JPS634112B2 - - Google Patents
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- JPS634112B2 JPS634112B2 JP57146531A JP14653182A JPS634112B2 JP S634112 B2 JPS634112 B2 JP S634112B2 JP 57146531 A JP57146531 A JP 57146531A JP 14653182 A JP14653182 A JP 14653182A JP S634112 B2 JPS634112 B2 JP S634112B2
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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
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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
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
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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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
本発明は金属水素化物装置に関する。
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を得る場合につ
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）、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とができる。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
ような高価な第１の高温熱源と、太陽熱や廃熱の
ような低廉若しくは無償の第２の高温熱源とのよ
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
の熱源を高温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
時に駆動熱源として利用すると共に、使用する金
属水素化物の量を作動対によつて異ならしめて出
力を得、このようにし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。 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すると
共に、より高温の駆動熱源によつて駆動される作
動対の金属水素化物充填量をより低温の駆動熱源
によつて駆動される作動対の金属水素化物充填量
よりも多くした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。 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を用いる本発明の第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MH３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により連通されて
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。 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。 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、
中温熱媒は何ら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に至
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。 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。 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、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。 また、第１の作動対においてMH３からMH１
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及びサイクルにおいて、
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。 入力 TH１＝100℃（第１の高温駆動熱源） TH２＝80℃（第２の高温駆動熱源） 出力 TL１＝10℃（冷熱出力） TH１＝45℃（温熱出力） TH２＝30℃（大気温度、放出） 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。 ここに、本発明の装置においては、高温TH１
の第１の駆動熱源により駆動される第１の作動対
に充填する金属水素化物量を、高温TH２の第２
の駆動熱源により駆動される第２の作動対に充填
する金属水素化物量よりも多くする。このように
して、温度の異なる２種の高温駆動熱源を有効に
利用できるのみならず、装置の熱経済性を改善す
ると同時に、装置の成績係数を高めることができ
る。 以下に次のとおりに条件を設定して、具体的に
数字を挙げて説明する。４ボンベ型装置におい
て、装置に使用する全金属水素化物量を40Kgと
し、かつ各作動対が１時間に３サイクルを行なう
と共に、各作動対において容器間で水素移動が完
了したときに、先に説明したように顕熱回収する
際の回収率を0.4とする。また、前記例示した各
金属水素化物の水素１モルの放出吸蔵時の反応熱
を 水素放出 MH１：8.2Kcal MH２：7.8 MH３：7.6 水素吸蔵 MH１：8.0 14 MH２：7.6 MH３：7.4 とし、かつ１回の水素移動について、金属水素化
物１モルが水素4.2モルを放出又は吸蔵するもの
とする。 このような条件下に、従来のように、各作動対
に充填される金属水素化物の量を同じとする場合
を比較例とし、また、本発明によつて、第１の高
温熱源により駆動される第１の作動対に充填され
る金属水素化物の量を他の作動対よりも多くした
場合を実施例として、所要の入力、得られる出力
及び成績係数を表に示す。明らかに、本発明の実
施例によれば、装置の成績係数が改善されてい
る。 次に、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
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を得る場合につ
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）、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とができる。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
ような高価な第１の高温熱源と、太陽熱や廃熱の
ような低廉若しくは無償の第２の高温熱源とのよ
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
の熱源を高温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
時に駆動熱源として利用すると共に、使用する金
属水素化物の量を作動対によつて異ならしめて出
力を得、このようにし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。 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すると
共に、より高温の駆動熱源によつて駆動される作
動対の金属水素化物充填量をより低温の駆動熱源
によつて駆動される作動対の金属水素化物充填量
よりも多くした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。 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を用いる本発明の第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MH３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により連通されて
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。 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。 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、
中温熱媒は何ら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に至
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。 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。 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、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。 また、第１の作動対においてMH３からMH１
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及びサイクルにおいて、
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。 入力 TH１＝100℃（第１の高温駆動熱源） TH２＝80℃（第２の高温駆動熱源） 出力 TL１＝10℃（冷熱出力） TH１＝45℃（温熱出力） TH２＝30℃（大気温度、放出） 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。 ここに、本発明の装置においては、高温TH１
の第１の駆動熱源により駆動される第１の作動対
に充填する金属水素化物量を、高温TH２の第２
の駆動熱源により駆動される第２の作動対に充填
する金属水素化物量よりも多くする。このように
して、温度の異なる２種の高温駆動熱源を有効に
利用できるのみならず、装置の熱経済性を改善す
ると同時に、装置の成績係数を高めることができ
る。 以下に次のとおりに条件を設定して、具体的に
数字を挙げて説明する。４ボンベ型装置におい
て、装置に使用する全金属水素化物量を40Kgと
し、かつ各作動対が１時間に３サイクルを行なう
と共に、各作動対において容器間で水素移動が完
了したときに、先に説明したように顕熱回収する
際の回収率を0.4とする。また、前記例示した各
金属水素化物の水素１モルの放出吸蔵時の反応熱
を 水素放出 MH１：8.2Kcal MH２：7.8 MH３：7.6 水素吸蔵 MH１：8.0 14 MH２：7.6 MH３：7.4 とし、かつ１回の水素移動について、金属水素化
物１モルが水素4.2モルを放出又は吸蔵するもの
とする。 このような条件下に、従来のように、各作動対
に充填される金属水素化物の量を同じとする場合
を比較例とし、また、本発明によつて、第１の高
温熱源により駆動される第１の作動対に充填され
る金属水素化物の量を他の作動対よりも多くした
場合を実施例として、所要の入力、得られる出力
及び成績係数を表に示す。明らかに、本発明の実
施例によれば、装置の成績係数が改善されてい
る。 次に、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
【表】
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、より高温の駆動熱源によつて駆動される作
動対の金属水素化物充填量をより低温の駆動熱源
によつて駆動される作動対の金属水素化物充填量
よりも多くした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。 第４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のサイクルを行ない、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
動に伴うTH１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。また、MH３とMH２と
からなる第２の作動対は、温度MH２の高温の第
２の駆動熱源により点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクル
を行なつて、温度TLの冷熱出力を与える。MH
３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
利用できるが、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。 この装置においても、熱収支は第１の装置と同
じであるから、同様に装置の成績係数が改善され
ることは明らかであろう。 また、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、より高
温の駆動熱源によつて駆動される作動対の金属水
素化物充填量をより低温の駆動熱源によつて駆動
される作動対の金属水素化物充填量よりも多くし
た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５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３図の場合と同じであり、従
つて、同様に装置の成績係数が改善される。 なお、第５図には、破線矢印による水素移動
（点C′→D′）を示したが、TH１，TM２，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、温熱出力及び／又は冷熱出力を
得ることができると共に、より高温の駆動熱源に
よつて駆動される作動対の金属水素化物充填量を
より低温の駆動熱源によつて駆動される作動対の
金属水素化物充填量よりも多くすることによつ
て、装置の成績係数を高めることができる。
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、より高温の駆動熱源によつて駆動される作
動対の金属水素化物充填量をより低温の駆動熱源
によつて駆動される作動対の金属水素化物充填量
よりも多くした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。 第４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のサイクルを行ない、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
動に伴うTH１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。また、MH３とMH２と
からなる第２の作動対は、温度MH２の高温の第
２の駆動熱源により点Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈのサイクル
を行なつて、温度TLの冷熱出力を与える。MH
３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
利用できるが、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。 この装置においても、熱収支は第１の装置と同
じであるから、同様に装置の成績係数が改善され
ることは明らかであろう。 また、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、より高
温の駆動熱源によつて駆動される作動対の金属水
素化物充填量をより低温の駆動熱源によつて駆動
される作動対の金属水素化物充填量よりも多くし
た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５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３図の場合と同じであり、従
つて、同様に装置の成績係数が改善される。 なお、第５図には、破線矢印による水素移動
（点C′→D′）を示したが、TH１，TM２，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、温熱出力及び／又は冷熱出力を
得ることができると共に、より高温の駆動熱源に
よつて駆動される作動対の金属水素化物充填量を
より低温の駆動熱源によつて駆動される作動対の
金属水素化物充填量よりも多くすることによつ
て、装置の成績係数を高めることができる。
第１図は従来の金属水素化物の作動を示すサイ
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、第４図及び第
５図は本発明の装置の作動例を示すサイクル線図
である。 １，２，３，４…密閉容器、５，６，７，８，
２３，２４，２５，２６，２７…熱媒又は熱媒、
９，１０…連通管、１１，１２…制御弁、１３，
１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２
１，２２，２８，２９，３０，３１…管路、MH
１，MH２，MH３，MH４…金属水素化物。
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、第４図及び第
５図は本発明の装置の作動例を示すサイクル線図
である。 １，２，３，４…密閉容器、５，６，７，８，
２３，２４，２５，２６，２７…熱媒又は熱媒、
９，１０…連通管、１１，１２…制御弁、１３，
１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２
１，２２，２８，２９，３０，３１…管路、MH
１，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、より高温の駆動熱源によつて駆動さ
れる作動対の金属水素化物充填量をより低温の駆
動熱源によつて駆動される作動対の金属水素化物
充填量よりも多くした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、より高温の駆動熱源によつて駆動さ
れる作動対の金属水素化物充填量をより低温の駆
動熱源によつて駆動される作動対の金属水素化物
充填量よりも多くした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、より高温の駆動熱源によつて駆動さ
れる作動対の金属水素化物充填量をより低温の駆
動熱源によつて駆動される作動対の金属水素化物
充填量よりも多くしたことを特徴とする金属水素
化物装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146531A JPS5935002A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 金属水素化物装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146531A JPS5935002A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 金属水素化物装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935002A JPS5935002A (ja) | 1984-02-25 |
| JPS634112B2 true JPS634112B2 (ja) | 1988-01-27 |
Family
ID=15409745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57146531A Granted JPS5935002A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 金属水素化物装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935002A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127425U (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-20 |
-
1982
- 1982-08-23 JP JP57146531A patent/JPS5935002A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127425U (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5935002A (ja) | 1984-02-25 |
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