(57)【要約】【課題】温度の高い中温水を取り出すと同時に、省エネに貢献すること【解決手段】第１容器１０３内に吸着剤１０５を備えた第１熱交換器１１５と、冷媒１０６の蒸発、凝縮を行う第２熱交換器１２５と、第２容器１０１内に吸着剤１０５を備えた第３熱交換器１１０と、冷媒１０６の蒸発、凝縮を行う第４熱交換器１２０とを有する吸着式暖房・給湯装置において、第１熱交換器１１５及び第３熱交換器１１０で脱離熱を得て、第２熱交換器１２５及び第４熱交換器１２０から中温水１６１が凝縮熱を得る第１運転条件ｃ１と、第２熱交換器１２５で蒸発熱を得て、第１熱交換器１１５が吸着熱を得て、第４熱交換器１２０に第１熱交換器１１５から熱を得た循環中温水１６３を入力し、更に蒸発熱を得て、第３熱交換器１１０に入力した中温水１６１が吸着熱を得る第２運転条件ｃ２を、一定時間あるいは同時に切り替えることを特徴とする【選択図】    図１
2006125713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水等の冷媒が入れられ、前記冷媒が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第１容器及び第２容器と、
前記第１容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第１熱交換器と、
前記第１容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第２熱交換器と、
前記第２容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第３熱交換器と、
前記第２容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第４熱交換器とを有する吸着式暖房・給湯装置において、
（１）前記第１熱交換器及び前記第３熱交換器に高温熱源を入力することで、脱離熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第１容器、及び前記第２容器内の圧力を上昇させて、
前記第１容器、及び第２容器内の気化した前記冷媒を凝縮させることで、前記第２熱交換器及び前記第４熱交換器に入力した中温水が凝縮熱を得る第１運転条件、
（２）前記第２熱交換器に低温熱源を入力することで、蒸発熱を得て、前記冷媒を気化させ、前記第１容器内の圧力を上昇させて、
前記第１熱交換器に入力した循環中温水が吸着熱を得て、前記第１容器内の気化した前記冷媒を吸着し、
前記第４熱交換器に前記第１熱交換器から熱を得た前記循環中温水を入力することで、さらに蒸発熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第２容器内の圧力を上昇させて、
前記第２容器内の気化した前記冷媒を吸着することで、前記第３熱交換器に入力した前記中温水が吸着熱を得る第２運転条件、
（３）前記第１容器及び前記第２容器に対して、前記第１運転条件と前記第２運転条件とを一定時間で切り替える運転制御手段を有することを特徴とする吸着式暖房・給湯装置。
【請求項２】
請求項１の吸着式暖房・給湯装置において、
（１）水等の冷媒が入れられ、前記冷媒が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第３容器及び第４容器と、
第３容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第５熱交換器と、
第３容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第６熱交換器と、
第４容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第７熱交換器と、
第４容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第８熱交換器とを有し、
（２）前記運転制御手段が、
（２−１）前記第１運転条件と同時に、
前記第６熱交換器に低温熱源を入力することで、蒸発熱を得て、前記冷媒を気化させ、前記第３容器内の圧力を上昇させて、
前記第５熱交換器に前記循環中温水が吸着熱を得て、前記第３容器内の気化した前記冷媒を吸着し、
前記第８熱交換器に前記第５熱交換器から熱を得た前記循環中温水を入力することで、さらに蒸発熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第４容器内の圧力を上昇させて、
前記第４容器内の気化した前記冷媒を吸着する事で、前記第７熱交換器に入力した前記中温水が吸着熱を得る第３運転条件、
（２−２）前記第２運転条件と同時に、
前記第５熱交換器及び前記第７熱交換器に高温熱源を入力することで、脱離熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第３容器、及び前記第４容器内の圧力を上昇させて、
前記第３容器、及び前記第４容器内の気化した前記冷媒を凝縮させることで、前記第６熱交換器及び前記第８熱交換器に入力した中温水が吸着熱を得る第４運転条件、
（２−３）前記第３容器、及び前記第４容器に対して前記第３運転条件と前記第４運転条件を一定時間で切り替える制御を行うことを特徴とする吸着式暖房・給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温度の違いによる吸着剤の吸脱着作用と水等の冷媒の相変化を用いて加熱や冷却を行うためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から吸着式ヒートポンプを利用した熱サイクルシステムは、多岐にわたった分野で利用され、冷暖房装置や給湯器など、身近な機器にも応用されている一般的な技術である。しかしながら、近年において環境問題を踏まえた省エネルギー化の動きが活発になってきたことに伴い、吸着式ヒートポンプを利用した暖房装置、給湯装置等にも更なる効率化が求められている。
【０００３】
図５は、従来技術１の吸着式暖房・給湯装置の構成を示した図である。
第１容器２０１及び第２容器２０２は、冷媒として使用する水等の液体（以下、冷媒２０６と称する）が入れられており、冷媒２０６が蒸発しやすいように内部が真空に保たれた圧力容器である。
第１容器２０１内の上部には、シリカゲル等の吸着剤（以下、吸着剤２０５と称する）を備えた第１熱交換器２１０が設けられ、第１容器２０１内の下部には、第２熱交換器２２０が冷媒２０６に浸かった状態で設けられている。
第２容器２０２内の上部には、吸着剤２０５を備えた第３熱交換器２３０が設けられ、第２容器２０２の下部には、第４熱交換器２４０が冷媒２０６に浸かった状態で設けられている。
【０００４】
次に、図５の第１運転条件ａ１１における流路を説明する。
（１）高温熱源入口２６０ａに接続される配管２５０は、流路切替弁２０７ａを介して配管２１１に接続され、配管２１１は第１熱交換器２１０を介して配管２１２に接続され、配管２１２は流路切替弁２０７ｂを介して配管２５１に接続され、高温熱源出口２６０ｂに接続される。
（２）中温水入口２６１ａに接続される配管２５２は、流路切替弁２０７ｃを介して配管２２１に接続され、配管２２１は第２熱交換器２２０を介して配管２２２に接続され、配管２２２は流路切替弁２０７ｄを介して配管２５３に接続され、中温水出口２６１ｂに接続される。
（３）中温水入口２６１ａに接続される配管２５２は、配管２５４と流路切替弁２０７ａを介して配管２３１に接続され、配管２３１は第３熱交換器２３０を介して配管２３２に接続され、配管２３２は流路切替弁２０７ｂと配管２５５を介して、配管２５３に接続され、中温水出口２６１ｂに接続される。
（４）低温熱源入口２６２ａに接続される配管２３５は、流路切替弁２０７ｃを介して配管２４１に接続され、配管２４１は第４熱交換器２４０を介して配管２４２に接続され、配管２４２は流路切替弁２０７ｄを介して配管２３６に接続され、低温熱源出口２６２ｂに接続される。
【０００５】
次に、図６の第２運転条件ａ１２における流路を説明する。これは図５の流路切替弁２０７ａ乃至２０７ｄを切り替えたものである。
（１）高温熱源入口２６０ａに接続される配管２５０は、流路切替弁２０７ａを介して配管２３１に接続され、配管２３１は第３熱交換器２３０を介して配管２３２に接続され、配管２３２は流路切替弁２０７ｂを介して配管２５１に接続され、高温熱源出口２６０ｂに接続される。
（２）中温水入口２６１ａに接続される配管２５２は、流路切替弁２０７ｃを介して配管２４１に接続され、配管２４１は第４熱交換器２４０を介して配管２４２に接続され、配管２４２は流路切替弁２０７ｄを介して配管２５３に接続され、中温水出口２６１ｂに接続される。
（３）中温水入口２６１ａに接続される配管２５２は、配管２５４、流路切替弁２０７ａを介して配管２１１に接続され、配管２１１は第１熱交換器２１０を介して配管２１２に接続され、配管２１２は流路切替弁２０７ｂを介して配管２５５、配管２５３に接続され、中温水出口２６１ｂに接続される。
（４）低温熱源入口２６２ａに接続される配管２３５は、流路切替弁２０７ｃを介して配管２２１に接続され、配管２２１は第２熱交換器２２０を介して配管２２２に接続され、配管２２２は流路切替弁２０７ｄを介して配管２３６に接続され、低温熱源出口２６２ｂに接続される。
【０００６】
この構成における、冷媒２０６が吸着された状態の、第１熱交換器２１０及び第３熱交換器２３０に備えられた吸着剤２０５は、外部から高温の熱媒体を流すことで、吸着された冷媒２０６を脱離することができる。一方、それと同時に第２熱交換器２２０及び第４熱交換器２４０に外部から低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒２０６を凝縮させることができる。
また、冷媒２０６が脱離された状態の、第１熱交換器２１０及び第３熱交換器２３０に備えられた吸着剤２０５は、外部から低温の熱媒体を流すことで、冷媒２０６の吸着を行うことができる。一方、それと同時に第２熱交換器２２０及び第４熱交換器２４０に外部から低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒２０６を蒸発させることができる。
【０００７】
次に、図５の構成における吸着式暖房・給湯装置の第１運転条件ａ１１について説明する。
第１容器２０１において、第１熱交換器２１０に、８５℃程度の高温熱源２６０を通じる。第１熱交換器２１０に８５℃程度の高温熱源２６０を通じると、第１熱交換器２１０に備えられた冷媒２０６が吸着された状態の吸着剤２０５が、第１熱交換器２１０から熱を得る。それによって、吸着剤２０５に吸着されていた冷媒２０６が脱離する。
同時に、第２熱交換器２２０に、中温度の水（段階によって２０℃〜５０℃程度まで変化する。運転開始時には、水道水と同等の温度であるが、定常運転に入ると、ある程度まで温度が上昇して安定する。以下、定常時の中温水の温度を〜℃程度の中温水２６１と称する）を通じる。第２熱交換器２２０に３０℃程度の中温水２６１を通じると、第１容器２０１内から第２熱交換器２２０が熱を奪い、冷媒２０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第２熱交換器２２０より３５℃程度の中温水２６１が得られる。
なお、第１容器２０１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤２０５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
第２容器２０２において、第３熱交換器２３０に３０℃程度の中温水２６１を通じる。第３熱交換器２３０に備えられた冷媒２０６を脱離した状態の吸着剤２０５は、冷媒２０６を吸着して熱を発生する。その熱を、第３熱交換器２３０に３０℃程度の中温水２６１を通じることで、第３熱交換器２３０を介して、中温水２６１が奪う。
同時に、第４熱交換器２４０に図示しない室外機より供給される１０℃程度の低温熱源２６２を通じる。第４熱交換器２４０に１０℃程度の低温熱源２６２を通じると、第２容器２０２内の冷媒２０６が、１０℃程度の低温熱源２６２から熱を得て蒸発する。この過程を経た結果、第３熱交換器２３０より、３５℃程度の中温水２６１が得られる。
なお、前記第２容器２０２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤２０５に吸着された冷媒量は時間と共に増加し、これに伴い蒸発量が減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【０００８】
次に、前述の通り一定時間経過後は相変化が起こらなくなるため、上記で説明した第２運転条件ａ１２に切り替え図６のように流路を変更する。
このように接続することで、今度は、第１容器２０１において、冷媒２０６が脱離した状態の吸着剤２０５を備えた第１熱交換器２１０側で吸着が起こり、第２熱交換器２２０側で蒸発が起こる。また、第２容器２０２において、冷媒２０６を吸着した状態の吸着剤２０５を備えた第３熱交換器２３０側で脱離が起こり、第４熱交換器２４０側で凝縮が起こる。こうして、再び熱交換が可能になる。ただし、やはり各容器内の冷媒量は有限なので、吸着剤２０５に吸着された冷媒量は時間と共に増加し、これに伴い蒸発量が減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
第１運転条件ａ１１、第２運転条件ａ１２を一定時間で切り替えてやるサイクルを続けることで、安定的に３５℃程度の中温水２６１を得ることができるようになる。こうして得られた３５℃程度の中温水２６１を、更に追い焚き等をしたうえで暖房の熱源として使用したり、給湯に利用したりする。
【０００９】
しかしながら、通常暖房や床暖房、給湯に利用できる温度は最低でも５０℃程度であり、従来技術１で得られる３５℃程度の中温水２６１では、直接利用するには温度が低い。従って、追い焚きにかなりの熱量を必要とし、結果的にはあまり効率が良くないことになる。そこで、その問題を解決するために従来技術２の図７のような方法も用いられている。
【００１０】
図７は従来技術２の構成図である。構成は従来技術１とほぼ同じであり、流路の一部を異にするものである。なお、従来技術１と同様な構成については同一符号を付しその説明を省略する。
従来技術２では、最終的に高い温度の中温水を取り出すために、中温水２６１とは別の、温度の異なる中温水２６３を別流路に用意する必要がある。このため、従来技術１とは若干流路構成が異なる。
以下に図７の第１運転条件ｂ１１における、図５と異なる部分の流路構成を説明する。
（３）中温水入口２６３ａに接続される配管２５４は、流路切替弁２０７ａを介して配管２３１に接続され、配管２３１は第３熱交換器２３０を介して配管２３２に接続され、配管２３２は流路切替弁２０７ｂを介して、配管２５５に接続され、中温水出口２６３ｂに接続される。
【００１１】
次に、図８の第２運転条件ｂ１２における流路を説明する。これは図７の流路切替弁２０７ａ乃至２０７ｄを切り替えたものである。ただし、切り替えた後の流路は、図７とほぼ同様であるので、図７と異なる流路構成のみを説明する。
（３）中温水入口２６３ａに接続される配管２５４は、流路切替弁２０７ａを介して配管２１１に接続され、配管２１１は第１熱交換器２１０を介して配管２１２に接続され、配管２１２は流路切替弁２０７ｂを介して配管２５５に接続され、中温水出口２６３ｂに接続される。
【００１２】
次に図７の構成における吸着式暖房・給湯装置の第１運転条件ｂ１１について説明する。
第１容器２０１において、第１熱交換器２１０に、８５℃程度の高温熱源２６０を通じる。第１熱交換器２１０に８５℃程度の高温熱源２６０を通じると、第１熱交換器２１０に備えられた冷媒２０６が吸着された状態の吸着剤２０５が、第１熱交換器２１０から熱を得る。それによって、吸着剤２０５に吸着されていた冷媒２０６が脱離する。
同時に、第２熱交換器２２０に、４０℃程度の中温水２６１を通じる。第２熱交換器２２０に４０℃程度の中温水２６１を通じると、第１容器２０１内から第２熱交換器２２０が熱を奪い、冷媒２０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第２熱交換器２２０より４５℃程度の中温水２６１が得られる。
なお、第１容器２０１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤２０５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
第２容器２０２において、第３熱交換器２３０に２５℃程度の中温水２６３を通じる。第３熱交換器２３０に２５℃程度の中温水２６３を通じると、第３熱交換器２３０に備えられた冷媒２０６を脱離した状態の吸着剤２０５は、冷媒２０６を吸着して熱を発生する。その熱を、第３熱交換器２３０に２５℃程度の中温水２６３を通じることで、第３熱交換器２３０を介して中温水２６３が奪う。
同時に、第４熱交換器２４０に１０℃程度の低温熱源２６２を通じる。第４熱交換器２４０に１０℃程度の低温熱源２６２を通じると、第２容器２０２内の冷媒２０６が、１０℃程度の低温熱源２６２から熱を得て蒸発する。この過程を経た結果、第３熱交換器２３０より、３０℃程度の中温水２６３が得られる。
なお、前記第２容器２０２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤２０５に吸着された冷媒量は時間と共に増加し吸着剤２０５は吸着してゆく、これに伴い、蒸発量が減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００１３】
次に、前述の通り一定時間経過後は相変化が起こらなくなるため、流路切替弁２０７ａ乃至２０７ｄを切り替えて、図８の様に流路を変更する。
このように接続することで第２運転条件ｂ１２として、第１容器２０１において、冷媒２０６が脱離した状態の吸着剤２０５を備えた第１熱交換器２１０側で吸着が起こり、第２熱交換器２２０側で蒸発が起こる。また、第２容器２０２において、冷媒２０６を吸着した状態の吸着剤２０５を備えた第３熱交換器２３０側で脱離が起こり、第４熱交換器２４０側で凝縮が起こる。こうして、再び熱交換が可能になる。
第１運転条件ｂ１１と第２運転条件ｂ１２を一定時間で切り替えてやるサイクルを続けることで、安定的に４５℃程度の中温水２６１を得ることができるようになる。
【特許文献１】特開２００１−１４１３２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この従来技術２によれば、従来技術１とは異なり、４５℃程度の中温水を得ることが可能になる。従って、暖房や給湯に使用する際にも、追い焚きに必要な熱量が少なくて済む。
しかしながら、目的の温度の中温水を得るために、従来技術１は凝縮過程と吸着過程で同じ中温水を用いているのに対して、従来技術２では別の流路を用意して、凝縮過程では最終的に４０℃程度の中温水を、吸着過程では２５℃程度の中温水という２種類の温度の中温水を用いている。これは、吸着、蒸発過程の温度差を小さく、脱離、凝縮過程の温度差を大きくとってやる必要があるためで、４５℃程度の中温水を取り出すためには、凝縮過程では最終的に４０℃程度の中温水が必要であるが、吸着過程に４０℃程度の中温水を用いると、吸着がほとんど起こらなくなってしまう。つまり、４０℃程度の中温水を用いるために新たな流路を設けてやらなければならなくなり、設備の増大を招く。
また、結果的に吸着熱は捨てている形になるので、従来技術１の装置による熱効率（「出力熱量／入力熱量」）はＣＯＰ１．６〜１．７であったのに対し、装置の熱効率はＣＯＰ１．０以下と著しく低下してしまう。熱効率がＣＯＰ１．０以下である場合は、高温熱源をそのまま用いたほうが熱効率は良い。したがって省エネルギーには繋がらない。
すなわち、従来技術１の吸着式暖房・給湯装置では、熱源から熱効率よくエネルギーを取り出すことができるが、得られる温度の出力が３５℃程度の中温水と低いために、暖房や給湯に利用するには相当量の追い焚きをする必要があった。一方、従来技術２の吸着式暖房・給湯装置では得られる中温水の温度が４５℃程度と、高い温度の出力が得られるが、装置の熱効率が低下してしまい、省エネルギーに繋がらない。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、なるべく高い温度の中温水を取り出してやると同時に、省エネルギーに貢献することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の問題点を解決するために本発明の吸着式暖房・給湯装置は次の構成を有している。
（Ａ）水等の冷媒が入れられ、前記冷媒が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第１容器及び第２容器と、前記第１容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第１熱交換器と、前記第１容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第２熱交換器と、前記第２容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第３熱交換器と、前記第２容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第４熱交換器とを有する吸着式暖房・給湯装置において、
（１）前記第１熱交換器及び前記第３熱交換器に高温熱源を入力することで、脱離熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第１容器、及び前記第２容器内の圧力を上昇させて、前記第１容器、及び第２容器内の気化した前記冷媒を凝縮させることで、前記第２熱交換器及び前記第４熱交換器に入力した中温水が凝縮熱を得る第１運転条件、
（２）前記第２熱交換器に低温熱源を入力することで、蒸発熱を得て、前記冷媒を気化させ、前記第１容器内の圧力を上昇させて、前記第１熱交換器に入力した循環中温水が吸着熱を得て、前記第１容器内の気化した前記冷媒を吸着し、前記第４熱交換器に前記第１熱交換器から熱を得た前記循環中温水を入力することで、さらに蒸発熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第２容器内の圧力を上昇させて、前記第２容器内の気化した前記冷媒を吸着することで、前記第３熱交換器に入力した前記中温水が吸着熱を得る第２運転条件、
（３）前記第１容器及び前記第２容器に対して、前記第１運転条件と前記第２運転条件とを一定時間で切り替える運転制御手段を有することを特徴とする。
【００１７】
（Ｂ）（Ａ）の吸着式暖房・給湯装置において、
（１）水等の冷媒が入れられ、前記冷媒が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第３容器及び第４容器と、第３容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第５熱交換器と、第３容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第６熱交換器と、第４容器内に吸着剤を備えた状態で設けられた第７熱交換器と、第４容器内に冷媒の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第８熱交換器とを有し、
（２）前記運転制御手段が、
（２−１）前記第１運転条件と同時に、前記第６熱交換器に低温熱源を入力することで、蒸発熱を得て、前記冷媒を気化させ、前記第３容器内の圧力を上昇させて、前記第５熱交換器に前記循環中温水が吸着熱を得て、前記第３容器内の気化した前記冷媒を吸着し、前記第８熱交換器に前記第５熱交換器から熱を得た前記循環中温水を入力することで、さらに蒸発熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第４容器内の圧力を上昇させて、前記第４容器内の気化した前記冷媒を吸着する事で、前記第７熱交換器に入力した前記中温水が吸着熱を得る第３運転条件、
（２−２）前記第２運転条件と同時に、前記第５熱交換器及び前記第７熱交換器に高温熱源を入力することで、脱離熱を得て前記冷媒を気化させ、前記第３容器、及び前記第４容器内の圧力を上昇させて、前記第３容器、及び前記第４容器内の気化した前記冷媒を凝縮させることで、前記第６熱交換器及び前記第８熱交換器に入力した中温水が吸着熱を得る第４運転条件、
（２−３）前記第３容器、及び前記第４容器に対して前記第３運転条件と前記第４運転条件を一定時間で切り替える制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成を有する吸着式暖房・給湯装置の作用効果について説明する。
本発明の（Ａ）の吸着式暖房・給湯装置においては、高温熱源と低温熱源から汲み出した熱を熱源として、更に蒸発熱を得ることで、４５℃〜５０℃程度の比較的温度の高い中温水を作り出すことが可能である。従って、暖房や給湯に使用する際にも、追い焚きに必要な熱量が少なくて済む。
また、４５℃〜５０℃の程度の中温水を得るために、吸着過程で用いる中温水は、一方の容器の蒸発過程では従来と同様に低温熱源を用いるが、他方の容器の蒸発過程では一方の容器の吸着過程で作り出した中温水を再利用してやることによって確保できるため、新たな流路設備を必要としない。つまり、中温水を再利用することで、新たな熱源を用意しないで目的の４５℃〜５０℃程度の温度を作り出すことが出来る。
そして、４５℃〜５０℃比較的高い温度の中温水が得られるため、暖房、給湯に利用するために、追い焚きしてやるためのエネルギーが少なくてすむようになるので、システムの小型化が可能であり、理論効率はＣＯＰ１．３程度と従来技術１より多少劣るものの、高い温度の中温水が得られるという点において利便性が大幅に向上する。
【００１９】
さらに、（Ｂ）の吸着式暖房・給湯装置においては、高温熱源と低温熱源から汲み出した熱を熱源として、更に蒸発熱を得る為に、脱離過程と吸着過程を別々に設けてやり、前記過程を繰り返してやることで、流路切り替えにおいて高温熱源や低温熱源を使わない場面がなくなるため、常に高温熱源や低温熱源を受け入れてやることが出来る。また、常に同じ数の熱交換器から出力を得ているので、出力の安定化を図ることが可能となる。
そして同様に、蒸発熱から得た吸着熱により循環中温水の出力を得て、その循環中温水を再利用することで、さらに蒸発熱を得て、蒸発熱から得た吸着熱により中高温水を出力として得ることができ、上記過程を繰り返してやることで最終的に４５℃〜５０℃程度の比較的温度の高い中温水を作り出すことが可能である。また、前記過程を繰り返してやることで安定的に中温水を取り出すことが可能になる。
そして同様に、理論効率は従来技術１より多少劣るものの、高い温度の中温水が得られるという点で利便性が大幅に向上する。さらに、高温熱源を直接利用するよりも高い効率で運転できる範囲が広がるため、全体的に見れば省エネルギーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る吸着式暖房・給湯装置について、具体化した形態をあげ、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は請求項１に係る発明の吸着式暖房・給湯装置の実施例である。
第１容器１、第２容器２は冷媒として使用する水等の液体（以下、冷媒６と称する）が入れられており、冷媒６が蒸発しやすいように内部が真空に保たれた圧力容器である。
第１容器１内の上部にはシリカゲル等の吸着剤（以下、吸着剤５と称する）を備えた第１熱交換器１０が設けられ、第１容器１内の下部には第２熱交換器２０が冷媒６に浸かった状態で設けられている。
第２容器２内の上部には吸着剤５を備えた第３熱交換器３０が設けられ、第２容器２の下部には第４熱交換器４０が冷媒６に浸かった状態で設けられている。
【００２１】
次に、図１の第１運転条件ａ１における流路を説明する。
（１）高温熱源入口６０ａに接続される配管５０は、開状態のバルブ７９を介して配管３３に接続され、配管３３は配管３１に接続される。配管３１の片側は第３熱交換器３０を介して配管３２と、もう片側は開状態のバルブ７１を介して配管１１に接続され、配管１１は第１熱交換器１０を介して配管１２に接続され、配管１２は開状態のバルブ７２を介して配管３２に接続され、配管３２は配管３４に接続される。配管３４はバルブ８０を介して配管５１に、そして、高温熱源出口６０ｂに接続される。
（２）中温水入口６１ａに接続される配管５２は、配管５４に接続され、配管５４は開状態のバルブ８１を介して配管５６に接続される。配管５６は配管４１に接続される。配管４１の片側は第４熱交換器４０を介して配管４２に、もう片側は開状態のバルブ７３を介して配管２１に接続され、配管２１は第２熱交換器２０を介して配管２２に接続される。配管２２は開状態のバルブ７４を介して配管４２に接続される。配管４２は配管５７に接続される。配管５７は開状態のバルブ８２を介して配管５５に接続し、配管５５は配管５３に、そして、中温水出口６１ｂに接続される。
このように接続することで、第１熱交換器１０と第３熱交換器３０には８５℃程度の高温熱源６０を通じ、第２熱交換器２０と第４熱交換器４０には中温度の水（段階によって２０℃〜５０℃程度まで変化する。運転開始時には、水道水と同等の温度であるが、定常運転に入ると、ある程度まで温度が上昇して安定する。以下、定常時の中温水の温度を〜℃程度の中温水６１と称する）を通じることが可能となる。
【００２２】
次に、図２の第２運転条件ａ２における流路を説明する。これは図１のバルブ７１乃至８２を切り替えたものである。
（１）中温水入口６１ａに接続される配管５２は、開状態のバルブ７７を介して配管５８に接続され、配管５８は配管３１に接続される。配管３１は第３熱交換器３０を介して配管３２に接続され、配管３２は配管５９に接続される。配管５９は開状態のバルブ７８を介して配管５３に接続され、中温水出口６１ｂに接続される。
（２）低温熱源入口６２ａに接続される配管２５は、開状態のバルブ８３を介して配管２３に接続され、配管２３は配管２１に接続される。配管２１は第２熱交換器２０を介して配管２２に接続され、配管２２は配管２４に接続される。配管２４は開状態のバルブ８４を介して配管２６に接続され、低温熱源出口６２ｂに接続される。
（３）配管１２は配管１４、循環ポンプ７０を介して配管１５に接続される。この循環ポンプ７０により、配管１４から配管１５へ流体を循環させることができる。配管１５は開状態のバルブ７５を介して配管４３に接続され、配管４３は配管４１に、配管４１は第４熱交換器４０を介して配管４２に接続される。配管４２は配管４４に接続され、配管４４は開状態のバルブ７６を介して配管１３に接続される。配管１３は配管１１に、配管１１は第１熱交換器１０を介して配管１２に接続される。
このように接続することで、第１熱交換器１０と第４熱交換器４０は閉じた回路となって接続され、循環中温水６３を循環する。（ここで言う循環中温水６３は基本的には中温水６１と同じものであるが、一時的に閉鎖した回路内を循環させて使用するため、便宜上、循環中温水６３と称する。）また、第２熱交換器２０には１０℃程度の低温熱源６２を通じ、第３熱交換器３０には中温水６１を通じ、中温水出口６１ｂより、中温水６１を取り出すことができる。
【００２３】
上記構成における、冷媒６が吸着された状態の、第１熱交換器１０及び第３熱交換器３０に備えられた吸着剤５は、外部から高温の熱媒体を流すことで、吸着された冷媒６を脱離することができる。一方、それと同時に第２熱交換器２０及び第４熱交換器４０に低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒６を凝縮させることができる。
また、冷媒６が脱離された状態の、第１熱交換器１０及び第３熱交換器３０に備えられた吸着剤５は、外部から低温の熱媒体を流すことで、冷媒６の吸着を行うことができる。一方、それと同時に第２熱交換器２０及び第４熱交換器４０に外部から低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒６を蒸発させることができる。
なお、一般的に脱離−凝縮過程では脱離する熱交換器の温度と、凝縮する熱交換器の温度差が大きいほうが望ましく、蒸発−吸着過程では蒸発する熱交換器と、吸着する熱交換器の温度差が少ないほうが望ましい。
【００２４】
次に図１の第１運転条件ａ１について説明する。
第１容器１において、第１熱交換器１０に８５℃程度の高温熱源６０を通じる。第１熱交換器１０に８５℃程度の高温熱源６０を通じると、第１熱交換器１０に備えられた冷媒６が吸着された状態の吸着剤５が、第１熱交換器１０から熱を得る。それによって、吸着剤５に吸着されていた冷媒６が脱離する。
同時に、第２熱交換器２０に、４０℃程度の中温水６１を通じる。第２熱交換器２０に４０℃程度の中温水６１を通じると、第１容器１内から第２熱交換器２０が熱を奪い、冷媒６を凝縮させる。結果、第２熱交換器２０より４５℃程度の中温水６１が得られる。
なお、第１容器１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
次に第２容器２においても、第３熱交換器３０に８５℃程度の高温熱源６０を通じる。第３熱交換器３０に８５℃程度の高温熱源６０を通じると、第３熱交換器３０に備えられた冷媒６が吸着された状態の吸着剤５が、第３熱交換器３０から熱を得る。それによって、吸着剤５に吸着されていた冷媒６が脱離する。
同時に、第４熱交換器４０に、４０℃程度の中温水６１を通じる。第４熱交換器４０に４０℃程度の中温水６１を通じると、第２容器２内から第４熱交換器４０が熱を奪い、冷媒６を凝縮させる。結果、第４熱交換器４０より４５℃程度の中温水６１が得られる。
なお、第２容器２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００２５】
次に図２の第２運転条件ａ２を説明する。これは前述の通り一定時間経過後は相変化が起こらなくなるため、バルブ７１、７２、７３、７４、７９、８０、８１、８２を閉じ、バルブ７５、７６、７７、７８を開けることによって流路を切り替えたものである。このように接続することで、流路切り替え後の第２運転条件ａ２は、以下のようになる。
第１容器１において、第１熱交換器１０に２５℃程度の循環中温水６３を通じる。第１熱交換器１０に循環中温水６３を通じると、第１熱交換器１０に備えられた冷媒６が脱離された状態の吸着剤５は、冷媒６を吸着する。同時に、第２熱交換器２０に、１０℃程度の低温熱源６２を通じる。第２熱交換器２０に１０℃程度の低温熱源６２を通じると、第２熱交換器２０が冷媒６に熱を与えて、冷媒６を蒸発させる。この過程を経た結果、第１熱交換器１０に通じる２５℃程度の循環中温水６３は温度を得て、第１熱交換器１０を出る頃には３０℃程度になる。なお、第１容器１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００２６】
次に第２容器２において、第３熱交換器３０に４０℃程度の中温水６１を通じる。第３熱交換器３０に４０℃程度の中温水６１を通じると、第３熱交換器３０に備えられた冷媒６が脱離した状態の吸着剤５は、冷媒６を吸着し、５０℃程度となる。
同時に、第４熱交換器４０に、第１熱交換器１０から出た３０℃程度の循環中温水６３を通じる。第４熱交換器４０に３０℃程度の循環中温水６３を通じると、第４熱交換器４０が冷媒６に熱を与えて、冷媒６を蒸発させる。この過程を経た結果、第３熱交換器３０へ熱が排出され続け、中温水６１は熱を得ることになる。
なお、第２容器２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。そして、第１運転条件ａ１と第２運転条件ａ２を一定の時間で切り替えてやるサイクルを続けることで、比較的高い温度である４５℃〜５０℃程度の中温水６１が得られる。
【００２７】
従って、上記構成の吸着式暖房・給湯装置においては、冷媒６が入れられ、冷媒６が蒸発しやすいように内部が真空に保たれた第１容器１及び第２容器２と、第１容器１内に吸着剤５を備えた状態で設けられた第１熱交換器１０と、第１容器１内に冷媒６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第２熱交換器２０と、第２容器２内に吸着剤５を備えた状態で設けられた第３熱交換器３０と、第２容器２内に冷媒６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第４熱交換器４０とを有し、
（１）第１熱交換器１０及び第３熱交換器３０に８５℃程度の高温熱源６０を入力することで、脱離熱を得て、第２熱交換器２０及び第４熱交換器４０に中温水６１を入力することで、吸着熱を得て中温水６１が熱を得る第１運転条件ａ１、
（２）第２熱交換器２０に１０℃程度の低温熱源６２を入力することで、蒸発熱を得て、第１熱交換器１０に循環中温水６３を入力することで、吸着熱を得て循環中温水６３が熱を得て、第４熱交換器４０に第１熱交換器１０から熱を得た循環中温水６３を入力することで、さらに蒸発熱を得て循環中温水６３が熱を得て、第３熱交換器３０に中温水６１を入力することで、吸着熱を得て中温水６１が熱を得る第２運転条件ａ２、
【００２８】
（３）第１容器１及び第２容器２に対して、第１運転条件ａ１と第２運転条件ａ２とを一定時間で切り替える運転制御手段を有することを特徴とするので、４５℃〜５０℃程度の比較的温度の高い中温水６１を作り出すことが可能である。
このことにより、暖房や給湯に使用する際にも、追い焚きに必要な熱量が少なくて済むという優れた効果を奏する。
また、従来技術２とは異なり、４５℃〜５０℃程度の中温水を得るために、吸着過程で用いる中温水は、一方の容器の蒸発過程では従来と同様に低温熱源を用いるが、他方の容器の蒸発過程では一方の容器の吸着過程で作り出した中温水を再利用してやることによって確保できるため、新たな熱源を必要としない。つまり、中温水を再利用することで、新たな熱源を用意せずに目的の４５℃〜５０℃程度の温度を作り出すことが出来る。
そして、４５℃〜５０℃比較的高い温度の中温水が得られるため、暖房、給湯に利用するために、追い焚きしてやるためのエネルギーが少なくてすむようになるので、システムの小型化が可能であり、理論効率はＣＯＰ１．３程度と従来技術１より多少劣るものの、高い温度の中温水が得られるという点において利便性が大幅に向上する。
【００２９】
ただし、上記装置においては、高温熱源と低温熱源を必要としない状態が出来てしまい、中温水を通じる熱交換器の数も、運転状態によって異なる。よって、システムとしては若干アンバランスな点をもっている。そこで次に、この点を改良した、請求項２に係る発明の吸着式暖房・給湯装置の実施例を説明する。
図３及び図４は第２の実施例の構成を表した概略図である。
第１容器１０３乃至第４容器１０２は冷媒として使用する水等の液体（以下、冷媒１０６と称する）が入れられており、冷媒１０６が蒸発しやすいように内部が真空に保たれた圧力容器である。
第１容器１０３内の上部にはシリカゲル等の吸着剤（以下、吸着剤１０５と称する）を備えた第１熱交換器１１５が設けられ、第１容器１０３内の下部には第２熱交換器１２５が冷媒１０６に浸かった状態で設けられている。
第２容器１０１内の上部には吸着剤１０５を備えた第３熱交換器１１０が設けられ、第２容器１０１内の下部には第４熱交換器１２０が冷媒１０６に浸かった状態で設けられている。
第３容器１０４内の上部には吸着剤１０５を備えた第５熱交換器１３５が設けられ、第３容器１０４の下部には第６熱交換器１４５が冷媒１０６に浸かった状態で設けられている。
第４容器１０２内の上部には吸着剤１０５を備えた第７熱交換器１３０が設けられ、第４容器１０２の下部には第８熱交換器１４０が冷媒１０６に浸かった状態で設けられている。
【００３０】
次に図３の第１運転条件ｃ１及び第３運転条件ｃ３における流路を説明する。
（１）高温熱源入口１６０ａに接続される配管１５０は、流路切替弁１０７ａを介して配管１１１に接続され、配管１１１は第３熱交換器１１０を介して配管１１２に接続され、配管１１２は流路切替弁１０７ｂを介して配管１５１に接続され、高温熱源出口１６０ｂに接続される。
（２）また、高温熱源入口１６０ａに接続される配管１５０は、配管１１８に分岐して流路切替弁１０７ｅを介して配管１１６に接続され、配管１１６は第１熱交換器１１５を介して配管１１７に接続され、配管１１７は流路切替弁１０７ｆを介して配管１１９に接続され、配管１１９は配管１５１に合流して接続され、高温熱源出口１６０ｂに接続される。
（３）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、流路切替弁１０７ａを介して配管１３１に接続され、配管１３１は第７熱交換器１３０を介して配管１３２に接続され、配管１３２は流路切替弁１０７ｂを介して配管１５３に接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
（４）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、配管１２３に分岐して流路切替弁１０７ｃを介して配管１２１に接続され、配管１２１は第４熱交換器１２０を介して配管１２２に接続され、配管１２２は流路切替弁１０７ｄを介して配管１２４に接続され、配管１２４は配管１５３に合流して接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
【００３１】
（５）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、配管１２８に分岐して流路切替弁１０７ｇを介して配管１２６に接続され、配管１２６は第２熱交換器１２５を介して配管１２７に接続され、配管１２７は流路切替弁１０７ｈを介して配管１２９に接続され、配管１２９は配管１５３に合流して接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
（６）低温熱源入口１６２ａに接続される配管１５４は、流路切替弁１０７ｇを介して配管１４６に接続され、配管１４６は第６熱交換器１４５を介して配管１４７に接続され、配管１４７は流路切替弁１０７ｈを介して配管１５５に接続され、低温熱源出口１６２ｂに接続される。
（７）配管１３７は流路切替弁１０７ｆを介して配管１３９に接続され、配管１３９は循環ポンプ１７０を介して配管１４３に接続される。この循環ポンプ１７０により、配管１３９から配管１４３へ流体を循環させることができる。配管１４３は流路切替弁１０７ｃを介して配管１４１に接続され、配管１４１は第８熱交換器１４０を介して配管１４２に接続される。配管１４２は流路切替弁１０７ｄを介して配管１３８に接続される。配管１３８は流路切替弁１０７ｅを介して配管１３６に接続され、配管１３６は第５熱交換器１３５を介して配管１３７に接続される。
このように接続することで、第５熱交換器１３５と第８熱交換器１４０は閉じた回路となって接続され、循環中温水１６３を循環する。また、第１熱交換器１１５及び第３熱交換器１１０には８５℃程度の高温熱源１６０を通じ、第６熱交換器１４５には１０℃程度の低温熱源１６２を通じ、第２熱交換器１２５、第４熱交換器１２０、及び第７熱交換器１３０には中温水１６１を通じ、中温水出口１６１ｂより、中温水１６１を取り出すことができる。
【００３２】
次に図４の第２運転条件ｃ２及び第４運転条件ｃ４における流路を説明する。これは図３の流路切替弁１０７ａ乃至１０７ｈを切り替えたものである。
（１）高温熱源入口１６０ａに接続される配管１５０は、流路切替弁１０７ａを介して配管１３１に接続され、配管１３１は第７熱交換器１３０を介して配管１３２に接続され、配管１３２は流路切替弁１０７ｂを介して配管１５１に接続され、高温熱源出口１６０ｂに接続される。
（２）また、高温熱源入口１６０ａに接続される配管１５０は、配管１１８に分岐して流路切替弁１０７ｅを介して配管１３６に接続され、配管１３６は第５熱交換器１３５を介して配管１３７に接続され、配管１３７は流路切替弁１０７ｆを介して配管１１９に接続され、配管１１９は配管１５１に合流して接続され、高温熱源出口１６０ｂに接続される。
（３）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、流路切替弁１０７ａを介して配管１１１に接続され、配管１１１は第３熱交換器１１０を介して配管１１２に接続され、配管１１２は流路切替弁１０７ｂを介して配管１５３に接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
（４）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、配管１２３に分岐して流路切替弁１０７ｃを介して配管１４１に接続され、配管１４１は第８熱交換器１４０を介して配管１４２に接続され、配管１４２は流路切替弁１０７ｄを介して配管１２４に接続され、配管１２４は配管１５３に合流して接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
【００３３】
（５）中温水入口１６１ａに接続される配管１５２は、配管１２８に分岐して流路切替弁１０７ｇを介して配管１４６に接続され、配管１４６は第６熱交換器１４５を介して配管１４７に接続され、配管１４７は流路切替弁１０７ｈを介して配管１２９に接続され、配管１２９は配管１５３に合流して接続され、中温水出口１６１ｂに接続される。
（６）低温熱源入口１６２ａに接続される配管１５４は、流路切替弁１０７ｇを介して配管１２６に接続され、配管１２６は第２熱交換器１２５を介して配管１２７に接続され、配管１２７は流路切替弁１０７ｈを介して配管１５５に接続され、低温熱源出口１６２ｂに接続される。
（７）配管１１７は流路切替弁１０７ｆを介して配管１３９に接続され、配管１３９は循環ポンプ１７０を介して配管１４３に接続される。この循環ポンプ１７０により、配管１３９から配管１４３へ流体を循環させることができる。配管１４３は流路切替弁１０７ｃを介して配管１２１に接続され、配管１２１は第４熱交換器１２０を介して配管１２２に接続される。配管１２２は流路切替弁１０７ｄを介して配管１３８に接続される。配管１３８は流路切替弁１０７ｅを介して配管１１６に接続され、配管１１６は第１熱交換器１１５を介して配管１１７に接続される。
このように接続することで、第１熱交換器１１５と第４熱交換器１２０は閉じた回路となって接続され、循環中温水１６３を循環する。また、第５熱交換器１３５及び第７熱交換器１３０には８５℃程度の高温熱源１６０を通じ、第２熱交換器１２５には１０℃程度の低温熱源１６２を通じ、第３熱交換器１１０、第６熱交換器１４５、及び第８熱交換器１４０には中温水１６１を通じ、中温水出口１６１ｂより、中温水１６１を取り出すことができる。
【００３４】
上記構成における、冷媒１０６が吸着された状態の、第１熱交換器１１５、第３熱交換器１１０、第５熱交換器１３５、及び第７熱交換器１３０に備えられた吸着剤１０５は、外部から高温の熱媒体を流すことで、吸着された冷媒１０６を脱離することができる。一方、それと同時に第２熱交換器１２５、第４熱交換器１２０、第６熱交換器１４５、及び第８熱交換器１４０に低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒１０６を凝縮させることができる。
また、冷媒１０６が脱離された状態の、第１熱交換器１１５、第３熱交換器１１０、第５熱交換器１３５、及び第７熱交換器１３０に備えられた吸着剤１０５は、外部から低温の熱媒体を流すことで、冷媒１０６の吸着を行うことができる。一方、その状態で第２熱交換器１２５、第４熱交換器１２０、第６熱交換器１４５、及び第８熱交換器１４０に外部から低温の熱媒体を流すことで、各容器内の冷媒１０６を蒸発させることができる。
なお、脱離、凝縮過程では脱離する熱交換器の温度と、凝縮する熱交換器の温度差が大きいほうが望ましく、蒸発、吸着過程では蒸発する熱交換器と、吸着する熱交換器の温度差が少ないほうが望ましい。
【００３５】
次に図３の構成の吸着式暖房・給湯装置の第１運転条件ｃ１及び第３運転条件ｃ３について説明する。
第１運転条件ｃ１では以下の流れで熱交換を行う。
まず、第１容器１０３において、第１熱交換器１１５に、８５℃程度の高温熱源１６０を通じる。第１熱交換器１１５に８５℃程度の高温熱源１６０を通じると、第１熱交換器１１５に備えられた冷媒１０６が吸着された状態の吸着剤１０５が、第１熱交換器１１５から熱を得る。それによって、吸着剤１０５に吸着されていた冷媒１０６が脱離する。
同時に、第２熱交換器１２５に、４０℃程度の中温水１６１を通じる。第２熱交換器１２５に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第１容器１０３内から第２熱交換器１２５が熱を奪い、冷媒１０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第２熱交換器１２５より４５℃程度の中温水１６１が得られる。
なお、第１容器１０３内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００３６】
また、第３容器１０４において、第５熱交換器１３５に第８熱交換器１４０と循環する２５℃程度の循環中温水１６３を通じる。第５熱交換器１３５に２５℃程度の循環中温水１６３を通じると、第５熱交換器１３５に備えられた冷媒１０６が脱離された状態の吸着剤１０５が、冷媒１０６を吸着して熱を発生する。そして、第５熱交換器１３５に２５℃程度の循環中温水１６３を通じる事で、第５熱交換器１３５を介して循環中温水１６３が発生した熱を奪う。
同時に、第６熱交換器１４５に１０℃程度の低温熱源１６２を通じる。第６熱交換器１４５に１０℃程度の低温熱源１６２を通じると、第３容器１０４内の冷媒１０６が、１０℃程度の低温熱源１６２から熱を得て蒸発する。その過程を経た結果、第５熱交換器１３５より、３０℃程度の循環中温水１６３が得られる。
なお、第３容器１０４内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着できる冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い蒸発量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００３７】
第３運転条件ｃ３では以下の流れで熱交換を行う。
まず、第２容器１０１において、第３熱交換器１１０に８５℃程度の高温熱源１６０を通じる。第３熱交換器１１０に８５℃程度の高温熱源１６０を通じると、第３熱交換器１１０に備えられた冷媒１０６が吸着された状態の吸着剤１０５が、第３熱交換器１１０から熱を得る。それによって、吸着剤１０５に吸着されていた冷媒１０６が脱離する。
同時に、第４熱交換器１２０に、４０℃程度の中温水１６１を通じる。第４熱交換器１２０に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第２容器１０１内から第４熱交換器１２０が熱を奪い、冷媒１０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第４熱交換器１２０より４５℃程度の中温水１６１が得られる。
なお、第２容器１０１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着された冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００３８】
次に第４容器１０２において、第７熱交換器１３０に４０℃程度の中温水１６１を通じる。第７熱交換器１３０に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第７熱交換器１３０に備えられた冷媒１０６を脱離した状態の吸着剤１０５は、冷媒１０６を吸着して熱を発生する。
同時に、第８熱交換器１４０に、第５熱交換器１３５で熱を得た３０℃程度の循環中温水１６３を通じる。第８熱交換器１４０に３０℃程度の循環中温水１６３を通じると、第４容器１０２内の冷媒１０６が、循環中温水１６３から熱を得て蒸発する。結果、第７熱交換器１３０より５０℃程度の中温水１６１が得られ、第８熱交換器１４０より２５℃程度の循環中温水１６３が得られる。
なお、第４容器１０２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着できる冷媒量は時間と共に減少し、これに伴い蒸発量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
以上で説明した第１運転条件ｃ１と第３運転条件ｃ３は同時に行われ、順次、熱交換を行う。
【００３９】
次に、図４に示される流路切り替え後の第２運転条件ｃ２及び第４運転条件ｃ４を、以下に説明する。
第２運転条件ｃ２では以下の流れで熱交換を行う。
まず、第１容器１０３において、第１熱交換器１１５に第４熱交換器１２０と循環する２５℃程度の循環中温水１６３を通じると、第１熱交換器１１５に備えられた冷媒１０６が脱離された状態の吸着剤１０５が、冷媒１０６を吸着して熱を発生する。そして、第１熱交換器１１５に２５℃程度の循環中温水１６３を通じる事で、第１熱交換器１１５を介して循環中温水１６３が発生した熱を奪う。
同時に、第２熱交換器１２５に１０℃程度の低温熱源１６２を通じる。第２熱交換器１２５に１０℃程度の低温熱源１６２を通じると、第１容器１０３内の冷媒１０６が、１０℃程度の低温熱源１６２から熱を得て蒸発する。この過程を経た結果、第１熱交換器１１５より、３０℃程度の循環中温水１６３が得られる。
なお、第１容器１０３に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着できる冷媒量は時間とともに減少し、これに伴い蒸発量も減少する。よって、一定時間経過後にはほとんど変化しない。
【００４０】
また、第３容器１０４において、第５熱交換器１３５に８５℃程度の高温熱源１６０を通じる。第５熱交換器１３５に８５℃程度の高温熱源１６０を通じると、第５熱交換器１３５に備えられた冷媒１０６が吸着された状態の吸着剤１０５が、第５熱交換器１３５から熱を得る。それによって、吸着剤１０５に吸着されていた冷媒１０６が脱離する。
同時に、第６熱交換器１４５に、４０℃程度の中温水１６１を通じる。第６熱交換器１４５に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第３容器１０４内から第６熱交換器１４５が熱を奪い、冷媒１０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第６熱交換器１４５より４５℃程度の中温水１６１が得られる。
なお、第３容器１０４内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着された冷媒量は時間とともに減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって一定時間後にはほとんど変化しない。
【００４１】
第４運転条件ｃ４では以下の流れで熱交換を行う。
まず、第２容器１０１において、第３熱交換器１１０に４０℃程度の中温水１６１を通じる。第３熱交換器１１０に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第３熱交換器１１０に備えられた冷媒１０６を脱離した状態の吸着剤１０５は、冷媒１０６を吸着して熱を発生する。
同時に、第４熱交換器１２０に、第１熱交換器１１５で得た３０℃程度の循環中温水１６３を通じる。第４熱交換器１２０に３０℃程度の循環中温水１６３を通じると、第２容器１０１内の冷媒１０６が、循環中温水１６３から熱を得て蒸発する。この過程を経た結果、第３熱交換器１１０より、５０℃程度の中温水１６１が得られ、第４熱交換器１２０より、２５℃程度の循環中温水１６３が得られる。
なお、第２容器１０１内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着できる冷媒量は時間とともに減少し、これに伴い蒸発量も減少する。よって一定時間経過後はほとんど変化しない。
【００４２】
また、第４容器１０２において、第７熱交換器１３０に８５℃程度の高温熱源１６０を通じる。第７熱交換器１３０に８５℃程度の高温熱源１６０を通じると、第７熱交換器１３０に備えられた冷媒１０６が吸着された状態の吸着剤１０５が、第７熱交換器１３０から熱を得る。それによって、吸着剤１０５に吸着されていた冷媒１０６が脱離する。
同時に、第８熱交換器１４０に、４０℃程度の中温水１６１を通じる。第８熱交換器１４０に４０℃程度の中温水１６１を通じると、第４容器１０２内から第８熱交換器１４０が熱を奪い、冷媒１０６を凝縮させる。この過程を経た結果、第８熱交換器１４０より４５℃程度の中温水１６１が得られる。
なお、第４容器１０２内に充填された冷媒量は有限なので、吸着剤１０５に吸着された冷媒量は時間とともに減少し、これに伴い凝縮量も減少する。よって、一定時間経過後はほとんど変化しない。
以上で説明した第２運転条件ｃ２と第４運転条件ｃ４は同時に行われ、順次、熱交換を行う。
そして、第１運転条件ｃ１及び第３運転条件ｃ３と、第２運転条件ｃ２及び第４運転条件ｃ４を一定の時間で切り替えてやるサイクルを続けることで、比較的高い温度である４５℃〜５０℃程度の中温水１６１が得られる。
【００４３】
以上、本発明の吸着式暖房・給湯装置の実施例について説明したが、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな変更が可能である。
例えば、上記実施例では、吸着剤にシリカゲルを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、活性炭、ゼオライト、酸化アルミナ等を用いても良い。
また、上記実施例では、内部が低圧に備えられた容器は、その容器内の上部に吸着剤を備えた一方の熱交換器と、その容器内の下部に他方の熱交換器を備えているが、本容器は特に一体型でなくとも、同じ系であれば良いので、従来見られるような分離型のタンクにそれぞれ熱交換器を設けるような方式である事を妨げない。
また、上記実施例では、高温熱源、低温熱源、中温水にそれぞれ温度を設定してあるが、これは説明の便宜上、通常用いられる形態から引用した代表的な数値を設定しただけに過ぎず、実際に使用条件及び環境によって左右される場合もある他、脱離−凝縮、蒸発−吸着が行われ得る他の温度に設定することを妨げない。
【００４４】
このように、
（Ａ）水等の冷媒１０６が入れられ、冷媒１０６が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第１容器１０３及び第２容器１０１と、第１容器１０３内に吸着剤１０５を備えた状態で設けられた第１熱交換器１１５と、第１容器１０３内に冷媒１０６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第２熱交換器１２５と、第２容器１０１内に吸着剤１０５を備えた状態で設けられた第３熱交換器１１０と、第２容器１０１内に冷媒１０６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第４熱交換器１２０とを有する吸着式暖房・給湯装置において、
（１）第１熱交換器１１５及び第３熱交換器１１０に８５℃程度の高温熱源１６０を入力することで、脱離熱を得て冷媒１０６を気化させ、第１容器１０３、及び第２容器１０１内の圧力を上昇させて、第１容器１０３、及び第２容器１０１内の気化した冷媒１０６を凝縮させることで、第２熱交換器１２５及び第４熱交換器１２０に入力した中温水１６１が凝縮熱を得る第１運転条件ｃ１、
（２）第２熱交換器１２５に１０℃程度の低温熱源１６２を入力することで、蒸発熱を得て、冷媒１０６を気化させ、第１容器１０３内の圧力を上昇させて、第１熱交換器１１５に入力した循環中温水１６３が吸着熱を得て、第１容器１０３内の気化した冷媒１０６を吸着し、第４熱交換器１２０に第１熱交換器１１５から熱を得た循環中温水１６３を入力することで、さらに蒸発熱を得て冷媒１０６を気化させ、第２容器１０１内の圧力を上昇させて、第２容器１０１内の気化した冷媒１０６を吸着することで、第３熱交換器１１０に入力した中温水１６１が吸着熱を得る第２運転条件ｃ２、
（３）第１容器１０３及び第２容器１０１に対して、第１運転条件ｃ１と第２運転条件ｃ２とを一定時間で切り替える運転制御手段を有することを特徴とする吸着式暖房・給湯装置と、
【００４５】
（Ｂ）（Ａ）請求項１の吸着式暖房・給湯装置において、
（１）水等の冷媒１０６が入れられ、冷媒１０６が低温で蒸発するように、内部を真空に保った第３容器１０４及び第４容器１０２と、第３容器１０４内に吸着剤１０５を備えた状態で設けられた第５熱交換器１３５と、第３容器１０４内に冷媒１０６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第６熱交換器１４５と、第４容器１０２内に吸着剤１０５を備えた状態で設けられた第７熱交換器１３０と、第４容器１０２内に冷媒１０６の蒸発及び凝縮を行うために設けられた第８熱交換器１４０とを有し、
（２）前記運転制御手段が、
（２−１）第１運転条件ｃ１と同時に、第６熱交換器１４５に１０℃程度の低温熱源１６２を入力することで、蒸発熱を得て、冷媒１０６を気化させ、第３容器１０４内の圧力を上昇させて、第５熱交換器１３５に循環中温水１６３が吸着熱を得て、第３容器１０４内の気化した冷媒１０６を吸着し、第８熱交換器１４０に第５熱交換器１３５から熱を得た循環中温水１６３を入力することで、さらに蒸発熱を得て冷媒１０６を気化させ、第４容器１０２内の圧力を上昇させて、第４容器１０２内の気化した冷媒１０６を吸着する事で、第７熱交換器１３０に入力した中温水１６１が吸着熱を得る第３運転条件ｃ３、
（２−２）第２運転条件ｃ２と同時に、第５熱交換器１３５及び第７熱交換器１３０に８５℃程度の高温熱源１６０を入力することで、脱離熱を得て冷媒１０６を気化させ、第３容器１０４、及び第４容器１０２内の圧力を上昇させて、第３容器１０４、及び第４容器１０２内の気化した冷媒１０６を凝縮させることで、第６熱交換器１４５及び第８熱交換器１４０に入力した中温水１６１が吸着熱を得る第４運転条件ｃ４、
（２−３）第３容器１０４、及び第４容器１０２に対して第３運転条件ｃ３と第４運転条件ｃ４を一定時間で切り替える制御を行うことを特徴とする吸着式暖房・給湯装置を用いれば、運転条件によって高温熱源や低温熱源を使わない場面がなくなるため、常に高温熱源や低温熱源を受け入れてやることが出来る。また、常に同じ数の熱交換器から出力を得ているので、出力の安定化を図ることが可能となる。
【００４６】
そして、蒸発熱から得た吸着熱により中低温水の出力を得て、その中温水を再利用することで、さらに蒸発熱を得て、発熱から得た吸着熱により中高温水を出力として得ることができ、４５℃〜５０℃程度の比較的温度の高い中温水を作り出すことが可能である。また、前記過程を繰り返してやることで安定的に中温水を取り出すことが可能になる。
そして、理論熱効率はＣＯＰ１．３程度と従来技術１より多少劣るものの、高い温度の中温水が得られるという点で利便性が大幅に向上する。さらに、高温熱源を直接利用するよりも高い熱効率で運転できる範囲が広がるため、全体的に見れば省エネルギーを実現できる。
なお、請求項２に係る発明の実施形態で示される吸着式暖房・給湯装置においては、第３熱交換器１１０、及び第７熱交換器１３０の吸着性能は、第１熱交換器１１５及び第５熱交換器１３５の吸着剤１０５の吸着性能よりも高く設定する事が望ましい。これは、循環中温水１６３を蒸発熱源にすることよって、吸着側がより高いレベルでの吸着性能を要求されるためで、吸着剤１０５の量を増やしたり、吸着剤１０５の材質を例えばシリカゲルよりも吸着性能の高い活性炭などに変更したりする事で、対応する事が考えられる。こうする事で、より熱効率よく熱交換を行う事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】吸着式暖房・給湯装置における請求項１に係る発明の構成図であり、第１運転状態を示している。
【図２】吸着式暖房・給湯装置における請求項１に係る発明の構成図であり、第２運転状態を示している。
【図３】吸着式暖房・給湯装置における請求項２に係る発明の構成図であり、第１運転状態、及び第３運転状態を示している。
【図４】吸着式暖房・給湯装置における請求項２に係る発明の構成図であり、図３の流路を切り替えた第２運転状態、及び第４運転状態を示している。
【図５】吸着式暖房・給湯装置における従来技術１の構成図である。
【図６】吸着式暖房・給湯装置における従来技術１の構成図であり、図５の流路を切り替えたものである。
【図７】吸着式暖房・給湯装置における従来技術２の構成図である。
【図８】吸着式暖房・給湯装置における従来技術２の構成図であり、図７の流路を切り替えたものである。
【符号の説明】
【００４８】
１、２      容器
５      吸着剤
６      冷媒
１０、２０、３０、４０      熱交換器
１１〜１５      配管
２１〜２６      配管
３１〜３４      配管
４１〜４４      配管
５０〜５９      配管
６０      高温熱源
６０ａ      高温熱源入口
６０ｂ      高温熱源出口
６１      中温水
６１ａ      中温水入口
６１ｂ      中温水出口
６２      低温熱源
６２ａ      低温熱源入口
６２ｂ      低温熱源出口
６３      循環中温水
７０      循環ポンプ
７１〜８４      バルブ
【図１】
2006125713.tif 000003
【図２】
2006125713.tif 000004
【図３】
2006125713.tif 000005
【図４】
2006125713.tif 000006
【図５】
2006125713.tif 000007
【図６】
2006125713.tif 000008
【図７】
2006125713.tif 000009
【図８】
2006125713.tif 000010