JPH046357A - 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法 - Google Patents
水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法Info
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- JPH046357A JPH046357A JP10517990A JP10517990A JPH046357A JP H046357 A JPH046357 A JP H046357A JP 10517990 A JP10517990 A JP 10517990A JP 10517990 A JP10517990 A JP 10517990A JP H046357 A JPH046357 A JP H046357A
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Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は、水素吸蔵合金を利用した熱利用システム運転
方法に関し、特にヒートポンプ、熱輸送システム、冷熱
システムに応用して好適なるものである。
方法に関し、特にヒートポンプ、熱輸送システム、冷熱
システムに応用して好適なるものである。
(ロ)従来の技術
水素吸蔵合金は一定の反応条件の下で、多量の水素を繰
り返し吸収、放出する特性を有し、と同時にこの吸収放
出時にかなりの反応熱を伴うことが知られている。
り返し吸収、放出する特性を有し、と同時にこの吸収放
出時にかなりの反応熱を伴うことが知られている。
この反応を利用して特開昭56−100276号公報や
特開昭58−22854号公報に開示されているように
、温冷熱を得る熱利用システムが既に提案されている。
特開昭58−22854号公報に開示されているように
、温冷熱を得る熱利用システムが既に提案されている。
しかしながら水素吸蔵合金を用いたこれらのシステムで
は、連続運転を可能とするために、それぞれ水素吸蔵合
金を収容した2つの水素吸蔵合金槽を水素配管で接続し
たユニットを少くとも2組設け、これらユニットを交互
に切替え運転することが不可欠である。ところが、交互
切り替え運転の際、今迄低熱熱媒が流れていた一方の水
素吸蔵合金槽に高温熱媒が、また高温熱媒が流れていた
他方の水素吸蔵合金槽に低温熱媒が流れるように熱媒経
路が切り換わるが、この場合、水素吸蔵合金容器の温度
を大きく変化させる必要があった。
は、連続運転を可能とするために、それぞれ水素吸蔵合
金を収容した2つの水素吸蔵合金槽を水素配管で接続し
たユニットを少くとも2組設け、これらユニットを交互
に切替え運転することが不可欠である。ところが、交互
切り替え運転の際、今迄低熱熱媒が流れていた一方の水
素吸蔵合金槽に高温熱媒が、また高温熱媒が流れていた
他方の水素吸蔵合金槽に低温熱媒が流れるように熱媒経
路が切り換わるが、この場合、水素吸蔵合金容器の温度
を大きく変化させる必要があった。
従って、このような操作を必要とすることが水素吸蔵合
金を用いた熱利用システムの熱効率を大きく低下させる
原因となっていた。これを改善するために、特開昭57
−104063号公報に見られるように2組の水素吸蔵
合金槽ユニットの各水素吸蔵合金容器で熱交換する構造
が提案されている。
金を用いた熱利用システムの熱効率を大きく低下させる
原因となっていた。これを改善するために、特開昭57
−104063号公報に見られるように2組の水素吸蔵
合金槽ユニットの各水素吸蔵合金容器で熱交換する構造
が提案されている。
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかし、上記公報に示すシステムの方法であると、その
ための付属装置が大きく、又効率良く熱利用システムの
余剰熱を回収する(顕熱回収)ものとはなっていなかっ
た。
ための付属装置が大きく、又効率良く熱利用システムの
余剰熱を回収する(顕熱回収)ものとはなっていなかっ
た。
本発明は、上記問題点に鑑み成されたもので、水素吸蔵
合金を利用した、ヒートポンプ、熱輸送、冷熱システム
等の熱利用システムの運転切替え時の顕熱回収を比較的
簡易な方法で高効率で行う高効率熱利用システムを提供
することを目的とする。
合金を利用した、ヒートポンプ、熱輸送、冷熱システム
等の熱利用システムの運転切替え時の顕熱回収を比較的
簡易な方法で高効率で行う高効率熱利用システムを提供
することを目的とする。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明に係る熱利用゛システムおよびその運転方法は、
運転切り替えを行う熱媒配管切り過程で、3種の熱源も
しくは熱負荷から水素吸蔵合金槽に熱媒を供給する熱媒
配管を最初に切り替え、その後、遅延時間をもうけて水
素吸蔵合金槽から熱源もしくは熱負荷に熱媒を戻す熱媒
配管を切り替えることにより、熱利用システム内の余剰
熱を有効に利用する顕熱回収方法を採用し、特に顕熱回
収を行っている時の熱媒流量を熱利用システムの水素移
動時の熱媒流量に比べて少くなるように制御する。
運転切り替えを行う熱媒配管切り過程で、3種の熱源も
しくは熱負荷から水素吸蔵合金槽に熱媒を供給する熱媒
配管を最初に切り替え、その後、遅延時間をもうけて水
素吸蔵合金槽から熱源もしくは熱負荷に熱媒を戻す熱媒
配管を切り替えることにより、熱利用システム内の余剰
熱を有効に利用する顕熱回収方法を採用し、特に顕熱回
収を行っている時の熱媒流量を熱利用システムの水素移
動時の熱媒流量に比べて少くなるように制御する。
望ましくは、熱利用システム作動の熱媒流量に比べて1
73〜2/3の流量に減少させ熱交換率を高めて、高効
率の顕熱回収をしようとするものである。
73〜2/3の流量に減少させ熱交換率を高めて、高効
率の顕熱回収をしようとするものである。
更に、上記熱媒流量を制御する運転方法とともに熱負荷
に供給する熱媒温度を感知して、その温度により熱負荷
への熱媒供給ポンプの運転・停止を制御することにより
、高効率熱利用システムを達成しようとするものである
。
に供給する熱媒温度を感知して、その温度により熱負荷
への熱媒供給ポンプの運転・停止を制御することにより
、高効率熱利用システムを達成しようとするものである
。
(ホ)作 用
顕熱回収を行う際の熱媒流量を熱利用システムの水素移
動時の熱媒流量とは関係なく、高効率顕熱回収が可能な
最適熱媒流量に設定するため、理想的な顕熱回収が達成
でき、しいては、高効率熱利用システムを提供すること
ができる。
動時の熱媒流量とは関係なく、高効率顕熱回収が可能な
最適熱媒流量に設定するため、理想的な顕熱回収が達成
でき、しいては、高効率熱利用システムを提供すること
ができる。
(へ)実施例
以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。
第1図は冷熱発生システム等に応用可能な本発明の一実
施例に係る熱利用システムの構成概念図を示したもので
ある。
施例に係る熱利用システムの構成概念図を示したもので
ある。
図において、LA、IBは、内部に後述する平衡特性図
に示す同一特性の水素吸蔵合金MH[1]を収容した水
素吸蔵合金槽で槽自身は耐圧性の材料例えばステンレス
鋼を用いて形成されている。そして水素吸蔵合金MH[
1]としては、その合金組成が希土類−Ni系のAB、
型金属を用いる。また、この各槽IA、IBには、熱交
換器2a 、 2bも収容され、この熱交換器2a 、
2bには熱媒管3,4を通して熱媒が供給されるよう
になっている。そして、各熱媒管3,4において熱交換
器2a 、 2bに対する熱媒の入口側、及び出口側に
は、切り替え弁5,6,7.8が設けられ、切り替え弁
5,6,7.8の切り替えによりI→ビを■→■′間を
循環している熱媒9,10が互いに交換して他の熱交換
器2a 、 2bに流入するように熱媒配管40.41
を構成して、熱媒経路が切り替え可能に形成される構成
となっている。11と12は上記熱媒循環系■→ I’
、II→■′に設けた熱媒の循環ポンプp1.p2であ
る。
に示す同一特性の水素吸蔵合金MH[1]を収容した水
素吸蔵合金槽で槽自身は耐圧性の材料例えばステンレス
鋼を用いて形成されている。そして水素吸蔵合金MH[
1]としては、その合金組成が希土類−Ni系のAB、
型金属を用いる。また、この各槽IA、IBには、熱交
換器2a 、 2bも収容され、この熱交換器2a 、
2bには熱媒管3,4を通して熱媒が供給されるよう
になっている。そして、各熱媒管3,4において熱交換
器2a 、 2bに対する熱媒の入口側、及び出口側に
は、切り替え弁5,6,7.8が設けられ、切り替え弁
5,6,7.8の切り替えによりI→ビを■→■′間を
循環している熱媒9,10が互いに交換して他の熱交換
器2a 、 2bに流入するように熱媒配管40.41
を構成して、熱媒経路が切り替え可能に形成される構成
となっている。11と12は上記熱媒循環系■→ I’
、II→■′に設けた熱媒の循環ポンプp1.p2であ
る。
循環ポンプ11は、130〜150℃程度の高温熱媒9
を循環するためのもので、また循環ポンプ12は20〜
25℃程度の冷却源よりの熱媒10すなわち冷却水を循
環するためのものである。以上の構成をシステムlとす
る。
を循環するためのもので、また循環ポンプ12は20〜
25℃程度の冷却源よりの熱媒10すなわち冷却水を循
環するためのものである。以上の構成をシステムlとす
る。
一方、17A、17Bは、前述した水素吸蔵合金M)I
[1]とは、平衡水素圧力が同一温度では高くなってい
る特性をもつ水素吸蔵合金MH[2]をそれぞれ収容し
た2つの水素吸蔵合金槽である。この合金槽17A。
[1]とは、平衡水素圧力が同一温度では高くなってい
る特性をもつ水素吸蔵合金MH[2]をそれぞれ収容し
た2つの水素吸蔵合金槽である。この合金槽17A。
17Bもステンレス鋼より成ると共に、この水素吸蔵合
金MH[2]も希土類−Ni系のAB、型金属である。
金MH[2]も希土類−Ni系のAB、型金属である。
そして、この水素吸蔵合金槽17A、17Bの設けられ
ているシステム■側においても、システムIと同様に、
各槽17A、17B内に設けた熱交換器18a、18b
とそれぞれの熱交換器18a、18bに熱媒を供給する
熱媒管19,20と熱媒管19,20の熱媒入口側と出
口側にそれぞれ設けた切替弁21,22,23.24と
、並びに熱媒の循環系m−m’ 、rv−rv’間に熱
媒を循環させる循環ポンプ(P□、P4)25,26と
を備える。又、切替弁21,22,23.24を切替え
操作することによって、m−m’ とIV−IV’間を
循環している熱媒27,30が互いに交換して他の熱交
換器18a、18bに流入するように熱媒配管50,5
1を構成して熱媒経路が切り替え可能に形成される構成
となっている。
ているシステム■側においても、システムIと同様に、
各槽17A、17B内に設けた熱交換器18a、18b
とそれぞれの熱交換器18a、18bに熱媒を供給する
熱媒管19,20と熱媒管19,20の熱媒入口側と出
口側にそれぞれ設けた切替弁21,22,23.24と
、並びに熱媒の循環系m−m’ 、rv−rv’間に熱
媒を循環させる循環ポンプ(P□、P4)25,26と
を備える。又、切替弁21,22,23.24を切替え
操作することによって、m−m’ とIV−IV’間を
循環している熱媒27,30が互いに交換して他の熱交
換器18a、18bに流入するように熱媒配管50,5
1を構成して熱媒経路が切り替え可能に形成される構成
となっている。
循環ポンプ25は、20〜25℃程度の冷却源よりの熱
媒(冷却水)27を循環するためのもので、循環ポンプ
26は、冷凍倉庫等の熱負荷に冷熱を供給する熱媒30
を循環するためのものである。
媒(冷却水)27を循環するためのもので、循環ポンプ
26は、冷凍倉庫等の熱負荷に冷熱を供給する熱媒30
を循環するためのものである。
そして、水素吸蔵合金槽IA、IBと水素吸蔵合金槽1
7A、17Bとは水素配管31.32で接続され、その
中途に設けた開閉弁33.34により、水素の往来を可
能としている。
7A、17Bとは水素配管31.32で接続され、その
中途に設けた開閉弁33.34により、水素の往来を可
能としている。
以上の構成で、高温熱媒9を熱交換器2aに供給するよ
う切替え弁5,7を操作し、水素吸蔵合金槽IA内に水
素を発生させ、一方低温熱媒(冷却水)27を熱交換器
18aに供給するように切替え弁21.23を操作し、
同時に低温熱媒(冷却水)10を熱交換器2bに供給す
るように切替え弁6,8を操作する。
う切替え弁5,7を操作し、水素吸蔵合金槽IA内に水
素を発生させ、一方低温熱媒(冷却水)27を熱交換器
18aに供給するように切替え弁21.23を操作し、
同時に低温熱媒(冷却水)10を熱交換器2bに供給す
るように切替え弁6,8を操作する。
また、熱交換器18bには、冷凍倉庫等の熱負荷からの
戻り熱媒30を供給するように切替え弁22゜24を操
作する。この状態で、水素配管3+、、32の開閉弁3
3.34を開閉させる。
戻り熱媒30を供給するように切替え弁22゜24を操
作する。この状態で、水素配管3+、、32の開閉弁3
3.34を開閉させる。
ところで、各水素吸蔵合金槽IA、IB、17A、1.
7Bに収容されている水素吸蔵合金MH[1]、MH[
2]は第2図のvan’t Hoffプロットで示す平
衡特性を有している。即ち、水素吸蔵合金MH[l]は
与えられた温度条件の下で、実線イで示す水素解離特性
と点線イ′で示す水素吸収特性をもつ。又水素吸蔵合金
MH[2]も同様に実線口で示す水素解離特性と口′で
示す水素吸収特性を持つ。従って、全上記の如き熱媒配
管であると、I→ビ系の高温熱媒9の循環する水素吸蔵
合金IA内の水素吸蔵合金MH[1]は平衡特性イで水
素H2を発生している。そして。
7Bに収容されている水素吸蔵合金MH[1]、MH[
2]は第2図のvan’t Hoffプロットで示す平
衡特性を有している。即ち、水素吸蔵合金MH[l]は
与えられた温度条件の下で、実線イで示す水素解離特性
と点線イ′で示す水素吸収特性をもつ。又水素吸蔵合金
MH[2]も同様に実線口で示す水素解離特性と口′で
示す水素吸収特性を持つ。従って、全上記の如き熱媒配
管であると、I→ビ系の高温熱媒9の循環する水素吸蔵
合金IA内の水素吸蔵合金MH[1]は平衡特性イで水
素H2を発生している。そして。
この水素H2は■→■′系の熱媒27の循環する水素吸
蔵合金槽17^内の水素吸蔵合金MH[2]が平衡特性
口′を示す関係から、同図中のA点より0点に示す如く
水素配管31を介して移動し、この水素吸蔵合金MH[
2]に水素が吸収されて熱が発生し、この熱は冷却水2
7により取り除かれる。
蔵合金槽17^内の水素吸蔵合金MH[2]が平衡特性
口′を示す関係から、同図中のA点より0点に示す如く
水素配管31を介して移動し、この水素吸蔵合金MH[
2]に水素が吸収されて熱が発生し、この熱は冷却水2
7により取り除かれる。
一方、■→■′の冷却水10の循環する水素吸蔵合金槽
IB内の水素吸蔵合金Ml(El]は平衡特性イ′によ
って、水素H2を吸収できるような低い圧力状態に保持
されている。また、水素吸蔵合金槽17B内の水素吸蔵
合金MH[2]は水素配管32内のバルブ34を開放す
ることにより、水素吸蔵合金槽IB内の水素吸蔵合金M
H[1]の圧力に誘導されて低圧状態になり、同時に水
素吸蔵合金MHE2]は平衡特性口上を伝って低温化す
る。この状態の時、水素H□は第2図中のD点より8点
に示す如く水素配管32を介して、水素吸蔵合金槽17
Bから水素吸蔵合金槽IBへと移動する。よって、水素
吸蔵合金槽17Bでは吸熱反応が行われ、熱交換器18
bにより熱媒30は低温化されて、冷熱が取り出される
。従ってこの冷熱を、冷凍倉庫等の熱負荷(図示せず)
からの戻り熱媒30により回収し、再び冷凍倉庫等の熱
負荷に冷熱を供給する。上記した過程を第1過程とする
。なお、上記文中のA点、0点及び8点、D点は第1図
の水素吸蔵合金槽LA、17A及びIB、17B内の各
水素吸蔵合金MH[1]、MH[2]に付したアルファ
ベットA、C。
IB内の水素吸蔵合金Ml(El]は平衡特性イ′によ
って、水素H2を吸収できるような低い圧力状態に保持
されている。また、水素吸蔵合金槽17B内の水素吸蔵
合金MH[2]は水素配管32内のバルブ34を開放す
ることにより、水素吸蔵合金槽IB内の水素吸蔵合金M
H[1]の圧力に誘導されて低圧状態になり、同時に水
素吸蔵合金MHE2]は平衡特性口上を伝って低温化す
る。この状態の時、水素H□は第2図中のD点より8点
に示す如く水素配管32を介して、水素吸蔵合金槽17
Bから水素吸蔵合金槽IBへと移動する。よって、水素
吸蔵合金槽17Bでは吸熱反応が行われ、熱交換器18
bにより熱媒30は低温化されて、冷熱が取り出される
。従ってこの冷熱を、冷凍倉庫等の熱負荷(図示せず)
からの戻り熱媒30により回収し、再び冷凍倉庫等の熱
負荷に冷熱を供給する。上記した過程を第1過程とする
。なお、上記文中のA点、0点及び8点、D点は第1図
の水素吸蔵合金槽LA、17A及びIB、17B内の各
水素吸蔵合金MH[1]、MH[2]に付したアルファ
ベットA、C。
B、Dに対応して代用したものである。
ここで、両過程の水素移動が終了した時点で、開閉弁3
3.34を閉めて、水素移動を止める。その後連続運転
を行うべく、切替え弁5,6,7,8,21,22゜2
3 、24を切替えると、各水素吸蔵合金IA、17A
とIB。
3.34を閉めて、水素移動を止める。その後連続運転
を行うべく、切替え弁5,6,7,8,21,22゜2
3 、24を切替えると、各水素吸蔵合金IA、17A
とIB。
17Bとの間で逆の過程(第2過程)が行われて、水素
吸蔵合金槽17Aの方より冷熱の回収が行われる。
吸蔵合金槽17Aの方より冷熱の回収が行われる。
即ち、今度は熱媒30が■→循環ポンプ26→切替え弁
22→熱交換器18a→切替え弁23→■′と流れて。
22→熱交換器18a→切替え弁23→■′と流れて。
水素吸蔵合金槽17Aの方から冷熱の回収が行われる。
ところで、この運転の切り替えの際、例えばI→ビ系と
■→■′系に於いて、熱媒入口側の切替弁5,6と熱媒
出口側の切替弁7,8を同時に切り替えると1次のよう
な不都合が生じる。すなわち、切り替えにより水素吸蔵
合金槽IAには、20〜25℃の冷却水が入り、また水
素吸蔵合金槽IBには130〜150℃の高温熱媒が流
入するが、切り替え直後には、水素吸蔵合金IAは高温
に保持されていたため水素吸蔵合金槽IAからは高温熱
媒がIA→7→■′→■→6→IAの経路で流入し、冷
却源(図示せず)に過大な冷却能力を要求する。同様に
、水素吸蔵合金槽IBに於いても、切り替え直後、水素
吸蔵合金IBは低温に保持されていたため水素吸蔵合金
槽IBから低温熱媒(20〜25℃)が切替弁8により
IB→8→I′→Iの経路で流入し、熱源(図示せず)
に過大な加熱能力を要求する。
■→■′系に於いて、熱媒入口側の切替弁5,6と熱媒
出口側の切替弁7,8を同時に切り替えると1次のよう
な不都合が生じる。すなわち、切り替えにより水素吸蔵
合金槽IAには、20〜25℃の冷却水が入り、また水
素吸蔵合金槽IBには130〜150℃の高温熱媒が流
入するが、切り替え直後には、水素吸蔵合金IAは高温
に保持されていたため水素吸蔵合金槽IAからは高温熱
媒がIA→7→■′→■→6→IAの経路で流入し、冷
却源(図示せず)に過大な冷却能力を要求する。同様に
、水素吸蔵合金槽IBに於いても、切り替え直後、水素
吸蔵合金IBは低温に保持されていたため水素吸蔵合金
槽IBから低温熱媒(20〜25℃)が切替弁8により
IB→8→I′→Iの経路で流入し、熱源(図示せず)
に過大な加熱能力を要求する。
このように、切替弁5,6,7.8を全て同時に切り替
えると、(−+ I’系、■→■′系のシステムに存在
する顕熱がそのシステム作動に悪影響を与える。同様に
、■→■′系および■→■′系においても切替弁21,
22,23,24の同時切り替えにより、各水素吸蔵合
金槽17A、17Bの持つ顕熱が上記と同じようにシス
テムの作動に悪影響を与えることとなる。
えると、(−+ I’系、■→■′系のシステムに存在
する顕熱がそのシステム作動に悪影響を与える。同様に
、■→■′系および■→■′系においても切替弁21,
22,23,24の同時切り替えにより、各水素吸蔵合
金槽17A、17Bの持つ顕熱が上記と同じようにシス
テムの作動に悪影響を与えることとなる。
そこで、この顕熱をシステム内に於いて有効に利用でき
るように、熱媒入口側にある切替弁5,6および21.
22のみを最初に切替える。すなわち。
るように、熱媒入口側にある切替弁5,6および21.
22のみを最初に切替える。すなわち。
熱媒配管40.50の方が先に切替わる。こうすると、
例えば水素吸蔵合金槽IA内の顕熱を含んだ熱媒(高温
熱媒)はI→11→5→2b→8→■′→■→10→6
→2a→7→■′→■となる閉じた熱媒経路を流れ。
例えば水素吸蔵合金槽IA内の顕熱を含んだ熱媒(高温
熱媒)はI→11→5→2b→8→■′→■→10→6
→2a→7→■′→■となる閉じた熱媒経路を流れ。
熱源、冷却源に過大な負荷がかからず、すなわち、合金
槽IA、IBの顕熱が有効に利用(顕熱回収)されるこ
とになる。このように、水素吸蔵合金槽IA。
槽IA、IBの顕熱が有効に利用(顕熱回収)されるこ
とになる。このように、水素吸蔵合金槽IA。
18間で熱の受給が成されて有効に顕熱の回収をするこ
とができる。
とができる。
このような手法を取ることによって顕熱の回収を行い、
その後10〜30秒の間隔をおいて、熱媒出口側の各切
替弁7,8,23.24を切替えることにより、熱媒配
管41,51も切替えられて、完全なシステムの運転切
替えとなる。また、水素移動は、完全なシステムの運転
切替え後30〜60秒経過後、水素の開閉弁33.34
を開放して行う。こうして、今度は水素吸蔵合金槽IB
から水素吸蔵合金槽17Bに水素H2が移動し、また水
素吸蔵合金槽17Aから水素吸蔵合金槽IAに水素H2
が移動する逆の過程が行われて、水素吸蔵合金槽17A
より冷熱の回収が行われる。
その後10〜30秒の間隔をおいて、熱媒出口側の各切
替弁7,8,23.24を切替えることにより、熱媒配
管41,51も切替えられて、完全なシステムの運転切
替えとなる。また、水素移動は、完全なシステムの運転
切替え後30〜60秒経過後、水素の開閉弁33.34
を開放して行う。こうして、今度は水素吸蔵合金槽IB
から水素吸蔵合金槽17Bに水素H2が移動し、また水
素吸蔵合金槽17Aから水素吸蔵合金槽IAに水素H2
が移動する逆の過程が行われて、水素吸蔵合金槽17A
より冷熱の回収が行われる。
而るに、顕熱回収はシステムが完全に切り替り間の10
〜30秒という短い時間内に行うこととなるので、効率
的な熱交換をすることが要求される。
〜30秒という短い時間内に行うこととなるので、効率
的な熱交換をすることが要求される。
そこで、本発明では顕熱回収時に、熱媒流量を少くして
、各槽内にある熱交換器より熱媒に顕熱が効果的に熱交
換できるようにする。従来では水素゛移動をさせてシス
テムが作動している時の熱媒流量と変わらない量の熱媒
が顕熱回収時にも流れていて、しかも10秒程度の短い
時間しか流れず回収が終了してしまうが、本発明では、
熱媒を流す時間も10秒以上(10〜30秒)として、
ゆっくりと少い量の熱媒を流すことによって、高効率な
顕熱回収方法とする。
、各槽内にある熱交換器より熱媒に顕熱が効果的に熱交
換できるようにする。従来では水素゛移動をさせてシス
テムが作動している時の熱媒流量と変わらない量の熱媒
が顕熱回収時にも流れていて、しかも10秒程度の短い
時間しか流れず回収が終了してしまうが、本発明では、
熱媒を流す時間も10秒以上(10〜30秒)として、
ゆっくりと少い量の熱媒を流すことによって、高効率な
顕熱回収方法とする。
熱媒の流量変化は、各ポンプ11,12,25.26の
運転能力を調整する等して対応できる。すなわち、上述
した10〜30秒の顕熱回収時の熱媒流量を、水素移動
を行う場合の熱媒流量に比べて少く変化させるようにな
っていることが本発明の特徴とするところである。
運転能力を調整する等して対応できる。すなわち、上述
した10〜30秒の顕熱回収時の熱媒流量を、水素移動
を行う場合の熱媒流量に比べて少く変化させるようにな
っていることが本発明の特徴とするところである。
このようにして、顕熱回収時の顕熱回収率を高効率にし
、−尚かつ、冷凍システムを高効率化及び高出力化しよ
うとしたものである。具体的に、顕熱回収時の熱媒流量
を最適にするために、システムを試作し、熱媒流量と顕
熱回収率の関係を調べた。
、−尚かつ、冷凍システムを高効率化及び高出力化しよ
うとしたものである。具体的に、顕熱回収時の熱媒流量
を最適にするために、システムを試作し、熱媒流量と顕
熱回収率の関係を調べた。
試作冷熱システムは、水素吸蔵合金槽IA、IB。
17A、17Bにそれぞれ16kgの水素吸蔵合金MH
[1]、MH[2]を充填して運転を行った。この運転
において、水素移動を行う場合の熱媒9,10,27.
30の流量は10fl /winである。
[1]、MH[2]を充填して運転を行った。この運転
において、水素移動を行う場合の熱媒9,10,27.
30の流量は10fl /winである。
先ず、上記試作の冷熱システムで、従来の顕熱回収方法
を試みた。すなわち、熱媒流量はシステム作動時と変わ
らない10 Q /minの流量は熱媒を流し、前述の
ように水素吸蔵合金槽の前後のバルブの切替えに遅延を
もたせて、顕熱回収を行った結果、遅延時間10sec
で最大の顕熱回収ができ、その時の顕熱回収率(顕熱交
換率)は50%であった。
を試みた。すなわち、熱媒流量はシステム作動時と変わ
らない10 Q /minの流量は熱媒を流し、前述の
ように水素吸蔵合金槽の前後のバルブの切替えに遅延を
もたせて、顕熱回収を行った結果、遅延時間10sec
で最大の顕熱回収ができ、その時の顕熱回収率(顕熱交
換率)は50%であった。
次に本発明の方法を試みた。すなわち、顕熱回収を行う
期間だけ熱媒流量を変化させ、顕熱回収率を測定したも
のである。その結果は第3図に示す通りである。なお、
同図中、縦方向の点線ハは、熱媒流量がシステム作動時
と変わらない流量(10Q /win)で、切換遅延時
間10秒の場合の顕熱回収率(50%)を示している。
期間だけ熱媒流量を変化させ、顕熱回収率を測定したも
のである。その結果は第3図に示す通りである。なお、
同図中、縦方向の点線ハは、熱媒流量がシステム作動時
と変わらない流量(10Q /win)で、切換遅延時
間10秒の場合の顕熱回収率(50%)を示している。
第3図から分かるように、顕熱回収を行う熱媒流量を低
下させた場合の顕熱回収率は大きく上昇することが分か
った。一方、熱媒流量を低下させた場合は、高効率顕熱
回収ができるが、ゆっくりと顕熱を回収するために、水
素吸蔵合金槽の前後のバルブを切替える遅延時間が長く
なり、熱媒流量5 Q /minでは25〜30sec
、それ以下の流量ではより長い時間を必要とする。従っ
て、大きく熱媒流量を低下させた場合は、水素ガスの移
動を停止している期間が長くなり、冷熱システムの熱出
力を低下させる。そこで、顕熱回収時の熱媒流量を変化
させた場合の冷熱システムの熱出力について調べた。
下させた場合の顕熱回収率は大きく上昇することが分か
った。一方、熱媒流量を低下させた場合は、高効率顕熱
回収ができるが、ゆっくりと顕熱を回収するために、水
素吸蔵合金槽の前後のバルブを切替える遅延時間が長く
なり、熱媒流量5 Q /minでは25〜30sec
、それ以下の流量ではより長い時間を必要とする。従っ
て、大きく熱媒流量を低下させた場合は、水素ガスの移
動を停止している期間が長くなり、冷熱システムの熱出
力を低下させる。そこで、顕熱回収時の熱媒流量を変化
させた場合の冷熱システムの熱出力について調べた。
第4図は、熱媒流量の熱出力に対する影響をプロットし
たものであり、この図より通常運転の熱媒流量10 Q
/m1n(ニ)に対して、顕熱回収時の熱媒流量を1
/3〜2/3(ホ〜への間)に低下させることが。
たものであり、この図より通常運転の熱媒流量10 Q
/m1n(ニ)に対して、顕熱回収時の熱媒流量を1
/3〜2/3(ホ〜への間)に低下させることが。
冷熱システムの高効率化、高出力化につながる運転方法
であることが分かった。
であることが分かった。
更に本発明では、熱回収用の熱媒を熱負荷に供給する循
環ポンプ26を熱回収熱媒30の温度に応じて、その運
転、停止をするように制御して、温度的に安定した熱媒
が供給できるようにしている特徴をも有する。
環ポンプ26を熱回収熱媒30の温度に応じて、その運
転、停止をするように制御して、温度的に安定した熱媒
が供給できるようにしている特徴をも有する。
すなわち、上記のように顕熱回収時の熱媒流量を制御す
ることにより高効率顕熱回収を達成した後、次の過程で
は、水素吸蔵合金M)I[2]の充填されている水素吸
蔵合金槽の他方の槽から冷熱が回収され、冷凍倉庫等の
熱負荷に冷熱′を供給される訳であるが、過程の初期に
おいては、水素吸蔵合金槽は充分に冷却されていない。
ることにより高効率顕熱回収を達成した後、次の過程で
は、水素吸蔵合金M)I[2]の充填されている水素吸
蔵合金槽の他方の槽から冷熱が回収され、冷凍倉庫等の
熱負荷に冷熱′を供給される訳であるが、過程の初期に
おいては、水素吸蔵合金槽は充分に冷却されていない。
仮に、水素吸蔵合金槽1.7Bより冷熱を取り出してい
る状態から、運転が切り替わり、水素吸蔵合金槽17A
から冷熱を取り出す状態となったとすると、切替えの初
期には、水素吸蔵合金槽IAが冷却水10により水素H
2を吸収できるような低い圧力状態及び低温状態とはま
だ充分にされていない。よって、水素配管31を通して
の水素吸蔵合金槽17Aから水素吸蔵合金槽IAへの水
素H2の移動が充分でなく、水素吸蔵合金槽17Aは十
分に低温化されておらず、その槽17A内の熱交換器1
8aより出る熱媒30は温度的に高いままである。
る状態から、運転が切り替わり、水素吸蔵合金槽17A
から冷熱を取り出す状態となったとすると、切替えの初
期には、水素吸蔵合金槽IAが冷却水10により水素H
2を吸収できるような低い圧力状態及び低温状態とはま
だ充分にされていない。よって、水素配管31を通して
の水素吸蔵合金槽17Aから水素吸蔵合金槽IAへの水
素H2の移動が充分でなく、水素吸蔵合金槽17Aは十
分に低温化されておらず、その槽17A内の熱交換器1
8aより出る熱媒30は温度的に高いままである。
従って、この状況時でも循環ポンプ26が運転されるよ
うであると、熱負荷には温熱が供給され、冷熱システム
が十分に機能しなくなる。そこでこの場合、熱負荷から
の戻り熱媒を循環するポンプ26を、この水素吸蔵合金
MH[2]の温度により運転、停止するように制御する
ことにより、熱負荷に高温熱の流入を防ぎ、効率良く運
転することができる。その為に、水素吸蔵合金にH[2
]の温度を検出する温度検出手段35を水素吸蔵合金槽
17A 、 17Bに配置する。そして、この温度計測
手段35により、熱媒温度が成る設定温度以下として検
出された時は循環ポンプ26を停止し、それ以上の温度
にある時は運転を継続するように構成する。こうするこ
とによって、十分冷却された熱媒30が熱負荷に安定供
給でき、高出力の冷熱システムとなる。
うであると、熱負荷には温熱が供給され、冷熱システム
が十分に機能しなくなる。そこでこの場合、熱負荷から
の戻り熱媒を循環するポンプ26を、この水素吸蔵合金
MH[2]の温度により運転、停止するように制御する
ことにより、熱負荷に高温熱の流入を防ぎ、効率良く運
転することができる。その為に、水素吸蔵合金にH[2
]の温度を検出する温度検出手段35を水素吸蔵合金槽
17A 、 17Bに配置する。そして、この温度計測
手段35により、熱媒温度が成る設定温度以下として検
出された時は循環ポンプ26を停止し、それ以上の温度
にある時は運転を継続するように構成する。こうするこ
とによって、十分冷却された熱媒30が熱負荷に安定供
給でき、高出力の冷熱システムとなる。
このように、顕熱回収時の熱媒流量を制御すること、及
び必要に応じて熱回収熱媒の温度に応じて、熱回収熱媒
の循環ポンプの運転、停止を制御することにより、高効
率、高出力冷熱システムを提供することができる。また
、上記の運転方法は、水素吸蔵合金を利用したヒートポ
ンプシステム、熱輸送システムにも全く同様に適用でき
ることは言うまでもない。
び必要に応じて熱回収熱媒の温度に応じて、熱回収熱媒
の循環ポンプの運転、停止を制御することにより、高効
率、高出力冷熱システムを提供することができる。また
、上記の運転方法は、水素吸蔵合金を利用したヒートポ
ンプシステム、熱輸送システムにも全く同様に適用でき
ることは言うまでもない。
(ト)発明の効果
以上のように本発明によ九ば、水素吸蔵合金を用いた熱
利用システムにおいて、運転の交互切り替え時に、シス
テム内の顕熱を回収する時、流す熱媒の量をシステム作
動時の熱媒流量より少くし、そしてゆっくりと循環させ
ることで、熱交換率を高めて、より効率的な顕熱回収を
可能とできる。
利用システムにおいて、運転の交互切り替え時に、シス
テム内の顕熱を回収する時、流す熱媒の量をシステム作
動時の熱媒流量より少くし、そしてゆっくりと循環させ
ることで、熱交換率を高めて、より効率的な顕熱回収を
可能とできる。
また、水素吸蔵合金の温度が測られて、熱負荷へ熱回収
用熱媒を供給する循環ポンプの訃動、停止を制御するよ
うにしたので、運転切替時の未だ十分に冷熱、或いは温
熱となっていない熱媒が熱負荷に流入しないように抑制
することができ、利用温度レベル以上の良質の熱を安定
して供給できる。
用熱媒を供給する循環ポンプの訃動、停止を制御するよ
うにしたので、運転切替時の未だ十分に冷熱、或いは温
熱となっていない熱媒が熱負荷に流入しないように抑制
することができ、利用温度レベル以上の良質の熱を安定
して供給できる。
このように5本発明の運転方法を採用することにより、
水素吸蔵合金を用いた冷熱システムヒートポンプ、熱輸
送システムにおいて、高効率運転、高出力運転が可能で
あり、その工業的価値は大である。
水素吸蔵合金を用いた冷熱システムヒートポンプ、熱輸
送システムにおいて、高効率運転、高出力運転が可能で
あり、その工業的価値は大である。
第1図は水素吸蔵合金を用いた冷熱システムのシステム
構成図、第2図はvan’t Hoff図上に示した第
1図の冷熱システムに係る冷却サイクル図、第3図は熱
媒流量による顕熱回収率の変化を示す実験測定結果図、
第4図は熱媒流量にょる熱出力の変化を示す実験測定結
果図である。 LA、IB、17A、17B−・・水素吸蔵合金槽、
2a、2b、1.8a。 iab・・・熱交換器、5,6,21,22・・・熱入
口側の切替弁、7.8,23,24・・・熱媒出口側の
切替弁、26・・・熱負荷への熱媒供給用ポンプ、3o
・・・熱負荷へ流れる熱媒。 35・・・熱負荷に供給する熱媒温度の検出手段、MH
[1]、MH[2]・・・水素吸蔵合金。 代理人 弁理士 紋 1) 誠 目 ≧ 第 図 第 図 S、Vラメtt (//m1n) 第 図 Mffitt (//min)
構成図、第2図はvan’t Hoff図上に示した第
1図の冷熱システムに係る冷却サイクル図、第3図は熱
媒流量による顕熱回収率の変化を示す実験測定結果図、
第4図は熱媒流量にょる熱出力の変化を示す実験測定結
果図である。 LA、IB、17A、17B−・・水素吸蔵合金槽、
2a、2b、1.8a。 iab・・・熱交換器、5,6,21,22・・・熱入
口側の切替弁、7.8,23,24・・・熱媒出口側の
切替弁、26・・・熱負荷への熱媒供給用ポンプ、3o
・・・熱負荷へ流れる熱媒。 35・・・熱負荷に供給する熱媒温度の検出手段、MH
[1]、MH[2]・・・水素吸蔵合金。 代理人 弁理士 紋 1) 誠 目 ≧ 第 図 第 図 S、Vラメtt (//m1n) 第 図 Mffitt (//min)
Claims (3)
- (1)温度レベルの異なる2種類の外部熱源からの熱媒
が切換可能に供給される熱交換器と第1の水素吸蔵合金
とをそれぞれ収容した第1及び第3の水素吸蔵合金槽と
、第3の外部熱源からの熱媒および熱負荷に利用される
熱回収用熱媒が切換可能に供給される熱交換器と第2の
水素吸蔵合金とをそれぞれ収容した第2及び第4の水素
吸蔵合金槽と、第1と第2及び第3と第4の水素吸蔵合
金槽が連結される水素配管と、第1と第3の水素吸蔵合
金槽と前記2種類の外部熱源とをそれぞれ切り替え可能
に連結する熱媒配管と、第2と第4の水素吸蔵合金槽と
第3の外部熱源及び熱負荷とをそれぞれ切り替え可能に
連結する熱媒配管とより構成され、第1と第2の水素吸
蔵合金槽間および第3と第4の水素吸蔵合金槽間で行わ
れる水素移動の方向を互いに逆とする第1と第2の過程
を交互に行い、この両過程の切替えを前記熱媒配管の切
り替えにより行うと共に、この切り替え時、各水素吸蔵
合金槽に対して、その熱媒入口側の熱媒配管を先に切替
えて、顕熱回収用の熱媒循環路を形成し、その後、熱媒
出口側の熱媒配管を切り替えることにより熱利用システ
ム内の顕熱回収を行うようにした熱利用システムにおい
て、この顕熱回収を行っている間の熱媒流量を熱利用シ
ステムの水素移動時の熱媒流量に比べて少く流れるよう
に制御したことを特徴とする水素吸蔵合金を利用した熱
利用システムの運転方法。 - (2)顕熱回収時の熱媒流量は、熱利用システムの水素
移動時の熱媒流量に比べて、1/3〜2/3の流量にす
ることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金を利用
した熱利用システムの運転方法。 - (3)熱負荷に熱供給を行う水素吸蔵合金温度の検出手
段を設け、この温度により熱負荷への熱媒供給ポンプの
運転、停止を制御するようにしたことを特徴とする請求
項1記載の水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運
転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10517990A JP2652456B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10517990A JP2652456B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046357A true JPH046357A (ja) | 1992-01-10 |
| JP2652456B2 JP2652456B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=14400454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10517990A Expired - Fee Related JP2652456B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652456B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| CN108507059A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 电化学空调、用于控制电化学空调的方法 |
| CN108507079A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 一种电化学空调系统及其控制方法 |
| CN108507067A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 电化学空调系统及其控制方法 |
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| CN108507073A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 电化学空调系统及其控制方法 |
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-
1990
- 1990-04-23 JP JP10517990A patent/JP2652456B2/ja not_active Expired - Fee Related
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