JPS5892794A - 金属水素化物による蓄放熱装置を有する熱利用システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、非定常的な熱源に，よる熱を金属水素化物
を用いた蓄放熱装置により定常化して利用する熱利用シ
ステムに関する。

代替エネルギー、省エネルギーの一環として、風力、太
陽熱等の自然エネルギーや工場廃熱等の従来利用されな
かった非定常的な熱を、金属水素化物の吸・脱蔵時の発
熱、吸熱現象を利用して蓄放熱し、定常的な熱として農
作物裁培用温室の暖房等に利用する熱利用システムが考
えられている。

従来考えられているこの種の熱利用システムは、例えば
第１図に示す如く、熱源ｌと水素ガス貯槽２と共に蓄放
熱装置８を構成する金属水素化物を保持する熱交換部４
との間、及び熱交換部４と熱利用装置（例えば温室）５
との間の熱移送は管６，７を夫々循環する熱媒体流体（
水又は空気等）を用いて熱交換面を介して行なわれるの
で、媒体との熱交換時に損失が生じ、金属水素化物の有
限な反応熱の利用においては、これが大きな問題となっ
ていた。

一方、金属水素化物を利用した蓄放熱装置においては一
定の反応熱を得るために、通常尿素ガス貯槽２と金属水
素化物を保持する熱交換部４との間の水素ガス配管８に
流量調節弁９を挿入して、水素ガスの質量流量を制御し
ているが、その動作は計装装置による信号にて行なう〜
ため計装設備を必要とし、メインテナンス及びコストに
問題があった。

本発明は、従来の金属水素化物を用いた蓄放熱装置を有
する熱利用システムの上述の問題点にがんがみ、熱媒体
流体を介することなく熱利用装置に放熱するどとによっ
て熱交換ロスを少々くし、かつ水素ガス流量制御のため
の計装設備の不要な）メインテナンスが容易でコストの
廉い熱利用システムを提供することを目的とする。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとすいて詳細
に説明する。

第２図は、本発明を農作物裁培用温室の暖房装置に適用
した実施例を示すものであって、例えば風力を利用した
熱源１Ｇと温室１１との間には、熱源により加熱された
空気の導管ｌ２が配設されており、該導管ｌ２の温室ｌ
ｌ側の？端は温室内に開口し吹出しノズ乍１８ヲ形成し
ている。上記導管ｌ２の一部は、温室１ｌの底部の土壌
中の適当な深さの所に埋設されており《その部分に金属
水素化物利用蓄放熱装置ｌ４を構成する熱交換部１５が
設けられている。蓄放熱装置ｌ４は、この熱交換部ｌ５
と、水素ガス貯槽ｌ６及びそれらを接続する配管１７等
より構成される。熱交換部ｌ５は内管ｌ８、外管ｌ９よ
り成る二重管構造を有し、内管ｌ８の内部空間には所定
の温度で水素ガスの吸脱蔵が行なわれる金属水素化物２
０が充填保持されている。内外管の間の空間は両端部で
前記の加熱空気導管ｌ２と接続され、加熱空気の流路の
一部を形成する。

熱交換部１５の金属水素化物保持スペースと水素ガス貯
槽ｌ６とを接続する配管ｌ７には、水素ガス貯槽ｌ６か
ら熱交換部ｌ５に向う方向にのみ水素が流れる逆止弁２
１と適当な口径のオリフィス２２とが直列に、かつこれ
らと並列に熱交換部ｌ５から水素ガス貯槽ｌ６に向う８
方向罠のみ水素ガスを流す逆止弁詔が設けられており、
上記の２個の逆正弁２１．２８及びオリフイス２２によ
り呼吸装置が構成される。

以下にこの装置の作用を説明する。

熱源ｌＯにより加熱された空気は、図示しない送風機に
より、導管ｌ２を通り熱交換部ｌ５で外管ｌ９の管壁を
介して温室１１の底部土壌を加熱し温室内を暖め余った
熱を有する空気を吹出しノズルｌ３より温室１１内に吹
出し、温室内を直接加熱する。土壌を加熱した後空気は
熱源ｌＯに戻して再加熱し循環利用してもよく、この場
合は加熱流体として空気以外に水等を利用することもで
きる。本発明の装置では第１図に示す従来の装置の如く
、熱源の熱を管６を循環する熱交換流体により金属水素
化物に与え、さらにその熱を管７を循環する熱交換流体
により熱利用装置に与える場合と異り、加熱流体は熱交
換部ｌ５で外管壁を介して土壌を加熱するので、熱交換
時のロスが少ない゛。

本装置では熱源として、熱出力の非定常的な風力を利用
しているため、温室内塾定常的に所定の温度に葺持する
ための熱源の熱出力が所要の熱量を上回る場合は余分の
熱量を蓄熱し、熱源の熱出力が不足する場合には蓄熱し
た熱を放熱することが必要である。本システムの蓄放熱
装置はこのために設けられたものである。

この熱利用システムの始動時には、熱源ｌＯにより加熱
された空気の熱は、熱交換部ｌ５で内管ｌ８の管壁を通
して金属水素化物２０及び内外管ＩＬ１９を加熱昇濡さ
せる。金属水素化物２０は加熱されることによって水素
ガスを脱蔵し、保持スペース内ｄ水素ガス圧力が上昇す
る。これにより水素ガスは管ｌ７、逆止弁２３ヲ通って
水素ガス貯槽ｌ６に貯蔵される。かくして、金属水素化
物の温度は加熱空気の所定の目標温度迄上昇する。

その後、熱源１Ｇの熱出力が丁度加熱空気を所定の目標
湛度にするに必要な熱量と一致している場合は、加熱空
気は上記目標温度になるので、熱交換部ｌ５では金属水
素化物２０との間で熱交換は行なわれず、加熱空気はそ
の温度で外管ｌ９の管壁を介して周囲の土壌に熱を与え
るとともに吹出ノズル１８より温室ｌｌ内に吹出し、熱
源１Ｇより与えられた熱はすべて温室１ｌの暖房に使世
される。

もし、熱源１０の熱出力が加熱空気を所定の目標温度に
するに要する熱量を上回つｆｃ場合は、加熱空気は目標
温度より高くなるので、熱交換部ｌ５で加熱空気から金
属水素化物２０に熱が伝達され、金属水素化物２０が加
熱されることにより、水素ガスを脱蔵して保持スペース
内の水素ガス圧力が上昇する。それで脱蔵された水素ガ
スは配管ｌ７及び逆止弁２３を通って水素ガス貯槽ｌ６
に貯蔵される。

以上の作用により、必要な熱量だけが温室１１の暖房に
使用され、残余の熱量は水素ガスの形で貯蔵することが
できる。

逆に、熱源ｌＯＱ熱出力が所定の熱量より低下して、加
熱空気の温度が目標温度に達しなかった場合は、熱交換
部ｌ５において、金属水素化物２０から内管ｌ８の管壁
を介してその外部を流れる加熱空気に熱が伝達され、そ
れに伴って金属水素化物は水素ガスを吸蔵する。これに
より保持スペース内の水素ガス圧力が低下すると、水素
ガス貯槽ｌ７に貯蔵された水素ガスは、配管１７、オリ
フイス２２、逆止弁２ｌを経て熱交換部１５の釡属水素
化物保持スペース内に流入し、金属水素化物頷に吸蔵さ
れ発熱し内管１８の管壁を介してその内部・を流れる空
，気を加熱する。こうして常に一定の熱量が土壌を介し
て又は吹出しノズルｌ３から温室ｌｌ内に放出される。

以上の如く、蓄放熱装置ｌ４の熱交換部ｌ５内金属水素
化物が所定の温度に達した後は、熱源ｌＯＯ熱出力が変
動した場合、余分の熱量は水素ガスの形で蓄熱され、熱
源の熱量が不足した場合は上記の貯蔵された水素ガスが
再び熱の形で加熱空気に補給され、温室ｌｌを所定の温
度に維持することができる。なお、図示しないが、温室
内には温度検知器が設けられており、金属水素化物の水
素説蔵限界を超えて熱源より熱が与えられ、温室内温度
が必要以上に上昇すると、加熱空気配管ｌ２に設けられ
た弁を制御し、例えば系外に余分の熱を放出するように
なっている。

熱交換部１５は温室ｌ１の底部土゛壌中適当な深さの所
に埋設されているので、外管ｌ９の管壁を通して千の周
囲の土壌を適当に暖め、温室１１を暖房するので、農作
物の裁培に好適である。

さて、水素ガス導管には、前述の構成の呼吸装置２４が
設けられているので、熱源の発生する熱量が多過ぎて金
属水素化物が水素ガスを脱蔵する場合はその量が多くて
も遅滞なく水素ガス槽１６に送り込み、金属水素化物の
温度が過昇したり、その保持スペースの圧力が上昇する
ことはなく、逆に熱源の発生熱量が所要の熱量より少な
くなり、加熱空気の温度が目標温度より下った場合は、
水素ガス槽からオリフイス２２、逆止弁２ｌを経て水素
ガスが金属水素化物に供給されて金属水素化物に吸蔵さ
れるので、水素ガス吸蔵時の水素ガス流量が適正量に維
持され、過度の水素ガスの供給による空気温度のハンテ
ィングが防止される。そのため、従来の装置に設けられ
ていた流量調整弁及び之を動作させるための信号を与え
る計装設備が不要となり、構成が非常に簡単になるので
、メインテナンスが容易になるとともにコスト及び熱の
有効利用の面からも有利になる。

第８図は、本発明を養魚場又は温水プールの水槽内の水
の温度維持のための熱利用システムに適用した実施例の
水槽付近を示した図である。熱源部及び蓄放熱装置の水
素ガス貯槽及びそれに至る水素ガス配管は前記の実施例
と同様であるから図には省略されている。

この装置では、熱源により加熱され導管１１２を流れ、
水槽１１１の側壁内面に開口する吹出しノズルｌ８より
水槽１１１内に吹出す加熱流体としては水が利用される
。蓄放熱装置の熱交換部ｌ５は前記実施例のものと同様
の構成であるが、水槽１１１内の底部付近に設置されて
いる。吹出しノズルｌ３の周囲は適当な形状、寸法ｑ金
網等のボンネット１２５が取付けられ、高温の水が直接
人間や魚に触れないようになっている０−゛ 蓄放熱装置の熱交換部ｌ５は水槽１１１内底部付近に設
けられているので内外管の間を流れ否加熱水の熱は外管
ｌ９の管壁を介して水槽内の水を加熱し残余の熱はノズ
ルｌ８より吹出す水によって水槽中に放出，される。

この装置の作用は前記の実施例と殆んど同様であるから
説明を省略する。

この発明は上記の２つの実施例に例示した農作物裁培用
温室及び養魚用水槽、温水プール以外の”各種の熱利用
装置に利用することが出来、又熱源も図示の風力以外に
太陽熱等の自然エネルギーや工場廃熱等の非定常的エネ
ルギーを利用することができる。又水素ガス貯槽ｌ６の
代りに、熱交換部ｌ５内に保持された金属水素化物と異
種の金属水素化物を保持する容器を利用して水素ガスを
回収することも可能である。

以上の如ぐ、本発明によれば、熱交換流体の使用による
熱交換時の損失がなくなり、水素ガスの流量制御のため
の計装設備が不要となるので、メインテナンスが容易に
なりコストが安くなり、金属水素化物の水素吸蔵時の生
成熱の有効利用の面からも有利になる等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱利用システムの一例を示す図式図１第
２図は本発明の実施例を示す図式図、第３，図は本発明
の他の実施例の第２図と異なる部分のみを示す図式図で
ある。 ｌＯ・・・熱源１１・・・温室（熱利用装置）１２，１
１２・・・加熱流体導管 ｌ３・・・吹出し口（熱放出手段） ｌ５・・・熱交換部 ｌ６・・・水素ガス貯槽（水素ガス回収装置）１７・・
・水素ガス配管 １Ｂ・・・内管（金属水素、化物保持容器）２ｏ・・・
金属水素化物 ２４・・・呼吸装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱源から熱利用装置への熱の供給路の途中に設けられた
   金属水素化物保持容器と、該金属水素化物保持容器と水
   素ガス導管で接続された水素ガス栄力・ら成る蓄放熱装
   置を有テ１１１用ＸＸテし、かつ ＸＫおーて冫上記の水素ガス導管に金属水素化物保持容
   器から水素ガス６ψｅｐう方向には自由に水素ガスを流
   通せしめ、水素ガ＃＃ｌ’一ら金属水素化物保持容器に
   向う方向には水素ガスの流量を規制する呼吸装置を設け
   たことを特徴とする熱利用システム。