JPS5822892A - 熱交換方法及びその装置 - Google Patents
熱交換方法及びその装置Info
- Publication number
- JPS5822892A JPS5822892A JP12220481A JP12220481A JPS5822892A JP S5822892 A JPS5822892 A JP S5822892A JP 12220481 A JP12220481 A JP 12220481A JP 12220481 A JP12220481 A JP 12220481A JP S5822892 A JPS5822892 A JP S5822892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- flow path
- temperature side
- hydrogen gas
- side flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 13
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
- 229910012375 magnesium hydride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱交換方法及びその装置に関し、詳細には水素
吸蔵金属の水素吸収及び放出に伴なう反応熱費利用する
ことにより熱交換前の高温流体と低温流体の温度落！ｌ
に対応する熱量以上の量を熱交換することのできる熱交
換方法及びその装置に関するものである。
吸蔵金属の水素吸収及び放出に伴なう反応熱費利用する
ことにより熱交換前の高温流体と低温流体の温度落！ｌ
に対応する熱量以上の量を熱交換することのできる熱交
換方法及びその装置に関するものである。
高温流体と低温流体の熱交換を行なう為の基本型式とし
ては、一般に第１図に示す様な平行流型のもの、第３図
番ζ示す様な向流型のもの、更にはこれらの中間型とし
ての直交流型（図示しない）とに分鎖される。そして各
種工業分野で代表的に使用される多管円筒型熱交換装置
のほか、平板型。
ては、一般に第１図に示す様な平行流型のもの、第３図
番ζ示す様な向流型のもの、更にはこれらの中間型とし
ての直交流型（図示しない）とに分鎖される。そして各
種工業分野で代表的に使用される多管円筒型熱交換装置
のほか、平板型。
平板フィン型、２重管型及びコイル型等の熱交換装置は
全て上記基本型式のいずれかを利用するものである。
全て上記基本型式のいずれかを利用するものである。
しかしこれらの熱交換装置１における伝熱特性そのもの
は平行流型と向流型とで代表することがで舎る。これら
両特性を図面に基づき説明すると、まず第２図は平行流
型の熱交換装置に詔ける伝熱特性を示すグラフで、横軸
は伝熱長さ、縦軸は温度を示すが、Ｌｍは伝熱有効長を
表わし、ＴＨ及びＴＬは所定有効長（Ｘ）に対応・する
高温流体及び低温流体の各最終熱交換温度を表わす。尚
Ｔ１及びＴ３は高温流体の高温側流路２番こおける夫々
入口側温度及び出口側温度を表わし、又Ｔ２及びＴ４は
低温流体の低温側流路４にぷける夫々入口側温度及び出
口側温度を表わす。この図に示す様に有効長（Ｌｍ）が
長くなるにつれて、高低両流体の最終熱交換温度（ＴＨ
及びＴＬ）はある一定温度１０番こ漸近するが、決して
Ｔｏｏに達する（従ってＴＨ−ＴＬとなる）ことはなイ
。即ちＴ Ｌ （Ｔ ｏ。
は平行流型と向流型とで代表することがで舎る。これら
両特性を図面に基づき説明すると、まず第２図は平行流
型の熱交換装置に詔ける伝熱特性を示すグラフで、横軸
は伝熱長さ、縦軸は温度を示すが、Ｌｍは伝熱有効長を
表わし、ＴＨ及びＴＬは所定有効長（Ｘ）に対応・する
高温流体及び低温流体の各最終熱交換温度を表わす。尚
Ｔ１及びＴ３は高温流体の高温側流路２番こおける夫々
入口側温度及び出口側温度を表わし、又Ｔ２及びＴ４は
低温流体の低温側流路４にぷける夫々入口側温度及び出
口側温度を表わす。この図に示す様に有効長（Ｌｍ）が
長くなるにつれて、高低両流体の最終熱交換温度（ＴＨ
及びＴＬ）はある一定温度１０番こ漸近するが、決して
Ｔｏｏに達する（従ってＴＨ−ＴＬとなる）ことはなイ
。即ちＴ Ｌ （Ｔ ｏ。
（ＴＨなる関係は永久に維持される。しかして伝熱損失
が存在する以上、熱交換効率が１００％になることは有
り得ないからである。従って言い換えれば熱落差を零に
する為には熱交換装置の有効長（Ｌｍ）即ち伝熱面積を
無限大にする必要があり、この様な装置は実際上不可能
である。
が存在する以上、熱交換効率が１００％になることは有
り得ないからである。従って言い換えれば熱落差を零に
する為には熱交換装置の有効長（Ｌｍ）即ち伝熱面積を
無限大にする必要があり、この様な装置は実際上不可能
である。
一方路４図は向流型の熱交換装置Ｉｃｍける伝熱特性を
示すグラフで、横軸、縦軸共に第２図に初ける横軸及び
縦軸と同じ項目を表わす。この図に詔いては有効長（Ｌ
ｂ）が長（なるにつれて、高低両流体は夫々の出口に招
いて相手方流体の入口温度に漸近する。即ち前例と同様
高温流体の入口温度をＴＩ、出口温度をＴ３とし、同装
置１に右ける低温流体の入口温度をＴ２．出口温度をＴ
４とすると、Ｔ３はＴ２に、又Ｔ４はＴ１に夫々漸近す
るが、−Ｔ３がＴ！にまで下がり、又Ｔ４がＴ１にまで
上昇する（従ってＴ ３ ｓ＝Ｔ ２． Ｔ ４５ｗＴ
１となる）ことはない、これは平行流型の場合と同じく
伝熱損失を皆無にできないからであり、従現不可能であ
る。
示すグラフで、横軸、縦軸共に第２図に初ける横軸及び
縦軸と同じ項目を表わす。この図に詔いては有効長（Ｌ
ｂ）が長（なるにつれて、高低両流体は夫々の出口に招
いて相手方流体の入口温度に漸近する。即ち前例と同様
高温流体の入口温度をＴＩ、出口温度をＴ３とし、同装
置１に右ける低温流体の入口温度をＴ２．出口温度をＴ
４とすると、Ｔ３はＴ２に、又Ｔ４はＴ１に夫々漸近す
るが、−Ｔ３がＴ！にまで下がり、又Ｔ４がＴ１にまで
上昇する（従ってＴ ３ ｓ＝Ｔ ２． Ｔ ４５ｗＴ
１となる）ことはない、これは平行流型の場合と同じく
伝熱損失を皆無にできないからであり、従現不可能であ
る。
そこで本発明者等はかかる従来技術の欠点を解消し、温
度効率を理論的に１００％或いはそれ以上に到達させ得
る熱交換方法及びその装置を提供すべく種々研究した結
果、下記の原理を有効に応用し得る熱交換方法及び装置
を採用すればその目的を効率良く達成できることを究明
し、本発明を完成するに至ったものであり、そしてその
様な新規且つ優れた熱交換方法及びその装置をここに提
供するものである。
度効率を理論的に１００％或いはそれ以上に到達させ得
る熱交換方法及びその装置を提供すべく種々研究した結
果、下記の原理を有効に応用し得る熱交換方法及び装置
を採用すればその目的を効率良く達成できることを究明
し、本発明を完成するに至ったものであり、そしてその
様な新規且つ優れた熱交換方法及びその装置をここに提
供するものである。
即ち本発明は水素吸蔵金属の水素吸収及び放出に伴なう
反応熱を巧みに利用したものであるが、この場合の反応
をＭｇについて説明すると、下記（１）式の様に示され
る。
反応熱を巧みに利用したものであるが、この場合の反応
をＭｇについて説明すると、下記（１）式の様に示され
る。
（１）式は可逆反応であって、加圧すると反応は右に進
み発熱し、減圧すると反応は左に進み吸熱する。この関
係をＭｇとＨ２の平衡解離−線として図示したものが第
８図である。第８図は、横軸に温度Ｔ（右側程高温）を
、縦軸に圧力Ｐ（上側程高圧）をとっている。この図に
詔いて、仮に温度Ｔｌ、圧力Ｐ１で平衡状態にあるＭｇ
、Ｈ２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体が圧力１２番ζ減圧さ
れると（即ち平衡線上のＡ平衡点からＢ平衡点に移行し
たとＩり 、Ｔ１１式の反応は左に進み吸熱が行なわれ
、温度はＴ１からＴ２−ζ下がる。
み発熱し、減圧すると反応は左に進み吸熱する。この関
係をＭｇとＨ２の平衡解離−線として図示したものが第
８図である。第８図は、横軸に温度Ｔ（右側程高温）を
、縦軸に圧力Ｐ（上側程高圧）をとっている。この図に
詔いて、仮に温度Ｔｌ、圧力Ｐ１で平衡状態にあるＭｇ
、Ｈ２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体が圧力１２番ζ減圧さ
れると（即ち平衡線上のＡ平衡点からＢ平衡点に移行し
たとＩり 、Ｔ１１式の反応は左に進み吸熱が行なわれ
、温度はＴ１からＴ２−ζ下がる。
しかしく１）式の反応は常に平衡線上を移行するこ ・
と番ζよって行なわれる訳ではなく、圧力を比較的早く
変更すると、断熱的な圧力変更が行なわれたことになり
、その直後は平衡線を離れて反応が進行するのが一般的
であり、その後徐々に平衡線上番こ復帰する。この関係
を具体的に説明すゐと、今、。
と番ζよって行なわれる訳ではなく、圧力を比較的早く
変更すると、断熱的な圧力変更が行なわれたことになり
、その直後は平衡線を離れて反応が進行するのが一般的
であり、その後徐々に平衡線上番こ復帰する。この関係
を具体的に説明すゐと、今、。
温度ＴＩ、圧力Ｐ１で平衡状１１に−ある内点に海ける
Ｍｇ、Ｈ２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体を、温度Ｔ１はそ
のままＫして圧力を急速＜Ｐｌ’からデ１’に上昇させ
且つＰｉ／に維持すると、（１）式の反応は右に進み発
熱反応を行なう。この場合、点（Ｃ）！発熱速度と伝熱
速度がっり゛合ったとすると、低温側被伝熱物６ζは平
衡状態での伝熱量の他にＩｃ）ｆＱｒｗＪＫ相当するＭ
ｇの反応による発熱量が更に付加されるζとになる。従
ってそのつり合い点（ｑが平衡線上のＰ １’に対応す
る平衡点（ｑの温度Ｔ１′に達しない状態（この場合は
発熱速度≧伝熱速度でＴ ｃ’は一定である）にして＃
けば（１）式の反応（発熱反応）が継続され、低温側被
伝熱物にＭｇＨ，ｚの生成反応熱を付加的に供給するこ
とができる。
Ｍｇ、Ｈ２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体を、温度Ｔ１はそ
のままＫして圧力を急速＜Ｐｌ’からデ１’に上昇させ
且つＰｉ／に維持すると、（１）式の反応は右に進み発
熱反応を行なう。この場合、点（Ｃ）！発熱速度と伝熱
速度がっり゛合ったとすると、低温側被伝熱物６ζは平
衡状態での伝熱量の他にＩｃ）ｆＱｒｗＪＫ相当するＭ
ｇの反応による発熱量が更に付加されるζとになる。従
ってそのつり合い点（ｑが平衡線上のＰ １’に対応す
る平衡点（ｑの温度Ｔ１′に達しない状態（この場合は
発熱速度≧伝熱速度でＴ ｃ’は一定である）にして＃
けば（１）式の反応（発熱反応）が継続され、低温側被
伝熱物にＭｇＨ，ｚの生成反応熱を付加的に供給するこ
とができる。
逆に温度Ｔ２．圧力Ｐ２で平衡状態にある（Ｂ１点にお
けるＭｇ、０２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体を、温度Ｔ２
はそのままにして圧力をＰ２からＰ２′に下げ且つｐ
２１に維持すると、（１）式の反応は左に進み吸熱反応
を行なう。この場合、点（Ｄ）”ｒ吸熱速度と伝熱速度
がつり合ったとすると、高温側伝熱物からは平衡状態で
の伝熱量の他に西側荊に相当するＭ ｇ Ｈ２の水素ガ
ス放出反応による吸熱量に相当する熱量が奪われること
になる。従ってそのつり合い点（ロ）屋平衡線上のｐ
２Ｆに対する平衡点（ロ）の温度Ｔ２’に達しない状態
（この場合は吸熱速度≧伝熱速度でＴＤ’は一定である
）にしておけば（１）式の反応（吸熱反応）が維持され
、高温側伝熱物からＭ ｇ Ｈ２の水素ガス放出反応に
伴なう吸熱量に相当する熱量を余分に奪うことができる
。
けるＭｇ、０２及びＭ ｇ Ｈ２の共存体を、温度Ｔ２
はそのままにして圧力をＰ２からＰ２′に下げ且つｐ
２１に維持すると、（１）式の反応は左に進み吸熱反応
を行なう。この場合、点（Ｄ）”ｒ吸熱速度と伝熱速度
がつり合ったとすると、高温側伝熱物からは平衡状態で
の伝熱量の他に西側荊に相当するＭ ｇ Ｈ２の水素ガ
ス放出反応による吸熱量に相当する熱量が奪われること
になる。従ってそのつり合い点（ロ）屋平衡線上のｐ
２Ｆに対する平衡点（ロ）の温度Ｔ２’に達しない状態
（この場合は吸熱速度≧伝熱速度でＴＤ’は一定である
）にしておけば（１）式の反応（吸熱反応）が維持され
、高温側伝熱物からＭ ｇ Ｈ２の水素ガス放出反応に
伴なう吸熱量に相当する熱量を余分に奪うことができる
。
しかして本発明に係る熱交換方法の構成へは、夫々独立
して設けられた高温側流路と低温側流路には夫々水素吸
蔵金属充填室を隣接させて各流路との間で熱交換可能に
構成し、前記高温側流路に隣接した水素吸蔵金属充填室
では、鎖車の反応条件が吸熱速度≧伝熱速度となる様に
水素ガスの圧力を調整維持して水素吸蔵金属の水素ガス
放出による吸熱反応を行なわせると共に、前記低温側流
路に隣接した水素吸蔵金属充填室では、該充填室の反応
条件が発熱速度≧伝熱速度となる様に水素ガス圧力を調
整維持して水素吸蔵金属の水素吸収による発熱反応を行
なわせ、更に高温側流路と低温側流路とを交互に切換え
且つ水素吸蔵金属充填室に怠ける反応を逆転させる様に
水素の移動を行なわせて高温側流路内流体と低温側流路
内流体とを連続的に熱交換す今様にした点にその要旨が
存在し、又本発明に係る熱交換装置の構成とは、高温側
流路と低温側流路とを独立して設け、夫々の流路には水
素吸蔵金属充填室を隣接させて前記流路と前記充填室を
夫々熱交換可能に構成すると共に、該両水素吸蔵金属充
填塞を調圧装置経由で水素ガスホルダーに連結し、高温
側流路に接している充填ｉＩＫ対しては高温流体の熱を
効果的に吸収出来る様に室内温度を充分低温に維持する
ことが出来藁様に水素ガス圧を調圧し、低温側流路に接
、してい号充塙室に対しては室内の熱が効果的に低温流
体く伝わる様、室内温度を充分高温に維持することが出
来る様に水素ガス圧を調圧することを特徴とし、更に高
温側流路と低温側流路とを交互に切換え併せて調圧され
た夫々の水素ガス圧を交互に切換える様にした点にその
要旨が存、在する。
して設けられた高温側流路と低温側流路には夫々水素吸
蔵金属充填室を隣接させて各流路との間で熱交換可能に
構成し、前記高温側流路に隣接した水素吸蔵金属充填室
では、鎖車の反応条件が吸熱速度≧伝熱速度となる様に
水素ガスの圧力を調整維持して水素吸蔵金属の水素ガス
放出による吸熱反応を行なわせると共に、前記低温側流
路に隣接した水素吸蔵金属充填室では、該充填室の反応
条件が発熱速度≧伝熱速度となる様に水素ガス圧力を調
整維持して水素吸蔵金属の水素吸収による発熱反応を行
なわせ、更に高温側流路と低温側流路とを交互に切換え
且つ水素吸蔵金属充填室に怠ける反応を逆転させる様に
水素の移動を行なわせて高温側流路内流体と低温側流路
内流体とを連続的に熱交換す今様にした点にその要旨が
存在し、又本発明に係る熱交換装置の構成とは、高温側
流路と低温側流路とを独立して設け、夫々の流路には水
素吸蔵金属充填室を隣接させて前記流路と前記充填室を
夫々熱交換可能に構成すると共に、該両水素吸蔵金属充
填塞を調圧装置経由で水素ガスホルダーに連結し、高温
側流路に接している充填ｉＩＫ対しては高温流体の熱を
効果的に吸収出来る様に室内温度を充分低温に維持する
ことが出来藁様に水素ガス圧を調圧し、低温側流路に接
、してい号充塙室に対しては室内の熱が効果的に低温流
体く伝わる様、室内温度を充分高温に維持することが出
来る様に水素ガス圧を調圧することを特徴とし、更に高
温側流路と低温側流路とを交互に切換え併せて調圧され
た夫々の水素ガス圧を交互に切換える様にした点にその
要旨が存、在する。
しかして本発明に係る熱交換方法及びその装置を採用す
れば、適当な有限長を有する熱交換装置で温度効率を理
論上１００％以上にさせ得るのみならず、有限長の熱交
換装置で極めて高い（９０％以上）温度効率を思いの京
まく達成できることになり、装置の経済性は著しく向上
する。
れば、適当な有限長を有する熱交換装置で温度効率を理
論上１００％以上にさせ得るのみならず、有限長の熱交
換装置で極めて高い（９０％以上）温度効率を思いの京
まく達成できることになり、装置の経済性は著しく向上
する。
以下本発明を実施例たる図面に基づ舎詳細に説明する。
第６図は水素吸蔵金属の水素吸収及び放出に伴なう反応
熱を利用した熱交換方法及び装置の概略説明図を示す、
尚本実施例では金属としてＭｇを使用した。この図に勿
いて１は熱交換装置、２は高温側流路、３人は吸熱側の
Ｍｇ充填ｉ１（以下単（ に「吸熱室」という）、３Ｂは発熱側のＭｇ充填室（以
下単に「発熱室」という）、４は低温側流路、ｓＡは吸
熱室３Ａ内Ｈ２圧力の調整装置、５１は発熱室３Ｂ内Ｊ
圧力の調整装置で、これら両調整装置６人及びｓＢはＨ
２がスホルダー６に連結されている。又７はＭｌである
。
熱を利用した熱交換方法及び装置の概略説明図を示す、
尚本実施例では金属としてＭｇを使用した。この図に勿
いて１は熱交換装置、２は高温側流路、３人は吸熱側の
Ｍｇ充填ｉ１（以下単（ に「吸熱室」という）、３Ｂは発熱側のＭｇ充填室（以
下単に「発熱室」という）、４は低温側流路、ｓＡは吸
熱室３Ａ内Ｈ２圧力の調整装置、５１は発熱室３Ｂ内Ｊ
圧力の調整装置で、これら両調整装置６人及びｓＢはＨ
２がスホルダー６に連結されている。又７はＭｌである
。
即ち本発明では、高温側流路２と低温側流路４が隣接し
ていないから高温流体が伝熱面を介して低温流体に直接
伝熱されるのではなく、高温側流路２内の高温流体は伝
熱面を介して吸熱室３人に伝熱され、又発熱室３Ｂの熱
は伝熱面を介して低温側流路４内の低温流体に伝熱され
る。伝熱面の構成については特に限定されないが、例え
ば伝熱界面を貫通する様にヒートパイプ９を配管してお
けば伝熱効率は極めて高いものになる。この場合、吸熱
１［３人ではＭ ｇ Ｈｚの水素ガス放出反応（吸熱反
応）が行なわれるが、そのときの反応条件は吸熱速度≧
伝熱速度とする。そしてこの反応条件の設定は、水素ガ
スホルダ６及び調整装置５人を操作することにより、吸
熱室３入内の水素ガス圧力を平衡圧力よりも低圧〔第７
図の平衡点儒）を非平衡点（Ｂ氷移行させたときの減圧
（Ｐ２→Ｐ２′）ｋ相当〕Ｋ調整維持して行なう。一方
、発熱室３ＢではＭｇのＨ２吸収反応（発熱反応）が行
なわれるが、そのときの反応条件は発熱速度≧伝熱速度
とする。尋してこの場合の反応圧力の設定は、水素ガス
ホルダー６及び調整装置５Ｂを操作することにより、発
熱室３Ｂ内の水素ガス圧力を平衡圧力よりも高圧〔第７
図の平衡点四を非平衡点四Ｉｋ移行させたときの加圧（
ｐ１→Ｐ１′）ｋ相当〕Ｉｃｍｍ整維持して行なう。ｐ
１／圧の選定はｐｔ’＜、％応する平衡温度ＴＩＩが
第５図に於けるＴ１よりも高く設定することが望ましい
。又ｐ ２１圧の選定は？！’に対応する平衡温度Ｔ２
′が第５図に於けるＴ２よりも低く設定することが望ま
しい。
ていないから高温流体が伝熱面を介して低温流体に直接
伝熱されるのではなく、高温側流路２内の高温流体は伝
熱面を介して吸熱室３人に伝熱され、又発熱室３Ｂの熱
は伝熱面を介して低温側流路４内の低温流体に伝熱され
る。伝熱面の構成については特に限定されないが、例え
ば伝熱界面を貫通する様にヒートパイプ９を配管してお
けば伝熱効率は極めて高いものになる。この場合、吸熱
１［３人ではＭ ｇ Ｈｚの水素ガス放出反応（吸熱反
応）が行なわれるが、そのときの反応条件は吸熱速度≧
伝熱速度とする。そしてこの反応条件の設定は、水素ガ
スホルダ６及び調整装置５人を操作することにより、吸
熱室３入内の水素ガス圧力を平衡圧力よりも低圧〔第７
図の平衡点儒）を非平衡点（Ｂ氷移行させたときの減圧
（Ｐ２→Ｐ２′）ｋ相当〕Ｋ調整維持して行なう。一方
、発熱室３ＢではＭｇのＨ２吸収反応（発熱反応）が行
なわれるが、そのときの反応条件は発熱速度≧伝熱速度
とする。尋してこの場合の反応圧力の設定は、水素ガス
ホルダー６及び調整装置５Ｂを操作することにより、発
熱室３Ｂ内の水素ガス圧力を平衡圧力よりも高圧〔第７
図の平衡点四を非平衡点四Ｉｋ移行させたときの加圧（
ｐ１→Ｐ１′）ｋ相当〕Ｉｃｍｍ整維持して行なう。ｐ
１／圧の選定はｐｔ’＜、％応する平衡温度ＴＩＩが
第５図に於けるＴ１よりも高く設定することが望ましい
。又ｐ ２１圧の選定は？！’に対応する平衡温度Ｔ２
′が第５図に於けるＴ２よりも低く設定することが望ま
しい。
しかして吸熱室３Ａ及び発熱８８１１における各反応条
件を上記の如く設定してＭｇＪＰＭｇ）１２を反応させ
ること馨こより、該反応が完了する迄の間は、前述した
様に第７図において（Ｄ）Ｉｔ （７’Ｙと（ロ）の間
に位置し、（Ｄ）Ｋ収束する。又（Ｃ）′１ま■とｔｃ
）との間に位置しく９に収束する。
件を上記の如く設定してＭｇＪＰＭｇ）１２を反応させ
ること馨こより、該反応が完了する迄の間は、前述した
様に第７図において（Ｄ）Ｉｔ （７’Ｙと（ロ）の間
に位置し、（Ｄ）Ｋ収束する。又（Ｃ）′１ま■とｔｃ
）との間に位置しく９に収束する。
第５図に於いて吸熱室３Ａ及び発熱室３Ｂの各室温Ｔ３
１Ａ及びＴ０ｎはほぼ一定値を維持する。
１Ａ及びＴ０ｎはほぼ一定値を維持する。
このときの状態を第５図の吸熱側の部分、即ち高温側流
路２及び吸熱室３Ａ内にあける温度変化及び第５図の発
熱側の部分、即ち低温側流路４及び発熱室３Ｂ内におけ
る温度変化で捉えて図示したものが第６図である。この
図に示す様に、吸熱室３Ａの室温Ｔ３Ａ及び発熱室３Ｂ
の室温’ｖａｎは共に一定であるから伝熱長さを表わす
Ｘ軸に平行となり、高温流体温度は吸熱室々温ＴｌＡ１
こ対してＴ１からＴ３の如く噺近し、又低湿流体温度は
発熱室々温Ｔ３Ｂｌこ対してＴ２からＴ４の如く漸近す
る。ここで水素ガスホルダー６、調整装置５Ａ及び５Ｂ
を操作して吸熱！ａＡ内の水素圧力を平衡時の温度Ｔ３
ＡがＴｊよりも低くなる様に選定し、−１発熱室３Ｂ内
の水素ガス圧力を平衡時の温度Ｔ３ＢがＴＩよりも高く
なる様に選定すると、吸熱室々温ＴＩＡはＴ２よりも低
下し、一方発熱室々温Ｔ３ＢはＴ１よりも上昇する。従
って新たに低下した室温Ｔ３Ａに向かって収斂する高温
流体の温度低下（Ｔｌ→Ｔ３）曲線そのものも更に低温
個迄下降し、−１新たに上昇した室温ＴＳＢＫ向かつて
収斂する低温流体の温度上昇（Ｔ２→’ｒ４）曲線その
ものも更に高温個迄上昇する。
路２及び吸熱室３Ａ内にあける温度変化及び第５図の発
熱側の部分、即ち低温側流路４及び発熱室３Ｂ内におけ
る温度変化で捉えて図示したものが第６図である。この
図に示す様に、吸熱室３Ａの室温Ｔ３Ａ及び発熱室３Ｂ
の室温’ｖａｎは共に一定であるから伝熱長さを表わす
Ｘ軸に平行となり、高温流体温度は吸熱室々温ＴｌＡ１
こ対してＴ１からＴ３の如く噺近し、又低湿流体温度は
発熱室々温Ｔ３Ｂｌこ対してＴ２からＴ４の如く漸近す
る。ここで水素ガスホルダー６、調整装置５Ａ及び５Ｂ
を操作して吸熱！ａＡ内の水素圧力を平衡時の温度Ｔ３
ＡがＴｊよりも低くなる様に選定し、−１発熱室３Ｂ内
の水素ガス圧力を平衡時の温度Ｔ３ＢがＴＩよりも高く
なる様に選定すると、吸熱室々温ＴＩＡはＴ２よりも低
下し、一方発熱室々温Ｔ３ＢはＴ１よりも上昇する。従
って新たに低下した室温Ｔ３Ａに向かって収斂する高温
流体の温度低下（Ｔｌ→Ｔ３）曲線そのものも更に低温
個迄下降し、−１新たに上昇した室温ＴＳＢＫ向かつて
収斂する低温流体の温度上昇（Ｔ２→’ｒ４）曲線その
ものも更に高温個迄上昇する。
従って第６図に示す様に伝熱長５が有限のして、即ち有
限伝熱面積でＴ４はＴ１よりも高く、Ｔ３はＴ２よりも
低くなり得るこξとなり、しかして熱交換前の高温流体
と低温流体との温度落差に対応する熱量以上の量を効率
良く熱交換することが出来る。
限伝熱面積でＴ４はＴ１よりも高く、Ｔ３はＴ２よりも
低くなり得るこξとなり、しかして熱交換前の高温流体
と低温流体との温度落差に対応する熱量以上の量を効率
良く熱交換することが出来る。
尚本発明に係る熱交換方法及びその装置は金属の水素吸
収及び放出に伴なう反応熱を利用したものであるから反
応時間が有限であり、一方該反応は可逆反応であること
から、第８図に示す様に高温流路２と低、温流路４を例
えば一対切換弁８．８の操作により、一定時間毎に交互
に切替えることによってξれらの流路２及び４を切り換
え゛ると共に水素ガス設定圧力を交互に切替えて、熱交
換を連続的に行なう。又第９図に示す様に高温側流路２
及び低温側流路４はそのま型保持し、吸熱室３Ａ１発熱
１１３Ｂ、水素ガス圧力調整装置５Ａ、同 ′装置５
Ｂ及び水素ガスホルダー６を一組のユニットで構成し、
該ユニットを矢印の如く回転させることによって吸熱室
３Ａと発熱室３Ｂを切り替える様にしても、同じく熱交
換を断続して行なうことができる。
収及び放出に伴なう反応熱を利用したものであるから反
応時間が有限であり、一方該反応は可逆反応であること
から、第８図に示す様に高温流路２と低、温流路４を例
えば一対切換弁８．８の操作により、一定時間毎に交互
に切替えることによってξれらの流路２及び４を切り換
え゛ると共に水素ガス設定圧力を交互に切替えて、熱交
換を連続的に行なう。又第９図に示す様に高温側流路２
及び低温側流路４はそのま型保持し、吸熱室３Ａ１発熱
１１３Ｂ、水素ガス圧力調整装置５Ａ、同 ′装置５
Ｂ及び水素ガスホルダー６を一組のユニットで構成し、
該ユニットを矢印の如く回転させることによって吸熱室
３Ａと発熱室３Ｂを切り替える様にしても、同じく熱交
換を断続して行なうことができる。
尚この様書こして熱交換を連続的に行なう場合における
吸熱室３Ａ及び発熱室３Ｂの夫々の室温Ｔ３Ａ、Ｔ３Ｂ
の経時的変化を示したものが第１０図であって、８１時
間経過後に切換えを行なうと、△Ｈの短時間後には位相
が全（逆の状態となって安定することが分かる。
吸熱室３Ａ及び発熱室３Ｂの夫々の室温Ｔ３Ａ、Ｔ３Ｂ
の経時的変化を示したものが第１０図であって、８１時
間経過後に切換えを行なうと、△Ｈの短時間後には位相
が全（逆の状態となって安定することが分かる。
本発明は以上の如く構成したので、適当な有限の伝熱長
（従って有限の伝熱面積）を有する熱交換装置で熱交換
前の高温流体と低温流体との温度差に対応する熱量以上
の量の熱交換をすることができるのみならず、有効伝熱
長の熱交換装置で極めて高い熱交換効率を思いのまま番
ζ達成できるので、装置の経済性を著しく向上させ得る
ことは勿論、熱交換装置を使用するあらゆる技術分野に
もたらす利益は極めて大きい。
（従って有限の伝熱面積）を有する熱交換装置で熱交換
前の高温流体と低温流体との温度差に対応する熱量以上
の量の熱交換をすることができるのみならず、有効伝熱
長の熱交換装置で極めて高い熱交換効率を思いのまま番
ζ達成できるので、装置の経済性を著しく向上させ得る
ことは勿論、熱交換装置を使用するあらゆる技術分野に
もたらす利益は極めて大きい。
第１図は従来の平行流型の熱交換装置を示す概略説明図
、第２図は平行流型の熱交換装置に詣ける伝熱特性を示
すグラフ、第３図は従来の向流型の熱交換装置°を示す
概略説明図、第４図は向流型の熱交換装置に勿ける伝熱
特性を示すグラフ、第５図は本発明馨ζ係る熱交換方法
及び装置の概略説明図、第６図は第５ＦＩ！Ｊの、吸熱
側の部分、即ち高温側流路２及び吸熱室３入内における
温度関係及び発熱側の部分、即ち低温側流路４及び発熱
室３Ｂ内における温度関係図、第７図はＭ ｇ Ｈ２の
平衡解離曲線を示すグラフ、第８図は熱交換を連続的に
行なう為の構成説明図、第９図は他の実施例、第１θ図
は熱交換を連続して行なった場合における吸熱室室温Ｔ
３Ａ及び発熱室室温’ｒ３ｍの経時的変化を示すグラフ
であ゛る。 １・・・熱交換装置、２・・・高温側流路、３Ａ・・・
吸熱室、３Ｂ・・・発熱室、４・・・低温側流路、５Ａ
、５Ｂ・・・水素ガス圧力調整装置、６・・・水素ガス
ホルダー、７・・・水素吸蔵金属、８・・・一対切換弁
。 出 願 人 株式会社神戸製鋼所第１図 高温流体 低温流体 第２図 第４図
、第２図は平行流型の熱交換装置に詣ける伝熱特性を示
すグラフ、第３図は従来の向流型の熱交換装置°を示す
概略説明図、第４図は向流型の熱交換装置に勿ける伝熱
特性を示すグラフ、第５図は本発明馨ζ係る熱交換方法
及び装置の概略説明図、第６図は第５ＦＩ！Ｊの、吸熱
側の部分、即ち高温側流路２及び吸熱室３入内における
温度関係及び発熱側の部分、即ち低温側流路４及び発熱
室３Ｂ内における温度関係図、第７図はＭ ｇ Ｈ２の
平衡解離曲線を示すグラフ、第８図は熱交換を連続的に
行なう為の構成説明図、第９図は他の実施例、第１θ図
は熱交換を連続して行なった場合における吸熱室室温Ｔ
３Ａ及び発熱室室温’ｒ３ｍの経時的変化を示すグラフ
であ゛る。 １・・・熱交換装置、２・・・高温側流路、３Ａ・・・
吸熱室、３Ｂ・・・発熱室、４・・・低温側流路、５Ａ
、５Ｂ・・・水素ガス圧力調整装置、６・・・水素ガス
ホルダー、７・・・水素吸蔵金属、８・・・一対切換弁
。 出 願 人 株式会社神戸製鋼所第１図 高温流体 低温流体 第２図 第４図
Claims (2)
- （１）夫々独立して設けられた高温側流路と低温側流路
には夫々水素吸蔵金属充填室を隣接させて各流路との間
で熱交換可能に構成し、前記高温側流路に隣接させた水
素吸蔵金属充填室では、該富の反応条件が吸熱速度≧伝
熱速度となる様に水素ガスの圧力を調整維持して水素吸
蔵金属の水素ガス放出による吸熱反応を行なわせ墨と共
に、前記低温側流路に隣接させた水素吸蔵金属充填室で
は、鎖車の反応条件が発熱速度≧伝熱速度となる様に水
素ガスの圧力を簡整維持して水素吸蔵金属の水素ガス吸
収による発熱反応を行なわせ、更に高温側流路と低温側
流路とを交互に切換え且つ水素吸蔵金属充填室に勿ける
反応を逆転させる様に水素ガスの移動を行なわせて高温
側流路内流体と低温側流路内流体とを連続的に熱交換す
る方法。 - （２）高温側流路と低温側流路とを独立して設け、夫々
の流路にはＨ２吸蔵金属充填塞を隣接させて前記流路と
前記充填室を夫々熱交換可能に構成すると共に該両Ｈ２
吸蔵金属充填塞を調圧装置経由でＨ２ガスホルダーに連
結し、且つ高温側流路と低温側流路とを交互に切換可能
としたことを特徴とする熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12220481A JPS5822892A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 熱交換方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12220481A JPS5822892A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 熱交換方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822892A true JPS5822892A (ja) | 1983-02-10 |
Family
ID=14830124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12220481A Pending JPS5822892A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 熱交換方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822892A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469913A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
-
1981
- 1981-08-03 JP JP12220481A patent/JPS5822892A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469913A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
| US5571251A (en) * | 1992-12-18 | 1996-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07501394A (ja) | 電子部品およびコンピュータ構成部品のための冷却装置 | |
| Michel et al. | Design of thermochemical heat transformer for waste heat recovery: Methodology for reactive pairs screening and dynamic aspect consideration | |
| Wu et al. | Experimental identification and thermodynamic analysis of ammonia sorption equilibrium characteristics on halide salts | |
| Neveu et al. | Development of a numerical sizing tool for a solid-gas thermochemical transformer—I. Impact of the microscopic process on the dynamic behaviour of a solid-gas reactor | |
| JPS5822892A (ja) | 熱交換方法及びその装置 | |
| US5507158A (en) | Device for indirect production of cold for refrigerating machine | |
| JPH0313503B2 (ja) | ||
| JPH0429949B2 (ja) | ||
| JPH02259374A (ja) | 金属水素化物利用の冷却装置 | |
| JPS6329183B2 (ja) | ||
| JP2643235B2 (ja) | メタルハイドライド加熱冷却装置 | |
| JPH0355749B2 (ja) | ||
| JPS6183847A (ja) | 間欠作動式ヒ−トポンプ装置 | |
| JPH0634230A (ja) | 冷熱発生装置 | |
| JPS63129264A (ja) | 固気反応粉末の流動層式熱交換装置 | |
| JPH0414260B2 (ja) | ||
| JPH08233477A (ja) | 制御された温度における２相熱交換器 | |
| JPH0361106B2 (ja) | ||
| Wang et al. | Kinetics of Solid Composite Sorbents | |
| Michel et al. | Thermochemical Heat Tranformer for Waste Heat Recovery: consideration of dynamic aspects for design | |
| JPS61285356A (ja) | 金属水素化物利用冷暖房給湯装置 | |
| JPH0573984B2 (ja) | ||
| JPH0316594B2 (ja) | ||
| JPS6329185B2 (ja) | ||
| JPS6231238B2 (ja) |