器2側に排出される被反応材4の蒸気を冷却す
る。一方反応材3の放熱時には、熱交換器37内に高温
度の熱媒体を流し、バルブ付きパイプ6内を通る被反応
材4の蒸気を加熱し、バルブ5を介して反応器1内に導
入する。これらの操作によって、反応材3の再生速度の
向上、および反応時の反応材3の昇温度の増大をもたら
すことができる。
【0029】なお図4で説明したバルブ付きパイプ6を
バイパスしてパイプ9が図示のように設けてあり、この
パイプ9の途中にバルブ8と真空ポンプ7とが設けてあ
る構成、図5で説明した反応器1のヒータ、図5に示す
排出パイプ49を大気に開放し、被反応材4を補給する
補給パイプ38を蒸発器・凝縮器2に設ける方式など
は、図1の実施例に適用してもよいものである。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、化学熱材の再生速度
が著しく向上し、また圧縮式ヒートポンプとの組合わせ
により、エネルギー効率も向上して実用的な化学蓄熱式
ヒートポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に関連する参考例を示す構成図である。
【図3】本発明に関連する別の参考例を示す構成図であ
る。
【図4】本発明に関連するさらに別の参考例を示す構成
図である。
【図5】図4の構成に関連する参考例を示す構成図であ
る。
【図6】図4の構成に関連する他の参考例を示す構成図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−71887(JP,A) 特開 平3−144263(JP,A) 特開 平3−274328(JP,A) 特開 平2−259392(JP,A) 特公 昭57−16318(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 25/02 F25B 17/08 F25B 17/04 F25B 17/10 F25B 17/12 F25B 23/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応材を収納した反応器と、被反応材を
    収納した蒸発器・凝縮器と、該蒸発器・凝縮器と前記反
    応器との間にバルブを介して接続するバルブ付きパイプ
    とよりなる化学蓄熱式ヒートポンプにおいて、前記反応
    器と前記蒸発器・凝縮器との間にパイプを接続し、該パ
    イプに真空ポンプとバルブとを設け、前記反応器は、圧
    縮機と膨張弁との間に蒸発性液体を循環させる圧縮式ヒ
    ートポンプの2つの熱交換器のうちのいずれか一方の熱
    交換器を収容し、前記蒸発器・凝縮器は、前記圧縮式ヒ
    ートポンプの他方の熱交換器を収容しており、前記一方
    の熱交換器及び前記他方の熱交換器のそれぞれに、別個
    の熱交換器がバルブを介し並列して接続されており、
    記反応材を加熱して再生する場合、前記真空ポンプを運
    転して前記反応器内を減圧することを特徴とする化学蓄
    熱式ヒートポンプ。
  2. 【請求項2】 前記真空ポンプとバルブとを設けたパイ
    プは、バルブ付きパイプのバルブをバイパスして形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の化学蓄熱式ヒ
    ートポンプ。
  3. 【請求項3】 前記反応器及び前記蒸発器・凝縮器のそ
    れぞれに収容された熱交換器は、高温又は低温の熱媒体
    が流通することを特徴とする請求項1又は2記載の化学
    蓄熱式ヒートポンプ。
  4. 【請求項4】 前記反応器は、ヒータを具備しているこ
    とを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の化学
    蓄熱式ヒートポンプ。
  5. 【請求項5】 前記真空ポンプに、該真空ポンプの排出
    側を大気に開放する排出パイプを設け、前記蒸発器・凝
    縮器に、被反応材を補給するバルブ付き補給パイプを設
    けたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載
    の化学蓄熱式ヒートポンプ。
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FR2993639B1 (fr) * 2012-07-17 2017-11-10 Coldway Systeme de refrigeration hybride a compression/absorption
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