JPH0810095B2

JPH0810095B2 - 冷暖房装置の制御方法

Info

Publication number: JPH0810095B2
Application number: JP18502589A
Authority: JP
Inventors: 文一磯谷; 洋規前田
Original assignee: 株式会社豊田自動織機製作所
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0350464A

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の吸熱作用及び発熱作用を利
用した冷暖房装置の制御方法に関するものである。

［従来の技術］一般に、金属単体又は合金（以下、単に金属という）
は水素を吸蔵し、金属水素化物を作ることが知られてい
る。又、使用環境温度で可逆的に、水素を放出する。こ
の金属水素化物より水素を放出する過程は、吸熱過程で
あり、逆に水素を吸蔵する過程は発熱過程である。すな
わち、（Ｍは金属単体又は合金を示す）なる関係がある。

ここで、金属（Ｍ）に対して水素雰囲気圧力を高くす
るか、又は雰囲気温度を低くすれば、水素を吸蔵し易く
なる（前記の左向き反応）。又、金属水素化物（MH）に
対して水素雰囲気圧力を低くするか、又は雰囲気温度を
高くすれば、水素を放出し易くなる（前式の右向き反
応）。

以上の原理を用いた冷暖房装置として特開昭61−1199
55号公報に開示されたものがある。この冷暖房装置の原
理は、第３図に示すように金属水素化物（MH1）2,（MH
2）４を内蔵させた２つの熱交換型の金属容器1,3間に圧
縮機６（又はポンプ）を設け、前記圧縮機６より水素の
流れを切換え反転させ、金属水素化物MH1から水素が放
出過程にある金属容器１を介して冷房し、金属水素化物
MH2に水素が吸蔵過程にある金属容器３を介して暖房す
る。

［発明が解決しようとする課題］ところが、前述した冷暖房装置においては、冷房時に
圧縮機で強制的に金属水素化物MH1から水素を抜こうと
した場合、圧縮機の効率が極端に低下するという問題が
あった。すなわち、低圧側金属容器１内の水素雰囲気圧
力Ｐが第４図に示すようにP1の状態において圧縮機６に
より水素を抜き始め金属容器１内の圧力を低下させたと
すると、金属容器１内では水素放出反応が活性化し、吸
熱が進行するので、同図に示すように自動的に圧力が低
下して低い圧力P2に達した時、飽和してしまい、その
後、圧縮機６を運転し続けても、圧縮機単体の問題とし
て吐出量が減少し、圧縮機の効率η（前記駆動エネルギ
ーに対する水素吐出量の比）が第４図に示すように極端
に低下するという問題があった。

この発明の目的は、圧縮機の運転効率を向上すること
ができる冷暖房装置の制御方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］請求項１記載の発明は、上記目的を達成するため、冷
暖房装置において、金属容器内の水素雰囲気圧力、水素
雰囲気温度あるいは圧縮機又はポンプの回転負荷等の圧
縮機の効率を間接的に検出する効率センサからの検出信
号が第１設定値となったとき、前記圧縮機又はポンプを
停止又はその容量を減少させ、その後、前記効率センサ
からの検出信号が第１設定値よりも高い第２設定値とな
ったとき、前記圧縮機又はポンプを起動又はその容量を
アップさせる動作を交互に行うという方法をとってい
る。

又、請求項１記載の冷暖房装置において、前記効率セ
ンサからの検出信号が設定値となったとき、前記圧縮機
又はポンプを停止又はその容量を減少させ、その後、タ
イマーにより設定された所定時間が経過したとき、前記
圧縮機又はポンプを起動又はその容量をアップさせる動
作を交互に行う方法もよい。

さらに、請求項１記載の冷暖房装置において、前記効
率センサからの検出信号が設定値となったとき、前記圧
縮機又はポンプを起動又はその容量を増大させ、その
後、タイマーにより設定された所定時間が経過したと
き、前記圧縮機又はポンプを停止又はその容量を減少さ
せる動作を交互に行う方法もよい。

［作用］この発明は圧縮機の効率が高い領域においてのみ圧縮
機の断続運転又は容量増減運転が行われるので、圧縮機
の運転効率を向上させることができる。

［実施例］以下、この発明を具体化した一実施例を第１図及び第
２図に基づいて説明する。

第２図に示すように金属容器１内には金属水素化物
（MH1）２が収容され、金属容器３内には金属水素化物
（MH2）４が収容されている。前記両容器内部の空気は
窒素ガスで置換した後、水素ガスでさらに置換し、金属
容器１にのみ水素が飽和状態になるように水素供給口
（図示略）より供給し、完全密閉型としている。前記両
金属容器1,3は強制移動用管５により連通され、該強制
移動用管５には第１バルブV1と圧縮機６が設けられてい
る。そして、前記第１バルブV1を開放し、圧縮機６を動
作させると、金属容器１内が減圧されると同時に、金属
容器３内が加圧状態となる。この時、水素は強制移動管
５及び第１バルブV1を通って、金属容器１から金属容器
３に向って流れ、金属水素化物（MH1）２から放出した
水素は金属水素化物（MH2）４に吸蔵される。この過程
で、金属容器１内の温度が低下し、金属容器３の温度が
上昇する。

前記金属水素化物MH1,MH2として例えばTiMn_1.5Ｈ_2.7
あるいはLaNi₅H_6.7等がある。又、水素を吸蔵し得る水
素吸蔵合金は、全てこの発明に含まれる。

さらに、前記両金属容器1,3は圧力差移動用管７によ
り互いに連通され、第２バルブV2により開閉可能となっ
ている。前記金属容器1,3にはそれぞれ熱交換器9,10が
設けられ、両熱交換器9,10は管路を介して熱媒体切換器
11に接続され、該熱媒体切換器11には熱媒体循環器12を
介して送風器13を備えた室内用熱交換器14に接続されて
いる。又、熱媒体切換器11には熱媒体循環器16を介して
送風機17を備えた室内用熱交換器15が接続されている。
そして、金属容器１内の低下した温度を金属容器１内の
熱交換器９により熱媒体切換器11及び熱媒体循環器12に
より室内用熱交換器14へ熱搬送し、送風器13により室内
に送り、室内を冷房する。

一方、金属容器３内の上昇した温度は、金属容器３内
の熱交換器10により熱媒体切換器11及び熱媒体循環器16
により室内用熱交換器15に熱搬送し、送風機17により室
内に送り室内の暖房に利用可能である。

前記金属容器1,3には、第１圧力センサ18及び第２圧
力センサ19が設けられ、両圧力センサ18,19はリード線2
0,21により制御装置22に接続されている。又、この制御
装置22はリード線23により前記圧縮機６に接続され、制
御装置22からの動作信号を圧縮機６に出力して圧縮機を
起動又は停止するようになっている。

次に、前記のように構成した冷暖房装置について、そ
の作用を説明する。

今、金属容器１内の圧力が高圧で金属容器３内の圧力
が低圧の状態において、第２バルブV2が開放され、金属
水素化物MH1から水素が金属水素化物MH2へ圧力差により
移動する。この状態では、金属容器１内の水素雰囲気圧
力Ｐが第１図に示すようにPoの状態で、両金属容器1,3
内の圧力が等しくなる圧力、すなわちP1となったところ
で、圧力差移動用管７の第２バルブV2を閉鎖し、次に第
１バルブV1を開放するとともに、圧縮機６を起動する。
すると、圧縮機は水素を金属水素化物MH1からMH2へ強制
的に移動させる。この状態で金属容器１内はさらに冷却
され金属容器３内はさらに発熱される。

次に、金属容器１内の水素雰囲気圧力Ｐが第１設定値
P2となると、第１圧力センサ18により制御装置22に検出
信号が出力され、制御装置22から圧縮機６へ停止信号が
送られ、圧縮機６が停止される。ここで、金属容器１内
の金属水素化物MH1内部で熱交換が進み、その温度が上
昇し圧力も高くなり、第１圧力センサ18の検出圧力Ｐが
第２設定値P3になると、制御装置22から圧縮機６に起動
信号が出力され圧縮機６が再運転され、水素は金属水素
化物MH1からMH2へ強制的に移動される。

さらに、前記第１圧力センサ18の検出圧力Ｐが第１設
定値P2になると、制御装置22に検出信号が出力され、制
御装置22から圧縮機６へ停止信号が送られ、圧縮機６が
再び停止される。

以上のような動作を一定時間繰り返し行うことによ
り、第１図に示すように圧縮機６の効率ηの高い領域の
みで圧縮機６を断続運転することができ、全体として圧
縮機の効率を大幅に向上することができる。

又、以上のような動作が完了した後、金属容器３から
金属容器１への水素の移動が圧力差移動用管７により行
われた後、圧縮機６により強制的に移動され、前述した
動作と全く逆の動作により、金属容器３側で冷却作用
を、金属容器１側で発熱作用を行わせるが、この場合に
は第２圧力センサ19の検出圧力Ｐと第１設定値P2及び第
２設定値P3に基づいて圧縮機６が断続運転される。

次に、請求項２記載の発明の実施例について説明す
る。

この実施例では、第１設定値P2を無くして、前記圧縮
機６が起動されてから、図示しないタイマーにより一定
時間経過後、圧縮機６を停止し、その後、検出圧力Ｐが
設定値P3になった場合に、圧縮機６を起動し、この運転
時間を再びタイマーにより設定し、所定時間経過したら
圧縮機６を停止させる動作を繰り返し行うようにしてい
る。

さらに、請求項３記載の発明の実施例を説明する。

この実施例では、第２設定値P3を無くして検出圧力Ｐ
が設定値P2となった場合に圧縮機６を停止するととも
に、図示しないタイマーにより圧縮機６の停止時間を設
定し、所定時間経過したら圧縮機６を起動させ、再び検
出圧力Ｐが設定値P2となった場合に圧縮機６を停止する
動作を繰り返し行うようにしている。

これら両実施例においても圧縮機６の効率ηの高い領
域のみで圧縮機６を断続運転することができ、全体とし
て圧縮機の効率を大幅に向上することができる。

なお、この発明は次のように具体化することもでき
る。

（１）前記実施例では圧縮機６の断続運転を一定時間繰
返したが、これを所定回数繰返すようにしたり、圧縮機
６を断続運転する代わりにその容量を増減するようにし
たりすること。

（２）前記実施例では低圧状態にある金属容器に設けた
圧力センサにより圧縮機６の運転制御を行うようにした
が、高圧側の圧力センサの圧力が設定値になったか否か
を感知して圧縮機６の断続（容量可変）運転を行うよう
にしてもよい。

（３）前記実施例では圧力センサ18,19を用いて水素雰
囲気圧力Ｐを検知するようにしたが、これに代えて水素
雰囲気温度あるいは圧縮機６の回転負荷を検出する負荷
センサ等の圧縮機の効率に関与した要素を検出する各種
の効率センサを単独あるいは二種類以上組合わせて使用
すること。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明は圧縮機の運転効率を
向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷暖房装置における圧縮機の運転制御
方法を説明するためのグラフ、第２図は冷暖房装置の一
実施例を示す略体回路図、第３図は従来の冷暖房装置の
基本構成を示す略体説明図、第４図は従来の水素雰囲気
圧力と効率との関係を示すグラフである。 1,3……金属容器、2,4……金属水素化物、５……強制移
動用管、６……圧縮機、７……圧力差移動用管、9,10…
…熱交換器、14,15……室内用熱交換器、18……第１圧
力センサ、19……第２圧力センサ、22……制御装置、P2
……第１設定値、P3……第２設定値、MH1,MH2……金属
水素化物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属水素化物を内蔵した２以上の金属容器
を圧縮機又はポンプを介して連結し、前記金属容器には
それぞれ熱交換器を設け、該熱交換器には室内用熱交換
器を接続し、前記圧縮機又はポンプの駆動時に減圧され
る前記金属容器内の金属水素化物から水素を放出させ、
この水素を増圧される別の金属容器の金属水素化物に吸
蔵させる過程から得られる低温と高温を熱源として冷房
と暖房を行う冷暖房装置において、前記金属容器内の水素雰囲気圧力、水素雰囲気温度ある
いは前記圧縮機又はポンプの回転負荷等の圧縮機の効率
を間接的に検出する効率センサからの検出信号が第１設
定値となったとき、前記圧縮機又はポンプを停止又はそ
の容量を減少させ、その後、前記効率センサからの検出
信号が第１設定値よりも高い第２設定値となったとき、
前記圧縮機又はポンプを起動又はその容量をアップさせ
る動作を交互に行う冷暖房装置の制御方法。
【請求項２】請求項１記載の冷暖房装置において、前記
効率センサからの検出信号が設定値となったとき、前記
圧縮機又はポンプを停止又はその容量を減少させ、その
後、タイマーにより設定された所定時間が経過したと
き、前記圧縮機又はポンプを起動又はその容量をアップ
させる動作を交互に行う冷暖房装置の制御方法。
【請求項３】請求項１記載の冷暖房装置において、前記
効率センサからの検出信号が設定値となったとき、前記
圧縮機又はポンプを起動又その容量を増大させ、その
後、タイマーにより設定された所定時間が経過したと
き、前記圧縮機又はポンプを停止又はその容量を減少さ
せる動作を交互に行う冷暖房装置の制御方法。