JPH0126470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は熱エネルギーの有効利用をはかり冷
房、蓄熱、冷凍などの分野で利用されるケミカル
ヒートポンプに関する。

従来例の構成とその問題点 従来ヒートポンプとしては、電動圧縮式や吸収
式のヒートポンプが、省資源・省エネルギーの観
点から広く実用化されるようになつた。ところが
これらにも課題が残されていて、電動圧縮式ヒー
トポンプでは、消費電力がかなり大きく、またコ
ンプレツサー装置による騒音の低減が望まれてい
る。一方、吸収式ヒートポンプでは、液や蒸気を
循環させるための補助電力が少ないとは言え必要
であり、さらに装置が大型化するなどの欠点があ
つた。

これらの問題点を解決する一手段として、固体
または液体の吸収材と熱媒、たとえば水と組合せ
て非凝縮性ガスの存在しない減圧容器で作動させ
るケミカルヒートポンプを利用することが知られ
ている。ところが、すでに示したように、作動熱
媒以外のガスを完全に排出することが、このヒー
トポンプを正常に作動させるための重要な要素と
なる。この理由は、真空度が低下すれば熱媒の蒸
発速度が極めて急激に低下するし、また吸収材に
よる熱媒ガスの吸収速度も低下するからである。

ところが、吸収材に吸着、吸収、あるいは溶解
した熱媒以外のガス、たとえば空気などは簡単に
は除去できない。とくに吸収材が固体の場合には
吸着表面積が大きく、完全な排気は非常に困難で
ある。

発明の目的 本発明は、吸収材−熱媒系のケミカルヒートポ
ンプの特性向上、とくに長期間に亘る安定した作
動を可能とする製造法を得、これにより、蓄熱、
蓄冷熱や有効熱量の増加などを可能とするもので
ある。

発明の構成 非凝縮性ガスをすこしでもより完全に排出し、
しかも吸収材内部、あるいは熱媒液の内部にあり
長期間に亘つて少しづつ出てくる可能性のあるガ
スも完全に除去する方法である。

熱媒液の蒸気圧は、吸収材に吸収された熱媒の
蒸気圧よりも、両者が同一温度のときは必ず高く
なることに着目すれば、熱媒液を冷却して、この
蒸気圧を減じて真空に引くことにより、系全体を
より完全に排気できることがわかる。本発明では
さらに完全に排気するために、熱媒液を凍結して
排気する、あるいは一度冷却された液体状態でこ
の液中に溶存するガスを排出し、その後凍結し
て、再度真空引きを行う。

実施例の説明 第１図はケミカルヒートポンプの概略断面図で
あり、図中１は吸収材である合成ゼオライト１Kg
を内蔵する真空容器であり、発生器と吸収器の役
割を兼ねている。また２は熱媒である水（200ｇ）
が入つている容器であり、凝縮器と蒸発器を兼ね
ている。３は両容器を結ぶ結合管であり、４は水
蒸気の流通用の開閉自在のバルブであり、５はこ
れらの容器全体を真空に引くための排気口であ
り、最終的な排気が完了後封口する。

このようなケミカルヒートポンプを排気する順
序による特性の差異を求めた。まず蒸発器２を２
℃まで冷却した後に油回転真空ポンプで約10分間
真空排気したケミカルヒートポンプをＡ、蒸発器
２を−５℃まで下げて凍結させた後、排気ポンプ
で同じく10分間排気して構成したケミカルヒート
ポンプをＢ、さらに、まず蒸発器を２℃に冷却し
て、２分間予備排気し、ついで蒸発器を−５℃に
降温して再度真空引きを10分間行なつて構成した
ケミカルヒートポンプをＣとした。比較のため
に、従来例としての構成法、すなわち、蒸発器も
室温のままで真空引きを約10分間行なつて製作し
たケミカルヒートポンプをＤとする。なおいずれ
の場合とも、吸収器１は室温状態で真空引きを行
つた。

つぎにこれらのケミカルヒートポンプの特性を
求めるためにゼオライトの乾燥（再生）時には、
容器１を120℃に、容器２は35℃に冷却し、その
時間は５時間とした。また逆の工程であるゼオラ
イトの吸着時には、容器１を40℃に冷却、容器２
は10℃に加熱し、吸着時間は５時間とした。この
ようなサイクルを重ねて、吸着時に容器１から放
出される蓄熱量を各サイクルごとに求めた。その
結果、初期サイクル特性はあまり変らず各ヒート
ポンプともほぼ同一の値を示した。ところが、第
２図に示すように、従来例であるケミカルヒート
ポンプＤ（曲線Ｄ）では、サイクルとともに次第
に性能が低下したのに対し、ケミカルヒートポン
プＡは多少の劣化はあるものの、ヒートポンプＤ
に比べると劣化はかなり小さく、特にヒートポン
プＢ，Ｃの場合はその効果が顕著である。この原
因はすでに示したように真空系内の真空度の劣化
が小さいことであり、これは排気時の蒸発器内の
状態に起因するものである。すなわち、本発明に
よる工程により、真空系がより完全に排気され、
長期に亘る非凝縮性ガスの真空系内への放出が抑
制され、ゼオライトの吸着・脱着速度および水の
蒸発速度、凝縮速度が極端に低下することがわか
つた。

なお、当然のことながら脱着時間・吸着時間を
長くするか、あるいは脱着温度を上げるか、吸着
温度を下げるか、または凝縮温度を下げるか、蒸
発温度を上げるなどの少なくとも一つのことを実
施すれば蓄熱密度は上る傾向になる。しかし本発
明による効果は、いずれの場合とも第２図に示す
程度に顕著に表われた。

また本実施例ではいずれも油回転式真空ポンプ
の作動時間を20分間としたが、これ以上長くして
もほぼ同一の性能であつた。

さらに、本実施例では熱媒に水、吸収材にゼオ
ライトを用いたが、その他の熱媒、たとえばメタ
ノール、エタノール、アンモニア、フロンでも本
発明の効果は顕著に表われた。そして、可逆的に
吸収、放出をする他の吸収材でもその効果は同様
に大きかつた。

発明の効果 本発明は、吸収材−熱媒系のケミカルヒートポ
ンプの長期間に亘る安定した特性を得られ、蓄熱
器、蓄冷熱器あるいは有効熱量の増大を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のケミカルヒートポ
ンプの断面概略図、第２図は第１図のケミカルヒ
ートポンプの特性を示す図である。 １……容器（発生器兼吸収器）、２……容器
（蒸発器兼凝縮器）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収材によつて可逆的に吸収・放出される熱
   媒を、凍結状態で真空排気することを特徴とする
   ケミカルヒートポンプの熱媒の排気方法。 ２ 熱媒を冷却状態で予備的な真空排気を行な
   い、ついで熱媒を凍結させた状態で真空排気する
   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の熱媒の排気方法。