JPS6050362A - ケミカルヒ−トポンプ - 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、低消費エネルギーで作動する冷暖房機器およ
び蓄熱、蓄冷機能を有するケミカルヒートポンプのうち
、特に動力源を最大限排除し、簡便に作動させることを
特徴としたケミカルヒートポンプに関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、吸収式ヒートポンプに関しては、特に臭化リチウ
ム水溶液を吸収剤とした冷房機器が開発されてきた。こ
の場合、吸収反応を均一に行なうため、吸収剤あるいは
冷媒をポンプ等で強制的に循環させたシ、また広い吸収
面積を確保するため溶液をシャワーで噴出させるという
操作が必要であり、ヒートポンプのコストを引き上げる
大きな要因となっていた。

よシ低コストで、効率の良いヒートポンプを８供するた
めには、動力を基本的には用いず、蒸発器と吸収器の２
槽間を冷媒蒸気のみが循環する方式が望ましい。

この際、吸収剤の広い吸収面積の確保と均一な吸収反応
を行なわせることが重要な課題となっていた。

一方、安価で蓄熱密度の高い吸収剤とｌ〜て、塩化カル
シウム、水酸化ナトリウム、硫酸は従来より知られてい
るが、それぞれ致命的な欠点を有し、そのためケミカル
ヒートポンプへの採用が見送られてきた。すなわち、吸
収剤吉して塩化カルシウムを用いた場合は、水の吸収、
放出を繰り返す際、固体−液体の相変化を起こし、冷媒
蒸気の入日付近で氷砂糖状に固結するため、ケミカルヒ
ートポンプの性能が維持できなかった。また、水酸化ナ
トリウム、硫酸等は金属に対する腐食性および容器が破
壊した際の危険性の点から使用が困難であった。

発明の目的 本発明は、適切な含浸材に吸収剤あるいは冷媒を含浸さ
せることによシ、従来ケミカルヒートポンプに使用不可
能であった各種の吸収剤を使用可能とし、それによって
高効率）安全、低価格のケミカルヒートポンプを簡便な
方法で提供するととを目的とする。

発明の構成 本発明の構成を図を用いて説明する。

本発明において、ケミカルヒートポンプの装置は、少な
くとも吸収−再生器１および蒸発−凝縮器２の２倍から
成る。吸収−再生器には吸収剤（水酸化ナトリウム水溶
液、硫酸、塩化カルシウム水和物および水溶液、リチウ
ムブロマイド水溶酸等、酸、アルカリ、あるいは塩類の
水和物、水溶液等が含まれる）が充填され、また、蒸発
−凝縮器には冷媒（水、アンモニア、フロン二酸化戻素
等）が充填されている。そして、少なくともいずれか（
好寸しくは双方）の内容物を含浸層に含浸させることに
より、 （１）蒸発、吸収面積の増加による反応速度の向上（１
１）反応の均一化による、温度特性の向上、ザイクル寿
命の向上（特に塩化カルシウム系）（ｉｉｉ）　腐食お
よび危険性の低下 ０１１０　構造材として用いることにより、容器の軽量
化、低価格化 以上、複数の効果を同時に発揮させる。

これらの効果が期待できる含浸材に要求される条件とし
ては、下記の通シである。

（１）重量あたりの吸収剤の含浸量が大きいこと（１１
）耐熱性が高いこと（）２００℃）（ｉｉｉ）　空げき
率が高いこと Ｇ１１Ｄ　安価であること （Ｖ）　吸収液に対する化学的安定性 これらの条件について検討を加えた結果、（１）の吸収
剤に対する含浸量に関しては、まず成分についてはアル
ミナ、シリカ、マグネソア、硅酸カルシウム、硅酸マグ
ネシウム、硫酸マグネシウム等を成分として含有した鉱
物が良好であることを見い出しｆｃｏまた、形状に関し
ては明らかに多孔質のものが含浸量および軽量という点
で有利である。

さらに、いかなる複雑な形状の容器にも充填が容易とい
う点では、粉体あるいは粒体が有利である。

以上の事項に、耐熱性、コスト、化学的安定性を加味し
た上で、良好な性能を示し、さらに入手容易な物質とし
て、具体的には、硅酸カルシウム（トバモライト、ゾノ
トライト型に結晶した軽量多孔質のもの）、バーミキュ
ライト、ノぐ〜ライト。

石こう類、セメント類、硅酸マグネシウム粉末（例えば
蔵出薬品■よシ販売されている「ニードプラス」）等が
好適であることを見い出した。

各種無機質多孔体の塩化カルシウムに対する含浸性能を
検討した結果を表１に示す。含浸性能のめやすとして、
含浸材１Ｋｆあたりの各吸収剤（塩化カルシウム５０％
水溶液、水酸化ナトリウム６０％水溶液、硫酸５０％水
溶液）および水の含浸量（Ｋ？）を示している。表１よ
り明らかな如く、硅酸マグネシウム、硅酸カルシウム、
およびパーライトは特に良好な含浸性能を示しだ。含浸
耐久性とは、水を含浸させて加熱した場合の含浸材の構
造変化の少なさを評価する項目であるが、結晶構造によ
って多孔質を形成しているケイ酸カルシウム等は不利で
あった。この点パーライトは全ての吸収剤について優れ
た劇久住を示し、含浸層として好適である。また、コス
トの点に関してもパーライトは１に９あたり数百円前後
で入手でき、他の材料の数分の１の安価さである。これ
らの点を総合すれば、表１に挙げた含浸月の内でもパー
ライトは特に良好であることを見い出した。

実施例の説明 本発明の含浸材を用いたケミカルヒートポンプ３種につ
いて、その構成および使用法を説明する。

容器の構造を図に示す。容器の材質は薄手の５Ｏ８−３
０４板を用いた。蒸発−凝縮器２にはバーライ）Ｂ−１
００ｇを充填した。吸収−再生器１に充填した内容物Ａ
は下記の３種を用いた。

（１）塩化カルシウム４水塩３に９ （ｉｉ）　ｓｏ％水酸化す）　ＩＪウム水溶液４に９（
ｉｉｉ）　ｉｓ○チ硫酸水溶液４に９いずれもパーライ
ト６００ｇに含浸させた。

３種のケミカルヒートポンプはそれぞれ以下の方法で作
動させる。

（１）まず、容器中の空気を真空コック３より完全に脱
気する。

（２）次にパルプ４を開く。

（３）次に吸収−再生器１を２００℃に加熱し、蒸発−
凝縮器２はソ温で空冷（６時間）すると、水が吸収−再
生器１より蒸発−凝縮器２に移動する。

（４）次にパルプ４を閉じる。

（５）　次に系全体を室温に冷却する。

（６）次にパルプ４を開くと共に、吸収−再生器１は室
温で空冷する。

以上、一連の操作により蒸発−凝縮器２が吸熱を開始し
、３種のいずれの場合にも０℃以下の冷熱が得られた。

なお、二回目以降の作動については１の操作が省略可能
であった。

発明の効果 本発明によれば、従来利用できなかった各種の吸収剤が
ケミカルヒートポンプに利用できるようになった。これ
によって、高効率のケミカルヒートポンプを簡便に、低
価格で提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のケミカルヒートポンプの部分切断斜視図
である。 １・・・・・・吸収−発生器、２・・・・・・蒸発−凝
縮器、Ａ・・・・・・吸収剤、Ｂ・・・・・・含浸月。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも吸収器、蒸発器の２槽で構成され、各
   種の内容物である吸収剤、冷媒のうち少なくとも一方が
   無機物より成る多孔質粉体もしくは粒体の含浸材に含浸
   されたことを特徴とするケミカルヒートポンプ。
2. （２）含浸材が、少なくとも、アルミナ、シリカ。 マグネシア、硅酸カルシウム、硅酸マグネシウム。 硫酸カルシウムのうちいずれかを主成分として含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のケミカル
   ヒートポンプ。
3. （３）含浸材が少なくともゾノトライトあるいはトバモ
   ライトの結晶型をとる軽量硅酸カルシウム。 バーミキュライト、バーライトのうちいずれかが主成分
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のケミカルヒートポンプ。