JP6331548B2 - Adsorption heat pump - Google Patents

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Description

本発明は、吸着式ヒートポンプに関する。   The present invention relates to an adsorption heat pump.

従来より、吸着式ヒートポンプを利用した熱サイクルシステムが種々の分野で利用されており、冷暖房装置や給湯器などに応用されている。   Conventionally, a heat cycle system using an adsorption heat pump has been used in various fields, and is applied to an air conditioner or a water heater.

これまでに提案されている吸着式ヒートポンプは、一対の吸着器、凝縮器及び蒸発器を備えたものが一般的であり(例えば、特許文献1参照)、COP(Coefficient Of Performance)を高める増熱モードを利用した例として、吸着式ヒートポンプ式給湯機が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この方式では、通常3方向バルブを用いた流路の切り換えによって作動モードの切り換えや給湯操作が行なわれる。具体的には、吸着器の一方で流体を吸着し他方で脱離(すなわち吸着器の再生)させる動作と、前記一方の吸着器から流体を脱離し前記他方に吸着させる動作と、を切り換えて交互に行なう。   The adsorption type heat pumps proposed so far are generally provided with a pair of adsorbers, a condenser and an evaporator (see, for example, Patent Document 1), and heat increase to increase COP (Coefficient Of Performance). As an example using the mode, an adsorption heat pump type water heater has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). In this system, switching of the operation mode and hot water supply operation are usually performed by switching the flow path using a three-way valve. Specifically, the operation of adsorbing the fluid on one side of the adsorber and desorbing the other (that is, regenerating the adsorber) and the operation of desorbing the fluid from the one adsorber and adsorbing the fluid to the other are switched. Alternately.

このほか、上記と同様に動作する吸着式冷凍機なども知られている(例えば、非特許文献2参照)。   In addition, an adsorption refrigerator that operates in the same manner as described above is also known (see, for example, Non-Patent Document 2).

近年では、地球環境の保全が注目されており、省エネルギー化の動きが活発化してきたことを考慮すれば、吸着式ヒートポンプを利用した装置に対しても更なる熱効率の向上が求められている。   In recent years, attention has been paid to the preservation of the global environment, and considering that the movement of energy saving has been activated, further improvement in thermal efficiency is required for apparatuses using adsorption heat pumps.

特開2006−125713号公報JP 2006-125713 A

「第24回技術開発・調査事業成果発表会 [P5.1.2]吸着式ヒートポンプを用いた高効率灯油燃焼機器の開発」、[online]、平成22年6月、一般財団法人石油エネルギー技術センター、[平成24年11月22日検索]、インターネット<URL:http://www.pecj.or.jp/japanese/report/2010report/24data/p512.pdf>"24th Technology Development and Survey Project Results Presentation [P5.1.2] Development of high-efficiency kerosene combustion equipment using adsorption heat pump", [online], June 2010, Petroleum Energy Technology Center, [Search on November 22, 2012], Internet <URL: http://www.pecj.or.jp/japanese/report/2010report/24data/p512.pdf> 「ユニオン産業の吸着式冷凍機 吸着式冷凍機の原理」、[online]、ユニオン産業株式会社、[平成24年11月22日検索]、インターネット<URL: http://www.union-reitouki.com/chiller/principle.html>"Adsorption refrigeration machine of union industry", [online], Union Sangyo Co., Ltd. [searched on November 22, 2012], Internet <URL: http: //www.union-reitouki. com / chiller / principle.html>

これまでに提案されている一般的な吸着式ヒートポンプにおいて増熱サイクルを行なう場合、増熱されたエネルギーは、凝縮熱(Q)と吸着熱(Q)と吸着器の顕熱(Q)の総和で定義することができるが、Qで表される吸着器での顕熱は回収されずに廃棄されるに至っているのが実情である。ところが、吸着器が複数設けられているシステム等では、顕熱分の熱量は無視できず、システム全体の熱損失が大きくなる一因となっている。 When performing a heat increase cycle in a general adsorption heat pump that has been proposed so far, the increased energy is the heat of condensation (Q 1 ), heat of adsorption (Q 2 ), and sensible heat (Q 3 ) of the adsorber. ) can be defined by the sum of the sensible heat in the adsorber represented by Q 3 are a reality is has come to be discarded without being recovered. However, in a system or the like in which a plurality of adsorbers are provided, the amount of heat of sensible heat cannot be ignored, which contributes to an increase in heat loss of the entire system.

しかしながら、システム内で発生する熱エネルギーの全て(=Q+Q+Q)を回収しようとすると、吸着質の吸着と脱離を切り換える際に吸着器に発生する顕熱損失を減らすための仕組みも必要になり、システム全体が複雑化する。例えば複数のバルブと流路が備えられているシステムにおいては、吸脱着の切り換えにあわせて流路の切り換えが必要になり、そのためにバルブの制御も複雑なものとなる。 However, a mechanism for reducing sensible heat loss that occurs in the adsorber when switching between adsorption and desorption of adsorbate when trying to recover all of the thermal energy (= Q 1 + Q 2 + Q 3 ) generated in the system And the entire system becomes complicated. For example, in a system provided with a plurality of valves and flow paths, the flow paths need to be switched in accordance with the switching of the adsorption / desorption, and the control of the valves is therefore complicated.

一方、燃焼により熱エネルギーを得る化石燃料を用いたシステムは、熱エネルギー損失(顕熱ロス)が著しく大きいためにCOP値は一般的に低い値となるのに対して、ヒートポンプでは比較的高いCOPが得られることが期待されている。しかしながら、熱媒を使用して吸脱着プロセスを経て熱利用するシステムでは、熱媒として高温流体(例えば80℃)と低温流体(例えば30℃)とを切り換える場合に、吸着器内に残存している熱媒が互いに混ざり合うために、必然的に熱媒の顕熱分のロスが生じてしまう。このような熱損失を防ぐことは、システム構成上容易なことではない。   On the other hand, a system using fossil fuel that obtains thermal energy by combustion has a significantly large thermal energy loss (sensible heat loss), so the COP value is generally low, whereas a heat pump has a relatively high COP. Is expected to be obtained. However, in a system that uses heat through an adsorption / desorption process using a heat medium, when switching between a high-temperature fluid (for example, 80 ° C.) and a low-temperature fluid (for example, 30 ° C.) as the heat medium, it remains in the adsorber. Since the existing heating media are mixed with each other, sensible heat loss of the heating media is inevitably caused. Preventing such heat loss is not easy in terms of system configuration.

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、バルブ数を減らして、かつ、熱エネルギー損失(顕熱ロス)が小さく、増熱効果の高い吸着式ヒートポンプを提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide an adsorption heat pump with a reduced number of valves, a small heat energy loss (sensible heat loss), and a high heat increase effect. The goal is to achieve this.

本発明は、以下の知見に基づいて達成されたものである。すなわち、吸着式ヒートポンプにおいて、熱エネルギーの増熱効果を高めるには、熱交換用の流体(いわゆる熱媒)による顕熱ロスが無視できないため、熱媒による顕熱の授受を、アンモニアや水蒸気等の蒸発潜熱の大きい物質を利用した潜熱による授受に代えると、熱媒及びその流路の切り換えが不要になり、温度の異なる熱媒が混合することで生じる顕熱の無駄も減らすことができるとの知見である。   The present invention has been achieved based on the following findings. That is, in the adsorption heat pump, in order to enhance the heat energy increasing effect, sensible heat loss due to heat exchange fluid (so-called heat medium) cannot be ignored. Instead of transferring by latent heat using a substance having a large latent heat of evaporation, switching of the heat medium and its flow path becomes unnecessary, and waste of sensible heat generated by mixing heat mediums having different temperatures can be reduced. It is knowledge of.

前記目的を達成するために、第1の発明の吸着式ヒートポンプは、貯蔵部から供給された流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第1の流体保持部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第2の流体保持部を熱的に接続された状態で備え、前記第1の流体保持部が、供給された前記流体を保持するときに反応熱を放出する吸着材を有する吸着器と、前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体が固定化されるときに前記流体の蒸発潜熱以上の反応熱を放出し、前記流体が脱離するときに蓄熱する化学蓄熱材を有する蓄熱反応部、及び前記流体が供給され、前記流体を気化する流体気化部を熱的に接続された状態で備え、気化した前記流体を前記吸着器に供給することで前記吸着材を加熱する蓄熱反応器と、前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部と流体の流通が可能なように連通され、前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部から排出された前記流体を凝縮し、凝縮された前記流体を前記貯蔵部に供給する凝縮器と、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方から他方に切り換えるための供給先切換用3方バルブと、前記貯蔵部から前記蒸発器へ前記流体を供給するためのポンプと、前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給を停止するためのバルブと、前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記ポンプ及び前記バルブを制御し、前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記供給先切換用3方バルブを制御する制御部と、を備えて構成されている。   In order to achieve the above object, an adsorption heat pump according to a first aspect of the present invention includes an evaporator for evaporating a fluid supplied from a storage unit, and the fluid is supplied from the evaporator to hold and hold the fluid. A state in which the first fluid holding unit for detaching the fluid and the second fluid holding unit for supplying the fluid from the storage unit and holding the fluid and detaching the held fluid are thermally connected And the first fluid holding part has an adsorber having an adsorbent that releases reaction heat when holding the supplied fluid, and the fluid is supplied from the evaporator, and the fluid is fixed. A heat storage reaction part having a chemical heat storage material that releases reaction heat equal to or greater than the latent heat of vaporization of the fluid and stores heat when the fluid is desorbed, and fluid vaporization to supply the fluid and vaporize the fluid Parts in a thermally connected state, The heat storage reactor that heats the adsorbent by supplying the converted fluid to the adsorber, and the fluid can flow through the first fluid holding unit and the second fluid holding unit of the adsorber. A condenser that condenses the fluid discharged from the first fluid holding part and the second fluid holding part and supplies the condensed fluid to the storage part, and an evaporator A supply destination switching three-way valve for switching the fluid supply destination from one of the adsorber and the heat storage reactor to the other, and a pump for supplying the fluid from the storage to the evaporator A valve for stopping the supply of the fluid from the storage unit to the evaporator, and the pump and the valve to control the supply amount and supply stop of the fluid from the storage unit to the evaporator Control the evaporator It is configured by including a control unit for controlling the supply destination switching three-way valve to switch the supply destination of fluid.

また、第2の発明の吸着式ヒートポンプは、貯蔵部から供給された流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第1の流体保持部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第2の流体保持部を熱的に接続された状態で備え、前記第1の流体保持部が、供給された前記流体を保持するときに反応熱を放出する吸着材を有する吸着器と、前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体が固定化されるときに前記流体の蒸発潜熱以上の反応熱を放出し、前記流体が脱離するときに蓄熱する化学蓄熱材を有する蓄熱反応部、及び前記流体が供給され、前記流体を気化する流体気化部を熱的に接続された状態で備え、気化した前記流体を前記吸着器に供給することで少なくとも前記吸着材を加熱する蓄熱反応器と、前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部と流体の流通が可能なように連通され、前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部から排出された前記流体を凝縮し、凝縮された前記流体を前記貯蔵部に供給する凝縮器と、前記凝縮器と連通される先を、前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部の何れか一方から他方に切り換えるための連通先切換用3方バルブと、前記凝縮器と連通される先を切り換えるように前記連通先切換用3方バルブを制御する制御部と、を備えて構成されている。   An adsorption heat pump according to a second aspect of the invention includes an evaporator for evaporating the fluid supplied from the storage unit, and the fluid supplied from the evaporator to hold the fluid and desorb the held fluid. A first fluid holding unit, and a second fluid holding unit that is supplied with the fluid from the storage unit and that holds the fluid and desorbs the held fluid in a thermally connected state. An adsorber having an adsorbent that releases reaction heat when holding the supplied fluid, and the fluid is supplied from the evaporator and the fluid is fixed when the fluid is fixed. A heat storage reaction part having a chemical heat storage material that releases reaction heat equal to or greater than the latent heat of vaporization and stores heat when the fluid desorbs, and a fluid vaporization part that is supplied with the fluid and vaporizes the fluid is thermally connected The vaporized fluid is A heat storage reactor that heats at least the adsorbent by supplying it to the adsorber, and the first fluid holding unit and the second fluid holding unit of the adsorber are communicated with each other so as to allow fluid to flow, A condenser that condenses the fluid discharged from the first fluid holding part and the second fluid holding part and supplies the condensed fluid to the storage part; and a destination that communicates with the condenser. A communication destination switching three-way valve for switching from one of the first fluid holding unit and the second fluid holding unit of the adsorber to the other and a destination to be communicated with the condenser. And a control unit for controlling the communication destination switching three-way valve.

第1の発明及び第2の発明においては、潜熱加熱(例えば水蒸気加熱)と潜熱冷却を用いることにより、熱交換用の流体(いわゆる熱媒)の使用量を最小限にし、吸着器における吸着質である作動流体(例えばアンモニアや水等)の吸着又は脱離時に吸着器で生じやすい顕熱損失を減らすと共に、利用された熱エネルギーを一箇所(凝縮器)に集めて回収する。これにより、顕熱ロスを防ぎ、COPを効果的に向上させることができる。   In the first and second inventions, the amount of heat exchange fluid (so-called heat medium) is minimized by using latent heat heating (for example, steam heating) and latent heat cooling, and the adsorbate in the adsorber. This reduces the sensible heat loss that is likely to occur in the adsorber during the adsorption or desorption of the working fluid (for example, ammonia or water), and collects and recovers the used thermal energy in one place (condenser). Thereby, a sensible heat loss can be prevented and COP can be improved effectively.

第1の発明及び第2の発明では、吸着器に蒸発器又は蓄熱反応器から流体を供給し、供給された流体の保持と脱離を繰り返すことで、熱エネルギーの利用を行なう。具体的には、蒸発器又は蓄熱反応器から供給される蒸発潜熱を生じる流体を一時的に保持し、保持された流体を脱離させることによって、熱エネルギーの利用を図る吸着式ヒートポンプにおいて、吸着器が、流体が供給され、流体を保持し且つ保持された流体を脱離する第1の流体保持部と、流体が供給され、流体を保持し且つ保持された流体を脱離する第2の流体保持部と、を熱的に接続した状態で有していることで、第1の流体保持部と第2の流体保持部との間で熱交換を行ない、例えば以下のようにして、2つの流体保持部間で利用した熱を凝縮器にて回収する。すなわち、蓄熱反応器で加熱されて気化した流体(加熱された流体)が第2の流体保持部に送られると、流体は第2の流体保持部で例えば凝縮して液状に相変化することで保持されるとともに、熱(例えば凝縮熱等)を放出する。流体の熱と凝縮熱とによって、第1の流体保持部は加熱され、第1の流体保持部で保持されていた流体は脱離して、脱離した流体は凝縮器に送られる。このとき、第2の流体保持部では、流体が増え、第1の流体保持部に保持された流体は徐々に減少する。このようにして第1の流体保持部に保持された流体が減ると、続いて蒸発器から気体の流体が供給される。気体の流体が第1の流体保持部に送られると、流体は第1の流体保持部において保持(例えば吸着材に吸着されて保持)されるとともに、熱(例えば吸着熱等)を放出する。放出された熱(例えば吸着熱等)によって、第2の流体保持部は加熱され、第2の流体保持部に保持されていた流体は脱離し、脱離した流体は凝縮器に送られる。このとき、第1の流体保持部では、流体の保持量(例えば吸着材における吸着量)が増え、第2の流体保持部の液体の流体は気化し、流体の保持量は徐々に減少する。   In the first invention and the second invention, the fluid is supplied to the adsorber from the evaporator or the heat storage reactor, and the supplied fluid is repeatedly held and desorbed to use the heat energy. Specifically, in an adsorption heat pump that temporarily holds a fluid that generates latent heat of evaporation supplied from an evaporator or a heat storage reactor, and desorbs the retained fluid so as to use heat energy. A first fluid holding unit that is supplied with the fluid, holds the fluid, and desorbs the held fluid; and a second that is supplied with the fluid, holds the fluid, and desorbs the held fluid By having the fluid holding part in a thermally connected state, heat exchange is performed between the first fluid holding part and the second fluid holding part. The heat used between the two fluid holding parts is recovered by a condenser. That is, when the fluid heated by the heat storage reactor and vaporized (heated fluid) is sent to the second fluid holding unit, the fluid is condensed in the second fluid holding unit, for example, and changed into a liquid phase. While being held, heat (for example, heat of condensation etc.) is released. The first fluid holding unit is heated by the heat of the fluid and the heat of condensation, the fluid held by the first fluid holding unit is desorbed, and the desorbed fluid is sent to the condenser. At this time, the fluid increases in the second fluid holding portion, and the fluid held in the first fluid holding portion gradually decreases. When the fluid held in the first fluid holding portion is reduced in this way, a gaseous fluid is subsequently supplied from the evaporator. When the gaseous fluid is sent to the first fluid holding unit, the fluid is held (for example, adsorbed and held by the adsorbent) in the first fluid holding unit and releases heat (for example, adsorption heat). The second fluid holding unit is heated by the released heat (for example, adsorption heat), the fluid held in the second fluid holding unit is desorbed, and the desorbed fluid is sent to the condenser. At this time, in the first fluid holding unit, the amount of fluid held (for example, the amount of adsorption in the adsorbent) increases, the liquid fluid in the second fluid holding unit vaporizes, and the amount of fluid held gradually decreases.

第1の発明及び第2の発明では、吸着器への流体の供給を蓄熱反応器により行なう。蓄熱反応器は、化学蓄熱材の反応熱による流体の気化機能と、加熱された気体の流体を送って吸着器を加熱する加熱器としての供給機能とを担う。具体的には、上記のように蓄熱反応器で気化した流体が第2の流体保持部に送られる場合、蒸発器から蓄熱反応器の蓄熱反応部に流体が供給され、蓄熱反応部の化学蓄熱材で例えば下記の反応(1),(2),(3)によって流体が固定化されるとき(下記の可逆反応(1)〜(3)において右方向に進む反応時)に生じた反応熱が、蓄熱反応器の流体気化部に熱交換され、流体気化部内の流体を気化し、気体状の流体が吸着器の第2の流体保持部に送られる。このとき、凝縮器において凝縮された流体は蒸発器に供給され、凝縮された流体は蓄熱反応器に供給されるように構成されている。なお、蓄熱反応部の化学蓄熱材に固定化された流体量が所定の閾値に達したときには、化学蓄熱材は例えば外部より加熱されることで再生される。   In the first invention and the second invention, the fluid is supplied to the adsorber by the heat storage reactor. The heat storage reactor is responsible for the function of vaporizing the fluid by the reaction heat of the chemical heat storage material and the function of supplying a heated gas fluid to heat the adsorber. Specifically, when the fluid vaporized in the heat storage reactor as described above is sent to the second fluid holding unit, the fluid is supplied from the evaporator to the heat storage reaction unit of the heat storage reactor, and the chemical heat storage of the heat storage reaction unit Reaction heat generated when the fluid is immobilized by the following reaction (1), (2), (3) (when the reaction proceeds to the right in the following reversible reactions (1) to (3)) However, heat is exchanged with the fluid vaporization unit of the heat storage reactor, the fluid in the fluid vaporization unit is vaporized, and the gaseous fluid is sent to the second fluid holding unit of the adsorber. At this time, the fluid condensed in the condenser is supplied to the evaporator, and the condensed fluid is supplied to the heat storage reactor. When the amount of fluid fixed to the chemical heat storage material in the heat storage reaction unit reaches a predetermined threshold value, the chemical heat storage material is regenerated by being heated from the outside, for example.

CaO + HO ⇔ Ca(OH) + Q[kJ] …(1)
CaCl・2NH+ 6NH ⇔ CaCl・8NH+ Q[kJ] …(2)
MgCl・2NH+ 4NH ⇔ MgCl・6NH+ Q[kJ] …(3)
CaO + H 2 O Ca Ca (OH) 2 + Q 1 [kJ] (1)
CaCl 2 · 2NH 3 + 6NH 3 Ca CaCl 2 · 8NH 3 + Q 2 [kJ] (2)
MgCl 2 · 2NH 3 + 4NH 3 MgMgCl 2 · 6NH 3 + Q 3 [kJ] (3)

上記のように吸着器での流体の保持、脱離が繰り返されることで、凝縮器において、利用された熱エネルギーの回収が継続的に行われる。   By repeatedly holding and desorbing the fluid in the adsorber as described above, the recovered thermal energy is continuously performed in the condenser.

また、吸着器では、第1の流体保持部が、供給された流体を保持するときに反応熱を放出する吸着材を有している。これにより、第1の流体保持部では、吸着材による流体の吸着による保持が行なわれることで、吸着熱が得られる。   In the adsorber, the first fluid holding part has an adsorbent that releases reaction heat when holding the supplied fluid. Thereby, in the 1st fluid holding | maintenance part, adsorption | suction heat is obtained by holding | maintaining by adsorption | suction of the fluid by an adsorbent.

また、第1の発明では、制御部は、貯蔵部から蒸発器への前記流体の供給量及び供給停止を制御するようにポンプ及びバルブを制御し、蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように供給先切換用3方バルブを制御する。これにより、蒸発器からの流体の供給先を切り換えるバルブの数を減らすことができる。   In the first invention, the control unit controls the pump and the valve so as to control the supply amount and supply stop of the fluid from the storage unit to the evaporator, and switches the supply destination of the fluid from the evaporator. The three-way valve for switching the supply destination is controlled. Thereby, the number of valves for switching the supply destination of the fluid from the evaporator can be reduced.

また、第2の発明では、制御部は、前記凝縮器と連通される先を切り換えるように前記連通先切換用3方バルブを制御する。これにより、凝縮器と連通される先を切り換えるバルブの数を減らすことができる。   In the second invention, the control unit controls the communication destination switching three-way valve so as to switch a destination to be communicated with the condenser. As a result, the number of valves that switch destinations connected to the condenser can be reduced.

上記の第2の発明に係る吸着ヒートポンプは、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方から他方に切り換えるための供給先切換用3方バルブと、前記貯蔵部から前記蒸発器へ前記流体を供給するためのポンプと、前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給を停止するためのバルブとを更に含み、前記制御部は、前記凝縮器と連通される先を切り換えるように前記連通先切換用3方バルブを制御し、前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記ポンプ及び前記バルブを制御し、前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記供給先切換用3方バルブを制御するようにすることができる。これにより、蒸発器からの流体の供給先を切り換えるバルブの数を減らすことができる。   The adsorption heat pump according to the second invention is a supply destination switching three-way valve for switching the supply destination of the fluid from the evaporator from one of the adsorber and the heat storage reactor, A pump for supplying the fluid from the storage unit to the evaporator; and a valve for stopping the supply of the fluid from the storage unit to the evaporator; and the control unit includes the condenser The communication destination switching three-way valve is controlled so as to switch the communication destination, and the pump and the valve are controlled so as to control the supply amount and supply stop of the fluid from the storage unit to the evaporator. The supply destination switching three-way valve can be controlled to switch the supply destination of the fluid from the evaporator. Thereby, the number of valves for switching the supply destination of the fluid from the evaporator can be reduced.

上記の供給先切換用3方バルブは、切り換えた前記蒸発器からの流体の供給先とは異なる側への流体の供給量が、予め定められた許容漏れ量以内となるように構成された遮断機構を備えるようにすることができる。これにより、供給先切換用3方バルブの耐久性が向上する。   The supply destination switching three-way valve is configured so that the supply amount of the fluid to the side different from the supply destination of the fluid from the switched evaporator is configured to be within a predetermined allowable leakage amount. A mechanism can be provided. This improves the durability of the supply destination switching three-way valve.

上記の連通先切換用3方バルブは、切り換えた前記凝縮器への流体の供給元とは異なる側からの流体の供給量が、予め定められた許容漏れ量以内となるように構成された遮断機構を備えるようにすることができる。これにより、連通先切換用3方バルブの耐久性が向上する。   The communication destination switching three-way valve is configured so that the fluid supply amount from the side different from the fluid supply source to the switched condenser is configured to be within a predetermined allowable leakage amount. A mechanism can be provided. This improves the durability of the communication destination switching three-way valve.

第1の発明及び第2の発明の吸着式ヒートポンプは、前記貯蔵部から前記反応器へ前記流体を供給するための第2ポンプと、前記貯蔵部から前記反応器への前記流体の供給を停止するための第2バルブとを更に含み、前記制御部は、前記反応器から前記吸着器への気化した前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記第2ポンプ及び前記第2バルブを制御するようにすることができる。これにより、蓄熱反応器の流体気化部と吸着器の第2の流体保持部とを接続する流通配管のバルブを省略することができ、バルブの数を更に減らすことができる。   The adsorption heat pump according to the first and second aspects of the invention includes a second pump for supplying the fluid from the storage unit to the reactor, and the supply of the fluid from the storage unit to the reactor is stopped. And the control unit controls the second pump and the second valve to control the supply amount and supply stop of the vaporized fluid from the reactor to the adsorber. Can be controlled. Thereby, the valve | bulb of the distribution piping which connects the fluid vaporization part of a thermal storage reactor and the 2nd fluid holding | maintenance part of an adsorber can be abbreviate | omitted, and the number of valves can further be reduced.

上記の連通先切換用3方バルブ及び供給先切換用3方バルブを備える吸着ヒートポンプは、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第1の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記蓄熱反応器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記吸着器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部を更に含み、前記制御部は、前記凝縮器と連通される先及び前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記駆動部を制御するようにすることができる。これにより、連通先切換用3方バルブ及び供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部の数を減らすことができる。   The adsorption heat pump including the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve switches a destination communicated with the condenser to the first fluid holding unit of the adsorption device, and the evaporation The communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve are driven so as to switch the supply destination of the fluid from the reactor to the heat storage reactor, and the destination connected to the condenser is connected to the adsorber. Driving to drive the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve so as to switch to the second fluid holding unit and to switch the supply destination of the fluid from the evaporator to the adsorber The controller may further control the drive unit so as to switch a destination of communication with the condenser and a supply destination of fluid from the evaporator. As a result, the number of drive units that drive the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve can be reduced.

また、上記の連通先切換用3方バルブ及び供給先切換用3方バルブを、前記凝縮器と連通される先及び前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるための回転式切換バルブで構成することができる。これにより、更にバルブの数を減らすことができる。   Further, the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve are constituted by a rotary switching valve for switching a destination communicated with the condenser and a fluid supply destination from the evaporator. be able to. Thereby, the number of valves can be further reduced.

また、上記の供給先切換用3方バルブは、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方、又は前記吸着器及び前記蓄熱反応器の両方に切り換えることが可能であって、前記制御部は、前記吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記供給先切換用3方バルブを制御するようにすることができる。これにより、吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、冷熱出力を一時的に増大することができ、始動応答時間を短くすることができる。   The supply destination switching three-way valve switches the supply destination of the fluid from the evaporator to either the adsorber or the heat storage reactor, or both the adsorber and the heat storage reactor. The controller may supply the fluid from the evaporator to the adsorber and the thermal storage reactor when starting or restarting the adsorption heat pump. It is possible to control the three-way valve for switching ahead. As a result, when the adsorption heat pump is started or restarted, the cold output can be temporarily increased, and the start response time can be shortened.

上記の連通先切換用3方バルブ及び供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部を含む発明において、供給先切換用3方バルブは、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方、又は前記吸着器及び前記蓄熱反応器の両方に切り換えることが可能であって、前記駆動部は、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、かつ、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第1の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記蓄熱反応器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記吸着器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部を更に含み、前記制御部は、前記吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記駆動部を制御するようにすることができる。これにより、吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、冷熱出力を一時的に増大することができ、始動応答時間を短くすることができる。   In the invention including the drive unit for driving the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve, the supply destination switching three-way valve is configured to supply a fluid supply destination from the evaporator to the adsorber. And either one of the heat storage reactors or both the adsorber and the heat storage reactor, and the drive unit is connected to the condenser in the first position of the adsorber. The communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve so as to switch to two fluid holding units and supply the fluid from the evaporator to the adsorber and the heat storage reactor. Driving and switching the communication destination with the condenser to the first fluid holding portion of the adsorber, and switching the fluid supply destination from the evaporator to the heat storage reactor. 3-way valve for switching the tip and the above Drives the destination switching three-way valve, switches the destination communicating with the condenser to the second fluid holding portion of the adsorber, and supplies the fluid supply destination from the evaporator to the adsorber The controller further includes a drive unit that drives the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve so that the adsorption destination heat pump is started or restarted. The drive unit may be controlled so as to supply fluid from the evaporator to the reactor and the heat storage reactor. As a result, when the adsorption heat pump is started or restarted, the cold output can be temporarily increased, and the start response time can be shortened.

上記の吸着式ヒートポンプにおいて、流体保持部で保持又は脱離(好ましくは吸着又は脱離)される第1の流体及び第2の流体の少なくとも一方は、アンモニア又は水であることが好ましい。アンモニアや水蒸気は、蒸発潜熱が大きい物質であるため、流体保持部で保持又は脱離させたときに発生する熱量が大きく、保持又は脱離させる一回の過程で大きい熱量の回収が可能になる。   In the adsorption heat pump, at least one of the first fluid and the second fluid held or desorbed (preferably adsorbed or desorbed) by the fluid holding unit is preferably ammonia or water. Ammonia and water vapor are substances with a large latent heat of vaporization, so the amount of heat generated when held or desorbed by the fluid holding part is large, and a large amount of heat can be recovered in a single process of holding or desorbing. .

吸着式ヒートポンプの吸着器に配される吸着材は、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、及び粘土鉱物からなる群から選択されることが好ましい。特に物理吸着材である活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、及び粘土鉱物は、物質(例えばアンモニアや水蒸気)の脱離あるいは脱離した物質の再吸着を行なう場合に、物質1molの脱離あるいは吸着に要する熱量が化学吸着材に比べて小さく、少ない熱量で物質の授受を行なうことができる。   The adsorbent disposed in the adsorber of the adsorption heat pump is preferably selected from the group consisting of activated carbon, mesoporous silica, zeolite, silica gel, and clay mineral. In particular, activated carbon, mesoporous silica, zeolite, silica gel, and clay minerals, which are physical adsorbents, desorb or adsorb 1 mol of a substance when the substance (for example, ammonia or water vapor) is desorbed or resorbed. The amount of heat required for the process is smaller than that of the chemical adsorbent, and the material can be exchanged with a small amount of heat.

本発明の吸着式ヒートポンプの蓄熱反応器は、化学蓄熱材の少なくとも一種として、金属酸化物及び金属塩化物から選択される化合物を用いて構成された態様が好ましく、アルカリ金属の水酸化物及び塩化物、アルカリ土類金属の水酸化物及び塩化物、並びに遷移金属の水酸化物及び塩化物からなる群から選択される化合物を有している態様がより好ましい。   The heat storage reactor of the adsorption heat pump of the present invention is preferably an embodiment configured using a compound selected from metal oxides and metal chlorides as at least one kind of chemical heat storage material, and alkali metal hydroxides and chlorides. More preferred is an embodiment having a compound selected from the group consisting of a metal oxide, an alkaline earth metal hydroxide and chloride, and a transition metal hydroxide and chloride.

金属酸化物及び金属塩化物は、高い蓄熱密度(kJ/kg)が得られる点で好適であり、熱の有効利用に適している。アルカリ金属の水酸化物及び塩化物、アルカリ土類金属の水酸化物及び塩化物、及び遷移金属の水酸化物及び塩化物は、温熱及び冷熱の生成効率をより高める点で有用である。   Metal oxides and metal chlorides are suitable in that a high heat storage density (kJ / kg) is obtained, and are suitable for effective use of heat. Alkali metal hydroxides and chlorides, alkaline earth metal hydroxides and chlorides, and transition metal hydroxides and chlorides are useful in terms of further increasing the efficiency of producing hot and cold heat.

なお、蓄熱密度は、水やアンモニア等の熱媒の脱離により水酸化物又は金属塩化物1kgあたりに蓄熱される熱量(kJ)を示す。   The heat storage density indicates the amount of heat (kJ) stored per kg of hydroxide or metal chloride due to desorption of a heat medium such as water or ammonia.

本発明においては、流体として水を用い、水の授受により蓄熱、放熱を行なう場合、化学蓄熱材としては、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、及び酸化バリウム(BaO)から選択されるものが好ましい。   In the present invention, when water is used as a fluid and heat is stored and released by transferring water, the chemical heat storage material is selected from calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and barium oxide (BaO). Those are preferred.

本発明においては、流体としてアンモニアを用い、アンモニアの授受により蓄熱、放熱を行なう場合、化学蓄熱材としては、塩化リチウム(LiCl)、塩化マグネシウム(MgCl)、塩化カルシウム(CaCl)、塩化ストロンチウム(SrCl)、塩化バリウム(BaCl)、塩化マンガン(MnCl)、塩化コバルト(CoCl)、及び塩化ニッケル(NiCl)から選択されるものが好ましい。 In the present invention, when ammonia is used as a fluid and heat is stored and released by transferring ammonia, the chemical heat storage materials include lithium chloride (LiCl), magnesium chloride (MgCl 2 ), calcium chloride (CaCl 2 ), and strontium chloride. Those selected from (SrCl 2 ), barium chloride (BaCl 2 ), manganese chloride (MnCl 2 ), cobalt chloride (CoCl 2 ), and nickel chloride (NiCl 2 ) are preferred.

本発明によれば、バルブ数を減らし、かつ、熱エネルギー損失(顕熱ロス)が小さく、増熱効果の高い吸着式ヒートポンプが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the number of valves is reduced, a thermal energy loss (sensible heat loss) is small, and the adsorption type heat pump with a high heat increase effect is provided.

本発明の第1実施形態の吸着式ヒートポンプの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the adsorption heat pump of 1st Embodiment of this invention. 吸着器の具体的な構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific structural example of an adsorption device. 吸着器(又蓄熱反応器)に備えられる吸着材(又は化学蓄熱材)の具体的態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific aspect of the adsorbent (or chemical heat storage material) with which an adsorber (or heat storage reactor) is equipped. 蓄熱反応器の具体的な構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific structural example of a thermal storage reactor. 蒸気量及び保水量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of a vapor | steam amount and a water retention amount. 蒸気の生成及び停止制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation and stop control of a vapor | steam. (A)3方蒸気バルブの側面図、(B)3方蒸気バルブの上面図、(C)蓄熱反応器と接続するように切り換える様子を示す図、及び(D)吸着器と接続するように切り換える様子を示す図である。(A) Side view of the three-way steam valve, (B) Top view of the three-way steam valve, (C) Diagram showing switching to connect with the heat storage reactor, and (D) To connect with the adsorber It is a figure which shows a mode that it switches. 吸着器再生モードで熱利用する際の流通形態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation form at the time of using heat | fever in adsorption machine reproduction | regeneration mode. 吸着器吸着モードで熱利用する際の流通形態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation form at the time of using heat | fever in adsorption machine adsorption mode. 本発明の第1実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の吸着式ヒートポンプの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the adsorption type heat pump of 2nd Embodiment of this invention. 凝縮蒸気の自動停止を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the automatic stop of condensed steam. 本発明の第2実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の吸着式ヒートポンプの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the adsorption heat pump of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 3rd Embodiment of this invention. 3方蒸気バルブの側方断面図である。It is side sectional drawing of a three-way steam valve. (A)シール部の下面図、及び(B)シール部の側方断面図である。(A) The bottom view of a seal part and (B) The side sectional view of a seal part. 隙間流量及びバルブ前後圧力差を示すグラフである。It is a graph which shows a clearance flow rate and a pressure difference before and behind a valve. 本発明の第5実施形態の吸着式ヒートポンプの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the adsorption heat pump of 5th Embodiment of this invention. 供給水量及び輸送蒸気量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the amount of supplied water and the amount of transport steam. 輸送蒸気の生成及び停止制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation and stop control of transport steam. 本発明の第5実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 5th Embodiment of this invention. (A)駆動部を供給化した3方蒸気バルブを位置Aに切り替えた様子を示す図、(B)駆動部を供給化した3方蒸気バルブを位置Bに切り替えた様子を示す図、及び(C)駆動部を供給化した3方蒸気バルブの他の例を示す図である。(A) The figure which shows a mode that the three-way steam valve which supplied the drive part was switched to the position A, (B) The figure which shows a mode that the three-way steam valve which supplied the drive part was switched to the position B, and ( C) It is a figure which shows the other example of the three-way steam valve which supplied the drive part. 本発明の第6実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 6th Embodiment of this invention. 回転式切り換え蒸気バルブの側面図である。It is a side view of a rotary switching steam valve. (A)回転式切り換え蒸気バルブの上面図、(B)回転部の下面図、及び(C)固定配管部の上面図である。(A) Top view of rotary switching steam valve, (B) Bottom view of rotating part, and (C) Top view of fixed piping part. (A)回転式切り換え蒸気バルブを位置Aに切り替えた様子を示す図、及び(B)回転式切り換え蒸気バルブを位置Bに切り替えた様子を示す図である。(A) The figure which shows a mode that the rotary switching steam valve was switched to the position A, and (B) The figure which showed a mode that the rotary switching steam valve was switched to the position B. (A)駆動部を供給化した3方蒸気バルブを位置Aに切り替えた様子を示す図、(B)駆動部を供給化した3方蒸気バルブを位置Cに切り替えた様子を示す図、及び(C)駆動部を供給化した3方蒸気バルブを位置Bに切り替えた様子を示す図である。(A) The figure which shows a mode that the three-way steam valve which supplied the drive part was switched to the position A, (B) The figure which shows the mode which switched the three-way steam valve which supplied the drive part to the position C, and ( C) It is a figure which shows a mode that the three-way steam valve which supplied the drive part was switched to the position B. FIG. 本発明の第8実施形態の増熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the heat increase cycle control routine of 8th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の吸着式ヒートポンプの実施形態について具体的に説明する。但し、本発明においては、以下に示す実施形態に制限されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of an adsorption heat pump of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments shown below.

(第1実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第1実施形態を、図1〜図10を参照して説明する。本実施形態では、吸着器の吸着材としてシリカゲルを、蓄熱反応器の化学蓄熱材として酸化カルシウム(CaO)を用い、吸着器や蓄熱反応器に供給される2つの流体(熱媒及び作動流体)として水蒸気(水)を用いた吸着式ヒートポンプ(以下、単に「ヒートポンプ」ともいう。)を一例に詳細に説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, silica gel is used as the adsorbent for the adsorber, calcium oxide (CaO) is used as the chemical heat storage material for the heat storage reactor, and two fluids (heat medium and working fluid) supplied to the adsorber and the heat storage reactor are used. As an example, an adsorption heat pump (hereinafter also simply referred to as “heat pump”) using water vapor (water) will be described in detail.

本実施形態のヒートポンプ100は、図1に示すように、蒸発器10と、吸着材を有する吸着器20と、化学蓄熱材を有し、吸着器を蒸気加熱する加熱器の機能を担う蓄熱反応器30と、吸着器20から排出された流体(水蒸気)を凝縮する凝縮器40と、凝縮器40から供給された水を貯蔵する水タンク41と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the heat pump 100 of the present embodiment includes an evaporator 10, an adsorber 20 having an adsorbent, and a chemical heat storage material, and a heat storage reaction that functions as a heater for steam heating the adsorber. The condenser 30, the condenser 40 that condenses the fluid (water vapor) discharged from the adsorber 20, and the water tank 41 that stores the water supplied from the condenser 40.

水蒸気とは、気体の状態になっている水、及びこれが空気中で凝結して細かい水滴となったものを包含する意味である。   The water vapor is meant to include water in a gaseous state and water condensed into fine water droplets in the air.

本実施形態のヒートポンプ100は、下記の2つの特徴を有している。   The heat pump 100 of the present embodiment has the following two features.

(1)吸着器等と熱交換するための熱媒と吸着器や蓄熱反応器に吸着等する吸着質等である作動流体とが同一の流体(水蒸気)である。
(2)吸着器に対する加熱、冷却に凝縮熱伝達、蒸発熱伝達を利用する。
(1) A heat medium for exchanging heat with an adsorber or the like and a working fluid that is an adsorbate or the like adsorbed on the adsorber or the heat storage reactor are the same fluid (water vapor).
(2) Condensation heat transfer and evaporation heat transfer are used for heating and cooling the adsorber.

蒸発器10は、水を気化し、気化して生成された流体である水蒸気を供給可能に吸着器20及び蓄熱反応器30とそれぞれ接続されている。具体的には、蒸発器10には、3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管11の他端が接続されており、蒸発器10は、流通配管11及び3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管12を介して吸着器20と連通されると共に、流通配管11及び3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管14を介して蓄熱反応器30と連通されている。   The evaporator 10 is connected to the adsorber 20 and the heat storage reactor 30 so as to be capable of supplying water vapor, which is a fluid generated by vaporizing water. Specifically, the other end of a circulation pipe 11 having one end connected to the three-way steam valve SV1 is connected to the evaporator 10, and the evaporator 10 is connected to the circulation pipe 11 and the three-way steam valve SV1 at one end. Is connected to the adsorber 20 via a flow pipe 12 connected to the heat storage reactor 30 and is connected to the heat storage reactor 30 via a flow pipe 11 having one end connected to the flow pipe 11 and the three-way steam valve SV1.

蒸発器10は、蓄熱反応器30の蓄熱反応部に配された化学蓄熱材における水の吸着量が飽和量に達していない場合や、後述するように吸着器に設けられた流体保持室22の吸着材における水蒸気の吸着量が減少した場合に、蒸発器中の水の気化が進行して、水蒸気として流通配管11、12に供給される構造を有するものが好ましい。また、水を外部からの熱で加熱し、水蒸気として流通配管11に排出することができる機能を有していることが好適である。   The evaporator 10 is used when the adsorption amount of water in the chemical heat storage material arranged in the heat storage reaction part of the heat storage reactor 30 does not reach the saturation amount or in the fluid holding chamber 22 provided in the adsorber as described later. When the amount of water vapor adsorbed on the adsorbent decreases, it is preferable that the vaporization of water in the evaporator proceeds and the water vapor is supplied to the flow pipes 11 and 12 as water vapor. Moreover, it is suitable to have the function which heats water with the heat from the outside and can discharge | emit it to the distribution piping 11 as water vapor | steam.

蒸発器10は、上記のように水の気化により気化熱を奪うため、蒸発器10では、吸着器20に供給する水蒸気の気化熱に相当する冷熱が生成される。したがって、冷熱需要の例であるエアコン室外機などの冷熱機器60を例えば熱交換管61を介して熱的に接続することで、冷熱の有効利用が可能である。   Since the evaporator 10 takes away the heat of vaporization by vaporizing water as described above, the evaporator 10 generates cold heat corresponding to the heat of vaporization of water vapor supplied to the adsorber 20. Therefore, by effectively connecting the refrigeration equipment 60 such as an air conditioner outdoor unit, which is an example of the refrigeration demand, through the heat exchange pipe 61, for example, it is possible to effectively use the refrigeration.

上記の熱交換管は、無端の配管とこの配管内を流通する熱交換用流体とで構成されている。配管に取り付けられた図示しない循環用ポンプによって、配管中を熱交換用流体(例えば水又は水と水溶性溶剤との混合溶媒)が循環して流通することで、冷熱を冷熱機器50に供給することができる。   The heat exchange pipe is composed of an endless pipe and a heat exchange fluid flowing through the pipe. A heat exchange fluid (for example, water or a mixed solvent of water and a water-soluble solvent) circulates and circulates in the pipe by a circulation pump (not shown) attached to the pipe, thereby supplying cold heat to the cooling device 50. be able to.

吸着器20は、蒸発器10から水蒸気が供給され、水蒸気を吸着して保持し、吸着された水蒸気を脱離して放出する第1の流体保持部である流体保持室22と、蓄熱反応器30から水蒸気が供給され、水蒸気を凝縮して保持し、凝縮された水蒸気を再び水蒸気として脱離し放出する第2の流体保持部である流体保持室24と、を備えている。   The adsorber 20 is supplied with water vapor from the evaporator 10, adsorbs and holds the water vapor, desorbs and releases the adsorbed water vapor, and a fluid holding chamber 22 that is a first fluid holding unit, and a heat storage reactor 30. Is provided with a fluid holding chamber 24 as a second fluid holding unit that condenses and holds the water vapor, and desorbs and releases the condensed water vapor again as water vapor.

吸着器20には、複数の流体保持室22及び流体保持室24が設けられており、流体保持室22及び流体保持室24の各々は、図2に示すように、吸着器20の筐体内に交互に配置され、隣り合う室が互いに熱的に接続されている。つまり、流体保持室22で放熱又は吸熱が発生して温度変化が起きると、流体保持室22は流体保持室24との間で熱交換して、流体保持室24は加熱又は冷却されるようになっている。   The adsorber 20 is provided with a plurality of fluid holding chambers 22 and fluid holding chambers 24, and each of the fluid holding chambers 22 and the fluid holding chambers 24 is disposed in the housing of the adsorber 20 as shown in FIG. 2. Alternatingly arranged, adjacent chambers are thermally connected to each other. In other words, when a temperature change occurs due to heat dissipation or heat absorption in the fluid holding chamber 22, the fluid holding chamber 22 exchanges heat with the fluid holding chamber 24 so that the fluid holding chamber 24 is heated or cooled. It has become.

流体保持室22には、流通配管12の他端が接続されており、蒸発器10から水蒸気が供給される。この流体保持室22には、図2に示すように、各室の天面及び底面に板状の吸着材26が配設されており、供給された水蒸気を吸着して保持できるようになっている。   The fluid holding chamber 22 is connected to the other end of the circulation pipe 12, and water vapor is supplied from the evaporator 10. As shown in FIG. 2, the fluid holding chamber 22 is provided with plate-like adsorbents 26 on the top and bottom surfaces of each chamber so that the supplied water vapor can be adsorbed and held. Yes.

吸着材26は、シリカゲル(物理吸着材)を用いて板状に成形したものであり、図3のように、シリカゲル板26A、26Bとで構成されている。シリカゲル板26A、26Bの流体保持室24と向き合う面S、すなわち各室の天面、底面と接する面は、伝熱面であり、この面を通じて互いに隣り合う室と熱交換することができる。   The adsorbent 26 is formed into a plate shape using silica gel (physical adsorbent), and is composed of silica gel plates 26A and 26B as shown in FIG. The surface S of the silica gel plates 26A and 26B facing the fluid holding chamber 24, that is, the surface in contact with the top surface and the bottom surface of each chamber is a heat transfer surface, and heat exchange can be performed with the adjacent chambers through this surface.

例えば、流体保持室24で水蒸気が凝縮して凝縮熱が発生すると、シリカゲル板26A、26Bの伝熱面Sで熱交換され、シリカゲル板26A、26B(吸着材)が加熱されると、シリカゲルに吸着されている水蒸気が脱離し、加熱時に供された熱量分の水蒸気を凝縮器40に供給することができる。   For example, when water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24 and condensation heat is generated, heat exchange is performed on the heat transfer surfaces S of the silica gel plates 26A and 26B, and when the silica gel plates 26A and 26B (adsorbent) are heated, The adsorbed water vapor is desorbed, and the amount of heat provided during heating can be supplied to the condenser 40.

吸着材が用いられることにより、水蒸気の吸着(固定化)及び脱離に要する熱量を小さく抑えることができ、低エネルギーでも水蒸気の着脱が容易に行われる。本実施形態では、流体として水蒸気を用いているが、水蒸気のほか、アンモニア等の蒸発潜熱の大きい物質は好適に用いることができる。例えばアンモニアを用いた場合では、アンモニア1molの吸着及び脱離に要する熱量は、20〜30kJ/molに抑えることができる。なお、対比値として、化学蓄熱材(例えばMgCl、CaCl等)をもちいたときの熱量は40〜60kJ/molである。 By using an adsorbent, the amount of heat required for adsorption (immobilization) and desorption of water vapor can be kept small, and the attachment and detachment of water vapor can be easily performed even with low energy. In this embodiment, water vapor is used as the fluid, but in addition to water vapor, a substance having a large latent heat of vaporization such as ammonia can be suitably used. For example, when ammonia is used, the amount of heat required for adsorption and desorption of 1 mol of ammonia can be suppressed to 20 to 30 kJ / mol. As comparison value, the amount of heat when using the chemical heat storage material (e.g. MgCl 2, CaCl 2, etc.) is 40~60kJ / mol.

吸着材としては、本実施形態で用いたシリカゲルのように、多孔体を用いることができる。多孔体としては、吸着(好ましくは物理吸着)による水蒸気等の流体の固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点から、細孔径が10nm以下の孔を有する多孔体が好ましい。細孔径の下限は、製造適性等の観点から、0.5nmが好ましい。多孔体としては、前記同様の観点から、平均1次粒子径が50μm以下の1次粒子が凝集して得られた1次粒子凝集体である多孔体が好ましい。平均1次粒子径の下限は、製造適性等の観点から1μmが好ましい。   As the adsorbent, a porous material can be used like the silica gel used in the present embodiment. The porous body is preferably a porous body having pores with pore diameters of 10 nm or less from the viewpoint of further improving the reactivity of immobilization and desorption of a fluid such as water vapor by adsorption (preferably physical adsorption). The lower limit of the pore diameter is preferably 0.5 nm from the viewpoint of production suitability and the like. As the porous body, from the same viewpoint as described above, a porous body which is a primary particle aggregate obtained by aggregating primary particles having an average primary particle diameter of 50 μm or less is preferable. The lower limit of the average primary particle diameter is preferably 1 μm from the viewpoint of production suitability and the like.

吸着材の例としては、本実施形態で用いられているシリカゲルのほか、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、粘土鉱物等が挙げられる。前記粘土鉱物としては、非架橋の粘土鉱物であっても、架橋された粘土鉱物(架橋粘土鉱物)であってもよい。粘土鉱物の例として、セピオライト、スメクタイト系粘土(サポナイト、モンホリロナイト、ヘクトライト、等)、4−珪素雲母、雲母、バーミキュライト等が挙げられ、中でもセピオライトが好ましい。   Examples of the adsorbent include activated carbon, mesoporous silica, zeolite, clay mineral and the like in addition to the silica gel used in the present embodiment. The clay mineral may be an uncrosslinked clay mineral or a crosslinked clay mineral (crosslinked clay mineral). Examples of clay minerals include sepiolite, smectite clay (saponite, montmorillonite, hectorite, etc.), 4-silicon mica, mica, vermiculite, etc. Among them, sepiolite is preferable.

前記シリカゲルとしては、BET法による比表面積が100m/g以上1500m/g以下(より好ましくは、300m/g以上1000m/g以下)であるシリカゲルが好ましい。 As the silica gel, the specific surface area by BET method of 100 m 2 / g or more 1500 m 2 / g or less (more preferably, 300 meters 2 / g or more 1000 m 2 / g or less) of silica gel is preferably.

前記活性炭としては、BET法による比表面積が800m/g以上4000m/g以下(より好ましくは、1000m/g以上2000m/g以下)である活性炭が好ましい。 As the activated carbon, activated carbon having a specific surface area by a BET method of 800 m 2 / g or more and 4000 m 2 / g or less (more preferably 1000 m 2 / g or more and 2000 m 2 / g or less) is preferable.

前記メソポーラスシリカとしては、BET法による比表面積が500m/g以上1500m/g以下(より好ましくは、700m/g以上1300m/g以下)であるメソポーラスシリカが好ましい。 As the mesoporous silica, mesoporous silica having a specific surface area by a BET method of 500 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less (more preferably 700 m 2 / g or more and 1300 m 2 / g or less) is preferable.

前記ゼオライトとしては、BET法による比表面積が50m/g以上1000m/g以下(より好ましくは、100m/g以上1000m/g以下)であるゼオライトが好ましい。 As the zeolite, a zeolite having a specific surface area by the BET method of 50 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less (more preferably 100 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less) is preferable.

本発明においては、流体の圧力や温度に合わせて、吸着材(好ましくは多孔体)の種類を適宜選定することができる。吸着による流体(本実施形態では水)の固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、シリカゲルを少なくとも含む態様が好ましい。また、吸着によるアンモニアの固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、活性炭を少なくとも含む態様が好ましい。   In the present invention, the type of the adsorbent (preferably a porous body) can be appropriately selected according to the pressure and temperature of the fluid. From the viewpoint of further improving the reactivity of immobilization and desorption of the fluid (water in this embodiment) by adsorption, an embodiment including at least silica gel is preferable. Further, from the viewpoint of further improving the reactivity of immobilization and desorption of ammonia by adsorption, an embodiment including at least activated carbon is preferable.

吸着材(好ましくは物理吸着材)を用いた流体の授受により吸発熱する構成の場合、吸着材の全量中に占める吸着材の含有比率は、流体の固定化及び脱離の反応性をより高く維持する観点から、80体積%以上が好ましく、90体積%以上がより好ましい。   In the case of a structure that absorbs and generates heat by exchanging fluid using an adsorbent (preferably a physical adsorbent), the content ratio of the adsorbent in the total amount of adsorbent increases the reactivity of fluid immobilization and desorption. From the viewpoint of maintaining, 80% by volume or more is preferable, and 90% by volume or more is more preferable.

吸着材を成形体にして利用する場合、吸着材と共にバインダーを含有してもよい。バインダーを含有することで、成形体の形状がより維持され易くなるので、吸着による熱媒の固定化及び脱離の反応性がより向上する。バインダーとしては、水溶性バインダーが好ましい。水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール、トリメチルセルロース等が挙げられる。   When the adsorbent is used as a molded body, a binder may be contained together with the adsorbent. By containing the binder, the shape of the molded body is more easily maintained, so that the heat medium fixation and desorption reactivity by adsorption is further improved. As the binder, a water-soluble binder is preferable. Examples of the water-soluble binder include polyvinyl alcohol and trimethyl cellulose.

また、吸着材及びバインダーに加え、必要に応じて、他の成分を含有していてもよい。他の成分の例として、カーボンファイバーや金属繊維等の熱伝導性無機材料等が挙げられる。   Moreover, in addition to the adsorbent and the binder, other components may be contained as necessary. Examples of other components include thermally conductive inorganic materials such as carbon fibers and metal fibers.

吸着材及びバインダーを用いて成形する場合、バインダーの含有比率は、成形体の形状をより効果的に維持する観点から、5体積%以上が好ましく、10体積%以上がより好ましい。成形方法については、特に限定はなく、例えば、吸着材(及び必要に応じバインダー等の他の成分)を加圧成形、押し出し成形等の公知の成形手段により成形する方法が挙げられる。成形時の圧力は、例えば20〜100MPaとすることができ、20〜40MPaが好ましい。   When molding using an adsorbent and a binder, the content ratio of the binder is preferably 5% by volume or more and more preferably 10% by volume or more from the viewpoint of more effectively maintaining the shape of the molded body. The molding method is not particularly limited, and examples thereof include a method in which an adsorbent (and other components such as a binder as necessary) is molded by known molding means such as pressure molding and extrusion molding. The pressure at the time of shaping | molding can be 20-100 Mpa, for example, and 20-40 Mpa is preferable.

流体保持室24には、流通配管38の一端が接続されており、後述する蓄熱反応器30から水蒸気と共に熱が供給される。熱が供給されると、流体保持室22との間で熱交換され、流体保持室24では水蒸気は凝縮し水が生成される。このときの凝縮熱も、流体保持室22との間で熱交換される。これにより、流体保持室22では、吸着材が加熱され、吸着材に吸着されている水蒸気が脱離する。   One end of a circulation pipe 38 is connected to the fluid holding chamber 24, and heat is supplied together with water vapor from a heat storage reactor 30 described later. When heat is supplied, heat is exchanged with the fluid holding chamber 22, and the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24 to generate water. The heat of condensation at this time is also exchanged with the fluid holding chamber 22. Thereby, in the fluid holding chamber 22, the adsorbent is heated, and the water vapor adsorbed on the adsorbent is desorbed.

流体保持室24の、流体保持室22との間で熱交換が行なえる天面及び底面には、グルーブやウィック(溝)が設けられている。グルーブ構造やウィック構造を有する面は、凹状の溝が施されており、この溝部において液体(本実施形態では水)をその表面張力により保持し、液膜を形成することができる。これより、熱交換が行なわれる面に水を均一的に存在させて、熱交換する面内の気化分布を均一化することができる。   Grooves and wicks (grooves) are provided on the top and bottom surfaces of the fluid holding chamber 24 where heat exchange can be performed with the fluid holding chamber 22. The surface having the groove structure or the wick structure is provided with a concave groove, and the liquid (water in this embodiment) can be held by the surface tension in the groove portion to form a liquid film. Thus, water can be uniformly present on the surface where heat exchange is performed, and the vaporization distribution in the surface where heat exchange is performed can be made uniform.

グルーブ(groove)構造とは、溝や窪み状の凹みが形成された構造を指し、熱交換器の内壁に形成されたものである。また、ウィック構造とは、網細現象を持つメッシュ状等に形成された構造を指し、やはり内壁に形成されたものである。これらの溝部は、壁面に対してプレス、切削等をすることにより形成されたものである。   The groove structure refers to a structure in which grooves or depressions are formed, and is formed on the inner wall of the heat exchanger. The wick structure refers to a structure formed in a mesh shape or the like having a netting phenomenon, and is also formed on the inner wall. These groove portions are formed by pressing, cutting or the like on the wall surface.

本実施形態では、流体保持室24に溝構造を施すのみで吸着材を設けない構成としたが、流体保持室24の流体保持室22と向き合う天面や底面に多孔層を配設した構造にしてもよい。   In this embodiment, the fluid holding chamber 24 is only provided with a groove structure and no adsorbent is provided. However, the fluid holding chamber 24 has a structure in which a porous layer is provided on the top surface or the bottom surface of the fluid holding chamber 24 facing the fluid holding chamber 22. May be.

多孔層としては、上記の多孔体を用いるほか、多孔構造を形成し得る材料を用いることによって、多孔構造が設けられていればよい。多孔構造を形成し得る材料としては、シリカゲル、ゼオライト、シリカ、活性炭、及び粘土鉱物などを使用することができる。多孔層として、吸着材を配してもよく、流体保持室22で使用可能な吸着材と同様のものを使用できる。シリカゲル、ゼオライト、シリカ、活性炭、及び粘土鉱物の詳細については既述の通りである。   As the porous layer, in addition to using the above-mentioned porous body, it is sufficient that the porous structure is provided by using a material capable of forming a porous structure. As a material capable of forming a porous structure, silica gel, zeolite, silica, activated carbon, clay mineral, and the like can be used. An adsorbent may be disposed as the porous layer, and the same adsorbent that can be used in the fluid holding chamber 22 can be used. Details of silica gel, zeolite, silica, activated carbon, and clay mineral are as described above.

蓄熱反応器30は、蒸発器10から水蒸気が供給され、水蒸気が水和反応により固定化されるときに反応熱を放出し、水蒸気が脱離するときに蓄熱する化学蓄熱材を有する蓄熱反応部である反応室32と、水タンク41から水が供給され、水を反応室32からの熱で気化する流体気化部である気化室34と、を備えている。   The heat storage reactor 30 is supplied with water vapor from the evaporator 10, releases heat of reaction when the water vapor is fixed by a hydration reaction, and has a chemical heat storage material that stores heat when the water vapor is desorbed. And a vaporization chamber 34 that is a fluid vaporization unit that is supplied with water from a water tank 41 and vaporizes water with heat from the reaction chamber 32.

蓄熱反応器30には、複数の反応室32及び気化室34が設けられており、反応室32及び気化室34の各々は、図4に示すように、蓄熱反応器30の筐体内に交互に配置され、隣り合う室が互いに熱的に接続されている。つまり、反応室32で放熱又は吸熱が発生して温度変化が起きると、反応室32は気化室34との間で熱交換して、気化室34は加熱又は冷却されるようになっている。   The heat storage reactor 30 is provided with a plurality of reaction chambers 32 and vaporization chambers 34, and each of the reaction chambers 32 and the vaporization chambers 34 is alternately arranged in the housing of the heat storage reactor 30 as shown in FIG. 4. Arranged and adjacent chambers are thermally connected to each other. In other words, when a temperature change occurs due to heat dissipation or heat absorption in the reaction chamber 32, the reaction chamber 32 exchanges heat with the vaporization chamber 34, and the vaporization chamber 34 is heated or cooled.

反応室32には、流通配管14の他端が接続されており、蒸発器10から水蒸気が供給される。この反応室32には、図4に示すように、各室の天面及び底面に板状の蓄熱材36が配設されており、供給された水蒸気が蓄熱材と反応して保持されるようになっている。   The other end of the distribution pipe 14 is connected to the reaction chamber 32, and water vapor is supplied from the evaporator 10. As shown in FIG. 4, the reaction chamber 32 is provided with plate-like heat storage materials 36 on the top and bottom surfaces of each chamber so that the supplied water vapor reacts with the heat storage material and is held. It has become.

板状の蓄熱材36は、化学蓄熱材である酸化カルシウム(CaO)の粉末をプレスすることで、板状に成形されたものである。この蓄熱材36は、上記の吸着材26と同様に、図3に示されるように、CaO板状体(化学蓄熱材構造体)36Aと36Bとで構成されている。CaO板状体36A、36Bの反応室32と向き合う面S、すなわち各室の天面、底面と接する面は、伝熱面であり、この面を通じて互いに隣り合う室と熱交換することができる。   The plate-shaped heat storage material 36 is formed into a plate shape by pressing a powder of calcium oxide (CaO) that is a chemical heat storage material. Similar to the adsorbent 26, the heat storage material 36 is composed of CaO plate-like bodies (chemical heat storage material structures) 36A and 36B as shown in FIG. The surface S of the CaO plate-like bodies 36A and 36B facing the reaction chamber 32, that is, the surface in contact with the top surface and the bottom surface of each chamber is a heat transfer surface, and heat exchange can be performed with the adjacent chambers through this surface.

化学蓄熱材の1つである酸化カルシウムは、下記の反応を起こして反応熱を生じる。化学蓄熱材は、化学反応を利用して熱の吸収、放出を行なうことのできる物質である。例えばCaOによる熱の吸収、放出は、水和により放熱(発熱)し、脱水を伴なって蓄熱(吸熱)する構成となる。すなわち、CaOは、以下に示す反応により蓄熱、放熱を可逆的に繰り返することができる。   Calcium oxide, which is one of chemical heat storage materials, causes the following reaction to generate reaction heat. A chemical heat storage material is a substance that can absorb and release heat using a chemical reaction. For example, absorption and release of heat by CaO has a configuration in which heat is released (heat generation) by hydration and heat is stored (heat absorption) with dehydration. That is, CaO can reversibly repeat heat storage and heat dissipation by the reactions shown below.

CaO + HO ⇔ Ca(OH) ・・・(a) CaO + H 2 O Ca Ca (OH) 2 (a)

また、これに蓄熱量、発熱量Qを併せて示すと、以下のようになる。   Moreover, it is as follows when the heat storage amount and the calorific value Q are shown together.

CaO + HO → Ca(OH) + Q ・・・(b)
Ca(OH) + Q → CaO + HO ・・・(c)
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + Q (b)
Ca (OH) 2 + Q → CaO + H 2 O (c)

例えば、気化室34で水蒸気が凝縮して凝縮熱が発生すると、蓄熱材36のCaO板状体36A、36Bの伝熱面Sで熱交換され、CaO板状体36A、36Bが加熱されると、上記式(c)の反応が進行して脱水し、加熱時に供された熱量分の水蒸気を吸着器20に供給することができる。   For example, when water vapor is condensed in the vaporizing chamber 34 and condensation heat is generated, heat exchange is performed on the heat transfer surfaces S of the CaO plate-like bodies 36A and 36B of the heat storage material 36, and the CaO plate-like bodies 36A and 36B are heated. Then, the reaction of the above formula (c) proceeds and dehydrates, and steam corresponding to the amount of heat provided at the time of heating can be supplied to the adsorber 20.

化学蓄熱材が用いられることにより、水蒸気の固定化及び脱離に要する熱量を小さく抑えることができ、低エネルギーでも水蒸気の着脱が容易に行なえる。   By using a chemical heat storage material, the amount of heat required for immobilization and desorption of water vapor can be kept small, and the water vapor can be attached and detached easily even with low energy.

化学蓄熱材の例としては、本実施形態で用いられているCaOのほか、例えば、酸化マグネシウム(MgO)、酸化バリウム(BaO)などのアルカリ土類金属の無機酸化物や、酸化リチウムなどのアルカリ金属の無機酸化物、酸化アルミニウム(Al)、等の無機酸化物などが挙げられる。金属酸化物は、一種単独で用いるほか、二種以上を併用してもよい。 Examples of the chemical heat storage material include, in addition to CaO used in this embodiment, inorganic oxides of alkaline earth metals such as magnesium oxide (MgO) and barium oxide (BaO), and alkalis such as lithium oxide. Examples thereof include inorganic oxides of metals, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like. A metal oxide may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本実施形態では、流体として水(水蒸気)を用いているが、水のほか、アンモニア等の蒸発潜熱の大きい物質を好適に用いることができる。流体としてアンモニアを用いる場合には、化学蓄熱材として、上記と異なる金属塩化物が好適に用いられる。金属塩化物を用いると、蓄熱密度をより高めることができる。   In the present embodiment, water (steam) is used as the fluid, but a substance having a large latent heat of evaporation such as ammonia can be suitably used in addition to water. When ammonia is used as the fluid, a metal chloride different from the above is preferably used as the chemical heat storage material. When metal chloride is used, the heat storage density can be further increased.

金属塩化物は、アンモニアの吸着時に発熱反応を生じる化合物が適用可能である。金属塩化物では、アンモニアが蓄熱材に固定化(吸着)されるときに放熱し、アンモニアが蓄熱材から脱離するときに蓄熱する。例えば塩化マグネシウム(MgCl)の場合、下記の可逆反応において、右方向に進む反応時に放熱し、左方向に進む反応時に蓄熱することができる。 As the metal chloride, a compound that generates an exothermic reaction upon adsorption of ammonia is applicable. Metal chloride releases heat when ammonia is immobilized (adsorbed) on the heat storage material, and stores heat when ammonia is desorbed from the heat storage material. For example, in the case of magnesium chloride (MgCl 2 ), in the following reversible reaction, heat can be dissipated when the reaction proceeds in the right direction, and heat can be stored during the reaction that proceeds in the left direction.

MgCl・2NH+ 4NH ⇔ MgCl・6NH+ Q[kJ] MgCl 2 · 2NH 3 + 4NH 3 ⇔ MgCl 2 · 6NH 3 + Q 1 [kJ]

金属塩化物としては、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、及び遷移金属の塩化物などが好適であり、塩化リチウム(LiCl)、塩化マグネシウム(MgCl)、塩化カルシウム(CaCl)、塩化ストロンチウム(SrCl)、塩化バリウム(BaCl)、塩化マンガン(MnCl)、塩化コバルト(CoCl)、及び塩化ニッケル(NiCl)が好適に挙げられる。金属塩化物は、一種単独で用いるほか、二種以上を併用してもよい。 As the metal chloride, an alkali metal chloride, an alkaline earth metal chloride, a transition metal chloride, and the like are preferable, and lithium chloride (LiCl), magnesium chloride (MgCl 2 ), calcium chloride (CaCl 2 ). ), Strontium chloride (SrCl 2 ), barium chloride (BaCl 2 ), manganese chloride (MnCl 2 ), cobalt chloride (CoCl 2 ), and nickel chloride (NiCl 2 ). A metal chloride may be used alone or in combination of two or more.

金属塩化物の種類は、アンモニア圧や温度に合わせて適宜選定することができる。したがって、熱利用の対象に合わせ、アンモニア圧や温度を選定できる幅が広がる。   The kind of metal chloride can be appropriately selected according to the ammonia pressure and temperature. Therefore, the range in which the ammonia pressure and temperature can be selected in accordance with the heat utilization target is expanded.

上記の中では、水を流体とする系では、水和反応に伴なって放熱し、脱水反応に伴なって吸熱する水和反応性蓄熱材が好ましく、特に酸化カルシウム(CaO)好ましい。   Among the above, in a system using water as a fluid, a hydration reactive heat storage material that dissipates heat with a hydration reaction and absorbs heat with a dehydration reaction is preferable, and calcium oxide (CaO) is particularly preferable.

また、アンモニアを流体とする系では、氷点下での運転が可能である。この場合、アンモニアの吸着温度が低い場合は、BaCl、CaCl、SrClを選択することができ、アンモニアの吸着温度が比較的高い場合は、MgCl、MnCl、CoCl、NiClを選択することができる。 In addition, in a system using ammonia as a fluid, operation under freezing is possible. In this case, when the ammonia adsorption temperature is low, BaCl 2 , CaCl 2 , and SrCl 2 can be selected. When the ammonia adsorption temperature is relatively high, MgCl 2 , MnCl 2 , CoCl 2 , and NiCl 2 can be selected. You can choose.

化学蓄熱材は、CaO等の例えば粒状物をプレス成形して得られた成形体として設けることができる。成形方法については、特に限定はなく、例えば、化学蓄熱材及び必要に応じてバインダー等の他の成分を含む蓄熱材(又は蓄熱材を含むスラリー)を、加圧成形、押出成形等の公知の成形方法を適用することができる。成形時の圧力は、例えば20〜100MPaとすることができ、20〜40MPaが好ましい。   The chemical heat storage material can be provided as a molded body obtained by press molding, for example, a granular material such as CaO. The molding method is not particularly limited. For example, a heat storage material (or a slurry containing a heat storage material) containing a chemical heat storage material and other components such as a binder as necessary is formed by a known method such as pressure molding or extrusion molding. A molding method can be applied. The pressure at the time of shaping | molding can be 20-100 Mpa, for example, and 20-40 Mpa is preferable.

気化室34には、吸着器の流体保持室24と繋がる流通配管38の他端と、流通配管42の一端とが接続されている。気化室34では、室内に凝縮水が存在するときはこの凝縮水が反応室32との間で熱交換し、また後述の凝縮器40から水が供給されたときは供給された水が反応室32との間で熱交換することで、水蒸気が生成される。   The vaporization chamber 34 is connected to the other end of the circulation pipe 38 connected to the fluid holding chamber 24 of the adsorber and one end of the circulation pipe 42. In the vaporizing chamber 34, when condensed water exists in the room, the condensed water exchanges heat with the reaction chamber 32, and when water is supplied from a condenser 40 described later, the supplied water is used for the reaction chamber. By exchanging heat with 32, water vapor is generated.

気化室34の、反応室32との間で熱交換が行なえる天面及び底面には、グルーブやウィック(溝)が設けられている。グルーブ構造やウィック構造を有する面は、凹状の溝が施されており、この溝部において液体(本実施形態では水)をその表面張力により保持し、液膜を形成することができる。これより、熱交換が行なわれる面に水を均一的に存在させて、熱交換する面内の気化分布を均一化することができる。   Grooves and wicks (grooves) are provided on the top and bottom surfaces of the vaporization chamber 34 where heat exchange can be performed with the reaction chamber 32. The surface having the groove structure or the wick structure is provided with a concave groove, and the liquid (water in this embodiment) can be held by the surface tension in the groove portion to form a liquid film. Thus, water can be uniformly present on the surface where heat exchange is performed, and the vaporization distribution in the surface where heat exchange is performed can be made uniform.

グルーブ(groove)構造及びウィック構造については、既述の通りである。   The groove structure and the wick structure are as described above.

本実施形態では、気化室34に溝構造を施すのみで吸着材を設けない構成としたが、気化室34の反応室32と向き合う天面や底面に多孔層を配設した構造にしてもよい。多孔層としては、上記の多孔体を用いるほか、多孔構造を形成し得る材料を用いることによって、多孔構造が設けられていればよい。多孔構造を形成し得る材料の詳細については、既述の通りである。   In the present embodiment, the vaporizing chamber 34 is merely provided with a groove structure and no adsorbent is provided. However, a structure in which a porous layer is provided on the top or bottom of the vaporizing chamber 34 facing the reaction chamber 32 may be used. . As the porous layer, in addition to using the above-mentioned porous body, it is sufficient that the porous structure is provided by using a material capable of forming a porous structure. Details of the material capable of forming the porous structure are as described above.

蓄熱反応器30には、外部から化学蓄熱材を加熱することができる加熱器を更に備えていることが好ましい。蒸発器10から供給された水蒸気で水和反応が進行し難くなったときは、加熱器により加熱して例えば脱水反応(水の脱離)を進めることで化学蓄熱材を再生することができる。再生時に生じた水蒸気は、流通配管11、14を通じて蒸発器10に戻し、再利用に供することができる。   It is preferable that the heat storage reactor 30 further includes a heater that can heat the chemical heat storage material from the outside. When the hydration reaction becomes difficult to proceed with water vapor supplied from the evaporator 10, the chemical heat storage material can be regenerated by heating with a heater and proceeding, for example, a dehydration reaction (desorption of water). Water vapor generated at the time of regeneration can be returned to the evaporator 10 through the distribution pipes 11 and 14 and reused.

凝縮器40は、吸着器20からの水蒸気の供給が可能に接続されており、吸着器20から供給された水蒸気を凝縮する。具体的には、凝縮器40には、バルブSV01を有する流通配管28の一端と、バルブSV02を有する流通配管29の一端と、がそれぞれ接続されている。凝縮器40は、流通配管28を介して吸着器20の流体保持室22と連通されると共に、流通配管29を介して吸着器20の流体保持室24と連通されており、流体保持室22、24からそれぞれ流通配管28、29を通じて排出された水蒸気が凝縮器40一箇所に回収されるようになっている。   The condenser 40 is connected so as to be able to supply water vapor from the adsorber 20, and condenses the water vapor supplied from the adsorber 20. Specifically, one end of a distribution pipe 28 having a valve SV01 and one end of a distribution pipe 29 having a valve SV02 are connected to the condenser 40, respectively. The condenser 40 is communicated with the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 via the circulation pipe 28 and is also communicated with the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 via the circulation pipe 29. The water vapor discharged from each of 24 through the distribution pipes 28 and 29 is collected in one place of the condenser 40.

また、凝縮器40には、バルブV3を有する流通配管43の一端が接続されており、凝縮器40は、流通配管43によって水タンク41と連通されている。水タンク41は、バルブV1及びポンプP1を有する流通配管42の一端が接続されており、水タンク41は、流通配管42によって蓄熱反応器30の気化室34と連通されている。凝縮器40で水蒸気が凝縮されて液化した水は、水タンク41に貯蔵され、水タンク41に貯蔵された水は、バルブV1を開状態にし、ポンプP1を駆動させることにより、流通配管42を通じて蓄熱反応器30の気化室34に送られ、気化室で水蒸気が生成される。ここで生成された水蒸気は、吸着器20を水蒸気加熱するために用いられる。   In addition, one end of a circulation pipe 43 having a valve V <b> 3 is connected to the condenser 40, and the condenser 40 is communicated with the water tank 41 by the circulation pipe 43. The water tank 41 is connected to one end of a circulation pipe 42 having a valve V1 and a pump P1, and the water tank 41 is communicated with the vaporization chamber 34 of the heat storage reactor 30 by the circulation pipe 42. The water that is condensed and liquefied by the water vapor in the condenser 40 is stored in the water tank 41, and the water stored in the water tank 41 is opened through the distribution pipe 42 by opening the valve V1 and driving the pump P1. It is sent to the vaporization chamber 34 of the heat storage reactor 30, and water vapor is generated in the vaporization chamber. The water vapor generated here is used to heat the adsorber 20 with water vapor.

更に、水タンク41には、バルブV2及びポンプP2を有する流通配管44の一端が接続されており、流通配管44によって水タンク41と蒸発器10とが連通されている。凝縮器40で凝縮された水は、水タンク41に貯蔵され、水タンク41に貯蔵された水は、バルブV2を開状態にし、ポンプP2を駆動させることで流通配管44を通じて蒸発器10にも供給される。蒸発器10に供給された水は、水蒸気として蓄熱反応器の反応室32に送られ、送られた水蒸気は化学蓄熱材に吸着され、気化室の水の気化を促進する熱の生成に用いられる。   Furthermore, one end of a distribution pipe 44 having a valve V2 and a pump P2 is connected to the water tank 41, and the water tank 41 and the evaporator 10 are communicated with each other by the distribution pipe 44. The water condensed in the condenser 40 is stored in the water tank 41, and the water stored in the water tank 41 opens the valve V2 and drives the pump P2 to drive the evaporator 10 through the distribution pipe 44. Supplied. The water supplied to the evaporator 10 is sent to the reaction chamber 32 of the heat storage reactor as water vapor, and the sent water vapor is adsorbed by the chemical heat storage material and used to generate heat that promotes vaporization of water in the vaporization chamber. .

蒸発器10は、蒸発流路内部における液保水量が少なくなるように構成されており、保水液の顕熱変化量による温度応答遅れを低減でき、保水量変化による蒸発量不安定性を抑制可能であることから、供給水量に対する発生蒸気量の応答性が良好で、安定した蒸気量を液供給のみで制御可能となる(図5参照)。また、蒸気バルブ方式と比較して小型・安価な水バルブにより水供給の開始/停止をすることで(図6参照)、蒸気バルブなしで蒸気の生成/停止制御が可能となる。   The evaporator 10 is configured so that the liquid water retention amount in the evaporation flow path is reduced, the temperature response delay due to the sensible heat change amount of the water retention liquid can be reduced, and the evaporation amount instability due to the water retention amount change can be suppressed. Therefore, the responsiveness of the generated steam amount with respect to the supplied water amount is good, and a stable steam amount can be controlled only by liquid supply (see FIG. 5). Further, by starting / stopping water supply with a small and inexpensive water valve as compared with the steam valve system (see FIG. 6), it is possible to control the generation / stop of steam without the steam valve.

また、連続的な温熱/冷熱生成では、蓄熱反応器または吸着器と蒸発器の連続切換制御が必要となる。そこで、本実施形態では、蒸発器10と蓄熱反応器30/吸着器20との間に3方蒸気バルブSV1を設置し、3方蒸気バルブSV1を切換駆動させることにより、蒸発器10で発生した蒸気を蓄熱反応器30/吸着器20へ連続切換供給でき、1台の蒸気バルブで連続的な温熱/冷熱が生成可能となる。   Further, continuous hot / cold heat generation requires continuous switching control between the heat storage reactor or the adsorber and the evaporator. Therefore, in the present embodiment, the three-way steam valve SV1 is installed between the evaporator 10 and the heat storage reactor 30 / adsorber 20, and the three-way steam valve SV1 is switched and driven, thereby generating in the evaporator 10. Steam can be continuously supplied to the heat storage reactor 30 / adsorber 20, and continuous hot / cold heat can be generated with a single steam valve.

3方蒸気バルブSV1の側面図を、図7(A)に示し、上面図を図7(B)に示す。3方蒸気バルブSV1は、駆動部66を備え、駆動部66により、3方蒸気バルブSV1内のバルブ部62を駆動し、バルブ部62に設けられた1つの貫通孔によって、流通配管11が、流通配管12、14の何れか一方と接続されるように切り換えられ、バルブ部62に設けられたシール部64によって、流通配管11が、流通配管12、14の何れか他方と遮断されるように切り換えられる(図7(C)、(D)参照)。   A side view of the three-way steam valve SV1 is shown in FIG. 7 (A), and a top view is shown in FIG. 7 (B). The three-way steam valve SV1 includes a drive unit 66. The drive unit 66 drives the valve unit 62 in the three-way steam valve SV1, and the circulation pipe 11 is connected by one through hole provided in the valve unit 62. It is switched so as to be connected to one of the distribution pipes 12, 14, and the distribution pipe 11 is blocked from either one of the distribution pipes 12, 14 by the seal part 64 provided in the valve part 62. It is switched (see FIGS. 7C and 7D).

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプの動作例について、図8〜図9を参照して説明する。図8は、吸着器再生モードで熱利用する際の流通形態を示す図であり、図9は、吸着器吸着モードで熱利用する際の流通形態を示す図である。   Next, an operation example of the adsorption heat pump of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing a distribution form when using heat in the adsorber regeneration mode, and FIG. 9 is a diagram showing a distribution form when using heat in the adsorber adsorption mode.

蒸発器10では、水タンク41から水が供給されて蒸発が進行し、水蒸気を生成する。このとき、例えば15℃程度の冷熱生成が可能であり、冷熱需要の例であるエアコン室外機などの冷熱機器60を例えば熱交換管61を介して熱的に接続することで、冷熱の有効利用が可能になる。   In the evaporator 10, water is supplied from the water tank 41, evaporation proceeds, and water vapor is generated. At this time, for example, cold heat of about 15 ° C. can be generated, and by effectively connecting a cold heat device 60 such as an air conditioner outdoor unit, which is an example of cold heat demand, via a heat exchange pipe 61, for example, effective use of cold heat Is possible.

続いて、図8に示すように、蒸発器10で生成された水蒸気は、3方蒸気バルブSV1及び流通配管11、14を通じて蓄熱反応器30の反応室32に送られる。送られた水蒸気は、化学蓄熱材との間で水和反応して反応熱を生じる。このとき、例えば100℃超の温熱生成が可能である。この反応熱が気化室34との間で熱交換されることにより、気化室34内の水が熱で気化し、例えば100℃の高温蒸気を生成する。この高温蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、蒸気熱が熱交換されて流体保持室22の吸着材26が熱せられると共に、蒸気は流体保持室24で凝縮して液状に相変化することで保持され、さらに凝縮熱を放出する。このとき、例えば約90℃程度の温熱生成が可能である。そのため、流体保持室22の吸着材26は、放出された凝縮熱の熱交換によっても加熱されることになる。これにより、流体保持室22の吸着材26に吸着されていた水は、例えば40℃の水蒸気として脱離する。脱離した水蒸気は、流通配管28を通じて凝縮器40に送られ、例えば40℃の温熱が生成される。   Subsequently, as shown in FIG. 8, the water vapor generated in the evaporator 10 is sent to the reaction chamber 32 of the heat storage reactor 30 through the three-way steam valve SV <b> 1 and the distribution pipes 11 and 14. The sent water vapor hydrates with the chemical heat storage material to generate reaction heat. At this time, for example, heat generation exceeding 100 ° C. is possible. The heat of reaction is exchanged with the vaporizing chamber 34, whereby the water in the vaporizing chamber 34 is vaporized with heat, and generates high-temperature steam at, for example, 100 ° C. When this high-temperature steam is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the distribution pipe 38, the heat of the steam is exchanged to heat the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22, and the steam is condensed in the fluid holding chamber 24. Then, it is retained by the phase change to a liquid state and further releases heat of condensation. At this time, for example, a heat generation of about 90 ° C. is possible. Therefore, the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22 is also heated by heat exchange of the released condensation heat. Thereby, the water adsorbed by the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22 is desorbed as, for example, water vapor at 40 ° C. The desorbed water vapor is sent to the condenser 40 through the distribution pipe 28, and, for example, warm heat of 40 ° C. is generated.

このとき、流体保持室24では、凝縮により生成された水が増え、流体保持室22では、吸着材26に吸着されている水蒸気は徐々に減少する。   At this time, water generated by condensation increases in the fluid holding chamber 24, and water vapor adsorbed on the adsorbent 26 gradually decreases in the fluid holding chamber 22.

上記のようにして流体保持室22に吸着された水蒸気の量が減るに伴ない、吸着材26は水蒸気を吸着しやすい状態になる。そのため、水タンク41から蒸発器10に供給された水は容易に気化し、生成した水蒸気は、図9に示すように吸着器20の流体保持室22に供給される。このとき、流通配管14、28、38は3方蒸気バルブSV1、バルブSV01、SV03により閉じられている。   As described above, as the amount of water vapor adsorbed in the fluid holding chamber 22 decreases, the adsorbent 26 becomes in a state where it is likely to adsorb water vapor. Therefore, the water supplied from the water tank 41 to the evaporator 10 is easily vaporized, and the generated water vapor is supplied to the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 as shown in FIG. At this time, the distribution pipes 14, 28, 38 are closed by the three-way steam valve SV1, the valves SV01, SV03.

蒸発器10からの水蒸気が、図9のように3方蒸気バルブSV1及び流通配管11、12を通じて流体保持室22に送られると、水蒸気は流体保持室22の吸着材に吸着されて保持されると共に、吸着熱を放出する。このとき、例えば40℃の温熱生成が可能である。放出された吸着熱は、流体保持室24との間で熱交換されることによって、流体保持室24を加熱し、凝縮により流体保持室24に溜まった水を気化し、水蒸気として脱離する。このとき脱離した水蒸気は、流通配管29を通じて凝縮器40に送られる。   When the water vapor from the evaporator 10 is sent to the fluid holding chamber 22 through the three-way steam valve SV1 and the distribution pipes 11 and 12 as shown in FIG. 9, the water vapor is adsorbed and held by the adsorbent in the fluid holding chamber 22. At the same time, the heat of adsorption is released. At this time, for example, heat generation at 40 ° C. is possible. The released heat of adsorption is exchanged with the fluid holding chamber 24 to heat the fluid holding chamber 24, vaporize the water accumulated in the fluid holding chamber 24 by condensation, and desorb it as water vapor. The water vapor desorbed at this time is sent to the condenser 40 through the distribution pipe 29.

このとき、流体保持室22では、吸着材26における水蒸気の吸着量が増え、流体保持室24では、溜まった水が気化して徐々に減少する。   At this time, in the fluid holding chamber 22, the amount of water vapor adsorbed on the adsorbent 26 increases, and in the fluid holding chamber 24, the accumulated water vaporizes and gradually decreases.

以上のように、図8に示す吸着器再生モードと図9に示す吸着器吸着モードを、蓄熱反応器30での蓄熱エネルギーがゼロになるまで繰り返すことによって、凝縮器40において、継続的に利用された熱エネルギーを回収することができる。これにより、冷熱と温熱との連続生成が可能になる。   As described above, the adsorber regeneration mode shown in FIG. 8 and the adsorber adsorption mode shown in FIG. 9 are continuously used in the condenser 40 by repeating until the heat storage energy in the heat storage reactor 30 becomes zero. The recovered thermal energy can be recovered. Thereby, the continuous production | generation of cold and warm heat is attained.

そして、蓄熱反応器30の化学蓄熱材の水和反応が進行しなくなった場合、流通配管14のみをバルブにより開通し、図示しない外部熱源によって化学蓄熱材を加熱(例えば400℃)する。これにより、化学蓄熱材において脱水反応が進行し、水蒸気が生成される。生成された水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻される。このとき、蒸発器10を凝縮器として利用し、送られた水蒸気を凝縮して蓄える。このとき、凝縮熱として例えば40℃の温熱生成が可能である。   When the hydration reaction of the chemical heat storage material in the heat storage reactor 30 does not proceed, only the circulation pipe 14 is opened by a valve, and the chemical heat storage material is heated (for example, 400 ° C.) by an external heat source (not shown). As a result, the dehydration reaction proceeds in the chemical heat storage material, and water vapor is generated. The generated water vapor is returned to the evaporator 10 through the distribution pipe 14. At this time, the evaporator 10 is used as a condenser, and the sent water vapor is condensed and stored. At this time, for example, 40 ° C. heat can be generated as the heat of condensation.

制御装置90は、吸着式ヒートポンプの全制御を担う制御手段であり、3方蒸気バルブSV1、バルブSV01〜SV03、バルブV1〜V3、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、3方蒸気バルブ、バルブやポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is a control means that takes full control of the adsorption heat pump, and is electrically connected to a three-way steam valve SV1, valves SV01 to SV03, valves V1 to V3, pumps P1 to P2, an external heat source, and the like. It is configured to control heat utilization by controlling three-way steam valves, valves and pumps, heat sources, and heat exchange.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプを制御する流通制御手段である制御装置90による制御ルーチンのうち、吸着器20の2つの流体保持室に交互に水蒸気を供給して増熱サイクルを継続し熱エネルギーを回収する増熱サイクル制御ルーチンを中心に図10を参照して説明する。   Next, in the control routine by the control device 90 which is a flow control means for controlling the adsorption heat pump of the present embodiment, steam is alternately supplied to the two fluid holding chambers of the adsorber 20 to continue the heat increase cycle. Description will be made with reference to FIG. 10 focusing on a heat increase cycle control routine for recovering thermal energy.

本実施形態の吸着式ヒートポンプの起動スイッチのオンにより制御装置90の電源がオンされると、システムが起動され、増熱サイクル制御ルーチンが実行される。なお、システムの起動は、自動で行なう以外に手動で行なうようにしてもよい。   When the power supply of the control device 90 is turned on by turning on the start-up switch of the adsorption heat pump according to the present embodiment, the system is started and a heat increase cycle control routine is executed. The system may be started manually instead of automatically.

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ100において、流通配管42、43、44に取り付けられたバルブV1、V2、V3を開き、次のステップ110において、ポンプP1、P2の稼動を開始させる。   When this routine is executed, first, in step 100, the valves V1, V2, and V3 attached to the distribution pipes 42, 43, and 44 are opened, and in the next step 110, the operations of the pumps P1 and P2 are started.

そして、流体保持室22の吸着材26における吸着質(水蒸気)の吸着量を判断するため、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   Then, in order to determine the amount of adsorbate (water vapor) adsorbed on the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22, the amount of adsorption is measured in step 120. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、蒸発器10からの水蒸気を吸着材26が継続的に吸着できる状態にあるため、ステップ140に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ140において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。このとき、水蒸気の吸着により吸着熱が発生し、熱交換が可能な流体保持室24が加熱される。また、流通配管28に取り付けられたバルブSV01は、閉塞されている。流体保持室22からの吸着熱を熱交換して加熱された流体保持室24では、水が気化して水蒸気として脱離する。そのため、次のステップ160において、流通配管29に設けられているバルブSV02を開き、流通配管29を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、流通配管38に取り付けられたバルブSV03は、閉塞されている。そして、ステップ170において、バルブV1を閉塞すると共に、ポンプP1の稼動を停止する。   If it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed is less than the threshold value P, the adsorbent 26 is in a state in which the adsorbent 26 can continuously adsorb water vapor from the evaporator 10, and therefore the process proceeds to step 140 (adsorber adsorption). mode). In step 140, the three-way steam valve SV1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is performed. To start. At this time, adsorption heat is generated by adsorption of water vapor, and the fluid holding chamber 24 capable of heat exchange is heated. Further, the valve SV01 attached to the distribution pipe 28 is closed. In the fluid holding chamber 24 heated by exchanging heat of adsorption from the fluid holding chamber 22, water is vaporized and desorbed as water vapor. Therefore, in the next step 160, the valve SV <b> 02 provided in the distribution pipe 29 is opened, and water vapor is sent to the condenser 40 through the distribution pipe 29. At this time, the valve SV03 attached to the distribution pipe 38 is closed. In step 170, the valve V1 is closed and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ140へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、吸着器20の吸着材が水蒸気を吸着できる状態にあるため、ステップ140、160、170を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ200に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 140 whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Since the adsorbent of the adsorber 20 is in a state capable of adsorbing water vapor, steps 140, 160 and 170 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 200.

ステップ200において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、バルブSV03を開いて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。加熱された水蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、水蒸気は流体保持室24で凝縮し、水に相変化することで保持されるとともに、凝縮熱を放出する。このとき、流体保持室24に供給された水蒸気の熱が流体保持室22との間で熱交換され、さらに放出された凝縮熱も流体保持室22との間で熱交換されることにより、流体保持室22の吸着材26は加熱される。このようにして、流体保持室22の吸着材26に吸着された水蒸気は、再び脱離する。そのため、次のステップ220において、流通配管28に取り付けられたバルブSV01を開き、流通配管28を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1は切り換えられている。   In step 200, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valve SV03 is opened and heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. When the heated water vapor is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the circulation pipe 38, the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24, held by being phase-changed into water, and releases heat of condensation. . At this time, the heat of the water vapor supplied to the fluid holding chamber 24 is exchanged with the fluid holding chamber 22, and the condensed heat released is also exchanged with the fluid holding chamber 22. The adsorbent 26 in the holding chamber 22 is heated. In this way, the water vapor adsorbed on the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22 is desorbed again. Therefore, in the next step 220, the valve SV01 attached to the distribution pipe 28 is opened, and water vapor is sent to the condenser 40 through the distribution pipe 28. At this time, the three-way steam valve SV <b> 1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30.

次のステップ240において、ステップ200へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、吸着器20の吸着材に吸着した水をさらに脱離させて吸着材を再生するため、ステップ200、220を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 200 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed In order to regenerate the adsorbent by further desorbing the water adsorbed on the adsorbent of the adsorber 20, steps 200 and 220 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ200に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ220、240を経た後、上記したようにステップ140に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed exceeds the threshold value P, the process first proceeds to step 200 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after passing through steps 220 and 240 in the same manner as described above, the process proceeds to step 140 as described above to switch to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、増熱サイクルを継続するにあたり、蓄熱反応器30の化学蓄熱材での反応熱を確保するため、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, in order to secure the reaction heat in the chemical heat storage material of the heat storage reactor 30 in order to continue the heat increase cycle, the “adsorber adsorption” is performed in step 320. It is determined whether or not the number of cycles counted by setting “mode + adsorber regeneration mode” as one cycle has reached a predetermined number N. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、化学蓄熱材への水和反応が継続的に進行し得る状態(反応熱が得られる状態)にあるため、そのままステップ140に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ340で、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換え、外部熱源により蓄熱反応器に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。このとき、化学蓄熱材の脱水反応が進行し、脱水生成した水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻され、凝縮される。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the hydration reaction to the chemical heat storage material is in a state in which it can proceed continuously (a state in which reaction heat is obtained). Then, the process returns to step 140 and repeats the same steps as described above. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The three-way steam valve SV1 is switched so that the flow pipe 11 connected to the heat transfer reactor 30 communicates with the flow pipe 14 connected to the heat storage reactor 30, and heat is applied to the heat storage reactor by an external heat source. Recycle the material. At this time, the dehydration reaction of the chemical heat storage material proceeds, and the water vapor generated by dehydration is returned to the evaporator 10 through the circulation pipe 14 and condensed. Also, the cycle number is reset.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

第1実施形態では、化学蓄熱材にCaOを使用したが、他の化学蓄熱材を用いても同様の効果が奏される。また、流体として水蒸気を用いた例を説明したが、水蒸気に限らず、水蒸気以外のアンモニア等の蒸発潜熱の比較的大きい流体を用いた場合にも同様の効果が奏される。アンモニアを用いる場合は、化学蓄熱材として塩化マグネシウム(MgCl)等の金属塩化物が好適である。 In 1st Embodiment, although CaO was used for the chemical heat storage material, the same effect is show | played even if it uses another chemical heat storage material. Moreover, although the example which used water vapor | steam as a fluid was demonstrated, the same effect is show | played when not only water vapor but the fluid with comparatively large evaporation latent heats, such as ammonia other than water vapor | steam, is used. When ammonia is used, a metal chloride such as magnesium chloride (MgCl 2 ) is suitable as the chemical heat storage material.

以上説明したように、第1実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、蒸発器からの蒸気供給量及び停止を、ポンプP2及びバルブV2の制御によって行い、蒸発器からの蒸気供給先の切り換えを、3方蒸気バルブSV1の制御によって行うことにより、バルブの個数を低減し、低コスト化、システム簡素化、小型化を図ることができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the first embodiment, the steam supply amount from the evaporator and the stop are controlled by the control of the pump P2 and the valve V2, and the steam supply destination from the evaporator is switched. By performing control by controlling the three-way steam valve SV1, the number of valves can be reduced, and cost reduction, system simplification, and size reduction can be achieved.

また、本実施形態のように、化学蓄熱システムで温熱を貯蔵して、吸着式ヒートポンプにより冷熱を増熱するシステムは、熱をくみあげる側(蒸発器)における反応熱(蒸発潜熱)と、熱を供給する側における反応熱との差を補う有効なシステムである。一方で、蒸発器からの供給蒸気、凝縮器への蒸気流入、蒸気熱輸送バスを含めて蒸気バルブを複数使用すると同時に、冷熱生成では低温・低圧作動となるため、圧力損失を低減するためバルブ径を大きくする必要がある。そこで、本実施の形態では、蒸発器からの蒸気供給先の切り換えを、3方蒸気バルブSV1の制御によって行うことにより、蒸気バルブの個数を低減し、システム簡素化及び小型化を図ることができる。   In addition, as in this embodiment, a system that stores warm heat using a chemical heat storage system and increases cold heat using an adsorption heat pump has a reaction heat (latent heat of vaporization) on the side that produces heat (evaporator), heat It is an effective system that compensates for the difference from the heat of reaction on the supply side. On the other hand, multiple steam valves are used, including steam supplied from the evaporator, steam inflow to the condenser, and steam heat transport bus. It is necessary to increase the diameter. Therefore, in this embodiment, by switching the steam supply destination from the evaporator by controlling the three-way steam valve SV1, the number of steam valves can be reduced, and the system can be simplified and downsized. .

(第2実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第2実施形態について図11〜図13を参照して説明する。本実施形態は、蒸発器からの蒸気供給先をバルブSV04、SV05を切り換え、凝縮器への供給切換を、3方蒸気バルブSV2により行うシステム構成となっている。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which the steam supply destination from the evaporator is switched between the valves SV04 and SV05, and the supply switching to the condenser is performed by the three-way steam valve SV2.

なお、第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態の吸着式ヒートポンプ200は、図11に示すように、第1実施形態と同様に、蒸発器10と、吸着器20と、蓄熱反応器30と、凝縮器40と、水タンク41と、を備えている。   As shown in FIG. 11, the adsorption heat pump 200 of the present embodiment is similar to the first embodiment in the evaporator 10, the adsorber 20, the heat storage reactor 30, the condenser 40, and the water tank 41. It is equipped with.

蒸発器10には、バルブSV04を有する流通配管12の一端と、バルブSV05を有する流通配管14の一端と、がそれぞれ接続されており、蒸発器10は、流通配管12を介して吸着器20と連通されると共に、流通配管14を介して蓄熱反応器30と連通されている。   One end of a distribution pipe 12 having a valve SV04 and one end of a distribution pipe 14 having a valve SV05 are respectively connected to the evaporator 10, and the evaporator 10 is connected to the adsorber 20 via the distribution pipe 12. In addition to communication, the heat storage reactor 30 is connected via the distribution pipe 14.

凝縮器40には、3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管31の他端が接続されており、凝縮器40は、流通配管31及び3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管29を介して吸着器20の流体保持室24と連通されると共に、流通配管31及び3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管28を介して吸着器20の流体保持室22と連通されている。流体保持室22、24からそれぞれ流通配管28、29を通じて排出された水蒸気が凝縮器40一箇所に回収されるようになっている。   The condenser 40 is connected to the other end of a distribution pipe 31 having one end connected to the three-way steam valve SV2, and the condenser 40 is connected to one end of the distribution pipe 31 and the three-way steam valve SV2. It communicates with the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through a pipe 29 and communicates with the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 through a circulation pipe 28 having one end connected to the circulation pipe 31 and the three-way steam valve SV2. Has been. The water vapor discharged from the fluid holding chambers 22 and 24 through the distribution pipes 28 and 29 is collected in one place of the condenser 40.

増熱システム停止時において、熱バッテリ作動では、流体保持室22からの脱離蒸気が凝縮器40へ流入し、吸着器作動では、流体保持室24からの蒸気が凝縮器40へ流入すると、吸着量と輸送蒸気量との熱量バランスが崩れることにより、システム再開後で再生不可能/吸着温度制御性の悪化が発生する。そのため、凝縮器40に流入する蒸気を遮断する必要がある。本実施の形態では、蓄熱反応器作動/吸着器作動が停止すると同時に輸送蒸気の凝縮/吸着発熱も停止し、図12に示すように、吸着器20は、凝縮器40の温度まで冷却されて自動的に凝縮器40への流入蒸気が停止する。   When the heat increasing system is stopped, desorption vapor from the fluid holding chamber 22 flows into the condenser 40 when the thermal battery is operated, and when the vapor from the fluid holding chamber 24 flows into the condenser 40 during the adsorption operation, the adsorption is performed. When the heat balance between the amount and the amount of transported steam is lost, the system cannot be regenerated after the system is restarted / adsorption temperature controllability deteriorates. Therefore, it is necessary to block the steam flowing into the condenser 40. In the present embodiment, the heat storage reactor operation / adsorber operation is stopped, and at the same time, the condensation / adsorption heat generation of the transport steam is stopped, and the adsorber 20 is cooled to the temperature of the condenser 40 as shown in FIG. The incoming steam to the condenser 40 is automatically stopped.

また、連続的な温熱/冷熱生成では、吸着器20の流体保持室22または流体保持室24と凝縮器40との連続切換制御が必要となる。そこで、本実施の形態では、凝縮器40と吸着器20の流体保持室22、24との間に3方蒸気バルブSV2を設置し、3方蒸気バルブSV2を切換駆動させることにより、吸着器20の流体保持室22、24で発生した蒸気を凝縮器40へ連続切換供給でき、1台の蒸気バルブで連続的な温熱/冷熱が生成可能となる。   Further, continuous hot / cold heat generation requires continuous switching control between the fluid holding chamber 22 or the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 and the condenser 40. Therefore, in the present embodiment, the three-way steam valve SV2 is installed between the condenser 40 and the fluid holding chambers 22 and 24 of the adsorber 20, and the three-way steam valve SV2 is switched and driven, whereby the adsorber 20 is switched. The steam generated in the fluid holding chambers 22 and 24 can be continuously switched and supplied to the condenser 40, and continuous hot / cold heat can be generated by one steam valve.

制御装置90は、3方蒸気バルブSV2、バルブV1〜V3、SV03〜SV05、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、バルブやポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is electrically connected to the three-way steam valve SV2, valves V1 to V3, SV03 to SV05, pumps P1 to P2, and an external heat source, and controls the valves, pumps, heat sources, and heat exchange. It is configured to control heat utilization.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプを制御する制御装置90による制御ルーチンのうち、吸着器20の2つの流体保持室に交互に水蒸気を供給して増熱サイクルを継続し熱エネルギーを回収する増熱サイクル制御ルーチンを中心に図13を参照して説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, in the control routine by the controller 90 that controls the adsorption heat pump of the present embodiment, steam is alternately supplied to the two fluid holding chambers of the adsorber 20 to continue the heat increase cycle and recover the thermal energy. Description will be made with reference to FIG. 13 focusing on the heat increase cycle control routine. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ100において、流通配管42、43、44に取り付けられたバルブV1、V2、V3を開き、次のステップ110において、ポンプP1、P2の稼動を開始させる。   When this routine is executed, first, in step 100, the valves V1, V2, and V3 attached to the distribution pipes 42, 43, and 44 are opened, and in the next step 110, the operations of the pumps P1 and P2 are started.

そして、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   In step 120, the amount of adsorption is measured. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、蒸発器10からの水蒸気を吸着材26が継続的に吸着できる状態にあるため、ステップ400に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ400において、流通配管12に取り付けられたバルブSV04を開いて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。このとき、水蒸気の吸着により吸着熱が発生し、熱交換が可能な流体保持室24が加熱される。流体保持室22からの吸着熱を熱交換して加熱された流体保持室24では、水が気化して水蒸気として脱離する。そのため、次のステップ420において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管29、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、流通配管38に取り付けられたバルブSV03及び流通配管14に取り付けられたバルブSV05は、閉塞されている。そして、ステップ170において、バルブV1を閉塞すると共に、ポンプP1の稼動を停止する。   If it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed is less than the threshold value P, the adsorbent 26 is in a state in which the adsorbent 26 can continuously adsorb water vapor from the evaporator 10, and therefore the process proceeds to step 400 (adsorber adsorption). mode). In step 400, the valve SV04 attached to the distribution pipe 12 is opened, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is started. At this time, adsorption heat is generated by adsorption of water vapor, and the fluid holding chamber 24 capable of heat exchange is heated. In the fluid holding chamber 24 heated by exchanging heat of adsorption from the fluid holding chamber 22, water is vaporized and desorbed as water vapor. Therefore, in the next step 420, the three-way steam valve SV <b> 2 is switched so that the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the circulation pipe 29 connected to the fluid holding chamber 24. , 31 is used to send water vapor to the condenser 40. At this time, the valve SV03 attached to the distribution pipe 38 and the valve SV05 attached to the distribution pipe 14 are closed. In step 170, the valve V1 is closed and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ400へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ400、420、170を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ440に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 400 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Steps 400, 420 and 170 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to the adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 440.

ステップ440において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、バルブSV03、SV05を開いて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。加熱された水蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、水蒸気は流体保持室24で凝縮し、水に相変化することで保持されるとともに、凝縮熱を放出する。このとき、流体保持室24に供給された水蒸気の熱が流体保持室22との間で熱交換され、さらに放出された凝縮熱も流体保持室22との間で熱交換されることにより、流体保持室22の吸着材26は加熱される。このようにして、流体保持室22の吸着材26に吸着された水蒸気は、再び脱離する。そのため、次のステップ460において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管28、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、流通配管12に取り付けられたバルブSV04は、閉塞されている。   In Step 440, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valves SV03 and SV05 are opened, and the heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. When the heated water vapor is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the circulation pipe 38, the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24, held by being phase-changed into water, and releases heat of condensation. . At this time, the heat of the water vapor supplied to the fluid holding chamber 24 is exchanged with the fluid holding chamber 22, and the condensed heat released is also exchanged with the fluid holding chamber 22. The adsorbent 26 in the holding chamber 22 is heated. In this way, the water vapor adsorbed on the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22 is desorbed again. Therefore, in the next step 460, the three-way steam valve SV <b> 2 is switched so that the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the circulation pipe 28 connected to the fluid holding chamber 22. , 31 is used to send water vapor to the condenser 40. At this time, the valve SV04 attached to the distribution pipe 12 is closed.

次のステップ240において、ステップ440へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ440、460を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 440 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed Steps 440 and 460 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ440に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ460、240を経た後、上記したようにステップ400に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed exceeds the threshold value P, the process first proceeds to step 440 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after passing through steps 460 and 240 in the same manner as described above, the process proceeds to step 400 as described above to switch to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 300 that the system stop has not been requested, has the number of cycles counted as “adsorber adsorption mode + adsorber regeneration mode” as one cycle in step 320 reached a predetermined number N? It is determined whether or not. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、そのままステップ400に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ480で、流通配管14に取り付けられているバルブSV05を開き、外部熱源により蓄熱反応器30に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。このとき、化学蓄熱材の脱水反応が進行し、脱水生成した水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻され、凝縮される。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the process returns to step 400 as it is and the same steps as described above are repeated. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The valve SV05 attached to is opened, heat is applied to the heat storage reactor 30 by an external heat source, and the chemical heat storage material is regenerated. At this time, the dehydration reaction of the chemical heat storage material proceeds, and the water vapor generated by dehydration is returned to the evaporator 10 through the circulation pipe 14 and condensed. Also, the cycle number is reset.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

以上説明したように、第2実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、吸着器の流体保持室22、24から凝縮器への供給元の切り換えを、3方蒸気バルブSV2によって行うと共に、蒸気発生側の温度と凝縮温度とが等しくなることによって凝縮器を自動停止させることにより、バルブの個数を低減し、低コスト化、システム簡素化、小型化を図ることができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the second embodiment, the supply source from the fluid holding chambers 22 and 24 of the adsorber to the condenser is switched by the three-way steam valve SV2, and steam is generated. By automatically stopping the condenser by equalizing the temperature on the side and the condensation temperature, the number of valves can be reduced, and cost reduction, system simplification, and size reduction can be achieved.

(第3実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第3実施形態について図14〜図15を参照して説明する。本実施形態は、蒸発器からの蒸気供給先を3方蒸気バルブSV1により切り換え、凝縮器への供給切換を、3方蒸気バルブSV2により行うシステム構成となっている。
(Third embodiment)
A third embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which the steam supply destination from the evaporator is switched by the three-way steam valve SV1, and the supply switching to the condenser is switched by the three-way steam valve SV2.

なお、上記の第1実施形態〜第2実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component similar to said 1st Embodiment-2nd Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態の吸着式ヒートポンプ300は、図14に示すように、第1実施形態と同様に、蒸発器10と、吸着器20と、蓄熱反応器30と、凝縮器40と、水タンク41と、を備えている。   As shown in FIG. 14, the adsorption heat pump 300 of the present embodiment is similar to the first embodiment in the evaporator 10, the adsorber 20, the heat storage reactor 30, the condenser 40, and the water tank 41. It is equipped with.

蒸発器10には、第1実施形態と同様に、3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管11の他端が接続されており、蒸発器10は、流通配管11及び3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管12を介して吸着器20と連通されると共に、流通配管11及び3方蒸気バルブSV1に一端が接続された流通配管14を介して蓄熱反応器30と連通されている。   Similarly to the first embodiment, the evaporator 10 is connected to the other end of a circulation pipe 11 having one end connected to the three-way steam valve SV1, and the evaporator 10 includes the circulation pipe 11 and the three-way steam valve. The refrigerant is communicated with the adsorber 20 through the circulation pipe 12 having one end connected to SV1, and is also communicated with the heat storage reactor 30 through the circulation pipe 14 having one end connected to the circulation pipe 11 and the three-way steam valve SV1. ing.

凝縮器40には、第2実施形態と同様に、3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管31の他端が接続されており、凝縮器40は、流通配管31及び3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管29を介して吸着器20の流体保持室24と連通されると共に、流通配管31及び3方蒸気バルブSV2に一端が接続された流通配管28を介して吸着器20の流体保持室22と連通されている。   Similarly to the second embodiment, the condenser 40 is connected to the other end of the circulation pipe 31 having one end connected to the three-way steam valve SV2, and the condenser 40 includes the circulation pipe 31 and the three-way steam valve. The adsorber is connected to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through a distribution pipe 29 having one end connected to the SV2, and through the distribution pipe 28 having one end connected to the distribution pipe 31 and the three-way steam valve SV2. The 20 fluid holding chambers 22 communicate with each other.

制御装置90は、3方蒸気バルブSV1、SV2、バルブV1〜V3、SV03、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、3方蒸気バルブやバルブ、ポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is electrically connected to the three-way steam valves SV1, SV2, valves V1-V3, SV03, pumps P1-P2, and an external heat source, etc., and the three-way steam valves, valves, pumps, heat source, heat It is configured to control the heat utilization by controlling the exchange.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプ300を制御する制御装置90による制御ルーチンのうち、吸着器20の2つの流体保持室に交互に水蒸気を供給して増熱サイクルを継続し熱エネルギーを回収する増熱サイクル制御ルーチンを中心に図15を参照して説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, in the control routine by the control device 90 that controls the adsorption heat pump 300 of this embodiment, steam is alternately supplied to the two fluid holding chambers of the adsorber 20 to continue the heat increase cycle and recover the thermal energy. Description will be made with reference to FIG. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ100において、流通配管42、43、44に取り付けられたバルブV1、V2、V3を開き、次のステップ110において、ポンプP1、P2の稼動を開始させる。   When this routine is executed, first, in step 100, the valves V1, V2, and V3 attached to the distribution pipes 42, 43, and 44 are opened, and in the next step 110, the operations of the pumps P1 and P2 are started.

そして、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   In step 120, the amount of adsorption is measured. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、蒸発器10からの水蒸気を吸着材26が継続的に吸着できる状態にあるため、ステップ500に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ500において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。このとき、水蒸気の吸着により吸着熱が発生し、熱交換が可能な流体保持室24が加熱される。流体保持室22からの吸着熱を熱交換して加熱された流体保持室24では、水が気化して水蒸気として脱離する。そのため、そのため、次のステップ520において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管29、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、流通配管38に取り付けられたバルブSV03は、閉塞されている。そして、ステップ170において、バルブV1を閉塞すると共に、ポンプP1の稼動を停止する。   When it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed is less than the threshold value P, the adsorbent 26 is in a state where the adsorbent 26 can continuously adsorb water vapor from the evaporator 10, and therefore the process proceeds to step 500 (adsorber adsorption). mode). In step 500, the three-way steam valve SV1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is performed. To start. At this time, adsorption heat is generated by adsorption of water vapor, and the fluid holding chamber 24 capable of heat exchange is heated. In the fluid holding chamber 24 heated by exchanging heat of adsorption from the fluid holding chamber 22, water is vaporized and desorbed as water vapor. Therefore, in the next step 520, the three-way steam valve SV2 is switched so that the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the circulation pipe 29 connected to the fluid holding chamber 24. Water vapor is sent to the condenser 40 through the pipes 29 and 31. At this time, the valve SV03 attached to the distribution pipe 38 is closed. In step 170, the valve V1 is closed and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ500へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ500、520、170を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ540に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 500 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Steps 500, 520 and 170 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to the adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 540.

ステップ540において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、バルブSV03を開いて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。加熱された水蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、水蒸気は流体保持室24で凝縮し、水に相変化することで保持されるとともに、凝縮熱を放出する。このとき、流体保持室24に供給された水蒸気の熱が流体保持室22との間で熱交換され、さらに放出された凝縮熱も流体保持室22との間で熱交換されることにより、流体保持室22の吸着材26は加熱される。このようにして、流体保持室22の吸着材26に吸着された水蒸気は、再び脱離する。そのため、次のステップ560において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管28、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1は切り換えられている。   In step 540, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valve SV03 is opened and heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. When the heated water vapor is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the circulation pipe 38, the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24, held by being phase-changed into water, and releases heat of condensation. . At this time, the heat of the water vapor supplied to the fluid holding chamber 24 is exchanged with the fluid holding chamber 22, and the condensed heat released is also exchanged with the fluid holding chamber 22. The adsorbent 26 in the holding chamber 22 is heated. In this way, the water vapor adsorbed on the adsorbent 26 in the fluid holding chamber 22 is desorbed again. Therefore, in the next step 560, the three-way steam valve SV <b> 2 is switched so that the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the circulation pipe 28 connected to the fluid holding chamber 22. , 31 is used to send water vapor to the condenser 40. At this time, the three-way steam valve SV <b> 1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30.

次のステップ240において、ステップ540へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ540、560を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 540 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed Steps 540 and 560 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ540に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ560、240を経た後、上記したようにステップ400に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed exceeds the threshold value P, the process first proceeds to step 540 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after steps 560 and 240 in the same manner as described above, the process proceeds to step 400 as described above, and the mode is switched to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 300 that the system stop has not been requested, has the number of cycles counted as “adsorber adsorption mode + adsorber regeneration mode” as one cycle in step 320 reached a predetermined number N? It is determined whether or not. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、そのままステップ400に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ580で、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換え、外部熱源により蓄熱反応器に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。このとき、化学蓄熱材の脱水反応が進行し、脱水生成した水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻され、凝縮される。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the process returns to step 400 as it is and the same steps as described above are repeated. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The three-way steam valve SV1 is switched so that the flow pipe 11 connected to the heat transfer reactor 30 communicates with the flow pipe 14 connected to the heat storage reactor 30, and heat is applied to the heat storage reactor by an external heat source. Recycle the material. At this time, the dehydration reaction of the chemical heat storage material proceeds, and the water vapor generated by dehydration is returned to the evaporator 10 through the circulation pipe 14 and condensed. Also, the cycle number is reset.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

以上説明したように、第3実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、蒸発器からの蒸気供給先の切り換えを、3方蒸気バルブSV1によって行うと共に、吸着器の流体保持室22、24から凝縮器への供給元の切り換えを、3方蒸気バルブSV2によって行うことにより、バルブの個数を低減し、低コスト化、システム簡素化、小型化を図ることができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the third embodiment, the steam supply destination from the evaporator is switched by the three-way steam valve SV1, and condensed from the fluid holding chambers 22 and 24 of the adsorber. By switching the supply source to the vessel with the three-way steam valve SV2, the number of valves can be reduced, and the cost, system simplification, and size reduction can be achieved.

また、蒸発量を液供給(ポンプP2及びバルブV2)で制御し、凝縮量を流路保水量(ポンプP1及びバルブV1、V3)で制御し、2台の3方蒸気バルブSV1、SV2で蒸発器10からの蒸気生成と凝縮器40への蒸気供給を切換制御することで、蒸気バルブの個数を低減し、小型・安価な水バルブによる蒸気量制御が可能となり、連続的な温熱/冷熱生成が可能となる。   Further, the evaporation amount is controlled by liquid supply (pump P2 and valve V2), the condensation amount is controlled by flow passage water retention amount (pump P1 and valves V1, V3), and evaporation is performed by two three-way steam valves SV1, SV2. By switching and controlling the steam generation from the condenser 10 and the steam supply to the condenser 40, the number of steam valves can be reduced, and the amount of steam can be controlled by a small and inexpensive water valve. Continuous hot / cold heat generation Is possible.

(第4実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第4実施形態について図16〜図18を参照して説明する。本実施形態は、3方蒸気バルブSV1、SV2が、閉流路における隙間流量を、許容漏れ以内とするゲート遮断機構を備えているシステム構成となっている。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which the three-way steam valves SV1 and SV2 are provided with a gate shut-off mechanism that sets the gap flow rate in the closed flow path within the allowable leakage.

なお、吸着式ヒートポンプの第4実施形態は、上記の第3実施形態と同様の構成要素であるため、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, since 4th Embodiment of an adsorption | suction type heat pump is a component similar to said 3rd Embodiment, the same referential mark is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態の3方蒸気バルブSV1、SV2の側方断面図を図16に示す。3方蒸気バルブSV1、SV2内のバルブ部62に設けられたシール部64は、ゲート遮断機構の一例であり、隙間を形成するように設けられている。ここで、図17に示すように、シール部64の隙間c[m]は、シール部64の外径a[m]、内径b[m]に基づいて、以下の式に従って設計されている。   FIG. 16 shows a side sectional view of the three-way steam valves SV1, SV2 of this embodiment. The seal part 64 provided in the valve part 62 in the three-way steam valves SV1 and SV2 is an example of a gate cutoff mechanism, and is provided so as to form a gap. Here, as shown in FIG. 17, the gap c [m] of the seal portion 64 is designed according to the following formula based on the outer diameter a [m] and the inner diameter b [m] of the seal portion 64.

Figure 0006331548
Figure 0006331548

ただし、隙間流量Q[m3/s]は、作動状態、配管圧力損失により設定されたバルブ前後圧力差に対して、許容漏れ量(例えば、出力の1%)以内である予め定められた値である(図18参照)。ΔPは、バルブ前後圧力差であり、当該シール部64が、蒸発器10と接続された流通配管11と、蓄熱反応器30の反応室32と接続された流通配管14とを遮断するためのシール部64である場合には、以下の式に従って求められる。 However, the clearance flow rate Q [m 3 / s] is a predetermined value that is within an allowable leakage amount (for example, 1% of output) with respect to the valve front-rear pressure difference set according to the operating state and piping pressure loss. (See FIG. 18). ΔP is a pressure difference before and after the valve, and the seal portion 64 is a seal for blocking the flow pipe 11 connected to the evaporator 10 and the flow pipe 14 connected to the reaction chamber 32 of the heat storage reactor 30. In the case of the part 64, it is obtained according to the following equation.

ΔP=(Pe−ΔPe)−(Ps+ΔPs) ΔP = (Pe−ΔPe) − (Ps + ΔPs)

ただし、Peは、蒸発器流路の圧力であり、ΔPeは、流通配管11の圧力であり、Psは、蓄熱反応器30の反応室32の圧力であり、ΔPsは、流通配管14の圧力である。   However, Pe is the pressure of the evaporator flow path, ΔPe is the pressure of the circulation pipe 11, Ps is the pressure of the reaction chamber 32 of the heat storage reactor 30, and ΔPs is the pressure of the circulation pipe 14. is there.

また、当該シール部64が、蒸発器10と接続された流通配管11と、吸着器20の流体保持室22と接続された流通配管12とを遮断するためのシール部64である場合には、バルブ前後圧力差ΔPは、以下の式に従って求められる。   Further, when the seal part 64 is a seal part 64 for blocking the flow pipe 11 connected to the evaporator 10 and the flow pipe 12 connected to the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20, The pressure difference ΔP before and after the valve is obtained according to the following equation.

ΔP=(Pe−ΔPe)−(Pd+ΔPa) ΔP = (Pe−ΔPe) − (Pd + ΔPa)

ただし、Pdは、吸着器20の流体保持室22の圧力であり、ΔPaは、流通配管12の圧力である。   However, Pd is the pressure of the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20, and ΔPa is the pressure of the flow pipe 12.

また、当該シール部64が、吸着器20の流体保持室22と接続された流通配管28と、凝縮器40と接続された流通配管31と、を遮断するためのシール部64である場合には、バルブ前後圧力差ΔPは、以下の式に従って求められる。   Further, when the seal portion 64 is a seal portion 64 for shutting off the distribution pipe 28 connected to the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 and the distribution pipe 31 connected to the condenser 40. The valve front-rear pressure difference ΔP is obtained according to the following equation.

ΔP=(Pd−ΔPd)−(Pc+ΔPc) ΔP = (Pd−ΔPd) − (Pc + ΔPc)

ただし、Pdは、吸着器20の流体保持室22の圧力であり、ΔPdは、流通配管28の圧力であり、Pcは、凝縮器40の圧力であり、ΔPcは、流通配管31の圧力である。   However, Pd is the pressure of the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20, ΔPd is the pressure of the circulation pipe 28, Pc is the pressure of the condenser 40, and ΔPc is the pressure of the circulation pipe 31. .

また、当該シール部64が、吸着器20の流体保持室24と接続された流通配管29と、凝縮器40と接続された流通配管31と、を遮断するためのシール部64である場合には、バルブ前後圧力差ΔPは、以下の式に従って求められる。   Further, when the seal portion 64 is a seal portion 64 for blocking the flow piping 29 connected to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 and the flow piping 31 connected to the condenser 40. The valve front-rear pressure difference ΔP is obtained according to the following equation.

ΔP=(Pt−ΔPt)−(Pc+ΔPc) ΔP = (Pt−ΔPt) − (Pc + ΔPc)

ただし、Ptは、吸着器20の流体保持室24の圧力であり、ΔPtは、流通配管29の圧力である。   However, Pt is the pressure of the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20, and ΔPt is the pressure of the flow pipe 29.

なお、第4実施形態の吸着式ヒートポンプの他の構成及び作用については、第3実施形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the adsorption heat pump of 4th Embodiment, since it is the same as that of 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第4実施形態の吸着式ヒートポンプによれば、システムの作動状態(蓄熱反応器作動/吸着器作動)、接続配管の圧力損失により設定されたバルブ前後の圧力差に対し、蒸気流通を遮断するシール部における隙間を流れる隙間流量が許容漏れ量以下となるように3方蒸気バルブを設計することで、一方のガスを流通すると同時に他方のガス流通のリークレートを緩和することができ、バルブの簡素化、耐久性確保、コスト低減を図ることができる。   As explained above, according to the adsorption heat pump of the fourth embodiment, with respect to the pressure difference before and after the valve set by the operating state of the system (heat storage reactor operation / adsorber operation) and the pressure loss of the connecting pipe, By designing the three-way steam valve so that the gap flow rate through the gap at the seal part that blocks the steam flow is less than or equal to the allowable leakage amount, the leak rate of the other gas flow is mitigated simultaneously with the flow of one gas It is possible to simplify the valve, ensure durability, and reduce costs.

(第5実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第5実施形態について図19〜図22を参照して説明する。本実施形態は、流通配管38にバルブを設けずに、バルブV1、ポンプP1の制御により、蓄熱反応器30と吸着器20との間の輸送蒸気量及び輸送停止を制御するシステム構成となっている。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which the amount of transport steam and transport stop between the heat storage reactor 30 and the adsorber 20 are controlled by controlling the valve V1 and the pump P1 without providing a valve in the distribution pipe 38. Yes.

なお、上記の第1実施形態〜第3実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component similar to said 1st Embodiment-3rd Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態の吸着式ヒートポンプ500は、図19に示すように、第1実施形態と同様に、蒸発器10と、吸着器20と、蓄熱反応器30と、凝縮器40と、水タンク41と、を備えており、蓄熱反応器30の気化室34と吸着器20の流体保持室24との間が、流通配管38によって連通されている。   As shown in FIG. 19, the adsorption heat pump 500 of the present embodiment is similar to the first embodiment in the evaporator 10, the adsorber 20, the heat storage reactor 30, the condenser 40, and the water tank 41. The vaporization chamber 34 of the heat storage reactor 30 and the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 are communicated with each other by a distribution pipe 38.

蒸気熱輸送式の増熱システムでは、蓄熱反応器30で生成した温熱を気化室34で除熱し、吸着器20の流体保持室24に輸送・凝縮させることにより脱離熱を供給する。一方で、吸着器20の脱離反応完了後では、気化室34で凝縮させた水を蒸発させることにより、吸着反応により発生した熱を除熱するため、吸着反応時における蓄熱反応器30からの供給蒸気を遮断する必要がある。そこで、本実施の形態では、蓄熱反応器30の気化室34内部における液保水量が少ない流路構成とすることで、保水液の顕熱変化量による温度応答遅れを低減でき(図20参照)、保水量変化による蒸発量不安定性を抑制でき、供給水量に対する発生蒸気量の応答性が良好で、安定した蒸気量を液供給のみで制御可能となる。また、蒸気バルブ方式と比較して小型・安価なバルブV1により、水供給の開始/停止をすることで(図21参照)、流通配管38に蒸気バルブを設けることなく、蒸気の生成/停止制御が可能となる。   In the heat transfer system of the steam heat transport type, the heat generated in the heat storage reactor 30 is removed by the vaporization chamber 34 and transported and condensed to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 to supply desorption heat. On the other hand, after the desorption reaction of the adsorber 20 is completed, the water generated in the adsorption reaction is removed by evaporating the water condensed in the vaporization chamber 34, so that the heat from the heat storage reactor 30 during the adsorption reaction is removed. Supply steam must be shut off. Therefore, in the present embodiment, the temperature response delay due to the sensible heat change amount of the water retention liquid can be reduced by adopting a flow path configuration in which the liquid water retention amount in the vaporization chamber 34 of the heat storage reactor 30 is small (see FIG. 20). In addition, the instability of evaporation due to a change in the water retention amount can be suppressed, the responsiveness of the generated steam amount with respect to the supply water amount is good, and the stable steam amount can be controlled only by liquid supply. Further, by starting / stopping water supply with a small and inexpensive valve V1 as compared with the steam valve system (see FIG. 21), steam generation / stop control can be performed without providing a steam valve in the distribution pipe 38. Is possible.

制御装置90は、3方蒸気バルブSV1、SV2、バルブV1〜V3、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、3方蒸気バルブやバルブ、ポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is electrically connected to the three-way steam valves SV1, SV2, valves V1 to V3, pumps P1 to P2, and an external heat source, and performs three-way steam valves, valves, pumps, heat sources, and heat exchange. It is configured to control and use heat.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプを制御する制御装置90による制御ルーチンのうち、増熱サイクル制御ルーチンを中心に図22を参照して説明する。なお、第3の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, among the control routines by the control device 90 that controls the adsorption heat pump of the present embodiment, the heat increase cycle control routine will be mainly described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ600において、流通配管43、44に取り付けられたバルブV2、V3を開く。このとき、流通配管42に取り付けられたバルブV1は、閉塞されている。次のステップ610において、ポンプP2の稼動を開始させる。   When this routine is executed, first, in step 600, the valves V2 and V3 attached to the distribution pipes 43 and 44 are opened. At this time, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed. In the next step 610, the operation of the pump P2 is started.

そして、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   In step 120, the amount of adsorption is measured. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、蒸発器10からの水蒸気を吸着材26が継続的に吸着できる状態にあるため、ステップ500に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ500において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。このとき、水蒸気の吸着により吸着熱が発生し、熱交換が可能な流体保持室24が加熱される。流体保持室22からの吸着熱を熱交換して加熱された流体保持室24では、水が気化して水蒸気として脱離する。そのため、次のステップ620において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管29、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。そして、ステップ630において、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止する。   When it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed is less than the threshold value P, the adsorbent 26 is in a state where the adsorbent 26 can continuously adsorb water vapor from the evaporator 10, and therefore the process proceeds to step 500 (adsorber adsorption). mode). In step 500, the three-way steam valve SV1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is performed. To start. At this time, adsorption heat is generated by adsorption of water vapor, and the fluid holding chamber 24 capable of heat exchange is heated. In the fluid holding chamber 24 heated by exchanging heat of adsorption from the fluid holding chamber 22, water is vaporized and desorbed as water vapor. Therefore, in the next step 620, the three-way steam valve SV2 is switched so that the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the circulation pipe 29 connected to the fluid holding chamber 24, and the circulation pipe 29 is switched. , 31 is used to send water vapor to the condenser 40. In step 630, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ500へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ500、620、630を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ640に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 500 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Steps 500, 620 and 630 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to the adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 640.

ステップ640において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、流通配管42に取り付けられたバルブV1を開き、ポンプP1の稼動を開始させて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。加熱された水蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、水蒸気は流体保持室24で凝縮し、水に相変化することで保持されるとともに、凝縮熱を放出する。次のステップ560において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させるように、3方蒸気バルブSV2を切り換え、流通配管28、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。このとき、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1は切り換えられている。   In step 640, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valve V1 attached to the flow pipe 42 is opened, the operation of the pump P1 is started, and heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. When the heated water vapor is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the circulation pipe 38, the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24, held by being phase-changed into water, and releases heat of condensation. . In the next step 560, the three-way steam valve SV2 is switched so that the flow pipe 31 connected to the condenser 40 communicates with the flow pipe 28 connected to the fluid holding chamber 22, and the flow pipes 28, 31 are switched. Steam is sent through the condenser 40 to the condenser 40. At this time, the three-way steam valve SV <b> 1 is switched so that the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 communicates with the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30.

次のステップ240において、ステップ540へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ640、560を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 540 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed Steps 640 and 560 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ640に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ560、240を経た後、上記したようにステップ500に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the water vapor adsorption amount has reached or exceeded the threshold value P, the process first proceeds to step 640 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after steps 560 and 240 in the same manner as described above, the process proceeds to step 500 as described above to switch to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 300 that the system stop has not been requested, has the number of cycles counted as “adsorber adsorption mode + adsorber regeneration mode” as one cycle in step 320 reached a predetermined number N? It is determined whether or not. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、そのままステップ500に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ660で、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1を切り換え、外部熱源により蓄熱反応器30に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。このとき、化学蓄熱材の脱水反応が進行し、脱水生成した水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻され、凝縮される。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the process returns to step 500 as it is and the same steps as described above are repeated. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The three-way steam valve SV1 is switched so that the flow pipe 11 connected to the flow pipe 14 connected to the heat storage reactor 30 is communicated, and heat is applied to the heat storage reactor 30 by an external heat source. Recycle the heat storage material. At this time, the dehydration reaction of the chemical heat storage material proceeds, and the water vapor generated by dehydration is returned to the evaporator 10 through the circulation pipe 14 and condensed. Also, the cycle number is reset.

次のステップ680では、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止させる。   In the next step 680, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

以上説明したように、第5実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、流通配管38にバルブを設けずに、バルブV1、ポンプP1の制御により、蓄熱反応器30と吸着器20との間の輸送蒸気量及び輸送停止を制御することにより、蒸気バルブの個数を更に低減し、低コスト化、システム簡素・小型化を図ることができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the fifth embodiment, the valve between the heat storage reactor 30 and the adsorber 20 is controlled by the control of the valve V1 and the pump P1 without providing the valve in the circulation pipe 38. By controlling the amount of transported steam and transportation stoppage, the number of steam valves can be further reduced, and the cost can be reduced and the system can be simplified and downsized.

(第6実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第6実施形態について図23〜図24を参照して説明する。本実施形態は、3方蒸気バルブSV1、SV2の駆動部を共通のものとしたシステム構成となっている。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which the drive units of the three-way steam valves SV1 and SV2 are shared.

なお、吸着式ヒートポンプの第6実施形態は、上記の第5実施形態と同様の構成要素であるため、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, since 6th Embodiment of an adsorption | suction type heat pump is a component similar to said 5th Embodiment, the same referential mark is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施の形態では、図23(A)、(B)に示すように、蒸発器10で生成した蒸気を蓄熱反応器30及び吸着器20へ切り換え供給が可能な3方蒸気バルブと、吸着器20の流体保持室22、24で生成した蒸気を凝縮器40へ切り換え供給が可能な3方蒸気バルブSV1、SV2との駆動部660を共有化し、蒸発器10と蓄熱反応器30が接続されていると同時に吸着器20の流体保持室22と凝縮器40とが接続し(図23(A)の位置A)、一方で、蒸発器10と吸着器20が接続されていると同時に吸着器20の流体保持室24が接続される(図23(B)の位置B)。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 23A and 23B, a three-way steam valve capable of switching and supplying steam generated by the evaporator 10 to the heat storage reactor 30 and the adsorber 20, and an adsorber The driving unit 660 with the three-way steam valves SV1 and SV2 capable of switching and supplying the steam generated in the 20 fluid holding chambers 22 and 24 to the condenser 40 is shared, and the evaporator 10 and the heat storage reactor 30 are connected. At the same time, the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 and the condenser 40 are connected (position A in FIG. 23A), while the evaporator 10 and the adsorber 20 are connected at the same time. The fluid holding chamber 24 is connected (position B in FIG. 23B).

なお、図23(C)に示すように、3方蒸気バルブSV1、SV2との駆動部を、3方蒸気バルブSV1、SV2側に設置し、コンパクト化を図ってもよい。   In addition, as shown in FIG.23 (C), the drive part with three-way steam valve SV1 and SV2 may be installed in the three-way steam valve SV1 and SV2 side, and reduction in size may be achieved.

制御装置90は、3方蒸気バルブSV1、SV2の共有化した駆動部660、バルブV1〜V3、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、バルブやポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is electrically connected to the shared drive unit 660 of the three-way steam valves SV1 and SV2, valves V1 to V3, pumps P1 to P2, and an external heat source, and the valves, pumps, heat source, heat It is configured to control the heat utilization by controlling the exchange.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプを制御する制御装置90による制御ルーチンのうち、増熱サイクル制御ルーチンを中心に図24を参照して説明する。なお、第5の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, among the control routines by the control device 90 that controls the adsorption heat pump of the present embodiment, the heat increase cycle control routine will be mainly described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 5th Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ600において、流通配管43、44に取り付けられたバルブV2、V3を開く。このとき、流通配管42に取り付けられたバルブV1は、閉塞されている。次のステップ610において、ポンプP2の稼動を開始させる。   When this routine is executed, first, in step 600, the valves V2 and V3 attached to the distribution pipes 43 and 44 are opened. At this time, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed. In the next step 610, the operation of the pump P2 is started.

そして、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   In step 120, the amount of adsorption is measured. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、蒸発器10からの水蒸気を吸着材26が継続的に吸着できる状態にあるため、ステップ500に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ700において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させ、かつ、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Bに切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。このとき、水蒸気の吸着により吸着熱が発生し、熱交換が可能な流体保持室24が加熱される。流体保持室22からの吸着熱を熱交換して加熱された流体保持室24では、水が気化して水蒸気として脱離する。また、流通配管29、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。そして、ステップ630において、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止する。   When it is determined in step 130 that the amount of water vapor adsorbed is less than the threshold value P, the adsorbent 26 is in a state where the adsorbent 26 can continuously adsorb water vapor from the evaporator 10, and therefore the process proceeds to step 500 (adsorber adsorption). mode). In step 700, the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 is communicated with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20, and the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 is connected to the fluid holding chamber. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to the position B so as to communicate with the distribution pipe 29 connected to 24, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is started. At this time, adsorption heat is generated by adsorption of water vapor, and the fluid holding chamber 24 capable of heat exchange is heated. In the fluid holding chamber 24 heated by exchanging heat of adsorption from the fluid holding chamber 22, water is vaporized and desorbed as water vapor. Further, water vapor is sent to the condenser 40 through the distribution pipes 29 and 31. In step 630, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ700へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ700、630を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ640に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 700 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Steps 700 and 630 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to the adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 640.

ステップ640において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、流通配管42に取り付けられたバルブV1を開き、ポンプP1の稼動を開始させて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。加熱された水蒸気が、流通配管38を通じて吸着器20の流体保持室24に送られると、水蒸気は流体保持室24で凝縮し、水に相変化することで保持されるとともに、凝縮熱を放出する。次のステップ720において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させ、かつ、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Aに切り換え、流通配管28、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。   In step 640, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valve V1 attached to the flow pipe 42 is opened, the operation of the pump P1 is started, and heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. When the heated water vapor is sent to the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 through the circulation pipe 38, the water vapor is condensed in the fluid holding chamber 24, held by being phase-changed into water, and releases heat of condensation. . In the next step 720, the flow piping 31 connected to the condenser 40 is communicated with the flow piping 28 connected to the fluid holding chamber 22, and the flow piping 11 connected to the evaporator 10 is connected. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to position A so as to communicate with the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30, and water vapor is sent to the condenser 40 through the circulation pipes 28 and 31.

次のステップ240において、ステップ540へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ640、720を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 540 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed Steps 640 and 720 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ640に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ720を経た後、上記したようにステップ500に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the water vapor adsorption amount has reached or exceeded the threshold value P, the process first proceeds to step 640 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after passing through step 720 in the same manner as described above, the process proceeds to step 500 as described above to switch to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 300 that the system stop has not been requested, has the number of cycles counted as “adsorber adsorption mode + adsorber regeneration mode” as one cycle in step 320 reached a predetermined number N? It is determined whether or not. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、そのままステップ500に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ740で、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Aに切り換え、外部熱源により蓄熱反応器に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。このとき、化学蓄熱材の脱水反応が進行し、脱水生成した水蒸気は、流通配管14を通じて蒸発器10に戻され、凝縮される。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the process returns to step 500 as it is and the same steps as described above are repeated. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to position A so that the flow pipe 11 connected to the flow pipe 14 is connected to the heat storage reactor 30, and heat is supplied to the heat storage reactor by an external heat source. Grant and regenerate chemical heat storage material. At this time, the dehydration reaction of the chemical heat storage material proceeds, and the water vapor generated by dehydration is returned to the evaporator 10 through the circulation pipe 14 and condensed. Also, the cycle number is reset.

次のステップ680では、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止させる。   In the next step 680, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

以上説明したように、第6実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、1つの駆動部で2つの3方蒸気バルブの切換制御が可能となるため、システム要素の削減、コスト低減を図ることができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the sixth embodiment, the switching control of two three-way steam valves can be performed by one drive unit, so that system elements and costs can be reduced. it can.

(第7実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第7実施形態について図25〜図27を参照して説明する。本実施形態は、2つの3方蒸気バルブSV1、SV2を、1つの回転式切り換え蒸気バルブSV12で実現したシステム構成となっている。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which two three-way steam valves SV1 and SV2 are realized by one rotary switching steam valve SV12.

吸着式ヒートポンプの第7実施形態は、図25に示す回転式切り換え蒸気バルブSV12を備えている。図25は、回転式切り換え蒸気バルブSV12の側面図である。回転式切り換え蒸気バルブSV12は、回転駆動させるための駆動部760、駆動軸762、2つの流通配管を接続するためのマニホールド764、回転部766、及び固定配管部768を備えている。   The seventh embodiment of the adsorption heat pump includes a rotary switching steam valve SV12 shown in FIG. FIG. 25 is a side view of the rotary switching steam valve SV12. The rotary switching steam valve SV12 includes a drive unit 760 for rotationally driving, a drive shaft 762, a manifold 764 for connecting two flow pipes, a rotary unit 766, and a fixed pipe unit 768.

図26(A)に、回転式切り換え蒸気バルブSV12の上面図を示す。回転式切り換え蒸気バルブSV12が回転することにより、位置Aと位置Bとに切り換える。図26(B)に、回転部766の下面図を示す。2つのマニホールド764によって、2つの流通配管を接続するように構成されている。図26(C)に、固定配管部768の上面図を示す。固定配管部768は、流通配管11、12、14、28、29、31の各々と接続するための穴及びシール部770を備えている。   FIG. 26A shows a top view of the rotary switching steam valve SV12. The rotary switching steam valve SV12 rotates to switch between position A and position B. FIG. 26B shows a bottom view of the rotating portion 766. Two manifolds 764 are configured to connect two flow pipes. FIG. 26C shows a top view of the fixed pipe portion 768. The fixed piping part 768 includes a hole and a seal part 770 for connecting to each of the distribution pipes 11, 12, 14, 28, 29, 31.

蒸発器10には、回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管11の他端が接続されており、蒸発器10は、流通配管11及び回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管12を介して吸着器20と連通されると共に、流通配管11及び回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管14を介して蓄熱反応器30と連通されている。   The evaporator 10 is connected to the other end of a circulation pipe 11 having one end connected to the rotary switching steam valve SV12. The evaporator 10 has one end connected to the circulation pipe 11 and the rotary switching steam valve SV12. In addition, the adsorber 20 is communicated with the heat storage reactor 30 via the circulation pipe 14 having one end connected to the circulation pipe 11 and the rotary switching steam valve SV12.

凝縮器40には、第2実施形態と同様に、回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管31の他端が接続されており、凝縮器40は、流通配管31及び回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管29を介して吸着器20の流体保持室24と連通されると共に、流通配管31及び回転式切り換え蒸気バルブSV12に一端が接続された流通配管28を介して吸着器20の流体保持室22と連通されている。   Similarly to the second embodiment, the condenser 40 is connected to the other end of the circulation pipe 31 having one end connected to the rotary switching steam valve SV12. The condenser 40 is connected to the circulation pipe 31 and the rotary switching. The fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 is connected to the steam valve SV12 via a circulation pipe 29 having one end connected thereto, and is connected to the circulation pipe 31 and the circulation switching steam valve SV12 via a circulation pipe 28 having one end connected thereto. Are connected to the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20.

図27(A)に示すように、回転式切り換え蒸気バルブSV12が回転することにより、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させ、かつ、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Aに切り換える。   As shown in FIG. 27A, when the rotary switching steam valve SV12 rotates, the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 is brought into communication with the circulation pipe 28 connected to the fluid holding chamber 22. In addition, the three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to the position A so that the flow pipe 11 connected to the evaporator 10 and the flow pipe 14 connected to the heat storage reactor 30 are communicated with each other.

また、図27(B)に示すように、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させ、かつ、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Bに切り換える。   In addition, as shown in FIG. 27B, the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 is connected to the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20 and is connected to the condenser 40. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to the position B so that the circulation pipe 31 communicates with the circulation pipe 29 connected to the fluid holding chamber 24.

なお、吸着式ヒートポンプの第7実施形態の他の構成及び作用は、上記の第6実施形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, since the other structure and effect | action of 7th Embodiment of an adsorption | suction type heat pump are the same as that of said 6th Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第7実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、1つの回転式切り換え蒸気バルブで、2つの3方蒸気バルブを実現するため、更に蒸気バルブの個数を低減することができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the seventh embodiment, two three-way steam valves are realized by one rotary switching steam valve, so that the number of steam valves can be further reduced. .

(第8実施形態)
本発明の吸着式ヒートポンプの第8実施形態について図28〜図29を参照して説明する。本実施形態は、システム始動時及び停止後再開時に、蓄熱反応器及び吸着器の双方に蒸発器から蒸気を供給するシステム構成となっている。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the adsorption heat pump of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has a system configuration in which steam is supplied from the evaporator to both the heat storage reactor and the adsorber when the system is started and restarted after being stopped.

なお、吸着式ヒートポンプの第8実施形態は、上記の第5実施形態と同様の構成要素であるため、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   In addition, since 8th Embodiment of an adsorption | suction type heat pump is a component similar to said 5th Embodiment, the same referential mark is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

システム始動モード、長期停止後再開モードでは、蒸発器温度が常温(夏場35°C)となり作動温度(10〜15°C)まで冷却するための顕熱量が必要となる。一方で、吸着器あるいは蓄熱反応器のみの作動における冷熱生成では出力に限界があるため常温から作動温度に冷却するまでに長い時間を要する問題がある。そこで、本実施の形態では、システム始動時、及び再開時において、蒸発器10と蓄熱反応器30/吸着器20を接続する3方蒸気バルブSV1、SV2のバルブ位置制御を行うことにより、蓄熱反応器30と吸着器20の両方に蒸気が供給可能となるよう制御し、蒸発器顕熱量のアシストを行う。これにより、蒸発器温度が常温スタートであっても冷熱出力を一時的に(常温から作動温度に到達するまでの期間)高めることで、始動応答時間を大幅に短縮することが可能となる。   In the system start mode and the restart mode after long-term stop, the evaporator temperature becomes room temperature (summer 35 ° C.), and a sensible heat amount is required for cooling to the operating temperature (10-15 ° C.). On the other hand, there is a problem that it takes a long time to cool from normal temperature to the operating temperature because there is a limit in output in the generation of cold in the operation of only the adsorber or the heat storage reactor. Therefore, in the present embodiment, the heat storage reaction is performed by performing valve position control of the three-way steam valves SV1 and SV2 connecting the evaporator 10 and the heat storage reactor 30 / adsorber 20 at the time of starting and restarting the system. Control is made so that steam can be supplied to both the vessel 30 and the adsorber 20, and the sensible heat amount of the evaporator is assisted. As a result, even if the evaporator temperature is at a normal temperature start, it is possible to greatly shorten the start response time by temporarily increasing the cold output (a period from the normal temperature to reaching the operating temperature).

システム始動、停止後再開モードで吸着器20を作動させるためには、システム停止後に吸着器20を脱離させておく必要がある。そこで、本実施の形態では、蓄熱反応器30の顕熱を利用し停止直後で温熱を生成し、蒸気熱輸送により吸着器20を脱離させる。   In order to operate the adsorber 20 in the restart mode after the system is started and stopped, it is necessary to desorb the adsorber 20 after the system is stopped. Therefore, in the present embodiment, the sensible heat of the heat storage reactor 30 is used to generate warm heat immediately after stopping, and the adsorber 20 is desorbed by vapor heat transport.

また、低下した反応器温度は、始動、再開モードにおける蓄熱反応器30の水和反応熱により自己回復すると同時に、始動、再開モード直後の蓄熱反応器30を作動温度とすることで吸着器20の脱離反応に必要な蒸気熱輸送の再開が可能となる。   The lowered reactor temperature is self-recovered by the heat of hydration reaction of the heat storage reactor 30 in the start / restart mode, and at the same time, the heat storage reactor 30 immediately after the start / restart mode is set to the operating temperature. It is possible to resume the vapor heat transport necessary for the elimination reaction.

また、本実施の形態では、上記の第6の実施の形態と同様に、2つの3方蒸気バルブSV1、SV2の駆動部を共有化する。このとき、蒸発器10から蓄熱反応器30/吸着器20の両方に蒸気供給が可能となるように制御すると、吸着器の流体保持室24や凝縮器40から、3方蒸気バルブSV2を介して流体保持室22に蒸気が流入し、吸着器20の吸着反応による冷熱出力が低下してしまう。   Further, in the present embodiment, as in the sixth embodiment, the driving units for the two three-way steam valves SV1 and SV2 are shared. At this time, if it is controlled so that steam can be supplied from the evaporator 10 to both the heat storage reactor 30 and the adsorber 20, from the fluid holding chamber 24 and the condenser 40 of the adsorber via the three-way steam valve SV2. Steam flows into the fluid holding chamber 22 and the cold output due to the adsorption reaction of the adsorber 20 is reduced.

そこで、本実施の形態では、図28(A)〜(C)に示すように、3方蒸気バルブSV1、SV2の位置を制御することにより、蓄熱反応器30/吸着器20への蒸気供給割合を制御すると同時に、流体保持室22から凝縮器40への蒸気流入を遮断し、吸着器20の流体保持室24から凝縮器40へ蒸気を流入させることで(図28(B)の位置C参照)、吸着器20の流体保持室24で発生する蒸気を流体保持室22へ流入させることなく、蓄熱反応器30と吸着器20の両方に蒸気が供給可能となるように制御し、システム始動、再開モードにおける蒸発器顕熱量のアシストを行う。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 28A to 28C, the steam supply ratio to the heat storage reactor 30 / adsorber 20 is controlled by controlling the positions of the three-way steam valves SV1, SV2. At the same time, the steam inflow from the fluid holding chamber 22 to the condenser 40 is interrupted, and the steam is caused to flow from the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 into the condenser 40 (see position C in FIG. 28B). ), The steam generated in the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 is controlled so that the steam can be supplied to both the heat storage reactor 30 and the adsorber 20 without flowing into the fluid holding chamber 22, and the system is started, Assist the sensible heat of the evaporator in the restart mode.

これにより、1つの駆動部で2つの3方蒸気バルブSV1、SV2の切換制御が可能となると同時に、蒸発器温度が常温スタートであっても冷熱出力を一時的に(常温から作動温度に到達するまでの期間)高めるごとで、始動応答時間を大幅に短縮することが可能となる。   As a result, the switching control of the two three-way steam valves SV1 and SV2 can be performed by one drive unit, and at the same time, even if the evaporator temperature starts at room temperature, the cold output is temporarily (from room temperature to the operating temperature). Every time it is increased, the start response time can be greatly shortened.

制御装置90は、3方蒸気バルブSV1、SV2の共有化した駆動部660、バルブV1〜V3、ポンプP1〜P2、及び外部熱源などと電気的に接続されており、バルブやポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。   The control device 90 is electrically connected to the shared drive unit 660 of the three-way steam valves SV1 and SV2, valves V1 to V3, pumps P1 to P2, and an external heat source, and the valves, pumps, heat source, heat It is configured to control the heat utilization by controlling the exchange.

次に、本実施形態の吸着式ヒートポンプを制御する制御装置90による制御ルーチンのうち、増熱サイクル制御ルーチンを中心に図29を参照して説明する。なお、第6の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, among the control routines by the control device 90 that controls the adsorption heat pump of the present embodiment, the heat increase cycle control routine will be mainly described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 6th Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

システム始動時及び停止後再開時に、本ルーチンが実行開始されると、まず、ステップ600において、流通配管43、44に取り付けられたバルブV2、V3を開く。このとき、流通配管42に取り付けられたバルブV1は、閉塞されている。次のステップ610において、ポンプP2の稼動を開始させる。   When this routine is started at the time of starting the system and restarting after stopping, first, in step 600, the valves V2 and V3 attached to the distribution pipes 43 and 44 are opened. At this time, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed. In the next step 610, the operation of the pump P2 is started.

そして、ステップ800において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12及び蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させ、かつ、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Cに切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始すると共に、外部熱源により蓄熱反応器30に熱を付与する。   In step 800, the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 is communicated with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20 and the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30 and condensed. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to position C so that the flow pipe 31 connected to the vessel 40 communicates with the flow pipe 29 connected to the fluid holding chamber 24, and the water vapor generated by the adsorbent 26 is reduced. Adsorption is started and heat is applied to the heat storage reactor 30 by an external heat source.

次のステップ810において、ステップ800へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ800を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器吸着モード又は吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ120に移行する。 In the next step 810, the elapsed time after the transition to step 800 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 3 is determined, when it is determined that has not passed yet time Q 3 are Step 800 is continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 3 are for switching the adsorber adsorption mode or adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 120.

そして、ステップ120において、吸着量を計測する。そして、次のステップ130において、吸着量が所定の閾値P未満であるか否かが判定される。   In step 120, the amount of adsorption is measured. Then, in the next step 130, it is determined whether or not the amount of adsorption is less than a predetermined threshold value P.

ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P未満であると判定されたときには、ステップ500に移行する(吸着器吸着モード)。ステップ700において、蒸発器10に接続されている流通配管11を、吸着器20に接続されている流通配管12と連通させ、かつ、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室24に接続されている流通配管29と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Bに切り換えて、吸着材26による水蒸気の吸着を開始する。そして、ステップ630において、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止する。   When it is determined in step 130 that the water vapor adsorption amount is less than the threshold value P, the process proceeds to step 500 (adsorber adsorption mode). In step 700, the circulation pipe 11 connected to the evaporator 10 is communicated with the circulation pipe 12 connected to the adsorber 20, and the circulation pipe 31 connected to the condenser 40 is connected to the fluid holding chamber. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to the position B so as to communicate with the distribution pipe 29 connected to 24, and the adsorption of water vapor by the adsorbent 26 is started. In step 630, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

次のステップ180において、ステップ700へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ700、630を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、吸着器再生モードに切り換えるため、ステップ640に移行する。 In the next step 180, the elapsed time after the transition to step 700 is whether the situation is less than the predetermined time (timer) Q 1 is determined, when it is determined that not yet time Q 1 is passed Steps 700 and 630 are continued. On the other hand, when it is determined that the time Q 1 is passed, in order to switch to the adsorber regeneration mode, the process proceeds to step 640.

ステップ640において、吸着材26の水蒸気を脱離させるため、流通配管42に取り付けられたバルブV1を開き、ポンプP1の稼動を開始させて、蓄熱反応器30から加熱された水蒸気を供給する。次のステップ720において、凝縮器40に接続されている流通配管31を、流体保持室22に接続されている流通配管28と連通させ、かつ、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Aに切り換え、流通配管28、31を通じて凝縮器40に水蒸気が送られる。   In step 640, in order to desorb the water vapor from the adsorbent 26, the valve V1 attached to the flow pipe 42 is opened, the operation of the pump P1 is started, and heated water vapor is supplied from the heat storage reactor 30. In the next step 720, the flow piping 31 connected to the condenser 40 is communicated with the flow piping 28 connected to the fluid holding chamber 22, and the flow piping 11 connected to the evaporator 10 is connected. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to position A so as to communicate with the circulation pipe 14 connected to the heat storage reactor 30, and water vapor is sent to the condenser 40 through the circulation pipes 28 and 31.

次のステップ240において、ステップ540へ移行後の経過時間が所定時間(タイマ)Qに満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Qが経過していないと判定されたときは、ステップ640、720を継続する。一方、時間Qが経過したと判定されたときには、次のステップ300に移行して、まずシステムの停止要求の有無を判定する。 In the next step 240, the elapsed time after the transition to step 540 it is determined whether a situation does not reach the predetermined time (timer) Q 2, when it is determined that not yet time Q 2 has elapsed Steps 640 and 720 are continued. On the other hand, when it is determined that the elapsed time Q 2 is, the process proceeds to the next step 300, first determines whether the system stop request.

また、ステップ130において、水蒸気の吸着量が閾値P以上に達していると判定されたときには、はじめにステップ640に移行する(吸着器再生モード)。その後、上記同様にステップ720を経た後、上記したようにステップ500に移行し、吸着器吸着モードに切り換えられる。   If it is determined in step 130 that the water vapor adsorption amount has reached or exceeded the threshold value P, the process first proceeds to step 640 (adsorber regeneration mode). Thereafter, after passing through step 720 in the same manner as described above, the process proceeds to step 500 as described above to switch to the adsorber adsorption mode.

ステップ300において、システム停止の要求がされていないと判定されたときには、ステップ320で「吸着器吸着モード+吸着器再生モード」を1サイクルとしてカウントされたサイクル数が、所定数Nに達しているか否かが判定される。一方、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときには、システムを停止するため、ステップ360において、バルブV1、V2、V3を閉塞すると共に、ポンプP1、P2の稼動を停止し、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 300 that the system stop has not been requested, has the number of cycles counted as “adsorber adsorption mode + adsorber regeneration mode” as one cycle in step 320 reached a predetermined number N? It is determined whether or not. On the other hand, when it is determined in step 300 that the system is requested to stop, in order to stop the system, in step 360, the valves V1, V2, and V3 are closed and the operations of the pumps P1 and P2 are stopped. This routine is terminated.

次のステップ320において、サイクル数が所定数Nに達していないと判定されたときは、そのままステップ500に戻って、上記と同様のステップを繰り返す。一方、ステップ320でサイクル数が所定数Nに達したと判定されたときは、化学蓄熱材の水和反応が進行せず反応熱が得られない状態にあるため、ステップ740で、蒸発器10に接続されている流通配管11を、蓄熱反応器30に接続されている流通配管14と連通させるように、3方蒸気バルブSV1、SV2を位置Aに切り換え、外部熱源により蓄熱反応器に熱を付与し、化学蓄熱材を再生する。また、サイクル数はリセットされる。   In the next step 320, when it is determined that the number of cycles has not reached the predetermined number N, the process returns to step 500 as it is and the same steps as described above are repeated. On the other hand, when it is determined in step 320 that the number of cycles has reached the predetermined number N, the hydration reaction of the chemical heat storage material does not proceed and the reaction heat cannot be obtained. The three-way steam valves SV1 and SV2 are switched to position A so that the flow pipe 11 connected to the flow pipe 14 is connected to the heat storage reactor 30, and heat is supplied to the heat storage reactor by an external heat source. Grant and regenerate chemical heat storage material. Also, the cycle number is reset.

次のステップ680では、流通配管42に取り付けられたバルブV1を閉塞し、ポンプP1の稼動を停止させる。   In the next step 680, the valve V1 attached to the distribution pipe 42 is closed, and the operation of the pump P1 is stopped.

その後、再びステップ300において、システムの停止要求の有無が判定される。ステップ300でシステム停止の要求がされていないと判定されたときは、再びステップ320でサイクル数が判定され、上記と同様のステップが繰り返される。なお、ステップ300において、システム停止の要求がされていると判定されたときは、上記のように、ステップ360を経て、本ルーチンを終了する。   Thereafter, in step 300 again, it is determined whether or not there is a system stop request. When it is determined in step 300 that the system stop is not requested, the number of cycles is determined again in step 320, and the same steps as described above are repeated. When it is determined in step 300 that a system stop request has been made, the routine is terminated through step 360 as described above.

以上説明したように、第8実施形態に係る吸着式ヒートポンプによれば、3方蒸気バルブSV1、SV2の位置を制御し、蓄熱反応器/吸着器への蒸気供給割合を制御し、3方蒸気バルブSV1により、蒸発器10から吸着器20の流体保持室22及び蓄熱反応器30の反応室32の両方に蒸気を供給し、3方蒸気バルブSV2により、吸着器20の流体保持室24のみから凝縮器40へ蒸気が流入するように制御することにより、吸着器20の流体保持室22、24間の短絡を防ぎ、冷熱出力を一時的に増大することができる。   As described above, according to the adsorption heat pump according to the eighth embodiment, the positions of the three-way steam valves SV1, SV2 are controlled, the steam supply ratio to the heat storage reactor / adsorber is controlled, and the three-way steam is controlled. Vapor is supplied from the evaporator 10 to both the fluid holding chamber 22 of the adsorber 20 and the reaction chamber 32 of the heat storage reactor 30 by the valve SV1, and only from the fluid holding chamber 24 of the adsorber 20 by the three-way steam valve SV2. By controlling the vapor to flow into the condenser 40, a short circuit between the fluid holding chambers 22 and 24 of the adsorber 20 can be prevented, and the cold output can be temporarily increased.

なお、上記第8実施形態では、3方蒸気バルブSV1、SV2の駆動部を共有化した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、3方蒸気バルブSV1、SV2の各々が駆動部を備えている構成において、上記第8実施形態で説明した、3方蒸気バルブSV1、SV2の位置制御により、冷熱出力を一時的に増大する技術を適用してもよい。   In the eighth embodiment, the case where the driving parts of the three-way steam valves SV1 and SV2 are shared has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and each of the three-way steam valves SV1 and SV2 In the configuration including the drive unit, the technology for temporarily increasing the cooling output by the position control of the three-way steam valves SV1 and SV2 described in the eighth embodiment may be applied.

上記した実施形態では、流体として水を用いた例を説明したが、水に限らず、水以外のアンモニア等の蒸発潜熱の比較的大きい流体を用いた場合にも同様の効果が奏される。   In the above-described embodiment, an example in which water is used as the fluid has been described. However, the same effect can be obtained when a fluid having a relatively large latent heat of evaporation such as ammonia other than water is used.

また、上記した実施形態では、吸着材としてシリカゲルを用いた場合を示して説明したが、シリカゲルに限らず、既述のシリカゲル以外の吸着材を用いることで同様の効果を奏することができる。   Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated and demonstrated the case where a silica gel was used as an adsorbent, the same effect can be show | played not only using a silica gel but using adsorbents other than the silica gel described above.

10 蒸発器
11、12、14 流通配管
20 吸着器
22、24 流体保持室
28、29、31、38、42、43、44 流通配管
30 蓄熱反応器
32 反応室
34 気化室
40 凝縮器
41 水タンク
66、660、760 駆動部
62 バルブ部
64 シール部
90 制御装置
100、200、300、500 吸着式ヒートポンプ
P1、P2 ポンプ
SV01〜SV05 バルブ
SV1、SV2 3方蒸気バルブ
SV12 回転式切り換え蒸気バルブ
V1、V2、V3 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Evaporator 11, 12, 14 Flow piping 20 Adsorber 22, 24 Fluid holding chamber 28, 29, 31, 38, 42, 43, 44 Flow piping 30 Thermal storage reactor 32 Reaction chamber 34 Vaporization chamber 40 Condenser 41 Water tank 66, 660, 760 Drive unit 62 Valve unit 64 Seal unit 90 Control devices 100, 200, 300, 500 Adsorption heat pumps P1, P2 Pumps SV01-SV05 Valves SV1, SV2 Three-way steam valves SV12 Rotary switching steam valves V1, V2 , V3 valve

Claims (15)

貯蔵部から供給された流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第1の流体保持部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第2の流体保持部を熱的に接続された状態で備え、前記第1の流体保持部が、供給された前記流体を保持するときに反応熱を放出する吸着材を有する吸着器と、
前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体が固定化されるときに前記流体の蒸発潜熱以上の反応熱を放出し、前記流体が脱離するときに蓄熱する化学蓄熱材を有する蓄熱反応部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を気化する流体気化部を熱的に接続された状態で備え、気化した前記流体を前記吸着器の前記第2の流体保持部に供給することで前記吸着材を加熱する蓄熱反応器と、
前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部と流体の流通が可能なように連通され、前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部から排出された前記流体を凝縮し、凝縮された前記流体を前記貯蔵部に供給する凝縮器と、
前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方から他方に切り換えるための供給先切換用3方バルブと、
前記貯蔵部から前記蒸発器へ前記流体を供給するためのポンプと、
前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給を停止するためのバルブと、
前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記ポンプ及び前記バルブを制御し、前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記供給先切換用3方バルブを制御する制御部と、
を備えた吸着式ヒートポンプ。
An evaporator for evaporating the fluid supplied from the storage unit;
A fluid that is supplied from the evaporator and that holds and holds the fluid and desorbs the held fluid, and a fluid that is supplied from the storage and holds and holds the fluid A second fluid holding portion that is thermally connected to the first fluid holding portion, and the first fluid holding portion includes an adsorbent that releases reaction heat when holding the supplied fluid. And
A heat storage reaction unit having a chemical heat storage material that releases reaction heat that is greater than the latent heat of evaporation of the fluid when the fluid is supplied from the evaporator and the fluid is fixed, and stores heat when the fluid is desorbed. The fluid is supplied from the storage unit , and the fluid vaporization unit for vaporizing the fluid is provided in a thermally connected state, and the vaporized fluid is supplied to the second fluid holding unit of the adsorber. A heat storage reactor for heating the adsorbent,
The adsorber is communicated with the first fluid holding unit and the second fluid holding unit so as to allow fluid to flow, and is discharged from the first fluid holding unit and the second fluid holding unit. A condenser for condensing the fluid and supplying the condensed fluid to the reservoir;
A supply destination switching three-way valve for switching the supply destination of the fluid from the evaporator from one of the adsorber and the heat storage reactor;
A pump for supplying the fluid from the reservoir to the evaporator;
A valve for stopping the supply of the fluid from the reservoir to the evaporator;
The supply destination switching unit 3 controls the pump and the valve so as to control the supply amount and supply stop of the fluid from the storage unit to the evaporator, and switches the supply destination of the fluid from the evaporator. A control unit for controlling the one-way valve;
Adsorption heat pump with
貯蔵部から供給された流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第1の流体保持部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を保持し保持された流体を脱離する第2の流体保持部を熱的に接続された状態で備え、前記第1の流体保持部が、供給された前記流体を保持するときに反応熱を放出する吸着材を有する吸着器と、
前記蒸発器から前記流体が供給され、前記流体が固定化されるときに前記流体の蒸発潜熱以上の反応熱を放出し、前記流体が脱離するときに蓄熱する化学蓄熱材を有する蓄熱反応部、及び前記貯蔵部から前記流体が供給され、前記流体を気化する流体気化部を熱的に接続された状態で備え、気化した前記流体を前記吸着器の前記第2の流体保持部に供給することで少なくとも前記吸着材を加熱する蓄熱反応器と、
前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部と流体の流通が可能なように連通され、前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部から排出された前記流体を凝縮し、凝縮された前記流体を前記貯蔵部に供給する凝縮器と、
前記凝縮器と連通される先を、前記吸着器の前記第1の流体保持部及び前記第2の流体保持部の何れか一方から他方に切り換えるための連通先切換用3方バルブと、
前記凝縮器と連通される先を切り換えるように前記連通先切換用3方バルブを制御する制御部と、
を備えた吸着式ヒートポンプ。
An evaporator for evaporating the fluid supplied from the storage unit;
A fluid that is supplied from the evaporator and that holds and holds the fluid and desorbs the held fluid, and a fluid that is supplied from the storage and holds and holds the fluid A second fluid holding portion that is thermally connected to the first fluid holding portion, and the first fluid holding portion includes an adsorbent that releases reaction heat when holding the supplied fluid. And
A heat storage reaction unit having a chemical heat storage material that releases reaction heat that is greater than the latent heat of evaporation of the fluid when the fluid is supplied from the evaporator and the fluid is fixed, and stores heat when the fluid is desorbed. The fluid is supplied from the storage unit , and the fluid vaporization unit for vaporizing the fluid is provided in a thermally connected state, and the vaporized fluid is supplied to the second fluid holding unit of the adsorber. A heat storage reactor for heating at least the adsorbent,
The adsorber is communicated with the first fluid holding unit and the second fluid holding unit so as to allow fluid to flow, and is discharged from the first fluid holding unit and the second fluid holding unit. A condenser for condensing the fluid and supplying the condensed fluid to the reservoir;
A communication destination switching three-way valve for switching the point of communication with the condenser from one of the first fluid holding unit and the second fluid holding unit of the adsorber to the other;
A control unit for controlling the communication destination switching three-way valve so as to switch a destination communicated with the condenser;
Adsorption heat pump with
前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方から他方に切り換えるための供給先切換用3方バルブと、
前記貯蔵部から前記蒸発器へ前記流体を供給するためのポンプと、
前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給を停止するためのバルブとを更に含み、
前記制御部は、前記凝縮器と連通される先を切り換えるように前記連通先切換用3方バルブを制御し、前記貯蔵部から前記蒸発器への前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記ポンプ及び前記バルブを制御し、前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記供給先切換用3方バルブを制御する請求項2記載の吸着式ヒートポンプ。
A supply destination switching three-way valve for switching the supply destination of the fluid from the evaporator from one of the adsorber and the heat storage reactor;
A pump for supplying the fluid from the reservoir to the evaporator;
A valve for stopping the supply of the fluid from the reservoir to the evaporator;
The control unit controls the communication destination switching three-way valve so as to switch a destination communicated with the condenser, and controls a supply amount and a supply stop of the fluid from the storage unit to the evaporator. The adsorption heat pump according to claim 2, wherein the pump and the valve are controlled to control the supply destination switching three-way valve so as to switch the supply destination of the fluid from the evaporator.
前記供給先切換用3方バルブは、切り換えた前記蒸発器からの流体の供給先とは異なる側への流体の供給量が、予め定められた許容漏れ量以内となるように構成された遮断機構を備えた請求項1又は3記載の吸着式ヒートポンプ。   The supply destination switching three-way valve has a shut-off mechanism configured such that the fluid supply amount to the side different from the fluid supply destination from the switched evaporator is within a predetermined allowable leakage amount. An adsorption heat pump according to claim 1 or 3, comprising: 前記連通先切換用3方バルブは、切り換えた前記凝縮器への流体の供給元とは異なる側からの流体の供給量が、予め定められた許容漏れ量以内となるように構成された遮断機構を備えた請求項2又は3記載の吸着式ヒートポンプ。   The communication destination switching three-way valve has a shut-off mechanism configured such that the amount of fluid supplied from a side different from the fluid supply source to the condenser is within a predetermined allowable leakage amount. An adsorption heat pump according to claim 2 or 3, comprising: 前記貯蔵部から前記蓄熱反応器へ前記流体を供給するための第2ポンプと、
前記貯蔵部から前記蓄熱反応器への前記流体の供給を停止するための第2バルブとを更に含み、
前記制御部は、前記蓄熱反応器から前記吸着器の前記第2の流体保持部への気化した前記流体の供給量及び供給停止を制御するように前記第2ポンプ及び前記第2バルブを制御する請求項1〜請求項5の何れか1項記載の吸着式ヒートポンプ。
A second pump for supplying the fluid from the reservoir to the heat storage reactor;
A second valve for stopping supply of the fluid from the storage unit to the heat storage reactor,
The control unit controls the second pump and the second valve so as to control the supply amount and supply stop of the vaporized fluid from the heat storage reactor to the second fluid holding unit of the adsorber. The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 5.
前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第1の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記蓄熱反応器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記吸着器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部を更に含み、
前記制御部は、前記凝縮器と連通される先及び前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるように前記駆動部を制御する請求項3記載の吸着式ヒートポンプ。
The communication destination switching three-way so as to switch the communication destination with the condenser to the first fluid holding unit of the adsorber and to switch the supply destination of the fluid from the evaporator to the heat storage reactor. Driving the valve and the supply destination switching three-way valve, switching the destination communicating with the condenser to the second fluid holding portion of the adsorber, and supplying the fluid supply destination from the evaporator A drive unit for driving the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve so as to switch to an adsorber;
4. The adsorption heat pump according to claim 3, wherein the control unit controls the driving unit so as to switch a destination to be communicated with the condenser and a supply destination of a fluid from the evaporator.
前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを、前記凝縮器と連通される先及び前記蒸発器からの流体の供給先を切り換えるための回転式切換バルブで構成した請求項7記載の吸着式ヒートポンプ。   The communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve are configured by a rotary switching valve for switching a destination communicated with the condenser and a fluid supply destination from the evaporator. The adsorption heat pump according to claim 7. 前記供給先切換用3方バルブは、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方、又は前記吸着器及び前記蓄熱反応器の両方に切り換えることが可能であって、
前記制御部は、前記吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記供給先切換用3方バルブを制御する請求項1、3、又は4記載の吸着式ヒートポンプ。
The supply destination switching three-way valve can switch the supply destination of the fluid from the evaporator to either the adsorber or the heat storage reactor, or both the adsorber and the heat storage reactor. Because
The control unit sets the supply destination switching three-way valve so as to supply fluid from the evaporator to the adsorber and the heat storage reactor when the adsorption heat pump is started or restarted. The adsorption heat pump according to claim 1, 3 or 4 to be controlled.
前記供給先切換用3方バルブは、前記蒸発器からの流体の供給先を、前記吸着器及び前記蓄熱反応器の何れか一方、又は前記吸着器及び前記蓄熱反応器の両方に切り換えることが可能であって、
前記駆動部は、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、かつ、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第1の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記蓄熱反応器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動し、前記凝縮器と連通される先を前記吸着器の前記第2の流体保持部に切り換え、かつ、前記蒸発器からの流体の供給先を前記吸着器に切り換えるように前記連通先切換用3方バルブ及び前記供給先切換用3方バルブを駆動する駆動部を更に含み、
前記制御部は、前記吸着式ヒートポンプを始動するとき又は再開するときに、前記吸着器及び前記蓄熱反応器に対して前記蒸発器からの流体を供給するように前記駆動部を制御する請求項7記載の吸着式ヒートポンプ。
The supply destination switching three-way valve can switch the supply destination of the fluid from the evaporator to either the adsorber or the heat storage reactor, or both the adsorber and the heat storage reactor. Because
The drive unit switches a point of communication with the condenser to the second fluid holding unit of the adsorber, and supplies fluid from the evaporator to the adsorber and the heat storage reactor. Driving the communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve, and switching the destination communicating with the condenser to the first fluid holding portion of the adsorber, and The communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve are driven so as to switch the supply destination of the fluid from the evaporator to the heat storage reactor, and the adsorption destination is connected to the condenser. The communication destination switching three-way valve and the supply destination switching three-way valve are driven so as to switch to the second fluid holding portion of the vessel and to switch the supply destination of the fluid from the evaporator to the adsorber. A drive unit that further includes
The said control part controls the said drive part so that the fluid from the said evaporator may be supplied with respect to the said adsorption device and the said thermal storage reactor, when starting or restarting the said adsorption heat pump. The adsorption heat pump described.
前記流体は、水である請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 10, wherein the fluid is water. 前記吸着材が、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、及び粘土鉱物からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 11, wherein the adsorbent includes at least one selected from the group consisting of activated carbon, mesoporous silica, zeolite, silica gel, and clay mineral. 前記蓄熱反応器は、前記化学蓄熱材として、金属酸化物及び金属塩化物から選択される少なくとも一種を含む請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 12, wherein the heat storage reactor includes at least one selected from a metal oxide and a metal chloride as the chemical heat storage material. 前記化学蓄熱材が、アルカリ金属の酸化物及び塩化物、アルカリ土類金属の酸化物及び塩化物、並びに遷移金属の酸化物及び塩化物からなる群から選択される請求項13に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption type according to claim 13, wherein the chemical heat storage material is selected from the group consisting of oxides and chlorides of alkali metals, oxides and chlorides of alkaline earth metals, and oxides and chlorides of transition metals. heat pump. 前記流体が水であり、水を固定化する前記化学蓄熱材が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及び酸化バリウムから選択される請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の吸着式ヒートポンプ。   The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 12, wherein the fluid is water, and the chemical heat storage material that fixes water is selected from calcium oxide, magnesium oxide, and barium oxide.
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