JPH05288425A - 化学蓄熱式ヒートポンプ - Google Patents

化学蓄熱式ヒートポンプ

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JPH05288425A
JPH05288425A JP8082592A JP8082592A JPH05288425A JP H05288425 A JPH05288425 A JP H05288425A JP 8082592 A JP8082592 A JP 8082592A JP 8082592 A JP8082592 A JP 8082592A JP H05288425 A JPH05288425 A JP H05288425A
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美智雄 梁取
Masayoshi Hiramatsu
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学蓄熱材の再生時に真空ポンプを駆動し、
再生速度及び再生効率の向上を可能とする。 【構成】 反応材を収納した反応器1と、被反応材を収
納した蒸発器・凝縮器2と、蒸発器・凝縮器2と反応器
1との間にバルブ5を介して接続するバルブ付きパイプ
6とを備え、反応器1と蒸発器・凝縮器2との間にパイ
プ9を接続し、パイプ9に真空ポンプ7とバルブ8とを
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプに係り、
特に化学蓄熱材(反応材)の再生速度及び再生効率を向
上するのに好適な化学蓄熱式ヒートポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の化学蓄熱式ヒートポンプにおいて
は、公知例として特開昭61−125561号公報及び
特開昭62−178857号公報が知られている。特開
昭61−125561号公報は、化学蓄熱式ヒートポン
プの系内に圧縮機を設け、ヒートポンプとしての高昇温
化を図るものであるが、化学蓄熱材を再生する際、真空
ポンプを用いて再生速度、再生効率の向上を行なうもの
ではない。また特開昭62−178857号公報は化学
蓄熱式ヒートポンプに従来の圧縮式ヒートポンプを組合
わせたものであるが、真空ポンプを用いて化学蓄熱材を
再生する構成に関しては、開示されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の化学蓄熱式ヒー
トポンプにあっては、化学蓄熱材の再生速度及び再生効
率の向上について配慮がなされていない問題点があっ
た。
【0004】本発明の目的は、化学蓄熱材の再生時に真
空ポンプを駆動し、再生速度及び再生効率の向上を図る
ことのできる化学蓄熱式ヒートポンプを提供することに
ある。
【0005】本発明の他の目的は、圧縮式ヒートポンプ
を組合わせ、さらに再生速度及び再生効率を高めること
のできる化学蓄熱式ヒートポンプを提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る化学蓄熱式ヒートポンプは、反応材を
収納した反応器と、被反応材を収納した蒸発器・凝縮器
と、蒸発器・凝縮器と反応器との間にバルブを介して接
続するバルブ付きパイプとよりなる化学蓄熱式ヒートポ
ンプにおいて、反応器と蒸発器・凝縮器との間にパイプ
を接続し、パイプに真空ポンプとバルブとを設けた構成
とする。
【0007】そして真空ポンプとバルブとを設けたパイ
プは、バルブ付きパイプのバルブをバイパスして形成さ
れている構成でもよい。
【0008】また反応器及び蒸発器・凝縮器のそれぞれ
は、高温又は低温の熱媒体が流通する熱交換器を収容し
ている構成でもよい。
【0009】さらに反応器は、圧縮機と膨張弁との間に
蒸発性液体を循環させる圧縮式ヒートポンプの2つの熱
交換器のうちのいずれか一方の熱交換器を収容している
構成でもよい。
【0010】そして反応器は、圧縮機と膨張弁との間に
蒸発性液体を循環させる圧縮式ヒートポンプの2つの熱
交換器のうちのいずれか一方の熱交換器を収容し、蒸発
器・凝縮器は、圧縮式ヒートポンプの他方の熱交換器を
収容している構成でもよい。
【0011】また一方の熱交換器及び他方の熱交換器の
それぞれに、別個の熱交換器がバルブを介し並列して接
続されている構成でもよい。
【0012】さらに反応器は、ヒータを具備している構
成でもよい。
【0013】そして真空ポンプに、真空ポンプの排出側
を大気に開放する排出パイプを設け、蒸発器・凝縮器
に、被反応材を補給するバルブ付き補給パイプを設けた
構成でもよい。
【0014】
【作用】本発明によれば、真空ポンプの運転により、反
応器内が減圧され、反応器内の蓄熱材は、その中に含ま
れている被反応材を容易に離脱し、その蒸気は真空ポン
プを介して凝縮器に導入され、再生速度が促進される。
【0015】さらに圧縮式ヒートポンプを組み合わせる
ことにより、反応器は高温度となり、蒸発器・凝縮器の
凝縮器は低温度となるため、再生作用が一層高められ
る。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図1を参照しながら説明
する。図1は、本発明の化学蓄熱式ヒートポンプの一実
施例を示す構成図である。反応材3(生石灰、ゼオライ
ト、シリカゲル等)を収納した反応器1と、被反応材4
(水、エタノール等)を収納した蒸発器・凝縮器2と
は、バルブ5を設けたバルブ付きパイプ6によって図示
のように連結されている。またバルブ付きパイプ6をバ
イパスしてパイプ9が図示のように設けてあり、このパ
イプ9の途中にバルブ8と真空ポンプ7とが設けてあ
る。反応器1内には熱交換器10が、蒸発器・凝縮器2
内には熱交換器11が設けてありこれら熱交換器10、
11内には、温度の高い熱媒体、または温度の低い熱媒
体を流して、反応材3または被反応材4に熱を与えた
り、あるいはそれらより熱を除去したりする。
【0017】次に、本実施例の動作を説明する。
【0018】まず熱交換器10に高温度の熱媒体を流し
て反応材3を加熱して再生する場合について説明する。
この場合、バルブ5は閉じ、バルブ8を開いて真室ポン
プ7を駆動する。また熱交換器11内には低温度の熱媒
体を流し、蒸発器・凝縮器2を凝縮器2として作用させ
る。熱交換器10に高温度の熱媒体を流すと、反応材3
は加熱され、これによって反応材3中に含まれていた被
反応材4は離脱し蒸発する。この蒸発した蒸気は真空ポ
ンプ7に吸引され、パイプ9及びバルブ付きパイプ6を
経由して凝縮器2に導入される。蒸気はここで凝縮熱を
放出して液化する。この凝縮熱は熱交換器11内を流れ
る熱媒体に伝わり、暖房等に有効に利用される。真空ポ
ンプ7の駆動によって反応器1及び凝縮器2の空気が排
出されかつ減圧されるため、反応材3からの被反応材4
の離脱、および凝縮器2内での被反応材4の凝縮は極め
て円滑に行なわれる。
【0019】次に熱交換器11に高温度の熱媒体を流し
て、蒸発器2内の被反応材4を加熱して蒸発し、この蒸
発した蒸気を反応材3と反応させて発熱させる場合につ
いて説明する。この場合バルブ8を閉じ、真空ポンプ7
は停止する。一方バルブ5を開くと、蒸発器2内で発生
した被反応材4の蒸気は、バルブ付きパイプ6を通って
反応器1内に導入され反応材3と反応して発熱する。反
応材3の放出した熱は熱交換器10内を流れる熱媒体に
伝わり、暖房等に有効に利用される。
【0020】また図1の実施例では、反応器1に圧縮式
ヒートポンプ40が熱的に結合されている。圧縮式ヒー
トポンプ40は、圧縮機13、2つの熱交換器12,1
5及び膨張弁14を、図示のようにパイプ17によって
循環ループを構成するように連結し、内部にフロン等の
蒸発性液体を封入したものである。この圧縮式ヒートポ
ンプを順方向に運転すると一方の熱交換器12側が高温
度、他方の熱交換器15側が低温度となり、一方の熱交
換器12周りの反応材3は加熱され、この熱によって反
応材3を再生することができる。これに同期してバルブ
8を開き、真空ポンプ7を駆動することにより、小さな
エネルギで効果的に反応材3の再生を行うことができ
る。また圧縮式ヒートポンプ40を逆方向に運転(この
場合、図示はしていないがバルブを切換えてパイプ17
内の蒸発性液体の流れ方向を変える)すると、一方の熱
交換器12側が低温度、他方の熱交換器15側が高温度
となり、反応材3が発生する熱を、一方の熱交換器12
側から他方の熱交換器15側への輸送して暖房等に利用
することができる。他方の熱交換器15に他の熱交換器
16を熱的に結合して置くことにより、他方の熱交換器
15で発生する熱を別の場所へ輸送して暖房ができる。
圧縮式ヒートポンプ40を順方向に運転して、他方の熱
交換器15が低温度になる時は、他の熱源部の熱を、他
の熱交換器16を介して他方の熱交換器15に補給する
ことができる。
【0021】本発明の他の実施例を図2を参照しながら
説明する。
【0022】図2は他の実施例の構成図である。この実
施例ではバルブ付きパイプ6とは別個に、パイプ9を用
いて反応器1と蒸発器・凝縮器2とを直接連結し、パイ
プ9の途中にバルブ8と真空ポンプ7を設けたものであ
る。また圧縮式ヒートポンプ40の他方の熱交換器15
は蒸発器2に設けてある。圧縮式ヒートポンプ40を順
方向に運転すると、他方の熱交換器15側は低温度、一
方の熱交換器12側は高温度になる。これに同期してバ
ルブ8を開き、真空ポンプ7を駆動すると、反応材3の
再生が極めて容易となる。
【0023】図3は図2の他の実施例の構成図である。
これは他方の熱交換器15と圧縮機13との間に熱交換
器18を設け、圧縮式ヒートポンプ40を運転している
際、熱交換器18を介し他の熱源部の熱をパイプ17を
経由して内部に流れる蒸発性液体に伝えるようにしたも
のである。このようにすると一方の熱交換器12側が一
層高温度になり、反応材3の加熱再生が容易となる。
【0024】図4は図3の他の実施例である。これはパ
イプ17に分岐して、他方の熱交換器15とは別個の熱
交換器22および一方の熱交換器12とは別個の熱交換
器21を、図示のように並列に接続したものである。一
方の熱交換器12側のパイプ17にはバルブ25、他方
の熱交換器15側のパイプ17にはバルブ26、熱交換
器22側のパイプ24にはバルブ20、熱交換器21側
のパイプ23にはバルブ19を設け、バルブの開閉状態
を変えて、動作系路を変えれるように構成してある。す
なわち、バルブ19,20を閉じ、バルブ25,26を
開くと両方の熱交換器12,15が動作し、バルブ2
5,26を閉じ、バルブ19,20を開くと熱交換器2
1,22が動作する。後者の場合、圧縮式ヒートポンプ
40は化学蓄熱式ヒートポンプと熱的に分れて運転され
る。またバルブ20,25を閉じ、バルブ19,26を
開くと、凝縮器2内の熱が熱交換器21を介して外部に
放出される。この場合、圧縮式ヒートポンプを逆方向に
運転すると、熱交換器21側から他方の熱交換器15側
に熱が輸送され、蒸発器2内の被反応材4が加熱され
る。この実施例において、蒸発器・凝縮器2に熱交換器
35を設け、パイプ34,33,32、バルブ30,3
1、ポンプ27を用いて熱交換器28または熱交換器2
9と熱的に結合してある。バルブ30,31を切換える
ことにより、熱交換器28は被反応材4を加熱する受熱
用として用い、熱交換器29は被反応材4の保有する熱
を外部に放熱するのに用いることができる。熱交換器3
5の一部は、凝縮器2内の蒸気空間部に露出するように
設けてあるが、これは凝縮器2内に侵入した被反応材4
の蒸気の凝縮を行ない易くして、反応材3の反応を促進
させるのに有効となる。
【0025】図5は図1の他の実施例である。これはパ
イプ9の一端をバルブ付きパイプ6に連結せず、大気に
開放し、反応材3の再生時に発生する被反応材4の蒸気
を外部に排出するようにしたものである。再生−放熱の
サイクルをくり返すと、徐々に被反応材4は減少してく
るため、新たに設けた補給パイプ38、バルブ39を経
由して被反応材4を補給するようにしてある。この方法
は被反応材4が水等の無害な物質の時に適する。また反
応器1内にはヒータ36が設けてあるが、これはヒータ
36によっても反応材3を加熱再生できるようにしたも
のである。
【0026】図6は他の実施例である。これはバルブ付
きパイプ6、パイプ9の蒸発器・凝縮器2側の一部に熱
交換器37を熱的に結合したものである。反応材3の再
生時には熱交換器37内に低温度の熱帯体を流し、真空
ポンプ7によってパイプ9を経由して凝縮器2側に排出
される被反応材4の蒸気を冷却する。一方反応材3の放
熱時には、熱交換器37内に高温度の熱媒体を流し、バ
ルブ付きパイプ6内を通る被反応材4の蒸気を加熱し、
バルブ5を介して反応器1内に導入する。これらの操作
によって、反応材3の再生速度の向上、および反応時の
反応材3の昇温度の増大をもたらすことができる。
【0027】なお図5で説明した反応器1のヒータは、
図1〜図4および図6の実施例に適用してもよいもので
ある。また図5に示す排出パイプ49を大気に開放し、
被反応材4を補給する補給パイプ38を蒸発器・凝縮器
2に設ける方式は、図1〜図4および図6の実施例に適
用してもよいものである。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、化学蒸熱材の再生速度
が著しく向上し、また圧縮式ヒートポンプとの組合わせ
により、エネルギー効率も向上して実用的な化学蓄熱式
ヒートポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 反応器 2 蒸発器・凝縮器 3 反応材 4 被反応材 7 真空ポンプ 13 圧縮機 14 膨張弁 10,11,12,15,18,21,22,28,2
9,35 熱交換器 40 圧縮式ヒートポンプ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応材を収納した反応器と、被反応材を
    収納した蒸発器・凝縮器と、該蒸発器・凝縮器と前記反
    応器との間にバルブを介して接続するバルブ付きパイプ
    とよりなる化学蓄熱式ヒートポンプにおいて、前記反応
    器と前記蒸発器・凝縮器との間にパイプを接続し、該パ
    イプに真空ポンプとバルブとを設けたことを特徴とする
    化学蓄熱式ヒートポンプ。
  2. 【請求項2】 真空ポンプとバルブとを設けたパイプ
    は、バルブ付きパイプのバルブをバイパスして形成され
    ていることを特徴とする請求項1記載の化学蓄熱式ヒー
    トポンプ。
  3. 【請求項3】 反応器及び蒸発器・凝縮器のそれぞれ
    は、高温又は低温の熱媒体が流通する熱交換器を収容し
    ていることを特徴とする請求項1又は2記載の化学蓄熱
    式ヒートポンプ。
  4. 【請求項4】 反応器は、圧縮機と膨張弁との間に蒸発
    性液体を循環させる圧縮式ヒートポンプの2つの熱交換
    器のうちのいずれか一方の熱交換器を収容していること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の化学蓄
    熱式ヒートポンプ。
  5. 【請求項5】 反応器は、圧縮機と膨張弁との間に蒸発
    性液体を循環させる圧縮式ヒートポンプの2つの熱交換
    器のうちのいずれか一方の熱交換器を収容し、蒸発器・
    凝縮器は、前記圧縮式ヒートポンプの他方の熱交換器を
    収容していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    1項記載の化学蓄熱式ヒートポンプ。
  6. 【請求項6】 一方の熱交換器及び他方の熱交換器のそ
    れぞれに、別個の熱交換器がバルブを介し並列して接続
    されていることを特徴とする請求項5記載の化学蓄熱式
    ヒートポンプ。
  7. 【請求項7】 反応器は、ヒータを具備していることを
    特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の化学蓄熱
    式ヒートポンプ。
  8. 【請求項8】 真空ポンプに、該真空ポンプの排出側を
    大気に開放する排出パイプを設け、蒸発器・凝縮器に、
    被反応材を補給するバルブ付き補給パイプを設けたこと
    を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の化学蓄
    熱式ヒートポンプ。
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