JP6142895B2 - ヒートポンプ - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態に係る吸着式ヒートポンプの一例について図1〜図11を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Hは装置上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wは装置幅方向(水平方向)を示し、矢印Dは装置奥行方向(水平方向)を示す。
第1実施形態に係るヒートポンプの一例としての吸着式ヒートポンプ10(以下「ヒートポンプ10」)は、図1、図2に示されるように、容器12と、水の蒸発、水蒸気(吸着媒体の一例)の凝縮を行う蒸発凝縮部30と、水蒸気を吸着・脱着する吸着材40を備えた吸着部36とを備えている。さらに、ヒートポンプ10は、各熱媒が流れる流路部材の一例としての流路機構50と、切替装置90(図5参照)とを備えている。
容器12は、図1、図2、図5、図6に示されるように、装置奥行方向に延びる円筒状とされた本体部14と、本体部14において装置奥行方向の両端部に取り付けられた一対の蓋部16と、本体部14の軸線Cを軸線とする軸管18とを含んで構成されている。
蒸発凝縮部30は、複数設けられ、図3に示されるように、矩形板状とされ、蒸発凝縮部30の板面が軸管18の周方向を向くように同様の間隔で並べられている。
吸着部36は、複数設けられ、図3に示されるように、矩形板状とされ、吸着部36の板面が軸管18の周方向を向くように同様の間隔で並べられている。そして、吸着部36と蒸発凝縮部30とは、軸管18の周方向に交互に並べられている。
流路機構50は、図3、図5に示されるように、軸管18の内周面と間隔を空けて軸管18を貫通している第一管部材52と、第一管部材52の内周面と間隔を空けて第一管部材52の内部に配置されている第二管部材54とを備えている。さらに、流路機構50は、第二管部材54の内周面と間隔を空けて第二管部材54の内部に配置されている第三管部材56を備えている。
切替装置90は、図5、図6に示されるように、軸線Cを中心に流路機構50を連続的に回転させる駆動部材としてのモータ92を備えている。
次に、ヒートポンプ10の作用を、ヒートポンプ10の動作によって説明する。仕切板62A、62Bの板面は、初期状態では例えば、図4に示されるように、上下方向を向いている。さらに、軸線Cに対して上方側に配置されている吸着材40は、水蒸気を吸着した状態となっており、軸線Cに対して下方側に配置されている吸着材40は、水蒸気を脱着した状態となっている。また、軸線Cに対して下方側に配置されている蒸発凝縮部30の板面には、水(水滴)が付着している。
以上説明したように、装置奥行方向から見て、軸管18の径方向の一方側では、蒸発凝縮部30の板面で蒸発した水蒸気が、領域42を移動し、領域42を挟んで蒸発凝縮部30と対向して配置されている吸着材40によって吸着される。一方、装置奥行方向から見て、軸管18の径方向の他方側では、吸着材40が脱着した水蒸気が、領域42を移動し、領域42を挟んで吸着材40と対向して配置されている蒸発凝縮部30によって凝縮される。また、凝縮されることで生成した水は、蒸発凝縮部30の板面に水滴として付着する。
次に、本発明の第2実施形態に係るヒートポンプの一例について図12〜図20を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一部材等については、同一符号を付してその説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を主に説明する。
第2実施形態に係るヒートポンプ100は、図12、図13に示されるように、容器112と、蒸発凝縮部30と、吸着部36とを備えている。さらに、ヒートポンプ100は、各熱媒が流れる流路部材の一例としての流路機構150と、切替装置90(図16参照)とを備えている。
容器112は、図12、図13、図16、図17に示されるように、装置奥行方向に延びる円筒状とされた本体部114と、本体部114において装置奥行方向の両端部に取り付けられた一対の蓋部116と、本体部114の軸線Cを軸線とする軸管18とを含んで構成されている。さらに、容器112は、蒸発凝縮部30及び吸着部36の装置奥行方向の両端部に配置され、容器112の内部を装置奥行方向において分離する一対の分離部120(図13参照)を備えている。
蒸発凝縮部30は、図14に示されるように、矩形板状とされ、蒸発凝縮部30の装置奥行方向の両端部が容器112の一対の分離部120に接触している(図17参照)。さらに、蒸発凝縮部30の先端部は、容器112の本体部114の内周面に接触している。
吸着部36は、図14に示されるように、矩形板状とされ、吸着部36の装置奥行方向の両端部が容器112の一対の分離部120に接触している(図16参照)。さらに、吸着部36の先端部は、容器112の本体部114の内周面に接触している。
流路機構150は、図14に示されるように、軸管18を貫通している第一管部材152と、第一管部材152の内周面と間隔を空けて第一管部材152の内部に配置されている第二管部材154とを備えている。さらに、流路機構150は、第二管部材154の内周面と間隔を空けて第二管部材154の内部に配置されている第三管部材156を備えている。
切替装置90は、図16、図17に示されるように、軸線Cを中心に流路機構150を連続的に回転させる駆動部材としてのモータ92を備えている。
12 容器
22 吸着空間
30 蒸発凝縮部
40 吸着材
42 領域(吸着領域の一例)
50 流路機構(流路部材の一例)
80 流路(第一流路の一例)
82 流路(第二流路、及び第三流路の一例)
84 流路(第四流路の一例)
90 切替装置
100 ヒートポンプ(ヒートポンプの一例)
112 容器
122 吸着空間
150 流路機構(流路部材の一例)
180 流路(第一流路の一例)
182 流路(第二流路、及び第三流路の一例)
184 流路(第四流路の一例)
F1 低温熱媒(第一熱媒の一例)
F2 中温熱媒(第二熱媒、及び第三熱媒の一例)
F3 高温熱媒(第四熱媒の一例)
Claims (2)
- 吸着媒体が収容されている吸着空間を有する容器と、
前記吸着空間で間隔を空けて並べられ、第一熱媒との熱交換により吸着媒体を生成し、第二熱媒との熱交換により吸着媒体を凝縮する複数の蒸発凝縮部と、
前記吸着空間で前記蒸発凝縮部と間隔を空けて前記蒸発凝縮部と交互に並べられ、前記蒸発凝縮部が生成した吸着媒体を第三熱媒との熱交換により吸着し、前記第三熱媒と比して高温の第四熱媒との熱交換により吸着媒体を脱着する複数の吸着材と、
吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが対向し、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが対向するように、前記第一熱媒が流れる第一流路、前記第二熱媒が流れる第二流路、前記第三熱媒が流れる第三流路、及び前記第四熱媒が流れる第四流路が形成されている流路部材と、
前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に移動させ、吸着媒体を生成する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を吸着する前記吸着材とが対向し、かつ、吸着媒体を凝縮する前記蒸発凝縮部と吸着媒体を脱着する前記吸着材とが対向するように、水蒸気を生成する蒸発凝縮部及び水蒸気を吸着する吸着材と、水蒸気を凝縮する蒸発凝縮部及び水蒸気を脱着する吸着材とを順次に切り替える切替装置と、を備え、
前記蒸発凝縮部と前記吸着材とは、一方向から見て間隔を空けて交互に円状に並べられ、
前記切替装置は、前記一方向から見て前記蒸発凝縮部と前記吸着材とが並ぶ円の中心を軸として前記流路部材を前記吸着材及び前記蒸発凝縮部に対して相対的に回転させるヒートポンプ。 - 前記蒸発凝縮部及び前記吸着材は、矩形板状とされ、
前記蒸発凝縮部の板面及び前記吸着材の板面は、前記一方向から見て前記蒸発凝縮部と前記吸着材とが並ぶ円の周方向に向いている請求項1に記載のヒートポンプ。
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