JPH06511075A

JPH06511075A - 固体−蒸気化合物をステージングするための改良された連続定圧力システム

Info

Publication number: JPH06511075A
Application number: JP5500891A
Authority: JP
Inventors: ロックンフェラー，ユウェ; キロル，ランス・ディ
Original assignee: ロッキー・リサーチ
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1994-12-08
Also published as: WO1992022776A1; MX9202914A; AU660320B2; US5241831A; CA2109220A1; AU2178092A; KR940701530A; EP0588945A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】上述の出願では、固体−蒸気化合物をステージングするための装置および方法が記載されており、この記載はここに引用によって援用される。

固体吸着剤への気体分子の、吸収とも称される、吸着によって形成される固体− 蒸気組成物を含む化合物の熱ポンプ作動材料としての使用は、当該分野では既知である。このような材料を用いる熱ポンプシステムは、住宅および商業空間の空調、工業用の給熱および冷却のための他の熱ポンプと比較して多くの利点を存する。このような利点は、他の収着媒体と比較して固体−蒸気媒体によって生じる温度上昇かより大きく、したがって冷却塔またはリフトステージングの必要性かなくなることを含む。さらに、固体−蒸気化合物熱ポンプのために用いられる装置は、移動部品を全く、あるいはほとんど必要としないので、結果としてハードウェアか簡単でかつ信頼性のあるものとなる。加えて、このようなシステムは問題となっているフロン（ＣＦＣ）を用いない。

熱ポンプに適した固体−蒸気化合物は、気体分子を吸着して配位結合を形成する材料である錯化合物を含み、その際気体反応物は電子の変位によって、通常は固体金属無機塩である固体吸着剤と配位結合する。吸着／脱着プロセスは、吸着中にかなりの熱を放出し、脱着段階においてはエネルギを吸着する。他のほとんどの収着プロセスとは異なり、吸着または脱着反応のすべてが一定の温度で起こるので、したがって高温および低温の収着端（ｓｏｒｂｅｒ　ｅｎｄｓ　）の問題を除去する。有用な気体反応物は、水、アンモニア、メタノール、メタン、エタン等を含む。数々のこのような材料は、米国特許第４，８２２．３９１号および第４．８４８．９４４号に記載される。上述の特許に記載されるこのような化合物およびそれらの使用はここに引用によって援用される。

熱活性される熱ポンプは、本質的には熱圧縮器である、高圧力の冷媒蒸気を発生する熱エンジンサブシステム、および高圧力の冷媒を用いて冷却または給熱を行なう熱ポンプサブシステムからなる。熱活性される熱ポンプにおける熱圧縮器、熱ポンプ、およびそれらの組合わせは、固体−気体反応を有利に用いる有用な熱力学的システムを与える。

上述の出願では、連続定圧力ステージング技術を用いる装置および方法が記載されて、その結果として熱活性される熱ポンプシステムか改良されている。この発明のある目的は、これらの反応およびステージング技術をさらに有利にかつ効率的に用いることである。

発明の概要この発明において、上述の同時係属中の出願に記載される、熱活性される熱ポンプて用いられる装置の改良点か提供される。これらの改良点は、個々にまたは組合わせて用いられてもよい蒸気レキュペレータ（復熱装置）および液体サブクーラを含む。蒸気レキュペレータは、反応器への、そしてそこからの気体反応物のための吸収体／脱着鉢受は器、または冷媒凝縮器および蒸発器を組入れるシステムとともに用いられる。液体サブクーラは、冷媒相変換（凝縮器／蒸発器）システムにおいてのみ用いられる。別の実施例では、反応器を通って異なる熱伝達流体を送るための複数の回路が開示される。さらに別の実施例では、好ましい反応物媒体は、異なる反応器における一組のまたは複数個の化合物の内の１つまたはそれ以上の特定の錯化合物の使用を含む。これらの好ましい錯化合物か開示される。

図面の簡単な説明図１および２は、蒸気レキュペレータを組入れるこの発明の装置の概略図であり、図３は液体サブクーラを組入れるこの発明の装置の概略図であり、さらに図４は、蒸気レキュペレータおよびサブクーラの両方を組入れるこの発明の同じ装置の概略図である。

詳細な説明熱活性される熱ポンプここでは、「化合物」という語は、この発明の範囲内で、固体反応物への気体反応物の吸着および脱着、すなわち化学収着によって形成される何らかの反応生成物を意味すると意図される。この発明に従う定圧力エンジンサイクルの連続ステージングの実施において、２つまたはそれ以上の複数個の異なる固体反応物が選択され、複数個のまたは一組の異なる固体反応物が熱ポンプ装置内の各反応器に導入される。このような組または群の化合物の各々が異なる蒸気圧曲線を示し、すなわち各々が異なる蒸気圧一温度関係を有し、これは気体反応物の濃度に依存しない。したがって、反応器内の化合物の組のうちの各々は、反応器内の反応圧力で同じ気体反応物を異なる温度で吸着および脱着する。化合物は気体蒸気圧の連続した昇順で選択されて、反応器内に配列される。好ましくは一連の化合物は、同じ反応器内のどの化合物もより低い平衡温度で別の配位結合ステップを持たないように選択される、というのはこれらが温度平衡または停止状態の間に他の化合物からより多くの反応気体を吸着するかもしれず、このことが断続的な動作の間のサイクルの性能を低下するであろうからである。さらに、各化合物の質量は、各化合物を脱着するのに必要な熱の量かその化合物と次に高い温度の化合物との間の温度差に関連するように調整される。

化合物は、化合物の気体蒸気圧に基づいて反応器内に連続して配置され、好ましくは気体蒸気圧の昇順に連続して配置される。反応器には、化合物と熱をやり取りするための熱伝達流体を送るだめの手段か設けられる。処理動作の間、熱伝達流体は、連続する化合物が連続してより低い温度で気体反応物を脱着する脱着反応器を通るにつれて徐々に冷却される。吸着反応器内では、流体は、一連の化合物のうちの次に続くものかより高い温度で吸着する、連続する吸着化合物に連続して熱的に晒されるにつれて、徐々に加熱される。

この発明において有用な化合物を形成するために用いられる特定の反応物は、金属酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、蓚酸塩、硫化物および硫酸塩を含む。

無機塩のための好ましい金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルミニウム、亜鉛、カドミウムおよび錫から選択される。好ましい遷移金属は、マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトである。以下これらの反応物は、しばしば固体、塩または固体反応物と称する。

固体に吸着されて化合物を形成する、この発明のプロセスにおいて特に有用な気体反応物は、アンモニア、水、メチルアミンおよびメタノールであるか、安定しており、かつ高いエネルギの錯体を形成するのでアンモニアか特に適切である。

しかしなから、二酸化硫黄、他の低級アルカノール、低級アルカン、特にメタンおよびエタン、ピリジン、アルキルアミン、ポリアミンおよびホスフィンが、二酸化炭素と同様に金属酸化物と用いられてもよい。これらの気体反応物をまた、ここては冷媒と称することもある。特に好ましいシステムは、以下のうちの１つまたはそれ以上を含む一組のまたは一連のアンモニア錯化合物を組入れる、すなわち、Ｂａ　Ｃ１，−０−８（ＮＨ３）、　Ｓｒ　Ｃ１，−１−８（ＮＨ，）、　Ｓｒ　Ｂｒ、　・２−８（ＮＨＩ）。

Ｃａ　Ｃ１２−０−１（ＮＨｉ）、　Ｃａ　ＣＩ２　”　１−２（Ｎｌ（＊）、　Ｃａ　ＣＩ２　’　２−４（ＮＨ２）。

Ｃａ　Ｃ１２・４−８（ＮＨ３）、　Ｃａ　Ｂｒ２・２−６（ＮＨｓ）、　Ｎｉ　Ｃ１，・２−６（Ｎｔ（、）。

Ｆｅ　ＣＬ　・２−６（ＮＨ，）、　Ｆｅ　Ｂｒ２・２−６（Ｎ）（２）。

Ｃｏ　ＣＬ　・２−６（ＮＨ，）、　Ｃｏ　Ｂｒｚ　・２−６（ＮＨｓ）。

Ｍｇ　Ｃ１ｉ　・２−６（ＮＨｉ）、　Ｍｇ　Ｂｒ２−２−６（ＮＨｓ）。

Ｍｎ　Ｃ＋２　・２−６（ＮＨ−）、　Ｍｎ　Ｂｒｚ　＊　２−６（ＮＨｓ）。

Ｃ１ＳＯ４”　２−５（ＮＨａ）、　Ｚｎ　Ｃ１２’　１−４（ＮＨｓ）、およびＮａ　ＢＦ４　・０．５−２．５（ＮＨｓ）上記の錯化合物では塩１モルあたりのアンモニアのモル数値か与えられるが、錯化合物の中には所与のモル範囲力（いくつかの配位結合ステ・ノブを含むものもある。したカベって、たとえばＣＵ　ＳＱ、、Ｚｎ　ＣＬおよび特（二ＮａＢＦ、の場合には、所与の数値範囲内てシ為＜つ力１の異なる反応ステップか起こる。しかしながら典型０勺（こ（よ、実際を考慮して使用可能なのは示されｔこ配位結合範囲の一部のみである。しこかつて、上記の範囲（よ、当業者（こ（よ理解されるであろうか、あくまでもおおよその範囲である。

この発明に従うシステムを例示するｔこめの、−組のまたは一連の化合物の具体例において、塩ＭｇＢｒｔ　、ＣｏＢｒｚ　、ＣＯＣｌ２　、ＣａＢｒ２および５ｒＢｒｉ力く、２つの別個の反応容器からなる熱ポンプ（こお０て用しλられる。

化合物は上記の塩のアンモニア配位子錯化合物を含み、ＭｇＢｒｚ　、ＣｏＢｒｔ　、ＣｏＣＬおよびＣａＢｒ２塩は２ないし６　Ｎ　Ｈ２を含む錯体を形成し、５ｒＢｒ＊は２ないし８ＮＨ２を含む錯体を形成する。図１は、連続した定圧ステージ熱ポンプを実現するための装置の実施例を概略的に示し、化合物は、ＭｇＢｒ、・ｘ　（ＮＨａ　）で始まる上記の順にそれぞれＡ−Ｅで示される。塩は、錯化合物配位子蒸気圧の連続する昇順で、反応器１０および２０に満たされる。このように、各反応器内の塩の組が連続的にＡ−Ｅと示されるように整列される。各反応器内には、化合物と熱をやり取りするように熱伝達流体を供給するための導管またはそれと等価な手段が設けられる。化合物は示されるような順に一列に在ってもよく、伝達流体供給手段はパイプを含み、化合物と熱を交換するためのたとえばフィン等の適切な手段を有する。この装置はバーナまたは炉１５を含み、炉１５、反応器１０および２０、ならびに熱交換器２５の間で熱伝達流体を送る導管２６．２８．３８および４２を備える。バルブ２２およびポンプ１８は、熱伝達流体をシステムに通すのを助ける手段となる。蒸発器３０および凝縮器３２もまた、アンモニア蒸気を反応器から凝縮器へ、および蒸発器から反応器へ送るために、バイブ３６．３７．３８および３９ならびにバルブ３５を介して反応器と接続される。バルブ３５はまた１対の逆止バルブを含んでもよい。

第１の反応段階すなわち前半サイクルにおいて、バルブ２２は、高温の熱い熱伝達流体を導管２６を通って反応器ＩＯへと送るように位置される。化合物はそれらの蒸気圧の昇順に従って配列され、熱伝達流体は反応器１０の長さに沿って移動するにつれて、組のうちの化合物と連続して熱をやり取りする。

この反応サイクルにおいて、反応器ｉｏは脱着反応器であり、一方反応器２０は吸着反応器である。反応器１０は第１の圧力に加圧され、一方反応器２ｏは第１の圧力よりも低い第２の圧力に加圧される。反応器１０における脱着反応は、バイブ２６を通って反応器に導入される加熱された熱伝達流体によって推進され、これらの脱着反応を連続的に推進し、それによって熱伝達流体は脱着する化合物に熱をわたすにつれて徐々に冷却される。冷却された熱伝達流体は次に導管２８を通って熱交換器２５に送られ、ここで導管２９を通って反応器２０に導入するのに適切な温度にさらに冷却される。反応器２０は、この段階つまりプロセスの前半サイクルにおいては、その中の組になった化合物が発熱反応で気体反応物を吸着する吸着反応器である。

この反応器内で、熱伝達流体は反応器に沿って送られ連続して高くなる温度で発熱吸着反応に熱的に連続して晒されるにつれて、徐々に加熱される。したかって、熱伝達流体がバイブ４２を通って反応器２０を出るとき、これはバイブ２９を通って導入されたときの温度と比較して実質的に加熱されている。次に熱伝達流体は炉１５に戻され、ここでまた反応器１０て吸熱反応を推進するのに必要な温度に加熱される。

プロセスのこのサイクルの間、脱着反応器１０からの気体反応物は凝縮器３２に送られ、反応器２０内の吸着反応のための気体反応物は蒸発器３０から得られる。蒸発器および凝縮器は図示しない熱交換器と熱的に接触し、気体反応物におよび気体反応物からエネルギを伝達し、回収する。

このプロセスの後半のサイクルまたは段階においては、反応器２０が脱着反応器となり、反応器１０が吸着反応器となるように、反応器内の圧力が逆にされる。

バルブ２２は、加熱された熱伝達流体か最初にバイブ４２を通って反応器２０に送られるように調整され、第１の反応段階で先に説明したように反応がおこるが、吸着および脱着のための反応器が逆になる。後半のサイクルの終了時に、バルブは再び逆にされ、上述の前半のサイクルが繰返される。

典型的な吸着および脱着反応温度および圧力ならびにアンモニア錯化合物の上記の組の具体例は、上述の援用される同時係属中の出願にさらに例示され、説明される。例示した装置は２つの反応器しか示していないが、２つまたはそれ以上の複数個の反応器か用いられてもよいことが理解され、以下反応器という語は１つまたは複数個の反応器を含むと意図される。上述の特定の錯化合物は、気体反応物が気体／液体相変化を遂げる蒸発器および凝縮器を組入れる熱活性される熱ポンプシステムに用いられても、またはここに引用によって援用される上述の同時係属中の出願に開示されるように、気体反応物を吸着する（吸収する）および脱着するための反応器が蒸発器および凝縮器に代わるシステムにおいて用いられてもよい。これらの特定のおよび好ましい錯化合物はまた、その説明が引用によって援用される上述の同時係属中の出願において説明され、例示されるように、機械式または圧力駆動される熱ポンプシステムにおいて用いられてもよい。

蒸気レキュペレータこの発明に従えば、反応器へのおよび反応器からの気体反応物の流路に沿って位置される熱交換器を含む蒸気レキュペレータによって動作係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）（ＣＯＰ）および特定の冷却能力の上昇か提供される。

図１に示されるように、蒸気レキュペレータ４０は好都合にはそれぞれ反応器ＩＯおよび２０と蒸発器３０および凝縮器３２との間の導管３８および３９に沿って位置される。

このような位置で、レキュペレータ４０は反応器と凝縮器との間を流れる気体反応物の蒸気の流れと、蒸発器と反応器との間を流れる気体反応物の蒸気の流れとの間での熱交換を与える。レキュペレータはバルブ３５のいずれの側に位置されてもよいか、逆止バルブが用いられる場合には、図示されている位置か好ましい。このようなレキュペレータを組入れることによって、脱着反応器から凝縮器に流れる過熱蒸気は蒸発器から吸着反応器に送られる比較的低温の蒸気によって冷却される。脱着反応を終える過熱された冷媒から回収されるエネルギは典型的には、蒸発器を出て吸熱吸着を行なう低温の気体冷媒に伝達されるため、システムの熱効率は上昇する。

図２に示される実施例では、反応器１２および１４が、図１の冷媒相変化装置において用いられる蒸発器および凝縮器構成要素に代わる。このような反応器は、ステージング反応器ＩＯおよび２０からそれに送られる気体反応物を交互に吸着（吸収）および脱着するための固体または液体の塩を含む。反応器１２および１４は、ここに引用によって援用される上述の出願に説明されるように、交互の化学吸着からエネルギを回収するために熱交換器と協働する。

上記レキュペレータ４０はこの実施例でも図１と同様に機能し、ステージング脱着反応器（１０および２０）から吸着反応器（１２または１４）に送られる過熱された冷媒蒸気を、脱着反応器（１２または１４）からステージング吸着反応器（４０または２０）に送られる比較的低温の蒸気によって冷却する。

液体サブクーラこの発明の別の実施例において、蒸発器および凝縮器を組入れる冷媒相変換装置において液体サブクーラか用いられる。図３に示されるように、液体−蒸気熱交換器を含む液体サブクーラ４２が、凝縮器から導管３３を通ってエキスパンションバルブ３１に流れる液体気体反応物を、蒸発器３０を出る気体反応物の比較的低温の蒸気によって冷却するために設けられる。好都合には、液体サブクーラ４２は、凝縮器３２と蒸発器３０との間のエキスパンションバルブ３１または他の気体膨張手段の凝縮器側に、導管３３および導管３８に沿って位置され、それによってこれらの流体の流れは熱をやり取りし、その間で熱が伝達され得る。

この熱の伝達によって、導管３３内の液体気体反応物は、熱交換によって、導管３８内の蒸発器からの比較的低温の蒸気に対し予冷却（ｓｕｂｃｏｏｌ　）され、それによって液体のより少ない部分が等エンタルピ膨張によって急速に気化し、システムに送られる冷媒流体の量に基づくシステムの冷却効率および能力か増す。サブクーラのさらなる利点は、蒸発器から吸着反応器への蒸気の流れで与えられるエネルギを増加し、それにより脱着反応を推進するのに必要なプライムエネルギ（ｐｒｉｍｅ　ｅｎｅｒｇｙ）の量を最終的に減じることである。したがって、冷却能力およびＣＯＰの両方が増す。

図４には、蒸気レキュペレータ４０および液体サブクーラ４２の両方を組入れる装置の例が図示される。

図４はまた、反応器内の塩におよびそれから熱伝達流体を送るために複数の回路を用い、熱伝達流体が反応器内を通る実施例を示す。反応器ｌＯおよび２０の各々について、２つの熱伝達回路、すなわち、反応器ＩＯに、反応器から、および反応器を通る流体を送るための導管１９および２６、反応器２０のための回路１７および４２が示される。反応器内に複数の回路を用いることで、異なる熱伝達流体、およびこれらの流体の異なる相の使用を提供する。たとえば、脱着段階の間に反応器は炉１５からの排気または煙道ガスで直接点火されてもよく、吸着段階の間に異なる流体または他の熱伝達流体か熱を排出するまたは除去するために用いられてもよい。回路は２つしか示されていないが、回路の数は制限されるものではない。反応器および化合物のステージングに必要な熱交換の温度に熱伝達を維持するために、異なる回路において複数個の異なる熱伝達流体が用いられてもよい。特定のおよび異なる熱伝達流体の使用を、反応相て達成される温度範囲および塩の異なる組合わせに依存して、システムに合わせてもよい。熱伝達流体は、そのようなシステムで用いられるときのそれらのそれぞれの熱伝達特性を最適に利用するように選択され得る。このような複数の回路はまた、炉１５または外の排棄物からの高温排気ガスを活用する、またはこのように加熱された流体を反応器に送ることによって熱源を排除するためにも用いられ得る。この発明の範囲内のこれらのおよび他の利点は当業者には明らかになるであろう。

補正書の写しく翻ｍ提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年１２月１４日「゛

Claims

【特許請求の範囲】

１．２つ以上の複数の反応器を含み、各々の反応器は、固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物をその中に含み、前記化合物の各々は、その中の気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物は気体反応物蒸気圧の昇順に配列され、さらに熱伝達流体を前記反応器におよび前記反応器から供給するための手段と、熱伝達流体を、前記反応器を通ってその中の前記化合物と熱をやり取りするように送るための手段と、比較的高温の気体反応物を１つ以上の脱着反応器から、受ける手段に送るため、および比較的低温の気体反応物を、受ける手段から１つ以上の吸着反応器に送るための流れ送り手段と、前記流れ送り手段と協働し、前記高温の気体反応物と前記比較的低温の気体反応物との間で熱を伝達するための熱交換器とを含む、装置。
２．前記受ける手段は、前記比較的高温の気体反応物を受けるための凝縮器と比較的低温の気体反応物を供給するための蒸発器とを含む、請求項１に記載の装置。
３．前記受ける手段は、前記気体反応物を吸着および脱着するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
４．熱伝達流体を前記反応器を通るように送るための前記手段は、異なる熱伝達流体を、そこを通って前記反応器での吸着および脱着反応の間前記化合物と熱をやり取りするように送ることができる複数のチャネル手段を含む、請求項１に記載の装置。
５．前記固体反応物は、金属酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、または硫化物からなる群から選択され、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルミニウム、亜鉛、カドミウムおよび錫からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
６．前記固体反応物は金属塩化物の複塩を含み、前記金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
７．前記気体反応物は、アンモニア、水、二酸化炭素、二酸化硫黄、低級アルカノール、アルキルアミン、ポリアミンおよびホスフィンからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
８．前記固体反応物は、金属酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、または硫化物からなる群から選択され、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルミニウム、亜鉛、カドミウムおよび錫からなる群から選択される、請求項７に記載の装置。
９．前記固体反応物は金属塩化物の複塩を含み、前記金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択される、請求項７に記載の装置。
１０．前記複数の化合物は、以下のもの、すなわちＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３），ＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３），ＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ２），ＣａＣｌ２・０−１（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・１−２（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３），ＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＮｉＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＢｒ２・２ −６（ＮＨ３），ＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＨｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｕＳＯ４・２−５（ＮＨ３），ＺｎＣｌ２・１−４（ＮＨ３），およびＮａＢＦ４・０．５−２．５（ＮＨ３）のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
１１．２つ以上の複数の反応器を含み、各々の反応器は、固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、その中の気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物は気体反応物蒸気圧の昇順に配列され、さらに熱伝達流体を前記反応器におよび前記反応器から供給するための手段と、熱伝達流体を、前記反応器を通ってその中の前記化合物と熱をやり取りするように送るための手段と、前記化合物から脱着される気体反応物を凝縮するための凝縮器と、前記気体反応物を前記反応器から前記凝縮器に送るための第１の手段と、前記気体反応物のための蒸発器と、前記気体反応物を前記蒸発器から前記反応器に送るための第２の手段と、前記第１の手段および前記第２の手段と協働し、それらの間で熱を伝達するための熱交換器とを含む、装置。
１２．２つ以上の複数の反応器を含み、各々の反応器は、固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、その中の気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物は気体反応物蒸気圧の昇順に配列され、さらに熱伝達流体を前記反応器におよび前記反応器から供給するための手段と、熱伝達流体を、前記反応器を通ってその中の前記化合物と熱をやり取りするように送るための手段と、前記化合物から脱着される気体反応物を凝縮するための凝縮器と、前記気体反応物を前記反応器から前記凝縮器に送るための第１の手段と、前記気体反応物のための蒸発器と、前記気体反応物を前記蒸発器から前記反応器に送るための第２の手段と、凝縮された気体反応物を前記凝縮器から前記蒸発器に送るための第３の手段と、前記第２の手段および前記第３の手段と協働し、それらの間で熱を伝達するための熱交換器とを含む、装置。
１３．熱伝達流体を、前記反応器を通るように送るための前記手段は、異なる熱伝達流体がそれを通って前記反応器において吸着および脱着反応の間前記化合物と熱をやり取りするように送ることができる複数のチャネル手段を含む、請求項１２に記載の装置。
１４．前記固体反応物は、金属酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、または硫化物からなる群から選択され、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルミニウム、亜鉛、カドミウムおよび錫からなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
１５．前記固体反応物は金属塩化物の複塩を含み、前記金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
１６．前記気体反応物は、アンモニア、水、二酸化炭素、二酸化硫黄、低級アルカノール、アルキルアミン、ポリアミンおよびホスフィンからなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
１７．前記固体反応物は、金属酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、または硫化物からなる群から選択され、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルミニウム、亜鉛、カドミウム、および錫からなる群から選択される、請求項１６に記載の装置。
１８．前記固体反応物は金属塩化物の複塩を含み、前記金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択される、請求項１６に記載の装置。
１９．前記化合物は、以下のもの、すなわちＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３），ＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３），ＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・０ −１（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・１−２（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３），ＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＮｉＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ２），ＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＣｌ２・２ −６（ＮＨ３），ＭｎＢｒ２・２−６（ＮＨ２），ＣｕＳＯ４・２−５（ＮＨ２），ＺｎＣｌ２・１−４（ＮＨ３），およびＮａＢＦ４・０．５−２．５（ＮＨ２）からなる群から選択される、請求項１２に記載の装置。
２０．２つ以上の複数の反応器を含み、各々の反応器は、固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、その中の気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物は気体反応物蒸気圧の昇順に配列され、さらに熱伝達流体を前記反応器におよび前記反応器から供給するための手段と、熱伝達流体を、前記反応器を通ってその中の前記化合物と熱をやり取りするように送るための手段と、前記化合物から脱着される気体反応物を凝縮するための凝縮器と、前記気体反応物を前記反応器から前記凝縮器に送るための第１の手段と、前記気体反応物のための蒸発器と、前記気体反応物を前記蒸発器から前記反応器に送るための第２の手段と、前記第１の手段および前記第２の手段と協働し、それらの間で熱を伝達するための第１の熱交換器と、前記第２の手段および前記第３の手段と協働し、それらの間で熱を伝達するための第２の熱交換器とを含む、装置。
２１．固体−蒸気化合物をステージングするためのプロセスにおいて、第１および第２の反応器からの気体反応物をそれぞれ交互に吸着および脱着するステップを含み、各々の反応器は、固体反応物とそれに吸着されるまたはそれから脱着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、さらに第１の温度の熱伝達流体を前記反応器のうちの一方に沿って供給し前記第１の組の化合物と熱をやり取りして第１の圧力を発生させ、これにより前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着し、脱着された気体反応物を脱着反応器から凝縮器に送るステップと、前記第１の温度よりも低い第２の温度の熱伝達流体を前記反応器の他方に沿って供給し、前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、気体反応物を蒸発器から前記他方の反応器に送り、第２の圧力で前記他方の反応器を動作させ、それによってその中の前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップとを含み、改良点は、前記気体反応物の第１の流れを脱着反応器から凝縮器に送り、それと同時に気体反応物の第２の流れを前記蒸発器から熱交換器を介して吸着反応器に送り、前記第１の流れと前記第２の流れとの間で熱を交換するステップを含む、プロセス。
２２．固体−蒸気化合物をステージングするためのプロセスにおいて、第１および第２の反応器からの気体反応物をそれぞれ交互に吸着および脱着するステップを含み、各々の反応器は、固体反応物とそれに吸着されるまたはそれから脱着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、さらに第１の温度の熱伝達流体を前記反応器の一方に沿って供給し前記第１の組の化合物と熱をやり取りさせて第１の圧力を発生し、それによって前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着し、脱着された気体反応物を脱着反応器から、受ける手段に送るステップと、前記第１の温度よりも低い第２の温度の熱伝達流体を前記反応器の他方に沿って供給し前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、気体反応物を、受ける手段から前記他方の反応器に送り、前記他方の反応器を第２の圧力で動作させ、それによってその中の前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップとを含み、改良点は、前記気体反応物の第１の流れを脱着反応器から、受ける手段に送り、それと同時に気体反応物の第２の流れを、受ける手段から熱交換器を介して吸着反応器に送り、前記第１の流れと前記第２の流れとの間で熱を交換するステップを含む、プロセス。
２３．固体−蒸気化合物をステージングするためのプロセスにおいて、第１および第２の反応器からの気体反応物をそれぞれ交互に吸着および脱着するステップを含み、各々の反応器は、固体反応物とそれに吸着されるまたはそれから脱着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を含み、前記化合物の各々は、気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、さらに第１の温度の熱伝達流体を前記反応器の一方に沿って供給して前記第１の組の化合物と熱をやり取りさせ第１の圧力を発生し、それによって前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着し、脱着された気体反応物を脱着反応器から凝縮器に送るステップと、前記第１の温度よりも低い第２の温度の熱伝達流体を前記反応器の他方に沿って供給して前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、気体反応物を蒸発器から前記他方の反応器に送り、前記他方の反応器を第２の圧力で動作させ、それによってその中の前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップとを含み、改良点は、凝縮された気体反応物の液体の流れを前記凝縮器から前記蒸発器に送り、それと同時に気体反応物の気体の流れを前記蒸発器から熱交換器を介して前記吸着反応器に送り、前記液体の流れと前記気体の流れとの間で熱を交換するステップを含む、プロセス。
２４．固体−蒸気化合物反応をステージングするための方法であって、（ａ）固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を選択するステップを含み、前記化合物の各々は、気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物の少なくとも１つは、以下のもの、すなわちＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３），ＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３），ＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ２），ＣａＣｌ２・０−１（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・１−２（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３），ＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＮｉＣｌ２・２− ６（ＮＨ３），ＦｅＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ２），ＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ２），ＭｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＣｌ２・２−６（ＮＨ２），ＭｎＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｕＳＯ４・２−５（ＮＨ３），ＺｎＣ１２・１−４（ＮＨ２），およびＮａＢＦ４・０．５−２．５（ＮＨ２）から選択され、さらに（ｂ）前記異なる化合物の第１の組を１つ以上の第１の反応器に配置し、かつ前記異なる化合物の第２の組を１つ以上の第２の反応器に配置するステップと、（ｃ）第１の温度の熱伝達流体を前記１つ以上の第１の反応器に沿って供給して前記第１の組の化合物と熱をやり取りさせ第１の圧力を発生し、それによって前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着するステップと、（ｄ）前記第１の温度よりも低い第２の温度の熱伝達流体を前記１つ以上の第２の反応器に沿って供給し前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、それによって前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップとを含む、方法。
２５．前記第１の組の前記化合物の各々および前記第２の組の前記化合物の各々は、それぞれ、反応圧力で前記組の各々の他の化合物と異なる温度で同じ気体反応物を吸着および脱着し、前記第１および前記第２の組の各々の化合物は化合物の蒸気圧の連続した昇順に前記第１および第２の反応器に配置される、請求項２４に記載の方法。
２６．前記熱伝達流体は前記第１および第２の反応器の各々を通るように送られ、化合物の蒸気圧の連続した順に前記化合物と熱を連続的にやり取りする、請求項２５に記載の方法。
２７．前記熱伝達流体は前記第１の温度まで加熱された後に前記第１の反応器に供給され、それが前記第１の反応器を通るように送られその中の前記化合物と熱を連続的にやり取りするにしたがって次第に冷却される、請求項２６に記載の方法。
２８．前記熱伝達流体は前記第２の温度まで冷却された後に前記第２の反応器に供給され、それが前記第２の反応器を通るように送られその中の前記化合物と連続的に熱をやり取りするにしたがって次第に加熱される、請求項２７に記載の方法。
２９．前記脱着の間前記化合物から放出された気体反応物を凝縮し、気体反応物の凝縮されたものから熱を回収し、そのような凝縮された気体反応物の少なくとも１部分を蒸発し、前記蒸発したものから熱を吸収するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
３０．脱着反応から生じた気体反応物の少なくとも１部分は外部の吸着体／脱着体反応器に送られ、吸着反応のための気体反応物の少なくとも１部分は外部の吸着体／脱着体反応器からそこに送られる、請求項２４に記載の方法。
３１．機械式または圧力駆動される熱ポンプを作動させるための改良された方法であって、（ａ）固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物を選択するステップを含み、前記化合物の各々は、気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物の少なくとも１つは、以下のもの、すなわちＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３），ＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３），ＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・０−１（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・１−２（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３），ＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＮｉＣｌ２・２− ６（ＮＨ３），ＦｅＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｕＳＯ４・２−５（ＮＨ３），ＺｎＣｌ２・１−４（ＮＨ２），またはＮａＢＦ４・０．５−２．５（ＮＨ３）から選択され、さらに（ｂ）前記異なる化合物の第１の組を第１の反応器に配置しかつ前記異なる化合物の第２の組を第２の反応器に配置するステップと、（ｃ）第１の反応サイクルにおいて、前記第１の反応器を前記気体反応物で第１の圧力に加圧し、かつ前記第２の反応器を前記気体反応物で前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に加圧し、第１の温度の熱伝達流体を前記第１の反応器に沿って供給し前記第１の組の化合物と熱をやり取りさせ、それによって前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着し、かつ前記第１の温度よりも高い第２の温度の熱伝達流体を前記第２の反応器に沿って供給し前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、それによって前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップと、（ｄ）第２の反応サイクルにおいて、前記第２の反応器を前記気体反応物で前記第１の圧力に加圧しかつ前記第１の反応器を前記気体反応物で前記第２の圧力に加圧し、第１の温度の熱伝達流体を前記第２の反応器に沿って供給し前記第２の組の化合物と熱をやり取りさせ、それによって前記化合物は吸熱反応で前記気体反応物を脱着し、かつ第２の温度の熱伝達流体を前記第１の反応器に沿って供給し前記第１の組の化合物と熱をやり取りさせ、それによって前記化合物は発熱反応で前記気体反応物を吸着するステップとを含み、（ｅ）脱着および吸着された気体反応物は、それぞれ、機械式または圧力駆動される圧縮器におよびその圧縮器から送られる、方法。
３２．前記第１の組の前記化合物の各々および前記第２の組の前記化合物の各々は、それぞれ、反応圧力で前記組の各々の他の化合物と異なる温度で同じ気体反応物を吸着および脱着し、前記第１および第２の組の各々の化合物は、化合物の蒸気圧の連続した昇順に前記第１および第２の反応器に配置される、請求項３１に記載の方法。
３３．２つ以上の複数の反応器を含み、各々の反応器は、固体反応物吸着剤とそれに吸着される気体反応物とを含む２つ以上の複数の異なる化合物をその中に含み、前記化合物の各々は、その中の気体反応物の濃度に実質的に依存しない異なる気体反応物蒸気圧を有し、前記化合物のうちの少なくとも１つは、以下のもの、すなわちＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３），ＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３），ＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・０−１（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・１ −２（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３），ＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３），ＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＮｉＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＣ１２・２−６（ＮＨ３），ＦｅＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＣｌ２・２−６（ＮＨ３），ＭｎＢｒ２・２ −６（ＮＨ３），ＣｕＳＯ４・２−５（ＮＨ３），ＺｎＣｌ２・１−４（ＮＨ３），またはＮａＢＦ４・０．５−２．５（ＮＨ３）であり、前記化合物は、気体反応物蒸気圧の昇順に配列され、さらに熱伝達液体を前記反応器におよび前記反応器から供給するための手段と、熱伝達流体を、前記反応器を通ってその中の前記化合物と熱をやり取りするように送るための手段と、気体反応物を前記反応器におよび前記反応器から送るための手段と、前記熱伝達液体を加熱および／または冷却するため、およびそこから熱を選択的に回収および／または吸収するための熱交換手段とを含む、装置。
３４．前記化合物のうちの少なくとも１つはＢａＣｌ２・０−８（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
３５．前記化合物のうちの少なくとも１つはＳｒＣｌ２・１−８（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
３６．前記化合物のうちの少なくとも１つはＳｒＢｒ２・２−８（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
３７．前記化合物のうちの少なくとも１つはＣａＣｌ２・０−１（ＮＨ３）またはＣａＣｌ２・１−２（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
３８．前記化合物のうちの少なくとも１つはＣａＣｌ２・２−４（ＮＨ３）またはＣａＣｌ２・４−８（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
３９．前記化合物のうちの少なくとも１つはＣａＢｒ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４０．前記化合物のうちの少なくとも１つはＮｉＣｌ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４１．前記化合物のうちの少なくとも１つはＦｅＣｌ２・２−６（ＮＨ３）またはＦｅＢｒ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４２．前記化合物のうちの少なくとも１つはＣｏＣｌ２・２−６（ＮＨ３）またはＣｏＢｒ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４３．前記化合物のうちの少なくとも１つはＭｇＣｌ２・２−６（ＮＨ３）またはＭｇＢｒ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４４．前記化合物のうちの少なくとも１つはＭｎＣｌ２・２−６（ＮＨ３）またはＭｎＢｒ２・２−６（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４５．前記化合物のうちの少なくとも１つはＣｕＳｏ４・２−５（ＮＨ２）である、請求項３３に記載の装置。
４６．前記化合物のうちの少なくとも１つはＺｎＣｌ２・１−４（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４７．前記化合物のうちの少なくとも１つはＮａＢＦ４・０−２．５（ＮＨ３）である、請求項３３に記載の装置。
４８．前記反応器から送られる気体反応物を処理するための受ける手段を含む、請求項３３に記載の装置。
４９．前記受ける手段は、前記気体反応物を凝縮および蒸発するための手段を含む、請求項４８に記載の装置。
５０．前記受ける手段は、前記気体反応物を吸着および脱着するための手段を含む、請求項４８に記載の装置。
５１．吸着および脱着するための前記手段は、固体吸着剤または液体吸収剤を含む反応器を含む、請求項５０に記載の装置。
５２．前記受ける手段は圧力活性される熱ポンプを含む、請求項４８に記載の装置。
５３．前記受ける手段は機械式圧縮器を含む、請求項４８に記載の装置。