(57)【要約】【課題】  吸着式冷凍サイクルを利用して冷熱生成を行うための運転効率の向上を図り得る吸着式ヒートポンプ及びその運転制御方法を提供する。【解決手段】  吸着槽２ａ，２ｂ間で脱着−凝縮工程と吸着−蒸発工程との交互切換を繰り返すバッチ処理を行う。高温熱媒部３から８０℃の第１熱媒を脱着工程を行う吸着／脱着用熱交換器２２ａに供給する。放熱部４からの４０℃の第２熱媒と、冷却部５からの１５℃の第３熱媒とを混合弁１５で混合して３５℃の混合熱媒に低温化させた上で、吸着工程を行う吸着／脱着用熱交換器２２ｂと、凝縮工程を行う凝縮／蒸発用熱交換器２３ａに供給する。混合熱媒に対しバイパス通路５５からの第３熱媒をさらに合流させて、２５℃にさらに低温化した熱媒を、蒸発工程を行う凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂに供給する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱着工程を実行する熱交換器に対し高温の第１熱媒を循環供給する第１熱媒供給源と、環境雰囲気に対する放熱により上記第１熱媒よりも低温に保持された第２熱媒を吸着工程又は凝縮工程を実行する熱交換器に対し循環供給する第２熱媒供給源と、蒸発工程を実行する熱交換器に対し第２熱媒よりも低温の第３熱媒を循環供給して戻り熱媒から冷熱を取り出す第３熱媒供給源とを備えた吸着式ヒートポンプであって、
上記第２熱媒供給源からの第２熱媒と、上記第３熱媒供給源からの第３熱媒とを混合する混合手段を備え、
この混合手段による混合によって上記第２熱媒よりも低温にした混合熱媒を上記吸着工程又は凝縮工程を実行する熱交換器に対し供給するように構成されている
ことを特徴とする吸着式ヒートポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の吸着式ヒートポンプであって、
上記混合手段により混合された後の混合熱媒が上記蒸発工程を実行する熱交換器に対し供給されるように熱媒通路が接続されると共に、この熱媒通路の途中に合流するように連通され第３熱媒供給源からの第３熱媒が上記混合手段をバイパスして供給されるバイパス通路を備えている、吸着式ヒートポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の吸着式ヒートポンプであって、
上記第３熱媒供給源から混合手段に対する第３熱媒の供給を開閉切換する開閉弁と、上記蒸発工程を実行する熱交換器から上記第３熱媒供給源に戻される戻り熱媒の温度を検出する戻り熱媒温度センサとをさらに備え、
上記戻り熱媒温度センサにより検出される戻り熱媒温度が第３熱媒の温度を超えるとき、上記開閉弁が閉切換制御されて上記蒸発工程を実行する熱交換器に対する混合熱媒の供給が遮断されるように構成されている、吸着式ヒートポンプ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の吸着式ヒートポンプであって、
上記吸着工程又は凝縮工程が実行される熱交換器に対し、上記第２熱媒供給源からの第２熱媒を、上記混合手段をバイパスして直接に供給するバイパス通路を備えている、吸着式ヒートポンプ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の吸着式ヒートポンプであって、
一対の一体型吸着槽と、各吸着槽に所定の熱媒を循環供給させる熱媒供給系と、この熱媒供給系による熱媒供給を切換制御することで冷熱生成のための運転制御を実行する運転制御手段とを備え、上記各吸着槽は、内部に吸着質が封入された真空容器としてのハウジング内に、吸着質を吸着したり脱着したりと相互切換可能な吸着剤を備えた吸着／脱着用熱交換器と、脱着された吸着質を凝縮したり吸着のために吸着質を蒸発したりと相互切換される凝縮／蒸発用熱交換器とが配設されて構成され、上記熱媒供給系は、上記第１〜第３の各熱媒供給源からの熱媒を上記各吸着槽内の吸着／脱着用熱交換器及び凝縮／蒸発用熱交換器に対し個別かつ切換可能に供給する通路及びこの通路を切換える切換部を備えている、吸着式ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式冷凍サイクルを利用した吸着式ヒートポンプであって、脱着工程用の高温の第１熱媒を循環供給する第１熱媒供給源と、吸着工程又は凝縮工程用の第２熱媒を循環供給する第２熱媒供給源と、蒸発工程用の低温の第３熱媒を循環供給する第３熱媒供給源とを備え、３種類の温度の熱媒を循環供給し得る吸着式ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着式冷凍サイクルを利用したシステムとして、内部に吸着質を封入した１つのハウジング内に吸着／脱着用熱交換器と、凝縮用熱交換器と、蒸発用熱交換器とを配設した吸着槽を４つ備え、各吸着槽内の吸着／脱着用熱交換器に対する熱媒の温度を切換えることにより、脱着−凝縮工程と、吸着−蒸発工程とを４つの吸着槽で順に切換えていき、これにより、連続した冷熱取り出しを行うようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
又、一対の吸着／脱着用熱交換器と、この一対の吸着／脱着用熱交換器の上側位置に配設した１つの凝縮用熱交換器と、上記一対の吸着／脱着用熱交換器の下側位置に１つの蒸発用熱交換器とを組み合わせ、各吸着／脱着用熱交換器と、凝縮用熱交換器と、蒸発用熱交換器とをそれぞれ個別に密閉空間に区画収容して水蒸気バルブにより吸着質を移動させるようにしたものも知られている（例えば特許文献２参照）。このものでは一対の吸着／脱着用熱交換器で脱着−凝縮工程と、吸着−蒸発工程とを交互に切換えて、連続した冷熱取り出しを行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５２８８９号公報
【特許文献２】特許３４９０５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、吸着式冷凍サイクルを利用して冷熱を連続して取り出すための運転を行うには、互いに異なる温度条件を有する数種類の熱媒が必要になる。すなわち、対象とする吸着式ヒートポンプは、吸着／脱着用熱交換器において吸着剤が吸着している吸着質を脱着させ、脱着した吸着質を凝縮器において凝縮させて液相吸着質にし、これを蒸発器において気相吸着質に蒸発させ、蒸発した吸着質を上記吸着剤に吸着させる、という吸着式冷凍サイクルを利用し、その内の蒸発工程における戻り熱媒から冷熱を取り出すものである。そして、かかる冷熱取り出しのための運転を行うには、吸着／脱着用熱交換器に対し脱着又は吸着を行わせるための高・低２種類の温度の熱媒を切換供給し、又、凝縮器には凝縮を行わせるための所定温度の熱媒を供給し、蒸発器には蒸発を行わせるための所定温度の熱媒を供給する必要がある。
【０００６】
この熱媒供給を、低温排熱を熱源として脱着用の温熱を循環供給するための第１熱媒と、環境温度への放熱により上記第１熱媒よりも低温に保持させた上で循環させる吸着用又は凝縮用の第２熱媒と、蒸発工程の戻り熱媒から冷熱を取り出した後に上記第２熱媒よりも低温に保持されて蒸発器に循環させる蒸発用の第３熱媒と、の３種類の温度の熱媒を用いて行わせることが考えられる。この場合、第２熱媒の温度は、環境温度への放熱により所定温度に保持されるようにするため、より低温に維持したくても一定の範囲（例えば４０〜４５℃）に止まることになる。
【０００７】
ところが、上記の第２熱媒の温度が高温側になるほど、あるいは、上記第３熱媒の温度が低温側になるほど、吸着工程での吸着量が低下し、これに伴い、冷熱取り出し（冷熱生成）能力も低下してしまうという不都合がある。
【０００８】
例えば、ゼオライト等の吸着剤における吸着質（水）の吸着量（Amount of adsorbent water）と、相対蒸気圧（Relative Pressure；単位なし）との関係の傾向を図４に示す。この図４に基づいて例えば第１熱媒（水）の温度THが８０℃、第２熱媒（水）の温度TMが４０℃、第３熱媒（水）の温度TLが１５℃であるときの吸着量Aabsについて考えてみると、温度TH（８０℃）のときの飽和蒸気圧P(TH)は４７．４kPa、温度TM（４０℃）のときの飽和蒸気圧P(TM)は７．４kPa、温度TL（１５℃）のときの飽和水蒸気圧P(TL)は１．７kPaとなるため、温度THの飽和蒸気圧に対する温度TMの飽和蒸気圧の比｛P(TM)／P(TH)｝である相対蒸気圧は０．１５、温度TMの飽和蒸気圧に対する温度TLの飽和蒸気圧の比｛P(TL)／P(TM)｝である相対蒸気圧は０．２３となる。すると、それぞれの数値に対応する吸着量A1とA2との差分として上記の吸着量Aabsが得られることになる。要するに、上記の吸着量A1とA2の各ライン（図４の破線参照）で挟まれる幅の広狭、又は、上記の０．１５と０．２３の各ライン（図４の破線参照）で挟まれる幅の広狭が、吸着量の大小を表すことになる。以上の関係を見ると、第２熱媒の温度TMが例えば４０℃よりも高くなると、そのときの飽和蒸気圧P(TM)も４０℃の場合よりも高くなり、その結果、｛P(TM)／P(TH)｝はより大きな値となり、上記の幅がより狭くなって吸着量もより少なくなる。あるいは、第３熱媒の温度TLが例えば１５℃よりも低くなると、そのときの飽和蒸気圧P(TL)も１５℃の場合よりも低くなり、その結果、｛P(TL)／P(TM)｝はより小さい値となり、上記の幅がより狭くなって吸着量もより少なくなる。そして、吸着量が少なくなると、液相吸着質を蒸発させて吸着させるための蒸発工程での第３熱媒の温度低下度合が小さくなって、その後の冷熱取り出し効率も低下してしまうことになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、以上の不都合を抑制・解消することにあり、吸着式冷凍サイクルを利用して冷熱生成を行うための運転効率の向上、冷熱生成効率の向上を図り得る吸着式ヒートポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、脱着工程を実行する熱交換器に対し高温の第１熱媒を循環供給する第１熱媒供給源と、環境雰囲気に対する放熱により上記第１熱媒よりも低温に保持された第２熱媒を吸着工程又は凝縮工程を実行する熱交換器に対し循環供給する第２熱媒供給源と、蒸発工程を実行する熱交換器に対し第２熱媒よりも低温の第３熱媒を循環供給して戻り熱媒から冷熱を取り出す第３熱媒供給源とを備えた吸着式ヒートポンプを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記第２熱媒供給源からの第２熱媒と、上記第３熱媒供給源からの第３熱媒とを混合する混合手段を備え、この混合手段による混合によって上記第２熱媒よりも低温にした混合熱媒を上記吸着工程又は凝縮工程を実行する熱交換器に対し供給する構成とした（請求項１）。
【００１１】
本発明の場合、凝縮工程を実行する熱交換器又は吸着工程を行う熱交換器に対し、第２熱媒をそのまま供給する場合よりも低温の混合熱媒を凝縮用熱媒又は吸着用熱媒として供給することが可能となる。これにより、凝縮工程では脱着された吸着質の凝縮・液化度合をより増大させることが可能となる一方、吸着工程では吸着剤をより冷却して吸着質の吸着度合をより増大させることが可能となる。この結果、吸着式冷凍サイクルを利用して冷熱生成を行うための運転効率の向上、冷熱生成効率の向上が図られることになる。
【００１２】
本発明において、上記混合手段により混合された後の混合熱媒が上記蒸発工程を実行する熱交換器に対し供給されるように熱媒通路を接続すると共に、この熱媒通路の途中に合流するように連通され第３熱媒供給源からの第３熱媒が上記混合手段をバイパスして供給されるバイパス通路を備えるようにすることができる（請求項２）。このようにすることにより、蒸発工程を実行する熱交換器に対し、混合熱媒がそのまま供給されるのではなくて、バイパス通路を通って合流される第３熱媒によってさらに低温に調整された熱媒が供給されることになる。これにより、蒸発工程での蒸発・気化に伴う熱交換により戻り熱媒をより低温化させることが可能となって、その戻り熱媒からの冷熱取り出し効率をより高めることが可能となる。
【００１３】
この場合、上記第３熱媒供給源から混合手段に対する第３熱媒の供給を開閉切換する開閉弁と、上記蒸発工程を実行する熱交換器から上記第３熱媒供給源に戻される戻り熱媒の温度を検出する戻り熱媒温度センサとをさらに備え、上記戻り熱媒温度センサにより検出される戻り熱媒温度が第３熱媒の温度を超えるとき、上記開閉弁が閉切換制御されて上記蒸発工程を実行する熱交換器に対する混合熱媒の供給が遮断される構成を付加することもできる（請求項３）。もしも、蒸発工程にある熱交換器からの戻り熱媒温度が、冷熱を熱交換により取り出した後の熱媒温度である第３熱媒の温度を超える事態に至れば冷熱取り出しの支障となるため、上記戻り熱媒温度センサによる戻り熱媒温度の検出により検知して開閉弁を閉切換制御することで上記事態の発生を回避することが可能となる。すなわち、混合手段に対する第３熱媒の供給を遮断して混合熱媒の供給を遮断すれば、蒸発工程を実行する熱交換器にはバイパス通路を通過した第３熱媒のみが供給されることになり、戻り熱媒温度の上昇が回避されることになる。これにより、冷熱取り出しの効率低下の発生を回避することが可能となる。
【００１４】
又、本発明において、上記吸着工程又は凝縮工程が実行される熱交換器に対し、上記第２熱媒供給源からの第２熱媒を、上記混合手段をバイパスして直接に供給するバイパス通路を備えることもできる（請求項４）。このようにすることにより、状況の変化に対応して上記吸着工程又は凝縮工程が実行される熱交換器に対する熱媒供給を混合熱媒にしたり、第２熱媒そのものにしたりと切換えることが可能になる。
【００１５】
さらに、本発明において、一対の一体型吸着槽と、各吸着槽に所定の熱媒を循環供給させる熱媒供給系と、この熱媒供給系による熱媒供給を切換制御することで冷熱生成のための運転制御を実行する運転制御手段とを備え、上記各吸着槽として、内部に吸着質が封入された真空容器としてのハウジング内に、吸着質を吸着したり脱着したりと相互切換可能な吸着剤を備えた吸着／脱着用熱交換器と、脱着された吸着質を凝縮したり吸着のために吸着質を蒸発したりと相互切換される凝縮／蒸発用熱交換器とを配設して構成し、上記熱媒供給系として、上記第１〜第３の各熱媒供給源からの熱媒を上記各吸着槽内の吸着／脱着用熱交換器及び凝縮／蒸発用熱交換器に対し個別かつ切換可能に供給する通路及びこの通路を切換える切換部を備える構成とすることができる（請求項５）。この場合、本発明が適用される吸着式ヒートポンプとして好適なものを提供し得ることになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、請求項１〜請求項５のいずれかの吸着式ヒートポンプによれば、凝縮工程を実行する熱交換器又は吸着工程を行う熱交換器に対し、第２熱媒をそのまま供給する場合よりも低温の混合熱媒を凝縮用熱媒又は吸着用熱媒として供給することができる。これにより、凝縮工程では脱着された吸着質の凝縮・液化度合をより増大させることができる一方、吸着工程では吸着剤をより冷却して吸着質の吸着度合をより増大させることができる。この結果、吸着式冷凍サイクルを利用して冷熱生成を行うための運転効率の向上、冷熱生成効率の向上を図ることができる。
【００１７】
特に、請求項２によれば、蒸発工程を実行する熱交換器に対し、混合熱媒をそのまま供給するのではなくて、バイパス通路を通って合流される第３熱媒によってさらに低温に調整した熱媒を供給することができるようになる。これにより、蒸発工程での蒸発・気化に伴う熱交換により戻り熱媒をより低温化させることができるようになり、この戻り熱媒からの冷熱取り出し効率をより高めることができるようになる。
【００１８】
請求項３によれば、蒸発工程にある熱交換器からの戻り熱媒温度が、冷熱を熱交換により取り出した後の熱媒温度である第３熱媒の温度を超えて冷熱取り出しの支障となってしまう事態の発生を、戻り熱媒温度センサによる戻り熱媒温度の検出により検知して開閉弁を閉切換制御することにより、確実に回避することができるようになる。これにより、冷熱取り出しの効率低下の発生を確実に回避することができるようになる。
【００１９】
又、請求項４によれば、第２熱媒のバイパス通路を備えることにより、状況の変化に対応して吸着工程又は凝縮工程が実行される熱交換器に対する熱媒供給を混合熱媒にしたり、第２熱媒そのものにしたりと切換えることができるようになる。
【００２０】
さらに、請求項５によれば、本発明が適用される吸着式ヒートポンプとして好適なものを特定して提供することができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係る吸着式ヒートポンプの例を示す原理図である。同図において、符号２ａ，２ｂは一体型吸着槽、３は例えば廃棄温水等の排熱を利用して所定の高温状態に維持した第１熱媒を循環供給する第１熱媒供給源としての高温熱媒部、４は外気（環境雰囲気）に対し放熱させることにより所定の温度状態に維持した第２熱媒を循環供給する第２熱媒供給源としての放熱部(例えば室外機)、５はこれに戻される最も低温の熱媒から冷熱取り出し用熱交換器での熱交換により冷熱を回収して取り出した後の所定の低温状態の第３熱媒を循環供給する第３熱媒供給源としての冷却部、６，７，８，９はそれぞれ４つの開閉弁Ｖ１〜Ｖ４，Ｖ５〜Ｖ８，Ｖ９〜Ｖ１２，Ｖ１３〜Ｖ１６を備えて構成された第１〜第４切換部、１１，１２，１３，１４はそれぞれ開閉弁Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４が介装されて各切換部６，７，８，９をバイパスするために配設されたバイパス通路、１５は上記放熱部４からの第２熱媒に上記冷却部５からの第３熱媒を混合する混合手段としての混合弁、１６は混合弁１５により混合された後の熱媒が供給される混合往き路である。上記の高温熱媒部３、放熱部４及び冷却部５及びそれぞれに付設された後述のポンプ３１，４１，５１が熱媒供給源を構成し、後述の各種通路３２，３３、４２〜４５，４７〜４９、５２，５３，５５，５６、６１ａ，６１ｂ、７１ａ，７１ｂ、８１ａ，８１ｂ、９１ａ，９１ｂや各切換部６〜９と共に熱媒供給系を構成する。
【００２３】
上記一対の一体型吸着槽２ａ，２ｂは、互いに同じ構成を有しており、吸着槽２ａはハウジング２１ａ内に吸着／脱着用熱交換器２２ａと、凝縮／蒸発用熱交換器２３ａとの双方が配設されて構成されたものであり、吸着槽２ｂも同様にハウジング２１ｂ内に吸着／脱着用熱交換器２２ｂと、凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂとの双方が配設されて構成されたものである。上記各ハウジング２１ａ，２１ｂは内部が図示省略の真空ポンプ等により略真空状態に維持されて、内部には例えば水、アルコール、アンモニア等の吸着質が所要量封入されている。又、上記各吸着／脱着用熱交換器２２ａ，２２ｂにはその外表面に例えばゼオライト、シリカゲル、活性炭等の吸着剤が固定されている。なお、以下では吸着質として水が封入されているものとして説明する。
【００２４】
上記高温熱媒部３からはポンプ３１の作動により温度TH（例えば８０℃）の第１熱媒が往き路３２を通して第２切換部７に供給され、開閉弁Ｖ７を開にすればその熱媒が通路７１ａを通して吸着槽２ａの吸着／脱着用熱交換器２２ａに，あるいは、開閉弁Ｖ８を開にすればその熱媒が通路７１ｂを通して吸着槽２ｂの吸着／脱着用熱交換器２２ｂに、脱着工程用の熱媒として供給されるようになっている。そして、各吸着／脱着用熱交換器２２ａ，２２ｂからは通路６１ａ，６１ｂを通して第１切換部６に戻され、さらに、対応する開閉弁Ｖ３，Ｖ４及び戻り路３３を通して上記高温熱媒部３に戻されて再び上記温度THまで熱媒が昇温されて循環されるようになっている。
【００２５】
上記放熱部４からはポンプ４１の作動により第１往き路４２を通して温度TM（例えば４０℃）の第２熱媒が混合弁１５に供給されるようになっており、混合弁１５で第２熱媒と第３熱媒とが混合されて混合往き路１６に導出された後、その混合後の熱媒（混合熱媒）が第２往き路４３及び後述の第２往き路５３の２つに分岐供給されるようになっている。第２往き路４３には下流側の第３往き路４４及び第４往き路４５の側にのみ通過を許容する逆止弁４６と、この逆止弁４６の下流側位置に上記ポンプ４１とが介装されている。そして、上記第２往き路４３はポンプ４１の吐出側で２つに分岐され、第３往き路４４を経て第２切換部６に、第４往き路４５を経て第４切換部９にそれぞれ上記混合熱媒を分岐供給可能とされている。
【００２６】
上記第２切換部７では開閉弁Ｖ５を開にすれば第３往き路４４から供給された熱媒が通路７１ａを通して吸着槽２ａの吸着／脱着用熱交換器２２ａに，あるいは、開閉弁Ｖ６を開にすれば上記熱媒が通路７１ｂを通して吸着槽２ｂの吸着／脱着用熱交換器２２ｂに対し吸着工程用の熱媒として流されるようになっている。そして、各吸着／脱着用熱交換器２２ａ，２２ｂからは通路６１ａ，６１ｂを通して第１切換部６に戻された熱媒が、さらに、対応する開閉弁Ｖ１，Ｖ２及び戻り路４７を通して上記放熱部４に戻されて、再び上記温度TMまで冷却・降温されて第２熱媒として循環されるようになっている。
【００２７】
又、上記第４切換部９では開閉弁Ｖ１３を開にすれば第４往き路４５から供給された熱媒が通路９１ａを通して吸着槽２ａの凝縮／蒸発用熱交換器２３ａに，あるいは、開閉弁Ｖ１４を開にすればその熱媒が通路９１ｂを通して吸着槽２ｂの凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂに凝縮工程用の熱媒として流されるようになっている。そして、各凝縮／蒸発用熱交換器２３ａ，２３ｂからは通路８１ａ，８１ｂを通して第３切換部８に戻された熱媒が、さらに、対応する開閉弁Ｖ９，Ｖ１０及び戻り路４８を通して上記放熱部４に戻されて、上記と同様に再び上記温度TMまで冷却・降温されて第２熱媒として循環されるようになっている。
【００２８】
一方、上記第１往き路４２と第２往き路４３との間には上記混合弁１５をバイパスするバイパス通路４９が架け渡されており、バイパス通路４９に介装されたバイパス弁４９ａを開にすることで混合弁１５での混合を経ることなしに第２熱媒がそのまま第２往き路４３に供給されて、上記の第３及び第４往き路４４，４５に分岐供給されるようになっている。
【００２９】
上記冷却部５からはポンプ５１の作動により温度TＬ（例えば１５℃）の第３熱媒が熱媒通路である第１往き路５２を通して混合弁１５に供給されるようになっており、混合弁１５で上記の如く第２熱媒と第３熱媒とが混合されて混合往き路１６に導出された後、その混合熱媒が上記第２往き路４３及び第２往き路５３の２つに分岐供給されるようになっている。上記第１往き路５２には開閉弁５２ａが介装され、この開閉弁５２ａを開切換すると第３熱媒が混合弁１５に供給される一方、閉切換すれば第３熱媒は混合弁１５を通過することなく後述の常時連通状態のバイパス通路５５のみを経て第４切換部９の側に供給されるようになっている。又、上記第２往き路５３には、下流側である第４切換部９の側にのみ通過を許容する逆止弁５４と、この逆止弁５４の下流側位置に上記ポンプ５１とが介装されており、この第２往き路５３の下流端は第４切換部９に接続されている。一方、開閉弁５２ａよりも上流側位置の第１往き路５２と、逆止弁５４よりも下流側であってポンプ５１の吸い込み側位置の第２往き路５３との間には、両往き路５２，５３を互いに連通させて混合弁１５をバイパスするバイパス通路５５が架け渡されている。このバイパス通路５５はポンプ５１が作動されれば冷却部５からの第３熱媒が通過して第２往き路５３に直接に流れ込むという常時連通状態にされている。これにより、開閉弁５２ａが開状態であれば混合弁１５で混合された混合熱媒に対しバイパス通路５５からの第３熱媒を合流させて混合熱媒をより低温側（温度TLの側）に温調した上で第４切換部９に供給可能とする一方、開閉弁５２ａが閉状態であればバイパス通路５５からの第３熱媒そのものを第４切換部９に供給可能とするようになっている。
【００３０】
そして、第４切換部９において、開閉弁Ｖ１５を開にすれば供給された熱媒が通路９１ａを通して吸着槽２ａの凝縮／蒸発用熱交換器２３ａに，あるいは、開閉弁Ｖ１６を開にすればその熱媒が通路９１ｂを通して吸着槽２ｂの凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂに供給されるようになっている。そして、各凝縮／蒸発用熱交換器２３ａ，２３ｂからは通路８１ａ，８１ｂを通して第３切換部８に戻され、さらに、対応する開閉弁Ｖ１１，Ｖ１２及び戻り路５６を通して上記冷却部５に戻されて、冷熱取り出し後に再び上記温度TLの第３熱媒として循環供給されるようになっている。
【００３１】
上記の混合弁１５においては、温度TMの第２熱媒に温度TLの第３熱媒を混合することにより、温度TMよりも目標温度分(例えば５℃)だけ低温の混合熱媒を混合往き路１６に導出させ得るように設定されている。すなわち、混合熱媒の温度が上記の目標温度分だけ低温になるように第２熱媒と第３熱媒との混合比率が予め設定されている。例えば、第２熱媒が通過する各往き路４２〜４５等や、第３熱媒が通過する各往き路５２，５３等の流路の主として配管抵抗等を予め試験等により確認して上記の混合比率になるように定めればよい。以上により混合弁１５での混合処理により、混合後に第２往き路４３，５３に流される混合熱媒は第２熱媒の４０℃よりも５℃だけ降温されて３５℃とされることになる。又、第２往き路５３では、３５℃の混合熱媒に対しバイパス通路５５からの１５℃の第３熱媒が合流することになるため、蒸発工程用の熱媒としてはほぼ２５℃の熱媒が第４切換部９に供給されるようになっている。
【００３２】
以上のポンプ３１，４１，５１の作動制御、各切換部６，７，８，９での開閉弁Ｖ１〜Ｖ１６の開閉切換制御、バイパス弁４９ａや開閉弁５２ａの各開閉切換制御は図示省略の運転制御手段による運転制御によって行われるようになっており、これにより、次に説明する吸着式冷凍サイクルに基づく冷熱取り出しのための運転が行われることになる。以下、かかる冷熱取り出しのための運転制御の例について説明する。
【００３３】
上記の運転制御の例について説明すると、まず、吸着槽２ａで例えば脱着−凝縮工程を行うと同時に、吸着槽２ｂで吸着−蒸発工程を行うというバッチ処理を設定時間が経過するまで実行し、次に、工程切換、つまり吸着槽２ａで吸着−蒸発工程を行うと同時に、吸着槽２ｂで脱着−凝縮工程を行うというバッチ処理を同じく設定時間が経過するまで実行し、以後、交互にバッチ処理の工程切換を繰り返す制御が行われるようになっている。例えば吸着槽２ａでは、脱着−凝縮工程、吸着−蒸発工程、脱着−凝縮工程、吸着−蒸発工程、…というように工程の交互切換が繰り返され、これに対応して吸着槽２ｂでは、吸着−蒸発工程、脱着−凝縮工程、吸着−蒸発工程、脱着−凝縮工程、…というように工程の交互切換が繰り返されることになる。かかる運転制御においては、原則として、バイパス弁４９ａは閉状態、開閉弁５２ａは開状態に保持されて上記のバッチ処理が繰り返される。それと同時に、冷却部５への戻り通路５６に配設された戻り温度センサ５６１により冷却部５に対する戻り熱媒温度を検出して監視し、この熱媒温度が例えば温度TLを超えれば、開閉弁５２ａを閉切換作動させて蒸発工程を実行する凝縮／蒸発用熱交換器２３ａ又は２３ｂに対しバイパス通路５５を通過する第３熱媒のみを、つまり１５℃の熱媒を供給するようになっている。
【００３４】
図２は、例えば吸着槽２ａで脱着−凝縮工程を、吸着槽２ｂで吸着−蒸発工程をそれぞれ行っている場合における通路切換制御や熱媒の流れ（太線と矢印参照）を示している。この図２の場合の運転制御や熱媒の流れ等について以下説明する。
【００３５】
すなわち、吸着槽２ａ内の吸着／脱着用熱交換器２２ａに対し、ポンプ３１を作動させて高温熱媒部３から温度THの高温の第１熱媒を第２切換部７の開作動させた開閉弁Ｖ７を通して内部に供給する。この第１熱媒により吸着／脱着用熱交換器２２ａの吸着剤が加熱されて脱着(脱離・再生)工程を行うようになり、これにより、吸着剤がそれまで吸着していた水蒸気(気相吸着質)を放出して脱着させることになる。同時に凝縮／蒸発用熱交換器２３ａに対し、ポンプ４１を作動させて放熱部４からの温度TM（４０℃）の第２熱媒を３５℃の混合熱媒にした上で供給する。すなわち、放熱部４から第２熱媒を第１往き路４２を通して混合弁１５に供給し、混合弁１５において温度TL（１５℃）の第３熱媒との混合により３５℃の混合熱媒にし、この低温化された混合熱媒を混合往き路１６、第２往き路４３及び第４往き路４５を通して第４切換部９に供給する。そして、第４切換部９の開作動させた開閉弁Ｖ１３を通して上記の凝縮／蒸発用熱交換器２３ａの内部に供給する。この熱媒により凝縮／蒸発用熱交換器２３ａは凝縮器として機能するようになり、上記の吸着／脱着用熱交換器２２ａで脱着した水蒸気は主として凝縮／蒸発用熱交換器２３ａの外表面と接触することにより凝縮・液化し、ハウジング２１ａ内の底部に水（液相吸着質）となって溜まることになる。
【００３６】
これと併行して、吸着槽２ｂ（Ｂ槽）内の吸着／脱着用熱交換器２２ｂに対し、第２切換部７の開閉弁Ｖ６を開作動させて、放熱部４から第１往き路４２、混合弁１５、混合往き路１６、第２往き路４３及び第３往き路４４を経た上記混合熱媒を供給する。この混合熱媒により吸着／脱着用熱交換器２２ｂの吸着剤が冷却されて、吸着／脱着用熱交換器２２ｂの吸着剤はハウジング２１ｂ内の水蒸気を吸着する吸着工程を行うようになる。そして、同時に凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂに対し、ポンプ５１を作動させて冷却部５からの温度TL（１５℃）の第３熱媒を最終的に２５℃の再混合熱媒にした上で供給する。すなわち、冷却部５から第１往き路５２の開状態にされた開閉弁５２ａを通して第３熱媒を混合弁１５に供給し、この混合弁１５で３５℃の混合熱媒にし、この混合熱媒を第２往き路５３を通して流す間に、バイパス通路５５からの第３熱媒をさらに合流させて２５℃の再混合熱媒にした上で、第４切換部９の開作動させた開閉弁Ｖ１６を通して凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂの内部に供給する。これにより、凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂは蒸発器として機能するようになり、前工程での凝縮・液化によりハウジング２１ｂの底部に溜まった水が蒸発し、この蒸発の気化熱により凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂ内の熱媒が冷却されて温度低下し、温度低下後の熱媒が第３切換部８の開作動させた開閉弁Ｖ１２及び戻り路５６を通して冷却部５に戻されることになる。そして、冷却部５に戻された戻り熱媒から冷却部５内の冷熱取り出し熱交換器での熱交換によって冷熱の取り出しが行われることになる。
【００３７】
以上の運転制御によれば、混合弁１５において放熱器４からの第２熱媒と冷却部５からの第３熱媒とを混合させることにより、凝縮工程を行う凝縮／蒸発用熱交換器（上記の例であると２３ａ）又は吸着工程を行う吸着／脱着用熱交換器（同例であると２２ｂ）に対し、本来供給される第２熱媒よりも低温の混合熱媒を凝縮用熱媒又は吸着用熱媒として供給することができる。これにより、凝縮工程では脱着された吸着質の凝縮・液化度合をより増大させることができる一方、吸着工程では吸着剤をより冷却して吸着質の吸着度合をより増大させることができるようになる。同時に、蒸発工程を行う凝縮／蒸発用熱交換器（同例であると２３ｂ）に対し、本来供給される第３熱媒よりも高温の混合熱媒を蒸発用熱媒として供給することができる。これにより、蒸発工程での蒸発度合をより増大させることができ、吸着−蒸発工程を行う側の吸着槽２ｂではこの蒸発度合の増大と上記の吸着度合の増大とが相俟って、吸着能力の増大を図ることができるようになる。このため、蒸発度合の増大に伴い冷却部５への戻り熱媒のより一層の低温化を図ることができ、この戻り熱媒からの冷熱取り出し効率（冷熱生成効率）を向上させることができ、その冷熱利用上の能力である冷能力をより向上させることができる。かかる点を図４で見てみると、P(TM)として４０℃の飽和蒸気圧の代わりに３５℃の飽和蒸気圧を適用し、P(TL)として１５℃の飽和蒸気圧の代わりに２５℃の飽和蒸気圧を適用すると、｛P(TM)／P(TH)｝は０．１５よりも小さな値となり、｛P(TL)／P(TM)｝は０．２３よりも大きな値となるため、両者間の幅がより広くなって吸着量はより増大することになる。従って、蒸発工程での熱媒の温度低下度合をより大きくして、その後の冷熱取り出し効率を増大させることができるようになる。
【００３８】
以上は第２熱媒と第３熱媒とを常時混合させる通常制御であるが、上記のバッチ処理を連続して繰り返している間に、戻り熱媒温度センサ５６１による戻り熱媒温度の検出値が第３熱媒の温度TLを超えることになれば、一時的かつ例外的な制御として混合弁１５による混合を停止させるように切換制御する。すなわち、図３に示すように、バイパス弁４９ａを開切換制御する一方、開閉弁５２ａを閉切換制御する。すると、放熱部４からの第２熱媒は第１往き路４２からバイパス路４９を通過して第２往き路４３に流れて、温度TMのままの第２熱媒が第３往き路４４及び第２切換部７を経て吸着工程が行われる吸着／脱着用熱交換器（図３の例であると２２ｂ）に供給されると同時に、第４往き路４５及び第４切換部９を経て凝縮工程が行われる凝縮／蒸発用熱交換器（同例であると２３ａ）に供給されることになる。一方、冷却部５からの第３熱媒は第１往き路５２からバイパス路５５を通過して第２往き路５３に流れ、温度TLのままの第３熱媒が第４切換部９を経て蒸発工程が行われる凝縮／蒸発用熱交換器（同例であると２３ｂ）に供給されることになる。この例外制御の場合、蒸発工程にある凝縮／蒸発用熱交換器（同例であると２３ｂ）から冷却部５への戻り熱媒温度が、例えば冷熱取り出しのための熱交換後の熱媒温度である温度TLを超える事態に至れば冷熱取り出しの支障となるため、その事態の発生を上記戻り熱媒温度センサ５６１による戻り熱媒温度の検出により検知して、混合弁１５による混合を一次停止させて、上記凝縮／蒸発用熱交換器２３ｂへ供給する熱媒を再混合熱媒よりも低温の本来の第３熱媒に変更させることで、冷熱取り出しの効率低下の発生を回避することができる。そして、上記の戻り熱媒温度が温度TLよりも低温の状態に復帰すれば、上記の通常制御に再度復帰させる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態において、上記混合弁１５に代えて、例えば第２熱媒及び第３熱媒の各流入流量が変更調整可能に構成された混合手段を適用し、この混合手段により混合した後の混合熱媒の温度を検出する混合熱媒温度センサ１７を例えば混合往き路１６に配設し、検出される混合熱媒温度に応じて上記の各流入流量を変更調整することにより、混合熱媒の温度を所定条件に変更調整可能にしたり、所定の一定温度に維持可能にしたりしてもよい。
【００４０】
上記実施形態において、図示省略の外気温センサ(環境温度センサ)を設け、この外気温センサの検出温度に応じて常時混合の通常制御と、非混合の例外制御との切換えを行うようにしてもよい。例えば夏場に外気温センサの検出値が例えば３０〜３５℃を超えれば、通常制御に切換えて第２熱媒の温度を４０℃から３５℃にというように低下させて供給し、冬場は例外制御に切換えるようにする。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、一対の一体型吸着槽２ａ，２ｂを用いた吸着式ヒートポンプを示したが、これに限らず、吸着工程用及び凝縮工程用の熱媒供給源（放熱部４）からの第２熱媒に対し蒸発工程用の熱媒供給源（冷却部５）からの第３熱媒を混合して、吸着工程用及び凝縮工程用として上記第２熱媒よりも低温の混合熱媒を供給するという本発明の構成を適用すればよく、例えば熱媒供給の切換えにより吸着工程と脱着工程とが交互に実行される吸着／脱着用熱交換器と、蒸発工程を実行する蒸発用熱交換器と、凝縮工程を実行する凝縮用熱交換器との３つの熱交換器の組み合わせに対し本発明を適用してもよいし、あるいは、吸着工程を実行する吸着用熱交換器、脱着工程を実行する脱着用熱交換器、蒸発工程を実行する蒸発用熱交換器、及び、凝縮工程を実行する凝縮用熱交換器という４つの熱交換器の組み合わせに対し本発明を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態の吸着式ヒートポンプを示す模式図である。
【図２】通常制御による運転制御が行われている場合の熱媒の流れ状況の例を示す図１対応図である。
【図３】運転制御が例外制御に切換えられた場合の熱媒の流れ状況の例を示す図１対応図である。
【図４】吸着剤について相対蒸気圧と吸着量との関係の傾向を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
２ａ，２ｂ        一体型吸着槽
３                高温熱媒部(第１熱媒供給源)
４                放熱部(第２熱媒供給源)
５                冷却部(第３熱媒供給源)
６〜８            切換部
１５              混合弁（混合手段）
２１ａ，２１ｂ    ハウジング
２２ａ，２２ｂ    吸着／脱着用熱交換器（吸着工程、脱着工程が実行される熱交換器）
２３ａ，２３ｂ    凝縮／蒸発用熱交換器（凝縮工程、蒸発工程が実行れさる熱交換器）
４９              バイパス通路
５２              第１往き路（熱媒通路）
５２ａ            開閉弁
５５              バイパス通路
５６１            戻り熱媒温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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