JPH0278868A - 水素吸蔵金属を用いたエネルギー変換方法及びその装置 - Google Patents

水素吸蔵金属を用いたエネルギー変換方法及びその装置

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JPH0278868A
JPH0278868A JP63228330A JP22833088A JPH0278868A JP H0278868 A JPH0278868 A JP H0278868A JP 63228330 A JP63228330 A JP 63228330A JP 22833088 A JP22833088 A JP 22833088A JP H0278868 A JPH0278868 A JP H0278868A
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Masao Nakajima
正雄 中嶋
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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、主として水素の貯蔵・輸送システムやエネル
ギーの回収・動力変換システムに利用される水素吸蔵金
属と水素とから金属水素化物を生成する反応及びその逆
反応を利用したエネルギーの変換方法及びエネルギーの
変換装置に関する。
(従来の技術) 水素吸蔵金属と水素とから金属水素化物を生成する際の
発熱を伴う水素の吸蔵反応及びその逆の吸熱を伴う水素
の放出反応を利用した従来のエネルギーの変換方法とし
て、例えば、内部に水素吸蔵金属の粒子を充填した充填
層と、該充填層内に間隔を存して配設した複数の伝熱管
とを設けた容器を用い、該伝熱管内に熱媒体たる冷水又
は温水を流し、該伝熱管を介して該金属粒子を冷却又は
加熱すると共に該充填層に水素ガスを流通させ該金属粒
子に水素の吸蔵反応又は放出反応を行わせ、あるいは該
水素ガスを加圧又は減圧して該金属粒子に吸蔵反応及び
放出反応を起こさせ、これにより生ずる反応熱を利用し
伝熱管を介して熱媒体を加熱又は冷却してエネルギーの
変換を行うもの(特開昭60−101398号公報)、
また、内部にコイル状に伝熱管を配設した容器を用い、
該容器に水素吸蔵金属の粒子を油中に懸濁させた懸濁液
を満たし、該伝熱管に流す熱媒体を介して該懸濁液を冷
却又は加熱すると共に該懸濁液に水素ガスを吹ぎ込んで
水素の吸蔵反応及び放出反応を行わせ、あるいは、上記
のように水素ガスを加圧又は減圧し伝熱管を介して該熱
媒体を加熱又は冷却してエネルギーの変換を行うもの(
特開昭58−217401号公報)が知られている。
(発明が解決しようとする課題) 上記前者の発明にあっては、充填層の金属粒子と伝熱管
とを接触させて熱交換を行うか、伝熱管に直接接触する
のは充填されている金属粒子の一部に過ぎず、熱交換効
率が悪化する問題があった。
一方、後者の発明にあっては、金属粒子を懸濁させた懸
濁液と伝熱管とが接触するため熱交換効率は多少良くな
るが、懸濁液に吹き込んだ水素ガスは気泡となって懸濁
液中を上昇してしまい、該金属粒子と水素との接触が不
十分となり、反応効率が悪化する問題があった。
本発明は、上記の問題点である熱交換効率とを向上する
すると共に、反応効率をも向上する水素吸蔵金属を用い
たエネルギー変換方法及びエネルギー変換装置を提供す
ることをその目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成すべく、水素吸蔵金属と水素と
から金属水素化物を生成する反応及びその逆の反応を利
用したエネルギー変換装置であって、容器内に水素吸蔵
金属の小塊片を多数充填した充填層を設け、該容器の上
部に水素配管の接続口と下部に熱媒体の流出口とを設け
ると共に、該容器の内部に該充填層の上方に位置させて
熱媒体を該充填層に降り注ぐ吐出口を設けたことを特徴
とする。
(作 用) 水素配管の接続口から充填層に水素ガスを流通させると
共に冷却した熱媒体を吐出口から充填層に降り注ぎ、該
充填層を構成する水素吸蔵金属の小塊片から反応熱を吸
収して水素の吸蔵反応を生じさせ、あるいは該接続口か
ら該充填層に高圧の水素ガスを流通させ該小塊片に水素
の吸蔵反応による発熱作用を生じさせると共に熱媒体を
充填層に降り注ぎ、該熱媒体を温熱源用に加熱する。一
方、この反応により生成された金属水素化物に対し、加
熱した熱媒体を充填層に降り注ぎ該金属水素化物の小塊
片に反応熱を供給し水素の放出反応を生じさせ、あるい
は該接続口から水素ガスを吸引し該小塊片に水素の放出
反応による吸熱作用を生じさせると共に熱媒体を充填層
に降り注ぎ、該熱媒体を冷熱源用に冷却する。
このように、水素吸蔵金属の小塊片を多数充填した充填
層に液状の熱媒体を降り注ぐと共に水素ガスを流通させ
ることにより、該熱媒体は該6小塊片の間隙を縫ってそ
れらの表面を洗うように流下し、同時に水素ガスも該熱
媒体に伴われ、あるいは自由にこれらの各小塊片の間隙
を縫って流通する。したがって熱媒体は水素吸蔵金属の
各小塊片に直接接触し、該6小塊片の全表面積を伝熱面
績として熱交換を行わせることができ、また水素ガスも
、該6小塊片の全表面積を反応面積として吸蔵・放出反
応を行うわせることかできる。
(実施例) 第1図を参照して、1は容器を示し、該容器1は、その
中間内部に水素吸蔵金属の小塊片Sを上下の孔開きプレ
ート2.2内に多数充填した充填層3を設け、該容器1
の頂部に水素配管4の接続口4aと下部に液状の熱媒体
の流出口5とを設けると共に、該容器1の内部に該充填
層3の上方に位置させて該熱媒体を該充填層3に降り注
ぐ吐出口たるシャワーヘッド6を設けて構成され、該接
続口4aから該充填層3に水素ガスを流通させて水素吸
蔵金属の小塊片Sに該水素ガスの吸蔵反応又は放出反応
を行うなわせると共に、該シャワーヘッド6から該充填
層3に熱媒体を降り注ぐようにして、該熱媒体と該小塊
片Sとを直接接触させて熱交換を行うようにし、更に、
該容器1の外部に該シャワーヘッド6と該流出口5とを
連通ずる循環回路7を設けると共に、該循環回路7に循
環ポンプ8と外部配管9を接続した熱交換器IOとを介
設し、充填層3に降り注いだ熱媒体を容器の下部から循
環回路7に導き、循環ポンプ8から熱交換器IOを通過
させてシャワーヘッド6に導くようにし、該熱交換器1
0において外部配管9に温水、冷水又は中間水を導入し
熱媒体と熱交換を行わせるようにしている。
この場合、該熱媒体には有機溶剤やシリコン等の安定な
溶液を用いるものとし、また水素吸蔵金属の小塊片Sは
、10〜50mm程度の球状、あるいはラシヒリング、
スロテッドリング、インターロックサドル、テラレット
、ポールリング、レッシングリング又はマグマホンバッ
キング状等に成形したものを用いるものとする。
以上の構成により、水素吸蔵金属に吸蔵反応又は放出反
応を行わせる場合には、充填層3に水素ガスを流通させ
ると共に、外部配管9に冷水を導入して熱媒体を冷却し
、該熱媒体を該充填層3に降り注いで該小塊片Sから反
応熱を吸収して水素の吸蔵を行わせ、逆に外部配管9に
温水を導入し熱媒体を加熱し、小塊片Sに反応熱を供給
して水素の放出を行わせる。
また、水素吸蔵合金から熱回収を行う場合には、充填層
3の水素ガスを加圧し小塊片Sに水素の吸蔵反応を行わ
せて発熱作用を生じさせると共に、該熱媒体を該充填層
3に降り注いで該熱媒体を加熱し、外部配管9に導入し
た中間水を温熱源用に加熱するようにし、逆に水素ガス
を減圧して小塊片Sに放出反応による吸熱作用生じさせ
、熱媒体を冷却して外部配管9に導入した中間水を冷熱
源用に冷却する。
この場合、水素吸蔵金属の小塊片Sに上記にょうなラシ
ヒリング状やスロテッドリング状等に成形したものを用
いれば、充填層3に水素ガスが流通し又は熱媒体が流下
するのに抵抗とならない十分な間隙を構成することがで
きると共に、小塊片Sの表面積を大きくして熱媒体との
熱交換面積や水素ガスとの反応面積を大きくすることが
できる。
次ぎに本発明の第2の実施例として、第2図に基づいて
上記装置を用いた温水・冷水供給装置について説明する
この装置は、上記第1の実施例に用いた装置を一対設け
、第1容器1aと第2容器1bとを仕切弁11を介設し
た水素配管4で連通ずると共に、両外部配管9をそれぞ
れ温熱源配管9aと冷熱源配管9bとで構成し、該両熱
源配管9a、 9bにそれぞれ中間熱源配管12a 、
12bを接続し、これに設けた複数の切替バルブ13に
より温熱源配管9aと中間熱源配管12aとを、又は冷
熱源配管9bと中間熱源配管12bとを適宜切替えるよ
うにしている。
この装置を用いて例えば深夜電力を利用した冷暖房シス
テムに適用する場合は、深夜電力を用いて昇温した温水
を温熱源配管9aに導き、第1容器la側に水素の放出
反応を生じさせると共に、この放出した水素ガスを水素
配管4を介して第2容器tb側に導き、該第2容器1b
に吹き込んで該第2容器lb側に水素の吸蔵反応を行わ
せ、同時にこの吸蔵反応により生ずる反応熱を第2容器
lb側の中間熱源配管12bに導いた常温の中間水と熱
交換して捨てるようにし、この放出反応と吸蔵反応が終
わって両容器1a、■bが平衡状態になったところで、
水素配管4の仕切弁11を閉じて冷暖房の準備段階を完
了する。
昼間の冷暖房段階にはいると、先ず、仕切弁11を開い
て高圧状態にある第2容器1bから低圧状態にある第1
容器1aに水素ガスを流入させ、第1容器la側では吸
蔵反応を生じさせて熱媒体を加熱するようにし、第2容
器1b側では放出反応を生じさせて熱媒体を冷却するよ
うにして、夏期であれば第1容器Ya側の反応熱を中間
熱源配管12aから温水として捨てると共に、第2容器
lb側の冷熱源配管9bから冷房用に冷水を得るように
し、冬期であれば第2容器lb側の反応熱を中間熱源配
管L2bから冷水として捨てると共に、第1容器la側
の温熱源配管9aから暖房用に温水をiするようする。
もっとも、夏期の温水は給湯用に利用してもよく、また
蓄熱槽(図示しない)に蓄えておいて上記深夜電力用の
温水として利用してもよい。′ 第3図は、本発明の第3の実施例として上記温水・冷水
供給装置の変形例を示す。
この実施例は、前記第1の実施例に用いた装置を4台設
けて連続運転するもので、放出反応専用の第1容器1a
及び第3容器ICと、吸蔵反応専用の第2容器ib及び
第4容器1dとを備え、各容器1a、 lb、 lc、
 ldの内部には水素吸蔵金属の小塊片Sを孔開きプレ
ート2.2を用いることなく積層して充填層3を構成し
、第1容器1aと第4容器1dとを、又第2容器1bと
第3容器ICとを水素配管4,4で連通ずると共に、各
容器1a、lb、1c、1dの流出口5側に熱媒体と小
塊片Sとを分離する分離器14を設け、分離器14にそ
れぞれ第1容器1aと第2容器1b、及び第3容器1C
と第4容器1dとの間で互いの流出口5側と上部とを連
通ずる搬送配管15を接続し、該各様送配管15に介設
した搬送装置16により互いに一方の容器から他方の容
器に小塊片Sを入替え搬送するようにし、更に、第1容
器1aの熱交換器10aには熱源配管12aを、第2容
器1bの熱交換器10bには温熱源配管9bを、第3容
器ICの熱交換器IOCには冷熱源配管9Cを、第4容
器1dの熱交換器10dには中間熱源配管+2dをそれ
ぞれ接続するようにしている。
この供給装置によれば、第1容器1aと第4容器1dと
は主として準備工程に用い、第2容器1bと第3容器1
cとは冷暖房工程に用いるようにし、すなイつち、排熱
を用いて昇温した温水を第1容器1a側の熱源配管12
aに導き、該第1容器1aに水素の放出反応を生じさせ
、放出した水素ガスを水素配管4を介して第4容器1d
に導き、該第4容器1dに水素の吸蔵反応を行わせ、同
時に、この吸蔵反応による反応熱を第4容器ld側の中
間熱源配管12dから捨てるようにし、この内容器1a
、 ldにより$備工程としての放出反応と吸蔵反応が
行われる。
一方、冷暖房工程は、第3容器1cから第2容器1bへ
水素ガスを流入させ、第3容器1cには放出反応が、第
2容器1bには吸蔵反応がそれぞれ行われるようにし、
夏期であれば第2容器1b側の反応熱を温熱源配管9b
から温水として捨てると共に、第3容器1c側の冷熱源
配管9Cから冷房用に冷水を得るようにし、冬期であれ
ば逆に第3容器1c側の反応熱を冷熱源配管9cから冷
水として捨てると共に、第2容器lb側の温熱源配管9
bから暖房用に温水を得るようにする。
そして、上記の反応サイクルが完了する直前に各搬送装
置16により第1容器1aと第2容器1b、及び第3容
器ICと第4容器1dとの間で互いに小塊片Sの入替え
を行うようにし、この一連の操作を繰り返して連続的に
温水と冷水とを得る。
このようにすれば、容器は吸蔵用及び放出用に、配管は
熱源用、冷熱源用、温熱源用及び中間熱源用にそれぞれ
専用に構成することができ、繁雑なバルブの切替えをす
ることなく、また容器及び配管はそれぞれ熱的に適した
材質で構成することができる。
尚、この実施例において前記第4容器Ld側の中間熱源
配管12dからの温水を捨てることなく暖房用に用いる
ようにしてもよいし、また、冬期に第3容器Ic側の冷
熱源配管9Cから捨てる冷水を冷房用に使えば、特に冬
期でも冷房の必要なコンピユータ室を備える建物等に有
用である。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、水素吸蔵金属の小塊片を
多数充填した充填層に水素ガスを流通させると共に、熱
媒体を該充填層の上方から降り注ぐことにより、熱交換
効率を向上してコストの低減を達成することができると
共に、反応効率を向上して反応時間を短縮し多他用途に
適用できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施したエネルギー変換装置のシステ
ム図、第2図は本発明の第2の実施例である上記エネル
ギー変換装置を利用した温水・冷水供給装置のシステム
図、第3図は本発明の第2の実施例である上記温水・冷
水供給装置の変形例のシステム図である。 1・・・容     器 3・・・充  填  層 4・・・水  素  配  管 5・・・流  出  口 6・・・シャワーヘッド S・・・小  塊  片 1、 事  件  の  表  示 昭和63年特許願第228330号 及びその装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 三井建設 株式会社 4、代  理  人 5、補正命令の日付(自発) 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面7、補正の内
容 1、明細書の第4頁第12行目の「向上するする」を「
向上する」と訂正する。 2、同書箱4頁16行目と同頁箱17行目との間に次の
文書を加入する。 「本発明は上記目的を達成する変換方法を提案するもの
で、水素吸蔵金属と水素とから金属水素化物を生成する
反応及びその逆の反応を利用したエネルギー変換方法で
あって、容器内に水素吸蔵金属の小塊片を多数充填した
充填層を設け、該充填層に水素ガスを流通させて該水素
ガスを吸蔵又は放出させると共に、該充填層に上方から
熱媒体を降り注ぐようにしたことを特徴とする。」3、
同書第4頁第17行目の「本発明は上記目的を達成すべ
く、」を「更に本発明は、前記変換方法を実施するため
の変換装置を提案するもので、」と訂正する。 4、同書第7頁第20行目の「該熱媒体には」を「該熱
媒体には水、」と訂正する。 5、図面の第2図を添付別紙の通り訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水素吸蔵金属と水素とから金属水素化物を生成する
    反応及びその逆の反応を利用したエネルギー変換方法で
    あって、容器内に水素吸蔵金属の小塊片を多数充填した
    充填層を設け、該充填層に水素ガスを流通させて該水素
    ガスを吸蔵又は放出させると共に、該充填層に上方から
    熱媒体を降り注ぐようにしたことを特徴とする水素吸蔵
    金属を用いたエネルギー変換方法。 2、水素吸蔵金属と水素とから金属水素化物を生成する
    反応及びその逆の反応を利用したエネルギー変換装置で
    あって、容器内に水素吸蔵金属の小塊片を多数充填した
    充填層を設け、該容器の上部に水素配管の接続口と下部
    に熱媒体の流出口とを設けると共に、該容器の内部に該
    充填層の上方に位置させて熱媒体を該充填層に降り注ぐ
    吐出口を設けたことを特徴とする水素吸蔵金属を用いた
    エネルギー変換装置。
JP63228330A 1988-09-14 1988-09-14 水素吸蔵金属を用いたエネルギー変換方法及びその装置 Expired - Fee Related JPH0663674B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5851690A (en) * 1994-10-05 1998-12-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Hydrogen absorbing alloys

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5851690A (en) * 1994-10-05 1998-12-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Hydrogen absorbing alloys

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