JPH0573985B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0573985B2 JPH0573985B2 JP58159437A JP15943783A JPH0573985B2 JP H0573985 B2 JPH0573985 B2 JP H0573985B2 JP 58159437 A JP58159437 A JP 58159437A JP 15943783 A JP15943783 A JP 15943783A JP H0573985 B2 JPH0573985 B2 JP H0573985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- alloy
- heat
- hydrogen storage
- temperature fluid
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、鉄を低温部から高温部に汲み上げる
必要のある各種の分野で広く利用されうるロータ
リ式ヒートポンプに関するものである。
必要のある各種の分野で広く利用されうるロータ
リ式ヒートポンプに関するものである。
(ロ) 従来技術
近年、水素貯蔵合金で実用となるものが発見さ
れている。すなわちこの合金は水素ガス雰囲気中
で圧力を上げると水素を吸着し減圧すると水素を
放出する。そして、その吸着時には発熱反応が生
じ、放出時には吸熱反応が生じるという特徴を有
している。そこで、この性質を利用して熱を低温
部から高温部に汲み上げるヒートポンプを構成す
ることが考えられているが、従来のものはいずれ
も水素貯蔵合金をある容積にとじ込めておき別に
存在するコンプレツサで水素ガスの圧力を上げ下
げするようにしたものであるため配管や構造が複
雑になるという欠点がある。
れている。すなわちこの合金は水素ガス雰囲気中
で圧力を上げると水素を吸着し減圧すると水素を
放出する。そして、その吸着時には発熱反応が生
じ、放出時には吸熱反応が生じるという特徴を有
している。そこで、この性質を利用して熱を低温
部から高温部に汲み上げるヒートポンプを構成す
ることが考えられているが、従来のものはいずれ
も水素貯蔵合金をある容積にとじ込めておき別に
存在するコンプレツサで水素ガスの圧力を上げ下
げするようにしたものであるため配管や構造が複
雑になるという欠点がある。
(ハ) 目的
本発明は、このような事情に着目してなされた
もので、構造が簡単で小型軽量化を図ることが容
易であり、しかも、効率の高い運転を行うことの
できるロータリ式のヒートポンプを提供すること
を目的とする。
もので、構造が簡単で小型軽量化を図ることが容
易であり、しかも、効率の高い運転を行うことの
できるロータリ式のヒートポンプを提供すること
を目的とする。
(ニ) 構成
本発明は、かかる目的を達成するために、ロー
タとともに回転しながら容積が増減する室を有し
該室内に水素ガスを封入してなるロータリコンプ
レツサと、前記各室にそれぞれ連通させた状態で
前記ロータと一体回転可能に設けられその内部に
水素貯蔵合金を保有する合金収容空間と、低温流
体側の熱を容積が増大しつつある室に対応する水
素貯蔵合金に吸収させるとともに容積が減少しつ
つある室に対応する水素貯蔵合金から放出される
熱を高温流体側に伝達する熱交換手段とを具備し
てなるものにするとともに、前記熱交換手段を、
低温流体を容積が増大しつつある室に対応する合
金収容空間内に流通させるとともに、高温流体を
容積が減少しつつある室に対応する合金収容空間
内に流通させる流体切換手段を用いて構成したこ
とを特徴とする。
タとともに回転しながら容積が増減する室を有し
該室内に水素ガスを封入してなるロータリコンプ
レツサと、前記各室にそれぞれ連通させた状態で
前記ロータと一体回転可能に設けられその内部に
水素貯蔵合金を保有する合金収容空間と、低温流
体側の熱を容積が増大しつつある室に対応する水
素貯蔵合金に吸収させるとともに容積が減少しつ
つある室に対応する水素貯蔵合金から放出される
熱を高温流体側に伝達する熱交換手段とを具備し
てなるものにするとともに、前記熱交換手段を、
低温流体を容積が増大しつつある室に対応する合
金収容空間内に流通させるとともに、高温流体を
容積が減少しつつある室に対応する合金収容空間
内に流通させる流体切換手段を用いて構成したこ
とを特徴とする。
(ホ) 実施例
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図および第２図に示すように、本発明に係
るヒートポンプ１は、ロータリコンプレツサ２
と、このロータリコンプレツサ２に関連させて設
けた合金収容空間３−１〜３−４と、この合金収
容空間３−１〜３−４内に充填した水素貯蔵合金
４と外部の高、低温流体Ａ，Ｂとの間で熱交換を
行なわせる熱交換手段５とを具備してなる。ロー
タリコンプレツサ２は、第３図に示すように、円
筒体状のケーシング６内の偏心位置にロータ７を
回転可能に収容している。また、このロータ７に
複数の溝８を略放射状に設け、これら各溝８にベ
ーン９をそれぞれ突没可能に嵌合させている。そ
して、これら各ベーン９の先端を遠心力やガス圧
力あるいは、ばね力によつて前記ケーシング６の
内周面６ａに摺接させることによつて、前記ロー
タ７とともに回転しながら容積が増減する複数の
室１１−１〜１１−４を形成しており、これら各
室１１−１〜１１−４にそれぞれ水素ガスを封入
している。なお、前記ロータ７の支軸１２は、前
記ケーシング６の端壁６ｂを貫通させて外部に突
出させてあり、その突出端をモータや減速機等を
組み合わせてなる駆動装置１３に接続している。
また、前記支軸１２の突出部中間位置に大径部１
４を一体回転可能に設け、この大径部１４内に前
記各室１１−１〜１１−４に対応する複数の合金
収容空間３−１〜３−４を相互に独立させて設け
ている。そして、各合金収容空間３−１〜３−４
をガス通路１５−１〜１５−４を介して対応する
各室１１−１〜１１−４に連通させるとともに、
これら各合金収容空間３−１〜３−４内に水素貯
蔵合金４をそれぞれ充填している。また、前記熱
交換手段５は、前記各合金収容空間３に貫通させ
て設けられその両端１６ａを前記大径部１４の両
端面にそれぞれ開口させた多数本のガス管路１６
と、前記大径部１４の両端面に摺接させて設けら
れ高温流体Ａが流れる高温径路１７，１８間に第
１領域を通過中のガス管路１６を接続するとと
もに、低温流体Ｂが流れる低温径路１９，２０間
に第２領域を通過中のガス管路１６を接続する
流体切換手段たるタイミングバルブ２１とを備え
てなる。なお、ここで、第１領域とはロータリ
コンプレツサ２の室１１−１〜１１−４がその容
積を減少させながら通過する領域の一部をいい、
第２領域とは、前記室１１−１〜１１−４がそ
の容積を増加させながら通過する領域の一部をい
う。
るヒートポンプ１は、ロータリコンプレツサ２
と、このロータリコンプレツサ２に関連させて設
けた合金収容空間３−１〜３−４と、この合金収
容空間３−１〜３−４内に充填した水素貯蔵合金
４と外部の高、低温流体Ａ，Ｂとの間で熱交換を
行なわせる熱交換手段５とを具備してなる。ロー
タリコンプレツサ２は、第３図に示すように、円
筒体状のケーシング６内の偏心位置にロータ７を
回転可能に収容している。また、このロータ７に
複数の溝８を略放射状に設け、これら各溝８にベ
ーン９をそれぞれ突没可能に嵌合させている。そ
して、これら各ベーン９の先端を遠心力やガス圧
力あるいは、ばね力によつて前記ケーシング６の
内周面６ａに摺接させることによつて、前記ロー
タ７とともに回転しながら容積が増減する複数の
室１１−１〜１１−４を形成しており、これら各
室１１−１〜１１−４にそれぞれ水素ガスを封入
している。なお、前記ロータ７の支軸１２は、前
記ケーシング６の端壁６ｂを貫通させて外部に突
出させてあり、その突出端をモータや減速機等を
組み合わせてなる駆動装置１３に接続している。
また、前記支軸１２の突出部中間位置に大径部１
４を一体回転可能に設け、この大径部１４内に前
記各室１１−１〜１１−４に対応する複数の合金
収容空間３−１〜３−４を相互に独立させて設け
ている。そして、各合金収容空間３−１〜３−４
をガス通路１５−１〜１５−４を介して対応する
各室１１−１〜１１−４に連通させるとともに、
これら各合金収容空間３−１〜３−４内に水素貯
蔵合金４をそれぞれ充填している。また、前記熱
交換手段５は、前記各合金収容空間３に貫通させ
て設けられその両端１６ａを前記大径部１４の両
端面にそれぞれ開口させた多数本のガス管路１６
と、前記大径部１４の両端面に摺接させて設けら
れ高温流体Ａが流れる高温径路１７，１８間に第
１領域を通過中のガス管路１６を接続するとと
もに、低温流体Ｂが流れる低温径路１９，２０間
に第２領域を通過中のガス管路１６を接続する
流体切換手段たるタイミングバルブ２１とを備え
てなる。なお、ここで、第１領域とはロータリ
コンプレツサ２の室１１−１〜１１−４がその容
積を減少させながら通過する領域の一部をいい、
第２領域とは、前記室１１−１〜１１−４がそ
の容積を増加させながら通過する領域の一部をい
う。
次いで、この実施例の作動を説明する。なお、
各室１１−１〜１１−４はそれぞれ同一の作用を
営むため、単一の室１１−１のみに着目して説明
を行なう。
各室１１−１〜１１−４はそれぞれ同一の作用を
営むため、単一の室１１−１のみに着目して説明
を行なう。
駆動装置１３を作動させてロータ７を回転させ
ると、室１１−１が該ロータ７とともに回転して
その容積が増減し、その内部に封入した水素ガス
の圧力が昇降する。その結果、この室１１−１に
連通する合金収容空間３−１内の水素貯蔵合金４
が水素の吸脱を行なうことになる。詳述すれば、
まず、室の容積１１−１が最大になる位置から、
ロータ７が回転すると、前記室１１−１および前
記合金収容空間３−１内に閉じこめられた水素ガ
スはしだいに圧縮される。ここで、水素ガスの圧
力と水素貯蔵合金４の水素吸蔵量との関係は第５
図に示すとおりであり、前記水素ガスの圧力上昇
に伴つて点ａから点ｂに状態が変化する。また、
このとき、水素ガスの温度も上昇する。さらに、
ロータ７が回転して前記室１１−１が第１領域
に達すると、該室１１−１内の圧力が前記水素貯
蔵合金４の吸蔵圧力Paにまで上昇するため、該
合金４に水素ガスの吸蔵が生じる。このとき、前
記合金４は発熱し、管路１６内を流通する高温流
体Ａに熱を与えながら点ｂ→点ｃ→点ｄへと変化
する。さらに、ロータ７が回転して前記室１１−
１および前記合金収容空間３−１が前記第２領域
に近ずくと、次に該室１１−１の容積が増加し
はじめる。その結果、前記室１１−１内の水素ガ
スは断熱膨張することになり、圧力が低下すると
ともに温度も低くなつて点ｄから点ｃへと移行す
る。そして、前記室１１−１と前記合金収容空間
３−１とが第２領域にまで達して前記室１１−
１および空間３−１内の圧力が一定の値Pbにま
で下ると、該空間３−１内の水素貯蔵合金４は水
素ガスの脱蔵（放出）を始める。このとき、前記
水素貯蔵合金４と接触する管路１６内には低温流
体Ｂが流れるように切換わつているため、該合金
４は前記低温流体Ｂから熱を吸収しながら水素ガ
スを放出し、点ｃ→点ｂ→点ａへと変化する。以
上のサイクルを繰り返すことによつて前記低温流
体Ｂから前記高温流体Ａへと熱を汲み出すことが
でき、ヒートポンプとしての機能が発揮されるこ
とになる。なお、第６図は前記サイクルの温度Ｔ
とエントロピＳとの関係を示しており、は断熱
圧縮、は等温圧縮（水素吸蔵、圧力Ｐ一定）、
は断熱膨張、は等温膨張（水素脱蔵、圧力Ｐ
一定）の各工程を表わしている。また、前記高温
流体Ａの温度が高いと、水素ガス吸蔵圧Pa′は第
５図の破線のように変化する。
ると、室１１−１が該ロータ７とともに回転して
その容積が増減し、その内部に封入した水素ガス
の圧力が昇降する。その結果、この室１１−１に
連通する合金収容空間３−１内の水素貯蔵合金４
が水素の吸脱を行なうことになる。詳述すれば、
まず、室の容積１１−１が最大になる位置から、
ロータ７が回転すると、前記室１１−１および前
記合金収容空間３−１内に閉じこめられた水素ガ
スはしだいに圧縮される。ここで、水素ガスの圧
力と水素貯蔵合金４の水素吸蔵量との関係は第５
図に示すとおりであり、前記水素ガスの圧力上昇
に伴つて点ａから点ｂに状態が変化する。また、
このとき、水素ガスの温度も上昇する。さらに、
ロータ７が回転して前記室１１−１が第１領域
に達すると、該室１１−１内の圧力が前記水素貯
蔵合金４の吸蔵圧力Paにまで上昇するため、該
合金４に水素ガスの吸蔵が生じる。このとき、前
記合金４は発熱し、管路１６内を流通する高温流
体Ａに熱を与えながら点ｂ→点ｃ→点ｄへと変化
する。さらに、ロータ７が回転して前記室１１−
１および前記合金収容空間３−１が前記第２領域
に近ずくと、次に該室１１−１の容積が増加し
はじめる。その結果、前記室１１−１内の水素ガ
スは断熱膨張することになり、圧力が低下すると
ともに温度も低くなつて点ｄから点ｃへと移行す
る。そして、前記室１１−１と前記合金収容空間
３−１とが第２領域にまで達して前記室１１−
１および空間３−１内の圧力が一定の値Pbにま
で下ると、該空間３−１内の水素貯蔵合金４は水
素ガスの脱蔵（放出）を始める。このとき、前記
水素貯蔵合金４と接触する管路１６内には低温流
体Ｂが流れるように切換わつているため、該合金
４は前記低温流体Ｂから熱を吸収しながら水素ガ
スを放出し、点ｃ→点ｂ→点ａへと変化する。以
上のサイクルを繰り返すことによつて前記低温流
体Ｂから前記高温流体Ａへと熱を汲み出すことが
でき、ヒートポンプとしての機能が発揮されるこ
とになる。なお、第６図は前記サイクルの温度Ｔ
とエントロピＳとの関係を示しており、は断熱
圧縮、は等温圧縮（水素吸蔵、圧力Ｐ一定）、
は断熱膨張、は等温膨張（水素脱蔵、圧力Ｐ
一定）の各工程を表わしている。また、前記高温
流体Ａの温度が高いと、水素ガス吸蔵圧Pa′は第
５図の破線のように変化する。
なお、ロータリコンプレツサの構成は前記のも
のに限られないのは勿論であり、例えば、バンケ
ルタイプのものや、トロコイド等の曲線を組合わ
せたもの等、種々変形が可能である。
のに限られないのは勿論であり、例えば、バンケ
ルタイプのものや、トロコイド等の曲線を組合わ
せたもの等、種々変形が可能である。
さらに、熱交換手段も図示実施例のものに限ら
れず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。
れず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。
(ヘ) 効果
本発明は以上のような構成であるから次のよう
な効果が得られる。
な効果が得られる。
まず、ロータとともに回転する室を有したロー
タリ式のコンプレツサを採用し、この室に連通す
る合金収容空間を前記ロータに一体回転可能に設
けているので、複雑な配管が一切不要であり、構
造の簡略化を図ることができる。しかも、ロータ
コンプレツサの場合には、室の容積が増大する領
域と、減少する領域とが常に一定しているため、
この室とともに回転する合金収容空間内の合金は
常に一定の回転位置で吸蔵および脱蔵を行なうこ
とになる。そのめ、熱交換手段が複雑になるおそ
れもない。その上、熱交換手段を、低温流体を容
積が増大しつつある室に対応する合金収容空間内
に流通させるとともに、高温流体を容積が減少し
つつある室に対応する合金収容空間内に流通させ
る流体切換手段を用いて構成したため、流体と水
素貯蔵合金との間で直接的な熱の授受が可能にな
り、例えば、高、低温流体を合金収容空間の外周
面との間で熱交換を行わせる場合に比べて、熱交
換効率が遥かに向上したものになる。
タリ式のコンプレツサを採用し、この室に連通す
る合金収容空間を前記ロータに一体回転可能に設
けているので、複雑な配管が一切不要であり、構
造の簡略化を図ることができる。しかも、ロータ
コンプレツサの場合には、室の容積が増大する領
域と、減少する領域とが常に一定しているため、
この室とともに回転する合金収容空間内の合金は
常に一定の回転位置で吸蔵および脱蔵を行なうこ
とになる。そのめ、熱交換手段が複雑になるおそ
れもない。その上、熱交換手段を、低温流体を容
積が増大しつつある室に対応する合金収容空間内
に流通させるとともに、高温流体を容積が減少し
つつある室に対応する合金収容空間内に流通させ
る流体切換手段を用いて構成したため、流体と水
素貯蔵合金との間で直接的な熱の授受が可能にな
り、例えば、高、低温流体を合金収容空間の外周
面との間で熱交換を行わせる場合に比べて、熱交
換効率が遥かに向上したものになる。
また、このようなものであれば、逆カルノーサ
イクルに似た熱サイクルが営まれるため、効率の
良い運転が可能である。
イクルに似た熱サイクルが営まれるため、効率の
良い運転が可能である。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は正面
図、第２図は一部切欠した斜視図、第３図は第１
図におけるＣ−Ｃ線断面図、第４図は第１図にお
けるＤ−Ｄ線断面図、第５図は水素貯蔵合金の吸
蔵水素量と水素圧力との関係を示す特性図、第６
図は温度とエントロピとの関係を示す図である。 １……ヒートポンプ、２……ロータリコンプレ
ツサ、３−１〜３−４……合金収容空間、４……
水素貯蔵合金、５……熱交換手段、７……ロー
タ、１１−１〜１１−４……室、２１……流体切
換手段（タイミングバルブ）、Ａ……高温流体、
Ｂ……低温流体。
図、第２図は一部切欠した斜視図、第３図は第１
図におけるＣ−Ｃ線断面図、第４図は第１図にお
けるＤ−Ｄ線断面図、第５図は水素貯蔵合金の吸
蔵水素量と水素圧力との関係を示す特性図、第６
図は温度とエントロピとの関係を示す図である。 １……ヒートポンプ、２……ロータリコンプレ
ツサ、３−１〜３−４……合金収容空間、４……
水素貯蔵合金、５……熱交換手段、７……ロー
タ、１１−１〜１１−４……室、２１……流体切
換手段（タイミングバルブ）、Ａ……高温流体、
Ｂ……低温流体。
Claims (1)
- １ ロータとともに回転しながら容積が増減する
室を有し該室内に水素ガスを封入してなるロータ
リコンプレツサと、前記各室にそれぞれ連通させ
た状態で前記ロータと一体回転可能に設けられそ
の内部に水素貯蔵合金を保有する合金収容空間
と、低温流体側の熱を容積が増大しつつある室に
対応する水素貯蔵合金に吸収させるとともに容積
が減少しつつある室に対応する水素貯蔵合金から
放出される熱を高温流体側に伝達する熱交換手段
とを具備してなり、前記熱交換手段を、容積が増
大しつつある室に対応する合金収容空間内に低温
流体を流通させるとともに、容積が減少しつつあ
る室に対応する合金収容空間内に高温流体を流通
させるための流体切換手段を用いて構成したこと
を特徴とするロータリ式ヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159437A JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159437A JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050363A JPS6050363A (ja) | 1985-03-20 |
| JPH0573985B2 true JPH0573985B2 (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=15693733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58159437A Granted JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050363A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7499060B2 (ja) * | 2020-04-28 | 2024-06-13 | 日産自動車株式会社 | 熱交換装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5792670A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Sekisui Chemical Co Ltd | Heat pump apparatus |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58159437A patent/JPS6050363A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050363A (ja) | 1985-03-20 |
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