JPH0663673B2 - 金属水素化物を利用した熱輸送方法 - Google Patents
金属水素化物を利用した熱輸送方法Info
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- JPH0663673B2 JPH0663673B2 JP62118988A JP11898887A JPH0663673B2 JP H0663673 B2 JPH0663673 B2 JP H0663673B2 JP 62118988 A JP62118988 A JP 62118988A JP 11898887 A JP11898887 A JP 11898887A JP H0663673 B2 JPH0663673 B2 JP H0663673B2
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Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は金属水素化物を利用した熱輸送方法に関する。
（ロ）従来の技術 従来、フロン等の冷媒を使用し、この冷媒に熱を与えて
気化させ、この気化した冷媒蒸気を圧縮機により加圧，
昇温して熱を低温から高温へ移動させる所謂冷媒使用の
ヒートポンプが良く知られている。この冷媒使用ヒート
ポンプは冷媒の気液平衡を利用したものである。今、そ
の原理を第３図に基き簡単に説明する。図中、実線は冷
媒の気液平衡曲線、領域（）は液体状態、領域（ｖ）
は気体状態の冷媒領域を示す。
気化させ、この気化した冷媒蒸気を圧縮機により加圧，
昇温して熱を低温から高温へ移動させる所謂冷媒使用の
ヒートポンプが良く知られている。この冷媒使用ヒート
ポンプは冷媒の気液平衡を利用したものである。今、そ
の原理を第３図に基き簡単に説明する。図中、実線は冷
媒の気液平衡曲線、領域（）は液体状態、領域（ｖ）
は気体状態の冷媒領域を示す。
ここで、温度Ｔ１の低質熱源により、液体冷媒に熱を与
える気化（矢印イ）させる。気化した冷媒は状態ａにあ
るが、この冷媒蒸気は圧縮機により断熱圧縮され、状態
ｂに移る。そして、この圧縮蒸気が液化（矢印ロ）する
時に温度Ｔ２の熱が放出され低温（Ｔ１）の熱源から昇
温し高温（Ｔ２）が取り出される。
える気化（矢印イ）させる。気化した冷媒は状態ａにあ
るが、この冷媒蒸気は圧縮機により断熱圧縮され、状態
ｂに移る。そして、この圧縮蒸気が液化（矢印ロ）する
時に温度Ｔ２の熱が放出され低温（Ｔ１）の熱源から昇
温し高温（Ｔ２）が取り出される。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 このように、冷媒使用ヒートポンプは、冷媒蒸気に対す
る圧縮仕事により熱を低温から高温に汲み上げることが
できるが、ヒートポンプを使用することが直接石油等の
燃料による加熱方法に比べて経済的に有利となるのは、
ヒートポンプの成績係数（取得熱量／与えた電気エネル
ギー）が３程度以上になる場合である。即ち、ヒートポ
ンプを使用して、より高い昇温幅の熱を取り出そうとす
ると冷媒に対する圧縮仕事が大きくなり、圧縮機に供給
する電気エネルギーは増大する。この電気エネルギーの
増加によりヒートポンプの成績係数が下れば経済的に有
利とは言えない。従って、冷媒使用ヒートポンプの昇温
幅には制限があり、低質熱源温度が25℃〜50℃の場合は
理論的に40℃程度の昇温幅が限界であった。
る圧縮仕事により熱を低温から高温に汲み上げることが
できるが、ヒートポンプを使用することが直接石油等の
燃料による加熱方法に比べて経済的に有利となるのは、
ヒートポンプの成績係数（取得熱量／与えた電気エネル
ギー）が３程度以上になる場合である。即ち、ヒートポ
ンプを使用して、より高い昇温幅の熱を取り出そうとす
ると冷媒に対する圧縮仕事が大きくなり、圧縮機に供給
する電気エネルギーは増大する。この電気エネルギーの
増加によりヒートポンプの成績係数が下れば経済的に有
利とは言えない。従って、冷媒使用ヒートポンプの昇温
幅には制限があり、低質熱源温度が25℃〜50℃の場合は
理論的に40℃程度の昇温幅が限界であった。
そこで本発明は、昇温幅を大きく向上させることのでき
る熱輸送方法を提供することを目的とする。
る熱輸送方法を提供することを目的とする。
（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、熱発生個所側には、第１の切替バルブを介し
て熱発生個所側に存在する低質熱源から熱媒を流す熱媒
配管と第２の切替バルブを介して冷却水源から冷却水を
流す冷却水配管とを耐圧容器内部に金属水素化物と共に
気密に貫通配置してなる第１、第２の２つの金属水素化
物容器を設置する一方、熱利用個所側には、第３の切替
バルブを介して熱負荷へ熱媒を流す熱媒配管と第４の切
替バルブを介して熱利用個所側に存在する低質熱源から
熱媒を流す熱媒配管とを耐圧容器内部に金属水素化物と
共に気密に貫通配置してなる第１、第２の２つの金属水
素化物容器を設置し、第５の切替バルブを介して前記熱
発生個所側に設置される第１、第２の２つの金属水素化
物容器と、第６の切替バルブを介して前記熱利用個所側
に設置される第１、第２の２つの金属水素化物容器とを
第１の水素配管により接続する一方、第７の切替バルブ
を介して前記熱発生個所側に設置される第１、第２の２
つの金属水素化物容器と、第８の切替バルブを介して前
記熱利用個所側に設置される第１、第２の２つの金属水
素化物容器とを第２の水素配管により接続すると共に、
前記第２の水素配管には水素圧縮機を設置し、前記第１
〜８の切換バルブを一方側に切替ることにより、前記熱
発生個所側に設置される前記第１の金属水素化物容器に
前記低質熱源、かつ、前記第２の金属水素化物容器に前
記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に設置される第
１の金属水素化物容器に前記熱負荷、かつ、前記第２の
金属水素化物容器に前記低質熱源に接続し、前記熱発生
個所側と前記熱利用個所側の第１の金属水素化物容器同
士を前記第１の水素配管により接続し、かつ、前記第２
の金属水素化物容器同士を前記第２の水素配管により接
続し、前記第１の水素配管を介して熱発生個所側の第１
の金属水素化物容器から前記熱利用個所側の第１の金属
水素化物容器に水素を輸送し熱負荷に熱を供給している
間に、前記第２の水素配管を介して熱利用個所側の第２
の金属水素化物容器から前記熱発生個所側の第２の金属
水素化物容器に水素を前記水素圧縮機により昇圧輸送
し、前記第１〜８の切換バルブを他方側に切替ることに
より、前記熱発生個所側に設置される前記第２の金属水
素化物容器に前記低質熱源、かつ、前記第１の金属水素
化物容器に前記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に
設置される第２の金属水素化物容器に前記熱負荷、か
つ、前記第１の金属水素化物容器に前記低質熱源を接続
し、前記熱発生個所側と前記熱利用個所側の前記第２の
金属水素化物容器同士を前記第１の水素配管により接続
し、かつ、前記第１の金属水素化物容器同士を前記第２
の水素配管により接続し、前記第１の水素配管を介して
熱発生個所側の第２の金属水素化物容器から前記熱利用
個所側の第２の金属水素化物容器に水素を輸送し熱負荷
に熱を供給している間に、前記第２の水素配管を介して
熱利用個所側の第１の金属水素化物容器から前記熱発生
個所側の第１の金属水素化物容器に水素を前記水素圧縮
機により昇圧輸送する動作を繰り返し、前記熱利用個所
側から前記熱発生個所側の金属水素化物に昇圧した水素
を吸蔵させ、さらにこの水素を吸蔵した金属水素化物を
熱発生個所側に存在する低質熱源により加熱し、昇温、
昇圧した水素を熱発生個所側から熱利用個所側に輸送し
て前記熱利用個所側の金属水素化物に吸蔵させることに
より、前記熱負荷に連続して高温の熱を供給するように
したものである。
て熱発生個所側に存在する低質熱源から熱媒を流す熱媒
配管と第２の切替バルブを介して冷却水源から冷却水を
流す冷却水配管とを耐圧容器内部に金属水素化物と共に
気密に貫通配置してなる第１、第２の２つの金属水素化
物容器を設置する一方、熱利用個所側には、第３の切替
バルブを介して熱負荷へ熱媒を流す熱媒配管と第４の切
替バルブを介して熱利用個所側に存在する低質熱源から
熱媒を流す熱媒配管とを耐圧容器内部に金属水素化物と
共に気密に貫通配置してなる第１、第２の２つの金属水
素化物容器を設置し、第５の切替バルブを介して前記熱
発生個所側に設置される第１、第２の２つの金属水素化
物容器と、第６の切替バルブを介して前記熱利用個所側
に設置される第１、第２の２つの金属水素化物容器とを
第１の水素配管により接続する一方、第７の切替バルブ
を介して前記熱発生個所側に設置される第１、第２の２
つの金属水素化物容器と、第８の切替バルブを介して前
記熱利用個所側に設置される第１、第２の２つの金属水
素化物容器とを第２の水素配管により接続すると共に、
前記第２の水素配管には水素圧縮機を設置し、前記第１
〜８の切換バルブを一方側に切替ることにより、前記熱
発生個所側に設置される前記第１の金属水素化物容器に
前記低質熱源、かつ、前記第２の金属水素化物容器に前
記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に設置される第
１の金属水素化物容器に前記熱負荷、かつ、前記第２の
金属水素化物容器に前記低質熱源に接続し、前記熱発生
個所側と前記熱利用個所側の第１の金属水素化物容器同
士を前記第１の水素配管により接続し、かつ、前記第２
の金属水素化物容器同士を前記第２の水素配管により接
続し、前記第１の水素配管を介して熱発生個所側の第１
の金属水素化物容器から前記熱利用個所側の第１の金属
水素化物容器に水素を輸送し熱負荷に熱を供給している
間に、前記第２の水素配管を介して熱利用個所側の第２
の金属水素化物容器から前記熱発生個所側の第２の金属
水素化物容器に水素を前記水素圧縮機により昇圧輸送
し、前記第１〜８の切換バルブを他方側に切替ることに
より、前記熱発生個所側に設置される前記第２の金属水
素化物容器に前記低質熱源、かつ、前記第１の金属水素
化物容器に前記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に
設置される第２の金属水素化物容器に前記熱負荷、か
つ、前記第１の金属水素化物容器に前記低質熱源を接続
し、前記熱発生個所側と前記熱利用個所側の前記第２の
金属水素化物容器同士を前記第１の水素配管により接続
し、かつ、前記第１の金属水素化物容器同士を前記第２
の水素配管により接続し、前記第１の水素配管を介して
熱発生個所側の第２の金属水素化物容器から前記熱利用
個所側の第２の金属水素化物容器に水素を輸送し熱負荷
に熱を供給している間に、前記第２の水素配管を介して
熱利用個所側の第１の金属水素化物容器から前記熱発生
個所側の第１の金属水素化物容器に水素を前記水素圧縮
機により昇圧輸送する動作を繰り返し、前記熱利用個所
側から前記熱発生個所側の金属水素化物に昇圧した水素
を吸蔵させ、さらにこの水素を吸蔵した金属水素化物を
熱発生個所側に存在する低質熱源により加熱し、昇温、
昇圧した水素を熱発生個所側から熱利用個所側に輸送し
て前記熱利用個所側の金属水素化物に吸蔵させることに
より、前記熱負荷に連続して高温の熱を供給するように
したものである。
（ホ）作用 熱利用個所側から熱発生個所側に水素を戻す際、水素圧
縮機を用いて水素圧力を昇圧しているため、高い圧力で
の水素吸蔵が行なわれ、第１段階の昇圧が達成される。
この水素を吸蔵した金属水素化物を熱発生個所に存在す
る低質熱源により加熱して昇温し、昇圧することによ
り、第２段階の昇圧が達成される。更に、これにより発
生する高圧状の水素を熱利用個所の金属水素化物に戻し
て吸蔵させることにより、２段階の昇圧した熱を取り出
せることができるため、従来では、成績係数が３以下と
なるために、困難と考えられていた昇温幅も容易に達成
できるようになる。
縮機を用いて水素圧力を昇圧しているため、高い圧力で
の水素吸蔵が行なわれ、第１段階の昇圧が達成される。
この水素を吸蔵した金属水素化物を熱発生個所に存在す
る低質熱源により加熱して昇温し、昇圧することによ
り、第２段階の昇圧が達成される。更に、これにより発
生する高圧状の水素を熱利用個所の金属水素化物に戻し
て吸蔵させることにより、２段階の昇圧した熱を取り出
せることができるため、従来では、成績係数が３以下と
なるために、困難と考えられていた昇温幅も容易に達成
できるようになる。
（ヘ）実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の一実施例である金属水素化物を利用
した熱輸送方法に係るヒートポンプシステムの概念構成
図を示したもので、熱発生個所には、太陽熱，工場廃熱
等の低質熱源１の近傍に金属水素化物２を収容した２つ
の金属水素化物容器3A,3Bからなる水素輸送ユニット３
が設置される。一方、熱利用個所には、冷暖房給湯機
器，乾燥器，煮沸器等の産業プロセス等の熱負荷４の近
傍に金属水素化物５を収納した２つの金属水素化物容器
6A,6Bと、後述する水素圧縮機７からなる水素再生ユニ
ット６が設置される。
した熱輸送方法に係るヒートポンプシステムの概念構成
図を示したもので、熱発生個所には、太陽熱，工場廃熱
等の低質熱源１の近傍に金属水素化物２を収容した２つ
の金属水素化物容器3A,3Bからなる水素輸送ユニット３
が設置される。一方、熱利用個所には、冷暖房給湯機
器，乾燥器，煮沸器等の産業プロセス等の熱負荷４の近
傍に金属水素化物５を収納した２つの金属水素化物容器
6A,6Bと、後述する水素圧縮機７からなる水素再生ユニ
ット６が設置される。
水素輸送ユニット３側の構成を更に説明すると、熱発生
個所側の金属水素化物容器3A,3Bには、三方切替弁14a,1
4bを介して低質熱源１に接続される熱媒配管15が外部の
耐圧容器を気密に貫通して低質熱源１から内部に熱媒を
流し、熱交換器15A,15Bを介してそれぞれ金属水素化物
２に熱を供給し得るように配管されている。また、同様
にして金属水素化物容器3A,3Bには三方切替弁14g,14hを
介して冷却水源20に接続される冷却水配管18が耐圧容器
を気密に貫通して内部に冷却水を流し、熱交換器18A,18
Bを介してそれぞれ金属水素化物２を冷却し得るように
配管されている。
個所側の金属水素化物容器3A,3Bには、三方切替弁14a,1
4bを介して低質熱源１に接続される熱媒配管15が外部の
耐圧容器を気密に貫通して低質熱源１から内部に熱媒を
流し、熱交換器15A,15Bを介してそれぞれ金属水素化物
２に熱を供給し得るように配管されている。また、同様
にして金属水素化物容器3A,3Bには三方切替弁14g,14hを
介して冷却水源20に接続される冷却水配管18が耐圧容器
を気密に貫通して内部に冷却水を流し、熱交換器18A,18
Bを介してそれぞれ金属水素化物２を冷却し得るように
配管されている。
次に、水素再生ユニット６側の構成を説明すると、熱利
用個所側の金属水素化物容器6A,6Bには三方切替弁14c,1
4dを介して熱負荷４に接続される熱媒配管16が耐圧容器
を気密に貫通して内部に熱媒を流し、金属水素化物５か
ら発生する熱を熱交換器16A,16Bを介してそれぞれ熱負
荷４に取り出し得るように配管されている。また、同様
にして金属水素化物容器6A,6Bには、三方切替弁14e,14f
を介して工場廃熱等の低質熱源（低質熱源が存在しない
場合は空気熱源（即ち常温）でも可）19に接続される熱
媒配管17が耐圧容器を気密に貫通して内部に熱媒を流
し、熱交換器17A,17Bを介してそれぞれ金属水素化物５
に熱を供給し得るように配管されている。
用個所側の金属水素化物容器6A,6Bには三方切替弁14c,1
4dを介して熱負荷４に接続される熱媒配管16が耐圧容器
を気密に貫通して内部に熱媒を流し、金属水素化物５か
ら発生する熱を熱交換器16A,16Bを介してそれぞれ熱負
荷４に取り出し得るように配管されている。また、同様
にして金属水素化物容器6A,6Bには、三方切替弁14e,14f
を介して工場廃熱等の低質熱源（低質熱源が存在しない
場合は空気熱源（即ち常温）でも可）19に接続される熱
媒配管17が耐圧容器を気密に貫通して内部に熱媒を流
し、熱交換器17A,17Bを介してそれぞれ金属水素化物５
に熱を供給し得るように配管されている。
12,13は水素配管で、水素配管12は水素輸送ユニット３
から水素再生ユニット６へ水素を輸送する配管であり、
水素配管13は水素再生ユニット６から水素輸送ユニット
３へ戻す水素を輸送する配管となっている。そして、こ
れら水素配管12,13の水素輸送ユニット３および水素再
生ユニット６の近傍にはそれぞれ三方切替弁８，９，1
0,11が接続されている。更に、この水素再生ユニット６
から水素輸送ユニット３に水素の戻る方の水素配管13に
は水素圧縮機７が接続されている。よって、水素輸送ユ
ニット３においては、切替弁８，９を介して水素配管1
2,13に金属水素化物容器3Aおよび3Bがそれぞれ切替接続
される。一方、水素再生ユニット６においては、切替弁
10を介して金属水素化物容器6A,6Bが水素配管12に接続
され、更にこの金属水素化物容器6A,6Bは切替弁11を介
して水素圧縮機７とつながっている水素配管13に切替接
続されることになる。
から水素再生ユニット６へ水素を輸送する配管であり、
水素配管13は水素再生ユニット６から水素輸送ユニット
３へ戻す水素を輸送する配管となっている。そして、こ
れら水素配管12,13の水素輸送ユニット３および水素再
生ユニット６の近傍にはそれぞれ三方切替弁８，９，1
0,11が接続されている。更に、この水素再生ユニット６
から水素輸送ユニット３に水素の戻る方の水素配管13に
は水素圧縮機７が接続されている。よって、水素輸送ユ
ニット３においては、切替弁８，９を介して水素配管1
2,13に金属水素化物容器3Aおよび3Bがそれぞれ切替接続
される。一方、水素再生ユニット６においては、切替弁
10を介して金属水素化物容器6A,6Bが水素配管12に接続
され、更にこの金属水素化物容器6A,6Bは切替弁11を介
して水素圧縮機７とつながっている水素配管13に切替接
続されることになる。
以上の構成で、今、金属水素化物容器3Aが切替弁14a,14
bにより低質熱源１に接続され、金属水素化物容器6Aが
切替弁14c,14dにより熱負荷４に接続され、更にこの両
容器3A,6Aが切替弁８，10の切替により、水素配管12で
つながれて熱を金属水素化物容器6Aから取り出す状態、
即ち金属水素化物容器3A,6Aが熱利用過程にあるとす
る。同時に、金属水素化物容器3Bが切替弁14g,14hによ
り冷却水源20に接続され、金属水素化物容器6Bが切替弁
14e,14fにより低質熱源19に接続され、更にこの両容器3
B,6Bが切替弁９，11の切替により水素配管13でつながれ
て水素が金属水素化物容器6Bより発生して、金属水素化
物容器3Bに戻る状態、即ち金属水素化物容器3B,6Bが再
生過程にあるとする。
bにより低質熱源１に接続され、金属水素化物容器6Aが
切替弁14c,14dにより熱負荷４に接続され、更にこの両
容器3A,6Aが切替弁８，10の切替により、水素配管12で
つながれて熱を金属水素化物容器6Aから取り出す状態、
即ち金属水素化物容器3A,6Aが熱利用過程にあるとす
る。同時に、金属水素化物容器3Bが切替弁14g,14hによ
り冷却水源20に接続され、金属水素化物容器6Bが切替弁
14e,14fにより低質熱源19に接続され、更にこの両容器3
B,6Bが切替弁９，11の切替により水素配管13でつながれ
て水素が金属水素化物容器6Bより発生して、金属水素化
物容器3Bに戻る状態、即ち金属水素化物容器3B,6Bが再
生過程にあるとする。
また、第２図に示すように、熱利用個所に設置される容
器6A,6B内にはＭＨ１の特性を有する金属水素化物５
が、また、容器3A,3B内にはＭＨ２の特性を有する金属
水素化物２がそれぞれ収納されているものとする。
器6A,6B内にはＭＨ１の特性を有する金属水素化物５
が、また、容器3A,3B内にはＭＨ２の特性を有する金属
水素化物２がそれぞれ収納されているものとする。
すると、水素再生ユニット６内の金属水素化物容器6Bに
は、工場廃熱等の低質熱源19から熱媒が三方弁14e,14f
を介して熱交換器17Bに循環供給される。この低質熱に
より金属水素化物５は第２図に示すように温度Ｔ１、圧
力Ｐ１にて水素ガスを発生する。この水素ガスは水素圧
縮機７により圧力Ｐ２に昇圧されて、水素輸送ユニット
３側の金属水素化物容器3Bに送られる。この金属水素化
物容器3Bには冷却水源20から冷却水が供給されて圧力Ｐ
２、温度Ｔ３で水素が金属水素化物２に吸蔵される。
は、工場廃熱等の低質熱源19から熱媒が三方弁14e,14f
を介して熱交換器17Bに循環供給される。この低質熱に
より金属水素化物５は第２図に示すように温度Ｔ１、圧
力Ｐ１にて水素ガスを発生する。この水素ガスは水素圧
縮機７により圧力Ｐ２に昇圧されて、水素輸送ユニット
３側の金属水素化物容器3Bに送られる。この金属水素化
物容器3Bには冷却水源20から冷却水が供給されて圧力Ｐ
２、温度Ｔ３で水素が金属水素化物２に吸蔵される。
この間、水素輸送ユニット３側では、低質熱源１からの
熱媒が三方弁14a,14bを介して熱交換器15Aに循環供給さ
れる。金属水素化物容器3A内に充填された金属水素化物
２は熱交換器15Aを介する熱の供給により水素解離反応
（吸熱反応）を生じ、発生した水素は、水素配管12によ
り水素輸送ユニット３側の金属水素化物容器3Aから水素
再生ユニット６内の金属水素化物容器6Aに輸送される。
輸送された水素は金属水素化物容器6A内に充填された金
属水素化物５と反応し（発熱反応）、金属水素化物５に
吸蔵されると共にその反応熱は熱交換器16Aを介して熱
媒配管16に回収され熱負荷４に供給される（熱輸送過
程）。
熱媒が三方弁14a,14bを介して熱交換器15Aに循環供給さ
れる。金属水素化物容器3A内に充填された金属水素化物
２は熱交換器15Aを介する熱の供給により水素解離反応
（吸熱反応）を生じ、発生した水素は、水素配管12によ
り水素輸送ユニット３側の金属水素化物容器3Aから水素
再生ユニット６内の金属水素化物容器6Aに輸送される。
輸送された水素は金属水素化物容器6A内に充填された金
属水素化物５と反応し（発熱反応）、金属水素化物５に
吸蔵されると共にその反応熱は熱交換器16Aを介して熱
媒配管16に回収され熱負荷４に供給される（熱輸送過
程）。
次に、各切替弁14a,14b,14c,14d,14e,14f,14g,14hが切
替わって、各容器内の熱交換器に供給する熱媒が切り替
ったとする。また、三方切替弁８，９，10,11が切り替
わって金属水素化物容器3A,6Aが水素配管13で連結さ
れ、再生過程に、そして金属水素化物容器3B,6Bが水素
配管12で連結され、熱利用過程になったとする。
替わって、各容器内の熱交換器に供給する熱媒が切り替
ったとする。また、三方切替弁８，９，10,11が切り替
わって金属水素化物容器3A,6Aが水素配管13で連結さ
れ、再生過程に、そして金属水素化物容器3B,6Bが水素
配管12で連結され、熱利用過程になったとする。
すると、今度は金属水素化物容器3B内の金属水素化物２
に低質熱源１からの熱が熱交換器15Bを介して供給され
る。
に低質熱源１からの熱が熱交換器15Bを介して供給され
る。
これにより、先に圧力Ｐ２、温度Ｔ３で水素を吸蔵した
金属水素化物２は温度Ｔ４に昇温されると共に、圧力Ｐ
３で水素解離反応（吸熱反応）が行なわれて水素ガスが
発生する。このときの水素圧力Ｐ３は、切替弁８を一寸
閉じることにより、あるいは金属水素化物容器6Bからの
熱の回収を一寸遅らせるだけで簡単に得られる。
金属水素化物２は温度Ｔ４に昇温されると共に、圧力Ｐ
３で水素解離反応（吸熱反応）が行なわれて水素ガスが
発生する。このときの水素圧力Ｐ３は、切替弁８を一寸
閉じることにより、あるいは金属水素化物容器6Bからの
熱の回収を一寸遅らせるだけで簡単に得られる。
次に、このようにして温度Ｔ４、圧力Ｐ３で金属水素化
物容器3Bに発生した水素ガスは、切替弁８，水素配管1
2，切替弁10を経て金属水素化物容器6Bに送られ、金属
水素化物５に吸蔵される（発熱反応）。このときの圧力
Ｐ３で温度Ｔ５の熱が熱交換機16Bから熱媒配管16を経
て熱負荷４に回収される。
物容器3Bに発生した水素ガスは、切替弁８，水素配管1
2，切替弁10を経て金属水素化物容器6Bに送られ、金属
水素化物５に吸蔵される（発熱反応）。このときの圧力
Ｐ３で温度Ｔ５の熱が熱交換機16Bから熱媒配管16を経
て熱負荷４に回収される。
一方、このとき低質熱源19からの熱の供給により発生す
る金属水素化物容器6A内の水素は、前述同様、切替弁11
から水素圧縮機７に入り、昇圧されたのち、水素配管13
を経て切替弁９から金属水素化物容器3Aに戻され、金属
水素化物２に吸蔵される最初の状態に戻る。
る金属水素化物容器6A内の水素は、前述同様、切替弁11
から水素圧縮機７に入り、昇圧されたのち、水素配管13
を経て切替弁９から金属水素化物容器3Aに戻され、金属
水素化物２に吸蔵される最初の状態に戻る。
このように、熱利用個所から熱発生個所へ水素を戻す再
生過程において、この水素を水素圧縮機７を用いて昇圧
し、熱発生個所の金属水素化物２に吸蔵させることによ
り、円滑な水素移動と、第１段階の昇圧（Ｐ２）が達成
される。次いで、その水素を吸蔵した金属水素化物２を
熱発生個所に存在する低質熱源１で昇温し、更に昇圧し
た状態で水素を発生させることにより、第２段階の昇圧
（Ｐ３）が行なわれる。更に、この発生した水素を熱利
用個所に送って金属水素化物に吸蔵させることにより、
低質熱源から従来にない昇温幅をもつ高温の熱を回収す
るヒートポンプが得られる。
生過程において、この水素を水素圧縮機７を用いて昇圧
し、熱発生個所の金属水素化物２に吸蔵させることによ
り、円滑な水素移動と、第１段階の昇圧（Ｐ２）が達成
される。次いで、その水素を吸蔵した金属水素化物２を
熱発生個所に存在する低質熱源１で昇温し、更に昇圧し
た状態で水素を発生させることにより、第２段階の昇圧
（Ｐ３）が行なわれる。更に、この発生した水素を熱利
用個所に送って金属水素化物に吸蔵させることにより、
低質熱源から従来にない昇温幅をもつ高温の熱を回収す
るヒートポンプが得られる。
例えば、具体的事例を示すと、熱利用個所の金属水素化
物容器6A,6Bに収納する金属水素化物をLm-Ni係合金（ラ
ンタン，ミッシュメタル−ニッケル係合金）とし、ま
た、熱発生個所の金属水素化物容器3A,3Bに収納する金
属水素化物をLa-Nd-Ni係合金とする。また、熱利用側で
の低質熱（工場廃熱等）温度が50℃、遠距離（２〜５k
m）にある熱発生個所での低質熱源（太陽熱工場廃熱
等）温度が70℃、冷却水としての市水温度が20℃とすれ
ば、１：６の圧縮能力を持つ水素圧縮機を利用すること
により、熱利用個所で120℃の熱を回収することができ
る。このときのヒートポンプの成績係数は約３であり、
熱利用個所で見た昇温幅は70℃となるため、遠距離に存
在する低質熱を有効利用することにより、従来にない昇
温幅をもつヒートポンプシステムが得られることとな
る。
物容器6A,6Bに収納する金属水素化物をLm-Ni係合金（ラ
ンタン，ミッシュメタル−ニッケル係合金）とし、ま
た、熱発生個所の金属水素化物容器3A,3Bに収納する金
属水素化物をLa-Nd-Ni係合金とする。また、熱利用側で
の低質熱（工場廃熱等）温度が50℃、遠距離（２〜５k
m）にある熱発生個所での低質熱源（太陽熱工場廃熱
等）温度が70℃、冷却水としての市水温度が20℃とすれ
ば、１：６の圧縮能力を持つ水素圧縮機を利用すること
により、熱利用個所で120℃の熱を回収することができ
る。このときのヒートポンプの成績係数は約３であり、
熱利用個所で見た昇温幅は70℃となるため、遠距離に存
在する低質熱を有効利用することにより、従来にない昇
温幅をもつヒートポンプシステムが得られることとな
る。
（ト）発明の効果 以上説明したように本発明によれば、金属水素化物利用
ヒートポンプにおいて、水素圧縮機を利用することによ
る昇温効果および熱発生個所に存在する低質熱源を利用
することによる昇温効果を同時に利用しているために、
従来にない昇温幅を有した熱輸送方法が実現可能にな
る。更に、本発明では従来、温度が低いためにほとんど
利用されなかった低質熱も十分に利用することができ、
より一層の熱利用に対応できるようになる。
ヒートポンプにおいて、水素圧縮機を利用することによ
る昇温効果および熱発生個所に存在する低質熱源を利用
することによる昇温効果を同時に利用しているために、
従来にない昇温幅を有した熱輸送方法が実現可能にな
る。更に、本発明では従来、温度が低いためにほとんど
利用されなかった低質熱も十分に利用することができ、
より一層の熱利用に対応できるようになる。
第１図は本発明の一実施例である金属水素化物を利用し
た熱輸送方法に係るヒートポンプシステムの概念構成
図、第２図は第１図の作用説明図、第３図は従来の冷媒
使用ヒートポンプの原理図である。 １……低質熱源、２，５……金属水素化物、３……水素
輸送ユニット、3A,3B,6A,6B……金属水素化物容器、４
……熱負荷、６……水素再生ユニット、７……水素圧縮
機、８，９，10,11,14a,14b,14c,14d,14e,14f,14g,14h
……三方切替弁、12,13……水素配管、15,16,17……熱
媒配管、18……冷却水配管。
た熱輸送方法に係るヒートポンプシステムの概念構成
図、第２図は第１図の作用説明図、第３図は従来の冷媒
使用ヒートポンプの原理図である。 １……低質熱源、２，５……金属水素化物、３……水素
輸送ユニット、3A,3B,6A,6B……金属水素化物容器、４
……熱負荷、６……水素再生ユニット、７……水素圧縮
機、８，９，10,11,14a,14b,14c,14d,14e,14f,14g,14h
……三方切替弁、12,13……水素配管、15,16,17……熱
媒配管、18……冷却水配管。
Claims (1)
- 【請求項１】熱発生個所側には、第１の切替バルブを介
して熱発生個所側に存在する低質熱源から熱媒を流す熱
媒配管と第２の切替バルブを介して冷却水源から冷却水
を流す冷却水配管とを耐圧容器内部に金属水素化物と共
に気密に貫通配置してなる第１、第２の２つの金属水素
化物容器を設置する一方、 熱利用個所側には、第３の切替バルブを介して熱負荷へ
熱媒を流す熱媒配管と第４の切替バルブを介して熱利用
個所側に存在する低質熱源から熱媒を流す熱媒配管とを
耐圧容器内部に金属水素化物と共に気密に貫通配置して
なる第１、第２の２つの金属水素化物容器を設置し、 第５の切替バルブを介して前記熱発生個所側に設置され
る第１、第２の２つの金属水素化物容器と、第６の切替
バルブを介して前記熱利用個所側に設置される第１、第
２の２つの金属水素化物容器とを第１の水素配管により
接続する一方、 第７の切替バルブを介して前記熱発生個所側に設置され
る第１、第２の２つの金属水素化物容器と、第８の切替
バルブを介して前記熱利用個所側に設置される第１、第
２の２つの金属水素化物容器とを第２の水素配管により
接続すると共に、 前記第２の水素配管には水素圧縮機を設置し、 前記第１〜８の切換バルブを一方側に切替ることによ
り、前記熱発生個所側に設置される前記第１の金属水素
化物容器に前記低質熱源、かつ、前記第２の金属水素化
物容器に前記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に設
置される第１の金属水素化物容器に前記熱負荷、かつ、
前記第２の金属水素化物容器に前記低質熱源に接続し、
前記熱発生個所側と前記熱利用個所側の第１の金属水素
化物容器同士を前記第１の水素配管により接続し、か
つ、前記第２の金属水素化物容器同士を前記第２の水素
配管により接続し、前記第１の水素配管を介して熱発生
個所側の第１の金属水素化物容器から前記熱利用個所側
の第１の金属水素化物容器に水素を輸送し熱負荷に熱を
供給している間に、前記第２の水素配管を介して熱利用
個所側の第２の金属水素化物容器から前記熱発生個所側
の第２の金属水素化物容器に水素を前記水素圧縮機によ
り昇圧輸送し、 前記第１〜８の切換バルブを他方側に切替ることによ
り、前記熱発生個所側に設置される前記第２の金属水素
化物容器に前記低質熱源、かつ、前記第１の金属水素化
物容器に前記冷却水源を接続し、前記熱利用個所側に設
置される第２の金属水素化物容器に前記熱負荷、かつ、
前記第１の金属水素化物容器に前記低質熱源を接続し、
前記熱発生個所側と前記熱利用個所側の前記第２の金属
水素化物容器同士を前記第１の水素配管により接続し、
かつ、前記第１の金属水素化物容器同士を前記第２の水
素配管により接続し、前記第１の水素配管を介して熱発
生個所側の第２の金属水素化物容器から前記熱利用個所
側の第２の金属水素化物容器に水素を輸送し熱負荷に熱
を供給している間に、前記第２の水素配管を介して熱利
用個所側の第１の金属水素化物容器から前記熱発生個所
側の第１の金属水素化物容器に水素を前記水素圧縮機に
より昇圧輸送する動作を繰り返し、前記熱利用個所側か
ら前記熱発生個所側の金属水素化物に昇圧した水素を吸
蔵させ、さらにこの水素を吸蔵した金属水素化物を熱発
生個所側に存在する低質熱源により加熱し、昇温、昇圧
した水素を熱発生個所側から熱利用個所側に輸送して前
記熱利用個所側の金属水素化物に吸蔵させることによ
り、前記熱負荷に連続して高温の熱を供給することを特
徴とする金属水素化物を利用した熱輸送方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118988A JPH0663673B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 金属水素化物を利用した熱輸送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118988A JPH0663673B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 金属水素化物を利用した熱輸送方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63286672A JPS63286672A (ja) | 1988-11-24 |
| JPH0663673B2 true JPH0663673B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=14750224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118988A Expired - Fee Related JPH0663673B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 金属水素化物を利用した熱輸送方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663673B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745992B2 (ja) * | 1986-06-13 | 1995-05-17 | 株式会社日本製鋼所 | 金属水素化物を利用した冷暖房装置の制御方法 |
-
1987
- 1987-05-18 JP JP62118988A patent/JPH0663673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63286672A (ja) | 1988-11-24 |
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