JPH01219455A - メタルハイドライド加熱冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、低公害、無騒音、高効率のメタルハイドライ
ド加熱冷却装置に関するものであり、ヒートポンプとし
て、家庭用空調器分野等に適用され得る。

（従来の技術） 本発明に係る水素吸蔵合金の水素の放出・吸蔵に伴う吸
熱・発熱をヒートポンプに応用した技術は、この水素吸
蔵合金の種類の相違を中心に多数報告されている。２種
類の水素吸蔵合金を用いた、最も基本的ヒートポンプサ
イクルの例として、例えば、特公昭６２−１１８９号の
「加熱、冷却方法」がある、これはＴ　ｉ　Ｍ　ｎ系合
金を使用した冷暖房装置に関するものである。さらにヒ
ートポンプ効率を高める方法として、例えば、「増補・
金属水素化物−その特性と応用」大角泰章著、化学工業
社昭和６１年発刊の１２１・２・５節、「金属水素化物
ヒートポンプ」に２重効果型冷房サイクルを含めた記述
がある。

前者を説明すると以下の通りである。すなわち、それ以
前既に提案されていた、ＬａＮｉ５．ＭｍＣｏ５　、Ｍ
ｍＮ　ｉ５等の水素吸蔵合金が高価で経済性に劣ってい
るとし、安価で水素化特性が優れたＴｉＭｎ合金を使用
することにより、実用的な冷暖房装置が得られると記述
している。ヒートポンプとして運転する際の熱サイクル
を第５図に示す。この中で′Ｆ１　は水素吸蔵合金Ｂの
水素放出時の保持温度（冷却温度）、′Ｉ″７は水素吸
蔵合金ＡおよびＢの水素吸蔵時の保持温度、Ｔ３は水素
吸蔵合金Ａの外部熱源による加熱温度である。又Ｐ。

は水素吸蔵合金Ａの水素吸蔵圧力、））２はその放出圧
力、Ｐ、は水素吸蔵合金Ｂの水素吸蔵圧力、Ｐ４は放出
圧力である。今、水素吸蔵合金Ａに′Ｆ３（１５０℃）
の熱源からＱ、の熱量を加えると、圧力Ｐ２　　（４０
ａｔｍ）の水素を放出する。この水素を水素吸蔵合金Ｂ
に送り込むと、この水素吸蔵合金Ｂは水素を吸蔵し、こ
の時”Ｉ−ｚ（５０℃）の温度レベルで熱Ｑ２を発生す
る。次に水素吸蔵合金八を′Ｔ’、（５０°（：）で冷
却すると、’ｔｌ動水素圧力は約４ａｔｍに減少し、こ
れと連通している水素吸蔵合金Ｂは、熱＋ＸｔＱ３をＴ
＋　　（＝９Ｋ）の外気から吸収しながら、■）４（約
５ａｔｒｎ）の水素を放出し、この水素は水素吸蔵合金
Ａに吸蔵される。この時、前述のＴａにおいて熱量（１
４を放出する。こうしてＴ３（＝１５０℃）の熱源で８
１ノえられた熱量Ｑ１に対しＴｚ　”Ｔａ　　（＝　５
０°Ｃ）の温度の熱量Ｑ２−＋Ｑ４が得られ、室内暖房
等に利用できる。この時のし一ト・ポンプ効率ηは、η
−（Ｑ２　モＱ４　）　／Ｑｌ　　となり、例えば１．
４程ｊ対が期待できる。

更にヒートポンプの効率を高める力性として後者の、２
重効果型サイクルを第６図を用いて説明する。ＭＩＨ，
Ｍ２）１．Ｍ３１＋はそれぞれ平ｉ）！水素解離温度の
異なる水素吸蔵合金である。平徐ｉ水素解離温度が最も
高い、水素吸蔵合金Ｍ　、　Ｈに、熱源からＴ６の温度
で加熱ＱＡが行われると、Ｍ　、　Ｈはこの熱を吸収し
Ｐｌの圧力の水素を放出する。

発生した水素は平衡水素解＾Ｉ温度の最も低いＭ３１１
に送られここで、Ｍ、Ｈに吸蔵され、その際、Ｔ１の音
の熱量Ｑ、を発生する。次にＭｔＨが、Ｔ。

の温度で外から冷却されるとそこでの圧力はＰ２゜とな
り、この時、Ｍ　ｓ　ＨとＭｉＨを連通させると、Ｍ、
Ｈに吸蔵されていた水素は、Ｔ１の温度の熱を外部より
吸収しながら解離し、Ｍ２Ｈにおいて、Ｔ、の温度の熱
量Ｑ、を放出しながら吸蔵される。

更にＭ、ＨがやはりＴ、の温度で外から冷却されると、
その水素圧力はＰ３゛となり、ここでＭ、ＨとＭ、Ｈを
連通させると、Ｍ　、　ＨからＭ、Ｈに向って水素か流
れ、この時Ｍ、Ｈでは水素放出に伴うＴ１温度の吸熱が
、一方Ｍ、Ｈでは水素吸蔵に伴うＴ１温度の放熱ＱＤ”
が発生する。こうして、Ｍ、Ｈを熱源からＴ１の温度の
熱ＱＡで再び加熱する事により熱サイクルが一巡する。

ヒートポンプとしてのこの熱サイクルの効率ηは η＝　（Ｑｌ　＋　ＱＤ　＋　ＱＩｌｌ’　）　／　Ｑ
ａ〜２が期待される。

（発明が解決しようとする課題） 従来の２重効果型サイクルは、確かにヒートポンプ効率
を２近くまで高める可能性を持っているが以下の欠点が
ある。すなわち、このサイクルを冬期の暖房用に使用す
る時、外気から吸熱するために、水素吸蔵合金自身、外
気温以下に下がらなければならない（例えばＯ℃〜−１
Ｏ℃）。更に室内を暖房するためには水素吸蔵に伴う放
熱過程は室温以上（例えば３０℃以上）の必要がある。

現在使用できる水素吸蔵合金（例えばＴｉＦｅ。

ＭｍＭｉ、、ＴｉＭｍ、、２等）で、上記の温度条件を
満たすよう、ヒートポンプサイクルを実現すると、最低
圧力を取り扱いやすい１気圧に選んだ時、最高圧力は約
２０気圧の高圧になる。逆に最高圧力を高圧ガス規制以
下の１０気圧に選べば、最低作動水素圧力は０．２〜０
．３気圧の負圧になる。

このように上述の２重効果型サイクルは、水素の作動ガ
ス圧力範囲が広く、水素ガス回路を、高圧仕様にしたり
、負圧仕様にする必要があり、取り扱い上不便である。

すなわち、高圧仕様では、高圧ガス規制に基づく耐圧処
理が必要となり、又負圧仕様の場合は外部から作動ガス
回路への空気等の混入を防ぐためシール処理が必要とな
る。

更に、水素ガスを負圧で使用する時は、水素吸蔵合金か
らの水素の放出速度が極端に遅くなり（水素吸蔵合金毎
に異なるが、例えばＬａＮｉ、で２５℃の時、２気圧で
既に吸蔵した水素を半分放出するのに２０分かかる）ヒ
ートポンプとして使えない。

又、この２重効果型サイクルで、上記のように最高圧を
１０気圧、又は最低圧を１気圧に選定すると、熱源の温
度が制約され前者で１００℃前後、後者で１５０℃前後
に限定される。

本発明は、水素ガス回路を、高圧使用にしたり、負圧使
用にしたりする必要のない、取り扱い容易で構造の簡単
な加熱冷却装置を提供することにあり、また熱源の温度
を広い範囲で制約しない加熱冷却装置を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決するために講じた手段は以下の通りで
ある。すなわち水素吸蔵合金ＭＨＡ１を収容した容器と
、水素吸蔵合金Ｍ　Ｈ？より平衡水素解離温度の低い水
素吸蔵合金Ｍ　ＨＱを収容した容器とを水素移動可能に
連結して一容器対とし、容器対を複数個備え、ｍ番目の
容器対のうちで平衡水素解離温度が高い水素吸蔵合金Ｍ
Ｈｍ１の、使用最低圧力ｐ２時の放熱を伴う水素吸蔵温
度をＴｆｆｔとした時、この温度より低い温度Ｔｆｌｌ
で使用最高圧力ＰｎＨ時に吸熱を伴う水素放出を行う水
素吸蔵合ＭＨＡ１を次段（ｎ段、＝ｍ＋１段）の容器対
のうちの平衡水素解離温度の高い水素吸蔵合金として使
用し、水素吸蔵合金ＭＨｍ１の水素吸蔵時の放出熱量を
次段（ｎ段、＝ｍ＋１段）の水素吸蔵合金ＭＨｍ１の水
素放出時に必要な吸収熱量として供給するべく、複数個
の容器対を熱的に順次接続することである。

（作用） 上記技術的手段は次のように作用する。

すなわち、水素解離温度がより高い水素吸蔵合金ＭＨＩ
：を外部の熱源で’ｒＬの温度で加熱すると、Ｍｌ−１
＋はある熱量を吸熱してＰＯの圧力の水素を放出する。

この水素は、連結部を通って、解離温度がより低い水素
吸蔵合金Ｍ　Ｈ９にほぼＰｎＨの圧力で吸蔵され、ある
温度の熱を発生する０次に水素吸蔵合金ＭＨＡ１を別の
水素吸蔵合金ＭＨ？で冷却し、Ｔｉ１ｔの温度まで下げ
ると容器内圧力はＰｉｌからＰｌｌまで下がる。

ここで水素吸蔵合金ＭＨ？とＭＨＩとの容器を連通させ
ると、ＭＨＩに吸蔵されていた水素は解し、Ｐｔの圧力
でＭＨＩに吸蔵される。この時ＭＨ９では吸熱が生じ、
同時にＭＨＩでは発熱が生じる。この発熱量は次段の水
素吸蔵合金ＭＨ？に流れ込み、ＭＨＩの圧力はＰｅに留
まり、また温度もＴｈを保つ０次に外部よりＴｉ１ｌの
温度で加熱すると、その熱量をＭＨＩは再び吸収熱して
Ｐｌｌの圧力の水素を発生することでサイクルは一巡す
る。とζろでＭ　Ｈｔで発生したＴＨＥ、の温度の熱量
を吸収した水素吸蔵合金ＭＨ？はＴＨ１１！よりやや低
い温度Ｍ　Ｈ？で吸蔵していた水素をＰＩＩの圧力で解
離し、ＭＨＩ側に流れ込み、ある温度の熱量を放出する
。ついでＭＨＩを冷却するとＭ　Ｈ？は放熱しながら水
素を吸蔵し、温度はＴＨＩからＴＨＩへ、圧力はＰｌｌ
からＰｔまで減少する。−方Ｍ　Ｈ？より解離温度の低
いＭＨＩではＰＦとほぼ等しい圧力で、吸蔵していた水
素の解離が生じ、この時ある温度で外部より吸熱を行う
。

以上の熱作用が各容器対相互で順次行われ、加熱冷却装
置が成立する。

（実施例） 第１図に多段カスケード式ヒートポンプのうち、２段の
場合の実施例を示す、容器（１）に、加熱源の温度に適
した水素吸蔵合金ＭＨ？　　（２）を収容し、別の容器
（３）には、該水素吸蔵合金ＭＨ？（２）とともにヒー
トポンプサイクルを形成できる適当な水素吸蔵合金（４
）を収容する。これら２つの容器を、水素ガスが移動で
きるよう配管（５）で連結し、途中に水素ガスの流れを
制御するパルプ（６）を設ける。同様に容器（７）に、
前述水素吸蔵合金ＭＷ？　　（２）の水素吸蔵時発熱過
程での温度ＴＯ！より低い温度で、水素放出による吸熱
を行う水素吸蔵合金ＭＨ？　　（８）を収容し、さらに
別の容器（９）に該水素吸蔵合金ＭＨ？　　＜８）とと
もにヒートポンプサイクルを形成できる適当な水素吸蔵
合金ＭＨ饗　（１０）を収容し、これらを水素ガスが移
動できるように配管（１１）で連結し、その途中に、水
素ガスの流れを制御するバルブ（１２）を設ける。

容器（１）には外部の高熱源から加熱できる熱交換器（
１３）を備え、容器（３）及び（９）には、大気から吸
熱するための熱交換器（１４）及び（１５）をそれぞれ
設ける。

容器（１）と容器（７）とは、容器（１）内の水素吸蔵
合金ＭＨ？（２）が水素吸蔵時に発生する熱を、容器（
７）内の水素吸蔵合金ＭＨ？（８）に伝達するための熱
伝達回路（１６）で結ばれ、容器（３）、（７）、　　
（９）には、水素吸蔵時に発生する熱を、外部に取り出
すための熱交換器（１７）　、　　（１８）　、　　（
１９）が備えられ、これらは、同時切り換え弁（２０）
、（２１）を介し、さらに別の熱交換器（２２）と連通
し、該発生熱を空調等に利用できるようにしている。

各熱交換器（１３）　、　　（１４）　、　　（１５）
　、　　（１６）には、このヒートポンプの熱サイクル
の必要な時期にのみ熱を伝え、不必要な時には、熱の移
動を禁止する制御弁（２３）、（２４）、　　（２５）
、　　（２６）を設ける。

高温熱源からの熱Ｑ、は、弁（２３）が開の時、熱交換
器（１３）を介して水素吸蔵合金ＭＨ？　　（２）に送
られる。この熱Ｑ、により水素吸蔵合金ＭＨ？　　（２
）は水素を放出し、この時弁（２６）。

（６）が閉じてあれば、圧力は、熱源の温度で定められ
る平衡水素解離圧まで増加する。平衡水素解離圧に達し
てからは、弁（６）を開け、高圧の水素又は配管（５）
を通り容器（３）内の水素吸蔵合金ＭＨ堂　（４）に吸
蔵され、この時水素吸蔵熱Ｑ２を発生する。同時切り換
え弁（２０）、（２１）を１の側に開いておくと、発生
熱Ｑ２は熱交換器（２２）を通して暖房に使われる。

次に同時切り換え弁（２０）、（２１）を２の側に開き
、容器（７）内の水素吸蔵合金ＭＨ？　　＜８）から熱
交換器（１８）を通して吸熱Ｑ４を行う、この時弁（１
２）を制御して、所定の圧力で水素を水素吸蔵合金ＭＨ
？　　（８）に吸着させると、容器（９）内の水素吸蔵
合金（ｌＯ）は圧力差により水素を放出しこの陳弁（２
５）を開にすれば、熱交換器（１５）を介して、大気か
ら熱Ｑ３゛を吸収する。

次に弁（２６）を開け、熱交換器（１６）を介して容器
（１）内の水素吸蔵合金ＭＨ？　　（２）がら、容器（
７）内の水素吸蔵合金ＭＨ？　　（８）へ熱を移動させ
ると、容器（１）内では放熱に伴う水素吸蔵合金ＭＨ？
　　（２）への水素の吸蔵が起き、弁（６）を開けて容
器（３）内の水素吸蔵合金ＭＨ會　（４）に吸蔵されて
いた水素を放出させると吸熱が起こる。ここで弁（２４
）を開ければ、大気よりＱ３の吸熱が行われる。一方容
器（７）では、熱の流入（Ｑ４）に伴い水素吸蔵合金Ｍ
Ｈ？（８）に吸蔵されていた水素は解離し、弁（１２）
を開けると、この解離した水素は、容器（９）に移動し
、この容器内の水素吸蔵合金ＭＨＩ　　（１０）に吸着
される。この時、吸蔵熱（Ｑｍ’）が発生し、同時切り
換え弁（２０）、（２１）を３にすると、熱交換器（２
２）を介して、この吸蔵熱１ｇ’）は暖房に使われる。

こうして再び高温熱源から熱Ｑ、を水素吸蔵合金ＭＨ？
　　（２）に供給して、サイクルは一巡する。

これを第２図に示す熱サイクル図で説明すると、平衡水
素解離温度の異なる水素吸蔵合金ＭＨ，。

ＭＨ量を各々別の容器に収容し、この容器を配管にて連
通し水素の移動を可能にする。水素の解離温度がより高
い水素吸蔵合金ＭＨＡ１を外部の熱源で、’ｒ１１．の
温度が加熱すると、ＭＨ？は熱Ｉ　Ｑ　ａ　ｔを吸熱し
てＰ−の圧力の水素を放出する（図中Ａｌ）、この水素
は、連通配管を通って、解離温度がより低い水素吸蔵合
金ＭＨＩにほぼＰｉｌの圧力で吸蔵される。この時Ｔｆ
ｆｉＩの温度の熱Ｑ□を発生する（図中Ａ２）０次に前
述の水素吸蔵合金ＭＨＡ１を別の水素吸蔵合金ＭＨ？で
冷却し、Ｔａｇの温度まで下げると、この容器内の圧力
はＰ自から、平衡水素解離圧力曲線に沿って下がり、ｐ
ｃに達する。

この後、Ｍｎ２と連通せしめると、Ｍ　Ｈ９に吸蔵され
ていた水素は解離し、ＰｎＨの圧力でＭ　Ｈ？に吸蔵さ
れる。この時、ＭＨ量側ではＴｈの温度で吸熱ＱＡｊが
生じ（図中Ａ３）、同時にＭＨｌ側ではＴｈの温度で発
熱ＱＡ４が生じる（図中Ａ４）。

この熱量ＱＡ４は前述の別の水素吸蔵合金ＭＨｍ１の圧
力はｐａに留まり、温度も一定値’ｒｆｌｔを保つ。

次に外部より１口、の温度で加熱し、熱量Ｑ１を加える
と、ＭＨｌは再び吸熱してＰｉの圧力の水素を発生し、
サイクルは一巡する。

ところで、ＭＨｌで発生した温度ＴＱｔの熱量ＱＡ４を
吸収した水素吸蔵合金Ｍ　Ｈ？は、より解離温度の低い
水素吸蔵合金ＭＨＩと各々別の容器に収容され、しかも
、水素が移動可能なように、弁を介し配管にて連通して
いる。さて、熱Ｉ　Ｑ　ａ　ａを得た水素貯蔵合金ＭＨ
？は、Ｔａ２よりやや低い温度’ｒＬで、吸蔵していた
水素を２品の圧力で解離する。この水素圧力はＭＨｌの
平衡水素解離圧力曲線上にある。ＭＨｌとＭＨｌの間の
弁を開くと水素はＭＨｌ側に流れ込み、ここで吸蔵され
、この時Ｔｅｌの温度の熱量Ｑ、ｆを放出する０次にＭ
Ｈｌを冷却するとＭＨｌは放熱しながら水素を吸蔵し平
衡水素解離圧力曲線に沿って、温度はＴＰｌの温度の熱
量Ｑ１□を放出する。次にＭＨｌを冷却するとＭＨ〒は
放熱しながら水素を吸蔵し、平衡水素解離圧力曲線に沿
って、温度はＴｉｌからＴＲｔまで、圧力はＰＲからＰ
Ｆまでそれぞれ減少し、さらにこの温度ＴＬ及び圧力ｐ
２で水素を吸蔵しつづける。この際、全体として熱Ｉ　
Ｑ　ｍ　ｓを放出する（図中Ｂ４）、一方ＭＨ１より解
離温度の低いＭＨＷではＰＦとほぼ等しい圧力で、吸蔵
していた水素の解離が起き、この時’ｒ２ｇの温度で外
部よりＱ１０の吸熱をする０次に再び、Ｍ　Ｈ？からの
水素吸蔵熱Ｑ＾４を得て、ＭＨｌは水素を解離し、圧力
はＰＦから２品まで増加し、サイクルは一巡する。

ＭＨｌ−ＭＨｌ及びＭＨｌ−ＭＨ響の２対の水素吸蔵合
金ヒートポンプ回路の全熱収支を考えると、外部から、
ＴＬの温度での加熱ＱＡＩに対し、ＴｔｌでＱａｔ、’
ｒＬでＱ。、ＴｈでＱ１０の放熱が起き、この放熱量は
、’ｒｆ’を及びＴＦＩを例えば３０度程度に選び、’
ｒＬをそれ以上に選定すれば全て暖房用に利用できる。

尚、Ｔｅｌでの吸熱Ｑ＾３及びＴＰ！での吸熱Ｑ、、は
、温度Ｔｅ！及びＴｈを例えば−１０度程度に選べば、
冬期、外気温が零下になっても、この外気からＱＡ３＋
Ｑ＠３の吸熱が可能であることを示している。

更にこの時圧力の変動範囲Ｐｅ−ＰｎＨは水素吸蔵合金
の材質を選ぶことにより独立に設定できるので、両者と
も１〜ｌＯ気圧内におさめることが可能で、従来技術の
ように圧力範囲が２０気圧近くあるいはそれ以上に高く
なって取り扱いが不便になったり、逆に１気圧以下の負
圧になって反応速度が極端に遅（なることがない。

この時、ヒートポンプ全体の熱効率ηは、ｖ＝（発生熱
量）／（加熱熱量） −（Ｑ　ａ　ｚ　＋　Ｑ　ａ　ｔ　＋　Ｑ□”）　／Ｑ
ＡＩとなり、単段のヒートポンプの効率に比べ大きく改
良される（単段での効率は普通１．４程度だが、このカ
スケード方式では２段の特約２．０となる）。

更に第３図、多段カスケード式ヒートポンプに示したよ
うに、ＭＨＦの水素吸蔵過程で発生した熱Ｑ１４をすぐ
に暖房として使用してしまうのではな（、Ｔａｇよりわ
ずかに低い温度で水素を解離する別の水素吸蔵合金ＭＨ
Ｆの加熱に利用し、この水素吸蔵合金ＭＨテと、これよ
り解離温度が低い水素合金ＭＨＩとを弁を介した配管で
連用せしめ、もう一対のヒートポンプ回路を構成するこ
ともできる。

この第３図の実施例は第１図及び第２図で述べた２容器
対を多数に増加連結したものであるため、基本は２容器
対に準するので詳細は省略する。

次に第４図に示す縮退型カスケード式ヒートポンプを説
明する。前述の実施例のような２対あるいはそれ以上の
水素吸蔵合金対において、より水素解離温度の低い水素
吸蔵合金（Ｍ）ＩＩ　、　ＭＨＩ　。

ＭＨｊ、　　・・・）をすべて同種の水素吸蔵合金に置
き換えると同じ圧力範囲で、水素ガスを利用する際には
暖房用に利用する放熱Ｉｔ　Ｑ　ａ　ｔ　、　Ｑ　ｓ　
ｔの発生温度’ｒ　ｅ　ｌ、　ＴＦ　ｔ　、が等しくな
り、同様に外気からの吸熱温度Ｔ　ｅ　＋　、Ｔ　Ｆ　
ｔも等しくでき、ヒートボンプとしての制御が容易にな
る。

〔発明の効果〕

３００℃〜４００℃程度の比較的高温の熱源を利用して
ヒートポンプサイクルを実現させる時には、従来の２重
効果型サイクルは実現できない。

すなわち第６図で示したように図中のＢ、Ｄ、Ｄ’にお
ける放熱温度を等しく３０℃付近に設定すると、Ａ点で
示される熱源の温度はせいぜい１５０℃である。従って
Ａ点の温度を例えば３５０℃に設定すると、Ｄ゛点をＢ
、Ｄで示される温度Ｔ。

より更に高温の例えば２８０℃前後にする必要がある。

この事は、暖房時に３０℃の熱と２８０℃の熱が次々に
得られることを意味し、この高温の熱の処理が難しい。

本発明のカスケード方式では、第２図に示されるように
、上述の比較的高温の熱源を利用する水素貯蔵合金ヒー
トポンプに適している。すなわち、第２図において、Ａ
１点で外部から’ｒＬ−３５０℃の熱が供給されると、
Ａ２においてＴｅ１〜３０℃の熱を放出しＡ３で外気か
らＴｅｘ−−１０℃の吸熱をする。このサイクルは更に
Ａ４において、ＴＬ−２８０℃付近の熱を発生する。と
ころでこの約２８０℃の熱は、このカスケード方式では
、すぐに室内を暖めるのに使われるのではなく図中Ｂ１
点で示されるように水素吸蔵合金ヒートポンプの熱源と
して使われる。この次のステップのサイクルでも８２点
でＴＬ−３０℃の放熱が起き、８３点でＴＰ！シー１０
℃の熱を外部から吸収し、８４点で約８０〜１００℃の
熱を放出する。従って全体で１サイクルが完了した時暖
房用として約３０℃の熱及び約９０℃の熱が得られ、前
記の２重効果型サイクルのように高温の発生熱の処理に
困ることがない。

更に本発明のカスケード式ヒートポンプは従来の２重効
果型ヒートポンプに比べ以下の特有の効果を持つ。すな
わち、２重効果型ヒートポンプでは第６図のＤ’、Ｄ及
びＢ点で示されるように、暖房温度Ｔ、において各水素
Ｖ＆蔵金合金、Ｈ，Ｍ２Ｈ，ＭｓＨより放熱が起こる。

ところでこの放熱はそれぞれ別々の時間に起きるので、
このヒートポンプが１サイクル完了する時間は、およそ
、それぞれの反応時間の和となり、各水素吸蔵合金の放
熱反応時間がほぼ同じとすれば１回の反応時間の約３倍
となる。

カスケード式ヒートポンプでは、第２図で示されるよう
に、ＭＨＩとＭＨＩ　、ＭＨＩとＭＨＩがそれぞれ独立
の作動ガス回路を構成しているので、暖房用放熱のうち
、Ｑ２及びＱａ”、Ｑａ及びＱ８′はそれぞれ同時に起
きる。上記の２重効果型ヒートポンプと同様放熱反応時
間が、材質に寄らずほぼ等しいとすれば、１サイクルが
完了するのに要する時間は、１回の反応時間の約２倍で
ある。

こうして原理的に、本発明のヒートポンプは従来の２重
効果型ヒートポンプに比べ、サイクル時間が２／３に短
くでき、同一時間内での出力は１゜５倍にできる可能性
を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用した２段カスケード式ヒートポン
プの実施例、第２図は第１図の熱サイクル図、第３図は
本発明を利用した多段カスケード式ヒートポンプの熱サ
イクル図、第４図は本発明を利用した縮退型カスケード
式ヒートポンプの熱サイクル図、第５図は本発明に係る
従来技術であるＴ　ｉ　Ｍ　ｎ系合金ハイドライドヒー
トポンプの熱サイクル図、第６図は本発明に係る他の従
来技術である２重効果型サイクルの熱サイクル図である
。 １．３，７．９・・・容器。 ２．４，８．１０・・・水素吸蔵合金。 ５．１１・・・配管。 ６．１２・・・水素ガス流量制御バルブ。 １３．１４．１５．１６．１７．１８．１９゜２２・・
・熱交換器。 ２０．２１・・・流路同時切り換え弁。 ２３．２４．２５．２６・・・熱の移動制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素吸蔵合金ＭＨ＾Ａ＿１を収容した容器と、該水素吸
   蔵合金ＭＨ＾Ａ＿１より平衡水素解離温度の低い水素吸
   蔵合金ＭＨ＾Ａ＿２を収容した容器とを水素移動可能に
   連結して一容器対とし、該容器対の複数個を備え、ｍ番
   目の容器対のうちで平衡水素解離温度が高い水素吸蔵合
   金ＭＨ＾ｍ＿１の、使用最低圧力Ｐ＾ｍ＿Ｌ時の放熱を
   伴う水素吸蔵温度をＴ＾ｍ＿Ｈ＿２とした時、この温度
   より低い温度Ｔ＾ｎ＿Ｈ＿１で使用最高圧力Ｐ＾ｎ＿Ｈ
   時に吸熱を伴う水素放出を行う水素吸蔵合金ＭＨ＾ｎ＿
   １を次段（ｎ段、＝ｍ＋１段）の容器対のうちの平衡水
   素解離温度の高い水素吸蔵合金として使用し、該水素吸
   蔵合金ＭＨ＾ｍ＿１の水素吸蔵時の放出熱量を、該次段
   （ｎ段、＝ｍ＋１段）の水素吸蔵合金ＭＨ＾ｍ＿１の水
   素放出時に必要な吸収熱量として供給するべく、前記複
   数個の容器対を熱的に順次接続することを特徴とする加
   熱冷却装置。