(57)【要約】【課題】熱媒蒸発器に蓄えられる熱媒の減少を抑制することを目的とする。【解決手段】気液分離器２０−１は、螺旋形状管３０および外側螺旋形状管３２を備える。螺旋形状管３０は、外側螺旋形状管３２の管内において、外側螺旋形状管３２の形状に沿って螺旋形状を描く。気液分離器２０−１は、螺旋形状管３０の下端側の開口が熱媒の流入口となっており、螺旋形状管３０の上端側の開口が熱媒の流出口となっている。外側螺旋形状管３２と螺旋形状管３０との間に形成される加熱流体路３４の上端からは加熱流体が流入し、加熱流体路３４を下降して下端から流出する。螺旋形状管３０の管内を熱媒が上昇する際の遠心力によって、液相の熱媒が螺旋形状管３０の管壁に付着する。管壁に付着した液相の熱媒の一部は蒸発して上昇し流出口から流出する。管壁に付着した液相の熱媒の残りの一部は、重力によって管壁を伝わって流入口に戻る。【選択図】図３
2019124380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を蒸発させる熱媒蒸発器と、
前記熱媒蒸発器から熱媒が供給される熱媒空間と、
吸着材が設けられ、前記熱媒空間に熱結合する吸着／脱離空間と、
前記熱媒空間から供給される熱媒を凝縮させる凝縮器とを備える吸着式ヒートポンプ、に用いられる気液分離器において、
前記熱媒蒸発器と前記熱媒空間との間に設けられ、一端側から熱媒が流入し、他端側から熱媒が流出する旋回形状路を備えることを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
請求項１に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路は、水平面に対して傾いていることを特徴とする気液分離器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路は、
壁面が凹凸形状または多孔質形状を有していることを特徴とする気液分離器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路に熱を与える与熱器を備えることを特徴とする気液分離器。
【請求項５】
請求項４に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、
前記与熱器は、
前記旋回形状管を覆う外側旋回形状管を備え、
前記旋回形状管は、
前記外側旋回形状管の管内で、前記外側旋回形状管の形状に沿って旋回形状を描き、
前記旋回形状管と前記外側旋回形状管との間の空間に、前記旋回形状管を加熱する加熱流体が流通することを特徴とする気液分離器。
【請求項６】
請求項４に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、
前記与熱器は、
前記旋回形状管を収容する筐体を備え、
前記筐体内における前記旋回形状管の外側の空間に、前記旋回形状管を加熱する加熱流体が流れることを特徴とする気液分離器。
【請求項７】
請求項４に記載の気液分離器において、
前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、
前記与熱器は、
前記旋回形状管と熱結合する電熱線を有することを特徴とする気液分離器。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の気液分離器において、
前記旋回形状管は、
鉛直方向に沿って、または鉛直方向に対して傾いた方向に沿って螺旋の周回位置が進む螺旋形状を有し、
熱媒が流入する開口が、熱媒が流出する開口よりも低い位置にあることを特徴とする気液分離器。
【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に用いられる気液分離器に関し、特に、液体と気体とを分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物に設けられる空調装置や電気機器を冷却する装置として、吸着式ヒートポンプが広く用いられている。吸着式ヒートポンプは、水蒸気などの吸着質を吸着材に吸着させる工程と、吸着質を吸着材から脱離させる工程を交互に実行すると共に、液相の吸着質を蒸発させて、吸着材が収容された空間に適宜供給することで冷却対象物との間で熱交換を行う。
【０００３】
図８には吸着式ヒートポンプの構成が模式的に示されている。吸着式ヒートポンプは、吸着材が設けられた吸着／脱離空間１０２を備えている。吸着材には、冷却されることで吸着質を吸着し、加熱されることで吸着質を脱離するという性質がある。また、吸着式ヒートポンプは、液相の吸着質を蒸発させて気相の吸着質を吸着／脱離空間１０２に供給する蒸発器１０４と、吸着／脱離空間１０２から供給された気相の吸着質を凝縮させて液相の吸着質とし、蒸発器１０４に戻す凝縮器１０６を備えている。
【０００４】
吸着式ヒートポンプで実行される工程には、蒸発器１０４から吸着／脱離空間１０２に気相の吸着質を供給すると共に、吸着材の冷却によって吸着材に吸着質を吸着させる吸着工程がある。また、吸着材の加熱によって吸着材から吸着質を脱離させ、吸着質から脱離した気相の吸着質を凝縮器１０６で凝縮させて液相の吸着質を得て、液相の吸着質を蒸発器１０４に戻す脱離工程がある。
【０００５】
蒸発器１０４には熱交換器１０８が取り付けられている。蒸発器１０４は、熱交換器１０８から熱を得ることで液相の吸着質を蒸発させて気相の吸着質とする。一方、熱交換器１０８は、蒸発器１０４に熱を与えることで、周囲の空気や冷却対象の電気機器を冷却する。これによって吸着式ヒートポンプは、空調装置や冷却装置として動作する。
【０００６】
吸着質を加熱または冷却するため、吸着式ヒートポンプには吸着／脱離空間１０２に熱結合する熱媒空間１１０が設けられている。熱媒空間１１０には水蒸気などの熱媒が流通し、熱媒の温度に応じて、吸着／脱離空間１０２にある吸着材の加熱または冷却が行われる。
【０００７】
熱媒空間１１０に熱媒を供給するため、吸着式ヒートポンプは、液相の熱媒を蒸発させる熱媒蒸発器１１２を備えている。熱媒蒸発器１１２には液相の熱媒が蓄えられており、熱媒蒸発器１１２は、液相の熱媒を加熱して気相の熱媒とする。また、凝縮器１０６は、熱媒空間１１０から供給された気相の熱媒を凝縮させて液相の熱媒とし、液相の熱媒を熱媒蒸発器１１２に戻す。
【０００８】
吸着式ヒートポンプには、吸着／脱離空間１０２および熱媒空間１１０と同一構造の吸着／脱離空間２０２および熱媒空間２１０が設けられている。吸着／脱離空間１０２および熱媒空間１１０が吸着工程の状態にあるときには、吸着／脱離空間２０２および熱媒空間２１０は脱離工程の状態にあり、吸着／脱離空間１０２および熱媒空間１１０が脱離工程の状態にあるときには、吸着／脱離空間２０２および熱媒空間２１０は吸着工程の状態にある。
【０００９】
一般に吸着式ヒートポンプでは、吸着質および熱媒には液相の水（液体の状態の水）または気相の水（水蒸気）が用いられる。なお、以下の特許文献１および２には、吸着式ヒートポンプに関する技術が記載されている。また、特許文献３および４には、本願発明に関連する技術として気液分離器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１５１３８６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１８２１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７０８６３号公報
【特許文献４】特開２０１５−１８２０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
吸着式ヒートポンプでは、吸着工程から脱離工程に移るときに、熱媒蒸発器から熱媒空間に至る管に設けられた熱媒供給バルブが開かれる。これによって、気相の熱媒が熱媒空間に供給され、熱媒空間に供給された熱媒が吸着／脱離空間の吸着材を加熱する。
【００１２】
一般に、吸着工程から脱離工程に移るときには、熱媒蒸発器の内部の圧力は熱媒空間の圧力よりも高くなっている。そのため、熱媒供給バルブを開いたときに、熱媒蒸発器の圧力が低下して液相の熱媒が急激に沸騰し、気相の熱媒のみならず液相の熱媒もが熱媒空間に流れてしまうことがある。これによって、熱媒蒸発器に蓄えられる熱媒が不足し、熱媒空間に十分な熱媒を供給することが困難となってしまうことがある。
【００１３】
本発明は、熱媒蒸発器に蓄えられる熱媒の減少を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、熱媒を蒸発させる熱媒蒸発器と、前記熱媒蒸発器から熱媒が供給される熱媒空間と、吸着材が設けられ、前記熱媒空間に熱結合する吸着／脱離空間と、前記熱媒空間から供給される熱媒を凝縮させる凝縮器とを備える吸着式ヒートポンプ、に用いられる気液分離器において、前記熱媒蒸発器と前記熱媒空間との間に設けられ、一端側から熱媒が流入し、他端側から熱媒が流出する旋回形状路を備えることを特徴とする。
【００１５】
望ましくは、前記旋回形状路は、水平面に対して傾いていることを特徴とする。
【００１６】
望ましくは、前記旋回形状路は、壁面が凹凸形状または多孔質形状を有している。
【００１７】
望ましくは、前記旋回形状路に熱を与える与熱器を備える。
【００１８】
望ましくは、前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、前記与熱器は、前記旋回形状管を覆う外側旋回形状管を備え、前記旋回形状管は、前記外側旋回形状管の管内で、前記外側旋回形状管の形状に沿って旋回形状を描き、前記旋回形状管と前記外側旋回形状管との間の空間に、前記旋回形状管を加熱する加熱流体が流通する。
【００１９】
望ましくは、前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、前記与熱器は、前記旋回形状管を収容する筐体を備え、前記筐体内における前記旋回形状管の外側の空間に、前記旋回形状管を加熱する加熱流体が流れる。
【００２０】
望ましくは、前記旋回形状路を形成する旋回形状管を備え、前記与熱器は、前記旋回形状管と熱結合する電熱線を有する。
【００２１】
望ましくは、前記旋回形状管は、鉛直方向に沿って、または鉛直方向に対して傾いた方向に沿って螺旋の周回位置が進む螺旋形状を有し、熱媒が流入する開口が、熱媒が流出する開口よりも低い位置にある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、熱媒蒸発器に蓄えられる熱媒の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】吸着式ヒートポンプの一部を模式的に示す図である。
【図２】吸着式ヒートポンプの機能ブロックを示す図である。
【図３】第１の構成例に係る気液分離器を示す図である。
【図４】第２の構成例に係る気液分離器を示す図である。
【図５】第３の構成例に係る気液分離器を示す図である。
【図６】溝付き螺旋形状管を示す図である。
【図７】溝付き螺旋形状管を示す図である。
【図８】吸着式ヒートポンプの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、吸着式ヒートポンプの一部が模式的に示されている。図１（ａ）には脱離工程における状態が示され、図１（ｂ）には吸着工程における状態が示されている。吸着式ヒートポンプは、蒸発器１０、熱交換器１２、熱媒蒸発器１４、熱源１６、吸着器１８、気液分離器２０、凝縮器２２および制御装置１００を備える。吸着器１８の内部は、吸着／脱離空間２４および熱媒空間２６に仕切られている。吸着／脱離空間２４には吸着材２８が設けられている。吸着材２８には、例えば、シリカゲル、活性炭、ゼオライトなどが用いられる。
【００２５】
蒸発器１０と吸着／脱離空間２４との間には吸着質供給管が設けられており、吸着質供給管には吸着質供給バルブＶ１が設けられている。吸着／脱離空間２４と凝縮器２２との間には吸着質放出管が設けられており、吸着質放出管には吸着質放出バルブＶ２が設けられている。熱媒蒸発器１４と熱媒空間２６との間には熱媒供給管が設けられており、熱媒供給管には熱媒供給バルブＶ３が設けられている。熱媒空間２６と凝縮器２２との間には熱媒放出管が設けられており、熱媒放出管には熱媒放出バルブＶ４が設けられている。これらのバルブは制御装置１００によって開閉制御される。図１（ａ）および（ｂ）では、これらのバルブのうち開いたものが黒色で示され、閉じたものが白色で示されている。
【００２６】
熱媒蒸発器１４と熱媒空間２６との間の熱媒供給管には、熱媒供給バルブＶ３の下流側に気液分離器２０が設けられている。気液分離器２０は、後述する原理によって、熱媒蒸発器１４から放出された液相の熱媒および気相の熱媒から、液相の熱媒を分離して熱媒蒸発器１４に戻す。
【００２７】
蒸発器１０内の温度ＴＬ、凝縮器２２内の温度ＴＭ、および熱媒蒸発器１４内の温度ＴＨには、ＴＬ＜ＴＭ＜ＴＨの関係が成立する。また、蒸発器１０内の圧力ＰＬ、凝縮器２２内の圧力ＰＭ、および熱媒蒸発器１４内の圧力ＰＨには、ＰＬ＜ＰＭ＜ＰＨの関係が成立する。
【００２８】
熱交換器１２は、周囲の空気、冷却対象の空気、電気機器などから熱を奪い、その熱を蒸発器１０に与える。脱離工程および吸着工程のいずれの工程においても、蒸発器１０は、液相の吸着質を蒸発させる状態にある。
【００２９】
熱源１６は、熱媒蒸発器１４に熱を与える。熱源１６は、例えば、廃棄物を焼却する設備であってもよい。脱離工程および吸着工程のいずれの工程においても、熱媒蒸発器１４は、液相の熱媒を蒸発させる状態にある。
【００３０】
図１（ａ）に示されているように、脱離工程では、熱媒供給バルブＶ３が開き、熱媒放出バルブＶ４が閉じる。また、吸着質供給バルブＶ１が閉じ、吸着質放出バルブＶ２が開く。熱媒空間２６の温度および圧力は、熱媒蒸発器１４の温度および圧力に等しくなるように変化し、吸着／脱離空間２４の温度および圧力は、凝縮器２２内の温度および圧力に等しくなるように変化する。
【００３１】
熱媒蒸発器１４から熱媒空間２６には、気液分離器２０を介して気相の熱媒が流入する。熱媒空間２６の壁面に熱媒が凝縮することにより吸着材２８が加熱され、気相の状態で吸着材２８から吸着質が脱離する。気相の吸着質は凝縮器２２に流入して液相の状態となり、蒸発器１０に戻る。なお、熱媒空間２６に流入した熱媒の一部は、放熱によって凝縮して液相の状態となる。
【００３２】
図１（ｂ）に示されているように、吸着工程では、熱媒供給バルブＶ３が閉じ、熱媒放出バルブＶ４が開く。また、吸着質供給バルブＶ１が開き、吸着質放出バルブＶ２が閉じる。熱媒空間２６の温度および圧力は、凝縮器２２内の温度および圧力に等しくなるように変化し、吸着／脱離空間２４の温度および圧力は、蒸発器１０内の温度および圧力に等しくなるように変化する。
【００３３】
熱媒空間２６内の圧力の低下と共に熱媒空間２６内の熱媒の温度は低下する。また、熱媒空間２６内の圧力の低下と共に、熱媒空間２６内で凝縮した一部の熱媒は蒸発して気相の状態となる。気相の熱媒は凝縮器２２に流入して液相の状態となり、熱媒蒸発器１４に戻る。熱媒空間２６内の熱媒の温度の低下によって、吸着材２８が冷却される。蒸発器１０から吸着／脱離空間２４には気相の吸着質が流入し、冷却された吸着材２８は、吸着質を吸着する。
【００３４】
吸着工程から脱離工程への切り換え、および、脱離工程から吸着工程への切り換えは、例えば、吸着／脱離空間２４の圧力に応じて行われる。この場合、吸着／脱離空間２４には圧力計が設けられる。脱離工程において、圧力計による計測値が所定値未満の値から所定値以上の値となったときに、制御装置１００は各バルブの状態を脱離工程の状態から吸着工程の状態とする。また、吸着工程において、圧力計による計測値が所定値以上の値から所定値未満の値となったときに、制御装置１００は各バルブの状態を吸着工程の状態から脱離工程の状態とする。
【００３５】
吸着式ヒートポンプには、図１（ａ）および（ｂ）に示されている吸着器１８の他に、もう１つの同一構造の吸着器が設けられている。各吸着器は、蒸発器１０、熱交換器１２、熱媒蒸発器１４、熱源１６および凝縮器２２を共有する。一方の吸着器が脱離工程の状態にあるときは、他方の吸着器は吸着工程の状態にあり、一方の吸着器が吸着工程の状態にあるときは、他方の吸着器は脱離工程の状態にある。
【００３６】
図２には、吸着式ヒートポンプの機能ブロックが示されている。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。第１吸着器１８−１は、図１に示される吸着器１８に対応する。
【００３７】
第２吸着器１８−２は、第１吸着器１８−１と同様の構造を有している。第２吸着器１８−２の工程の移り変わりに応じて開閉する各バルブは、符号の末尾に「２」の符号を付する。すなわち、第２吸着器１８−２の工程の移り変わりに応じて開閉する吸着質供給バルブＶ１２、吸着質放出バルブＶ２２、熱媒供給バルブＶ３２および熱媒放出バルブＶ４２は、それぞれ、第１吸着器１８−１の工程の移り変わりに応じて開閉する吸着質供給バルブＶ１、吸着質放出バルブＶ２、熱媒供給バルブＶ３および熱媒放出バルブＶ４と同一の機能を有している。
【００３８】
凝縮器２２から蒸発器１０に至る帰路管には、帰還バルブＶ５が設けられており、各吸着器で吸着工程および脱離工程が繰り返されている間は開いている。また、帰還バルブＶ５よりも下流において帰路管は分岐し、一方の分岐は蒸発器１０に至り、他方の分岐は熱媒蒸発器１４に至っている。熱媒蒸発器１４に至る分岐には、ポンプＰｍが設けられており、各吸着器で吸着工程および脱離工程が繰り返されている間は、液相の熱媒を熱媒蒸発器１４に送り出す。なお、帰還バルブＶ５は、吸着工程および脱離工程の両者において閉じていてもよい。この場合、吸着工程から脱離工程に移り変わる間、および脱離工程から吸着工程に移り変わる間に、帰還バルブＶ５が開かれる帰還工程が実行される。帰還工程では、液相の熱媒が凝縮器２２から蒸発器１０または熱媒蒸発器１４に戻る。
【００３９】
以下の表１には、第１吸着器１８−１が吸着工程の状態にあり、第２吸着器１８−２が脱離工程の状態にあるときにおける各バルブの状態と、第１吸着器１８−１が脱離工程の状態にあり、第２吸着器１８−２が吸着工程の状態にあるときにおける各バルブの状態が示されている。表１の「開」の表記は、バルブが開いていることを示し、「閉」の表記は、バルブが閉じていることを示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
上述のように、吸着器の状態が吸着工程の状態から脱離工程の状態に移るときには、熱媒蒸発器１４内の圧力は熱媒空間２６の圧力よりも高くなっている。そのため、熱媒供給バルブＶ３を開いたときに、液相の熱媒が急激に沸騰し、気相の熱媒のみならず液相の熱媒もが熱媒空間２６に流れてしまうことがある。そこで、本実施形態に係る吸着式ヒートポンプでは、以下に説明するような気液分離器が用いられている。
【００４２】
図３（ａ）には、第１の構成例に係る気液分離器２０−１が示されている。図３（ａ）の下方向は、鉛直下方向ｇ（重力加速度の方向）に対応している。気液分離器２０−１は、螺旋形状管３０および外側螺旋形状管３２を備える。螺旋形状管３０および外側螺旋形状管３２は、鉛直方向の軸を中心に旋回し、鉛直方向に沿って螺旋の周回位置（ピッチ）が進む管である。すなわち、螺旋形状管３０および外側螺旋形状管３２は、下端から上端に向かって１周するごとに上方向に進む螺旋形状の管によって構成されている。螺旋形状管３０は、外側螺旋形状管３２の管内において、外側螺旋形状管３２の形状に沿って螺旋形状を描き、外側螺旋形状管３２に覆われている。すなわち、外側螺旋形状管３２は、螺旋形状管３０の管外において、螺旋形状管３０の形状に沿って螺旋形状を描き、螺旋形状管３０を覆っている。
【００４３】
図３（ｂ）には、螺旋形状管３０および外側螺旋形状管３２の軸方向に垂直な断面が示されている。螺旋形状管３０の管内には、熱媒蒸発器１４から供給される熱媒が流通する。外側螺旋形状管３２の管壁と螺旋形状管３０の管壁との間に形成される空間である加熱流体路３４には、螺旋形状管３０を加熱する加熱流体が流通する。
【００４４】
気液分離器２０−１では、流入側の開口が流出側の開口よりも低い位置にある。すなわち、気液分離器２０−１は、螺旋形状管３０の下端側の開口が熱媒の流入口となっており、螺旋形状管３０の上端側の開口が熱媒の流出口となっている。図１に示されている熱媒供給バルブＶ３が開かれると、熱媒蒸発器１４から気液分離器２０−１の流入口に熱媒が流入する。熱媒蒸発器１４と熱媒空間２６との圧力差によって、熱媒は螺旋形状管３０の管内を上昇し、流出口から熱媒空間２６に流出する。
【００４５】
また、加熱流体路３４の上端からは加熱流体が流入し、加熱流体路３４を下降して下端から流出する。加熱流体は、加熱流体路３４の下端から流入し、加熱流体路３４を上昇して上端から流出してもよい。外側螺旋形状管３２は、螺旋形状管３０に熱を与える与熱器としての機能を有し、加熱流体路３４を流れる加熱流体によって螺旋形状管３０を加熱する。加熱流体としては、熱媒蒸発器１４から供給される熱媒が用いられてもよい。
【００４６】
上記のように螺旋形状管３０は、鉛直方向の軸を中心に旋回し、鉛直方向に沿って螺旋の周回位置が進む管であり、ループ状に旋回する区間としての旋回形状管を含んでいる。すなわち、螺旋形状管３０は、水平面に対して傾いた旋回形状管を含んでいるといえる。旋回形状管を流れる熱媒が、気相の熱媒と液相の熱媒とが混入したものである場合、旋回形状管の管内を流れる際の遠心力（管壁から与えられる向心力）によって、液相の熱媒が旋回形状管の管壁に付着する。旋回形状管が水平面に対して傾いた管であれば、管壁に付着した液相の熱媒は、重力によって管壁を伝わって旋回形状管から下方向に流出する。さらに、旋回形状管に熱が与えられている場合には、管壁に付着した液相の熱媒の一部は、旋回形状管から与えられる熱によって蒸発して上昇し旋回形状管から上方向に流出する。このような作用効果を得るためには、熱媒が流通する経路は必ずしも管によって形成されていなくてもよく、旋回形状管の内壁と同様の構造を有する旋回形状の経路（旋回形状路）が形成されていればよい。
【００４７】
図３（ａ）に示された螺旋形状管３０は、水平面に対して傾いた旋回形状管を含んでいる。したがって、螺旋形状管３０の管内を流れる熱媒が、気相の熱媒と液相の熱媒とが混入したものである場合、螺旋形状管３０の管内を流れる際の遠心力によって、液相の熱媒が螺旋形状管３０の管壁に付着する。管壁に付着した液相の熱媒の一部は、螺旋形状管３０から与えられる熱によって蒸発して上昇し、熱媒空間２６に流出する。管壁に付着した液相の熱媒の残りの一部は、重力によって管壁を伝わって熱媒蒸発器１４に戻る。
【００４８】
このように気液分離器２０−１によれば、螺旋形状管３０内の液相の熱媒は、蒸発して流出口から熱媒空間２６に流出するか、あるいは、重力によって管壁を伝わって熱媒蒸発器１４に戻る。これによって、液相の熱媒が熱媒空間２６に流れることが抑制され、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒の減少が抑制される。
【００４９】
また、特許文献３および４に記載されているような一般的な気液分離器では、液相の流体と気相の流体とが流入する管、および気相の流体が流出する管に加えて、液相の流体が流出する管が設けられている。これに対し、気液分離器２０−１では、液相の熱媒と気相の熱媒とが流入する管と、液相の熱媒が戻る管とが共通化されている。これによって、熱媒蒸発器１４から熱媒空間２６に至るまでの構造が単純化される。
【００５０】
さらに、特許文献３および４に記載されているような一般的な気液分離器を本実施形態に係る吸着式ヒートポンプに用いた場合には、液相の熱媒が流出する管が熱媒蒸発器１４に接続され、液相化された熱媒が熱媒蒸発器１４に戻される。この場合、熱媒蒸発器１４内の圧力と気液分離器内の圧力差によっては、熱媒蒸発器１４に蓄えられた熱媒が気液分離器に逆流してしまう可能性がある。さらには、気液分離器に熱媒が滞留し、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒が不足してしまう可能性がある。本実施形態に係る気液分離器２０−１では、内部で熱媒の蒸発が生じるため、熱媒蒸発器１４内の圧力と気液分離器２０−１内の圧力とがほぼ等しくなり、熱媒蒸発器１４から気液分離器２０−１への液相の熱媒の逆流が抑制される。
【００５１】
図４には、第２の構成例に係る気液分離器２０−２が示されている。図３に示されている構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。気液分離器２０−２は、螺旋形状管３０および筐体３６を備える。筐体３６は、円筒形状の側壁３８、側壁３８の下方の開口を塞ぐ底壁４０、および側壁３８の上方の開口を塞ぐ天井壁４２によって構成されている。螺旋形状管３０は筐体３６内に収容され、螺旋形状管３０の両端は筐体３６の外側にある。すなわち、螺旋形状管３０は、筐体３６の側壁３８の下方において外側から内側に入って鉛直方向上向きに螺旋を描き、筐体３６の側壁３８の上方において内側から外側に至っている。
【００５２】
筐体３６の天井壁４２には加熱流体が流入する入口管４４が設けられ、筐体３６の底壁４０には加熱流体が流出する出口管４６が設けられている。
【００５３】
加熱流体は、入口管４４を通って筐体３６内に流入し、螺旋形状管３０の外側の空間を流れて出口管４６から筐体３６の外側に流出する。筐体３６は、螺旋形状管３０に熱を与える与熱器としての機能を有し、加熱流体によって螺旋形状管３０を加熱する。加熱流体としては、熱媒蒸発器１４から供給される熱媒が用いられてもよい。
【００５４】
このような気液分離器２０−２によれば、螺旋形状管３０が加熱流体によって加熱され、第１の構成例に係る気液分離器２０−１と同様の効果が得られる。すなわち、液相の熱媒が熱媒空間２６に流れることが抑制され、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒の減少が抑制される。また、液相の熱媒が気液分離器２０−２に滞留し、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒が不足してしまう可能性が低い。さらに、液相の熱媒と気相の熱媒とが流入する管と、液相の熱媒が戻る管とが共通化され、熱媒蒸発器１４から熱媒空間２６に至るまでの構造が単純化される。
【００５５】
なお、図４に示される構成例では、筐体３６の天井壁４２に入口管４４が設けられ、筐体３６の底壁４０に出口管４６が設けられている。入口管４４は底壁４０または側壁３８に設けられてもよい。同様に、出口管４６は天井壁４２または側壁３８に設けられてもよい。また、筐体３６の形状は直方体の箱形状であってもよい。
【００５６】
図５には、第３の構成例に係る気液分離器２０−３が示されている。図３および図４に示されている構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。気液分離器２０−３は、螺旋形状管３０、電熱線５０および電力源５２を備えている。電熱線５０は、螺旋形状管３０の軸を中心に旋回し、螺旋形状管３０の延伸方向に沿って螺旋の周回位置が進むように、螺旋形状管３０の周囲に螺旋状に巻き付けられている。電熱線５０の両端には電力源５２が接続されている。電力源５２は、直流電源であってもよいし交流電源であってもよい。電力源５２および電熱線５０は、螺旋形状管３０に熱を与える与熱器としての機能を有する。すなわち、電熱線５０は電力源５２から与えられる電力によって発熱し、螺旋形状管３０に熱を与える。
【００５７】
このような気液分離器２０−３によれば、螺旋形状管３０が電熱線５０によって加熱され、第１の構成例および第２の構成例に係る気液分離器と同様の効果が得られる。すなわち、液相の熱媒が熱媒空間２６に流れることが抑制され、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒の減少が抑制される。また、液相の熱媒が気液分離器２０−３に滞留し、熱媒蒸発器１４に蓄えられる熱媒が不足してしまう可能性が低い。さらに、液相の熱媒と気相の熱媒とが流入する管と、液相の熱媒が戻る管とが共通化され、熱媒蒸発器１４から熱媒空間２６に至るまでの構造が単純化される。
【００５８】
図３〜図５に示された螺旋形状管３０には、図６で示されるような、管壁に溝を有する溝付き螺旋形状管が用いられてもよい。図６（ａ）には溝付き螺旋形状管５４の斜視図が示されている。図６（ｂ）には、溝付き螺旋形状管５４の軸方向に垂直な断面が示されている。溝付き螺旋形状管５４の管壁は、軸方向垂直断面の周方向に山形状および谷形状が繰り返される形状（周方向に凹凸が繰り返される形状）を有している。管壁の内側で突出した山および管壁の内側で凹んだ谷（溝）は軸方向に沿って伸び、溝付き螺旋形状管５４の管壁に沿って螺旋形状を描く。なお、図６に示されている溝付き螺旋形状管５４では、管壁の内側で突出した山および管壁の内側で凹んだ谷に対応して、管壁の外側で凹んだ谷および管壁の外側で突出した山が形成されているが、管壁の外側には、必ずしも山および谷は形成されていなくてもよい。
【００５９】
図６（ｃ）には、図６（ｂ）に示された軸方向垂直断面の部分拡大図が示されている。管壁の内側の凹みには、表面張力によって液相の熱媒５６が保持され易くなる。これによって、管壁に凹凸形状が設けられない場合に比べて、短い距離で液相の熱媒が気相の熱媒から分離される。さらに、管壁の内側に液相の熱媒が保持されることによって、液相の熱媒の蒸発が促進される。
【００６０】
溝付き螺旋形状管は、図７に示される構造を有していてもよい。図７（ａ）には溝付き螺旋形状管５８の斜視図が示されている。また、図７（ｂ）には、溝付き螺旋形状管５８の軸方向に沿った断面が示されている。溝付き螺旋形状管５８は、管壁の内側に形成された谷（溝）が螺旋形状を描く。この螺旋形状は、溝付き螺旋形状管５８の軸を中心に旋回しながら、溝付き螺旋形状管５８の延伸方向に沿ってその周回位置が進む螺旋形状である。管壁の内側に形成された２つの谷の間には、これら２つの谷に沿って螺旋形状を描く山が形成されている。なお、図７に示されている溝付き螺旋形状管５８では、管壁の内側で突出した山および管壁の内側で凹んだ谷に対応して、管壁の外側で凹んだ谷および管壁の外側で突出した山が形成されているが、管壁の外側には、必ずしも山および谷は形成されていなくてもよい。
【００６１】
図７に示される溝付き螺旋形状管５８によれば、表面張力によって管壁の内側の凹みに液相の熱媒が保持され易くなる。これによって、管壁に凹凸形状が設けられない場合に比べて、短い距離で液相の熱媒が気相の熱媒から分離される。さらに、管壁の内側に液相の熱媒が保持されることによって、液相の熱媒の蒸発が促進される。
【００６２】
なお、図３〜図５に示された螺旋形状管（２０−１〜２０−３）の内側の管壁、ならびに、図６および図７に示された溝付き螺旋形状管（５４，５８）の管壁の内側は、液体を保持する多孔質形状を有していてもよい。多孔質形状によって、管壁に液相の熱媒が保持される効果が高まり、蒸発または熱媒蒸発器への帰還が促される。また、上記では、螺旋の周回位置が進む向きが鉛直方向である螺旋形状管について説明したが、螺旋の周回位置が進む向きは、鉛直方向に対して傾いていてもよい。
【００６３】
また、図３〜図５に示された気液分離器では、螺旋形状管（２０−１〜２０−３）が用いられている。気液分離器には、螺旋形状を有さず、平面に対して傾いた区間を有する旋回形状管が用いられてもよい。この場合、図３に示される外側螺旋形状管３２は、旋回形状管に沿って旋回形状管を覆う管（外側旋回形状管）に置き換えられる。さらに、熱媒が流通する経路は必ずしも管によって形成されていなくてもよく、旋回形状管の内壁と同様の構造を有する経路（旋回形状路）であってもよい。また、螺旋形状を有さない旋回形状路や、螺旋形状管についても、壁面は、図６および図７に示されたような液相の熱媒を保持する構造を有してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０４  蒸発器、１２，１０８  熱交換器、１４，１１２  熱媒蒸発器、１６  熱源、１８  吸着器、１８−１  第１吸着器、１８−２  第２吸着器、２０，２０−１〜２０−３  気液分離器、２２，１０６  凝縮器、２４，１０２，２０２  吸着／脱離空間、２６，１１０，２１０  熱媒空間、２８  吸着材、３０  螺旋形状管、３２  外側螺旋形状管、３４  加熱流体路、３６  筐体、３８  側壁、４０  底壁、４２  天井壁、４４  入口管、４６  出口管、５０  電熱線、５２  電力源、５４，５８  溝付き螺旋形状管、５６  熱媒、１００  制御装置。
【図１】
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【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】
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【図８】
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