JPH0412380B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0412380B2 JPH0412380B2 JP58205624A JP20562483A JPH0412380B2 JP H0412380 B2 JPH0412380 B2 JP H0412380B2 JP 58205624 A JP58205624 A JP 58205624A JP 20562483 A JP20562483 A JP 20562483A JP H0412380 B2 JPH0412380 B2 JP H0412380B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal hydride
- hydrogen
- temperature
- working pair
- decomposition pressure
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- Expired - Lifetime
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冷熱又は温熱出力取得方法に関する。
ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して
金属水素化物を形成し、また、この金属水素化物
が可逆的に水素を放出することが知られており、
近年、このような金属水素化物の特性を利用した
低温又は高温出力取得方法が提案されている。
金属水素化物を形成し、また、この金属水素化物
が可逆的に水素を放出することが知られており、
近年、このような金属水素化物の特性を利用した
低温又は高温出力取得方法が提案されている。
第１図は作動温度領域で水素平衡分解圧の低い
第１の金属水素化物（MH１）と水素平衡分解圧
の高い第２の金属水素化物（MH２）を用い、所
謂右回りサイクルによつて低温出力を取得する従
来の方法を示し、横軸は絶対温度Ｔの逆数、縦軸
は金属水素化物の水素平衡分解圧Ｐの対数を示
す。
第１の金属水素化物（MH１）と水素平衡分解圧
の高い第２の金属水素化物（MH２）を用い、所
謂右回りサイクルによつて低温出力を取得する従
来の方法を示し、横軸は絶対温度Ｔの逆数、縦軸
は金属水素化物の水素平衡分解圧Ｐの対数を示
す。
即ち、高温の熱媒によりMH１を高温THに加
熱して水素を放出させ、この水素を中温TMに保
持したMH２に吸蔵させ、次いで、MH１を中温
TMに冷却して、MH１の水素平衡分解圧をMH
２のそれよりも低くし、MH２より吸熱的に水素
を放出させてMH１に吸蔵させるサイクルを行な
わせることにより、MH２に熱交換可能に接続さ
れている低温熱媒から冷熱出力を得る。
熱して水素を放出させ、この水素を中温TMに保
持したMH２に吸蔵させ、次いで、MH１を中温
TMに冷却して、MH１の水素平衡分解圧をMH
２のそれよりも低くし、MH２より吸熱的に水素
を放出させてMH１に吸蔵させるサイクルを行な
わせることにより、MH２に熱交換可能に接続さ
れている低温熱媒から冷熱出力を得る。
第２図は所謂左回りサイクルによつて温熱出力
を得る従来の方法を示し、MH２を中温の熱媒に
て中温TMに加熱して水素を放出させ、この水素
をMH１に発熱的に吸蔵させ、次いで、MH１を
中温TMに、MH２を低温TLにそれぞれ保持し
て、MH１から水素を放出させ、これをMH２に
吸蔵させることにより、上記MH１の発熱反応時
にMH１に熱交換可能に接続された高温熱媒から
温熱出力を得るものである。
を得る従来の方法を示し、MH２を中温の熱媒に
て中温TMに加熱して水素を放出させ、この水素
をMH１に発熱的に吸蔵させ、次いで、MH１を
中温TMに、MH２を低温TLにそれぞれ保持し
て、MH１から水素を放出させ、これをMH２に
吸蔵させることにより、上記MH１の発熱反応時
にMH１に熱交換可能に接続された高温熱媒から
温熱出力を得るものである。
このような方法は、装置的には通常、MH１及
びMH２をそれぞれ密閉容器に充填し、各容器を
所定温度の熱媒に熱交換可能に接続して、各容器
を所定の温度に交互に加熱冷却すると共に、容器
間を開閉弁を有する水素連通管にて接続し、上記
熱媒による各容器の加熱冷却に同調させて開閉し
てサイクルを行なわせることにより、所定の熱媒
より所定の冷熱又は温熱出力を得る。
びMH２をそれぞれ密閉容器に充填し、各容器を
所定温度の熱媒に熱交換可能に接続して、各容器
を所定の温度に交互に加熱冷却すると共に、容器
間を開閉弁を有する水素連通管にて接続し、上記
熱媒による各容器の加熱冷却に同調させて開閉し
てサイクルを行なわせることにより、所定の熱媒
より所定の冷熱又は温熱出力を得る。
しかし、このような方法は、熱媒温度や容器の
耐圧性から取得し得る熱出力に限界がある。この
ために、特開昭57−55985号公報には、第３図に
示すように、第１図におけるMH１及びMH２に
加え、作動温度領域でMH２よりも水素平衡分解
圧が更に高い第３の金属水素化物（MH３）を用
いて、より低温の冷熱出力を得る方法が開示され
ている。
耐圧性から取得し得る熱出力に限界がある。この
ために、特開昭57−55985号公報には、第３図に
示すように、第１図におけるMH１及びMH２に
加え、作動温度領域でMH２よりも水素平衡分解
圧が更に高い第３の金属水素化物（MH３）を用
いて、より低温の冷熱出力を得る方法が開示され
ている。
即ち、MH１を高温THに加熱して水素を放出
させ、これを中温TMのMH２に吸蔵させ、この
MH２を高温THに加熱して水素を放出させ、こ
れを中温TMのMH３に吸蔵させる。次いで、
MH１を中温に冷却すると共に、MH３から低温
TL′で水素を放出させ、この水素をMH１に吸蔵
させ、このようにして、MH３と熱交換し得る低
温熱媒において温度TL′の冷熱出力を得るもので
ある。ここに、サイクルABDCは第１図におけ
るサイクルと同じであるから、MH３を使用して
サイクルABEFD′Cを構成することにより、温度
TLより低温のTL′の冷熱出力を得ることができ
る。
させ、これを中温TMのMH２に吸蔵させ、この
MH２を高温THに加熱して水素を放出させ、こ
れを中温TMのMH３に吸蔵させる。次いで、
MH１を中温に冷却すると共に、MH３から低温
TL′で水素を放出させ、この水素をMH１に吸蔵
させ、このようにして、MH３と熱交換し得る低
温熱媒において温度TL′の冷熱出力を得るもので
ある。ここに、サイクルABDCは第１図におけ
るサイクルと同じであるから、MH３を使用して
サイクルABEFD′Cを構成することにより、温度
TLより低温のTL′の冷熱出力を得ることができ
る。
同様に、特開昭57−179533には、第４図に示す
ように、第２図におけるMH１及びMH２に加
え、作動温度領域でMH１よりも水素平衡分解圧
が更に低い第４の金属水素化物（MH４）を用い
て、より高温の温熱出力を得る方法が開示されて
いる。即ち、MH２を中温TMに加熱して水素を
放出させ、これを高温TH′で発熱的にMH４に吸
蔵させた後、このMH４を中温TMに冷却すると
共に、MH１を低温TLに保ち、MH４から水素
を放出させてMH１に吸蔵させる。次いで、MH
１を中温TMに加熱して水素を放出させ、この水
素を低温TLのMH２に吸蔵させ、このMH２を
中温TMに加熱し、このようにしてA′EFCDBの
サイクルを行なわせることにより、MH４の発熱
反応を利用して高温TH′の温熱出力を得る。この
サイクルにおいて、サイクルACDBは第２図に
おけるサイクルと同じであるから、MH４を使用
することにより、THより高温のTH′の温熱出力
を得ることができる。
ように、第２図におけるMH１及びMH２に加
え、作動温度領域でMH１よりも水素平衡分解圧
が更に低い第４の金属水素化物（MH４）を用い
て、より高温の温熱出力を得る方法が開示されて
いる。即ち、MH２を中温TMに加熱して水素を
放出させ、これを高温TH′で発熱的にMH４に吸
蔵させた後、このMH４を中温TMに冷却すると
共に、MH１を低温TLに保ち、MH４から水素
を放出させてMH１に吸蔵させる。次いで、MH
１を中温TMに加熱して水素を放出させ、この水
素を低温TLのMH２に吸蔵させ、このMH２を
中温TMに加熱し、このようにしてA′EFCDBの
サイクルを行なわせることにより、MH４の発熱
反応を利用して高温TH′の温熱出力を得る。この
サイクルにおいて、サイクルACDBは第２図に
おけるサイクルと同じであるから、MH４を使用
することにより、THより高温のTH′の温熱出力
を得ることができる。
以下、前記第１図及び第２図に示す方法を従来
方法、第３図及び第４図に示す方法を改良方法と
いうことにすれば、従来方法においては、一つの
金属水素化物が水素を放出し、他の金属水素化物
がこれを吸蔵する過程、即ち、水素移動過程は、
１サイクル当りに２回であるのに対し、改良方法
によれば、１サイクル当りの水素移動過程が３回
あり、１サイクルに要する時間が1.5倍となるの
で、時間当りの出力が2/3に低下するうえ、作動
温度領域で異なる水素平衡分解圧を有する３種類
の金属水素化物を必要とし、更に、各水素移動過
程の水素移動量が等しくなければならないので、
条件設定が必ずしも容易ではない。
方法、第３図及び第４図に示す方法を改良方法と
いうことにすれば、従来方法においては、一つの
金属水素化物が水素を放出し、他の金属水素化物
がこれを吸蔵する過程、即ち、水素移動過程は、
１サイクル当りに２回であるのに対し、改良方法
によれば、１サイクル当りの水素移動過程が３回
あり、１サイクルに要する時間が1.5倍となるの
で、時間当りの出力が2/3に低下するうえ、作動
温度領域で異なる水素平衡分解圧を有する３種類
の金属水素化物を必要とし、更に、各水素移動過
程の水素移動量が等しくなければならないので、
条件設定が必ずしも容易ではない。
本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
１サイクルに要する時間は従来の方法と同じであ
りながら、上記の改良方法と同等の温度レベルの
冷熱温熱を取得することができる方法を提供する
ことを目的とする。
１サイクルに要する時間は従来の方法と同じであ
りながら、上記の改良方法と同等の温度レベルの
冷熱温熱を取得することができる方法を提供する
ことを目的とする。
本発明による冷熱出力取得方法は、作動温度領
域において水素平衡分解圧の低い第１の金属水素
化物と水素平衡分解圧の高い第２の金属水素化物
とからなる第１の作動対と、水素平衡分解圧の低
い第３の金属水素化物と水素平衡分解圧の高い第
４の金属水素化物とからなる第２の作動対とを設
け、第１の作動対において、第１の金属水素化物
を高温に加熱して水素を放出させ、この水素を第
２の金属水素化物に吸蔵させ、次いで、第２の金
属水素化物から低温で吸熱的に水素を放出させて
この水素を中温の第１の金属水素化物に吸蔵させ
るサイクルを行なわせると共に、第２の作動対に
おいて、第４の金属水素化物から低温で水素を放
出させ、この水素を第３の金属水素化物に吸蔵さ
せる際に、上記第２の金属水素化物の吸熱反応に
より第３の金属水素化物を低温に冷却して、第４
の金属水素化物の吸熱反応から冷熱出力を得るこ
とを特徴とする。
域において水素平衡分解圧の低い第１の金属水素
化物と水素平衡分解圧の高い第２の金属水素化物
とからなる第１の作動対と、水素平衡分解圧の低
い第３の金属水素化物と水素平衡分解圧の高い第
４の金属水素化物とからなる第２の作動対とを設
け、第１の作動対において、第１の金属水素化物
を高温に加熱して水素を放出させ、この水素を第
２の金属水素化物に吸蔵させ、次いで、第２の金
属水素化物から低温で吸熱的に水素を放出させて
この水素を中温の第１の金属水素化物に吸蔵させ
るサイクルを行なわせると共に、第２の作動対に
おいて、第４の金属水素化物から低温で水素を放
出させ、この水素を第３の金属水素化物に吸蔵さ
せる際に、上記第２の金属水素化物の吸熱反応に
より第３の金属水素化物を低温に冷却して、第４
の金属水素化物の吸熱反応から冷熱出力を得るこ
とを特徴とする。
また、本発明による温熱出力取得方法は、作動
温度領域において水素平衡分解圧の低い第１の金
属水素化物と水素平衡分解圧の高い第２の金属水
素化物とからなる第１の作動対と、水素平衡分解
圧の低い第３の金属水素化物と水素平衡分解圧の
高い第４の金属水素化物とからなる第２の作動対
とを設け、第１の作動対において、第２の金属水
素化物を中温に加熱して水素を放出させ、この水
素を高温の第１の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せ、次いで、第１の金属水素化物から水素を放出
させてこの水素を低温の第２の金属水素化物に吸
蔵させるサイクルを行なわせると共に、第２の作
動対において、第４の金属水素化物から高温で水
素を放出させ、この水素を第３の金属水素化物に
吸蔵させる際に、上記第１の金属水素化物の発熱
反応により第２の作動対における第４の金属水素
化物を加熱して、第３の金属水素化物の発熱反応
から温熱出力を得ることを特徴とする。
温度領域において水素平衡分解圧の低い第１の金
属水素化物と水素平衡分解圧の高い第２の金属水
素化物とからなる第１の作動対と、水素平衡分解
圧の低い第３の金属水素化物と水素平衡分解圧の
高い第４の金属水素化物とからなる第２の作動対
とを設け、第１の作動対において、第２の金属水
素化物を中温に加熱して水素を放出させ、この水
素を高温の第１の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せ、次いで、第１の金属水素化物から水素を放出
させてこの水素を低温の第２の金属水素化物に吸
蔵させるサイクルを行なわせると共に、第２の作
動対において、第４の金属水素化物から高温で水
素を放出させ、この水素を第３の金属水素化物に
吸蔵させる際に、上記第１の金属水素化物の発熱
反応により第２の作動対における第４の金属水素
化物を加熱して、第３の金属水素化物の発熱反応
から温熱出力を得ることを特徴とする。
以下に図面に基づいて本発明の方法を説明す
る。第５図は冷熱出力を取得する方法を示す右回
りサイクル線図である。
る。第５図は冷熱出力を取得する方法を示す右回
りサイクル線図である。
この方法においては、作動温度領域において水
素平衡分解圧の低いMH１と水素平衡分解圧の高
いMH２とからなる第１の作動対と、水素平衡分
解圧の低いMH３と水素平衡分解圧の高いMH４
とからなる第２の作動対とを設け、第１の作動対
には従来方法と同じく、高温熱媒を熱源として、
サイクルABDCを行なわせ、低温TLのMH２が
水素を放出し、この水素を中温TMのMH１が吸
蔵する際のMH２の吸熱反応を利用して、第２の
作動対におけるMH３を低温TLに冷却し、MH
４から水素を吸熱的に放出させ、これをMH４に
吸蔵させ、かくして、ABFEのサイクルを行なわ
せることにより、第２の作動対のMH４から従来
方法により得られる温度TLの冷熱よりも低い温
度TL′の冷熱出力を得るのである。
素平衡分解圧の低いMH１と水素平衡分解圧の高
いMH２とからなる第１の作動対と、水素平衡分
解圧の低いMH３と水素平衡分解圧の高いMH４
とからなる第２の作動対とを設け、第１の作動対
には従来方法と同じく、高温熱媒を熱源として、
サイクルABDCを行なわせ、低温TLのMH２が
水素を放出し、この水素を中温TMのMH１が吸
蔵する際のMH２の吸熱反応を利用して、第２の
作動対におけるMH３を低温TLに冷却し、MH
４から水素を吸熱的に放出させ、これをMH４に
吸蔵させ、かくして、ABFEのサイクルを行なわ
せることにより、第２の作動対のMH４から従来
方法により得られる温度TLの冷熱よりも低い温
度TL′の冷熱出力を得るのである。
尚、第１の作動対におけるMH１及びMH２
は、第２の作動対におけるMH３及びMH４とそ
れぞれ同じであるのが好ましいが、しかし、特性
が似ている限りは必ずしも同じである必要はな
い。
は、第２の作動対におけるMH３及びMH４とそ
れぞれ同じであるのが好ましいが、しかし、特性
が似ている限りは必ずしも同じである必要はな
い。
第６図は温熱出力を取得する方法を示す左回り
サイクル線図である。
サイクル線図である。
この方法においては、第１の作動対には従来の
方法と同じく、中温熱媒を熱源としてサイクル
DCEFを行なわせ、中温TMのMH２が水素を放
出し、この水素を高温THのMH１が吸蔵する際
の発熱反応を利用して、第２の作動対における
MH４を高温THに加熱し、このMH４からMH
３に水素を移動させ、かくして、BAEFのサイク
ルを行なわせることにより、第２の作動対のMH
３から従来方法により得られる温度THよりも高
い温度TH′の温熱出力を得るのである。
方法と同じく、中温熱媒を熱源としてサイクル
DCEFを行なわせ、中温TMのMH２が水素を放
出し、この水素を高温THのMH１が吸蔵する際
の発熱反応を利用して、第２の作動対における
MH４を高温THに加熱し、このMH４からMH
３に水素を移動させ、かくして、BAEFのサイク
ルを行なわせることにより、第２の作動対のMH
３から従来方法により得られる温度THよりも高
い温度TH′の温熱出力を得るのである。
尚、以上には作動対を２対用いる場合について
説明したが、作動対を３対又はそれ以上用いるこ
とにより、一層低温又は高温の冷熱又は温熱を取
得することができるのはいうまでもない。
説明したが、作動対を３対又はそれ以上用いるこ
とにより、一層低温又は高温の冷熱又は温熱を取
得することができるのはいうまでもない。
以上のように、本発明の方法によれば、１サイ
クル当りの水素移動過程は２回であり、従つて、
１サイクルに要する時間は上記改良方法に比べて
短縮されるにもかかわらず、得られる冷熱及び温
熱出力の温度レベルは上記改良方法と同じであ
る。
クル当りの水素移動過程は２回であり、従つて、
１サイクルに要する時間は上記改良方法に比べて
短縮されるにもかかわらず、得られる冷熱及び温
熱出力の温度レベルは上記改良方法と同じであ
る。
例えば、一つの実験例によれば、第５図に示す
サイクル線図において、MH１及びMH３にそれ
ぞれTiMn1.5を10Kgずつ、また、MH２及びMH4
にそれぞれMmNi5（但し、Mmはミツシユメタル
を表わす。）を10Kgずつ用いるとき、60℃の高温
熱媒を用いて−５℃の冷熱を500Kcal／時の出力
で得ることができる。これに対して従来方法によ
れば、＋10℃程度の冷熱出力を得ることができる
のみであり、また、上記改良方法の場合には、出
力は400Kcal／時である。
サイクル線図において、MH１及びMH３にそれ
ぞれTiMn1.5を10Kgずつ、また、MH２及びMH4
にそれぞれMmNi5（但し、Mmはミツシユメタル
を表わす。）を10Kgずつ用いるとき、60℃の高温
熱媒を用いて−５℃の冷熱を500Kcal／時の出力
で得ることができる。これに対して従来方法によ
れば、＋10℃程度の冷熱出力を得ることができる
のみであり、また、上記改良方法の場合には、出
力は400Kcal／時である。
また、第６図に示すサイクル線図において、
MH１及びMH３にそれぞれLaCo5を10Kgずつ、
また、MH２及びMH４にそれぞれCaNi5を10Kg
ずつ用いるとき、80℃の中温熱媒を用いて160℃
の温熱を500Kcal／時の出力で得ることができ
る。これに対して従来方法によれば、115℃程度
の温熱出力を得ることができるのみであり、ま
た、上記改良方法の場合には、出力は400Kcal／
時である。
MH１及びMH３にそれぞれLaCo5を10Kgずつ、
また、MH２及びMH４にそれぞれCaNi5を10Kg
ずつ用いるとき、80℃の中温熱媒を用いて160℃
の温熱を500Kcal／時の出力で得ることができ
る。これに対して従来方法によれば、115℃程度
の温熱出力を得ることができるのみであり、ま
た、上記改良方法の場合には、出力は400Kcal／
時である。
第１図は従来方法の右回りサイクルにより冷熱
出力を得るためのサイクル線図、第２図は従来方
法の左回りサイクルにより温熱出力を得るための
サイクル線図、第３図及び第４図は上記従来方法
を改良した冷熱及び温熱出力を得るためのサイク
ル線図、第５図及び第６図は本発明による冷熱及
び温熱出力を得るためのサイクル線図である。
出力を得るためのサイクル線図、第２図は従来方
法の左回りサイクルにより温熱出力を得るための
サイクル線図、第３図及び第４図は上記従来方法
を改良した冷熱及び温熱出力を得るためのサイク
ル線図、第５図及び第６図は本発明による冷熱及
び温熱出力を得るためのサイクル線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 作動温度領域において水素平衡分解圧の低い
第１の金属水素化物と水素平衡分解圧の高い第２
の金属水素化物とからなる第１の作動対と、水素
平衡分解圧の低い第３の金属水素化物と水素平衡
分解圧の高い第４の金属水素化物とからなる第２
の作動対とを設け、第１の作動対において、第１
の金属水素化物を高温に加熱して水素を放出さ
せ、この水素を第２の金属水素化物に吸蔵させ、
次いで、第２の金属水素化物から低温で吸熱的に
水素を放出させてこの水素を中温の第１の金属水
素化物に吸蔵させるサイクルを行なわせると共
に、第２の作動対において、第４の金属水素化物
から低温で水素を放出させ、この水素を第３の金
属水素化物に吸蔵させる際に、上記第２の金属水
素化物の吸熱反応により第３の金属水素化物を低
温に冷却して、第４の金属水素化物の吸熱反応か
ら冷熱出力を得ることを特徴とする冷熱出力取得
方法。 ２ 作動温度領域において水素平衡分解圧の低い
第１の金属水素化物と水素平衡分解圧の高い第２
の金属水素化物とからなる第１の作動対と、水素
平衡分解圧の低い第３の金属水素化物と水素平衡
分解圧の高い第４の金属水素化物とからなる第２
の作動対とを設け、第１の作動対において、第２
の金属水素化物を中温に加熱して水素を放出さ
せ、この水素を高温の第１の金属水素化物に発熱
的に吸蔵させ、次いで、第１の金属水素化物から
水素を放出させてこの水素を低温の第２の金属水
素化物に吸蔵させるサイクルを行なわせると共
に、第２の作動対において、第４の金属水素化物
から高温で水素を放出させ、この水素を第３の金
属水素化物に吸蔵させる際に、上記第１の金属水
素化物の発熱反応により第２の作動対における第
４の金属水素化物を加熱して、第３の金属水素化
物の発熱反応から温熱出力を得ることを特徴とす
る温熱出力取得方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20562483A JPS6096869A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 冷熱又は温熱出力取得方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20562483A JPS6096869A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 冷熱又は温熱出力取得方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096869A JPS6096869A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0412380B2 true JPH0412380B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=16509964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20562483A Granted JPS6096869A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 冷熱又は温熱出力取得方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096869A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57179545A (en) * | 1981-04-24 | 1982-11-05 | Nippon Denso Co | Refrigerating cycle |
| JPS57179549A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-05 | Sekisui Chemical Co Ltd | Method and device for obtaining thermal energy |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP20562483A patent/JPS6096869A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096869A (ja) | 1985-05-30 |
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