JPS61285358A - ヒ−トポンプ方法およびその装置 - Google Patents
ヒ−トポンプ方法およびその装置Info
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- JPS61285358A JPS61285358A JP12765585A JP12765585A JPS61285358A JP S61285358 A JPS61285358 A JP S61285358A JP 12765585 A JP12765585 A JP 12765585A JP 12765585 A JP12765585 A JP 12765585A JP S61285358 A JPS61285358 A JP S61285358A
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明はヒートポンプに関し、更に詳しくは金属水素化
物を利用し、昇温、熱増幅、冷凍又は冷却等を行なうヒ
ートポンプに関する。
物を利用し、昇温、熱増幅、冷凍又は冷却等を行なうヒ
ートポンプに関する。
〈従来の技術〉
希土類、チタン、マグネシウム、その他の金属をベース
とした水素貯蔵(吸蔵)合金又はメタルハイドライド(
Metal Hydride)と呼ばれている金属水
素化物が、水素化反応を起して速やかに発熱的に水素を
吸蔵し、またこの金属水素化物が可逆的に脱水素化反応
を起して吸熱的に水素を放出することが知られている。
とした水素貯蔵(吸蔵)合金又はメタルハイドライド(
Metal Hydride)と呼ばれている金属水
素化物が、水素化反応を起して速やかに発熱的に水素を
吸蔵し、またこの金属水素化物が可逆的に脱水素化反応
を起して吸熱的に水素を放出することが知られている。
この化学反応式は次式によって示される。
MHn/ 2 H2−== Ml−1n+IJ 1−1
M :水素貯(吸)蔵合金 Al1:反応熱 MH,:金属水素化物 しかしながら一旦水素化反応が起り金属水素化物となる
と、完全にもとの合金の状態に戻すことは非常に困難な
ことから次式によって表わされることがある。
M :水素貯(吸)蔵合金 Al1:反応熱 MH,:金属水素化物 しかしながら一旦水素化反応が起り金属水素化物となる
と、完全にもとの合金の状態に戻すことは非常に困難な
ことから次式によって表わされることがある。
M H(m+n) ”” M Hm 十n / 2 l
(2±AH即ち、mは常に水素貯(吸)蔵合金と結合し
て金属水素化物を形成している水素原子を表わし、nは
実用上、金属水素化物となった合金から取出し得る水素
を表わしている。
(2±AH即ち、mは常に水素貯(吸)蔵合金と結合し
て金属水素化物を形成している水素原子を表わし、nは
実用上、金属水素化物となった合金から取出し得る水素
を表わしている。
本明細書においては、上述のM、MH,。
MH(lIl、。)1MHIIlを総称して金属水素化
物と称し、単に記号Mで表示する。
物と称し、単に記号Mで表示する。
これら金属水素化物の水素吸収過程では発熱し、水素放
出過程では吸熱することを利用して、ケミカルヒートポ
ンプ装置が種々提供されている。
出過程では吸熱することを利用して、ケミカルヒートポ
ンプ装置が種々提供されている。
例えば特開昭59100371 @公報には、作動温度
領域において異なる水素平衡分解圧を有する金属水素化
物を充填した一対の密閉容器を水素が流通できる連通管
で接続して作動対となし、多数の作動対を所定湿度の熱
媒が流通する各熱媒室に順次循環走行させることによっ
て、一定のレベルの熱出力を連続的に得ることが記載さ
れている。
領域において異なる水素平衡分解圧を有する金属水素化
物を充填した一対の密閉容器を水素が流通できる連通管
で接続して作動対となし、多数の作動対を所定湿度の熱
媒が流通する各熱媒室に順次循環走行させることによっ
て、一定のレベルの熱出力を連続的に得ることが記載さ
れている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら上述のようなヒートポンプ装置においては
、作動対を各熱媒室に順次循環走行させるために、何ら
かの外部動力が必要となる。
、作動対を各熱媒室に順次循環走行させるために、何ら
かの外部動力が必要となる。
そのため本発明は、外部動力なしに、あるいは最少の外
部動力で作動対を各熱媒室に順次循環させることができ
るようなピー1−ポンプ方法およびヒートポンプ装置を
提供することを目的としてなされたものである。
部動力で作動対を各熱媒室に順次循環させることができ
るようなピー1−ポンプ方法およびヒートポンプ装置を
提供することを目的としてなされたものである。
〈問題点を解決するための手段〉
すなわち本発明のヒートポンプ方法は作動温度領域にお
いて水素平衡分解圧が異なる第1および第2の金属水素
化物を用い、第1の金属水素化物を第1の密閉容器に充
填し、第2の金属水素化物を第2の密閉容器に充填し、
第1の密閉容器と第2の密閉容器とを水素が流通できる
連通管により接続して作動対を形成し、この作動対の複
数を回転軸の周方向に配設し、第1の密閉容器および第
2の密閉容器のそれぞれを回転軸の回転により各熱交換
部に循環させて、脱水素化反応により第1の金属水素化
物から水素を吸熱的に放出させ、この水素を水素化反応
により第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、次に、
この第2の金属水素化物から脱水素化反応により水素を
吸熱的に放出させ、この水素を水素化反応により前記第
1の金属水素化物に発熱的に吸蔵させるようにしたと−
1〜ポンプ方法であって、該回転軸の一側にある第1お
よび第2の密閉容器にて常に水素化反応が、該回転軸の
他側にある第1および第2の密閉容器にて常に脱水素化
反応がそれぞれ起るように前記各作動対を形成する第1
の密閉容器と第2の密閉容器の位相をずらして、水素化
反応をした金属水素化物と脱水素化反応をした金属水素
化物との重量差によって前記回転軸に回転力を生じさせ
ることを特徴とするものである。
いて水素平衡分解圧が異なる第1および第2の金属水素
化物を用い、第1の金属水素化物を第1の密閉容器に充
填し、第2の金属水素化物を第2の密閉容器に充填し、
第1の密閉容器と第2の密閉容器とを水素が流通できる
連通管により接続して作動対を形成し、この作動対の複
数を回転軸の周方向に配設し、第1の密閉容器および第
2の密閉容器のそれぞれを回転軸の回転により各熱交換
部に循環させて、脱水素化反応により第1の金属水素化
物から水素を吸熱的に放出させ、この水素を水素化反応
により第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、次に、
この第2の金属水素化物から脱水素化反応により水素を
吸熱的に放出させ、この水素を水素化反応により前記第
1の金属水素化物に発熱的に吸蔵させるようにしたと−
1〜ポンプ方法であって、該回転軸の一側にある第1お
よび第2の密閉容器にて常に水素化反応が、該回転軸の
他側にある第1および第2の密閉容器にて常に脱水素化
反応がそれぞれ起るように前記各作動対を形成する第1
の密閉容器と第2の密閉容器の位相をずらして、水素化
反応をした金属水素化物と脱水素化反応をした金属水素
化物との重量差によって前記回転軸に回転力を生じさせ
ることを特徴とするものである。
また上記の方法を実施するための本発明のヒートポンプ
装置は、第1の金属水素化物を充填した第1の密閉容器
の複数個を周方向に配設した第1の回転体と、作動温度
領域において水素平衡分解圧が第1の金属水素化物より
高温領域にある第2の金属水素化物を充填した第2の密
閉容器の複数個を周方向に配設した第2の回転体とを略
水平な共通の回転軸で回転自在に支承し、該回転軸の一
側に該回転軸の回転に伴い第1の密閉容器が順次通る低
温熱媒室と第2の密閉容器が肌次通る高温熱媒室を配設
するとともに、該回転軸の他側に該回転軸の回転に伴い
第1の密閉容器が順次通る中温熱媒室と第2の密閉容器
が順次通る中温熱媒室を配設し、第1の密閉容器の1つ
とこれと該回転軸の中心点に対して点対称にある第2の
密閉容器の1つとを水素が流通しつる連通管によって接
続して作動対とし、低温熱媒室にある第1の密閉容器と
作動対をなす第2の密閉容器が中温熱媒室にあり、かつ
高温熱媒室にある第2の密閉容器と作動対をなす第1の
密閉容器が中温熱媒室におるように、位相がずれた第1
の密閉容器と第2の密閉容器とによって前記作動対が形
成されていることを特徴とするものである。
装置は、第1の金属水素化物を充填した第1の密閉容器
の複数個を周方向に配設した第1の回転体と、作動温度
領域において水素平衡分解圧が第1の金属水素化物より
高温領域にある第2の金属水素化物を充填した第2の密
閉容器の複数個を周方向に配設した第2の回転体とを略
水平な共通の回転軸で回転自在に支承し、該回転軸の一
側に該回転軸の回転に伴い第1の密閉容器が順次通る低
温熱媒室と第2の密閉容器が肌次通る高温熱媒室を配設
するとともに、該回転軸の他側に該回転軸の回転に伴い
第1の密閉容器が順次通る中温熱媒室と第2の密閉容器
が順次通る中温熱媒室を配設し、第1の密閉容器の1つ
とこれと該回転軸の中心点に対して点対称にある第2の
密閉容器の1つとを水素が流通しつる連通管によって接
続して作動対とし、低温熱媒室にある第1の密閉容器と
作動対をなす第2の密閉容器が中温熱媒室にあり、かつ
高温熱媒室にある第2の密閉容器と作動対をなす第1の
密閉容器が中温熱媒室におるように、位相がずれた第1
の密閉容器と第2の密閉容器とによって前記作動対が形
成されていることを特徴とするものである。
〈実施例〉
以下に基本的な実施例をあげて本発明を詳述する。
第1図および第2図は本発明の装置を模式的に示すそれ
ぞれ平面図および断面図である。
ぞれ平面図および断面図である。
円板状の第1の回転体1aおよび第2の回転体1bが回
転軸2に固着され、この回転軸は軸受3により略水平に
支承されて回転体とともに回転しうるようになっている
。各回転体1は、第3図の側面図に示したように、放射
方向に配した仕切壁4および環状壁5,5によりその内
部が4個の室に区画され、各室はそれぞれ1個の密閉容
器6を形成している。各回転体1内に形成される密閉容
器6の数は必ずしも4個とする必要はなく、複数個、好
ましくは3個以上の任意の個数を形成することができる
。
転軸2に固着され、この回転軸は軸受3により略水平に
支承されて回転体とともに回転しうるようになっている
。各回転体1は、第3図の側面図に示したように、放射
方向に配した仕切壁4および環状壁5,5によりその内
部が4個の室に区画され、各室はそれぞれ1個の密閉容
器6を形成している。各回転体1内に形成される密閉容
器6の数は必ずしも4個とする必要はなく、複数個、好
ましくは3個以上の任意の個数を形成することができる
。
なお、各密閉容器6の仕切壁4を断熱材を用いた断熱壁
とすれば各密閉容器6間の伝熱の影響を防止でき、さら
には各回転体1の内側および外側に伝熱フィンやピー1
〜パイプ等(図示せず)を設ければ伝熱面を大きくでき
るので好ましい。
とすれば各密閉容器6間の伝熱の影響を防止でき、さら
には各回転体1の内側および外側に伝熱フィンやピー1
〜パイプ等(図示せず)を設ければ伝熱面を大きくでき
るので好ましい。
第1の回転体1a上の第1の密閉容器6aには第1の金
属水素化物M1が充填され、第2の回転体1b上の第2
の密閉容器6bには、作動温度領域において水素平衡分
解圧が第1の金属水素化物M1より高温領域におる第2
の金属水素化物M2が充填される。これらの第1の密閉
容器6aの1つと第2の密閉容器6bの1つとが、水素
を流通しうる連通管7により互いに接続されて作動対が
形成されるが、この場合、連通管7で接続される第1の
密閉容器6aと第2の密閉容器6bとは、第1と第2の
回転体間の回転軸の中心点に対して点対称の位置にある
ものとする。なお、第1図および第2図に示す実施例で
は各回転体1a、lb上に各々4個の密閉容器6がおる
ため作動対は4対となり連通管7は4本必要となるが、
簡略化のためそのうちの2本のみを図示しである。
属水素化物M1が充填され、第2の回転体1b上の第2
の密閉容器6bには、作動温度領域において水素平衡分
解圧が第1の金属水素化物M1より高温領域におる第2
の金属水素化物M2が充填される。これらの第1の密閉
容器6aの1つと第2の密閉容器6bの1つとが、水素
を流通しうる連通管7により互いに接続されて作動対が
形成されるが、この場合、連通管7で接続される第1の
密閉容器6aと第2の密閉容器6bとは、第1と第2の
回転体間の回転軸の中心点に対して点対称の位置にある
ものとする。なお、第1図および第2図に示す実施例で
は各回転体1a、lb上に各々4個の密閉容器6がおる
ため作動対は4対となり連通管7は4本必要となるが、
簡略化のためそのうちの2本のみを図示しである。
第1および第2の密閉容器6a、6b内に充填された金
属水素化物M12M2が水素化反応と脱水素化反応の繰
返しにより細粒化されることがあり、その様な場合には
前もって金属水素化物の細粒が連通管7内に流れ出ない
ように、密閉容器内の連通管開口部に積層金網等のフィ
ルタ(図示せず)を取付ける。
属水素化物M12M2が水素化反応と脱水素化反応の繰
返しにより細粒化されることがあり、その様な場合には
前もって金属水素化物の細粒が連通管7内に流れ出ない
ように、密閉容器内の連通管開口部に積層金網等のフィ
ルタ(図示せず)を取付ける。
また、第1と第2の密閉容器内および連通管内には水素
が充填される。この水素充填用のプラグまたはバルブ付
ノズル(図示せず)が密閉容器または連通管に取付けで
ある。
が充填される。この水素充填用のプラグまたはバルブ付
ノズル(図示せず)が密閉容器または連通管に取付けで
ある。
上記のように一体的に組立てられた回転体1a、’lb
と回転軸2は、略鉛直に延びる外側ダク1〜8で囲繞さ
れ、さらにこの外側ダク1−8の内部は、回転軸をはさ
んで略鉛直に延びる隔壁9,10および11,12と、
第1および第2の回転体を仕切って略鉛直に延びる隔壁
13゜14とによって4つのダクト部に区画される。
と回転軸2は、略鉛直に延びる外側ダク1〜8で囲繞さ
れ、さらにこの外側ダク1−8の内部は、回転軸をはさ
んで略鉛直に延びる隔壁9,10および11,12と、
第1および第2の回転体を仕切って略鉛直に延びる隔壁
13゜14とによって4つのダクト部に区画される。
各隔壁は回転軸2および回転体1a、1bの回転に支障
がないように、これらに対して僅かな間隙を隔てて設け
られている。この場合、回転軸2を中空とし、回転軸内
に連通管7を通すようにすれば、回転軸と隔壁との間隙
を小さくでき各ダクト部の間のシール性を向上さること
ができる。かくして、各ダク1〜部に高温熱媒、低温熱
媒あるいは中温熱媒を流すことによって、回転軸2の一
側に回転軸の回転に伴い第1の密閉容器6aが順次通る
低温熱媒室Bと第2の密閉容器6bが順次通る高温熱媒
室りが形成され、回転軸2の他側に回転軸の回転に伴い
第1の密閉容器6aが順次通る中温熱媒室Cと第2の密
閉容器6bが順次通る中温熱媒室Aが形成される。
がないように、これらに対して僅かな間隙を隔てて設け
られている。この場合、回転軸2を中空とし、回転軸内
に連通管7を通すようにすれば、回転軸と隔壁との間隙
を小さくでき各ダクト部の間のシール性を向上さること
ができる。かくして、各ダク1〜部に高温熱媒、低温熱
媒あるいは中温熱媒を流すことによって、回転軸2の一
側に回転軸の回転に伴い第1の密閉容器6aが順次通る
低温熱媒室Bと第2の密閉容器6bが順次通る高温熱媒
室りが形成され、回転軸2の他側に回転軸の回転に伴い
第1の密閉容器6aが順次通る中温熱媒室Cと第2の密
閉容器6bが順次通る中温熱媒室Aが形成される。
なお、各熱媒室に流す熱媒は、流体であればその種類は
特に限定されないが、一般的には気体が好ましく使用で
きる。また各熱媒室に実質的に等しい圧力で流体の熱媒
が供給される場合には各熱媒室間のシールを厳密にする
必要はない。
特に限定されないが、一般的には気体が好ましく使用で
きる。また各熱媒室に実質的に等しい圧力で流体の熱媒
が供給される場合には各熱媒室間のシールを厳密にする
必要はない。
ざらにこの実施例では各隔壁を略鉛直としているが、必
ずしも鉛直としなくてもよい。また、第1の回転体1a
側の隔壁9と第2の回転体1b側の隔壁11とを図示の
ように同一平面上に設ける必要はなく、回転軸2に対し
て互いに角度を変えて設けてもよい。要するに、回転軸
2の同じ側に回転体1aが通る低温熱媒室Bと回転体1
bが通る高温熱媒室りとが配設され、それとは反対側の
回転軸2の他側に回転体1aが通る中温熱媒室Cと回転
体1bが通る中温熱媒室Aとが配設されるように、各ダ
クト部を区画すればよい。
ずしも鉛直としなくてもよい。また、第1の回転体1a
側の隔壁9と第2の回転体1b側の隔壁11とを図示の
ように同一平面上に設ける必要はなく、回転軸2に対し
て互いに角度を変えて設けてもよい。要するに、回転軸
2の同じ側に回転体1aが通る低温熱媒室Bと回転体1
bが通る高温熱媒室りとが配設され、それとは反対側の
回転軸2の他側に回転体1aが通る中温熱媒室Cと回転
体1bが通る中温熱媒室Aとが配設されるように、各ダ
クト部を区画すればよい。
上記したごとき構成の本発明のピー1−ポンプ装置の作
動を以下に説明する。この装置に使用する金属水素化物
の種類と熱媒の種類・温度は、ヒートポンプの作動目的
によって適宜選ばれる。
動を以下に説明する。この装置に使用する金属水素化物
の種類と熱媒の種類・温度は、ヒートポンプの作動目的
によって適宜選ばれる。
ヒートポンプ装置を中温THの熱源を利用して最も高い
温度THの熱供給を行なう昇温モードによって暖房等に
利用する場合は、第4図および第5図(第4図の2つの
回転体を展開した図)に示すように、中温熱媒室Aにあ
る第2の密閉容器■が温度THの中温熱媒により加熱さ
れこ第1の密閉容器■が温度T、(<T、)の低温熱媒
により冷却されこの容器■内の金属水素化物M1が上記
容器■からの水素を発熱的に吸蔵するとともに、中温熱
媒室Cにある第1の密閉容器■が温度THの中温熱媒に
より加熱されこの容器■内の金属水素化物M1が吸熱的
に水素を放出するとき、高温熱媒室りにある第2の密閉
容器■内の金属水素化物M2が上記容器■からの水素を
発熱的に吸蔵して高温度TH(>T、)で熱媒と熱交換
しうるように、各熱Is室△、B、C,Dの熱媒および
金属水素化物M1゜M2が定められる。
温度THの熱供給を行なう昇温モードによって暖房等に
利用する場合は、第4図および第5図(第4図の2つの
回転体を展開した図)に示すように、中温熱媒室Aにあ
る第2の密閉容器■が温度THの中温熱媒により加熱さ
れこ第1の密閉容器■が温度T、(<T、)の低温熱媒
により冷却されこの容器■内の金属水素化物M1が上記
容器■からの水素を発熱的に吸蔵するとともに、中温熱
媒室Cにある第1の密閉容器■が温度THの中温熱媒に
より加熱されこの容器■内の金属水素化物M1が吸熱的
に水素を放出するとき、高温熱媒室りにある第2の密閉
容器■内の金属水素化物M2が上記容器■からの水素を
発熱的に吸蔵して高温度TH(>T、)で熱媒と熱交換
しうるように、各熱Is室△、B、C,Dの熱媒および
金属水素化物M1゜M2が定められる。
かような昇温モードの作動を第6図の左回りVイクル線
図を参照してさらに説明する。この昇温モードにおいて
は、作動温度領域における水素平衡分解圧が金属水素化
物M1より金属水素化物M2の方が高温領域にあるよう
に選ばれ、例えばLaNi5水素化物−L a N I
47A l o、3水素化物の組合せ、あるいはCa
Ni5水素化物−LaNi5水素化物の組合せが使用で
きる。
図を参照してさらに説明する。この昇温モードにおいて
は、作動温度領域における水素平衡分解圧が金属水素化
物M1より金属水素化物M2の方が高温領域にあるよう
に選ばれ、例えばLaNi5水素化物−L a N I
47A l o、3水素化物の組合せ、あるいはCa
Ni5水素化物−LaNi5水素化物の組合せが使用で
きる。
第6図の昇温サイクルは次の4つの反応により構成され
る。
る。
熱(Ql)して水素を発生する。
記i)で発生した水素を吸蔵して発熱(Q2)する。
が中温熱ts温度下□で加熱され吸熱(Q3)して高圧
の水素を発生する。
の水素を発生する。
は上記面で発生した高圧の水素を吸蔵して発熱(Q4)
し高温THとなる。
し高温THとなる。
生成した金属水素化物M2を中温熱媒により温度THに
冷却すれば上記i)の脱水素化反応が行なわれザイクル
が完結する。
冷却すれば上記i)の脱水素化反応が行なわれザイクル
が完結する。
第4図および第5図の状態においては、作動対■−■に
て上記反応i)と11)が起り、同時に作動対■−■で
は上記反応iii>とiV>が起る。そして回転体1a
と1bが180°回転した位置においては、作動対■−
■で反応1ii)とiV)が起り、作動対■〜■で反応
1)と11)が起る。このようにして、温度THの中温
熱媒を駆動源として高温熱媒がら温度T1.lの温熱出
力を連続して(qることができる。
て上記反応i)と11)が起り、同時に作動対■−■で
は上記反応iii>とiV>が起る。そして回転体1a
と1bが180°回転した位置においては、作動対■−
■で反応1ii)とiV)が起り、作動対■〜■で反応
1)と11)が起る。このようにして、温度THの中温
熱媒を駆動源として高温熱媒がら温度T1.lの温熱出
力を連続して(qることができる。
本発明のヒートポンプにおいて特に注目すべき点は、第
4図かられかるように回転軸2の一側に設けた低温熱媒
室Bと高温熱媒室りに位置する第1の密閉容器と第2の
密閉容器において常に反応11)とiV)の水素化反応
が行なわれ、回転軸2の他側に設けた中温熱媒室AとC
に位置Tる第2の密閉容器と第1の密閉容器において常
に反応i)と1ii)の脱水素化反応が行なわれる点で
ある。上記水素化反応及び脱水素化反応は迅速に反応が
完結するため、このようにすることによって、回転軸の
一側に位置する金属水素化物M1とM2は常に水素化さ
れて重Rが増加した状態におり、一方、回転軸の他側に
位置する金属水素化物M1とM2は常に脱水素化されて
重量が減少した状態にあることになる。従って、本発明
によれば回転軸の両側でのかような金属水素化物の重量
差によって回転軸に回転力を生ぜしめることができるの
である。この回転力によって、外部から駆動力を加えず
に回転体を連続して回転させることができる。また、こ
の回転力による回転速度が高過ぎる場合にはブレーキ手
段等によって回転速度を制御することもでき、逆に回転
速度が低過ぎるときあるいはこの可転力だけでは回転し
ないときには、外部駆動力を加えてやればよく、この場
合にも最少限の外部動力ですむ。
4図かられかるように回転軸2の一側に設けた低温熱媒
室Bと高温熱媒室りに位置する第1の密閉容器と第2の
密閉容器において常に反応11)とiV)の水素化反応
が行なわれ、回転軸2の他側に設けた中温熱媒室AとC
に位置Tる第2の密閉容器と第1の密閉容器において常
に反応i)と1ii)の脱水素化反応が行なわれる点で
ある。上記水素化反応及び脱水素化反応は迅速に反応が
完結するため、このようにすることによって、回転軸の
一側に位置する金属水素化物M1とM2は常に水素化さ
れて重Rが増加した状態におり、一方、回転軸の他側に
位置する金属水素化物M1とM2は常に脱水素化されて
重量が減少した状態にあることになる。従って、本発明
によれば回転軸の両側でのかような金属水素化物の重量
差によって回転軸に回転力を生ぜしめることができるの
である。この回転力によって、外部から駆動力を加えず
に回転体を連続して回転させることができる。また、こ
の回転力による回転速度が高過ぎる場合にはブレーキ手
段等によって回転速度を制御することもでき、逆に回転
速度が低過ぎるときあるいはこの可転力だけでは回転し
ないときには、外部駆動力を加えてやればよく、この場
合にも最少限の外部動力ですむ。
上記した本発明のヒートポンプ装置は、高温THの熱供
給源と大気等の低温T[の熱源から中間の温度T。の熱
出力を発生させて暖房等に利用する熱増幅モードや、高
温THの熱源と中温THの放熱源を用いて低温T1の冷
熱出力を発生させ冷凍や冷房に利用する冷凍(降温)モ
ードにおいても使用でき、これらの場合には第7図の右
回りサイクル線図のように、前述した第6図の左回りサ
イクル線図の発熱及び吸熱並びに水素の発生及び吸蔵が
逆となり、金属水素化物M1とM2との間の水素移動も
逆方向となって、次の4つの反応により構成される。
給源と大気等の低温T[の熱源から中間の温度T。の熱
出力を発生させて暖房等に利用する熱増幅モードや、高
温THの熱源と中温THの放熱源を用いて低温T1の冷
熱出力を発生させ冷凍や冷房に利用する冷凍(降温)モ
ードにおいても使用でき、これらの場合には第7図の右
回りサイクル線図のように、前述した第6図の左回りサ
イクル線図の発熱及び吸熱並びに水素の発生及び吸蔵が
逆となり、金属水素化物M1とM2との間の水素移動も
逆方向となって、次の4つの反応により構成される。
が低温熱媒温度T、において吸熱(Q5)しつつ水素を
発生する。
発生する。
いて上記■)で発生した水素を吸蔵しつつ発熱(Q6)
する。
する。
が高温熱媒温度THにおいて吸熱(Ql)しつつ高圧の
水素を発生する。
水素を発生する。
が中温熱媒温度T、において上記(2)で発生した高圧
の水素を吸蔵しつつ発熱(Q8)する。
の水素を吸蔵しつつ発熱(Q8)する。
すなわち、熱増幅モードの場合は、第8図に示したよう
に、高温熱媒室りにある第2の密閉容器■が温度THの
高温熱媒により加熱されこの容器■内の金属水素化物M
2が吸熱的に水素を放出するとき、中温熱媒室Cにある
第1の密閉容器■内の金属水素化物M1が上記容器■か
らの水素を発熱的に吸蔵して中温T (<TH)で熱
媒と熱交換しうるとともに、低温熱媒室Bにある第1の
密閉容器■が温度T、(<TH)の低温熱媒により加熱
されつつこの容器■内の金属水素化物M1が吸熱的に水
素を放出するとき、中温熱媒室Aにある第2の密閉容器
■内の金属水素化物M2が上記容器■からの水素を発熱
的に吸蔵して中温T)1で熱媒と熱交換しうるように、
各熱媒室の熱媒および金属水素化物M19M2が定めら
れる。
に、高温熱媒室りにある第2の密閉容器■が温度THの
高温熱媒により加熱されこの容器■内の金属水素化物M
2が吸熱的に水素を放出するとき、中温熱媒室Cにある
第1の密閉容器■内の金属水素化物M1が上記容器■か
らの水素を発熱的に吸蔵して中温T (<TH)で熱
媒と熱交換しうるとともに、低温熱媒室Bにある第1の
密閉容器■が温度T、(<TH)の低温熱媒により加熱
されつつこの容器■内の金属水素化物M1が吸熱的に水
素を放出するとき、中温熱媒室Aにある第2の密閉容器
■内の金属水素化物M2が上記容器■からの水素を発熱
的に吸蔵して中温T)1で熱媒と熱交換しうるように、
各熱媒室の熱媒および金属水素化物M19M2が定めら
れる。
また、冷凍モードの場合は、第9図に示したように、高
温熱媒室りにある第2の密閉容器■が温度THの高温熱
媒により加熱されこの容器■内の金属水素化物M2が吸
熱的に水素を放出するとぎ、中温熱rs¥Cにある第1
の密閉容器■が温度TH(くTH)の中温熱媒により冷
却されこの容器■内の金属水素化物M1が上記容器■か
らの水素を発熱的に吸蔵するとともに、中温熱媒室Aに
ある第2の密閉容器■が温度THの中温熱媒で冷却され
つつこの容器■内の金属水素化物M2が水素を発熱的に
吸蔵するとき、その水素を吸熱的に放出している低温熱
媒室B内の第1の密閉容器■が温度T、(<T、)熱媒
と熱交換しうるように、各熱媒室の熱媒および金属水素
化物M11M2が定められる。
温熱媒室りにある第2の密閉容器■が温度THの高温熱
媒により加熱されこの容器■内の金属水素化物M2が吸
熱的に水素を放出するとぎ、中温熱rs¥Cにある第1
の密閉容器■が温度TH(くTH)の中温熱媒により冷
却されこの容器■内の金属水素化物M1が上記容器■か
らの水素を発熱的に吸蔵するとともに、中温熱媒室Aに
ある第2の密閉容器■が温度THの中温熱媒で冷却され
つつこの容器■内の金属水素化物M2が水素を発熱的に
吸蔵するとき、その水素を吸熱的に放出している低温熱
媒室B内の第1の密閉容器■が温度T、(<T、)熱媒
と熱交換しうるように、各熱媒室の熱媒および金属水素
化物M11M2が定められる。
上述した熱増幅モードおよび冷凍モードの場合には、第
8図および第9図かられかるように、回転軸の一側に設
けた低温熱媒室Bと高温熱媒室りに位置する第1の密閉
容器と第2の密閉容器において常に反応V)といの脱水
素化反応が行なわれ、回転軸の他側に設けた中温熱媒室
AとCに位置する第2の密閉容器と第1の密閉容器にお
いて常に反応Vi)とviilの水素化反応が行なわれ
る。従って、回転軸の一側で金属水素化物M1とM2の
WIXが常に減少し、回転軸の他側で常にff1lが増
加した状態にあり、かような金属水素化物の重量差によ
って回転軸に回転力が付与されることになる。ただし、
第8図、第9図の如き熱増幅モードおよび冷凍モードの
場合には、第4図、第5図に示した昇温モードの場合と
回転方向が逆となる。
8図および第9図かられかるように、回転軸の一側に設
けた低温熱媒室Bと高温熱媒室りに位置する第1の密閉
容器と第2の密閉容器において常に反応V)といの脱水
素化反応が行なわれ、回転軸の他側に設けた中温熱媒室
AとCに位置する第2の密閉容器と第1の密閉容器にお
いて常に反応Vi)とviilの水素化反応が行なわれ
る。従って、回転軸の一側で金属水素化物M1とM2の
WIXが常に減少し、回転軸の他側で常にff1lが増
加した状態にあり、かような金属水素化物の重量差によ
って回転軸に回転力が付与されることになる。ただし、
第8図、第9図の如き熱増幅モードおよび冷凍モードの
場合には、第4図、第5図に示した昇温モードの場合と
回転方向が逆となる。
なお、上記の説明においては、中温熱媒室AおよびCに
おける中温熱媒温度をいずれもTHとして表示したが、
これを異なる温度としてもよい。また、中温熱媒温度T
0をいずれも同じ温度とした場合には、熱媒室AとCと
の間の隔壁14は必要により省略することもできる。
おける中温熱媒温度をいずれもTHとして表示したが、
これを異なる温度としてもよい。また、中温熱媒温度T
0をいずれも同じ温度とした場合には、熱媒室AとCと
の間の隔壁14は必要により省略することもできる。
本発明によるヒートポンプ装置の別な実施例を第10図
と第11図に示す。第10図は、共通の回転軸2に第1
の回転体1aと第2の回転体1bとの組合せを複数設け
た例である。また第11図は、同一熱媒室内に第1の回
転体1aと第2の回転体1bとを各々複数個設けた例で
ある。第11図の実施例においては、3個の回転体1a
の対応する同じ位置にある3個の密閉容器と、3個の回
転体1bの対応する同じ位置にある3個の密閉容器とを
、共通する1本の連通管17で接続して1つの作動対を
形成するようにしである。また、この連通管17を中空
の回転軸2内を通すことにより、各熱媒室のシール性を
向上させている。
と第11図に示す。第10図は、共通の回転軸2に第1
の回転体1aと第2の回転体1bとの組合せを複数設け
た例である。また第11図は、同一熱媒室内に第1の回
転体1aと第2の回転体1bとを各々複数個設けた例で
ある。第11図の実施例においては、3個の回転体1a
の対応する同じ位置にある3個の密閉容器と、3個の回
転体1bの対応する同じ位置にある3個の密閉容器とを
、共通する1本の連通管17で接続して1つの作動対を
形成するようにしである。また、この連通管17を中空
の回転軸2内を通すことにより、各熱媒室のシール性を
向上させている。
本発明のヒートポンプ装置は、上記した実施例のみに限
定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変形
が可能である。例えば回転体は必ずしも円板状とする必
要はなく、球状や多角形状としてもよい。また複数の第
1の回転体と第2の回転体とを一体にし、例えば全体と
して円柱状に形成しこれを回転軸となしてもよい。また
、金属水素化物を充填した複数個の密閉容器は、図示し
た回転体1a、Ibのように一体構造にする必要はなく
、回転軸の周方向に放射状に散在させて回転軸とともに
回転しうるように配置してあればよい。そこで、1つの
回転体上にある複数個の密閉容器をスクリュー状になる
ようにひねって回転体周方向に配向配置させることもで
き、この場合には各熱媒室内の熱媒を回転軸に沿って流
す様に熱媒の出入口を配置すると該熱媒流により回転軸
に回転力をさらに付与することができる。
定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変形
が可能である。例えば回転体は必ずしも円板状とする必
要はなく、球状や多角形状としてもよい。また複数の第
1の回転体と第2の回転体とを一体にし、例えば全体と
して円柱状に形成しこれを回転軸となしてもよい。また
、金属水素化物を充填した複数個の密閉容器は、図示し
た回転体1a、Ibのように一体構造にする必要はなく
、回転軸の周方向に放射状に散在させて回転軸とともに
回転しうるように配置してあればよい。そこで、1つの
回転体上にある複数個の密閉容器をスクリュー状になる
ようにひねって回転体周方向に配向配置させることもで
き、この場合には各熱媒室内の熱媒を回転軸に沿って流
す様に熱媒の出入口を配置すると該熱媒流により回転軸
に回転力をさらに付与することができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように本発明によれば、回転軸の一側にあ
る密閉容器内の金属水素化物で常に水素化反応が起って
型口が増加し、一方、回転軸の他側にある密閉容器内の
金属水素化物で常に脱水素化反応が起って重口が減少す
るようにしたため、回転軸両側の金属水素化物の重量差
によって回転軸に回転力を生じさせることができる。そ
のため、この回転力によって、外部から駆動力を加えず
とも、回転軸の周方向に環状に配設した複数の密閉容器
を順次回動させることができる。また、この重量差によ
る回転力だけでは回動しない場合でも、最少の外部駆動
力を加えてやるだけでよいから、外部動力の節減を図る
ことができる。
る密閉容器内の金属水素化物で常に水素化反応が起って
型口が増加し、一方、回転軸の他側にある密閉容器内の
金属水素化物で常に脱水素化反応が起って重口が減少す
るようにしたため、回転軸両側の金属水素化物の重量差
によって回転軸に回転力を生じさせることができる。そ
のため、この回転力によって、外部から駆動力を加えず
とも、回転軸の周方向に環状に配設した複数の密閉容器
を順次回動させることができる。また、この重量差によ
る回転力だけでは回動しない場合でも、最少の外部駆動
力を加えてやるだけでよいから、外部動力の節減を図る
ことができる。
第1図は本発明のヒートポンプ装置の1つの実施例を示
ず平面図、第2図は第1図■−■線に沿う断面図、第3
図は第1図における回転体の側面図、第4図は第1図の
装置の昇温モードにおける作動説明図、第5図は第4図
の展開説明図、第6図は昇温モードを説明する左回りサ
イクル線図、第7図は熱増幅モードおよび冷凍モードを
説明する右回りサイクル線図、第8図は第1図の熱増幅
モード作動を示す展開説明図、第9図は第1図の装置の
冷凍モード作動を示す展開説明図、第10図および第1
1図は本発明のヒートポンプ装置の他の実施例を示す説
明図である。 1・・・回転体、2・・・回転軸、6・・・密閉容器、
7゜17・・・連通管、8・・・外側ダクト、9,10
゜11.12,13,14・・・隔壁、A、C・・・中
温熱媒室、B・・・低温熱媒室、D・・・高温熱媒室、
Ml 、M2・・・金属水素化物。
ず平面図、第2図は第1図■−■線に沿う断面図、第3
図は第1図における回転体の側面図、第4図は第1図の
装置の昇温モードにおける作動説明図、第5図は第4図
の展開説明図、第6図は昇温モードを説明する左回りサ
イクル線図、第7図は熱増幅モードおよび冷凍モードを
説明する右回りサイクル線図、第8図は第1図の熱増幅
モード作動を示す展開説明図、第9図は第1図の装置の
冷凍モード作動を示す展開説明図、第10図および第1
1図は本発明のヒートポンプ装置の他の実施例を示す説
明図である。 1・・・回転体、2・・・回転軸、6・・・密閉容器、
7゜17・・・連通管、8・・・外側ダクト、9,10
゜11.12,13,14・・・隔壁、A、C・・・中
温熱媒室、B・・・低温熱媒室、D・・・高温熱媒室、
Ml 、M2・・・金属水素化物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、作動温度領域において水素平衡分解圧が異なる第1
および第2の金属水素化物を用い、第1の金属水素化物
を第1の密閉容器に充填し、第2の金属水素化物を第2
の密閉容器に充填し、第1の密閉容器と第2の密閉容器
とを水素が流通できる連通管により接続して作動対を形
成し、この作動対の複数を回転軸の周方向に配設し、第
1の密閉容器および第2の密閉容器のそれぞれを回転軸
の回転により各熱交換部に循環させて、脱水素化反応に
より第1の金属水素化物から水素を吸熱的に放出させ、
この水素を水素化反応により第2の金属水素化物に発熱
的に吸蔵させ、次に、この第2の金属水素化物から脱水
素化反応により水素を吸熱的に放出させ、この水素を水
素化反応により前記第1の金属水素化物に発熱的に吸蔵
させるようにしたヒートポンプ方法。 であって、該回転軸の一側にある第1および第2の密閉
容器にて常に水素化反応が、該回転軸の他側にある第1
および第2の密閉容器にて常に脱水素化反応がそれぞれ
起るように前記各作動対を形成する第1の密閉容器と第
2の密閉容器の位相をずらして、水素化反応をした金属
水素化物と脱水素化反応をした金属水素化物との重量差
によって前記回転軸に回転力を生じさせることを特徴と
するヒートポンプ方法。 2、第1の金属水素化物を充填した第1の密閉容器の複
数個を周方向に配設した第1の回転体と、作動温度領域
において水素平衡分解圧が第1の金属水素化物より高温
領域にある第2の金属水素化物を充填した第2の密閉容
器の複数個を周方向に配設した第2の回転体とを略水平
な共通の回転軸で回転自在に支承し、該回転軸の一側に
該回転軸の回転に伴い第1の密閉容器が順次通る低温熱
媒室と第2の密閉容器が順次通る高温熱媒室を配設する
とともに、該回転軸の他側に該回転軸の回転に伴い第1
の密閉容器が順次通る中温熱媒室と第2の密閉容器が順
次通る中温熱媒室を配設し、第1の密閉容器の1つとこ
れと該回転軸の中心点に対して点対称にある第2の密閉
容器の1つとを水素が流通しうる連通管によって接続し
て作動対とし、低温熱媒室にある第1の密閉容器と作動
対をなす第2の密閉容器が中温熱媒室にあり、かつ高温
熱媒室にある第2の密閉容器と作動対をなす第1の密閉
容器が中温熱媒室にあるように、位相がずれた第1の密
閉容器と第2の密閉容器とによって前記作動対が形成さ
れていることを特徴とするヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12765585A JPS61285358A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ヒ−トポンプ方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12765585A JPS61285358A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ヒ−トポンプ方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285358A true JPS61285358A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0445746B2 JPH0445746B2 (ja) | 1992-07-27 |
Family
ID=14965459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12765585A Granted JPS61285358A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ヒ−トポンプ方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285358A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035678A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱駆動型ヒートポンプ装置 |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP12765585A patent/JPS61285358A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035678A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱駆動型ヒートポンプ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445746B2 (ja) | 1992-07-27 |
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