JPH02242054A - 水素吸蔵合金を用いた熱利用システム - Google Patents

水素吸蔵合金を用いた熱利用システム

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JPH02242054A
JPH02242054A JP6168289A JP6168289A JPH02242054A JP H02242054 A JPH02242054 A JP H02242054A JP 6168289 A JP6168289 A JP 6168289A JP 6168289 A JP6168289 A JP 6168289A JP H02242054 A JPH02242054 A JP H02242054A
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container
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Kenji Nasako
名迫 賢二
Takahiro Yonezaki
米崎 孝広
Akio Furukawa
明男 古川
Naoki Ko
直樹 広
Toshihiko Saito
俊彦 齊藤
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプ、冷凍等
の熱利用システムに関する。
(ロ)従来の技術 このような熱利用システムは、例えば特公昭58−19
955号公報、特開昭61−202054号公報に開示
されている。
これらは、2種類の水素吸蔵合金を用い、一方を130
℃〜150℃の駆動用熱源で加熱して他方に水素を送り
且つ吸収させ、他方が水素を一方に戻す際の吸熱反応に
より冷凍熱を得るようにしている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかし、これらの従来例は駆動用熱源で常に130℃〜
150℃の熱を得ることを条件としており、コージェネ
レーションシステムがらの熱、工場の廃熱、太陽熱等を
熱源とした場合、熱変動が大きすぎて稼動効率が上らな
い。
本発明は、駆動用熱源の変動に対応して稼動効率を向上
させ且つ安定させるものである。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明による解決手段は、3種類の水素吸蔵合金を用い
た熱サイクル運転と、上記水素吸蔵合金の内の2種類の
水素吸蔵合金を用いた熱サイクル運転とを、上記熱サイ
クル運転に於ける駆動用熱源の温度レベルに応じて切替
えて成る構成である。
(ホ)作用 襄−1図及び第2図の圧力−温度線図で示される3種類
の水素吸蔵合金MH,、MH,、MH,は、駆動用熱源
の供給熱が90℃程度の比較的低温であるときには、全
合金を用いた熱サイクル運転を実行し、駆動用熱源の供
給熱が130℃以上の比較的高温であるときには、合金
MH,を外してMHlとMH,を用いた熱サイクル運転
を実行する。
即ち、第1図に於いて、駆動用熱源が約90℃の熱で合
金MH,を加熱し、合金MH,を20℃の冷却水で冷却
すると、MH+は吸蔵していた水素ガスを解離状態のM
H,に移動させる(再生第1過程)。次に、熱源が90
℃の熱でMH,を加熱し、合金MH,を2θ℃の冷却水
で冷却すると、水素ガスは解離状態のMH,に移動する
(再生第2過程)。そして、MW、からMH,に水素ガ
スを移動させ、MH,での吸熱反応により約−20℃の
冷凍熱を回収するのである(冷凍熱発生過程)。
一方、第2図に於いては、駆動用熱源が130℃以上の
熱で合金MH,を加熱し、合金MH,を20℃の冷却水
で冷却すると、MH,は吸蔵していた水素ガスを解離状
態のMH,に移動させる(再生過程)。そして、MH,
からMH,に水素ガスを移動させ、MH,での吸熱反応
により約−20℃の冷凍熱を回収するのである(冷凍熱
発生過程)。
更に、これらの熱サイクル運転を連続的に行なう場合を
第3図(イ)(ロ)及び第4図(イ)(ロ)で説明する
とまず容器1〜6は、順に合金MH,、MH,、MH,
、MH,、MH,、MH,を充填し、駆動用熱源、冷却
水による冷却源、冷凍負荷のいずれかに熱的に接続でき
るように配管してあり、必要に応じて水素ガスを互いに
移送できるように配管しである。
駆動用熱源の供給熱が比較的低い(90℃)場合は、第
3図(イ)(ロ)で示されており、第3図(イ)では容
器2から容器3へ、容器4から容器5へ、容器6から容
9klへ夫々水素ガスが同時に移送され、容器6のMH
,の吸熱反応により約−20℃の冷凍熱を回収し、これ
を冷凍負荷に与える。この反応終了後には、第3図(ロ
)で示すように、容81から容器2へ、容l!3から容
器4へ容器5から容器6へ夫々水素ガスを同時に移送し
、容器3のM H=の吸熱反応により約−20℃の冷凍
熱を回収し、これを冷凍負荷に与える。以下、第3図(
イ)(ロ)の各状態を交互に繰返していく。
駆動用熱源の供給熱が比較的高い(130℃以上)場合
は、第4図(イ)(ロ)で示されており、容器3から容
器lへ、容器4から容器6に夫々水素ガスを同時に移送
し、容@3で吸熱する。次に容器1から容器3へ、容器
6から容器4に夫々水素ガスを同時に移送し、容器6で
吸熱するのである。以下、第4図(イ)(ロ)の各状態
を交互に繰返していく。
このように駆動用熱源の供給熱の温度レベルに応じて、
3種類の合金を用いた熱サイクル運転と、2種類の合金
を用いた熱サイクル運転を切替えて実行させるのである
が、温度レベルは熱源の温度をセンサーで測定する、或
いは太陽熱利用熱源では日射計で日射強度を測定する等
の方法で調べ 例えば130℃を切替えのための基準と
する。
(へ)実施例 本発明による熱利用システムとして、冷凍熱利用システ
ムの例を第5図に基づいて説明する。
容器1〜6は並設され、順に水素吸蔵合金MH,1MH
,、MH,、MH,、MH,、M H、を充填している
。容器1と容器6間は2本の水素ガスの第1、第2移送
配管7.8によって接続されている。第1移送配管7に
は他の容器2〜5も接続され、隣接する容器間の配管7
には夫々開閉弁9.10.11.12.13が設けであ
る。
第2移送配管8には開閉弁14が設けてあり、この弁1
4を挟むように、容器3と容器4は配管8にも夫々開閉
弁15.16を介して接続しである。
容器1〜6は、充填した合金を加熱したり、合金の反応
熱(熱、冷熱)を回収するために、熱交換器17・・・
を内装している。そして、容器l、2.4.5は、その
熱交換器17・・・を駆動用熱源18と20℃の冷却源
19とに切替弁20・・・によって夫々選択的に切替え
ることができるように配管接続している。また、容器3
.6は、その熱交換器17.17を冷却源19と冷凍負
荷21とに切替弁20・・・によって夫々選択的に切替
えることができるように配管接続している。熱交換l5
17・・・と熱源18、冷却源19、冷凍負有21との
間の配管は、熱媒冷媒をポンプ等で強制循環させる配管
である。
上記駆動用熱源18の供給熱の温度レベルは、温度セン
サーや日射針等で測定され、この測定値が入力された制
御装置(図示せず)が例えば130℃或いはこれに見合
う日射強度と比較する。そして、制御装置は、この基準
以上であれば、2類の合金M H+とM Hsを用いた
熱サイクル運転を、また、基準未満であれば3種類の合
金の全てを用いた熱サイクル運転を夫々指示し、開閉弁
9〜16及び切替弁20・・・を各運転に合致するよう
開閉させる。
次に、この実施例の動作を説明すると、制御装置は駆動
用熱源18の温度レベルが低いとの比較結果があれば、
容iS1.3.5の熱交換器17・・・を冷却源19に
、容器2.4の熱交換器17.17を熱源18に、容器
6の熱交換器17を冷凍負荷21に接続すべく切替弁2
0・・・を夫々開閉させ、容器1と6、容器2と3、容
器4と5を夫々接続すべく開閉弁14.10.12を開
放させる。こうして、容器6での水素放出による吸熱反
応により冷凍負荷21に約−20℃の冷熱を与える。ま
た、この反応終了後は1.制御装置は容器1.5の熱交
換器17.17を熱源18に、容器2.4.6の熱交換
器17・・・を冷却源19に、容器3の熱交換器17を
冷凍負荷21に夫々接続すべく切替弁20・・・を開閉
させ、容器1と2、容器3と4、容器5と6を夫々接続
すべく開閉弁9.11.13を開閉させる。このときに
は、容器3が冷凍負荷21に冷熱を与える。こうして、
切替弁20・・・と開閉弁9〜16を開閉制御すること
により、二状態を交互に繰返し、3種類の水素吸蔵合金
MH,、MH,、MH,を各−肘用いた連続的な熱サイ
クル運転を行なう。
一方、制御装置は、駆動用熱源18の温度レベルが高い
との比較結果があれば、容器1.6の熱交換rjP17
.17を冷却源19に、容器4の熱交換器17を熱源1
8に、容83の熱交換器17を冷凍負4r121に夫々
接続すべく切替弁20・・・を開閉させ、容器1と3、
容t154と6を夫々接続すべく開閉弁15.16を開
放させる。こうして、容器3での水素放出による吸熱反
応により冷凍負荷21に約−20℃の冷熱を与える。ま
たこの反応終了後は、制御装置は、容器3.4の熱交換
1S17.17を冷却源19に、容器lの熱交換器17
を熱源18に、容器6の熱交換1S17を冷凍負荷21
に夫々接続すべく切替弁20・・・を開閉させる。こう
して、容956に移送した水素ガスを容器4に戻し、容
器6での吸熱反応による冷熱を冷凍負荷21に与えるの
である。こうして、切替弁20・・・と開閉弁15.1
6を開閉制御することにより、二状態を交互に繰返し、
2種類の水素吸蔵合金MH,,MH,を各一対兼用した
連続的な熱サイクル運転を行なう。
駆動用熱源18に太陽熱集熱装置を用いて、3種類合金
での熱サイクル運転と、2種類合金での熱サイクル運転
とを行ない、日射強度に応じた総合効率を求めた。これ
が、第6図で示しである。
この図から明らかなように、2種類合金での熱サイクル
運転は、日射強度600 Kcal/hr−m’を境に
日射強度が大の領域では効率が高いが、小の領域では稼
動できない。一方、3種類合金の熱サイクル運転は、日
射強度が小の領域でも稼動できて所定の効率を得るが、
大の領域では複雑な分だけ損失がある。
従って、本実施例のように、日射強度に応じて3種類合
金での熱サイクル運転と2種類合金での熱サイクル運転
とを使い分ければ(第6図点線参照)、1日の中で稼動
時間帯を長くでき、稼動効率を向上し且つ安定させるこ
とができるのである。
尚、本実施例では、両運転を温度、日射等で自動的−に
切替えているが、この切替を所定の表示・報知により手
動で行なっても良い。また、太陽熱々源の場合、1日の
運転を時間(タイマー)制御で切替えるようにしても良
い。
(ト)発明の効果 本発明に依れば、駆動用熱源の温度レベルに応じて熱サ
イクル運転を切替えるので、熱源の温度変動に対応して
運転でき、稼動率を向上でき、全体の運転を安定させる
ことができる。従って、熱エネルギーを極めて効率良(
利用したシステムを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明システムに於ける3種類合金での熱サイ
クル運転を原理的に説明する圧力−温度線図、第2図は
2種類合金での第1図相当図、第3図(イ)(ロ)は3
種類合金での連続的な熱サイクル運転の説明図、第4図
(イ)(ロ)は2種類合金での第3図(イ)(ロ)相当
図、第5図は実施例の配管系統図、第6図は太陽熱々源
での日射強度−効率特性図である。 1〜6・・・容器、9〜16・・・開閉弁、18・・・
駆動用熱源、19・・・冷却源、20・・・切替弁、2
1・・・冷凍負荷。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3種類の水素吸蔵合金を用いた熱サイクル運転と
    、上記水素吸蔵合金の内の2種類の水素吸蔵合金を用い
    た熱サイクル運転とを、上記熱サイクル運転に於ける駆
    動用熱源の温度レベルに応じて切替えて成る水素吸蔵合
    金を用いた熱利用システム。
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DE90302631T DE69004718T2 (de) 1989-03-13 1990-03-13 Thermisches Nutzbarmachungssystem, bei dem Wasserstoff absorbierende Legierungen verwendet werden.
EP90302631A EP0388132B1 (en) 1989-03-13 1990-03-13 Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409676A (en) * 1992-12-28 1995-04-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Heat transfer system utilizing hydrogen absorbing metals
WO1997048887A1 (fr) * 1996-06-21 1997-12-24 World Fusion Limited Dispositif generateur d'electricite faisant appel a un alliage absorbant l'hydrogene et a une faible chaleur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409676A (en) * 1992-12-28 1995-04-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Heat transfer system utilizing hydrogen absorbing metals
WO1997048887A1 (fr) * 1996-06-21 1997-12-24 World Fusion Limited Dispositif generateur d'electricite faisant appel a un alliage absorbant l'hydrogene et a une faible chaleur

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