JPH0830632B2 - 間欠作動式加熱器 - Google Patents
間欠作動式加熱器Info
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- JPH0830632B2 JPH0830632B2 JP12046788A JP12046788A JPH0830632B2 JP H0830632 B2 JPH0830632 B2 JP H0830632B2 JP 12046788 A JP12046788 A JP 12046788A JP 12046788 A JP12046788 A JP 12046788A JP H0830632 B2 JPH0830632 B2 JP H0830632B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、作動媒体の可逆的な吸脱着反応での発熱、
吸熱を利用したケミカルヒートポンプ装置による間欠作
動式加熱器に関するものである。特に本発明は限られた
空間又は部分を短時間に加熱する必要のある種々の機械
装置に適用した場合極めて有用である。
吸熱を利用したケミカルヒートポンプ装置による間欠作
動式加熱器に関するものである。特に本発明は限られた
空間又は部分を短時間に加熱する必要のある種々の機械
装置に適用した場合極めて有用である。
また大容量のエネルギー源が無いが、加熱の必要もあ
まり頻繁でない場合で、かつ急速な加熱が必要な場合に
用いるに適したものである。
まり頻繁でない場合で、かつ急速な加熱が必要な場合に
用いるに適したものである。
（従来の技術） ヒートポンプ装置は圧縮式，吸収式，ケミカルヒート
ポンプの三つに大別できる。このうちケミカルヒートポ
ンプは、近年エネルギー有効利用の観点から次第に関心
が高まりつつある。
ポンプの三つに大別できる。このうちケミカルヒートポ
ンプは、近年エネルギー有効利用の観点から次第に関心
が高まりつつある。
ケミカルヒートポンプの中で、物質の吸脱着反応を利
用した場合の吸着媒体としては、例えば金属水素化物
や、無機水和物、有機物、ゼオライト等があり、被吸着
媒体としては、例えば水素，水蒸気，アンモニア等があ
る。
用した場合の吸着媒体としては、例えば金属水素化物
や、無機水和物、有機物、ゼオライト等があり、被吸着
媒体としては、例えば水素，水蒸気，アンモニア等があ
る。
従来の間欠作動式加熱器の一般的な間欠式加熱サイク
ルの原理は第３図に示す温度（横軸）、平衡圧力（縦
軸）の関係（加熱サイクルＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ）で示さ
れる。以下金属水素化物−水素系を例にとって具体的に
説明する。
ルの原理は第３図に示す温度（横軸）、平衡圧力（縦
軸）の関係（加熱サイクルＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ）で示さ
れる。以下金属水素化物−水素系を例にとって具体的に
説明する。
温度平衡圧力特性の異なる二種類の金属水素化物を用
い、まず同一温度で平衡圧力の低い金属水素化物（MH
1）で十分に水素を吸着したものを再生加熱温度THまで
加熱し（Ａの状態）、外気温度TA度で十分に水素を脱着
した、かつ同一温度で平衡圧力の高い金属水素化物（MH
2）と連通して水素の移動を行う（Ｂの状態）。この
際、MH2は発熱反応により熱を発生する。
い、まず同一温度で平衡圧力の低い金属水素化物（MH
1）で十分に水素を吸着したものを再生加熱温度THまで
加熱し（Ａの状態）、外気温度TA度で十分に水素を脱着
した、かつ同一温度で平衡圧力の高い金属水素化物（MH
2）と連通して水素の移動を行う（Ｂの状態）。この
際、MH2は発熱反応により熱を発生する。
次にMH1を冷却し（この熱は利用する）、MH2と連通す
ると、MH2の水素はMH1に移動し、MH1は発熱するのでこ
の熱も利用する。
ると、MH2の水素はMH1に移動し、MH1は発熱するのでこ
の熱も利用する。
この場合最初にMH1を加熱したときの熱量のほぼ二倍
の熱量がMH2とMH1で得られる。但しこの場合はMH2とMH1
の両者の熱を交互に取り出すための熱回路を別に設ける
必要がある。
の熱量がMH2とMH1で得られる。但しこの場合はMH2とMH1
の両者の熱を交互に取り出すための熱回路を別に設ける
必要がある。
（発明が解決しようとする課題） 上述した一般的な間欠式加熱サイクルの場合は一回の
反応で利用出来る熱量が出来るだけ大きいことが肝要で
ある。そのためにMH1とその収容容器はできるだけ熱容
量の少ないものであることが望まれる。
反応で利用出来る熱量が出来るだけ大きいことが肝要で
ある。そのためにMH1とその収容容器はできるだけ熱容
量の少ないものであることが望まれる。
しかし先にも述べた如くMH1の水素をMH2に返すために
はMH1を加熱（再生）温度THとする必要がある。（以下
再生過程と呼ぶ）このような加熱手段を設けることによ
ってMH1の周辺の熱容量は大幅に増加する。
はMH1を加熱（再生）温度THとする必要がある。（以下
再生過程と呼ぶ）このような加熱手段を設けることによ
ってMH1の周辺の熱容量は大幅に増加する。
又MH1とその容器は出来るだけ被加熱体に密着してい
ることが望ましいが、そのことは即ち再生過程における
熱が直接被加熱体に伝わってくることを意味する。この
加熱（再生）温度THは利用温度TUよりかなり高いため装
置が大掛かりとなり目的の場所に組込めない等いろいろ
不都合が生ずる場合が多い。
ることが望ましいが、そのことは即ち再生過程における
熱が直接被加熱体に伝わってくることを意味する。この
加熱（再生）温度THは利用温度TUよりかなり高いため装
置が大掛かりとなり目的の場所に組込めない等いろいろ
不都合が生ずる場合が多い。
本発明の目的はこのような不都合を解決し、出来るだ
け有効に発生する熱を利用し再生時に温度が上がりすぎ
ると言った困難を生じない間欠作動式加熱器を提供する
ものである。
け有効に発生する熱を利用し再生時に温度が上がりすぎ
ると言った困難を生じない間欠作動式加熱器を提供する
ものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、被加熱空間に置か
れた容器に収容された第一の吸着物質に、これより低温
の空間に置かれた容器に収容された第二の吸着物質に吸
着された被吸着物質を、弁及び配管を介して移動吸着せ
しめる間欠作動式加熱器に加えて、前記第一の吸着物質
ないしはそれにほぼ近い温度圧力特性を有する吸着物質
を前記第一の吸着物質より少ない量を収容しかつ加熱手
段を有する第三の容器を、前記第二の吸着物質を収容す
る容器の置かれた空間に設け、弁を介して配管により第
一及び第二の吸着物質を収容する容器と連結したことを
特徴とする。
れた容器に収容された第一の吸着物質に、これより低温
の空間に置かれた容器に収容された第二の吸着物質に吸
着された被吸着物質を、弁及び配管を介して移動吸着せ
しめる間欠作動式加熱器に加えて、前記第一の吸着物質
ないしはそれにほぼ近い温度圧力特性を有する吸着物質
を前記第一の吸着物質より少ない量を収容しかつ加熱手
段を有する第三の容器を、前記第二の吸着物質を収容す
る容器の置かれた空間に設け、弁を介して配管により第
一及び第二の吸着物質を収容する容器と連結したことを
特徴とする。
（作用） 本発明は、従来例において述べた如く被加熱体に密着
して設けられたMH1に外部空間に置かれたMH2より水素を
移動し、MH1を発熱させた後の再生行程を本発明の着眼
点であるから、この部分の作用を特に説明する。
して設けられたMH1に外部空間に置かれたMH2より水素を
移動し、MH1を発熱させた後の再生行程を本発明の着眼
点であるから、この部分の作用を特に説明する。
MH1に吸蔵された水素をMH2に返すには、MH1を再生加
熱温度THに加熱する必要があることは先にも述べた。本
発明では再生行程においてMH1の水素を直接MH2に返すの
ではなく、まず外部空間に置かれた第三の容器と第一の
容器を弁を開いて連通することにより第一の容器内のMH
1に吸蔵された水素の一部を第三の容器内の金属水素化
物に吸蔵せしめることから始める。
熱温度THに加熱する必要があることは先にも述べた。本
発明では再生行程においてMH1の水素を直接MH2に返すの
ではなく、まず外部空間に置かれた第三の容器と第一の
容器を弁を開いて連通することにより第一の容器内のMH
1に吸蔵された水素の一部を第三の容器内の金属水素化
物に吸蔵せしめることから始める。
第一の容器及び第三の容器内の金属水素化物は同一な
いしはほぼ類似の温度平衡圧力特性を有するものであ
り、第三の容器の置かれた空間は第一の容器の置かれた
空間よりも温度が低いため水素は徐々に第一の容器から
第三の容器に移動する。この反応は比較的緩慢であるか
ら、反応による第一の容器の吸熱速度も遅いので、被加
熱体の温度が急速に低下することはない。
いしはほぼ類似の温度平衡圧力特性を有するものであ
り、第三の容器の置かれた空間は第一の容器の置かれた
空間よりも温度が低いため水素は徐々に第一の容器から
第三の容器に移動する。この反応は比較的緩慢であるか
ら、反応による第一の容器の吸熱速度も遅いので、被加
熱体の温度が急速に低下することはない。
第三の容器内の金属水素化物が飽和して水素の吸蔵反
応が停止したところで第一の容器との間の弁を閉じ、次
に第二の容器との間の弁を開き第三の容器を加熱し再生
加熱温度THにすると、第三の容器の水素は第二の容器に
移動する。移動が終われば弁を閉じ、第三の容器を外気
温度まで冷却し、再び第一の容器との間の弁を開くと残
っていた水素の一部が第三の容器に移動する。
応が停止したところで第一の容器との間の弁を閉じ、次
に第二の容器との間の弁を開き第三の容器を加熱し再生
加熱温度THにすると、第三の容器の水素は第二の容器に
移動する。移動が終われば弁を閉じ、第三の容器を外気
温度まで冷却し、再び第一の容器との間の弁を開くと残
っていた水素の一部が第三の容器に移動する。
以下同様の操作を繰り返し第一の容器内のMH1がほぼ
水素を放出し終われば、再生行程は終了する。
水素を放出し終われば、再生行程は終了する。
（実施例） 例えば寒冷地において放置された自動車のハンドルは
非常に冷たくなっているので、エンジンを起動しても直
ぐには暖まらないため、起動早々の車のハンドルをしっ
かりと握って車を運転することは苦痛である。こういう
ときにハンドルを即熱する方法が強く求められている。
本実施例はこのような自動車のステアリングハンドルの
急速加熱に応用した例であるが、勿論用途は他にいろい
ろ考えられ、用途に応じて使用される金属水素化物の量
や合金組成を変わる。更には吸着材、被吸着媒体の種類
も変わる。
非常に冷たくなっているので、エンジンを起動しても直
ぐには暖まらないため、起動早々の車のハンドルをしっ
かりと握って車を運転することは苦痛である。こういう
ときにハンドルを即熱する方法が強く求められている。
本実施例はこのような自動車のステアリングハンドルの
急速加熱に応用した例であるが、勿論用途は他にいろい
ろ考えられ、用途に応じて使用される金属水素化物の量
や合金組成を変わる。更には吸着材、被吸着媒体の種類
も変わる。
今ハンドルホイールの熱容量が約400cal/℃であると
して、これを０℃から35℃まで温度上昇させる。又金属
水素化物収容容器の重量は金属水素化物の重量と等しい
とする。
して、これを０℃から35℃まで温度上昇させる。又金属
水素化物収容容器の重量は金属水素化物の重量と等しい
とする。
使用する金属水素化物は以下の如くにした。
MH1:Ti0.55 Zr0.45 Mn0.8 Cr1.0 Cu0.2 MH2:Ti0.81 Zr0.19 Mn0.8 Cr1.0 Cu0.2 又これら金属水素化物の反応熱量及び分子量は夫々以
下の如くである。
下の如くである。
MH1:−6.8kcal/mol,176.0 MH2:−5.6kcal/mol,164.8 有効水素移動量ΔHx＝1.5 この前提にしたがって必要金属水素化物量を計算する
とMH1は657g,MH2は615g必要であることがわかる。MH1の
量はステアリングホイールの中に十分入りうる程度の量
である。
とMH1は657g,MH2は615g必要であることがわかる。MH1の
量はステアリングホイールの中に十分入りうる程度の量
である。
この組合せによるMH1,MH2の基本サイクル図は第３図
であり、この時の加熱（再生）温度THは100度，利用温
度TUは35度，外気温度TAは７度，吸熱温度TCは−10度で
ある。
であり、この時の加熱（再生）温度THは100度，利用温
度TUは35度，外気温度TAは７度，吸熱温度TCは−10度で
ある。
第１図は自動車に実施した本発明の一実施例の構成図
であり、図に示すごとくMH1は自動車のステアリングホ
イール１の中に、MH2は自動車の室外容器２に設置し、
弁６を介して配管接続されている。又MH1に近いがやや
低い温度よりの温度圧力特性を有する金属水素化物 Ti0.57 Zr0.43 Mn0.8 Cr1.0 Cu0.2（MH3）を100g、内管
を温水通路とする二重管型の容器に収容し、これを自動
車の室外容器３に設置すると共に、それぞれ弁4,5を介
してMH1,MH2と連通する水素配管を設けてある。
であり、図に示すごとくMH1は自動車のステアリングホ
イール１の中に、MH2は自動車の室外容器２に設置し、
弁６を介して配管接続されている。又MH1に近いがやや
低い温度よりの温度圧力特性を有する金属水素化物 Ti0.57 Zr0.43 Mn0.8 Cr1.0 Cu0.2（MH3）を100g、内管
を温水通路とする二重管型の容器に収容し、これを自動
車の室外容器３に設置すると共に、それぞれ弁4,5を介
してMH1,MH2と連通する水素配管を設けてある。
又前記内管は弁７を介してエンジン冷却水配管８に接
続されており、必要に応じてエンジン冷却水を用いて、
80度以上にMH3を加熱することができるようになってい
るが、外壁面は十分には断熱してはいないので加熱を停
止すると自然放冷で外気温度まで低下する。
続されており、必要に応じてエンジン冷却水を用いて、
80度以上にMH3を加熱することができるようになってい
るが、外壁面は十分には断熱してはいないので加熱を停
止すると自然放冷で外気温度まで低下する。
第２図はMH1,MH2,MH3を付加した本発明の場合の加熱
サイクル図（Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａ）である。その働
きについては既に作用の項目で述べた如くであり、MH2
にほとんどの水素が吸蔵されているスタンバイの状態か
ら説明を始めると、急速加熱を必要とするとき弁６を開
けば水素は急速にMH2からMH1に移動し、MH1は約19kcal
の発熱をする。この際MH2は吸熱温度TC（−10度）まで
温度が下がるので、十分外気から吸熱することができ
る。
サイクル図（Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａ）である。その働
きについては既に作用の項目で述べた如くであり、MH2
にほとんどの水素が吸蔵されているスタンバイの状態か
ら説明を始めると、急速加熱を必要とするとき弁６を開
けば水素は急速にMH2からMH1に移動し、MH1は約19kcal
の発熱をする。この際MH2は吸熱温度TC（−10度）まで
温度が下がるので、十分外気から吸熱することができ
る。
反応終了後はまず弁６を閉じ、弁４を開くとMH1の水
素の一部がMH3へ移動する。この反応によってMH1は冷却
するので、せっかく暖めたものを又冷やすことになるか
ら、室内温度が上がってから徐々に水素をMH3に移動す
るよう弁の開度などを調整する必要がある。
素の一部がMH3へ移動する。この反応によってMH1は冷却
するので、せっかく暖めたものを又冷やすことになるか
ら、室内温度が上がってから徐々に水素をMH3に移動す
るよう弁の開度などを調整する必要がある。
MH3の量はMH1の量に比べて、15％程度であるから当然
全水素移動量の15％程度しか移動しない。反応の終わっ
たところで弁４を閉じ、弁５を開くと共に温水弁７を開
きMH3の加熱を始める。MH3がほぼ80度にまで暖められる
と、水素はMH2に移動し、やがてMH3は空の状態になる。
そこで今度は弁５を閉じ弁４を開き、温水弁７を閉じる
とMH3は次第に冷却し再びMH1からMH3への水素の移動が
始まる。
全水素移動量の15％程度しか移動しない。反応の終わっ
たところで弁４を閉じ、弁５を開くと共に温水弁７を開
きMH3の加熱を始める。MH3がほぼ80度にまで暖められる
と、水素はMH2に移動し、やがてMH3は空の状態になる。
そこで今度は弁５を閉じ弁４を開き、温水弁７を閉じる
とMH3は次第に冷却し再びMH1からMH3への水素の移動が
始まる。
以下同様な手順を７〜８回繰り返すと、MH1の水素は
ほとんど完全にMH2に移動し、元のスタンバイの常態に
戻る。
ほとんど完全にMH2に移動し、元のスタンバイの常態に
戻る。
以上一実施例について説明したが、MH3の加熱方法や
容器の形態等については、ここにあげた例に拘束される
ものではない。又MH3の量をさらに少なくすることもも
ちろん可能である。
容器の形態等については、ここにあげた例に拘束される
ものではない。又MH3の量をさらに少なくすることもも
ちろん可能である。
またMH3とMH1を幾分異なる材料としたが、これは加熱
温度の都合上こうしたもので、同一材料でも勿論この発
明は成立する。又金属水素化物−水素系の例を挙げた
が、他の吸着材−被吸着気体の組合せでも良い事はいう
までもない。
温度の都合上こうしたもので、同一材料でも勿論この発
明は成立する。又金属水素化物−水素系の例を挙げた
が、他の吸着材−被吸着気体の組合せでも良い事はいう
までもない。
（発明の効果） 以上説明したように、通常の２種類の吸着媒体の間を
被吸着媒体が移動して、吸熱、発熱を繰り返すシステム
では、第一の容器（MH1）に加熱装置が付加されなけれ
ばならない。しかし本発明による第一の容器は金属水素
化物を収容している以外に何等の付属物をも持たないた
め熱容量が小さく反応熱が有効に利用できるばかりでな
く加熱速度も早く、急速加熱器としての特性をいかんな
く発揮することができる。
被吸着媒体が移動して、吸熱、発熱を繰り返すシステム
では、第一の容器（MH1）に加熱装置が付加されなけれ
ばならない。しかし本発明による第一の容器は金属水素
化物を収容している以外に何等の付属物をも持たないた
め熱容量が小さく反応熱が有効に利用できるばかりでな
く加熱速度も早く、急速加熱器としての特性をいかんな
く発揮することができる。
また第一の容器（MH1）に加熱装置を設け再生時に加
熱を行う様にすると、装置が大掛かりとなり目的の場所
に組み込めない可能性があるばかりでなく、被加熱部の
温度が上がりすぎて不都合を生ずる場合が多い。例えば
先に述べた実施例の場合、ハンドルが熱くなりすぎて使
用できなくなる。しかし本発明によれば再生時にはむし
ろ逆に幾分温度が低下するが、室温が上がってから徐々
に水素を移動させるように調整して置けば、なんら使用
に差し支えない。
熱を行う様にすると、装置が大掛かりとなり目的の場所
に組み込めない可能性があるばかりでなく、被加熱部の
温度が上がりすぎて不都合を生ずる場合が多い。例えば
先に述べた実施例の場合、ハンドルが熱くなりすぎて使
用できなくなる。しかし本発明によれば再生時にはむし
ろ逆に幾分温度が低下するが、室温が上がってから徐々
に水素を移動させるように調整して置けば、なんら使用
に差し支えない。
本発明はMH1とMH2以外にMH3を使用するのでその分コ
スト高になるが、MH3の使用量はMH1より十分少なくして
あるので、全体のコストに及ぼす影響は少ない。
スト高になるが、MH3の使用量はMH1より十分少なくして
あるので、全体のコストに及ぼす影響は少ない。
このように気体の吸脱着加熱サイクルの蓄熱性を利用
した急速加熱器の再生過程を簡単な補助吸着部（MH3）
の付加で実用性を高めることができるので、種々の分野
に応用ができる。
した急速加熱器の再生過程を簡単な補助吸着部（MH3）
の付加で実用性を高めることができるので、種々の分野
に応用ができる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は本
発明の一実施例の加熱サイクル図、第３図は間欠式加熱
サイクルの原理図である。 １……第１の金属水素化物収容容器（MH1）、２……第
２の金属水素化物収容容器（MH2）、３……第３の金属
水素化物収容容器（MH2）、4,5,6……弁（水素ガス
用）、７……弁（温水用）、８……エンジン冷却水管、
TH……加熱（再生）温度、TA……外気温度、TU……利用
温度、TC……吸熱温度。
発明の一実施例の加熱サイクル図、第３図は間欠式加熱
サイクルの原理図である。 １……第１の金属水素化物収容容器（MH1）、２……第
２の金属水素化物収容容器（MH2）、３……第３の金属
水素化物収容容器（MH2）、4,5,6……弁（水素ガス
用）、７……弁（温水用）、８……エンジン冷却水管、
TH……加熱（再生）温度、TA……外気温度、TU……利用
温度、TC……吸熱温度。
Claims (1)
- 【請求項１】被加熱空間に置かれた容器に収容された第
一の吸着物質に、これより低温の空間に置かれた容器に
収容された第二の吸着物質に吸着された被吸着物質を、
弁及び配管を介して移動吸着せしめる間欠作動式加熱器
に加えて、前記第一の吸着物質ないしはそれにほぼ近い
温度圧力特性を有する吸着物質の前記第一の吸着物質よ
り少ない量を収容しかつ加熱手段を有する第三の容器
を、前記第二の吸着物質を収容する容器の置かれた空間
に設け、弁を介して配管により第一及び第二の吸着物質
を収容する容器と連結したことを特徴とする間欠作動式
加熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12046788A JPH0830632B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 間欠作動式加熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12046788A JPH0830632B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 間欠作動式加熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291072A JPH01291072A (ja) | 1989-11-22 |
| JPH0830632B2 true JPH0830632B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14786892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12046788A Expired - Fee Related JPH0830632B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 間欠作動式加熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830632B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5351493A (en) * | 1991-12-10 | 1994-10-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thermally driven refrigeration system utilizing metal hydrides |
| US5469913A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP12046788A patent/JPH0830632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01291072A (ja) | 1989-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |