JPH0412379B2 - - Google Patents
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- JPH0412379B2 JPH0412379B2 JP58128303A JP12830383A JPH0412379B2 JP H0412379 B2 JPH0412379 B2 JP H0412379B2 JP 58128303 A JP58128303 A JP 58128303A JP 12830383 A JP12830383 A JP 12830383A JP H0412379 B2 JPH0412379 B2 JP H0412379B2
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- equilibrium pressure
- hydrogen
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
- F25B17/12—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type using desorption of hydrogen from a hydride
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は金属水素化物と水素ガスとの可逆的な
結合と解離にともなう熱の出入りを利用した給湯
器に関し、給湯はもちろんのこと、家庭暖房用あ
るいは産業用など広く熱を利用する分野全般に利
用できるものである。 従来例の構成とその問題点 従来、電気、ガス、石油などを燃料とする各種
の給湯器が広く実用化されている。たとえば75℃
の給湯のためのボイラー、暖房用ボイラー、発電
用ボイラーなど、各種用途、燃料に応じて開発さ
れている。これらは比較的安価で、しかも便利で
あるが、燃料の高価格時代とともに熱効率の向上
が今後ますます要求される。しかしながら、たと
えば燃焼などによつて与えられた熱量の約90％が
有効な熱量として利用できるのみであり、従来技
術では、100％以上はあり得なかつた。 一方、最近、電動圧縮式や吸収式などのヒート
ポンプ技術も進んで利用されるようになつた。こ
れらを用いれば、外気熱や地熱などの比較的低温
の熱源から熱をくみ上げ、比較的高温の熱とする
ことによつて、利用価値を高め、有効熱量の増加
が可能となつて、上記の効率が理論上、100％以
上となり得る。ところが上記のような電動圧縮式
やエンジン圧縮式ヒートポンプ、または連続式の
吸収式ヒートポンプは熱媒や吸収液を循環させる
ため、ポンプや制御装置が複雑、高価となり、ま
た圧縮式では騒音があるなどの欠点が残されてい
る。 そこで、上記の欠点を改善するために本発明者
らは先に構造が比較的簡単で、加えた熱量以上の
有効熱量が得られ、省エネルギー型である金属水
素化物を用いたヒートポンプを提案している。た
だ、この型は、装置の心臓部である金属水素化物
として高価なLaNi5などの稀土類系合金水素化物
を用いていた。これは利用可能な移動水素量が少
なく、反応速度も遅いため、ある一定の能力を得
るためには、多量の材料と大きな熱効換器が必要
であるから、装置全体として大型となり、高価で
あつた。また、従来のものは、経済性を考慮して
少量におさえようとすれば、低圧側金属水素化物
を約200℃以上に加熱しなければならず、水素平
衡圧も10気圧以上に上昇するため、システムとし
ての安全性や信頼性の点でも問題があつた。 発明の目的 本発明は、金属水素化物利用ヒートポンプ式給
湯器に最適な金属水素化物を用いることによつて
前記従来装置における安全性、信頼性、経済性な
どの問題点を解決し、省エネルギー性が高く小型
低価格で、安全性の面でも優れた金属水素化物利
用給湯器を提供するものである。 発明の構成 本発明は、金属水素化物を封入され、互いに水
素平衡圧の異なる容器と、前記容器を相互に連結
する手段と、低平衡圧側金属水素化物を間けつ的
に加熱する手段と、前記容器と貯湯槽間を熱結合
させる熱媒回路を設け、前記容器の一方に少なく
ともC14型ラーバス相構造を有するTiとMnを含
有する金属水素化物を用いた給湯器である。 実施例の説明 金属水素化物と水素ガスとの反応は、可逆的で
あり、反応には大量の熱の出入りが伴ない、熱の
授受によつて平衡が容易に移動することはよく知
られている。本発明者らは、先にこの反応熱を利
用した金属水素化物ヒートポンプ式給湯器を提案
したが、実験を重ねた結果、金属水素化物とし
て、安価で、水素利用量が大きく、反応速度が大
きく、低圧力で安全なC14型ラーバス相構造を有
するTiとMnを含有した合金の水素化物を用いた
ヒートポンプ式給湯器が、非常に優れた特長を有
することを見出した。 本発明は、このように、ヒートポンプ式給湯器
として最適な金属水素化物の水素吸収、放出反応
に伴なう反応熱を利用するもので、反応速度が大
きく、熱交換部の熱伝導が高く、従つて、システ
ムとして高い給湯能力を有する給湯器が可能であ
る。さらに、給湯温度は75℃と高く、従来のヒー
トポンプでは60℃までであり、従つて利用可能分
野が広いといえる。当然、本願は省エネルギー性
を最大の特長としたものであり、空気熱源からの
熱も奪うため、熱効率100％以上であつて低平衡
圧側の顕熱も利用するため、従来のものより熱利
用率は高い。作用例の実例を記せば、例えば、バ
ーナの燃焼を間欠的に行ない、燃焼時には加熱さ
れていない高平衡圧側の金属水素化物容器中で発
生する水素吸収熱を利用し、燃焼を中断した時
は、加熱側の金属水素化物と容器の顕熱および水
素ガスが再び戻つてきて、低平衡圧側に吸収され
ることによる水素吸収熱を利用し、従つて加熱は
間欠であるが、得られる給湯は、約75℃で連続的
であつて、燃料の大幅な減少が可能となる。 次の具体的実施例について説明する。第１図ａ
は、本発明に使用する金属水素化物の一例として
示した低圧用と高圧用の２種類の金属水素化物の
水素平衡圧−水素化物組成等温線図であり、低圧
用金属水素化物M1HはTi0.3Zr0.7Mn1.2−Cr0.6
Co0.2H3.1で高圧用金属水素化物M2HはTi0.6Zr0.4
Mn0.4Cr0.4Co0.2H2.8である。また第１図ｂは従来
使用していた稀土類系合金水素化物の水素平衡圧
−水素化物組成等温線図である。いま、外気温10
℃の時に、低圧側金属水素化物を180℃まで加熱
し、75℃の温水を連続的に取出す場合を考えれ
ば、その時の動作状態は、第１図のようになる。
同図に見られるように発熱能力や必要な合金量に
大きく影響を与える有効利用可能水素量は、水素
原子／合金原子の比で本願使用材料は約0.8であ
るのに対し、従来のものは約0.35であつて、従つ
て本願は同量の金属水素化物を使用しても、約
2.3倍も大きい発熱量を得ることが出来る。しか
も同重量なる価格も1/3以下となる。この理由は
本願材料が水素吸収圧と水素放出圧の差、すなわ
ちヒステリシスが著しく小さく、そして水素平衡
圧の平坦性が良好であつてしかも、低圧側M1H
と高圧側M2Hの組合せがヒートポンプ式給湯器
として最適であるからである。 また、第１図ａに見られるように、低平衡圧側
金属水素化物の75℃における水素平衡圧が１気圧
以下であり、かつ高平衡圧側金属水素化物の75℃
における水素放出平衡圧が１気圧以上である組合
せは、装置として反応速度が速く、しかも金属水
素化物容器の耐圧性の点で、特に望ましい組合せ
である。更に、前記のような好ましい組合せは本
願合金において低圧側に含有するZrのTiに対す
る割合が、高圧側に含有するZrのTiに対する割
合よりも大きいものを選択的に用いた場合に、容
易に成遂げることが出来る。 第２図に、Ti−Zr−Mn−Cr−Ｍ（Ｍ＝Co，
Cu，Ni，Fe，Ｖ，Nb，Mo）５元系合金水素化
物Ａと、従来の稀土類系合金Ｂの20℃における水
素吸収反応速度の一例を比較して示す。同図に見
られるように、発明の実施例に使用した材料の反
応速度は500〜600ml／ｇ．minで従来物より５倍
以上速く従つて単位時間当りの発熱能力は５倍以
上も大きい。 以上のようにC14型ラーバス相を有し、少なく
ともTiとMnを含有する合金、好ましくはTiとZr
とMn、より好ましくはTiとZrとMnとCrとを含
有した合金は、ヒートポンプ式給湯器として必要
な特性をほとんど具備し、よつてこれを用いたヒ
ートポンプ式給湯器は従来品と比べ、使い良さ、
性能、価格などの点で、著しく優れた性能を有す
る。 第３図に、ガスバーナを熱源とし、２種類の金
属水素化物を用いた給湯器の一実施例の断面概略
図を示す。図中１は低圧側金属水素化物（M1H）
２としてTi0.3Zr0.7Mn1.2Cr0.6Co0.2を約1.8Kg入れ
た金属水素化物容器であり、３は高圧側金属水素
化物（M2H）４として、Ti0.6Zr0.4Mn1.2Cr0.4
Co0.2を約3.8Kg入れた金属水素化物容器である。
これら容器１および２の内部には、それぞれ熱交
換器１２および１３が配設され、熱交換器１２の
中にはシリコーンオイル１４が、熱交換器１３の
中には水１５が、各々熱媒体として流れる。シリ
コーンオイル１４の流路は、３方切換弁８と８′
によつて、加熱槽６側と貯湯槽７側に間欠的に切
換えられる。加熱槽６には、都市ガス１６を熱源
とし、バーナ５によつて、間欠的あるいは連続的
に、約180°に加熱されたオイルが満たされ、この
オイルによつて、低圧側金属水素化物２を間欠的
に加熱している。１０，１１は共に熱媒体環境用
ポンプであり、ポンプ１０は加熱槽６あるいは貯
湯槽７へ熱媒体を輸送しまたポンプ１１は高圧用
金属水素化物が発熱反応を行なつている時のみ、
貯湯槽７へ熱媒体を輸送する。金属水素化物容器
１と３中の水素は低圧側金属水素化物の温度の上
下に対応して、可逆的に水素移動管９を通つて移
動する。またフアン２１は水素が高圧側金属水素
化物４から低圧側金属水素化物２へ移動する際に
のみ動作し、水素化物４の吸熱効果による温度の
低下を抑制している。また２２，２２′は多孔質
フイルターで、金属水素化物粉末が流失するのを
防止している。１７と１８は共に貯湯槽７中に設
けられた熱交換器で、市水導入口１９から入つた
水を交互に加熱する働きをしている。このように
導入された市水は、主として２種類の金属水素化
物により、交互に加熱されて約75℃の湯となつて
貯湯され、必要時に、温水供給口２０から、外部
へ供給される。なお、第３図においては貯湯槽に
熱交換器を２個用いているが２つの容器に共通の
熱交換を用いることもできる。 第４図は、第３図で示したシステム図中で使用
した金属水素化物の作動状態を示した水素圧−温
度線図である。バーナから180℃の熱を供給し、
低圧側金属水素化物（M1H）と高圧側金属水素
化物（M2H）から、約75℃の温水を連続的に得
る反応を示している。 第５図は、本実施例の各部の運転モードの一例
を示した図である。ガスバーナの燃焼は約30秒間
隔であり、180／ｈの連続給湯で20℃の水が何
度まで上昇するかを調べた。結果は、図のように
低圧金属水素化物側と高圧金属水素化物側とを交
互に切換えることにより、約75℃の湯が連続的に
得られた。なお、熱交換器部１７と１８の温度は
脈動し、この上下温度差は加熱槽の温度、装置の
熱容量、熱効換能力、流水量、金属水素化物の量
と種類、反応速度などシステム全体で決定され
る。しかし、実用上、この温度の上下は、貯湯槽
７によつて、均一化されるから、問題ではなく温
水供給口２０からは均一な約75℃の湯が連続的に
取り出せた。 本実施例では、金属水素化物の全量が約5.6Kg、
金属水素化物容器１と３の容積が各々560c.c.と620
c.c.であり、非常に小型化が達成できた。 本実施例では、TiとMnを含有するC14型ラバ
ース相合金水素化物を用いたため、金属水素化物
の全量が約5.6Kgと少なく、従来品と比べ約1/4と
なり、また、金属水素化物容器１と３の容積が
各々560c.c.と620c.c.であり、非常に小型化が達成で
きた。さらに、本給湯器を約1000時間繰返し使用
した場合の性能比較において、本発明は金属水素
化物の性能にほとんど劣化が見られず、給湯能力
も低下しなかつたが、従来の稀土類合金等を使用
したものは、給湯能力が約30％低下した。また、
燃焼させた都市ガスの総発熱量に対して、給湯と
して利用できる熱量との比（COP）は、約1.2と
なり、通常のガスボイラーの成績係数（COP）
が約0.8であるので、1.5倍の省エネルギーが達成
された。 次表に、６方晶系C14型ラーバス相を有するTi
−Mn系合金水素化物を用いた場合の給湯器の性
能を、従来の代表的な合金の水素化物と比較して
示す。なお、性能評価の項目としては、加えた熱
エネルギーに対する給湯能力の比（COP）、使用
しなければならない合金の重量比、および使用し
た合金の価格比を、同一の給湯能力を得る場合と
いう条件で示した。
結合と解離にともなう熱の出入りを利用した給湯
器に関し、給湯はもちろんのこと、家庭暖房用あ
るいは産業用など広く熱を利用する分野全般に利
用できるものである。 従来例の構成とその問題点 従来、電気、ガス、石油などを燃料とする各種
の給湯器が広く実用化されている。たとえば75℃
の給湯のためのボイラー、暖房用ボイラー、発電
用ボイラーなど、各種用途、燃料に応じて開発さ
れている。これらは比較的安価で、しかも便利で
あるが、燃料の高価格時代とともに熱効率の向上
が今後ますます要求される。しかしながら、たと
えば燃焼などによつて与えられた熱量の約90％が
有効な熱量として利用できるのみであり、従来技
術では、100％以上はあり得なかつた。 一方、最近、電動圧縮式や吸収式などのヒート
ポンプ技術も進んで利用されるようになつた。こ
れらを用いれば、外気熱や地熱などの比較的低温
の熱源から熱をくみ上げ、比較的高温の熱とする
ことによつて、利用価値を高め、有効熱量の増加
が可能となつて、上記の効率が理論上、100％以
上となり得る。ところが上記のような電動圧縮式
やエンジン圧縮式ヒートポンプ、または連続式の
吸収式ヒートポンプは熱媒や吸収液を循環させる
ため、ポンプや制御装置が複雑、高価となり、ま
た圧縮式では騒音があるなどの欠点が残されてい
る。 そこで、上記の欠点を改善するために本発明者
らは先に構造が比較的簡単で、加えた熱量以上の
有効熱量が得られ、省エネルギー型である金属水
素化物を用いたヒートポンプを提案している。た
だ、この型は、装置の心臓部である金属水素化物
として高価なLaNi5などの稀土類系合金水素化物
を用いていた。これは利用可能な移動水素量が少
なく、反応速度も遅いため、ある一定の能力を得
るためには、多量の材料と大きな熱効換器が必要
であるから、装置全体として大型となり、高価で
あつた。また、従来のものは、経済性を考慮して
少量におさえようとすれば、低圧側金属水素化物
を約200℃以上に加熱しなければならず、水素平
衡圧も10気圧以上に上昇するため、システムとし
ての安全性や信頼性の点でも問題があつた。 発明の目的 本発明は、金属水素化物利用ヒートポンプ式給
湯器に最適な金属水素化物を用いることによつて
前記従来装置における安全性、信頼性、経済性な
どの問題点を解決し、省エネルギー性が高く小型
低価格で、安全性の面でも優れた金属水素化物利
用給湯器を提供するものである。 発明の構成 本発明は、金属水素化物を封入され、互いに水
素平衡圧の異なる容器と、前記容器を相互に連結
する手段と、低平衡圧側金属水素化物を間けつ的
に加熱する手段と、前記容器と貯湯槽間を熱結合
させる熱媒回路を設け、前記容器の一方に少なく
ともC14型ラーバス相構造を有するTiとMnを含
有する金属水素化物を用いた給湯器である。 実施例の説明 金属水素化物と水素ガスとの反応は、可逆的で
あり、反応には大量の熱の出入りが伴ない、熱の
授受によつて平衡が容易に移動することはよく知
られている。本発明者らは、先にこの反応熱を利
用した金属水素化物ヒートポンプ式給湯器を提案
したが、実験を重ねた結果、金属水素化物とし
て、安価で、水素利用量が大きく、反応速度が大
きく、低圧力で安全なC14型ラーバス相構造を有
するTiとMnを含有した合金の水素化物を用いた
ヒートポンプ式給湯器が、非常に優れた特長を有
することを見出した。 本発明は、このように、ヒートポンプ式給湯器
として最適な金属水素化物の水素吸収、放出反応
に伴なう反応熱を利用するもので、反応速度が大
きく、熱交換部の熱伝導が高く、従つて、システ
ムとして高い給湯能力を有する給湯器が可能であ
る。さらに、給湯温度は75℃と高く、従来のヒー
トポンプでは60℃までであり、従つて利用可能分
野が広いといえる。当然、本願は省エネルギー性
を最大の特長としたものであり、空気熱源からの
熱も奪うため、熱効率100％以上であつて低平衡
圧側の顕熱も利用するため、従来のものより熱利
用率は高い。作用例の実例を記せば、例えば、バ
ーナの燃焼を間欠的に行ない、燃焼時には加熱さ
れていない高平衡圧側の金属水素化物容器中で発
生する水素吸収熱を利用し、燃焼を中断した時
は、加熱側の金属水素化物と容器の顕熱および水
素ガスが再び戻つてきて、低平衡圧側に吸収され
ることによる水素吸収熱を利用し、従つて加熱は
間欠であるが、得られる給湯は、約75℃で連続的
であつて、燃料の大幅な減少が可能となる。 次の具体的実施例について説明する。第１図ａ
は、本発明に使用する金属水素化物の一例として
示した低圧用と高圧用の２種類の金属水素化物の
水素平衡圧−水素化物組成等温線図であり、低圧
用金属水素化物M1HはTi0.3Zr0.7Mn1.2−Cr0.6
Co0.2H3.1で高圧用金属水素化物M2HはTi0.6Zr0.4
Mn0.4Cr0.4Co0.2H2.8である。また第１図ｂは従来
使用していた稀土類系合金水素化物の水素平衡圧
−水素化物組成等温線図である。いま、外気温10
℃の時に、低圧側金属水素化物を180℃まで加熱
し、75℃の温水を連続的に取出す場合を考えれ
ば、その時の動作状態は、第１図のようになる。
同図に見られるように発熱能力や必要な合金量に
大きく影響を与える有効利用可能水素量は、水素
原子／合金原子の比で本願使用材料は約0.8であ
るのに対し、従来のものは約0.35であつて、従つ
て本願は同量の金属水素化物を使用しても、約
2.3倍も大きい発熱量を得ることが出来る。しか
も同重量なる価格も1/3以下となる。この理由は
本願材料が水素吸収圧と水素放出圧の差、すなわ
ちヒステリシスが著しく小さく、そして水素平衡
圧の平坦性が良好であつてしかも、低圧側M1H
と高圧側M2Hの組合せがヒートポンプ式給湯器
として最適であるからである。 また、第１図ａに見られるように、低平衡圧側
金属水素化物の75℃における水素平衡圧が１気圧
以下であり、かつ高平衡圧側金属水素化物の75℃
における水素放出平衡圧が１気圧以上である組合
せは、装置として反応速度が速く、しかも金属水
素化物容器の耐圧性の点で、特に望ましい組合せ
である。更に、前記のような好ましい組合せは本
願合金において低圧側に含有するZrのTiに対す
る割合が、高圧側に含有するZrのTiに対する割
合よりも大きいものを選択的に用いた場合に、容
易に成遂げることが出来る。 第２図に、Ti−Zr−Mn−Cr−Ｍ（Ｍ＝Co，
Cu，Ni，Fe，Ｖ，Nb，Mo）５元系合金水素化
物Ａと、従来の稀土類系合金Ｂの20℃における水
素吸収反応速度の一例を比較して示す。同図に見
られるように、発明の実施例に使用した材料の反
応速度は500〜600ml／ｇ．minで従来物より５倍
以上速く従つて単位時間当りの発熱能力は５倍以
上も大きい。 以上のようにC14型ラーバス相を有し、少なく
ともTiとMnを含有する合金、好ましくはTiとZr
とMn、より好ましくはTiとZrとMnとCrとを含
有した合金は、ヒートポンプ式給湯器として必要
な特性をほとんど具備し、よつてこれを用いたヒ
ートポンプ式給湯器は従来品と比べ、使い良さ、
性能、価格などの点で、著しく優れた性能を有す
る。 第３図に、ガスバーナを熱源とし、２種類の金
属水素化物を用いた給湯器の一実施例の断面概略
図を示す。図中１は低圧側金属水素化物（M1H）
２としてTi0.3Zr0.7Mn1.2Cr0.6Co0.2を約1.8Kg入れ
た金属水素化物容器であり、３は高圧側金属水素
化物（M2H）４として、Ti0.6Zr0.4Mn1.2Cr0.4
Co0.2を約3.8Kg入れた金属水素化物容器である。
これら容器１および２の内部には、それぞれ熱交
換器１２および１３が配設され、熱交換器１２の
中にはシリコーンオイル１４が、熱交換器１３の
中には水１５が、各々熱媒体として流れる。シリ
コーンオイル１４の流路は、３方切換弁８と８′
によつて、加熱槽６側と貯湯槽７側に間欠的に切
換えられる。加熱槽６には、都市ガス１６を熱源
とし、バーナ５によつて、間欠的あるいは連続的
に、約180°に加熱されたオイルが満たされ、この
オイルによつて、低圧側金属水素化物２を間欠的
に加熱している。１０，１１は共に熱媒体環境用
ポンプであり、ポンプ１０は加熱槽６あるいは貯
湯槽７へ熱媒体を輸送しまたポンプ１１は高圧用
金属水素化物が発熱反応を行なつている時のみ、
貯湯槽７へ熱媒体を輸送する。金属水素化物容器
１と３中の水素は低圧側金属水素化物の温度の上
下に対応して、可逆的に水素移動管９を通つて移
動する。またフアン２１は水素が高圧側金属水素
化物４から低圧側金属水素化物２へ移動する際に
のみ動作し、水素化物４の吸熱効果による温度の
低下を抑制している。また２２，２２′は多孔質
フイルターで、金属水素化物粉末が流失するのを
防止している。１７と１８は共に貯湯槽７中に設
けられた熱交換器で、市水導入口１９から入つた
水を交互に加熱する働きをしている。このように
導入された市水は、主として２種類の金属水素化
物により、交互に加熱されて約75℃の湯となつて
貯湯され、必要時に、温水供給口２０から、外部
へ供給される。なお、第３図においては貯湯槽に
熱交換器を２個用いているが２つの容器に共通の
熱交換を用いることもできる。 第４図は、第３図で示したシステム図中で使用
した金属水素化物の作動状態を示した水素圧−温
度線図である。バーナから180℃の熱を供給し、
低圧側金属水素化物（M1H）と高圧側金属水素
化物（M2H）から、約75℃の温水を連続的に得
る反応を示している。 第５図は、本実施例の各部の運転モードの一例
を示した図である。ガスバーナの燃焼は約30秒間
隔であり、180／ｈの連続給湯で20℃の水が何
度まで上昇するかを調べた。結果は、図のように
低圧金属水素化物側と高圧金属水素化物側とを交
互に切換えることにより、約75℃の湯が連続的に
得られた。なお、熱交換器部１７と１８の温度は
脈動し、この上下温度差は加熱槽の温度、装置の
熱容量、熱効換能力、流水量、金属水素化物の量
と種類、反応速度などシステム全体で決定され
る。しかし、実用上、この温度の上下は、貯湯槽
７によつて、均一化されるから、問題ではなく温
水供給口２０からは均一な約75℃の湯が連続的に
取り出せた。 本実施例では、金属水素化物の全量が約5.6Kg、
金属水素化物容器１と３の容積が各々560c.c.と620
c.c.であり、非常に小型化が達成できた。 本実施例では、TiとMnを含有するC14型ラバ
ース相合金水素化物を用いたため、金属水素化物
の全量が約5.6Kgと少なく、従来品と比べ約1/4と
なり、また、金属水素化物容器１と３の容積が
各々560c.c.と620c.c.であり、非常に小型化が達成で
きた。さらに、本給湯器を約1000時間繰返し使用
した場合の性能比較において、本発明は金属水素
化物の性能にほとんど劣化が見られず、給湯能力
も低下しなかつたが、従来の稀土類合金等を使用
したものは、給湯能力が約30％低下した。また、
燃焼させた都市ガスの総発熱量に対して、給湯と
して利用できる熱量との比（COP）は、約1.2と
なり、通常のガスボイラーの成績係数（COP）
が約0.8であるので、1.5倍の省エネルギーが達成
された。 次表に、６方晶系C14型ラーバス相を有するTi
−Mn系合金水素化物を用いた場合の給湯器の性
能を、従来の代表的な合金の水素化物と比較して
示す。なお、性能評価の項目としては、加えた熱
エネルギーに対する給湯能力の比（COP）、使用
しなければならない合金の重量比、および使用し
た合金の価格比を、同一の給湯能力を得る場合と
いう条件で示した。
【表】
上表のように、本願合金系が給湯器として最適
である理由は、他の系に比べ 給湯器の作用温度（約75〜180℃）域で、水
素化−脱水素化の反応速度が速い。 水素化物の水素圧−組成等温線が平坦であ
る。 上記等温線の水素吸収と水素放出のヒステリ
シスが小さい。 給湯器の作用温度（約75〜180℃）が、利用
できる水素量が大きい。 原材料価格が最も安い。 ことなどによる。 前記実施例では、低圧側と高圧側各１種計２種
類の金属水素化物を各々１個の容器に入れて使用
したが、低圧側２個、高圧側２個、計４個で作動
させたり、あるいは中間の水素圧を有する第３の
種類の金属水素化物を使用し、低圧側と中間圧
側、中間圧側と高圧側を前記２種類の場合と同様
に作動させ、これらを組合せた金属水素化物ヒー
トポンプ式給湯器も、本願の展開として当然効果
大なるものである。また、貯湯槽において加熱さ
れた湯を直接あるいは間接的に用いて暖房するこ
ともできる。 発明の効果 以上のように本発明は従来のものと比べ受入れ
た熱量以上の有効熱量がより高効率で得られるの
で、極めて省エネルギー性の高い給湯器であり、
有効利用水素量が大きく、反応速度が大きい金属
水素化物を使用しているため小型軽量で簡単な構
造となり、信頼性も高く、かつ極めて経済的であ
る。また、高温でも比較的低い水素圧で作動する
ため安全性が高く、さらに可動部が少ないため、
音の静かな給湯器である。
である理由は、他の系に比べ 給湯器の作用温度（約75〜180℃）域で、水
素化−脱水素化の反応速度が速い。 水素化物の水素圧−組成等温線が平坦であ
る。 上記等温線の水素吸収と水素放出のヒステリ
シスが小さい。 給湯器の作用温度（約75〜180℃）が、利用
できる水素量が大きい。 原材料価格が最も安い。 ことなどによる。 前記実施例では、低圧側と高圧側各１種計２種
類の金属水素化物を各々１個の容器に入れて使用
したが、低圧側２個、高圧側２個、計４個で作動
させたり、あるいは中間の水素圧を有する第３の
種類の金属水素化物を使用し、低圧側と中間圧
側、中間圧側と高圧側を前記２種類の場合と同様
に作動させ、これらを組合せた金属水素化物ヒー
トポンプ式給湯器も、本願の展開として当然効果
大なるものである。また、貯湯槽において加熱さ
れた湯を直接あるいは間接的に用いて暖房するこ
ともできる。 発明の効果 以上のように本発明は従来のものと比べ受入れ
た熱量以上の有効熱量がより高効率で得られるの
で、極めて省エネルギー性の高い給湯器であり、
有効利用水素量が大きく、反応速度が大きい金属
水素化物を使用しているため小型軽量で簡単な構
造となり、信頼性も高く、かつ極めて経済的であ
る。また、高温でも比較的低い水素圧で作動する
ため安全性が高く、さらに可動部が少ないため、
音の静かな給湯器である。
第１図ａは本発明の一実施例の給湯器に使用し
た金属水素化物の水素平衡圧−水素化物組成等温
線図、第１図ｂは従来の給湯器に使用していた金
属水素化物の水素平衡圧−水素化物組成等温線
図、第２図は本発明の給湯器に使用する金属水素
化物の20℃における水素吸収速度を従来のものと
比較して示した図、第３図は本発明の一実施例の
給湯器の断面概略図、第４図は第３図に示す給湯
器における金属水素化物の作動状態を示した水素
圧−温度線図、第５図は第３図に示す給湯器の各
部の運転モード図である。 ２……低温側金属水素化物、４……高圧側金属
水素化物、６……加熱槽、７……貯湯槽，１２，
１３，１７，１８……熱交換器。
た金属水素化物の水素平衡圧−水素化物組成等温
線図、第１図ｂは従来の給湯器に使用していた金
属水素化物の水素平衡圧−水素化物組成等温線
図、第２図は本発明の給湯器に使用する金属水素
化物の20℃における水素吸収速度を従来のものと
比較して示した図、第３図は本発明の一実施例の
給湯器の断面概略図、第４図は第３図に示す給湯
器における金属水素化物の作動状態を示した水素
圧−温度線図、第５図は第３図に示す給湯器の各
部の運転モード図である。 ２……低温側金属水素化物、４……高圧側金属
水素化物、６……加熱槽、７……貯湯槽，１２，
１３，１７，１８……熱交換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素平衡圧の異なる金属水素化物を内蔵した
複数個の容器を相互に連続管で結合し、外部熱源
を使つて、低平衡圧側金属水素化物を間欠的に加
熱し、その結果放出される水素を高平衡圧側金属
水素化物に移送して吸収させ、この時の水素吸収
反応熱と、非加熱時には前記低平衡圧側金属水素
化物の顕熱と高平衡圧側金属水素化物から逆移送
される水素の低平衡圧側金属水素化物での水素吸
収反応熱とを交互に利用する金属水素化物ヒート
ホンプを形成し、低平衡圧側金属水素化物加熱用
熱媒体管と、熱負荷への熱供給管を、低平衡圧側
金属水素化物収納容器内で共通とし、外部切換え
弁によつて、加熱側と熱負荷側に切換え、低平衡
圧側金属水素化物の間欠加熱によつて、熱負荷部
を連続的に加熱するよう構成したことを特徴とす
る給湯器。 ２ 低平衡圧側金属水素化物の75℃における水素
吸収平衡圧が１気圧以下であり、かつ高平衡圧側
金属水素化物の75℃における水素放出平衡圧が１
気圧以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の給湯器。 ３ 前記金属水素化物が少なくともTiとZrを含
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の給湯器。 ４ 低平衡圧側金属水素化物に含有するZrのTi
に対する割合が項平衡圧側金属水素化物に含有す
るZrのTiに対する割合よりも大きいことを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の給湯器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58128303A JPS6020089A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 給湯器 |
| US06/612,784 US4589479A (en) | 1983-05-23 | 1984-05-22 | Hot water supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58128303A JPS6020089A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 給湯器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6020089A JPS6020089A (ja) | 1985-02-01 |
| JPH0412379B2 true JPH0412379B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=14981444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58128303A Granted JPS6020089A (ja) | 1983-05-23 | 1983-07-13 | 給湯器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020089A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6918430B2 (en) * | 2002-08-14 | 2005-07-19 | Texaco Ovonic Hydrogen Systems Llc | Onboard hydrogen storage unit with heat transfer system for use in a hydrogen powered vehicle |
| CN100570243C (zh) | 2008-06-10 | 2009-12-16 | 金继伟 | 采用贮液加热筒的吸附制冷器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615772A (en) * | 1979-06-21 | 1981-02-16 | Ogasaka Ski Seisakusho | Ski and its manufacture |
| JPS57115655A (en) * | 1981-01-06 | 1982-07-19 | Sekisui Chemical Co Ltd | Heat pump apparatus |
-
1983
- 1983-07-13 JP JP58128303A patent/JPS6020089A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6020089A (ja) | 1985-02-01 |
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