JPH0610568B2 - Heat pump device - Google Patents
Heat pump deviceInfo
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- JPH0610568B2 JPH0610568B2 JP29391985A JP29391985A JPH0610568B2 JP H0610568 B2 JPH0610568 B2 JP H0610568B2 JP 29391985 A JP29391985 A JP 29391985A JP 29391985 A JP29391985 A JP 29391985A JP H0610568 B2 JPH0610568 B2 JP H0610568B2
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- hydrogen
- unit
- medium chamber
- medium
- metal hydride
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、金属水素化物を利用したヒートポンプ装置
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat pump device using a metal hydride.
〈従来の技術〉 希土類,チタン,マグネシウム、その他の金属をベース
とした水素貯蔵(吸蔵)合金又はメタルハイドライド
(Metal Hydride)と呼ばれている金属水素化物が、水
素化反応を起して速やかに発熱的に水素を吸蔵し、また
この金属水素化物が可逆的に脱水素化反応を起して吸熱
的に水素を放出することが知られている。<Prior Art> A metal hydride called a hydrogen storage (occlusion) alloy or metal hydride (Metal Hydride) based on rare earths, titanium, magnesium, and other metals rapidly initiates a hydrogenation reaction. It is known that hydrogen is exothermically occluded and that the metal hydride reversibly causes a dehydrogenation reaction to endothermically release hydrogen.
この化学反応式は次式によって示される。This chemical reaction formula is shown by the following formula.
M+n/2H2MHn+ΔH M :水素貯(吸)蔵合金 ΔH :反応熱 MHn:金属水素化物 しかしながら一旦水素化反応が起り金属水素化物となる
と、完全にもとの合金の状態に戻すことは非常に困難な
ことから次式によって表わされることがある。M + n / 2H 2 MH n + ΔH M: Hydrogen storage (storage) alloy ΔH: Heat of reaction MH n : Metal hydride However, once the hydrogenation reaction occurs to form a metal hydride, it should be completely restored to its original state. May be represented by the following equation because it is very difficult.
MH(m+n)MHm+n/2H2±ΔH 即ち、mは常に水素貯(吸)蔵合金と結合して金属水素
化物を形成している水素原子を表わし、nは実用上、金
属水素化物となった合金から取出し得る水素を表わして
いる。MH (m + n) MH m + n / 2H 2 ± ΔH That is, m always represents a hydrogen atom that is bound to a hydrogen storage (storage) alloy to form a metal hydride, and n is practically a metal hydride. Represents the hydrogen that can be extracted from the alloy.
本明細書においては、上述のM,MHn,MH
(m+n),MHmを総称して金属水素化物と称し、単
に記号Mで表示する。In the present specification, the above-mentioned M, MH n , MH
( M + n) and MH m are collectively referred to as a metal hydride and are simply represented by the symbol M.
これらの金属水素化物の水素平衡分解圧Pは、第15図
に示すように一般に温度Tの関数であって、温度が高い
程水素平衡分解圧も高くなる性質を有する。かような性
質を利用して、比較的低温度にて低圧の水素を金属水素
化物に吸蔵させたのち、高温にてこの金属水素化物から
水素を放出させることによって高圧の水素を得るように
した水素圧縮装置が考えられている。The hydrogen equilibrium decomposition pressure P of these metal hydrides is generally a function of the temperature T as shown in FIG. 15, and the higher the temperature, the higher the hydrogen equilibrium decomposition pressure. By utilizing such a property, low-pressure hydrogen is occluded in a metal hydride at a relatively low temperature, and then hydrogen is released from the metal hydride at a high temperature to obtain high-pressure hydrogen. Hydrogen compressors are being considered.
また、かような金属水素化物に高温にて高圧水素を発熱
的に吸蔵させ、低温の低圧水素雰囲気下でこの金属水素
化物から吸熱的に水素を放出させることもでき、この性
質を利用したケミカルヒートポンプも考えられている。It is also possible to cause such metal hydrides to exothermically absorb high-pressure hydrogen at high temperatures and to endothermicly release hydrogen from the metal hydrides in a low-temperature low-pressure hydrogen atmosphere. Heat pumps are also being considered.
さらに、上記のごとき金属水素化物を利用した水素圧縮
装置とヒートポンプ装置とを組合せた装置が特開昭57-8
0154号公報に記載されている。この装置は、水素平衡分
解圧特性の異なる金属水素化物をそれぞれ担持した少な
くとも3個のテープを回転ベルト状にして、圧力の異な
る水素ガスが充満する低圧室と中圧室の間、中圧室と高
圧室の間および高圧室と低圧室の間をそれぞれ走行させ
るとともに、高温熱媒室、中温熱媒室または低温熱媒室
と前記テープとを熱交換しうるように熱的に接続した構
造を有している。そしてこのテープが低圧室、中圧室ま
たは高圧室にあるときそれぞれ適切な温度の上記熱媒室
によってテープが加熱あるいは冷却され、その際、テー
プに担持された金属水素化物が水素の吸蔵あるいは放出
を行なう。これによって低圧水素の高圧水素への圧縮動
作および得られた高圧水素の発熱的吸蔵と低圧水素の吸
熱的放出によるヒートポンプ動作がなされることにな
り、低圧水素はさらに圧縮動作へ循環させることができ
る。Further, there is disclosed a device combining a hydrogen compression device utilizing a metal hydride as described above and a heat pump device.
It is described in Japanese Patent No. 0154. This device has at least three tapes, each carrying metal hydrides having different hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics, in the form of a rotating belt, and is provided between the low pressure chamber and the medium pressure chamber filled with hydrogen gas having different pressures. And a high pressure chamber and a high pressure chamber and a high pressure chamber, respectively, and a structure in which the high temperature heat medium chamber, the medium temperature heat medium chamber or the low temperature heat medium chamber and the tape are thermally connected so as to exchange heat with each other. have. When the tape is in the low pressure chamber, the medium pressure chamber, or the high pressure chamber, the tape is heated or cooled by the heat medium chambers at appropriate temperatures, respectively, and at that time, the metal hydride carried on the tape absorbs or releases hydrogen. Do. As a result, the low-pressure hydrogen is compressed into high-pressure hydrogen, and the resulting high-pressure hydrogen is exothermicly occluded and heat-pumped by the low-pressure hydrogen is released endlessly, and the low-pressure hydrogen can be further circulated to the compression operation. .
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記した従来の装置においては、金属水素
化物をテープに担持させることが難しいだけでなく、圧
力的に遮断する必要のある低圧室−中圧室の間、中圧室
−高圧室の間、さらには高圧室−低圧室の間に、金属水
素化物を担持したテープを走行させなければならないか
ら、圧力遮断のシール性に問題がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned conventional device, it is difficult to carry the metal hydride on the tape, and the pressure between the low pressure chamber and the medium pressure chamber needs to be shut off. Since the tape carrying the metal hydride must be run between the medium-pressure chamber and the high-pressure chamber, and further between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, there is a problem in the sealing property for pressure cutoff.
そこでこの発明は、上記した従来の装置と同じ原理によ
って金属水素化物を利用して水素の圧縮動作とヒートポ
ンプ動作を行なえる装置であって、しかも上述したごと
き圧力遮断のシール性の問題を解消することができる構
造を備えたヒートポンプ装置を提供することを目的とし
てなされたものである。Therefore, the present invention is an apparatus capable of performing a hydrogen compression operation and a heat pump operation by utilizing a metal hydride according to the same principle as that of the above-mentioned conventional apparatus, and solves the above-mentioned problem of the sealing property of pressure cutoff. The present invention is made for the purpose of providing a heat pump device having a structure capable of achieving the above.
〈問題点を解決するための手段〉 すなわちこの発明のヒートポンプ装置は、金属水素化物
を充填した密閉容器の複数個を回転軸に対して放射方向
に配設してなる回転体と、該回転体の回転に伴い各密閉
容器が温度の異なる第1熱媒室および第2熱媒室を交互
に順次通過するように該回転体の周囲に配設した第1熱
媒室および第2熱媒室と、該回転体の近傍に設けた水素
流入口および水素流出口と、各密閉容器と該水素流入口
または水素流出口と接続する水素導管とからなり、該各
水素導管と水素流入口または水素流出口との前記接続
は、1つの密閉容器が第1熱媒室にあるときこの密閉容
器から延びる水素導管が水素流入口のみと連通し、この
密閉容器が第2熱媒室にあるときこの密閉容器から延び
る水素導管が水素流出口のみと連通するように、各水素
導管が回転体の回転に伴って水素流入口および水素流出
口と順次連通または遮断されるようにした金属水素化物
ユニットの少なくとも3個を使用する。<Means for Solving Problems> That is, the heat pump device of the present invention includes a rotating body in which a plurality of closed containers filled with a metal hydride are arranged in a radial direction with respect to a rotating shaft, and the rotating body. The first heating medium chamber and the second heating medium chamber arranged around the rotating body so that each closed container alternately and sequentially passes through the first heating medium chamber and the second heating medium chamber having different temperatures as the rotor rotates. And a hydrogen inlet and a hydrogen outlet provided in the vicinity of the rotating body, each closed container and a hydrogen conduit connected to the hydrogen inlet or the hydrogen outlet, and each hydrogen conduit and the hydrogen inlet or the hydrogen. The connection with the outlet is such that when one closed container is in the first heat transfer medium chamber, the hydrogen conduit extending from this closed container communicates only with the hydrogen inlet, and when this closed container is in the second heat transfer medium chamber. The hydrogen conduit that extends from the closed container communicates only with the hydrogen outlet. Thus, at least three metal hydride units are used in which each hydrogen conduit is connected or shut off sequentially with the hydrogen inlet and the hydrogen outlet as the rotor rotates.
そしてこの発明の第1の発明においては、第1ユニット
の第1熱媒室および第2熱媒室をそれぞれ低温熱媒室お
よび中温熱媒室とし、第2ユニットの第1熱媒室および
第2熱媒室をそれぞれ低温熱媒室および中温熱媒室と
し、第3ユニットの第1熱媒室および第2熱媒室をそれ
ぞれ高温熱媒室および中温熱媒室とし、第2ユニットの
水素流出口を第1ユニットの水素流入口と接続し、第1
ユニットの水素流出口を第3ユニットの水素流入口と接
続し、第3ユニットの水素流出口を第2ユニットの水素
流入口と接続する。また、第1ユニットの金属水素化物
M1と第2ユニットの金属水素化物M2と第3ユニット
金属水素化物M3の水素平衡分解圧特性はM1より
M2、M2よりM3が高温領域にあるように選定する。
これによって第2ユニットの低温熱媒室にて金属水素化
物M2に吸蔵させた水素を中温熱媒室にて中圧水素とし
て放出させ、この中圧水素を第1ユニットの低温熱媒室
にて金属水素化物M1に吸蔵させたのち中温熱媒室にて
高圧水素として放出させ、この高圧水素を第3ユニット
の高温熱媒室にて金属水素化物M3に発熱的に吸蔵させ
たのち中温熱媒室にて吸熱的に放出させて第3ユニット
の中温熱媒室から高温熱媒室へ熱輸送せしめ、第3ユニ
ットにて放出させた水素を第2ユニットの金属水素化物
M2に吸蔵させることができる。In the first invention of the present invention, the first heat medium chamber and the second heat medium chamber of the first unit are a low temperature medium chamber and a medium temperature medium chamber, respectively, and the first heat medium chamber and the first unit of the second unit are The two heat transfer medium chambers are the low temperature heat transfer medium chamber and the medium temperature heat transfer medium chamber, respectively, the first heat transfer medium chamber and the second heat transfer medium chamber of the third unit are the high temperature heat transfer medium chamber and the medium temperature heat transfer medium chamber, respectively, and the hydrogen of the second unit is The outlet is connected to the hydrogen inlet of the first unit,
The hydrogen outlet of the unit is connected to the hydrogen inlet of the third unit, and the hydrogen outlet of the third unit is connected to the hydrogen inlet of the second unit. The metal hydride M 1 and hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics of the metal hydride M 2 and the third unit metal hydride M 3 of the second unit of the first unit has M 3 than M 2, M 2 than M 1 hot Choose to be in the area.
As a result, the hydrogen stored in the metal hydride M 2 in the low temperature heat transfer medium chamber of the second unit is released as medium pressure hydrogen in the medium temperature heat transfer medium chamber, and this medium pressure hydrogen is transferred to the low temperature heat transfer medium chamber of the first unit. Metal hydride M 1 and then released as high-pressure hydrogen in the medium temperature heating medium chamber, and this high-pressure hydrogen is exothermicly stored in metal hydride M 3 in the high temperature heating medium chamber of the third unit. Endothermic release in the medium temperature heat transfer medium chamber causes heat transfer from the medium temperature heat transfer medium chamber in the third unit to the high temperature heat transfer medium chamber, and the hydrogen released in the third unit is converted to the metal hydride M 2 in the second unit. Can be occluded.
さらにこの発明の第2の発明においては、上記したと同
じ構成の金属水素化物ユニットの少なくとも3個を用
い、第1ユニットの第1熱媒室および第2熱媒室をそれ
ぞれ中温熱媒室および高温熱媒室とし、第2ユニットの
第1熱媒室および第2熱媒室をそれぞれ中温熱媒室およ
び高温熱媒室とし、第3ユニットの第1熱媒室および第
2熱媒室をそれぞれ中温熱媒室および低温熱媒室する。
さらに、第1ユニットの水素流出口を第2ユニットの水
素流入口と接続し、第2ユニットの水素流出口を第3ユ
ニットの水素流入口と接続し、第3ユニットの水素流出
口を第1ユニットの水素流入口と接続する。また、第1
ユニットの金属水素化物M1と第2ユニットの金属水素
化物M2と第3ユニット金属水素化物M3の水素平衡分
解圧特性はM1よりM2、M2よりM3が低温領域にあ
るように選定する。これによって第1ユニットの中温熱
媒室にて金属水素化物M1に吸蔵させた水素を高温熱媒
室にて中圧水素として放出させ、この中圧水素を第2ユ
ニットの中温熱媒室にて金属水素化物M2に吸蔵させた
のち高温熱媒室にて高圧水素として放出させ、この高圧
水素を第3ユニットの中温熱媒室にて金属水素化物M3
に発熱的に吸蔵させたのち低温熱媒室にて吸熱的に放出
させて第3ユニットの低温熱媒室から中温熱媒室へ熱輸
送せしめ、第3ユニットにて放出させた水素を第1ユニ
ットの金属水素化物M1に吸蔵させることができる。Furthermore, in the second aspect of the present invention, at least three metal hydride units having the same configuration as described above are used, and the first heating medium chamber and the second heating medium chamber of the first unit are respectively the medium temperature heating medium chamber and the second heating medium chamber. A high temperature heat transfer medium chamber, a first heat transfer medium chamber and a second heat transfer medium chamber of the second unit are a medium temperature heat transfer medium chamber and a high temperature heat transfer medium chamber, respectively, and a first heat transfer medium chamber and a second heat transfer medium chamber of the third unit are A medium temperature heat medium chamber and a low temperature heat medium chamber are provided, respectively.
Further, the hydrogen outlet of the first unit is connected to the hydrogen inlet of the second unit, the hydrogen outlet of the second unit is connected to the hydrogen inlet of the third unit, and the hydrogen outlet of the third unit is connected to the first unit. Connect with the hydrogen inlet of the unit. Also, the first
The hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics of the metal hydride M 1 of the unit, the metal hydride M 2 of the second unit, and the metal hydride M 3 of the third unit are such that M 2 is higher than M 1 and M 3 is lower than M 2 . To be selected. As a result, the hydrogen stored in the metal hydride M 1 in the medium temperature heating medium chamber of the first unit is released as medium pressure hydrogen in the high temperature heating medium chamber, and this medium pressure hydrogen is fed to the medium temperature heating medium chamber of the second unit. is released as a high-pressure hydrogen at high temperature medium chamber mixture was allowed occluded in metal hydride M 2 Te, metal hydride M 3 the high-pressure hydrogen at temperature heat medium chamber in the third unit
First, the hydrogen is released exothermically in the low temperature heat transfer medium chamber and is transferred to the medium temperature heat transfer medium chamber from the low temperature heat transfer medium chamber of the third unit, and the hydrogen released in the third unit is transferred to the first unit. It can be occluded in the metal hydride M 1 of the unit.
〈実施例〉 以下に図面に示す実施例を参照してこの発明を詳述す
る。<Examples> The present invention will be described in detail below with reference to the examples shown in the drawings.
第1図はこの発明のヒートポンプ装置を構成する金属水
素化物ユニットの1つの実施例を模式的に示す説明図で
あり、円板状の3個の回転体1a,1b,1cが回転軸
2に固着され、この回転軸は軸受3により支承されて、
回転軸2の回転とともに回転体も回転しうるようになっ
ている。この実施例では3個の回転体を用いているが、
回転体1個でも金属水素化物ユニットとして機能させる
ことができる。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing one embodiment of a metal hydride unit that constitutes the heat pump device of the present invention, in which three disk-shaped rotating bodies 1a, 1b, 1c are attached to the rotating shaft 2. It is fixed, and this rotating shaft is supported by the bearing 3,
The rotating body can also rotate as the rotating shaft 2 rotates. Although three rotating bodies are used in this embodiment,
Even one rotating body can function as a metal hydride unit.
各回転体1は、第2図の側面図に示したように、放射方
向に配した仕切壁4および環状壁5,5によりその内部
が4個に区画され、各室はそれぞれ1個の密閉容器6を
形成している。各回転体1内に形成される密閉容器6の
数は必ずしも4個とする必要はなく、複数個、好ましく
は3個以上の任意の個数を形成することができる。As shown in the side view of FIG. 2, each rotary body 1 is divided into four parts by a partition wall 4 and annular walls 5 and 5 arranged in the radial direction, and each chamber is sealed by one. The container 6 is formed. The number of closed containers 6 formed in each rotating body 1 does not necessarily have to be four, and a plurality, preferably three or more, of any number can be formed.
なお、各密閉容器6の仕切壁4を断熱材を用いた断熱壁
とすれば、各密閉容器6間の伝熱の影響を防止すること
ができて好ましい。さらには、各密閉容器の内側および
外側に伝熱フィン等の伝熱面を大きくする手段や、ヒー
トパイプ等の熱伝達手段を設けるといった従来の回転熱
交換器の技術をこの発明にも利用することができる。If the partition wall 4 of each closed container 6 is a heat insulating wall using a heat insulating material, the influence of heat transfer between the closed containers 6 can be prevented, which is preferable. Furthermore, the technology of the conventional rotary heat exchanger such as a means for enlarging a heat transfer surface such as a heat transfer fin and a heat transfer means such as a heat pipe is provided on the inside and outside of each closed container for this invention. be able to.
各回転体上の密閉容器6内にはいずれも金属水素化物M
が充填されている。また、各密閉容器6の各々からは水
素導管7が引出され、各回転体1a,1b,1cの放射
方向同位置にある密閉容器同士の3本の水素導管は1本
にまとめられて合体水素導管8となり、回転軸の一端へ
延びている。第1図においては合体水素導管として2本
しか図示されていないが、各回転体には4個の密閉容器
6が設けられているから、合計4本の合体水素導管が回
転軸の一端へ延びている。なお、密閉容器6内に充填さ
れた金属水素化物Mは、合体水素導管8を介して連通す
る密閉容器6同士においては同種の金属水素化物Mであ
ることが好ましいが、所定の温度で水素化反応あるいは
脱水素化反応を起すものであれば、同種のものでなくと
もよい。また金属水素化物Mは、水素化反応と脱水素化
反応の繰返しにより細粒化されることがある。そのよう
な場合には、金属水素化物の細粒が水素導管7に流れ込
まないように、密閉容器6内の水素導管開口部に積層金
網等のフィルタ(図示せず)を取付けてもよい。また、
合体水素導管8は回転軸の外周面に沿って延設すること
もできるが、図示のように回転軸2を中空とし、この内
部に合体水素導管を通すこともできる。Each of the metal hydrides M is contained in the closed container 6 on each rotating body.
Is filled. Further, a hydrogen conduit 7 is drawn out from each of the hermetically sealed containers 6, and the three hydrogen conduits of the hermetically sealed containers located at the same position in the radial direction of each of the rotating bodies 1a, 1b, 1c are combined into one hydrogen. It becomes the conduit 8 and extends to one end of the rotating shaft. Although only two coalesced hydrogen conduits are shown in FIG. 1, since there are four sealed containers 6 provided in each rotor, a total of four coalesced hydrogen conduits extend to one end of the rotary shaft. ing. The metal hydride M filled in the closed container 6 is preferably the same kind of metal hydride M in the closed containers 6 communicating with each other via the combined hydrogen conduit 8, but is hydrogenated at a predetermined temperature. It does not have to be the same kind as long as it causes a reaction or a dehydrogenation reaction. Further, the metal hydride M may be finely divided by repeating the hydrogenation reaction and the dehydrogenation reaction. In such a case, a filter (not shown) such as a laminated wire mesh may be attached to the opening of the hydrogen conduit in the closed container 6 so that the fine particles of the metal hydride do not flow into the hydrogen conduit 7. Also,
The combined hydrogen conduit 8 can be extended along the outer peripheral surface of the rotating shaft, but the rotating shaft 2 can be hollow as shown in the drawing and the combined hydrogen conduit can be passed through the inside.
回転軸2の一端部には、回転軸2の回転に伴って水素導
管7および合体水素導管8を介して各々の密閉容器6と
個別に連通又は遮断する水素流入口9および水素流出口
10が設けられている。At one end of the rotary shaft 2, there are a hydrogen inlet 9 and a hydrogen outlet 10 which individually communicate with or shut off from the respective closed containers 6 via the hydrogen conduit 7 and the combined hydrogen conduit 8 as the rotary shaft 2 rotates. It is provided.
すなわち、第3図(A)および(B)に示したように、中空回
転軸2の先端は端板20で閉止され、この先端近傍にて
回転軸中空部はフランジ21により取付けられた管板2
2により仕切られ、管板22にて各合体水素導管8が開
口している。端板20と管板22との間の回転軸周壁2
3の周囲には、所定個所に水素流入口9および水素流出
口10が開口する環状部材24を固定するとともに、端
板20と管板22との間の回転軸2中空部には中実の中
心軸25を配設する。この中心軸25と回転軸周壁23
との間に構成される環状空間には、中心軸25から放射
方向に配設された4個の仕切部材26によって、各回転
体1の4個の密閉容器6に対応する4個の空洞27が形
成され、各密閉容器からの合体水素導管8が管板22の
開口部にて各空洞27と連通している。また回転軸周壁
23には各空洞27に連通する開孔28が形成されてい
る。なお、参照番号29は環状部材24を構成している
一部材で、各合体水素導管8が空洞27及び開孔28を
介して水素流入口9および水素流出口10の各出入口と
連通する時間及びタイミングを調整するものである。か
くして、回転軸2の回転に伴ってその周壁23は部材2
9の内周面を摺動回転し、各合体水素導管8は空洞27
及び開孔28を介して水素流入口9との連通、遮断;お
よび水素流出口10との連通,遮断のサイクルを繰返す
ことになる。That is, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the tip of the hollow rotating shaft 2 is closed by the end plate 20, and the hollow portion of the rotating shaft is attached by the flange 21 in the vicinity of this end. Two
It is partitioned by 2, and each coalesced hydrogen conduit 8 is opened at the tube sheet 22. Rotating shaft peripheral wall 2 between the end plate 20 and the tube plate 22
An annular member 24 having a hydrogen inlet 9 and a hydrogen outlet 10 opened is fixed at a predetermined position around the circumference of 3, and a solid portion is provided in the hollow portion of the rotary shaft 2 between the end plate 20 and the tube plate 22. A central shaft 25 is provided. The central shaft 25 and the rotary shaft peripheral wall 23
In the annular space formed between and, the four cavities 27 corresponding to the four closed containers 6 of each rotating body 1 are provided by the four partition members 26 arranged in the radial direction from the central axis 25. And the combined hydrogen conduit 8 from each closed container communicates with each cavity 27 at the opening of the tube sheet 22. Further, the rotary shaft peripheral wall 23 is formed with an opening 28 communicating with each cavity 27. Reference numeral 29 is one member constituting the annular member 24, and the time when each combined hydrogen conduit 8 communicates with each inlet / outlet of the hydrogen inlet 9 and the hydrogen outlet 10 through the cavity 27 and the opening 28, and It adjusts the timing. Thus, as the rotary shaft 2 rotates, its peripheral wall 23 is
9 slides and rotates on the inner peripheral surface, and
And, the cycle of communication with the hydrogen inflow port 9 through the opening 28 and interruption; and communication with the hydrogen outflow port 10 and interruption is repeated.
なお、参照番号24a は、回転軸周壁23と環状部材24
との摺動縁部に設けたシール材を表わす。Note that reference numeral 24a indicates the rotary shaft peripheral wall 23 and the annular member 24.
The sealing material provided on the sliding edge portion of and.
上記のように一体的に組み立てられた回転体1a,1
b,1cと回転軸2は、第1図に示したように外側ダク
ト12で囲繞され、さらにこの外側ダクトの内部は回転
軸2を挟んで延びる仕切壁13によって2つのダクト部
に区画される。The rotating bodies 1a, 1 integrally assembled as described above
As shown in FIG. 1, b and 1c and the rotary shaft 2 are surrounded by an outer duct 12, and the inside of the outer duct is divided into two duct parts by a partition wall 13 that extends with the rotary shaft 2 interposed therebetween. .
仕切壁13は回転軸2および回転体1a,1b,1cの
回転に支障がないように、これらに対して僅かな間隙を
隔てて設けられている。この場合、図示したように回転
軸2を中空とし、回転軸内に水素導管7および合体水素
導管8を通すようにすれば、回転軸2と仕切壁13との
間隙を小さくでき各ダクト部の間のシール性を向上さる
ことができる。かくして各ダクト部に温度の異なる熱媒
を流すことによって、回転軸2の一側、例えば上側に第
1熱媒室14が形成され、回転軸2の他側、例えば下側
に第2熱媒室15が形成される。かような構成によっ
て、外部駆動源(図示せず)による回転軸2の回転に伴
い、各回転体の密閉容器6が第1熱媒室14および第2
熱媒室15を交互に順次通過できるようにされている。The partition wall 13 is provided with a slight gap therebetween so as not to hinder the rotation of the rotating shaft 2 and the rotating bodies 1a, 1b, 1c. In this case, if the rotating shaft 2 is hollow as shown in the drawing and the hydrogen conduit 7 and the combined hydrogen conduit 8 are passed through the rotating shaft, the gap between the rotating shaft 2 and the partition wall 13 can be made small, and the ducts of the respective duct parts can be reduced. The sealing property between them can be improved. Thus, by flowing the heat mediums having different temperatures in the respective duct portions, the first heat medium chamber 14 is formed on one side, for example, the upper side of the rotary shaft 2, and the second heat medium is formed on the other side, for example, the lower side of the rotary shaft 2. A chamber 15 is formed. With such a configuration, as the rotating shaft 2 is rotated by the external drive source (not shown), the closed container 6 of each rotating body causes the first heat medium chamber 14 and the second heat medium chamber 14 to move.
The heat medium chambers 15 can be alternately and sequentially passed.
なお、各熱媒室14,15に流す熱媒は、流体であれば
その種類は特に限定されないが、一般的には気体が好ま
しく使用できる。また各熱媒室に実質的に等しい圧力で
流体の熱媒が供給される場合には各熱媒室間のシールを
厳密にする必要はない。The type of the heat medium flowing in each of the heat medium chambers 14 and 15 is not particularly limited as long as it is a fluid, but in general, gas can be preferably used. Further, when the fluid heat medium is supplied to the heat medium chambers at substantially the same pressure, it is not necessary to strictly seal the heat medium chambers.
上述したように、回転体の各密閉容器6と水素流入口9
および水素流出口10とは、水素導管7および合体水素
導管8を介して連通、遮断されるが、これらの水素導管
7,8は必ずしも回転軸2と別体のチューブ状とする必
要はなく、例えば第4図乃至第6図に示したように中空
の回転軸2内を長手方向に延びる十字型の仕切部材40
によって区分し、この仕切部材40と回転軸周壁23と
によって形成される4本の流路41を水素導管として利
用することもできる。この場合、各流路41は導管42
によって各密閉容器6と連通させる。この実施例におい
ても、回転軸2の一端部に第6図に示したように、水素
流入口9および水素流出口10を第3図の実施例と実質
的に同様にして配設することができる。なお、第4図乃
至第6図において、第3図と同じ部材にはそれらと同じ
参照番号を付すことにより説明を省略する。As described above, each closed container 6 of the rotor and the hydrogen inlet 9
The hydrogen outlet 10 and the hydrogen outlet 10 are communicated and disconnected via the hydrogen conduit 7 and the combined hydrogen conduit 8. However, these hydrogen conduits 7 and 8 do not necessarily have to be formed in a tubular shape separate from the rotating shaft 2. For example, as shown in FIGS. 4 to 6, a cross-shaped partition member 40 extending in the longitudinal direction inside the hollow rotary shaft 2.
It is also possible to use the four flow paths 41 defined by the partition member 40 and the rotary shaft peripheral wall 23 as hydrogen conduits. In this case, each flow path 41 has a conduit 42
To communicate with each closed container 6. Also in this embodiment, as shown in FIG. 6, the hydrogen inlet 9 and the hydrogen outlet 10 may be arranged at one end of the rotary shaft 2 in substantially the same manner as the embodiment of FIG. it can. In FIGS. 4 to 6, the same members as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
この発明に用いる金属水素化物ユニットは、上記した実
施例のみに限定されるものではなく、例えば回転軸2か
ら放射方向に多数の仕切壁13を延設せしめて、回転軸
のまわりに第1熱媒室と第2熱媒室を対として複数組設
けるようにしてもよい。また、回転体は必ずしも円板状
とする必要はなく、球状や多角形状としてもよい。さら
に、金属水素化物を充填した複数個の密閉容器は、図示
した回転体1a,1b,1cのように一体構造にする必
要はなく、回転軸の周方向に放射状に散在させて回転軸
とともに回転しうるように配置してあればよい。The metal hydride unit used in the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, a large number of partition walls 13 may be extended from the rotary shaft 2 in the radial direction, and the first heat generating unit may be provided around the rotary shaft. A plurality of sets may be provided as a pair of the medium chamber and the second heating medium chamber. Further, the rotating body does not necessarily have to be disc-shaped, but may be spherical or polygonal. Further, the plurality of closed containers filled with metal hydride do not need to have an integrated structure like the illustrated rotating bodies 1a, 1b, 1c, and are scattered radially in the circumferential direction of the rotating shaft to rotate together with the rotating shaft. It should be arranged so that it can be done.
この発明のヒートポンプ装置は上記のごとき構造の金属
水素化物ユニットの少なくとも3個を組合せて構成され
る。第7図はこの発明のヒートポンプ装置を暖房装置等
の昇温モードとして用いるのに適した基本的装置構成を
示すものであって、第1ユニットU1と第2ユニットU
2は水素圧縮機として機能し、第3ユニットU3はヒー
トポンプとして機能する。The heat pump device of the present invention is configured by combining at least three metal hydride units having the above structure. FIG. 7 shows a basic device configuration suitable for using the heat pump device of the present invention as a heating mode of a heating device or the like, and includes a first unit U 1 and a second unit U.
2 functions as a hydrogen compressor, and the third unit U 3 functions as a heat pump.
第1ユニットU1においては、回転体D1の各密閉容器
内に金属水素化物M1が充填され、この回転体D1は温
度TLの第1熱媒室(低温熱媒室)と温度TMの第2熱
媒室(中温熱媒室)との間を回転する。第2ユニットU
2においては、回転体D2の各密閉容器内に水素平衡分
解圧特性がM1よりも高温領域にある金属水素化物M2
が充填され、この回転体D2は温度TLの第1熱媒室
(低温熱媒室)と温度TMの第2熱媒室(中温熱媒室)
との間を回転する。第3ユニットU3においては、回転
体D3の各密閉容器内に水素平衡分解圧特性がM2より
も高温領域にある金属水素化物M3が充填され、この回
転体D3は温度THの第1熱媒室(高温熱媒室)と温度
TMの第2熱媒室(中温熱媒室)との間を回転する。さ
らに第2ユニットU2の水素流出口を第1ユニットU1
の水素流入口へ、第1ユニットU1の水素流出口を第3
ユニットU3の水素流入口へ、また第3ユニットU3の
水素流出口を第2ユニットU2の水素流入口へそれぞれ
配管により接続する。この場合の各熱媒室に流す熱媒温
度はTL <TM <TH となるようにするが、各ユニットのT
M は必ずしも同一温度としなくてもよい。In the first unit U 1, the metal hydride M 1 is filled in the sealed container of the rotating body D 1, the rotary member D 1 is the first Netsunakadachishitsu (low temperature heat medium chamber) temperatures T L and temperature rotates between the second Netsunakadachishitsu of T M (medium temperature heat medium chamber). Second unit U
In 2, the rotary body metal hydride M 2 hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristic in the sealed container of D 2 is in the high temperature range than M 1
Are filled with, and the rotating body D 2 has a first heat medium chamber (low temperature medium chamber) having a temperature T L and a second heat medium chamber (medium temperature medium medium) having a temperature T M.
Rotate between and. In the third unit U 3, the metal hydride M 3 hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics in the high temperature region than M 2 is filled in each sealed container of the rotary member D 3, the rotary member D 3 is the temperature T H Of the first heat medium chamber (high temperature heat medium chamber) and the second heat medium chamber of temperature T M (medium temperature heat medium chamber). Further, the hydrogen outlet of the second unit U 2 is connected to the first unit U 1
To the hydrogen inlet of the first unit U 1 to the third hydrogen outlet.
To the hydrogen inlet of the unit U 3, also respectively connected by pipes hydrogen outlet of the third unit U 3 to the second unit U 2 hydrogen inlet. In this case, the temperature of the heat medium flowing in each heat medium chamber should be T L <T M <T H.
M does not necessarily have to be the same temperature.
上記したごとき構成のこの発明の装置の動作を第8図に
示した左回りサイクル線図を参照して説明する。いま第
2ユニットU2 の温度TL の低温熱媒室にある回転体D2
の密閉容器は水素導管7、合体水素導管8および空洞2
7を介して水素流入口9と連通している(第3図参
照)。このとき流入してくる低圧水素が冷却されつつ金
属水素化物M2 に吸蔵される(第8図A点)。水素を吸
蔵した金属水素化物M2 が回転体D2 とともに回転して中
温熱媒室にくると、金属水素化物M2 は温度TM に加熱さ
れ、この温度における比較的高い平衡分解圧で水素を吸
熱的に放出し(B点)、この回転位置において連通する
第2ユニットU2 の水素流出口から中圧水素として取出
される。この中圧水素は、第1ユニットU1 の水素流入
口から低温熱媒室で温度TL に冷却されている回転体D1
の密閉容器内に流入し、ここで金属水素化物M1 に吸蔵
される(C点)。この金属水素化物M1 が回転体D1 とと
もに中温熱媒室に回転すると、金属水素化物M1 は温度T
M に加熱されて、この温度における比較的高い平衡分解
圧で水素を吸熱的に放出し(D点)、この回転位置にお
いて連通する第1ユニットU1 の水素流出口から高圧水
素として取出される。このようにして第2ユニットU2
へ流入した低圧水素は第1ユニットU1 から高圧水素と
して連続的に取出すことができ、従って第2ユニットU2
および第1ユニットU1 は水素圧縮機として機能する。The operation of the apparatus of the present invention having the above-mentioned structure will be described with reference to the counterclockwise cycle diagram shown in FIG. Now rotator D 2 in the low temperature heat medium chamber temperature T L of the second unit U 2
The airtight container is a hydrogen conduit 7, a combined hydrogen conduit 8 and a cavity 2.
It communicates with the hydrogen inlet 9 via 7 (see FIG. 3). At this time, the inflowing low-pressure hydrogen is cooled and stored in the metal hydride M 2 (point A in FIG. 8). When the metal hydride M 2 that has occluded hydrogen rotates together with the rotating body D 2 and comes into the medium temperature heating medium chamber, the metal hydride M 2 is heated to the temperature T M , and at a relatively high equilibrium decomposition pressure at this temperature Is released endothermically (point B), and is taken out as medium-pressure hydrogen from the hydrogen outlet of the second unit U 2 communicating at this rotational position. This medium-pressure hydrogen is cooled to the temperature T L in the low temperature heat transfer medium chamber from the hydrogen inlet of the first unit U 1 by the rotating body D 1
Of the metal hydride M 1 (point C). When this metal hydride M 1 rotates together with the rotating body D 1 into the medium temperature heating medium chamber, the metal hydride M 1 is heated to the temperature T
When heated to M , it releases hydrogen endothermically at a relatively high equilibrium decomposition pressure at this temperature (point D), and is taken out as high-pressure hydrogen from the hydrogen outlet of the first unit U 1 communicating at this rotational position. . In this way the second unit U 2
The low-pressure hydrogen that has flowed into the first unit U 1 can be continuously taken out as high-pressure hydrogen, and thus the second unit U 2
And the first unit U 1 functions as a hydrogen compressor.
第1ユニットU1 から放出された高圧水素は第3ユニッ
トU3 に送られ、回転体D3 の密閉容器内においてM1 の
平衡分解圧よりやや低い平衡分解圧を有するような高温
熱媒室の温度TH で金属水素化物M3 に発熱的に吸蔵され
る(E点)。このときの発熱反応熱が高温熱媒室に出力
される。水素を吸蔵した金属水素化物M3 が回転体D3 と
ともに回転して中温熱媒室TM にくると、密閉容器は水
素導管,合体水素導管および空洞を介して水素流出口と
連通して低圧水素雰囲気となり、M3 は中温熱媒室によ
って温度TM に加熱されつつ水素を吸熱的に放出する。
この水素は次いで第2ユニットU2 へ循環され低温熱媒
室の温度TL で金属水素化物M2 に吸蔵される(A点に戻
る)。かくして第3ユニットU3 は中温熱媒室から高温
熱媒室へ熱輸送するヒートポンプとして機能する。The high-pressure hydrogen released from the first unit U 1 is sent to the third unit U 3 , and the high-temperature heat transfer medium chamber has an equilibrium decomposition pressure slightly lower than the equilibrium decomposition pressure of M 1 in the closed container of the rotating body D 3. At the temperature T H of the above , the metal hydride M 3 is exothermicly occluded (point E). The exothermic reaction heat at this time is output to the high temperature heating medium chamber. When the hydrogen occluded metal hydride M 3 rotates with the rotating body D 3 into the medium temperature heating medium chamber T M , the closed container communicates with the hydrogen outlet through the hydrogen conduit, the combined hydrogen conduit and the cavity, and the low pressure. The atmosphere becomes hydrogen, and M 3 is endothermicly released hydrogen while being heated to the temperature T M by the medium temperature heating medium chamber.
This hydrogen then (back to point A) and are inserted in the metal hydride M 2 at a temperature T L of the low temperature heat medium chamber is circulated to the second unit U 2. Thus, the third unit U 3 functions as a heat pump that transfers heat from the medium temperature heating medium chamber to the high temperature heating medium chamber.
上記のようなこの発明の装置の動作説明からわかるよう
に、この発明においては圧力の異なる空間に金属水素化
物を走行移動させる装置構造ではないため、各回転体D1
〜D3 内の密閉容器内で各金属水素化物M1 〜M3 に対し
て適切な圧力を確実に保持することができる。As can be seen from the above description of the operation of the device of the present invention, since the present invention does not have a device structure for moving and moving metal hydrides in spaces having different pressures, each rotating body D 1
It is possible to securely hold the appropriate pressure for each metal hydride M 1 ~M 3 in a closed container ~D 3.
この発明の装置においては、第7図の水素圧縮機として
機能する第1ユニットU1 と第2ユニットU2 を第9図に
示したように直列に多段に配設してもよい。この場合、
高圧水素流出側から低圧水素流入側へ向けて順にn段の
回転体DA1,DA2,…,DAnを有する金属水素化
物ユニットが配列され、各回転体にはそれぞれ金属水素
化物MA1,MA2,…,MAnが充填される。すなわ
ち回転体DAiの各密閉容器には金属水素化物MAiが
充填される。このとき各金属水素化物は、水素平衡分解
圧特性がMA1,MA2…MA(i−1),MAi,M
A(i+1)…MAnの順に高温領域にあるように選定
する。また、各回転体の密閉容器が水素導管,合体水素
導管および空洞を介して水素流入口と連通したときこの
密閉容器が低温TL の熱媒室にあり、水素流出口と連通
したとき中温TM の熱媒室にあるように各ユニットの第
1熱媒室と第2熱媒室を定める。なおこの場合、各ユニ
ットの温度TM およびTL は同じ温度でなくてもよい。こ
のようにすれば、第8図のサイクル線図におけるA→B
→C→Dに至る水素昇圧のジグザグの段数が増え、より
高圧の水素を金属水素化物MA1から放出させることが
できる。In the apparatus of the present invention, the first unit U 1 and the second unit U 2 functioning as the hydrogen compressor shown in FIG. 7 may be arranged in multiple stages in series as shown in FIG. in this case,
A metal hydride unit having n stages of rotating bodies D A1 , D A2 , ..., D An is arranged in order from the high-pressure hydrogen outflow side to the low-pressure hydrogen inflow side, and each rotating body has a metal hydride M A1 , respectively. M A2 , ..., M An are filled. That metal hydride M Ai in each sealed container of the rotating body D Ai is filled. At this time, each metal hydride has a hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristic of M A1 , M A2 ... M A (i-1) , M Ai , M.
A (i + 1) ... M An are selected in this order so as to be in the high temperature region. Also, when the closed container of each rotating body communicates with the hydrogen inlet through the hydrogen conduit, the combined hydrogen conduit and the cavity, this closed container is in the heat medium chamber of the low temperature TL , and when it communicates with the hydrogen outlet, the medium temperature T The first heat medium chamber and the second heat medium chamber of each unit are defined so as to be in the heat medium chamber of M. In this case, the temperatures T M and T L of each unit may not be the same temperature. By doing this, A → B in the cycle diagram of FIG.
The number of zigzag steps for increasing the pressure of hydrogen from → C → D is increased, and higher pressure hydrogen can be released from the metal hydride M A1 .
さらにこの発明の装置においては、第7図のヒートポン
プとして機能する第3ユニットU3 を第9図に示したよ
うに並列に多段に配設してもよい。この場合、低圧水素
流出側から高圧水素流入側へ向けて順にm段の回転体D
B1,DB2,…DBmを有する金属水素化物ユニット
が並列に配列されるとともに、各回転体にはそれぞれ金
属水素化物MB1,MB2,…MBmが充填され、ユニ
ット単位で同種の金属水素化物が充填される。また、低
圧水素流出側から第i番目のユニットにある回転体D
Biの密閉容器が水素導管,合体水素導管および空洞を
介して水素流出口に連通したとき、この密閉容器が中温
TMiの熱媒室で熱交換し、高圧水素流入口と連通した
とき高温THiの熱媒室で熱交換するように各ユニット
の第1熱媒室と第2熱媒室を定める。このときの温度関
係は、TMi<TM(i+1),THi<T
H(i+1)、かつTMi<THi、およびDA1のTM
<TH1、かつDAnのTL <TM1であるとともに、
各金属水素化物の水素平衡分解圧特性はMB(i+1)
がMBiよりも高温領域にあり、MB1はMA1より高
温領域にあるように選ばれる。Further, in the apparatus of the present invention, the third unit U 3 functioning as the heat pump shown in FIG. 7 may be arranged in multiple stages in parallel as shown in FIG. In this case, from the low-pressure hydrogen outflow side to the high-pressure hydrogen inflow side, m stages of rotating bodies D are sequentially arranged.
The metal hydride units having B1 , D B2 , ... D Bm are arranged in parallel, and each rotating body is filled with the metal hydrides M B1 , M B2 , ... M Bm , and the same type of metal is used for each unit. Filled with hydride. In addition, the rotating body D in the i-th unit from the low-pressure hydrogen outflow side
When the closed container of Bi communicates with the hydrogen outlet through the hydrogen conduit, the combined hydrogen conduit and the cavity, the closed container exchanges heat in the heat medium chamber of medium temperature T Mi , and when the closed container communicates with the high pressure hydrogen inlet, the high temperature T The first heat medium chamber and the second heat medium chamber of each unit are determined so that heat is exchanged in the Hi heat medium chamber. The temperature relationship at this time is T Mi <T M (i + 1) , T Hi <T
H (i + 1) and T Mi <T Hi , and T M of D A1
<T H1 and T L of D An <T M1 , and
The hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristic of each metal hydride is M B (i + 1)
Is in a higher temperature region than M Bi , and M B1 is selected to be in a higher temperature region than M A1 .
なお第9図の実施例においては、単純化と、熱エネルギ
ー有効利用のために、ヒートポンプ機能側の第1番目の
回転体DB1を低圧水素流出側で中温熱媒室と温度T
M1で熱交換し、第m番目の回転体DBmを高圧水素流
入側で高温熱媒室と温度THmで熱交換するとともに、
高圧水素流入側における第i番目(1≦i≦m−1)の
回転体DBiと低圧水素流出側における第(i+1)番
目(1≦i≦m−1)の回転体DB(i+1)とが熱交
換しうるように熱媒室を共有接続し、かつこの熱媒室内
に封入され撹拌等の適宜手段によって流動している熱媒
室を介して熱的に接続されている。In the embodiment of FIG. 9, the first rotary body D B1 on the heat pump function side is provided on the low-pressure hydrogen outflow side with the medium-temperature heat transfer medium chamber and the temperature T for simplification and effective use of heat energy.
While exchanging heat with M1 , heat exchanging the m-th rotating body D Bm with the high-temperature heat transfer medium chamber at the temperature TH m on the high-pressure hydrogen inflow side,
The i-th (1 ≦ i ≦ m−1) rotating body D Bi on the high-pressure hydrogen inflow side and the (i + 1) -th (1 ≦ i ≦ m−1) rotating body D B (i + 1) on the low-pressure hydrogen outflow side. And are commonly connected to each other so that they can exchange heat with each other, and are thermally connected to each other via the heating medium chamber which is enclosed in the heating medium chamber and is flowing by an appropriate means such as stirring.
上述したように金属水素化物ユニットを多段配列した場
合のこの発明の装置の動作を説明する。ただし説明を簡
略化するために第10図に示したように、水素圧縮機と
して機能するユニットを第7図と同様とし、ヒートポン
プとして機能するユニットを回転体DB1とDB2が二
段に配列されて、中温熱媒室を1種類の温度TM とす
る。第11図は第10図の装置の左回りサイクル線図で
あり、回転体D2 の金属水素化物M2 は低圧水素を温度TL
で吸蔵し(A点)、回転体D1 の金属水素化物M1が温
度TM で高圧水素を放出する(D点)。この高圧水素は
それぞれ回転体DB1およびDB2において温度TH1
およびTH2で水素流入口と連通する密閉容器の金属水
素化物MB1およびMB2により発熱的に吸蔵される
(E点およびG点)。この際、回転体DB1のMB1の
発熱は、同じ熱媒室にある回転体DB2のMB2に伝え
られ、一方回転体DB2のMB2の上記発熱は温度T
H2の高温熱媒室に与えられる。これら金属水素化物M
B1,MB2が上記の位置から回転して隣室の熱媒室に
入ると、それぞれ温度TM1(=TM )およびT
M2(=TH1)に加熱保持されつつ水素を吸熱的に放
出する(F点およびH点)。The operation of the apparatus of the present invention when the metal hydride units are arranged in multiple stages as described above will be described. However, in order to simplify the explanation, as shown in FIG. 10, the unit that functions as a hydrogen compressor is the same as that in FIG. 7, and the units that function as a heat pump are arranged in two stages of rotating bodies D B1 and D B2. Then, the medium temperature heating medium chamber is set to one temperature T M. Figure 11 is a counterclockwise cycle diagram of the device of Fig. 10, a metal hydride M 2 of the rotating member D 2 is the temperature of the low pressure hydrogen T L
The metal hydride M1 of the rotating body D 1 releases high-pressure hydrogen at the temperature T M (point D). Temperature T H1 in each high-pressure hydrogen rotator D B1 and D B2
And T H2 are exothermicly occluded by the metal hydrides M B1 and M B2 in the closed container communicating with the hydrogen inlet (points E and G). At this time, the heat generation of M B1 of the rotating body D B1 is transmitted to the M B2 of the rotating body D B2 in the same heat medium chamber, while the heat generation of the M B2 of the rotating body D B2 is the temperature T.
It is applied to the high temperature heat transfer chamber of H2 . These metal hydrides M
When B1 and M B2 rotate from the above positions and enter the heat medium chamber of the adjacent chamber, the temperatures T M1 (= T M ) and T M , respectively.
Hydrogen is endothermically released while being heated and held at M2 (= TH1 ) (points F and H).
このように第10図の装置によれば、直列に配列された
金属水素化物M1 ,M2 を用いることにより、比較的小さ
い温度差を利用して高圧の水素を得ることができ、さら
には並列に配列した第3ユニットから高温の出力を得る
ことができる。Thus, according to the apparatus of FIG. 10, by using the metal hydrides M 1 and M 2 arranged in series, it is possible to obtain high-pressure hydrogen by utilizing a relatively small temperature difference, and further, A high temperature output can be obtained from the third unit arranged in parallel.
第7図,第9図および第10図に示した暖房装置のごと
き昇温モードにおいては、高温熱媒室を暖房負荷とし、
中温熱媒室に廃熱や太陽熱等を熱源として用い、低温熱
媒室として空気等を使用することができる。In the heating mode such as the heating device shown in FIGS. 7, 9, and 10, the high-temperature heat transfer medium chamber is used as the heating load,
Waste heat, solar heat or the like can be used as a heat source in the medium temperature heat transfer medium chamber, and air or the like can be used as the low temperature heat transfer medium chamber.
第12図はこの発明のヒートポンプ装置を冷房装置等の
冷凍(降温)モードとして用いるのに適した構成の実施
例を示すものであって、第7図の昇温モードの場合と同
様に水素圧縮機として機能するユニットU4およびU5
とヒートポンプとして機能するユニットU6とからなっ
ている。FIG. 12 shows an embodiment of a structure suitable for using the heat pump device of the present invention as a freezing (cooling down) mode of a cooling device or the like, and hydrogen compression as in the case of the heating mode of FIG. Units U 4 and U 5 functioning as aircraft
And a unit U 6 functioning as a heat pump.
ユニットU4においては、回転体D4の各密閉容器内に
金属水素化物M4が充填され、この回転体D4は温度T
Mの第1熱媒室(中温熱媒室)と温度THの第2熱媒室
(高温熱媒室)との間を回転する。ユニットU5におい
ては、回転体D5の各密閉容器内に水素平衡分解圧特性
がM4よりも低温領域にある金属水素化物M5が充填さ
れ、この回転体D5は温度TMの第1熱媒室(中温熱媒
室)と温度THの第2熱媒室(高温熱媒室)との間を回
転する。さらにユニットU6においては、水素平衡分解
圧特性がM5よりも低温領域にある金属水素化物を充填
した密閉容器からなる回転体が低温熱媒室と中温熱媒室
との間を回転する。図示した実施例では、ユニットU6
には金属水素化物MD1およびMD2をそれぞれ充填した密閉
容器からなる2個の回転体DD1およびDD2が並列に配設さ
れている。回転体DD1は温度TL1の低温熱媒室と、また温
度TMの中温熱媒室とそれぞれ熱交換しうるようになっ
ている。水素平衡分解圧がMD1よりも低温領域にある金
属水素化物MD2を充填した密閉容器からなる回転体DD2は
回転体DD1と並列されて、低温熱媒室と中温熱媒室との
間を回転するが、好ましくは回転体DD2の中温熱媒室に
ある密閉容器と回転体DD1の低温熱媒室にある密閉容器
とが熱交換しうるように熱媒室を共有接続し、かつこの
熱媒室内に封入され撹拌等の適宜手段によって流動して
いる熱媒によって熱的に接続されて温度TL1に保たれ、
回転体DD2の低温熱媒室にある密閉容器は温度TL2で低温
熱媒室と熱交換される。さらに、ユニットU4の水素流
出口をユニットU5の水素流入口へ、ユニットU5の水
素流出口をユニットU6の回転体DD1およびDD2の各水素
流入口へ、回転体DD1およびDD2の各水素流出口をユニッ
トU4の水素流入口へそれぞれ配管により接続する。こ
の場合の各熱媒室に流す熱媒温度はTL2<TL1<TM<T
Hとなるようにする。In the unit U 4, the metal hydride M 4 is filled in the sealed container of the rotating body D 4, the rotary member D 4 is the temperature T
Rotates between the first Netsunakadachishitsu of M (the middle-temperature heat medium chamber) and the second Netsunakadachishitsu (high temperature heat medium chamber) temperature T H. In the unit U 5, the metal hydride M 5 hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristic is in the lower temperature region than M 4 is filled in the sealed container of the rotating body D 5, the rotary member D 5 is a temperature T M 1 Netsunakadachishitsu (medium temperature heat medium chamber) and rotates between the second Netsunakadachishitsu (high temperature heat medium chamber) temperature T H. Further, in the unit U 6 , the rotating body formed of a closed container filled with a metal hydride having a hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristic in a temperature range lower than that of M 5 rotates between the low temperature heat medium chamber and the medium temperature heat medium chamber. In the illustrated embodiment, the unit U 6
The two rotating bodies D D1 and D D2, which are closed containers filled with metal hydrides M D1 and M D2 , are arranged in parallel. The rotating body D D1 can exchange heat with the low temperature heat transfer medium chamber at the temperature T L1 and the medium temperature heat transfer medium chamber at the temperature T M , respectively. Rotating body D D2 consisting of a closed container filled with metal hydride M D2 whose hydrogen equilibrium decomposition pressure is in a lower temperature region than M D1 is arranged in parallel with rotating body D D1 to form a low temperature heat medium chamber and a medium temperature heat medium chamber. It is rotated between, but preferably, the heating medium chamber is sharedly connected so that heat can be exchanged between the closed container in the medium temperature heating medium chamber of the rotating body D D2 and the closed container in the low temperature heating medium chamber of the rotating body D D1. And, the temperature is maintained at the temperature T L1 by being thermally connected by the heating medium which is enclosed in the heating medium chamber and is flowing by appropriate means such as stirring.
The closed container in the low temperature heat transfer medium chamber of the rotating body D D2 exchanges heat with the low temperature heat transfer medium chamber at the temperature T L2 . Furthermore, the hydrogen outlet of the unit U 4 to the hydrogen inlet of the unit U 5, each hydrogen inlet of the rotary member D D1 and D D2 of the unit U 6 hydrogen outlet of the unit U 5, the rotating body D D1 and Each hydrogen outlet of D D2 is connected to the hydrogen inlet of the unit U 4 by piping. In this case, the temperature of the heat medium flowing into each heat medium chamber is T L2 <T L1 <T M <T
Set to H.
第12図に示した実施例の装置の動作を第13図の右回
りサイクル線図を参照して説明する。先ずユニットU4
の回転体D4の水素流入口から流入してくる水素は中温
熱媒室にある金属水素化物M4に発熱的に温度TMで吸
蔵される(A点)。このときの発熱反応熱は冷媒として
の中温熱媒により除去される。水素を吸蔵したM4は回
転体D4とともに回転して高温熱媒室にくると、M4は
温度THに加熱されて水素を放出し(B点)、回転体D
4の水素流出口から中圧水素として取出される。この中
圧水素はユニットU5の回転体D5の水素流入口から流
入し、中温熱媒室にある密閉容器内の金属水素化物M5
に温度TMで発熱的に吸蔵される(C点)。このM5が
回転体D5とともに高温熱媒室に回転するとM5は温度
THに加熱されて、この温度における比較的高い平衡分
解圧で水素を吸熱的に放出し(D点)、回転体D5の水
素流出口から高圧水素として取出される。The operation of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 12 will be described with reference to the clockwise cycle diagram of FIG. First unit U 4
The hydrogen flowing in from the hydrogen inlet of the rotating body D 4 is exothermicly stored in the metal hydride M 4 in the medium temperature heating medium chamber at the temperature T M (point A). The exothermic reaction heat at this time is removed by the medium-temperature heating medium as a refrigerant. When M 4 that absorb hydrogen comes rotates together with the rotary member D 4 to the high temperature heat medium chamber, M 4 is heated to a temperature T H to release hydrogen (B point), the rotary body D
It is taken out as a medium-pressure hydrogen from the 4 hydrogen outlet. This medium-pressure hydrogen flows in from the hydrogen inlet of the rotating body D 5 of the unit U 5 , and the metal hydride M 5 in the closed container in the medium temperature heating medium chamber.
Is exothermically occluded at temperature T M (point C). M 5 When the M 5 is rotated together with the rotary body D 5 to the high temperature heat medium chamber is heated to a temperature T H, the hydrogen at a relatively high equilibrium decomposition pressure at this temperature was endothermically release (D point), the rotation It is taken out as high-pressure hydrogen from the hydrogen outlet of the body D 5 .
ユニットU5からの高圧水素は、ユニットU6の回転体
DD1および回転体DD2のそれぞれ中温熱媒室側にある密閉
容器へ送られ、回転体DD1の金属水素化物MD1は温度TM
で、また回転体DD2の金属水素化物MD2は温度TL1でそれ
ぞれ発熱的に水素を吸蔵する(E点およびF点)。水素
を吸蔵した金属水素化物MD1とMD2が回転体とともに回転
して各密閉容器がそれぞれ水素流出口と連通して低圧水
素雰囲気になると、MD1は温度TL1で、MD2は温度TL2でそ
れぞれ水素を吸熱的に放出する(G点およびH点)。こ
のとき、MD1の加熱は、回転体DD2の高圧水素流入側(中
温熱媒室)のMD2が水素を吸蔵するときの発熱反応熱に
より与えられ、MD2は温度TL2の低温熱媒室から熱の供給
を受けて加熱される。MD1とMD2から放出された水素はユ
ニットU4の回転体D4の水素流入口へ送られて温度T
Mで金属水素化物M4に吸蔵される(A点に戻る)。The high-pressure hydrogen from unit U 5 is the rotating body of unit U 6 .
Sent to the closed vessel in each of heat medium chamber side of D D1 and the rotating body D D2, metal hydride M D1 of the rotating body D D1 temperature T M
In, also a metal hydride M D2 of the rotating body D D2 is occluded, respectively exothermic hydrogen at a temperature T L1 (E point and F point). When the hydrogen occluded metal hydrides M D1 and M D2 rotate together with the rotating body and each closed container communicates with the hydrogen outlet and becomes a low-pressure hydrogen atmosphere, M D1 is temperature T L1 and M D2 is temperature T L2 releases hydrogen endothermically (point G and point H). At this time, the heating of M D1 is given by the exothermic reaction heat when M D2 on the high-pressure hydrogen inflow side (medium temperature heating medium chamber) of the rotating body D D2 absorbs hydrogen, and M D2 is the low temperature heat of temperature T L2 . It is heated by receiving heat from the medium chamber. The hydrogen released from M D1 and M D2 is sent to the hydrogen inlet of the rotating body D 4 of the unit U 4 , and the temperature T
And inserted in the metal hydride M 4 in M (back to point A).
かくして、例えば高温熱媒室としてボイラー熱,各種廃
熱,太陽熱等による熱媒室を利用し、中温熱媒室として
空気を用いれば、冷房や冷凍負荷として低温熱媒室から
冷熱出力を得ることができる。なお、上記の降温モード
の装置は高温THなる熱供給源と大気等の低温TLか
ら、中間の温度TMの熱出力を得て暖房等に利用する熱
増幅モードの装置としても利用できる。Thus, for example, if a heating medium chamber of boiler heat, various waste heat, solar heat, etc. is used as the high temperature heating medium chamber and air is used as the medium temperature heating medium chamber, cold heat output can be obtained from the low temperature heating medium chamber as cooling or refrigerating load. You can The above-mentioned temperature-decreasing mode device can also be used as a heat-amplifying mode device for obtaining a heat output at an intermediate temperature T M from a heat supply source having a high temperature T H and a low temperature T L such as the atmosphere and using it for heating or the like. .
また、上記の降温モードの装置においても、第9図に示
した昇温モードの装置と同様に、ユニットU4,U5の
回転体を複数個直列に多段配列することができ、さらに
ユニットU6の回転体も複数個並列に多段配列できるこ
とは勿論である。Also in the temperature-decreasing mode device, as in the temperature-increasing mode device shown in FIG. 9, a plurality of rotating bodies of the units U 4 and U 5 can be arranged in series in multiple stages, and the unit U 4 As a matter of course, a plurality of rotating bodies of 6 can be arranged in parallel in multiple stages.
以上の説明はこの発明の実施例について述べたものであ
って、この発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく種々の変形が可能である。例えば第9図,第10図
および第12図の装置におけるヒートポンプ機能のユニ
ットは、各回転体が熱交換しうるように熱媒室を共有接
続するようにしたが、熱媒室は共有せずに独立させて各
熱媒室間をヒートパイプ等の手段により熱的に接続する
ようにしてもよい。The above description is about the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made. For example, in the unit having the heat pump function in the apparatus shown in Figs. 9, 10, and 12, the heat medium chambers are connected in common so that the rotating bodies can exchange heat, but the heat medium chambers are not shared. Independently of each other, the respective heat medium chambers may be thermally connected by means such as a heat pipe.
また第7図,第9図,第10図および第12図の装置に
おける水素圧縮機として作用する複数のユニットは、こ
れらを単に平面的に配列した例を示したが、これらのユ
ニットを熱媒の流れ方向に沿って積み重ねることもで
き、さらには各回転体の回転軸を共通の1本とし水素流
入口と流出口を熱媒室内に配置するようにしてもよい。
積み重ね配列とした場合には、細長い熱媒室を2つ設け
ればよいため装置全体のコンパクト化が図れる。Further, the plurality of units acting as the hydrogen compressors in the apparatus shown in FIGS. 7, 9, 10 and 12 are examples in which they are simply arranged in a plane. It is also possible to stack them along the flow direction of No. 1, and further, the rotating shafts of the respective rotating bodies may be one in common, and the hydrogen inflow port and the outflow port may be arranged in the heat medium chamber.
In the case of the stacking arrangement, since it is sufficient to provide two elongated heat medium chambers, the whole device can be made compact.
さらに、各ユニットの回転体はヒートポンプサイクルが
一致するように同期回転するのが好ましいが、各ユニッ
ト間の水素配管の間に水素バッファタンクを設置すれ
ば、各回転体のサイクル工程が多少相互にずれても差し
支えなく、特に各金属水素化物の特性によって反応速度
が異なる場合に都合がよい。また各回転体の大きさ、す
なわち密閉容器の大きさを変化させれば、金属水素化物
の種類による水素の吸蔵量または放出量の差を吸収する
ことができる。Furthermore, it is preferable that the rotating bodies of each unit rotate synchronously so that the heat pump cycles coincide with each other, but if a hydrogen buffer tank is installed between the hydrogen pipes between the units, the cycle process of each rotating body may be slightly different from each other. There is no problem even if it shifts, and it is particularly convenient when the reaction rate differs depending on the characteristics of each metal hydride. Further, by changing the size of each rotating body, that is, the size of the closed container, it is possible to absorb the difference in the amount of stored or released hydrogen depending on the type of metal hydride.
前述したように、各ユニットの回転体の回転は、回転軸
を外部駆動源(図示せず)で回転させることによって行
なうことができる。しかしながら一般に、水素化反応を
して水素を吸蔵した金属水素化物は、脱水素化反応をし
て水素を放出した金属水素化物よりも、若干重量が重く
なるため、この重量差を利用して回転体に回転力を付与
することも可能である。すなわち第14図に示したよう
に、位置にある回転体1の密閉容器6内で金属水素化
物の水素吸蔵反応が起り、これと 180゜ずれた位置に
ある密閉容器内で金属水素化物の水素放出反応が起るよ
うに、第1熱媒室14と第2熱媒室15の位置および水
素流入口と水素流出口の位置を定めることによって、
位置の水素化金属水素化物重量と位置の脱水素化金属
水素化物重量との間に重量差を生ぜしめ、この重量差に
よって図中矢印で示すような回転力を回転体に常時付与
することができる。これによって、回転軸の外部駆動源
を無くすことができ、あるいは回転軸を回転させるため
の外部動力を少なくすることができる。As described above, the rotating body of each unit can be rotated by rotating the rotating shaft with an external drive source (not shown). However, in general, a metal hydride that has undergone a hydrogenation reaction to occlude hydrogen is slightly heavier than a metal hydride that has undergone a dehydrogenation reaction to release hydrogen. It is also possible to apply a rotational force to the body. That is, as shown in FIG. 14, the hydrogen storage reaction of the metal hydride occurs in the closed container 6 of the rotating body 1 located at the position, and the hydrogen of the metal hydride is stored in the closed container located at a position 180 ° apart from this. By determining the positions of the first heat medium chamber 14 and the second heat medium chamber 15 and the positions of the hydrogen inlet and the hydrogen outlet so that the release reaction occurs,
A weight difference is generated between the weight of the hydride metal hydride at the position and the weight of the dehydrogenation metal hydride at the position, and this weight difference can constantly apply a rotational force as indicated by an arrow in the figure to the rotating body. it can. As a result, the external drive source of the rotary shaft can be eliminated, or the external power for rotating the rotary shaft can be reduced.
〈発明の効果〉 以上説明したようにこの発明のヒートポンプ装置によれ
ば、圧力の異なる空間に金属水素化物を走行移動させる
ことなく、金属水素化物を充填した密閉容器を回転軸の
回りに回動させるようにしたため、各金属水素化物に対
して適切な圧力を確実に保持することができ、圧力遮断
のシール性の問題を解消できるものである。<Effects of the Invention> As described above, according to the heat pump device of the present invention, the sealed container filled with the metal hydride is rotated around the rotation axis without traveling the metal hydride in the spaces having different pressures. As a result, the appropriate pressure can be reliably retained for each metal hydride, and the problem of sealability for pressure cutoff can be solved.
また、金属水素化物を単に密閉容器内に充填すればよい
から、金属水素化物をテープ等に担持させる場合のよう
な技術的困難性がなく、金属水素化物の水素吸蔵および
放出特性を効果的に発現させることができる。Further, since the metal hydride only has to be filled in the closed container, there is no technical difficulty as in the case of supporting the metal hydride on a tape or the like, and the hydrogen storage and release characteristics of the metal hydride can be effectively achieved. Can be expressed.
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明のヒートポンプ装置を構成する金属水
素化物ユニットの実施例を示す説明図;第2図は第1図
における回転体の側面図;第3図(A)および(B)は第1図
における水素流入口および水素流出口の断面図;;第4
図は金属水素化物ユニットのさらに別な実施例を示す説
明図;第5図は第4図のA−A断面図;第6図は第4図
のB−B断面図;第7図は昇温モードとして用いるのに
適したこの発明のヒートポンプ装置の実施例を示す説明
図;第8図は第7図の装置の動作を示すサイクル線図;
第9図および第10図は昇温モードとして用いるのに適
した多段ヒートポンプ装置の実施例を示す説明図;第1
1図は第10図の装置の動作を示すサイクル線図;第1
2図は降温モードとして用いるのに適したこの発明のヒ
ートポンプ装置の実施例を示す説明図;第13図は第1
2図の装置の動作を示すサイクル線図;第14図は回転
体に重量差による回転力を付与させる場合の密閉容器と
熱媒室との関係を示す説明図;および第15図は一般的
な金属水素化物の水素平衡分解圧特性を示すグラフであ
る。 1…回転体、2…回転軸、6…密閉容器、7…水素導
管、8…合体水素導管、9…水素流入口、10…水素流
出口、12…外側ダクト、13…仕切壁、14…第1熱
媒室、15…第2熱媒室、D1,D2〜Dm…回転体、
M1,M2〜M…金属水素化物、U1,U2〜U6…金
属水素化物ユニット。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a metal hydride unit constituting a heat pump device of the present invention; FIG. 2 is a side view of a rotating body in FIG. 1; ) And (B) are sectional views of the hydrogen inlet and the hydrogen outlet in FIG. 1;
The figure is an explanatory view showing still another embodiment of the metal hydride unit; FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 4; FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 4; Explanatory drawing showing an embodiment of the heat pump device of the present invention suitable for use as a temperature mode; FIG. 8 is a cycle diagram showing the operation of the device of FIG. 7;
9 and 10 are explanatory views showing an embodiment of a multi-stage heat pump device suitable for use as a temperature raising mode;
1 is a cycle diagram showing the operation of the apparatus of FIG. 10;
FIG. 2 is an explanatory view showing an embodiment of a heat pump device of the present invention suitable for use as a temperature lowering mode; FIG.
FIG. 14 is a cycle diagram showing the operation of the apparatus of FIG. 2; FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the closed container and the heat medium chamber when a rotational force due to a weight difference is applied to the rotating body; and FIG. 3 is a graph showing hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics of various metal hydrides. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating body, 2 ... Rotating shaft, 6 ... Airtight container, 7 ... Hydrogen conduit, 8 ... Combined hydrogen conduit, 9 ... Hydrogen inlet, 10 ... Hydrogen outlet, 12 ... Outer duct, 13 ... Partition wall, 14 ... first Netsunakadachishitsu, 15 ... second Netsunakadachishitsu, D 1, D 2 to D m ... rotating body,
M 1 , M 2 to M ... Metal hydride, U 1 , U 2 to U 6 ... Metal hydride unit.
Claims (4)
を回転軸に対して放射方向に配設してなる回転体と、該
回転体の回転に伴い各密閉容器が温度の異なる第1熱媒
室および第2熱媒室を交互に順次通過するように該回転
体の周囲に配設した第1熱媒室および第2熱媒室と、該
回転体の近傍に設けた水素流入口および水素流出口と、
各密閉容器と該水素流入口または水素流出口と接続する
水素導管とからなり、該各水素導管と水素流入口または
水素流出口との前記接続は、1つの密閉容器が第1熱媒
室にあるときこの密閉容器から延びる水素導管が水素流
入口のみと連通し、この密閉容器が第2熱媒室にあると
きこの密閉容器から延びる水素導管が水素流出口のみと
連通するように、各水素導管が回転体の回転に伴って水
素流入口および水素流出口と順次連通または遮断される
ようにした金属水素化物ユニットの少なくとも3個を用
い、第1ユニットの第1熱媒室および第2熱媒室をそれ
ぞれ低温熱媒室および中温熱媒室とし、第2ユニットの
第1熱媒室および第2熱媒室をそれぞれ低温熱媒室およ
び中温熱媒室とし、第3ユニットの第1熱媒室および第
2熱媒室をそれぞれ高温熱媒室および中温熱媒室とし、
第2ユニットの水素流出口を第1ユニットの水素流入口
と接続し、第1ユニットの水素流出口を第3ユニットの
水素流入口と接続し、第3ユニットの水素流出口を第2
ユニットの水素流入口と接続し、第1ユニットの金属水
素化物M1と第2ユニットの金属水素化物M2と第3ユ
ニット金属水素化物M3の水素平衡分解圧特性はM1よ
りM2、M2よりM3が高温領域にあるように選定し、
これによって第2ユニットの低温熱媒室にて金属水素化
物M2に吸蔵させた水素を中温熱媒室にて中圧水素とし
て放出させ、この中圧水素を第1ユニットの低温熱媒室
にて金属水素化物M1に吸蔵させたのち中温熱媒室にて
高圧水素として放出させ、この高圧水素を第3ユニット
の高温熱媒室にて金属水素化物M3に発熱的に吸蔵させ
たのち中温熱媒室にて吸熱的に放出させて第3ユニット
の中温熱媒室から高温熱媒室へ熱輸送せしめ、第3ユニ
ットにて放出させた水素を第2ユニットの金属水素化物
M2に吸蔵させるようにしたことを特徴とするヒートポ
ンプ装置。1. A rotating body comprising a plurality of closed containers filled with a metal hydride in a radial direction with respect to a rotation axis, and the closed containers having different temperatures according to the rotation of the rotating body. A first heat medium chamber and a second heat medium chamber arranged around the rotating body so as to alternately and sequentially pass through the heat medium chamber and the second heat medium chamber, and a hydrogen inlet provided near the rotor. And a hydrogen outlet,
Each sealed vessel and a hydrogen conduit connected to the hydrogen inlet or the hydrogen outlet, and the connection between each hydrogen conduit and the hydrogen inlet or the hydrogen outlet is such that one sealed vessel is connected to the first heat transfer medium chamber. Each hydrogen is such that the hydrogen conduit extending from this closed container communicates only with the hydrogen inlet when the closed container is in the second heat transfer medium chamber and the hydrogen conduit that extends from this closed container only communicates with the hydrogen outlet only. The first heat transfer medium chamber and the second heat transfer chamber of the first unit are provided using at least three metal hydride units whose conduits are sequentially connected to or blocked from the hydrogen inlet and the hydrogen outlet as the rotor rotates. The medium chambers are a low temperature medium chamber and a medium temperature medium chamber, respectively, and the first and second medium chambers of the second unit are a low temperature medium chamber and a medium temperature medium chamber, respectively. Each of the medium chamber and the second heat medium chamber And high-temperature heat medium chamber and medium-temperature heat medium chamber,
The hydrogen outlet of the second unit is connected to the hydrogen inlet of the first unit, the hydrogen outlet of the first unit is connected to the hydrogen inlet of the third unit, and the hydrogen outlet of the third unit is connected to the second unit.
Connected to the hydrogen inlet of the unit, the metal hydride M 1 of the first unit with the metal hydride M 2 of the second unit hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics of the third unit metal hydride M 3 are M 2 than M 1, Select so that M 3 is in a high temperature range from M 2 ,
As a result, the hydrogen stored in the metal hydride M 2 in the low temperature heat transfer medium chamber of the second unit is released as medium pressure hydrogen in the medium temperature heat transfer medium chamber, and this medium pressure hydrogen is transferred to the low temperature heat transfer medium chamber of the first unit. Metal hydride M 1 and then released as high-pressure hydrogen in the medium temperature heating medium chamber, and this high-pressure hydrogen is exothermicly stored in metal hydride M 3 in the high temperature heating medium chamber of the third unit. Endothermic release in the medium temperature heat transfer medium chamber causes heat transfer from the medium temperature heat transfer medium chamber in the third unit to the high temperature heat transfer medium chamber, and the hydrogen released in the third unit is converted to the metal hydride M 2 in the second unit. A heat pump device characterized by being occluded.
水素導管を該回転軸内部を通して該回転軸の一端へ延設
し、該回転軸の一端に設けた水素流入口または水素流出
口と接続したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の装置。2. A hydrogen inlet or a hydrogen outlet provided at one end of the rotary shaft, wherein the rotary shaft is hollow and a hydrogen conduit from each closed container is extended through the inside of the rotary shaft to one end of the rotary shaft. The device according to claim 1, wherein the device is connected to the device.
を回転軸に対して放射方向に配設してなる回転体と、該
回転体の回転に伴い各密閉容器が温度の異なる第1熱媒
室および第2熱媒室を交互に順次通過するように該回転
体の周囲に配設した第1熱媒室および第2熱媒室と、該
回転体の近傍に設けた水素流入口および水素流出口と、
各密閉容器と該水素流入口または水素流出口と接続する
水素導管とからなり、該各水素導管と水素流入口または
水素流出口との前記接続は、1つの密閉容器が第1熱媒
室にあるときこの密閉容器から延びる水素導管が水素流
入口のみと連通し、この密閉容器が第2熱媒室にあると
きこの密閉容器から延びる水素導管が水素流出口のみと
連通するように、各水素導管が回転体の回転に伴って水
素流入口および水素流出口と順次連通または遮断される
ようにした金属水素化物ユニットの少なくとも3個を用
い、第1ユニットの第1熱媒室および第2熱媒室をそれ
ぞれ中温熱媒室および高温熱媒室とし、第2ユニットの
第1熱媒室および第2熱媒室をそれぞれ中温熱媒室およ
び高温熱媒室とし、第3ユニットの第1熱媒室および第
2熱媒室をそれぞれ中温熱媒室および低温熱媒室とし、
第1ユニットの水素流出口を第2ユニットの水素流入口
と接続し、第2ユニットの水素流出口を第3ユニットの
水素流入口と接続し、第3ユニットの水素流出口を第1
ユニットの水素流入口と接続し、第1ユニットの金属水
素化物M1と第2ユニットの金属水素化物M2と第3ユ
ニット金属水素化物M3の水素平衡分解圧特性はM1よ
りM2、M2よりM3が低温領域にあるように選定し、
これによって第1ユニットの中温熱媒室にて金属水素化
物M1に吸蔵させた水素を高温熱媒室にて中圧水素とし
て放出させ、この中圧水素を第2ユニットの中温熱媒室
にて金属水素化物M2に吸蔵させたのち高温熱媒室にて
高圧水素として放出させ、この高圧水素を第3ユニット
の中温熱媒室にて金属水素化物M3に発熱的に吸蔵させ
たのち低温熱媒室にて吸熱的に放出させて第3ユニット
の低温熱媒室から中温熱媒室へ熱輸送せしめ、第3ユニ
ットにて放出させた水素を第1ユニットの金属水素化物
M1に吸蔵させるようにしたこと特徴とするヒートポン
プ装置。3. A rotating body comprising a plurality of closed containers filled with a metal hydride in a radial direction with respect to a rotation axis, and the closed containers having different temperatures according to the rotation of the rotating body. A first heat medium chamber and a second heat medium chamber arranged around the rotating body so as to alternately and sequentially pass through the heat medium chamber and the second heat medium chamber, and a hydrogen inlet provided near the rotor. And a hydrogen outlet,
Each sealed vessel and a hydrogen conduit connected to the hydrogen inlet or the hydrogen outlet, and the connection between each hydrogen conduit and the hydrogen inlet or the hydrogen outlet is such that one sealed vessel is connected to the first heat transfer medium chamber. Each hydrogen is such that the hydrogen conduit extending from this closed container communicates only with the hydrogen inlet when the closed container is in the second heat transfer medium chamber and the hydrogen conduit that extends from this closed container only communicates with the hydrogen outlet only. The first heat transfer medium chamber and the second heat transfer chamber of the first unit are provided using at least three metal hydride units whose conduits are sequentially connected to or blocked from the hydrogen inlet and the hydrogen outlet as the rotor rotates. The medium chambers are the medium temperature heating medium chamber and the high temperature heating medium chamber, the first heating medium chamber and the second heating medium chamber of the second unit are the medium temperature heating medium chamber and the high temperature heating medium chamber, respectively, and the first heat of the third unit is heated. Each of the medium chamber and the second heat medium chamber And medium-temperature heat medium chamber and the low-temperature heat medium chamber,
The hydrogen outlet of the first unit is connected to the hydrogen inlet of the second unit, the hydrogen outlet of the second unit is connected to the hydrogen inlet of the third unit, and the hydrogen outlet of the third unit is connected to the first unit.
Connected to the hydrogen inlet of the unit, the metal hydride M 1 of the first unit with the metal hydride M 2 of the second unit hydrogen equilibrium decomposition pressure characteristics of the third unit metal hydride M 3 are M 2 than M 1, Select so that M 3 is in the low temperature range from M 2 ,
As a result, the hydrogen stored in the metal hydride M 1 in the medium temperature heating medium chamber of the first unit is released as medium pressure hydrogen in the high temperature heating medium chamber, and this medium pressure hydrogen is fed to the medium temperature heating medium chamber of the second unit. After was released as a high pressure hydrogen, the high pressure hydrogen is exothermically occluded in metal hydride M 3 at heat medium chamber in the third unit Te at high temperature medium chamber mixture was allowed occluded in metal hydride M 2 Endothermic release in the low temperature heat transfer medium chamber causes heat transfer from the low temperature heat transfer medium chamber of the third unit to the medium temperature heat transfer medium chamber, and the hydrogen released in the third unit is converted to the metal hydride M 1 of the first unit. A heat pump device characterized by being occluded.
水素導管を該回転軸内部を通して該回転軸の一端へ延設
し、該回転軸の一端に設けた水素流入口または水素流出
口と接続したことを特徴とする特許請求の範囲第3項記
載の装置。4. A hydrogen inlet or hydrogen outlet provided at one end of the rotary shaft, wherein the rotary shaft is hollow, and a hydrogen conduit from each hermetic container extends through the inside of the rotary shaft to one end of the rotary shaft. The device according to claim 3, wherein the device is connected to the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29391985A JPH0610568B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Heat pump device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29391985A JPH0610568B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Heat pump device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155479A JPS62155479A (en) | 1987-07-10 |
| JPH0610568B2 true JPH0610568B2 (en) | 1994-02-09 |
Family
ID=17800855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29391985A Expired - Lifetime JPH0610568B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Heat pump device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610568B2 (en) |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29391985A patent/JPH0610568B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62155479A (en) | 1987-07-10 |
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