特許 6372126 熱輸送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6372126

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】熱輸送装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 17/02 20060101AFI20180806BHJP

   F28D 20/00 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   F25B17/02

   F28D20/00 G

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-63512(P2014-63512)

(22)【出願日】2014年3月26日

(65)【公開番号】特開2015-183984(P2015-183984A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】山内 崇史

(72)【発明者】

【氏名】廣田 靖樹

(72)【発明者】

【氏名】岩田 隆一

(72)【発明者】

【氏名】志満津 孝

【審査官】 金丸 治之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７９９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９４７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３２３９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０９２３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４１０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０４５１１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−１８４３５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １７／０２

Ｆ２８Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが吸着されるときに放熱する吸着材又は蓄熱材が収納され、かつ、前記吸着材又は蓄熱材との間で熱交換する熱媒体が流通する熱媒体流路を有する２つ以上の反応器であって、前記２つ以上の反応器のうちの少なくとも１つは、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが物理吸着により吸着されるときに放熱する物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器と、
前記２つ以上の反応器を接続し前記２つ以上の反応器間でアンモニアを流通させるアンモニア配管と、
前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給する温度が異なる２種類の熱媒体を切り換え可能な３方バルブであって、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に一端が接続されている流通配管と、温度が高い熱媒体が一端側から供給される流路配管と、温度が低い熱媒体が一端側から供給される流路配管とに接続されている３方バルブと、
前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の吸着材にアンモニアが吸着されるときに、前記温度が低い熱媒体を供給するように前記３方バルブを制御し、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の吸着材からアンモニアが脱離するときに、前記温度が高い熱媒体を供給するように前記３方バルブを制御する制御部とを備え、
前記２つ以上の反応器間に生じたアンモニア圧の差を利用してアンモニアを一方から他方に輸送することにより熱を輸送する熱輸送装置。

【請求項2】

前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路は、供給された熱媒体を凝縮し、凝縮された熱媒体を保持する熱媒体保持機構を備える請求項１記載の熱輸送装置。

【請求項3】

前記熱媒体保持機構は、前記凝縮された熱媒体の表面張力を利用して前記熱媒体を保持する請求項２記載の熱輸送装置。

【請求項4】

前記熱媒体保持機構は、重力を利用して前記凝縮された熱媒体を保持する請求項２記載の熱輸送装置。

【請求項5】

前記３方バルブは、前記温度が高い熱媒体として、低沸点冷媒を供給する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の熱輸送装置。

【請求項6】

前記３方バルブは、前記低沸点冷媒として、メタノール、エタノール、または水を供給する請求項５記載の熱輸送装置。

【請求項7】

前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給された前記低沸点冷媒を回収可能な凝縮器を更に含む請求項５又は６記載の熱輸送装置。

【請求項8】

前記低沸点冷媒を蒸発させる蒸発器を更に含み、
前記３方バルブは、前記蒸発器から供給された前記低沸点冷媒を、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給する請求項５〜請求項７の何れか１項記載の熱輸送装置。

【請求項9】

前記３方バルブは、前記温度が低い熱媒体として、空気を供給する請求項１〜請求項８の何れか１項記載の熱輸送装置。

【請求項10】

前記アンモニア配管に弁が設けられ、該弁の開閉によりアンモニア圧の差を調節する請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の熱輸送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱輸送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、アンモニアを利用した化学蓄熱システムであり、塩化金属系の化学蓄熱材が封入された熱交換型の蓄熱反応器とアンモニアバッファとして吸着材が封入された熱交換型吸着器およびそれら二つの反応器をアンモニア配管で接続された構成を特徴とする熱輸送装置が知られている（特許文献１）。この熱輸送装置では、吸着器を一定温度に温調しつつ、反応器に排熱を供給することで蓄熱が可能であり、またアンモニア配管中のバルブを閉じることでその蓄熱状態を維持することができる。また任意のタイミングでバルブを開放することで蓄熱した熱を放熱し、熱源として有効利用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１７２９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の熱輸送装置では、氷点下での始動、及び低温から中温（８０°Ｃ〜３００°Ｃ程度）での蓄熱及び放熱が可能となる。しかしながら、排熱（蓄熱）温度よりも高温に昇温可能な化学蓄熱システムの構築が課題となっており、上記特許文献１に記載の熱輸送装置では、排熱源温度以上の温度への昇温は原理的に実現できない。

【0005】

本発明は上記に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。

【0006】

即ち、本発明は、昇温幅を大きくした、熱輸送性に優れた熱輸送装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る熱輸送装置は、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが吸着されるときに放熱する吸着材又は蓄熱材が収納され、かつ、前記吸着材又は蓄熱材との間で熱交換する熱媒体が流通する熱媒体流路を有する２つ以上の反応器であって、前記２つ以上の反応器のうちの少なくとも１つは、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが物理吸着により吸着されるときに放熱する物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器と、前記２つ以上の反応器を接続し前記２つ以上の反応器間でアンモニアを流通させるアンモニア配管と、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給する温度が異なる複数種類の熱媒体を切り換え可能な温度調整機構と、を備え、前記２つ以上の反応器間に生じたアンモニア圧の差を利用してアンモニアを一方から他方に輸送することにより熱を輸送する。

【0008】

本発明に係る熱輸送装置では、２つ以上の反応器間で、蒸気圧が高いアンモニア蒸気の輸送に伴い熱を輸送するので、アンモニア蒸気の配管内流動に伴う圧力損失が抑制され、その結果、熱輸送性が向上する。即ち、本発明の熱輸送装置によれば、一方の反応器に与えられた熱を他方の反応器に効率よく輸送できる。

【0009】

また、本発明の熱輸送装置では、温度調整機構により、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に、温度が異なる複数種類の熱媒体を切り換えて供給し、物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路の温度を高くするため、昇温幅を向上することができる。

【0010】

このように、本発明の熱輸送装置によれば、昇温幅を大きくした、熱輸送性に優れた熱輸送装置を提供することができる。

【0011】

本発明の熱輸送装置は、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の吸着材にアンモニアが吸着されるときに、前記複数種類の熱媒体のうちの温度が低い熱媒体を供給するように前記温度調整機構を制御し、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の吸着材からアンモニアが脱離するときに、前記複数種類の熱媒体のうちの温度が高い熱媒体を供給するように前記温度調整機構を制御する制御部を更に含むようにすることができる。このように、物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の吸着材からアンモニアが脱離するときに加熱することにより、アンモニア作動圧力を高圧化することで、他の反応器の昇温速度及び昇温幅を向上することが可能となる。

【0012】

本発明の熱輸送装置において、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路は、供給された熱媒体を凝縮し、凝縮された熱媒体を保持する熱媒体保持機構を備えるようにすることができる。これにより、物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器を、温度が低い熱媒体の温度以下に潜熱冷却することが可能となり、物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の作動アンモニア圧力を低下させることで、より低温の熱源でも、反応器の蓄熱を迅速に行うことができる。

【0013】

上記の熱媒体保持機構は、前記凝縮された熱媒体の表面張力を利用して前記熱媒体を保持するようにすることができる。

【0014】

上記の熱媒体保持機構は、重力を利用して前記凝縮された熱媒体を保持するようにすることができる。

【0015】

上記の温度調整機構は、前記複数種類の熱媒体のうちの温度が高い熱媒体として、低沸点冷媒を供給するようにすることができる。

【0016】

上記の温度調整機構は、前記低沸点冷媒として、メタノール、エタノール、または水を供給するようにすることができる。

【0017】

本発明の熱輸送装置は、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給された前記低沸点冷媒を回収可能な凝縮器を更に含むようにすることができる。

【0018】

本発明の熱輸送装置は、前記低沸点冷媒を蒸発させる蒸発器を更に含み、前記温度調整機構は、前記蒸発器から供給された前記低沸点冷媒を、前記物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器の熱媒体流路に供給するようにすることができる。

【0019】

上記の温度調整機構は、前記複数種類の熱媒体のうちの温度が低い熱媒体として、空気を供給するようにすることができる。

【0020】

本発明の熱輸送装置において、前記アンモニア配管に弁が設けられ、該弁の開閉によりアンモニア圧の差を調節するようにすることができる。これにより、アンモニア圧の差をより効果的に保持できるので、熱輸送性をより向上させることができる。即ち、弁を閉じることによりアンモニア圧の差を長時間保持することができ、弁を開けることによりアンモニアを輸送し、蓄熱した熱を効率よく利用することができる。

【0021】

前記２つ以上の反応器は、前記吸着材又は蓄熱材が収納された２つ以上の反応室と、少なくとも前記反応室間に配置され、前記吸着材又は蓄熱材との間で熱交換する熱媒体が流通する熱媒体流路と、を含む。これにより、熱媒体と吸着材又は蓄熱材との間で効率よく熱交換を行うことができるので、反応室内壁と吸着材又は蓄熱材との接触面（伝熱面）における接触熱抵抗が改善される。

【0022】

ここで、２つ以上の反応器は、２つ以上の反応室と２つ以上の熱媒体流路とを有し、反応室と熱媒体流路とが交互に配置された構成であることがより好ましい。

【0023】

前記２つ以上の反応器のうち少なくとも１つは、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが配位反応により固定化されるときに放熱する化学蓄熱材を含む蓄熱材が収納された反応器である。これにより、化学蓄熱材を含む蓄熱材が収納された反応器における蓄熱密度をより向上させることができるので、熱輸送装置全体における蓄熱密度をより向上させることができる。

【0024】

また、物理吸着材と比較してアンモニアの固定化及び脱離に要する熱量が大きい性質を有する化学蓄熱材と、化学蓄熱材と比較してアンモニアの吸着及び脱離に要する熱量が小さい性質を有する物理吸着材と、を用いる。このため、アンモニアの吸着及び脱離に要する熱量の差を利用して、小さな熱入力で大きな熱出力を得ることができる。

【0025】

上記の熱輸送装置において、前記化学蓄熱材が金属ハロゲン化物である。これにより、化学蓄熱材を含む蓄熱材が収納された反応器における蓄熱密度をより向上させることができるので、熱輸送装置全体における蓄熱密度をより向上させることができる。

【0026】

上記の熱輸送装置において、前記金属ハロゲン化物が、アルカリ金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、アルカリ土類金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、及び遷移金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物からなる群から選択される少なくとも１種である。これにより、化学蓄熱材を含む蓄熱材が収納された反応器における蓄熱密度をより向上させることができるので、熱輸送装置全体における蓄熱密度をより向上させることができる。

【0027】

上記の熱輸送装置において、前記物理吸着材が、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、及び粘土鉱物からなる群から選択される少なくとも１種である。これにより、物理吸着材を含む吸着材が収納された反応器において、アンモニアの吸着及び脱離に要する熱量をより小さくすることができるので、熱輸送装置全体における熱輸送の制御性をより向上させることができる。

【0028】

上記の熱輸送装置において、前記アンモニア配管に、更に、圧力調整手段が設けられている。これにより、アンモニア圧の差をより効果的に生じさせることができるので、熱輸送性をより向上させることができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、昇温幅を大きくした、熱輸送性に優れた熱輸送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の第１実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイスを模式的に示した図である。

【図2】本発明の実施形態に係る第１の熱交換型反応器及び第２の熱交換型反応器を模式的に示した図である。

【図3】本発明の別の実施形態に係る反応器を模式的に示した図である。

【図4】本発明の別の実施形態に係る反応器を模式的に示した図である。

【図5】第１の熱交換型反応器の液保持機構を示す図である。

【図6】放熱モードを説明するための図である。

【図7】第１の熱交換型反応器の液保持機構において熱媒体が保持される様子を示す図である。

【図8】蓄熱モードを説明するための図である。

【図9】第１の熱交換型反応器の液保持機構により潜熱冷却が行われる様子を示す図である。

【図10】第１の熱交換型反応器の物理吸着材における温度依存性を示す、アンモニア圧力とアンモニア吸着量との関係を表すグラフである。

【図11】第２の熱交換型反応器３０の化学蓄熱材における、アンモニア圧力と平衡温度との関係を表すグラフである。

【図12】本発明の第１実施形態の放熱蓄熱サイクル制御ルーチンを示す流れ図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイスを模式的に示した図である。

【図14】本発明の別の実施形態に係る第１の熱交換型反応器及び第２の熱交換型反応器を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施形態では、ＮＨ３蓄積・輸送デバイスに本発明の熱輸送装置を適用した場合を例に説明する。

【0032】

（第１実施形態）
本発明のＮＨ３蓄積・輸送デバイスの第１実施形態を、図１〜図１２を参照して説明する。本実施形態では、吸着器としての第１の熱交換型反応器の物理吸着材として活性炭を、蓄熱反応器としての第２の熱交換型反応器の化学蓄熱材として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）を用い、第１の熱交換型反応器の熱媒体流路に供給される熱媒体として水蒸気（水）及び外気を用いたＮＨ３蓄積・輸送デバイスを一例に詳細に説明する。

【0033】

本実施形態のＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００は、図１に示すように、蒸発器１０と、物理吸着材を有する第１の熱交換型反応器２０と、化学蓄熱材を有する第２の熱交換型反応器３０と、第１の熱交換型反応器２０から排出された流体（水蒸気）を凝縮する凝縮器４０と、凝縮器４０から供給された水を貯蔵する水タンク４１と、を備えている。

【0034】

水蒸気とは、気体の状態になっている水、及びこれが空気中で凝結して細かい水滴となったものを包含する意味である。

【0035】

蒸発器１０は、排熱源からの排熱を利用して、水を気化し、気化して生成された流体である水蒸気を供給可能に第１の熱交換型反応器２０と接続されている。具体的には、蒸発器１０には、３方バルブＶ１に一端が接続された流通配管１１の他端が接続されており、蒸発器１０は、流通配管１１及び３方バルブＶ１に一端が接続された流通配管１２を介して第１の熱交換型反応器２０と連通されている。また、蒸発器１０は、第２の熱交換型反応器３０と接続されている。具体的には、蒸発器１０は、バルブＶ５を有する流通配管１４を介して第２の熱交換型反応器３０と連通されている。

【0036】

３方バルブＶ１は、温度調整機構として、蒸発器１０から供給される水蒸気、及び流通配管１５から供給される外気を切り換えて、第１の熱交換型反応器２０へ供給する。

【0037】

凝縮器４０は、第１の熱交換型反応器２０からの水蒸気の供給が可能に接続されており、第１の熱交換型反応器２０から供給された水蒸気を凝縮する。具体的には、凝縮器４０には、バルブＶ４を有する流通配管４５の一端が接続されている。凝縮器４０は、流通配管４５を介して第１の熱交換型反応器２０と連通されており、第１の熱交換型反応器２０から流通配管４５を通じて排出された水蒸気が凝縮器４０に回収されるようになっている。

【0038】

また、凝縮器４０には、流通配管４３の一端が接続されており、凝縮器４０は、流通配管４３によって水タンク４１と連通されている。水タンク４１は、ポンプＰを有する流通配管４４の一端が接続されており、水タンク４１は、流通配管４４によって蒸発器１０と連通されている。凝縮器４０で水蒸気が凝縮されて液化した水は、水タンク４１に貯蔵され、水タンク４１に貯蔵された水は、ポンプＰを駆動させることで流通配管４４を通じて蒸発器１０に供給される。

【0039】

第１の熱交換型反応器２０は、バルブＶ４を有するアンモニア配管４２を介して、第２の熱交換型反応器３０と接続されている。

【0040】

図２は、第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０の構成を模式的に示した図である。また、図３は、図２における第１の熱交換型反応器２０を模式的に示した図である。

【0041】

図３に示すように、第１の熱交換型反応器２０は、筐体２２と、筐体２２に設けられた複数の熱媒体流路２６と、筐体２２に設けられた複数の反応室２４と、各反応室２４内に収納され、吸着材を含む積層体２５と、を有して構成されている。

【0042】

筐体２２内では、反応室２４と熱媒体流路２６とが交互に配置され、かつ、２つの熱媒体流路２６が最も外側となるように配置されている。反応室２４と熱媒体流路２６とは隔壁を隔てて互いに分離されている。これらの構成により、外部から供給される熱媒体Ｍ１と反応室２４内の吸着材成形体との間で熱交換を行えるようになっている。この実施形態では、反応室２４、熱媒体流路２６は、それぞれ扁平矩形状の開口端を有する角柱状空間とされている。この実施形態では、第１の熱交換型反応器２０は、反応室２４の開口方向（アンモニアの流れ方向）と熱媒体流路２６の開口方向（熱媒体の流れ方向）とが側面視で直交する、直交流型の熱交換型反応器として構成されている。

【0043】

本発明における反応器は、第１の熱交換型反応器２０の例のように、前記吸着材が収納された反応室を２つ以上有し、前記熱媒体流路が少なくとも前記反応室間に配置された構成であることが好ましく、２つ以上の反応室と２つ以上の熱媒体流路とを有し、反応室と熱媒体流路とが交互に配置された構成であることがより好ましい。

【0044】

第１の熱交換型反応器２０における反応室２４や熱媒体流路２６の個数には特に限定はなく、第１の熱交換型反応器２０に対し入出力する熱量や、吸着材成形体の伝熱面の面積（反応室内壁との接触面積）を考慮して適宜設定できる。

【0045】

また、筐体２２の材質としては、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、等）等の熱伝導性の高く、アンモニア耐食性のある材質が好適である。

【0046】

図３に示すように、積層体２５は、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが吸着されるときに放熱する２枚の吸着材成形体（吸着材成形体２１Ａ及び吸着材成形体２１Ｂ；以下、これらをまとめて「吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂ」ともいう）と、吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂに挟持された支持体２３と、から構成されている。図３では、積層体２５の構成を見やすくするために、吸着材成形体２１Ａと、支持体２３と、吸着材成形体２１Ｂと、を分離して図示している。

【0047】

但し、本発明における積層体の構成としては、このような吸着材成形体／支持体／吸着材成形体の３層構成を少なくとも有する構成であればよく、３層構成以外にも、例えば、吸着材成形体と支持体とが交互に配置され、かつ、最外層が吸着材成形体であるその他の構成（例えば、吸着材成形体／支持体／吸着材成形体／支持体／吸着材成形体の５層構成、等）であってもよい。

【0048】

吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂは、それぞれ、吸熱反応によりアンモニアが脱離するときに蓄熱し、発熱反応によってアンモニアが吸着されるときに放熱する吸着材を含む。

【0049】

なお、本発明において反応器に収納される吸着材としては、吸着材成形体（例えば、吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂ）に限定されるものではなく粉末の吸着材を用いることもできるが、反応器における熱交換の効率をより向上させる観点からは、吸着材成形体であることが好ましい。

【0050】

第１の熱交換型反応器２０の吸着材は、物理吸着によりアンモニアを吸着する物理吸着材である。一方、第２の熱交換型反応器３０の蓄熱材は、配位反応によりアンモニアを吸着する化学蓄熱材である。なお、第２の熱交換型反応器３０の蓄熱材は、物理吸着によりアンモニアを吸着する物理吸着材であってもよい。

【0051】

本発明における吸着材の好ましい形態の詳細については後述する。

【0052】

支持体２３としては、支持体２３の面に沿った方向（例えば、図３中の白抜き矢印の方向）にアンモニアガスを流通させることができる支持体を用いることが好ましい。これにより、２枚の吸着材成形体間にアンモニア蒸気の流路を確保することができるので、アンモニア配管４２から供給されたアンモニアガス（ＮＨ_３）を、吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂの広い範囲に供給できる。更に、吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂの広い範囲に吸着したアンモニアを支持体２３を介してアンモニア配管４２に向けて放出することができる。

【0053】

このような支持体２３として、具体的には、波型プレート又は多孔体プレートを用いることが好ましい。

【0054】

支持体２３として多孔体プレートを用いた場合には、多孔体プレート内をアンモニアが通過する。

【0055】

支持体２３として波型プレートを用いた場合には、波型プレートとの吸着材成形体との間に生じる隙間をアンモニアガスが通過する。

【0056】

図４は、特に、支持体２３として波型プレートを用いた場合における第１の熱交換型反応器２０及び第１の熱交換型反応器２０内に収納される積層体２５を概念的に示した図である。支持体２３である波型プレート以外の構成は図２と同様である。

【0057】

支持体２３として波型プレートを用いた場合は、積層体２５における波型プレートと吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂとの間に生じる隙間をアンモニアが通過する（図４中の白抜き矢印の方向）。

【0058】

また、図２に示すように、第１の熱交換型反応器２０とアンモニア配管４２とは、第１の熱交換型反応器２０中の複数の反応室２４とアンモニア配管４２とを気密状態で連通するヘッダ部材２８（例えば、マニホールド等）を介して接続されている。これにより、複数の反応室２４とアンモニア配管４２との間で気密状態でアンモニアを流通できるようになっている。

【0059】

なお、図２では、第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０の構成を見やすくするために、前記ヘッダ部材２８、下記ヘッダ部材２９Ａ、下記ヘッダ部材２９Ｂ、下記ヘッダ部材３８、下記ヘッダ部材３９Ａ、下記ヘッダ部材３９Ｂ、下記流通配管１２、下記流通配管４５、下記流通配管１４、及び下記熱媒体配管３７Ｂを、二点鎖線で表している（後述の図１４も同様である）。

【0060】

また、図２に示すように、第１の熱交換型反応器２０は、ヘッダ部材２９Ａ（例えば、マニホールド等）を介して流通配管１２に接続されるとともに、ヘッダ部材２９Ｂ（例えば、マニホールド等）を介して流通配管４５に接続されている。第１の熱交換型反応器２０内の複数の熱媒体流路２６は、該ヘッダ部材２９Ａにより気密状態で流通配管１２に連通されるとともに、該ヘッダ部材２９Ｂにより気密状態で流通配管４５に連通されている。これにより、流通配管１２及び流通配管４５を通じ、第１の熱交換型反応器２０内の熱媒体流路２６と、蒸発器１０及び凝縮器４０との間で熱媒体Ｍ１を流通できるようになっている。

【0061】

熱媒体Ｍ１としては、エタノール、メタノール等のアルコール、水、油類、これらの混合物等、熱媒体として通常用いられる流体を用いることができ、エタノール、メタノール、水などの低沸点冷媒を用いることが好ましい。本実施の形態では、熱媒体Ｍ１として、水を用いる場合を例に説明する。

【0062】

図２に示すように、アンモニア配管４２にはバルブＶ４（弁）が設けられており、バルブＶ４の開閉によりアンモニア圧の差を調節できるようになっている。これにより、第１の熱交換型反応器２０側のアンモニア圧と第２の熱交換型反応器３０側のアンモニア圧との差をより効果的に保持できる。即ち、バルブＶ４を閉じた状態を維持することによりアンモニア圧の差を長時間保持することができ、その後バルブＶ４を開くことにより一方の熱交換型反応器側から他方の熱交換型反応器側にアンモニアを輸送できる。このようにして、一方の熱交換型反応器側に蓄熱された熱を、他方の熱交換型反応器側で効率よく利用することができる。

【0063】

図２に示すように、第２の熱交換型反応器３０も第１の熱交換型反応器２０と同様に、筐体３２に、複数の反応室３４と、各反応室３４内に収納された積層体３５と、複数の熱媒体流路３６と、が設けられた熱交換型反応器となっている。積層体３５の構成及び第２の熱交換型反応器３０内の構成については、それぞれ、積層体２５の構成及び第１の熱交換型反応器２０内の構成と同様である。

【0064】

また、第２の熱交換型反応器３０は、ヘッダ部材３９Ａを介して流通配管１４に接続されるとともに、ヘッダ部材３９Ｂを介して熱媒体配管３７Ｂに接続されている。第１の熱交換型反応器３０内の複数の熱媒体流路３６は、該ヘッダ部材３９Ａにより気密状態で流通配管１４に連通されるとともに、該ヘッダ部材３９Ｂにより気密状態で熱媒体配管３７Ｂに連通されている。これにより、流通配管１４及び熱媒体配管３７Ｂを通じ、第２の熱交換型反応器３０内の熱媒体流路３６とＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００の外部（以下、単に「外部」や「系外」ともいう）との間で熱媒体Ｍ２を流通できるようになっている。

【0065】

熱媒体Ｍ２としては、エタノール等のアルコール、水、油類、これらの混合物等、熱媒体として通常用いられる流体を用いることができる。本実施の形態では、熱媒体Ｍ２として、水を用いる場合を例に説明する。また、熱媒体Ｍ１の流通経路と熱媒体Ｍ２の流通経路とは、互いに独立している。

【0066】

また、ＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００には、装置内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給手段（不図示）や、装置内を排気するための排気手段（不図示）、装置内のアンモニア圧を測定するための圧力測定手段（不図示）等が接続されていてもよい。

【0067】

第１の熱交換型反応器２０の熱媒体流路２６は、図５（Ａ）に示すように、蒸発器１０から供給された熱媒体Ｍ１を凝縮し、液保持させるための液保持機構２６Ａを有している。液保持機構２６Ａとして、例えば、凝縮液の表面張力を利用した液保持機構（ディンプル／多孔体）を用いる。なお、図５（Ｂ）に示すように、液保持機構２６Ａとして、重力を利用した液保持機構（ポケット）を用いてもよい。

【0068】

次に、第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０との間で行われる熱輸送の例について説明する。

【0069】

（放熱モード）
まず、第１の熱交換型反応器２０に供給された熱を第２の熱交換型反応器３０に輸送し、輸送された熱を第２の熱交換型反応器３０から外部に放熱する熱利用の一例について説明する。この一例では、第１の熱交換型反応器２０を熱入力側の反応器とし、第２の熱交換型反応器３０を熱出力側の反応器としている。

【0070】

この一例では、まず初期状態として、アンモニアを第１の熱交換型反応器２０側に集め、第１の熱交換型反応器２０における吸着材にアンモニアが吸着された状態にし、その後バルブＶ４を閉じる。初期状態とする具体的な方法の例は、後述する「再生」の方法と同様である。

【0071】

そして、図６に示すように、第１の熱交換型反応器２０に、３方バルブＶ１により、蒸発器１０から供給された高温の熱媒体Ｍ１を流通させることにより、熱を供給する。

【0072】

第２の熱交換型反応器３０には、外部の熱利用対象に向けて熱を放出するための熱媒体Ｍ２を流通させる。

【0073】

この状態では、第１の熱交換型反応器２０側のアンモニア圧が第２の熱交換型反応器３０側のアンモニア圧よりも高くなっている。バルブＶ４を閉じた状態を維持することで、第１の熱交換型反応器２０側と第２の熱交換型反応器３０側とのアンモニア圧の差を長時間保持することができる。

【0074】

次に、バルブＶ４を開くと、アンモニア圧が高い第１の熱交換型反応器２０から、相対的にアンモニア圧が低い第２の熱交換型反応器３０に向けてアンモニアの輸送が行われる。このとき、第１の熱交換型反応器２０では、吸熱反応によって第１の熱交換型反応器２０中の吸着材からアンモニアが脱離する。この吸熱反応の維持は、第１の熱交換型反応器２０への上記高温の熱媒体Ｍ１の流通を維持することにより（即ち、第１の熱交換型反応器２０への熱の供給を維持することにより）行われる。

【0075】

また、第１の熱交換型反応器２０の熱媒体流路２６では、図７に示すように、供給された熱媒体Ｍ１が凝縮され、液保持機構２６Ａによって保持される。

【0076】

上記アンモニアの輸送により第２の熱交換型反応器３０に到達したアンモニアは、第２の熱交換型反応器３０における反応室３４内の蓄熱材に、発熱反応により吸着される。この発熱反応により熱媒体Ｍ２が加熱され、加熱された熱媒体Ｍ２が外部の加熱対象に向けて放熱される。

【0077】

以上のようにして、第１の熱交換型反応器２０から第２の熱交換型反応器３０へのアンモニアの輸送に伴い、第１の熱交換型反応器２０に供給された熱が、第２の熱交換型反応器３０側に輸送され、第２の熱交換型反応器３０から放熱される。

【0078】

（蓄熱モード）
上記の放熱が継続されて第１の熱交換型反応器２０内のアンモニアが減少した場合には、系内のアンモニアを再び第１の熱交換型反応器２０側に集め、第１の熱交換型反応器２０における吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂにアンモニアを吸着させることにより、初期状態に再生させる。

【0079】

再生の具体的な方法の例としては、バルブＶ４を開いた状態で、図８に示すように、３方バルブＶ１により、第１の熱交換型反応器２０へ外気を供給し、第２の熱交換型反応器３０における熱媒体流路３６に高温（例えば、１６０℃）に維持された熱媒体Ｍ２を流通させる。

【0080】

これにより、吸熱反応によって第２の熱交換型反応器３０からアンモニアが脱離するとともに、第２の熱交換型反応器３０側から第１の熱交換型反応器２０側にアンモニアが輸送される。

【0081】

第１の熱交換型反応器２０に到達したアンモニアは、第１の熱交換型反応器２０における反応室２４内の吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂに発熱反応により吸着される。このとき、第１の熱交換型反応器２０の熱媒体流路２６では、図９に示すように、液保持機構２６Ａによって保持された、凝縮された熱媒体Ｍ１が、外気によって冷却され、潜熱冷却によって、第１の熱交換型反応器２０が外気温以下に冷却される。

【0082】

この発熱反応の維持は、例えば、第１の熱交換型反応器２０への外気の供給を維持することにより行われる。

【0083】

ＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００では、上記の放熱モード及び蓄熱モードを繰り返し行うことができる。

【0084】

以上の実施形態の例で説明したように、本発明のＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００は、２つ以上の反応器間に生じたアンモニア圧の差を利用してアンモニアを一方から他方に輸送することにより熱を輸送する装置である。

【0085】

図１０は、第１の熱交換型反応器２０の物理吸着材（例えば、活性炭）における温度依存性を示す、アンモニア（ＮＨ_３）圧力とアンモニア吸着量との関係を表すグラフである。上記図１０において、Ａ点は、蓄熱モードでのアンモニア再生に必要な最大圧力（２５０ｋＰａ）を示し、Ｂ点は、放熱モードでのアンモニア供給可能な最低圧力９００ｋＰａを示す。

【0086】

図１１は、第２の熱交換型反応器３０の化学蓄熱材（例えば、ＭｇＣｌ_２）における、アンモニア（ＮＨ_３）圧力と平衡温度との関係を表すグラフである。

【0087】

外気温度よりも高温の、蒸発器１０から供給される熱媒体Ｍ１（水蒸気）により、第１の熱交換型反応器２０を昇温可能である。蒸気加熱であるため、顕熱加熱に比べて急速な加熱が可能となる。また、第１の熱交換型反応器２０は、ＮＨ３相対圧力で作動圧力が決まり、第２の熱交換型反応器３０は、ＮＨ３の作動圧力で昇温上限温度が決まる。そのため、第１の熱交換型反応器２０を高温化することで作動圧力が上がり（上記図１０参照）、蓄熱反応器を高温化することが可能となる（上記図１１参照）。

【0088】

このように、第２の熱交換型反応器３０の放熱時（第１の熱交換型反応器２０から第２の熱交換型反応器３０ヘアンモニア供給時）に、第１の熱交換型反応器２０を、蒸発器１０により生成した高温蒸気により加熱し、アンモニア作動圧力を高圧化することで、第２の熱交換型反応器の昇温速度及び昇温幅を向上することが可能となる。

【0089】

また、蒸気加熱時に生じた凝縮液を第１の熱交換型反応器２０内部の熱媒体流路２６の液保持機構２６Ａに液保持することが可能であるため、第２の熱交換型反応器の蓄熱時に第２の熱交換型反応器２０の熱媒体流路２６へ外気を供給することで外気温以下に潜熱冷却することが可能となる。第２の熱交換型反応器３０の再生温度はアンモニアの作動圧力を低下することで低温化することが可能であり、潜熱冷却により外気温以下に冷却された第１の熱交換型反応器２０により、より低温での蓄熱が可能となる。また、より低温の熱源でも迅速な第２の熱交換型反応器３０の蓄熱が可能となる。

【0090】

以上により、蓄熱温度よりも高温に昇温可能なＮＨ３蓄積・輸送デバイスを構築することが可能となる。

【0091】

（吸着材、蓄熱材）
次に、本発明における第１、第２の熱交換型反応器に収納される吸着材、蓄熱材の好ましい範囲について説明する。

【0092】

第２の熱交換型反応器に収納される蓄熱材は、配位反応によりアンモニアを固定化する化学蓄熱材含むことが好ましい。

【0093】

前記化学蓄熱材を含む蓄熱材を用いることで、第２の熱交換型反応器における蓄熱密度をより高くすることができるので、熱輸送装置全体としての蓄熱密度をより高くすることができる。また、化学蓄熱材は物理吸着材と比較して種類による蓄熱温度の差が大きいことから、化学蓄熱材を含む蓄熱材が収納された第２の熱交換型反応器を用いることで、化学蓄熱材の種類の選定により熱輸送装置の作動温度や作動アンモニア圧等の動作条件の選択の幅を広げることができる。従って、熱利用の対象に合わせ、作動アンモニア圧や作動温度を広い範囲から選定できる。

【0094】

一方、第１の熱交換型反応器では、物理吸着材を含む吸着材を用いることで、反応器において、アンモニアの吸着及び脱離に要する熱量をより小さくすることができるので、熱輸送装置全体としての熱輸送の制御性がより向上する。

【0095】

このように、第１の熱交換型反応器における吸着材及び第２の熱交換型反応器における蓄熱材の組み合わせの選択により、反応器間での反応熱量の差により、小さな熱入力で大きな熱出力を得ることができる。

【0096】

物理吸着材を含む第１の熱交換型反応器と、化学吸着材を含む第２の熱交換型反応器とを組み合わせた構成では、装置全体としては、化学蓄熱材を含む第２の熱交換型反応器によってより高い蓄熱密度が得られるとともに、物理吸着材を含む第１の熱交換型反応器によってアンモニアの吸着及び脱離の制御をより容易とすることができる。

【0097】

更に、上記の組み合わせた構成では、物理吸着材と比較してアンモニアの吸着及び脱離に要する熱量が大きい性質を有する化学蓄熱材と、化学蓄熱材と比較してアンモニアの吸着及び脱離に要する熱量が小さい性質を有する物理吸着材と、を用いる。このため、反応器間での反応熱量の差を利用して、物理吸着材を含む第１の熱交換型反応器側に小さい熱量の熱を供給する場合においても、化学蓄熱材を含む第２の熱交換型反応器側でより大きな熱量を放熱することができる。

【0098】

例えば、アンモニア１ｍｏｌの固定化及び脱離に要する熱量は、化学蓄熱材（例えば、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２、ＢａＣｌ_２、ＭｎＣｌ_２、ＣｏＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２、等）では４０ｋＪ／ｍｏｌ〜６０ｋＪ／ｍｏｌであるのに対し、物理吸着材（例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物、等）では、２０ｋＪ／ｍｏｌ〜３０ｋＪ／ｍｏｌである。

【0099】

−化学蓄熱材−
次に、前記化学蓄熱材の好ましい形態について更に詳細に説明する。

【0100】

前記化学蓄熱材としては、反応器における蓄熱密度をより高くする観点からは、金属ハロゲン化物が好ましく、アルカリ金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、アルカリ土類金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、又は遷移金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物がより好ましく、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２、ＢａＣｌ_２、ＭｎＣｌ_２、ＣｏＣｌ_２、又はＮｉＣｌ_２が特に好ましい。

【0101】

前記金属ハロゲン化物は、一種単独で用いてもよいし二種以上を併用してもよい。

【0102】

本発明における蓄熱材が前記化学蓄熱材を含む場合、該化学蓄熱材は蓄熱材中に、一種含まれていてもよいし二種以上含まれていてもよい。

【0103】

本発明における蓄熱材が前記化学蓄熱材を含む場合、該蓄熱材は前記化学蓄熱材以外のその他の成分を含んでいてもよい。

【0104】

その他の成分としては、アルミナ、シリカ等のバインダー成分、カーボンファイバー等の熱伝導補助材、等が挙げられる。

【0105】

但し、本発明における蓄熱材が前記化学蓄熱材を含む場合において、蓄熱密度をより向上させる観点からは、蓄熱材中における前記化学蓄熱材の含有量は、６０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。

【0106】

また、化学蓄熱材を含む蓄熱材を蓄熱材成形体に成形する場合、その成形方法については特に限定はなく、例えば、化学蓄熱材（及び必要に応じバインダー等のその他の成分）を含む蓄熱材（又は該蓄熱材を含むスラリー）を、加圧成形、押し出し成形、等の公知の成形手段により成形する方法が挙げられる。

【0107】

前記成形の圧力としては、例えば、２０ＭＰａ〜１００ＭＰａが挙げられ、２０ＭＰａ〜４０ＭＰａが好ましい。

【0108】

−物理吸着材−
次に、前記物理吸着材の好ましい形態について更に詳しく説明する。

【0109】

前記物理吸着材としては、多孔体を用いることができる。

【0110】

前記多孔体としては、物理吸着によるアンモニアの吸着及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、１０ｎｍ以下の細孔を持つ多孔体が好ましい。

【0111】

前記細孔のサイズの下限としては、製造適性等の観点から、０．５ｎｍが好ましい。

【0112】

前記多孔体としては、同様の観点より、平均１次粒子径５０μｍ以下の１次粒子が凝集して得られた１次粒子凝集体である多孔体が好ましい。

【0113】

前記平均１次粒子径の下限としては、製造適性等の観点から、１μｍが好ましい。

【0114】

前記多孔体の具体例としては、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等が挙げられる。

【0115】

前記活性炭としては、ＢＥＴ法による比表面積が８００ｍ^２／ｇ以上２５００ｍ^２／ｇ以下（より好ましくは１８００ｍ^２／ｇ以上２５００ｍ^２／ｇ以下）である活性炭が好ましい。

【0116】

前記粘土鉱物としては、非架橋の粘土鉱物であっても、架橋された粘土鉱物（架橋粘土鉱物）であってもよい。前記粘土鉱物としてはセピオライト等が挙げられる。

【0117】

本発明における吸着材が物理吸着材（好ましくは前記多孔体）を含む場合、該吸着材は、前記物理吸着材（好ましくは前記多孔体）を一種単独で含んでいてもよいし二種以上を含んでいてもよい。

【0118】

本発明においては、作動アンモニア圧や作動温度に合わせて、物理吸着材（好ましくは前記多孔体）の種類を適宜選定することができる。

【0119】

物理吸着によるアンモニアの吸着及び脱離の反応性をより向上させる観点からは、前記物理吸着材は活性炭を少なくとも含むことが好ましい。

【0120】

本発明における吸着材が物理吸着材を含む場合において、前記吸着材中における物理吸着材の含有量は、アンモニアの吸着及び脱離の反応性をより高く維持する観点より、８０体積％以上であることが好ましく、９０体積％以上であることがより好ましい。

【0121】

また、本発明における物理吸着材を含む吸着材を成形体（吸着材成形体）として用いる場合、該吸着材は、前記物理吸着材に加えてバインダーを含むことが好ましい。前記吸着材がバインダーを含むことにより、前記吸着材成形体の形状がより効果的に維持されるので、物理吸着によるアンモニアの吸着及び脱離の反応性がより向上する。

【0122】

前記バインダーとしては、水溶性バインダーの少なくとも１種であることが好ましい。

【0123】

前記水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール、トリメチルセルロース、等が挙げられる。

【0124】

本発明における吸着材が物理吸着材及びバインダーを含む場合、該吸着材中におけるバインダーの含有量は、前記吸着材成形体の形状をより効果的に維持する観点より、５体積％以上であることが好ましく、１０体積％以上であることがより好ましい。

【0125】

本発明における吸着材が物理吸着材及びバインダーを含む場合、必要に応じ、前記物理吸着材及び前記バインダー以外のその他の成分を含んでいてもよい。

【0126】

その他の成分としては、カーボンファイバー等の熱伝導補助材、等が挙げられる。

【0127】

また、物理吸着材を含む吸着材を吸着材成形体に成形する場合、その成形方法については特に限定はなく、例えば、物理吸着材（及び必要に応じバインダー等のその他の成分）を含む吸着材（又は該吸着材を含むスラリー）を、加圧成形、押し出し成形、等の公知の成形手段により成形する方法が挙げられる。

【0128】

前記成形の圧力としては、例えば、２０ＭＰａ〜１００ＭＰａが挙げられ、２０ＭＰａ〜４０ＭＰａが好ましい。

【0129】

（反応室の好ましい形態）
次に、第１、第２の熱交換型反応器における反応室（例えば、前記第１の熱交換型反応器２０における反応室２４、及び、前記第２の熱交換型反応器３０における反応室３４）の好ましい形態について、前記第１の熱交換型反応器２０における反応室２４を例として説明する。

【0130】

前記第１の熱交換型反応器２０における反応室２４は、内壁が前記吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂとの接触部分を有していることが好ましい。より好ましくは、反応室２４の内壁と、前記吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂにおける一方の主面と、が接触している形態（即ち、吸着材成形体が、反応室の内壁と、支持体表面と、によって挟持されている形態）である。

【0131】

即ち、吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂが、それぞれ、反応室２４の内壁及び支持体２３の表面との接触を保った状態となっていることが好ましい。

【0132】

反応室２４の内壁が前記吸着材成形体２１Ａ及び２１Ｂとの接触部分を有する構成によれば、反応室２４の内壁を通じ、第１の熱交換型反応器と吸着材成形体との間での熱交換をより効果的に行うことができる。また、一般に、吸着材成形体を繰り返し使用すると、アンモニアの吸着及び脱離により吸着材成形体が体積膨張収縮を繰り返し、吸着材成形体に割れ（クラックを含む）や微粉化が生じる場合があるが、上記構成によれば、この繰り返し使用時における吸着材成形体の割れ（クラックを含む）や微粉化をより効果的に抑制できる。

【0133】

前記第２の熱交換型反応器３０における反応室３４の好ましい形態についても、前記第１の熱交換型反応器２０における反応室２４と同様である。

【0134】

制御装置９０は、ＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００の全制御を担う制御部であり、３方バルブＶ１、バルブＶ３〜Ｖ５、ポンプＰ、及び外部熱源などと電気的に接続されており、３方バルブ、バルブやポンプ、熱源、熱交換を制御して熱利用をコントロールできるように構成されている。

【0135】

次に、本実施形態のＮＨ３蓄積・輸送デバイスを制御する制御部である制御装置９０による制御ルーチンのうち、第１の熱交換型反応器２０に水蒸気を供給して第２の熱交換型反応器３０から放熱した後に蓄熱する放熱蓄熱サイクル制御ルーチンを中心に図１２を参照して説明する。

【0136】

本実施形態のＮＨ３蓄積・輸送デバイスの起動スイッチのオンにより制御装置９０の電源がオンされると、システムが起動され、第２の熱交換型反応器３０からの放熱が要求されると、放熱蓄熱サイクル制御ルーチンが実行される。

【0137】

本ルーチンが実行されると、まず、ステップ１００において、流通配管４５に取り付けられたバルブＶ３を開き、ポンプＰの稼動を開始させる。

【0138】

そして、ステップ１０２において、蒸発器１０に接続されている流通配管１１を、第１の熱交換型反応器２０に接続されている流通配管１２と連通させるように、３方バルブＶ１を切り換えて、第１の熱交換型反応器２０の加熱を開始する。

【0139】

そして、ステップ１０４において、アンモニア配管４２に取り付けられたバルブＶ４を開き、第１の熱交換型反応器２０から、第２の熱交換型反応器３０へアンモニアを輸送させる。このとき、第２の熱交換型反応器３０の蓄熱材に、アンモニアが吸着され、生じた吸着熱が、熱媒体Ｍ２を介して放熱される。

【0140】

次のステップ１０６において、ステップ１００へ移行後の経過時間が所定時間（タイマ）Ｑ^１に満たない状況にあるか否かが判定され、未だ時間Ｑ^１が経過していないと判定されたときは、第１の熱交換型反応器２０の吸着材がアンモニアを脱離できる状態にあるため、ステップ１００〜１０４を継続する。一方、時間Ｑ^１が経過したと判定されたときには、蓄熱モードに切り換えるため、ステップ１０８に移行する。

【0141】

ステップ１０８において、流通配管４５に取り付けられたバルブＶ３を閉じ、流通配管１４に取り付けられたバルブＶ５を開き、第２の熱交換型反応器３０の加熱を開始する。

【0142】

そして、ステップ１１０において、外気を供給する流通配管１５を、第１の熱交換型反応器２０に接続されている流通配管１２と連通させるように、３方バルブＶ１を切り換えて、第１の熱交換型反応器２０の冷却を開始する。これにより、第２の熱交換型反応器３０から、第１の熱交換型反応器２０へアンモニアを輸送させる。このとき、第２の熱交換型反応器３０の蓄熱材から、アンモニアが脱離され、熱媒体Ｍ２の熱が蓄熱される。

【0143】

次のステップ１１２において、ステップ１０８へ移行後の経過時間が所定時間（タイマ）Ｑ^２に満たない状況であるか否かが判定され、未だ時間Ｑ^２が経過していないと判定されたときは、第２の熱交換型反応器３０の蓄熱材に吸着したアンモニアをさらに脱離させて蓄熱材を再生するため、ステップ１０８、１１０を継続する。一方、時間Ｑ^２が経過したと判定されたときには、次のステップ１１４に移行して、アンモニア配管４２に取り付けられたバルブＶ４及び流通配管１４に取り付けられたバルブＶ３を閉じ、ポンプＰの稼働を停止させて、本ルーチンを終了する。これにより、第１の熱交換型反応器２０と第２の熱交換型反応器３０との圧力差が維持される。

【0144】

以上説明したように、第１実施形態のＮＨ３蓄積・輸送デバイスによれば、物理吸着材を含む吸着材が収納された第１の熱交換型反応器の吸着材からアンモニアが脱離するときに、蒸発器からの水蒸気を供給して加熱することにより、アンモニア作動圧力を高圧化することで、第２の熱交換型反応器の昇温速度及び昇温幅を向上することが可能となる。

【0145】

（第２実施形態）
本発明のＮＨ３蓄積・輸送デバイスの第２実施形態について図１３を参照して説明する。本実施形態は、蒸発器から第１の熱交換型反応器に供給された水蒸気が回収されずに排気されるシステム構成となっている。

【0146】

なお、ＮＨ３蓄積・輸送デバイスの第２実施形態において、上記の第１実施形態と同様の構成要素となる部分については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0147】

本実施形態のＮＨ３蓄積・輸送デバイス２００は、図１３に示すように、蒸発器１０と、物理吸着材を有する第１の熱交換型反応器２０と、化学蓄熱材を有する第２の熱交換型反応器３０と、凝縮器４０から供給された水を貯蔵する水タンク４１と、を備えている。

【0148】

第１の熱交換型反応器２０の熱媒体流路２６から排出された水蒸気は、排気されるようになっている。

【0149】

なお、第２実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイスの他の構成及び作用については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0150】

以上、本発明の実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイスについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0151】

例えば、前記アンモニア配管に、更に、圧力調節機構が設けられていてもよい。

【0152】

図１４は、本発明の別の実施形態に係る第１の熱交換型反応器２０、第２の熱交換型反応器３０、及びアンモニア配管４２を模式的に示した図である。

【0153】

図１４に示すように、アンモニア配管４２に、圧力調整手段３２０が設けられている。その他の構成については前述のＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００と同様である。

【0154】

圧力調整手段３２０としては、外力により第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０との間のアンモニア圧の差を更に大きくする機能を有する手段を用いることができ、具体的には、圧送ポンプや圧縮機（コンプレッサー等）等、公知の手段を用いることができる。

【0155】

このように、バルブＶ４に加え、補助的に圧力調整手段３２０を設け、この圧力調整手段３２０を作動させることにより、アンモニアの輸送（即ち、熱の輸送）をより効果的に行うことができる。

【0156】

なお、図１４では、圧力調整手段３２０がバルブＶ４に対し第１の熱交換型反応器２０側に設けられているが、圧力調整手段はアンモニア配管の少なくとも１箇所に設けられていれば特に制限はない。例えば、圧力調整手段３２０はバルブＶ４に対し第２の熱交換型反応器３０側に設けられていてもよい。

【0157】

また、本発明に係る熱輸送装置を、ＮＨ３蓄積・輸送デバイスに適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ＮＨ３蓄積・輸送デバイス以外の熱輸送装置に適用してもよい。

【0158】

また、上記実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００、２００では、２つの反応器のみ（第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０）をアンモニア配管４２で接続した構成となっているが、ＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００、２００は、その他の反応器を備えていてもよい。即ち、第１の熱交換型反応器２０には、更に、第２の熱交換型反応器３０以外のその他の反応器の少なくとも１つがアンモニア配管によって接続されていてもよい。この際、第１の熱交換型反応器２０と２つ以上の反応器とが、分岐を有する１つのアンモニア配管によって接続されていてもよいし、第１の熱交換型反応器２０と２つ以上の反応器とが、分岐を有しない２つ以上のアンモニア配管によってそれぞれ独立に接続されていてもよい。また、第１の熱交換型反応器２０と３つ以上の反応器とが、分岐を有するアンモニア配管１つ以上と、分岐を有しないアンモニア配管１つ以上と、によって接続されていてもよい。

【0159】

その他の反応器としては、例えば、第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０と同様に、アンモニアが脱離するときに蓄熱しアンモニアが吸着されるときに放熱する吸着材又は蓄熱材が収納された反応器を用いることができる。

【0160】

また、上記実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００、２００では、各熱交換型反応器とアンモニア配管とがヘッダ部材を介して接続されているが、各熱交換型反応器とアンモニア配管とがヘッダ部材を介さずに気密状態で直接接続されていてもよい。また、ヘッダ部材と一体化された熱交換型反応器を用い、この熱交換型反応器とアンモニア配管とを気密状態で接続してもよい。

【0161】

また、上記実施形態に係るＮＨ３蓄積・輸送デバイス１００、２００では、アンモニア配管４２にバルブＶ４（弁）が設けられているが、このバルブＶ４は省略されていてもよい。バルブＶ４が省略されている場合でも、第１の熱交換型反応器２０及び第２の熱交換型反応器３０の少なくとも一方に熱を供給して第１の熱交換型反応器２０側と第２の熱交換型反応器３０側とでアンモニア圧の差を生じさせることができ、このアンモニア圧の差によりアンモニア及び熱の輸送を行うことができる。

【符号の説明】

【0162】

１０ 蒸発器
１１ 流通配管
１２ 流通配管
１５ 流通配管
２０ 第１の熱交換型反応器
２１Ａ、２１Ｂ 吸着材成形体
２６、３６ 熱媒体流路
２６Ａ 液保持機構
３０ 第２の熱交換型反応器
４０ 凝縮器
４１ 水タンク
４２ アンモニア配管
９０ 制御装置
１００、２００ ＮＨ３蓄積・輸送デバイス
３２０ 圧力調整手段
Ｍ１、Ｍ２ 熱媒体
Ｖ１ ３方バルブ
Ｖ３、Ｖ４ バルブ
Ｖ４ バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】