JPH0355750B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0355750B2 JPH0355750B2 JP57216623A JP21662382A JPH0355750B2 JP H0355750 B2 JPH0355750 B2 JP H0355750B2 JP 57216623 A JP57216623 A JP 57216623A JP 21662382 A JP21662382 A JP 21662382A JP H0355750 B2 JPH0355750 B2 JP H0355750B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- hydrogen
- resistant metal
- heat
- refrigerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は金属水素化物から水素が放出する時の
吸熱量に着目して、この吸熱作用による冷熱源を
利用した冷却装置に関する。
吸熱量に着目して、この吸熱作用による冷熱源を
利用した冷却装置に関する。
従来例の構成とその問題点
ある種の金属（主に合金）は水素を吸蔵し、金
属水素化物を作ることが知られている。この場
合、金属の単位重量当りより多くの水素を吸蔵
し、使用環境温度で可逆的にその水素を放出す
る。また金属水素化物より水素を放出する過程は
吸熱反応であることも公知である（たとえばＵ
Ｓ Patent3075361，Philips Research Reports
Supplements No.１（1976）など）。
属水素化物を作ることが知られている。この場
合、金属の単位重量当りより多くの水素を吸蔵
し、使用環境温度で可逆的にその水素を放出す
る。また金属水素化物より水素を放出する過程は
吸熱反応であることも公知である（たとえばＵ
Ｓ Patent3075361，Philips Research Reports
Supplements No.１（1976）など）。
また水素解離圧力の異なる２種以上の金属水素
化物を用い、一方の金属水素化物から放出される
水素を他方の金属水素化物に吸蔵させる時に発生
する水素放出側の吸熱量を冷熱源として利用する
事も、特開昭51−22151公報などに示されている。
また従来、冷却装置の１例として冷蔵庫である
が、圧縮器等による騒音が高く、可動部の少な
い、しかも音の静かな冷蔵庫が要望されていた。
化物を用い、一方の金属水素化物から放出される
水素を他方の金属水素化物に吸蔵させる時に発生
する水素放出側の吸熱量を冷熱源として利用する
事も、特開昭51−22151公報などに示されている。
また従来、冷却装置の１例として冷蔵庫である
が、圧縮器等による騒音が高く、可動部の少な
い、しかも音の静かな冷蔵庫が要望されていた。
発明の目的
本発明は上記従来技術に鑑み、静音冷蔵庫など
にも適用可能な冷却装置を提供するものである。
にも適用可能な冷却装置を提供するものである。
発明の構成
本発明は同じ温度で水解離圧力の異なる２種類
以上の金属水素化物を各々内蔵した熱交換器を有
する２個の耐圧性金属容器（MH1とMH2）を自
動弁を介して連結させて１組とし、この一対の耐
圧性金属容器を２組（MH1−MH2とMH3−
MH4）以上設け、水素解離圧力の高い金属水素
化物が内蔵されている一方の耐圧性金属容器
（MH2とMH4側）が断熱庫壁に装着され、パツ
キングを通して、庫内外に挿入と引出し可能と
し、水素解離圧力の低い金属水素化物が内蔵され
ている他方の耐圧性金属容器（MH1とMH3側）
を加熱と冷却を交互に行なわしめて、前記庫内に
装着されている耐圧性金属容器（MH2とMH4
側）で発生する冷熱源を交互に利用し、庫内を連
続的に冷却するようにした冷却装置である。
以上の金属水素化物を各々内蔵した熱交換器を有
する２個の耐圧性金属容器（MH1とMH2）を自
動弁を介して連結させて１組とし、この一対の耐
圧性金属容器を２組（MH1−MH2とMH3−
MH4）以上設け、水素解離圧力の高い金属水素
化物が内蔵されている一方の耐圧性金属容器
（MH2とMH4側）が断熱庫壁に装着され、パツ
キングを通して、庫内外に挿入と引出し可能と
し、水素解離圧力の低い金属水素化物が内蔵され
ている他方の耐圧性金属容器（MH1とMH3側）
を加熱と冷却を交互に行なわしめて、前記庫内に
装着されている耐圧性金属容器（MH2とMH4
側）で発生する冷熱源を交互に利用し、庫内を連
続的に冷却するようにした冷却装置である。
実施例の説明
金属水素化物による吸熱反応はつぎに示す通り
〔MH〕
金属水素化物＋ΔH（熱量）H2放出（吸熱）
――――――→
←――――――
H2吸蔵（発熱）
〔Ｍ〕
金属＋1/2
H2
水素
であり、多くの金属水素化物が開発されている。
たとえば、FeTi，LaNi5，MmNi5（Mm：ミツシ
ユメタル），TiMn系など、一方逆過程（左側反
応）は発熱反応である。
たとえば、FeTi，LaNi5，MmNi5（Mm：ミツシ
ユメタル），TiMn系など、一方逆過程（左側反
応）は発熱反応である。
金属水素化物の特性の一例として、TiMn1.5−
Hxについて説明する。第１図に水素吸蔵量（金
属原子と水素原子の比（Ｈ／Ｍ））と水素解離圧
力の関係を示す。第１図に示すように水素吸蔵量
（Ｈ／Ｍ）の比較的広い範囲でTiMn1.5−Hxの水
素解離圧力は事実上ほぼ一定値の均衡状態とな
り、この均衡圧力より高い水素圧力を印加すると
水素は水素成分の多い金属水素化物ができるまで
吸蔵される。また、容器内圧力を下げると水素は
温度が一定ならば均衡圧力にそつて放出し水素吸
蔵量が減少し枯渇状態近くなるとその均衡圧力は
急激に低下する。
Hxについて説明する。第１図に水素吸蔵量（金
属原子と水素原子の比（Ｈ／Ｍ））と水素解離圧
力の関係を示す。第１図に示すように水素吸蔵量
（Ｈ／Ｍ）の比較的広い範囲でTiMn1.5−Hxの水
素解離圧力は事実上ほぼ一定値の均衡状態とな
り、この均衡圧力より高い水素圧力を印加すると
水素は水素成分の多い金属水素化物ができるまで
吸蔵される。また、容器内圧力を下げると水素は
温度が一定ならば均衡圧力にそつて放出し水素吸
蔵量が減少し枯渇状態近くなるとその均衡圧力は
急激に低下する。
この様に金属水素化物は平衡圧力を下げること
により水素放出過程となり、この時吸熱反応がお
こる。この吸熱量は金属水素化物の種類によつて
TiMn1.5−Hx異なるが、TiMn1.5−Hxでは約
7.0kcal／molH2の吸熱量がある。この吸熱量を
有効に利用し、連続冷却を可能とした冷却装置で
ある。
により水素放出過程となり、この時吸熱反応がお
こる。この吸熱量は金属水素化物の種類によつて
TiMn1.5−Hx異なるが、TiMn1.5−Hxでは約
7.0kcal／molH2の吸熱量がある。この吸熱量を
有効に利用し、連続冷却を可能とした冷却装置で
ある。
第２図に金属水素化物による冷却サイクルを模
式的に示す。同一温度で水素解離圧力の異なる金
属水素化物MH1，MH2の温度と圧力の特性か
ら、まず、低解離圧のMH1（Ａ点）を加熱し、高
解離圧力MH2の吸蔵圧力（Ｃ点）より高くする
（Ｂ点）。Ｂ点とＣ点の圧力差よりMH1からMH2
に水素が移動し、Ｃ点より水素が吸蔵される。つ
いでMH1とMH2が冷えると両者の圧力が下がり
Ｄ点とＡ点の圧力差が形成し、MH2からMH1に
水素が移動し、Ｄ点で水素の放出による吸熱作用
で冷却されるしくみである。ここでＡ点：40℃，
1.5気圧，Ｂ点：130℃，30気圧，Ｃ点：40℃，15
気圧，Ｄ点：０℃，４気圧である。
式的に示す。同一温度で水素解離圧力の異なる金
属水素化物MH1，MH2の温度と圧力の特性か
ら、まず、低解離圧のMH1（Ａ点）を加熱し、高
解離圧力MH2の吸蔵圧力（Ｃ点）より高くする
（Ｂ点）。Ｂ点とＣ点の圧力差よりMH1からMH2
に水素が移動し、Ｃ点より水素が吸蔵される。つ
いでMH1とMH2が冷えると両者の圧力が下がり
Ｄ点とＡ点の圧力差が形成し、MH2からMH1に
水素が移動し、Ｄ点で水素の放出による吸熱作用
で冷却されるしくみである。ここでＡ点：40℃，
1.5気圧，Ｂ点：130℃，30気圧，Ｃ点：40℃，15
気圧，Ｄ点：０℃，４気圧である。
第３図および第４図に冷却装置の構成を示す。
第３図において、熱交換器内蔵型耐圧性金属容器
１，２，３，４の中に一定量の金属水素化物
MH1，MH2，MH3，MH4を入れ、バルブ５，
６を介して、連結管７，８で結合しその中を水素
が移動できる構造とした。一対の組合せを１組と
し、一方の耐圧性金属容器２，４を断熱庫壁９に
装着する。この耐圧性金属容器はパツキング１
０，１１で庫内側と庫外側との熱移動を防止する
様にＨ型構造（両端の外径のみ大きくした容器）
とし、他方の耐圧性金属容器１，３は加熱できる
様に電気ヒータ１２，１３などが各々取付けられ
ている。また、水素バルブより供給され、一方の
金属水素化物が吸蔵されるとすべて密閉状態とし
た。そして、水素を吸蔵しているMH1を加熱し、
水素を放出させてMH2に吸蔵させる時に、耐圧
性金属容器２は庫外側に出して放熱する（再生過
程）。この過程において、水素を吸蔵している
MH4より両者の圧力差で水素をMH3に吸蔵させ
る時に、耐圧性金属容器４は庫内側に挿入して庫
内の熱を吸収し、庫内の温度を下げる（冷却過
程）。
第３図において、熱交換器内蔵型耐圧性金属容器
１，２，３，４の中に一定量の金属水素化物
MH1，MH2，MH3，MH4を入れ、バルブ５，
６を介して、連結管７，８で結合しその中を水素
が移動できる構造とした。一対の組合せを１組と
し、一方の耐圧性金属容器２，４を断熱庫壁９に
装着する。この耐圧性金属容器はパツキング１
０，１１で庫内側と庫外側との熱移動を防止する
様にＨ型構造（両端の外径のみ大きくした容器）
とし、他方の耐圧性金属容器１，３は加熱できる
様に電気ヒータ１２，１３などが各々取付けられ
ている。また、水素バルブより供給され、一方の
金属水素化物が吸蔵されるとすべて密閉状態とし
た。そして、水素を吸蔵しているMH1を加熱し、
水素を放出させてMH2に吸蔵させる時に、耐圧
性金属容器２は庫外側に出して放熱する（再生過
程）。この過程において、水素を吸蔵している
MH4より両者の圧力差で水素をMH3に吸蔵させ
る時に、耐圧性金属容器４は庫内側に挿入して庫
内の熱を吸収し、庫内の温度を下げる（冷却過
程）。
冷却効果を調べるために、まず、耐圧性金属容
器MH1とMH3に低圧材料としてCaNi5合金（水
素を吸蔵して金属水素化物となる）を各々1.2Kg
を入れ、他方の耐圧性金属容器MH2とMH4に高
圧材料としてTiMn1.5合金を各々1.0Kgを入れた。
そして駆動側が効率よく働くために高圧材料を低
圧材料より少なくした。冷却側のTiMn1.5−Hx
の吸蔵量は約7kcal／molH2であるから、理論的
にはTiMn1.5−Hxの利用出来る水素量は1.5W％
とすると、 1.5／2.0ｇ×7kcal／molH2＝5.25kcal／100ｇ となる。したがつて、１Kg当りの冷却熱量として
52.5kcalが得られることになる。また、温度低下
による水素利用効率、熱損失などを考慮すると実
際に利用出来る熱量は約35kcal程度となる。
器MH1とMH3に低圧材料としてCaNi5合金（水
素を吸蔵して金属水素化物となる）を各々1.2Kg
を入れ、他方の耐圧性金属容器MH2とMH4に高
圧材料としてTiMn1.5合金を各々1.0Kgを入れた。
そして駆動側が効率よく働くために高圧材料を低
圧材料より少なくした。冷却側のTiMn1.5−Hx
の吸蔵量は約7kcal／molH2であるから、理論的
にはTiMn1.5−Hxの利用出来る水素量は1.5W％
とすると、 1.5／2.0ｇ×7kcal／molH2＝5.25kcal／100ｇ となる。したがつて、１Kg当りの冷却熱量として
52.5kcalが得られることになる。また、温度低下
による水素利用効率、熱損失などを考慮すると実
際に利用出来る熱量は約35kcal程度となる。
今、TiMn1.5−Hxの熱容量、銅製の耐圧容器
の熱容量を計算すると、熱負荷量＝比熱×重量×
温度差より0.11（比熱）×１Kg（重量）＋0.09（比
熱）×0.5Kg（重量）＝0.56kcal／℃となる。また
内容物を仮に水（１）と考えると1.0kcal／℃
の熱負荷量が必要であり、合計すると１℃冷却す
るのに1.56kcalの熱負荷量が必要となる。温度25
℃の庫内を３℃まで冷却することができる。内容
量の40の冷蔵庫を用いる時の連続時冷却負荷は
約13kcal／ｈであるから、２時間に１回のサイク
ルで庫内を約３℃に保持することができる。
の熱容量を計算すると、熱負荷量＝比熱×重量×
温度差より0.11（比熱）×１Kg（重量）＋0.09（比
熱）×0.5Kg（重量）＝0.56kcal／℃となる。また
内容物を仮に水（１）と考えると1.0kcal／℃
の熱負荷量が必要であり、合計すると１℃冷却す
るのに1.56kcalの熱負荷量が必要となる。温度25
℃の庫内を３℃まで冷却することができる。内容
量の40の冷蔵庫を用いる時の連続時冷却負荷は
約13kcal／ｈであるから、２時間に１回のサイク
ルで庫内を約３℃に保持することができる。
この冷却機構を応用した冷蔵庫を試作し、その
実施例の１つを第４図と第５図に示す。第４図
は、断熱庫壁１７に装着したＨ型容器１４の庫内
側にバネ１５を設け、モータ１６で引張つてＨ型
容器を庫外に引出したり、バネの力で再度庫内に
もどしたりする機能を有し、庫内１８を連続的に
冷却する構成である。また、第５図は断熱庫壁１
７に装着したＨ型容器１４の庫外側容器の先端で
方向自在のコネクター１９と大型回転体２０の駆
動軸２１が連結し、モータ１６の回転により大型
回転体２０が回転し、駆動軸２１の移動によつて
Ｈ型容器１４の水平移動を推進させて、庫内に挿
入したり、庫外に引出したりする機能を持つ、こ
の機能を交互に行なわしめて、庫内１８を連続的
に冷却することができる。
実施例の１つを第４図と第５図に示す。第４図
は、断熱庫壁１７に装着したＨ型容器１４の庫内
側にバネ１５を設け、モータ１６で引張つてＨ型
容器を庫外に引出したり、バネの力で再度庫内に
もどしたりする機能を有し、庫内１８を連続的に
冷却する構成である。また、第５図は断熱庫壁１
７に装着したＨ型容器１４の庫外側容器の先端で
方向自在のコネクター１９と大型回転体２０の駆
動軸２１が連結し、モータ１６の回転により大型
回転体２０が回転し、駆動軸２１の移動によつて
Ｈ型容器１４の水平移動を推進させて、庫内に挿
入したり、庫外に引出したりする機能を持つ、こ
の機能を交互に行なわしめて、庫内１８を連続的
に冷却することができる。
金属水素化物としては、今、高圧側にTiMn1.5
−Hxを用い、低圧側にCaNi5−Hxを採用したが
他の金属水素化物を適当に選択してこの機能を発
揮することができる。
−Hxを用い、低圧側にCaNi5−Hxを採用したが
他の金属水素化物を適当に選択してこの機能を発
揮することができる。
また、Ｈ型容器には、熱の放散、吸収を容易に
するために、内側にフインを設けた熱交換器など
を採用し、パツキングを介して庫外への熱移動を
防止し、冷却能力の向上を図つている。各耐圧性
金属容器間を伸縮自在の配管で連結し、しかもＨ
型容器の移動と水素の流れを円滑にすることで比
較的小型化と信頼性の向上に大きな効果がある。
今回は、２時間で１回のサイクルで実施し、庫内
温度を約３℃まで冷却し、保持することが出来る
が、１時間で２回のサイクルも可能である。この
場合、金属水素化物の量は1/4に軽量化できる点
で冷却器本体の大幅な小型、軽量化につながる。
するために、内側にフインを設けた熱交換器など
を採用し、パツキングを介して庫外への熱移動を
防止し、冷却能力の向上を図つている。各耐圧性
金属容器間を伸縮自在の配管で連結し、しかもＨ
型容器の移動と水素の流れを円滑にすることで比
較的小型化と信頼性の向上に大きな効果がある。
今回は、２時間で１回のサイクルで実施し、庫内
温度を約３℃まで冷却し、保持することが出来る
が、１時間で２回のサイクルも可能である。この
場合、金属水素化物の量は1/4に軽量化できる点
で冷却器本体の大幅な小型、軽量化につながる。
水素移動の反転はタイマー、温度検知などで自
動的に動作することが出来る。
動的に動作することが出来る。
発明の効果
以上の様に本願の冷却装置によれば、水素解離
圧力の異なる２種類以上の金属水素化物からなる
一方を断熱庫壁にＨ型容器をパツキングを介して
装着し、他方を加熱と冷却を交互にくりかえし
て、庫内側のＨ型容器によつて連続的に冷却する
ことができるので、可動部の少ない、静かな、冷
却装置が得られる。この装置は圧縮器の様な可動
部のない、静音型冷蔵庫への展開も図られる機能
を有する点で実用的価値は大きい。
圧力の異なる２種類以上の金属水素化物からなる
一方を断熱庫壁にＨ型容器をパツキングを介して
装着し、他方を加熱と冷却を交互にくりかえし
て、庫内側のＨ型容器によつて連続的に冷却する
ことができるので、可動部の少ない、静かな、冷
却装置が得られる。この装置は圧縮器の様な可動
部のない、静音型冷蔵庫への展開も図られる機能
を有する点で実用的価値は大きい。
第１図はTiMn1.5−Hxの水素貯蔵量と水素解
離圧力の関係図、第２図はMH1（CaNi5）とMH2
（TiMn1.5）の両金属水素化物による冷却サイク
ルを示した特性図、第３図は本発明の一実施例の
冷却装置の概念図、第４図および第５図は第３図
に示す冷却装置の応用例である冷蔵庫の構成図で
ある。 １〜４……熱交換器内蔵型耐圧性金属容器、
５，６……バルブ、７，８……連結管、９……断
熱庫壁、１０，１１……パツキング。
離圧力の関係図、第２図はMH1（CaNi5）とMH2
（TiMn1.5）の両金属水素化物による冷却サイク
ルを示した特性図、第３図は本発明の一実施例の
冷却装置の概念図、第４図および第５図は第３図
に示す冷却装置の応用例である冷蔵庫の構成図で
ある。 １〜４……熱交換器内蔵型耐圧性金属容器、
５，６……バルブ、７，８……連結管、９……断
熱庫壁、１０，１１……パツキング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 同じ温度で水素解離圧力の異なる２種類以上
の金属水素化物を各々内蔵した熱交換器を有する
２個の耐圧性金属容器を自動弁を介して連結させ
て１組とし、この一対の耐圧性金属容器を２組
（MH1−MH2とMH3−MH4）以上設け、水素解
離圧力の高い金属水素化物が内蔵されている耐圧
性金属容器（MH2とMH4側）が断熱庫壁に装着
され、パツキングを通して庫内外に挿入と引出し
可能とし、水素解離圧力の低い金属水素化物が内
蔵されている耐圧性金属容器（MH1とMH3側）
を加熱と冷却を交互に行なわしめて、前記庫内に
装着されている耐圧性金属容器（MH2とMH4
側）で発生する冷熱源を交互に利用し、庫内を連
続的に冷却するようにしたことを特徴とする冷却
装置。 ２ 断熱庫壁に装着されている耐圧性金属容器が
Ｈ構造をとり、その両末端でパツキングを介して
断熱する構成としたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216623A JPS59107162A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216623A JPS59107162A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107162A JPS59107162A (ja) | 1984-06-21 |
| JPH0355750B2 true JPH0355750B2 (ja) | 1991-08-26 |
Family
ID=16691330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57216623A Granted JPS59107162A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107162A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5819955B2 (ja) * | 1974-08-16 | 1983-04-20 | 松下電器産業株式会社 | 冷暖房装置 |
| JPS5521267A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-15 | Matsushita Electric Works Ltd | Forming method of synthetic resin sheet |
| JPS5792670A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Sekisui Chemical Co Ltd | Heat pump apparatus |
| JPS57194116A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heater and cooler for automobile |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP57216623A patent/JPS59107162A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107162A (ja) | 1984-06-21 |
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