JPH0355751B2 - - Google Patents

Description

イプ７，８ から成ることを特徴とする有効熱の回収装置。

８ 可逆化学反応による環境または廃熱からの有
効熱の省エネルギー回収方法を実施する装置であ
つて、 ２種の金属水素化物の各金属水素化物および水
素化物形成金属のそれぞれ約半分量が充填される
２つの溜め１，２、 接続パイプ３、 有効熱回収用の熱交換器である熱パイプ５，６
および環境熱または廃熱もしくは地下熱を供給す
る熱交換器である熱パイプ７，８、並びに ライン１３，１４および可逆ゲートバルブ１
１，１２ から成ることを特徴とする有効熱の回収装置。

９ ライン１４とゲートバルブ１２を持つ熱パイ
プ８が間欠的直接加熱システムで置換されている
前記第８項記載の装置。

１０ ほとんど同じ大きさを有する２つのシステ
ムが、有効熱を回収するため相置換で平行に接続
されている前記第７項乃至第９項のいずれか１つ
に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

本発明は、可逆化学反応の使用による環境また
は廃熱からの有効もしくは利用可能熱の省エネル
ギー回収（energy−saving recovery）方法に関
連する。更に本発明はこの方法を実施する装置に
関連する。

各種の熱ポンプは公知で、これらは圧縮または
吸収原理に従つて作動する。これらの熱ポンプに
おいて、低蒸気圧を有し容易に気化ししうる液体
類（例えばハロ炭化水素類またはアンモニア）
は、液化が始まるまで機械的または熱的に圧縮さ
れ、個々の作動物質（working materials）の凝
縮熱が加熱エネルギーまたは利用可能熱として得
られる。利用可能熱は環境エネルギーが寄与する
気化のエンタルピーおよび機械的または熱的駆動
装置（drive）から発生する圧縮熱から成る。こ
のように、凝集状態の変化のみが起こり、化学変
化は故意に回避される。

電気的に運転される圧縮熱ポンプにおいて、性
能数、即ち誘導される利用可能熱と消耗される補
助エネルギーの比は２〜４の範囲にある。基本的
に地下エネルギーで運転される吸収型熱ポンプに
おいて、この性能数は約1.3である。これと比較
して、オイルまたはガス加熱ボイラーは約0.8の
性能数を有する。

一般のエネルギー不足に基づき、最近では、ま
た熱化学的熱ポンプに関心がよせられており、そ
こでは可逆化学反応におけるエネルギーの吸収ま
たは出力（output）の利用が試みられている。今
まで使用されていた熱ポンプを卓越する熱化学的
熱ポンプの利点は、化学反応のエンタルピーを維
持するのに、純粋な圧縮および／または凝縮プロ
セスの場合よりもはるかに低量の補助エネルギー
しか一般に必要でないことである。このことは理
論的に、熱化学的熱ポンプが純物理的基礎によつ
て作動する公知の熱ポンプよりも高い性能数が可
能となるべきことを意味するものである。これま
で、可逆化学反応として特に塩化アルカリ土類金
属の水和物またはアンモニア化物
（ammoniacates）が研究されてきた。これらの
システムは特に、例えば太陽エネルギーなどの熱
貯蔵に関係して興味があるように思われる（DE
−OS第27 58 727およびDE−OS第28 10 360参
照）。これらの化学システムは、以下に示す各種
の要件に適合しなければならないが、その適合性
が当該システムによつては満足されないかまたは
不完全でしか満足されないため、実質的に決して
重要といえるものではなかつた。

(1) 作動物質の長期サイクル寿命に対応する、化
学反応の十分な可逆性。

(2) エネルギー吸収プロセスができるだめ低い温
度で起こり（低エネルギー水準の環境エネルギ
ーの利用性）、およびエネルギー発生プロセス
建造物（buildings）の少なくとも加熱（暖房）
設備を運転しうるのに十分な温度水準に熱エネ
ルギーを供給するという別の要件と関連する、
できるだけ高い反応エンタルピー。

(3) 反応動力学に関する進行（course）を、なさ
れる要求に十分満足させねばならないこと（即
ち、当該システムをあまりに遅く作動させては
ならないこと）。

(4) 熱交換プロセスの妨害を最少化するための、
作動物質の満足な熱伝導率。

(5) 正常に十分にカプセル化した熱ポンプシステ
ムのいかなる漏れ（leakage）の場合にも、健
康の危険を全く起こさせないために、作動物質
に毒性が無いこと。

(6) 作動物質の穏当で且つ正当な価格。

塩化アルカリ土類金属水和物の解離および気化
速度は、凝固点以下の温度では十分な速さでな
い。従つて、地面から、つまり水または地下水の
流動粘り（flowing bedies）による熱補助がある
場合しかそれらを運転することができず、これは
適用分野をかなり限定する。いずれの場合にも、
全ての人に利用できる周囲空気は凝固点以下の温
度ではエネルギー担体として使用できない。

更に、先の提案の作動物質の熱伝導率は低いの
で、熱交換プロセスにおいてかなりの問題に出く
わす。先に提案の作動物質の場合、少なくとも非
常に大きな熱交換表面が必要で、これは望ましく
ない大容量のユニツトをもたらす。

更に他の本質的難問は、質量（mass）および
エネルギー輸送に起因する。即ち反応速度は、無
水または無アンモニア塩が塩水和物またはアンモ
ニア化物の層で覆われるようになる程度に減少さ
れる。このため、大表面積にわたる作動物質の分
布もまた避けることができない。

近年において、エンジンおよび加熱装置の両方
の交番エネルギーとして原理上考えることができ
る水素の回収および貯蔵に使用するため、幾つか
の金属水素化物がより精密に研究されている。水
素化物形成または水素化物分解は、エンタルピー
の実質的変化を伴い、これはかかる金属水素化物
の予定使用の場合にかなりの困難と不利をもたら
す。従つて、水素化物溜めを加熱するのにモータ
および排気ガスの廃熱を使用するため、試験車両
の提案が既になされていた。夏季の月々におい
て、水素化物溜めの熱交換によつて直接空気状態
調整が可能である。一方、始動相（starting
phase）において大きな難問に出くわすが、これ
は排気ガスが十分に温かくなつて、これを水素化
物溜めのための加熱に使用することができるまで
の期間にわたつて、モータおよびブリツジを始動
させるのに、低温度においてさえも十分な水素圧
が存在していなければならないからである。この
ため、総合水素貯蔵システム（combined
hydrogen storage system）が既に提案されてお
り、該システムにおいて車両のタンキングアツプ
（tanking up）と建造物の加熱（暖房）が組合わ
され、水素化物形成エネルギーの自由量は有利に
利用される（H.ブフナー著「ダス・バツセルス
トツフ−ハイドリツド−エネルギイコンツエプ
ト、ケミ・テクニク」（７巻、1978年、371〜377
頁）参照）。このため、室温の水素の熱量の約30
％は、水素化物形成によつてより高温の利用可能
熱に変換することができる。従つて、このプロセ
スで水素回収と熱回収を常にカツプルすることが
推奨される。

この考えの逆として、建造物の空気状態調整の
ため太陽熱を金属水素化物で貯蔵する提案もなさ
れた。初期エネルギー源は約100℃の平らな太陽
集熱器（solar collector）であるべきで、補助熱
浴は温度水準約10℃の地面であるべきと仮定され
る。熱アキユムレータおよび熱変換器として、
CaNi₅およびFe_0.5Ti_0.5粉を含有する２つの金属
水素化物溜めが設けられ、その間でバルブの開け
ることにより水素ガスを交換することができる。
更に、熱交換器は２つの水素化物溜めを初期エネ
ルギー源、補助熱浴または消費体（consumer）
即ち建造物と接続させる（H.ベンツル著「バツ
セルストツフ・イン・メタルレン：ヘラウスラゲ
ンデ・アイゲンシヤフテン・ウント・バイスピー
ル・フエア・デレン・ナツツング」（ケルンホル
シユングサンラーゲ・ユーリツヒ・GmbH、
1980年１月、66、67頁および第１３図）参照）。
しかしながら、大ざつぱな概算によれば、この考
えは実現される機会を持たないことが認められ
る。何故なら、有利な寸法（dimensions）にて
太陽エネルギーの貯蔵に役立ち得るにはあまりに
も大きすぎる寸法の水素化物溜めを用いる必要が
あるからである。

本発明の目的は、可逆化学反応の使用による環
境または廃熱からの利用可能熱の省エネルギー回
収方法および装置を提供することである。

この目的は、ラインで相互接続され且つほぼ同
量部の金属水素化物と水素化物金属もしくは水素
化物形成合金とが充填される２つの容器に圧力変
化で水素を交互に且つ連続的に装填および排出
し、それによつて遊離した圧縮熱および水素化物
形成熱を利用可能熱として熱交換で回収し、水素
化物の膨張および水素発生の消費熱を熱交換で環
境または廃熱と置換し、かつ有効熱を回収する熱
交換および／または環境熱または廃熱を供給する
熱交換を熱パイプで行なうことによつて達成され
る。

以下添付図面を参照して、本発明に係る装置の
原理および好ましい具体例を詳細に説明する。

第１図は本発明装置の最も簡単な具体例を示
す。第２図は他の具体例を示すもので、該例にお
いて交換後溜め１および２の間で装置９によつて
熱交換が付加的に可能で、要すれば追加の熱交換
器１０が設けられ、これは例えば水道水を予備加
熱するため、低温の有効熱の回収（removal）を
可能とする。

第３図は他の好ましい具体例を示すもので、該
例において、環境熱の供給および有効熱の回収の
両方のために熱パイプが用いられ、またここでは
ダイオード効果（diode effect）によつていかな
る逆転（reversal）も必要でない。

第４図は更に他の具体例を示すもので、該例に
おいて熱パイプが用いられ、圧力変化が熱的に行
なわれる。

全ての図面において、１および２はそれぞれ金
属および金属水素化物が充填される溜めである。

３は水素と可逆パイプラインシステムである。

４は水素用ポンプで、要すれば逆転させること
ができる。

５および６は、有効熱を可逆熱交換する熱パイ
プである。７または８はそれぞれ、環境熱や廃熱
を可逆熱交換する熱パイプである。

７および８はそれぞれ、周囲熱および廃熱の可
逆熱交換器である。

９は２つの溜め１および２間の熱交換器で、交
換（change−over）後に使用されてよい。

１０は例えば水道水を予備加熱するため、低温
の有効熱エネルギーを回収する別の熱交換器であ
る。

１１および１２はゲートバルブ（gata valves）
で、これは有効熱の取出しの間欠的中断または地
下熱の供給を可能とする。

１３および１４は有効熱を取出すかまたは地下
熱を供給するバイパスライン（by−pass lines）
で、これらは要すれば、ゲートバルブ１１および
１２に交番リズム（rhythm）において他のゲー
トバルブ（図示せず）で開閉され（switched）
てよい。

上記金属水素化物は、それらの低温または高温
で分解する性質に従つて、低温度水素化物および
高温水素化物に分類される。特に建造物の加熱
（暖房）が環境熱に関係する場合、実際には低温
度水素化物のみが考慮される。一方、発電所また
は工業プラントからの廃熱を利用することが望ま
れる場合、高温度水素化物がほのめかされる。特
に、住宅を暖房するには鉄−チタン水素化物が好
適である。この水素化物は急速に形成することが
でき、また−20°〜＋70℃の範囲で再度分解しう
るもので、0.1〜12バールの圧力範囲は上記形成
および分解をコントロールするのに極めて十分で
ある。反応の高速度、金属水素化物の金属特有の
高熱伝導率、金属／金属水素化物の長期サイクル
寿命および高エネルギー密度は、この金属水素化
物の使用を可能とするが、但しシステムを密閉シ
ールし、特に酸素の出入を回避しうることが条件
である。この問題は、熱ポンププロセスが吸収原
理に従つて実施されて、漏れ易い吸引／圧力ポン
プを不要とすることができる場合に、実質的に緩
和される。更に、この合金の価格はより大量に購
入する場合、既にDM10.00／Kgに低下し、この
ためこの金属水素化物による家庭暖房システムの
設備費は通常の熱ポンプのそれより実質的に少な
くなるだろう。

金属水素化物の他の利点としては、それらが完
全に安全で且つ非毒性であつて、このため不経済
な安全処理を払わなくてよいことである。例えば
建造物暖房システムの場合、該システムを安全バ
ルブおよび外部へ通じるラインと接続することは
十分可能であり、このため例えば、火事およびこ
れに関連したシステムの過剰暖房の場合におい
て、水素を外部へ安全に放出でき、そこで水素は
その低い固有密度に基づき直ちに大気中を上方に
分散され、もはや危険源でなくなる。

しかしながら、本発明に従つて金属水素化物を
用いる場合、幾らかの問題に注意を払わねばなら
ない。例えば痕跡程度のわずかな酸素によつても
金属水素化物の失活（deactivation）をもたら
し、このため少量程度の低い酸素によつて可逆水
素化物形成は実質的に影響されるかまたは停止す
る。従つて、２つの容器１，２、可逆ラインまた
はパイプシステム３および吸引／圧力ポンプ４か
ら成るトータルシステムは環境から密閉シールさ
れていることが絶体的に必要である。金属水素化
物のほとんどは純水素と高温で再活性化すること
ができるので、本発明装置の当該部分は、侵入す
る酸素による事故または故障の場合に、それを置
換および再生しうるように容易に取外しおよび輸
送できなければならない。また金属水素化物は、
三酸化クロム／シリカゲルなどの酸素吸収物質
（「Oxisorb」、メツセル・ズリーシヤイム）で保
護することができよう。

金属水素化物溜めの熱交換を高速度で且つ低損
失で実施するため、両熱交換システム５，６，７
および８との接触面積をできるだけ大きくすべき
である。一方、ジヤケツトおよび熱交換器の質量
は小さく保持すべきである。何故ならそうでない
と、これらの部分の熱容量は不必要に高くなり且
つ実質的に遅延し（delay）、システムを逆転する
場合には熱損失が起こるからである。従つて、容
器１および２は、パイプシステム３と接続される
パイプ組の如く構成されていることが好ましい。
かかるパイプ内部の金属水素化物から、水素の急
速流入および急速除去を可能にするため、特定の
場合篩状独立孔を有するスパイダー形状のパイプ
インサートを金属水素化物チユーブに導入するこ
とが有利と思われる。金属水素化物は水素による
通常の活性化後、一般に表面積の大きな微細粒粉
末の形状を有するので、より小さな大きさのパイ
プの場合にはこの種の追加のインサートを不要と
することができる。

最も簡単な場合において、金属水素化物溜め１
および２の熱交換は、空気で行なわれてよい。建
造物の暖房システムの場合、加温空気をシステム
から直接取出し、これを建造物の各部屋の暖房に
直接役立たせることができるだろう。要すれば、
この加温空気流は混合バルブやサーモスタツトな
どによつて計量することができ、これによつて部
屋温度は一定に保持される。

このタイプの暖房システムによれば、以下のサ
イクルが示される。

(a) 水素は溜め１から溜め２へポンプ送りされ
る。溜め１において水素化物から再度金属が形
成され、その間溜め２では水素化物が形成され
る。溜め２の遊離熱は熱交換により、利用可能
熱として直接回収される。溜め１の水素化物の
全てが実質的に金属に変換され、且つ溜め２の
金属が水素化物に変換されるやいなや、溜め２
においてもはやそれ以上の熱は遊離せず、この
ため直にシステムを逆転しなければならない。

(b) 溜め２から溜め１へ水素をポンプで戻すこと
により、水素化物形成反応が逆転して熱は溜め
１において直に遊離する。勿論、逆転後いかな
る有効熱も簡単には得られず、それは環境の熱
交換によつて、溜め１は周囲温度を最大値とし
て有するだろうし、また温度が所望水準に上昇
するまで水素化物形成によりそれに応じて先ず
加熱しなければならないからである。この逆転
または開閉（switching）相が長ければ長い程、
システムの熱容量は高くなり、また利用可能熱
の温度と周囲温度の差は大きくなる。溜め１が
利用可能熱の温度に到達もしくはこれを越える
前に、有効または利用可能熱を取出すべきでは
ない。

逆転または開閉の時に溜め２に存する貯蔵熱を
賢実に利用するため、平衡温度が確立されるまで
水道水を準備するか、または溜め２の熱交換で溜
め１を予備加熱するかのいずれかを採用せねばな
らない。

暖房システムのほとんどは循環水と共に作動す
るので、利用可能熱の熱交換も直接水で行なつて
よい。しかしながら、水素放出（delivery）相の
容器は０℃以下の温度に下がるので、これによつ
て水の凍結が起こるであろう。このように、熱交
換を水で行なうことが望まれる場合、これはパイ
プ組にわたる水の潅漑（irrigation）によつて行
なわなければならないだろう。そして、それに応
じて加熱された水は、追加ポンプによつてサイク
ルに返されなければならないだろう。逆転または
開閉相中、溜め１および２間で再び熱交換が起こ
るか、または水道水を予備加熱することができよ
う。環境の熱交換は順次、空気によりまたは不凍
剤化合物を持つ液体システムで行なわなければな
らないだろう。熱交換を空気で行なうと、空気の
冷却は常に、凝縮水および氷の形成をもたらすと
考えられるだろうし、またこのことはシステムの
効率を相当に影響し不利益である。融解および気
化する水の潜熱は実際に、システムの熱容量を望
ましくない方式で増加せしめ、これによつて逆転
または開閉相の時間損失およびエネルギー損失を
もたらす。これらの欠点は、水や不凍剤化合物含
有水性冷却媒体を用いると回避される。一方後者
の場合では装置の費用はかなり高くなる。

従つて、本発明方法は熱交換のため熱パイプを
使用する（P.ダンおよびD.A.レイ著「ヒート・
パイペス」（ペルガモン・プレス、1976年）参
照）。これらは密閉シールされた金属パイプであ
つて、容易に気化しうる液体が一部充填されてい
る。熱移動（heat transfer）はパイプの下端に
おける液体の気化によつて行なわれ、また気化熱
の放出はパイプの頂部における液体の再凝縮によ
つて行なわれる。これらの熱パイプはダイオード
として作用するが、それは熱が常に一方向（即ち
底部から頂部へ）のみに移動されうるからであ
る。下端部の熱量が液体を気化させるのにもはや
十分でなくなれば、蒸気は上昇して頂部で凝縮す
ることができなくなる。このように頂部が下端部
より高温となるやいなや、もはや熱移動は起こら
ない。加えて、これらの熱パイプの利点として
は、熱伝導率が銅のそれよりも10³倍も高いこと
である。

即ち、本発明に係る方法においてこのタイプの
熱パイプを使用すれば、熱交換システムの逆転ま
たは開閉は必要でなくなるが、それは熱パイプが
常に熱を所望の一方向に輸送できることのみによ
る。かかる場合、水素流の方向をポンプ４を介し
て逆転させることが必要であるにすぎない。これ
は、適当なバルブまたはポンプの回転方向の逆転
によつて行なわれてよい。吸収熱ポンプ場合、水
素流方向の逆転は作業サイクルの時間によつて決
まる。地下加熱源の簡単な接続および断続
（disconnection）によつて行なわれる。

このように、熱交換を空気、水、不凍剤含有水
または他の液体類で行なう場合の各相逆転は、対
応する熱交換器の逆転をも必要とし、また上記逆
転は装置の実質的支出および適当なコントロール
装置を必要とするが、熱パイプを使用すればこの
ことは不要とすることができる。本発明のこの好
ましい具体例において、水素をポンプ送りする方
向の逆転はサーモスタツトでまたは簡単なタイマ
ーによつても行なうことができる。回収される有
効熱は、熱パイプのダイオード効果に基づき、常
に所望方向のみに流れ、このため相変換
（phaseinverted）逆転または開閉は決して起こり
得ない。勿論熱パイプを使用する場合でも、逆転
または開閉後に、初期のしばらくの間有効熱を全
く取出すことができないことは避けられないが、
それは水素化物形成および所望により必要な熱交
換によつて、冷却容器を先ず取出される有効熱の
温度に到達させなければならないからである。

本発明の他の具体例において、圧力変化を熱的
に行なう。これは吸引／圧力ポンプの使用を除去
するが、２種の金属水素化物の使用が必要であ
る。かかる金属水素化物は、水素吸収もしくは脱
着エネルギーの差異のよつて相違し、従つて水素
を異なる温度で吸収または放出する（deliver）。
低水素脱着エネルギーを持つ金属水素化物は、環
境熱または廃熱を利用することができ、一方高水
素脱着エネルギーを持つ第２金属水素化物は例え
ば地下燃料の燃焼によつて回収されうるように熱
が付与されねばならない。

２種の金属水素化物の典型的組合せとしては、
チタン−鉄−マンガン水素化物とチタン−ジルコ
ン−クロム−マンガン水素化物である。これらの
水素化物の化学組成はそれぞれ、TiFe_0.8Mn_0.2
H₂とTi_0.9Zr_0.1CrMnH₃である。

これら２つの金属水素化物の吸収および脱着温
度はそれぞれ、＋65℃および＋121℃と−６℃およ
び＋50℃である。これから理論上のシステム性能
数1.6を計算することができる。

この改変方法を実施する装置もまた、２種の金
属水素化物の金属水素化物と水素化物形成金属の
それぞれ約半分が充填される２つの溜め１，２、
接続パイプ３、利用可能熱の回収用交互可逆熱交
換器である熱パイプ５，６および環境熱もしくは
廃熱または地下熱の供給用交互可逆熱交換器であ
る熱パイプ５，６および周囲熱もしくは廃熱また
は地下熱の供給用交互可逆熱交換器７，８、並び
にライン１３，１４および可逆ゲートバルブ１
１，１２から成る。

この目的にも、熱パイプの使用は特に有利であ
る。今、熱パイプ７には前記と同様に環境熱また
は廃熱が付与されるが、熱パイプ８には地下燃料
の燃焼によつて発生した熱が間欠的に付与され
る。追加のライン１３，１４および可逆ゲートバ
ルブ１１，１２は、地下燃料から発生した熱を有
効な利用可能熱流へ直接再伝達するのを防止する
のに必要である。これは、水素の脱着期間中熱パ
イプ６の熱交換器の運転を、有効熱流のバイパス
誘導（conduction）によつて中止することによ
り防止されるだろう。これは、ゲートバルブ１１
を相応じ作動させることにより行なわれる。

熱パイプ６が作動していない間、有効熱を同伴
し（entrain）且つ熱交換器に保留される流れに
比例して熱蓄積が起こる。これは望ましい結果を
もたらす。即ち熱を輸送する媒体は熱パイプ内で
過熱され、そして凝縮の可能性を伴なわず貧熱伝
導率の蒸気にほとんど完全に変換される。これ
は、熱パイプの頂部の熱交換への熱伝達を大いに
減少させる。第２のゲートバルブをバイパスライ
ンに取付けることも原理上可能であり、このゲー
トバルブはバイパスラインをプツシユ−プル（押
引）操作で開閉する。しかしながら、かかる配置
は別途コントロール費用を必要とする。

同様に、地下燃料によつて発生した熱の供給ラ
イン（feed line）において、バイパスライン１
４およびゲートバルブ１２を取付けることが必要
である。しかし、地下燃料の燃焼によつて生じた
熱を液状媒体で供給する処置（measure）が採用
されなければ、この設備は全く不要とすることが
できるが、それは間欠的直接加熱が用いられるこ
とを条件とする。これは実際上、適当にコントロ
ールされたオイルまたはガスバーナーにより、特
に簡単で容易な方法で達成される。この場合、３
つの熱パイプ、即ち５，６および７からなるユニ
ツトで十分であろう。

特別意図された有効熱の用途により、有効熱を
連続的に取出しうることが必要な場合、有効熱を
熱アキユムレータ（例えばグラウバーのソルト・
ヒート・アキユムレータ（salt heat
accumulator）に部分的に移すか、または本発明
に係る２つの装置を平行接続で使用し、そしてそ
れら有効熱を相置換（phase displacement）で
取出すことが必要である。そして、かかる二重シ
ステムのサイクルは例えばリズム(1)、(1)′、(2)、
(2)′、(1)等に従つて進行するだろう。しかしなが
ら、建造物の一般暖房の場合、特に有効熱を利用
しえないこれらの相が比較的短いと、各逆転後の
しばらくはいかなる有効熱も取出しえないことが
容易に認められる。

本発明に係る装置の規模（dimensioning）お
よび各相の持続時間（duration）は、利用可能な
有効熱の必要量および設備費用にかなりの程度に
左右される。即ち、周囲空気を使用する場合、た
つた１サイクル進行／日を有することが確かに実
用的と思われるが、それはその時の常にやや少し
温たかい日中空気が利用されるからである。しか
しながら、この場合ユニツトを設備する費用およ
び金属水素化物の必要量はかなり高くなるだろ
う。本発明により、例えば30分〜３時間の実質的
に短かいサイクルで運転し、これによつてユニツ
トの大きさおよび出資総額を実質的に縮小するこ
とは可能で、また極めて有利である。サイクルを
もつと（例えば10分に）縮小することは理論的に
十分可能であるが、このように大巾に縮小しても
出資額をその縮小程度に比例して減少させること
はもはやないだろう。更に、水素化物形成の動力
学はもつと短かいサイクルの場合やつかいな方式
で、既に顕著な挙動を示すだろう。

本発明装置の規模は、次に示す大ざつぱな見積
りに由来する。即ち、１世帯家屋の１日暖房当り
の最大熱必要量100KWの場合、反応容器は少な
くとも3000Kgの金属または金属水素化物を含有し
なければならないだろう。各相の時間を１時間に
縮小すれば、水素化物の必要量は既に１容量当り
125Kgに低下する。このように、先で述べた約
DM1000／Kgの価格を基礎にして、出資総額を従
来の熱ポンプのそれ以下に縮小し、しかも効率よ
り高め且つ周囲熱使用のわずらわしさも少なく、
戸外温度がめつたに−10℃以下に下がらない緯度
の場所においてはほとんど全般的な使用を可能と
する。

本発明方法および本発明装置は、比較的低温度
水準の多量の廃熱を利用しうる場所（例えば発電
所、製鋼所、コークス製造がまプラント、化学プ
ラント等の冷却水もしくは凝縮水）で、特別有利
に使用することができる。これら多量の熱は、比
較的簡単な方法で且つ低損失で長い距離にわたり
送ることができ、また本発明に従つて特殊な消費
場所で高温度の有効熱に変換することができる。
例えば、このような方式でのみ比較的低温度で長
距離熱パイプラインを運転し、家庭内または消費
場所でのみ望まれる高温度の熱を取出すことが考
えられる。即ち、本発明装置は熱トランス（heat
transformer）の如くに用いられる。電圧が高い
場合のみ低損失で長距離にわたつて送ることがで
きる電気エネルギーに対し、熱は環境との温度差
が低い場合にパイプラインシステムにおいて輸送
することができる。

以上述べたことから、本発明による熱ポンプ改
変が他の変差（differentiation）の必要もなく、
冷生産（cold production）または冷蔵にも使用
しうることは明らかである。特に、吸収熱ポンプ
は太陽冷却（solar cooling）に好適であるが、
それは対応する金属水素化物を選ぶ場合に、当該
プロセスを行なう上部温度が既に非集中太陽集熱
器（solar collectors）の射出容量の範囲にある
からである。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はそれぞれ、本発明装置の具体例を
示す簡略線図である。 １，２……溜め、３……パイプラインシステ
ム、４……ポンプ、５，６，７，８，９，１０…
…熱交換器、１１，１２……ゲートバルブ、１
３，１４……バイパスライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可逆化学反応の使用による環境または廃熱か
   らの有効熱の省エネルギー回収方法であつて、ラ
   インで相互接続され且つほぼ同量部の金属水素化
   物と水素化物形成金属もしくは水素化物形成合金
   とが充填される２つの容器に圧力変化で水素を交
   互に且つ連続的に装填および排出し、それによつ
   て遊離した圧縮熱および水素化物形成熱を有効熱
   として熱交換で回収し、水素化物の膨張および水
   素発生の消費熱を熱交換で環境または廃熱と置換
   し、且つ該有効熱を回収する熱交換および／また
   は該環境熱または廃熱を供給する熱交換を熱パイ
   プで行なうことを特徴とする有効熱の回収方法。 ２ 金属水素化物として低温度水素化物を使用
   し、圧力変化を機械的に行なう前記第１項記載の
   方法。 ３ 金属水素化物として鉄−チタン水素化物を使
   用する前記第１項記載の方法。 ４ ２種の金属水素化物を使用し、圧力変化を熱
   的に行なう前記第１項記載の方法。 ５ 金属水素化物としてチタン−鉄−マンガン水
   素化物およびチタン−ジルコニウム−クロム−マ
   ンガン水素化物を使用する前記第４項記載の方
   法。 ６ 同じ大きさの２つのシステムを平行に接続せ
   しめ、有効熱を回収するためこれらを相置換で逆
   転させる前記第１項乃至第５項のいずれか１つに
   記載の方法。 ７ 可逆化学反応による環境または廃熱からの有
   効熱の省エネルギー回収方法を実施する装置であ
   つて、 ほぼ同じ大きさを有し且つ約半量分の金属水素
   化物と半量分の水素化物形成金属もしくは水素化
   物形成合金とがそれぞれ充填される２つの溜め
   １，２、 吸引／圧力ポンプ４を持つ可逆パイプシステム
   ３、 有効熱回収用の熱交換器である熱パイプ５，
   ６、並びに 環境熱または廃熱供給用の熱交換器である熱パ