JPH02146473A - 熱駆動型冷暖熱発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷暖房、熱回収等の用途に適した、小型家庭
用から大型のビル用、産業用等にまで適用可能な、熱を
駆動源とする冷暖熱発生装置に係わるものである。

従来の技術 化学反応を利用して冷熱あるいは暖熱を発生する装置に
関しては様々な提案がなされているが、固体物質の開存
する反応系が比較的多い、その基本的な概念図を第２図
に示す、ここで２１は固体あるいは見かけ上固体の反応
物質を収容した反応物質容器であり、熱交換器Ａ２５が
備え付けてある、２２は貯蔵状態では液状となる作動媒
体を収容するための作動媒体容器であり、同様に熱交換
器２６が備え付けられている。これら両容器２１．２２
は開閉弁２３を介して作動媒体が気体状で移動するため
の作動媒体通路２４で連通されている。

この場合の動作について簡単に説明すると、作動媒体が
分離して液状で作動媒体容器２２に貯蔵されている時、
開閉弁２３を開放すると、作動媒体は作動媒体通路２４
を通って反応物質容器２１に移動しつつ反応を開始する
。そのとき、反応物質容器２１側では反応に伴う発熱分
の暖熱を熱交換器２５で回収することができ、一方作動
媒体容器２２側では、作動媒体の蒸発が徐々に活発にな
っていくため、その蒸発潜熱分の冷熱を熱交換器２６で
回収することができる。目的に応じてどちらかの熱く冷
＠）を選べる。このとき、反応率には限りがあるためほ
どなく反応は終了し、熱回収もできなくなる。よって、
反応物質の再生が必要となる。再生時には熱交換器Ａ２
５（別の熱交換器でもよい）をもちいて反応物質容器２
１内の反応物質を加熱する。そうすると作動媒体の脱ｇ
反能が進行し、作動媒体は気体状で作動媒体通路２４を
通って、作動媒体容器２２内に移動する。ここでこの容
器２２を熱交換器２６等で冷却することにより、作動媒
体は同容器２２内に液状で貯っていくことになり再生が
可能となる。

しかしながら、この方法だと連続的に発生熱を利用する
ことが不可能であるため、通常は第２図に示すような装
置を二組以上用意し、交互に熱利用と再生を繰り返し、
見かけ上連続使用が可能となるよう工夫されている。こ
のような例として、たとえば特開昭６０−３６８５２、
特開昭６３４６３５６等がある。

発明が解決しようとする課題 このような反応系を用いて熱利用機器を構成する場合、
基本単位が原理的に間欠式のａ器となってしまうため、
上記のように二組以上の基本単位の組合せを用意して、
見かけ上連続運転が可能のように構成される（部分的な
構成要素はそれぞれの基本単位に共通に使用することも
可能であるが）。このことは機器の大型化を招く重大な
要因となると同時に、機器価格の上昇を招く大きな要因
ともなってしまう、という課題が残されていた。

また、従来の冷暖房機は、冷媒にフロンを用いた蒸気圧
縮式が主として用いられているが、この方式だと、寒冷
地での暖房には十分適応できていないと言える。これは
外気温度が非常に低いときにはヒートポンプの能力が低
下してしまうためであった。その対応策として、燃焼を
利用した暖房機と、蒸気圧縮式の冷房専用機とを単に合
体した冷暖房機の出現を見たが、これも機器の価格、操
作性等に少なからず課題を残していた。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、作動媒体を吸収保
持する吸収部と、加熱手段を用いて前記作動媒体を脱１
発生させる発生部とを有する吸収発生器を、前記作動媒
体と可逆的に反応する物質を備え中心軸の周りに回転可
能なロータで構成し、前記吸収発生器と、前記吸収発生
器から発生した気体状の前記作動媒体を凝縮させる凝縮
器と、凝縮した前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前
記凝縮器と前記蒸発器との間に設けた減圧手段とを結合
して密閉系の作動媒体回路と成し、前記吸収発生器と前
記凝縮器と前記蒸発器は、それぞれ外界と熱交換可能に
構成したことを特徴とする。

上記構成において作動媒体との可逆的反応とは、吸着、
吸収の内から選ばれたものとしたり、冷房用途には蒸発
器での作動媒体の蒸発熱を、暖房用途には凝縮器での作
動媒体の凝縮熱と、吸収発生器での作動媒体の吸収反応
に伴う反応熱と、加熱手段を動作することによる発熱の
三種の熱の内、一種以上を合わせて、あるいは前記加熱
手段の発熱分だけのどちらかを、外界の状況に応じて這
択可能とすると好適である。

作用 次に本発明による作用について述べる。

本発明の最も重要な部分は、ロータ形状で構成される吸
収発生器にある。吸収発生器内の作動媒体回路を構成す
る空間は外界とは隔雛されている密閉系であると同時に
、作動媒体と可逆的に反応可能な反応物質が備えられて
いる。そしてそのロータはゆっくりと中心軸の周りを回
転するうちに、加熱手段によって加熱され高温となる発
生部と、他の手段で外界と熱交換され中温となる吸収部
とを順番に繰り返し通過する（言い替えれば、順次発生
部と吸収部とに切り替わる）、そして高温部においては
、加熱による脱離（吸熱）反応で、作動媒体は気体状で
作動媒体通路に追いやられる（作動媒体が発生する）０
発生した作動媒体は凝縮器において外界と熱交換（冷却
される）し、凝縮液化する。液体状になった作動媒体は
、次に減圧手段を通過して蒸発器に移動し、そこで外界
から熱を奪いながら（外界を冷却しながら）蒸発しつつ
吸収発生器の中温部の部分で、冷却されつつ反応物質と
吸収反応し、内部に固定され、１サイクルを循環したこ
とになる。この後作動媒体はロータの回転により再度高
温部に移動し、上記のサイクルを繰り返すことになる。

故に、蒸発器で冷熱を取り出すことが可能となり、凝縮
器及び吸収発生器の中温部（吸収反応部）で暖熱を取り
出すことが可能となり、また、加熱手段の熱を暖熱とし
て利用することも可能となるような熱駆動型冷暖熱発生
装置が構築できることになり、簡単な構成で、連続的に
目的に応じて冷暖熱を利用することが可能となるもので
ある。

実施例 本発明の一実施例のにおける熱駆動型冷暖熱発生装置の
概念図を第１図に示す、１は吸収発生器であり、外界と
隔離した密閏系の作動媒体回路を構成する空間には、作
動媒体と可逆的に反応可能な物質を保持している。この
ときの反応系としては、吸着、吸収反応を利用するのが
長期的信頼性等の面で有利であるが、吸収の場合には、
吸収液を固体表面上に固定して見かけ上置体として扱え
る様にしておく必要がある。よって、ここに保持される
反応物質としては、吸着剤あるいは吸収剤が用いられる
。また、それに対する作動媒体としては、水、水とアル
コール系物質等との混合物、フロン系物質等、目的とす
る用途、温度条件、系の圧力条件等に応じて選択するこ
とができる。そして吸収発生器１の全体は円筒形状のロ
ータであり、中心軸１ａの周りを比較的ゆっくりとした
速度で回転する。このときロータの一部は加熱手段６に
よって空気を介して加熱されるが、加熱空気の通過面積
はロータを投影した円の面積のほぼ１／３としである。

加熱手段６はここでは電気ヒータを用いているが、これ
に限ることなく例えば、ガス、石油等の燃焼器、太陽熱
、他の装置の廃熱などの中から選択可能である。２は凝
縮器、３は蒸発器であり、それぞれ空気と熱交換可能に
構成されている。７．８はそれぞれ熱交換用の第１、第
２送風機であり、第１送風＠７はここでは吸収発生器１
．Ｗ縮器２に共通に利用できるよう構成しているが、別
々に複数個の送風機を設置することも当然可能である。

４は弁、絞り装置等で構成される減圧手段であり、５は
それぞれの要素を結合して作動媒体回路を構成する作動
媒体通路である。また、図中の矢印は作動媒体の流れを
示し、白抜き矢印は熱交換用の空気の流れを示している
。

なお本実施例は、本発明を冷暖房機に適用したときのも
のであり、境界線を介してＡ側、Ｂ側を任意に室内、室
外側に設定可能に構成している。

次に本実施例の動作について述べる。

加熱手段６によって加熱された吸収発生器１中で作動媒
体を吸収保持した状態の反応物質は、吸熱しながら作動
媒体を脱離し始める。そして脱離した気体状の作動媒体
は、作動媒体通路５を通って凝縮器２へ移動し、その内
部で第１送風Ｉ幾７によって送られる空気で冷却され凝
縮する。その後減圧手段４を通過して蒸発器３に移動し
、その内部で第２送風機８によって送られる空気中の熱
を吸収しながらく空気を冷却しながら）蒸発し、気体状
となって作動媒体通路５を通過し、吸収発生器１の吸収
部で反応物質と反応し吸収される。このとき発生する反
応熱は、第１送風１Ｊ１７からの空気で冷却される。こ
のように作動媒体を吸収保持した反応物質が存在するロ
ータの一部分は、ロータが回転しているため、しばらく
の時間が経過した後には、再度加熱手段６によって加熱
される位置となるため、上記のサイクルが連続的に繰り
返されることになる。

このような機構で冷暖熱を発生する装置を冷暖房機に適
用したときについて次に簡単に述べると、まず冷房の場
合には、第１図におけるＡ側を室外側とし、Ｂ側を室内
側とすることにより、蒸発器３で発生する冷熱で室内を
冷房することができる。

このとき発生する暖熱は加熱手段６からのものも含めて
すべて室外側に放出する。

次に暖房時についてであるが、この場合には、Ａ側が室
内側となり、Ｂ側が室外側となる。そして外気の条件で
二つのモードに分けることができる。一つは外気温度が
それほど低くない場合についてであり、その場合には、
冷房の時と同様に作動媒体回路を動作させ、蒸発器３で
低温の外気から熱を回収し吸収発生器１の吸収部で放出
させるとともに、加熱手段６の熱をも、吸収発生器１の
放散ロス部分および凝縮器２での発熱分として回収して
、それらを総計して頂層用として利用している。もう一
つのモードとしては、外気温度が非常に低い場合におい
てであるが、この場合には蒸発器３で外気から熱を回収
することは非常に困難となる。よって、回路は動作させ
ずに、加熱手段６の熱だけで暖房するようにする。この
方法であると、どんなに外気温度が低い状態においてで
も暖房が可能となる。このようにして、広い範囲の外気
温度に対して適用可能な冷暖房装置を構成することがで
きる。

本実施例においては空気で熱交換し、その空気で直接冷
暖房を行なう冷暖房装置に関して記述してきたが、本発
明が上記実施例に限定されないのは当然であり、例えば
、水等の媒体を介して間接的に熱交換して、利用場所に
供給する方法等も可能であり、この場合には、装置が比
較的大型の用途に対して適している。また、加熱手段に
他の装置の廃熱を用いた場合には、例えば、廃熱回収利
用の冷凍機としての利用も可能となる。

発明の効果 本発明によれば、次のような効果を奏することができる
。

ａ、固体（見かけ上の固体も含めて）の反応物質を用い
て、一つの基本単位回路で連続熱発生が可能な熱駆動型
冷暖熱発生装置の提供が可能となり、従来装置に比較し
て、構成の簡素化、装置の小型化、低価格化が可能とな
った。

ｂ、広い温度範囲の外気条件に適用可能な、冷暖房装置
の提供が可能となった。

等の格別の効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における熱駆動型冷暖熱発生
装置の概念図、第２図は従来例の概念図である。 １・・・吸収発生器、２・・・凝縮器、３・・・蒸発器
、４・・・減圧手段、５・・・作動媒体通路、６・・・
加熱手段。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第　１　図 １−一一〇ｇ収１≧５り＝盛 ２−：蛙　鴨　酪 ３−一−工　発　ｎ ４−・・減圧、！Ｐθ ５−　　作　動　婦　捧　ｊ　路 ６−−カｔ：ＩＦ＋−１？

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）作動媒体を吸収保持する吸収部と、加熱手段を用
   いて前記作動媒体を脱離発生させる発生部とを有する吸
   収発生器を、前記作動媒体と可逆的に反応する物質を備
   え中心軸の周りに回転可能なロータで構成し、前記吸収
   発生器と、前記吸収発生器から発生した気体状の前記作
   動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮した前記作動媒体を
   蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に
   設けた減圧手段とを結合して密閉系の作動媒体回路と成
   し、前記吸収発生器と前記凝縮器と前記蒸発器は、それ
   ぞれ外界と熱交換可能に構成したことを特徴とする熱駆
   動型冷暖熱発生装置。
2. （２）作動媒体との可逆的反応とは、吸着、吸収の内か
   ら選ばれたものである請求項１記載の熱駆動型冷暖熱発
   生装置。
3. （３）冷房用途には蒸発器での作動媒体の蒸発熱を、暖
   房用途には凝縮器での作動媒体の凝縮熱と、吸収発生器
   での作動媒体の吸収反応に伴う反応熱と、加熱手段を動
   作することによる発熱の三種の熱の内、二種以上を合わ
   せて、あるいは前記加熱手段の発熱分だけのどちらかを
   、外界の状況に応じて選択可能とした請求項１記載の熱
   駆動型冷暖熱発生装置を利用した冷暖房装置。