JPS5899663A - ヒ−トポンプ装置 - 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】 本発明は金属水素化物を利用したヒートポンプ装置に関
する。

ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して金属水素
化物を形成し、また、この金属水素化物が可逆的に吸熱
的に水素を放出することが知られており、近年、このよ
うな金属水素化物の特性を利用した種々のと−トポンプ
装置が提案されている。

このようなヒートポンプ装置は従来、原理的には金属水
素化物を熱交換器を兼ねる二つの密閉容器に充填し、一
方の金属水素化物に吸熱的に木葉を放出させ、この水素
を他方の金員水素化物に発熱的に吸蔵させることにより
冷熱出力又は温熱出力を得、上記の過程を金属水素化物
について交互に行なうように構成されている。

即ち、第１図は従来のヒートポンプ装置にお＆）て冷熱
出力又は温熱出力を得るための！Ｊ１種葉イクルを示し
、ｊｌｌの金属水素化物ＭｔＨを高温ガにおいて加熱し
て水素を放出させ（点Ａ）、作動温度領域では同一温度
で高い平衡分解ＥＥＰを有する第２の金属水素化物Ｍｓ
Ｈを中温Ｔ輩（＜’Ｉ’Ｈ）に保ちつつ、その平衡分解
圧を温度Ｔ、に８けるＭｉｎよりも小さくしてＭＩＨと
の間に差圧を生ぜしめ、ＭＩＨが放出した水素をこの差
圧を利用してＭｓＨに発熱的に吸蔵させる（点Ｂ）。次
に、ＭＩＨヲｆｆ１度’ｌ’Ｍに保つと共に、Ｍ背を低
温ＴＬ　（＜’Ｉ’Ｍ）に保ち、温度ＴＴＪのＭ、Ｈの
平衡分解圧を温度’Ｉ’ＭのＭｉｎのそれよりも大きく
して、Ｍａｎから吸熱的に水素を放出させ（点Ｄ）、こ
の水嵩をＭＩＨに発熱的に吸蔵させる（点Ｃ）。ＭＩＨ
を再び温度＃ＩＩＨに加熱し、Ｍ、Ｈを温度ＴＭに保て
ば１サイクルが完了する。このサイクルにおいて、点Ａ
Ｇ、−駆動熱源から駆動エネルギーを与え、点Ｂ及び点
Ｃを大気や水を熱媒とする熱交換器と接続し、点Ｄを冷
水のような冷熱媒に接続することにより、この冷熱媒か
ら冷熱出力を得ることができる。

一方、点ムを駆動熱源に接続し、点りを水のような熱媒
と接続することにより、点１及び点０において熱媒から
温熱出力を得ることがで會る。

第２図社従来の第２種サイクルを示し、点ム及び点りを
駆動熱源に接続することにより点Ｃから温熱出力を得る
０点Ｂでの温熱出力は通常、系外に放散する。

従って、ＭＩＨとＭｓＨをそれぞれ充填した熱交換器対
を用いて上記したようなサイクルを行なわせて連続した
出力を得るためには、上記熱交換器対を２対以上組台葉
、それぞれ相互に興なる位相でサイクルを行なわせる必
要があり、この結果、金属水素化物の反応熱の一部が常
に上記のサイクルの過程で熱交換器自体の加熱冷却に消
費されるので、成績係数が小さくならざるを得ないほか
、装置構成が複雑化、大型化する問題がある。

本発明轄上記に鑑みてなされたものであって、装置の成
績係数を小さくする上記した熱交換器自体の加熱冷却サ
イクルを不必要として、装置構成を著しく簡単化すると
共に、高い成績係数によって安定して本質的に連続した
出力を得ることができる金属水素化物ヒートポンプ装置
を提供することを目的とし、特に上記第１種サイクルに
よってするためのヒートポンプ装置を提供することを目
的とする。

本発明により、第１種サイクルによって冷熱又は温熱出
力を取得するためのヒートポンプ装置は、（ａｌ）密閉
容器内に隔壁にて区画形成された高圧室、低圧室及び１
以上の中圧室と、 （ロ）高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の間て
第１の金属水素化物と作動温度領域て第１の金属水素化
物よりも高い平衡分解圧を有する第２の金属水素化物を
それぞれ担持し、回転ベルト状に連続走行されるテープ
対と、（ｃ）　　高１ｌＥ１１にふいて第１の金属水素
化物を担持したテープと熱交換可能に熱的に接続された
高温熱媒と、 （ｄ）　　高圧室において第２の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第１の中温熱
媒と、 （ｅ）　　中圧室＆−掌いて第ｉｅ傘属水素化物を担持
したテープと熱交換可能に熱的に接続された第２の中温
熱媒と、 （Ｏ上記ｇＪ１の中温熱媒と第２の中温熱媒を熱的に接
続する熱回路と、 （２）中圧室において第２の金属水素化物を担持したテ
ープと熱交換可能に熱的に接続された第３の中温熱媒と
、 （ロ）低圧室において第２の金属水素化物を担持したテ
ープと熱交換可能に熱的に接続された低温熱媒と、 （ｉ）　　低圧室において第１の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第４の中温熱
媒 とを有し、高圧室において高温熱媒によりｊｌｌｌの金
属水素化物を加熱して水素を放出させ、この水素を第２
の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、仁こに生じる反応
熱を上記熱回路により中圧室の第１の金属水素化物に伝
えて、中圧室においてこの、第１の金属水素化物から水
素を放出させ、この水素を第２の金属水素化物に発熱的
に吸蔵させると共に、低圧室において各テープ対の間で
第２の金属水素化物から吸熱的に水素を放出させ、この
水素を第１の金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記
低温熱媒から冷熱出力を得るか、又は上記第３の中温熱
媒及び／若しくは第４の中温熱媒から温熱出力を得るよ
うにしたことを特徴とするものである。

１−１１−、へす、 本発明により、第２種サイクルにょっｒｉｉｍｍ力を取
得するためのヒートポンプ装置は、（（転）密閉容器内
に＠壁にて区画形成された高圧室、低圧室及び１以上の
中圧室と、 （ｂ）　　高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の
間で第１の金属水素化物と作動温度領域で第１の金属水
素化物よりも高い平衡分解圧を有する第２の金属水素化
物をそれぞれ担持し、回転ベルト吠に連続走行されるテ
ープ対と、（ｃ）　　中圧室において第１の金属水素化
物を担持したテープと熱交換可能に熱的に接続された第
１の中温熱媒と、 （ｄ）　　中圧室に右いて第２の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第２の中温熱
媒と、 （ｅ）　　低圧室において第１の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第３の中温熱
媒と、 （Ｄ　上記ｊｌ’２の中温熱媒と第３の中温熱媒を熱的
に接続する熱回路と、 （２）高圧室において第２の金属水素化物を担持した各
テープに熱交換可能に熱的に接続された第４の中温熱媒
と、 （ロ）高圧室に詔いて第１の金属水素化物を担持した各
テープに熱交換可能に熱的に接続された高温熱媒 とを有し、中圧室においてｊｌｌの中温熱媒により第１
の金属水素化物を加熱して水素を放出させ、この水素を
第２の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、ここに生じる
反応熱を上記熱回路により低圧室の第１の金属水素化物
に伝えて、低圧室においてこの第１の金属水素化物から
水素を放出させ、この水素を第２の金属水素化物に吸蔵
させると共に、高圧室ｋｌいて各テープ対の間で１！Ｊ
２の金属水素化物から水素を放出させ、この水素を第１
の金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記高温熱媒か
ら温熱出力を得るか、又は上記第１の中温熱媒及び／又
は第４の中温熱媒から冷熱出力を得るようにしたことを
特徴とするものである。

以下に実施例を示す図面によって本発明を説明する。

第３図は二重効用型ヒートポンプ装置を示す。

耐圧密閉容器ｌは隔＠２及び３にて高圧室４、低圧室５
及び中圧室６にこの順に区画されている。

高圧室に配した温度Ｔｌの高温ロール１１と低圧□ 室に配した温度Ｔｓｌの中温ロール１３との間に社第１
の金属水素化物ＭＩＨを担持した回転ベルト状の第１の
テープ７が巻掛けられ、ｌ１ｉｌ＠２に設けた適宜のシ
ール手段によって両室間の気密を保ちつつ、隔−を貫通
し、一定の方向に連続して走行駆動される。各ロール祉
所定の温度に保つために連室の熱媒に熱交換可能に熱的
に接続されている（図示せず）。第１のテープ７は低圧
室で熱交換ロールｔｏ　Ｅ−接触せしめられており、高
圧室で加熱された第１のテープ７は低圧室に入ってこの
熱交換ロール２０により予冷されて後、中温ロール１３
に澗達する。中温ロール１３で冷却された第１のチー１
７は高圧室に入って熱交換ロール１９に一接触曽しめら
れる。この熱交換ロール１９ｔｉｌ。

記熱交換ロール２０に例えばヒートパイプ等により熱的
に接続されて、第１のテープ７を予熱する。

高圧室には別に温度！■にの中温ロール１２が配され、
低圧室に配した温度！番の低温ロール１４との間に第２
の金属水素化物ＭｓＨを担持した第２のテープ９が前記
同様に巻掛けられて、一定方向に連続して走行駆動専れ
る。第２のテープ９社熱的に接続した熱交換ロール２１
及び２２にて予熱又は予冷される。

上記において、第４図に示すように、ＭｓＨは作動温度
領域、（Ｔ１絶対温度）では同一温度＆：おいてＭＩＨ
よりも高い平衡分解圧■を有するが、温度〒１　のＭＩ
Ｈが温度’ｌ’ｌｋのＭｓＨよりも高い平衡分解圧を有
し、かっ原炭〒４のＭｍＨが温度Ｔ、１のＭＩＨよりも
高い平衡分解圧を有し、しかも？。

〉テｚｋ＞〒ｓｒ＞’Ｉ’＋　　なるように各温度が選
ばれる。

このようにして、ＭＩＨとＭＡＲをそれぞれ担持した第
１と第２のテープ対は、後述するように高圧室と低圧室
との間を走行して、Ａ−Ｂ→Ｆ→アームのサイクルを行
なう。

同様に低圧室には温度Ｔｓｌの別の中温ロール１５が配
され、中圧室に配した温度Ｔｓｊの中温ロール１７　と
の間でＭＩＨを担持した第３のテープ８が走行駆動され
ている。上記中温ロール１７　ｔｉ前記中温ロール１２
　とヒートパイプ郷の熱回路２７により熱的に接続され
ており、後述するように第２のチー１９が高圧室におい
て水素を吸蔵する際に発生する熱を中圧室の中温ロール
１７に伝える。

また、低圧室に配した１度１１１４の低温ロール１６と
中圧室に配した温度１１１Ｉｋの中温ロール１８との閾
ｒＭａｎを担持した第４のテープ１０が走行駆動専れて
怠り、これらテープはそれぞれ熱交換ロール２３及び２
５にて予熱され、熱交換ロール２４及び２６にて予冷さ
れる。各テープの予冷予熱のための熱交換ロールは熱的
に接続されていることは前記と同様である。ここに、各
熱交換ロールの温度は第４図に示すように、温度’ｒ、
、のＭＩＨが温度〒畠にのＭ、ＩＩよりも高い平衡分解
圧を有し、かつ〒Ｂ　＞　（’ｆ’ｓｈ、’ｌ’ｓｚ　
）　＞〒６なるように選ばれる。温度？ｌｋと〒ｍｌは
熱回路２γにより接続されているためｓ　’ｆ’ｓｈ　
ｋ　Ｔｍｌ″１！ｌある。このようにして、ＭＩＨとＭ
ｍＨをそれぞれ担持した第３と第４のテープ対は、後述
するように０−Ｄ−１ｆ→１→０の量イクルを行なう。

上記の装置の作動を第４図に示す第１種サイクル線図に
よって、先ず冷熱出力を得る場合について説明する。第
４図に示す温度は上に説明したと怠りであるから、第１
のテープ７のＭｘＨａ高圧室に＄いて駆動熱源である熱
交換ロール１１により温度Ｔｌ＆：加熱されて水素を放
出しく点Ａ）、この水素は高圧室内で温度Ｔｌｋに保た
れた第２のテープ９のＭｓＨに吸蔵される（点Ｂ）。こ
の吸蔵時に生じる熱量は熱回路２７により中圧室の第３
のテープ８のＭＩＨに供給される。これは第４図におい
ては点Ｂから点Ｃへの熱移動として表わされる。高圧室
の第１のテープ７＃′ｉ上記の水素の放出後、低圧室に
入って湿炭’Ｉ’、ｌＧ：冷却され、一方、高圧室の第
２のテープ９ｔｊ上記の水素の吸蔵後、低圧室に入り、
第１のテープ７のＭＩＨの平衡分解圧との差圧により温
度Ｔ４で吸熱的に水素を放出しく点ｌ！ｌ）、この水素
は第１のテープ７のＭＩＨにより吸蔵される（点Ｆ）１
点ＩにおけるＭＩＨの吸熱反応により、熱交換ロール１
４は温度１番において冷熱出力を得る。なお、点！にお
いてＭＩＨが生じる反応熱は熱交換ロール１３　により
糸外に発散される。

このように第１のテープ７のＭＩＨｔｉ第４図に詔いて
点ム及び点７間を往復し、第２のテープ９のＭ、Ｈは点
Ｂ及び点１間を往復し、相互に水素の吸蔵放出を行なう
、即ち、このテープ対はムーＢ→１→ア→ムのサイクル
を行なう。

次に、前記したように、中圧室の熱交換ロール１７　Ｈ
熱回路２７により熱の供給を受けて第３のチー１８のＭ
ＩＨを温度１！１．、に加熱し、水素を放出さ苛る（点
Ｃ）、この水素は中圧室において温度〒＄にの第４のテ
ープのＭ、Ｈに吸蔵され（点Ｄ）、この際の反応熱は熱
交換ロール１８により糸外に放散される。第４のテープ
１０　ｉｔ上記の水素吸蔵後、低圧室に入って、温度〒
Ｉｊに保た糺た゛第３のテープ８のＭＩＨの平衡分解圧
との差圧によ°り吸熱的に水素を放出しく点１）、この
水素−社第３のテープ８のＭＩＨに吸蔵される（点Ｆ）
。即ち、点１に宥いて熱交換ロール１６社温度Ｔ４で冷
熱出力を得る。

このように第３のテープ８社第２図に詔いて点０及び点
１間を往復し、第４のテープ１０　ｉｔ点り及び点１間
を往復し、相互に水素の吸蔵放出を行なう。即ち、この
テープ対は０→Ｄ−４′Ｅ→ｒ→Ｃのサイクルを行なう
。

第４図に示す第１種サイクル線図によって第１種温熱出
力を得る場合には、温度Ｔ１の熱源により第１のテープ
７のＭＩＨを高圧室で温度〒１に加熱しく点ム）、点り
及び点１におけるＭＩＨ及びＭｓＩＩの水素吸蔵に伴う
反応熱を温熱出力として得、点Ｉにおいて温度Ｔ４の熱
源からＭＩＨ及びＭａｎに水素を放出させるための所要
熱量を供給する。

以上のように本発明のヒートポンプ装置に掌いては、第
１のテープ７のＭＩＨと第２のテープのＭ、Ｈを用い、
温度Ｔ、の駆動熱源によりム→Ｂ　−１−４！→ムのサ
イクルを行なわせると共に、上記サイクルの点Ｂでの発
生熱量を駆動熱源として点０に供給し、第３のチー１８
０ＭＩＨと第４のテープ１０のＭｓＨにＣ−Ｄ−’ｌ−
７−０のサイクルを行なわせるから、作動に要するエネ
ルギー量が節減され、装置の成績係数が向上する。

上記のようなヒートポンプ装置において、金属水素化物
を担持したテープ自体の加熱冷却に伴う顕熱損失を無視
すると、その成績係数は次のように計算される。

ＭｉＢ及びＭＳＩｌ［の水素１４ルの吸蔵放出に伴う反
応熱をそれぞれ）Ｍｌ及びｊＨｓとし、第１のテープと
第２のテープの間でそれぞれ１４ルの水素の吸蔵放出が
あつた場合を考える。ム→Ｂ→１−１→ムのサイクルに
ネいて、熱量の入力は点ムにおいてΔＨ１，点１におい
てＪＨｓであり、熱量の出力は点１に薯いてｊＨ，、点
１に零いてＩＨ１″ｔ’あるが、点Ｂ″ｅの発生熱量社
損失なしに点Ｃに供給されるとする。そ乙で、Ｃ−４Ｄ
−４１！ｌ−４ア→Ｃのサイクルに零いて祉、点ＣでＭ
ＩＨが放出する水素はノＨ１／ノＨ，モルであるから、
出力は点ＤＣ怠いて（）ａＳ／ノＨ１）ノＨ１−ノＨ，
＠／ノＨ１、点！において　（）Ｈｓ／ノＨ１）ｉＨｌ
−ノｎｓ　ｓ入力は点１において（）Ｕｓ／ｊＨｔ）ノ
Ｈ１冨ノＩ１．Ｓ／ノＨ１である。

従って、冷熱出力を得る場合の成績係数α）Ｐ１ｃｍ＃
′ｉ（点Ｉで得る冷熱出力／点ムにおける入力）で与え
られるから、 −・・・・（１） てあり、また、温熱出力を得る場合の成績係数００ＰＩ
υは（点り及び点！て得る温熱出力／点Ａに怠けるへカ
ンで与えられるから、 −・・・（２） である。

なお、本発明に詔いて社低圧室５を９１１１３０にて圧
力の興なる２室に分割することができる。従って、熱交
換ロール１３と１５とを、また熱交換ロール１４と１６
とを興なる温度に設定することができる。そこで、熱交
換ロール１３を第４図に示すように温度Ｔ６に設定し、
熱交換ロール１４を温度！１に設定し、第１のチー１７
及び第２のテープ９にム→Ｂ−Ｉ→Ｊ→ムのサイクルを
行なわ曽、第３のテープ８及び第４のテープｌＯ＆−Ｃ
→Ｄ−ＩＣ−Ｆ−００サイクルを行なわせることにより
、興なる温度で出力を得ることができる。即ち、冷熱出
力の場合、温度〒４及び〒！の温度で、また、温熱出力
の場合、温度Ｔｌｌ及びＴ・の温度でそれぞれ出力を得
ることができる。

なお、隔ｗ３０の有無にかかわらず、温度！亀と！＄ｌ
と紘同−ても興なっていてもよい。

第Ｓ図社三重効用型と一トポンプ装置を示し、第６図は
その第１種サイクル線図である。この装置４：詔イＴは
、密閉容１１１ａ！１ｌｌＨ１３及ヒ２９により高圧室
４．２つの中圧１１６ｍ及び６ｂ　、並びに低圧室５に
区間されている。しかし、第Ｓ図を第３図と比較すれば
明らかなように、第５図の装置社第３図の装置に高圧室
４を設けると共に、第Ｓ図における高圧室４を中圧室６
１に、Ｉｊ３図＆：ｉＢける中圧室６を中圧ｇｓｂとす
ることによって形成されている。一般に高圧室、中圧室
及び低圧室社、区画室内の金属本素化物の作動水素圧の
高低により区別されるにすぎないから、作動水素圧の最
も高い区画室を高圧室、最も低い区−室を低圧室と呼び
、その中間の区画室を作動水素圧の高い区−室から順に
第１中圧室、第２中圧塞というように呼べば、本発明の
装置は、一般に高圧室と低圧室の間、及び各中圧室と低
圧室の間にＭＩＨとＭｓＢをそれぞれ担持したテープ対
を回転ベルト状に連続走行させ、各区画室においてテー
プ対の間で水素移動させると共に、高圧室のＭｌＨと第
１中圧室のＭＩＨとを熱的に接続し、第１山正室のＭｓ
Ｈと第２中庄室のＭｔＨとを熱的に接続し、このように
して中圧室におけるＭＩＨの水素吸蔵のための熱源とし
て、その前の高圧室又は中圧室のＭｍＨの水素吸蔵に伴
う発熱を利用するものであり、低圧室においては各テー
プ対の間でＭＩＨからＭＩＨへ水素移動が行なわれる。

従って、第５図に示す三重効用型装置においては、高圧
室に配した熱交換ロール４０と低圧室に配した熱交換ロ
ール４３　との間にＭＩＨを担持した第５のテープ４４
が走行され、高圧室に配した熱交換ロール４１と低圧室
に配した熱交換ロール４２　との間にＭＩＨを担持した
第６のテープ４５が走行され、更に、高圧室においてＭ
ｌｌ（と熱交換するロール４１にヒートパイプ等遣宜の
熱回路２８により第１中庄室６ａのＭＩＨのための熱交
換ロール１１　が接続されている。熱交換ロール１２と
熱交換ロール１７を接続する熱回路２７を含め、第１及
び第２中圧室と低圧室との間のテープ構成は前記と同じ
である。ａＳ、各テープを予冷予熱するためのロールは
図示を省略しである。

第６図は上記三重効用ｍ装置の作動を示すための第１種
サイクル線図である。第５図に＃いて各熱交換ロールに
付記したアルファベットは第６図のサイクル線図の各点
に対応し、高圧室に詔いて第５のテープ４４の熱交換ロ
ール４Ｇ　カラＭｉＨに駆動エネルギーが入力され、温
度１ｌｆｌｌ　においてＭＩＨに水素を放出させ（点Ｇ
］、この水素を第６のテープ４５のＭ、ＩＩＩに温度＋
７１．にで発熱的に吸蔵させる（点Ｈ）。この熱は熱回
路２８により第１の中圧室６ａ＆：おける第１のテープ
７のＭＩＨに与えられ、ＭＩＨから水素を放出させる（
点ムン。

第５のテープ４４のＭｌｌｌは上記の水素放出後、低圧
室に入って温度Ｔ４．に保たれ、第６のテープ４５のＭ
ｍＨは上記の水素吸蔵後、低圧室に入って温度！１の熱
媒に接続され、平衡分解圧の差圧によりＭ、Ｉｌｌ［は
吸熱的に水素を放出しく点ｍｌ）、ＭＩＩＩがこの水素
を発熱的に吸蔵する（点Ｆ）、第１及び第２の中圧室と
低圧室との間を走行する各テープ対の水素移動は、第６
図を第４図と比較すれば明らかなように全く等価である
。従って、この装置に右いて第５と第６のテープ対はＧ
→■→１ｇ−Ｆ−Ｇのサイクルを行ない、第１と第２の
テープ対はＡ−Ｂ→Ｅ→Ｆ→ムのサイクルを行ない、ま
た、第３と第４のテープはＣ→Ｄ−１→Ｆ→ムのサイク
ルを行ない、このようにして点Ｉより冷熱出力を得るこ
とができ、又は点り及び点！より温熱出力を得ることが
できる。

この三重効用型装置により冷熱出力を得る場合の成績係
数は、次のようにして求められる。

前記したと同様に点Ｇから点Ｈへの水素移動量を１モル
とすると、点ＨにおいてＩＨｌの熱量が生じ、これが点
ムに与えられるので、点ＡからＡＢへの水素移動量はノ
Ｕｓ／ｊＨ１モルである。そこで、点Ｂでは（）Ｈａ／
ＩＨ１）ｌＨｓ＝ノＵｓ”／ＩＨｌ　の熱量が生じ、こ
の熱量は熱回路２７により点Ｃに損失な（供給されると
すると、点Ｃから点りへの水素移動量＃′ｉ　（〕ＵＳ
／ノ１ｌｂ）ノＵｓ　／ＩＨｌ　　ツルｘ＝　　ノＨ，
ｌ／ノＨ１ｓ　モルである。この水素移動により点りで
は（）Ｈ，ｌ／ｊＨｌリノ迅ＸＩ”　ＡＨ，＠／ノ■−
の熱量が生じる。

次に、第５と第６のテープにょるＧ→■→Ｉ→１→Ｇｆ
）＋イクルに奢いては、点Ｇ　ｈ−ｊＨｌを入力するこ
とにより、点１＆：＊いて１石の冷熱出力を得る。第１
と第２のテープによるＡ−Ｂ−１→！→Ａのサイクルに
詔いては、点Ｉと点１間の水素移動量か上記の如＜　Ｉ
Ｈｓ　／ΔＨ１モルであるから、点ｘｋ−右ける冷熱出
力祉（）迅／ΔＨｔ）ノＨｍ−７Ｈｓ”／ΔＨ１である
。また、第３と第４のテープにょる０→Ｄ−１→！→Ｃ
のサイクルにおいては、点１と１間の水素移動量が上記
の如くノＨ，ｍ／ノＨ１ｆｉモルであるから、点Ｉに詔
いて（）１１１１”／１Ｈｊ）　ＩＨｌ　＝ノＨ？／Ｉ
Ｈ−の冷熱出力を得る。

従って、この成績係数ＯＯＰ１ｃｍは また、温熱出力を得る場合の成績係数００Ｐｘｈｓは、
点ＧにノＨ，を入力し、点り及びＦで温熱出力を得るか
ら、同様に ＝　１　＋０ＯＰｘｃｓ　　　　　　　　　−−（４）
である。

なお、図示しないが、低圧室を隔曖で区画し、サイクル
を行なう各テープ対をそれぞれ異なる温度に置（ことに
より、異なる温度で冷熱又は温熱出力を得ることかでき
ることＦｉ前述したと同様である。

次に、９Ｊ３図の装置によって第２種サイクルにより温
熱又は冷熱出力を得る場合を１３７図に示す１８２Ｍサ
イクル線図によって説明する。１］１Ｆ７図を第４図と
比較すれば明らかなように、点ムへの駆動エネルギーの
入力、点Ａから点Ｂへの水素移動、点Ｂから点Ｃへの熱
伝達、及び点Ｃから点りへの水素移動は両サイクルにお
いて等価であり、第７図のサイクル線図において社、点
ｌから点！への水素移動が第４図の場合と興なって高温
高圧側で行なわれており、この水素移動を利用して点１
から温熱出力を得る。従って、第７図のサイクルを行な
わせるに社、第３図中に各熱交換ロールについて付記し
たアルファベットによって、第７図に示すように第１種
サイクルの場合とは興なる温度に設定すると共に、点Ｉ
及び点ｒの温度を有する熱交換ロールを高圧室５ｔ、点
ム及び点Ｂの温度を有する熱交換ロールを中圧室４′、
また、点０及びＤの温度を有する熱交換ロールを低圧室
６′に配設すればよい。

この装置の成績係数社次のようにして求められる。第１
と第２のテープ対が行なうＡ−Ｂ−４１−！→ムのサイ
クルにおいて、テープ間に１モルの水素移動量を考える
と、入力は点Ａ＆−オいてｊＨｌ、点ｌに禽いてノＥｌ
であり、出力は点ＡにおいてｊＨｌである。また、ｊｌ
！３と第４のテープ対が行なう０→Ｄ−Ｂ−Ｆ→Ｃのサ
イクルに詔いて、点Ｃには熱回路２７によりノＨ１の熱
量が与えられるとすれば、第３と第４のテープの間の水
素移動量はそれぞれ（）Ｈｓ／ノＥｈ）モルであるから
、入力は点１に参いて（）Ｈｓ／ｊｕｎ）ｊＨｓ＝ノＨ
ａ”／ノＩＨＩであり、出力は点１において（）Ｈｓ／
ノＥｘ）ノＨ１＝ノＨｌである。

従って、温熱出力を得る場合の成績体数社である。

また、冷熱出力を得る場合の成績係数は、同様にして である。

この第２種サイクルの場合も、中圧室を２以上設けると
共に、順次、より高圧の中圧室に愈いてＭ、Ｈが水素を
吸蔵する際の発熱をより低圧の中圧室＆ｌいてＭＩＩＩ
が水素を放出するための熱源として与えることにより、
三重効用以上の装置を構成することができることは明ら
かであろう。

以上のように本発明のし一トポンプ装置によれば、興な
る平衡分解圧特性を有する金属水素化物を担持したテー
プ対を作動圧力の興なる８買室間で一定速度で走行させ
ることによりサイクルを行なわ曽るから、従来の装置の
ように金属水素化物を充填した熱交換器自体の加熱冷却
に消費される熱損失がないうえに、安定して本質的に連
続した出力を得ることができる。更に、入力側のテープ
対において金属水素化物が水素を吸蔵する際に生じる熱
を別のテープ対の駆動エネルギーとして用い、また、必
要に応じてこのテープ対での発生熱を更に別のテープ対
の駆動エネルギーとして用いる多重効用型であるから、
装置の成績係数が著しく高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ装置における第１種サイク
ル線図を示し、第２図は第２種サイクル線図を示す。第
３図は本発明の二重効用型ヒートポンプ装置を示し、ｇ
Ｊ４図はその作動を説明するための第１種サイクル線図
を示す。ＩＪ５図は本発明の三重効用型ヒートポンプ装
置を示し、第６図社その作動を説明するための第１種サ
イクル線図である。４Ｍ７図は本発明の二重効用型ヒー
トポンプ装置の作動を説明するためのｇＪ２種サイクル
線図である。 １・・・密閉容器、２．３．２９・・・Ｓｌ！壁、４・
・・１３１種サイクルにおける高圧室、４′・・・第２
種サイクルにおける中圧室、５・・第１種サイクルにお
ける低圧室、５′・・・第２種サイクルにおける高圧室
、６．６ａ、６ｂ・・−第１種サイクルにおける中圧室
　６ｔ・・・１１２種サイクルにおける低圧室、　７．
８．４４・・・第１の金属水素化物を担持するテープ、
９．１０，４５・−・Ｉ８２の金属水素化物を担持する
テープ、２７．２ｇ・・・熱回路。 第６図 １〃 第７図 刀　万　及々　　万 佐

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）（−審閉容器内に一一にて区画形成された高圧室
   、低圧室及び１以上の中圧室と、 （６）高圧室と低圧室の闇及び各中圧室と低圧室の間で
   第１の金属水素化物と作動温度領域で第１の金属水素化
   物よりも高い平衡分解圧を有する第２の金属水素化物を
   それぞれ担持し、回転ベルト状に連続走行されるチー・
   プ対と、 （（）　　高圧室において第１の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的ｈ−接続専れた高温熱媒と
   、 （６）高圧室に禽いて第２の金属水素化物を担持したテ
   ープと熱交換可能に一熱的に接続専れたＩＩＩの中温熱
   媒と、 （ｅ）　　中圧富＆：怠いて第１の金属水素化物を担持
   したテープと熱交換可能に熱的に接続された第２の中温
   熱媒と、 （０上記第１の中温熱媒と第２の中温熱媒を熱的に接続
   する熱回路と、 （２）中圧室においてＩＪ！２の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的に接続された第３の中温熱
   媒と、 （ｈ）　　低圧室において第２の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的に接続された低温熱媒と、 （轟）低圧室において第１の金属水素化物を担持したテ
   ープと熱交換可能に熱的に接続された第４の中温熱媒 とを有し、高圧室において高温熱媒により第１の金属水
   素化物を加熱して水素を放出させ、この水素を第２の金
   属水素化物に発熱的に吸蔵させ、ここに生じる反応熱を
   上記熱回路により中圧室の第１の金属水素化物に伝えて
   、中圧室においてこのｊｌｌの金属水素化物から水素を
   放出させ、この水素を第２の金属水素化物に発熱的に吸
   蔵させると共に、低圧室において各テープ対の闇で第２
   の金属水素化物から吸熱的に水素を放出させ、この水素
   を第１の金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記低温
   熱媒から冷熱出力を得るか、又は上記第３の中温熱媒及
   び／若しくは第４の中温熱媒から温熱出力を得るように
   したことを特徴とするヒートポンプ装置。 Ｑ）（ｍｌ　　密閉容器内に隔噴にて区画形成された高
   圧室、低圧室及び１以上の中圧室と、 伽）　高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の間で
   第１の金属水素化物と作動温度領域で第１の金属水素化
   物よりも高い平衡分解圧を有する第２の金属水素化物を
   それぞれ担持し、回転ベルト状に連続走行されるテープ
   対と、 （ｃ）　　中圧室において第１の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的に接続された第１の中温熱
   媒と、 （ｄＤ　　中圧室にぶいて第２の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的に接続された第２の中温熱
   媒と、 （ｅ）　　低圧室において第１の金属水素化物を担持し
   たテープと熱交換可能に熱的に接続された第３の中温熱
   媒と、 （０上記ｔＥ２の中温熱媒と第３の中温熱媒を熱的に接
   続する熱回路と、 （２）高圧室において第２の金属水素化物を担持した各
   テープに熱交換可能に熱的に接続された第４の中温熱媒
   と、 （ロ）高圧室に右いて第１の金属水素化物を担持した各
   テープに熱交換可能に熱的に接続された高温熱媒 とを有し、中圧室において第１の中温熱媒により第１の
   金属水素化物を加熱して水素を放出させ、この水素を第
   ２の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、ここに生じる反
   応熱を上記熱回路により低圧室の第１の金属水素化物に
   伝えて、低圧室においてこの第１の金属水素化物から水
   素を放出させこの水素をＩＪ２の金属水素化物に吸蔵さ
   せると共に、高圧室において各テープ対の間で第２ｇ）
   金属水素化物から水素を放出させ、との水素を第１の金
   属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記高温熱媒から温
   熱出力を得るか、又は上記第１の中温熱媒及び／又轄第
   ４の中温熱媒から冷熱出力を得るようにしたことを特徴
   とするヒートポンプ装置。