JPH035678A - 熱駆動型ヒートポンプ装置 - Google Patents

熱駆動型ヒートポンプ装置

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Publication number
JPH035678A
JPH035678A JP1140455A JP14045589A JPH035678A JP H035678 A JPH035678 A JP H035678A JP 1140455 A JP1140455 A JP 1140455A JP 14045589 A JP14045589 A JP 14045589A JP H035678 A JPH035678 A JP H035678A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat pump
container
units
working medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP1140455A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Tomizawa
猛 富澤
Koji Arita
浩二 有田
Yuji Yoshida
雄二 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1140455A priority Critical patent/JPH035678A/ja
Publication of JPH035678A publication Critical patent/JPH035678A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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、家庭用から産業用まで広い範囲の規模の、冷
暖房空調、排熱回収等に利用可能な、化学反応に伴う吸
発熱を利用した熱駆動型ヒートポンプ装置に関する。
従来の技術 化学反応に伴う吸発熱を利用した熱駆動型ヒートポンプ
装置に関しては、ケミカルヒートポンプと称して従来よ
り様々な提案がなされている。その基本的な構成を第3
図に示す。ここで1は作動媒体5を収容した容器であり
、2は作動媒体5と反応する化学物質6を収容した容器
である。3は両容器1.2の空間を連通ずる連通路であ
り、途上に開閉弁4が設置されている。作動媒体5とし
テハ水、アルコール、アンモニア等が用いられ、化学物
質6としては無機塩、吸着剤等が用いられるが、反応系
は目的、適用温度レベル等に応じて適当に選択すること
ができる。
まず開閉弁4を開放した状態で容器2を駆動源の熱で加
熱すると、容器2中で作動媒体5の脱離反応が進行し、
作動媒体5は気相となって容器1側に移動を開始する。
このとき容器Al側で冷却してやれば、作動媒体5は凝
縮熱を奪われ気相から液相となって、容器1中に貯蔵さ
れることになる。これを再生操作とする。開閉弁4を閉
止すると容器1に液相杖の作動媒体5、容器2にその作
動媒体5と反応する化学物質6が開閉弁4で隔離して封
入される。その後放熱時には開閉弁4を開状態とし雨空
間を連通ずる。そうすると、容器1中の作動媒体5は気
相となり容器2中に移動し、容器2中の化学物質6と反
応を始める。このとき容器2では反応による発熱が起こ
り温度が上昇し、容器1では作動媒体5の蒸発による吸
熱が開始され温度が下がる。よって、反応が終了するま
で、容器1側では冷熱が利用でき、容器2側では暖熱が
利用できることになり、用途に応じてどちらを利用する
か選択できる。これを利用操作とする。
このように再生と利用の操作は間欠的に行なう必要があ
るため、一般には第1図に示すようなユニットを二組(
以上)用意し、交互(順番)に再生操作と、利用操作を
繰り返すことにより、見かけ上連続操作としている。こ
のような例として、例えば特開昭63−4635Et号
公報等がある。
発明が解決しようとする課題 このような化学反応に伴う吸発熱を利用した熱駆動型ヒ
ートポンプの多くは反応物質として固体が関与する反応
系であるなめ、操作は基本的に間欠式にならざるを得な
い場合がほとんどであり、見かけ上連続操作を可能にす
るためには、上記のように二組以上の反応系を交互に運
転する必要がある。そしてこのときには、作動媒体の流
路の開閉とともに、それぞれの容器は順次熱源側、利用
側と切り替えなくてはならないため、通常は、熱源側お
よび利用側の熱媒体流路を交互に切り替える操作が必要
であった。そうすると機構上複雑となるとともに、操作
(制御)上も煩雑とならざるをえないものであった。
本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、固体または液体あるいは両者の混合物を主た
る成分とする化学物質を収容してかつ外界と熱交換可能
な容器Aと、前記容器A中の化学物質と可逆的に反応す
る作動媒体を主として収容してかつ外界と熱交換可能な
容器Bと、開閉弁を介して前記両容器内を連通ずる作動
媒体通路とから間欠式のヒートポンプユニットと成し、
前記ユニットのそれぞれの容器同士がほぼ隣接するよう
に多数個のユニットを配して一体のヒートポンプと成し
、前記ヒートポンプの熱源部、呉°1利用部に前記ユニ
ット単体あるいは前記ユニットの複数個の一部分が順次
連続的に位置するよう動作させることにより、操作上連
続的に熱利用可能に構成した熱駆動型ヒートポンプ装置
としたものである。
作用 本発明は、熱源部、熱利用部に対して、間欠式の熱駆動
型ヒートポンプを形成するユニット単体あるいはユニッ
トの複数個の一部分が順次連続的に熱交換可能な場所に
位置するようにして、連続操作(熱交換)を可能とする
構成を基本とするものである。すなわち熱源部および熱
利用部と、ユニット単体あるいはユニットの複数個の一
部分との、相対的な位置が上記間係を満足するようにな
っていればよい。その一つの方法は、熱源部での入熱、
利用部での吸熱(または発熱)場所は一定のまま、その
場所に順次それぞれのユニット単体あるいは前記ユニッ
トの複数個の一部分が位置するように、ユニットの集合
体を回転させることで達成可能である。またもう一つの
方法は、ユニットの集合体は静止したままで、それに対
する熱源部での入熱、利用部での吸熱(または発熱)場
所を回転させる方法である。このどちらの方法において
も、熱源部あるいは熱利用部のどちらかに位置するユニ
ットの開閉弁を開にし、そのどちらにも位置しないユニ
ットの開閉弁を閑にするというきわめて簡単な操作だけ
でよい。このとき、容器Aが熱源部に位置したユニット
では再生操作が進行しく必要に応じて容器B側で暖熱を
利用することも可能)、同時にその時熱利用部に位置し
たユニー/ トでは、容器A側では暖熱が利用でき、容
器B側では冷熱が利用できることになり、用途に応じて
冷暖の選択が可能である。
実施例 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図は本発明による熱駆動型ヒートポンプ装置の一実
施例の概要を示す断面図である。11は固体または液体
あるいは両者の混合物を主たる成分とする化学物質を収
容しており、がっ外界と熱交換可能に構成した容器Aで
あり、12は容器A11中の化学物質と可逆的に反応す
る作動媒体を主として収容して、かつ外界と熱交換可能
に構成した容器Bであり、開閉弁14を介して両容WA
11、B12は、作動媒体通路13で連通し、間欠式の
ヒートポンプユニットを構成している。本実施例におい
ては、それらのユニットを8個、回転軸15の周りにユ
ニットのそれぞれの容器同士がほぼ隣接するように放射
状に配して一体のヒートポンプと成している。図中それ
らのユニットは、説明のため便宜上a −hと付された
8ゾーンにそれぞれ1ユニツトづつ設置されている(以
下それぞれの構成要素の図中番号に添え字a−hを付し
てそれぞれのゾーンに於ける構成要素として特定する)
。このときユニットを何個組み合わせ全体として一つの
ヒートポンプとするかは、用途等に応じて、自由に選択
可能である。また反応系として、本実施例では容器Al
lには吸着剤である活性炭を封入しており、また容器B
12には作動媒体としてアルコールを用いているが、こ
の系に限ることなく、他の吸着剤と他の作動媒体系、無
機塩水溶液〜水等の吸収系、無機塩〜水の水和反応系、
水素吸蔵合金〜水素の系等、様々な反応系の中から、目
的、温度レベル、設計の制約条件等に応じて自由に選択
可能なものである。
次に上記実施例の動作に付いて説明する。本実施例は熱
駆動型の冷房装置であり、熱源部、熱利用部は固定して
あり、それらに対して全体のヒートポンプが矢印の如く
回転軸重5の周りに比較的ゆっ(りと回転している。a
l bゾーンが再生ゾーンであり、その容器A11a、
b側が熱源部となっており、同部は燃焼器等のヒータ(
囲路)により加熱されている。開閉弁14a、bは開の
状態である。
そうすると、容器A11a、b中の活性炭に吸着されて
いたアルコールは加熱により脱離され作動媒体通路13
a、bを通って容PJB12a、bへと移動し、同部を
冷却することにより、凝縮液化して徐々に貯留nが増加
していく。その後回転が進みC1dゾーン(徐冷ゾーン
)を通過するときには、開閉弁14c、dは閉伏態にし
、容’li A 11 c、d、  容器B12c、d
は熱源部に供給される前の熱媒体等により徐冷される。
次にeN  f’ゾーンに入ると、ここは利用ゾーンで
あり、開閉弁14e、fは開の状態とする。そうすると
、容器A12e、f中の活性炭の吸菅力により容器B 
12e、f中の作動媒体であるアルコールは蒸発が盛ん
となり、作動媒体通路13e、fを通って活性炭に吸着
される。このとき容器A11el  f’側では吸着熱
が発生するが、この熱を除いてやることによって、容器
B12e、f側のアルコールの蒸発が(吸着平衡に達す
るまで)継続するので、蒸発による吸熱作用のため、同
部は冷却状態となる。そしてここを熱利用部とすること
で、冷扉装置として機能することとなる。この後回転が
さらに進み、gl hゾーンに位置すると、開閉弁14
g、bは閑とされ、このとき容WA11g、hを熱源部
からの排熱等で予熱する事は、次のaN  bz−ンで
の加熱の学備としてを効である。そこでg1hゾーンを
予熱ゾーンとする。これでヒートポンプは回転軸15の
周りを1回転したことになるが、ひき続き回転を続ける
ことにより、それぞれのシー7に連続的に同じ状態のユ
ニットが次々と位置することになるため、連続的に熱利
用(本実施例では冷房)が可能となっている。ここで本
実施例ではes  fゾーンの容19B12e、rで発
生する冷熱だけを利用して冷房装置としているが、al
 bゾーンの容器B 12a、bで発生する凝縮熱、e
s  fゾーンの容器A 11 e、tで発生する吸着
熱、さらに熱源部での排熱を、暖房モード等に切り替え
て利用するように機器構成を変更することももちろん可
能である。また、本実施例では熱源部、熱利用部に2個
のユニットの一部分が位置するよう構成しているが、こ
の数も自由に設定できるものである。
このようにユニット全体はただ回転させるだけであり、
開閉弁の開閉だけという極めて簡単な操作(制御)で連
続的な熱利用が可能となる。
次に本発明によるもう一つの実施例の概念図を第2図に
示す。21が固体または液体あるいは両者の混合物を主
たる成分とする化学物質を収容しており、かつ外界と熱
交換可能に構成した容器Aであり、22は容器A2i中
の化学物質と可逆的に反応する作動媒体を主として収容
して、かつ外界と熱交換可能に構成した容器Bであり、
開閉弁(回路)を介して両容器A21、B22は、作動
媒体通路23で連通して、間欠式のヒートポンプユニッ
トを構成している。本実施例においては、それらのユニ
ットを第1図の時と同様に8個、回転軸25の周りにユ
ニットのそれぞれの容器同士がほぼ隣接するように、ま
たどちらの容器も前記回転軸からほぼ同距離になるよう
に環状に配して一体のヒートポンプと成している。図中
それらのユニットは、第1図の時と同様に、便宜上a−
hと付された8ゾーンにそれぞれ1ユニツトづつ設置さ
れている。このときユニットを何個組み合わせ全体とし
て一つのヒートポンプとするかは、用途等に応じて、自
由に選択可能であり、また反応系も様々な種類の中から
、目的、温度レベル、設計の制約条件等に応じて自由に
選択可能なものであることは、第1図における実施例の
時と同様である。図中矢印は回転方向を示している。動
作に付いては、第1図での実施例と全く同じことになる
ので省略するが、第1図で示した実施例は薄型形状の装
置の形成に適しており、第2図で示す実施例はコンパク
トな形状の装置の形成に適している。熱源部、熱利用部
での熱源の種類、熱交換の方法等に応じて選択すること
が可能である。また、第1図の実施例と第2図の実施例
との折衷案である、回転軸に対しである角度をもって放
射状にユニットを設置する構成も当然本発明に含まれる
ものである。また、両実施例共に熱源部、熱利用部に対
してユニット単体あるいはユニットの複数個の一部分の
相対位置は、ユニット側が回転しながら順次連続的に変
化し、ヒートポンプきしての連続操作を可能としている
が、逆にユニット側を静止して熱源および熱利用側を回
転する方法も可能であり、それも本発明の範囲に含まれ
るが、一般に熱交換用の熱媒体としては空気等の流体を
使用することが多く、その場合は流路を回転することに
なるので構成がやや複雑となる。よって、ここで示した
実施例のようにユニット側を回転する方が、どちらかき
言えば得策である。
発明の効果 本発明は、固体または液体あるいは両者の混合物を主た
る成分とする化学物質を収容してかつ外界と熱交換可能
な容器Aと、前記容器A中の化学物質と可逆的に反応す
る作動媒体を主として収容してかつ外界と熱交換可能な
容器Bと、開閉弁を介して前記両容器内を連通ずる作動
媒体通路などによって、間欠式のヒートポンプユニット
を成し、前記ユニットのそれぞれの容器同士がほぼ隣接
するように多数個のユニットを配して一体のヒートポン
プと成し、前記ヒートポンプの熱源部、熱利用部に前記
ユニット単体あるいは前記ユニットの複数個の一部分が
順次連続的に位置するよう動作させることにより、操作
上連続的に熱利用可能に構成した熱駆動型ヒートポンプ
装置としたものである。また、多数個のユニットを回転
軸の周りに放射状に配して一体のヒートポンプと成し、
熱源部、熱利用部に対して前記ユニット単体あるいは前
記ユニットの複数個の一部分の相対位置は、回転しなが
ら順次連続的に変化することにより、ヒートポンプとし
ての連続操作を可能としたものである。また、多数個の
ユニットを回転軸の周りに、どちらの容器も前記回転軸
からほぼ同距離になるように環状に配して一体のヒート
ポンプと成し、熱源部、熱利用部に対して前記ユニット
単体あるいは前記ユニットの複数個の一部分の相対位置
は、回転しながら順次連続的に変化することにより、ヒ
ートポンプとしての連続操作を可能としたものである。
さらに、化学物質と作動媒体の可逆反応は、吸収、吸着
をも含むものとしたことにより、本来原理的に間欠式で
の利用が主であり、連続的に利用するためには複雑な構
成と、煩雑な操作と制御が必要であった化学反応を利用
した従来の熱駆動型ヒートポンプを、本発明は簡単な構
成と、きわめて簡単な操作と制御で、連続的に熱利用す
ることが可能になるという大きな効果を得ることができ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による熱駆動型ヒートポンプの一実施例
の概念を示す断面図、第2図は本発明による他の実施例
の概念を示す斜視図、第3図は従来の熱駆動型ヒートポ
ンプの原理を説明するためのその断面図である。 IL21・・・容器A112.22・・・容器B113
.23・・・作動媒体通路、14・・・開閉弁。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固体または液体あるいは両者の混合物を主たる成
    分とする化学物質を収容してかつ外界と熱交換可能な容
    器Aと、前記容器A中の化学物質と可逆的に反応する作
    動媒体を主として収容してかつ外界と熱交換可能な容器
    Bと、開閉弁を介して前記両容器内を連通する作動媒体
    通路により間欠式のヒートポンプユニットが構成され、
    前記ユニットのそれぞれの容器同士がほぼ隣接するよう
    に多数個のユニットを配して一体のヒートポンプが構成
    され、前記ヒートポンプの熱源部、熱利用部に前記ユニ
    ット単体あるいは前記ユニットの複数個の一部分が順次
    連続的に位置するよう動作されることにより、操作上連
    続的に熱利用可能に構成した熱駆動型ヒートポンプ装置
  2. (2)多数個のユニットを回転軸の周りに放射状に配し
    て一体のヒートポンプと成し、前記熱源部、熱利用部に
    対して前記ユニット単体あるいは前記ユニットの複数個
    の一部分の相対位置が、回転しながら順次連続的に変化
    することにより、ヒートポンプとしての連続操作を可能
    としたことを特徴とする請求項1記載の熱駆動型ヒート
    ポンプ装置。
  3. (3)多数個のユニットを回転軸の周りに、どちらの容
    器も前記回転軸からほぼ同距離になるように環状に配し
    て一体のヒートポンプと成し、前記熱源部、熱利用部に
    対して前記ユニット単体あるいは前記ユニットの複数個
    の一部分の相対位置が、回転しながら順次連続的に変化
    することにより、ヒートポンプとしての連続操作を可能
    としたことを特徴とする請求項1記載の熱駆動型ヒート
    ポンプ装置。
  4. (4)化学物質と作動媒体の可逆反応は、吸収、吸着を
    も含むものであることを特徴とする請求項1、2又は3
    記載の熱駆動型ヒートポンプ装置。
JP1140455A 1989-06-01 1989-06-01 熱駆動型ヒートポンプ装置 Pending JPH035678A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304801C (zh) * 2005-03-25 2007-03-14 北京工业大学 旋转转轮固体吸附制冷装置
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CN105042919A (zh) * 2015-06-19 2015-11-11 浙江理工大学 超重力制冷装置及方法

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JPS61285358A (ja) * 1985-06-12 1986-12-16 株式会社新潟鐵工所 ヒ−トポンプ方法およびその装置
JPS6311415A (ja) * 1986-06-30 1988-01-18 Yazaki Corp 冷房方法

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