JPS62169997A - 金属水素化物を利用した熱輸送装置 - Google Patents
金属水素化物を利用した熱輸送装置Info
- Publication number
- JPS62169997A JPS62169997A JP61008933A JP893386A JPS62169997A JP S62169997 A JPS62169997 A JP S62169997A JP 61008933 A JP61008933 A JP 61008933A JP 893386 A JP893386 A JP 893386A JP S62169997 A JPS62169997 A JP S62169997A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- hydrogen
- metal hydride
- cooling water
- switching valve
- 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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-
- 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
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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
本発明は金属水素化物を利用した熱輸送システムに関す
る。
る。
（ロ）従来の技術
従来、太陽熱集熱器や地熱等の熱゛発生個所から熱利用
個所までの熱輸送は全て水などの熱媒を用いる方法であ
った。このため、輸送中に大きな熱損失が生じて熱媒の
温度降下をもたらし、熱発生個所での比較的高質の熱が
熱利用個所では低質の熱に変化し、エネルギー的に非常
に大きな損失を伴っていた。特に産業用プロセス等にお
いて利用する熱は、総熱量と共に、熱の温度レベル（よ
非常に重要な役割を果たし、質の低下した熱は利用価値
が無くなるので、熱媒配管の断熱には極めて断熱効果の
高い断熱処理を施さなければならなかった。
個所までの熱輸送は全て水などの熱媒を用いる方法であ
った。このため、輸送中に大きな熱損失が生じて熱媒の
温度降下をもたらし、熱発生個所での比較的高質の熱が
熱利用個所では低質の熱に変化し、エネルギー的に非常
に大きな損失を伴っていた。特に産業用プロセス等にお
いて利用する熱は、総熱量と共に、熱の温度レベル（よ
非常に重要な役割を果たし、質の低下した熱は利用価値
が無くなるので、熱媒配管の断熱には極めて断熱効果の
高い断熱処理を施さなければならなかった。
更に、太陽熱を利用したシステムでは、エネルギー密度
が小さいため集熱面積が大きくなり、熱利用個所かあ・
まり離れていなくても熱媒配管が長くなる傾向にある。
が小さいため集熱面積が大きくなり、熱利用個所かあ・
まり離れていなくても熱媒配管が長くなる傾向にある。
同時に太陽熱集熱温度が高くなるに従い集熱効率は低く
なるため、できるだけ集熱温度が低く、温度レベルの低
下が小さい熱輸送が望まれていた。しかし、これまで熱
媒による熱輸送より優る方法が提案されていなかった。
なるため、できるだけ集熱温度が低く、温度レベルの低
下が小さい熱輸送が望まれていた。しかし、これまで熱
媒による熱輸送より優る方法が提案されていなかった。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
上記の点に鑑み、出願人は先に金属水素化物を利用し水
素を用いて熱輸送することにより、熱発生個所から熱利
用個所まで温度レベルの低下がなく、効率良く熱輸送で
きる熱輸送システムを提案した。この方法によれば、従
来の熱媒による熱輸送方法に比べ、熱発生個所での温度
レベルを保持した状態で熱利用個所まで輸送でき、また
、熱輸送距離に拘らず、安定した熱効率で熱輸送ができ
る利点が得られる。
素を用いて熱輸送することにより、熱発生個所から熱利
用個所まで温度レベルの低下がなく、効率良く熱輸送で
きる熱輸送システムを提案した。この方法によれば、従
来の熱媒による熱輸送方法に比べ、熱発生個所での温度
レベルを保持した状態で熱利用個所まで輸送でき、また
、熱輸送距離に拘らず、安定した熱効率で熱輸送ができ
る利点が得られる。
しかしながら、上記方法においては、熱発生個所で吸熱
的に放出される水素ガスが、高温であるため、熱発生個
所近傍の水素配管が加熱され、安全対策上十分でなかっ
たと同時に、水素配管に介在するバルブ等は高温でも耐
え得るものを用いる必要があった。同時に、熱利用個所
で発熱的に吸収される水素ガスは、水素配管内を輸送さ
れる間に冷却され１周囲温度とほとんど同じ温度となっ
ているため、熱利用個所で出熱温度まで再度加熱しなけ
ればならず、更に、この熱は水素ガスと金属水素化物の
反応熱でまかなわれるため、熱効率の低下を招くなどの
問題点があった。
的に放出される水素ガスが、高温であるため、熱発生個
所近傍の水素配管が加熱され、安全対策上十分でなかっ
たと同時に、水素配管に介在するバルブ等は高温でも耐
え得るものを用いる必要があった。同時に、熱利用個所
で発熱的に吸収される水素ガスは、水素配管内を輸送さ
れる間に冷却され１周囲温度とほとんど同じ温度となっ
ているため、熱利用個所で出熱温度まで再度加熱しなけ
ればならず、更に、この熱は水素ガスと金属水素化物の
反応熱でまかなわれるため、熱効率の低下を招くなどの
問題点があった。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明は出願人が提案した熱輸送システムを更に熱効率
の良いものに改良することを目的とし。
の良いものに改良することを目的とし。
熱発生個所および熱利用個所のそれぞれに２つの金属水
素化物容器を設置し、２本の水素配管により連結すると
共に、熱発生個所近傍の水素配管は、冷却水により冷却
し、熱利用個所の熱再生槽の水素配管は、低質熱源によ
り加熱する構成とするようにしたことを特徴としている
。
素化物容器を設置し、２本の水素配管により連結すると
共に、熱発生個所近傍の水素配管は、冷却水により冷却
し、熱利用個所の熱再生槽の水素配管は、低質熱源によ
り加熱する構成とするようにしたことを特徴としている
。
（ホ）作用
熱発生個所で、放出される高温の水素ガスは。
冷却水により冷却されるため、金属水素化物容器近傍の
水素配管以外は、雰囲気温度にすることができる。これ
により、断熱処理等の安全対策が不要になると共に、配
管材料の選定も非常に容易となる。同時に、水素配管内
に介在するバルブ等の選定も容易になり、水素配管を作
成する費用および労力の面でも非常に改善される。
水素配管以外は、雰囲気温度にすることができる。これ
により、断熱処理等の安全対策が不要になると共に、配
管材料の選定も非常に容易となる。同時に、水素配管内
に介在するバルブ等の選定も容易になり、水素配管を作
成する費用および労力の面でも非常に改善される。
更に、熱利用個所近傍の水素配管は低質熱源により加熱
されるために、金属水素化物と反応する水素ガスの温度
は低質熱源温度まで予備加熱されていることになる。こ
の結果、熱利用個所で水素ガスの加熱に要する熱量は、
少なくて済み、その全高効率化が達成されることになる
。
されるために、金属水素化物と反応する水素ガスの温度
は低質熱源温度まで予備加熱されていることになる。こ
の結果、熱利用個所で水素ガスの加熱に要する熱量は、
少なくて済み、その全高効率化が達成されることになる
。
（へ）実施例
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図は本発明の一実施例に係る熱輸送システムの概念構成
図を示したものである。この図において。
図を示したものである。この図において。
熱発、生個所には、集熱器１の近傍に金属水素化物２を
収納した２つの金属水素化物容器３Ａ、３Ｂを備えた熱
輸送ユニット４が設置される。一方、熱利用個所には、
冷暖房給湯器具等の熱負荷５の近傍に金属水素化物６を
収納した２つの金属水素化物容器７Ａ。
収納した２つの金属水素化物容器３Ａ、３Ｂを備えた熱
輸送ユニット４が設置される。一方、熱利用個所には、
冷暖房給湯器具等の熱負荷５の近傍に金属水素化物６を
収納した２つの金属水素化物容器７Ａ。
７Ｂを備えた熱再生ユニット８が設置される。これら金
属水素化物容器３Ａ、７Ａおよび３Ｂ、７Ｂとの間を連
結して２本の水素配管９Ａ、９Ｂが配設される。また。
属水素化物容器３Ａ、７Ａおよび３Ｂ、７Ｂとの間を連
結して２本の水素配管９Ａ、９Ｂが配設される。また。
水素配管９Ａには熱交換器１０，１１．１２が設置され
、水素配管９Ｂには熱交換器１３，１４．１５が設置さ
れる。
、水素配管９Ｂには熱交換器１３，１４．１５が設置さ
れる。
熱発生個所側の金属水素化物容器３Ａ 、３Ｂには。
三方切替弁１６を介して集熱器１に接続される熱媒配管
１７が、外部の耐圧容器を気密に貫通して集熱器１から
内部に熱媒を流し、金属水素化物２に熱を供給し得るよ
うに配管されている。また、同様にして金属水素化物容
器３Ａ、３Ｂには三方切替弁１８を介して水源に接続さ
れる冷却水配管１９が、耐圧容器を気密に貫通して内部
に冷却水を流し、金属水素化物２を冷却し得るように配
管され、排出された冷却水は、三方切替弁１８′ を介
して熱交換器１０あるいは１３に供給され、水素ガスを
冷却し得るように配管されている。
１７が、外部の耐圧容器を気密に貫通して集熱器１から
内部に熱媒を流し、金属水素化物２に熱を供給し得るよ
うに配管されている。また、同様にして金属水素化物容
器３Ａ、３Ｂには三方切替弁１８を介して水源に接続さ
れる冷却水配管１９が、耐圧容器を気密に貫通して内部
に冷却水を流し、金属水素化物２を冷却し得るように配
管され、排出された冷却水は、三方切替弁１８′ を介
して熱交換器１０あるいは１３に供給され、水素ガスを
冷却し得るように配管されている。
一方、熱利用個所側の金属水素化物容器７Ａ 、 ７Ｂ
には、三方切替弁２０を介して蓄熱槽２１に接続される
熱媒配管２２が、耐圧容器を気密に貫通して内部に熱媒
を流し、金属水素化物６から発生する熱を蓄熱槽２１に
取り出し得るように配管されている。
には、三方切替弁２０を介して蓄熱槽２１に接続される
熱媒配管２２が、耐圧容器を気密に貫通して内部に熱媒
を流し、金属水素化物６から発生する熱を蓄熱槽２１に
取り出し得るように配管されている。
また、同様にして金属水素化物容器７Ａ 、 ７Ｂには
三方切替弁２３を介して低質熱源である廃熱源を、三方
切替弁２３′ を介して熱交換器１２あるいは１５によ
す水素ガスを予備加熱した後に供給し、金属水素化物６
に熱を供給し得るように配管されている。
三方切替弁２３を介して低質熱源である廃熱源を、三方
切替弁２３′ を介して熱交換器１２あるいは１５によ
す水素ガスを予備加熱した後に供給し、金属水素化物６
に熱を供給し得るように配管されている。
また、水素配管９Ａ、９Ｂは三方切替弁２４を介して熱
交換器１１あるいは１４により冷却水で冷却されている
。
交換器１１あるいは１４により冷却水で冷却されている
。
以上の構成で、熱発生個所側では金属水素化物容＊３Ａ
を集熱器１に、金属水素化物容器３Ｂお゛よび熱交換器
１０を冷却水源に接続するように三方切替弁１６，１８
．１８’ を切り替える。一方、熱利用個所側では金属
水素化物容器７Ａを蓄熱槽２１に、熱交換器１２および
金属水素化物容器７Ｂを低質熱源（廃熱源゛）に接続す
るように三方切替弁２０，２３．２３’ を切り替える
。これにより、集熱器１で集熱された熱は。
を集熱器１に、金属水素化物容器３Ｂお゛よび熱交換器
１０を冷却水源に接続するように三方切替弁１６，１８
．１８’ を切り替える。一方、熱利用個所側では金属
水素化物容器７Ａを蓄熱槽２１に、熱交換器１２および
金属水素化物容器７Ｂを低質熱源（廃熱源゛）に接続す
るように三方切替弁２０，２３．２３’ を切り替える
。これにより、集熱器１で集熱された熱は。
集熱器１近傍に設置された熱輸送ユニット４内の１つの
金属水素化物容器３Ａに供給される。ここで。
金属水素化物容器３Ａに供給される。ここで。
金属水素化物容器３Ａ内に充填された金属水素化物は、
熱の供給により水素解離反応（吸熱反応）を生じ、発生
した水素ガスは熱交換器１０により冷却された後、水素
配管９Ａにより輸送される。輸送される水素は熱交換器
１２を介して低質熱［（廃熱源）で予備加熱され、その
後熱再生ユニット８内の一つの金属水素化物容器７Ａに
供給される。供給された水素は金属水素化物容器７Ａ内
に充填された金属水素化物６と反応しく発熱反応）、そ
の反応熱は熱媒配管２２により回収され、蓄熱器２１を
通して熱負荷５に供給される（熱輸送過程）。
熱の供給により水素解離反応（吸熱反応）を生じ、発生
した水素ガスは熱交換器１０により冷却された後、水素
配管９Ａにより輸送される。輸送される水素は熱交換器
１２を介して低質熱［（廃熱源）で予備加熱され、その
後熱再生ユニット８内の一つの金属水素化物容器７Ａに
供給される。供給された水素は金属水素化物容器７Ａ内
に充填された金属水素化物６と反応しく発熱反応）、そ
の反応熱は熱媒配管２２により回収され、蓄熱器２１を
通して熱負荷５に供給される（熱輸送過程）。
この水素ガスによる熱輸送と同時に熱再生ユニット８内
の他方の金属水素化物容器７Ｂには、低質熱源（廃熱源
）から熱媒が供給され１発生する水素ガスは熱交換器１
４により冷却された後、水素配管９Ｂを通して熱輸送ユ
ニット４内の他方の金属水素化物容器３Ｂに水素が戻さ
れる（再生過程）。
の他方の金属水素化物容器７Ｂには、低質熱源（廃熱源
）から熱媒が供給され１発生する水素ガスは熱交換器１
４により冷却された後、水素配管９Ｂを通して熱輸送ユ
ニット４内の他方の金属水素化物容器３Ｂに水素が戻さ
れる（再生過程）。
次に、熱輸送ユニット４および熱再生ユニット８に収納
される金属水素化物容器３Ａ、７Ａは、所定量の水素（
有効水素移動量）が輸送された後は、再生過程に切り替
わる。同時に再生過程であった金属水素化物容器７Ｂ
、 ３Ｂは熱輸送過程に切り替わり、熱再生ユニット８
内の金属水素化物容器７Ｂから集熱温度レベルの熱が回
収される。
される金属水素化物容器３Ａ、７Ａは、所定量の水素（
有効水素移動量）が輸送された後は、再生過程に切り替
わる。同時に再生過程であった金属水素化物容器７Ｂ
、 ３Ｂは熱輸送過程に切り替わり、熱再生ユニット８
内の金属水素化物容器７Ｂから集熱温度レベルの熱が回
収される。
このように、熱輸送ユニット４内の金属水素化物容器３
Ａ、３Ｂおよび熱再生ユニット８内の金属水素化物容器
７Ａ、７Ｂを順次切り替えることにより、集熱器１によ
り集熱された熱を熱負荷５へ連続的に輸送することがで
きる。また、輸送水素配管は常に雰囲気温度であり、熱
交換器１２．１５により水素ガスを予備加熱するために
、安全でかつ高効率に熱輸送することができる。例えば
、熱利用個所での出熱温度が１５０℃、低質熱源の温度
が１２０℃である場合、三方切替弁λｇ’ 、２３”
、２４および熱交換器１１〜１５のないシステムでは、
水素ガス（温度２５℃）の頴熱上昇分として、金属水素
化物と水素ガスの反送熱の８％も奪われていたのに対し
１本発明による場合は、水素ガスを低質熱源により予備
加熱（温度１２０℃）するため、出熱温度まで加熱する
熱量は１反応熱の２％でまかなえるようになる。この差
の６％は、そのまま出熱量の増加につながり。
Ａ、３Ｂおよび熱再生ユニット８内の金属水素化物容器
７Ａ、７Ｂを順次切り替えることにより、集熱器１によ
り集熱された熱を熱負荷５へ連続的に輸送することがで
きる。また、輸送水素配管は常に雰囲気温度であり、熱
交換器１２．１５により水素ガスを予備加熱するために
、安全でかつ高効率に熱輸送することができる。例えば
、熱利用個所での出熱温度が１５０℃、低質熱源の温度
が１２０℃である場合、三方切替弁λｇ’ 、２３”
、２４および熱交換器１１〜１５のないシステムでは、
水素ガス（温度２５℃）の頴熱上昇分として、金属水素
化物と水素ガスの反送熱の８％も奪われていたのに対し
１本発明による場合は、水素ガスを低質熱源により予備
加熱（温度１２０℃）するため、出熱温度まで加熱する
熱量は１反応熱の２％でまかなえるようになる。この差
の６％は、そのまま出熱量の増加につながり。
熱輸送システムの高効率が達成できることになる。
（ト）発明の詳細
な説明したように本発明によれば、金属水素化物を利用
した熱輸送システムにおいて、輸送水素配管は冷却水で
冷却されるため常に雰囲気温度となり、断熱材等の保護
は全く必要とせず、配管材およびバルブ等の介在物の選
定も極めて容易となり、コストも安くなる。また、輸送
された水素ガスは熱再生ユニット内の金属水素化物容器
に入る直前で、低質熱源により再加熱されるため、水素
顕熱量による熱効率の低下が抑えられ、高効率で熱輸送
が可能となる。
した熱輸送システムにおいて、輸送水素配管は冷却水で
冷却されるため常に雰囲気温度となり、断熱材等の保護
は全く必要とせず、配管材およびバルブ等の介在物の選
定も極めて容易となり、コストも安くなる。また、輸送
された水素ガスは熱再生ユニット内の金属水素化物容器
に入る直前で、低質熱源により再加熱されるため、水素
顕熱量による熱効率の低下が抑えられ、高効率で熱輸送
が可能となる。
図は本発明の一実施例に係る金属水素化物を利用した熱
輸送システムの概念図である。 １・・・集熱器、２，６・・・金属水素化物、３Ａ、３
８．７Ａ。 ７Ｂ・・・金属水素化物容器、４・・・熱輸送ユニット
。 ５・・・熱負荷、８・・・熱再生ユニット、 ９Ａ、９
Ｂ・・・水素配管、１０・・・第１熱交換器、１３・・
・第２熱交換器、１１・・・第３熱交換器、１４・・・
第４熱交換器、１２・・・第５熱交換器、１５・・・第
６熱交換器。 １６・・・第１三方切替弁、１８・・・第２三方切替弁
。 ２０・・・第３三方切替弁、２３・・・第４三方切替弁
。 １８’ ・・・第５三方切替弁、２４・・・第６三方
切替弁、２３′ ・・・第７三方切替弁、１７．２２
・・・熱媒配管。 １９・・・冷却水配管、２１・・・蓄熱槽。
輸送システムの概念図である。 １・・・集熱器、２，６・・・金属水素化物、３Ａ、３
８．７Ａ。 ７Ｂ・・・金属水素化物容器、４・・・熱輸送ユニット
。 ５・・・熱負荷、８・・・熱再生ユニット、 ９Ａ、９
Ｂ・・・水素配管、１０・・・第１熱交換器、１３・・
・第２熱交換器、１１・・・第３熱交換器、１４・・・
第４熱交換器、１２・・・第５熱交換器、１５・・・第
６熱交換器。 １６・・・第１三方切替弁、１８・・・第２三方切替弁
。 ２０・・・第３三方切替弁、２３・・・第４三方切替弁
。 １８’ ・・・第５三方切替弁、２４・・・第６三方
切替弁、２３′ ・・・第７三方切替弁、１７．２２
・・・熱媒配管。 １９・・・冷却水配管、２１・・・蓄熱槽。
Claims (1)
- 熱発生個所には、第１の切替弁を介して熱源から熱媒を
流す熱媒配管と、第２の切替弁を介して冷却水源から冷
却水を流す冷却水配管とを耐圧容器内部に金属水素化物
と共に気密に貫通配置してなる２つの金属水素化物容器
を設置する一方、熱利用個所には、第３の切替弁を介し
て熱負荷へ熱媒を流す熱媒配管と、第４の切替弁を介し
て低質熱源から熱媒を流す熱媒配管とを耐圧容器内部に
金属水素化物と共に気密に貫通配置して成る２つの金属
水素化物容器を配置し、前記熱発生個所側と熱利用個所
側の各金属水素化物容器をそれぞれ水素配管で連結する
と共に、前記冷却水源からの冷却水を第５の切替弁を介
して流すことにより前記熱発生個所側の２本の水素配管
を選択的に冷却する第１、第２の熱交換器と、前記熱利
用個所側に設けられた冷却水源からの冷却水を第６の切
替弁を介して流すことにより前記熱利用個所側の２本の
水素配管を選択的に冷却する第３、第４の熱交換器と、
前記低質熱源からの熱媒を第７の切替弁を介して流すこ
とにより前記熱利用個所側の２本の水素配管を選択的に
加熱する第５、第６の熱交換器とを備え、前記各切替弁
を切り替えることにより、前記水素配管の一方を介して
熱発生個所側から常温で水素を輸送して熱利用個所側で
低質熱源により水素を予備加熱したのち、金属水素化物
と反応させて熱を取り出している間に、前記水素配管の
他方を介して熱利用個所側から常温で水素を戻し熱発生
個所側に貯える操作を交互に繰り返し実行することを特
徴とする金属水素化物を利用した熱輸送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61008933A JPS62169997A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 金属水素化物を利用した熱輸送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61008933A JPS62169997A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 金属水素化物を利用した熱輸送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62169997A true JPS62169997A (ja) | 1987-07-27 |
| JPH0477221B2 JPH0477221B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=11706463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61008933A Granted JPS62169997A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 金属水素化物を利用した熱輸送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62169997A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7581698B2 (en) * | 2004-04-23 | 2009-09-01 | Airbus Deutschland Gmbh | Method and apparatus for tempering gaseous and/or liquid media in transportation vehicles, particularly in aircraft |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP61008933A patent/JPS62169997A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7581698B2 (en) * | 2004-04-23 | 2009-09-01 | Airbus Deutschland Gmbh | Method and apparatus for tempering gaseous and/or liquid media in transportation vehicles, particularly in aircraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477221B2 (ja) | 1992-12-07 |
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