JP5849359B2 - 吸着原理に従うヒートポンプ - Google Patents
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Description
前記収着側(図1左側)と前記相変化側(図1右側)とには、それぞれ流体回路101、102が設けられており、これらの流体回路を用いて、前記中空要素の前記個々の収着領域と相変化領域とに熱輸送流体を流通させることが可能である。そのために、各流体回路に対してそれぞれ1つの循環ポンプ103が設けられており、かつ、図1に示されていないバルブ装置が設けられていて、このバルブ装置を用いて、前記中空要素は、前記流体回路における前記要素の状態に関して周期的にステップ切り替えを行うことができる。
4. 既に貫流されている中空要素において、蒸発温度が一定の低さにありながら吸着温度が低下しつつある状態で、最終的に状態点5に至るまで継続される。
収着側 直列:SZ10〜SZ7およびSZ4〜SZ1
相変化側 並列:PZ2〜PZ4とPZ8〜PZ10
相変化側 直列:PZ5とPZ6およびPZ11とPZ12
特に、ここでは、前記収着側で並列に連結されている中空要素群は、前記相変化側ではそれぞれ直列に連結されている。
HQ−MS 駆動温度差
K4〜K6 レベル
MS 熱源(中温蓄熱体)、中温熱源、熱伝導体、中温ヒートシンク
MS−NQ 温度リフト
NQ 熱源(低温蓄熱体)、低温熱源
PZ1〜PZ12 相変化領域
SZ1〜SZ12 収着領域
∨1〜∨3 状態、レベル
ZK 中間回路
1〜12 中空要素、収着領域、相変化領域;プロセスステップ、状態、状態点、プロセス点
101 流体回路
102 流体回路
103 循環ポンプ
105 熱交換器
106 熱交換器、再冷却器、ヒートシンク
106’ 熱交換器、再冷却器
107 熱交換器
108 バルブ装置、回転バルブ
109 シェル
110 回転体、弁体
110A 軸
111 環状スペース
112 摺動シール
113 外側径方向開口部
114 通過路
115 内側径方向開口部
116 袋状通路
117 端面側開口部
118 中央領域118
119 回転体部分
120 回転体部分
121 シール材
Claims (20)
- 吸着原理に従うヒートポンプであって、
複数の中空要素の各々が吸着剤を有し、
前記中空要素内にそれぞれ作動媒体が入れられており、かつ、前記作動媒体が前記吸着剤と相変化領域との間を移動可能であり、
バルブ装置(108)によって可変である流体回路(101)において熱輸送流体が前記中空要素を介して流通可能であり、前記中空要素が前記吸着剤の領域で前記熱輸送流体と熱接触させられ、
前記中空要素における前記熱輸送流体の流通が周期的に切り替わり、
前記複数のバルブ装置(108)の少なくとも1つの状態において、前記中空要素の少なくとも2つを介して並列に前記熱輸送流体が流通し、その際、前記中空要素の少なくとも2つを介して直列に順次流通され、並列に熱輸送流体が流通される中空要素の個数が、直列に熱輸送流体が流通される中空要素の個数の少なくとも約4分の1に相当することを特徴とするヒートポンプ。 - 吸着原理に従うヒートポンプであって、
複数の中空要素の各々が吸着剤を有し、
前記中空要素内にそれぞれ作動媒体が入れられており、かつ、前記作動媒体が前記吸着剤と相変化領域との間を移動可能であり、
バルブ装置(108)によって可変である流体回路(101)において熱輸送流体が前記中空要素を介して流通可能であり、前記中空要素が前記吸着剤の領域で前記熱輸送流体と熱接触させられ、
前記中空要素における前記熱輸送流体の流通が周期的に切り替わり、
前記複数のバルブ装置(108)の少なくとも1つの状態において、前記中空要素の少なくとも2つを介して並列に前記熱輸送流体が流通され、その際、前記中空要素の少なくとも2つを介して直列に順次流通され、前記中空要素の少なくともそれぞれ1つを介してその相変化領域において熱輸送流体が流通しないことを特徴とするヒートポンプ。 - 前記バルブ装置(108)の各状態において、前記複数の中空要素の少なくとも2つの群に並列に流体が流通され、その際、前記群の少なくとも1つが熱交換器(105、106)の直ぐ上流側または下流側に配置されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のヒートポンプ。
- さらに別の熱輸送流体がバルブ装置(108)によって可変である流体回路(101)において前記中空要素を介して流通可能であり、その結果、前記中空要素が、前記相変化領域において前記さらに別の熱輸送流体と熱接触させられ、その際、前記中空要素における前記さらに別の熱輸送流体の流通が周期的に切り替わることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートポンプ。
- 前記流体回路(102)が前記さらに別のバルブ装置(108)によって可変であり、前記さらに別のバルブ装置(108)の少なくとも1つの状態において、前記相変化領域における前記中空要素の少なくとも2つを介して並列に前記さらに別の熱輸送流体が流通され、その際、前記中空要素の少なくとも2つで直列に順次流通されることを特徴とする、請求項4に記載のヒートポンプ。
- 前記さらに別のバルブ装置(108)の各状態において、前記相変化領域における前記複数の中空要素の少なくとも2つの群を介してそれぞれ並列に前記さらに別の流体が流通され、その際、熱交換器(106’、107)が前記群のうちの少なくとも1つの直ぐ上流側または下流側に配置されていることを特徴とする、請求項5に記載のヒートポンプ。
- 前記バルブ装置(108)の所与の状態において、前記中空要素のサブセットが部分回路を形成するように連結されており、前記熱輸送流体が、追加的な循環ポンプ(103)によって前記部分回路を経由して循環させられることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプ。
- 全部で3つの部分回路が設けられており、それらの部分回路が分離されていて、それぞれ3つの循環ポンプ(103)のうちの1つによって循環されることを特徴とする、請求項7に記載のヒートポンプ。
- 全部で2つの循環ポンプ(103)が具備されており、第1の部分回路が第1の循環ポンプによって循環され、第2の部分回路が前記第1の部分回路に連通され、かつ第2の循環ポンプによって循環されることを特徴とする、請求項7に記載のヒートポンプ。
- 並列に熱輸送流体が流通される中空要素の個数が、直列に流体が流通される中空要素の個数の少なくとも約3分の1に相当することを特徴とする、請求項1に記載のヒートポンプ。
- 流体が流通しない前記中空要素が、それぞれ、前記相変化領域で熱を収容する中空要素の群と、前記相変化領域で熱を放出する中空要素の群との間に配置されていることを特徴とする、請求項2に記載のヒートポンプ。
- 前記バルブ装置が、円筒シェル(109)とその中に回動可能に配置された弁体(110)とを備えた少なくとも1つの回転バルブ(108)を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のヒートポンプ。
- 前記回転バルブ(108)が、前記個々の中空要素に接続するための端面側の供給部と排出部とを有することを特徴とする、請求項12に記載のヒートポンプ。
- 前記弁体(110)が少なくとも1つの環状スペース(111)を形成し、その際、少なくとも2つの軸方向の通路(116)が前記環状スペース(111)内へ連通し、これらの通路(116)が並列に連結された中空要素にそれぞれ結合されており、かつ、前記環状スペースの少なくとも1つの径方向開口部(113)が設けられていて、この開口部(113)が前記環状スペース(111)を介して前記少なくとも2つの軸方向の通路(116)に接続されていることを特徴とする、請求項12または13に記載のヒートポンプ。
- 吸着原理に従うヒートポンプであって、
複数の中空要素がそれぞれ吸着剤を有し、
前記中空要素の各々に作動媒体が入れられており、かつ、前記作動媒体が前記吸着剤と相変化領域との間を移動可能であり、
前記中空要素を介して、バルブ装置(108)によって可変である流体回路(101)において熱輸送流体が流通可能であり、これにより、前記中空要素が前記吸着剤の領域で前記熱輸送流体と熱接触させられ、
前記中空要素における前記熱輸送流体の流通が周期的に切り替わり、
前記バルブ装置(108)の少なくとも1つの状態において、前記中空要素の少なくとも第1のサブセットが第1の循環ポンプ(103)の下流側に配置されており、前記中空要素の第2のサブセットが第2の循環ポンプ(103)の下流側に配置されていることを特徴とするヒートポンプ。 - 前記サブセットのうちの前記少なくとも1つが少なくとも2つの中空要素を含み、これらの中空要素が互いに並列に前記それぞれの循環ポンプ(103)の下流側に配置されていることを特徴とする、請求項15に記載のヒートポンプ。
- 中空要素の前記両サブセットの両方が、前記バルブ装置の前記少なくとも1つの状態において、前記熱輸送流体の、互いに分離された2つの部分回路に属することを特徴とする、請求項15または16に記載のヒートポンプ。
- 中空要素の前記第1のサブセットが前記熱輸送流体の第1の部分回路に属し、中空要素の前記第2のサブセットが前記熱輸送流体の第2の部分回路に属しており、前記部分回路の両方が少なくとも1つの中空要素を介して互いに接続されていることを特徴とする、請求項15または16に記載のヒートポンプ。
- 前記バルブ装置(108)が、前記個々の接続された中空要素に流体を流通させるための断面積調整部および絞り要素の少なくとも一方を含み、これらによって、回収される熱が最大化されることを特徴とする、請求項15〜18のいずれか1項に記載のヒートポンプ。
- 請求項1、5、15のいずれか1項に記載のヒートポンプであって、前記バルブ装置(108)又は前記さらに別のバルブ装置(108)の前記少なくとも1つの状態が、前記バルブ装置(108)又は前記さらに別のバルブ装置(108)の各状態であることを特徴とするヒートポンプ。
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