JP2018151143A

JP2018151143A - heat pump

Info

Publication number: JP2018151143A
Application number: JP2017049373A
Authority: JP
Inventors: 恒釘本; Tsune Kugimoto
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-09-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a configuration of a heat pump by reducing drive components for recirculating a medium to an evaporator in the heat pump.SOLUTION: A heat transition flow heat pump 10 includes: an evaporator 12 for evaporating a liquid-phase medium 30; a condenser 14 for condensing a gas-phase medium 34; a medium transport unit 16 for transporting a gas-phase medium 32 from the evaporator 12 to the condenser 14; and a medium flow passage 38 for recirculating a liquid-phase medium 36 from the condenser 14 to the evaporator 12. The medium flow passage 38 includes a capillary member 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ヒートポンプに関し、特に、媒体を凝縮器から蒸発器に環流する流路を備えるヒートポンプに関する。 The present invention relates to a heat pump, and more particularly to a heat pump including a flow path for circulating a medium from a condenser to an evaporator.

冷媒の蒸発と凝縮を利用したヒートポンプは、気流によって蒸発器側を減圧して冷媒を強制的に蒸発させ冷熱を発生させることができ、凝縮器側を加圧して冷媒蒸気を強制的に凝縮させることにより温熱を発生させるものである。また、このヒートポンプは、様々な種類のヒートポンプがあり、例えば、代表的なヒートポンプの種類として、コンプレッサーを使用したヒートポンプ、吸着式ヒートポンプ、熱遷移流型ヒートポンプ等がある。 A heat pump that uses the evaporation and condensation of refrigerant can depressurize the evaporator side with an air flow to forcibly evaporate the refrigerant to generate cold heat, and pressurize the condenser side to forcibly condense the refrigerant vapor This generates heat. The heat pump includes various types of heat pumps. For example, typical heat pumps include a heat pump using a compressor, an adsorption heat pump, and a heat transition flow type heat pump.

コンプレッサーを使用したヒートポンプでは、上述した気流をコンプレッサーによって発生させている。また、吸着式ヒートポンプでは、上述した気流を吸着器によって発生させている。吸着器は一対の吸着部を備えており、一方の吸着部で冷媒を吸着するとともに、他方の吸着部から冷媒を脱離する動作と、一方の吸着部から冷媒を脱離するとともに、他方の吸着部で冷媒を吸着する動作とを交互に繰り返すことによって気流を発生させている。また、熱遷移流型ヒートポンプでは、上述した気流を熱遷移流ポンプにより発生させている。熱遷移流ポンプは、周囲（内部）の気体の平均自由行程の１０倍以下の小さい孔径を有する細孔が内部に多数形成された多孔体膜の表裏に外部から温度差を与え、それにより低温側から高温側に熱遷移流（気流）を発生させている（例えば、特許文献１参照）。 In a heat pump using a compressor, the airflow described above is generated by the compressor. Further, in the adsorption heat pump, the above-described airflow is generated by an adsorber. The adsorber includes a pair of adsorbing units, and adsorbs the refrigerant in one adsorbing unit, desorbs the refrigerant from the other adsorbing unit, desorbs the refrigerant from one adsorbing unit, and The air flow is generated by alternately repeating the operation of adsorbing the refrigerant in the adsorption unit. Further, in the heat transition flow type heat pump, the above-described air flow is generated by the heat transition flow pump. The thermal transition flow pump gives a temperature difference from the outside to the front and back of the porous membrane in which a large number of pores having a small pore diameter of 10 times or less of the mean free path of the surrounding (internal) gas are formed inside, thereby reducing the temperature. A thermal transition flow (airflow) is generated from the side to the high temperature side (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１６−２１７６１９号公報JP, 2006-217619, A

ヒートポンプでは、媒体を蒸発器で蒸発し、蒸発した媒体を凝縮器で凝縮するサイクルを繰り返しており、凝縮器で凝縮した媒体を蒸発器に環流する必要がある。また、蒸発器と凝縮器とでは媒体の圧力が異なるので、ヒートポンプにおいては、媒体を蒸発器に環流する流路にバルブやポンプが設けられている。このため、バルブやポンプ等の駆動部品が必要である。 In the heat pump, a cycle in which the medium is evaporated by the evaporator and the evaporated medium is condensed by the condenser is repeated, and the medium condensed by the condenser needs to be circulated to the evaporator. Further, since the pressure of the medium is different between the evaporator and the condenser, in the heat pump, a valve and a pump are provided in a flow path for circulating the medium to the evaporator. For this reason, drive parts, such as a valve and a pump, are required.

そこで、本発明では、ヒートポンプにおいて、媒体を蒸発器に環流する駆動部品を削減して、ヒートポンプの構成を簡略化することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to simplify the structure of the heat pump by reducing drive parts that circulate the medium to the evaporator in the heat pump.

本発明のヒートポンプは、媒体を蒸発させる蒸発器と、前記媒体を凝縮させる凝縮器と、前記媒体を前記蒸発器から前記凝縮器に輸送する媒体輸送ユニットと、前記媒体を前記凝縮器から前記蒸発器に環流する流路とを備えるヒートポンプであって、前記流路は毛細管部材を備えることを特徴とする。 The heat pump of the present invention includes an evaporator for evaporating a medium, a condenser for condensing the medium, a medium transport unit for transporting the medium from the evaporator to the condenser, and the medium from the condenser to the evaporation. A heat pump including a flow path circulating in the vessel, wherein the flow path includes a capillary member.

また、前記凝縮器は、前記蒸発器よりも高圧状態であり、前記毛細管部材は、前記高圧状態を維持するように前記流路に充填されていることを特徴とする。 The condenser is in a higher pressure state than the evaporator, and the capillary member is filled in the flow path so as to maintain the high pressure state.

また、前記蒸発器は、大気または室内空気、冷却が必要な装置と直接もしくは熱輸送媒体を介して間接的に熱交換する熱交換器を有し、前記毛細管部材は、前記熱交換器と接触するように前記流路から前記熱交換器まで延出されていることを特徴とする。 In addition, the evaporator has a heat exchanger that exchanges heat directly or indirectly through a heat transport medium with air or room air, a device that requires cooling, and the capillary member is in contact with the heat exchanger. As described above, the heat exchanger extends from the flow path to the heat exchanger.

また、前記媒体輸送ユニットは、媒体の飽和蒸気圧における平均自由行程の１０倍以下の細孔径を有する多孔体または多孔性プレートの両端に温度差が設けられ、低温側よりも高温側を高圧にする熱遷移流ポンプを備えることを特徴とする。 Further, the medium transport unit is provided with a temperature difference at both ends of a porous body or a porous plate having a pore diameter of 10 times or less of the mean free path at the saturated vapor pressure of the medium, and the high temperature side is set to a higher pressure than the low temperature side. It is characterized by comprising a thermal transition flow pump.

また、前記熱遷移流ポンプを多段接続して、前記蒸発器側の圧力と前記凝縮器側の圧力との間の圧力差を所定の圧力差とすることを特徴とする。 Further, the thermal transition flow pump is connected in multiple stages, and a pressure difference between the pressure on the evaporator side and the pressure on the condenser side is set to a predetermined pressure difference.

また、前記媒体輸送ユニットは、前記蒸発器からの前記媒体を吸着し、この吸着した前記媒体を前記凝縮器側に脱離させる吸着器を備えることを特徴とする。 Further, the medium transport unit includes an adsorber that adsorbs the medium from the evaporator and desorbs the adsorbed medium to the condenser side.

本発明によれば、ヒートポンプにおいて、媒体を蒸発器に環流する駆動部品を削減して、ヒートポンプの構成を簡略化することができる。その結果、ヒートポンプにおいて、駆動部品のメンテナンス、使用電力、部品点数を低減することができる。 According to the present invention, in the heat pump, it is possible to simplify the configuration of the heat pump by reducing drive components that circulate the medium to the evaporator. As a result, in the heat pump, it is possible to reduce drive component maintenance, power consumption, and the number of components.

第１の実施形態の熱遷移流ヒートポンプの構成図である。(ａ)は全体構成図であり、（ｂ）は低温熱源部の断面図であり、（ｃ）は高温熱源部の断面図である。It is a lineblock diagram of the heat transition flow heat pump of a 1st embodiment. (a) is a whole block diagram, (b) is a cross-sectional view of a low-temperature heat source section, and (c) is a cross-sectional view of a high-temperature heat source section. 第１の実施形態の熱遷移流ヒートポンプの模式図である。It is a mimetic diagram of the heat transition flow heat pump of a 1st embodiment. 第１の実施形態の熱遷移流ヒートポンプにおいて、複数の媒体輸送ユニットを多段接続した構成図である。In the heat transition flow heat pump of the first embodiment, it is a configuration diagram in which a plurality of medium transport units are connected in multiple stages. 第１の実施形態の熱遷移流ヒートポンプにおいて、媒体輸送ユニットが媒体圧力値によって（圧力差−流量）特性が異なることを示す図であり、（ａ）は媒体圧力値が低い蒸発器側の特性図であり、（ｃ）は媒体圧力値が高い凝縮器側の特性図であり、（ｂ）はその中間の媒体圧力値における特性図である。In the thermal transition flow heat pump according to the first embodiment, the medium transport unit has different (pressure difference-flow rate) characteristics depending on the medium pressure value, and (a) shows characteristics on the evaporator side where the medium pressure value is low. (C) is a characteristic diagram on the side of the condenser having a high medium pressure value, and (b) is a characteristic chart at an intermediate medium pressure value. 第２の実施形態を示す蒸発器の熱交換器の拡大図である。It is an enlarged view of the heat exchanger of the evaporator which shows 2nd Embodiment. 毛細管部材の変形例を示す分解斜視図であり、（ａ）はスリットにより毛細管を形成する場合を示し、（ｂ）は微細孔により毛細管を形成する場合を示す。It is a disassembled perspective view which shows the modification of a capillary member, (a) shows the case where a capillary is formed with a slit, (b) shows the case where a capillary is formed with a fine hole.

熱遷移流ヒートポンプ１０は、媒体の輸送手段として熱遷移流ポンプ７０を用いたヒートポンプである。熱遷移流ヒートポンプ１０は、蒸発器１２と凝縮器１４と媒体輸送ユニット１６とを備えている。熱遷移流ヒートポンプ１０は、さらに低温熱源２０と高温熱源２２とを備えている。また、媒体輸送ユニット１６は、低温熱源部５０と高温熱源部６０と熱遷移流ポンプ７０とを備えている。図１（ａ）では、蒸発器１２、凝縮器１４、媒体輸送ユニット１６の断面図を示したが、媒体輸送ユニット１６の部分の尺度を他の構成要素に比較して拡大して示している。図１（ａ）に直交する３方向としてＸＹＺ方向を示す。Ｘ方向は蒸発器１２から凝縮器１４に向かう方向であり、Ｙ方向は紙面の手前側から向こう側に向かう方向であり、Ｚ方向は媒体輸送ユニット１６において媒体が流れる方向である。 The thermal transition flow heat pump 10 is a heat pump using a thermal transition flow pump 70 as a medium transporting means. The thermal transition flow heat pump 10 includes an evaporator 12, a condenser 14, and a medium transport unit 16. The heat transition flow heat pump 10 further includes a low-temperature heat source 20 and a high-temperature heat source 22. The medium transport unit 16 includes a low temperature heat source unit 50, a high temperature heat source unit 60, and a thermal transition flow pump 70. FIG. 1A shows a cross-sectional view of the evaporator 12, the condenser 14, and the medium transport unit 16, but the scale of the portion of the medium transport unit 16 is enlarged compared with other components. . XYZ directions are shown as three directions orthogonal to FIG. The X direction is the direction from the evaporator 12 toward the condenser 14, the Y direction is the direction from the near side to the far side of the page, and the Z direction is the direction in which the medium flows in the medium transport unit 16.

図１（ｂ）は、低温熱源部５０を媒体輸送ユニット１６の−Ｚ側である底面側から見た図であり、（ｃ）は、高温熱源部６０を媒体輸送ユニット１６の＋Ｚ側である上面側から見た図である。図１（ｂ），（ｃ）で示すＡ−Ａ線に沿った媒体輸送ユニット１６の断面図が図１（ａ）に相当する。 FIG. 1B is a view of the low-temperature heat source unit 50 as viewed from the bottom side that is the −Z side of the medium transport unit 16, and FIG. 1C is the + Z side of the high-temperature heat source unit 60 of the medium transport unit 16. It is the figure seen from the upper surface side. A cross-sectional view of the medium transport unit 16 taken along line AA shown in FIGS. 1B and 1C corresponds to FIG.

蒸発器１２は、液相の媒体３０を底面側に貯留し、蒸発器１２の内部圧力が減圧されることで液相の媒体３０を気相の媒体３２に蒸発させる容器である。減圧は、媒体輸送ユニット１６の熱遷移流ポンプ７０の機能によって行われる。蒸発器１２の外周壁に設けられるフィン４６は、蒸発器１２と外気または室内空気との間の熱交換を行う放熱フィンである。蒸発器１２では、液相の媒体３０が蒸発して気相の媒体３２となるときの蒸発潜熱によって冷熱を発生する。発生した冷熱によって、外気または室内空気はフィン４６を介して冷やされる。このように、蒸発器１２で発生した冷熱を冷房用冷熱として利用することができる。 The evaporator 12 is a container that stores the liquid phase medium 30 on the bottom surface side and evaporates the liquid phase medium 30 into the gas phase medium 32 by reducing the internal pressure of the evaporator 12. The decompression is performed by the function of the heat transition flow pump 70 of the medium transport unit 16. The fins 46 provided on the outer peripheral wall of the evaporator 12 are radiating fins that exchange heat between the evaporator 12 and the outside air or room air. In the evaporator 12, cold heat is generated by latent heat of vaporization when the liquid phase medium 30 evaporates to become a gas phase medium 32. The outside air or room air is cooled through the fins 46 by the generated cold heat. Thus, the cold generated in the evaporator 12 can be used as cooling cold.

凝縮器１４は、内部圧力が加圧されることで気相の媒体３４を液相の媒体３６に凝縮させ底面に貯留する容器である。加圧は、媒体輸送ユニット１６の熱遷移流ポンプ７０の機能によって行われる。凝縮器１４の外壁側に設けられるラジエータファン４８は、凝縮器１４と外気または室内空気との間の熱交換を行う放熱ファンである。凝縮器１４では、気相の媒体３４が凝縮して液相の媒体３６となるときに蒸発器１２における蒸発潜熱と同量の凝縮熱が放出されて温熱を発生する。発生した温熱によって、外気または室内空気はラジエータファン４８を介して暖められる。このように、凝縮器１４で発生した温熱を暖房用温熱として利用することができる。 The condenser 14 is a container that condenses the gas-phase medium 34 into the liquid-phase medium 36 when the internal pressure is increased and stores it on the bottom surface. The pressurization is performed by the function of the heat transition flow pump 70 of the medium transport unit 16. A radiator fan 48 provided on the outer wall side of the condenser 14 is a heat radiating fan that performs heat exchange between the condenser 14 and the outside air or room air. In the condenser 14, when the vapor phase medium 34 condenses into the liquid phase medium 36, the same amount of condensation heat as the latent heat of evaporation in the evaporator 12 is released to generate warm heat. The outside air or room air is warmed via the radiator fan 48 by the generated heat. Thus, the heat generated in the condenser 14 can be used as heating heat.

媒体流路３８は、凝縮器１４の底面に貯留された液相の媒体３６を、蒸発器１２の底面に還流させる流路である。媒体流路３８は毛細管部材４０を備えている。すなわち、媒体流路３８には毛細管部材４０が充填されている。毛細管部材４０について図２を参照して説明する。図２は熱遷移流ヒートポンプ１０の構成を簡略化した模式図である。 The medium flow path 38 is a flow path for returning the liquid phase medium 36 stored on the bottom surface of the condenser 14 to the bottom surface of the evaporator 12. The medium flow path 38 includes a capillary member 40. That is, the capillary member 40 is filled in the medium flow path 38. The capillary member 40 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a simplified configuration of the thermal transition flow heat pump 10.

図２に示すように、媒体流路３８の流路内は毛細管部材４０で満たされている。つまり、媒体流路３８の流路内には隙間なく毛細管部材４０が充填されており、毛細管部材４０で満たされた状態となっている。毛細管部材４０とは、いわゆる、毛細管現象を生じる部材であり、表面張力を利用して液体を輸送する部材である。 As shown in FIG. 2, the inside of the medium flow path 38 is filled with a capillary member 40. That is, the capillary member 40 is filled in the flow path of the medium flow path 38 without a gap, and the medium is filled with the capillary member 40. The capillary member 40 is a member that generates a so-called capillary phenomenon, and is a member that transports liquid using surface tension.

本実施形態では、毛細管部材４０は、マイクロファイバーのモール糸によって形成されている。詳しくは、毛細管部材４０は、例えば、直径が８μｍ以下の極細のナイロンやポリエステル等の繊維を絡めて形成された部材であり、表面積が極めて大きい部材である。なお、表面積が大きく毛細管現象を生じる部材であれば、綿や和紙等を用いてもよい。 In the present embodiment, the capillary member 40 is formed by a microfiber molding thread. Specifically, the capillary member 40 is a member formed by entwining fibers such as ultrafine nylon or polyester having a diameter of 8 μm or less, and has a very large surface area. Note that cotton, Japanese paper, or the like may be used as long as the member has a large surface area and causes capillary action.

また、媒体流路３８の内部は毛細管部材４０で満たされているので、媒体流路３８は略密閉された状態となり、凝縮器１４と蒸発器１２との間に圧力差が生じていても、すなわち、凝縮器１４が高圧であり蒸発器１２が低圧である状態であっても、凝縮器１４の圧力が低下することはない。つまり、凝縮器１４の高圧状態が維持される。 Further, since the inside of the medium flow path 38 is filled with the capillary member 40, the medium flow path 38 is in a substantially sealed state, and even if a pressure difference is generated between the condenser 14 and the evaporator 12, That is, even when the condenser 14 is at a high pressure and the evaporator 12 is at a low pressure, the pressure of the condenser 14 does not decrease. That is, the high pressure state of the condenser 14 is maintained.

そして、蒸発器１２の液相の媒体３０の量が減少して、毛細管部材４０の蒸発器１２側が乾燥すると、毛細管部材４０は毛細管現象によって凝縮器１４の液相の媒体３６を、蒸発器１２に移動する。その結果、液相の媒体３６は凝縮器１４から蒸発器１２に環流される。 When the amount of the liquid medium 30 in the evaporator 12 decreases and the evaporator 12 side of the capillary member 40 is dried, the capillary member 40 causes the liquid medium 36 in the condenser 14 to be removed from the evaporator 12 by capillary action. Move to. As a result, the liquid phase medium 36 is circulated from the condenser 14 to the evaporator 12.

媒体３０，３６としては、減圧によって気化し、加圧によって凝縮する流体を用いることができる。好ましくは、５０℃以下における飽和蒸気圧が１０１３ｈＰａ以下で、蒸発潜熱が１０ｋＪ／ｍｏｌ以上の物質であることがよい。このような媒体３０，３６として、水、メタノール、エタノールの中の１つを用いることができる。これ以外でも、例えば、ＮＨ₃等を媒体３０，３６として用いてもよい。 As the media 30 and 36, a fluid that is vaporized by decompression and condensed by pressurization can be used. Preferably, the substance has a saturated vapor pressure at 50 ° C. or lower and 1013 hPa or lower and a latent heat of evaporation of 10 kJ / mol or higher. As such media 30 and 36, one of water, methanol, and ethanol can be used. Other than this, for example, NH ₃ or the like may be used as the media 30 and 36.

図１に戻り、媒体輸送ユニット１６は、蒸発器１２と凝縮器１４との間に設けられ、蒸発器１２における減圧下の気相の媒体３２を高圧下の気相の媒体３４に変換して連続的に凝縮器１４に輸送する可動部レスの媒体輸送装置である。媒体輸送ユニット１６は、熱遷移流ポンプ７０を低温熱源部５０と高温熱源部６０で挟んだ構造を有する。 Returning to FIG. 1, the medium transport unit 16 is provided between the evaporator 12 and the condenser 14, and converts the gas phase medium 32 under reduced pressure in the evaporator 12 into a gas phase medium 34 under high pressure. This is a medium transport device without a moving part that transports continuously to the condenser 14. The medium transport unit 16 has a structure in which the heat transition flow pump 70 is sandwiched between the low temperature heat source unit 50 and the high temperature heat source unit 60.

低温熱源部５０は、熱伝導性物質で構成される板部材５２に、低温熱源流路５４と媒体３２の熱遷移流路５６とを設けたものである。図１（ｂ）に低温熱源部５０の平面図を示す。低温熱源流路５４は、低温熱源２０から供給される低温熱源流２４を流す流路である。低温熱源流路５４は、Ｙ方向に平行な方向に設けられる。熱伝導性物質としては、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ／Ｋから１０００Ｗ／ｍ／Ｋの範囲の物質を用いることが好ましい。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。 The low-temperature heat source unit 50 is obtained by providing a plate member 52 made of a heat conductive material with a low-temperature heat source channel 54 and a heat transition channel 56 of the medium 32. FIG. 1B shows a plan view of the low-temperature heat source unit 50. The low temperature heat source channel 54 is a channel through which the low temperature heat source flow 24 supplied from the low temperature heat source 20 flows. The low-temperature heat source channel 54 is provided in a direction parallel to the Y direction. It is preferable to use a material having a thermal conductivity in the range of 10 W / m / K to 1000 W / m / K as the heat conductive material. For example, copper, aluminum, stainless steel, etc. can be used.

低温熱源２０は、室温程度の温度を有する冷却水である。図１（ａ）では冷却水タンクで低温熱源２０を示す。冷却水タンク等に熱交換器を設け、大気または室内空気と、冷却水との間の熱交換を行うことで、冷却水の温度をほぼ大気温度または室内空気温度と同じにできる。低温熱源流２４は、冷却水流である。これによって、低温熱源部５０は、低温熱源２０である冷却水の温度を有する熱源となる。低温熱源流２４として、冷却水流に代えて、他の低温液体流または低温気体流を用いてもよい。 The low-temperature heat source 20 is cooling water having a temperature of about room temperature. FIG. 1A shows a low-temperature heat source 20 in a cooling water tank. By providing a heat exchanger in the cooling water tank or the like and exchanging heat between the air or room air and the cooling water, the temperature of the cooling water can be made substantially the same as the air temperature or the room air temperature. The low-temperature heat source stream 24 is a cooling water stream. Thus, the low-temperature heat source unit 50 becomes a heat source having the temperature of the cooling water that is the low-temperature heat source 20. As the low-temperature heat source stream 24, another low-temperature liquid stream or low-temperature gas stream may be used instead of the cooling water stream.

高温熱源部６０は、熱伝導性物質で構成される板部材６２に、高温熱源流路６４と媒体３４の熱遷移流路６６とを設けたものである。図１（ｃ）に高温熱源部６０の平面図を示す。高温熱源流路６４は、高温熱源２２から供給される高温熱源流２６を流す流路である。高温熱源流路６４はＹ方向に平行な方向に設けられる。 The high temperature heat source unit 60 is obtained by providing a plate member 62 made of a heat conductive material with a high temperature heat source channel 64 and a heat transition channel 66 of the medium 34. FIG. 1C shows a plan view of the high-temperature heat source unit 60. The high temperature heat source channel 64 is a channel through which the high temperature heat source flow 26 supplied from the high temperature heat source 22 flows. The high temperature heat source flow path 64 is provided in a direction parallel to the Y direction.

高温熱源２２は、室温よりかなり高い温度を有する発熱体である。高温熱源２２としては、回転電機やエンジン等の発熱する装置等の廃熱源を用いることができる。高温熱源流２６は、この廃熱源からの熱流をそのまま用いることができる。ここでは、廃熱源の高温雰囲気の高温空気を高温ガス流として高温熱源流２６として用いる。これによって、高温熱源流２６は、廃熱源から熱回収を連続的に行う熱源流とでき、高温熱源部６０は、高温熱源２２である高温ガスの温度を有する熱源となる。高温熱源流２６として、高温ガス流に代えて、他の高温気体流または高温液体流を用いてもよい。 The high temperature heat source 22 is a heating element having a temperature considerably higher than room temperature. As the high temperature heat source 22, a waste heat source such as a heat generating device such as a rotating electric machine or an engine can be used. As the high temperature heat source stream 26, the heat flow from the waste heat source can be used as it is. Here, the high-temperature air in the high-temperature atmosphere of the waste heat source is used as the high-temperature heat source stream 26 as a high-temperature gas stream. Accordingly, the high temperature heat source stream 26 can be a heat source stream that continuously recovers heat from the waste heat source, and the high temperature heat source unit 60 becomes a heat source having the temperature of the high temperature gas that is the high temperature heat source 22. As the high-temperature heat source stream 26, other high-temperature gas stream or high-temperature liquid stream may be used instead of the high-temperature gas stream.

気相の媒体３２，３４の熱遷移流路５６，６６について説明する前に、熱遷移流ポンプ７０について説明する。熱遷移流ポンプ７０は、多孔体膜で構成される。多孔体膜は、細孔７２を含む細孔体膜で、複数の細孔７２を所定の多孔率で有する多孔質の膜を用いることができる。細孔７２は、気相の媒体３２，３４の飽和蒸気圧における平均自由行程の１０倍以下の孔径を有する。多孔体膜は、熱伝導率の小さい材料で構成される。熱伝導率としては、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましい。多孔体膜における細孔７２の多孔率は、例えば、孔部分の体積占有率で評価出来る。多孔率の一例を挙げると、約９０％である。これ以外の多孔率であっても構わない。かかる多孔体膜としては、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）であるシリカを多孔質にしたエアロジェル（物質名）を用いることができる。細孔径が一様である多孔体プレートを用いてもよい。 Before describing the thermal transition channels 56 and 66 of the gas phase media 32 and 34, the thermal transition flow pump 70 will be described. The thermal transition flow pump 70 is composed of a porous film. The porous membrane is a porous membrane including pores 72, and a porous membrane having a plurality of pores 72 with a predetermined porosity can be used. The pore 72 has a pore diameter of 10 times or less of the mean free path at the saturated vapor pressure of the gas phase media 32 and 34. The porous membrane is made of a material having a low thermal conductivity. The thermal conductivity is preferably 0.2 W / (m · K) or less. The porosity of the pores 72 in the porous membrane can be evaluated by, for example, the volume occupation ratio of the pores. An example of the porosity is about 90%. Other porosity may be used. As such a porous film, an airgel (substance name) in which silica, which is silicon dioxide (SiO ₂ ), is made porous can be used. A porous plate having a uniform pore diameter may be used.

多孔体膜は、その一方側の端面と他方側の端面に温度差があると、低温側の端面から高温側の端面に向かって、熱遷移流７４が生じる。媒体輸送ユニット１６においては、多孔体膜である熱遷移流ポンプ７０の蒸発器１２側の端面に低温熱源部５０が配置され、凝縮器１４側の端面に高温熱源部６０が配置される。低温熱源部５０の温度はほぼ大気温度または室内空気温温度であり、高温熱源部６０の温度はこれに比べかなり高温である。したがって、多孔体膜である熱遷移流ポンプ７０の蒸発器１２側が低温側の端面となり、凝縮器１４側が高温側の端面となり、多孔体膜である熱遷移流ポンプ７０の低温側端面である低温熱源部５０から高温側端部である高温熱源部６０へ向かって熱遷移流７４が生じる。これによって、低温側空間である蒸発器１２における気相の媒体３２が、熱遷移流ポンプ７０の低温熱源部５０の側より吸い込まれ、細孔７２を通って、高温熱源部６０の側に抜けて高温側空間である凝縮器１４へ流れる。したがって、低温側空間である蒸発器１２は減圧され、高温側空間である凝縮器１４は加圧される。 When there is a temperature difference between one end face and the other end face of the porous membrane, a thermal transition flow 74 is generated from the low-temperature end face toward the high-temperature end face. In the medium transport unit 16, the low temperature heat source unit 50 is disposed on the end surface on the evaporator 12 side of the thermal transition flow pump 70 that is a porous film, and the high temperature heat source unit 60 is disposed on the end surface on the condenser 14 side. The temperature of the low-temperature heat source unit 50 is substantially the atmospheric temperature or the indoor air temperature, and the temperature of the high-temperature heat source unit 60 is considerably higher than this. Therefore, the evaporator 12 side of the thermal transition flow pump 70, which is a porous membrane, is the end surface on the low temperature side, the condenser 14 side is the end surface on the high temperature side, and the low temperature, which is the low temperature side end surface of the thermal transition flow pump 70, which is a porous membrane. A heat transition flow 74 is generated from the heat source unit 50 toward the high temperature heat source unit 60 which is the high temperature side end. As a result, the vapor phase medium 32 in the evaporator 12, which is the low temperature side space, is sucked from the low temperature heat source unit 50 side of the thermal transition flow pump 70, passes through the pores 72, and escapes to the high temperature heat source unit 60 side. And flows to the condenser 14 which is the high temperature side space. Therefore, the evaporator 12 which is the low temperature side space is depressurized, and the condenser 14 which is the high temperature side space is pressurized.

熱遷移流ポンプ７０における熱遷移流７４の発生は、熱遷移流ポンプ７０の低温熱源部５０との界面の温度と、熱遷移流ポンプ７０の高温熱源部６０との界面の温度との間の温度差に影響される。この温度差が大きいほど、熱遷移流７４の発生が増加する。そこで、低温熱源部５０は、熱遷移流ポンプ７０の蒸発器側の面に直接的に接触して配置され、高温熱源部６０は、熱遷移流ポンプ７０の凝縮器側の面に直接的に接触して配置される。直接的に接触して配置とは、密着して配置すること、熱伝導性のよい接着剤等で結合することを含む。直接的に接触して配置することで、熱遷移流ポンプ７０の蒸発器側の面を冷却し、熱遷移流ポンプ７０の凝縮器側の面を加熱することに比べ、低温熱源流２４、高温熱源流２６の熱量を効率よく熱遷移流ポンプ７０の両側の面にそれぞれ伝熱でき、熱遷移流ポンプ７０の両側の温度差を効率よく生成することができる。 The generation of the heat transition flow 74 in the heat transition flow pump 70 occurs between the temperature at the interface of the heat transition flow pump 70 with the low temperature heat source unit 50 and the temperature of the interface with the high temperature heat source unit 60 of the heat transition flow pump 70. Influenced by temperature difference. As this temperature difference is larger, the generation of the thermal transition flow 74 increases. Therefore, the low temperature heat source unit 50 is arranged in direct contact with the evaporator side surface of the heat transition flow pump 70, and the high temperature heat source unit 60 is directly connected to the condenser side surface of the heat transition flow pump 70. Placed in contact. Arrangement in direct contact includes arranging in close contact and bonding with an adhesive or the like having good thermal conductivity. Arranging in direct contact, cooling the evaporator side surface of the heat transition flow pump 70 and heating the condenser side surface of the heat transition flow pump 70, the low temperature heat source stream 24, higher The amount of heat of the heat source stream 26 can be efficiently transferred to the surfaces on both sides of the heat transition flow pump 70, and the temperature difference between both sides of the heat transition flow pump 70 can be efficiently generated.

低温熱源部５０と高温熱源部６０は、それぞれ熱伝導性物質で構成される板部材５２，６２が用いられる。板部材５２，６２としては熱伝導性の高い金属を用いることが好ましい。熱伝導性の高い金属としては、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ／Ｋから１０００Ｗ／ｍ／Ｋの範囲の金属を用いることが好ましい。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等を板部材５２，６２として用いることがよい。 The low-temperature heat source unit 50 and the high-temperature heat source unit 60 use plate members 52 and 62 made of a heat conductive material, respectively. As the plate members 52 and 62, it is preferable to use a metal having high thermal conductivity. As the metal having high thermal conductivity, it is preferable to use a metal having a thermal conductivity in the range of 10 W / m / K to 1000 W / m / K. For example, copper, aluminum, stainless steel or the like may be used as the plate members 52 and 62.

熱遷移流ポンプ７０の蒸発器側の面に低温熱源部５０である金属製の板部材５２を直接的に接触させると、蒸発器１２の気相の媒体３２が金属製の板部材５２に妨げられて熱遷移流ポンプ７０の蒸発器側の面に到達しない。そこで、低温熱源部５０に気相の媒体３２の熱遷移流路５６が設けられる。熱遷移流路５６は、蒸発器１２から熱遷移流ポンプ７０に向かう流路であって、熱遷移流７４に対応する気相の媒体３２が流れる流路である。熱遷移流路５６は、冷却水が流れる低温熱源流路５４とは空間的に分離されて設けられる。図１（ｂ）の例では、低温熱源流路５４はＹ方向の流路で、熱遷移流路５６はＺ方向の流路で、互いに交差しないように配置される。これは配置の一例であって、互いに交差しない配置であれば、他の配置方法を用いてよい。 When the metal plate member 52, which is the low-temperature heat source unit 50, is brought into direct contact with the surface on the evaporator side of the thermal transition flow pump 70, the vapor phase medium 32 of the evaporator 12 interferes with the metal plate member 52. And does not reach the evaporator side surface of the heat transition flow pump 70. Therefore, the low-temperature heat source unit 50 is provided with a heat transition channel 56 for the gas phase medium 32. The thermal transition flow path 56 is a flow path from the evaporator 12 toward the thermal transition flow pump 70, and a flow path through which the gas phase medium 32 corresponding to the thermal transition flow 74 flows. The heat transition flow channel 56 is spatially separated from the low temperature heat source flow channel 54 through which the cooling water flows. In the example of FIG. 1B, the low-temperature heat source flow path 54 is a flow path in the Y direction, and the thermal transition flow path 56 is a flow path in the Z direction so as not to cross each other. This is an example of arrangement, and other arrangement methods may be used as long as they do not intersect each other.

同様に、高温熱源部６０に熱遷移流路６６が設けられる。熱遷移流路６６は、熱遷移流ポンプ７０から凝縮器１４に向かう流路であって、熱遷移流７４に対応する気相の媒体３４が流れる流路である。熱遷移流路６６は、高温熱源流２６が流れる高温熱源流路６４とは空間的に分離されて設けられる。図１（ｃ）の例では、高温熱源流路６４はＹ方向の流路で、熱遷移流路６６はＺ方向の流路で、互いに交差しないように配置される。これは配置の一例であって、互いに交差しない配置であれば、他の配置方法を用いてよい。 Similarly, a heat transition channel 66 is provided in the high temperature heat source unit 60. The thermal transition channel 66 is a channel from the thermal transition flow pump 70 toward the condenser 14, and is a channel through which the gas phase medium 34 corresponding to the thermal transition flow 74 flows. The thermal transition flow channel 66 is spatially separated from the high temperature heat source flow channel 64 through which the high temperature heat source flow 26 flows. In the example of FIG. 1C, the high-temperature heat source flow path 64 is a flow path in the Y direction, and the thermal transition flow path 66 is a flow path in the Z direction so as not to cross each other. This is an example of arrangement, and other arrangement methods may be used as long as they do not intersect each other.

熱遷移流ヒートポンプ１０によれば、蒸発器１２で発生した冷熱を室内冷房用の冷熱として利用し、凝縮器１４で発生した温熱を室内暖房用の温熱として利用するヒートポンプとなる。ここで、各部位における温度関係をまとめると以下の通りである。低温熱源２０の温度θ１は、高温熱源２２の温度θ３よりも低温である。蒸発器１２が発生する冷熱の温度θ０は、θ１より低温である。凝縮器１４で発生する温熱の温度θ２はθ３より低温で、θ０より高温である。一例を示すと、θ０は、室内冷房温度の１５°Ｃ前後の温度であり、θ２は、室内暖房温度の２５℃前後の温度である。θ１は、室温前後の温度で、室内が冷房を行うときは３０℃前後の温度、室内が暖房を行うときは５℃前後の温度である。θ３は、回転電機やエンジンの廃熱温度であり、約１００℃の温度である。 The heat transition flow heat pump 10 is a heat pump that uses the cold generated in the evaporator 12 as cold for indoor cooling and uses the hot generated in the condenser 14 as hot for indoor heating. Here, the temperature relationship in each part is summarized as follows. The temperature θ1 of the low temperature heat source 20 is lower than the temperature θ3 of the high temperature heat source 22. The temperature θ0 of the cold generated by the evaporator 12 is lower than θ1. The temperature θ2 of warm heat generated in the condenser 14 is lower than θ3 and higher than θ0. As an example, θ0 is a temperature around 15 ° C. of the indoor cooling temperature, and θ2 is a temperature around 25 ° C. of the indoor heating temperature. θ1 is a temperature around room temperature, a temperature around 30 ° C. when the room is cooled, and a temperature around 5 ° C. when the room is heated. θ3 is the waste heat temperature of the rotating electrical machine or engine, and is a temperature of about 100 ° C.

また、図３に、蒸発器１２（２ｋＰａ）から凝縮器１４（４ｋＰａ）の間にＮ段の媒体輸送ユニット１６を配置した構成図を示す。熱遷移流ポンプ７０の（圧力差−流量）特性は、媒体圧力値によって変化する。媒体圧力値が低くなるほど、同じ圧力差でも流量が少なくなる。熱遷移流ヒートポンプ１０における媒体輸送ユニット１６は、１段で発生できる圧力差は小さい。そこで、これを多段接続することにより所定の圧力差を得ることができる。 FIG. 3 shows a configuration diagram in which an N-stage medium transport unit 16 is arranged between the evaporator 12 (2 kPa) and the condenser 14 (4 kPa). The (pressure difference-flow rate) characteristic of the thermal transition flow pump 70 varies depending on the medium pressure value. The lower the medium pressure value, the lower the flow rate with the same pressure difference. The medium transport unit 16 in the heat transition flow heat pump 10 has a small pressure difference that can be generated in one stage. Therefore, a predetermined pressure difference can be obtained by connecting them in multiple stages.

図４は、媒体の圧力値が変わると熱遷移流ポンプ７０の（圧力差−流量）特性が変化することを示す図である。図４の各図の横軸は圧力差、縦軸は単位面積当たりの熱遷移流の流量を示している。 FIG. 4 is a diagram showing that the (pressure difference-flow rate) characteristic of the thermal transition flow pump 70 changes when the pressure value of the medium changes. 4, the horizontal axis represents the pressure difference, and the vertical axis represents the flow rate of the thermal transition flow per unit area.

図４の各図は、θ３温度が２２０℃程度、θ１温度が２０℃程度の場合における特性図である。図４（ａ）は、蒸発器１２の２ｋＰａの圧力値における熱遷移流ポンプ７０の（圧力差−流量）特性を示す。図４（ｃ）は、凝縮器１４の４ｋＰａにおける熱遷移流ポンプ７０の（圧力差−流量）特性であり、図４（ｂ）はその中間の３ｋＰａにおける熱遷移流ポンプ７０の（圧力差−流量）特性である。 4 is a characteristic diagram when the θ3 temperature is about 220 ° C. and the θ1 temperature is about 20 ° C. FIG. FIG. 4A shows the (pressure difference-flow rate) characteristics of the thermal transition flow pump 70 at a pressure value of 2 kPa in the evaporator 12. 4C shows the (pressure difference-flow rate) characteristic of the thermal transition flow pump 70 at 4 kPa of the condenser 14, and FIG. 4B shows the (pressure difference− of the thermal transition flow pump 70 at 3 kPa in the middle thereof. Flow rate) characteristics.

これらの図から、例えば、単位面積当たりの流量Ｑを、０．０６ｇ／ｓ／ｍ²とすると、蒸発器１２の２ｋＰａでは、約０．１ｋＰａの圧力差が生じ、凝縮器１４の４ｋＰａでは、約０．４ｋＰａの圧力差が生じる。中間の３ｋＰａでは約０．３ｋＰａの圧力差が生じる。このようなデータを逐次計算すると、蒸発器１２の圧力を２ｋＰａ、凝縮器１４の圧力を４ｋＰａとするには、媒体輸送ユニット１６をＮ＝８段の直列接続構成が必要であることが分かった。このときの計算基礎は、単位面積当たりの流量Ｑ＝０．０６ｇ／ｓ／ｍ²である。目標特性の流量１ｇ／ｓとするには、｛（１ｇ／ｓ）／（０．０６ｇ／ｓ）｝から、各段の媒体輸送ユニット１６の流路面積は約１７ｍ²が必要となる。 From these figures, for example, if the flow rate Q per unit area is 0.06 g / s / m ² , a pressure difference of about 0.1 kPa occurs at 2 kPa of the evaporator 12, and at 4 kPa of the condenser 14, A pressure difference of about 0.4 kPa occurs. At an intermediate 3 kPa, a pressure difference of about 0.3 kPa occurs. When such data was sequentially calculated, it was found that in order to set the pressure of the evaporator 12 to 2 kPa and the pressure of the condenser 14 to 4 kPa, the medium transport unit 16 must have a serial connection configuration of N = 8 stages. . The calculation basis at this time is a flow rate Q = 0.06 g / s / m ² per unit area. In order to obtain the target flow rate of 1 g / s, the flow area of the medium transport unit 16 at each stage needs to be about 17 m ² from {(1 g / s) / (0.06 g / s)}.

したがって、２．４ｋＷの出力を得るには、媒体輸送ユニット１６としては、｛８段×（面積１７ｍ²）×（厚さ１．２ｍｍ）｝の容積が必要である。この必要容積は、１６３×１０³ｃｍ³である。例えば、小型吸着式冷凍機において、２．４ｋＷの出力に対応する容積は、（１１３０×１０³ｃｍ³）×０．２４＝２７２×１０³ｃｍ³である。このように、上記構成の熱遷移流ヒートポンプ１０によれば、上述の小型吸着式冷凍機に比べ、容積で約６０％の小型化が可能で、さらに、バルブ等の可動部とその制御装置が不要で信頼性が向上する。なお、図４で示した圧力差−流量特性は、加熱方法や多孔体の厚さ、細孔径等の条件によって変化し、さらなる向上の余地がある。これらの特性が向上すれば、その向上に応じて、装置のさらなる小型化も可能である。 Therefore, in order to obtain an output of 2.4 kW, the medium transport unit 16 needs a volume of {8 stages × (area 17 m ² ) × (thickness 1.2 mm)}. This required volume is 163 × 10 ³ cm ³ . For example, in the small adsorption refrigerator, the volume corresponding to the output of 2.4 kW is (1130 × 10 ³ cm ³ ) × 0.24 = 272 × 10 ³ cm ³ . Thus, according to the heat transition flow heat pump 10 having the above-described configuration, the volume can be reduced by about 60% as compared with the above-described small adsorption refrigerator, and further, a movable part such as a valve and its control device are provided. It is unnecessary and improves reliability. Note that the pressure difference-flow rate characteristics shown in FIG. 4 vary depending on conditions such as the heating method, the thickness of the porous body, and the pore diameter, and there is room for further improvement. If these characteristics are improved, the device can be further miniaturized in accordance with the improvement.

図４に示されるように、熱遷移流ポンプ７０の両端に発生する圧力差は、大きくても１ｋＰａ程度であるので、大気圧下で駆動する場合に比べて小さい圧力差であり、圧力差による熱遷移流ポンプ７０の破断が抑制される。また、熱遷移流ポンプ７０は、蒸発器１２と凝縮器１４の間に配置されて外界から隔離されているので、浮遊微粒子等による細孔７２の目詰まりの発生が抑制される。なお、細孔７２の径の上限は飽和蒸気圧下における平均自由行程の１０倍以下としたが、下限は、目詰まり等の制約が無ければ、工業的に製作できる範囲であればよい。 As shown in FIG. 4, since the pressure difference generated at both ends of the thermal transition flow pump 70 is about 1 kPa at most, it is a small pressure difference compared with the case of driving under atmospheric pressure. Breakage of the thermal transition flow pump 70 is suppressed. Moreover, since the heat transition flow pump 70 is disposed between the evaporator 12 and the condenser 14 and is isolated from the outside, occurrence of clogging of the pores 72 due to suspended fine particles or the like is suppressed. In addition, although the upper limit of the diameter of the pore 72 was 10 times or less of the mean free path under saturated vapor pressure, the lower limit may be within a range that can be manufactured industrially if there is no restriction such as clogging.

以上、説明したように、媒体流路３８を毛細管部材４０で満たしているので、凝縮器１４の圧力が低下することはなく、また、凝縮器１４の液相の媒体３６は、毛細管部材４０の毛細管現象によって凝縮器１４から蒸発器１２に環流される。このため、媒体流路３８を開閉するバルブや、液相の媒体３６を凝縮器１４から蒸発器１２に環流するためのポンプが必要なくなり、熱遷移流ヒートポンプ１０においてバルブやポンプ等の駆動部品を削減することができ、熱遷移流ヒートポンプ１０の構成を簡略化することができる。 As described above, since the medium flow path 38 is filled with the capillary member 40, the pressure of the condenser 14 does not decrease, and the liquid phase medium 36 of the condenser 14 is not limited to the capillary member 40. It is circulated from the condenser 14 to the evaporator 12 by capillary action. For this reason, a valve for opening and closing the medium flow path 38 and a pump for circulating the liquid phase medium 36 from the condenser 14 to the evaporator 12 are not required, and driving components such as a valve and a pump are provided in the thermal transition flow heat pump 10. And the configuration of the heat transition flow heat pump 10 can be simplified.

その結果、熱遷移流ヒートポンプ１０において、駆動部品のメンテナンス、使用電力、部品点数を低減することができる。また、メンテナンスに係る作業工数を削減でき、駆動部品による振動や騒音もなくなり、熱遷移流ヒートポンプ１０を長寿命化できる。特に、熱遷移流ヒートポンプ１０では、上述のバルブやポンプ以外に電気的な駆動部品を使用していないので、これら駆動部品を削減することにより、電源を必要としない無電源ヒートポンプシステムを実現することができる。このため、電源供給やメンテナンスが困難な場所、例えば、複雑な装置内部、海底、宇宙空間等で適用することができ、熱遷移流ヒートポンプ１０の使用領域を広げることができる。 As a result, in the heat transition flow heat pump 10, it is possible to reduce the maintenance of the drive components, the power consumption, and the number of components. Further, the number of work steps related to maintenance can be reduced, and vibrations and noises caused by driving parts can be eliminated, and the life of the heat transition flow heat pump 10 can be extended. In particular, since the heat transition flow heat pump 10 does not use electrical drive components other than the above-described valves and pumps, a power-free heat pump system that does not require a power source is realized by reducing these drive components. Can do. For this reason, it can be applied in places where power supply and maintenance are difficult, for example, inside a complicated apparatus, the seabed, outer space, etc., and the use area of the thermal transition flow heat pump 10 can be expanded.

次に、第２の実施形態について図５を参照して説明する。図５は蒸発器１２の内部の模式図である。図５に示すように、蒸発器１２の底部には、熱交換器としてのフィン４７が配置されている。このフィン４７の上面に媒体流路３８の毛細管部材４０から延出した毛細管部材４１が載置されている。毛細管部材４１は薄い平板状とすることが好ましい。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of the inside of the evaporator 12. As shown in FIG. 5, fins 47 as heat exchangers are arranged at the bottom of the evaporator 12. A capillary member 41 extending from the capillary member 40 of the medium flow path 38 is placed on the upper surface of the fin 47. The capillary member 41 is preferably a thin flat plate.

このように、フィン４７の上面に毛細管部材４１を載置すること、すなわち、フィン４７と毛細管部材４１とを所定の面積で接触させることによって、フィン４７の表面に薄い液相の媒体３０の層を形成することができ、フィン４７により媒体３０を効率よく蒸発させることができる。 Thus, by placing the capillary member 41 on the upper surface of the fin 47, that is, by bringing the fin 47 and the capillary member 41 into contact with each other in a predetermined area, a thin liquid phase medium 30 layer is formed on the surface of the fin 47. , And the medium 30 can be efficiently evaporated by the fins 47.

なお、毛細管部材４１をフィン４７の下面に配置してもよい。また、フィン４７を波形状ではなく平板形状としてもよい。毛細管部材４１は表面積が大きいので、周囲が乾燥すると毛細管部材４１の表面から直接液相の媒体３０が蒸発する。 Note that the capillary member 41 may be disposed on the lower surface of the fin 47. Further, the fins 47 may have a flat plate shape instead of a wave shape. Since the capillary member 41 has a large surface area, the liquid medium 30 evaporates directly from the surface of the capillary member 41 when the periphery is dried.

さらに、蒸発器１２の底部に毛細管部材４１のみを配置してもよい。この場合、蒸発器１２の内部が乾燥すると、毛細管部材４１の表面に付着している媒体３０が直接蒸発する。よって、フィン４７を省くことができる。この場合もバルブやポンプ等の駆動部品を削減することができ、さらに、熱交換器としてのフィン４７も削減することができるので、熱遷移流ヒートポンプ１０の構成をさらに簡略化することができる。 Further, only the capillary member 41 may be disposed at the bottom of the evaporator 12. In this case, when the inside of the evaporator 12 is dried, the medium 30 attached to the surface of the capillary member 41 is directly evaporated. Therefore, the fin 47 can be omitted. Also in this case, driving parts such as valves and pumps can be reduced, and further, the number of fins 47 as heat exchangers can be reduced, so that the configuration of the heat transition flow heat pump 10 can be further simplified.

次に、毛細管部材の変形例について図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、毛細管部材４２は、互いに直交する細い複数のスリット４２ａ１，４２ｂ１がそれぞれ形成された一対の金属薄板４２ａ，４２ｂを複数層に積層して形成されている。そして、この積層体となった毛細管部材４２を媒体流路３８の内部に配置して、媒体流路３８を毛細管部材４２で満たす。 Next, a modified example of the capillary member will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, the capillary member 42 is formed by laminating a pair of thin metal plates 42a and 42b each having a plurality of thin slits 42a1 and 42b1 perpendicular to each other. Then, the capillary member 42 that is the laminated body is disposed inside the medium flow path 38, and the medium flow path 38 is filled with the capillary member 42.

また、図６（ｂ）に示すように、毛細管部材４３を、多数の微細孔４３ａ１が形成された金属薄板４３ａを積層して形成してもよい。この場合、各金属薄板４３ａの微細孔４３ａ１の位置を互いにずらして積層する。金属薄板４２ａ，４２ｂ，４３ａとしては、例えば、銅薄板を使用する。また、スリット４２ａ１，４２ｂ１や微細孔４３ａ１を銅薄板にエッチングによって形成する。これら毛細管部材４２，４３によっても、スリット４２ａ１，４２ｂ１や微細孔４３ａ１によって毛細管現象を生じることができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 6B, the capillary member 43 may be formed by laminating a thin metal plate 43a in which a large number of fine holes 43a1 are formed. In this case, the positions of the fine holes 43a1 of the respective metal thin plates 43a are shifted from each other and stacked. As the metal thin plates 42a, 42b, 43a, for example, copper thin plates are used. Further, the slits 42a1 and 42b1 and the fine holes 43a1 are formed in the copper thin plate by etching. Also by these capillary members 42 and 43, the capillary phenomenon can be generated by the slits 42a1 and 42b1 and the fine holes 43a1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、毛細管部材を吸着式ヒートポンプに適用した構成である。吸着式ヒートポンプの内部は４つに区画されており、各区画は真空状態に維持されている。吸着式ヒートポンプの各区画は、吸着器、脱着器、蒸発器、凝縮器を構成している。吸着式ヒートポンプは、蒸発器で発生した媒体の蒸気を吸着器に取り込み、その後、吸着器を加熱することで、取り込んだ媒体を凝縮器に放出し、再び媒体の蒸気を取り込める状態にし、これを繰り返すことにより蒸発器側で冷熱を、凝縮器側で温熱を発生する。 Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a capillary member is applied to an adsorption heat pump. The inside of the adsorption heat pump is divided into four sections, and each section is maintained in a vacuum state. Each section of the adsorption heat pump constitutes an adsorber, a desorber, an evaporator, and a condenser. The adsorption heat pump takes the vapor of the medium generated in the evaporator into the adsorber, and then heats the adsorber to release the taken medium into the condenser, so that the vapor of the medium can be taken in again. By repeating, cold heat is generated on the evaporator side and warm heat is generated on the condenser side.

凝縮器と吸着器とは、第１の実施形態と同様に媒体流路によって接続されている。この媒体流路には、第１の実施形態で用いた毛細管部材が充填されている。このため、凝縮器の媒体は、媒体流路に充填された毛細管部材の毛細管現象によって蒸発器に環流される。 The condenser and the adsorber are connected by a medium flow path as in the first embodiment. This medium flow path is filled with the capillary member used in the first embodiment. For this reason, the medium of the condenser is circulated to the evaporator by the capillary phenomenon of the capillary member filled in the medium flow path.

このように、吸着式ヒートポンプにおいても、第１の実施形態と同様に、媒体流路を開閉するバルブや、媒体を凝縮器から蒸発器に環流するためのポンプが必要なくなり、吸着式ヒートポンプにおいてもバルブやポンプ等の駆動部品を削減することができ、吸着式ヒートポンプの構成を簡略化することができる。吸着式ヒートポンプは、熱遷移流ヒートポンプ１０よりも駆動部品が多く使用されており、無電源ヒートポンプシステムを実現することは困難であるが、バルブやポンプ等の駆動部品が低減されるので、振動、騒音の低減を図ることができる。また、吸着式ヒートポンプを長寿命化でき、メンテナンスに係る作業工数も低減することができる。 As described above, in the adsorption heat pump, similarly to the first embodiment, a valve for opening and closing the medium flow path and a pump for circulating the medium from the condenser to the evaporator are not necessary. Driving parts such as valves and pumps can be reduced, and the configuration of the adsorption heat pump can be simplified. The adsorption heat pump uses more drive parts than the heat transition flow heat pump 10 and it is difficult to realize a non-power supply heat pump system. However, since the drive parts such as valves and pumps are reduced, vibration, Noise can be reduced. Further, the life of the adsorption heat pump can be extended, and the number of work steps related to maintenance can also be reduced.

１０熱遷移流ヒートポンプ、１２蒸発器、１４凝縮器、１６媒体輸送ユニット、２０低温熱源、２２高温熱源、２４低温熱源流、２６高温熱源流、３０，３６液相の媒体、３２，３４気相の媒体、３８媒体流路、４０，４１，４２，４３毛細管部材、４６，４７フィン、４８ラジエータファン、５０低温熱源部、５２，６２板部材、５４低温熱源流路、５６，６６熱遷移流路、６０高温熱源部、６４高温熱源流路、７０熱遷移流ポンプ、７２細孔、７４熱遷移流。

10 Thermal Transition Flow Heat Pump, 12 Evaporator, 14 Condenser, 16 Medium Transport Unit, 20 Low Temperature Heat Source, 22 High Temperature Heat Source, 24 Low Temperature Heat Source Stream, 26 High Temperature Heat Source Stream, 30, 36 Liquid Phase Medium, 32, 34 Gas Phase Medium, 38 medium flow path, 40, 41, 42, 43 capillary member, 46, 47 fin, 48 radiator fan, 50 low temperature heat source section, 52, 62 plate member, 54 low temperature heat source flow path, 56, 66 thermal transition flow Path, 60 high temperature heat source section, 64 high temperature heat source flow path, 70 thermal transition flow pump, 72 pores, 74 thermal transition flow.

Claims

媒体を蒸発させる蒸発器と、前記媒体を凝縮させる凝縮器と、前記媒体を前記蒸発器から前記凝縮器に輸送する媒体輸送ユニットと、前記媒体を前記凝縮器から前記蒸発器に環流する流路とを備えるヒートポンプであって、
前記流路は毛細管部材を備えることを特徴とするヒートポンプ。 An evaporator for evaporating the medium; a condenser for condensing the medium; a medium transport unit for transporting the medium from the evaporator to the condenser; and a flow path for circulating the medium from the condenser to the evaporator. A heat pump comprising:
The heat pump according to claim 1, wherein the flow path includes a capillary member.

請求項１に記載のヒートポンプであって、
前記凝縮器は、前記蒸発器よりも高圧状態であり、
前記毛細管部材は、前記高圧状態を維持するように前記流路に充填されていることを特徴とするヒートポンプ。 The heat pump according to claim 1,
The condenser is at a higher pressure than the evaporator;
The heat pump, wherein the capillary member is filled in the flow path so as to maintain the high pressure state.

請求項１に記載のヒートポンプであって、
前記蒸発器は、大気または室内空気、冷却が必要な装置と直接もしくは熱輸送媒体を介して間接的に熱交換する熱交換器を有し、
前記毛細管部材は、前記熱交換器と接触するように前記流路から前記熱交換器まで延出されていることを特徴とするヒートポンプ。 The heat pump according to claim 1,
The evaporator has a heat exchanger for exchanging heat with air or room air, a device requiring cooling, directly or indirectly through a heat transport medium,
The heat pump, wherein the capillary member is extended from the flow path to the heat exchanger so as to be in contact with the heat exchanger.

請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートポンプであって、
前記媒体輸送ユニットは、媒体の飽和蒸気圧における平均自由行程の１０倍以下の細孔径を有する多孔体または多孔性プレートの両端に温度差が設けられ、低温側よりも高温側を高圧にする熱遷移流ポンプを備えることを特徴とするヒートポンプ。 The heat pump according to any one of claims 1 to 3,
The medium transport unit is provided with a temperature difference at both ends of a porous body or a porous plate having a pore diameter of 10 times or less of the mean free path at the saturated vapor pressure of the medium, and heat at a higher temperature than at a lower temperature A heat pump comprising a transition flow pump.

請求項４に記載のヒートポンプであって、
前記熱遷移流ポンプを多段接続して、前記蒸発器側の圧力と前記凝縮器側の圧力との間の圧力差を所定の圧力差とすることを特徴とするヒートポンプ。 The heat pump according to claim 4,
A heat pump, wherein the heat transition flow pump is connected in multiple stages, and a pressure difference between the pressure on the evaporator side and the pressure on the condenser side is set to a predetermined pressure difference.

請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートポンプであって、
前記媒体輸送ユニットは、前記蒸発器からの前記媒体を吸着し、この吸着した前記媒体を前記凝縮器側に脱離させる吸着器を備えることを特徴とするヒートポンプ。

The heat pump according to any one of claims 1 to 3,
The heat pump according to claim 1, wherein the medium transport unit includes an adsorber that adsorbs the medium from the evaporator and desorbs the adsorbed medium toward the condenser.