JPH076706B2

JPH076706B2 - 固体吸着材ヒ−トポンプシステム

Info

Publication number: JPH076706B2
Application number: JP61502585A
Authority: JP
Inventors: シエルタン，サミユアル、ヴイ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: DE3675883D1; AU5813186A; EP0221161A4; KR950014532B1; AU594682B2; JPS63500203A; WO1986006821A1; KR880700222A; EP0221161B1; EP0221161A1; US4610148A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ技術分野本発明は、一般にヒートポンプ、ことに床加熱及び冷却
に応答してヒートポンプループを駆動するのに固体吸着
材の床を使うヒートポンプに関する。

II背景技術冷媒を吸着し放散するのに固体吸着材を使う熱駆動ヒー
トポンプは当業界にはよく知られている。これ等の固体
吸着材床は、吸着材の温度の変化に応答して冷媒蒸気を
吸着し放散する現象を示す。このような固体吸着材の一
般的な１例にはゼオライトとして一般に知られている分
子ふるいがある。この現象を示す他の材料にはシリカゲ
ル、及び活性炭がある。気化することのできる液体の多
くを冷媒として使うことができる。水は一般にゼオライ
トに対し冷媒として使われる。

このような床は加熱したときは冷媒蒸気を放散し冷却し
たときは冷媒蒸気を吸着するから、これ等の床は、所望
の空間を加熱し又は冷却するようにヒートポンプループ
内に冷媒を駆動するのに使うことができる。ヒートポン
プループでは、冷媒は床を加熱すると床から放散され冷
媒を床から凝縮器に押し進め蒸気を凝縮する。この凝縮
した冷媒は次いで膨脹弁を経て膨脹させ蒸発器に進め
る。この蒸発器で冷媒はふたたび気化する。床を冷却す
るときは、凝縮器からの冷媒蒸気は床に吸着されサイク
ルを完了する。床は冷媒を同時に吸着し放散することは
できないから、２個の個体吸着材床を使い一方を加熱す
る間に他方を冷却する。加熱及び冷却のステツプは、サ
イクル中に所望の温度限度に床を加熱し又冷却したとき
に逆にする。

固体吸着材の床を加熱し又冷却するのに若干の互いに異
なる構造が提供されている。一般的な１方法では熱伝達
流体を使いこの流体と各固体吸着材床との間に熱交換装
置を設けて、この熱交換装置を経て熱伝達流体を循環さ
せる際にこの熱伝達流体及び床の間で熱交換を生じさせ
る。熱伝達流体は又、外部冷却熱交換器に送られこの流
体を冷却し、外部加熱器に送られこの流体を加熱する。
熱伝達ループは互いに異なる２通りの方法で作動する。
一方の方法では加熱器により加熱された熱伝達流体の一
部を加熱しようとする床を経て循環させ次いで再加熱の
ために加熱器に直接もどすと共に、冷却熱交換器により
冷却された他の熱伝達流体部分を冷却しようとする床を
経て循環させ次いで冷却熱交換器に直接もどす。他の方
法では、加熱された熱伝達流体を加熱器から加熱される
床を経て次いで冷却熱交換器に経て循環させ熱伝達流体
の冷却を終わり次いで冷却される床を経て最後に加熱器
にもどし熱伝達流体の加熱を終わる。このような構造は
ジエイ・ブービン（J.Bouvin）等を発明者とする1980年
１月15日付米国特許第4,183,227号明細書に例示してあ
る。

これ等の従来の装置はどれも、各床を床全体がサイクル
ステツプの最終温度限度に達するまで単に加熱し又は冷
却することを除いて何等特定の作動法を暗示していな
い。良好な実際技術では、熱伝達流体及び床の間の平均
熱伝達率をできるだけ高い値に保つことを暗示してい
る。このことは、流体及び床が相互に熱伝達関係にある
間に流体及び床の間でつねに熱を伝達しなければならな
いことを暗示する。従つて床の長手方向の温度こう配を
避けるようにしてある。この基準を使うと、加熱成績係
数（COP）は１ないし1.5の程度であるが、冷却COPは0.1
ないし1.5の程度である。この作用に基づくシステム性
能は機械式圧縮機ヒートポンプシステムとは経済的に競
合することはできない。

IIII発明の要約従来の技術に伴うこれ等の又その他の問題及び欠点は、
本発明により固体吸着材熱駆動ヒートポンプシステム
を、その成績係数（COP）を従来の作動法により著しく
高めて機械式圧縮機ヒートポンプシステムと経済的に競
合するように作動する方法を提供することによつて除く
ことができる。本発明方法は、固体吸着材床の縦方向に
温度こう配を生成し床内にその軸線方向に動く熱波を生
成するようにする点で良好な実際技術とは異なる作動を
する。はぼ全部の熱が床の全長に沿うのでなくて波面で
伝わるのがよい。この基準を使うと、2.5ないし3.0の程
度の加熱成績係数（COP）と1.5ないし2.0の程度の冷却C
OPとが得られる。

作動中に固体吸着材床の一方は冷却するが他方の床は加
熱して、加熱及び冷却のサイクルステツプを逆にして両
方の床をサイクル中に加熱し次いで冷却するようにす
る。熱交換装置は、各床に協働し熱伝達流体を単一のパ
スで固体吸着材床を経て大体軸線方向に移動させること
のできる熱交換器を備えている。冷却熱交換器は各床熱
交換器の一端部の間に連結してあるが、加熱器は各床熱
交換器の他端部の間に連結してある。可逆ポンプ作用手
段により熱伝達流体を循環路内で各方向に循環させる。
すなわち熱伝達流体は加熱器から床熱交換器の一方を経
てこの床を加熱すると共に熱伝達流体を冷却するよう
に、次いで冷却熱交換器を経て熱伝達流体をさらに冷却
するように、次いで他方の床熱交換器を経てこの床を冷
却すると共に熱伝達流体を加熱するようにつねに連続的
に流れ、最後に加熱器にもどり初期温度にもどるように
加熱する。このサイクルは両方の床で本システムに対し
選定した高い方及び低い方の作動温度の間で生ずる。熱
伝達流体流量割合と床熱交換器構造とは、各床に熱波を
生成するように選定する。加熱器は熱伝達流体を高い方
の作動温度に加熱するが、冷却熱交換器は熱伝達流体を
低い方の作動温度に冷却する。高温の熱伝達流体が冷た
い方の床熱交換器を通過する際に、この流体はその床出
口端に達するかなり前に床温度に冷却され、流出熱伝達
流体が初めの冷たい床温度になるようにする。熱波が床
の縦方向に移動する際に、床から出る熱伝達流体の温度
は、この熱波が床の出口端に達するまで初めの冷たい床
温度のままになつている。次いで冷却熱交換器によりす
でに冷却された熱伝達流体を本システムの低い方の作動
温度に冷却する。冷たい熱伝達流体が熱い方の床熱交換
器を通過する際に、この流体はこれが床の出口端に達す
るかなり前に床温度に加熱され、流出する熱伝達流体が
初めの熱い床温度になるようにする。熱波が床の縦方向
に移動する際に、床から出る熱伝達流体の温度は、熱波
が床の出口端に達するまで初めの熱い床温度のままにな
つている。次いで加熱器は熱伝達流体を再循環のために
ふたたび加熱して高い方の作動温度にもどす。熱波が床
の出口端に達すると、熱伝達流体の流れは逆になり加熱
された床を冷却し又冷却された床を加熱する。

熱波を得るには長手に沿う所望の床差動温度に床長さよ
り短い距離内で達することが必要である。波長はできる
だけ短くするのがよい。波長に対するキー相関パラメー
タは１＋床／流体熱コンダクタンス比で割つた流体ペク
レ数であると定めてある。さらに熱波はこの波長パラメ
ータが１より大きいが床ビオ数より小さいときに生ずる
ことが分つた。最も短い熱波長を生ずることの波長パラ
メータの最適値は床ビオ数の平方根であることが分つ
た。

IV図面の簡単な説明第１図は本発明システムを例示した配置図である。

第２図は固体吸着材動作サイクルを示す線図である。

第３図は熱波長を示す線図である。

第4A図ないし第4D図は第１図のシステムの作動中の温度
プロフイルである。

第５図は波長対キー相関波長パラメータの線図である。

第６図は最高許容キー相関波長パラメータ対ビオ数の線
図である。

Ｖ実施例の詳細な説明第１図に示すように本発明を実施するシステムはヒート
ポンプループ10及び熱伝達ループ11を備えている。ヒー
トポンプループ10は、１対の固体吸着材床12,14と、両
方の床12,14に冷媒蒸気を各床12,14から凝縮器内部にだ
け流すことのできる逆止め弁16を経て並列に連結した凝
縮器15と、両方の床12,14に冷媒蒸気を蒸発器内部から
各床12,14にだけ流すことのできる逆止め弁19を経て連
結した蒸発器18と、凝縮器15及び蒸発器18を互いに連結
し冷媒を凝縮器15から蒸発器18に流すことのできる膨脹
弁20とを備えている。床12,14の一方を加熱する間に他
方の床を冷却して、加熱される床から放散される冷媒蒸
気が凝縮器15に流れると共に蒸発器18からの冷媒蒸気が
冷却される床に流れるこの床内に吸着されるようにす
る。

熱伝達ループ11は、それぞれ床12,14に協働する１対の
床熱交換器21,22を備え熱伝達流体を各床12,14と熱交換
関係にする。加熱器24は各熱交換器21,22を各床12,14の
一端部の間に連結するが、冷却熱交換器25は各熱交換器
21,22を各床12,14の他端部の間に連結する。熱伝達流体
を熱伝達ループのまわりに各方向に送るように１個又は
複数個のポンプ26を設けてある。調整バイパス弁28は、
床熱交換器21及び冷却熱交換器25の間のループ11内の共
通点に、加熱器24及び床熱交換器22の間の共通点を連結
する。同様な調整バイパス弁29は、床熱交換器22及び冷
却熱交換器25の間のループ11内の共通点に加熱器24及び
床熱交換器21間の共通点を連結する。ポンプ26及び弁2
8,29を作動するように制御器30を設けてある。制御器30
は各床12,14の互いに対向する端部に温度ピツクアツプ
を備え熱伝達流体の流体温度をその各床から出る際に監
視するようにしてある。詳しく後述するように制御器30
は流出流体温度に対応してポンプ26及び弁28,29を制御
し熱伝達ループ11内の熱伝達流体の流れを逆にし又床1
2,14の一方をバイパスする熱伝達流体の量を制御する。

各床12,14に使う固体吸着材は、冷媒蒸気を吸着し放散
する任意のこのような材料でよい。一般的に使われる１
つの材料には天然又は合成のゼオライト又は分子ふるい
があり前記した例で使われる。本システムに利用できる
圧力及び温度の範囲にわたつて蒸発する任意の液体が冷
媒として使われる。適宜の液体は、水であり、前記した
例で冷媒として使われる。前記した特定の固体吸着材及
び冷媒はしかし限定するものではない。

第２図はユニオン・カーバイド（Union Carbide）社か
ら商品名『分子ふるい5A型』として工業的に利用できる
ゼオライトの水吸着特性を示す線図である。その他のゼ
オライトは同様な特性を持つ。第２図に示した含有（ロ
ーデイング）曲線はゼオライト100 1b当たりの吸着され
る水蒸気の1b数によつて表わしてある。約100゜Fの凝縮
温度と約40゜Fの蒸発温度とを使うと、ゼオライトを約10
0゜Fに冷却したときにゼオライト100 1b当たり約18 1bの
水蒸気を吸収し又ゼオライトを約600゜Fに加熱したとき
に蒸気をゼオライト100 1b当たり約2 1bの水蒸気まで放
散する。これ等の温度は前記したシステム作動例に対し
選定するが限定するものではない。各吸着床12,14の作
動サイクルを第２図の含有曲線に重ねた。床を蒸発器圧
力で約550゜Fから100゜Fに冷却すると、水蒸気含量は約1.
5 1bから約17.5 1bに増す。床を凝縮器圧力に達するま
で断熱的に加圧するときは、水蒸気含量は初めに約18.5
1bに増す。床を凝縮器圧力で約150゜Fから500゜Fに加熱
すると、水蒸気含量は約18.5 1bから約2.5 1bに低下す
る。床を蒸発器圧力に達するまで断熱的に減圧すると、
水蒸気含量は約1.5 1bに低下する。次いでサイクルを反
復する。すなわち各床は冷却されて一定の蒸発器圧力及
び温度で水蒸気を吸着し、次いで凝縮器圧力に加圧さ
れ、次いで加熱され一定の凝縮器圧力及び温度で水蒸気
を放散し、最後に蒸発器圧力に減圧される。

熱は、加熱器24により熱伝達流体に伝達され、冷却熱交
換器25により熱伝達流体から低い成績係数で伝達する。
又熱は凝縮器15及び蒸発器18により高い成績係数で伝達
する。従つて加熱器24及び熱交換器25により伝達する熱
を最小にし又凝縮器15及び蒸発器18により伝達する熱を
最高にすると、本システムの全COPを最高にするのに役
立つ。本発明による寸法によつて、冷却熱交換器25に前
後の温度降下と加熱器24の前後の温度上昇とを最少にす
るが、なお各床を本システムを作動するのに必要な高い
方及び低い方の温度の間で循環させることができる。

前記したように床12,14に一方が加熱される間に他方の
床は冷却される。一方の床を加熱し他方の床を冷却した
後、流体の流れを逆にして加熱された床を冷却し冷却さ
れた床を加熱する。各床は、凝縮器圧力で所望の高い方
の作動温度に加熱され又蒸発器圧力で所望の低い方の作
動温度に冷却する。後述する所から明らかなように流体
の流れを逆にすると熱い床を蒸発器圧力に初めに断熱的
に減圧し冷たい床を凝縮器圧力に断熱的に加熱する。こ
のようにして熱い床の温度がこの初期の減圧中に中間の
高い方の温度に低下するが冷たい床の温度はこの初期の
加圧中に中間の低い方の温度に上昇する。すなわち第２
図に例示した例では凝縮器圧力における600゜Fの高い方
の温度は蒸発器圧力における約550゜Fの中間の高い方の
温度に下がるが、サイクルを逆にしたときに蒸発器圧力
における100゜Fの低い方の温度は凝縮器圧力における約1
50゜Fの中間の低い方の温度に上昇する。

前記した所から明らかなように加熱される床に入る流体
の温度は所望の高い方の作動温度に少くとも等しい値で
なければならなくて又冷却する床に入る流体の温度は所
望の低い方の作動温度に少くとも等しいだけ低くなけれ
ばならない。本発明方法では、加熱される床から冷却熱
交換器25に入る流体の温度を中間の低い方の温度に保つ
ことにより冷却熱交換器25の前後の最少温度降下を保持
すると共に、冷却される床から加熱器24に入る流体の温
度を中間の高い方の温度に保つことにより加熱器24の前
後の最少温度上昇を保持する。

加熱される床から出る熱伝達流体の温度を中間の低い方
の温度に保ち冷却される床から出る熱伝達流体の温度を
中間の高い方の温度に保つには、各床内にこの床を加熱
又は冷却する際にこの床の縦方向に移動する熱波を生成
する。加熱される床内の熱波はこの床を横切り高い方の
温度から中間の低い方の温度までの差動温度を持つが、
冷却される床内の熱波はこの床を横切り低い方の温度か
ら中間の高い方の温度までの差動温度を持つ。こん場
合、床12又は床14が床の長手方向に大きい差動温度を持
つことができなければならないのはもちろんである。

各床12,14の長手方向に移動する熱波を生ずるには、熱
伝達流体を各床12,14に熱交換関係にする熱交換器21,22
により熱伝達流体を単一の方向に床の長手に沿つて移動
させる。熱交換器21,22は、熱伝達流体が流通し固体吸
着材を流体及び吸着材の間に熱を伝えるようにハウジン
グ殻によりまわりに保持した１本又は複数本の管により
構成してある。

床から出る熱伝達流体の温度を所望の温度に保つには、
この温度がこの所望の温度に対して規定量だけ以上に上
昇し又は以下に降下し始めるときに加熱又は冷却のステ
ツを逆にすることが必要である。任意の持続時間のサイ
クル時間を得るには、熱波が床の長さより短い波長を持
たなければならないのは明らかである。後述する所から
明らかなように床の各端部の若干の部分は有効には利用
されない。これ等の利用されない床部分は、熱波長を最
小にするときは最小になる。第３図は、無次元流体温度
Tf＝0.9の点とTf＝0.1の点との間の軸線方向の床距離で
あるとして使う熱波長twを示す。この場合、 tb＝選定した軸線方向位置における床温度 ti＝サイクルの始動時における初期床温度 to＝床に入る流体温度作動本発明システムの全作動サイクルは４つの各別の過程ス
テツプすなわちステツプＡないしＤに分けることができ
る。ステツプＡは、一方の床を加熱すると共に他方の床
を冷却する加熱／冷却ステツプである。ステツプＢは、
ステツプＡに次いで、熱い床を蒸発器圧力に減圧すると
共に冷たい床を凝縮器圧力に加圧する加圧／減圧ステツ
プである。ステツプＣは、ステツプＢに続き、ステツプ
Ａで加熱された床が冷却されステツプＡで冷却された床
が加熱される点でステツプＡの逆である。ステツプＡ
は、ステツプＣに続き、ステツプＢで加圧された床が蒸
発器圧力まで減圧されステツプＢで減圧された床が凝縮
器圧力までふたたび加圧されるのでステツプＢの逆であ
る。これ等のステツプにより高い方及び低い方の所望の
作動温度の間でサイクルを反復することができる。又こ
の作動サイクルを実施する駆動力は、熱伝達流体を加熱
し又冷却しそしてその循環を制御することだけで生ずる
のは明らかである。

作動サイクルの次の説明で冷媒は水であるが、床12,14
は第２図の例で述べたゼオライトから作る。異なる固体
吸着材を使い又異なる冷媒を使つても同様な作動サイク
ルが得られるのは明らかである。便宜上作動サイクルの
次の例では、床を間で循環させる100゜Fの低い方の温度
及び600゜Fの高い方の温度を使う。しかし異なる温度範
囲を全く同様に容易に使うことができるのはもちろんで
ある。作動サイクルの開始時に床の一方を加熱し他方の
床を冷却するから、床12を初めに冷たくて凝縮器圧力に
あるものとして選定すると共に床14を初めに熱くして蒸
発器圧力にあるものとして選定する。又簡単化のために
本システムを定常状態の条件に達するのに十分なだけ作
動した後のサイクルについて述べる。

ステツプＡでは床12は加熱するが床14は冷却するように
してある。ポンプ26を作動し熱伝達流体を熱伝達ループ
11内で第１図の時計回りに押し進めて、この熱伝達流体
が加熱器24から床12を経て、次いで冷却熱交換器25を経
て、次いで床14を経て流れ最後に加熱器24にもどるよう
にする。加熱器24は熱伝達流体を本システムに対する高
い方の作動温度につねに加熱する。特定の例ではこの温
度は600゜Fである。冷却熱交換器25は熱伝達流体を本シ
ステムを作動しようとする低い方の温度につねに冷却す
る。この例ではこの低い方の温度は100゜Fである。

第4A−１図は作動サイクルのステツプＡ中で冷たい床12
内の温度プロフイルを示し、第4A−２図は熱い床14内の
温度プロフイルを示す。サイクルの開始時の温度プロフ
イルは第4A−１図及び第4A−２図で実線で示してある
が、サイクルの終了時の床の温度プロフイルはこれ等の
図で破線で示してある。前記したようにサイクルの開始
時の温度プロフイルは、本システムが定常状態の条件を
達するまで作動していることを仮定する。床の長手に沿
う温度プロフイルは熱波が床内に前回のサイクルから残
されるように変化するものである。熱波は、前回のサイ
クルで床の前回の加熱又は冷却の間に熱伝達流体が流出
する特定の床の端部に位置する。この例では熱波はステ
ツプＡの開始時に第１図及び第4A図に示すように両方の
床12,14の左端部に位置する。熱伝達流体は、過程ステ
ツプの開始時に熱波の位置する端部から床内に流入する
のがよい。すなわち熱伝達流体はステツプＡ中に両方の
床12,14の左端部に流入する。

ポンプ26が熱伝達流体を加熱器24から床12内の熱交換器
21を経て押し進めると、第１図に示した床12の左端部に
入る熱い熱伝達流体は床12をその左端部から600゜Fまで
加熱し始める。後述する所から明らかなようにシステム
作動パラメータは、床12を流通する熱伝達流体が熱伝達
流体の床の反対側端部に達するかなり前に約150゜Fの初
期床温度に冷却されるように選定する。約150゜Fの冷却
された熱伝達流体は次いで熱伝達コイルすなわち熱交換
器25を経て流れる。熱交換器25で熱伝達流体は約100゜F
の低い方の作動温度に冷却される。この冷たい熱伝達流
体は第１図に示した熱交換器22を経て床14の左端部に入
り床14をその左端部から約100゜Fまで冷却し始める。シ
ステム作動パラメータは、床14を流通する熱伝達流体が
その反対側床端部に達するかなり前に約550゜Fの初期床
温度まで加熱されるような値にする。ふたたび加熱され
た熱伝達流体は次いで加熱器24に流れもどる。加熱器24
でこの熱伝達流体は約600゜Fの高い方の作動温度までふ
たたび加熱され熱伝達ループ内を再循環する。

ポンプ26により熱伝達流体をループ11内を第１図の時計
回りに循環させ続けると、温度プロフイルの熱波は各床
12,14の縦方向に各床の流体入口端から流体出口端に向
かい移動する。第１図でこれ等の熱波は各床に沿い左方
から右方に移動する。第4A−１図に明らかなように床12
の熱波の左側の部分は約600゜Fであるが熱波の右側の床1
2の部分は約150℃Ｆである。第4A−２図では熱波の左側
の床14の部分は約100゜Fであるが、熱波の右側の床14の
部分は約550゜Fである。

床12はステツプＡ中に一様な凝縮器圧力にあるから、熱
波差動温度が前後に加わる床12の部分は、約150゜Fで吸
着材100 1bに当たり約18.5 1bの水蒸気の初期の高い含
有状態から約600゜Fで吸着材100 1b当たり約2.5 1bの水
蒸気の一層低い含有状態まで冷媒蒸気を放散する。熱波
の右側の床12の部分は高い含有状態のままになつている
が、熱波の左側の床部分は一層低い含有状態になる。す
なわち床12内の水蒸気は、熱波が右方に移動するに伴い
ますます放散され凝縮器内に推進される。

床14はステツプＡ中に一様な蒸発器圧力にあるから、熱
波差動温度が前後に加わる床14の部分は、約550゜Fで吸
着材100 1b当たり約1.5 1bの水蒸気の初期の低い含有状
態から約100゜Fで吸着材100 1b当たり約17.5 1bの水蒸気
の一層高い含有状態まで冷媒蒸気を吸着する。熱波の右
側の床14の部分は低い含有状態のままになつているが、
熱波の左側の床部分は一層高い含有状態になる。すなわ
ち蒸発器18からの水蒸気は熱波が右方に移動するに伴い
ますます多量に床14内に吸着される。

ポンプ26により、各床12,14内の熱波が第4A−１図及び
第4A−２図に破線の温度プロフイルにより示したように
各床の右側端部に達するまで、熱伝達流体を熱伝達ルー
プ11内で時計回りに循環させ続ける。このことは通常、
床12から又床14から出る熱伝達流体の温度を監視するこ
とにより検出する。ポンプ26は、床12の右側端部の流体
温度が約150゜Fの初期床温度以上に基準量だけ上昇した
とき、又は床14の右側端部の流体温度が約550゜Fの初期
温度以下に基準量だけ降下したときに停止する。このよ
うにして、床12の主要部分を固体吸着材100 1b当たり約
2.5 1bの水蒸気の低い方の含有状態に残し又床14の主要
部分を固体吸着材100 1b当たり約17.5 1bの高い方の含
有状態に残す過程ステツプＡを完了する。

過程ステツプＢを開始するには、ポンプ26を作動し熱伝
達流体を第１図の逆時計回りに循環させる。加熱器24は
熱伝達流体を600゜Fに加熱し続けるが、熱交換器25は熱
伝達流体を約100゜Fに冷却し続ける。流体が逆方向に循
環するから、加熱器24からの熱い熱伝達流体は床14の右
側端部に入るが、熱交換器25からの冷たい熱伝達流体は
床12の右側端部に入る。過程ステツプＢの開始時には床
12は凝縮器圧力にあるが、床14は蒸発器圧力にある。

加熱器24から床14への熱い熱伝達流体は床14の右側端部
を加熱し始め床14の右端部の固体吸着材から水蒸気の放
散を始める。床14から蒸発器18には逆止め弁19により又
は凝縮器15には差動圧力により水蒸気が流れないから、
床の端部から放散される水蒸気は床14全体を加圧する作
用をする。床14が熱波の左方で断熱的に加圧されるのは
明らかである。床14内の圧力が増すと、熱波の左方の床
14内の吸着材は床14にわたり冷媒蒸気を一層多く吸着す
るようになる。この吸着により吸着された冷媒から吸着
熱を釈放し床14のその部分の温度を上昇させる。床14を
凝縮器圧力に加圧するときまでに、釈放された吸着熱に
より第4B−２図に示すように実線で示した100゜Fから破
線で示した150゜Fに床14の温度プロフイルで熱波の左方
の床14の部分の温度を上昇させる。この圧力増加により
又、100゜Fで固体吸着材100 1b当たり17.5 1bの水蒸気か
ら150゜Fで固体吸着材100 1b当たり18.5 1bの水蒸気まで
冷媒蒸気含量を増す。第4B−２図の実線はステツプＢの
開始時のプロフイルを示すが、破線はステツプＢの終了
時のプロフイルを示す。

床14を流通する熱伝達流体は、熱波の左方の床の温度に
冷却されこの低い方の温度で床14から熱交換器25に流れ
る。熱交換器25は熱伝達流体を約100゜Fに冷却する。

第１図に示すように床12の右側端部に入る冷たい熱伝達
流体は床12の右側端部を冷却し始め床12に冷媒蒸気を吸
着させる。凝縮器15からは逆止め弁19により又は蒸発器
18からは差動圧力により床12内に水蒸気が流れないか
ら、床12の端部で吸着される水蒸気は床12の全体を減圧
する作用をする。床12は熱波の左方で断熱的に減圧され
るのは明らかである。この減圧により熱波の左方の床12
の部分が若干の冷媒蒸気を放散するようになり、この冷
媒蒸気の放散熱により熱波の左方の床部分を冷却する。
床12を蒸発器圧力に減圧するときまでに、この放散熱は
第4B−１図に示すように実線で示した約600゜Fから破線
で示した約550゜Fに床12の温度プロフイルで熱波の左方
の床12の部分を冷却している。圧力のこの低下により60
0゜Fで固体吸着材100 1b当たり約2.5 1bの水蒸気から550
゜Fで固体吸着材100 1b当たり約1.5 1bの水蒸気に冷媒蒸
気含量を減少させる。第4B−１図の実線はステツプＢの
開始時の温度プロフイルを示すが、破線はステツプＢの
終了時のプロフイルを示す。

過程ステツプＢの終了時には、熱い床12は蒸発器圧力に
なり熱波は床12の右側端部に位置する。熱波の左方の床
12の部分は550゜Fの中間の低い方の温度にある。冷たい
床14は蒸発器圧力にあり熱波は床14の右側端部に位置す
る。熱波の左方の床部分は150゜Fの低い方の中間温度に
ある。

過程ステツプＣではポンプ26を作動し熱伝達流体を第１
図に示すように熱伝達ループ11のまわりに逆時計回りに
循環させ続ける。加熱器24からの熱い熱伝達流体が床14
の右端部に入ると、この流体は床14を右端部から600゜F
に加熱し始める。床14を流通する熱い熱伝達流体は、こ
の熱伝達流体が床14の反対側端部に達するかなり前に、
約150゜Fの初めの床温度に冷却される。約150゜Fの冷却さ
れた熱伝達流体は次いで冷却熱交換器25を経て流れる。
この流体は熱交換器25で約100゜Fの低い方の作動温度に
冷却される。冷たい熱伝達流体は第１図に示すように床
12の右端部にその熱交換器21に経て入り床12をその右端
部から約100゜Fに冷却し始める。床12を流通する熱伝達
流体は、この流体が床12の反対側端部に達するかなり前
に、約550゜Fの初めの床温度に加熱される。ふたたび加
熱された熱伝達流体は次いで加熱器24に流れもどる。こ
の流体は加熱器24で約600゜Fの高い方の作動温度にふた
たび加熱され熱伝達ループ内を循環する。ポンプ26によ
り熱伝達流体をループ11内に第１図の逆時計回りに循環
させ続けると、温度プロフイルの熱波は各床12,14の長
手方向にその右端部から左端部に向かい移動する。第4C
−２図に示すように熱波の右側の床14の部分は約600゜F
であるが、熱波の左側の床12の部分は約150゜Fである。
第4C−１図から明らかなように熱波の右側の床12の部分
は約100゜Fであるが熱波の左側の床12の部分は約550゜Fで
ある。

床14はステツプＣ中に一様な凝縮器圧力にあるから、熱
波差動温度が前後に加わる床14の部分は、約150゜Fで固
体吸着材100 1b当たり約18.5％の水蒸気の初めの高い含
有状態から約600゜Fで固体吸着材100 1b当たり約2.5 1b
の水蒸気の低い方の含有状態に冷媒蒸気を放散する。熱
波の左側の床14の部分は高い含有状態のままになつてい
るが、熱波の右側の床部分は低い方の含有状態である。
すなわち床14内の水蒸気は、熱波が左方に移動するに伴
いますます多量に放散され凝縮器内に推進される。

床12はステツプＣ中に一様な蒸発器圧力にあるから、熱
波差動温度が前後に加わる床12の部分は、約550゜Fで固
体吸着材100 1b当たり約1.5 1bの水蒸気の初めの含有状
態から約100゜Fで固体吸着材100 1b当たり約17.5 1bの水
蒸気の一層高い含有状態まで冷媒蒸気を吸着する。熱波
の左側の床12の部分は低い含有状態のままになつている
が、熱波の右側の床部分は高い含有状態である。すなわ
ち蒸発器18からの水蒸気は床12内に、熱波が左方に移動
するに伴いますます多量に吸着される。

ポンプ26は、各床12,14内の熱波が第4C−１図及び第4C
−２図の破線の温度プロフイルにより示すように各床左
端部に達するまで熱伝達ループ11内に熱伝達流体を逆時
計回りに循環させ続ける。これは通常、床12,14から流
出する熱伝達体の温度を監視することにより検出する。
ポンプ26は、床14の左側端部の流体温度が約150゜Fの初
期床温度以上に規定量だけ上昇したとき、又は床12の左
側端部の流体温度が約550゜Fの初期床温度以下に規定量
だけ降下したときに停止する。このようにして、床14の
主要部分を固体吸着材100 1b当たり約2.5 1bの水蒸気の
一層低い含有状態のままに残し又床12の主要部分を固体
吸着材100 1b当たり約17.5 1bの水蒸気の一層高い含有
状態のままに残す過程ステツプＣが完了した。

過程ステツプＤは、ポンプ26を作動し熱伝達流体を第１
図の時計回りにふたたび循環させることにより開始す
る。加熱器24は熱伝達流体を約600゜Fまで加熱し続ける
が、熱交換器25は床伝達流体を約100゜Fまで冷却し続け
る。すなわち加熱器24からの熱い熱伝達流体の床12の左
側端部にふたたび入るが、熱交換器25からの冷たい熱伝
達流体は床14の左側端部にふたたび入る。過程ステツプ
Ｄの開始時には床12は通常蒸発器圧力にあるが、床14は
凝縮器圧力にある。

加熱器24から床12への熱い熱伝達流体は床12の左側端部
を加熱し初めこの床端部で固体吸着材から水蒸気を放散
し始める。床12から蒸発器18には逆止め弁19により又は
凝縮器15には差動圧力により水蒸気が流れないから、放
散される水蒸気は床12の全体を加圧する作用をする。熱
波の右方の床12の部分は断熱的に加圧される。床12内の
圧力が増すと、熱波の右方の床12の部分内の吸着材は一
層多くの冷媒蒸気を吸着する。この吸着により吸着され
た冷媒中に吸着熱を釈放し熱波の右方の床12の部分の温
度を上昇させる。床12を凝縮器圧力に加圧するときまで
に、釈放された吸着熱により第4D−１図に示すように実
線で示した100゜Fから破線で示した150゜Fに床12の温度プ
ロフイルの熱波の右方の床12の部分の温度を上昇させて
いる。圧力のこの増加により冷媒蒸気含有量を100゜Fで
固体吸着材100 1b当たり17.5 1bの水蒸気から150゜Fで固
定吸着材100 1b当たり約18.5 1bの水蒸気に増加させ
る。床12を流通する熱伝達流体は、熱波の右方の床12の
温度に冷却されこの低い温度で床12から熱交換器25に流
れる。熱交換器25は熱伝達流体を約100゜Fまで冷却す
る。

第１図に示すように床14の左端部に入る冷たい熱伝達流
体は床14の左側端部を冷却し始め床14に冷媒蒸気を吸着
させる。床14内に凝縮器15からは逆止め弁19により又は
蒸発器18からは差動圧力により水蒸気が流入しないか
ら、床14の端部で吸着される水蒸気は床14全体を減圧す
る作用をする。熱波の右方の床14の部分は断熱的に減圧
される。この減圧により熱波の右方の床14の部分に若干
の冷媒蒸気を放散させる。この蒸気に対する放散熱は熱
波の右方の床部分を冷却する。床14が蒸発器圧力に減圧
されるときまでに、放散熱により第4D−２図に示すよう
に床14の温度プロフイルで実線により示した約600゜Fか
ら破線により示した約550゜Fに熱波の右方の床14の部分
は冷却した。圧力のこの低下により冷媒蒸気含有量を55
0゜Fで固体吸着材100 1b当たり約2.5 1bの水蒸気から減
少させる。このようにして本システムの作動サイクルを
完了する。この場合も作動サイクルは簡単に反復され
る。

制御器30は、両方の床から出る熱伝達流体の温度を監視
し、熱伝達流体の流出温度が過程ステツプの開始時間に
初期床温度から規定量だけ変わるときに流体の流れを逆
にする。各床から出る流体の温度を制御器30に利用し熱
伝達流体の流れを逆にする。選定する特定の流出温度は
特定のシステム作動パラメータ及びその構造による。流
体流出温度を初期床温度から変らせる特定の量は設計上
の考慮に合うように変える。床を増大したサイクル回数
にわたり熱波効果で加熱し又は冷却し続けることのでき
る値を選定し、これと同時にシステム成績係数を最大に
する。過程ステツプの開始時における初期値から無次元
の流体温度T_fが0.5も変つて熱波がCPOに能動的効果を及
ぼすことが分つた。温度T_fで約0.1ないし0.2の移行が典
型的である。

前記サイクルに従つて作動するときは両方の床内の熱波
が過程ステツプＡ及びＣにおいて各床の端部に同時に到
達するのがよい。しかし各床を通る熱伝達流体の流れが
同じであれば、移動する熱波は両方の床の流体出口端部
に同時には到達しない。調整バイパス弁28,29を使い各
床を通る熱伝達流体の流れを各別に調節し各熱波が各床
の出口端部にほぼ同時に到達するようになる。床からの
熱伝達流体の流出温度が過程ステツプの開始時の初期流
出温度に対して移行した量が床枚の熱波の位置を表わす
から、制御器30によりこれ等の値を使い弁28,29を制御
する。制御器30は過程ステツプＡの開始時に両方の床か
らの熱伝達流体の初期流出温度を検出する。制御器30は
又、過程ステツプＡの終了時に両方の床からの熱伝達流
体の流出温度を検出し、ステツプＡの終りに各床12,14
に対する初め及び終りの流出流体温度を比較する。床の
一方に対する流出流体温度が他方の床の温度より実質的
に大きく変つた場合に、制御器30は調整バイパス弁を調
節して次のステツプＣ中に床に一方を通る熱伝達流体流
量割合を変えてこの差を補償する。この過程はステツプ
Ｃの後に反復して次のステツプＡを通る流体流量を調節
する。制御器30は、制御器30によりバイパス弁調節を熱
伝達流体の適正なバイパス流量でもとにもどすまでこの
調節過程を継続し加熱波及び冷却波がそれぞれ各床を通
過するのに互いに等しい時間がかかるようにする。熱波
が冷却している床の端部に初めに達すると、この場合加
熱器24の入口から流体の一部をバイパスさせることによ
り次の過程ステツプで加熱される床を経て一層多量の流
体が流れるように調整バイパス弁28,29を調節する。熱
波が加熱した床の端部に先ず達すると、この場合流体の
一部を加熱器24に入口から熱交換器25の入口にバイパス
させることにより冷却される床を経て一層多くの流体が
流れるように調整バイパス弁28,29を調節する。

又各床を通る熱伝達流体の流れの方向はステツプＡ、Ｃ
の間で逆にする。熱波がステツプＡ、Ｃの終りに各床の
出口端に残つても、床を通る流体の流れのこの逆転によ
りステツプＡ、Ｃの終りにおける熱波の外側の各床端部
が熱波の前後の全差動温度を経て循環しないで蒸発器圧
力及び凝縮器圧力の間で循環することができる。従つて
熱交換器25により除かれ加熱器24により加えられる熱の
量が最少になり本システムのCOPを高める。

前記の作動サイクルの説明は、本システムが定常状態の
運転に達した後の状態についてのものである。任意の運
転における第１のサイクルで各床に異なる初期温度プロ
フイルが認められるのは明らかである。しかし初期の始
動サイクル後には熱波が十分に発生しなければならな
い。

前記の基準を使うと約３の理論的加熱COPと約２の理論
的冷却COPとが利用できる。これ等の理論値は加熱器24
による正味熱入力に基づく。加熱器24にバーナを使う場
合には本システムを作動するための入力エネルギーは又
排出燃焼ガスのエネルギー損失を含まなければならな
い。

設計上の考慮熱交換装置の温度プロフイルにおける熱波の生成は、装
置内で温度こう配が最少であり10゜Fの程度である普通の
場合とは異なつている。本発明では各ベツド12,14内の
温度プロフイルの熱波は最高になる。

以上述べた所から明らかなように熱波長twは熱波が実際
上床内に生ずるような値でなければならない。又波長が
短いほど、この床を通る熱伝達流体の流れを逆にしなく
ても加熱し又は冷却することのできる床の長さが長くな
り、又高い方及び低い方の温度の間で循環させることの
できる床の容積がそれだけ大きくなり、そして各温度を
経て完全には循環しないが各端部に必要とする床容積が
それだけ小さくなる。

又熱波が床を流通する熱伝達流体内と床自体の中とに生
ずるのはもちろんである。２つの波長が互いにできるだ
け一致し床の長手に沿い軸線方向に相互に整合して動く
ことが望ましいが、床を通る熱伝達流体の流れの逆転は
通常、COPを最高にするように熱伝達流体内の熱波の床
出口端への到達に基づいている。熱波の到達は、床の出
口端における流体の温度を監視することにより検出す
る。流出流体温度が初めの床温度から前記した規定量だ
け変るときに流体の流れを逆にする。

エネルギーの保存の法則とフーリエの熱伝達の法則とを
使うことにより、床に沿う温度プロフイルが床ビオ数Bi
と流体ペクレ数Peと床及び流体の間の熱拡散率比DRと床
及び流体間の熱コンダクタンス比KAとの関数であること
が分つた。この用語は本明細書の終りの表Ａになお詳し
く記載してある。温度プロフイルはこれ等のパラメータ
の関数であるあら、熱波長twも又これ等のパラメータの
関数である。温度プロフイルに利用できる閉形（クロー
ズド・フオーム）の方程式の解はないから、波長を発見
できる前に、４つの無次元パラメータに対する数値を必
要とする数値解析（定差法）によりこの温度プロフイル
を定めなけらばならない。これ等のパラメータはさらに
熱波長に対する相関パラメータCPに組合せることができ
る。この場合、熱波長twは無次元波長として表わすことができる。

この場合、波長は又床ビオ数Biにより影響を受ける。第５図は互い
に異なるビオ数において熱伝達流体の熱波に対する無次
元の熱波長TWと相関パラメータCPとの間の関係を示す線
図である。第５図では熱コンダクタンス比KAは1000で選
定し又熱拡散率比は100で選定した。比KA及び比DRの他
の値に対するプロツトは、図示の曲線に定性的定量的に
類似の曲線を示す。第５図は1,000,100,000及び10,000,
000のビオ数に対する波長曲線を示す。本システムの作
動効率は、無次元波長TWが0.9又はそれ以下のときは影
響を受ける。第５図から明らかなように相関パラメータ
CPに対する低い方の限度値はビオ数の値に関係なく1.0
である。第５図は又波長TWが0.9の場合に作動パラメー
タCPが各ビオ数に対し上限値を持つことを示す。第６図
はビオ数Biと各ビオ数に対するパラメータCPの上限値に
おける相関パラメータCPとの間の関係を示す線図であ
る。相関パラメータCPの上限はビオ数の値であるのは明
らかである。前記した所から明らかなように、相関パラ
メータCPが１より大きいが次のように表わすことができ
るビオ数より小さいときに熱波が生成する。

１＜CP＜Bi （４）第５図には又最も短い無次元の熱波長を生ずるビオ数の
各値における相関パラメータCPに対する最適値を示す。
パラメータCPのこの最適値は使用するビオ数の平方根で
あることが分つた。第５図は又、得られる最小の無次元
の熱波長TWがビオ数の値の増加に伴い減小することを示
す。従つてビオ数は各設計に対し最大にしなければなら
ない。

実際のシステムの設計では無次元パラメータBi、Pe、DR
及びKAは、設定する冷媒及び吸着材と床熱交換器構造と
床熱交換器を通る熱伝達流体の速度とにより影響を受け
るのは明らかである。冷媒及び吸着材を先ず選定し、次
いで流体速度及び熱交換器構造を設計基準に合うように
する。任意の設定した冷媒及び吸着材に対し互いに異な
る熱交換器構造及び流体速度を使うことができるが、次
の例は、選定した吸着材及び冷媒に対しシステム設計基
準に入る熱交換器構造及び流体速度を示す。

この例は、床熱交換器21,22に対し熱伝達流体が各管を
流通する円筒多管式熱交換器構造を使う。冷媒として水
又吸着材としてゼオライトを使い、次の構造変数を選定
した。

床長さＬ＝6ft 管材料＝ステンレス鋼管径＝0.25in 管壁厚さ＝0.01in 互いに隣接する管の間の距離＝0.15in 熱伝達流体流量割合＝0.3gpm この選定により無次元パラメータに対して次の値を生ず
る。

Bi＝56,882 Pe＝65,416 DR＝6.7 KA＝27.56 相関パラメータCPはこのようにして計算すると約1,992
になる。この無次元の熱波長TWは計算すると約0.46にな
り本作動システムで熱波を生じることができる。加熱さ
れる床からの熱伝達流体流出温度が初めの床温度以上に
かなりの程度に上昇し始めるとすぐに各床を通る流体流
れを逆にするように本システムを作動すると、システム
サイクル時間が約1.4hrになる。

床熱交換器内の管の数を300本に選定し、床質量が床当
たり129 1bの吸着材であり、高い方の作動温度が600゜F
であり、低い方の作動温度が100゜Fであり、凝縮器温度
が100゜Fであり、蒸発器温度が40゜Fであり、蒸発器内の
空気温度が70゜Fである場合に、作動COPを計算すること
ができる。加熱COPは約2.6で計算されるが、冷却COPは
約1.6である。この場合各床内の熱伝達流体流れを前記
したように逆にするものとする。

表Ａ定義ｈ＝床熱交換器の流体対管の対流伝熱係数Ｐ＝床熱交換器の管の横断面の内側浸辺長Ｌ＝床長さ K_b＝床熱交換器を含む床の有効軸線方向熱伝導率 A_z＝単一の床熱交換器管が露出した吸着材の横断面積 d_b＝床熱交換器を含む床の有効熱拡散率 d_f＝流体熱拡散率 p_f＝流体密度 c_f＝流体比熱容量Ｖ＝熱交換器の各管内の流体速度 k_f＝流体熱伝導率 A_f＝床熱交換器の管内の流体の横断面積

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートポンプ循環路内の凝縮器及び蒸発器
に連結した２個ん固定吸着材床を備え、放散された冷媒
が加熱される床から前記凝縮器内に流れることができ又
前記蒸発器からの冷媒が冷却される床内に流れることが
できるようにしたヒートポンプシステムを高い方の作動
温度及び低い方の作動温度の間で作動する作動法におい
て、（ａ）各固体吸着材床に対し別個の熱交換器を熱伝
達関係に配置し、これ等の熱交換器を閉じた流体ループ
内に相互に直列に連結してこの閉じたループ内を熱伝達
流体が前記各熱交換器を経て連続的に流れるようにし、
（ｂ）前記各床の両端部の各一方の間を流れる熱伝達流
体を高い方の作動温度に加熱し、（ｃ）前記各床の各他
端部間を流れる熱伝達流体を低い方の作動温度に冷却
し、（ｄ）前記閉じた流体ループ内に前記各熱交換器を
経て熱伝達流体を連続的に循環させ、この熱伝達流体が
前記両方の床の大体において長手方向に流れるように
し、この場合熱伝達流体の循環割合を、前記床の端部に
流入する加熱された熱伝達流体により固体吸着材床を低
い方の作動温度に近い初めの冷たい床温度から加熱する
と共に、前記床によりこの床の長さより短い距離内で熱
伝達流体を高い方の作動温度からほぼ初めの冷たい床温
度に冷却し、そして他方の床の端部に流入する冷却され
た熱伝達流体により固体吸着材床を高い方の作動温度に
近い初めの熱い床温度から冷却すると共に、前記床によ
りこの床の長さより短い距離内で熱伝達流体を低い方の
作動温度からほぼ初めの熱い床温度に加熱するような割
合とし、（ｅ）前記各床のいずれかから出る熱伝達流体
の流出温度がこの床の初めの温度からステップ（ｂ）の
初めの床温度及び流入流体温度の間の差の約50％より小
さい規定量だけ変ったときに、熱伝達流体の循環を変え
て加熱された熱伝達流体が冷却された床を流通し又冷却
された熱伝達流体が加熱された床を流通するようにし、
（ｆ）前記各床のいずれかから出る熱伝達流体の流出温
度がこの床の初めの温度からステップ（ｃ）の前記規定
量だけ変ったときに熱伝達流体の循環をステップ（ｂ）
に変えて前記各床を前記高い方及び低い方の作動温度の
間で循環させるようにすることから成る作動法。
【請求項２】熱伝達流体を、ステップ（ｂ）中は各床の
長手方向に第１の向きに又ステップ（ｃ）中は反対の向
きに前記各床を経て連続的に循環させる特許請求の範囲
第１項記載の作動法。
【請求項３】加熱中の各床の初めの床温度を、この床を
蒸発器圧力から凝縮器圧力に加圧することにより前記床
を低い方の作動温度から上昇させる温度とし、冷却中の
前記各床の初めの床温度を、この床を凝縮器圧力から蒸
発器圧力に減圧するっことにより前記床を高い方の作動
温度から下げる温度とする特許請求の範囲第１項記載の
作動法。
【請求項４】各床および各熱交換器を、前記各床を流通
する流体の流体ペクレ数を１＋固体吸着材床及びこの床
を流通する熱伝達流体の熱コンダクタンス比により割っ
た相関パラメータが１より大きいが床ビオ数より小さく
なるように構成する特許請求の範囲第１項記載の作動
法。
【請求項５】各床を構成するに当たりさらに、前記各床
及び各熱交換器を相関パラメータがビオ数の平方根に実
質的に等しくなるように構成する特許請求の範囲第４項
記載の作動法。
【請求項６】各床を流通する熱伝達流体の容積流量割合
を各別に調整して、前記各床から出る熱伝達流体の流出
温度がこの床の初めの温度から互いにほぼ同じ時間長さ
で規定量だけ変るようにする特許請求の範囲第１項記載
の作動法。
【請求項７】（イ）１対の固体吸着材床と、（ロ）これ
等の固体吸着材床に連結されこれ等の各床の加熱及び冷
却に応答して駆動されるようにしたヒートポンプ循環路
と、（ハ）熱伝達流体と、（ニ）前記各床に一方が作動
的に協働して各熱交換手段流通熱伝達流体が協働する方
の前記床の長手方向に単一のパスで流れるようにし、そ
れぞれ互いに対向する端部を持つ１対の床熱交換手段
と、（ホ）これ等の両方の床熱交換手段の各端部の一方
に連結し、前記熱交換流体を規定の高い方の作動温度に
加熱するようにした加熱手段と、（ヘ）前記両方の床熱
交換手段の各端部の他方に連結して前記熱伝達流体が前
記加熱手段から前記床熱交換手段の一方を通り、冷却手
段内部を通り、前記床熱交換手段の他方を通って流れ前
記加熱手段にもどり、熱伝達循環路を形成することがで
きるようにし、前記熱交換流体を規定の低い方の作動温
度に冷却するようにした冷却手段と、（ト）前記熱伝達
流体を前記熱伝達循環路内に交互に一方向に循環させ、
前記床の一方は冷却するが他方の床は加熱するように
し、かつ前記熱伝達循環路内に別の方向に循環させ、前
記他方の床は冷却するが前記一方の床は加熱するように
し、この場合前記熱伝達流体の循環割合を、一方の前記
熱交換手段の端部に流入する加熱された熱伝達流体によ
りこの熱交換手段に協働する前記個体吸着材床を低い方
の作動温度に近い初めの冷たい床温度から加熱すると共
に前記床によりこの床の長さより短い距離内で熱伝達流
体を高い方の作動温度からほぼ初めの冷たい床温度に冷
却し、そして他方の前記熱交換手段の端部に流入する冷
却された熱伝達流体によりこの熱交換手段に協働する前
記個体吸着材床を高い方の作動温度に近い初めの熱い床
温度から冷却すると共に前記床によりこの床の長さより
短い距離内で熱伝達流体を低い方の作動温度からほぼ初
めの熱い床温度に加熱するような割合にして、前記熱伝
達流体及び各床の間で交換される熱により温度プロフイ
ルで前記各床の長手方向にこれ等の各床を経て移動する
熱波を発生するようにした循環手段と、（チ）前記各床
から出る前記熱伝達流体及び前記循環手段に作動的に協
働し、この循環手段により前記熱波のいずれかが前記熱
伝達流体の出る前記床の端部に達したときに、前記熱伝
達循環路内の前記熱伝達流体の循環方向を逆にするよう
にした制御手段とを包含するヒートポンプシステム。
【請求項８】前記各熱交換手段を、これ等の各熱交換手
段を流通する熱伝達流体の流体ペクレ数を１＋固体吸着
材床及び前記熱伝達流体の熱コンダクタンス比により割
った相関パラメータが１より大きいが床ビオ数より小さ
くなるように構成し配置した特許請求の範囲第７項記載
のヒートポンプシステム。
【請求項９】前記各床熱交換手段を、相関パラメータが
床ビオ数の平方根とほぼ同じ値になるように構成し配置
した特許請求の範囲第８項記載のヒートポンプシステ
ム。
【請求項１０】前記制御手段を、前記床のいずれかから
出る熱伝達流体の温度が熱伝達流体循環方向の最後に逆
転したときの前記床の温度と、この床に入る熱伝達流体
の温度との間の差の約50％より小さい規定量だけ変ると
きに熱伝達循環路内の熱伝達流体の循環方向を逆にする
ように構成し配置した特許請求の範囲第８項記載のヒー
トポンプシステム。