JPS59129361A - ケミカルヒートポンプの作動方法 - Google Patents
ケミカルヒートポンプの作動方法Info
- Publication number
- JPS59129361A JPS59129361A JP58004496A JP449683A JPS59129361A JP S59129361 A JPS59129361 A JP S59129361A JP 58004496 A JP58004496 A JP 58004496A JP 449683 A JP449683 A JP 449683A JP S59129361 A JPS59129361 A JP S59129361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- tank
- temperature
- water
- heat pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
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。
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、比較的低い温度の利用分野、たとえば冷凍、
冷蔵あるいは冷房と、比較的高い温度の利用分野、たと
えば給湯、暖房あるいは産業用、家庭用の各種熱利用分
野に応用できるケミカルヒートポンプに関する。
冷蔵あるいは冷房と、比較的高い温度の利用分野、たと
えば給湯、暖房あるいは産業用、家庭用の各種熱利用分
野に応用できるケミカルヒートポンプに関する。
従来例の構成とその問題点
従来の冷蔵(凍)庫のなかで最も広く実用化されている
のは、フロンやアンモニアを冷媒とする電動圧縮式冷蔵
庫である。効率も高く、量産効果と相まってかなり安価
となってきた。ところが用途によっては、作動音が大き
く、また大気熱源を利用した場合約60°Cの吸収温度
が限界であり、さらに電力をかなり多く消費するなどの
課題がある〇 一方吸収式ヒートポンプでは、冷房や暖房に・広く大型
装置として実用化されるようになった。このシステムは
、電動圧縮式ヒートポンプと異なり、太陽熱、排熱ある
いは燃焼熱を主なエネルギー源とするため、エネルギー
的には有利といえる。ところが、吸収材に臭化リチウム
水溶液、熱媒に水を用い、これらの液を循環させてシス
テムを作動させるので、常に吸収材と熱媒は液体か気体
でなければならない。そのため臭化リチウムの溶解度か
ら、この溶液の濃度には限界があり、約70%の濃度ま
でである。そのほかにシステムの効率を考えて、通常使
用される濃度範囲は約50%以下であり、これらの理由
により、低温度差のヒートポンプとなる。すなわち、低
温は5°C程度まで高温は約60°Cまでとなり、これ
以上の低温やこれ以上の高温を得るためには二重効用と
するなどの特別な配慮か必要であり、高価なシステムと
なる欠点かぁ−、た。
のは、フロンやアンモニアを冷媒とする電動圧縮式冷蔵
庫である。効率も高く、量産効果と相まってかなり安価
となってきた。ところが用途によっては、作動音が大き
く、また大気熱源を利用した場合約60°Cの吸収温度
が限界であり、さらに電力をかなり多く消費するなどの
課題がある〇 一方吸収式ヒートポンプでは、冷房や暖房に・広く大型
装置として実用化されるようになった。このシステムは
、電動圧縮式ヒートポンプと異なり、太陽熱、排熱ある
いは燃焼熱を主なエネルギー源とするため、エネルギー
的には有利といえる。ところが、吸収材に臭化リチウム
水溶液、熱媒に水を用い、これらの液を循環させてシス
テムを作動させるので、常に吸収材と熱媒は液体か気体
でなければならない。そのため臭化リチウムの溶解度か
ら、この溶液の濃度には限界があり、約70%の濃度ま
でである。そのほかにシステムの効率を考えて、通常使
用される濃度範囲は約50%以下であり、これらの理由
により、低温度差のヒートポンプとなる。すなわち、低
温は5°C程度まで高温は約60°Cまでとなり、これ
以上の低温やこれ以上の高温を得るためには二重効用と
するなどの特別な配慮か必要であり、高価なシステムと
なる欠点かぁ−、た。
これに対し、吸収材か固体でもよい間欠吸収式といえる
ケミカルヒートポンプが最近注目されるようになった。
ケミカルヒートポンプが最近注目されるようになった。
これはすでに示したように吸収材が固体でもよく、選択
範囲が広くなる利点のほかに、蓄熱や蓄冷熱を長期間に
亘って用いられること、作動音か少ないこと、補助電力
が不用あるいは4tめで少なくてよいことなどがあげら
れる。
範囲が広くなる利点のほかに、蓄熱や蓄冷熱を長期間に
亘って用いられること、作動音か少ないこと、補助電力
が不用あるいは4tめで少なくてよいことなどがあげら
れる。
冷媒として水を用いたケミカルヒートポンプは従来より
多く研究開発がなされて来た。特に吸収器(以下吸収材
とは吸着材も含んでいるものと解釈する)の種類は多く
のものが開発されており、硫化ナトリウム(5−○水塩
)、ゼオライトなとが代表的である。これらはいずれも
長所短所を有している。
多く研究開発がなされて来た。特に吸収器(以下吸収材
とは吸着材も含んでいるものと解釈する)の種類は多く
のものが開発されており、硫化ナトリウム(5−○水塩
)、ゼオライトなとが代表的である。これらはいずれも
長所短所を有している。
硫化ナトリウムは強アルカリ性を示し、金属、ガラス等
を腐食するため装置に高価な材料を用いる必要性があり
、址た人体に対する毒性もあって平易な利用が困難であ
る。ゼオライトの場合は水蒸気の吸収力が犬であり、冷
房に利用した時に有利に働く。反面、一度水蒸気を吸収
したゼオライトを再生する場合、吸収力が太なるが故に
高温の熱を必要と(−1例えば太陽エネルギー等で再生
する場合は高価な高効率集熱器を利用するが、さもなく
ば常常に低能率の再生を行なうことになる。捷た、ゼオ
ライトは吸収気体に選択性7vないため、不純物ガスで
容易に失活してし捷う。その他、ゼオライ[・はそれ自
体価格が高いことや、多孔質の固体であるため熱伝導性
が悪くゼオライト槽内部の伝熱を補なうための内部フィ
ンが不可欠であること等により、やはり安価で簡便なシ
ステムは困難である。塩化カルシウムについては従来2
水素と1水素の間の吸収平衡を利用したケミカルヒート
ポンプが報告されている。このシステムの利点は多い。
を腐食するため装置に高価な材料を用いる必要性があり
、址た人体に対する毒性もあって平易な利用が困難であ
る。ゼオライトの場合は水蒸気の吸収力が犬であり、冷
房に利用した時に有利に働く。反面、一度水蒸気を吸収
したゼオライトを再生する場合、吸収力が太なるが故に
高温の熱を必要と(−1例えば太陽エネルギー等で再生
する場合は高価な高効率集熱器を利用するが、さもなく
ば常常に低能率の再生を行なうことになる。捷た、ゼオ
ライトは吸収気体に選択性7vないため、不純物ガスで
容易に失活してし捷う。その他、ゼオライ[・はそれ自
体価格が高いことや、多孔質の固体であるため熱伝導性
が悪くゼオライト槽内部の伝熱を補なうための内部フィ
ンが不可欠であること等により、やはり安価で簡便なシ
ステムは困難である。塩化カルシウムについては従来2
水素と1水素の間の吸収平衡を利用したケミカルヒート
ポンプが報告されている。このシステムの利点は多い。
捷ず塩化カルシウムが一般に広く用いられている乾燥剤
であり、安価で容易に入手できる。
であり、安価で容易に入手できる。
捷た毒性や腐食性がなく、取扱が簡便で岸側な装着を必
要としないデらに水蒸気を選択的に吸収し、少量の不純
物ガスに対する配慮を必要としない。
要としないデらに水蒸気を選択的に吸収し、少量の不純
物ガスに対する配慮を必要としない。
ところか、この系においても、同一蒸気圧での水との温
度差が約40°Cであり、非常に低い低温や、極めて高
い高温は得られない。すなわち大気1品度が冬ル]に5
”Cとすると、理論的な最高温度が45°Cとなり、こ
れでは不充分な場合が多い。寸だ夏期の外気温度が30
°Cとすると、理論的には一10°c−1で得られるこ
とになるが、熱交換による確度差が10〜15°C生ず
るので、実際には0〜5°Cの範囲内となり、冷凍には
不充分である。
度差が約40°Cであり、非常に低い低温や、極めて高
い高温は得られない。すなわち大気1品度が冬ル]に5
”Cとすると、理論的な最高温度が45°Cとなり、こ
れでは不充分な場合が多い。寸だ夏期の外気温度が30
°Cとすると、理論的には一10°c−1で得られるこ
とになるが、熱交換による確度差が10〜15°C生ず
るので、実際には0〜5°Cの範囲内となり、冷凍には
不充分である。
発明の目的
本発明は、上記のケミカルヒートポンプの特徴を生かし
ながら、冬期において70°C以上の高温給湯を可能に
するとか、あるいは夏期においては一10°Cという冷
凍に充分な温度が得られるというように、高温度差のケ
ミカルヒートポンプを得ることを目的とする。
ながら、冬期において70°C以上の高温給湯を可能に
するとか、あるいは夏期においては一10°Cという冷
凍に充分な温度が得られるというように、高温度差のケ
ミカルヒートポンプを得ることを目的とする。
発明の構成
本発明は一方の容器に熱媒である水、他方の容器に吸収
材である常温で固体の臭化リチウムを入0 れ、両
容器間をストップバルブで連結し、臭化リチウムの完全
乾燥時は無水塩、完全吸収時は1水塩として、水の入っ
ている容器を凝縮器あるいは蒸発器として、臭化リチウ
ムの入っている容器を再生器あるいは吸収器として交互
に動作させるものである。
材である常温で固体の臭化リチウムを入0 れ、両
容器間をストップバルブで連結し、臭化リチウムの完全
乾燥時は無水塩、完全吸収時は1水塩として、水の入っ
ている容器を凝縮器あるいは蒸発器として、臭化リチウ
ムの入っている容器を再生器あるいは吸収器として交互
に動作させるものである。
実施例の説明
第1図に従来例、本発明ともに共通なケミカルヒートポ
ンプの基本的な装置を示しである。装置はA、B2つの
槽をストップバルブで連結したものであり、A槽には水
2、B槽には吸収材3が入っている。A、B両槽には内
部に熱交換器4が装着されていて、熱エネルギーを容易
に入出力できる。また装置は脱気後気密が保たれ内部に
は水蒸気以外の気体は存在しない。吸収・脱着の際に臭
化リチウムに含捷れる水の量の最大値は、最初A槽に入
れた水の量とB槽内の臭化リチウムが最初に含んでいた
水の量との和で決定される。
ンプの基本的な装置を示しである。装置はA、B2つの
槽をストップバルブで連結したものであり、A槽には水
2、B槽には吸収材3が入っている。A、B両槽には内
部に熱交換器4が装着されていて、熱エネルギーを容易
に入出力できる。また装置は脱気後気密が保たれ内部に
は水蒸気以外の気体は存在しない。吸収・脱着の際に臭
化リチウムに含捷れる水の量の最大値は、最初A槽に入
れた水の量とB槽内の臭化リチウムが最初に含んでいた
水の量との和で決定される。
装置の作動方法はいわゆるバッチ式であり、蓄熱行程と
放熱行程の2行程で1サイクルを成す。
放熱行程の2行程で1サイクルを成す。
蓄熱行程とは、熱源よp熱を得てB槽が加熱され、B槽
内より熱水蒸気か出てA槽で凝縮しA槽より熱を出力す
る行程であり、このときA槽は凝縮器、B槽にt−+−
r;生器として働く。この行程の後ではB槽内の吸収材
は高エネルギー状態にあり、このときバルブを閉じ柱は
エネルギーに、保存される。放熱行程とは再生後の吸収
剤がA槽に貯えられた水を水蒸気として吸収し、A槽よ
り蒸発潜熱をうばう行程である。このときA槽は蒸発器
、B槽は吸収器として働く。放熱行程は冷房用と暖房用
の2通りの使い方がある。冷房用として使う場合はB槽
を室温付近で冷却するとA槽は室温よりも低い温度で蒸
気を出すので冷房が行なえる。暖房として使う場合はA
槽を室温付近で加熱するとB槽では室温よりも高い温度
で吸収熱を出すので暖房効果が得られる。
内より熱水蒸気か出てA槽で凝縮しA槽より熱を出力す
る行程であり、このときA槽は凝縮器、B槽にt−+−
r;生器として働く。この行程の後ではB槽内の吸収材
は高エネルギー状態にあり、このときバルブを閉じ柱は
エネルギーに、保存される。放熱行程とは再生後の吸収
剤がA槽に貯えられた水を水蒸気として吸収し、A槽よ
り蒸発潜熱をうばう行程である。このときA槽は蒸発器
、B槽は吸収器として働く。放熱行程は冷房用と暖房用
の2通りの使い方がある。冷房用として使う場合はB槽
を室温付近で冷却するとA槽は室温よりも低い温度で蒸
気を出すので冷房が行なえる。暖房として使う場合はA
槽を室温付近で加熱するとB槽では室温よりも高い温度
で吸収熱を出すので暖房効果が得られる。
以上のようなケミカルヒートポンプの吸収材として臭化
リチウム(固体状)、熱媒として水を用いると、簡単な
装置で容易に冷凍庫用冷熱源、あるいは70°C以」二
という比較的高温の給湯用などの熱源が得られることが
わかった。
リチウム(固体状)、熱媒として水を用いると、簡単な
装置で容易に冷凍庫用冷熱源、あるいは70°C以」二
という比較的高温の給湯用などの熱源が得られることが
わかった。
第1図に示す構成においてケミカルヒートポンプを形成
した。すなわちA槽には水180y、B槽には無水臭化
リチウム結晶870.pを入nた。
した。すなわちA槽には水180y、B槽には無水臭化
リチウム結晶870.pを入nた。
そ]−て全体を排気ポンプで真空とし、作動テストケ行
なった。
なった。
1ず、B槽の温度を30°Cにおさえ、A槽の温度がど
こ1で低下するかを求めた。その結果を第2図の曲線C
に示す。すなわち、約8時間に亘り一20°Cの低温を
得ることができた。当然水は凍結し、氷から直接水蒸気
に昇華している。これに対し、従来例として、臭化リチ
ウムの代りに塩化リチウム無水塩を用いる以外は全く上
記ヒートポンプと同じヒートポンプを組立て、そのとき
の蒸発器温度変化を第2図の曲線C′に示す。この両者
より、本発明による臭化リチウム−水系では、より低い
温度が、しかも長時間に亘って維持できた。
こ1で低下するかを求めた。その結果を第2図の曲線C
に示す。すなわち、約8時間に亘り一20°Cの低温を
得ることができた。当然水は凍結し、氷から直接水蒸気
に昇華している。これに対し、従来例として、臭化リチ
ウムの代りに塩化リチウム無水塩を用いる以外は全く上
記ヒートポンプと同じヒートポンプを組立て、そのとき
の蒸発器温度変化を第2図の曲線C′に示す。この両者
より、本発明による臭化リチウム−水系では、より低い
温度が、しかも長時間に亘って維持できた。
丑だ、A槽の蒸発温度を10°Cと一定とし、B槽の吸
収温度の変化を求めた。本発明による固体状臭化リチウ
ムと一水系と従来例としての固体状塩化カルシウム−水
系での結果を、第2図の曲線りおよびD′に示す。この
曲線から、本発明による吸収温度は約80°Cとなり、
従来品よりも約3゜°Cだけ高温とすることができた。
収温度の変化を求めた。本発明による固体状臭化リチウ
ムと一水系と従来例としての固体状塩化カルシウム−水
系での結果を、第2図の曲線りおよびD′に示す。この
曲線から、本発明による吸収温度は約80°Cとなり、
従来品よりも約3゜°Cだけ高温とすることができた。
これにより、約80°C近くの高温給湯が可能となり、
蓄熱槽の小型化、床暖房用への適応なども可能となるな
どの利点が多い。
蓄熱槽の小型化、床暖房用への適応なども可能となるな
どの利点が多い。
発明の効果
以−ヒのように、比較的低い冷熱源、あるいは比較的高
い高温熱源を必要とする場合には吸収材として固体状臭
化リチウム、熱媒として水を用い、臭−化リチウムの作
動範囲が無水塩と1水塩の間で用いることによp1実用
的な効果が得られる。
い高温熱源を必要とする場合には吸収材として固体状臭
化リチウム、熱媒として水を用い、臭−化リチウムの作
動範囲が無水塩と1水塩の間で用いることによp1実用
的な効果が得られる。
第1図は本発明の一実施例であるケミカルヒートポンプ
の基本構成を示す模式図、第2図は固体状臭化リチウム
−水系のケミカルヒートポンプの性能を示す図である。 1 ・・・・ストップバルブ、2・・・・水、3−・・
・・吸収材、4・・・・・・熱交換器。
の基本構成を示す模式図、第2図は固体状臭化リチウム
−水系のケミカルヒートポンプの性能を示す図である。 1 ・・・・ストップバルブ、2・・・・水、3−・・
・・吸収材、4・・・・・・熱交換器。
Claims (1)
- 熱媒として水、吸収材として常温で固体の臭化リチウム
を構成要素とし、臭化1゛チウムの完全乾燥時は無水塩
、完全吸収時には1水塩であることを特徴とするケミカ
ルヒートポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58004496A JPS59129361A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | ケミカルヒートポンプの作動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58004496A JPS59129361A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | ケミカルヒートポンプの作動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59129361A true JPS59129361A (ja) | 1984-07-25 |
JPH0128868B2 JPH0128868B2 (ja) | 1989-06-06 |
Family
ID=11585675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58004496A Granted JPS59129361A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | ケミカルヒートポンプの作動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59129361A (ja) |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004496A patent/JPS59129361A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0128868B2 (ja) | 1989-06-06 |
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