JP2000213823A

JP2000213823A - 金属水素化物ヒ―トポンプ

Info

Publication number: JP2000213823A
Application number: JP11017873A
Authority: JP
Inventors: Seijiro Suda; 精二郎須田
Original assignee: Materials and Energy Research Institute Tokyo MERIT Ltd
Current assignee: Materials and Energy Research Institute Tokyo MERIT Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】出力発生温度を向上しうるように改良した、
金属水素化物を利用したヒートポンプを提供する。【解決手段】たがいに異なる水素平衡圧力を有する２
種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂Ｈをもって第一ヒートポ
ンプサイクルを、また、たがいに異なる水素平衡圧力を
有する２種の金属水素化物Ｍ₃Ｈ及びＭ₄Ｈをもって第二
ヒートポンプサイクルをそれぞれ構成し、第一ヒートポ
ンプサイクルで発生する温熱又は冷熱を第二ヒートポン
プサイクルの作動加熱源又は冷却源として用いることに
より、第二ヒートポンプサイクルの出力発生温度を向上
させたヒートポンプとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属水素化物を利
用したヒートポンプの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属水素化物の水素の放出と吸蔵
に伴う吸熱と発熱を利用したヒートポンプが開発されて
いる。しかしながら、この水素の吸蔵と放出を繰り返す
金属水素化物ヒートポンプでは、駆動用の熱供給や外気
放熱を必要とするため、これらの温度条件と出力発生温
度との間の温度変化が不可欠になるが、この温度条件へ
の移行には顕熱損失を伴い、出力発生温度の向上が制限
されるのを免れない。そして、特に−２０℃以下の冷凍
・冷蔵用の冷凍機では、このことが実用化を阻む原因と
なっていた。

【０００３】熱駆動型の金属水素化物ヒートポンプサイ
クルにおいては、冷熱発生の場合、出力発生側（高圧
側）の金属水素化物による水素放出時の吸熱現象を利用
して低温での冷熱出力を生じるが、水素放出後は水素の
再補充が必要となり、通常、異なる金属水素化物から放
出された水素を吸蔵し、この際生じる発熱は、外気に放
出されている。

【０００４】したがって、出力発生側金属水素化物が、
水素の吸蔵と放出を繰り返す場合、出力発生温度での水
素放出と、外気温度での水素吸蔵が繰り返され、いった
ん水素吸蔵のために外気温度になった金属水素化物と、
これを充填する熱交換器を出力発生温度に移行するに
は、該金属水素化物の水素放出に伴う吸熱を利用しなけ
ればならないため、この間の顕熱が出力低下の原因とな
り、その結果、極低温の発生は困難であった。

【０００５】同様に、温熱発生においては、低圧側金属
水素化物の高温の出力発生温度における水素吸蔵時の発
熱を利用して温熱出力を発生しており、水素吸蔵後は水
素の放出により熱源温度に移動し、同温度で水素の放出
を行うために、この場合も、出力発生温度での水素の吸
蔵と熱源温度での水素放出を繰り返す必要があり、顕熱
が出力発生温度の高温化を困難なものにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、金属水素化物の水素の放出と吸蔵に伴う
吸熱と発熱を利用したヒートポンプにおいて、出力発生
温度を、従来のものより著しく向上しうるように改良す
ることを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属水素化
物ヒートポンプにおける出力発生温度の向上について鋭
意研究を重ねた結果、２組の熱駆動型ヒートポンプサイ
クルを利用し、一方のサイクルの出力をもう一方のサイ
クルの冷却源又は加熱源として利用することにより、冷
熱発生の場合は極低温の発生を可能とし、また温熱発生
の場合は従来のものより高温発生を可能としうることを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】すなわち、本発明は、たがいに異なる水素
平衡圧力を有する２種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂Ｈを
もって第一ヒートポンプサイクルを、また、たがいに異
なる水素平衡圧力を有する２種の金属水素化物Ｍ₃Ｈ及
びＭ₄Ｈをもって第二ヒートポンプサイクルをそれぞれ
構成し、第一ヒートポンプサイクルで発生する温熱又は
冷熱を第二ヒートポンプサイクルの作動加熱源又は冷却
源として用いることにより、第二ヒートポンプサイクル
の出力発生温度を向上させたことを特徴とする金属水素
化物ヒートポンプを提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のヒートポンプは、第一ヒ
ートポンプサイクルと、第二ヒートポンプサイクルの２
組のヒートポンプサイクルから構成されている。この２
組のヒートポンプサイクルは、それぞれのサイクルにお
いて、たがいに異なる水素平衡圧力を有する金属水素化
物を選択使用されており、第一ヒートポンプサイクルで
はＭ₁Ｈ及びＭ₂Ｈが、第二ヒートポンプサイクルではＭ
₃Ｈ及びＭ₄Ｈが用いられている。

【００１０】そして、冷熱発生の場合は、第一ヒートポ
ンプサイクルで通常の方法で発生した冷熱出力を、第二
ヒートポンプサイクルの出力発生側（高圧側）金属水素
化物の水素吸蔵時の発熱の冷却に利用することによっ
て、これまで外気温度に保持せざるを得なかった水素吸
蔵温度の低下が可能となり、その結果、第二ヒートポン
プサイクルの出力発生側金属水素化物と熱交換器の顕熱
を低下させ、第二ヒートポンプサイクルでの低温発生温
度のさらなる低下が可能となる。

【００１１】一方、高温発生の場合は、第一ヒートポン
プサイクルで通常の方法で発生した熱出力を、第二ヒー
トポンプサイクルの出力発生側（低圧側）の金属水素化
物の水素放出に利用することにより、熱駆動源として利
用している温度よりも高温で水素の放出が可能となり、
その結果、出力発生側金属水素化物と熱交換器の顕熱損
出を低減し、第二ヒートポンプサイクルでの出力発生温
度のさらなる上昇が可能となる。

【００１２】このような２組のサイクルを利用するヒー
トポンプにおいては、第一ヒートポンプサイクルと第二
ヒートポンプサイクルとを比較した場合、前者の方が出
力発生温度が小さいため、作動に必要とする加熱源温度
も低い。したがって、後者における利用済みの温度が低
下した熱源を、前者の加熱源に再利用することが可能と
なり、加熱源の有効利用が可能となる。

【００１３】さらに、この場合、金属水素化物の単位重
量当りの発吸熱量は、水素との反応に伴う反応熱や反応
水素量に左右されるが、これらが異なることが多く、こ
の場合、サイクル毎の使用合金量をシステムの熱交換量
に合わせて調整するのが好ましい。

【００１４】また、本発明においては、第一ヒートポン
プサイクルにおける金属水素化物のいずれか一方と、第
二ヒートポンプサイクルにおける金属水素化物のいずれ
か一方とを、同一のものを使用することができ、この場
合、その同一の金属水素化物を充填した熱交換器を、双
方のサイクルで共通にしてシステムの簡素化を図ること
ができるという利点もある。

【００１５】さらに、連続運転を必要とする場合には、
それぞれのサイクルにおいて、異なる金属水素化物を充
填した熱交換器を２基ずつ用い、サイクル間でそれぞれ
組み合わせて、異なる方向で水素の移動を行わせること
により、一方で出力を発生させるとともに、一方で再生
操作（冷熱発生の場合は水素の吸蔵、熱発生の場合は水
素の放出）を行い、操作終了後にこれを切り換えること
によって、連続的に出力を発生させることが可能とな
る。

【００１６】本発明のヒートポンプにおいては、金属水
素化物とこれを充填する熱交換器の顕熱は小さいほど好
ましい。そのためには、使用する金属水素化物に用いる
水素吸蔵合金をフッ化処理することにより、熱交換器の
耐圧を軽減することが可能となって、熱交換器の軽量化
が図れることから、このフッ化処理は有利な方法であ
る。水素吸蔵合金のフッ化処理の方法については特に制
限はなく、従来公知の方法の中から、適宜選択して用い
ることができる。

【００１７】本発明において用いられる金属水素化物と
しては、常温近傍で水素の吸蔵と放出が可能なものであ
ればよく、特に制限はない。このような金属水素化物の
材料として、例えばＬａＮｉ₅、ＭｍＮｉ₅で代表される
ＡＢ₅型や、ＴｉＭｎ₂のＴｉやＭｎの一部を多元素で置
換したＡＢ₂型水素吸蔵合金などを用いることができる
が、これらの中で特にＡＢ₂型水素吸蔵合金が好まし
い。これまでは、多くの場合、プラトーが平坦である、
ヒステリシスが小さい、温度−圧力関係を添加元素で容
易に制御できるなどの理由で、ＡＢ₅型の水素吸蔵合金
が利用されていた。しかしながら、このＡＢ₅型は、最
大水素吸蔵量が１．４重量％程度であるが、ＡＢ₂型は
２．０重量％程度まで水素を吸蔵することが可能であ
り、両者を比較すると、吸蔵水素量では圧倒的にＡＢ₂
型が優れている。近年、このＡＢ₂型水素吸蔵合金にお
いても、平坦なプラトーをもち、ヒステリシスも小さ
く、かつ温度−圧力関係を添加元素で容易に調整できる
材料が開発されてきており、ヒートポンプの性能向上に
際しては、このＡＢ₂型水素吸蔵合金の利用が好まし
い。本発明のヒートポンプは、特に−２０℃以下の低温
発生を行う冷凍・冷蔵用として好適である。

【００１８】次に添付図面に従って本発明をさらに詳細
に説明する。図１は、２種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂
Ｈにより形成される第一サイクルＡＢＣＤと、２種の金
属水素化物Ｍ₃Ｈ及びＭ₄Ｈにより形成される第二サイク
ルＥＦＧＨから構成される冷熱発生ヒートポンプサイク
ルについての温度−圧力の関係を示すグラフである。

【００１９】第一サイクルは、一般的な熱駆動サイクル
であり、Ｍ₁ＨはＡ点において、温度Ｔ₂の高温熱源を利
用して熱分解され、水素を発生する。この発生した水素
は圧力差により移動し、Ｂ点においてＭ₂Ｈに吸蔵され
る。この際生じる発熱はＢ点において外気に放熱され、
外気温度Ｔ₃となる。水素を吸蔵したＭ₂Ｈは、次に水素
を放出し、吸熱により温度が低下し、Ｃ点に達して温度
Ｔ₄となり、冷熱出力を発生する。一方、Ｍ₁Ｈにおいて
は水素を吸蔵するため発熱が起こるが、この熱は温度Ｔ
₃の外気に放熱される。したがって、Ｃ点が第一サイク
ルでの出力発生温度となり、Ｄ点は外気温度となる。

【００２０】Ｍ₂Ｈにおいては、Ｂ点からＣ点への温度
変化は、Ｍ₂Ｈの水素放出による吸熱により行われるた
め、この間の顕熱損失は、冷熱発生出力の低下になると
同時に、Ｃ点の温度を下げようとしても、Ｂ点の温度が
外気温で固定されているため、第一サイクルのみでは、
温度低下の限界がある。

【００２１】一方、第二サイクルにおいては、Ｍ₃Ｈが
Ｅ点において熱源Ｔ₁を利用して熱分解され、水素を発
生する。この発生した水素は圧力差を利用してＦ点に移
動し、Ｍ₄Ｈに吸蔵されるが、ここでの発熱は第一サイ
クルのＣ点で発生した冷熱により冷却される。この操作
によって、Ｆ点の温度は、第一サイクルの冷熱出力発生
温度に近づけることが可能となる。ただし、Ｆ点におい
ては第一サイクルでの冷熱発生温度Ｔ₄の冷熱での冷却
のために、実際の温度はＴ₄よりも若干高くなる。

【００２２】次いで、水素を吸蔵したＭ₄Ｈから放出さ
れた水素はＭ₃Ｈに吸蔵されるが、放出に伴う吸熱によ
り温度が低下し、Ｇ点で温度Ｔ₅に達し、冷熱出力とな
る。一方、Ｍ₃Ｈにおいては、水素を吸蔵するため発熱
が起こるが、この熱は外気に放熱される温度Ｔ₃にな
る。したがって、Ｍ₄Ｈについては、Ｆ点からＧ点への
温度変化が顕熱損失となり、Ｆ点が外気温度である場
合、冷熱発生温度Ｔ₄よりも、顕熱損失の低下に伴う冷
熱発生出力の向上と発生温度の低下が可能となる。

【００２３】次に図２は、２種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及
びＭ₂Ｈにより形成される第一サイクルＡＢＣＤと２種
の金属水素化物Ｍ₃Ｈ及びＭ₄Ｈにより形成される第二サ
イクルＥＦＧＨの組合せで構成された温熱発生ヒートポ
ンプサイクルの温度−圧力関係を示すグラフである。こ
の図において、２種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂Ｈは、
第一サイクルＡＢＣＤを、また２種の金属水素化物Ｍ₃
Ｈ及びＭ₄Ｈは、第二サイクルＥＦＧＨをそれぞれ形成
している。

【００２４】第一サイクルのＡ点において、Ｍ₁Ｈは温
度Ｔ₄の高温熱源により熱分解されて水素を発生する。
Ａ点で発生した水素は圧力差によってＢ点に移動し、こ
こでＭ₂Ｈに吸蔵される。このＢ点においては、発熱反
応で温度Ｔ₂を発生するが、これは第二サイクルの低圧
側金属水素化物Ｍ₄Ｈの熱分解に利用される。水素を吸
蔵したＭ₂Ｈは、Ｃ点において熱源によって供給される
温度Ｔ₃で熱分解し、水素を発生する。この水素は圧力
差によってＤ点に移動し、ここでＭ₁Ｈに吸蔵され、Ｄ
点で発生する温度Ｔ₅の熱は外気に放出される。

【００２５】一方、第二サイクルのＥ点においてＭ₃Ｈ
は、温度Ｔ₃を熱駆動源として熱分解し、水素を発生す
る。Ｅ点で発生した水素は圧力差を利用してＥ点より低
い圧力下のＦ点に移動し、Ｆ点においてＭ₄Ｈにより吸
蔵される。この際、発熱反応により温度Ｔ₁を生じる
が、これは熱出力として利用される。このＭ₄Ｈは、次
にＧ点に至り水素を発生し、温度Ｔ₂となったのち、発
生した水素はＨ点でＭ₃Ｈに吸蔵され、第二サイクルが
完成することになるが、この温度Ｔ₂において必要な熱
駆動源としては、第一サイクルのＢ点における温度Ｔ₂
の熱出力を利用する。これによって、Ｇ点とＦ点の間の
温度差が小さくなり、熱出力の向上と出力発生温度の上
昇が可能になる。ただし、実際には、Ｇ点は第一サイク
ルで発生する温度Ｔ₂の熱により加熱されるため若干低
くなる。この温度Ｔ₂の熱を供給されたＭ₄Ｈは、熱分解
して水素を発生し、次にこの水素は圧力差によりＨ点に
移動し、ここでＭ₃Ｈに吸蔵され、この際発生する熱は
外気に放熱される。

【００２６】次に、図３は、本実施例における冷熱発生
ヒートポンプの連続操作を説明するための系統図であ
る。この図において熱源用熱交換媒体タンク１に収容さ
れた熱源用熱交換媒体は、ポンプ５によりバルブ２１を
通って、第二サイクルの低圧側金属水素化物熱交換器９
に導入され、この熱交換器９の内部で、金属水素化物が
熱分解される。この熱交換器９を通過して温度が下がっ
た熱源用熱交換媒体は、バルブ２４を介して、第一サイ
クルの低圧側金属水素化物熱交換器１１に導かれ、この
熱交換器１１では、熱交換器９よりも低い温度で金属水
素化物の熱分解が起こる。ここで、熱供給を行った熱源
用熱交換媒体はバルブ２５を通って熱源用熱交換媒体タ
ンク１に戻る。熱交換器１１で発生した水素は、バルブ
１９を通って、第一サイクルの高圧側金属水素化物熱交
換器１５に導かれ、ここで水素との反応によって発生す
る発熱は、放熱器２を通って冷却され、ポンプ６により
バルブ３２を通って導かれる冷却水により冷却される。
熱交換により温められた冷却水は、バルブ３３を通って
放熱器２に戻る。

【００２７】したがって、水素の移動方向は、９から１
３及び１１から１５へとなっているが、連続運転のた
め、もう一方の組合せでは、１６から１２及び１４から
１０への水素移動を起こさせる。すなわち、第二サイク
ルでは、高圧側金属水素化物熱交換器１４から、低圧側
金属水素化物熱交換器１０に向って、圧力差を推進力と
して水素が移動し、熱交換器１４の水素放出によって得
られた冷熱は、ポンプ７よりバルブ３０を通過して供給
される冷媒を冷却し、冷やされた冷媒は、バルブ３１を
通って出力用熱交換媒体タンク３に集められ、冷熱出力
として利用される。熱交換器１０では、水素がバルブ１
８を介して熱交換器１４より供給され、水素化に伴う発
熱が起こるため、この熱は、ポンプ６によりバルブ２２
を介して供給される冷却水で冷却され、温められた冷却
水は、バルブ２３を通って放熱器２に送られ、外部放熱
される。

【００２８】一方、第一サイクルの低圧側金属水素化物
熱交換器１２では、高圧側金属水素化物熱交換器１６か
らバルブ２０を通って移動してきた水素金属水素化物と
の反応によって発熱が起る。この発熱は、第二サイクル
と同様に、ポンプ６によりバルブ２６を介して導かれる
冷却水で冷却され、温められた冷却水は、バルブ２７を
通って放熱器２に送られ、外部放熱される。第一サイク
ルの高圧側金属水素化物熱交換器１６の水素の放出に伴
って発生する冷熱は、ポンプ８よりバルブ３４を介して
供給される熱交換用冷媒を冷却し、さらに、バルブ２８
を介し、第二サイクルの高圧側金属水素化物熱交換器１
３の冷却に利用される。この冷媒は、その後バルブ２９
を介して、サイクル熱移動用熱交換媒体タンク４に回収
される。

【００２９】反応終了後は、水素のバルブを閉じて水素
の移動を停止させたのち、熱交換媒体のバルブを各熱交
換器間で先と反対の方向に水素が移動するように切り替
え、所定の温度条件に到達後に水素のバルブを開放し、
熱交換器の組合せを切り替えて先と同様の操作を行うこ
とで、出力の発生を図る。これを繰り返すことによっ
て、連続的な冷房ヒートポンプが構成される。

【００３０】次に、図４は試験装置を簡素化するために
第一サイクルと第二サイクルの高圧側金属水素化物を共
通の熱交換器に充填し、必要水素量の関係から、高圧側
の規模を低圧側の約２倍とした温熱発生システムを説明
するための系統図である。この場合、図２におけるＡ点
とＥ点が同じ温度となる。熱源用熱交換媒体タンク４２
に収容された熱源用熱交換媒体は、ポンプ４６により、
バルブ５９を通って共通の高圧側金属水素化物熱交換器
４９に導入される。この熱交換器４９の内部では金属水
素化物が熱分解される。発生した水素は、バルブ５５を
通って、第二サイクルの低圧側金属水素化物熱交換器５
１に導かれるとともに、バルブ５７を通って第一サイク
ルの低圧側金属水素化物熱交換器５３にも導かれる。熱
交換器５１において、水素との反応によって発生する熱
は、ポンプ４７により、バルブ６２を通って供給される
熱媒によって熱交換される。温められた熱媒は、バルブ
６３を通って出力用熱交換媒体タンク４３に集められ、
出力として利用される。

【００３１】一方、熱交換器５３において、水素との反
応により生じた発熱は、サイクル熱移動用熱交換媒体タ
ンク４４から、ポンプ４８によりバルブ６６を介して供
給される熱媒で熱交換されたのち、温められた熱媒は、
バルブ６４を介して第二サイクルの低圧側金属水素化物
熱交換器５２に供給され、この熱交換器５２の内部の金
属水素化物の熱分解に利用される。熱交換器５２より供
給された水素は、バルブ５６を通って高圧側金属水素化
物熱交換器５０に戻される。ここでの発熱は、ポンプ４
５により、バルブ６１を介して供給される冷却水で熱交
換され、温められた冷却水は放熱器４１に戻される。

【００３２】同様に、熱源用熱交換媒体タンク４２か
ら、熱源用熱交換媒体をポンプ４６によりバルブ６８を
介して、第一サイクルの低圧側金属水素化物熱交換器５
４に供給して加熱し、ここで発生した水素は、バルブ５
８を通して共通の高圧側金属水素化物熱交換器５０に戻
される。反応終了後は、水素のバルブを閉じて水素の移
動を停止させたのち、熱交換媒体のバルブを各熱交換器
間で先と反対の方向に水素が移動するように切り替え、
所定の温度条件に到達後に水素のバルブを開放し、熱交
換器の組合せを切り替えて先と同様の操作を行うこと
で、出力の発生を図る。これを繰り返すことによって、
連続的な温熱発生ヒートポンプが構成される。このよう
にして、出力発生温度を、従来のものよりも著しく向上
させることができる。

【００３３】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。

【００３４】実施例１図３に示す構造の装置を用い、図１に示す２種のサイク
ルを組み合わせた冷熱発生ヒートポンプを製造した。す
なわち、ＴｉＺｒＣｒＦｅＭｎＣｕＮｉの７成分系合金
を、４０℃における平衡圧が、０．７５気圧、８気圧、
４０気圧になるように成分組成を調整したのち、熱処理
したものをそれぞれＭ₁Ｈ、Ｍ₂Ｈ及びＭ₄Ｈとして用
い、Ｍ₃ＨはＭ₁Ｈと同じものを用いた。このようにして
調製した水素吸蔵合金を装置の各熱交換器に１０ｋｇず
つ充填し、作動させたところ、１４０℃の熱源を用いる
ことにより、−４０℃の冷熱を１ｋＷの出力で連続的に
供給することができた。この例における冷熱発生ヒート
ポンプサイクルの圧力−温度関係を図５に示す。従来の
熱駆動サイクルでは０〜−５℃の低温発生が限界であっ
たことからみると、その効率が大幅に向上していること
が分る。なお、第一サイクルを使用せず、第二サイクル
のみを使用した場合は、顕熱が増大し、システムの性能
が低下する上に、熱駆動源として２００℃以上の高温が
必要であった。

【００３５】実施例２図４に示す構造の装置を用い、第一サイクルと第二サイ
クルの高圧側金属水素化物を共通の熱交換器に充填した
簡素化システムを構成し、実施例１と同様の材料により
連続的なヒートポンプの実験を行った。この例において
得た温熱発生ヒートポンプサイクルの圧力−温度関係を
図６に示す。この図から分るように、１００℃の熱源を
用いて１９０℃の出力を得ることができる。従来の装置
では、１４０℃程度の熱発生が限界であったことからみ
て、本発明の装置が非常に高い性能を有することが分
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、２つのサイクルを組み
合わせ、第一サイクルで得た冷熱出力又は温熱出力を第
二サイクルの冷却又は加熱に利用することにより、高い
能率の金属水素化物ヒートポンプサイクルを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における冷熱発生ヒートポンプサイク
ルの圧力−温度関係を示すグラフ。

【図２】本発明の温熱発生ヒートポンプサイクルの圧
力−温度関係を示すグラフ。

【図３】本発明の冷熱発生ヒートポンプの１例の系統
図。

【図４】本発明の温熱発生ヒートポンプの１例の系統
図。

【図５】実施例１における冷熱発生ヒートポンプサイ
クルの圧力−温度関係を示すグラフ。

【図６】実施例２における温熱発生ヒートポンプサイ
クルの圧力−温度関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１，４２熱源用熱交換媒体タンク２，４１放熱器３，４３出力用熱交換媒体タンク４，４４サイクル熱移動用熱交換媒体タンク５，６，７，８，４５，４６，４７，４８ポンプ９，１０，５１，５２第二サイクルの低圧側金属水素
化物熱交換器１１，１２，５３，５４第一サイクルの低圧側金属水
素化物熱交換器１３第二サイクルの高圧側金属水素化物熱交換器１４第二サイクルの高圧側金属水素化物熱交換器１５第一サイクルの高圧側金属水素化物熱交換器１６第一サイクルの高圧側金属水素化物熱交換器４９，５０共通の高圧側金属水素化物熱交換器１７〜３５，５５〜６９バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】たがいに異なる水素平衡圧力を有する２
種の金属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂Ｈをもって第一ヒートポ
ンプサイクルを、また、たがいに異なる水素平衡圧力を
有する２種の金属水素化物Ｍ₃Ｈ及びＭ₄Ｈをもって第二
ヒートポンプサイクルをそれぞれ構成し、第一ヒートポ
ンプサイクルで発生する温熱又は冷熱を第二ヒートポン
プサイクルの作動加熱源又は冷却源として用いることに
より、第二ヒートポンプサイクルの出力発生温度を向上
させたことを特徴とする金属水素化物ヒートポンプ。
【請求項２】第一ヒートポンプサイクルを構成する金
属水素化物Ｍ₁Ｈ又はＭ₂Ｈのいずれか一方を第二ヒート
ポンプサイクルを構成する金属水素化物Ｍ₃Ｈ又はＭ₄Ｈ
のいずれか一方として用いる請求項１記載の金属水素化
物ヒートポンプ。
【請求項３】第一ヒートポンプサイクルにおける熱駆
動源を第二ヒートポンプサイクルの熱駆動源として再利
用する請求項１又は２記載の金属水素化物ヒートポン
プ。
【請求項４】第二ヒートポンプサイクルにおいて用い
た第一ヒートポンプサイクルと同一の金属水素化物を１
基の熱交換器に充填して再利用する請求項３記載の金属
水素化物ヒートポンプ。
【請求項５】第一ヒートポンプサイクルを構成する金
属水素化物Ｍ₁Ｈ及びＭ₂Ｈと、第二ヒートポンプサイク
ルを構成する金属水素化物Ｍ₃Ｈ及びＭ₄Ｈとをそれぞれ
２組ずつ用い、１回の水素移動ごとに各サイクルでそれ
らを切り換えながら連続的に出力を発生させる請求項１
ないし４のいずれかに記載の金属水素化物ヒートポン
プ。