JPH08510045A - 固体蒸気収着システムのための改良された熱伝達装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 それぞれ、冷媒が交互に吸着および脱着される１つ以上の第１のリアクタ（１０）と、冷媒が交互に脱着および吸着される１つ以上の第２のリアクタ（２０）とを備え、かつ前記リアクタ（１０、２０）へおよびそこから熱伝達流体を送るための冷却ループ（１６、６０、６８、６７、５６、１２、２１）を有する、収着反応システムにおいて、吸着リアクタを冷却する方法は、冷却ループにある液体熱伝達流体を送出すために、蒸発した熱伝達流体を利用して、吸着の温度以下の温度で液体から気体への相転移を有する液相熱伝達流体を、吸着媒に晒す熱交換において吸着リアクタへ送るステップを含む。冷媒は熱伝達流体として用いられてもよい。この発明はこの方法を実施するための装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 固体蒸気収着システムのための 改良された熱伝達装置および方法 発明の背景 先の出願に記載されるような固体蒸気収着システムは冷却および冷蔵のために 用いられる。これらのシステムは数ワットの冷却力を有する小型装置からメガワ ットの冷却を生ずる相対的に大型のシステムまでの範囲にわたる。たとえば商業 用のＨＶＡＣ適用例に用いられるようなより大型のシステムは、エアコイル、空 気により冷却される凝縮器、蒸発凝縮器、冷却塔に、または地面もしくは表流水 に向けられる熱伝達流体を用いることによって断熱するよう通常は設計される。 このような断熱手段に収着器の熱を伝達するためのポンピングされるループは当 業者には周知である。しかしながら、米国特許第５，１６１，３８９号に開示さ れる機器のような比較的小型のシステム、および米国特許第５，２７１，２３９ 号に開示される電子冷却のための装置においては、断熱手段に収着器の熱を伝達 するためのさらなる冷却ループおよび／またはポンプループを使用することは実 用的ではない。 前述の特許および同時係属中の出願に記載される収着システム、ならびにガス 性反応物が固体反応物に吸着される他の収着システムを操作するには、断熱を行 なうために好適な構成要素が与えられなければならない。ガス性反応物が吸着媒 において交互に吸着および脱着されるシステムは 連続操作中に遮断されなければならない熱の２つの熱源、つまり冷媒の凝縮の熱 と、吸着リアクタでの吸着の熱とを与えなければならない。好ましくは、電力消 費を全く伴わないかまたは最小限伴う、大気への熱の遮断のための手段設けられ る。たとえば、凝縮の熱は、凝縮器コイルにわたる自然のまたは強制的な対流を 用いて、空気により冷却される凝縮器において通常は断熱され得る。 冷媒を交互に吸着および脱着するために単数のまたは複数の収着器を用いる収 着固体蒸気反応システムにおいては、競合する熱伝達要件が考慮され満たされな ければならない。脱着状態においては、脱着反応を引起こすために加熱手段から の全てのエネルギを利用することが望ましい。環境へのいかなる熱の損失も全体 のシステム効率を低減し熱源の大きさおよび容量要件を増大させるため、収着器 は絶縁されるかまたはさもなければ熱の損失を最小限にするための手段を設ける だろう。一方、吸着状態中は、収着器からの効率的な熱の除去が必要であり、収 着器から断熱構成要素に伝達されるか、または収着器自体から直接遮断されなけ ればならない。この問題は、熱の損失をそれがまさに望ましくないときに助長す る、室温に対する収着器温度の差が、上昇した脱着温度により生じるという事実 によって大きなものとなる。 発明の概要 我々の前述の米国特許第５，２７１，２３９号では、吸 着リアクタでの発熱反応の断熱のために吸着リアクタに液体熱伝達流体を向ける または送るために脱着リアクタからの膨張する蒸発した熱伝達流体を用いる発明 が開示される。熱伝達流体は相転移組成物であり、それにより、吸着リアクタの 熱伝達面と接触する凝縮されたまたは液相の熱伝達流体は蒸発してリアクタの冷 却およびそこからの熱の遮断を補助する。この発明は、上に記載される固体蒸気 収着システムにおいて吸着リアクタからの熱を遮断するためにそのような手段を 用いる改良されたシステムおよび方法に向けられるものである。この発明は、収 着器から分離した断熱構成要素に熱伝達を与える固体蒸気収着システムに向けら れるものである。このシステムは、システムの冷媒が吸着リアクタを冷却するた めの熱伝達流体として用いられる装置を含む。この発明のシステムは、冷却ルー プのサーモスタットまたはソレノイドバルブ制御を必要とすることなく、熱伝達 流体の移動を利用して吸着リアクタを冷却するための断熱ループの活性化を含む 。さらに、連続する冷蔵または冷却を提供するために単一の熱源から２つのリア クタのいずれにも熱を伝達するための装置が開示される。この発明に従う改良点 を達成するためのシステム、装置、構成要素および方法は以下の詳細な説明から 明らかとなる。 図面の説明 図１は、収着エネルギを凝縮器に伝達するための、バブルポンプにより補助さ れる熱サイホンを組込む固体蒸気収 着システムを概略的に示し、 図２は、可撓性バブルポンプコネクタを示す拡大図であり、 図３は、ヒータとチェックバルブとを含む蒸気ポンプを組込むシステムを示し 、 図４は、イジェクタポンプにより補助される熱サイホンを組込む固体蒸気収着 システムを示し、 図５は、圧力により非活性化される熱サイホンを用いる収着システムを示し、 図６は、冷媒の圧力により操作されるバルブを用いる、圧力により非活性化さ れる熱サイホンを組込む収着システムを示し、 図７は、熱伝達流体とシステム冷媒とを凝縮するための別個の回路を組込む、 圧力により非活性化される熱サイホンシステムを用いる収着システムを示し、 図８は、収着エネルギの伝達のために、圧力により活性化される熱サイホンを 有し単一の還流型凝縮器を用いる収着システムを示し、 図９は、各リアクタのための別個の凝縮器回路を組込む、圧力により活性化さ れる熱サイホンを有する収着システムを示し、 図１０は別個の熱伝達流体および冷媒凝縮器回路を組込む、圧力により活性化 される熱サイホンを有する収着システムを示し、 図１１は、圧力により活性化される熱サイホンを両段に有する２段定圧エンジ ン段システムを示し、 図１２は、第１の段の熱サイホンが第２の段の冷媒圧力により活性化される、 ２段定圧エンジン段システムを示し、 図１３は、断熱熱サイホンがバルブおよび冷媒圧力によって非活性化される、 周期的冷蔵システムを示し、 図１４は、相転移冷却を活性化するために機械ポンプを用いる３リアクタシス テムを示し、 図１５は、二重収着器システムを加熱するための単一の熱源手段を示す。 発明の詳細な説明 ここの開示されるシステムおよび装置は前述の出願に開示される錯化合物系を 含む任意の固体蒸気収着のために用いられてもよく、その開示をここに引用によ り援用する。この発明のシステムは、金属水素化物、活性炭、シリカゲル、ゼオ ライト、炭酸塩、酸化物などを含む他の固体ガス吸着媒のためにさらに用いられ てもよく、水素、メタン、エタン、ヘリウム、ＨＦＣおよびＨＣＦＣのような任 意の好適な冷媒ガス性反応物を吸着するために用いられてもよい。しかしながら 、このシステムは、アンモニア、水、メタノール、アルカノールアミン、アルキ ルアミン、二酸化硫黄およびホスフィンのような極性冷媒を固体金属塩に吸着す るための前述のタイプの錯化合物収着器システムに特に好適である。このような 錯化合物リアクタシステムは、 １９９２年８月１４日出願の米国特許連続番号０７／９３１，０３６および１９ ９２年１１月１３日出願の０７／９７５，９７３に記載されるように高出力密度 で作動し、かつそこに開示されるように金属塩における極性冷媒の吸着中に体膨 張率を制限することにより形成される、増大した反応速度を有する錯化合物を特 に用いる、小型で簡潔な装置の設計に特に有用である。したがって、この発明の システムおよび方法は、好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金 属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、または塩 化二金属のハロゲン化物、硝酸塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜硫酸 塩を含む金属塩に吸着される前述の極性冷媒のうちの１つ、特に好ましくはアン モニアの錯化合物を含み、かつ錯化合物の体膨張率が少なくとも初期の吸着反応 中は制限または制約されず、体膨張率をそのように制限することなく形成された 錯化合物と比較した場合に増大した化学吸着速度が可能な、少なくとも部分的に 干渉性であり凝集性であり物理的に自立した反応生成物を形成するリアクタを組 込み使用する。他の特定の有用な好ましい錯化合物は米国特許第４，８４８，９ ９４号に挙げられる。特に好ましい錯化合物は、ＳｒＣｌ₂，ＳｒＢｒ₂，ＣａＣ ｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂，ＢａＢｒ₂，Ｍ ｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，ＺｎＣｌ₂，ＳｎＣｌ₂ ，ＭｎＣｌ₂ ，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混合物にアンモニアを吸着させ る一方で吸着反応中に形成される錯化合物の体膨張率を制約することによって生 ずる、リストに挙げられたものである。これらの塩は初期アンモニア吸着の前に ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、またはシリカゲルと混合されてもよい。こ の発明の装置およびシステムのリアクタに使用される前述の好ましい化合物の製 法は、吸着媒の質量についての最大出力密度、リアクタの質量についての最大出 力密度、および所望されるまたは必要なリアクタ容積についての最大出力密度を 達成することができる。そのような改善された反応速度を有する反応の半サイク ル時間、つまり吸着または脱着反応時間は、３０分未満で、好ましくは約２０分 未満で、典型的には約３分から約１５分の間で行なわれる。ここで用いられてい るように、「吸着」という語は、吸着または吸収のいずれで呼ばれるとにかかわ らず、任意のそのような固体蒸気収着反応を包含することが意図される。 ここで用いられる基本的な固体蒸気収着システムは、一方が吸着される間他方 は脱着される、ここではリアクタとも呼ばれる２つの収着器を組込んで、図１〜 図１０に概略的に示される。吸着リアクタつまり吸着されるべき収着器はその中 の吸着媒の蒸気圧を下げるために室温近くにまで冷却される。冷却された吸着媒 の蒸気圧が蒸発器の圧力より下がると、収着器は蒸発器から冷媒蒸気を引く。蒸 発器 からのこの冷媒の流れはシステムの冷蔵または冷却効果を与える。吸着リアクタ へのおよびそれからの冷媒の流れの制御はたとえばチェックバルブまたは背圧制 御バルブを用いた受動的なものであってもよく、または冷媒の流れはたとえばソ レノイドバルブまたはモータもしくは圧力により操作されるバルブを用いて能動 的に制御されてもよい。発熱吸着反応中に生じた熱は収着器を適当な吸着温度に 維持するために除去される。吸着リアクタが吸着を開始するために冷却される一 方で、他方の収着器はその中の吸着媒の蒸気が凝縮器の圧力よりも大きくなって 凝縮器への冷媒脱着が開始されるまで加熱される。脱着リアクタに供給される熱 は、吸熱脱着を引起こしシステムにおける熱の損失を克服するために必要なエネ ルギを提供する。１つの収着半サイクルまたは状態の終わりで、２つの収着器の 役割は逆転される。 図１〜図１４に概略的に示されるシステムは、吸着中にリアクタで生じる吸着 の熱を断熱する装置および方法の発明を示す。示されるさまざまな装置の実施例 において、システムは、吸着リアクタの温度以下で液体から気体への相転移を有 する熱伝達流体を利用する。液体または液相と気相との混合物であってもよい熱 伝達流体は、吸着リアクタに向けられ、発熱吸着反応中に吸着媒との熱交換伝達 においてさらされる。発熱反応からの熱は熱伝達流体に伝達され、それによって その液相の少なくとも一部を蒸発させ熱 を断熱する。図示されるシステムは、吸着リアクタから凝縮器への熱伝達流体の 循環を設けるかまたは補助する熱サイホン熱伝達ループを組込む。ここに用いら れているように、熱サイホンという語は、リアクタ冷却は液体熱伝達流体または 冷媒の相転移から生じ、その凝縮物は重力によってシステムの液体レベルに戻さ れる、任意のループまたはシステムを含むことが意図される。システムは、シス テム冷媒を熱伝達流体として用いるように設計されてもよく、またはさまざまな 別の組成の使用のために設計されてもよい。 ここに示されるさまざまなシステムにおいては、収着器つまりリアクタは内部 および／または外部の熱伝達面を組込んでもよいことが理解される。凝縮器は自 然のまたは強制的な（ファン）対流冷却を組込んでもよい。毛細管、膨張バルブ 、オリフィス、多孔性介在物などのようなさまざまなタイプの膨張装置が蒸発器 入口に用いられてもよい。チェックバルブまたは一方向バルブはソレノイドのよ うな能動制御バルブに置換えられてもよい。脱着反応を引起こすための加熱器要 素は、示されるように、または収着器に固定されるように、熱伝達面に取付けら れてもよい。加熱手段は、電気抵抗ワイヤもしくはヒータを含んでもよく、また は熱伝導液体もしくは熱湯もしくは蒸気チューブもしくは燃焼の熱いガスを向け るための煙道ガスチューブ、放射加熱、もしくは熱伝導の任意の他の好適な方法 を用いて もよい。したがって、特定の装置構成要素は例示の目的で示されるだけであって 、発明は、そのように述べられない限り、例に限定されることを意図するもので はない。 図１には固体蒸気収着システムが示される。このシステムは、リアクタ１０が 脱着される一方でリアクタ２０は吸着される半サイクルで示される。脱着リアク タ１０は前に説明されたように吸熱脱着反応を引起こすために必要な熱を与える ために活性化された加熱要素１３によって加熱される。吸着リアクタ２０の熱伝 達面は導管４０および４１を介して凝縮器１２と連通する。例示されるシステム においては、冷媒は、固体吸着媒に吸着および脱着されるガス性反応物として、 および吸着リアクタを冷却するための熱伝達流体として用いられる。図１および 図３〜図１１の概略的に示される装置において、さまざまな導管における矢印は 前述の半サイクル中の冷媒の流れの方向を示す。中央がはっきりとしたまたは白 い矢印は蒸気冷媒の流れを示し、ケバの付いた矢印は２相冷媒の流れを示し、中 央が一様に黒い矢印は液体冷媒の流れを示す。収着器の下の配管は、ほぼレベル ９９まで液体冷媒で満たされる。 収着器１０のヒータ要素１３が活性化されると、収着媒はその蒸気圧が凝縮器 １２の圧力より大きくなるまで加熱される。このとき、冷媒の蒸気は、収着器１ ０からパイプ２３およびチェックバルブ３７を介して、収着器２０の熱伝達チュ ーブ１７に接続される垂直チューブ２２に流れる。 垂直チューブ２２に流れ込む蒸気は「バブルポンプ」効果を生じてチューブに留 まっている液体媒体を熱伝達チューブ１７の熱伝達面に上昇させる。したがって 、リアクタ２０に向けられる熱伝達液体は液体および蒸気の相の冷媒の混合物で ある。液体冷媒がリアクタの熱伝達面で完全にまたは部分的に蒸発すると、それ はリアクタ２０を凝縮器の温度近くにまで冷却して、収着器での冷媒の吸着が開 始される。発熱吸着反応により生じた熱は蒸発する冷媒によって除去され、収着 器は凝縮器温度の２〜３℃内に維持される。リアクタ２０を出た２相冷媒混合物 は典型的には配管においてＴである分離器３９に送られ、冷媒の蒸気部分はパイ プ４１を介して凝縮器１２に送られ、液体冷媒部分はライン４２を介して収着器 の下の配管に戻される。蒸気となった冷媒は、凝縮器１２において凝縮され、パ イプ２１を介して下側の配管で液体に戻される。下側配管４４の液体冷媒は、さ らに、パイプ２６を介して膨張バルブ３５を通り蒸発器１４に与えられる。蒸発 器からのガス性冷媒はパイプ２４を介して吸着リアクタに送り込まれる。一方向 バルブ３１および３３は吸着反応状態中に冷媒をリアクタに向ける。上述の半サ イクルの完了後、リアクタ１０の加熱要素１３は非活性化され、かつリアクタ２ ０の加熱要素３６は活性化されて、収着器の機能は逆転する。リアクタ１２の吸 着媒が脱着を開始するのに十分なほど加熱されると、バブルポンプ１８はリアク タ１０を冷却するために活 性化され、その時点でそこでの吸着が開始される。冷媒を吸着リアクタに送り込 み、凝縮器に向け、およびバブルポンプを介してリアクタに戻す、閉じた導管ル ープは、前に述べた熱サイホンを形成する。 しばしばガスリフトポンプと呼ばれる、吸着リアクタに凝縮された冷却媒体を 与えるために用いられるバブルポンプは、上述し図１に示されたように、対向す るリアクタから脱着された蒸気によって駆動されてもよく、またはポンプの垂直 ライザ上の、典型的には電気的な、ヒータにより駆動されてもよい。ヒータは、 垂直もしくはほとんど垂直なチューブまたはパイプの上に、かつ液体レベルの下 に位置しなければならない。液体冷媒ラインに位置するこのようなヒータは蒸気 を発生して、垂直ライザ中の冷却媒体の密度をシステムの他の部分に留まってい る液体に対して減少させる。したがって、密度が減少した冷却媒体および蒸気は 上方に流れてポンプ作用を生ずる。バブルポンプの活性化のために、脱着された 蒸気ではなくヒータを用いることの利点は、対向するリアクタが脱着温度および 圧力に加熱される前にそれがリアクタの冷却および吸着を開始させるという点で ある。この利点は、結果的に、加熱および冷却の総時間を短縮し、ならびにシス テムの冷却力を全体的に増大させる。同じ効果は、ヒータが液体熱伝達流体また は冷媒のチューブで蒸気を発生しチェックバルブがシステムの液体リザーバへの 逆流を防止して吸着リアクタの熱伝 達面方向に冷却媒体の流れを強制する蒸気ポンプでも達成され得る。チェックバ ルブを有すれば、ヒータは垂直ライザにある必要はなく、向きの感度は大きく低 減され、ポンプに供給するのに必要な液体水頭はより少なくて済む。このような 特徴は、ヒータ４７および４９が液体リザーバ７１からの導管に沿ってチェック バルブ１１および１３から下流に位置される図３に示される。 バブルポンプ蒸気送り装置は液体冷媒レベル下にいくぶん水没していなければ ならず、その一方でバブルポンプ出口での収着器熱交換面への人口は水没しては ならないため、図１に示されるシステムは向きに敏感であろう。このような向き の感度は、図２に示されるように、旋回または可撓性コネクタでバブルポンプを 接続することにより実質的に低減される。図示されるように、バブルポンプ１５ は、コネクタ下の接続されるパイプの下方部分をリザーバ２７の中に液体レベル ９９下に垂直に懸吊させる、パイプ２３および２２にそれぞれ沿った可撓性また は旋回するコネクタ１９および２９の対を設ける。 図４は、実質的には図１に示されるものと同じ設計ではあるが、吸着リアクタ に冷却液を送るためのイジェクタを組込む、固体蒸気吸着システムを示す。示さ れるシステムにおいて、インジェクタと呼ばれることもあるイジェクタ５１およ び５３は、蒸気冷媒気流の運動エネルギを、リアクタに液体冷媒をポンピングす るための圧力ヘッドに変換 する。バブルポンプに対するイジェクタの利点には、好ましくは円錐形もしくは 球形の底部を有する液体リザーバ５０、またはイジェクタが任意の所望される傾 斜で水没する高い円筒形リザーバを用いることによる向きに対する感度の低減と 、より強力なポンピングと、冷却されるべき収着器への２相混合物ではなく液体 の運搬とが含まれる。リザーバの底部でイジェクタと協働する、旋回するまたは 可撓性の降水管は、向きの感度をさらに低減するのに用いられるだろう。 図５、図６および図７はいずれかの収着器を冷却するための相転移熱サイホン ループを用いる収着システムである脱着中の収着器の熱サイホンループは収着器 内で発生される圧力により非活性化される。非活性化はすべての液体の熱伝達流 体を熱サイホンループから強制的に出すことによって達成される。図５および図 ６においては、システム冷媒はさらに熱伝達流体であり、一方図７においてはシ ステムは異なる冷媒および熱伝達流体組成を用いる。 図５において、図示される概略システムは、エネルギを凝縮器に伝達するため の、圧力により非活性化される熱サイホンである。示される半サイクルにおいて 、収着器１０はヒータ要素１３が活性化される状態で脱着され、収着器２０はそ のヒータが非活性化される状態で吸着される。バルブ６３および６６は能動的に 制御される。バルブ６３が閉じられると、リアクタ１０の熱伝達チューブ１６は 凝縮 器１２と連通せず、したがって、熱により発生される圧力は液体冷媒を熱伝達チ ューブから強制的に追い出し導管７７を介してリアクタ２０の熱伝達チューブに 送り込む。熱サイホン回路を非活性化するための初期圧力は、リアクタヒータに よるか、または非活性化を開始するのに十分なほどループ内の蒸気圧を増大させ るほど十分長く活性化されてもよい、熱サイホンループに位置する補助ヒータに よって与えられる。しかしながら、一旦脱着が始まると、脱着された蒸気の圧力 は非活性化された回路を維持し、それによって、熱伝達チューブにおいて圧力を 維持するのに消費されるヒータのエネルギを最小限にする。バルブ６６が開くと 、冷媒はリアクタ２０を通って凝縮器に送られ、リアクタ２０における液体冷媒 の蒸発はそれを吸着温度にまで冷却し、それによってそこでの吸着が開始される 。冷媒蒸発は次いで吸着の熱の除去を継続する。したがって、開いたバルブ６６ はリアクタ２０と凝縮器との間で相転移熱サイホン熱伝達ループを活性化し、閉 じたバルブ６３は、既に説明したように、脱着リアクタで発生された圧力のため 脱着リアクタ１０上の熱サイホンループを非活性化する。前述の半サイクルの終 わりで、リアクタ２０のヒータは脱着を開始するために活性化され、バルブ６６ は閉じられ、リアクタ１０のヒータは非活性化され、バルブ６３は開かれて、２ つの収着器の役割は逆転される。両方の状態または半サイクルにおいて、冷媒の 流れはバルブ３１、３３、 ６２および６５によって制御される。これらのバルブは、一方向チェックバルブ であってもよく、または能動的に操作されてもよい。能動的に操作または作動さ れるバルブ６３および６６は、ヒータを活性化および非活性化するのに用いられ るのと同じ制御回路で順序付けられるソレノイドバルブであってもよい。代替的 に、能動的に制御されるバルブは、空気の圧力によるか、または脱着リアクタで 発生する冷媒の蒸気圧によって駆動される、ピストン操作のバルブであってもよ い。 圧力により非活性化される熱サイホンシステムの別の変形例は図６に示される 。この図示されるシステムは連通する収着器における圧力によって制御される三 方向バルブ７２および７３を用いる。バルブ７２および７３は、ばねにより操作 される、それぞれの収着器と凝縮器１２との間で連通する３ポートバルブである 。収着器圧力が凝縮器圧力よりも小さいかまたはそれと等しいと、弁体７９は、 脱着冷媒出口パイプと凝縮器との間の連通を閉じ、収着器の熱伝達回路を凝縮器 に開く状態にされる。バルブ７３はその状態で示される。収着器が脱着のために 加熱されると、上昇するリアクタ圧力は弁体を強制的に反対方向にし、凝縮器と の熱伝達回路の連通を閉じ、リアクタの熱伝達チューブ１６からの液体冷媒を導 管７７を介してリアクタ２０の熱伝達チューブ１７に強制的に送るために脱着冷 媒を送る。図５および図６に示される２つのシステムにおいて、それ ぞれのリアクタと凝縮器との間で連通する作動されたバルブは好ましくは、脱着 リアクタのヒータが活性化されるとすぐにリアクタと凝縮器との間の直接的連通 が閉じられるように操作される。このような操作は、バルブが閉じてチューブか ら冷媒を強制的に送る前にリアクタの熱伝達チューブ内の液体冷媒が蒸発されな いことを保証する。この目的のためには、正に所望される時間に閉じられ得る、 電気的に作動されるバルブが好ましい。そのようなタイミングが望まれるのは、 エネルギ消費を最小限にするためである。再び図５を参照すると、リアクタ１０ において脱着圧力に達する前にバルブ６３が閉じられると、熱伝達チューブ１６ の冷媒の加熱は結果的にそこでの蒸気圧を増大させて、収着器圧力からの補助な しでリアクタの熱伝達部から液体冷媒を強制的に送る。 図５および図６に示される装置は、リアクタの熱伝達部を通過することなく、 脱着された冷媒蒸気を凝縮器に直接送るために修正されてもよい。したがってた とえば図５においては、導管６１および６４は上の、つまりバルブ６３および６ ６からそれぞれ上流の導管５９と連通することになる。一方向バルブ６２および ６５は、脱着された冷媒を凝縮器１２に送るために、センサがリアクタのヒータ に接続される、サーモスタットで操作されるバルブを用いることによって置き換 えられてもよい。代替的に、ソレノイドバルブが同じ目的で用いられてもよい。 図６の装置も同様 に修正されてもよい。 図７に示される実施例では、圧力により非活性化される熱サイホンシステムは 、別個の冷媒および冷却媒体（熱伝達流体）凝縮器ならびに関連の流体ループを 利用する。このようなシステム設計は、改善された熱伝達特性を有する熱伝達流 体の利用を可能にするために、またはシステムの熱伝達構成要素においてさまざ まな圧力を用いることを可能にするために、冷媒の保管を最小限にすることが望 ましい、冷却流体およびシステム冷媒の両方に単一の組成を用いかつ１つの凝縮 器しか要しない前述のシステムよりも好ましいであろう。そのようなシステムに 対して有用な熱伝達流体の例には、水、アルコール、軽炭化水素、熱伝達油、 図７において、バルブ６０および６７は脱着中においてそれらのそれぞれの収 着器の熱サイホンを非活性化するために閉じられる。したがって、リアクタ１０ の脱着の半サイクル中、ヒータ１３は活性化される状態で、増大した蒸気圧は液 体冷却媒体をリアクタの熱伝達チューブ１６から強制的に送り出す。バルブ６０ および６７は、電気的に、サーモスタットで、または圧力活性化を用いて操作さ れてもよい。前に論じたように、蒸発する冷却媒体を通した熱の損失を最小限に するために、脱着リアクタを冷却媒体凝縮器１２と連通させるバルブは脱着反応 ヒータを活性化する前に閉じられることが望ましい。そのような目的のため には、電気的にまたはサーモスタットで操作されるバルブが好ましい。補助ヒー タが、熱サイホンループに設けられ、脱着リアクタの加熱からの圧力によって行 き渡るのに十分な蒸気圧が生ずるまでループを非活性化するほど十分長く活性化 されてもよい。図示されるシステムでは、脱着リアクタからの脱着された冷媒蒸 気を凝縮するために別の凝縮器５５が用いられる。凝縮された冷媒は導管５８お よび膨張バルブ３５を通して蒸発器１４に向けられ、その一方で凝縮された冷却 媒体は導管２１を介して吸着リアクタに送られる。蒸発した冷媒は、示される半 サイクルで、導管２４、バルブ３３を介し導管４６を通って吸着リアクタ２０に 送られる。ここでも、記載されるプロセスの終わりで、２つの収着器の機能は逆 転される。大凡の冷却媒体（熱伝達流体）フィルレベル９９がさらに図示される 。 図８、図９および図１０においては、図５〜図７に示される圧力により非活性 化される熱サイホンシステムとは対照的に、脱着圧力が熱伝達ループを活性化す る、圧力により活性化される熱サイホンを用いる収着システムが示される。圧力 により活性化される熱サイホンは収着器間の熱伝達の活性化を与え、つまり一方 の収着器が他方の収着器における断熱を活性化する。このようなシステムの利点 は、熱伝達非活性化により生じるタイミングの問題点が低減されまたは除去され ること、および熱伝達ループの非活性化に先立つ冷媒蒸発によりヒータのエネル ギの損失が除去さ れることである。 図８に示される圧力により活性化される熱サイホンシステムは、冷却媒体また は熱伝達流体でもある冷媒を凝縮するための還流型凝縮器７０を組込む。図示さ れる半サイクルの操作において、リアクタ９０は、蒸発した冷媒がそこから一方 向バルブ９１および導管９６を通り、リザーバ８５を通り導管９７を介して吸着 リアクタ８０の熱伝達面に向けられる状態で脱着されている。脱着リアクタおよ び脱着された冷媒からの圧力は液体冷媒をリザーバ８５からリアクタ８０の熱伝 達面４８に強制的に送り、そこでそれは蒸発して吸着の熱を除去するためにリア クタを冷却する。凝縮器７０で凝縮された冷媒蒸気は連続冷却のためにリアクタ ８０に戻る。加熱要素９２および９８はそれぞれのリアクタに図示され、示され る半サイクルのための液体レベル９９も示される。毛細管８３または同等の膨張 装置は液体冷媒を膨張させ導管８７を介して吸着リアクタに送るために蒸発器１ ４に向ける。 図８に示される単一の還流型凝縮器システムに対する代替物は、凝縮された冷 媒のための、および熱サイホンを設けるための別個のリターンレッグを利用して もよい。そのような実施例は図９に示され、図示される半サイクルにおいてリア クタ９０は冷媒を脱着しリアクタ８０は吸着する。吸着リアクタ８２に送られた 液体冷媒は熱伝達部４８の熱伝達面に沿って熱伝達により蒸発し、蒸発した冷媒 は凝縮 器９５に送られる。図８に示されるシステムは、両側間の流体の移動を防止する ために、図９に示されるように、蒸発器１４に送るためのチェックバルブおよび １つの膨張装置をさらに組込んでもよい。 システム冷媒以外の冷却媒体または熱伝達流体が用いられるシステムを図示す るさらに別の代替例が図１０に示される。この実施例においては、圧力により活 性化される熱サイホンシステムは、冷媒と冷却媒体とを混合することなく圧力を 用いて液体冷却媒体を移動させる、リザーバの仕切板を組込む。図示される半サ イクルにおいて、脱着リアクタ９０からの圧力を用いて、脱着された冷媒は導管 １０８を通ってリザーバ１０１に送られ、そこでそれは仕切板１１６に液体冷却 媒体を下側キャビティ１１７から移動させて導管１１４を介して吸着リザーバ８ ０に送り込ませる。ここでも、蒸発した液体冷却媒体は冷却媒体凝縮器９５に向 けられ、凝縮された液体はリザーバ１０１に戻される。吸着リアクタ８０で吸着 された冷媒は蒸発器１４からそこへ送られ、リアクタからの脱着された冷媒の一 部は分離されて導管１０８から導管１１５と一方向バルブ１０７と導管１０９と を介して冷媒凝縮器１１０に送られる。他の可動インタフェース手段が図示され る仕切板と置き換えられてもよい。たとえば、ベローズまたはピストンなどが、 ガス圧力に応答して液体の熱伝達流体を移動させるために液体、ガスインタフェ ースで用いられてもよい。 冷却媒体と同じかまたは異なるシステム冷媒を有する、圧力により活性化され る熱サイホンシステムは、冷却媒体リザーバにある小型ヒータで活性化されても よい。したがって、圧力を発生させ冷却媒体を熱サイホンループに移動させるた めに、小型ヒータ８９が図８および図９に示されるシステムのリザーバ８５およ び８６に設けられてもよい。そのようなヒータを用いることの利点は、脱着圧力 が対向するリアクタに生ずる前に冷却および吸着が開始され得て、全体的な冷却 ／加熱時間を短縮し、正味のシステム冷却容量を増大する効果を伴うという点で ある。図１のバブルポンプシステムのオプションとして前に述べたように、ヒー タおよび脱着蒸気はタイミングの利点を与える一方でエネルギ消費を最小限にす るために組合せられてもよく、一旦脱着圧力が対向するリアクタで生ずるとヒー タは非活性化されるだろう。 吸着リアクタ冷却するための熱サイホンループまたは回路を備える断熱手段は 米国特許第５，０７９，９２８号および第５，２６３，３３０号に開示されるよ うな多段システムを伴って用いられてもよい。このような離散定圧多段システム では、熱サイホン熱伝達ループは隣接する上段および下段リアクタのリアクタ間 に設けられるだろう。たとえば、３段システムにおいては、３つの熱サイホン熱 伝達ループが用いられ、１つは中段リアクタと上段リアクタとの間で用いられ、 １つは中段リアクタと下段リアクタとの 間で用いられ、１つは下段リアクタと凝縮器との間で用いられるだろう。より上 段のリアクタに対し、より下段のリアクタは「ヒートシンク」または熱伝達流体 凝縮器として機能し、最下段リアクタは凝縮器自体への熱を断熱する。これらの 熱サイホンループは、熱サイホン熱伝達ループにおいて相転移熱伝達流体を用い 、前述の米国出願０７／９３１，０３６に開示される二重回路熱伝達導管を設け てもよい。３つ以上のリアクタのこのような複数段リアクタ熱伝達回路において は、最下段回路は、冷媒凝縮器への熱伝達のためのシステム冷媒か、または異な る冷却媒体および別個の凝縮器を用いてもよい。水のような低圧冷媒が用いられ るのでなければ、より上段のリアクタは通常はシステム冷媒とは異なる冷却媒体 を用いる。 図１１には、２段離散定圧多段システムが図示される。概略的に示されるこの システムは、両段で用いられる、圧力により活性化される熱サイホンループを組 込み、図７および図８に示されるシステムと設計において同様であることが注目 される。例示されるシステムにおいて、リアクタ１１０および１２０は下段（よ り冷たい）リアクタであり、リアクタ１３０および１４０は上段（より熱い）リ アクタである。さらに、上段リアクタ１３０および１４０は冷媒以外の冷却媒体 を用いる一方で、下段リアクタ１１０および１２０はシステム冷媒を凝縮器１２ １への熱を断熱するための冷却媒体として用いることが注目される。下段収着 器は、米国特許出願連続番号０７／９３１，０３６号に例示され記載されるよう な二重回路熱伝達部構成要素を組込んでもよい。代替的に、熱伝達部１４８は、 リアクタ１１０および１２０に概略的に示されるような、断熱流体を含む、より 大型のチューブ１４９内でうず巻状になった小型チューブ１４３における熱伝達 流体凝縮のために設計されてもよい。 図１１に示されるシステムは、リアクタ１２０が冷媒をを脱着する一方でリア クタ１４０が冷媒を吸着する半サイクルを示す。多段リアクタ１１０および１３ ０において、リアクタ１１０は冷媒を吸着する一方でリアクタ１３０は脱着する 。脱着リアクタ１３０は冷媒蒸気をリザーバ１０１の膨張仕切板１１６に送り、 液体の熱伝達流体をそこで移動させる。熱伝達流体は点刻で示される。液体の熱 伝達流体は吸着リアクタ１４０に送られ、そこでそれは蒸発させられてリアクタ を冷却する。そこから、蒸発した熱伝達流体は、下段脱着リアクタ１２０に送ら れ、そこでより低い温度条件で凝縮される。リアクタ１２０で脱着された蒸発し た冷媒は、リザーバ１３８を通って送られ、導管１４４で液体の凝縮された冷媒 と混合する。この混合物は次いで、熱伝達冷却を与えるために熱伝達部１４８で 作られる活性化された熱サイホンループによってリアクタ１１０に送られる。示 される装置およびシステムにおいては、冷媒蒸発器１２５は吸着リアクタのため の蒸発した冷媒を与え る。２段システムが例示されていはいるが、この発明の熱サイホンループ熱伝達 の利点を利用するために任意の複数段のシステムが用いられてもよいことが理解 されるはずである。 図１２に示されるシステムは、前に例示されたように各段で２つの収着器を用 いるのと対照的に、全段にわたって冷媒圧力を用いて断熱熱サイホンループを制 御する例を示す。したがって、図示される離散２段定圧システムにおいては、吸 着が第１の段リアクタ１２４で生ずると、第２の段リアクタ１３４からの冷媒蒸 気は第１の段リアクタ１２４で断熱熱サイホンを活性化する。２つのリアクタ間 で延びる熱伝達パイプにおいて点刻で示される熱伝達流体１３１の制御は、たと えばソレノイドバルブのような外部で活性化されてもよいバルブ１２９を用いて 達成される。熱源１２７はシステムの脱着反応を引起こすために熱伝達流体に熱 入力を与える。システムのためのコールドフィルレベル９９が図示され、蒸発器 １２２、膨張装置１２３および冷媒凝縮器１３９も図示される。第２の段リアク タ１３４からの冷媒蒸気は、図１１の下段リアクタに対して既に説明したように リアクタの冷却のための熱伝達部を組込んでもよい第１の段リアクタ１２４の断 熱熱サイホンを活性化する。活性化は、図示されるように圧力により引起こされ るか、または流れつまりバブルポンプもしくはイジェクタにより引起こされるか 、または機械ポンプにより引起こさ れてもよい。液体、気体および混合された相の冷媒を示す矢印は図示されていな い。 図１３には、単一のリアクタまたは収着器を用いる、周期的冷蔵システムを示 す実施例が図示される。このような周期的単一段システムは、凝縮器１５３およ び導管１５６に向かいリアクタの熱伝達部１６０に戻る断熱熱サイホンループを 完了するためにバルブ１５１が開いた状態で吸着中にリアクタを冷却するための 熱サイホンループを特徴とする。吸着中、液体冷媒はリアクタの熱伝達部で蒸発 され、バルブ１５１が開いた状態で熱サイホンループは活性化される。脱着中は 、バルブ１５１を閉じ、ヒータ１５８を活性化することによって、熱サイホンは 非活性化され、リアクタの熱伝達部１６０の増大した蒸気圧は液体冷媒を熱伝達 チューブから強制的に追い出して、断熱を防ぐために熱サイホンを完全に非活性 化する。このシステムは、液体冷媒のためのリザーバ１５２と、一方向バルブ１ ５７および１５９と、蒸発器１５４と、膨張装置１５５とを組込む。リザーバは 、冷媒をそこから移動させるために活性化されるヒータを含んでもよい。代替的 に、リザーバは、機械ポンプ、もしくはヒータで補助される蒸気ポンプ、および ／または気体をシステムに送り込むためのチェックバルブと置き換えられてもよ い。ここでも、異なる冷媒の相を示す矢印は図示されない。 ここに開示されるように、断熱のための熱サイホンルー プは、バブルポンプ、蒸気ポンプ、イジェクタのようなポンピング手段によって 、または流体移動によって活性化される。しかしながら、熱伝達面に少量の凝縮 された冷却媒体を供給することによって上述のサイクルすべてのために相転移熱 サイホンシステムを活性化するのに機械ポンプが用いられてもよい。機械ポンプ のこのような使用の結果、加熱と冷却とが同時に進行し得て、吸着および脱着期 間は脱着により駆動されるポンピングシステムが必要とするように等しい持続期 間である必要がないため、適当なサイクルタイミングを伴って出力密度が増大す る。機械ポンプの使用は、利用可能な制御オプションをさらに増大させる。たと えば、冷却が最早必要でないことをサーモスタットが示すと、過剰な冷却なしで 負荷温度を維持するためにポンプはオフにされて吸着ははるかに遅い速度で継続 されるだろう。サーモスタットがさらに冷却を要求すると、ポンプは活性化され て収着速度は増大するだろう。要求が小さい期間中は、対向する収着器の脱着が 吸着の動作に影響することなくさらに進行して、次の冷却に対する要求に対して システムに給気を行なうだろう。加えて、一定の蒸発器吸引を提供し、オフ期間 における冷媒移動によるサイクルのロスを低減するために、または予備のもしく は余剰のピーク容量を単に提供するために、３つ以上の収着器が用いられてもよ い。このようなシステムは図１４に示される。ポンプ１３６はリアクタ１４２の 熱伝達部１３７に液体冷媒 を与える。このシステムは、図示されるように、リアクタへのおよびリアクタか らのガス性冷媒ラインに沿って６つのチェックバルブ１３３を含む。凝縮器１３ ９、蒸発器１３２、膨張バルブ１３５、およびリアクタヒータ１３８がさらに図 示される。システム内の冷媒相は前の図面に示されるシステムを参照することに より理解される。 複数の収着器を用いる小さいまたは小型固体蒸気収着冷蔵機、冷凍機および冷 蔵システムにおいては、その便利さとサイズに対する要件が低減されることとか ら、電気抵抗性加熱要素がしばしば用いられる。図１５は、反応サイクルにおい て所望される時間に収着器へ加熱された蒸気または蒸気および液相熱伝達流体の 混合物の流れを制御し送るために、単一の熱源と、熱伝達ループと協働する単一 のバルブとを用いる代替的装置設計を図示する。図１５に示される装置は熱入力 回路のみを示すが、それは上述の収着器冷却システムのいずれとともに用いられ てもよい。図示される装置においては、単一のバルブ１７１が所望される時間に 収着器１７２または１７４のいずれかへ蒸気を送る状態で、たとえばガスの炎、 太陽発火集中装置、焚き火、電気要素などの単一の熱源がボイラー１７５で熱伝 達流体を蒸発させる。収着器における蒸気の凝縮は熱を発生し、それは、前に説 明したように二重回路熱伝達システムを利用するか、または収着器の熱伝達面と 接触する小型凝縮器チューブ１７７で蒸気を凝縮することによって、収着媒に伝 達されてもよい。凝縮器チューブ１７７は示されるように真っ直ぐであり熱伝達 面の一方に接合されてもよく、またはそれは、二重壁熱交換器において広く用い られるようにアキシャルフィンが収着器に接続する状態で熱伝達面の冷却チャネ ルに対してうず巻状にまたは同心状になっていてもよい。例示の装置においては 、ボイラー１７５からの蒸発した熱伝達流体はリアクタ１７４に蒸気を送るよう 位置するバルブ１７１に送られ、リアクタ１７４でそれは凝縮されてリアクタに おける脱着を引起こすために熱を放出する。吸着状態では、バルブ１７１の位置 はリアクタ１７２に対して閉じられ、それは上で既に述べたように冷却されるだ ろう。加熱のためのそのような手段は、小さいまたは小型化された収着冷蔵機ま たは冷蔵システムのための抵抗性電気加熱の従来的な使用に対する代替物として 用いられてもよい。 ここに開示される発明のシステムは、吸着リアクタを冷却するための冷却ルー プを操作し制御するためにソレノイドおよび／またはサーモスタットで制御され る構成要素の使用を必要とする先行技術のシステムに対して有利である。代わり に、この発明のシステムは、断熱ループを活性化するために、蒸気ポンプ、バブ ルポンプ、機械ポンプ、または熱伝達流体の他の蒸気圧移動を利用する。さらに 、この発明のシステムは熱サイホン冷却ループにおいてシステム冷媒を熱伝達流 体として利用するという利点を提供する。 ここに記載されるシステムは任意の固体蒸気収着冷蔵システムおよび適用例にお いて用いられてもよい。この発明は、動く部分がほとんどなくかつ比較的低コス トで製造される個人用冷蔵機および冷凍機のような、たとえば５ないし２５ワッ トの冷却容量の小さいまたは小型冷蔵エンジンに対して特に有利な点を見出す。 この発明の装置および方法を組入れるシステムの改良点および利点のため、冷蔵 機、冷凍機、冷却器および他の機器はそのような発明を組込み、その発明のその ような特徴を組込むとそのような発明から利益を受け、結果的に機器は、前に述 べたように、現在市場で入手可能な冷蔵機、冷凍機等において典型的に必要とさ れるバルブ、ポンプ、および他の動力消費構成要素の実質的な低減のために、特 に騒音がなくかつ振動のない操作を含む実質的に向上した容量を有しながら、そ の一方で、信頼性があり簡潔でかつ安価な構成要素から利益を受ける。より特定 的にはこの発明の構成要素、方法および利点を組込む装置および機器は、約５ワ ットから５０ワットまでの間の小容量冷蔵機と、極端な温度上昇を有する、約５ ワットから約１００ワットまでの間の小容量冷凍機とを含む。高い特定出力密度 の、約３００ワット容量までの低ワット数の冷却機器が、この発明を組込む構成 要素で構成されてもよい。典型的には約７立方フィートまでの、約０℃ないし約 ８℃で冷却するそのような小型または個人用冷蔵機、および約−３０℃と−１０ ℃との間で冷却する冷凍機は、 そのような機器の例である。他の特定例としては、米国特許第５，１６１，３８ ９号に開示されるような高出力・高速冷凍装置、またはアイスクリーム製造機、 角氷製造機、医療用冷凍機等のような同様の装置が含まれる。さらに他の冷却装 置としては、特に約１．５トン容量よりも小さい狭い部屋向けの空調器または自 動推進のもしくは個人用冷却装置等の空調設備が含まれる。この発明の有利な構 成要素および方法を組込むよう設計されるであろう他の冷却装置は、米国特許第 ５，２７１，２３９号に開示される電子冷却システムを含む。装置および機器の 特定のタイプおよび例のリストには以下のものが含まれる： 小型もしくはポータブルまたは個人用冷凍機、冷蔵機、または冷蔵機／冷凍機 の組合せユニット、娯楽目的の乗物、ボート、自動車、またはトラックに設置さ れてもよい冷蔵機、冷凍機または組合せ機器、およびミニバー冷蔵機、冷凍機ま たは組合せユニットのような、約７０ワット容量までの消費者向けレジャー機器 ； スタンドアロンの、またはマイクロ波および／もしくは標準冷蔵機／冷凍機ユ ニットと組合される高速冷凍機、アイスティー／コーヒーメーカー、角氷製造機 、アイスクリーム製造機、凍結乾燥機ユニット、およびドリンクまたはウォータ ークーラーのような、約４００ワットまでの台所用機器； 冷却器、冷凍機および氷製造機のような、約５００ワッ トまでの、ディスプレイ用および自動販売用設備ならびに装置； 高速冷凍能力を有するかまたは有さない、家庭用冷蔵機および冷凍機、および 、商業用冷凍機および冷蔵機、ならびに、徐湿機のような、約４００ワットまで の耐久消費財機器； 住居用分離ユニット用の空調器および熱ポンプ（１ＲＴないし５ＲＴ）、軽量 商業用分離ユニット用空調器および熱ポンプ（５ＲＴないし２０ＲＴ）、室内空 調器（１／２ＲＴないし１−１／２ＲＴ）、ならびに住居用徐湿機を含む建造物 用空調機器； 個人用自動車、バンもしくはトラックのための、または輸送手段用ＡＣシステ ム（１ＲＴないし２ＲＴ）、輸送手段用の熱貯蔵システム（５００ないし１００ ０ｗ−時間）および輸送手段用座席またはベンチ冷却システムを含むバス、列車 、航空機または娯楽用もしくは商業用大型および小型船舶のような商業用輸送手 段のための、空調および冷却システム； 電子またはチップ冷却および電子システムボックス空調のための、約２００ワ ットまでの電子冷却装置； ２０ＲＴ容量を超えるＨＶＡＣ製品、医療用および実験室用機器、戦闘服、パ イロットスーツおよび宇宙飛行士服を含む軍用品、産業用および商業用熱ポンプ 、ボイラー、熱エネルギ貯蔵設備、ガスタービン、商業用徐湿機、宇宙 冷却および冷蔵設備のような種々の設備および機器など。 上のリストはすべてを網羅することを意図したものではなく、むしろこの発明 の装置および方法を組込んでもよい装置の特定のタイプの代表例を示すものであ る。これらおよび他のシステムがこの発明の利点および構成要素を組込んでもよ い。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９４年１０月１１日 【補正内容】 の反応を引き起こすステップを含む、請求項４１に記載の方法。 ４４．前記反応システムは３つ以上のリアクタを備え、各リアクタはそこに異な る錯化合物を含み、前記異なる錯化合物の各々はガス性反応物の濃度とは実質的 に無関係である異なるガス性蒸気圧を有し、前記方法は、次の連続する高いおよ び次の連続する低い蒸気圧反応生成物を含むリアクタ間で熱伝達流体を送るステ ップを含む、請求項４３に記載の方法。 ４５．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含む複数のリアクタ を備える収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換において熱伝達 流体を送って前記吸着媒に晒すためのリアクタ熱交換手段を含み、前記装置は、 前記第１および第２のリアクタを加熱するための手段と、 凝縮器手段と、 蒸発器手段と、 リアクタの各々の前記リアクタ熱交換手段と連通し、そこでの吸着中に熱を遮 断するための断熱ループとを含み、前記ループは、吸着リアクタから蒸発した熱 伝達流体を前記凝縮器へ向けるための第１の部分と、凝縮された熱伝達流体を吸 着リアクタに向けるための第２の部分とを含み、前記システムはさらに、 前記断熱ループに位置し、吸着リアクタにおいて吸着温 は液体冷媒をリアクタの熱交換手段に送り出すために、前記流体移動手段は、前 記断熱導管ループの前記第２の部分と連通し、そこにある液体熱伝達流体または 冷媒を加熱し蒸発させるためのヒータを備える、請求項４５に記載の装置。 ５１．前記断熱導管ループの前記第２の部分に沿って加熱された液体熱伝達流体 または冷媒の逆流を防止するための第１の一方向バルブを含む、請求項５０に記 載の装置。 ５２．前記固体吸着媒からの脱着されたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段 に向げるための通路手段を含む、請求項４５に記載の装置。 ５３．前記通路手段と前記断熱導管ループの前記第１の部分とに協動し、リアク タの脱着中に脱着されたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段に選択的に向け 、リアクタの吸着中にリアクタから蒸発した冷媒を凝縮器に選択的に向けるため の、選択的に操作されるバルブを含む、請求項５２に記載の装置。 ５４．前記断熱ループの前記第１の部分と前記通路手段とに協動し、脱着された 冷媒圧力に応答して、リアクタの脱着中は閉じるためリアクタの脱着中は脱着さ れたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段に向け、リアクタの吸着中は開くた めリアクタからの蒸発した冷媒を凝縮器に向けるための、圧力により操作される バルブを含む、請求項５２に記載の装置。 ５５．前記凝縮器は第１および第２の凝縮器を含み、前記 ガス圧力導管は脱着リアクタから脱着されたガス性冷媒を受取る、請求項４５に 記載の装置。 ６２．前記リザーバから液体熱伝達流体を前記リアクタの熱交換手段に移動させ るために、前記１つ以上のリザーバは、それと協動し冷媒を加熱し蒸発させるた めのヒータを含む、請求項６１に記載の装置。 ６３．前記リアクタの各々はそこに異なる固体吸着媒を含み、各固体吸着媒は固 体反応物とそこに吸着されるガス性反応物との間における反応生成物を含み、前 記異なる反応生成物の各々はガス性反応物の濃度とは実質的に無関係な異なるガ ス性反応物の蒸気圧を有する、請求項４５に記載の装置。 ６４．複数の３つ以上のリアクタを含み、そこにある前記異なる反応生成物は、 低い反応圧力でのより低い蒸気圧反応生成物の吸着温度が、高い反応圧力での次 の連続するより高い蒸気圧反応生成物の脱着温度よりも高い状態で、ガス性反応 物の蒸気圧が高くなり、さらに、最高温度のリアクタから次のより低温のリアク タへの吸着熱を断熱するために前記リアクタ間で熱伝達流体を送るための手段を 含む、請求項６３に記載の装置。 ６５．液体熱伝達流体を蒸発させるための単一の熱源と、蒸発した熱伝達流体を 前記リアクタにそれぞれ選択的に送るための３方向バルブと、前記単一の熱源と 前記３方向バルブ部材との間を連通し、前記熱源から蒸発した冷媒を前 記バルブに送るための導管手段とを含む、請求項４５に記載の装置。 ６６．前記リアクタは、前記蒸発した熱伝達流体を凝縮するために前記固体吸着 媒と熱伝達連絡する熱伝達部を含む、請求項６５に記載の装置。 ６７．前記リアクタは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カ ドミウム、スズ、アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、または塩化二金属のハ ロゲン化物、硝酸塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜硫酸塩を含む金属 塩に極性のガス性冷媒を吸着することにより形成され、かつ少なくとも初期吸着 反応中に錯化合物の体膨張率を制約することによって吸着および脱着反応速度を 増大するための方法によって形成される、錯化合物を含む、請求項４５に記載の 装置。 ６８．前記極性のガス性冷媒はアンモニアであり、前記金属塩はＳｒＣｌ₂，Ｓ ｒＢｒ₂，ＣａＣｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂ ，ＢａＢｒ₂，ＭｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，Ｚｎ Ｃｌ₂，ＳｎＣｌ₂，ＭｎＣｌ₂，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混 合物を含む、請求項６７に記載の装置。 ６９．前記熱伝達流体は前記アンモニア冷媒を含む、請求項６８に記載の装置。 ７０．前記熱伝達流体は前記冷媒を含み、前記凝縮器 ポンピングして、前記吸着媒材料との熱交換伝達において前記凝縮された冷媒を 晒すステップと、前記１つ以上の吸着リアクタにおいて前記液相冷媒の少なくと も一部を蒸発させるステップとを含む、吸着中に吸着リアクタを冷却する方法。 ７３．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含むリアクタを備え る周期的収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換で前記吸着媒に 晒す液体冷媒を送るためのリアクタ熱伝達部を含み、前記冷媒は前記リアクタに おいて吸着温度以下の温度で液体から気体へ相転移することかでき、前記装置は 、 前記リアクタを加熱するための手段と、 凝縮器と、 蒸発器と、 前記リアクタの熱交換手段と前記凝縮器との間で連通する第１の導管と、それ と協動し、前記リアクタの熱伝達部からの蒸発した冷媒を前記凝縮器へ送るため にリアクタの吸着中に前記第１の導管を選択的に開き、リアクタの脱着中に前記 第１の導管を閉じるための、選択的に操作されるバルブと、 液体冷媒をリアクタの熱交換手段に送るための液体移動手段と、 前記吸着媒での吸着のために前記リアクタへ前記蒸発器からガス性冷媒を送る ために協働する一方向バルブ手段を 含む第２の導管手段と、前記リアクタと前記流体移動手段との間で連通する第３ の導管手段とを含む、周期的収着反応システム装置。 ７４．前記流体移動手段は液体冷媒を保持するためのリザーバを含む、請求項７ ３に記載の装置。 ７５．前記流体移動手段は機械ポンプまたは蒸気ポンプを備える、請求項７４に 記載の装置。 ７６．前記流体移動手段は蒸気ポンプを備え、そこから流体を送るためにヒータ およびそれと協動する一方向バルブを含む、請求項７５に記載の装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月３日 【補正内容】請求の範囲 １．ガス性の冷媒が交互に吸着および脱着される固体吸着媒を含むリアクタを備 え、かつ前記リアクタの各々の熱伝達部と連通し前記リアクタへおよび前記リア クタから熱伝達流体または冷媒を送るための冷却ループを有する収着反応システ ムにおいて、前記冷却ループにある前記液体の熱伝達流体または液体冷媒を吸着 リアクタに送り出すために、前記冷却ループにある蒸発した熱伝達流体またはガ ス性の冷媒の圧力を利用して、吸着温度以下の温度で液体から気体への相転移を 有する液相熱伝達流体または液体冷媒を、熱交換において吸着リアクタに送って そこで吸着媒に晒すステップを含む、吸着リアクタを冷却する方法。 ２．前記冷却ループにおける前記液体熱伝達流体を加熱することによって熱伝達 流体を蒸発させるステップを含む、請求項１に記載の方法。 ３．前記冷却ループにおける液体の熱伝達流体の逆流を防止するために、前記冷 却ループに沿って一方向バルブ手段を設けるステップを含む、請求項２に記載の 方法。 ４．前記冷却ループは一般的に垂直な導管を含み、液体熱伝達流体は前記蒸発し た熱伝達流体により前記吸着リアクタへ前記一般的に垂直な導管に沿って上方に 送られる、請求項１に記載の方法。 ５．前記一般的に垂直な導管において前記液体熱伝達流体を加熱するステップを 含む、請求項４に記載の方法。 ６．前記熱伝達流体は前記冷媒を含み、脱着されたガス性 の反応を引き起こすステップを含む、請求項４１に記載の方法。 ４４．前記反応システムは３つ以上のリアクタを備え、各リアクタはそこに異な る錯化合物を含み、前記異なる錯化合物の各々はガス性反応物の濃度とは実質的 に無関係である異なるガス性蒸気圧を有し、前記方法は、次の連続する高いおよ び次の連続する低い蒸気圧反応生成物を含むリアクタ間で熱伝達流体を送るステ ップを含む、請求項４３に記載の方法。 ４５．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含む複数のリアクタ を備える収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換において熱伝達 流体を送って前記吸着媒に晒すためのリアクタ熱交換手段を含み、前記装置は、 前記第１および第２のリアクタを加熱するための手段と、 凝縮器手段と、 蒸発器手段と、 リアクタの各々の前記リアクタ熱交換手段と連通し、そこでの吸着中に熱を遮 断するための断熱ループとを含み、前記ループは、吸着リアクタから蒸発した熱 伝達流体を前記凝縮器手段へ向けるための第１の部分と、前記凝縮器手段からの 凝縮された熱伝達流体を吸着リアクタに戻すための第２の部分とを含み、前記シ ステムはさらに、 前記断熱ループに位置し、吸着リアクタにおいて吸着温 度以下の温度で液体から気体への相転移が可能な熱伝達流体と、 液相の熱伝達流体を吸着リアクタの熱交換手段に送り出すために脱着リアクタ からの脱着したガス性冷媒または蒸発した熱伝達流体を用いてループを加圧する ための、前記断熱ループの前記第２の部分と協動する蒸気操作の流体移動手段と 、脱着リアクタを前記断熱ループと連通させる１つ以上のガス圧力導管とを含む 、収着反応システム装置。 ４６．前記熱伝達流体は前記冷媒と同じ組成である、請求項４５に記載の装置。 ４７．前記流体移動手段は、蒸発した熱伝達流体またはガス性冷媒の圧力により 駆動される、気体により操作されるポンプを含む、請求項４５に記載の装置。 ４８．一般的に垂直なパイプに沿って液相の熱交換流体を送るめに、前記ポンプ は、前記液相の熱伝達流体を含む前記垂直なパイプが、前記リアクタの熱交換手 段と、蒸発した熱伝達流体または脱着されたガス性冷媒を送るための前記１つ以 上のガス圧力導管とに連通するバブルポンプを含む、請求項４７に記載の装置。 ４９．前記流体移動手段は、液体熱伝達流体を保持するためのリザーバを備え、 前記リザーバから液体冷媒を前記リアクタにポンピングするための１つ以上のイ ジェクタを含む、請求項４６に記載の装置。 ５０．吸着リアクタを冷却するために液体熱伝達流体また ポンピングして、前記吸着媒材料との熱交換伝達において前記凝縮された冷媒を 晒すステップと、前記１つ以上の吸着リアクタにおいて前記液相冷媒の少なくと も一部を蒸発させるステップとを含む、吸着中に吸着リアクタを冷却する方法。 ７３．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含む単一のリアクタ を備える周期的収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換で前記吸 着媒に晒す液体冷媒を送るためのリアクタ熱伝達部を含み、前記冷媒は前記リア クタにおいて吸着温度以下の温度で液体から気体へ相転移することができ、前記 装置は、 前記リアクタを加熱するための手段と、 凝縮器と、 蒸発器と、 前記リアクタの熱交換手段と前記凝縮器との間で連通する第１の導管と、それ と協動し、前記リアクタの熱伝達部からの蒸発した冷媒を前記凝縮器へ送るため にリアクタの吸着中に前記第１の導管を選択的に開き、リアクタの脱着中に前記 第１の導管を閉じるための、選択的に操作されるバルブと、 液体冷媒をリアクタの熱交換手段に送るための液体移動手段と、 前記吸着媒での吸着のために前記リアクタへ前記蒸発器からガス性冷媒を送る ために協働する一方向バルブ手段を 含む第２の導管手段と、前記リアクタからの脱着したガス性冷媒を前記凝縮器に 向けるための第３の導管手段およびそれと協働する一方向バルブと、前記リアク タと前記流体移動手段との間で連通する第４の導管手段とを含む、周期的収着反 応システム装置。 ７４．前記流体移動手段は液体冷媒を保持するためのリザーバを含む、請求項７ ３に記載の装置。 ７５．前記流体移動手段は機械ポンプまたは蒸気ポンプを備える、請求項７４に 記載の装置。 ７６．前記流体移動手段は蒸気ポンプを備え、そこから流体を送るためにヒータ およびそれと協動する一方向バルブを含む、請求項７５に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス性の冷媒が交互に吸着および脱着される固体吸着媒を含むリアクタを備 え、かつ前記リアクタの各々の熱伝達部と連通し前記リアクタへおよび前記リア クタから熱伝達流体または冷媒を送るための冷却ループを有する収着反応システ ムにおいて、前記冷却ループにある前記液体の熱伝達流体または液体冷媒を送り 出すために、蒸発した熱伝達流体またはガス性の冷媒の圧力を利用して、吸着温 度以下の温度で液体から気体への相転移を有する液相熱伝達流体または液体冷媒 を、熱交換において吸着リアクタに送ってそこで吸着媒に晒すステップを含む、 吸着リアクタを冷却する方法。 ２．前記冷却ループにおける前記液体熱伝達流体を加熱することによって熱伝達 流体を蒸発させるステップを含む、請求項１に記載の方法。 ３．前記冷却ループにおける液体の熱伝達流体の逆流を防止するために、前記冷 却ループに沿って一方向バルブ手段を設けるステップを含む、請求項２に記載の 方法。 ４．前記冷却ループは一般的に垂直な導管を含み、液体熱伝達流体は前記蒸発し た熱伝達流体により前記一般的に垂直な導管に沿って上方に送られる、請求項１ に記載の方法。 ５．前記一般的に垂直な導管において前記液体熱伝達流体を加熱するステップを 含む、請求項４に記載の方法。 ６．前記熱伝達流体は前記冷媒を含み、脱着されたガス性 冷媒は液体冷媒を前記吸着リアクタに送るために脱着リアクタから前記冷却ルー プに向けられる、請求項１に記載の方法。 ７．前記液体熱伝達流体または液体冷媒は吸着リアクタの熱伝達部で蒸発させら れて凝縮器に送られ、凝縮された熱伝達流体または凝縮された冷媒の一部は前記 冷却ループに向けられる、請求項１に記載の方法。 ８．前記冷却ループにある前記液体熱伝達流体または液体冷媒を送るためにイジ ェクタポンプを利用するステップを含む、請求項１に記載の方法。 ９．前記イジェクタポンプは、ヒータにより発生される冷媒蒸気と前記脱着され たガス性冷媒との組合せによって駆動される、請求項８に記載の方法。 １０．前記冷却ループにある前記液体熱伝達流体または液体冷媒を送るためにバ ブルポンプを利用するステップを含む、請求項１に記載の方法。 １１．前記バブルポンプはヒータにより発生される冷媒蒸気と前記脱着されたガ ス性冷媒との組合せにより駆動される、請求項１０に記載の方法。 １２．前記蒸発した熱伝達流体からの蒸気によって駆動されるイジェクタポンプ を利用するステップを含む、請求項８に記載の方法。 １３．前記冷却ループにある液体熱伝達流体または液体冷媒の送り出しを補助す るために機械ポンプ手段を利用する、 請求項１に記載の方法。 １４．少なくとも初期の吸着反応中に形成される錯化合物の体膨張率を制約する ことによってガス性冷媒と錯化合物との間における化学吸着反応速度を増大して 、前記体膨張率を制約せずに形成された錯化合物と比較してより増大した化学吸 着反応速度が可能な反応生成物マスを形成するためのプロセスにおいて、前記リ アクタは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、ス ズ、アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、または塩化二金属のハロゲン化物、 硝酸塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜硫酸塩を含む金属塩に極性のガ ス性冷媒を吸着させることにより形成される錯化合物を含む、請求項１に記載の 方法。 １５．前記極性のガス性冷媒はアンモニアであり、前記金属塩はＳｒＣｌ₂，Ｓ ｒＢｒ₂，ＣａＣｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂ ，ＢａＢｒ₂，ＭｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，Ｚｎ Ｃｌ₂，ＳｎＣｌ₂，ＭｎＣｌ₂，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混 合物を含む、請求項１４に記載の方法。 １６．前記システムは、前記冷媒流体を凝縮するための凝縮器と、前記凝縮器か らの凝縮された冷媒を前記冷却ループに送るための１つ以上の導管とを含み、前 記方法は、リアクタからの脱着されたガス性冷媒を前記凝縮器へ送るス テップと、前記冷媒を凝縮するステップと、前記凝縮された冷媒の一部を前記冷 却ループに送るステップとを含む、請求項１または請求項１４に記載の方法。 １７．前記システムは冷媒蒸発器を含み、前記方法は前記凝縮器からの前記凝縮 された冷媒の一部を前記蒸発器に送るステップを含む、請求項１６に記載の方法 。 １８．前記システムは、ガス性冷媒を凝縮するための第１の凝縮器と、熱伝達流 体を凝縮するための第２の凝縮器とを含み、前記方法は、前記第２の凝縮器から の凝縮された熱伝達流体を前記冷却ループに向けるステップと、液体熱伝達流体 を吸着リアクタに送り出すために前記冷却ループをガス性冷媒で加圧するステッ プとを含む、請求項１または請求項１４に記載の方法。 １９．冷媒が交互に吸着され脱着される１つ以上の第１のリアクタと、前記冷媒 が交互に脱着され吸着される１つ以上の第２のリアクタとを備え、前記第１およ び第２のリアクタは前記冷媒が吸着され脱着される吸着媒組成と熱交換伝達する 熱伝達部を有し、さらに、蒸発した熱伝達流体を凝縮するための凝縮器を備える 収着反応システムにおいて、 吸着リアクタを冷却する方法は、 前記第１のリアクタの各々の熱伝達部を前記第２のリアクタの異なる１つの熱 伝達部と連通させる熱サイホンループを設けるステップと、吸着温度以下の温度 で液体から気体への相転移を有する熱伝達流体を与えるステップと、１ つ以上の吸着リアクタにおける吸着反応中にその熱伝達部へ液体熱伝達流体を送 るステップとを含み、 前記熱サイホンループにある液体熱伝達流体を前記１つ以上の吸着リアクタに 送るために、蒸発した熱伝達流体は前記熱サイホンループにある液体熱伝達流体 を移動させる、吸着リアクタを冷却する方法。 ２０．前記熱伝達流体は前記冷媒を含み、前記方法は、前記脱着リアクタからの 加圧された脱着されたガス性冷媒を前記脱着リアクタの熱伝達部を通して送るこ とによって前記脱着リアクタにおいて熱サイホンループを非活性化するステップ と、前記脱着されたガス冷媒で前記熱伝達部から液体冷媒を押出すステップとを 含む、請求項１９に記載の方法。 ２１．脱着されたガス性冷媒は脱着反応を引き起こすために第１の加熱手段で前 記脱着リアクタを加熱することにより加圧される、請求項２０に記載の方法。 ２２．前記熱伝達部から液体冷媒を移動させ、その後、脱着されたガス性冷媒か ら前記熱サイホンループにおいて圧力を生じさせるために、前記第１の加熱手段 を活性化するステップを含む、請求項２１に記載の方法。 ２３．前記熱サイホンループは前記凝縮器と前記第１および第２のリアクタとの 間でそれぞれ連通する第１および第２の導管を含み、前記第１および第２の導管 の各々は前記第１および第２の導管を開きおよび閉じるために操作され るバルブを含み、前記方法は、脱着反応中に脱着リアクタを凝縮器と連通させる バルブを閉じて、それにより、脱着されたガス性冷媒が前記脱着リアクタの前記 熱伝達部を通して送られてそこから前記液体冷媒を押出すステップを含む、請求 項２０に記載の方法。 ２４．脱着リアクタと凝縮器とに連通する導管を閉じるために、前記バルブは前 記脱着リアクタからの冷媒蒸気圧により操作される、請求項２３に記載の方法。 ２５．前記システムは前記熱サイホンループにおいて冷媒を加熱するために第２ の加熱手段を含み、前記方法は、前記第１の加熱手段が前記熱サイホンを非活性 化するのに十分な脱着された冷媒蒸気圧を作りだすまで脱着リアクタにおいて前 記熱サイホンループを非活性化するための蒸気圧を増大させるために前記第２の 加熱手段を活性化するステップを含む、請求項２１に記載の方法。 ２６．熱伝達流体は、脱着反応を引き起こすための第１の加熱手段で前記脱着リ アクタを加熱することにより加圧される、請求項１９に記載の方法。 ２７．前記熱サイホンループは前記凝縮器と前記第１および第２のリアクタとの 間でそれぞれ連通する第１および第２の導管を含み、前記第１および第２の導管 の各々は前記第１および第２の導管を開きおよび閉じるために操作されるバルブ を含み、前記方法は、脱着反応中に脱着リアクタを凝縮器と連通させるバルブを 閉じて、それにより、蒸発 した熱伝達流体が前記脱着リアクタの前記熱伝達部を通して送られて、そこから 前記液体熱伝達流体を押出すステップを含む、請求項１９に記載の方法。 ２８．前記バルブは、前記脱着リアクタおよび凝縮器と連通する導管を閉じるた めに脱着リアクタからの冷媒蒸気圧によって操作される、請求項２７に記載の方 法。 ２９．前記システムは前記熱サイホンループにおいて蒸発した熱伝達流体を加熱 するための第２の加熱手段を含み、前記方法は、前記第１の加熱手段が前記熱サ イホンを非活性化するのに十分な蒸気圧を作りだすまで脱着リアクタにおいて前 記熱サイホンループを非活性化するための蒸気圧を増大するために前記第２の加 熱手段を活性化するステップを含む、請求項２６に記載の方法。 ３０．前記熱伝達流体は前記冷媒を含み、前記方法は、前記熱サイホンループに ある液体冷媒を吸着リアクタに送り出すために加圧された冷媒蒸気を利用するス テップを含む、熱サイホンループを活性化するステップを含む、請求項１９に記 載の方法。 ３１．前記熱サイホンループにある液体冷媒を押出すために脱着リアクタからの 脱着されたガス性冷媒を利用するステップを含む、請求項３０に記載の方法。 ３２．前記システムは、液体冷媒を受取るためのリザーバと、それと協動するヒ ータとを含み、前記リザーバは、リアクタから脱着されたガス性冷媒を送るため の導管と、前 記熱サイホンループとに連通し、前記方法は、前記リザーバにおいて冷媒蒸気に 加圧しそこから液体冷媒を前記熱サイホンに移動させるために前記ヒータを活性 化するステップを含む、請求項３１に記載の方法。 ３３．脱着リアクタにおいてガス性冷媒を脱着する前に前記ヒータを活性化する ステップを含む、請求項３２に記載の方法。 ３４．前記システムは、液体冷媒を受取るためのリザーバと、それと協動するヒ ータとを含み、前記方法は、前記リザーバにおいて冷媒を加圧してそこから液体 冷媒を前記熱サイホンループに移動させるために前記ヒータを活性化するステッ プを含む、請求項２０に記載の方法。 ３５．前記システムは、凝縮された冷媒を受取るためのリザーバと、前記熱サイ ホンループにヒータとを含み、前記方法は、液体冷媒を蒸発させるために前記ヒ ータを活性化して、それにより、前記熱サイホンループにある液体冷媒を吸着リ アクタに送り出すステップを含む、請求項３０に記載の方法。 ３６．前記冷媒および前記熱伝達流体は異なる組成から成り、前記システムは、 冷媒を前記リアクタにおよび前記リアクタから送るための第１の導管と、そこに ある熱伝達流体を送るための第２の導管と、前記第１および第２の導管と連通し 、かかる冷媒蒸気圧に応答して熱伝達流体を前記熱サイホンループに送り出すた めの可動インタフェース手 段とを含み、前記方法は、前記熱サイホンループを活性化するために脱着リアク タから十分な冷媒蒸気圧を発生するステップを含む、請求項１９に記載の方法。 ３７．前記可動インタフェース手段は、液体熱伝達流体を受取るためのリザーバ と、それと協動するヒータとを含み、前記方法は、前記リザーバから液体熱伝達 流体を前記熱サイホンループに移動させるために、前記可動インタフェース手段 の一方の側で冷媒蒸気を加圧するために前記ヒータを活性化しそれによって前記 インタフェース手段を動かすステップを含む、請求項３６に記載の方法。 ３８．前記冷媒および前記熱伝達流体は異なる組成からなり、前記システムは、 前記リアクタへおよび前記リアクタから冷媒を送るための第１の導管と、そこに ある熱伝達流体を送るための第２の導管と、液体熱伝達流体を受取り、熱伝達流 体を前記熱サイホンループに押出すために前記第１および第２の導管と協動する ためのリザーバとを含み、前記方法はリザーバから液体熱伝達流体を前記熱サイ ホンループに移動させるために前記リザーバを加熱するステップを含む、請求項 １９に記載の方法。 ３９．前記第１および第２のリアクタは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷 移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、また は塩化二金属のハロゲン化物、硝酸塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜 硫酸塩を含む金属塩に極性のガス性冷媒を吸着す ることにより形成される錯化合物を含み、前記方法は、少なくとも初期吸着反応 中に形成される錯化合物の体膨張率を制約するステップを含む、極性のガス性冷 媒と錯化合物との間において化学収着反応速度を増大させるためのプロセスを含 んで、前記体膨張率を制約することなく形成される錯化合物と比較した場合に増 大した化学吸着反応速度が可能な生成物を形成する、請求項１９に記載の方法。 ４０．前記極性のガス性冷媒はアンモニアであり、前記金属塩はＳｒＣｌ₂，Ｓ ｒＢｒ₂，ＣａＣｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂ ，ＢａＢｒ₂，ＭｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，Ｚｎ Ｃｌ₂，ＳｎＣｌ₂，ＭｎＣｌ₂，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混 合物を含む、請求項３９に記載の方法。 ４１．アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、 アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、または塩化二金属のハロゲン化物、硝酸 塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜硫酸塩を含む金属塩に極性のガス性 冷媒を吸着させることにより形成される錯化合物を含む固体吸着媒に冷媒が交互 に吸着および脱着される１つ以上のリアクタを備え、前記錯化合物は、少なくと も初期吸着反応中に形成される錯化合物の体膨張率を制約するステップを含む、 極性冷媒と錯化合物との間における化学収着反応速度を増大する方法によって形 成されて、前記体膨張 率を制約することなく形成される錯化合物と比較した場合に増大された化学収着 反応速度が可能な生成物を形成し、さらに、前記１つ以上のリアクタから凝縮器 へ、および前記凝縮器から前記１つ以上のリアクタへ熱伝達流体を向けるための 導管手段を有する、収着反応システムの操作において、吸着リアクタからの吸着 の熱を断熱する方法は、 前記導管手段において吸着リアクタの温度以下で液体から気体への相転移を有 する液相の熱伝達流体を与えるステップと、前記導管手段にある前記熱伝達流体 を前記凝縮器と前記リアクタとの間で移動させそれにより液体熱伝達流体を前記 吸着リアクタに向けるために蒸気圧を与えるステップと、前記吸着リアクタにお いて前記液体熱伝達流体の少なくとも一部を蒸発させるステップとを含む、吸着 リアクタからの吸着熱を断熱する方法。 ４２．前記極性のガス性冷媒はアンモニアであり、前記金属塩はＳｒＣｌ₂，Ｓ ｒＢｒ₂，ＣａＣｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂ ，ＢａＢｒ₂，ＭｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，Ｚｎ Ｃｌ₂，ＳｎＣｌ₂，ＭｎＣｌ₂，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混 合物を含む、請求項４１に記載の方法。 ４３．前記システムは複数のリアクタを含み、各リアクタはそこに異なる錯化合 物を含み、前記方法は、発熱吸着リアクタからの熱の一部を吸熱脱着リアクタに 送ってそこで の反応を引き起こすステップを含む、請求項４１に記載の方法。 ４４．前記反応システムは３つ以上のリアクタを備え、各リアクタはそこに異な る錯化合物を含み、前記異なる錯化合物の各々はガス性反応物の濃度とは実質的 に無関係である異なるガス性蒸気圧を有し、前記方法は、次の連続する高いおよ び次の連続する低い蒸気圧反応生成物を含むリアクタ間で熱伝達流体を送るステ ップを含む、請求項４３に記載の方法。 ４５．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含む複数のリアクタ を備える収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換において熱伝達 流体を送って前記吸着媒に晒すためのリアクタ熱交換手段を含み、前記装置は、 前記第１および第２のリアクタを加熱するための手段と、 凝縮器手段と、 蒸発器手段と、 リアクタの各々の前記リアクタ熱交換手段と連通し、そこでの吸着中に熱を遮 断するための断熱ループとを含み、前記ループは、吸着リアクタから蒸発した熱 伝達流体を前記凝縮器へ向けるための第１の部分と、前記凝縮器から凝縮された 熱伝達流体を吸着リアクタに向けるための第２の部分とを含み、前記システムは さらに、 前記断熱ループに位置し、吸着リアクタにおいて吸着温 度以下の温度で液体から気体への相転移が可能な熱伝達流体と、 そこから液相の熱伝達流体をリアクタの熱交換手段に移動させるために前記断 熱ループの前記第２の部分と協動し、かつループを脱着したガス性冷媒または蒸 発した熱伝達流体で加圧するために脱着リアクタを前記断熱ループと連通させる １つ以上のガス圧力導管を含む、蒸気により操作される流体移動手段とを含む、 収着反応システム装置。 ４６．前記熱伝達流体は前記冷媒と同じ組成である、請求項４５に記載の装置。 ４７．前記流体移動手段は、蒸発した熱伝達流体またはガス性冷媒の圧力により 駆動される、気体により操作されるポンプを含む、請求項４５に記載の装置。 ４８．一般的に垂直なパイプに沿って液相の熱交換流体を送るめに、前記ポンプ は、前記液相の熱伝達流体を含む前記垂直なパイプが、前記リアクタの熱交換手 段と、蒸発した熱伝達流体または脱着されたガス性冷媒を送るための前記１つ以 上のガス圧力導管とに連通するバブルポンプを含む、請求項４７に記載の装置。 ４９．前記流体移動手段は、液体熱伝達流体を保持するためのリザーバを備え、 前記リザーバから液体冷媒を前記リアクタにポンピングするための１つ以上のイ ジェクタを含む、請求項４６に記載の装置。 ５０．吸着リアクタを冷却するために液体熱伝達流体また は冷媒をリアクタの熱交換手段にポンピングするために、前記流体移動手段は、 前記断熱導管ループの前記第２の部分と連通し、そこにある液体熱伝達流体また は冷媒を加熱するためのヒータを備える、請求項４５に記載の装置。 ５１．前記断熱導管ループの前記第２の部分に沿って加熱された液体熱伝達流体 または冷媒の逆流を防止するための第１の一方向バルブを含む、請求項５０に記 載の装置。 ５２．前記固体吸着媒からの脱着されたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段 に向けるための通路手段を含む、請求項４５に記載の装置。 ５３．前記通路手段と前記断熱導管ループの前記第１の部分とに協動し、リアク タの脱着中に脱着されたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段に選択的に向け 、リアクタの吸着中にリアクタから蒸発した冷媒を凝縮器に選択的に向けるため の、選択的に操作されるバルブを含む、請求項５２に記載の装置。 ５４．前記断熱ループの前記第１の部分と前記通路手段とに協動し、脱着された 冷媒圧力に応答して、リアクタの脱着中は閉じるためリアクタの脱着中は脱着さ れたガス性冷媒を前記リアクタの熱交換手段に向け、リアクタの吸着中は開くた めリアクタからの蒸発した冷媒を凝縮器に向けるための、圧力により操作される バルブを含む、請求項５２に記載の装置。 ５５．前記凝縮器は第１および第２の凝縮器を含み、前記 第１の凝縮器は前記熱伝達流体を凝縮するために前記断熱導管ループと連通し、 前記第２の凝縮器は脱着された冷媒を凝縮するためにガス圧力導管と連通する、 請求項４５に記載の装置。 ５６．前記断熱導管ループと協動し、リアクタの吸着中にリアクタからの蒸発し た熱伝達流体を前記第１の凝縮器に選択的に送るための、およびリアクタの脱着 中に脱着リアクタの熱交換手段からの蒸発した熱伝達流体で前記ループを加圧す るための、選択的に操作されるバルブ手段を含む、請求項５５に記載の装置。 ５７．前記流体移動手段は、その第１の側にかかる蒸気圧に応答して第２の側で 液体を移動させるための可動インタフェース手段を含む、請求項４５に記載の装 置。 ５８．前記流体移動手段は前記可動インタフェース手段と協動するリザーバを含 む、請求項５７に記載の装置。 ５９．前記リザーバは、脱着されたガス性冷媒をそこで受取るために前記１つ以 上のガス圧力導管と連通し、かつ熱伝達流体を受取るために前記凝縮器と連通す る、請求項５８に記載の装置。 ６０．前記可動インタフェース手段は前記リザーバに位置する仕切板を含む、請 求項５８に記載の装置。 ６１．前記流体移動手段は液体熱伝達流体を保持しかつ前記断熱ループの前記第 ２の部分を介して前記リアクタと連通するための１つ以上のリザーバを備え、前 記１つ以上の ガス圧力導管は脱着リアクタから脱着されたガス性冷媒を受取る、請求項４５に 記載の装置。 ６２．前記リザーバから液体熱伝達流体を前記リアクタの熱交換手段に移動させ るために、前記１つ以上のリザーバは、それと協動し冷媒を加熱するためのヒー タを含む、請求項６１に記載の装置。 ６３．前記リアクタの各々はそこに異なる固体吸着媒を含み、各固体吸着媒は固 体反応物とそこに吸着されるガス性反応物との間における反応生成物を含み、前 記異なる反応生成物の各々はガス性反応物の濃度とは実質的に無関係な異なるガ ス性反応物の蒸気圧を有する、請求項４５に記載の装置。 ６４．複数の３つ以上のリアクタを含み、そこにある前記異なる反応生成物は、 低い反応圧力でのより低い蒸気圧反応生成物の吸着温度が、高い反応圧力での次 の連続するより高い蒸気圧反応生成物の脱着温度よりも高い状態で、ガス性反応 物の蒸気圧が高くなり、さらに、最高温度のリアクタから次のより低温のリアク タへの吸着熱を断熱するために前記リアクタ間で熱伝達流体を送るための手段を 含む、請求項６３に記載の装置。 ６５．液体熱伝達流体を蒸発させるための単一の熱源と、蒸発した熱伝達流体を 前記リアクタにそれぞれ選択的に送るための３方向バルブと、前記単一の熱源と 前記３方向バルブ部材との間を連通し、前記熱源から蒸発した冷媒を前 記バルブに送るための導管手段とを含む、請求項４５に記載の装置。 ６６．前記リアクタは、前記蒸発した熱伝達流体を凝縮するために前記固体吸着 媒と熱伝達連絡する熱伝達部を含む、請求項６５に記載の装置。 ６７．前記リアクタは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カ ドミウム、スズ、アルミニウム、ホウフッ化ナトリウム、または塩化二金属のハ ロゲン化物、硝酸塩、窒化物、シュウ酸塩、硫酸塩、または亜硫酸塩を含む金属 塩に極性のガス性冷媒を吸着することにより形成され、かつ少なくとも初期吸着 反応中に錯化合物の体膨張率を制約することによって吸着および脱着反応速度を 増大するための方法によって形成される、錯化合物を含む、請求項４５に記載の 装置。 ６８．前記極性のガス性冷媒はアンモニアであり、前記金属塩はＳｒＣｌ₂，Ｓ ｒＢｒ₂，ＣａＣｌ₂，ＣａＢｒ₂，ＣａＩ₂，ＣｏＣｌ₂，ＣｏＢｒ₂，ＢａＣｌ₂ ，ＢａＢｒ₂，ＭｇＣｌ₂，ＭｇＢｒ₂，ＦｅＣｌ₂，ＦｅＢｒ₂，ＮｉＣｌ₂，Ｚｎ Ｃｌ₂，ＳｎＣｌ₂，ＭｎＣｌ₂，ＭｎＢｒ₂もしくはＣｒＣｌ₂またはそれらの混 合物を含む、請求項６７に記載の装置。 ６９．前記熱伝達流体は前記アンモニア冷媒を含む、請求項６８に記載の装置。 ７０．前記熱伝達流体は前記冷媒として含み、前記凝縮器 は前記断熱導管ループおよび前記１つ以上のリザーバに連通してそこに凝縮され た冷媒を供給する、請求項６２に記載の装置。 ７１．下段のより低温のリアクタにおける吸着の熱は前記リアクタの熱交換手段 において凝縮された冷媒によって断熱され、より上段のより高温のリアクタにお ける吸着の熱は前記リアクタの熱交換手段において液体熱伝達流体により断熱さ れ、前記断熱ループは、前記リアクタの熱交換手段と協動し冷媒をより低温のリ アクタの熱交換手段から前記凝縮器へ送り再び前記より低温のリアクタの熱交換 手段に循環させるための１つ以上の冷媒導管と、熱伝達流体をより高温のリアク タの熱交換手段とより低温のリアクタの熱交換手段との間で送るための１つ以上 の熱伝達流体導管とを含む、請求項６３または請求項６４に記載の装置。 ７２．ガス性の冷媒が吸着媒材料において交互に吸着および脱着される複数のリ アクタを備え、かつ前記複数のリアクタのすべてから脱着されたガス性冷媒を凝 縮するための共通の凝縮器と、凝縮された冷媒を前記リアクタの各々に送るため の冷却ループとを有する収着システムにおいて、前記冷媒は吸着中に前記リアク タの温度以下で液体から気体への相転移を有し、吸着中において吸着リアクタを 冷却する方法は、 １つ以上の機械ポンプを用いて吸着中に前記凝縮器から凝縮された冷媒を前記 冷却ループに沿って前記リアクタに ポンピングして、前記吸着媒材料との熱交換伝達において前記凝縮された冷媒を 晒すステップと、前記１つ以上の吸着リアクタにおいて前記液相冷媒の少なくと も一部を蒸発させるステップとを含む、吸着中に吸着リアクタを冷却する方法。 ７３．冷媒を交互に吸着および脱着するための固体吸着媒を含むリアクタを備え る周期的収着反応システム装置であって、前記リアクタは熱交換で前記吸着媒に 晒す液体冷媒を送るためのリアクタ熱伝達部を含み、前記装置は、 前記リアクタを加熱するための手段と、 凝縮器と、 蒸発器と、 前記リアクタの熱交換手段と前記凝縮器との間で連通する第１の導管と、それ と協動し、前記リアクタの熱伝達部からの蒸発した冷媒を前記凝縮器へ送るため にリアクタの吸着中に前記第１の導管を選択的に開き、リアクタの脱着中に前記 第１の導管を閉じるための、選択的に操作されるバルブとを含み、 前記冷媒は前記リアクタにおいて吸着温度以下の温度で液体から気体へ相転移 することができ、前記装置はさらに、 液体冷媒をリアクタの熱交換手段に送るための液体移動手段と、 前記吸着媒での吸着のために前記リアクタへガス性冷媒を送るための第２の導 管手段と、前記リアクタと前記流体 移動手段との間で連通する第３の導管手段とを含む、周期的収着反応システム装 置。 ７４．前記流体移動手段は液体冷媒を保持するためのリザーバを含む、請求項７ ３に記載の装置。 ７５．前記流体移動手段は機械ポンプまたは蒸気ポンプを備える、請求項７４に 記載の装置。 ７６．前記流体移動手段は蒸気ポンプを備え、そこから流体を送るためにヒータ およびそれと協動する一方向バルブを含む、請求項７５に記載の装置。