JPH1137596A - 化学ヒートポンプ - Google Patents
化学ヒートポンプInfo
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- JPH1137596A JPH1137596A JP19407697A JP19407697A JPH1137596A JP H1137596 A JPH1137596 A JP H1137596A JP 19407697 A JP19407697 A JP 19407697A JP 19407697 A JP19407697 A JP 19407697A JP H1137596 A JPH1137596 A JP H1137596A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来よりも低温の熱源を利用して冷熱を発生
させることができる化学ヒートポンプを提供すること。 【解決手段】 反応器１４と凝縮器１６と蒸発器１８と
の備え、それらの順に冷媒１３を循環移動させて、再生
過程、冷凍過程を繰り返す構成の化学ヒートポンプ。冷
媒１３が、廃熱などの熱エネルギーから生成する化学的
平衡圧力差と、気体輸送機で生成する機械的圧力差の２
つの圧力差により移送する。
させることができる化学ヒートポンプを提供すること。 【解決手段】 反応器１４と凝縮器１６と蒸発器１８と
の備え、それらの順に冷媒１３を循環移動させて、再生
過程、冷凍過程を繰り返す構成の化学ヒートポンプ。冷
媒１３が、廃熱などの熱エネルギーから生成する化学的
平衡圧力差と、気体輸送機で生成する機械的圧力差の２
つの圧力差により移送する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学反応を利用
し、高温熱源から熱を吸収し、低温の熱を生成する化学
ヒートポンプ（化学冷凍装置）、あるいは低温熱源から
熱を吸収し高温の熱を発生させる化学ヒートポンプに関
し、特に、廃熱としてほとんど捨てられていた６０℃以
下の温熱を、再生過程における再生熱源としての有効利
用が可能な化学ヒートポンプに関する。
し、高温熱源から熱を吸収し、低温の熱を生成する化学
ヒートポンプ（化学冷凍装置）、あるいは低温熱源から
熱を吸収し高温の熱を発生させる化学ヒートポンプに関
し、特に、廃熱としてほとんど捨てられていた６０℃以
下の温熱を、再生過程における再生熱源としての有効利
用が可能な化学ヒートポンプに関する。
【０００２】そして、本発明の化学ヒートポンプは、冷
凍・冷蔵庫・空気調和機などの冷凍機としてもちろん、
該ヒートポンプから発生する反応熱（吸収熱、吸着熱）
を、暖房、給湯、スチーム生成等の需要に応じた熱の供
給機器としての利用も期待できるものである。
凍・冷蔵庫・空気調和機などの冷凍機としてもちろん、
該ヒートポンプから発生する反応熱（吸収熱、吸着熱）
を、暖房、給湯、スチーム生成等の需要に応じた熱の供
給機器としての利用も期待できるものである。
【０００３】
(1) 図１は、従来における化学ヒートポンプ（化学冷凍
装置）の一般的な構成を示す図である。
装置）の一般的な構成を示す図である。
【０００４】基本的には、反応媒体１２が充填された反
応器１４と、反応媒体１２と化学結合（吸着）・脱離
（脱着）をする冷媒１３が充填された凝縮器１６と蒸発
器１８とを備えた密閉系である。そして、反応器１４は
反応媒体１２を加熱・冷却する第１熱交換器２０を備
え、凝縮器１６は冷媒蒸気を凝縮する第２熱交換器２２
を備え、また、蒸発器１８は冷媒を蒸発させる第３熱交
換器３０を備えている。反応器１４と凝縮器１６との
間、該蒸発器１８と反応器１４との間には、それぞれ第
１・２冷媒蒸気通路２４、２６が配されるとともに、該
蒸発器１８と凝縮器１６との間に冷媒通路２８が形成さ
れ、反応器１４→凝縮器１６→蒸発器１８→反応器１４
と冷媒１３が循環可能とされている。系内は脱気され真
空の状態にあり、循環する物質は冷媒、あるいは冷媒蒸
気のみである。
応器１４と、反応媒体１２と化学結合（吸着）・脱離
（脱着）をする冷媒１３が充填された凝縮器１６と蒸発
器１８とを備えた密閉系である。そして、反応器１４は
反応媒体１２を加熱・冷却する第１熱交換器２０を備
え、凝縮器１６は冷媒蒸気を凝縮する第２熱交換器２２
を備え、また、蒸発器１８は冷媒を蒸発させる第３熱交
換器３０を備えている。反応器１４と凝縮器１６との
間、該蒸発器１８と反応器１４との間には、それぞれ第
１・２冷媒蒸気通路２４、２６が配されるとともに、該
蒸発器１８と凝縮器１６との間に冷媒通路２８が形成さ
れ、反応器１４→凝縮器１６→蒸発器１８→反応器１４
と冷媒１３が循環可能とされている。系内は脱気され真
空の状態にあり、循環する物質は冷媒、あるいは冷媒蒸
気のみである。
【０００５】また、冷媒蒸気が反応器１４から凝縮器１
６へ、及び、蒸発器１８から反応器１４へ、それぞれ交
互に移動するように、第１冷媒蒸気通路２４には第１二
方向弁３２が、第２冷媒蒸気通路２６には第２二方向弁
３４が、それぞれ配されている。これらの弁は、通常、
電磁弁とされている。
６へ、及び、蒸発器１８から反応器１４へ、それぞれ交
互に移動するように、第１冷媒蒸気通路２４には第１二
方向弁３２が、第２冷媒蒸気通路２６には第２二方向弁
３４が、それぞれ配されている。これらの弁は、通常、
電磁弁とされている。
【０００６】(2) 冷凍機の運転態様を説明する。
【０００７】シリカゲル（化学反応媒体：吸着剤）およ
び水（冷媒）により構成される吸着式の化学ヒートポン
プ（化学冷凍機）において、利用する熱源を高温側８０
℃（再生熱源）、中温側３０℃（冷却熱源）の２種類と
し、１０℃（冷凍設定温度）の冷水を得る場合の運転を
例に採る。
び水（冷媒）により構成される吸着式の化学ヒートポン
プ（化学冷凍機）において、利用する熱源を高温側８０
℃（再生熱源）、中温側３０℃（冷却熱源）の２種類と
し、１０℃（冷凍設定温度）の冷水を得る場合の運転を
例に採る。
【０００８】以下の説明で、蒸気圧は特に断らない限
り、所定温度における水の飽和蒸気圧を意味する。
り、所定温度における水の飽和蒸気圧を意味する。
【０００９】なお、図２は、シリカゲル／水系の関係湿
度（ＲＨ）と平衡吸着量（平衡結合量）との関係を示
し、ＲＨが０〜略５０％の間においては、 平衡吸着量≒０．２５／５０×ＲＨ… の略線形グラフとなる。
度（ＲＨ）と平衡吸着量（平衡結合量）との関係を示
し、ＲＨが０〜略５０％の間においては、 平衡吸着量≒０．２５／５０×ＲＨ… の略線形グラフとなる。
【００１０】関係湿度（ＲＨ）は以下の式で定義され
るものである。
るものである。
【００１１】ＲＨ（％）＝｛雰囲気温度（凝縮／蒸発温
度）における蒸気圧(kPa) ｝／｛シリカゲル温度におけ
る蒸気圧(kPa) ｝×１００… ａ）準備過程（運転開始） 運転開始は連続運転の待機中に吸着した水蒸気（量は条
件により異なる。）を脱着させるため、次の準備過程で
始まる。
度）における蒸気圧(kPa) ｝／｛シリカゲル温度におけ
る蒸気圧(kPa) ｝×１００… ａ）準備過程（運転開始） 運転開始は連続運転の待機中に吸着した水蒸気（量は条
件により異なる。）を脱着させるため、次の準備過程で
始まる。
【００１２】第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３２
を開とするとともに、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方
向弁３４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６と
が連通し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通となる。
を開とするとともに、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方
向弁３４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６と
が連通し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通となる。
【００１３】そして、第１熱交換器２０から８０℃の熱
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却熱源）を供給する。
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却熱源）を供給する。
【００１４】この準備過程においては、雰囲気温度３０
℃、シリカゲル温度８０℃であり各温度における蒸気圧
は、それぞれ４．２４ kPa、４７．４ kPaである。この
ため、再生過程のＲＨは、前記式から４．２４／４
７．４×１００≒９（％）となる。従って、図２から、
８０℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着量は、
再生平衡点Ａの０．０５ｍＬ／ｇとなる。
℃、シリカゲル温度８０℃であり各温度における蒸気圧
は、それぞれ４．２４ kPa、４７．４ kPaである。この
ため、再生過程のＲＨは、前記式から４．２４／４
７．４×１００≒９（％）となる。従って、図２から、
８０℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着量は、
再生平衡点Ａの０．０５ｍＬ／ｇとなる。
【００１５】従って、シリカゲルは、運転待機中に吸着
した余分の水蒸気を脱着する。この脱着した冷媒蒸気
は、第１冷媒蒸気通路２４を通り凝縮器１６に移動し、
凝縮器１６内で凝縮熱を放出し液化する。凝縮熱は第２
熱交換器２２を流れる温度３０℃の冷却水（冷却熱源）
により取り除かれる。凝縮器１６で凝縮した冷媒は、冷
媒通路２８を通り蒸発器１８に戻る。該準備過程を経た
後、シリカゲルは乾燥状態になり、水蒸気を吸着できる
状態となる。
した余分の水蒸気を脱着する。この脱着した冷媒蒸気
は、第１冷媒蒸気通路２４を通り凝縮器１６に移動し、
凝縮器１６内で凝縮熱を放出し液化する。凝縮熱は第２
熱交換器２２を流れる温度３０℃の冷却水（冷却熱源）
により取り除かれる。凝縮器１６で凝縮した冷媒は、冷
媒通路２８を通り蒸発器１８に戻る。該準備過程を経た
後、シリカゲルは乾燥状態になり、水蒸気を吸着できる
状態となる。
【００１６】ｂ）冷凍過程 冷凍過程では、第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３
２を閉とし、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４
を開とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが非連通
となり、蒸発器１８と反応器１４とが連通となる。そし
て、第１熱交換器２０の熱源を、８０℃の熱水から３０
℃の冷却水に切り替えて、３０℃の冷却水（冷却熱源）
を反応器１４に供給する。
２を閉とし、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４
を開とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが非連通
となり、蒸発器１８と反応器１４とが連通となる。そし
て、第１熱交換器２０の熱源を、８０℃の熱水から３０
℃の冷却水に切り替えて、３０℃の冷却水（冷却熱源）
を反応器１４に供給する。
【００１７】同時に、図示しない電磁バルブ等を開とす
ることにより、第３熱交換器３０に、冷熱負荷側で熱を
吸収して温度が上昇し冷凍機（蒸発器１８）に戻ってく
る冷水（温度１０〜１５℃）を循環可能とする。反応器
（シリカゲル）１４が３０℃の冷却熱源で冷却され、雰
囲気温度が冷凍設定温度（例えば１０℃）と同温度であ
り、各温度における蒸気圧は、それぞれ、４．２４kPa
及び１．２３kPa である。このため、冷凍過程のＲＨ
は、前記式から１．２３／４．２４×１００≒２９
（％）となる。従って、冷凍過程では、シリカゲルは、
最大、図２の冷凍平衡点Ｂ点の平衡吸着量０．１５ｍＬ
／ｇの水分を吸着して終了することになる。
ることにより、第３熱交換器３０に、冷熱負荷側で熱を
吸収して温度が上昇し冷凍機（蒸発器１８）に戻ってく
る冷水（温度１０〜１５℃）を循環可能とする。反応器
（シリカゲル）１４が３０℃の冷却熱源で冷却され、雰
囲気温度が冷凍設定温度（例えば１０℃）と同温度であ
り、各温度における蒸気圧は、それぞれ、４．２４kPa
及び１．２３kPa である。このため、冷凍過程のＲＨ
は、前記式から１．２３／４．２４×１００≒２９
（％）となる。従って、冷凍過程では、シリカゲルは、
最大、図２の冷凍平衡点Ｂ点の平衡吸着量０．１５ｍＬ
／ｇの水分を吸着して終了することになる。
【００１８】このため、シリカゲルは、冷凍過程におい
て、準備過程の平衡吸着量０．０５ｍＬとの差分である
０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を吸着することができる。
て、準備過程の平衡吸着量０．０５ｍＬとの差分である
０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を吸着することができる。
【００１９】従って、水（冷媒）は蒸発して蒸発器１８
から第２冷媒蒸気通路２６を通り反応器１４に移動し
て、シリカゲルに吸着される。このとき、蒸発器１８に
おいては、水の蒸発潜熱による冷凍効果が得られ、第３
熱交換器３０により温度の低下した冷水（１０℃以下）
を冷熱負荷側に連続して循環供給することができる。
から第２冷媒蒸気通路２６を通り反応器１４に移動し
て、シリカゲルに吸着される。このとき、蒸発器１８に
おいては、水の蒸発潜熱による冷凍効果が得られ、第３
熱交換器３０により温度の低下した冷水（１０℃以下）
を冷熱負荷側に連続して循環供給することができる。
【００２０】一方、反応器１４では、水分の吸収に伴い
シリカゲルが発熱するため、第１熱交換器２０から供給
される３０℃の冷却水により、吸着熱を取り除く。
シリカゲルが発熱するため、第１熱交換器２０から供給
される３０℃の冷却水により、吸着熱を取り除く。
【００２１】水分の吸収が進みシリカゲルに冷凍平衡点
Ｂの平衡吸着量（飽和点）０．１５ｍＬ／ｇ近くまで水
が吸着されると、蒸発は止まる。
Ｂの平衡吸着量（飽和点）０．１５ｍＬ／ｇ近くまで水
が吸着されると、蒸発は止まる。
【００２２】ｃ）再生過程 再生過程は準備過程と同様の条件で行われる。即ち、第
１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３２を開とするとと
もに第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４を閉とす
る。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが連通し、蒸発器
１８と反応器１４とが非連通となる。
１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３２を開とするとと
もに第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４を閉とす
る。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが連通し、蒸発器
１８と反応器１４とが非連通となる。
【００２３】そして、第１熱交換器２０から８０℃の熱
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１２に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却源）を供給する。同時に、図示しない電
磁バルブ等を閉とすることにより、第３熱交換器３０へ
の冷水の循環を停止させる。
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１２に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却源）を供給する。同時に、図示しない電
磁バルブ等を閉とすることにより、第３熱交換器３０へ
の冷水の循環を停止させる。
【００２４】再生過程においては、雰囲気温度３０℃、
シリカゲル温度８０℃であり各温度における蒸気圧は、
それぞれ４．２４kPa 、４７．４kPa である。このた
め、再生過程のＲＨは、前記式から４．２４／４７．
４×１００≒９（％）となる。従って、図２から、８０
℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着量は、再生
平衡点Ａの０．０５ｍＬ／ｇとなる。
シリカゲル温度８０℃であり各温度における蒸気圧は、
それぞれ４．２４kPa 、４７．４kPa である。このた
め、再生過程のＲＨは、前記式から４．２４／４７．
４×１００≒９（％）となる。従って、図２から、８０
℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着量は、再生
平衡点Ａの０．０５ｍＬ／ｇとなる。
【００２５】従って、シリカゲルは、再生過程におい
て、冷凍過程の平衡吸着量０．１５ｍＬとの差分である
０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を脱着することができる。
て、冷凍過程の平衡吸着量０．１５ｍＬとの差分である
０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を脱着することができる。
【００２６】上記ｂ）、ｃ）の過程を繰り返すことによ
り、最大０．１０ｍＬの水を（脱離→凝縮）→（蒸発→
結合）の各過程を繰り返しながら循環移動させることに
より、ヒートポンプ（冷凍装置）を操作できる。
り、最大０．１０ｍＬの水を（脱離→凝縮）→（蒸発→
結合）の各過程を繰り返しながら循環移動させることに
より、ヒートポンプ（冷凍装置）を操作できる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の吸着式冷凍
装置では、シリカゲルの吸着平衡に基づくＲＨ／水分吸
着量との平衡関係から、移送させる冷媒蒸気の量が熱源
の温度条件により決定されてしまう。コジェネレーショ
ンや燃料電池の廃熱などでよく報告されているように、
再生熱源の温度が安定して得られない場合は、移送でき
る冷媒（蒸気）の量が刻一刻と変化してしまい、冷熱出
力が不安定となる。
装置では、シリカゲルの吸着平衡に基づくＲＨ／水分吸
着量との平衡関係から、移送させる冷媒蒸気の量が熱源
の温度条件により決定されてしまう。コジェネレーショ
ンや燃料電池の廃熱などでよく報告されているように、
再生熱源の温度が安定して得られない場合は、移送でき
る冷媒（蒸気）の量が刻一刻と変化してしまい、冷熱出
力が不安定となる。
【００２８】例えば、再生熱源として６０℃（蒸気圧：
１９．９ kPa）の熱源しか利用できない場合は、凝縮器
の冷却（凝縮）熱源が前述の如く３０℃（蒸気圧：４．
２４kPa）のとき、ＲＨが４．２４／１９．９×１００
≒２１％であり、６０℃の再生平衡点が図２のＲＨ／平
衡吸着量関係線のＣ点に位置する。このため、循環移送
できる水蒸気の量は図２中のＢ−Ｃ間、即ち、０．０５
ｍＬ／ｇとなり、８０℃の場合０．１ｍＬ／ｇの半分と
なってしまう。冷凍能力もその分低下することになる。
１９．９ kPa）の熱源しか利用できない場合は、凝縮器
の冷却（凝縮）熱源が前述の如く３０℃（蒸気圧：４．
２４kPa）のとき、ＲＨが４．２４／１９．９×１００
≒２１％であり、６０℃の再生平衡点が図２のＲＨ／平
衡吸着量関係線のＣ点に位置する。このため、循環移送
できる水蒸気の量は図２中のＢ−Ｃ間、即ち、０．０５
ｍＬ／ｇとなり、８０℃の場合０．１ｍＬ／ｇの半分と
なってしまう。冷凍能力もその分低下することになる。
【００２９】また、再生熱源が５０℃（蒸気圧：１２．
３ kPa）の熱源では、冷却水を前述の如く３０℃（蒸気
圧：４．２４ kPa）とした場合、ＲＨが４．２４／１
２．３×１００≒３４％であり、５０℃の再生平衡点が
図２のＤ点に位置する。このＤ点におけるシリカゲルの
水分吸着量は０．１７ｍＬ／ｇであり、冷凍過程（蒸発
過程）における冷凍平衡点Ｂにおけるそれより高く、シ
リカゲルの再生ができないこととなる。
３ kPa）の熱源では、冷却水を前述の如く３０℃（蒸気
圧：４．２４ kPa）とした場合、ＲＨが４．２４／１
２．３×１００≒３４％であり、５０℃の再生平衡点が
図２のＤ点に位置する。このＤ点におけるシリカゲルの
水分吸着量は０．１７ｍＬ／ｇであり、冷凍過程（蒸発
過程）における冷凍平衡点Ｂにおけるそれより高く、シ
リカゲルの再生ができないこととなる。
【００３０】即ち、現状の技術では、５０℃以下の熱源
と環境温度付近の３０℃の冷却水を利用して冷凍効果を
得ることは不可能である。一方、廃熱の種類は、種々あ
るものの、そのほとんどが１００℃以下であり、特に環
境温度付近から６０℃程度までの温度範囲の廃熱を有効
に利用する技術の開発が強く求められているのが現状で
ある。
と環境温度付近の３０℃の冷却水を利用して冷凍効果を
得ることは不可能である。一方、廃熱の種類は、種々あ
るものの、そのほとんどが１００℃以下であり、特に環
境温度付近から６０℃程度までの温度範囲の廃熱を有効
に利用する技術の開発が強く求められているのが現状で
ある。
【００３１】これら従来廃棄されてしまう温度域の熱エ
ネルギーを利用し、冷房用の冷風熱、あるいは工場にお
ける冷却水などを生成させることができれば、エネルギ
ーの総合的な利用効率は飛躍的に向上することが期待さ
れる。
ネルギーを利用し、冷房用の冷風熱、あるいは工場にお
ける冷却水などを生成させることができれば、エネルギ
ーの総合的な利用効率は飛躍的に向上することが期待さ
れる。
【００３２】本発明は、上記にかんがみて、従来よりも
低温の熱源を利用して冷熱を発生させることができる化
学ヒートポンプを提供することを目的とする。
低温の熱源を利用して冷熱を発生させることができる化
学ヒートポンプを提供することを目的とする。
【００３３】本発明の他の目的は、従来の化学ヒートポ
ンプ（化学冷凍装置）の共通の課題であるコンパクト
化、高出力化の課題に対して、対応が容易となる化学ヒ
ートポンプを提供することにある。
ンプ（化学冷凍装置）の共通の課題であるコンパクト
化、高出力化の課題に対して、対応が容易となる化学ヒ
ートポンプを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】本発明の化学ヒートポン
プは、上記課題を、下記構成により解決するものであ
る。
プは、上記課題を、下記構成により解決するものであ
る。
【００３５】反応媒体が充填された反応器と、反応媒体
と化学結合・脱離をする冷媒が封入された凝縮器と蒸発
器とを備えた密閉系であって、反応器は反応媒体を加熱
・冷却して冷媒をそれぞれ脱離・結合させる第１熱交換
器を備え、凝縮器は冷媒蒸気を凝縮させる第２熱交換器
を備え、反応器と凝縮器、及び、蒸発器と反応器との間
にはそれぞれ第１・第２冷媒蒸気通路が配されるととも
に、凝縮器と蒸発器との間には冷媒通路が配されて、反
応器→凝縮器→蒸発器→反応器と冷媒が循環可能とされ
ている構成の化学ヒートポンプにおいて、第１冷媒蒸気
通路に、気体輸送機が凝縮器方向に輸送方向を向けて配
されていることを特徴とする。
と化学結合・脱離をする冷媒が封入された凝縮器と蒸発
器とを備えた密閉系であって、反応器は反応媒体を加熱
・冷却して冷媒をそれぞれ脱離・結合させる第１熱交換
器を備え、凝縮器は冷媒蒸気を凝縮させる第２熱交換器
を備え、反応器と凝縮器、及び、蒸発器と反応器との間
にはそれぞれ第１・第２冷媒蒸気通路が配されるととも
に、凝縮器と蒸発器との間には冷媒通路が配されて、反
応器→凝縮器→蒸発器→反応器と冷媒が循環可能とされ
ている構成の化学ヒートポンプにおいて、第１冷媒蒸気
通路に、気体輸送機が凝縮器方向に輸送方向を向けて配
されていることを特徴とする。
【００３６】本発明は、上記構成において、更に、第２
冷媒蒸気通路に、気体輸送機を反応器方向に輸送方向を
向けて配してもよい。
冷媒蒸気通路に、気体輸送機を反応器方向に輸送方向を
向けて配してもよい。
【００３７】
【発明の作用】本発明においては、上記構成を備えてい
るため、反応器で吐き出された冷媒蒸気は、気体輸送機
（ポンプ）によって吸引され、加圧（加速）された状態
で凝縮器に入り凝縮する。吸引により入り口側の圧力は
低下するため、平衡圧力の関係がずれ、より多くの冷媒
蒸気を吐き出させることができるようになる。
るため、反応器で吐き出された冷媒蒸気は、気体輸送機
（ポンプ）によって吸引され、加圧（加速）された状態
で凝縮器に入り凝縮する。吸引により入り口側の圧力は
低下するため、平衡圧力の関係がずれ、より多くの冷媒
蒸気を吐き出させることができるようになる。
【００３８】一方、二方向弁により冷媒蒸気通路を反応
器と凝縮器との間から、蒸発器から反応器との間に切り
替えた場合は、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は気体輸送機
により加圧された後、反応器に入り吸収される。
器と凝縮器との間から、蒸発器から反応器との間に切り
替えた場合は、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は気体輸送機
により加圧された後、反応器に入り吸収される。
【００３９】制御の利便な電気エネルギーを利用する気
体輸送機を併用することにより、冷媒蒸気の移送量の制
御が容易となり、安定した出力を生むことになる。ま
た、冷媒の負荷変動に対する制御性が高まる。
体輸送機を併用することにより、冷媒蒸気の移送量の制
御が容易となり、安定した出力を生むことになる。ま
た、冷媒の負荷変動に対する制御性が高まる。
【００４０】
【発明の実施の形態】図３に本発明の概略構成を示す。
既述例と同一部分については、同一図符号を付してそれ
らの説明の全部または一部を省略する。
既述例と同一部分については、同一図符号を付してそれ
らの説明の全部または一部を省略する。
【００４１】(1) 前述の構成と同様、反応媒体１２が充
填された反応器１４と、反応媒体１２と化学結合・脱離
をする冷媒１３が充填された凝縮器１６と蒸発器１８と
を備えた密閉系である。そして、反応器１４は反応媒体
１２を加熱・冷却する第１熱交換器２０を備え、凝縮器
１６は冷媒蒸気を凝縮する第２熱交換器２２を備え、ま
た、蒸発器１８は冷媒を蒸発させる第３熱交換器３０を
備えている。反応器１２と凝縮器１６との間、該蒸発器
１８と反応器１４との間には、それぞれ第１・２冷媒蒸
気通路（配管部）２４、２６が配されるとともに、該蒸
発器１８と凝縮器１６との間に冷媒通路（配管部）２８
が形成され、反応器１４→凝縮器１６→蒸発器１８→反
応器１４と冷媒が循環可能とされている。
填された反応器１４と、反応媒体１２と化学結合・脱離
をする冷媒１３が充填された凝縮器１６と蒸発器１８と
を備えた密閉系である。そして、反応器１４は反応媒体
１２を加熱・冷却する第１熱交換器２０を備え、凝縮器
１６は冷媒蒸気を凝縮する第２熱交換器２２を備え、ま
た、蒸発器１８は冷媒を蒸発させる第３熱交換器３０を
備えている。反応器１２と凝縮器１６との間、該蒸発器
１８と反応器１４との間には、それぞれ第１・２冷媒蒸
気通路（配管部）２４、２６が配されるとともに、該蒸
発器１８と凝縮器１６との間に冷媒通路（配管部）２８
が形成され、反応器１４→凝縮器１６→蒸発器１８→反
応器１４と冷媒が循環可能とされている。
【００４２】反応器１４内に充填される反応媒体として
は、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ等
の化学吸着剤、あるいは臭化リチウム、アンモニア、酸
化カルシウムなど化学反応物質が使用される。
は、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ等
の化学吸着剤、あるいは臭化リチウム、アンモニア、酸
化カルシウムなど化学反応物質が使用される。
【００４３】凝縮器１６及び蒸発器１８には、水、アル
コール、フロン等の冷媒１３が封入される。蒸発器１８
は、冷水利用のための第３熱交換器３０を備えている。
コール、フロン等の冷媒１３が封入される。蒸発器１８
は、冷水利用のための第３熱交換器３０を備えている。
【００４４】また、冷媒蒸気が反応器１４から凝縮器１
６へ、及び、蒸発器１８から反応器１４へ、それぞれ交
互に移動するように、第１冷媒蒸気通路２４には第１二
方向弁３２が、第２冷媒蒸気通路２６には第２ニ方向弁
３４が、それぞれ配されている。
６へ、及び、蒸発器１８から反応器１４へ、それぞれ交
互に移動するように、第１冷媒蒸気通路２４には第１二
方向弁３２が、第２冷媒蒸気通路２６には第２ニ方向弁
３４が、それぞれ配されている。
【００４５】(2) 本実施形態では、上記化学ヒートポン
プ（化学冷凍装置）において、反応器１４と凝縮器１６
を連結する第１冷媒蒸気通路２４において、気体輸送機
３６が、凝縮器１６側に輸送方向を向けて配されてい
る。
プ（化学冷凍装置）において、反応器１４と凝縮器１６
を連結する第１冷媒蒸気通路２４において、気体輸送機
３６が、凝縮器１６側に輸送方向を向けて配されてい
る。
【００４６】ここで気体輸送機とは、気体を強制的に輸
送する機構を備えたものをいい、圧縮ポンプ、真空ポン
プ、吸引ポンプ、送風機、ブロアー、加圧機、圧縮器な
どと称呼されているものを含む。
送する機構を備えたものをいい、圧縮ポンプ、真空ポン
プ、吸引ポンプ、送風機、ブロアー、加圧機、圧縮器な
どと称呼されているものを含む。
【００４７】(3) 次に、上記実施形態の運転態様を説明
する。
する。
【００４８】シリカゲル（化学反応媒体：吸着剤）およ
び水（冷媒）により構成される吸着式の化学ヒートポン
プ（化学冷凍機）において、利用する熱源は、再生熱源
を８０℃を６０℃にした以外は同様である。即ち、中温
側３０℃（冷却熱源）、冷凍設定温度１０℃とする場合
の運転を例に採る。
び水（冷媒）により構成される吸着式の化学ヒートポン
プ（化学冷凍機）において、利用する熱源は、再生熱源
を８０℃を６０℃にした以外は同様である。即ち、中温
側３０℃（冷却熱源）、冷凍設定温度１０℃とする場合
の運転を例に採る。
【００４９】ａ）準備過程（運転開始） 運転開始は連続運転の待機中に吸着した水蒸気（量は条
件により異なる）を脱着させるため、次の準備過程で始
まる。第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３２を開と
するとともに、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３
４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが連通
し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通となる。
件により異なる）を脱着させるため、次の準備過程で始
まる。第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３２を開と
するとともに、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３
４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが連通
し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通となる。
【００５０】そして、第１熱交換器２０から６０℃の熱
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却熱源）を供給する。
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却熱源）を供給する。
【００５１】この準備過程においては、雰囲気温度３０
℃、シリカゲル温度６０℃であり各温度における蒸気圧
は、それぞれ４．２４ kPa、１９．９ kPaである。この
ため、準備過程のＲＨは、前記式から４．２４／１
９．９×１００≒２１（％）となる。従って、図２か
ら、６０℃の準備過程におけるシリカゲルの平衡吸着量
は、再生平衡点Ｃの０．１ｍＬ／ｇとなる。
℃、シリカゲル温度６０℃であり各温度における蒸気圧
は、それぞれ４．２４ kPa、１９．９ kPaである。この
ため、準備過程のＲＨは、前記式から４．２４／１
９．９×１００≒２１（％）となる。従って、図２か
ら、６０℃の準備過程におけるシリカゲルの平衡吸着量
は、再生平衡点Ｃの０．１ｍＬ／ｇとなる。
【００５２】このとき、シリカゲルは、余分の水蒸気を
脱着（脱離）することとなるが、気体輸送機（ポンプ）
３６により反応器１４側から凝縮器１６側へ冷媒蒸気を
強制移動（吸引）することにより、さらに多くの冷媒蒸
気を反応器１４から凝縮器１６に送り込む。化学的平衡
圧力差に加えて、気体輸送機３６で生成する機械的圧力
差の２つの圧力差により移送される結果となり、再生平
衡点が６０℃のＣ点から、見かけ上８０℃における再生
平衡点Ａの近くへ移動する。
脱着（脱離）することとなるが、気体輸送機（ポンプ）
３６により反応器１４側から凝縮器１６側へ冷媒蒸気を
強制移動（吸引）することにより、さらに多くの冷媒蒸
気を反応器１４から凝縮器１６に送り込む。化学的平衡
圧力差に加えて、気体輸送機３６で生成する機械的圧力
差の２つの圧力差により移送される結果となり、再生平
衡点が６０℃のＣ点から、見かけ上８０℃における再生
平衡点Ａの近くへ移動する。
【００５３】たとえば、差圧２．４ kPaを発生させる気
体輸送機（吸引ポンプ）３６を設置することにより、凝
縮器１６側で、見かけ上の蒸気圧が４．２４−２．４＝
１．８４ kPaとなり、ＲＨは、１．８４／１９．９×１
００≒９（％）となり、見かけ上の再生平衡点が図中の
Ａ点近くに下がる。従って、６０℃の再生熱源で、８０
℃の再生熱源と同様、準備過程におけるシリカゲルの平
衡吸着量を０．０５ｍＬ／ｇに低減させることが可能と
なる。この脱着した冷媒蒸気は、第１冷媒蒸気通路２４
を通り凝縮器１６に移動し、凝縮器１６内で凝縮熱を放
出し液化する。凝縮熱は第２熱交換器２２を流れる温度
３０℃の冷却水（冷却熱源）により取り除かれる。凝縮
器１６で凝縮した冷媒は、冷媒通路２８を通り蒸発器１
８に戻る。該準備過程を経た後、シリカゲルは乾燥状態
になり、水蒸気を吸着する状態が整う。
体輸送機（吸引ポンプ）３６を設置することにより、凝
縮器１６側で、見かけ上の蒸気圧が４．２４−２．４＝
１．８４ kPaとなり、ＲＨは、１．８４／１９．９×１
００≒９（％）となり、見かけ上の再生平衡点が図中の
Ａ点近くに下がる。従って、６０℃の再生熱源で、８０
℃の再生熱源と同様、準備過程におけるシリカゲルの平
衡吸着量を０．０５ｍＬ／ｇに低減させることが可能と
なる。この脱着した冷媒蒸気は、第１冷媒蒸気通路２４
を通り凝縮器１６に移動し、凝縮器１６内で凝縮熱を放
出し液化する。凝縮熱は第２熱交換器２２を流れる温度
３０℃の冷却水（冷却熱源）により取り除かれる。凝縮
器１６で凝縮した冷媒は、冷媒通路２８を通り蒸発器１
８に戻る。該準備過程を経た後、シリカゲルは乾燥状態
になり、水蒸気を吸着する状態が整う。
【００５４】ｂ）冷凍過程 冷凍過程では、第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁３
２を閉とし、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４
を開とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが非連通
となり、蒸発器１８と反応器１４とが連通となる。そし
て、第１熱交換器２０の熱源を、８０℃の熱水から３０
℃の冷却水に切り替えて、３０℃の冷却水（冷却熱源）
を反応器１４に供給する。同時に、図示しない電磁バル
ブ等を開とすることにより、第３熱交換器３０に、冷却
水から冷熱負荷側で熱を吸収して温度が上昇し、冷凍機
（蒸発器１８）に戻ってくる冷水（温度１０〜１５℃）
を循環可能とする。反応器（シリカゲル）１４が３０℃
の冷却熱源で冷却され、雰囲気温度が冷凍設定温度（例
えば１０℃）と同温度であり、各温度における蒸気圧
は、それぞれ、４．２４kPa 及び１．２３kPa である。
このため、冷凍過程のＲＨは、前記式から１．２３／
４．２４×１００≒２９（％）となる。従って、冷凍過
程では、シリカゲルは、最大、図２の冷凍平衡点Ｂの平
衡吸着量０．１５ｍＬ／ｇの水分を吸着して終了するこ
とになる。
２を閉とし、第２冷媒蒸気通路２６の第２二方向弁３４
を開とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６とが非連通
となり、蒸発器１８と反応器１４とが連通となる。そし
て、第１熱交換器２０の熱源を、８０℃の熱水から３０
℃の冷却水に切り替えて、３０℃の冷却水（冷却熱源）
を反応器１４に供給する。同時に、図示しない電磁バル
ブ等を開とすることにより、第３熱交換器３０に、冷却
水から冷熱負荷側で熱を吸収して温度が上昇し、冷凍機
（蒸発器１８）に戻ってくる冷水（温度１０〜１５℃）
を循環可能とする。反応器（シリカゲル）１４が３０℃
の冷却熱源で冷却され、雰囲気温度が冷凍設定温度（例
えば１０℃）と同温度であり、各温度における蒸気圧
は、それぞれ、４．２４kPa 及び１．２３kPa である。
このため、冷凍過程のＲＨは、前記式から１．２３／
４．２４×１００≒２９（％）となる。従って、冷凍過
程では、シリカゲルは、最大、図２の冷凍平衡点Ｂの平
衡吸着量０．１５ｍＬ／ｇの水分を吸着して終了するこ
とになる。
【００５５】このため、シリカゲルは、冷凍過程におい
て、６０℃の熱源で再生した場合も、８０℃の熱源で再
生した場合と同様、準備過程の平衡吸着量０．０５ｍＬ
との差分である０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を吸着（結
合）することができる。
て、６０℃の熱源で再生した場合も、８０℃の熱源で再
生した場合と同様、準備過程の平衡吸着量０．０５ｍＬ
との差分である０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を吸着（結
合）することができる。
【００５６】従って、水（冷媒）は蒸発して蒸発器１８
から第２冷媒蒸気通路２６を通り反応器１４に移動し
て、シリカゲルに吸着される。このとき、蒸発器１８に
おいては、水の蒸発潜熱による冷凍効果が得られ、第３
熱交換器３０により温度の低下した冷水（１０℃以下）
を冷熱負荷側に連続して循環供給することができる。
から第２冷媒蒸気通路２６を通り反応器１４に移動し
て、シリカゲルに吸着される。このとき、蒸発器１８に
おいては、水の蒸発潜熱による冷凍効果が得られ、第３
熱交換器３０により温度の低下した冷水（１０℃以下）
を冷熱負荷側に連続して循環供給することができる。
【００５７】一方、反応器１４では、水分の吸着に伴い
シリカゲルが発熱するため、第１熱交換器２０から供給
される３０℃の冷却水により、吸着熱を取り除く。
シリカゲルが発熱するため、第１熱交換器２０から供給
される３０℃の冷却水により、吸着熱を取り除く。
【００５８】水分の吸収が進みシリカゲルに冷凍平衡点
Ｂの平衡吸着量（飽和点）０．１５ｍＬ／ｇ近くまで水
が吸着されると、蒸発は止まる。
Ｂの平衡吸着量（飽和点）０．１５ｍＬ／ｇ近くまで水
が吸着されると、蒸発は止まる。
【００５９】ｃ）再生過程再生過程は準備過程と同様の
条件で行われる。第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁
３２を開とするとともに第２冷媒蒸気通路２６の第２二
方向弁３４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６
とが連通し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通とな
る。
条件で行われる。第１冷媒蒸気通路２４の第１二方向弁
３２を開とするとともに第２冷媒蒸気通路２６の第２二
方向弁３４を閉とする。即ち、反応器１４と凝縮器１６
とが連通し、蒸発器１８と反応器１４とが非連通とな
る。
【００６０】そして、第１熱交換器２０から６０℃の熱
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却源）を供給する。同時に、図示しない電
磁バルブ等を閉とすることにより、第３熱交換器３０へ
の冷水の循環を停止させる。
水（再生熱源）を反応器（シリカゲル）１４に供給する
とともに、凝縮器１６の第２熱交換器２２には、３０℃
の冷却水（冷却源）を供給する。同時に、図示しない電
磁バルブ等を閉とすることにより、第３熱交換器３０へ
の冷水の循環を停止させる。
【００６１】再生過程においては、雰囲気温度３０℃、
シリカゲル温度６０℃であり各温度における蒸気圧は、
前述の如く、それぞれ４．２４kPa 、１９．９kPa であ
る。このため、再生過程のＲＨは、前記式から４．２
４／１９．９×１００≒２１（％）となる。従って、図
２から、６０℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸
着量は、再生平衡点Ｃの０．１０ｍＬ／ｇとなる。
シリカゲル温度６０℃であり各温度における蒸気圧は、
前述の如く、それぞれ４．２４kPa 、１９．９kPa であ
る。このため、再生過程のＲＨは、前記式から４．２
４／１９．９×１００≒２１（％）となる。従って、図
２から、６０℃の再生過程におけるシリカゲルの平衡吸
着量は、再生平衡点Ｃの０．１０ｍＬ／ｇとなる。
【００６２】このとき、シリカゲルは、余分の水蒸気を
脱着（脱離）することとなるが、気体輸送機（吸引ポン
プ）３６により反応器１４側から凝縮器１６側へ冷媒蒸
気を強制移動（吸引）することにより、さらに多くの冷
媒蒸気を反応器１４から凝縮器１６に送り込む。
脱着（脱離）することとなるが、気体輸送機（吸引ポン
プ）３６により反応器１４側から凝縮器１６側へ冷媒蒸
気を強制移動（吸引）することにより、さらに多くの冷
媒蒸気を反応器１４から凝縮器１６に送り込む。
【００６３】例えば、前述の如く差圧２．４ kPaを発生
させる気体輸送機（吸引ポンプ）３６を設置することに
より凝縮器１６側で、見かけ上の蒸気圧が４．２４−
２．４＝１．８４ kPaとなり、ＲＨは、１．８４／１
９．９×１００≒９％となり、見かけ上の再生平衡点が
図中のＡ点近くに下がる。即ち、化学的平衡圧力差に加
えて、気体輸送機３６で生成する機械的圧力差の２つの
圧力差により移送される結果となり、再生平衡点が６０
℃のＢ点から、見かけ上８０℃における再生平衡点Ａの
近くへ移動する。
させる気体輸送機（吸引ポンプ）３６を設置することに
より凝縮器１６側で、見かけ上の蒸気圧が４．２４−
２．４＝１．８４ kPaとなり、ＲＨは、１．８４／１
９．９×１００≒９％となり、見かけ上の再生平衡点が
図中のＡ点近くに下がる。即ち、化学的平衡圧力差に加
えて、気体輸送機３６で生成する機械的圧力差の２つの
圧力差により移送される結果となり、再生平衡点が６０
℃のＢ点から、見かけ上８０℃における再生平衡点Ａの
近くへ移動する。
【００６４】従って、６０℃の再生熱源で、８０℃の再
生熱源と同様、再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着
量を０．０５ｍＬ／ｇに低減させることが可能となる。
即ち、６０℃の再生熱源では、０．０５ｍＬの水分（水
蒸気）しか循環させることができなかったが、気体輸送
機を冷媒蒸気通路に組み込むことにより、８０℃の再生
熱源を使用した場合と同様、冷凍過程の平衡吸着量０．
１５ｍＬとの差分である０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を脱
着することができる。
生熱源と同様、再生過程におけるシリカゲルの平衡吸着
量を０．０５ｍＬ／ｇに低減させることが可能となる。
即ち、６０℃の再生熱源では、０．０５ｍＬの水分（水
蒸気）しか循環させることができなかったが、気体輸送
機を冷媒蒸気通路に組み込むことにより、８０℃の再生
熱源を使用した場合と同様、冷凍過程の平衡吸着量０．
１５ｍＬとの差分である０．１０ｍＬ／ｇの水蒸気を脱
着することができる。
【００６５】この脱着した冷媒蒸気は、第１冷媒蒸気通
路２４を通り凝縮器１６に移動し、凝縮器１６内で凝縮
熱を放出し液化する。凝縮熱は第２熱交換器２２を流れ
る温度３０℃の冷却水（冷却熱源）により取り除かれ
る。
路２４を通り凝縮器１６に移動し、凝縮器１６内で凝縮
熱を放出し液化する。凝縮熱は第２熱交換器２２を流れ
る温度３０℃の冷却水（冷却熱源）により取り除かれ
る。
【００６６】上記ｂ）、ｃ）の過程を繰り返すことによ
り、最大０．１０ｍＬ／ｇの水を（脱離→凝縮）→（蒸
発→結合）の各過程を繰り返しながら循環移動させるこ
とによりヒートポンプ（冷凍装置）を操作できる。
り、最大０．１０ｍＬ／ｇの水を（脱離→凝縮）→（蒸
発→結合）の各過程を繰り返しながら循環移動させるこ
とによりヒートポンプ（冷凍装置）を操作できる。
【００６７】上記実施態様において、気体輸送機３６
を、反応器１４と凝縮器１６との間の第１冷媒蒸気通路
２４に加えて、蒸発器１８と反応器１４との間の第２冷
媒蒸気通路２６に設けて、更に、冷凍能力を増大させる
ことも可能である。
を、反応器１４と凝縮器１６との間の第１冷媒蒸気通路
２４に加えて、蒸発器１８と反応器１４との間の第２冷
媒蒸気通路２６に設けて、更に、冷凍能力を増大させる
ことも可能である。
【００６８】この場合は、図４に示す如く、第１・第２
三方向電磁弁３２Ａ、３４Ａを用いて一台の気体輸送機
３６を、再生過程(1) 及び、冷凍過程(2) の双方に兼用
できるようにすることが望ましい。
三方向電磁弁３２Ａ、３４Ａを用いて一台の気体輸送機
３６を、再生過程(1) 及び、冷凍過程(2) の双方に兼用
できるようにすることが望ましい。
【００６９】ここで、例えば、反応器１４側の第１熱交
換器２０に温度３０℃（蒸気圧：４．２４ kPa）の冷却
水を供給して、シリカゲルを３０℃まで冷却する。蒸発
器の温度を１０℃（蒸気圧：１．２３ kPa）に設定した
する。
換器２０に温度３０℃（蒸気圧：４．２４ kPa）の冷却
水を供給して、シリカゲルを３０℃まで冷却する。蒸発
器の温度を１０℃（蒸気圧：１．２３ kPa）に設定した
する。
【００７０】この温度条件で、気体輸送機３６で差圧
２．４ kPaを発生させた場合、３０℃における見かけ上
の蒸気圧が４．２４−２．４＝１．８４ kPaとなり、Ｒ
Ｈは、１．２３／１．８４≒６６（％）となり、見かけ
上の冷却平衡点が図２の枠の外に位置し、このときの吸
着平衡量は約０．３ｍＬ／ｇであり、再生平衡点Ａの吸
着平衡量０．０５ｍＬ／ｇとの差分である０．２５ｍＬ
／ｇの水分（水蒸気）を循環させることができるように
なり、格段に冷凍能力を増大させることができる。
２．４ kPaを発生させた場合、３０℃における見かけ上
の蒸気圧が４．２４−２．４＝１．８４ kPaとなり、Ｒ
Ｈは、１．２３／１．８４≒６６（％）となり、見かけ
上の冷却平衡点が図２の枠の外に位置し、このときの吸
着平衡量は約０．３ｍＬ／ｇであり、再生平衡点Ａの吸
着平衡量０．０５ｍＬ／ｇとの差分である０．２５ｍＬ
／ｇの水分（水蒸気）を循環させることができるように
なり、格段に冷凍能力を増大させることができる。
【００７１】
【発明の効果】本発明の化学ヒートポンプは、上記のよ
うな構成により、下記のような効果を奏する。
うな構成により、下記のような効果を奏する。
【００７２】より低温の熱源により、従来と同様、ある
いは気体輸送機による冷媒蒸気移送の加速効果により、
従来以上の再生能力を得ることができる。
いは気体輸送機による冷媒蒸気移送の加速効果により、
従来以上の再生能力を得ることができる。
【００７３】一方、冷媒を蒸発させる冷凍過程におい
て、気体輸送機による吸引、加圧機能を付加させた場合
は、同じ量の化学反応媒体（吸着剤）により得られる蒸
発潜熱の量が多くなることになる。
て、気体輸送機による吸引、加圧機能を付加させた場合
は、同じ量の化学反応媒体（吸着剤）により得られる蒸
発潜熱の量が多くなることになる。
【００７４】即ち、化学ヒートポンプの冷媒蒸気の移送
手段として、化学的平衡圧力差と機械的圧力差を併用さ
せて、反応物質の単位重量あたりに循環させることので
きる冷媒蒸気を増大させることができるため、従来より
も装置のコンパクト化が可能となる。
手段として、化学的平衡圧力差と機械的圧力差を併用さ
せて、反応物質の単位重量あたりに循環させることので
きる冷媒蒸気を増大させることができるため、従来より
も装置のコンパクト化が可能となる。
【００７５】本発明のヒートポンプにより、従来の化学
冷凍装置では稼働しない温度レベルでの廃熱の有効利用
が可能になり熱エネルギーの利用効率を向上させるシス
テムが提供できる。従って、熱エネルギーの利用量の伸
びを低減でき、ひいては炭酸ガスの排出を抑制すること
が期待できる。
冷凍装置では稼働しない温度レベルでの廃熱の有効利用
が可能になり熱エネルギーの利用効率を向上させるシス
テムが提供できる。従って、熱エネルギーの利用量の伸
びを低減でき、ひいては炭酸ガスの排出を抑制すること
が期待できる。
【００７６】また、本発明の化学ヒートポンプは、シリ
カゲル／水で構成される冷凍装置をはじめとし、臭化リ
チウム／水で構成される吸収ヒートポンプ、あるいは吸
収冷凍機、酸化カルシウム／水、酸化カルシウム／炭酸
ガスで構成される化学ヒートポンプなどあらゆる化学冷
凍装置に適用できる。
カゲル／水で構成される冷凍装置をはじめとし、臭化リ
チウム／水で構成される吸収ヒートポンプ、あるいは吸
収冷凍機、酸化カルシウム／水、酸化カルシウム／炭酸
ガスで構成される化学ヒートポンプなどあらゆる化学冷
凍装置に適用できる。
【００７７】更に、太陽熱集熱機器を備えた熱エネルギ
ー供給システムに、本発明により提供される化学ヒート
ポンプ（化学冷凍装置）を適用させることにより、太陽
エネルギーを利用する冷房、冷却装置が構成でき、冷熱
・温熱の双方を提供するエネルギーシステムを構築でき
る。
ー供給システムに、本発明により提供される化学ヒート
ポンプ（化学冷凍装置）を適用させることにより、太陽
エネルギーを利用する冷房、冷却装置が構成でき、冷熱
・温熱の双方を提供するエネルギーシステムを構築でき
る。
【００７８】なお、蒸発器と反応器との間の第２冷媒蒸
気通路に気体輸送機（加圧機・ポンプ）を配して、冷却
過程（蒸発過程）で機械的加圧を行う技術を開示した公
知文献がある（特開平４−３１６９６５・６−７４４９
７号）。
気通路に気体輸送機（加圧機・ポンプ）を配して、冷却
過程（蒸発過程）で機械的加圧を行う技術を開示した公
知文献がある（特開平４−３１６９６５・６−７４４９
７号）。
【００７９】しかし、これらの技術では、本願発明の如
く、従来より低いレベルの廃熱を再生熱源として利用は
できない。即ち、本願発明では、少なくとも、反応器と
蒸発器との間の第１冷媒蒸気通路に気体輸送機を配し
て、再生過程で機械的加圧を行うことにより、初めて、
従来より低い温度レベルの廃熱を再生熱源として利用可
能となるものである。従って、上記公知文献が本願発明
を開示は勿論、示唆してているとは認められない。
く、従来より低いレベルの廃熱を再生熱源として利用は
できない。即ち、本願発明では、少なくとも、反応器と
蒸発器との間の第１冷媒蒸気通路に気体輸送機を配し
て、再生過程で機械的加圧を行うことにより、初めて、
従来より低い温度レベルの廃熱を再生熱源として利用可
能となるものである。従って、上記公知文献が本願発明
を開示は勿論、示唆してているとは認められない。
【図１】従来の化学ヒートポンプ（化学冷凍装置）を示
すシステム図である。
すシステム図である。
【図２】シリカゲルの関係湿度／水平衡吸着量関係線図
である。
である。
【図３】本発明の化学ヒートポンプの一態様を示すシス
テム図である。
テム図である。
【図４】同じく他の態様における配管図である。
１２ 反応媒体（吸着剤：シリカゲル） １３ 冷媒（水） １４ 反応器 １６ 凝縮器 １８ 蒸発器 ２０ 第１熱交換器 ２２ 第２熱交換器 ２４ 第１冷媒蒸気通路 ２６ 第２冷媒蒸気通路 ２８ 冷媒通路 ３６ 気体輸送機（吸引ポンプ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金森 道人 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社技術開発本部電気 利用技術研究所内 (72)発明者 架谷 昌信 愛知県名古屋市守山区下志段味穴ガ洞2271 の334 (72)発明者 松田 仁樹 愛知県名古屋市天白区一本松１丁目602番 地 (72)発明者 渡辺 藤雄 愛知県尾張旭市新居町上の田2897の６
Claims (8)
- 【請求項１】 反応媒体が充填された反応器と、前記反
応媒体と化学結合・離脱をする冷媒が封入された凝縮器
と蒸発器とを備えた密閉系であって、前記反応器は前記
反応媒体を加熱・冷却して冷媒をそれぞれ離脱・結合さ
せる第１熱交換器を備え、前記凝縮器は冷媒蒸気を凝縮
させる第２熱交換器を備え、前記反応器と前記凝縮器、
及び、前記蒸発器と前記反応器との間にはそれぞれ第１
・第２冷媒蒸気通路が配されるとともに、前記凝縮器と
前記蒸発器との間には冷媒通路が配されて、反応器→凝
縮器→蒸発器→反応器と冷媒が循環可能とされている構
成の化学ヒートポンプにおいて、 前記第１冷媒蒸気通路に、気体輸送機が凝縮器方向に輸
送方向を向けて配されていることを特徴とする化学ヒー
トポンプ。 - 【請求項２】 更に、前記第２冷媒蒸気通路に、気体輸
送機が反応器方向に輸送方向を向けて配されていること
を特徴とする請求項１記載の化学ヒートポンプ。 - 【請求項３】 前記反応媒体がシリカゲルであるととも
に、前記冷媒が水であることを特徴とする請求項１また
は２記載の化学ヒートポンブ。 - 【請求項４】 請求項１に記載の化学ヒートポンプを用
いて、 (1) 再生過程：前記反応器で第１熱交換器に再生熱源を
供給するとともに、前記凝縮器で第２熱交換器に冷却熱
源を供給して、前記反応媒体に結合している冷媒を脱離
させるとともに、該脱離冷媒蒸気を凝縮させる。 (2) 冷凍過程：前記反応器で第１熱交換器に冷却熱源を
供給し、反応媒体の化学平衡点を冷媒結合方向へ移動さ
せることにより、前記反応媒体に冷媒を結合させるとと
もに、前記蒸発器で冷媒を蒸発させる。 の各過程を繰り返す化学ヒートポンプの操作方法におい
て、前記再生過程で前記気体輸送機により冷媒蒸気に前
記反応器と前記凝縮器との間に機械的圧力差を発生させ
て、平衡冷媒蒸気結合量を再生熱源の温度におけるもの
より見かけ上減少させることを特徴とする化学ヒートポ
ンプの操作方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の化学ヒートポンプを用
いて、 (1) 再生過程：前記反応器で第１熱交換器に再生熱源を
供給するとともに、前記凝縮器で第２熱交換器に冷却熱
源を供給して、前記反応媒体に結合している冷媒を脱離
させるとともに、該脱離冷媒蒸気を凝縮させる。 (2) 冷凍過程：前記反応器で第１熱交換器に冷却熱源を
供給し、反応媒体の化学平衡点を冷媒結合方向へ移動さ
せることにより、前記反応媒体に冷媒を結合させるとと
もに、前記蒸発器で冷媒を蒸発させる。 の各過程を繰り返す化学ヒートポンプの操作方法におい
て、 前記再生過程で前記気体輸送機により冷媒蒸気に前記反
応器と前記凝縮器との間に機械的圧力差を発生させて、
平衡冷媒蒸気結合量を再生熱源の温度におけるものより
見かけ上減少させ、 更に、前記冷却過程で前記第２冷媒蒸気通路に配された
前記気体輸送機により、冷媒蒸気に前記蒸発器と前記反
応器との間に機械的圧力差を発生させて、平衡冷媒蒸気
結合量を冷却熱源の温度におけるものより見かけ上増大
させることを特徴とする化学ヒートポンプの操作方法。 - 【請求項６】 前記反応媒体がシリカゲルであるととも
に、前記冷媒が水であることを特徴とする請求項４又は
５記載の化学ヒートポンプの操作方法。 - 【請求項７】 反応器と凝縮器と蒸発器とを備え、それ
らの順に冷媒を循環移動させて、再生過程、冷凍過程を
繰り返す構成の化学ヒートポンプにおいて、 前記冷媒が、廃熱などの熱エネルギーから生成する化学
的平衡圧力差と、気体輸送機で生成する機械的圧力差の
２つの圧力差により移送されることを特徴とする化学ヒ
ートポンプ。 - 【請求項８】 熱エネルギーの温度レベルにより一義的
に決定されてしまう化学的平衡関係に、動力で得られる
二次的な圧力差を付加させることによって化学的平衡を
操作し、より低温の熱源を利用して冷熱を発生させるこ
とができることを特徴とする化学ヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9194076A JP3020091B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 化学ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9194076A JP3020091B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 化学ヒートポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137596A true JPH1137596A (ja) | 1999-02-12 |
| JP3020091B2 JP3020091B2 (ja) | 2000-03-15 |
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ID=16318568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9194076A Expired - Fee Related JP3020091B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 化学ヒートポンプ |
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|---|---|
| JP (1) | JP3020091B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004333039A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Chubu Electric Power Co Inc | 吸着冷凍機の運転方法 |
| JP2008128560A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 吸着剤粒子循環式冷凍機 |
| JP2013113552A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 化学蓄熱装置 |
| US8557324B2 (en) | 2000-11-14 | 2013-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
| KR101326542B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2013-11-07 | 한국기초과학지원연구원 | 압력차를 이용한 자연유도방식의 열교환방법 및 이를 이용한 가스압축기와 히트펌프 |
| CN103994603A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-20 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种超声波辐射辅助的化学热泵装置 |
| CN104048441A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-09-17 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种改进型吸附式热泵及其进行吸附-脱附的方法 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP9194076A patent/JP3020091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8557324B2 (en) | 2000-11-14 | 2013-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
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| KR101326542B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2013-11-07 | 한국기초과학지원연구원 | 압력차를 이용한 자연유도방식의 열교환방법 및 이를 이용한 가스압축기와 히트펌프 |
| WO2014193000A1 (ko) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | 한국기초과학지원연구원 | 압력차를 이용한 자연유도방식의 열교환방법 및 이를 이용한 가스압축기와 히트펌프 |
| US9476615B2 (en) | 2013-05-28 | 2016-10-25 | Korea Basic Science Institute | Autonomous induction heat exchange method using pressure difference and gas compressor and heat pump using the same |
| CN104048441A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-09-17 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种改进型吸附式热泵及其进行吸附-脱附的方法 |
| CN103994603A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-20 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种超声波辐射辅助的化学热泵装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3020091B2 (ja) | 2000-03-15 |
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