(57)【要約】  本発明は超低温における冷却の生成のための熱化学装置及び方法に関する。本発明の装置は６０〜８０度の温度Ｔhで利用可能な熱源及び１０〜２５℃の大気温度の熱シンクから、温度Ｔf＜−２０℃で冷却を生成する。本発明の装置は双極子は互いに異なる位相で動作する、互いに接続された２つの双極子を備える。双極子の一方の熱化学現象は、この双極子が大気温度Ｔoとともに温度Ｔfで冷却を生成することができるような熱化学現象である。双極子のもう一方の熱化学現象は、この双極子が熱源Ｔh及び温度Ｔoの熱シンクから再生されることができるような熱化学現象である。
2008519239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約６０〜８０℃の温度Ｔhの熱源及び約１０〜２５℃の大気温度Ｔoから−２０℃未満の温度Ｔfで冷却を生成するための装置であって、冷却生成双極子Ｄ２及び補助双極子Ｄ１を備え：
・双極子Ｄ２における熱化学現象は、この双極子が大気温度Ｔoの熱シンクによって温度Ｔfで冷却を生成するような熱化学現象であり；
・双極子Ｄ１における熱化学現象は、この双極子が熱源Ｔh及び温度Ｔoの熱シンクから再生されるような熱化学現象であり；
・Ｄ１は気体の制御された流れを可能にするライン（または、パイプ）を介して接続された蒸発器／凝縮器ＥＣ１及び反応器Ｒ１を備え、Ｄ２は気体の制御された流れを可能にするラインを介して接続された蒸発器／凝縮器ＥＣ２及び反応器Ｒ２を備え；
・ＥＣ１は気体Ｇ１を収容しており、Ｒ１はＧ１とともに可逆物理化学過程を形成することができる吸収剤Ｓ１を収容しており、ＥＣ２は気体Ｇ２を収容しており、Ｒ２はＧ２とともに可逆物理化学過程を形成することができる吸収剤Ｓ２を収容しており；
・使用される気体及び吸収剤は、任意の圧力において、反応器及び蒸発器／凝縮器の熱化学現象の平衡温度がＴ（ＥＣ１）≦Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択され；そして、
・双極子Ｄ１及びＤ２は、Ｇ１とＧ２が互いに異なる場合、熱結合によって接続され、Ｇ１とＧ２が同一である場合、量結合によって接続されることを可能にする手段を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
蒸発器／凝縮器における熱化学現象がアンモニア（ＮＨ3）のＬ／Ｇ位相変化、メチルアミン（ＮＨ2ＣＨ3）の位相変化、及びＨ2Ｏの位相変化から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記反応器の熱化学現象がＳｒＣｌ2またはＢａＣｌ2によるＮＨ3の可逆化学吸着、ＣａＣｌ2によるＮＨ2ＣＨ3の可逆化学吸着、ゼオライトまたはシリカゲルによる水の吸着、活性炭におけるメタノールまたはアンモニアの吸着、及びアンモニア水溶液（ＮＨ3・Ｈ2Ｏ）中のＮＨ3の吸収から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
蒸発器／凝縮器の各々が気体または液体の流れを可能にするラインによって接続されている蒸発器Ｅ及び凝縮器Ｃを備える組立品から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
約６０〜８０℃の温度Ｔhの熱源及び約１０〜２５℃の温度Ｔoの熱シンクから−２０℃未満の温度Ｔfで冷却を生成するための方法であって、双極子Ｄ２が再生された状態にあり、双極子Ｄ１が再生されるための状態であり、任意の双極子の２つの構成要素が互いに分離されている初期状態から請求項１に記載の装置を動作させることを含むことを特徴とする方法であって、前記方法は：冷却生成ステップ及び再生ステップから成る一連の連続的なサイクルを含み；
・温度Ｔfでの冷却生成のステップである第１ステップの開始時に、各双極子の２つの構成要素が接続されており、それがＥＣ２に気体の形式のＧ２を生成する自発的な吸熱蒸発（温度Ｔfでの冷却の生成）、及びＲ２におけるＳ２による前記気体の発熱吸着のためにＲ２へ放出される前記気体の移送を生じ、そして同時に、温度Ｔhで熱が反応器Ｒ１に供給され、それはＲ１におけるＳ１による気体Ｇ１の脱着及びＥＣ１における気体Ｇ１の凝縮相を生じ；
・装置における再生のステップである第２ステップ中に、Ｒ２における吸収剤Ｓ２によるＧ２の脱着を行うために温度ＴhでＲ２に熱が供給され、そして、Ｒ１におけるＳ１による気体吸着を行うためにＧ１とＧ２が異なる場合は熱がＤ２からＤ１に移送され、Ｇ１とＧ２が同一の場合は気体がＤ２からＤ１に移送される方法。
【請求項６】
前記双極子の結合が双極子Ｄ１の蒸発器／凝縮器ＥＣ１と双極子Ｄ２の蒸発器／凝縮器ＥＣ２の間で熱的に行われ、Ｇ１とＧ２が互いに異なり、そしてこの結合段階において、熱化学現象はＴ（ＥＣ１）＜Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２ステップにおいて、蒸発器／凝縮器ＥＣ１とＥＣ２が熱的に結合され、それと同時に、Ｒ２におけるＧ２の吸熱脱着及びＥＣ２におけるＧ２の発熱凝縮を生じさせるために温度Ｔhで熱が反応器Ｒ２に供給され、ＥＣ２で生成された熱が反応器ＥＣ１に移送され、それはＥＣ１におけるＧ１の吸熱蒸発及びＲ１におけるＳ１によるＧ１の付随的な発熱吸収を生ずることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記双極子Ｄ１及びＤ２が同一の気体Ｇとともに動作し、前記双極子Ｄ１及びＤ２が双極子Ｄ１の再生段階中に、双極子Ｄ１の反応器Ｒ１と双極子Ｄ２の反応器Ｒ２の間、及び蒸発器／凝縮器ＥＣ１とＥＣ２の間の気体の流れを可能にする量結合によって結合されており、そして熱化学現象がＴ（ＥＣ１）＝Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
第２ステップの開始時に、ＥＣ２とＲ２の間の接続が停止され、Ｒ１とＲ２が接続され、それと同時に、温度Ｔhで熱が反応器Ｒ２に供給され、それがＲ２におけるＧの吸熱脱着を生じ、反応器Ｒ１を冷却することによってＲ１における気体Ｇの吸収を生ずることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超低温における冷却の生成のための熱化学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却を生成するための手段として、２つの可逆の熱化学現象を使用した熱化学双極子（または、熱化学ダイポール）を備えるシステムが知られている。熱化学双極子はＬＴ反応器、ＨＴ反応器、及びＬＴとＨＴの間で気体を交換するための手段を備える。２つの反応器は、双極子の任意の圧力において、ＬＴ内の平衡温度がＨＴ内の平衡温度より低くなるように選択された可逆な熱化学現象を起こすための場所として使用される。
【０００３】
ＨＴ反応器内の可逆現象は吸収剤Ｓ及び気体Ｇを含み、そして：
・微孔質固体Ｓによる可逆吸着；
・反応性固体Ｓと気体Ｇの間の可逆化学反応；または、
・以下の図式に従った塩水または二成分溶液Ｓによる気体Ｇの吸収を伴ってもよい。
「吸収剤Ｓ」＋「Ｇ」⇔「吸収剤Ｓ＋Ｇ」
ＬＴ反応器内の可逆現象は同一の気体Ｇを含む。それは気体Ｇの液体／気体位相変化または微孔質固体Ｓ1による可逆吸着、または反応性固体Ｓ1と気体Ｇの間の可逆化学反応、またはＳとは異なる溶液または吸収剤Ｓ１によるＧの吸収を伴ってもよい。この装置の冷却の生成ステップはＨＴ内の以下の合成ステップに対応する。
「吸収剤Ｓ」＋「Ｇ」⇒「吸収剤Ｓ＋Ｇ」
再生ステップはＨＴ内の以下の分解ステップに対応する。
「吸収剤Ｓ＋Ｇ」⇒「吸収剤Ｓ」＋「Ｇ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温度Ｔcの熱源及び温度Ｔoの熱シンクからの双極子（ＬＴ,ＨＴ）における温度Ｔfでの冷却の生成はＬＴ内の熱化学現象及びＨＴ内の熱化学現象が以下の特徴を有することを意味する。
・双極子による冷却生成のステップ中に、ＨＴ内の気体の発熱の消費はＴo付近及びそれ以上の温度で起こり、それは反応器ＬＴ内の平衡温度がＴf付近またはそれ以下になるような圧力を双極子に生成し；そして、
・双極子の再生のステップ中に、ＨＴ内の気体の吸熱放出が温度Ｔcで行われ、それはＬＴ内の気体の発熱消費が行われる温度が温度Ｔo付近またはそれ以上になるような圧力を双極子に生成する。
【０００５】
従来技術で使用されている熱化学現象は冷却がＬＴ内で負の温度で生成されることを可能にする。しかしながら、それらは長期の食料品の保存や熱源からの冷凍用途等の超低温（Ｔfが−２０℃〜−４０℃等）での冷却の生成の目的に対して上記の基準を満足しない。すなわち、それらの熱ポテンシャルは約６０℃〜８０℃であり、熱シンクは通常、約１０℃〜２５℃の温度である外気媒体から構成される。これらの現象は大気温度Ｔoの熱シンクとともに動作させるために冷却中に温度Ｔcが７０℃以上であることを必要とするか、またはＴc＝６０〜８０℃の熱源が使用される場合、Ｔoより低い温度の熱シンクを必要とする。
【０００６】
例えば、ＬＴがアンモニアＮＨ3のＬ／Ｇ位相変化の場所であり、ＨＴが反応性固体Ｓによるアンモニアの化学吸着の場所であるときに：ＳがＢａＣｌ2である場合、７０℃の熱源を使用して−３０℃で冷却を生成するためには、冷却生成ステップ中に反応器ＬＴに対して０℃の熱シンクが必要であるだろう。そして、ＳがＣａＣｌ2である場合、再生ステップ中に−５℃、すなわち、Ｔo未満の温度の熱シンクが必要であるだろう。
【０００７】
太陽エネルギーや地熱エネルギーは優れた熱源であるが、例えば、家庭の温水を生成するために使用されるフラット収集器等の低価格の熱収集技術を使用した場合、それらは通常、６０〜７０℃以下の低い温度レベルでしか熱を供給しない。これらの種類のエネルギーの使用は結果的に、意図する目的を達成することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、２つの双極子（または、ダイポール）Ｄ１及びＤ２を組み合わせることによって、６０〜８０℃の温度Ｔhの熱源及び１０〜２５℃の大気温度Ｔoから−２０℃未満の温度Ｔfで冷却を生成することが可能であることを見出した。すなわち：
・双極子Ｄ２は温度Ｔoの熱シンクによって−２０℃未満の温度Ｔfで冷却を生成することが可能な熱化学現象とともに動作するが、それはそれの再生に対し、温度Ｔoの熱シンクとともに温度Ｔhより高い温度の熱源を必要とする。
・双極子Ｄ１は温度Ｔhの利用可能な熱源及び温度Ｔoの熱シンクから再生することができる熱化学現象とともに動作する。
【０００９】
本発明の目的は結果として、約６０〜８０℃の温度Ｔhの熱源及び約１０〜２５℃の大気温度Ｔoから−２０℃未満の温度Ｔfで冷却を生成するための方法及び装置を提供することである。
【００１０】
本発明に従った冷却を生成するための装置は冷却生成双極子Ｄ２及び補助双極子Ｄ１を備え、以下の内容によって特徴付けられる。
・双極子Ｄ２における熱化学現象は、この双極子が大気温度Ｔoの熱シンクによって温度Ｔfで冷却を生成するような熱化学現象であり；
・双極子Ｄ１における熱化学現象は、この双極子が熱源Ｔh及び温度Ｔoの熱シンクから再生されるような熱化学現象であり；
・Ｄ１は気体の制御された流れを可能にするライン（または、パイプ）を介して接続された蒸発器／凝縮器ＥＣ１及び反応器Ｒ１を備え、Ｄ２は気体の制御された流れを可能にするラインを介して接続された蒸発器／凝縮器ＥＣ２及び反応器Ｒ２を備え；
・ＥＣ１は気体Ｇ１を収容しており、Ｒ１はＧ１とともに可逆物理化学過程を形成することができる吸収剤Ｓ１を収容しており、ＥＣ２は気体Ｇ２を収容しており、Ｒ２はＧ２とともに可逆物理化学過程を形成することができる吸収剤Ｓ２を収容しており；
・双極子Ｄ１及びＤ２は、Ｇ１とＧ２が互いに異なる場合、熱結合によって接続され、Ｇ１とＧ２が同一である場合、量結合によって接続されることを可能にする手段を備えており；そして、
・使用される気体及び吸収剤は、２つの双極子が結合されたときに、反応器及び蒸発器／凝縮器の熱化学現象の平衡温度がＴ（ＥＣ１）≦Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択される。
【００１１】
本願において、用語「双極子の構成要素」は双極子の反応器及び蒸発器／凝縮器の両方を意味する。
【００１２】
本発明で使用可能な熱化学現象の例は蒸発器／凝縮器内のアンモニア（ＮＨ3）、メチルアミン（ＮＨ2ＣＨ3）、またはＨ2ＯのＬ／Ｇ位相変化を含んでもよい。反応器に対する熱化学現象は以下のものを含んでもよい。
・ＳｒＣｌ2またはＢａＣｌ2によるＮＨ3の可逆化学吸着、またはＣａＣｌ2によるＮＨ2ＣＨ3の可逆化学吸着；
・ゼオライトまたはシリカゲルによる水の吸着；
・活性炭におけるメタノール（ＭｅＯＨ）またはアンモニアの吸着；及び、
・アンモニア水溶液（ＮＨ3・Ｈ2Ｏ）中のＮＨ3の吸収。
【００１３】
温度Ｔhの熱源及び温度Ｔoの熱シンクから温度Ｔfで冷却を生成するための方法は双極子Ｄ２が再生された状態にあり、双極子Ｄ１が再生されるための状態であり、任意の双極子の２つの構成要素が互いに分離されている初期状態から本発明に従った装置を動作させることを含む方法であって、前記方法は：冷却生成ステップ及び再生ステップから成る一連の連続的なサイクルを含み；
・温度Ｔfでの冷却生成のステップである第１ステップの開始時に、各双極子の２つの構成要素が接続されており、それがＥＣ２に気体の形式のＧ２を生成する自発的な吸熱蒸発（温度Ｔfでの冷却の生成）、及びＲ２におけるＳ２による前記気体の発熱吸着のためにＲ２へ放出される前記気体の移送を生じ、そして同時に、温度Ｔhで熱が反応器Ｒ１に供給され、それはＲ１におけるＳ１による気体Ｇ１の脱着及びＥＣ１における気体Ｇ１の凝縮相を生じ；
・装置における再生のステップである第２ステップ中に、Ｒ２における吸収剤Ｓ２によるＧ２の脱着を行うために温度ＴhでＲ２に熱が供給され、そして、Ｒ１におけるＳ１による気体吸着を行うためにＧ１とＧ２が異なる場合は熱がＤ２からＤ１に移送され、Ｇ１とＧ２が同一の場合は気体がＤ２からＤ１に移送される。
【００１４】
それゆえ、この方法において、双極子は互いに異なる位相で動作し、双極子の一方が吸収剤における気体吸収の段階にあり、もう一方は吸収剤による気体脱着の段階にある。
【００１５】
これらの多様なステップは連続的に行われてもよいし、または必要に応じて行われてもよい。１つのステップの開始時に、熱化学現象が起こるように、同一の双極子の構成要素は接続されてなければならない。装置を連続的に動作させるためには、１つのステップの終了時に、次のステップを開始させるために適当な量の熱が適当な反応器に供給される。装置がバッチモードで動作させられるように意図された場合、冷却生成ステップまたは再生ステップの終了時に、分離手段によって各双極子の構成要素を分離する。
【００１６】
本発明の方法は、例えば、地熱エネルギー等のように、温度Ｔhでの熱が永久的に利用可能な場合には永久的に実施されてもよい。例えば、一日を通して利用可能性が変化する太陽エネルギー等のように、熱源が永久的でない場合、本発明の動作はバッチモードで実施されてもよい。
【００１７】
第１の実施例において、双極子の結合は双極子Ｄ１の蒸発器／凝縮器ＥＣ１と双極子Ｄ２の蒸発器／凝縮器ＥＣ２の間で熱的に行われ、この結合段階において、熱化学現象はＴ（ＥＣ１）＜Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択される。この場合、Ｇ１とＧ２は異なる気体である。
【００１８】
ＥＣ１とＥＣ２の間の熱的結合は、例えば、冷媒ループ、熱パイプ、または直接的な接触によって行われてもよい。
【００１９】
この第１の実施例の方法は第２ステップにおいて、蒸発器／凝縮器ＥＣ１とＥＣ２が熱的に結合され、それと同時に、Ｒ２におけるＧ２の吸熱脱着及びＥＣ２におけるＧ２の発熱凝縮を生じさせるために温度Ｔhで熱が反応器Ｒ２に供給され、ＥＣ２で生成された熱が反応器ＥＣ１に移送され、それはＥＣ１におけるＧ１の吸熱蒸発及びＲ１におけるＳ１によるＧ１の付随的な発熱吸収を生ずることを特徴とする。
【００２０】
この実施例において、本発明の装置は補助双極子Ｄ１の再生ステップに付随する双極子Ｄ２の冷却生成ステップ中に温度Ｔfで冷却を生成する。双極子Ｄ２の冷却ステップ中に、ＥＣ１においてこのステップ中に蒸発相のために必要な熱がＥＣ２における凝縮相によって供給される熱より大きい場合、ＥＣ１において双極子Ｄ１によって温度Ｔoより低い温度Ｔiで冷却が生成されてもよい。
【００２１】
第１実施例に従った冷却生成のための方法は図１ａ及び１ｂに図示されている。これらの図は冷却生成ステップ（図１ａ）及び再生ステップ（図１ｂ）に対するクラウジウス−クラペイロン図を表している。直線０、１、２、３は気体Ｇ１の位相変化、可逆現象Ｇ１＋Ｓ１⇔（Ｇ１，Ｓ１）、可逆現象Ｇ２＋Ｓ２⇔（Ｇ２，Ｓ２）、及び気体Ｇ２の位相変化に対する平衡曲線を表している。
【００２２】
冷却生成ステップ中に、ＥＣ２におけるＧ２の蒸発（直線３の点Ｅ2）は温度Ｔfで冷却される大気媒体から熱を取り出すので、この温度で冷却を生成する。したがって、生成された気相のＧ２はＳ２によって吸収されるためにＲ２に移送され、大気温度Ｔoより高い温度で熱を放出（直線２の点Ｒ2S）する。同時に、Ｒ１への温度Ｔhでの熱の供給（曲線１の点Ｒ1D）はＧ１の放出を生じ、それはＧ１の凝縮（曲線０の点Ｃ1）のためにＥＣ１に移送され、温度Ｔoの大気に熱を放出する。
【００２３】
装置における再生ステップに対応する双極子Ｄ２の再生ステップ中に、温度Ｔhで熱がＲ２に供給（直線２の点ＲD2）され、それは温度Ｔiで熱を放出することによってＥＣ２で凝縮（直線３の点Ｃ2）される気相のＧ２を放出し、放出された熱は気体Ｇ１の放出（曲線０の点Ｅ1）を引き起こすためにＥＣ１に向かって移送され、気体Ｇ１は合成ステップ（曲線１の点Ｒ1S）のためにＲ１に流れ込む。ＥＣ２によってＥＣ１に供給された熱がＥＣ１の気体の全てを放出するために不十分である場合、熱は大気から取り出され、それは大気温度より低い温度Ｔiで冷却を生成する。
【００２４】
第１の実施例の好ましい形式において、構成要素ＥＣの各々は気体または液体の流れを可能にするライン（または、パイプ）によって接続された蒸発器Ｅ及び凝縮器Ｃを備える組立品から構成される。さらに、熱の損失を制限し、双極子Ｄ１の再生の効率を改善するために、熱的結合、すなわちＥ１及びＣ２に含まれる構成要素は大気媒体から熱的に分離される。
【００２５】
第２の実施例において、２つの双極子は同一の気体Ｇとともに動作する。この実施例において、本発明に従った装置の双極子Ｄ１及びＤ２は双極子Ｄ１の再生段階中に、双極子Ｄ１の反応器Ｒ１と双極子Ｄ２の反応器Ｒ２の間、及び蒸発器／凝縮器ＥＣ１とＥＣ２の間の気体の流れを可能にする量結合によって結合される。さらに、熱化学現象はＴ（ＥＣ１）＝Ｔ（ＥＣ２）＜Ｔ（Ｒ１）＜Ｔ（Ｒ２）となるように選択される。
【００２６】
第２の実施例に従った冷却生成の方法は第２ステップの開始時に、ＥＣ２とＲ２の間の接続が停止され、Ｒ１とＲ２が接続され、それと同時に、温度Ｔhで熱が反応器Ｒ２に供給され、それがＲ２におけるＳ２によるＧの吸熱脱着を生じ、反応器Ｒ１を冷却することによってＲ１における気体Ｇの吸収を生ずることを特徴とする。冷却は冷媒回路（または、冷媒循環）を使用することによって行われてもよい。冷却はまた、例えば、太陽が沈んだ後の、自然な夜間の温度の低下等の外的な条件によって制御されてもよい。
【００２７】
この方法の実施中、ＥＣ１及びＥＣ２はＧがＥＣ１からＥＣ２に向かって液体の形式で流れるように接続される。この動作は付加的なステップ中に行われてもよい。また、装置がＥＣ１とＥＣ２を接続しているライン上に拡張弁を備える場合、それは第１または第２ステップ中に行われてもよい。
【００２８】
第２実施例に従った冷却生成のための方法は図２ａ及び２ｂに図示されている。これらの図は冷却生成ステップ（図２ａ）及び再生ステップ（図２ｂ）に対するクラウジウス−クラペイロン図を表している。直線０、１、２は気体Ｇの位相変化、可逆現象Ｇ＋Ｓ１⇔（Ｇ,Ｓ１）、及び可逆現象Ｇ＋Ｓ２⇔（Ｇ,Ｓ２）を表している。
【００２９】
冷却生成ステップ中に、ＥＣ２におけるＧの蒸発（直線０の点Ｅ）は温度Ｔfで大気媒体から熱を取り出し、この温度で冷却を生成する。したがって、放出された気相のＧはＳ２との合成ステップのためにＲ２に移送され、大気温度Ｔoより高い温度で熱を放出（直線２の点Ｒ2S）する。同時に、Ｒ１への温度Ｔhでの熱の供給（曲線１の点Ｒ1D）はＧの放出を生じ、それはＧの凝縮（曲線０の点Ｃ）のためにＥＣ１に移送され、温度Ｔoの大気に熱を放出する。
【００３０】
再生ステップ中、温度Ｔhで熱はＲ２に供給（直線２の点Ｒ2D）され、それはＳ１との合成（曲線０の点Ｒ1S）のためにＲ１に移送される気相のＧを放出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は以下の実施例によって説明される。しかしながら、これらの実施例は本発明を制限するためのものではない。
【００３２】
実施例１
この実施例は冷却を生成するための装置を説明する。この実施例において、双極子は熱的結合によって相互作用する。構成要素ＥＣの各々は気体または液体の流れを可能にするライン（または、パイプ）によって接続された、Ｃ１、Ｃ２、Ｅ１、Ｅ２によって示されている蒸発器Ｅ及び凝縮器Ｃを備える。この装置の概略的な図は図３に図示されている。
【００３３】
図３を参照すると、双極子Ｄ１は反応器Ｒ１、凝縮器Ｃ１、及び蒸発器Ｅ１を備えている。Ｒ１とＣ１は弁１.１を備えたラインによって接続されており、Ｃ１とＥ１は単一のラインによって接続されている。Ｒ１は加熱手段２.１及び熱を取り出すための手段３.１を備えている。Ｃ１は凝縮の熱を取り出すための手段４.１を備えている。双極子Ｄ１は反応器Ｒ２、凝縮器Ｃ２、及び蒸発器Ｅ２を備えている。Ｒ２とＣ２は弁１.２を備えたラインによって接続されており、Ｒ２とＥ２は弁８.２を備えたラインによって接続されており、Ｃ２とＥ２は拡張弁９.２を備えたラインによって接続されている。Ｒ２は加熱手段２.２及び熱を取り出すための手段３.２を備えている。Ｅ２は冷却される媒体から熱を取り出すための手段５.２を備えている。Ｅ１及びＣ２はそれらの間で熱が交換されることを可能にする手段６、及びそれらの周りの環境から熱的に分離する装置７を備えている。
【００３４】
Ｒ１はＣａＣｌ2・２ＮＨ2ＣＨ3（反応性固体Ｓ１）へのメチルアミン（気体Ｇ１）の可逆化学吸着の場所であり、Ｃ１及びＥ１はメチルアミン（気体Ｇ１）の凝縮／蒸発現象の場所である。Ｒ２はＣａＣｌ2・４ＮＨ3（固体Ｓ２）へのＮＨ3（気体Ｇ２）の可逆化学吸着の場所であり、Ｃ２及びＥ２はＮＨ3（気体）の凝縮／蒸発現象の場所である。
【００３５】
熱化学現象は以下の通りである。
・双極子１に対して：
ＮＨ2ＣＨ3（気体）⇔ＮＨ2ＣＨ3（液体）
（ＣａＣｌ2・２ＮＨ2ＣＨ3）＋４ＮＨ2ＣＨ3⇔（ＣａＣｌ2・６ＮＨ2ＣＨ3）
・双極子２に対して：
ＮＨ3（気体）⇔ＮＨ3（液体）
（ＣａＣｌ2・４ＮＨ3）＋４ＮＨ3⇔（ＣａＣｌ2・８ＮＨ3）
これらの反応物を含む装置の動作は図９に表されており、それは問題となっている熱化学現象の平衡曲線を与える。
【００３６】
冷却生成ステップ中に活動中の装置の部分は図４に表されている。弁１.１及び１.２は開いており、熱移送手段６は休止中である。弁８.２及び９.２の開放はＥ２における気体Ｇ２の自発的な生成、弁８.２を介したＧ２のＲ２への移送を生じ、それは熱を取り出すための手段５.２によるＥ２の周囲の冷却の生成、及び手段３.１を使用したＲ２の周囲の大気に向かって形成される熱の除去とともにＲ２における合成を生ずる。同時に、加熱手段２.１はＲ１に温度Ｔhで熱を供給し、それはＲ２における、手段４.１によって周りの環境への熱的に接続されたＣ１へ流れるＧ２の生成を生ずる。Ｇ２はＣ２で凝縮し、Ｅ１に流れ込む。
【００３７】
再生ステップ中に活動中の装置の部分は図５に表されている。弁１.１及び１.２は開いたままにされ、Ｒ２には手段２.２によって温度Ｔhで熱が供給され、それは凝縮器Ｃ２に流れ込む気体Ｇ２を放出し、凝縮器Ｃ２において気体Ｇ２は、弁９.２の状態に応じて、同時的にまたはその後に蒸発器Ｅ２に流れ込む前に凝縮される。Ｃ２における凝縮によって放出された熱は手段６によってＥ１に移送される。このＥ１における熱の供給はＧ１の蒸発を生じ、それはＣ１及び弁１.１を介してＲ１に移送され、そこにおいてそれはＳ１によって吸収され、この吸収によって放出された熱は手段３.１によって温度Ｔoで周りの環境へ移送される。このステップの終了時に、装置は再び、冷却生成の準備状態となる。冷却生成がすぐに行われる場合、第１ステップが再び開始される。冷却生成が遅らされる場合、弁１.１、１.２、８.２を閉じることによって、装置は再生された状態に維持される。
【００３８】
そのような装置は装置の再生ステップ中に温度ＴoとＴfの中間の温度Ｔiで冷却が生成されることを可能にする。例えば、図９を参照すると、ＮＨ3の凝縮によってＥＣ２によりＮＨ2ＣＨ3の蒸発のためにＥＣ１に供給された熱が全てのＮＨ2ＣＨ3を放出するために不十分な場合、周りの環境から熱が取り出され、それは約０℃の温度Ｔiで冷却を生成するだろう。
【００３９】
実施例２
この実施例は冷却を生成するための装置を説明する。この実施例において、双極子は量結合によって相互作用する。ＥＣ１及びＥＣ２はそれぞれ、凝縮器Ｃ１及び蒸発Ｅ２である。この装置の概略的な図は図６に図示されている。
【００４０】
図６を参照すると、双極子Ｄ１は弁１１を備えたラインによって接続された反応器Ｒ１及び凝縮器Ｃ１を備えている。Ｒ１は熱を導入するための手段２１及び熱を除去するための手段３１を備えている。Ｃ１は熱を除去するための手段４１を備えている。双極子Ｄ２は弁１２を備えたラインによって接続された反応器Ｒ２及び蒸発器Ｅ２を備えている。Ｒ２は熱を導入するための手段２２及び熱を除去するための手段３２を備えている。Ｅ２は熱を供給するための手段５２を備えている。
【００４１】
Ｒ１及びＲ２は弁１１及び１２の前に配置され、弁８を備えたラインによって接続されている。Ｃ１はラインによってタンクに接続されており、タンクは、例えば、Ｅ２における圧力または液体のレベルの降下によって制御または起動されてもよい拡張弁９を備えたラインによってＥ２に接続されている。
【００４２】
冷却生成ステップ中に活動中の装置の部分は図７に表されている。弁８は閉鎖され、拡張弁９はＥ２における圧力または液体のレベルに応じて起動され、弁１１及び１２は開放されている。弁１２の開放は冷却の生成とともにＥ２における気体の発熱蒸発、及びＲ２の発熱合成を生じ、熱が手段３２によって取り出される。同時に、手段２１を介してＲ１に温度Ｔfで熱が供給され、それはＲ１における気体の放出、この気体の凝縮器Ｃへの移送を生じ、そこにおいてそれは凝縮され、凝縮の熱は手段４１によって周りの環境に移送される。凝縮器Ｃにおいて凝縮された液体はタンク１０内に移送される。
【００４３】
再生ステップ中に活動中の装置の部分は図８に表されている。このステップの開始時に、弁１１及び１２は閉鎖され、弁８は開放され、そして弁９はＥ２における圧力または液体のレベルが減少していないという事実を考慮して閉鎖される。Ｒ２への温度Ｔfでの熱の供給はＲ２における気体の放出、この気体の弁８を介したＲ１への移送、及びＲ１における発熱合成を生じ、放出された熱は手段３１によって除去される。
【００４４】
そのような装置は気体Ｇとしてアンモニア、Ｒ２の固体Ｓ２としてＣａＣｌ2・４ＮＨ3、そしてＲ１の固体Ｓ１としてＢａＣｌ2を使用することによって実施されてもよい。
【００４５】
熱化学現象は以下の通りである。
ＮＨ3（気体）⇔ＮＨ3（液体）
（ＣａＣｌ2・４ＮＨ3）＋４ＮＨ3⇔（ＣａＣｌ2・８ＮＨ3）
（ＢａＣｌ2）＋８ＮＨ3⇔（ＢａＣｌ2・８ＮＨ3）
これらの反応物を含む装置の動作は図１０に表されており、それは問題となっている熱化学現象の平衡曲線を与える。同様な曲線はＣａＣｌ2・４ＮＨ3をＳｒＣｌ2・ＮＨ3で置き換えた同様な装置によって得られるだろう。
【００４６】
冷却生成ステップは双極子Ｄ１及びＤ２の位置１及び２によって具体化されている。双極子Ｄ１は、Ｃ１において凝縮するＮＨ3の放出とともにＲ１における（ＢａＣｌ2・８ＮＨ3）の分解を引き起こすために、約７０℃の温度Ｔhで利用可能な熱の導入により再生段階にあり、Ｔo＝２５℃の周囲の環境によって構成されている熱シンク内に熱を放出する。結果として、双極子Ｄ２は冷却生成段階にあり、約−３０℃の温度Ｔfまで冷却される媒体から熱を取り出す。
【００４７】
Ｄ２の再生ステップは位置３によって具体化されている。約７０℃の温度Ｔhで利用可能な熱の供給は（ＢａＣｌ2・８ＮＨ3）の分解を生じ、ＮＨ3を放出し、それはＲ１に移送され、そこにおいてＢａＣｌ2・８ＮＨ3の合成を生ずる。この段階で、反応器Ｒ１及びＲ２は再生された措置のために必要な状態にあり、そして弁９の開放はＣ１及びＥ２が装置の完全な再生のために必要な状態になることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施例に従った冷却生成のための方法に対するクラウジウス−クラペイロン図を表している。
【図２】第２実施例に従った冷却生成のための方法に対するクラウジウス−クラペイロン図を表している。
【図３】第１実施例に従った装置の概略的な図である。
【図４】第１実施例に従った冷却生成ステップ中に活動中の装置の部分を表している。
【図５】第１実施例に従った再生ステップ中に活動中の装置の部分を表している。
【図６】第２実施例に従った装置の概略的な図である。
【図７】第２実施例に従った冷却生成ステップ中に活動中の装置の部分を表している。
【図８】第２実施例に従った冷却生成ステップ中に活動中の装置の部分を表している。
【図９】第１実施例に従った装置の動作及び熱化学現象の平衡曲線を表している。
【図１０】第２実施例に従った装置の動作及び熱化学現象の平衡曲線を表している。
【符号の説明】
【００４９】
１.１  弁
１.２  弁
２.１  加熱手段
２.２  加熱手段
３.１  熱抽出手段
３.２  熱抽出手段
４.１  熱抽出手段
５.２  熱抽出手段
６  熱交換手段
７  熱的分離装置
８  弁
８.２  弁
９  拡張弁
９.２  拡張弁
１０  タンク
１１  弁
１２  弁
２１  熱導入手段
２２  熱導入手段
３１  熱除去手段
３２  熱除去手段
４１  熱除去手段
５２  熱供給手段
Ｃ１，Ｃ２  凝縮器
Ｅ１，Ｅ２  蒸発器
Ｒ１，Ｒ２  反応器
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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