(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的で、且つ連続的な冷熱生成が可能な吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法を得る。【解決手段】ヒートポンプ１２は、蒸発器１４、吸着器１６および蓄熱反応器１８を備え、蓄熱反応器１８は熱を蓄熱すると共に、熱媒の蒸発潜熱以上の熱を吸着器１６に対し放熱し、再生温度以上の熱を作用させることで吸着器１６を再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器と接続され前記熱媒を吸着すると共に、前記熱媒を蒸発させるための再生温度以上の熱を受けることで再生される吸着器と、
を有する吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項２】
熱を蓄熱すると共に、前記熱媒の蒸発潜熱以上の熱を前記再生温度以上で前記吸着器に放熱可能な蓄熱器、
を有する請求項１に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記蓄熱器が、
前記蒸発器と接続され、前記蒸発器からの前記熱媒と反応することで該熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱を生じ、該反応熱を前記吸着器の再生温度以上で該吸着器に放熱可能な蓄熱反応器、である請求項２に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記蓄熱器が複数備えられている請求項２又は請求項３に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項５】
複数の前記蓄熱反応器の一部が吸熱しているときに他の一部が放熱可能とされている請求項４に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記蓄熱反応器が、化学蓄熱材を備えている請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記蓄熱反応器が、前記吸着器の吸着材の脱着温度以上の吸着反応熱を生じる吸着材を備えている請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記蓄熱反応器の熱媒と前記吸着器の熱媒とが同一である請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記吸着器と接続され前記熱媒を凝縮する凝縮器、を有する請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記凝縮器が前記蒸発器と接続されている請求項９に記載の吸着式ヒートポンプシステム。  
【請求項１１】
前記凝縮器が前記蓄熱反応器と接続されている請求項９又は請求項１０に記載の吸着式ヒートポンプシステム。
【請求項１２】
蓄熱材による減圧作用による熱媒の蒸発により冷熱を生成する第１冷熱生成工程と、
吸着材による減圧作用による熱媒の蒸発により冷熱を生成する第２冷熱生成工程と、
前記蓄熱材に蓄熱された熱を前記吸着材に作用させて吸着された熱媒を脱着させ吸着材を再生する再生工程と、
を有する冷熱生成方法。
【請求項１３】
前記蓄熱材を前記熱媒と反応させることで該熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱を生じさせ、該反応熱を前記吸着材の再生温度以上で前記吸着材に放熱する請求項１２に記載の冷熱生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着式ヒートポンプとして、特許文献１には、一対の吸着器と、凝縮器及び蒸発器を備えた構成が記載されている。
【０００３】
このような構成の吸着式ヒートポンプにおいて、吸着器における吸着時と脱着時の温度差が大きいと、顕熱ロス（実際のエネルギー交換に利用できない熱量）が大きくなる。実際の吸着式ヒートポンプでは、より効率的に冷熱を得ることが望まれる。
【０００４】
また、特許文献１に記載の吸着式ヒートポンプでは、吸着器における脱着工程の終了タイミングと吸着工程の終了タイミングとがそれぞれ別個に決定されるが、冷熱の生成をより連続的に行えるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５１３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、効率的で、且つ連続的な冷熱生成が可能な吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、熱媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器と接続され前記熱媒を吸着すると共に、前記熱媒を蒸発させるための再生温度以上の熱を受けることで再生される吸着器と、を有する。
【０００８】
この吸着式ヒートポンプシステムでは、蒸発器を備えており、この蒸発器における熱媒の蒸発により冷熱が生成される。また、この吸着式ヒートポンプシステムでは、蒸発器と接続された吸着器を備えており、蒸発器の熱媒を吸着することで、蒸発器において冷熱が生成される。吸着器は、熱媒を蒸発させるための再生温度以上の熱を受けることで、少なくとも一部が再生される。吸着器は、再生により、再度、蒸発器の熱媒を吸着することが可能となる。
【０００９】
そして、蒸発器での冷熱生成を、２つのプロセスで行うことで、効率的で、かつ連続的な冷熱生成が可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、熱を蓄熱すると共に、前記熱媒の蒸発潜熱以上の熱を前記再生温度以上で前記吸着器に放熱可能な蓄熱器、を有する。
【００１１】
すなわち、蓄熱器から吸着器へ、熱媒の蒸発潜熱以上の熱を吸着器の再生温度以上で放熱できる。このように蓄熱器の熱を用いることで、吸着器の再生をより安定的に行うことが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記蓄熱器が、前記蒸発器と接続され、前記蒸発器からの前記熱媒と反応することで該熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱を生じ、該反応熱を前記吸着器の再生温度以上で該吸着器に放熱可能な蓄熱反応器、である。
【００１３】
この吸着式ヒートポンプシステムでは、蒸発器と接続された蓄熱反応器を備えている。蓄熱反応器では蒸発器からの熱媒と反応することで、熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱が生じ、蒸発器では熱媒の蒸発潜熱分の冷熱が生成される。
【００１４】
蓄熱反応器で生じた反応熱は蓄熱反応器に蓄熱される。そして、蓄熱反応器が、この反応熱を吸着器の再生温度以上で吸着器に放熱することで、吸着器に吸着された熱媒を脱着させ、吸着器を再生することができる。
【００１５】
吸着器が再生されると、吸着器が蒸発器から熱媒を吸着することで、蒸発器では冷熱が生成される。
【００１６】
このように、蓄熱反応器における熱媒との反応を利用することで、吸着器の効率的な再生が可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記蓄熱反応器が複数備えられている。
【００１８】
したがって、一部の蓄熱反応器から、吸着器の再生に必要な分の熱を吸着器に作用させることができる。また、吸着器への放熱を行っていない蓄熱反応器では、その間に再生する等、複数の蓄熱反応器で異なる処理を並行して行うことが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、複数の前記蓄熱反応器の一部が吸熱しているときに他の一部が放熱可能とされている。
【００２０】
したがって、蓄熱反応器の一部において吸熱による再生を行いつつ、他の一部から吸着器等へ放熱することが可能である。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記蓄熱反応器が、化学蓄熱材を備えている。
【００２２】
したがって、化学蓄熱材の化学反応で生じる反応熱を利用し、吸着器に放熱することで吸着材を再生することが可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記蓄熱反応器が、前記吸着器の吸着材の脱着温度以上の吸着反応熱を生じる吸着材を備えている。
【００２４】
したがって、吸着材による熱媒の吸着で生じる吸着熱を利用し、吸着器に放熱することで吸着材を再生することが可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の発明では、請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記蓄熱反応器の熱媒と前記吸着器の熱媒とが同一である。
【００２６】
蓄熱反応器の熱媒と吸着器の熱媒とを同一とすることで、異なる熱媒を用いた構成と比較して、簡易な構造となる。
【００２７】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記吸着器と接続され前記熱媒を凝縮する凝縮器、を有する。
【００２８】
したがって、凝縮器を用いて、吸着材で脱着された熱媒を凝縮し、蒸発器に送ることが可能となる。
【００２９】
また、蓄熱反応器の顕熱を吸着器で回収し、さらに凝縮器において熱媒を凝縮させることで、温熱を生成することが可能となる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の発明において、前記凝縮器が前記蒸発器と接続されている。
したがって、蓄熱反応器を再生するために蓄熱反応器に加えられたエネルギーにより、凝縮器で熱媒を凝縮させて温熱を生成することが可能となる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明では、請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記凝縮器が前記蓄熱反応器と接続されている。
【００３２】
したがって、蓄熱反応器から熱媒を凝縮器に送って、凝縮器で凝縮させることが可能となる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明では、蓄熱材による減圧作用による熱媒の蒸発により冷熱を生成する第１冷熱生成工程と、吸着材による減圧作用による熱媒の蒸発により冷熱を生成する第２冷熱生成工程と、前記蓄熱材に蓄熱された熱を前記吸着材に作用させて吸着された熱媒を脱着させ吸着材を再生する再生工程と、を有する。
【００３４】
この冷熱生成方法では、第１冷熱生成工程において、蓄熱材による減圧作用による冷媒の蒸発により冷熱が生成される。また、この冷熱生成方法では、第２冷熱生成方法において、吸着材による減圧作用による熱媒の蒸発により冷熱が生成される。再生工程では、蓄熱材に蓄熱された熱を吸着材に作用させることで、吸着材に吸着された熱媒を脱着させ吸着材を再生する。
【００３５】
このように、冷熱生成を第１冷熱生成工程及び第２冷熱生成工程の２つの工程を行うと共に、再生工程において吸着材を再生することで、効率的で、かつ連続的な冷熱生成が可能となる。特に、再生工程では、蓄熱材の熱を利用するので、安定的に吸着材を再生できる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の発明において、前記蓄熱材を前記熱媒と反応させることで該熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱を生じさせ、該反応熱を前記吸着材の再生温度以上で前記吸着材に放熱する。
【００３７】
蓄熱材を熱媒と反応させることで生じた反応熱を、吸着材に放熱し、吸着材を再生できる。吸着材の再生により、吸着材で熱媒を再度吸着することが可能になる。
【００３８】
このように、蓄熱材と熱媒との反応を利用することで、吸着器の効率的な再生が可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は上記構成としたので、効率的で、連続的な冷熱生成が可能な吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の吸着式ヒートポンプシステムの構成を示す概略図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態の吸着式ヒートポンプシステムにおいて冷熱を生成する場合の状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｂ）は、本発明の第１実施形態の吸着式ヒートポンプシステムにおいて蓄熱回収する場合の状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は第１比較例の吸着式ヒートポンプシステムの構成を示す概略図であり、（Ｂ）は第２比較例の蓄熱システムの構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態の吸着式ヒートポンプシステムの構成を示す概略図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例において吸着式ヒートポンプシステムで冷熱を生成する場合の状態を示す説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例において吸着式ヒートポンプシステムで増熱して温熱を生成する場合の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態の吸着式ヒートポンプシステムの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第４実施形態の吸着式ヒートポンプシステムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１には、本発明の第１実施形態の吸着式ヒートポンプシステム（以下では「ヒートポンプ」と略記する）１２が示されている。
【００４２】
ヒートポンプ１２は、蒸発器１４、吸着器１６、蓄熱反応器１８及び凝縮器２０を備えている。これらは、相互に配管２２で接続されている。配管２２には図示しない弁が設けられており、開弁により、熱媒の移動が可能となる。以下において、２つの部材を単に「接続する」というときは、これら２つの部材の間の配管を開弁することで、熱媒の移動が可能になることを言う。
【００４３】
蒸発器１４は、熱媒を蒸発させ、その際の気化熱により、外部からエネルギー（熱量）を吸収する動作（冷熱生成）を行うことが可能である。
【００４４】
吸着器１６には、吸着材が収容されている。吸着材により媒質を吸着することで吸着熱を生じ、この吸着熱を外部に放出する動作（温熱生成）を行うことが可能である。また、外部から作用したエネルギーを吸収して（吸熱して）吸着された媒質を脱着することが可能である。このとき、吸着器１６は再生され、あらためて吸着材で熱媒を吸着可能な状態になる。
【００４５】
蓄熱反応器１８には蓄熱材が収容されている。本実施形態では、熱媒として水を用いているため、蓄熱材は、外部から加えられたエネルギーにより熱媒と化学反応し、反応熱を生じさせる（外部からのエネルギーの一部は顕熱となる）化学蓄熱材を用いている。特に、本発明では、熱媒の蒸発潜熱以上の反応熱が生じるように、熱媒との関係において、蓄熱材が決められている。
【００４６】
そして、蓄熱反応器１８は、反応熱を蓄熱可能で、吸着器１６の再生温度以上で吸着器１６に放熱することが可能とされる。
【００４７】
凝縮器２０は、蓄熱反応器１８あるいは吸着器１６から送られた熱媒を凝縮させ、凝縮熱を外部に放出する動作（温熱生成）を行うことが可能である。さらに、凝縮後の熱媒を蒸発器１４に送ることも可能である。
【００４８】
なお、凝縮器２０を省略してもよく、この場合は、熱媒を凝縮することなくヒートポンプ１２の外部に放出すればよい。
【００４９】
次に、本実施形態のヒートポンプ１２において、冷熱を生成する工程（冷熱生成モード）、及び温熱を生成する工程（温熱生成モード）について説明する。まず、冷熱生成モードを一般化して説明する。
【００５０】
［冷熱生成モード］
＜冷熱生成操作１＞
冷熱生成操作１では、まず、図２（Ａ）に示すように、蓄熱反応器１８と蒸発器１４とを接続し、吸着器１６と凝縮器２０とを接続する。蓄熱反応器１８の蓄熱材における減圧作用で、蒸発器１４では熱媒が蒸発し、冷熱Ｑ３が生成される。蓄熱反応器１８では熱媒と蓄熱材とが反応し、反応熱Ｑ５が生成される。
【００５１】
この反応熱Ｑ５を吸着器１６に作用させ、吸着材に吸着された熱媒を脱着させる（吸着材の一部又は全部の再生が可能である）。本実施形態では、凝縮器２０を有しているので、脱着された熱媒を凝縮器２０によって凝縮する。このとき、凝縮器２０において生成された温熱Ｑ８を利用してもよい。ただし、凝縮器２０によって凝縮することなく、ヒートポンプ１２の外部に熱媒を放出してもよく、この場合は凝縮器２０は不要となる。凝縮された熱媒は蒸発器１４に送られる。以上が冷熱生成操作１である。
【００５２】
＜冷熱生成操作２＞
上記の冷熱生成操作１により、吸着器１６が完全に再生されると、図２（Ｂ）に示すように、吸着器１６と蒸発器１４とを接続する。吸着器１６が熱媒を吸着し、減圧作用によって蒸発器１４では熱媒が蒸発し、冷熱Ｑ６が生成される。以上が冷熱生成操作２である。
【００５３】
このようにして、冷熱生成操作１と冷熱生成操作２とを交互に繰り返すことで、ヒートポンプ１２からは、冷熱３と冷熱Ｑ６とを交互に生成することができる。したがって、蓄熱反応器１８を有しない構成のヒートポンプと比較して、冷熱を効率的に且つ連続的に生成することが可能である。
【００５４】
なお、冷熱生成操作１と冷熱生成操作２との繰り返しにおける所望のタイミングで、蓄熱反応器１８（蓄熱材）の再生を行ってもよい。たとえば冷熱生成操作１と冷熱生成操作２とを複数回繰り返した後（冷熱生成操作２を終えた状態）で、図２（Ｃ）に示すように、蓄熱反応器１８と凝縮器２０を接続する。そして、蓄熱反応器１８に再生のためのエネルギーＱ１を作用させることで、蓄熱材を再生できる。このとき、このヒートポンプ１２の外部に熱源が存在していれば、その熱源から供給された熱を利用すればよい。
【００５５】
また、蓄熱反応器１８では、反応熱だけでなく、顕熱Ｑ２も生じている。図２（Ｃ）に示したように、温度上昇した熱媒を吸着器１６に移動させ、凝縮器２０で凝縮させることで、温熱Ｑ９を生成させることが可能である。
【００５６】
次に、ヒートポンプ１２の成績係数（ＣＯＰ）について説明する。
【００５７】
蓄熱反応器１８における熱媒１ｍｏｌ当りの反応熱をΔＨ１［ｋＪ／ｍｏｌ］、総反応量をｍ１［ｍｏｌ］、顕熱をＱ２［ｋＪ］とすると、蓄熱反応器１８に作用させるエネルギーＱ１は、
Ｑ１＝ｍ１・ΔＨ１＋Ｑ２［ｋＪ］
となる。
【００５８】
また、熱媒の蒸発潜熱をΔＨ２［ｋＪ］とすると、蒸発器１４での冷熱生成量Ｑ３［ｋＪ］は、
Ｑ３＝ｍ１・ΔＨ２［ｋＪ］
となる。
【００５９】
上記の冷熱生成操作１を１回行った際に作動する熱媒量をｍ２［ｍｏｌ］、吸脱着熱をΔＨ３［ｋＪ／ｍｏｌ］、吸着器１６での顕熱をＱ４［ｋＪ］とすると、吸着器１６の再生のために蓄熱反応器１８から作用させる温熱のエネルギーＱ５［ｋＪ／回」は、
Ｑ５＝ｍ２・Δ３＋Ｑ４［ｋＪ］
となる。実際には、蓄熱反応器１８の総エネルギーを何回かに分けて吸着器１６に作用させるので、この回数をＮとすると、吸着器１６には、
Ｑ６＝Ｎ・ｍ２・ΔＨ２［ｋＪ］
のエネルギーが作用する。冷熱生成操作２では、このエネルギーが蒸発器１４で生成される冷熱となる。
【００６０】
したがって、上記の工程全体での総冷熱生成量Ｑ７は、
Ｑ７＝Ｑ３＋Ｑ６＝ｍ１・ΔＨ２＋Ｎ・ｍ２・ΔＨ２［ｋＪ］となる。
【００６１】
ヒートポンプ１２に外部から作用させたエネルギーはＱ１［ｋＪ］なので、成績係数ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝Ｑ７／Ｑ１
＝（Ｑ３＋Ｑ６）／Ｑ１
＝（ｍ１・ΔＨ２＋Ｎ・ｍ２・ΔＨ２）／（ｍ１・ΔＨ１＋Ｑ２）
となる。
【００６２】
蓄熱反応器１８で生じた反応熱はｍ１・ΔＨ１［ｋＪ］であり、これは、実質的に吸着器１６の再生のために蓄熱反応器１８から作用させる温熱のエネルギーＱ５のＮ回分と等しい。すなわち、
ｍ１・ΔＨ１＝Ｎ・（ｍ２・Δ３＋Ｑ４）［ｋＪ］
である。これから、
ｍ２＝（（ｍ１・ΔＨ１）／Ｎ−Ｑ４／ΔＨ３
となる。
【００６３】
したがって、成績係数ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝（（ｍ１＋（（ｍ１・ΔＨ１）／Ｎ−Ｑ４／ΔＨ３・Ｎ））・ΔＨ２）／（ｍ１・ΔＨ１＋Ｑ２）
＝（（ΔＨ３・ｍ１＋（ｍ１・ΔＨ１）−Ｎ・Ｑ４）・（ΔＨ２／ΔＨ３）／（ｍ１・ΔＨ１＋Ｑ２）
となる。
【００６４】
一般的には、熱媒について吸着熱≒蒸発潜熱の関係が成り立つので、ΔＨ２＝ΔＨ３とすると、
ＣＯＰ＝（（ｍ１・ΔＨ３＋ΔＨ１）−Ｎ・Ｑ４）／（ｍ１・ΔＨ１＋Ｑ２）
となる。  
【００６５】
この式から分かるように、ＣＯＰを大きくするためには、蓄熱反応器１８において顕熱Ｑ２が反応熱ｍ１・ΔＨ１よりも十分に小さく（すなわちＱ２＜＜ｍ１・ΔＨ１）、且つ吸着器１６におけるＮ回のプロセスでの顕熱Ｎ・Ｑ４が、吸着器１６での吸着熱ｍ１・ΔＨ２よりも十分に小さい（すなわち、Ｎ・Ｑ４＜＜ｍ１・ΔＨ２＝ｍ１・ΔＨ３）という条件を満たせばよい。このとき、ヒートポンプ１２を全体として考えたときの顕熱ロスが小さくなる。特に、Ｎ＝１に近づくほど、ＣＯＰは大きくなり、１に近づくことになる。実際に、Ｑ２及びＱ４が顕熱であることを考慮すると、蓄熱反応器１８や吸着器１６での反応熱と比較して小さいので、効率的な冷熱生成が可能なヒートポンプ１２となっている。
【００６６】
本実施形態のヒートポンプ１２は蓄熱反応器１８を有しているため、蓄熱システムとしても動作している。以下では、ヒートポンプ１２を蓄熱システムとみなした場合の成績係数（ＣＯＰ）について説明する。
【００６７】
＜蓄熱回収操作１＞
まず、図３（Ａ）に示すように、蒸発器１４と蓄熱反応器１８とを接続し、吸着器１６と凝縮器２０とを接続した場合を考える。蒸発器１４から蓄熱反応器１８にｍ３［ｍｏｌ］の熱媒が移動したとすると、蓄熱反応器１８では、ｍ３・ΔＨ１［ｋＪ］の熱量が生成される。この熱量を吸着器１６に投入する。熱媒の移動量をｍ４［ｍｏｌ］、吸着器１６の顕熱をＱ７［ｋＪ］とすると、
ｍ３・ΔＨ１＝ｍ４・ΔＨ３＋Ｑ７
の関係が成り立つ。
【００６８】
吸着器１６で脱着された熱媒は、凝縮器２０で凝縮させる。熱媒の蒸発潜熱はΔＨ２なので、外気温よりも高いｍ２・ΔＨ２の熱が回収できることになる。
【００６９】
＜蓄熱回収操作２＞
次に、図３（Ｂ）に示すように、吸着器１６と蒸発器１４とを接続する。そして、蒸発器１４から熱媒を蒸発させ、吸着器１６で吸着させる。このときの熱媒の移動量をｍ４［ｍｏｌ］とすると、吸着器１６での顕熱Ｑ７も回収できる。すなわち、ｍ４・ΔＨ２＋Ｑ７の熱を回収できる。
【００７０】
蓄熱回収操作１と蓄熱回収操作２とで得られた熱量を合計すると、２（ｍ４・ΔＨ２）＋Ｑ７の熱を回収できる。ヒートポンプ１２における発熱量はｍ３・ΔＨ１であったので、成績係数ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝（２（ｍ４・ΔＨ２）＋Ｑ７）／（ｍ３・ΔＨ１）
＝（２（ｍ４・ΔＨ２）＋Ｑ７）／（ｍ４・ΔＨ３＋Ｑ７）
となる。ここでも、ΔＨ２＝ΔＨ３とすれば、
ＣＯＰ＝（２（ｍ４・ΔＨ３）＋Ｑ７）／（ｍ４・ΔＨ３＋Ｑ７）
＝１＋（ｍ４・ΔＨ３）／（ｍ４・ΔＨ３＋Ｑ７）
となり、ＣＯＰが１以上の蓄熱システムとして作動するヒートポンプ１２が構成されていることが分かる。
【００７１】
ここで、図４（Ａ）には、第１比較例として、蓄熱反応器１８を有さず、２機の吸着器１６Ａ、１６Ｂを有するヒートポンプ７２が示されている。また、図４（Ｂ）には、第２比較例として、蒸発器１４、蓄熱反応器１８及び凝縮器２０で構成された蓄熱システム８２が示されている。なお、これらのヒートポンプ７２及び蓄熱システム８２において、上記実施形態と同様の作用を奏する部材については、便宜的に同一符号を付している。
【００７２】
第１比較例のヒートポンプ７２では、吸着器１６Ａ、１６Ｂにおいて吸着と脱着とを繰り返す際の温度変動（いわゆる温度スイング）が大きく、これが顕熱ロスとなってしまうため、成績係数ＣＯＰを大きくすることは難しい。また、十分な量の冷熱あるいは温熱を得ようとすると、吸着器１６の体積も大きくなる。
【００７３】
第２比較例の蓄熱システム８２では、蓄熱反応器１８に温熱を蓄積（貯蔵）することは可能であるが、蒸発器１４における反応熱（蒸発潜熱）と、蓄熱反応器１８に熱を供給する際の反応熱とが異なるため、温熱と比較して冷熱の取り出し量が相対的に小さくなってしまう。
【００７４】
これに対し、本実施形態のヒートポンプ１２では、図１と図４（Ａ）とを比較すれば分かるように、第１実施形態の吸着器１６の１機（図示の例では吸着器１６Ｂ）を蓄熱反応器１８に置き換えた構成になっている。蓄熱反応器１８は、温度スイングの温度が吸着器１６の再生温度以上であるため、顕熱回収により、顕熱ロスが小さくなる。
【００７５】
また、上記実施形態のヒートポンプ１２では、蓄熱反応器１８で生じた反応熱を吸着器１６での再生に用いることができるので、成績係数ＣＯＰの向上に寄与できる。しかも、外部から吸着器１６への熱供給を待つことなく、蓄熱反応器１８から吸着器１６へ熱を供給できるので、早期に冷熱あるいは温熱を生成でき、始動性が向上する。
【００７６】
さらに、図４（Ｂ）に示した第２比較例の蓄熱システム８２と比較すると、本実施形態のヒートポンプ１２では、蓄熱反応器１８に蓄積された熱を用いて冷熱を生成できるので、実質的に、より大きな冷熱の貯蔵及び生成が可能である。
【００７７】
なお、第１比較例のヒートポンプ７２における成績係数の向上及び始動性の向上という効果と、第２比較例の蓄熱システム８２における大きな冷熱の貯蔵・生成という効果の双方を奏するためには、ヒートポンプ７２と蓄熱システム８２の構成を単に組み合わせることも考えられる。しかし、これらの単なる組み合わせでは、蒸発器１４、吸着器１６及び凝縮器２０を２機ずつ有する構成になる。
【００７８】
これに対し、本実施形態のヒートポンプ１２では、このような単純な組み合わせと比較して、蒸発器１４や凝縮器２０の数が少なくて済む（それぞれ１機ずつとなる）。さらには、これらを接続する配管やバルブも不要となる。これらにより、本実施形態のヒートポンプ１２では、構造の簡素化を図ることが可能である。
【００７９】
上記実施形態では、蓄熱反応器１８を１機のみ備えた構成を例示しているが、蓄熱反応器１８を複数備えた構成であってもよい。図５には、２機の蓄熱反応器１８Ａ、１８Ｂを備えた第２実施形態のヒートポンプ３２が示されている。なお、図５では、２機の蓄熱反応器１８Ａ、１８Ｂを並べて配置しているが、これらの蓄熱反応器１８Ａ、１８Ｂは、蒸発器１４、吸着器１６及び凝縮器２０に対し対等に（並列で）接続されており、それぞれ独立して作動させることが可能である。
【００８０】
第２実施形態のヒートポンプ３２では、２機の蓄熱反応器１８の再生を交互に行うことが可能である。この構成では、蓄熱反応器１８の再生は、吸着器１６が熱媒の吸着を行っている間に、外部熱源からの熱を受けて行うことが可能である。外部熱源としては、電気ヒータであってもよいし、エンジンやモータの廃熱であってもよい。そして、ヒートポンプ７２は、車両が冷房あるいは暖房を必要としているときは、再生済みの蓄熱反応器１８及び吸着器１６と凝縮器２０を用いて、図３及び図４に示した各操作を行い、冷熱あるいは温熱を生成すればよい。
【００８１】
このように、本実施形態では、蓄熱反応器１８を複数備えることで、外部熱源からの熱供給を受けた蓄熱反応器１８の再生と、ヒートポンプ１２の駆動（冷熱あるいは温熱の生成）とを同時に行うことが可能である。
【００８２】
なお、本発明において、蓄熱反応器１８における蓄熱量は、吸着器１６の熱容量（再生に必要な熱量と顕熱との和）以上であればよい。特に、吸着器１６の熱容量の２倍以上とすれば、吸着器１６の再生タイミングの自由度が高くなるので、好ましい。
【００８３】
上記各実施形態において、熱媒としては、たとえば、水やアンモニアを用いることが可能である。吸着器１６における吸着材としては、熱媒の吸着及び脱着が可能であれば良く、たとえば、本実施形態ではシリカゲルを用いることが可能である。
【００８４】
蓄熱反応器１８における蓄熱材としては、熱媒と化学反応する化学蓄熱材の他に、熱媒を細孔等により物理的に吸着する物理吸着材（蓄熱材）を用いたものであってもよい。
【００８５】
熱媒が水の場合の化学蓄熱材としては、蓄熱反応器１８における蓄熱密度をより高める観点から、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物もしくは水酸化物、またはこれらの複合物がより好ましく、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）のほか、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）及びその水和物（Ｂａ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏ）などのアルカリ土類金属の無機水酸化物や、水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）などのアルカリ金属の無機水酸化物、酸化アルミニウム三水和物（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）などの無機酸化物などを挙げることができる。中でも、脱水反応に伴なって吸熱し、水和反応に伴なって放熱する水和反応性蓄熱材が好ましく、特に水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）好ましい。また、化学蓄熱材は、上市された市販品を用いてもよい。
【００８６】
化学蓄熱材として用いられた水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）は、脱水に伴なって蓄熱（吸熱）し、水和（水酸化カルシウムへの復原）に伴なって放熱（発熱）する構成となる。すなわち、Ｃａ（ＯＨ）２は、以下に示す反応により蓄熱、放熱を可逆的に繰り返することができる。
Ｃａ（ＯＨ）２  ⇔  ＣａＯ  ＋  Ｈ２Ｏ
【００８７】
熱媒がアンモニアである場合の化学蓄熱材としては、蓄熱反応器１８における蓄熱密度をより高める観点から、金属塩化物が好ましく、例えば、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、又は遷移金属の塩化物もしくはこれらの複合物がより好ましく、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２）、塩化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＣｌ２）、塩化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＣｌ２）、又は塩化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＣｌ２）が特に好ましい。
【００８８】
上記した各種の化学蓄熱材は、一種単独で用いるほか、二種以上を併用してもよい。
【００８９】
物理吸着材の例としては、活性炭のほか、例えば、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等が挙げられる。また、前記活性炭としては、ＢＥＴ法による比表面積が８００ｍ２／ｇ以上２５００ｍ２／ｇ以下（より好ましくは１８００ｍ２／ｇ以上２５００ｍ２／ｇ以下）の活性炭が好ましい。前記粘土鉱物としては、非架橋の粘土鉱物であっても、架橋された粘土鉱物（架橋粘土鉱物）であってもよい。粘土鉱物の例として、前記したセピオライト等が挙げられる。
【００９０】
本発明においては、熱媒の圧力や温度に合わせて、物理吸着材（好ましくは多孔体）の種類を適宜選定することができる。物理吸着による熱媒の固定化及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、物理吸着材は、活性炭を少なくとも含む態様に構成されていることが好ましい。
【００９１】
物理吸着材を用いた場合には、熱媒の授受により吸発熱する蓄熱材を構成する。この場合、蓄熱材に占める物理吸着材の含有比率は、熱媒の固定化及び脱離の反応性をより高く維持する観点から、８０体積％以上が好ましく、９０体積％以上がより好ましい。
【００９２】
物理吸着材を用いた蓄熱材を成形体として利用する場合、蓄熱材は、物理吸着材に加えてバインダーを含有していることが好ましい。バインダーを含有することで、成形体の形状がより維持され易くなるので、物理吸着による熱媒の固定化及び脱離の反応性がより向上する。
【００９３】
また、蓄熱材は、必要に応じて、物理吸着材及び前記バインダー以外の他の成分を含有していてもよい。他の成分の例として、カーボンファイバーや金属繊維等の熱伝導性無機材料等が挙げられる。
【００９４】
前記バインダーとしては、水溶性バインダーが好ましい。水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール、トリメチルセルロース等が挙げられる。
【００９５】
物理吸着材及びバインダーを用いて蓄熱材を構成する場合、蓄熱材中におけるバインダーの含有比率は、成形体の形状をより効果的に維持する観点から、５体積％以上が好ましく、１０体積％以上がより好ましい。
【００９６】
これに対し、吸着器１６における吸着材としては、熱媒が水の場合は、ゼオライトを、熱媒がアンモニアの場合は活性炭を用いることが可能である。そして、吸着器１６に用いられる吸着材の脱着反応温度との関係で、蓄熱反応器１８における物理吸着材として好ましい材料を選択できる。たとえば、一般的なゼオライト（Ｙ型）では、吸着反応熱として６０℃より高い温度を達成可能である。したがって、吸着器１６における吸着材としては、脱着温度が６０℃以下の材料を使用すればよい。このような吸着材の一例としては、ＡＬＰＯ（三菱化学の商品名：ＡＱＳＯＡ−Ｚ０１）を挙げることができる。
【００９７】
吸着材１６で用いられる熱媒（水あるいはアンモニア）とは別に、化学蓄熱材において化学反応により発熱する反応材や、物理的に吸着されることで蓄熱する被吸着材を用いてもよい。これらの反応材や被吸着材は、吸着材１６の熱媒と同一とすれば、ヒートポンプ１１２全体として、構成を簡素化できる。もちろん、反応材や被吸着材が、吸着材１６の熱媒と異なる材料であってもよい。
【００９８】
また、本発明では、以下に示す第３実施形態及び第４実施形態の構成とすることも可能である。なお、以下において、第１実施形態又は第２実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図８には、本発明の第３実施形態のヒートポンプ１１２が示されている。このヒートポンプ１１２では、第１実施形態の蓄熱反応器１８（図１参照）に代えて、蓄熱器１１４が設けられている。蓄熱器１１４は、外部から熱量Ｑ１１を受け、これを内部に蓄熱することが可能とされている。
【０１００】
また、第３実施形態では、蓄熱器１１４と吸着器１６とは配管２２で接続されており、蓄熱器１１４は、吸着器１６（吸着材）の蒸発潜熱以上の熱を、吸着器１６（吸着材）の再生温度以上で、吸着器１６に放熱可能である。なお、第３実施形態では、蓄熱器１１４と蒸発器１４とは、配管で接続されている必要はない。
【０１０１】
上記以外は、第３実施形態のヒートポンプ１１２は、第１実施形態のヒートポンプ１２と同一の構成とされている。したがって、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷熱生成操作１を行い、蒸発器１４における熱媒の蒸発により、冷熱を生成できる。なお、蒸発した熱媒は、たとえば凝縮器２０を用いて凝縮してもよいし、気体として外部に放出してもよい。
【０１０２】
第３実施形態において、吸着器１６（吸着材）の再生を行う場合は、蓄熱器１１４に蓄熱された熱を吸着器１６に作用させればよい。そして、このように吸着器１６を再生し、冷熱生成操作２によって冷熱を生成することも可能である。
【０１０３】
第３実施形態において、蓄熱器１１４に用いられる蓄熱材としては、上記した化学蓄熱材や物理吸着材を適用可能である。この場合、吸着材１６で用いられる熱媒（水あるいはアンモニア）とは別に、化学蓄熱材において化学反応により発熱する反応材や、物理的に吸着されることで蓄熱する被吸着材を用いてもよい。これらの反応材や被吸着材は、吸着材１６の熱媒と同一とすれば、ヒートポンプ１１２全体として、構成を簡素化できる。もちろん、反応材や被吸着材が、吸着材１６の熱媒と異なる材料であってもよい。
【０１０４】
なお、第３実施形態のヒートポンプ１１２において、第２実施形態のヒートポンプ３２のように、２機（複数）の蓄熱器１１４を設けてもよい。
【０１０５】
図９には、本発明の第４実施形態のヒートポンプ１２２が示されている。このヒートポンプ１２２では、第１実施形態の蓄熱反応器１８は、第３実施形態の蓄熱器１１４は設けられていない。そして、吸着器１８が、外部から吸着器１６（吸着材）の再生温度以上の熱量Ｑ１２を受け、この熱によって、吸着材を再生することが可能とされている。
【０１０６】
上記以外は、第４実施形態のヒートポンプ１２２は、第１実施形態のヒートポンプ１２あるいは第３実施形態のヒートポンプ１１２と同一の構成とされている。したがって、第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷熱生成操作１を行い、蒸発器１４における熱媒の蒸発により、冷熱を生成できる。蒸発した熱媒は、凝縮器２０を用いた凝縮や、外部への放出が可能である。
【０１０７】
第４実施形態において、吸着器１６（吸着材）の再生を行う場合は、外部の熱源からの熱を吸着器１６に作用させればよい。そして、このように吸着器１６を再生し、冷熱生成操作２によって冷熱を生成することも可能である。
【０１０８】
第３実施形態及び第４実施形態において、吸着器１６で用いられる吸着材としては、蓄熱反応器１８で用いた化学蓄熱材や物理蓄熱材と同種の材料を適用可能である。特に、環境温度低下時の熱媒の凍結を抑制する観点から、熱媒としてアンモニアを用いた場合がある。この場合には、吸着器１６の吸着材として、金属塩化物が好ましく、例えば、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、又は遷移金属の塩化物もしくはこれらの複合物がより好ましい。
【０１０９】
第３実施形態及び第４実施形態における外部の熱源としては、たとえば、自動車のエンジン及びその周辺において高温となる部材等を挙げることができる。
【実施例】
【０１１０】
以下において、本発明のヒートポンプを実施例により、さらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例の具体的構成に限定されるものではない。
【０１１１】
本実施例では、第１実施形態のヒートポンプと同一の全体構成とし、熱媒として水、蓄熱反応器１８での蓄熱材として酸化カルシウム（ＣａＯ）、吸着器１６での吸着材としてシリカゲルを用いた。この場合、蓄熱反応器１８では以下の反応が生じ、水酸化カルシウムが生成される。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２
【０１１２】
まず、このヒートポンプ１２から冷熱を生成する冷熱生成モードについて説明する。
【０１１３】
［冷熱生成モード］
冷熱生成時は、以下の各操作を行う。
＜冷熱生成操作１＞
図６（Ａ）に示すように、蒸発器１４と蓄熱反応器１８とを接続し、酸化カルシウムと水とを反応させる。ここでは、簡単のため、１［ｍｏｌ］の水が反応したとする。酸化カルシウムの反応熱ΔＨ１を１１３［ｋＪ／ｍｏｌ］、水の蒸発潜熱を４５［ｋＪ／ｍｏｌ］とすると、蒸発器１４及び蓄熱反応器１８では、以下の熱（冷熱Ｑ３及び温熱Ｑ５）が生成される。
蒸発器（冷熱）    ：  ４５［ｋＪ］
蓄熱反応器（温熱）：１１３［ｋＪ］
【０１１４】
このとき、蓄熱反応器１８における水の温度は１００［℃］近くまで上昇するため、この水による熱交換として、９５［℃］での取り出しを想定する。また、蒸発器１４での冷熱の温度を１５［℃］とする。
【０１１５】
ここで、凝縮器２０と吸着器１６とを接続すると共に、蓄熱反応器１８で生成された温熱１１３［ｋＪ］、温度８０［℃］の水を吸着器１６に投入する。環境温度を３０［℃］と想定すると、吸着器１６は、３０［℃］から８０［℃］に昇温される。凝縮器２０では、環境温度３０［℃］で冷却され、発熱する。
【０１１６】
吸着器１６には、吸着熱として１１３［ｋＪ］の温熱Ｑ５が作用する。吸着器１６での熱容量を０．５［ｋＪ］とすると、吸着器１６での吸着熱に対し、（８０−３０）×０．５＝２５［ｋＪ］は顕熱Ｑ４になるので、この分だけ小さい熱量が凝縮器２０に作用する。その結果、吸着器１６及び凝縮器２０での熱量のやりとりは、
吸着器（脱着熱＋顕熱）：  １１３［ｋＪ］
凝縮器（凝縮熱）      ：    ８８［ｋＪ］
となる。
【０１１７】
また、凝縮器２０における水の吸着熱を４５［ｋＪ／ｍｏｌ］とすると、吸着器１６で脱着した水の量は８８［ｋＪ］／４５［ｋＪ／ｍｏｌ］＝１．９５［ｍｏｌ］となる。
【０１１８】
＜冷熱生成操作２＞
次に、図６（Ｂ）に示すように、蒸発器１４と吸着器１６とを接続し、吸着器１６を環境温度３０［℃］で冷却する。蒸発器１４では、冷熱Ｑ６が生成される。具体的には、
蒸発器（冷熱）  ：８８［ｋＪ］
が生成される。これに対し、吸着器１６では、吸着熱Ｑ６に加えて、４５［ｋＪ］の顕熱Ｑ４が生じることになる。したがって、蒸発器１４では、
吸着器（吸着熱＋顕熱）：１１３［ｋＪ］
が生じる。
【０１１９】
上記の冷熱生成操作１及び冷熱生成操作２をＮ１回ずつ行った場合の消費エネルギー及び生成冷熱は、
消費エネルギー：１１３×Ｎ１［ｋＪ］
生成冷熱      ：１３３×Ｎ１［ｋＪ］
となり、高効率で冷熱を生成できることが分かる。
【０１２０】
次に、冷熱生成モード中に、ヒートポンプ１２において蓄熱反応器１８の再生及び顕熱回収を行う再生・顕熱回収モードについて説明する。
【０１２１】
＜再生操作＞
図６（Ｃ）に示すように、蓄熱反応器１８と凝縮器２０とを接続する。蓄熱反応器１８は、再生のために４５０［℃］程度まで昇温される必要がある。このときの蓄熱反応器１８及び凝縮器２０における熱量のやり取りは、蓄熱反応器１８の顕熱Ｑ２［ｋＪ］を用いて、
蓄熱反応器：  １１３×Ｎ１＋Ｑ２［ｋＪ］
凝縮器    ：  １１３×Ｎ１［ｋＪ］
となる。
【０１２２】
＜顕熱回収操作＞
まず、図６（Ｄ）に示すように、凝縮器２０と吸着器１６とを接続する。次いで、蓄熱反応器１８の顕熱Ｑ２［ｋＪ］を用いて水を温度８０［℃］に昇温させ、この温水を吸着器１６に投入する。吸着器１６は、環境温度である３０［℃］から８０［℃］に昇温される。凝縮器２０では、環境温度３０［℃］で冷却する。
【０１２３】
吸着器１６での熱容量は０．５［ｋＪ］なので、吸着器１６での吸着熱に対し、（８０−３０）×０．５＝２５［ｋＪ］だけ小さい熱量が凝縮器２０に作用する。その結果、吸着器１６及び凝縮器２０での熱量のやりとりは、
吸着器（脱着熱）：  １１３［ｋＪ］
凝縮器（凝縮熱）：    ８８［ｋＪ］
となる。
【０１２４】
また、凝縮器２０における水の吸着熱は４５［ｋＪ／ｍｏｌ］なので、吸着器１６で脱着した水の量は８８［ｋＪ］／４５［ｋＪ／ｍｏｌ］＝１．９５［ｍｏｌ］となる。
【０１２５】
次に、図６（Ｂ）に示すように、蒸発器１４と吸着器１６とを接続し、吸着器１６を環境温度３０［℃］で冷却する。このとき、蒸発器１４では、
蒸発器（冷熱）  ：８８［ｋＪ］
が生成されるのに対し、吸着器１６では、吸着熱に加えて、顕熱が生じる。したがって、蒸発器１４では、
吸着器（吸着熱＋顕熱）：１１３［ｋＪ］
が生じる。
【０１２６】
顕熱回収操作をＮ２回行った状態で顕熱回収が完了したとすると、
回収熱量：１１３×Ｎ２［ｋＪ］
生成冷熱：８８×Ｎ２［ｋＪ］
となる。
【０１２７】
上記した冷熱生成モード全体での熱量の収支を総計すると、
投入熱量：１１３×（Ｎ１＋Ｎ２）［ｋＪ］
生成冷熱：１３３×Ｎ１＋８８×Ｎ２［ｋＪ］
となる。
【０１２８】
成績係数ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝（１３３×Ｎ１＋８８×Ｎ２）／（１１３×（Ｎ１＋Ｎ２））
であるので、１１３×（Ｎ１＋Ｎ２）＜１３３×Ｎ１＋８８×Ｎ２、すなわち、
Ｎ２＜０．８×Ｎ１
の条件を満たせば、ＣＯＰが１以上での冷熱生成が可能である。
【０１２９】
次に、このヒートポンプ１２から増熱により温熱を生成する温熱生成モードについて説明する。
【０１３０】
［増熱生成モード］
温熱生成時は、以下の各操作を行うことで増熱し、温熱を生成することができる。
＜温熱生成操作１＞
図７（Ａ）に示すように、蒸発器１４と蓄熱反応器１８とを接続し、酸化カルシウムと水とを反応させる。簡単のため、１［ｍｏｌ］の水が反応したとする。酸化カルシウムの反応熱ΔＨ１を１１３［ｋＪ／ｍｏｌ］、水の蒸発潜熱を４５［ｋＪ／ｍｏｌ］とすると、蒸発器１４及び蓄熱反応器１８では、以下の熱（冷熱Ｑ３及び温熱Ｑ５）が生成される。
蒸発器（冷熱）    ：  ４５［ｋＪ］
蓄熱反応器（温熱）：１１３［ｋＪ］
【０１３１】
このとき、蓄熱反応器１８における水の温度は１００［℃］近くまで上昇するため、この水による熱交換として、９５［℃］での取り出しを想定する。また、蒸発器１４での冷熱の温度を１５［℃］とする。
【０１３２】
ここで、凝縮器２０と吸着器１６とを接続すると共に、蓄熱反応器１８で生成された温熱１１３［ｋＪ］、温度８０［℃］の水を吸着器１６に投入する。環境温度を３０［℃］と想定すると、吸着器１６は、３０［℃］から８０［℃］に昇温される。凝縮器２０では、環境温度３０［℃］で冷却され、発熱する。
【０１３３】
吸着器１６には、吸着熱として１１３［ｋＪ］の温熱Ｑ５が作用する。吸着器１６での熱容量を０．５［ｋＪ］とすると、吸着器１６での吸着熱に対し、（８０−３０）×０．５＝２５［ｋＪ］は顕熱Ｑ４になるので、この分だけ小さい熱量が凝縮器２０に作用する。その結果、吸着器１６及び凝縮器２０での熱量のやりとりは、
吸着器（脱着熱＋顕熱）：  １１３［ｋＪ］
凝縮器（凝縮熱）      ：    ８８［ｋＪ］
となる。
【０１３４】
また、凝縮器２０における水の吸着熱を４５［ｋＪ／ｍｏｌ］とすると、吸着器１６で脱着した水の量は８８［ｋＪ］／４５［ｋＪ／ｍｏｌ］＝１．９５［ｍｏｌ］となる。
【０１３５】
＜温熱生成操作２＞
次に、図７（Ｂ）に示すように、蒸発器１４と吸着器１６とを接続し、吸着器１６を環境温度３０［℃］で冷却する。蒸発器１４では、冷熱Ｑ６が生成される。具体的には、
蒸発器（冷熱）  ：８８［ｋＪ］
が生成される。これに対し、吸着器１６では、吸着熱Ｑ６に加えて、４５［ｋＪ］の顕熱Ｑ４が生じることになる。したがって、蒸発器１４では、
吸着器（吸着熱＋顕熱）：１１３［ｋＪ］
が生じる。
【０１３６】
上記の温熱生成操作１及び温熱生成操作２をＮ１回ずつ行った場合の消費エネルギー及び生成冷熱は、
消費エネルギー：１１３×Ｎ１［ｋＪ］
生成温熱      ：２０１×Ｎ１［ｋＪ］
となり、高効率で冷熱を生成できることが分かる。
【０１３７】
次に、温熱生成モード中に、ヒートポンプ１２において蓄熱反応器１８の再生及び顕熱回収を行う再生・顕熱回収モードについて説明する。
【０１３８】
＜再生操作＞
図７（Ｃ）に示すように、蓄熱反応器１８と凝縮器２０とを接続する。蓄熱反応器１８は、再生のために４５０［℃］程度まで昇温される必要がある。このときの蓄熱反応器１８及び凝縮器２０における熱量のやり取りは、蓄熱反応器１８の顕熱Ｑ２［ｋＪ］を用いて、
蓄熱反応器：  １１３×Ｎ１＋Ｑ２［ｋＪ］
凝縮器    ：  １１３×Ｎ１［ｋＪ］
となる。
【０１３９】
＜顕熱回収操作＞
まず、図７（Ｄ）に示すように、凝縮器２０と吸着器１６とを接続する。次いで、蓄熱反応器１８の顕熱Ｑ２［ｋＪ］を用いて水を温度８０［℃］に昇温させ、この温水を吸着器１６に投入する。吸着器１６は、環境温度である３０［℃］から８０［℃］に昇温される。凝縮器２０では、環境温度３０［℃］で冷却する。
【０１４０】
吸着器１６での熱容量は０．５［ｋＪ］なので、吸着器１６での吸着熱に対し、（８０−３０）×０．５＝２５［ｋＪ］だけ小さい熱量が凝縮器２０に作用する。その結果、吸着器１６及び凝縮器２０での熱量のやりとりは、
吸着器（脱着熱）：  １１３［ｋＪ］
凝縮器（凝縮熱）：    ８８［ｋＪ］
となる。
【０１４１】
また、凝縮器２０における水の吸着熱は４５［ｋＪ／ｍｏｌ］なので、吸着器１６で脱着した水の量は８８［ｋＪ］／４５［ｋＪ／ｍｏｌ］＝１．９５［ｍｏｌ］となる。
【０１４２】
次に、図７（Ｂ）に示すように、蒸発器１４と吸着器１６とを接続し、吸着器１６を環境温度３０［℃］で冷却する。このとき、蒸発器１４では、
蒸発器（冷熱）  ：８８［ｋＪ］
が生成されるのに対し、吸着器１６では、吸着熱に加えて、顕熱が生じる。したがって、蒸発器１４では、
吸着器（吸着熱＋顕熱）：１１３［ｋＪ］
が生じる。
【０１４３】
顕熱回収操作をＮ２回行った状態で顕熱回収が完了したとすると、
回収熱量：１１３×Ｎ２［ｋＪ］
生成温熱：４５×Ｎ１＋２０１×Ｎ２［ｋＪ］
となる。
【０１４４】
上記した温熱生成モード全体での熱量の収支を総計すると、
投入熱量：１１３×（Ｎ１＋Ｎ２）［ｋＪ］
生成温熱：２４６×Ｎ１＋２０１×Ｎ２［ｋＪ］
となる。
【０１４５】
成績係数ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝（２４６×Ｎ１＋２０１×Ｎ２）／（１１３×（Ｎ１＋Ｎ２））
であるので、１１３×（Ｎ１＋Ｎ２）＜２４６×Ｎ１＋２０１×Ｎ２）
すなわち、
Ｎ２＜＜Ｎ１
の条件を満たせば、２倍以上の効率で温熱を生成することが可能となる。
【０１４６】
なお、上記説明から分かるように、蓄熱反応器１８には４５０℃の熱を加えると共に、水（熱媒）の温度が１００℃程度になっている。これに対し、実際に温熱をヒートポンプ１２から取り出すときには、吸着器１６及び凝縮器２０の２箇所から、暖房等に使用するには十分な３０℃程度の温熱を分けて取り出していることになる。蓄熱反応器１８の熱容量を小さくしても、効率的に温熱を生成できる。そして、蓄熱反応器１８の熱容量を小さくすることで、蓄熱反応器１８を所望の温度に昇温させるために必要な熱量も少なくて済むようになる。
【符号の説明】
【０１４７】
１２  ヒートポンプ（吸着式ヒートポンプシステム）
１４  蒸発器
１６  吸着器
１８  蓄熱反応器
２０  凝縮器
３２  ヒートポンプ（吸着式ヒートポンプシステム）
【図１】
2014040959.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014040959.tif 000009
【図８】
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【図９】
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