JPS6339829B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6339829B2 JPS6339829B2 JP16052780A JP16052780A JPS6339829B2 JP S6339829 B2 JPS6339829 B2 JP S6339829B2 JP 16052780 A JP16052780 A JP 16052780A JP 16052780 A JP16052780 A JP 16052780A JP S6339829 B2 JPS6339829 B2 JP S6339829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- metal hydride
- chambers
- porous body
- metal
- 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.)
- Expired
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はヒートポンプ装置の運転方法に関し、
詳しくは金属水素化物を利用したヒートポンプ装
置の運転方法に関する。
詳しくは金属水素化物を利用したヒートポンプ装
置の運転方法に関する。
ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して
金属水酸化物を形成し、また、この金属水素化物
が可逆的に吸熱的に水素を放出することが知られ
ている。このような金属水素化物としては既にラ
ンタン−ニツケル水素化物（LaNi5Hx）、カルシ
ウム−ニツケル水素化物（CaNi5Hx）、ミツシユ
メタル−ニツケル水素化物（Mmi5Hx）、鉄−チ
タン水素化物（FeTiHx）、マグネシウム−ニツ
ケル水素化物（Mg2NiHx）等、種々のものが知
られており、近年、これら金属水素化物の特性を
利用したヒートポンプ装置が提案されている。
金属水酸化物を形成し、また、この金属水素化物
が可逆的に吸熱的に水素を放出することが知られ
ている。このような金属水素化物としては既にラ
ンタン−ニツケル水素化物（LaNi5Hx）、カルシ
ウム−ニツケル水素化物（CaNi5Hx）、ミツシユ
メタル−ニツケル水素化物（Mmi5Hx）、鉄−チ
タン水素化物（FeTiHx）、マグネシウム−ニツ
ケル水素化物（Mg2NiHx）等、種々のものが知
られており、近年、これら金属水素化物の特性を
利用したヒートポンプ装置が提案されている。
従来のヒートポンプ装置においては、多くの場
合、金属水素化物を熱交換器としての密閉容器に
充填し、水素の吸蔵、放出を行なわせているが、
一般に金属水素化物は水素を吸蔵する際にその体
積が膨張する。従つて、従来の熱交換器は作動条
件下での金属水素化物の平衡分解圧に加え、上記
のような金属水素化物の体積膨張に伴う機械的応
力を考慮して、変形や破損が起こらないように設
計されている。この結果、熱交換器は、金属水素
化物の単位充填量当りの重量、即ち熱容量が大き
くなり、例えば駆動熱エネルギーを多く要し、又
は出力が小さくなつて、装置の成績係数が小さ
い。また、一般に金属水素化物は水素の吸蔵、放
出を繰返す過程で微粉化し、水素の流通と困難に
する傾向がある。
合、金属水素化物を熱交換器としての密閉容器に
充填し、水素の吸蔵、放出を行なわせているが、
一般に金属水素化物は水素を吸蔵する際にその体
積が膨張する。従つて、従来の熱交換器は作動条
件下での金属水素化物の平衡分解圧に加え、上記
のような金属水素化物の体積膨張に伴う機械的応
力を考慮して、変形や破損が起こらないように設
計されている。この結果、熱交換器は、金属水素
化物の単位充填量当りの重量、即ち熱容量が大き
くなり、例えば駆動熱エネルギーを多く要し、又
は出力が小さくなつて、装置の成績係数が小さ
い。また、一般に金属水素化物は水素の吸蔵、放
出を繰返す過程で微粉化し、水素の流通と困難に
する傾向がある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
金属水素化物の水素の吸蔵に伴う体積膨張を考慮
する必要が実質的になく、従つて使用条件で実質
的に金属水素化物の平衡分解圧のみに耐えればよ
い熱交換器を用いて成績係数を高めると共に、熱
交換器内に水素の流通路を確保し、かくして金属
水素化物の水素の吸蔵、放出を円滑、迅速に行な
わせるようにしたヒートポンプ装置の運転方法を
提供することを目的とする。
金属水素化物の水素の吸蔵に伴う体積膨張を考慮
する必要が実質的になく、従つて使用条件で実質
的に金属水素化物の平衡分解圧のみに耐えればよ
い熱交換器を用いて成績係数を高めると共に、熱
交換器内に水素の流通路を確保し、かくして金属
水素化物の水素の吸蔵、放出を円滑、迅速に行な
わせるようにしたヒートポンプ装置の運転方法を
提供することを目的とする。
本発明のヒートポンプ装置の運転方法は、二つ
の部屋に区画された密閉容器と、水素を透過する
と共に弾性を有する多孔体からなり、上記二つの
部屋に延びてこれら部屋間で水素を通過させる
が、金属水素化物を流通させない水素通路と、上
記二つの部屋にそれぞれ充填された第一及び第二
の金属水素化物とを有し、第一の金属水素化物を
加熱して水素を放出させ、この水素を上記水素通
路に導いて、第二の金属水素化物に発熱的に吸蔵
させ、次に、第一の金属水素化物を冷却し、第二
の金属水素化物に水素を吸熱的に放出させ、この
水素を上記水素通路に導いて、第一の金属水素化
物に発熱的に吸蔵させることを特徴とするもので
ある。
の部屋に区画された密閉容器と、水素を透過する
と共に弾性を有する多孔体からなり、上記二つの
部屋に延びてこれら部屋間で水素を通過させる
が、金属水素化物を流通させない水素通路と、上
記二つの部屋にそれぞれ充填された第一及び第二
の金属水素化物とを有し、第一の金属水素化物を
加熱して水素を放出させ、この水素を上記水素通
路に導いて、第二の金属水素化物に発熱的に吸蔵
させ、次に、第一の金属水素化物を冷却し、第二
の金属水素化物に水素を吸熱的に放出させ、この
水素を上記水素通路に導いて、第一の金属水素化
物に発熱的に吸蔵させることを特徴とするもので
ある。
水素を透過すると共に弾性を有する多孔体とし
ては、水素と反応しないプラスチツク、木材、ガ
ラス繊維マツト、天然ゴム等が好ましく用いら
れ、具体的には例えばポリテトラフルオロエチレ
ン焼結体、コルク等が用いられる。多孔体の形状
は特に制限されないが、通常、容器の軸方向に挿
入されて、金属水素化物の体積膨張を受けて一様
に収縮するように、円柱状、円筒状、角柱状、角
筒状等の棒状に形成される。
ては、水素と反応しないプラスチツク、木材、ガ
ラス繊維マツト、天然ゴム等が好ましく用いら
れ、具体的には例えばポリテトラフルオロエチレ
ン焼結体、コルク等が用いられる。多孔体の形状
は特に制限されないが、通常、容器の軸方向に挿
入されて、金属水素化物の体積膨張を受けて一様
に収縮するように、円柱状、円筒状、角柱状、角
筒状等の棒状に形成される。
多孔体はポリテトラフルオロエチレン焼結体の
ように、水素を透過するが、金属水素化物を透過
しないのが望ましい。この場合、多孔板は隔壁を
貫通して二つの部屋を直接に連ねる水素通路を形
成する。一方、水素を透過すると共に、金属水素
化物をも透過するガラス繊維マツトのような多孔
体を用いる場合には、隔壁の貫通孔に金属焼結体
のように金属水素化物を透過しない金属水素化物
遮断材を装着し、この遮断材の両側に多孔体を接
続する。遮断材は弾力性を有さなくともよい。
ように、水素を透過するが、金属水素化物を透過
しないのが望ましい。この場合、多孔板は隔壁を
貫通して二つの部屋を直接に連ねる水素通路を形
成する。一方、水素を透過すると共に、金属水素
化物をも透過するガラス繊維マツトのような多孔
体を用いる場合には、隔壁の貫通孔に金属焼結体
のように金属水素化物を透過しない金属水素化物
遮断材を装着し、この遮断材の両側に多孔体を接
続する。遮断材は弾力性を有さなくともよい。
本発明において用いるヒートポンプ装置におい
ては、金属水素化物は容器内壁と多孔体の間の空
隙に充填され、従つて、金属水素化物が水素の吸
蔵時に膨張しても、これに応じて多孔体が収縮し
て、金属水素化物の膨張による機械的応力は多孔
体に吸収される。この結果、容器には上記応力が
加わらず、又は軽減されて加わるので、容器の変
形や破損のおそれがない。
ては、金属水素化物は容器内壁と多孔体の間の空
隙に充填され、従つて、金属水素化物が水素の吸
蔵時に膨張しても、これに応じて多孔体が収縮し
て、金属水素化物の膨張による機械的応力は多孔
体に吸収される。この結果、容器には上記応力が
加わらず、又は軽減されて加わるので、容器の変
形や破損のおそれがない。
尚、本発明において二つの部屋に区画された密
閉容器とは、水素通路を形成する管体にて接続さ
れた二つの容器の連結体をも含むものとする。
閉容器とは、水素通路を形成する管体にて接続さ
れた二つの容器の連結体をも含むものとする。
以下に図面に基づいて本発明を説明する。
第１図は本発明において用いるヒートポンプ装
置の一実施例を示す。第１の密閉容器５は隔壁６
にて第１の部屋１及び第２の部屋２に区画され、
この隔壁を貫通して、水素を透過するが、金属水
素化物を透過しない弾性を有する棒状の多孔体７
が二つの部屋に跨がつて延びており、第１の部屋
には第１の金属水素化物M1Hが、また、第２の
部屋には第２の金属水素化物M2Hが充填されて
いる。第２の密封容器８も同様に隔壁９にて第３
の部屋３及び第４の部屋４に区画され、多孔体１
０が隔壁を貫通して二つの部屋に延びており、第
３及び第４の部屋にはそれぞれM1H及びM2Hが
充填されている。好ましくは、金属水素化物が水
素を吸蔵するときの多孔体の体積収縮を補償し、
部屋間を金属水素化物が移動しないように、多孔
体が貫通する隔壁の孔壁と多孔体との間に耐熱性
のゴムパツキング等（図示せず）を介在させる。
置の一実施例を示す。第１の密閉容器５は隔壁６
にて第１の部屋１及び第２の部屋２に区画され、
この隔壁を貫通して、水素を透過するが、金属水
素化物を透過しない弾性を有する棒状の多孔体７
が二つの部屋に跨がつて延びており、第１の部屋
には第１の金属水素化物M1Hが、また、第２の
部屋には第２の金属水素化物M2Hが充填されて
いる。第２の密封容器８も同様に隔壁９にて第３
の部屋３及び第４の部屋４に区画され、多孔体１
０が隔壁を貫通して二つの部屋に延びており、第
３及び第４の部屋にはそれぞれM1H及びM2Hが
充填されている。好ましくは、金属水素化物が水
素を吸蔵するときの多孔体の体積収縮を補償し、
部屋間を金属水素化物が移動しないように、多孔
体が貫通する隔壁の孔壁と多孔体との間に耐熱性
のゴムパツキング等（図示せず）を介在させる。
各部屋は断熱材１１を貼着したジヤケツト１２
にて被覆され、ジヤケツト内には後に説明するサ
イクルに同期して、冷水、温水、スチーム等の適
宜の熱媒体がポンプ等により切換可能に循環さ
れ、金属水素化物を加熱し、又は冷却する。
にて被覆され、ジヤケツト内には後に説明するサ
イクルに同期して、冷水、温水、スチーム等の適
宜の熱媒体がポンプ等により切換可能に循環さ
れ、金属水素化物を加熱し、又は冷却する。
上記装置を冷房に用いる場合の作動を第２図に
基づいて説明する。第１の容器のM1H（以下
（M1H）1と略称する。）は、図示したように温度
THの高温熱源１３に加熱されて水素を放出し
（点Ａ）、この水素は多孔体７を経て第２の部屋に
送られ、ここで温度TM（例えば外気温）の冷却器
１４に冷却されつつ（M2H）2が発熱的に水素を
吸蔵する（点Ｂ）。この間、（M2H）4は水素を吸
熱的に放出し、温度TLの冷却負荷１５から熱を
奪う（点Ｄ）。この過程で放出された水素は多孔
体１０を経て第３の部屋に送られ、（M1H）3が温
度TMの冷却器１６に冷却されつつ吸蔵する（点
Ｃ）。第２図に示す各部屋と種々の温度の熱媒と
の接続は上記過程を行なわせるためであり、以下
に説明する過程においては、電磁弁その他の適宜
の手段により、過程に応じて各部屋は必要な熱媒
に切換え接続される。
基づいて説明する。第１の容器のM1H（以下
（M1H）1と略称する。）は、図示したように温度
THの高温熱源１３に加熱されて水素を放出し
（点Ａ）、この水素は多孔体７を経て第２の部屋に
送られ、ここで温度TM（例えば外気温）の冷却器
１４に冷却されつつ（M2H）2が発熱的に水素を
吸蔵する（点Ｂ）。この間、（M2H）4は水素を吸
熱的に放出し、温度TLの冷却負荷１５から熱を
奪う（点Ｄ）。この過程で放出された水素は多孔
体１０を経て第３の部屋に送られ、（M1H）3が温
度TMの冷却器１６に冷却されつつ吸蔵する（点
Ｃ）。第２図に示す各部屋と種々の温度の熱媒と
の接続は上記過程を行なわせるためであり、以下
に説明する過程においては、電磁弁その他の適宜
の手段により、過程に応じて各部屋は必要な熱媒
に切換え接続される。
次に、（M2H）4は温度TMの熱源１６により温度
TMに加熱され（点Ｂ）、一方、（M1H）3は高温熱
源１３により温度THに加熱され（点Ａ）、かくし
て（M1H）3は水素を放出し、この水素は多孔体
１０を経て第４の部屋に送られ、（M2H）4が発熱
的にこの水素を吸蔵する。この間に、（M1H）1は
温度TMに戻され（点Ｃ）、（M2H）2が吸熱的に水
素を放出して、冷却風荷１５から熱を奪うと共に
（点Ｄ）、（M1H）1がこの水素を吸蔵する。このよ
うにして１サイクルが完了する。
TMに加熱され（点Ｂ）、一方、（M1H）3は高温熱
源１３により温度THに加熱され（点Ａ）、かくし
て（M1H）3は水素を放出し、この水素は多孔体
１０を経て第４の部屋に送られ、（M2H）4が発熱
的にこの水素を吸蔵する。この間に、（M1H）1は
温度TMに戻され（点Ｃ）、（M2H）2が吸熱的に水
素を放出して、冷却風荷１５から熱を奪うと共に
（点Ｄ）、（M1H）1がこの水素を吸蔵する。このよ
うにして１サイクルが完了する。
本発明の方法を暖房に利用する場合には、第３
図のサイクル線図に示すように、（M2H）2を温度
TMに加熱して水素を放出させると共に（点Ｂ）、
この水素を（M1H）1に発熱的に吸蔵させ（点
Ａ）、加熱負荷１３に熱を与える。次に、
（M2H）2を温度TL（例えば外気温）に冷却し、
（M1H）1を温度TMに戻して、（M1H）1に水素を放
出させると共に、（M2H2）にこの水素を吸蔵さ
せる。（M1H）3及び（M2H）4には半サイクルの位
相差で上記動作を繰返させる。
図のサイクル線図に示すように、（M2H）2を温度
TMに加熱して水素を放出させると共に（点Ｂ）、
この水素を（M1H）1に発熱的に吸蔵させ（点
Ａ）、加熱負荷１３に熱を与える。次に、
（M2H）2を温度TL（例えば外気温）に冷却し、
（M1H）1を温度TMに戻して、（M1H）1に水素を放
出させると共に、（M2H2）にこの水素を吸蔵さ
せる。（M1H）3及び（M2H）4には半サイクルの位
相差で上記動作を繰返させる。
第４図は本発明において用いるヒートポンプ装
置の別の実施例の第１の容器のみを示し、熱媒と
の接続は省略されている。
置の別の実施例の第１の容器のみを示し、熱媒と
の接続は省略されている。
この実施例においては、多孔体７は水素と共に
金属水素化物をも透過するので、多孔体を支持す
る隔壁の貫通孔には金属焼結体のように水素を透
過するが、金属水素化物を透過しない遮断材１７
が装着され、この遮断材の両側に多孔体が接続さ
れ、各部屋に延びている。
金属水素化物をも透過するので、多孔体を支持す
る隔壁の貫通孔には金属焼結体のように水素を透
過するが、金属水素化物を透過しない遮断材１７
が装着され、この遮断材の両側に多孔体が接続さ
れ、各部屋に延びている。
以上のように本発明によれば、金属水素化物の
水素の吸蔵時の体積膨張は多孔体によつて吸収さ
れるので、熱交換器をなす容器は金属水素化物の
体積膨張を伴う機械的応力をほとんど受けず、従
つて、容積は変形、破損することがなく、また、
容器の製造においても、動作時の金属水素化物の
平衡分解圧のみを考慮すればよいから、金属水素
化物の単位充填量当りの容器重量が小さくてす
み、この結果、装置の成績係数が著しく改善され
る。さらに、多孔体は水素の流通路を兼ねるか
ら、金属水素化物の水素の吸蔵、放出を円滑、迅
速に行なわせることができる。
水素の吸蔵時の体積膨張は多孔体によつて吸収さ
れるので、熱交換器をなす容器は金属水素化物の
体積膨張を伴う機械的応力をほとんど受けず、従
つて、容積は変形、破損することがなく、また、
容器の製造においても、動作時の金属水素化物の
平衡分解圧のみを考慮すればよいから、金属水素
化物の単位充填量当りの容器重量が小さくてす
み、この結果、装置の成績係数が著しく改善され
る。さらに、多孔体は水素の流通路を兼ねるか
ら、金属水素化物の水素の吸蔵、放出を円滑、迅
速に行なわせることができる。
第１図は本発明において用いるヒートポンプ装
置の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図は
それぞれ冷房及び暖房に用いる場合の装置の動作
を示すサイクル線図、第４図は本発明において用
いる装置の別の実施例における容器を示す断面図
である。 １，２，３，４……部屋、５……容器、６……
隔壁、７……多孔体、８……容器、９……隔壁、
１０……多孔体、１７……遮断材、M1H，M2H
……金属水素化物。
置の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図は
それぞれ冷房及び暖房に用いる場合の装置の動作
を示すサイクル線図、第４図は本発明において用
いる装置の別の実施例における容器を示す断面図
である。 １，２，３，４……部屋、５……容器、６……
隔壁、７……多孔体、８……容器、９……隔壁、
１０……多孔体、１７……遮断材、M1H，M2H
……金属水素化物。
Claims (1)
- １ 二つの部屋に区画された密閉容器と水素を透
過すると共に弾性を有する多孔体からなり、上記
二つの部屋に延びてこれら部屋間で水素を流通さ
せるが、金属水素化物を流通させない水素通路
と、上記二つの部屋にそれぞれ充填された第一及
び第二の金属水素化物とを有し、第一の金属水素
化物を加熱して水素を放出させ、この水素を上記
水素通路に導いて、第二の金属水素化物に発熱的
に吸蔵させ、次に、第一の金属水素化物を冷却
し、第二の金属水素化物に水素を吸熱的に放出さ
せ、この水素を上記水素通路に導いて、第一の金
属水素化物に発熱的に吸蔵させることを特徴とす
るヒートポンプ装置の運転方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16052780A JPS5795563A (en) | 1980-11-13 | 1980-11-13 | Heat pump apparatus |
| DE8181109607T DE3175832D1 (en) | 1980-11-13 | 1981-11-10 | Heat pump device |
| EP81109607A EP0053737B1 (en) | 1980-11-13 | 1981-11-10 | Heat pump device |
| US06/320,741 US4409799A (en) | 1980-11-13 | 1981-11-12 | Heat pump device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16052780A JPS5795563A (en) | 1980-11-13 | 1980-11-13 | Heat pump apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5795563A JPS5795563A (en) | 1982-06-14 |
| JPS6339829B2 true JPS6339829B2 (ja) | 1988-08-08 |
Family
ID=15716884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16052780A Granted JPS5795563A (en) | 1980-11-13 | 1980-11-13 | Heat pump apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5795563A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3639545C1 (de) * | 1986-11-20 | 1988-06-01 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Verfahren zur Waermespeicherung und -transformation sowie Kaelteerzeugung |
| JP7746699B2 (ja) * | 2021-06-15 | 2025-10-01 | 日産自動車株式会社 | 発熱装置 |
-
1980
- 1980-11-13 JP JP16052780A patent/JPS5795563A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5795563A (en) | 1982-06-14 |
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