JPS61114062A

JPS61114062A - 金属水素化物を利用した冷暖房装置

Info

Publication number: JPS61114062A
Application number: JP23334984A
Authority: JP
Inventors: 大西　敬三; 孝寿小川; 手代木　邦雄
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1986-05-31

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、金属水素化物を利用した冷暖房装置に関する
ものである。

（ロ）従来の技術従来の金属水素化物を利用した冷暖房装置としては、平
衡水素ガス圧力の異なる２種類の金属水素化物を用い、
高熱源及び低熱源の２種類の熱源を必要とするものがあ
る。すなわち、一方の金属水素化物は高温側で水素ガス
の吸収及び放出を行なわせ、他方の金属水素化物は低温
側で水素ガスの吸収及び放出を行なわせ、両金属水素化
物間の水素ガスの移動によってヒートポンプ作用を行な
わせるようにしたものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、このような従来の金属水素化物を利用した冷暖
房装置には、使用条件が非常に限定される。という問題
点があった。すなわち、高熱源及び低熱源という２つの
熱源と、これに応じた適切な水素ガス平衡圧力特性を有
する金属水素化物とを必要とし、これらが適切に整合し
ない場合には所望どおりの冷暖房効果を得ることができ
なかった０本発明は、上記のような問題点を解決し、１
つの熱源及び１種類の金属水素化物を用いて冷暖房を行
なうことができる冷暖房装置を得ることを目的としてい
る。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、例えばコンプレッサ等の圧力調節装置を用い
て水素ガス圧力を変化させることにより、上記問題点を
解決する。すなわち、本発明による金属水素化物を利用
した冷暖房装置は、金属水素化物用熱交換器と、金属水
素化物用熱交換器内の水素ガス圧力を所定の周期で変化
させる圧力調節装置と、金属水素化物用熱交換器・内を
流れる熱媒体を水素ガス圧力の変化周期と同期させて室
内用熱交換ユニット又は熱源用熱交換ユニットに対して
供給するように接続を切換える切換装置と、を有してい
る。

（ホ）作用金属水素化物用熱交換器の水素ガス圧力が高いときに金
属水素化物用熱交換器と室内用熱交換ユニットとを熱媒
体で接続し、また水素ガス圧力が低いときに金属水素化
物用熱交換器と熱源用熱交換ユニットとを熱媒体で接続
すれば、熱源用熱交換ユニットから室内用熱交換ユニー
／、）へ熱を移動すること、すなわち暖房を行なうこと
ができ、また室内用熱交換ユニットと熱源用熱交換ユニ
ットとの接続切換の位相を上記と逆にすれば、室内用熱
交、換ユニットから熱源用熱交換ユニットへ熱を移動す
ること、すなわち冷房を行なうこと力５できる。なお、
２つの金属水素化物用熱交換器を用い、圧力調節装置に
よって一方の金属水素化物用熱交換器から他方の金属水
素化物用熱交換器へ水素ガスを交互に周期的に移動させ
るようにし、この周期に応じて熱媒体の接続を切換えれ
ば連続的に冷暖房を行なうことができる。

（へ）実施例（第１実施例）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・へ第１〜４図に本発明の第１実施例を示す、この実施
例は第１図に示すように、水素タンク゛ｌＯ、コンプレ
ッサ１２、金属水素化物用熱交換器１４、室内用熱交換
ユニット１６及び熱源用熱交換ユニット１８を有してい
る。水素タンクｌＯとコンプレッサ１２との間、及びコ
ンプレッサ１２と金属水素化物用熱交換器１４との間は
、それぞれ・水素ガス用配管２０及び２２によって接続
されている。水素ガス用配管２０及び水素ガス用配管２
２にはそれぞれバルブ２４及び２６が設けられている。

金属水素化物用熱交換器１４の熱媒体用配管２８は、室
内用熱交換ユニット１６の熱媒体用配管３０又は熱源用
熱交換ユニット１８の熱媒体用配管３２に対して切換バ
ルブ３４及び切換バルブ３６によって接続・遮断の切換
えが可能である。金属水素化物用熱交換器１４内には金
属水素化物が充てんされている。また、熱媒体は例えば
水である。室内用熱交換ユニット１６は冷暖房すべき室
に設置され、また熱源用熱交換ユニット１８は例えば室
外に設置される。なお、この実施例では、コンプレッサ
１２が圧力調節装置であり。

切換バルブ３４及び３６が切換装置を構成する。

この装置を冷房用に作動させる場合について説明する。

コンプレッサ１２は一定時間毎に吸気方向と排気方向と
を逆転させる０例えば、まず金属水素化物用熱交換器１
４内の水素ガスを水素タンクｌＯ方向へ移動させるよう
に作動する。これによって金属水素化物用熱交換器１４
の水素ガス圧力が低下し、水素タンク１０の水素ガス圧
力が上昇する。金属水素化物は第３図に示すような平衡
圧力特性を有している。すなわち、平衡圧力は温度に応
じて高くなる。第３図の直線の右上部の領域では金属水
素化物は水素を吸収して熱を出し、また左下部では水素
を放出して熱を奪う、従って、金属水素化物用熱交換器
１４内の水素ガス圧力が低下すると金属水素化物は熱媒
体用配管２８の熱媒体から熱を吸収する。このとき、切
換バルブ３４及び切換バルブ３６は第１図に示す状態に
あり、熱媒体用配管２８は熱媒体用配管３０と接続され
ている。従って、室内用熱交換ユニット１６には冷却さ
れた熱媒体が流れることになり、室内用熱交換ユニット
１６は周囲の空気から熱を奪うことができる、すなわち
、冷房作用が得られる。所定時間が経過するとコンプレ
ッサ１２の作動が逆転し、水素タンク１０内の水素ガス
を金属水素化物用熱交換器１４に送り込む、これによっ
て金属水素化物用熱交換器１４の水素ガス圧力が上昇す
る。水素ガス圧力が上昇すると、金属水素化物は発熱す
る。このため、熱媒体用配管２８内の熱媒体は金属水素
化物用熱交換器１４から熱を受は取ることになる。コン
プレッサ１２の作動の逆転と同時に切換バルブ３４及び
切換バルブ３６夙第２図に示すように切換えられ、熱媒
体用配管２８は熱媒体用配管３２と接続される。従って
。

金属水素化物用熱交換器１４で加熱された熱媒体は熱源
用熱交換ユニット１８へ供給され、熱媒体の有する熱は
熱源用熱交換ユニット１８から室外の大気へ放出される
。こうして一定時間経過後、１　　　再びコンプレッサ
１２の作動方向を逆転させる。

以下同様にこのサイクルを繰り返すことにより、室内用
熱交換ユニット１６側の熱を熱源用熱交換ユニット１８
側へ移動することができる。すなわち、室内用熱交換ユ
ニット１６が設置された室の温度を低下させることがで
きる。

この装置を暖房装置として作動させる場合には、コンプ
レッサ１２の作動方向に対する切換バルブ３４及び切換
バルブ３６の切換えタイミングを逆にすればよい、すな
わち、コンプレッサ１２が金属水素化物用熱交換器１４
の水素ガス圧力を高める方向に作用しているとき切換バ
ルブ３４及び切換バルブ３６を第１図のように接続し、
コンプレッサ１２が金属水素化物用熱交換器１４の水素
ガスを排出しているとき切換バルブ３４及び切換バルブ
３６を第２図に示すように接続すればよい、こうするこ
とによって、上記と全く逆の作用により熱源用熱交換ユ
ニット１８例の熱を室内用熱交換ユニット１６側へ移動
することができる。

すなわち、室内用熱交換ユニット１６が設置された室の
温度を上昇５７る０と力″きる・　　　　　　　　　る
（第２実施例）第４図に本発明の第２実施例を示す、この実施例では２
つの金属水素化物用熱交換器１４及び１４′が設けられ
ており、両者の水素ガス用配管２２及び２２′はコンプ
レッサ１２と接続されている。また、室内用熱交換ユニ
ット１６の熱媒体用配管３０及び熱源用熱交換ユニット
１８の熱媒体用配管３２は、切換バルブ３４．３４′、
及び切換バルブ３６．３６′によって金属水素化物用熱
　　。

交換器１４の熱媒体用配管２８、及び金属水素化物用熱
交換器１４’の熱媒体用配管２８′とそれぞれ第４図及
び５図に示す状態に切換え接続可能としである。なお、
この実施例では、切換バルブ３４．３４′及び切換バル
ブ３６．３６′が切換装置を構成する。

この装置を冷房装置として使用する場合には、コンプレ
ッサ１２を金属水素化物用熱交換器１４から金属水素化
物用熱交換器１４′へ水素ガスを移動させる方向に作動
させたεきに切換バルブ３４．３４′及び切換バルブ３
６．３６′を第４図に示す接続状態とし、またコンプレ
ッサ１２を逆向きに作動させる場合には切換バルブ３４
．３４′及び切換バルブ３６．３６′は第４図に示すよ
うに接続する。こうすることによって、例えば金属水素
化物用熱交換器１４の水素ガス圧力が低下し、金属水素
化物用熱交換器１４′の水素ガス圧力が上昇する運転条
件では、第４図に示すような接続状態となり、金属水素
化物用熱交換器１４の金属水素化物は熱を奪い、金属水
素化物用熱交換器１４′の金属水素化物は熱を放出する
。従って、室内用熱交換ユニット１６には冷却された熱
媒体が供給され、また熱源用熱交換ユニット１８には加
熱された熱媒体が供給される。従って、室内に設置され
た室内用熱交換ユニット１６は空気を冷却し、また室外
に設置された熱源用熱交換ユニット１８は熱を放出する
。従って、冷房作用が得られる。一定時間が経過すると
、コンプレッサ１２の作動方向が逆転し、同時に切換バ
ルブ３４．３４′及び切換バルブ３６．３６′も第５図
に、示す状態に切換わる。これによって、金属水素化物
用熱交換器１４では金属水素化物は発熱し、また金属水
素化物用熱交換器１４′では金属水素化物は熱を吸収す
る。金属水素化物用熱交換器１４及び１４′の発熱及び
吸熱は上記の場合と逆になるが、切換バルブ３４．３４
′及び切換バルブ３６．３６’の接続状態も切換えられ
ているため、前述の場合と同様に室内用熱交換ユニット
１６で熱が吸収され、また熱源用熱交換ユニット１８で
熱が放出される。従って、この場合にも冷房作用が得ら
れることになる。結局、コンプレッサ１２がどちら向き
に作用している場合であっても室内用熱交換ユニット１
６では熱が吸収され、熱源用熱交換ユニット１８では熱
が放出されるため、連続的に冷房作用が行なわれること
になる。

なお、この装置を暖房装置として使用する場合にはコン
プレッサ１２の作動方向と切換バルブ３４．３４′及び
切換バルブ３６．３６′の切換状態とを上記とは逆にす
ればよいことは明らかである。

（ト）発明の効果１　　　　　以上説明してきたように、本発明によると
、圧力調節装置（コンプレッサ、真空ポンプ等）を用い
て金属水素化物用熱交換器の水素ガス圧力を周期的に変
動させ、これに応じて熱媒体の配管の切換バルブを切換
えるようにしたので、特別な熱源を必要とすることなく
、しかも１種類の金属水素化物を用いて所望どおり冷暖
房運転を行なうことが可能となる。金属水素化物の圧力
変化に対する水素の吸収及び放出の応答は極めて良好で
あるため、圧力調節装置の運転エネルギーは非常に少な
くて済み、効率的な冷暖房運転を行なうことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は第１図
に示す装置の切換バルブを切換えた状態を示す図、第３
図は金属水素化物の平衡圧力特性を示す図、第４図は本
発明の第２実施例を示す図、第５図は第４図に示す装置
の切換バルブを切換えた状態を示す図である。− １２・・・コンプレッサ（圧力調節装置）、１．。４．１４’　・・嗜金属水素化物用熱交換器、１６Φ・
・室内用熱交換ユニット、１８・・・熱源用熱交換ユニ
ット、３４．３４’　、３６．３６’　・・・切換バル
ブ（切換装置）。

Claims

【特許請求の範囲】１、金属水素化物用熱交換器と、金属水素化物用熱交換
器内の水素ガス圧力を所定の周期で変化させる圧力調節
装置と、金属水素化物用熱交換器内を流れる熱媒体を水
素ガス圧力の変化周期と同期させて室内用熱交換ユニッ
ト又は熱源用熱交換ユニットに対して供給するように接
続を切換える切換装置と、を有する金属水素化物を利用
した冷暖房装置。２、金属水素化物用熱交換器は２組設けられており、圧
力調節装置であるコンプレッサ又は真空ポンプは一方の
金属水素化物用熱交換器と他方の金属水素化物用熱交換
器とを接続する水素ガス用配管の途中に設けられて両者
の水素ガス圧力を調節可能である特許請求の範囲第１項
記載の金属水素化物を利用した冷暖房装置。