JP7327366B2 - heat pump system - Google Patents

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Description

本発明は、ヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to heat pump systems.

従来、気体の圧縮・膨張と熱交換を組み合わせたヒートポンプが用いられている。例えば、特許文献1には、冷媒ラインを介して相互連結され、凝縮された冷媒を膨張させる膨張バルブと、膨張した冷媒を空気との熱交換を通じて蒸発させる蒸発器と、蒸発された気体状態の冷媒を圧縮させる圧縮器とを含んで構成された車両用エアコンシステムが開示されている。 Conventionally, heat pumps that combine gas compression/expansion and heat exchange have been used. For example, Patent Document 1 discloses an expansion valve that expands condensed refrigerant, an evaporator that evaporates the expanded refrigerant through heat exchange with air, and an evaporated gaseous state, which are interconnected via a refrigerant line. A vehicle air conditioning system including a compressor for compressing a refrigerant is disclosed.

ヒートポンプは、少ない電気エネルギーで効率的に熱エネルギーを得ることができる点が特徴であるものの、近年の環境問題に関する意識の高まりと共に、より一層のエネルギー消費効率の向上が望まれている。これに対し、包接水和物の分解/生成を利用したヒートポンプシステムが提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。包接水和物の分解/生成熱は、特許文献1に記載されたヒートポンプにおいて用いられるような、通常の冷媒の蒸発/凝縮潜熱の10倍以上であるため、エネルギー消費効率の向上が期待される。 A heat pump is characterized by being able to efficiently obtain heat energy with a small amount of electric energy, but with the recent heightened awareness of environmental problems, further improvement in energy consumption efficiency is desired. On the other hand, a heat pump system using decomposition/generation of clathrate hydrate has been proposed (see Patent Documents 2 and 3, for example). Since the heat of decomposition/formation of the clathrate hydrate is ten times or more the latent heat of evaporation/condensation of ordinary refrigerants, such as that used in the heat pump described in Patent Document 1, an improvement in energy consumption efficiency is expected. be.

特開2014-76792号公報JP 2014-76792 A 特開2004-101140号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101140 T. Ogawa et al., Applied Energy, 26, 2157 (2006).T. Ogawa et al. , Applied Energy, 26, 2157 (2006).

上記特許文献2、3に開示されている包接水和物の分解/生成を利用したヒートポンプシステムにおいて、さらなるエネルギー消費効率の向上が望まれている。 In the heat pump system utilizing decomposition/production of the clathrate hydrate disclosed in Patent Documents 2 and 3, further improvement in energy consumption efficiency is desired.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ヒートポンプシステムにおいて、エネルギー消費効率を向上させる技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for improving energy consumption efficiency in a heat pump system.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態によれば、熱媒体が包接水和物の分解過程と生成過程とを繰り返すことにより、熱を輸送するヒートポンプシステムが提供される。このヒートポンプシステムは、ガスと水との混合液が流入され、包接水和物が生成される生成部と、包接水和物の分解が行われ、ガスと水との混相である分解物が送出される分解部と、前記生成部から前記分解部へと前記熱媒体が流れる第1主流路と、前記分解部から前記生成部へと前記熱媒体が流れる第2主流路と、前記生成部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体を放熱させる放熱部と、前記分解部内の前記熱媒体を減圧する減圧部と、前記分解部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体に吸熱させる吸熱部と、前記分解部と前記第2主流路を介して接続され、前記分解部から送出される前記分解物を気液分離する第1気液分離部と、前記第1気液分離部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離された前記ガスを圧縮する圧縮部と、前記第1気液分離部、前記圧縮部、および前記生成部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離され前記圧縮部を介さず流入する水と、前記圧縮部により圧縮された前記ガスとを混合して前記混合液を生成し、前記第2主流を介して前記生成部に前記混合液を供給する混合部と、を備え、前記第2主流路は、前記第1気液分離部と前記圧縮部とを接続し、前記第1気液分離部によって分離されたガスが流れる第2流路と、前記第1気液分離部と前記混合部とを前記圧縮部を介さず接続し、前記第1気液分離部によって分離された水が流れる第3流路と、を含む。この構成によれば、ガスと水との混相である分解物から、第1気液分離部によって水を分離し、分離した水は第3流路を介して圧縮せず混合部に供給し、水が分離されたガスを圧縮部によって圧縮することができる。そのため、ガスと水との混相である分解物をそのまま圧縮する場合と比較して、水の圧縮仕事の分、圧縮器の仕事が低減され、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。
The present invention has been made to solve at least part of the above problems, and can be implemented as the following modes.
According to one aspect of the present invention, there is provided a heat pump system in which heat is transported by repeating the decomposition process and formation process of clathrate hydrate by a heat medium. In this heat pump system, a mixed liquid of gas and water is flowed into a production section where a clathrate hydrate is produced, and a decomposition product where the clathrate hydrate is decomposed and is a mixed phase of gas and water. a first main flow path through which the heat medium flows from the generation section to the decomposition section; a second main flow path through which the heat medium flows from the decomposition section to the generation section; a heat radiating section for dissipating heat from the heat medium through heat exchange between the heat medium inside the section and a heat source outside the heat pump system; a decompression section for reducing the pressure of the heat medium inside the decomposition section; and the heat medium inside the decomposition section. a heat absorbing portion for absorbing heat in the heat medium by exchanging heat with a heat source outside the heat pump system; a first gas-liquid separation section that separates; a compression section that is connected to the first gas-liquid separation section via the second main flow path and compresses the gas separated by the first gas-liquid separation section; Water connected to the first gas-liquid separation section, the compression section, and the generation section through the second main flow path, separated by the first gas-liquid separation section and flowing in without passing through the compression section, and the compression a mixing section that mixes the gas compressed by the section to generate the mixed liquid and supplies the mixed liquid to the generating section through the second main flow, wherein the second main flow path is A second flow path connecting the first gas-liquid separation section and the compression section and through which the gas separated by the first gas-liquid separation section flows; and the first gas-liquid separation section and the mixing section. a third flow path that is connected without the compression section and through which the water separated by the first gas-liquid separation section flows. According to this configuration, water is separated by the first gas-liquid separation section from the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, and the separated water is supplied to the mixing section through the third flow path without being compressed, The gas from which water has been separated can be compressed by the compression section. Therefore, compared to the case where the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, is compressed as it is, the work of the compressor is reduced by the work of compressing water, and the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved.

(1)本発明の一形態によれば、熱媒体が包接水和物の分解過程と生成過程とを繰り返すことにより、熱を輸送するヒートポンプシステムが提供される。このヒートポンプシステムは、ガスと水との混合液が流入され、包接水和物が生成される生成部と、包接水和物の分解が行われ、ガスと水との混相である分解物が送出される分解部と、前記生成部から前記分解部へと前記熱媒体が流れる第1主流路と、前記分解部から前記生成部へと前記熱媒体が流れる第2主流路と、前記生成部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体を放熱させる放熱部と、前記分解部内の前記熱媒体を減圧する減圧部と、前記分解部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体に吸熱させる吸熱部と、前記分解部と前記第2主流路を介して接続され、前記分解部から送出される前記分解物を気液分離する第1気液分離部と、前記第1気液分離部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離された前記ガスを圧縮する圧縮部と、前記第1気液分離部、前記圧縮部、および前記生成部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離された水と、前記圧縮部により圧縮された前記ガスとを混合して前記混合液を生成し、前記第2主流を介して前記生成部に前記混合液を供給する混合部と、を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, there is provided a heat pump system in which a heat medium repeats the decomposition process and the generation process of clathrate hydrate to transport heat. In this heat pump system, a mixed liquid of gas and water is flowed into a production section where a clathrate hydrate is produced, and a decomposition product where the clathrate hydrate is decomposed and is a mixed phase of gas and water. a first main flow path through which the heat medium flows from the generation section to the decomposition section; a second main flow path through which the heat medium flows from the decomposition section to the generation section; a heat radiating section for dissipating heat from the heat medium through heat exchange between the heat medium inside the section and a heat source outside the heat pump system; a decompression section for reducing the pressure of the heat medium inside the decomposition section; and the heat medium inside the decomposition section. a heat absorbing portion for absorbing heat in the heat medium by exchanging heat with a heat source outside the heat pump system; a first gas-liquid separation section that separates; a compression section that is connected to the first gas-liquid separation section via the second main flow path and compresses the gas separated by the first gas-liquid separation section; The water separated by the first gas-liquid separation section and the gas compressed by the compression section are connected to the first gas-liquid separation section, the compression section, and the generation section via the second main flow path. and a mixing section that mixes and generates the mixed liquid and supplies the mixed liquid to the generating section through the second main flow path .

この構成によれば、ガスと水との混相である分解物から、第1気液分離部によって水を分離し、水が分離されたガスを圧縮部によって圧縮することができる。そのため、ガスと水との混相である分解物をそのまま圧縮する場合と比較して、水の圧縮仕事の分、圧縮器の仕事が低減され、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。 According to this configuration, water can be separated by the first gas-liquid separation section from the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, and the gas from which water is separated can be compressed by the compression section. Therefore, compared to the case where the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, is compressed as it is, the work of the compressor is reduced by the work of compressing water, and the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved.

また、この構成によれば、水と、圧縮されたガスとが予め、混合部によって混合され、混合液として、生成部に送られる。そのため、混合部を備えず、ガスと水とが混合されず、生成部に送られる場合と比較して、ガスと水との接触面積が大きくなるため、生成部における包接水和物の生成効率を向上させることができる。その結果、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。 Moreover, according to this configuration, the water and the compressed gas are mixed in advance by the mixing section, and the mixed liquid is sent to the generating section. Therefore, the contact area between the gas and the water is larger than in the case where the gas and water are not mixed and sent to the generation unit without a mixing unit. Efficiency can be improved. As a result, the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved.

(2)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記第1主流路に配置され、前記熱媒体を輸送する輸送ポンプを、さらに備えてもよい。このようにすると、輸送ポンプにより流量を調整することができるため、分解部における分解速度を調整することができる。 (2) The heat pump system of the above aspect may further include a transport pump disposed in the first main flow path and configured to transport the heat medium. By doing so, the flow rate can be adjusted by the transport pump, so that the decomposition speed in the decomposition section can be adjusted.

(3)上記形態のヒートポンプシステムであって、記第1気液分離部と前記圧縮部との間に配置され、前記第1気液分離部にて分離された前記ガス中の水を吸着する脱水部を、さらに備えてもよい。このようにすると第1気液分離部にて分離されたガスに混入した水を除去することができる。これにより、圧縮部によるエネルギー消費を低減することができ、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を、さらに向上させることができる。 (3) In the heat pump system of the above aspect, the heat pump system is arranged between the first gas-liquid separation section and the compression section, and adsorbs water in the gas separated by the first gas-liquid separation section. A dehydrator may be further provided. By doing so, the water mixed in the gas separated by the first gas-liquid separation section can be removed. As a result, energy consumption by the compression section can be reduced, and the energy consumption efficiency of the heat pump system can be further improved.

(4)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記圧縮部は、温度変化により前記ガスを吸脱着可能な吸着剤を有する吸着部と、前記吸着部に熱を供給する第2熱媒体が流れる伝熱流路と、を有してもよい。このようにすると、例えば、第2熱媒体として、工場排ガス、排水等の排熱を利用することにより、電気式の圧縮機を用いる場合と比較して、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を、さらに向上させることができる。 (4) In the heat pump system of the above aspect, the compression section includes an adsorption section having an adsorbent capable of adsorbing and desorbing the gas according to temperature change, and a heat transfer medium through which a second heat medium that supplies heat to the adsorption section flows. and a heat channel. In this way, for example, by using waste heat such as factory exhaust gas and waste water as the second heat medium, the energy consumption efficiency of the heat pump system can be further improved compared to the case where an electric compressor is used. can be made

(5)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記圧縮部は、複数の前記吸着部と、前記複数の吸着部のそれぞれに対応された複数の前記伝熱流路と、を有し、前記ヒートポンプシステムは、前記複数の吸着部の一部の前記吸着部に前記ガスを吸着させ、同時に他の一部の前記吸着部に前記ガスを脱着させる圧縮制御を実行可能な圧縮制御部を、さらに備えてもよい。このようにすると、複数の吸着部によりガスの吸着と脱着を同時に行うことができるため、圧縮されたガスを、連続して生成部に供給することができる。 (5) In the heat pump system of the above aspect, the compression section has a plurality of the adsorption sections and a plurality of the heat transfer paths corresponding to the plurality of adsorption sections, and the heat pump system further comprising a compression control unit capable of performing compression control to allow some of the plurality of adsorption units to adsorb the gas and simultaneously cause other adsorption units to desorb the gas. good too. In this way, gas can be adsorbed and desorbed simultaneously by a plurality of adsorption units, so that compressed gas can be continuously supplied to the generation unit.

(6)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記生成部から送出された前記熱媒体を、前記熱媒体の相平衡温度より低い第1温度で貯留可能な低温貯留部と、前記ヒートポンプシステムにおける冷熱生成を制御する冷熱生成制御部と、を、さらに備え、前記冷熱生成制御部は、前記生成部から送出された前記熱媒体の少なくとも一部を、前記低温貯留部に貯留させ、前記低温貯留部内の前記熱媒体の温度を前記第1温度にする第1貯留制御と、前記低温貯留部に貯留された前記熱媒体を前記分解部により分解させる第1冷熱生成制御と、前記生成部から送出された前記熱媒体を前記分解部により分解させる第2冷熱生成制御と、を実行可能であり、前記第1冷熱生成制御と前記第2冷熱生成制御とを切替えて実行してもよい。 (6) In the heat pump system of the above aspect, a low-temperature storage section capable of storing the heat medium sent from the generating section at a first temperature lower than the phase equilibrium temperature of the heat medium; and cold heat in the heat pump system. a cold heat generation control unit that controls generation, wherein the cold heat generation control unit causes the low temperature storage unit to store at least part of the heat medium sent from the generation unit, and stores the heat medium in the low temperature storage unit. a first storage control for setting the temperature of the heat medium in the first temperature to the first temperature; a first cold heat generation control for causing the decomposition section to decompose the heat medium stored in the low-temperature storage section; a second cold heat generation control for decomposing the heat medium by the decomposing unit, and the first cold heat generation control and the second cold heat generation control may be switched and executed.

この構成によれば、低温貯留部を有するため、生成部において生成された包接水和物が分解されない状態で、低温貯留部に貯留することができる。また、冷熱生成制御部を備えるため、例えば、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する包接水和物の必要量に応じて、包接水和物の余剰量を貯留し、貯留された包接水和物を用いて、分解することにより冷熱を生成させることができる。貯留された包接水和物を用いる場合、生成部により包接水和物を生成しないため、少なくとも圧縮部における消費エネルギーを削減することができ、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。また、例えば、夜間等の電力が比較的低廉な期間に包接水和物を生成させて貯留することにより、冷熱生成に要するコストを低減させることができる。 According to this configuration, since the cold storage part is provided, the clathrate hydrate produced in the production part can be stored in the low temperature storage part without being decomposed. In addition, since the cold heat generation control unit is provided, for example, according to the required amount of clathrate hydrate that fluctuates depending on the operating status and required load of the heat pump system, the surplus amount of clathrate hydrate is stored and stored Clathrate hydrates can be used to generate cold energy by decomposition. When the stored clathrate hydrate is used, the clathrate hydrate is not generated by the generation section, so at least the energy consumption in the compression section can be reduced, and the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved. . In addition, for example, by generating and storing the clathrate hydrate during a period such as nighttime when electricity is relatively inexpensive, the cost required for cold generation can be reduced.

(7)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を貯留可能な分解物貯留部を備え、前記冷熱生成制御部は、前記第2冷熱生成制御において、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を前記分解物貯留部に貯留させ、前記第1貯留制御において、前記分解物貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に供給させることが可能でもよい。 (7) The heat pump system of the above aspect, further comprising a decomposed product storage section capable of storing a portion of the heat medium sent from the decomposition section, wherein the cold heat generation control section, in the second cold heat generation control, storing part of the heat medium sent from the decomposition unit in the decomposition product storage unit, and in the first storage control, supplying the heat medium stored in the decomposition product storage unit to the generation unit It may be possible to

この構成によれば、分解物貯留部を備えるため、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する分解物の必要量に応じて、分解物を貯留したり、貯留された分解物を用いて、包接水和物を生成させることができる。これにより、エネルギー消費効率を向上させることができる。 According to this configuration, since the decomposed product storage unit is provided, the decomposed product is stored according to the required amount of the decomposed product that varies depending on the operating conditions and the required load of the heat pump system, and the stored decomposed product is used to Clathrate hydrates can be produced. Thereby, energy consumption efficiency can be improved.

(8)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記生成部から送出された前記熱媒体を、前記熱媒体の相平衡温度より高い第2温度で貯留可能な高温貯留部と、前記ヒートポンプシステムにおける温熱生成を制御する温熱生成制御部と、を、さらに備え、前記温熱生成制御部は、前記生成部から送出された前記熱媒体の少なくとも一部を、前記高温貯留部に貯留させ、前記高温貯留部内の前記熱媒体の温度を前記第2温度にする第2貯留制御と、前記高温貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に流入させ、前記包接水和物を生成させる第1温熱生成制御と、前記分解部から送出された前記分解物から生成された前記混合液を、前記生成部に供給させて、前記生成部により前記包接水和物を生成させる第2温熱生成制御と、を実行可能であり、前記第1温熱生成制御と前記第2温熱生成制御とを切替えて実行してもよい。 (8) In the heat pump system of the above aspect, a high-temperature storage section capable of storing the heat medium sent from the generation section at a second temperature higher than the phase equilibrium temperature of the heat medium; a heat generation control unit for controlling generation, wherein the heat generation control unit causes at least part of the heat medium sent from the generation unit to be stored in the high temperature storage unit, and a second storage control for setting the temperature of the heat medium in the second temperature to the second temperature; Thermal generation control, and second thermal generation control for causing the generation unit to supply the mixed liquid generated from the decomposed product sent from the decomposition unit to the generation unit to generate the clathrate hydrate. and may be executed by switching between the first heat generation control and the second heat generation control.

この構成によれば、高温貯留部を有するため、生成部から送出された熱媒体を、前記第2温度で高温貯留部に貯留することができる。生成部において生成された包接水和物を、前記第2温度で高温貯留部に貯留すると、ガスと水に分解され、混相の分解物を高温貯留部に貯留することができる。生成部から送出される熱媒体(包接水和物を含む)は、高温高圧であるため、高温貯留部に貯留される熱媒体(分解物を含む)は、分解部から送出される熱媒体(分解物を含む)より、高圧である。そのため、高温貯留部に貯留された熱媒体(分解物)を用いて生成部により包接水和物を生成する場合、圧縮部における圧縮を行わず包接水和物を生成することができるため、消費エネルギーを削減することができる。また、温熱生成制御部を備えるため、例えば、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する包接水和物の必要量に応じて、包接水和物の余剰量を貯留し、貯留され分解された分解物を用いて、包接水和物を生成することにより温熱を生成させることができる。また、例えば、夜間等の電力が比較的低廉な期間に包接水和物を生成させて貯留することにより、温熱生成に要するコストを低減させることができる。 According to this configuration, since the high-temperature storage section is provided, the heat medium sent from the generation section can be stored in the high-temperature storage section at the second temperature. When the clathrate hydrate produced in the production section is stored in the high-temperature storage section at the second temperature, it is decomposed into gas and water, and the multiphase decomposition product can be stored in the high-temperature storage section. Since the heat medium (including the clathrate hydrate) delivered from the generation section is of high temperature and high pressure, the heat medium (including the decomposed product) stored in the high temperature storage section is the same as the heat medium delivered from the decomposition section. (including decomposition products), higher pressure. Therefore, when the clathrate hydrate is generated by the generation unit using the heat medium (decomposition product) stored in the high-temperature storage unit, the clathrate hydrate can be generated without compression in the compression unit. , energy consumption can be reduced. In addition, since the heat generation control unit is provided, the surplus amount of the clathrate hydrate is stored, stored and decomposed according to the required amount of the clathrate hydrate, which varies depending on the operating conditions and the required load of the heat pump system. Hyperthermia can be generated by generating clathrate hydrates using decomposed decomposition products. In addition, for example, by generating and storing the clathrate hydrate during a period such as nighttime when electricity is relatively inexpensive, the cost required for hyperthermia generation can be reduced.

(9)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を貯留可能な分解物貯留部を備え、前記温熱生成制御部は、前記第2温熱生成制御において、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を前記分解物貯留部に貯留させ、前記第2貯留制御において、前記分解物貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に供給させることが可能であってもよい。 (9) The heat pump system of the above aspect includes a decomposed product storage section capable of storing a portion of the heat medium sent from the decomposition section, wherein the heat generation control section, in the second heat generation control, storing part of the heat medium sent from the decomposition unit in the decomposition product storage unit, and in the second storage control, supplying the heat medium stored in the decomposition product storage unit to the generation unit It may be possible to

この構成によれば、分解物貯留部を備えるため、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する分解物の必要量に応じて、分解物を貯留したり、貯留された分解物を用いて、包接水和物を生成させることができる。これにより、エネルギー消費効率を向上させることができる。 According to this configuration, since the decomposed product storage unit is provided, the decomposed product is stored according to the required amount of the decomposed product that varies depending on the operating conditions and the required load of the heat pump system, and the stored decomposed product is used to Clathrate hydrates can be produced. Thereby, energy consumption efficiency can be improved.

(10)上記形態のヒートポンプシステムであって、前記高温貯留部内の熱媒体を気液分離する第2気液分離部と、前記第2気液分離部により分離された前記ガスを貯留可能なガス貯留部と、前記第2気液分離部により分離された水を貯留可能な水貯留部と、を、さらに備え、前記制御部は、前記高温貯留部内の前記熱媒体を、前記第2気液分離部に流入させ、前記第2気液分離部により分離された前記ガスを前記ガス貯留部に貯留させ、前記第2気液分離部により分離された水を前記水貯留部に貯留させる第3貯留制御を、さらに実行可能であり、前記ガス貯留部から前記生成部へ前記ガスを供給させ、前記水貯留部から前記生成部へ水を供給させ、前記生成部により前記包接水和物を生成させる第3温熱制御を、前記第1温熱制御に替えて実行可能でもよい。 (10) In the heat pump system of the above aspect, a second gas-liquid separation section for gas-liquid separation of the heat medium in the high-temperature storage section, and a gas capable of storing the gas separated by the second gas-liquid separation section and a water storage section capable of storing the water separated by the second gas-liquid separation section, wherein the control section controls the heat medium in the high-temperature storage section to transfer the heat medium to the second gas-liquid separation section. a third gas-liquid separation unit, the gas separated by the second gas-liquid separation unit is stored in the gas storage unit, and the water separated by the second gas-liquid separation unit is stored in the water storage unit; Retention control can further be performed, causing the gas to be supplied from the gas reservoir to the generator, water to be supplied from the water reservoir to the generator, and the clathrate hydrate to be produced by the generator. The generated third thermal control may be executed instead of the first thermal control.

この構成によれば、高温貯留部内の熱媒体を、ガスと水とに分離して別個に貯留することができる。高温貯留部には高圧の分解物が貯留されるため、包接水和物が生成される可能性があるが、ガスと水とに分離して別個に貯留することにより、包接水和物の生成を抑制することができる。これにより、貯留された熱媒体を用いた温熱生成の生成効率を向上させることができる。 According to this configuration, the heat medium in the high-temperature storage section can be separated into gas and water and stored separately. Since high-pressure decomposition products are stored in the high-temperature reservoir, clathrate hydrates may be generated. generation can be suppressed. As a result, it is possible to improve the efficiency of generating hyperthermia using the stored heat medium.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ヒートポンプシステムを有する熱利用装置、ヒートポンプシステムの制御方法、冷熱生成方法、温熱生成方法などの形態で実現することができる。 It should be noted that the present invention can be implemented in various forms, for example, in the form of a heat utilization device having a heat pump system, a heat pump system control method, a cold heat generation method, and a hot heat generation method. .

第1実施形態のヒートポンプシステムの基本構成を模式的に示した説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which showed typically the basic composition of the heat pump system of 1st Embodiment. 第1実施形態のヒートポンプシステムを適用した空気調和装置における冷熱生成を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing cold heat generation in an air conditioner to which the heat pump system of the first embodiment is applied; 第1実施形態の空気調和装置における温熱生成を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing heat generation in the air conditioner of the first embodiment; 第2実施形態のヒートポンプシステムの基本構成を模式的に示した説明図である。It is an explanatory view showing typically the basic composition of the heat pump system of a 2nd embodiment. 第3実施形態のヒートポンプシステムの基本構成を模式的に示した説明図である。It is an explanatory view showing typically the basic composition of the heat pump system of a 3rd embodiment. 第3実施形態のヒートポンプシステムを適用した空気調和装置における冷熱生成を模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing cold heat generation in an air conditioner to which the heat pump system of the third embodiment is applied; 第3実施形態の空気調和装置における温熱生成を模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing heat generation in the air conditioner of the third embodiment; 第4実施形態のヒートポンプシステムの基本構成を模式的に示した説明図である。It is an explanatory view showing typically the basic composition of the heat pump system of a 4th embodiment. 第4実施形態のヒートポンプシステムを適用した空気調和装置における蓄冷モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a cool storage mode in an air conditioner to which the heat pump system of the fourth embodiment is applied; 第4実施形態の空気調和装置における畜温モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a temperature accumulation mode in the air conditioner of the fourth embodiment; 第4実施形態の空気調和装置における第1冷熱生成モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a first cold heat generation mode in the air conditioner of the fourth embodiment; 第4実施形態の空気調和装置における第2冷熱生成モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a second cold heat generation mode in the air conditioner of the fourth embodiment; 第4実施形態の空気調和装置における第1温熱生成モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a first heat generation mode in the air conditioner of the fourth embodiment; 第4実施形態の空気調和装置における第2温熱生成モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a second heat generation mode in the air conditioner of the fourth embodiment; 第4実施形態の空気調和装置の制御部における冷熱生成制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing the flow of cold heat generation control in the control unit of the air conditioner of the fourth embodiment. FIG. 第4実施形態の空気調和装置の制御部における温熱制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing the flow of heat control in the control unit of the air conditioner of the fourth embodiment; FIG. 第5実施形態の空気調和装置における蓄温モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a heat storage mode in the air conditioner of the fifth embodiment; 第5実施形態の空気調和装置における第3温熱生成モードを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a third heat generation mode in the air conditioner of the fifth embodiment;

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態のヒートポンプシステム100の基本構成を模式的に示した説明図である。ヒートポンプシステム100は、熱媒体が包接水和物の分解過程と生成過程とを繰り返すことにより、熱を輸送する。包接水和物は、水分子が水素結合によって形成した籠の中にガス分子が包接された氷状の化合物(包接化合物)であり、水とガスから包接水和物が生成される生成過程で熱を発生し、包接水和物から水とガスに分離される分解過程で熱を吸収する。本実施形態のヒートポンプシステム100は、包接水和物の潜熱(分解・生成熱)を利用して、熱を輸送する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the basic configuration of the heat pump system 100 of the first embodiment. The heat pump system 100 transports heat by repeating the decomposition process and formation process of the clathrate hydrate in the heat medium. Clathrate hydrates are ice-like compounds (clathrates) in which gas molecules are enclosed in cages formed by water molecules through hydrogen bonding. Clathrate hydrates are produced from water and gas. Heat is generated during the formation process, and heat is absorbed during the decomposition process where the clathrate hydrate is separated into water and gas. The heat pump system 100 of the present embodiment utilizes the latent heat (decomposition/formation heat) of the clathrate hydrate to transport heat.

ヒートポンプシステム100は、ガスと水との混合液が流入され、包接水和物が生成される生成部10と、包接水和物の分解が行われ、ガスと水との混相である分解物が送出される分解部20と、生成部10から分解部20へと熱媒体が流れる第1主流路30と、分解部20から生成部10へと熱媒体が流れる第2主流路40と、を備える。図1では、第1主流路30および第2主流路40を流れる熱媒体の相変化を示しており、包接水和物を破線、分解物(ガス/水混相)を一点鎖線、ガスと水とが混合された混合液を二重線、ガス相を二点鎖線、水相を実線で図示している。 The heat pump system 100 includes a generation section 10 into which a mixture of gas and water is flowed to generate a clathrate hydrate, and a decomposition section in which the clathrate hydrate is decomposed to form a mixed phase of gas and water. a decomposition unit 20 through which objects are delivered, a first main flow passage 30 through which the heat medium flows from the generation unit 10 to the decomposition unit 20, a second main flow passage 40 through which the heat medium flows from the decomposition unit 20 to the generation unit 10; Prepare. In FIG. 1, the phase change of the heat medium flowing through the first main flow path 30 and the second main flow path 40 is shown. The double line indicates the mixed liquid, the two-dot chain line indicates the gas phase, and the solid line indicates the aqueous phase.

包接水和物を生成するためのガスとしては、メタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素系ガスや、HFC(ハイドロフルオロカーボン:Hydro Fluoro Carbon)、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン:Hydro Chloro Fluoro Carbon)などのフルオロカーボン系ガスや、炭酸ガス(CO2)、窒素、空気、アンモニア、キセノン(Xe)など、様々なガスを用いることができる。最高平衡温度が高い、平衡圧力が低い、温度変化に対する圧力の変化量が少ない、などの特性を有するガスを用いると、高いCOP(成績係数:Coefficient Of Performance)を得ることができるため、好ましい。なお、これらのガスは単独で使用してもよいし、所望の特性が得られるように複数種類を組み合わせて使用してもよい。異種ガスの組み合わせにより、包接水和物の相変化の条件を調整することが可能である。また、包接水和物の相変化条件を調整するために、水に添加物を加えてもよい。 Gases for producing the clathrate hydrate include hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, ethylene, and acetylene, HFCs (hydrofluorocarbons), HCFCs (hydrochlorofluorocarbons). Carbon) and other fluorocarbon gases, carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen, air, ammonia, xenon (Xe), and various other gases can be used. It is preferable to use a gas having properties such as a high maximum equilibrium temperature, a low equilibrium pressure, and a small change in pressure with respect to a temperature change, because a high COP (coefficient of performance) can be obtained. These gases may be used alone, or may be used in combination so as to obtain desired properties. By combining different gases, it is possible to adjust the conditions for the phase change of the clathrate hydrate. Additives may also be added to water in order to adjust the phase change conditions of the clathrate hydrate.

図示するように、ヒートポンプシステム100は、生成部10内の熱媒体とヒートポンプシステム100外の熱源との熱交換により熱媒体を放熱させる放熱部12と、分解部20内の熱媒体とヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により熱媒体に吸熱させる吸熱部22と、を備える。放熱部12および吸熱部22として、熱交換器を用いている。 As shown in the figure, the heat pump system 100 includes a heat radiating section 12 that dissipates heat from the heat medium through heat exchange between the heat medium in the generating section 10 and a heat source outside the heat pump system 100, and a heat absorption part 22 that causes the heat medium to absorb heat by exchanging heat with a heat source. A heat exchanger is used as the heat radiation part 12 and the heat absorption part 22 .

ヒートポンプシステム100は、第1主流路30に、分解部20内の熱媒体を減圧する減圧部24を備え、第2主流路40に、分解部20から送出されるガスと水との混相である分解物を気液分離する第1気液分離部14と、第1気液分離部14により分離されたガスを圧縮する圧縮部16と、第1気液分離部14により分離された水と圧縮部16により圧縮されたガスとを混合して混合液を生成する混合部18と、を備える。 The heat pump system 100 includes, in the first main flow path 30, a decompression section 24 for reducing the pressure of the heat medium in the decomposition section 20, and in the second main flow path 40, a mixed phase of gas and water sent from the decomposition section 20. A first gas-liquid separation unit 14 for separating the decomposed product into gas and liquid, a compression unit 16 for compressing the gas separated by the first gas-liquid separation unit 14, and water and compression separated by the first gas-liquid separation unit 14 and a mixing unit 18 that mixes the gas compressed by the unit 16 to generate a mixed liquid.

減圧部24としては、膨張弁、キャピラリーチューブ等を用いることができる。第1気液分離部14は、表面張力式、サイクロン式、フィルタ式、遠心力式、冷却式等、種々の方式の気液分離器を用いることができる。圧縮部16としては、本実施形態では、電気式の圧縮機を用いている。 An expansion valve, a capillary tube, or the like can be used as the decompression unit 24 . As the first gas-liquid separator 14, various types of gas-liquid separators such as surface tension type, cyclone type, filter type, centrifugal force type, and cooling type can be used. As the compression unit 16, an electric compressor is used in this embodiment.

混合部18は、水と高圧ガスとを積極的に混合する。例えば、ガスと水とを撹拌する方法、フィルタを介して水中にガスを供給する方法等を用いて混合することができる。混合部18によって、水とガスとが混合されることにより、水中のガスの気泡が細かくなる。気泡のサイズは特に限定されないが、マイクロサイズ~ナノサイズが好ましい。気泡のサイズを小さくすることにより、ガスと水との接触面積が大きくなり、包接水和物の生成効率を向上させることができる。なお、気泡サイズがナノサイズであると、包接水和物の生成効率がよりよいものの、多くのエネルギーを要するため、エネルギー消費とのバランスにより気泡サイズを設定するのが好ましい。 The mixing section 18 actively mixes the water and the high pressure gas. For example, they can be mixed using a method of stirring gas and water, a method of supplying gas into water through a filter, or the like. By mixing the water and the gas in the mixing unit 18, the bubbles of the gas in the water become finer. The size of the bubbles is not particularly limited, but micro-size to nano-size is preferred. By reducing the bubble size, the contact area between the gas and water is increased, and the clathrate hydrate production efficiency can be improved. When the bubble size is nano-sized, the efficiency of clathrate hydrate production is higher, but a large amount of energy is required. Therefore, it is preferable to set the bubble size in consideration of the balance with energy consumption.

分解部20から送出される熱媒体は、包接水和物が分解されたガスと水とを含む混相である。第1流路41を流れる熱媒体は、ガスと水とを含む混相であるものの、積極的に混合されておらず、第5流路45を流れる熱媒体ほど均一にガスが水中に混合されていない。本明細書において、高圧ガスと水とが積極的に混合された溶液を「混合液」と呼び、分解部20にて包接水和物が分解されて生成されたガスと水とを含むもので、積極的に混合されていないものを、「分解物」と呼ぶ。 The heat medium delivered from the decomposition section 20 is a mixed phase containing gas and water resulting from decomposition of the clathrate hydrate. The heat medium flowing through the first flow path 41 is a mixed phase containing gas and water, but is not actively mixed. do not have. In this specification, the solution in which the high-pressure gas and water are positively mixed is referred to as a "mixed solution", and contains the gas and water generated by decomposition of the clathrate hydrate in the decomposition unit 20. and those that are not actively mixed are called "degradants".

第2主流路40は、分解部20と第1気液分離部14とを接続する第1流路41と、第1気液分離部14と圧縮部16とを接続する第2流路42と、第1気液分離部14と混合部18とを接続する第3流路43と、圧縮部16と混合部18とを接続する第4流路44と、混合部18と生成部10とを接続する第5流路45と、を備える。第3流路43には、第1気液分離部14で分離された水を混合部18へ送る送液ポンプ15が設けられている。 The second main flow path 40 includes a first flow path 41 connecting the decomposition section 20 and the first gas-liquid separation section 14, and a second flow path 42 connecting the first gas-liquid separation section 14 and the compression section 16. , the third flow path 43 connecting the first gas-liquid separation section 14 and the mixing section 18, the fourth flow path 44 connecting the compression section 16 and the mixing section 18, the mixing section 18 and the generating section 10. and a connecting fifth channel 45 . The third flow path 43 is provided with a liquid feed pump 15 that feeds the water separated by the first gas-liquid separation section 14 to the mixing section 18 .

以下に、本実施形態のヒートポンプシステム100における熱輸送について説明する。
図1における分解部20の出口側の熱媒体は、分解状態(ガスと水の混相)であり、低温、低圧である。熱媒体としての分解物は第1流路41を通って第1気液分離部14に流入する。分解物は、第1気液分離部14において、ガスと水とに分解される。ガスは、第2流路42を通って圧縮部16に流入し、圧縮部16によって昇圧され、第4流路44を通って、混合部18に流入する。ガスは、圧縮部16による圧縮により昇圧されると共に、昇温される。一方、水は、送液ポンプ15によって第3流路43を流され、混合部18に流入する。混合部18において、高圧のガスと水とが混合され、高圧の混合液が生成され、第5流路45を通って生成部10に流入する。すなわち、生成部10の入り口側の熱媒体(混合液)は、高温、高圧である。
Heat transport in the heat pump system 100 of this embodiment will be described below.
The heat medium on the outlet side of the decomposition section 20 in FIG. 1 is in a decomposition state (mixed phase of gas and water), and has a low temperature and a low pressure. The decomposition product as a heat medium flows into the first gas-liquid separation section 14 through the first flow path 41 . The decomposition products are decomposed into gas and water in the first gas-liquid separation section 14 . The gas flows through the second flow path 42 into the compression section 16 , is pressurized by the compression section 16 , flows through the fourth flow path 44 , and into the mixing section 18 . The gas is pressurized and heated by compression by the compression unit 16 . On the other hand, water is caused to flow through the third channel 43 by the liquid-sending pump 15 and flow into the mixing section 18 . In the mixing section 18 , the high-pressure gas and water are mixed to generate a high-pressure liquid mixture, which flows into the generation section 10 through the fifth channel 45 . That is, the heat medium (liquid mixture) on the inlet side of the generator 10 has a high temperature and a high pressure.

生成部10に流入した高圧の混合液(熱媒体)は、放熱部12によって放熱され、冷却される。具体的には、放熱部12としての熱交換器によって、生成部10内の熱媒体と、ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換が行われ、熱媒体が冷却される。熱媒体から生成熱に相当する熱が放出されると、熱媒体の状態は、熱媒体の相平衡線を横切り、生成部10の出口側では包接水和物状態(高圧)となる。生成部10から送出される包接水和物は、水を含んだスラリー状である。熱媒体は、生成部10と分解部20との圧力差により、生成部10から分解部20へ流れる。 The high-pressure liquid mixture (heat medium) that has flowed into the generating section 10 is radiated by the heat radiating section 12 and cooled. Specifically, the heat exchanger as the heat radiating section 12 exchanges heat between the heat medium in the generating section 10 and a heat source outside the heat pump system to cool the heat medium. When heat corresponding to the heat of formation is released from the heat medium, the state of the heat medium crosses the phase equilibrium line of the heat medium and becomes a clathrate hydrate state (high pressure) on the outlet side of the generator 10 . The clathrate hydrate delivered from the generation unit 10 is in the form of slurry containing water. The heat medium flows from the generating section 10 to the decomposing section 20 due to the pressure difference between the generating section 10 and the decomposing section 20 .

熱媒体としての包接水和物は、第1主流路30を流れ、減圧部24により減圧されて、分解部20に流入する。包接水和物は、減圧部24により減圧されると共に、降温される。すなわち、分解部20の入口側では、熱媒体は、低圧の包接水和物である。分解部20に流入した低圧の包接水和物(熱媒体)は、吸熱部22によって加熱される。具体的には、吸熱部22としての熱交換機によって、分解部20内の熱媒体と、ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換が行われ、熱媒体が外部の熱を吸収し、加熱される。熱媒体が、分解熱に相当する熱を吸収すると、熱媒体の状態は、熱媒体の相平衡線を横切り、分解部20の出口側では低温、低圧の分解状態(ガスと水の混相物)となる。 The clathrate hydrate as a heat medium flows through the first main flow path 30 , is decompressed by the decompression section 24 , and flows into the decomposition section 20 . The clathrate hydrate is decompressed by the decompression unit 24 and the temperature is lowered. That is, on the inlet side of the decomposition section 20, the heat medium is a low-pressure clathrate hydrate. The low-pressure clathrate hydrate (heat medium) that has flowed into the decomposition section 20 is heated by the heat absorption section 22 . Specifically, a heat exchanger as the heat absorbing section 22 exchanges heat between the heat medium in the decomposition section 20 and a heat source outside the heat pump system, and the heat medium absorbs external heat and is heated. When the heat medium absorbs heat corresponding to the heat of decomposition, the state of the heat medium crosses the phase equilibrium line of the heat medium, and the decomposition state of low temperature and low pressure (mixed phase of gas and water) on the outlet side of the decomposition unit 20 becomes.

このように、本実施形態のヒートポンプシステム100では、包接水和物の分解・生成熱に相当する熱を、ヒートポンプシステム100外の物体から汲み上げ、ヒートポンプシステム100外の他の物体に与えることができる。放熱部12としての熱交換器、吸熱部22としての熱交換器は、それぞれ、生成部10および分解部20の内部で熱交換を行ってもよく、外部で熱交換を行ってもよい。 Thus, in the heat pump system 100 of the present embodiment, heat corresponding to the heat of decomposition and formation of the clathrate hydrate can be pumped up from an object outside the heat pump system 100 and given to another object outside the heat pump system 100. can. The heat exchanger as the heat radiating section 12 and the heat exchanger as the heat absorbing section 22 may exchange heat inside the generation section 10 and the decomposition section 20, respectively, or may exchange heat outside.

本実施形態のヒートポンプシステム100は、例えば、冷房、暖房、除湿、及び加湿の少なくとも1つの機能を有する空気調和装置に適用することができる。この他に、冷却装置(ヒートシンクなど)、暖房装置(床暖房装置など)、給湯装置、冷凍装置、脱水装置、蓄熱装置、融雪装置、乾燥装置など、熱源との間で熱の授受を行う様々な熱利用装置(プラントやシステムを含む)に適用可能である。これらの熱利用装置では、本実施形態のヒートポンプを用いることにより、高いエネルギー効率を得ることができる。以下に、本実施形態のヒートポンプシステム100を、空気調和装置に適用した例について説明する。 The heat pump system 100 of this embodiment can be applied, for example, to an air conditioner having at least one function of cooling, heating, dehumidification, and humidification. In addition to this, cooling equipment (heat sink, etc.), heating equipment (floor heating equipment, etc.), hot water supply equipment, refrigeration equipment, dehydration equipment, heat storage equipment, snow melting equipment, drying equipment, etc. It can be applied to various heat utilization equipment (including plants and systems). High energy efficiency can be obtained in these heat utilization apparatuses by using the heat pump of the present embodiment. An example in which the heat pump system 100 of the present embodiment is applied to an air conditioner will be described below.

図2は、本実施形態の空気調和装置110における冷熱生成を模式的に示す説明図である。図3は、空気調和装置110における温熱生成を模式的に示す説明図である。図2、図3において、図1と同様の構成には同一の符号を付して、先行する説明を参照する。 FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing cold heat generation in the air conditioner 110 of the present embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing heat generation in the air conditioner 110. As shown in FIG. In FIGS. 2 and 3, the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

この空気調和装置110は、室内空気を冷房及び暖房する機能を有するものであり、上述のヒートポンプシステム100を備えている。図示するように、空気調和装置110は、第1生成・分解部11aと、第1熱交換器11bと、第1主流路30と、減圧部24と、第2生成・分解部13aと、第2熱交換器13bと、第2主流路40と、第1気液分離部14と、圧縮部16と、混合部18と、制御部90と、を備える。第1生成・分解部11aおよび第1熱交換器11bは、室内機に配置され、第2生成・分解部13aおよび第2熱交換器13bは、室外機に配置されている。 This air conditioner 110 has a function of cooling and heating indoor air, and includes the heat pump system 100 described above. As illustrated, the air conditioner 110 includes a first generation/decomposition section 11a, a first heat exchanger 11b, a first main flow path 30, a pressure reducing section 24, a second generation/decomposition section 13a, a second 2 heat exchanger 13 b , second main flow path 40 , first gas-liquid separation section 14 , compression section 16 , mixing section 18 , and control section 90 . The first generation/decomposition unit 11a and the first heat exchanger 11b are arranged in the indoor unit, and the second generation/decomposition unit 13a and the second heat exchanger 13b are arranged in the outdoor unit.

制御部90は、ROM、RAM、および、CPUを含んで構成されるコンピュータである。制御部90は、冷熱生成処理、および温熱生成処理(後述する)を含む空気調和装置110全体の制御を行う。 The control unit 90 is a computer including a ROM, a RAM, and a CPU. The control unit 90 controls the entire air conditioner 110 including cold heat generation processing and hot heat generation processing (described later).

空気調和装置110において、第1主流路30は、第2生成・分解部13aと減圧部24とを接続する第31流路31と、減圧部24と第1生成・分解部11aとを接続する第32流路32と、第31流路31と第32流路32とを接続する第33流路33と、第34流路34と、を備える。第31流路31には開閉弁V1、第32流路32には開閉弁V2、第33流路33には開閉弁V3、第34流路34には開閉弁V4が、それぞれ、設けられている。 In the air conditioner 110, the first main flow path 30 connects the second generation/decomposition section 13a and the decompression section 24 with the 31st flow path 31, and the decompression section 24 and the first generation/decomposition section 11a. A 32nd flow path 32 , a 33rd flow path 33 connecting the 31st flow path 31 and the 32nd flow path 32 , and a 34th flow path 34 are provided. The 31st flow path 31 is provided with an on-off valve V1, the 32nd flow path 32 is provided with an on-off valve V2, the 33rd flow path 33 is provided with an on-off valve V3, and the 34th flow path 34 is provided with an on-off valve V4. there is

空気調和装置110において、第2主流路40は、第1生成・分解部11aと第1気液分離部14とを接続する第1流路41と、第1気液分離部14と圧縮部16とを接続する第2流路42と、第1気液分離部14と混合部18とを接続する第3流路43と、圧縮部16と混合部18とを接続する44と、混合部18と生成部10とを接続する第5流路45と、を備える。さらに、第1流路41と第5流路45とを接続する第6流路46と、第7流路47と、を備える。第1流路41には開閉弁V5、第5流路45には開閉弁V6、第6流路46には開閉弁V7、第7流路47には開閉弁V8が、それぞれ、設けられている。 In the air conditioner 110, the second main flow path 40 includes a first flow path 41 connecting the first generation/decomposition section 11a and the first gas-liquid separation section 14, the first gas-liquid separation section 14 and the compression section 16. , a third flow path 43 connecting the first gas-liquid separation section 14 and the mixing section 18, a 44 connecting the compression section 16 and the mixing section 18, and the mixing section 18 and a fifth channel 45 that connects the generator 10 and the generator 10 . Further, a sixth flow path 46 and a seventh flow path 47 connecting the first flow path 41 and the fifth flow path 45 are provided. An on-off valve V5 is provided in the first flow path 41, an on-off valve V6 in the fifth flow path 45, an on-off valve V7 in the sixth flow path 46, and an on-off valve V8 in the seventh flow path 47, respectively. there is

図2に示すように、空気調和装置110が冷房として使用されるとき、室内機に配置された第1生成・分解部11aが分解部20として機能し、第1熱交換器11bが吸熱部22として機能する。第1熱交換器11bは、室内空気を取り込んで、第1生成・分解部11a内の熱媒体と室内空気とで熱交換させて、分解熱に相当する熱を、熱媒体に吸収させる。これにより第1熱交換器11bにて取り込まれた室内空気の温度が低下し(冷熱生成)、温度が低下した空気が室内に放出される。 As shown in FIG. 2, when the air conditioner 110 is used for cooling, the first generation/decomposition section 11a arranged in the indoor unit functions as the decomposition section 20, and the first heat exchanger 11b functions as the heat absorption section 22. function as The first heat exchanger 11b takes in room air, heat-exchanges the heat medium in the first generation/decomposition section 11a with the room air, and causes the heat medium to absorb the heat corresponding to the heat of decomposition. As a result, the temperature of the indoor air taken in by the first heat exchanger 11b is lowered (cold heat generation), and the air with the lowered temperature is released indoors.

空気調和装置110が冷房として使用されるとき、室外機に配置された第2生成・分解部13aが生成部10として機能し、第2熱交換器13bが放熱部12として機能する。第2熱交換器13bは、室外空気(例えば、大気)を取り込んで、第2生成・分解部13a内の熱媒体と室外空気とで熱交換させて、生成熱に相当する熱を、熱媒体に放熱させる。これにより、第2熱交換器13bにて取り込まれた室外空気の温度が上昇し、温度が上昇した空気が室外に放出される。 When the air conditioner 110 is used for cooling, the second generation/decomposition section 13 a arranged in the outdoor unit functions as the generation section 10 and the second heat exchanger 13 b functions as the heat dissipation section 12 . The second heat exchanger 13b takes in outdoor air (for example, atmospheric air) and causes heat exchange between the heat medium in the second generation/decomposition section 13a and the outdoor air, and converts heat corresponding to the generated heat to the heat medium. to dissipate heat. As a result, the temperature of the outdoor air taken in by the second heat exchanger 13b rises, and the air whose temperature has risen is released outdoors.

図2に示すように、空気調和装置110の制御部90において冷熱生成制御が実行されているとき、開閉弁V1、V2、V5、V6が開弁され、開閉弁V3、V4、V7、V8が閉弁されている。そのため、第2生成・分解部13aから送出された熱媒体は、第31流路31、第32流路32を通って第1生成・分解部11aに流入し、第1流路41、第2流路42、第3流路43、第4流路44、および第5流路45を通って第2生成・分解部13aに戻る。冷房時、熱媒体は、この流路により循環する。図2において、熱媒体が流通しない流路は、点線で図示している。 As shown in FIG. 2, when cold heat generation control is executed in the control unit 90 of the air conditioner 110, the on-off valves V1, V2, V5, and V6 are opened, and the on-off valves V3, V4, V7, and V8 are opened. valve is closed. Therefore, the heat medium sent from the second generation/decomposition section 13a passes through the 31st flow path 31 and the 32nd flow path 32 and flows into the first generation/decomposition section 11a. It passes through the channel 42, the third channel 43, the fourth channel 44, and the fifth channel 45 and returns to the second generation/decomposition section 13a. During cooling, the heat medium circulates through this flow path. In FIG. 2, the flow paths through which the heat medium does not flow are indicated by dotted lines.

一方、図3に示すように、空気調和装置110が暖房として使用されるとき、室内機に配置された第1生成・分解部11aが生成部10として機能し、第1熱交換器11bが放熱部12として機能する。第1熱交換器11bは、室内空気を取り込んで、第1生成・分解部11a内の熱媒体と室内空気とで熱交換させて、生成熱に相当する熱を、熱媒体に放出させる。これにより第1熱交換器11bにて取り込まれた室内空気の温度が上昇し(温熱生成)、温度が上昇した空気が室内に放出される。 On the other hand, as shown in FIG. 3, when the air conditioner 110 is used for heating, the first generation/decomposition unit 11a arranged in the indoor unit functions as the generation unit 10, and the first heat exchanger 11b heats the heat. Functions as part 12 . The first heat exchanger 11b takes in room air, exchanges heat between the heat medium in the first generation/decomposition section 11a and the room air, and releases heat corresponding to the generated heat to the heat medium. As a result, the temperature of the room air taken in by the first heat exchanger 11b rises (heat generation), and the air whose temperature has risen is released into the room.

空気調和装置110が暖房として使用されるとき、室外機に配置された第2生成・分解部13aが分解部20として機能し、第2熱交換器13bが吸熱部22として機能する。第2熱交換器13bは、室外空気(例えば、大気)を取り込んで、第2生成・分解部13a内の熱媒体と室外空気とで熱交換させて、分解熱に相当する熱を、熱媒体に吸収させる。これにより、第2熱交換器13bにて取り込まれた室外空気の温度が低下し、温度が低下した空気が室外に放出される。 When the air conditioner 110 is used for heating, the second generation/decomposition section 13 a arranged in the outdoor unit functions as the decomposition section 20 and the second heat exchanger 13 b functions as the heat absorption section 22 . The second heat exchanger 13b takes in outdoor air (for example, atmospheric air) and causes heat exchange between the heat medium in the second generation/decomposition section 13a and the outdoor air, and converts the heat corresponding to the heat of decomposition into the heat medium. be absorbed into As a result, the temperature of the outdoor air taken in by the second heat exchanger 13b is lowered, and the air whose temperature has been lowered is released outdoors.

図3に示すように、空気調和装置110の制御部90において温熱生成制御が実行されているとき、開閉弁V1、V2、V5、V6が閉弁され、開閉弁V3、V4、V7、V8が開弁されている。そのため、第2生成・分解部13aから送出された熱媒体は、第5流路45、第7流路47、第1流路41、第2流路42、第3流路43、第4流路44、第5流路45、および第6流路46を通って第1生成・分解部11aに流入し、第32流路32、第34流路34、第31流路31、第32流路32、第33流路33、第31流路31を通って第2生成・分解部13aに戻る。暖房時、熱媒体は、この流路により循環する。図3において、熱媒体が流通しない流路は、点線で図示している。 As shown in FIG. 3, when the control unit 90 of the air conditioner 110 is executing heat generation control, the on-off valves V1, V2, V5, and V6 are closed, and the on-off valves V3, V4, V7, and V8 are closed. valve is open. Therefore, the heat medium sent from the second generation/decomposition unit 13a is divided into the fifth flow path 45, the seventh flow path 47, the first flow path 41, the second flow path 42, the third flow path 43, the fourth flow path It flows into the first generation/decomposition section 11a through the passage 44, the fifth passage 45, and the sixth passage 46, and the 32nd passage 32, the 34th passage 34, the 31st passage 31, and the 32nd passage. It returns to the second generation/decomposition section 13a through the passage 32, the 33rd passage 33, and the 31st passage 31. During heating, the heat medium circulates through this channel. In FIG. 3, the flow paths through which the heat medium does not flow are indicated by dotted lines.

以上説明したように、本実施形態のヒートポンプシステム100によれば、包接水和物の潜熱(分解・生成熱)を利用して、熱を輸送する。包接水和物の分解・生成熱は、冷媒の凝縮・蒸発に伴う熱より大きい。そのため、冷媒の凝縮過程及び蒸発過程に伴う熱の授受を利用した従来のヒートポンプと比較して、エネルギー消費効率を向上させることができる。 As described above, according to the heat pump system 100 of the present embodiment, heat is transported using the latent heat (decomposition/formation heat) of the clathrate hydrate. The heat of decomposition/formation of the clathrate hydrate is greater than the heat associated with the condensation/evaporation of the refrigerant. Therefore, the energy consumption efficiency can be improved as compared with a conventional heat pump that utilizes the transfer of heat accompanying the condensation process and evaporation process of the refrigerant.

また、本実施形態のヒートポンプシステム100によれば、ガスと水との混相である分解物から、第1気液分離部14によって水を分離し、水が分離されたガスを圧縮部16によって圧縮することができる。そのため、ガスと水との混相である分解物をそのまま圧縮する場合と比較して、水の圧縮仕事の分、圧縮部16の仕事が低減され、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。 Further, according to the heat pump system 100 of the present embodiment, the first gas-liquid separation unit 14 separates water from the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, and the gas from which the water is separated is compressed by the compression unit 16. can do. Therefore, compared to the case where the decomposed product, which is a mixed phase of gas and water, is compressed as it is, the work of the compression section 16 is reduced by the amount of the work of compressing water, and the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved. .

また、この構成によれば、水と、圧縮されたガスとが予め、混合部18によって混合され、混合液として、生成部10に送られる。そのため、混合部18を備えず、ガスと水とが混合されずそのまま生成部10に送られる場合と比較して、ガスと水との接触面積が大きくなるため、生成部10における包接水和物の生成効率を向上させることができる。その結果、ヒートポンプシステムのエネルギー消費効率を向上させることができる。 Further, according to this configuration, water and compressed gas are mixed in advance by the mixing unit 18 and sent to the generation unit 10 as a mixed liquid. Therefore, compared to the case where the gas and water are not mixed and sent to the generation unit 10 as they are without the mixing unit 18, the contact area between the gas and the water is increased. It is possible to improve the production efficiency of products. As a result, the energy consumption efficiency of the heat pump system can be improved.

<第2実施形態>
図4は、第2実施形態のヒートポンプシステム100Aの基本構成を模式的に示した説明図である。第2実施形態のヒートポンプシステム100Aが第1実施形態のヒートポンプシステム100と異なる点は、第1主流路30にスラリーポンプ26を備える点と、第2流路42に脱水部17を備える点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
<Second embodiment>
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the basic configuration of the heat pump system 100A of the second embodiment. The heat pump system 100A of the second embodiment differs from the heat pump system 100 of the first embodiment in that the slurry pump 26 is provided in the first main channel 30 and the dewatering section 17 is provided in the second channel 42. . The same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the preceding description is referred to.

スラリーポンプ26は、生成部10から送出される包接水和物のスラリーを輸送する。ヒートポンプシステム100Aは、スラリーポンプ26を備えることにより、第1主流路30を流れる熱媒の流量を調整することができるため、分解部20における分解速度を調整することができる。 The slurry pump 26 transports the clathrate hydrate slurry delivered from the generator 10 . Since the heat pump system 100</b>A can adjust the flow rate of the heat medium flowing through the first main flow path 30 by including the slurry pump 26 , the decomposition speed in the decomposition section 20 can be adjusted.

脱水部17は、第1気液分離部14にて分離されたガス中の水を吸着する。脱水部17は、例えば、シリカゲル等の吸着剤を用いて、脱水することができる。このようにすると第1気液分離部14にて分離されたガスに混入した水を除去することができるため、圧縮部16によるエネルギー消費を、さらに削減することができ、ヒートポンプシステム100Aのエネルギー消費効率をさらに向上させることができる。吸着剤は、シリカゲルに限定されず、公知の吸着剤を適用可能である。 The dehydrator 17 adsorbs water in the gas separated by the first gas-liquid separator 14 . The dehydration unit 17 can dehydrate using, for example, an adsorbent such as silica gel. In this way, the water mixed in the gas separated by the first gas-liquid separation section 14 can be removed, so the energy consumption by the compression section 16 can be further reduced, and the energy consumption of the heat pump system 100A can be reduced. Efficiency can be further improved. The adsorbent is not limited to silica gel, and known adsorbents can be applied.

<第3実施形態>
図5は、第3実施形態のヒートポンプシステム100Bの基本構成を模式的に示した説明図である。第3実施形態のヒートポンプシステム100Bが第1実施形態のヒートポンプシステム100と異なる点は、圧縮部16に替えて圧縮部16Bを備える点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the basic configuration of the heat pump system 100B of the third embodiment. The heat pump system 100B of the third embodiment differs from the heat pump system 100 of the first embodiment in that the heat pump system 100B includes a compression section 16B instead of the compression section 16. As shown in FIG. The same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the preceding description is referred to.

圧縮部16Bは、温度変化によりガスを吸脱着可能な吸着剤を有する吸着部と、吸着部に熱を供給する第2熱媒体が流れる伝熱流路を有する熱交換器と、を備える。詳しくは、混合部18は、2つの吸着部(第1吸着部51、第2吸着部52)と、2つの熱交換器(熱交換器61、熱交換器62)を備える。 The compression section 16B includes an adsorption section having an adsorbent capable of adsorbing and desorbing gas according to temperature changes, and a heat exchanger having a heat transfer channel through which a second heat medium that supplies heat to the adsorption section flows. Specifically, the mixing section 18 includes two adsorption sections (first adsorption section 51 and second adsorption section 52) and two heat exchangers (heat exchanger 61 and heat exchanger 62).

第2流路42は、分岐して、第1吸着部51と接続される第1分岐流路421と、第2吸着部52と接続される第2分岐流路422と、を備える。第1分岐流路421には開閉弁V11、第2分岐流路422には開閉弁V13が、それぞれ、設けられている。第4流路44は、第1吸着部51と混合部18とを接続する第1合流流路441と、第2吸着部52と混合部18とを接続する第2合流流路442と、を備える。第1合流流路441には開閉弁V12、第2合流流路442には開閉弁V14が、それぞれ設けられている。 The second flow path 42 branches and includes a first branch flow path 421 connected to the first adsorption section 51 and a second branch flow path 422 connected to the second adsorption section 52 . An on-off valve V11 is provided in the first branch channel 421, and an on-off valve V13 is provided in the second branch channel 422, respectively. The fourth flow path 44 includes a first confluence flow path 441 that connects the first adsorption section 51 and the mixing section 18, and a second confluence flow path 442 that connects the second adsorption section 52 and the mixing section 18. Prepare. An on-off valve V12 is provided in the first confluence channel 441, and an on-off valve V14 is provided in the second confluence channel 442, respectively.

制御部90は、2つの吸着部のうち、一方の吸着部にガスを吸着させ、同時に他方の吸着部にガスを脱着させる圧縮制御を実行可能な圧縮制御部の機能を有する。具体的には、制御部90は、開閉弁V11~V14と、圧縮部16Bの熱交換器21への第2熱媒体の供給を制御し、2つの吸着部(第1吸着部51と第2吸着部52)に、交互に、ガスの吸着と脱着を行わせる。 The control unit 90 has a function of a compression control unit capable of executing compression control of causing one of the two adsorption units to adsorb gas and simultaneously causing the other adsorption unit to desorb gas. Specifically, the control unit 90 controls the on-off valves V11 to V14 and the supply of the second heat medium to the heat exchanger 21 of the compression unit 16B, and controls the two adsorption units (the first adsorption unit 51 and the second adsorption unit 51). The adsorption unit 52) is caused to alternately adsorb and desorb gas.

図5では、第2吸着部52においてガスが吸着され、第1吸着部51においてガスが脱着される例を図示している。制御部90は、開閉弁V11および開閉弁V14を閉弁させ、開閉弁V12および開閉弁V13を開弁させる。そうすると、第1気液分離部14により分離されたガスは、第2分岐流路422を介して第2吸着部52に供給される。このとき、制御部90は、熱交換器62の伝熱流路に、第2熱媒体として、例えば、冷却水等の冷媒を流す。これにより、第2吸着部52の熱が放出され、第2吸着部52内が冷却され、ガスが第2吸着部52に吸着される。一方、図5に示す例において、第1吸着部51にはガスが吸着されている。制御部90は、熱交換器61の伝熱流路に、第2熱媒体として、例えば、工場排ガス、工場排水等の熱媒を流す。これにより、第1吸着部51が加熱されて、第1吸着部51の吸着剤に吸着されているガスが脱離される。第1吸着部51内の吸着剤に吸着されたガスが離脱することにより昇圧され、昇圧されたガスを混合部18に供給することができる。 FIG. 5 illustrates an example in which gas is adsorbed in the second adsorption section 52 and gas is desorbed in the first adsorption section 51 . The control unit 90 closes the on-off valve V11 and the on-off valve V14, and opens the on-off valve V12 and the on-off valve V13. Then, the gas separated by the first gas-liquid separation section 14 is supplied to the second adsorption section 52 via the second branch flow path 422 . At this time, the control unit 90 causes a coolant such as cooling water, for example, to flow as the second heat medium through the heat transfer flow path of the heat exchanger 62 . As a result, the heat of the second adsorption portion 52 is released, the inside of the second adsorption portion 52 is cooled, and the gas is adsorbed by the second adsorption portion 52 . On the other hand, in the example shown in FIG. 5, gas is adsorbed on the first adsorption portion 51 . The control unit 90 causes the heat transfer channel of the heat exchanger 61 to flow a heat medium such as factory exhaust gas or factory waste water as the second heat medium. As a result, the first adsorption portion 51 is heated and the gas adsorbed by the adsorbent of the first adsorption portion 51 is desorbed. As the gas adsorbed by the adsorbent in the first adsorption section 51 is released, the pressure is increased, and the pressurized gas can be supplied to the mixing section 18 .

制御部90は、所定の時間が経過すると、第2吸着部52においてガスを脱着させ、第1吸着部51においてガスを吸着させる。具体的には、制御部90は、開閉弁V11および開閉弁V14を開弁させ、開閉弁V12および開閉弁V13を閉弁させる。そして、熱交換器62の伝熱流路に、第2熱媒体として、例えば、工場排ガス、工場排水等の熱媒を流し、熱交換器61の伝熱流路に、第2熱媒体として、例えば、冷却水等の冷媒を流す。これにより、第1気液分離部14で分離されたガスが第1吸着部51で吸着され、第2吸着部52に吸着されているガスが昇圧されて混合部18に供給される。 After a predetermined period of time, the control unit 90 causes the second adsorption unit 52 to desorb the gas and causes the first adsorption unit 51 to adsorb the gas. Specifically, the control unit 90 opens the on-off valve V11 and the on-off valve V14, and closes the on-off valve V12 and the on-off valve V13. Then, a heat medium such as factory exhaust gas or factory wastewater is passed through the heat transfer channel of the heat exchanger 62 as the second heat medium, and the heat transfer channel of the heat exchanger 61 is supplied with the second heat medium such as, for example, Coolant such as cooling water is supplied. As a result, the gas separated by the first gas-liquid separation section 14 is adsorbed by the first adsorption section 51 , and the gas adsorbed by the second adsorption section 52 is pressurized and supplied to the mixing section 18 .

本実施形態のヒートポンプシステム100Bによれば、吸熱部として機能する熱交換器の伝熱流路に流す第2熱媒体として、例えば、工場排ガス、工場排水等の高温の排熱を利用することにより、圧縮部16として、電気式の圧縮機を用いる場合と比較して、エネルギー消費効率を向上させることができる。 According to the heat pump system 100B of the present embodiment, high-temperature waste heat such as factory exhaust gas and factory wastewater is used as the second heat medium to flow through the heat transfer channel of the heat exchanger functioning as a heat absorption unit. Energy consumption efficiency can be improved as compared with the case where an electric compressor is used as the compression unit 16 .

以下に、本実施形態のヒートポンプシステム100Bを、空気調和装置に適用した例について説明する。
図6は、本実施形態の空気調和装置110Bにおける冷熱生成を模式的に示す説明図である。図7は、空気調和装置110Bにおける温熱生成を模式的に示す説明図である。図6、図7において、図2、3、5と同様の構成には同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
An example in which the heat pump system 100B of the present embodiment is applied to an air conditioner will be described below.
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing cold heat generation in the air conditioner 110B of the present embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing heat generation in the air conditioner 110B. In FIGS. 6 and 7, the same components as in FIGS. 2, 3, and 5 are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

本実施形態の空気調和装置110Bにおいても、第1実施形態の空気調和装置110と同様に、冷熱および温熱を生成することができる。空気調和装置110Bにおいては、図5を用いて説明した通り、第1吸着部51および第2吸着部52において、ガスの吸脱着を繰り返すことにより、圧縮したガスを混合部18に供給することができる。そのため、空気調和装置110Bによれば、吸熱部として機能する熱交換器の伝熱流路に流す第2熱媒体として、例えば、工場排ガス、工場排水等の高温の排熱を利用することにより、圧縮部16として電気式の圧縮機を用いる場合と比較して、エネルギー消費効率を向上させることができる。 Also in the air conditioner 110B of this embodiment, cold heat and heat can be generated similarly to the air conditioner 110 of the first embodiment. In the air conditioner 110B, as described with reference to FIG. 5, the gas is repeatedly adsorbed and desorbed in the first adsorption section 51 and the second adsorption section 52, so that the compressed gas can be supplied to the mixing section 18. can. Therefore, according to the air conditioner 110B, for example, high-temperature exhaust heat such as factory exhaust gas and factory wastewater is used as the second heat medium to flow through the heat transfer flow path of the heat exchanger functioning as a heat absorption unit. Compared to using an electric compressor as the unit 16, energy consumption efficiency can be improved.

<第4実施形態>
図8は、第4実施形態のヒートポンプシステム100Cの基本構成を模式的に示した説明図である。第4実施形態のヒートポンプシステム100Cが第1実施形態のヒートポンプシステム100と異なる点は、第1貯留部70と、第2貯留部80と、をさらに備える点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the basic configuration of the heat pump system 100C of the fourth embodiment. A heat pump system 100</b>C of the fourth embodiment differs from the heat pump system 100 of the first embodiment in that the heat pump system 100</b>C further includes a first reservoir 70 and a second reservoir 80 . The same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the preceding description is referred to.

第1貯留部70は、第1貯留流路35を介して生成部10と接続されると共に、第2貯留流路36を介して分解部20と接続され、生成部10から送出された熱媒体を、所定の温度で貯留可能に構成されている。第1貯留流路35には比例弁V21が配置され、制御部90によって制御され、第1貯留部70に貯留される熱媒体の量が調整される。第2貯留流路36にも比例弁V22が配置され、制御部90によって制御され、第1貯留部70から送出される熱媒体の量が調節される。また、空気調和装置110Cは、第1流路41と第31流路31とを接続する第3貯留流路48を有する。第3貯留流路48には、開閉弁V23が配置されている。 The first reservoir 70 is connected to the generator 10 via the first reservoir channel 35 and is connected to the decomposer 20 via the second reservoir channel 36, and the heat medium sent from the generator 10 is can be stored at a predetermined temperature. A proportional valve V<b>21 is arranged in the first storage channel 35 and controlled by the control unit 90 to adjust the amount of heat medium stored in the first storage unit 70 . A proportional valve V<b>22 is also arranged in the second storage passage 36 and controlled by the control unit 90 to adjust the amount of heat medium delivered from the first storage unit 70 . The air conditioner 110</b>C also has a third storage channel 48 that connects the first channel 41 and the 31st channel 31 . An on-off valve V<b>23 is arranged in the third storage channel 48 .

制御部90は、生成部10から送出された熱媒体の少なくとも一部を、第1貯留部70に貯留させ、第1貯留部70内の熱媒体の温度を、熱媒体の相平衡温度より低い第1温度にする第1貯留制御と、第1貯留部70に貯留された熱媒体を、分解部20により分解させる第1冷熱生成制御と、生成部10から送出された熱媒体を、分解部20により分解させる第2冷熱生成制御と、を実行可能である(後に詳述する)。制御部90は、冷熱生成制御部として機能する。 The control unit 90 causes the first storage unit 70 to store at least part of the heat medium sent from the generation unit 10, and makes the temperature of the heat medium in the first storage unit 70 lower than the phase equilibrium temperature of the heat medium. first storage control for setting the heat medium stored in the first storage section 70 to a first temperature, first cold heat generation control for causing the decomposition section 20 to decompose the heat medium stored in the first storage section 70, and heat medium sent from the generation section 10 to the decomposition section 20 can be executed (described later in detail). The control unit 90 functions as a cold heat generation control unit.

第1貯留部70内の熱媒体の温度を、熱媒体の相平衡温度より低い第1温度にすることにより、生成部10において生成された包接水和物が分解されない状態で、第1貯留部70に貯留することができる。そのため、例えば、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する包接水和物の必要量に応じて、包接水和物の余剰量を貯留することができる(蓄冷)。また、第1冷熱生成制御において、貯留された包接水和物を用いて、分解することにより冷熱を生成させることができる。このとき、分解部20から送出される熱媒体(分解物)は、生成部10には送られず、第3貯留流路48を介して第1貯留部70に貯留される。第1貯留部70に貯留された包接水和物を用いて分解する場合、生成部10により包接水和物を生成しないため、少なくとも圧縮部16における消費エネルギーを削減することができ、ヒートポンプシステム100Cのエネルギー消費効率を向上させることができる。また、例えば、夜間等の電力が比較的低廉な期間に包接水和物を生成させて貯留することにより、冷熱生成に要するコストを低減させることができる。 By setting the temperature of the heat medium in the first reservoir 70 to the first temperature lower than the phase equilibrium temperature of the heat medium, the clathrate hydrate generated in the generator 10 is not decomposed, and the first reservoir is It can be stored in the unit 70 . Therefore, for example, the surplus amount of clathrate hydrate can be stored (cold storage) according to the required amount of clathrate hydrate, which fluctuates depending on the operating conditions and required load of the heat pump system. Further, in the first cold heat generation control, cold heat can be generated by decomposing the clathrate hydrate that has been stored. At this time, the heat medium (decomposed product) delivered from the decomposition unit 20 is not sent to the generation unit 10 but stored in the first storage unit 70 via the third storage channel 48 . When the clathrate hydrate stored in the first storage unit 70 is used for decomposition, the clathrate hydrate is not generated by the generation unit 10, so at least the energy consumption in the compression unit 16 can be reduced, and the heat pump The energy consumption efficiency of the system 100C can be improved. In addition, for example, by generating and storing the clathrate hydrate during a period such as nighttime when electricity is relatively inexpensive, the cost required for cold generation can be reduced.

また、制御部90は、生成部10から送出された熱媒体の少なくとも一部を、第1貯留部70に貯留させ、第1貯留部70内の熱媒体の温度を、熱媒体の相平衡温度より高い第2温度にする第2貯留制御と、第1貯留部70に貯留された熱媒体を、生成部10に流入させ、包接水和物を生成させる第1温熱生成制御と、分解部20から送出された分解物から生成された混合液を、生成部10に供給させて、生成部10により包接水和物を生成させる第2温熱生成制御と、を実行可能である(後に詳述する)。制御部90は、温熱生成制御部としても機能する。 Further, the control unit 90 stores at least part of the heat medium sent from the generation unit 10 in the first storage unit 70, and changes the temperature of the heat medium in the first storage unit 70 to the phase equilibrium temperature of the heat medium. second storage control for increasing the second temperature to a higher temperature; first thermal generation control for causing the heat medium stored in the first storage section 70 to flow into the generation section 10 to generate clathrate hydrate; a second thermal generation control for causing the generation unit 10 to supply the mixed liquid generated from the decomposed product sent from 20 to generate the clathrate hydrate by the generation unit 10 (described later in detail). described). The controller 90 also functions as a heat generation controller.

第1貯留部70内の熱媒体の温度を、熱媒体の相平衡温度より高い第2温度にすることにより、ガスと水に分解され、混相の分解物を第1貯留部70に貯留することができる。例えば、ヒートポンプシステムの運転状況や要求負荷により変動する包接水和物の必要量に応じて、包接水和物の余剰量を第2温度で貯留し、貯留された包接水和物が分解された分解物を貯留することができる。生成部10から送出される熱媒体(包接水和物を含むスラリー)は、高温高圧であるため、第1貯留部70に貯留され、分解された分解物を含む熱媒体は、分解部から送出される熱媒体(分解物を含む)より、高圧である。そのため、第1貯留部70に貯留された熱媒体(分解物)を用いて生成部10により包接水和物を生成し、温熱を生成する場合、圧縮部16における圧縮を行わず包接水和物を生成することができるため、消費エネルギーを削減することができる。また、例えば、夜間等の電力が比較的低廉な期間に包接水和物を生成させて貯留することにより、温熱生成に要するコストを低減させることができる。 By setting the temperature of the heat medium in the first reservoir 70 to a second temperature higher than the phase equilibrium temperature of the heat medium, the heat medium is decomposed into gas and water, and the multiphase decomposed product is stored in the first reservoir 70 . can be done. For example, depending on the required amount of clathrate hydrate, which varies depending on the operating conditions and required load of the heat pump system, the surplus amount of clathrate hydrate is stored at a second temperature, and the stored clathrate hydrate is Decomposed decomposition products can be stored. Since the heat medium (slurry containing the clathrate hydrate) delivered from the generation unit 10 has a high temperature and high pressure, the heat medium stored in the first storage unit 70 and containing the decomposed decomposed product is discharged from the decomposition unit. It has a higher pressure than the heat transfer medium (including decomposed products) sent out. Therefore, when the heat medium (decomposition product) stored in the first storage unit 70 is used to generate the clathrate hydrate by the generation unit 10 to generate heat, the compression unit 16 does not compress the clathrate water. Energy consumption can be reduced because a hydrate can be produced. In addition, for example, by generating and storing the clathrate hydrate during a period such as nighttime when electricity is relatively inexpensive, the cost required for hyperthermia generation can be reduced.

第2貯留部80は、第1流路41に両端が接続された第4貯留流路49に設けられ、分解部20から送出された熱媒体の一部を貯留可能に構成されている。また、第2貯留部80に貯留された熱媒体は、第4貯留流路49を介して、第1流路41に戻すことが可能である。第4貯留流路49には比例弁V24が設けられている。比例弁V24が制御部90に制御され、余剰な分解物を、第4貯留流路49を介して第2貯留部80に貯留させることにより、生成部10に供給されるガスおよび水の量を調整することができる。 The second reservoir 80 is provided in the fourth reservoir channel 49 having both ends connected to the first channel 41 , and is configured to be able to store part of the heat medium delivered from the decomposer 20 . Also, the heat medium stored in the second storage section 80 can be returned to the first channel 41 via the fourth storage channel 49 . A proportional valve V24 is provided in the fourth storage channel 49 . The proportional valve V24 is controlled by the control unit 90, and the surplus decomposed product is stored in the second storage unit 80 via the fourth storage passage 49, thereby reducing the amount of gas and water supplied to the generation unit 10. can be adjusted.

制御部90は、第2冷熱生成制御において、分解部20から送出された熱媒体の一部を第2貯留部80に貯留させ、第1貯留制御において、第2貯留部80に貯留された熱媒体を、生成部10に供給させることが可能である。 The control unit 90 stores part of the heat medium sent from the decomposition unit 20 in the second storage unit 80 in the second cold heat generation control, and stores the heat stored in the second storage unit 80 in the first storage control. The media can be supplied to the generator 10 .

また、制御部90は、第2温熱生成制御において、分解部20から送出された熱媒体の一部を第2貯留部80に貯留させ、第2貯留制御において、第2貯留部80に貯留された熱媒体を、生成部10に供給させることが可能である。 In the second heat generation control, the control unit 90 stores part of the heat medium sent from the decomposition unit 20 in the second storage unit 80, and in the second storage control, the heat medium is stored in the second storage unit 80. It is possible to supply the generated heat medium to the generation unit 10 .

ヒートポンプシステム100Cは、第2貯留部80を備えるため、ヒートポンプシステム100Cの運転状況や要求負荷により変動する分解物の必要量に応じて、分解物を貯留したり、貯留された分解物を用いて、包接水和物を生成させることができる。これにより、エネルギー消費効率を向上させることができる。 Since the heat pump system 100C includes the second storage section 80, the decomposed product is stored or the stored decomposed product is used according to the required amount of the decomposed product that varies depending on the operating conditions and the required load of the heat pump system 100C. , can produce clathrate hydrates. Thereby, energy consumption efficiency can be improved.

以下に、本実施形態のヒートポンプシステム100Cを、空気調和装置に適用した例について説明する。
図9は、本実施形態の空気調和装置110Cにおける蓄冷モードを模式的に示す説明図である。図10は、空気調和装置110Cにおける畜温モードを模式的に示す説明図である。図11は、空気調和装置110Cにおける第1冷熱生成モードを模式的に示す説明図である。図12は、空気調和装置110Cにおける第2冷熱生成モードを模式的に示す説明図である。図13は、空気調和装置110Cにおける第1温熱生成モードを模式的に示す説明図である。図14は、空気調和装置110Cにおける第2温熱生成モードを模式的に示す説明図である。図15は、制御部90における冷熱生成制御の流れを示すフローチャートであり、図16は、制御部90における温熱制御の流れを示すフローチャートである。図9~図14において、図2、3、8と同様の構成には同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
An example in which the heat pump system 100C of the present embodiment is applied to an air conditioner will be described below.
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the cold storage mode in the air conditioner 110C of this embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the temperature storage mode in the air conditioner 110C. FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing the first cold heat generation mode in the air conditioner 110C. FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the second cold heat generation mode in the air conditioner 110C. FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing the first heat generation mode in the air conditioner 110C. FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing the second heat generation mode in the air conditioner 110C. 15 is a flow chart showing the flow of cold heat generation control in the control unit 90, and FIG. 16 is a flow chart showing the flow of heat control in the control unit 90. As shown in FIG. 9 to 14, the same components as in FIGS. 2, 3 and 8 are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

図9に示すように、本実施形態の空気調和装置110Cは、第1実施形態の空気調和装置110の構成(図2)に加え、上述の第1貯留部70、第1貯留流路35、第2貯留流路36、第3貯留流路48、第2貯留部80、第4貯留流路49、および第2貯留部80を有する。 As shown in FIG. 9, the air conditioner 110C of the present embodiment has the configuration of the air conditioner 110 of the first embodiment (FIG. 2), in addition to the above-described first reservoir 70, the first reservoir channel 35, It has a second reservoir channel 36 , a third reservoir channel 48 , a second reservoir 80 , a fourth reservoir channel 49 and a second reservoir 80 .

まず、図9、図11、図12、および図15を用いて、空気調和装置110Cにおける冷熱生成制御について説明する。 First, cold heat generation control in the air conditioner 110C will be described with reference to FIGS. 9, 11, 12, and 15. FIG.

制御部90は、冷熱生成制御を開始すると、ステップS102では、第2冷熱生成モードで運転する(図15)。換言すると、上述の第2冷熱生成制御を実行する。第2冷熱生成モードは、いわゆる、定常モードである。第2冷熱生成制御において、制御部90は、開閉弁V1、V2、V5、V6、およびV27を開弁し、比例弁V21、V22、開閉弁V3、V4、V7、V8、V23を閉弁させる(図12)。制御部90は、空気調和装置110Cの運転状況や要求負荷に応じて、比例弁V24、V25の開度を調整し、熱媒体の量を調整する。第2冷熱生成モードでは、第1生成・分解部11aから送出された熱媒体は、第1流路41、第2流路42、第3流路43、第4流路44、および第5流路45を介して第2生成・分解部13aに流入し、第31流路31および第32流路32を通って第1生成・分解部11aに流入する。 After starting cold heat generation control, the control unit 90 operates in the second cold heat generation mode in step S102 (FIG. 15). In other words, the second cold heat generation control described above is executed. The second cold heat generation mode is a so-called steady mode. In the second cold heat generation control, the control unit 90 opens the on-off valves V1, V2, V5, V6, and V27, and closes the proportional valves V21, V22 and the on-off valves V3, V4, V7, V8, and V23. (Fig. 12). The control unit 90 adjusts the opening degrees of the proportional valves V24 and V25 according to the operating conditions and required load of the air conditioner 110C, thereby adjusting the amount of heat medium. In the second cold heat generation mode, the heat medium sent from the first generation/decomposition unit 11a is the first flow path 41, the second flow path 42, the third flow path 43, the fourth flow path 44, and the fifth flow path. It flows into the second generation/decomposition section 13a through the path 45, and flows into the first generation/decomposition section 11a through the 31st flow path 31 and the 32nd flow path 32.

ステップS104において、制御部90は、冷房負荷と冷房閾値とを比較して、冷房負荷が冷房閾値より小さくなるまでは(ステップS104においてNO)、第2冷熱生成モードで、運転させる。冷房負荷が冷房閾値より小さくなると(ステップS104においてYES)、ステップS106に進む。ここで、冷房負荷は、例えば、入力された設定温度、室内温度(室温センサの検出値)、冷熱生成効率を用いて、算出される。冷房閾値は、例えば、夜間や雨天時等の冷房負荷に相当する値に、予め、設定されている。 In step S104, control unit 90 compares the cooling load and the cooling threshold, and operates in the second cold heat generation mode until the cooling load becomes smaller than the cooling threshold (NO in step S104). When the cooling load becomes smaller than the cooling threshold (YES in step S104), the process proceeds to step S106. Here, the cooling load is calculated using, for example, the input set temperature, room temperature (detected value of the room temperature sensor), and cold heat generation efficiency. The cooling threshold value is set in advance to a value corresponding to the cooling load at night or in rainy weather, for example.

ステップS106では、蓄冷モードで運転する。換言すると、上述の第1貯留制御を実行する。第1貯留制御において、制御部90は、開閉弁V1、V2、V5、V6、およびV27を開弁し、比例弁V22、V24、開閉弁V3、V4、V7、V8、V23を閉弁させる(図9)。制御部90は、空気調和装置110Cの運転状況や要求負荷に応じて、比例弁V21の開度を調整し、余剰の包接水和物を第1貯留部70に貯留させる。また、制御部90は比例弁V25の開度を調整し、分解物の不足を第2貯留部80から補充させる。蓄冷モードでは、第2生成・分解部13aにて生成された包接水和物の少なくとも一部が、第1貯留流路35を介して第1貯留部70に貯留される。第1貯留部70に貯留されない包接水和物は、第31流路31、第32流路32を介して第1生成・分解部11aに流入して分解される。分解物は、第2主流路40を通って混合液となり、第2生成・分解部13aに流入する。また、蓄冷モードでは、第2貯留部80に貯留された分解物が、第4貯留流路49を介して第1流路41に戻され、第2主流路40を通って混合液となり、第2生成・分解部13aに流入し、包接水和物が生成される。制御部90は、要求負荷に応じて、比例弁V21の開度を調整し、比例弁V21が全開のときは、第2生成・分解部13aから送出された熱媒体(包接水和物)の全てが、第1貯留部70に貯留され、比例弁V21が一部開のときは、第2生成・分解部13aから送出された熱媒体(包接水和物)の一部(余剰分)が、第1貯留部70に貯留される。例えば、夜間等、冷房指示が入力されていないときに、蓄冷モードで運転し、第2生成・分解部13aから送出された熱媒体(包接水和物)の全てを、第1貯留部70に貯留するようにしてもよい。蓄冷モードで運転するとき、制御部90は、第1貯留部70の温度を、第1温度に調整する。第1温度は、熱媒体の相平衡温度より低い温度(包接水和物が分解されない温度)であって、予め、定められている。第1貯留部70は、例えば、冷媒や風を用いて冷却することができる。そのため、第1温度は、エネルギー消費を考慮して設定することが好ましい。第1貯留部70は、高圧で熱媒体を貯留する。 In step S106, it drives in cold storage mode. In other words, the first storage control described above is executed. In the first storage control, the control unit 90 opens the on-off valves V1, V2, V5, V6, and V27, and closes the proportional valves V22, V24, the on-off valves V3, V4, V7, V8, and V23 ( Figure 9). The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V21 according to the operating conditions and required load of the air conditioner 110C, and causes the first storage unit 70 to store excess clathrate hydrate. In addition, the control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V25 to replenish the shortage of decomposed matter from the second storage unit 80 . In the cold storage mode, at least part of the clathrate hydrate produced in the second production/decomposition section 13 a is stored in the first storage section 70 via the first storage flow path 35 . The clathrate hydrate that is not stored in the first reservoir 70 flows into the first generation/decomposition section 11a via the 31st channel 31 and the 32nd channel 32 and is decomposed. The decomposed product passes through the second main flow path 40 to become a mixed liquid and flows into the second generation/decomposition section 13a. In the cold storage mode, the decomposed material stored in the second storage section 80 is returned to the first flow path 41 via the fourth storage flow path 49, passes through the second main flow path 40, becomes a mixed liquid, and becomes a liquid mixture. 2 Flows into the generation/decomposition section 13a to generate a clathrate hydrate. The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V21 according to the required load. is stored in the first storage unit 70, and when the proportional valve V21 is partially open, a portion (surplus portion ) is stored in the first storage unit 70 . For example, when no cooling instruction is input, such as at night, the operation is performed in the cool storage mode, and all of the heat medium (clathrate hydrate) delivered from the second generation/decomposition unit 13a is stored in the first storage unit 70. may be stored in When operating in the cool storage mode, the controller 90 adjusts the temperature of the first reservoir 70 to the first temperature. The first temperature is a temperature lower than the phase equilibrium temperature of the heat medium (a temperature at which the clathrate hydrate is not decomposed) and is predetermined. The first reservoir 70 can be cooled using, for example, refrigerant or wind. Therefore, it is preferable to set the first temperature in consideration of energy consumption. The first storage part 70 stores the heat medium at high pressure.

ステップS108において、制御部90は、冷房負荷と冷房閾値とを比較して、冷房負荷が冷房閾値以上になるまでは(ステップS108においてNO)、蓄冷モードで、運転させる。冷房負荷が冷房閾値以上になると(ステップS108においてYES)、ステップS110に進む。 In step S108, the control unit 90 compares the cooling load and the cooling threshold, and operates in the cool storage mode until the cooling load reaches or exceeds the cooling threshold (NO in step S108). When the cooling load reaches or exceeds the cooling threshold (YES in step S108), the process proceeds to step S110.

ステップS110では、第1冷熱生成モードで運転する(図15)。換言すると、上述の第1冷熱生成制御を実行する。第1冷熱生成モードでは、貯留された熱媒体を用いて冷熱を生成する。第1冷熱生成制御において、制御部90は、開閉弁V2、V5、およびV23を開弁し、比例弁V21、V22を全開にし、開閉弁V1、V3、V4、V6、V7、V8、V27、比例弁V24、V25を閉弁させる(図11)。第1冷熱生成モードでは、第1貯留部70に貯留された熱媒(包接水和物)が第2貯留流路36および第32流路32を介して第1生成・分解部11aに流入し、第1生成・分解部11aで分解され、分解物が第1流路41、第3貯留流路48、第1貯留流路35を介して第1貯留部70に貯留される。第1冷熱生成モードでは、貯留された包接水和物を用いて、包接水和物を分解することにより冷熱を生成する。第1冷熱生成モードでは、図示するように、第1生成・分解部11aと第1貯留部70との間を、熱媒体が循環し、分解されるため、熱媒体における包接水和物の割合が徐々に小さくなり、第1熱交換器11bにおける吸熱量が小さくなり、冷えなくなってくる。 In step S110, the operation is performed in the first cooling heat generation mode (Fig. 15). In other words, the first cold heat generation control described above is executed. In the first cold heat generation mode, cold heat is generated using the stored heat medium. In the first cold heat generation control, the control unit 90 opens the on-off valves V2, V5, and V23, fully opens the proportional valves V21 and V22, and opens the on-off valves V1, V3, V4, V6, V7, V8, V27, Proportional valves V24 and V25 are closed (Fig. 11). In the first cold heat generation mode, the heat medium (clathrate hydrate) stored in the first storage section 70 flows into the first generation/decomposition section 11a through the second storage flow path 36 and the 32nd flow path 32. Then, it is decomposed in the first generation/decomposition section 11 a , and the decomposition products are stored in the first storage section 70 via the first channel 41 , the third storage channel 48 and the first storage channel 35 . In the first cold energy generation mode, the stored clathrate hydrate is used to generate cold energy by decomposing the clathrate hydrate. In the first cold energy generation mode, as shown in the figure, the heat medium circulates between the first generation/decomposition section 11a and the first storage section 70 and is decomposed. The ratio gradually decreases, the amount of heat absorbed in the first heat exchanger 11b decreases, and it becomes difficult to cool.

ステップS112において、制御部90は、冷房負荷と冷房閾値とを比較して、冷房負荷が冷房閾値以上になるまでは(ステップS112においてNO)、第1冷熱生成モードで、運転させる。冷房負荷が冷房閾値以上になると(ステップS112においてYES)、ステップS114に進む。上述の通り、第1冷熱生成モードにおいて、熱媒体における包接水和物の割合が小さくなると、冷熱生成効率が低下して、冷房負荷が大きくなる。 In step S112, control unit 90 compares the cooling load and the cooling threshold, and operates in the first cold heat generation mode until the cooling load reaches or exceeds the cooling threshold (NO in step S112). When the cooling load becomes equal to or greater than the cooling threshold (YES in step S112), the process proceeds to step S114. As described above, in the first cold heat generation mode, when the ratio of the clathrate hydrate in the heat medium decreases, the cold heat generation efficiency decreases and the cooling load increases.

ステップS114では、第2冷熱生成モードで運転する(図15)。換言すると、上述の第2冷熱生成制御を実行する。ステップ114では、制御部90は、ステップS102と同じ制御を行い、熱媒体は、図12に示すように流れる。 In step S114, the operation is performed in the second cold heat generation mode (Fig. 15). In other words, the second cold heat generation control described above is executed. At step 114, the controller 90 performs the same control as at step S102, and the heat medium flows as shown in FIG.

冷房電源OFFの指示が入力されるまでは、冷熱生成制御を行い(ステップS116においてNO)、制御部90が、冷房電源OFFを検知すると、冷熱生成制御を終了する。冷房電源OFFの指示が入力されていない場合は、ステップS102に戻る。 Cold heat generation control is performed until an instruction to turn off the cooling power supply is input (NO in step S116), and when control unit 90 detects that the cooling power supply is turned off, the cold heat generation control ends. If the instruction to turn off the cooling power supply has not been input, the process returns to step S102.

次に、図10、図13、図14、および図16を用いて、空気調和装置110Cにおける温熱生成制御について説明する。 Next, heat generation control in the air conditioner 110C will be described with reference to FIGS. 10, 13, 14, and 16. FIG.

制御部90は、温熱生成制御を開始すると、ステップT102では、第2温熱生成モードで運転する(図16)。換言すると、上述の第2温熱生成制御を実行する。第2温熱生成モードは、いわゆる、定常モードである。第2温熱生成制御において、制御部90は、開閉弁V3、V4、V7、V8、およびV27を開弁し、比例弁V21、V22、V25開閉弁V1、V2、V5、V6、V23、V26を閉弁させる(図14)。制御部90は、空気調和装置110Cの運転状況や要求負荷に応じて、比例弁V24の開度を調整し、第2生成・分解部13aから送出される熱媒体(分解物)を貯留し、熱媒体の量を調整する。第2温熱生成モードでは、第1生成・分解部11aから送出された熱媒体は、第32流路32、第34流路34、第31流路31、第33流路33を介して第2生成・分解部13aに流入し、第5流路45、第7流路47、第1流路41、第2流路42、第3流路43、第4流路44、第6流路46を介して第1生成・分解部11aに流入する。 After starting the heat generation control, the controller 90 operates in the second heat generation mode in step T102 (FIG. 16). In other words, the second heat generation control described above is executed. The second mode of heat generation is the so-called stationary mode. In the second heat generation control, the control unit 90 opens the on-off valves V3, V4, V7, V8, and V27, and opens the proportional valves V21, V22, and V25 and the on-off valves V1, V2, V5, V6, V23, and V26. Close the valve (Fig. 14). The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V24 according to the operating conditions and required load of the air conditioner 110C, stores the heat medium (decomposition product) delivered from the second generation/decomposition unit 13a, Adjust the amount of heat carrier. In the second heat generation mode, the heat medium sent from the first generation/decomposition section 11a passes through the 32nd flow path 32, the 34th flow path 34, the 31st flow path 31, and the 33rd flow path 33 to the second heat medium. It flows into the generation/decomposition part 13a, and the fifth flow path 45, the seventh flow path 47, the first flow path 41, the second flow path 42, the third flow path 43, the fourth flow path 44, and the sixth flow path 46. and flows into the first generation/decomposition unit 11a.

ステップT104において、制御部90は、暖房負荷と暖房閾値とを比較して、暖房負荷が暖房閾値より小さくなるまでは(ステップT104においてNO)、第2温熱生成モードで、運転させる。暖房負荷が暖房閾値より小さくなると(ステップT104においてYET)、ステップT106に進む。ここで、暖房負荷は、例えば、入力された設定温度、室内温度(室温センサの検出値)、温熱生成効率を用いて、算出される。暖房閾値は、例えば、夜間や晴天時等の暖房負荷に相当する値に、予め、設定されている。 In step T104, control unit 90 compares the heating load and the heating threshold, and operates in the second heat generation mode until the heating load becomes smaller than the heating threshold (NO in step T104). When the heating load becomes smaller than the heating threshold (YET in step T104), the process proceeds to step T106. Here, the heating load is calculated using, for example, the input set temperature, room temperature (detected value of the room temperature sensor), and heat generation efficiency. The heating threshold value is set in advance to a value corresponding to the heating load at night or in fine weather, for example.

ステップT106では、畜温モードで運転する。換言すると、上述の第2貯留制御を実行する。第2貯留制御において、制御部90は、開閉弁V3、V4、V7、V8、およびV27を開弁し、比例弁V22、V24、開閉弁V1、V2、V5、V6、およびV23を閉弁させる(図10)。制御部90は、空気調和装置110Cの運転状況や要求負荷に応じて、比例弁V21の開度を調整し、余剰の包接水和物を第1貯留部70に貯留させる。また、制御部90は比例弁V25の開度を調整し、分解物の不足を第2貯留部80から補充させる。畜温モードでは、第1生成・分解部11aにて生成された包接水和物の少なくとも一部が、第1貯留流路35を介して第1貯留部70に貯留される。第1貯留部70に貯留されない包接水和物は、第32流路32、第34流路34、第31流路31、第33流路33を介して第2生成・分解部13aに流入して分解される。分解物は、第5流路45、第7流路47、第1流路41、第2流路42、第3流路43、第4流路44、第5流路45を通って混合液となり、第6流路46を介して第1生成・分解部11aに流入する。また、畜温モードでは、第2貯留部80に貯留された分解物が、第4貯留流路49を介して第1流路41に戻され、上記の流路を通って混合液となり、第1生成・分解部11aに流入し、包接水和物が生成される。制御部90は、要求負荷に応じて、比例弁V21の開度を調整し、比例弁V21が全開のときは、第1生成・分解部11aから送出された熱媒体(包接水和物)の全てが、第1貯留部70に貯留され、比例弁V21が一部開のときは、第1生成・分解部11aから送出された熱媒体(包接水和物)の一部(余剰分)が、第1貯留部70に貯留される。例えば、夜間等、暖房指示が入力されていないときに、畜温モードで運転し、第1生成・分解部11aから送出された熱媒体(包接水和物)の全てを、第1貯留部70に貯留するようにしてもよい。畜温モードで運転するとき、制御部90は、第1貯留部70の温度を、第2温度に調整する。第2温度は、熱媒体の相平衡温度より高い温度(包接水和物が分解される温度)であって、予め、定められている。第1貯留部70は、例えば、熱媒や電熱線等を用いて加熱することができる。第2温度は、エネルギー消費を考慮して設定することが好ましい。第1貯留部70は、高圧で熱媒体を貯留する。 At step T106, the operation is performed in the temperature accumulation mode. In other words, the second storage control described above is executed. In the second storage control, the control unit 90 opens the on-off valves V3, V4, V7, V8, and V27, and closes the proportional valves V22, V24, the on-off valves V1, V2, V5, V6, and V23. (Fig. 10). The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V21 according to the operating conditions and required load of the air conditioner 110C, and causes the first storage unit 70 to store excess clathrate hydrate. In addition, the control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V25 to replenish the shortage of decomposed matter from the second storage unit 80 . In the temperature accumulation mode, at least a portion of the clathrate hydrate produced in the first production/decomposition section 11 a is stored in the first storage section 70 via the first storage channel 35 . The clathrate hydrate that is not stored in the first storage section 70 flows into the second generation/decomposition section 13a via the 32nd flow path 32, the 34th flow path 34, the 31st flow path 31, and the 33rd flow path 33. is decomposed by The decomposition product passes through the fifth flow path 45, the seventh flow path 47, the first flow path 41, the second flow path 42, the third flow path 43, the fourth flow path 44, and the fifth flow path 45 to form the mixture. , and flows through the sixth flow path 46 into the first generation/decomposition section 11a. In addition, in the temperature storage mode, the decomposition product stored in the second storage section 80 is returned to the first flow path 41 via the fourth storage flow path 49, passes through the flow path described above, and becomes the mixed liquid. It flows into the 1 generation/decomposition section 11a to generate a clathrate hydrate. The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V21 according to the required load. is stored in the first storage unit 70, and when the proportional valve V21 is partially open, a portion (surplus portion ) is stored in the first storage unit 70 . For example, when no heating instruction is input, such as at night, the operation is performed in the temperature accumulation mode, and all of the heat medium (clathrate hydrate) delivered from the first generation/decomposition section 11a is transferred to the first storage section. 70 may be stored. When operating in the temperature accumulation mode, the controller 90 adjusts the temperature of the first reservoir 70 to the second temperature. The second temperature is a temperature higher than the phase equilibrium temperature of the heat medium (the temperature at which the clathrate hydrate is decomposed) and is predetermined. The first storage part 70 can be heated using, for example, a heat medium, a heating wire, or the like. The second temperature is preferably set in consideration of energy consumption. The first storage part 70 stores the heat medium at high pressure.

ステップT108において、制御部90は、暖房負荷と暖房閾値とを比較して、暖房負荷が暖房閾値以上になるまでは(ステップT108においてNO)、畜温モードで、運転させる。暖房負荷が暖房閾値以上になると(ステップT108においてYES)、ステップT110に進む。 In step T108, control unit 90 compares the heating load and the heating threshold, and operates in the temperature accumulation mode until the heating load reaches or exceeds the heating threshold (NO in step T108). When the heating load reaches or exceeds the heating threshold (YES in step T108), the process proceeds to step T110.

ステップT110では、空気調和装置110Cは第1温熱生成モードで運転する(図16)。換言すると、制御部90は、上述の第1温熱生成制御を実行する。第1温熱生成モードでは、貯留された熱媒体を用いて温熱を生成する。第1温熱生成制御において、制御部90は、開閉弁V2、V5、V23、V26を開弁し、比例弁V21、V22を全開にし、開閉弁V1、V3、V4、V6、V7、V8、V27、比例弁V24、V25、減圧部24を閉弁させる(図13)。第1温熱生成モードでは、第1貯留部70に貯留された熱媒(分解物)が第2貯留流路36、第32流路32、第38流路38を介して第1生成・分解部11aに流入する。第1貯留部70において分解物は高圧で貯留され、減圧部24によって減圧されず、第38流路38を通って第1生成・分解部11aに流入する。第1生成・分解部11aで包接水和物が生成され、包接水和物が第1流路41、第3貯留流路48、第1貯留流路35を介して第1貯留部70に流入し、分解されて貯留される。第1温熱生成モードでは、貯留された分解物を用いて、包接水和物を生成することにより温熱を生成する。第1温熱生成モードでは、図示するように、第1生成・分解部11aと第1貯留部70との間を、熱媒体が循環し、第1生成・分解部11aにおいて包接水和物が生成され、第1貯留部70において分解されるため、熱媒体における分解物の割合が徐々に小さくなり、第1熱交換器11bにおける放熱量が小さくなり、温められなくなってくる。 At step T110, the air conditioner 110C operates in the first heat generation mode (FIG. 16). In other words, the controller 90 executes the first heat generation control described above. In the first heat generation mode, heat is generated using the stored heat medium. In the first heat generation control, the control unit 90 opens the on-off valves V2, V5, V23, and V26, fully opens the proportional valves V21 and V22, and opens the on-off valves V1, V3, V4, V6, V7, V8, and V27. , the proportional valves V24 and V25 and the pressure reducing section 24 are closed (FIG. 13). In the first heat generation mode, the heat medium (decomposition product) stored in the first storage section 70 passes through the second storage flow path 36, the 32nd flow path 32, and the 38th flow path 38 to the first generation/decomposition section. 11a. The decomposed product is stored at high pressure in the first storage section 70 and is not decompressed by the decompression section 24, and flows through the 38th flow path 38 into the first generation/decomposition section 11a. A clathrate hydrate is produced in the first generation/decomposition section 11a, and the clathrate hydrate passes through the first flow path 41, the third storage flow path 48, and the first storage flow path 35 to the first storage section 70. flow into, decompose and store. In the first heat generation mode, the stored decomposition products are used to generate heat by generating clathrate hydrates. In the first thermal generation mode, as shown in the figure, the heat medium circulates between the first generation/decomposition section 11a and the first storage section 70, and the clathrate hydrate is generated in the first generation/decomposition section 11a. Since it is generated and decomposed in the first reservoir 70, the proportion of the decomposed product in the heat medium gradually decreases, the amount of heat released in the first heat exchanger 11b decreases, and the heat cannot be heated.

ステップT112において、制御部90は、暖房負荷と暖房閾値とを比較して、暖房負荷が暖房閾値以上になるまでは(ステップT112においてNO)、第1温熱生成モードで、運転させる。暖房負荷が暖房閾値以上になると(ステップT112においてYES)、ステップT114に進む。上述の通り、第1温熱生成モードにおいて、熱媒体における分解物の割合が小さくなると、温熱生成効率が低下して暖房負荷が大きくなる。 In step T112, control unit 90 compares the heating load with the heating threshold, and operates in the first heat generation mode until the heating load reaches or exceeds the heating threshold (NO in step T112). When the heating load becomes equal to or greater than the heating threshold (YES in step T112), the process proceeds to step T114. As described above, in the first heat generation mode, when the ratio of decomposition products in the heat medium decreases, the heat generation efficiency decreases and the heating load increases.

ステップT114では、第2温熱生成モードで運転する(図16)。換言すると、上述の第2温熱生成制御を実行する。ステップ114では、制御部90は、ステップT102と同じ制御を行い、熱媒体は、図14に示すように流れる。 In step T114, the operation is performed in the second heat generation mode (Fig. 16). In other words, the second heat generation control described above is executed. At step 114, the controller 90 performs the same control as at step T102, and the heat medium flows as shown in FIG.

暖房電源OFFの指示が入力されるまでは、温熱生成制御を行い(ステップT116においてNO)、制御部90が、暖房電源OFFを検知すると、温熱生成制御を終了する。暖房電源OFFの指示が入力されていない場合は、ステップT102に戻る。 Heat generation control is performed until an instruction to turn off the heating power supply is input (NO in step T116), and when control unit 90 detects that the heating power supply is turned off, the heat generation control ends. If the instruction to turn off the heating power supply has not been input, the process returns to step T102.

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置110Cにおいても、第1実施形態の空気調和装置110と同様に、冷熱および温熱を生成することができる。空気調和装置110Cにおいては、図9~図16を用いて説明した通り、負荷(冷房負荷、暖房負荷)が小さいときや夜間に、第1貯留部70に熱媒体を貯留し、貯留された熱媒体を用いて、冷熱・温熱を生成することができるため、第1貯留部70を備えない場合と比較して、エネルギー消費効率を向上させることができる。また、第2貯留部80を備え、分解物を貯留することができるため、運転状況や要求負荷に応じて、分解物の量を調整することができる。 As described above, the air conditioner 110C of the present embodiment can also generate cold heat and heat similarly to the air conditioner 110 of the first embodiment. In the air conditioner 110C, as described with reference to FIGS. 9 to 16, when the load (cooling load, heating load) is small or at night, the heat medium is stored in the first storage unit 70, and the stored heat is Since cold heat and heat can be generated using the medium, energy consumption efficiency can be improved compared to the case where the first storage section 70 is not provided. Moreover, since the second storage part 80 is provided and the decomposed product can be stored, the amount of the decomposed product can be adjusted according to the operating conditions and the required load.

<第5実施形態>
図17は、第5実施形態の空気調和装置110Dにおける蓄温モードを模式的に示す説明図である。図18は、空気調和装置110Cにおける第3温熱生成モードを模式的に示す説明図である。第5実施形態の空気調和装置110Dは、第4実施形態の空気調和装置110Cの構成に加え、第1貯留部70内の熱媒体を気液分離する第2気液分離部91と、第2気液分離部91により分離された水を貯留可能な第3貯留部99と、を備える。第4実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 17 is an explanatory diagram schematically showing the temperature storage mode in the air conditioner 110D of the fifth embodiment. FIG. 18 is an explanatory diagram schematically showing the third heat generation mode in the air conditioner 110C. In addition to the configuration of the air conditioner 110C of the fourth embodiment, the air conditioner 110D of the fifth embodiment includes a second gas-liquid separator 91 that separates the heat medium in the first reservoir 70 from gas and liquid; and a third storage section 99 capable of storing water separated by the gas-liquid separation section 91 . The same reference numerals are given to the same configurations as in the fourth embodiment, and the preceding description is referred to.

制御部90は、第2貯留制御によって第1貯留部70に貯留されている熱媒体を、第2気液分離部91に流入させ、第2気液分離部91により分離されたガスを第1貯留部70に戻し、第2気液分離部91により分離された水を第3貯留部99に貯留させる第3貯留制御を、さらに実行可能である。また、制御部90は、第1貯留部70から第1生成・分解部11a(生成部10)へガスを供給させ、第3貯留部99から第1生成・分解部11a(生成部10)へ水を供給させ、第1生成・分解部11a(生成部10)により包接水和物を生成させる第3温熱制御を、第4実施形態で説明した第1温熱生成制御に替えて、実行可能である。 The control unit 90 causes the heat medium stored in the first storage unit 70 to flow into the second gas-liquid separation unit 91 by the second storage control, and separates the gas separated by the second gas-liquid separation unit 91 into the first gas-liquid separation unit 91 . A third storage control for storing the water returned to the storage section 70 and separated by the second gas-liquid separation section 91 in the third storage section 99 can be further executed. Further, the control unit 90 causes the gas to be supplied from the first storage unit 70 to the first generation/decomposition unit 11a (generation unit 10), and from the third storage unit 99 to the first generation/decomposition unit 11a (generation unit 10). Third thermal control for supplying water and generating clathrate hydrate by the first generation/decomposition unit 11a (generating unit 10) can be executed instead of the first thermal generation control described in the fourth embodiment. is.

空気調和装置110Dにおいて、制御部90は、図16に示した温熱生成制御のステップT106において、上述の第2貯留制御と第3貯留制御とを行い、ステップT110において、第1温熱生成制御に替えて、第3温熱生成制御を行う。 In the air conditioner 110D, the control unit 90 performs the above-described second storage control and third storage control in step T106 of the heat generation control shown in FIG. Then, the third heat generation control is performed.

ステップT106において、制御部90は、開閉弁V3、V4、V7、V8、V27、V91、V92を開弁し、比例弁V22、V24、開閉弁V1、V2、V5、V6、V23、V93を閉弁させる(図17)。制御部90は、空気調和装置110Cの運転状況や要求負荷に応じて、比例弁V21の開度を調整し、余剰の包接水和物を第1貯留部70に貯留させる。また、制御部90は比例弁V25の開度を調整し、分解物の不足を第2貯留部80から補充させる。畜温モードでは、第1生成・分解部11aにて生成された包接水和物を含む熱媒体の少なくとも一部が、第1貯留流路35を介して第1貯留部70に貯留される。第1貯留部70に貯留された熱媒は、第92流路92を介して第2気液分離部91に流入し、気液分離されたガスが第93流路93を介して第1貯留部70に戻され、気液分離された水が第94流路94を介して第3貯留部99に貯留される。第1貯留部70に貯留されない包接水和物は、第4実施形態のステップT106において説明した通り、第2生成・分解部13aに流入し、分解される。また、第2生成・分解部13aから流出する分解物は、第4実施形態のステップT106において説明した通り、第1生成・分解部11aに流入し、包接水和物が生成される。本実施形態の第3貯留部99を、「水貯留部」とも呼び、第1貯留部70を、「ガス貯留部」とも呼ぶ。 At step T106, the control unit 90 opens the on-off valves V3, V4, V7, V8, V27, V91 and V92, and closes the proportional valves V22 and V24 and the on-off valves V1, V2, V5, V6, V23 and V93. valve (Fig. 17). The control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V21 according to the operating conditions and required load of the air conditioner 110C, and causes the first storage unit 70 to store excess clathrate hydrate. In addition, the control unit 90 adjusts the opening degree of the proportional valve V25 to replenish the shortage of decomposed matter from the second storage unit 80 . In the temperature accumulation mode, at least part of the heat medium containing the clathrate hydrate generated in the first generation/decomposition section 11a is stored in the first storage section 70 via the first storage passage 35. . The heat medium stored in the first storage section 70 flows into the second gas-liquid separation section 91 through the 92nd flow path 92, and the separated gas flows through the 93rd flow path 93 into the first storage unit. The water that has been returned to the unit 70 and separated into gas and liquid is stored in the third storage unit 99 via the 94th flow path 94 . The clathrate hydrate that is not stored in the first storage section 70 flows into the second generation/decomposition section 13a and is decomposed as described in step T106 of the fourth embodiment. Further, the decomposed product flowing out from the second generation/decomposition unit 13a flows into the first generation/decomposition unit 11a to generate a clathrate hydrate, as described in step T106 of the fourth embodiment. The third reservoir 99 of the present embodiment is also called "water reservoir", and the first reservoir 70 is also called "gas reservoir".

畜温モードにおいて、第4実施形態と同様に、第1貯留部70の温度は、熱媒体の相平衡温度より高い温度(包接水和物が分解される温度)である第2温度に制御される。そのため、第1貯留部70に貯留された包接水和物は分解される。しかしながら、温度と圧力との関係により、第1貯留部70内において、分解物から包接水和物が生成される可能性がある。本実施形態の空気調和装置110Dによれば、第1貯留部70内の熱媒体を気液分離して、ガスと水を別個に貯留するため、貯留した熱媒体における包接水和物の生成を抑制することができる。 In the temperature storage mode, as in the fourth embodiment, the temperature of the first reservoir 70 is controlled to the second temperature higher than the phase equilibrium temperature of the heat medium (the temperature at which the clathrate hydrate is decomposed). be done. Therefore, the clathrate hydrate stored in the first reservoir 70 is decomposed. However, depending on the relationship between temperature and pressure, a clathrate hydrate may be generated from the decomposition product in the first reservoir 70 . According to the air conditioner 110D of the present embodiment, the heat medium in the first storage section 70 is separated into gas and liquid, and gas and water are separately stored. can be suppressed.

ステップT110では、空気調和装置110Dは第3温熱生成モードで運転する。換言すると、制御部90は、第3温熱生成制御を実行する。第3温熱生成制御において、制御部90は、開閉弁V2、V5、V23、V26を開弁し、比例弁V21、V22を全開にし、開閉弁V1、V3、V4、V6、V7、V8、V27、比例弁V24、V25、減圧部24を閉弁させる(図18)。第3温熱生成モードでは、第1貯留部70に貯留されたガスが第2貯留流路36、第32流路32、第38流路38を介して第1生成・分解部11aに流入する。第1貯留部70においてガスは高圧で貯留され、減圧部24によって減圧されず、第38流路38を通って第1生成・分解部11aに流入する。第1生成・分解部11aで生成された包接水和物は、第4実施形態のステップT106において説明した通り、第1貯留部70に流入し、分解されて貯留される。第3温熱生成モードでは、第1貯留部70に貯留された熱媒と第3貯留部99に貯留された水を用いて、包接水和物を生成することにより温熱を生成する。第3温熱生成モードでは、図示するように、第1生成・分解部11aと第1貯留部70との間を、熱媒体が循環し、第1生成・分解部11aにおいて包接水和物が生成され、第1貯留部70に貯留される。第1貯留部70に貯留された熱媒体は第2気液分離部91によって気液分離されないため、第1貯留部70において包接水和物が生成されると、第1生成・分解部11aに流入するガスの割合が低下し、第1熱交換器11bにおける放熱量が小さくなり、温められなくなってくる。 At step T110, the air conditioner 110D operates in the third heat generation mode. In other words, the controller 90 executes the third heat generation control. In the third heat generation control, the control unit 90 opens the on-off valves V2, V5, V23 and V26, fully opens the proportional valves V21 and V22, and opens the on-off valves V1, V3, V4, V6, V7, V8 and V27. , the proportional valves V24 and V25 and the pressure reducing section 24 are closed (FIG. 18). In the third heat generation mode, the gas stored in the first storage section 70 flows through the second storage passage 36, the 32nd passage 32, and the 38th passage 38 into the first generation/decomposition section 11a. The gas is stored at a high pressure in the first storage section 70, is not decompressed by the decompression section 24, and flows through the 38th flow path 38 into the first generation/decomposition section 11a. The clathrate hydrate produced in the first production/decomposition unit 11a flows into the first storage unit 70, is decomposed and stored, as described in step T106 of the fourth embodiment. In the third heat generation mode, the heat medium stored in the first reservoir 70 and the water stored in the third reservoir 99 are used to generate clathrate hydrate to generate heat. In the third thermal generation mode, as shown in the figure, the heat medium circulates between the first generation/decomposition section 11a and the first storage section 70, and the clathrate hydrate is generated in the first generation/decomposition section 11a. It is generated and stored in the first storage section 70 . Since the heat medium stored in the first storage section 70 is not gas-liquid separated by the second gas-liquid separation section 91, when the clathrate hydrate is generated in the first storage section 70, the first generation/decomposition section 11a As a result, the amount of heat released from the first heat exchanger 11b decreases, and the heat cannot be warmed.

本実施形態の空気調和装置110Dによれば、別個に貯留されたガスと水とを用いて包接水和物を生成することができるため、第4実施形態の空気調和装置110Cと比較して、長時間、貯留された熱媒体を用いて、温熱を生成することができる。そのため、エネルギー消費効率をさらに向上させることができる。 According to the air conditioner 110D of the present embodiment, the clathrate hydrate can be generated using separately stored gas and water, so compared to the air conditioner 110C of the fourth embodiment, , can generate hyperthermia using a heat transfer medium that has been stored for a long period of time. Therefore, energy consumption efficiency can be further improved.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modification of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

・減圧部24は、生成部10から分解部20へ熱媒体が流れる第1主流路30に設けられてもよいし、分解部20から生成部10へ熱媒体が流れる第2主流路40の分解部20と第1気液分離部14との間に設けられてもよい。また、分解部20が減圧部24を備えてもよいし、圧縮部16が減圧部24を備えてもよい。このようにしても、分解部20内の圧力を低減することができ、分解部20における包接水和物の分解を促進することができる。 The decompression section 24 may be provided in the first main flow path 30 through which the heat medium flows from the generation section 10 to the decomposition section 20, or may be provided in the second main flow path 40 through which the heat medium flows from the decomposition section 20 to the generation section 10. It may be provided between the section 20 and the first gas-liquid separation section 14 . Further, the decomposition section 20 may include the decompression section 24 , and the compression section 16 may include the decompression section 24 . Also in this way, the pressure in the decomposition section 20 can be reduced, and the decomposition of the clathrate hydrate in the decomposition section 20 can be promoted.

・上記第2実施形態において、ヒートポンプシステムがスラリーポンプ26を備える例を示したが、第3~第5実施形態のヒートポンプシステムにおいて、スラリーポンプ26を備えてもよい。 - In the above-described second embodiment, an example in which the heat pump system includes the slurry pump 26 was shown, but the slurry pump 26 may be included in the heat pump systems of the third to fifth embodiments.

・上記第2実施形態において、ヒートポンプシステムが脱水部17を備える例を示したが、第3~第5実施形態のヒートポンプシステムにおいて、脱水部17を備えてもよい。 - In the second embodiment, the heat pump system includes the dewatering unit 17, but the heat pump system of the third to fifth embodiments may include the dehydrating unit 17.

・上記第3実施形態のヒートポンプシステム100Bにおいて、圧縮部16Bが2つの吸着部(第1吸着部51、第2吸着部52)を備える例を示したが、吸着部の数は、2つに限定されず、3つ以上でもよいし、1つでもよい。 - In the heat pump system 100B of the third embodiment, an example in which the compression unit 16B includes two adsorption units (the first adsorption unit 51 and the second adsorption unit 52) is shown, but the number of adsorption units is reduced to two. It is not limited, and may be three or more, or may be one.

・上記第3実施形態のヒートポンプシステム100Bにおいて、2つの吸着部(第1吸着部51、第2吸着部52)が交互にガスの吸着と脱着を繰り返し、連続して圧縮されたガスを混合部18に供給する例を示したが、圧縮ガスの供給は、間欠的に行われてもよい。 In the heat pump system 100B of the third embodiment, the two adsorption units (the first adsorption unit 51 and the second adsorption unit 52) alternately repeat adsorption and desorption of gas, and the continuously compressed gas is supplied to the mixing unit. 18 has been shown, the compressed gas may be supplied intermittently.

・上記第3実施形態のヒートポンプシステム100Bにおいて、ガスを高圧で輸送し、吸着部(第1吸着部51、第2吸着部52)に強制的に送るガス輸送装置(ブロワ)を備えてもよい。このようにすると、第1気液分離部14において分離されたガス中に水蒸気が残存する場合にも、吸着速度の低下を抑制することができる。 The heat pump system 100B of the third embodiment may include a gas transport device (blower) that transports gas at high pressure and forcibly sends it to the adsorption units (the first adsorption unit 51 and the second adsorption unit 52). . By doing so, even when water vapor remains in the gas separated in the first gas-liquid separation section 14, it is possible to suppress a decrease in the adsorption speed.

・上記第3実施形態の圧縮部16Bを、第4~第5実施形態のヒートポンプシステムに適用してもよい。 - The compression unit 16B of the third embodiment may be applied to the heat pump systems of the fourth and fifth embodiments.

・上記第4、第5実施形態では、ヒートポンプシステムにおいて、熱媒体を貯留して、貯留された熱媒体を利用して冷熱および温熱を生成する例を示したが、貯留された熱媒体を用いて、冷熱および温熱のいずれか一方を生成する構成にしてもよい。例えば、冷却装置(ヒートシンクなど)、冷凍装置等に適用する場合は、貯留された熱媒体を用いた熱生成を、冷熱のみにしてもよく、例えば、暖房装置(床暖房装置など)、給湯装置、脱水装置、融雪装置、乾燥装置等に適用する場合は、貯留された熱媒体を用いた熱生成を、温熱のみにしてもよい。 - In the above fourth and fifth embodiments, the heat pump system stores the heat medium and uses the stored heat medium to generate cold heat and heat. Therefore, it may be configured to generate either cold heat or hot heat. For example, when applied to a cooling device (heat sink, etc.), a refrigerating device, etc., heat generation using the stored heat medium may be performed only as cold heat. , a dewatering device, a snow melting device, a drying device, etc., the heat generation using the stored heat medium may be only heating.

・上記第4、第5実施形態では、第2貯留部80内の温度制御を行わない例を示したが、第2貯留部80を、温度制御可能な構成にしてもよい。このようにすると、第2貯留部80に貯留された分解物からの包接水和物の生成を適切に抑制することができる。 - In the above-described fourth and fifth embodiments, an example in which the temperature inside the second storage section 80 is not controlled was shown, but the second storage section 80 may be configured to be temperature controllable. In this way, the generation of clathrate hydrate from the decomposition products stored in the second storage part 80 can be suppressed appropriately.

・上記第5実施形態では、第1貯留部70において、第1温度で熱媒体(包接水和物)を貯留し、第2温度で熱媒体(分解物)を貯留する例を示したが、第1温度で熱媒体(包接水和物)を貯留する低温貯留部と、第2温度で熱媒体(分解物)を貯留する高温貯留部と、を別個に備える構成にしてもよい。 In the fifth embodiment, an example was shown in which the heat medium (clathrate hydrate) is stored at the first temperature and the heat medium (decomposition product) is stored at the second temperature in the first storage unit 70. Alternatively, a low-temperature storage section for storing the heat medium (clathrate hydrate) at the first temperature and a high-temperature storage section for storing the heat medium (decomposition product) at the second temperature may be separately provided.

・上記第4、第5実施形態において、第2貯留部80を備えない構成にしてもよい。 - In the above-described fourth and fifth embodiments, the second storage section 80 may be omitted.

・上記第5実施形態において、第2気液分離部91によって分離されたガスを第1貯留部70に戻す例を示したが、第2気液分離部91によって分離されたガスを貯留するガス貯留部を、別個に設けてもよい。空気調和装置110Dにおいて、ガス貯留部を備える場合、第3温熱生成モードでは、ガス貯留部内のガスと、第3貯留部99内の水とを用いて、包接水和物の生成を行う構成するのが好ましい。 - In the fifth embodiment, the example of returning the gas separated by the second gas-liquid separation unit 91 to the first storage unit 70 was shown, but the gas separated by the second gas-liquid separation unit 91 is stored. A reservoir may be provided separately. In the case where the air conditioner 110D is provided with a gas reservoir, in the third thermal generation mode, the gas in the gas reservoir and the water in the third reservoir 99 are used to generate the clathrate hydrate. preferably.

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments and modifications, the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. This invention may be modified and modified without departing from its spirit and scope of the claims, and this invention includes equivalents thereof. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

10…生成部
11a…第1生成・分解部
11b…第1熱交換器
12…放熱部
13a…第2生成・分解部
13b…第2熱交換器
14…第1気液分離部
15…送液ポンプ
16、16B…圧縮部
17…脱水部
18…混合部
20…分解部
21…熱交換器
22…吸熱部
24…減圧部
26…スラリーポンプ
30~38、40~49、92~94、421~442…流路
51…第1吸着部
52…第2吸着部
61、62…熱交換器
70…第1貯留部
80…第2貯留部
90…制御部
91…第2気液分離部
99…第3貯留部
100、100A、100B、100C…ヒートポンプシステム
110、110B、110C、110D…空気調和装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Generation part 11a... 1st generation/decomposition part 11b... 1st heat exchanger 12... Radiation part 13a... 2nd generation/decomposition part 13b... 2nd heat exchanger 14... 1st gas-liquid separation part 15... Liquid sending Pumps 16, 16B Compression section 17 Dehydration section 18 Mixing section 20 Decomposition section 21 Heat exchanger 22 Heat absorption section 24 Decompression section 26 Slurry pump 30-38, 40-49, 92-94, 421- 442... Flow path 51... First adsorption part 52... Second adsorption part 61, 62... Heat exchanger 70... First storage part 80... Second storage part 90... Control part 91... Second gas-liquid separation part 99... Second 3 Storage Units 100, 100A, 100B, 100C... Heat pump system 110, 110B, 110C, 110D... Air conditioner

Claims (10)

熱媒体が包接水和物の分解過程と生成過程とを繰り返すことにより、熱を輸送するヒートポンプシステムであって、
ガスと水との混合液が流入され、包接水和物が生成される生成部と、
包接水和物の分解が行われ、ガスと水との混相である分解物が送出される分解部と、
前記生成部から前記分解部へと前記熱媒体が流れる第1主流路と、
前記分解部から前記生成部へと前記熱媒体が流れる第2主流路と、
前記生成部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体を放熱させる放熱部と、
前記分解部内の前記熱媒体を減圧する減圧部と、
前記分解部内の前記熱媒体と、前記ヒートポンプシステム外の熱源との熱交換により前記熱媒体に吸熱させる吸熱部と、
前記分解部と前記第2主流路を介して接続され、前記分解部から送出される前記分解物を気液分離する第1気液分離部と、
前記第1気液分離部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離された前記ガスを圧縮する圧縮部と、
前記第1気液分離部、前記圧縮部、および前記生成部と前記第2主流路を介して接続され、前記第1気液分離部により分離され前記圧縮部を介さず流入する水と、前記圧縮部により圧縮された前記ガスとを混合して前記混合液を生成し、前記第2主流を介して前記生成部に前記混合液を供給する混合部と、
を備え、
前記第2主流路は、
前記第1気液分離部と前記圧縮部とを接続し、前記第1気液分離部によって分離されたガスが流れる第2流路と、
前記第1気液分離部と前記混合部とを前記圧縮部を介さず接続し、前記第1気液分離部によって分離された水が流れる第3流路と、
を含む、
ヒートポンプシステム。
A heat pump system in which a heat medium transports heat by repeating a decomposition process and a generation process of a clathrate hydrate,
a generation unit into which a mixture of gas and water is flowed to generate a clathrate hydrate;
a decomposition unit in which the clathrate hydrate is decomposed and a decomposition product that is a mixed phase of gas and water is delivered;
a first main flow path through which the heat medium flows from the generation section to the decomposition section;
a second main flow path through which the heat medium flows from the decomposition section to the generation section;
a heat radiating section that dissipates heat from the heat medium by exchanging heat between the heat medium in the generating section and a heat source outside the heat pump system;
a decompression unit that decompresses the heat medium in the decomposition unit;
a heat-absorbing section that causes the heat medium to absorb heat by exchanging heat between the heat medium in the decomposition section and a heat source outside the heat pump system;
a first gas-liquid separation unit connected to the decomposition unit via the second main flow path, and performing gas-liquid separation of the decomposed product delivered from the decomposition unit;
a compression unit connected to the first gas-liquid separation unit via the second main flow path and configured to compress the gas separated by the first gas-liquid separation unit;
water connected to the first gas-liquid separation section, the compression section, and the generation section through the second main flow path, separated by the first gas-liquid separation section and flowing in without passing through the compression section ; a mixing section that mixes the gas compressed by the compression section to generate the liquid mixture and supplies the liquid mixture to the generation section through the second main flow path ;
with
The second main flow path is
a second flow path connecting the first gas-liquid separation section and the compression section, through which the gas separated by the first gas-liquid separation section flows;
a third flow path connecting the first gas-liquid separation section and the mixing section without passing through the compression section, through which water separated by the first gas-liquid separation section flows;
including,
heat pump system.
請求項1に記載のヒートポンプシステムであって、
前記第1主流路に配置され、前記熱媒体を輸送する輸送ポンプを、さらに備える、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to claim 1,
further comprising a transport pump disposed in the first main flow path and transporting the heat medium;
heat pump system.
請求項1または請求項2に記載のヒートポンプシステムであって、
前記第1気液分離部と前記圧縮部との間に配置され、前記第1気液分離部にて分離された前記ガス中の水を吸着する脱水部を、さらに備える、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to claim 1 or claim 2,
Further comprising a dehydration unit disposed between the first gas-liquid separation unit and the compression unit and adsorbing water in the gas separated by the first gas-liquid separation unit,
heat pump system.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムであって、
前記圧縮部は、
温度変化により前記ガスを吸脱着可能な吸着剤を有する吸着部と、
前記吸着部に熱を供給する第2熱媒体が流れる伝熱流路と、を有する、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to any one of claims 1 to 3,
The compressing section is
an adsorption unit having an adsorbent capable of adsorbing and desorbing the gas according to a change in temperature;
a heat transfer channel through which a second heat medium that supplies heat to the adsorption unit flows,
heat pump system.
請求項4に記載のヒートポンプシステムであって、
前記圧縮部は、
複数の前記吸着部と、
前記複数の吸着部のそれぞれに対応された複数の前記伝熱流路と、を有し、
前記ヒートポンプシステムは、
前記複数の吸着部の一部の前記吸着部に前記ガスを吸着させ、同時に他の一部の前記吸着部に前記ガスを脱着させる圧縮制御を実行可能な圧縮制御部を、さらに備える、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to claim 4,
The compressing section is
a plurality of the suction units;
and a plurality of heat transfer channels respectively corresponding to the plurality of adsorption units,
The heat pump system is
Further comprising a compression control unit capable of executing compression control for causing some of the plurality of adsorption units to adsorb the gas and simultaneously desorbing the gas to the other part of the adsorption units,
heat pump system.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムであって、
前記生成部から送出された前記熱媒体を、前記熱媒体の相平衡温度より低い第1温度で貯留可能な低温貯留部と、
前記ヒートポンプシステムにおける冷熱生成を制御する冷熱生成制御部と、
を、さらに備え、
前記冷熱生成制御部は、
前記生成部から送出された前記熱媒体の少なくとも一部を、前記低温貯留部に貯留させ、前記低温貯留部内の前記熱媒体の温度を前記第1温度にする第1貯留制御と、
前記低温貯留部に貯留された前記熱媒体を前記分解部により分解させる第1冷熱生成制御と、
前記生成部から送出された前記熱媒体を前記分解部により分解させる第2冷熱生成制御と、
を実行可能であり、
前記第1冷熱生成制御と前記第2冷熱生成制御とを切替えて実行する、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to any one of claims 1 to 5,
a low-temperature storage section capable of storing the heat medium delivered from the generation section at a first temperature lower than a phase equilibrium temperature of the heat medium;
a cold heat generation control unit that controls cold heat generation in the heat pump system;
furthermore,
The cold heat generation control unit
a first storage control for causing at least part of the heat medium sent from the generation unit to be stored in the low-temperature storage unit and setting the temperature of the heat medium in the low-temperature storage unit to the first temperature;
a first cold heat generation control for causing the decomposition section to decompose the heat medium stored in the low temperature storage section;
a second cold heat generation control for causing the decomposition unit to decompose the heat medium sent from the generation unit;
is executable and
switching between the first cold heat generation control and the second cold heat generation control;
heat pump system.
請求項6に記載のヒートポンプシステムであって、
前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を貯留可能な分解物貯留部を備え、
前記冷熱生成制御部は、
前記第2冷熱生成制御において、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を前記分解物貯留部に貯留させ、
前記第1貯留制御において、前記分解物貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に供給させることが可能である、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to claim 6,
comprising a decomposed product storage unit capable of storing a portion of the heat medium delivered from the decomposition unit;
The cold heat generation control unit
in the second cold heat generation control, part of the heat medium sent from the decomposition unit is stored in the decomposition product storage unit;
In the first storage control, the heat medium stored in the decomposed product storage unit can be supplied to the generation unit.
heat pump system.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムであって、
前記生成部から送出された前記熱媒体を、前記熱媒体の相平衡温度より高い第2温度で貯留可能な高温貯留部と、
前記ヒートポンプシステムにおける温熱生成を制御する温熱生成制御部と、
を、さらに備え、
前記温熱生成制御部は、
前記生成部から送出された前記熱媒体の少なくとも一部を、前記高温貯留部に貯留させ、前記高温貯留部内の前記熱媒体の温度を前記第2温度にする第2貯留制御と、
前記高温貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に流入させ、前記包接水和物を生成させる第1温熱生成制御と、
前記分解部から送出された前記分解物から生成された前記混合液を、前記生成部に供給させて、前記生成部により前記包接水和物を生成させる第2温熱生成制御と、
を実行可能であり、
前記第1温熱生成制御と前記第2温熱生成制御とを切替えて実行する、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to any one of claims 1 to 7,
a high-temperature storage section capable of storing the heat medium delivered from the generation section at a second temperature higher than a phase equilibrium temperature of the heat medium;
a heat generation control unit that controls heat generation in the heat pump system;
furthermore,
The heat generation control unit
a second storage control for storing at least part of the heat medium sent from the generation unit in the high-temperature storage and setting the temperature of the heat medium in the high-temperature storage to the second temperature;
first thermal generation control for causing the heat medium stored in the high-temperature storage section to flow into the generation section to generate the clathrate hydrate;
a second thermal generation control for supplying the mixed liquid generated from the decomposed product delivered from the decomposition unit to the generation unit to generate the clathrate hydrate by the generation unit;
is executable and
switching between the first heat generation control and the second heat generation control;
heat pump system.
請求項8に記載のヒートポンプシステムであって、
前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を貯留可能な分解物貯留部を備え、
前記温熱生成制御部は、
前記第2温熱生成制御において、前記分解部から送出された前記熱媒体の一部を前記分解物貯留部に貯留させ、
前記第2貯留制御において、前記分解物貯留部に貯留された前記熱媒体を、前記生成部に供給させることが可能である、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to claim 8,
comprising a decomposed product storage unit capable of storing a portion of the heat medium delivered from the decomposition unit;
The heat generation control unit
in the second heat generation control, part of the heat medium sent from the decomposition unit is stored in the decomposed product storage unit;
In the second storage control, the heat medium stored in the decomposed product storage unit can be supplied to the generation unit.
heat pump system.
請求項8及び請求項9のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムであって、
前記高温貯留部内の熱媒体を気液分離する第2気液分離部と、
前記第2気液分離部により分離された前記ガスを貯留可能なガス貯留部と、
前記第2気液分離部により分離された水を貯留可能な水貯留部と、
を、さらに備え、
前記制御部は、
前記高温貯留部内の前記熱媒体を、前記第2気液分離部に流入させ、前記第2気液分離部により分離された前記ガスを前記ガス貯留部に貯留させ、前記第2気液分離部により分離された水を前記水貯留部に貯留させる第3貯留制御を、さらに実行可能であり、
前記ガス貯留部から前記生成部へ前記ガスを供給させ、前記水貯留部から前記生成部へ水を供給させ、前記生成部により前記包接水和物を生成させる第3温熱制御を、前記第1温熱制御に替えて実行可能である、
ヒートポンプシステム。
The heat pump system according to any one of claims 8 and 9,
a second gas-liquid separator that separates the heat medium in the high-temperature reservoir from liquid to gas;
a gas storage section capable of storing the gas separated by the second gas-liquid separation section;
a water storage section capable of storing water separated by the second gas-liquid separation section;
furthermore,
The control unit
The heat medium in the high-temperature storage section is caused to flow into the second gas-liquid separation section, the gas separated by the second gas-liquid separation section is stored in the gas storage section, and the second gas-liquid separation section is It is possible to further execute a third storage control for storing the water separated by the water storage unit,
third thermal control for supplying the gas from the gas storage unit to the generation unit, supplying water from the water storage unit to the generation unit, and generating the clathrate hydrate by the generation unit; 1 can be executed instead of thermal control,
heat pump system.
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