JP2015034668A - Adsorption heat pump and adsorption heat pump control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress reductions in output and efficiency of an adsorption heat pump irrespective of changes in environmental temperature and the like.SOLUTION: An adsorption heat pump includes: an evaporator 12 evaporating a first fluid by heat exchange between a first fluid and a heat exchange fluid circulating in a pipe 21; an adsorber 14 that includes a fluid holding unit adsorbing the first fluid supplied from the evaporator 12 and desorbing the adsorbed first fluid, and a fluid circulation unit in which a supplied second fluid flows; a condenser 16 condensing the first fluid by heat exchange between the first fluid discharged from the adsorber 14 and the second fluid circulating in a pipe 36; temperature sensors 28, 34, and 40 detecting a temperature of the second fluid supplied to the adsorber 14, a temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator 12, and a temperature of the second fluid supplied to the condenser 16, respectively; and a control unit 22 calculating a saturation vapor pressure from the detected fluid temperatures, calculating a relative pressure from the saturation vapor pressure, and changing an adsorption period and a desorption period of the adsorber 14 in response to the relative pressure.

Description

本発明は吸着式ヒートポンプ及び吸着式ヒートポンプの制御方法に関する。   The present invention relates to an adsorption heat pump and an adsorption heat pump control method.

従来より、吸着式ヒートポンプを利用した熱サイクルシステムが種々の分野で利用されており、冷暖房装置や給湯器などに応用されている。吸着式ヒートポンプは、一対の吸着器、凝縮器及び蒸発器を備えたものが一般的であり(例えば特許文献１参照)、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を高める増熱モードを利用した例として、吸着式ヒートポンプ式給湯機が提案されている(例えば非特許文献１参照)。この方式では、吸着器の一方で流体を吸着し他方で脱離（すなわち吸着器の再生）させる動作と、前記一方の吸着器から流体を脱離し前記他方に吸着させる動作と、を切り替えて交互に行なう。このほか、上記と同様に動作する吸着式冷凍機等も知られている(例えば非特許文献２参照)。   Conventionally, a heat cycle system using an adsorption heat pump has been used in various fields, and is applied to an air conditioner or a water heater. An adsorption heat pump generally includes a pair of adsorbers, a condenser, and an evaporator (see, for example, Patent Document 1). As an example using a heat increase mode for increasing COP (Coefficient Of Performance), an adsorption heat pump is used. A heat pump type water heater has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, the operation of adsorbing fluid on one side of the adsorber and desorbing the other (that is, regeneration of the adsorber) and the operation of desorbing fluid from the one adsorber and adsorbing the other are alternately performed. To do. In addition, an adsorption refrigerator that operates in the same manner as described above is also known (see, for example, Non-Patent Document 2).

特開２００６−１２５７１３号公報JP 2006-125713 A

「第２４回技術開発・調査事業成果発表会 ［Ｐ５.１.２］吸着式ヒートポンプを用いた高効率灯油燃焼機器の開発」、[online]、平成２２年６月、一般財団法人石油エネルギー技術センター、[平成２４年１１月２２日検索]、インターネット＜URL:http://www.pecj.or.jp/japanese/report/2010report/24data/p512.pdf＞"24th Technology Development and Survey Project Results Presentation [P5.1.2] Development of high-efficiency kerosene combustion equipment using adsorption heat pump", [online], June 2010, Petroleum Energy Technology Center, [Search on November 22, 2012], Internet <URL: http://www.pecj.or.jp/japanese/report/2010report/24data/p512.pdf> 「ユニオン産業の吸着式冷凍機 吸着式冷凍機の原理」、[online]、ユニオン産業株式会社、[平成２４年１１月２２日検索]、インターネット＜URL: http://www.union-reitouki.com/chiller/principle.html＞"Adsorption refrigeration machine of union industry", [online], Union Sangyo Co., Ltd. [searched on November 22, 2012], Internet <URL: http: //www.union-reitouki. com / chiller / principle.html>

吸着式ヒートポンプの運転中、吸着器は吸着と脱離を繰り返すが、吸着器の吸着・脱離の期間の長さはサイクル時間と称されており、吸着式ヒートポンプの出力は、１サイクル時間当たりの吸着量である吸着速度で決定される。また、吸着式ヒートポンプは一般にサイクル時間を固定して運転される。詳しくは、図１４に示すように、脱離時の平衡吸着量をｑ1、吸着時の平衡吸着量をｑ2とすると、図１５に示すように、脱離時と吸着時の平衡吸着量差(ｑ1−ｑ2)の90％程度となる時間をサイクル時間に固定的に設定し、固定的に設定したサイクル時間で吸着器が吸着と脱離を繰り返すように制御している。例えば、図１６に示す例では、平衡吸着量差の90％程度となる時間が50秒となるので、吸着器が50秒周期で吸着と脱離を繰り返すように制御される。   During operation of the adsorption heat pump, the adsorber repeats adsorption and desorption, but the length of the adsorption / desorption period of the adsorber is called cycle time, and the output of the adsorption heat pump is per cycle time. It is determined by the adsorption rate, which is the amount of adsorption of. Further, the adsorption heat pump is generally operated with a fixed cycle time. Specifically, as shown in FIG. 14, assuming that the equilibrium adsorption amount at the time of desorption is q1 and the equilibrium adsorption amount at the time of adsorption is q2, as shown in FIG. The time which is about 90% of q1-q2) is fixedly set as the cycle time, and the adsorber is controlled to repeat adsorption and desorption at the fixedly set cycle time. For example, in the example shown in FIG. 16, since the time for which the difference in equilibrium adsorption amount is about 90% is 50 seconds, the adsorber is controlled to repeat adsorption and desorption at a cycle of 50 seconds.

しかしながら、本願発明者等が実施した実験(後述)により、吸着器の吸着速度や脱離速度は相対圧に応じて大きく変化することが明らかになった。相対圧は環境温度等の変化に伴って変化するので、環境温度等の変化により吸着式ヒートポンプの出力や効率が低下することがある、という問題があった。   However, experiments (to be described later) conducted by the inventors of the present application have revealed that the adsorption rate and desorption rate of the adsorber vary greatly depending on the relative pressure. Since the relative pressure changes with changes in the environmental temperature and the like, there has been a problem that the output and efficiency of the adsorption heat pump may decrease due to changes in the environmental temperature and the like.

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、環境温度等の変化に拘わらず吸着式ヒートポンプの出力及び効率が低下することを抑制することができる吸着式ヒートポンプ及び吸着式ヒートポンプの制御方法を得ることが目的である。   The present invention has been made in consideration of the above facts, and an adsorption heat pump and an adsorption heat pump control method capable of suppressing a decrease in output and efficiency of the adsorption heat pump regardless of changes in environmental temperature and the like. Is the purpose.

請求項１記載の発明に係る吸着式ヒートポンプは、第１流体と循環路を循環される熱交換用流体との熱交換により前記第１流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から前記第１流体が供給され、前記第１流体を吸着し吸着した前記第１流体を脱離させる流体保持部、及び、第２流体が供給され、第２流体が流通する流体流通部を熱的に接続された状態で備えた吸着器と、前記吸着器の前記流体保持部から排出された第１流体と循環路を循環される第２流体との熱交換により前記第１流体を凝縮させる凝縮器と、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度及び前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度の少なくとも一方と、を検知する検知部と、前記流体保持部による前記第１流体の吸着及び脱離を切り替えるように制御すると共に、前記検知部によって検知された流体の温度から飽和蒸気圧を演算し、前記蒸発器又は前記凝縮器に供給される流体の温度から演算した飽和蒸気圧と前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧の比である相対圧を演算し、演算した相対圧に応じて、前記吸着器の前記流体保持部が前記第１流体を吸着する吸着期間及び前記吸着器の前記流体保持部から前記第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを変化させる制御部と、を含んで構成されている。   An adsorption heat pump according to a first aspect of the present invention includes an evaporator that evaporates the first fluid by heat exchange between the first fluid and a heat exchange fluid that is circulated in a circulation path, and the first to the evaporator. A fluid holding unit that adsorbs the first fluid and desorbs the adsorbed first fluid, and a fluid circulation unit that is supplied with the second fluid and through which the second fluid flows are thermally connected. A condenser that condenses the first fluid by heat exchange between the first fluid discharged from the fluid holding portion of the adsorber and the second fluid circulated through the circulation path; Detecting the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and at least one of the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator and the temperature of the second fluid supplied to the condenser Detecting the first fluid and sucking the first fluid by the fluid holding unit. And the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the fluid supplied to the evaporator or the condenser, and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the fluid detected by the detector. A relative pressure, which is a ratio of a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, is calculated, and the fluid holding unit of the adsorber is used for the first fluid according to the calculated relative pressure. And a controller that changes the length of at least one of an adsorption period for adsorbing and a desorption period for desorbing the first fluid from the fluid holding part of the adsorber.

請求項１記載の発明は、蒸発器、吸着器及び凝縮器を備えている。蒸発器は、第１流体と循環路を循環される熱交換用流体との熱交換により第１流体を蒸発させる。吸着器は、蒸発器から第１流体が供給され、第１流体を吸着し吸着した第１流体を脱離させる流体保持部、及び、第２流体が供給され、第２流体が流通する流体流通部を熱的に接続された状態で備えている。凝縮器は、吸着器の流体保持部から排出された第１流体と循環路を循環される第２流体との熱交換により第１流体を凝縮させる。   The invention described in claim 1 includes an evaporator, an adsorber, and a condenser. The evaporator evaporates the first fluid by heat exchange between the first fluid and the heat exchange fluid circulated through the circulation path. The adsorber is supplied with a first fluid from an evaporator, a fluid holding unit that adsorbs the first fluid and desorbs the adsorbed first fluid, and a fluid flow through which the second fluid is supplied and the second fluid flows. Are provided in a thermally connected state. The condenser condenses the first fluid by heat exchange between the first fluid discharged from the fluid holding portion of the adsorber and the second fluid circulated through the circulation path.

ここで、請求項１記載の発明は、吸着器に供給される第２流体の温度と、蒸発器に供給される熱交換用流体の温度及び凝縮器に供給される第２流体の温度の少なくとも一方と、が検知部によって検知される。そして、請求項１記載の発明は、制御部により、流体保持部による第１流体の吸着及び脱離を切り替えるように制御されると共に、検知部によって検知された流体の温度から飽和蒸気圧を演算し、蒸発器又は凝縮器に供給される流体の温度から演算した飽和蒸気圧と吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧の比である相対圧を演算し、演算した相対圧に応じて、吸着器の流体保持部が第１流体を吸着する吸着期間及び吸着器の流体保持部から第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを変化させる。   The invention according to claim 1 is characterized in that at least one of the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator, and the temperature of the second fluid supplied to the condenser. On the other hand, the detection unit detects. According to the first aspect of the present invention, the control unit is controlled to switch the adsorption and desorption of the first fluid by the fluid holding unit, and calculates the saturated vapor pressure from the temperature of the fluid detected by the detection unit. The relative pressure, which is the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the fluid supplied to the evaporator or condenser and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, was calculated and calculated. In accordance with the relative pressure, at least one of an adsorption period in which the fluid holding unit of the adsorber adsorbs the first fluid and a desorption period in which the first fluid is desorbed from the fluid holding unit of the adsorber is changed.

このように、請求項１記載の発明では、吸着器の流体保持部が第１流体を吸着する吸着期間及び吸着器の流体保持部から第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを、演算した相対圧に応じて変化させるので、環境温度等の変化に伴う相対圧の変化に拘わらず、吸着式ヒートポンプの出力及び効率が低下することを抑制することができる。   Thus, according to the first aspect of the present invention, at least one of the adsorption period in which the fluid holding part of the adsorber adsorbs the first fluid and the desorption period in which the first fluid is desorbed from the fluid holding part of the adsorber is provided. Since the height is changed according to the calculated relative pressure, it is possible to suppress a decrease in the output and efficiency of the adsorption heat pump regardless of a change in the relative pressure accompanying a change in the environmental temperature or the like.

なお、請求項１記載の発明において、例えば請求項２に記載したように、検知部は、吸着器に供給される第２流体の温度と、蒸発器に供給される熱交換用流体の温度及び凝縮器に供給される第２流体の温度の両方と、を検知し、制御部は、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、蒸発器に供給される熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算すると共に、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、凝縮器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算するように構成することができる。   In the first aspect of the invention, for example, as described in the second aspect, the detection unit includes the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator, and The controller detects both the temperature of the second fluid supplied to the condenser, and the control unit exchanges the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and the heat exchange supplied to the evaporator. The first relative pressure is calculated from the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the working fluid, and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber is supplied to the condenser. The second relative pressure can be calculated from the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid.

なお、請求項１又は請求項２記載の発明において、制御部は、例えば請求項３に記載したように、吸着期間において、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、蒸発器に供給される熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算し、演算した第１の相対圧が第１閾値以上であれば吸着期間の長さを延長し、第１の相対圧が第１閾値未満であれば吸着期間の長さを短縮するように構成することができる。これにより、環境温度等の変化に応じて吸着期間の長さを最適化することができる。   In the first or second aspect of the invention, the control unit may calculate the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber during the adsorption period. The first relative pressure is calculated from the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator, and if the calculated first relative pressure is equal to or greater than the first threshold, the adsorption period If the first relative pressure is less than the first threshold, the length of the adsorption period can be shortened. Thereby, the length of an adsorption | suction period can be optimized according to changes, such as environmental temperature.

また、請求項１又は請求項２記載の発明において、制御部は、例えば請求項４に記載したように、脱離期間において、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、凝縮器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算し、演算した第２の相対圧が第２閾値以上であれば脱離期間の長さを延長し、第２の相対圧が第２閾値未満であれば脱離期間の長さを短縮するように構成することができる。これにより、環境温度等の変化に応じて脱離期間の長さを最適化することができる。   Further, in the invention according to claim 1 or claim 2, the controller, for example, as described in claim 4, is a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber during the desorption period. And the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the condenser, the second relative pressure is calculated, and if the calculated second relative pressure is equal to or greater than the second threshold, desorption is performed. The length of the period can be extended, and the length of the desorption period can be shortened if the second relative pressure is less than the second threshold. Thereby, the length of the desorption period can be optimized according to changes in the environmental temperature or the like.

また、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、吸着器として第１吸着器と第２吸着器が設けられており、第１吸着器の流体保持部による第１流体の吸着及び第２吸着器の流体保持部による第１流体の脱離と、第１吸着器の流体保持部による第１流体の脱離及び第２吸着器の流体保持部による第１流体の吸着と、を切り替えるように制御される構成の場合、第１吸着器と第２吸着器により交互に吸着・脱離が行われることになり、第１吸着器の吸着期間と第２吸着器の脱離期間を等しくし、第１吸着器の脱離期間と第２吸着器の吸着期間を等しくする必要が生ずる。   Moreover, in invention of any one of Claims 1-4, the 1st adsorber and the 2nd adsorber are provided as an adsorber, and the 1st fluid by the fluid holding | maintenance part of a 1st adsorber is provided. Adsorption and desorption of the first fluid by the fluid holding part of the second adsorber, desorption of the first fluid by the fluid holding part of the first adsorber and adsorption of the first fluid by the fluid holding part of the second adsorber , The first adsorber and the second adsorber alternately perform adsorption / desorption, and the first adsorber adsorption period and the second adsorber desorption. It is necessary to make the period equal and to make the desorption period of the first adsorber equal to the adsorption period of the second adsorber.

この場合、制御部は、例えば請求項５に記載したように、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、蒸発器に供給される熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算すると共に、吸着器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、凝縮器に供給される第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算し、演算した第１の相対圧が第１閾値以上か否かに応じて求めた前記期間の長さと、演算した第２の相対圧が第２閾値以上か否かに応じて求めた前記期間の長さのうち、長い方を前記期間の長さとして用いることができる。これにより、吸着器として第１吸着器と第２吸着器が設けられた構成において、第１吸着器の吸着期間と第２吸着器の脱離期間を等しくし、第１吸着器の脱離期間と第２吸着器の吸着期間を等しくすることを、吸着式ヒートポンプの出力及び効率の低下を抑制しつつ実現することができる。   In this case, as described in claim 5, for example, the control unit calculates from the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator. The first relative pressure is calculated from the ratio of the saturated vapor pressure and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and the temperature of the second fluid supplied to the condenser. The second relative pressure is calculated from the ratio of the calculated saturated vapor pressure and the length of the period obtained according to whether the calculated first relative pressure is equal to or greater than the first threshold value and the calculated second relative pressure. Of the lengths of the periods determined according to whether the relative pressure is equal to or higher than the second threshold value, the longer one can be used as the length of the period. Thus, in the configuration in which the first adsorber and the second adsorber are provided as the adsorbers, the adsorption period of the first adsorber and the desorption period of the second adsorber are made equal, and the desorption period of the first adsorber And the adsorption period of the second adsorber can be made equal while suppressing a decrease in output and efficiency of the adsorption heat pump.

請求項６記載の発明に係る吸着式ヒートポンプの制御方法は、第１流体と循環路を循環される熱交換用流体との熱交換により前記第１流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から前記第１流体が供給され、前記第１流体を吸着し吸着した前記第１流体を脱離させる流体保持部、及び、第２流体が供給され、第２流体が流通する流体流通部を熱的に接続された状態で備えた吸着器と、前記吸着器の前記流体保持部から排出された第１流体と循環路を循環される第２流体との熱交換により前記第１流体を凝縮させる凝縮器と、を含む吸着式ヒートポンプに対し、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度及び前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度の少なくとも一方と、を検知し、検知した流体の温度から飽和蒸気圧を演算し、前記蒸発器又は前記凝縮器に供給される流体の温度から演算した飽和蒸気圧と前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧の比である相対圧を演算し、演算した相対圧に応じて、前記吸着器の前記流体保持部が前記第１流体を吸着する吸着期間及び前記吸着器の前記流体保持部から前記第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを変化させるので、請求項１記載の発明と同様に、環境温度等の変化に伴う相対圧の変化に拘わらず、吸着式ヒートポンプの出力及び効率が低下することを抑制することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an adsorption heat pump control method comprising: an evaporator that evaporates the first fluid by heat exchange between the first fluid and a heat exchange fluid circulated in a circulation path; The fluid holding part for supplying the first fluid, adsorbing the first fluid and desorbing the adsorbed first fluid, and the fluid circulation part for supplying the second fluid and circulating the second fluid are thermally provided. A condensing unit that condenses the first fluid by heat exchange between the adsorber provided in a state connected to the first fluid and the first fluid discharged from the fluid holding unit of the adsorber and the second fluid circulated through the circulation path. An adsorption-type heat pump comprising: a temperature of the second fluid supplied to the adsorber; a temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator; and the first supplied to the condenser. Detects and detects at least one of two fluid temperatures The saturation vapor pressure is calculated from the temperature of the fluid and the saturation vapor pressure calculated from the temperature of the fluid supplied to the evaporator or the condenser and the temperature of the second fluid supplied to the adsorber. A relative pressure that is a ratio of vapor pressures is calculated, and according to the calculated relative pressure, the fluid holding part of the adsorber adsorbs the first fluid and the fluid holding part of the adsorber from the fluid holding part. Since the length of at least one of the desorption periods during which one fluid is desorbed is changed, the output of the adsorption heat pump is changed regardless of the change in the relative pressure accompanying the change in the environmental temperature or the like, as in the first aspect of the invention. And it can suppress that efficiency falls.

本発明は、環境温度等の変化に拘わらず吸着式ヒートポンプの出力及び効率が低下することを抑制することができる、という効果を有する。   The present invention has an effect that it is possible to suppress a decrease in output and efficiency of the adsorption heat pump regardless of changes in environmental temperature or the like.

実験により求めた、相対圧と吸着速度の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the relative pressure and adsorption speed which was calculated | required by experiment. 実験により求めた、相対圧と脱離速度の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the relative pressure calculated | required by experiment and the desorption | desorption rate. 第１実施形態に係る吸着式ヒートポンプの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an adsorption heat pump according to a first embodiment. 吸着器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an adsorption device. 図４のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the AA of FIG. 図４のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the BB line of FIG. 第１実施形態に係る吸着式ヒートポンプ運転処理のフローチャートである。It is a flowchart of the adsorption heat pump driving | running process which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るサイクル時間決定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the cycle time determination process which concerns on 1st Embodiment. 相対圧と平衡吸着量との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a relative pressure and an equilibrium adsorption amount. 第２実施形態に係る吸着式ヒートポンプの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the adsorption heat pump which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る吸着式ヒートポンプ運転処理のフローチャートである。It is a flowchart of the adsorption | suction type heat pump driving | operation process which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るサイクル時間決定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the cycle time determination process which concerns on 2nd Embodiment. 吸着器、凝縮器、蒸発器の入り口温度の時間変化を示す線図である。It is a diagram which shows the time change of the inlet temperature of an adsorber, a condenser, and an evaporator. 相対圧と平衡吸着量との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a relative pressure and an equilibrium adsorption amount. 従来の吸着式ヒートポンプにおける吸着率の時間変化を示す線図である。It is a diagram which shows the time change of the adsorption rate in the conventional adsorption type heat pump. 時間と吸着率との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between time and an adsorption rate.

〔実験の説明〕
以下、本発明の実施形態の説明に先立ち、本願発明者等が実施した実験を説明する。
一般的な吸着器は充填層構造であり、吸着及び脱離の速度は、(1)粒子内の反応速度(表面拡散距離)と、(2)充填層における伝熱抵抗、物質移動抵抗(伝熱距離、拡散距離)で決定される。吸着器を小型化するためには、伝熱抵抗と物質移動抵抗を軽減し、表面拡散が支配的にならない吸着材を用いる必要がある。一般的な吸着式ヒートポンプでは、これらの抵抗が支配的になって吸着及び脱離の速度が定まっているため、吸着及び脱離の切替時間(サイクル時間)を固定して運転していても支障は生じない。一方、これらの抵抗を排除していくと、吸着材の細孔内部での流体の相速度変化が支配的となる。この速度は、細孔の構造や細孔内部での吸着のレイヤ数によって異なり、相対圧で整理した場合、相対圧の依存性から幾つかの速度域に分けることができる。本願発明者等はこの点を実験によって明らかにした。 [Explanation of experiment]
Hereinafter, prior to the description of the embodiments of the present invention, experiments conducted by the inventors will be described.
A typical adsorber has a packed bed structure, and the rate of adsorption and desorption is (1) the reaction rate (surface diffusion distance) in the particles, and (2) the heat transfer resistance and mass transfer resistance (transfer) in the packed bed. (Heat distance, diffusion distance). In order to reduce the size of the adsorber, it is necessary to reduce the heat transfer resistance and the mass transfer resistance and use an adsorbent that does not dominate surface diffusion. In general adsorption heat pumps, these resistances dominate and the rate of adsorption and desorption is fixed.Therefore, even if the adsorption and desorption switching time (cycle time) is fixed, there is no problem. Does not occur. On the other hand, if these resistances are eliminated, the change in the fluid phase velocity within the pores of the adsorbent becomes dominant. This speed varies depending on the structure of the pores and the number of layers adsorbed inside the pores, and when sorted by relative pressure, it can be divided into several speed ranges depending on the dependence of relative pressure. The inventors of the present application made this point clear through experiments.

本願発明者等が実施した実験では、吸着材とカーボンファイバーを混ぜたものを、セルメチルセルロース(ＣＭＣ)をバインダーとして、14mm×14mm×1mmに成型した。なお、成型体の熱伝導度は５Ｗ/ｍ/Ｋ以上となるように調整した。上記の成型体を複数挿入した熱交換器に熱交換流体として14℃のアンモニア液を流しながら、圧力Ｐ1[ｋＰａ]の平衡状態から圧力Ｐ2[ｋＰａ]の平衡状態になるまでの吸着及び脱離速度を、次の表１に示す条件で、２種類の活性炭(1),(2)について各々測定した。   In an experiment conducted by the inventors of the present application, a mixture of an adsorbent and carbon fiber was molded into 14 mm × 14 mm × 1 mm using cell methyl cellulose (CMC) as a binder. The molded body was adjusted to have a thermal conductivity of 5 W / m / K or more. Adsorption and desorption from the equilibrium state of pressure P1 [kPa] to the equilibrium state of pressure P2 [kPa] while flowing an ammonia liquid at 14 ° C. as a heat exchange fluid through a heat exchanger in which a plurality of molded bodies are inserted. The speed was measured for each of the two types of activated carbon (1) and (2) under the conditions shown in Table 1 below.

Figure 2015034668
Figure 2015034668

なお、反応速度ｒＡＤ[1/ｓ]は次の(１)式で定義した。
ｒＡＤ[1/ｓ]＝１／ｔＡＤ …(１)
ここで、ｔＡＤは吸着率が90％に到達するまでの時間である。また、脱離速度についても同様に次の(２)式で定義した。
ｒＤＥ[1/ｓ]＝１／ｔＤＥ …(２)
ここで、ｔＤＥは脱離率が90％に到達するまでの時間である。 The reaction rate r AD [1 / s] was defined by the following equation (1).
r AD [1 / s] = 1 / t AD (1)
Here, t AD is the time until the adsorption rate reaches 90%. Similarly, the desorption rate was defined by the following equation (2).
r DE [1 / s] = 1 / t DE (2)
Here, t DE is the time until the desorption rate reaches 90%.

図１に吸着速度の測定結果を、図２に脱離速度の測定結果を示す。図１,図２に示すように、２種類の活性炭(図ではＡＣ(1)、ＡＣ(2)と表記)についてほぼ同等の結果が得られた。図１に示すように、吸着速度は相対圧によって異なり、おおよそ３つの速度群に分類される。また、低相対圧で吸着速度が速く、高相対圧域へ行くに従って吸着速度が低下する。図２に示すように、脱離速度はおおよそ２つの速度群に分類される。また、吸着速度と同様に、低相対圧で脱離速度が速く、高相対圧域へ行くに従って遅くなる。   FIG. 1 shows the measurement result of the adsorption rate, and FIG. 2 shows the measurement result of the desorption rate. As shown in FIGS. 1 and 2, almost the same results were obtained for two types of activated carbon (indicated as AC (1) and AC (2) in the figure). As shown in FIG. 1, the adsorption speed varies depending on the relative pressure, and is roughly classified into three speed groups. Further, the adsorption speed is fast at a low relative pressure, and the adsorption speed decreases as it goes to a high relative pressure region. As shown in FIG. 2, the desorption rate is roughly classified into two velocity groups. Similarly to the adsorption rate, the desorption rate is fast at low relative pressure, and becomes slower as it goes to the high relative pressure region.

図１と図２を比較すると、低相対圧域(0〜0.2)の範囲では吸着速度と脱離速度はほぼ同等であった。相対圧が0.2〜0.55の範囲においては、吸着と脱離で速度のヒステリシスが存在することが判明した。相対圧が0.55以上の範囲では吸着速度と脱離速度はほぼ同等であった。   When FIG. 1 and FIG. 2 are compared, the adsorption rate and the desorption rate are almost the same in the low relative pressure range (0 to 0.2). When the relative pressure is in the range of 0.2 to 0.55, it has been found that there is a rate hysteresis due to adsorption and desorption. When the relative pressure was 0.55 or more, the adsorption rate and desorption rate were almost the same.

このように、吸着材の細孔内での相変化速度は相対圧に依存して変化する。特に脱離時には相対圧が0.2未満と0.2以上で速度が５倍程度異なる。また、吸着時には相対圧が0.55以上と未満で1.3倍程度異なる。このため、吸着式ヒートポンプの運転時に、相変化速度が相対圧に依存して変化することを考慮して制御を行うことで、吸着式ヒートポンプの出力及び効率の低下を抑制することが可能となる。   Thus, the phase change rate in the pores of the adsorbent varies depending on the relative pressure. In particular, at the time of detachment, the relative pressure is less than 0.2 and 0.2 or more, and the speed is about 5 times different. In addition, the relative pressure at the time of adsorption is less than 0.55 and less than 1.3 times. For this reason, at the time of operation of the adsorption heat pump, it is possible to suppress a decrease in output and efficiency of the adsorption heat pump by performing control in consideration of the change in phase change speed depending on the relative pressure. .

〔第１実施形態〕
続いて図面を参照し、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図３に示すように、本第１実施形態に係る吸着式ヒートポンプ１０は、蒸発器１２と、吸着材を有する吸着器１４と、吸着器１４から排出された第１流体を凝縮する凝縮器１６と、第２流体を冷却する冷熱源２０と、制御装置２２と、を備えている。 [First Embodiment]
Next, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As illustrated in FIG. 3, the adsorption heat pump 10 according to the first embodiment includes an evaporator 12, an adsorber 14 having an adsorbent, and a condenser 16 that condenses the first fluid discharged from the adsorber 14. A cooling heat source 20 that cools the second fluid, and a control device 22.

蒸発器１２は、内部に配管２１が巻回されて配設されており、内部が真空状態に減圧された状態で第１流体であるアンモニア液を配管２１の外面に降り注ぐことで、アンモニア液を気化させてアンモニア蒸気を生成する。蒸発器１２は、アンモニア液の気化により気化熱を奪うため、蒸発器１２では、吸着器１４に供給するアンモニア蒸気の気化熱に相当する冷熱が生成される。   The evaporator 12 is provided with a pipe 21 wound therein, and the ammonia liquid, which is the first fluid, is poured onto the outer surface of the pipe 21 in a state where the inside is decompressed to a vacuum state. Evaporate to produce ammonia vapor. Since the evaporator 12 takes heat of vaporization by vaporization of the ammonia liquid, the evaporator 12 generates cold heat corresponding to the heat of vaporization of the ammonia vapor supplied to the adsorber 14.

配管２１には冷熱機器７０(例えば室内機等)が接続されており、冷熱の有効利用が可能とされている。配管２１内は熱交換用流体で満たされており、配管２１に取り付けられた図示しない循環用ポンプによって、配管中を熱交換用流体（例えば水又は水と水溶性溶剤との混合溶媒）が循環して流通することで、冷熱機器７０に冷熱が供給される。   A cooling / heating device 70 (for example, an indoor unit) is connected to the pipe 21 so that the cooling heat can be effectively used. The pipe 21 is filled with a heat exchange fluid, and a heat exchange fluid (for example, water or a mixed solvent of water and a water-soluble solvent) is circulated in the pipe by a circulation pump (not shown) attached to the pipe 21. Thus, cold energy is supplied to the cold energy device 70.

配管２１の途中のうち吸着器１４への熱交換用流体の入り口に相当する部位には、配管２１内を流通する熱交換用流体の温度を検出する温度センサ２８が設けられている。温度センサ２８は制御装置２２に接続されており、温度センサ２８による温度の検出結果は制御装置２２に出力される。   A temperature sensor 28 that detects the temperature of the heat exchange fluid flowing in the pipe 21 is provided in a portion of the pipe 21 corresponding to the entrance of the heat exchange fluid to the adsorber 14. The temperature sensor 28 is connected to the control device 22, and the temperature detection result by the temperature sensor 28 is output to the control device 22.

蒸発器１２には配管２４の一端が接続され、配管２４の他端は吸着器１４(の後述する吸着室６２)に接続されており、配管２４を介して蒸発器１２と吸着器１４(の吸着室６２)は連通されている。配管２４の途中にはバルブ２６が設けられている。バルブ２６は制御装置２２に接続されており、バルブ２６は制御装置２２によって開閉が制御される。   One end of a pipe 24 is connected to the evaporator 12, and the other end of the pipe 24 is connected to an adsorber 14 (an adsorption chamber 62 described later), and the evaporator 12 and the adsorber 14 ( The adsorption chamber 62) is in communication. A valve 26 is provided in the middle of the pipe 24. The valve 26 is connected to the control device 22, and the valve 26 is controlled to be opened and closed by the control device 22.

図４及び図５に示すように、本実施形態に係る吸着器１４は、第１流体Ｆ１の吸着及び脱着を行う吸着材層６４を含む複数の吸着室６２と、第２流体Ｆ２が流通する複数の流路６６と、を有する吸着器筐体６０を備えている。吸着室６２と流路６６とは隔壁を隔てて互いに分離されており、これにより、流路６６の壁面と、吸着室６２内の吸着材層６４と、の間で熱伝達を行えるようになっている。そして吸着器１４は、吸着室６２と流路６６とが交互に配置されており、これにより、上記の熱伝達を効率よく行えるようになっている。   As shown in FIGS. 4 and 5, in the adsorber 14 according to the present embodiment, a plurality of adsorption chambers 62 including an adsorbent layer 64 that adsorbs and desorbs the first fluid F <b> 1, and the second fluid F <b> 2 circulates. An adsorber housing 60 having a plurality of flow paths 66 is provided. The adsorption chamber 62 and the flow channel 66 are separated from each other with a partition wall therebetween, whereby heat transfer can be performed between the wall surface of the flow channel 66 and the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62. ing. In the adsorber 14, the adsorption chambers 62 and the flow paths 66 are alternately arranged, so that the heat transfer can be performed efficiently.

また、吸着器１４において、吸着室６２は、一端が扁平矩形状の開口端である四角柱状空間とされている。一方、流路６６は、両端が扁平矩形状の開口端である四角柱状空間とされている。そして吸着器１４は、吸着室６２の開口方向（第１流体Ｆ１の流れ方向）と流路６６の開口方向（第２流体Ｆ２の流れ方向）とが側面視で直交する、直交流型の熱交換器として構成されている。   Further, in the adsorber 14, the adsorption chamber 62 is a quadrangular columnar space, one end of which is an open end having a flat rectangular shape. On the other hand, the channel 66 is a quadrangular columnar space whose both ends are flat rectangular open ends. The adsorber 14 is an orthogonal flow type heat in which the opening direction of the adsorption chamber 62 (flow direction of the first fluid F1) and the opening direction of the flow path 66 (flow direction of the second fluid F2) are orthogonal to each other in a side view. It is configured as an exchanger.

吸着室及び流路の数は、図４及び図５に示す数に限定されないことはもちろんであり、吸着室６２内に吸着される第１流体Ｆ１の量や、流路６６の壁面の保持構造（凹部６８）に保持される第２流体Ｆ２の量、吸着器１４に入出力される熱量等を考慮して適宜設定される。   The number of adsorption chambers and flow paths is not limited to the numbers shown in FIGS. 4 and 5, and the amount of the first fluid F 1 adsorbed in the adsorption chamber 62 and the wall surface holding structure of the flow path 66 are not limited. The amount is appropriately set in consideration of the amount of the second fluid F2 held in the (concave portion 68), the amount of heat input to and output from the adsorber 14, and the like.

各吸着室６２内の相対する一対の壁面には、それぞれ吸着材層６４が設けられている。この一対の吸着材層６４において、吸着材層６４の表面と吸着材層６４の表面との間には空間（隙間）が設けられている。これにより、吸着材層６４の表面の全体（即ち、広い範囲）で、第１流体Ｆ１の吸着及び脱着を効率よく行えるようになっている。   Adsorbent layers 64 are provided on a pair of opposing wall surfaces in each adsorption chamber 62. In the pair of adsorbent layers 64, a space (gap) is provided between the surface of the adsorbent layer 64 and the surface of the adsorbent layer 64. Thereby, the adsorption | suction and desorption of the 1st fluid F1 can be performed efficiently in the whole surface (namely, wide range) of the adsorbent layer 64. FIG.

この吸着室６２には相対する壁面が二対存在し、面積が広い方の一対の壁面（吸着室６２の空間の厚み方向に直交する一対の壁面）にのみ吸着材層６４が設けられている。しかし、吸着材層６４は、面積が広い方の一対の壁面（吸着室６２の空間の厚み方向に直交する一対の壁面）に加え、面積が狭い方の一対の壁面（第２流体Ｆ２の流通方向に直交する一対の壁面）にも設けられていてもよいし、更には、吸着室６２内の壁面全面（五面）に設けられていてもよい。   The adsorption chamber 62 has two pairs of opposite wall surfaces, and the adsorbent layer 64 is provided only on a pair of wall surfaces having a larger area (a pair of wall surfaces orthogonal to the thickness direction of the space of the adsorption chamber 62). . However, the adsorbent layer 64 includes a pair of wall surfaces having a larger area (a pair of wall surfaces orthogonal to the thickness direction of the space of the adsorption chamber 62) and a pair of wall surfaces having a smaller area (circulation of the second fluid F2). It may also be provided on a pair of wall surfaces orthogonal to the direction, or may be provided on the entire wall surface (five surfaces) in the adsorption chamber 62.

吸着材層６４は、第１流体Ｆ１の吸着及び脱着を行う吸着材（例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等）を含む。   The adsorbent layer 64 includes an adsorbent (for example, activated carbon, mesoporous silica, zeolite, silica gel, clay mineral, etc.) that adsorbs and desorbs the first fluid F1.

第１流体Ｆ１は、吸着器１４において、作動流体（吸着質）として機能する。本実施形態では、作動流体Ｆ１としてアンモニアを用いている。但し、作動流体Ｆ１として、吸着器において通常用いられるアンモニア以外の作動流体を用いることもでき、例えば、水、炭素数１〜４のアルコール等を用いてもよい。第１流体Ｆ１は、単一物質を用いてもよいし、２種以上の混合物を用いてもよい。   The first fluid F1 functions as a working fluid (adsorbate) in the adsorber 14. In the present embodiment, ammonia is used as the working fluid F1. However, a working fluid other than ammonia that is normally used in the adsorber can be used as the working fluid F1, and for example, water, alcohol having 1 to 4 carbon atoms, or the like may be used. As the first fluid F1, a single substance may be used, or a mixture of two or more kinds may be used.

また、吸着器１４の各流路６６は、上記吸着材層６４を加熱し且つ冷却する第２流体Ｆ２を流通する流路である。詳細には、この吸着器１４では、第２流体Ｆ２が流路６６の壁面で凝縮するときに、その凝縮熱によって吸着材層６４が加熱される。更に、第２流体Ｆ２が流路６６の壁面で蒸発するときに、その蒸発熱によって吸着材層６４が冷却される。   Each channel 66 of the adsorber 14 is a channel through which the second fluid F2 for heating and cooling the adsorbent layer 64 flows. Specifically, in the adsorber 14, when the second fluid F2 condenses on the wall surface of the flow path 66, the adsorbent layer 64 is heated by the heat of condensation. Further, when the second fluid F2 evaporates on the wall surface of the channel 66, the adsorbent layer 64 is cooled by the heat of evaporation.

第２流体Ｆ２としては特に制限はないが、凝縮時に後述の凹部６８で保持しやすい点で、水、アンモニア、炭素数１〜４のアルコール等が好ましく、水、アンモニア、メタノール、エタノールがより好ましい。第２流体Ｆ２は、単一物質を用いてもよいし、２種以上の混合物を用いてもよい。   Although there is no restriction | limiting in particular as the 2nd fluid F2, From the point which is easy to hold | maintain in the below-mentioned recessed part 68 at the time of condensation, water, ammonia, a C1-C4 alcohol etc. are preferable, and water, ammonia, methanol, and ethanol are more preferable. . As the second fluid F2, a single substance may be used, or a mixture of two or more kinds may be used.

各流路６６の相対する一対の壁面には、図６に示すように、開口部が正六角形状である凹部６８（保持構造）が複数設けられている。詳細には、各凹部６８は、一端に正六角形状の開口部を有する六角柱状空間となっている。本実施形態では、これらの凹部６８（保持構造）によって、凝縮した第２流体Ｆ２（液体）が保持される。本実施形態では、この凹部６８を備えたことにより、流路６６の壁面で第２流体Ｆ２の蒸発及び凝縮を繰り返し行うことができ、ひいては吸着室６２内で第１流体Ｆ１の吸着及び脱着を繰り返し行うことができる。特に、凹部６８は、開口部が正六角形状であるため、第２流体Ｆ２を取り囲む凹部６８の壁面全体（底面及び６つの側壁面）を通じてこの第２流体Ｆ２を効率よく加熱し、蒸発させることができる。   As shown in FIG. 6, a plurality of recesses 68 (holding structures) whose openings are regular hexagonal shapes are provided on a pair of opposing wall surfaces of each flow channel 66. Specifically, each recess 68 is a hexagonal columnar space having a regular hexagonal opening at one end. In the present embodiment, the condensed second fluid F2 (liquid) is held by these recesses 68 (holding structure). In the present embodiment, by providing the recess 68, the second fluid F2 can be repeatedly evaporated and condensed on the wall surface of the flow path 66, and the first fluid F1 is adsorbed and desorbed in the adsorption chamber 62. Can be repeated. In particular, since the opening of the recess 68 has a regular hexagonal shape, the second fluid F2 can be efficiently heated and evaporated through the entire wall surface (bottom surface and six side wall surfaces) of the recess 68 surrounding the second fluid F2. Can do.

また、図６に示すように、この吸着器１４では、複数の凹部６８は、流路の壁面（伝熱面）にハニカム状に配列されている。この配列により、流路の壁面における複数の凹部６８の配列密度が高くなっており、流路の壁面の単位面積当たりに保持できる液体状態の第２流体Ｆ２の量（以下、「単位面積当たりの液保持量」ともいう）が高くなっている。なお、凹部６８の数は、図６に示す数に限定されないことはもちろんであり、流路６６内に保持される第２流体Ｆ２の体積や、吸着器１４に入出力される熱量等を考慮して適宜設定される。また、凹部６８の壁面（側壁面及び底面）には、公知の方法により表面処理（例えば親水化処理）が施されていてもよい。   As shown in FIG. 6, in the adsorber 14, the plurality of recesses 68 are arranged in a honeycomb shape on the wall surface (heat transfer surface) of the flow path. This arrangement increases the arrangement density of the plurality of recesses 68 on the wall surface of the flow path, and the amount of the second fluid F2 in the liquid state that can be held per unit area of the wall surface of the flow path (hereinafter referred to as “per unit area”). Also called “liquid holding amount”). Of course, the number of the recesses 68 is not limited to the number shown in FIG. 6, and the volume of the second fluid F2 held in the flow path 66, the amount of heat input to and output from the adsorber 14, and the like are taken into consideration. And set as appropriate. Further, the wall surface (side wall surface and bottom surface) of the recess 68 may be subjected to surface treatment (for example, hydrophilic treatment) by a known method.

また、吸着器筐体６０（流路６６の壁面を含む）の材質としては、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、等）等の、熱伝導性が高く、かつ、第１流体Ｆ１及び第２流体Ｆ２に対して耐食性を有する材質が好適である。上述した吸着器１４は、伝熱抵抗と物質移動抵抗が軽減されることで、吸着材層６４の細孔内部での流体の相速度変化が支配的となって吸着及び脱離の速度が定まる構成になっている。   The material of the adsorber housing 60 (including the wall surface of the flow path 66) is a metal (eg, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, etc.), etc., and has a high thermal conductivity, and the first fluid F1. And the material which has corrosion resistance with respect to the 2nd fluid F2 is suitable. In the adsorber 14 described above, the heat transfer resistance and the mass transfer resistance are reduced, so that the phase velocity change of the fluid inside the pores of the adsorbent layer 64 is dominant, and the adsorption and desorption rates are determined. It is configured.

吸着器１４の吸着室６２には配管３０の一端が接続されており、配管３０の他端は凝縮器１６に接続されている。吸着器１４と凝縮器１６は配管３０を介して連通されており、吸着器１４から脱着したアンモニア蒸気は凝縮器１６に案内される。配管３０の途中にはバルブ３２が設けられている。バルブ３２は制御装置２２に接続されており、バルブ３２は制御装置２２によって開閉が制御される。凝縮器１６の中には低温の第２流体の通る配管３６が巻回されて配設されており、吸着器１４から凝縮器１６に送り込まれたアンモニア蒸気は、配管３６の外側で冷やされて凝縮され、アンモニア液へ相変化される。   One end of a pipe 30 is connected to the adsorption chamber 62 of the adsorber 14, and the other end of the pipe 30 is connected to the condenser 16. The adsorber 14 and the condenser 16 are communicated with each other via a pipe 30, and the ammonia vapor desorbed from the adsorber 14 is guided to the condenser 16. A valve 32 is provided in the middle of the pipe 30. The valve 32 is connected to the control device 22, and the valve 32 is controlled to be opened and closed by the control device 22. A pipe 36 through which the low temperature second fluid passes is wound around the condenser 16, and the ammonia vapor sent from the adsorber 14 to the condenser 16 is cooled outside the pipe 36. Condensed and phase changed to ammonia liquid.

凝縮器１６には配管３８の一端が接続されており、配管３８の他端は蒸発器１２に接続されている。凝縮器１６と蒸発器１２は配管３８を介して連通されており、凝縮器１６から排出されたアンモニア液は蒸発器１２へ案内される。凝縮器１６から蒸発器１２に送り込まれたアンモニア液は、蒸発器１２で再び気化され、アンモニア蒸気へ相変化される。   One end of a pipe 38 is connected to the condenser 16, and the other end of the pipe 38 is connected to the evaporator 12. The condenser 16 and the evaporator 12 are communicated with each other via a pipe 38, and the ammonia liquid discharged from the condenser 16 is guided to the evaporator 12. The ammonia liquid sent from the condenser 16 to the evaporator 12 is vaporized again by the evaporator 12 and phase-changed to ammonia vapor.

また、吸着器１４の流路６６には、配管４２の一端と配管４４の一端が各々接続されている。配管４２の他端には三方弁４６が設けられており、三方弁４６には配管４８の一端と配管５０の一端が各々接続されている。三方弁４６は、配管４２を配管４８と連通させる第１の状態と、配管４２を配管５０と連通させる第２の状態と、に切り替わる。また、配管４４の他端にも三方弁５２が設けられており、三方弁５２には配管４８の他端と配管５６の一端が各々接続されている。三方弁５２は、配管４４を配管４８と連通させる第１の状態と、配管４４を配管５６と連通させる第２の状態と、に切り替わる。   One end of the pipe 42 and one end of the pipe 44 are connected to the flow path 66 of the adsorber 14. A three-way valve 46 is provided at the other end of the pipe 42, and one end of the pipe 48 and one end of the pipe 50 are connected to the three-way valve 46. The three-way valve 46 switches between a first state in which the pipe 42 is in communication with the pipe 48 and a second state in which the pipe 42 is in communication with the pipe 50. A three-way valve 52 is provided at the other end of the pipe 44, and the other end of the pipe 48 and one end of the pipe 56 are connected to the three-way valve 52. The three-way valve 52 switches between a first state in which the pipe 44 communicates with the pipe 48 and a second state in which the pipe 44 communicates with the pipe 56.

配管５０の他端は、凝縮器１６内を巻回された配管３６の一端に接続されており、配管３６の他端には配管５８の一端が接続されている。配管５８の他端は冷熱源２０(例えば室外機等)に接続されており、冷熱源２０には配管５６の他端も接続されている。冷熱源２０は低温(例えば３０℃程度)に冷却された第２流体を供給する。   The other end of the pipe 50 is connected to one end of a pipe 36 wound around the condenser 16, and one end of a pipe 58 is connected to the other end of the pipe 36. The other end of the pipe 58 is connected to the cold heat source 20 (for example, an outdoor unit), and the other end of the pipe 56 is also connected to the cold heat source 20. The cold heat source 20 supplies the second fluid cooled to a low temperature (for example, about 30 ° C.).

三方弁４６,５２は制御装置２２に接続されており、制御装置２２によって第１の状態又は第２の状態に切り替わる。三方弁４６,５２が第１の状態に切り替わった場合、吸着器１４の流路６６には中温の第２流体が供給され、三方弁４６,５２が第２の状態に切り替わった場合、吸着器１４の流路６６には冷熱源２０から低温の第２流体が供給される。   The three-way valves 46 and 52 are connected to the control device 22, and are switched to the first state or the second state by the control device 22. When the three-way valves 46 and 52 are switched to the first state, the medium temperature second fluid is supplied to the flow path 66 of the adsorber 14, and when the three-way valves 46 and 52 are switched to the second state, the adsorber The low temperature second fluid is supplied from the cold heat source 20 to the 14 flow paths 66.

配管４４の途中のうち吸着器１４への第２流体の入り口に相当する部位には、配管４４を流通する第２流体の温度を検出する温度センサ３４が設けられている。温度センサ４０は制御装置２２に接続されており、温度センサ３４による温度の検出結果は制御装置２２に出力される。また、配管５０の途中のうち凝縮器１６への第２流体の入り口に相当する部位には、配管５０を流通する第２流体の温度を検出する温度センサ４０が設けられている。温度センサ４０は制御装置２２に接続されており、温度センサ４０による温度の検出結果は制御装置２２に出力される。   A temperature sensor 34 that detects the temperature of the second fluid flowing through the pipe 44 is provided in a portion of the pipe 44 corresponding to the entrance of the second fluid to the adsorber 14. The temperature sensor 40 is connected to the control device 22, and the temperature detection result by the temperature sensor 34 is output to the control device 22. Further, a temperature sensor 40 that detects the temperature of the second fluid flowing through the pipe 50 is provided in a portion of the pipe 50 that corresponds to the inlet of the second fluid to the condenser 16. The temperature sensor 40 is connected to the control device 22, and the temperature detection result by the temperature sensor 40 is output to the control device 22.

制御装置２２はＣＰＵ、メモリ、バルブ２６,３２や三方弁４６,５２を切り替えるドライバを含んで構成されている。制御装置２２は、温度センサ２８,３４,４０によって検出された温度に基づいてバルブ２６,３２や三方弁４６,５２を切り替えることで、吸着式ヒートポンプ１０を作動させる。   The control device 22 includes a CPU, a memory, and a driver that switches the valves 26 and 32 and the three-way valves 46 and 52. The control device 22 operates the adsorption heat pump 10 by switching the valves 26 and 32 and the three-way valves 46 and 52 based on the temperatures detected by the temperature sensors 28, 34 and 40.

次に本第１実施形態の作用として、まず、図７を参照し、制御装置２２によって行われる吸着式ヒートポンプ運転処理を説明する。なお、図７に示す吸着式ヒートポンプ運転処理は、制御装置２２に対して吸着式ヒートポンプ１０の運転が指示されると実行される。   Next, as an operation of the first embodiment, first, an adsorption heat pump operation process performed by the control device 22 will be described with reference to FIG. The adsorption heat pump operation process shown in FIG. 7 is executed when the controller 22 is instructed to operate the adsorption heat pump 10.

ステップ１００において、制御装置２２は、蒸発器１２と吸着器１４の間のバルブ２６を開放させる。また、ステップ１０２において、制御装置２２は、吸着器１４と凝縮器１６の間のバルブ３２を閉止させる。更に、ステップ１０４において、制御装置２２は、三方弁４６,５２を、吸着器１４の流路６６と冷熱源２０を連通する状態(第２の状態)に切替える。   In step 100, the control device 22 opens the valve 26 between the evaporator 12 and the adsorber 14. In step 102, the control device 22 closes the valve 32 between the adsorber 14 and the condenser 16. Further, at step 104, the control device 22 switches the three-way valves 46 and 52 to a state (second state) in which the flow path 66 of the adsorber 14 and the cold heat source 20 are communicated.

このとき、蒸発器１２では、内部が真空状態に減圧された状態でアンモニア液が配管２１の外面に降り注がれることで、アンモニア液が気化されてアンモニア蒸気が生成される。蒸発器１２の配管２１内を流通している熱交換用流体はアンモニア蒸気の気化熱によって冷却され、冷熱機器７０に冷熱が供給される。また、蒸発器１２で生成されたアンモニア蒸気は配管２４を介して吸着器１４の吸着室６２に供給され、吸着器１４の流路６６には三方弁４６,５２を介して冷熱源２０から低温に冷却された第２流体が供給される。これにより、吸着器１４の吸着室６２に供給されたアンモニア蒸気は吸着室６２内の吸着材層６４に吸着される。   At this time, in the evaporator 12, the ammonia liquid is poured onto the outer surface of the pipe 21 in a state where the inside is reduced to a vacuum state, whereby the ammonia liquid is vaporized and ammonia vapor is generated. The heat exchange fluid flowing in the pipe 21 of the evaporator 12 is cooled by the heat of vaporization of ammonia vapor, and cold heat is supplied to the cold heat apparatus 70. Further, the ammonia vapor generated in the evaporator 12 is supplied to the adsorption chamber 62 of the adsorber 14 through the pipe 24, and the flow path 66 of the adsorber 14 is supplied from the cold heat source 20 to the low temperature via the three-way valves 46 and 52. The cooled second fluid is supplied. As a result, the ammonia vapor supplied to the adsorption chamber 62 of the adsorber 14 is adsorbed by the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62.

次のステップ１０６において、制御装置２２は、設定された吸着時間が経過したか否かに基づいて、吸着期間が終了したか否か判定する。ステップ１０６の判定が否定された場合はステップ１０８へ移行し、ステップ１０８において、制御装置２２は、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示されたか否か判定する。ステップ１０８の判定も肯定された場合はステップ１０６に戻り、ステップ１０６又はステップ１０８の判定が肯定される迄、ステップ１０６,１０８を繰り返す。   In the next step 106, the control device 22 determines whether or not the adsorption period has ended based on whether or not the set adsorption time has elapsed. If the determination in step 106 is negative, the process proceeds to step 108, and in step 108, the control device 22 determines whether or not the operation end of the adsorption heat pump 10 is instructed. If the determination in step 108 is also affirmed, the process returns to step 106, and steps 106 and 108 are repeated until the determination in step 106 or step 108 is affirmed.

設定された吸着時間が経過すると、ステップ１０６の判定が肯定されてステップ１１０へ移行し、ステップ１１０において、制御装置２２は、蒸発器１２と吸着器１４の間のバルブ２６を閉止させる。また、ステップ１１２において、制御装置２２は、吸着器１４と凝縮器１６の間のバルブ３２を開放させる。更に、ステップ１１４において、制御装置２２は、三方弁４６,５２を、吸着器１４の流路６６を冷熱源２０から切り離す状態(第１の状態)に切替える。   When the set adsorption time has elapsed, the determination in step 106 is affirmed and the routine proceeds to step 110, where the control device 22 closes the valve 26 between the evaporator 12 and the adsorber 14. In step 112, the control device 22 opens the valve 32 between the adsorber 14 and the condenser 16. Further, at step 114, the control device 22 switches the three-way valves 46 and 52 to a state (first state) in which the flow path 66 of the adsorber 14 is disconnected from the cold heat source 20.

これにより、吸着器１４の流路６６には三方弁４６,５２を介して中温の第２流体が供給され、吸着器１４の吸着室６２内の吸着材層６４が加熱されることで、加熱された吸着材層６４からアンモニアが脱離し、アンモニア蒸気が生成される。また、吸着器１４で生成されたアンモニア蒸気は配管３０を介して凝縮器１６に供給され、凝縮器１６内の配管３６には冷熱源２０から低温に冷却された第２流体が供給される。従って、凝縮器１６に供給されたアンモニア蒸気は、配管３６の外側で冷却されて凝縮されることでアンモニア液へ相変化され、配管３８を介して蒸発器１２へ還流する。   As a result, the second fluid having a medium temperature is supplied to the flow path 66 of the adsorber 14 via the three-way valves 46 and 52, and the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62 of the adsorber 14 is heated. Ammonia is desorbed from the adsorbent layer 64 and ammonia vapor is generated. Further, the ammonia vapor generated in the adsorber 14 is supplied to the condenser 16 through the pipe 30, and the second fluid cooled to a low temperature from the cold heat source 20 is supplied to the pipe 36 in the condenser 16. Accordingly, the ammonia vapor supplied to the condenser 16 is cooled and condensed outside the pipe 36, thereby changing the phase to ammonia liquid and returning to the evaporator 12 via the pipe 38.

次のステップ１１６において、制御装置２２は、設定された脱離時間が経過したか否かに基づいて、脱離期間が終了したか否か判定する。ステップ１１６の判定が否定された場合はステップ１１８へ移行し、ステップ１１８において、制御装置２２は、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示されたか否か判定する。ステップ１１８の判定も肯定された場合はステップ１１６に戻り、ステップ１１６又はステップ１１８の判定が肯定される迄、ステップ１１６,１１８を繰り返す。   In the next step 116, the control device 22 determines whether or not the desorption period has ended based on whether or not the set desorption time has elapsed. When the determination in step 116 is negative, the process proceeds to step 118, and in step 118, the control device 22 determines whether or not the operation end of the adsorption heat pump 10 is instructed. If the determination in step 118 is also affirmed, the process returns to step 116, and steps 116 and 118 are repeated until the determination in step 116 or step 118 is affirmed.

設定された脱離時間が経過すると、ステップ１１６の判定が肯定されてステップ１００に戻る。また、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示された場合には、ステップ１０８又はステップ１１８の判定が肯定されることで、吸着式ヒートポンプ運転処理を終了する。   When the set desorption time has elapsed, the determination in step 116 is affirmed and the process returns to step 100. When the operation end of the adsorption heat pump 10 is instructed, the determination of step 108 or step 118 is affirmed, and the adsorption heat pump operation process is ended.

次に図７を参照し、本第１実施形態に係るサイクル時間決定処理を説明する。サイクル時間決定処理は、図６の吸着式ヒートポンプ運転処理と並行して定期的に実行される。サイクル時間決定処理の実行周期は、例えば一定時間毎でもよいし、例えば毎日の吸着式ヒートポンプ１０の運転開始時でもよいし、例えば数日毎〜一週間毎でもよい。   Next, the cycle time determination process according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The cycle time determination process is periodically executed in parallel with the adsorption heat pump operation process of FIG. The execution period of the cycle time determination process may be, for example, every fixed time, for example, at the start of operation of the adsorption heat pump 10 every day, or every few days to every week, for example.

ステップ１３０において、制御装置２２は、吸着器１４の入り口における第２流体の温度を検出するタイミングが到来したか否か判定し、判定が肯定されるまでステップ１３０を繰り返す。図１３に示すように、吸着器１４の入り口における第２流体の温度は、吸着器１４における吸着・脱離の切替えに伴い、周期的に変化する。本実施形態では、吸着器１４で吸着が行われている場合は、吸着器１４の入り口における第２流体の温度が低温で安定したときが温度検出タイミングとされ、吸着器１４で脱離が行われている場合は、吸着器１４の入り口における第２流体の温度が中温で安定したときが温度検出タイミングとされている。このため、例えば、温度センサ３４によって吸着器１４の入り口における第２流体の温度を複数回検出し、複数回検出した温度の偏差が所定範囲内の場合に温度検出タイミングが到来したと判定することができる。   In step 130, the control device 22 determines whether or not the timing for detecting the temperature of the second fluid at the inlet of the adsorber 14 has arrived, and repeats step 130 until the determination is positive. As shown in FIG. 13, the temperature of the second fluid at the entrance of the adsorber 14 changes periodically with the switching of adsorption / desorption in the adsorber 14. In the present embodiment, when adsorption is performed by the adsorber 14, the temperature detection timing is when the temperature of the second fluid at the entrance of the adsorber 14 is stabilized at a low temperature, and desorption is performed by the adsorber 14. In this case, the temperature detection timing is when the temperature of the second fluid at the inlet of the adsorber 14 is stable at an intermediate temperature. Therefore, for example, the temperature sensor 34 detects the temperature of the second fluid at the entrance of the adsorber 14 a plurality of times, and determines that the temperature detection timing has arrived when the deviation of the temperature detected a plurality of times is within a predetermined range. Can do.

ステップ１３０の判定が肯定されるとステップ１３２へ移行し、ステップ１３２において、制御装置２２は、吸着器１４の入り口の第２流体の温度を温度センサ３４によって検出する。次のステップ１３４において、制御装置２２は、温度センサ３４によって検出された吸着器１４の入り口の第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、次の(３)式に従って吸着器１４の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。
ｌｏｇ１０Ｐ[bar]＝Ａ−Ｂ／(Ｔ[Ｋ]＋Ｃ) …(３)
但し、(３)式におけるＡ,Ｂ,Ｃはアントワン定数であり、Ａ＝4.86886、Ｂ＝1113.928、Ｃ＝-10.409である。 When the determination in step 130 is affirmed, the process proceeds to step 132, and in step 132, the control device 22 detects the temperature of the second fluid at the inlet of the adsorber 14 by the temperature sensor 34. In the next step 134, the control device 22 determines the saturated steam at the inlet of the adsorber 14 according to the following equation (3) from the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the adsorber 14 detected by the temperature sensor 34. The pressure P [bar] is calculated.
log 10 P [bar] = AB / (T [K] + C) (3)
However, A, B, and C in the formula (3) are Antoine constants: A = 4.86886, B = 1113.928, and C = −10.409.

次のステップ１３６において、制御装置２２は、吸着器１４で吸着が行われているか否か判定する。吸着器１４で吸着が行われている場合は、ステップ１３６の判定が肯定されてステップ１３８へ移行し、ステップ１３８において、制御装置２２は、蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度を温度センサ２８によって検出する。次のステップ１４０において、制御装置２２は、温度センサ２８によって検出された蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。   In the next step 136, the control device 22 determines whether or not adsorption is being performed by the adsorber 14. When the adsorption is performed by the adsorber 14, the determination in step 136 is affirmed and the process proceeds to step 138. In step 138, the control device 22 sets the temperature of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12 to the temperature. Detected by sensor 28. In the next step 140, the control device 22 uses the temperature T [K] of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12 detected by the temperature sensor 28, and uses the above equation (3) to enter the inlet of the evaporator 12. The saturated vapor pressure P [bar] at is calculated.

ステップ１４２において、制御装置２２は、吸着器１４の入り口における飽和蒸気圧Ｐと蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、次の(４)式に従って相対圧Φ2を演算する。
相対圧Φ2＝吸着器入り口の飽和蒸気圧Ｐ／蒸発器入り口の飽和蒸気圧Ｐ …(４)
なお、上記で演算される相対圧Φ2は、図９に示すように平衡吸着量が吸着時の平衡吸着量ｑ2に達する時点での相対圧に相当する。 In step 142, the control device 22 calculates a relative pressure Φ2 from the saturated vapor pressure P at the inlet of the adsorber 14 and the saturated vapor pressure P at the inlet of the evaporator 12 according to the following equation (4).
Relative pressure Φ2 = saturated vapor pressure P at the inlet of the adsorber / saturated vapor pressure P at the inlet of the evaporator (4)
The relative pressure Φ2 calculated above corresponds to the relative pressure when the equilibrium adsorption amount reaches the equilibrium adsorption amount q2 at the time of adsorption as shown in FIG.

次のステップ１４４において、制御装置２２は、演算した相対圧Φ2が閾値未満か否か判定する。相対圧Φ2に対する閾値は、図１に示すように、相対圧と吸着速度の関係を示す散布図において、複数の吸着速度群の境界に相当する相対圧が設定されている。相対圧Φ2が閾値未満の場合、吸着速度は比較的速い。   In the next step 144, the control device 22 determines whether or not the calculated relative pressure Φ2 is less than a threshold value. As shown in FIG. 1, the threshold for the relative pressure Φ2 is set to a relative pressure corresponding to a boundary between a plurality of adsorption speed groups in a scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and the adsorption speed. When the relative pressure Φ2 is less than the threshold value, the adsorption speed is relatively fast.

このため、ステップ１４４の判定が肯定された場合はステップ１４６へ移行し、ステップ１４６において、制御装置２２は、吸着期間の長さに時間ｔ1を設定する。時間ｔ1は、図１に示すように、相対圧と吸着速度の関係を示す散布図において、相対圧Φ2に対する閾値を挟んで吸着速度が高速側に位置している吸着速度群を代表する吸着速度に対応する時間が設定されている。   For this reason, when the determination in step 144 is affirmed, the process proceeds to step 146, and in step 146, the control device 22 sets the time t1 to the length of the adsorption period. As shown in FIG. 1, the time t1 is a scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and the adsorption speed, and the adsorption speed representing the adsorption speed group in which the adsorption speed is located on the high speed side with a threshold for the relative pressure Φ2 interposed therebetween. The time corresponding to is set.

一方、相対圧Φ2が閾値以上の場合、吸着速度は比較的遅い。ステップ１４４の判定が否定された場合はステップ１４８へ移行し、ステップ１４８において、制御装置２２は、吸着期間の長さに時間ｔ2を設定する。時間ｔ2は、図１に示すように、相対圧と吸着速度の関係を示す散布図において、相対圧Φ2に対する閾値を挟んで吸着速度が低速側に位置している吸着速度群を代表する吸着速度に対応する時間が設定されている(ｔ2＞ｔ1)。   On the other hand, when the relative pressure Φ2 is equal to or higher than the threshold value, the adsorption speed is relatively slow. When the determination in step 144 is negative, the process proceeds to step 148, and in step 148, the control device 22 sets time t2 to the length of the adsorption period. As shown in FIG. 1, the time t2 is a scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and the adsorption speed. In the scatter diagram, the adsorption speed representing the adsorption speed group in which the adsorption speed is located on the low speed side across the threshold for the relative pressure Φ2. The time corresponding to is set (t2> t1).

上記のように、相対圧Φ2が閾値未満か否かに応じて吸着期間の長さ(サイクル時間)を時間ｔ1又は時間ｔ2に切り替えることで、吸着速度に応じて吸着期間の長さを最適化することができ、環境温度等の変化に伴う相対圧の変化に拘わらず、吸着式ヒートポンプ１０の出力及び効率が低下することを抑制することができる。   As described above, the length of the adsorption period (cycle time) is switched to time t1 or time t2 depending on whether or not the relative pressure Φ2 is less than the threshold value, thereby optimizing the length of the adsorption period according to the adsorption speed. It is possible to suppress a decrease in the output and efficiency of the adsorption heat pump 10 regardless of a change in relative pressure accompanying a change in environmental temperature or the like.

また、吸着器１４で脱離が行われている場合は、ステップ１３６の判定が否定されてステップ１５０へ移行し、ステップ１５０において、制御装置２２は、凝縮器１６の入り口における第２流体の温度を温度センサ４０によって検出する。次のステップ１５２において、制御装置２２は、温度センサ４０によって検出された凝縮器１６の入り口における第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。   If desorption is performed in the adsorber 14, the determination in step 136 is negative and the process proceeds to step 150. In step 150, the control device 22 determines the temperature of the second fluid at the inlet of the condenser 16. Is detected by the temperature sensor 40. In the next step 152, the control device 22 determines the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the condenser 16 detected by the temperature sensor 40 from the temperature T [K] at the inlet of the condenser 16 using the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] is calculated.

ステップ１５４において、制御装置２２は、吸着器１４の入り口における飽和蒸気圧Ｐと凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、次の(５)式に従って相対圧Φ1を演算する。
相対圧Φ1＝吸着器入り口の飽和蒸気圧Ｐ／凝縮器入り口の飽和蒸気圧Ｐ …(５)
なお、上記で演算される相対圧Φ1は、図９に示すように平衡吸着量が脱離時の平衡吸着量ｑ1に達する時点での相対圧に相当する。 In step 154, the control device 22 calculates a relative pressure Φ1 according to the following equation (5) from the saturated vapor pressure P at the inlet of the adsorber 14 and the saturated vapor pressure P at the inlet of the condenser 16.
Relative pressure Φ1 = saturated vapor pressure P at the inlet of the adsorber / saturated vapor pressure P at the inlet of the condenser (5)
The relative pressure Φ1 calculated above corresponds to the relative pressure when the equilibrium adsorption amount reaches the equilibrium adsorption amount q1 at the time of desorption as shown in FIG.

次のステップ１５６において、制御装置２２は、演算した相対圧Φ1が閾値未満か否か判定する。相対圧Φ1に対する閾値は、図２に示すように、相対圧と脱離速度の関係を示す散布図において、複数の脱離速度群の境界に相当する相対圧が設定されている。相対圧Φ1が閾値未満の場合、脱離速度は比較的速い。   In the next step 156, the control device 22 determines whether or not the calculated relative pressure Φ1 is less than a threshold value. As shown in FIG. 2, the threshold for the relative pressure Φ1 is set to a relative pressure corresponding to a boundary between a plurality of desorption speed groups in a scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and the desorption speed. When the relative pressure Φ1 is less than the threshold value, the desorption rate is relatively fast.

このため、ステップ１５６の判定が肯定された場合はステップ１５８へ移行し、ステップ１５８において、制御装置２２は、脱離期間の長さに時間ｔ3を設定する。時間ｔ3は、図２に示すように、相対圧と脱離速度の関係を示す散布図において、相対圧Φ1に対する閾値を挟んで脱離速度が高速側に位置している脱離速度群を代表する脱離速度に対応する時間が設定されている。   Therefore, if the determination in step 156 is affirmed, the process proceeds to step 158, and in step 158, the control device 22 sets the time t3 to the length of the desorption period. As shown in FIG. 2, time t3 represents a group of desorption speeds in which the desorption speed is located on the high speed side with a threshold for relative pressure Φ1 in the scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and desorption speed. The time corresponding to the desorption speed to be set is set.

一方、相対圧Φ1が閾値以上の場合、脱離速度は比較的遅い。ステップ１５６の判定が否定された場合はステップ１６０へ移行し、ステップ１６０において、制御装置２２は、脱離期間の長さに時間ｔ4を設定する。時間ｔ4は、図２に示すように、相対圧と脱離速度の関係を示す散布図において、相対圧Φ1に対する閾値を挟んで脱離速度が低速側に位置している脱離速度群を代表する脱離速度に対応する時間が設定されている(ｔ4＞ｔ3)。   On the other hand, when the relative pressure Φ1 is greater than or equal to the threshold value, the desorption rate is relatively slow. If the determination in step 156 is negative, the process proceeds to step 160. In step 160, the control device 22 sets time t4 as the length of the desorption period. As shown in FIG. 2, the time t4 represents a desorption rate group in which the desorption rate is located on the low speed side across the threshold for the relative pressure Φ1 in the scatter diagram showing the relationship between the relative pressure and the desorption rate. A time corresponding to the desorption rate is set (t4> t3).

上記のように、相対圧Φ1が閾値未満か否かに応じて脱離期間の長さ(サイクル時間)を時間ｔ3又は時間ｔ4に切り替えることで、脱離速度に応じて脱離期間の長さを最適化することができ、環境温度等の変化に伴う相対圧の変化に拘わらず、吸着式ヒートポンプ１０の出力及び効率が低下することを抑制することができる。   As described above, the length of the desorption period is switched according to the desorption speed by switching the length (cycle time) of the desorption period to time t3 or time t4 depending on whether or not the relative pressure Φ1 is less than the threshold value. And the output and efficiency of the adsorption heat pump 10 can be prevented from decreasing regardless of changes in the relative pressure accompanying changes in the environmental temperature or the like.

ステップ１４６又はステップ１４８で吸着期間の長さを設定するか、ステップ１５８又はステップ１６０で脱離期間の長さを設定すると、ステップ１６２へ移行し、ステップ１６２において、制御装置２２は、相対圧Φを演算して吸着又は脱離期間の長さを設定することを吸着と脱離の両方について行ったか否か判定する。ステップ１６２の判定が否定された場合はステップ１３０に戻り、先に吸着について処理を行った場合は脱離について処理を行い、先に脱離について処理を行った場合は吸着について処理を行う。そして、ステップ１６２の判定が肯定されると、サイクル時間決定処理を終了する。   When the length of the adsorption period is set in step 146 or step 148 or the length of the desorption period is set in step 158 or step 160, the process proceeds to step 162. In step 162, the control device 22 determines the relative pressure Φ. Is determined for both the adsorption and desorption to set the length of the adsorption or desorption period. If the determination in step 162 is negative, the process returns to step 130. If the process for adsorption is performed first, the process for desorption is performed. If the process for desorption is performed first, the process for adsorption is performed. When the determination at step 162 is affirmed, the cycle time determination process is terminated.

上記のサイクル時間決定処理で決定された吸着期間及び脱離期間の長さは、先に説明した吸着式ヒートポンプ運転処理における吸着期間又は脱離期間の終了判定(ステップ１０６,１１６の判定)に用いられ、吸着期間及び脱離期間の長さが上記のサイクル時間決定処理で決定された長さに一致されることになる。   The lengths of the adsorption period and desorption period determined in the above cycle time determination process are used for the determination of the end of the adsorption period or desorption period in the adsorption heat pump operation process described above (determination of steps 106 and 116). Thus, the lengths of the adsorption period and the desorption period coincide with the lengths determined in the cycle time determination process.

〔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。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

図１０には本第２実施形態に係る吸着式ヒートポンプ８０が示されている。本第２実施形態に係る吸着式ヒートポンプ８０は、第１実施形態で説明した吸着式ヒートポンプ１０と比較して、吸着器１４が２個(第１吸着器１４Ａ及び第２吸着器１４Ｂ)が設けられている点で相違している。   FIG. 10 shows an adsorption heat pump 80 according to the second embodiment. The adsorption heat pump 80 according to the second embodiment is provided with two adsorbers 14 (first adsorber 14A and second adsorber 14B) as compared with the adsorption heat pump 10 described in the first embodiment. Is different.

蒸発器１２には配管２４Ａ,２４Ｂの一端が各々接続されており、配管２４Ａの他端は第１吸着器１４Ａに接続され、配管２４Ｂの他端は第２吸着器１４Ｂに接続されている。従って、配管２４Ａを介して蒸発器１２と第１吸着器１４Ａの吸着室６２は連通されており、配管２４Ｂを介して蒸発器１２と第２吸着器１４Ｂの吸着室６２は連通されている。配管２４Ａの途中にはバルブ２６Ａが設けられており、配管２４Ｂの途中にはバルブ２６Ｂが設けられている。バルブ２６Ａ,２６Ｂは制御装置２２に接続されており、バルブ２６Ａ,２６Ｂは制御装置２２によって開閉が制御される。   One end of each of the pipes 24A and 24B is connected to the evaporator 12, the other end of the pipe 24A is connected to the first adsorber 14A, and the other end of the pipe 24B is connected to the second adsorber 14B. Therefore, the evaporator 12 and the adsorption chamber 62 of the first adsorber 14A are communicated with each other via the pipe 24A, and the evaporator 12 and the adsorption chamber 62 of the second adsorber 14B are communicated with each other via the pipe 24B. A valve 26A is provided in the middle of the pipe 24A, and a valve 26B is provided in the middle of the pipe 24B. The valves 26A and 26B are connected to the control device 22, and the valves 26A and 26B are controlled to be opened and closed by the control device 22.

また、凝縮器１６には配管３０Ａ,３０Ｂの一端が各々接続されており、配管３０Ａの他端は第１吸着器１４Ａに接続され、配管３０Ｂの他端は第２吸着器１４Ｂに接続されている。従って、配管３０Ａを介して凝縮器１６と第１吸着器１４Ａの吸着室６２は連通されており、配管３０Ｂを介して凝縮器１６と第２吸着器１４Ｂの吸着室６２は連通されている。配管３０Ａの途中にはバルブ３２Ａが設けられており、配管３０Ｂの途中にはバルブ３２Ｂが設けられている。バルブ３２Ａ,３２Ｂは制御装置２２に接続されており、バルブ３２Ａ,３２Ｂは制御装置２２によって開閉が制御される。   Also, one end of each of the pipes 30A and 30B is connected to the condenser 16, the other end of the pipe 30A is connected to the first adsorber 14A, and the other end of the pipe 30B is connected to the second adsorber 14B. Yes. Therefore, the condenser 16 and the adsorption chamber 62 of the first adsorber 14A are communicated with each other via the pipe 30A, and the condenser 16 and the adsorption chamber 62 of the second adsorber 14B are communicated with each other via the pipe 30B. A valve 32A is provided in the middle of the pipe 30A, and a valve 32B is provided in the middle of the pipe 30B. The valves 32A and 32B are connected to the control device 22, and the valves 32A and 32B are controlled to be opened and closed by the control device 22.

また、第１吸着器１４Ａの流路６６には配管４２Ａの一端と配管４４Ａの一端が各々接続されており、第２吸着器１４Ｂの流路６６には配管４２Ｂの一端と配管４４Ｂの一端が各々接続されている。配管４４Ａの途中のうち第１吸着器１４Ａへの第２流体の入り口に相当する部位には、配管４４Ａを流通する第２流体の温度を検出する温度センサ３４Ａが設けられている。また、配管４４Ｂの途中のうち第２吸着器１４Ｂへの第２流体の入り口に相当する部位には、配管４４Ｂを流通する第２流体の温度を検出する温度センサ３４Ｂが設けられている。温度センサ３４Ａ,３４Ｂは制御装置２２に接続されており、温度センサ３４Ａ,３４Ｂによる温度の検出結果は制御装置２２に出力される。   One end of the pipe 42A and one end of the pipe 44A are connected to the flow path 66 of the first adsorber 14A, and one end of the pipe 42B and one end of the pipe 44B are connected to the flow path 66 of the second adsorber 14B. Each is connected. A temperature sensor 34A for detecting the temperature of the second fluid flowing through the pipe 44A is provided in a portion of the pipe 44A corresponding to the inlet of the second fluid to the first adsorber 14A. Further, a temperature sensor 34B for detecting the temperature of the second fluid flowing through the pipe 44B is provided at a portion corresponding to the entrance of the second fluid to the second adsorber 14B in the middle of the pipe 44B. The temperature sensors 34 </ b> A and 34 </ b> B are connected to the control device 22, and the temperature detection results by the temperature sensors 34 </ b> A and 34 </ b> B are output to the control device 22.

配管４２Ａ,４２Ｂの他端はバルブ８２に接続されており、バルブ８２には配管５６,４８の一端も接続されている。バルブ８２は、配管４２Ａを配管５６と連通させ、配管４２Ｂを配管４８と連通させる第１の状態と、配管４２Ａを配管４８と連通させ、配管４２Ｂを配管５６と連通させる第２の状態と、に切り替わる。バルブ８２は制御装置２２に接続されており、制御装置２２によってバルブ８２の切り替えが制御される。   The other ends of the pipes 42A and 42B are connected to the valve 82, and one ends of the pipes 56 and 48 are also connected to the valve 82. The valve 82 communicates the piping 42A with the piping 56, the first state where the piping 42B communicates with the piping 48, the second state where the piping 42A communicates with the piping 48, and the piping 42B communicates with the piping 56, Switch to The valve 82 is connected to the control device 22, and switching of the valve 82 is controlled by the control device 22.

また、配管４４Ａ,４４Ｂの他端はバルブ８４に接続されており、バルブ８４には配管５０,４８の一端も接続されている。バルブ８４は、配管４４Ａを配管５０と連通させ、配管４４Ｂを配管４８と連通させる第１の状態と、配管４４Ａを配管４８と連通させ、配管４４Ｂを配管５０と連通させる第２の状態と、に切り替わる。バルブ８４は制御装置２２に接続されており、制御装置２２によってバルブ８４の切り替えが制御される。   The other ends of the pipes 44A and 44B are connected to the valve 84, and one ends of the pipes 50 and 48 are also connected to the valve 84. The valve 84 communicates the piping 44A with the piping 50, the first state where the piping 44B communicates with the piping 48, the second state where the piping 44A communicates with the piping 48, and the piping 44B communicates with the piping 50, Switch to The valve 84 is connected to the control device 22, and switching of the valve 84 is controlled by the control device 22.

次に本第２実施形態の作用として、まず図１１を参照し、制御装置２２によって行われる吸着式ヒートポンプ運転処理を説明する。   Next, as an operation of the second embodiment, first, an adsorption heat pump operation process performed by the control device 22 will be described with reference to FIG.

ステップ２００において、制御装置２２は、蒸発器１２と第１吸着器１４Ａの間のバルブ２６Ａを開放させる。また、ステップ２０２において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａと凝縮器１６の間のバルブ３２Ａを閉止させる。また、ステップ２０４において、制御装置２２は、蒸発器１２と第２吸着器１４Ｂの間のバルブ２６Ｂを閉止させる。また、ステップ２０６において、制御装置２２は、第２吸着器１４Ｂと凝縮器１６の間のバルブ３２Ｂを開放させる。更に、ステップ２０８において、制御装置２２は、バルブ８２,８４を、第１吸着器１４Ａの流路６６と冷熱源２０を連通させ、第２吸着器１４Ｂの流路６６と冷熱源２０から切り離す状態(第１の状態)に切替える。   In step 200, the control device 22 opens the valve 26A between the evaporator 12 and the first adsorber 14A. In step 202, the control device 22 closes the valve 32A between the first adsorber 14A and the condenser 16. In step 204, the control device 22 closes the valve 26B between the evaporator 12 and the second adsorber 14B. In step 206, the control device 22 opens the valve 32B between the second adsorber 14B and the condenser 16. Further, in step 208, the control device 22 causes the valves 82 and 84 to communicate with the flow path 66 of the first adsorber 14A and the cold heat source 20 and to disconnect from the flow path 66 and the cold heat source 20 of the second adsorber 14B. Switch to (first state).

これにより、蒸発器１２では、内部が真空状態に減圧された状態でアンモニア液が配管２１の外面に降り注がれることで、アンモニア液が気化されてアンモニア蒸気が生成される。蒸発器１２の配管２１内を流通している熱交換用流体はアンモニア蒸気の気化熱によって冷却され、冷熱機器７０に冷熱が供給される。また、蒸発器１２で生成されたアンモニア蒸気は配管２４Ａを介して第１吸着器１４Ａの吸着室６２に供給され、第１吸着器１４Ａの流路６６にはバルブ８２,８４を介して冷熱源２０から低温に冷却された第２流体が供給される。これにより、第１吸着器１４Ａの吸着室６２に供給されたアンモニア蒸気は吸着室６２内の吸着材層６４に吸着される。   Thus, in the evaporator 12, the ammonia liquid is poured onto the outer surface of the pipe 21 in a state where the inside is reduced to a vacuum state, whereby the ammonia liquid is vaporized and ammonia vapor is generated. The heat exchange fluid flowing in the pipe 21 of the evaporator 12 is cooled by the heat of vaporization of ammonia vapor, and cold heat is supplied to the cold heat apparatus 70. Further, the ammonia vapor generated by the evaporator 12 is supplied to the adsorption chamber 62 of the first adsorber 14A via the pipe 24A, and a cold heat source is supplied to the flow path 66 of the first adsorber 14A via the valves 82 and 84. A second fluid cooled to a low temperature from 20 is supplied. Thereby, the ammonia vapor supplied to the adsorption chamber 62 of the first adsorber 14 </ b> A is adsorbed by the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62.

また、第２吸着器１４Ｂの流路６６にはバルブ８２,８４を介して中温の第２流体が供給され、第２吸着器１４Ｂの吸着室６２内の吸着材層６４が加熱されることで、加熱された吸着材層６４からアンモニアが脱離し、アンモニア蒸気が生成される。また、第２吸着器１４Ｂで生成されたアンモニア蒸気は配管３０を介して凝縮器１６に供給され、凝縮器１６内の配管３６には冷熱源２０から低温に冷却された第２流体が供給される。従って、凝縮器１６に供給されたアンモニア蒸気は、配管３６の外側で冷却されて凝縮されることでアンモニア液へ相変化され、配管３８を介して蒸発器１２へ還流する。   The second fluid having a medium temperature is supplied to the flow path 66 of the second adsorber 14B via the valves 82 and 84, and the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62 of the second adsorber 14B is heated. Then, ammonia is desorbed from the heated adsorbent layer 64, and ammonia vapor is generated. Further, the ammonia vapor generated in the second adsorber 14B is supplied to the condenser 16 via the pipe 30, and the second fluid cooled to a low temperature from the cold heat source 20 is supplied to the pipe 36 in the condenser 16. The Accordingly, the ammonia vapor supplied to the condenser 16 is cooled and condensed outside the pipe 36, thereby changing the phase to ammonia liquid and returning to the evaporator 12 via the pipe 38.

次のステップ２１０において、制御装置２２は、設定されたサイクル時間が経過したか否か判定する。ステップ２１０の判定が否定された場合はステップ２１２へ移行し、ステップ２１２において、制御装置２２は、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示されたか否か判定する。ステップ２１２の判定も肯定された場合はステップ２１０に戻り、ステップ２１０又はステップ２１２の判定が肯定される迄、ステップ２１０,２１２を繰り返す。   In the next step 210, the control device 22 determines whether or not the set cycle time has elapsed. When the determination in step 210 is negative, the process proceeds to step 212. In step 212, the control device 22 determines whether or not the operation end of the adsorption heat pump 10 is instructed. If the determination in step 212 is also affirmed, the process returns to step 210, and steps 210 and 212 are repeated until the determination in step 210 or step 212 is affirmed.

設定されたサイクル時間が経過すると、ステップ２１０の判定が肯定されてステップ２１４へ移行し、ステップ２１４において、制御装置２２は、蒸発器１２と第２吸着器１４Ｂの間のバルブ２６Ｂを開放させる。また、ステップ２１６において、制御装置２２は、第２吸着器１４Ｂと凝縮器１６の間のバルブ３２Ｂを閉止させる。また、ステップ２１８において、制御装置２２は、蒸発器１２と第１吸着器１４Ａの間のバルブ２６Ａを閉止させる。また、ステップ２２０において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａと凝縮器１６の間のバルブ３２Ａを開放させる。更に、ステップ２２２において、制御装置２２は、バルブ８２,８４を、第２吸着器１４Ｂの流路６６と冷熱源２０を連通させ、第１吸着器１４Ａの流路６６を冷熱源２０から切り離す状態(第２の状態)に切替える。   When the set cycle time elapses, the determination in step 210 is affirmed and the routine proceeds to step 214. In step 214, the control device 22 opens the valve 26B between the evaporator 12 and the second adsorber 14B. In step 216, the control device 22 closes the valve 32B between the second adsorber 14B and the condenser 16. In step 218, the controller 22 closes the valve 26A between the evaporator 12 and the first adsorber 14A. In step 220, the control device 22 opens the valve 32A between the first adsorber 14A and the condenser 16. Further, in step 222, the control device 22 causes the valves 82 and 84 to communicate with the flow channel 66 of the second adsorber 14B and the cold heat source 20, and to disconnect the flow channel 66 of the first adsorber 14A from the cold heat source 20. Switch to (second state).

これにより、第２吸着器１４Ｂの吸着室６２に供給されたアンモニア蒸気が吸着室６２内の吸着材層６４に吸着される一方、第１吸着器１４Ａの吸着室６２内の吸着材層６４からアンモニアが脱離することになる。   Thereby, the ammonia vapor supplied to the adsorption chamber 62 of the second adsorber 14B is adsorbed to the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62, while from the adsorbent layer 64 in the adsorption chamber 62 of the first adsorber 14A. Ammonia will be eliminated.

次のステップ２２４において、制御装置２２は、設定されたサイクル時間が経過したか否か判定する。ステップ２２４の判定が否定された場合はステップ２２６へ移行し、ステップ２２６において、制御装置２２は、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示されたか否か判定する。ステップ２２６の判定も肯定された場合はステップ２２４に戻り、ステップ２２４又はステップ２２６の判定が肯定される迄、ステップ２２４,２２６を繰り返す。   In the next step 224, the control device 22 determines whether or not the set cycle time has elapsed. If the determination in step 224 is negative, the process proceeds to step 226. In step 226, the control device 22 determines whether or not the operation end of the adsorption heat pump 10 has been instructed. If the determination in step 226 is also affirmed, the process returns to step 224, and steps 224 and 226 are repeated until the determination in step 224 or step 226 is affirmed.

設定されたサイクル時間が経過すると、ステップ２２４の判定が肯定されてステップ２００に戻る。また、吸着式ヒートポンプ１０の運転終了が指示された場合には、ステップ２１２又はステップ２２６の判定が肯定されることで、吸着式ヒートポンプ運転処理を終了する。   When the set cycle time has elapsed, the determination in step 224 is affirmed and the process returns to step 200. When the operation end of the adsorption heat pump 10 is instructed, the determination of step 212 or step 226 is affirmed, and the adsorption heat pump operation process is ended.

続いて図１２を参照し、本第２実施形態に係るサイクル時間決定処理を説明する。ステップ２３０において、制御装置２２は、吸着器１４Ａ,１４Ｂの入り口における第２流体の温度を検出するタイミングが到来したか否か判定し、判定が肯定されるまでステップ１３０を繰り返す。第１吸着器１４Ａ及び第２吸着器１４Ｂの入り口における第２流体の温度は、吸着器１４Ａ,１４Ｂにおける吸着・脱離の切替えに伴い、図１３に示すように周期的に変化する。ステップ２３０の判定は、例えば、第１実施形態と同様に、温度センサ３４によって吸着器１４Ａ,１４Ｂの入り口における第２流体の温度を複数回検出し、複数回検出した温度の偏差が所定範囲内の場合に温度検出タイミングが到来したと判定することができる。   Next, the cycle time determination process according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In step 230, the control device 22 determines whether or not the timing for detecting the temperature of the second fluid at the inlets of the adsorbers 14A and 14B has arrived, and repeats step 130 until the determination is positive. The temperature of the second fluid at the inlets of the first adsorber 14A and the second adsorber 14B changes periodically as shown in FIG. 13 as the adsorption / desorption is switched in the adsorbers 14A and 14B. In step 230, for example, as in the first embodiment, the temperature sensor 34 detects the temperature of the second fluid at the inlets of the adsorbers 14A and 14B a plurality of times, and the temperature deviation detected a plurality of times is within a predetermined range. In this case, it can be determined that the temperature detection timing has arrived.

ステップ２３０の判定が肯定されるとステップ２３２へ移行し、ステップ２３２において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａの入り口の第２流体の温度を温度センサ３４Ａによって検出する。次のステップ２３４において、制御装置２２は、温度センサ３４Ａによって検出された第１吸着器１４Ａの入り口の第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式に従って第１吸着器１４Ａの入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。また、ステップ２３６において、制御装置２２は、第２吸着器１４Ｂの入り口の第２流体の温度を温度センサ３４Ｂによって検出する。次のステップ２３８において、制御装置２２は、温度センサ３４Ｂによって検出された第２吸着器１４Ｂの入り口の第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式に従って第２吸着器１４Ｂの入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。   When the determination in step 230 is affirmed, the process proceeds to step 232. In step 232, the control device 22 detects the temperature of the second fluid at the entrance of the first adsorber 14A by the temperature sensor 34A. In the next step 234, the control device 22 determines the first adsorber 14A from the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the first adsorber 14A detected by the temperature sensor 34A according to the previous equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] at the inlet is calculated. In step 236, the control device 22 detects the temperature of the second fluid at the entrance of the second adsorber 14B by the temperature sensor 34B. In the next step 238, the control device 22 determines the second adsorber 14B from the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the second adsorber 14B detected by the temperature sensor 34B according to the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] at the inlet is calculated.

次のステップ２４０において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａで吸着が行われているか否か判定する。第１吸着器１４Ａで吸着が行われている場合は、ステップ２４０の判定が肯定されてステップ２４２へ移行し、ステップ２４２において、制御装置２２は、蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度を温度センサ２８によって検出する。次のステップ２４４において、制御装置２２は、温度センサ２８によって検出された蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。そしてステップ２４６において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａの入り口における飽和蒸気圧Ｐと蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、先の(４)式に従って第１吸着器１４Ａについて相対圧Φ2を演算する。   In the next step 240, the control device 22 determines whether or not the first adsorber 14A is adsorbing. When the adsorption is performed in the first adsorber 14A, the determination in step 240 is affirmed and the process proceeds to step 242. In step 242, the controller 22 determines the temperature of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12. Is detected by the temperature sensor 28. In the next step 244, the control device 22 uses the temperature T [K] of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12 detected by the temperature sensor 28 to calculate the inlet of the evaporator 12 using the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] at is calculated. In step 246, the control device 22 calculates the relative pressure for the first adsorber 14A from the saturated vapor pressure P at the inlet of the first adsorber 14A and the saturated vapor pressure P at the inlet of the evaporator 12 according to the above equation (4). Calculate Φ2.

次のステップ２４８において、制御装置２２は、凝縮器１６の入り口における第２流体の温度を温度センサ４０によって検出する。次のステップ２５０において、制御装置２２は、温度センサ４０によって検出された凝縮器１６の入り口における第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。そしてステップ２５２において、制御装置２２は、第２吸着器１４Ｂの入り口における飽和蒸気圧Ｐと凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、先の(５)式に従って第２吸着器１４Ｂについて相対圧Φ1を演算する。   In the next step 248, the controller 22 detects the temperature of the second fluid at the inlet of the condenser 16 by the temperature sensor 40. In the next step 250, the control device 22 determines the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the condenser 16 detected by the temperature sensor 40 from the temperature of the second fluid at the inlet of the condenser 16 using the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] is calculated. In step 252, the control device 22 calculates the relative pressure for the second adsorber 14 </ b> B from the saturated vapor pressure P at the inlet of the second adsorber 14 </ b> B and the saturated vapor pressure P at the inlet of the condenser 16 according to the above equation (5). Calculate Φ1.

一方、第１吸着器１４Ａで脱離が行われている場合は、ステップ２４０の判定が否定されてステップ２５４へ移行し、ステップ２５４において、制御装置２２は、凝縮器１６の入り口における第２流体の温度を温度センサ４０によって検出する。次のステップ２５６において、制御装置２２は、温度センサ４０によって検出された凝縮器１６の入り口における第２流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。そしてステップ２５８において、制御装置２２は、第１吸着器１４Ａの入り口における飽和蒸気圧Ｐと凝縮器１６の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、先の(５)式に従って第１吸着器１４Ａについて相対圧Φ1を演算する。   On the other hand, when desorption is performed in the first adsorber 14A, the determination in step 240 is denied and the process proceeds to step 254. In step 254, the control device 22 causes the second fluid at the inlet of the condenser 16 to be deviated. Is detected by the temperature sensor 40. In the next step 256, the control device 22 uses the temperature T [K] of the second fluid at the inlet of the condenser 16 detected by the temperature sensor 40 to determine the temperature at the inlet of the condenser 16 using the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] is calculated. In step 258, the control device 22 calculates the relative pressure for the first adsorber 14A from the saturated vapor pressure P at the inlet of the first adsorber 14A and the saturated vapor pressure P at the inlet of the condenser 16 according to the above equation (5). Calculate Φ1.

また、次のステップ２６０において、制御装置２２は、蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度を温度センサ２８によって検出する。次のステップ２６２において、制御装置２２は、温度センサ２８によって検出された蒸発器１２の入り口における熱交換用流体の温度Ｔ[Ｋ]から、先の(３)式を用いて蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐ[bar]を演算する。そしてステップ２６４において、制御装置２２は、第２吸着器１４Ｂの入り口における飽和蒸気圧Ｐと蒸発器１２の入り口における飽和蒸気圧Ｐから、先の(４)式に従って第２吸着器１４Ｂについて相対圧Φ2を演算する。   In the next step 260, the control device 22 detects the temperature of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12 by the temperature sensor 28. In the next step 262, the control device 22 uses the temperature T [K] of the heat exchange fluid at the inlet of the evaporator 12 detected by the temperature sensor 28 to calculate the inlet of the evaporator 12 using the above equation (3). The saturated vapor pressure P [bar] at is calculated. In step 264, the control device 22 calculates the relative pressure for the second adsorber 14B from the saturated vapor pressure P at the inlet of the second adsorber 14B and the saturated vapor pressure P at the inlet of the evaporator 12 according to the above equation (4). Calculate Φ2.

次のステップ２６６において、制御装置２２は、演算した相対圧Φ1が閾値未満で、かつ演算した相対圧Φ2が閾値未満か否か判定する。ステップ２６６の判定が肯定された場合はステップ２７０へ移行し、ステップ２７０において、制御装置２２は、サイクル時間に時間ｔ1を設定する。ここで、相対圧Φ1が閾値未満の場合に対応するサイクル時間は図２よりｔ3であり、相対圧Φ2が閾値未満の場合に対応するサイクル時間は図１よりｔ1である。ｔ1＞ｔ3であるので、ステップ２７０でサイクル時間に時間ｔ1を設定することは、相対圧Φ1,Φ2に対応するサイクル時間ｔ1,ｔ3のうち長い方の時間を用いることに相当する。   In the next step 266, the control device 22 determines whether or not the calculated relative pressure Φ1 is less than the threshold and the calculated relative pressure Φ2 is less than the threshold. When the determination in step 266 is affirmed, the process proceeds to step 270, and in step 270, the control device 22 sets time t1 as the cycle time. Here, the cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ1 is less than the threshold is t3 from FIG. 2, and the cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ2 is less than the threshold is t1 from FIG. Since t1> t3, setting the time t1 to the cycle time in step 270 corresponds to using the longer one of the cycle times t1, t3 corresponding to the relative pressures Φ1, Φ2.

また、ステップ２６６の判定が否定された場合はステップ２６８へ移行し、次のステップ２６６において、制御装置２２は、相対圧Φ1が閾値未満で、かつ相対圧Φ2が閾値以上か否か判定する。ステップ２６８の判定が肯定された場合はステップ２７２へ移行し、ステップ２７２において、制御装置２２は、サイクル時間に時間ｔ2を設定する。ここで、相対圧Φ1が閾値未満の場合に対応するサイクル時間は図２よりｔ3であり、相対圧Φ2が閾値以上の場合に対応するサイクル時間は図１よりｔ2である。ｔ2＞ｔ1であるので、ステップ２７２でサイクル時間に時間ｔ2を設定することも、相対圧Φ1,Φ2に対応するサイクル時間ｔ1,ｔ2のうち長い方の時間を用いることに相当する。   If the determination in step 266 is negative, the process proceeds to step 268, and in the next step 266, the control device 22 determines whether the relative pressure Φ1 is less than the threshold and the relative pressure Φ2 is greater than or equal to the threshold. If the determination in step 268 is affirmed, the process proceeds to step 272. In step 272, the control device 22 sets time t2 as the cycle time. Here, the cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ1 is less than the threshold is t3 from FIG. 2, and the cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ2 is greater than or equal to the threshold is t2 from FIG. Since t2> t1, setting the time t2 to the cycle time in step 272 corresponds to using the longer one of the cycle times t1, t2 corresponding to the relative pressures Φ1, Φ2.

なお、ｔ2≒ｔ4の場合、ステップ２７２でサイクル時間に時間ｔ4を設定するようにしてもよい。   If t2≈t4, the time t4 may be set as the cycle time in step 272.

ステップ２６８の判定が否定された場合はステップ２７４へ移行し、ステップ２７４において、制御装置２２は、サイクル時間に時間ｔ4を設定する。ここで、ステップ２６８の判定が否定される場合は、相対圧Φ1が閾値以上でかつ相対圧Φ2が閾値以上の場合か、相対圧Φ1が閾値以上でかつ相対圧Φ2が閾値未満の場合である。   If the determination in step 268 is negative, the process proceeds to step 274. In step 274, the control device 22 sets time t4 as the cycle time. Here, when the determination in step 268 is negative, the relative pressure Φ1 is equal to or greater than the threshold and the relative pressure Φ2 is equal to or greater than the threshold, or the relative pressure Φ1 is equal to or greater than the threshold and the relative pressure Φ2 is less than the threshold. .

相対圧Φ1が閾値以上の場合に対応するサイクル時間は図２よりｔ4であり、相対圧Φ2が閾値以上の場合に対応するサイクル時間は図１よりｔ2であり、相対圧Φ2が閾値未満の場合に対応するサイクル時間は図１よりｔ1である。ｔ4≒ｔ2＞ｔ1であるので、ステップ２７２でサイクル時間に時間ｔ4を設定することも、相対圧Φ1,Φ2に対応するサイクル時間ｔ1,ｔ2のうち長い方の時間を用いることに相当する。 The cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ1 is greater than or equal to the threshold is t4 from FIG. 2, the cycle time corresponding to the case where the relative pressure Φ2 is greater than or equal to the threshold is t2 from FIG. 1, and the relative pressure Φ2 is less than the threshold. The cycle time corresponding to is t1 from FIG. Since t4≈t2> t1, setting the time t4 to the cycle time in step 272 corresponds to using the longer one of the cycle times t1, t2 corresponding to the relative pressures Φ1, Φ2.

上記のように、相対圧Φ1と閾値との大小関係及び相対圧Φ2と閾値との大小関係に応じて、サイクル時間を時間ｔ1又は時間ｔ2又は時間ｔ4に切り替えることで、吸着速度や脱離速度に応じてサイクル期間の長さを最適化することができ、環境温度等の変化に伴う相対圧の変化に拘わらず、吸着式ヒートポンプ１０の出力及び効率が低下することを抑制することができる。   As described above, by changing the cycle time to time t1, time t2 or time t4 according to the magnitude relationship between the relative pressure Φ1 and the threshold value and the magnitude relationship between the relative pressure Φ2 and the threshold value, the adsorption rate and the desorption rate. Accordingly, the length of the cycle period can be optimized, and it is possible to suppress a decrease in the output and efficiency of the adsorption heat pump 10 regardless of a change in relative pressure accompanying a change in environmental temperature or the like.

なお、上記では、図１に示すように、吸着速度が相対圧の変化に応じておおよそ３つの速度群に分類されるのに対し、単一の閾値によってサイクル時間(吸着時間)をｔ1又はｔ2に切り替えていたが、これに限定されるものではない。例えば、３つの速度群に対応して一対の閾値を用い、相対圧Φ2を一対の閾値と各々比較することで、３つの速度群の何れに対応しているかを判定し、サイクル時間(吸着時間)を各速度群に対応する３つの値の中で切り替えるようにしてもよい。   In the above, as shown in FIG. 1, the adsorption speed is classified into approximately three speed groups according to the change in relative pressure, whereas the cycle time (adsorption time) is t1 or t2 according to a single threshold value. However, the present invention is not limited to this. For example, by using a pair of threshold values corresponding to three speed groups and comparing each of the relative pressures Φ2 with a pair of threshold values, it is determined which of the three speed groups corresponds to the cycle time (adsorption time) ) May be switched among three values corresponding to each speed group.

また、上記では相対圧の変化に対してサイクル時間(吸着時間及び脱離時間)を段階的に変化させる例を説明したが、これに限定されるものではなく、相対圧の変化に対してサイクル時間(吸着時間又は脱離時間)を連続的に変化させるようにしてもよい。   In the above description, the example in which the cycle time (adsorption time and desorption time) is changed stepwise with respect to the change in the relative pressure has been described. The time (adsorption time or desorption time) may be continuously changed.

更に、上記では相対圧Φ1,Φ2を各々算出してサイクル時間(吸着時間及び脱離時間)を切り替える例を説明したが、これに限定されるものではなく、相対圧Φ1,Φ2の何れか一方のみを算出してサイクル時間(吸着時間及び脱離時間の何れか一方)を切り替える態様も権利範囲に含むものである。   Furthermore, in the above description, the relative pressures Φ1 and Φ2 are calculated and the cycle time (adsorption time and desorption time) is switched. However, the present invention is not limited to this, and either the relative pressure Φ1 or Φ2 is selected. A mode in which only the cycle time is calculated to switch the cycle time (either the adsorption time or the desorption time) is also included in the scope of the right.

また、第１実施形態では吸着器１４を１個設け、第２実施形態では吸着器１４を２個設けた態様を説明したが、本発明は、吸着器を３個以上設けた構成に適用することも可能である。   Moreover, although the 1st Embodiment provided the one adsorption device 14 and the 2nd Embodiment demonstrated the aspect which provided the two adsorption devices 14, this invention is applied to the structure which provided three or more adsorption devices. It is also possible.

１０、８０ 吸着式ヒートポンプ
１２ 蒸発器
１４ 吸着器
１６ 凝縮器
２０ 冷熱源
２２ 制御装置
２６、３２、８２、８４ バルブ
２８、３４、４０ 温度センサ
４６、５２ 三方弁
６２ 吸着室
６４ 吸着材層
６６ 流路
７０ 冷熱機器 10, 80 Adsorption heat pump 12 Evaporator 14 Adsorber 16 Condenser 20 Cold source 22 Controllers 26, 32, 82, 84 Valves 28, 34, 40 Temperature sensors 46, 52 Three-way valve 62 Adsorption chamber 64 Adsorbent layer 66 Flow Route 70

Claims (6)

第１流体と循環路を循環される熱交換用流体との熱交換により前記第１流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記第１流体が供給され、前記第１流体を吸着し吸着した前記第１流体を脱離させる流体保持部、及び、第２流体が供給され、第２流体が流通する流体流通部を熱的に接続された状態で備えた吸着器と、
前記吸着器の前記流体保持部から排出された第１流体と循環路を循環される第２流体との熱交換により前記第１流体を凝縮させる凝縮器と、
前記吸着器に供給される前記第２流体の温度と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度及び前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度の少なくとも一方と、を検知する検知部と、
前記流体保持部による前記第１流体の吸着及び脱離を切り替えるように制御すると共に、前記検知部によって検知された流体の温度から飽和蒸気圧を演算し、前記蒸発器又は前記凝縮器に供給される流体の温度から演算した飽和蒸気圧と前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧の比である相対圧を演算し、演算した相対圧に応じて、前記吸着器の前記流体保持部が前記第１流体を吸着する吸着期間及び前記吸着器の前記流体保持部から前記第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを変化させる制御部と、
を含む吸着式ヒートポンプ。 An evaporator that evaporates the first fluid by heat exchange between the first fluid and a heat exchange fluid circulated in the circulation path;
The first fluid is supplied from the evaporator, the fluid holding part for adsorbing the first fluid and desorbing the adsorbed first fluid, and the fluid circulation through which the second fluid is supplied and the second fluid flows. An adsorber equipped with a thermally connected part,
A condenser that condenses the first fluid by heat exchange between the first fluid discharged from the fluid holding portion of the adsorber and the second fluid circulated in the circulation path;
Detecting the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and at least one of the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator and the temperature of the second fluid supplied to the condenser A detector to perform,
Control is performed so as to switch adsorption and desorption of the first fluid by the fluid holding unit, and a saturated vapor pressure is calculated from the temperature of the fluid detected by the detection unit, and is supplied to the evaporator or the condenser. Calculating a relative pressure that is a ratio of a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the fluid to be obtained and a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, and depending on the calculated relative pressure, the adsorption A control unit that changes a length of at least one of an adsorption period in which the fluid holding unit of the container adsorbs the first fluid and a desorption period in which the first fluid is desorbed from the fluid holding unit of the adsorber;
Adsorption heat pump. 前記検知部は、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度及び前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度の両方と、を検知し、
前記制御部は、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算すると共に、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算する請求項１記載の吸着式ヒートポンプ The detection unit includes both the temperature of the second fluid supplied to the adsorber, the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator, and the temperature of the second fluid supplied to the condenser. And
The control unit is a ratio of a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and a saturated vapor pressure calculated from the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator. And the saturated vapor calculated from the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and the temperature of the second fluid supplied to the condenser. The adsorption heat pump according to claim 1, wherein the second relative pressure is calculated from a ratio of the pressure to the pressure. 前記制御部は、前記吸着期間において、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算し、演算した第１の相対圧が第１閾値以上であれば前記吸着期間の長さを延長し、第１の相対圧が第１閾値未満であれば前記吸着期間の長さを短縮する請求項１又は請求項２記載の吸着式ヒートポンプ。   In the adsorption period, the controller is configured to calculate a saturated vapor pressure calculated from a temperature of the second fluid supplied to the adsorber and a temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator. The first relative pressure is calculated from the ratio to the pressure, and if the calculated first relative pressure is equal to or greater than the first threshold, the length of the adsorption period is extended, and the first relative pressure is less than the first threshold. If it is, the adsorption | suction heat pump of Claim 1 or Claim 2 which shortens the length of the said adsorption | suction period. 前記制御部は、前記脱離期間において、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算し、演算した第２の相対圧が第２閾値以上であれば前記脱離期間の長さを延長し、第２の相対圧が第２閾値未満であれば前記脱離期間の長さを短縮する請求項１又は請求項２記載の吸着式ヒートポンプ。   In the desorption period, the controller controls the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the condenser and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the condenser. The second relative pressure is calculated from the ratio to the pressure, and if the calculated second relative pressure is equal to or greater than the second threshold, the length of the desorption period is extended, and the second relative pressure is the second threshold. The adsorption heat pump according to claim 1 or 2, wherein the length of the desorption period is shortened if less. 前記吸着器として第１吸着器と第２吸着器が設けられ、
前記制御部は、前記第１吸着器の前記流体保持部による前記第１流体の吸着及び前記第２吸着器の前記流体保持部による前記第１流体の脱離と、前記第１吸着器の前記流体保持部による前記第１流体の脱離及び前記第２吸着器の前記流体保持部による前記第１流体の吸着と、を切り替えるように制御すると共に、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第１の相対圧を演算すると共に、前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧と、の比から第２の相対圧を演算し、演算した第１の相対圧が第１閾値以上か否かに応じて求めた前記期間の長さと、演算した第２の相対圧が第２閾値以上か否かに応じて求めた前記期間の長さのうち、長い方を前記切り替えのサイクル期間の長さとして用いる請求項１〜請求項４の何れか１項記載の吸着式ヒートポンプ。 A first adsorber and a second adsorber are provided as the adsorbers,
The controller is configured to adsorb the first fluid by the fluid holding unit of the first adsorber and desorb the first fluid by the fluid holding unit of the second adsorber, and to The second fluid supplied to the adsorber is controlled so as to switch between desorption of the first fluid by the fluid holding unit and adsorption of the first fluid by the fluid holding unit of the second adsorber. The first relative pressure is calculated from the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the gas and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator, and supplied to the adsorber The second relative pressure is calculated from the ratio of the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid to be calculated and the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the second fluid supplied to the condenser. Depending on whether the first relative pressure is greater than or equal to the first threshold. The longer one of the length of the period and the length of the period obtained according to whether or not the calculated second relative pressure is equal to or greater than a second threshold is used as the length of the switching cycle period. The adsorption heat pump according to any one of claims 1 to 4. 第１流体と循環路を循環される熱交換用流体との熱交換により前記第１流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記第１流体が供給され、前記第１流体を吸着し吸着した前記第１流体を脱離させる流体保持部、及び、第２流体が供給され、第２流体が流通する流体流通部を熱的に接続された状態で備えた吸着器と、
前記吸着器の前記流体保持部から排出された第１流体と循環路を循環される第２流体との熱交換により前記第１流体を凝縮させる凝縮器と、
を含む吸着式ヒートポンプに対し、
前記吸着器に供給される前記第２流体の温度と、前記蒸発器に供給される前記熱交換用流体の温度及び前記凝縮器に供給される前記第２流体の温度の少なくとも一方と、を検知し、
検知した流体の温度から飽和蒸気圧を演算し、前記蒸発器又は前記凝縮器に供給される流体の温度から演算した飽和蒸気圧と前記吸着器に供給される前記第２流体の温度から演算した飽和蒸気圧の比である相対圧を演算し、演算した相対圧に応じて、前記吸着器の前記流体保持部が前記第１流体を吸着する吸着期間及び前記吸着器の前記流体保持部から前記第１流体を脱離させる脱離期間の少なくとも一方の長さを変化させる吸着式ヒートポンプの制御方法。 An evaporator that evaporates the first fluid by heat exchange between the first fluid and a heat exchange fluid circulated in the circulation path;
The first fluid is supplied from the evaporator, the fluid holding part for adsorbing the first fluid and desorbing the adsorbed first fluid, and the fluid circulation through which the second fluid is supplied and the second fluid flows. An adsorber equipped with a thermally connected part,
A condenser that condenses the first fluid by heat exchange between the first fluid discharged from the fluid holding portion of the adsorber and the second fluid circulated in the circulation path;
For adsorption heat pumps containing
Detecting the temperature of the second fluid supplied to the adsorber and at least one of the temperature of the heat exchange fluid supplied to the evaporator and the temperature of the second fluid supplied to the condenser And
The saturated vapor pressure is calculated from the detected fluid temperature, and is calculated from the saturated vapor pressure calculated from the temperature of the fluid supplied to the evaporator or the condenser and the temperature of the second fluid supplied to the adsorber. A relative pressure that is a ratio of saturated vapor pressure is calculated, and according to the calculated relative pressure, the fluid holding part of the adsorber adsorbs the first fluid and the fluid holding part of the adsorber from the fluid holding part. A control method for an adsorption heat pump, wherein the length of at least one of the desorption periods during which the first fluid is desorbed is changed.
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