(57)【要約】【課題】  熱交換型反応器において、製造コストを低減しつつ、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立する技術を提供することを目的とする。【解決手段】  熱交換型反応器は、熱媒体が流通する熱媒体流路と、水蒸気が流通する反応室と、反応室内に配置され、水蒸気が流れ込む複数の凹形状を有し、水蒸気を吸着することで熱媒体に熱を放出し水蒸気を脱離することで熱媒体の熱を吸収する吸着材を含有する吸着材成形体と、を備え、吸着材成形体に含有されている吸着材は、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの吸着材粒子であって、凹形状間の間隔は、５００μｍ以上１０００μｍ以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材が作動流体を吸着することで熱交換流体に熱を放出し、前記吸着材が作動流体を脱離することで熱交換流体の熱を吸収する熱交換型反応器であって、
前記熱交換流体が流通する第１流路と、
前記作動流体が流通する第２流路と、
前記第２流路内に配置され、前記作動流体が流れ込む複数の凹形状を有し、前記吸着材を含有する吸着材成形体と、を備え、
前記吸着材成形体に含有されている前記吸着材は、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの吸着材粒子であって、
前記凹形状間の間隔は、５００μｍ以上１０００μｍ以下である、
熱交換型反応器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換型反応器であって、
前記凹形状は、軸心方向が前記第２流路を流通する前記作動流体の流通方向と交差する向きに配置されている穴であって、
前記凹形状間の間隔は、複数の前記穴のうちの一の穴と前記一の穴に隣り合う他の穴との最短の間隔である、
熱交換型反応器。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換型反応器であって、
前記吸着材成形体は、前記吸着材を含有する複数の柱状部を有しており、
複数の前記柱状部は、軸心方向が前記第２流路を流通する前記作動流体の流通方向と交差する向きに配置され、
前記凹形状は、複数の前記柱状部の間に配置されており、
前記凹形状間の間隔は、前記柱状部の軸心方向に垂直な断面の外径である、
熱交換型反応器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換型反応器であって、
前記吸着材成形体は、前記第１流路を流通する前記熱交換流体との間で熱交換する伝熱面を有し、
前記吸着材成形体は、軸心方向が前記伝熱面と交差する向きに配置されている繊維状の熱伝導性材料を含有する、
熱交換型反応器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換型反応器を備え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、熱交換型反応器、および、吸着式ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着材での作動流体の吸着または脱離によって、熱交換流体と熱のやり取りを行う熱交換型反応器が知られている。例えば、特許文献１には、作動流体を吸着するときに放熱し作動流体を脱離するときに吸熱する吸着材と熱伝導性材料とを含有し、作動流体が流れ込む複数の空間を有する吸着材成形体を用いて、熱交換流体と熱交換する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５９００３９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の熱交換型反応器では、吸着材の粒子径を比較的小さくすることで吸着材での作動流体の吸脱着反応の反応速度を速くするとともに、作動流体が流れ込む空間を吸着材成形体に形成することによって吸着材成形体での作動流体の拡散速度を向上させている。しかしながら、吸着材成形体に空間を形成すると吸着材成形体における吸着材の充填密度が低下するため、吸着材成形体の単位体積当たりの出力が低下する。
【０００５】
また、特許文献１に記載の熱交換型反応器では、吸着材成形体には、例えば、平均一次粒子径が１０μｍ以下の吸着材粒子が含有されている。しかしながら、吸着材粒子の粒子径を１０μｍ以下まで小さくすることで吸着材成形体の製造コストが増大するため、熱交換型反応器の製造コストも増大させるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、熱交換型反応器において、製造コストを低減しつつ、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立する技術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】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、吸着材が作動流体を吸着することで熱交換流体に熱を放出、または、前記吸着材が作動流体を脱離することで熱交換流体の熱を吸収する熱交換型反応器が提供される。熱交換型反応器は、前記熱交換流体が流通する第１流路と、前記作動流体が流通する第２流路と、前記第２流路内に配置され、前記作動流体が流れ込む複数の凹形状を有し、前記吸着材を含有する吸着材成形体と、を備え、前記吸着材成形体に含有されている前記吸着材は、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの吸着材粒子であって、前記凹形状間の間隔は、５００μｍ以上１０００μｍ以下である。
【０００９】
吸着材での作動流体の吸脱着によって熱交換流体と熱のやり取りを行う熱交換型反応器において、吸着材粒子の粒子径を大きくすると、吸着材での作動流体の吸脱着反応の反応速度は遅くなる。しかしながら、吸着材粒子単体の理論的な反応速度は、平均一次粒子径が、例えば、１００μｍ程度であっても１０秒以下となり、熱交換型反応器の実使用時において問題となる反応速度とはならない。また、熱交換型反応器において吸着材粒子の粒子径を大きくすると、当該吸着材粒子を用いた吸着材成形体での作動流体の拡散速度は速くなる。そこで、上記形態の熱交換型反応器の構成によれば、吸着材成形体に、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの吸着材粒子を用いるとともに、作動流体が流れ込む凹形状間の間隔を、５００μｍ以上１０００μｍ以下と、比較的大きくする。これにより、吸着材成形体の単位体積当たりの吸着材の充填密度を増大することができるため、熱交換型反応器における顕熱と冷熱出力との比を向上することができる。したがって、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立することができる。
また、吸着材成形体に、平均一次粒子径が比較的大きな吸着材粒子を用いるため、吸着材粒子の粒子径を小さくする工程が不要となる。これにより、熱交換型反応器の製造コストを低減することができる。
【００１０】
（２）上記形態の熱交換型反応器において、前記凹形状は、軸心方向が前記第２流路を流通する前記作動流体の流通方向と交差する向きに配置されている穴であって、前記凹形状間の間隔は、複数の前記穴のうちの一の穴と前記一の穴に隣り合う他の穴との最短の間隔であってもよい。
この構成によれば、第２流路を流れる作動流体は、軸心方向が前記第２流路を流通する前記作動流体の流通方向と交差する向きに配置されている穴に流れ込むことで、第２流路での作動流体の流通方向とは異なる方向に作動流体が拡散しやすくなる。これにより、作動流体は、吸着材成形体内に十分に拡散するため、熱変換効率をさらに向上しつつ単位体積当たりの出力をさらに向上することができる。
【００１１】
（３）上記形態の熱交換型反応器において、前記吸着材成形体は、前記吸着材を含有する複数の柱状部を有しており、複数の前記柱状部は、軸心方向が前記第２流路を流通する前記作動流体の流通方向と交差する向きに配置され、前記凹形状は、複数の前記柱状部の間に配置されており、前記凹形状間の間隔は、前記柱状部の軸心方向に垂直な断面の外径であってもよい。
熱交換型反応器において、作動流体が流れ込む吸着材成形体の凹形状は、内径が小さくなるほど吸着材の充填密度が増大するため、顕熱と冷熱出力との比を向上することができる。しかしながら、例えば、金型を用いて一つの板材に対して凹形状を形成する場合、当該凹形状に対応する金型が小さくなるため、金型の強度の関係上、所望の凹形状が形成できないおそれがある。上記形態の熱交換型反応器の構成によれば、複数の柱状部を配置することによって作動流体が流れ込む凹形状が形成されるため、金型の強度に影響されることなく凹形状の内径を小さくすることができる。これにより、吸着材成形体を、作動流体の拡散の度合いと吸着材成形体の単位体積当たりの吸着材の充填密度とのバランスが取れた構成とすることができるため、熱変換効率をさらに向上しつつ単位体積当たりの出力をさらに向上することができる。また、凹形状の内径が比較的小さい吸着材成形体を簡便に作ることができるため、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立しつつ、熱交換型反応器の製造コストをさらに低減することができる。
【００１２】
（４）上記形態の熱交換型反応器において、前記吸着材成形体は、前記第１流路を流通する前記熱交換流体との間で熱交換する伝熱面を有し、前記吸着材成形体は、軸心方向が前記伝熱面と交差する向きに配置されている繊維状の熱伝導性材料を含有してもよい。
この構成によれば、熱交換流体との間で熱交換する伝熱面と交差する向きの熱伝導性が向上するため、熱的な熱変換効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の吸着式ヒートポンプの概略構成を示した模式図である。
【図２】第１実施形態の熱交換型反応器の模式図である。
【図３】第１実施形態の吸着材成形体の模式図である。
【図４】第１実施形態の吸着材成形体の表面の模式図である。
【図５】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】吸着材粒子の粒子径と吸着反応速度定数との関係の説明図である。
【図７】吸着材粒子での吸着開始経過時間と吸着反応率との関係の説明図である。
【図８】吸着材成形体での圧力と粘度との比と拡散係数との関係の説明図である。
【図９】吸着材成形体での圧力と拡散係数との関係の説明図である。
【図１０】吸着材成形体での粘度と圧力との比と拡散係数との関係の説明図である。
【図１１】吸着材成形体での粒子径と反応速度との関係の説明図である。
【図１２】吸着材成形体での粒子径と反応速度との関係の説明図である。
【図１３】吸着材成形体の壁厚と出力との関係の説明図である。
【図１４】第２実施形態の熱交換型反応器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の吸着式ヒートポンプ１の概略構成を示した模式図である。図２は、本実施形態の熱交換型反応器３０の模式図である。図３は、本実施形態の吸着材成形体３６の模式図である。図４は、本実施形態の吸着材成形体３６の表面の模式図である。図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
吸着式ヒートポンプ１は、外部から供給される熱媒体Ｍ１に熱を放出したり、熱媒体Ｍ１の熱を吸収したりするものである。すなわち、熱媒体Ｍ１は、吸着式ヒートポンプ１との間で熱のやり取りを行う「熱交換流体」として機能する。熱媒体Ｍ１は、例えば、エタノールなどのアルコール、水、油類、これらの混合物などの流体である。吸着式ヒートポンプ１は、図１に示すように、蒸発凝縮器１０と、流通配管２０と、熱交換型反応器３０と、を備える。
【００１６】
蒸発凝縮器１０は、水を貯留するものであって、後述する熱交換型反応器３０が有する吸着材成形体３６が放熱するときに吸着材成形体３６に吸着される水蒸気を生成するとともに、吸着材成形体３６が吸熱するときに吸着材成形体３６が放出する水蒸気を凝縮する。すなわち、本実施形態では、水蒸気は、吸着材成形体３６に吸脱着することで、吸着式ヒートポンプ１が熱媒体Ｍ１と熱のやり取りをするように吸着式ヒートポンプ１を作動させる「作動流体（吸着質）」として機能する。なお、本実施形態では、水蒸気を作動流体として説明するが、作動流体は、必ずしも水蒸気に限られるものではない。例えば、作動流体は、水蒸気の代わりに、アンモニアや、例えば、炭素数１〜６のアルコールなどの低級アルコールであってもよい。
【００１７】
流通配管２０は、図１に示すように、蒸発凝縮器１０と熱交換型反応器３０とを接続する配管である。流通配管２０には、熱交換型反応器３０と吸脱着する水蒸気が流れる。流通配管２０には、蒸発凝縮器１０と熱交換型反応器３０との間を連通または遮断し、水蒸気の流れを制御可能なバルブ２１が配置されている。
【００１８】
熱交換型反応器３０は、筐体３１と、吸着材成形体３６と、を備える。
筐体３１は、図２に示すように、直方体状の部材であって、吸着材成形体３６と熱媒体Ｍ１との間の熱交換が可能なように、熱伝導性が高い材料から形成されている。具体的には、筐体３１は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属から形成されている。また、筐体３１は、熱媒体Ｍ１や熱交換型反応器３０と吸脱着する作動流体の特性に合わせて、耐腐食性などを有する材料から形成されていてもよい。
【００１９】
筐体３１には、複数の熱媒体流路３２と、複数の反応室３３とが形成されている。本実施形態では、熱媒体流路３２と、反応室３３とは、図２に示すように、交互に配置されており、熱媒体流路３２と反応室３３とは、それぞれ扁平矩形状の開口端を有する角柱状の空間となっている。本実施形態では、熱媒体流路３２と反応室３３とは、熱媒体流路３２の開口方向、すなわち、熱媒体Ｍ１の流れ方向（図２の白抜き矢印Ｆ２１）と、反応室３３の開口方向、すなわち、水蒸気の流れ方向（図２の白抜き矢印Ｆ２２）とが直交するように形成されている。
【００２０】
熱媒体流路３２は、図示しない外部の熱媒供給装置と接続されており、必要に応じて熱媒体流路３２に熱媒体Ｍ１の供給が行なわれるように構成されている。複数の熱媒体流路３２は、図１に示すように、一方の開口が筐体３１に設けられているマニホールド３２ａを介して熱媒体配管３４ａと接続され、他方の開口がマニホールド３２ａとは別に筐体３１に設けられているマニホールド３２ｂを介して熱媒体配管３４ｂと接続されている。これにより、複数の熱媒体流路３２には、熱媒体配管３４ａと熱媒体配管３４ｂとの間を流通する熱媒体Ｍ１が通ることとなる（図１の白抜き矢印Ｆ１１）。
【００２１】
反応室３３は、一方の開口が筐体３１に設けられているマニホールド３３ａを介して流通配管２０に接続されている。これにより、蒸発凝縮器１０において生成される水蒸気が複数の反応室３３に流入したり、反応室３３において発生する水蒸気が蒸発凝縮器１０に流出したりする（図１の白抜き矢印Ｆ１２）。
【００２２】
熱媒体流路３２と反応室３３とは、筐体３１の壁によって隔てられており、熱媒体流路３２と反応室３３との間での物質の移動はないが、筐体３１の壁を介して互いに熱的に接続されている。これにより、熱媒体流路３２を流通する熱媒体Ｍ１の温度変化、または、反応室３３での吸着材成形体３６の放熱または吸熱による温度変化に合わせて、熱媒体Ｍ１と反応室３３内に配置されている吸着材成形体３６との間で熱交換が行われる。
【００２３】
吸着材成形体３６は、水蒸気が吸着すると放熱し吸熱によって水蒸気が脱離すると蓄熱する吸着材であるシリカゲルを用いて成形されたものであり、本実施形態では、図３に示すように、板状に形成されているシリカゲル板３６ａ、３６ｂから構成されている。シリカゲル板３６ａ、３６ｂは、シリカゲル粒子と、バインダーと、熱伝導性材料と、を含有している。吸着材成形体３６が含有する各成分の詳細については後述する。
【００２４】
本実施形態では、吸着材成形体３６は、図４に示すように、シリカゲル板３６ａ、３６ｂのそれぞれに、断面が円形である穴３７が二次元方向に所定の間隔で配列されている。すなわち、吸着材成形体３６は、表面が凹んだ状態となっている「凹形状」を有している。
【００２５】
吸着材成形体３６では、複数の穴３７のうちの一つの穴３７と当該一つの穴３７に隣り合う穴３７とを隔てる吸着材成形体３６の厚み（以下、「壁厚」という）ｘ１が、最短で５００μｍ以上１０００μｍ以下となるように形成されている。
また、穴３７は、断面径ｙが、３００μｍとなるように形成されている。穴３７の断面径は、５０μｍ以上３００μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましい。これにより、吸着材成形体３６の単位体積当たりの吸着材の充填密度を大きくしつつ、水蒸気の拡散性、ひいては、吸脱着反応の速度を優れたものとすることが可能である。
【００２６】
本実施形態では、吸着材成形体３６が有する凹形状として、断面円形の穴３７が設けられている例を示したが、凹形状は、断面円形の穴や孔などに限られるものではない。凹形状としては、吸着材成形体３６に形成された凹形状の深さ方向と直交する断面形状が、円形のほか、楕円形、多角形などいずれの形状のものでもよい。中でも、二次元に所定の間隔で配列される凹形状の間隔がより均等なものとなる点で、前記断面形状が円形又は多角形の凹形状が好ましく、前記断面形状が真円又は正多角形が好ましく、より好ましい断面形状は正四角形又は正六角形である。ここで、凹形状の前記断面形状が真円以外の楕円形や多角形等の形状である場合、断面径は、断面形状に内接する円（内接円）の直径、又は断面形状に内接する楕円（内接楕円）の長径で表される径をさす。
【００２７】
吸着材成形体３６は、図５に示すように、反応室３３内に配置される。具体的には、吸着材成形体３６のシリカゲル板３６ａ、３６ｂは、筐体３１において反応室３３の天面３３ｂと底面３３ｃとにそれぞれが取り付けられており、２つのシリカゲル板３６ａ、３６ｂの間を、水蒸気（図５の白抜き矢印Ｍ２）が流通できるようになっている。すなわち、本実施形態では、天面３３ｂと底面３３ｃとに設けられ新たに水蒸気が流通する流路の天面と底面とをなすシリカゲル板３６ａ、３６ｂの流路形成面３６ｃ、３６ｄと、筐体３１の天面３３ｂと底面３３ｃ以外の２つの側壁の表面と、で水蒸気が流通する流路が形成されている。
【００２８】
シリカゲル板３６ａ、３６ｂの複数の穴３７は、シリカゲル板３６ａ、３６ｂの流路形成面３６ｃ、３６ｄに開口が形成され、軸心方向が反応室３３を流通する水蒸気の流通方向と交差する向きに配置されている。本実施形態では、穴３７は、図５に示すように、シリカゲル板３６ａ、３６ｂの流路形成面３６ｃ、３６ｄとは反対側の取り付け面３６ｅ、３６ｆとには貫通しておらず、厚みｚ分を残して取り付け面３６ｅ、３６ｆが閉塞された形状となっている。
【００２９】
流通配管２０と接続する反応室３３の一端から導入された水蒸気は、図５に示す実線矢印Ｆ３のように、反応室３３内を他端に向けて移動しながら、流路途中の流路形成面３６ｃ、３６ｄに開口を有する吸着材成形体３６の穴３７内に流れ込む。これにより、水蒸気の吸着材成形体３６中への拡散性が向上し、比較的広い範囲において吸脱着反応の速度を向上させることができる。
【００３０】
シリカゲル板３６ａ、３６ｂの熱媒体流路３２と向き合う取り付け面３６ｅ、３６ｆは、伝熱面であり、この面を通じて互いに隣り合う室と熱交換することができる。例えば、熱媒体流路３２に加熱された熱媒が供給されるとき、シリカゲル板３６ａ、３６ｂの取り付け面３６ｅ、３６ｆで熱交換され、シリカゲル板３６ａ、３６ｂが加熱されると、シリカゲル粒子に吸着されている水蒸気が脱離し、加熱時に供された熱量分の水蒸気を蒸発凝縮器１０に送ることができる。このように吸着材が用いられることにより、水蒸気の吸着と脱離とに要する熱量を小さく抑えることができるため、低エネルギーでも水蒸気の着脱が容易に行なえる。
【００３１】
次に、吸着材成形体３６の各成分の詳細について説明する。
吸着材としては、多孔体であるシリカゲルの粒子が用いられており、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの粒状物が、吸着材成形体３６に含まれている。本実施形態では、シリカゲル粒子は、物理吸着による水蒸気の固定化と脱離の反応性とをより向上させる観点から、細孔径が１０ｎｍ以下の孔を有することが望ましく、細孔径の下限は、製造適性などの観点から、０．５ｎｍが望ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、１００ｍ2／ｇ以上１５００ｍ2／ｇ以下（より好ましくは、３００ｍ2／ｇ以上１０００ｍ2／ｇ以下）であることが望ましい。
【００３２】
吸着材成形体３６における吸着材の含有比率は、水蒸気の固定化と脱離の反応性とをより高く維持する観点から、７０体積％以上の範囲が好ましく、８０体積％以上の範囲がより好ましく、９０体積％以上の範囲が更に望ましい。
【００３３】
吸着材成形体３６における吸着材の充填密度は、０．１０ｇ／ｍＬ〜０．８０ｇ／ｍＬが望ましい。充填密度が０．１０ｇ／ｍＬ以上であると、吸脱着反応に関与する水蒸気の量をより多くすることが可能である。充填密度が０．８０ｇ／ｍＬ以下であると、吸着材成形体３６中における水蒸気の移動抵抗をより低減することが可能である。
【００３４】
バインダーは、吸着材と混合し成形することによって、吸着材同士を結合し、吸着材成形体３６の形状を維持しやすくするものである。これにより、吸着材成形体３６の吸着における水蒸気の固定化と水蒸気の脱離の反応性とがより向上する。バインダーとしては、水溶性バインダーが好ましい。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などが挙げられる。また、吸着材とバインダーとに加えて、必要に応じて、他の成分を含有していてもよい。
【００３５】
吸着材成形体３６におけるバインダーの含有比率は、吸着材成形体３６の形状をより効果的に維持する観点から、吸着材成形体３６の全量に対して、５体積％以上が望ましく、１０体積％以上がより望ましい。更には、バインダーの含有比率は、吸着材成形体３６の全量に対し、２０体積％以下が望ましく、１０体積％以下がより望ましい。
【００３６】
熱伝導性材料は、吸着材成形体３６の熱伝導性を高めるために吸着材成形体３６に含有されている繊維状の材料である。熱伝導性材料の熱伝導率は、吸着材の熱伝導率よりも高ければ、特に制限はないが、例えば、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であって、２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が望ましい。熱伝導性材料は、無機材料が望ましく、金属繊維及び炭素繊維からなる群から選択される少なくとも１種がより望ましく、特に、炭素繊維が望ましい。また、炭素繊維の中でも、特に望ましいのは、アスペクト比が１０〜５００で、長手方向の長さが１０μｍ〜５００μｍ、より望ましくは１００μｍ〜３００μｍのものである。金属繊維は、アルミニウム繊維、銅繊維などが挙げられる。
【００３７】
本実施形態では、熱伝導性材料は、軸心方向が、吸着材成形体３６の取り付け面３６ｅ、３６ｆと交差する向きに配置されている。
吸着材成形体３６に含有される吸着材は、一般的に熱伝導率が低いため、吸着材を含む吸着材成形体３６では、吸脱着反応に伴って吸着材の温度が変化し、平衡関係が変化するため、その後の吸脱着反応が阻害される場合がある。この点に関して、繊維状の熱伝導性材料を、その軸心方向が吸着材成形体３６の取り付け面３６ｅ、３６ｆと交差するように吸着材成形体３６中に含有させることで、吸着材成形体３６の内部と熱媒体Ｍ１との間の熱交換が効率良く行なわれる。これにより、水蒸気の吸着時には、吸着材成形体３６から熱媒体Ｍ１への放熱が効率良く行われ、水蒸気の脱離時には、吸着材成形体３６の熱媒体Ｍ１からの吸熱が効率よく供給され、吸着材成形体３６における水蒸気の吸脱着反応の反応速度が向上する。
【００３８】
本実施形態では、熱伝導性材料の短手方向の長さに対する長手方向の長さの割合であるアスペクト比は、上記効果をより効果的に奏する観点より、１０以上が望ましく、１５以上がより望ましい。また、アスペクト比は、吸着材の充填密度をより高く維持する観点からは、５００以下が望ましく、３００以下がより望ましく、１００以下が特に望ましい。
【００３９】
また、熱伝導性材料の長手方向の長さは、特に制限はないが、１０μｍ〜１０００μｍが望ましく、１０μｍ〜５００μｍがより望ましく、１００μｍ〜３００μｍが特に望ましく。また、熱伝導性材料の短手方向の長さは、特に制限はないが、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜１００μｍがより好ましく、１μｍ〜５０μｍが特に好ましい。
【００４０】
本実施形態では、熱交換効率をより向上させ、吸脱着反応の反応速度をより向上させる観点から、特に望ましくは、吸着材成形体３６に含有される大部分の熱伝導性材料の軸心方向が、水蒸気の流れる方向に対して略垂直をなしてある程度揃って配されている状態である。具体的には、吸着材成形体３６に含まれる熱伝導性材料のうちの８０個数％以上、望ましくは９０個数％以上、より望ましくは９５個数％以上が、その軸心方向が水蒸気の流れる方向に対して７０°以上、より望ましくは８０°以上の角度を有して配されている状態である。
【００４１】
更に、この状態では、熱伝導性材料の軸心方向がランダムである場合と比較して、吸着材成形体３６を成形する際のスプリングバックを抑制できるため、吸着材成形体３６中における吸着材の密度をより向上させることができ、反応速度を更に向上させることができる。なお、軸心方向と水蒸気の流れる方向とがなす角度は、理想的には９０°であるが、熱交換効率への影響を加味すれば、９０°である場合とは、必ずしも正確に垂直をなす場合のみである必要はなく、一見して９０°と捉えられる略垂直である場合も含まれる。
【００４２】
吸着材成形体３６における熱伝導性材料の量は、吸着材成形体３６の全量に対して、１体積％〜３０体積％が望ましく、１体積％〜２０体積％がより望ましく、５体積％〜２０体積％が特に望ましい。熱伝導性材料の含有量が１体積％以上であると、熱伝導性材料による効果が得られやすく、熱伝導性材料の含有量が３０体積％以下であると、吸脱着反応に関与する水蒸気の量をより多くすることができる。
【００４３】
吸着材成形体３６は、従来公知の方法で成形することが可能であり、特に方法が制限されるものではない。吸着材成形体３６の成形方法の例として、吸着材と熱伝導性材料を含む混合物、例えば、スラリー、を調製し、この混合物を加圧成形、押出成形等の公知の成形手段により成形する方法等が挙げられる。加圧成形を行なう場合、成形時の圧力は、例えば、２０ＭＰａ〜１００ＭＰａとすることができ、好ましくは２０ＭＰａ〜４０ＭＰａの範囲である。
【００４４】
本実施形態では、吸着材成形体３６の穴３７は、上述した混合物を板状に成形したのち、当該成形体の所望の位置の吸着材を、フライスなどを用いて機械的に取り除くことで凹形状に形成する。また、成形と同時に凹形状を形成するようにしてもよい。
【００４５】
次に、吸着式ヒートポンプ１の作用について説明する。
熱媒体Ｍ１を加熱する場合、流通配管２０を介して蒸発凝縮器１０において生成した水蒸気を熱交換型反応器３０の反応室３３に送る。反応室３３では、供給された水蒸気が吸着材成形体３６内に拡散し、吸着材に吸着される。この吸着材での水蒸気の吸着によって発生する熱が、吸着材成形体３６と熱媒体流路３２を流れる熱媒体Ｍ１との温度差によって熱媒体Ｍ１に伝わり、熱媒体Ｍ１が加熱される。
一方、熱媒体Ｍ１の熱を蓄える場合、熱媒体流路３２を流れる熱媒体Ｍ１の熱が、熱媒体流路３２を流れる熱媒体Ｍ１と吸着材成形体３６との温度差によって吸着材成形体３６に伝わる。このとき、吸着材成形体３６の吸着材では、熱媒体Ｍ１から伝わった熱によって、吸着されていた水蒸気が脱離する。脱離した水蒸気は、水蒸気となって反応室３３から流通配管２０を通って蒸発凝縮器１０に送られる。蒸発凝縮器１０では、水蒸気を凝縮し、水として貯留する。
【００４６】
このように、吸着式ヒートポンプ１では、蒸発凝縮器１０から熱交換型反応器３０に水蒸気が送られるときには、水蒸気が吸着材成形体３６の吸着材に吸着し、逆に吸着材成形体３６から脱離した水蒸気が熱交換型反応器３０から蒸発凝縮器１０に送られるときには、蒸発凝縮器１０において水蒸気を回収できるようになっている。吸着式ヒートポンプ１は、熱交換型反応器３０と蒸発凝縮器１０との間での圧力差に応じ、熱交換型反応器３０での水蒸気の吸着と脱離とを繰り返すことで作動する。
【００４７】
次に、熱交換型反応器３０の性能の評価方法について説明する。
最初に、吸着材成形体３６の性能は、以下の３つの項目によって評価される。
（Ａ）吸着材粒子の吸着反応速度
吸着材粒子の吸着反応速度は、吸着材粒子の粒子径や吸着剤内部の細孔構造によって決定され、例えば、式（１）に示す１次元非定常拡散式（拡散モデル）によって演算することが可能である。
【数１】
2020148363.tif 000003
式（１）において、ｑは、吸着材の吸着量（ｇ／ｇ）であって、ｔは、時間（ｓｅｃ）である。Ｄｃは、吸着材粒子内での水蒸気の拡散係数（ｍ2/ｓｅｃ）であって、例えば、１．９×１０-11（ｍ2/ｓｅｃ）である。また、ｒは、吸着材粒子の中心からの径方向の距離（ｍ）である。
【００４８】
また、式（１）の拡散モデルをさらにモデル化した、ＬＤＦモデルを用いて演算することも可能である。ＬＤＦモデルでは、吸着材粒子の水蒸気の吸着量をθ、時間をｔとしたときの吸着材粒子の吸着反応速度は、反応速度定数ｋabsと、吸着材粒子の平衡吸着量θ*とを用いて、式（２）のように表される。
【数２】
2020148363.tif 000004
【００４９】
図６は、吸着材粒子の粒子径（ｄ）と反応速度定数（ｋabs）との関係の説明図である。式（２）の反応速度定数（ｋabs）は、吸着材粒子の粒子径ごとに異なり、図６に示す値となる。
【００５０】
図７は、吸着材粒子での吸着開始経過時間（ｔ）と吸着反応率（Ｒabs）との関係の説明図である。図７には、吸着材粒子の反応速度について式（１）を用いて吸着材粒子が等温であると仮定し、異なる粒子径ごとに吸着速度を規格化して計算した結果を示す。図７に示すように、例えば、経過時間１０秒程度で吸着反応率が０．６以上となる吸着材粒子の粒子径は、１００μｍ以下となる。また、実使用を想定した場合の経過時間６０秒程度で吸着反応率が０．６以上となる吸着材粒子の粒子径は、２００μｍ以下となる。このように、吸着材粒子の反応速度に関する演算結果から、一次粒子径を２００μｍ程度としても、実際の熱交換に用いることができる吸着材粒子であることがわかる。
【００５１】
（Ｂ）吸着材成形体３６内での水蒸気の拡散速度
複数の穴３７を有する吸着材成形体３６内での水蒸気の拡散速度は、式（３）に示すハニカム層内のマクロな隙間の水蒸気の輸送現象に関する式を用いて演算することが可能である。
【数３】
2020148363.tif 000005
式（３）において、Ｄは、水蒸気の拡散係数であって、Ｃは、水蒸気濃度であって、εは、空隙率（−）であって、ρは、水蒸気の密度（ｇ／ｃｍ3）である。
【００５２】
ハニカム層内での水蒸気の移動のしやすさを表す水蒸気の拡散係数は、式（４）に示すように、分子拡散係数（ＤM）と粘性拡散係数（ＤV）との和から求められる。
【数４】
2020148363.tif 000006
このうち、分子拡散係数は、式（５）で表される。
【数５】
2020148363.tif 000007
式（５）において、Ｒｈは動水半径であって、吸着材粒子の粒子径ｄを用いた式（６）で求められる。
【数６】
2020148363.tif 000008
また、Ｔは、水蒸気の温度（Ｋ）であって、Ｍは、水蒸気の分子量（−）である。
式（５）と式（６）とから明らかなように、分子拡散係数は、吸着材粒子の粒子径が大きくなるほど大きくなる動水半径に比例する。すなわち、吸着材粒子の粒子径が大きくなると、分子拡散係数は、大きくなる。
【００５３】
また、粘性拡散係数は、式（７）で表される。
【数７】
2020148363.tif 000009
式（７）において、ｋは、コゼニー定数である。Ｓｖは、比表面積（ｍ-1）であって、式（８）で表される。
【数８】
2020148363.tif 000010
また、Ｐは、水蒸気の圧力（Ｐａ）であって、μは、水蒸気の粘度（Ｐａ・ｓｅｃ）である。比表面積は、式（８）から明らかなように、吸着材粒子の粒子径が大きくなるほどが小さくなるため、比表面積の２乗に反比例する粘性拡散係数は、吸着材粒子の粒径ｄが大きくなるほど大きくなる。
このように、分子拡散係数と粘性拡散係数とのいずれも、同じ充填密度であれば、吸着材粒子の粒子径が大きくなるほど大きくなることがわかる。すなわち、吸着材粒子の粒子径が大きくなるほど拡散係数が大きくなる。
【００５４】
図８は、吸着材成形体での圧力と粘度との比（Ｐ／μ）と拡散係数（Ｄ）との関係の説明図である。図８では、横軸に圧力と粘度との比を示し、縦軸に拡散係数を示す。分子拡散係数は、図８の点線Ｌ１で示すように、圧力と粘度との比の値に関わらず一定となる（図８の両端矢印ＤMで示す範囲）が、粘性拡散係数は、圧力と粘度との比の値が大きくなるにつれて大きくなることがわかる（図８の両端矢印ＤVで示す範囲）。
【００５５】
図９は、吸着材成形体３６での圧力（Ｐ）と拡散係数（Ｄ）との関係の説明図である。図９には、吸着材粒子の粒子径が比較的小さい例として粒子径が３μｍの場合の圧力と拡散係数との関係と、吸着材粒子の粒子径が比較的大きい例として粒子径が３０μｍの場合の圧力と拡散係数との関係と、を示す。図９に示すように、吸着材粒子の粒子径が３０μｍの場合の拡散係数は、吸着材粒子の粒子径が３μｍの場合の拡散係数より大幅に大きくなることがわかる。
【００５６】
図１０は、吸着材成形体３６での粘度と圧力との比（μ／Ｐ）と拡散係数（Ｄ）との関係の説明図である。図１０には、異なる空隙率における粘度と圧力との比と拡散係数との関係を、異なる粒子径（ｄ＝３、１０、２０、５０、１００μｍ）ごとに示している。図１０（ａ）には、空隙率が０．２のときの異なる吸着材粒子の粒子径のそれぞれについて、拡散係数の変化を示している。また、図１０（ｂ）には、空隙率が０．３のときの異なる吸着材粒子の粒子径のそれぞれについて、拡散係数の変化を示している。図１０に示すように、吸着材成形体３６の拡散係数は、粘度と圧力との比に対して直線の関係が得られる。また、図１０からは、いずれの空隙率においても、吸着材粒子の粒子径を大きくすると、拡散係数が大きくなることがわかる。特に、空隙率を大きくすると、拡散係数が大きくなる度合いが顕著である。
【００５７】
（Ｃ）吸着材成形体３６の熱伝導性
吸着材成形体３６の熱伝導性は、式（９）によって演算することが可能である。
【数９】
2020148363.tif 000011
式（９）において、Ｃｐは、吸着材成形体３６の比熱（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））であって、ρａは、吸着材成形体３６における吸着材の充填密度（ｋｇ／ｍ3）である。
吸着材成形体３６における吸着速度を高めるには、吸着材成形体３６の熱伝導率を高める必要がある。式（９）から明らかなように、空隙率を小さくしたり、吸着材成形体３６における吸着材の充填密度を高めたり、吸着材成形体３６の比熱Ｃｐを高めたりすることによって、吸着材成形体３６の熱伝導率は高くなる。本実施形態では、熱伝導性材料によって熱伝導率を高めている。
【００５８】
本実施形態の吸着材成形体３６について上述した（Ａ）〜（Ｃ）を当てはめて考察すると、吸着材粒子の平均一次粒子径を３０μｍから２００μｍまでとすることによって、吸着材粒子の反応速度は低下するものの、実使用での反応速度の低下による大きな影響はないことが明らかとなった。一方、吸着材粒子の平均一次粒子径を３０μｍから２００μｍまでとすることによって、平均一次粒子径が比較的小さい吸着材粒子を用いた場合に比べ拡散係数が大幅に増大することが明らかとなった。
本実施形態では、これらのことを踏まえ、吸着材粒子の平均一次粒子径を大きくすることによって反応速度が低下する代わりに拡散係数を大幅に増大させ、水蒸気の拡散現象も含めた吸着材成形体３６全体での反応速度を増大させている。
【００５９】
次に、熱交換型反応器３０の性能は、以下のように評価される。
最初に、熱交換型反応器３０の冷熱生成量Ｑ１（ｋＪ）を式（１０）によって求める。
【数１０】
2020148363.tif 000012
式（１０）において、ｈは、吸着材成形体３６の高さ（ｍ）であって、ａは、吸着材成形体３６が有する穴３７の内径（ｍ）であって、ｂは、吸着材成形体３６の壁厚（ｍ）である。また、ΔＨH2Oは、水の蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）である。
【００６０】
次に、熱交換型反応器３０の発熱量Ｑ２（ｋＪ）を式（１１）によって求める。
【数１１】
2020148363.tif 000013
式（１１）において、ΔＨADは、吸着材の吸着熱（ｋＪ／ｋｇ）である。
【００６１】
また、吸着材成形体３６の１ピッチあたりの顕熱Ｑ３（ｋＪ）は、式（１２）によって求められる。
【数１２】
2020148363.tif 000014
ここで、「吸着材成形体３６の１ピッチ」とは、一つの穴３７と当該一つの穴３７を形成している吸着材成形体３６の構造体部分との組み合わせのことを指す。式（１２）において、ＣｐADは、吸着材成形体３６の構造体部の熱容量（ｋＪ／ｋｇ）であって、ＣｐH2Oは、水の熱容量（ｋＪ／ｋｇ）であって、ＣｐHEXは、熱交換型反応器３０の熱容量（ｋＪ／Ｋ）である。また、ＴMは、吸着温度（Ｋ）であって、ＴLは、脱離温度（Ｋ）である。
【００６２】
熱交換型反応器３０の性能を表す熱成績係数（以下、「ＣＯＰ」という）は、式（１０）から式（１２）までを用いて、式（１３）で表される。
【数１３】
2020148363.tif 000015
式（１３）から明らかなように、吸着材成形体３６が有する穴３７の内径ａが大きくなるほど、また、吸着材成形体３６の壁厚ｂが厚くなるほど、ＣＯＰが大きくなる。しかしながら、吸着材成形体３６の穴３７の内径ａは、製造上の限界である３００μｍ付近から金型の強度の問題から現状の技術では安定した製造が困難である。このため、ＣＯＰを向上させるには、吸着材成形体３６の壁厚ｂを厚くする必要がある。また、上述したように、吸着材粒子の平均一次粒子径を大きくすることによって拡散係数が大きくなるため、吸着材成形体３６の壁厚を厚くすることは、水蒸気が十分に拡散させることの観点からも可能である。
【００６３】
図１１、１２は、吸着材成形体３６に含有されている吸着材の粒子径ｄと反応速度Ｒｔとの関係の説明図である。図１１は、空隙率が０．２において吸着材成形体３６の壁厚ｂが異なる場合の反応速度Ｒｔを、吸着材の粒子径ｄの変化に対して示したものである。図１２は、空隙率が０．３において吸着材成形体３６の壁厚ｂが異なる場合の反応速度Ｒｔを、吸着材の粒子径ｄの変化に対して示したものである。図１１、１２に示す反応速度Ｒｔは、吸着材成形体３６全体での反応速度を示している。図１１（ａ）と図１２（ａ）とには、吸着材成形体３６の穴３７の内径ａが３００μｍの場合の演算結果を示し、図１１（ｂ）と図１２（ｂ）とには、吸着材成形体３６の穴３７の内径ａが６００μｍの場合の演算結果を示す。
【００６４】
図１１、１２に示すように、吸着材成形体３６の壁厚ｂが３００μｍの場合、吸着材粒子の粒子径ｄが、例えば、３０μｍより大きくなると、吸着材成形体３６の反応速度Ｒｔが大幅に小さくなる傾向がある。特に、吸着材成形体３６の穴３７の内径ａが６００μｍの場合、吸着材成形体３６の反応速度Ｒｔが小さくなる傾向が顕著である。
また、吸着材成形体３６の壁厚ｂが１２００μｍの場合、吸着材粒子の粒子径ｄが、例えば、５０μｍより小さくなると、吸着材成形体３６の反応速度Ｒｔが小さくなる傾向がある。一方、吸着材粒子の粒子径ｄが３０μｍから１００μｍまでの間では、吸着材成形体３６の壁厚ｂが６００μｍや９００μｍの場合、反応速度Ｒｔは比較的大きい。
【００６５】
図１３は、吸着材成形体３６の壁厚ｂと熱交換型反応器３０の単位体積当たりの出力Ｏｐとの関係の説明図である。図１３では、吸着材粒子として平均一次粒子径が６０μｍのシリカゲル粒子と、熱伝導性材料としてのカーボンファイバーとを含有する吸着材成形体３６を用いた場合の演算結果を示す。図１３には、異なる高さ（ｈ＝２、３、４、５ｍｍ）の吸着材成形体３６のそれぞれについて出力を示している。図１３に示すように、熱交換型反応器３０の単位体積当たりの出力Ｏｐは、吸着材成形体３６の壁厚ｂが６００μｍから８００μｍまでの間のときにピークとなることがわかる。
【００６６】
吸着材での作動流体の吸脱着によって熱交換流体と熱のやり取りを行う熱交換型反応器において、吸着材粒子の粒子径を大きくすると、吸着材での作動流体の吸脱着反応の反応速度は遅くなる。しかしながら、吸着材粒子単体の理論的な反応速度は、平均一次粒子径が１００μｍ程度までは１０秒以下となり、熱交換型反応器の実使用時には問題となるものではない。一方で、吸着材成形体に含有される吸着材粒子の粒子径を大きくすると、吸着材成形体での作動流体の拡散速度は速くなる。
本実施形態の熱交換型反応器３０によれば、吸着材成形体３６に、平均一次粒子径が３０μｍから２００μｍまでの吸着材粒子を用いるとともに、隣り合う穴３７の最短の間隔を、５００μｍ以上１０００μｍ以下と、比較的大きくする。これにより、吸着材成形体３６における単位体積当たりの吸着材の充填密度を増大することができるため、熱交換型反応器における顕熱と冷熱出力との比を向上することができる。したがって、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立することができる。
【００６７】
また、本実施形態の熱交換型反応器３０によれば、吸着材成形体に、平均一次粒子径が比較的大きな吸着材粒子を用いることができるため、吸着材粒子の粒子径を小さくする工程が不要となる。これにより、熱交換型反応器３０の製造コストを低減することができる。
【００６８】
また、本実施形態の熱交換型反応器３０によれば、穴３７は、軸心方向が反応室３３を流通する水蒸気の流通方向と交差する向きに配置されている。これにより、反応室３３を流れる水蒸気は、穴３７に流れ込むことで、反応室３３での水蒸気の流通方向とは異なる方向に拡散しやすくなる。したがって、穴３７に流れ込む水蒸気は、吸着材成形体３６内に十分に拡散するため、熱変換効率をさらに向上と単位体積当たりの出力をさらに向上することができる。
【００６９】
また、本実施形態の熱交換型反応器３０によれば、吸着材成形体３６は、熱媒体流路３２を流通する熱媒体との間で熱交換する取り付け面３６ｅ、３６ｆを有している。吸着材成形体３６は、軸心方向が取り付け面３６ｅ、３６ｆと交差する向きに配置されている繊維状の熱伝導性材料を含有する。これにより、熱媒体との間で熱交換する取り付け面３６ｅ、３６ｆと交差する向きの熱伝導性が向上するため、熱的な熱変換効率をさらに向上することができる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態の熱交換型反応器４０の概略構成を示した説明図である。第２実施形態の熱交換型反応器４０は、第１実施形態の熱交換型反応器３０（図５）と比較すると、吸着材成形体の構成が異なる。
【００７１】
第２実施形態の熱交換型反応器４０は、筐体３１と、吸着材成形体４６と、を備える。
吸着材成形体４６は、シリカゲル粒子を用いて成形されたものであり、図１４のように、柱状に形成されている複数のシリカゲル柱４６ａから構成されている。シリカゲル柱４６ａは、シリカゲル粒子と、バインダーと、繊維状の熱伝導性材料と、を含有している。
【００７２】
シリカゲル柱４６ａは、図１４（ａ）に示すように、軸心方向が反応室３３を流通する水蒸気の流通方向と交差する向きに配置されている。シリカゲル柱４６ａは、軸心方向に垂直な断面が円形状に形成されており、外径ｘ２が、５００μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００７３】
本実施形態では、複数のシリカゲル柱４６ａの間は、水蒸気（図１４（ａ）の白抜き矢印Ｍ２）が流通する流路を形成するシリカゲル柱４６ａの流路形成面４６ｂから凹んだ状態となっている。すなわち、隣り合うシリカゲル柱４６ａの間は、凹形状となるように複数のシリカゲル柱４６ａが配置されている。隣り合うシリカゲル柱４６ａの間の凹み４７は、水蒸気が流れ込むように形成されている。
【００７４】
図１４（ｂ）に示す図１４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図において、一つのシリカゲル柱４６ａの両側には、二つの凹み４７が形成されていると見ることができる。本実施形態では、一つのシリカゲル柱４６ａの両側に位置する二つの凹み４７の間の最大距離は、一つのシリカゲル柱４６ａの外径に相当し、上述したように、５００μｍ以上１０００μｍ以下であるということができる。
【００７５】
熱交換型反応器において、作動流体が流れ込む吸着材成形体の凹形状は、内径が小さくなるほど吸着材の充填密度が増大するため、顕熱と冷熱出力との比を向上することができる。しかしながら、例えば、金型を用いて一つの板材に対して凹形状を形成する場合、当該凹形状に対応する金型が小さくなるため、金型の強度の関係上、所望の凹形状が形成できないおそれがある。
本実施形態の熱交換型反応器４０によれば、複数のシリカゲル柱４６ａを配置することによって水蒸気が流れ込む凹み４７が形成されるため、金型の強度に影響されることなく凹み４７の大きさを小さくすることができる。これにより、吸着材成形体３６を、水蒸気の拡散の度合いと吸着材成形体３６の単位体積当たりの吸着材の充填密度とのバランスが取れた構成とすることができるため、熱変換効率をさらに向上しつつ単位体積当たりの出力をさらに向上することができる。
【００７６】
また、本実施形態の熱交換型反応器４０によれば、凹み４７の大きさが比較的小さい吸着材成形体を簡便に作ることができるため、熱変換効率の向上と単位体積当たりの出力の向上とを両立しつつ、熱交換型反応器４０の製造コストをさらに低減することができる。
【００７７】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７８】
［変形例１］
上述の実施形態では、吸着材成形体は、軸心方向が、吸着材成形体の取り付け面と交差する向きに配置されている熱伝導性材料を含有するとした。しかしながら、熱伝導性材料が、吸着材成形体において配置される向きはこれに限定されない。
ただし、熱交換の効率をより向上させ、吸脱着反応の反応速度をより向上させる観点から、熱伝導性材料は、軸心方向が反応室３３において水蒸気が流通する方向に対して４５°以上となるように配置されていることが望ましい。この場合、例えば、繊維状の熱伝導性材料の軸心方向が水蒸気の流通方向に対してランダムな方向となっている場合など、軸心方向が水蒸気の流れる方向に対して４５°未満となるように配置されている熱伝導性材料が含まれていてもよい。ここで、熱伝導性材料の軸心方向が水蒸気の流れる方向に対して４５°以上であるとは、軸心方向と水蒸気の流れる方向とのなす角度のうち、最小の角度が４５°以上であることを意味する。
また、吸着材成形体は、熱伝導性材料を含有していなくてもよい。
【００７９】
［変形例２］
第２実施形態では、シリカゲル柱４６ａは、軸心方向に垂直な断面が円形状に形成されているとした。しかしながら、シリカゲル柱４６ａの断面形状は、これに限定されない。正方形であってもよいし、多角形であってもよい。
【００８０】
［変形例３］
熱交換型反応器において、反応室３３と熱媒体流路３２との配設数に特に限定はなく、熱交換型反応器の熱量に対する容量や、吸着材成形体の伝熱面の面積などを考慮して適宜設定することができる。
【００８１】
［変形例４］
上述の実施形態では、吸着材として、シリカゲルを用いるとした。しかしながら、吸着材の種類は、これに限定されない。シリカゲルのほか、例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、粘土鉱物等が挙げられる。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。粘土鉱物の例として、セピオライト、スメクタイト系粘土（サポナイト、モンホリロナイト、ヘクトライト、等）、４−珪素雲母、雲母、バーミキュライトなどが挙げられ、中でもセピオライトが望ましい。
【００８２】
吸着材粒子としてゼオライト粒子を用いる場合、ゼオライト粒子のＢＥＴ法による比表面積は、５０ｍ2／ｇ以上１０００ｍ2／ｇ以下（より好ましくは、１００ｍ2／ｇ以上１０００ｍ2／ｇ以下）であることが望ましい。また、吸着材粒子として活性炭粒子を用いる場合、活性炭粒子のＢＥＴ法による比表面積は、８００ｍ2／ｇ以上４０００ｍ2／ｇ以下（より好ましくは、１０００ｍ2／ｇ以上２０００ｍ2／ｇ以下）であることが望ましい。また、吸着材粒子としてメソポーラスシリカ粒子を用いる場合、メソポーラスシリカ粒子のＢＥＴ法による比表面積は、５００ｍ2／ｇ以上１５００ｍ2／ｇ以下（より好ましくは、７００ｍ2／ｇ以上１３００ｍ2／ｇ以下）であることが望ましい。
【００８３】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１…吸着式ヒートポンプ
１０…蒸発凝縮器
２０…流通配管
２１…バルブ
３０、４０…熱交換型反応器
３１…筐体
３２…熱媒体流路
３２ａ、３２ｂ、３３ａ…マニホールド
３３…反応室
３３ｂ…天面
３３ｃ…底面
３４ａ、３４ｂ…熱媒体配管
３６、４６…吸着材成形体
３６ａ、３６ｂ…シリカゲル板
３６ｃ、３６ｄ、４６ｂ…流路形成面
３６ｅ、３６ｆ…取り付け面
３７…穴
４６ａ…シリカゲル柱
４７…凹み
【図１】
2020148363.tif 000016
【図２】
2020148363.tif 000017
【図３】
2020148363.tif 000018
【図４】
2020148363.tif 000019
【図５】
2020148363.tif 000020
【図６】
2020148363.tif 000021
【図７】
2020148363.tif 000022
【図８】
2020148363.tif 000023
【図９】
2020148363.tif 000024
【図１０】
2020148363.tif 000025
【図１１】
2020148363.tif 000026
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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