JPH0120346B2 - - Google Patents
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- JPH0120346B2 JPH0120346B2 JP15679780A JP15679780A JPH0120346B2 JP H0120346 B2 JPH0120346 B2 JP H0120346B2 JP 15679780 A JP15679780 A JP 15679780A JP 15679780 A JP15679780 A JP 15679780A JP H0120346 B2 JPH0120346 B2 JP H0120346B2
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- temperature
- low
- tape
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はヒートポンプ装置の運転方法に関し、
詳しくは金属水素化物を利用したヒートポンプ装
置の運転方法に関する。
詳しくは金属水素化物を利用したヒートポンプ装
置の運転方法に関する。
ある種の金属や合金が速やかに発熱的に水素を
吸蔵して金属水素化物を形成し、また、この金属
水素化物が可逆的に吸熱的に水素を放出すること
が知られている。このような金属水素化物の平衡
分解圧Ｐは一般に温度の函数であつて、第１図に
示すように温度Ｔが高い程、平衡分解圧も大き
い。従つて、例えば、その間を水素が流通できる
ように連結した二つの熱交換器に金属水素化物を
内蔵させ、一方を高温度TH、他方を低温度TLに
保つと、高温側の熱交換器内の金属水素化物は平
衡分解圧PHにて吸熱的に水素を放出し、一方、
低温側の熱交換器内の金属水素化物の平衡分解圧
はPL（＜PH）であるから、この平衡分解圧の差に
よつて上記水素は低温側の熱交換器に移動し、こ
の熱交換器内の金属水素化物が発熱的に水素を吸
蔵する。即ち、高温側の熱交換器から低温側の熱
交換器へ熱の輸送が行なわれる。
吸蔵して金属水素化物を形成し、また、この金属
水素化物が可逆的に吸熱的に水素を放出すること
が知られている。このような金属水素化物の平衡
分解圧Ｐは一般に温度の函数であつて、第１図に
示すように温度Ｔが高い程、平衡分解圧も大き
い。従つて、例えば、その間を水素が流通できる
ように連結した二つの熱交換器に金属水素化物を
内蔵させ、一方を高温度TH、他方を低温度TLに
保つと、高温側の熱交換器内の金属水素化物は平
衡分解圧PHにて吸熱的に水素を放出し、一方、
低温側の熱交換器内の金属水素化物の平衡分解圧
はPL（＜PH）であるから、この平衡分解圧の差に
よつて上記水素は低温側の熱交換器に移動し、こ
の熱交換器内の金属水素化物が発熱的に水素を吸
蔵する。即ち、高温側の熱交換器から低温側の熱
交換器へ熱の輸送が行なわれる。
また、上記二つの熱交換器をコンプレツサーを
介して水素を流通させるように連結し、一方の熱
交換器を減圧すると共に他方の熱交換器を水素加
圧すれば、減圧側の金属水素化物は水素を吸熱的
に放出し、加圧側の金属水素化物は水素を発熱的
に吸蔵する。即ち、熱は減圧側から加圧側へ輸送
される。従つて、例えば、減圧側を低い温度TL
の冷却負荷に接続し、加圧側を高い温度TH（＞
TL）に接続すると、熱は低温側から高温側へ輸
送されるので、ここにヒートポンプとして機能す
る。
介して水素を流通させるように連結し、一方の熱
交換器を減圧すると共に他方の熱交換器を水素加
圧すれば、減圧側の金属水素化物は水素を吸熱的
に放出し、加圧側の金属水素化物は水素を発熱的
に吸蔵する。即ち、熱は減圧側から加圧側へ輸送
される。従つて、例えば、減圧側を低い温度TL
の冷却負荷に接続し、加圧側を高い温度TH（＞
TL）に接続すると、熱は低温側から高温側へ輸
送されるので、ここにヒートポンプとして機能す
る。
しかし、上記いずれの熱輸送装置又はヒートポ
ンプ装置においても、一方の金属水素化物から水
素が放出しつくしたときに熱輸送が停止するの
で、熱輸送を継続させるためには、前者の装置に
おいては二つの熱交換器を交互に加熱冷却しなけ
ればならず、後者の装置においては二つの熱交換
器を交互に加圧減圧しなければならない。すなわ
ち、熱輸送が本質的にバツチ方式であるので、金
属水素化物の発熱又は吸熱を出力として取出す場
合、その出力は定常性がない。４個又はそれ以上
の熱交換器を用い、各熱交換器の間に位相差を有
せしめて水素の放出、吸蔵を行なわせ、各熱交換
器から順次、出力を取出せば、見かけ上、連続し
た出力を得るが、複雑な制御機構を要する。さら
に、従来の装置においては、熱交換器自体の加熱
又は冷却に金属水素化物の発熱量や吸熱量が消費
され、又は余分の熱エネルギーを必要とする等、
種々の不利益を免れない。また、一般に金属水素
化物の熱伝導率が低いため、熱交換器としてはフ
インを備えた管群を用いることが多く、この結
果、熱交換器自体の熱容量が大きく、熱輸送効率
が悪い。
ンプ装置においても、一方の金属水素化物から水
素が放出しつくしたときに熱輸送が停止するの
で、熱輸送を継続させるためには、前者の装置に
おいては二つの熱交換器を交互に加熱冷却しなけ
ればならず、後者の装置においては二つの熱交換
器を交互に加圧減圧しなければならない。すなわ
ち、熱輸送が本質的にバツチ方式であるので、金
属水素化物の発熱又は吸熱を出力として取出す場
合、その出力は定常性がない。４個又はそれ以上
の熱交換器を用い、各熱交換器の間に位相差を有
せしめて水素の放出、吸蔵を行なわせ、各熱交換
器から順次、出力を取出せば、見かけ上、連続し
た出力を得るが、複雑な制御機構を要する。さら
に、従来の装置においては、熱交換器自体の加熱
又は冷却に金属水素化物の発熱量や吸熱量が消費
され、又は余分の熱エネルギーを必要とする等、
種々の不利益を免れない。また、一般に金属水素
化物の熱伝導率が低いため、熱交換器としてはフ
インを備えた管群を用いることが多く、この結
果、熱交換器自体の熱容量が大きく、熱輸送効率
が悪い。
本発明は従来のヒートポンプ装置における上記
した種々の問題を解決するためになされたもので
あつて、熱交換器の加熱、冷却サイクルを不必要
とし、安定した出力を連続して取出すことができ
るヒートポンプ装置の運転方法を提供することを
目的とする。
した種々の問題を解決するためになされたもので
あつて、熱交換器の加熱、冷却サイクルを不必要
とし、安定した出力を連続して取出すことができ
るヒートポンプ装置の運転方法を提供することを
目的とする。
本発明のヒートポンプ装置の運転方法は、密閉
容器内に隔壁にて区画形成された高圧室及び低圧
室と、金属水素化物を担持し、回転ベルト状に高
圧室と低圧室とを連続して往復走行されるテープ
と、高圧室及び低圧室においてそれぞれテープと
熱交換し得る高温熱媒及び低温熱媒とを有し、高
圧室に水素を高い圧力で供給して金属水素化物に
発熱的に水素を吸蔵させると共に、低圧室から水
素を除去し、低い水素圧下に置いて、金属水素化
物から吸熱的に水素を放出させ、低温熱媒から高
温熱媒へ熱輸送することを特徴とするものであ
る。
容器内に隔壁にて区画形成された高圧室及び低圧
室と、金属水素化物を担持し、回転ベルト状に高
圧室と低圧室とを連続して往復走行されるテープ
と、高圧室及び低圧室においてそれぞれテープと
熱交換し得る高温熱媒及び低温熱媒とを有し、高
圧室に水素を高い圧力で供給して金属水素化物に
発熱的に水素を吸蔵させると共に、低圧室から水
素を除去し、低い水素圧下に置いて、金属水素化
物から吸熱的に水素を放出させ、低温熱媒から高
温熱媒へ熱輸送することを特徴とするものであ
る。
以下に実施例を示す図面によつて本発明を説明
する。
する。
第２図は、本発明で使用するヒートポンプ装置
のもつとも基本的な実施例を示し、密閉容器１は
隔壁２によつて低圧室３と高圧室４とに区画さ
れ、低圧室からは水素が除去され、一方、高圧室
には水素が加圧供給される。例えば、図示したよ
うに、二つの室の間を接続管５にて接続し、この
管路に圧縮機６を配設し、圧縮機にて低圧室から
水素を除去すると共に高圧室に加圧送入する。ま
た、低圧室には加熱ロール７が、高圧室には冷却
ロール８がそれぞれ配設され、それぞれ低温熱媒
９及び高温熱媒１０に熱交換し得るように熱的に
接続されていると共に、加熱ロールと冷却ロール
との間には金属水素化物MHを担持したテープ
（以下、単にテープという。）が無端回転ベルト状
に巻掛けられて、隔壁に設けられた適宜のシール
手段によつて気密を実質的に保ちつつ、隔壁を貫
通し、一定方向に走行駆動される。
のもつとも基本的な実施例を示し、密閉容器１は
隔壁２によつて低圧室３と高圧室４とに区画さ
れ、低圧室からは水素が除去され、一方、高圧室
には水素が加圧供給される。例えば、図示したよ
うに、二つの室の間を接続管５にて接続し、この
管路に圧縮機６を配設し、圧縮機にて低圧室から
水素を除去すると共に高圧室に加圧送入する。ま
た、低圧室には加熱ロール７が、高圧室には冷却
ロール８がそれぞれ配設され、それぞれ低温熱媒
９及び高温熱媒１０に熱交換し得るように熱的に
接続されていると共に、加熱ロールと冷却ロール
との間には金属水素化物MHを担持したテープ
（以下、単にテープという。）が無端回転ベルト状
に巻掛けられて、隔壁に設けられた適宜のシール
手段によつて気密を実質的に保ちつつ、隔壁を貫
通し、一定方向に走行駆動される。
この装置の動作を第１図に基づいて説明する。
テープは高圧の水素が供給される高圧室におい
て、高温熱媒により温度THに冷却されつつ、水
素を発熱的に吸蔵する。すなわち、この際の発熱
反応熱は冷却ロールを経て高温熱媒に供給され
る。水素を吸蔵したテープは、次いで減圧された
低圧室に入り、温度TLに加熱されつつ、小さい
金属水素化物平衡分解圧の下で水素を吸熱的に放
出する。この際の吸熱反応熱は、低温熱媒に接続
した加熱ロールから供給される。このようにし
て、テープの走行に伴つて、熱は低温熱媒から高
温熱媒に連続して輸送され、ヒートポンプとして
機能する。
テープは高圧の水素が供給される高圧室におい
て、高温熱媒により温度THに冷却されつつ、水
素を発熱的に吸蔵する。すなわち、この際の発熱
反応熱は冷却ロールを経て高温熱媒に供給され
る。水素を吸蔵したテープは、次いで減圧された
低圧室に入り、温度TLに加熱されつつ、小さい
金属水素化物平衡分解圧の下で水素を吸熱的に放
出する。この際の吸熱反応熱は、低温熱媒に接続
した加熱ロールから供給される。このようにし
て、テープの走行に伴つて、熱は低温熱媒から高
温熱媒に連続して輸送され、ヒートポンプとして
機能する。
この装置を冷房に利用するには、低温熱媒を熱
源、すなわち室内冷却負荷とし、高温熱媒を大気
温度等の冷却器とすればよく、一方、暖房に利用
するには、高温熱媒を室内加熱負荷とし、低温熱
源としては大気、地下水、廃熱等を用いればよ
い。
源、すなわち室内冷却負荷とし、高温熱媒を大気
温度等の冷却器とすればよく、一方、暖房に利用
するには、高温熱媒を室内加熱負荷とし、低温熱
源としては大気、地下水、廃熱等を用いればよ
い。
金属水素化物をテープに担持させるには、金属
水素化物の水素の吸蔵、放出を阻害しない限りは
どのような方法によつてもよいが、例えば磁気テ
ープのように基材フイルム上に金属水素化物を塗
布してもよく、あるいはシリコンゴムフイルム中
に分散させてもよい。
水素化物の水素の吸蔵、放出を阻害しない限りは
どのような方法によつてもよいが、例えば磁気テ
ープのように基材フイルム上に金属水素化物を塗
布してもよく、あるいはシリコンゴムフイルム中
に分散させてもよい。
用いる金属素水化物は特に制限されないが、例
えばLaNi5の水素化物が好適に用いられる。この
場合、低圧室において低温の加熱ロールが20℃で
あれば、水素雰囲気圧を１気圧以下としたとき金
属水素化物は水素を放出するので、高圧室におい
て水素圧を７気圧以上とすれば、高温の冷却ロー
ルが50℃であつても、LaNi5はなおも水素を吸蔵
するので、この際の発熱を高温熱媒に与えること
ができる。
えばLaNi5の水素化物が好適に用いられる。この
場合、低圧室において低温の加熱ロールが20℃で
あれば、水素雰囲気圧を１気圧以下としたとき金
属水素化物は水素を放出するので、高圧室におい
て水素圧を７気圧以上とすれば、高温の冷却ロー
ルが50℃であつても、LaNi5はなおも水素を吸蔵
するので、この際の発熱を高温熱媒に与えること
ができる。
本発明のヒートポンプ装置の運転方法によれ
ば、以上のように、金属水素化物は回転ベルト状
のテープに担持され、高圧室と低圧室との間を連
続して往復走行され、この本質的に連続した作動
によつて連続かつ安定した熱出力を得ることがで
きる。従つて、また、従来の金属水素化物を充填
した熱交換器を用いる装置においては、熱源を切
換えて熱交換器を交互に加熱、冷却する必要があ
るのと異なり、熱源又は熱媒を常時一定の温度に
保てばよいので、複雑な熱媒回路やこのための制
御装置を要せず、装置構成が著しく簡単化され
る。
ば、以上のように、金属水素化物は回転ベルト状
のテープに担持され、高圧室と低圧室との間を連
続して往復走行され、この本質的に連続した作動
によつて連続かつ安定した熱出力を得ることがで
きる。従つて、また、従来の金属水素化物を充填
した熱交換器を用いる装置においては、熱源を切
換えて熱交換器を交互に加熱、冷却する必要があ
るのと異なり、熱源又は熱媒を常時一定の温度に
保てばよいので、複雑な熱媒回路やこのための制
御装置を要せず、装置構成が著しく簡単化され
る。
本発明においては、異なる平衡分解圧特性を有
する金属水素化物を担持したテープを多段に並列
して配列することができる。第３図にテープを二
段に配列した実施例を示す。第２図の実施例と同
様に、密封容器１は隔壁２によつて低圧室３と高
圧室４とに区画されており、両室は接続管５にて
接続され、この管路の圧縮機６により低圧室が減
圧されると共に、高圧室に水素が加圧供給され
る。密封容器内には平衡分解圧特性の異なる金属
水素化物M1H及びM2Hをそれぞれ担持した二種
のテープが並列に走行され、それぞれ隔壁を貫通
して高圧室と低圧室との間を往復する。M1Hを
担持した第一のテープは低圧室において温度TL
の低温熱媒９に熱交換し得るように熱的に接続さ
れ、第二のテープは高圧室において温度THの高
温熱媒１０に熱接続されている。高圧室において
第一のテープを支持する中温ロール１１及び低圧
室において第二のテープを支持する中温ロール１
２は好ましくはヒートポンプ１３等により熱交換
し得るように熱接続され、ほぼ同じ温度TMに保
たれる。ここに、上記金属水素化物の平衡分解圧
特性は、第４図に示すように、M2Hの方がM1H
よりも高温領域にあるように選ばれ、かつ上記温
度関係はTL＜TM＜THである。
する金属水素化物を担持したテープを多段に並列
して配列することができる。第３図にテープを二
段に配列した実施例を示す。第２図の実施例と同
様に、密封容器１は隔壁２によつて低圧室３と高
圧室４とに区画されており、両室は接続管５にて
接続され、この管路の圧縮機６により低圧室が減
圧されると共に、高圧室に水素が加圧供給され
る。密封容器内には平衡分解圧特性の異なる金属
水素化物M1H及びM2Hをそれぞれ担持した二種
のテープが並列に走行され、それぞれ隔壁を貫通
して高圧室と低圧室との間を往復する。M1Hを
担持した第一のテープは低圧室において温度TL
の低温熱媒９に熱交換し得るように熱的に接続さ
れ、第二のテープは高圧室において温度THの高
温熱媒１０に熱接続されている。高圧室において
第一のテープを支持する中温ロール１１及び低圧
室において第二のテープを支持する中温ロール１
２は好ましくはヒートポンプ１３等により熱交換
し得るように熱接続され、ほぼ同じ温度TMに保
たれる。ここに、上記金属水素化物の平衡分解圧
特性は、第４図に示すように、M2Hの方がM1H
よりも高温領域にあるように選ばれ、かつ上記温
度関係はTL＜TM＜THである。
この装置を第４図に基づいて説明する。簡単の
ため、上では中温ロール１１及び１２は同じ温度
にあるとしたが、異なる温度であつても何ら支障
はない。また、各中温ロール１１及び１２はそれ
ぞれ中温熱媒１４及び１５に接続されていてもよ
い。
ため、上では中温ロール１１及び１２は同じ温度
にあるとしたが、異なる温度であつても何ら支障
はない。また、各中温ロール１１及び１２はそれ
ぞれ中温熱媒１４及び１５に接続されていてもよ
い。
先ず、低圧室において、M1Hは温度TLの低温
熱媒９により加熱されると共に、圧縮機による減
圧によつて圧力PLとされ、点Ａの状態で水素を
吸熱的に放出する。この水素を放出したM1Hは
テープの走行と共に高圧室に入り、この高圧室に
は圧縮機によつて水素がPHの圧力で加圧供給さ
れているので、M1Hは温度TMの中温熱媒１４に
熱を与えつつ、又は中温ロール１２に熱を与えつ
つ、点Ｂの状態で水素を発熱的に吸蔵する。こう
して水素を吸蔵したM1Hは再び低圧室に送られ、
上記のサイクルを繰返す。
熱媒９により加熱されると共に、圧縮機による減
圧によつて圧力PLとされ、点Ａの状態で水素を
吸熱的に放出する。この水素を放出したM1Hは
テープの走行と共に高圧室に入り、この高圧室に
は圧縮機によつて水素がPHの圧力で加圧供給さ
れているので、M1Hは温度TMの中温熱媒１４に
熱を与えつつ、又は中温ロール１２に熱を与えつ
つ、点Ｂの状態で水素を発熱的に吸蔵する。こう
して水素を吸蔵したM1Hは再び低圧室に送られ、
上記のサイクルを繰返す。
一方、M2Hは低圧室において中温熱媒１５又
は中温ロール１２から熱を与えられて温度TMに
加熱され、点Ｃの状態で吸熱的に水素を放出す
る。この放出された水素は圧縮機により再び高圧
室に送入され、圧力PHにてM2Hに点Ｄの状態で
発熱的に吸蔵される。この反応熱は高温ロール８
から高温熱媒１０に取出される。結局、この装置
によれば、温度TLの低温熱媒９から熱を取り込
み、温度THの高温熱媒１０に放出する。
は中温ロール１２から熱を与えられて温度TMに
加熱され、点Ｃの状態で吸熱的に水素を放出す
る。この放出された水素は圧縮機により再び高圧
室に送入され、圧力PHにてM2Hに点Ｄの状態で
発熱的に吸蔵される。この反応熱は高温ロール８
から高温熱媒１０に取出される。結局、この装置
によれば、温度TLの低温熱媒９から熱を取り込
み、温度THの高温熱媒１０に放出する。
この装置によれば、第２図に示した一段のテー
プ配列に比べ、同じ圧縮機能力でより高温度の熱
出力が得られ、又はより低温の冷熱出力が得られ
る。
プ配列に比べ、同じ圧縮機能力でより高温度の熱
出力が得られ、又はより低温の冷熱出力が得られ
る。
テープを三段以上の多段に配列した場合も同様
である。一般的には、第５図に示すように、密封
容器１内において、それぞれ平衡分解圧特性の異
なる金属水素化物M1H，M2H，…，MoＨを担持
した数ｎのテープが並列に走行され、低圧室にお
いて第一番目のテープが温度TL1の低温熱媒と熱
交換し得るように接続され、高圧室において第ｎ
番目のテープが温度THoの高温熱媒と熱交換し得
るように接続されていると共に、低圧室において
第ｉ番目（２ｉｎ）のテープが温度TLiを有
し、高圧室において第ｉ番目（１ｉｎ−１）
のテープが温度THiを有し、ここに温度関係はTLi
＜TLi+1、THi＜THi+1、かつTLi＜THiである。ま
た、各金属水素化物の平衡分解圧特性は、Mi+1
Ｈの方がMiＨよりも高温領域にあるように選ば
れる。しかし、種々の異なる温度の熱媒を用いる
複雑さを避けるために、高圧室におけるMiＨテ
ープ（１ｉｎ−１）と低圧室におけるMi+1
Ｈテープ（１ｉｎ−１）とをそれぞれ共通の
熱媒に熱的に接続して、ほぼ等温となるようにし
てもよく、又はヒートパイプ等により接続しても
よい。この場合、温度関係は概略、TL＜TH1（＝
TL2）＜…＜THi（＝TLi+1）＜THi+1（＝TLi+2）＜…＜
THo-1（＝TLo）＜THである。
である。一般的には、第５図に示すように、密封
容器１内において、それぞれ平衡分解圧特性の異
なる金属水素化物M1H，M2H，…，MoＨを担持
した数ｎのテープが並列に走行され、低圧室にお
いて第一番目のテープが温度TL1の低温熱媒と熱
交換し得るように接続され、高圧室において第ｎ
番目のテープが温度THoの高温熱媒と熱交換し得
るように接続されていると共に、低圧室において
第ｉ番目（２ｉｎ）のテープが温度TLiを有
し、高圧室において第ｉ番目（１ｉｎ−１）
のテープが温度THiを有し、ここに温度関係はTLi
＜TLi+1、THi＜THi+1、かつTLi＜THiである。ま
た、各金属水素化物の平衡分解圧特性は、Mi+1
Ｈの方がMiＨよりも高温領域にあるように選ば
れる。しかし、種々の異なる温度の熱媒を用いる
複雑さを避けるために、高圧室におけるMiＨテ
ープ（１ｉｎ−１）と低圧室におけるMi+1
Ｈテープ（１ｉｎ−１）とをそれぞれ共通の
熱媒に熱的に接続して、ほぼ等温となるようにし
てもよく、又はヒートパイプ等により接続しても
よい。この場合、温度関係は概略、TL＜TH1（＝
TL2）＜…＜THi（＝TLi+1）＜THi+1（＝TLi+2）＜…＜
THo-1（＝TLo）＜THである。
上記のように高圧室におけるMiＨテープ（１
ｉｎ−１）と低圧室におけるMi+1Ｈテープ
（１ｉｎ−１）とを熱交換し得るように熱接
続したときのサイクル線図を第６図に示す。すな
わち、テープの配列段数が増加するにつれて、よ
り高い温度の熱出力を得ることができる。
ｉｎ−１）と低圧室におけるMi+1Ｈテープ
（１ｉｎ−１）とを熱交換し得るように熱接
続したときのサイクル線図を第６図に示す。すな
わち、テープの配列段数が増加するにつれて、よ
り高い温度の熱出力を得ることができる。
以上の実施例は、低圧室を減圧し、高圧室に水
素を加圧供給する手段として圧縮機を用いる圧力
駆動型であるが、この圧縮機の代わりにいわゆる
熱圧縮機を用いる熱駆型とすることもできる。熱
駆動型の実施例を第７図に示す。
素を加圧供給する手段として圧縮機を用いる圧力
駆動型であるが、この圧縮機の代わりにいわゆる
熱圧縮機を用いる熱駆型とすることもできる。熱
駆動型の実施例を第７図に示す。
前記と同様に、低圧室３と高圧室４を有する密
閉容器１内において、低圧室には中温ロール１２
が、また高圧室には高温ロール８が配設され、こ
の中温ロール１２は中温熱媒１５に、高温ロール
８は高温熱媒１０にそれぞれ熱交換し得るように
熱接続されていると共に、これらロール間で第一
の金属水素化物M1Hを担持したテープが走行さ
れる。従つて、第８図に示すように、M1Hを高
圧室で温度THの高温熱媒で加熱することにより、
点Ａの状態で吸熱的に水素を高い圧力で放出させ
ることができる。M1Hは次いで、低圧室に入つ
て、中温熱媒１５により温度TMに冷却すれば、
点Ｄの状態で水素を吸蔵する。従つて、本発明の
ヒートポンプ装置において、このM1Hを担持す
るテープを異なる温度間で往復動させることによ
り、水素の加圧供給及び減圧除去を行なうことが
できる。すなわち、熱圧縮機として機能させるこ
とができる。
閉容器１内において、低圧室には中温ロール１２
が、また高圧室には高温ロール８が配設され、こ
の中温ロール１２は中温熱媒１５に、高温ロール
８は高温熱媒１０にそれぞれ熱交換し得るように
熱接続されていると共に、これらロール間で第一
の金属水素化物M1Hを担持したテープが走行さ
れる。従つて、第８図に示すように、M1Hを高
圧室で温度THの高温熱媒で加熱することにより、
点Ａの状態で吸熱的に水素を高い圧力で放出させ
ることができる。M1Hは次いで、低圧室に入つ
て、中温熱媒１５により温度TMに冷却すれば、
点Ｄの状態で水素を吸蔵する。従つて、本発明の
ヒートポンプ装置において、このM1Hを担持す
るテープを異なる温度間で往復動させることによ
り、水素の加圧供給及び減圧除去を行なうことが
できる。すなわち、熱圧縮機として機能させるこ
とができる。
そこで、密封容器内に前記テープと並列に前記
第一の金属水素化物M1Hより高温領域に平衡分
解圧特性を有する第二の金属水素化物M2Hを担
持した第二のテープを走行させる。第二のテープ
は低圧室においては低温ロール７に支持され、高
圧室においては中温ロール１１に支持され、これ
ら低温ロール７及び中温ロール１１はそれぞれ温
度TLの低温熱媒９及び温度TMの中温熱媒１４に
熱交換し得るように熱的に接続されている。ここ
に、温度関係はTL＜TM＜THである。中温ロール
８及び７は前記同様にヒートパイプ等によつて熱
的に接続されていてもよい。
第一の金属水素化物M1Hより高温領域に平衡分
解圧特性を有する第二の金属水素化物M2Hを担
持した第二のテープを走行させる。第二のテープ
は低圧室においては低温ロール７に支持され、高
圧室においては中温ロール１１に支持され、これ
ら低温ロール７及び中温ロール１１はそれぞれ温
度TLの低温熱媒９及び温度TMの中温熱媒１４に
熱交換し得るように熱的に接続されている。ここ
に、温度関係はTL＜TM＜THである。中温ロール
８及び７は前記同様にヒートパイプ等によつて熱
的に接続されていてもよい。
この装置によれば、第８図に示すように、高圧
室においてM2Hは、M1Hの放出した水素を点Ｂ
の状態で中温熱媒１４に熱を与えつつ吸蔵し、低
圧室において低温熱媒９から吸熱しつつ水素を放
出し、この水素はM1Hが低圧室で吸蔵する。す
なわち、この装置においては、熱は高温熱媒１０
と低温熱媒９とから中温熱媒１４及び１５に輸送
される。従つて、この装置を冷房に利用するに
は、低温熱媒を冷却負荷とし、高温熱媒には太陽
熱、ボイラー熱、種々の廃熱源を用い、中温熱媒
には水、大気等を用いればよい。なお、第二のテ
ープを第５図に示したように多段に配列してもよ
い。
室においてM2Hは、M1Hの放出した水素を点Ｂ
の状態で中温熱媒１４に熱を与えつつ吸蔵し、低
圧室において低温熱媒９から吸熱しつつ水素を放
出し、この水素はM1Hが低圧室で吸蔵する。す
なわち、この装置においては、熱は高温熱媒１０
と低温熱媒９とから中温熱媒１４及び１５に輸送
される。従つて、この装置を冷房に利用するに
は、低温熱媒を冷却負荷とし、高温熱媒には太陽
熱、ボイラー熱、種々の廃熱源を用い、中温熱媒
には水、大気等を用いればよい。なお、第二のテ
ープを第５図に示したように多段に配列してもよ
い。
上記のヒートポンプ装置を暖房に利用するに
は、低温熱源に大気や水を用いれば、高温熱源か
らの供給熱と低温熱源からの供給熱を中温熱媒か
ら出力として得ることができる。
は、低温熱源に大気や水を用いれば、高温熱源か
らの供給熱と低温熱源からの供給熱を中温熱媒か
ら出力として得ることができる。
しかし、好ましくは、M2Hテープの作動を熱
圧縮機として機能させ、第９図に示すサイクル線
図によつて暖房装置として機能させる。この場合
には、高温熱媒１０を室内等の加熱負荷とし、中
温熱媒を太陽熱、廃熱等の中温熱源とし、低温熱
媒として空気等の冷却器を用いる。水素の流れは
第７図に矢印で図示した方向と逆になる。高圧室
においては、M2Hが中温熱媒１４から熱の供給
を受けて水素を吸熱的に放出し、この高圧水素を
M1Hが発熱的に吸蔵する。この際の発熱反応熱
が高温THの加熱負荷１０に与えられる。水素を
吸蔵したM1Hは低圧室で水素を放出し、この際
の吸熱反応熱は中温熱媒から供給される。この水
素は低圧室のM2Hにより吸蔵され、この際の発
熱反応熱は低温熱媒に与えられる。この場合も
M2Hテープを多段に配列してよいことは明らか
であろう。
圧縮機として機能させ、第９図に示すサイクル線
図によつて暖房装置として機能させる。この場合
には、高温熱媒１０を室内等の加熱負荷とし、中
温熱媒を太陽熱、廃熱等の中温熱源とし、低温熱
媒として空気等の冷却器を用いる。水素の流れは
第７図に矢印で図示した方向と逆になる。高圧室
においては、M2Hが中温熱媒１４から熱の供給
を受けて水素を吸熱的に放出し、この高圧水素を
M1Hが発熱的に吸蔵する。この際の発熱反応熱
が高温THの加熱負荷１０に与えられる。水素を
吸蔵したM1Hは低圧室で水素を放出し、この際
の吸熱反応熱は中温熱媒から供給される。この水
素は低圧室のM2Hにより吸蔵され、この際の発
熱反応熱は低温熱媒に与えられる。この場合も
M2Hテープを多段に配列してよいことは明らか
であろう。
次に、例えば、前記冷房システムにおいては、
テープは高圧室で加熱され、次いで低圧室に入つ
て冷却されるが、このテープの走行に伴う加熱及
び冷却をより有効に行なうために、第７図に示す
ように、回転ベルト状のテープを例えばヒートパ
イプ１６等によつて高圧室のテープと低圧室のテ
ープを熱交換し得るように熱的に接続し、顕熱の
熱交換をさせることができる。テープは、好まし
くはそれぞれ高圧室及び低圧室に入つた直後に熱
接続される。従つて、簡単のために、テープ
M1Hが温度THで低圧室に入り、温度TMで高圧室
に入るとすると、この二つのテープの間の熱交換
によつて低圧室に入つたテープは温度THとTMの
間の中間の温度にまで予冷されると同時に、高圧
室に入つたテープは温度TMとTHの間の中間温度
にまで予熱される。例えば、高圧室へ入つたテー
プが温度TG（第８図）まで予熱されれば、高圧室
におけるテープの加熱はその温度をTGからTHま
で高めさえすればよく、この結果、駆動に要する
供給熱量を節減することができる。同様に、
M2Hテープをヒートパイプ１７等により熱接続
し、低圧室へ入つたテープが予め温度TKまで予
冷されているとすれば、テープ自体を温度TMか
らTLに冷却する冷熱量だけ多く出力冷熱を得る
ことができる。
テープは高圧室で加熱され、次いで低圧室に入つ
て冷却されるが、このテープの走行に伴う加熱及
び冷却をより有効に行なうために、第７図に示す
ように、回転ベルト状のテープを例えばヒートパ
イプ１６等によつて高圧室のテープと低圧室のテ
ープを熱交換し得るように熱的に接続し、顕熱の
熱交換をさせることができる。テープは、好まし
くはそれぞれ高圧室及び低圧室に入つた直後に熱
接続される。従つて、簡単のために、テープ
M1Hが温度THで低圧室に入り、温度TMで高圧室
に入るとすると、この二つのテープの間の熱交換
によつて低圧室に入つたテープは温度THとTMの
間の中間の温度にまで予冷されると同時に、高圧
室に入つたテープは温度TMとTHの間の中間温度
にまで予熱される。例えば、高圧室へ入つたテー
プが温度TG（第８図）まで予熱されれば、高圧室
におけるテープの加熱はその温度をTGからTHま
で高めさえすればよく、この結果、駆動に要する
供給熱量を節減することができる。同様に、
M2Hテープをヒートパイプ１７等により熱接続
し、低圧室へ入つたテープが予め温度TKまで予
冷されているとすれば、テープ自体を温度TMか
らTLに冷却する冷熱量だけ多く出力冷熱を得る
ことができる。
第１図は金属水素化物の平衡分解圧の温度特性
を示すグラフ、第２図は本発明で使用するヒート
ポンプ装置の一実施例を示す概略図、第３図は別
の一実施例を示す概略図、第４図は第３図の装置
の作動を示すサイクル線図、第５図は第３図と同
様の実施例を示す概略図、第６図は第５図の装置
の作動を示すサイクル線図、第７図はさらに別の
実施例を示す概略図、第８図及び第９図は第７図
の装置の作動を示すサイクル線図である。 １……密封容器、２……隔壁、３……低圧室、
４……高圧室、５……接続管、６……圧縮機、７
……低温ロール、８……高温ロール、９……低温
熱媒、１０……高温熱媒、１１，１２……中温ロ
ール、１４，１５……中温熱媒、MH……金属水
素化物。
を示すグラフ、第２図は本発明で使用するヒート
ポンプ装置の一実施例を示す概略図、第３図は別
の一実施例を示す概略図、第４図は第３図の装置
の作動を示すサイクル線図、第５図は第３図と同
様の実施例を示す概略図、第６図は第５図の装置
の作動を示すサイクル線図、第７図はさらに別の
実施例を示す概略図、第８図及び第９図は第７図
の装置の作動を示すサイクル線図である。 １……密封容器、２……隔壁、３……低圧室、
４……高圧室、５……接続管、６……圧縮機、７
……低温ロール、８……高温ロール、９……低温
熱媒、１０……高温熱媒、１１，１２……中温ロ
ール、１４，１５……中温熱媒、MH……金属水
素化物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密閉容器内に隔壁にて区画形成された高圧室
及び低圧室と、金属水素化物を担持し、回転ベル
ト状に高圧室と低圧室とを連続して往復走行され
るテープと、高圧室及び低圧室においてそれぞれ
テープと熱交換し得る高温熱媒及び低温熱媒とを
有し、高温室に水素を高い圧力で供給して金属水
素化物に発熱的に水素を吸蔵させると共に、低圧
室から水素を除去し、低い水素圧下に置いて、金
属水素化物から吸熱的に水素を放出させ、低温熱
媒から高温熱媒へ熱輸送することを特徴とするヒ
ートポンプ装置の運転方法。 ２ 高圧室と低圧室とが圧縮器を備えた接続管で
接続され、この圧縮器によつて低圧室から水素を
除去すると共に、高圧室に供給することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ装
置の運転方法。 ３ それぞれ平衡分解圧特性の異なる金属水素化
物を担持した数ｎのテープが並列に走行され、低
圧室において第一番目のテープが温度TLの低温
熱媒と熱交換し得るように接続され、高圧室に置
いて第ｎ番目のテープが温度THの高温熱媒と熱
交換し得るように接続されていると共に、低圧室
における第ｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のテープが温度
TLiを有し、高圧室における第ｉ番目（１≦ｉ≦
ｎ−１）のテープが温度THiを有し、ここにTLi＜
TLi+1、THi＜THi+1、TLi＜THiであり、かつ第（ｉ
＋１）番目（１≦ｉ≦ｎ−１）のテープの金属水
素化物の平衡分解圧特性が第ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ
−１）のテープの金属水素化物の平衡分解圧特性
よりも高温領域にあることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のヒートポンプ装置の運転方
法。 ４ 高圧室における第ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ−１）
のテープと低圧室における第（ｉ＋１）番目（１
≦ｉ≦ｎ−１）のテープとが熱交換し得るように
熱的に接続されていることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載のヒートポンプ装置の運転方
法。 ５ 前記金属水素化物を担持した前記第一のテー
プと並列して、前記第一の金属水素化物より高温
領域に平衡分解圧特性を有する第二の金属水素化
物を担持した第二のテープを走行させると共に、
この第二のテープの低圧室において前記低温熱媒
より高い温度をもたせ、高圧室において前記高温
熱媒より高い温度をもたせ、かつ高圧室において
低圧室よりも高い温度をもたせ、高圧室において
第二の金属水素化物から水素を吸熱的に放出させ
て第一の金属水素化物に水素を高い圧力で供給
し、低圧室において第二の金属水素化物に水素を
発熱的に吸蔵させ、第一の金属水素化物から吸熱
的に水素を放出させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のヒートポンプ装置の運転方
法。 ６ 前記金属水素化物を担持した前記第一のテー
プと並列して、前記第一の金属水素化物より低温
領域に平衡分解圧特性を有する第二の金属水素化
物を担持した第二のテープを走行させると共に、
この第二のテープに低圧室において前記低温熱媒
より低い温度をもたせ、高圧室において前記高温
熱媒より低い温度をもたせ、かつ高圧室において
低圧室よりも高い温度をもたせ、高圧室において
第二の金属水素化物から水素を吸熱的に放出させ
て第一の金属水素化物に水素を高い圧力で供給
し、低圧室において第二の金属水素化物に水素を
発熱的に吸蔵させ、第一の金属水素化物から吸熱
的に水素を放出させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のヒートポンプ装置の運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15679780A JPS5780153A (en) | 1980-11-06 | 1980-11-06 | Heat pump apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15679780A JPS5780153A (en) | 1980-11-06 | 1980-11-06 | Heat pump apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5780153A JPS5780153A (en) | 1982-05-19 |
| JPH0120346B2 true JPH0120346B2 (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=15635519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15679780A Granted JPS5780153A (en) | 1980-11-06 | 1980-11-06 | Heat pump apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5780153A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6361454B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2018-07-25 | アイシン精機株式会社 | 吸収式ヒートポンプ装置 |
-
1980
- 1980-11-06 JP JP15679780A patent/JPS5780153A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5780153A (en) | 1982-05-19 |
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