JPS6327623B2 - - Google Patents
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- JPS6327623B2 JPS6327623B2 JP57056821A JP5682182A JPS6327623B2 JP S6327623 B2 JPS6327623 B2 JP S6327623B2 JP 57056821 A JP57056821 A JP 57056821A JP 5682182 A JP5682182 A JP 5682182A JP S6327623 B2 JPS6327623 B2 JP S6327623B2
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- Japan
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- metal hydride
- temperature
- filled
- working
- equilibrium decomposition
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属水素化物装置に関する。
ある種の金属の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
ヒートポンプ等、種々の金属水素化物装置が提案
されている。従来は、異なる平衡分解圧を有する
第１の金属水素化物MH１と第２の金属水素化物
MH２をそれぞれ熱媒と熱交換し得る密閉容器に
充填すると共に、容器間で水素が移動し得るよう
に連通して作動対となし、いわゆる４ボンベ型と
称される金属水素化物装置の場合には、上記作動
対を２対設けて、金属水素化物装置を構成してい
る。
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
ヒートポンプ等、種々の金属水素化物装置が提案
されている。従来は、異なる平衡分解圧を有する
第１の金属水素化物MH１と第２の金属水素化物
MH２をそれぞれ熱媒と熱交換し得る密閉容器に
充填すると共に、容器間で水素が移動し得るよう
に連通して作動対となし、いわゆる４ボンベ型と
称される金属水素化物装置の場合には、上記作動
対を２対設けて、金属水素化物装置を構成してい
る。
このような金属水素化物装置の作動を、いわゆ
る右回りサイクルによつて冷熱出力得る場合につ
いて、第１図に示すサイクル線図に基づいて説明
する。
る右回りサイクルによつて冷熱出力得る場合につ
いて、第１図に示すサイクル線図に基づいて説明
する。
図面において、横軸は絶対温度の逆数を示し、
縦軸は金属水素化物の平衡分解圧の対数を示す。
当初、MH１は十分に水素を吸蔵した状態（点
Ｄ）にあり、MH２は十分に水素を放出した状態
（点Ｃ）にあるとする。先ず、作動温度領域にお
いて平衡分解圧の大きいMH１を温度THの高温
駆動熱源により加熱し、平衡分解圧の小さいMH
２を例えば外気のような温度TMの中温熱媒に接
続すると、MH１は吸熱的に水素を放出し、（点
Ａ）、この水素をMH２が発熱的に吸蔵する(B)、
水素移動が完了した後、MH１を中温熱媒に切換
えて接続すると共に、MH２を冷水のような冷却
負荷用の温度TLの低温熱媒に切換えて接続する
と、MH２が吸熱的に水素を放出し（点Ｃ）、こ
の水素をMH１が発熱的に吸蔵する（点Ｄ）。こ
こに、低温熱媒において冷熱出力を得ることがで
き（点Ｃ）、また、必要に応じて中温熱媒（点Ｂ
及びＤ）において温熱出力を得るこができる。再
び、MH１を高温駆動熱源に接続し、MH２を中
温熱媒に接続すれば、新しいサイクルが開始され
る。
縦軸は金属水素化物の平衡分解圧の対数を示す。
当初、MH１は十分に水素を吸蔵した状態（点
Ｄ）にあり、MH２は十分に水素を放出した状態
（点Ｃ）にあるとする。先ず、作動温度領域にお
いて平衡分解圧の大きいMH１を温度THの高温
駆動熱源により加熱し、平衡分解圧の小さいMH
２を例えば外気のような温度TMの中温熱媒に接
続すると、MH１は吸熱的に水素を放出し、（点
Ａ）、この水素をMH２が発熱的に吸蔵する(B)、
水素移動が完了した後、MH１を中温熱媒に切換
えて接続すると共に、MH２を冷水のような冷却
負荷用の温度TLの低温熱媒に切換えて接続する
と、MH２が吸熱的に水素を放出し（点Ｃ）、こ
の水素をMH１が発熱的に吸蔵する（点Ｄ）。こ
こに、低温熱媒において冷熱出力を得ることがで
き（点Ｃ）、また、必要に応じて中温熱媒（点Ｂ
及びＤ）において温熱出力を得るこができる。再
び、MH１を高温駆動熱源に接続し、MH２を中
温熱媒に接続すれば、新しいサイクルが開始され
る。
従つて、別の作動対に上記と同じサイクルを半
サイクル遅れで行わせれば、MH２の水素放出に
伴う冷熱出力を各作動対から交互に得ることがで
き、例えば冷房に利用することができる。また、
温熱出力は、例えば暖房や給湯に利用することが
できる。
サイクル遅れで行わせれば、MH２の水素放出に
伴う冷熱出力を各作動対から交互に得ることがで
き、例えば冷房に利用することができる。また、
温熱出力は、例えば暖房や給湯に利用することが
できる。
しかし、このように平衡分解圧の異なる２種の
金属水素化物からなる同一の作動対を複数対用い
る従来の金属水素化物装置においては、用いる
MH１とMH２の種類によつて、駆動熱源の温度
が予め固定されているので、例えば、都市ガスの
ような高価な熱源と、太陽熱や廃熱のような低廉
若しくは無償の熱源とのように、温度の異なる２
種若しくはそれ以上の熱源を利用し得る場合にお
いても、予め設定された作動温度に応じていずれ
か一方の熱源のみを駆動熱源として用いざるを得
ず、特に低廉若しくは無償の熱源を第２の熱源と
して利用し得ない場合、装置の成績係数が低く、
熱経済性に劣るものである。
金属水素化物からなる同一の作動対を複数対用い
る従来の金属水素化物装置においては、用いる
MH１とMH２の種類によつて、駆動熱源の温度
が予め固定されているので、例えば、都市ガスの
ような高価な熱源と、太陽熱や廃熱のような低廉
若しくは無償の熱源とのように、温度の異なる２
種若しくはそれ以上の熱源を利用し得る場合にお
いても、予め設定された作動温度に応じていずれ
か一方の熱源のみを駆動熱源として用いざるを得
ず、特に低廉若しくは無償の熱源を第２の熱源と
して利用し得ない場合、装置の成績係数が低く、
熱経済性に劣るものである。
本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたものであつて、異なる温度の複数の熱源を同
時に効率よく駆動熱源として利用でき、従つて、
熱源利用の経済性にすぐれ、高い成績係数を有す
る金属水素化物装置を提供することを目的とする
ものである。
れたものであつて、異なる温度の複数の熱源を同
時に効率よく駆動熱源として利用でき、従つて、
熱源利用の経済性にすぐれ、高い成績係数を有す
る金属水素化物装置を提供することを目的とする
ものである。
本発明による第１の金属水素化物装置は、作動
温度領域において平衡分解圧の異なる３種の金属
水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の金属
水素化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動
し得るように連通して作動対となし、この作動対
を少なくとも２対設け、平衡分解圧の小さい第１
の金属水素化物を第１の作動対の一方の密閉容器
に充填し、平衡分解圧の次に小さい第２の金属水
素化物を第２の作動対の一方の密閉容器に充填
し、平衡分解圧の大きい第３の金属水素化物を第
１及び第２の作動対の残る密閉容器に充填してな
ることを特徴とするものである。
温度領域において平衡分解圧の異なる３種の金属
水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の金属
水素化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動
し得るように連通して作動対となし、この作動対
を少なくとも２対設け、平衡分解圧の小さい第１
の金属水素化物を第１の作動対の一方の密閉容器
に充填し、平衡分解圧の次に小さい第２の金属水
素化物を第２の作動対の一方の密閉容器に充填
し、平衡分解圧の大きい第３の金属水素化物を第
１及び第２の作動対の残る密閉容器に充填してな
る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基づいて本発明の第
１の金属水素化物装置を説明する。
１の金属水素化物装置を説明する。
第２図は、作動温度領域において平衡分解圧の
異なる３種の金属水素化物MH１、MH２及び
MH３を用いる第１の金属水素化物装置の実施例
を示し、平衡分解圧の小さいMH１と次に小さい
MH２とが熱交換器をなす密閉容器１及び３にそ
れぞれ充填され、また、平衡分解圧の大きいMH
３が熱交換器をなす密閉容器２及び４にそれぞれ
充填されていると共に、容器１と２は水素が移動
し得るように連通管９に連通されて第１の作動対
をなし、同様に容器３と４も連通管１０により連
通されて第２の作動対をなす。各連通管には電磁
弁のような制御弁１１及び１２がそれぞれ設けら
れており、後述するサイクルに応じて各連通管を
開閉制御する。
異なる３種の金属水素化物MH１、MH２及び
MH３を用いる第１の金属水素化物装置の実施例
を示し、平衡分解圧の小さいMH１と次に小さい
MH２とが熱交換器をなす密閉容器１及び３にそ
れぞれ充填され、また、平衡分解圧の大きいMH
３が熱交換器をなす密閉容器２及び４にそれぞれ
充填されていると共に、容器１と２は水素が移動
し得るように連通管９に連通されて第１の作動対
をなし、同様に容器３と４も連通管１０により連
通されて第２の作動対をなす。各連通管には電磁
弁のような制御弁１１及び１２がそれぞれ設けら
れており、後述するサイクルに応じて各連通管を
開閉制御する。
また、容器１は高温TH１の第１の駆動熱源５
と温度TMの中温熱媒６にそれぞれ管路１３及び
１４により熱交換可能にかつ切換え可能に接続さ
れ、容器３は上記第１の駆動熱源と異なる高温
TH２（＜TH１）の第２の駆動熱源７と中温熱
媒６にそれぞれ管路１５及び１６により熱交換可
能かつ切換え可能に接続されている。一方、第１
の作動対において平衡分解圧の大きいMH３を充
填した容器２は管路１７及び１８によりそれぞれ
温度TLの低温熱媒８と中温熱媒６とに熱交換可
能かつ切換え可能に接続され、同様に第２の作動
対においてMH３を充填した容器４も管路１９及
び２０によりそれぞれ低温熱媒８と中温熱媒６に
熱交換可能かつ切換え可能に接続されている。
と温度TMの中温熱媒６にそれぞれ管路１３及び
１４により熱交換可能にかつ切換え可能に接続さ
れ、容器３は上記第１の駆動熱源と異なる高温
TH２（＜TH１）の第２の駆動熱源７と中温熱
媒６にそれぞれ管路１５及び１６により熱交換可
能かつ切換え可能に接続されている。一方、第１
の作動対において平衡分解圧の大きいMH３を充
填した容器２は管路１７及び１８によりそれぞれ
温度TLの低温熱媒８と中温熱媒６とに熱交換可
能かつ切換え可能に接続され、同様に第２の作動
対においてMH３を充填した容器４も管路１９及
び２０によりそれぞれ低温熱媒８と中温熱媒６に
熱交換可能かつ切換え可能に接続されている。
各容器と熱源又は熱媒の接続の切換えは、図示
しない電磁弁のような制御弁によりなされる。こ
の装置は２対の作動対を有する４ボンベ型装置で
ある。
しない電磁弁のような制御弁によりなされる。こ
の装置は２対の作動対を有する４ボンベ型装置で
ある。
上記の装置の作動を第３図に示すサイクル線図
によつて説明する。なお、第２図においては単一
の中温熱媒６が示され、容器１，２，３及び４は
すべてこの単一の中温熱媒に接続されているが、
中温熱媒は単一である必要はなく、例えば、第１
の作動対において容器１が温度TM１の中温熱媒
に接続され、容器２がTM１と異なる温度TM２
の中温熱媒に接続されていると共に、第２の作動
対において容器３及び４が共に温度TM２の中温
熱媒に接続されていてもよい。第３図は各容器が
このようにに各中温熱媒に接続されているサイク
ル線図を示す。
によつて説明する。なお、第２図においては単一
の中温熱媒６が示され、容器１，２，３及び４は
すべてこの単一の中温熱媒に接続されているが、
中温熱媒は単一である必要はなく、例えば、第１
の作動対において容器１が温度TM１の中温熱媒
に接続され、容器２がTM１と異なる温度TM２
の中温熱媒に接続されていると共に、第２の作動
対において容器３及び４が共に温度TM２の中温
熱媒に接続されていてもよい。第３図は各容器が
このようにに各中温熱媒に接続されているサイク
ル線図を示す。
先ず、第１の作動対において、容器１を第１の
高温駆動熱源に接続してMH１を温度TH１に加
熱し、容器２を中温熱媒に接続してMH３を温度
TM２に保つと、MH１は水素を吸熱的に放出し
（点Ａ）、この水素は連通管９によつて容器２に到
り、MH３がこれを発熱的に吸蔵する（点Ｂ）。
同時に、第２の作動対において、容器３を温度
TM２の中温熱媒に接続し、容器４を温度TLの
低温熱媒に接続して、MH３から吸熱的に水素を
放出させ（点Ｃ）、これを連通管１０によつて容
器３に到らしめて、MH２に発熱的に吸蔵させれ
ば（点Ｈ）、低温熱媒（点Ｃ）において冷熱出力
を得ることができる。この冷熱出力は例えば冷房
に供することができる。また、MH３の水素吸蔵
による温熱出力（点Ｂ）及びMH２の水素吸蔵に
よる温熱出力（点Ｈ）は必要に応じて、例えば給
湯に利用することができる。
高温駆動熱源に接続してMH１を温度TH１に加
熱し、容器２を中温熱媒に接続してMH３を温度
TM２に保つと、MH１は水素を吸熱的に放出し
（点Ａ）、この水素は連通管９によつて容器２に到
り、MH３がこれを発熱的に吸蔵する（点Ｂ）。
同時に、第２の作動対において、容器３を温度
TM２の中温熱媒に接続し、容器４を温度TLの
低温熱媒に接続して、MH３から吸熱的に水素を
放出させ（点Ｃ）、これを連通管１０によつて容
器３に到らしめて、MH２に発熱的に吸蔵させれ
ば（点Ｈ）、低温熱媒（点Ｃ）において冷熱出力
を得ることができる。この冷熱出力は例えば冷房
に供することができる。また、MH３の水素吸蔵
による温熱出力（点Ｂ）及びMH２の水素吸蔵に
よる温熱出力（点Ｈ）は必要に応じて、例えば給
湯に利用することができる。
次に、各作動対において水素移動が完了した後
に、第１の作動対において、容器１を温度TM１
の中温熱媒に接続し、容器２を低温熱媒に接続す
ると、容器内のMH１とMH３の平衡分解圧の差
圧によつて、MH３は水素を吸熱的に放出し（点
Ｃ）、この水素をMH１が発熱的に吸蔵する（点
Ｄ）。従つて、MH３の水素放出による吸熱によ
り、低温熱媒（点Ｃ）において冷熱出力を得るこ
とができ、また、MH１の水素吸蔵による発熱に
よつて、中温熱媒（点Ｄ）において温熱出力を得
ることができる。冷熱出力は例えば冷房に利用す
ることができ、温熱出力は例えば暖房又は給湯に
利用することができる。
に、第１の作動対において、容器１を温度TM１
の中温熱媒に接続し、容器２を低温熱媒に接続す
ると、容器内のMH１とMH３の平衡分解圧の差
圧によつて、MH３は水素を吸熱的に放出し（点
Ｃ）、この水素をMH１が発熱的に吸蔵する（点
Ｄ）。従つて、MH３の水素放出による吸熱によ
り、低温熱媒（点Ｃ）において冷熱出力を得るこ
とができ、また、MH１の水素吸蔵による発熱に
よつて、中温熱媒（点Ｄ）において温熱出力を得
ることができる。冷熱出力は例えば冷房に利用す
ることができ、温熱出力は例えば暖房又は給湯に
利用することができる。
同時に、第２の作動対において、容器３を第２
の高温駆動熱源に接続してMH２を温度TH２に
加熱すると共に、容器４を温度TM２の中温熱媒
に接続して冷却すると、MH２は吸熱的に水素を
放出し（点Ｅ）、この水素をMH３が発熱的に吸
蔵する（点Ｂ）。MH３の水素吸蔵に伴う発熱も
必要ならば、中温熱媒（点Ｂ）において温熱出力
として得ることができる。
の高温駆動熱源に接続してMH２を温度TH２に
加熱すると共に、容器４を温度TM２の中温熱媒
に接続して冷却すると、MH２は吸熱的に水素を
放出し（点Ｅ）、この水素をMH３が発熱的に吸
蔵する（点Ｂ）。MH３の水素吸蔵に伴う発熱も
必要ならば、中温熱媒（点Ｂ）において温熱出力
として得ることができる。
このようにして右回りのサイクルが完了し、各
容器を当初の熱源又は熱媒に接続すれば、再び新
しいサイクルが開始される。
容器を当初の熱源又は熱媒に接続すれば、再び新
しいサイクルが開始される。
以上のように、本発明の第１の金属水素化物装
置によれば、上記のように温度の異なる２種の高
温熱源を利用して、冷熱出力及び／又は温熱出力
を得ることができる。
置によれば、上記のように温度の異なる２種の高
温熱源を利用して、冷熱出力及び／又は温熱出力
を得ることができる。
なお、本発明においては、第１の作動対におい
てMH１からMH３への水素移動（Ａ→Ｂ）が完
了し、第２の作動対においてMH３からMH２へ
の水素移動（Ｃ→Ｈ）が完了したとき、温度TH
１のMH１と温度TM２のMH２との間で適宜の
熱媒を管路２１により循環させて熱交換を行い、
MH２を温度TH１とTM２の中間温度付近まで
予熱すれば、次の段階でMH２を温度TH２にま
で加熱するための駆動熱源からの熱供給を削減で
きるので熱経済的に有利である。同時に、MH１
の予冷もなし得るので、冷熱出力の取得効率も高
まる。同様に、平衡分解圧の高い金属水素化物に
ついても、温度TM２のMH３と温度TLのMH
３との間に管路２２により適宜の熱媒を循環させ
て熱交換を行い、それぞれのMH３を次の段階に
備えて予熱又は予冷するのが熱経済的に有利であ
る。
てMH１からMH３への水素移動（Ａ→Ｂ）が完
了し、第２の作動対においてMH３からMH２へ
の水素移動（Ｃ→Ｈ）が完了したとき、温度TH
１のMH１と温度TM２のMH２との間で適宜の
熱媒を管路２１により循環させて熱交換を行い、
MH２を温度TH１とTM２の中間温度付近まで
予熱すれば、次の段階でMH２を温度TH２にま
で加熱するための駆動熱源からの熱供給を削減で
きるので熱経済的に有利である。同時に、MH１
の予冷もなし得るので、冷熱出力の取得効率も高
まる。同様に、平衡分解圧の高い金属水素化物に
ついても、温度TM２のMH３と温度TLのMH
３との間に管路２２により適宜の熱媒を循環させ
て熱交換を行い、それぞれのMH３を次の段階に
備えて予熱又は予冷するのが熱経済的に有利であ
る。
また、第１の作動対において、MH３からMH
１への水素移動（Ｃ→Ｄ）が完了し、第２の作動
対においてMH２からMH３への水素移動（Ｅ→
Ｂ）が完了したときも、温度TH２のMH２と温
度TM１のMH１との間で熱交換させると共に、
温度TM２のMH３と温度TLのMH３との間で
熱交換させ、それぞれの金属水素化物を予熱又は
予冷するのが有利である。
１への水素移動（Ｃ→Ｄ）が完了し、第２の作動
対においてMH２からMH３への水素移動（Ｅ→
Ｂ）が完了したときも、温度TH２のMH２と温
度TM１のMH１との間で熱交換させると共に、
温度TM２のMH３と温度TLのMH３との間で
熱交換させ、それぞれの金属水素化物を予熱又は
予冷するのが有利である。
以上に説明した装置温度サイクルにおいて、
MH１としてLaNi4.75Al0.25、MH２として
LaNi4.85Al0.15、また、MH３としてLaNi5.4を用
いるとき、熱源及び熱媒の温度はほぼ次のとおり
に設定できる。
MH１としてLaNi4.75Al0.25、MH２として
LaNi4.85Al0.15、また、MH３としてLaNi5.4を用
いるとき、熱源及び熱媒の温度はほぼ次のとおり
に設定できる。
入 力 TH1＝100℃（第１の高温駆動熱
源） TH2＝80℃（第２の高温駆動12熱
源） 出 力 TL1＝10℃（冷熱出力） TM1＝45℃（温熱出力） TM2＝30℃（大気温度） 従つて、約10℃の冷熱出力と約45℃の温熱出力
を得ることができ、冷房給湯システムに好適に用
いることができる。
源） TH2＝80℃（第２の高温駆動12熱
源） 出 力 TL1＝10℃（冷熱出力） TM1＝45℃（温熱出力） TM2＝30℃（大気温度） 従つて、約10℃の冷熱出力と約45℃の温熱出力
を得ることができ、冷房給湯システムに好適に用
いることができる。
次に、本発明の装置を暖房給湯に利用する場合
を第４図に示すサイクル線図によつて説明する。
装置は第２図と要部は同じであるが、駆動熱源と
して温度TH（参照番号７は参照番号５と同じに
なる。）の高温駆動熱源のほかに、温度TL２の例
えば太陽熱と、温度TL１（＜TL２）の例えば大
気との異なる２種の低温熱源が用いられている。
従つて、この暖房給湯用の装置では第２図におけ
る参照番号８は２種の低温熱源を意味する。
を第４図に示すサイクル線図によつて説明する。
装置は第２図と要部は同じであるが、駆動熱源と
して温度TH（参照番号７は参照番号５と同じに
なる。）の高温駆動熱源のほかに、温度TL２の例
えば太陽熱と、温度TL１（＜TL２）の例えば大
気との異なる２種の低温熱源が用いられている。
従つて、この暖房給湯用の装置では第２図におけ
る参照番号８は２種の低温熱源を意味する。
この装置においては、平衡分解圧の小さいMH
１と平衡分解圧の大きいMH３が第１の作動対を
構成し、平衡分解圧の次に小さいMH２と平衡分
解圧の大きいMH３が第２の作動対を構成するこ
とは第２図の装置と同じであり、従つて、第１の
作動対は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを構成し、
第２の作動対は点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクルを構
成する。このサイクルによれば、第１の作動対に
おいて、MH１は温度THの高温熱源により加熱
されて、MH１からMH３への水素移動が生じ、
この際の発熱（点Ｂ）を暖房給湯用の温熱出力と
して得ることができる。このようにして水素を吸
蔵したMH３は、次に温度TL１の低温熱媒に接
続され、一方、水素を放出したMH１は温度TM
１の中温熱媒に接続され、ここで、MH３から
MH１への水素移動が起り、MH１の水素吸蔵に
よる温熱出力（点Ｄ）を暖房給湯に利用すること
ができる。
１と平衡分解圧の大きいMH３が第１の作動対を
構成し、平衡分解圧の次に小さいMH２と平衡分
解圧の大きいMH３が第２の作動対を構成するこ
とは第２図の装置と同じであり、従つて、第１の
作動対は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを構成し、
第２の作動対は点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクルを構
成する。このサイクルによれば、第１の作動対に
おいて、MH１は温度THの高温熱源により加熱
されて、MH１からMH３への水素移動が生じ、
この際の発熱（点Ｂ）を暖房給湯用の温熱出力と
して得ることができる。このようにして水素を吸
蔵したMH３は、次に温度TL１の低温熱媒に接
続され、一方、水素を放出したMH１は温度TM
１の中温熱媒に接続され、ここで、MH３から
MH１への水素移動が起り、MH１の水素吸蔵に
よる温熱出力（点Ｄ）を暖房給湯に利用すること
ができる。
第２の作動対においては、同様に、MH２が温
度THの高温熱源によつて加熱されて、MH２か
らMH３への水素移動が生じ、この結果、MH３
から暖房給湯に供し得る温熱出力（点Ｆ）を得る
ことができる。水素を吸蔵したMH３は次いで温
度TL２の低温熱源、例えば、太陽熱により加熱
され、一方、水素を放出したMH２は温度TM１
の中温熱源により冷却されて、MH３からMH２
への水素移動が生じ、ここに、MH２の水素吸蔵
によつて得られる温熱出力（点Ｈ）を暖房給湯に
供することができる。
度THの高温熱源によつて加熱されて、MH２か
らMH３への水素移動が生じ、この結果、MH３
から暖房給湯に供し得る温熱出力（点Ｆ）を得る
ことができる。水素を吸蔵したMH３は次いで温
度TL２の低温熱源、例えば、太陽熱により加熱
され、一方、水素を放出したMH２は温度TM１
の中温熱源により冷却されて、MH３からMH２
への水素移動が生じ、ここに、MH２の水素吸蔵
によつて得られる温熱出力（点Ｈ）を暖房給湯に
供することができる。
上記した装置において前記したと同じLa―Ni
系の金属水素化物の組合せを用いる場合、熱源及
び熱媒の温度は具体的にはほぼ次のとおりに設定
できる。
系の金属水素化物の組合せを用いる場合、熱源及
び熱媒の温度は具体的にはほぼ次のとおりに設定
できる。
入力 TH1＝110℃（高温熱源）
TL2＝30℃（太陽熱）
TL1＝０℃（大気）
出力 TM1＝50℃（暖房及び給湯）
TM2＝40℃（給湯）
なお、上記した第４図のサイクル線図に従つて
作動する装置においては、温度の異なる２種の低
温熱源を用い、いずれか一方によつていずれか一
方の作動体を作動させており、太陽熱のように低
廉な熱エネルギーを有効に利用できると共に、例
えば大気からも熱を汲上げることができるために
熱経済的に有利である。
作動する装置においては、温度の異なる２種の低
温熱源を用い、いずれか一方によつていずれか一
方の作動体を作動させており、太陽熱のように低
廉な熱エネルギーを有効に利用できると共に、例
えば大気からも熱を汲上げることができるために
熱経済的に有利である。
従来の装置においては、もしも、太陽熱が使用
できないときは、Ｇ→Ｈの水素移動ができなくな
つていたが、本発明の装置によれば、温熱出力と
して質の劣る点Ｂからの温度TM２の温度を点Ｇ
においてMH３に与えることにより、Ｇ→Ｈの水
素移動を行うことができる。
できないときは、Ｇ→Ｈの水素移動ができなくな
つていたが、本発明の装置によれば、温熱出力と
して質の劣る点Ｂからの温度TM２の温度を点Ｇ
においてMH３に与えることにより、Ｇ→Ｈの水
素移動を行うことができる。
次に、本発明の第１の金属水素化物装置により
左回りサイクルを駆動する場合第５図に示すサイ
クル線図によつて説明する。MH１とMH３から
なる第１の作動対は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクル
を行い、温度TM１の第１及び温度TM２の第２
の中温熱媒により駆動され、温度THの温熱出力
（点Ａ）を与える。一方、MH２とMH３からな
る第２の作動対は点Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｈのサイクルを
行い、温度TM１の第１及び温度TM２の第２の
中温熱媒により駆動され、温度THの温熱出力
（点Ｅ）を与える。
左回りサイクルを駆動する場合第５図に示すサイ
クル線図によつて説明する。MH１とMH３から
なる第１の作動対は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクル
を行い、温度TM１の第１及び温度TM２の第２
の中温熱媒により駆動され、温度THの温熱出力
（点Ａ）を与える。一方、MH２とMH３からな
る第２の作動対は点Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｈのサイクルを
行い、温度TM１の第１及び温度TM２の第２の
中温熱媒により駆動され、温度THの温熱出力
（点Ｅ）を与える。
この左回りサイクルでは、例えば低質の２種の
中温駆動熱源を使用して、高温の温熱出力を点Ａ
及び点Ｅから得ることができる。
中温駆動熱源を使用して、高温の温熱出力を点Ａ
及び点Ｅから得ることができる。
なお、左回りサイクルでは、液化天然ガスのよ
うな低温熱源を利用して、中温熱媒より大量の冷
熱出力を取り出すことも可能である。
うな低温熱源を利用して、中温熱媒より大量の冷
熱出力を取り出すことも可能である。
以上の装置及びサイクルにおいては、２対の作
動対は、平衡分解圧の小さい２種の異なるMH１
とMH２をそれぞれ平衡分解圧の大きいMH３と
組み合せて構成されているが、平衡分解圧の小さ
いMH３を平衡分解圧の大きい２種の異るMH１
とMH２とにそれぞれ組み合せて２対の作動対を
構成することもできる。
動対は、平衡分解圧の小さい２種の異なるMH１
とMH２をそれぞれ平衡分解圧の大きいMH３と
組み合せて構成されているが、平衡分解圧の小さ
いMH３を平衡分解圧の大きい２種の異るMH１
とMH２とにそれぞれ組み合せて２対の作動対を
構成することもできる。
本発明の第２の金属水素化物装置は、作動温度
領域において平衡分解圧の異なる３種の金属水素
化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の金属水素
化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動し得
るように連通して作動対となし、この作動対を少
なくとも２対設け、平衡分解圧の大きい第１の金
属水素化物を第１の作動対の一方の密閉容器に充
填し、平衡分解圧の次に大きい第２の金属水素化
物を第２の作動対の一方の密閉容器に充填し、平
衡分解圧の小さい第３の金属水素化物を第１及び
第２の作動対の残る密閉容器に充填してなること
を特徴とするものである。
領域において平衡分解圧の異なる３種の金属水素
化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の金属水素
化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動し得
るように連通して作動対となし、この作動対を少
なくとも２対設け、平衡分解圧の大きい第１の金
属水素化物を第１の作動対の一方の密閉容器に充
填し、平衡分解圧の次に大きい第２の金属水素化
物を第２の作動対の一方の密閉容器に充填し、平
衡分解圧の小さい第３の金属水素化物を第１及び
第２の作動対の残る密閉容器に充填してなること
を特徴とするものである。
この装置は、第２図において、容器１，２，３
及び４にそれぞれMH３、MH１、MH３及び
MH２が充填されて構成され、熱源及び熱媒の接
続は第２図と同じである。
及び４にそれぞれMH３、MH１、MH３及び
MH２が充填されて構成され、熱源及び熱媒の接
続は第２図と同じである。
第６図はこのような金属水素化物装置の右回り
サイクルを示し、MH１とMH３とからなる第１
の作動対は温度TH１の高温の第１の駆動熱源に
より点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを行い、温度
TLの冷熱出力（点Ｃ）と温度TM１の温熱出力
（点Ｄ）を与える。MH３からMH１への水素移
動ち伴うMH１の温熱出力も必要に応じて有効に
利用できるが、例えば温度TM２（＜TM１）の
大気に放出してもよい。MH３とMH２とからな
る第２の作動対は、温度TH2の高温の第２の駆
動熱源により点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクルを行つ
て、温度TLの冷熱出力を与える。MH３の水素
吸蔵による温度TM２における温熱出力（点Ｆ及
びＨ）は上記同様に必要に応じて有効に利用げき
るが、系外に放出してもよい。このようにして温
度TLの冷熱出力は冷房に、また、温度TM１
（及び温度TM２）における温熱出力は暖房給湯
に利用することができる。
サイクルを示し、MH１とMH３とからなる第１
の作動対は温度TH１の高温の第１の駆動熱源に
より点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを行い、温度
TLの冷熱出力（点Ｃ）と温度TM１の温熱出力
（点Ｄ）を与える。MH３からMH１への水素移
動ち伴うMH１の温熱出力も必要に応じて有効に
利用できるが、例えば温度TM２（＜TM１）の
大気に放出してもよい。MH３とMH２とからな
る第２の作動対は、温度TH2の高温の第２の駆
動熱源により点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクルを行つ
て、温度TLの冷熱出力を与える。MH３の水素
吸蔵による温度TM２における温熱出力（点Ｆ及
びＨ）は上記同様に必要に応じて有効に利用げき
るが、系外に放出してもよい。このようにして温
度TLの冷熱出力は冷房に、また、温度TM１
（及び温度TM２）における温熱出力は暖房給湯
に利用することができる。
この本発明の第２の金属水素化物装置におい
て、２種の低温駆動熱源を使用した場合のサイク
ル線図を第７図に示す。すなわち、第１の作動対
は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを行つて、MH３
は温度THの高温駆動熱源（点Ａ）と温度TL１
の第１の低温熱源（点Ｃ）により加熱され、それ
ぞれ中温熱媒（点ＤとＢ）において温熱出力を与
え、一方、第２の作動対は点Ａ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサ
イクルを行つて、MH３は高温駆動熱源（点Ａ）
と温度TL２の第２の低温熱源（点Ｇ）により加
熱され、それぞれ中温熱媒（点ＨとＦ）において
温熱出力を与え、このようにして得られる温熱出
力は暖房及び／又は給湯に利用することができ
る。
て、２種の低温駆動熱源を使用した場合のサイク
ル線図を第７図に示す。すなわち、第１の作動対
は点Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄのサイクルを行つて、MH３
は温度THの高温駆動熱源（点Ａ）と温度TL１
の第１の低温熱源（点Ｃ）により加熱され、それ
ぞれ中温熱媒（点ＤとＢ）において温熱出力を与
え、一方、第２の作動対は点Ａ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサ
イクルを行つて、MH３は高温駆動熱源（点Ａ）
と温度TL２の第２の低温熱源（点Ｇ）により加
熱され、それぞれ中温熱媒（点ＨとＦ）において
温熱出力を与え、このようにして得られる温熱出
力は暖房及び／又は給湯に利用することができ
る。
なお、第７図においては、第４図と同様に太陽
熱を点Ｇで使用し、大気の有する熱を点Ｃで汲上
げることができる。
熱を点Ｇで使用し、大気の有する熱を点Ｃで汲上
げることができる。
この第２の装置において、左回りサイクルを駆
動する場合を第８図によつて説明する。先ず、第
１の作動対において、容器２を第１の中温駆動熱
源に接続してMH１を温度TM１に加熱し、容器
１を高温熱媒に接続してMH３を温度THに保つ
と、MH１は水素を吸熱的に放出し（点Ｄ）、こ
の水素をMH３が発熱的に吸蔵する（点Ａ）。一
方、第２の作動対において、容器４を温度TLの
低温熱媒に接続し、容器３を中温熱媒に接続し
て、MH３から吸熱的に水素を放出させると（点
Ｆ）、この水素をMH２が発熱的に吸蔵する（点
Ｇ）。
動する場合を第８図によつて説明する。先ず、第
１の作動対において、容器２を第１の中温駆動熱
源に接続してMH１を温度TM１に加熱し、容器
１を高温熱媒に接続してMH３を温度THに保つ
と、MH１は水素を吸熱的に放出し（点Ｄ）、こ
の水素をMH３が発熱的に吸蔵する（点Ａ）。一
方、第２の作動対において、容器４を温度TLの
低温熱媒に接続し、容器３を中温熱媒に接続し
て、MH３から吸熱的に水素を放出させると（点
Ｆ）、この水素をMH２が発熱的に吸蔵する（点
Ｇ）。
次いで、第１の作動対において、MH１を低温
熱媒に切換えて接続し、MH３を温度TM２の中
温熱媒に切換えて接続すると、MH３は水素を吸
熱的に放出し（点Ｂ）、この水素をMH１が吸蔵
する（点Ｃ）。一方、第２の作動対において、
MH２を第２の中温熱媒に切換えて接続して温度
TM２に加熱すると共に、MH３を高温熱媒に切
換えて接続すると、MH２は水素を吸熱的に放出
し（点Ｈ）、この水素をMH３が発熱的に吸蔵す
る（点Ａ）。従つて、MH３の水素吸蔵による温
熱出力を得ることができる。
熱媒に切換えて接続し、MH３を温度TM２の中
温熱媒に切換えて接続すると、MH３は水素を吸
熱的に放出し（点Ｂ）、この水素をMH１が吸蔵
する（点Ｃ）。一方、第２の作動対において、
MH２を第２の中温熱媒に切換えて接続して温度
TM２に加熱すると共に、MH３を高温熱媒に切
換えて接続すると、MH２は水素を吸熱的に放出
し（点Ｈ）、この水素をMH３が発熱的に吸蔵す
る（点Ａ）。従つて、MH３の水素吸蔵による温
熱出力を得ることができる。
このようにして左回りサイクルが完了したとき
に、各容器を当初の熱源又は熱媒に接続すること
により新しいサイクルが開始される。以上のよう
に、温度の異なる２種の中温熱源を利用して、よ
り高温の温熱出力を得ることができる。
に、各容器を当初の熱源又は熱媒に接続すること
により新しいサイクルが開始される。以上のよう
に、温度の異なる２種の中温熱源を利用して、よ
り高温の温熱出力を得ることができる。
この左回りサイクルにおいても、前記したよう
に、容器間で水素移動が完了した後、高温の容器
と低温の容器との間で熱交換させ、低温の金属水
素化物を予熱し、また、高温の金属水素化物を予
冷して、次の段階に備えるのが有利である。
に、容器間で水素移動が完了した後、高温の容器
と低温の容器との間で熱交換させ、低温の金属水
素化物を予熱し、また、高温の金属水素化物を予
冷して、次の段階に備えるのが有利である。
平衡分解圧の異なる４種の金属水素化物を用い
る本発明の第３の装置は、作動温度領域において
平衡分解圧の異なる４種の金属水素化物を用い、
平衡分解圧の異なる２種の金属水素化物を充填し
た２個の密閉容器を水素が移動し得るように連通
して作動対となし、この作動対を少なくとも２対
設け、平衡分解圧の最も小さい第１の金属水素化
物を第１の作動対の一方の密閉容器に充填し、平
衡分解圧の次に小さい第２の金属水素化物を第２
作動対の一方の密閉容器に充填し、平衡分解圧の
最も大きい第３の金属水素化物を第１又は第２の
作動対の残る密閉容器に充填し、平衡分解圧の次
に大きい第４の金属水素化物を第２又は第１の作
動対の残る密閉容器に充填してなることを特徴と
するものである。
る本発明の第３の装置は、作動温度領域において
平衡分解圧の異なる４種の金属水素化物を用い、
平衡分解圧の異なる２種の金属水素化物を充填し
た２個の密閉容器を水素が移動し得るように連通
して作動対となし、この作動対を少なくとも２対
設け、平衡分解圧の最も小さい第１の金属水素化
物を第１の作動対の一方の密閉容器に充填し、平
衡分解圧の次に小さい第２の金属水素化物を第２
作動対の一方の密閉容器に充填し、平衡分解圧の
最も大きい第３の金属水素化物を第１又は第２の
作動対の残る密閉容器に充填し、平衡分解圧の次
に大きい第４の金属水素化物を第２又は第１の作
動対の残る密閉容器に充填してなることを特徴と
するものである。
この装置の作動の一例としてのサイクル線図を
第９図に示す。図示した装置は、第２図において
容器１，２，３及び４にMH１、MH３、MH２
及びMH４がそれぞれ充填されて構成され、熱源
及び熱媒との接続は第２図に示した場合と同じで
ある。また、第１及び第２の作動対のサイクル及
び得られる出力も第６図の場合と同じであること
は明らかであろう。また、第９図には、破線矢印
による水素移動C′→D′を示したが、TH１、TM
２、TL及びTL２の４種の駆動熱源を使用して、
同一温度TM２の温熱出力が点Ｂ，Ｆ，Ｈ及びＤ
の４点から得られることも容易に理解されるだろ
う。本発明の金属水素化物装置によれば、以上の
ように、温度の異なる２種以上の駆動熱源を同時
に有効に利用して、温熱出力及／又は冷熱出力を
得ることができ、従つて、装置の成績係数が高
く、熱経済性にすぐれるものである。
第９図に示す。図示した装置は、第２図において
容器１，２，３及び４にMH１、MH３、MH２
及びMH４がそれぞれ充填されて構成され、熱源
及び熱媒との接続は第２図に示した場合と同じで
ある。また、第１及び第２の作動対のサイクル及
び得られる出力も第６図の場合と同じであること
は明らかであろう。また、第９図には、破線矢印
による水素移動C′→D′を示したが、TH１、TM
２、TL及びTL２の４種の駆動熱源を使用して、
同一温度TM２の温熱出力が点Ｂ，Ｆ，Ｈ及びＤ
の４点から得られることも容易に理解されるだろ
う。本発明の金属水素化物装置によれば、以上の
ように、温度の異なる２種以上の駆動熱源を同時
に有効に利用して、温熱出力及／又は冷熱出力を
得ることができ、従つて、装置の成績係数が高
く、熱経済性にすぐれるものである。
第１図は従来の金属水素化物装置の作動を示す
サイクル線図、第２図は本発明の金属水素化物装
置の実施例を示す回路構成図、第３図ないし第９
図は本発明の装置の作動を示すサイクル線図であ
る。 １，２，３，４……密閉容器、５，６，７，８
……熱源又は熱媒、９，１０……連通管、１１，
１２……制御弁、１３，１４，１５，１６，１
７，１８，１９，２０，２１，２２……管路、
MH１，MH２，MH３，MH４……金属水素化
物。
サイクル線図、第２図は本発明の金属水素化物装
置の実施例を示す回路構成図、第３図ないし第９
図は本発明の装置の作動を示すサイクル線図であ
る。 １，２，３，４……密閉容器、５，６，７，８
……熱源又は熱媒、９，１０……連通管、１１，
１２……制御弁、１３，１４，１５，１６，１
７，１８，１９，２０，２１，２２……管路、
MH１，MH２，MH３，MH４……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平衡分解圧の異なる３
種の金属水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２
種の金属水素化物を充填した２個の密閉容器を水
素が移動し得るように連通して作動対となし、こ
の作動対を少なくとも２対設け、平衡分解圧の小
さい第１の金属水素化物を第１の作動対の一方の
密閉容器に充填し、平衡分解圧の次に小さい第２
の金属水素化物を第２の作動対の一方の密閉容器
に充填し、平衡分解圧の大きい第３の金属水素化
物を第１及び第２の作動対の残る密閉容器に充填
すると共に、第１の金属水素化物を充填した容器
と第２の金属水素化物を充填した容器との間、及
び／又は第３の金属水素化物を充填した容器相互
の間を熱媒の管路にて熱交換可能に接続してなる
ことを特徴とする金属水素化物装置。 ２ 作動温度領域において平衡分解圧の異なる３
種の金属水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２
種の金属水素化物を充填した２個の密閉容器を水
素が移動し得るように連通して作動対となし、こ
の作動対を少なくとも２対設け、平衡分解圧の大
きい第１の金属水素化物を第１の作動対の一方の
密閉容器に充填し、平衡分解圧の次に大きい第２
の金属水素化物を第２の作動対の一方の密閉容器
に充填し、平衡分解圧の小さい第３の金属水素化
物を第１及び第２の作動対の残る密閉容器に充填
すると共に、第１の金属水素化物を充填した容器
と第２の金属水素化物を充填した容器との間、及
び／又は第３の金属水素化物を充填した容器相互
の間を熱媒の管路にて熱交換可能に接続してなる
ことを特徴とする金属水素化物装置。 ３ 作動温度領域において平衡分解圧の異なる４
種の金属水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２
種の金属水素化物を充填した２個の密閉容器を水
素が移動し得るように連通して作動対となし、こ
の作動対を少なくとも２対設け、平衡分解圧の最
も小さい第１の金属水素化物を第１の作動対の一
方の密閉容器に充填し、平衡分解圧の次に小さい
第２の金属水素化物を第２の作動対の一方の密閉
容器に充填し、平衡分解圧の最も大きい第３の金
属水素化物を第１及び第２の作動対の残る密閉容
器に充填し、平衡分解圧の次に大きい第４の金属
水素化物を第２又は第１の作動対の残る密閉容器
に充填すると共に、第１の金属水素化物を充填し
た容器と第２の金属水素化物を充填した容器との
間、及び／又は第３の金属水素化物と第４の金属
水素化物を充填した容器相互の間を熱媒の管路に
て熱交換可能に接続してなることを特徴とする金
属水素化物装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5682182A JPS58173358A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | 金属水素化物装置 |
| DE8282106871T DE3277930D1 (en) | 1981-07-31 | 1982-07-29 | Metal hydride heat pump system |
| EP82106871A EP0071271B1 (en) | 1981-07-31 | 1982-07-29 | Metal hydride heat pump system |
| US06/403,877 US4523635A (en) | 1981-07-31 | 1982-07-30 | Metal hydride heat pump system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5682182A JPS58173358A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | 金属水素化物装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173358A JPS58173358A (ja) | 1983-10-12 |
| JPS6327623B2 true JPS6327623B2 (ja) | 1988-06-03 |
Family
ID=13038031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5682182A Granted JPS58173358A (ja) | 1981-07-31 | 1982-04-05 | 金属水素化物装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173358A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2568484B2 (ja) * | 1983-07-08 | 1997-01-08 | 松下電器産業株式会社 | 多重効用ヒ−トポンプ装置 |
| JPS61134551A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-21 | 松下電器産業株式会社 | 金属水素化物ヒ−トポンプ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5819955B2 (ja) * | 1974-08-16 | 1983-04-20 | 松下電器産業株式会社 | 冷暖房装置 |
-
1982
- 1982-04-05 JP JP5682182A patent/JPS58173358A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58173358A (ja) | 1983-10-12 |
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