JPS6050363A - ロ−タリ式ヒ−トポンプ - Google Patents
ロ−タリ式ヒ−トポンプInfo
- Publication number
- JPS6050363A JPS6050363A JP58159437A JP15943783A JPS6050363A JP S6050363 A JPS6050363 A JP S6050363A JP 58159437 A JP58159437 A JP 58159437A JP 15943783 A JP15943783 A JP 15943783A JP S6050363 A JPS6050363 A JP S6050363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- chamber
- hydrogen
- heat
- rotor
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、熱を低温部から高温部に汲み上げる必要のあ
る各種の分野で広く利用されうるロータリ式のヒートポ
ンプに関するものである。
る各種の分野で広く利用されうるロータリ式のヒートポ
ンプに関するものである。
（ロ）従来技術
近年、水素貯蔵合金で実用となるものが発見されている
。すなわちこの合金は水素カス雰囲気中で圧力を上げる
と水素を吸着し減圧すると水素を放出する。そして、そ
の吸着時には発熱反応が生じ、放出時には吸熱反応が生
じるという特徴を有している。そこで、この性質を利用
して熱を低温部から高温部に汲み上げるヒートポンプを
構成することが考えられているが、従来のものはいずれ
も水素貯蔵合金をある容積にとじ込めておき別に存在す
るコンプレッサで水素ガスの圧力を１−げ下げするよう
のしたものであるため配管や構造が複雑になるという欠
点がある。
。すなわちこの合金は水素カス雰囲気中で圧力を上げる
と水素を吸着し減圧すると水素を放出する。そして、そ
の吸着時には発熱反応が生じ、放出時には吸熱反応が生
じるという特徴を有している。そこで、この性質を利用
して熱を低温部から高温部に汲み上げるヒートポンプを
構成することが考えられているが、従来のものはいずれ
も水素貯蔵合金をある容積にとじ込めておき別に存在す
るコンプレッサで水素ガスの圧力を１−げ下げするよう
のしたものであるため配管や構造が複雑になるという欠
点がある。
（ハ）目的
本発明は、このような事情の着ｌ」シてなされたもので
、構造が簡単で小型軽量化を図ることが容易であり、し
かも、効率の高い運転を行うことのできるロータリ式の
ヒートポンプを提供することを目的とする。
、構造が簡単で小型軽量化を図ることが容易であり、し
かも、効率の高い運転を行うことのできるロータリ式の
ヒートポンプを提供することを目的とする。
（ニ）構成
本発明は、かかる目的を達成するために、ロータととも
に回転しながら容積が増減する室を有し該室内に水素ガ
スを封入してなるロータリコンプレッサと、前記各室に
それぞれ連通させた状態で前記ロータと一体回転可能に
設けられその内部に水素貯蔵合金を保有する合金収容空
間と、高温物質側の熱を容積が増大しつつある室に対応
する水素貯蔵合金に吸収させるとともに容積が減少しつ
つある室に対応する水素貯蔵合金から放出される熱を低
温物質側に伝達する熱交換手段とを具備してなるものに
したことを特徴とする６ （ホ）実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
に回転しながら容積が増減する室を有し該室内に水素ガ
スを封入してなるロータリコンプレッサと、前記各室に
それぞれ連通させた状態で前記ロータと一体回転可能に
設けられその内部に水素貯蔵合金を保有する合金収容空
間と、高温物質側の熱を容積が増大しつつある室に対応
する水素貯蔵合金に吸収させるとともに容積が減少しつ
つある室に対応する水素貯蔵合金から放出される熱を低
温物質側に伝達する熱交換手段とを具備してなるものに
したことを特徴とする６ （ホ）実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
Ｍ１図および第２図に示すように、本発明に係るヒート
ポンプ１は、ロータリコンプレッサ２と、このロータリ
コンプレッサ２に関連させて設けた合金収容空間３−１
〜３−４と、この合金収容空間３−１〜３−４内に充填
した水素貯蔵合金４と外部の高、低温物質Ａ、Ｂとの間
で熱交換を行なわせる熱交換手段５とを具備してなる６
０−タリコンブレツサ２は、第３図に示すように、円筒
体状のケーシング６内の偏心位置にロータ７を回転可能
に収容している。また、このロータ７に複数の溝８を略
放射状に設け、これら各溝８にベーン９をそれぞれ突没
’ｏｆ能に嵌合させている。
ポンプ１は、ロータリコンプレッサ２と、このロータリ
コンプレッサ２に関連させて設けた合金収容空間３−１
〜３−４と、この合金収容空間３−１〜３−４内に充填
した水素貯蔵合金４と外部の高、低温物質Ａ、Ｂとの間
で熱交換を行なわせる熱交換手段５とを具備してなる６
０−タリコンブレツサ２は、第３図に示すように、円筒
体状のケーシング６内の偏心位置にロータ７を回転可能
に収容している。また、このロータ７に複数の溝８を略
放射状に設け、これら各溝８にベーン９をそれぞれ突没
’ｏｆ能に嵌合させている。
そして、これら各ベーン９の先端を遠心力やカス圧力あ
るいは、ばね力によって前記ケーシング６の内周面６ａ
に摺接させることによって、前記ロータ７とともに回転
しながら容積が増減する複数の室１ｔ−１〜１１−４を
形成しており、これら各室１１−１〜１１−４にそれぞ
れ水素ガスを１１人している。なお、前記ロータ７の支
軸Ｉ２は、前記ケーシング６の端壁６ｂｆｃ貫通させて
外部に突出させてあり、その突出端をモータや減速機等
を組み合わせてなる駆動装置１３に接続している。また
、前記支軸１２の突出部中間（＆置に大径部１４を一体
回転可能に設け、この大径部１４内に前記各室１１−１
〜１１−４に対応する複数の合金収容空間３−１〜３−
４を相ｍに独Ｘｒさせて設けている。そして、各合金収
容空間３−１〜３−４をガス通路１５−１−１５−４を
介して対応する各室１１−１〜１１−４に連通させると
ともに、これら各合金収容空間３−１〜３−４内に水素
貯蔵合金４をそれぞれ充填している。また。
るいは、ばね力によって前記ケーシング６の内周面６ａ
に摺接させることによって、前記ロータ７とともに回転
しながら容積が増減する複数の室１ｔ−１〜１１−４を
形成しており、これら各室１１−１〜１１−４にそれぞ
れ水素ガスを１１人している。なお、前記ロータ７の支
軸Ｉ２は、前記ケーシング６の端壁６ｂｆｃ貫通させて
外部に突出させてあり、その突出端をモータや減速機等
を組み合わせてなる駆動装置１３に接続している。また
、前記支軸１２の突出部中間（＆置に大径部１４を一体
回転可能に設け、この大径部１４内に前記各室１１−１
〜１１−４に対応する複数の合金収容空間３−１〜３−
４を相ｍに独Ｘｒさせて設けている。そして、各合金収
容空間３−１〜３−４をガス通路１５−１−１５−４を
介して対応する各室１１−１〜１１−４に連通させると
ともに、これら各合金収容空間３−１〜３−４内に水素
貯蔵合金４をそれぞれ充填している。また。
前記熱交換手段５は、前記各合金収容空間３に貫通させ
て設けられその両端１６ａを前記大径部１４の両端面に
それぞれ開口させた多数本のガス管路１６と、前記大径
部１４の両端面に摺接させて設けられ高温物質たる高温
流体Ａが泣れる高温径路１７．１８間に第１領域Ｉを通
過中のガス管路１６を接続するとともに、低温物質たる
低温流体Ｂが流れる低温径路１９．２０間に第２領域■
を通過中のガス管路１６を接続するタイミングパルプ２
１とを備えてなる。なお、ここで、第１領域工とはロー
タリコンプレッサ２の室１１−１〜１１−４がその゛容
積を減少させながら通過する領域の一部をいい、第２領
域■とは、前記室１１−１〜１１−４がその容積を増加
させながら通過する領域の一部をいう。
て設けられその両端１６ａを前記大径部１４の両端面に
それぞれ開口させた多数本のガス管路１６と、前記大径
部１４の両端面に摺接させて設けられ高温物質たる高温
流体Ａが泣れる高温径路１７．１８間に第１領域Ｉを通
過中のガス管路１６を接続するとともに、低温物質たる
低温流体Ｂが流れる低温径路１９．２０間に第２領域■
を通過中のガス管路１６を接続するタイミングパルプ２
１とを備えてなる。なお、ここで、第１領域工とはロー
タリコンプレッサ２の室１１−１〜１１−４がその゛容
積を減少させながら通過する領域の一部をいい、第２領
域■とは、前記室１１−１〜１１−４がその容積を増加
させながら通過する領域の一部をいう。
次いで、この実施例の作動を説明する。なお、各室１１
−１〜１１−４はそれぞれ同一の作用を営むため、単一
の室１１−１のみに着目して説明を行なう。
−１〜１１−４はそれぞれ同一の作用を営むため、単一
の室１１−１のみに着目して説明を行なう。
駆動装Ｍ１３をへ動させてロータ７を回転させると、室
１１−１が該ａ−夕７とともに回転してその容積が増減
し、その内部に封入した水素カスの圧力が昇降する。そ
の結果、この室１１−１に連通ずる合金収容空間３−１
内の水素貯蔵合金４が水素の吸脱を行なうことになる。
１１−１が該ａ−夕７とともに回転してその容積が増減
し、その内部に封入した水素カスの圧力が昇降する。そ
の結果、この室１１−１に連通ずる合金収容空間３−１
内の水素貯蔵合金４が水素の吸脱を行なうことになる。
゛詳述すれば、まず、室の容積１１−１が最大になる位
置から、ロータ７が回転すると、前記室ｔ ｉ−ｉおよ
びｄ（■記合金収容空間３−１内に閉じこめらた水素ガ
スはしだいに圧縮される。ここで、水素カスの圧力と水
素貯蔵合金４の水素吸蔵量との関係は第５図に示すとお
りであり、 ＋ｉｉＪ記水素ガスの圧力１−！Ａに伴っ
て点ａから点すに状態が変化する。また、このとき、水
素ガスの温度も上昇する。さらに、ロータ７が回転して
前記室１１−１がｆ＃１第１領域Ｉすると、該室１１−
１内の圧力が前記水素貯蔵合金４の吸蔵圧力Ｐａにまで
」二昇するため、該合金４に水素ガスの吸蔵が生じる。
置から、ロータ７が回転すると、前記室ｔ ｉ−ｉおよ
びｄ（■記合金収容空間３−１内に閉じこめらた水素ガ
スはしだいに圧縮される。ここで、水素カスの圧力と水
素貯蔵合金４の水素吸蔵量との関係は第５図に示すとお
りであり、 ＋ｉｉＪ記水素ガスの圧力１−！Ａに伴っ
て点ａから点すに状態が変化する。また、このとき、水
素ガスの温度も上昇する。さらに、ロータ７が回転して
前記室１１−１がｆ＃１第１領域Ｉすると、該室１１−
１内の圧力が前記水素貯蔵合金４の吸蔵圧力Ｐａにまで
」二昇するため、該合金４に水素ガスの吸蔵が生じる。
このとき、前記合金４は発熱し、管路１６内を流通する
高温流体Ａに熱を与えながら点ｂ→点Ｃ→点ｄへと変化
する。さらに、ロータ７が回転して前記室１１−１およ
び前記合金収容空間３−１が前記第２領域ＩＩに近ずく
と、次に該室１１−１の容積が増加しはじめる。その結
果、前記室１１−１内の水素ガスは断熱膨張することに
なり、圧力が低下するとともに温度も低くなって点ｄか
ら点Ｃへと移行する。そして、前記室１１−１と前記合
金収容空間３−１とが第２領域■にまで達して前記室１
１−１および空間３−１内の圧力か一定の値Ｐｂにまで
下ると、該空間３−１内の水素貯蔵合金４は水素ガスの
脱蔵（放出）を始める。このとき、前記水素貯蔵合金４
と接触する管路１６内には低温流体Ｂが流れる°ように
切換わっているため、該合金４は前記低温流体Ｂから熱
を吸収しながら水素カスを放出し、点Ｃ→点ｂり点ａへ
と変化する。以」−のサイクルを繰り返すことによって
前記低温流体Ｂから前記高温流体Ａへと熱を汲み出すこ
とができ、ヒートポンプとしての機能が発揮されること
になる。なお、第・６図は前記サイクルの温度Ｔとエン
トロピＳとの関係を示しており、（ｊ３は断熱圧縮、く
りは等温圧縮（水素吸蔵、圧力Ｐ一定）、■は断熱膨張
、■は等温膨張（水素脱蔵、圧力Ｐ一定）の各行程を表
わしている。また、前記高温流体Ａの温度が高いと、水
素ガス吸蔵圧Ｐａ’は第５図の破線のように変化する。
高温流体Ａに熱を与えながら点ｂ→点Ｃ→点ｄへと変化
する。さらに、ロータ７が回転して前記室１１−１およ
び前記合金収容空間３−１が前記第２領域ＩＩに近ずく
と、次に該室１１−１の容積が増加しはじめる。その結
果、前記室１１−１内の水素ガスは断熱膨張することに
なり、圧力が低下するとともに温度も低くなって点ｄか
ら点Ｃへと移行する。そして、前記室１１−１と前記合
金収容空間３−１とが第２領域■にまで達して前記室１
１−１および空間３−１内の圧力か一定の値Ｐｂにまで
下ると、該空間３−１内の水素貯蔵合金４は水素ガスの
脱蔵（放出）を始める。このとき、前記水素貯蔵合金４
と接触する管路１６内には低温流体Ｂが流れる°ように
切換わっているため、該合金４は前記低温流体Ｂから熱
を吸収しながら水素カスを放出し、点Ｃ→点ｂり点ａへ
と変化する。以」−のサイクルを繰り返すことによって
前記低温流体Ｂから前記高温流体Ａへと熱を汲み出すこ
とができ、ヒートポンプとしての機能が発揮されること
になる。なお、第・６図は前記サイクルの温度Ｔとエン
トロピＳとの関係を示しており、（ｊ３は断熱圧縮、く
りは等温圧縮（水素吸蔵、圧力Ｐ一定）、■は断熱膨張
、■は等温膨張（水素脱蔵、圧力Ｐ一定）の各行程を表
わしている。また、前記高温流体Ａの温度が高いと、水
素ガス吸蔵圧Ｐａ’は第５図の破線のように変化する。
なお、ロータリコンプレッサの構成は前記のものに限ら
れないのは勿論であり、例えば、バンケルタイプのもの
や、トロコイド等の曲線を組合わせたもの等、種々変形
が可能である。
れないのは勿論であり、例えば、バンケルタイプのもの
や、トロコイド等の曲線を組合わせたもの等、種々変形
が可能である。
また、熱交換の対象となる高温物質および低温物質は必
ずしも流体でなくてもよく、何らかの固体等であっても
よい。
ずしも流体でなくてもよく、何らかの固体等であっても
よい。
さらに、熱交換手段も図示実施例のものに限らず、例え
ば、高、低温物質と前記大径部の外周面との間で直接熱
交換を行なわせうるようにする等、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が′’ｅｆ能である。
ば、高、低温物質と前記大径部の外周面との間で直接熱
交換を行なわせうるようにする等、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が′’ｅｆ能である。
（へ）効果
本発明は以上のような構成であるから次のような効果が
得られる。
得られる。
まず、ロータとともに回転する室を有したロータリ式の
コンプレッサを採用し、この室に連通ずる合金収容空間
を前記ロータに一体回転可能に設けているので、複雑な
配管が一切不要であり、構造の簡略化を図ることができ
る。しかも、ロークリコンプレッサの場合には、室の容
積が増大する領域と、減少する領域とが常に一定してい
るため、この室とともに回転する合金収容空間内の合金
は常に一定の回転位置で吸蔵および脱蔵を行なうことに
なる。そのため、熱交換１段が複雑になるおそれもない
。
コンプレッサを採用し、この室に連通ずる合金収容空間
を前記ロータに一体回転可能に設けているので、複雑な
配管が一切不要であり、構造の簡略化を図ることができ
る。しかも、ロークリコンプレッサの場合には、室の容
積が増大する領域と、減少する領域とが常に一定してい
るため、この室とともに回転する合金収容空間内の合金
は常に一定の回転位置で吸蔵および脱蔵を行なうことに
なる。そのため、熱交換１段が複雑になるおそれもない
。
また、このようなものであれば、逆カルノーサイクルに
似た熱サイクルが営まれるため、効率の良い運転が可能
である。
似た熱サイクルが営まれるため、効率の良い運転が可能
である。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は正面図、第２
図は一部切欠した斜視図、ｐｆＳ３図は第１図における
Ｃ−Ｃ線断面図、第４図は第１図におけるＤ−Ｄ線断面
図、第５図は水素貯蔵合金の吸蔵水素量と水素圧力との
関係を示す特性図、第６図は温度とエントロピとの関係
を示す図である。 １ｅ・・ヒートポンプ ２ Ｉｔ ＩＩ ｍロータリコンプレッサ３−１〜３−
４・・φ合金収容空間 ４・・・水素貯蔵合金 ５・・・熱交換手段 ７争Φ−ロータ １１−１〜１ｌ−４−−−室 Ａ−争・高温物質（高温流体） Ｂ−・φ低温物質（低温流体） 代理人 弁理士 赤ｒデー博 第４図 １６ １５−３ 、−４ ３−３ ’ 。 １５−２ ” ３− ３−１ ２ ン −１ 第５図 第６図
図は一部切欠した斜視図、ｐｆＳ３図は第１図における
Ｃ−Ｃ線断面図、第４図は第１図におけるＤ−Ｄ線断面
図、第５図は水素貯蔵合金の吸蔵水素量と水素圧力との
関係を示す特性図、第６図は温度とエントロピとの関係
を示す図である。 １ｅ・・ヒートポンプ ２ Ｉｔ ＩＩ ｍロータリコンプレッサ３−１〜３−
４・・φ合金収容空間 ４・・・水素貯蔵合金 ５・・・熱交換手段 ７争Φ−ロータ １１−１〜１ｌ−４−−−室 Ａ−争・高温物質（高温流体） Ｂ−・φ低温物質（低温流体） 代理人 弁理士 赤ｒデー博 第４図 １６ １５−３ 、−４ ３−３ ’ 。 １５−２ ” ３− ３−１ ２ ン −１ 第５図 第６図
Claims (1)
- ロータとともに回転しながら容積が増減する室を有し該
室内に水素ガスを刺入してなるロータリコンプレッサと
、前記各室にそれぞれ連通させた状態で前記ロータと一
体回転可能に設けられその内部に水素貯蔵合金を保有す
る合金収容空間と、高温物質側の熱を容積が増大しつつ
ある室に対応する水素貯蔵合金に吸収させるとともに容
積が減少しつつある室に対応する水素貯蔵合金から放出
される熱を低温物質側に伝達する熱交換手段とをＪ［し
てなることを特徴とするロータリ式ヒーＩ・ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159437A JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159437A JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050363A true JPS6050363A (ja) | 1985-03-20 |
| JPH0573985B2 JPH0573985B2 (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=15693733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58159437A Granted JPS6050363A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | ロ−タリ式ヒ−トポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021173489A (ja) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | 日産自動車株式会社 | 熱交換装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5792670A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Sekisui Chemical Co Ltd | Heat pump apparatus |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58159437A patent/JPS6050363A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5792670A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Sekisui Chemical Co Ltd | Heat pump apparatus |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021173489A (ja) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | 日産自動車株式会社 | 熱交換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0573985B2 (ja) | 1993-10-15 |
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