JPH0627593B2 - 吸着式ヒ−トポンプ - Google Patents
吸着式ヒ−トポンプInfo
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- JPH0627593B2 JPH0627593B2 JP20284985A JP20284985A JPH0627593B2 JP H0627593 B2 JPH0627593 B2 JP H0627593B2 JP 20284985 A JP20284985 A JP 20284985A JP 20284985 A JP20284985 A JP 20284985A JP H0627593 B2 JPH0627593 B2 JP H0627593B2
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- JP
- Japan
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- adsorption
- activated carbon
- 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.)
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、見かけ密度が０．１〜０．８ｇ／cm3、気孔
率５０〜９０％、平均直径１〜５００μｍのマクロ孔を
有する網状構造活性炭を吸着材として充填した吸着塔
と、作動媒体を入れた蒸発器及び凝縮器を連結してなる
冷却モード及び昇温モードの吸着式ヒートポンプに関す
るものであり、冷房，冷蔵，冷却等の低温分野あるい
は、給湯，暖房，昇温，蓄熱等の高温分野に於けるエネ
ルギーの有効利用に広く応用出来る。
率５０〜９０％、平均直径１〜５００μｍのマクロ孔を
有する網状構造活性炭を吸着材として充填した吸着塔
と、作動媒体を入れた蒸発器及び凝縮器を連結してなる
冷却モード及び昇温モードの吸着式ヒートポンプに関す
るものであり、冷房，冷蔵，冷却等の低温分野あるい
は、給湯，暖房，昇温，蓄熱等の高温分野に於けるエネ
ルギーの有効利用に広く応用出来る。
（従来技術とその問題点） 固体吸着剤を用いる吸着剤のケミカルヒートポンプは、
コンプレッサーなどの動力源を用いる必要がなく、駆動
エネルギーとして比較的低温度の熱エネルギーが利用出
来るなどの利点があり、シリカゲル，活性アルミナ，ゼ
オライト，活性炭等の各種吸着剤を用いたヒートポンプ
が検討されている。
コンプレッサーなどの動力源を用いる必要がなく、駆動
エネルギーとして比較的低温度の熱エネルギーが利用出
来るなどの利点があり、シリカゲル，活性アルミナ，ゼ
オライト，活性炭等の各種吸着剤を用いたヒートポンプ
が検討されている。
これらの吸収剤は、各種の作動媒体との組合せでその吸
着特性がきまり、ヒートポンプ用吸着剤としての適合性
が評価されるのが、例えば、ゼオライト−水系では、汲
み上げ温度差は大きく取れるが再生、脱着がしにくく、
再生温度を高くして、再生温度差を大きく取らなければ
ならないという欠点を有しており、活性アルミナもゼオ
ライトと類似した欠点がある。
着特性がきまり、ヒートポンプ用吸着剤としての適合性
が評価されるのが、例えば、ゼオライト−水系では、汲
み上げ温度差は大きく取れるが再生、脱着がしにくく、
再生温度を高くして、再生温度差を大きく取らなければ
ならないという欠点を有しており、活性アルミナもゼオ
ライトと類似した欠点がある。
また、シリカゲル−水系では、１００℃以下の比較的低
い熱源によっても再生可能であるが、吸脱着量差を大き
く取れないという欠点を有している。
い熱源によっても再生可能であるが、吸脱着量差を大き
く取れないという欠点を有している。
ところで、従来の活性炭は、水を作動媒体とした場合、
相対圧Ｐ/Ps （Ｐ：水蒸気分圧、Ｐs ：水の飽和蒸気
圧）が０．５〜０．６近傍で吸着量が大きくかわり、操
作圧力をこの吸着量変化の大きいところをはさんで両側
に取ることにより、吸脱着を容易に行なうことができ、
吸脱着量差も大きく取れるという利点を有していること
がわかっている。しかしながら一方で、操作圧力が相対
圧０．５〜０．６近傍と大きいので汲み上げ温度差が小
さくなるという重大な欠点を有しており、実用上の大き
な障害となっている。
相対圧Ｐ/Ps （Ｐ：水蒸気分圧、Ｐs ：水の飽和蒸気
圧）が０．５〜０．６近傍で吸着量が大きくかわり、操
作圧力をこの吸着量変化の大きいところをはさんで両側
に取ることにより、吸脱着を容易に行なうことができ、
吸脱着量差も大きく取れるという利点を有していること
がわかっている。しかしながら一方で、操作圧力が相対
圧０．５〜０．６近傍と大きいので汲み上げ温度差が小
さくなるという重大な欠点を有しており、実用上の大き
な障害となっている。
また、上記の各種固体吸着剤は、通常、粉末あるいは粒
状として用いられるので、圧力損損失が大きく、被吸着
物質の移動が迅速でなく、吸着塔内での吸着量分布の偏
りが起りやすく、塔内での吸着剤の充填むらも加わり、
吸着塔内の場所による温度の不均一や伝熱速度のばらつ
きが生じて好ましくない。
状として用いられるので、圧力損損失が大きく、被吸着
物質の移動が迅速でなく、吸着塔内での吸着量分布の偏
りが起りやすく、塔内での吸着剤の充填むらも加わり、
吸着塔内の場所による温度の不均一や伝熱速度のばらつ
きが生じて好ましくない。
本発明者は、従来の吸着式ヒートポンプの上記の如き欠
点を改善すべく鋭意研究の結果本発明を完成させたもの
である。
点を改善すべく鋭意研究の結果本発明を完成させたもの
である。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、見かけ密度が０．１〜０．８ｇ／cm3、気孔
率５０〜９０重量％、平均直径１〜５００μｍのマクロ
孔を有する網状構造活性炭を吸着材として充填した吸着
塔と、作動媒体を入れた蒸発器及び凝縮器を連結してな
る冷却モード及び昇温モードの吸着式ヒートポンプであ
る。
率５０〜９０重量％、平均直径１〜５００μｍのマクロ
孔を有する網状構造活性炭を吸着材として充填した吸着
塔と、作動媒体を入れた蒸発器及び凝縮器を連結してな
る冷却モード及び昇温モードの吸着式ヒートポンプであ
る。
本発明の網状構造活性炭は、従来の粉末活性炭あるいは
粒状活性炭に比較し次の如き優れた特長を有している。
粒状活性炭に比較し次の如き優れた特長を有している。
即ち、粒状活性炭に比べ、吸脱着速度が極めて速く、短
時間に吸脱着を完了させうる。充填塔内での吸着剤の充
填状態が均一でかつ通気性も良好であるため充填塔内で
の吸着量分布のばらつきが少なく、従って温度分布のむ
らも減少し、吸着熱の取出しや、吸着塔の昇温，降温を
迅速に行なうのに好適である。
時間に吸脱着を完了させうる。充填塔内での吸着剤の充
填状態が均一でかつ通気性も良好であるため充填塔内で
の吸着量分布のばらつきが少なく、従って温度分布のむ
らも減少し、吸着熱の取出しや、吸着塔の昇温，降温を
迅速に行なうのに好適である。
また本発明の網状構造活性炭は、その賦活方法を選択す
ることにより、ミクロ孔の細孔半径(r)の分布の極大値
がｒ＜８Å以下の極めて細かい細孔を有し、かつ、比表
面積５００〜１０００ｍ２／ｇ程度の活性炭とすること
ができる。
ることにより、ミクロ孔の細孔半径(r)の分布の極大値
がｒ＜８Å以下の極めて細かい細孔を有し、かつ、比表
面積５００〜１０００ｍ２／ｇ程度の活性炭とすること
ができる。
本発明のミクロ孔とは、細孔半径ｒ≦２０Åの細孔のこ
とであり、またマクロ孔とは細孔半径ｒ＞１００Åの細
孔のことを言う。
とであり、またマクロ孔とは細孔半径ｒ＞１００Åの細
孔のことを言う。
さて、本発明の吸着式ヒートポンプに用いる網状構造活
性炭を製造するための前駆体となる合成樹脂複合多孔体
は、例えば、特公昭５８−５４０８２号、特開昭５７−
５１１０９号、特開昭５７−１１８００９号等で開示さ
れた方法、あるいはその他の公知の方法により製造する
ことができ、ポリビニルアルコール系樹脂とフエノール
樹脂あるいはメラミン樹脂を気孔形成材とともに反応さ
せ、反応終了後、気孔形成材を除去すればよい。
性炭を製造するための前駆体となる合成樹脂複合多孔体
は、例えば、特公昭５８−５４０８２号、特開昭５７−
５１１０９号、特開昭５７−１１８００９号等で開示さ
れた方法、あるいはその他の公知の方法により製造する
ことができ、ポリビニルアルコール系樹脂とフエノール
樹脂あるいはメラミン樹脂を気孔形成材とともに反応さ
せ、反応終了後、気孔形成材を除去すればよい。
上記の合成樹脂複合多孔体は、限定された賦活条件下で
賦活することにより細孔半径(r)の分布の極大値がｒ＜
８Åとなり、相対圧の低い領域での水分吸着量を大きい
網状構造活性炭とすることができる。
賦活することにより細孔半径(r)の分布の極大値がｒ＜
８Åとなり、相対圧の低い領域での水分吸着量を大きい
網状構造活性炭とすることができる。
上記の限定された賦活条件とは、水蒸気雰囲気あるいは
空気雰囲気中等の酸化性雰囲気下で700℃程度以下の温
度で賦活することである。例えば、水蒸気雰囲気中では
500〜700℃程度の温度範囲、空気雰囲気中では250〜500
℃程度の賦活温度が適当である。賦活温度が高過ぎると
賦活後の活性炭の細孔径が大きくなり過ぎ、相対圧の低
い領域での水分吸着量が著しく低下し、好ましくない。
空気雰囲気中等の酸化性雰囲気下で700℃程度以下の温
度で賦活することである。例えば、水蒸気雰囲気中では
500〜700℃程度の温度範囲、空気雰囲気中では250〜500
℃程度の賦活温度が適当である。賦活温度が高過ぎると
賦活後の活性炭の細孔径が大きくなり過ぎ、相対圧の低
い領域での水分吸着量が著しく低下し、好ましくない。
通常、活性炭，シリカゲル等の微細な細孔を有する吸着
剤の細孔容積や細孔径分布は窒素ガス，エタンガス，ブ
タンガス等の吸着等温線より求められる。最も一般的に
は吸着ガスとして窒素ガスを、またキャリヤーガスとし
てヘリウムガスを用い、液体窒素温度まで冷却して吸着
剤の細孔への窒素ガスの吸着量と窒素分圧の関係を求め
ることにより吸着等温線が得られる。
剤の細孔容積や細孔径分布は窒素ガス，エタンガス，ブ
タンガス等の吸着等温線より求められる。最も一般的に
は吸着ガスとして窒素ガスを、またキャリヤーガスとし
てヘリウムガスを用い、液体窒素温度まで冷却して吸着
剤の細孔への窒素ガスの吸着量と窒素分圧の関係を求め
ることにより吸着等温線が得られる。
吸着等温線より細孔容積及び細孔半径を求める方法とし
ては、毛管凝縮に基づくKelvin式が提案され、一般的に
は本式に基づく解析が行なわれている。
ては、毛管凝縮に基づくKelvin式が提案され、一般的に
は本式に基づく解析が行なわれている。
Ｐ，吸着ガスが細孔に凝縮するときの飽和蒸気圧 PO，常態での吸着ガスの飽和蒸気圧 γ，表面張力 V ，液体窒素の１分子体積 R ，ガス定数 T ，絶対温度 rK，細孔のケルビン半径 細孔のケルビン半径に対しては、毛管凝縮以外の吸着に
対する補正が必要であり、例えば、樋口の単分子層吸着
量だけを補正する方法、あるいはHalsey式による補正法
等がよく用いられている。毛管凝縮に基づくKelvin式の
適用範囲は厳密には、細孔半径２０Å〜３００Å程度と
いわれているがKelvin式に替わる厳密な細孔半径測定法
は未だ確立されておらず、細孔半径２０Å以下の領域に
於ても、しばしばKelvin式を適用した解析が用いられて
いる。本発明に於ける細孔半径及び細孔径分布の解析
は、Kelvin式をその一般的に用いられている補正法と合
せて適用したものである。
対する補正が必要であり、例えば、樋口の単分子層吸着
量だけを補正する方法、あるいはHalsey式による補正法
等がよく用いられている。毛管凝縮に基づくKelvin式の
適用範囲は厳密には、細孔半径２０Å〜３００Å程度と
いわれているがKelvin式に替わる厳密な細孔半径測定法
は未だ確立されておらず、細孔半径２０Å以下の領域に
於ても、しばしばKelvin式を適用した解析が用いられて
いる。本発明に於ける細孔半径及び細孔径分布の解析
は、Kelvin式をその一般的に用いられている補正法と合
せて適用したものである。
さて、市販の粒状活性炭及び、本発明の網状構造活性炭
の水に対する吸着等温線の結果を第１図に示す。第１図
は２０℃での測定結果を示すが、５０℃及び７０℃での
測定でもほぼ同一の吸着等温線が得られた。
の水に対する吸着等温線の結果を第１図に示す。第１図
は２０℃での測定結果を示すが、５０℃及び７０℃での
測定でもほぼ同一の吸着等温線が得られた。
従来、活性炭はシリカゲルやゼオライトと異なり非極性
物質であるため、第１図Ａに示す如く、低相対圧下（Ｐ
／Ｐｓ０．５以下）では水分吸着量が極めて少ないこ
とが知られている。しかしながら本発明者らは、網状構
造活性炭の組成と賦活条件を鋭意検討することにより細
孔半径(r)の分布の極大値がｒ＜８Åであり、第１図Ｂ
に示す如く低相対圧下で水分吸着量の大きいヒートポン
プ用吸着剤として極めて好適な活性炭を見い出したもの
である。
物質であるため、第１図Ａに示す如く、低相対圧下（Ｐ
／Ｐｓ０．５以下）では水分吸着量が極めて少ないこ
とが知られている。しかしながら本発明者らは、網状構
造活性炭の組成と賦活条件を鋭意検討することにより細
孔半径(r)の分布の極大値がｒ＜８Åであり、第１図Ｂ
に示す如く低相対圧下で水分吸着量の大きいヒートポン
プ用吸着剤として極めて好適な活性炭を見い出したもの
である。
吸着式ヒートポンプの作動媒体としては、水の他、メタ
ノール，エタノール，ブタノール，シクロヘキサノー
ル，ベンジルアルコール等のアルコール類，アンモニ
ア，アセトンあるいはベンゼン，トルエン，キシレン等
の芳香族炭化水素等を用いることが出来る。これら作動
媒体の中では、水は蒸発の潜熱が約１０Ｋcal/mol と最
も大きく、０℃〜１００℃の温度範囲の作動媒体として
は最も好ましい。０℃以下の低温領域では、作動媒体と
してメタノール，エタノールなどの低級アルコール類
が、また、１００℃以上の高温領域では、シクロヘキサ
ノール，ベンジルアルコール，キシレン等の高沸点の炭
化水素が好適である。吸着式ヒートポンプは、比較的温
度の低い５０〜１００℃の低温熱源を利用出来、また太
陽熱等を利用して吸着剤の再生と蓄熱を同時に行なえる
という利点を有しており、これらの特長をいかしたヒー
トポンプの作動媒体としては水が最も好適である。従つ
て、以下実施態様としては、水を作動媒体とする場合に
つき説明する。
ノール，エタノール，ブタノール，シクロヘキサノー
ル，ベンジルアルコール等のアルコール類，アンモニ
ア，アセトンあるいはベンゼン，トルエン，キシレン等
の芳香族炭化水素等を用いることが出来る。これら作動
媒体の中では、水は蒸発の潜熱が約１０Ｋcal/mol と最
も大きく、０℃〜１００℃の温度範囲の作動媒体として
は最も好ましい。０℃以下の低温領域では、作動媒体と
してメタノール，エタノールなどの低級アルコール類
が、また、１００℃以上の高温領域では、シクロヘキサ
ノール，ベンジルアルコール，キシレン等の高沸点の炭
化水素が好適である。吸着式ヒートポンプは、比較的温
度の低い５０〜１００℃の低温熱源を利用出来、また太
陽熱等を利用して吸着剤の再生と蓄熱を同時に行なえる
という利点を有しており、これらの特長をいかしたヒー
トポンプの作動媒体としては水が最も好適である。従つ
て、以下実施態様としては、水を作動媒体とする場合に
つき説明する。
（発明の効果） 本発明の網状構造活性炭を用いた冷却モード及び昇温モ
ードの吸着式ヒートポンプの概略図を第２図(1)(2)に示
す。
ードの吸着式ヒートポンプの概略図を第２図(1)(2)に示
す。
第２図(1)に示す冷却モードの場合には、まず蒸発器と
吸着塔を連結して蒸発器より作動媒体を蒸発させ吸着剤
に所定の吸着量に到達するまで吸着させる。このとき作
動媒体の蒸発により蒸発器の温度が低下し、熱交換器を
通して環境温度Ｔa の水をＴcoldまで低下させることが
できる。作動媒体の吸着量が所定量に到達したらバルブ
を切換え、吸着塔と凝縮器を接続し、吸着塔に熱源温度
Tsの温水を流して昇温し、作動媒体を脱着して凝縮器で
凝縮させる。脱着が終了したらバルブを切換え再び最初
の吸着過程に戻る。
吸着塔を連結して蒸発器より作動媒体を蒸発させ吸着剤
に所定の吸着量に到達するまで吸着させる。このとき作
動媒体の蒸発により蒸発器の温度が低下し、熱交換器を
通して環境温度Ｔa の水をＴcoldまで低下させることが
できる。作動媒体の吸着量が所定量に到達したらバルブ
を切換え、吸着塔と凝縮器を接続し、吸着塔に熱源温度
Tsの温水を流して昇温し、作動媒体を脱着して凝縮器で
凝縮させる。脱着が終了したらバルブを切換え再び最初
の吸着過程に戻る。
第２図(2)に示す昇温モードの場合には、まず、蒸発器
と吸着塔を連結し、両方に熱源温度Tsの温水を流しなが
ら吸着剤に作動媒体を吸着させ、吸着熱による吸着塔の
昇温を熱交換により取出し温水の温度を熱源温度Ｔs よ
りＴhot まで上昇させることができる。吸着塔での吸着
量が所定量に到達後バルブを切換え作動媒体を吸着剤よ
り脱着させ温度Taの凝縮器に凝縮させる。吸着終了後は
バルブを切換え再び吸着過程に戻る。
と吸着塔を連結し、両方に熱源温度Tsの温水を流しなが
ら吸着剤に作動媒体を吸着させ、吸着熱による吸着塔の
昇温を熱交換により取出し温水の温度を熱源温度Ｔs よ
りＴhot まで上昇させることができる。吸着塔での吸着
量が所定量に到達後バルブを切換え作動媒体を吸着剤よ
り脱着させ温度Taの凝縮器に凝縮させる。吸着終了後は
バルブを切換え再び吸着過程に戻る。
第３図に本発明の吸着式ヒートポンプで水を作動媒体と
して用いた場合の作動媒体と吸着剤の間の平衡関係を表
わす相対圧Ｐ／Ｐs （Ｐ，水蒸気分圧、Ｐs ，水の飽和
蒸気圧）−温度図を示す。
して用いた場合の作動媒体と吸着剤の間の平衡関係を表
わす相対圧Ｐ／Ｐs （Ｐ，水蒸気分圧、Ｐs ，水の飽和
蒸気圧）−温度図を示す。
本発明の網状構造活性炭で水を作動媒体とする場合に
は、第１図Ｂの吸着等温線より、操作圧力の範囲を低圧
側（脱着側）で相対圧Ｐ／Ｐs ＝０．０５〜０．２５、
高圧側（吸着側）で０．２５〜０．５０程度に選ぶこと
ができ、好ましくは、低圧側（脱着側）で相対圧Ｐ／Ｐ
s ＝０．０５〜０．２０、高圧側で相対圧Ｐ／Ｐs ＝
０．２５〜０．４０程度に設定することが出来る。
は、第１図Ｂの吸着等温線より、操作圧力の範囲を低圧
側（脱着側）で相対圧Ｐ／Ｐs ＝０．０５〜０．２５、
高圧側（吸着側）で０．２５〜０．５０程度に選ぶこと
ができ、好ましくは、低圧側（脱着側）で相対圧Ｐ／Ｐ
s ＝０．０５〜０．２０、高圧側で相対圧Ｐ／Ｐs ＝
０．２５〜０．４０程度に設定することが出来る。
例えば、２０℃の水を冷却する場合、高圧側（吸着側）
での相対圧をＰ／Ｐs ＝０．３０とすると、図３の点
と点の平衡関係より、熱交換による損失を無視するな
らば理論的には２℃まで温度低下が可能となり、冷却幅
は１８℃となる。ところが従来の活性炭の場合には、図
１Ａの吸着等温線を示すもので操作圧力の範囲を高く取
る必要がある。例えば、高圧側（吸着側）の相対圧をＰ
／Ｐs ＝０．６０に設定すると、図３の点と点の平
衡関係より理論的に到達可能な温度は１２℃で、冷却温
度幅は８℃となり、本発明のヒートポンプの冷却効果が
極めて大きいことがわかる。同様に昇温モードに於て
も、本発明の網状構造活性炭を用い吸着側の操作圧力を
Ｐ／Ｐs ＝０．３０に設定するならば、伝熱損失を無視
した理論的に可能な汲み上げ温度は、６０℃の温水で２
８℃（第３図〜）、即ち８８℃までの昇温が可能と
なり、従来の活性炭を用い操作圧力を吸着側でＰ／Ｐs
＝０．６０とした場合の１２℃（第３図〜）に比べ
て著しく大きくなる。
での相対圧をＰ／Ｐs ＝０．３０とすると、図３の点
と点の平衡関係より、熱交換による損失を無視するな
らば理論的には２℃まで温度低下が可能となり、冷却幅
は１８℃となる。ところが従来の活性炭の場合には、図
１Ａの吸着等温線を示すもので操作圧力の範囲を高く取
る必要がある。例えば、高圧側（吸着側）の相対圧をＰ
／Ｐs ＝０．６０に設定すると、図３の点と点の平
衡関係より理論的に到達可能な温度は１２℃で、冷却温
度幅は８℃となり、本発明のヒートポンプの冷却効果が
極めて大きいことがわかる。同様に昇温モードに於て
も、本発明の網状構造活性炭を用い吸着側の操作圧力を
Ｐ／Ｐs ＝０．３０に設定するならば、伝熱損失を無視
した理論的に可能な汲み上げ温度は、６０℃の温水で２
８℃（第３図〜）、即ち８８℃までの昇温が可能と
なり、従来の活性炭を用い操作圧力を吸着側でＰ／Ｐs
＝０．６０とした場合の１２℃（第３図〜）に比べ
て著しく大きくなる。
本発明の網状構造活性炭を吸着剤とする吸着式ヒートポ
ンプは、上述の如く冷却温度幅、昇温温度幅を大きく取
ることができ、エネルギー効率を著しく向上させること
ができる。
ンプは、上述の如く冷却温度幅、昇温温度幅を大きく取
ることができ、エネルギー効率を著しく向上させること
ができる。
また、本発明の網状構造活性炭は、吸脱着速度が極めて
速く、短時間に吸脱着を完了させうる。また、充填塔内
での充填状態が均一でかつ通気性も良好であり、充填塔
内の吸着量分布のばらつきが少なく、昇温むらが発生し
にくく、吸着熱の取出しや、吸着塔の昇温、降温を迅速
に行なうことができる。
速く、短時間に吸脱着を完了させうる。また、充填塔内
での充填状態が均一でかつ通気性も良好であり、充填塔
内の吸着量分布のばらつきが少なく、昇温むらが発生し
にくく、吸着熱の取出しや、吸着塔の昇温、降温を迅速
に行なうことができる。
更にまた本発明の吸着式ヒートポンプでは、吸着剤であ
る網状構造活性炭の再生温度を６０〜９０℃の比較的低
い温度レベルで行なうことが出来るので、太陽熱エネル
ギーを利用して再生することが出来、その場合には網状
構造活性炭を蓄熱材として利用し、蓄積された熱を暖房
あるいは給湯システム等に利用することも可能である。
る網状構造活性炭の再生温度を６０〜９０℃の比較的低
い温度レベルで行なうことが出来るので、太陽熱エネル
ギーを利用して再生することが出来、その場合には網状
構造活性炭を蓄熱材として利用し、蓄積された熱を暖房
あるいは給湯システム等に利用することも可能である。
以下、実施例により具体的に説明する。
実施例１ 重合度１７００、けん化度８８％のポリビニルアルコー
ル５kgを熱水で溶解後、馬鈴薯澱粉３．２kgを加えて加
熱し、糊化した。この溶解液に固形分濃度６０重量％の
水溶性レゾール樹脂（昭和高分子(株)製品，ＢＲＬ−２
８５４）１７kgを加えて十分に撹拌した後、更に３７％
のホルマリン９kg及び３０重量％の蓚酸３．５kgを加わ
えて均一に混合し、水を加わえて液量調整し、総液量を
１００とした。この混合液を内径１２０φ×７００mm
Ｌの型枠に注型し、６０℃で２４時間反応させた後、洗
浄してPVA／フェノール系合成樹脂複合多孔体を得た。
ル５kgを熱水で溶解後、馬鈴薯澱粉３．２kgを加えて加
熱し、糊化した。この溶解液に固形分濃度６０重量％の
水溶性レゾール樹脂（昭和高分子(株)製品，ＢＲＬ−２
８５４）１７kgを加えて十分に撹拌した後、更に３７％
のホルマリン９kg及び３０重量％の蓚酸３．５kgを加わ
えて均一に混合し、水を加わえて液量調整し、総液量を
１００とした。この混合液を内径１２０φ×７００mm
Ｌの型枠に注型し、６０℃で２４時間反応させた後、洗
浄してPVA／フェノール系合成樹脂複合多孔体を得た。
該合成樹脂複合多孔体を電気炉に入れ、３０℃／hr の
昇温速度で６５０℃まで昇温し、水蒸気雰囲気下で５時
間賦活し、網状構造活性炭を得た。該網状構造活性炭
は、見かけ密度ρ＝0.21ｇ／cm３、気孔率８７％で、マ
クロ孔の平均直径は１００μｍでミクロ孔の細孔半径
(r)の分布の極大値はｒ＜８Åであった。
昇温速度で６５０℃まで昇温し、水蒸気雰囲気下で５時
間賦活し、網状構造活性炭を得た。該網状構造活性炭
は、見かけ密度ρ＝0.21ｇ／cm３、気孔率８７％で、マ
クロ孔の平均直径は１００μｍでミクロ孔の細孔半径
(r)の分布の極大値はｒ＜８Åであった。
上記網状構造活性炭による２０℃での水の吸着等温線の
測定結果が第１図Ｂである。５０℃及び７０℃での吸着
等温線も横軸を相対圧Ｐ／Psで整理すると２０℃の場合
とほぼ同じになった。
測定結果が第１図Ｂである。５０℃及び７０℃での吸着
等温線も横軸を相対圧Ｐ／Psで整理すると２０℃の場合
とほぼ同じになった。
上記の網状構造活性炭を用い、第２図に示すヒートポン
プにより冷熱を得る実験を行なった。
プにより冷熱を得る実験を行なった。
実験の操作条件は、吸着塔に於ける、網状構造活性炭の
水分吸着量が、脱着時０．０５ｇ／ｇ、吸着時０．２０
ｇ／ｇとなる様に設定した。対応する操作圧力の範囲
は、相対圧Ｐ／Ｐs ＝０．１２〜０．３０である。ま
た、冷却に用いる水の温度はTa＝２０℃である。
水分吸着量が、脱着時０．０５ｇ／ｇ、吸着時０．２０
ｇ／ｇとなる様に設定した。対応する操作圧力の範囲
は、相対圧Ｐ／Ｐs ＝０．１２〜０．３０である。ま
た、冷却に用いる水の温度はTa＝２０℃である。
まず蒸発器に２０℃の水を流し、バルブを開いて吸着塔
内の網状構造活性炭で蒸発器より蒸発する水を吸着させ
た。この操作により２０℃の水温は６℃まで低下した。
第４図の平衡関係より理論的には２℃まで温度幅で１８
℃の温度低下が可能であるが、本実験では伝熱損失など
により１４℃低下した。４０分間吸着させた後、バルブ
を切換え吸着塔と凝縮器を連絡し、吸着塔へ温水を流し
て吸着剤から脱着させ凝縮器へ凝縮させた。脱着に必要
な温水の温度Ｔs1は、第４図の平衡関係より５９℃であ
るが本実験では、伝熱損失を考慮し、６５℃の温水を流
し、４０分間脱着した。本実施例の結果より、第１図Ｂ
に示す如き水の吸着等温線を示す網状構造活性炭を用い
ることにより２０℃の水を６℃まで冷却することができ
た。
内の網状構造活性炭で蒸発器より蒸発する水を吸着させ
た。この操作により２０℃の水温は６℃まで低下した。
第４図の平衡関係より理論的には２℃まで温度幅で１８
℃の温度低下が可能であるが、本実験では伝熱損失など
により１４℃低下した。４０分間吸着させた後、バルブ
を切換え吸着塔と凝縮器を連絡し、吸着塔へ温水を流し
て吸着剤から脱着させ凝縮器へ凝縮させた。脱着に必要
な温水の温度Ｔs1は、第４図の平衡関係より５９℃であ
るが本実験では、伝熱損失を考慮し、６５℃の温水を流
し、４０分間脱着した。本実施例の結果より、第１図Ｂ
に示す如き水の吸着等温線を示す網状構造活性炭を用い
ることにより２０℃の水を６℃まで冷却することができ
た。
市販の粒状活性炭（粒度１０〜３２mesh，比表面積１，
０８０m2／ｇ，充填密度０．４５ｇ／cm3）の水の吸着
等温線は第１図Ａのとおりであった。この粒状活性炭を
用い、実施例１と同様にしてヒートポンプにより冷水を
得る実験を行なった。吸着量は実施例１と同様に脱着時
０．０５ｇ／ｇ、吸着時０．２０ｇ／ｇに設定した。対
応する操作圧力の範囲は、Ｐ／Ｐs ＝０．４２〜０．６
１であった。
０８０m2／ｇ，充填密度０．４５ｇ／cm3）の水の吸着
等温線は第１図Ａのとおりであった。この粒状活性炭を
用い、実施例１と同様にしてヒートポンプにより冷水を
得る実験を行なった。吸着量は実施例１と同様に脱着時
０．０５ｇ／ｇ、吸着時０．２０ｇ／ｇに設定した。対
応する操作圧力の範囲は、Ｐ／Ｐs ＝０．４２〜０．６
１であった。
この市販粒状活性炭による吸脱着操作の平衡関係を第５
図に示す。第５図からわかる様に理論的に低下させうる
温度幅は７．５℃で２０℃の温水を１２．５℃まで低下
可能であるが実際には１６℃までしか低下出来なかっ
た。吸着操作は４０分間行ない、その後吸着塔と凝縮器
を連結し、６５℃の温水で２０分間脱着した。
図に示す。第５図からわかる様に理論的に低下させうる
温度幅は７．５℃で２０℃の温水を１２．５℃まで低下
可能であるが実際には１６℃までしか低下出来なかっ
た。吸着操作は４０分間行ない、その後吸着塔と凝縮器
を連結し、６５℃の温水で２０分間脱着した。
これらの結果より、本発明の網状構造活性炭を用いるこ
とにより、冷却の温度幅を大きくとれるが判明した。
とにより、冷却の温度幅を大きくとれるが判明した。
実施例２ 実施例１と同じ網状構造活性炭を用いヒートポンプによ
る昇温実験を行なった。熱源温度（Ｔs2）６２℃の温水
で蒸発器及び吸着塔を加熱し、蒸発器より蒸発した水を
網状構造活性炭に吸着させた。操作条件は実施例１と同
様、吸着量０．０５（Ｐ／Ｐｓ＝０．１２）〜０．２０
ｇ／ｇ（Ｐ／Ps＝０．３０）とした。
る昇温実験を行なった。熱源温度（Ｔs2）６２℃の温水
で蒸発器及び吸着塔を加熱し、蒸発器より蒸発した水を
網状構造活性炭に吸着させた。操作条件は実施例１と同
様、吸着量０．０５（Ｐ／Ｐｓ＝０．１２）〜０．２０
ｇ／ｇ（Ｐ／Ps＝０．３０）とした。
本実施例の条件下での吸着平衡関係を第４図に示した。
６２℃の熱源温度は、理論的には９０℃まで２８℃の昇
温が可能であるが、本実施例では４０分間の吸着時間で
６２℃より７５℃まで１３℃昇温することができた。脱
着は、吸着塔と凝縮器を連結し、凝縮器に１８℃の水を
通すことにより４０分間実施した。
６２℃の熱源温度は、理論的には９０℃まで２８℃の昇
温が可能であるが、本実施例では４０分間の吸着時間で
６２℃より７５℃まで１３℃昇温することができた。脱
着は、吸着塔と凝縮器を連結し、凝縮器に１８℃の水を
通すことにより４０分間実施した。
〔比較例２〕 実施例２と同様にして比較例１に用いた市販の粒状活性
を用い、ヒートポンプによる昇温実験を行なった。ヒー
トポンプの操作範囲は、比較例１の場合と同様に吸着量
０．０５（Ｐ／Ps＝０．４２）〜０．２０（Ｐ／Ps＝
０．６１）、熱源温度は６２℃とした。
を用い、ヒートポンプによる昇温実験を行なった。ヒー
トポンプの操作範囲は、比較例１の場合と同様に吸着量
０．０５（Ｐ／Ps＝０．４２）〜０．２０（Ｐ／Ps＝
０．６１）、熱源温度は６２℃とした。
第５図に示す平衡関係より、市販粒状活性炭を吸着剤と
するヒートポンプでは理論的に到達可能な温度は７１．
５℃であり昇温可能な温度幅は９．５℃と小さい。本実
験では、４０分間吸着を実施し、実際に得られた温水の
温度は、６６℃であった。脱着は、吸着塔と凝縮器を連
絡し、凝縮器に１８℃の水を通して２０分間実施した。
するヒートポンプでは理論的に到達可能な温度は７１．
５℃であり昇温可能な温度幅は９．５℃と小さい。本実
験では、４０分間吸着を実施し、実際に得られた温水の
温度は、６６℃であった。脱着は、吸着塔と凝縮器を連
絡し、凝縮器に１８℃の水を通して２０分間実施した。
第１図は、市販の粒状活性炭及び本発明に係る網状構造
活性炭の水に対する吸着等温線図、第２図は本発明に係
る網状構造活性炭を用いた冷却モード及び昇温モードの
吸着式ヒートポンプの概略図、第３図は本発明の吸着式
ヒートポンプで水を作動媒体として用いた場合の作動媒
体と吸着剤との間の平衡関係を表わす相対圧（Ｐ／Ps）
−温度図、第４図は本発明に係る網状活性炭−水系ヒー
トポンプの平衡関係図、第５図は市販粒状活性炭−水系
ヒートポンプの平衡関係図を表わす。
活性炭の水に対する吸着等温線図、第２図は本発明に係
る網状構造活性炭を用いた冷却モード及び昇温モードの
吸着式ヒートポンプの概略図、第３図は本発明の吸着式
ヒートポンプで水を作動媒体として用いた場合の作動媒
体と吸着剤との間の平衡関係を表わす相対圧（Ｐ／Ps）
−温度図、第４図は本発明に係る網状活性炭−水系ヒー
トポンプの平衡関係図、第５図は市販粒状活性炭−水系
ヒートポンプの平衡関係図を表わす。
Claims (3)
- 【請求項１】見かけ密度が０．１〜０．８ｇ／cm3、気
孔率５０〜９０％、平均直径１〜５００μｍのマクロ孔
を有する網状構造活性炭を吸着剤として充填した吸着塔
と、作動媒体を入れた蒸発器及び凝縮器を連結してなる
冷却モード及び昇温モードの吸着式ヒートポンプ - 【請求項２】網状構造活性炭がミクロ孔の細孔半径(r)
の分布の極大値がｒ＜８Åのものである特許請求の範囲
第(1)項記載の吸着式ヒートポンプ - 【請求項３】作動媒体が水である特許請求の範囲第(1)
項又は第(2)項記載の吸着式ヒートポンプ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20284985A JPH0627593B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 吸着式ヒ−トポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20284985A JPH0627593B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 吸着式ヒ−トポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6262164A JPS6262164A (ja) | 1987-03-18 |
| JPH0627593B2 true JPH0627593B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16464208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20284985A Expired - Lifetime JPH0627593B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 吸着式ヒ−トポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627593B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8895774B2 (en) | 2008-05-15 | 2014-11-25 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Process for producing isocyanates using diaryl carbonate |
| US9233918B2 (en) | 2008-05-15 | 2016-01-12 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Isocyanate production process |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4669914B2 (ja) * | 2001-10-05 | 2011-04-13 | 三菱樹脂株式会社 | 吸着ヒートポンプ、車両用空調装置、除湿空調装置、及び吸着材の使用方法 |
| JP5052486B2 (ja) * | 2002-08-15 | 2012-10-17 | 株式会社デンソー | 吸着材 |
| JP4975970B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2012-07-11 | 日本エクスラン工業株式会社 | 収着式熱交換モジュールおよびその製法 |
| JP5187827B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2013-04-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 低温廃熱を利用した吸着式ヒートポンプシステム |
| JP4710023B2 (ja) * | 2008-05-23 | 2011-06-29 | 三菱樹脂株式会社 | 吸着ヒートポンプ、車両用空調装置、除湿空調装置、及び吸着材の使用方法 |
| DE102013013835B4 (de) | 2012-08-22 | 2017-05-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Adsorptionswärmepumpensystem und Verfahren zur Erzeugung von Kühlleistung |
| JP6155732B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2017-07-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 吸着式ヒートポンプ |
| JP2017048945A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | カルソニックカンセイ株式会社 | 吸着式熱交換器および吸着式熱交換器の作製方法 |
-
1985
- 1985-09-12 JP JP20284985A patent/JPH0627593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8895774B2 (en) | 2008-05-15 | 2014-11-25 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Process for producing isocyanates using diaryl carbonate |
| US9233918B2 (en) | 2008-05-15 | 2016-01-12 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Isocyanate production process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6262164A (ja) | 1987-03-18 |
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