JP6375286B2 - HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD - Google Patents
HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- JP6375286B2 JP6375286B2 JP2015255348A JP2015255348A JP6375286B2 JP 6375286 B2 JP6375286 B2 JP 6375286B2 JP 2015255348 A JP2015255348 A JP 2015255348A JP 2015255348 A JP2015255348 A JP 2015255348A JP 6375286 B2 JP6375286 B2 JP 6375286B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heat source
- reaction
- unit
- adsorption
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
本発明は、ヒートポンプ及び冷熱生成方法に関する。 The present invention relates to a heat pump and a cold heat generation method.
特許文献1には、吸着コアと蒸発凝縮コアとを備えた複数の吸着器を有する吸着式冷凍機が開示されている。特許文献1の吸着式冷凍機では、第1、第2吸着器と、第3、第4吸着器とが、ペアで吸着工程と脱離工程を交互に繰り返している。そして、第1、第2吸着器が吸着工程になるときに、第1、第2吸着器の吸着コアに室外機からの熱媒体を循環させる状態と、第3、第4吸着器が吸着工程になるときに、第3、第4吸着器の吸着コアに室外機からの熱媒体を循環させる状態を有している。
特許文献1のように、複数の吸着器の吸着コアに室外機からの伝熱媒体を循環させることにより、室外機による伝熱媒体の冷却能力が限られている場合において、冷却された伝熱媒体を有効に利用することができる。しかしながら、吸着コアへ供給される伝熱媒体の温度は、供給される順番によって異なり、下流側に配置された吸着器へ供給される伝熱媒体の温度は高くなるため、吸着材で冷媒を吸着できる量が減少してしまう。このため、吸着材を効率よく利用することが難しい。
As in
本発明は、上記の事実を考慮して成されたものであり、伝熱媒体を冷却する能力が限られた中で、反応材と熱媒との間の結合量を多くして、効率よく冷熱生成を行うことの可能なヒートポンプ、及び、冷熱生成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and in the limited ability to cool the heat transfer medium, the amount of coupling between the reaction material and the heat medium is increased, and the efficiency is improved. It is an object of the present invention to provide a heat pump capable of performing cold heat generation and a cold heat generation method.
請求項1に係るヒートポンプは、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する3以上の反応器と、2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成し、該結合ループ内の各前記反応部について、前記中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように前記中温流体の循環経路を切換える切換部と、を備え、前記3以上の反応器の1の反応器の前記反応熱交換流路の流路入口と他の前記反応器の前記反応熱交換流路の流路出口とを接続する個別供給路を含んで構成され、前記3以上の反応器を直列に接続する直列供給路、を有し、前記個別供給路の前記流路入口側には前記中温流体及び前記高温流体の入力口が形成され、前記個別供給路の前記流路出口側には前記中温流体及び前記高温流体の出力口が形成され、前記個別供給路の前記入力口と前記出力口の間には、前記個別供給路を開閉する開閉弁が形成されている。
The heat pump according to
請求項1に係るヒートポンプは、3以上の反応器を備えている。各反応器は、反応部と反応熱交換流路を有している。反応熱交換流路は、中温熱源部または高温熱源部と接続され、反応熱交換流路には、中温熱源部または高温熱源部と反応熱交換流路の間で循環する流体が流通する。
The heat pump according to
反応部は反応熱交換流路により熱交換が行われ、反応材が収納されている。反応材は、中温流体との熱交換により熱媒と結合し、中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する。請求項1に係るヒートポンプは、中温熱源部と高温熱源部を有している。
The reaction section is subjected to heat exchange through a reaction heat exchange flow path, and contains a reaction material. The reaction material combines with the heat medium by heat exchange with the medium temperature fluid, and desorbs the heat medium by heat exchange with the high temperature fluid having a temperature higher than that of the medium temperature fluid. The heat pump according to
そして、請求項1に係るヒートポンプでは、切換部によって、2つ以上の反応部の反応熱交換流路を中温熱源部に対して直列に接続して結合ループが構成される。そして、切換部によって、結合ループ内の各反応部について、中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように中温流体の循環経路が切換えられる。 In the heat pump according to the first aspect, the switching unit connects the reaction heat exchange channels of two or more reaction units in series with the intermediate temperature heat source unit to form a coupling loop. Then, the switching unit causes each reaction unit in the coupling loop to pass through the first coupling mode located at the most upstream and the second coupling mode located at the most downstream with respect to the intermediate temperature heat source unit. The fluid circulation path is switched.
このように、結合ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、結合ループ内における中温熱源部を基準とした位置で異なり、中温流体が供給される上流側が下流側よりも低温である。切換部は、結合ループ内の各反応部について、中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように中温流体の循環経路を切換える。第1結合モードは、結合ループ内において最も中温流体の温度が低温であり、第2結合モードは、結合ループ内において最も中温流体の温度が高温である。したがって、各反応部は、結合ループ内において、温度差をもった中温流体が供給されるように切換えられるので、反応材と熱媒とを結合させる相対圧の帯域が広くなり、反応材と熱媒との結合量を多くして反応材を効率よく利用することができる。 In this way, by configuring the coupling loop, the temperature of the fluid supplied to the reaction heat exchange flow path of each reactor is different at the position in the coupling loop with respect to the intermediate temperature heat source, and the intermediate temperature fluid is supplied. The upstream side is cooler than the downstream side. The switching unit, for each reaction unit in the coupling loop, uses a medium temperature fluid source so as to pass through the first coupling mode located most upstream and the second coupling mode located most downstream. Switch the circulation path. In the first coupling mode, the temperature of the medium temperature fluid is the lowest in the coupling loop, and in the second coupling mode, the temperature of the medium temperature fluid is the highest in the coupling loop. Accordingly, each reaction section is switched so that an intermediate temperature fluid having a temperature difference is supplied in the coupling loop, so that the relative pressure band for coupling the reaction material and the heat medium is widened, and the reaction material and the heat medium are heated. The amount of bonds with the medium can be increased to efficiently use the reaction material.
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。
また、請求項1に係るヒートポンプによれば、個別供給路に形成された開閉弁の切り換えによって、複数の反応熱交換流路を、簡単に直列に接続して循環路を構成することができる。
請求項2に係るヒートポンプは、各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有し、前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路が、前記低温熱源部と連通されている。
In the coupling loop, the temperature of the medium temperature fluid output to the medium temperature heat source unit is higher than the medium temperature fluid output to the medium temperature heat source unit by exchanging heat only in the single reaction unit. Therefore, the amount of heat of the medium temperature fluid radiated by the medium temperature heat source can be increased, and heat can be radiated efficiently.
In addition, according to the heat pump of the first aspect, the circulation path can be configured by simply connecting a plurality of reaction heat exchange channels in series by switching the on-off valve formed in the individual supply channel.
The heat pump according to
請求項4に係るヒートポンプは、前記反応器を4つ以上備え、前記切換部は、2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、該脱離ループ内の各前記反応部について、前記高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように前記高温流体の循環経路を切換える。 The heat pump according to claim 4 includes four or more of the reactors, and the switching unit removes the reaction heat exchange channels of two or more of the reaction units connected in series to the high-temperature heat source unit. Forming a separation loop, and for each of the reaction units in the desorption loop, the first desorption mode located at the most upstream and the second desorption mode located at the most downstream with respect to the high-temperature heat source unit; The circulation path of the high-temperature fluid is switched so as to pass through.
請求項4に係るヒートポンプは、4つ以上の反応器を備えている。そして、切換部によって、2つ以上の反応部の反応熱交換流路を高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループが構成される。そして、切換部によって、脱離ループ内の各反応部について、高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように高温流体の循環経路が切換えられる。 The heat pump according to claim 4 includes four or more reactors. And the desorption loop is comprised by connecting the reaction heat exchange flow path of two or more reaction parts in series with respect to a high temperature heat source part by the switching part. Then, the switching unit causes each reaction unit in the desorption loop to pass through the first desorption mode located at the most upstream and the second desorption mode located at the most downstream with respect to the high-temperature heat source unit. The circulation path of the high temperature fluid is switched.
このように、脱離ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、脱離ループ内における高温熱源部を基準とした位置で異なり、高温流体が供給される上流側が下流側よりも高温である。切換部は、脱離ループ内の各反応部について、高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように高温流体の循環経路を切換える。第1脱離モードは、脱離ループ内において最も高温流体の温度が高温であり、第2脱離モードは、脱離ループ内において最も高温流体の温度が低温である。したがって、各反応部は、脱離ループ内において、温度差をもった高温流体が供給されるように切換えられるので、反応材から熱媒を脱離させる相対圧の帯域が広くなり、反応材からの熱媒の脱離量を多くして反応材を効率よく利用することができる。 In this way, by configuring the desorption loop, the temperature of the fluid supplied to the reaction heat exchange flow path of each reactor differs at a position with respect to the high-temperature heat source in the desorption loop. The supplied upstream side is hotter than the downstream side. The switching unit is configured so that each reaction unit in the desorption loop has a high temperature so as to pass through the first desorption mode located at the most upstream and the second desorption mode located at the most downstream with respect to the high-temperature heat source unit. Switch the fluid circulation path. In the first desorption mode, the temperature of the hottest fluid is high in the desorption loop, and in the second desorption mode, the temperature of the hottest fluid is low in the desorption loop. Therefore, since each reaction part is switched so that a high-temperature fluid having a temperature difference is supplied in the desorption loop, a band of relative pressure for desorbing the heat medium from the reaction material is widened, and the reaction material is separated from the reaction material. It is possible to efficiently use the reaction material by increasing the amount of desorption of the heat medium.
請求項5に係るヒートポンプは、前記切換部は、各々の前記反応部について、前記第2脱離モードよりも後に前記第1脱離モードとなるように前記高温流体の循環経路を切換える、ことを特徴とする。
The heat pump according to
請求項5に係るヒートポンプでは、脱離ループにおいて、反応部は、最初に低温で熱媒の脱離が行われ、最後に高温で熱媒の脱離が行われる。反応材と熱媒との結合可能量は、脱離の前半(低温での脱離)よりも後半(高温での脱離)に少なくなる。これにより、多くの熱媒を反応材から脱離させることができる。 In the heat pump according to the fifth aspect , in the desorption loop, the reaction unit first desorbs the heat medium at a low temperature and finally desorbs the heat medium at a high temperature. The amount of the reaction material and the heat medium that can be combined is smaller in the second half (desorption at high temperature) than in the first half (desorption at low temperature) of the desorption. Thereby, many heat carriers can be desorbed from the reaction material.
請求項6に係るヒートポンプは、前記切換部は、各々の前記反応部について、前記第2結合モードよりも後に前記第1結合モードとなるように前記中温流体の循環経路を切換える、ことを特徴とする。 The heat pump according to claim 6 , wherein the switching unit switches the circulation path of the intermediate temperature fluid so that each of the reaction units becomes the first coupling mode after the second coupling mode. To do.
請求項6に係るヒートポンプでは、結合ループにおいて、反応部は、最初に高温で熱媒との結合が行われ、最後に低温で熱媒との結合が行われる。反応材と熱媒との結合可能量は、結合の前半(高温での結合)よりも後半(低温での結合)に多くなる。これにより、多くの熱媒を反応材へ結合させることができる。 In the heat pump according to the sixth aspect , in the coupling loop, the reaction unit is first coupled with the heat medium at a high temperature and finally coupled with the heat medium at a low temperature. The amount of the reaction material and the heat medium that can be combined is greater in the second half (bonding at a low temperature) than in the first half (bonding at a high temperature). Thereby, many heat carriers can be combined with the reaction material.
請求項3に係るヒートポンプは、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記反応熱交換流路により熱交換が行われ、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する3以上の反応器と、2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成し、該結合ループ内の各前記反応部について、前記中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように前記中温流体の循環経路を切換える切換部と、を備え、各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有し、前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路が、前記低温熱源部と連通されている。 A heat pump according to claim 3 is connected to an intermediate temperature heat source unit and a high temperature heat source unit, and a reaction heat exchange channel through which a fluid circulating between the intermediate temperature heat source unit or the high temperature heat source unit flows, and the reaction heat Heat exchange is performed by the exchange flow path, and is combined with a heat medium by heat exchange with the medium temperature fluid circulating between the medium temperature heat source unit and higher than the medium temperature fluid circulating between the high temperature heat source unit. A reaction part containing a reaction material that desorbs the heat medium by heat exchange with a high-temperature fluid, and three or more reactors each having the reaction heat exchange flow path of two or more of the reaction parts Connected in series to the intermediate temperature heat source unit to form a coupling loop, and for each of the reaction units in the coupling loop, the first coupling mode located most upstream with respect to the intermediate temperature heat source unit and the most A second coupling mode located downstream, wherein the intermediate temperature fluid is circulated. Comprising a switching unit for switching the path, and each said reactor is connected to a reservoir for storing the heating medium in liquid phase, and the medium-temperature heat source and low temperature heat source, the medium-temperature heat source or the cold A reservoir heat exchange channel through which a fluid that circulates between the heat source unit and the reservoir heat exchange channel of the reactor in the first coupling mode and the second coupling mode, It communicates with the low temperature heat source .
請求項3に係るヒートポンプによれば、反応器毎に液相の熱媒を貯留する貯留部が設けられると共に、貯留部と熱交換を行う貯留熱交換流路が設けられている。そして、前記貯留熱交換流路は、中温熱源部及び低温熱源部と接続されている。これにより、対応する反応部で結合反応が行われている時には、貯留部を低温熱源部と連通させて蒸発器として機能させ、対応する反応部で脱離反応が行われている時には、貯留部を中温熱源部と連通させて凝縮器として機能させることができる。 According to the heat pump according to the third aspect , the storage section for storing the liquid phase heat medium is provided for each reactor, and the storage heat exchange flow path for exchanging heat with the storage section is provided. The stored heat exchange channel is connected to the intermediate temperature heat source unit and the low temperature heat source unit. Thus, when the binding reaction is performed in the corresponding reaction unit, the storage unit communicates with the low-temperature heat source unit to function as an evaporator, and when the desorption reaction is performed in the corresponding reaction unit, the storage unit Can be made to function as a condenser by communicating with the medium temperature heat source.
請求項7に係る冷熱生成方法は、中温熱源部及び高温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記高温熱源部との間で循環する流体が流通する反応熱交換流路と、前記中温熱源部との間で循環する中温流体との熱交換により熱媒と結合し、前記高温熱源部との間で循環する前記中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する反応材が収容された反応部と、を各々有する4以上の反応器の内の2つ以上の反応器の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成し、該結合ループ内の各前記反応部について、前記中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように前記中温流体の循環経路を切換え、4以上の前記反応器の内の2つ以上の反応器の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、該脱離ループ内の各前記反応部について、前記高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように前記高温流体の循環経路を切換え、各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有し、前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路を、前記低温熱源部と連通させ、前記第1脱離モード及び前記第2脱離モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路を、前記中温熱源部と連通させる。
The cold heat generation method according to
請求項7に係る冷熱生成方法は、3以上の反応器の各々が、反応部と反応熱交換流路を有し、反応熱交換流路には、中温熱源部または高温熱源部と反応熱交換流路の間で循環する流体が流通する。
In the cold heat generation method according to
反応部に収納された反応材は、中温流体との熱交換により熱媒と結合し、中温流体よりも高温の高温流体との熱交換により熱媒を脱離する。そして、2つ以上の反応部の反応熱交換流路を中温熱源部に対して直列に接続して結合ループが構成される。そして、切換部によって、結合ループ内の各反応部について、中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように中温流体の循環経路が切換えられる。 The reaction material accommodated in the reaction unit is combined with the heat medium by heat exchange with the medium temperature fluid, and desorbs the heat medium by heat exchange with the high temperature fluid higher than the medium temperature fluid. And the reaction heat exchange flow path of two or more reaction parts is connected in series with respect to an intermediate temperature heat source part, and a coupling loop is constituted. Then, the switching unit causes each reaction unit in the coupling loop to pass through the first coupling mode located at the most upstream and the second coupling mode located at the most downstream with respect to the intermediate temperature heat source unit. The fluid circulation path is switched.
このように、結合ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、結合ループ内における中温熱源部を基準とした位置で異なり、中温流体が供給される上流側が下流側よりも低温である。結合ループ内の各反応部については、中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように中温流体の循環経路が切換えられる。第1結合モードは、結合ループ内において最も中温流体の温度が低温であり、第2結合モードは、結合ループ内において最も中温流体の温度が高温である。したがって、各反応部は、結合ループ内において、温度差をもった中温流体が供給されるように切換えられるので、反応材と熱媒とを結合させる相対圧の帯域が広くなり、反応材と熱媒との結合量を多くして反応材を効率よく利用することができる。 In this way, by configuring the coupling loop, the temperature of the fluid supplied to the reaction heat exchange flow path of each reactor is different at the position in the coupling loop with respect to the intermediate temperature heat source, and the intermediate temperature fluid is supplied. The upstream side is cooler than the downstream side. For each reaction part in the coupling loop, the circulation path of the medium temperature fluid passes through the first coupling mode located on the most upstream side and the second coupling mode located on the most downstream side with respect to the intermediate temperature heat source part. Switched. In the first coupling mode, the temperature of the medium temperature fluid is the lowest in the coupling loop, and in the second coupling mode, the temperature of the medium temperature fluid is the highest in the coupling loop. Accordingly, each reaction section is switched so that an intermediate temperature fluid having a temperature difference is supplied in the coupling loop, so that the relative pressure band for coupling the reaction material and the heat medium is widened, and the reaction material and the heat medium are heated. The amount of bonds with the medium can be increased to efficiently use the reaction material.
また、結合ループでは、中温熱源部へ出力される中温流体の温度が、単体の反応部のみで熱交換を行って中温熱源部へ出力される中温流体よりも高くなる。したがって、中温熱源部で放熱される中温流体の熱量を多くすることができ、効率よく放熱を行うことができる。 In the coupling loop, the temperature of the medium temperature fluid output to the medium temperature heat source unit is higher than the medium temperature fluid output to the medium temperature heat source unit by exchanging heat only in the single reaction unit. Therefore, the amount of heat of the medium temperature fluid radiated by the medium temperature heat source can be increased, and heat can be radiated efficiently.
請求項7に係る冷熱生成方法は、4以上の前記反応器の内の2つ以上の反応器の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、該脱離ループ内の各前記反応部について、前記高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように前記高温流体の循環経路を切換える。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a cold heat generation method in which the reaction heat exchange channels of the reaction units of two or more reactors among the four or more reactors are connected in series to the high temperature heat source unit and removed. Forming a separation loop, and for each of the reaction units in the desorption loop, the first desorption mode located at the most upstream and the second desorption mode located at the most downstream with respect to the high-temperature heat source unit; The circulation path of the high-temperature fluid is switched so as to pass through.
請求項7に係る冷熱生成方法は、4つ以上の反応器の内、2つ以上の反応部の反応熱交換流路を高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループが構成される。そして、脱離ループ内の各反応部について、高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように高温流体の循環経路が切換えられる。
In the cold heat generation method according to
このように、脱離ループを構成することにより、各反応器の反応熱交換流路に供給される流体の温度は、脱離ループ内における高温熱源部を基準とした位置で異なり、高温流体が供給される上流側が下流側よりも高温である。脱離ループ内の各反応部については、高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように高温流体の循環経路が切換えられる。第1脱離モードは、脱離ループ内において最も高温流体の温度が高温であり、第2脱離モードは、脱離ループ内において最も高温流体の温度が低温である。したがって、各反応部は、脱離ループ内において、温度差をもった高温流体が供給されるように切換えられるので、反応材と熱媒とを脱離させる相対圧の帯域が広くなり、反応材と熱媒との脱離量を多くして反応材を効率よく利用することができる。 In this way, by configuring the desorption loop, the temperature of the fluid supplied to the reaction heat exchange flow path of each reactor differs at a position with respect to the high-temperature heat source in the desorption loop. The supplied upstream side is hotter than the downstream side. About each reaction part in a desorption loop, circulation of a hot fluid passes through the 1st desorption mode located in the most upstream and the 2nd desorption mode located in the most downstream on the basis of a high temperature heat source part. The route is switched. In the first desorption mode, the temperature of the hottest fluid is high in the desorption loop, and in the second desorption mode, the temperature of the hottest fluid is low in the desorption loop. Therefore, since each reaction part is switched so that a high-temperature fluid having a temperature difference is supplied in the desorption loop, a band of relative pressure for desorbing the reaction material and the heat medium becomes wide, and the reaction material The amount of desorption between the heat medium and the heat medium can be increased to efficiently use the reaction material.
請求項8に係る冷熱生成方法は、前記各々の前記反応部について、前記第2脱離モードよりも後に前記第1脱離モードとなるように前記高温流体の循環経路を切換える、ことを特徴とする。
The cold heat generation method according to
請求項8に係る冷熱生成方法では、脱離ループにおいて、反応部は、最初に低温で熱媒の脱離が行われ、最後に高温で熱媒の脱離が行われる。反応材と熱媒との結合可能量は、脱離の前半(低温での脱離)よりも後半(高温での脱離)に少なくなる。これにより、多くの熱媒を反応材から脱離させることができる。 In the cold heat generation method according to the eighth aspect , in the desorption loop, the reaction unit first desorbs the heat medium at a low temperature and finally desorbs the heat medium at a high temperature. The amount of the reaction material and the heat medium that can be combined is smaller in the second half (desorption at high temperature) than in the first half (desorption at low temperature) of the desorption. Thereby, many heat carriers can be desorbed from the reaction material.
請求項9に係る冷熱生成方法は、前記各々の前記反応部について、前記第2結合モードよりも後に前記第1結合モードとなるように前記中温流体の循環経路を切換える、ことを特徴とする。 The cold heat generation method according to a ninth aspect is characterized in that, for each of the reaction units, the circulation path of the intermediate temperature fluid is switched so that the first combined mode is set after the second combined mode.
請求項9に係る冷熱生成方法では、結合ループにおいて、反応部は、最初に高温で熱媒との結合が行われ、最後に低温で熱媒との結合が行われる。反応材と熱媒との結合可能量は、脱離の前半(低温での脱離)よりも後半(高温での脱離)に多くなる。これにより、多くの熱媒を反応材へ結合させることができる。 In the cold heat generation method according to the ninth aspect , in the coupling loop, the reaction unit is first coupled with the heat medium at a high temperature, and finally coupled with the heat medium at a low temperature. The amount of the reaction material and the heat medium that can be combined is larger in the second half (desorption at high temperature) than in the first half (desorption at low temperature). Thereby, many heat carriers can be combined with the reaction material.
本発明は上記構成としたので、熱媒体の冷却能力が限られた中で、反応材と熱媒との間の結合量を多くして、効率よく冷熱生成を行うことが可能である。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to efficiently generate cold heat by increasing the amount of coupling between the reaction material and the heat medium while the cooling capacity of the heat medium is limited.
[第1実施形態]
図1には、本発明の第1実施形態に係る車両搭載用ヒートポンプ(以下「ヒートポンプ10」と称する)の概略構成図が示されている。ヒートポンプ10は、車両に搭載されており、車両のエンジン部12、ラジエータ14、及び、エアーコンディショナー用の室内熱交換器16と接続されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle-mounted heat pump (hereinafter referred to as “
エンジン部12は、エンジンからのエンジン冷却水の循環路に設けられた部分であり、温度80℃〜130℃程度の、後述する吸着材の脱離温度(再生温度)よりも高温の高温流体をヒートポンプ10へ供給する。ラジエータ14は、外気との熱交換による冷却後の温度20℃〜35℃の、後述する吸着材の脱離温度よりも低温の中温流体をヒートポンプ10へ供給する。室内熱交換器16は、ヒートポンプ10で生成された冷熱を車室内に供給し、熱交換の行われた低温流体(10℃〜20℃程度)をヒートポンプ10へ戻す。
The
ヒートポンプ10は、反応器として、4個の吸着器20A、20B、20C、20Dを備えている。吸着器20A〜20Dは、同一構成であり、以下、これらをまとめて吸着器20と称し、各部の符号の末尾にA〜Dを付してこれらを区別する。吸着器20は、反応部としての吸着部22と、貯留部23とを有している。吸着部22には、吸着材が配置されている。吸着材は、熱媒としての水を吸着/脱離するものであり、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト等を用いることができる。吸着材は、後述する結合モードとしての吸着モード時には、貯留部23からの熱媒を吸着し、脱離モードとしての再生モード時には吸着した熱媒を脱離(脱着)する。図2には、本実施形態で用いる吸着材の吸着特性を示すグラフが示されている。吸着材としては、狭い相対圧の範囲内で吸着量の変化が大きくなる吸着特性を有するものを用いることが好ましい。
The
吸着部22には、反応熱交換流路24が設けられている。反応熱交換流路24は、吸着部22と隔離されつつ熱交換を行うことが可能に設けられており、流体が内部を流通する流路とされている。反応熱交換流路24は、流体が流入する流路入口25と、熱交換後の流体が流出する流路出口26を有している。流路入口25、流路出口26は、各々、個別供給路21により、他の吸着部22の反応熱交換流路24の流路出口26、流路入口25と接続されている。具体的には、反応熱交換流路24Aの流路出口26Aは個別供給路21Aを介して反応熱交換流路24Bの流路入口25Bと接続され、反応熱交換流路24Bの流路出口26Bは個別供給路21Bを介して反応熱交換流路24Cの流路入口25Cと接続され、反応熱交換流路24Cの流路出口26Cは個別供給路21Cを介して反応熱交換流路24Dの流路入口25Dと接続され、反応熱交換流路24Dの流路出口26Dは個別供給路21Dを介して反応熱交換流路24Aの流路入口25Aと接続されている。これにより、4個の吸着部22A〜22Dの反応熱交換流路24A〜24Dが直列に接続された循環路である直列供給路18が構成されている。
A reaction heat exchange channel 24 is provided in the
個別供給路21の各々の中央部には、個別供給路21を開閉可能な開閉弁30(開閉弁30A〜30D)が設けられている。個別供給路21の開閉弁30よりも流路入口25側には、エンジン部12の出口側と接続された高温流入ポート32(高温流入ポート32A〜32D)、及び、ラジエータ14の出口側と接続された中温流入ポート34(中温流入ポート34A〜34D)が設けられている。また、個別供給路21の開閉弁30よりも流路出口26側には、エンジン部12の入口側と接続された高温流出ポート36(高温流出ポート36A〜36D)、及び、ラジエータ14の入口側と接続された中温流出ポート38(中温流出ポート38A〜38D)が設けられている。高温流入ポート32からはエンジン部12からの高温流体が流入し、中温流入ポート34からはラジエータ14からの中温流体が流入する。また、高温流出ポート36からは吸着部22を経た高温流体がエンジン部12へ流出し、中温流出ポート38からは吸着部22を経た中温流体がラジエータ14へ流出する。
An open / close valve 30 (open /
高温流入ポート32には開閉弁31が設けられ、中温流入ポート34には開閉弁33が設けられ、高温流出ポート36には開閉弁35が設けられ、中温流出ポート38には開閉弁37が設けられている。開閉弁30、31、33、35、37は、電磁弁で構成され、各々図3に示されるように、切換部としての制御部40に接続されている。制御部40はCPU、メモリ、開閉弁や三方バルブを切り替えるドライバを含んで構成されている。制御部40は、予め記録されたプログラムに基づいて開閉弁や三方バルブを切り替えることで、ヒートポンプ10を作動させる。なお、開閉弁30、31、33、35、37は、後述の吸着ループ42、脱離ループ44(図4参照)が形成されるように、制御部40によって開閉が制御される。
The high temperature inflow port 32 is provided with an on / off
貯留部23には、熱媒としての液相の水が貯留されている。貯留部23は、吸着部22よりも下方に設けられ、吸着部22と常時連通されている。吸着モード時には、貯留部23から水が蒸発して吸着部22の吸着材に吸着される。脱離モード時には吸着部22の吸着材から脱離されて凝縮した水を貯留する。なお、貯留部23内は、減圧または真空状態とされている。貯留部23は、ヒートポンプにおいて、所謂、蒸発器と凝縮器の機能を兼ねている。
The
貯留部23には、貯留熱交換流路27が設けられている。貯留熱交換流路27は、貯留部23と隔離されつつ熱交換を行うことが可能に設けられており、伝熱媒体用の流体としての水が内部を流通する流路とされている。貯留熱交換流路27は、中温流体及び低温流体が流入する流入口部28と、熱交換後の水が流出する流出口部29を有している。流入口部28は、切換弁であるバルブ60を介して室内熱交換器16、ラジエータ14と接続され、流出口部29は、切換弁であるバルブ62を介して室内熱交換器16、ラジエータ14と接続されている。バルブ60、62は、三方バルブとされており、制御部40と接続され、制御部40によってラジエータ14と連通するか室内熱交換器16と連通するかが制御される。
A storage heat exchange channel 27 is provided in the
次に、本実施形態のヒートポンプ10の運転について説明する。ヒートポンプ10の運転時には、4個の吸着器20の吸着部22には、各々異なる温度の流体が供給されて、高温吸着HA、低温吸着LA、低温脱離LD、及び高温脱離HD、となるように制御部40により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。高温吸着HA、低温吸着LA、低温脱離LD、及び高温脱離HDは、各々本発明の第2結合モード、第1結合モード、第2脱離モード、及び第1脱離モードに対応している。高温吸着HA、低温吸着LAでは、吸着部22は、吸着材に水が吸着する吸着モードとなる。高温脱離HD、低温脱離LDでは、吸着部22は、吸着材から水が脱離される脱離モードとなる。
Next, the operation of the
低温吸着LAでは、流路入口25から吸着部22へラジエータ14から中温流体が供給され、貯留部23へ室内熱交換器16から低温流体が供給される。ここで、図4に示されるように、ラジエータ14から出力される中温流体の温度をT2−1とし、室内熱交換器16から出力される低温流体の温度をT1−1とする。このとき、貯留部23に貯留された水が蒸発すると共に、蒸発した水は吸着部22の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部23では冷熱生成が行われる。貯留部23(貯留熱交換流路27)から出力されて室内熱交換器16へ戻る低温流体の温度をT1−2とする。温度T1−2は、温度T1−1よりも低温である。低温吸着LAの吸着部22(温度T2−1)と貯留部23(温度T1−1)の相対圧をφ1とすると、吸着部22での水の吸着は、図5に示されるグラフの、相対圧φ1まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Q1となる。
In the low temperature adsorption LA, the intermediate temperature fluid is supplied from the
高温吸着HAでは、流路入口25から吸着部22へ、低温吸着LAが行われている吸着部22を経た中温流体が供給され、貯留部23へ室内熱交換器16から低温流体が供給される。低温吸着LAが行われている吸着部22を経た中温流体の温度は、低温吸着LAが行われている吸着部22における吸着熱により加熱されているので、ラジエータ14からの中温流体の温度T2−1よりも高くなっている。ここで、低温吸着LAが行われている吸着部22を経た中温流体の温度をT2−2とし、高温吸着HAが行われている吸着部22を経た中温流体の温度をT2−3とする。このとき、貯留部23に貯留された水が蒸発すると共に、蒸発した水は吸着部22の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部23では冷熱生成が行われる。高温吸着HAの吸着部22(温度T2−2)と貯留部23(温度T1−1)の相対圧をφ2とすると、吸着部22での水の吸着は、図5に示されるグラフの、相対圧φ2まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Q2となる。なお、相対圧φ2は、相対圧φ1よりも小さい。
In the high temperature adsorption HA, the medium temperature fluid that has passed through the
高温脱離HDでは、流路入口25から吸着部22へエンジン部12から高温流体が供給され、貯留部23へラジエータ14から中温流体が供給される。ここで、エンジン部12から出力される高温流体の温度をT3−1とする。ラジエータ14からから出力される中温流体の温度は前述のようにT2−1である。このとき、吸着部22では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部23で凝縮されて貯留部23に貯留される。貯留部23では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、中温流体の温度が上昇する。貯留部23から出力されてラジエータ14へ戻る中温流体の温度は、T2−1よりも高いT2−4となる。高温脱離HDの吸着部22(温度T3−1)と貯留部23(温度T2−1)の相対圧をφ3とすると、吸着部22での水の吸着可能量(吸着の限界量)はQ3となり、吸着部22に吸着されていた水が脱離される。なお、相対圧φ3は、相対圧φ2よりも小さい。
In the high temperature desorption HD, the high temperature fluid is supplied from the
低温脱離LDでは、流路入口25から吸着部22へ、高温脱離HDが行われている吸着部22を経た高温流体が供給され、貯留部23へラジエータ14から中温流体が供給される。この高温流体の温度は、高温脱離HDが行われている吸着部22における吸着材の再生により吸熱されているので、エンジン部12からの高温流体の温度よりも低くなっている。この高温脱離HDが行われている吸着部22を経た高温流体の温度をT3−2とする。また、低温脱離LDが行われている吸着部22を経た高温流体の温度をT3−3とする。ラジエータ14からから出力される中温流体の温度は前述のようにT2−1である。このとき、吸着部22では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部23で凝縮され、貯留部23に貯留される。貯留部23では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。貯留部23から出力されてラジエータ14へ戻る中温流体の温度は、T2−1よりも高いT2−4となる。低温脱離LDの吸着部22(温度T3−2)と貯留部23(温度T2−1)の相対圧をφ4とすると、吸着部22での水の吸着可能量はQ4となり、吸着部22に吸着されていた水が脱離される。なお、相対圧φ4は、相対圧φ3よりも大きく、相対圧φ1よりも小さい。
In the low-temperature desorption LD, the high-temperature fluid that has passed through the
低温吸着LAの吸着部22と高温吸着HAの吸着部22は、これらの反応熱交換流路24同士を連結する個別供給路21の開閉弁30が開放されて、低温吸着LAの流路出口26が高温吸着HAの流路入口25と連通されることにより、互いの反応熱交換流路24同士が直列に連通される。これにより、ラジエータ14→低温吸着LAの吸着部22→高温吸着HAの吸着部22→ラジエータ14の順に中温流体が循環する吸着ループ42が形成される(図4参照)。低温吸着LAの吸着部22と高温吸着HAの吸着部22は、吸着モードとなる。低温吸着LAの吸着部22は、吸着ループ42において、ラジエータ14を基準として、中温流体の入力の最も上流である上流位置RS1に配置されている。高温吸着HAの吸着部22は、吸着ループ42において、ラジエータ14を基準として、中温流体の入力の最も下流である下流位置RS2に配置されている。
The
高温脱離HDの吸着部22と低温脱離LDの吸着部22は、これらの反応熱交換流路24同士を連結する個別供給路21の開閉弁30が開放されて、高温吸着HDの流路出口26が低温吸着LDの流路入口25と連通されることにより、反応熱交換流路24同士が直列に連通される。これにより、エンジン部12→高温脱離HDの吸着部22→低温脱離LAの吸着部22→エンジン部12の順に高温流体が循環する脱離ループ44が形成される(図4参照)。高温脱離HDの吸着部22と低温脱離LDの吸着部22は、脱離モードとなる。高温脱離HDの吸着部22は、脱離ループ44において、エンジン部12を基準として、高温流体の入力の最も上流である上流位置ES1に配置される。低温脱離LDの吸着部22は、脱離ループ44において、エンジン部12を基準として、高温流体の入力の最も下流である下流位置ES2に配置されている。
The high-temperature desorption
そして、吸着部22A〜22Dは、高温吸着HA、低温吸着LA、低温脱離LD、及び高温脱離HDが、この順番で切り換えられ、繰り返される。具体的には、吸着ループ42の下流位置RS1→吸着ループ42の上流位置RS2→脱離ループ44の下流位置ES2→脱離ループ44の上流位置ES1の順番で切り換えられる。
In the
吸着部22で水を吸着することができる量は、図5に示されるように、高温吸着HAにおいてΔq2となり、低温吸着LAにおいてΔq1となる。また、吸着部22から脱離される水の量は、図6に示されるように、低温脱離LDにおいてΔq3となり、高温脱離HDにおいてΔq4となる。
As shown in FIG. 5, the amount of water that can be adsorbed by the
4個の吸着器20における運転パターンの組み合わせでは、それぞれ、図7に示されるように、第1パターンP1→第2パターンP2→第3パターンP3→第4パターンP4→第1パターンP1の順で繰り返されるように、運転が切り換えられる。 In the combination of operation patterns in the four adsorbers 20, as shown in FIG. 7, the first pattern P1, the second pattern P2, the third pattern P3, the fourth pattern P4, and the first pattern P1, respectively. The operation is switched to repeat.
第1パターンP1では、吸着部22Aが低温吸着LA、吸着部22Bが高温吸着HA、吸着部22Cが高温脱離HD、吸着部22Dが低温脱離LA、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図8に示すように、開閉弁30(A〜D)、31(A〜D)、33(A〜D)、35(A〜D)、37(A〜D)の内、開閉弁30A、31B、37B、30C、33D、35Dを開放し、その他を閉鎖する。
In the first pattern P1, the
これにより、ラジエータ14→吸着部22A→吸着部22B→ラジエータ14の順に中温流体が循環する吸着ループ42−P1が形成される。この吸着ループ42−P1では、ラジエータ14から吸着部22Aへ温度T2−1の中温流体が供給され、吸着部22Aから吸着部22Bへ吸着部22Aを経た温度T2−2の中温流体が供給され、吸着部22Bからラジエータ14へ吸着部22Bを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Aでは、相対圧φ1まで水の吸着が行われ、吸着部22Bでは、相対圧φ2まで水の吸着が行われる。
Thus, an adsorption loop 42-P1 in which the medium-temperature fluid circulates in the order of the
なお、バルブ60A、62A、60B、62Bは、室内熱交換器16と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23A、23Bには、室内熱交換器16から温度T1−1の低温流体が供給される。そして、貯留部23A、23Bでは冷熱生成され、貯留部23A、23Bから温度T1−2の低温流体が室内熱交換器16に戻される。
The
また、エンジン部12→吸着部22C→吸着部22D→エンジン部12の順に高温流体が循環する脱離ループ44−P1が形成される。この脱離ループ44−P1では、エンジン部12から吸着部22Cへ温度T3−1の高温流体が供給され、吸着部22Cから吸着部22Dへ吸着部22Cを経た温度T3−2の高温流体が供給され、吸着部22Dからエンジン部12へ吸着部22Dを経た温度T3−3の高温流体が戻される。吸着部22Cでは、相対圧φ3まで水の脱離が行われ、吸着部22Dでは、相対圧φ4まで水の脱離が行われる。
Further, a desorption loop 44-P1 in which the high-temperature fluid circulates in the order of the
なお、バルブ60C、62C、60D、62Dは、ラジエータ14と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23C、23Dには、ラジエータ14から温度T2−1の中温流体が供給される。そして、貯留部23C、23Dでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部23C、23Dから、凝縮熱により加熱された温度T2−4の中温流体がラジエータ14に戻される。
The
第2パターンP2では、吸着部22Bが低温吸着LA、吸着部22Cが高温吸着HA、吸着部22Dが高温脱離HD、吸着部22Aが低温脱離LA、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図9に示すように、開閉弁30(A〜D)、31(A〜D)、33(A〜D)、35(A〜D)、37(A〜D)の内、開閉弁30B、31C、37C、30D、33A、35Aを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ14→吸着部22B→吸着部22C→ラジエータ14の順に中温流体が循環する吸着ループ42−P2が形成される。この吸着ループ42−P2では、ラジエータ14から吸着部22Bへ温度T2−1の中温流体が供給され、吸着部22Bから吸着部22Cへ吸着部22Bを経た温度T2−2の中温流体が供給され、吸着部22Cからラジエータ14へ吸着部22Cを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Bでは、相対圧φ1まで水の吸着が行われ、吸着部22Cでは、相対圧φ2まで水の吸着が行われる。
In the second pattern P2, the
なお、バルブ60B、62B、62C、62Cは、室内熱交換器16と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23B、23Cには、室内熱交換器16から温度T1−1の低温流体が供給される。そして、貯留部23B、23Cでは冷熱生成され、貯留部23B、23Cから温度T1−2の低温流体が室内熱交換器16に戻される。
The
また、エンジン部12→吸着部22D→吸着部22A→エンジン部12の順に高温流体が循環する脱離ループ44−P2が形成される。この脱離ループ44−P2では、エンジン部12から吸着部22Dへ温度T3−1の高温流体が供給され、吸着部22Dから吸着部22Aへ吸着部22Dを経た温度T3−2の高温流体が供給され、吸着部22Aからエンジン部12へ吸着部22Aを経た温度T3−3の高温流体が戻される。吸着部22Dでは、相対圧φ3まで水の脱離が行われ、吸着部22Aでは、相対圧φ4まで水の脱離が行われる。
Further, a desorption loop 44-P2 in which the high-temperature fluid circulates in the order of the
なお、バルブ60D、62D、60A、62Aは、ラジエータ14と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23D、23Aには、ラジエータ14から温度T2−1の中温流体が供給される。そして、貯留部23D、23Aでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部23D、23Aから、凝縮熱により加熱された温度T2−2の中温流体がラジエータ14に戻される。
The
第3パターンP3では、吸着部22Cが低温吸着LA、吸着部22Dが高温吸着HA、吸着部22Aが高温脱離HD、吸着部22Bが低温脱離LA、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図10に示すように、開閉弁30(A〜D)、31(A〜D)、33(A〜D)、35(A〜D)、37(A〜D)の内、開閉弁30C、31D、37D、30A、33B、35Bを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ14→吸着部22C→吸着部22D→ラジエータ14の順に中温流体が循環する吸着ループ42−P3が形成される。この吸着ループ42−P3では、ラジエータ14から吸着部22Cへ温度T2−1の中温流体が供給され、吸着部22Cから吸着部22Dへ吸着部22Cを経た温度T2−2の中温流体が供給され、吸着部22Dからラジエータ14へ吸着部22Dを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Cでは、相対圧φ1まで水の吸着が行われ、吸着部22Dでは、相対圧φ2まで水の吸着が行われる。
In the third pattern P3, the
なお、バルブ60C、62C、62D、62Dは、室内熱交換器16と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23C、23Dには、室内熱交換器16から温度T1−1の低温流体が供給される。そして、貯留部23C、23Dでは冷熱生成され、貯留部23C、23Dから温度T1−2の低温流体が室内熱交換器16に戻される。
The
また、エンジン部12→吸着部22A→吸着部22B→エンジン部12の順に高温流体が循環する脱離ループ44−P3が形成される。この脱離ループ44−P3では、エンジン部12から吸着部22Aへ温度T3−1の高温流体が供給され、吸着部22Aから吸着部22Bへ吸着部22Aを経た温度T3−2の高温流体が供給され、吸着部22Bからエンジン部12へ吸着部22Bを経た温度T3−3の高温流体が戻される。吸着部22Aでは、相対圧φ3まで水の脱離が行われ、吸着部22Bでは、相対圧φ4まで水の脱離が行われる。
Further, a desorption loop 44-P3 in which the high-temperature fluid circulates in the order of the
なお、バルブ60A、62A、60B、62Bは、ラジエータ14と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23A、23Bには、ラジエータ14から温度T2−1の中温流体が供給される。そして、貯留部23A、23Bでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部23A、23Bから、凝縮熱により加熱された温度T2−4の中温流体がラジエータ14に戻される。
The
第4パターンP4では、吸着部22Dが低温吸着LA、吸着部22Aが高温吸着HA、吸着部22Bが高温脱離HD、吸着部22Cが低温脱離LA、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図11に示すように、開閉弁30(A〜D)、31(A〜D)、33(A〜D)、35(A〜D)、37(A〜D)の内、開閉弁30D、31A、37A、30B、33C、35Cを開放し、その他を閉鎖する。これにより、ラジエータ14→吸着部22D→吸着部22A→ラジエータ14の順に中温流体が循環する吸着ループ42−P4が形成される。この吸着ループ42−P4では、ラジエータ14から吸着部22Dへ温度T2−1の中温流体が供給され、吸着部22Dから吸着部22Aへ吸着部22Dを経た温度T2−2の中温流体が供給され、吸着部22Aからラジエータ14へ吸着部22Aを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Dでは、相対圧φ1まで水の吸着が行われ、吸着部22Aでは、相対圧φ2まで水の吸着が行われる。
In the fourth pattern P4, the
なお、バルブ60D、62D、62A、62Aは、室内熱交換器16と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23D、23Aには、室内熱交換器16から温度T1−1の低温流体が供給される。そして、貯留部23D、23Aでは冷熱生成され、貯留部23C、23Dから温度T1−2の低温流体が室内熱交換器16に戻される。
The
また、エンジン部12→吸着部22B→吸着部22C→エンジン部12の順に高温流体が循環する脱離ループ44−P4が形成される。この脱離ループ44−P4では、エンジン部12から吸着部22Bへ温度T3−1の高温流体が供給され、吸着部22Bから吸着部22Cへ吸着部22Bを経た温度T3−2の高温流体が供給され、吸着部22Cからエンジン部12へ吸着部22Cを経た温度T3−3の高温流体が戻される。吸着部22Bでは、相対圧φ3まで水の脱離が行われ、吸着部22Cでは、相対圧φ4まで水の脱離が行われる。
Further, a desorption loop 44-P4 in which the high-temperature fluid circulates in the order of the
なお、バルブ60B、62B、60C、62Cは、ラジエータ14と連通されるように制御部40によって制御され、貯留部23B、23Cには、ラジエータ14から温度T1−1の中温流体が供給される。そして、貯留部23B、23Cでは吸着材から脱離された水が凝縮され、貯留部23B、23Cから、凝縮熱により加熱された温度T1−2の中温流体がラジエータ14に戻される。
The
本実施形態のヒートポンプ10では、吸着ループ42を構成することにより、ラジエータ14から出力される中温流体の温度T2−1とラジエータ14に戻される中温流体T2−3の温度差は、単体の吸着部22のみで熱交換を行った流体をラジエータ14へ戻す場合と比較して、大きくなる。したがって、ラジエータ14で、より多くの熱を放出することができる。
In the
また、本実施形態のヒートポンプ10では、吸着ループ42において、ラジエータ14と各吸着部22との位置(中温流体の通過順)によって、各吸着部22へ供給される中温流体の温度が異なる。脱離ループ44においても、エンジン部12と各吸着部22との位置によって、各吸着部22へ供給される高温流体の温度が異なる。そして、吸着ループ42及び脱離ループ44において、各吸着部22の位置は、制御部40での開閉弁の制御により順次切換えられる。したがって、吸着ループ、脱離ループにおいて吸着部を通過する流体の温度が同じ場合と比較して、吸着材が水を吸着する相対圧帯、及び、吸着材から水を脱離させて吸着材を再生する相対圧帯が広くなる。これにより、吸着材と水との結合/脱離の反応量を多くして効率よく吸着材を利用することができる。
Moreover, in the
また、本実施形態のヒートポンプ10では、吸着部22A〜22Dは、高温吸着HA、低温吸着LA、低温脱離LD、及び高温脱離HDが、この順番で切り換えられる。すなわち、吸着ループ42の中の下流位置RS2→吸着ループ42の中の上流位置RS1→脱離ループ44の下流位置ES2→脱離ループ44の中の上流位置ES1の順番で、切り換えられる。したがって、図5に示されるように、吸着モードの時には、吸着材による水の吸着可能量は、吸着モードの前半よりも後半に多くなる。これにより、吸着部22は、最初に高温で吸着反応が行われてΔq2の吸着量で水が吸着され、その後、低温で吸着反応が行われてΔq1の吸着量で水が吸着される。
Further, in the
また、図6に示されるように、脱離モードの時には、吸着材による水の吸着可能量は、脱離モードの前半よりも後半に少なくなる。これにより、吸着部22は、最初に低温で再生が行われてΔq3の水が脱離され、その後、高温で再生が行われてΔq4の水が脱離される。
In addition, as shown in FIG. 6, in the desorption mode, the amount of water that can be adsorbed by the adsorbent becomes smaller in the second half than in the first half of the desorption mode. Thereby, the
このような順序で吸着部22のモードを切り換えることにより、吸着材による水の吸着、及び吸着材からの水の脱離を多段階で行い、吸着材と水との吸着/脱離の反応量を多くして効率よく吸着材を利用することができる。
By switching the mode of the
また、本実施形態のヒートポンプ10では、個別供給路21A〜21Dに設けられた開閉弁30の切り換えによって、吸着ループ42と脱離ループ44を、簡単に構成することができる。
Further, in the
なお、本実施形態では、蒸発器と凝縮器の機能を兼ね備えた貯留部23が各吸着部22毎に設けられた例について説明したが、貯留部23に代えて、蒸発器と凝縮器が別々に設けられていてもよい。この場合には、すべての吸着部に共通の蒸発器と凝縮器とすることがでいる。
In addition, although this embodiment demonstrated the example in which the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図12に示されるように、本実施形態のヒートポンプ50は、貯留部23A〜23D同士の接続、及び、貯留部23A〜23Dと室内熱交換器16、ラジエータ14との接続、が第1実施形態と異なっている。また、流出口部29、流入口部28に代えて、出入口部64、66が形成されている。その他の構成については、第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 12, the
出入口部66は、個別供給路61により、他の貯留部23の貯留熱交換流路27の出入口部64と接続されている。具体的には、貯留熱交換流路27Aの出入口部66Aは個別供給路61Aを介して貯留熱交換流路27Bの出入口部64Bと接続され、貯留熱交換流路27Bの出入口部66Bは個別供給路61Bを介して貯留熱交換流路27Cの出入口部64Cと接続され、貯留熱交換流路27Cの出入口部66Cは個別供給路61Cを介して貯留熱交換流路27Dの出入口部64Dと接続され、貯留熱交換流路27Dの出入口部66Dは個別供給路61Dを介して貯留熱交換流路27Aの出入口部64Aと接続されている。これにより、4個の貯留部23A〜23Dの貯留熱交換流路27A〜27Dが直列に接続された循環路の直列供給路68が構成されている。
The entrance / exit part 66 is connected to the entrance / exit part 64 of the stored heat exchange flow path 27 of the
個別供給路61の各々の中央部には、個別供給路61を開閉可能な開閉弁70(開閉弁70A〜70D)が設けられている。個別供給路61の開閉弁70よりも出入口部64側には、ラジエータ14の出口側と接続された中温流入ポート72(中温流入ポート72A〜72D)、及び、室内熱交換器16の入口側と接続された低温流出ポート74(低温流出ポート74A〜74D)が設けられている。また、個別供給路61の開閉弁70よりも出入口部66側には、ラジエータ14の入口側と接続された中温流出ポート76(中温流出ポート76A〜76D)、及び、室内熱交換器16の出口側と接続された低温流入ポート78(低温流入ポート78A〜78D)が設けられている。中温流入ポート72からはラジエータ14からの中温流体が流入し、低温流入ポート78からは室内熱交換器16からの低温流体が流入する。また、中温流出ポート76からは貯留部23を経た中温流体がラジエータ14へ流出し、低温流出ポート74からは貯留部23を経た低温流体が室内熱交換器16へ流出する。
An open / close valve 70 (open / close valves 70 </ b> A to 70 </ b> D) that can open and close the individual supply path 61 is provided at the center of each individual supply path 61. An intermediate temperature inflow port 72 (intermediate temperature inflow ports 72 </ b> A to 72 </ b> D) connected to the outlet side of the
中温流入ポート72には開閉弁71が設けられ、低温流出ポート74には開閉弁73が設けられ、中温流出ポート76には開閉弁75が設けられ、低温流入ポート78には開閉弁77が設けられている。開閉弁70、71、73、75、77は、電磁弁で構成され、各々図13に示されるように、制御部40に接続されている。開閉弁70、71、73、75、77は、後述の冷熱生成ループ46、凝縮ループ48が形成されるように、制御部40によって開閉が制御される。
The intermediate temperature inflow port 72 is provided with an opening / closing valve 71, the low temperature outflow port 74 is provided with an opening / closing valve 73, the intermediate temperature outflow port 76 is provided with an opening / closing valve 75, and the low temperature inflow port 78 is provided with an opening / closing valve 77. It has been. The on-off valves 70, 71, 73, 75, 77 are composed of electromagnetic valves and are connected to the
次に、本実施形態のヒートポンプ50の運転について説明する。ヒートポンプ50の運転時には、第1実施形態と同様に、4個の吸着器20には、各々異なる温度の流体が供給されて、高温吸着HA、低温吸着LA、低温脱離LD、及び高温脱離HDとなるように制御部40により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。
Next, the operation of the
一方、4個の貯留部23にも、各々異なる温度の流体が供給されて、高温冷熱生成HE、低温冷熱生成LE、低温凝縮LC、及び高温凝縮HC、となるように制御部40により各開閉弁及びバルブの開閉が制御される。高温冷熱生成HE及び低温冷熱生成LE、低温凝縮LC、及び高温凝縮HCでは、貯留部23は、貯留された水が蒸発して冷熱生成を行う冷熱生成モードとなる。低温凝縮LC、及び高温凝縮HCでは、貯留部23は、吸着材から脱離された水が凝縮される凝縮モードとなる。
On the other hand, the four
吸着器20の吸着部22が高温吸着HAの時に、貯留部23は高温冷熱生成HEとなり、吸着部22が低温吸着LAの時に、貯留部23は低温冷熱生成LEとなり、吸着部22が高温脱離HDの時に、貯留部23は低温凝縮LCとなり、吸着部22が低温脱離LDの時に、貯留部23は高温凝縮HCとなる。
When the
高温冷熱生成HEでは、出入口部66Bから貯留部23へ室内熱交換器16から低温流体(温度T1−1)が供給される。このとき、高温吸着HAの吸着部22へは、温度T2−2の中温流体が供給される。貯留部23に貯留された水は蒸発して吸着部22の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部23では冷熱生成が行われる。高温吸着HAの吸着部22(温度T2−2)と貯留部23(温度T1−1)の相対圧をφ5とすると、吸着部22での水の吸着は、図15に示されるグラフの、相対圧φ5まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Q5となる。
In the high-temperature cold heat generation HE, the low-temperature fluid (temperature T1-1) is supplied from the
低温冷熱生成LEでは、出入口部66から貯留部23へ、高温冷熱生成HEの貯留部23を経た低温流体が供給される。高温冷熱生成HEの貯留部23を経た低温流体の温度T1−3は、温度T1−1よりも低い。このとき、低温吸着LAの吸着部22へは、温度T2−1の中温流体が供給される。貯留部23に貯留された水は蒸発して吸着部22の吸着材に吸収される。水が蒸発する際に気化熱が奪われることにより、貯留部23では冷熱生成が行われる。低温吸着LAの吸着部22(温度T2−1)と貯留部23(温度T1−3)の相対圧をφ6とすると、吸着部22での水の吸着は、図15に示されるグラフの、相対圧φ6まで行うことができる。吸着材での吸着可能量は、Q6となる。なお、相対圧φ6は、相対圧φ5よりも小さい。
In the low temperature cold heat generation LE, the low temperature fluid that has passed through the
低温凝縮LCでは、出入口部64から貯留部23へ、ラジエータ14から中温流体(温度T2−1)が供給される。高温脱離HDの吸着部22へは、温度T3−1の高温流体が供給される。このとき、吸着部22では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部23で凝縮されて液相になり、貯留部23に貯留される。貯留部23では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。高温脱離HDにおける吸着部22(温度T3−1)と貯留部23(温度T2−1)の相対圧をφ7とすると、吸着部22での水の吸着は、図16に示されるグラフの、相対圧φ7まで行うことができる。なお、相対圧φ7は、相対圧φ6よりも小さい。
In the low-temperature condensation LC, the medium temperature fluid (temperature T2-1) is supplied from the
高温凝縮HCでは、入口部64から貯留部23へ、低温凝縮LCの貯留部23を経た中温流体が(温度T2−2)が供給される。低温脱離LDの吸着部22へは、高温脱離HDの吸着部22を経た高温流体(温度T3−2)が供給される。このとき、吸着部22では、吸着材に吸着されていた水が脱離されて吸着材が再生される。脱離された水は、貯留部23で凝縮されて、貯留部23に貯留される。貯留部23では、水が凝縮される際に凝縮熱が発生することから、温度が上昇する。低温脱離LDにおける吸着部22(温度T3−2)と貯留部23(温度T2−2)の相対圧をφ8とすると、吸着部22での水の吸着は、図16に示されるグラフの、相対圧φ8まで行うことができる。なお、相対圧φ8は、相対圧φ7よりも大きく、相対圧φ5よりも小さい。
In the high temperature condensation HC, the intermediate temperature fluid (temperature T2-2) that has passed through the
低温冷熱生成LEの貯留部23と高温冷熱生成HEの貯留部23は、これらの貯留熱交換流路27同士を連結する個別供給路61の開閉弁70が開放されて、低温冷熱生成LEの出入口部66が高温冷熱生成HEの出入口部64と連通されることにより、貯留熱交換流路27同士が連通される。これにより、室内熱交換器16→低温冷熱生成LEの貯留部23→高温冷熱生成HEの貯留部23→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ46が形成される(図14参照)。低温冷熱生成LEの貯留部23と高温冷熱生成HEの貯留部23は、冷熱生成モードとなる。高温冷熱生成HEの貯留部23は、冷熱生成ループ46において、室内熱交換器16を基準として、低温流体の入力の最も上流である上流位置SS1に配置される。低温冷熱生成LEの貯留部23は、冷熱生成ループ46において、室内熱交換器16を基準として、低温流体の入力の最も下流である下流位置SS2に配置されている。
The
低温凝縮LCの貯留部23と高温凝縮HCの貯留部23は、これらの貯留熱交換流路27同士を連結する個別供給路61の開閉弁70が開放されて、低温凝縮LCの出入口部66が高温凝縮HCの出入口部64と連通されることにより、貯留熱交換流路27同士が連通される。これにより、ラジエータ14→低温凝縮LCの貯留部23→高温凝縮HCの貯留部23→ラジエータ14の順に中温流体が循環する凝縮ループ48が形成される(図14参照)。低温凝縮LCの貯留部23と高温凝縮HCの貯留部23は、凝縮モードとなる。低温凝縮LCの貯留部23は、凝縮ループ48において、ラジエータ14を基準として、中温流体の入力の最も上流である上流位置CS1に配置される。高温凝縮HCの貯留部23は、凝縮ループ48において、ラジエータ14を基準として、中温流体の入力の最も下流である下流位置CS2に配置されている。
The
そして、貯留部23A〜23Dは、高温冷熱生成HE、低温冷熱生成LE、高温凝縮HC、及び低温凝縮LCが、この順番で切り換えられる。具体的には、冷熱生成ループ46の上流位置SS1→冷熱生成ループ46の下流位置SS2→凝縮ループ48の上流位置CS1→凝縮ループ48留部の下流位置CS2の順番で切り換えられる。
In the
吸着部22で水を吸着することができる量は、図15に示されるように、高温吸着HAにおいてΔq6となり、低温吸着LAにおいてΔq5となる。また、吸着部22から脱離される水の量は、図16に示されるように、低温脱離LDにおいてΔq8となり、高温脱離HDにおいてΔq7となる。
The amount of water that can be adsorbed by the
4個の吸着部22及び貯留部23における運転パターンの組み合わせでは、それぞれ、図17に示されるように、第1パターンPP1→第2パターンPP2→第3パターンPP3→第4パターンPP4→第1パターンPP1の順で繰り返されるように、運転が切り換えられる。なお、吸着部22の運転切り換えについては、第1実施形態と同様である。以下、貯留部23の運転切り換えについて説明する。
In the combination of the operation patterns in the four
第1パターンPP1では、貯留部23Aが低温冷熱生成LE、貯留部23Bが高温冷熱生成HE、貯留部23Cが低温凝縮LC、貯留部23Dが高温凝縮HC、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図18に示すように、開閉弁70(A〜D)、71(A〜D)、73(A〜D)、75(A〜D)、77(A〜D)の内、開閉弁70A、71B、77B、70C、73D、75Dを開放し、その他を閉鎖する。
In the first pattern PP1, the
これにより、室内熱交換器16→貯留部23B→貯留部23A→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ46−PP1が形成される。この冷熱生成ループ46−PP1では、室内熱交換器16から貯留部23Bへ温度T1−1の低温流体が供給され、貯留部23Bから貯留部23Aへ貯留部23Bを経た温度T1−3の低温流体が供給され、貯留部23Aから室内熱交換器16へ貯留部23Aを経た温度T1−4の低温流体が戻される。吸着部22Aでは、相対圧φ5まで間で水の吸着が行われ、吸着部22Bでは、相対圧φ6まで水の吸着が行われる。
Thus, a cold heat generation loop 46-PP1 in which the low-temperature fluid circulates in the order of the
また、ラジエータ14→貯留部23C→貯留部23D→ラジエータ14の順に中温流体が循環する凝縮ループ48−PP1が形成される。この凝縮ループ48−PP1では、ラジエータ14から貯留部23Cへ温度T2−1の中温流体が供給され、貯留部23Cから貯留部23Dへ貯留部23Cを経た温度T2−2の中温流体が供給され、貯留部23Dからラジエータ14へ貯留部23Dを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Cでは、相対圧φ7まで水の脱離が行われ、吸着部22Dでは、相対圧φ8まで水の脱離が行われる。
Further, a condensing loop 48-PP1 in which the medium temperature fluid circulates in the order of the
第2パターンPP2では、貯留部23Bが低温冷熱生成LE、貯留部23Cが高温冷熱生成HE、貯留部23Dが低温凝縮LC、貯留部23Aが高温凝縮HC、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図19に示すように、開閉弁70(A〜D)、71(A〜D)、73(A〜D)、75(A〜D)、77(A〜D)の内、開閉弁70B、71C、77C、70D、73A、75Aを開放し、その他を閉鎖する。
In the second pattern PP2, the
これにより、室内熱交換器16→貯留部23C→貯留部23B→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ49−PP2が形成される。この冷熱生成ループ46−PP2では、室内熱交換器16から貯留部23Cへ温度T1−1の低温流体が供給され、貯留部23Cから貯留部23Bへ貯留部23Cを経た温度T1−3の低温流体が供給され、貯留部23Bから室内熱交換器16へ貯留部23Bを経た温度T1−4の低温流体が戻される。吸着部22Bでは、相対圧φ5まで水の吸着が行われ、吸着部22Cでは、相対圧φ6まで水の吸着が行われる。
Thus, a cold heat generation loop 49-PP2 is formed in which the low-temperature fluid circulates in the order of the
また、ラジエータ14→貯留部23D→貯留部23A→ラジエータ14の順に中温流体が循環する凝縮ループ48−PP2が形成される。この凝縮ループ48−PP2では、ラジエータ14から貯留部23Dへ温度T2−1の中温流体が供給され、貯留部23Dから貯留部23Aへ貯留部23Dを経た温度T2−2の中温流体が供給され、貯留部23Aからラジエータ14へ貯留部23Aを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Dでは、相対圧φ7まで水の脱離が行われ、吸着部22Aでは、相対圧φ8まで水の脱離が行われる。
Further, a condensing loop 48-PP2 in which the intermediate temperature fluid circulates in the order of the
第3パターンPP3では、貯留部23Cが低温冷熱生成LE、貯留部23Dが高温冷熱生成HE、貯留部23Aが低温凝縮LC、貯留部23Bが高温凝縮HC、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図20に示すように、開閉弁70(A〜D)、71(A〜D)、73(A〜D)、75(A〜D)、77(A〜D)の内、開閉弁70C、71D、77D、70A、73B、75Bを開放し、その他を閉鎖する。
In the third pattern PP3, the
これにより、室内熱交換器16→貯留部23D→貯留部23C→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ46−PP3が形成される。この冷熱生成ループ46−PP3では、室内熱交換器16から貯留部23Dへ温度T1−1の低温流体が供給され、貯留部23Dから貯留部23Cへ貯留部23Dを経た温度T1−3の低温流体が供給され、貯留部23Cから室内熱交換器16へ貯留部23Cを経た温度T1−4の低温流体が戻される。吸着部22Cでは、相対圧φ5まで間で水の吸着が行われ、吸着部22Dでは、相対圧φ6まで水の吸着が行われる。
Thereby, the cold generation | occurrence | production heat | fever generation loop 46-PP3 in which a low temperature fluid circulates in order of the indoor heat exchanger 16->
また、ラジエータ14→貯留部23A→貯留部23B→ラジエータ14の順に中温流体が循環する凝縮ループ48−PP3が形成される。この凝縮ループ48−PP3では、ラジエータ14から貯留部23Aへ温度T1−1の中温流体が供給され、貯留部23Aから貯留部23Bへ貯留部23Aを経た温度T1−2の中温流体が供給され、貯留部23Bからラジエータ14へ貯留部23Bを経た温度T1−3の中温流体が戻される。吸着部22Aでは、相対圧φ7まで水の脱離が行われ、吸着部22Bでは、相対圧φ8まで水の脱離が行われる。
Further, a condensing loop 48-PP3 is formed in which the intermediate temperature fluid circulates in the order of the
第4パターンPP4では、貯留部23Dが低温冷熱生成LE、貯留部23Aが高温冷熱生成HE、貯留部23Bが低温凝縮LC、貯留部23Cが高温凝縮HC、となるように、制御部40によって各開閉弁の開閉が制御される。具体的には、図21示すように、開閉弁70(A〜D)、71(A〜D)、73(A〜D)、75(A〜D)、77(A〜D)の内、開閉弁70D、71A、77A、70B、73C、75Cを開放し、その他を閉鎖する。
In the fourth pattern PP4, the
これにより、室内熱交換器16→貯留部23A→貯留部23D→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ46−PP4が形成される。この冷熱生成ループ46−PP4では、室内熱交換器16から貯留部23Aへ温度T1−1の低温流体が供給され、貯留部23Aから貯留部23Dへ貯留部23Aを経た温度T1−3の低温流体が供給され、貯留部23Dから室内熱交換器16へ貯留部23Dを経た温度T1−3の低温流体が戻される。吸着部22Dでは、相対圧φ5まで水の吸着が行われ、吸着部22Aでは、相対圧φ6まで水の吸着が行われる。
Thus, a cold heat generation loop 46-PP4 in which the low-temperature fluid circulates in the order of the
また、ラジエータ14→貯留部23B→貯留部23C→ラジエータ14の順に中温流体が循環する凝縮ループ48−PP4が形成される。この凝縮ループ48−PP4では、ラジエータ14から貯留部23Bへ温度T2−1の中温流体が供給され、貯留部23Bから貯留部23Cへ貯留部23Bを経た温度T2−2の中温流体が供給され、貯留部23Cからラジエータ14へ貯留部23Cを経た温度T2−3の中温流体が戻される。吸着部22Bでは、相対圧φ7まで水の脱離が行われ、吸着部22Cでは、相対圧φ8まで水の脱離が行われる。
Further, a condensation loop 48-PP4 in which the medium temperature fluid circulates in the order of the
本実施形態のヒートポンプ50では、凝縮ループ46を構成することにより、ラジエータ14から貯留部23へ出力される中温流体の温度T2−1と、貯留部23からラジエータ14に戻される中温流体T2−3の温度差は、単体の貯留部23のみで熱交換を行った流体をラジエータ14へ戻す場合と比較して、大きくなる。したがって、ラジエータ14で、より多くの熱を放出することができる。
In the
なお、本実施形態では、室内熱交換器16→低温冷熱生成LEの貯留部23→高温冷熱生成HEの貯留部23→室内熱交換器16の順に低温流体が循環する冷熱生成ループ46を形成したが、逆向きに低温流体を循環させてもよい。すなわち、室内熱交換器16→高温冷熱生成HEの貯留部23→低温冷熱生成LEの貯留部23→室内熱交換器16の順に低温流体を循環させてもよい。このように低温流体を循環させることにより、低温吸着LAの吸着部22に対応する貯留部23が高温冷熱生成HEとなり、高温吸着HAの吸着部22に対応する貯留部23が低温冷熱生成LEとなる。この場合には、低温吸着LAの吸着部22における相対圧が、対応する貯留部23が低温冷熱生成LEの場合と比較して大きくなるので、吸着可能量をより増加させることができる。
In the present embodiment, the cold
なお、上記の第1、第2実施形態では、反応材として熱媒を吸着する吸着材を用いた例について説明したが、本発明のヒートポンプ、冷熱生成方法においては、他の反応材を用いてもよい。例えば、化学反応により熱媒と結合すると共に、可逆反応で熱媒を脱離させる物質(例えば、熱媒として水を用いる場合、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、及び酸化バリウム(BaO)、熱媒としてアンモニアを用いる場合、塩化リチウム(LiCl)、塩化マグネシウム(MgCl2)、塩化カルシウム(CaCl2)、塩化ストロンチウム(SrCl2)、塩化バリウム(BaCl2)、塩化マンガン(MnCl2)、塩化コバルト(CoCl2)、及び塩化ニッケル(NiCl2)など)を用いることもできる。また、熱媒として水素を用いると共に、水素吸蔵合金を反応材として用いることもできる。 In the first and second embodiments described above, the example using the adsorbent that adsorbs the heat medium as the reaction material has been described. However, in the heat pump and the cold heat generation method of the present invention, another reaction material is used. Also good. For example, a substance that combines with a heat medium by a chemical reaction and desorbs the heat medium by a reversible reaction (for example, when water is used as the heat medium, calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and barium oxide (BaO ), When ammonia is used as a heating medium, lithium chloride (LiCl), magnesium chloride (MgCl 2 ), calcium chloride (CaCl 2 ), strontium chloride (SrCl 2 ), barium chloride (BaCl 2 ), manganese chloride (MnCl 2 ) , Cobalt chloride (CoCl 2 ), nickel chloride (NiCl 2 ), and the like. Further, hydrogen can be used as a heat medium, and a hydrogen storage alloy can be used as a reaction material.
10 ヒートポンプ
12 エンジン部(高温熱源部)
14 ラジエータ(中温熱源部)
16 室内熱交換器(低温熱源部)
18 直列供給路
20 吸着器(反応器)
21 個別供給路
22 吸着部(反応部)
24 反応熱交換流路
25 流路入口
26 流路出口
30 開閉弁
40 制御部(切換部)
42 吸着ループ(結合ループ)
44 脱離ループ
50 ヒートポンプ
10
14 Radiator (Medium temperature heat source)
16 Indoor heat exchanger (low temperature heat source)
18 Series supply path 20 Adsorber (reactor)
21
24 reaction heat exchange channel 25 channel inlet 26
42 Adsorption loop (binding loop)
44
Claims (9)
2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成し、該結合ループ内の各前記反応部について、前記中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように前記中温流体の循環経路を切換える切換部と、
を備え、
前記3以上の反応器の1の反応器の前記反応熱交換流路の流路入口と他の前記反応器の前記反応熱交換流路の流路出口とを接続する個別供給路を含んで構成され、前記3以上の反応器を直列に接続する直列供給路、を有し、
前記個別供給路の前記流路入口側には前記中温流体及び前記高温流体の入力口が形成され、前記個別供給路の前記流路出口側には前記中温流体及び前記高温流体の出力口が形成され、前記個別供給路の前記入力口と前記出力口の間には、前記個別供給路を開閉する開閉弁が形成されている、
ヒートポンプ。 A reaction heat exchange channel that is connected to an intermediate temperature heat source unit and a high temperature heat source unit and through which a fluid circulating between the intermediate temperature heat source unit and the high temperature heat source unit flows, and heat exchange is performed by the reaction heat exchange channel. By heat exchange with a medium temperature fluid circulating between the medium temperature heat source part and by heat exchange with a high temperature fluid higher in temperature than the medium temperature fluid circulating between the high temperature heat source part. Three or more reactors each having a reaction part containing a reaction material that desorbs the heat medium,
The reaction heat exchange channels of two or more of the reaction units are connected in series to the intermediate temperature heat source unit to form a coupling loop, and for each of the reaction units in the coupling loop, the intermediate temperature heat source unit And a switching unit that switches the circulation path of the medium temperature fluid so as to pass through the first coupling mode located on the most upstream side and the second coupling mode located on the most downstream side,
With
A configuration including an individual supply path that connects a flow path inlet of the reaction heat exchange flow path of one reactor of the three or more reactors and a flow path outlet of the reaction heat exchange flow path of another reactor. A series supply path for connecting the three or more reactors in series,
An input port for the medium temperature fluid and the high temperature fluid is formed on the channel inlet side of the individual supply path, and an output port for the medium temperature fluid and the high temperature fluid is formed on the channel outlet side of the individual supply path. An opening / closing valve that opens and closes the individual supply path is formed between the input port and the output port of the individual supply path.
heat pump.
前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路が、前記低温熱源部と連通されている、 The reservoir heat exchange channel of the reactor in the first coupling mode and the second coupling mode is in communication with the low temperature heat source unit;
請求項1に記載のヒートポンプ。The heat pump according to claim 1.
2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記中温熱源部に対して直列に接続して結合ループを構成し、該結合ループ内の各前記反応部について、前記中温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1結合モードと、最も下流に位置する第2結合モードと、を経るように前記中温流体の循環経路を切換える切換部と、
を備え、
各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有し、
前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路が、前記低温熱源部と連通されている、
ヒートポンプ。 A reaction heat exchange channel that is connected to an intermediate temperature heat source unit and a high temperature heat source unit and through which a fluid circulating between the intermediate temperature heat source unit and the high temperature heat source unit flows, and heat exchange is performed by the reaction heat exchange channel. By heat exchange with a medium temperature fluid circulating between the medium temperature heat source part and by heat exchange with a high temperature fluid higher in temperature than the medium temperature fluid circulating between the high temperature heat source part. Three or more reactors each having a reaction part containing a reaction material that desorbs the heat medium,
The reaction heat exchange channels of two or more of the reaction units are connected in series to the intermediate temperature heat source unit to form a coupling loop, and for each of the reaction units in the coupling loop, the intermediate temperature heat source unit And a switching unit that switches the circulation path of the medium temperature fluid so as to pass through the first coupling mode located on the most upstream side and the second coupling mode located on the most downstream side,
With
Each of the reactors is connected to a storage unit that stores the heat medium in a liquid phase, the intermediate temperature heat source unit, and the low temperature heat source unit, and a fluid that circulates between the intermediate temperature heat source unit or the low temperature heat source unit. And a storage part heat exchange channel that circulates,
The reservoir heat exchange channel of the reactor in the first coupling mode and the second coupling mode is in communication with the low temperature heat source unit;
heat pump.
前記切換部は、2つ以上の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、該脱離ループ内の各前記反応部について、前記高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように前記高温流体の循環経路を切換える、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のヒートポンプ。 Comprising at least four reactors,
The switching unit forms a desorption loop by connecting the reaction heat exchange channels of two or more of the reaction units in series with the high-temperature heat source unit, and for each of the reaction units in the desorption loop The circulation path of the high-temperature fluid is switched so as to pass through the first desorption mode located at the most upstream and the second desorption mode located at the most downstream with respect to the high-temperature heat source part . The heat pump according to claim 3 .
4以上の前記反応器の内の2つ以上の反応器の前記反応部の前記反応熱交換流路を前記高温熱源部に対して直列に接続して脱離ループを構成し、該脱離ループ内の各前記反応部について、前記高温熱源部を基準に、最も上流に位置する第1脱離モードと、最も下流に位置する第2脱離モードと、を経るように前記高温流体の循環経路を切換え、
各前記反応器は、液相の前記熱媒を貯留する貯留部と、前記中温熱源部及び低温熱源部と接続され、前記中温熱源部または前記低温熱源部との間で循環する流体が流通する貯留部熱交換流路と、を有し、
前記第1結合モード及び前記第2結合モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路を、前記低温熱源部と連通させ、前記第1脱離モード及び前記第2脱離モードの前記反応器の前記貯留部熱交換流路を、前記中温熱源部と連通させる、
冷熱生成方法。 Connected to the intermediate temperature heat source unit and the high temperature heat source unit, and circulates between the intermediate temperature heat source unit and the reaction heat exchange channel through which the fluid circulating between the intermediate temperature heat source unit or the high temperature heat source unit circulates. Reaction in which a reaction material that is coupled to a heat medium by heat exchange with a medium temperature fluid and desorbs the heat medium by heat exchange with a high temperature fluid higher in temperature than the medium temperature fluid circulating between the high temperature heat source units And connecting the reaction heat exchange channels of the reaction sections of two or more reactors of the four or more reactors each having a section to the intermediate temperature heat source section to form a coupling loop. The intermediate temperature fluid passes through the first coupling mode located on the most upstream side and the second coupling mode located on the most downstream side with respect to the intermediate temperature heat source part for each of the reaction parts in the coupling loop. Switching the circulation path of
A desorption loop is formed by connecting the reaction heat exchange flow paths of the reaction sections of two or more reactors among the four or more reactors in series to the high temperature heat source section, The high-temperature fluid circulation path passes through the first desorption mode located on the most upstream side and the second desorption mode located on the most downstream side with respect to each of the reaction parts within Switching,
Each of the reactors is connected to a storage unit that stores the heat medium in a liquid phase, the intermediate temperature heat source unit, and the low temperature heat source unit, and a fluid that circulates between the intermediate temperature heat source unit or the low temperature heat source unit. And a storage part heat exchange channel that circulates,
The reactor in the first desorption mode and the second desorption mode is configured such that the reservoir heat exchange channel of the reactor in the first coupling mode and the second coupling mode communicates with the low temperature heat source unit. The storage part heat exchange flow path of the intermediate temperature heat source part,
Cold heat generation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015255348A JP6375286B2 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015255348A JP6375286B2 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017116241A JP2017116241A (en) | 2017-06-29 |
JP6375286B2 true JP6375286B2 (en) | 2018-08-15 |
Family
ID=59231671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015255348A Active JP6375286B2 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6375286B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3591164B2 (en) * | 1996-03-14 | 2004-11-17 | 株式会社デンソー | Adsorption refrigeration equipment |
JP4192385B2 (en) * | 1999-12-17 | 2008-12-10 | 株式会社デンソー | Adsorption type refrigerator |
JP2001215068A (en) * | 2000-01-31 | 2001-08-10 | Denso Corp | Adsorption type refrigerator |
JP2004293905A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Toshiba Kyaria Kk | Adsorption type refrigerator and its operation method |
JP2006052889A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Toshiba Kyaria Kk | Adsorption tower for adsorption refrigeration system |
JP4329771B2 (en) * | 2006-02-27 | 2009-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | Cooling system |
JP6003459B2 (en) * | 2012-09-24 | 2016-10-05 | 富士通株式会社 | Adsorption heat pump system |
-
2015
- 2015-12-25 JP JP2015255348A patent/JP6375286B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017116241A (en) | 2017-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5125726B2 (en) | Chemical heat storage system for vehicle and vehicle | |
WO2014091972A1 (en) | Heat exchanger and heat pump system using same | |
WO2013151008A1 (en) | Heat exchanger and heat pump system using same | |
JP3591164B2 (en) | Adsorption refrigeration equipment | |
JP2010107156A (en) | Engine-driven heat pump | |
JP6292211B2 (en) | Adsorption air conditioner for vehicles | |
JP3831959B2 (en) | Adsorption type refrigerator | |
JP3646722B2 (en) | Humidity control device | |
JP3831964B2 (en) | Adsorption type refrigerator | |
JP6375286B2 (en) | HEAT PUMP AND CRYSTAL GENERATION METHOD | |
WO2014136366A1 (en) | Evaporator | |
JP6551223B2 (en) | Heat pump and cold heat generation method | |
JP6551222B2 (en) | Heat pump and cold heat generation method | |
US7874174B2 (en) | Humidity control system | |
JP2004293905A (en) | Adsorption type refrigerator and its operation method | |
JP6604872B2 (en) | Heat pump valve and heat pump | |
JP3831963B2 (en) | Adsorption refrigeration system | |
JP4272450B2 (en) | Adsorption type refrigerator and manufacturing method thereof | |
JP6406208B2 (en) | Heat pump structure | |
JP3316932B2 (en) | Adsorption refrigeration equipment | |
JP6980337B2 (en) | Air conditioner for vehicles with adsorption refrigeration system and adsorption refrigeration system | |
JP2017133794A (en) | Heat radiation system and heat radiation method | |
JP2017125649A (en) | Heat exchange unit and adsorption type refrigerator | |
JP2017223424A (en) | heat pump | |
JPH09166367A (en) | Adsorption type refrigerating machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180124 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180323 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180723 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6375286 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |